JP2015224924A - 位置検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】可動物の位置を検出するにあたり、検出範囲を広くとることができる位置検出装置を提供する。
【解決手段】位置検出装置２は、第１励磁コイル３と、検出範囲が７２°の３つの第１特定範囲検出コイル４ａ〜第３特定範囲検出コイル４ｃとを備える。位置検出装置２は、絶対角を検出するのに必要となる２つの第１絶対位置検出コイル９ａ及び第２絶対位置検出コイル９ｂと、絶対位置検出コイル９を励磁する第２励磁コイル１０と、絶対位置検出コイル９に付与される磁界を変化させる磁界可変部１１とを備える。２つの絶対位置検出コイル９の出力組み合わせは、特定範囲検出コイル４の角度検出の周期である７２°ごとに異なる組み合わせをとるように設定される。位置検出装置２は、特定範囲検出コイル４の出力と、絶対位置検出コイル９の出力とに基づき、金属ロータ５の０〜３６０°の範囲の角度を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、可動物の位置を検出する位置検出装置に関する。

従来、励磁コイルから複数の検出コイルに磁界をかけておき、金属ロータの回転に応じて検出コイルにかかる磁界の変化を検出することにより、可動物の位置を演算する位置検出装置（渦電流センサ）が周知である（特許文献１等参照）。この種の位置検出装置は、励磁コイル及び検出コイルが電磁結合され、金属ロータの回動位置に応じて検出コイルに現れる誘導起電力が変化することにより、誘導起電力の変化から可動物の回動位置が検出される。

特開２００２−３６５００６号公報

しかし、特許文献１の位置検出装置は、可動物の回動角度を検出するにあたり、ある特定の範囲の角度しか判定することができない問題があった。よって、可動物の回動位置を広範囲に亘り検出できる技術開発のニーズがあった。なお、検出対象とする位置は、前述の回動位置に限らず、例えば直線方向の位置など、種々の位置も含むこととする。

本発明の目的は、可動物の位置を検出するにあたり、検出範囲を広くとることができる位置検出装置を提供することにある。

前記問題点を解決する位置検出装置は、磁界を発生させる第１励磁コイルと、当該第１励磁コイルから発生する磁界を検出可能な１以上の特定範囲検出コイルと、当該特定範囲検出コイルに付与される磁界を可動物の位置に応じて変化させる金属体とを備えた構成において、前記可動物の絶対位置を検出するのに用いる絶対位置検出コイルに対し、他励による電磁誘導によって誘導起電力を発生させる第２励磁コイルと、前記金属体と同じ動きをとり、前記特定範囲検出コイルで検出できる範囲を区分けの単位にして、前記第２励磁コイルから前記絶対位置検出コイルにかかる磁界を前記単位ごとに切り替え可能な複数の磁界可変部と、前記磁界可変部によりインダクタンスが変化し、前記特定範囲検出コイルの特定範囲信号から前記可動物の絶対位置を算出するのに必要となる絶対位置信号を出力可能な複数の前記絶対位置検出コイルと、前記特定範囲信号及び絶対位置信号の組み合わせにより、前記可動物の位置を演算する位置演算部とを備えた。

本構成によれば、特定範囲検出コイルの出力と絶対位置検出コイルの出力との組み合わせにより、可動物の位置を判定するので、例えば特定範囲検出コイルの出力のみで位置検出する場合に比べて、可動物の位置を広い範囲で検出することが可能となる。よって、可動物の位置を検出するにあたり、検出範囲を広くとることが可能となる。

前記位置検出装置において、複数の前記絶対位置検出コイルは、前記可動物の作動方向において、出力が同じタイミングで変化しない位置に配置されていることが好ましい。この構成によれば、複数の絶対位置検出コイルを好適な位置に配置して、可動物の位置をより正しく検出するのに有利となる。

前記位置検出装置において、複数の前記磁界可変部は、コイルの巻数が互いに異なるように形成され、これら巻数に応じた磁界を前記絶対位置検出コイルに発生させることが好ましい。この構成によれば、磁界可変部をコイル状の簡素な部材で済ますことが可能となる。

前記位置検出装置において、前記可動物は、回動する部材であり、１以上の前記特定範囲検出コイルは、前記可動物の回動中心回りに並び配置され、複数の前記絶対位置検出コイルは、前記特定範囲検出コイルと別の位置において回動中心回りに並び配置され、複数の前記磁界可変部は、前記絶対位置検出コイルと対向するように回動中心回りに並び配置され、前記位置演算部は、前記特定範囲信号及び絶対位置信号の組み合わせにより、前記可動物の回動位置を演算することが好ましい。この構成によれば、回動する可動物の位置を広範囲に亘って検出することが可能となる。

前記位置検出装置において、複数の前記磁界可変部は、複数のコイル状ロータを積層してなり、それぞれの前記コイル状ロータは、弧状部と、当該弧状部から外側に飛び出した外延部とを備え、前記外延部は、前記可動物の回動中心回り方向の長さが各々異なるように形成されていることが好ましい。この構成によれば、磁界可変部を簡単に製造することが可能となる。

前記位置検出装置において、前記絶対位置検出コイルは、前記特定範囲検出コイルに対し、前記可動物の回動中心寄りの位置に配置されていることが好ましい。この構成によれば、絶対位置検出コイルを特定範囲検出コイルの内側に収めることが可能となるので、装置サイズを小型化するのに有利となる。

本発明によれば、可動物の位置を検出するにあたり、検出範囲を広くとることができる。

一実施形態の位置検出装置の構成図。 磁界可変部の斜視図。 磁界可変部の展開図。 位置検出装置の電気構成図。 ０°≦０＜７２°のときの検出電圧（特定範囲信号、絶対位置信号）及び検出角度の出力波形図。 ７２°≦θ＜２８８°のときの検出電圧（特定範囲信号、絶対位置信号）及び検出角度の出力波形図。 ２８８°≦θ＜３６０°のときの検出電圧（特定範囲信号、絶対位置信号）及び検出角度の出力波形図。 検出電圧（絶対角検出信号）及び検出角度の出力波形図。

以下、位置検出装置の一実施形態を図１〜図８に従って説明する。
図１に示すように、例えばスイッチ装置等の車載装置は、車載装置において動くように設けられた可動物１の位置を検出可能な位置検出装置２を備える。位置検出装置２は、例えば可動する可動物１の回動位置を検出する回転位置検出装置である。可動物１は、例えばスイッチやレバーなどである。

位置検出装置２は、電流を通じて磁界（磁束）を発生させる第１励磁コイル３と、第１励磁コイル３から発生する磁界を検出可能な１以上の特定範囲検出コイル４と、特定範囲検出コイル４に付与される磁界を可動物１の位置に応じて変化させる金属体（以下、金属ロータ５と記す）とを備える。第１励磁コイル３及び特定範囲検出コイル４は、可動物１を支持する側に設けられる。金属ロータ５は、可動物１とともに回動するように設けられる。第１励磁コイル３に電流が流されると、電磁誘導により特定範囲検出コイル４に誘導起電力が発生する。

金属ロータ５は、可動物１と連動して回動中心Ｐ回りに回動する。金属ロータ５の外周には、ロータ本体６から金属ロータ５の径方向外側に突出する突片７が複数形成される。複数の突片７は、特定範囲検出コイル４に対向することにより、特定範囲検出コイル４に発生する誘導起電力を変化させる。複数の突片７は、金属ロータ５の回動方向（図１の矢印Ａ方向）において等間隔に配置される。金属ロータ５の外周には、前述の突片７と、隣同士の突片７によってできる凹部８とが、金属ロータ５の回動方向に沿って交互に等間隔に配置される。突片７は、例えば略扇形状に形成される。金属ロータ５は、可動物１と同一軸心上で回動する。

金属ロータ５の回動方向の平面をロータ回動方向平面（図１のＸ−Ｙ軸平面）としたとき、突片７のロータ回動方向平面における設定角度Ｒ１と、凹部８のロータ回動方向平面における設定角度Ｒ２とは、同じ角度とする。設定角度Ｒ１，Ｒ２は、例えば「３６°」である。

特定範囲検出コイル４は、４ａ〜４ｃの３つ設けられる。これら特定範囲検出コイル４は、可動物１の回動中心Ｐ回りに並び配置される。本例の場合、第２特定範囲検出コイル４ｂを中心にして、その両側に第１特定範囲検出コイル４ａ及び第３特定範囲検出コイル４ｃが配置される。第１特定範囲検出コイル４ａ〜第３特定範囲検出コイル４ｃのそれぞれの設定角度（以降、ループ角度Ｒ３と記す）は、１組の突片７及び凹部８の角度範囲に合わせて、「７２°」である。これにより、１つあたりの特定範囲検出コイル４では、０°〜７２°の角度を検出することが可能である。

第１特定範囲検出コイル４ａ〜第３特定範囲検出コイル４ｃは、金属ロータ５の回動方向に並び配置されるとともに、金属ロータ５の軸方向（図１の紙面奥行き方向）において所定量ずつ重ねて配置される。この場合、第１特定範囲検出コイル４ａ〜第３特定範囲検出コイル４ｃは、車載装置（位置検出装置２）の基板（図示略）に形成されるのであれば、基板のスルーホール（図示略）を通じて互いに電気絶縁が確保された配置パターンにより、重ね配置される。第１特定範囲検出コイル４ａ及び第２特定範囲検出コイル４ｂの位相ずれは、例えば「２４°」である。第１特定範囲検出コイル４ａ及び第３特定範囲検出コイル４ｃの位相ずれは、例えば「２４°」である。

第１励磁コイル３は、３つの第１特定範囲検出コイル４ａ〜第３特定範囲検出コイル４ｃを全て覆うことができる形状に形成される。本例の第１励磁コイル３は、金属ロータ５の回動方向に沿って円弧状に並び配置された第１特定範囲検出コイル４ａ〜第３特定範囲検出コイル４ｃの配置パターンに合わせ、円弧状に折り曲げ形成される。第１励磁コイル３は、第１特定範囲検出コイル４ａ〜第３特定範囲検出コイル４ｃと同じ基板上に形成される。

位置検出装置２は、特定範囲検出コイル４の特定範囲信号Ｓ１から可動物１の絶対角（本例は０°〜３６０°のロータ角度θ）を算出するのに必要となる絶対位置信号Ｓ２を出力可能な複数の絶対位置検出コイル９を備える。本例の絶対位置検出コイル９は、９ａ，９ｂの２つ設けられ、回動中心Ｐ回り（金属ロータ５の回動方向）に並び配置されている。第１絶対位置検出コイル９ａ及び第２絶対位置検出コイル９ｂは、特定範囲検出コイル４と同一基板に設けられるとともに、金属ロータ５の径方向において、特定範囲検出コイル４よりも内側に配置される。第１絶対位置検出コイル９ａ及び第２絶対位置検出コイル９ｂの設定角度（ループ角度Ｒ４）は、例えば「約３６°程度」に設定されている。

金属ロータ５の回動方向における第１絶対位置検出コイル９ａ及び第２絶対位置検出コイル９ｂの位置関係は、金属ロータ５の回動に際して絶対位置信号Ｓ２が同じ変化波形をとらないような位置にずらし配置される。すなわち、第１絶対位置検出コイル９ａ及び第２絶対位置検出コイル９ｂは、可動物１の作動方向（一例は図１の矢印Ａ方向）において、出力が同じタイミングで変化しない位置に配置されている。

位置検出装置２は、他励による電磁誘導によって誘導起電力を絶対位置検出コイル９に発生させる第２励磁コイル１０を備える。第２励磁コイル１０は、コイル線を複数周巻回するとともに、略扇形状に形成される。第２励磁コイル１０は、特定範囲検出コイル４と同一基板に設けられる。第２励磁コイル１０は、金属ロータ５の径方向において絶対位置検出コイル９の内側（ロータ径方向内側）に配置される。

図１及び図２に示すように、位置検出装置２は、特定範囲検出コイル４の設定角度（ループ角度Ｒ３）を区分けの単位にして、第２励磁コイル１０から絶対位置検出コイル９にかかる磁界を前述の単位ごとに切り替え可能な複数の磁界可変部１１を備える。これら磁界可変部１１は、第１絶対位置検出コイル９ａ及び第２絶対位置検出コイル９ｂと対向するように回動中心Ｐ回りに並び配置されている。これら磁界可変部１１は、金属ロータ５（突片７）とともに回動する構成となっている。これら磁界可変部１１は、コイルの巻数が互いに異なるように形成され、巻数に応じた磁界を絶対位置検出コイル９に発生させる。すなわち、絶対位置検出コイル９が磁界可変部１１に覆われると、絶対位置検出コイル９のインダクタンスが変化する。

図３に示すように、複数の磁界可変部１１は、形状が異なる複数のコイル状ロータ２１，２２，２３，２４を積層してなる。コイル状ロータ２１は、例えば小径の弧状部２１ａと、弧状部２１ａから外側に飛び出した外延部２１ｂとを備える。同様に、コイル状ロータ２２が弧状部２２ａ及び外延部２２ｂを備え、コイル状ロータ２３が弧状部２３ａ及び外延部２３ｂを備え、コイル状ロータ２４が弧状部２４ａ及び外延部２４ｂを備える。これらコイル状ロータ２１〜２４の内部には、前述の第２励磁コイル１０が配置されている。

本例の場合、弧状部２１ａ〜２４ａは同じ径に形成されるものの、外延部２１ｂ〜２４ｂは回動中心Ｐ回り方向（図１でいう矢印Ａ方向）の長さが各々異なるように形成されている。具体的に述べると、同径のこれら弧状部２１ａ〜２４ａは、同一軸心上に配置される。一方、外延部２１ｂが最も短い長さに形成され、以降、外延部２２ｂ→外延部２３ｂ→外延部２４ｂの順に長く形成される。本例の場合、外延部２１ｂのロータ周方向の設定角度Ｒ５が「７２°」とされ、外延部２２ｂのロータ周方向の設定角度Ｒ６が「１４４°」とされ、外延部２３ｂの設定角度Ｒ７が「２１６°」とされ、外延部２４ｂの設定角度Ｒ８が「２８８°」とされる。

図４に示すように、位置検出装置２は、特定範囲信号Ｓ１及び絶対位置信号Ｓ２の組み合わせにより、可動物１の位置を演算する位置演算部１２を備える。位置演算部１２には、励磁回路１３を介して第１励磁コイル３が接続されている。第１励磁コイル３の電位の高い側には、電圧調整用の抵抗１４が接続される。第１励磁コイル３に電磁結合される第１特定範囲検出コイル４ａ〜第３特定範囲検出コイル４ｃは、それぞれ検出回路１５ａ，１５ｂ，１５ｃを介して位置演算部１２に接続されている。検出回路１５ａ〜１５ｃは、例えば信号の増幅や変調等を行う回路である。

位置演算部１２は、第１励磁コイル３に交流電圧を印加することにより、第１励磁コイル３から磁界（磁束）を発生させ、相互誘導作用により、第１特定範囲検出コイル４ａ〜第３特定範囲検出コイル４ｃに誘導起電力を発生させる。このとき、位置演算部１２は、検出回路１５ａを通じて第１特定範囲検出コイル４ａから第１特定範囲信号Ｓ１−ａを入力し、検出回路１５ｂを通じて第２特定範囲検出コイル４ｂから第２特定範囲信号Ｓ１−ｂを入力し、検出回路１５ｃを通じて第３特定範囲検出コイル４ｃから第３特定範囲信号Ｓ１−ｃを入力する。

位置演算部１２には、励磁回路１６を介して第２励磁コイル１０が接続されている。第２励磁コイル１０の電位の高い側には、電圧調整用の抵抗１７が接続される。第２励磁コイル１０に電磁結合される第１絶対位置検出コイル９ａ及び第２絶対位置検出コイル９ｂは、それぞれ検出回路１８ａ，１８ｂを介して位置演算部１２に接続されている。検出回路１８ａ，１８ｂは、例えば信号の増幅や変調等を行う回路である。

位置演算部１２は、第２励磁コイル１０に交流電圧を印加することにより、第２励磁コイル１０から磁界（磁束）を発生させ、相互誘導作用により、第１絶対位置検出コイル９ａ及び第２絶対位置検出コイル９ｂに誘導起電力を発生させる。このとき、位置演算部１２は、検出回路１８ａを通じて第１絶対位置検出コイル９ａから第１絶対位置信号Ｓ２−ａを入力し、検出回路１８ｂを通じて第２絶対位置検出コイル９ｂから第２絶対位置信号Ｓ２−ｂを入力する。

位置演算部１２は、第１特定範囲信号Ｓ１−ａ、第２特定範囲信号Ｓ１−ｂ、第３特定範囲信号Ｓ１−ｃ、第１絶対位置信号Ｓ２−ａ及び第２絶対位置信号Ｓ２−ｂの組み合わせにより、可動物１の可動位置、すなわち金属ロータ５の回転角度（ロータ角度θ）を演算する。具体的にいうと、位置演算部１２は、第１特定範囲信号Ｓ１−ａ〜第３特定範囲信号Ｓ１−ｃから求めた検出角度θｋと、第１絶対位置信号Ｓ２−ａと、第２絶対位置信号Ｓ２−ｂとに基づき、可動物１のロータ角度θを演算する。

次に、図５〜図８を用いて、位置検出装置２の動作を説明する。
［０°≦θ＜７２°の角度検出の動作］
図５に示すように、同図の左端の位置検出装置２の位置を基準の「０°」とし、この基準位置から金属ロータ５が図中の矢印Ａ１方向に回動する場合を例にとる。第１励磁コイル３に交流電圧が印加されると、相互誘導作用によって第１特定範囲検出コイル４ａ〜第３特定範囲検出コイル４ｃに誘導起電力が発生する。この状態において、金属ロータ５が回動中心Ｐ回りに回動をし始めると、金属ロータ５の突片７の位置に応じて、第１特定範囲検出コイル４ａ〜第３特定範囲検出コイル４ｃの検出電圧（振幅）が交流波状（例えば正弦波状や三角波状）に変化する。すなわち、第１特定範囲信号Ｓ１−ａを基準としたとき、位相が「２４°」早い第２特定範囲信号Ｓ１−ｂが出力され、位相が「２４°」遅い第３特定範囲信号Ｓ１−ｃが出力される。

位置演算部１２は、第１特定範囲信号Ｓ１−ａ、第２特定範囲信号Ｓ１−ｂ及び第３特定範囲信号Ｓ１−ｃのうち、信号波形が直線状の領域のもの（領域Ｕに存在するもの）を２つ選択し、これら信号の差や和をとるなどして、特定範囲検出コイル４から演算できる可動物１の回動角度である検出角度θｋを演算する。例えば、ロータ角度θが約１２°〜約２４°の範囲では、Ｓ１−ｂ，Ｓ１−ｃを使用し、ロータ角度θが約２４°〜約３６°では、Ｓ１−ａ，Ｓ１−ｃを使用し、ロータ角度θが約３６°〜約４８°では、Ｓ１−ａ，Ｓ１−ｂを使用する。このようにして、位置演算部１２は、１周期７２°の範囲で検出角度θｋを演算できる。

第１絶対位置検出コイル９ａは、０°〜６０°の範囲のとき、第１磁界可変部１１ａ〜第４磁界可変部１１ｄのいずれにも覆われていないので、検出電圧（第１絶対位置信号Ｓ２−ａ）が低めの値の「Ｖ１」をとる。回転が進み、６０°〜７２°の範囲のとき、第１絶対位置検出コイル９ａは、第４磁界可変部１１ｄ（外延部２４ｂ）のみに覆われ始めるので、検出電圧（第１絶対位置信号Ｓ２−ａ）が「Ｖ１」から上昇していく。そして、ロータ角度θが７２°になると、第１絶対位置検出コイル９ａの全体が第４磁界可変部１１ｄに覆われ、第１絶対位置信号Ｓ２−ａは、これでよりも電圧が１段階高い「Ｖ２」となる。

第２絶対位置検出コイル９ｂは、０°〜２４°の範囲のとき、第１磁界可変部１１ａ〜第４磁界可変部１１ｄのいずれにも覆われていないので、検出電圧（第２絶対位置信号Ｓ２−ｂ）が低めの値の「Ｖ１」をとる。回転が進み、２４°〜３６°の範囲のとき、第２絶対位置検出コイル９ｂは、第４磁界可変部１１ｄ（外延部２４ｂ）のみに覆われ始めるので、検出電圧（第２絶対位置信号Ｓ２−ｂ）が「Ｖ１」から上昇していく。そして、３６°〜７２°の範囲のとき、第２絶対位置検出コイル９ｂの全体が第４磁界可変部１１ｄで覆われ、第２絶対位置信号Ｓ２−ｂは上昇後の値である「Ｖ２」で維持される。

位置演算部１２は、第１特定範囲信号Ｓ１−ａ〜第３特定範囲信号Ｓ１−ｃと、第１絶対位置信号Ｓ２−ａと、第２絶対位置信号Ｓ２−ｂとの組み合わせを基に、０°〜７２°の間のロータ角度θを演算する。具体的にいうと、位置演算部１２は、第１特定範囲信号Ｓ１−ａ〜第３特定範囲信号Ｓ１−ｃから求まる検出角度θｋと、６０°〜７２°のときに値が「Ｖ１→Ｖ２」に変化する第１絶対位置信号Ｓ２−ａと、２４°〜３６°のときに値が「Ｖ１→Ｖ２」に変化する第２絶対位置信号Ｓ２−ｂとの組み合わせを基に、０°〜７２°の間のロータ角度θを演算する。

［７２°≦θ＜２８８°の角度検出の動作］
図６に示すように、７２°≦θ＜２８８°のとき、第１特定範囲信号Ｓ１−ａ、第２特定範囲信号Ｓ１−ｂ及び第３特定範囲信号Ｓ１−ｃは、０°≦θ＜７２°のときと同様の変化を７２°ごとにとる。また、７２°≦θ＜２８８°のとき、第１絶対位置信号Ｓ２−ａ及び第２絶対位置信号Ｓ２−ｂは、電圧の大きさが異なること、具体的には、覆われる磁界可変部１１の数が多くなるほど検出電圧がＶ２→Ｖ３→Ｖ４→Ｖ５と大きくなることを除き、０°≦θ＜７２°のときと同様の変化を７２°ごとにとる。このように、７２°≦θ＜２８８°のときの角度検出は、０°≦θ＜７２°のときと基本的に同様であるので、説明を省略する。

図７に示すように、２８８°≦θ＜３６０°のとき、第１特定範囲検出コイル４ａ、第２特定範囲検出コイル４ｂ及び第３特定範囲検出コイル４ｃは、０°≦θ＜７２°のときと同様の変化をとる。すなわち、２８８°≦θ＜３６０°のとき、第１特定範囲信号Ｓ１−ａ、第２特定範囲信号Ｓ１−ｂ及び第３特定範囲信号Ｓ１−ｃは、０°≦θ＜７２°のときと同様の波形変化をとる。

第１絶対位置検出コイル９ａは、２８８°〜３４８°の範囲のとき、第１磁界可変部１１ａ〜第４磁界可変部１１ｄ（外延部２１ｂ〜２４ｂ）の全てに覆われているので、検出電圧（第１絶対位置信号Ｓ２−ａ）が最も高い「Ｖ５」をとる。回転が進み、３４８°〜３６０°の範囲のとき、第１絶対位置検出コイル９ａは、第１磁界可変部１１ａ〜第４磁界可変部１１ｄから徐々に覆われなくなり始めるので、検出電圧（第１絶対位置信号Ｓ２−ａ）が「Ｖ５」から低下していく。そして、ロータ角度θが３６０°になると、第１磁界可変部１１ａ〜第４磁界可変部１１ｄのいずれにも覆われなくなり、第１絶対位置信号Ｓ２−ａは最も低い元の「Ｖ１」をとる。

第２絶対位置検出コイル９ｂは、２８８°〜３１２°の範囲のとき、第１磁界可変部１１ａ〜第４磁界可変部１１ｄ（外延部２１ｂ−２４ｂ）の全てに覆われているので、検出電圧（第２絶対位置信号Ｓ２−ｂ）が最も高い「Ｖ５」をとる。回転が進み、３１２°〜３２４°の範囲のとき、第２絶対位置検出コイル９ｂは、第１磁界可変部１１ａ〜第４磁界可変部１１ｄから徐々に覆われなくなり始めるので、検出電圧（第２絶対位置信号Ｓ２−ｂ）が「Ｖ５」から低下していく。そして、３２４°〜３６０°の範囲のとき、第１磁界可変部１１ａ〜第４磁界可変部１１ｄのいずれにも覆われなくなり、第２絶対位置信号Ｓ２−ｂは最も低い元の「Ｖ１」をとる。

ところで、金属ロータ５の１周が終了する間際、すなわちロータ角度θが３４８°〜３６０°の範囲のとき、第１絶対位置信号Ｓ２−ａが「Ｖ５」から「Ｖ１」に戻る変化をとるので、第１絶対位置信号Ｓ２−ａのみでは、７２°ごとの繰り返しをとる検出角度θｋを０°〜３６０°の範囲で仕分けすることができない。そこで、本例は、第２絶対位置検出コイル９ｂを設け、第１絶対位置信号Ｓ２−ａのみでは判定できない範囲を、第２絶対位置信号Ｓ２−ｂによって判定可能とすることにより、０°〜３６０°の角度演算を可能としている。

位置演算部１２は、第１特定範囲信号Ｓ１−ａ〜第３特定範囲信号Ｓ１−ｃと、第１絶対位置信号Ｓ２−ａと、第２絶対位置信号Ｓ２−ｂとの組み合わせを基に、２８８°〜３６０°の間のロータ角度θを演算する。具体的にいうと、位置演算部１２は、第１特定範囲信号Ｓ１−ａ〜第３特定範囲信号Ｓ１−ｃから求まる検出角度θｋと、３４８°〜３６０°のときに値が「Ｖ５→Ｖ１」に変化する第１絶対位置信号Ｓ２−ａと、３１２°〜３２４°のときに値が「Ｖ５→Ｖ１」に変化する第２絶対位置信号Ｓ２−ｂとの組み合わせを基に、２８８°〜３６０°の間のロータ角度θを演算する。

図８に、本例のロータ角度θの演算方法についてのまとめを図示する。第１特定範囲検出コイル４ａ〜第３特定範囲検出コイル４ｃの３つの出力の組み合わせからは、７２°の範囲で角度（検出角度θｋ）を検出することができる。検出角度θｋは、７２°ごとの繰り返しとなる。第１絶対位置検出コイル９ａ及び第２絶対位置検出コイル９ｂの２つの出力の組み合わせは、０°〜７２°、７２°〜１４４°、１４４°〜２１６°、２１６°〜２８８°、２８８°〜３６０°のそれぞれで異なる組み合わせをとるので、検出角度θｋを０°〜３６０°の絶対値で識別できる。このように、第１特定範囲検出コイル４ａ〜第３特定範囲検出コイル４ｃ、第１絶対位置検出コイル９ａ及び第２絶対位置検出コイル９ｂの組み合わせから、ロータ角度θを０〜３６０°の範囲で検出できることが分かる。

本実施形態の構成によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
（１）例えば、絶対位置検出コイル９を省略して、特定範囲検出コイル４のみで可動物１の回動位置を検出する場合を考える。このときは、特定範囲検出コイル４の検出範囲（ループ角度Ｒ３）である０°〜７２°でしか可動物１の角度を検出することができない。一方、本例の場合、位置検出装置２に絶対位置検出コイル９を設けて、特定範囲検出コイル４の出力と絶対位置検出コイル９の出力との組み合わせにより、可動物１の回動位置を判定するので、特定範囲検出コイル４だけのときよりも、可動物１の角度を広い範囲で検出することができる。よって、可動物１の位置を検出するにあたり、検出範囲を広くとることができる。

（２）他励の絶対位置検出コイル９を覆うコイル状ロータ２１〜２４の数によって絶対位置検出コイル９の出力に変化を生じさせるので、的確な出力変化を絶対位置検出コイル９に発生させることができる。

（３）第１絶対位置検出コイル９ａ及び第２絶対位置検出コイル９ｂは、可動物１の回動方向において、磁界可変部１１の切り替わりに際して出力が同じタイミングで変化しない位置に配置されている。よって、これら第１絶対位置検出コイル９ａ及び第２絶対位置検出コイル９ｂを好適な位置に配置して、可動物１の位置をより正しく検出するのに有利となる。

（４）複数の磁界可変部１１は、コイルの巻数が互いに異なるように形成され、これら巻数に怖じた磁界を絶対位置検出コイル９に発生させるものである。よって、磁界可変部１１をコイル状の簡素な部材で済ますことができる。

（５）位置検出装置２を回動検出型としたので、回動する可動物１の回動位置を広範囲に亘って検出することができる。
（６）複数の磁界可変部１１は、複数のコイル状ロータ２１〜２４を積層したものとした。よって、磁界可変部１１を簡単に製造することができる。

（７）絶対位置検出コイル９は、特定範囲検出コイル４に対し、回動中心Ｐ寄りの位置に配置されている。よって、絶対位置検出コイル９を特定範囲検出コイル４の内側に収めることが可能となるので、位置検出装置２の装置サイズを小型化するのに有利となる。

なお、実施形態はこれまでに述べた構成に限らず、以下の態様に変更してもよい。
・第２励磁コイル１０は、扇形状に限らず、例えば回動中心Ｐを円の中心とした円環状としてもよい。

・第２励磁コイル１０は、ロータ回動平面において特定範囲検出コイル４及び絶対位置検出コイル９の間に配置されてもよい。
・磁界可変部１１は、コイル状ロータを積層した構造をとることに限らず、絶対位置検出コイル９に付与される磁界を変化できる形状をとっていればよい。

・第１絶対位置検出コイル９ａ及び第２絶対位置検出コイル９ｂは、設定角度Ｒ１，Ｒ２が異なっていてもよい。
・第１励磁コイル３は、特定範囲検出コイル４を一部のみ覆う形状パターンをとってもよい。また、全く覆っていない形状パターンでもよい。

・第１励磁コイル３は、絶対位置検出コイル９を覆う形状パターンをとってもよい。
・凹部８は、例えば切り込みの深さを変えることで形成された形状パターンとしてもよい。

・隣同士の突片７の間は、切り欠かれた凹部８に限らず、例えばロータ軸方向に所定量凹設された穴や、貫通した孔に変更してもよい。
・第１特定範囲検出コイル４ａ〜第３特定範囲検出コイル４ｃは、基板の厚み方向にコイルパターンが全く重なっていない形状としてもよい。

・絶対位置検出コイル９のサイズ（コイル断面積方向のサイズ）は、種々の値に変更可能である。但し、サイズがあまりに大きいと、磁界可変部１１の切り替わりに際し、コイル出力が変化する状態が長く続いてしまうので、適度な大きさに設定するのが好ましい。

・絶対位置検出コイル９は、金属ロータ５の径方向において特定範囲検出コイル４の外側に配置されてもよい。
・特定範囲検出コイル４や絶対位置検出コイル９の個数や、設定角度Ｒ１〜Ｒ８の値は、他に適宜変更してもよい。

・第１特定範囲検出コイル４ａ〜第３特定範囲検出コイル４ｃの位相のずれ量は、「２４°」に限らず、他の値に変更してもよい。
・位置検出装置２は、直線移動する可動物１を検出するものでもよい。

・位置検出装置２は、種々の機器や装置に適用可能である。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。

（イ）前記位置検出装置において、前記金属体及び磁界可変部は、前記可動物側に設けられ、前記第１励磁コイル、第２励磁コイル、特定範囲検出コイル及び絶対位置検出コイルは、前記可動物を支持する側に設けられている。この構成によれば、可動物の作動時、金属体及び磁界可変部を動かすことになるので、コイル群は固定としておくことが可能となる。

（ロ）前記位置検出装置において、前記位置演算部は、複数の前記特定範囲信号において、直線状をとる領域の出力を用いて前記位置を演算する。この構成によれば、可動物の位置を、より正しく演算するのに有利となる。

（ハ）前記位置検出装置において、複数の前記特定半角検出コイルは、一部分が重ねられて配置されている。この構成によれば、装置サイズの小型化に有利となる。

１…可動物１…位置検出装置、３…第１励磁コイル、４（４ａ〜４ｃ）…特定範囲検出コイル、５…金属体の一例である金属ロータ、９（９ａ，９ｂ）…絶対位置検出コイル、１０…第２励磁コイル、１１（１１ａ〜１１ｅ）…磁界可変部、１２…位置演算部、２１〜２４…コイル状ロータ、２１ａ〜２４ａ…弧状部、２１ｂ〜２４ｂ…外延部、Ｓ１（Ｓ１−ａ〜Ｓ１−ｃ）…特定範囲信号、Ｓ２（Ｓ２−ａ，Ｓ２−ｂ）…絶対位置信号、Ｐ…回動中心。

Claims (6)

1. 磁界を発生させる第１励磁コイルと、当該第１励磁コイルから発生する磁界を検出可能な１以上の特定範囲検出コイルと、当該特定範囲検出コイルに付与される磁界を可動物の位置に応じて変化させる金属体とを備えた位置検出装置において、
   前記可動物の絶対位置を検出するのに用いる絶対位置検出コイルに対し、他励による電磁誘導によって誘導起電力を発生させる第２励磁コイルと、
   前記金属体と同じ動きをとり、前記特定範囲検出コイルで検出できる範囲を区分けの単位にして、前記第２励磁コイルから前記絶対位置検出コイルにかかる磁界を前記単位ごとに切り替え可能な複数の磁界可変部と、
   前記磁界可変部によりインダクタンスが変化し、前記特定範囲検出コイルの特定範囲信号から前記可動物の絶対位置を算出するのに必要となる絶対位置信号を出力可能な複数の前記絶対位置検出コイルと、
   前記特定範囲信号及び絶対位置信号の組み合わせにより、前記可動物の位置を演算する位置演算部と
   を備えたことを特徴とする位置検出装置。
2. 複数の前記絶対位置検出コイルは、前記可動物の作動方向において、出力が同じタイミングで変化しない位置に配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
3. 複数の前記磁界可変部は、コイルの巻数が互いに異なるように形成され、これら巻数に応じた磁界を前記絶対位置検出コイルに発生させる
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の位置検出装置。
4. 前記可動物は、回動する部材であり、
   １以上の前記特定範囲検出コイルは、前記可動物の回動中心回りに並び配置され、
   複数の前記絶対位置検出コイルは、前記特定範囲検出コイルと別の位置において回動中心回りに並び配置され、
   複数の前記磁界可変部は、前記絶対位置検出コイルと対向するように回動中心回りに並び配置され、
   前記位置演算部は、前記特定範囲信号及び絶対位置信号の組み合わせにより、前記可動物の回動位置を演算する
   ことを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の位置検出装置。
5. 複数の前記磁界可変部は、複数のコイル状ロータを積層してなり、
   それぞれの前記コイル状ロータは、弧状部と、当該弧状部から外側に飛び出した外延部とを備え、
   前記外延部は、前記可動物の回動中心回り方向の長さが各々異なるように形成されている
   ことを特徴とする請求項４に記載の位置検出装置。
6. 前記絶対位置検出コイルは、前記特定範囲検出コイルに対し、前記可動物の回動中心寄りの位置に配置されている
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載の位置検出装置。