JP2003254782A - 角度位置検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の目的は，小型でありながら広い角度範
囲で絶対角度位置検出が可能な高精度の角度位置検出器
を実現提供することである。 【解決手段】本発明の角度位置検出器は，半径方向にそ
れぞれスリットを有してスリット部で交差する磁性体円
板，導体円板を一方は固定し，他方は回転軸に取り付け
回転と共に軸方向の一方から見た磁性体円板，導体円板
の露出面積を変え，近傍に配置されたコイルのインダク
タンスを変えさせ，インダクタンスの変化から回転軸の
角度位置を検出する。交流磁束に対する磁性体円板及び
導体円板のシールド機能と，磁気抵抗増減への相反する
機能を利用している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，角度位置検出器に拘わ
り，特に広い角度範囲を有する絶対角度位置の検出器に
拘わる。

【０００２】

【従来の技術】高温或いは汚れのひどい環境で使用でき
る角度位置検出器としてはインダクタンス変化を検出す
る角度位置検出器が適している。しかしながら，比較的
角度範囲の小さな絶対角度位置検出器の構成は容易で従
来から種々提案されているが，位相切り替え無しで大き
な角度範囲での絶対角度位置検出は困難で実現されてい
る例は少ない。

【０００３】米国特許第３，２９７，９４０号，特開平
０５−２０９７１１，特開２００１−２９６１０３等
は，同じ原理構造で１８０度以上のかなり大きい角度範
囲までの絶対角度位置検出が可能であるが，３００度以
上の角度範囲を実現するには原理的に無理があった。こ
れらの検出部構造に於いて，コイル径は測定可能な最大
角度範囲に強く影響し，さらに周方向に徐々に縮径する
部材の縮径勾配が角度位置検出の感度，分解能に影響す
るので検出部は大径にならざるを得ない欠点があり，小
型化と測定可能な角度範囲拡大とは両立させ難い欠点が
あった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の目的
は，小型でありながら広い角度範囲まで絶対角度位置検
出が可能な高精度の角度位置検出器を実現提供すること
である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明による角度位置検
出器は，磁性体及び導体が交流磁束を通し難いという性
質，更に交流磁束の磁気抵抗に関して相反する性質を持
つ点を利用して角度位置検出器を構成する。

【０００６】第一の本発明による角度位置検出器は，磁
性体及び非磁性の導体それぞれで構成される扇形板と，
回転軸と，回転軸を内側に含むよう形成された一つ或い
は二つのコイルと，インダクタンス検出回路とよりな
り，前記二つの扇形板の何れかは外周部を固定され，他
方の扇形板は前記回転軸に固定されて回転軸の回転に伴
って微小間隙を保持して重なり合う面積を変えるよう構
成され，前記コイルは前記磁性体扇形板及び非磁性の導
体扇形板の軸方向一方の側或いは両側に対向配置され，
回転軸の回転と共にコイルに対向する磁性体扇形板及び
非磁性の導体扇形板の面積が変化することにより変わる
インダクタンスをインダクタンス検出回路により検出し
て回転軸の角度位置を検出することを特徴とする。

【０００７】さらに第二の本発明による角度位置検出器
は，磁性体円板と，非磁性の導体円板と，回転軸と，回
転軸を内側に含むよう形成された一つ或いは二つのコイ
ルと，インダクタンス検出回路とよりなり，前記二つの
円板の何れかは外周部を固定され，他方の円板は前記回
転軸に固定され，両者はそれぞれ半径方向にスリットを
有してそのスリットで交差して一方の軸方向から見た前
記磁性体円板及び非磁性の導体円板の露出面積が回転軸
の回転と共に変化するよう構成され，前記コイルは前記
磁性体円板及び非磁性の導体円板の軸方向一方の側或い
は両側に近接配置され，回転軸の回転と共にコイルに対
向する磁性体扇形板及び非磁性の導体扇形板の面積が変
化することにより変るコイルのインダクタンスをインダ
クタンス検出回路により検出して回転軸の角度位置を検
出することを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明の角度位置検出器では，磁性体及び導体
が交流磁束を通し難いという性質，更に交流磁束の磁気
抵抗に関して相反する性質を持つ点を利用し，回転軸を
巻回するよう構成されたコイルのインダクタンスを回転
軸の角度位置によって変化させて角度位置を検知する。

【０００９】第一の本発明では，扇形の磁性体板及び導
体板それぞれの軸方向から見た露出面積を回転軸の角度
位置により異ならせる構造により１８０度程度までの絶
対角度位置の検出を可能にし，第二の本発明では，半径
方向にそれぞれスリットを有してスリット部で交差する
磁性体円板，導体円板を一方は固定し，他方は回転軸に
取り付け回転と共に軸方向の一方から見た磁性体円板，
導体円板の露出面積を変え，近傍に配置されたコイルの
インダクタンスを変えさせることで３６０度近い角度範
囲での絶対角度位置検知を可能にしている。

【００１０】コイルのインダクタンス変化の検知は，二
つのコイルによる差動構成が可能であり，ノイズ対策も
容易で高精度の角度位置検知を可能としている。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に本発明による角度位置検出
器について，その実施例及び原理作用等を図面を参照し
ながら説明する。

【００１２】図１は回転軸の絶対角度位置をほぼ１８０
度の範囲で検知可能な角度位置検出器の概略構造を示
す。同図に於いて，回転軸１１には半円の非磁性導体板
１２が固定され，導体板１２に軸方向に近接対向して半
円の磁性体板１３が配置されている。さらに導体板１
２，磁性体板１３の軸方向両側にコイル１４，１５が配
置されて角度位置の検出部が構成される。番号１６は検
出部の筐体でコイル１４，１５及び磁性体板１３を支持
し，番号１７は軸受けで筐体１６に固定されて回転軸１
１を支承している。回転軸１１の回転によりコイル１
４，１５に近接する導体板１２，磁性体板１３の露出面
積が変化し，コイル１４，１５のインダクタンスが変化
する。

【００１３】図２は図１で概略構成を説明した第一の実
施例における導体板１２と磁性体板１３をコイル１４の
側から見た図を示す。同図に示すように回転軸１１の回
転と共に導体板１２の露出面積は一定であるが，磁性体
板１３の露出面積は増減する。逆にコイル１５の側から
見ると回転軸１１の回転と共に導体板１２の露出面積が
変化することは容易に判る。コイル１４は導体板１２と
磁性体板１３が重なり合う領域に配置される。

【００１４】図３は交流磁束に対する磁性体板，導体板
の影響を説明するための図を示す。図３（ａ），図３
（ｂ）において，番号３１はコイルの断面を示し，電流
は紙面に対して垂直に流れ込んでいるものとすると，電
流により発生する磁束は番号３２で示される。図３
（ａ）はコイル３１の近傍に磁性体板３３を配置した場
合を示すが，磁性体の透磁率は大であるので磁性体板３
３近傍の磁束は磁性体板３３中を流れるよう（番号３
４）に経路を変え，磁性体板３３の向こう側に磁束は流
れ難くなる。また磁性体板３３中では磁束に対する抵抗
は小となり，その結果コイル３１のインダクタンスは大
になる。

【００１５】図３（ｂ）はコイル３１の近傍に導体板３
５を配置した場合を示す。コイルに流れる電流が直流で
有れば，磁束３２の分布には何らの影響をも及ぼさない
が，コイルに流れる電流が交流であると，導体板３５表
面には磁束３２を通し難くするように渦電流が流れる事
は広く知られている通りであり，その結果導体板３５の
近傍で磁束は番号３６で示すように導体板３５の向こう
側は流れ難くなるよう影響を受ける。また導体板３５は
交流磁束を流れ難く作用するので磁性体板３３とは逆に
コイル３１のインダクタンスを小にするよう働く。

【００１６】図１に配置した導体板１２及び磁性体板１
３は図３を用いて説明したように交流磁束に対して共に
シールド効果を有し，また近接するコイルに対してそれ
ぞれインダクタンスを減少，増大させる効果がある。さ
らに図２を用いて説明したように導体板１２及び磁性体
板１３は回転軸１１の回転に伴いコイル１４，１５に露
出する面積を変えるのでコイル１４，１５それぞれのイ
ンダクタンスは差動的に変化する。

【００１７】図１に示す検出回路部は特願２００２−７
０８９で提案しているエミッタ結合型発振回路であり，
二つのコイルのインダクタンス差により変わる出力パル
ス列のデューティ比をマイクロコンピュータで直接識別
して角度位置を検知する構成である。同図において，コ
イル１５，１４はトランジスタ１８，１９の負荷として
コレクタ端子に接続され，トランジスタ１８，１９のコ
レクタ端子はそれぞれトランジスタ１９，１８のベース
端子にクロス結合され，コンデンサ１ａがトランジスタ
１８，１９のエミッタ端子間に接続される。抵抗１ｂ，
１ｃはトランジスタ１８，１９のオン時の電流を決め
る。番号１ｄは波形整形用のコンパレータであり，番号
１ｅはマイクロコンピュータを，番号１ｆはマイクロコ
ンピュータ１ｅ内の不揮発性メモリをそれぞれ示す。

【００１８】電源投入時の状態は不定であるが，トラン
ジスタ１８がオンに転じたと考えると，電流はコイル１
５，トランジスタ１８，抵抗１ｂを流れ，さらにコンデ
ンサ１ａ，抵抗１ｃにも分流する。この時点で抵抗１ｃ
の電圧降下は大であるのでトランジスタ１９のエミッタ
電位は十分に高くトランジスタ１９はオフに，トランジ
スタ１９のコレクタ及びトランジスタ１８のベースは高
レベルとなってトランジスタ１８はオンに保たれる。コ
ンデンサ１ａへの電荷蓄積が大になるとコンデンサ１ａ
を通じて抵抗１ｃに流れる電流は徐々に減り，トランジ
スタ１９のエミッタ電位は徐々に低下する。トランジス
タ１９のベースはトランジスタ１８のコレクタに接続さ
れていてトランジスタ１９のエミッタとの電位差が所定
レベルに達するとトランジスタ１９はオンになり，その
コレクタ端子電圧は下がるのでトランジスタ１８はオフ
となる。コイル１４を流れる電流はトランジスタ１９，
抵抗１ｃを流れるが一部はコンデンサ１ａ，抵抗１ｂを
流れ，コンデンサ１ａを逆方向から充電する。このよう
にしてコイル１４，１５を通じてコンデンサ１ａを交互
に逆方向から充電して自励発振を継続する。

【００１９】トランジスタ１８，１９のコレクタ端子の
レベル差をコンパレータ１ｄでパルス整形すると，その
高レベル，低レベルの持続時間はそれぞれコイル１５，
１４とコンデンサ１ａとで決まる時定数に比例する。こ
の出力をマイクロコンピュータ１ｅに入力して高レベル
の時間幅と周期との比からデューティ比を求めディジタ
ル位置情報を算出する。精度を少し犠牲にするなら簡略
的に高レベルの時間幅と低レベルの時間幅の差からディ
ジタル位置情報を算出する事も出来る。

【００２０】前記発振回路において，抵抗１ｂ，１ｃは
トランジスタ１８，１９を流れる電流値を設定し，出力
パルス列の時間幅にはコイル１４，１５のインダクタン
ス及びコンデンサ１ａのみが関係し，その他の素子の影
響は少ない。検出回路に於けるコンデンサ１ａの容量は
温度の影響を受けて発振周期が変化を受ける可能性有る
が，パルスのデューティ比には影響しない。また最近で
はディジタル処理をする例が多いので出力パルス列を直
接マイクロコンピュータ１ｅに入力して時間識別をさせ
てディジタル化する事にしたが，この段階で電源電圧そ
の他の変動要因の影響は少ない。

【００２１】図４は検出回路部における出力パルス列を
示し，同図を参照して検出回路の説明を補足する。横軸
４１は時間を示し，図４（ａ），（ｂ）はそれぞれ図１
のコンパレータ１ｄの出力パルス列４２，４３を示す。
出力パルス列４２，４３の高レベル，低レベルの時間幅
はコイル１５，１４を介して行うコンデンサ１ａの充電
時間に比例するので高レベルの時間幅と低レベルの時間
幅の差からインダクタンス差を求め，角度位置を算出出
来る。出力パルス列４２，４３ではデューティ比Ｔ１／
（Ｔ１＋Ｔ２）は同じであるが，パルス周期（Ｔ１＋Ｔ
２）が異なる状態を示す。検出器間の差，或いは温度変
動によりコイル１４，１５のインダクタンスが共に変化
した場合等に生じる可能性がある。

【００２２】図４（ｃ）はマイクロコンピュータ１ｅで
高レベルの時間幅Ｔ１，低レベルの時間幅Ｔ２等を計測
する方法を説明するための図である。マイクロコンピュ
ータ１ｅは出力パルス列４３を入力し，内蔵のカウンタ
ー或いはプログラムにより時間測定をする。十分に小さ
い時間間隔のパルス列４４で高レベルの時間幅Ｔ１，低
レベルの時間幅Ｔ２をカウントして測定する。その具体
的な方法にはマイクロコンピュータに内蔵するカウンタ
ーによる方法，パルス列４４のパルス間隔時間に対応す
るプログラムステップを何回繰り返すかをカウントする
方法等がある。またマイクロコンピュータではなく，カ
ウンター回路を用いてパルス数をカウントしても良い。

【００２３】図１から図４までの図面を用いての説明に
よれば，回転軸１１の角度位置に対応してコイル１４，
１５のインダクタンスを差動的に変化させ，それを簡単
な検出回路でディジタル化して検出できることを示し
た。しかしながら，実際の応用例に於いては特定の角度
位置それぞれには予め定めた出力情報を対応させる必要
がある。その為に検出部において，特定の位置に対応し
て特定のインダクタンスとなるよう部材の寸法配置等を
微調整し，また検出回路に於いては部品をそれぞれ調整
する等の作業を必要としては調整作業のみで多大のコス
トを要してしまう。本発明の実施例ではそのような調整
作業を省き，簡単な初期設定で特定の角度位置それぞれ
には予め定めた出力情報を対応させるシステムを説明す
る。

【００２４】図５は第一の実施例で初期設定をするため
の機能ブロック図を示す。同図に於いて，番号５１は角
度位置検出器の検出部を，番号５２は検出回路部を，番
号５６は製造後の初期設定を行うために初期設定制御部
を，番号５７はアクチュエータを，番号５８は回転軸１
１と連結されている連結棒をそれぞれ示す。

【００２５】初期設定制御部５６の指示でアクチュエー
タ５７は連結棒５８を介して回転軸１１を回転させて所
定の角度位置に位置決めさせ，図１に示すコイル１４，
１５を含み，コイル１４，１５のインダクタンスに対応
したデューティ比を有するパルス列を出力する自励発振
回路５３の出力から得られたディジタル位置情報を制御
回路５４内のメモリ５５に記憶させる。制御回路５４，
初期設定制御回路５６はマイクロコンピュータで通常は
構成する。

【００２６】自励発振回路５３の出力はデューティ比が
コイル１４，１５のインダクタンスに対応したパルス列
であるのでマイクロコンピュータで高低のパルス幅を微
小時間間隔のクロックでカウントしてディジタル化す
る。

【００２７】図６は図５の初期設定システムにおける動
作をフローチャートとして具体的に説明している。同図
に示すように製造後の初期設定プロセスでは，［１．回
転軸を所定の角度ａ１に位置決め］で初期設定制御部５
６の指示でアクチュエータ５７が連結棒５８を介して回
転軸１１を予め定めた角度ａ１に移動させる。［２．検
出回路のディジタル出力Ｑ１をメモリに記憶］で自励発
振回路５３及び制御回路５４により得られたディジタル
位置情報Ｑ１を不揮発性のメモリ５５に記憶させる。さ
らに［３．回転軸を所定の角度ａ２に位置決め］，
［４．検出回路のディジタル出力Ｑ２をメモリに記憶］
で他の所定角度ａ２に対応するディジタル位置情報Ｑ２
を同様にメモリ５５に記憶させる。これで角度位置検出
器製造後の初期設定は終了であり，この過程では検出部
も検出回路部５３も調整作業は不要である。

【００２８】角度位置検出器の通常の使用時では，
［５．検出回路のディジタル位置情報ＱＸを受領］で未
知の角度ａＸに対する検出回路のディジタル出力値ＱＸ
を受け，［６．メモリからＱ１，Ｑ２を読み出し，下記
の演算で補正出力ＡＸを得る。ＡＸ＝（Ａ２−Ａ１）／
（Ｑ２−Ｑ１）＊（ＱＸ−Ｑ１）＋Ａ１］で製造後の初
期設定によりメモリ５５に記憶したＱ１，Ｑ２を用いて
補正出力ＡＸを算出して出力する。

【００２９】前記の演算式に於いて，Ａ１，Ａ２は回転
軸１１の各角度ａ１，ａ２に対応して出力すべきディジ
タル値としてある。すなわち，８ビットで表示するとし
て１６進表示でＡ１はゼロ点で「００」，Ａ２は「Ｆ
Ｆ」とするように考える。

【００３０】メモリ５５にはＱ１，Ｑ２を記憶するとし
たが，Ａ１，Ａ２は予め定められた値であるのでそれ以
前に記憶されているものとし，またＱ１，Ｑ２を記憶す
る代わりに上記演算式の係数部分を計算して記憶する方
が補正演算に要する時間を短縮できて望ましい。

【００３１】図５，図６を用いた初期設定システムの説
明では，初期設定で２点の位置に対応するディジタル出
力のみをメモリ５５に記憶させ補正出力演算は線形近似
で実施したが，３点以上の位置に対応するディジタル出
力をメモリ５５に記憶させ，補正出力演算を高次近似で
実施するよう構成すれば精度を更に上げることは可能で
ある。なお，図５におけるメモリ５５は図１で１ｆとし
て読み替える。

【００３２】図７は，図１に示すマイクロコンピュータ
１ｅによってインダクタンス差をディジタル化して位置
を算出するプログラム例をフローチャートで示した例で
ある。

【００３３】［１．］，［２．］のステップにおいて，
マイクロコンピュータ１ｅ内のカウンターを用いてコン
パレータ１ｄの出力から高レベルの時間幅Ｔ１，低レベ
ルの時間幅Ｔ２を得る。［３．］で高レベルの時間幅Ｔ
１を前回の値と比較検証し，その差が予め定めた所定の
値以上で有れば異常として［７．］で処理し，所定の値
以下で有れば正常として［４．］のステップに進む。
［４．］は検出した低レベルの時間幅Ｔ２を前回の値と
比較検証し，その差が予め定めた所定の値以上で有れば
異常として［７．］で処理し，所定の値以下で有れば正
常として［５．］のステップに進む。

【００３４】［５．］では（Ｔ１−Ｔ２）／（Ｔ１＋Ｔ
２）から角度位置を算出し，［６．］でメモリ１ｆ内に
記憶されているＱ１，Ｑ２を参照して算出位置を補正し
て［１．］に戻って測定を継続する。角度位置の算出は
（Ｔ１−Ｔ２）／（Ｔ１＋Ｔ２）の代わりにＴ１／（Ｔ
１＋Ｔ２）としても良い。精度を若干犠牲にしても良い
なら簡略的にはＴ１−Ｔ２から算出することが出来る。

【００３５】［７．］は高低レベルの時間幅Ｔ１，Ｔ２
の異常処理ルーチンであり，Ｔ１，Ｔ２を過去の履歴と
比較検証して過去の変動履歴から異常状態の頻度，連続
性等を調べて偶発的な誤りか，固定的な誤りかを判断す
る。誤りが確率的であり，頻度も少なければ偶発性と判
断して［１．］に進んで計測を繰り返す。誤りの頻度が
高く，連続性が高いと判断すれば固定障害と見なして
［８．］で上位システムに警告し，計測作業を停止す
る。

【００３６】図１で示した本発明の第一の実施例，図５
に示した初期設定システムによれば，検出部の調整は不
要で，検出回路に於いてもアナログ回路部分は殆ど無
く，ディジタル処理で計測を行うことが出来るので検出
回路は無調整で機能し，また検出器の異常判断等も行う
ことが出来る。

【００３７】図８は本発明の第二の実施例を示す。回転
軸１１に固定された非磁性の導体円板（番号８１，８
２，８３で構成する）と，磁性体円板（番号８４，８
５，８６で構成する）と，回転軸１１を内側に含むよう
形成された二つのコイル１４，１５と，インダクタンス
検出回路部とより構成される。前記磁性体円板は外周部
を固定され，導体円板は前記回転軸１１に固定され，両
者はそれぞれ半径方向にスリットを有してそのスリット
で交差して一方の軸方向から見た磁性体円板及び非磁性
の導体円板の露出面積が回転軸１１の回転と共に変化す
るよう構成され，コイル１４，１５は磁性体円板及び非
磁性の導体円板の軸方向の両側に近接配置され，回転軸
１１の回転と共に差動的に変化する二つのコイル１４，
１５のインダクタンス差をインダクタンス検出回路によ
り検出して回転軸１１の角度位置を検出する。検出回路
部は第一の実施例と同じであるので説明は省略する。

【００３８】導体円板（番号８１，８２，８３で構成）
は回転軸上で固定位置が周方向と軸方向に順次変位する
よう固定され，磁性体円板（番号８４，８５，８６で構
成）も固定位置が周方向と軸方向に順次変位するよう筐
体１６に固定される。導体円板と磁性体円板とは半径方
向にスリットを有してそのスリットで交差するよう構成
される。図８に於いて，番号８４は磁性体円板の断面
を，番号８６は半周分進んだ位置にある磁性体円板の断
面を示し，番号８５はさらに周方向に進んだ磁性体円板
の端面を示している。また番号８１は導体円板の断面
を，番号８３は半周分進んだ位置での導体円板の断面
を，番号８２は更に周方向に進んだ位置にある導体円板
の端面をそれぞれ示す。回転軸１１は表面に斜めのの案
内溝８７を有し，固定側の案内ピン８８と共に回転軸１
１が回転すると回転軸１１を軸方向に偏倚させる。した
がって，回転軸１１は回転と共に案内溝８７，案内ピン
８８により軸方向に移動するので導体円板は磁性体円板
のスリットから軸方向の右に或いは左に移動してコイル
１４，１５の側から見た面積を変える。

【００３９】図９はさらに磁性体円板と導体円板との関
係を説明するためにそれらを斜視図により示している。
図８における磁性体円板と導体円板との関係はほぼ図９
（ｂ）に相当している。図９（ａ）は回転軸を右回りに
回転させて導体円板を磁性体円板に関して左側に移動さ
せた場合を示し，導体円板は番号９１で表している。

【００４０】図８，図９を用いて示したように回転軸１
１の回転と共に導体円板は磁性体円板のスリットから軸
方向の右側或いは左側に移動し，コイル１４，１５それ
ぞれの側から見た導体円板及び磁性体円板の露出面積を
変える。これは既に第一の実施例で説明したようにコイ
ル１４，１５のインダクタンスを差動的に変え，検出回
路によりディジタル出力として取り出すことが出来る。
計測可能な回転軸１１の角度位置範囲に関しては導体円
板の両縁端が磁性体円板のスリット近傍に位置する間で
あるのでほぼスリットの幅で決まり，３６０度近い計測
範囲が可能となる。第二の実施例では案内溝８７，案内
ピン８８を用いて回転軸１１を変位させたが，磁性体円
板のスリット部における軸方向の開口幅を十分に大とす
れば，それらを不要に出来る。しかし，その場合にはコ
イル１４，１５と磁性体円板，導体円板との距離が大と
なりコイル１４，１５の径方向の長さを十分に大とする
必要ともなって角度位置検出器を大径化せざるを得ない
事になる。

【００４１】図１０は本発明の第三の実施例を示し，回
転軸を軸方向に偏倚させず，コイル１４，１５間の距離
を小さくし，薄型化を可能にする構造を示す。同図に於
いて，磁性体円板は薄いフレキシブルな樹脂膜上にフェ
ライトなど微粒子状の磁性紛を塗布，或いは磁性体薄膜
を蒸着，スパッタリング，メッキ等で構成したものを使
用する。図８に示す第二の実施例と同様に両円板はそれ
ぞれ径方向にスリットを有し，そのスリット部で互いに
交差するよう配置される。図１０に於いて，番号１０
１，１０２，１０３は図８の第二の実施例と同様に回転
軸１１上で周方向と軸方向とに順次変位させて固定した
導体円板を示し，番号１０４，１０５，１０６，１０
７，１０８は磁性体円板の部分を示す。また，番号１０
９は磁性体円板が部分的に軸方向に偏倚しやすいよう設
けた環状凹部を示す。

【００４２】導体円板１０１，１０２，１０３は回転軸
１１の回転と共に磁性体円板１０４，１０５，１０６，
１０７，１０８と摺動しながら，磁性体円板の一部を軸
方向に偏倚させるので導体円板及び磁性体円板部分での
軸方向厚みを小さく抑えることが出来，コイル１４，１
５と磁性体円板，導体円板との間の距離を小さく設定で
きる。これはまたコイルの径方向の長さを小さく設定で
きる事にもなり第三の実施例により角度位置検出器の薄
型化と共に小径化をも実現できることになる。

【００４３】図１１は磁性体円板１１１の平面図を示
し，径方向に小スリットを有して導体円板に押されて軸
方向への局部的な偏倚が容易となる構造を示す。番号１
０９は図１０に示した環状凹部を示し，その環状凹部１
０９近傍に複数の径方向の小スリット１１４を設ける。
この小スリット１１４により導体円板により磁性体円板
が局部的に軸方向に押されてスムーズに微小変位容易と
させることが出来る。番号１１３は回転軸１１が通る
穴，番号１１２は導体円板と交差するためのスリットを
それぞれ示す。

【００４４】図１０，図１１で示す磁性体円板及び導体
円板は一部で摺動する事を想定しているのでそれらの磁
性体円板の表面に潤滑処理を施すことは好ましく，耐久
性を向上出来ることになる。導体円板は摩擦による静電
気を逃しやすくするために導体部を露出させることが望
ましいが，別途潤滑処理膜と共に静電対策用の膜を形成
しても良い。また実施例では磁性体円板のみをフレキシ
ブルに構成したが，導体円板或いは双方をフレキシブル
に構成する事も出来る。

【００４５】第一，第二，第三の実施例ではコイルを二
つ用いて差動構成にした例を示したが，コイルは１個と
して他のコイル部分を抵抗で置き換えても本実施例で適
用した検出回路は動作し，コイルの無い分のみ薄型にも
低コスト型にも出来る。その場合は特願２００２−７０
８９に記述されているようにさらに抵抗に起因するパル
ス幅を監視して検出部の温度補償も可能になる。

【００４６】磁性体には金属系，フェライト系等様々な
材料が存在し，本発明では何れの磁性体でも使用可能で
ある。しかし，本発明の趣旨からは交流磁束に対して磁
気抵抗が小となる磁性体材料を期待しているので電気抵
抗の比較的大きなフェライト系材料では問題は少ない
が，金属系材料では電気抵抗が比較的小さく交流磁束に
対して渦電流を生じ，実質的に磁気抵抗が小さくならな
い或いは交流磁束の周波数に磁気抵抗が依存するという
問題を生じる。したがって，電気抵抗の小さな珪素鋼
板，パーマロイ等金属系の磁性体材料を使用する場合に
は，磁性体円板に半径方向に複数のスリット或いは表面
に半径方向に走る複数の溝を形成し，コイルより加えら
れる交流磁束に対して渦電流が発生し難いよう構成する
事が望ましい。

【００４７】本実施例でコイルの形成方法には特に言及
しなかったが，回転軸を巻回するコイルはスパイラル形
状のコイルとして平面的に構成，使用することが出来，
薄膜プロセスで形成されたコイルは検出部の薄型化に効
果がある。

【００４８】

【発明の効果】以上の実施例で説明したように本発明の
角度位置検出器は，磁性体及び導体が交流磁束を通し難
いという性質，更に交流磁束の磁気抵抗に関して相反す
る性質を持つ点を利用し，回転軸を巻回するよう構成さ
れたコイルのインダクタンスを回転軸の角度位置によっ
て変化させて角度位置を検知する。

【００４９】第一の本発明では，扇形の磁性体板及び導
体板それぞれの軸方向から見た露出面積を回転軸の角度
位置により異ならせる構造により１８０度程度までの絶
対角度位置の検出を可能にし，第二の本発明では，半径
方向にそれぞれスリットを有してスリット部で交差する
磁性体円板，導体円板を一方は固定し，他方は回転軸に
取り付け回転と共に軸方向の一方から見た磁性体円板，
導体円板の露出面積を変え，近傍に配置されたコイルの
インダクタンスを変えさせることで３６０度近い角度範
囲での絶対角度位置検知を可能にしている。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第一の実施例の構造を示す。

【図２】 第一の実施例での磁性体板及び導体板の平面
図を示す。

【図３】 磁性体及び導体と交流磁束との関係を説明す
るための図を示す。

【図４】 第一の実施例での出力パルス列を示す。

【図５】 第一の実施例で初期設定を説明する為のブロ
ック図を示す。

【図６】 第一の実施例の初期設定及び通常計測時の概
略動作フロー図を示す。

【図７】 第一の実施例の通常計測時の詳細動作フロー
図を示す。

【図８】 本発明の第二の実施例の構造を示す。

【図９】 第二の実施例での磁性体板及び導体板の斜視
図を示す。

【図１０】 本発明の第三の実施例の構造を示す。

【図１１】 第三の実施例における磁性体板の平面図を
示す。

【符号の説明】

１１・・・回転軸， １２・・・導体
板，１３・・・磁性体板， １４，１５・
・コイル，１６・・・筐体， １７・
・・軸受け，１８，１９・・トランジスタ， １ａ
・・・コンデンサ，１ｂ，１ｃ・・抵抗，
１ｄ・・・コンパレータ，１ｅ・・・マイクロコンピ
ュータ， １ｆ・・・メモリ，３１・・・コイル，
３２・・・磁束，３３・・・磁性体板，
３４・・・磁束，３５・・・導電体板，
３６・・・磁束，４１・・・時間，
４２，４３・・出力パルス列，４４・・・
小さい時間間隔のパルス列，５１・・・検出部，
５２・・・検出回路部，５３・・・自励発振
回路， ５４・・・制御回路，５５・・・メモ
リ， ５６・・・初期設定制御部，５７
・・・アクチュエータ， ５８・・・連結棒，８
１，８２，８３・・導体円板， ８４，８５，８６・
・磁性体円板，８７・・・案内溝， ８
８・・・案内ピン，９１・・・導体円板，１０１，１０
２，１０３・・導体円板，１０４，１０５，１０６，１
０７，１０８・・磁性体円板，１０９・・・環状凹部，
１１１・・・磁性体円板， １１２・・・スリ
ット，１１３・・・回転軸の通る穴， １１４・・
・小スリット

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁性体及び非磁性の導体それぞれで構成
   される扇形板と，回転軸と，回転軸を巻回するよう形成
   された一つ或いは二つのコイルと，インダクタンス検出
   回路とよりなり，前記二つの扇形板の何れかは外周部を
   固定され，他方の扇形板は前記回転軸に固定されて回転
   軸の回転に伴って微小間隙を保持して重なり合う面積を
   変えるよう構成され，前記コイルは前記磁性体扇形板及
   び非磁性の導体扇形板の軸方向一方の側或いは両側に対
   向配置され，回転軸の回転と共に変化するコイルのイン
   ダクタンスをインダクタンス検出回路により検出して回
   転軸の角度位置を検出することを特徴とする角度位置検
   出器
2. 【請求項２】 磁性体円板と，非磁性の導体円板と，回
   転軸と，回転軸を巻回するよう形成された一つ或いは二
   つのコイルと，インダクタンス検出回路とよりなり，前
   記二つの円板の何れかは外周部を固定され，他方の円板
   は前記回転軸に固定され，両者はそれぞれ半径方向にス
   リットを有してそのスリットで交差して一方の軸方向か
   ら見た前記磁性体円板及び非磁性の導体円板の露出面積
   が回転軸の回転と共に変化するよう構成され，前記コイ
   ルは前記磁性体円板及び非磁性の導体円板の軸方向一方
   の側或いは両側に対向配置され，回転軸の回転と共に変
   化するコイルのインダクタンスをインダクタンス検出回
   路により検出して回転軸の角度位置を検出することを特
   徴とする角度位置検出器
3. 【請求項３】 請求項２記載の角度位置検出器に於い
   て，回転軸は回転と共に軸方向に偏倚する手段を有して
   スリットで交差する磁性体円板及び導体円板が接触しな
   いよう構成したことを特徴とする角度位置検出器
4. 【請求項４】 請求項２記載の角度位置検出器に於い
   て，磁性体円板或いは導体円板或いは双方を柔軟性を有
   する素材、或いは柔軟な基材上に磁性体層或いは導体層
   を形成して構成した事を特徴とする角度位置検出器