JP2005091301A

JP2005091301A - 差動トランス型角度センサ

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Publication number: JP2005091301A
Application number: JP2003328563A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Goto; 博後藤; Kenichi Mizuno; 健一水野
Original assignee: Sanmei Electric Co Ltd
Current assignee: Sanmei Electric Co Ltd
Priority date: 2003-09-19
Filing date: 2003-09-19
Publication date: 2005-04-07
Anticipated expiration: 2023-09-19
Also published as: JP4237022B2

Abstract

【課題】広い範囲で位置角度を検出することができる差動トランス型角度センサを提供すること。
【解決手段】コア１の外周部を、円弧角２４０°からなる磁束伝達部１ａと円弧角１２０°からなる磁束遮断部１ｂとに分割して構成するとともに、第１、第２内側ヨーク５，６の各内周部を、円弧角２４０°からなる磁束伝達部５ａ，６ａと円弧角１２０°からなる磁束遮断部５ｂ，６ｂとに分割して構成し、第１内側ヨーク５と第２内側ヨーク６とを、互いに１２０°の位相差をもって配する。
【選択図】図２

Description

本発明は、角度を差動トランスの作用により検出するための差動トランス型角度センサの構造に関するものである。

従来、差動トランス型角度センサとして、図７に示すように、回転型コア１と、コア１と同心状に配された励磁コイル２と、コア１と同心状にかつ励磁コイル２を挟むように配された第１検出コイル３及び第２検出コイル４と、互いに同一形状を有する中空円板状の第１、第２内側ヨーク５，６及び第１、第２外側ヨーク７，８とを備え、第１検出コイル３の出力電圧と第２検出コイル４の出力電圧との電圧差に基づいてコア１の位置角度を検出する差動トランス型角度センサが知られている（例えば、特許文献１参照）。

ここで、第２内側ヨーク６と第１外側ヨーク７は、コア１の回転方向に対して位相差が無いようつまり同相に配され（図８（Ａ）参照）、また、第１内側ヨーク５と第２外側ヨーク８も、コア１の回転方向に対して位相差が無いようつまり同相に配されているが（図９（Ａ）参照）、図８（Ａ）と図９（Ａ）に示すように、コア１の回転方向に対し、第２内側ヨーク６及び第１外側ヨーク７と、第１内側ヨーク５及び第２外側ヨーク８との間では、所定の位相差が有る。

第１検出コイル３の出力電圧は、第２内側ヨーク６及び第１外側ヨーク７に対してコア１が図８（Ａ）に示すような位置角度のときを基準（０°）とすると、図８（Ｂ）に示すような波形となる。また、第２検出コイル４の出力電圧は、第１内側ヨーク５及び第２外側ヨーク８に対してコア１が図９（Ａ）に示すような位置角度のとき（図８（Ａ）図示の位置角度と一致する。）を基準（０°）とすると、図９（Ｂ）に示すような波形となる。なお、図８（Ａ）及び図９（Ａ）図示の矢印ａは、コア１の例えば正転方向を表すものとする。

そして、センサの出力電圧、つまり、第１検出コイル３の出力電圧と第２検出コイル４の出力電圧との電圧差は、図１０に示すような波形となり、この電圧差に基づいてコア１の位置角度を検出することができる。なお、図７において、符号９はケース、１０は、コア１に取り付けられケース９に回転自在に装着された回転軸、１１は、第１内側ヨーク５、第２内側ヨーク６、第１外側ヨーク７、第２外側ヨーク８間で磁束を通すための筒状の外ヨークを表している。
特開平９−５７６６３号公報(明細書(００１４)〜(００１７)、図４〜図１２）

しかし、上記の如き差動トランス型角度センサによると、検出可能な角度範囲が図１０から明らかなように狭い範囲に限られ、広い範囲で位置角度を検出することができないという問題がある。

本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決し、広い範囲で位置角度を検出することができる差動トランス型角度センサを提供することを目的とする。

（１）第１発明
第１発明の差動トランス型角度センサは、回転型コアと、該コアと同心状に配された励磁コイルと、該励磁コイルを挟むように配された第１、第２検出コイルと、前記励磁コイルと前記第１検出コイルとの間に配された第１内側ヨークと、前記励磁コイルと前記第２検出コイルとの間に配された第２内側ヨークとを備え、前記第１検出コイルの出力電圧と前記第２検出コイルの出力電圧との差電圧に基づいて前記コアの位置角度を検出する差動トランス型角度センサであって、前記コアの外周部を、円弧角２４０°からなる磁束伝達部と円弧角１２０°からなる磁束遮断部とに分割して構成するとともに、前記第１、第２内側ヨークの各内周部を、円弧角２４０°からなる磁束伝達部と円弧角１２０°からなる磁束遮断部とに分割して構成し、前記第１内側ヨークと前記第２内側ヨークとを、互いに１２０°の位相差をもって配したことを特徴とする。

第１発明の差動トランス型角度センサによると、コアの位置角度が０°から１２０°までの角度範囲において、第１内側ヨークの磁束伝達部とコアの磁束伝達部とが対面する部分が占める角度を１２０°に保持させかつ第２内側ヨークの磁束伝達部とコアの磁束伝達部とが対面する部分が占める角度を２４０°から１２０°まで連続的に減少させることができ、また、コアの位置角度が１２０°から２４０°までの角度範囲において、第１内側ヨークの磁束伝達部とコアの磁束伝達部とが対面する部分が占める角度を１２０°から２４０°まで連続的に増大させかつ第２内側ヨークの磁束伝達部とコアの磁束伝達部とが対面する部分が占める角度を１２０°に保持させることができる。したがって、第１発明のセンサの出力電圧、例えば第１検出コイルの出力電圧から第２検出コイルの出力電圧を減算した差電圧は、コアの０°から２４０°までの範囲において連続的に減少するようになるため、２４０°の広い角度範囲でコアの位置角度を検出可能になる。

（２）第２発明
第２発明の差動トランス型角度センサは、回転型コアと、該コアと同心状に配された励磁コイルと、該励磁コイルを挟むように配された第１、第２検出コイルと、前記第１検出コイルの端に配された第１外側ヨークと、前記第２検出コイルの端に配された第２外側ヨークとを備え、前記第１検出コイルの出力電圧と前記第２検出コイルの出力電圧との差電圧に基づいて前記コアの位置角度を検出する差動トランス型角度センサであって、前記コアの外周部を、円弧角２４０°からなる磁束伝達部と円弧角１２０°からなる磁束遮断部とに分割して構成するとともに、前記第１、第２外側ヨークの各内周部を、円弧角２４０°からなる磁束伝達部と円弧角１２０°からなる磁束遮断部とに分割して構成し、前記第１外側ヨークと前記第２外側ヨークとを、互いに１２０°の位相差をもって配したことを特徴とする。

第２発明の差動トランス型角度センサによると、コアの位置角度が０°から１２０°までの角度範囲において、第１外側ヨークの磁束伝達部とコアの磁束伝達部とが対面する部分が占める角度を１２０°に保持させかつ第２外側ヨークの磁束伝達部とコアの磁束伝達部とが対面する部分が占める角度を２４０°から１２０°まで連続的に減少させることができ、また、コアの位置角度が１２０°から２４０°までの角度範囲において、第１外側ヨークの磁束伝達部とコアの磁束伝達部とが対面する部分が占める角度を１２０°から２４０°まで連続的に増大させかつ第２外側ヨークの磁束伝達部とコアの磁束伝達部とが対面する部分が占める角度を１２０°に保持させることができる。したがって、第２発明のセンサの出力電圧、例えば第１検出コイルの出力電圧から第２検出コイルの出力電圧を減算した差電圧は、コアの０°から２４０°までの範囲において連続的に増大するようになるため、２４０°の広い角度範囲でコアの位置角度を検出可能になる。

（３）第３発明
第３発明の差動トランス型角度センサは、回転型コアと、該コアと同心状に配された励磁コイルと、該励磁コイルを挟むように配された第１、第２検出コイルと、前記第１検出コイルの端に配された第１外側ヨークと、前記第２検出コイルの端に配された第２外側ヨークと、前記励磁コイルと前記第１検出コイルとの間に配された第１内側ヨークと、前記励磁コイルと前記第２検出コイルとの間に配された第２内側ヨークとを備え、前記第１検出コイルの出力電圧と前記第２検出コイルの出力電圧との差電圧に基づいて前記コアの位置角度を検出する差動トランス型角度センサにおいて、前記コアの外周部を、円弧角２４０°からなる磁束伝達部と円弧角１２０°からなる磁束遮断部とに分割して構成するとともに、前記第１、第２外側ヨーク及び前記第１、第２内側ヨークの各内周部を、円弧角２４０°からなる磁束伝達部と円弧角１２０°からなる磁束遮断部とに分割して構成し、前記第１外側ヨーク及び前記第２内側ヨークと、前記第２外側ヨーク及び第１内側ヨークとを、互いに１２０°の位相差をもって配したことを特徴とする。

第３発明の差動トランス型角度センサによると、コアの位置角度が０°から１２０°までの角度範囲において、第１外側ヨークの磁束伝達部とコアの磁束伝達部とが対面する部分が占める角度及び第２内側ヨークの磁束伝達部とコアの磁束伝達部とが対面する部分が占める角度をいずれも１２０°に保持させかつ第２外側ヨークの磁束伝達部とコアの磁束伝達部とが対面する部分が占める角度及び第１内側ヨークの磁束伝達部とコアの磁束伝達部とが対面する部分が占める角度をいずれも２４０°から１２０°まで連続的に減少させることができ、また、コアの位置角度が１２０°から２４０°までの角度範囲において、第１外側ヨークの磁束伝達部とコアの磁束伝達部とが対面する部分が占める角度及び第２内側ヨークの磁束伝達部とコアの磁束伝達部とが対面する部分が占める角度をいずれも１２０°から２４０°まで連続的に増大させかつ第２外側ヨークの磁束伝達部とコアの磁束伝達部とが対面する部分が占める角度及び第１内側ヨークの磁束伝達部とコアの磁束伝達部とが対面する部分が占める角度をいずれも１２０°に保持させることができる。したがって、第２発明のセンサの出力電圧、例えば第１検出コイルの出力電圧から第２検出コイルの出力電圧を減算した差電圧は、コアの０°から２４０°までの範囲において連続的に増大するようになるため、２４０°の広い角度範囲でコアの位置角度を検出可能になる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（１）第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態に係る差動トランス型角度センサの構成図、図２は、第１内側ヨークとコアの断面形状及び位置関係を示す断面図、図３は、第２内側ヨークとコアの断面形状及び位置関係を示す断面図、図４は、出力電圧波形図をそれぞれ示す。

本発明の第１実施形態に係る差動トランス型角度センサは、図１に示すように、回転型コア１と、コア１と同心状に配された励磁コイル２と、コア１と同心状にかつ励磁コイル２を挟むように配された第１検出コイル３及び第２検出コイル４と、互いに同一形状を有する中空円板状の第１内側ヨーク５及び第２内側ヨーク６と、円筒状の外ヨーク１１とを備え、第１検出コイル３の出力電圧から第２検出コイルの出力電圧を減算した差電圧に基づいてコア１の位置角度を求めるセンサである。

第１内側ヨーク５は、励磁コイル２と第１検出コイル３との間にコア１と同心状に配され（図２参照）、また、第２内側ヨーク６は、励磁コイル２と第２検出コイル４との間にコア１と同心状に配されている（図３参照）。

コア１は、図２及び図３に示すように、円弧角２４０°からなる磁束伝達部１ａと、円弧角１２０°からなる磁束遮断部１ｂとに分割して構成されている。

第１内側ヨーク５は、図２に示すように、円弧角２４０°からなる小内径の厚肉円弧部５ａと、円弧角１２０°からなる大内径の薄肉円弧部５ｂとにより構成され、厚肉円弧部５ａは磁束伝達部を構成し、薄肉円弧部５ｂは磁束遮断部を構成している。つまり、第１内側ヨーク５の内周部は、円弧角２４０°の磁束伝達部５ａと円弧角１２０°の磁束遮断部５ｂとに分割して構成されている。また、第２内側ヨーク６は、図３に示すように、円弧角２４０°からなる小内径の厚肉円弧部６ａと、円弧角１２０°からなる大内径の薄肉円弧部６ｂとにより構成され、厚肉円弧部６ａは磁束伝達部を構成し、薄肉円弧部６ｂは磁束遮断部を構成している。つまり、第２内側ヨーク６の内周部は、円弧角２４０°の磁束伝達部６ａと円弧角１２０°の磁束遮断部６ｂとに分割して構成されている。そして、図２と図３を比較すれば明らかなように、第１内側ヨーク５と第２内側ヨーク６は、１２０°の位相差をもって配されている。

次に、上記の如く構成される差動トランス型角度センサの動作を説明する。

図２に示すように、第１内側ヨーク５の磁束伝達部５ａ全体がコア１の磁束伝達部１ａ全体と対面状態のとき、図３に示すように、第２内側ヨーク６の磁束伝達部６ａの半分はコア１の磁束伝達部１ａの半分と対面状態にある。つまり、この状態のコア１の位置角度を０°とすると、位置角度０°において、第１内側ヨーク５とコア１との間では、磁路断面積は最大となり（換言すると、磁気抵抗は最小となり）、一方、第２内側ヨーク６とコア１との間では、磁路断面積は最小となる（換言すると、磁気抵抗は最大となる）。

この位置角度０°から位置角度１２０°までコア１が図２及び図３図示矢印ａ方向へ回転すると、第１内側ヨーク５とコア１との間では、磁路断面積が減少（磁気抵抗が増大）してゆき、位置角度１２０°のとき、第１内側ヨーク５の磁束伝達部５ａの半分はコア１の磁束伝達部１ａの半分と対面した状態となり、磁路断面積は最小となる（磁気抵抗は最大となる）。一方、第２内側ヨーク６とコア１との間では、磁路断面積が増大（磁気抵抗が減少）してゆき、位置角度１２０°のとき、第２内側ヨーク６の磁束伝達部６ａ全体はコア１の磁束伝達部１ｂ全体と対面した状態となり、磁路断面積は最大となる（磁気抵抗は最小となる）。

さらに、位置角度１２０°から位置角度２４０°までコア１が図２及び図３図示矢印ａ方向へ回転すると、第１内側ヨーク５とコア１との間では、磁路断面積は最小（磁気抵抗は最大）に保持される。一方、第２内側ヨーク６とコア１との間では、磁路断面積が減少（磁気抵抗が増大）してゆき、位置角度２４０°のとき、第２内側ヨーク６の磁束伝達部６ａの半分はコア１の磁束伝達部１ｂの半分と対面した状態となり、磁路断面積は最小となる（磁気抵抗は最大となる）。

さらに、位置角度２４０°から位置角度３６０°までコア１が図２及び図３図示矢印ａ方向へ回転すると、第１内側ヨーク５とコア１との間では、磁路断面積が増大（磁気抵抗が減少）してゆき、位置角度３６０°のとき、第１内側ヨーク５の磁束伝達部５ａ全体はコア１の磁束伝達部１ａ全体と対面した状態となり、磁路断面積は最大となる（磁気抵抗は最小となる）。一方、第２内側ヨーク６とコア１との間では、磁路断面積は最小（磁気抵抗は最大）に保持される。

第１検出コイル３を主体に考察した場合、その出力電圧を決定する鎖交磁束Φ₁は、励磁コイル２の発生磁束Φ₀から第１内側ヨーク５に漏れる磁束Φ₁₀を減算した磁束となり、第１内側ヨーク５とコア１の磁路断面積が増大するにしたがって減少し、磁路断面積が減少するにしたがって増大する。

一方、第２検出コイル４を主体に考察した場合、その出力電圧を決定する鎖交磁束Φ₂は、励磁コイル２の発生磁束Φ₀から第２内側ヨーク６に漏れる磁束Φ₂₀を減算した磁束となり、第２内側ヨーク６とコア１の磁路断面積が増大するにしたがって減少し、磁路断面積が減少するにしたがって増大する。

したがって、位置角度０°から位置角度３６０°までコア１が回転する際、第１検出コイル３の出力電圧Ｖ₁は、図４に実線で示すように、位置角度０°から位置角度１２０°までの間では連続的に増大し、位置角度１２０°から位置角度２４０°までの間では最大値に保持され、位置角度２４０°から位置角度３６０°までの間では減少し、また、第２検出コイル４の出力電圧Ｖ₂は、図４に破線で示すように、位置角度０°から位置角度１２０°までの間では連続的に減少し、位置角度１２０°から位置角度２４０°までの間では連続的に増大し、位置角度２４０°から位置角度３６０°までの間では最大値に保持される。

この結果、センサの出力電圧Ｖ₁−Ｖ₂は、図４に示すように、位置角度０°から位置角度１２０°までの間では連続的に増大し、位置角度１２０°から位置角度３６０°までの間では連続的に減少する。したがって、位置角度１２０°から位置角度３６０°までの２４０°の角度範囲においてコア１の位置角度を検出することが可能になる。

（２）第２実施形態
図５は、本発明の第２実施形態に係る差動トランス型角度センサの構成図を示す。

第２実施形態に係るセンサは、図１図示のセンサから第１、第２内側ヨーク５，６を削除し、第１、第２外側ヨーク７，８を設けたものであり、その他の構成は第１実施形態とほぼ同様である。ここで、第１外側ヨーク７は、図３に示すように、２４０°からなる磁束伝達部７ａと１２０°からなる磁束遮断部７ｂとに分割して構成され、また、第２外側ヨーク８は、図２に示すように、２４０°からなる磁束伝達部８ａと１２０°からなる磁束遮断部８ｂとに分割して構成され、第１外側ヨーク７と第２外側ヨーク８は、１２０°の位相差をもって配置される。

第２実施形態に係るセンサにおいて、コア１が位置角度０°から位置角度３６０°まで回転する間におけるコア１と第２外側ヨーク８との間での磁路断面積（磁気抵抗）の変化は、第１実施形態におけるコア１と第１内側ヨーク５との間での磁路断面積（磁気抵抗）の変化と同様となる。つまり、コア１が位置角度０°のとき、磁路断面積は最大となり（換言すると、磁気抵抗は最小となり）、位置角度０°から位置角度１２０°までの間では、磁路断面積が減少（磁気抵抗が増大）してゆき、位置角度１２０°のとき、磁路断面積は最小となり（磁気抵抗は最大となり）、位置角度１２０°から位置角度２４０°までの間では、磁路断面積は最小（磁気抵抗は最大）に保持され、位置角度２４０°から位置角度３６０°までの間では、磁路断面積が増大（磁気抵抗が減少）してゆき、位置角度３６０°のとき、磁路断面積は最大となる（磁気抵抗は最小となる）。

一方、コア１が位置角度０°から位置角度３６０°まで回転する間におけるコア１と第１外側ヨーク７との間での磁路断面積（磁気抵抗）の変化は、第１実施形態におけるコア１と第２内側ヨーク６との間での磁路断面積（磁気抵抗）の変化と同様となる。つまり、コアが位置角度０°のとき、磁路断面積は最小となり（換言すると、磁気抵抗は最大となり）、位置角度０°から位置角度１２０°までの間では、磁路断面積が増大（磁気抵抗が減少）してゆき、位置角度１２０°のとき、磁路断面積は最大となり（磁気抵抗は最小となり）、位置角度１２０°から位置角度２４０°までの間では、磁路断面積が減少（磁気抵抗が増大）してゆき、位置角度２４０°のとき、磁路断面積は最小となり（磁気抵抗は最大となり）、位置角度２４０°から位置角度３６０°までの間では、磁路断面積は最小（磁気抵抗は最大）に保持される。

第１検出コイル３を主体に考察した場合、その出力電圧を決定する鎖交磁束Φ₁は、第１外側ヨーク７を流れる磁束Φ₁と同等であり、この鎖交磁束Φ₁は、第１外側ヨーク７とコア１との間の磁路断面積によって決定され、磁路断面積が増大するにしたがって増大し、磁路断面積が減少するにしたがって減少する。

一方、第２検出コイル４を主体に考察した場合、その出力電圧を決定する鎖交磁束Φ₂は、第２外側ヨーク８を流れる磁束Φ₂と同等であり、この鎖交磁束Φ₂は、第２外側ヨーク８とコア１との間の磁路断面積によって決定され、磁路断面積が減少するにしたがって減少し、磁路断面積が増大するにしたがって増大する。

したがって、位置角度０°から位置角度３６０°までコア１が回転する際、第１検出コイル３の出力電圧Ｖ₁は、位置角度０°から位置角度１２０°までの間では連続的に増大し、位置角度１２０°から位置角度２４０°までの間では連続的に減少し、位置角度２４０°から位置角度３６０°までの間では最小値に保持され、また、第２検出コイル４の出力電圧Ｖ₂は、位置角度０°から位置角度１２０°までの間では連続的に減少し、位置角度１２０°から位置角度２４０°までの間では最小値に保持され、位置角度２４０°から位置角度３６０°までの間では増大する。

この結果、センサの出力電圧Ｖ₁−Ｖ₂は、位置角度０°から位置角度１２０°までの間では連続的に増大し、位置角度１２０°から位置角度３６０°までの間では連続的に減少する。したがって、位置角度１２０°から位置角度３６０°までの２４０°の角度範囲においてコア１の位置角度を検出することが可能になる。

（３）第３実施形態
図６は、本発明の第３実施形態に係る差動トランス型角度センサの構成図を示す。

第３実施形態に係るセンサは、図１図示のセンサに、第２実施形態に係る第１、第２外側ヨーク７，８を設けたものであり、その他の構成は第１実施形態とほぼ同様である。ここで、第２内側ヨーク６と第１外側ヨーク７は、コア１の回転方向に対して位相差をもたず同相に配置され、かつ、第１内側ヨーク５と第２外側ヨーク８も、コア１の回転方向に対して同相に配置される。さらに、第２内側ヨーク６及び第１外側ヨーク７と、第１内側ヨーク５と第２外側ヨーク８は、コア１の回転方向に対して１２０°の位相差をもつように配置される。

第３実施形態に係るセンサにおいて、コア１が位置角度０°から位置角度３６０°まで回転する間におけるコア１と第１内側ヨーク５との間での磁路断面積（磁気抵抗）の変化は、第１実施形態におけるコア１と第１内側ヨーク５との間での磁路断面積（磁気抵抗）の変化と同様となる。つまり、コア１が位置角度０°のとき、磁路断面積は最大となり（換言すると、磁気抵抗は最小となり）、位置角度０°から位置角度１２０°までの間では、磁路断面積が減少（磁気抵抗が増大）してゆき、位置角度１２０°のとき、磁路断面積は最小となり（磁気抵抗は最大となり）、位置角度１２０°から位置角度２４０°までの間では、磁路断面積は最小（磁気抵抗は最大）に保持され、位置角度２４０°から位置角度３６０°までの間では、磁路断面積が増大（磁気抵抗が減少）してゆき、位置角度３６０°のとき、磁路断面積は最大となる（磁気抵抗は最小となる）。また、コア１が位置角度０°から位置角度３６０°まで回転する間におけるコア１と第１外側ヨーク７との間での磁路断面積（磁気抵抗）の変化は、第２実施形態におけるコア１と第１外側ヨーク７との間での磁路断面積（磁気抵抗）の変化と同様となる。つまり、コア１が位置角度０°のとき、磁路断面積は最小となり（換言すると、磁気抵抗は最大となり）、位置角度０°から位置角度１２０°までの間では、磁路断面積が増大（磁気抵抗が減少）してゆき、位置角度１２０°のとき、磁路断面積は最大となり（磁気抵抗は最小となり）、位置角度１２０°から位置角度２４０°までの間では、磁路断面積は減少（磁気抵抗は増大）してゆき、位置角度２４０°から位置角度３６０°までの間では、磁路断面積は最小（磁気抵抗は最大）に保持される。

一方、コア１が位置角度０°から位置角度３６０°まで回転する間におけるコア１と第２内側ヨーク６との間での磁路断面積（磁気抵抗）の変化は、第１実施形態におけるコア１と第２内側ヨーク６との間での磁路断面積（磁気抵抗）の変化と同様となる。つまり、コアが位置角度０°のとき、磁路断面積は最小となり（換言すると、磁気抵抗は最大となり）、位置角度０°から位置角度１２０°までの間では、磁路断面積が増大（磁気抵抗が減少）してゆき、位置角度１２０°のとき、磁路断面積は最大となり（磁気抵抗は最小となり）、位置角度１２０°から位置角度２４０°までの間では、磁路断面積が減少（磁気抵抗が増大）してゆき、位置角度２４０°のとき、磁路断面積は最小となり（磁気抵抗は最大となり）、位置角度２４０°から位置角度３６０°までの間では、磁路断面積は最小（磁気抵抗は最大）に保持される。また、コア１と第２外側ヨーク８との間での磁路断面積（磁気抵抗）の変化は、第２実施形態におけるコア１と第２外側ヨーク８との間での磁路断面積（磁気抵抗）の変化と同様となる。つまり、コアが位置角度０°のとき、磁路断面積は最大となり（換言すると、磁気抵抗は最小となり）、位置角度０°から位置角度１２０°までの間では、磁路断面積が減少（磁気抵抗が増大）してゆき、位置角度１２０°のとき、磁路断面積は最小となり（磁気抵抗は最大となり）、位置角度１２０°から位置角度２４０°までの間では、磁路断面積は最小（磁気抵抗は最大）に保持され、位置角度２４０°から位置角度３６０°までの間では、磁路断面積が増大（磁気抵抗は減少）してゆく。

第１検出コイル３を主体に考察した場合、その出力電圧を決定する鎖交磁束Φ₁は、励磁コイル２の発生磁束Φ₀から第１内側ヨーク５に漏れる磁束Φ₁₀を減算した磁束であるとともに、第１外側ヨーク７を流れる磁束Φ₁と同等である。

一方、第２検出コイル４を主体に考察した場合、その出力電圧を決定する鎖交磁束Φ₂は、励磁コイル２の発生磁束Φ₀から第２内側ヨーク６に漏れる磁束Φ₂₀を減算した磁束であるとともに、第２外側ヨーク８を流れる磁束Φ₂と同等である。

したがって、位置角度０°から位置角度３６０°までコア１が回転する際、第１検出コイル３の出力電圧Ｖ₁は、位置角度０°から位置角度１２０°までの間では連続的に増大し、位置角度１２０°から位置角度３６０°までの間では連続的に減少し、また、第２検出コイル４の出力電圧Ｖ₂は、位置角度０°から位置角度１２０°までの間では連続的に減少し、位置角度１２０°から位置角度３６０°までの間では連続的に増大する。

本発明の第１実施形態に係る差動トランス型角度センサの構成図である。第１内側ヨーク（第２外側ヨーク）とコアの断面形状及び位置関係を示す断面図である。第２内側ヨーク（第１外側ヨーク）とコアの断面形状及び位置関係を示す断面図である。出力電圧波形図である。本発明の第２実施形態に係る差動トランス型角度センサの構成図である。本発明の第３実施形態に係る差動トランス型角度センサの構成図である。従来の差動トランス型角度センサの構成図である。（Ａ）は、従来の差動トランス型角度センサにおける第２内側ヨーク及び第１外側ヨークとコアの断面形状及び位置関係を示す断面図、（Ｂ）は、第１検出コイルの出力電圧波形図である。（Ａ）は、従来の差動トランス型角度センサにおける第１内側ヨーク及び第２外側ヨークとコアの断面形状及び位置関係を示す断面図、（Ｂ）は、第２検出コイルの出力電圧波形図である。従来の差動トランス型角度センサにおける第１検出コイルの出力電圧と第２検出コイルの出力電圧との電圧差（センサの出力電圧）の波形図である。

符号の説明

１コア
１ａ磁束伝達部
１ｂ磁束遮断部
２励磁コイル
３第１検出コイル
４第２検出コイル
５第１内側ヨーク
５ａ磁束伝達部
５ｂ磁束遮断部
６第２内側ヨーク
６ａ磁束伝達部
６ｂ磁束遮断部
７第１外側ヨーク
７ａ磁束伝達部
７ｂ磁束遮断部
８第２外側ヨーク
８ａ磁束伝達部
８ｂ磁束遮断部

Claims

回転型コアと、該コアと同心状に配された励磁コイルと、該励磁コイルを挟むように配された第１、第２検出コイルと、前記励磁コイルと前記第１検出コイルとの間に配された第１内側ヨークと、前記励磁コイルと前記第２検出コイルとの間に配された第２内側ヨークとを備え、前記第１検出コイルの出力電圧と前記第２検出コイルの出力電圧との差電圧に基づいて前記コアの位置角度を検出する差動トランス型角度センサであって、
前記コアの外周部を、円弧角２４０°からなる磁束伝達部と円弧角１２０°からなる磁束遮断部とに分割して構成するとともに、
前記第１、第２内側ヨークの各内周部を、円弧角２４０°からなる磁束伝達部と円弧角１２０°からなる磁束遮断部とに分割して構成し、前記第１内側ヨークと前記第２内側ヨークとを、互いに１２０°の位相差をもって配したことを特徴とする差動トランス型角度センサ。
回転型コアと、該コアと同心状に配された励磁コイルと、該励磁コイルを挟むように配された第１、第２検出コイルと、前記第１検出コイルの端に配された第１外側ヨークと、前記第２検出コイルの端に配された第２外側ヨークとを備え、前記第１検出コイルの出力電圧と前記第２検出コイルの出力電圧との差電圧に基づいて前記コアの位置角度を検出する差動トランス型角度センサであって、
前記コアの外周部を、円弧角２４０°からなる磁束伝達部と円弧角１２０°からなる磁束遮断部とに分割して構成するとともに、
前記第１、第２外側ヨークの各内周部を、円弧角２４０°からなる磁束伝達部と円弧角１２０°からなる磁束遮断部とに分割して構成し、前記第１外側ヨークと前記第２外側ヨークとを、互いに１２０°の位相差をもって配したことを特徴とする差動トランス型角度センサ。
回転型コアと、該コアと同心状に配された励磁コイルと、該励磁コイルを挟むように配された第１、第２検出コイルと、前記第１検出コイルの端に配された第１外側ヨークと、前記第２検出コイルの端に配された第２外側ヨークと、前記励磁コイルと前記第１検出コイルとの間に配された第１内側ヨークと、前記励磁コイルと前記第２検出コイルとの間に配された第２内側ヨークとを備え、前記第１検出コイルの出力電圧と前記第２検出コイルの出力電圧との差電圧に基づいて前記コアの位置角度を検出する差動トランス型角度センサにおいて、
前記コアの外周部を、円弧角２４０°からなる磁束伝達部と円弧角１２０°からなる磁束遮断部とに分割して構成するとともに、
前記第１、第２外側ヨーク及び前記第１、第２内側ヨークの各内周部を、円弧角２４０°からなる磁束伝達部と円弧角１２０°からなる磁束遮断部とに分割して構成し、前記第１外側ヨーク及び前記第２内側ヨークと、前記第２外側ヨーク及び第１内側ヨークとを、互いに１２０°の位相差をもって配したことを特徴とする差動トランス型角度センサ。