DE102006000470A1

DE102006000470A1 - Elektromechanische Umwandlungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102006000470A1
Application number: DE102006000470A
Authority: DE
Inventors: Tatsuya Kitanaka; Koichiro Matsumoto; Takashi Kawashima
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-09-21
Filing date: 2006-09-20
Publication date: 2007-05-10
Also published as: US7355391B2; JP4525543B2; JP2007085810A; US20070063599A1

Abstract

Eine elektromagnetische Umwandlungsvorrichtung (1) umfasst eine elektromagnetische Umwandlungseinheit (30, 31) und ein Kabel (40), das eine Signalleitung (46, 48) und eine Masseleitung (44) zum Verbinden der elektromagnetischen Umwandlungseinheit (30, 31) mit Masse aufweist. Die elektromagnetische Umwandlungseinheit (30, 31) bewirkt eine Umwandlung zwischen einer relativen Bewegung bezüglich einer magnetischen Erzeugungseinheit (20, 22, 24) und elektrischen Signalen auf der Basis eines durch die Magnetfelderzeugungseinheit (20, 22, 24) erzeugten Magnetfeld. Die Signalleitung (46, 48) ist mit der elektromechanischen Umwandlungseinheit (30) verbunden zum Übertragen der elektrischen Signal und umfasst einen ersten Verzweigungsbereich (461, 481) und einen zweiten Verzweigungsbereich (462, 482), die sich im Wesentlichen parallel zu der Masseleitung (44) erstrecken und die jeweils an zwei einander gegenüberliegenden Seiten der Masseleitung angeordnet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromechanische Umwandlungsvorrichtung.

Im Allgemeinen ist eine beispielsweise in der japanischen Druckschrift JP-62-095402 A offenbarte elektromechanische Umwandlungsvorrichtung wie eine Drehwinkelerfassungseinrichtung (Rotationswinkelerfassungseinrichtung) vorgesehen zur Erfassung eines Drehwinkels eines Erfassungsobjekts auf der Basis eines Magnetfelds, das sich infolge der Drehung des Erfassungsobjekts verändert. In diesem Fall ist ein magnetisches Erfassungselement wie ein Hall-Element mit der Drehung des Erfassungsobjekts verbunden, um sich relativ bezüglich einer Magnetfelderzeugungseinheit wie eines Permanentmagneten zu drehen. Die Drehwinkelerfassungseinrichtung kann den Drehwinkel des Erfassungsobjekts auf der Basis von Signalen erfassen, die durch das Magneterfassungselement ausgegeben werden und die sich mit der Drehung des Erfassungsobjekts ändern.

Dies ist des Weiteren auch als ein Synchronmotor (der eine elektromechanische Umwandlungseinrichtung darstellt) bekannt, der einen Stator (Ständer) und einen Rotor (Läufer) umfasst. Der Stator umfasst eine Dreiphasenwicklung. Der Rotor weist den Permanentmagneten oder dergleichen als die Magnetfelderzeugungseinheit auf. In diesem Fall dreht sich der Rotor bezüglich des Stators in Abhängigkeit von Signalen, die dem Stator zugeführt werden.

In elektromechanischen Umwandlungsvorrichtungen wie der Drehwinkelerfassungseinrichtung und dem Synchronmotor bewegen sich jedoch das Magneterfassungselement (das die elektromechanische Umwandlungseinheit darstellt) und der Rotor relativ zu der Magnetfelderzeugungseinheit. Daher wird sich das Magnetfeld in der Nähe der elektromechanischen Umwandlungseinheit erheblich verändern. Daher wird ein Induktionsrauschen dem ausgegebenen Signal und dem eingegebenen Signal der elektromechanischen Umwandlungseinheit infolge einer Änderung des Magnetfelds (im Huckepack) überlagert. Somit wird im Ergebnis beispielsweise der Fehler der Drehwinkelerfassungseinrichtung bei der Erfassung des Drehwinkels ansteigen. Der Synchronmotor kann dabei Fehlfunktionen aufweisen.

Zur Verminderung des Induktionsrauschens, das dem ausgegebenen und dem eingegebenen Signal der elektromechanischen Umwandlungsvorrichtung überlagert ist, wurde die Betrachtung angestellt, dass das ausgegebene Signal und das eingegebene Signal der elektromechanischen Umwandlungsvorrichtung mittels eines verdrillten Kabelpaars übertragen wird, wie es in der japanischen Druckschrift JP-10-141993 A offenbart ist. Da jedoch eine Ungleichmäßigkeit des Verdrillens bzw. des Webens der Signalleitung nicht vollständig vermieden werden kann, ist die Gegenmaßnahme bezüglich des Rauschens durch ein verdrilltes Kabelpaar in dem Falle unbefriedigend, dass die Signalamplitude (Stärke) des ausgegebenen/eingegebenen Signals der elektromechanischen Umwandlungsvorrichtung klein ist.

Angesichts der vorstehend beschriebenen Nachteile liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elektromechanische Umwandlungsvorrichtung bereitzustellen, bei welcher das den eingegebenen/ausgegebenen Signalen im Huckepack überlagerte Induktionsrauschen vermindert ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die elektromechanische Umwandlungsvorrichtung eine Magnetfelderzeugungseinheit zur Erzeugung eines Magnetfelds, eine elektromechanische Umwandlungseinheit zur Durchführung einer Umwandlung aus einer ersten Umwandlung und einer zweiten Umwandlung auf der Basis des Magnetfelds, und ein Kabel, das mit der elektromechanischen Umwandlungseinheit verbunden ist. Die erste Umwandlung ist eine Umwandlung einer relativen Bewegung der elektromechanischen Umwandlungseinheit bezüglich der Magnetfelderzeugungseinheit zu elektrischen Signalen. Die zweite Umwandlung ist eine Umwandlung der der elektromechanischen Umwandlungseinheit eingegebenen elektrischen Signale zu einer relativen Bewegung der elektromechanischen Umwandlungseinheit bezüglich der Magnetfelderzeugungseinheit. Das Kabel umfasst eine Masseleitung zur Verbindung der elektromechanischen Umwandlungseinheit mit dem Massepotential, sowie zumindest eine Signalleitung mit einem ersten Verzweigungsteil und einem zweiten Verzweigungsteil, die sich im Wesentlichen parallel zu der Masseleitung erstrecken und jeweils an den beiden gegenüberliegenden Seiten der Masseleitung angeordnet sind, so dass sich die Masseleitung dazwischen befindet. Die beiden Enden des zweiten Verzweigungsbereichs sind jeweils mit den beiden Enden des ersten Verzweigungsbereichs verbunden. Die Signalleitung ist mit der elektromechanischen Umwandlungseinheit zum Übertragen der elektrischen Signale verbunden.

Da sich die elektromechanische Umwandlungseinheit relativ bezüglich der Magnetfelderzeugungseinheit bewegt, tritt eine Änderung des magnetischen Flusses auf, der durch eine Schaltung dringt, die aus der Signalleitung und der Masseleitung des mit der elektromechanischen Umwandlungseinheit verbundenen Kabels besteht. Eine induktive elektromotorische Kraft tritt in der elektrischen Schaltung bestehend aus der Signalleitung und der Masseleitung auf. Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Signalleitung einen ersten Verzweigungsbereich und einen zweiten Verzweigungsbereich, die sich entlang der Masseleitung erstrecken und jeweils an gegenüberliegenden Seiten der Masseleitung angeordnet sind. Somit bilden der erste Verzweigungsbereich und der zweite Verzweigungsbereich jeweils zwei Schaltungen (d.h. Schleifen), die sich die Masseleitung als gemeinsamen Rückkopplungspfad teilen. Da der erste Verzweigungsbereich und der zweite Verzweigungsbereich jeweils an zwei gegenüberliegenden Seiten der Masseleitung angeordnet sind, ist die Richtung der induktiven elektromotorischen Kraft (infolge einer Änderung des durch die Schleife dringenden magnetischen Flusses) bei dem ersten Verzweigungsbereich gegensätzlich zu derjenigen des zweiten Verzweigungsbereichs.

Auch wenn die induktive elektromotorische Kraft in der Signalleitung auftritt, gleichen sich die induktive elektromotorische Kraft, die in dem ersten Verzweigungsbereich auftritt, und diejenige, die in dem zweiten Verzweigungsbereich auftritt, im Wesentlichen zur Verminderung des Rauschens aus, das den elektronischen Signalen überlagert wird, die durch die Signalleitung zu der elektromechanischen Umwandlungseinheit zur Eingabe oder Ausgabe übertragen werden.

Die vorstehenden und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die zugehörigen Figuren verständlich. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung einer Drehwinkelerfassungseinrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
2A eine Teilschnittansicht zur Veranschaulichung der Drehwinkelerfassungseinrichtung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, und 2B eine Teilschnittansicht entlang einer Linie IIB-IIB gemäß 2A,
3A, 3B und 3C schematische Darstellungen zur Veranschaulichung eines mittels eines Permanentmagneten erzeugten Magnetfeldes in dem Fall unterschiedlicher Drehwinkel eines Erfassungsobjekts gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel,
4A eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung einer Beziehung zwischen dem Drehwinkel und den Ausgangssignalen eines Hall-Elements auf der Basis eines Drehwinkelerfassungsverfahrens gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, 4B eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung einer Beziehung zwischen den Drehwinkeln und Berechnungswinkeln auf der Basis des Drehwinkelerfassungsverfahrens, und 4C eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung einer Beziehung zwischen Drehwinkeln und Ausgangswinkeln auf der Basis des Drehwinkelerfassungsverfahrens,
5 eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung einer Identifikation des Drehwinkels des Erfassungsobjekts auf der Basis des Drehwinkelerfassungsverfahrens gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel,
6 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung einer Drehwinkelerfassungseinrichtung entsprechend eines ersten Vergleichsbeispiels gemäß dem Stand der Technik,
7 eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung eines Messergebnisses eines Rauschexperiments der Drehwinkelerfassungseinrichtung des ersten Vergleichsbeispiels gemäß dem Stand der Technik,
8 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung einer Drehwinkelerfassungseinrichtung entsprechend eines zweiten Vergleichsbeispiels gemäß dem Stand der Technik,
9 eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung eines Messergebnisses eines Rauschexperiments der Drehwinkelerfassungseinrichtung des zweiten Vergleichsbeispiels gemäß dem Stand der Technik,
10A eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung einer Schleife, die aus einer Masseleitung und aus einem ersten Verzweigungsbereich einer Signalleitung besteht, zur Veranschaulichung einer Rauschengegenmaßnahme gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, und 10B eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung einer Schleife bestehend aus der Masseleitung und einem zweiten Verzweigungsbereich der Signalleitung zur Veranschaulichung der Gegenmaßnahme gegen das Rauschen,
11 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung einer induktiven elektromotorischen Kraft, die in dem ersten Verzweigungsbereich und dem zweiten Verzweigungsbereich auftritt, zur Veranschaulichung der Gegenmaßnahme gegen das Rauschen gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, und
12 eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung eines Messergebnisses eines Rauschexperiments der Drehwinkelerfassungseinrichtung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel.
Die Ausführungsbeispiele werden nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Figuren beschrieben.
[BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL]
Eine elektromechanische Umwandlungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung kann in geeigneter Weise als eine Drehwinkelerfassungseinrichtung für beispielsweise eine Kurbelwinkelerfassungseinrichtung verwendet werden, die in einem Zündsystem für eine Brennkraftmaschine oder dergleichen vorgesehen ist.
Gemäß der Darstellung in 1 gibt die Drehwinkelerfassungseinrichtung 1 elektrische Signale aus, die auf Winkel (beispielsweise auf Kurbelwinkel) eines Erfassungsobjekts (beispielsweise einer Kurbelwelle) bezogen sind, und gibt diese an eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) 90 der Brennkraftmaschine ab. Die elektronische Steuerungseinheit 90 erfasst die Kurbelwinkel auf der Basis der von der Drehwinkelerfassungseinrichtung 1 ausgegebenen Signale und bestimmt beispielsweise aus dem erfassten Kurbelwinkel, welcher Zylinder zu zünden ist.
2A zeigt den Aufbau der Drehwinkelerfassungseinrichtung 1, und 2B zeigt eine Teilschnittansicht entlang der Linie IIB-IIB gemäß der Darstellung in 2A. 2A zeigt eine Darstellung entlang einer Linie IIA-IIA gemäß 2B.
Wie es in den 2A und 2B gezeigt ist, umfasst die Drehwinkelerfassungseinrichtung 1 ein Joch 20 mit einer im Wesentlichen zylindrischen Form, ein Paar von Permanentmagneten 22 und 24 zur Erzeugung eines parallelen Magnetfeldes, eine Magneterfassungseinrichtung, eine flexible gedruckte Schaltung (flexible printed circuit, FPC) 40, ein Trägerteil 50 und dergleichen. Die Magneterfassungseinrichtung kann ein erstes Magneterfassungselement 30 und ein zweites Magneterfassungselement 31 umfassen, von denen jedes beispielsweise aus einem Hall-Element bestehen kann.
Jedes der Joche 20 und der Permanentmagnete 22 und 24 stellt eine Magnetfelderzeugungseinheit dar und dreht sich mit dem Erfassungsobjekt. Die Permanentmagnete 22 und 24 weisen im Wesentlichen eine Bogenform auf und sind an der inneren Wand des Jochs 20 angeordnet.
In diesem Fall sind die Permanentmagnete 22 und 24 an der inneren Wand des im Wesentlichen zylindrisch ausgeführten Jochs 20 einander gegenüberliegend angeordnet. Somit sind die Permanentmagnete 22 und 24 an der inneren Wand des Jochs 20 mit einem zentralen Winkel (bezüglich der Mitte des Jochs 20) von im Wesentlichen 180° dazwischen angeordnet. Auf diese Weise wird ein im Wesentlichen gleichförmiges Magnetfeld zwischen den Permanentmagneten 22 und 24 erzeugt. Gemäß der nachfolgenden Beschreibung bedeutet Magnetfeld das parallele Magnetfeld, das zwischen den Permanentmagneten 22 und 24 erzeugt wird.
Die Hall-Elemente 30 und 31, die die elektromagnetische Umwandlungseinheit bilden, sind an der flexiblen gedruckten Schaltung FPC 40 angeordnet, die an dem Trägerteil 50 befestigt ist. Der Trägerteil 50 dreht sich nicht mit der Drehung des Erfassungsobjekts. Somit drehen sich die Hall-Elemente 30 und 31 relativ bezüglich des Jochs 20 und der Permanentmagnete 22 und 24 infolge der Drehung des Erfassungsobjekts.
Die Hall-Elemente 30 und 31 können in der Weise angeordnet sein, dass sie einen Winkel von beispielsweise 90° dazwischen in einer Drehrichtung des Erfassungsobjekts aufweisen. Die Hall-Elemente 30 und 31 werden mittels (nicht gezeigter) Leistungsversorgungsleitungen mit einem konstanten Strom versorgt. Gemäß der Darstellung in den 3A, 3B und 3C ist es bevorzugt, dass die Hall-Elemente 30 und 31 benachbart zu der Mitte des Jochs 20 angeordnet sind, so dass das parallele Magnetfeld mit einer im Wesentlichen gleichförmigen magnetischen Flussdichte auf die Hall-Elemente 30 und 31 einwirken kann, ohne im Wesentlichen durch den Drehwinkel des Erfassungsobjekts beeinflusst zu werden.
Da die Hall-Elemente 30 und 31 an der flexiblen gedruckten Schaltung FPC 40 angeordnet sind, kann die Anzahl der Komponenten (Teile) der Drehwinkelerfassungseinrichtung 1 vermindert werden, und es können die Verbindungsteile der Komponenten vermindert werden im Vergleich zu dem Fall, bei dem die Hall-Elemente 30 und 31 mittels weiterer Einrichtungen mit der flexiblen gedruckten Schaltung FPC 40 verbunden sind. Die Herstellungskosten der Drehwinkelerfassungseinrichtung 1 können somit vermindert werden.
Alternativ können die Hall-Elemente 30 und 31 ebenfalls angeordnet werden, ohne dass sie an der flexiblen gedruckten Schaltung FPT 40 befestigt sind. Beispielsweise können die Hall-Elemente 30 und 31 mit einer flexiblen gedruckten Schaltung FPC verbunden sein, die die gleiche Masseleitung und die gleichen Signalleitungen wie diejenigen der flexiblen gedruckten Schaltung FPC 40 aufweist, mittels einer gedruckten Schaltungsplatine, an der die Hall-Elemente 30 und 31 angebracht sind.
Gemäß der Darstellung in 1 umfasst die flexible gedruckte Schaltung FPC 40 als ein Kabel einen Film 42, eine Masseleitung 44, Signalleitungen 46 und 48 und dergleichen. Der Film 42 ist ein filmförmiges elektrisch isolierendes Teil, das beispielsweise aus PPE, PI oder dergleichen besteht. Die Masseleitung 44 und die Signalleitungen 46 und 48 bestehen aus einem elektrisch leitenden Material wie Kupfer Cu, und sind an dem Film 42 fest ausgebildet. Im Einzelnen sind die Masseleitung 44 und die Signalleitungen 46 und 48 im Wesentlichen in derselben Ebene angeordnet.
Zwei Enden der Masseleitung 44 sind jeweils mit Masse sowie mit dem Masseanschluss der Hall-Elemente 30 und 31 verbunden. Hierbei bedeutet Masse einen elektrischen Leiter, der ein Bezugspotential für die Hall-Elemente 30 und 31 (elektromagnetische Umwandlungseinheit) bereitstellt.
Zwei Enden der Signalleitung 46 sind jeweils mit einem Ausgangsanschluss des Hall-Elementes 30 und der elektronischen Steuerungseinheit ECU 90 verbunden. Die Signalleitung 46 überträgt die elektrischen und von dem Hall-Element 30 ausgegebenen Signale zu der elektronischen Steuerungseinheit 90. Die Signalleitung 46 umfasst einen ersten Verzweigungsbereich 461 und einen zweiten Verzweigungsbereich 462, die sich im Wesentlichen parallel zu der Masseleitung 44 erstrecken und die an zwei einander gegenüberliegenden Seiten der Masseleitung 44 angeordnet sind. Im Einzelnen ist die Masseleitung 44 zwischen dem ersten Verzweigungsbereich 461 und dem zweiten Verzweigungsbereich 462 angeordnet. Zwei Enden des zweiten Verzweigungsbereichs 462 sind jeweils mit den beiden Enden des ersten Verzweigungsbereichs 461 verbunden.
Die beiden Enden der Signalleitung 48 sind jeweils mit einem Ausgangsanschluss des Hall-Elementes 31 und der elektronischen Steuerungseinheit 90 verbunden. Die Signalleitung 48 überträgt die von dem Hall-Element 31 ausgegebenen elektrischen Signale zu der elektronischen Steuerungseinheit 90. In gleicher Weise wie bei der Signalleitung 46 umfasst die Signalleitung 48 einen ersten Verzweigungsbereich 481 und einen zweiten Verzweigungsbereich 482, die sich parallel zu der Masseleitung 44 erstrecken und die an den beiden einander gegenüberliegenden Seiten der Masseleitung 44 angeordnet sind. Im Einzelnen ist die Masseleitung 44 zwischen dem ersten Verzweigungsbereich 481 und dem zweiten Verzweigungsbereich 482 angeordnet. Die beiden Enden des zweiten Verzweigungsbereichs 482 sind jeweils mit zwei Enden des ersten Verzweigungsbereichs 481 verbunden.
Die elektronische Steuerungseinheit 90 umfasst einen nichtflüchtigen Speicher wie einen Flash-Speicher zum Speichern eines Drehwinkelerfassungsprogramms, einen flüchtigen Speicher zum zeitweiligen Speichern des Drehwinkelerfassungsprogramms und verschiedener Daten, sowie eine Zentraleinheit CPU zur Durchführung bzw. zur Verarbeitung des Drehwinkelerfassungsprogramms, das in dem flüchtigen Speicher zur Verarbeitung bereitsteht.
Dreht sich das Erfassungsobjekt, dann drehen sich die Hall-Elemente 30 und 31 relativ bezüglich der Permanentmagnete 22 und 24, die sich zusammen mit dem Erfassungsobjekt drehen. Die Richtung des Magnetfeldes, das die Hall-Elemente 30 und 31 beeinflusst, verändert sich infolge der Drehung des Erfassungsobjekts, wie es in den 3A, 3B und 3C dargestellt ist.
Gemäß der Darstellung in 4A geben die Hall-Elemente 30 und 31 jeweils das Ausgangssignal 100 (beispielsweise ein Spannungssignal) und das Ausgangssignal 101 (beispielsweise ein Spannungssignal) infolge einer Änderung der Richtung des Magnetfelds (d.h. einer Änderung des Drehwinkels des Erfassungsobjekts) aus, wobei jedes der Signale einen sinusförmigen Verlauf aufweist.
Da die Hall-Elemente 30 und 31 in der Weise angeordnet sind, dass zwischen ihnen im Wesentlichen ein Winkel von 90° in der Drehrichtung des Erfassungsobjekts besteht, beträgt die Phasendifferenz zwischen dem Ausgangssignal 100 des Hall-Elementes 30 und dem Ausgangssignal 101 des Hall- Elementes 31 im Wesentlichen 90°. Im Einzelnen weist somit das Ausgangssignal 100 des Hall-Elementes 30 und das Ausgangssignal 101 des Hall-Elementes 31 eine Sinus-Kosinus-Beziehung zueinander auf.
Es können daher die beiden Gleichungen (1) und (2) erhalten werden, Va = kBI × sinθ (1) Vb = kBI × sin (θ + 90) = kBI × cosθ (2)wobei θ den Drehwinkel des Erfassungsobjekts, Va das Ausgangssignal 100 des Hall-Elementes 30, Vb das Ausgangssignal 101 des Hall-Elementes 31, k einen Koeffizienten, der durch die Empfindlichkeit der Hall-Elemente 30 und 31 bestimmt ist, B eine magnetische Flussdichte des durch die Permanentmagnete 22 und 24 erzeugten Magnetfeldes und I einen konstanten Strom bezeichnen, der für die Hall-Elemente 30 und 31 zugeführt wird.
Die elektronische Steuerungseinheit 90 erfasst den Drehwinkel des Erfassungsobjekts auf der Basis des Ausgangssignals 100, das mittels der Signalleitung 46 übertragen wird, und des Ausgangssignals 101, das mittels der Signalleitung 48 übertragen wird. Insbesondere bearbeitet die elektronische Steuerungseinheit 90 einen Ablauf (der nachstehend noch beschrieben wird) bezüglich der Ausgangssignale 100 und 101 zur Erfassung des Drehwinkels des Erfassungsobjekts. Dieser Ablauf wird durch die Zentraleinheit der elektronischen Steuerungseinheit 90 verarbeitet bzw. durchgeführt, die das Drehwinkelerfassungsprogramm verarbeitet. Das Drehwinkelerfassungsprogramm wird kontinuierlich während des Betriebs der Drehwinkelerfassungseinrichtung 1 durchgeführt.
Zuerst berechnet die elektronische Steuerungseinheit 90 die Größe tanθ gemäß eines Verhältnisses Va zu Vb, wobei Bezug auf die nachfolgende Gleichung (3) genommen wird. Sodann berechnet die elektronische Steuerungseinheit 90 einen Berechnungswinkel mittels einer Arcus-Tangens-Berechnung, wobei auf die nachstehende Gleichung (4) Bezug genommen wird. Gemäß der Darstellung in 4B weisen die Berechnungswinkel 110 eine Periodizität von 180° auf. Va = Vb = sinθ/cosθ = tanθ (3) θ = arctan (Va/Vb) (4)
Nachfolgend bestimmt die elektronische Steuerungseinheit 90 die Vorzeichen der Größen Va und Vb unter Bezugnahme auf 5 zur Bestimmung der Drehwinkelposition des Erfassungsobjekts innerhalb des Winkelbereichs von 360°. Die elektronische Steuerungseinheit 90 addiert sodann einen Offsetwinkel zu den Berechnungswinkeln 110 auf der Basis der bestimmten Drehwinkelposition des Erfassungsobjekts zur Bestimmung des Drehwinkels 120, wie es in 4B gezeigt ist. Die Drehwinkelerfassungseinrichtung 1 kann den Drehwinkel des Erfassungsobjekts in dem Bereich von 360° erfassen.
Es wird jedoch ein Induktionsrauschen den Ausgangssignalen der Hall-Elemente 30 und 31 überlagert (Huckepack), da sich das Magnetfeld infolge der Drehung des Erfassungsobjekts ändert. Insbesondere wird die Komponente des Magnetfeldes, die senkrecht zu den Signalleitungen 46 und 48 verläuft, bei dem Teil der flexiblen gedruckten Schaltung FPC 40 vergrößert, die sich in der Drehachsenrichtung des Jochs 20 erstreckt. Auf diese Weise wird den Ausgangssignalen ein erhebliches Induktionsrauschen überlagert. Im Ergebnis kann ein Fehler bei der Erfassung des Drehwinkels ansteigen.
Nachstehend werden die gemäß diesem Ausführungsbeispiel bei der Drehwinkelerfassungseinrichtung 1 ergriffenen Gegenmaßnahmen gegen das Rauschen beschrieben und mit bekannten Drehwinkelerfassungseinrichtungen 200 und 300 verglichen.
6 zeigt die bekannte Drehwinkelerfassungs-einrichtung 200 als ein erstes Vergleichsbeispiel. Die Drehwinkelerfassungseinrichtung 200 ist nicht mit einer flexiblen gedruckten Schaltung FPC ausgestattet, sondern umfasst Komponenten, die gleichartig sind zu den anderen Komponenten der Drehwinkelerfassungsvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel. In der nachfolgenden Beschreibung werden den Komponenten der Drehwinkelerfassungseinrichtung 200, die denjenigen der Drehwinkelerfassungsvorrichtung 1 entsprechen, jeweils dieselben Bezugszeichen wie bei der Drehwinkelerfassungsvorrichtung 1 zugeordnet.
Gemäß 6 sind Hall-Elemente 30 und 31 der Drehwinkelerfassungseinrichtung 200 an einer gedruckten Schaltungsplatine 210 angeordnet, die an einem Trägerteil angebracht ist. Das Hall-Element 30 ist mit der elektronischen Steuerungseinheit ECU 90 mittels einer Signalleitung 246 und einer Masseleitung 244 verbunden, die im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Das Hall-Element 31 ist mit der elektronischen Steuerungseinheit ECU 90 mittels einer Signalleitung 248 und einer Masseleitung 245 verbunden, die im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.
Die Signalleitung 246 und die Masseleitung 244 (als ein Rückführungspfad) bilden eine Schaltung (Schaltungsanordnung). Ändert sich der die Schaltung bestehend aus der Signalleitung 246 und der Masseleitung 244 durchdringende magnetische Fluss, dann wird eine induktive elektromotorische Kraft in der Signalleitung 246 auftreten.
In dem Fall, dass gemäß der Darstellung in 6 der magnetische Fluss 260, der sich von der Vorderseite des Blattes zu der Rückseite des Blattes erstreckt, ansteigt, dann wird beispielsweise bei der Signalleitung 246 die induktive elektromotorische Kraft mit einer Richtung auftreten, die mittels eines Pfeils 271 angedeutet ist. In diesem Fall weist die induktive elektromotorische Kraft, die bei jedem Teil der Signalleitung 246 auftritt, dieselbe Richtung auf. Daher kann die nachfolgende Gleichung (5) erhalten werden, Ve = ωabBsinθ (5)wobei Ve die bei der Signalleitung 246 auftretende induktive elektromotorische Kraft, a die Länge der Signalleitung 246, b den Abstand zwischen der Signalleitung 246 und der Masseleitung 244, B die magnetische Flussdichte des durch die Permanentmagnete 22 und 24 erzeugten Magnetfeldes und ω eine Winkelgeschwindigkeit der Drehung des Erfassungsobjekts bezeichnet.
Verläuft in gleicher Weise der Magnetfluss durch die Schaltung bestehend aus der Signalleitung 248 und der Masseleitung 245, dann wird bei der Signalleitung 248 ebenfalls die induktive elektromotorische Kraft mit einer Richtung auftreten, wie sie in 6 mittels eines Pfeils 272 angedeutet ist.
7 zeigt ein Ergebnis des dem Ausgangssignal der Drehwinkelerfassungseinrichtung 200 des ersten Vergleichsbeispiels überlagerten Rauschens. Die X-Achse (Querachse) der grafischen Darstellung in 7 bezeichnet die Zeit, während die Y-Achse (die senkrechte Achse) der grafischen Darstellung den Rauschpegel bezeichnet, der berechnet wird durch Multiplizieren des Spannungssignals (Rauschen) mit 400. Das Messergebnis wurde unter der Bedingung ermittelt, dass die Winkelgeschwindigkeit ω der Drehung des Erfassungsobjekts im Wesentlichen 200πrad/s beträgt, und die magnetische Flussdichte B des durch die Permanentmagnete 22 und 24 erzeugten magnetischen Flusses im Wesentlichen 80mT beträgt.
Gemäß der Darstellung in 7 werden jeweils ein Rauschen 201 von im Wesentlichen 3.7 mV und ein Rauschen 202 von im Wesentlichen 2.3 mV dem mittels der Signalleitung 246 und dem mittels der Signalleitung 248 übertragenen Signals überlagert. Das Rauschen mit einem Wert von 3.7 mV bezüglich des im 5 V-Bereich liegenden Ausgangssignals entspricht einem Drehwinkel von 0.266° des Erfassungsobjektes. Das Rauschen von im Wesentlichen 2.3 mV bezüglich des Ausgangssignals im 5 V-Bereich entspricht einem Drehwinkel von 0.166° des Erfassungsobjektes. Daher wird der Erfassungsfehler der Drehwinkelerfassungseinrichtung 200 infolge des den Ausgangssignalen 100 und 101 überlagerten Induktionsrauschens vergrößert.
Gemäß den Angaben in der Gleichung (5) kann die in der Signalleitung 246 auftretende elektromotorische Kraft vermindert werden, beispielsweise durch Verkürzen der Länge a der Signalleitung 246 oder/und durch Vermindern des Abstandes b zwischen der Signalleitung 246 und der Masseleitung 244, d.h. durch Vermindern der Schleifenfläche "ab" der Schaltung bestehend aus der Signalleitung 246 und der Masseleitung 244. Es bestehend jedoch in diesem Zusammenhang Konstruktionsbeschränkungen und Herstellungsbeschränkungen hinsichtlich des Kürzens der Signalleitung und des Verminderns des Abstands zwischen der Signalleitung und der Masseleitung. Auch wenn diese Gegenmaßnahmen gegen das Rauschen durchgeführt werden, wird die in der Signalleitung auftretende induktive elektromotorische Kraft mit der Vergrößerung der Winkelgeschwindigkeit der Drehung des Erfassungsobjektes unter Bezugnahme auf die Gleichung (5) ansteigen. Es steigt damit der Erfassungsfehler der Drehwinkelerfassungseinrichtung 200 an.
8 zeigt eine bekannte Drehwinkelerfassungseinrichtung 300 als ein zweites Vergleichsbeispiel im Vergleich zu der Drehwinkelerfassungsvorrichtung 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.
Die Drehwinkelerfassungseinrichtung 300 ist nicht mit der flexiblen gedruckten Schaltung FPC 40 ausgestattet, sondern umfasst Komponenten, die gleichartig sind zu den anderen Komponenten der Drehwinkelerfassungsvorrichtung 1 dieses Ausführungsbeispiels. In der nachfolgenden Beschreibung werden die Komponenten der Drehwinkelerfassungseinrichtung 300, die denjenigen der Drehwinkelerfassungsvorrichtung 1 entsprechen, jeweils mit denselben Bezugszeichen wie in der Drehwinkelerfassungsvorrichtung 1 bezeichnet.
Gemäß der Darstellung in 8 sind Hall-Elemente 30 und 31 der Drehwinkelerfassungseinrichtung 300 auf einer gedruckten Schaltungsplatine 310 angeordnet, die an einem Trägerteil befestigt ist. Die Hall-Elemente 30 und 31 sind mit der elektronischen Steuerungseinheit 90 jeweils über ein verdrilltes Kabelpaar 340 und 341 verbunden.
Das verdrillte Kabelpaar 340 besteht aus einer Signalleitung 346 und einer Masseleitung 344, die miteinander verseilt (verdrillt) sind. Das verdrillte Kabelpaar 341 besteht aus einer Signalleitung 348 und einer Masseleitung 345, die miteinander verseilt (verdrillt) sind. In diesem Fall sind die Hall-Elemente 30 und 31 mittels der verdrillten Kabelpaare 340 und 341 mit der gedruckten Schaltungsplatine 310 verbunden.
9 zeigt ein Erfassungsergebnis des den Ausgangssignalen der Drehwinkelerfassungseinrichtung 300 gemäß dem zweiten Vergleichsbeispiel überlagerten Rauschens. Das Erfassungsergebnis wird unter der gleichen Bedingung gemessen, wie die Messung (siehe 7) des dem Ausgangssignal der Drehwinkelerfassungseinrichtung 200 des ersten Vergleichsbeispiels überlagerten Rauschens.
Gemäß der Darstellung in 9 sind das Induktionsrauschen 301 von im Wesentlichen 0.7 mV und das Induktionsrauschen 302 von im Wesentlichen 0.7 mV jeweils dem mittels der Signalleitung 346 und demjenigen mittels der Signalleitung 348 übertragenen Ausgangssignal überlagert. Gemäß dem Erfassungsergebnis kann das Induktionsrauschen des Ausgangssignals vermindert werden, indem zur Übertragung des Ausgangssignals verdrillte Kabelpaare verwendet werden.
Das Rauschen von im Wesentlichen 0.7 mV bezüglich des Ausgangssignals im 5 V-Bereich entspricht jedoch dem Drehwinkel von 0.050° des Erfassungsobjektes. Daher kann die Drehwinkelerfassungseinrichtung 300 den Drehwinkel des Erfassungsobjektes nicht mit einer Genauigkeit besser als 0.050° bestimmen.
Da die Hall-Elemente 30 und 31 mittels der verdrillten Kabelpaare 340 und 341 durch die gedruckte Schaltungsplatine 310 verbunden sind, steigt der Anzahl der Komponenten der Drehwinkelerfassungseinrichtung 300 im Vergleich zu der Drehwinkelerfassungsvorrichtung 1 an, bei der die Hall-Elemente 30 und 31 direkt mit der flexiblen gedruckten Schaltung FPC 40 verbunden sind.
Ferner sind die Hall-Elemente 30 und 31 der Drehwinkelerfassungseinrichtung 300 auf der gedruckten Schaltungsplatine 310 befestigt, mit der die verdrillten Kabelpaare 340 und 341 verbunden sind. Diese Verbindungsteile der Komponenten werden vergrößert im Vergleich der Drehwinkelerfassungsvorrichtung 1. Daher werden auch die Herstellungskosten der Drehwinkelerfassungseinrichtung 300 ansteigen.
Die 10A bis 11 zeigen Gegenmaßnahmen gegen das Rauschen, die durch die Drehwinkelerfassungsvorrichtung 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel bereitgestellt werden.
Entsprechend diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bilden der erste Verzweigungsbereich 481 und der zweite Verzweigungsbereich 482 der Signalleitung 48 jeweils zwei Schaltungen, die sich als gemeinsamer Rückführungspfad die Masseleitung 44 teilen. Daher tritt bei dem ersten Verzweigungsbereich 481 eine induktive elektromotorische Kraft auf, die einer Änderung des eine Schleife 491 (in 10A mittels eines schräg schraffierten Bereichs dargestellt), bestehend aus dem ersten Verzweigungsbereich 481 und der Masseleitung 44 durchdringenden magnetischen Fluss entspricht. Ferner tritt bei dem zweiten Verzweigungsbereich 482 eine induktive elektromotorische Kraft auf, die einer Änderung des magnetischen Flusses entspricht, der eine Schleife 492 (in 10B durch eine schräge Schraffur angedeutet), bestehend aus dem zweiten Verzweigungsbereich 482 und der Masseleitung 44, durchdringt.
Da der erste Verzweigungsbereich 481 und der zweite Verzweigungsbereich 482 der Signalleitung 48 jeweils an zwei einander gegenüberliegenden Seiten der Masseleitung 44 (d.h. die Masseleitung 44 ist zwischen dem ersten Verzweigungsbereich 481 und dem zweiten Verzweigungsbereich 482 angeordnet) angeordnet ist, ist die Richtung (in 11 durch einen Pfeil 131 angedeutet) der induktiven elektromotorischen Kraft, die in dem ersten Verzweigungsbereich 481 auftritt, entgegengesetzt gerichtet zu der Richtung (in 11 durch eine Pfeil 132 angedeutet) der induktiven elektromotorischen Kraft, die in dem zweiten Verzweigungsbereich 482 auftritt. Auch dann, wenn die induktive elektromotorische Kraft bei der Signalleitung 48 auftritt, sind die elektromotorische Kraft, die in dem ersten Verzweigungsbereich 481 auftritt, und die elektromotorische Kraft, die in dem zweiten Verzweigungsbereich 482 auftritt, im Wesentlichen gegeneinander ausgeglichen. Daher kann das Induktionsrauschen, das dem mittels der Signalleitung 48 übertragenen Ausgangssignal 101 überlagert wird, beschränkt werden.
12 zeigt ein Erfassungsergebnis des Rauschens, das dem mittels der Signalleitung 48 übertragenen Ausgangssignal 101 überlagert ist. Das Erfassungsergebnis wurde unter denselben Bedingungen gemessen wie die Messung (siehe 7) des dem Ausgangssignal der Drehwinkelerfassungseinrichtung 200 des ersten Vergleichsbeispiels überlagerten Rauschens.
Gemäß der Darstellung in 12 wird ein Rauschen 142 von im Wesentlichen 0.015 mV dem mittels der Signalleitung 48 übertragenen Ausgangssignals überlagert. Das Induktionsrauschen von im Wesentlichen 0.015 mV bezüglich des Ausgangssignals im 5 V-Bereich entspricht einem Drehwinkel von 0.001° des Erfassungsobjekts. Somit kann gemäß der Drehwinkelerfassungsvorrichtung 1 dieses Ausführungsbeispiels das Induktionsrauschen in effektiver Weise im Vergleich zu dem Fall vermindert werden, dass verdrillte Kabelpaare zum Übertragen des Ausgangssignals verwendet werden. Der Erfassungsfehler der Drehwinkelerfassungsvorrichtung kann somit beschränkt werden.
In dem Fall jedoch, dass die Amplitude der induktiven elektromotorischen Kraft, die bei dem ersten Verzweigungsbereich 481 der Signalleitung 48 unterschiedlich zu derjenigen ist, die bei dem zweiten Verzweigungsbereich 482 der Signalleitung 48 auftritt, wird ein Induktionsrauschen infolge der Differenz der induktiven elektromotorischen Kräfte dem mittels der Signalleitung 48 übertragenen Ausgangssignal überlagert. Es ist daher wünschenswert, die Verdrahtung für die Signalleitung 48 in der Weise auszuführen, dass die Amplitude der elektromotorischen Kraft, die in dem ersten Verzweigungsbereich 481 auftritt, im Wesentlichen gleich derjenigen ist, die in dem zweiten Verzweigungsbereich 482 auftritt.
Nachstehend wird nun die Verdrahtung der Signalleitung 48 der Drehwinkelerfassungsvorrichtung 1 beschrieben.
Zuerst wird die Verdrahtung der Signalleitung 48 in der Weise ausgeführt, dass der erste Abstand (der die Dimension senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des ersten Verzweigungsbereichs 481 und der Masseleitung 44 ist) zwischen dem ersten Verzweigungsbereich 481 der Signalleitung 48 und der Masseleitung 44 im Wesentlichen gleich dem zweiten Abstand (der die Dimension senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des zweiten Verzweigungsbereichs 482 der Masseleitung 44 ist) zwischen dem zweiten Verzweigungsbereich 482 der Signalleitung 48 und der Masseleitung 44 ist. Die Differenz zwischen dem ersten Abstand und dem zweiten Abstand kann somit vermindert werden, so dass die Differenz zwischen der Fläche der Schleife 491 und der Fläche der Schleife 492 beschränkt ist. Unter Bezugnahme auf die Gleichung (5) kann die Differenz zwischen der Amplitude der induktiven elektromotorischen Kraft, die in dem ersten Verzweigungsbereich 481 der Signalleitung 48 auftritt, und derjenigen, die in dem zweiten Verzweigungsbereich 482 der Signalleitung 48 auftritt, vermindert werden.
Die Verdrahtung der Signalleitung 48 wird in der Weise ausgeführt, dass der erste Verzweigungsbereich 481 und der zweite Verzweigungsbereich 482 in Nachbarschaft zueinander angeordnet sind. In dem Fall, dass die Änderung des magnetischen Flusses, der die Schleife 491 durchläuft und desjenigen, der die Schleife 492 durchläuft, unterschiedlich zueinander ist, wird eine Differenz zwischen der Amplitude der induktiven elektromotorischen Kraft, die in dem ersten Verzweigungsbereich 481 erzeugt wird, und derjenigen, die in dem zweiten Verzweigungsbereich 482 erzeugt wird, auftreten.
In dem Fall, dass ein Drehwinkelbereich besteht, in welchem das durch die Permanentmagnete 22 und 24 erzeugte Magnetfeld nicht die Schleife 491 oder die Schleife 492 beeinflusst, sind der magnetische Fluss, der die Schleife 491 durchdringt und diejenige, der die Schleife 492 durchdringt, unterschiedlich zueinander bei dem bestimmten Drehwinkelbereich.
In der Nähe des Drehwinkelbereichs gemäß der Darstellung in 3B sind insbesondere beide Schleifen 491 und 492 durch das parallele Magnetfeld beeinflusst, das durch die Permanentmagnete 22 und 24 erzeugt wird.
Die Änderung des die Schleife 491 durchdringenden magnetischen Flusses und diejenige des die Schleife 492 durchdringenden magnetischen Flusses sind daher im Wesentlichen aneinander gleich.
Andererseits ist in der Nähe des Drehwinkels gemäß der Darstellung in 3A ein Teil der flexiblen gedruckten Schaltung FPC 40, bei der die Schleife 492 ausgebildet ist, nicht durch das mittels der Permanentmagnete 22 und 24 erzeugte Magnetfeld beeinflusst. Daher wird der durch die Schleife 491 dringende magnetische Fluss ansteigen, während der die Schleife 492 durchdringende magnetische Fluss sich nicht ändert.
Im Gegensatz dazu wird in der Nähe des Drehwinkels gemäß der Darstellung in 3C der Teil der flexiblen gedruckten Schaltung FPC 40, bei der die Schleife 491 ausgebildet ist, nicht durch das mittels der Permanentmagnete 22 und 24 erzeugte Magnetfeld beeinflusst. Der die Schleife 492 durchdringende magnetische Fluss wird somit vermindert, während sich der die Schleife 491 durchdringende magnetische Fluss nicht ändert.
Gemäß der vorstehenden Beschreibung sind jedoch der erste Verzweigungsbereich 481 und der zweite Verzweigungsbereich 482 der Signalleitung 48 gemäß diesem Ausführungsbeispiel in jeweiliger Nähe zueinander angeordnet. Daher kann die Änderung des durch die Schleife 491 durchdringenden magnetischen Flusses und des die Schleife 492 durchdringenden magnetischen Flusses im Wesentlichen zueinander gleich werden. Die Differenz zwischen der Amplitude der induktiven elektromotorischen Kraft, die in dem ersten Verzweigungsbereich 481 erzeugt wird, und derjenigen, die in dem zweiten Verzweigungsbereich 482 erzeugt wird, kann daher vermindert werden, wobei Bezug auf die Gleichung (5) genommen wird.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Signalleitung 46 mit dem ersten Verzweigungsbereich 461 und dem zweiten Verzweigungsbereich 462 vorgesehen, die hinsichtlich ihrer Verdrahtung in gleicher Weise zu der Anordnung des ersten Verzweigungsbereichs 481 und des zweiten Verzweigungsbereichs 482 der Signalleitung 48 angeordnet sind. Das induktive Rauschen auf dem mittels der Signalleitung 46 übertragenen Ausgangssignals kann in gleicher Weise wie im Fall der Signalleitung 48 vermindert werden.
[WEITERE AUSFÜHRUNGSBEISPIELE]
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst die elektromechanische Umwandlungsvorrichtung 1, die als Drehwinkelerfassungsvorrichtung ausgestattet ist, zwei Hall-Elemente 30 und 31 als Magneterfassungselemente. Die elektromagnetische Umwandlungsvorrichtung kann jedoch auch mit einem einzelnen magnetischen Erfassungselement ausgestattet sein. Alternativ kann die elektromechanische Umwandlungsvorrichtung 1 ebenfalls mit zumindest drei magnetischen Erfassungselementen ausgestattet sein.
Ferner kann die flexible gedruckte Schaltung FPC 40, die als das Kabel verwendet wird, auch als ein einschichtiger Aufbau oder ein mehrschichtiger Aufbau vorgesehen sein. In dem Fall, dass die flexible gedruckte Schaltung FPC 40 mittels eines mehrschichtigen Aufbaus vorgesehen ist, können die Signalleitungen 46 und 48 jeweils mittels unterschiedlicher Schichten ausgebildet werden, so dass beide Signalleitungen 46 und 48 in der Nähe der Masseleitung 44 angeordnet werden können. Hierbei kann das Induktionsrauschen sowohl des mittels der Signalleitung 46 übertragenen Signals als auch desjenigen, das mittels der Signalleitung 48 übertragen wird, in effektiver Weise vermindert werden, im Vergleich zu dem Fall, dass eine der Signalleitungen 46 und 48 an der Außenseite des anderen bezüglich der Masseleitung 44 angeordnet ist.
Ferner kann die Verdrahtung der Signalleitungen 46 und 48 in der Weise ausgeführt werden, dass sie jeweils entlang unterschiedlicher Masseleitungen gebildet wird.
Ferner können die Hall-Elemente 30 und 31 ebenfalls mit der Zentraleinheit CPU 90 jeweils über unterschiedliche Kabel (unterschiedliche gedruckte Schaltungen FPC) verbunden sein. Dies bedeutet, dass die Signalleitungen 46 und 48 jeweils mittels unterschiedlicher flexibler gedruckter Schaltungen FPC ausgebildet werden können.
Ferner können die Masseleitung und die einzelne Leitung mittels eines Leitungsrahmens ausgebildet sein, der gebildet wird durch Prägen oder Ätzen einer dünnen Metallplatte oder dergleichen. In diesem Fall können die Masseleitung und die Signalleitung mittels des Leitungsrahmens der Hall-Elemente 30 und 31 integriert werden.
Ferner kann das Magneterfassungselement ebenfalls aus einem magnetischen Reluktanzelement wie einem anisotropen magnetischen Reluktanzelement und einem grossen magnetischen Reluktanzelement gebildet werden.
Die elektromechanische Umwandlungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung kann ebenfalls in geeigneter Weise verwendet werden zum Umwandeln der elektrischen Signale (die in die elektromechanische Umwandlungseinheit eingegeben werden) in eine relative Drehung der elektromagnetischen Umwandlungseinheit bezüglich der Magnetfelderzeugungseinheit. Beispielsweise kann die elektromechanische Umwandlungsvorrichtung 1 in geeigneter Weise als ein Synchronmotor verwendet werden, der einen Stator als elektromagnetische Umwandlungseinheit und einen Rotor als die magnetische Felderzeugungseinheit aufweist.
Ferner kann die vorliegende Erfindung auch in geeigneter Weise für die elektromechanische Umwandlungsvorrichtung 1 verwendet werden, bei der die elektromagnetische Umwandlungseinheit sich relativ zu der Magnetfelderzeugungseinheit linear bewegt.
Somit umfasst eine elektromagnetische Umwandlungsvorrichtung 1 eine elektromagnetische Umwandlungseinheit 30 und 31 und ein Kabel 40, das eine Signalleitung 46 und 48 und eine Masseleitung 44 zum Verbinden der elektromagnetischen Umwandlungseinheit 30, 31 mit Masse aufweist. Die elektromagnetische Umwandlungseinheit 30 und 31 bewirkt eine Umwandlung zwischen einer relativen Bewegung bezüglich einer magnetischen Erzeugungseinheit 20, 22, 24 und elektrischen Signalen auf der Basis eines durch die Magnetfelderzeugungseinheit 20, 22, 24 erzeugten Magnetfeld. Die Signalleitung 46 und 48 ist mit der elektromechanischen Umwandlungseinheit 30 verbunden zum Übertragen der elektrischen Signale, und umfasst einen ersten Verzweigungsbereich 461 und 481 und einen zweiten Verzweigungsbereich 462 und 482, die sich im Wesentlichen parallel zu der Masseleitung 44 erstrecken und die jeweils an zwei einander gegenüberliegenden Seiten der Masseleitung angeordnet sind.

Claims

Elektromechanische Umwandlungsvorrichtung (1), mit einer Magnetfelderzeugungseinheit (20, 22, 24) zur Erzeugung eines Magnetfelds, einer elektromechanischen Umwandlungseinheit (30, 31) zur Durchführung einer Umwandlung aus einer ersten Umwandlung und einer zweiten Umwandlung auf der Basis des Magnetfelds, wobei die erste Umwandlung eine Umwandlung ist von einer relativen Bewegung der elektromagnetischen Umwandlungseinheit (30, 31) bezüglich der Magnetfelderzeugungseinheit (20, 22, 24) in elektrische Signale, die zweite Umwandlung eine Umwandlung ist von in die elektromagnetische Umwandlungseinheit (30, 31) eingegebenen elektrischen Signalen in eine relative Bewegung der elektromagnetischen Umwandlungseinheit (30, 31) bezüglich der Magnetfelderzeugungseinheit (20, 22, 24), und mit einem Kabel (40), das mit der elektromechanischen Umwandlungseinheit (30, 31) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kabel (40) umfasst: eine Masseleitung (44) zur Verbindung der elektromechanischen Umwandlungseinheit (30, 31) mit Masse, und zumindest einer Signalleitung (46, 48), die mit der elektromechanischen Umwandlungseinheit (30, 31) verbunden ist zum Übertragen der elektrischen Signale, wobei die Signalleitung (46, 48) einen ersten Verzweigungsbereich (461, 481) und einen zweiten Verzweigungsbereich (462, 482) aufweist, die sich im Wesentlichen parallel zu der Masseleitung (44) erstrecken und die jeweils an zwei aneinander gegenüberliegenden Seiten der Masseleitung (44) angeordnet sind, so dass die Masseleitung dazwischen angeordnet ist, und zwei Enden des zweiten Verzweigungsbereichs (462, 482) jeweils mit zwei Enden des ersten Verzweigungsbereichs (461, 481) verbunden sind.
Elektromechanische Umwandlungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die elektromechanische Umwandlungseinheit (30, 31) die relative Bewegung der elektromechanischen Umwandlungseinheit (30, 31) bezüglich der Magnetfelderzeugungseinheit (20, 22, 24) in elektrische Signale umwandelt.
Elektromechanische Umwandlungsvorrichtung (1) nach Anspruch 2, wobei die elektromechanische Umwandlungseinheit (30, 31) sich relativ bezüglich der Magnetfelderzeugungseinheit (20, 22, 24) infolge einer Drehung eines Erfassungsobjekts dreht, so dass das Magnetfeld relativ bezüglich der elektromagnetischen Umwandlungseinheit (30, 31) veränderlich ist, die elektromechanische Umwandlungseinheit (30, 31) ein Magneterfassungsteil aufweist zur Ausgabe der elektrischen Signale in Abhängigkeit von dem Magnetfeld, und die Masseleitung (44) und die Signalleitung (46, 48) mit dem Magneterfassungselement verbunden sind.
Elektromechanische Umwandlungsvorrichtung (1) nach Anspruch 3, wobei das Magneterfassungsteil ein erstes Magneterfassungselement (30) und ein zweites Magneterfassungselement (31) aufweist, von denen jedes elektrische Signale entsprechend des Magnetfeldes ausgibt, das sich in relativer Weise infolge der Drehung des Erfassungsobjekts ändert, und das elektrische Signal des ersten Magneterfassungselementes (30) eine unterschiedliche Phase gegenüber demjenigen des zweiten Magneterfassungselementes (31) aufweist.
Elektromechanische Umwandlungsvorrichtung (1) nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Kabel (40) ferner ein elektrisch isolierendes Teil (42) mit einer im Wesentlichen filmförmigen Ausgestaltung aufweist, die Masseleitung (44) und die Signalleitung (46, 48) an dem elektrisch isolierenden Teil (42) befestigt sind, und das Magneterfassungsteil direkt an dem Kabel (40) angeordnet ist.
Elektromechanische Umwandlungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Masseleitung (44) und die Signalleitung (46, 48) im Wesentlichen in der gleichen Ebene angeordnet sind, und ein Abstand zwischen dem ersten Verzweigungsbereich (461, 481) der Signalleitung (46, 48) und der Masseleitung (44) im Wesentlichen gleich demjenigen zwischen dem zweiten Verzweigungsbereich (462, 482) der Signalleitung (46, 48) und der Masseleitung (44) ist.
Elektromechanische Umwandlungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der erste Verzweigungsbereich (461, 481) und der zweite Verzweigungsbereich (462, 482) der Signalleitung (46, 48) in der Nähe zueinander angeordnet sind.
Elektromechanische Umwandlungsvorrichtung (1) nach Anspruch 4, wobei das Kabel (40) zwei Signalleitung (46, 48) aufweist, die jeweils mit dem ersten Magneterfassungselement (30) und dem zweiten Magneterfassungselement (31) verbunden sind, zum Übertragen der elektrischen Signale, und das erste Magneterfassungselement (30) und das zweite Magneterfassungselement (31) zur Verbindung mit dem Massepotential sich die Masseleitung (44) teilen.