JP2024043825A - 回転角検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転角度を検出する構成を冗長化させる場合に、装置の大型化を抑制可能な回転角検出装置を提供する。【解決手段】この回転角検出装置１００は、検出コイル４０および検出コイル５０を含み、回転体１０の回転による磁界の変化を検出する検出部２０と、検出部２０の検出コイル４０および検出コイル５０がコイルパターンとして形成されている基板７０と、を備える。そして、検出部２０の検出コイル４０および検出コイル５０の各々は、回転体１０の回転角度を取得するために検出された磁界の変化を示す検出結果を別個に出力する。【選択図】図２

Description

本発明は、回転角検出装置に関する。

従来、回転角検出装置が知られている（たとえば、特許文献１および特許文献２参照）。

上記特許文献１には、角度センサが複数設けられているモータ駆動システムが記載されている。複数の角度センサの各々は、電気自動車の車輪を駆動するモータのステータとロータとの間の相対回転角度を検出する。また、上記特許文献１では、角度センサとして、複数のコイルが設けられた角度センサであるレゾルバを用いる例が記載されている。そして、複数の角度センサは、モータの回転軸に沿う方向に並べて配置されている。また、上記特許文献１に記載のモータ駆動システムは、角度センサの検出する相対回転角度に基づいてモータの回転を制御するコントローラを備える。このコントローラは、複数の角度センサのうちの１つを選択して作動させるとともに、作動中の角度センサの異常が判断された場合に、複数の角度センサのうちの他の１つの角度センサに作動を切り替える。すなわち、上記特許文献１に記載のモータ駆動システムでは、回転角度を検出する構成の冗長化のために複数の角度センサが設けられている。

また、上記特許文献２には、コイルが形成されたプリント基板を備える回転角度検出センサが記載されている。この回転角度検出センサは、モータの回転軸であるシャフトと一体的に回転する回転板を備えている。そして、プリント基板は、回転板に対向するように配置されている。プリント基板に形成されたコイルは、基板の主表面に沿うように巻回されている。また、このコイルは、回転板の回転による磁界を受信して誘導電流を出力する回転角検出用のコイルを含む。上記特許文献２に記載の回転角度検出センサは、回転角検出用のコイルに生じる誘導電流をセンサＩＣにより検知することによって、回転角度の情報を外部に出力する。

特許第５４８１２３６号公報 特開２０２１－７１３４０号公報

ここで、上記特許文献１に記載のモータ駆動システムのように、回転角度を取得するための構成を冗長化させる場合には、モータの回転軸線方向に複数の角度センサを配置する必要がある。そのため、装置の回転軸線方向における大きさが大きくなるため、装置が大型化する。また、上記特許文献２には記載されていないが、上記特許文献２に記載の回転角度検出センサを冗長化する場合にも、各々コイルが形成された複数のプリント基板をモータの回転軸線方向に重ねて配置する必要があるため、装置が基板の厚み方向（回転軸線方向）に大型化すると考えられる。そのため、回転角度を検出する構成を冗長化させる場合に、装置の大型化を抑制することが望まれている。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、回転角度を検出する構成を冗長化させる場合に、装置の大型化を抑制可能な回転角検出装置を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の一の局面における回転角検出装置は、第１検出コイルおよび第２検出コイルを含み、回転体の回転による磁界の変化を検出する検出部と、検出部の第１検出コイルおよび第２検出コイルがコイルパターンとして形成されている基板と、を備え、検出部の第１検出コイルおよび第２検出コイルの各々は、回転体の回転角度を取得するために検出された磁界の変化を示す検出結果を別個に出力する。

この発明の一の局面による回転角検出装置では、上記のように、検出部の第１検出コイルおよび第２検出コイルがコイルパターンとして形成されている基板を備える。そして、検出部の第１検出コイルおよび第２検出コイルの各々は、回転体の回転角度を取得するために検出された磁界の変化を示す検出結果を別個に出力する。これにより、回転体の回転による磁界の変化を示す検出結果を別個に出力する第１検出コイルおよび第２検出コイルが、共通の基板に配置されているので、第１検出コイルおよび第２検出コイルの各々を別個の基板に配置する場合と異なり、基板同士を接続する配線などを設ける必要を無くすことができる。そのため、第１検出コイルおよび第２検出コイルを、共通の基板に配置することによって、装置の大型化を抑制することができる。その結果、回転角度を検出する構成を冗長化させる場合に、装置の大型化を抑制することができる。

上記一の局面による回転角検出装置において、好ましくは、第１検出コイルおよび第２検出コイルは、互いに積層されたコイルパターンとして基板に形成されている。

このように構成すれば、１つの層の導体が形成された基板を複数重ねて配置するよりも、共通の基板に複数の導体を積層するほうが、基板の厚み方向の大きさを小さくすることができるので、共通の基板に第１検出コイルおよび第２検出コイルを互いに積層するように配置することによって、装置の大型化を効果的に抑制することができる。

この場合、好ましくは、検出部は、交流電流が流されることにより回転体に磁界を印加する第１励磁コイルおよび第２励磁コイルを含み、第１励磁コイルおよび第２励磁コイルの各々は、基板の主表面に沿って複数回巻回されたコイルパターンとして基板に形成されており、第１励磁コイルは、自身のコイルパターンを形成する導体同士の離間距離よりも大きい距離だけ第１検出コイルから離間した状態で基板に形成されており、第２励磁コイルは、自身のコイルパターンを形成する導体同士の離間距離よりも大きい距離だけ第２検出コイルから離間した状態で基板に形成されている。

このように構成すれば、互いに積層されて配置されている第１検出コイルと第２検出コイルとの両方から、第１励磁コイルおよび第２励磁コイルを離間して配置することができる。そのため、回転体に磁界を印加するために交流電流が流れる第１励磁コイルおよび第２励磁コイルから、第１検出コイルおよび第２検出コイルに対してリーク電流が流れることを抑制することができる。その結果、第１励磁コイルおよび第２励磁コイルの各々からのリーク電流に起因して回転角度の検出の精度が低下することを抑制することができる。

上記第１検出コイルおよび第２検出コイルが互いに積層されたコイルパターンとして基板に形成されている回転角検出装置において、好ましくは、検出部は、交流電流が流されることにより回転体に磁界を印加する第１励磁コイルおよび第２励磁コイルを含み、第１検出コイルおよび第２検出コイルの各々と、第１励磁コイルおよび第２励磁コイルの各々とは、基板の主表面に沿って複数回巻回されたコイルパターンとして基板に形成されており、第１検出コイルおよび第２検出コイル同士と、第１励磁コイルおよび第２励磁コイル同士との少なくとも一方は、基板の主表面に直交する方向から見て、コイルパターンが互いにずれた状態で互い違いに積層されて配置されるように基板に形成されている。

ここで、基板の主表面に直交する方向から見て、コイルパターンの導体同士を重なり合わせるように配置した場合、重なり合った導体同士がコンデンサとして機能することに起因してリーク電流が生じる。これを考慮して、本発明では、第１検出コイルおよび第２検出コイル同士と、第１励磁コイルおよび第２励磁コイル同士との少なくとも一方を互い違いに積層することによって、第１検出コイルおよび第２検出コイル同士の間でリーク電流が発生することと、第１励磁コイルおよび第２励磁コイル同士の間でリーク電流が発生することとの少なくとも一方を抑制することができる。その結果、第１検出コイルおよび第２検出コイル同士の間と、第１励磁コイルおよび第２励磁コイル同士の間との少なくとも一方のリーク電流に起因して回転角度の検出の精度が低下することを抑制することができる。

この場合、好ましくは、第１検出コイルおよび第２検出コイル同士と、第１励磁コイルおよび第２励磁コイル同士との両方が、基板の主表面に直交する方向から見て、コイルパターンが互いにずれた状態で互い違いに配置されるように基板に形成されている。

このように構成すれば、第１検出コイルおよび第２検出コイル同士の間と、第１励磁コイルおよび第２励磁コイル同士の間との両方においてリーク電流が生じることを抑制することができるので、回転角度の検出の精度が低下することをより抑制することができる。

上記第１検出コイルおよび第２検出コイルが互いに積層されたコイルパターンとして基板に形成されている回転角検出装置において、好ましくは、第１検出コイルは、基板の主表面に交差する方向の一方側に形成された表側第１検出コイルと、他方側に形成された裏側第１検出コイルとを有し、第２検出コイルは、基板の主表面に交差する方向の一方側に形成された表側第２検出コイルと、他方側に形成された裏側第２検出コイルとを有し、基板の主表面の一方側から、表側第１検出コイル、表側第２検出コイル、裏側第１検出コイル、および、裏側第２検出コイルの順に積層されている。

このように構成すれば、基板の主表面の一方側から、表側第１検出コイル、表側第２検出コイル、裏側第１検出コイル、および、裏側第２検出コイルの順に積層されているため、表側と裏側との２つの第１検出コイルと、表側と裏側との２つの第２検出コイルとを交互に積層することにより、検出対象である回転体に対して、第１検出コイルと第２検出コイルとにおいて配置位置が偏った状態となることを抑制することができる。そのため、第１検出コイルと第２検出コイルとの回転角度を検出する構成を冗長化させる場合に、検出結果に偏りが生じることを抑制することができる。

なお、上記一の局面による回転角検出装置において、以下のような構成も考えられる。

（付記項１）
上記第１検出コイルおよび第２検出コイルが互いに積層されたコイルパターンとして基板に形成されている回転角検出装置において、検出部は、交流電流が流されることにより回転体に磁界を印加する第１励磁コイルおよび第２励磁コイルを含み、基板は、回転体の回転軸の延びる方向の一方側において、回転体に対向するように配置されているとともに、回転体の回転の周方向に沿うように湾曲した扇形の板状であって、第１検出コイルおよび第２検出コイルの各々は、基板において、周方向に沿って複数並べて形成されており、第１励磁コイルは、基板において、複数の第１検出コイルをまとめて取り囲むコイルパターンとして形成されており、第２励磁コイルは、基板において、複数の第２検出コイルをまとめて取り囲むコイルパターンとして形成されている。

このように構成すれば、第１検出コイルおよび第２検出コイルの各々が回転体の回転の周方向に沿って複数並べて形成されているため、周方向に沿って並べて配置されている複数の第１検出コイルの各々と、複数の第２検出コイルの各々とにおいて、回転体の回転による磁界の変化を、回転に合わせて順次検出することができる。その結果、第１検出コイルと第２検出コイルとを複数並べて配置することによって、回転角度の検出精度を向上させることができる。

（付記項２）
また、上記一の局面による回転角検出装置において、第１検出コイルおよび第２検出コイルの各々は、回転体の回転による磁界の変化を、電磁誘導により検出する誘導型センサを構成する。

このように構成すれば、第１検出コイルおよび第２検出コイルの各々が誘導型センサを構成する場合にも、誘導型センサを構成する第１検出コイルと第２検出コイルとを共通の基板に配置することによって、装置の大型化を抑制することができる。

一実施形態による回転角検出装置が設けられたモータ制御システムの構成を示した模式図である。 一実施形態の回転角検出装置の構成を示したブロック図である。 検出部が配置された基板と回転体との天面図である。 検出コイルと励磁コイルとの配置を説明するための模式的な天面図である。 １つの検出コイルの構成を説明するための斜視図である。 図３のＶＩ－ＶＩ線に沿った断面図である。 図６の断面図の部分拡大図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１～図７を参照して、本実施形態による回転角検出装置１００の構成について説明する。

（モータ制御システム）
図１に示すように、回転角検出装置１００は、車両の走行用の駆動源、パワーウインドウ、スライドドア、および、シフトバイワイヤなどに用いられるモータ１０１の回転角度を検出するように構成されている。モータ１０１は、ステータ（図示せず）、ロータ（図示せず）およびシャフト１０１ａを含む。

モータ１０１は、ＥＣＵ１０２（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）による制御によって動作する。ＥＣＵ１０２は、回転角検出装置１００により検出されたモータ１０１のシャフト１０１ａの回転角度を示す信号である回転角信号に基づいて、モータ１０１の駆動をフィードバック制御する。ＥＣＵ１０２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などのプロセッサと、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などを含む記憶部とを有している。回転角検出装置１００、モータ１０１、および、ＥＣＵ１０２によってモータ制御システムが構成されている。

（回転角検出装置の構成）
図１および図２に示すように、回転角検出装置１００は、回転体１０と、検出部２０とを備えている。回転角検出装置１００では、回転体１０、および、検出部２０により、シャフト１０１ａの回転角度を検出するためのインダクティブセンサ（電磁誘導センサ）が構成されている。インダクティブセンサは、回転体１０の回転による磁界の変化を、電磁誘導により検出する誘導型センサである。

回転体１０は、シャフト１０１ａとともに一体的に回転するように構成されている。シャフト１０１ａは、Ｚ方向に沿って延びるモータ１０１の回転軸である。回転体１０は、シャフト１０１ａに取り付けられている。回転体１０は、金属などの磁性体により構成された板状の部材である。回転体１０の外周縁部は、山部と谷部とを交互に繰り返す正弦波形状（図３参照）を有するように構成されている。回転体１０では、山部と谷部とが４つずつ設けられている。

図２に示すように、検出部２０は、励磁コイル３１、励磁コイル３２、検出コイル４０、検出コイル５０、センサ回路部６１、および、センサ回路部６２を含む。検出部２０は、回転体１０の回転による磁界の変化を検出する。すなわち、検出部２０は、磁界の変化に基づいてシャフト１０１ａの回転角度を検出する。本実施形態では、検出部２０において、励磁コイル３１、検出コイル４０、および、センサ回路部６１によって、回転角度を検出する第１のインダクティブセンサである第１検出部２１が構成されており、励磁コイル３２、検出コイル５０、および、センサ回路部６２によって、第２のインダクティブセンサである第２検出部２２が構成されている。すなわち、本実施形態の回転角検出装置１００では、回転角度を検出する構成である検出部２０が冗長化されている。検出部２０は、基板７０に配置されている。基板７０は、第１検出部２１および第２検出部２２が配置された共通の基板である。なお、励磁コイル３１および励磁コイル３２は、それぞれ、特許請求の範囲における「第１励磁コイル」および「第２励磁コイル」の一例である。また、検出コイル４０および検出コイル５０は、それぞれ、特許請求の範囲における「第１検出コイル」および「第２検出コイル」の一例である。

励磁コイル３１および励磁コイル３２は、シャフト１０１ａの回転角度を検出するための交流磁界を発生させるように構成されている。具体的には、励磁コイル３１は、センサ回路部６１から供給された交流電力により励磁するように構成されている。また、励磁コイル３２は、センサ回路部６２から供給された交流電力により励磁するように構成されている。励磁した励磁コイル３１および励磁コイル３２の各々は、交流電流が流されることにより回転体１０の回転の回転軸線方向（Ｚ方向）に振動する磁界（交流磁界）を発生させるように構成されている。励磁コイル３１および励磁コイル３２は、回転体１０に向けて発生させた磁界を印加する。

回転角検出装置１００は、励磁コイル３１および励磁コイル３２によって発生させた交流磁界を回転体１０に印加することによって、回転体１０に渦電流を発生させる。検出コイル４０および検出コイル５０において、この回転体１０の渦電流により生じた磁界により誘導電流が流れる。検出コイル４０および検出コイル５０に流れる誘導電流が、それぞれ、センサ回路部６１およびセンサ回路部６２に検出結果として出力される。すなわち、本実施形態では、検出コイル４０および検出コイル５０の各々は、回転体１０の回転角度を取得するために検出された磁界の変化を示す検出結果を別個に出力する。センサ回路部６１およびセンサ回路部６２の各々において、取得された検出結果に基づいて回転角度を示す回転角信号が生成される。回転角検出装置１００は、センサ回路部６１およびセンサ回路部６２の各々において別個に生成された回転角信号をＥＣＵ１０２に出力する。

（検出部の構成の詳細）
図３に示すように、検出部２０が配置されている基板７０は、回転体１０の回転軸の延びる方向の一方側（Ｚ１方向側）において、回転体１０に対向するように配置されている。基板７０は、回転体１０の回転の周方向に沿うように湾曲した扇形の板状である。基板７０は、たとえば、プリント基板である。

基板７０において、検出部２０の励磁コイル３１、励磁コイル３２、検出コイル４０、および、検出コイル５０が、コイルパターンとして形成されている。すなわち、励磁コイル３１、励磁コイル３２、検出コイル４０、および、検出コイル５０は、基板７０において導体パターンとして形成されている。励磁コイル３１、励磁コイル３２、検出コイル４０、および、検出コイル５０の各々は、基板７０の主表面に沿って複数回巻回されたコイルパターンとして、基板７０に形成されている。また、励磁コイル３１および励磁コイル３２は、基板７０においてＺ方向に沿って互いに積層されたコイルパターンとして形成されている。そして、検出コイル４０および検出コイル５０も同様に、Ｚ方向に沿って互いに積層されたコイルパターンとして基板７０に形成されている。また、検出コイル４０および検出コイル５０の各々は、基板７０において、周方向に沿って複数並べて形成されている。

図２および図３に示すように、検出コイル４０は、４つの検出コイル４１、検出コイル４２、検出コイル４３、および、検出コイル４４を含む。同様に、検出コイル５０は、４つの検出コイル５１、検出コイル５２、検出コイル５３、および、検出コイル５４を含む。励磁コイル３１は、基板７０において、複数の検出コイル４０（検出コイル４１～４４）を円弧状にまとめて取り囲むコイルパターンとして形成されている。励磁コイル３２は、基板７０において、複数の検出コイル５０（検出コイル５１～５４）を円弧状にまとめて取り囲むコイルパターンとして形成されている。

図４に示すように、４つの検出コイル４１、検出コイル４２、検出コイル４３、および、検出コイル４４は、励磁コイル３１にまとめて取り囲まれた状態において、この順に円弧状に並んで配置されている。そして、検出コイル４１と検出コイル４３とは、コイルパターンの巻回する方向が互いに異なる。また、検出コイル４２と検出コイル４４とは、コイルパターンの巻回する方向が互いに異なる。なお、図示は省略するが、４つの検出コイル５１、検出コイル５２、検出コイル５３、および、検出コイル５４は、それぞれ、検出コイル４１、検出コイル４２、検出コイル４３、および、検出コイル４４と同じ方向にコイルパターンが巻回されている。そして、検出コイル４１および検出コイル４３は、互いに直列に接続されている。また、検出コイル４２および検出コイル４４は互いに直列に接続されている。同様に、検出コイル５１および検出コイル５３は互いに直列に接続されており、検出コイル５２および検出コイル５４は互いに直列に接続されている。すなわち、検出コイル４０および検出コイル５０の各々において、巻回する方向が互いに異なるコイル同士が直列に接続されている。

また、図５に示すように、１つの検出コイル４１は、基板７０の主表面に交差する方向である厚み方向の一方側（Ｚ１方向側）に形成された部分４１ａと、他方側（Ｚ２方向側）に形成された部分４１ｂとを有する。部分４１ａでは、内側に向かって時計回りに巻回されたコイルパターンが形成されている。また、部分４１ｂでは、内側に向かって反時計回りに巻回されたコイルパターンが形成されている。すなわち、検出コイル４１は、基板７０のＺ１方向側とＺ２方向側との２層に渡って互いに巻回する方向が異なる２つの部分を有する。部分４１ａおよび部分４１ｂは、巻回されたコイルパターンの中心付近で互いに接続されている。すなわち、検出コイル４１では、コイルパターンの中心付近において、基板７０を厚み方向（Ｚ方向）に貫通する導体が設けられている。部分４１ａと部分４１ｂとは、互いに巻回する方向が異なるものの、中心部分同士が接続されることにより同じ極性となるように接続されている。なお、部分４１ａのコイルパターンの外周部分にも基板７０を厚み方向（Ｚ方向）に貫通する導体が設けられている。検出コイル４０では、基板７０のＺ２方向側の部分４１ｂが形成されている層において、検出コイル４１から検出コイル４３に接続されるように導体が延びている。なお、部分４１ａおよび部分４１ｂは、それぞれ、特許請求の範囲における「表側第１検出コイル」および「裏側第１検出コイル」の一例である。

検出コイル４２、検出コイル４３、および、検出コイル４４は、検出コイル４１と同様に、基板７０のＺ１方向側とＺ２方向側との２層に渡って互いに巻回する方向が異なる２つの部分を有する。検出コイル５１～５４も、それぞれ、検出コイル４１～４４と同様である。たとえば、検出コイル５１は、基板７０の主表面に交差する方向である厚み方向の一方側（Ｚ１方向側）に形成された部分５１ａ（図６参照）と、他方側（Ｚ２方向側）に形成された部分５１ｂ（図６参照）とを有する。なお、部分５１ａおよび部分５１ｂは、それぞれ、特許請求の範囲における「表側第２検出コイル」および「裏側第２検出コイル」の一例である。

〈検出コイルによる検出原理〉
検出コイル４１～４４の各々および検出コイル５１～５４の各々と、励磁コイル３１および励磁コイル３２とは、励磁コイル３１および励磁コイル３２から回転体１０に向けて発生させた磁界により、磁気的に結合している。これにより、４つの検出コイル４１～４４の各々と４つの検出コイル５１～５４の各々とにおいて、回転体１０との互いの間隔の変化に伴う磁界の強さの変化に基づいて、互いに異なる交流の誘導電流が流れる。検出コイル４１～４４による磁界の検出と、検出コイル５１～５４による磁界の検出とは、同様の原理であるため、以下の説明では検出コイル４１～４４による検出について説明して、検出コイル５１～５４による検出の説明は省略する。

回転角検出装置１００では、回転体１０の回転により、検出コイル４１～４４のうちのいずれかと回転体１０の山部の部分との間隔が近づいた場合、間隔が近づいた検出コイル４１～４４を近接コイルとすると、近接コイルと回転体１０との対向する面積が大きくなる。そのため、回転体１０に生じている渦電流に起因する磁束の検出が近接コイルにおいて強くなるので、近接コイルにおける誘導電流が大きくなる。また、検出コイル４１～４４のうちのいずれかと回転体１０の山部の部分との間隔が遠くなった場合、間隔が遠くなった検出コイル４１～４４を離間コイルとすると、離間コイルと回転体１０との対向する面積が小さくなる。そのため、回転体１０に生じている渦電流に起因する磁束の検出が離間コイルにおいて弱くなるので、近接コイルにおける誘導電流が小さくなる。このように、検出コイル４１～４４の各々により、励磁コイル３１および励磁コイル３２により発生した磁界の変化が検出される。

ここで、励磁コイル３１および励磁コイル３２は、回転体１０の外周縁部の正弦波の１周期分よりも大きい距離に渡って、周方向に沿って円弧状に延びるように配置されている。すなわち、励磁コイル３１および励磁コイル３２は、回転体１０の外周縁部の少なくとも一つの山部と少なくとも一つの谷部とをまとめて取り囲むように配置されている。また、互いに直列に接続されている検出コイル４１および４３同士と、検出コイル４２および４４同士とは、回転体１０の外周縁部の正弦波の０．５周期分ずれた位置に配置されている。互いに直列に接続されている検出コイル４１および４３同士と、検出コイル４２および４４同士とは、互いにコイルパターンが巻回される方向が逆向きであるため、０．５周期分ずれた位置に配置することによって、検出される誘導電流のノイズを低減するとともに感度を強めることができる。なお、検出コイル４１～４４の各々における感度を揃えるために、周方向の外側に配置されている検出コイル４１および４４に比べて、周方向の内側に配置されている検出コイル４２および４３の方が、コイルパターンの巻き数が多い。検出コイル５１～５４においても同様に、コイルパターンの巻き数が互いに異なる。

（検出コイルおよび励磁コイルの配置の詳細）
図６および図７に示すように、励磁コイル３１は、基板７０において、部分４１ａと共通のＺ１方向側の層に形成されている。励磁コイル３２は、同様に部分５１ａと共通のＺ１方向側の層に形成されている。すなわち、検出部２０において、基板７０の厚み方向の一方側（Ｚ１方向側）に、励磁コイル３１および励磁コイル３２が設けられている。なお、複数の検出コイル４０の各々同士および複数の検出コイル５０の各々同士を接続する導体は、基板７０の厚み方向の他方側（Ｚ２方向側）の部分４１ｂおよび部分５１ｂと共通の層に設けられているため、励磁コイル３１および励磁コイル３２が設けられている層とは異なる層に形成されている。図６および図７では、検出コイル４０および検出コイル５０のうちの検出コイル４１および検出コイル５１を図示しているが、検出コイル４２～４４および検出コイル５２～５４においても同様である。

本実施形態では、基板７０の主表面の一方側（Ｚ１方向側）から、検出コイル４１の部分４１ａ、検出コイル５１の部分５１ａ、検出コイル４１の部分４１ｂ、そして、検出コイル５１の部分５１ｂが、この順に配置されている。また、励磁コイル３１および励磁コイル３２が、Ｚ１方向側からこの順に配置されている。したがって、励磁コイル３１から検出コイル４１の部分４１ａおよび部分４１ｂの各々までの距離は、励磁コイル３２から検出コイル５１の部分５１ａおよび部分５１ｂの各々までの距離と、略等しい大きさである。検出コイル４２～４４および検出コイル５２～５４も同様の配置順である。

そして、図７に示すように、本実施形態では、励磁コイル３１は、自身のコイルパターンを形成する導体同士の離間距離Ｄ１よりも大きい距離Ｄ２だけ検出コイル４１から離間した状態で基板７０に形成されている。すなわち、検出コイル４１の部分４１ａのコイルパターンの最も外側の導体から励磁コイル３１のコイルパターンの最も内側の導体までの基板７０の主表面に沿う距離Ｄ２が、励磁コイル３１の導体同士の離間距離Ｄ１よりも大きい。同様に、励磁コイル３２は、自身のコイルパターンを形成する導体同士の離間距離Ｄ３よりも大きい距離Ｄ４だけ検出コイル５１から離間した状態で基板７０に形成されている。すなわち、検出コイル５１の部分５１ａのコイルパターンの最も外側の導体から励磁コイル３２のコイルパターンの最も内側の導体までの基板７０の主表面に沿う距離Ｄ４が、励磁コイル３２の導体同士の離間距離Ｄ３よりも大きい。

なお、励磁コイル３１の導体同士の離間距離Ｄ１と、励磁コイル３２の導体同士の離間距離Ｄ３とは、互いに略等しい大きさである。また、距離Ｄ２および距離Ｄ４も互いに略等しい大きさである。たとえば、導体同士の離間距離Ｄ１およびＤ３は、約０．２ｍｍである。また、距離Ｄ２および距離Ｄ４は、離間距離Ｄ１およびＤ３の２倍以上である約０．４ｍｍ以上である。また、検出コイル４０の各々の導体同士の離間距離Ｄ５、および、検出コイル５０の各々の導体同士の離間距離Ｄ６は、励磁コイル３１の導体同士の離間距離Ｄ１、および、励磁コイル３２の導体同士の離間距離Ｄ３と略等しい大きさである。

また、励磁コイル３１のコイルパターンを形成する導体の幅Ｗ１と、励磁コイル３２のコイルパターンを形成する導体の幅Ｗ２とは、互いに略等しい。そして、幅Ｗ１および幅Ｗ２は、導体同士の離間距離Ｄ１および離間距離Ｄ３と略等しい大きさを有する。検出コイル４０および検出コイル５０でも同様に、検出コイル４０（検出コイル４１）のコイルパターンを形成する導体の幅Ｗ３と、検出コイル５０（検出コイル５１）のコイルパターンを形成する導体の幅Ｗ４は、互いに略等しい。そして、幅Ｗ３および幅Ｗ４は、導体同士の離間距離Ｄ５および離間距離Ｄ６と略等しい大きさを有する。したがって、励磁コイル３１および励磁コイル３２と、検出コイル４０および検出コイル５０とでは、導体の幅および導体同士の離間距離が共通の大きさとなる。なお、検出コイル４０および検出コイル５０において、基板７０のＺ１方向側の部分（検出コイル４１では部分４１ａ、検出コイル５１では部分５１ａ）と、基板７０のＺ２方向側の部分（検出コイル４１では部分４１ｂ、検出コイル５１では部分５１ｂ）とは、導体の幅および導体同士の離間距離が共通の大きさである。

また、本実施形態では、検出コイル４０および検出コイル５０同士と、励磁コイル３１および励磁コイル３２同士との両方が、基板７０の主表面に直交する方向（厚み方向：Ｚ方向）から見て、コイルパターンが互いにずれた状態で互い違いに配置されるように基板７０に形成されている。

すなわち、Ｚ方向から見て、励磁コイル３１のコイルパターンを形成する導体同士の間に励磁コイル３２のコイルパターンを形成する導体が配置されている。したがって、導体の幅Ｗ１および幅Ｗ２が導体同士の離間距離Ｄ１および離間距離Ｄ３と略等しいため、Ｚ方向から見て、励磁コイル３１の導体のコイルパターンの内周側の端部の位置に、励磁コイル３２の導体のコイルパターンの外周側の端部が配置される。そして、Ｚ方向から見て、励磁コイル３２の導体のコイルパターンの内周側の端部の位置に、励磁コイル３１の導体のコイルパターンの外周側の端部が配置される。

検出コイル４０および検出コイル５０も同様である。たとえば、検出コイル４１および検出コイル５１において、Ｚ１方向側の部分４１ａおよび部分５１ａ同士と、Ｚ２方向側の部分４１ｂおよび部分５１ｂ同士とは、各々において、基板７０の主表面に直交する方向（厚み方向：Ｚ方向）から見て、コイルパターンが互いにずれた状態で互い違いに配置されるように基板７０に形成されている。したがって、Ｚ方向から見て、部分４１ａのコイルパターンを形成する導体同士の間に部分５１ａのコイルパターンを形成する導体が配置されており、部分４１ｂのコイルパターンを形成する導体同士の間に部分５１ｂのコイルパターンを形成する導体が配置されている。なお、図６および図７では、検出コイル４１および検出コイル５１の回転体１０の回転における径方向側の部分（励磁コイル３１および励磁コイル３２に沿って延びるように配置されている部分）の断面を図示しているが、検出コイル４１および検出コイル５１の周方向側の部分においても同様に、Ｚ方向から見て、コイルパターンが互いにずれた状態で互い違いに配置されている。

また、Ｚ１方向側の部分４１ａおよび部分５１ａに比べて、Ｚ２方向側の部分４１ｂおよび部分５１ｂは、Ｚ方向側から見て励磁コイル３１および励磁コイル３２に近接して配置されている。部分４１ｂおよび部分５１ｂは、Ｚ方向から見て、少なくとも励磁コイル３１および励磁コイル３２のコイルパターンよりも内周側に配置されている。したがって、部分４１ａおよび部分５１ａに比べて、部分４１ｂおよび部分５１ｂの方が、コイルパターンの内側の面積が大きい。また、互いに積層されている検出コイル４１および検出コイル５１同士と、検出コイル４２および検出コイル５２同士と、検出コイル４３および検出コイル５３同士と、検出コイル４４および検出コイル５４同士とは、コイルパターンがずれて配置されているため、感度が互いに等しくなるように、互いに異なる巻き数を有する。

（センサ回路部）
図３に示すように、センサ回路部６１およびセンサ回路部６２は、基板７０に実装されている。センサ回路部６１およびセンサ回路部６２は、インダクティブセンサ用のセンシングＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）を含む。また、センサ回路部６１およびセンサ回路部６２の各々は、基板７０に実装された抵抗素子およびコンデンサなどの電子部品を含む。センサ回路部６１およびセンサ回路部６２には、それぞれ、検出コイル４０および検出コイル５０において生じた誘導電流が検出結果として入力される。センサ回路部６１およびセンサ回路部６２は、検出コイル４０および検出コイル５０の検出結果（誘導電流）に基づいて、回転体１０の回転角度を示す信号である回転角信号を、基板７０に設けられた共通のコネクタ７１を介してＥＣＵ１０２に出力するように構成されている。センサ回路部６１およびセンサ回路部６２は、アナログ信号である検出部２０の検出信号をデジタル信号である回転角信号に変換するコンバータとしての機能を有している。

また、センサ回路部６１およびセンサ回路部６２は、それぞれ、励磁コイル３１および励磁コイル３２に対して、磁界を発生させるための交流電力（交流電流）を出力する。センサ回路部６１およびセンサ回路部６２から出力される交流電力により励磁コイル３１および励磁コイル３２の各々に流される交流電流は、互いに等しい周期、および、位相を有する。なお、励磁コイル３１および励磁コイル３２がＺ方向に互い違いに積層されていることから、励磁コイル３１および励磁コイル３２の各々から回転体１０に印加される磁界の大きさを揃えるために、励磁コイル３１および励磁コイル３２の各々に出力される交流電力の大きさを異ならせてもよいし、励磁コイル３１および励磁コイル３２の各々の巻き数を互いに異ならせてもよい。

本実施形態では、第１検出部２１の励磁コイル３１と第２検出部２２の励磁コイル３２との両方によって回転体１０に磁界が印加されるとともに、第１検出部２１の検出コイル４０と第２検出部２２の検出コイル５０の各々からの検出結果に基づいて、第１検出部２１のセンサ回路部６１とセンサ回路部６２との各々から、ＥＣＵ１０２に対して回転角信号が別個に出力される。ＥＣＵ１０２は、第１検出部２１からの回転角信号と第２検出部２２からの回転角信号のうちのいずれか一方に基づいてモータ１０１の駆動を制御する。また、ＥＣＵ１０２は、第１検出部２１および第２検出部２２の異常を判定するとともに、第１検出部２１および第２検出部２２のいずれか一方が異常であると判定された場合には、異常と判定されていない他方からの回転角信号に基づいてモータ１０１の駆動を制御する。

（本実施形態の効果）
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

本実施形態では、上記のように、検出部２０の検出コイル４０（第１検出コイル）および検出コイル５０（第２検出コイル）がコイルパターンとして形成されている基板７０を備える。そして、検出部２０の検出コイル４０および検出コイル５０の各々は、回転体１０の回転角度を取得するために検出された磁界の変化を示す検出結果を別個に出力する。これにより、回転体１０の回転による磁界の変化を示す検出結果を別個に出力する検出コイル４０および検出コイル５０が、共通の基板７０に配置されているので、検出コイル４０および検出コイル５０の各々を別個の基板７０に配置する場合と異なり、基板同士を接続する配線などを設ける必要を無くすことができる。そのため、検出コイル４０および検出コイル５０を、共通の基板７０に配置することによって、装置の大型化を抑制することができる。その結果、回転角度を検出する構成を冗長化させる場合に、装置の大型化を抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、検出コイル４０（第１検出コイル）および検出コイル５０（第２検出コイル）は、互いに積層されたコイルパターンとして基板７０に形成されている。これにより、１つの層の導体が形成された基板を複数重ねて配置するよりも、共通の基板に複数の導体を積層するほうが、基板の厚み方向の大きさを小さくすることができるので、共通の基板７０に検出コイル４０および検出コイル５０を互いに積層するように配置することによって、装置の大型化を効果的に抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、励磁コイル３１（第１励磁コイル）は、自身のコイルパターンを形成する導体同士の離間距離Ｄ１よりも大きい距離Ｄ２だけ検出コイル４１（第１検出コイル）から離間した状態で基板７０に形成されており、励磁コイル３２（第２励磁コイル）は、自身のコイルパターンを形成する導体同士の離間距離Ｄ３よりも大きい距離Ｄ４だけ検出コイル５１（第２検出コイル）から離間した状態で基板７０に形成されている。これにより、互いに積層されて配置されている検出コイル４１と検出コイル５１との両方から、励磁コイル３１および励磁コイル３２を離間して配置することができる。そのため、回転体１０に磁界を印加するために交流電流が流れる励磁コイル３１および励磁コイル３２から、検出コイル４１（検出コイル４０）および検出コイル５１（検出コイル５０）に対してリーク電流が流れることを抑制することができる。その結果、励磁コイル３１および励磁コイル３２の各々からのリーク電流に起因して回転角度の検出の精度が低下することを抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、検出コイル４０（第１検出コイル）および検出コイル５０（第２検出コイル）同士と、励磁コイル３１（第１励磁コイル）および励磁コイル３２（第２励磁コイル）同士との少なくとも一方は、基板７０の主表面に直交する方向から見て、コイルパターンが互いにずれた状態で互い違いに積層されて配置されるように基板７０に形成されている。ここで、基板７０の主表面に直交する方向から見て、コイルパターンの導体同士を重なり合わせるように配置した場合、重なり合った導体同士がコンデンサとして機能することに起因してリーク電流が生じる。これを考慮して、本実施形態では、検出コイル４０および検出コイル５０同士と、励磁コイル３１および励磁コイル３２同士との少なくとも一方を互い違いに積層することによって、検出コイル４０および検出コイル５０同士の間でリーク電流が発生することと、励磁コイル３１および励磁コイル３２同士の間でリーク電流が発生することとの少なくとも一方を抑制することができる。その結果、検出コイル４０および検出コイル５０同士の間と、励磁コイル３１および励磁コイル３２同士の間との少なくとも一方のリーク電流に起因して回転角度の検出の精度が低下することを抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、検出コイル４０（第１検出コイル）および検出コイル５０（第２検出コイル）同士の間と、励磁コイル３１（第１励磁コイル）および励磁コイル３２（第２励磁コイル）同士の間との両方においてリーク電流が生じることを抑制することができるので、回転角度の検出の精度が低下することをより抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、基板７０の主表面の一方側（Ｚ１方向側）から、部分４１ａ（表側第１検出コイル）、部分５１ａ（表側第２検出コイル）、部分４１ｂ（裏側第１検出コイル）、および、部分５１ｂ（裏側第２検出コイル）の順に積層されているため、表側と裏側との２つの検出コイル４０（第１検出コイル）と、表側と裏側との２つの検出コイル５０（第２検出コイル）とを交互に積層することにより、検出対象である回転体１０に対して、検出コイル４０と検出コイル５０とにおいて配置位置が偏った状態となることを抑制することができる。そのため、検出コイル４０と検出コイル５０との回転角度を検出する構成を冗長化させる場合に、検出結果に偏りが生じることを抑制することができる。

［変形例］
今回開示された上記実施形態は、全ての点で例示であり制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、検出コイル４０（第１検出コイル）および検出コイル５０（第２検出コイル）を互いに積層するように配置する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、共通の基板において、第１検出コイルおよび第２検出コイルを、主表面に沿って並べて配置するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、励磁コイル３１（第１励磁コイル）を、自身のコイルパターンを形成する導体同士の離間距離Ｄ１よりも大きい距離Ｄ２だけ検出コイル４１（第１検出コイル）から離間した状態で基板７０に形成するとともに、励磁コイル３２（第２励磁コイル）を、自身のコイルパターンを形成する導体同士の離間距離Ｄ３よりも大きい距離Ｄ４だけ検出コイル５１（第２検出コイル）から離間した状態で基板７０に形成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１励磁コイルおよび第２励磁コイルと、第１検出コイルおよび第２検出コイルとの距離を、導体同士の離間距離と略等しい大きさとしてもよい。

また、上記実施形態では、検出コイル４０（第１検出コイル）および検出コイル５０（第２検出コイル）同士と、励磁コイル３１（第１励磁コイル）および励磁コイル３２（第２励磁コイル）同士との両方を、基板７０の主表面に直交する方向（厚み方向：Ｚ方向）から見て、コイルパターンが互いにずれた状態で互い違いに配置されるように基板７０に形成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１検出コイルおよび第２検出コイル同士と、第１励磁コイルおよび第２励磁コイル同士との少なくとも一方を、基板の主表面に直交する方向から見て、コイルパターンが互いにずれた状態で互い違いに配置されるように基板に形成するようにしてもよい。たとえば、少なくとも第１励磁コイルおよび第２励磁コイル同士を、基板の主表面に直交する方向から見て、コイルパターンが互いにずれた状態で互い違いに配置されるように基板に形成するようにしてもよい。この場合、第１励磁コイルおよび第２励磁コイルに流される交流電流の方が、第１検出コイルおよび第２検出コイルに生じる誘導電流よりも大きいため、少なくとも第１励磁コイルおよび第２励磁コイル同士を互い違いに配置することによって、第１励磁コイルおよび第２励磁コイル同士の間でリーク電流が生じることに起因して回転角度の検出の精度が低下することを効果的に抑制することができる。また、第１検出コイルおよび第２検出コイル同士と、第１励磁コイルおよび第２励磁コイル同士との両方を、基板の主表面に直交する方向から見て、コイルパターンが互いに揃えられた状態で配置するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、基板７０の主表面の一方側（Ｚ１方向側）から、検出コイル４１（第１検出コイル）の部分４１ａ（表側第１検出コイル）、検出コイル５１（第２検出コイル）部分５１ａ（表側第２検出コイル）、検出コイル４１の部分４１ｂ（裏側第１検出コイル）、および、検出コイル５１の部分５１ｂ（裏側第２検出コイル）の順に積層されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、表側第１検出コイルおよび裏側第１検出コイルと、表側第２検出コイルおよび裏側第２検出コイルとの積層される順が異なっていてもよい。また、第１検出コイルおよび第２検出コイルは、表側の部分または裏側の部分のいずれか片方のみ配置されるようにしてもよい。その場合、基板の表側または裏側のいずれか片方に第１検出コイルおよび第２検出コイルの両方を配置するようにしてもよいし、表側と裏側とに第１検出コイルと第２検出コイルとをそれぞれ配置するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、共通の基板７０に検出コイル４０（第１検出コイル）および検出コイル５０（第２検出コイル）の２つの検出コイルを形成することによって回転角度を検出する構成を冗長化する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、回転角度を検出する構成を冗長化するために、３つ以上の検出コイルを共通の基板に形成するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、回転角検出装置１００は、走行用の駆動源、パワーウインドウ、スライドドア、および、シフトバイワイヤなどに用いられるモータ１０１の回転角度を検出するように構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、回転角検出装置は、車両のクランクシャフトおよびカムシャフトなどの回転体の回転角度を検出するように構成されていてもよい。また、回転角検出装置は、車両以外の移動体または移動体以外の装置に用いられるモータの回転角度を検出するように構成されていてもよい。

１０ 回転体
２０ 検出部
３１ 励磁コイル（第１励磁コイル）
３２ 励磁コイル（第２励磁コイル）
４０、４１、４２、４３、４４ 検出コイル（第１検出コイル）
４１ａ 部分（表側第１検出コイル）
４１ｂ 部分（裏側第１検出コイル）
５０、５１、５２、５３、５４ 検出コイル（第２検出コイル）
５１ａ 部分（表側第２検出コイル）
５１ｂ 部分（裏側第２検出コイル）
７０ 基板
１００ 回転角検出装置

Claims (6)

1. 第１検出コイルおよび第２検出コイルを含み、回転体の回転による磁界の変化を検出する検出部と、
   前記検出部の前記第１検出コイルおよび前記第２検出コイルがコイルパターンとして形成されている基板と、を備え、
   前記検出部の前記第１検出コイルおよび前記第２検出コイルの各々は、前記回転体の回転角度を取得するために検出された磁界の変化を示す検出結果を別個に出力する、回転角検出装置。
2. 前記第１検出コイルおよび前記第２検出コイルは、互いに積層されたコイルパターンとして前記基板に形成されている、請求項１に記載の回転角検出装置。
3. 前記検出部は、交流電流が流されることにより前記回転体に磁界を印加する第１励磁コイルおよび第２励磁コイルを含み、
   前記第１励磁コイルおよび前記第２励磁コイルの各々は、前記基板の主表面に沿って複数回巻回されたコイルパターンとして前記基板に形成されており、
   前記第１励磁コイルは、自身のコイルパターンを形成する導体同士の離間距離よりも大きい距離だけ前記第１検出コイルから離間した状態で前記基板に形成されており、
   前記第２励磁コイルは、自身のコイルパターンを形成する導体同士の離間距離よりも大きい距離だけ前記第２検出コイルから離間した状態で前記基板に形成されている、請求項２に記載の回転角検出装置。
4. 前記検出部は、交流電流が流されることにより前記回転体に磁界を印加する第１励磁コイルおよび第２励磁コイルを含み、
   前記第１検出コイルおよび前記第２検出コイルの各々と、前記第１励磁コイルおよび前記第２励磁コイルの各々とは、前記基板の主表面に沿って複数回巻回されたコイルパターンとして前記基板に形成されており、
   前記第１検出コイルおよび前記第２検出コイル同士と、前記第１励磁コイルおよび前記第２励磁コイル同士との少なくとも一方は、前記基板の主表面に直交する方向から見て、コイルパターンが互いにずれた状態で互い違いに積層されて配置されるように前記基板に形成されている、請求項２または３に記載の回転角検出装置。
5. 前記第１検出コイルおよび前記第２検出コイル同士と、前記第１励磁コイルおよび前記第２励磁コイル同士との両方が、前記基板の主表面に直交する方向から見て、コイルパターンが互いにずれた状態で互い違いに配置されるように前記基板に形成されている、請求項４に記載の回転角検出装置。
6. 前記第１検出コイルは、前記基板の主表面に交差する方向の一方側に形成された表側第１検出コイルと、他方側に形成された裏側第１検出コイルとを有し、
   前記第２検出コイルは、前記基板の主表面に交差する方向の一方側に形成された表側第２検出コイルと、他方側に形成された裏側第２検出コイルとを有し、
   前記基板の主表面の一方側から、前記表側第１検出コイル、前記表側第２検出コイル、前記裏側第１検出コイル、および、前記裏側第２検出コイルの順に積層されている、請求項２または３に記載の回転角検出装置。

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