JP2002188938A - 回転角検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 無接触式で簡易構成、かつ消費電力の少ない
耐久性に優れたものとする。 【解決手段】 ステータ１に突極１−１，１−２，１−
３を設ける。突極１−１，１−２，１−３にコイル５−
１，５−２，５−３を巻く。コイル５−１，５−２，５
−３の直列接続回路の両端に定電圧交流電源を接続す
る。ステータ１の中央部にロータ２を配置する。ロータ
２は半径Ｒ１の外周面２−１と半径Ｒ２（Ｒ２＜Ｒ１）
の外周面２−２を有している。ステータ１の上下面には
ヨークを設ける。ロータ２が回転すると、突極１−１，
１−２，１−３とロータ２との間の磁路のリラクタンス
が変化し、コイル５−１，５−２，５−３のインダクタ
ンスが変化し、コイル５−１，５−２，５−３の両端の
電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３が変化する。電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ
３の値の組合せに基づきロータ２の回転角を検出する。

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、ステータに対し
て相対的に回転するロータの回転角を検出する回転角検
出器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】〔従来例１〕従来より、回転角検出器と
して、円環状抵抗体と回転接触子を用いたポテンショメ
ータがある。図１８はこのポテンショメータの要部を示
す図であり、１０１は円環状抵抗、１０２は接触子であ
る。接触子１０２はその先端を円環状抵抗１０１に接し
て回転する。このポテンショメータでは、端子Ｐ１とＰ
２との間の抵抗値を測定することにより、接触子１０２
の回転角を検出することができる。

【０００３】〔従来例２〕図１９は特開平８−３２７３
１１号公報（文献１）に示された回転角検出器の要部を
示す斜視図である。この回転角検出器は、基台１０３に
固定されたソレノイド状コイル（外側コイル）１０４
と、この外側コイル１０４の内部に配置されたソレノイ
ド状コイル（内側コイル）１０５とを有している。１０
６は基台１０３から延出された回転軸であり、外側コイ
ル１０４の中空部１０４ａを縦方向（コイル１０４の軸
方向と直交する方向）に貫通し、その先端が外側コイル
１０４の上部面１０４ｂより突き出ている。内側コイル
１０５はその中空部１０５ａを縦方向（コイル１０５の
軸方向と直交する方向）に貫通する回転軸１０６に固定
されている。

【０００４】この文献１に示された回転角検出器におい
て、外側コイル１０４は、導線１０７を介して交流励磁
され、交流磁界を発生する。この交流磁界により内側コ
イル１０５には誘導起電力が発生する。内側コイル１０
５に発生する誘導起電力は中空部１０５ａを横切る磁束
に比例する。この磁束は磁界の方向と内側コイル１０５
の中心軸のなす角度差により変化し、誘導起電力もこの
角度差により変化する。したがって、内側コイル１０５
に誘起した誘導起電力を測定することにより、内側コイ
ル１０５の外側コイル１０４に対する回転角、すなわち
回転軸１０６の回転角を検出することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来例１で
は、円環状抵抗１０１に接触子１０２の先端を接触回転
させるため、円環状抵抗１０１や接触子１０２が摩耗す
るという問題があった。これに対し、従来例２では、電
磁誘導式（無接触式）であり機械的摺動部がなく、摩耗
の問題は生じない。しかし、外側コイル（１次コイル）
１０４と回転する内側コイル（２次コイル）１０５の他
に出力信号取り出し用のフレキシブルな導線１０８が存
在し、その構成が複雑となるという問題があった。ま
た、内側コイル１０５に誘導起電力を生じさせるために
相応の電力を必要とし、消費電力が大きいという問題が
あった。

【０００６】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、その目的とするところは、無接触式で
簡易構成、かつ消費電力の少ない耐久性に優れた回転角
検出器を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明は、突極を有する強磁性体からなるステ
ータと、回転中心に対し非対称の外形を有し、ステータ
の中央部に位置すると共に該ステータの突極にその外周
面を対向させて相対的に回転する強磁性体からなるロー
タと、ステータの突極に巻かれたコイルと、このコイル
を交流励磁する励磁手段とを設け、ステータの突極とロ
ータとの相対位置によって変化するコイルのインダクタ
ンスに基づいてロータの回転角を検出するようにしたも
のである。この発明によれば、ステータに対してロータ
が相対的に回転すると、ロータが回転中心に対し非対称
の外形を有しているため、ステータの突極とロータとの
間の磁路のリラクタンスがロータの回転角に応じて変化
し、このリラクタンスの変化に応じて突極に巻かれたコ
イルのインダクタンスが変化し、このインダクタンスの
変化からロータの回転角を無接触で検出することができ
る。なお、インダクタンスの変化は、コイルの両端の電
圧やコイルに流れる電流から検出することができる。本
発明において、ステータの突極を複数とする場合には、
ステータの各突極にコイルを巻き、各コイルを交流励磁
する。そして、このステータの各突極とロータとの相対
位置によって変化する各コイルのインダクタンスに基づ
いて、ロータの回転角を検出する。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施の形態に基づ
き詳細に説明する。 〔実施の形態１〕図１はこの発明の一実施の形態を示す
回転角検出器の要部を示す平面図である。同図におい
て、１は強磁性体からなるステータ、２は同じく強磁性
体からなるロータである。ロータ２はステータ１の中央
部に配置されている。

【０００９】ステータ１の平面図を図２（ａ）に、図２
（ａ）におけるII−II線断面図を図２（ｂ）に示す。ス
テータ１は、厚さｔ１のリング状平板とされ、その内周
面に１２０゜間隔で中心Ｏ１に向かう突極１−１，１−
２，１−３が形成されている。突極１−１，１−２，１
−３は同一形状でその先端は半径Ｒ０の曲面とされてい
る。

【００１０】ロータ２の平面図を図３（ａ）に示す。図
３（ｂ）は図３（ａ）をＡ方向から見た図、図３（ｃ）
は図３（ａ）をＢ方向から見た図である。ロータ２は厚
さｔ２，半径Ｒ１の円板とされ、図３（ａ）における左
半分には、厚さｔ２の中央部をｔ３の幅で深さｄ１だけ
抉った形の半径Ｒ２（Ｒ２＜Ｒ１）の外周面が形成され
ている。図３（ａ）における右半分の半径Ｒ１の外周面
２−１を第１の外周面、左半分の半径Ｒ２の外周面２−
２を第２の外周面とする。ロータ２の中心部には貫通孔
２−３が形成されている。

【００１１】図１に示した平面図において、ロータ２
は、後述する回転角の検出動作の説明を分かり易くする
ために、図３（ｂ）におけるIII −III 線断面の外形の
みを示している。また、図１には示していないが、図４
に示すように、ステータ１の上下にはヨーク４，４が設
けられている。また、ロータ２には、その貫通孔２−３
に回転軸３が挿通固定されている。ステータ１の中心Ｏ
１とロータ２の中心Ｏ２とは一致しており（Ｏ＝Ｏ１＝
Ｏ２）、ステータ１の突極１−１，１−２，１−３の先
端の曲面の半径Ｒ０はロータ２の第１の外周面２−１の
半径Ｒ１よりも僅かに大きい。図４は図１におけるＣ−
Ｏ−Ｄ断面を示している。図５（ａ）にヨーク４の平面
図を、図５（ｂ）に図５（ａ）におけるＶ−Ｖ線断面図
を示す。

【００１２】ヨーク４はその平面形状がステータ１の平
面形状と同一とされている。すなわち、ヨーク４にはス
テータ１の突極１−１，１−２，１−３に対応する突部
４−１，４−２，４−３が形成されており、この突部４
−１，４−２，４−３がステータ１の突極１−１，１−
２，１−３にｈ１の空隙を隔てて重なるように、ステー
タ１の上下面にヨーク４，４が固定されている。

【００１３】ステータ１の突極１−１，１−２，１−３
には、コイル５−１，５−２，５−３が巻かれている。
コイル５−１，５−２，５−３は１本の導線を突極１−
１，１−２，１−３に順次巻回して行くことによって形
成されている。すなわち、コイル５−１，５−２，５−
３は直列に接続されており、この直列接続回路の両端に
は図６に示すように固定周波数の定電圧交流電源１３が
接続されている。また、コイル５−１の両端の電圧Ｖ１
を検出器６−１によって検出し、コイル５−２の両端の
電圧Ｖ２を検出器６−２によって検出し、コイル５−３
の両端の電圧Ｖ３を検出器６−３によって検出し、デー
タ処理部７へ与えるようにしている。

【００１４】この回転角検出器では、ロータ２が回転中
心Ｏに対し非対称の外形を有しているため、ロータ２が
回転すると、ステータ１の突極１−１，１−２，１−３
とロータ２との間の磁路、すなわちステータ１の突極１
−１，１−２，１−３とロータ２およびヨーク４，４の
突部４−１，４−２，４−３で構成される磁路のリラク
タンスがロータ２の回転角に応じて変化し、このリラク
タンスの変化に応じて突極１−１，１−２，１−３に巻
かれたコイル５−１，５−２，５−３のインダクタンス
が変化し、コイル５−１，５−２，５−３の両端の電圧
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３は、その合計値は一定だが、各々の値
が相対的に変化する。

【００１５】図７（ａ）〜（ｆ）にロータ２の反時計方
向への回転状況を示す。図７（ａ）ではロータ２の第１
の外周面２−１がステータ１の突極１−１および１−２
に対向しており、ロータ２の第２の外周面２−２がステ
ータ１の突極１−３に対向している。この状態におい
て、コイル５−１，５−２の両端の電圧Ｖ１，Ｖ２は高
く、コイル５−３の両端の電圧Ｖ３は低い。この時のロ
ータ２の回転角を０゜とする。図８にロータ２の回転角
とコイル５−１，５−２，５−３の両端の電圧Ｖ１，Ｖ
２，Ｖ３の関係を示す。ロータ２の回転角０゜でのコイ
ル５−１，５−２の両端の電圧Ｖ１，Ｖ２はＶＭとな
り、コイル５−３の両端の電圧Ｖ３はＶＬとなる（ＶＨ
＞ＶＬ）。

【００１６】図７（ａ）の状態からロータ２が反時計方
向へ回転すると、突極１−２に対してロータ２の第２の
外周面２−２が対向し始める。これにより、突極１−２
とロータ２およびヨーク４，４の突部４−２で構成され
る磁路のリラクタンスが変化し、このリラクタンスの変
化に応じて突極１−２に巻かれたコイル５−２のインダ
クタンスが変化し、コイル５−２の両端の電圧Ｖ２が低
下し始める。

【００１７】図７（ａ）の状態からロータ２が反時計方
向へ６０゜回転した状態を図７（ｂ）に示す。この状
態、すなわち回転角６０゜では、ロータ２の第１の外周
面２−１が突極１−１に対向し、ロータ２の第２の外周
面２−２が突極１−２，１−３に対向する。このため、
コイル５−１の両端の電圧Ｖ１がＶＨ、コイル５−２，
５−３の両端の電圧Ｖ２，Ｖ３がＶＬとなる（図８に示
すｔ１点）。

【００１８】図７（ｂ）の状態からロータ２が反時計方
向へ回転すると、突極１−３に対してロータ２の第１の
外周面２−１が対向し始める。これにより、突極１−３
とロータ２およびヨーク４，４の突部４−３で構成され
る磁路のリラクタンスが変化し、このリラクタンスの変
化に応じて突極１−３に巻かれたコイル５−３のインダ
クタンスが変化し、コイル５−３の両端の電圧Ｖ３が上
昇し始める。

【００１９】図７（ｂ）の状態からロータ２が反時計方
向へ６０゜回転した状態を図７（ｃ）に示す。この状
態、すなわち回転角１２０゜では、ロータ２の第１の外
周面２−１が突極１−１，１−３に対向し、ロータ２の
第２の外周面２−２が突極１−２に対向する。このた
め、コイル５−１，５−３の両端の電圧Ｖ１，Ｖ３がＶ
Ｍ、コイル５−２の両端の電圧Ｖ２がＶＬとなる（図８
に示すｔ２点）。

【００２０】図７（ｃ）の状態からロータ２が反時計方
向へ回転すると、突極１−１に対してロータ２の第２の
外周面２−２に対向し始める。これにより、突極１−１
とロータ２およびヨーク４，４の突部４−１で構成され
る磁路のリラクタンスが変化し、このリラクタンスの変
化に応じて突極１−１に巻かれたコイル５−１のインダ
クタンスが変化し、コイル５−１の両端の電圧Ｖ１が低
下し始める。

【００２１】図７（ｃ）の状態からロータ１が反時計方
向へ６０゜回転した状態を図７（ｄ）に示す。この状
態、すなわち回転角１８０゜では、ロータ２の第１の外
周面２−１が突極１−３に対向し、ロータ２の第２の外
周面２−２が突極１−１，１−２に対向する。このた
め、コイル５−１，５−２の両端の電圧Ｖ１，Ｖ２がＶ
Ｌ、コイル５−３の両端の電圧Ｖ３がＶＨとなる（図８
に示すｔ３点）。

【００２２】以下、同様にして、回転角２４０゜では
（図７（ｅ））、コイル５−１の両端の電圧Ｖ１がＶ
Ｌ、コイル５−２，５−３の両端の電圧Ｖ２，Ｖ３がＶ
Ｍとなり（図８に示すｔ４点）、回転角３００゜では
（図７（ｆ））、コイル５−１，５−３の両端の電圧Ｖ
１，Ｖ３がＶＬ、コイル５−２の両端の電圧Ｖ２がＶＨ
となり（図８に示すｔ５点）、回転角３６０゜では（図
７（ａ））、コイル５−１，５−２の両端の電圧Ｖ１，
Ｖ２がＶＭ、コイル５−３の両端の電圧Ｖ３がＶＬとな
る（図８に示すｔ６点）。

【００２３】図８から分かるように、コイル５−１，５
−２，５−３の両端に発生する電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３
は、ロータ２の回転角により異なる組み合わせの値とな
る。したがって、コイル５−１，５−２，５−３の両端
に発生する電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を測定し、これをデー
タ処理すれば、ロータ２の回転角を知ることができる。
データ処理部７は、検出器６−１，６−２，６−３から
の電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を入力とし、この電圧Ｖ１，Ｖ
２，Ｖ３の値から図８に示した特性に従ってロータ２の
回転角を求める。

【００２４】データ処理部７における回転角の計算は、
ハード回路により行わせるようにしてもよいが、マイク
ロプロセッサなどによるソフト演算で行えば、回路構成
が簡単となる。図９にマイクロプロセッサを用いた場合
のデータ処理部７の概略構成を示す。同図において、７
−１はＣＰＵ、７−２はＲＯＭ、７−３はＲＡＭ、７−
４，７−５はインターフェイスであり、ＣＰＵ７−１は
インターフェイス７−４を介する電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３
を入力とし、ＲＯＭ７−２に格納されたプログラムに従
ってＲＡＭ７−３にアクセスしながら回転角の算出を行
う。この場合、ＲＡＭ７−３には、図８に示した電圧Ｖ
１，Ｖ２，Ｖ３と回転角との関係を予め格納しておく。

【００２５】なお、この実施の形態では、ステータ１の
上下にヨーク４を設けるようにしたが、上側あるいは下
側にのみヨーク４を設けるようにしてもよい。また、ヨ
ーク４は突部４−１，４−２，４−３を設けたリング状
としなくてもよく、すなわちステータ１の突極１−１，
１−２，１−３に対して１つの繋がったヨークとしなく
てもよく、突極１−１，１−２，１−３毎に独立したヨ
ークを設けるようにしてもよい。また、ステータ１とヨ
ーク４とは別体とせず、一体としてもよい。

【００２６】また、ロータ２の外形は、必ずしも図に示
したような形としなくてもよい。すなわち、回転中心に
対し非対称の外形を有すればよく、例えばロータ２の外
形を真円とし、この真円を偏心させて回転させるように
してもよい。また、ロータ２を回転させるようにした
が、ステータ１を回転させるようにしてもよい。但し、
この場合、コイル５−１，５−２，５−３には、例えば
スリップリングを介して電源を供給する等の必要がある
ため、構造が少し複雑になる。

【００２７】〔実施の形態２〕実施の形態１では、突極
の数を３つとしたが、測定対象角度が１８０゜以下であ
れば、突極の数を２つとすることも可能である。図１０
に突極の数を２つとした回転角検出器の要部を示す。こ
の例では、ステータ８の内周面に１８０゜間隔で突極８
−１，８−２が形成されている。この突極８−１，８−
２にコイル１０−１，１０−２が巻かれている。ロータ
９はその外周面の１／４が小径とされている。すなわ
ち、ロータ９は、その外周面の３／４が半径Ｒ１の第１
の外周面９−１とされ、残る１／４が半径Ｒ２の第２の
外周面９−２とされている。この場合、第２の外周面９
−２の外形が回転中心Ｏに対し非対称の外形となってい
る。ステータ８の上下には図示してはいないが同一平面
形状のヨークが設けられている。

【００２８】コイル１０−１，１０−２は直列に接続さ
れており、この直列接続回路の両端には図１１に示すよ
うに固定周波数の定電圧交流電源１３が接続されてい
る。また、コイル１０−１の両端の電圧Ｖ１を検出器１
１−１によって検出し、コイル１０−２の両端の電圧Ｖ
２を検出器１０−２によって検出し、データ処理部１２
へ与えるようにしている。

【００２９】この回転角検出器では、ロータ９が回転中
心Ｏに対し非対称の外形を有しているため、ロータ９が
回転すると、ステータ８の突極８−１，８−２とロータ
９との間の磁路のリラクタンスがロータ９の回転角に応
じて変化し、このリラクタンスの変化に応じて突極８−
１，８−２に巻かれたコイル１０−１，１０−２のイン
ダクタンスが変化し、コイル１０−１，１０−２の両端
の電圧Ｖ１，Ｖ２は、その合計値は一定だが、各々の値
が相対的に変化する。

【００３０】図１２（ａ）〜（ｄ）にロータ９の反時計
方向への回転状況を示す。図１２（ａ）ではロータ９の
第１の外周面９−１がステータ８の突極８−１に対向し
ており、ロータ９の第２の外周面９−２がステータ８の
突極８−２に対向している。この状態において、コイル
１０−１の両端の電圧Ｖ１は高く、コイル１０−２の両
端の電圧Ｖ２は低い。この時のロータ９の回転角を０゜
とする。図１３にロータ９の回転角とコイル１０−１，
１０−２の両端の電圧Ｖ１，Ｖ２の関係を示す。ロータ
９の回転角０゜でのコイル１０−１の両端の電圧Ｖ１は
ＶＨとなり、コイル１０−２の両端の電圧Ｖ２はＶＬと
なる（ＶＨ＞ＶＬ）。

【００３１】図１２（ａ）の状態からロータ９が反時計
方向へ回転すると、突極８−２に対してロータ９の第１
の外周面９−１が対向し始める。これにより、突極８−
２とロータ９との間の磁路のリラクタンスが変化し、こ
のリラクタンスの変化に応じて突極８−２に巻かれたコ
イル１０−２のインダクタンスが変化し、コイル１０−
２の両端の電圧Ｖ２が上昇し始める。

【００３２】図１２（ａ）の状態からロータ２が反時計
方向へ９０゜回転した状態を図１２（ｂ）に示す。この
状態、すなわち回転角９０゜では、ロータ９の第１の外
周面９−１が突極８−１，８−２に共に対向する。この
ため、コイル１０−１，１０−２の両端の電圧Ｖ１，Ｖ
２が共にＶＭとなる（図１３に示すｔ１点）。

【００３３】図１２（ｂ）の状態からロータ９が反時計
方向へ回転すると、突極８−１に対してロータ９の第２
の外周面９−２が対向し始める。これにより、突極８−
１とロータ９との間の磁路のリラクタンスが変化し、こ
のリラクタンスの変化に応じて突極８−１に巻かれたコ
イル１０−１のインダクタンスが変化し、コイル１０−
１の両端の電圧Ｖ１が低下し始める。

【００３４】図１２（ｂ）の状態からロータ２が反時計
方向へ９０゜回転した状態を図１２（ｃ）に示す。この
状態、すなわち回転角１８０゜では、ロータ９の第１の
外周面９−１が突極８−２に対向し、第２の外周面９−
２が突極８−１に対向する。このため、コイル１０−１
の両端の電圧Ｖ１がＶＬ、コイル１０−２の両端の電圧
Ｖ２がＶＨとなる（図１３に示すｔ２点）。

【００３５】以下、同様にして、回転角２７０゜では
（図１２（ｄ））、コイル１０−１，１０−２の両端の
電圧Ｖ１，Ｖ２が共にＶＭとなり（図１３に示すｔ３
点）、回転角３６０゜では（図１２（ａ））、コイル１
０−１の両端の電圧Ｖ１がＶＨ、コイル１０−２の両端
の電圧Ｖ２がＶＬとなる（図１３に示すｔ４点）。

【００３６】図１３から分かるように、コイル１０−
１，１０−２の両端に発生する電圧Ｖ１，Ｖ２は、１８
０゜を超えると同じ組み合わせの値が生じるが、０〜１
８０゜の範囲では全て異なる組み合わせの値となる。し
たがって、コイル５−１，５−２の両端に発生する電圧
Ｖ１，Ｖ２を測定し、これをデータ処理すれば、ロータ
２の回転角を０〜１８０゜の範囲で知ることができる。
データ処理部１２は、検出器１１−１，１１−２からの
電圧Ｖ１，Ｖ２を入力とし、この電圧Ｖ１，Ｖ２の値か
ら図１３に示した特性（０〜１８０゜の範囲の特性）に
従ってロータ９の回転角を求める。

【００３７】この実施の形態２においても、ステータ９
の上側あるいは下側にのみヨークを設けるようにしても
よく、ステータ９の突極９−１，９−２毎に独立したヨ
ークを設けたり、ステータ９とヨークとを一体とした
り、ロータ９の外形を真円としこの真円を偏心させて回
転させるようにしたり、ステータ９側を回転させるよう
にしてもよいことは言うまでもない。

【００３８】〔実施の形態３〕実施の形態１では突極の
数を３つとし、実施の形態２では突極の数を２つとした
が、さらに突極の数を増やしてもよい。また、突極の数
は１つとしてもよい。図１４に突極の数を１つとした回
転検出器の要部を示す。この例では、円環状のステータ
１４の内周面に１つの突極１４−１を形成し、この突極
１４−１にコイル１６を巻回している。

【００３９】ロータ１５はその外周面の半径がＰ１位置
から反時計方向へ徐々に大径とされている。これによ
り、ロータ１５の外形が全領域において、回転中心Ｏに
対して非対称の形となっている。ステータ１４の上下に
は図示してはいないが同一平面形状のヨークが設けられ
ている。

【００４０】図１５に示すように、コイル１６には固定
周波数の定電圧交流電源１３が接続されており、コイル
１６に流れる電流Ｉ１を検出器２０によって検出し、デ
ータ処理部２１へ与えるようにしている。

【００４１】この回転角検出器では、ロータ１５が回転
中心Ｏに対し非対称の外形を有しているため、ロータ１
５が回転すると、ステータ１４の突極１４−１とロータ
１５との間の磁路のリラクタンスがロータ１５の回転角
に応じて変化し、このリラクタンスの変化に応じて突極
１４−１に巻かれたコイル１６のインダクタンスが変化
し、コイル１６を流れる電流Ｉ１が変化する。

【００４２】この場合、ロータ５の外周面の半径がＰ１
位置より反時計方向へ徐々に大径とされているので、ロ
ータ１５が時計方向へ回転するにつれて突極１４−１と
ロータ１５の外周面との対向間隙が狭まり、コイル１６
を流れる電流Ｉ１は直線的に徐々に大きくなる（図１６
参照）。データ処理部２１は、検出器２０からの電流Ｉ
１を入力とし、この電流Ｉ１の値から図１６に示した特
性に従ってロータ１５の回転角を求める。

【００４３】この実施の形態３においても、ステータ１
４の上側あるいは下側にのみヨークを設けるようにして
もよく、ステータ１４の突極１４−１に対して独立した
ヨークを設けたり、ステータ１４とヨークとを一体とし
たり、ロータ１５の外形を真円としこの真円を偏心させ
て回転させるようにしたり、ステータ１４側を回転させ
るようにしてもよいことは言うまでもない。また、ステ
ータ１４は、必ずしも円環状としなくてもよい。

【００４４】また、上述した実施の形態１〜３では、電
源として定電圧交流電源１３を使用したが、定電流交流
電源を使用するようにしてもよい。例えば、図１７
（ａ）に示すように、実施の形態３のコイル１６に対し
て固定周波数の定電流交流電源１３’を接続し、この定
電流交流電源１３’からコイル１６へ定電流ｉを供給す
るようにしてもよい。この場合、コイル１６のインダク
タンスの変化によってコイル１６の両端の電圧Ｖ１が変
化するので、この電圧Ｖ１の値からロータ１５の回転角
を検出することができる。

【００４５】また、図１７（ｂ）に示すように、実施の
形態１の直列接続されたコイル５−１，５−２，５−３
に固定周波数の定電流交流電源１３’を接続し、この定
電流交流電源１３’からコイル５−１，５−２，５−３
へ定電流ｉを供給するようにしてもよい。この場合、コ
イル５−１，５−２，５−３のインダクタンスの変化に
よってコイル５−１，５−２，５−３の両端の電圧Ｖ
１，Ｖ２，Ｖ３が変化するので、この電圧Ｖ１，Ｖ２，
Ｖ３の値からロータ２の回転角を検出することができ
る。

【００４６】また、実施の形態１において、定電流交流
電源１３’を使用する場合、図１７（ｃ）に示すよう
に、コイル５−１，５−２，５−３を並列接続し、この
並列接続されたコイル５−１，５−２，５−３へ定電流
ｉを供給するようにしてもよい。この場合、コイル５−
１，５−２，５−３のインダクタンスの変化によってコ
イル５−１，５−２，５−３に流れる電流ｉ１，ｉ２，
ｉ３が変化するので、この電流ｉ１，ｉ２，ｉ３の値か
らロータ２の回転角を検出することができる。

【００４７】なお、上述において、定電圧交流電源１３
の「定電圧値」や定電流交流電源１３’の「定電流値」
は、必ずしも「一定不変の値」である必要はない。すな
わち、「印加した電圧の値」又は「同・電流の値」が分
かりさえすれば、それに対する各コイル電圧又は電流と
の比を測定することにより、この比から回転角を知るこ
とも可能である。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように本
発明によれば、ステータに対してロータが相対的に回転
すると、ロータが回転中心に対し非対称の外形を有して
いるため、ステータの突極とロータとの間の磁路のリラ
クタンスがロータの回転角に応じて変化し、このリラク
タンスの変化に応じて突極に巻かれたコイルのインダク
タンスが変化し、このインダクタンスの変化からロータ
の回転角が無接触で検出されるものとなる。このため、
摩擦の問題が生じず、耐久性に優れたものとなる。ま
た、従来例２のような２次コイルを必要とせず、フレキ
シブル導線の必要がなく、消費電力も少なくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る回転角検出器の一実施の形態
（実施の形態１）の要部を示す平面図である。

【図２】 この回転角検出器に用いるステータの平面図
および側断面図である。

【図３】 この回転角検出器に用いるロータの平面図お
よび側面図である。

【図４】 この回転角検出器の組立状態を示す断面図
（図１におけるＣ−Ｏ−Ｄ断面図）である。

【図５】 この回転角検出器に用いるヨークの平面図お
よび側断面図である。

【図６】 この回転角検出器の電気回路を示す図であ
る。

【図７】 この回転角検出器のロータの反時計方向への
回転状況を示す図である。

【図８】 この回転角検出器のロータの回転角と各コイ
ルの両端の電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３との関係を示す図であ
る。

【図９】 マイクロプロセッサを用いた場合のデータ処
理部の概略構成を示す図である。

【図１０】 本発明に係る回転角検出器の他の実施の形
態（実施の形態２）の要部を示す平面図である。

【図１１】 この回転角検出器の電気回路を示す図であ
る。

【図１２】 この回転角検出器のロータの反時計方向へ
の回転状況を示す図である。

【図１３】 この回転角検出器のロータの回転角と各コ
イルの両端の電圧Ｖ１，Ｖ２との関係を示す図である。

【図１４】 本発明に係る回転角検出器の他の実施の形
態（実施の形態３）の要部を示す平面図である。

【図１５】 実施の形態３においてコイルに流れる電流
から回転角を検出するようにした場合の電気回路を示す
図である。

【図１６】 この回転角検出器のロータの回転角とコイ
ルに流れる電流Ｉ１との関係を示す図である。

【図１７】 実施の形態３や実施の形態１において定電
流交流電源を使用した場合の電気回路の要部を示す図で
ある。

【図１８】 従来の回転角検出器（ポテンショメータ）
の要部を示す図である。

【図１９】 特開平８−３２７３１１号公報（文献１）
に示された回転角検出器の要部を示す斜視図である。

【符号の説明】

１…ステータ、１−１，１−２，１−３…突極、２…ロ
ータ、２−１…第１の外周面、２−２…第２の外周面、
３…回転軸、４…ヨーク、５−１，５−２，５−３…コ
イル、６−１，６−２，６−３…検出器、７…データ処
理部、８…ステータ、８−１，８−２…突極、９…ロー
タ、９−１…第１の外周面、９−２…第２の外周面、１
０−１，１０−２…コイル、１１−１，１１−２…検出
器、１２…データ処理部、１３…定電圧交流電源、１
３’…定電流交流電源、１４…ステータ、１４−１…突
極、１５…ロータ、１６…コイル、１７…直列抵抗、１
８…検出器、１９…データ処理部、２０…検出器、２１
…データ処理部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 突極を有する強磁性体からなるステータ
   と、 回転中心に対し非対称の外形を有し、前記ステータの中
   央部に位置すると共に該ステータの突極にその外周面を
   対向させて相対的に回転する強磁性体からなるロータ
   と、 前記ステータの突極に巻かれたコイルと、 このコイルを交流励磁する励磁手段と、 前記ステータの突極と前記ロータとの相対位置によって
   変化する前記コイルのインダクタンスに基づいて前記ロ
   ータの回転角を検出する手段とを備えたことを特徴とす
   る回転角検出器。
2. 【請求項２】 第１〜第Ｎ（Ｎ≧２）の突極を有する強
   磁性体からなるステータと、 回転中心に対し非対称の外形を有し、前記ステータの中
   央部に位置すると共に該ステータの第１〜第Ｎの突極に
   その外周面を対向させて相対的に回転する強磁性体から
   なるロータと、 前記ステータの第１〜第Ｎの突極に巻かれた第１〜第Ｎ
   のコイルと、 この第１〜第Ｎのコイルを交流励磁する励磁手段と、 前記ステータの第１〜第Ｎの突極と前記ロータとの相対
   位置によって変化する前記第１〜第Ｎのコイルのインダ
   クタンスに基づいて前記ロータの回転角を検出する手段
   とを備えたことを特徴とする回転角検出器。