JP2014092482A

JP2014092482A - Position sensor

Info

Publication number: JP2014092482A
Application number: JP2012243758A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Manabe; 祐一真鍋; Tetsuji Inoue; 鉄治井上
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd
Priority date: 2012-11-05
Filing date: 2012-11-05
Publication date: 2014-05-19

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a position sensor that imparts an output waveform to be obtained by a detection coil an offset effect by a simple method, and is inexpensive in costs.SOLUTION: A rotary encoder 8 has: a stator 9 that has a planar exciting coil 30 and a detection coil 20 which are laminated and arranged; and a rotor 10 that is arranged to face the stator 9. The exciting coil 30 includes a first exciting coil pattern 30A and a second exciting coil pattern 30B that are wound and formed such that an exciting electric current flows in a mutually reverse direction, and the detection coil 20 includes a first detection coil pattern 20A to be arranged so as to be interposed in a movement direction of the rotor 10 between the first exciting coil pattern 30A and the second exciting coil pattern 30B. In the rotary encoder 8 in which an output of the first detection pattern 20A varies with a movement of the rotor 10, a first joint part 40A, in which a first connection line 21A connecting the first detection coil pattern 20A and a first output terminal 22A runs side by side with the first exciting coil pattern 30A, is provided.

Description

この発明は、可動子の動作位置を検出する為に使用されるものであって、固定子コイルが形成された固定子と、固定子と隙間を介して対向しながら動作可能に設けられた可動子と、を有する位置センサに関するものである。 The present invention is used to detect an operating position of a mover, and is provided with a stator on which a stator coil is formed, and a movable provided so as to be able to operate while facing the stator through a gap. And a position sensor having a child.

従来、位置センサに関する技術としては、例えば各分野で広く用いられている回転角センサを挙げることが出来る。自動車に搭載されるエンジンには、その回転速度や回転位相を検出する為に、回転角センサの１つであるクランク角を検出するロータリーエンコーダが採用されている。 Conventionally, as a technique related to the position sensor, for example, a rotation angle sensor widely used in each field can be cited. 2. Description of the Related Art A rotary encoder that detects a crank angle, which is one of rotation angle sensors, is employed in an engine mounted on an automobile in order to detect its rotation speed and rotation phase.

特許文献１には、リニアパルスモータの位置検出センサに関する技術が開示されている。可動子に励磁コイルと検出コイルが重ねて配置され、櫛歯状の磁性体で形成された固定子との位置変動を検出する。検出コイルからの出力変動で、可動子の位置を検出する位置センサである。 Patent Document 1 discloses a technique related to a position detection sensor of a linear pulse motor. An excitation coil and a detection coil are arranged on the mover so as to detect a positional variation with respect to a stator formed of a comb-like magnetic body. This is a position sensor that detects the position of the mover by fluctuation in output from the detection coil.

特許文献２には、レゾルバに関する技術が開示されている。位相差方式のレゾルバであり、励磁信号が入力する励磁コイル及び検出信号が検出する検出コイルを有し、励磁コイル又は検出コイルを設けた受動体の変位量に応じて変位する検出信号に基づいて変位量を検出するレゾルバにおいて、励磁コイルに励磁信号により高周波信号を変調した変調信号を復調して検出信号を得る方式を採用している。 Patent Document 2 discloses a technique related to a resolver. This is a phase difference type resolver, which has an excitation coil to which an excitation signal is input and a detection coil to be detected by a detection signal, and is based on a detection signal that is displaced according to the displacement amount of a passive body provided with the excitation coil or the detection coil. A resolver that detects the amount of displacement employs a method in which a detection signal is obtained by demodulating a modulation signal obtained by modulating a high-frequency signal with an excitation signal in an excitation coil.

特許文献３には、回転角度検出用センサに関する技術が開示されている。回転体と、回転体と共に回転可能に取り付けられた導体パターンとを有し、この導体パターンの幅寸法が周期的に変化するエンコーダ構造と、複数のインダクタンス素子とを有し、エンコーダ構造と間隔を有して対向配置されたセンサ本体とから回転角度検出用センサを構成している。 Patent Document 3 discloses a technique related to a rotation angle detection sensor. A rotating body, and a conductor pattern rotatably attached together with the rotating body, the encoder structure having a periodically changing width dimension of the conductor pattern, and a plurality of inductance elements. A rotation angle detection sensor is configured from the sensor body that is disposed opposite to the sensor body.

特開昭６１−２２６６１３号公報JP-A-61-226613 特開２０００−２９２２０５号公報JP 2000-292205 A 特開２００９−１２８３１２号公報JP 2009-128312 A

しかしながら、特許文献１乃至特許文献３の技術を位置センサに適用するには、次のような課題がある。 However, applying the techniques of Patent Documents 1 to 3 to a position sensor has the following problems.

近年、車載される位置センサは小型化及びコストダウンが求められているが、小型化及びコストダウンを追求すると、特許文献２に示すような高周波信号を用いる方式を採用し、コイルパターンの巻き数を減らすことが考えられる。しかしながら、コイルパターンの巻き数を減らすと、コイル線の長さの違い等が検出信号に大きく影響し、検出精度に影響する虞がある。特許文献１乃至特許文献３においては、これらの問題について言及されていない。検出信号を補正する補正回路を組み込むなどという方法も考えられるが、余計な回路を増やすとコストダウンの妨げになり、又、コイルパターン毎に調整した補正回路を組み込むことはスペース的な制約も大きくなると考えられ、好ましい手法とは言えない。 In recent years, position sensors mounted on vehicles have been required to be reduced in size and cost. However, in pursuit of reduction in size and cost, a method using a high-frequency signal as shown in Patent Document 2 is adopted, and the number of coil pattern turns Can be reduced. However, if the number of turns of the coil pattern is reduced, a difference in the length of the coil wire or the like greatly affects the detection signal, which may affect the detection accuracy. Patent Documents 1 to 3 do not mention these problems. Although a method of incorporating a correction circuit that corrects the detection signal is also conceivable, increasing the number of extra circuits will hinder cost reduction, and incorporating a correction circuit that is adjusted for each coil pattern has a large space restriction. Therefore, it is not a preferable method.

そこで、本発明はこのような課題を解決するために、検出コイルで得られる出力波形に単純な方法でオフセット効果を与え、安価な位置センサを提供することを目的とする。 Therefore, in order to solve such a problem, an object of the present invention is to provide an inexpensive position sensor by giving an offset effect to an output waveform obtained by a detection coil by a simple method.

前記目的を達成するために、本発明による位置センサは以下のような特徴を有する。 In order to achieve the above object, the position sensor according to the present invention has the following characteristics.

（１）平面状の励磁コイルと検出コイルとが積層されて配備された固定子と、前記固定子に対向して配備され、対向面側の磁気特性が移動方向に関し変動する可動子を有し、前記励磁コイルは、お互いに逆方向に励磁用電流が流れるように巻回されて形成された第１励磁コイルパターンと第２励磁コイルパターンとを含み、前記検出コイルは、前記第１励磁コイルパターンと、前記第２励磁コイルパターンとにより前記可動子の移動方向に挟まれるように配置される第１検出コイルパターンを含み、前記可動子の移動に伴い、前記第１検出コイルパターンと、前記第１励磁コイルパターン及び前記第２励磁コイルパターンとの結合の変化により、前記第１検出コイルパターンの出力が変動する位置センサにおいて、前記第１検出コイルパターンと第１出力端子とを接続する第１接続線と、前記第１励磁コイルパターンと、が並走する第１結合部分を設けたこと、を特徴とする。 (1) A stator having a flat excitation coil and a detection coil stacked and provided, and a mover provided to face the stator, and the magnetic characteristics of the facing surface side vary with respect to the moving direction. The excitation coil includes a first excitation coil pattern and a second excitation coil pattern that are wound so that excitation currents flow in opposite directions, and the detection coil is the first excitation coil. A first detection coil pattern disposed so as to be sandwiched in the moving direction of the mover by a pattern and the second excitation coil pattern, and with the movement of the mover, the first detection coil pattern, In the position sensor in which the output of the first detection coil pattern varies due to a change in the coupling between the first excitation coil pattern and the second excitation coil pattern, the first detection coil pattern When a first connection line for connecting the first output terminal, the said first excitation coil pattern, is provided with the first coupling part running parallel, characterized by.

上記（１）に記載の態様により、検出コイルで検出される出力振幅をオフセットすることが出来る。具体的には、以下に説明するような作用効果によるものである。第１検出コイルパターンが第１励磁コイルパターン及び第２励磁コイルパターンと重ねられ、第１検出コイルパターンが第１励磁コイルパターン及び第２励磁コイルパターンとは、３つの結合部分を形成する。１つは、第１検出コイルパターンと第１励磁コイルパターンとが形成する左辺結合部分、１つは第１検出コイルパターンと第２励磁コイルパターンとが形成する右辺結合部分、そして、もう１つが第１接続線と第１励磁コイルパターンとが形成する第１結合部分である。 According to the aspect described in (1) above, the output amplitude detected by the detection coil can be offset. Specifically, this is due to the effects described below. The first detection coil pattern is overlapped with the first excitation coil pattern and the second excitation coil pattern, and the first detection coil pattern forms three coupling portions with the first excitation coil pattern and the second excitation coil pattern. One is a left side coupling portion formed by the first detection coil pattern and the first excitation coil pattern, one is a right side coupling portion formed by the first detection coil pattern and the second excitation coil pattern, and the other is It is a 1st coupling | bond part which a 1st connection line and a 1st exciting coil pattern form.

第１励磁コイルパターンと第２励磁コイルパターンとはお互いに逆方向に励磁用電流が流れるように巻回されて形成されているので、左辺結合部分と右辺結合部分では逆方向の起電力が得られる。一方、第１結合部分では左辺結合部分と同じ方向の起電力を生じる為、第１結合部分に生ずる起電力は、左辺結合部分から得られる起電力を底上げする効果、即ち、検出コイル内に発生する電流波形に対してオフセット効果を与えることが出来る。つまり、位置センサとして位置検出に用いるのは、第１励磁コイルパターン及び第２励磁コイルパターンの、可動子の移動方向に対して直交する方向に配置される部分であり、第１結合部分に発生する起電力は、電流波形のオフセットに用いることができるのである。 Since the first exciting coil pattern and the second exciting coil pattern are formed so that the exciting current flows in the opposite directions, an electromotive force in the opposite direction is obtained at the left side coupling portion and the right side coupling portion. It is done. On the other hand, since the electromotive force in the same direction as the left side coupling portion is generated in the first coupling portion, the electromotive force generated in the first coupling portion is generated in the detection coil, that is, the effect of raising the electromotive force obtained from the left side coupling portion. An offset effect can be given to the current waveform. In other words, the position sensor used for position detection is a portion of the first excitation coil pattern and the second excitation coil pattern that is arranged in a direction orthogonal to the moving direction of the mover and is generated in the first coupling portion. The electromotive force to be used can be used for offsetting the current waveform.

このように第１接続線部を第１励磁コイルパターンに並走させるといった、比較的単純な方法でオフセット効果を得ることができる。そして、オフセット量は第１接続線部の長さを変更することで調整が可能となる。この結果、出力波形をオフセットさせ、簡易な回路構成で検波することで、正弦波状の出力が得られる。したがって、位置センサの低コスト化を図ることができる。 In this way, the offset effect can be obtained by a relatively simple method such as causing the first connection line portion to run parallel to the first excitation coil pattern. The offset amount can be adjusted by changing the length of the first connecting line portion. As a result, an output waveform is offset, and a sine wave-like output is obtained by detecting with a simple circuit configuration. Therefore, the cost of the position sensor can be reduced.

（２）（１）に記載の位置センサにおいて、前記励磁コイルは、前記第２励磁コイルパターンと逆方向に励磁用電流が流れるように巻回されて形成された第３励磁パターンを含み、前記検出コイルは、前記第２励磁コイルパターンと前記第３励磁コイルパターンとにより前記可動子の移動方向に挟まれるように配置される前記第２検出コイルパターンを含み、前記可動子の移動に伴う前記第２検出コイルパターンと、前記第２励磁コイルパターン及び前記第３励磁コイルパターンとの結合の変化により、前記第２検出コイルパターンの出力が変動し、前記第２検出コイルパターンと第２出力端子を接続する第２接続線と、前記第２励磁コイルパターンと、が並走する第２結合部分を設けたこと、を特徴とする。 (2) In the position sensor according to (1), the excitation coil includes a third excitation pattern formed by being wound so that an excitation current flows in a direction opposite to the second excitation coil pattern, The detection coil includes the second detection coil pattern arranged to be sandwiched between the second excitation coil pattern and the third excitation coil pattern in the movement direction of the mover, and the movement coil moves with the movement Due to a change in coupling between the second detection coil pattern and the second excitation coil pattern and the third excitation coil pattern, the output of the second detection coil pattern varies, and the second detection coil pattern and the second output terminal The second connection line connecting the two and the second exciting coil pattern is provided with a second coupling portion running in parallel.

上記（２）に記載の態様により、第２励磁コイルパターンの他辺側を第２検出コイル用に用いることができる。これは、第１励磁コイルパターンと第２励磁コイルパターン、第２励磁コイルパターンと第３励磁コイルパターンとがそれぞれ逆方向に電流が流れるように構成されており、第２励磁コイルパターン及び第３励磁コイルパターンによって形成された磁界の影響によって、第２検出用コイルパターンが起電力を得る。又この際に、第２結合部から得られる起電力によって、オフセット効果を得ることが可能となる。このように、第２励磁コイルパターンの右辺と左辺で第１検出コイルパターンと第２検出コイルパターンとに起電力を発生させることが可能となる為、省スペース化が実現でき、位置センサの小型化が可能となる。 According to the aspect described in (2) above, the other side of the second excitation coil pattern can be used for the second detection coil. The first exciting coil pattern and the second exciting coil pattern, and the second exciting coil pattern and the third exciting coil pattern are configured so that currents flow in opposite directions, respectively. The second detection coil pattern obtains an electromotive force due to the influence of the magnetic field formed by the excitation coil pattern. At this time, the offset effect can be obtained by the electromotive force obtained from the second coupling portion. As described above, since the electromotive force can be generated in the first detection coil pattern and the second detection coil pattern on the right side and the left side of the second excitation coil pattern, space saving can be realized, and the position sensor can be made compact. Can be realized.

（３）（２）に記載の位置センサにおいて、前記第１結合部分における、前記第１接続線と前記第１励磁コイルパターンとの間の結合量と、前記第２結合部分における、前記第２接続線と前記第２励磁コイルパターンとの間の結合量と、が異なること、を特徴とする。 (3) In the position sensor according to (2), a coupling amount between the first connection line and the first excitation coil pattern in the first coupling portion, and the second coupling portion in the second coupling portion. The amount of coupling between the connection line and the second excitation coil pattern is different.

第１励磁コイルパターン、第２励磁コイルパターン及び第３励磁コイルパターンと、第１検出コイルパターン及び第２検出コイルパターンは、それぞれ巻回数の少ないコイルで形成されている。このため、僅かなコイルパターンの線長さの差が検出信号に影響し、検出精度に影響してくる虞がある。しかしながら、第１接続線と第２接続線とをそれぞれ任意の長さに設定し、第１接続線と第１励磁コイルパターンとの間の結合量と、第２接続線と第２励磁コイルパターンとの間の結合量を異ならせることで、出力振幅のバラツキをコイル側で調整できる。このため、位置センサを製造する際のコストが削減できる。 The first excitation coil pattern, the second excitation coil pattern, and the third excitation coil pattern, and the first detection coil pattern and the second detection coil pattern are each formed of a coil having a small number of turns. For this reason, a slight difference in the wire length of the coil pattern may affect the detection signal and may affect the detection accuracy. However, the first connection line and the second connection line are set to arbitrary lengths, the coupling amount between the first connection line and the first excitation coil pattern, and the second connection line and the second excitation coil pattern. By varying the amount of coupling between the two, the variation in output amplitude can be adjusted on the coil side. For this reason, the cost at the time of manufacturing a position sensor can be reduced.

（４）請求項１に記載の位置センサにおいて、Ｚ相励磁コイルとして、Ｚ相第１励磁コイルパターンと、Ｚ相第２励磁コイルパターンとを備え、Ｚ相検出コイルとして、Ｚ相検出コイルパターンを備え、前記可動子は、非磁性金属製の可動子基体の上であって、前記Ｚ相検出コイルと対向する面に、Ｚ相検出用の透磁率の異なるＺ相検出用領域と、Ｚ相予備検出用の透磁率の異なるＺ相予備検出用領域と、を備え、前記Ｚ相予備検出用領域は、前記可動子の移動方向に前記Ｚ相検出用領域を挟む様に設けられていること、を特徴とする。 (4) In the position sensor according to claim 1, the Z-phase excitation coil includes a Z-phase first excitation coil pattern and a Z-phase second excitation coil pattern, and the Z-phase detection coil pattern includes a Z-phase detection coil pattern. The mover is located on a nonmagnetic metal mover base, on a surface facing the Z-phase detection coil, on a Z-phase detection region having a different magnetic permeability for Z-phase detection, and Z A Z-phase preliminary detection region having different magnetic permeability for phase preliminary detection, and the Z-phase preliminary detection region is provided so as to sandwich the Z-phase detection region in the moving direction of the mover. It is characterized by this.

上記（４）に記載の態様によって、Ｚ相信号の誤差を低減することが可能となる。これは、トリガー信号を検出するために用意されるＺ相検出用領域を挟む様にしてＺ相予備検出領域が設けられているためである。Ｚ相検出用領域は、単独で用意される場合にはＺ相検出コイルで検出される際に、検出されるトリガー信号の立ち上がりがなだらかになる。このため、トリガー信号の検出タイミングがずれる虞がある。しかし、Ｚ相検出用領域の両脇にＺ相予備検出用領域が設けられているため、Ｚ相予備検出用領域をＺ相検出コイルで検出することで、ダミートリガー信号が検出される。その後にＺ相検出用領域をＺ相検出コイルでトリガー信号を検出する結果となる。 According to the aspect described in (4) above, it is possible to reduce the error of the Z-phase signal. This is because the Z-phase preliminary detection area is provided so as to sandwich the Z-phase detection area prepared for detecting the trigger signal. When the Z-phase detection region is prepared independently, the rising edge of the detected trigger signal becomes gentle when detected by the Z-phase detection coil. For this reason, there is a possibility that the detection timing of the trigger signal is shifted. However, since the Z-phase preliminary detection area is provided on both sides of the Z-phase detection area, the dummy trigger signal is detected by detecting the Z-phase preliminary detection area with the Z-phase detection coil. Thereafter, the trigger signal is detected in the Z-phase detection region by the Z-phase detection coil.

この際に、直前のＺ相予備検出用領域によるダミートリガー信号の立ち下がりを検出するので、トリガー信号はシャープに立ち上がることになる。この結果、トリガー信号の検出信号がずれにくくなる。トリガー信号の検出精度が向上することで、位置センサの精度向上に貢献することが可能である。 At this time, since the trailing edge of the dummy trigger signal due to the immediately preceding Z-phase preliminary detection area is detected, the trigger signal rises sharply. As a result, the detection signal of the trigger signal is difficult to shift. By improving the detection accuracy of the trigger signal, it is possible to contribute to improving the accuracy of the position sensor.

第１実施形態の、ロータリーエンコーダの概略を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the outline of the rotary encoder of 1st Embodiment. 第１実施形態の、ステータの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the stator of 1st Embodiment. 第１実施形態の、検出コイルの平面図である。It is a top view of a detection coil of a 1st embodiment. 第１実施形態の、励磁コイルの平面図である。It is a top view of an exciting coil of a 1st embodiment. 第１実施形態の、検出コイルと励磁コイルが重ねられた様子を示す平面図である。It is a top view which shows a mode that the detection coil and the excitation coil of the 1st Embodiment were piled up. 第１実施形態の、検出コイルと励磁コイルとロータパターンとの対応を示す平面図である。It is a top view which shows a response | compatibility with a detection coil of 1st Embodiment, an exciting coil, and a rotor pattern. 第１実施形態の、ロータリーエンコーダの検出ブロック図である。It is a detection block diagram of a rotary encoder of a 1st embodiment. 第１実施形態の、励磁コイルと検出コイルに関する等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram regarding the exciting coil and the detection coil of the first embodiment. 第２実施形態の、Ｚ相検出構成を示す模式図である。（ａ）は、Ｚ相検出コイルの平面図である。（ｂ）は、Ｚ相励磁コイルの平面図である。（ｃ）は、ロータパターンの平面図である。It is a schematic diagram which shows the Z phase detection structure of 2nd Embodiment. (A) is a top view of a Z phase detection coil. (B) is a top view of a Z-phase excitation coil. (C) is a top view of a rotor pattern. 第２実施形態の、Ｚ相検出コイルでの出力波形を示すグラフである。It is a graph which shows the output waveform in the Z phase detection coil of 2nd Embodiment. 比較のために用意した、Ｚ相検出コイルでの出力波形を示すグラフである。It is a graph which shows the output waveform in the Z phase detection coil prepared for the comparison.

次に、本発明の第１の実施形態について、自動車のクランク軸に用意される回転角を検出する為のロータリーエンコーダに用いた具体例にて、図面を参照しつつ説明する。 Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings using a specific example used for a rotary encoder for detecting a rotation angle prepared for a crankshaft of an automobile.

図１に、第１実施形態の、ロータリーエンコーダ８の概略を斜視図に示す。位置センサの一種であるロータリーエンコーダ８は、図示しない回転軸に取り付けられた可動子となるロータ１０と、ロータ１０の外周の一部に対向して固設された固定子となるステータ９よりなる。ロータ１０は非磁性導電体金属を用いることが好ましいので、第１実施形態では非磁性のステンレスを用いた外径８０ｍｍ、幅１０ｍｍの円筒形状体を用いている。材質は非磁性で導電性を有する金属であれば、ステンレスの他には例えばアルミニウム等を用いることも出来る。 FIG. 1 is a perspective view schematically showing a rotary encoder 8 according to the first embodiment. A rotary encoder 8 which is a kind of position sensor includes a rotor 10 serving as a mover attached to a rotating shaft (not shown), and a stator 9 serving as a stator fixed to a part of the outer periphery of the rotor 10. . Since the rotor 10 is preferably made of a nonmagnetic conductive metal, the first embodiment uses a cylindrical body having an outer diameter of 80 mm and a width of 10 mm using nonmagnetic stainless steel. As long as the material is non-magnetic and conductive metal, for example, aluminum can be used in addition to stainless steel.

ロータ１０の表面にはロータパターン１３が形成される。ロータパターン１３は、非磁性導電領域を形成する非磁性金属と、フェライト等を用いた磁性材とが交互に配列されて形成されている。磁性体部１１は、フェライト等の磁性体粉末に樹脂バインダを混合したものを、スクリーン印刷によりロータ１０の外周表面に塗布して形成される。一方、非磁性導電領域である非磁性体部１２は磁性体部１１が塗布されないロータ１０の地金部分となる。つまり、磁性体部１１が所定の間隔で所定の幅に形成されることで、ロータ１０の外周表面にストライプのパターンとしてロータパターン１３が形成される。 A rotor pattern 13 is formed on the surface of the rotor 10. The rotor pattern 13 is formed by alternately arranging a nonmagnetic metal forming a nonmagnetic conductive region and a magnetic material using ferrite or the like. The magnetic body 11 is formed by applying a mixture of a magnetic powder such as ferrite and a resin binder to the outer peripheral surface of the rotor 10 by screen printing. On the other hand, the nonmagnetic part 12 which is a nonmagnetic conductive region is a bare metal part of the rotor 10 to which the magnetic part 11 is not applied. That is, the magnetic body portion 11 is formed with a predetermined width at predetermined intervals, whereby the rotor pattern 13 is formed as a stripe pattern on the outer peripheral surface of the rotor 10.

図２に、ステータ９の構成を斜視図に示す。ステータ９は、ステータ本体２６とフランジ状の取り付け部材２４と、回路部２５とを有しており、ステータ本体２６は取り付け部材２４に固設されている。なお、回路部２５は製品状態では本来モールド材に覆われているが、図２では説明のためにモールド材は省略して描かれている。ステータ本体２６の先端には基板２３が貼り付けられており、基板２３の上に検出コイル２０と励磁コイル３０が重ねて設けられている。 FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the stator 9. The stator 9 includes a stator body 26, a flange-like attachment member 24, and a circuit portion 25, and the stator body 26 is fixed to the attachment member 24. In addition, although the circuit part 25 is originally covered with the molding material in the product state, the molding material is omitted in FIG. 2 for explanation. A substrate 23 is affixed to the tip of the stator body 26, and a detection coil 20 and an excitation coil 30 are provided on the substrate 23 in an overlapping manner.

図３には、検出コイル２０の平面図を示す。図４には、励磁コイル３０の平面図を示す。検出コイル２０と励磁コイル３０は導電性の高い素材で形成されるコイルパターンで構成される。それぞれのコイルパターンは、導線部分が渦巻き状に３周弱形成されている。第１実施形態のコイルパターンは、スクリーン印刷やインクジェット印刷などの手法で描画されて形成されたものであるが、それ以外の手法で形成することを妨げない。 FIG. 3 shows a plan view of the detection coil 20. FIG. 4 shows a plan view of the exciting coil 30. The detection coil 20 and the excitation coil 30 are configured by a coil pattern formed of a highly conductive material. Each coil pattern has a conductive wire portion spirally formed with a little less than 3 turns. The coil pattern of the first embodiment is drawn and formed by a method such as screen printing or ink jet printing, but does not prevent the coil pattern from being formed by other methods.

検出コイル２０は、複数のコイルパターンが並べられて形成されており、それぞれ、第１検出コイルパターン２０Ａ、第２検出コイルパターン２０Ｂ、第３検出コイルパターン２０Ｃ、第４検出コイルパターン２０Ｄと称する。第１検出コイルパターン２０Ａは第１接続線２１Ａを介して第１出力端子２２Ａに接続される。第２検出コイルパターン２０Ｂは第１検出コイルパターン２０Ａの隣に所定の間隔を空けて配置され、第２接続線２１Ｂを介して第２出力端子２２Ｂと接続される。第３検出コイルパターン２０Ｃは第２検出コイルパターン２０Ｂの隣に所定の間隔を空けて配置され、第３接続線２１Ｃを介して第３出力端子２２Ｃと接続される。第４検出コイルパターン２０Ｄは第３検出コイルパターン２０Ｃの隣に所定の間隔である検出コイル間隔Ｘ１分を空けて配置され、第４接続線２１Ｄを介して第４出力端子２２Ｄと接続される。 The detection coil 20 is formed by arranging a plurality of coil patterns, and is referred to as a first detection coil pattern 20A, a second detection coil pattern 20B, a third detection coil pattern 20C, and a fourth detection coil pattern 20D, respectively. The first detection coil pattern 20A is connected to the first output terminal 22A via the first connection line 21A. The second detection coil pattern 20B is disposed adjacent to the first detection coil pattern 20A with a predetermined interval, and is connected to the second output terminal 22B via the second connection line 21B. The third detection coil pattern 20C is disposed adjacent to the second detection coil pattern 20B with a predetermined interval, and is connected to the third output terminal 22C via the third connection line 21C. The fourth detection coil pattern 20D is arranged next to the third detection coil pattern 20C with a predetermined interval of the detection coil interval X1, and is connected to the fourth output terminal 22D via the fourth connection line 21D.

励磁コイル３０は、第１励磁コイルパターン３０Ａと、第２励磁コイルパターン３０Ｂと、第３励磁コイルパターン３０Ｃと、第４励磁コイルパターン３０Ｄと、第５励磁コイルパターン３０Ｅと、が整列されて備えられている。隣り合う様に配置された第１励磁コイルパターン３０Ａと第２励磁コイルパターン３０Ｂ、第２励磁コイルパターン３０Ｂと第３励磁コイルパターン３０Ｃ、第３励磁コイルパターン３０Ｃと第４励磁コイルパターン３０Ｄ、第４励磁コイルパターン３０Ｄと第５励磁コイルパターン３０Ｅはそれぞれ異なる方向に電流が流れるように配線され、所定の間隔である励磁コイル間隔Ｘ２分を空けて配置されている。 The exciting coil 30 includes a first exciting coil pattern 30A, a second exciting coil pattern 30B, a third exciting coil pattern 30C, a fourth exciting coil pattern 30D, and a fifth exciting coil pattern 30E that are aligned. It has been. The first exciting coil pattern 30A and the second exciting coil pattern 30B, the second exciting coil pattern 30B and the third exciting coil pattern 30C, the third exciting coil pattern 30C and the fourth exciting coil pattern 30D, which are arranged adjacent to each other, The four excitation coil patterns 30D and the fifth excitation coil pattern 30E are wired so that currents flow in different directions, respectively, and are arranged with an excitation coil interval X2 that is a predetermined interval.

図５に、検出コイル２０と励磁コイル３０が重ねられた様子を平面図に示す。図６に、検出コイル２０とロータパターン１３との対応を平面図に示す。上述した様な構成の検出コイル２０と励磁コイル３０は、図５に示される様に基板２３上に形成される。検出コイル２０と励磁コイル３０が重ねられると、ロータ回転方向Ａにおけるそれぞれのコイルパターンの中心の線が重なる。これは、検出コイル間隔Ｘ１と励磁コイル間隔Ｘ２とが等しく設定されているためである。 FIG. 5 is a plan view showing a state in which the detection coil 20 and the excitation coil 30 are overlapped. FIG. 6 is a plan view showing the correspondence between the detection coil 20 and the rotor pattern 13. The detection coil 20 and the excitation coil 30 configured as described above are formed on the substrate 23 as shown in FIG. When the detection coil 20 and the excitation coil 30 are overlapped, the central line of each coil pattern in the rotor rotation direction A overlaps. This is because the detection coil interval X1 and the excitation coil interval X2 are set equal.

そして、検出コイル２０と励磁コイル３０とが重なる事で、第１検出コイルパターン２０Ａに接続する第１接続線２１Ａと、第１励磁コイルパターン３０Ａの短辺が並走する部分に第１結合部４０Ａが設けられる。また、第２検出コイルパターン２０Ｂに接続する第２接続線２１Ｂと、第２励磁コイルパターン３０Ｂの短辺が並走する部分に第２結合部４０Ｂが設けられる。また、第３検出コイルパターン２０Ｃに接続する第３接続線２１Ｃと、第３励磁コイルパターン３０Ｃの短辺が並走する部分に第３結合部４０Ｃが設けられる。また、第４検出コイルパターン２０Ｄに接続する第４接続線２１Ｄと、第４励磁コイルパターン３０Ｄの短辺が並走する部分に第４結合部４０Ｄが設けられる。 Then, when the detection coil 20 and the excitation coil 30 overlap each other, the first connection portion 21A connected to the first detection coil pattern 20A and the portion where the short sides of the first excitation coil pattern 30A run side by side are connected to the first coupling portion. 40A is provided. Moreover, the 2nd connection part 40B is provided in the part where the 2nd connection line 21B connected to the 2nd detection coil pattern 20B and the short side of the 2nd excitation coil pattern 30B run in parallel. In addition, a third coupling portion 40C is provided in a portion where the third connection line 21C connected to the third detection coil pattern 20C and the short side of the third excitation coil pattern 30C run in parallel. Further, a fourth coupling portion 40D is provided in a portion where the fourth connection line 21D connected to the fourth detection coil pattern 20D and the short side of the fourth excitation coil pattern 30D run in parallel.

検出コイル２０は、４信号検出方式を採用している。このため、図６に示される様に、第１検出コイルパターン２０Ａは、Ａ＋コイルとして、位相ズレ０°に設定される。第２検出コイルパターン２０Ｂは、Ｂ＋コイルとして、位相ズレ９０°に設定される。第３検出コイルパターン２０Ｃは、Ａ−コイルとして、位相ズレ１８０°に設定される。第４検出コイルパターン２０Ｄは、Ｂ−コイルとして、位相ズレ２７０°に設定される。磁性体部１１と非磁性体部１２の幅が３６０°の電気角Ｘ３となるので、電気角Ｘ３に対して第２検出コイルパターン２０Ｂは９０°だけ位相がずらされ、第３検出コイルパターン２０Ｃは１８０°だけ位相がずらされ、第４検出コイルパターン２０Ｄは２７０°だけ位相がずらされている。 The detection coil 20 employs a four-signal detection method. For this reason, as shown in FIG. 6, the first detection coil pattern 20A is set to a phase shift of 0 ° as an A + coil. The second detection coil pattern 20B is set to a phase shift of 90 ° as a B + coil. The third detection coil pattern 20C is set to a phase shift of 180 ° as an A-coil. The fourth detection coil pattern 20D is set to a phase shift of 270 ° as a B-coil. Since the width of the magnetic body portion 11 and the non-magnetic body portion 12 is an electrical angle X3 of 360 °, the phase of the second detection coil pattern 20B is shifted by 90 ° with respect to the electrical angle X3, and the third detection coil pattern 20C. Is shifted in phase by 180 °, and the fourth detection coil pattern 20D is shifted in phase by 270 °.

図７に、ロータリーエンコーダ８の検出ブロック図を示す。励磁コイル３０には２ＭＨｚ程度の高周波正弦派を入力している。これにより、励磁コイル３０の巻き線数を少なくすることが可能となる。第１検出コイルパターン２０Ａの端子は差動アンプ５１に接続されて信号Ｓ１を差動アンプ５１に入力する。差動アンプ５１では信号Ｓ１を差動増幅して信号Ｓ５を得る。第３検出コイルパターン２０Ｃは差動アンプ５２に接続されて信号Ｓ２を差動アンプ５２に入力する。第２検出コイルパターン２０Ｂは差動アンプ５３に接続されて信号Ｓ３を差動アンプ５３に入力する。第４検出コイルパターン２０Ｄは差動アンプ５４に接続されて信号Ｓ４を差動アンプ５４に入力する。 FIG. 7 shows a detection block diagram of the rotary encoder 8. A high-frequency sine wave of about 2 MHz is input to the exciting coil 30. As a result, the number of windings of the exciting coil 30 can be reduced. The terminal of the first detection coil pattern 20 A is connected to the differential amplifier 51 and inputs the signal S 1 to the differential amplifier 51. The differential amplifier 51 differentially amplifies the signal S1 to obtain a signal S5. The third detection coil pattern 20 C is connected to the differential amplifier 52 and inputs the signal S 2 to the differential amplifier 52. The second detection coil pattern 20 B is connected to the differential amplifier 53 and inputs the signal S 3 to the differential amplifier 53. The fourth detection coil pattern 20D is connected to the differential amplifier 54 and inputs the signal S4 to the differential amplifier 54.

次に、差動アンプ５１から得られた高周波信号Ｓ５の外側包絡線を、包絡線検波器６１で包絡線検波して信号Ｓ８を得る。同様に、差動アンプ５２から得られた高周波信号Ｓ６、差動アンプ５３から得られた高周波信号Ｓ７、差動アンプ５４から得られた高周波信号Ｓ８は、それぞれ包絡線検波器６２、包絡線検波器６３、及び包絡線検波器６４に入力されて、信号Ｓ１０、信号Ｓ１１、及び信号Ｓ１２を得る。信号Ｓ９に対して信号Ｓ１０は１８０°位相がずれ、信号Ｓ１１は９０°位相がずれ、信号Ｓ１２は２７０°位相がずれている。これは、図６に示したように第１検出コイルパターン２０Ａ乃至第４検出コイルパターン２０Ｄが配置されるためである。 Next, the envelope detector 61 detects the outer envelope of the high frequency signal S5 obtained from the differential amplifier 51 to obtain a signal S8. Similarly, the high-frequency signal S6 obtained from the differential amplifier 52, the high-frequency signal S7 obtained from the differential amplifier 53, and the high-frequency signal S8 obtained from the differential amplifier 54 are respectively an envelope detector 62 and an envelope detector. The signal S10, the signal S11, and the signal S12 are obtained by inputting to the detector 63 and the envelope detector 64. The signal S10 is 180 ° out of phase with the signal S9, the signal S11 is 90 ° out of phase, and the signal S12 is 270 ° out of phase. This is because the first detection coil pattern 20A to the fourth detection coil pattern 20D are arranged as shown in FIG.

包絡線検波器６１の出力波形Ｓ９と、包絡線検波器６２の出力波形Ｓ１０とを差動アンプ５５に入力して両者を差動増幅して、信号Ｓ１３を得る。信号Ｓ１３をコンパレータ６５に入力してパルス信号Ｓ１５を得る。包絡線検波器６３の出力波形Ｓ１１と、包絡線検波器６４の出力波形Ｓ１２とを差動アンプ５６に入力して両者を差動増幅して、信号Ｓ１４を得る。信号Ｓ１４をコンパレータ６６に入力してパルス信号Ｓ１６を得る。パルス信号Ｓ１５とパルス信号Ｓ１６を用いてステータ９に対するロータ１０の回転角度を算出することが出来る。 The output waveform S9 of the envelope detector 61 and the output waveform S10 of the envelope detector 62 are input to the differential amplifier 55, and both are differentially amplified to obtain a signal S13. The signal S13 is input to the comparator 65 to obtain a pulse signal S15. The output waveform S11 of the envelope detector 63 and the output waveform S12 of the envelope detector 64 are input to the differential amplifier 56, and both are differentially amplified to obtain a signal S14. The signal S14 is input to the comparator 66 to obtain the pulse signal S16. The rotation angle of the rotor 10 with respect to the stator 9 can be calculated using the pulse signal S15 and the pulse signal S16.

第１実施形態の位置センサであるロータリーエンコーダ８は上記構成であるので、以下に説明する作用及び効果を奏する。 Since the rotary encoder 8 which is the position sensor of the first embodiment has the above-described configuration, the following operations and effects are achieved.

まず、簡易な回路構成で電流波形に対してオフセット効果を与えることができるという効果が得られる。これは、平面状の励磁コイル３０と検出コイル２０とが積層されて配備されたステータ９と、ステータ９に対向して配備され、対向面側の磁気特性が移動方向に関し変動するロータ１０を有し、励磁コイル３０は、お互いに逆方向に励磁用電流が流れるように巻回されて形成された第１励磁コイルパターン３０Ａと第２励磁コイルパターン３０Ｂとを含み、検出コイル２０は、第１励磁コイルパターン３０Ａと、第２励磁コイルパターン３０Ｂとによりロータ１０の移動方向に挟まれるように配置される第１検出コイルパターン２０Ａを含み、ロータ１０の移動に伴い、第１検出コイルパターン２０Ａと、第１励磁コイルパターン３０Ａ及び第２励磁コイルパターン３０Ｂとの結合の変化により、第１検出コイルパターン２０Ａの出力が変動するロータリーエンコーダ８において、第１検出コイルパターン２０Ａと第１出力端子２２Ａとを接続する第１接続線２１Ａと、第１励磁コイルパターン３０Ａと、が並走する第１結合部４０Ａを設けたことで実現される。 First, an effect that an offset effect can be given to a current waveform with a simple circuit configuration is obtained. This includes a stator 9 in which a planar excitation coil 30 and a detection coil 20 are stacked and disposed, and a rotor 10 that is disposed opposite to the stator 9 and whose magnetic characteristics on the opposed surface side vary with respect to the moving direction. The excitation coil 30 includes a first excitation coil pattern 30A and a second excitation coil pattern 30B that are wound so that excitation currents flow in directions opposite to each other. The first detection coil pattern 20A is arranged so as to be sandwiched between the excitation coil pattern 30A and the second excitation coil pattern 30B in the moving direction of the rotor 10, and as the rotor 10 moves, the first detection coil pattern 20A The output of the first detection coil pattern 20A fluctuates due to a change in the coupling between the first excitation coil pattern 30A and the second excitation coil pattern 30B. In the rotary encoder 8, the first connecting portion 40 A in which the first connection line 21 A connecting the first detection coil pattern 20 A and the first output terminal 22 A and the first excitation coil pattern 30 A run in parallel is provided. It is realized with.

図８に、励磁コイル３０と検出コイル２０に関する等価回路図を示す。図８には、第１検出コイルパターン２０Ａが第１励磁コイルパターン３０Ａ及び第２励磁コイルパターン３０Ｂに重ねられ、磁性体部１１及び非磁性体部１２の影響により第１検出コイルパターン２０Ａ内部に生じる電流を示す為に構成された等価回路１００である。左辺結合部Ｃ１は、第１励磁コイル右辺３０Ａｒと第１検出コイル左辺２０Ａｌとが対向して形成される。右辺結合部Ｃ２は、第２励磁コイル左辺３０Ｂｌと第１検出コイル右辺２０Ａｒとが対向して形成される。第１結合部４０Ａは、第１接続線２１Ａと第１励磁コイル短辺３０Ａｓが対向して形成される。 FIG. 8 shows an equivalent circuit diagram relating to the excitation coil 30 and the detection coil 20. In FIG. 8, the first detection coil pattern 20 A is superimposed on the first excitation coil pattern 30 A and the second excitation coil pattern 30 B, and inside the first detection coil pattern 20 A due to the influence of the magnetic body portion 11 and the nonmagnetic body portion 12. An equivalent circuit 100 configured to show the current that occurs. The left side coupling portion C1 is formed such that the first excitation coil right side 30Ar and the first detection coil left side 20Al face each other. The right side coupling portion C2 is formed such that the second excitation coil left side 30Bl and the first detection coil right side 20Ar face each other. The first coupling portion 40A is formed such that the first connection line 21A and the first exciting coil short side 30As are opposed to each other.

したがって、励磁コイル３０に交流信号を入力した際、第１検出コイルパターン２０Ａにおいて、左辺結合部Ｃ１と右辺結合部Ｃ２とは逆向きの起電力が発生するように接続され、左辺結合部Ｃ１と第１結合部４０Ａとは同じ向きの起電力が発生するように接続されている。つまり、左辺結合部Ｃ１での起電力を起電力Ｖ１、右辺結合部Ｃ２での起電力を起電力Ｖ２、第１結合部４０Ａでの起電力を起電力Ｖ３とすると、第１検出コイルパターン２０Ａの出力Ｖ４は、（起電力Ｖ１）―（起電力Ｖ２）＋（起電力Ｖ３）という式で示される結果と等しくなる。つまり、第１結合部４０Ａの起電力Ｖ３分だけ、得られる出力Ｖ４はオフセットされる結果となる。 Therefore, when an AC signal is input to the excitation coil 30, the left side coupling part C1 and the right side coupling part C2 are connected to generate an electromotive force in the opposite direction in the first detection coil pattern 20A, and the left side coupling part C1 The first coupling portion 40A is connected so as to generate an electromotive force in the same direction. That is, if the electromotive force at the left side coupling portion C1 is the electromotive force V1, the electromotive force at the right side coupling portion C2 is the electromotive force V2, and the electromotive force at the first coupling portion 40A is the electromotive force V3, the first detection coil pattern 20A. The output V4 is equal to the result represented by the equation (electromotive force V1) − (electromotive force V2) + (electromotive force V3). That is, the resulting output V4 is offset by the electromotive force V3 of the first coupling unit 40A.

この起電力Ｖ３は、第１接続線２１Ａの長さを変えることで調整が可能であり、第１接続線２１Ａの長さは図３に示される通り、比較的調整が容易である。よって、第１実施形態のロータリーエンコーダ８は、第１検出コイルパターン２０Ａのオフセットの量を調整することが容易になる。同様のことが第２検出コイルパターン２０Ｂ乃至第４検出コイルパターン２０Ｄにも言える。このため、安価にオフセット効果を与えることが可能で、ロータリーエンコーダ８のコストダウンに貢献することが可能である。 The electromotive force V3 can be adjusted by changing the length of the first connection line 21A, and the length of the first connection line 21A is relatively easy to adjust as shown in FIG. Therefore, the rotary encoder 8 of the first embodiment can easily adjust the offset amount of the first detection coil pattern 20A. The same applies to the second detection coil pattern 20B to the fourth detection coil pattern 20D. For this reason, it is possible to give an offset effect at low cost, and it is possible to contribute to the cost reduction of the rotary encoder 8.

また、第１接続線２１Ａ乃至第４接続線２１Ｄはそれぞれが任意の長さに設定することが可能であるため、第１検出コイルパターン２０Ａ乃至第４検出コイルパターン２０Ｄのそれぞれのコイルパターンに応じて設定することが可能である。これによって、第１結合部４０Ａ乃至第４結合部４０Ｄより得られる出力振幅のバラツキを調整することが可能となる。これは、第１接続線２１Ａ乃至第４接続線２１Ｄの長さを変更することで実現されるので、補正回路を組むなどの場合に比べ、ロータリーエンコーダ８のコストダウンに貢献することが可能である。 Moreover, since each of the first connection line 21A to the fourth connection line 21D can be set to an arbitrary length, it corresponds to each coil pattern of the first detection coil pattern 20A to the fourth detection coil pattern 20D. Can be set. As a result, it is possible to adjust variations in output amplitude obtained from the first coupling unit 40A to the fourth coupling unit 40D. This is realized by changing the lengths of the first connection line 21A to the fourth connection line 21D, so that it is possible to contribute to the cost reduction of the rotary encoder 8 as compared with a case where a correction circuit is assembled. is there.

また、第１検出コイルパターン２０Ａと第２検出コイルパターン２０Ｂとの間は検出コイル間隔Ｘ１だけ離れて形成され、第１励磁コイルパターン３０Ａ、第２励磁コイルパターン３０Ｂ及び第３励磁コイルパターン３０Ｃも、それぞれ励磁コイル間隔Ｘ２だけ離れて形成され、検出コイル間隔Ｘ１と励磁コイル間隔Ｘ２とが同じ距離に設定されている。その結果、図５に示すように検出コイル２０と励磁コイル３０とは交互に重なるように配置されることになる。 Further, the first detection coil pattern 20A and the second detection coil pattern 20B are formed apart by a detection coil interval X1, and the first excitation coil pattern 30A, the second excitation coil pattern 30B, and the third excitation coil pattern 30C are also formed. The excitation coil interval X2 is separated from each other, and the detection coil interval X1 and the excitation coil interval X2 are set to the same distance. As a result, as shown in FIG. 5, the detection coils 20 and the excitation coils 30 are arranged so as to overlap each other.

この際に、隣り合う第１励磁コイルパターン３０Ａと第２励磁コイルパターン３０Ｂ、第２励磁コイルパターン３０Ｂと第３励磁コイルパターン３０Ｃとは、それぞれ逆方向に電流が流れる。そして、第１励磁コイルパターン３０Ａの右長辺と第１検出コイルパターン２０Ａの左長辺、第２励磁コイルパターン３０Ｂの左長辺と第１検出コイルパターン２０Ａの右長辺がそれぞれ結合する。また、第２励磁コイルパターン３０Ｂの右長辺と第２検出コイルパターン２０Ｂの左長辺、第３励磁コイルパターン３０Ｃの右長辺と第２検出コイルパターン２０Ｂの右長辺がそれぞれ結合する。つまり、第２励磁コイルパターン３０Ｂの右長辺と左長辺で、第１検出コイルパターン２０Ａと第２検出コイルパターン２０Ｂとにそれぞれ起電力を発生させることになる為、検出コイル２０及び励磁コイル３０の横幅は狭くて済むことになる。この結果、ロータリーエンコーダ８の小型化に貢献することが可能である。 At this time, current flows in the opposite directions in the adjacent first excitation coil pattern 30A and second excitation coil pattern 30B, and in the second excitation coil pattern 30B and third excitation coil pattern 30C. The right long side of the first excitation coil pattern 30A and the left long side of the first detection coil pattern 20A are combined, and the left long side of the second excitation coil pattern 30B and the right long side of the first detection coil pattern 20A are combined. Further, the right long side of the second excitation coil pattern 30B and the left long side of the second detection coil pattern 20B, and the right long side of the third excitation coil pattern 30C and the right long side of the second detection coil pattern 20B are combined. That is, since the first detection coil pattern 20A and the second detection coil pattern 20B generate electromotive forces on the right long side and the left long side of the second excitation coil pattern 30B, respectively, the detection coil 20 and the excitation coil The width of 30 can be narrow. As a result, it is possible to contribute to downsizing of the rotary encoder 8.

次に、本発明の第２の実施形態について説明を行う。第２実施形態は第１実施形態のロータリーエンコーダ８とほぼ同じ構成であるが、検出コイル２０及び励磁コイル３０に加えてＺ相励磁コイル、Ｚ相検出コイル、及びＺ相検出用領域を設けた点で異なる。 Next, a second embodiment of the present invention will be described. The second embodiment has substantially the same configuration as the rotary encoder 8 of the first embodiment, but in addition to the detection coil 20 and the excitation coil 30, a Z-phase excitation coil, a Z-phase detection coil, and a Z-phase detection region are provided. It is different in point.

図９に、第２実施形態のＺ相検出構成を示す模式図を示す。（ａ）にＺ相検出コイルの平面図を示す。（ｂ）にＺ相励磁コイルの平面図を示す。（ｃ）にロータパターンの平面図を示す。Ｚ相検出コイルＺ２０は、検出コイル２０と同様の構成であり、３周弱の巻回数で形成されている。Ｚ相励磁コイルＺ３０はＺ相第１励磁コイルパターンＺ３０Ａと、Ｚ相第２励磁コイルパターンＺ３０Ｂとを備えており、Ｚ相第１励磁コイルパターンＺ３０ＡとＺ相第２励磁コイルパターンＺ３０Ｂとは逆方向に電流が流れるように構成されている。 In FIG. 9, the schematic diagram which shows the Z phase detection structure of 2nd Embodiment is shown. A plan view of the Z-phase detection coil is shown in FIG. (B) shows a plan view of the Z-phase excitation coil. (C) shows a plan view of the rotor pattern. The Z-phase detection coil Z20 has the same configuration as that of the detection coil 20, and is formed with a number of turns of less than 3 rounds. The Z-phase excitation coil Z30 includes a Z-phase first excitation coil pattern Z30A and a Z-phase second excitation coil pattern Z30B. The Z-phase first excitation coil pattern Z30A and the Z-phase second excitation coil pattern Z30B are opposite to each other. It is comprised so that an electric current may flow in a direction.

ロータパターン１３に、磁性体部１１及び非磁性体部１２の形成されている点は第１実施形態と同様である。ただし、磁性体部１１と非磁性体部１２が交互に配置される列の隣に、Ｚ相検出用領域１５とＺ相予備検出用領域１６とが備えられている。Ｚ相検出用領域１５はＺ相予備検出用領域１６に挟まれるように備えられており、図９（ｃ）に示すように、Ｚ相検出用領域１５に比べてＺ相予備検出用領域１６の幅はロータ回転方向Ａと直交する方向に狭く形成されている。Ｚ相検出コイルＺ２０及びＺ相励磁コイルＺ３０は、このＺ相検出用領域１５及びＺ相予備検出用領域１６に対向するように基板２３上に配置されている。 The point which the magnetic body part 11 and the nonmagnetic body part 12 are formed in the rotor pattern 13 is the same as that of 1st Embodiment. However, a Z-phase detection region 15 and a Z-phase preliminary detection region 16 are provided next to a column in which the magnetic body portions 11 and the nonmagnetic body portions 12 are alternately arranged. The Z-phase detection region 15 is provided so as to be sandwiched between the Z-phase preliminary detection region 16, and as shown in FIG. 9C, the Z-phase preliminary detection region 16 is compared to the Z-phase detection region 15. Is formed narrow in a direction orthogonal to the rotor rotation direction A. The Z-phase detection coil Z20 and the Z-phase excitation coil Z30 are arranged on the substrate 23 so as to face the Z-phase detection region 15 and the Z-phase preliminary detection region 16.

第２実施形態のロータリーエンコーダ８は上記構成であるので、以下に説明する作用及び効果を奏する。図１０に、Ｚ相検出コイルからの出力波形のグラフを示す。図１１に、比較のために用意した、Ｚ相検出コイルからの出力波形のグラフを示す。第２実施形態のロータリーエンコーダ８では、まずＺ相予備検出用領域１６にＺ相励磁コイルＺ３０が通過することで、Ｚ相励磁コイルＺ３０のコイルパターンを中心に生じた磁束がＺ相予備検出用領域１６で強められ、Ｚ相検出コイルＺ２０の内部に起電力を生じる。ただし、Ｚ相予備検出用領域１６の面積は狭いため、ダミーパターン出力の立ち上がりを示す第１ピークＤ１１は、図１０に示される様に高くならない。 Since the rotary encoder 8 of the second embodiment has the above-described configuration, the following operations and effects can be achieved. FIG. 10 shows a graph of the output waveform from the Z-phase detection coil. FIG. 11 shows a graph of an output waveform from the Z-phase detection coil prepared for comparison. In the rotary encoder 8 of the second embodiment, first, when the Z-phase excitation coil Z30 passes through the Z-phase preliminary detection region 16, the magnetic flux generated around the coil pattern of the Z-phase excitation coil Z30 is used for the Z-phase preliminary detection. The region 16 is strengthened, and an electromotive force is generated inside the Z-phase detection coil Z20. However, since the area of the Z-phase preliminary detection region 16 is small, the first peak D11 indicating the rise of the dummy pattern output does not increase as shown in FIG.

その後、Ｚ相予備検出用領域１６とＺ相検出用領域１５の間に形成されている非磁性体部１２によって、ダミーパターン出力Ｄ１の立ち下がりを示す第２ピークＤ１２が検出され、その後に、Ｚ相予備検出用領域１６の影響でトリガー信号Ｔ１のトリガー第１ピークＴ１１とトリガー第２ピークＴ１２がＺ相検出コイルＺ２０で検出される。その後、Ｚ相予備検出用領域１６を検出するので、ダミーパターン出力Ｄ２の第３ピークＤ２１と第４ピークＤ２２がＺ相検出コイルＺ２０で検出される。 Thereafter, the second peak D12 indicating the fall of the dummy pattern output D1 is detected by the non-magnetic body portion 12 formed between the Z-phase preliminary detection region 16 and the Z-phase detection region 15, and thereafter The trigger first peak T11 and the trigger second peak T12 of the trigger signal T1 are detected by the Z-phase detection coil Z20 due to the influence of the Z-phase preliminary detection region 16. Thereafter, since the Z-phase preliminary detection region 16 is detected, the third peak D21 and the fourth peak D22 of the dummy pattern output D2 are detected by the Z-phase detection coil Z20.

一方、比較のために用意した図１１のケースでは、Ｚ相検出用領域１５だけでＺ相予備検出用領域１６を備えていないので、トリガー信号Ｔ２であるトリガー第１ピークＴ２１とトリガー第２ピークＴ２２は図１１に示すようになだらかに立ち上がる。立ち上がり部分ｂでは、ピークが序盤はゆっくり立ち上がっている様子が分かる。このため、比較のために用意した図１１のケースでは、トリガー検出のタイミングがずれやすいという問題があった。しかしながら、Ｚ相検出用領域１５の両脇にＺ相予備検出用領域１６を設けることで、図１０に示すように、トリガー信号Ｔ１が鋭く立ち上がるようになるので、Ｚ相検出のタイミングはずれにくくなる。 On the other hand, in the case of FIG. 11 prepared for comparison, only the Z-phase detection region 15 is not provided with the Z-phase preliminary detection region 16, so the trigger first peak T21 and the trigger second peak which are the trigger signal T2 are provided. T22 rises gently as shown in FIG. In the rising part b, it can be seen that the peak rises slowly at the beginning. For this reason, in the case of FIG. 11 prepared for comparison, there is a problem that the trigger detection timing is likely to be shifted. However, the provision of the Z-phase preliminary detection areas 16 on both sides of the Z-phase detection area 15 makes the trigger signal T1 rise sharply as shown in FIG. .

したがって、ロータリーエンコーダ８に第２実施形態に示すようにＺ相検出用領域１５の両脇にＺ相予備検出用領域１６を設ける構成を採ることで、Ｚ相検出コイルＺ２０より得られるトリガー信号Ｔ１の検出精度が向上する。トリガー信号Ｔ１は検出コイル２０から検出される出力波形のタイミング補正に使われるので、結果的にロータリーエンコーダ８の精度の向上に寄与することが可能となる。 Therefore, the trigger signal T1 obtained from the Z-phase detection coil Z20 can be obtained by providing the rotary encoder 8 with the Z-phase preliminary detection area 16 on both sides of the Z-phase detection area 15 as shown in the second embodiment. Detection accuracy is improved. Since the trigger signal T1 is used to correct the timing of the output waveform detected from the detection coil 20, as a result, it is possible to contribute to improving the accuracy of the rotary encoder 8.

以上において、実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。例えば、上述した材質を発明の目的を達するために必要な機能を有した別の材質に代替することを妨げない。また、検出コイル２０及び励磁コイル３０といったコイルパターンの形成方法についても、プリント基板を形成する手法として知られる技術を適用することを妨げない。 While the present invention has been described with reference to the embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately modified and applied without departing from the scope of the invention. For example, it does not prevent the above-described material from being replaced with another material having a function necessary for achieving the object of the invention. Further, the coil pattern forming method such as the detection coil 20 and the excitation coil 30 does not prevent application of a technique known as a method for forming a printed circuit board.

８ロータリーエンコーダ
９ステータ
１０ロータ
１３ロータパターン
１５Ｚ相検出用領域
１６Ｚ相予備検出用領域
２０検出コイル
２３基板
２４取り付け部材
２５回路部
２６ステータ本体
３０励磁コイル
４０Ａ第１結合部
４０Ｂ第２結合部
４０Ｃ第３結合部
４０Ｄ第４結合部 8 Rotary encoder 9 Stator 10 Rotor 13 Rotor pattern 15 Z-phase detection area 16 Z-phase preliminary detection area 20 Detection coil 23 Substrate 24 Mounting member 25 Circuit part 26 Stator body 30 Excitation coil 40A First coupling part 40B Second coupling part 40C 3rd coupling | bond part 40D 4th coupling | bond part

Claims

A stator in which a planar excitation coil and a detection coil are stacked and disposed; and a stator that is disposed opposite to the stator and whose magnetic characteristics on the opposite surface side fluctuate with respect to the moving direction.
The excitation coil includes a first excitation coil pattern and a second excitation coil pattern formed by being wound so that excitation currents flow in opposite directions.
The detection coil includes a first detection coil pattern disposed so as to be sandwiched in the moving direction of the mover by the first excitation coil pattern and the second excitation coil pattern;
In a position sensor in which the output of the first detection coil pattern fluctuates due to a change in coupling between the first detection coil pattern and the first excitation coil pattern and the second excitation coil pattern as the mover moves. ,
A first connection line connecting the first detection coil pattern and the first output terminal and a first coupling portion in which the first excitation coil pattern runs in parallel;
A position sensor characterized by.

The position sensor according to claim 1,
The excitation coil includes a third excitation pattern formed by being wound so that an excitation current flows in a direction opposite to the second excitation coil pattern,
The detection coil includes the second detection coil pattern disposed so as to be sandwiched between the second excitation coil pattern and the third excitation coil pattern in the moving direction of the mover,
Due to a change in the coupling between the second detection coil pattern, the second excitation coil pattern, and the third excitation coil pattern as the mover moves, the output of the second detection coil pattern fluctuates.
A second connection line connecting the second detection coil pattern and the second output terminal and a second coupling portion in which the second excitation coil pattern runs in parallel;
A position sensor characterized by.

The position sensor according to claim 2,
The amount of coupling between the first connection line and the first excitation coil pattern in the first coupling portion, and between the second connection line and the second excitation coil pattern in the second coupling portion. The amount of binding is different,
A position sensor characterized by.

The position sensor according to claim 1,
As a Z-phase excitation coil, a Z-phase first excitation coil pattern and a Z-phase second excitation coil pattern are provided,
As a Z-phase detection coil, equipped with a Z-phase detection coil pattern,
The mover is on a nonmagnetic metal mover base, on a surface facing the Z-phase detection coil, a Z-phase detection region having a different permeability for Z-phase detection, and a Z-phase preliminary detection And a Z-phase preliminary detection region having a different magnetic permeability,
The Z-phase preliminary detection area is provided so as to sandwich the Z-phase detection area in the moving direction of the mover;
A position sensor characterized by.