JP2014122867A - Angle sensor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、モータやエンジン等の出力軸の回転角度を検出する角度センサに関する。 The present invention relates to an angle sensor that detects a rotation angle of an output shaft such as a motor or an engine.
従来、この種の技術として、例えば、下記の特許文献1に記載されるレゾルバが知られている。このレゾルバは、レゾルバステータとレゾルバロータを備える。レゾルバステータは、SIN信号検出コイル及びCOS信号検出コイルからなる検出コイルとステータ側ロータリートランスとを含む。検出コイルとロータリートランスは、それぞれ同一のステータ基板上に形成された平面コイルにより構成される。検出コイルは円環状をなし、ロータリートランスは、その円環状の内側に配置される。ここで、検出コイルは複数の円弧状コイルを電気的に直列に接続することにより構成される。それら円弧状コイルを直列に接続する接続線(渡り線)は、円環状をなす検出コイルの外周側に検出コイルと隙間を隔てて配置される。 Conventionally, as this type of technology, for example, a resolver described in Patent Document 1 below is known. The resolver includes a resolver stator and a resolver rotor. The resolver stator includes a detection coil including a SIN signal detection coil and a COS signal detection coil, and a stator-side rotary transformer. The detection coil and the rotary transformer are each composed of a planar coil formed on the same stator substrate. The detection coil has an annular shape, and the rotary transformer is disposed inside the annular shape. Here, the detection coil is configured by electrically connecting a plurality of arc-shaped coils in series. A connecting wire (crossover wire) for connecting these arc-shaped coils in series is arranged on the outer peripheral side of the annular detecting coil with a gap from the detecting coil.
ところが、特許文献1に記載されたレゾルバでは、接続線が、円環状をなす検出コイルの外側に検出コイルと隙間を隔てて配置されるので、その接続線が制約となって、検出コイルの巻数や面積を外側へ増やすことができなかった。このため、検出コイルの磁力アップを図ることが難しかった。仮に、接続線の配置をそのままにし、検出コイルの巻数や面積を外側へ増やしたとすると、検出コイルが接続線に近づくことになり、検出コイルから接続線への信号の回り込みが増えてレゾルバとして検出精度の低下を招くおそれがあった。 However, in the resolver described in Patent Document 1, since the connection line is arranged outside the detection coil having an annular shape with a gap from the detection coil, the connection line becomes a restriction, and the number of turns of the detection coil And the area could not be increased outward. For this reason, it is difficult to increase the magnetic force of the detection coil. If the number of turns and area of the detection coil is increased outside with the arrangement of the connection line as it is, the detection coil will be closer to the connection line, and the wraparound of the signal from the detection coil to the connection line will increase, and it will be detected as a resolver. There was a risk of reducing accuracy.
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、センサステータを構成する平面コイルの巻数や面積を接続線の制約を受けることなく径方向外側へ向けて増やすことを可能とした角度センサを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and the object thereof is to increase the number of turns and area of the planar coil constituting the sensor stator toward the outside in the radial direction without being restricted by the connection line. It is to provide an angle sensor.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、回転軸に取り付けられ、表面に平面コイルが形成されたセンサロータと、センサロータの表面に対し表面が対向して配置され、表面に平面コイルが形成されたセンサステータとを備えた角度センサであって、センサステータは、ステータ基板と、ステータ基板の上にて周方向に交互に配置され、渦巻状に巻回された順方向平面コイル及び順方向平面コイルに対し逆相となるように電気的に接続され渦巻状に巻回された逆方向平面コイルと、互いに隣接して配置され、外部装置に接続可能に設けられた正極端子及び負極端子とを含み、順方向平面コイルと逆方向平面コイルとが接続線を介して直列に接続されると共に、直列に接続された一連の平面コイルの両端のうち一端が接続線を介して正極端子に接続され、他端が接続線を介して負極端子に接続され、直列に接続された一連の平面コイルの配列に沿って1周に満たない範囲で接続線が配置されると共に、一連の平面コイルの一端を折り返し点としてその一端に接続された一本の接続線が折り返し接続線としてその他の接続線に対して上下に重なるように配置され、上下に重なるように配置された接続線が、直列に接続された一連の平面コイルと上下に重なるように配置されたことを趣旨とする。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is provided with a sensor rotor attached to a rotating shaft and having a planar coil formed on a surface thereof, the surface facing the surface of the sensor rotor, An angle sensor including a sensor stator having a planar coil formed thereon, wherein the sensor stator is alternately disposed in the circumferential direction on the stator substrate and wound in a spiral shape on the stator substrate. A reverse planar coil that is electrically connected so as to be in reverse phase with respect to the planar coil and the forward planar coil and wound in a spiral shape, and a positive electrode that is disposed adjacent to each other and is connectable to an external device A forward plane coil and a reverse plane coil are connected in series via a connection line, and one end of both ends of a series of plane coils connected in series is connected via a connection line. The other end is connected to the positive electrode terminal, the other end is connected to the negative electrode terminal via the connection line, and the connection line is arranged in a range of less than one turn along the arrangement of a series of planar coils connected in series. One connection line connected to one end of the flat coil as a folding point is arranged so as to overlap vertically with respect to the other connection lines as a folding connection line, and so as to overlap vertically Is arranged so as to overlap vertically with a series of planar coils connected in series.
上記発明の構成によれば、上下に重なるように配置された接続線が、直列に接続された一連の平面コイルと上下に重なるように配置されるので、一連の平面コイルの巻数や面積が接続線による制約を受けなくなる。 According to the configuration of the present invention, the connecting wires arranged so as to overlap vertically are arranged so as to overlap vertically with the series of planar coils connected in series, so that the number of turns and the area of the series of planar coils are connected. No longer limited by lines.
上記目的を達成するために、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、上下に重なるように配置された接続線は、直列に接続された一連の平面コイルの径方向中央部を通るように配置されたことを趣旨とする。 In order to achieve the above object, according to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the connecting wires arranged so as to overlap each other are arranged in the radial direction of a series of planar coils connected in series. It is intended that it is arranged to pass through the central part.
上記発明の構成によれば、請求項1に記載の発明の作用に加え、接続線が平面コイルの径方向中央部に配置されるので、平面コイルの径方向において接続線の位置が多少ずれても、平面コイルの磁束変化率が小さい。 According to the configuration of the above invention, in addition to the operation of the invention according to claim 1, since the connecting wire is arranged at the central portion in the radial direction of the planar coil, the position of the connecting wire is slightly shifted in the radial direction of the planar coil. However, the rate of change of magnetic flux of the planar coil is small.
上記目的を達成するために、請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、センサステータは、接続線を介して直列に接続された一連の平面コイルとして、互いに所定角度だけ位相をずらして配置されたSIN信号検出コイルとCOS信号検出コイルを備え、SIN信号検出コイルとCOS信号検出コイルのうち、一方の各平面コイルの一端が渦巻状の中心に配置され、他端が各平面コイルの径方向外側に配置され、一端及び他端が各平面コイルの周方向の中央の位置に配置され、各平面コイルの一端が各平面コイルの径方向中央部にて接続線に接続され、各平面コイルの他端が各平面コイルの径方向外側へ延びる渡り接続線を介して接続線に接続され、SIN信号検出コイルとCOS信号検出コイルのうち、他方の各平面コイルの一端が渦巻状の中心に配置され、他端が各平面コイルの径方向内側に配置され、一端及び他端が各平面コイルの周方向の中央の位置に配置され、各平面コイルの一端が各平面コイルの径方向中央部にて接続線に接続され、各平面コイルの他端が各平面コイルの径方向内側へ延びる渡り接続線を介して接続線に接続されることを趣旨とする。 In order to achieve the above object, according to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the sensor stator is formed as a series of planar coils connected in series via a connection line, at a predetermined angle from each other. The SIN signal detection coil and the COS signal detection coil are arranged out of phase, and one end of each planar coil of the SIN signal detection coil and the COS signal detection coil is arranged at the spiral center and the other end is Arranged on the outer side in the radial direction of each planar coil, one end and the other end are arranged at the center in the circumferential direction of each planar coil, and one end of each planar coil is connected to the connection line at the radial center of each planar coil The other end of each planar coil is connected to the connecting line via a crossover connecting line extending radially outward of each planar coil, and the other planar coil of the SIN signal detecting coil and the COS signal detecting coil. One end of each planar coil is disposed at the center of the spiral shape, the other end is disposed radially inward of each planar coil, one end and the other end are disposed at the center in the circumferential direction of each planar coil, and one end of each planar coil is The purpose is that the planar coil is connected to the connection line at the radial center of each planar coil, and the other end of each planar coil is connected to the connection line via a transitional connection line extending radially inward of each planar coil.
上記発明の構成によれば、請求項2に記載の発明の作用に加え、SIN信号検出コイルの渡り接続線がCOS信号検出コイルの接続線と交差しなくなり、COS信号検出コイルの渡り接続線がSIN信号検出コイルの接続線と交差しなくなる。 According to the configuration of the invention described above, in addition to the operation of the invention according to claim 2, the connecting line of the SIN signal detecting coil does not cross the connecting line of the COS signal detecting coil, and the connecting line of the COS signal detecting coil is It does not cross the connection line of the SIN signal detection coil.
請求項1に記載の発明によれば、センサステータを構成する平面コイルの巻数や面積を接続線の制約を受けることなく径方向外側へ向けて増やすことができる。その結果、平面コイルの磁力を増やすことができ、これによって平面コイルとして耐ノイズ性を向上させることができ、誤差性能を向上させることができる。 According to the first aspect of the present invention, the number of turns and the area of the planar coil constituting the sensor stator can be increased outward in the radial direction without being restricted by the connection line. As a result, the magnetic force of the planar coil can be increased, whereby the noise resistance of the planar coil can be improved and the error performance can be improved.
請求項2に記載の発明によれば、請求項1に記載の発明の効果に加え、平面コイルから接続線への信号の回り込みの影響を少なくすることができ、平面コイルの信号検出精度を向上させることができる。 According to the invention described in claim 2, in addition to the effect of the invention described in claim 1, it is possible to reduce the influence of signal wraparound from the planar coil to the connection line, and improve the signal detection accuracy of the planar coil. Can be made.
請求項3に記載の発明によれば、請求項2に記載の発明の効果に加え、SIN信号検出コイルとCOS信号検出コイルとの間で信号の回り込みを防止することができ、SIN信号検出コイル及びCOS信号検出コイルそれぞれの信号の検出精度を向上させることができる。 According to the third aspect of the invention, in addition to the effect of the second aspect of the invention, it is possible to prevent a signal from wrapping between the SIN signal detection coil and the COS signal detection coil. And the detection accuracy of each signal of the COS signal detection coil can be improved.
以下、本発明の角度センサを具体化した一実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。 DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, an embodiment of an angle sensor according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1に、この実施形態における角度センサ9を取り付けたモータ70の一部を断面図により示す。モータ70は、モータケース71と、モータケース71の開口部を覆うケースカバー72と、モータケース71に固定されたモータステータ73と、モータステータ73の内側に設けられたモータロータ74と、モータロータ74の中心に一体に設けられた回転軸としてのモータシャフト75と、モータケース71及びケースカバー72との間でモータシャフト75を回転可能に支持する一対の軸受76,77とを備える。
FIG. 1 is a sectional view showing a part of a
モータケース71及びケースカバー72は、アルミニウム合金などを鋳造することにより形成される。モータステータ73は、コイル78を備え、モータケース71の内周に固定される。モータステータ73は、コイル78が通電されることで励磁され、磁力を発生する。
The
モータロータ74は、永久磁石(図示略)を備える。モータロータ74は、モータステータ73との間で所定の隙間を介して保持される。通電によりモータステータ73を励磁することにより、モータロータ74がモータシャフト75と一体に回転して駆動力が得られる。
The
図1に示すように、角度センサ9は、ケースカバー72及びモータロータ74に設けられる。ケースカバー72には、角度センサ9を構成するセンサステータ7が固定される。モータロータ74には、角度センサ9を構成するセンサロータ8が固定される。モータケース71とケースカバー72を組み付けた状態で、センサロータ8とセンサステータ7は、所定の隙間GAを介して互いに表面が対向して配置される。この隙間GAを狭くすることで角度センサ9の検出精度を向上させることができる。隙間GAの大きさは、寸法公差や温度による寸法変化等を考慮して決定するのが好ましい。
As shown in FIG. 1, the
図2に、角度センサ9に係る電気的構成をブロック図により示す。角度センサ9は、センサステータ7に設けられるSIN信号検出コイル10、COS信号検出コイル20及びステータ側ロータリートランス30と、センサロータ8に設けられる励磁コイル40及びロータ側ロータリートランス41とを備える。SIN信号検出コイル10とCOS信号検出コイル20は、所定角度だけ位相をずらして配置される。角度センサ9に接続された信号処理装置50は、励磁信号生成回路51、第1検波回路55、第2検波回路56及び演算機57を備える。励磁信号生成回路51は、ステータ側ロータリートランス30へ高周波(480kHz)の励磁信号を出力するようになっている。第1検波回路55は、SIN信号検出コイル10から出力されるSIN信号を入力するようになっている。第2検波回路56は、COS信号検出コイル20から出力されるCOS信号を入力するようになっている。演算機57は、第1及び第2の検波回路55,56から出力されるSIN信号及びCOS信号をそれぞれ入力するようになっている。
FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration related to the
上記した信号処理装置50において、励磁信号生成回路51で励磁信号が発生することにより、ステータ側ロータリートランス30及びロータ側ロータリートランス41を介して、ロータ側の励磁コイル40に励磁信号が入力される。この励磁信号の電流により発生する磁束により、ステータ側のSIN信号検出コイル10及びCOS信号検出コイル20に起電力(SIN信号及びCOS信号)が発生する。SIN信号検出コイル10で発生した起電力(SIN信号)の振幅変動と、COS信号検出コイル20で発生した起電力(COS信号)の振幅変動とを解析することにより、センサロータ8の回転位置を算出することができる。すなわち、第1検波回路55は、SIN信号検出コイル10で発生するSIN信号から、励磁信号の高周波成分を除去する。一方、第2検波回路56は、COS信号検出コイル20で発生するCOS信号から、励磁信号の高周波成分を除去する。そして、演算機57は、第1検波回路55の出力信号と第2検波回路56の出力信号との振幅の比から、センサロータ8の現在の角度位置を算出し、その算出結果を角度データとして出力するようになっている。上記したように、この実施形態では、1励磁2出力の角度センサ9が構成される。
In the
次に、センサステータ7の構成について詳細に説明する。図3に、センサステータ7の構成を分解斜視図により示す。図3に示すように、センサステータ7は、下から順に、ステータ基板1、第1絶縁層2、第1コイル層3、第2絶縁層4、第2コイル層5、第3絶縁層6、第1接続線層11、第4絶縁層12、第2接続線層13及びオーバコート14を備える。ステータ基板1は、PPS樹脂により略円環板状に形成され、高い平面性を有する。ステータ基板1は、外周に3つの取付部1aと、1つのコネクタ部1bとを含む。第1絶縁層2は、略円環薄膜状をなし、ステータ基板1の上に形成される。第1コイル層3は、略円環状をなし、第1絶縁層2の上に形成される。第2絶縁層4は、略円環薄膜状をなし、第1コイル層3の上に形成される。第2コイル層5は、略円環状をなし、第2絶縁層4の上に形成される。第3絶縁層6は、略円環状をなし、第2コイル層5の上に形成される。第1接続線層11は、略C形状をなし、第3絶縁層6の上に形成される。第4絶縁層12は、略円環状をなし、第1接続線層11の上に形成される。第2接続線層13は、略C形状をなし、第4絶縁層12の上に形成される。オーバコート14は、略円環状をなし、第2接続線層13を覆うように形成される。
Next, the configuration of the
図3において、第1コイル層3、第2絶縁層4、第2コイル層5、第3絶縁層6、第1接続線層11、第4絶縁層12及び第2接続線層13により、上記したSIN信号検出コイル10及びCOS信号検出コイル20が構成される。すなわち、第2絶縁層4を間に挟んで上下に重ねて形成された第1コイル層3と第2コイル層5を第1接続線層11及び第2接続線層13を介して相互に接続することにより、平面コイルとしてのSIN信号検出コイル10とCOS信号検出コイル20がそれぞれ構成される。そして、図1に示すように、センサステータ7は、センサロータ8の表面に対して表面が対向するように配置される。そのセンサステータ7の表面にSIN信号検出コイル10とCOS信号検出コイル20が形成される。
In FIG. 3, the
図4に、第1コイル層3、第2コイル層5、第1接続線層11及び第2接続線層13を上下に重ねて配置すると共に、その円環状内側にステータ側ロータリートランス30を配置した状態を平面図により示す。このロータリートランス30を除く各コイル層3,5及び各接続線層11,13により、上記したSIN信号検出コイル10とCOS信号検出コイル20が形成される。
In FIG. 4, the
図5に、本発明の平面コイルとしてのSIN信号検出コイル10のパターンイメージを平面図により示す。図6に、本発明の平面コイルとしてのCOS信号検出コイル20のパターンイメージを平面図により示す。図5に示すように、SIN信号検出コイル10は、全体として略円環状をなし、電気角度で「180度」(機械角度で「90度」)ずつの位相位置に配置された4つの円弧状コイル10A,10B,10C,10Dを備える。各円弧状コイル10A〜10Dは、ステータ基板1の上にて周方向に配置される。各円弧状コイル10A〜10Dは、それらの径方向中央部を通るように配置された接続線15を介して直列に接続される。この接続線15の両端は、円弧状コイル10Bの外側にて互いに隣接して配置された正極端子16及び負極端子17に接続される。両端子16,17は、それぞれ外部装置に接続可能に設けられる。各円弧状コイル10A〜10Dは、後述するように、円周方向に2分割され、かつ径方向にも2分割されて構成されたコイル線を接続することにより形成される。
FIG. 5 is a plan view showing a pattern image of the SIN
同様に、図6に示すように、COS信号検出コイル20は、全体として略円環状をなし、電気角度で「180度」(機械角度で「90度」)ずつの位相位置に配置された4つの円弧状コイル20A,20B,20C,20Dを備える。各円弧状コイル20A〜20Dは、ステータ基板1の上にて周方向に配置される。各円弧状コイル20A〜20Dは、それらの径方向中央部を通るように配置された接続線25を介して直列に接続される。この接続線25の両端は、円弧状コイル20Dの外側にて互いに隣接して配置された正極端子26及び負極端子27に接続される。この接続線25は、図4に示すように、上記した接続線15に沿って配置される。両端子26,27は、それぞれ外部装置に接続可能に設けられる。各円弧状コイル20A〜20Dは、後述するように、円周方向に2分割され、かつ径方向にも2分割されて構成されたコイル線を接続することにより形成される。SIN信号検出コイル10とCOS信号検出コイル20は、同軸上に配置され、両コイル10,20の位相が電気角度で「90度」(機械角度で「45度」)ずれるように配置される。
Similarly, as illustrated in FIG. 6, the COS
図7に、SIN信号検出コイル10のパターンイメージの概略構成を平面図により示す。図8に、COS信号検出コイル20のパターンイメージの概略構成を平面図により示す。図7に示すように、SIN信号検出コイル10は、渦巻状に巻回された順方向平面コイルとしての順方向円弧状コイル10B,10Dと、渦巻状に巻回され順方向平面コイルに対し逆相となるように電気的に接続された逆方向平面コイルとしての逆方向円弧状コイル10A,10Cと、正極端子16及び負極端子17とを含む。順方向円弧状コイル10B,10Dと逆方向円弧状コイル10A,10Cとは、周方向に交互に配置される。正極端子16と負極端子17は、順方向円弧状コイル10Bの外周側にて互いに隣接して配置される。順方向円弧状コイル10B,10Dと逆方向円弧状コイル10A,10Cとは、中間接続線15a,15b,15cを介して直列に接続される。直列に接続された一連の円弧状コイル10A〜10Dの両端のうち一端は第1端接続線15dを介して正極端子16に接続され、他端は第2端接続線15eを介して負極端子17に接続される。接続線15を構成する各接続線15a〜15eは、直列に接続された一連の円弧状コイル10A〜10Dと間に第3絶縁層6を介在させて上下に重なるように配置され、円弧状コイル10A〜10Dの配列に沿って1周に満たない範囲で配置される。(図7では、便宜上、各接続線15a〜15eを各円弧状コイル10A〜10Dの外周側に配置して示す。)一連の円弧状コイル10A〜10Dの一端10aは折り返し点となる。この一端10a(折り返し点)に接続された折り返し接続線としての第2端接続線15eは、その他の接続線である中間接続線15a〜15c及び第1端接続線15dに沿って配置されて負極端子17に接続される。この実施形態では、図5に示すように、折り返し接続線としての第2端接続線15eは、その他の接続線15a〜15dに対して第4絶縁層12を間に介在させて上下に重なるように配置される(図7では、便宜上、横に並んで示す。)。図5では、図7に示す各接続線15a〜15eを、まとめて接続線15として示す。
FIG. 7 is a plan view showing a schematic configuration of a pattern image of the SIN
図8に示すように、COS信号検出コイル20は、渦巻状に巻回された順方向平面コイルとしての順方向円弧状コイル20B,20Dと、渦巻状に巻回され順方向平面コイルに対し逆相となるように電気的に接続された逆方向平面コイルとしての逆方向円弧状コイル20A,20Cと、正極端子26及び負極端子27とを含む。順方向円弧状コイル20B,20Dと逆方向円弧状コイル20A,20Cとは、周方向に交互に配置される。正極端子26と負極端子27は、順方向円弧状コイル20Dの外周側にて互いに隣接して配置される。順方向円弧状コイル20B,20Dと逆方向円弧状コイル20A,20Cとは、中間接続線25a,25b,25cを介して直列に接続される。直列に接続された一連の円弧状コイル20A〜20Dの両端のうち一端は第1端接続線25dを介して正極端子26に接続され、他端は第2端接続線25eを介して負極端子27に接続される。接続線25を構成する各接続線25a〜25eは、直列に接続された一連の円弧状コイル20A〜20Dと間に第3絶縁層6を介在させて上下に重なるように配置され、円弧状コイル20A〜20Dの配列に沿って1周に満たない範囲で配置される。(図8では、便宜上、各接続線25a〜25eを各円弧状コイル20A〜20Dの外周側に配置して示す。)一連の円弧状コイル20A〜20Dの一端20aは折り返し点となる。この一端20a(折り返し点)に接続された折り返し接続線として第2端接続線25eは、その他の接続線である中間接続線25a〜25c及び第1端接続線25dに沿って配置されて負極端子27に接続される。この実施形態では、図6に示すように、折り返し接続線としての第2端接続線25eは、その他の接続線25a〜25dに対して第4絶縁層12を間に介在させて上下に重なるように配置される(図8では、便宜上、横に並んで示す。)。図6では、図8に示す接続線25a〜25eを、まとめて接続線25として示す。
As shown in FIG. 8, the COS
図9に、SIN信号検出コイル10を構成する各円弧状コイル10A〜10Dの1つとして、円弧状コイル10Aを代表的に抜き出し、拡大して平面図により示す。図5、図7及び図9に示すように、各円弧状コイル10A〜10Dの一端10b及び他端10cは、各円弧状コイル10A〜10Dの周方向の中央の位置に配置される。すなわち、各円弧状コイル10A〜10Dは、その周方向の中央の位置にて、半径方向へ伸びる対称軸L1を中心にほぼ左右対称形状をなす。各円弧状コイル10A〜10Dの一端10b及び他端10cは、各円弧状コイル10A〜10Dの対称軸L1の上に配置される。そして、各接続線15a〜15eに接続された各円弧状コイル10A〜10Dは、その周方向の中央の位置から電流が入り、その中央の位置から電流が出るようになっている。
In FIG. 9, as one of the arc-shaped
図9に示すように、各円弧状コイル10A〜10Dにつき、一端10bは円弧状コイル10A〜10Dの中心に配置され、他端10cは円弧状コイル10A〜10Dの円弧の外側に配置される。これにより円弧状コイル10A〜10Dが外巻きとなっている。そして、各円弧状コイル10A〜10Dを構成するコイル線群100の配列を対称軸L1を中心に対称とするために、一端10bと他端10cとの間にて、コイル線群100の配列を径方向へ変位させる変位部100aが形成される。
As shown in FIG. 9, for each of the
図5に示すように、SIN信号検出コイル10において、接続線15(15a〜15e)は、直列に接続された一連の円弧状コイル10A〜10Dと上下に重なるように、かつ、一連の円弧状コイル10A〜10Dの径方向中央部を通るように配置される。また、図7に示すように、各円弧状コイル10A〜10Dにおいて、外側の他端10cから接続線15a〜15eへ向けて径方向へ伸びる渡り接続線15fが設けられる。
As shown in FIG. 5, in the SIN
また、図6及び図8に示すように、COS信号検出コイル20を構成する各円弧状コイル20A〜20Dの一端20b及び他端20cも、SIN信号検出コイル10を構成する各円弧状コイル10A〜10Dと同様に、各円弧状コイル20A〜20Dの周方向の中央の位置に配置される。すなわち、各円弧状コイル20A〜20Dは、その周方向の中央の位置にて、半径方向へ伸びる対称軸L1を中心に左右対称形状をなす。各円弧状コイル20A〜20Dの一端20b及び他端20cは、各円弧状コイル20A〜20Dの対称軸L1の上に配置される。そして、各接続線25a〜25eに接続された各円弧状コイル20A〜20Dは、その周方向の中央の位置から電流が入り、その中央の位置から電流が出るようになっている。
Further, as shown in FIGS. 6 and 8, one
ただし、各円弧状コイル20A〜20Dでは、一端20bは、円弧状コイル10A〜10Dと同様、円弧状コイル20A〜20Dの中心に配置されるが、他端20cは円弧状コイル20A〜20Dの円弧の内側に配置される。これにより円弧状コイル20A〜20Dが内巻きとなっている。そして、各円弧状コイル20A〜20Dを構成するコイル線群の配列を対称軸L1を中心に対称とするために、一端20bと他端20cとの間にて、各円弧状コイル10A〜10Dと同様、コイル線群の配列を径方向へ変位させる変位部(図示略)が形成される。
However, in each of the
図6に示すように、COS信号検出コイル20において、接続線25(25a〜25e)は、直列に接続された一連の円弧状コイル20A〜20Dと上下に重なるように、かつ、一連の円弧状コイル20A〜20Dの径方向中央部を通るように配置される。また、図8に示すように、各円弧状コイル20A〜20Dにおいて、内側の他端20cから接続線25a〜25eへ向けて径方向へ伸びる接続線25fが設けられる。
As shown in FIG. 6, in the COS
図10に、図5の円弧状コイル10Dを拡大して平面図により示す。図11に、図6の円弧状コイル20Bを拡大して平面図により示す。この実施形態では、図10に示すように、SIN信号検出コイル10を構成する各円弧状コイル10A〜10Dが外巻きをなすことから、他端10c(10a)と各接続線15a〜15eとを接続する渡り接続線15fが、SIN信号検出コイル10(円弧状コイル10A〜10D)の径方向外側へ向けて延びる。これに対し、図11に示すように、COS信号検出コイル20を構成する各円弧状コイル20A〜20Dが内巻きをなすことから、他端20c(20a)と各接続線25a〜25eを接続する渡り接続線25fが、COS信号検出コイル20(円弧状コイル20A〜20D)の径方向内側へ向けて延びている。
FIG. 10 is an enlarged plan view of the
すなわち、図10に示すように、この実施形態では、SIN信号検出コイル10の各円弧状コイル10A〜10Dの一端10bが渦巻状の中心に配置され、他端10c(10a)が各円弧状コイル10A〜10Dの径方向外側に配置される。また、一端10b及び他端10c(10a)が各円弧状コイル10A〜10Dの周方向の中央の位置に配置される。そして、各円弧状コイル10A〜10Dの一端10bが各円弧状コイル10A〜10Dの径方向中央部にて中間接続線15a〜15cに接続され、各円弧状コイル10A〜10Dの他端10c(10a)が各円弧状コイル10A〜10Dの径方向外側へ延びる渡り接続線15fを介して第2端接続線15eに接続される。
That is, as shown in FIG. 10, in this embodiment, one
また、図11に示すように、COS信号検出コイル20の各円弧状コイル20A〜20Dの一端20bが渦巻状の中心に配置され、他端20c(20a)が各円弧状コイル20A〜20Dの径方向内側に配置される。また、一端20b及び他端20c(20a)が各円弧状コイル20A〜20Dの周方向の中央の位置に配置され、各円弧状コイル20A〜20Dの一端20bが各円弧状コイル20A〜20Dの径方向中央部にて接続線25a〜25dに接続され、各円弧状コイル20A〜20Dの他端20c(20a)が各円弧状コイル20A〜20Dの径方向内側へ延びる渡り接続線25fを介して第2端接続線25eに接続される。
Further, as shown in FIG. 11, one
上記のようにSIN信号検出コイル10の渡り接続線15fとCOS信号検出コイル20の渡り接続線25fを内外異なる方向へ向けて配置することにより、SIN信号検出コイル10の渡り接続線15fがCOS信号検出コイル20の接続線25(25a〜25e)と交差しないように、また、COS信号検出コイル20の渡り接続線25fがSIN信号検出コイル10の接続線15(15a〜15e)と交差しないようになっている。
As described above, the
図12に、第2コイル層5等を平面図により示す。図13に、第1接続線層11等を平面図により示す。図14に、第2接続線層13等を平面図により示す。第2コイル層5のコイルパターンは、第2絶縁層4の表面に導電性インクを印刷により描画した後、焼成することにより形成される。図12に示すように、略円環状をなす第2コイル層5は、SIN信号検出コイル10を構成する4個のSIN第2コイル12A,12B,12C,12Dを備え、それらが外周側に電気角度で「180度」(機械角度で「90度」)ずつ異なる位置に配置される。また、図12に示すように、第2コイル層5は、内周側に4個のSIN第3コイル13A,13B,13C,13Dを備え、それらが内周側に電気角度で「180度」(機械角度で「90度」)ずつ異なる位置に配置される。これらSIN第3コイル13A〜13Dは、SIN第2コイル12A〜12Dに対して、時計回りに電気角度で「90度」(機械角度で「45度」)だけ位相がずれた位置に配置される。
FIG. 12 is a plan view showing the
図12に示すように、SIN第2コイル12A〜12Dの内周側には、COS信号検出コイル20を構成するCOS第3コイル23C,23D,23A,23Bが配置される。また、SIN第3コイル13A〜13Dの外周側には、COS信号検出コイル20を構成するCOS第2コイル22B,22C,22D,22Aが配置される。これらCOS第3コイル23A〜23Dは、COS第2コイル22A〜22Dに対して、時計回りに電気角度で「90度」(機械角度で「45度」)だけ位相がずれた位置に配置される。
As shown in FIG. 12, COS third coils 23 </ b> C, 23 </ b> D, 23 </ b> A, and 23 </ b> B constituting the COS
図12に示すように、円環状に配置されたSIN第3コイル13A〜13D及びCOS第3コイル23A〜23Dの内側には、ステータ側のロータリートランス30を構成する円環状のコイル31が配置される。
As shown in FIG. 12, an
図15に、図12におけるSIN第3コイル13A〜13DとSIN第2コイル12A〜12Dの関係につき、SIN第3コイル13AとSIN第2コイル12Aのみを抜き出して拡大して平面図により示す。図15に示すように、SIN第2コイル12Aは、略矩形の1/4部分を構成する10本のコイル線120,121,122,123,124,125,126,127,128,129を備える。これらコイル線120〜129は、内周側から外周側へ順次大きくなるように形成され、配置される。各コイル線120〜129は、それぞれ第1の端120a,121a,122a,123a,124a,125a,126a,127a,128a,129aと、第2の端120b,121b,122b,123b,124b,125b,126b,127b,128b,129bとを含む。
FIG. 15 is a plan view showing the relationship between the SIN
同様に、図15に示すように、SIN第3コイル13Aは、略矩形の1/4部分を構成する10本のコイル線130,131,132,133,134,135,136,137,138,139を備える。これらコイル線130〜139は、外周側から内周側へ順次大きくなるように形成され、配置される。各コイル線130〜139は、それぞれ第1の端130a,131a,132a,133a,134a,135a,136a,137a,138a,139aと、第2の端130b,131b,132b,133b,134b,135b,136b,137b,138b,139bとを含む。
Similarly, as shown in FIG. 15, the SIN
図16に、第1コイル層3を平面図により示す。第1コイル層3のコイルパターンは、第1絶縁層2の表面に導電性インクを印刷により描画した後、焼成することにより形成される。図16に示すように、略円環状をなす第1コイル層3は、SIN信号検出コイル10を構成する4個のSIN第1コイル11A,11B,11C,11Dを備え、それらが外周側にて電気角度で「180度」(機械角度で「90度」)ずつ異なる位置に配置される。また、図16に示すように、第1コイル層3は、SIN信号検出コイル10を構成する4個のSIN第4コイル14A,14B,14C,14Dを備え、それらが内周側にて電気角度で「180度」(機械角度で「90度」)ずつ異なる位置に配置される。これらSIN第4コイル14A〜14Dは、SIN第1コイル11A〜11Dに対して反時計回りに電気角度で「90度」(機械角度で「45度」)だけ位相がずれた位置に配置される。
FIG. 16 is a plan view showing the
図16に示すように、SIN第1コイル11A〜11Dの内周側には、COS信号検出コイル20を構成するCOS第4コイル24B,24C,24D,24Aが配置される。また、SIN第4コイル14A〜14Dの外周側には、COS信号検出コイル20を構成するCOS第1コイル21C,21D,21A,21Bが配置される。これらCOS第1コイル21A〜21Dは、COS第4コイル24A〜24Dに対して、時計回りに電気角度で「90度」(機械角度で「45度」)だけ位相がずれた位置に配置される。
As shown in FIG. 16, COS fourth coils 24 </ b> B, 24 </ b> C, 24 </ b> D, 24 </ b> A constituting the COS
図16に示すように、円環状に配置されたSIN第4コイル14A〜14D及びCOS第4コイル24A〜24Dの内側には、ステータ側のロータリートランス30を構成する円環状のコイル32が配置される。
As shown in FIG. 16, an
図17に、図16におけるSIN第1コイル11A〜11DとSIN第4コイル14A〜14Dの関係につき、SIN第1コイル11AとSIN第4コイル14Aのみを抜き出して拡大して平面図により示す。図17に示すように、SIN第1コイル11Aは、略矩形の1/4部分を構成する10本のコイル線110,111,112,113,114,115,116,117,118,119を備える。これらコイル線110〜119は、内周側から外周側へ順次大きくなるように形成され、配置される。各コイル線110〜119は、それぞれ第1の端110a,111a,112a,113a,114a,115a,116a,117a,118a,119aと、第2の端110b,111b,112b,113b,114b,115b,116b,117b,11f8b,119bとを含む。
FIG. 17 is a plan view illustrating the relationship between the SIN first coils 11A to 11D and the SIN
同様に、図17に示すように、SIN第4コイル14Aは、略矩形の1/4部分を構成する10本のコイル線140,141,142,143,144,145,146,147,148,149を備える。これらコイル線140〜149は、外周側から内周側へ順次大きくなるように形成され、配置される。各コイル線140〜149は、それぞれ第1の端140a,142a,143a,144a,145a,146a,147a,148a,149aと、第2の端140b,141b,142b,143b,144b,145b,146b,147b,148b,149bとを含む。
Similarly, as shown in FIG. 17, the SIN
次に、SIN信号検出コイル10の構成を更に詳しく説明する。図13に示す正極端子16は、SIN信号検出コイル10のための端子である。この正極端子16は、図7、図13及び図14に示す第1端接続線15d及び第1渡り接続線15fにより、図12及び図15に示すSIN第2コイル12Cのコイル線129の端部129aに接続される。SIN第2コイル12Cのコイル線129の端部129bは、図16及び図17に示すSIN第4コイル14Cのコイル線149の端部149bに接続される。SIN第4コイル14Cのコイル線149の端部149aは、図12及び図15に示すSIN第3コイル13Cのコイル線139の端部139aに接続される。SIN第3コイル13Cのコイル線130の端部139bは、図16及び図17に示すSIN第1コイル11Cのコイル線119の端部119bに接続される。このようにして、SIN第2コイル12C、SIN第4コイル14C、SIN第3コイル13C及びSIN第1コイル11Cの最外周のコイル線129,149,139,119により、最外周の巻き部(ターン)が構成される。ここで、第1コイル層3のコイル線149,119と第2コイル層5のコイル線129,139との接続は、第2絶縁層4のスルーホール4aを介して行われる(以下において同様。)。
Next, the configuration of the SIN
また、図16及び図17に示すSIN第1コイル11Cのコイル線119の端部119aは、図12及び図15に示すSIN第2コイル12Cのコイル線128の端部128aに接続される。そして、上記したSIN第2コイル12C、SIN第4コイル14C、SIN第3コイル13C及びSIN第1コイル11Cの最外周のコイル線129,149,139,119と同様に、SIN第2コイル12C、SIN第4コイル14C、SIN第3コイル13C及びSIN第1コイル11Cのコイル線128,148,138,118により、最外周に隣接する内側のターンが構成される。同様に、順次内側のコイルが構成され、最終的に、SIN第2コイル12C、SIN第4コイル14C、SIN第3コイル13C及びSIN第1コイル11Cの最内周のコイル線120,140,130,110により最内周のターンが構成される。このようにして、SIN第2コイル12C、SIN第4コイル14C、SIN第3コイル13C及びSIN第1コイル11Cにより、円弧状コイル10Cが時計回りの螺旋状コイルとして構成される。
Further, the
上記した円弧状コイル10Cの最内周のターンを構成するSIN第1コイル11Cのコイル線110の端部110aは、図7及び図13に示す中間接続線15aを介して、図12及び図15に示すSIN第2コイル12Dの最内周のコイル線120の端部120aに接続される。SIN第2コイル12Dのコイル線120の端部120bは、図16及び図17に示すSIN第4コイル14Dのコイル線140の端部140bに接続される。SIN第4コイル14Dのコイル線140の端部140aは、図12及び図15に示すSIN第3コイル13Dのコイル線130の端部130aに接続される。SIN第3コイル13Dのコイル線130の端部130bは、図16及び図17に示すSIN第1コイル11Dのコイル線110の端部110bに接続される。このようにして、SIN第2コイル12D、SIN第4コイル14D、SIN第3コイル13D及びSIN第1コイル11Dの最内周のコイル線120,140,130,110により、最内周のターンが構成される。
The
また、図16及び図17に示すSIN第1コイル11Dのコイル線110の端部110aは、図12及び図15に示すSIN第2コイル12Dのコイル線121の端部121aに接続される。そして、上記したSIN第2コイル12D、SIN第4コイル14D、SIN第3コイル13D及びSIN第1コイル11Dの最内周のコイル線120,140,130,110と同様に、SIN第2コイル12D、SIN第4コイル14D、SIN第3コイル13D及びSIN第1コイル11Dのコイル線121,141,131,111により、最内周に隣接する外側のターンが構成される。同様に、順次外側のコイルが構成され、最終的に、SIN第2コイル12D、SIN第4コイル14D、SIN第3コイル13D及びSIN第1コイル11Dの最外周のコイル線129,149,139,119により最外周のターンが構成される。このようにして、SIN第2コイル12D、SIN第4コイル14D、SIN第3コイル13D及びSIN第1コイル11Dにより、円弧状コイル10Dが反時計回りの螺旋状コイルとして構成される。
Also, the
同様にして、SIN第1コイル11A、SIN第3コイル13A、SIN第4コイル14A及びSIN第2コイル12Aにより、円弧状コイル10Aが時計回りの螺旋状コイルとして構成される。また、SIN第2コイル12B、SIN第4コイル14B、SIN第3コイル13B及びSIN第1コイル11Bにより、円弧状コイル10Bが反時計回りの螺旋状コイルとして構成される。
Similarly, the arc-shaped
このように構成される4個の円弧状コイル10A,10B,10C,10Dにより、略円環状をなすSIN信号検出コイル10が構成される。
The four arc-shaped
COS信号検出コイル20についても、円周方向に分割された4個の円弧状コイル20A,20B,20C,20Dにより構成される。そして、1つの円弧状コイル20Aは、COS第1コイル21A、COS第2コイル22A、COS第3コイル23A及びCOS第4コイル24Aにより構成される。ここで、COS第1コイル21A及びCOS第4コイル24Aは、図16に示すように第1コイル層3に形成され、COS第2コイル22A及びCOS第3コイル23Aは、図12に示すように第2コイル層5に形成される。
The COS
残りの円弧状コイル20B,20C,20Dの構成についても、基本的には、上記した円弧状コイル20Aと同様である。COS信号検出コイル20は、図13及び図14に示す正極端子26及び負極端子27に接続される。COS信号検出コイル20を構成する2つの円弧状コイル20A,20Cは、第1コイル層3と第2コイル層5とを行き来しつつ、時計回りの螺旋状コイルとして構成される。また、COS信号検出コイル20を構成する他の2つの円弧状コイル20B,20Dは、第1コイル層3と第2コイル層5とを行き来しつつ、反時計回りの螺旋状コイルとして構成される。
The configuration of the remaining
図12及び図16に示すコイル31及びコイル32は、ステータ側ロータリートランス30を構成し、図13及び図14に示すように渡り接続線33,34を介して端子35,36に接続される。
The
次に、センサロータ8の構成について詳細に説明する。図18に、センサロータ8の構成を分解斜視図により示す。図18に示すように、センサロータ8は、下からロータ基板61と、ロータ基板61の表面に形成された第1コイル層62と、第1コイル層62の上に形成された絶縁層63と、絶縁層63の上に形成された第2コイル層64と、第2コイル層64の上に形成された保護膜であるオーバコート65とを備える。
Next, the configuration of the
ロータ基板61は、アルミ又は真鍮等の非磁性導電性金属により円環板状に形成され、中心に円形の孔61aを有する。ロータ基板61の表面には、凹部61bが形成される。この凹部61bには、PPS等の樹脂が充填され、その樹脂が凝固している。
The
絶縁層63及びオーバコート65は、絶縁材料により円環薄膜状に形成される。絶縁層63には、所々にスルーホール63aが形成される。
The insulating
第1コイル層62は、全体で円環状をなすように配置された4個の平面コイルとしての円弧状コイル62a,62b,62c,62dを備える。第2コイル層64も、全体で円環状をなすように配置された4個の平面コイルとしての円弧状コイル64a,64b,64c,64dを備える。第1コイル層62を構成する円弧状コイル62a〜62dの一端は、ロータ側ロータリートランス41を構成するコイル41aに接続される。4個の円弧状コイル62a〜62dの他端は、絶縁層63のスルーホール63aを通って、第2コイル層64を構成する円弧状コイル64a〜64dの一端に接続される。4個の円弧状コイル64a〜64dの他端は、ロータ側ロータリートランス41を構成するコイル41bに接続される。コイル41aの他端とコイル41bの他端とは、絶縁層63のスルーホール63aを介して接続される。
The
上記した第1コイル層62を構成する4個の円弧状コイル62a〜62d及び第2コイル層64を構成する4個の円弧状コイル64a〜64dにより、励磁コイル40が構成される。
The
以上説明したこの実施形態の角度センサ9によれば、図7に示すように、センサステータ7を構成するSIN信号検出コイル10につき、周方向に交互に配置されて直列に接続された一連の順方向円弧状コイル10B,10Dと逆方向円弧状コイル10A,10Cの両端のうち、一端が第1端接続線15dを介して正極端子16に接続され、他端が第2端接続線15eを介して負極端子17に接続される。ここで、一連の円弧状コイル10A〜10Dの配列に沿って1周に満たない範囲で各接続線15a〜15eが配置される。また、一連の円弧状コイル10A〜10Dの一端10aを折り返し点として、その一端aに接続された折り返し接続線としての第2端接続線15eが、その他の接続線15a〜15dに対し上下に重なるように配置されて負極端子17に接続される。従って、一連の円弧状コイル10A〜10Dの配列に沿って1周に満たない範囲で各接続線15a〜15eが配置されるので、接続線15a〜15eの全体が実質的にループアンテナを構成することがない。このため、接続線15a〜15eの全体に対し、外部からの電磁ノイズの影響を受け難くすることができる。また、第2端接続線15eが、その他の接続線15a〜15dに対し上下に重なるように配置されるので、第2端接続線15eとその他の接続線15a〜15dとの間で電流が逆向きとなり、第2端接続線15eに外部から侵入する電磁ノイズと、その他の接続線15a〜15dに外部から侵入する電磁ノイズとが互いに打ち消し合う。このため、SIN信号検出コイル10に対し、外部からの電磁ノイズの影響を低減することができる。
According to the
また、この実施形態の角度センサ9によれば、図8に示すように、センサステータ7を構成するCOS信号検出コイル20につき、周方向に交互に配置されて直列に接続された一連の順方向円弧状コイル20B,20Dと逆方向円弧状コイル20A,20Cの両端のうち、一端が第1端接続線25dを介して正極端子26に接続され、他端が第2端接続線25eを介して負極端子27に接続される。ここで、一連の円弧状コイル20A〜20Dの配列に沿って1周に満たない範囲で接続線25a〜25eが配置される。また、一連の円弧状コイル20A〜20Dの一端20aを折り返し点として、その一端20aに接続された折り返し接続線としての第2端接続線25eが、その他の接続線25a〜25dに対し上下に重なるように配置されて負極端子27に接続される。従って、一連の円弧状コイル20A〜20Dの配列に沿って1周に満たない範囲で各接続線25a〜25eが配置されるので、接続線25a〜25eの全体が実質的にループアンテナを構成することがない。このため、接続線25a〜25eの全体に対し、外部からの電磁ノイズの影響を受け難くすることができる。また、第2端接続線25eが、その他の接続線25a〜25dに対し上下に重なるように配置されるので、第2端接続線25eとその他の接続線25a〜25dとの間で電流が逆向きとなり、第2端接続線25eに外部から侵入する電磁ノイズと、その他の接続線25a〜25dに外部から侵入する電磁ノイズとが互いに打ち消し合う。このため、COS信号検出コイル20に対し、外部からの電磁ノイズの影響を低減することができる。そして、このようにSIN信号検出コイル10及びCOS信号検出コイル20への電磁ノイズの影響を低減できるので、角度センサ9としての検出精度及び性能を向上させることができる。
Further, according to the
この実施形態では、上下に重なるように配置された接続線15(15a〜15e),25(25a〜25e)が、直列に接続された一連の円弧状コイル10A〜10D,20A〜20Dと上下に重なるように配置されるので、一連の円弧状コイル10A〜10D,20A〜20Dの巻数や面積が接続線15(15a〜15e),25(25a〜25e)による制約を受けなくなる。このため、SIN信号検出コイル10及びCOS信号検出コイル20のそれぞれにつき、各円弧状コイル10A〜10D,20A〜20Dの巻数や面積を接続線15a〜15e,25a〜25eの制約を受けることなく径方向外側へ向けて増やすことができる。例えば、この実施形態では、従来例の各円弧状コイルに対し、各円弧状コイル10A〜10D,20A〜20Dの巻数を、7から10へ増やすことができた。また、巻数や面積を増やせることから、各円弧状コイル10A〜10D,20A〜20Dそれぞれの磁力を増やすことができ、外部ノイズの影響を少なくすることができる。その結果、SIN信号検出コイル10及びCOS信号検出コイル20として耐ノイズ性を向上させることができ、誤差性能を向上させることができる。
In this embodiment, connecting lines 15 (15a to 15e) and 25 (25a to 25e) arranged to overlap each other are vertically connected to a series of
この実施形態では、SIN信号検出コイル10及びCOS信号検出コイル20のそれぞれにつき、接続線15(15a〜15e),25(25a〜25e)が、一連の円弧状コイル10A〜10D,20A〜20Dと上下に重なるように配置されるので、接続線15(15a〜15e),25(25a〜25e)の下側に配置された一連の円弧状コイル10A〜10D,20A〜20Dに対し、外部から電磁ノイズが侵入し難くなる。また、折り返し接続線としての第2端接続線15e,25eとその他の接続線15a〜15d,25a〜25dとが上下に重なるように配置されるので、第2端接続線15e,25eとその他の接続線15a〜15d,25a〜25dとの間の面積が実質的にゼロとなる。このため、それら接続線15a〜15e,25a〜25eにつき、外部からの電磁ノイズの影響を受け難くすることができる。
In this embodiment, for each of the SIN
この実施形態では、接続線15(15a〜15e),25(25a〜25e)が各円弧状コイル10A〜10D,20A〜20Dの径方向中央部に配置されるので、各円弧状コイル10A〜10D,20A〜20Dの径方向に接続線15a〜15e,25a〜25eの位置が多少ずれても、各円弧状コイル10A〜10D,20A〜20Dの磁束変化率が小さい。このため、各円弧状コイル10A〜10D,20A〜20Dから接続線15(15a〜15e),25(25a〜25e)への信号の回り込みの影響を少なくすることができ、SIN信号検出コイル10及びCOS信号検出コイル20それぞれの信号の検出精度を向上させることができる。
In this embodiment, since the connecting wires 15 (15a to 15e) and 25 (25a to 25e) are arranged at the center portions in the radial direction of the
この実施形態では、SIN信号検出コイル10の渡り接続線15fがCOS信号検出コイル20の接続線25a〜25eと交差しなくなり、COS信号検出コイル20の渡り接続線25fがSIN信号検出コイル10の接続線15a〜15eと交差しなくなる。このため、SIN信号検出コイル10とCOS信号検出コイル20との間で信号の回り込みを防止することができ、SIN信号検出コイル10及びCOS信号検出コイル20それぞれの信号の検出精度を向上させることができる。
In this embodiment, the
加えて、この実施形態の角度センサ9によれば、センサステータ7のSIN信号検出コイル10につき、接続線15a〜15fを介して直列に接続された各円弧状コイル10A〜10Dのそれぞれが、その周方向の中央の位置にて半径方向へ伸びる対称軸L1を中心に対称形状をなしている。また、接続線15a〜15fに接続される各円弧状コイル10A〜10Dの一端10b及び他端10cが、対称軸L1の上に配置される。従って、各円弧状コイル10A〜10Dに対する電流の出入りに対し、各円弧状コイル10A〜10Dの形状の対称性が良くなる。このため、各円弧状コイル10A〜10Dのそれぞれにつき、磁束密度を均等化させることができ、SIN信号検出コイル10の検出精度を向上させることができ、延いては角度センサ9として検出精度及び性能を向上させることができる。この作用効果は、COS信号検出コイル20についても同様である。
In addition, according to the
この実施形態によれば、各円弧状コイル10A〜10Dを構成するコイル線群100の配列を対称軸L1を中心に対称とするために、各円弧状コイル10A〜10Dの一端10bと他端10cとの間にて、コイル線群100の配列を変位部100aにて径方向へ変位させているので、コイル線群100の配列の対称性が良くなる。このため、各円弧状コイル10A〜10Dの磁束密度を更に均等化させることができ、SIN信号検出コイル10の検出精度を更に向上させることができ、延いては角度センサ9として検出精度及び性能を更に向上させることができる。この作用効果は、COS信号検出コイル20についても同様である。
According to this embodiment, in order to make the arrangement of the
この実施形態の角度センサ9によれば、センサステータ7とセンサロータ8を備え、そのセンサステータ7が、ステータ基板1、第1絶縁層2、第1コイル層3、第2絶縁層4、第2コイル層5、第3絶縁層6、第1接続線層11、第4絶縁層12、第2接続線層13及びオーバコート14により構成される。ここで、第2絶縁層4を間に挟んで形成された第1コイル層3及び第2コイル層5により、SIN信号検出コイル10及びCOS信号検出コイル20が構成される。そして、SIN信号検出コイル10を構成する各円弧状コイル10A〜10Dが、円周方向に2分割され、かつ径方向にも2分割されて構成されたコイル線を接続することで形成される。すなわち、各円弧状コイル10A〜10Dは、外周側にSIN第1コイル11A〜11DとSIN第2コイル12A〜12Dが配置され、内周側にSIN第3コイル13A〜13DとSIN第4コイル14A〜14Dが配置される。また、SIN第1コイル11A〜11DとSIN第3コイル13A〜13Dが円周方向において対向して配置され、SIN第2コイル12A〜12DとSIN第4コイル14A〜14Dが円周方向において対向して配置される。また、SIN第1コイル11A〜11DとSIN第4コイル14A〜14Dが第1コイル層3に配置され、SIN第2コイル12A〜12DとSIN第3コイル13A〜13Dが第2コイル層5に配置される。従って、ステータ基板1が、円周方向において、波打ち状に変形している場合であっても、SIN第1コイル11A〜11D(SIN第4コイル14A〜14D)とSIN第2コイル21A〜21D(SIN第3コイル13A〜13D)とが、波打ち状の変形により発生する誤差を打ち消し合うこととなる。この意味でも、検出誤差の少ない高精度な角度センサ9を実現することができる。この作用効果は、COS信号検出コイル20についても同様である。
According to the
この実施形態では、SIN第1コイル11A〜11DとSIN第3コイル13A〜13Dとの組と、COS第2コイル22A〜22DとCOS第4コイル24A〜24Dとの組が、それぞれ円周方向において同じ位置にあり、SIN第2コイル12A〜12DとSIN第4コイル14A〜14Dとの組と、COS第1コイル21A〜21Dと第3コイル23A〜23Dとの組が、それぞれ円周方向において同じ位置にある。従って、SIN信号検出コイル10とCOS信号検出コイル20との位置関係を、励磁コイル40に対して、常に一定とすることができる。
In this embodiment, a set of SIN
この実施形態では、SIN第1コイル11A〜11DとSIN第2コイル12A〜12Dとが、第2絶縁層4に形成されたスルーホール4aを介して接続される。また、SIN第2コイル12A〜12DとSIN第4コイル14A〜14Dとが、第2絶縁層4に形成されたスルーホール4aを介して接続される。また、SIN第4コイル14A〜14DとSIN第3コイル13A〜13Dとが、第2絶縁層4に形成されたスルーホール4aを介して接される。更に、SIN第3コイル13A〜13DとSIN第1コイル11A〜11Dとが、第2絶縁層4に形成されたスルーホール4aを介して接続される。同様に、COS第1コイル21A〜21DとCOS第2コイル22A〜22Dとが、第2絶縁層4に形成されたスルーホール4aを介して接続される。また、COS第2コイル22A〜22DとCOS第4コイル24A〜24Dとが、第2絶縁層4に形成されたスルーホール4aを介して接続される。また、COS第4コイル24A〜24DとCOS第3コイル23A〜23Dとが、第2絶縁層4に形成されたスルーホール4aを介して接続される。更に、COS第3コイル23A〜23DとCOS第1コイル21A〜21Dとが、第2絶縁層4に形成されたスルーホール4aを介して接続される。これにより、SIN信号検出コイル10及びCOS信号検出コイル20を容易かつ高い位置精度で製造することができる。ここで、ステータ基板1に円周方向の変形によりギャップ(凹凸)ができて、SIN信号検出コイル10及びCOS信号検出コイル20が受ける磁束密度が部分的に異なることがある。この場合でも、SIN信号検出コイル10(SIN第1コイル11A〜11D、SIN第2コイル12A〜12D、SIN第3コイル13A〜13D、SIN第4コイル14A〜14D)の全体として、誤差を確実かつ精確に相殺することができる。
In this embodiment, the SIN first coils 11 </ b> A to 11 </ b> D and the SIN second coils 12 </ b> A to 12 </ b> D are connected through a through
この実施形態で、第1コイル層3及び第2コイル層5は、導電性インクを絶縁層2,4の上に印刷により描画してから焼成することで形成される。従って、第1コイル層3と第2コイル層5に、焼成により偏差が生じる場合であっても、上記構成により、SIN信号検出コイル10及びCOS信号検出コイル20の抵抗値がそれぞれ平均化され、抵抗値を互いに相殺でき、検出精度の低下を少なくすることができる。
In this embodiment, the
この実施形態では、位相の異なるSIN信号検出コイル10とCOS信号検出コイル20とが1つの検出コイルを構成している。このため、所定の磁界に対して一定の誘起電圧を発生することができ、高精度な角度センサ9を得ることができる。
In this embodiment, the SIN
なお、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜に変更して実施することもできる。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A part of structure can also be changed suitably and implemented in the range which does not deviate from the meaning of invention.
例えば、前記実施形態では、SIN信号検出コイル10の各円弧状コイル10A〜10Dを外巻きとし、その他端10c(10a)を各円弧状コイル10A〜10Dの径方向外側へ延びる渡り接続線15fを介して第2端接続線15eに接続し、COS信号検出コイル20の各円弧状コイル20A〜20Dを内巻きとし、その他端20c(20a)を各円弧状コイル20A〜20Dの径方向内側へ延びる渡り接続線25fを介して第2端接続線25eに接続するように構成した。これに対し、SIN信号検出コイル10の各円弧状コイル10A〜10Dを内巻きとし、その他端10c(10a)を各円弧状コイル10A〜10Dの径方向内側へ延びる渡り接続線15fを介して第2端接続線15eに接続し、COS信号検出コイル20の各円弧状コイル20A〜20Dを外巻きとし、その他端20c(20a)を各円弧状コイル20A〜20Dの径方向外側へ延びる渡り接続線25fを介して第2端接続線25eに接続するように構成することもできる。
For example, in the embodiment described above, the connecting
前記実施形態では、SIN第1コイル11A〜11DとSIN第4コイル14A〜14Dとを第1コイル層3に形成し、SIN第2コイル12A〜12DとSIN第3コイル13A〜13Dとを第2コイル層5に形成した。これに対し、SIN第1コイル11A〜11DとSIN第4コイル14A〜14Dとを第2コイル層5に形成し、SIN第2コイル12A〜12DとSIN第3コイル13A〜13Dとを第1コイル層3に形成しても良い。
In the embodiment, the SIN first coils 11A to 11D and the SIN
前記実施形態では、COS第1コイル23A〜23DとCOS第4コイル24A〜24Dとを第1コイル層3に形成し、COS第2コイル22A〜22DとCOS第3コイル23A〜23Dとを第2コイル層5に形成した。これに対し、COS第1コイル21A〜21DとCOS第4コイル24A〜24Dとを第2コイル層5に形成し、COS第2コイル22A〜22DとCOS第3コイル23A〜23Dとを第1コイル層3に形成しても良い。
In the embodiment, the COS first coils 23A to 23D and the COS
また、前記実施形態では、1励磁2出力の角度センサ9について説明したが、本発明を、2励磁1出力の角度センサに適用することもできる。
In the above embodiment, the
この発明は、モータやエンジン等の回転軸の回転角度を検出するために利用することができる。 The present invention can be used to detect a rotation angle of a rotation shaft of a motor, an engine, or the like.
1 ステータ基板
7 センサステータ
8 センサロータ
9 角度センサ
10 SIN信号検出コイル
10A 逆方向円弧状コイル
10B 順方向円弧状コイル
10C 逆方向円弧状コイル
10D 順方向円弧状コイル
10a 一端(折り返し点)
10b 一端
10c 他端
15 接続線
15a 中間接続線(その他の接続線)
15b 中間接続線(その他の接続線)
15c 中間接続線(その他の接続線)
15d 第1端接続線(その他の接続線)
15e 第2端接続線(折り返し接続線)
15f 渡り接続線
16 正極端子
17 負極端子
20 COS信号検出コイル
20A 逆方向円弧状コイル
20B 順方向円弧状コイル
20C 逆方向円弧状コイル
20D 順方向円弧状コイル
20a 一端(折り返し点)
20b 一端
20c 他端
25 接続線
25a 中間接続線(その他の接続線)
25b 中間接続線(その他の接続線)
25c 中間接続線(その他の接続線)
25d 第1端接続線(その他の接続線)
25e 第2端接続線(折り返し接続線)
25f 渡り接続線
26 正極端子
27 負極端子
62a 円弧状コイル(平面コイル)
62b 円弧状コイル(平面コイル)
62c 円弧状コイル(平面コイル)
62d 円弧状コイル(平面コイル)
64a 円弧状コイル(平面コイル)
64b 円弧状コイル(平面コイル)
64c 円弧状コイル(平面コイル)
64d 円弧状コイル(平面コイル)
75 モータシャフト(回転軸)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stator board |
10b one
15b Intermediate connection line (other connection lines)
15c Intermediate connection line (other connection lines)
15d First end connection line (other connection lines)
15e Second end connection line (folded connection line)
15f
20b one
25b Intermediate connection line (other connection lines)
25c Intermediate connection line (other connection lines)
25d First end connection line (other connection lines)
25e Second end connection line (folded connection line)
25f
62b Arc coil (planar coil)
62c Arc-shaped coil (planar coil)
62d Arc-shaped coil (planar coil)
64a Arc coil (planar coil)
64b Arc-shaped coil (planar coil)
64c Arc-shaped coil (planar coil)
64d arc coil (planar coil)
75 Motor shaft (rotating shaft)
Claims (3)
前記センサロータの前記表面に対し表面が対向して配置され、前記表面に平面コイルが形成されたセンサステータと
を備えた角度センサであって、
前記センサステータは、ステータ基板と、前記ステータ基板の上にて周方向に交互に配置され、渦巻状に巻回された順方向平面コイル及び前記順方向平面コイルに対し逆相となるように電気的に接続され渦巻状に巻回された逆方向平面コイルと、互いに隣接して配置され、外部装置に接続可能に設けられた正極端子及び負極端子とを含み、
前記順方向平面コイルと前記逆方向平面コイルとが接続線を介して直列に接続されると共に、前記直列に接続された一連の平面コイルの両端のうち一端が接続線を介して前記正極端子に接続され、他端が接続線を介して前記負極端子に接続され、
前記直列に接続された一連の平面コイルの配列に沿って1周に満たない範囲で前記接続線が配置されると共に、前記一連の平面コイルの一端を折り返し点としてその一端に接続された一本の前記接続線が折り返し接続線としてその他の前記接続線に対して上下に重なるように配置され、
前記上下に重なるように配置された接続線が、前記直列に接続された一連の平面コイルと上下に重なるように配置された
ことを特徴とする角度センサ。 A sensor rotor attached to a rotating shaft and having a planar coil formed on the surface;
An angle sensor comprising: a sensor stator having a surface disposed opposite to the surface of the sensor rotor and having a planar coil formed on the surface;
The sensor stator is alternately arranged in a circumferential direction on the stator substrate and the stator substrate, and is electrically wound so as to be in reverse phase with respect to the forward planar coil wound in a spiral shape and the forward planar coil. A reverse planar coil wound in a spiral shape, and a positive electrode terminal and a negative electrode terminal arranged adjacent to each other and provided so as to be connectable to an external device,
The forward planar coil and the backward planar coil are connected in series via a connection line, and one end of both ends of the series of planar coils connected in series is connected to the positive terminal via a connection line. Connected, the other end is connected to the negative terminal via a connection line,
The connection line is arranged in a range of less than one turn along the arrangement of the series of planar coils connected in series, and one wire connected to one end of the series of planar coils as a turning point The connection line is arranged so as to overlap vertically with respect to the other connection lines as a folded connection line,
An angle sensor characterized in that a connecting line arranged so as to overlap vertically is arranged so as to overlap vertically with the series of planar coils connected in series.
前記SIN信号検出コイルと前記COS信号検出コイルのうち、一方の前記各平面コイルの一端が渦巻状の中心に配置され、他端が前記各平面コイルの径方向外側に配置され、前記一端及び前記他端が前記各平面コイルの周方向の中央の位置に配置され、前記各平面コイルの前記一端が前記各平面コイルの径方向中央部にて前記接続線に接続され、前記各平面コイルの他端が前記各平面コイルの径方向外側へ延びる渡り接続線を介して前記接続線に接続され、
前記SIN信号検出コイルと前記COS信号検出コイルのうち、他方の前記各平面コイルの一端が渦巻状の中心に配置され、他端が前記各平面コイルの径方向内側に配置され、前記一端及び前記他端が前記各平面コイルの周方向の中央の位置に配置され、前記各平面コイルの前記一端が前記各平面コイルの径方向中央部にて前記接続線に接続され、前記各平面コイルの他端が前記各平面コイルの径方向内側へ延びる渡り接続線を介して前記接続線に接続される
ことを特徴とする請求項2に記載の角度センサ。 The sensor stator includes a SIN signal detection coil and a COS signal detection coil arranged as a series of planar coils connected in series via the connection line, with the phases shifted from each other by a predetermined angle,
Of the SIN signal detection coil and the COS signal detection coil, one end of each of the planar coils is disposed at a spiral center, and the other end is disposed on the radially outer side of each of the planar coils. The other end is disposed at a central position in the circumferential direction of each planar coil, and the one end of each planar coil is connected to the connection line at the radial center of each planar coil. An end is connected to the connection line via a cross connection line extending radially outward of each planar coil,
Of the SIN signal detection coil and the COS signal detection coil, one end of each of the other planar coils is disposed at the spiral center, and the other end is disposed radially inward of each of the planar coils. The other end is disposed at a central position in the circumferential direction of each planar coil, and the one end of each planar coil is connected to the connection line at the radial center of each planar coil. The angle sensor according to claim 2, wherein an end is connected to the connection line via a cross connection line extending inward in the radial direction of each planar coil.
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JP2021056176A (en) * | 2019-10-02 | 2021-04-08 | 多摩川精機株式会社 | Plane encoder |
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- 2012-12-24 JP JP2012280398A patent/JP2014122867A/en active Pending
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