JP2005249730A - 電磁誘導型変位センサ - Google Patents

Abstract

【課題】 電磁誘導型変位センサにおいて、検出コイル数を少なく抑えながら、高精度に変位検出ができるようにする。
【解決手段】 駆動コイル、検出コイルおよび駆動コイルと検出コイル間の電磁結合に影響を与える検出板を備える電磁誘導型変位センサにおいて、駆動コイル１２に整合させた検出コイル１４は第１、第２検出コイル１４１、１４２からなり、銅板の検出板１６は駆動コイル１２および検出コイル１４の長手方向にそって移動可能となっている。第１検出コイル１４１は矩形コイルの２箇所を交差させて３分割し、長手方向の両端部の１の長さに対して中間部の長さを２とし、第２検出コイル１４２は中央部で交差させて、等分に２分割してある。これにより、第１、第２検出コイルの出力はいずれも直線的に変化するから簡単な検出回路で正確に検出板の位置を求めることができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、部材の変位位置を非接触で検出する電磁誘導型変位センサに関する。

例えば車両におけるアクセルペダルの踏み込み量をポテンショメータで検出する方式では、磨耗や泥による作動不良の不具合を招きやすいので、近時、非接触で変位を検出する電磁誘導型変位センサが提案されている。このような例として、例えば特開２００２−３６５００６公報に開示された誘導ポジションセンサがある。

その基本概念は図７に示すように、駆動コイル（励磁コイル）６２と検出コイル（受信コイル）６４を配置した固定部材に対して、可動の誘導結合エレメント６６を配置したものである。検出コイル６４は途中で交差させてある。
駆動コイル６２に交流電圧を印加すると、駆動コイル６２と検出コイル６４の間の電磁結合により検出コイル６４に誘起電流が生じるが、誘導結合エレメント６６がないとした場合、検出コイル６４が交差して形成されているため、検出コイル６４から取り出される電圧は全体として０（ゼロ）となる。
しかし、誘導結合エレメント６６にも電磁結合により電流が流れ、誘導結合エレメント６６の位置によって電磁結合に異なる影響を与えるので、検出コイル６４の出力から固定部材６０に対する誘導結合エレメント６６の位置を検出することができる。

しかしながら、上記構成においては、励磁電流の変化や誘導結合エレメント６６と検出コイル６４間の距離変動などにより、検出コイル６４の出力が影響を受けるので、検出コイル６４として互いに位置をずらした２つのコイルを設けてその信号比から、誘導結合エレメント６６の位置を検出する。
さらに、検出コイル６４の出力は正弦波で非線形となるので、上記の特開２００２−３６５００６公報に開示された誘導ポジションセンサでは、さらに追加の検出コイルを設けて、出力信号のそれぞれ近似的に線形な領域を使用できるようにしている。
特開２００２−３６５００６公報

ところで、車両上に搭載されるこのようなセンサは通常２重化されて、一方が損傷等により作動不能となっても他方が作動状態を維持することにより、センサ入力を用いる制御装置の信頼性を確保するようにしている。
そこで、上述の誘導ポジションセンサにおいて検出回路を２重とするため、変位部材としての１つの誘導結合エレメント６６に対して２組の駆動コイルと検出コイルを例えば基板上に配置しようとすると、各コイルが通常複数巻きとされてそれぞれが相当のレイアウト面積を要するので、どうしてもサイズが大型化してしまうという問題がある。

また、各組において検出コイル６４として３個以上のコイルを用いたとしても、各コイルの出力は正弦波状に変化することに変わりないので、誘導結合エレメント６６の正確な位置算出のためには、アークタンジェント（Ａｒｃ ｔａｎｇｅｎｔ）の演算を行わねばならず、検出回路の評価部が複雑高価なものとなる。
したがって本発明は、上記従来の問題点に鑑み、２重化においても小型化が可能で、簡単な検出回路で高精度に変位を検出できる電磁誘導型変位センサを提供することを目的としている。

このため、本発明の電磁誘導型変位センサは、電磁誘導結合可能に配置された駆動コイルおよび検出コイルと、駆動コイルおよび検出コイルに対して相対的に移動可能な電磁結合部材と、駆動コイルを交流電圧で駆動する駆動部と、検出コイルに接続されて当該検出コイルの出力を基に電磁結合部材の位置を算出する評価部とを有し、駆動コイルが矩形形状を備え、検出コイルは、全体形状がそれぞれ駆動コイルと整合する第１検出コイルと第２検出コイルからなり、第１検出コイルと第２検出コイルはそれぞれクロス部により分割され、第２検出コイルは第１検出コイルより１／２周期ずらせて分割されて、第１検出コイルのクロス部と第２検出コイルのクロス部とが電磁結合部材の移動方向に交互に配置されているものとした。

第１、第２検出コイルの全体形状を駆動コイルと整合させるとともに、各検出コイルをクロス部により分割して両検出コイルのクロス部が交互となるようにすることにより、検出コイルの出力はいずれも直線的に変化するものとなるので、簡単な回路で検出板の位置を求めることができる。

次に、発明の実施の形態について説明する。
図１は実施の形態の構成を示すブロック図である。
電磁誘導型変位センサ１０は、２組のセンサ部、すなわち２組の駆動コイル１２（１２Ａ、１２Ｂ）と検出コイル１４（１４Ａ、１４Ｂ）、２つの検出回路２０（２０Ａ、２０Ｂ）、および検出板１６（１６Ａ、１６Ｂ）とから構成される。
駆動コイル１２Ａ、１２Ｂは共通の基板１１上に平行に配置され、検出コイル１４Ａ、１４Ｂはそれぞれ駆動コイル１２Ａ、１２Ｂに整合させて配置されている。

検出板１６Ａ、１６Ｂはそれぞれ銅板からなり、例えば車両上でアクセルペダルにリンク連結された可動板１５に取り付けられている。検出板１６Ａ、１６Ｂは、可動板１５が変位することにより、対応する組の駆動コイル１２および検出コイル１４の長手方向にそって移動可能とされており、それぞれ電磁結合部材を構成している。
各検出回路２０は、駆動コイル１２へ例えば周波数４ＭＨｚの交流電圧を印加する駆動部２２、第１検出コイル１４１および第２検出コイル１４２に接続されてその誘起電流から検出板１６の移動位置を評価算出する評価部２５とからなる。

各組は同一構成であるから、以下に、一方の組についてコイルの詳細を説明する。
検出コイル１４はそれぞれ第１検出コイル１４１と第２検出コイル１４２とからなっている。図２は駆動コイル、第１検出コイル１４１および第２検出コイル１４２の各形状を個別に示す図である。

図２の（ａ）は駆動コイル１２を示す。
図２の（ｂ）に示すように、第１検出コイル１４１は矩形コイルを２箇所のクロス部ｅｘ１（ｅｘ１１、ｅｘ１２）で交差させて、長手方向の両端部の１の長さに対して中間部が２の長さとなるように、３分割された形状となっている。
第２検出コイル１４２は、図２の（ｃ）に示すように、矩形コイルの長手方向中央部のクロス部ｅｘ２で交差させて、等分に２分割された形状となっている。
各クロス部ｅｘ１、ｅｘ２では、第１検出コイル１４１および第２検出コイル１４２の線分がそのコイルの長手方向に対してできるだけ直角に近い角度、好ましくは８０°以上で鋭く切り替っている。クロス部ｅｘ１、ｅｘ２のこのコイル長手方向に対する角度は、後掲の図３に示される第１検出コイル１４１および第２検出コイル１４２の出力における折れ曲がり部ｈａ、ｈｂの崩れに影響を与えるので、要求精度が高いほど直角に近づけるのがよい。

基板１１上において、図１に示されるように、駆動コイルの内側に第２検出コイル１４２が配置され、さらに第２検出コイル１４２の内側に第１検出コイル１４１が配置されて、互いが接近して隣接している。これらのコイルの長手方向に沿って検出板１６が移動可能となっている。検出板１６の移動方向の寸法は第２検出コイル１４２の長さの略１／４である。
以上により、第１検出コイル１４１はクロス部ｅｘ１により奇数分割され、第２検出コイル１４２はクロス部ｅｘ２により第１検出コイル１４１より１分割だけ少なく偶数分割されている。この結果、第１検出コイル１４１のクロス部ｅｘ１と第２検出コイル１４２のｅｘ２とは互いに１／２周期ずれたものとなり、検出板１６の移動方向に等間隔に交互に配置されたものとなる。

第１検出コイル１４１と第２検出コイル１４２に接続された検出回路２０では、両コイルからの出力を基に検出板１６の移動位置を検出する。
第１検出コイル１４１と第２検出コイル１４２は、全体形状が駆動コイル１２と同じ矩形で、検出板１６の移動方向に沿って、それぞれクロス部ｅｘ１、ｅｘ２を除いて駆動コイル１２と平行になっているので、その出力は直線状に変化する。
図３は、第１検出コイル１４１と第２検出コイル１４２の各出力電圧を示す。横軸Ｘは、駆動コイル１２の一端からの、検出板１６の駆動コイル１２の当該一端側端縁の距離位置である。なお、図３において検出板１６はＸ＝０の位置であるが、理解を容易にするため、検出板１６の上記一端側端縁は当該端縁における駆動コイル１２および第１、第２検出コイル１４１、１４２とずらせて示してある。
出力電圧の実線は第１検出コイル１４１の出力、破線は第２検出コイル１４２の出力を示している。

Ｘ＝０のとき、第１検出コイル１４１および第２検出コイル１４２の出力は、いずれもＶである。
Ｘの増大方向に順次に第１検出コイル１４１または第２検出コイル１４２のクロス部位置をｘ１、ｘ２、ｘ３とする。検出板１６がＸ＝０の位置からＸの増大方向に移動を開始すると、検出板１６の他端（太矢示で示す進行方向先端）が第１検出コイル１４１のクロス部ｅｘ１１を越えるので、第１検出コイル１４１の出力は減少する。

検出板１６がＸ＝ｘ１／２に来ると、検出板１６の中心がｘ１における第１検出コイル１４１のクロス部ｅｘ１１上に位置して当該クロス部の両側に等分に重なるので、第１検出コイル１４１の出力は０となる。こうして第１検出コイル１４１の出力は直線的に減少を継続し、Ｘ＝ｘ１において−Ｖとなる。
この間、検出板１６は第２検出コイル１４２における分割範囲内にあり、クロス部ｅｘ２に重ならないので、第２検出コイル１４２の出力は、検出板１６と各コイルとの間隙の変動や駆動コイル１２の励磁電流などがない限り一定のＶを維持する。この一定と想定されるＶ、および同様の−Ｖをそれぞれレベル値と呼ぶ。

Ｘ＝ｘ１を越えてＸ＝ｘ２に至るまでは、検出板１６はｘ２における第２検出コイル１４２のクロス部ｅｘ２に重なっていくので、第２検出コイル１４２の出力がレベル値（−Ｖ）まで直線的に減少する。そして、第１検出コイル１４１の出力はマイナスのレベル値（−Ｖ）を維持する。
つぎにＸ＝ｘ２を越えてＸ＝ｘ３に至る間は、検出板１６がクロス部ｅｘ１２に重なっていくので、第１検出コイル１４１の出力は、マイナスのレベル値（−Ｖ）から直線的にプラスのレベル値（Ｖ）まで増大して行き、一方、第２検出コイル１４２の出力はマイナスのレベル値（−Ｖ）を維持する。

各検出回路２０の評価部２５では、第１検出コイル１４１の出力と第２検出コイル１４２の出力を合成して評価対象とする。
図４に示すように、Ｘの前半では、第１検出コイル１４１の出力と第２検出コイル１４２の出力を加算して太線の評価線Ａとし、加算値がマイナスのレベル値（−Ｖ）に達した以後の後半では第２検出コイル１４２の出力にマイナスのレベル値（−Ｖ）の絶対値を加算した太線の評価線Ｂとする。

そして、評価線Ａ、Ｂの値とレベル値（Ｖ）またはレベル値（−Ｖ）との比をとることにより、励磁電流の変化や検出板と各コイル間の間隙の変動による第１検出コイル１４１および第２検出コイル１４２の出力のずれが吸収される。
これにより、評価部２５は、第１検出コイル１４１と第２検出コイル１４２の出力に基づく測定結果を上記比と対照して、検出板のＸ位置を求める。

以上、電磁誘導型変位センサ１０における一方の組について説明したが、他方の組についても構成は同じである。

実施の形態は以上のように構成され、駆動コイル、検出コイルおよびこれらに対して相対的に移動可能の検出板とを有する電磁誘導型変位センサにおいて、駆動コイル１２を矩形形状とし、検出コイルは全体形状がそれぞれ駆動コイル１２と整合する第１検出コイル１４１と第２検出コイル１４２で構成し、第１検出コイル１４１と第２検出コイル１４２の一方はクロス部により奇数分割し、他方は１分割だけ少なく偶数分割して、両検出コイルのクロス部ｅｘ１、ｅｘ２が検出板の移動方向に交互に配置されるようにした。
これにより、第１検出コイル１４１と第２検出コイル１４２の出力はいずれも直線的に変化するものとなり、アークタンジェントの演算から解放され、検出コイルに接続される評価部２５を簡単な回路として、検出板１６の位置を求めることができる。

とくに、第１検出コイル１４１のクロス部ｅｘ１と第２検出コイル１４２のクロス部ｅｘ２とが互いに等間隔になるように配置しているので、その等間隔に検出板の長さを整合させることにより、検出板１６の移動に伴い、一方の検出コイルの出力が変化する間、他方の検出コイルの出力はレベル値を維持するので、評価部２５での演算処理が一層簡単となる。

また、検出板１６と各コイルとの間隙の変動や駆動コイル１２への電圧変動の影響はレベル値（Ｖまたは−Ｖ）に現われるので、第１検出コイル１４１および第２検出コイル１４２の出力とレベル値との比をとることにより、検出板と各コイル間の間隙の変動や励磁電流の変化による影響が吸収されるから、検出コイルとして第１検出コイル１４１と第２検出コイル１４２の２つを備えるだけで、高精度に検出板１６の位置が検出できる。
信頼性確保のため、駆動コイル１２と検出コイル１４、および検出板１６からなるコイルセットを２組備えても、各組における検出コイルの個数が２つで済むので、コイルを実装する基板１１のサイズを小さくでき、小型化された変位センサとして実現できる。

つぎに、検出コイルの変形例について説明する。上述の実施の形態では第１、第２検出コイル１４１、１４２をそれぞれ１巻きのものとしているが、変形例は感度を高くするため各４重巻きとしたものである。
ここでは、第１検出コイル１４１Ａが１枚の基板３０の両面に形成され、第２検出コイル１４２Ａも別の１枚の基板４０の両面に形成される。

まず図５は変形例における第１検出コイル１４１Ａを示し、（ａ）は基板の表面側に形成されたコイルパターンであり、（ｂ）は基板の裏面側に形成されたコイルパターンを表面側から透視したものである。
基板３０の表面側において、コイルパターン３１を構成する線分は、左上端のリード部３２からコイルパターン３１の上辺の一部を形成して横方向に延びる線分１ａから、第１のクロス部ｅｘ１１で縦に下方へ延びる線分１ｂ、コイルパターン３１の下辺の一部を形成して横方向に延びる線分１ｃ、第２のクロス部ｅｘ１２で縦に上方へ延びる線分１ｄまでが順次連続している。
なお、この変形例で、クロス部ｅｘ１（ｅｘ１１、ｅｘ１２）および後述のクロス部ｅｘ２の設定位置は実施の形態におけると同一であり、コイルパターンの上辺から下辺へ、または下辺から上辺へ切り替わる。

また第２のクロス部ｅｘ１２からコイルパターン３１の上辺の一部を形成して横方向に延びる線分１ｆから、右端で縦に下方へ延びる線分１ｇ、コイルパターン３１の下辺の一部を形成して横方向に戻る線分１ｈ、第２のクロス部ｅｘ１２で縦に上方へ延びる線分１ｉ、コイルパターン３１の上辺の一部を形成して横方向に第１のクロス部ｅｘ１１へ戻る線分１ｊまでが順次連続している。
そして、第１のクロス部ｅｘ１１で縦に下方へ延びる線分１ｍから、コイルパターン３１の下辺の一部を形成して横方向に左端へ戻る線分１ｎ、左端で縦に上方へ延びる線分１ｏまでが順次連続している。
線分１ｄの先端と線分１ｆの先端は、スルーホールＨ１、Ｈ２を介して、裏面側に形成された連結線分１ｅで連結され、線分１ｊの先端と線分１ｍの先端は同様にスルーホールＨ３、Ｈ４を介して、裏面側の連結線分１ｋで連結されている。これにより、１巻き分のコイル１が形成される。

基板の表面側には、この１巻き分のコイル１の各線分に対して所定の間隔をおいて並列に線分３ａ〜３ｄ、３ｆ〜３ｊ、３ｍ〜３ｏが設けられ、スルーホールＨ５、Ｈ６と裏面側の連結線分３ｅ、スルーホールＨ７、Ｈ８と裏面側の連結線分３ｋで接続されてさらに１巻き分のコイル３が形成されている。
第１のクロス部ｅｘ１１において、線分１ｍと３ｍは線分１ｂと３ｂよりも左側に配置され、第２のクロス部ｅｘ１２においては、線分１ｄと３ｄは線分１ｉと３ｉよりも左側に配置されている。

つぎに、基板３０の裏面側において、左上端からコイルパターン３５の上辺の一部を形成して横方向に延びる線分２ａから、第１のクロス部ｅｘ１１で縦に下方へ延びる線分２ｂ、コイルパターン３５の下辺の一部を形成して横方向に第２のクロス部ｅｘ１２へ延びる線分２ｃまでが順次連続している。
第２のクロス部ｅｘ１２で縦に上方に延びる線分２ｅから、コイルパターン３５の上辺の一部を形成して横方向に延びる線分２ｆ、右端で縦に下方へ延びる線分２ｇ、コイルパターン３５の下辺の一部を形成して横方向に戻る線分２ｈ、第２のクロス部ｅｘ１２で縦に上方へ延びる線分２ｉ、コイルパターン３５の上辺の一部を形成して横方向に第１のクロス部ｅｘ１１へ戻る線分２ｊ、第１のクロス部ｅｘ１１で縦に下方へ延びる線分２ｋまでが順次連続している。

そして、第１のクロス部ｅｘ１１からコイルパターン３５の下辺の一部を形成して横方向に左端へ戻る線分２ｎから、左端で縦に上方へ延びる線分２ｏまでが順次連続している。
線分２ｃの先端と線分２ｅの先端は、スルーホールＨ９、Ｈ１０を介して、表面側に形成された連結線分２ｄで連結され、線分２ｋの先端と線分２ｎの先端は同様にスルーホールＨ１１、Ｈ１２を介して、表面側の連結線分２ｍで連結されている。これにより、１巻き分のコイル２が形成される。

基板３０の裏面側には、この１巻き分のコイル２の各線分に対して所定の間隔をおいて並列に線分４ａ〜４ｃ、４ｅ〜４ｋ、４ｎ、４ｏが設けられ、線分４ｃの先端と線分４ｅの先端がスルーホールＨ１３、Ｈ１４を介して表面側の連結線分４ｄで連結され、線分４ｋの先端と線分４ｎの先端がスルーホールＨ１５、Ｈ１６を介して表面側の連結線分４ｍで接続されてさらに１巻き分のコイル４が形成されている。左端で縦に上方へ延びる線分４ｏの先端にはリード部３３が接続している。
第１のクロス部ｅｘ１１において、線分２ｂと４ｂは線分２ｋと４ｋよりも左側に配置され、第２のクロス部ｅｘ１２においては、線分２ｉと４ｉは線分２ｅと４ｅよりも左側に配置されている。
表面側のコイルパターン３１と裏面側のコイルパターン３５は、透視したとき連結線分を除く各線分が互いに重なるように配置されている。

表面側の左端の線分１ｏの先端と裏面側の左端の線分２ａとがスルーホールＨ１７で接続され、線分２ｏの先端と線分３ａとが連結線分２ｘとスルーホールＨ１８で接続され、同様に線分３ｏの先端と線分４ａとがスルーホールＨ１９で接続されている。
これにより、基板３０の両面にわたってコイル１、２、３および４が順次に接続され、リード部３２、３３を両端とする４重巻きのコイルが、実施の形態における第１検出コイル１４１に対応する第１検出コイル１４１Ａとして形成されたことになる。

つぎに図６は第２検出コイル１４２Ａを示し、（ａ）は基板の表面側に形成されたコイルパターンであり、（ｂ）は基板の裏面側に形成されたコイルパターンを表面側から透視したものである。
基板４０の表面側において、コイルパターン４１を構成する線分は、左上端のリード部４２からコイルパターン４１の上辺の一部を形成して横方向に延びる線分５ａから、コイルパターン４１の長手方向中央部のクロス部ｅｘ２で縦に下方へ延びる線分５ｂ、コイルパターン４１の下辺の一部を形成して横方向に右端まで延びる線分５ｃ、右端で縦に上方へ延びる線分５ｄ、コイルパターン４１の上辺の一部を形成して横方向にクロス部ｅｘ２へ戻る線分５ｅまでが順次連続している。

またクロス部ｅｘ２で縦に下方へ延びる線分５ｇから、コイルパターン４１の下辺の一部を形成して横方向に左端へ戻る線分５ｈ、左端で縦に上方へ延びる線分５ｉまでが順次連続している。
線分５ｅの先端と線分５ｇの先端は、スルーホールＨ２０、Ｈ２１を介して、裏面側に形成された連結線分５ｆで連結されている。これにより、１巻き分のコイル５が形成される。

基板４０の表面側には、この１巻き分のコイル５の各線分に対して所定の間隔をおいて並列に線分７ａ〜７ｅ、７ｇ〜７ｉが設けられ、スルーホールＨ２２、Ｈ２３と裏面側の連結線分７ｆで接続されてさらに１巻き分のコイル７が形成されている。
クロス部ｅｘ２において、線分５ｇと７ｇは線分５ｂと７ｂよりも左側に配置されている。

つぎに、基板４０の裏面側において、左上端からコイルパターン４５の上辺の一部を形成して横方向に延びる線分６ａから、クロス部ｅｘ２で縦に下方へ延びる線分６ｂ、コイルパターン４５の下辺の一部を形成して横方向に右端まで延びる線分６ｃ、右端で縦に上方に延びる線分６ｄ、コイルパターン４５の上辺の一部を形成して横方向にクロス部ｅｘ２まで戻る線分６ｅ、クロス部ｅｘ２で縦に下方へ延びる線分６ｆまでが順次連続している。
クロス部ｅｘ２からコイルパターン４５の下辺の一部を形成して横方向に左端へ戻る線分６ｈと、左端で縦に上方へ延びる線分６ｉとが順次連続している。
線分６ｆの先端と線分６ｈの先端は、スルーホールＨ２４、Ｈ２５を介して、表面側に形成された連結線分６ｇで連結されている。これにより、１巻き分のコイル６が形成される。

基板４０の裏面側には、この１巻き分のコイル６各線分に対して所定の間隔をおいて並列に線分８ａ〜８ｆ、８ｈ、８ｉが設けられ、線分８ｆの先端と線分８ｈの先端がスルーホールＨ２６、Ｈ２７を介して、表面側の連結線分８ｇで連結されて、さらに１巻き分のコイル８が形成されている。左端で縦に上方へ延びる線分８ｉの先端にはリード部４３が接続している。
クロス部ｅｘ２において、線分６ｂと８ｂは線分６ｆと８ｆよりも左側に配置されている。
表面側のコイルパターン４１と裏面側のコイルパターン４５は透視したとき、連結線分を除く各線分が互いに重なるように配置されている。

表面側の左端の線分５ｉの先端と裏面側の左端の線分６ａとがスルーホールＨ２８で接続され、線分６ｉの先端と裏面側の左端の線分７ａとが連結線分６ｚとスルーホールＨ２９で接続され、同様に線分７ｉの先端と線分８ａとがスルーホールＨ３０で接続されている。
これにより、基板４０の両面にわたってコイル５、６、７および８が順次に接続され、リード部４２、４３を両端とする４重巻きのコイルが、実施の形態における第２検出コイル１４２に対応する第２検出コイル１４２Ａとして形成されたことになる。

実施の形態と同様に２つのセンサ部を構成するためには、第１検出コイル１４１Ａを基板３０を共通にして平行に２組形成し、第２検出コイル１４２Ａも基板４０を共通にして２組平行に形成して、両基板を重ねたとき各組の第１検出コイル１４１Ａと第２検出コイル１４２Ａが重なるように設定すればよい。
また、駆動コイルは、別の基板に形成してもよく、あるいは各検出コイル１４１Ａ、１４２Ａと共通の基板３０、４０に検出コイルを囲んで形成してもよい。駆動コイルを検出コイルと共通の基板に形成する場合に検出コイルの連結線分を横切る箇所では、検出コイルのコイルパターン形成の場合と同様に、スルーホールと連結線分を用いることができる。

第１、第２検出コイルの感度をとくに向上させたい場合には各検出コイルの巻き数を増大させることが必要であるが、単純に基板の１平面内にコイルパターンを繰り返し形成しようとすると、例えば４重巻きでは４本の線分を平行して並べることになり、センサ部の全体面積が大きくなってしまう。
この変形例によれば、基板の両面にコイルパターンを形成することにより、全体の面積を小型に抑えながら各検出コイルの４重巻きを実現して、検出コイルの感度を向上させることができる。したがって、検出コイルを小型化でき、それに伴って２重化への対応が容易となる。

なお、第１検出コイル１４１Ａの基板表面側のコイルパターンにおいて、第１のクロス部ｅｘ１１では左側上辺の線分１ａ、３ａから下辺へ縦に横切る線分１ｂと３ｂが右側に配置され、中央側上辺１ｊ、３ｊに連結されて下辺へ横切る線分１ｍと３ｍが左側に配置されるに対して、裏面側のコイルパターンでは、同じ第１のクロス部ｅｘ１１において左側上辺の線分１ａ、３ａから下辺へ縦に横切る線分２ｂと４ｂが表面側とは反対の左側に配置され、中央側上辺２ｊ、４ｊから下辺へ横切る線分２ｋと４ｋが右側に配置されているので、当該クロス部における縦の線分の位置が左右（コイルパターンの長手方向）にずれていても、その影響は表裏でキャンセルされる。
これは、第１検出コイル１４１Ａの第２のクロス部ｅｘ１２、および第２検出コイル１４２Ａのクロス部ｅｘ２においても同様である。これにより、各クロス部で縦に横切る各線分が同一線上になくても、検出板位置の高い検出精度が得られる。

なお、変形例では、基板の各面に各２本ずつのコイルパターンを形成して、表裏合わせて４重巻きとした例について説明したが、これに限定されず、基板のサイズにより許される範囲で、表裏各面に任意数のコイルパターンを形成して所望の複数巻きの検出コイルを得ることができる。

本発明の実施の形態の構成を示す図である。 実施の形態におけるコイルの形状を示す図である。 検出コイルの出力電圧を示す図である。 変位位置検出のための評価線を示す図である。 コイルの変形例を示す図である。 コイルの変形例を示す図である。 従来例を示す図である。

符号の説明

１〜８ コイル
１ａ〜１ｄ、１ｆ〜１ｊ、１ｍ〜１ｏ 線分
１ｅ、１ｋ、２ｄ、２ｍ、２ｘ、３ｅ、３ｋ 連結線分
２ａ〜２ｃ、２ｅ〜２ｋ、２ｎ、２ｏ 線分
３ａ〜３ｄ、３ｆ〜３ｊ、３ｍ〜３ｏ 線分
４ａ〜４ｃ、４ｅ〜４ｋ、４ｎ、４ｏ 線分
４ｄ、４ｍ、５ｆ、６ｇ、６ｚ、７ｆ、８ｇ 連結線分
５ａ〜５ｅ、５ｇ〜５ｉ、６ａ〜６ｆ、６ｈ、６ｉ 線分
７ａ〜７ｅ、７ｇ〜７ｉ、８ａ〜８ｆ、８ｈ、８ｉ 線分
１０ 電磁誘導型変位センサ
１１、３０、４０ 基板
１２、１２Ａ、１２Ｂ 駆動コイル
１４、１４Ａ、１４Ｂ 検出コイル
１４１、１４１Ａ 第１検出コイル
１４２、１４２Ａ 第２検出コイル
１５ 可動板
１６、１６Ａ、１６Ｂ 検出板
２０、２０Ａ、２０Ｂ 検出回路
２２ 駆動部
２５ 評価部
３１、３５、４１、４５ コイルパターン
３２、３３、４２、４３ リード部
ｅｘ１、ｅｘ１１、ｅｘ１２、ｅｘ２ クロス部
ｈａ、ｈｂ 折れ曲がり部
Ｈ１〜Ｈ３０ スルーホール

Claims (4)

1. 電磁誘導結合可能に配置された駆動コイルおよび検出コイルと、
   前記駆動コイルおよび検出コイルに対して相対的に移動可能な電磁結合部材と、
   前記駆動コイルを交流電圧で駆動する駆動部と、
   前記検出コイルに接続されて当該検出コイルの出力を基に前記電磁結合部材の位置を算出する評価部とを有し、
   前記駆動コイルが矩形形状を備え、
   前記検出コイルは、全体形状がそれぞれ前記駆動コイルと整合する第１検出コイルと第２検出コイルからなり、
   前記第１検出コイルと第２検出コイルはそれぞれクロス部により分割され、第２検出コイルは第１検出コイルより１／２周期ずらせて分割されて、第１検出コイルのクロス部と第２検出コイルのクロス部とが前記電磁結合部材の移動方向に交互に配置されていることを特徴とする電磁誘導型変位センサ。
2. 前記第１検出コイルのクロス部と第２検出コイルのクロス部とが、互いに等間隔に配置されていることを特徴とする請求項１記載の電磁誘導型変位センサ。
3. 前記評価部は、前記第１検出コイルと第２検出コイルの出力のレベル値との比に基づいて、前記電磁結合部材の位置を算出することを特徴とする請求項１または２記載の電磁誘導型変位センサ。
4. 前記第１検出コイルと第２検出コイルは、それぞれ対応する基板の両面にコイルパターンを形成して複数巻きとし、各基板を重ねて前記検出コイルを構成することを特徴とする請求項１から３のいずれか１に記載の電磁誘導型変位センサ。

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