JP2014169899A - Position sensor - Google Patents

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Yuichi Manabe
祐一 真鍋
Tetsuji Inoue
鉄治 井上
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Aisan Industry Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive position sensor that imparts an offset effect to an output waveform to be obtained by a detection coil with a simple method.SOLUTION: In a rotary encoder 8 including a stator 9 having a planar excitation coil 30 and a detection coil 20 laminated and disposed and a rotor 10 disposed to face the stator 9, in which the excitation coil 30 includes a first excitation coil pattern 30A and a second excitation coil pattern 30B that are wound and arranged so that an excitation current flows in a mutually inverse direction, the detection coil 20 includes a first detection coil 21 to be arranged so as to be interposed in a movement direction of the rotor 10 by the first excitation coil pattern 30A and the second excitation coil pattern 30B, and an output of the first detection coil 21 varies accompanied by a movement of the rotor 10, a first coupling part 40A in which a first connection line 21A connecting the first detection coil 21 and a first output terminal 22A, and the first excitation coil pattern 30A run side by side 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.

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

しかしながら、特許文献1又は特許文献2の技術を位置センサに適用する場合には、次のような課題が考えられる。   However, when the technique of Patent Document 1 or Patent Document 2 is applied to a position sensor, the following problems can be considered.

位置センサは様々な分野での利用が行われているが、車載する場合など小型化や高精度かが望まれるケースも多い。小型化するために、特許文献2に開示されるようなレゾルバに用いる技術を利用することも考えられる。しかしながら、特許文献1や特許文献2に開示される技術の何れも、位置精度を高めるためには、励磁コイル及び検出コイルの配置精度や磁性体のピッチ精度を上げる必要がある。ただし、励磁コイルや検出コイルを含む固定子や検出するパターンを備える回転子の製作精度を高める為には、コストがかかる。   Although position sensors are used in various fields, there are many cases where downsizing and high accuracy are desired, such as in-vehicle use. In order to reduce the size, it is conceivable to use a technique used in a resolver as disclosed in Patent Document 2. However, in any of the techniques disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, in order to increase the position accuracy, it is necessary to increase the placement accuracy of the excitation coil and the detection coil and the pitch accuracy of the magnetic material. However, in order to increase the manufacturing accuracy of a stator including an excitation coil and a detection coil and a rotor having a pattern to be detected, costs are required.

そこで、本発明はこのような課題を解決するために、検出精度を高めることが可能な位置センサを提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a position sensor capable of increasing detection accuracy in order to solve such a problem.

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)平面状に形成された4つの検出コイルと3つの励磁コイルとを有するステータと、移動方向に沿って磁気特性の異なる部分が交互に配置される2列のロータパターンを有するロータとが対向するように配置された位置センサにおいて、4つの前記検出コイル(第1検出コイル、第2検出コイル、第3検出コイル、及び第4検出コイル)は前記ロータパターンに対して前記ロータの移動方向に、前記第1検出コイルと前記第2検出コイルとが並んで配置され、同様に、前記第3検出コイルと前記第4検出コイルとが並んで配置され、前記第1検出コイルと前記第3検出コイルとは前記ロータパターンに対して前記ロータの移動方向と直交する方向に並べられ、3つの前記励磁コイル(第1励磁コイル、第2励磁コイル、及び第3励磁コイル)は直列に接続され、前記ロータの移動方向に前記第1励磁コイル、前記第2励磁コイル、前記第3励磁コイルの順に、隣り合う前記励磁コイルの巻回方向が異なるよう並べられ、前記第1励磁コイルの右辺は前記第1検出コイル及び前記第3検出コイルの左辺に沿い、前記第2励磁コイルの左辺は前記第1検出コイル及び前記第3検出コイルの右辺に沿い、前記第2励磁コイルの右辺は前記第2検出コイル及び前記第4検出コイルの左辺に沿い、前記第3励磁コイルの左辺は前記第2検出コイル及び前記第4検出コイルの右辺に沿うように配置され、前記第3検出コイル及び前記第4検出コイルは、前記ロータパターンに周期に対し1/4ずつ位相がずれるよう配置されていること、を特徴とする。 (1) A stator having four detection coils and three exciting coils formed in a planar shape, and a rotor having two rows of rotor patterns in which portions having different magnetic properties are alternately arranged along the moving direction. In the position sensors arranged so as to face each other, the four detection coils (first detection coil, second detection coil, third detection coil, and fourth detection coil) move in the moving direction of the rotor with respect to the rotor pattern. The first detection coil and the second detection coil are arranged side by side. Similarly, the third detection coil and the fourth detection coil are arranged side by side, and the first detection coil and the third detection coil are arranged side by side. The detection coils are arranged in a direction perpendicular to the moving direction of the rotor with respect to the rotor pattern, and the three excitation coils (first excitation coil, second excitation coil, and third excitation coil) are arranged. ) Are connected in series, and the first exciting coil, the second exciting coil, and the third exciting coil are arranged in this order in the moving direction of the rotor such that the winding directions of the adjacent exciting coils are different from each other. The right side of one excitation coil is along the left side of the first detection coil and the third detection coil, and the left side of the second excitation coil is along the right side of the first detection coil and the third detection coil. The right side of the coil is disposed along the left side of the second detection coil and the fourth detection coil, and the left side of the third excitation coil is disposed along the right side of the second detection coil and the fourth detection coil. The three detection coils and the fourth detection coil are arranged such that the phases thereof are shifted from each other by a quarter of the period in the rotor pattern.

上記(1)に記載の態様により、位置センサの高精度化が可能となる。これは、第1検出コイル乃至第4検出コイルのいずれも、左辺と右辺で逆向きの起電力が発生するように配置されており、第1検出コイルと第3検出コイル、第2検出コイルと第4検出コイルがロータの進行方向に対して直交する方向に並べられている。この為、差動をとる対象となる第1検出コイルと第3検出コイル、第2検出コイルと第4検出コイルのそれぞれのずれが生じにくくなる。これは、ロータの組み付け精度によって生じるギャップずれが発生しにくくなるためであり、この結果、励磁コイルに出力する励磁信号を大きくすることなく検出コイルで得られる信号の振幅比を大きくできる。この結果、位置センサの検出精度を高めることが可能となる。   According to the aspect described in (1) above, the position sensor can be highly accurate. The first detection coil to the fourth detection coil are arranged so that electromotive forces are generated in opposite directions on the left side and the right side, and the first detection coil, the third detection coil, the second detection coil, The fourth detection coils are arranged in a direction orthogonal to the traveling direction of the rotor. For this reason, it becomes difficult to produce each shift | offset | difference of the 1st detection coil and 3rd detection coil used as the object which takes a differential, and a 2nd detection coil and a 4th detection coil. This is because gap deviation caused by the assembly accuracy of the rotor is less likely to occur. As a result, the amplitude ratio of the signal obtained by the detection coil can be increased without increasing the excitation signal output to the excitation coil. As a result, the detection accuracy of the position sensor can be increased.

(2)(1)に記載の位置センサにおいて、前記ロータパターンは、第1ロータパターンと第2ロータパターンの2列に構成され、前記ロータの移動方向に前記磁気特性の異なる部分が千鳥に配置されるように、前記第1ロータパターンに対して前記第2ロータパターンがずらされて配置され、前記第1検出コイルと前記第3検出コイル、前記第2検出コイルと前記第4検出コイルは、前記ロータの移動方向に対して直交する方向にそれぞれ並べられ、前記第1検出コイル及び前記第3検出コイルからA相信号を生成し、前記第2検出コイル及び前記第4検出コイルからB相信号を形成すること、を特徴とする。 (2) In the position sensor according to (1), the rotor pattern is configured in two rows of a first rotor pattern and a second rotor pattern, and portions having different magnetic characteristics are arranged in a staggered manner in the moving direction of the rotor. As described above, the second rotor pattern is shifted from the first rotor pattern, and the first detection coil, the third detection coil, the second detection coil, and the fourth detection coil are: Arranged in a direction orthogonal to the moving direction of the rotor, A phase signals are generated from the first detection coil and the third detection coil, and B phase signals are generated from the second detection coil and the fourth detection coil. Forming.

上記(2)に記載の態様により、ステータの第1検出コイル及び第3検出コイルからA相信号を生成し、第2検出コイル及び第4検出コイルからB相信号を出力する。したがって、A相信号とB相信号はそれぞれ同じ励磁コイルの組を用いて信号を出力するため、隣接配置される励磁コイルの部分以外で発生する磁束の影響も同じように受ける。この為、磁束の影響を相殺することができ、その結果、角度センサの精度を向上させることが可能である。   According to the aspect described in (2) above, an A-phase signal is generated from the first detection coil and the third detection coil of the stator, and a B-phase signal is output from the second detection coil and the fourth detection coil. Accordingly, since the A phase signal and the B phase signal are output using the same set of exciting coils, they are similarly affected by the magnetic flux generated at portions other than the adjacently arranged exciting coils. For this reason, it is possible to cancel the influence of the magnetic flux, and as a result, it is possible to improve the accuracy of the angle sensor.

(3)(1)又は(2)に記載の位置センサにおいて、前記励磁コイル又は前記検出コイルと接続する取り出し線と前記励磁コイルとが、近接して配置される側の前記励磁コイルの有する辺を、非磁性伝導体よりなるシールドパターンで覆うように、前記ステータの前記ロータと対向する側に配置すること、を特徴とする。 (3) In the position sensor according to (1) or (2), the side of the excitation coil on the side where the lead-out line connected to the excitation coil or the detection coil and the excitation coil are arranged close to each other Is arranged on the side of the stator facing the rotor so as to be covered with a shield pattern made of a nonmagnetic conductor.

上記(3)は上記に記載の態様により、ステータに配置されたシールドパターンによって、ロータの移動に伴って発生する磁束変化を検出コイルの取り出し線が拾うことを防ぐことができる。この結果、位置センサの出力に混じるノイズを低減することが出来る。   In the above (3), according to the aspect described above, it is possible to prevent the detection coil lead-out line from picking up a change in magnetic flux generated with the movement of the rotor by the shield pattern arranged on the stator. As a result, noise mixed with the output of the position sensor can be reduced.

(4)(1)乃至(3)のいずれか1つに記載の位置センサにおいて、前記励磁コイル、前記検出コイル、及び前記励磁コイル又は前記検出コイルに接続される引き出し線が、積層されて形成され、前記励磁コイルに接続される引き出し線を、非磁性伝導体よりなるシールドパターンで挟むよう配置すること、を特徴とする。 (4) In the position sensor according to any one of (1) to (3), the excitation coil, the detection coil, and a lead wire connected to the excitation coil or the detection coil are stacked and formed. The lead wire connected to the exciting coil is arranged so as to be sandwiched between shield patterns made of a nonmagnetic conductor.

上記(4)に記載の態様により、位置検出に寄与しないコイル部分での不要な磁束の発生を低減することができる。検出コイルに接続される引き出し線は、位置検出には寄与しないものの、磁束の影響を受けて出力にノイズが混じることがある。しかしシールドパターンで挟むことにより、位置センサの出力に混じるノイズの低減を実現出来る。   According to the aspect described in (4) above, generation of unnecessary magnetic flux in the coil portion that does not contribute to position detection can be reduced. Although the lead wire connected to the detection coil does not contribute to position detection, noise may be mixed in the output due to the influence of magnetic flux. However, the noise mixed in the output of the position sensor can be reduced by sandwiching the shield pattern.

(5)(1)乃至(4)のいずれか1つに記載の位置センサにおいて、前記励磁コイルと前記検出コイルの取り出し線とは別層に形成されている部分を有し、少なくともその一部に対応する非磁性伝導体よりなるシールドパターンを層間に配置すること、を特徴とする。 (5) In the position sensor according to any one of (1) to (4), the excitation coil and the extraction line of the detection coil have a portion formed in a separate layer, and at least a part thereof A shield pattern made of a non-magnetic conductor corresponding to is disposed between the layers.

上記(5)に記載の態様により、検出コイルと励磁コイルの不要な結合を防ぐことができ、クロストークを低減する効果があるので、位置センサの出力に混じるノイズの低減を実現出来る。   According to the aspect described in (5) above, unnecessary coupling between the detection coil and the excitation coil can be prevented and there is an effect of reducing crosstalk, so that it is possible to reduce noise mixed with the output of the position sensor.

(6)(1)乃至(5)のいずれか1つに記載の位置センサにおいて、前記励磁コイル又は前記検出コイルに接続される取り出し線は、前記励磁コイル又は前記検出コイルと前記ロータパターンとが対向する対向面とは異なる面に配設されること、を特徴とする。 (6) In the position sensor according to any one of (1) to (5), the take-out line connected to the excitation coil or the detection coil includes the excitation coil or the detection coil and the rotor pattern. It arrange | positions in the surface different from the opposing opposing surface, It is characterized by the above-mentioned.

上記(6)に記載の態様により、ロータの移動に伴うインダクタンス変化の影響を受け難く、ノイズの低減を実現出来る。   According to the aspect described in (6) above, it is difficult to be affected by the inductance change accompanying the movement of the rotor, and noise can be reduced.

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、ステータに設けられるパターンを表す平面図である。It is a top view showing the pattern provided in a stator of 1st Embodiment. 第1実施形態の、ロータリーエンコーダを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the rotary encoder of 1st Embodiment. 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. 比較のために用意した、ロータリーエンコーダの模式図である。It is the schematic diagram of the rotary encoder prepared for the comparison. 第2実施形態の、ロータリーエンコーダの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the rotary encoder of 2nd Embodiment. 第3実施形態の、ロータリーエンコーダの構成を示す模式的である。It is typical which shows the structure of the rotary encoder of 3rd Embodiment. 第4実施形態の、ステータに設けられる配線パターンを示す平面図である。It is a top view which shows the wiring pattern provided in a stator of 4th Embodiment. 第4実施形態の、ロータリーエンコーダの模式断面図である。It is a schematic cross section of the rotary encoder of 4th Embodiment. 第5実施形態の、ステータに設けられる配線パターンの表面を示す平面図である。It is a top view which shows the surface of the wiring pattern provided in a stator of 5th Embodiment. 第5実施形態の、ステータに設けられる配線パターンの裏面を示す平面図である。It is a top view which shows the back surface of the wiring pattern provided in a stator of 5th Embodiment. 第5実施形態の、ロータリーエンコーダの模式断面図である。It is a schematic cross section of the rotary encoder of 5th Embodiment. 第6実施形態の、ステータに設けられる配線パターンの2層目を示す平面図である。It is a top view which shows the 2nd layer of the wiring pattern provided in a stator of 6th Embodiment. 第6実施形態の、ステータに設けられる配線パターンの3層目を示す平面図である。It is a top view which shows the 3rd layer of the wiring pattern provided in a stator of 6th Embodiment. 第6実施形態の、ロータリーエンコーダの模式断面図である。It is a schematic cross section of the rotary encoder of 6th Embodiment. 第7実施形態の、ロータリーエンコーダの透過処理をした平面図である。It is the top view which performed the permeation | transmission process of the rotary encoder of 7th Embodiment. 第7実施形態の、ロータリーエンコーダの右側面図である。It is a right view of the rotary encoder of 7th Embodiment. 第7実施形態の、ロータリーエンコーダの左側面図である。It is a left view of the rotary encoder of 7th Embodiment. 第7実施形態の、ロータリーエンコーダの平面図である。It is a top view of the rotary encoder of 7th Embodiment.

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にあたるロータ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にあたるステータ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 as a kind of position sensor includes a rotor 10 corresponding to a mover attached to a rotating shaft (not shown) and a stator 9 corresponding to 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.

図2には、ステータ9に設けられる配線パターン50を表す平面図を示す。図3に、ロータリーエンコーダ8の模式図を示す。ステータ9に設けられた配線パターン50は、検出コイル20及び励磁コイル30を備えており、重ねられて形成されている。検出コイル20は4つ、励磁コイル30は3つ設けられている。検出コイル20は、第1検出コイル21と、第2検出コイル22と、第3検出コイル23と、第4検出コイル24とを含む。一方、励磁コイル30は、第1励磁コイル31と、第2励磁コイル32と、第3励磁コイル33とを含む。   In FIG. 2, the top view showing the wiring pattern 50 provided in the stator 9 is shown. FIG. 3 shows a schematic diagram of the rotary encoder 8. The wiring pattern 50 provided on the stator 9 includes the detection coil 20 and the excitation coil 30 and is formed so as to be overlapped. Four detection coils 20 and three excitation coils 30 are provided. The detection coil 20 includes a first detection coil 21, a second detection coil 22, a third detection coil 23, and a fourth detection coil 24. On the other hand, the excitation coil 30 includes a first excitation coil 31, a second excitation coil 32, and a third excitation coil 33.

そして、第1励磁コイル31の右辺に第1検出コイル21及び第3検出コイル23の左辺が沿うように形成され、第1検出コイル21及び第3検出コイル23の右辺は第2励磁コイル32の左辺に沿うように形成されている。又、第2励磁コイル32の右辺は、第2検出コイル22及び第4検出コイル24の左辺に沿うように形成され、第2検出コイル22及び第4検出コイル24の右辺は、第3励磁コイル33の左辺に沿うように形成されている。また、第1検出コイル21と第2検出コイル22とは、電気角で90度位相が進角するようにずらされて配置されている。   The left sides of the first detection coil 21 and the third detection coil 23 are formed along the right side of the first excitation coil 31, and the right sides of the first detection coil 21 and the third detection coil 23 are the second excitation coil 32. It is formed along the left side. The right side of the second excitation coil 32 is formed along the left side of the second detection coil 22 and the fourth detection coil 24, and the right side of the second detection coil 22 and the fourth detection coil 24 is the third excitation coil. It is formed along the left side of 33. Further, the first detection coil 21 and the second detection coil 22 are arranged so as to be shifted so that the phase is advanced by 90 degrees in terms of electrical angle.

ロータパターン13は、図1にも示すようにロータ10の側面に同心円状に2つ用意され外周パターン13Aと内周パターン13Bが備えられる。ただし、図3では説明の都合上並行に配置されている。外周パターン13Aと内周パターン13Bは、磁性体部11と非磁性体部12とが交互に配置されるように形成されており、磁性体部11はフェライト等を用いた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の端面に塗布して形成される。非磁性体部12は磁性体部11が塗布されないロータ10の地金部分であり、磁性体部11と非磁性体部12とが交互に配置され、磁性体部11及び非磁性体部12の幅は、電気角で180°進角するように設定されている。また、外周パターン13Aと内周パターン13Bとは、図3に示すように磁性体部11が千鳥に配置されるような位置関係となる。   As shown in FIG. 1, two rotor patterns 13 are prepared concentrically on the side surface of the rotor 10, and are provided with an outer peripheral pattern 13A and an inner peripheral pattern 13B. However, in FIG. 3, they are arranged in parallel for convenience of explanation. The outer peripheral pattern 13A and the inner peripheral pattern 13B are formed so that the magnetic body portions 11 and the nonmagnetic body portions 12 are alternately arranged. The magnetic body portion 11 is formed of a resin binder on a magnetic powder using ferrite or the like. The mixture is applied to the end face of the rotor 10 by screen printing. The nonmagnetic body portion 12 is a bare metal portion of the rotor 10 to which the magnetic body portion 11 is not applied. The magnetic body portions 11 and the nonmagnetic body portions 12 are alternately arranged, and the magnetic body portions 11 and the nonmagnetic body portions 12 are arranged. The width is set to advance by 180 ° in electrical angle. Further, the outer peripheral pattern 13A and the inner peripheral pattern 13B have a positional relationship such that the magnetic body portions 11 are arranged in a staggered manner as shown in FIG.

図4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21の端子はアンプ51に接続されて信号S1をアンプ51に入力する。アンプ51では信号S1を増幅して信号S5を得る。第3検出コイル23はアンプ52に接続されて信号S2をアンプ52に入力する。第2検出コイル22はアンプ53に接続されて信号S3をアンプ53に入力する。第4検出コイル24はアンプ54に接続されて信号S4をアンプ54に入力する。   FIG. 4 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 21 is connected to the amplifier 51 and inputs the signal S1 to the amplifier 51. The amplifier 51 amplifies the signal S1 to obtain a signal S5. The third detection coil 23 is connected to the amplifier 52 and inputs the signal S2 to the amplifier 52. The second detection coil 22 is connected to the amplifier 53 and inputs the signal S3 to the amplifier 53. The fourth detection coil 24 is connected to the amplifier 54 and inputs the signal S4 to the amplifier 54.

次に、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、アンプ52から得られた高周波信号S6、アンプ53から得られた高周波信号S7、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21乃至第4検出コイル24が配置されるためである。   Next, the envelope detection of the outer envelope of the high frequency signal S5 obtained from the amplifier 51 is performed by the envelope detector 61 to obtain a signal S8. Similarly, a high frequency signal S6 obtained from the amplifier 52, a high frequency signal S7 obtained from the amplifier 53, and a high frequency signal S8 obtained from the amplifier 54 are respectively an envelope detector 62, an envelope detector 63, and an envelope. The signal S10, the signal S11, and the signal S12 are input to the 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 21 to the fourth detection coil 24 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、第1実施形態の態様により、位置センサであるロータリーエンコーダ8の高精度化が可能となる。これは、平面状に形成された4つの検出コイル20と3つの励磁コイル30とを有するステータと、移動方向に沿って磁気特性の異なる部分が交互に配置される2列のロータパターン13を有するロータ10とが対向するように配置されたロータリーエンコーダ8において、4つの検出コイル20(第1検出コイル21、第2検出コイル22、第3検出コイル23、及び第4検出コイル24)はロータパターン13に対してロータ10の移動方向に、第1検出コイル21と第2検出コイル22とが並んで配置され、同様にして、第3検出コイル23と第4検出コイル24とが並んで配置されている。そして、第1検出コイル21と第3検出コイル23とはロータパターン13に対してロータ10の移動方向と直交する方向に並べられている。   First, according to the aspect of the first embodiment, it is possible to increase the accuracy of the rotary encoder 8 that is a position sensor. This includes a stator having four detection coils 20 and three excitation coils 30 formed in a planar shape, and two rows of rotor patterns 13 in which portions having different magnetic properties are alternately arranged along the moving direction. In the rotary encoder 8 arranged so as to face the rotor 10, the four detection coils 20 (first detection coil 21, second detection coil 22, third detection coil 23, and fourth detection coil 24) are rotor patterns. 13, the first detection coil 21 and the second detection coil 22 are arranged side by side in the moving direction of the rotor 10. Similarly, the third detection coil 23 and the fourth detection coil 24 are arranged side by side. ing. The first detection coil 21 and the third detection coil 23 are arranged in a direction perpendicular to the moving direction of the rotor 10 with respect to the rotor pattern 13.

3つの励磁コイル30(第1励磁コイル31、第2励磁コイル32、及び第3励磁コイル33)は直列に接続され、ロータ10の移動方向に第1励磁コイル31、第2励磁コイル32、第3励磁コイル33の順に、隣り合う前記励磁コイルの巻回方向が異なるよう並べられている。そして、第1励磁コイル31の右辺は第1検出コイル21及び第3検出コイル23の左辺に沿い、第2励磁コイル32の左辺は第1検出コイル21及び第3検出コイル23の右辺に沿い、第2励磁コイル32の右辺は第2検出コイル22及び第4検出コイル24の左辺に沿い、第3励磁コイル33の左辺は第2検出コイル22及び第4検出コイル24の右辺に沿うように配置されている。   The three excitation coils 30 (the first excitation coil 31, the second excitation coil 32, and the third excitation coil 33) are connected in series, and the first excitation coil 31, the second excitation coil 32, and the second excitation coil 31 are connected in the moving direction of the rotor 10. In order of the three excitation coils 33, the winding directions of the adjacent excitation coils are arranged differently. The right side of the first excitation coil 31 is along the left side of the first detection coil 21 and the third detection coil 23, and the left side of the second excitation coil 32 is along the right side of the first detection coil 21 and the third detection coil 23. The right side of the second excitation coil 32 is arranged along the left side of the second detection coil 22 and the fourth detection coil 24, and the left side of the third excitation coil 33 is arranged along the right side of the second detection coil 22 and the fourth detection coil 24. Has been.

そして、第3検出コイル23及び第4検出コイル24は、ロータパターン13に周期に対し1/4(90度)ずつ位相がずれるよう配置されている。この結果、図3に示される第1検出コイル21乃至第4検出コイル24ではそれぞれ右辺と左辺とが逆向きの起電力が発生する。この際に、外周パターン13Aと内周パターン13Bとで磁性体部11の位置が180度異なる為に、第1検出コイル21と第3検出コイル23では異なる出力が得られる。また、第2検出コイル22と第4検出コイル24とでも異なる出力が得られる。この出力の差動をとることで、図4に示したパルス信号S15及びパルス信号S16を得て、ロータリーエンコーダ8の角度を検出することができる。   And the 3rd detection coil 23 and the 4th detection coil 24 are arrange | positioned at the rotor pattern 13 so that a phase may shift | deviate by 1/4 (90 degree | times) with respect to a period. As a result, in the first detection coil 21 to the fourth detection coil 24 shown in FIG. 3, an electromotive force is generated in which the right side and the left side are opposite to each other. At this time, since the positions of the magnetic body portions 11 are different by 180 degrees between the outer peripheral pattern 13A and the inner peripheral pattern 13B, different outputs are obtained between the first detection coil 21 and the third detection coil 23. Also, different outputs can be obtained by the second detection coil 22 and the fourth detection coil 24. By taking this output differential, the pulse signal S15 and the pulse signal S16 shown in FIG. 4 are obtained, and the angle of the rotary encoder 8 can be detected.

図5に、比較のために用意したロータリーエンコーダ108の模式図を示す。図3に対応する図である。ロータリーエンコーダ108は、ロータ110とステータ109を備えている。ロータリーエンコーダ108には、磁性体部11と非磁性体部12とが交互に配置されるように磁性体部11が等間隔で並べられている。ステータ109は、励磁コイル30が5つ並べられ、その間に第1検出コイル21、第2検出コイル22、第3検出コイル23及び第4検出コイル24が配置されている。第1検出コイル21に対して第2検出コイル22は90度分進角して配置されている。第3検出コイル23及び第4検出コイル24に関しても同様に配置されている。   FIG. 5 shows a schematic diagram of the rotary encoder 108 prepared for comparison. FIG. 4 is a diagram corresponding to FIG. 3. The rotary encoder 108 includes a rotor 110 and a stator 109. On the rotary encoder 108, the magnetic body parts 11 are arranged at equal intervals so that the magnetic body parts 11 and the non-magnetic body parts 12 are alternately arranged. In the stator 109, five exciting coils 30 are arranged, and a first detection coil 21, a second detection coil 22, a third detection coil 23, and a fourth detection coil 24 are arranged therebetween. The second detection coil 22 is advanced by 90 degrees with respect to the first detection coil 21. The third detection coil 23 and the fourth detection coil 24 are similarly arranged.

この様な構成のロータリーエンコーダ108は、ステータ109が横に長い構成になっている為、部品の取付精度や検出コイル20及び励磁コイル30の位置精度が、ロータリーエンコーダ108からの位置情報の精度に大きく影響する。このような取付精度はステータ9やロータ10の機械加工精度や製作精度に寄るため、精度を向上する為にはコストアップが避けられない。一方で、第1実施形態のロータリーエンコーダ8のように、ロータ10の進行方向に直交する方向に第1検出コイル21と第3検出コイル23が並べられ、第2検出コイル22と第4検出コイル24が並べられていることで、ステータ9がロータ10に対して傾いて取り付けられているようなケースでも、ギャップによる誤差が生じにくくなる。   Since the rotary encoder 108 having such a configuration has a configuration in which the stator 109 is long horizontally, the component mounting accuracy and the position accuracy of the detection coil 20 and the excitation coil 30 are the same as the accuracy of the position information from the rotary encoder 108. A big influence. Such mounting accuracy depends on the machining accuracy and manufacturing accuracy of the stator 9 and the rotor 10, and therefore an increase in cost is inevitable in order to improve accuracy. On the other hand, like the rotary encoder 8 of the first embodiment, the first detection coil 21 and the third detection coil 23 are arranged in a direction orthogonal to the traveling direction of the rotor 10, and the second detection coil 22 and the fourth detection coil are arranged. By arranging 24, the error due to the gap is less likely to occur even in the case where the stator 9 is attached to the rotor 10 at an inclination.

パルス信号S15は、第1検出コイル21と第3検出コイル23との出力の差動をとり、パルス信号S16は第2検出コイル22と第4検出コイル24との出力の差動をとるため、ロータリーエンコーダ108に比べて長手方向のギャップによる誤差に強くなる事が理解出来る。したがって、ロータリーエンコーダ8の精度向上を図ることが可能であり、加えてコストダウンに貢献することができる。   The pulse signal S15 has a differential output between the first detection coil 21 and the third detection coil 23, and the pulse signal S16 has a differential output between the second detection coil 22 and the fourth detection coil 24. It can be understood that it is more resistant to errors due to the gap in the longitudinal direction than the rotary encoder 108. Therefore, the accuracy of the rotary encoder 8 can be improved, and in addition, the cost can be reduced.

また、ロータパターン13は、第1ロータパターンとなる外周パターン13Aと第2ロータパターンとなる内周パターン13Bの2列に構成され、ロータ10の移動方向に磁気特性の異なる部分が千鳥に配置されるように、外周パターン13Aに対して内周パターン13Bがずらされて配置され、第1検出コイル21と第3検出コイル23、第2検出コイル22と第4検出コイル24は、ロータ10の移動方向に対して直交する方向にそれぞれ並べられている。そして、第1検出コイル21及び第3検出コイル23からA相信号となるS15を生成し、第2検出コイル22及び第4検出コイル24からB相信号となるパルス信号S16を形成する。   In addition, the rotor pattern 13 is configured in two rows of an outer peripheral pattern 13A serving as a first rotor pattern and an inner peripheral pattern 13B serving as a second rotor pattern, and portions having different magnetic characteristics in the moving direction of the rotor 10 are staggered. As shown, the inner peripheral pattern 13B is shifted from the outer peripheral pattern 13A, and the first detection coil 21 and the third detection coil 23, and the second detection coil 22 and the fourth detection coil 24 move the rotor 10. They are arranged in directions orthogonal to the direction. Then, S15 that is an A-phase signal is generated from the first detection coil 21 and the third detection coil 23, and a pulse signal S16 that is a B-phase signal is formed from the second detection coil 22 and the fourth detection coil 24.

このため、A相信号であるパルス信号S15はロータ10の移動方向に対して直交する方向にそれぞれ並べられた第1検出コイル21と第3検出コイル23から生成され、B相信号であるパルス信号S16は第2検出コイル22と第3検出コイル23から生成される。この結果、隣接配置される励磁コイル30の部分以外で発生する磁束の影響も同じように受ける。つまり、第1検出コイル21と第3検出コイル23、第2検出コイル22と第4検出コイル24とは、同じような磁束の影響を受ける為にその影響を相殺できる。したがって、ロータリーエンコーダ8の検出精度を向上することが可能となる。   Therefore, the pulse signal S15 that is an A-phase signal is generated from the first detection coil 21 and the third detection coil 23 that are arranged in a direction orthogonal to the moving direction of the rotor 10, and is a pulse signal that is a B-phase signal. S <b> 16 is generated from the second detection coil 22 and the third detection coil 23. As a result, the influence of the magnetic flux generated in the portion other than the portion of the exciting coil 30 arranged adjacently is similarly affected. That is, since the first detection coil 21 and the third detection coil 23 and the second detection coil 22 and the fourth detection coil 24 are affected by the same magnetic flux, the influences can be offset. Therefore, the detection accuracy of the rotary encoder 8 can be improved.

次に、本発明の第2の実施形態について、図を用いて説明する。第2実施形態は第1実施形態と同様の構成だが、ステータのレイアウトが若干異なるので、その点について説明をする。   Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Although the second embodiment has the same configuration as the first embodiment, the layout of the stator is slightly different.

図6に、第2実施形態のロータリーエンコーダ8の構成を模式図に示す。図6は第1実施形態の図3に対応する。第2実施形態のロータリーエンコーダ8では、第1検出コイル21と第2検出コイル22との間隔が電気角で180度進角するようにずらされて形成されている。第3検出コイル23と第4検出コイル24との関係も同様である。又、ロータ10の外周パターン13Aと内周パターン13Bとのずれは電気角で90度に設定されている点で異なる。   FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of the rotary encoder 8 of the second embodiment. FIG. 6 corresponds to FIG. 3 of the first embodiment. In the rotary encoder 8 of the second embodiment, the distance between the first detection coil 21 and the second detection coil 22 is shifted so as to advance by 180 degrees in electrical angle. The relationship between the third detection coil 23 and the fourth detection coil 24 is the same. Further, the difference between the outer peripheral pattern 13A and the inner peripheral pattern 13B of the rotor 10 is different in that the electrical angle is set to 90 degrees.

次に、本発明の第3の実施形態について、図を用いて説明する。第3実施形態は第1実施形態と同様の構成だが、ステータ及びロータのレイアウトが若干異なるので、その点について説明をする。   Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The third embodiment has the same configuration as that of the first embodiment, but the layout of the stator and the rotor is slightly different, so that point will be described.

図7に、第3実施形態のロータリーエンコーダ8の構成を模式的に示す。図7は第1実施形態の図3に対応する。第3実施形態のロータリーエンコーダ8では、第1検出コイル21と第2検出コイル22との間隔が電気角で180度進角するようにずらされて形成されている。第3検出コイル23と第4検出コイル24との間でも同様である。一方で、第1検出コイル21と第3検出コイル23は電気角で90度進角するように設定されている。又、ロータ10の外周パターン13Aと内周パターン13Bとはロータ10の進行方向に直交する方向に並べられている。   FIG. 7 schematically shows the configuration of the rotary encoder 8 according to the third embodiment. FIG. 7 corresponds to FIG. 3 of the first embodiment. In the rotary encoder 8 of the third embodiment, the distance between the first detection coil 21 and the second detection coil 22 is shifted so as to advance by 180 degrees in electrical angle. The same applies between the third detection coil 23 and the fourth detection coil 24. On the other hand, the first detection coil 21 and the third detection coil 23 are set to advance 90 degrees in electrical angle. Further, the outer peripheral pattern 13 </ b> A and the inner peripheral pattern 13 </ b> B of the rotor 10 are arranged in a direction orthogonal to the traveling direction of the rotor 10.

第2実施形態及び第3実施形態においても、第1実施形態と同様の効果が得られ、ロータリーエンコーダ8の精度向上を図ることが可能である。また、ロータリーエンコーダ8のコストダウンにも貢献することが可能である。   Also in the second embodiment and the third embodiment, the same effect as the first embodiment can be obtained, and the accuracy of the rotary encoder 8 can be improved. Further, it is possible to contribute to cost reduction of the rotary encoder 8.

次に、本発明の第4の実施形態について、図を用いて説明する。第4実施形態は第1実施形態と同様の構成だが、ステータ及びロータにシールド部材を設けた点で異なる。以下、異なる部分について説明を行う。   Next, the 4th Embodiment of this invention is described using figures. The fourth embodiment has the same configuration as that of the first embodiment, but differs in that shield members are provided on the stator and the rotor. Hereinafter, different parts will be described.

図8には、第4実施形態のステータ9に設けられる配線パターン50を平面図に示す。図8は第1実施形態の図2に対応する。図9に、ロータリーエンコーダ8の模式断面図を示す。なお、図9では説明の都合で断面を示すハッチング処理は行っていない。第4実施形態の配線パターン50は、第1実施形態の配線パターン50とほぼ同様であるが、銅ベタパターン40を備える点で異なる。銅ベタパターン40は、第1励磁コイル31の左辺に対応して配置された第1パターン41と、第3励磁コイル33の右辺に対応して配置された第2パターン42よりなる。第1パターン41は銅等の非磁性体(反磁性体)を素材とする金属板であり、ロータ10の影響で取り回し配線35と第1励磁コイル31との結合を防ぐ目的で設置されている。第2パターン42も同様に、ロータ10の影響で取り回し配線36と第3励磁コイル33とが結合するのを防ぐ目的で設置されている。   In FIG. 8, the wiring pattern 50 provided in the stator 9 of 4th Embodiment is shown in a top view. FIG. 8 corresponds to FIG. 2 of the first embodiment. FIG. 9 shows a schematic cross-sectional view of the rotary encoder 8. In FIG. 9, the hatching process showing the cross section is not performed for convenience of explanation. The wiring pattern 50 according to the fourth embodiment is substantially the same as the wiring pattern 50 according to the first embodiment, but differs in that the copper solid pattern 40 is provided. The copper solid pattern 40 includes a first pattern 41 arranged corresponding to the left side of the first excitation coil 31 and a second pattern 42 arranged corresponding to the right side of the third excitation coil 33. The first pattern 41 is a metal plate made of a non-magnetic material (diamagnetic material) such as copper, and is installed for the purpose of preventing the connection between the wiring 35 and the first excitation coil 31 due to the influence of the rotor 10. . Similarly, the second pattern 42 is provided for the purpose of preventing the routing wiring 36 and the third excitation coil 33 from being combined due to the influence of the rotor 10.

第4実施形態のロータリーエンコーダ8は、非磁性体のシールドパターンとして第1パターン41及び第2パターン42を備えることで、位置検出精度の向上を図ることができる。これは、配線35や配線36と第1励磁コイル31や第3励磁コイル33が結合することで、ロータリーエンコーダ8の位置検出に不要な磁束が発生し、検出コイル20検出する信号のノイズとなることを防ぐことができるためである。この結果、ロータリーエンコーダ8の検出精度を向上することが可能である。なお、第1パターン41又は第2パターン42の何れかを用いてのシールドでも、ロータリーエンコーダ8の検出精度向上には効果がある為、設計思想に応じて使い分けることを妨げない。   The rotary encoder 8 of the fourth embodiment can improve the position detection accuracy by including the first pattern 41 and the second pattern 42 as the nonmagnetic shield pattern. This is because the wiring 35 and the wiring 36 and the first excitation coil 31 and the third excitation coil 33 are coupled to generate a magnetic flux unnecessary for position detection of the rotary encoder 8, which becomes noise of the signal detected by the detection coil 20. This is because it can be prevented. As a result, the detection accuracy of the rotary encoder 8 can be improved. Note that even the shield using either the first pattern 41 or the second pattern 42 is effective in improving the detection accuracy of the rotary encoder 8, and therefore does not hinder the proper use according to the design concept.

次に、本発明の第5の実施形態について、図を用いて説明する。第5実施形態は第1実施形態と同様の構成だが、ステータ9及びロータ10にシールド部材を設けた点で異なる。以下、異なる部分について説明を行う。   Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The fifth embodiment has the same configuration as the first embodiment, but differs in that shield members are provided on the stator 9 and the rotor 10. Hereinafter, different parts will be described.

図10は、第5実施形態のステータ9に設けられる配線パターン50の表面を平面図に示す。図10は第1実施形態の図2に対応する。図11は、ステータ9に設けられる配線パターンの裏面を平面図に示す。図12に、ロータリーエンコーダ8の模式断面図を示す。なお、図12では説明の都合で断面を示すハッチング処理は行っていない。第5実施形態の配線パターン50は、第1実施形態の配線パターン50とほぼ同様であるが、銅ベタパターン40を備える点で異なる。ステータ9には検出コイル20及び励磁コイル30が積層されて形成され、銅ベタパターン40は、第1パターン43Aと第2パターン43Bとが備えられる。   FIG. 10 is a plan view showing the surface of the wiring pattern 50 provided on the stator 9 of the fifth embodiment. FIG. 10 corresponds to FIG. 2 of the first embodiment. FIG. 11 is a plan view showing the back surface of the wiring pattern provided on the stator 9. FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of the rotary encoder 8. In FIG. 12, the hatching process showing the cross section is not performed for the sake of explanation. The wiring pattern 50 of the fifth embodiment is substantially the same as the wiring pattern 50 of the first embodiment, but differs in that the copper solid pattern 40 is provided. The stator 9 is formed by laminating the detection coil 20 and the excitation coil 30, and the copper solid pattern 40 includes a first pattern 43 </ b> A and a second pattern 43 </ b> B.

銅ベタパターン40は、第4実施形態と同様に銅等の非磁性体(反磁性体)を素材とする金属板であり、第1パターン43A及び第2パターン43Bは図12に示すように励磁コイル30を挟む様にして配置されている。したがって、図12に示すように第1層目に検出コイル20が、第2層目に第1パターン43Aが、第3層目に励磁コイル30が、第4層目に第2パターン43Bが形成される。このように第1パターン43Aと第2パターン43Bとで、第1励磁コイル31、第2励磁コイル32及び第3励磁コイル33の引き出し線をシールドすることで、磁束の漏れを遮断し、検出コイル20への飛び込みを低減する。この結果、ロータリーエンコーダ8の検出精度を向上させることが可能となる。   The copper solid pattern 40 is a metal plate made of a non-magnetic material (diamagnetic material) such as copper as in the fourth embodiment, and the first pattern 43A and the second pattern 43B are excited as shown in FIG. It arrange | positions so that the coil 30 may be pinched | interposed. Therefore, as shown in FIG. 12, the detection coil 20 is formed in the first layer, the first pattern 43A is formed in the second layer, the excitation coil 30 is formed in the third layer, and the second pattern 43B is formed in the fourth layer. Is done. Thus, the first pattern 43A and the second pattern 43B shield the lead wires of the first excitation coil 31, the second excitation coil 32, and the third excitation coil 33, thereby blocking magnetic flux leakage and detecting coils. Reduce dive into 20. As a result, the detection accuracy of the rotary encoder 8 can be improved.

次に、本発明の第6の実施形態について、図を用いて説明する。第6実施形態は第1実施形態と同様の構成だが、ステータ及びロータにシールド部材を設けた点で異なる。以下、異なる部分について説明を行う。   Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The sixth embodiment has the same configuration as that of the first embodiment, but differs in that shield members are provided on the stator and the rotor. Hereinafter, different parts will be described.

図13は、第6実施形態のステータ9に設けられる配線パターンの2層目を平面図に示す。図13は第1実施形態の図2に対応する。図14は、ステータ9に設けられる配線パターンの3層目を平面図に示す。なお、図13及び図14は位置関係を示す為に検出コイル20及び励磁コイル30とその接続線を重ねて示している。図15に、ロータリーエンコーダ8の模式断面図を示す。なお、図15では説明の都合で断面を示すハッチング処理は行っていない。第6実施形態の配線パターン50は、第1実施形態の配線パターン50とほぼ同様であるが、銅ベタパターン40を備える点で異なる。銅ベタパターン40は、第1パターン44A、第2パターン44B、第3パターン44C、第4パターン44D、及び第5パターン44Eよりなる。   FIG. 13 is a plan view showing the second layer of the wiring pattern provided on the stator 9 of the sixth embodiment. FIG. 13 corresponds to FIG. 2 of the first embodiment. FIG. 14 is a plan view showing the third layer of the wiring pattern provided on the stator 9. 13 and 14 show the detection coil 20 and the excitation coil 30 and their connection lines in an overlapping manner in order to show the positional relationship. FIG. 15 is a schematic cross-sectional view of the rotary encoder 8. In FIG. 15, the hatching process showing the cross section is not performed for convenience of explanation. The wiring pattern 50 of the sixth embodiment is substantially the same as the wiring pattern 50 of the first embodiment, but differs in that the copper solid pattern 40 is provided. The copper solid pattern 40 includes a first pattern 44A, a second pattern 44B, a third pattern 44C, a fourth pattern 44D, and a fifth pattern 44E.

そして、第6実施形態のステータ9は図15に示される様に複層に形成され、第1層目に検出コイル20が形成され、第2層目に第1パターン44A乃至第4パターン44Dが形成され、第3層目に第5パターン44Eが形成され、第4層目に励磁コイル30が形成されている。銅ベタパターン40は、銅等の非磁性体(反磁性体)を素材とする金属板であり、励磁コイル30及びその引き出し線をシールドするように配置されている。このように銅ベタパターン40を配置することで、配線同士のクロストークの発生を抑制することが可能となる。その結果、ロータリーエンコーダ8の検出精度向上に繋がる。   The stator 9 according to the sixth embodiment is formed in multiple layers as shown in FIG. 15, the detection coil 20 is formed in the first layer, and the first pattern 44A to the fourth pattern 44D are formed in the second layer. The fifth pattern 44E is formed in the third layer, and the exciting coil 30 is formed in the fourth layer. The copper solid pattern 40 is a metal plate made of a non-magnetic material (diamagnetic material) such as copper, and is arranged so as to shield the exciting coil 30 and its lead wire. By arranging the copper solid pattern 40 in this way, it is possible to suppress the occurrence of crosstalk between the wirings. As a result, the detection accuracy of the rotary encoder 8 is improved.

次に、本発明の第7の実施形態について、図を用いて説明する。第7実施形態は第1実施形態と同様の構成だが、ステータの構成を変更した点で異なる。以下、異なる部分について説明を行う。   Next, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The seventh embodiment has the same configuration as the first embodiment, but differs in that the configuration of the stator is changed. Hereinafter, different parts will be described.

図16に、第7実施形態のロータリーエンコーダ8の平面図を示す。説明の都合上、ステータ9の一面が透過するように描かれている。図17に、ロータリーエンコーダ8の右側面図を示す。図18に、ロータリーエンコーダ8の左側面図を示す。図19に、ロータリーエンコーダ8の平面図を示す。第7実施形態のロータリーエンコーダ8は、第1実施形態の図2に示される配線パターン50とほぼ同じものを用いているが、取り回し配線35を図18に示すようにステータ9の側面側の一方に、取り回し配線36を図17に示すようにステータ9の側面側の他方に、それぞれ配置できるように取り回し配線35及び取り回し配線36の一部を延長している。   FIG. 16 is a plan view of the rotary encoder 8 according to the seventh embodiment. For convenience of explanation, it is drawn so that one surface of the stator 9 is transparent. FIG. 17 shows a right side view of the rotary encoder 8. FIG. 18 shows a left side view of the rotary encoder 8. FIG. 19 shows a plan view of the rotary encoder 8. The rotary encoder 8 of the seventh embodiment uses substantially the same wiring pattern 50 shown in FIG. 2 of the first embodiment, but the wiring 35 is arranged on one side of the stator 9 as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 17, the routing wiring 35 and a part of the routing wiring 36 are extended so that the routing wiring 36 can be arranged on the other side of the side surface of the stator 9.

そして、ステータ9のロータ10と対向する面に検出コイル20や励磁コイル30が設けられる一方、ステータ9の裏側には、図19に示される様にリード部分37が設けられる。したがって、配線パターン50はステータ9の4面に跨って形成されていることになる。   The detection coil 20 and the excitation coil 30 are provided on the surface of the stator 9 facing the rotor 10, while the lead portion 37 is provided on the back side of the stator 9 as shown in FIG. Therefore, the wiring pattern 50 is formed across the four surfaces of the stator 9.

第7実施形態では、ステータ9の配線パターン50がこの様に形成されるので、ロータ10の移動によるインダクタンスの変化の影響を取り回し配線35及び取り回し配線36が受け難くなる。その結果、検出コイル20で得られる出力に生ずるノイズの低減が実現でき、ロータリーエンコーダ8で得られる位置データの検出精度の向上に繋がる。   In the seventh embodiment, since the wiring pattern 50 of the stator 9 is formed in this way, the influence of the change in inductance due to the movement of the rotor 10 is handled, and the wiring 35 and the handling wiring 36 are difficult to receive. As a result, noise generated in the output obtained by the detection coil 20 can be reduced, and the detection accuracy of the position data obtained by the rotary encoder 8 can be improved.

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、第1実施形態乃至第3実施形態において検出コイル20及び励磁コイル30の位置とロータ10の外周パターン13A及び内周パターン13Bの位置を変更したパターンを開示しているが、発明の要旨を変更しない範囲での配置変更を妨げない。また、実施形態の内部で示した材料なども、この機能を果たす他の材質に変更することを妨げない。また、例示する大きさなどもあくまで参考までに示したものであるので、設計思想によって変更されることを妨げない。   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, in the first to third embodiments, a pattern is disclosed in which the positions of the detection coil 20 and the excitation coil 30 and the positions of the outer peripheral pattern 13A and the inner peripheral pattern 13B of the rotor 10 are changed. Does not interfere with the placement change without changing. In addition, the materials shown in the embodiment are not prevented from being changed to other materials that perform this function. In addition, the illustrated sizes and the like are shown only for reference, and thus are not prevented from being changed according to the design concept.

8 ロータリーエンコーダ
9 ステータ
10 ロータ
11 磁性体部
12 非磁性体部
13 ロータパターン
13A 外周パターン
13B 内周パターン
20 検出コイル
21 第1検出コイル
22 第2検出コイル
23 第3検出コイル
24 第4検出コイル
30 励磁コイル
31 第1励磁コイル
32 第2励磁コイル
33 第3励磁コイル
35 配線
36 配線
37 リード部分
40 銅ベタパターン
50 配線パターン
8 Rotary encoder 9 Stator 10 Rotor 11 Magnetic part 12 Nonmagnetic part 13 Rotor pattern 13A Outer pattern 13B Inner pattern 20 Detection coil 21 First detection coil 22 Second detection coil 23 Third detection coil 24 Fourth detection coil 30 Excitation coil 31 First excitation coil 32 Second excitation coil 33 Third excitation coil 35 Wiring 36 Wiring 37 Lead portion 40 Copper solid pattern 50 Wiring pattern

Claims (6)

平面状に形成された4つの検出コイルと3つの励磁コイルとを有するステータと、移動方向に沿って磁気特性の異なる部分が交互に配置される2列のロータパターンを有するロータとが対向するように配置された位置センサにおいて、
4つの前記検出コイル(第1検出コイル、第2検出コイル、第3検出コイル、及び第4検出コイル)は前記ロータパターンに対して前記ロータの移動方向に、
前記第1検出コイルと前記第2検出コイルとが並んで配置され、
同様に、前記第3検出コイルと前記第4検出コイルとが並んで配置され、
前記第1検出コイルと前記第3検出コイルとは前記ロータパターンに対して前記ロータの移動方向と直交する方向に並べられ、
3つの前記励磁コイル(第1励磁コイル、第2励磁コイル、及び第3励磁コイル)は直列に接続され、
前記ロータの移動方向に前記第1励磁コイル、前記第2励磁コイル、前記第3励磁コイルの順に、隣り合う前記励磁コイルの巻回方向が異なるよう並べられ、
前記第1励磁コイルの右辺は前記第1検出コイル及び前記第3検出コイルの左辺に沿い、
前記第2励磁コイルの左辺は前記第1検出コイル及び前記第3検出コイルの右辺に沿い、
前記第2励磁コイルの右辺は前記第2検出コイル及び前記第4検出コイルの左辺に沿い、
前記第3励磁コイルの左辺は前記第2検出コイル及び前記第4検出コイルの右辺に沿うように配置され、
前記第3検出コイル及び前記第4検出コイルは、前記ロータパターンに周期に対し1/4ずつ位相がずれるよう配置されていること、
を特徴とする位置センサ。
A stator having four detection coils and three exciting coils formed in a plane and a rotor having two rows of rotor patterns in which portions having different magnetic properties are alternately arranged along the moving direction are opposed to each other. In the position sensor arranged in
The four detection coils (first detection coil, second detection coil, third detection coil, and fourth detection coil) are in the moving direction of the rotor with respect to the rotor pattern,
The first detection coil and the second detection coil are arranged side by side;
Similarly, the third detection coil and the fourth detection coil are arranged side by side,
The first detection coil and the third detection coil are arranged in a direction orthogonal to the moving direction of the rotor with respect to the rotor pattern,
The three excitation coils (first excitation coil, second excitation coil, and third excitation coil) are connected in series,
The winding directions of the adjacent excitation coils are arranged differently in the order of the first excitation coil, the second excitation coil, and the third excitation coil in the moving direction of the rotor,
The right side of the first excitation coil is along the left side of the first detection coil and the third detection coil,
The left side of the second excitation coil is along the right side of the first detection coil and the third detection coil,
The right side of the second excitation coil is along the left side of the second detection coil and the fourth detection coil,
The left side of the third excitation coil is disposed along the right side of the second detection coil and the fourth detection coil,
The third detection coil and the fourth detection coil are arranged in the rotor pattern so that a phase is shifted by 1/4 with respect to a period;
A position sensor characterized by.
請求項1に記載の位置センサにおいて、
前記ロータパターンは、第1ロータパターンと第2ロータパターンの2列に構成され、前記ロータの移動方向に前記磁気特性の異なる部分が千鳥に配置されるように、前記第1ロータパターンに対して前記第2ロータパターンがずらされて配置され、
前記第1検出コイルと前記第3検出コイル、前記第2検出コイルと前記第4検出コイルは、前記ロータの移動方向に対して直交する方向にそれぞれ並べられ、
前記第1検出コイル及び前記第3検出コイルからA相信号を生成し、
前記第2検出コイル及び前記第4検出コイルからB相信号を形成すること、
を特徴とする位置センサ。
The position sensor according to claim 1,
The rotor pattern is configured in two rows of a first rotor pattern and a second rotor pattern, and the rotor pattern is arranged in a staggered manner with respect to the first rotor pattern such that portions having different magnetic characteristics are arranged in a staggered manner in the moving direction of the rotor. The second rotor pattern is shifted and arranged;
The first detection coil and the third detection coil, the second detection coil and the fourth detection coil are arranged in a direction orthogonal to the moving direction of the rotor, respectively.
A phase signal is generated from the first detection coil and the third detection coil,
Forming a B-phase signal from the second detection coil and the fourth detection coil;
A position sensor characterized by.
請求項1又は請求項2に記載の位置センサにおいて、
前記励磁コイル又は前記検出コイルと接続する取り出し線と前記励磁コイルとが、近接して配置される側の前記励磁コイルの有する辺を、非磁性伝導体よりなるシールドパターンで覆うように、前記ステータの前記ロータと対向する側に配置すること、
を特徴とする位置センサ。
The position sensor according to claim 1 or 2,
The stator is arranged such that a lead wire connected to the excitation coil or the detection coil and the excitation coil are covered with a shield pattern made of a nonmagnetic conductor so that the side of the excitation coil on the side where the excitation coil is disposed is covered. Arranged on the side facing the rotor,
A position sensor characterized by.
請求項1乃至請求項3に記載のいずれか1つに記載の位置センサにおいて、
前記励磁コイル、前記検出コイル、及び前記励磁コイル又は前記検出コイルに接続される引き出し線が、積層されて形成され、
前記励磁コイルに接続される引き出し線を、非磁性伝導体よりなるシールドパターンで挟むよう配置すること、
を特徴とする位置センサ。
The position sensor according to any one of claims 1 to 3,
The excitation coil, the detection coil, and the lead wire connected to the excitation coil or the detection coil are formed by being laminated,
Arranging the lead wire connected to the exciting coil so as to be sandwiched between shield patterns made of a non-magnetic conductor;
A position sensor characterized by.
請求項1乃至請求項4のいずれか1つに記載の位置センサにおいて、
前記励磁コイルと前記検出コイルの取り出し線とは別層に形成されている部分を有し、少なくともその一部に対応する非磁性伝導体よりなるシールドパターンを層間に配置すること、
を特徴とする位置センサ。
The position sensor according to any one of claims 1 to 4,
The excitation coil and the extraction line of the detection coil have a portion formed in a separate layer, and a shield pattern made of a nonmagnetic conductor corresponding to at least a portion thereof is disposed between the layers,
A position sensor characterized by.
請求項1乃至請求項5のいずれか1つに記載の位置センサにおいて、
前記励磁コイル又は前記検出コイルに接続される取り出し線は、前記励磁コイル又は前記検出コイルと前記ロータパターンとが対向する対向面とは異なる面に配設されること、
を特徴とする位置センサ。
The position sensor according to any one of claims 1 to 5,
The lead wire connected to the excitation coil or the detection coil is disposed on a surface different from the facing surface where the excitation coil or the detection coil and the rotor pattern face each other;
A position sensor characterized by.
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