JP2016011894A - Rotation detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転検出装置に関する。 The present invention relates to a rotation detection device.
従来の技術として、励振磁界を形成するための励振巻線と、励振磁界の存在下において、その中に電圧が誘起される少なくとも一つの二次巻線と、励振磁界の存在下において、その内部に渦電流を発生して、励振磁界と逆の対向磁界を形成する少なくとも一つのスクリーンと、を備えたセンサが知られている(例えば、特許文献1参照。)。 As a conventional technique, an excitation winding for forming an excitation magnetic field, at least one secondary winding in which a voltage is induced in the presence of the excitation magnetic field, and an internal structure in the presence of the excitation magnetic field There is known a sensor including at least one screen that generates an eddy current and forms a counter magnetic field opposite to an excitation magnetic field (see, for example, Patent Document 1).
このセンサは、励振巻線が円板上の二個の環状巻線として構成され、二次巻線が二個の励振巻線の間に半径方向に広がる平面の形で構成され、さらにスクリーンがロータの扇形部分として構成される。このスクリーン及び二次巻線は、励振磁界内で相対的に回転移動できるように構成されている。従ってセンサは、ロータの回転移動に基づいて、二次巻線がスクリーンによって遮蔽され、その結果、二次巻線内に誘起される電圧を変えることができる。 In this sensor, the excitation winding is configured as two annular windings on a disk, the secondary winding is configured in the form of a plane extending radially between the two excitation windings, and a screen is provided. It is configured as a fan-shaped part of the rotor. The screen and the secondary winding are configured to be relatively rotationally moved within the excitation magnetic field. Thus, the sensor can change the voltage induced in the secondary winding based on the rotational movement of the rotor, with the secondary winding being shielded by the screen.
しかし、従来のセンサは、例えば、ロータの1回転分の回転移動を検出するためには、励振巻線及び二次巻線が、1回転分、すなわち360°分必要であり、小型化が困難であった。 However, the conventional sensor requires, for example, an excitation winding and a secondary winding for one rotation, that is, 360 °, in order to detect the rotational movement of one rotation of the rotor, and it is difficult to reduce the size. Met.
従って、本発明の目的は、少なくとも1回転分の回転操作の検出が可能でありながら検出コイルが設置される領域を360°よりも小さくすることができる回転検出装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a rotation detection device that can detect a rotation operation for at least one rotation, but can make an area where a detection coil is installed smaller than 360 °.
本発明の一態様は、回転軸の回りを回転する回転部材と、回転部材に対向する基体に配置され、供給された交流信号に基づいた交番磁場を生成する励磁コイルと、励磁コイルに囲まれた領域内であると共に回転軸と基体との交点を中心とした同心円のそれぞれの周の一部に沿って配置された検出コイルからなる検出コイル群と、回転部材の径方向に配置され、検出コイル群の複数の検出コイルに対向する形状を有し、対向する複数の検出コイルに作用する交番磁場を変化させる第1の交番磁場変化部と、回転部材の第1の交番磁場変化部とは異なる径方向に配置され、検出コイル群の1つの検出コイルに対向する形状を有し、対向する1つの検出コイルに作用する交番磁場を変化させる第2の交番磁場変化部と、を備えた回転検出装置を提供する。 One embodiment of the present invention is surrounded by a rotating member that rotates around a rotating shaft, an excitation coil that is disposed on a base that faces the rotating member, and that generates an alternating magnetic field based on a supplied AC signal, and the exciting coil. A detection coil group consisting of detection coils arranged along a part of each circumference of a concentric circle centering on the intersection of the rotating shaft and the base body, and arranged in the radial direction of the rotating member A first alternating magnetic field changing unit that has a shape facing a plurality of detection coils of the coil group and changes an alternating magnetic field that acts on the plurality of opposing detection coils, and a first alternating magnetic field changing unit of the rotating member A second alternating magnetic field changing unit that is arranged in different radial directions, has a shape facing one detection coil of the detection coil group, and changes an alternating magnetic field acting on one opposing detection coil; Providing detection equipment That.
本発明によれば、少なくとも1回転分の回転操作の検出が可能でありながら検出コイルが設置される領域を360°よりも小さくすることができる。 According to the present invention, the region where the detection coil is installed can be made smaller than 360 ° while the rotation operation for at least one rotation can be detected.
(実施の形態の要約)
実施の形態に係る回転検出装置は、回転軸の回りを回転する回転部材と、回転部材に対向する基体に配置され、供給された交流信号に基づいた交番磁場を生成する励磁コイルと、励磁コイルに囲まれた領域内であると共に回転軸と基体との交点を中心とした同心円のそれぞれの周の一部に沿って配置された検出コイルからなる検出コイル群と、回転部材の径方向に配置され、検出コイル群の複数の検出コイルに対向する形状を有し、対向する複数の検出コイルに作用する交番磁場を変化させる第1の交番磁場変化部と、回転部材の第1の交番磁場変化部とは異なる径方向に配置され、検出コイル群の1つの検出コイルに対向する形状を有し、対向する1つの検出コイルに作用する交番磁場を変化させる第2の交番磁場変化部と、を備えて概略構成されている。
(Summary of embodiment)
A rotation detection device according to an embodiment includes a rotation member that rotates around a rotation axis, an excitation coil that is disposed on a base that faces the rotation member, and generates an alternating magnetic field based on a supplied AC signal, and an excitation coil A detection coil group consisting of detection coils arranged along a part of each circumference of a concentric circle centered on the intersection of the rotation axis and the base body, and arranged in the radial direction of the rotary member A first alternating magnetic field changing unit that has a shape facing the plurality of detection coils of the detection coil group and changes the alternating magnetic field acting on the plurality of opposing detection coils, and a first alternating magnetic field change of the rotating member A second alternating magnetic field changing unit that is arranged in a radial direction different from the part, has a shape facing one detection coil of the detection coil group, and changes an alternating magnetic field acting on one opposing detection coil, In preparation It has been made.
[第1の実施の形態]
(回転検出装置1の全体構成)
図1(a)は、第1の実施の形態に係る回転検出装置が搭載された車両内部の概略図であり、図1(b)は、回転検出装置が配置された周辺の拡大図である。図2(a)は、第1の実施の形態に係る回転検出装置の斜視図であり、図2(b)は、金属部材の配置を説明するための回転部材の裏面図である。図3(a)は、第1の実施の形態に係る回転検出装置の励磁コイル及び検出コイルの配置を説明するための概略図であり、図3(b)は、励磁コイルに供給される交流信号のグラフである。図4(a)は、第1の実施の形態に係る回転検出装置のブロック図であり、図4(b)は、回転検出装置と車両LANとの接続を説明するための概略図である。なお、以下に記載する実施の形態に係る各図において、図形間の比率は、実際の比率とは異なる場合がある。また図4(a)及び図4(b)では、主な信号や情報の流れを矢印で示している。
[First embodiment]
(Overall configuration of rotation detection device 1)
FIG. 1A is a schematic diagram of the inside of a vehicle on which the rotation detection device according to the first embodiment is mounted, and FIG. 1B is an enlarged view of the periphery where the rotation detection device is arranged. . FIG. 2A is a perspective view of the rotation detection device according to the first embodiment, and FIG. 2B is a rear view of the rotation member for explaining the arrangement of the metal members. FIG. 3A is a schematic diagram for explaining the arrangement of the excitation coil and the detection coil of the rotation detection device according to the first embodiment, and FIG. 3B is an alternating current supplied to the excitation coil. It is a graph of a signal. FIG. 4A is a block diagram of the rotation detection device according to the first embodiment, and FIG. 4B is a schematic diagram for explaining the connection between the rotation detection device and the vehicle LAN. Note that, in each drawing according to the embodiment described below, the ratio between figures may be different from the actual ratio. In FIGS. 4A and 4B, the flow of main signals and information is indicated by arrows.
回転検出装置1は、一例として、車両5に搭載された空調装置及びカーナビゲーション装置等の電子機器の操作を行うことが可能となるように構成されている。本実施の形態における回転検出装置1は、例えば、操作対象として空調装置が選ばれている場合について説明する。
For example, the
この回転検出装置1は、例えば、図1(a)及び図1(b)の紙面において、車両5の運転席と助手席の間の前方に位置するセンターコンソール50に配置された表示装置6の下側に配置されている。
The
この表示装置6の表示画面60には、図1(b)に示すように、空調装置の動作状況が確認できる表示画像61が表示されている。操作者は、回転検出装置1のノブ102を手9で摘まみ、図1(b)の紙面の反時計回り(矢印A方向)及び時計回り(矢印B方向)に手9を回転させることにより、選択されている機能の設定値等を変更することが可能となる。
On the display screen 60 of the display device 6, as shown in FIG. 1B, a display image 61 that can confirm the operation status of the air conditioner is displayed. The operator picks the
回転検出装置1は、図2(a)及び図2(b)に示すように、回転軸100の回りを回転する回転部材10と、回転部材10に対向する基体3に配置され、供給された交流信号S1に基づいた交番磁場110を生成する励磁コイル11と、励磁コイル11に囲まれた領域(配置領域111)内であると共に回転軸100と基体3との交点115を中心とした同心円(第1の円116〜第4の円119)のそれぞれの周の一部に沿って配置された検出コイルからなる検出コイル群16と、回転部材10の径方向に配置され、検出コイル群16の複数の検出コイルに対向する形状を有し、対向する複数の検出コイルに作用する交番磁場110を変化させる後述する第1の交番磁場変化部と、回転部材10の第1の交番磁場変化部とは異なる径方向に配置され、検出コイル群16の1つの検出コイルに対向する形状を有し、対向する1つの検出コイルに作用する交番磁場110を変化させる後述する第2の交番磁場変化部と、を備えて概略構成されている。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the
上述の検出コイルとは、一例として、図3(a)に実線で示す第1の検出コイル12a、第3の検出コイル13a、第5の検出コイル14a及び第7の検出コイル15aである。
The above-described detection coils are, for example, the
また回転検出装置1は、検出コイルと対となる検出コイルが絶縁性を保ちながら積層されて基体3に設けられている。この対となる検出コイルは、一例として、図3(a)に点線で示す第2の検出コイル12b、第4の検出コイル13b、第6の検出コイル14b及び第8の検出コイル15bである。
In addition, the
本実施の形態では、第1の検出コイル12aと第2の検出コイル12bとを第1の検出コイル対12、第3の検出コイル13aと第4の検出コイル13bとを第2の検出コイル対13、第5の検出コイル14aと第6の検出コイル14bとを第3の検出コイル対14、及び第7の検出コイル15aと第8の検出コイル15bとを第4の検出コイル対15とする。また、検出コイル群16は、第1の検出コイル対12〜第4の検出コイル対15を含んで構成されている。
In the present embodiment, the
第1の交番磁場変化部は、一例として、図2(b)に示すように、第2の金属部材22、第4の金属部材24、第6の金属部材26及び第8の金属部材28である。
As shown in FIG. 2B, the first alternating magnetic field change unit includes, as an example, a
第2の交番磁場変化部は、一例として、図2(b)に示すように、第1の金属部材21、第3の金属部材23、第5の金属部材25及び第7の金属部材27である。
As shown in FIG. 2B, the second alternating magnetic field changing unit includes, as an example, a
回転検出装置1は、第1の検出コイル12a、第3の検出コイル13a、第5の検出コイル14a及び第7の検出コイル15aから取得した第1の検出信号としての後述する検出信号S2、検出信号S4、検出信号S6、検出信号S8と、第2の検出コイル12b、第4の検出コイル13b、第6の検出コイル14b及び第8の検出コイル15bから取得した第2の検出信号としての後述する検出信号S3、検出信号S5、検出信号S7、検出信号S9と、に基づいて回転部材10の回転角を判定する判定部としての制御部40を備えている。
The
(回転部材10の構成)
回転部材10は、例えば、樹脂を用いて形成されている。また回転部材10は、図2(a)及び図2(b)に示すように、円板形状を有する基部101と、円柱形状を有するノブ102と、を備えて構成されている。なお回転部材10は、基部101がなく、ノブ102に第1の金属部材21〜第8の金属部材28が配置される構成であっても良い。
(Configuration of Rotating Member 10)
The rotating
基部101は、センターコンソール50の内側に位置し、表面101aには、ノブ102が設けられ、裏面101bには、第1の金属部材21〜第8の金属部材28が配置されている。
The base 101 is located inside the center console 50, the
ノブ102は、図1(a)及び図1(b)に示すように、センターコンソール50から突出している。回転部材10は、操作者がノブ102を回転操作することができるように構成されている。
The
(励磁コイル11の構成)
励磁コイル11は、導電性を有する金属材料を用いて基体3に形成されている。この励磁コイル11は、例えば、印刷によって基体3に設けられている。励磁コイル11は、図3(a)に示すように、交点115を中心とした中心角θ3の扇形状を有している。
(Configuration of exciting coil 11)
The
この中心角θ3は、一例として、45°である。この中心角θ3は、検出範囲と、金属部材が配置されるピッチの数と、に基づいて定められる。本実施の形態では、一例として、検出範囲は、回転部材10の1回転分の回転操作の範囲、つまり0°〜360°であり、金属部材の数は、8つである。従って中心角θ3は、検出範囲を検出コイル対で除算した45°となる。
As an example, the central angle θ 3 is 45 °. This central angle θ 3 is determined based on the detection range and the number of pitches on which the metal members are arranged. In the present embodiment, as an example, the detection range is a rotation operation range of one rotation of the
なお、変形例として、検出範囲が0°〜360°の場合、後述する第1の金属部材21〜第8の金属部材28の幅に基づいて励磁コイル11の中心角θ3を変更しても良い。例えば、第1の金属部材21〜第8の金属部材28の幅が、この金属部材の形状を決定する扇型の中心角θ2に基づいている場合、45°から中心角θ2を減算した角度を、励磁コイル11の中心角θ3としても良い。一例として、扇型の中心角θ2が、10°である場合、励磁コイル11の中心角θ3は、35°となり、さらに小型化が可能となる。
As a modification, when the detection range is 0 ° to 360 °, the central angle θ 3 of the
この回転操作の範囲の基準位置(0°)は、例えば、図3(a)の紙面において、励磁コイル11の右側の辺112が第1の金属部材21の中央に位置する操作位置としている。そして、回転操作の範囲は、この基準位置から、図1(a)に示す矢印A方向の1回転(360°)を範囲としている。
The reference position (0 °) of the range of the rotation operation is, for example, an operation position where the
励磁コイル11の配置領域111には、第1の検出コイル対12〜第4の検出コイル対15が配置される。なお励磁コイル11に囲まれた領域とは、例えば、図3(a)の上面視において励磁コイル11に囲まれた領域であると共に、交番磁場110が作用する範囲で、励磁コイル11が形成された層の上下の層を含む領域である。
The first
この励磁コイル11には、一例として、図3(b)に示すように、周期的に電流Iが変化する交流信号S1が供給される。励磁コイル11は、この交流信号S1に基づいて、図2(a)に示すように、基体3の表面30の法線方向、及び裏面31の法線方向に、交互に大きさと方向が変化する交番磁場110を生成する。
The
この励磁コイル11は、基体3に配置された制御IC(Integrated Circuit)4の制御部40と電気的に接続されている。励磁コイル11は、この制御部40から交流信号S1が供給される。
The
(第1の検出コイル対12〜第4の検出コイル対15の構成)
第1の検出コイル対12〜第4の検出コイル対15は、導電性を有する金属材料を用いて基体3に形成されている。この第1の検出コイル対12〜第4の検出コイル対15は、例えば、印刷によって基体3に設けられている。
(Configuration of first
The first
第1の検出コイル対12は、図3(a)に一点鎖線で示すように、交点115を中心とする第1の円116に沿って配置されている。第2の検出コイル対13は、図3(a)に一点鎖線で示すように、交点115を中心とする第2の円117に沿って配置されている。第3の検出コイル対14は、図3(a)に一点鎖線で示すように、交点115を中心とする第3の円118に沿って配置されている。第4の検出コイル対15は、図3(a)に一点鎖線で示すように、交点115を中心とする第4の円119に沿って配置されている。
The first
第1の検出コイル対12は、第1の検出コイル12aと、第1の検出コイル12aと異なる層に設けられて絶縁されている第2の検出コイル12bを備えて構成されている。第2の検出コイル対13は、第3の検出コイル13aと、第3の検出コイル13aと異なる層に設けられて絶縁されている第4の検出コイル13bを備えて構成されている。第3の検出コイル対14は、第5の検出コイル14aと、第5の検出コイル14aと異なる層に設けられて絶縁されている第6の検出コイル14bを備えて構成されている。第4の検出コイル対15は、第7の検出コイル15aと、第7の検出コイル15aと異なる層に設けられて絶縁されている第8の検出コイル15bを備えて構成されている。
The first
図3(a)に実線で示す第1の検出コイル12a、第3の検出コイル13a、第5の検出コイル14a及び第7の検出コイル15aは、例えば、同じ層に設けられる。図3(a)に点線で示す第2の検出コイル12b、第4の検出コイル13b、第6の検出コイル14b及び第8の検出コイル15bは、同じ層に設けられると共に、例えば、第1の検出コイル12a、第3の検出コイル13a、第5の検出コイル14a及び第7の検出コイル15aが設けられた層よりも下層に設けられている。
The
第1の検出コイル12a〜第8の検出コイル15bは、図3(a)に示す励磁コイル11のように、一方端部と他方端部とが制御部40に電気的に接続されている。また検出コイルは、図3(a)において、端部以外で交差する部分は、互いに接触しないように構成されている。
As for the
第1の検出コイル12a及び対となる第2の検出コイル12bは、異なる形状を有すると共に、交点115を通る対称軸に対して線対称な形状を有している。この対称軸は、励磁コイル11を重なるように折り返した際の折り目となる直線である。同様に、他の検出コイル及び対となる検出コイルは、異なる形状を有すると共に、交点115を通る対称軸に対して線対称な形状を有している。
The
第1の検出コイル12aは、例えば、図3(a)に示すように、環形状を有する第1の環部(環部120a及び環部121a)を2つ連結したような形状を有し、この第1の環部によって囲まれる領域の面積が互いに実質的に等しくなるように構成されている。
For example, as shown in FIG. 3A, the
つまり第1の検出コイル12aは、例えば、出力される検出信号S2が、1周期分の正弦波となるような形状とされている(後述する図8(a)参照)。また第3の検出コイル13a、第5の検出コイル14a及び第7の検出コイル15aは、第1の検出コイル12aと同様に、出力される検出信号S4、検出信号S6及び検出信号S8が、1周期分の正弦波となるような形状とされている。
That is, the
また対となる第2の検出コイル12bは、例えば、図3(a)に示すように、環形状を有する第2の環部としての環部121bと、環部121bを同心円(第1の円116)の径方向に切断したような2つの半環部(半環部120b及び半環部122b)と、が、環部121bを中心として連結された形状を有している。また第2の検出コイル12bは、環部121bに囲まれる領域の面積、及び半環部に囲まれる領域の2つ分の面積は、対応する第1の検出コイル12aの環部120a及び環部121aの面積と実質的に等しくなるように構成されている。
In addition, as shown in FIG. 3A, for example, the
つまり第2に検出コイル12bは、例えば、出力される検出信号S3が、対となる第1の検出コイル12aと位相がずれると共に、半環部120b及び半環部122bにおける振幅が環部121bの振幅よりも小さくなるような形状とされている。また第4の検出コイル13b、第6の検出コイル14b及び第8の検出コイル15bは、第2の検出コイル12bと同様に、出力される検出信号S5、検出信号S7及び検出信号S9が、対となる検出コイルと位相がずれると共に、半環部における振幅が環部の振幅よりも小さくなるような形状とされている。
That second in the
同様に、第3の検出コイル13aは、環部130a及び環部131aを連結したような形状を有している。第5の検出コイル14aは、環部140a及び環部141aを連結したような形状を有している。第7の検出コイル15aは、環部150a及び環部151aを連結したような形状を有している。
Similarly, the
第3の検出コイル13aと対となる第4の検出コイル13bは、環部131bを中心として半環部130b及び半環部132bが連結したような形状を有している。第5の検出コイル14aと対となる第6の検出コイル14bは、環部141bを中心として半環部140b及び半環部142bが連結したような形状を有している。第7の検出コイル15aと対となる第8の検出コイル15bは、環部151bを中心として半環部150b及び半環部152bが連結したような形状を有している。
The
なお、環部と環部の連結したような部分、及び環部と半環部の連結したような部分は、連結されているのではなく、コイルが絶縁されながら上下に交差している部分である。 In addition, the part that the ring part and the ring part are connected, and the part that the ring part and the semi-ring part are connected are not connected, but are the parts that intersect vertically while the coils are insulated. is there.
第1の検出コイル12aは、例えば、図3(a)の紙面の法線方向に交番磁場110が作用すると、第1の検出コイル12aには、この交番磁場110を打ち消すような磁場を生成する電流が流れる。従って、環部120aと環部121aとが交差していることから、第1の検出コイル12aの環部120aには、時計回りの電流が流れ、環部121aには、反時計回りの電流が流れる。つまり第1の検出コイル12aは、環部120aと環部121aとの面積が実質的に等しいことから、環部120aと環部121aにおいて、電磁誘導に基づいて大きさが等しく向きが逆方向となる電流が生成される。従って第1の検出コイル12aから出力される検出信号S2は、ゼロとなる。また検出信号S2は、交番磁場110の方向が逆向きになっても、第1の検出コイル12aの対称性からゼロとなる。
For example, when the alternating magnetic field 110 acts in the normal direction of the paper surface of FIG. 3A, the
第2の検出コイル12bは、例えば、図3(a)の紙面の法線方向に交番磁場110が作用すると、第2の検出コイル12bには、この交番磁場110を打ち消すような磁場を生成する電流が流れる。従って、第2の検出コイル12bの半環部120bには、時計回りの電流が流れ、環部121bには、反時計回りの電流が流れ、半環部122bには、時計回りの電流が流れる。つまり第1の検出コイル12aは、半環部120bの面積と半環部122bの面積とを足した面積と、環部121bの面積と、が実質的に等しいことから、出力される検出信号S3は、ゼロとなる。また検出信号S3は、交番磁場110の方向が逆向きになっても、第2の検出コイル12bの対称性からゼロとなる。
For example, when the alternating magnetic field 110 acts in the normal direction of the paper surface of FIG. 3A, the
従って、第1の検出コイル対12は、図3(a)の紙面の法線方向、及び法線方向とは逆向きの方向の交番磁場110が作用すると、金属部材が対向していない場合、検出信号S2及び検出信号S3がゼロとなる。
Accordingly, when the first
第2の検出コイル対13〜第4の検出コイル対15は、第1の検出コイル対12と相似な形状を有するので、図3(a)の紙面の法線方向、及び法線方向とは逆向きの方向の交番磁場110が作用すると、金属部材が対向していない場合、検出信号S4〜検出信号S9がゼロとなる。
Since the second
(第1の金属部材21〜第8の金属部材28の構成)
図5(a)は、第1の実施の形態に係る回転検出装置の検出コイルと第1の金属部材との相対移動を説明するための上面図であり、図5(b)は、検出コイルと第2の金属部材との相対移動を説明するための上面図であり、図5(c)は、検出コイルと第3の金属部材との相対移動を説明するための上面図である。
(Configuration of
FIG. 5A is a top view for explaining relative movement between the detection coil and the first metal member of the rotation detection device according to the first embodiment, and FIG. 5B is a detection coil. FIG. 5C is a top view for explaining the relative movement between the detection coil and the third metal member.
図6(a)は、第1の実施の形態に係る回転検出装置の検出コイルと第4の金属部材との相対移動を説明するための上面図であり、図6(b)は、検出コイルと第5の金属部材との相対移動を説明するための上面図であり、図6(c)は、検出コイルと第6の金属部材との相対移動を説明するための上面図である。 FIG. 6A is a top view for explaining relative movement between the detection coil and the fourth metal member of the rotation detection device according to the first embodiment, and FIG. 6B is a detection coil. FIG. 6C is a top view for explaining the relative movement between the detection coil and the sixth metal member.
図7(a)は、第1の実施の形態に係る回転検出装置の検出コイルと第7の金属部材との相対移動を説明するための上面図であり、図7(b)は、検出コイルと第8の金属部材との相対移動を説明するための上面図であり、図7(c)は、検出コイルと第2の金属部材及び第3の金属部材の位置関係を説明するための上面図である。 FIG. 7A is a top view for explaining relative movement between the detection coil and the seventh metal member of the rotation detection device according to the first embodiment, and FIG. 7B is a detection coil. FIG. 7C is a top view for explaining the relative movement between the first metal member and the eighth metal member. FIG. 7C is a top view for explaining the positional relationship between the detection coil, the second metal member, and the third metal member. FIG.
図8(a)は、第1の実施の形態に係る回転検出装置の第1の検出コイル対から出力される検出信号のグラフであり、図8(b)は、第2の検出コイル対から出力される検出信号のグラフであり、図8(c)は、第3の検出コイル対から出力される検出信号のグラフであり、図8(d)は、第4の検出コイル対から出力される検出信号のグラフである。 FIG. 8A is a graph of a detection signal output from the first detection coil pair of the rotation detection device according to the first embodiment, and FIG. 8B is a graph from the second detection coil pair. FIG. 8C is a graph of the detection signal output, FIG. 8C is a graph of the detection signal output from the third detection coil pair, and FIG. 8D is output from the fourth detection coil pair. It is a graph of a detection signal.
この図8(a)〜図8(d)は、縦軸が検出信号の電圧V、横軸が回転部材10の回転角θである。また図8(a)は、実線が第1の検出コイル12aの検出信号S2であり、点線が第2の検出コイル12bの検出信号S3である。図8(b)は、実線が第3の検出コイル13aの検出信号S4であり、点線が第4の検出コイル13bの検出信号S5である。図8(c)は、実線が第5の検出コイル14aの検出信号S6であり、点線が第6の検出コイル14bの検出信号S7である。図8(d)は、実線が第7の検出コイル15aの検出信号S8であり、点線が第8の検出コイル15bの検出信号S9である。
8A to 8D, the vertical axis represents the voltage V of the detection signal, and the horizontal axis represents the rotation angle θ of the rotating
第1の金属部材21〜第8の金属部材28は、銅等の金属材料を用いて板形状に形成されている。この第1の金属部材21〜第8の金属部材28は、回転部材10の基部101の裏面101bに配置されている。
The
第1の金属部材21は、図2(b)に示すように、第1の検出コイル対12と対向するように、回転中心105を中心とする外円200の内側と内円201の外側とで囲まれる領域に沿って配置されている。
As shown in FIG. 2B, the
第2の金属部材22は、第2の検出コイル対13及び第3の検出コイル対14と対向するように、回転中心105を中心とする外円202の内側と内円205の外側とで囲まれる領域に沿って配置されている。
The
第3の金属部材23は、第4の検出コイル対15と対向するように、回転中心105を中心とする外円206の内側と内円207の外側とで囲まれる領域に沿って配置されている。
The
第4の金属部材24は、第1の検出コイル対12及び第2の検出コイル対13と対向するように、回転中心105を中心とする外円200の内側と内円203の外側とで囲まれる領域に沿って配置されている。
The
第5の金属部材25は、第3の検出コイル対14と対向するように、回転中心105を中心とする外円204の内側と内円205の外側とで囲まれる領域に沿って配置されている。
The
第6の金属部材26は、図2(b)に示すように、金属片26a及び金属片26bから構成されている。金属片26aは、第1の検出コイル対12と対向するように、回転中心105を中心とする外円200の内側と内円201の外側とで囲まれる領域に沿って配置されている。また、金属片26bは、第4の検出コイル対15と対向するように、回転中心105を中心とする外円206の内側と内円207の外側とで囲まれる領域に沿って配置されている。
As shown in FIG. 2B, the
第7の金属部材27は、第2の検出コイル対13と対向するように、回転中心105を中心とする外円202の内側と内円203の外側とで囲まれる領域に沿って配置されている。
The
第8の金属部材28は、第3の検出コイル対14及び第4の検出コイル対15と対向するように、回転中心105を中心とする外円204の内側と内円207の外側とで囲まれる領域に沿って配置されている。
The
従って、回転部材10の回転に伴って金属部材が回転移動し、検出コイル対と対向すると、励磁コイル11の交番磁場110の作用により、交番磁場110を打ち消す方向の磁場を生成する渦電流が金属部材に発生する。この交番磁場110を打ち消す磁場は、金属部材と対向する検出コイル対の面積に比例する。従って検出コイル対から出力される検出信号は、ゼロとならず、金属部材の位置に応じた値となる。
Therefore, when the metal member rotates and moves with the rotation of the rotating
第1の金属部材21〜第8の金属部材28は、図2(b)に示すように、回転部材10の回転の検出範囲を、金属部材の数で等分して得られる予め定められた角度θ1に基づいて配置されている。
As shown in FIG. 2B, the
具体的には、第1の金属部材21〜第8の金属部材28は、検出範囲が上述のように、0°〜360°であり、金属部材の数が8つであることから、45°の間隔で配置される。つまり予め定められた角度θ1は、45°である。つまり、金属部材は、45°ピッチで配置される。
Specifically, the
従って、第1の金属部材21は、回転中心105に対する第2の金属部材22との角度が45°となるように配置される。よって、第2の金属部材22〜第8の金属部材28は、隣接する金属部材との角度が45°となるように配置される。
Accordingly, the
第1の金属部材21〜第8の金属部材28は、例えば、回転中心105を中心とする円において、中心角がθ2となる扇形状の一部となる形状を有している。
The
第1の金属部材21〜第8の金属部材28は、1つの検出コイル対に対向する金属部材、及び2つの検出コイル対に対向する金属部材があるので、その面積が異なっている。図2(a)に示す外円と内円との半径の差R1〜差R4が等しく、外円の半径が小さい方からr、2r、3r及び4rと近似する場合、1つの検出コイル対と対向する金属部材である、第3の金属部材23、第5の金属部材25、第7の金属部材27及び第1の金属部材21の面積の比は、およそ1:4:9:16となる。この面積を基準とした第1の金属部材21〜第8の金属部材28の面積は、例えば、第3の金属部材23<第5の金属部材25<第8の金属部材28<第7の金属部材27<第2の金属部材22<第1の金属部材21<第6の金属部材26<第4の金属部材24となる。
Since the
従って、第1の検出コイル対12〜第4の検出コイル対15から出力される検出信号S2〜検出信号S9の振幅は、上述の面積に比例する。
Accordingly, the amplitudes of the detection signals S 2 to S 9 output from the first
第1の金属部材21は、図2(b)に示すように、外円200に基づいて形成された中心角θ2を有する扇形と、内円201の外の領域と、に囲まれた形状を有している。この外円200と内円201との半径の差は、R1であり、第1の金属部材21の径方向の幅となっている。
As shown in FIG. 2B, the
この第1の金属部材21の形状は、例えば、図5(a)の上面図において、第1の金属部材21に隠れる第1の検出コイル12aと第2の検出コイル12bの環部及び半環部の面積が、第1の金属部材21の位置に依らず、実質的に一定となる形状とされる。
The shape of the
なお、本実施の形態の差R1〜差R4は、等しいので、以下ではRと記載する。また、内円201と外円202、内円203と外円204、及び内円205と外円206の半径の差は、図2(b)に示すように、△Rとして記載する。
Incidentally, the difference R 1 ~ difference R 4 in this embodiment is equal, in the following referred to as R. Further, the difference in radius between the
第2の金属部材22は、図2(b)に示すように、外円202に基づいて形成された中心角θ2を有する扇形と、内円205の外の領域と、に囲まれた形状を有している。この外円202と内円203との半径の差は、2R+△Rであり、第2の金属部材22の径方向の幅となっている。
As shown in FIG. 2B, the
この第2の金属部材22の形状は、例えば、図5(b)の上面図において、第2の金属部材22に隠れる第3の検出コイル13a〜第6の検出コイル14bの環部及び半環部の面積が、第2の金属部材22の位置に依らず、実質的に一定となる形状とされる。
The shape of the
第3の金属部材23は、図2(b)に示すように、外円206に基づいて形成された中心角θ2を有する扇形と、内円207の外の領域と、に囲まれた形状を有している。この外円206と内円207との半径の差は、Rであり、第3の金属部材23の径方向の幅となっている。
As shown in FIG. 2B, the
この第3の金属部材23の形状は、例えば、図5(c)の上面図において、第3の金属部材23に隠れる第7の検出コイル15aと第8の検出コイル15bの環部及び半環部の面積が、第3の金属部材23の位置に依らず、実質的に一定となる形状とされる。
The shape of the
第4の金属部材24は、図2(b)に示すように、外円200に基づいて形成された中心角θ2を有する扇形と、内円203の外の領域と、に囲まれた形状を有している。この外円200と内円203との半径の差は、2R+△Rであり、第4の金属部材24の径方向の幅となっている。
As shown in FIG. 2B, the
この第4の金属部材24の形状は、例えば、図6(a)の上面図において、第4の金属部材24に隠れる第1の検出コイル12a〜第4の検出コイル13bの環部及び半環部の面積が、第4の金属部材24の位置に依らず、実質的に一定となる形状とされる。
The shape of the
第5の金属部材25は、図2(b)に示すように、外円204に基づいて形成された中心角θ2を有する扇形と、内円205の外の領域と、に囲まれた形状を有している。この外円204と内円205との半径の差は、Rであり、第5の金属部材25の径方向の幅となっている。
As shown in FIG. 2B, the
この第5の金属部材25の形状は、例えば、図6(b)の上面図において、第5の金属部材25に隠れる第5の検出コイル14aと第6の検出コイル14bの環部及び半環部の面積が、第5の金属部材25の位置に依らず、実質的に一定となる形状とされる。
The shape of the
第6の金属部材26の金属片26aは、図2(a)に示すように、外円200に基づいて形成された中心角θ2を有する扇形と、内円201の外の領域と、に囲まれた形状を有している。この外円200と内円201との半径の差は、Rであり、第1の金属部材21の径方向の幅となっている。また、金属片26bは、外円206に基づいて形成された中心角θ2を有する扇形と、内円207の外の領域と、に囲まれた形状を有している。この外円206と内円207との半径の差は、Rであり、第3の金属部材23の径方向の幅となっている。
As shown in FIG. 2A, the
この第6の金属部材26の金属片26aの形状は、例えば、図6(c)に示すように、第1の金属部材21と同じである。また、金属片26bの形状は、例えば、図6(c)に示すように、第3の金属部材23と同じである。
The shape of the
第7の金属部材27は、図2(b)に示すように、外円202に基づいて形成された中心角θ2を有する扇形と、内円203の外の領域と、に囲まれた形状を有している。この外円202と内円203との半径の差は、Rであり、第7の金属部材27の径方向の幅となっている。
As shown in FIG. 2B, the
この第7の金属部材27の形状は、例えば、図7(a)の上面図において、第7の金属部材27に隠れる第3の検出コイル13aと第4の検出コイル13bの環部及び半環部の面積が、第7の金属部材27の位置に依らず、実質的に一定となる形状とされる。
The shape of the
第8の金属部材28は、図2(b)に示すように、外円204に基づいて形成された中心角θ2を有する扇形と、内円207の外の領域と、に囲まれた形状を有している。この外円204と内円207との半径の差は、2R+△Rであり、第8の金属部材28の径方向の幅となっている。
As shown in FIG. 2B, the
この第8の金属部材28の形状は、例えば、図7(b)の上面図において、第8の金属部材28に隠れる第5の検出コイル14a〜第5の検出コイル15bの環部及び半環部の面積が、第8の金属部材28の位置に依らず、実質的に一定となる形状とされる。
The shape of the
従って、金属部材の形状は、本実施の形態の扇形状に限定されず、図5(a)の上面図において、金属部材に隠れる検出コイル対の環部及び半環部の面積が、位置に依らず、実質的に一定となる形状であれば良い。 Therefore, the shape of the metal member is not limited to the fan shape of the present embodiment. In the top view of FIG. 5A, the area of the ring part and the half ring part of the detection coil pair hidden by the metal member is in the position. Regardless, it may be a shape that is substantially constant.
ここで、図3(a)の紙面において、励磁コイル11の右側の辺112と、第1の金属部材21の側面210と、が一致してから、励磁コイル11の左側の辺113と、第1の金属部材21の側面210の反対の側面211と、が一致するまでの回転角は、側面151と側面152とが中心角θ2に基づいた角度であることから、55°となる。
3A, after the
励磁コイル11の辺112と、第2の金属部材22の側面220と、が一致してから、励磁コイル11の辺113と、第2の金属部材22の側面221と、が一致するまでの回転角は、同様に55°となる。
Rotation until the
励磁コイル11の辺112と、第3の金属部材23の側面230と、が一致してから、励磁コイル11の辺113と、第3の金属部材23の側面231と、が一致するまでの回転角は、55°となる。
Rotation until the
励磁コイル11の辺112と、第4の金属部材24の側面240と、が一致してから、励磁コイル11の辺113と、第4の金属部材24の側面241と、が一致するまでの回転角は、55°となる。
Rotation from when the
励磁コイル11の辺112と、第5の金属部材25の側面250と、が一致してから、励磁コイル11の辺113と、第5の金属部材25の側面251と、が一致するまでの回転角は、55°となる。
Rotation from when the
励磁コイル11の辺112と、第6の金属部材26の金属片26aの側面260a、及び金属片26bの側面260bと、が一致してから、励磁コイル11の辺113と、第6の金属部材26の金属片26aの側面261a、及び金属片26bの側面261bと、が一致するまでの回転角は、55°となる。
After the
励磁コイル11の辺112と、第7の金属部材27の側面270と、が一致してから、励磁コイル11の辺113と、第7の金属部材27の側面271と、が一致するまでの回転角は、側面270と側面271とが中心角θ2に基づいた角度であることから、55°となる。
Rotation from when the
励磁コイル11の辺112と、第8の金属部材28の側面280と、が一致してから、励磁コイル11の辺113と、第8の金属部材28の側面281と、が一致するまでの回転角は、55°となる。
Rotation from when the
ここで、回転検出装置1は、図7(c)に示すように、回転部材10の回転角によっては、2つの金属部材が励磁コイル11上に位置する場合がある。例えば、隣接するピッチの金属部材が同じ外円と内円とに挟まれる領域に位置すると、隣接するピッチの金属部材が励磁コイル11上に位置する際に、同じ検出コイル対から検出信号出力されるので、正確な検出精度が得られない。従って、隣接するピッチの金属部材及び金属片は、同じ外円と内円とに挟まれる領域に配置されない。
Here, as shown in FIG. 7C, the
(制御部40の構成)
制御部40は、例えば、記憶されたプログラムに従って、取得したデータに演算、加工等を行うCPU(Central Processing Unit)、半導体メモリであるRAM(Random Access Memory)及びROM(Read Only Memory)等から構成されるマイクロコンピュータである。このROMには、例えば、制御部40が動作するためのプログラムが格納されている。RAMは、例えば、一時的に演算結果等を格納する記憶領域として用いられる。
(Configuration of control unit 40)
The
制御部40は、図8(a)〜図8(d)に示すように、検出コイル群16から取得する検出信号S2〜検出信号S9に基づいて回転部材10の回転角を判定するように構成されている。
As shown in FIGS. 8A to 8D, the
具体的には、制御部40は、図8(a)に示すように、第1の検出コイル対12の検出信号S2及び検出信号S3に基づいて−5°〜50°までの回転角を判定する。
Specifically, as illustrated in FIG. 8A, the
制御部40は、図8(b)及び図8(c)に示すように、第2の検出コイル対13の検出信号S4及び検出信号S5と、第3の検出コイル対14の検出信号S6及び検出信号S7に基づいて40°〜95°までの回転角を判定する。
制御部40は、図8(d)に示すように、第4の検出コイル対15の検出信号S8及び検出信号S9に基づいて85°〜140°までの回転角を判定する。
制御部40は、図8(a)及び図8(b)に示すように、第1の検出コイル対12の検出信号S2及び検出信号S3と、第2の検出コイル対13の検出信号S4及び検出信号S5に基づいて130°〜185°までの回転角を判定する。
As shown in FIGS. 8A and 8B, the
制御部40は、図8(c)に示すように、第3の検出コイル対14の検出信号S6及び検出信号S7に基づいて175°〜230°までの回転角を判定する。
As illustrated in FIG. 8C, the
制御部40は、図8(a)及び図8(d)に示すように、第1の検出コイル対12の検出信号S2及び検出信号S3と、第4の検出コイル対15の検出信号S8及び検出信号S9に基づいて220°〜275°までの回転角を判定する。
制御部40は、図8(b)に示すように、第2の検出コイル対13の検出信号S4及び検出信号S5に基づいて265°〜320°までの回転角を判定する。
As shown in FIG. 8B, the
制御部40は、図8(c)及び図8(d)に示すように、第3の検出コイル対14の検出信号S6及び検出信号S7と、第4の検出コイル対15の検出信号S8及び検出信号S9に基づいて310°〜365°までの回転角を判定する。
上述のように、制御部40は、例えば、取得した検出信号S2〜検出信号S9に基づいて、検出信号を出力する検出コイル対の組み合わせを判定すると共に、得られた検出信号に基づいて回転角θを判定するように構成されている。
As described above, the
制御部40は、判定結果に基づいて回転角θの情報を含む操作情報S10を生成するように構成されている。ここで以下では、回転部材10の回転角θの判定について説明する。
(回転角θの判定について)
第1の金属部材21は、例えば、図5(a)の紙面において、回転部材10の回転に共なって、側面210が励磁コイル11の右側の辺112から左側の辺113に移動する。この移動により、図8(a)に示すように、側面210が辺112を超えた後、第1の検出コイル12aの検出信号S2よりも第2の検出コイル12bの検出信号S3の方が急峻に立ち上がる。本実施の形態では、第1の金属部材21の側面210と辺112が一致している状態の回転角θを−5°としている。
(About determination of rotation angle θ)
In the
第1の金属部材21の側面210が励磁コイル11の辺112を超えた位置は、第1の検出コイル12aの環部120aの端部であることから、第1の金属部材21により覆われる面積は、殆どゼロとなり検出信号S2もまた殆どゼロとなる。
Since the position where the
一方、第1の金属部材21の側面210が励磁コイル11の辺112を超えた位置は、第2の検出コイル12bの半環部120bの端部であることから、第1の金属部材21によって幅が最大である部分が覆われるので、検出信号S3は、検出信号S2よりも立ち上がりが急峻になる。
On the other hand, the position where the
しかし、半環部120bは、環部120aのおよそ半分の面積しかない。従って第2の検出コイル12bの半環部120bが覆われた際の検出信号S3は、図8(a)に示すように、立ち上がりは急峻であるものの、第1の検出コイル12aの環部120aにおける最大電圧V1の半分程度の大きさである最大電圧V2となる。
However, the
さらに回転部材10が回転すると、第1の金属部材21は、第1の検出コイル12aの環部120aを覆う面積が最も大きく、第2の検出コイル12bの半環部120bと環部121bの面積を等しく覆う位置に移動する。この位置は、回転角が11.25°である。従ってこの回転角では、検出信号S2は、最大電圧V1となり、検出信号S3は、ゼロとなる。
When the rotating
さらに回転部材10が回転すると、第1の金属部材21は、第1の検出コイル12aの環部120aと環部121aを等しく覆うと共に、第2の検出コイル12bの環部121b覆う面積が最大となる位置に移動する。この位置は、回転角が22.5°である。従ってこの回転角では、検出信号S2は、ゼロとなり、検出信号S3は、絶対値が最大となる電圧(−V1)となる。
When the rotating
さらに回転部材10が回転すると、第1の金属部材21は、第1の検出コイル12aの環部121aを覆う面積が最も大きく、第2の検出コイル12bの環部121bと半環部122bの面積を等しく覆う位置に移動する。この位置は、回転角が33.75°である。従ってこの回転角では、検出信号S2は、絶対値が最大となる電圧(−V1)となり、検出信号S3は、ゼロとなる。
When the rotating
またさらに回転部材10が回転すると、第1の金属部材21の側面210が、励磁コイル11の辺113に一致する。この位置に到達するための回転角は、40°となる。そして、第1の金属部材21が、励磁コイル11の外に出るまで、さらに10°回転する必要があるので、回転角50°に到達した際に、検出信号S2及び検出信号S3が、共にゼロとなる。
When the rotating
回転部材10の回転角θが40°に達すると、図5(b)、図8(b)及び図8(c)に示すように、第2の金属部材22の側面220が辺112に到達する。第2の金属部材22は、第2の検出コイル対13及び第3の検出コイル対14にわたる大きさを有しているので、検出信号S4〜検出信号S7が出力される。
When the rotation angle θ of the rotating
この検出信号S4及び検出信号S6のグラフは、図8(a)に示す検出信号S2のグラフの振幅が金属部材の面積に応じて小さくなった形状を有している。この検出信号S4及び検出信号S6の最大電圧は、電圧V3及び電圧V5である。また、検出信号S5及び検出信号S7のグラフは、図8(a)に示す検出信号S3のグラフの振幅が金属部材の面積に応じて小さくなった形状を有している。この検出信号S5及び検出信号S7の最大電圧は、電圧V4及び電圧V6である。 The graph of the detection signals S 4 and the detection signal S 6 has a shape in which the amplitude of the graph of the detection signal S 2 shown in FIG. 8 (a) is reduced according to the area of the metal member. The maximum voltage of the detection signal S 4 and the detection signal S 6 is a voltage V 3 and the voltage V 5. A graph of the detection signals S 5 and the detection signal S 7 has a shape in which the amplitude of the graph of the detection signal S 3 shown in FIG. 8 (a) is reduced according to the area of the metal member. The maximum voltage of the detection signal S 5 and the detection signal S 7 is a voltage V 4 and the voltage V 6.
第2の金属部材22の側面220が辺112に到達してから反対の側面221が辺113に到達するまでの回転部材10の回転角θは、40°〜95°である。
The rotation angle θ of the
回転部材10の回転角θが85°に達すると、図5(c)及び図8(d)に示すように、第3の金属部材23の側面230が辺112に到達する。第3の金属部材23は、第4の検出コイル対15に対向するので、検出信号S8及び検出信号S9が出力される。
When the rotation angle θ of the rotating
この検出信号S8のグラフは、検出信号S2のグラフの振幅が金属部材の面積に応じて小さくなった形状を有している。この検出信号S2の最大電圧は、電圧V7である。また、検出信号S9のグラフは、検出信号S3のグラフの振幅が金属部材の面積に応じて小さくなった形状を有している。この検出信号S3の最大電圧は、電圧V8である。 The graph of the detection signal S 8, the amplitude of the graph of the detection signal S 2 has a shape having the reduced according to the area of the metal member. The maximum voltage of the detection signal S 2 is the voltage V 7. A graph of the detection signal S 9, the amplitude of the graph of the detection signal S 3 has a shape which becomes smaller in accordance with the area of the metal member. The maximum voltage of the detection signal S 3 is a voltage V 8.
第3の金属部材23の側面230が辺112に到達してから反対の側面231が辺113に到達するまでの回転部材10の回転角θは、85°〜140°である。
The rotation angle θ of the rotating
回転部材10の回転角θが130°に達すると、図6(a)、図8(a)及び図8(b)に示すように、第4の金属部材24の側面240が辺112に到達する。第4の金属部材24は、第1の検出コイル対12及び第2の検出コイル対13に対向するので、検出信号S2〜検出信号S5が出力される。
When the rotation angle θ of the rotating
第4の金属部材24の側面240が辺112に到達してから反対の側面241が辺113に到達するまでの回転部材10の回転角θは、130°〜185°である。
The rotation angle θ of the rotating
回転部材10の回転角θが175°に達すると、図6(b)及び図8(c)に示すように、第5の金属部材25の側面250が辺112に到達する。第5の金属部材25は、第3の検出コイル対14に対向するので、検出信号S6及び検出信号S7が出力される。
When the rotation angle θ of the rotating
第5の金属部材25の側面250が辺112に到達してから反対の側面251が辺113に到達するまでの回転部材10の回転角θは、175°〜230°である。
The rotation angle θ of the rotating
回転部材10の回転角θが220°に達すると、図6(c)、図8(a)及び図8(d)に示すように、第6の金属部材25(金属片26a及び金属片26b)の側面(側面260a及び側面260b)が辺112に到達する。第6の金属部材26は、第1の検出コイル対12及び第4の検出コイル対15に対向するので、検出信号S2、検出信号S3、検出信号S8及び検出信号S9が出力される。
When the rotation angle θ of the rotating
第6の金属部材26の側面(側面260a及び側面260b)が辺112に到達してから反対の側面(側面261a及び側面261b)が辺113に到達するまでの回転部材10の回転角θは、220°〜275°である。
The rotation angle θ of the rotating
回転部材10の回転角θが265°に達すると、図7(a)及び図8(b)に示すように、第7の金属部材27の側面270が辺112に到達する。第7の金属部材27は、第2の検出コイル対13に対向するので、検出信号S4及び検出信号S5が出力される。
When the rotation angle θ of the rotating
第7の金属部材27の側面270が辺112に到達してから反対の側面271が辺113に到達するまでの回転部材10の回転角θは、265°〜320°である。
The rotation angle θ of the rotating
回転部材10の回転角θが310°に達すると、図7(b)、図8(c)及び図8(d)に示すように、第8の金属部材28の側面280が辺112に到達する。第8の金属部材28は、第3の検出コイル対14及び第4の検出コイル対15に対向するので、検出信号S6〜検出信号S9が出力される。
When the rotation angle θ of the rotating
第8の金属部材28の側面280が辺112に到達してから反対の側面281が辺113に到達するまでの回転部材10の回転角θは、310°〜365°である。
The rotation angle θ of the rotating
ここで、図7(c)に示すように、隣接する金属部材(一例として、第2の金属部材22及び第3の金属部材23)が、励磁コイル11の上方に位置するような場合、検出信号S3〜検出信号S8は、ゼロではない電圧を有する。しかし、制御部40は、検出信号S3〜検出信号S8が並列的に入力するので、区別可能である。従って、制御部40は、隣接する金属部材が、励磁コイル11の上方に位置する場合であっても回転部材10の回転角を判定することが可能である。
Here, as shown in FIG. 7C, when the adjacent metal members (for example, the
また、検出コイル対は、環部や半環部の連結のパターンが異なる2つの検出コイルから構成されるので、検出コイルごとの検出信号が異なる。従って制御部40は、取得した検出信号に基づいた回転角の正確な判定が可能となる。
Moreover, since the detection coil pair is composed of two detection coils having different connection patterns of the ring portion and the half ring portion, the detection signals for the detection coils are different. Therefore, the
なお、回転検出装置1は、図1(b)の紙面における回転部材10の矢印A方向及び矢印B方向の回転角を検出することが可能である。
The
(車両LAN55との接続について)
回転検出装置1は、例えば、図4(b)に示すように、車両LAN55と電磁気的に接続されている。この車両LAN55には、表示装置6、空調装置7及びナビゲーション装置8が電磁気的に接続されている。
(About connection with vehicle LAN55)
The
なお上述の電磁気的に接続とは、導電体による接続、電磁波の一種である光による接続、及び電磁波の一種である電波による接続の少なくとも1つを用いた接続である。 Note that the above-described electromagnetic connection is a connection using at least one of a connection using a conductor, a connection using light which is a kind of electromagnetic wave, and a connection using radio wave which is a kind of electromagnetic wave.
以下では、被制御装置としての空調装置7を制御する回転検出装置1の動作について説明する。
Below, operation | movement of the
(動作)
車両5の電源が投入されると、回転検出装置1の制御部40は、交流信号S1を生成して励磁コイル11に出力する。
(Operation)
When the power of the
励磁コイル11は、供給された交流信号S1に基づいて交番磁場110を発生させる。
The
操作者が、回転部材10のノブ102を回転させると、励磁コイル11の上方に位置する金属部材に応じて、第1の検出コイル対12〜第4の検出コイル対15の少なくとも1つの検出コイル対からの検出信号が得られる。
When the operator rotates the
制御部40は、得られた検出信号に基づいて回転部材10の回転角θを判定し、判定した回転角θに基づいて操作情報S10を生成して、車両LAN55を介して空調装置7に出力する。
空調装置7は、取得した操作情報S10に基づいた機能を実行する。 Air conditioner 7 executes based on the operation information S 10 acquired functions.
(第1の実施の形態の効果)
本実施の形態に係る回転検出装置1は、少なくとも1回転分の回転操作の検出が可能でありながら検出コイルが設置される領域を360°よりも小さくすることができる。具体的には、この回転検出装置1は、第1の検出コイル12a〜第8の検出コイル15bが、同心円の周の一部に沿って配置されると共に、第1の検出コイル12a〜第8の検出コイル15bを囲むように、45°の扇形状の配置領域111を形成する励磁コイル11が配置されている。従って、回転検出装置1は、検出コイルが円周の全体に沿って配置される場合と比べて、励磁コイル11、第1の検出コイル12a〜第6の検出コイル14bが占有する面積が小さくなり、小型化することができる。
(Effects of the first embodiment)
The
また回転検出装置1は、検出コイルが円周の一部に沿って配置されるが、その一部に基づく回転角よりも大きい回転角を検出することができる。
In the
回転検出装置1は、パターンが異なる検出コイルを組み合わせた検出コイル対の2つの異なる検出信号に基づいて回転部材10の回転角を検出するので、1つのパターンの検出コイルで回転角を検出する場合と比べて、精度が向上する。例えば、検出信号が正弦波形状を有する場合、少なくとも同じ電圧に2つの回転角が対応する。しかし、この回転検出装置1は、異なる2つの検出信号に基づいて判定するので、図8(a)〜図8(d)に示すように、正弦波形状の検出信号の電圧に2つの回転角が対応しても、他の検出信号によりいずれの回転角であるのか判定が可能となり、精度が向上する。
Since the
また、回転検出装置1は、金属部材が複数の検出コイル対を覆うように設けられているので、複数の検出コイル対の組み合わせで回転角θを判定することができる。回転検出装置1は、複数の検出コイル対の組み合わせで回転角θを判定することで、検出コイル対の組み合わせを用いない場合と比べて、検出コイル対の数が少なくなると共に、励磁コイル11の中心角θ3が小さくなり小型化することができる。
In addition, since the
なお変形例として、制御部40は、取得した検出信号をそれぞれ記憶し、記憶された検出信号に基づいて、回転部材10の矢印A方向及び矢印B方向の360°以上の回転角を検出するように構成されても良い。
As a modification, the
[第2の実施の形態]
第2の実施の形態は、金属部材の組み合わせが第1の実施の形態と異なっている。
[Second Embodiment]
The second embodiment is different from the first embodiment in the combination of metal members.
図9は、第2の実施の形態に係る回転検出装置の金属部材の配置を説明するための回転部材の裏面図である。図10(a)は、第2の実施の形態に係る回転検出装置の第1の検出コイル対から出力される検出信号のグラフであり、図10(b)は、第2の検出コイル対から出力される検出信号のグラフであり、図10(c)は、第3の検出コイル対から出力される検出信号のグラフであり、図10(d)は、第4の検出コイル対から出力される検出信号のグラフである。なお、以下の実施の形態において、第1の実施の形態と同じ機能及び構成を有する部分は、第1の実施の形態と同じ符号を付し、説明は省略するものとする。 FIG. 9 is a rear view of the rotating member for explaining the arrangement of the metal members of the rotation detecting device according to the second embodiment. FIG. 10A is a graph of a detection signal output from the first detection coil pair of the rotation detection device according to the second embodiment, and FIG. 10B is a graph from the second detection coil pair. FIG. 10C is a graph of the detection signal output from the third detection coil pair, and FIG. 10D is a graph of the detection signal output from the fourth detection coil pair. It is a graph of a detection signal. In the following embodiments, portions having the same functions and configurations as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the first embodiment, and description thereof is omitted.
本実施の形態の回転検出装置1は、図9に示すように、第1の金属部材21a〜第8の金属部材28aが、回転部材10の裏面101bに45°ピッチで配置されている。
In the
第1の金属部材21aは、図9、図10(a)及び図10(b)に示すように、第1の検出コイル対12及び第2の検出コイル対13に対向する位置に配置されると共に、第1の検出コイル対12及び第2の検出コイル対13にまたがる形状を有している。
The
第2の金属部材22aは、図9、図10(c)及び図10(d)に示すように、第3の検出コイル対14及び第4の検出コイル対15に対向する位置に配置されると共に、第3の検出コイル対14及び第4の検出コイル対15にまたがる形状を有している。
The
第3の金属部材23aは、図9及び図10(a)に示すように、第1の検出コイル対12に対向する位置に配置されると共に、第1の検出コイル対12に対応した形状を有している。
As shown in FIGS. 9 and 10A, the
第4の金属部材24aは、図9、図10(b)及び図10(c)に示すように、第2の検出コイル対13及び第3の検出コイル対14に対向する位置に配置されると共に、第2の検出コイル対13及び第3の検出コイル対14にまたがる形状を有している。
The
第5の金属部材25aは、図9に示すように、金属片25b及び金属片25cを備えている。金属片25bは、第1の検出コイル対12に対向する位置に配置されると共に、第1の検出コイル対12に対応する形状を有している。また、金属片25cは、第4の検出コイル対15に対向する位置に配置されると共に、第4の検出コイル対15に対応した形状を有している。
As shown in FIG. 9, the
第6の金属部材26cは、図9及び図10(b)に示すように、第2の検出コイル対13に対向する位置に配置されると共に、第2の検出コイル対13に対応する形状を有している。
As shown in FIGS. 9 and 10B, the
第7の金属部材27aは、図9に示すように、金属片27b及び金属片27cを備えている。金属片27bは、第1の検出コイル対12に対向する位置に配置されると共に、第1の検出コイル対12に対応する形状を有している。また、金属片27cは、第3の検出コイル対14に対向する位置に配置されると共に、第3の検出コイル対14に対応する形状を有している。
As shown in FIG. 9, the
第8の金属部材28aは、図9及び図10(d)に示すように、第4の検出コイル対15に対向する位置に配置されると共に、第4の検出コイル対15に対応する形状を有している。
As shown in FIGS. 9 and 10D, the
回転検出装置1は、図10(a)〜図10(d)に示すように、隣接する金属部材が同じ検出コイル対に対向すると、検出信号が重なり合って回転角θの判定が困難となるので、隣接する金属部材が同じ検出コイルに対向しないように配置される。
As shown in FIGS. 10 (a) to 10 (d), in the
(効果)
本実施の形態の回転検出装置1は、検出信号の振幅が大きい金属部材を中心に配置しているので、判定が容易となる。
(effect)
Since the
なお変形例として、上述の検出コイルは、環部及び半環部が曲線形状であったが、矩形状であっても良い。 As a modification, the above-described detection coil has a curved shape in the ring portion and the semi-ring portion, but may have a rectangular shape.
他の変形例として、金属部材が基体3に、検出コイル及び励磁コイルが回転部材10に、配置されても良い。
As another modification, the metal member may be disposed on the
上述の実施の形態における回転検出装置1は、操作による回転部材の回転を検出するように構成されたがこれに限定されず、一例として、駆動されたシャフト等の回転を検出するように構成されても良い。
The
以上述べた少なくとも1つの実施の形態の回転検出装置1によれば、少なくとも1回転分の回転操作の検出が可能でありながら検出コイルが設置される領域を360°よりも小さくすることが可能となる。
According to the
上述の実施の形態及び変形例に係る回転検出装置1は、例えば、制御部40の機能の一部又は全部が、コンピュータが実行するプログラム、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)及びFPGA(Field Programmable Gate Array)等によって実現されても良い。
In the
なお、ASICとは、特定用途向け集積回路であり、FPGAとは、プログラミングすることができるLSI(大規模集積回路:Large Scale Integration)である。 The ASIC is an application specific integrated circuit, and the FPGA is an LSI (Large Scale Integration) that can be programmed.
以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。また、これら実施の形態及び変形例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態及び変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 As mentioned above, although some embodiment and modification of this invention were demonstrated, these embodiment and modification are only examples, and do not limit the invention based on a claim. These novel embodiments and modifications can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, changes, and the like can be made without departing from the scope of the present invention. In addition, not all combinations of features described in these embodiments and modifications are necessarily essential to the means for solving the problems of the invention. Furthermore, these embodiments and modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1…回転検出装置、3…基体、5…車両、6…表示装置、7…空調装置、8…ナビゲーション装置、9…手、10…回転部材、11…励磁コイル、12〜15…第1の検出コイル対〜第4の検出コイル対、12a…第1の検出コイル、12b…第2の検出コイル、13a…第3の検出コイル、13b…第4の検出コイル、14a…第5の検出コイル、14b…第6の検出コイル、15a…第7の検出コイル、15b…第8の検出コイル、16…検出コイル群、21〜28…第1の金属部材〜第8の金属部材、21a〜25a…第1の金属部材〜第5の金属部材、25b…金属片、25c…金属片、26a…金属片、26b…金属片、26c…第6の金属部材、27a…第7の金属部材、27b…金属片、27c…金属片、28a…第8の金属部材、30…表面、31…裏面、40…制御部、50…センターコンソール、55…車両LAN、60…表示画面、61…表示画像、100…回転軸、101…基部、101a…表面、101b…裏面、102…ノブ、105…回転中心、110…交番磁場、111…配置領域、112…辺、113…辺、115…交点、116〜119…第1の円〜第4の円、120a…環部、120b…半環部、121a…環部、121b…環部、122b…半環部、130a…環部、130b…半環部、131a…環部、131b…環部、132b…半環部、140a…環部、140b…半環部、141a…環部、141b…環部、142b…半環部、150a…環部、150b…半環部、151…側面、151a…環部、151b…環部、152…側面、152b…半環部、200…外円、201…内円、202…外円、203…内円、204…外円、205…内円、206…外円、207…内円、210…側面、211…側面、220…側面、221…側面、230…側面、231…側面、240…側面、241…側面、250…側面、251…側面、260a…側面、260b…側面、261a…側面、261b…側面、270…側面、271…側面、280…側面、281…側面
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記回転部材に対向する基体に配置され、供給された交流信号に基づいた交番磁場を生成する励磁コイルと、
前記励磁コイルに囲まれた領域内であると共に前記回転軸と前記基体との交点を中心とした同心円のそれぞれの周の一部に沿って配置された検出コイルからなる検出コイル群と、
前記回転部材の径方向に配置され、前記検出コイル群の複数の検出コイルに対向する形状を有し、対向する前記複数の検出コイルに作用する前記交番磁場を変化させる第1の交番磁場変化部と、
前記回転部材の前記第1の交番磁場変化部とは異なる径方向に配置され、前記検出コイル群の1つの検出コイルに対向する形状を有し、対向する前記1つの検出コイルに作用する前記交番磁場を変化させる第2の交番磁場変化部と、
を備えた回転検出装置。 A rotating member that rotates about a rotation axis;
An exciting coil that is disposed on the substrate facing the rotating member and generates an alternating magnetic field based on the supplied AC signal;
A detection coil group consisting of detection coils that are located in a region surrounded by the excitation coil and arranged along a part of the circumference of each concentric circle centering on the intersection of the rotating shaft and the base;
A first alternating magnetic field changing unit that is arranged in the radial direction of the rotating member, has a shape that faces a plurality of detection coils of the detection coil group, and changes the alternating magnetic field that acts on the plurality of opposing detection coils. When,
The alternating member that is arranged in a radial direction different from the first alternating magnetic field changing portion of the rotating member, has a shape that faces one detection coil of the detection coil group, and acts on the one detection coil that faces the other. A second alternating magnetic field changing section for changing the magnetic field;
Rotation detection device with
請求項1に記載の回転検出装置。 The first alternating magnetic field changing unit and the second alternating magnetic field changing unit are formed based on a circle centering on an intersection between the rotation surface on which the alternating magnetic field changing unit is arranged and the rotation axis. Having a shape surrounded by a sector having a predetermined center angle and a region outside the circle centered on the intersection and having a different radius from the circle,
The rotation detection device according to claim 1.
請求項1又は2に記載の回転検出装置。 The detection coil that is paired with the detection coil is provided on the base body while being laminated while maintaining insulation.
The rotation detection device according to claim 1 or 2.
請求項3に記載の回転検出装置。 The detection coil and the pair of detection coils have different shapes, and have a line-symmetric shape with respect to an axis of symmetry passing through the intersection.
The rotation detection device according to claim 3.
請求項3又は4に記載の回転検出装置。 The detection coil has a shape in which two first ring portions having a ring shape are connected, and areas of regions surrounded by the first ring portions are substantially equal to each other,
The rotation detection device according to claim 3 or 4.
請求項5に記載の回転検出装置。 The pair of detection coils includes a second ring portion having a ring shape, and two half-ring portions obtained by cutting the second ring portion in a radial direction of the concentric circle, and the second ring portion is The area of the region surrounded by the second ring portion and the area of two regions surrounded by the half ring portion have shapes connected as centers, and the area of the first ring of the corresponding detection coil Substantially equal to the area of two of the annulus,
The rotation detection device according to claim 5.
請求項3乃至6のいずれか1項に記載の回転検出装置。 A determination unit that determines a rotation angle of the rotating member based on a first detection signal acquired from the detection coil and a second detection signal acquired from the pair of detection coils;
The rotation detection device according to any one of claims 3 to 6.
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