JP5410461B2

JP5410461B2 - Differential transformer type angle sensor

Info

Publication number: JP5410461B2
Application number: JP2011020212A
Authority: JP
Inventors: 恒樹丸田; 弘幸齋藤; 厚志伊藤; 直也秋山
Original assignee: 三明電機株式会社
Priority date: 2011-02-01
Filing date: 2011-02-01
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2031-02-01
Also published as: JP2012159442A

Description

本発明は、コアの角度を差動トランスの作用により検出するための差動トランス型角度センサに関し、さらに詳しくは、回転するコアとコアに対向するように配置する第１、第２のヨークとの組付の際の芯出し精度を向上できる差動トランス型角度センサに関する。 The present invention relates to a differential transformer type angle sensor for detecting the angle of a core by the action of a differential transformer, and more specifically, a rotating core and first and second yokes arranged so as to face the core. The present invention relates to a differential transformer type angle sensor that can improve the centering accuracy at the time of assembly.

従来、この種の差動トランス型角度センサは、特許文献１によって開示されている。特許文献１による差動トランス型角度センサは、回転するコアと、コアに外装される励磁コイルと、励磁コイルを挟んで一対配置された第１、第２の検出コイルとを備えている。励磁コイルと第１検出コイルとの間には第１のヨークが挟持され、励磁コイルと第２の検出コイルとの間には第２のヨークが挟持されている。第１の検出コイルの出力電圧と第２の検出コイルの出力電圧との差電圧に基づいて、コアの回転角度を検出するものである。この際、第１のヨークと第２のヨークとを１２０°の位相差を有して組付け、コアと第１、第２のヨークとの芯出し精度を上げるために、励磁コイル、第１、第２の検出コイル及び第１、第２のヨークを、Ｏリングを介して樹脂製のボビンに組付けるように構成している。そのため、樹脂製のボビンとコアとの間で正確なセンタリングに対する芯出しが得られ、差動トランス型角度センサの測定精度を向上することができるようになった。 Conventionally, this kind of differential transformer type angle sensor is disclosed in Patent Document 1. The differential transformer type angle sensor according to Patent Document 1 includes a rotating core, an excitation coil that is externally mounted on the core, and first and second detection coils that are disposed in a pair with the excitation coil interposed therebetween. A first yoke is sandwiched between the excitation coil and the first detection coil, and a second yoke is sandwiched between the excitation coil and the second detection coil. The rotation angle of the core is detected based on the voltage difference between the output voltage of the first detection coil and the output voltage of the second detection coil. At this time, the first yoke and the second yoke are assembled with a phase difference of 120 ° to increase the alignment accuracy between the core and the first and second yokes. The second detection coil and the first and second yokes are configured to be assembled to a resin bobbin via an O-ring. Therefore, accurate centering can be obtained between the resin bobbin and the core, and the measurement accuracy of the differential transformer type angle sensor can be improved.

特開２００７−２４０３７２号公報JP 2007-240372 A

しかし、近年、各種の機械の高精度化が求められてくると、差動トランス型角度センサを含めて各種の測定器も測定精度を向上できるように要望されてきた。特許文献１の差動トランス型角度センサの場合、コアと第１、第２のヨークとの組み付け精度を向上するために樹脂製ボビンにＯリングを介してセンタリングに対する芯出しを行っていたものの、Ｏリング自体が樹脂製で弾性を有しているから、芯出しの不安定さがあった。つまり、弾性状のＯリングではボビンへの安定した固定が期待されず第１のヨークと第２のヨークとのコアとヨークとのセンタリング精度の向上を維持することが難しくなっていた。 However, in recent years, when high accuracy of various machines has been demanded, various measuring instruments including a differential transformer type angle sensor have been requested to be able to improve measurement accuracy. In the case of the differential transformer type angle sensor of Patent Document 1, centering is performed with respect to the centering through the O-ring on the resin bobbin in order to improve the assembly accuracy between the core and the first and second yokes. Since the O-ring itself is made of resin and has elasticity, the centering is unstable. In other words, the elastic O-ring is not expected to be stably fixed to the bobbin, and it has been difficult to maintain improvement in the centering accuracy between the cores of the first yoke and the second yoke and the yoke.

本発明は、上述の課題を解決するものであり、組み付けの際におけるコアとヨークとの軸方向の芯出し精度（センタリング精度）の向上や第１のヨークと第２のヨークとの角度位置の位置決め精度を更に向上した差動トランス型角度センサを提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problems, and improves the axial alignment accuracy (centering accuracy) between the core and the yoke during assembly and the angular position between the first yoke and the second yoke. It is an object of the present invention to provide a differential transformer type angle sensor with further improved positioning accuracy.

本発明に係る差動トランス型角度センサは、以下のように構成するものである。すなわち、
請求項１記載の発明は、軸方向に沿って外周面の一部に平面状の切り欠き部を有して円柱状に形成される回転可能なコアと、前記コアに外装される励磁コイルと、前記コアに外装されるとともに前記励磁コイルを間にして配設される第１の検出コイル及び第２の検出コイルと、前記励磁コイルと前記第１の検出コイルとの間に配設されて前記コアの中心軸に対して同心円上に形成されるとともに、前記コアの中心軸に対して１２０°の円弧角度で形成された第１の弧面と、前記第１の弧面から扇状に広がる第１の胴体部と、前記第１の胴体部の外周部から前記第１の胴体部と一体的に形成されて全周にわたって円環状に形成される円環部と、を有する第１のヨークと、前記励磁コイルと前記第２の検出コイルとの間に配設されて前記コアの中心軸に対して同心円上に形成されるとともに、前記コアの中心軸に対して１２０°の円弧角度で形成された第２の弧面と、前記第２の弧面から扇状に広がる第２の胴体部と、前記第２の胴体部の外周部から前記第２の胴体部と一体的に形成されて全周にわたって円環状に形成される円環部と、を有する第２のヨークと、を備え、前記第１のヨークと前記第２のヨークとが所定角度の位相差を有して配設されるとともに前記コアが回転することにより、前記第１の検出コイルの出力電圧と前記第２の検出コイルの出力電圧との差電圧に基づいて前記コアの回転角度を検出する差動トランス型角度センサであって、前記第１のヨークの軸方向の一方の端面側、前記第２のヨークの軸方向の一方の端面側には、それぞれ前記コアに軸受を介して外嵌された一対のヨーク支持キャップが配設され、前記第１の弧面と前記第２の弧面とが前記コアの中心軸に対して所定間隔の位相差を有して配設されるように、前記第１のヨークと前記第２のヨークとが、前記一対のヨーク支持キャップに形成された位置決め孔を基準として挿通された位置決めピンにより、前記コアとの軸方向の芯出し及び前記所定角度の角度位置の位置決めが可能に構成されていることを特徴とするものである。 The differential transformer type angle sensor according to the present invention is configured as follows. That is,
The invention according to claim 1 is a rotatable core formed in a columnar shape with a flat cutout portion in a part of the outer peripheral surface along the axial direction, and an exciting coil mounted on the core. A first detection coil and a second detection coil that are externally mounted on the core and disposed between the excitation coils, and are disposed between the excitation coils and the first detection coils. A first arc surface formed concentrically with respect to the central axis of the core and formed at an arc angle of 120 ° with respect to the central axis of the core, and spreads in a fan shape from the first arc surface A first yoke having a first body part and an annular part formed integrally with the first body part from the outer periphery of the first body part and formed in an annular shape over the entire circumference And between the excitation coil and the second detection coil, A second arc surface formed concentrically with respect to the axis and formed at an arc angle of 120 ° with respect to the central axis of the core; and a second fuselage extending in a fan shape from the second arc surface And a second yoke having an annular part formed integrally with the second body part from the outer peripheral part of the second body part and formed in an annular shape over the entire circumference. The first yoke and the second yoke are disposed with a phase difference of a predetermined angle, and the core rotates, whereby the output voltage of the first detection coil and the second yoke are A differential transformer type angle sensor for detecting a rotation angle of the core based on a voltage difference from an output voltage of a detection coil, wherein one end face side in the axial direction of the first yoke, the second yoke One end face side in the axial direction is externally fitted to the core via a bearing. A pair of yoke support caps are disposed, and the first arc surface and the second arc surface are disposed with a predetermined phase difference with respect to the central axis of the core, The first yoke and the second yoke are centered in the axial direction with respect to the core and at a predetermined angle by a positioning pin inserted with reference to a positioning hole formed in the pair of yoke support caps. It is characterized in that the angular position can be positioned.

請求項２記載の発明は、請求項１の発明に係るものであって、前記第１のヨーク、前記第２のヨークは、それぞれ前記第１の検出コイル、前記第２の検出コイルを囲う円筒カラーと別体で板状に形成され、前記第１のヨーク、前記第２のヨークは、それぞれ前記円筒カラーと軸方向に沿って重合されていることを特徴としている。 The invention according to claim 2 relates to the invention according to claim 1, wherein the first yoke and the second yoke are cylinders surrounding the first detection coil and the second detection coil, respectively. The first yoke and the second yoke are formed in a plate shape separately from the collar, and are overlapped with the cylindrical collar along the axial direction, respectively.

請求項３の発明は、請求項１に係るものであって、前記第１のヨーク、前記第２のヨークは、前記第１の検出コイル、前記第２の検出コイルを囲う円筒カラーと一体的に形成されていることを特徴としている。 The invention according to claim 3 relates to claim 1, wherein the first yoke and the second yoke are integrated with a cylindrical collar surrounding the first detection coil and the second detection coil. It is characterized by being formed.

請求項４記載の発明は、請求項１，２又は３の発明に係るものであって、前記第１のヨークと前記第２のヨークとは、前記所定角度の位相差が１２０°に設定されていることを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the first, second, or third aspect of the invention, wherein the first yoke and the second yoke have a predetermined phase difference of 120 °. It is characterized by having.

本発明の請求項１の発明によれば、第１のヨークと第２のヨークとは回転するコアの周りで所定角度の位相差を有して配設されている。また、第１のヨークの軸方向の一方の端面側、第２のヨークの軸方向の一方の端面側には、それぞれヨーク支持キャップが配設されている。ヨーク支持キャップは、通常、コアに軸受を介して支持されているからコアの回転中心に対して同心円上に配設されることになる。第１のヨーク、第２のヨークが第１、第２のヨーク支持キャップに形成された位置決め孔を基準として挿通された位置決めピンによって位置規制されるように配設されている。これによって、第１のヨーク、第２のヨークがコアと同心円上に形成されることにより軸方向に対する芯出し精度を向上するとともに第１のヨークと第２のヨークとを所定角度の位相差を有して配設された角度位置の位置決め精度を向上することができる。 According to the first aspect of the present invention, the first yoke and the second yoke are disposed with a phase difference of a predetermined angle around the rotating core. A yoke support cap is disposed on one end face side in the axial direction of the first yoke and on one end face side in the axial direction of the second yoke. Since the yoke support cap is normally supported by the core via a bearing, it is disposed concentrically with respect to the center of rotation of the core. The first yoke and the second yoke are disposed so as to be regulated by positioning pins inserted with reference to positioning holes formed in the first and second yoke support caps. As a result, the first yoke and the second yoke are formed concentrically with the core, thereby improving the centering accuracy in the axial direction and making the first yoke and the second yoke have a predetermined angle phase difference. It is possible to improve the positioning accuracy of the angular positions that are provided.

請求項２の発明によれば、第１のヨーク、第２のヨークが、それぞれ第１の検出コイル、第２の検出コイルを囲う円筒カラーと別体で板状に形成されてそれぞれ円筒カラーと重合して配設されていれば、第１のヨーク、第２のヨークの加工を容易に行うことができる。そのため、第１のヨーク、第２のヨークを廉価に製造することができる。 According to the invention of claim 2, the first yoke and the second yoke are formed in a plate shape separately from the cylindrical collar surrounding the first detection coil and the second detection coil, respectively. If they are arranged in a superposed manner, it is possible to easily process the first yoke and the second yoke. Therefore, the first yoke and the second yoke can be manufactured at low cost.

請求項３の発明によれば、第１のヨーク、第２のヨークが、それぞれ第１の検出コイル、第２の検出コイルを囲う円筒カラーと一体的形成されれば、円筒カラーにおける位置決めピンを挿入する位置決め孔の加工を削除することができるとともに、部品点数を少なくできるから組み付け作業を容易に行うことができる。 According to the invention of claim 3, if the first yoke and the second yoke are formed integrally with the cylindrical collar surrounding the first detection coil and the second detection coil, respectively, the positioning pin in the cylindrical collar is provided. The machining of the positioning hole to be inserted can be deleted and the number of parts can be reduced, so that the assembling work can be easily performed.

請求項４の発明によれば、第１のヨークと第２のヨークとの角度位相差１を１２０°に設定することにより、第１の検出コイルと第２の検出コイルとの差電圧の波形に直線性を有することができ安定した測定が可能となる。 According to the invention of claim 4, by setting the angular phase difference 1 between the first yoke and the second yoke to 120 °, the waveform of the voltage difference between the first detection coil and the second detection coil. Therefore, stable measurement can be performed.

本発明の第１実施形態による角度センサを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the angle sensor by 1st Embodiment of this invention. 円筒カラーと別体で形成されたヨークを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the yoke formed separately from the cylindrical collar. 図１におけるIII-III断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 1. １サイクルにおけるコアとヨークとの関係を示す簡略図である。It is a simplified diagram showing the relationship between the core and the yoke in one cycle. 角度センサの理想的な特性グラフを示すグラフである。It is a graph which shows the ideal characteristic graph of an angle sensor. 円筒カラーと一体的に形成したヨークを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the yoke integrally formed with the cylindrical collar.

次に、本発明の差動トランス型角度センサ（以下、角度センサという。）の実施形態を図面に基づいて説明する。 Next, an embodiment of a differential transformer type angle sensor (hereinafter referred to as an angle sensor) of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、第１実施形態の角度センサ１０の断面図であり、図２は、コアとヨークとの配置関係を示す斜視図であり、図３は図１の断面を示すものである。角度センサ１０は、図１に示すように、磁性体で回転可能に形成されるコア１１と、コア１１に同心円上に外装されて交流電圧が印加される励磁コイル１２と、コア１１に同心円上に外装されて励磁コイル１２を間にして配置される第１の検出コイル１３と第２の検出コイル１４とを有している。励磁コイル１２と第１の検出コイル１３との間には磁性体で形成される第１のヨーク１５が配置され、励磁コイル１２と第２の検出コイル１４との間には磁性体で形成される第２のヨーク１６が配置されている。 FIG. 1 is a cross-sectional view of the angle sensor 10 of the first embodiment, FIG. 2 is a perspective view showing the positional relationship between the core and the yoke, and FIG. 3 shows the cross-section of FIG. As shown in FIG. 1, the angle sensor 10 includes a core 11 formed of a magnetic material so as to be rotatable, an excitation coil 12 that is concentrically mounted on the core 11 and applied with an AC voltage, and a concentric circle on the core 11. The first detection coil 13 and the second detection coil 14 are arranged with the excitation coil 12 therebetween. A first yoke 15 made of a magnetic material is disposed between the excitation coil 12 and the first detection coil 13, and a magnetic material is formed between the excitation coil 12 and the second detection coil 14. A second yoke 16 is disposed.

コア１１は円柱状に形成されるとともに、第１のヨーク１５、第２のヨーク１６が対向する中央部位には平面状の切り欠き部１１１が形成されている。コア１１の両端部には軸受１７、１７が装着され、軸受１７、１７に外嵌するとともに、第１のヨーク１５、第２のヨーク１６を軸方向の内方に押える金属製の第１のヨーク支持キャップ１８、金属製の第２のヨーク支持キャップ１９がそれぞれ配置されている。第２のヨーク支持キャップ１９には角度センサ１０を測定したい場所に取付けるための取付けフランジ２０が装着されている。 The core 11 is formed in a columnar shape, and a planar notch 111 is formed at a central portion where the first yoke 15 and the second yoke 16 are opposed to each other. Bearings 17 and 17 are attached to both ends of the core 11, and are fitted to the bearings 17 and 17, and the first first metal 15 that presses the first yoke 15 and the second yoke 16 inward in the axial direction. A yoke support cap 18 and a metal second yoke support cap 19 are respectively disposed. A mounting flange 20 is mounted on the second yoke support cap 19 for mounting the angle sensor 10 at a location where measurement is desired.

励磁コイル１２は樹脂製のボビン１２ａに嵌め込まれてコア１１に外装されるとともにボビン１２ａと軸方向に沿って同じ厚みに形成された円筒カラー２１に囲まれるように内装されている。円筒カラー２１には、中心軸から６０°間隔の位置に貫通孔２１１が軸方向に沿って形成されている。第１の検出コイル１３は樹脂製のボビン１３ａに嵌め込まれてコア１１に外装されるとともにボビン１３ａと軸方向に沿って同じ厚みに形成された円筒カラー２２に囲まれるように内装されている。円筒カラー２２には、中心軸から６０°間隔の位置に貫通孔２２１が軸方向に沿って形成されている。第２の検出コイル１４は樹脂製のボビン１４ａに嵌め込まれてコア１１に外装されるとともにボビン１４ａと軸方向に沿って同じ厚みに形成された円筒カラー２３に囲まれるように内装されている。円筒カラー２３には、中心軸から６０°間隔の位置に貫通孔２３１が軸方向に沿って形成されている。 The exciting coil 12 is fitted in a resin bobbin 12a and is mounted on the core 11 and is enclosed so as to be surrounded by a cylindrical collar 21 formed in the same thickness along the axial direction as the bobbin 12a. A through hole 211 is formed in the cylindrical collar 21 along the axial direction at a position spaced by 60 ° from the central axis. The first detection coil 13 is fitted in a resin bobbin 13a and is mounted on the core 11 and is enclosed so as to be surrounded by a cylindrical collar 22 formed in the same thickness as the bobbin 13a in the axial direction. A through hole 221 is formed in the cylindrical collar 22 along the axial direction at a position spaced by 60 ° from the central axis. The second detection coil 14 is fitted in a resin bobbin 14a and is externally mounted on the core 11 and is enclosed so as to be surrounded by a cylindrical collar 23 formed in the same thickness as the bobbin 14a in the axial direction. A through hole 231 is formed in the cylindrical collar 23 along the axial direction at a position spaced by 60 ° from the central axis.

第１のヨーク１５は、図１〜３に示すように、コア１１の外周面に対向するとともにコア１１と同心円上に形成されて円弧角度がコア１１の中心軸に対して１２０°に形成される弧面１５ａを有して弧面１５ａから外周に広がる扇形状の胴体部１５ｂと胴体部１５ｂの外周部を含んで全周にわたってリング状に形成される円環部１５ｃとを有して形成されている。円環部１５ｃには、中心軸に対して１２０°の位置に等分に形成された３個の位置決め孔１５１と位置決め孔１５１間に配置されたボルト挿通孔１５２とが形成されている。 As shown in FIGS. 1 to 3, the first yoke 15 faces the outer peripheral surface of the core 11 and is formed concentrically with the core 11 so that the arc angle is 120 ° with respect to the central axis of the core 11. A fan-shaped body portion 15b extending from the arc surface 15a to the outer periphery and an annular portion 15c formed in a ring shape over the entire periphery including the outer periphery portion of the body portion 15b. Has been. The annular portion 15c is formed with three positioning holes 151 equally formed at a position of 120 ° with respect to the central axis, and bolt insertion holes 152 arranged between the positioning holes 151.

位置決め孔１５１、ボルト挿通孔１５２の加工位置精度は、例えば、マシニングセンターやＮＣ機械で加工することによって、第１のヨーク１５の回転中心からの半径の寸法及びピッチ間の寸法を精度高く形成する。励磁コイル１２と第１の検出コイル１３との間に配置された第１のヨーク１５は、円筒カラー２１、２２の端面で挟持されている。 As for the processing position accuracy of the positioning hole 151 and the bolt insertion hole 152, for example, by processing with a machining center or NC machine, the dimension of the radius from the rotation center of the first yoke 15 and the dimension between the pitches are formed with high accuracy. The first yoke 15 disposed between the excitation coil 12 and the first detection coil 13 is sandwiched between the end faces of the cylindrical collars 21 and 22.

第２のヨーク１６は、図１〜３に示すように、コア１１の外周面に対向するとともにコア１１と同心円上に形成されて円弧角度がコア１１の中心軸に対して１２０°に形成される弧面１６ａを有して弧面１６ａから外周に広がる扇形状の胴体部１６ｂと胴体部１５ｂの外周部を含んで全周にわたってリング状に形成される円環部１６ｃとを有して形成されている。円環部１６ｃには、中心軸に対して１２０°の位置に等分に形成された３個の位置決め孔１６１と位置決め孔１６１間に配置されたボルト挿通孔１６２とが形成されている。 As shown in FIGS. 1 to 3, the second yoke 16 faces the outer peripheral surface of the core 11 and is formed concentrically with the core 11 so that the arc angle is 120 ° with respect to the central axis of the core 11. A fan-shaped body portion 16b extending from the arc surface 16a to the outer periphery, and an annular portion 16c formed in a ring shape over the entire circumference including the outer periphery portion of the body portion 15b. Has been. The annular portion 16c is formed with three positioning holes 161 equally formed at a position of 120 ° with respect to the central axis and bolt insertion holes 162 arranged between the positioning holes 161.

位置決め孔１６１、ボルト挿通孔１６２の加工位置精度は、例えば、マシニングセンターやＮＣ機械で加工することによって、第２のヨーク１６の回転中心からの半径の寸法及びピッチ間の寸法を精度高く形成する。励磁コイル１２と第２の検出コイル１４との間に配置された第２のヨーク１６は、円筒カラー２１、２３の端面で挟持されている。 As for the processing position accuracy of the positioning hole 161 and the bolt insertion hole 162, for example, by processing with a machining center or NC machine, the dimension of the radius from the rotation center of the second yoke 16 and the dimension between the pitches are formed with high accuracy. The second yoke 16 disposed between the excitation coil 12 and the second detection coil 14 is sandwiched between the end faces of the cylindrical collars 21 and 23.

第１の検出コイル１３の励磁コイル１２側と反対の端面には、第１のヨーク支持キャップ１８が配置されている。第１のヨーク支持キャップ１８の内周面は軸受１７に外嵌され、第１の検出コイル１３に対向する端面は、外周部で円筒カラー２２に当接するように配置されている。第１のヨーク支持キャップ１８には、中心軸に対して１２０°の位置に等分に形成された３個の位置決め孔１８１が形成され、位置決め孔１８１の間にボルト挿通孔１８２が形成されている。 A first yoke support cap 18 is disposed on the end surface of the first detection coil 13 opposite to the exciting coil 12 side. The inner peripheral surface of the first yoke support cap 18 is fitted on the bearing 17, and the end surface facing the first detection coil 13 is disposed so as to contact the cylindrical collar 22 at the outer peripheral portion. The first yoke support cap 18 is formed with three positioning holes 181 equally formed at a position of 120 ° with respect to the central axis, and a bolt insertion hole 182 is formed between the positioning holes 181. Yes.

位置決め孔１８１、ボルト挿通孔１８２の加工位置精度は、例えば、マシニングセンターやＮＣ機械で加工することによって、第１のヨーク支持キャップ１８の回転中心からの半径の寸法及びピッチ間の寸法を精度高く形成する。位置決め孔１８１とボルト挿通孔１８２の軸心からの半径は同じ寸法に形成されている。 As for the processing position accuracy of the positioning hole 181 and the bolt insertion hole 182, for example, by machining with a machining center or NC machine, the radial dimension from the rotation center of the first yoke support cap 18 and the dimension between the pitches are formed with high accuracy. To do. The radii from the axial center of the positioning hole 181 and the bolt insertion hole 182 are formed in the same dimension.

第２の検出コイル１４の励磁コイル１２側と反対の端面には、第２のヨーク支持キャップ１９が配置されている。第２のヨーク支持キャップ１９の内周面は軸受１７に外嵌され、第２の検出コイル１４に対向する端面は、外周部で円筒カラー２３に当接するように配置されている。第２のヨーク支持キャップ１９には、中心軸に対して１２０°の位置に等分に形成された３個の位置決め孔１９１が形成され、位置決め孔１９１の間にボルト挿通孔１９２が形成されている。 A second yoke support cap 19 is disposed on the end surface of the second detection coil 14 opposite to the exciting coil 12 side. The inner peripheral surface of the second yoke support cap 19 is fitted on the bearing 17, and the end surface facing the second detection coil 14 is disposed so as to contact the cylindrical collar 23 at the outer peripheral portion. The second yoke support cap 19 is formed with three positioning holes 191 formed equally at a position of 120 ° with respect to the central axis, and a bolt insertion hole 192 is formed between the positioning holes 191. Yes.

位置決め孔１９１、ボルト挿通孔１９２の加工位置精度は、例えば、マシニングセンターやＮＣ機械で加工することによって、第２のヨーク支持キャップ１９の回転中心からの半径の寸法及びピッチ間の寸法を精度高く形成する。位置決め孔１９１とボルト挿通孔１９２の軸心からの半径は同じに形成されている。 As for the processing position accuracy of the positioning hole 191 and the bolt insertion hole 192, for example, by machining with a machining center or NC machine, the dimension of the radius from the rotation center of the second yoke support cap 19 and the dimension between the pitches are formed with high accuracy. To do. The radii from the axial center of the positioning hole 191 and the bolt insertion hole 192 are formed to be the same.

なお、円筒カラー２１（２２、２３）の貫通孔２１１（２２１、２３１）における中心軸からの半径も、第１(第２)のヨーク１５（１６）の位置決め孔１５１（１６１）やボルト挿通孔１５２（１６２）、及び第１(第２)のヨーク支持キャップ１８（１９）の位置決め孔１８１(１９１)やボルト挿通孔１８２（１９２）における中心軸からの半径と同じ寸法に形成されている。 The radius from the central axis of the through hole 211 (221, 231) of the cylindrical collar 21 (22, 23) is also the positioning hole 151 (161) of the first (second) yoke 15 (16) or the bolt insertion hole. The positioning holes 181 (191) and bolt insertion holes 182 (192) of the first (second) yoke support cap 18 (19) have the same dimensions as the radius from the central axis.

図２〜３に示すように、第１のヨーク１５、第２のヨーク１６はコア１１の周りに配置されて１２０°の位相差を有して配置されている。コア１１と第１のヨーク１５、第２のヨーク１６とは同心円上の位置に配置され、第１のヨーク１５の弧面１５ａは、コア１１と同心円上に形成されている。また、第１のヨーク１５の弧面１５ａ、第２のヨーク１６の弧面１６ａは、コア１１が弧面１５ａ、１６ａ内で回転するために、コア１１の外周面より僅かに大きく形成されコア１１の外周面との間にギャップを形成している。 As shown in FIGS. 2 to 3, the first yoke 15 and the second yoke 16 are disposed around the core 11 and have a phase difference of 120 °. The core 11, the first yoke 15, and the second yoke 16 are disposed at concentric positions, and the arc surface 15 a of the first yoke 15 is formed concentrically with the core 11. The arc surface 15a of the first yoke 15 and the arc surface 16a of the second yoke 16 are formed slightly larger than the outer peripheral surface of the core 11 so that the core 11 rotates within the arc surfaces 15a and 16a. A gap is formed between the outer peripheral surface of 11.

第１のヨーク１５と第２のヨーク１６とは、１本または複数本の位置決めピン２５を連通することによって位置決めされ、第１のヨーク支持キャップ１８から第２のヨーク支持キャップ１９を挿通する複数本のボルト２６で固定されている。位置決めピン２５は、第１のヨーク１５と第２のヨーク１６とが所定角度(１２０°)の位相差を有して配置された状態で、第１のヨーク支持キャップ１８の３箇所の位置決め孔１８１及び第２のヨーク支持キャップ１９の３箇所の位置決め孔１９１を基準としてそれぞれ第１のヨーク１５の３箇所の位置決め孔１５１、第２のヨーク１６の３箇所の位置決め孔１６１、及び円筒カラー２１、２２、２３のそれぞれの貫通孔２１１、２２１，２３１に挿通される。また、位置決めピン２５で位置決めされた後、ボルト２６が、第１のヨーク支持キャップ１８(第２のヨーク支持キャップ１９)のボルト挿通孔１８２（１９２）、第１のヨーク１５(第２のヨーク１６)のボルト挿通孔１５２（１６２）、円筒カラー２１（２２、２２）の貫通孔２１１（２１２、２１３）に挿通される。これにより、第１のヨーク１５と第２のヨーク１６とが、コア１１の軸方向に対する芯出し(センタリング)、及び第１のヨーク１５と第２のヨーク１６との角度位置の位置決めを行うことができる。 The first yoke 15 and the second yoke 16 are positioned by communicating one or a plurality of positioning pins 25, and a plurality of the first yoke support cap 18 through the second yoke support cap 19 are inserted. The bolts 26 are fixed. The positioning pin 25 has three positioning holes in the first yoke support cap 18 in a state where the first yoke 15 and the second yoke 16 are arranged with a phase difference of a predetermined angle (120 °). The three positioning holes 151 of the first yoke 15, the three positioning holes 161 of the second yoke 16, and the cylindrical collar 21, respectively, with reference to the three positioning holes 191 of the 181 and the second yoke support cap 19. , 22 and 23 are inserted into the respective through holes 211, 221 and 231. Further, after being positioned by the positioning pin 25, the bolt 26 is connected to the bolt insertion hole 182 (192) of the first yoke support cap 18 (second yoke support cap 19), the first yoke 15 (second yoke). 16) is inserted into the bolt insertion hole 152 (162) and the through hole 211 (212, 213) of the cylindrical collar 21 (22, 22). Thereby, the first yoke 15 and the second yoke 16 perform centering (centering) in the axial direction of the core 11 and positioning of the angular positions of the first yoke 15 and the second yoke 16. Can do.

なお、第１のヨーク１５と第２のヨーク１６とで形成される位相差は１２０°に限定するものではなく、角度センサで測定できる範囲において、設定しやすい角度にすることができる。 The phase difference formed between the first yoke 15 and the second yoke 16 is not limited to 120 °, and can be set to an easily set angle within a range that can be measured by the angle sensor.

次に上述のように構成された角度センサ１０の組み付け手順について説明する。 Next, a procedure for assembling the angle sensor 10 configured as described above will be described.

まず、ボビン１２ａに嵌め込まれた励磁コイル１２の周りを囲むように円筒カラー２１を外装し円筒カラー２１の両面に第１のヨーク１５と第２のヨーク１６とを重合する。次に、円筒カラー２２に内装された第１の検出コイル１３と円筒カラー２３に内装された第２の検出コイル１４とをそれぞれ第１のヨーク１５、第２のヨーク１６に重合するようして配置する。 First, the cylindrical collar 21 is packaged so as to surround the excitation coil 12 fitted in the bobbin 12a, and the first yoke 15 and the second yoke 16 are superposed on both surfaces of the cylindrical collar 21. Next, the first detection coil 13 housed in the cylindrical collar 22 and the second detection coil 14 housed in the cylindrical collar 23 are superposed on the first yoke 15 and the second yoke 16, respectively. Deploy.

次に、軸受１７を内嵌した第１のヨーク支持キャップ１８と軸受１７を内嵌した第２のヨーク支持キャップ１９とを、それぞれ第１の検出コイル１３の外側、第２の検出コイル１４の外側に配置して、それぞれ円筒カラー２２、２３の端面に重合するように配置する。この際、第１のヨーク１５の弧面１５ａと第２のヨーク１６の弧面１６ａとが、挿入されるコア１１の軸心に対して１２０°の位相差となるように配置した上で、それぞれの位置決め孔（１５１、１６１、１８１、１９１）とが対向した位置となるように配置しておく。そして、位置決めピン２５とボルト２６を挿通する。 Next, the first yoke support cap 18 in which the bearing 17 is fitted and the second yoke support cap 19 in which the bearing 17 is fitted are respectively connected to the outside of the first detection coil 13 and the second detection coil 14. It arrange | positions outside and arrange | positions so that it may superimpose on the end surface of cylindrical collars 22 and 23, respectively. At this time, after arranging the arc surface 15a of the first yoke 15 and the arc surface 16a of the second yoke 16 to have a phase difference of 120 ° with respect to the axis of the core 11 to be inserted, It arrange | positions so that each positioning hole (151,161,181,191) may become a position which opposes. Then, the positioning pin 25 and the bolt 26 are inserted.

最後にコア１１を第１のヨーク支持キャップ１８、第２のヨーク支持キャップ１９内の軸受１７内を挿通して切り欠き部１１１内に第１のヨーク１５、第２のヨーク１６が配置されることを確認して角度センサ１０が組付けられる。コア１１が第１のヨーク支持キャップ１８（第２のヨーク支持キャップ１９）の軸受１７に支持されることにより、第１のヨーク１５（第２のヨーク１６）とコア１１との軸方向の芯出しを精度良く行うことができる。 Finally, the core 11 is inserted into the first yoke support cap 18 and the bearing 17 in the second yoke support cap 19, and the first yoke 15 and the second yoke 16 are arranged in the notch 111. After confirming this, the angle sensor 10 is assembled. The core 11 is supported by the bearing 17 of the first yoke support cap 18 (second yoke support cap 19), whereby the axial center of the first yoke 15 (second yoke 16) and the core 11 is obtained. Can be taken out with high accuracy.

次に、上述のように組み付けられた角度センサ１０の動作について説明する。以下の説明において、第１のヨーク１５と第２のヨーク１６に関しては１２０°の位相差を有しているものの、磁路断面積の説明は同様であることから、第１のヨーク１５とコア１１との関係で説明し、第２のヨーク１６については、図５に示すようにその合成された出力電圧で説明する。 Next, the operation of the angle sensor 10 assembled as described above will be described. In the following description, although the first yoke 15 and the second yoke 16 have a phase difference of 120 °, the description of the magnetic path cross-sectional area is the same, so the first yoke 15 and the core 11 and the second yoke 16 will be described with reference to the synthesized output voltage as shown in FIG.

図４（ａ）に示すように、コア１１の切り欠き部１１１の切欠面が第１のヨーク１５の胴体部１５ｂの端面に対して平行にあるときをコア１１の０°位置として、順にコア１１を矢印方向に沿って回転させる。図４（ａ）のように、コア１１が第１のヨーク１５の弧面１５ａに対してギャップが大きい場合に、コア１１と第１のヨーク１５は離隔して磁気的な結合が弱くなる。したがって、第１のヨーク１５とコア１１との間において、磁路断面積は最小となり、言い換えれば、磁気抵抗は最大値となる。 As shown in FIG. 4 (a), the core 11 is sequentially positioned with the notch surface of the notch portion 111 of the core 11 being parallel to the end surface of the body portion 15 b of the first yoke 15. 11 is rotated in the direction of the arrow. As shown in FIG. 4A, when the core 11 has a large gap with respect to the arc surface 15a of the first yoke 15, the core 11 and the first yoke 15 are separated from each other and the magnetic coupling is weakened. Therefore, the magnetic path cross-sectional area is minimum between the first yoke 15 and the core 11, in other words, the magnetic resistance is the maximum value.

第１の検出コイル１３（図１参照）の出力電圧は、励磁コイル１２（図１参照）の発生磁束から第１のヨーク１５に漏れる磁束を減算した磁束に比例するため、上記のように第１のヨーク１５とコア１１との間の磁気抵抗が最大であるとき、第１の検出コイル１３の電圧は最大となる（図５（ａ）位置）。 The output voltage of the first detection coil 13 (see FIG. 1) is proportional to the magnetic flux obtained by subtracting the magnetic flux leaking to the first yoke 15 from the magnetic flux generated by the exciting coil 12 (see FIG. 1). When the magnetic resistance between one yoke 15 and the core 11 is maximum, the voltage of the first detection coil 13 is maximum (position (a) in FIG. 5).

その後、コア１１が図４における矢印方向へ回転して、図４（ｂ）の位置（コア１１の６０°）に達すると、第１のヨーク１５とコア１１との間の磁路断面積は増大していくため、第１の検出コイル１３（図１参照）の出力電圧は減少する。図４（ｃ）に示すようにコア１１が１２０°回転したとき、第１のヨーク１５とコア１との間の磁路断面積は最大値となり、このため、第１の検出コイル１３の出力電圧は最小値となる。 Thereafter, when the core 11 rotates in the arrow direction in FIG. 4 and reaches the position of FIG. 4B (60 ° of the core 11), the magnetic path cross-sectional area between the first yoke 15 and the core 11 is Since the voltage increases, the output voltage of the first detection coil 13 (see FIG. 1) decreases. As shown in FIG. 4C, when the core 11 is rotated by 120 °, the cross-sectional area of the magnetic path between the first yoke 15 and the core 1 becomes the maximum value. Therefore, the output of the first detection coil 13 The voltage becomes the minimum value.

その後、コア１１が矢印方向へさらに回転して、図４（ｃ）の位置から、コア１１がさらに１２０°（コア１１の２４０°位置）、つまり、図４（ｅ）に示す位置に回転するまでの間においては、第１のヨーク１５とコア１１との間の磁路断面積は最大値に維持されるため、第１の検出コイル１３（図１参照）の出力電圧は最小値に維持される。 Thereafter, the core 11 further rotates in the direction of the arrow, and the core 11 further rotates from the position shown in FIG. 4C to 120 ° (240 ° position of the core 11), that is, the position shown in FIG. In the meantime, the magnetic path cross-sectional area between the first yoke 15 and the core 11 is maintained at the maximum value, so that the output voltage of the first detection coil 13 (see FIG. 1) is maintained at the minimum value. Is done.

その後、コア１がさらに回転して、図４（ｅ）の位置に達すると第１のヨーク１５とコア１１との間に磁路断面積は、今度は減少するため、第１の検出コイル１３の出力電圧は増大し、コア１１がさらに１２０°回転したとき、図４（ａ）と同じ状態となり、第１のヨーク１５とコア１１との間の磁路断面積は最小値となる。このため、第１の検出コイル１３（図１参照）の出力電圧は最大値となる。 After that, when the core 1 further rotates and reaches the position of FIG. 4E, the magnetic path cross-sectional area between the first yoke 15 and the core 11 decreases this time, so that the first detection coil 13 When the core 11 further rotates 120 °, the same state as in FIG. 4A is obtained, and the magnetic path cross-sectional area between the first yoke 15 and the core 11 becomes the minimum value. For this reason, the output voltage of the 1st detection coil 13 (refer FIG. 1) becomes the maximum value.

上記のように、第１のヨーク１５と第２のヨーク１６とは、互いに１２０°の位相差を持って配置されている。このため、コア１１の角度位置に対する第１の検出コイル１３の出力電圧を図５（Ａ）の波形Ｘで表したとき、第２の検出コイル１４の出力電圧は、波形Ｙで表すことができる。したがって第１の検出コイル１３の出力電圧と第２の検出コイル１４との差電圧は、図５（Ｂ）で表すことができる。これによると、コア１１の２４０°の回転範囲内で直線性を有するため、この回転範囲においてコア１１の角度位置を第１の検出コイル１３と第２の検出コイル１４との差電圧で検出することができる。 As described above, the first yoke 15 and the second yoke 16 are arranged with a phase difference of 120 ° from each other. For this reason, when the output voltage of the first detection coil 13 with respect to the angular position of the core 11 is represented by the waveform X in FIG. 5A, the output voltage of the second detection coil 14 can be represented by the waveform Y. . Therefore, the differential voltage between the output voltage of the first detection coil 13 and the second detection coil 14 can be represented by FIG. According to this, since it has linearity within the rotation range of 240 ° of the core 11, the angular position of the core 11 is detected by the voltage difference between the first detection coil 13 and the second detection coil 14 in this rotation range. be able to.

なお、上述において、第１のヨーク１５と励磁コイル１２の周りを囲む円筒カラー２１、第２のヨーク１６と第２の検出コイル１４の周りを囲む円筒カラー２３とはそれぞれ別体で形成しているが、図６に示すように一体で形成してもよい。これにより、図１〜２に示す円筒カラー２１（２３）の貫通孔２１１（２３１）の単体での加工を削除できる。また、組付作業も容易に行うことができる。 In the above description, the cylindrical collar 21 surrounding the first yoke 15 and the excitation coil 12 and the cylindrical collar 23 surrounding the second yoke 16 and the second detection coil 14 are formed separately. However, they may be integrally formed as shown in FIG. Thereby, the processing of the single body of the through hole 211 (231) of the cylindrical collar 21 (23) shown in FIGS. Also, the assembly work can be easily performed.

上述のように、実施形態の角度センサ１０では、コア１１に対する第１のヨーク１５の位置決め孔１５１と第２のヨーク１６の位置決め孔１６１と、を精度良く加工し、位置決めピン２５を精度良く加工された第１（第２）のヨーク支持キャップ１８（１９）の位置決め孔１８１（１９１）を基準として組付けることから、第１（第２）のヨーク１５（１６）とコア１１の軸方向の芯出し（センタリング）精度を向上することができるとともに、第１のヨーク１５と第２のヨーク１６との角度位置の位置決め精度を向上することができる。 As described above, in the angle sensor 10 of the embodiment, the positioning hole 151 of the first yoke 15 and the positioning hole 161 of the second yoke 16 with respect to the core 11 are processed with high accuracy, and the positioning pin 25 is processed with high accuracy. Since the positioning hole 181 (191) of the first (second) yoke support cap 18 (19) is assembled as a reference, the first (second) yoke 15 (16) and the core 11 in the axial direction are assembled. The centering accuracy can be improved, and the positioning accuracy of the angular positions of the first yoke 15 and the second yoke 16 can be improved.

１０、３０、５０（差動トランス型）角度センサ
１１、コア
１１１、切り欠き部
１２、励磁コイル
１３、第１の検出コイル
１４、第２の検出コイル
１５、第１のヨーク
１５ａ、弧面
１５ｂ、胴体部
１５ｃ、円環部
１６、第２のヨーク
１６ａ、弧面
１６ｂ、胴体部
１６ｃ、円環部
１８、第１のヨーク支持キャップ
１９、第２のヨーク支持キャップ
２５、位置決めピン 10, 30, 50 (differential transformer type) angle sensor 11, core 111, notch 12, excitation coil 13, first detection coil 14, second detection coil 15, first yoke 15a, arc surface 15b , Body part 15c, ring part 16, second yoke 16a, arc surface 16b, body part 16c, ring part 18, first yoke support cap 19, second yoke support cap 25, positioning pin

Claims

A rotatable core formed in a columnar shape with a flat cutout part on the outer peripheral surface along the axial direction, an excitation coil sheathed on the core, and sheathed on the core A first detection coil and a second detection coil that are disposed with the excitation coil therebetween, and a central axis of the core that is disposed between the excitation coil and the first detection coil. A first arc surface formed on a concentric circle and formed at an arc angle of 120 ° with respect to the central axis of the core; a first body portion extending in a fan shape from the first arc surface; A first yoke having an annular part integrally formed with the first body part from an outer peripheral part of the first body part and formed in an annular shape over the entire circumference; the exciting coil; Between the two detection coils and concentrically with respect to the central axis of the core And a second arc surface formed at an arc angle of 120 ° with respect to the central axis of the core, a second body portion extending in a fan shape from the second arc surface, and the second A second yoke having an annular part integrally formed with the second body part from the outer peripheral part of the body part and formed in an annular shape over the entire circumference; and the first yoke; The second yoke is disposed with a phase difference of a predetermined angle, and the core rotates so that the output voltage of the first detection coil and the output voltage of the second detection coil are A differential transformer type angle sensor for detecting a rotation angle of the core based on a differential voltage,
A pair of yoke support caps that are externally fitted to the core via bearings are disposed on one axial end surface side of the first yoke and one axial end surface side of the second yoke, respectively. And
The first yoke and the second yoke are arranged such that the first arc surface and the second arc surface have a phase difference of a predetermined interval with respect to the central axis of the core. And a positioning pin inserted on the basis of a positioning hole formed in the pair of yoke support caps so as to be capable of centering in the axial direction with respect to the core and positioning at an angular position of the predetermined angle. A differential transformer type angle sensor.

The first yoke and the second yoke are formed in a plate shape separately from a cylindrical collar surrounding the first detection coil and the second detection coil, respectively. The first yoke and the second yoke 2. The differential transformer type angle sensor according to claim 1, wherein each of the yokes is superposed along the cylindrical collar along the axial direction.

2. The differential according to claim 1, wherein the first yoke and the second yoke are formed integrally with a cylindrical collar surrounding the first detection coil and the second detection coil. Transform angle sensor

4. The differential transformer type angle sensor according to claim 1, wherein the first yoke and the second yoke have a phase difference of 120 ° between the predetermined angles. 5.