CN117941018A - 旋转变压器以及伺服马达 - Google Patents

Abstract

旋转变压器具备设置于定子(3)的第一基板(30)的第一变压器线圈(15)、以及设置于转子(4)的第二基板(40)的第二变压器线圈(14)。在第一基板(30)设置有配置于比第一变压器线圈(15)靠旋转轴(C)侧的位置的电气元件(26)以及电气元件(26)的信号线(26L)。第一变压器线圈(15)具有隔开第一空隙(H)地设置的圆弧状的第一外侧部(15a)和第一内侧部(15b)。第二变压器线圈(14)具有隔开第二空隙(G)地设置的环状的第二外侧部(14a)和第二内侧部(14b)。第一空隙(H)和第二空隙(G)在旋转轴(C)方向上相互对置地设置，信号线(26L)在延伸设置有第一变压器线圈(15)的环状的区域中布设于不存在第一外侧部(15a)以及第一内侧部(15b)的开口区域。

Description

旋转变压器以及伺服马达

技术领域

本案涉及检测转子相对于定子的旋转角的旋转变压器以及具备该旋转变压器的伺服马达。

背景技术

以往，在检测转子相对于定子的旋转角的旋转变压器中，已知有在分别设置于定子以及转子的片状的基板配置有线圈(也被称为“片状线圈”)的旋转变压器。通过使用片状线圈，能够实现线圈的薄型化。例如，在专利文献1中公开了在定子侧的基板形成有圆环状的片状线圈的旋转变压器。

现有技术文献

专利文献

专利文献2：国际公开第2022/124415号小册子

发明内容

发明所要解决的课题

然而，在专利文献1那样的旋转变压器中，考虑将定子侧的基板中的比圆环状的片状线圈靠旋转轴侧的区域活用作配置某种电气元件的区域。但是，在该情况下，如何布设连接该电气元件与外部的控制装置的信号线成为课题。也就是说，在该情况下，电气元件被圆环状的片状线圈包围。因此，无法简单地跨越圆环状的片状线圈而将电气元件的信号线布设于外侧，需要在基板设置用于布设该信号线的特别的结构。由此，定子侧的基板的构造会变得复杂。

本案的旋转变压器以及伺服马达是鉴于这样的课题而提出的，其目的之一在于活用定子侧的基板中的比线圈靠旋转轴侧的区域，并且实现简单的信号线的布设。需要说明的是，并不局限于该目的，起到由后述的具体实施方式所示的各结构带来的作用效果、且是通过以往的技术无法得到的作用效果也是本案的另一目的。

用于解决课题的方案

本公开的旋转变压器以及伺服马达能够作为以下公开的方式(应用例)来实现，解决上述课题的至少一部分。方案2以后的各方案均为能够附加地适当选择的方案，均为能够省略的方案。方案2以后的各方案均不公开对本案而言必不可少的方案、构造。

方案1.本公开的旋转变压器检测转子相对于定子的旋转角，其中，所述定子具备：设置于片状的第一基板的第一励磁线圈、以及设置于所述第一基板的第一变压器线圈，所述转子具备：第一检测线圈，其在片状的第二基板上与所述第一励磁线圈在旋转轴方向上对置地设置；以及第二变压器线圈，其在所述第二基板上与所述第一检测线圈连接，并且与所述第一变压器线圈在所述旋转轴方向上对置地设置。在所述第一基板设置有配置于比所述第一变压器线圈靠所述旋转轴侧的位置的电气元件以及将所述电气元件与外部控制装置连接的信号线。所述第一变压器线圈具有：第一外侧部，其沿所述旋转轴的周向延伸设置并形成圆弧状；以及第一内侧部，其沿所述周向延伸设置并形成圆弧状，并且在比所述第一外侧部靠所述旋转轴侧的位置隔开第一空隙地与所述第一外侧部连续地设置。所述第二变压器线圈具有：第二外侧部，其形成在所述周向上闭合的环状；以及第二内侧部，其与所述第二外侧部连接并形成在所述周向上闭合的环状，并且在比所述第二外侧部靠所述旋转轴侧的位置隔开第二空隙地设置。所述第一空隙与所述第二空隙在所述旋转轴方向上相互对置地设置，所述信号线在延伸设置有所述第一变压器线圈的环状的区域中布设于不存在所述第一外侧部以及所述第一内侧部的开口区域。

方案2.在上述的方案1的基础上，优选的是，所述第一基板具有在所述旋转轴方向上层叠的第一层以及第二层。在该情况下，优选的是，所述第一外侧部以及所述第一内侧部分别设置于所述第一层以及所述第二层这双方。

方案3.在上述的方案1或2的基础上，优选的是，所述定子具备：第二励磁线圈，其设置于所述第一基板且轴倍角不同于所述第一励磁线圈；以及第三变压器线圈，其设置于所述第一基板，所述转子具备：第二检测线圈，其在所述第二基板上与所述第二励磁线圈在所述旋转轴方向上对置地设置；以及第四变压器线圈，其在所述第二基板上与所述第二检测线圈连接，并且与所述第三变压器线圈在所述旋转轴方向上对置地设置。在该情况下，优选的是，所述电气元件是所述第二励磁线圈以及所述第三变压器线圈。

方案4.在上述的方案1至3中任一方案的基础上，优选的是，在所述环状的区域形成有一个所述开口区域。在该情况下，优选的是，所述第一外侧部以及所述第一内侧部各自在所述周向上的长度比所述开口区域在所述周向上的长度长。

方案5.在包括上述的方案2在内的方案的基础上，优选的是，在所述信号线中，与所述外部控制装置的正极侧连接的正侧连接线布设于所述第一层及所述第二层中的一方，在所述信号线中，与所述外部控制装置的负极侧连接的负侧连接线布设于所述第一层及所述第二层中的另一方。

方案6.本公开的伺服马达具备上述的方案1至5中任一方案的旋转变压器。

发明效果

根据本公开的旋转变压器以及伺服马达，能够将定子侧的第一基板中的比第一变压器线圈靠旋转轴侧的区域活用作配置电气元件的区域，并且，由于该电气元件的信号线布设于开口区域，因此能够实现简单的信号线的布设。

附图说明

图1是示出实施方式的旋转变压器的构造的示意图。

图2是将图1的旋转变压器所具备的定子的第一基板和转子的第二基板排列示出的俯视图。

图3是将图2的定子的第一层和第二层排列示出的俯视图。

图4是将图2的转子的第一层和第二层排列示出的俯视图。

图5是将图3的区域R放大得到的放大俯视图。

具体实施方式

参照附图对作为实施方式的旋转变压器以及伺服马达进行说明。以下所示的实施方式仅是例示，并不意在将在以下的实施方式中未明示的各种变形、技术的应用排除在外。本实施方式的各结构能够在不脱离其主旨的范围内进行各种变形并加以实施。此外，能够根据需要进行取舍选择，或者能够适当地进行组合。

实施方式的旋转变压器是检测以旋转轴C为中心旋转的转子相对于定子的旋转角的检测器(传感器)，实施方式的伺服马达是具备该旋转变压器的马达。需要说明的是，在各图中，旋转轴C仅通过叉记号而简易地表示其旋转中心，转子与旋转轴C配置于同轴上并且与旋转轴C一体地旋转。定子以及转子分别具备片状的基板。在旋转变压器设置有包括多个形成于该基板的线圈的线圈组。另外，在定子的基板(第一基板)中，在比线圈组靠旋转轴C侧的位置设置有与外部控制装置电连接的电气元件。

实施方式的旋转变压器为了使连接上述的电气元件与外部控制装置的信号线的布设简单化，以将上述的多个线圈中的设置于第一基板的第一变压器线圈设为沿旋转轴C的周向延伸设置的圆弧状为特征。由此，在延伸设置有第一变压器线圈的环状的区域中，能够在不存在第一变压器线圈的开口区域布设电气元件的信号线。也就是说，实施方式的旋转变压器不用在第一基板设置用于布设电气元件的信号线的特别的结构，就能够将比第一变压器线圈靠旋转轴C侧的区域活用作配置电气元件的区域。

在以下的说明中，将旋转轴C延伸的方向(旋转轴方向)定义为轴向，将与轴向正交且远离旋转轴C的方向以及朝向旋转轴C的方向定义为径向。另外，在径向上，将旋转轴C侧定义为“径向内侧”，将其相反侧(远离旋转轴C的一侧)定义为“径向外侧”。将与轴向正交且绕旋转轴C环绕的方向定义为周向。

[1.结构]

[A.整体结构]

图1是示出实施方式的旋转变压器1的结构的示意图。旋转变压器1是检测转子4相对于定子3的旋转角的检测器(传感器)，应用于例如未图示的伺服马达。如图1所示，本实施方式的旋转变压器1具备包括第一励磁线圈11、12、第一检测线圈13、第一发送线圈14(第二变压器线圈)以及第一接收线圈15(第一变压器线圈)在内的第一线圈组10。第一励磁线圈11、12以及第一检测线圈13是具有nX的轴倍角的多极线圈，形成n个磁极对。需要说明的是，表示轴倍角的n的值为2以上的自然数即可，n的值越大，则角度分辨率越提高。

在构成第一线圈组10的线圈11～15中，第一励磁线圈11、12以及第一接收线圈15设置于定子3，并与控制装置2电连接。另外，第一检测线圈13以及第一发送线圈14设置于转子4，与第一励磁线圈11、12以及第一接收线圈15分别在轴向上对置配置。控制装置2是设置于与定子3以及转子4不同的位置的电子控制装置(计算机)。在控制装置2内置有生成向第一励磁线圈11、12以及后述的第二励磁线圈21、22供给的交流信号的信号生成电路5、以及基于从第一接收线圈15以及后述的第二接收线圈25送回的交流信号输出与旋转角相对应的角度信息的信号处理电路6。

另外，在本实施方式的第一线圈组10设置有第一正弦励磁线圈11和第一余弦励磁线圈12这两个线圈以作为第一励磁线圈11、12。从控制装置2向第一正弦励磁线圈11和第一余弦励磁线圈12分别输入电角度的相位彼此相差90度的交流信号。详细而言，向第一正弦励磁线圈11输入余弦波的交流信号，向第一余弦励磁线圈12输入正弦波的交流信号。也就是说，本实施方式的旋转变压器1是二相励磁单相输出型的检测器，是输入振幅调制后的交流信号并根据使用该交流信号而在检测线圈产生的相位调制后的信号来检测旋转角的调制波型旋转变压器。

本实施方式的旋转变压器1还具备配置于比第一线圈组10靠径向内侧的位置的第二线圈组20。第二线圈组20包括第二励磁线圈21、22、第二检测线圈23、第二发送线圈24(第四变压器线圈)以及第二接收线圈25(第三变压器线圈)。第二励磁线圈21、22以及第二检测线圈23是具有1X的轴倍角的线圈，形成1个磁极对。

在构成第二线圈组20的线圈21～25中，第二励磁线圈21、22以及第二接收线圈25设置于定子3并与控制装置2电连接。另外，第二检测线圈23以及第二发送线圈24设置于转子4，与第二励磁线圈21、22以及第二接收线圈25分别在轴向上对置配置。也就是说，在本实施方式中，上述的“电气元件”是构成第二线圈组20的多个线圈21～25中的、设置于定子3的第二励磁线圈21、22以及第二接收线圈25。另外，上述的“外部控制装置”是控制装置2。

与第一线圈组10同样地，在本实施方式的第二线圈组20设置有第二正弦励磁线圈21和第二余弦励磁线圈22这两个线圈以作为第二励磁线圈21、22。从控制装置2向第二正弦励磁线圈21和第二余弦励磁线圈22分别输入电角度的相位彼此相差90度的交流信号。详细而言，向第二正弦励磁线圈21输入余弦波的交流信号，向第二余弦励磁线圈22输入正弦波的交流信号。

在第一线圈组10中，当从控制装置2向轴倍角为nX的第一励磁线圈11、12输入交流信号时，如图1中空心箭头所示，第一励磁线圈11、12进行励磁从而产生磁通。该磁通与转子4侧的第一检测线圈13发生交链而产生感应电压。第一检测线圈13和第一发送线圈14串联连接，第一发送线圈14被感应电压的电流励磁从而产生磁通(参照图1的涂黑的箭头)。该磁通与定子3侧的第一接收线圈15发生交链而产生感应电压。该感应电压的输出波形被输出到控制装置2，基于输出波形的相位变化，求得转子4的旋转角。

在第二线圈组20中也是同样地，当从控制装置2向轴倍角为1X的第二励磁线圈21、22输入交流信号时，如图1中空心箭头所示，第二励磁线圈21、22发生励磁从而产生磁通，该磁通与第二检测线圈23发生交链而产生感应电压。第二检测线圈23和第二发送线圈24串联连接，第二发送线圈24被感应电压的电流励磁从而产生磁通(参照图1的涂黑的箭头)。该磁通与定子3侧的第二接收线圈25发生交链而产生感应电压。该感应电压的输出波形被输出到控制装置2，基于输出波形的相位变化，求得转子4的旋转角。

也就是说，本实施方式的旋转变压器1是具备两个线圈组10、20的双速旋转变压器，两个线圈组10、20分别包括具有互不相同的轴倍角的励磁线圈11、12、21、22以及检测线圈13、23。像这样，通过利用多个轴倍角来检测旋转角，旋转变压器1的旋转角的检测性能能够提高。

图2是从轴向一侧(相对于定子3而言设置有转子4的一侧)对本实施方式的旋转变压器1的定子3以及转子4分别所具有的后述的基板30、40进行观察而得到的俯视图。定子3和转子4以图2所示的姿态(即在并不翻转而以其原本的朝向的状态下图中上方的转子4相对于图中下方的定子3)沿轴向隔开微小的间隙(气隙)地层叠。将该气隙的轴向长度(厚度)设为第一尺寸A。

设置于定子3的第一励磁线圈11、12、第一接收线圈15、第二励磁线圈21、22和第二接收线圈25从径向外侧起以该顺序配置。以下，将第一励磁线圈11、12、第一接收线圈15、第二励磁线圈21、22和第二接收线圈25也统称为“定子侧线圈”，并省略附图标记。定子侧线圈分别以不相互重叠而在径向上错开的方式配置，并沿周向延伸。也就是说，也可以换言为，在定子3上，在径向上并列设置有用于设置定子侧线圈中的每一个的环状的区域。

另外，在定子3设置有信号线11L、12L、15L、21L、22L、25L。信号线11L、12L、15L、21L、22L、25L分别是将定子侧线圈(第一励磁线圈11、12、第一接收线圈15、第二励磁线圈21、22、第二接收线圈25)中的每一个与控制装置2电连接的信号线。其中，信号线11L、12L、21L、22L是与励磁线圈11、12、21、22连接的信号输入线，信号线15L、25L是与接收线圈15、25连接并向控制装置2传递输出信号的信号输出线。在信号输入线中，信号线11L、21L是与控制装置2的余弦波输出连接的余弦波输入信号线，信号线12L、22L是与控制装置2的正弦波输出连接的正弦波输入信号线。以下，将信号线11L、12L、15L、21L、22L、25L也统称为“定子侧信号线”，并省略附图标记。

定子侧信号线(信号线11L、12L、15L、21L、22L、25L)分别包括与控制装置2的正极侧(正端子)连接的正侧连接线11La、12La、15La、21La、22La、25La、以及与控制装置2的负极侧(负端子)连接的负侧连接线11Lb、12Lb、15Lb、21Lb、22Lb、25Lb(参照图3)。以下，在统一对正侧连接线11La、12La、15La、21La、22La、25La(并没有特别区别)进行说明的情况下，仅称为“正侧连接线”，并省略附图标记。同样地，在统一对负侧连接线11Lb、12Lb、15Lb、21Lb、22Lb、25Lb(并没有特别区别)进行说明的情况下，仅称为“负侧连接线”，并省略附图标记。

如图2所示，与定子侧线圈同样地，设置于转子4的第一检测线圈13、第一发送线圈14、第二检测线圈23和第二发送线圈24从径向外侧起以该顺序配置。以下，将第一检测线圈13、第一发送线圈14、第二检测线圈23和第二发送线圈24也统称为“转子侧线圈”，并省略附图标记。转子侧线圈分别以不相互重叠而在径向上错开的方式配置，并沿周向延伸。也就是说，也可以换言为，在转子4上，在径向上并列设置有用于设置转子侧线圈中的每一个的环状的区域。

[B.定子]

如上所述，定子3是设置有定子侧线圈的部件，相对于应用了旋转变压器1的装置(例如伺服马达或安装有伺服马达的装置)的未图示的外壳而固定。如图1所示，在定子3设置有片状的第一基板30、多个层叠于第一基板30的轴向另一侧(远离转子4的一侧)的芯33、以及层叠于芯33的轴向另一侧的片材34。

第一基板30是由非导电性的树脂(例如聚酰亚胺)形成的较薄的片，定子侧线圈形成于该第一基板30。在本实施方式中，如图2所示，第一基板30具有以旋转轴C为中心展开的圆盘状的基板部31、以及从基板部31的外周缘的一部分向径向外侧凸出设置的矩形状的连接器部32。定子侧线圈中的每一个形成于基板部31。也就是说，定子侧线圈是形成(印刷)于片状的第一基板30的片状线圈。像这样，通过使用片状线圈，能够实现线圈的薄型化，进一步而言，能够实现旋转变压器1的薄型化。

另外，定子侧信号线中的每一个被从基板部31引出至连接器部32。在连接器部32连接有控制装置2的未图示的连接器。定子侧线圈像这样经由定子侧信号线和连接器而与控制装置2连接。需要说明的是，定子侧线圈或定子侧信号线使用例如铜箔。

多个芯33是设置于与定子侧线圈中的每一个相对应的位置的环状的构件，彼此在径向上分开地设置。芯33例如使用电磁钢板或含有非晶、铁素体(ferrite)粉末的磁片。

片材34是从轴向另一侧覆盖第一基板30的后述的基板部31的部件，形成与基板部31大致同等的外形。片材34使用例如铝材的片。

图3是将图2的第一基板30分为两层示出的俯视图。从该图可知，本实施方式的定子3的第一基板30由第一层30A和第二层30B这两层构成。第一层30A和第二层30B以图3所示的姿态(即在并不翻转而以其原本的朝向的状态下图中上方的第一层30A相对于图中下方的第二层30B)沿轴向层叠。在各层30A、30B设置有通孔，各层30A、30B上的线圈经由通孔而相互电连接。需要说明的是，在图3中，在各定子侧信号线上描绘的箭头、以及在将设置于各层30A、30B的通孔彼此相连的细实线上描绘的箭头意味着电流的流动方向。其中，由于各定子侧线圈的输入输出信号是交流信号，因此电流的流动方向是某一时点的流动方向，电流也向相反朝向流动。

在本实施方式中，在定子侧线圈中，第一正弦励磁线圈11、第一接收线圈15、第二正弦励磁线圈21和第二接收线圈25设置于第一层30A，从径向外侧起以该顺序配置。另外，第一余弦励磁线圈12、第一接收线圈15、第二余弦励磁线圈22和第二接收线圈25设置于第二层30B，从径向外侧起以该顺序配置。也就是说，在本实施方式中，第一接收线圈15和第二接收线圈25设置于第一层30A以及第二层30B这双方。

另外，在定子侧线圈中，除了第二接收线圈25以外的线圈11、12、15、21、22在设置有它们各自的层30A、30B中形成于缺少周向上的一部分的C字状的区域。换言之，线圈11、12、15、21、22在设置有它们各自的环状的区域中形成于除了周向上的一部分区域以外的区域(C字状的区域)。以下，将形成于C字状的区域的线圈11、12、15、21、22也统称为“C字线圈”，并省略附图标记。

该一部分区域被用作用于布设配置于比C字线圈中的每一个靠径向内侧的位置的线圈15、21、22、25的信号线15L、21L、22L、25L的区域。为了使信号线15L、21L、22L、25L的布设进一步简单化，该一部分区域优选设定于与设置有连接器部32的位置相同的位置(相位)、或者与将旋转轴C和连接器部32连结的扇形的部分重叠的位置(相位)。另外，为了较大地确保C字线圈的各线圈面积，该一部分区域优选以能够布设信号线15L、21L、22L、25L的程度将周向上的长度设定得较短。

需要说明的是，在图2以及图3中，省略了第一励磁线圈11、12以及第二励磁线圈21、22的各线圈图案的图示，但这些线圈11、12、21、22的线圈图案可以使用公知的图案。例如，第一励磁线圈11、12可以使用梳型闭合线圈的线圈图案(参照专利文献1)。另外，第二励磁线圈21、22可以使用将导体布设为涡旋状而成的线圈图案(参照专利文献1)。关于第一接收线圈15的线圈图案将后述。

相对于C字线圈，第二接收线圈25形成于第一层30A以及第二层30B各自的圆环状的区域。需要说明的是，在图2以及图3中，省略了第二接收线圈25的线圈图案的图示，但第二接收线圈25的线圈图案可以使用公知的图案。例如，可以使用以呈螺旋状回旋在旋转轴C的周围的方式布设导体而成的形状。

在本实施方式中，如图3所示，定子侧信号线中的正侧连接线11La、12La、15La、21La、22La、25La设置于第一层30A。另外，定子侧信号线中的负侧连接线11Lb、12Lb、15Lb、21Lb、22Lb、25Lb设置于第二层30B。如图2以及图3所示，正侧连接线11La、12La、15La、21La、22La、25La以及对应的负侧连接线11Lb、12Lb、15Lb、21Lb、22Lb、25Lb分别以至少除了两端部(各定子侧线圈侧的端部和连接器部32的端部)以外的部分在轴向上重叠的方式设置。

详细而言，在第一正弦励磁线圈11以及第一余弦励磁线圈12中，各信号线11L、12L中的正侧连接线11La、12La设置于第一层30A，各信号线11L、12L中的负侧连接线11Lb、12Lb以与各正侧连接线11La、12La在轴向上重叠的方式设置于第二层30B。另外，在第一接收线圈15中，其信号线15L中的正侧连接线15La设置于第一层30A，信号线15L中的负侧连接线15Lb以与该正侧连接线15La在轴向上重叠的方式设置于第二层30B。

同样地，在第二正弦励磁线圈21以及第二余弦励磁线圈22中，各信号线21L、22L中的正侧连接线21La、22La设置于第一层30A，各信号线21L、22L中的负侧连接线21Lb、22Lb以与各正侧连接线21La、22La在轴向上重叠的方式设置于第二层30B。另外，在第二接收线圈25中，其信号线25L中的正侧连接线25La设置于第一层30A，信号线25L中的负侧连接线25Lb以与该正侧连接线25La在轴向上重叠的方式设置于第二层30B。需要说明的是，各正侧连接线和与它们对应的负侧连接线可以在连接器部32的径向外侧的部分以各自的端部在轴向不重叠的方式设置。由此，在与控制装置2的连接器连接时，能够抑制各正侧连接线和与它们相对应的负侧连接线的通电。

在此，对假设各定子侧线圈的正侧连接线和负侧连接线在同一层(第一层30A或第二层30B)平行地布设的情况进行说明。在该情况下，由于制造上(蚀刻)的限制，需要在两根连接线彼此之间设置较宽的间隙(线间距离)。但是，若该间隙较宽，则两根连接线的磁通的抵消效果变弱。由此，特别是在流过较大的电流的各励磁线圈11、12、21、22中，在它们各自的两根连接线彼此之间容易产生漏磁通。另外，在各接收线圈15、25中，在它们各自的连接线彼此的间隙，由于该漏磁通容易交链，因此存在受到不良影响的可能性。此外，由于该漏磁通在与励磁线圈11、12、21、22的磁场相同的朝向(即，轴向)上产生，因此存在该漏磁通与其他线圈发生干涉而带来不良影响的可能性。

另一方面，在本实施方式中，如上所述，各定子侧线圈的两根连接线设置于互不相同的层。由此，能够使两根连接线彼此的线间距离与第一基板30的厚度同等，因此能够使两根连接线彼此的间隙较窄。因此，在励磁线圈11、12、21、22各自中，能够抑制漏磁通的产生。另外，在接收线圈15、25各自中，能够抑制向两根连接线彼此的间隙的漏磁通的交链。并且，由于两根连接线在轴向上并列设置，因此漏磁通的朝向与励磁线圈11、12、21、22的磁场的朝向正交。因此，能够抑制励磁线圈11、12、21、22的漏磁通对其他线圈造成影响的情况。

[C.转子]

如上所述，转子4是设置有转子侧线圈的部件，被轴支承为能够相对于定子3而与旋转轴C一体地(绕旋转中心)旋转。如图1所示，与定子3同样地，在转子4设置有片状的第二基板40、多个层叠于第二基板40的轴向一侧(远离定子3的一侧)的芯43、以及层叠于芯43的轴向一侧的片材44。

第二基板40是由非导电性的树脂(例如聚酰亚胺)形成的较薄的片。例如，如图2所示，第二基板40形成以旋转轴C为中心展开的圆盘状的外形。第二基板40的外径例如设定为与第一基板30的基板部31同等的外径。转子侧线圈形成于该第二基板40。也就是说，转子侧线圈是形成(印刷)于片状的第二基板40的片状线圈。转子侧线圈使用例如铜箔。

多个芯43是设置于与转子侧线圈中的每一个相对应的位置的环状的构件，彼此在径向上分开地设置。芯43例如使用电磁钢板或含有非晶、铁素体(ferrite)粉末的磁片。片材44是从轴向一侧覆盖第二基板40的部件，形成与第二基板40大致同等的外形。片材44使用例如铝材的片。

图4是将图2的第二基板40分为两层示出的俯视图。从该图可知，本实施方式的转子4的第二基板40由第一层40A和第二层40B这两层构成。第一层40A和第二层40B以图4所示的姿态(即在并不翻转而以其原本的朝向的状态下图中上方的第一层40A相对于图中下方的第二层40B)沿轴向层叠。在各层40A、40B设置有通孔，各层40A、40B上的线圈经由通孔而相互电连接。

在第一层40A以及第二层40B各自上，第一检测线圈13、第一发送线圈14、第二检测线圈23和第二发送线圈24从径向外侧起以该顺序配置。也就是说，在本实施方式中，转子侧线圈中的每一个设置于第一层40A以及第二层40B这双方。另外，转子侧线圈中的每一个在第一层40A以及第二层40B各自中形成于圆环状的区域。

需要说明的是，在图2以及图4中，省略了第一检测线圈13、第二检测线圈23以及第二发送线圈24的各线圈图案的图示，但这些线圈13、23、24的线圈图案可以使用公知的图案。例如，第一检测线圈13可以使用梳型闭合线圈的线圈图案(参照专利文献1)。例如，第二检测线圈23可以使用将导体布设为涡旋状而成的线圈图案(参照专利文献1)。第二发送线圈24可以使用以呈螺旋状回旋在旋转轴C的周围的方式布设导体而成的形状。

以下，对第一发送线圈14的线圈图案(形状)进行详述。如图4所示，第一发送线圈14具有形成在周向上闭合的环状的外侧部14a(第二外侧部)和内侧部14b(第二内侧部)这两个部位。

外侧部14a是由以至少绕旋转轴C的周围一周的方式卷绕而成的导体形成的部位。在外侧部14a中，导体朝向周向上的一个方向布设。在此，例示出通过导体在顺时针的方向上呈螺旋状卷绕四周而形成的外侧部14a。需要说明的是，在图4中，粗线的箭头意味着导体布设的方向。该粗线的箭头也换言为电流的流动方向。另外，在图4中，在导体上描绘的箭头、以及在将设置于各层40A、40B的通孔彼此相连的细实线上描绘的箭头意味着电流的流动方向。需要说明的是，由于第一发送线圈14的电流为交流，因此电流的流动方向是某一时点的流动方向，电流也向相反朝向流动。

内侧部14b是由在比外侧部14a靠径向内侧的位置与外侧部14a隔开空隙G(第二空隙)地以至少绕旋转轴C的周围一周的方式卷绕而成的导体形成的部位。在内侧部14b中，导体朝向周向的另一方向(与形成外侧部14a的导体相反的方向)布设。在此，例示出通过导体在逆时针的方向上呈螺旋状卷绕四周而形成的内侧部14b。外侧部14a和内侧部14b相互电连接。

也就是说，第一发送线圈14形成具有隔开空隙G地设置的两个环状的部位(即，外侧部14a以及内侧部14b)的圆环状。另外，分别形成第一发送线圈14的外侧部14a以及内侧部14b的导体的电流的流动方向互不相同。由此，当电流流过形成第一发送线圈14的导体时，如图2所示，在外侧部14a与内侧部14b之间、即空隙G产生磁通。空隙G在径向上的尺寸被设定为至少大于第一尺寸A并尽可能确保第一发送线圈14的匝数且使磁通在空隙G产生的程度。

在本实施方式的第一发送线圈14中，如图4所示，设置于各层40A、40B的外侧部14a和内侧部14b经由一根连接线14c而电连接。另外，第一层40A的内侧部14b和第二层40B的内侧部14b经由通孔14d而电连接。并且，第一层40A的外侧部14a以及内侧部14b和第二层40B的内侧部14b以及外侧部14a通过导体以一笔画的要领连续地布设而以该顺序形成。

详细而言，形成第一发送线圈14的导体在第一层40A中朝向径向内侧在顺时针的方向上呈螺旋状卷绕。由此，形成第一层40A的外侧部14a。形成第一层40A的外侧部14a的导体以向径向内侧横穿空隙G的方式布设并折回且在逆时针的方向上朝向径向内侧呈螺旋状卷绕，以作为连接线14c。由此，形成第一层40A的内侧部14b。

并且，形成第一层40A的内侧部14b的导体经由通孔14d而向第二层40B布设，在逆时针的方向上朝向径向外侧呈螺旋状卷绕。由此，形成第二层40B的内侧部14b。并且，形成第二层40B的内侧部14b的导体以向径向外侧横穿空隙G的方式布设并折回且在顺时针的方向上朝向径向外侧呈螺旋状卷绕，以作为连接线14c。由此，形成第二层40B的外侧部14a。

[D.第一接收线圈]

图5是将图3所示的定子3的第一基板30(第一层30A以及第二层30B)中的、设置有第一接收线圈15的环状的区域R(以下，称为“环状区域R”)放大示出的放大俯视图。如图3以及图5中双点划线所示，环状区域R是能够配置第一接收线圈15的假想的区域(范围)，并未被什么隔开。以下，对第一接收线圈15的线圈图案(形状)进行详述。

如图5所示，环状区域R大致分为设置有第一接收线圈15的线圈区域Rc和未设置有第一接收线圈15的开口区域Ro(图5的点涂的区域)。开口区域Ro被用作用于布设设置于比第一接收线圈15靠径向内侧的位置的线圈21、22、25的信号线21L、22L、25L、即三个系统的信号线21L、22L、25L的区域。以下，将设置于比第一接收线圈15靠径向内侧的位置的线圈21、22、25也统称为“内侧线圈26”，将这些线圈21、22、25的信号线21L、22L、25L也统称为“信号线26L”。信号线26L是沿径向通过开口区域Ro内的信号线。

在本实施方式中，如上所述，作为C字线圈之一的第一接收线圈15在环状区域R中设置于除了周向上的一部分的区域以外的C字状的区域。也就是说，在本实施方式中，第一接收线圈15的线圈区域Rc成为前述的“C字状的区域”之一，第一接收线圈15的开口区域Ro成为前述的“一部分区域”之一。另外，在本实施方式的环状区域R设置有一个开口区域Ro。

线圈区域Rc在周向上的长度优选设定为比开口区域Ro在周向上的长度长。在本实施方式中，开口区域Ro在周向上的长度以能够布设内侧线圈26的信号线26L的程度设定得较短，线圈区域Rc占据周向上的大半。通过像这样设定线圈区域Rc，能够较大地确保第一接收线圈15的线圈面积，因此能够提高旋转变压器1的检测精度。

第一接收线圈15具有设置于线圈区域Rc且沿旋转轴C的周向延伸设置并形成圆弧状的外侧部15a(第一外侧部)和内侧部15b(第一内侧部)这两个部位。

外侧部15a是由沿旋转轴C的周向延伸设置的导体形成的部位，设置于线圈区域Rc在周向上的大致整个区域。在外侧部15a中，导体朝向周向上的一个方向布设。在此，例示出由四根使导体在顺时针的方向上延伸设置而成的导体形成的外侧部15a。需要说明的是，在图5中，粗线的箭头意味着导体布设的方向。该粗线的箭头也换言为电流的流动方向。另外，在图5中，在导体上描绘的箭头、以及在将设置于各层30A、30B的通孔15d彼此相连的细实线上描绘的箭头意味着电流的流动方向。需要说明的是，由于第一接收线圈15的输出信号如上所述为交流信号，因此电流的流动方向是某一时点的流动方向，电流也向相反朝向流动。

内侧部15b设置于比外侧部15a靠径向内侧的位置，是由沿旋转轴C的周向延伸设置的导体形成的部位。与外侧部15a同样地，内侧部15b设置于线圈区域Rc在周向上的大致整个区域。在内侧部15b中，导体朝向周向上的另一方向(与形成外侧部15a的导体相反的方向)布设。在此，例示出由四根使导体在逆时针的方向上延伸设置而成的导体形成的内侧部15b。

内侧部15b与外侧部15a隔开空隙H而设置。该空隙H以与第一发送线圈14的空隙G在轴向上重叠的方式与第一发送线圈14的空隙G在轴向上对置地设置。与第一发送线圈14的空隙G同样地，第一接收线圈15的空隙H在径向上的宽度被设定为至少大于第一尺寸A并尽可能确保第一接收线圈15的匝数且使磁通在空隙H产生的程度。

外侧部15a和内侧部15b经由一对连接部15c而连续地设置。连接部15c是将外侧部15a以及内侧部15b各自在周向上的端部彼此连接的部位，由多个沿着径向延伸的导体形成。这多个导体通过将分别形成外侧部15a和内侧部15b的导体彼此连接而使外侧部15a和内侧部15b相互电连接。

需要说明的是，在本实施方式中，如上所述，开口区域Ro以能够布设信号线26L的程度设定得较窄，外侧部15a以及内侧部15b这双方设置于线圈区域Rc在周向上的大致整个区域。因此，一对连接部15c以隔着开口区域Ro相互对置的方式配置。

像这样，第一接收线圈15形成具有隔开与第一发送线圈14的空隙G在轴向上对置的空隙H而设置的两个圆弧状的部位(即，外侧部15a以及内侧部15b)的圆弧状。另外，分别形成第一接收线圈15的外侧部15a以及内侧部15b的导体的电流的流动方向互不相同。由此，当在第一发送线圈14的空隙G产生磁通时，该磁通与第一接收线圈15的空隙H发生交链，从而在第一接收线圈15产生感应电压。该感应电压作为输出电压被送至控制装置2，被用于旋转角的算出。

另外，在本实施方式中，如上所述，线圈区域Rc在周向上的长度被设定为比开口区域Ro在周向上的长度长。另外，第一接收线圈15的外侧部15a以及内侧部15b分别设置于线圈区域Rc在周向上的大致整个区域。也就是说，第一接收线圈15的外侧部15a以及内侧部15b各自在周向上的长度被设定为比开口区域Ro在周向上的长度长。由此，能够较大地确保第一接收线圈15的线圈面积。因此，能够提高第一接收线圈15的输出电压。进一步而言，有助于旋转变压器1的检测精度的提高。

在本实施方式的第一接收线圈15中，通过以一笔画的要领连续地布设导体，形成各层30A、30B的外侧部15a、内侧部15b和连接部15c。另外，通过经由通孔15d将各层30A、30B的第一接收线圈15电连接，从而连续地设置各层30A、30B的外侧部15a、内侧部15b和连接部15c。

详细而言，形成第一接收线圈15的导体在第一层30A中首先从径向外侧起在顺时针的方向上以描绘圆弧的方式布设。由此，形成第一层30A的外侧部15a的一部分。然后，该导体在开口区域Ro(图5中的开口区域Ro的上部)附近以向径向内侧横穿空隙H的方式布设并折回，以作为一对连接部15c的一方。然后，该导体在线圈区域Rc中的最接近旋转轴C的位置在逆时针的方向上以描绘圆弧的方式布设。由此，形成第一层30A的内侧部15b的一部分。

然后，该导体在开口区域Ro(图5中的开口区域Ro的下部)附近以向径向外侧横穿空隙H的方式布设并折回，以作为一对连接部15c的另一方。然后，该导体在比之前布设的外侧部15a的导体靠径向内侧的位置在顺时针的方向上以描绘圆弧的方式布设。然后，按照同样的步骤将导体依次布设于连接部15c、内侧部15b并不断在缩窄空隙H的方向上呈螺旋状进行布设，从而形成第一层30A的外侧部15a、内侧部15b和连接部15c。也就是说，形成第一层30A的第一接收线圈15。

并且，形成第一层30A的第一接收线圈15的导体经由位于开口区域Ro的下部的通孔15d而向第二层30B布设，按照与上述步骤相反的步骤布设。即，导体从线圈区域Rc中的径向中间部附近起在顺时针的方向上以描绘圆弧的方式布设，在开口区域Ro的上部形成向径向内侧横穿的连接部15c并折回，在形成了空隙H的状态下在逆时针的方向上以描绘圆弧的方式布设。并且，导体朝向线圈区域Rc的外侧(即，外侧部15a朝向径向外侧，内侧部15b朝向径向内侧)呈螺旋状布设。由此，形成第二层30B的外侧部15a、内侧部15b和连接部15c。需要说明的是，形成各部分15a、15b、15c的多个导体隔开彼此不接触的程度的微小的间隙而布设。

[2.作用、效果]

(1)在上述的旋转变压器1中，形成于定子3的第一基板30的第一接收线圈15具有沿周向延伸设置并形成圆弧状的外侧部15a以及内侧部15b。由此，能够在延伸设置有第一接收线圈15的环状区域R中的不存在外侧部15a以及内侧部15b的开口区域Ro布设内侧线圈26的信号线26L。因此，不用在第一基板30设置用于布设这些信号线26L的特别的结构，就能够将比第一接收线圈15靠径向内侧的区域活用作配置内侧线圈26的区域。

(2)另外，在上述的旋转变压器1中，在第一基板30的第一层30A以及第二层30B这双方设置有第一接收线圈15的外侧部15a以及内侧部15b。因此，能够更多地确保第一接收线圈15的匝数。由此，能够从第一接收线圈15得到更高的输出电压，从而能够提高旋转变压器1的旋转角的检测精度。另外，能够将内侧线圈26的信号线26L从第一层30A以及第二层30B各自的开口区域Ro引出，因此能够进一步使这些信号线26L的布设简单化。

(3)另外，在上述的旋转变压器1中，在第一线圈组10的径向内侧设置有第二线圈组20，该第二线圈组20的第二励磁线圈21、22以及第二接收线圈25被设置为技术方案所记载的“电气元件”。像这样，在上述的旋转变压器1中，能够将构成双速旋转变压器的多个线圈组10、20沿径向排列配置，因此能够实现旋转变压器1的小型化。

(4)并且，在上述的旋转变压器1中，第一接收线圈15的外侧部15a以及内侧部15b各自在周向上的长度被设定为比开口区域Ro在周向上的长度长。由此，能够较大地确保第一接收线圈15的线圈面积，进一步而言，能够实现旋转变压器1的检测精度的提高。

(5)此外，在上述的旋转变压器1中，内侧线圈26的信号线26L中的正侧连接线26La设置于第一层30A，负侧连接线26Lb设置于第二层30B。由此，能够缩窄供电流向互不相同的方向流动的正侧连接线26La与负侧连接线26Lb的间隙。因此，能够抑制漏磁通的产生、或向该间隙的漏磁通的交链。此外，在各层30A、30B中，正侧连接线26La与负侧连接线26Lb平行地布设，从而能够使漏磁通在不同于轴向的方向上产生。因此，能够抑制该漏磁通对设置于比内侧线圈26靠径向外侧的位置的第一线圈组10造成影响。

也就是说，根据上述的旋转变压器1，不用增加第一基板30的层数就能够实现以下的三个效果。

·能够实现内侧线圈26的信号线26L的简单的布设

·抑制在内侧线圈26的信号线26L的正侧连接线26La与负侧连接线26Lb的间隙产生的漏磁通的产生、或向该间隙的漏磁通的交链

·确保第一接收线圈15的匝数

以下，以采用现有的圆环状的片状线圈作为第一接收线圈的情况作为比较例对其理由进行详述。即使在如以往那样采用圆环状的片状线圈作为第一接收线圈的情况下，在第一基板30由第一层30A和第二层30B这两层构成的情况下，通过将该接收线圈仅设置于第一层30A，也能够发挥上述的第一个效果。也就是说，若将内侧线圈26的信号线26L布设于第二层30B，则不用增加第一基板30的层数，就能够实现内侧线圈26的信号线26L的简单的布设。

但是，在该情况下，信号线26L的正侧连接线26La和负侧连接线26Lb这双方布设于第二层30B。由此，正侧连接线26La与负侧连接线26Lb的间隙由于制造上的限制而变得较大，因此容易在该间隙产生漏磁通，并且向该间隙的漏磁通容易发生交链。另外，由于第一接收线圈仅设置于第一层30A，因此难以确保第一接收线圈的匝数，会导致第一接收线圈的输出电压的降低。也就是说，该情况无法得到上述的第二以及第三个效果。

与此相对地，在上述的旋转变压器1中，第一接收线圈15形成于第一层30A以及第二层30B这双方，因此能够确保第一接收线圈15的匝数。因此，能够实现第一接收线圈15的输出电压的提高。另外，由于能够从开口区域Ro将内侧线圈26的信号线26L引出，因此能够使这些信号线26L的布设简单化。此外，通过将正侧连接线26La布设于第一层30A，将负侧连接线26Lb布设于第二层30B，能够使正侧连接线26La与负侧连接线26Lb的间隙较小。因此，能够抑制在该间隙产生的漏磁通的产生、或向该间隙的漏磁通的交链。也就是说，如上所述，能够得到三个效果。

[3.其他]

上述的旋转变压器1为一例，并不局限于上述结构。在上述的旋转变压器1中，设置于第一接收线圈15的径向内侧的电气元件是第二线圈组20的第二励磁线圈21、22以及第二接收线圈25，但该电气元件可以不是构成第二线圈组20的线圈，或者也可以是与线圈不同的电气元件。

例如，该电气元件也可以是设置于结构与旋转变压器1不同的传感器的线圈。另外，该电气元件也可以是使用了片状线圈的马达的线圈。或者，该电气元件也可以是搭载于第一基板30上的电子部件(例如IC)的电路布线。需要说明的是，技术方案所记载的“电气元件”只要至少与在不同于定子3以及转子4的位置设置的外部的控制装置电连接即可，技术方案所记载的“外部控制装置”也可以不是控制装置2。

在上述的旋转变压器1中，例示出设置有具有nX的轴倍角的第一励磁线圈11、12以及第一检测线圈13、以及具有1X的轴倍角的第二励磁线圈21、22以及第二检测线圈23的结构。但是，第一励磁线圈11、12以及第一检测线圈13和第二励磁线圈21、22以及第二检测线圈23只要具有互不相同的轴倍角即可，并不局限于此。旋转变压器1可以不是二相励磁单相输出型的旋转变压器，也可以不是调制波型的旋转变压器。

另外，在上述的旋转变压器1中，在第一励磁线圈11、12的径向内侧设置有第一接收线圈15，但第一接收线圈15在径向上的位置并不局限于此。第一接收线圈15例如也可以设置于第一励磁线圈11、12的径向外侧。

在上述的旋转变压器1中，例示出在第一基板30设置有一个第一接收线圈15的结构，但第一接收线圈15也可以在第一基板30设置有多个。例如，也可以在第一基板30上，在环状区域R设置多个沿周向相互分离地设置的第一接收线圈15。在该情况下，能够在环状区域R形成多个开口区域Ro。

另外，第一接收线圈15也可以不是其外侧部15a以及内侧部15b占据环状区域R中的周向上的大半的C字状。也就是说，第一接收线圈15的外侧部15a以及内侧部15b只要是至少不在环状区域R中的周向上的整个区域延伸的圆弧状即可。第一接收线圈15的外侧部15a以及内侧部15b可以是半圆的圆弧状，也可以是四分之一圆的圆弧状。另外，开口区域Ro在周向上的长度也可以比线圈区域Rc在周向上的长度长。

第一基板30也可以不是第一层30A以及第二层30B的二层构造。同样地，第二基板40也可以不是第一层40A以及第二层40B的二层构造。内侧线圈26的信号线26L可以仅设置于第一基板30的第一层30A，也可以仅设置于第二层30B。应用旋转变压器1的装置也可以不是伺服马达。

附图标记说明

1旋转变压器；2控制装置(外部控制装置)；3定子；4转子；11第一正弦励磁线圈(第一励磁线圈)；12第一余弦励磁线圈(第一励磁线圈)；13第一检测线圈；14第一发送线圈(第二变压器线圈)；14a外侧部(第二外侧部)；14b内侧部(第二内侧部)；15第一接收线圈(第一变压器线圈)；15a外侧部(第一外侧部)；15b内侧部(第一内侧部)；21第二正弦励磁线圈(第二励磁线圈、电气元件)；22第二余弦励磁线圈(第二励磁线圈、电气元件)；23第二检测线圈；24第二发送线圈(第四变压器线圈)；25第二接收线圈(第三变压器线圈、电气元件)；26内侧线圈(电气元件)；21L、22L、25L、26L信号线；21La、22La、25La、26La正侧连接线；21Lb、22Lb、25Lb、26Lb负侧连接线；30第一基板；30A第一层；30B第二层；40第二基板；C旋转轴；G空隙(第二空隙)；H空隙(第一空隙)；R环状区域(环状的区域)；Ro开口区域。

Claims (6)

1.一种旋转变压器，其检测转子相对于定子的旋转角，其特征在于，

所述定子具备：设置于片状的第一基板的第一励磁线圈、以及设置于所述第一基板的第一变压器线圈，

所述转子具备：第一检测线圈，其在片状的第二基板上与所述第一励磁线圈在旋转轴方向上对置地设置；以及第二变压器线圈，其在所述第二基板上与所述第一检测线圈连接，并且与所述第一变压器线圈在所述旋转轴方向上对置地设置，

在所述第一基板设置有配置于比所述第一变压器线圈靠所述旋转轴侧的位置的电气元件以及将所述电气元件与外部控制装置连接的信号线，

所述第一变压器线圈具有：第一外侧部，其沿所述旋转轴的周向延伸设置并形成圆弧状；以及第一内侧部，其沿所述周向延伸设置并形成圆弧状，并且在比所述第一外侧部靠所述旋转轴侧的位置隔开第一空隙地与所述第一外侧部连续地设置，

所述第二变压器线圈具有：第二外侧部，其形成在所述周向上闭合的环状；以及第二内侧部，其与所述第二外侧部连接并形成在所述周向上闭合的环状，并且在比所述第二外侧部靠所述旋转轴侧的位置隔开第二空隙地设置，

所述第一空隙与所述第二空隙在所述旋转轴方向上相互对置地设置，

所述信号线在延伸设置有所述第一变压器线圈的环状的区域中布设于不存在所述第一外侧部以及所述第一内侧部的开口区域。

2.根据权利要求1所述的旋转变压器，其特征在于，

所述第一基板具有在所述旋转轴方向上层叠的第一层以及第二层，

所述第一外侧部以及所述第一内侧部分别设置于所述第一层以及所述第二层这双方。

3.根据权利要求2所述的旋转变压器，其特征在于，

所述定子具备：第二励磁线圈，其设置于所述第一基板且轴倍角不同于所述第一励磁线圈；以及第三变压器线圈，其设置于所述第一基板，

所述转子具备：第二检测线圈，其在所述第二基板上与所述第二励磁线圈在所述旋转轴方向上对置地设置；以及第四变压器线圈，其在所述第二基板上与所述第二检测线圈连接，并且与所述第三变压器线圈在所述旋转轴方向上对置地设置，

所述电气元件是所述第二励磁线圈以及所述第三变压器线圈。

4.根据权利要求3所述的旋转变压器，其特征在于，

在所述环状的区域形成有一个所述开口区域，

所述第一外侧部以及所述第一内侧部各自在所述周向上的长度比所述开口区域在所述周向上的长度长。

5.根据权利要求4所述的旋转变压器，其特征在于，

在所述信号线中，与所述外部控制装置的正极侧连接的正侧连接线布设于所述第一层及所述第二层中的一方，

在所述信号线中，与所述外部控制装置的负极侧连接的负侧连接线布设于所述第一层及所述第二层中的另一方。

6.一种伺服马达，其特征在于，

所述伺服马达具备权利要求1至5中任一项所述的旋转变压器。