-
Gebiet der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Positionssensor zum Erfassen einer Verschiebung eines Zielobjekts.
-
Hintergrund der Erfindung
-
Üblicherweise werden verschiedene Positionssensoren jeweils zum Erfassen einer Verschiebung eines Zielobjekts (z. B. Drehwert, Drehwinkel oder Drehposition eines rotierenden Zielobjekts) bereitgestellt. Zum Beispiel steht ein Positionssensor zur Verfügung, wie in Patentdokument 1 offenbart. Ein Verschiebungssensor (Positionssensor), der in Patentdokument 1 beschrieben ist, enthält eine Detektionsspule, die um einem zylindrischen Kern gewickelt ist, der aus einem nicht magnetischen Material gebildet ist, und einen rohrförmigen elektrischen Leiter, der nahe der Innenseite oder Außenseite der Detektionsspule angeordnet ist und sich in axialer Richtung der Detektionsspule verschieben kann.
-
Ein Schwingkreis gibt ein Schwingungssignal mit einer Frequenz aus, die der Induktanz der Detektionsspule entspricht, die abhängig von dem Abstand zwischen der Detektionsspule und dem elektrischen Leiter variiert. Die Verschiebung des elektrischen Leiters wird anhand des Schwingungssignals erfasst. Daher kann die Verschiebung des Zielobjekts durch Erfassen der Verschiebung des elektrischen Leiters, der sich gemeinsam mit dem Zielobjekt bewegt, unter Verwendung einer Änderung in der Induktanz der Detektionsspule erfasst werden.
-
In dem in Patentdokument 1 beschriebenen Positionssensor muss der Kern jedoch in den elektrischen Leiter eingesetzt werden. Dies führt zu einer Erhöhung in der Dicke eines Gehäuses, das den elektrischen Leiter und den Kern aufnimmt, wodurch das Problem entsteht, dass es schwierig ist, einen dünnen Positionssensor zu bilden. In den letzten Jahren wurde ein Positionssensor zur Lösung der oben stehenden Probleme vorgeschlagen. Ein solcher Positionssensor wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den folgenden Zeichnungen ist die Richtung von oben nach unten in 6 als eine Richtung von oben nach unten definiert.
-
Wie in 10 dargestellt, enthält der Positionssensor ein erstes dielektrisches Substrat 100 mit einer oberen Fläche, auf die ein Paar von Detektionsspulen 100a gedruckt ist, und ein zweites dielektrisches Substrat 101 mit einer unteren Fläche, auf die ein Paar von Detektionsspulen (nicht dargestellt) gedruckt ist. Der Positionssensor enthält ferner einen Rotorblock 104 mit zwei Detektionskörpern 102a, die aus einem nicht magnetischen Material zu einer fächerartigen Form gebildet sind, und eine Halterung 103 zum Halten der Detektionskörper 102a. Das erste und das zweite dielektrische Substrat 100 und 101 und der Rotorblock 104 sind in einem Gehäuse 105 aufgenommen, das einen kastenförmigen Körper 105a mit einer offenen Fläche enthält, sowie einen Deckel 105b, der die offene Fläche des Körpers 105a verschließt.
-
Genau gesagt ist jeder der Detektionskörper 102 nicht mit einer fächerartigen Form identisch, sondern ist eher mit einer geometrischen Figur identisch, die durch Wegschneiden eines kleineren fächerartigen Sektors von einem fächerartigen Körper erhalten wird. Somit bezieht sich in der folgenden Beschreibung der Begriff ”fächerartige Form” auf ”die geometrische Figur, die durch Wegschneiden eines kleineren fächerartigen Sektors von einem fächerartigen Körper erhalten wird”.
-
In der Folge wird der Betrieb des Positionssensors kurz erklärt. Wenn die Halterung
103 des Rotorblocks
104, der sich gemeinsam mit dem Zielobjekt (nicht dargestellt) bewegt, gemeinsam mit der Verschiebung des Zielobjekts gedreht wird, weichen die jeweiligen Detektionskörper
102a um 180 Grad voneinander ab und bewegen sich als Reaktion auf die Drehung der Halterung
103 entlang einer Umfangsbahn. Ähnlich wie in dem herkömmlichen Beispiel, das in Patentdokument 1 beschrieben ist, wird ein Schwingungssignal mit einer Frequenz, die einer Induktanz der Detektionsspulen entspricht, die abhängig von der relativen Position zwischen den Detektionskörpern
102a und den zwei Paaren von Detektionsspulen variiert, von einem Schwingkreis ausgegeben. Durch Erfassen der Verschiebung der Detektionskörper
102a anhand des Schwingungssignals ist es möglich, Informationen über die relative Position zwischen den Detektionskörpern
102a und den Detektionsspulen zu erfassen, d. h., über den Drehwert des Zielobjekts, das sich gemeinsam mit dem Rotorblock
104 bewegt. Das spezifische Detektionsverfahren ist allgemein bekannt, wie in Patentdokument 1 offenbart, und wird daher hier nicht im Einzelnen besprochen.
Patentdokument 1:
Japanische Patentanmeldung, Veröffentlichung Nr. 2008-292376 -
In dem oben genannten Positionssensor ist es wünschenswert, die Induktanzänderungsrate der Detektionsspulen in Bezug auf die Verschiebung des Zielobjekts bei einem konstanten Wert zu halten. Das heißt, es ist wünschenswert, dass die Induktanz der Detektionsspulen in Bezug auf die Verschiebung des Zielobjekts linear geändert wird. In dem letztgenannten, oben angeführten Beispiel jedoch wird die Route eines Wirbelstroms, der durch jeden der Detektionskörper 102 strömt, abhängig von der Verschiebung jedes der Detektionskörper 102a geändert. Ferner unterscheidet sich die Stromdichte von Stelle zu Stelle. Daher ändert sich die Induktanz der Detektionsspulen nicht linear in Bezug auf die Verschiebung der Detektionskörper 102a. Aus diesem Grund ändert sich die Induktanz der Detektionsspulen nicht linear in Bezug auf die Verschiebung des Zielobjekts. Dies stellt dahingehend ein Problem dar, dass es schwierig ist, eine ausreichend hohe Linearität sicherzustellen.
-
Kurzdarstellung der Erfindung
-
Angesichts des Vorhergesagten stellt die vorliegende Erfindung einen Positionssensor bereit, der imstande ist, die Linearität einer Induktanzänderung einer Detektionsspule in Bezug auf eine Verschiebung eines Zielobjekts zu verbessern.
-
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Positionssensor bereitgestellt, enthaltend: eine Detektionsspule, die auf eine Oberfläche eines Substrats gedruckt ist, das aus einem dielektrischen Material gebildet ist; und einen Detektionskörper, der in einem entgegen gesetzten Verhältnis zu der Detektionsspule angeordnet ist und entlang einer spezifizierten Bahn in Bezug auf die Detektionsspule als Reaktion auf eine Verschiebung eines Zielobjekts verschoben wird. Die Verschiebung des Zielobjekts wird anhand einer Induktanz der Detektionsspule erfasst, die abhängig von der Verschiebung des Detektionskörpers variiert, und mindestens eines von der Detektionsspule und dem Detektionskörper ist in einer solchen Form gebildet, dass eine Änderungsrate der Induktanz der Detektionsspule in Bezug auf die Verschiebung des Detektionskörpers konstant gehalten wird.
-
Ferner kann der Detektionskörper in einer solchen Form gestaltet sein, dass sich eine radiale Breite des Detektionskörpers entlang einer Verschiebungsrichtung des Detektionskörpers ändert.
-
Ferner kann die Detektionsspule in einer solchen Form gestaltet sein, dass sich eine radiale Breite der Detektionsspule entlang einer Verschiebungsrichtung des Detektionskörpers ändert.
-
Ferner kann der Detektionskörper in einer solchen Form gestaltet sein, dass sich ein Abstand zwischen dem Detektionskörper und der Detektionsspule entlang einer Verschiebungsrichtung des Detektionskörpers ändert.
-
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Positionssensor bereitgestellt, enthaltend: eine Detektionsspule, die auf eine Oberfläche eines Substrats gedruckt ist, das aus einem dielektrischen Material gebildet ist; und einen Detektionskörper, der in einem entgegen gesetzten Verhältnis zu der Detektionsspule angeordnet ist und entlang einer spezifizierten Bahn in Bezug auf die Detektionsspule als Reaktion auf eine Verschiebung eines Zielobjekts verschoben wird. Die Verschiebung des Zielobjekts wird anhand einer Induktanz der Detektionsspule erfasst, die abhängig von der Verschiebung des Detektionskörpers variiert, und die Detektionsspule enthält mehrere erste Wicklungen, die um einen Raum mit einer spezifizierten Länge gewickelt sind, der sich in eine Verschiebungsrichtung des Detektionskörpers erstreckt, sowie eine oder mehrere zweite Wicklungen, die gewendet und so gewickelt sind, dass sie sich über den Raum erstrecken.
-
Ferner kann das Substrat aus einem mehrschichtigen Substrat gebildet sein. Ferner kann die Detektionsspule auf jede Schicht des Substrats gedruckt sein und die zweiten Wicklungen von Detektionsspulen von mindestens zwei Schichten des Substrats können so angeordnet sein, dass sie in einer Dickenrichtung des Substrats einander nicht überlappen.
-
Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist mindestens eines von der Detektionsspule und dem Detektionskörper in einer solchen Form gestaltet, dass die Änderungsrate der Induktanz der Detektionsspule in Bezug auf die Verschiebung des Detektionskörpers konstant gehalten wird. Dies ermöglicht eine lineare Änderung der Induktanz der Detektionsspule in Bezug auf die Verschiebung des Detektionskörpers. Es ist daher möglich, die Linearität der Induktanzänderung der Detektionsspule in Bezug auf die Verschiebung des Zielobjekts zu verbessern, die sich gemeinsam mit der Verschiebung des Detektionskörpers ändert.
-
Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ändert sich die Magnetflussdichte in den Wendeabschnitten der zweiten Wicklung der Detektionsspule Schritt für Schritt. Dies ermöglicht, die Induktanz der Detektionsspule in Bezug auf die Verschiebung des Detektionskörpers im Wesentlichen linear zu ändern. Es ist daher möglich, die Linearität der Induktanzänderung der Detektionsspule in Bezug auf die Verschiebung des Zielobjekts zu verbessern, die sich gemeinsam mit der Verschiebung des Detektionskörpers ändert.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Die Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen hervor, die sich auf die beiliegenden Zeichnungen bezieht, von welchen:
-
1A eine in Einzelteile aufgelöste, perspektivische Ansicht ist, die einen Positionssensor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und 1B eine Draufsicht ist, die einen Rotorblock des Positionssensors zeigt;
-
2 eine Graphik ist, die die Eigenschaften der Induktanzänderung in Bezug auf den Drehwinkel eines Zielobjekts in dem Positionssensor der ersten Ausführungsform zeigt;
-
3 eine Draufsicht auf ein erstes dielektrisches Substrat ist, die eine andere Konfiguration der Detektionsspule in dem Positionssensor der ersten Ausführungsform zeigt;
-
4A eine Teilschnittansicht ist, die eine andere Konfiguration des Detektionskörpers in dem Positionssensor der ersten Ausführungsform zeigt, wobei in diesem Fall ein Endabschnitt des Detektionskörpers gebogen ist, und 4B eine Teilschnittansicht ist, die eine andere Konfiguration des Detektionskörpers in dem Positionssensor der ersten Ausführungsform zeigt, wobei in diesem Fall die Dicke eines Endabschnitts des Detektionskörpers geändert ist;
-
5A eine schematische Ansicht ist, die eine Konfiguration eines Positionssensor vom Linearbewegungstyp zeigt, und 5B eine Draufsicht auf eine Detektionsspule ist, die gleichförmig entlang einer Verschiebungsrichtung eines Detektionskörpers gewickelt ist, und 5C eine Draufsicht auf die Detektionsspule ist, die gleichförmig entlang der Verschiebungsrichtung des Detektionskörpers gewickelt ist;
-
6A eine in Einzelteile aufgelöste, perspektivische Ansicht ist, die einen Positionssensor gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und 6B eine Draufsicht ist, die ein erstes dielektrisches Substrat des Positionssensors zeigt;
-
7 eine Graphik ist, die die Eigenschaften der Induktanzänderung in Bezug auf den Drehwinkel eines Zielobjekts im Positionssensor der zweiten Ausführungsform zeigt;
-
8A eine Draufsicht auf das erste dielektrische Substrat ist, die eine weitere Konfiguration des Positionssensors der zweiten Ausführungsform zeigt, und 8B eine Graphik ist, die die Eigenschaften der Induktanzänderung in Bezug auf den Drehwinkel eines Zielobjekts zeigt;
-
9 eine Draufsicht auf die Detektionsspule eines Positionssensors vom Linearbewegungstyp ist, die aus einer ersten Wicklung und einer zweiten Wicklung gebildet ist; und
-
10 eine in Einzelteile aufgelöste, perspektivische Ansicht eines herkömmlichen Positionssensors ist.
-
Ausführliche Beschreibung der Ausführungsformen
-
In der Folge werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, die einen Teil hievon bilden. In allen Zeichnungen sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen, und eine unnötige Beschreibung dieser wird unterlassen.
-
In der folgenden Beschreibung sind die Richtungen von oben nach unten, von links nach rechts und von vorne nach hinten auf der Basis der Richtungen definiert, die in 1A dargestellt sind. In der der folgenden Beschreibung bezieht sich der Begriff ”Detektionsspulen Co” sowohl auf die Detektionsspulen 10a und 10b eines ersten dielektrischen Substrats wie auch auf die Detektionsspulen eines zweiten dielektrischen Substrats, die später beschrieben werden.
-
(Erste Ausführungsform)
-
Wie in 1A dargestellt, enthält ein Positionssensor einer ersten Ausführungsform ein erstes dielektrisches Substrat 1 mit einer oberen Fläche, auf die zwei Detektionsspulen 10a und 10b gedruckt sind, und ein zweites dielektrisches Substrat 2 mit einer unteren Fläche, auf die zwei Detektionsspulen (nicht dargestellt) gedruckt sind. Der Positionssensor enthält ferner einen Rotorblock 3 mit zwei Detektionskörpern 30a und 30b, die aus einem nicht magnetisches Material (z. B. eine Aluminiumplatte) zu einer fächerartigen Form gebildet sind, und eine Halterung 31 zum Halten der Detektionskörper 30a und 30b. Das erste und zweite dielektrische Substrat 1 und 2 und der Rotorblock 3 sind in einem Gehäuse 6 aufgenommen, das einen kastenförmigen Körper 4 mit einer offenen Fläche und einen Deckel 5, der die offene Fläche des Körpers 4 verschließt, enthält.
-
Das erste dielektrische Substrat 1 ist zu einer Scheibenform gebildet. Ein kreisförmiges Loch, das in die Dickenrichtung gebohrt ist, ist in einem mittleren Bereich des ersten dielektrischen Substrats 1 gebildet. Die Detektionsspulen 10a und 10b sind auf die obere Fläche des ersten dielektrischen Substrats 1 in einem gegenüber liegenden Verhältnis über das Loch 11 gedruckt. Die Detektionsspulen 10a und 10b sind zu einer fächerartigen Kontur gemustert. Mehrere (in dem dargestellten Beispiel, vier) relativ schmale Ausschnitte 12 und mehrere (in dem dargestellten Beispiel, drei) relativ breite Ausschnitte 13 sind abwechselnd in einem regelmäßigen Abstand entlang einem äußeren Umfangsrand des ersten dielektrischen Substrats 1 angeordnet. Vier Durchgangslöcher 14 sind in einem hinteren Endbereich des ersten dielektrischen Substrats 1 gebildet. Die Durchgangslöcher 14 sind Seite an Seite entlang einer Umfangsrichtung angeordnet. Lötaugen (nicht dargestellt), die elektrisch an Spulenanschlüsse der Detektionsspulen 10a und 10b an einer unteren Fläche des ersten dielektrischen Substrats 1 angeschlossen sind, sind an offenen Enden der Durchgangslöcher gedruckt.
-
Das zweite dielektrische Substrat 2 enthält ein Hauptstück 20, das zu einer Scheibenform gebildet und mit einem kreisförmigen Loch 21 versehen ist, das in die Dickenrichtung gebohrt und in einem mittleren Bereich des Hauptstücks 20 gebildet ist, und ein rechteckiges Anschlussstück 22, das einstückig mit dem Hauptstück 20 gebildet ist, um von einem hinteren Umfangsrand des Hauptstücks 20 vorzustehen. Ein Paar von Detektionsspule ist auf die untere Fläche des zweiten dielektrischen Substrats 2 in einem gegenüber liegenden Verhältnis über das Loch 21 gedruckt. Wenn auch in den Zeichnungen nicht dargestellt, sind die Detektionsspule so gebildet, dass sie dieselbe Form und Dimension wie die Detektionsspulen 10a und 10b des ersten dielektrischen Substrats 1 aufweisen.
-
In einem äußeren Umfangsrand des zweiten dielektrischen Substrats 2 sind mehrere (in dem dargestellten Beispiel, drei) schmale Ausschnitte 23 in einem regelmäßigen Abstand gebildet. In dem hinteren Endabschnitt des Hauptstücks 20 (in dem Abschnitt des Hauptstücks 20, der mit dem Anschlussstück 22 verbunden ist), sind vier Durchgangslöcher 24 Seite an Seite entlang einer Umfangsrichtung gebildet. In dem Anschlussstück 22 sind vier Durchgangslöcher 25 Seite an Seite entlang der Richtung von links nach rechts gebildet. Auf einer oberen Fläche des zweiten dielektrischen Substrats 2 sind Lötaugen (nicht dargestellt), die elektrisch an Spulenanschlüsse der Detektionsspulen angeschlossen sind, die auf der unteren Fläche des zweiten dielektrischen Substrats 2 gebildet sind, an offenen Enden der Durchgangslöcher 24 gedruckt. Vier Lötaugen (nicht dargestellt), die durch leitende Muster, die in den Zeichnungen nicht dargestellt sind, an die oben genannten Lötaugen elektrisch angeschlossen sind, sind an offenen Enden der Durchgangslöcher 25 des Anschlussstücks 22 gedruckt.
-
Ferner sind eine Detektionsspule 10a, die in dem ersten dielektrischen Substrat 1 gebildet ist, und eine Detektionsspule (die Detektionsspule, die der Detektionsspule 10a in der Richtung von oben nach unten gegenüber liegt), die in dem zweiten dielektrischen Substrat 2 gebildet ist, durch einen Anschlussblock 7 elektrisch aneinander angeschlossen. Ebenso sind die andere Detektionsspule 10b, die in dem ersten dielektrischen Substrat 1 gebildet ist, und die andere Detektionsspule (die Detektionsspule, die der Detektionsspule 10b in der Richtung von oben nach unten gegenüber liegt), die in dem zweiten dielektrischen Substrat 2 gebildet ist, durch den Anschlussblock 7 elektrisch aneinander angeschlossen.
-
Der Anschlussblock 7 enthält vier Anschlussstifte 70 und einen Isolierkörper 71, der die mittleren Abschnitte der Anschlussstifte 70 hält. Untere Endabschnitte der jeweiligen Anschlussstifte 70 sind in die vier Durchgangslöcher 14 des ersten dielektrischen Substrats 1 eingesetzt und sind an die Lötaugen gelötet, die auf die untere Fläche des ersten dielektrischen Substrats 1 gedruckt sind. Obere Endabschnitte der jeweiligen Anschlussstifte 70 sind in die vier Durchgangslöcher 24 des zweiten dielektrischen Substrats 2 eingesetzt und sind an die Lötaugen gelötet, die auf die obere Fläche des zweiten dielektrischen Substrats 2 gedruckt sind. Das heißt, die Spulenanschlüsse der Detektionsspule 10a und 10b, die auf dem ersten dielektrischen Substrat 1 gebildet sind, und die Spulenanschlüsse der Detektionsspulen, die auf dem zweiten dielektrischen Substrat 2 gebildet sind, sind durch die vier Anschlussstifte 70 elektrisch aneinander angeschlossen.
-
Das zweite dielektrische Substrat 2 ist mit Schaltkreisen versehen, die als Detektionseinheit (nicht dargestellt) zum Erfassen der Verschiebung eines Zielobjekts (nicht dargestellt) anhand einer Induktanz der Detektionsspulen Co dienen, die abhängig von der Verschiebung der Detektionskörper 30a und 30b variiert.
-
Die Detektionseinheit enthält einen Schwingkreis zum Ausgeben eines Schwingungssignals mit einer Frequenz, die der Induktanz der Detektionsspulen Co entspricht, und eine Schwingungszyklus-Messschaltung zum Ausgeben eines Signals, das einem Zyklus des Schwingungssignals entspricht, das vom Schwingkreis ausgegeben wird. Die Detektionseinheit enthält ferner eine Quadrierschaltung, die einen Quadratwert des Signals berechnet und ausgibt, das von der Schwingungszyklus-Messschaltung ausgeben wird, eine Temperaturausgleichsschaltung zum Ausgleichen von Temperaturänderungen des Quadratwertes, der in der Quadrierschaltung berechnet wurde, und eine Signalverarbeitungsschaltung zum Erfassen der Verschiebung der Detektionskörper 30a und 30b anhand des Signals, das von der Temperaturausgleichsschaltung ausgegeben wird. Diese Schaltungen sind allgemein bekannt, wie in Patentdokument 1 offenbart, und werden daher hier nicht ausführlich beschrieben.
-
Während das erste und das zweite dielektrische Substrat 1 und 2 aus einem einschichtigen Substrat in der ersten Ausführungsform gebildet sind, können sie aus einem mehrschichtigen Substrat (z. B. einem vierschichtigen Substrat) gebildet sein. In diesem Fall können zwei Detektionsspulen auf jeder Schicht jedes des ersten und des zweiten dielektrischen Substrats 1 und 2 gedruckt sein.
-
Die Halterung 31 des Rotorblocks 3 ist aus einem synthetischen Harzmaterial in einer Zylinderform gebildet. Die Halterung 31 hält die Detektionskörper 30a und 30b, die gleichzeitig mit ihr geformt werden, so dass die Detektionskörper 30a und 30b von einer Umfangsfläche der Halterung 31 in die Richtung von links nach rechts vorstehen. Ein Zwischenkörper 32, der aus einem metallischen Material in Zylinderform gebildet ist und gemeinsam mit der Halterung 31 dreht, wird im Inneren der Halterung 31 durch ein geeignetes Verfahren befestigt, wie eine Presspassung, gleichzeitige Formung oder dergleichen. Der Zwischenkörper 32 ist an einer Welle (nicht dargestellt) befestigt, die sich mit einem Zielobjekt dreht. Ein D-Schnitt für Befestigungszwecke ist an der äußeren Umfangsfläche des Zwischenkörpers 32 gebildet. Eine Markierung 32a, die sich in radialer Richtung des Zwischenkörpers 32 erstreckt, ist an einer oberen Endfläche des Zwischenkörpers 32 eingraviert. Basierend auf der Markierung 32a und Markierungen 50a, die auf einer oberen Fläche eines Hauptteils 50 des Deckels 5 gebildet sind, wie später beschrieben wird, ist es möglich, die Positionen der jeweiligen Detektionskörper 30a und 30b auf der Umfangsbahn von der Außenseite des Deckels 5 visuell zu erkennen.
-
Der Körper 4 enthält ein zylindrisches Aufnahmeteil 40, das aus einem Formartikel aus synthetischem Harz gebildet und mit einer offenen oberen Fläche und einem flachen Boden versehen ist, und einen rechteckigen kastenförmigen Steckergehäuseteil 41, der vom hinteren Endbereich der Umfangsfläche des Aufnahmeteils 40 vorsteht. Ein dreieckiges Flanschteil 42, das nach vorne ragt, ist im vorderen Endbereich der Umfangsfläche des Aufnahmeteils 40 vorgesehen. Eine magnetische Abschirmung 32, die aus einem nicht magnetischen Material, wie einer Aluminiumplatte, zu einer Zylinderform mit einem flachen Boden gebildet ist, wird gleichzeitig mit dem Aufnahmeteil 40 geformt. Die magnetische Abschirmung 43 liegt zur Innenseite des Aufnahmeteils 40 frei.
-
Zwei Arten von Rippen 40a und 40b mit unterschiedlicher Höhe von einer inneren Bodenfläche ragen von einer inneren Umfangsfläche des Aufnahmeteils 40 vor. Rippen 40c und 40d mit einer geringeren Größe im Vergleich zu den Rippen 40a und 40b sind so eingebaut, dass sie von den Rippen 40a bzw. 40b nach oben ragen. Die Rippen 40c, die von den oberen Flächen der Rippen 40a mit einer geringeren Höhe nach oben ragen, sind in die schmalen Ausschnitte 12 des ersten dielektrischen Substrats 1 eingesetzt. Andererseits sind die Rippen 40b mit einer größeren Höhe in die breiten Ausschnitt 13 des ersten dielektrischen Substrats 1 eingesetzt. Die Rippen 40d, die von den oberen Flächen der Rippen 40b mit einer größeren Höhe abstehen, können in die schmalen Ausschnitte 23 des zweiten dielektrischen Substrats 2 eingesetzt werden. Daher ist das erste dielektrische Substrat 1 an den oberen Flächen der Rippen 40a mit einer geringeren Höhe befestigt, während das zweite dielektrische Substrat 2 an den oberen Flächen der Rippen 40b mit einer größeren Höhe befestigt ist.
-
Das Steckergehäuseteil 41 ist zu einer quadratischen Röhrenform mit geschlossenem Boden gebildet. Vier Kontakte 46 werden gleichzeitig mit einer inneren Bodenfläche des Steckergehäuseteils 41 gebildet, so dass die Kontakte 46 Seite an Seite in der Richtung von links nach rechts angeordnet werden können. Ein vorderer Endabschnitt (der mit dem Aufnahmeteil 40 verbunden ist) des Steckergehäuseteils 41 hat eine offene obere Fläche. Das Anschlussstück 22 des zweiten dielektrischen Substrats 2 wird in dem vorderen Endabschnitt des Steckergehäuseteils 41 aufgenommen. Die jeweiligen Kontakte 46 werden durch Biegen von stabförmigen metallischen Materialien zu einer L-Form gebildet. Obere Endabschnitte der Kontakte 46 werden in die jeweiligen Durchgangslöcher 25 des Anschlussstücks 22 des zweiten dielektrischen Substrats 2 eingesetzt und an die Lötaugen gelötet, die an offenen Enden der jeweiligen Durchgangslöcher 25 gedruckt sind.
-
Der Deckel 5 enthält ein scheibenförmiges Hauptteil 50 und ein rechteckiges plattenartiges Anschlussdeckelteil 51, das von einem hinteren Rand des Hauptteils 50 vorragt. Das Hauptteil 50 und das Anschlussdeckelteil 51 werden einstückig miteinander durch einen Formartikel aus synthetischem Harz gebildet. Der Deckel 5 ist an einer oberen Fläche des Körpers 4 derart befestigt, dass die offene Fläche des Aufnahmeteils 40 des Körpers 4 durch das Hauptteil 50 geschlossen wird, während die offene obere Fläche des vorderen Endabschnitts des Steckergehäuseteils 41 durch das Anschlussdeckelteil 51 geschlossen ist. Eine magnetische Abschirmung (nicht dargestellt), die aus einem nicht magnetischen Material wie Aluminium oder dergleichen zu einer Ringform gebildet ist, wird gleichzeitig mit dem Hauptteil 50 geformt und liegt zu einer unteren Fläche des Hauptteils 50 frei.
-
Der Körper 4 und der Deckel 5 sind mit einem Drucklagerteil 44 bzw. 52 zur Aufnahme einer Drucklast des Rotorblocks 3, und mit einem Radiallagerteil 45 bzw. 53 zur Aufnahme einer radialen Last des Rotorblocks 3 versehen.
-
Das Drucklagerteil 44 des Körpers 4 ist zu einer zylindrischen Form gebildet, um von einem mittleren Bereich einer Bodenfläche des Aufnahmeteils 40 nach oben zu ragen. Eine obere Endfläche des Drucklagerteils ist so konfiguriert, dass sie die untere Fläche der Halterung 31 des Rotorblocks 3 stützt, wodurch die Drucklast aufgenommen wird. Das Radiallagerteil 45 des Körpers ist aus einem Umfangsrandteil der kreisförmigen Bohrung gebildet, die sich in einer Mitte einer unteren Fläche des Körpers 4 öffnet. Das Radiallagerteil 45 ist so konfiguriert, dass es eine äußere Umfangsfläche eines unteren Endteils des Zwischenkörpers 32 stützt, der in das Drucklagerteil 44 eingesetzt ist, wodurch die Radiallast aufgenommen wird.
-
Das Drucklagerteil 52 des Deckels 5 ist zu einer Zylinderform geformt, so dass es von einem mittleren Bereich einer unteren Fläche des Deckels 5 nach unten ragt. Eine untere Endfläche des Drucklagerteils 52 ist zum Stützen einer oberen Fläche der Halterung 31 des Rotorblocks 3 konfiguriert, wodurch die Drucklast aufgenommen wird. Das Radiallagerteil 53 des Deckels 5 ist aus einem Umfangsrandteil der kreisförmigen Bohrung gebildet, die sich in einer Mitte einer oberen Fläche des Deckels 5 öffnet. Das Drucklagerteil 53 ist zum Stützen einer äußeren Umfangsfläche eines oberen Endteils des Zwischenkörpers 32 gebildet, der in das Drucklagerteil 52 eingesetzt ist, wodurch die Radiallast aufgenommen wird.
-
Wenn die Welle, die sich gemeinsam mit dem Zielobjekt bewegt, in den Zwischenkörper 32 eingesetzt ist, und wenn die Welle und der Zwischenkörper 32 aneinander befestigt sind, wird der Zwischenkörper 32, d. h., der Rotorblock 3 gemeinsam mit der Welle gedreht. Somit werden die jeweiligen Detektionskörper 30a und 30b entlang der Umfangsbahn gedreht.
-
Nun wird kurz der Betrieb des Positionssensors gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Wenn der Zwischenkörper 32 des Rotorblocks 3, der sich gemeinsam mit dem Zielobjekt bewegt, als Reaktion auf die Verschiebung des Zielobjekts gedreht wird, weichen die Detektionskörper 30a und 30b um 180 Grad voneinander ab und bewegen sich entlang der Umfangsbahn als Reaktion auf die Drehung des Zwischenkörpers 32. Wie in dem herkömmlichen Beispiel, das in Patentdokument 1 offenbart ist, wird ein Schwingungssignal mit einer Frequenz, die einer Induktanz der Detektionsspulen Co entspricht, die mit der relativen Position zwischen den Detektionskörpern 30a und 30b und zwei Paaren der Detektionsspulen variiert, vom Schwingkreis ausgegeben. Durch Erfassen der Verschiebung der Detektionskörper 30a und 30b anhand des Schwingungssignals ist es möglich, die Informationen über die relative Position zwischen den Detektionskörpern 30a und 30b und den Detektionsspulen Co zu erfassen, das heißt, den Drehwert (Drehwinkel) des Zielobjekts, das sich gemeinsam mit dem Zwischenkörper 32 bewegt. Das spezifische Erfassungsverfahren ist allgemein bekannt, wie in Patentdokument 1 offenbart und wird daher hier nicht im Einzelnen beschrieben.
-
In der vorliegenden Ausführungsform ist, wie in 1B dargestellt, jeder der Detektionskörper 30a und 30b so gebildet, dass seine radiale Breite entlang seiner Verschiebungsrichtung (der Umfangsbahn) nicht linear geändert wird. Insbesondere ist jeder der Detektionskörper 30a und 30b so gebildet, dass, wenn die Detektionskörper 30a und 30b gegen den Uhrzeigersinn gedreht werden, ihre radiale Breite abnimmt, wenn die Fläche, mit der jeder der Detektionskörper 30a und 30b mit den Detektionsspulen Co in der Richtung von oben nach unten überlappt (in der Folge als ”Überlappungsfläche” bezeichnet), größer wird. Das heißt, die Breite des nachlaufenden Endabschnitts 30te ist in die Drehrichtung der Detektionskörper 30a und 30b kleiner als die Breite des führenden Endabschnitts 30le. Aus diesem Grund wird die Induktanzänderung der Detektionsspule Co pro Einheit Drehwinkel des Zielobjekts größer, wenn die Überlappungsfläche klein ist. Wenn die Überlappungsfläche groß ist, wird die Induktanzänderung der Detektionsspulen Co pro Einheit Drehwinkel des Zielobjekts kleiner. Mit anderen Worten, jeder der Detektionskörper 30a und 30b ist zu einer solchen Form gebildet, dass die Änderungsrate der Induktanz der Detektionsspulen Co in Bezug auf die Verschiebung der Detektionskörper 30a und 30b konstant wird.
-
Wenn zum Beispiel die Detektionskörper 30a und 30b so gebildet sind, dass ihre radiale Breite entlang der Umfangsbahn wie im herkömmlichen Beispiel konstant bleibt, wird die Induktanzänderung der Detektionsspulen Co in Bezug auf den Drehwinkel des Zielobjekts nicht linear, wie durch eine gestrichelte Linie L1 in 2 angezeigt ist. In 2 ist die Induktanz der Detektionsspulen Co 100%, wenn der Drehwinkel des Zielobjekts bei Verwendung der herkömmlichen Detektionskörper 30a und 30b Null ist (in einem Zustand, in dem die jeweiligen Detektionskörper 30a und 30b der Detektionsspulen Co in der Richtung von oben nach unten nicht überlappen). Andererseits wird bei Verwendung der Detektionskörper 30a und 30b der vorliegenden Ausführungsform die Induktanzänderung der Detektionsspulen Co in Bezug auf den Drehwinkel des Zielobjekts im Wesentlichen linear, wie durch eine Volllinie L2 in 2 angezeigt ist.
-
Wie oben beschrieben, ist jeder der Detektionskörper 30a und 30b der ersten Ausführungsform in einer solchen Form gebildet, dass die Änderungsrate der Induktanz der Detektionsspulen Co in Bezug auf die Verschiebung der Detektionskörper 30a und 30b konstant wird. Dadurch wird eine lineare Änderung der Induktanz der Detektionsspulen Co in Bezug auf die Detektionskörper 30a und 30b möglich. Es ist daher möglich, die Linearität der Induktanzänderung der Detektionsspulen Co in Bezug auf die Verschiebung des Zielobjekts zu verbessern, die sich gemeinsam mit der Verschiebung der Detektionskörper 30a und 30b ändert. In den Eigenschaften der Induktanzänderung in Bezug auf den Drehwinkel des Zielobjekts, wie in 2 dargestellt, wird die Induktanzänderung nicht linear, wenn der Drehwinkel des Zielobjekts in einem Bereich nahe 90 Grad liegt. Die oben genannte Änderung der Form der jeweiligen Detektionskörper 30a und 30b ist zur Verbesserung der Linearität eines solchen Bereichs wirksam, wo die Induktanzänderung nicht linear wird.
-
Während die jeweiligen Detektionskörper 30a und 30b in der ersten Ausführungsform aus einem nicht magnetischen Material gebildet sind, können sie aus einem magnetischen Material mit hoher magnetischer Permeabilität gebildet sein. In diesem Fall sind die Eigenschaften der Induktanzänderung in Bezug auf den Drehwinkel des Zielobjekts den Eigenschaften entgegen gesetzt, die vorliegen, wenn die jeweiligen Detektionskörper 30a und 30b aus einem nicht magnetischen Material gebildet sind. Das heißt, die Induktanz der Detektionsspulen Co ist erhöht, wenn der Drehwinkel des Zielobjekts zunimmt. In diesem Fall ist es gleichermaßen möglich, die Linearitätseigenschaften der Induktanzänderung in Bezug auf den Drehwinkel des Zielobjekts zu verbessern.
-
In der vorangehenden Beschreibung sind die jeweiligen Detektionskörper 30a und 30b zu einer nicht linearen Form gebildet. Alternativ kann jeder der Detektionskörper 30a und 30b so gebildet sein, dass seine radiale Breite konstant gehalten wird, und die Form jeder der Detektionsspulen des ersten und des zweiten dielektrischen Substrats 1 und 2 kann zu einer nicht linearen Form gebildet werden, wie in 3 dargestellt ist (in 3 ist nur das erste dielektrische Substrat 1 dargestellt). Mit anderen Worten, ähnlich dem Fall, wo die jeweiligen Detektionskörper 30a und 30b zu einer nicht linearen Form gebildet sind, ist jede der Detektionsspulen des ersten und zweiten dielektrischen Substrats 1 und 2 so gebildet, dass ihre radiale Breite abnimmt, wenn die Überlappungsfläche größer wird. Wenn die jeweiligen Detektionsspulen auf diese Weise zu einer nicht linearen Form gebildet sind, ist es möglich, dieselben Wirkungen wie oben angeführt zu erhalten.
-
Ferner können sowohl die radialen Breiten der Detektionskörper 30a und 30b wie auch die radialen Breiten der Detektionsspulen der jeweiligen dielektrischen Substrate 1 und 2 nicht linear verändert werden, so dass die Induktanz der Detektionsspulen Co in Bezug auf die Verschiebung der Detektionskörper 30a und 30b linear geändert werden kann.
-
In dem herkömmlichen Beispiel, das in Patentdokument 1 offenbart ist, können die oben genannten Wirkungen durch Ändern der Wicklungszahl der Detektionsspulen entlang der axialen Richtung eines Kerns erhalten werden. Es besteht jedoch ein Problem, dass Bearbeitungsvariationen tendenziell in dem Wicklungsprozess auftreten, in dem die Detektionsspulen auf den Kern gewickelt werden.
-
Andererseits werden im Falle eines so genannten Musterspulenbildungsprozesses, in dem die Detektionsspulen auf die dielektrischen Substrate gedruckt werden, durch das Ätzsexpositionsmuster kaum Variationen in der Form der Detektionsspulen erzeugt. Daher ist der Prozess der vorliegenden Ausführungsform bevorzugt.
-
Als Alternative kann jeder der Detektionskörper 30a und 30b zu einer solchen Form gebildet werden, dass ein Abstand (vertikaler Abstand) zwischen den Detektionskörpern 30a und 30b und den Detektionsspulen der jeweiligen dielektrischen Substrate 1 und 2 entlang der Verschiebungsrichtung der Detektionskörper 30a und 30b geändert wird. Wie zum Beispiel in 4A dargestellt ist, kann jeder der Detektionskörper 30a und 30b nach unten gebogen werden, so dass die Detektionskörper 30a und 30b den Detektionsspulen 10a bzw. 10b nahe kommen, wenn die Überlappungsfläche größer wird. Ferner, wie in 4B dargestellt ist, kann eine Dicke eines hinteren Endabschnitts jedes der Detektionskörper 30a und 30b vergrößert werden, so dass die Detektionskörper 30a und 30b den Detektionsspulen 10a bzw. 10b nahe kommen, wenn die Überlappungsfläche größer wird. In jedem Fall ist es möglich, dieselben Wirkungen wie oben angeführt zu erhalten.
-
In 4A wird angenommen, dass die Detektionsspulen in nur dem ersten dielektrischen Substrat 1 vorgesehen sind. Während die Form jedes der Detektionskörper 30a und 30b in 4A und 4B geändert wird, so dass der Abstand zwischen den Detektionskörpern 30a und 30b und den Detektionsspulen 10a und 10b des ersten dielektrischen Substrats 1 geändert ist, kann es möglich sein, den Abstand zwischen den Detektionskörpern 30a und 30b und den Detektionsspulen des zweiten dielektrischen Substrats 2 zu ändern. Wenn zum Beispiel in einem solchen Fall ein Biegen jedes der Detektionskörper 30a und 30b verwendet wird, wird angenommen, dass die Detektionsspulen in nur dem zweiten dielektrischen Substrat 2 vorgesehen sind.
-
In dem herkömmlichen Beispiel, das in Patentdokument 1 offenbart ist, können die oben genannten Wirkungen durch Ändern des Abstandes zwischen dem Leiter und der Detektionsspule entlang der axialen Richtung des Leiters erhalten werden. Da der Leiter jedoch eine röhrenförmige Form aufweist und schwierig zu bearbeiten ist, stellt sich ein Problem, dass leicht Bearbeitungsvariationen auftreten. Andererseits werden, wenn die jeweiligen Detektionskörper 30a und 30b wie in der vorliegenden Ausführungsform gebildet werden, kaum Variationen in der Form durch die Form des Stanzstempels für die Blechmetallbearbeitung erzeugt. Daher ist der Prozess der vorliegenden Ausführungsform bevorzugt.
-
Während der Drehpositionssensor, bei dem die Detektionskörper 30a und 30b entlang der Umfangsbahn verschoben werden, in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben wurde, kann es möglich sein, einen Positionssensor vom Linearbewegungstyp zu verwenden, bei dem ein Detektionskörper entlang einer linearen Bahn verschoben wird. Eine Ausführungsform des Positionssensors vom Linearbewegungstyp wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Wie in 5A dargestellt, enthält der Positionssensor vom Linearbewegungstyp ein rechteckiges plattenartiges dielektrisches Substrat A mit einer oberen Fläche, auf die eine rechteckig geformte Detektionsspule B gedruckt ist, und einen Detektionskörper C, der zu einer rechteckigen Form aus einem nicht magnetischen Material (z. B. Aluminium) gebildet ist. Der Detektionskörper C ist in einem beweglichen Körper D vorgesehen, der den Detektionskörper C derart hält, dass der Detektionskörper C entlang der Längsrichtung des dielektrischen Substrats A verschoben werden kann. Der bewegliche Körper D ist in einem Zielobjekt derart vorgesehen, dass der bewegliche Körper D gemeinsam mit dem Zielobjekt verschoben werden kann. Obwohl in den Zeichnungen nicht dargestellt, ist das dielektrische Substrat A mit Schaltkreisen versehen, die als Erfassungseinheit zum Erfassen einer Verschiebung des Zielobjekts anhand der Induktanz der Detektionsspule B dienen, die mit einer Verschiebung des Detektionskörpers C variiert.
-
In der Folge wird der Betrieb des Positionssensors vom Linearbewegungstyp kurz beschrieben. Wenn der bewegliche Körper D, der sich gemeinsam mit dem Zielobjekt bewegt, in Verbindung mit der Verschiebung des Zielobjekts verschoben wird, wird der Detektionskörper C gemeinsam mit dem beweglichen Körper D entlang der linearen Bahn verschoben.
-
Wie in der Ausführungsform des drehenden Positionssensors wird ein Schwingungssignal mit einer Frequenz, die der Induktanz der Detektionsspule B entspricht, die abhängig von relativen Position zwischen dem Detektionskörper C und der Detektionsspule B variiert, von einem Schwingkreis ausgegeben. Durch Erfassen der Verschiebung des Detektionskörpers C anhand des Schwingungssignals ist es möglich, die Informationen über die relative Position zwischen dem Detektionskörper C und der Detektionsspule B zu erfassen, d. h., das Verschiebungsausmaß des Zielobjekts, das sich gemeinsam mit dem beweglichen Körper D bewegt.
-
In dieser Ausführungsform, wie in 5C dargestellt, ist die Detektionsspule B so gebildet, dass ihre quer verlaufende Breite entlang der Verschiebungsrichtung des Detektionskörpers C geändert wird. Mit anderen Worten, die Detektionsspule B ist so gebildet, dass ihre quer verlaufende Breite abnimmt, wenn die Überlappungsfläche des Detektionskörpers C und der Detektionsspule B größer wird. Im Vergleich zu einem Fall, in dem die Detektionsspule B mit einer konstanten quer verlaufenden Breite verwendet wird, wie in 5B dargestellt, wird es möglich, die Induktanz der Detektionsspule B in Bezug auf die Verschiebung des Detektionskörpers C linear zu ändern. Dadurch ist es möglich, die Linearität der Induktanzänderung der Detektionsspule B in Bezug auf die Verschiebung des Zielobjekts zu verbessern, die sich gemeinsam mit der Verschiebung des Detektionskörpers C ändert.
-
Während die Breite der Detektionsspule B entlang der Verschiebungsrichtung des Detektionskörpers C in der vorangehenden Beschreibung geändert wurde, kann es möglich sein, die Breite des Detektionskörpers C zu ändern. Mit anderen Worten, der Detektionskörper C kann so gebildet werden, dass seine quer verlaufende Breite abnimmt, wenn die Überlappungsfläche des Detektionskörpers C und der Detektionsspule B größer wird. In diesem Fall ist es gleichermaßen möglich, die oben genannten Wirkungen zu erreichen. Als Alternative kann ein Abstand zwischen dem Detektionskörper C und der Detektionsspule B entlang der Verschiebungsrichtung des Detektionskörpers C geändert werden. Wie zum Beispiel im Fall von 4A kann der Detektionskörper C nach unten gebogen werden, so dass der Detektionskörper C der Detektionsspule B nahe kommt, wenn die Überlappungsfläche größer wird. Ferner, wie im Falle von 4B, kann eine Dicke des Detektionskörpers C vergrößert werden, so dass der Detektionskörper C der Detektionsspule B nahe kommt, wenn die Überlappungsfläche größer wird. In jedem Fall ist es möglich, dieselben Wirkungen wie oben angegeben zu erhalten.
-
(Zweite Ausführungsform)
-
Ein Positionssensor gemäß einer zweiten Ausführungsform ist im Wesentlichen derselbe wie der Positionssensor der ersten Ausführungsform. In der folgenden Beschreibung werden nur die Punkte, die sich von der ersten Ausführungsform unterscheiden, beschrieben und eine unnötige Beschreibung derselben Konfigurationen wird unterlassen.
-
In der ersten Ausführungsform sind die jeweiligen Detektionskörper 30a und 30b oder die jeweiligen Detektionsspulen 10a und 10b so gebildet, dass sich ihre radialen Breiten linear ändern. Während in der zweiten Ausführungsform jedoch, wie in 6B dargestellt, jede der Detektionsspulen 610a und 10b so gebildet ist, dass ihre radiale Breite konstant gehalten wird, enthalten die Detektionsspulen jedes des ersten und des zweiten dielektrischen Substrats 1 und 2 mehrere erste Wicklungen a0 und b0, die so gewickelt sind, dass sie einen Raum g mit einer spezifizierten Länge umgeben und sich entlang der Verschiebungsrichtung (der Umfangsbahn) jedes der Detektionskörper 30a und 30b erstrecken. Die Detektionsspulen jedes des ersten und des zweiten dielektrischen Substrats 1 und 2 können ferner zwei zweite Wicklungen a1 und a2 und b1 und b2 enthalten, die gewendet und so gewickelt sind, dass sie sich über den entsprechenden Raum g erstrecken (nur das erste dielektrische Substrat 1 ist in 6B dargestellt).
-
Im hypothetischen Fall, dass die Detektionsspulen jedes des ersten und des zweiten dielektrischen Substrats 1 und 2 nur aus den ersten Wicklungen a0 und b0 gebildet sind, wird die Induktanzänderung der Detektionsspulen Co in Bezug auf den Drehwinkel des Zielobjekts nicht linear, wie durch eine gestrichelte Linie K1 in 7 dargestellt ist. In 7 ist die Induktanz der Detektionsspulen Co 100%, wenn der Drehwinkel des Zielobjekts Null ist (in einem Zustand, in dem die jeweiligen Detektionskörper 30a und 30b und die Detektionsspulen Co nicht miteinander in der Richtung von oben nach unten überlappen). Wenn andererseits die Detektionsspulen jedes der dielektrischen Substrate 1 und 2 mit den zweiten Wicklungen a1 und a2 und b1 und b2 wie in der zweiten Ausführungsform versehen sind, wird die magnetische Flussdichte der Detektionsspulen Co in den Wendeabschnitten der zweiten Wicklungen a1 und a2 und b1 und b2 geändert. Unter Verwendung der Änderung in der Magnetflussdichte der Detektionsspulen Co kann die Induktanzänderung der Detektionsspulen Co in Bezug auf den Drehwinkel des Zielobjekts (siehe eine Volllinie K2 in 7), im Vergleich zu der gestrichelten Linie K1, die in 7 dargestellt ist, im Wesentlichen linear gemacht werden.
-
Wie oben beschrieben, enthalten die Detektionsspulen jedes der dielektrischen Substrate 1 und 2 der zweiten Ausführungsform die ersten Wicklungen a0 und b0, die so gewickelt sind, dass sie den entsprechenden Raum g umgeben, und die zweiten Wicklungen a1 und a2 und b1 und b2, die gewendet und so gewickelt sind, dass sie sich über den entsprechenden Raum g erstrecken. Daher kann die Induktanzänderung der Detektionsspulen Co in Bezug auf die Verschiebung der Detektionskörper 30a und 30b durch Änderung der Magnetflussdichte der Detektionsspulen Co in den Wendeabschnitten der zweiten Wicklungen a1 und a2 und b1 und b2 der jeweiligen Detektionsspulen im Wesentlichen linear gemacht werden. Es ist daher möglich, die Linearität der Induktanzänderung der Detektionsspulen Co in Bezug auf die Verschiebung des Zielobjekts zu verbessern, die sich gemeinsam mit der Verschiebung der Detektionskörper 30a und 30b ändert.
-
In der zweiten Ausführungsform ist die radiale Breite jeder der Spulen der dielektrischen Substrate 1 und 2 konstant und wird nicht geändert, wenn die zweiten Wicklungen a1 und a2 und b1 und b2 vorgesehen sind. Daher erfolgt in den Detektionsspulen Co keine signifikante Induktanzverringerung aufgrund einer Zunahme der radialen Breite jeder der Detektionsspulen. Da ferner keine Notwendigkeit besteht, die radiale Breite jeder der Detektionsspulen zu erhöhen, ist es möglich, eine Zunahme in der Größe jedes der dielektrischen Substrate 1 und 2 zu vermeiden.
-
In der zweiten Ausführungsform sind die jeweiligen Detektionskörper 30a und 30b gleich wie in der ersten Ausführungsform aus einem nicht magnetischen Material gebildet. Die jeweiligen Detektionskörper 30a und 30b können jedoch aus einem magnetischen Material mit hoher magnetischer Permeabilität gebildet sein. In diesem Fall sind, wie oben angegeben, die Eigenschaften der Induktanzänderung in Bezug auf den Drehwinkel des Zielobjekts den Eigenschaften entgegen gesetzt, die vorliegen, wenn die jeweiligen Detektionskörper 30a und 30b aus einem nicht magnetisches Material gebildet sind. Das heißt, die Induktanz der Detektionsspulen Co ist erhöht, wenn der Drehwinkel des Zielobjekts größer wird. In diesem Fall ist es gleichermaßen möglich, die Linearität der Induktanzänderungseigenschaften in Bezug auf den Drehwinkel des Zielobjekts zu ändern.
-
Während die jeweiligen dielektrischen Substrate 1 und 2 in der zweiten Ausführungsform aus einem einschichtigen Substrat gebildet sind, können sie aus einem mehrschichtigen Substrat (z. B. einem vierschichtigen Substrat) gebildet sein. In diesem Fall kann ein Paar von Detektionsspulen auf jeder Schicht der jeweiligen dielektrischen Substrate 1 und 2 gebildet sein. Die Detektionsspulen der jeweiligen Schichten sind mit zweiten Wicklungen versehen. Es ist bevorzugt, dass, wie in 8A dargestellt, die zweiten Wicklungen a1 bis a7 und die zweiten Wicklungen b1 bis b7 der Detektionsspulen der Schichten so angeordnet sind, dass sie in die Dickenrichtung der jeweiligen dielektrischen Substrate 1 und 2 nicht überlappen.
-
Mit dieser Konfiguration ist es möglich, die Magnetflussdichte der Detektionsspulen Co in den Wendeabschnitten der zweiten Wicklungen a1 bis a7 und b1 bis b7 zu ändern. Daher kann im Vergleich zu einem Fall, in dem zwei zweiten Wicklungen a1 und a2 und b1 und b2 in den Detektionsspulen der jeweiligen dielektrischen Substrate 1 und 2 vorgesehen sind, die Induktanzänderung der Detektionsspulen Co in Bezug auf die Verschiebung der Detektionskörper 30a und 30b noch linearer werden, wie in 8B dargestellt.
-
Es ist nicht notwendig, dass die zweiten Wicklungen der Detektionsspulen so angeordnet sind, dass sie in allen Schichten der dielektrischen Substrate 1 und 2 in der Dickenrichtung nicht überlappen. Es ist nur notwendig, dass die zweiten Wicklungen der Detektionsspulen von mindestens zwei Schichten in der Dickenrichtung nicht miteinander überlappen. Wenn zum Beispiel jedes der dielektrischen Substrate 1 und 2 aus einem vierschichtigen Substrat gebildet ist, können die zweiten Wicklungen der Detektionsspulen der ersten bis vierten Schichten des ersten dielektrischen Substrats 1 in der Dickenrichtung überlappen, während die zweiten Wicklungen der Detektionsspulen der ersten bis dritten Schichten des zweiten dielektrischen Substrats 2 in der Dickenrichtung überlappen können. In diesem Fall sind oben genannten Bedingungen erfüllt, wenn die zweiten Wicklungen der Detektionsspulen der vierten Schicht des zweiten dielektrischen Substrats 2 nicht mit anderen zweiten Wicklungen überlappen.
-
Während der drehende Positionssensor, in dem die Detektionskörper 30a und 30b entlang der Umfangsbahn verschoben werden, in der zweiten Ausführungsform beschrieben wurde, kann es möglich sein, einen Positionssensor vom Linearbewegungstyp zu verwenden, in dem der Detektionskörper entlang einer linearen Bahn verschoben wird, wie in 5A dargestellt.
-
In diesem Fall, wie in 9 dargestellt, enthält eine Detektionsspule B mehrere erste Wicklungen B, die so gewickelt sind, dass sie einen Raum g mit einer spezifizierten Länge umgeben und sich in die Längsrichtung der Detektionsspule B erstrecken, und mehrere zweite Wicklungen B1 bis B8, die gewendet und so gewickelt sind, dass sie sich über den Raum g erstrecken. Daher kann im Vergleich zu einem Fall, in dem die Detektionsspule B verwendet wird, die nur aus der ersten Wicklung B0 gebildet ist. wie in 5B dargestellt, die Induktanzänderung der Detektionsspule B in Bezug auf die Verschiebung des Detektionskörpers C im Wesentlichen linear gemacht werden. Es ist daher möglich, die Linearität der Induktanzänderung der Detektionsspule B in Bezug auf die Verschiebung des Zielobjekts zu verbessern, die sich gemeinsam mit der Verschiebung des Detektionskörpers C ändert.
-
Während das dielektrische Substrat A in der vorangehenden Beschreibung aus einem einschichtigen Substrat gebildet ist, kann das dielektrische Substrat A aus einem mehrschichtigen Substrat gebildet sein. Die Detektionsspule B kann in jeder Schicht des Substrats vorgesehen sein. Zweite Wicklungen können in der Detektionsspule B jeder Schicht des Substrats gebildet sein. Die zweiten Wicklungen B1 bis B8 der Detektionsspulen der Schichten können so angeordnet sein, dass sie in der Dickenrichtung des dielektrischen Substrats A nicht überlappen. In diesem Fall ist es möglich, dieselben Wirkungen wie oben angegeben zu erreichen.
-
Ferner ist es nicht notwendig, dass die zweiten Wicklungen der Detektionsspulen so angeordnet sind, dass sie in allen Schichten des dielektrischen Substrats A in der Dickenrichtung nicht überlappen. Es ist nur notwendig, dass die zweiten Wicklungen der Detektionsspulen von mindestens zwei Schichten nicht miteinander überlappen. Wenn zum Beispiel das dielektrische Substrat A aus einem vierschichtigen Substrat gebildet ist, können die zweiten Wicklungen der Detektionsspulen der ersten bis dritten Schichten des dielektrischen Substrats A miteinander in der Dickenrichtung überlappen. In diesem Fall werden die oben genannten Bedingungen erfüllt, wenn die zweiten Wicklungen der Detektionsspule der vierten Schicht des dielektrischen Substrats A nicht mit anderen zweiten Wicklungen überlappen.
-
Obwohl die Erfindung in Bezug auf die Ausführungsformen dargestellt und beschrieben wurde, ist für den Fachmann offensichtlich, dass verschiedene Änderungen und Modifizierungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, der in den folgenden Ansprüchen definiert ist.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
