JP4654365B2 - リニア差動変圧器 - Google Patents

Description

本発明は、リニア差動変圧器に関する。

図１０は、従来のリニア差動変圧器９００を説明するために示す図である。図１０（ａ）は従来のリニア差動変圧器９００の分解斜視図であり、図１０（ｂ）は従来のリニア差動変圧器９００の縦断面図であり、図１０（ｃ）は従来のリニア差動変圧器９００からの出力電圧を示す図である。図１１は、従来のリニア差動変圧器９００ａの縦断面図である。

従来のリニア差動変圧器９００は、図１０に示すように、円筒状に巻回された１次巻線Ｐと、１次巻線Ｐを覆うように巻回された２つの２次巻線Ｓ_１，Ｓ_２を有するステータ（固定子）９１０と、ステータ９１０内の円筒空間中をｚ軸方向に沿って移動可能なムーバ（可動子）９４０とを備える。このため、従来のリニア差動変圧器９００によれば、ムーバ９４０をｚ軸方向に沿って（±ｚ方向に）移動することにより１次巻線Ｐと２次巻線Ｓ_１，Ｓ_２との間の磁気的結合状態を変化させて機械的直線変位量を高い直線性でもって電気信号に変換することが可能となる（例えば、非特許文献１及び２参照。）。

従来のリニア差動変圧器９００ａは、図１１に示すように、円筒状に巻回された１次巻線Ｐと、１次巻線Ｐのｚ軸方向両側で円筒状に巻回された２つの２次巻線Ｓ_１，Ｓ_２を有するステータ９１０ａと、ステータ９１０ａ内の円筒空間中をｚ軸方向に沿って移動可能なムーバ９４０ａとを備える。このため、従来のリニア差動変圧器９００ａによれば、従来のリニア差動変圧器９００の場合と同様に、ムーバ９４０ａをｚ軸方向に沿って（±ｚ方向に）移動することにより１次巻線Ｐと２次巻線Ｓ_１，Ｓ_２との間の磁気的結合状態を変化させて機械的直線変位量を高い直線性でもって電気信号に変換することが可能となる（例えば、非特許文献１及び２参照。）。

「ＬＶＤＴ差動変圧器」、図１〜図４、［online］、平成１１年１０月２０日、多摩川精機株式会社、［平成１８年７月２５日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://tamagawa-seiki.com/pdfj/1491n3j.pdf＞ 菊池良巳、菅沼毅、北沢完治、脇若弘之：有限要素法を用いたリニア差動変圧器の出力シミュレーション、電気学会マグネティックス研究会資料、ＭＡＧ−０２−４２、ｐｐ．１９−２３、２００２．３．１５

しかしながら、従来のリニア差動変圧器９００，９００ａにおいては、ステータ９１０，９１０ａが円筒形状を有するため、各種装置への取り付けが容易でなく、各種装置を小型化することも容易ではないという問題がある。

そこで、本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、各種装置への取り付けが容易で、かつ、各種装置を小型化することが容易なリニア差動変圧器を提供することを目的とする。

（１）本発明のリニア差動変圧器は、ムーバを１軸方向に沿って移動することによりステータにおける１次巻線部と２次巻線部との間の磁気的結合状態を変化させて機械的直線変位量を電気信号に変換するリニア差動変圧器であって、前記１次巻線部及び前記２次巻線部は、ともに扁平な形状を有するとともに互いに空隙を介して対向配置されており、前記ムーバは、前記１次巻線部と前記２次巻線部との間の前記空隙内で１軸方向に沿って移動可能であることを特徴とする。

このため、本発明のリニア差動変圧器によれば、１次巻線部及び２次巻線部はともに扁平な形状を有するため、扁平かつ薄型のリニア差動変圧器を構成することが可能となる。その結果、各種装置への取り付けが容易で、かつ、各種装置を小型化することが可能なリニア差動変圧器となる。

また、本発明のリニア差動変圧器によれば、以下の（イ）〜（ハ）に記載の理由により、従来のリニア差動変圧器よりも高い直線性（例えば、±０．５％以下の直線性。）を得ることが可能なリニア差動変圧器となる。

（イ）従来のリニア差動変圧器９００，９００ａにおいては、円筒状に１次巻線Ｐ及び２次巻線Ｓ_１，Ｓ_２が巻回された構造を有するため、１次巻線Ｐ及び２次巻線Ｓ_１，Ｓ_２を均一に精度よく配設することは容易ではなく、高い直線性（例えば、±０．５％以下の直線性。）を得ることは容易ではない（例えば、非特許文献２、１．まえがき欄参照。）。これに対して、本発明のリニア差動変圧器によれば、１次巻線部及び２次巻線部はともに扁平な形状を有するため、１次巻線及び２次巻線を従来のリニア差動変圧器９００，９００ａの場合よりも均一に精度よく配設することが可能となる。その結果、本発明のリニア差動変圧器は、従来のリニア差動変圧器９００，９００ａよりも高い直線性を得ることが可能なリニア差動変圧器となる。

（ロ）従来のリニア差動変圧器９００，９００ａにおいては、ステータ９１０，９１０ａの円筒空間内でムーバ９４０，９４０ａが軸振れするため、やはり高い直線性を得ることは容易ではない。これに対して、本発明のリニア差動変圧器によれば、ムーバは、ともに扁平な形状を有する第１巻線部と第２巻線部との間の空隙内で１軸方向に沿って移動するようになるため、ムーバの軸振れを、従来のリニア差動変圧器９００，９００ａの場合よりも抑制することが可能となる。その結果、本発明のリニア差動変圧器は、従来のリニア差動変圧器９００，９００ａよりも高い直線性を得ることが可能なリニア差動変圧器となる。

（ハ）本発明のリニア差動変圧器によれば、ムーバは幅方向に大きな剛性を有するようになるため、振動がある環境で本発明のリニア差動変圧器を用いる場合であっても、振動方向とムーバの幅方向とが平行になるようにリニア差動変圧器を配置するようにすれば振動に起因するムーバの軸振れを抑制することが可能となる。その結果、本発明のリニア差動変圧器は、振動のある環境で用いる場合であっても、従来のリニア差動変圧器９００，９００ａよりも高い直線性を得ることが可能なリニア差動変圧器となる。

（２）本発明のリニア差動変圧器においては、前記１次巻線部は、基板部と、前記基板部から前記空隙側に突出する鉄心部と、前記鉄心部に巻回された１次巻線とを備え、前記２次巻線部は、基板部と、前記１軸方向に沿って並置され、前記基板部から前記空隙側に突出する２つの鉄心部と、前記２つの鉄心部のそれぞれに巻回された２つの２次巻線とを備えることが好ましい。

このように構成することにより、１次巻線及び２つの２次巻線をそれぞれ別の鉄心部に巻回することで、これらの巻線を均一に精度よく巻回することが可能となる。その結果、本発明のリニア差動変圧器は、従来のリニア差動変圧器よりも高い直線性を得ることが可能なリニア差動変圧器となる。

また、このように構成することにより、１次巻線及び２次巻線の材料として真四角線を用いることが可能となるため、これらの巻線を均一に精度よく巻回することが可能となる。その結果、本発明のリニア差動変圧器は、従来よりも高い直線性を得ることが可能なリニア差動変圧器となる。

（３）本発明のリニア差動変圧器においては、前記１次巻線部は、基板部と、前記基板部における前記空隙側に配置され、１次巻線が形成されたシートコイルとを備え、前記２次巻線部は、基板部と、前記基板部における前記空隙側に配置され、前記１軸方向に沿って並置された２つの２次巻線が形成されたシートコイルとを備えることが好ましい。

このように構成することによっても、１次巻線及び２次巻線をそれぞれシートコイル内に形成することで、これらの巻線を均一に精度よく形成することが可能となる。その結果、本発明のリニア差動変圧器は、従来のリニア差動変圧器よりも高い直線性を得ることが可能なリニア差動変圧器となる。

また、このように構成することにより、１次巻線及び２次巻線を薄く、かつ、軽量に構成することが可能となる。その結果、本発明のリニア差動変圧器は、各種装置をさらに小型化及び軽量化することが可能なリニア差動変圧器となる。

（４）本発明のリニア差動変圧器においては、前記１次巻線部における前記シートコイル及び前記２次巻線部における前記シートコイルはともに、基材の表面に金属層が形成されたシートに、所定パターンでレーザ光を照射することにより形成されたシートコイルであることが好ましい。

このように構成することにより、シートコイルを製造する過程でエッチング液を使用する必要がなくなるため、リニア差動変圧器の使用中に、エッチング液の存在に起因して巻線が腐食したり断線したりすることがなくなる。その結果、本発明のリニア差動変圧器は、高信頼性のリニア差動変圧器となる。

（５）本発明のリニア差動変圧器においては、前記１次巻線部における前記シートコイルは、前記１次巻線部における前記基板部に対して、前記金属層が前記基板部側に位置するように取り付けられており、前記２次巻線部における前記シートコイルは、前記２次巻線部における前記基板部に対して、前記金属層が前記基板部側に位置するように取り付けられていることが好ましい。

このように構成することにより、１次巻線部とムーバとの摺動面及び２次巻線部とムーバとの摺動面にシートコイルの巻線が露出することがなくなり、１次巻線部と２次巻線部との間の空隙内でムーバが滑らかに移動するようになる。その結果、本発明のリニア差動変圧器は、さらに高信頼性のリニア差動変圧器となる。

（６）本発明のリニア差動変圧器においては、前記１次巻線部における前記シートコイル及び前記２次巻線部における前記シートコイルはともに、複数層の巻線パターンを有する積層シートコイルであることが好ましい。

このように構成することにより、機械的直線変位量を信号強度の大きい電気信号に変換することが可能となる。その結果、本発明のリニア差動変圧器は、高感度のリニア差動変圧器となる。

本発明のリニア差動変圧器においては、前記複数層の巻線パターンは、それぞれスルーホールを用いて互いに電気的に接続されていることが好ましい。

このように構成することにより、積層シートコイルを構成する各巻線を良好に接続することが可能となる。その結果、本発明のリニア差動変圧器は、高信頼性のリニア差動変圧器となる。

（７）本発明のリニア差動変圧器においては、前記ムーバは、磁性材からなる本体部と、前記本体部に被覆された樹脂層とを備えることが好ましい。

このように構成することにより、１次巻線部とムーバとの間及び２次巻線部とムーバとの間にはムーバにおける樹脂層が介在するようになるため、ムーバにおける本体部が摺動面に露出することがなくなり、１次巻線部と２次巻線部との間の空隙内でムーバが滑らかに移動するようになる。その結果、本発明のリニア差動変圧器は、高信頼性のリニア差動変圧器となる。

以下、本発明のリニア差動変圧器について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。

〔実施形態１〕
図１は、実施形態１に係るリニア差動変圧器１００を説明するために示す図である。図１（ａ）はリニア差動変圧器１００の斜視図であり、図１（ｂ）はリニア差動変圧器１００の正面図である。なお、図１においては、ムーバ１４０をｚ軸受方向に沿って案内するガイド、１次巻線部１２０における１次巻線Ｐ及び２次巻線部１３０における２次巻線Ｓ_１，Ｓ_２は省略されている。

図２は、実施形態１に係るリニア差動変圧器１００における１次巻線部１２０の構造を説明するために示す図である。図２（ａ）は１次巻線部１２０の斜視図であり、図２（ｂ）は１次巻線部１２０の平面図であり、図２（ｃ）は１次巻線部１２０の側面図であり、図２（ｄ）は１次巻線部１２０の正面図であり、図２（ｅ）は図２（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。なお、図２（ａ）〜図２（ｄ）においては、１次巻線Ｐを省略して１次巻線部１２０を示している。

図３は、実施形態１に係るリニア差動変圧器１００における２次巻線部１３０の構造を説明するために示す図である。図３（ａ）は２次巻線部１３０の斜視図であり、図３（ｂ）は２次巻線部１３０の平面図であり、図３（ｃ）は２次巻線部１３０の側面図であり、図３（ｄ）は２次巻線部１３０の正面図であり、図３（ｅ）は図３（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。なお、図３（ａ）〜図３（ｄ）においては、２次巻線Ｓ_１，Ｓ_２を省略して２次巻線部１３０を示している。

図４は、実施形態１に係るリニア差動変圧器１００におけるムーバ１４０の構造を説明するために示す図である。図４（ａ）はムーバ１４０の斜視図であり、図４（ｂ）はムーバ１４０の平面図であり、図４（ｃ）はムーバ１４０の正面図であり、図４（ｄ）は図４（ｂ）のＡ−Ａ拡大断面図である。

図５は、実施形態１に係るリニア差動変圧器１００における磁束を模式的に示す図である。図５（ａ）はムーバ１４０がナル位置に位置する場合（ｚ＝０ｍｍ）における磁束を示す図であり、図５（ｂ）はムーバ１４０が−ｚ方向に位置する場合（ｚ＝−４ｍｍ）における磁束を示す図であり、図５（ｃ）はムーバ１４０が＋ｚ方向に位置する場合（ｚ＝＋４ｍｍ）における磁束を示す図である。

図６は、実施形態１に係るリニア差動変圧器１００の効果を説明するために示す図である。図６（ａ）は２次巻線Ｓ_１に誘起される電圧Ｖ_Ａ（Ｖ）、２次巻線Ｓ_２に誘起される電圧Ｖ_Ｂ（Ｖ）及び電圧Ｖ_Ａ−電圧Ｖ_Ｂにより得られる出力電圧Ｖ_Ａ−Ｖ_Ｂ（Ｖ）と、ムーバ１４０の変位量（ｍｍ）との関係を示す図であり、図６（ｂ）はリニア差動変圧器１００の直線性と、ムーバ１４０の変位量（ｍｍ）との関係を示す図である。なお、図６（ａ）における縦軸は任意単位であり、図６（ｂ）における直線性は、ムーバ１４０の各変位量について出力電圧Ｖ_Ａ−Ｖ_Ｂからそのときの理想出力電圧Ｖ_{ＩＤＥＡＬ}を引いて得られる値（（Ｖ_Ａ−Ｖ_Ｂ）−（Ｖ_{ＩＤＥＡＬ}））を、ムーバ１４０の移動量が±４ｍｍの場合における理想出力電圧Ｖ_{ＩＤＥＡＬ}で除して得られる値を示す。

実施形態１に係るリニア差動変圧器１００は、図１〜図６に示すように、ムーバ（可動子）１４０を１軸方向に沿って移動することによりステータ（固定子）１１０における１次巻線部１２０と２次巻線部１３０との間の磁気的結合状態を変化させて機械的直線変位量を電気信号に変換するリニア差動変圧器である。１次巻線部１２０及び２次巻線部１３０は、図１に示すように、ともに扁平な形状を有するとともに互いに空隙Ｓ（例えば、０．５ｍｍ。）を介して対向配置されており、ムーバ１４０は、１次巻線部１２０と２次巻線部１３０との間の空隙Ｓ内でｚ軸方向に沿って（±ｚ方向に）移動可能である。

１次巻線部１２０は、図２に示すように、基板部１２２と、基板部１２２から空隙Ｓ側に突出する鉄心部１２４と、鉄心部１２４に巻回された１次巻線Ｐ（例えば、巻回数＝１００。）とを備える。基板部１２２は、例えば、１０ｍｍ×３０ｍｍの長方形の平面形状及び１ｍｍの厚さを有する。鉄心部１２４は、例えば、８ｍｍ×２８ｍｍの略長方形の平面形状及び２ｍｍの厚さを有する。鉄心部１２４の角部は丸み加工が施されている。基板部１２２及び鉄心部１２４は、ともに磁性材（例えば、電磁鋼板。）からなり、一体化されている。

２次巻線部１３０は、図３に示すように、基板部１３０と、ｚ軸方向に沿って並置され、基板部１３２から空隙Ｓ側に突出する２つの鉄心部１３４，１３６と、２つの鉄心部１３４，１３６のそれぞれに巻回された２つの２次巻線Ｓ_１，Ｓ_２（例えば、ともに巻回数＝１００。）とを備える。基板部１３２は、例えば、１０ｍｍ×３０ｍｍの長方形の平面形状及び１ｍｍの厚さを有する。鉄心部１３４，１３６はそれぞれ、例えば、８ｍｍ×１３ｍｍの略長方形の平面形状及び２ｍｍの厚さを有する。鉄心部１３４，１３６の角部は丸み加工が施されている。基板部１３２及び鉄心部１３４，１３６は、ともに磁性材（例えば、電磁鋼板。）からなり、一体化されている。

ムーバ１４０は、図４に示すように、磁性材（例えば、電磁鋼板。）からなる本体部１４２と、本体部１４２に被覆された樹脂層１４４とを備える。ムーバ１４０には、非磁性材（例えば、ステンレス。）からなる連結部１４６が接続されている。連結部１４６にも樹脂層１４４が被覆されている。ムーバ１４０は、例えば、１０ｍｍ×１５ｍｍの長方形の平面形状及び０．５ｍｍの厚さ（本体部１４２の厚さは例えば０．４ｍｍであり、樹脂層１４４の厚さは例えば０．０１ｍｍである。）を有する。

以上のように構成された実施形態１に係るリニア差動変圧器１００においては、ムーバ１４０をｚ軸方向に沿って（±ｚ方向に）移動すれば、１次巻線Ｐと２次巻線Ｓ_１，Ｓ_２との間の磁気的結合状態は図５に示すように変化するようになる。その結果、実施形態１に係るリニア差動変圧器１００によれば、機械的直線変位量を電気信号に変換することが可能となる。

また、実施形態１に係るリニア差動変圧器１００によれば、１次巻線部１２０及び２次巻線部１３０はともに扁平な形状を有するため、扁平かつ薄型のリニア差動変圧器を構成することが可能となる。その結果、実施形態１に係るリニア差動変圧器１００は、各種装置への取り付けが容易で、かつ、各種装置を小型化することが可能なリニア差動変圧器となる。

また、実施形態１に係るリニア差動変圧器１００によれば、以下の（イ）〜（ハ）に記載の理由により、従来のリニア差動変圧器９００，９００ａよりも高い直線性を得ることが可能なリニア差動変圧器となる。実施形態１に係るリニア差動変圧器１００によれば、図６に示すように、ムーバ１４０の変位量が±４ｍｍの範囲で±０．１％以下という極めて高い直線性が得られる。

（イ）実施形態１に係るリニア差動変圧器１００によれば、１次巻線部１２０及び２次巻線部１３０はともに扁平な形状を有するため、１次巻線Ｐ及び２次巻線Ｓ_１，Ｓ_２を従来のリニア差動変圧器９００，９００ａの場合よりも均一に精度よく配設することが可能となる。その結果、実施形態１に係るリニア差動変圧器１００は、従来のリニア差動変圧器９００，９００ａよりも高い直線性を得ることが可能なリニア差動変圧器となる。

（ロ）実施形態１に係るリニア差動変圧器１００によれば、ムーバ１４０は、ともに扁平な形状を有する第１巻線部１２０と第２巻線部１３０との間の空隙Ｓ内でｚ軸方向に沿って（±ｚ方向に）移動するようになるため、ムーバ１４０の軸振れを、従来のリニア差動変圧器９００，９００ａの場合よりも抑制することが可能となる。その結果、実施形態１に係るリニア差動変圧器１００は、従来のリニア差動変圧器９００，９００ａよりも高い直線性を得ることが可能なリニア差動変圧器となる。

（ハ）実施形態１に係るリニア差動変圧器１００によれば、ムーバ１４０は幅方向（ｘ軸方向）に大きな剛性を有するようになるため、振動がある環境で実施形態１に係るリニア差動変圧器１００を用いる場合であっても、振動方向とムーバ１４０の幅方向（ｘ軸方向）とが平行になるようにリニア差動変圧器１００を配置するようにすれば、振動に起因するムーバ１４０の軸振れを抑制することが可能となる。その結果、実施形態１に係るリニア差動変圧器１００は、振動のある環境で用いる場合であっても、従来のリニア差動変圧器９００，９００ａよりも高い直線性を得ることが可能なリニア差動変圧器となる。

また、実施形態１に係るリニア差動変圧器１００によれば、１次巻線Ｐ及び２つの２次巻線Ｓ_１，Ｓ_２をそれぞれ別の鉄心部１２４，１３４，１３６に巻回することで、これらの巻線（１次巻線Ｐ及び２つの２次巻線Ｓ_１，Ｓ_２）を均一に精度よく巻回することが可能となる。その結果、実施形態１に係るリニア差動変圧器１００は、従来のリニア差動変圧器９００，９００ａよりも高い直線性を得ることが可能なリニア差動変圧器となる。

また、実施形態１に係るリニア差動変圧器１００によれば、１次巻線Ｐ及び２次巻線Ｓ_１，Ｓ_２の材料として真四角線を用いることが可能となるため、これらの巻線（１次巻線Ｐ及び２次巻線Ｓ_１，Ｓ_２）を均一に精度よく巻回することが可能となる。その結果、実施形態１に係るリニア差動変圧器１００は、従来のリニア差動変圧器９００，９００ａよりも高い直線性を得ることが可能なリニア差動変圧器となる。

また、実施形態１に係るリニア差動変圧器１００によれば、１次巻線部１２０とムーバ１４０との間及び２次巻線部１３０とムーバ１４０との間にはムーバ１４０における樹脂層１４４が介在することでムーバ１４０における本体部１４２が摺動面に露出することがなくなり、１次巻線部１２０と２次巻線部１３０との間の空隙Ｓ内でムーバ１４０が滑らかに移動するようになる。その結果、実施形態１に係るリニア差動変圧器は、高信頼性のリニア差動変圧器となる。

〔実施形態２〕
図７は、実施形態２に係るリニア差動変圧器２００を説明するために示す図である。図７（ａ）はリニア差動変圧器２００の斜視図であり、図７（ｂ）はリニア差動変圧器２００の正面図である。なお、図７においては、ムーバ１４０をｚ軸受方向に沿って案内するガイドを省略して示している。

図８は、実施形態２に係るリニア差動変圧器２００における１次巻線部２２０の構造を説明するために示す図である。図８（ａ）は１次巻線部２２０の斜視図であり、図８（ｂ）は１次巻線部２２０の平面図であり、図８（ｃ）は図８（ｂ）のＡ−Ａ要部拡大断面図である。

図９は、実施形態２に係るリニア差動変圧器２００における２次巻線部２３０の構造を説明するために示す図である。図９（ａ）は２次巻線部２３０の斜視図であり、図９（ｂ）は２次巻線部２３０の平面図であり、図９（ｃ）は図９（ｂ）のＡ−Ａ要部拡大断面図である。

なお、図８（ｂ）及び図９（ｂ）においては、図を見やすくするために巻線の巻回数を実際のものよりも少なくして示している。

実施形態２に係るリニア差動変圧器２００は、図７〜図９に示すように、ムーバ１４０を１軸方向に沿って移動することによりステータ２１０における１次巻線部２２０と２次巻線部２３０との間の磁気的結合状態を変化させて機械的直線変位量を電気信号に変換するリニア差動変圧器である。１次巻線部２２０及び２次巻線部２３０は、図７に示すように、ともに扁平な形状を有するとともに互いに空隙Ｓ（例えば、０．５ｍｍ。）を介して対向配置されており、ムーバ１４０は、１次巻線部２２０と２次巻線部２３０との間の空隙Ｓ内でｚ軸方向に沿って（±ｚ方向に）移動可能である。

１次巻線部２２０は、図８に示すように、基板部２２２と、基板部２２２における空隙Ｓ側に配置され、１次巻線Ｐが形成されたシートコイル２２４とを備える。基板部２２２は、磁性材（例えば、電磁鋼板。）からなり、例えば、１０ｍｍ×３０ｍｍの長方形の平面形状及び１ｍｍの厚さを有する。シートコイル２２４は、例えば、１０ｍｍ×３０ｍｍの略長方形の平面形状及び０．１ｍｍの基材厚さを有する。シートコイル２２４は、図８（ｃ）に示すように、基材（例えば、厚さ１００μｍのポリイミド樹脂。）２２６の表面に金属層（例えば、銅からなり、層厚２０μｍの金属層。）が形成されたシートに、所定パターンでレーザ光を照射することにより形成されたシートコイルである（例えば、巻回ピッチ＝５０μｍ、コイル幅＝３０μｍ、巻回数＝２０。）。シートコイル２２４は、基板部２２２に対して、金属層が基板部２２２側に位置するように取り付けられている。

２次巻線部２３０は、図９に示すように、基板部２３２と、基板部２３２における空隙Ｓ側に配置され、ｚ軸方向に沿って並置された２つの２次巻線Ｓ_１，Ｓ_２が形成されたシートコイル２３４とを備える。基板部２３２は、磁性材（例えば、電磁鋼板。）からなり、例えば、１０ｍｍ×３０ｍｍの長方形の平面形状及び１ｍｍの厚さを有する。シートコイル２３４は、例えば、１０ｍｍ×３０ｍｍの長方形の平面形状及び０．１ｍｍの基材厚さを有する。シートコイル２３４は、図９（ｃ）に示すように、基材２３６の表面に金属層（例えば、銅からなり、層厚２０μｍの金属層。）が形成されたシートに、所定パターンでレーザ光を照射することにより形成されたシートコイルである（例えば、巻回ピッチ＝５０μｍ、コイル幅＝３０μｍ、巻回数＝２０。）。シートコイル２３４は、基板部２３２に対して、金属層が基板部２３２側に位置するように取り付けられている。

ムーバ１４０（図７参照。）は、実施形態１に係るムーバ１４０と同様の構造を有する。このため、ムーバ１４０についての詳細な説明は省略する。

以上のように構成された実施形態２に係るリニア差動変圧器２００においては、ムーバ１４０をｚ軸方向に沿って（±ｚ方向に）移動すれば、１次巻線Ｐと２次巻線Ｓ_１，Ｓ_２との間の磁気的結合状態は実施形態１に係るリニア差動変圧器１００の場合と同様に変化するようになる。その結果、実施形態２に係るリニア差動変圧器２００によれば、機械的直線変位量を電気信号に変換することが可能となる。

また、実施形態２に係るリニア差動変圧器２００によれば、１次巻線部２２０及び２次巻線部２３０はともに扁平な形状を有するため、扁平かつ薄型のリニア差動変圧器を構成することが可能となる。その結果、実施形態２に係るリニア差動変圧器２００は、各種装置への取り付けが容易で、かつ、各種装置を小型化することが可能なリニア差動変圧器となる。

また、実施形態２に係るリニア差動変圧器２００によれば、以下の（イ）〜（ハ）に記載の理由により、従来のリニア差動変圧器９００，９００ａよりも高い直線性を得ることが可能なリニア差動変圧器となる。

（イ）実施形態２に係るリニア差動変圧器２００によれば、１次巻線部２２０及び２次巻線部２３０はともに扁平な形状を有するため、１次巻線Ｐ及び２次巻線Ｓ_１，Ｓ_２を従来のリニア差動変圧器９００，９００ａの場合よりも均一に精度よく配設することが可能となる。その結果、実施形態２に係るリニア差動変圧器２００は、従来のリニア差動変圧器９００，９００ａよりも高い直線性を得ることが可能なリニア差動変圧器となる。

（ロ）実施形態２に係るリニア差動変圧器２００によれば、ムーバ１４０は、ともに扁平な形状を有する第１巻線部２２０と第２巻線部２３０との間の空隙Ｓ内でｚ軸方向に沿って（±ｚ方向に）移動するようになるため、ムーバ１４０の軸振れを、従来のリニア差動変圧器９００，９００ａの場合よりも抑制することが可能となる。その結果、実施形態２に係るリニア差動変圧器２００は、従来のリニア差動変圧器９００，９００ａよりも高い直線性を得ることが可能なリニア差動変圧器となる。

（ハ）実施形態２に係るリニア差動変圧器２００によれば、ムーバ１４０は幅方向（ｘ軸方向）に大きな剛性を有するようになるため、振動がある環境で実施形態２に係るリニア差動変圧器２００を用いる場合であっても、振動方向とムーバ１４０の幅方向（ｘ軸方向）とが平行になるようにリニア差動変圧器２００を配置するようにすれば、振動に起因するムーバ１４０の軸振れを抑制することが可能となる。その結果、実施形態２に係るリニア差動変圧器２００は、振動のある環境で用いる場合であっても、従来のリニア差動変圧器９００，９００ａよりも高い直線性を得ることが可能なリニア差動変圧器となる。

また、実施形態２に係るリニア差動変圧器２００によれば、１次巻線Ｐ及び２次巻線Ｓ_１，Ｓ_２をそれぞれシートコイル２２４，２３４内に形成することで、これらの巻線（１次巻線Ｐ及び２次巻線Ｓ_１，Ｓ_２）を均一に精度よく形成することが可能となる。その結果、実施形態２に係るリニア差動変圧器２００は、従来のリニア差動変圧器９００，９００ａよりも高い直線性を得ることが可能なリニア差動変圧器となる。

また、実施形態２に係るリニア差動変圧器２００によれば、１次巻線Ｐ及び２次巻線Ｓ_１，Ｓ_２を薄く、かつ、軽量に構成することが可能となる。その結果、実施形態２に係るリニア差動変圧器２００は、各種装置をさらに小型化及び軽量化することが可能なリニア差動変圧器となる。

また、実施形態２に係るリニア差動変圧器２００によれば、シートコイル２２４，２３４を製造する過程でエッチング液を使用する必要がなくなるため、リニア差動変圧器２００の使用中に、エッチング液の存在に起因して巻線（１次巻線Ｐ及び２次巻線Ｓ_１，Ｓ_２）が腐食したり断線したりすることがなくなる。その結果、実施形態２に係るリニア差動変圧器２００は、高信頼性のリニア差動変圧器となる。

また、実施形態２に係るリニア差動変圧器２００によれば、１次巻線部２２０とムーバ１４０との摺動面及び２次巻線部２３０とムーバ１４０との摺動面にシートコイル２２４，２３４の巻線（１次巻線Ｐ及び２次巻線Ｓ_１，Ｓ_２）が露出することがないため、１次巻線部２２０と２次巻線部２３０との間の空隙Ｓ内でムーバ１４０が滑らかに移動するようになる。その結果、実施形態２に係るリニア差動変圧器２００は、さらに高信頼性のリニア差動変圧器となる。

以上、本発明のリニア差動変圧器を上記の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。

（１）実施形態２に係るリニア差動変圧器２００においては、１次巻線部２２０におけるシートコイル２２４及び２次巻線部２３０におけるシートコイル２３４として、ともに基材の片面に金属層が形成されたシートコイルを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、基材の両面に金属層が形成されたシートコイルを用いることもできる。この場合、機械的直線変位量を信号強度の大きい電気信号に変換することが可能となり、高感度のリニア差動変圧器となる。

（２）実施形態２に係るリニア差動変圧器２００においては、１次巻線部２２０におけるシートコイル２２４及び２次巻線部２３０におけるシートコイル２３４として、ともに単層の巻線パターンからなる巻線が形成されたシートコイルを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、複数層の巻線パターンを有する積層シートコイルを用いることもできる。この場合、機械的直線変位量を信号強度の大きい電気信号に変換することが可能となり、高感度のリニア差動変圧器となる。

（３）実施形態２に係るリニア差動変圧器２００においては、２次巻線部２３０におけるシートコイル２３４として、２次巻線Ｓ_１，Ｓ_２が形成された１枚のシートコイルを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、２次巻線Ｓ_１が形成されたシートコイル及び２次巻線Ｓ_２が形成されたシートコイルを別体として合計２枚のシートコイルを用いることもできる。

（４）上記各実施形態に係るリニア差動変圧器１００，２００においては、ｘ軸方向の幅がムーバ１４０よりも小さい連結部１４６を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ｘ軸方向の幅がムーバ１４０と同じ大きさの連結部を用いることもできる。

実施形態１に係るリニア差動変圧器１００を説明するために示す図である。 実施形態１に係るリニア差動変圧器１００における１次巻線部１２０の構造を説明するために示す図である。 実施形態１に係るリニア差動変圧器１００における２次巻線部１３０の構造を説明するために示す図である。 実施形態１に係るリニア差動変圧器１００におけるムーバ１４０の構造を説明するために示す図である。 実施形態１に係るリニア差動変圧器１００における磁束を模式的に示す図である。 実施形態１に係るリニア差動変圧器１００の効果を説明するために示す図である。 実施形態２に係るリニア差動変圧器２００を説明するために示す図である。 実施形態２に係るリニア差動変圧器２００における１次巻線部２２０の構造を説明するために示す図である。 実施形態２に係るリニア差動変圧器２００における２次巻線部２３０の構造を説明するために示す図である。 従来のリニア差動変圧器９００を説明するために示す図である。 従来のリニア差動変圧器９００ａの縦断面図である。

符号の説明

１００，２００，９００，９００ａ…リニア差動変圧器、１１０，２１０，９１０，９１０ａ…ステータ、１２０，２２０…１次巻線部、１２２，１３２，２２２，２３２…基板部、１２４，１３４，１３６…鉄心部、１３０，２３０…２次巻線部、１４０，９４０，９４０ａ…ムーバ、１４２…本体部、１４４…樹脂層、１４６…連結部、１４８…連結部本体部、２２４，２３４…シートコイル、２２６，２３６…基材、２２８，２３８…接着剤、Ｐ…１次巻線、Ｓ_１，Ｓ_２…２次巻線、Ｎｕｌｌ…ナル位置

Claims (3)

1. ムーバを１軸方向に沿って移動することによりステータにおける１次巻線部と２次巻線部との間の磁気的結合状態を変化させて機械的直線変位量を電気信号に変換するリニア差動変圧器であって、
   前記１次巻線部及び前記２次巻線部は、ともに扁平な形状を有するとともに互いに空隙を介して対向配置されており、
   前記ムーバは、前記１次巻線部と前記２次巻線部との間の前記空隙内で１軸方向に沿って移動可能であり、
   前記１次巻線部は、基板部と、前記基板部における前記空隙側に配置され、１次巻線が形成されたシートコイルとを備え、
   前記２次巻線部は、基板部と、前記基板部における前記空隙側に配置され、前記１軸方向に沿って並置された２つの２次巻線が形成されたシートコイルとを備え、
   前記１次巻線部における前記シートコイル及び前記２次巻線部における前記シートコイルはともに、基材の表面に金属層が形成されたシートに、所定パターンでレーザ光を照射することにより形成されたシートコイルであり、
   前記１次巻線部における前記シートコイルは、前記１次巻線部における前記基板部に対して、前記金属層が前記基板部側に位置するように取り付けられており、その結果、前記１次巻線部と前記ムーバとの摺動面に前記１次巻線部における前記シートコイルの巻線が露出することがなく、
   前記２次巻線部における前記シートコイルは、前記２次巻線部における前記基板部に対して、前記金属層が前記基板部側に位置するように取り付けられており、その結果、前記２次巻線部と前記ムーバとの摺動面に前記２次巻線部における前記シートコイルの巻線が露出することがないことを特徴とするリニア差動変圧器。
2. 請求項１に記載のリニア差動変圧器において、
   前記１次巻線部における前記シートコイル及び前記２次巻線部における前記シートコイルはともに、複数層の巻線パターンを有する積層シートコイルであることを特徴とするリニア差動変圧器。
3. 請求項１又は２に記載のリニア差動変圧器において、
   前記ムーバは、磁性材からなる本体部と、前記本体部に被覆された樹脂層とを備えることを特徴とするリニア差動変圧器。

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