JP5331672B2 - 回転角センサ - Google Patents

Description

本発明は、励磁信号が入力する励磁コイルと検出信号を出力する検出コイルとを備えるステータと、前記ステータに対向した位置にあって回転するロータと、を有する回転角センサに関するものである。

従来、ロボットのハンド等において、高出力の小型ブラシレスモータが使用されている。ロボットの小型ブラシレスモータを制御するためには、モータの出力軸の回転位置を正確に把握する必要がある。ステータの各コイルへの通電切り替えを制御するには、ロータの回転位置を正確に把握している必要があるからである。特に、ロボットのハンドにおいては、高い位置精度が要求される場合があるため、通電切り替えを正確に行いたいという要望が強い。
ロボットのハンドを移動させるモータ軸の位置検出には、小型化が可能なレゾルバが使用されている。レゾルバは、モータの内部に組み込まれて、モータのロータ軸に直接取り付けられている。

例えば、特許文献１のレゾルバでは、金属製のレゾルバロータの外周に、レゾルバステータを配置している。レゾルバステータは、内周方向に突出したティースに導線を巻いて形成したコイルが、順次配置されている。この形式のＶＲ型レゾルバにおいては、ロータとステータとのギャップを、周期的に変化させる必要がある。そうしないと、全周に配置されたコイルの出力が互いに打ち消しあい、適切な検出出力を得ることができないからである。特許文献１のレゾルバでは、ロータとステータとのギャップを、正弦波カーブとなるように、ロータを構成している。
特許文献1のレゾルバは、通常、８〜１０ｋＨｚの周波数領域の励磁信号を使用しているため、コイルの巻線数が多く、コイルの外径寸法が大きくなり、レゾルバ自体の直径方向寸法が大きくなると共に、レゾルバロータの軸心方向における長さも長くなる問題があった。ロボットのハンド駆動用のモータ軸に使用する場合に、モータが大きくなり、問題となっていた。
また、特許文献１の技術は、８〜１０ｋＨｚの周波数領域で励磁しているので、モータからの外乱電磁ノイズ（例えば、モータの回転数１８０００ｒｐｍ、ＮＳ極４対、６次モータの場合には、７．２ｋＨｚの周波数のノイズ）の影響を受けやすく、レゾルバ角度検出精度が低下する問題があった。

この問題を解決するために、本出願人は、特許文献２において、（１）３００〜５００ｋＨｚの高周波の励磁信号を用いて、コイルの巻線数を減らすこと、（２）レゾルバステータ平板上に励磁コイルを印刷により形成し、レゾルバロータ平板上に検出コイルを印刷により形成し、レゾルバステータ平板とレゾルバロータ平板とを対向させて配置することを提案している。これにより、レゾルバの径方向寸法を小さくすると共に、レゾルバのロータの軸心方向の長さも短くでき、モータ軸に取り付けたときに、モータ全体の大きさを小さくできる効果を奏する。

特開2008-99519号公報 特開2008-256486号公報

しかしながら、従来の特許文献１、２の技術には、次のような問題があった。
（１）特許文献２の技術では、レゾルバステータ平板上に励磁コイルを形成し、レゾルバロータ平板上に検出コイルを形成し、両方の平板上にロータリィトランスコイルを形成している。一対のロータリィトランスコイルは、検出コイルで発生した検出信号をレゾルバステータ側に伝達する機能を有している。しかし、ロータリィトランスコイルを用いて検出信号を伝達させると、信号の伝達効率が、１／１００程度まで低下する問題があった。これにより、Ｓ／Ｎが低下する問題があった。
特許文献１の技術では、レゾルバステータ側に励磁コイルと検出コイルとが形成され、レゾルバロータ側には、磁性体金属の歯が形成されているだけであり、ロータリィトランスコイルを使用していないため、この問題はないが、前述したように、レゾルバの直径方向の寸法が大きくなると共に、レゾルバの軸心方向の長さも長くなるという問題が残っている。

また、ロータの外径寸法を、例えば正弦波カーブのように周期的に変化させる必要があり、ロータの製造コストが高い問題がある。
また、特許文献１の技術は、８〜１０ｋＨｚの周波数領域で励磁しているので、モータからの外乱電磁ノイズの影響を受けやすく、レゾルバ角度検出精度が低下する問題があった。
ここで、特許文献２と特許文献１を組み合わせようとする場合、レゾルバステータ平板上に励磁コイルと検出コイルとを形成する。一方、磁性体金属製のレゾルバロータ平板上に凹凸を形成して、周期的なギャップを形成する必要があり、コストアップする問題がある。

（２）特許文献２においては、１励磁、２出力の場合、検出コイルとして、正弦波コイルと余弦波コイルとを形成している。ここで、正弦波コイルは正弦波コイル層に形成され、余弦波コイルは余弦波コイル層に形成される。
しかし、正弦波コイル層と、余弦波コイル層が各々別々に積層されているので、正弦波コイルと励磁コイルとの隙間と、余弦波コイルと励磁コイルとの隙間が同じとならないため、レゾルバステータとレゾルバロータとの位置関係に変化があった場合に、発生する検出信号に誤差が発生する恐れがあった。
例えば軸受のガタにより、レゾルバステータとレゾルバロータとの隙間が、軸方向で０．２ｍｍ程度距離が変化した場合、正弦波コイルと励磁コイルとのゲインと、余弦波コイルと励磁コイルとのゲインに大きな差異が発生し、角度検出誤差が発生する恐れがある。
ここで、ロボットハンド駆動用モータの出力軸は、精度の高い検出が望まれるため、特に問題となる。

そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、ロータリィトランスコイルを用いることなく、外径寸法が小さく、軸心方向の長さも短いレゾルバを提供することを目的とする。

上記問題点を解決するためになされた本発明に係る回転角センサは、次の構成を有している。
（１）励磁信号が入力される励磁コイルと検出信号を出力する検出コイルとを備えるステータと、前記ステータに対向した位置にあって回転するロータと、を有する回転角センサにおいて、ステータがステータ平板上に形成されていること、ロータが平板状のロータ平板であること、ステータ平板とロータ平板とが平行に対向していること、ロータ平板に、切欠部が形成されている。
（２）（１）に記載する回転角センサにおいて、前記ロータ平板が非磁性導電体で形成されていることを特徴とする。
（３）（２）に記載する回転角センサにおいて、前記非磁性導電体がＳＵＳ３０５であることを特徴とする。
（４）（３）に記載する回転角センサにおいて、前記ロータ平板が、前記切欠部が形成された平板部の中央に、モータ軸と嵌合する凸部がプレス成形により形成されていることを特徴とする。

（５）（１）乃至（４）に記載する回転角センサのいずれか１つにおいて、前記励磁コイルと前記検出コイルとが、前記ステータ平板上に積層して形成されていることを特徴とする。
（６）（５）に記載する回転角センサにおいて、前記検出コイルが、順次連続する第１、第２正弦波コイルと、順次連続する第１、第２余弦波コイルを備えること、前記第１正弦波コイル、前記第１余弦波コイルが第１コイル層に形成され、前記第２正弦波コイル、前記第２余弦波コイルが第１コイル層に重なって形成された第２コイル層に形成されていること、を特徴とする。
（７）（６）に記載する回転角センサにおいて、前記正弦波コイルの各々が、第１正弦波分割コイルと第２正弦波分割コイルに分割されており、前記第１正弦波分割コイルが前記第１コイル層に形成され、前記第２正弦波分割コイルが前記第２コイル層に形成されていること、前記余弦波コイルの各々が、第１余弦波分割コイルと第２余弦波分割コイルに分割されており、前記第１余弦波分割コイルが前記第２コイル層に形成され、前記第２余弦波分割コイルが前記第１コイル層に形成されていること、を特徴とする。

（８）（６）または（７）に記載する回転角センサにおいて、前記励磁コイルの導線の巻数及び巻き方向が同じであり、円周方向に単一極性に配置されていること、を特徴とする。
（９）（８）に記載する回転角センサにおいて、前記正弦波コイルを形成する複数の巻線部が、同じ方向を向いた均一な磁束が作用したときに、磁束通過する範囲の変化により、前記正弦波コイルの出力信号が正弦波状に変化するように配置されていること、前記余弦波コイルを形成する複数の巻線部が、同じ方向を向いた均一な磁束が作用したときに、磁束通過する範囲の変化により、前記余弦波コイルの出力信号が余弦波状に変化するように配置されていること、を特徴とする。

本発明の回転角センサの作用及び効果について説明する。
（１）励磁信号が入力される励磁コイルと検出信号を出力する検出コイルとを備えるステータと、前記ステータに対向した位置にあって回転するロータと、を有する回転角センサにおいて、ステータがステータ平板上に形成されていること、ロータが平板状のロータ平板であること、ステータ平板とロータ平板とが平行に対向していること、ロータ平板に、切欠部が形成されていることを特徴とするので、直径方向の寸法を小さくすることができる。また、ロータ平板上に凹凸を形成する必要がないため、コストを低減することができる。
（２）（１）に記載する回転角センサにおいて、前記ロータ平板が非磁性導電体で形成されていることを特徴とするので、励磁コイル・検出コイルが、ロータの切欠部に対向しているときには、検出コイルに誘起電流が流れるが、励磁コイル・検出コイルが、ロータの非磁性導電体部に対向しているときには、検出コイルに誘起電流がほとんど流れないため、検出コイルを流れる誘起電流である検出電流値により、回転角度を検出することができる。

すなわち、励磁コイルに励磁信号（正弦波信号）が入力されると、励磁コイルで正方向の所定量の磁束が発生する。本出願では、励磁コイルに正弦波信号が入力されたときに励磁コイルで発生する磁束ＩＡの方向を、正方向とする。
励磁コイル・検出コイルに対して切欠部が対向している位置においては、励磁コイルで発生する磁束ＩＡが検出コイルを通過して、検出コイルで誘導電流が発生する。
一方、レゾルバロータの非磁性導電体部が対向している検出コイルでは、検出電流はほとんど流れない。その理由は、励磁コイルで発生した磁束ＩＡにより非磁性導電体部では、表面に渦電流が発生する。そして、発生した渦電流により、負方向（正方向と逆方向）の磁束ＩＢが発生する。励磁コイルで発生した正方向の磁束ＩＡと、渦電流により発生した負方向の磁束ＩＢとが打ち消しあうため、検出コイルに電流が流れないのである。

（２）の発明の特別な技術的特徴は、レゾルバロータを非磁性導電体部と切欠部とを、励磁コイル・検出コイルに対向して、交互に配置した点にあり、非磁性導電体部に発生する渦電流による磁束が、励磁コイルで発生した磁束と打ち消しあう点にある。特許文献１等の従来技術においては、ステータの隣り合うティースが逆極性に励磁されており、レゾルバロータにより磁束が通過する磁路を構成するために、レゾルバロータを磁性体により構成しており、非磁性導電体でレゾルバロータを構成することは、全く考慮されてこなかったのである。

（３）（２）に記載する回転角センサにおいて、前記非磁性導電体がＳＵＳ３０５であることを特徴とするので、プレス成形した場合でも、磁性体に変化することがない。すなわち、ステンレス鋼のうち、ＳＵＳ３０４等は、曲げたり絞ったりすると、マルテンサイト化し、磁性を帯びることがあるが、ＳＵＳ３０５は、プレス成形してもマルテンサイト化しにくく、非磁性を保持できるため、本発明を実施するのに適した材質である。ここで、ＳＵＳ３０４及びＳＵＳ３０５は、共にオーステナイト系ステンレスである。ＳＵＳ３０４の代表的成分は、Ｎｉ（８〜１０．５％）、Ｃｒ（１８〜２０％）である。また、ＳＵＳ３０５の代表的成分は、Ｎｉ（１０．５〜１３％）、Ｃｒ（１７〜１９％）である。
（４）（３）に記載する回転角センサにおいて、前記ロータが、前記切欠部が形成された平板部の中央に、モータ軸と嵌合する凸部がプレス成形（絞り加工）により形成されていることを特徴とするので、非磁性導電体部と切欠部とが形成された平板部と、モータ軸と嵌合される凸部との直角度を精度良く形成することができ、レゾルバロータの平面部と、レゾルバステータの平面部との平行度を良くすることができる。また、１プレス工程で切欠部と、凸部とを同時に成形できるため、コストを低減することができる。
さらに、該凸部に周り止め部をプレス成形により、同時に形成すると、加工工程をより少なくでき、より大きくコストダウンすることができる。

（５）（１）乃至（４）に記載する回転角センサのいずれか１つにおいて、前記励磁コイルと前記検出コイルとが、前記ステータのベース平板上に積層して形成されていることを特徴とするので、励磁コイルと検出コイルの距離を小さくできるため、ゲインを大きくできる。また、例えば、インクジェットプリンターで印刷して、コイルを形成することができるため、コストダウンを実現することができる。
（６）（５）に記載する回転角センサにおいて、前記検出コイルが、順次連続する第１、第２正弦波コイルと、順次連続する第１、第２余弦波コイルを備えること、前記第１正弦波コイル、前記第１余弦波コイルが第１コイル層に形成され、前記第２正弦波コイル、前記第２余弦波コイルが第１コイル層に重なって形成された第２コイル層に形成されていること、を特徴とするので、レゾルバを取り付けたときに、レゾルバステータとレゾルバロータとの隙間が変化しても、正弦波コイルとレゾルバロータとの位置関係と、余弦波コイルとレゾルバロータの位置関係とが、常に一定とされているため、隙間の変化により発生する誤差を低減できる。

（７）（６）に記載する回転角センサにおいて、前記正弦波コイルの各々が、第１正弦波分割コイルと第２正弦波分割コイルに分割されており、前記第１正弦波分割コイルが前記第１コイル層に形成され、前記第２正弦波分割コイルが前記第２コイル層に形成されていること、前記余弦波コイルの各々が、第１余弦波分割コイルと第２余弦波分割コイルに分割されており、前記第１余弦波分割コイルが前記第２コイル層に形成され、前記第２余弦波分割コイルが前記第１コイル層に形成されていること、を特徴とするので、正弦波コイル及び余弦波コイルの個数、配置を任意の位置に設計することができる。

（８）（６）または（７）に記載する回転角センサにおいて、前記励磁コイルの導線の巻数及び巻き方向が同じであり、円周方向に単一極性に配置されていることを特徴とするので、円周方向の全ての箇所において、励磁信号を均一な条件で励磁することができる。
（９）（８）に記載する回転角センサにおいて、前記正弦波コイルを形成する複数の巻線部が、同じ方向を向いた均一な磁束が作用したときに、磁束通過する範囲の変化により、前記正弦波コイルの出力信号が正弦波状に変化するように配置されていること、前記余弦波コイルを形成する複数の巻線部が、同じ方向を向いた均一な磁束が作用したときに、磁束通過する範囲の変化により、前記余弦波コイルの出力信号が余弦波状に変化するように配置されていること、を特徴とするので、ロータ平板上に凹凸を形成せずに、切欠部を構成するだけで、検出コイル全体として、適切な検出信号を得ることができる。
すなわち、特許文献１のようなＶＲ型レゾルバにおいては、全周で同時に信号を得るために、全周において、レゾルバロータとレゾルバステータとの間のギャップを周期的に変化させる必要があった。しかし、本発明では、検出コイルの巻線位置自体を、同じ方向を向いた一定量の磁束が作用したときに、磁束通過する範囲の変化により、前記正弦波コイルの出力信号が正弦波状に変化するように配置しているので、レゾルバロータとレゾルバステータとの間のギャップが一定であっても、検出コイルで発生する電流が打ち消しあうことがないため、レゾルバロータの表面に凹凸を形成する必要がない。

本発明の一実施形態であるレゾルバ付きモータの一端部を示す断面図である。 レゾルバロータ１２の形状を示す図である。 レゾルバ１１の制御構成を示すブロック図である。 レゾルバステータ１３の構成を示す分解斜視図である。 図４の第１部分拡大図である。 図４の第２部分拡大図である。 図４の第３部分拡大図である。 図１０の第１部分説明図である。 図１０の第２部分説明図である。 レゾルバ１１の作用を示す説明図である。 レゾルバロータ１２が回転したときのレゾルバの作用を示す説明図である。 図１０の時刻Ｔ１におけるレゾルバ１１の状態を示す図である。 図１０の時刻Ｔ２におけるレゾルバ１１の状態を示す図である。 （ａ）は、正弦波コイル２１で発生し得る誘起電流の大きさを示す図であり、（ｂ）は、余弦波コイル２２で発生し得る誘起電流の大きさを示す図である。 （ａ）は、正弦波コイル２１の導線の構成を示す図であり、（ｂ）は、余弦波コイル２２の導線の構成を示す図である。 本発明の効果を示すデータ図である。

以下、本発明の振幅式ゾルバを具体化した第１実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。
図１に、レゾルバ付きモータ（以下、単に「モータ」と言う。）１の一端部を断面図により示す。図１に示すように、モータ１は、本体ベース板６、中空状のモータケース２、モータケース２の中空部に設けられたモータステータ３及びモータロータ４と、モータロータ４の中心に一体に設けられたモータシャフト５とを含む。モータシャフト５の一端部は、モータケース２の外部へ突出している。
モータステータ３は、モータケース２の内面に固定されている。モータステータ３は、図示しないステータコアとコイルを含む。モータロータ４は、モータステータ３の内側に配置される。モータロータ４は、図示しない永久磁石を保持している。モータシャフト５は、本体ベース板６に設けられたベアリング１０と、モータケース２の端部に設けられたベアリング９とにより回転可能に両端が支持されている。
モータ１は、モータステータ３の励磁コイルを励磁することにより、永久磁石が磁力を受けて、モータロータ４がモータシャフト５と一体に回転するようになっている。
図１に示すように、レゾルバ１１は、モータケース２の内側において、モータロータ４と本体ベース板６との間に配置される。レゾルバ１１は、レゾルバロータ１２と、レゾルバロータ１２に所定の隙間を介し対向して配置されたレゾルバステータ１３とを含む。

図３に、レゾルバの位置検出制御をブロック図で示す。
レゾルバ１１は、大きく回路部５８とセンサ部５９に分けられる。回路部５８において、基準クロック発生器５５は、分周回路５６に接続している。また、分周回路５６は、カウンタ５７に接続している。また、カウンタ５７は、Ｄ／Ａコンバータ５８と分周回路５９に接続している。また、Ｄ／Ａコンバータ５８は、励磁コイル２３に接続している。また、カウンタ５７は、分周回路５９に接続している。
また、分周回路５９は、正弦波用の同期検波器５１、及び余弦波用の同期検波器５２に接続している。また、同期検波器５１は、積分回路５３に接続している。また、同期検波器５２は、積分回路５４に接続している。また、積分回路５３と積分回路５４は、演算機６０に接続している。
センサ部５９において、正弦波コイル２１は、同期検波器５１に接続している。また、余弦波コイル２２は、同期検波器５２に接続している。励磁コイル２３は、Ｄ／Ａコンバータに接続している。レゾルバロータ１２は、電気的接続を有していない。

次に、正弦波コイル２１、余弦波コイル２２、及び励磁コイル２３の構造について、詳細に説明する。図４に、レゾルバステータ１３の構造を分解斜視図で示す。また、図４の構成を３組に分けた拡大図を図５〜７に示す。
図５に示すように、最下層には、外周の３箇所に取り付け部が形成された中空円盤状のステータベース平板３０が配置されている。
ステータベース平板３０の上には、絶縁層３１が形成されている。絶縁層３１の上には、第１励磁コイル２３Ａが形成されている。第１励磁コイル２３Ａは、９０度ずつに分割されて、４個の分割コイル２３Ａ１、２３Ａ２、２３Ａ３、２３Ａ４を有している。また、第１励磁コイル２３Ａは、一対の端子部２３Ａａ、２３Ａｂを有している。
第１励磁コイル２３Ａの上には、絶縁層３２が形成されている。絶縁層３２の上には、第２励磁コイル２３Ｂが形成されている。第２励磁コイル２３は、第１励磁コイル２３Ａの４個のコイルと対応する同じ位置に、４個の分割コイル２３Ｂ１、２３Ｂ２、２３Ｂ３、２３Ｂ４を有している。
励磁コイル２３は、全て同じ方向、同じ巻数で構成されているため、同じ方向に向かって、ほぼ均一な磁束を発生することができ、同じ方向に均一な励磁を行うことができる。

図６に示すように、第１励磁コイル２３Ａの分割コイル２３Ａ１の内周に形成された端子２３Ａ１ａが、絶縁層３２の透孔３２１を通って、第２励磁コイル２３Ｂの分割コイル２３Ｂ１ａに接続されている。分割コイル２３Ｂ１の最外周導線は、分割コイル２３Ｂ４の最外周に接続している。分割コイル２３Ｂ４の内周に形成された端子２３Ｂ４ａは、絶縁層３２の透孔３２４を通って、分割コイル２３Ａ４の内周に形成された端子２３Ａ４ａに接続している。
このようにして、順次第１励磁コイル２３Ａと第２励磁コイル２３Ｂの各分割コイルが接続されている。第２励磁コイル２３Ｂの上には、絶縁層３３が形成されている。
励磁コイル２３を、第１励磁コイル２３Ａと第２励磁コイル２３Ｂに分けて２層に構成しているのは、２層にすることにより面積を増やすことなく、発生する磁束量を増加させるためである。

図７に示すように、絶縁層３３の上には、第１検出コイル層３４が形成されている。第１検出コイル層３４は、４５度ずつに分割された８個の分割コイルを有している。すなわち順次、余弦波分割コイル２２Ａ、正弦波分割コイル２１Ｂ、余弦波分割コイル２２Ｃ、正弦波分割コイル２１Ｄ、余弦波分割コイル２２Ｅ、正弦波分割コイル２１Ｆ、余弦波分割コイル２２Ｇ、正弦波分割コイル２１Ｈが形成されている。第１検出コイル層３４の上には、絶縁層３５が形成されている。
絶縁層３５の上には、第２検出コイル層３６が形成されている。第２検出コイル層３６は、４５度ずつに分割された８個の分割コイルを有している。すなわち、余弦波分割コイル２２Ａに対応する位置に正弦波分割コイル２１Ａが形成され、正弦波分割コイル２１Ｂに対応する位置に余弦波分割コイル２２Ｂが形成されている。同様にして順次、正弦波分割コイル２１Ｃ、余弦波分割コイル２２Ｄ、正弦波分割コイル２１Ｅ、余弦波分割コイル２２Ｆ、正弦波分割コイル２１Ｇ、余弦波分割コイル２２Ｈが形成されている。第２検出コイル層３６の上には、絶縁層３７が形成されている。

８個の正弦波分割コイル２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ、２１Ｅ、２１Ｆ、２１Ｇ、２１Ｈは、順次、絶縁層３５に形成された透孔３５ａを通って接続され、第１検出コイル層３４と第２検出コイル層３６を交互に往復しながら、１つの正弦波コイル２１を形成している。
正弦波分割コイル２１Ｂ、２１Ｃにより、第１正弦波コイル２１ＢＣが構成され、正弦波分割コイル２１Ｄ、２１Ｅにより、第２正弦波コイル２１ＤＥが構成され、正弦波分割コイル２１Ｆ、２１Ｇより、第３正弦波コイル２１ＦＧが構成され、正弦波分割コイル２１Ｈ、２１Ａにより、第４正弦波コイル２１ＨＡが構成される。第１正弦波コイルＢＣ、第３正弦波コイルＦＧと、第２正弦波コイルＤＥ、第４正弦波コイルＨＡとは、巻き方向が逆であり、正方向の磁束に対して逆向きの誘起電流を発生する。

同様に、８個の余弦波分割コイル２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅ、２２Ｆ、２２Ｇ、２２Ｈは、順次、絶縁層３５に形成された透孔３５ａを通って接続され、第１検出コイル層３４と第２検出コイル層３６を交互に往復しながら、１つの余弦波コイル２２を形成している。
余弦波分割コイル２２Ａ、２２Ｂにより、第１余弦波コイル２２ＡＢが構成され、余弦波分割コイル２２Ｃ、２２Ｄにより、第２余弦波コイル２２ＣＤが構成され、余弦波分割コイル２２Ｅ、２２Ｆより、第３余弦波コイル２２ＥＦが構成され、余弦波分割コイル２２Ｇ、２２Ｈにより、第４余弦波コイル２２ＧＨが構成される。第１余弦波コイルＡＢ、第３余弦波コイルＥＦと、第２余弦波コイルＣＤ、第４余弦波コイルＧＨとは、巻き方向が逆であり、正方向の磁束に対して逆向きの誘起電流を発生する。
これにより、正弦波コイル２１と余弦波コイル２２とは、４５度角度をずらして形成されている。

次に、レゾルバロータ１２の構造について図２を用いて説明する。
レゾルバロータ１２は、非磁性導電体金属であるＳＵＳ３０５を材料として、円形平板の２箇所に切欠部１２ｂが形成され、２箇所の非磁性導電体部１２ａを備えている。２箇所の切欠部１２ｂと、２箇所の非磁性導電体部１２ａは、各々が９０度の角度で形成されている。
レゾルバロータ１２には、平板部の中央にプレス絞り加工で形成された中空状の凸部が形成されている。レゾルバロータ１２は、凸部１２ｃの中空部により、シャフト５の外周に圧入固定されている。凸部と平板部との直角度は精度良く形成しているので、レゾルバロータ１２の平板部と、レゾルバステータ１３の平板との平行度は精度良く構成されているため、両者の間隔も一定にされている。
レゾルバロータ１２は、本実施例では、ＳＵＳ３０５を使用しているが、非磁性体金属であれば、ＳＵＳ３０４、アルミニウム、真鍮等を用いても良い。
レゾルバロータ１２は、９０度で４分割した箇所のうち、対向する２箇所に切欠部１２ｂと非磁性導電体部１２ａが形成されており、正弦波コイル２１と余弦波コイル２２が、４５度で分割した８箇所に分割コイルを有するので、２Ｘの検出コイルを構成している。

次に、上記構成を有するレゾルバ１１の作用について説明する。
図３に示す制御回路において、基準クロック発生器５５は、３２ＭＨｚの高周波の基準クロックを生成する。分周回路５６は、周波数分割回路とも呼ばれ、基準クロック発生器５５で生成した高い周波数のクロックを、低周波のクロックに変換する回路である。分周回路５６は、３２ＭＨｚの基準クロックを５００ｋＨｚの周波数に分周する。カウンタ５７は、６４個のパルスをカウントし、Ｄ／Ａコンバータ５８に対して、６４個のパルスを１周期として出力する。
Ｄ／Ａコンバータ５８は６４個のパルスを１周期として、振幅変調させることにより、５００ｋＨｚ／６４＝７．８１２５ｋＨｚの正弦波励磁信号を作成し、励磁コイル２３を励磁する。励磁コイル２３に正弦波励磁信号が通電されることにより、磁界が発生し、検出コイルである正弦波コイル２１と余弦波コイル２２に誘起電流である検出電流が流れる。この作用については、後で詳細に説明する。

分周回路５９は、カウンタ５７のカウント値を受けて、必要な検出タイミングで、同期検波器５１、５２に、検出タイミング信号を入力する。
同期検波回路５１は、分周回路５９のタイミングで、正弦波コイル２１から入力された検出電流値を読み出し、積分回路５３に送る。積分回路５３は、検出電流の電流値を、所定時間分だけ積分することにより、検出電流値を部分平均している。部分平均された積分回路出力は、演算機６０に送られる。
所定時間分だけ積分を行っている理由は、本実施の形態では、５００ｋＨｚの搬送波を振幅変調して、７．８１２５ｋＨｚの信号波としているので、ある時刻における誘起電流は、搬送波による誘起電流ちとなる。搬送波の誘起電流値でなく、信号波の誘起電流値を得るために、所定時間内における誘起電流値の積分を算出しているのである。すなわち、複数個の搬送波を積分している。

同様に、同期検波回路５２は、分周回路５９のタイミングで、余弦波コイル２２から入力された検出電流値を読み出し、積分回路５４に送る。積分回路５４は、検出電流の電流値を、所定時間分だけ積分することにより、検出電流値を部分平均している。積分回路５４の機能は、積分回路５３と同じである。部分平均された積分回路出力は、演算機６０に送られる。
演算機６０は、積分回路５３から入力した正弦波コイル２１の積分回路出力と、積分回路５４から入力した余弦波コイル２２の積分回路出力との比を求め、その比を角度データ６１として、出力する。振幅式レゾルバでは、ある瞬間の電気角における、正弦波コイル２１の積分回路出力と、余弦波コイル２２の積分回路出力との比は、電気角と一義的に対応しているため、その比を角度データとして得れば、現在のレゾルバロータ１２の角度を測定することができる。

次に、励磁コイル２３、レゾルバロータ１２、正弦波コイル２１、及び余弦波コイル２２の作用を説明する。
図１０（ａ）に、ある時間におけるレゾルバステータ１３（ステータベース平板３０、励磁コイル２３、正弦波コイル２１、余弦波コイル２２）と、レゾルバロータ１２（切欠部１２ｂ、非磁性導電体部１２ａ）の位置関係を示す。実際は、円形状のグラフとなるのであるが、見やすいように直線上のグラフとしている。
横軸にとった電気角は３６０度（２Ｘコイルなので機械角は１８０度）である。レゾルバステータ１３は、ステータベース平板３０の上に、励磁コイル２３が形成され、その上
に正弦波コイル２１と余弦波コイル２２が形成されている。レゾルバロータ１２は、２箇所に、各々電気角で１８０度分（２Ｘコイルなので機械角は９０度）の範囲に切欠部１２ｂと非磁性導電体部１２ａが交互に形成されている。

図８に、図１０（ａ）のうち、レゾルバロータ１２の切欠部１２ｂがある部分における断面を示す。
励磁コイル２３（２３Ａ、２３Ｂ）に、Ｄ／Ａコンバータ５８から、５００ｋＨｚの搬送波により、振幅変調された７．８１２５ｋＨｚの信号波が入力すると、その電流値に応じて、正方向（励磁コイルで発生する磁束の方向を言う。）の磁束ＩＡが発生する。磁束ＩＡの発生により、正弦波コイル２１及び余弦波コイル２２に誘起電流が流れる。
一方、図９は、レゾルバロータ１２の非磁性導電体部１２ａ部分における断面を示している。
レゾルバロータ１２では、非磁性導電体部１２ａが、正弦波コイル２１と余弦波コイル２２に対向している。励磁コイル２３（２３Ａ、２３Ｂ）に、Ｄ／Ａコンバータ５８から、５００ｋＨｚの搬送波により、振幅変調された７．８１２５ｋＨｚの信号波が入力すると、その電流値に応じて、正方向（励磁コイルで発生する磁束の方向を言う。）の磁束ＩＡが発生する。
しかし、非磁性体金属である非磁性導電体部１２ａに磁束ＩＡが入ると、非磁性導電体部１２ａの表面に渦電流が発生する。そして、発生した渦電流により、負方向（励磁信号で発生する磁束の方向に対して逆方向を言う。）の磁束ＩＢが発生する。この磁束ＩＢにより、励磁コイル２３で発生した正方向の磁束ＩＡが打ち消されるため、全体としての磁束は、図８の場合と比較して、ほとんど無くなってしまう。
したがって、図１０（ａ）の状態では、切欠部１２ｂと重なる領域（電気角１６０度から３４０度まで）のみ磁束ＩＡが発生するとみなすことができる。

ここで、正弦波コイル２１及び余弦波コイル２２について説明する。
図１５（ａ）に正弦波コイル２１の一例を示す。ここでは、見やすくするために、同一平面状で表現している。４個の正弦波コイル２１は、７組のコイル導線２１ａ−２１ｎ、２１ｂ−２１ｍ、２１ｃ−２１ｌ、２１ｄ−２１ｋ、２１ｅ−２１ｊ、２１ｆ−２１ｉ、２１ｇ−２１ｈから構成されている。
図１４（ａ）は、正弦波コイル２１に同じ方向に均一な磁束が通過したときの、各組のコイル導線により発生し得る誘起電流の大きさをそれぞれ矩形２１´ａ−２１´ｎ、２１´ｂ−２１´ｍ、２１´ｃ−２１´ｌ、２１´ｄ−２１´ｋ、２１´ｅ−２１´ｊ、２１´ｆ−２１´ｉ、２１´ｇ−２１´ｈで表したものである。そして、正弦波コイル２１全体で発生し得る誘起電流の大きさは、波形２１´で表される。このように、正弦波コイル２１を７組のコイル導線２１ａ−２１ｎ、２１ｂ−２１ｍ、２１ｃ−２１ｌ、２１ｄ−２１ｋ、２１ｅ−２１ｊ、２１ｆ−２１ｉ、２１ｇ−２１ｈで構成することにより、正弦波コイル２１に発生する誘起電流を、正弦波カーブの磁束が通過する範囲における積分値で表すことができる。

同様に、図１５（ｂ）に余弦波コイル２２の一例を示す。ここでは、見やすくするために、同一平面状で表現している。４個の余弦波コイル２２は、７組のコイル導線２２ａ−２２ｎ、２２ｂ−２２ｍ、２２ｃ−２２ｌ、２２ｄ−２２ｋ、２２ｅ−２２ｊ、２２ｆ−２２ｉ、２２ｇ−２２ｈから構成されている。
図１４（ｂ）は、余弦波コイル２２に同じ方向に均一な磁束が通過したときの、各組のコイル導線により発生し得る誘起電流の大きさをそれぞれ矩形２２´ａ−２２´ｎ、２２´ｂ−２２´ｍ、２２´ｃ−２２´ｌ、２２´ｄ−２２´ｋ、２２´ｅ−２２´ｊ、２２´ｆ−２２´ｉ、２２´ｇ−２２´ｈで表したものである。そして、余弦波コイル２２全体で発生し得る誘起電流の大きさは波形２２´で表される。このように、余弦波コイル２２を７組のコイル導線２２ａ−２２ｎ、２２ｂ−２２ｍ、２２ｃ−２２ｌ、２２ｄ−２２ｋ、２２ｅ−２２ｊ、２２ｆ−２２ｉ、２２ｇ−２２ｈで構成することにより、余弦波コイル２２に発生する誘起電流を、余弦波カーブの磁束が通過する範囲における積分値で表すことができる。

図１０（ｂ）に、磁束ＩＡにより、正弦波コイル２１で発生する誘起電流ＭＡ、余弦波コイル２２で発生する誘起電流ＭＢを示す。
図１０（ｃ）に、（ａ）の波形２１´のみを取り出して表す。電気角１６０度から１８０度までの範囲では、ＭＳＡ１で示す面積のプラスの誘起電流（＋ＭＳＡ１）が発生し、
電気角１８０度から３４０度までの範囲では、ＭＳＡ２で示すマイナスの誘起電流（−ＭＳＡ２）が発生する。したがって、正弦波コイル２１で発生する誘起電流ＭＡ＝＋ＭＳＡ１−ＭＳＡ２である。これを図１０（ｂ）に示す。
一方、図１０（ｄ）に、（ａ）の波形２２´のみを取り出して表す。電気角１６０度から２７０度までの範囲では、ＭＳＢ１で示す面積のマイナスの誘起電流（−ＭＳＢ１）が発生し、電気角２７０度から３４０度までの範囲では、ＭＳＢ２で示すプラスの誘起電流（＋ＭＳＢ２）が発生する。したがって、余弦波コイル２２で発生する誘起電流の総量ＭＢ＝＋ＭＳＢ２−ＭＳＢ１である。これを図１０（ｂ）に示す。図１０（ｂ）に示す誘起電流ＭＡ、誘起電流ＭＢは、電流計で計測される実際の計測値である。
次に、正弦波コイル２１で発生する誘起電流ＭＡについて、積分回路５３により高周波成分をなまして、ＭＡＡを求める。また、余弦波コイル２２で発生する誘起電流ＭＢについて、積分回路５４により高周波成分をなまして、ＭＢＢを求める。
そして、演算機６０が、ＭＡＡとＭＢＢの比（ＭＡＡ／ＭＢＢ）を算出する。ＭＡＡ／ＭＢＢより、レゾルバステータ１３に対するレゾルバロータ１２の角度変位を求めることができる。
演算機６０は、ＭＡＡ／ＭＢＢを角度データ６１として、出力する。

レゾルバロータ１２が回転したときのレゾルバ１１の作用を図１１〜１３に示す。図１１のグラフは、横軸が電気角（−９０度〜３６０度）と機械角（−４５度〜１８０度）であり、縦軸が電流値である。本実施の形態のレゾルバ１１は、２Ｘのものなので、電気角は機械角の２倍となっている。ＳＡが正弦波コイル２１の出力カーブであり、ＳＢが余弦波コイル２２の出力カーブである。
図１２に、ロータ角度Ｔ１における、正弦波コイル２１と非磁性導電体部１２ａ（１２ａＡ、１２ａＢ）との位置関係を示し、下段に余弦波コイル２２と非磁性導電体部１２ａ（１２ａＡ、１２ａＢ）との位置関係を示す。見やすくするために、図１２では図５と異なり、正弦波コイル２１、余弦波コイル２２を各々一つの面に表現している。
また、Ｌ１〜Ｌ４は、正方向の磁束ＩＡの強い部分を示す。

ロータ角度Ｔ１においては、正弦波コイル２１の８個の正弦波分割コイル２１Ａ〜２１Ｈのうち、２１Ｃ、２１Ｄ、２１Ｇ、２１Ｈの全ての領域が、レゾルバロータ１２の切欠部１２ｂに対向している。そして、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｅ、２１Ｆの全ての領域が、非磁性導電体部１２ａ（１２ａＡ、１２ａＢ）に対向している。
励磁コイル２３により発生する磁束ＩＡは、全ての領域で同じ方向で均一なので、第１正弦波コイル２１ＢＣと第２正弦波コイルＤＥでは、絶対値の等しい逆向きの誘起電流が発生する。同様に、第３正弦波コイル２１ＦＧと第４正弦波コイルＨＡでは、絶対値の等しい逆向きの誘起電流が発生する。
一方、非磁性導電体部１２ａ（１２ａＡ、１２ａＢ）の領域では、磁束ＩＡが、渦電流により発生する磁束ＩＢで打ち消されるため、正弦波コイル２１に誘起電流が流れない。そのため、正弦波コイル２１を流れる電流値はゼロ（ＳＡＴ１）となる。
本実施の形態では、正弦波コイル２１の誘起電流値を得るために、図３に示す積分回路５３により、所定時間内における誘起電流値の積分を算出している。

一方、ロータ角度Ｔ１においては、余弦波コイル２２の８個の正弦波分割コイル２２Ａ〜２２Ｈのうち、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｇ、２２Ｈの全ての領域が、レゾルバロータ１２の切欠部１２ｂ（１２ｂＡ、１２ｂＢ）に対向している。そして、２２Ａ、２２Ｂ、２１２、２１２の全ての領域が、非磁性導電体部１２ａ（１２ａＡ、１２ａＢ）に対向している。
励磁コイル２３により発生する磁束ＩＡは、全ての領域で同じ方向で均一なので、第２正弦波コイル２１ＣＤでは、最大の誘起電流が発生する。同様に、第４余弦波コイル２１ＧＨでは、最大の誘起電流が発生する。第１余弦波コイル２２ＡＢ、第３余弦波コイル２２ＥＦでは、誘起電流は発生しない。
一方、非磁性導電体部１２ａ（１２ａＡ、１２ａＢ）の領域では、磁束ＩＡが、渦電流により発生する磁束ＩＢで打ち消されるため、余弦波コイル２２に誘起電流が流れない。そのため、余弦波コイル２２を流れる電流値は最大（ＳＢＴ１）となる。
本実施の形態では、余弦波コイル２２の誘起電流値を得るために、図４に示す積分回路５４により、所定時間内における誘起電流値の積分を算出している。

図１３に、ロータ角度Ｔ２における、正弦波コイル２１と非磁性導電体部１２ａ（１２ａＡ、１２ａＢ）との位置関係を示し、下段に余弦波コイル２２と非磁性導電体部１２ａ（１２ａＡ、１２ａＢ）との位置関係を示す。見やすくするために、図１３では図５と異なり、正弦波コイル２１、余弦波コイル２２を各々一つの面に表現している。ロータ角度Ｔ１から図１３に示す矢印Ｐの方向に図示しないレゾルバロータ１２が電気角で２４０度（機械角で１２０度）回転した状態である。
ロータ角度Ｔ２においては、正弦波コイル２１の８個の正弦波分割コイル２１Ａ〜２１Ｈのうち、２１Ｅ、２１Ａの全ての領域、及び正弦波分割コイル２１Ｄ、２１Ｆ、２１Ｈ、２１Ｂの一部の領域が、レゾルバロータ１２の切欠部１２ｂに対向している。そして、２１Ｇ、２１Ｃの全ての領域、及び正弦波分割コイル２１Ｄ、２１Ｆ、２１Ｈ、２１Ｂの一部の領域が、非磁性導電体部１２ａ（１２ａＡ、１２ａＢ）に対向している。
励磁コイル２３により発生する磁束ＩＡは、全ての領域で同じ方向で均一なので、第２正弦波コイル２１ＤＥと第３正弦波コイルＦＧでは、逆向きの誘起電流が発生する。同様に、第４正弦波コイル２１ＨＡと第１正弦波コイルＢＣでは、逆向きの誘起電流が発生する。
一方、非磁性導電体部１２ａ（１２ａＡ、１２ａＢ）の領域では、磁束ＩＡが、渦電流により発生する磁束ＩＢで打ち消されるため、正弦波コイル２１に誘起電流が流れない。そのため、正弦波コイル２１を流れる電流値は、それらの演算値（ＳＡＴ２）となる。

ロータ角度Ｔ２においては、余弦波コイル２２の８個の余弦波分割コイル２２Ａ〜２２Ｈのうち、２２Ｅ、２２Ａの全ての領域、及び余弦波分割コイル２２Ｄ、２２Ｆ、２２Ｈ、２２Ｂの一部の領域が、レゾルバロータ１２の切欠部１２ｂに対向している。そして、２２Ｇ、２２Ｃの全ての領域、及び余弦波分割コイル２２Ｄ、２２Ｆ、２２Ｈ、２２Ｂの一部の領域が、非磁性導電体部１２ａ（１２ａＡ、１２ａＢ）に対向している。
励磁コイル２３により発生する磁束ＩＡは、全ての領域で同じ方向で均一なので、第２余弦波コイル２２ＣＤと第３余弦波コイルＥＦでは、逆向きの誘起電流が発生する。同様に、第４余弦波コイル２２ＧＨと第１正弦波コイルＡＢでは、逆向きの誘起電流が発生する。
一方、非磁性導電体部１２ａ（１２ａＡ、１２ａＢ）の領域では、磁束ＩＡが、渦電流により発生する磁束ＩＢで打ち消されるため、余弦波コイル２２に誘起電流が流れない。そのため、余弦波コイル２２を流れる電流値は、それらの演算値（ＳＢＴ２）となる。

ロータ角度Ｔ１において、演算機６０が、正弦波コイル２１に発生した誘起電流の積分値ＳＡＴ１、及び余弦波コイル２２で発生した誘起電流の積分値ＳＢＴ１の比（ＳＡＴ１／ＳＢＴ１）を算出する。ＳＡＴ１／ＳＢＴ１より、ロータ角度Ｔ１におけるレゾルバステータ１３に対するレゾルバロータ１２の角度変位を求めることができる。
演算機６０は、ＳＡＴ１／ＳＢＴ１を角度データ６１として、出力する。
同様に、ロータ角度Ｔ２において、演算機６０が、正弦波コイル２１に発生した誘起電流の積分値ＳＡＴ２、及び余弦波コイル２２で発生した誘起電流の積分値ＳＢＴ２の比（ＳＡＴ２／ＳＢＴ２）を算出する。ＳＡＴ２／ＳＢＴ２より、ロータ角度Ｔ２におけるレゾルバステータ１３に対するレゾルバロータ１２の角度変位を求めることができる。
演算機６０は、ＳＡＴ２／ＳＢＴ２を角度データ６１として、出力する。

図１６に、本実施例のレゾルバ１１の実験データを示す。横軸に、本実施例のレゾルバ１１と、比較例のレゾルバをとり、縦軸に、出力電圧とＳ／Ｎ比をとっている。比較例のレゾルバは、レゾルバロータとして、磁性導電体材料を用いて、レゾルバ１１と同じ切欠部を形成したものである。
本実施例のレゾルバ１１では、出力電圧Ａ１が２５０ｍＶ、ノイズＡ２が４．５ｍＶであり、Ｓ／Ｎ比Ａ３は、約５５である。比較例のレゾルバでは、出力電圧Ｂ１が１５０ｍＶ、ノイズＢ２が１９ｍＶであり、Ｓ／Ｎ比Ｂ３は、約８である。
上記実験により、レゾルバロータとして磁性導電性材料を用いた比較例のレゾルバにおいても、回転角センサとして実用可能であることが確認でき、同時に、レゾルバロータとして、非磁性導電体材料を用いたレゾルバ１１では、Ｓ／Ｎ比が非常に高く、回転角センサとして優れた特性を有することが確認できた。

以上詳細に説明したように、本実施例のレゾルバ１１によれば、励磁信号が入力される励磁コイル２３と検出信号を出力する検出コイル（正弦波コイル２１と余弦波コイル２２）とを備えるレゾルバステータ１３と、ステータ１３に対向した位置にあって回転するレゾルバロータ１２と、を有する回転角センサにおいて、レゾルバステータ１３がステータ平板上に形成されていること、レゾルバロータ１２が平板状のロータ平板であること、ステータ平板とロータ平板とが平行に対向していること、ロータ平板に、切欠部１２ｂが形成されていることを特徴とするので、直径方向の寸法を小さくすることができる。また、ロータ平板上に凹凸を形成する必要がないため、コストを低減することができる。

また、レゾルバロータ１２のレゾルバステータ１３に対抗する位置に、非磁性導電体部１２ａ（１２ａＡ、１２ａＢ）と切欠部１２ｂ（１２ｂＡ、１２ｂＢ）とが交互に形成されているので、レゾルバロータ１２の切欠部１２ｂ（１２ｂＡ、１２ｂＢ）が対向している正弦波コイル２１と余弦波コイル２２では、各々所定の検出電流が流れる。すなわち、励磁コイル２３に励磁信号（正弦波信号）が入力されると、励磁コイル２３で正方向の所定量の磁束ＩＡが発生する。磁束ＩＡは、レゾルバロータ１２の切欠部１２ｂを通過して磁気回路を形成するので、発生した磁束ＩＡにより誘起電流が発生する。

一方、レゾルバロータ１２の非磁性導電体部１２ａ（１２ａＡ、１２ａＢ）が対向している正弦波コイル２１と余弦波コイル２２では、検出電流はほとんど流れない。その理由は、励磁コイル２３で発生した磁束ＩＡにより非磁性導電体部１２ａ（１２ａＡ、１２ａＢ）では、表面に渦電流が発生する。そして、発生した渦電流により、負方向（正方向と逆方向）の磁束ＩＢが発生する。励磁コイル２３で発生した正方向の磁束ＩＡと、渦電流により発生した負方向の磁束ＩＢが打ち消しあうため、検出コイル２１、２２に電流が流れないのである。
また、特許文献２の技術と比較して、ロータリィトランスを必要としないため、Ｓ／Ｎ比を高くできる。特許文献２の技術では、Ｓ／Ｎ比が４程度であったのを、本実施の形態では、Ｓ／Ｎ比を５０以上とすることができた。

また、検出コイル２１、２２が、順次連続する８個の正弦波分割コイル２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ、２１Ｅ、２１Ｆ、２１Ｇ、２１Ｈと、順次連続する８個の余弦波分割コイル２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅ、２２Ｆ、２２Ｇ、２２Ｈを備えること、正弦波分割コイル２１Ａ、２１Ｃ、２１Ｅ、２２Ｇ、余弦波分割コイル２２Ｂ、２２Ｄ、２２Ｆ、２２Ｈが第１コイル層に形成され、正弦波分割コイル２１Ｂ、２１Ｄ、２１Ｆ、２１Ｈ、余弦波分割コイル２２Ａ、２２Ｃ、２２Ｅ、２２Ｇが第１コイル層に重なって形成された第２コイル層に形成されていること、を特徴とするので、レゾルバ１１を取り
付けたときに、レゾルバステータ１３とレゾルバロータ１２との隙間が変化しても、正弦波コイル２１とレゾルバロータ１２との位置関係と、余弦波コイル２２とレゾルバロータ１２の位置関係とが、常に一定とされているため、レゾルバ１１の取り付けによる誤差を低減できる。
また、本実施の形態では、励磁コイル２３Ａ、２３Ｂの８組の導線の巻数及び巻き方向が同じであり、円周方向に単一極性に配置されていることを特徴とするので、円周方向の全ての箇所において、励磁信号を均一な条件で励磁することができる。

また、本実施の形態では、５００ｋＨｚの搬送波を振幅変調して、７．８１２５ｋＨｚの信号波を作成し、その信号波により角度検出を行っており、搬送波による誘起電流値を積分しているので、モータノイズ（１０ｋＨｚ付近が多い）の影響を、搬送波が受けにくいため、Ｓ／Ｎ比を高くできる。
また、５００ｋＨｚの高周波を使用しているため、検出コイルの巻き数を少なくでき、平板形状にできるため、特許文献１の技術と比較して、レゾルバの軸心方向の寸法を短くすることができる。
また、本実施の形態では、検出コイルを２Ｘ化（偶数極化）しているため、アキシャル方向のギャップで使用する場合に、軸の傾きにより発生する出力信号の誤差を平準化できる。

また、正弦波コイル２１を形成する７組のコイル導線２１ａ−２１ｎ、２１ｂ−２１ｍ、２１ｃ−２１ｌ、２１ｄ−２１ｋ、２１ｅ−２１ｊ、２１ｆ−２１ｉ、２１ｇ−２１ｈが、正弦波コイル２１に発生する誘起電流が、磁束が通過する範囲における正弦波カーブの積分値に相当するように配置されており、余弦波コイル２２を形成する７組のコイル導線２２ａ−２２ｎ、２２ｂ−２２ｍ、２２ｃ−２２ｌ、２２ｄ−２２ｋ、２２ｅ−２２ｊ、２２ｆ−２２ｉ、２２ｇ−２２ｈが、該余弦波コイルに発生する誘起電流が、磁束が通過する範囲における余弦波カーブの積分値に相当するように配置されているので、レゾルバロータ１２の平板上に凹凸を形成せずに、切欠部１２ｂを構成するだけで、検出コイル全体として、適切な検出信号を得ることができる。
すなわち、ＶＲ型レゾルバにおいては、全周で同時に信号を得るために、全周において、レゾルバロータとレゾルバステータとの間のギャップを周期的に変化させる必要があった。しかし、本実施例のレゾルバ１１では、検出コイル（正弦波コイル２１、余弦波コイル２２）の巻線（コイル導線）位置自体を、同じ方向を向いた均一な磁束が作用したときに、レゾルバロータ１２の角度に応じて、磁束の通過する範囲を変えることにより、正弦波状あるいは余弦波状の検出信号を出力するように配置しているので、レゾルバロータとレゾルバステータとの間のギャップが一定であっても、検出コイル（正弦波コイル２１、余弦波コイル２２）で発生する電流が打ち消しあうことがないため、レゾルバロータ１２の表面に凹凸を形成する必要がない。

本実施例のレゾルバ１１は、５００ｋＨｚという高周波を搬送波として、５００ｋＨｚ／６４＝７．８１２５ｋＨｚの信号波を使用しているため、検出コイルの巻数を７巻きという少ない巻数にすることができている。そして、７巻きと巻数が少ないので、平板上に渦巻状にコイル導線を形成できるため、各導線コイルの位置を、同じ方向を向いた均一な磁束が作用したときに、レゾルバロータ１２の角度に応じて、磁束の通過する範囲を変えることにより、正弦波状あるいは余弦波状の検出信号を出力するように配置できたのである。また、レゾルバステータ１３とレゾルバロータ１２とを、各々平板状に形成し、平行な位置に対向させて配置できたのである。
そして、（Ａ）検出コイル（正弦波コイル２１、余弦波コイル２２）の巻線（コイル導線）位置自体を、同じ方向を向いた均一な磁束が作用したときに、レゾルバロータ１２の角度に応じて、磁束の通過する範囲を変えることにより、正弦波状あるいは余弦波状の検出信号を出力するように配置でき、（Ｂ）励磁信号として同じ方向のみの磁束を発生させ、（Ｃ）レゾルバステータ１３の励磁コイル２３と、検出コイル（正弦波コイル２１、余弦波コイル２２）と、レゾルバロータ１２とを、対向して配置しているので、レゾルバロータとレゾルバステータとの間のギャップが一定であっても、検出コイル（正弦波コイル２１、余弦波コイル２２）で発生する電流が打ち消しあうことがないため、レゾルバロータ１２の表面に凹凸を形成する必要がない。
従来、特許文献１のようなＶＲ型レゾルバでは、レゾルバロータの外周を、正弦波カーブに成形することにコストがかかり問題となっていた。本実施例では、レゾルバロータ１２に正弦波カーブを形成する必要がないため、大きなコストダウンを実現することができた。

なお、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で以下のように実施することができる。
例えば、本実施の形態では、２Ｘコイルとするために、正弦波コイル２１と余弦波コイル２２とを、各々８個に分割して分割コイルを形成したが、１Ｘコイルを形成するならば、正弦波コイル２１を、第１分割コイル２１Ａ、第２分割コイル２１Ｂ、第３分割コイル２１Ｃ、第４分割コイル２１Ｄとし、余弦波コイル２２を、第１分割コイル２２Ａ、第２分割コイル２２Ｂ、第３分割コイル２２Ｃ、第４分割コイル２２Ｄで構成しても良い。
また、本実施の形態では、振幅式のレゾルバについて説明したが、本発明はレゾルバの構造に関するものであり、位相差式レゾルバに適用することもできる。

１１ レゾルバ
１２ レゾルバロータ
１２ａ 非磁性導電体部
１２ｂ 切欠部
１３ レゾルバステータ
２１ 正弦波コイル
２２ 余弦波コイル
２３ 励磁コイル
３０ ステータベース平板

Claims (9)

1. 励磁信号が入力される励磁コイルと検出信号を出力する検出コイルとを備えるステータと、前記ステータに対向した位置にあって回転するロータと、を有する回転角センサにおいて、
   前記ステータがステータ平板上に形成されていること、
   前記ロータが平板状のロータ平板であること、
   前記ステータ平板と前記ロータ平板とが平行に対向していること、
   前記ロータ平板に、切欠部が形成されていること、
   前記検出コイルは渦巻き状に巻回された複数の平面コイルで形成されており、前記平面コイルのコイルピッチは内側に向かって徐々に大きくなっていること、
   を特徴とする回転角センサ。
2. 請求項１に記載する回転角センサにおいて、
   前記ロータ平板が非磁性導電体で形成されていることを特徴とする回転角センサ。
3. 請求項２に記載する回転角センサにおいて、
   前記非磁性導電体がＳＵＳ３０５であることを特徴とする回転角センサ。
4. 請求項３に記載する回転角センサにおいて、
   前記ロータ平板が、前記切欠部が形成された平板部の中央に、モータ軸と嵌合する凸部が形成されていることを特徴とする回転角センサ。
5. 請求項１乃至請求項４に記載する回転角センサのいずれか１つにおいて、
   前記励磁コイルと前記検出コイルとが、前記ステータ平板上に積層して形成されていることを特徴とする回転角センサ。
6. 励磁信号が入力される励磁コイルと検出信号を出力する検出コイルとを備えるステータと、前記ステータに対向した位置にあって回転するロータと、を有する回転角センサにおいて、
   前記ステータがステータ平板上に形成されていること、
   前記ロータが平板状のロータ平板であること、
   前記ステータ平板と前記ロータ平板とが平行に対向していること、
   前記ロータ平板に、切欠部が形成されていること、
   前記検出コイルが、順次連続する第１、第２正弦波コイルと、順次連続する第１、第２余弦波コイルを備えること、
   前記第１正弦波コイル、前記第１余弦波コイルが第１コイル層に形成され、前記第２正弦波コイル、前記第２余弦波コイルが第１コイル層に重なって形成された第２コイル層に形成されていること、
   を特徴とする回転角センサ。
7. 励磁信号が入力される励磁コイルと検出信号を出力する検出コイルとを備えるステータと、前記ステータに対向した位置にあって回転するロータと、を有する回転角センサにおいて、
   前記ステータがステータ平板上に形成されていること、
   前記ロータが平板状のロータ平板であること、
   前記ステータ平板と前記ロータ平板とが平行に対向していること、
   前記ロータ平板に、切欠部が形成されていること、
   前記検出コイルの正弦波コイルの各々が、第１正弦波分割コイルと第２正弦波分割コイルに分割されており、前記第１正弦波分割コイルが前記第１コイル層に形成され、前記第２正弦波分割コイルが前記第２コイル層に形成されていること、
   前記検出コイルの余弦波コイルの各々が、第１余弦波分割コイルと第２余弦波分割コイルに分割されており、前記第１余弦波分割コイルが前記第２コイル層に形成され、前記第２余弦波分割コイルが前記第１コイル層に形成されていること、
   を特徴とする回転角センサ。
8. 請求項６または請求項７に記載する回転角センサにおいて、
   前記励磁コイルの導線の巻数及び巻き方向が同じであり、円周方向に単一極性に配置されていること、
   を特徴とする回転角センサ。
9. 請求項８に記載する回転角センサにおいて、
   前記正弦波コイルを形成する複数の巻線部が、同じ方向を向いた均一な磁束が作用したときに、磁束通過する範囲の変化により、前記正弦波コイルの出力信号が正弦波状に変化するように配置されていること、
   前記余弦波コイルを形成する複数の巻線部が、同じ方向を向いた均一な磁束が作用したときに、磁束通過する範囲の変化により、前記余弦波コイルの出力信号が余弦波状に変化するように配置されていること、
   を特徴とする回転角センサ。
   

Images