JP2012514185A

JP2012514185A - ホール回転トランス及びそれで作られたホール回転角エンコーダ

Info

Publication number: JP2012514185A
Application number: JP2011542645A
Authority: JP
Inventors: 李鉄才; 周兆勇; 漆亜梅; 劉亜静; 湯平華; 楊貴杰; 蘇健勇; 王治国; 藍維隆; 寥志輝
Original assignee: シェンツェンアカデミーオブエアロスペーステクノロジー
Priority date: 2008-12-30
Filing date: 2008-12-30
Publication date: 2012-06-21
Also published as: US8179126B2; US20110267041A1; CN102203545A; CN102203545B; WO2010078683A1

Abstract

【課題】ホール回転トランスの精度を改善すること。
【解決手段】ホール回転トランスは、
回転トランスステータ（１）と、
線形ホール素子（３）と、
プリント回路基板（４）と、
永久磁石磁気リング（５）とを含み、
プリント回路基板（４）上にリング状ソフトフェライト（２）を配し、
リング状ソフトフェライト（２）の内側リング面に線形ホール素子（３）と同じ数設けられ、一様に分布される複数の凹溝（８）とを備え、
各線形ホール素子（３）は、それぞれ対応する凹溝（８）に配されてプリント回路基板（４）上にはんだ付けされ、各線形ホール素子（３）の磁場感度面は、永久磁石磁気リング（５）の磁極表面と互いに平行であり、ホール回転トランスは、ホール回転角エンコーダを構成することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明はモータ制御技術に係り、特に、ホール回転トランス及びそれで作られたホール回転角エンコーダに関し、ブラシレス直流サーボモータに用いられる。

従来の回転トランス（ｒｅｓｏｌｖｅｒ）は電磁式センサであり、同期リゾルバとも呼ばれる。それは角度を計測するための回転可能なセンサであり、回転している物体の回転軸の角度変位と角速度を計測することに用いられ、ステータとロータからなる。ステータ巻線がトランスの一次側として、励起電圧を受信し、励起周波数は一般的に４００、３０００及び５０００ＨＺなどを用いる。ロータ巻線がトランスの二次側として、電磁カップリングによって誘導電圧を得る。回転トランスの作動原理は通常のトランスとほぼ同じであり、違うところは通常のトランスの一次側、二次側巻線は相対的に固定であるため、出力電圧と入力電圧の比が定数であるのに対して、回転トランスの一次側、二次側巻線はロータの角度変位に従って相対的位置が変更し、それによってその出力電圧の大きさはロータの角度変位に従って変更し、出力巻線の電圧振幅がロータ回転角とサイン、コサインの関数関係、あるいはある回転トランスステータ関係を有し、あるいは一定の回転角範囲内で回転角と線形関係になる。

中国特許公告公報第ＣＮ２５６５１２３Ｙにおいて、線性ホール素子、永久磁石磁気リング、中空軸ロータ、ステータフレーム、フレーム後蓋、ステータコア及びホール集積回路のプリント基板を備えるホール回転トランスが開示され、ステータコアに４つの線性ホール素子が取り付けられ、電気角度を互いに９０°ずらし、さらに特定の多対電極の永久磁石磁気リングを採用し、ロータの中間にステータを支持する２つのボール軸受を有し、ステータの前端に連結するためのスプリング片を有する。この方法では、つぎの（１）〜（３）のような問題が存在する。（１）特定の多対電極の永久磁石磁気リングを採用することが必要で、磁気極の均一性に要求が高く、異なる極対数であるモータが通用できない。（２）一定の範囲で、確定の唯一のバイアスができなくなり、絶対角の位置に対する検出が不便である。（３）全体式構成とプロセスが複雑で、小型化を実現し難い。

中国特許公告公報第ＣＮ２００９７２８２４Ｙにおいて、前記問題に対して改善するようなホール回転トランスが開示され、線性ホール素子、永久磁石磁気リング、中空軸、ステータフレーム、ステータコア及びホール素子に連結するプリント回路基板を備え、その永久磁石が中空軸に固定し、その特殊なところはステータが環状で、ステータのコアに９０°の空間角度を間隔して少なくとも２つの取り付け穴を分布し、線性ホール素子が取り付け穴の中に固定することで、それによってホール素子の空間位置を限定する。しかし、線性ホール素子がステータのコアにある取り付け穴の中の位置は取り付けギャップ、ホール素子の外形寸法などの原因で、取り付け穴の上、下、左、右、前、後６つの自由度はいずれも位置偏差が存在する。また永久磁石磁気リングが中空軸に固定するため、位置偏差と垂直度偏差などが存在することは、いずれも回転トランスが出力した振幅誤差、位相誤差、及び函数誤差を引き起こす。また、永久磁石磁気リングの品質、取り付けの誤差に大きな関係を持ち、伝統的なホール回転トランスは誤差が大きくて誤差の一致性が悪い。

取り付けにおいて、径方向位置偏差０．１ｍｍが存在すれば、永久磁石の外径が１２ｍｍであることをとし、０．１ｍｍの円周に対して相対の位置偏差は０．１／（π×１２）＝０．２６５％である。この偏差は１°／３６０°＝０．２７８％に相当し、該ホール回転トランスにおける単一項の位置偏差は１°の誤差が生じることを示す。したがって、前記方法におけるホール回転トランス技術の角度の誤差は１°より良くはならない。また例えば、永久磁石磁気リングが中空軸に固定され、０．５°の垂直度偏差を存在することは、径方向の位置偏差が１２ｓｉｎ０．５°＝０．１ｍｍであることに相当し、これも１°の誤差を生じることになる。

永久磁石磁気リングは三次元空間磁場を生じ、線性ホール素子は接線磁場コンポーネントと径方向磁場コンポーネントの作用で電圧出力を生じる。中国特許公告公報第ＣＮ２００９７２８２４Ｙにおいて、４つの線性ホール素子を使用し、１８０°で配された２つの線性ホール素子の出力電圧を互いに引き算し、補償を定めるように、ロータを偏心させるが、ステータ、ロータの補償効果を補償しようとするが、径方向と接線磁場コンポーネントを同時に補償できなくため、良好な補償結果が得られないが、一般的には磁場の均一性問題と思われている。

前記原因のため、実際に現有のホール回転トランスの位置偏差は、ただ約２°−３°に達し、且つ誤差の一致性が悪い。

現有のホール回転トランスの精度及び精度一致性は全て悪く、その精度は従来の電磁誘導式回転トランスの精度より一桁低いため、とても低い精度の場合でしか適用できなかった。

また、スイッチタイプのホール回転角エンコーダに関する技術はすでに成熟しているものの、その精度と解像度は依然として同様に低く、一般的にただ１００ｄｐｉで、現有技術のホール回転トランスの精度はそれに相当する。

中国特許公告公報第２５６５１２３号中国特許公告公報第２００９７２８２４号

解決しようとする問題点は、は現有のホール回転トランスの精度が悪いという点である。

前記課題を解決するために、本発明は、回転トランスステータ、線性ホール素子、プリント回路基板及び永久磁石磁気リングを具備するホール回転トランスにおいて、前記プリント回路基板にリング状ソフトフェライトが取り付けられ、前記リング状ソフトフェライトの内輪面に線形ホール素子の数と同じ、均一に分布する複数の溝が設けられ、各のホール素子がそれと対応する溝に取り付けられ、さらに前記プリント回路基板に溶接し、且ついずれのホール素子の磁気面が永久磁石磁気リング（５）の磁気極の表面と互いに整列することを特徴とする。

更に、本発明のホール回転トランスにおいて、前記リング状ソフトフェライトの厚さが１−４ｍｍであり、電気アイロン或いはマルチチップのモータ用シリコンで作られ、前記リング状ソフトフェライトの軸方向幾何学の中心線は線性ホール素子磁気面の中心線と大体一致し、偏差が０．５ｍｒａ以下である
本発明のホール回転トランスにおいて、前記リング状ソフトフェライトにある各の溝の寸法はちょうど１つの線性ホール素子をタイトフィットして入れて、且つ各の溝の深さ寸法が０．０５−０．２ｍｍである。

本発明のホール回転トランスにおいて、前記永久磁石磁気リングはプラスチックボンドネオジム材料、或いはフェライト材料、或いはネオジム材料で作られてなり、前記永久磁石磁気リングはサインで分布する表面磁場を有し、且つ軸ブッシュによってモータ軸に固定し、回転する時にサインで分布する回転トランスロータエアギャップ磁場を生じ、前記回転トランスステータはロータとの間のエアギャップが５−２５ｍｍである。

本発明のホール回転トランスにおいて、前記回転トランスステータのハウジングは前記リング状ソフトフェライトと一体構成で、前記永久磁石磁気リングの前記軸ブッシュを取り付けることに用いられ、軸受によって前記回転トランスステータのハウジングに固定できる。

本発明のホール回転トランスにおいて、前記永久磁石磁気リングの磁極対数がＰ＝１である時に、前記線性ホール素子の数が４つで、前記リング状ソフトフェライトの内輪面に相応に４つ９０°を間隔して分布する溝が設けられ、各の線性ホール素子の理想的な出力はそれぞれＶ_１＝Ｖ_０＋Ｖｓｉｎθ、Ｖ_２＝Ｖ_０＋Ｖｃｏｓθ、Ｖ_３＝Ｖ_０−Ｖｓｉｎθ、Ｖ_４＝Ｖ_０−Ｖｃｏｓθである
本発明のホール回転トランスにおいて、前記永久磁石磁気リングの磁極対数がＰ＝Ｎで、Ｎが１より大きい自然数である時に、前記線性ホール素子の数が３つで、前記リング状ソフトフェライトの内輪面に相応に３つの１２０°電気角度を間隔して分布する溝が設けられ、各の線性ホール素子の理想的な出力はそれぞれＶ_１＝Ｖ_０＋ＶｓｉｎＮθ、Ｖ_２＝Ｖ_０＋ＶｓｉｎＮ（θ−１２０°）、Ｖ_３＝Ｖ_０＋ＶｓｉｎＮ（θ−２４０°）である。３つの追加の線性ホール素子を増設でき、相応に、前記リング状ソフトフェライトの内輪面が元の各の溝と１８０°を相対する位置にそれぞれに追加の溝が設けられ、さらに共に６つの線性ホール素子及び６つの溝を有し、前記６つの線性ホール素子の理想的な出力はそれぞれ、Ｖ_１＝Ｖ_０＋ＶｓｉｎＮθ、Ｖ_２＝Ｖ_０＋ＶｓｉｎＮ（θ−１２０°）、Ｖ_３＝Ｖ_０＋ＶｓｉｎＮ（θ−２４０°）、Ｖ_４＝Ｖ_０−ＶｓｉｎＮθ、Ｖ_５＝Ｖ_０−ＶｓｉｎＮ（θ−１２０°）、Ｖ_６＝Ｖ_０−ＶｓｉｎＮ（θ−２４０°）である。

本発明はまたホール回転角エンコーダを提供し、回転角変換回路を備え、さらに前記ホール回転トランスを備え、前記回転角変換回路は、ホール回転トランスが出力した模擬出力電圧をデジタル量に転換することに用いられ、さらに計算によって二相が正と負の符号付き回転トランスデジタル量を獲得するＡ／Ｄ転換モジュールと、前記Ａ／Ｄ転換モジュールの出力結果をフィードバックした回転角エンコーダ出力信号Φとベクトル回転変換計算をすることに用いられ、ベクトル回転変換回路の出力偏差信号を生じるベクトル回転変換回路と、偏差信号を零に漸近することに用いられ、エンコーダの出力信号Φが完全に入力回転角θを追跡する目的に達する比例インテグラル調整器と、速度出力信号ωを獲得するフィルターと、エンコーダの出力信号Φを獲得し、且つΦ＝θが成立するインテグラル回路とを備える。

本発明のホール回転角エンコーダはデジタルシグナルプロセッサＤＳＰ或いはデジタルシグナルプロセッサＭＣＵを採用して実現でき、或いは純粋なハードウェアＦＰＧＡ或いはＡＳＴＣを採用して実現する。

上記のような構成により、リング状ソフトフェライトはエアギャップ磁場の波形を校正し、且つ各のホール素子の位置が良く固定でき、全体のホール回転トランスの精度は伝統的な電磁誘導式回転トランスより高く、その振幅誤差、位相誤差、函数誤差が小さく、取り付け偏差に敏感ではなく、一致性が良く、構成、製造プロセスが簡単だけでなく、複数の出力形式の回転角エンコーダを形成できる。

本発明の実施形態におけるホール回転トランスの局所の構成を示す図である。図１ＡのＣ方向から見た、いくつかの二次的な部品を省略したものである。本発明の実施形態における４つの線性ホール素子の模擬出力の波形図である。図２に示す模似出力が引き算した後の波形図である。本発明の実施形態におけるホール回転角エンコーダの機能ブロック図である。図４に示すホール回転角エンコーダの３６０°出力デジタル量である。本発明の実施形態におけるホール回転角エンコーダの増分パルスデジタル量である。

以下、本発明について図面と具体的な実施形態を参照しながらさらに説明する。図１Ａと図１Ｂに示すように、本実施形態のホール回転トランスは、回転トランスステータ１、線性ホール素子３、ホール素子に連結するプリント回路基板４、及び回転トランスロータ軸ブッシュ６に取り付けられる永久磁石磁気リング５を備える。永久磁石磁気リング５はサインで分布する表面磁場を有し、磁極対数がＰ＝１で、軸ブッシュ６によってモータ軸７に固定し、モータが回転する時にサインで分布する回転トランスロータエアギャップ磁場を生じる。プリント回路基板４にリング状ソフトフェライト２が取り付けられ、リング状ソフトフェライトに２Ｐ＝４個の９０°を間隔にして分布する凹溝８を有し、２Ｐ＝４個の線性ホール素子Ｈ０、Ｈ９０、Ｈ１８０、Ｈ２７０がお互いに９０°の差でプリント回路基板４に溶接し、且つ凹溝の内に近い。線性ホール素子３の磁気面は永久磁石磁気リング５の磁極表面とお互いに整列し、且つ回転トランスステータがロータとの間に均一なエアギャップを有することを保持する。２Ｐ＝４個の線性ホール素子の理想的な出力はそれぞれＶ_１＝Ｖ_０＋Ｖｓｉｎθ、Ｖ_２＝Ｖ_０＋Ｖｃｏｓθ、Ｖ_３＝Ｖ_０−Ｖｓｉｎθ、Ｖ_４＝Ｖ_０−Ｖｃｏｓθである。図２は４つの線性ホール素子の出力を模擬する波形図である。

ここで、プリント回路基板４に取り付けられるリング状ソフトフェライト２の磁気収集作用を利用し、永久磁石磁気リング５が生じたロータエアギャップ磁場にある接線コンポーネントを全部径方向コンポーネントに転換し、リング状ソフトフェライトのいかなる形状がエアギャップ磁場の波形かを決定するため、リング状ソフトフェライトに９０度の間隔を有する４つの凹溝の直交性と、線性ホール素子の出力信号を決定する直交性は、線性ホール素子がプリント回路基板にある溶接偏差とあまり関係なく、各の凹溝の幅寸法は線性ホール素子がきっちり入る程度を標準とし、このようにして、ホール回転トランスの位相誤差を小さくする。さらに、永久磁石磁気リングはプラスチックボンドネオジム材料を採用する。

該実施形態において、リング状ソフトフェライト２の磁気収集作用を利用し、線性ホール素子３磁気面が永久磁石磁気リング５までの極面の距離は１５ミリメートルで、エアギャップ磁場の高次高調波の振幅が高調波周波数とはハイパワーで減衰するため、エアギャップ磁場の正弦性が永久磁石磁気リング５の質量と関係が小さく、それで該実施形態においてホール回転トランスの函数誤差が小さく、且つステータ、ロータ軸方向取り付け寸法とは無関係である。

リング状ソフトフェライト２の厚さは３．５ｍｍであり、電気アイロンを採用し、リング状ソフトフェライト２の軸方向幾何学の中心線は線性ホール素子３磁気面の中心線とほぼ一致し、軸方向の取り付け偏差は０．５ｍｍ以下である。回転トランスステータがロータとの間のエアギャップは５−２５ｍｍの範囲であり、異なる材料を採用する永久磁石磁気リング、線性ホール素子の飽和磁束密度と関係があり、永久磁石磁気リングの磁気エネルギーが高ければほど、エアギャップが大きく、線性ホール素子の飽和磁束密度が高ければ高いほど、エアギャップが大きく、該実施形態においてそれが１５ミリメートルである。

前記ホール回転トランスを回転角変換回路と組み合わせ、回転角エンコーダを形成でき、４つの線性ホール素子の出力が回転角変換回路と接続し、該回転角変換回路はＡ／Ｄ転換モジュールによって、４つの線性ホール素子の模擬出力電圧Ｖ_１、Ｖ_２、Ｖ_３、Ｖ_４（図２に示すように）を、デジタル量ＤＶ_１、ＤＶ_２、ＤＶ_３、ＤＶ_４に替えてから、Ｄｃｏｓθ＝ＤＶ_１−ＤＶ_３とＤｓｉｎθ＝ＤＶ_２−ＤＶ_４数字計算を行い、ＤｃｏｓθとＤｓｉｎθ二相が正と負の符号付き回転トランスデジタル量を獲得する。リング状ソフトフェライトの作用と大部分のロータエアギャップ磁場にある接線コンポーネントを取り除くことにより、ロータはステータに対して少量の径方向、軸方向取り付け偏差が存在し、ＤｃｏｓθとＤｓｉｎθ二相信号の振幅及び位相偏差は生じない。

リング状ソフトフェライトの磁気収集作用を説明するため、径方向取り付け偏差が生じたＶ_１、Ｖ_２、Ｖ_３、Ｖ_４の偏差は±ΔＶとし、
Ｖ_１＝Ｖ_０（Ｖ＋ΔＶ）ｓｉｎθ
Ｖ_２＝Ｖ_０＋（Ｖ＋ΔＶ）ｃｏｓθ
Ｖ_３＝Ｖ_０−（Ｖ−ΔＶ）ｓｉｎθ
Ｖ_４＝Ｖ_０−（Ｖ−ΔＶ）ｃｏｓθ
Ｖ_１−Ｖ_３＝＝２Ｖｓｉｎθ
Ｖ_２−Ｖ_４＝２Ｖｃｏｓθ
とする。

図３は該実施形態における４つの線性ホール素子の模似出力は引き算した後の波形図であり、それらは取り付け偏差と関係ない。

図４に示すように、続いてＶ_２−Ｖ_４＝２ＶｃｏｓθとＶ_１−Ｖ_３＝＝２Ｖｓｉｎθのデジタル量Ｄｃｏｓθ及びＤｓｉｎθ二相が正と負の符号付き回転トランスデジタル量をベクトル回転変換（ＣＯＲＤＩＣ計算方法）回路に送り、該回路にフィードバックした回転角エンコーダの出力信号Φとベクトル回転変換計算を行い、ベクトル回転変換回路の出力Ｋｓｉｎ（θ−Φ）偏差信号を生じてから、比例インテグラル（ＰＩ）調整器に送り、調整器の作用は偏差信号を零に漸近し、エンコーダの出力信号Φは完全に入力回転角θを追跡する目的に達し、インテグラル（ＰＩ）調整器の出力正比例θの変化に比例する。続いてフィルターに送って速度出力信号ωを獲得し、且つ同時にインテグラル回路に送ってエンコーダの出力信号φ（φ＝θ）を獲得する。図５において、ホール回転角エンコーダ３６０°デジタル量信号φと３６０°機械回転角の関係を示す。

本実施形態のホール回転角エンコーダにおいて、回転角変換回路は内にＡ／Ｄモジュール付きデジタルシグナルプロセッサＭＣＵを採用して実現し、インテグラル回路がエンコーダの出力信号Φを獲得し、それがデジタル量で、デジタルポートによって出力し、チップセレクトを利用でき、チップ内にＤ／Ａ変換モジュールを選んで模擬量を出力する。

前記回転角変換回路は純粋なハードウェアであるＦＰＧＡを採用して実現し、さらに純粋なハードウェアであるＡＳＩＣを採用して実現し、前記インテグラル回路はエンコーダの出力信号Φを獲得し、それはデジタル量であって、デジタルポートを介して出力し、チップ内にＤ／Ａ変換モジュールを利用して模擬量を出力できる。

該実施形態において、ロータ磁極対数はＰ＝１であり、３６０°機械回転角を検出できるため、それは絶対値ホール回転トランスとホール回転角エンコーダであり、その応用分野を拡大するため、検出した３６０°絶対値機械回転角信号をデジタル的方法で情報量を低下させ、増量形式の回転角信号に転換してデジタルポートを介して出力する。図６はホール回転角エンコーダ増分パルスデジタル量出力信号波形であり、Ｕ_ＺはＺパルス信号であり、Ｕ_ａ、Ｕ_ｂは二相増分パルス信号である。

該実施形態において、回転トランスのステータハウジングはリング状ソフトフェライト２と一体構成で、永久磁石磁気リング５を取り付ける回転トランスロータ軸ブッシュ６は軸受によってステータハウジングに固定し、組立式回転トランスを形成する。本実施形態のホール回転トランスの精度は１−３角度分に達し、ホール回転角エンコーダの精度は１−３角度分に達し、解像度は１６位以上に達することができる。

本発明の他の実施形態は多極ホール回転トランスであり、永久磁石磁気リングが正弦分布する表面磁場を有し、磁極対数はＰ＝Ｎ＝４で、８極のホール回転トランスであり、永久磁石磁気リングは軸ブッシュによってモータ軸に固定し、モータが回転するときに正弦分布する回転トランスロータエアギャップ磁場を生じ、プリント回路基板にリング状ソフトフェライトが設けられ、リング状ソフトフェライトにおいて３つの１２０°の電気角度を間隔として分布する凹溝を有し、３つの線性ホール素子は１２０°の電気角度でプリント回路基板に溶接され凹溝の内に近く、線性ホール素子の磁気面は磁極表面と互いに平行をなし、且つ回転トランスステータがロータとの間に均一なエアギャップを有することを保持し、３つの線性ホール素子の理想的な出力はそれぞれ、Ｖ_１＝Ｖ_０＋ＶｓｉｎＮθ、Ｖ_２＝Ｖ_０＋ＶｓｉｎＮ（θ−１２０°）、Ｖ_３＝Ｖ_０＋ＶｓｉｎＮ（θ−２４０°）である。

ロータがステータに対して少量の径方向取り付け偏差が出力に対する影響を補償するため、リング状ソフトフェライトの３つの凹溝が相対する１８０°機械位置において、さらに３つの凹溝を追加し、それに相応してさらに３つの線性ホール素子を追加して、６つの線性ホール素子の理想的な出力はそれぞれ、Ｖ_１＝Ｖ_０＋ＶｓｉｎＮθ、Ｖ_２＝Ｖ_０＋ＶｓｉｎＮ（θ−１２０°）、Ｖ_３＝Ｖ_０＋ＶｓｉｎＮ（θ−２４０°）、Ｖ_４＝Ｖ_０−ＶｓｉｎＮθ、Ｖ_５＝Ｖ_０−ＶｓｉｎＮ（θ−１２０°）、Ｖ_６＝Ｖ_０−ＶｓｉｎＮ（θ−２４０°）となる。本実施形態の多極ホール回転トランスの精度が１−３角度分に達し、ホール回転角エンコーダの精度が１−３角度分に達し、解像度は１６位以上に達することができる。

本発明のもう１つの実施形態において、多極ホール回転トランスで、その永久磁石磁気リングが正弦分布する表面磁場を有し、磁極対数はＰ＝１８０であって、３６０極ホール回転トランスであり、それで６つの線性ホール素子の理想的な出力はそれぞれ、Ｖ_１＝Ｖ_０＋ＶｓｉｎＮθ、Ｖ_２＝Ｖ_０＋ＶｓｉｎＮ（θ−１２０°）、Ｖ_３＝Ｖ_０＋ＶｓｉｎＮ（θ−２４０°）、Ｖ_４＝Ｖ_０−ＶｓｉｎＮθ、Ｖ_５＝Ｖ_０−ＶｓｉｎＮ（θ−１２０°）、Ｖ_６＝Ｖ_０−ＶｓｉｎＮ（θ−２４０°）となる。本実施形態の多極ホール回転トランスの精度は１−３秒角までに達する。本多極ホール回転角エンコーダの精度は１−３秒角までに達し、解像度が２１位までに達することができる。

１回転トランスステータ
２リング状ソフトフェライト
３線性ホール素子
４プリント回路基板
５永久磁石磁気リング
６軸ブッシュ
７モータ軸
８凹溝
Ｈ０、Ｈ９０、Ｈ１８０、Ｈ２７０４つの線性ホール素子

Claims

回転トランスステータ（１）と、線形ホール素子（３）と、プリント回路基板（４）と、永久磁石磁気リング（５）を具備するホール回転トランスにおいて、
前記プリント回路基板（４）上にリング状ソフトフェライト（２）を有し、該リング状ソフトフェライトの内側リング面に、線形ホール素子の個数と同じ数設けられ一様に分布される複数の凹溝（８）を有し、各線形ホール素子は、対応する前記凹溝内に配され前記プリント回路基板上にはんだ付けされ、各線形ホール素子の磁気感度面は、前記永久磁石磁気リングの磁極表面と互いに相対することを特徴とするホール回転トランス。
前記リング状ソフトフェライトの厚さは１〜４ｍｍであり、電気アイロンあるいはマルチチップのモータ用シリコンにより生成されたものであり、前記リング状ソフトフェライトの軸は幾つかの中心線に向って線形ホール素子の磁気感度面の中心線と重合し、偏差は０．５ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１に記載のホール回転トランス。
前記リング状ソフトフェライトの各凹溝の寸法は、線形ホール素子がきっちり入る大きさであり、各凹溝の深さは０．０５〜０．２ｍｍであることを特徴とする請求項２に記載のホール回転トランス。
前記永久磁石磁気リングは、プラスチックにネオジム鉄ボロン材料を粘着したもの、または四三酸化鉄、あるいはネオジム鉄ボロンにより生成されたものであり、正弦分布の表面磁場を有し、ブッシュを介してモータ軸上に固定され回転する時、正弦分布のロータリトランスフォーム回転体エアギャップ磁場を生じさせ、前記回転トランスステータの回転体との間のエアギャップは５〜２５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のホール回転トランス。
前記回転トランスステータ（１）の外側ケースは前記リング状ソフトフェライトと一体に結合され、前記永久磁石磁気リングを取り付ける前記ブッシュは、ベアリングを介して前記回転トランスステータ（１）の外側ケース上に固定されることを特徴とする請求項４に記載のホール回転トランス。
前記永久磁石磁気リングの磁極対数はＰ＝１であり、前記線形ホール素子の個数は４であり、前記リング状ソフトフェライトの内側リング面において４つの間隔が９０度分布の凹溝を有し、各線形ホール素子の理想的出力はそれぞれＶ_１＝Ｖ_０＋Ｖｓｉｎθ、Ｖ_２＝Ｖ_０＋Ｖｃｏｓθ、Ｖ_３＝Ｖ_０−Ｖｓｉｎθ、Ｖ_４＝Ｖ_０−Ｖｃｏｓθであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のホール回転トランス。
前記永久磁石磁気リングの磁極対数はＰ＝Ｎ（Ｎは１より大きな自然数）であり、前記線形ホール素子の個数は３であり、前記リング状ソフトフェライトの内側リング面において３つの間隔が１２０度分布の凹溝を有し、各線形ホール素子の理想的出力はそれぞれＶ_１＝Ｖ_０＋ＶｓｉｎＮθ、Ｖ_２＝Ｖ_０＋ＶｓｉｎＮ（θ−１２０°）、Ｖ_３＝Ｖ_０＋ＶｓｉｎＮ（θ−２４０°）であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のホール回転トランス。
更に３つの線形ホール素子を付加し、相対して、前記リング状ソフトフェライトの内側リング面上のもともとの各凹溝とは１８０度ことなる位置において１つ付加の凹溝を配し、６つの線形ホール素子および６つの凹溝を有し、前記６つの線形ボール部の理想的出力はそれぞれＶ_１＝Ｖ_０＋ＶｓｉｎＮθ、Ｖ_２＝Ｖ_０＋ＶｓｉｎＮ（θ−１２０°）、Ｖ_３＝Ｖ_０＋ＶｓｉｎＮ（θ−２４０°）、Ｖ_４＝Ｖ_０−ＶｓｉｎＮθ、Ｖ_５＝Ｖ_０−ＶｓｉｎＮ（θ−１２０°）、Ｖ_６＝Ｖ_０−ＶｓｉｎＮ（θ−２４０°）であることを特徴とする請求項７に記載のホール回転トランス。
回転角変換回路を有するホール回転角エンコーダにおいて、
請求項１乃至８のいずれか一項に記載のホール回転トランスを有し、
ホール回転トランスが出力する模擬出力電圧をデジタル量に変換し、さらに演算により２つの相帯正負のロータリトランスフォームデジタル量を取得するＡ／Ｄ変換モジュールと、
前記Ａ／Ｄ変換モジュールの出力結果とフィードバックされた回転角エンコーダの出力信号Φに対してベクトルロータリ変換演算を行い、ベクトルロータリ変換回路の出力偏差信号を生成するベクトルロータリ変換回路と、
偏差信号を０に近づけ、エンコーダの出力信号Φを入力回転角θまで完全追跡するための比例積分調節器と、
速度出力信号ωを得るためのフィルターと、
エンコーダの出力信号Φ（Φ＝θ）を得るための積分回路とを具備することを特徴とするホール回転角エンコーダ。
前記回転角変換回路は、デジタル信号処理器ＤＳＰあるいはモノクロ装置ＭＣＵを採用することにより実現し、あるいは純ハードウェアのＦＰＧＡあるいはＡＳＩＣを採用することにより実現することを特徴とする請求項９に記載のホール回転角エンコーダ。