JP2001235377A - 相対的回転位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 検出装置の小型化。微小変位でも高分解能で
の検出可能化。 【解決手段】 交流信号で励磁される少なくとも１つの
コイルＬ１を持つ。磁性体又は導電体等からなる１対の
磁気応答部材１１，１２の相対的位置が入力軸２及び出
力軸３の相対的回転位置に応じて変化する。この相対的
位置に応じてコイルＬ１のインダクタンスが変化し、該
コイルに生じる電圧が漸増（又は漸減）変化する。アナ
ログ演算回路では、コイルの電圧Ｖｘを取り出し、該電
圧を基準電圧Ｖａ，Ｖｂと演算することにより、検出対
象の相対的回転位置に応じてサイン及びコサイン関数特
性に従う振幅をそれぞれ示す２つの交流出力信号ｓｉｎ
θｓｉｎωｔ及びｃｏｓθｓｉｎωｔを生成する。この
サイン及びコサイン関数特性の振幅係数における位相値
θを検出することで、相対的回転位置を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、交流励磁される
コイルと、このコイルに対して磁気的に結合し、相対的
に回転変位する１対の磁性体又は導電体とを含んで構成
される相対的回転位置検出装置に関し、相対的に回転可
能な２軸のねじれ量や回転ずれなどの相対的回転位置の
検出に適したものであり、特に、１相の交流で励磁され
る１次コイルのみを使用して複数相の振幅関数特性を示
す出力交流信号を検出対象たる相対的回転位置に応じて
生成するものに関する。

【０００２】

【従来の技術】相対的に回転可能な２軸のねじれ量を検
出するものとしては、従来からよく知られたものとし
て、トーションバーを介して結合された入力軸と出力軸
の両軸にレゾルバ装置を設け、これら両レゾルバ装置か
らの角度信号に基づいて相対回転量（ねじれ量）を検出
するものがある。また、相対的に回転可能な２軸の回転
ずれを検出するものとして、誘導型電動パワーステアリ
ング用非接触トルクセンサーも開発されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来知られたねじれ量
検出装置は、トーションバーで結合された入力軸と出力
軸の両方にレゾルバ装置を設けなくてはならないため、
装置全体が大型化し、コスト的にも高価になるという難
がある。また従来の誘導型電動パワーステアリング用非
接触トルクセンサーとして知られたような回転ずれ検出
装置は、微小な回転ずれに応じて生じるアナログ電圧レ
ベルを測定する構成であり、その検出分解能において劣
るものである。

【０００４】この発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、小型かつシンプルな構造を持つ相対的回転位置検出
装置を提供しようとするものである。また、検出対象の
相対的回転変位が微小でも高分解能での検出が可能であ
り、温度特性の補償も容易な、相対的回転位置検出装置
を提供しようとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る相対的回転
位置検出装置は、相対的に回転可能な第１及び第２の軸
の相対的回転位置を検出する相対的回転位置検出装置で
あって、交流信号で励磁される少なくとも１つのコイル
を配置してなるコイル部と、前記第１及び第２の軸に配
置された第１及び第２の磁気応答部材であって、前記コ
イル部に対して磁気的に結合し、前記相対的回転位置に
応じて該第１及び第２の磁気応答部材の相対的位置が変
化し、これに応じて前記コイルのインピーダンスを変化
させ、このインピーダンス変化に基づき前記相対的位置
が所定の範囲にわたって変化する間で前記コイルに生じ
る電圧が変化するようにしたものと、交流信号からなる
少なくとも１つの基準電圧を発生する回路と、前記コイ
ルに生じる電圧を取り出し、前記基準電圧と演算するこ
とで、所定の周期的振幅関数を振幅係数として持つ交流
出力信号を少なくとも２つ生成する演算回路であって、
前記各交流出力信号の前記周期的振幅関数はその周期特
性において所定位相だけ異なっているものとを具えたも
のである。

【０００６】上記構成において、第１及び第２の磁気応
答部材は、典型的には、磁性体及び導電体の少なくとも
一方を含んでなるものである。第１及び第２の磁気応答
部材が磁性体からなる場合は、第１及び第２の軸の相対
的回転位置に応じて相対的位置が変化することでコイル
に対する磁気結合の度合いが変化する。第１及び第２の
磁気応答部材のコイルに対する磁気結合の度合いが増す
ほど、該コイルのインダクタンスが増加して、該コイル
の電気的インピーダンスが増加し、該コイルに生じる電
圧すなわち端子間電圧が増加する。反対に、第１及び第
２の磁気応答部材のコイルに対する磁気結合の度合いが
減少するほど、該コイル部のインダクタンスが減少し
て、該コイル部の電気的インピーダンスが減少する。こ
うして、検出対象の相対的回転に伴い、コイル部に対す
る第１及び第２の磁気応答部材の相対的回転位置が所定
の回転角度範囲にわたって変化する間で該コイルの端子
間電圧は、漸増（又は漸減）変化することとなる。

【０００７】一例として、第１及び第２の磁気応答部材
は、所定ピッチの凹凸又はパターンを有し、前記第１及
び第２の軸の相対的回転位置に応じて該第１及び第２の
磁気応答部材の前記凹凸又はパターンの対応関係が変化
し、これに応じて前記コイルの自己インダクタンスすな
わちインピーダンスが変化するようにしたものである。
このインピーダンスに対応する振幅レベルを持つ交流電
圧が１個のコイルに生じる。

【０００８】例えば、典型的には、１対の磁気応答部材
の相対的位置が所定の範囲にわたって変化する間で該コ
イルに生じる電圧が示す漸増変化カーブは、サイン関数
における０度から９０度までの範囲の関数値変化になぞ
らえることができる。ここで、交流信号成分をｓｉｎω
ｔで示し、コイルの端子間電圧が示す漸増変化カーブに
おける適当な区間の始まりの位置に対応して得られるコ
イル出力電圧Ｖｘの振幅係数レベル値をＰａとすると、
該区間の始まりの位置に対応するコイル出力電圧Ｖｘ
は、Ｐa ｓｉｎωｔと表わせる。そして、該区間の終わ
りの位置に対応して得られるコイル出力電圧Ｖｘの振幅
係数レベル値をＰｂとすると、該区間の終わりの位置に
対応するコイル出力電圧は、Ｐb ｓｉｎωｔと表わせ
る。ここで、始まりの位置に対応するコイル出力電圧Ｖ
ｘの値Ｐa ｓｉｎωｔと同じ値の交流電圧を基準電圧Ｖ
ａと定めて、これをコイル出力電圧Ｖｘから減算する
と、コイル出力電圧Ｖｘの振幅係数を関数Ａ（ｘ）で示
すと、 Ｖｘ−Ｖａ＝Ａ(ｘ) ｓｉｎωｔ−Ｐa ｓｉｎωｔ ＝｛Ａ(ｘ) −Ｐa ｝ｓｉｎωｔ …式（１） となる。前記区間の始まりの位置では、Ａ（ｘ）＝Ｐａ
であることから、この演算結果の振幅係数「Ａ(ｘ) −
Ｐa 」は「０」となる。一方、前記区間の終わり位置で
は、Ａ（ｘ）＝Ｐｂであることから、この演算結果の振
幅係数「Ａ(ｘ)−Ｐa 」は「Ｐb −Ｐa 」となる。よっ
て、この演算結果の振幅係数「Ａ(ｘ)−Ｐa 」は、前記
区間の範囲内において、「０」から「Ｐb −Ｐa 」まで
漸増する関数特性を示す。ここで、「Ｐb −Ｐa 」は最
大値であるから、これを等価的に「１」と考えると、前
記式（１）に従う交流信号の振幅係数「Ａ(ｘ) −Ｐa」
は、前記区間の範囲内において、「０」から「１」まで
変化することになり、この振幅係数の関数特性は、サイ
ン関数の第１象限（つまり０度から９０度の範囲）の特
性になぞらえることができる。よって、前記式（１）に
従う交流信号の振幅係数「Ａ(ｘ) −Ｐa 」は、等価的
にｓｉｎθ（ただし、大体、０°≦θ≦９０°）と表わ
せる。

【０００９】好ましい一実施形態は、前記コイル部は、
１つのコイルを配置してなり、前記所定の基準電圧を発
生する回路は、第１及び第２の基準電圧を発生し、前記
演算回路は、前記１つのコイルから取り出した電圧と前
記第１及び第２の基準電圧とを用いて所定の第１の演算
及び第２の演算をそれぞれ行うことで、第１の振幅関数
を振幅係数として持つ第１の交流出力信号と、第２の振
幅関数を振幅係数として持つ第２の交流出力信号とをそ
れぞれ生成するものである。この場合、コイル部は、た
だ１つのコイルを持つだけでよいので、構成を最小限に
簡略化することができる。上記第１の基準電圧として上
記Ｖａを使用することで、上記第１の振幅関数として、
サイン関数のほぼ第１象限（つまり０度から９０度の範
囲）の特性を持つものを得ることができる。

【００１０】また、前記区間の終わりの位置に対応する
コイル出力電圧Ｖｘの値Ｐb ｓｉｎωｔと同じ値の交流
電圧を第２の基準電圧Ｖｂと定め、これとコイル出力電
圧Ｖｘとの差を求めると、 Ｖｂ−Ｖｘ＝Ｐb ｓｉｎωｔ−Ａ(ｘ) ｓｉｎωｔ ＝｛Ｐb −Ａ(ｘ) ｝ｓｉｎωｔ …式（２） となる。前記区間の始まりの位置では、Ａ（ｘ）＝Ｐａ
であることから、この演算結果の振幅係数「Ｐb −Ａ
(ｘ) 」は「Ｐb −Ｐa 」となる。一方、前記区間の終
わり位置では、Ａ（ｘ）＝Ｐｂであることから、この演
算結果の振幅係数「Ｐb −Ａ(ｘ) 」は「０」となる。
よって、この演算結果の振幅係数「Ｐb −Ａ(ｘ) 」
は、前記区間の範囲内において、「Ｐb −Ｐa 」から
「０」まで漸減する関数特性を示す。前記と同様に、
「Ｐb −Ｐa 」を等価的に「１」と考えると、前記式
（２）に従う交流信号の振幅係数「Ｐb −Ａ(ｘ) 」
は、前記区間の範囲内において、「１」から「０」まで
変化することになり、この振幅係数の関数特性は、コサ
イン関数の第１象限（つまり０度から９０度の範囲）の
特性になぞらえることができる。よって、前記式（２）
に従う交流信号の振幅係数「Ｐb −Ａ(ｘ) 」は、等価
的にｃｏｓθ（ただし、大体、０°≦θ≦９０°）と表
わせる。なお、式（２）の減算は「Ｖｘ−Ｖｂ」であっ
てもよい。

【００１１】こうして、１つのコイルと２つの基準電圧
を用いるだけで、検出対象たる相対的回転位置に応じて
サイン及びコサイン関数特性に従う振幅をそれぞれ示す
２つの交流出力信号を生成することができる。例えば、
検出対象たる相対的回転位置を所定の検出可能範囲を３
６０度分の位相角に換算した場合の位相角θにて示す
と、概ね、サイン関数特性を示す振幅を持つ交流出力信
号は、ｓｉｎθｓｉｎωｔで示すことができるものであ
り、コサイン関数特性を示す振幅を持つ交流出力信号
は、ｃｏｓθｓｉｎωｔで示すことができるものであ
る。これは、レゾルバといわれる位置検出器の出力信号
の形態と同様のものであり、極めて有用なものである。
例えば、前記演算回路で生成された前記２つの交流出力
信号を入力し、該２つの交流出力信号における振幅値の
相関関係から該振幅値を規定する前記サイン及びコサイ
ン関数における位相値を検出し、検出した位相値に基づ
き前記検出対象の位置検出データを生成する振幅位相変
換部を具備するようにするとよい。なお、上記サイン及
びコサイン関数は、ほぼ１象限分（９０度）の範囲の特
性を示すので、検出可能な位置範囲がほぼ９０度の範囲
の位相角に換算されて検出されることになる。

【００１２】別の一実施形態は、前記コイル部は、２つ
のコイルを配置してなり、検出対象の変位に応じて前記
磁気応答部材に対する各コイルの相対的位置が逆特性で
変化し、これに応じて前記各コイルのインピーダンスが
逆特性で変化し、前記所定の基準電圧を発生する回路
は、１つの基準電圧を発生し、前記演算回路は、前記各
コイルから取り出した電圧と前記基準電圧とを用いて所
定の第１の演算及び第２の演算をそれぞれ行うことで、
第１の振幅関数を振幅係数として持つ第１の交流出力信
号と、第２の振幅関数を振幅係数として持つ第２の交流
出力信号とをそれぞれ生成するものである。

【００１３】例えば、前述と同様に、１対の磁気応答部
材の相対的位置が所定の範囲にわたって変化する間で第
１のコイルの端子間電圧が示す漸増変化カーブは、サイ
ン関数における０度から９０度までの範囲の関数値変化
になぞらえることができる。すなわち、適当な区間の始
まりの位置に対応して得られるコイル出力電圧ＶｘはＰ
a ｓｉｎωｔと表わすことができ、これは最小値に相当
する。この始まりの位置を基準電圧Ｖａで設定できる。
基準電圧Ｖａ＝Ｐa ｓｉｎωｔを用いて上記（式１）と
同じ演算を行うことにより、 Ｖｘ−Ｖａ＝｛Ａ(ｘ) −Ｐa ｝ｓｉｎωｔ となり、前述と同様に、この振幅係数「Ａ(ｘ) −Ｐa
」の関数特性として、サイン関数の第１象限（つまり
０度から９０度の範囲）の特性、つまり等価的にｓｉｎ
θ（ただし、大体、０°≦θ≦９０°）になぞらえるこ
とができる。

【００１４】一方、第２のコイルの端子間電圧は、上記
とは逆特性の漸減変化カーブを示し、前記区間の始まり
の位置に対応して得られる第２のコイル出力電圧Ｖｙを
仮りにＰa' ｓｉｎωｔと表わすと、これは最大値に相
当する。上記基準電圧Ｖａを第２コイル出力電圧Ｖｙか
ら減算すると、コイル出力電圧Ｖｙの振幅係数を関数Ａ
（ｙ）で示すと、 Ｖｙ−Ｖａ＝Ａ(ｙ) ｓｉｎωｔ−Ｐa ｓｉｎωｔ ＝｛Ａ(ｙ) −Ｐa ｝ｓｉｎωｔ …式（３） となる。前記区間の始まりの位置では、Ａ（ｙ）＝Ｐa'
であることから、この演算結果の振幅係数「Ａ(ｙ) −
Ｐa 」は「Ｐa' −Ｐa 」であり、「最大値−最小値」
であるから、等価的に「１」とみなせる最大値、とな
る。一方、前記区間の終わり位置では、Ａ（ｙ）＝Ｐａ
であることから、この演算結果の振幅係数「Ａ(ｙ) −
Ｐa 」は「０」となる。よって、この演算結果の振幅係
数「Ａ(ｙ) −Ｐa 」は、前記区間の範囲内において、
最大値「Ｐa' −Ｐa 」（つまり「１」）から「０」ま
で漸減する関数特性を示し、この振幅係数の関数特性
は、コサイン関数の第１象限（つまり０度から９０度の
範囲）の特性になぞらえることができる。よって、前記
式（３）に従う交流信号の振幅係数「Ａ(ｙ) −Ｐa 」
は、等価的にｃｏｓθ（ただし、大体、０°≦θ≦９０
°）と表わせる。

【００１５】こうして、２つのコイルと１つの基準電圧
を用いる場合も、検出対象たる相対的回転位置に応じて
サイン及びコサイン関数特性に従う振幅をそれぞれ示す
２つの交流出力信号（ｓｉｎθｓｉｎωｔとｃｏｓθｓ
ｉｎωｔ）を生成することができる。この場合も、上記
サイン及びコサイン関数は、ほぼ１象限分（９０度）の
範囲の特性を示すので、検出可能な位置範囲がほぼ９０
度の範囲の位相角に換算されて検出されることになる。
また、前述と同様に、基準電圧Ｖａを可変することによ
り、検出可能な位置範囲を可変設定することができ、検
出分解能を調整することができる。

【００１６】なお、磁気応答部材として、銅のような良
導電体を使用した場合は、渦電流損によってコイルの自
己インダクタンスが減少し、磁気応答部材のコイルに対
する近接に伴い該コイルの端子間電圧が漸減することに
なる。この場合も、上記と同様に検出することが可能で
ある。また、磁気応答部材として、磁性体と導電体を組
合わせたハイブリッドタイプのものを用いてもよい。別
の実施形態として、磁気応答部材として永久磁石を含
み、コイルは磁性体コアを含むようにしてもよい。この
場合は、コイルの側の磁性体コアにおいて永久磁石の接
近に応じて対応する箇所が磁気飽和又は過飽和となり、
該磁気応答部材すなわち永久磁石のコイルに対する相対
的変位に応じて該コイルの端子間電圧が漸減することに
なる。

【００１７】かくして、この発明によれば、１次コイル
のみを設ければよく、２次コイルは不要であるため、小
型かつシンプルな構造の位置検出装置を提供することが
できる。また、１つのコイルと２つの基準電圧を用いる
だけで、あるいは２つのコイルと１つの基準電圧を用い
ることにより、検出対象位置に応じて所定の周期関数特
性に従う振幅をそれぞれ示す複数の交流出力信号（例え
ばサイン及びコサイン関数特性に従う振幅をそれぞれ示
す２つの交流出力信号）を容易に生成することができ、
利用可能な位相角範囲として少なくともほぼ１象限（９
０度）分をとることができる。従って、少ないコイルで
ありながら比較的広い位相角範囲で検出を行うことがで
き、検出分解能を向上させることができる。また、検出
対象の変位が微小でも高分解能での相対的位置検出が可
能である。更に、基準電圧を発生する回路として、検出
用のコイルと同等の温度特性を示す回路（例えばコイ
ル）を使用すれば、演算回路におけ減算演算によって、
温度ドリフト特性が自動的に補償されることとなり、温
度変化の影響を排除した位置検出を容易に行うことがで
きる。勿論、基準電圧を発生する回路は、コイルに限ら
ず、抵抗等、その他適宜の構成からなる電圧生成回路を
使用してよい。なお、コイルと基準電圧の数は１又は２
に限定されず、それ以上であってもよく、これに伴い、
利用可能な位相角範囲を、ほぼ１象限（９０度）分に限
らず、更に拡大することも可能である。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照してこの発
明の実施の形態を説明する。図１（Ａ）はこの発明の一
実施の形態に係る相対的回転位置検出装置の構造を示す
外観斜視図であって、コイル部１０については断面で示
したものである。同図（Ｂ）はその軸方向断面略図、
（Ｃ）は同装置におけるコイルに関連する電気回路図で
ある。この相対的回転位置検出装置は、トーションバー
１を介して連結された入力軸（第１の軸）２及び出力軸
（第２の軸）３の間のねじれ角を検出するものであり、
コイル部１０と、各軸２，３の端部にそれぞれ設けられ
ていて非接触的に対向している１対の（第１及び第２
の）磁気応答部材１１，１２とを含んで構成されてい
る。コイル部１０は、断面Ｃ字型のリング状の磁性体ケ
ース１０ａ内に収納された１個のコイルＬ１を含んでお
り、このコイルＬ１は磁気応答部材１１，１２の対向箇
所における後述する凹凸歯若しくはパターンの箇所をカ
バーしている。

【００１９】入力軸２及び出力軸３はそれぞれ他の機械
系（図示せず）に連結されており、入力軸２の回転に連
動して出力軸３が回転し、そのトルクの大きさに応じて
トーションバー１を介して入力軸２と出力軸３の間にね
じれが生じる。このねじれによって、入力軸２と出力軸
３との間に回転誤差（回転ずれ）が生じる。例えば、自
動車のパワーステアリングに適用する場合、入力軸２は
ステアリングホイールに連結され、出力軸３はステアリ
ングギア機構に連結される。第１及び第２の磁気応答部
材１１，１２は、例えば円筒状の鉄のような磁性体から
なり、コイルＬ１と磁気的に結合する。第１及び第２の
磁気応答部材１１，１２の対向端部には、入力軸２と出
力軸３との相対的回転量に応じてコイル部１０に対する
磁気結合を変化させる可変磁気結合部としての凸部１１
ａ，１２ａが複数設けられている。この実施の形態で
は、凸部１１ａ，１２ａを方形歯状に形成し、該凸部１
１ａ，１２ａを第１及び第２の磁気応答部材１１，１２
の回転方向（周方向）に沿って所定ピッチＰで繰り返し
設けている。

【００２０】コイルＬ１は、交流発生源３０から発生さ
れる所定の１相の交流信号（仮にｓｉｎωｔで示す）に
よって定電圧又は定電流で励磁される。コイルＬ１から
発生した磁界は、図１（Ｂ）で破線で示すように、第１
および第２の磁気応答部材１１，１２を通る磁気回路Φ
を形成する。

【００２１】図２は、第１及び第２の軸２，３間の相対
的回転位置の変化に応じた、第１および第２の磁気応答
部材１１，１２における凹凸歯の対応関係の変化を示す
展開図である。図２（ｃ）は、相対的回転位置０（つま
り捩じれ量０）のときの凹凸歯の対応関係を示す。この
状態では、それぞれの磁気応答部材１１，１２の凸部１
１ａ，１２ａと凹部１１ｂ，１２ｂが半々で対応してお
り（磁気応答部材１１，１２の凹凸歯が１／４ピッチず
れている）、該磁気応答部材１１，１２を通るコイルｌ
１の磁気回路Φの磁気結合度合いは中間値をとる。

【００２２】図２（ｂ）は、（ｃ）の中間状態から第１
の磁気応答部材１１が第２の磁気応答部材１２に対して
相対的に矢印ＣＷ方向（時計回り方向）に１／４ピッチ
だけ回転した状態を示す。この状態では、それぞれの磁
気応答部材１１，１２の凸部１１ａ，１２ａ同士及び凹
部１１ｂ，１２ｂ同士が丁度一致しており（磁気応答部
材１１，１２の凹凸歯のずれがない）、該磁気応答部材
１１，１２を通るコイルｌ１の磁気回路Φの磁気結合度
合いは最大値をとる。

【００２３】図２（ａ）は、（ｃ）の中間状態から第１
の磁気応答部材１１が第２の磁気応答部材１２に対して
相対的に矢印ＣＣＷ方向（反時計回り方向）に１／４ピ
ッチだけ回転した状態を示す。この状態では、それぞれ
の磁気応答部材１１，１２の凸部１１ａ，１２ａと凹部
１１ｂ，１２ｂが逆に対応しており（磁気応答部材１
１，１２の凹凸歯が１／２ピッチずれている）、該磁気
応答部材１１，１２を通るコイルＬ１の磁気回路Φの磁
気結合度合いは最小値をとる。

【００２４】このように、入力軸２及び出力軸３の相対
的回転位置に応じて第１及び第２の磁気応答部材１１，
１２の凹凸歯１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂの相対的
位置が変化することでコイルＬ１の磁気回路Φにおける
磁気結合の度合いが変化し、該コイルＬ１の自己インダ
クタンスが変化し、電気的インピーダンスが変化する。
する。よって、このインピーダンスに応じてコイルＬ１
に生じる電圧（端子間電圧）は、検出対象たる相対的回
転位置に対応するものとなる。

【００２５】図３（Ａ）は、検出対象たる相対的回転位
置（横軸ｘ）に対応してコイルＬ１に生じる電圧（たて
軸）を例示するグラフである。横軸ｘに記したａ，ｃ，
ｂは図２の（ａ），（ｃ），（ｂ）に示す各位置に対応
しており、上述のように、図２（ａ）に対応する位置ａ
では、インピーダンス最小のため、コイルＬ１に生じる
電圧は最小レベル（最小振幅係数）であ。また、図２
（ｂ）に対応する位置ｂでは、インピーダンス最大のた
め、コイルＬ１に生じる電圧は最大レベル（最大振幅係
数）である。

【００２６】コイルＬ１に生じる電圧は、第１及び第２
の磁気応答部材１１，１２の相対的位置がａからｂまで
動く間で、最小値から最大値まで漸増変化する。この位
置ａにおいて最小値をとるコイルＬ１の出力電圧Ｖｘが
Ｐa ｓｉｎωｔであるとすると（Ｐaは最小インピーダ
ンス）、これを第１の基準電圧Ｖａとして設定する。す
なわち、 Ｖａ＝Ｐa ｓｉｎωｔ である。また、位置ｂにおいて最大値をとるコイルＬ１
の出力電圧ＶｘがＰb ｓｉｎωｔであるとすると（Ｐｂ
は最大インピーダンス）、これを第２の基準電圧Ｖｂと
して設定する。すなわち、 Ｖｂ＝Ｐb ｓｉｎωｔ である。

【００２７】図１（Ｃ）に示すように、各基準電圧Ｖ
ａ，Ｖｂを発生するための回路として、コイルＬｒ１，
Ｌｒ２が設けられており、これらも交流発生源３０から
の交流信号によって駆動される。演算回路３１Ａは、検
出用コイルＬ１の出力電圧Ｖｘから第１の基準電圧Ｖａ
を減算するもので、前記式（１）のように、コイル出力
電圧Ｖｘの振幅係数を関数Ａ（ｘ）で示すと、 なる演算を行う。第１基準電圧Ｖａによって設定した検
出対象区間の始まりの位置ａでは、Ａ（ｘ）＝Ｐａであ
ることから、この演算結果の振幅係数「Ａ(ｘ)−Ｐa 」
は「０」となる。一方、該検出対象区間の終わりの位置
ｂでは、Ａ（ｘ）＝Ｐｂであることから、この演算結果
の振幅係数「Ａ(ｘ) −Ｐa 」は「Ｐb−Ｐa 」となる。
よって、この演算結果の振幅係数「Ａ(ｘ) −Ｐa 」
は、該検出対象区間の範囲内において、「０」から「Ｐ
b −Ｐa 」まで漸増する関数特性を示す。ここで、「Ｐ
b −Ｐa 」は最大値であるから、これを等価的に「１」
と考えると、前記式に従う交流信号の振幅係数「Ａ(ｘ)
−Ｐa 」は、検出対象区間の範囲内において、図３
（Ｂ）に示すように、「０」から「１」まで変化するこ
とになり、この振幅係数の関数特性は、図３（Ｃ）に示
すようなサイン関数ｓｉｎθの第１象限（つまり０度か
ら９０度の範囲）の特性になぞらえることができる。よ
って、前記式に従う交流信号の振幅係数「Ａ(ｘ) −Ｐa
」は、等価的にｓｉｎθ（ただし、大体、０°≦θ≦
９０°）を用いて表わせる。なお、図３（Ｂ）、（Ｃ）
では、位置ｘに対するサイン関数特性の振幅係数のカー
ブｓｉｎθのみを示しているが、実際の演算回路３１Ａ
の出力はこの振幅係数ｓｉｎθに対応する振幅レベルを
持つ交流信号ｓｉｎθｓｉｎωｔである。

【００２８】演算回路３１Ｂは、検出用コイルＬ１の出
力電圧Ｖｘと第２の基準電圧Ｖｂとの差を求めるもの
で、前記式（２）のように、 なる演算を行う。検出対象区間の始まりの位置ａでは、
Ａ（ｘ）＝Ｐａであることから、この演算結果の振幅係
数「Ｐb −Ａ(ｘ) 」は「Ｐb −Ｐa 」となる。一方、
第２の基準電圧Ｖｂによって設定した該区間の終わりの
位置ｂでは、Ａ（ｘ）＝Ｐｂであることから、この演算
結果の振幅係数「Ｐb −Ａ(ｘ) 」は「０」となる。よ
って、この演算結果の振幅係数「Ｐb −Ａ(ｘ) 」は、
該検出対象区間の範囲内において、「Ｐb −Ｐa 」から
「０」まで漸減する関数特性を示す。前記と同様に、
「Ｐb −Ｐa 」を等価的に「１」と考えると、前記式に
従う交流信号の振幅係数「Ｐb −Ａ(ｘ) 」は、検出対
象区間の範囲内において、図３（Ｂ）に示すように、
「１」から「０」まで変化することになり、この振幅係
数の関数特性は、図３（Ｃ）に示すようなコサイン関数
の第１象限（つまり０度から９０度の範囲）の特性にな
ぞらえることができる。よって、前記式に従う交流信号
の振幅係数「Ｐb −Ａ(ｘ) 」は、等価的にｃｏｓθ
（ただし、大体、０°≦θ≦９０°）を用いて表わせ
る。この場合も、図２（Ｂ）では、位置ｘに対するコサ
イン関数特性の振幅係数のカーブｃｏｓθのみを示して
いるが、実際の演算回路３１Ｂの出力はこの振幅係数ｃ
ｏｓθに対応する振幅レベルを持つ交流信号ｃｏｓθｓ
ｉｎωｔである。なお、演算回路３１Ｂでの減算は「Ｖ
ｘ−Ｖｂ」であってもよい。

【００２９】こうして、検出対象位置ｘに応じてサイン
及びコサイン関数特性に従う振幅をそれぞれ示す２つの
交流出力信号ｓｉｎθｓｉｎωｔとｃｏｓθｓｉｎωｔ
を生成することができる。これは一般にレゾルバといわ
れる位置検出器の出力信号の形態と同様のものであり、
有効に活用することができる。例えば、演算回路３１
Ａ，３１Ｂで生成されたレゾルバタイプの２つの交流出
力信号を位相検出回路（若しくは振幅位相変換手段）３
２に入力し、該２つの交流出力信号における振幅値の相
関関係から該振幅値を規定する前記サイン及びコサイン
関数ｓｉｎθ及びｃｏｓθの位相値θを計測すること
で、検出対象位置をアブソリュートで検出することがで
きる。この位相検出回路３２としては、例えば本出願人
の出願に係る特開平９−１２６８０９号公報に示された
技術を用いて構成するとよい。例えば、第１の交流出力
信号ｓｉｎθｓｉｎωｔを電気的に９０度シフトするこ
とで、交流信号ｓｉｎθｃｏｓωｔを生成し、これと第
２の交流出力信号ｃｏｓθｓｉｎωｔを加減算合成する
ことで、ｓｉｎ（ωｔ＋θ）およびｓｉｎ（ωｔ−θ）
なる、θに応じて進相および遅相方向に位相シフトされ
た２つの交流信号（位相成分θを交流位相ずれに変換し
た信号）を生成し、その位相θを測定することで、スト
ローク位置検出データを得ることができる。位相検出回
路３２は、専用回路（例えば集積回路装置）で構成して
もよいし、プログラム可能なプロセッサまたはコンピュ
ータを使用して所定のソフトウェアを実行することによ
り位相検出処理を行うようにしてもよい。あるいは、公
知のレゾルバ出力を処理するために使用されるＲ−Ｄコ
ンバータを、この位相検出回路３２として使用するよう
にしてもよい。また、位相検出回路３２における位相成
分θの検出処理は、ディジタル処理に限らず、積分回路
等を使用したアナログ処理で行ってもよい。また、ディ
ジタル位相検出処理によって回転位置θを示すディジタ
ル検出データを生成した後、これをアナログ変換して回
転位置θを示すアナログ検出データを得るようにしても
よい。勿論、位相検出回路３２を設けずに、演算回路３
１Ａ，３１Ｂの出力信号ｓｉｎθｓｉｎωｔ及びｃｏｓ
θｓｉｎωｔをそのまま出力するようにしてもよい。

【００３０】なお、図３（Ｂ）に示すように、サイン及
びコサイン関数特性の交流出力信号ｓｉｎθｓｉｎωｔ
及びｃｏｓθｓｉｎωｔにおける振幅特性は、位相角θ
と検出対象位置ｘとの対応関係が線形性を持つものとす
ると、図３（Ｃ）に示すような真のサイン及びコサイン
関数特性を示していない。しかし、位相検出回路３２で
は、見かけ上、この交流出力信号ｓｉｎθｓｉｎωｔ及
びｃｏｓθｓｉｎωｔをそれぞれサイン及びコサイン関
数の振幅特性を持つものとして位相検出処理する。その
結果、検出した位相角θは、検出対象位置ｘに対して、
線形性を示さないことになる。しかし、位置検出にあた
っては、そのように、検出出力データ（検出した位相角
θ）と実際の検出対象位置との非直線性はあまり重要な
問題とはならない。つまり、所定の反復再現性をもって
位置検出を行なうことができればよいのである。また、
必要とあらば、位相検出回路３２の出力データを適宜の
データ変換テーブルを用いてデータ変換することによ
り、検出出力データと実際の検出対象位置との間に正確
な線形性を持たせることが容易に行なえる。よって、本
発明でいうサイン及びコサイン関数の振幅特性とは、真
のサイン及びコサイン関数特性を示していなければなら
ないものではなく、図３（Ｂ）に示されるように、実際
は三角波形状のようなものであってよいものであり、要
するに、そのような傾向を示していればよい。つまり、
サイン等の三角関数に類似した関数であればよい。な
お、図３（Ｂ）の例では、観点を変えて、その横軸の目
盛をθと見立ててその目盛が所要の非線形目盛からなっ
ているとすれば、横軸の目盛をｘと見立てた場合には見
かけ上三角波形状に見えるものであっても、θに関して
はサイン関数又はコサイン関数ということができる。

【００３１】ここで、温度ドリフト特性の補償について
説明する。温度に応じて検出用コイルＬ１のインピーダ
ンスが変化しても、基準電圧Ｖａ，Ｖｂもこれと同様の
温度ドリフト特性を持つものとすれば、演算回路３１
Ａ，３１Ｂにおける差演算によって、温度ドリフト分が
相殺されることになり、温度ドリフト特性が補償さるこ
とになる。そのためには、基準電圧発生用に、検出用コ
イルＬ１と同等の特性のコイルＬｒ１，Ｌｒ２を使用
し、これらのコイルＬｒ１，Ｌｒ２と検出用コイルＬ１
と同様の温度環境に置く（つまり検出用コイルＬ１の比
較的近くに配置する）のがよい。図４はその一例を示す
ものである。これらの基準電圧発生用コイルＬｒ１，Ｌ
ｒ２は、磁気応答部材１１，１２の凹凸歯１１ａ，１１
ｂ，１２ａ，１２ｂをカバーしておらず、これらの相対
的変位によるインピーダンス変化を受けない。その代わ
りに、所定の基準電圧Ｖａ，Ｖｂを定電圧で発生し得る
ようにするために、鉄のような磁性体又は銅のような導
電体若しくはそれらのハイブリッド構造からなる適宜の
マスキング部材１７，１８をこれらの基準電圧発生用コ
イルＬｒ１，Ｌｒ２に施して、そのインダクタンスすな
わちインピーダンスを設定する。よって、各マスキング
部材１７，１８の材質は異なり、それぞれ所定の最小値
電圧Ｖａ及び最大値電圧Ｖｂに対応する第１及び第２の
基準電圧が発生されるように調整される。

【００３２】勿論、基準電圧発生用のコイルＬｒ１，Ｌ
ｒ２の特性を検出用コイルＬ１と同等の特性とすること
は好ましいが、必須の要素ではなく、付加抵抗の調整等
によって実質的に同等の温度ドリフト特性を持たせるよ
うに構成することが可能である。また、基準電圧発生用
回路は、コイルＬｒ１，Ｌｒ２に限らず、抵抗その他の
適当な定電圧発生回路を使用してもよい。

【００３３】図１あるいは図４の例では、コイルＬ１の
軸線は回転軸２，３の軸線と同じ方向（スラスト方向）
であるが、これに限らず、コイルＬ１の軸線の方向が回
転軸２，３のラジアル方向になるようにしてもよい。図
５はその一例を示すもので、コイルＬ１の軸線方向が回
転軸のラジアル方向を指向するように設置されており、
かつ、コイルＬ１の直径は磁気応答部材１１，１２の凹
凸歯１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂの１／２ピッチ程
度かそれ以下のサイズとしている。

【００３４】図６は、この発明に係る相対的回転位置検
出装置の別の実施例を示すもので、コイル部１０におい
て２つのコイルＬ１，Ｌ２を設け、１つの基準電圧Ｖａ
だけを使用する例を示している。図６（Ａ）は、コイル
部１０と磁気応答部材１１，１２との物理的配置関係の
一例を側面略図によって示すもの、同図（Ｂ）は該コイ
ル部１０に関連する電気回路の一例を示す図である。図
６では、図５と同様に各コイルＬ１，Ｌ２の軸線方向が
回転軸のラジアル方向を指向するように設置されてお
り、かつ、各コイルＬ１，Ｌ２の直径は磁気応答部材１
１，１２の凹凸歯１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂの１
／２ピッチ程度かそれ以下のサイズとしている。そし
て、コイルＬ１とＬ２が逆相となるように配置されてい
る（例えば、コイルＬ１が凸部１１ａにフルに対応する
とき、コイルＬ２が凹部１１ｂにフルに対応するような
配置）。

【００３５】磁気応答部材１１，１２の凹凸歯１１ａ，
１１ｂ，１２ａ，１２ｂに対するコイルＬ１とＬ２の対
応関係が逆相となるように配置されていることにより、
検出対象の変位に応じて磁気応答部材１１，１２の凹凸
歯１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂに対する各コイルＬ
１，Ｌ２の相対的位置が逆特性で変化し、これに応じて
各コイルＬ１，Ｌ２のインピーダンスが逆特性で変化す
る。図７（Ａ）は、検出対象位置（横軸ｘ）に対するコ
イルＬ１及びＬ２の出力電圧（たて軸）を例示するグラ
フである。

【００３６】コイルＬ１の端子間電圧は、磁気応答部材
１１，１２の相対的位置がａからｂまで動く間で、最小
値Ｖａから最大値Ｖｂまで漸増変化する。一方、コイル
Ｌ２の端子間電圧は、磁気応答部材１１，１２の相対的
位置がａからｂまで動く間で、最大値Ｖｂから最小値Ｖ
ａまで漸減変化する。図６（Ｂ）に示すように、検出用
のコイルＬ１及びＬ２は、交流発生源３０から発生され
る所定の１相の交流信号（仮にｓｉｎωｔで示す）によ
って定電圧又は定電流で励磁される。前述の通り、各コ
イルＬ１，Ｌ２のインダクタンスは、検出対象位置に応
じて可変であるため、図では等価的に可変インダクタン
スとして図示してある。また、基準電圧Ｖａを発生する
ための回路として、コイルＬｒ１が設けられており、こ
れも交流発生源３０からの交流信号によって駆動され
る。

【００３７】演算回路３１Ｃは、図１の演算回路３１Ａ
と同様に、検出用コイルＬ１の出力電圧Ｖｘから基準電
圧Ｖａを減算するもので、前記式（１）と同様に、 なる演算を行う。よって、前述と同様に、演算回路３１
Ｃの出力交流信号における振幅係数の関数特性は、図７
（Ｂ）に示すように、サイン関数の第１象限（つまり０
度から９０度の範囲）の特性になぞらえることができ
る。

【００３８】演算回路３１Ｄは、もう一方の検出用コイ
ルＬ２の出力電圧Ｖｙと基準電圧Ｖａとの差を求めるも
ので、前記式（３）のように、 なる演算を行う。図７（Ａ）から理解できるように、コ
イルＬ２の端子間電圧Ｖｙは、コイルＬ１の端子間電圧
Ｖｘとは逆特性の漸減変化カーブを示し、区間Ｒの始ま
りの位置に対応して得られる該コイル出力電圧Ｖｙを仮
りにＰa' ｓｉｎωｔと表わすと、これは最大値に相当
する。このように区間Ｒの始まりの位置では、Ａ（ｙ）
＝Ｐa' であることから、演算回路３１Ｄの出力交流信
号の振幅係数「Ａ(ｙ) −Ｐa 」は「Ｐa' −Ｐa 」であ
り、「最大値−最小値」であるから、等価的に「１」と
みなせる最大値、となる。一方、該区間Ｒの終わり位置
では、Ａ（ｙ）＝Ｐａであることから、この演算結果の
振幅係数「Ａ(ｙ) −Ｐa 」は「０」となる。よって、
演算回路３１Ｄの出力交流信号の振幅係数「Ａ(ｙ)−Ｐ
a 」は、検出対象区間Ｒの範囲内において、最大値「Ｐ
a' −Ｐa 」（つまり「１」）から「０」まで漸減する
関数特性を示し、この振幅係数の関数特性は、コサイン
関数の第１象限（つまり０度から９０度の範囲）の特性
になぞらえることができる。よって、演算回路３１Ｄの
出力交流信号の振幅係数「Ａ(ｙ) −Ｐa 」は、図７
（Ｂ）に示すように、等価的にｃｏｓθ（ただし、大
体、０°≦θ≦９０°）で表わせる。

【００３９】こうして、２つの検出用コイルＬ１，Ｌ２
と１つの基準電圧Ｖａを用いる場合も、検出対象位置に
応じてサイン及びコサイン関数特性に従う振幅をそれぞ
れ示す２つの交流出力信号（ｓｉｎθｓｉｎωｔとｃｏ
ｓθｓｉｎωｔ）を生成することができる。この場合
も、上記サイン及びコサイン関数は、ほぼ１象限分（９
０度）の範囲の特性を示すので、検出可能な位置範囲つ
まり検出対象区間Ｒがほぼ９０度の範囲の位相角θに換
算されて検出されることになる。また、前述と同様に、
基準電圧Ｖａを可変することにより、検出可能な位置範
囲つまり検出対象区間Ｒを可変設定することができ、検
出分解能を調整することができる。また、図１の実施例
と同様に、図６の実施例でも、温度ドリフト特性の補償
を行うことができる。

【００４０】次に、更に別の実施例について説明する。
図８は、１つの基準電圧ＶＮだけを使用する実施例を示
す。この場合、磁気応答部材１１，１２の凹凸歯の１／
２ピッチに対応する有効検出範囲の位相変化幅は、９０
度未満となる。図１１（Ａ）の例では、ダミーコイルＬ
Ｎは、磁気応答部材１１，１２の変位の影響を受ける検
出用コイルＬ１に直列に接続されているが、該磁気応答
部材１１，１２の変位の影響を受けないようになってお
り、コイルＬ１から得られる最大電圧Ｖｂと同じ定電圧
ＶＮを基準電圧として常時発生する。よって、コイルＬ
１から出力される検出電圧Ｖｘと基準電圧ＶＮとは同等
の温度特性をもつ。これにより、磁気応答部材１１，１
２の相対的変位に応じたコイルＬ１の端子間電圧Ｖｘと
ダミーコイルＬＮの端子間電圧ＶＮとは、図８（Ｂ）の
ように生成される。演算回路３１８はこれら電圧Ｖｘ，
ＶＮを所定の演算式に従って演算し、例えば図８（Ｃ）
に示すように、「Ｖｘ＋ＶＮ」なる演算によってサイン
関数特性の交流出力信号ｓｉｎθｓｉｎωｔを生成し、
「Ｖｘ−ＶＮ」なる演算によってコサイン関数特性の交
流出力信号ｃｏｓθｓｉｎωｔを生成する。これは、図
８（Ｄ）に示すように或る９０度未満の幅の角度範囲に
おける特性に対応づけることができる。よって、これら
の交流出力信号を位相検出回路３２に入力することによ
り、該当する９０度未満の幅の角度範囲における位相角
θをアブソリュート検出することができる。なお、図８
（Ａ）のような直列接続に限らず、図８（Ｅ）のよう
に、ダミーコイルＬＮを検出用コイルＬ１に並列に接続
するようにしてもよい。

【００４１】図９は、図８の変形例であり、ダミーコイ
ルＬＮに代えて抵抗素子Ｒ１を用いて基準電圧を発生す
るものである。同図（Ａ）に示すように、コイルＬ１に
直列に抵抗素子Ｒ１を接続してなる。これにより、磁気
応答部材１１，１２の相対的変位に応じてコイルＬ１の
端子間電圧Ｖｘの振幅成分が図９（Ｂ）に示すように漸
増変化すると、これに応じて抵抗素子Ｒ１の端子間の電
圧降下ＶＲの振幅成分が図９（Ｂ）に示すように漸減変
化する。抵抗素子Ｒ１の端子間電圧ＶＲをサイン関数特
性の交流出力信号ｓｉｎθｓｉｎωｔとみなし、コイル
Ｌ１の端子間電圧Ｖｘをコサイン関数特性の交流出力信
号ｃｏｓθｓｉｎωｔとみなせば、図９（Ｃ）に示すよ
うにサイン関数とコサイン関数とがクロスする或る９０
度未満の幅の角度範囲における特性に対応づけることが
できる。よって、これらの交流出力信号を位相検出回路
３２に入力することにより、該当する９０度未満の幅の
角度範囲における位相角θをアブソリュート検出するこ
とができる。

【００４２】なお、上記各実施例において、磁気応答部
材１１，１２として、磁性体の代わりに、銅のような非
磁性良導電体を使用してもよい。その場合は、渦電流損
によってコイルのインダクタンスが減少し、磁気応答部
材１１，１２の凸部１１ａ，１２ａの近接に応じてコイ
ルの端子間電圧が減少することになる。この場合も、上
記と同様に位置検出動作することが可能である。また、
磁気応答部材として、磁性体と導電体を組合わせたハイ
ブリッドタイプのものを用いてもよい。例えば、凸部１
１ａ，１２ａを磁性体とし、凹部１１ｂ，１２ｂのギャ
ップを導電体で埋める。また、磁気応答部材１１，１２
は凹凸歯形状からなるものに限らず、適宜の漸減又は漸
増形状であってよく、また所定の基材の表面上にめっき
等で適宜の漸減又は漸増形状からなるパターンを形成し
たものであってもよい。

【００４３】また、磁気応答部材１１，１２として永久
磁石を含み、コイル部１０のコイルには鉄心コアを含む
ようにしてもよい。永久磁石が、コイルに接近するとそ
の近接箇所に対応する鉄心コアが部分的に磁気飽和ない
し過飽和状態となり、該コイルの端子間電圧が低下す
る。これにより、磁気応答部材１１，１２の相対的変位
に応じたコイルの端子間電圧の漸減（又は漸増）変化を
引き起こさせることができる。

【００４４】本発明に係る相対的回転位置検出装置は、
ねじり量検出装置に限らず、例えば、エンジンオーバー
ヘッドカムの相対的な回転角度を検出するエンジン噴射
タイミング制御用センサにも応用することができる。そ
の他、要するに、回転可能な２軸の所定角度範囲にわた
るねじれ量や回転ずれなどの相対的回転位置の検出セン
サとして好適なものである。

【００４５】

【発明の効果】以上のとおり、この発明によれば、１次
コイルのみを設ければよく、２次コイルは不要であるた
め、小型かつシンプルな構造の相対的回転位置検出装置
を提供することができる。また、第１及び第２の軸の相
対的回転位置に応じて第１及び第２の磁気応答部材の相
対的位置が変化する間に生じるコイルの電圧の漸増（又
は漸減）変化特性を利用し、これを基準電圧と演算して
組み合わせることにより、検出対象の相対的回転位置に
応じて所定の周期関数特性に従う振幅をそれぞれ示す複
数の交流出力信号（例えばサイン及びコサイン関数特性
に従う振幅をそれぞれ示す２つの交流出力信号）を容易
に生成することができる。また、温度ドリフト特性を自
動的に補償し、温度変化の影響を排除した相対的回転位
置検出を容易に行うことができる。更に、これら複数の
交流出力信号における振幅値の相関関係から該振幅値を
規定する所定周期関数（例えばサイン及びコサイン関
数）における位相値を検出することで、検出対象の変位
が微小でも高分解能での相対的回転位置検出が可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係る相対的回転位置検出
装置の構造例を示すもので、（Ａ）は外観斜視図、
（Ｂ）は同装置の軸方向断面図、（Ｃ）は同装置のコイ
ルに関連る電気回路図。

【図２】 同実施例における第１及び第２の磁気応答部
材の相対的位置の関係を示す図。

【図３】 図１の実施例の検出動作説明図。

【図４】 本発明に係る相対的回転位置検出装置の別の
実施例を示す軸方向断面略図。

【図５】 本発明に係る相対的回転位置検出装置の更に
別の実施例を示す側面略図。

【図６】 本発明に係る相対的回転位置検出装置の更に
他の実施例を示すもので、（Ａ）は側面略図、（Ｂ）は
電気回路図。

【図７】 図６の実施例の検出動作説明図。

【図８】 本発明に係る相対的回転位置検出装置の更に
他の実施例を示すもので、（Ａ）はコイル部に関連する
電気回路図、（Ｂ）は各コイルの出力例を示す図、
（Ｃ）は各コイル出力の演算合成例を示す図、（Ｄ）は
演算合成出力に基づく検出原理を説明するための図、
（Ｅ）はコイル接続の変更例を示す回路図。

【図９】 本発明に係る相対的回転位置検出装置の更に
他の実施例を示すもので、（Ａ）はコイル部に関連する
電気回路図、（Ｂ）はコイルの出力例を示す図、（Ｃ）
はコイル出力に基づく検出原理を説明する図。

【符号の説明】

１ トーションバー ２ 入力軸 ３ 出力軸 １０ コイル部 Ｌ１，Ｌ２ コイル １１，１２ 磁気応答部材 １１ａ，１２ａ 凸部 １１ｂ，１２ｂ 凹部 ３０ 交流発生源 ３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ アナログ演算回路 １７，１８ マスキング部材 ３２ 位相検出回路 Ｌｒ１，Ｌｒ２ 基準電圧発生用コイル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F051 AA01 AB05 BA03 2F063 AA34 BA08 CA09 CA34 CB01 DA01 DB07 DD02 DD03 GA07 LA01 LA11 LA22 LA23 2F077 CC02 JJ06 JJ21 TT06 TT82 VV02 3D033 CA28

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相対的に回転可能な第１及び第２の軸の
   相対的回転位置を検出する相対的回転位置検出装置であ
   って、 交流信号で励磁される少なくとも１つのコイルを配置し
   てなるコイル部と、 前記第１及び第２の軸に配置された第１及び第２の磁気
   応答部材であって、前記コイル部に対して磁気的に結合
   し、前記相対的回転位置に応じて該第１及び第２の磁気
   応答部材の相対的位置が変化し、これに応じて前記コイ
   ルのインピーダンスを変化させ、このインピーダンス変
   化に基づき前記相対的位置が所定の範囲にわたって変化
   する間で前記コイルに生じる電圧が変化するようにした
   ものと、 交流信号からなる少なくとも１つの基準電圧を発生する
   回路と、 前記コイルに生じる電圧を取り出し、前記基準電圧と演
   算することで、所定の周期的振幅関数を振幅係数として
   持つ交流出力信号を少なくとも２つ生成する演算回路で
   あって、前記各交流出力信号の前記周期的振幅関数はそ
   の周期特性において所定位相だけ異なっているものとを
   具えた相対的回転位置検出装置。
2. 【請求項２】 前記コイル部は、１つのコイルを配置し
   てなり、 前記基準電圧を発生する回路は、第１及び第２の基準電
   圧を発生し、 前記演算回路は、前記１つのコイルから取り出した電圧
   と前記第１及び第２の基準電圧とを用いて所定の第１の
   演算及び第２の演算をそれぞれ行うことで、第１の振幅
   関数を振幅係数として持つ第１の交流出力信号と、第２
   の振幅関数を振幅係数として持つ第２の交流出力信号と
   をそれぞれ生成するものである請求項１に記載の位置検
   出装置。
3. 【請求項３】 前記第１及び第２の基準電圧は、前記第
   １及び第２の交流出力信号における前記第１及び第２の
   振幅関数の周期特性における特定の位相区間を定めるも
   のであり、この第１及び第２の基準電圧を可変すること
   で、該特定の位相区間と前記相対的位置の変化範囲との
   対応関係を可変できることを特徴とする請求項２に記載
   の位置検出装置。
4. 【請求項４】 前記コイル部は、２つのコイルを配置し
   てなり、検出対象の変位に応じて前記磁気応答部材に対
   する各コイルの相対的位置が逆特性で変化し、これに応
   じて前記各コイルのインピーダンスが逆特性で変化し、 前記基準電圧を発生する回路は、１つの基準電圧を発生
   し、 前記演算回路は、前記各コイルから取り出した電圧と前
   記基準電圧とを用いて所定の第１の演算及び第２の演算
   をそれぞれ行うことで、第１の振幅関数を振幅係数とし
   て持つ第１の交流出力信号と、第２の振幅関数を振幅係
   数として持つ第２の交流出力信号とをそれぞれ生成する
   ものである請求項１に記載の位置検出装置。
5. 【請求項５】 前記基準電圧を発生する回路は、前記磁
   気応答部材の変位の影響を受けないように配置された所
   定インピーダンスのコイルを含む請求項１乃至４のいず
   れかに記載の位置検出装置。
6. 【請求項６】 前記第１及び第２の基準電圧を発生する
   回路は、前記磁気応答部材の変位の影響を受けないよう
   に配置された所定の第１及び第２インピーダンスの第１
   及び第２のコイルを含み、該第１及び第２のコイルの一
   方を少なくとも磁性体を用いてマスキングし、他方を少
   なくとも導電体を用いてマスキングすることで前記所定
   の第１及び第２インピーダンスの調整を行うようにした
   請求項２又は３に記載の位置検出装置。
7. 【請求項７】 前記第１及び第２の磁気応答部材は、所
   定ピッチの凹凸又はパターンを有し、前記第１及び第２
   の軸の相対的回転位置に応じて該第１及び第２の磁気応
   答部材の前記凹凸又はパターンの対応関係が変化し、こ
   れに応じて前記コイルのインピーダンスが変化するよう
   にした請求項１乃至６のいずれかに記載の位置検出装
   置。