JP5620728B2 - Rotation angle detector - Google Patents

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Description

本発明は、回転体の回転角度を検出する回転角度検出装置に関する。   The present invention relates to a rotation angle detection device that detects a rotation angle of a rotating body.

近年、例えば自動車に搭載されるパワーステアリング装置やエアコンディショナなどでは、その駆動源となるモータとして、いわゆるブラシレスモータが使用されることが多い。このブラシレスモータは、一般に、永久磁石によって形成されるロータと、通電可能とされたコイルからなるステータとを有し、ステータに供給される電力に応じた電磁力をロータに作用させることでモータの回転軸を回転させるものである。そして、このブラシレスモータでは、通常、ロータの回転角度を検出する回転角度検出装置が設けられており、この回転角度検出装置を通じて検出されるロータの回転角度に基づいて上記ステータへの給電を制御し、これによってモータの回転軸の回転態様を制御するようにしている。   In recent years, for example, in a power steering device or an air conditioner mounted on an automobile, a so-called brushless motor is often used as a motor serving as a driving source. This brushless motor generally has a rotor formed of permanent magnets and a stator made of a coil that can be energized, and an electromagnetic force corresponding to the electric power supplied to the stator is applied to the rotor to cause the motor to move. The rotating shaft is rotated. The brushless motor is usually provided with a rotation angle detection device that detects the rotation angle of the rotor, and controls power feeding to the stator based on the rotation angle of the rotor detected through the rotation angle detection device. Thus, the rotation mode of the rotation shaft of the motor is controlled.

このようなロータ、あるいは回転軸等の回転体の回転角度を検出する回転角度検出装置としては、例えば特許文献1に記載のものが知られている。この回転角度検出装置は、回転体と一体となって回転するパルスリングと、同パルスリングの外周面に対向して配置される励磁コイル、及び励磁コイルの内側に配置される検出コイルとを有している。ここで、パルスリングは磁性材料からなる部材であって、その回転方向に所定間隔で溝が形成されている。このように構成された回転角度検出装置では、励磁コイルによってパルスリングに渦電流を発生させ、当該渦電流により発生する磁束を検出コイルによって検出する。パルスリングには、所定間隔で溝が形成されているので、パルスリングが回転すると溝の有無によって渦電流に変化が生じる。この渦電流の変化に伴い、検出コイルで検出される磁束も変化する。この回転角度検出装置では、磁束の変化に応じて変化する検出コイルに誘起される電圧に基づいて、回転体の回転角度を算出している。   As such a rotation angle detection device for detecting the rotation angle of a rotor or a rotation body such as a rotation shaft, for example, the one described in Patent Document 1 is known. This rotation angle detection device has a pulse ring that rotates integrally with a rotating body, an excitation coil that is disposed to face the outer peripheral surface of the pulse ring, and a detection coil that is disposed inside the excitation coil. doing. Here, the pulse ring is a member made of a magnetic material, and grooves are formed at predetermined intervals in the rotation direction. In the rotation angle detection device configured as described above, an eddy current is generated in the pulse ring by the excitation coil, and the magnetic flux generated by the eddy current is detected by the detection coil. Since the pulse ring is formed with grooves at predetermined intervals, when the pulse ring rotates, the eddy current changes depending on the presence or absence of the groove. As the eddy current changes, the magnetic flux detected by the detection coil also changes. In this rotation angle detection device, the rotation angle of the rotating body is calculated based on the voltage induced in the detection coil that changes in accordance with the change in magnetic flux.

特開2006−10366号公報JP 2006-10366 A

特許文献1の回転角度検出装置では、パルスリングが回転した際に、パルスリングに形成された溝の有無により変化する磁界を検出することによって、回転角度の角度検出を行っている。特許文献1では、この回転角度検出装置を軸受に利用しているため、回転体の軸ずれの想定はされていない。しかし、この構成の回転角度検出装置を軸ずれが起き得るもの、例えば、モータなどに適用した場合、励磁コイルとパルスリングとの距離、あるいは検出コイルとパルスリングとの距離が変化することが想定される。検出コイルに誘起される電圧は、励磁コイルとパルスリングとの距離、あるいは検出コイルとパルスリングとの距離が変化することによっても変化する。このような状況では、検出コイルに誘起される電圧の変化が、軸ずれによるものであるのか、パルスリングの回転に伴う溝の有無の検出によるものであるのかが不明となるおそれがある。従って、これを解消するためには、回転体の軸ずれを検知する他のセンサを設ける必要があった。しかし、他のセンサを設けることは、部品点数の増加を招く。そこで、回転体の軸ずれを検出できる回転角度検出装置の開発が望まれていた。   In the rotation angle detection device of Patent Document 1, when the pulse ring rotates, the rotation angle is detected by detecting a magnetic field that changes depending on the presence or absence of a groove formed in the pulse ring. In patent document 1, since this rotation angle detection apparatus is utilized for a bearing, the axis deviation of a rotary body is not assumed. However, when the rotational angle detection device of this configuration is applied to a device that may cause an axis deviation, for example, a motor, the distance between the excitation coil and the pulse ring or the distance between the detection coil and the pulse ring is assumed to change. Is done. The voltage induced in the detection coil also changes when the distance between the excitation coil and the pulse ring or the distance between the detection coil and the pulse ring changes. In such a situation, it may be unclear whether the change in the voltage induced in the detection coil is due to axial misalignment or due to detection of the presence or absence of a groove accompanying the rotation of the pulse ring. Therefore, in order to solve this, it is necessary to provide another sensor for detecting the axis deviation of the rotating body. However, providing other sensors leads to an increase in the number of parts. Therefore, it has been desired to develop a rotation angle detection device that can detect the axial deviation of the rotating body.

本発明は、こうした実状を鑑みてなされたものであり、その目的は、回転角度の検出に用いる構成を利用して、回転体の軸ずれを検知可能とした回転角度検出装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide a rotation angle detection device capable of detecting an axial deviation of a rotating body using a configuration used for detection of the rotation angle. is there.

上記課題を解決するために、請求項1の発明は、検出対象と一体回転する円盤状の回転体の回転角度を検出対象の回転角度として検出する回転角度検出装置において、前記回転体の円盤面には、当該円盤面の径方向へ延びる複数のをその回転方向に角度間隔をおいて設け、前記回転体が回転したとき、前記の有無によって変化する前記回転体から発せられる磁界に応じた信号を生成する複数のセンサを前記円盤面に対向して設け、前記センサにより生成される信号に基づき前記回転体の回転角度を求めるとともに、前記回転体の軸ずれの有無を検出することを要旨とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention of claim 1 is a rotation angle detection device that detects a rotation angle of a disk-like rotating body that rotates integrally with a detection object as a rotation angle of the detection object. Is provided with a plurality of grooves extending in the radial direction of the disk surface at an angular interval in the rotation direction, and according to the magnetic field generated from the rotating body that changes depending on the presence or absence of the grooves when the rotating body rotates. A plurality of sensors for generating a signal that is opposed to the disk surface, obtaining a rotation angle of the rotating body based on a signal generated by the sensor, and detecting the presence or absence of an axis deviation of the rotating body. The gist.

同構成によれば、円盤面に対向する複数のセンサを設けることにより、同センサは、回転体の軸ずれを検出することができる。また、この円盤面には径方向へ延びるが形成されている。センサは、このの有無の検出によって回転体の回転角度を検出する。さらに、センサは、回転体が軸ずれした場合には、センサととの対向する位置関係が変化することにより、その軸ずれを検出することができる。すなわち、本構成によれば、回転体の回転角度を検出するのに必要な構成により、回転体の軸ずれを検出することができる。 According to this configuration, by providing a plurality of sensors facing the disk surface, the sensors can detect the axial deviation of the rotating body. Further, a groove extending in the radial direction is formed on the disk surface. The sensor detects the rotation angle of the rotating body by detecting the presence or absence of the groove . Further, the sensor can detect the axial deviation by changing the positional relationship between the sensor and the groove when the rotating body is misaligned. That is, according to this configuration, it is possible to detect the axial deviation of the rotating body with the configuration necessary for detecting the rotation angle of the rotating body.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の回転角度検出装置において、前記回転体の第1の円盤面には、複数のを第1の角度間隔で設け、前記第1の円盤面と反対側の第2の円盤面には、複数のを前記第1の角度間隔とは異なる第2角度間隔で設け、前記センサは、前記第1及び第2の円盤面にそれぞれ複数個が対向して設けられてなることを要旨とする。 According to a second aspect of the present invention, in the rotational angle detection device according to the first aspect, a plurality of grooves are provided at first angular intervals on the first disk surface of the rotating body, and the first circular surface is provided. The second disk surface opposite to the disk surface is provided with a plurality of grooves at a second angle interval different from the first angle interval, and a plurality of sensors are provided on each of the first and second disk surfaces. The gist is that they are provided opposite to each other.

同構成によれば、回転角度検出装置は、回転体の第1及び第2の円盤面に設けられる複数のの角度間隔が異なるため、双方から回転角度を検出することができる。このため、この回転角度検出装置では、回転体の1周(360°)における絶対角の算出が可能になる。 According to this configuration, the rotation angle detection device can detect the rotation angle from both sides because the angular intervals of the plurality of grooves provided on the first and second disk surfaces of the rotating body are different. For this reason, in this rotation angle detection device, it is possible to calculate an absolute angle in one rotation (360 °) of the rotating body.

請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の回転角度検出装置において、前記第1及び第2の円盤面に対向する前記センサは、それぞれ前記回転体の回転軸を挟んで互いに反対側に2つ設けられることを要旨とする。   According to a third aspect of the present invention, in the rotation angle detecting device according to the second aspect, the sensors facing the first and second disk surfaces are opposite to each other across the rotation axis of the rotating body. The gist is that two are provided.

同構成によれば、回転体の回転軸が傾く軸ずれの場合、一方のセンサと回転体とが近接するとき、他方のセンサと回転体とは離間する。従って、一方のセンサには強い磁界が付与され、他方のセンサには弱い磁界が付与されることとなる。すなわち、同じ円盤面に対向する2つのセンサに付与される磁界の強さが異なる。このように、同じ円盤面に対向する2つのセンサが、回転体の回転軸を挟んで反対側に設けることによって、回転体の回転軸が傾く場合における軸ずれを、容易に検出することがきできる。   According to the same configuration, when the rotational axis of the rotating body is tilted, when the one sensor and the rotating body are close to each other, the other sensor and the rotating body are separated from each other. Therefore, a strong magnetic field is applied to one sensor, and a weak magnetic field is applied to the other sensor. That is, the strengths of the magnetic fields applied to the two sensors facing the same disk surface are different. As described above, the two sensors facing the same disk surface are provided on the opposite sides of the rotating shaft of the rotating body, so that an axial deviation when the rotating shaft of the rotating body is tilted can be easily detected. .

請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の回転角度検出装置において、前記回転体の回転軸を挟んで設けられる2つのセンサの角度間隔は、前記溝の角度間隔と異なることを要旨とする。 The invention according to claim 4 is the rotational angle detection device according to claim 3, wherein the angular interval between the two sensors provided across the rotational axis of the rotating body is different from the angular interval of the groove. And

2つのセンサから出力される信号が一致する場合、片方のセンサは、回転体の軸ずれのみを検出するセンサとなる。同構成によれば、2つのセンサから出力される信号には、ずれが生じる。すなわち、これにより、同一面に形成される溝から2通りの方法でもって回転体の回転角度を検出することができるので、回転体の角度を精度良く検出することができる。   When the signals output from the two sensors coincide with each other, one of the sensors is a sensor that detects only the axis deviation of the rotating body. According to the configuration, the signals output from the two sensors are displaced. In other words, the rotation angle of the rotating body can be detected from the grooves formed on the same surface by two methods, and therefore the angle of the rotating body can be detected with high accuracy.

請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれか一項に記載の回転角度検出装置において、前記回転体導電性材料からなり、前記センサは、前記回転体の円盤面に交番磁界を付与することにより同円盤面に渦電流を発生させる励磁コイルと、前記回転体の円盤面に発生した渦電流に起因して生じる磁界の変化を検出する検出コイルとを備え、前記検出コイルを通じて検出される磁界の変化に基づいて前記溝の近接を検知する渦電流探傷センサであることを要旨とする。 The invention described in claim 5, in the rotation angle detection apparatus according to claim 1, wherein the rotary member is electrically conductive materials or Rannahli, the sensor disc face of the rotating body An excitation coil that generates an eddy current on the disk surface by applying an alternating magnetic field to the disk, and a detection coil that detects a change in the magnetic field caused by the eddy current generated on the disk surface of the rotating body, The gist of the present invention is an eddy current flaw detection sensor that detects the proximity of the groove based on a change in magnetic field detected through a detection coil.

同構成によれば、円筒状の導電性材料に溝を形成するのみで、回転角度の検出に適した回転体を容易に構成することができる。   According to this configuration, it is possible to easily configure a rotating body suitable for detection of a rotation angle only by forming a groove in a cylindrical conductive material.

本発明では、回転角度の検出に用いる構成を利用して、回転体の軸ずれを検知可能とした回転角度検出装置を提供することができる。   In the present invention, it is possible to provide a rotation angle detection device that can detect the axial deviation of the rotating body by using the configuration used for detecting the rotation angle.

本発明における回転角度検出装置の一実施形態を示す概要図。The schematic diagram showing one embodiment of the rotation angle detection device in the present invention. (a)は、同実施形態における回転体の左側の円盤面に対する渦電流探傷センサの搭載位置を示す平面図、(b)は、同実施形態における回転体の右側の円盤面に対する渦電流探傷センサの搭載位置を示す平面図。(A) is a top view which shows the mounting position of the eddy current flaw detection sensor with respect to the disk surface of the left side of the rotary body in the embodiment, (b) is an eddy current flaw detection sensor with respect to the disk surface of the right side of the rotator in the same embodiment. The top view which shows the mounting position. (a)は、渦電流探傷センサの構造並びに渦電流の流れ態様を模式的に示す斜視図、(b)は、渦電流探傷センサの近傍に溝がある場合の渦電流の流れ態様を模式的に示す斜視図。(A) is a perspective view schematically showing the structure of the eddy current flaw detection sensor and the flow mode of the eddy current, and (b) schematically shows the flow mode of the eddy current when there is a groove in the vicinity of the eddy current flaw detection sensor. FIG. (a)は、回転体が軸ずれして同回転体と渦電流探傷センサとの距離が基準距離よりも離れた状態を示す斜視図、(b)は、回転体が軸ずれして同回転体と渦電流探傷センサとの距離が基準距離よりも近い状態を示す斜視図。(A) is a perspective view showing a state in which the rotating body is off-axis and the distance between the rotating body and the eddy current flaw detection sensor is larger than the reference distance, and (b) is the same rotation with the rotating body off-axis. The perspective view which shows the state where the distance of a body and an eddy current flaw detection sensor is nearer than a reference distance. (a)は、渦電流探傷センサと回転体との距離が標準的な場合、(b)は、渦電流探傷センサと回転体との距離が離れた場合、又は渦電流探傷センサの近傍に溝がある場合、(c)は、渦電流探傷センサと回転体との距離が近づいた場合における検出コイルに誘起される交流電圧の波形を示す図。(A) shows a case where the distance between the eddy current flaw detection sensor and the rotating body is standard, and (b) shows a case where the distance between the eddy current flaw detection sensor and the rotation body is long, or a groove in the vicinity of the eddy current flaw detection sensor. (C) is a figure which shows the waveform of the alternating voltage induced by the detection coil when the distance of an eddy current flaw detection sensor and a rotary body approaches. (a)は、励磁コイルに出力する交流電圧の波形を示す図、(b)〜(e)は、検出コイルに誘起される交流電圧の波形を示す図。(A) is a figure which shows the waveform of the alternating voltage output to an exciting coil, (b)-(e) is a figure which shows the waveform of the alternating voltage induced by a detection coil. 制御装置に格納されて回転体の絶対角度の算出に用いられる角度対応を示す図。The figure which shows the angle response | compatibility used for calculation of the absolute angle of a rotary body stored in a control apparatus. 同実施形態における回転体の軸ずれ態様を示す斜視図。The perspective view which shows the axial deviation aspect of the rotary body in the embodiment. (a)〜(f)は、図8におけるA〜Fの各方向に回転体が軸ずれした場合の各検出コイルに誘起される交流電圧の波形を示す図。(A)-(f) is a figure which shows the waveform of the alternating voltage induced by each detection coil when a rotary body carries out an axial shift in each direction of AF in FIG. (a)は、図8におけるE方向に回転体が軸ずれした場合の同回転体の右側円盤面の平面図、(b)は、図8におけるF方向に回転体が軸ずれした場合の同回転体の右側円盤面の平面図。(A) is a plan view of the right disk surface of the rotating body when the rotating body is off-axis in the E direction in FIG. 8, and (b) is the same view when the rotating body is off-axis in the F direction in FIG. The top view of the right disk surface of a rotary body.

以下、本発明にかかる回転角度検出装置の一実施形態を図面に従って説明する。
図1に示されるように、ブラシレスモータ10のモータ軸11には、同モータ軸11と一体回転する回転体20が設けられている。この回転体20は導電性材料からなり円盤状をなす。図2(a)及び図2(b)に示すように、回転体20の左面(第1の円盤面)には、径方向に延びる5本の溝D(72°毎に1本)が、同じく右面(第2の円盤面)には、径方向に延びる6本の溝D(60°毎に1本)が、それぞれ形成されている。溝Dは、回転体20の左面及び右面において、回転方向に一定間隔をおいて設けられている。
Hereinafter, an embodiment of a rotation angle detection device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the motor shaft 11 of the brushless motor 10 is provided with a rotating body 20 that rotates integrally with the motor shaft 11. The rotating body 20 is made of a conductive material and has a disk shape. As shown in FIG. 2A and FIG. 2B, the left surface (first disk surface) of the rotating body 20 has five grooves D (one for every 72 °) extending in the radial direction. Similarly, six grooves D (one for every 60 °) extending in the radial direction are formed on the right surface (second disk surface), respectively. The grooves D are provided on the left surface and the right surface of the rotating body 20 at regular intervals in the rotation direction.

図1に示すように、回転体20の左方及び右方には、合計4つの渦電流探傷センサ30(30A,30B,30C,30D)が設けられている。渦電流探傷センサ30A,30Bは、回転体20の左面に、渦電流探傷センサ30C,30Dは、回転体20の右面にそれぞれ対向している。渦電流探傷センサ30A,30B及び渦電流探傷センサ30C,30Dは、モータ軸11を挟んで反対側に設けられている。   As shown in FIG. 1, a total of four eddy current flaw detection sensors 30 (30A, 30B, 30C, 30D) are provided on the left and right sides of the rotating body 20. The eddy current flaw detection sensors 30A and 30B are opposed to the left surface of the rotator 20, and the eddy current flaw sensors 30C and 30D are opposed to the right surface of the rotator 20, respectively. The eddy current flaw detection sensors 30 </ b> A and 30 </ b> B and the eddy current flaw detection sensors 30 </ b> C and 30 </ b> D are provided on opposite sides of the motor shaft 11.

渦電流探傷センサ30は、励磁コイル31とこれの内側に設けられる検出コイル32とにより構成され、それらの軸方向は、回転体20の円盤面(左面及び右面)に対して垂直方向(モータ軸11の軸方向と同一)となるように設けられている。励磁コイル31(31A,31B,31C,31D)は、交流電圧の供給に基づいて回転体20の円盤面に対して交番磁界を印加して、当該回転体20の表面(ここでは円盤面)に渦電流を発生させる。これに対して、検出コイル32(32A,32B,32C,32D)は、渦電流によって生じる磁界(交番磁界)に誘起されて交流電圧を出力する。検出コイル32が誘起される交流電圧は、回転体20の回転に伴う溝Dの有無により変化する。   The eddy current flaw detection sensor 30 includes an excitation coil 31 and a detection coil 32 provided inside thereof, and the axial direction thereof is perpendicular to the disk surface (left surface and right surface) of the rotating body 20 (motor shaft). 11 in the same axial direction). The exciting coil 31 (31A, 31B, 31C, 31D) applies an alternating magnetic field to the disk surface of the rotating body 20 based on the supply of the AC voltage, and applies to the surface of the rotating body 20 (here, the disk surface). Generate eddy currents. On the other hand, the detection coil 32 (32A, 32B, 32C, 32D) is induced by a magnetic field (alternating magnetic field) generated by an eddy current and outputs an alternating voltage. The alternating voltage that induces the detection coil 32 varies depending on the presence or absence of the groove D accompanying the rotation of the rotating body 20.

各渦電流探傷センサ30は、制御装置12と電気的に接続されている。制御装置12は、各励磁コイル31への交流電圧の供給制御と、各検出コイル32に誘起される交流電圧に基づき、回転体20、すなわちモータ軸11の回転角度の検出を行う。また、制御装置12は、各検出コイル32の検出結果に基づき、回転体20の軸ずれの検出も行う。   Each eddy current flaw detection sensor 30 is electrically connected to the control device 12. The control device 12 detects the rotation angle of the rotating body 20, that is, the motor shaft 11 based on the supply control of the AC voltage to each excitation coil 31 and the AC voltage induced in each detection coil 32. Further, the control device 12 also detects the axial deviation of the rotating body 20 based on the detection result of each detection coil 32.

図2(a)に示すように、励磁コイル31と検出コイル32とは、同心円状に設けられる。今、モータ軸11の上側に設けられる渦電流探傷センサ30Aの位置を回転体20の軸心(モータ軸11)に対して0°とすると、モータ軸11の下側の渦電流探傷センサ30Bは、162°(72°+72°+18°(=72°/4))の位置に設けられる。すなわち、渦電流探傷センサ30Bは、渦電流探傷センサ30Aに対して溝間隔(ここでは72°)から4分の1周期だけ時計方向へずらした位置(18°)に配置される。   As shown in FIG. 2A, the excitation coil 31 and the detection coil 32 are provided concentrically. Now, if the position of the eddy current flaw detection sensor 30A provided on the upper side of the motor shaft 11 is 0 ° with respect to the shaft center (motor shaft 11) of the rotating body 20, the eddy current flaw detection sensor 30B on the lower side of the motor shaft 11 is , 162 ° (72 ° + 72 ° + 18 ° (= 72 ° / 4)). In other words, the eddy current flaw detection sensor 30B is arranged at a position (18 °) shifted in the clockwise direction by a quarter period from the groove interval (72 ° here) with respect to the eddy current flaw detection sensor 30A.

一方、図2(b)に示すように、モータ軸11の上側に設けられる渦電流探傷センサ30Cの位置を回転体20の軸心に対して0°とすると、モータ軸11の下側の渦電流探傷センサ30Dは、195°(60°+60°+60°+15°(=60°/4))の位置に設けられる。すなわち、渦電流探傷センサ30Dは、渦電流探傷センサ30Cに対して溝間隔(ここでは60°)から4分の1周期だけ時計方向へずらした位置(15°)に配置される。   On the other hand, as shown in FIG. 2B, when the position of the eddy current flaw detection sensor 30C provided on the upper side of the motor shaft 11 is set to 0 ° with respect to the axis of the rotating body 20, the vortex on the lower side of the motor shaft 11 is obtained. The current flaw detection sensor 30D is provided at a position of 195 ° (60 ° + 60 ° + 60 ° + 15 ° (= 60 ° / 4)). That is, the eddy current flaw detection sensor 30D is arranged at a position (15 °) shifted clockwise by a quarter period from the groove interval (60 ° here) with respect to the eddy current flaw detection sensor 30C.

に、各渦電流探傷センサ30A,30B,30C,30Dと回転体20との距離の検出原理、及び回転体20に設けられる溝Dの検出原理について説明する。ここでは、渦電流探傷センサ30Aについて代表的に説明する。 In the following, the eddy current sensor 30A, 30B, 30C, the detection principle of the distance 30D and the rotary member 20, and the detection principle of a groove D which is provided on the rotating body 20 will be described. Here, the eddy current flaw detection sensor 30A will be described representatively.

図3(a)に示すように、この渦電流探傷センサ30Aでは、一定の周波数の交流電圧の供給を通じて励磁コイル31Aが交番磁界を被検出体(ここでは、回転体20)に付与する。これによって回転体20の外周面の表面には渦電流Iwが発生する。検出コイル32Aは、渦電流Iwによって誘起される交番磁界と、励磁コイル31Aに供給される交流電圧によって誘起される交番磁界との合成磁界により、交流電圧が誘起される。   As shown in FIG. 3A, in this eddy current flaw detection sensor 30A, the excitation coil 31A applies an alternating magnetic field to the detection object (here, the rotating body 20) through the supply of an AC voltage having a constant frequency. As a result, an eddy current Iw is generated on the outer peripheral surface of the rotating body 20. In the detection coil 32A, an alternating voltage is induced by a combined magnetic field of an alternating magnetic field induced by the eddy current Iw and an alternating magnetic field induced by the alternating voltage supplied to the exciting coil 31A.

図3(a)に示すように、渦電流探傷センサ30Aの直下又はその近傍に溝Dが存在しない場合には、回転体20が回転した場合であっても、渦電流探傷センサ30Aと回転体20の外周面との距離は一定(基準距離)となる。励磁コイル31Aに交流電圧を印加すると、回転体20の表面に渦電流Iwが発生する。このとき、検出コイル32Aには、この渦電流Iwによって図5(a)に示す交流電圧が誘起される。すなわち、検出コイル32Aに誘起される交流電圧(振幅)は、渦電流探傷センサ30Aと回転体20の円盤面との距離に応じた一定の値に保たれる。   As shown in FIG. 3A, when the groove D does not exist immediately below or in the vicinity of the eddy current flaw detection sensor 30A, even if the rotator 20 rotates, the eddy current flaw detection sensor 30A and the rotator The distance from the outer peripheral surface 20 is constant (reference distance). When an AC voltage is applied to the exciting coil 31A, an eddy current Iw is generated on the surface of the rotating body 20. At this time, an AC voltage shown in FIG. 5A is induced in the detection coil 32A by the eddy current Iw. That is, the AC voltage (amplitude) induced in the detection coil 32A is kept at a constant value according to the distance between the eddy current flaw detection sensor 30A and the disk surface of the rotating body 20.

図4(a)に示すように、回転体20が軸ずれして、当該回転体20の外周面と渦電流探傷センサ30Aとの距離が基準距離よりも大きくなる場合には、図5(b)に示すように、検出コイル32Aに誘起される交流電圧(振幅)は、小さくなる。反対に、図4(b)に示すように、回転体20の外周面と渦電流探傷センサ30Aとの距離が基準距離よりも小さくなる場合には、図5(c)に示すように、検出コイル32Aに誘起される交流電圧(振幅)は、大きくなる。   As shown in FIG. 4A, when the rotating body 20 is misaligned and the distance between the outer peripheral surface of the rotating body 20 and the eddy current flaw detection sensor 30A becomes larger than the reference distance, FIG. ), The AC voltage (amplitude) induced in the detection coil 32A becomes small. On the other hand, as shown in FIG. 4B, when the distance between the outer peripheral surface of the rotating body 20 and the eddy current flaw detection sensor 30A is smaller than the reference distance, the detection is performed as shown in FIG. The AC voltage (amplitude) induced in the coil 32A increases.

制御装置12は、検出コイル32Aが誘起される交流電圧の大きさによって、回転体20の外周面と検出コイル32Aとの距離を検出して、回転体20の軸ずれを検出することができる。   The control device 12 can detect the axial deviation of the rotating body 20 by detecting the distance between the outer peripheral surface of the rotating body 20 and the detecting coil 32A based on the magnitude of the AC voltage induced by the detecting coil 32A.

また、検出コイル32Aに誘起される交流電圧の大きさは、溝Dの有無によっても変化する。図4(b)に示すように、回転体20が図示矢印方向に回転して、渦電流探傷センサ30Aの直下又はその近傍に溝Dなどが存在している場合には、渦電流Iwの流れに変化が生じる。例えば、図3(a)に示す状態と比較すると、図3(b)に示す状態では、渦電流Iwの一部は溝Dによって遮断される。すなわち、渦電流Iwが好適に流れる面積が減少する。渦電流Iwによって生じる磁界の強さは、渦電流Iwが流れる面積の大きさに比例する。従って、図3(b)に示す状況では、検出コイル32Aに誘起される交流電圧(振幅)は、図5(b)に示すように小さくなる。   Further, the magnitude of the AC voltage induced in the detection coil 32A also changes depending on the presence or absence of the groove D. As shown in FIG. 4B, when the rotating body 20 rotates in the direction of the arrow and there is a groove D or the like directly below or in the vicinity of the eddy current flaw detection sensor 30A, the flow of the eddy current Iw. Changes. For example, as compared with the state shown in FIG. 3A, a part of the eddy current Iw is blocked by the groove D in the state shown in FIG. That is, the area where the eddy current Iw flows favorably decreases. The strength of the magnetic field generated by the eddy current Iw is proportional to the size of the area through which the eddy current Iw flows. Therefore, in the situation shown in FIG. 3B, the AC voltage (amplitude) induced in the detection coil 32A becomes small as shown in FIG.

このように、渦電流探傷センサ30Aでは、溝Dの有無を、検出コイル32Aに誘起される交流電圧の変化によって検出することができる。なお、回転体20の軸ずれの検出及び溝Dの有無の検出は、各渦電流探傷センサ30A,30B,30C,30Dのいずれにおいても可能である。   Thus, in the eddy current flaw detection sensor 30A, the presence or absence of the groove D can be detected by a change in the alternating voltage induced in the detection coil 32A. In addition, the detection of the axial deviation of the rotating body 20 and the presence or absence of the groove D can be performed in any of the eddy current flaw detection sensors 30A, 30B, 30C, and 30D.

次に、回転体20の軸ずれが起きない前提で、回転体20が回転したときの回転角度の検出態様について説明する。
制御装置12から、図6(a)に示す波形の交流電圧が印加された各励磁コイル31A,31B,31C,31Dは、各々が対おいする回転体20の表面(円盤面)に渦電流を発生させる。この場合において、検出コイル32A,32B,32C,32Dに誘起される交流電圧の波形を、図6(b)、図6(c)、図6(d)、及び図6(e)にそれぞれ示す。
Next, a detection mode of the rotation angle when the rotating body 20 rotates on the premise that the rotating body 20 is not misaligned will be described.
Each excitation coil 31A, 31B, 31C, 31D to which the alternating voltage having the waveform shown in FIG. 6A is applied from the control device 12 generates eddy currents on the surface (disk surface) of the rotating body 20 that faces each other. generate. In this case, the waveform of the alternating voltage induced in the detection coils 32A, 32B, 32C, and 32D is shown in FIGS. 6B, 6C, 6D, and 6E, respectively. .

回転体20の左面には、72°毎に溝Dが形成されているので、検出コイル32A,32Bに誘起される交流電圧の波形は、図6(b)及び図6(c)に示すように、72°毎に振幅が著しく小さくなる。また、検出コイル32Bは、検出コイル32Aに対して溝Dの間隔の4分の1周期だけずらして配置されているため、検出コイル32Bに誘起される交流電圧の波形は、検出コイル32Aに誘起される交流電圧の波形に対し、位相が4分の1周期分(18°)ずれたものとなる。   Since the groove D is formed on the left surface of the rotating body 20 every 72 °, the waveform of the AC voltage induced in the detection coils 32A and 32B is as shown in FIGS. 6 (b) and 6 (c). In addition, the amplitude is remarkably reduced every 72 °. In addition, since the detection coil 32B is shifted from the detection coil 32A by a quarter of the interval of the groove D, the waveform of the AC voltage induced in the detection coil 32B is induced in the detection coil 32A. The phase is shifted by a quarter period (18 °) with respect to the waveform of the alternating voltage.

回転体20の右面には、60°毎に溝Dが形成されているので、検出コイル32C,32Dに誘起される交流電圧の波形は、図6(d)及び図6(e)に示すように、60°毎に振幅が著しく小さくなる。また、検出コイル32Dは、検出コイル32Cに対して溝Dの間隔の4分の1周期だけずらして配置されているため、検出コイル32Dに誘起される交流電圧の波形は、検出コイル32Cに誘起される交流電圧の波形に対し、位相が4分の1周期分(15°)ずれたものとなる。   Since the groove D is formed on the right surface of the rotating body 20 every 60 °, the waveform of the AC voltage induced in the detection coils 32C and 32D is as shown in FIGS. 6 (d) and 6 (e). In addition, the amplitude is remarkably reduced every 60 °. Further, since the detection coil 32D is arranged with a shift of one-quarter of the interval of the groove D with respect to the detection coil 32C, the waveform of the AC voltage induced in the detection coil 32D is induced in the detection coil 32C. The phase is shifted by a quarter period (15 °) with respect to the waveform of the alternating voltage.

制御装置12は、検出コイル32A,32B及び検出コイル32C,32Dに誘起された交流電圧の波形に基づき、回転体20の回転角度を算出する。制御装置12は、まず回転体20の左面及び右面において隣り合う2つの溝Dの間の角度範囲(72°,60°)における回転体20の回転角度θ1,θ2を算出する。   The control device 12 calculates the rotation angle of the rotating body 20 based on the waveform of the alternating voltage induced in the detection coils 32A and 32B and the detection coils 32C and 32D. The control device 12 first calculates the rotation angles θ1 and θ2 of the rotating body 20 in the angle range (72 °, 60 °) between the two adjacent grooves D on the left and right surfaces of the rotating body 20.

本例では、検出コイル32A,32Bは4分の1周期ずれた交流電圧(正弦波、余弦波)を出力する。制御装置12は、これらから得られる電圧値Vを式(1)に適用することにより、回転方向において隣り合う2つの溝Dの間の角度範囲(72°)における回転体20の回転角度θ1を特定する。   In this example, the detection coils 32A and 32B output an alternating voltage (sine wave, cosine wave) shifted by a quarter cycle. The control device 12 applies the voltage value V obtained from these to the equation (1), thereby setting the rotation angle θ1 of the rotating body 20 in the angle range (72 °) between the two grooves D adjacent in the rotation direction. Identify.

θ=arctanV・・・(1)
検出コイル32A,32Bに誘起される電圧の波形は、4分の1周期ずれているので、この周期のずれから角度θ1を正確に特定することができる。検出コイル32C,32Dに誘起される電圧からも同様にして回転体20の右面において隣り合う2つの溝Dの角度範囲(60°)における回転体20の回転角度θ2が求められる。
θ = arctanV (1)
Since the waveform of the voltage induced in the detection coils 32A and 32B is shifted by a quarter period, the angle θ1 can be accurately specified from the shift of the period. Similarly, from the voltages induced in the detection coils 32C and 32D, the rotation angle θ2 of the rotating body 20 in the angle range (60 °) of two adjacent grooves D on the right surface of the rotating body 20 is obtained.

制御装置12の記憶装置には、図7に示すような、角度対応表が格納されている。制御装置12は、検出コイル32A,32B,32C,32Dに誘起される交流電圧の波形から特定された回転体20の左面及び右面における回転角度θ1,θ2と、図7に示す角度対応表とから、回転体20、すなわちモータ軸11の1回転(360°)中の回転角度θを絶対値で検出する。例えば、回転体20の左面における回転角度θ1が24°、回転体20の右面における回転角度θ2が36°であった場合には、モータ軸11の回転角度は96°である。このように、左面及び右面において溝間隔の異なる回転体20を採用することにより、モータ軸11の回転角度(絶対角)を正確に算出することができる。   The storage device of the control device 12 stores an angle correspondence table as shown in FIG. The controller 12 determines the rotation angles θ1 and θ2 on the left and right surfaces of the rotating body 20 specified from the waveform of the alternating voltage induced in the detection coils 32A, 32B, 32C, and 32D, and the angle correspondence table shown in FIG. The rotation angle θ during one rotation (360 °) of the rotating body 20, that is, the motor shaft 11, is detected as an absolute value. For example, when the rotation angle θ1 on the left surface of the rotating body 20 is 24 ° and the rotation angle θ2 on the right surface of the rotating body 20 is 36 °, the rotation angle of the motor shaft 11 is 96 °. As described above, the rotation angle (absolute angle) of the motor shaft 11 can be accurately calculated by adopting the rotator 20 having different groove intervals on the left surface and the right surface.

次に、モータ軸11の軸ずれ(回転体20の位置ずれ)が起きた場合について説明する。なお、図9(a)〜図9(f)に示す各グラフの横軸は回転角度を、縦軸は検出電圧をそれぞれ示す。   Next, the case where the shaft deviation of the motor shaft 11 (positional deviation of the rotating body 20) occurs will be described. 9A to 9F, the horizontal axis indicates the rotation angle, and the vertical axis indicates the detected voltage.

図8に示すように、回転体20が矢印A方向に変位した場合には、当該回転体20と渦電流探傷センサ30A,30Bとの距離が近くなり、回転体20と、渦電流探傷センサ30C,30Dとの距離が遠くなる。この場合、回転体20の左面には、励磁コイル31A,31Bから印加される磁界により誘起される渦電流Iwが通常よりも多く流れる。従って、図9(a)の左側2列に示すように、この渦電流Iwによって検出コイル32A,32Bに誘起される交流電圧の電圧値は高くなる。一方、回転体20の右面には、励磁コイル31C,31Dから印加される磁界により誘起される渦電流Iwが通常よりも少なく流れる。従って、図9(a)の右側2列に示すように、この渦電流Iwによって検出コイル32A,32Bに誘起される交流電圧の電圧値は低くなる。すなわち、制御装置12は、各検出コイル32A,32B,32C,32Dに誘起される交流電圧の波形が図9(a)に示す波形となった場合に、回転体20が矢印A方向に変位(軸ずれ)したことを検出することができる。   As shown in FIG. 8, when the rotator 20 is displaced in the direction of arrow A, the distance between the rotator 20 and the eddy current flaw sensors 30A and 30B becomes closer, and the rotator 20 and the eddy current flaw sensor 30C are reduced. , 30D is increased. In this case, the eddy current Iw induced by the magnetic field applied from the exciting coils 31A and 31B flows on the left surface of the rotating body 20 more than usual. Therefore, as shown in the left two columns of FIG. 9A, the voltage value of the AC voltage induced in the detection coils 32A and 32B by the eddy current Iw becomes high. On the other hand, the eddy current Iw induced by the magnetic field applied from the exciting coils 31C and 31D flows on the right surface of the rotating body 20 less than usual. Therefore, as shown in the right two columns of FIG. 9A, the voltage value of the AC voltage induced in the detection coils 32A and 32B by the eddy current Iw becomes low. That is, the control device 12 causes the rotating body 20 to be displaced in the direction of arrow A when the waveform of the AC voltage induced in each of the detection coils 32A, 32B, 32C, 32D becomes the waveform shown in FIG. It is possible to detect that the axis has been shifted.

一方、回転体20が矢印A方向とは反対の矢印B方向に変位した場合には、当該回転体20と渦電流探傷センサ30A,30Bとの距離が遠くなり、回転体20と渦電流探傷センサ30C,30Dとの距離が近くなる。すなわち、図9(b)に示すように、検出コイル32A,32Bに誘起される交流電圧の電圧値は低くなるとともに、検出コイル32C,32Dに誘起される交流電圧の電圧値は高くなる。従って、制御装置12は、各検出コイル32A,32B,32C,32Dに誘起される交流電圧の波形が図9(b)に示す波形となった場合に、回転体20が矢印B方向に変位したことを検出することができる。   On the other hand, when the rotating body 20 is displaced in the arrow B direction opposite to the arrow A direction, the distance between the rotating body 20 and the eddy current flaw detection sensors 30A and 30B is increased, and the rotator 20 and the eddy current flaw detection sensor are increased. The distance from 30C and 30D becomes closer. That is, as shown in FIG. 9B, the voltage value of the AC voltage induced in the detection coils 32A and 32B decreases, and the voltage value of the AC voltage induced in the detection coils 32C and 32D increases. Therefore, when the AC voltage waveform induced in each of the detection coils 32A, 32B, 32C, and 32D becomes the waveform shown in FIG. 9B, the control device 12 displaces the rotating body 20 in the arrow B direction. Can be detected.

図8に示すように、回転体20が矢印C方向に軸ずれ(傾斜)した場合には、当該回転体20と渦電流探傷センサ30B,30Cとの距離が近くなり、回転体20と、渦電流探傷センサ30A,30Dとの距離が遠くなる。すなわち、図9(c)に示すように、検出コイル32B,32Cに誘起される交流電圧の電圧値は低くなるとともに、検出コイル32A,32Dに誘起される交流電圧の電圧値は高くなる。従って、制御装置12は、各検出コイル32A,32B,32C,32Dに誘起される交流電圧の波形が図9(c)に示す波形となった場合に、回転体20が矢印C方向に軸ずれしたことを検出することができる。   As shown in FIG. 8, when the rotating body 20 is misaligned (inclined) in the direction of arrow C, the distance between the rotating body 20 and the eddy current flaw detection sensors 30B and 30C is reduced. The distance from the current flaw detection sensors 30A and 30D increases. That is, as shown in FIG. 9 (c), the voltage value of the AC voltage induced in the detection coils 32B and 32C decreases, and the voltage value of the AC voltage induced in the detection coils 32A and 32D increases. Therefore, when the AC voltage waveform induced in each of the detection coils 32A, 32B, 32C, and 32D becomes the waveform shown in FIG. Can be detected.

一方、回転体20が矢印C方向とは反対の矢印D方向に軸ずれした場合には、当該回転体20と渦電流探傷センサ30B,30Cとの距離が遠くなり、回転体20と渦電流探傷センサ30A,30Dとの距離が近くなる。すなわち、図9(d)に示すように、検出コイル32B,32Cに誘起される交流電圧の電圧値は低くなるとともに、検出コイル32A,32Dに誘起される交流電圧の電圧値は高くなる。従って、制御装置12は、各検出コイル32A,32B,32C,32Dに誘起される交流電圧の波形が図9(d)に示す波形となった場合に、回転体20が矢印D方向に軸ずれしたことを検出することができる。   On the other hand, when the rotating body 20 is misaligned in the direction of arrow D opposite to the direction of arrow C, the distance between the rotating body 20 and the eddy current flaw detection sensors 30B and 30C is increased, and the rotator 20 and the eddy current flaw detection are detected. The distance to the sensors 30A and 30D is reduced. That is, as shown in FIG. 9 (d), the voltage value of the AC voltage induced in the detection coils 32B and 32C decreases, and the voltage value of the AC voltage induced in the detection coils 32A and 32D increases. Therefore, when the AC voltage waveform induced in each of the detection coils 32A, 32B, 32C, and 32D becomes the waveform shown in FIG. Can be detected.

図8に示すように、回転体20が矢印E方向(上方)及び矢印F方向(下方)に軸ずれ(変位)した場合には、励磁コイル31によって誘起される渦電流Iwが流れることのできる面積が変化する。例えば、回転体20の右面において、回転体20が矢印E方向に変位した場合、図10(a)に示すように、渦電流探傷センサ30Cと回転体20の軸(モータ軸11)との距離が近くなる一方、渦電流探傷センサ30Dと回転体20の軸(モータ軸11)との距離が遠くなる。また、回転体20が矢印F方向に変位した場合、図10(b)に示すように、渦電流探傷センサ30Cと回転体20の軸(モータ軸11)との距離が遠くなる一方、渦電流探傷センサ30Dと回転体20の軸(モータ軸11)との距離が近くなる。   As shown in FIG. 8, when the rotating body 20 is displaced (displaced) in the direction of arrow E (upward) and in the direction of arrow F (downward), an eddy current Iw induced by the exciting coil 31 can flow. The area changes. For example, when the rotator 20 is displaced in the direction of arrow E on the right surface of the rotator 20, as shown in FIG. 10A, the distance between the eddy current flaw detection sensor 30C and the axis of the rotator 20 (motor shaft 11). On the other hand, the distance between the eddy current flaw detection sensor 30D and the shaft of the rotating body 20 (motor shaft 11) is increased. When the rotating body 20 is displaced in the direction of arrow F, as shown in FIG. 10B, the distance between the eddy current flaw detection sensor 30C and the axis of the rotating body 20 (motor shaft 11) is increased, while the eddy current is increased. The distance between the flaw detection sensor 30D and the shaft of the rotating body 20 (motor shaft 11) is reduced.

回転体20の溝Dは、円盤の中心から径方向に放射状に延びるように形成されているので、渦電流探傷センサ30C,30Dが、回転体20の軸(モータ軸11)に近づくほど、渦電流Iwが流れる範囲が狭くなり、回転体20の軸から離れる(回転体20の縁部に近づく)ほど、渦電流Iwが流れる範囲が広くなる。すなわち、渦電流探傷センサ30C,30Dが、回転体20の軸に近づくほど、検出コイル32C,32Dに誘起される交流電圧の電圧値が低くなり、回転体20の軸から離れるほど、検出コイル32C,32Dに誘起される交流電圧の電圧値が高くなる。これは、回転体20の左面においても同様のことが言える。   Since the groove D of the rotator 20 is formed so as to extend radially from the center of the disk in a radial direction, the eddy current flaw detection sensors 30C and 30D become closer to the axis of the rotator 20 (motor shaft 11). The range in which the eddy current Iw flows becomes wider as the range in which the current Iw flows becomes narrower and is separated from the axis of the rotator 20 (closer to the edge of the rotator 20). That is, the closer the eddy current flaw detection sensors 30C and 30D are to the axis of the rotator 20, the lower the voltage value of the AC voltage induced in the detection coils 32C and 32D, and the further away from the axis of the rotator 20 is the detection coil 32C. , 32D, the voltage value of the AC voltage induced is increased. The same applies to the left surface of the rotating body 20.

従って、回転体20が矢印E方向に軸ずれした場合には、図9(e)に示すように、検出コイル32A,32Cに誘起される交流電圧の電圧値は低くなるとともに、検出コイル32B,32Dに誘起される交流電圧の電圧値は高くなる。従って、制御装置12は、各検出コイル32A,32B,32C,32Dに誘起される交流電圧の波形が図9(e)に示す波形となった場合に、回転体20が矢印E方向に軸ずれしたことを検出することができる。   Therefore, when the rotating body 20 is misaligned in the direction of arrow E, as shown in FIG. 9E, the voltage value of the alternating voltage induced in the detection coils 32A and 32C becomes low, and the detection coils 32B and 32B, The voltage value of the alternating voltage induced in 32D becomes high. Therefore, when the AC voltage waveform induced in each of the detection coils 32A, 32B, 32C, and 32D becomes the waveform shown in FIG. Can be detected.

一方、回転体20がE方向とは反対の矢印F方向へ軸ずれした場合には、各検出コイル32A,32B,32C,32Dに誘起される交流電圧の増減傾向は、矢印E方向に軸ずれした場合とは、反対となる。すなわち、図9(f)に示すように、検出コイル32B,32Dに誘起される交流電圧の電圧値は低くなるとともに、検出コイル32A,32Cに誘起される交流電圧の電圧値は高くなる。従って、制御装置12は、各検出コイル32A,32B,32C,32Dに誘起される交流電圧の波形が図9(f)に示す波形となった場合に、回転体20が矢印F方向に軸ずれしたことを検出することができる。   On the other hand, when the rotating body 20 is misaligned in the direction of arrow F opposite to the E direction, the increasing / decreasing tendency of the AC voltage induced in each of the detection coils 32A, 32B, 32C, 32D is misaligned in the direction of arrow E. The opposite is the case. That is, as shown in FIG. 9 (f), the voltage value of the alternating voltage induced in the detection coils 32B and 32D becomes low, and the voltage value of the alternating voltage induced in the detection coils 32A and 32C becomes high. Therefore, when the AC voltage waveform induced in each of the detection coils 32A, 32B, 32C, and 32D becomes the waveform shown in FIG. Can be detected.

以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
(1)回転体20の左右両側の円盤面にそれぞれ異なる角度間隔を有し径方向に延びて形成される複数の溝Dと、この両円盤面にそれぞれ対向する2組の渦電流探傷センサ30A,30B及び渦電流探傷センサ30C,30Dとを備える。これら各渦電流探傷センサ30A,30B,30C,30Dを構成する各検出コイル32A,32B,32C,32Dに誘起される交流電圧に基づき、回転体20の回転角度を検出するとともに、回転体20の軸ずれも検知することができる。
As described above in detail, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) A plurality of grooves D formed on the disk surfaces on both the left and right sides of the rotator 20 with different angular intervals and extending in the radial direction, and two sets of eddy current flaw sensors 30A facing the disk surfaces, respectively. , 30B and eddy current flaw sensors 30C, 30D. Based on the AC voltage induced in each of the detection coils 32A, 32B, 32C, and 32D constituting each of the eddy current flaw detection sensors 30A, 30B, 30C, and 30D, the rotation angle of the rotating body 20 is detected, and Axis deviation can also be detected.

(2)回転体20の円盤面に設けられる溝Dの角度間隔が左側の円盤面と右側の円盤面とで異なるため、回転体20の左側の円盤面に対向して設けられる検出コイル32A,32Bと、回転体20の右側の円盤面に対向して設けられる検出コイル32C,32Dとの双方に誘起される交流電圧から隣り合う溝Dの間における回転体20の回転角度を検出することができる。このため、この回転角度検出装置では、回転体の1周(360°)における絶対角の算出ができる。   (2) Since the angular interval of the groove D provided on the disk surface of the rotating body 20 is different between the left disk surface and the right disk surface, the detection coil 32A provided to face the left disk surface of the rotating body 20; It is possible to detect the rotation angle of the rotating body 20 between the adjacent grooves D from the AC voltage induced in both 32B and the detection coils 32C and 32D provided facing the disk surface on the right side of the rotating body 20. it can. For this reason, in this rotation angle detection apparatus, the absolute angle in one round (360 °) of the rotating body can be calculated.

(3)検出コイル32A,32Bは、回転体20の回転軸を挟んで設けられる。また、検出コイル32C,32Dも回転体20の回転軸を挟んで設けられる。このため、回転体20の回転軸が傾いた場合、一方の検出コイル32A(32C)に誘起される交流電圧の電圧値(振幅)の大きさが増大すれば、他方の検出コイル32B(32D)に誘起される交流電圧の電圧値の大きさは減少する。これにより、回転体20の回転軸の傾きを、容易に検出することがきできる。   (3) The detection coils 32 </ b> A and 32 </ b> B are provided with the rotating shaft of the rotating body 20 interposed therebetween. Further, the detection coils 32C and 32D are also provided with the rotation axis of the rotating body 20 interposed therebetween. For this reason, if the magnitude of the voltage value (amplitude) of the alternating voltage induced in one detection coil 32A (32C) increases when the rotation axis of the rotating body 20 is inclined, the other detection coil 32B (32D). The magnitude of the voltage value of the alternating voltage induced by the voltage decreases. Thereby, the inclination of the rotating shaft of the rotating body 20 can be easily detected.

(4)渦電流探傷センサ30Bは、渦電流探傷センサ30Aが設けられる位置から162°ずれた位置に、渦電流探傷センサ30Dは、渦電流探傷センサ30Cが設けられる位置から195°ずれた位置にそれぞれ設けられる。渦電流探傷センサ30Bは、渦電流探傷センサ30Aに対し回転体20の左側の円盤面に形成される溝Dの角度間隔72°の4分の1周期だけずれて配置される。渦電流探傷センサ30Dは、渦電流探傷センサ30Cに対し回転体20の右側の円盤面に形成される溝Dの角度間隔60°の4分の1周期だけずれて配置される。このため、検出コイル32A,32Bに誘起される交流電圧の波形は、4分の1周期ずれる。また、検出コイル32C,32Dに誘起される交流電圧の波形は、4分の1周期ずれる。従って、制御装置12は、2組の渦電流探傷センサ30A,30B及び渦電流探傷センサ30C,30Dから、回転体20の左面及び右面において、隣り合う溝Dの間における回転体20の2つの回転角度を算出する。そして、制御装置12は、これら2つの回転角度を組み合わせて、回転体20の1周(360°)における絶対角を算出することができる。   (4) The eddy current flaw detection sensor 30B is at a position shifted by 162 ° from the position where the eddy current flaw detection sensor 30A is provided, and the eddy current flaw detection sensor 30D is at a position shifted by 195 ° from the position where the eddy current flaw detection sensor 30C is provided. Each is provided. The eddy current flaw detection sensor 30B is arranged so as to be shifted from the eddy current flaw detection sensor 30A by a quarter period of an angular interval of 72 ° of the groove D formed on the left disk surface of the rotating body 20. The eddy current flaw detection sensor 30D is arranged so as to be shifted from the eddy current flaw detection sensor 30C by a quarter cycle of the angular interval 60 ° of the groove D formed on the right disk surface of the rotating body 20. For this reason, the waveform of the alternating voltage induced in the detection coils 32A and 32B is shifted by a quarter period. Moreover, the waveform of the alternating voltage induced in the detection coils 32C and 32D is shifted by a quarter period. Therefore, the control device 12 performs two rotations of the rotating body 20 between the adjacent grooves D on the left and right surfaces of the rotating body 20 from the two sets of eddy current testing sensors 30A and 30B and the eddy current testing sensors 30C and 30D. Calculate the angle. And the control apparatus 12 can calculate the absolute angle in 1 round (360 degrees) of the rotary body 20 combining these two rotation angles.

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい In addition, you may change the said embodiment as follows .

上記実施形態では、回転体20の両側の円盤面に形成される溝Dの間隔は、一定間隔としたが、必ずしも一定でなくてもよい。 In the above embodiment, the interval between the grooves D formed on the disk surfaces on both sides of the rotator 20 is a constant interval, but it is not necessarily constant.

・上記実施形態において、回転体20の左側の円盤面には5本、右側の円盤面には6本の溝Dを形成したが、溝Dの本数はこれに限らない。例えば、溝Dの本数を増やすほど、回転角度を検出できる分解能が増加するため、回転体20の回転角度をより細かく検出することが可能となる。   In the above embodiment, five grooves D are formed on the left disk surface of the rotating body 20 and six grooves D are formed on the right disk surface, but the number of grooves D is not limited to this. For example, as the number of the grooves D is increased, the resolution at which the rotation angle can be detected increases, so that the rotation angle of the rotating body 20 can be detected more finely.

・上記実施形態において、この回転角度検出装置は、モータ軸11に設けられるものに限らない。例えば、軸受、その他回転軸など、回転するものであれば、本発明を適用することができる。   In the above embodiment, the rotation angle detection device is not limited to that provided on the motor shaft 11. For example, the present invention can be applied as long as it rotates such as a bearing or other rotating shaft.

・上記実施形態において、回転体20の片側の円盤面を面一に形成してもよい。すなわち、溝Dを省略してもよい。この場合、面一に形成した円盤面と対向する渦電流探傷センサを省略してもよい。このように構成した場合であっても、制御装置12は、回転体20の隣り合う溝Dの間における回転角度及び軸ずれを検出することができる。   In the above embodiment, the disk surface on one side of the rotating body 20 may be formed flush with each other. That is, the groove D may be omitted. In this case, the eddy current flaw detection sensor facing the disk surface formed on the same plane may be omitted. Even in the case of such a configuration, the control device 12 can detect the rotation angle and the axial deviation between the adjacent grooves D of the rotating body 20.

・上記実施形態において、渦電流探傷センサ30Bは、渦電流探傷センサ30Aに対して162°、渦電流探傷センサ30Cは、渦電流探傷センサ30Aに対し195°、それぞれずれた位置に配置されたが、渦電流探傷センサ30B,30Cが配置される位置はこれに限らない。検出コイル32Aと検出コイル32B,32Cとが出力する波形に位相差がでるように配置すればよい。なお、上記実施形態で述べたように、検出コイル32B,32Cに誘起される交流電圧の波形と、検出コイル32Aに誘起される交流電圧の波形とを4分の1周期ずらすためには、検出コイル32Bは、検出コイル32Aから18°±72°×X(Xは整数)、検出コイル32Dは、検出コイル32Cから15°±60°×X(Xは整数)の位置に配置すればよい。   In the above embodiment, the eddy current flaw detection sensor 30B is arranged at a position shifted by 162 ° with respect to the eddy current flaw detection sensor 30A, and the eddy current flaw detection sensor 30C is arranged at a position shifted by 195 ° with respect to the eddy current flaw detection sensor 30A. The position where the eddy current flaw detection sensors 30B and 30C are arranged is not limited to this. What is necessary is just to arrange | position so that a phase difference may appear in the waveform which detection coil 32A and detection coil 32B, 32C output. As described in the above embodiment, in order to shift the waveform of the alternating voltage induced in the detection coils 32B and 32C and the waveform of the alternating voltage induced in the detection coil 32A by a quarter cycle, detection is performed. The coil 32B may be disposed at a position of 18 ° ± 72 ° × X (X is an integer) from the detection coil 32A, and the detection coil 32D may be disposed at a position of 15 ° ± 60 ° × X (X is an integer) from the detection coil 32C.

θ…回転角度(絶対角)、θ1,θ2…回転角度、D…溝、V…電圧値、Iw…渦電流、10…ブラシレスモータ、11…モータ軸、12…制御装置、20…回転体、30,30A,30B,30C,30D…渦電流探傷センサ、31,31A,31B,31C,31D…励磁コイル、32,32A,32B,32C,32D…検出コイル。 θ: rotation angle (absolute angle), θ1, θ2: rotation angle, D: groove, V: voltage value, Iw ... eddy current, 10 ... brushless motor, 11 ... motor shaft, 12 ... control device, 20 ... rotating body, 30, 30A, 30B, 30C, 30D ... Eddy current flaw detection sensor, 31, 31A, 31B, 31C, 31D ... Excitation coil, 32, 32A, 32B, 32C, 32D ... Detection coil.

Claims (5)

検出対象と一体回転する円盤状の回転体の回転角度を検出対象の回転角度として検出する回転角度検出装置において、
前記回転体の円盤面には、当該円盤面の径方向へ延びる複数のをその回転方向に角度間隔をおいて設け、
前記回転体が回転したとき、前記の有無によって変化する前記回転体から発せられる磁界に応じた信号を生成する複数のセンサを前記円盤面に対向して設け、
前記センサにより生成される信号に基づき前記回転体の回転角度を求めるとともに、前記回転体の軸ずれの有無を検出する回転角度検出装置。
In a rotation angle detection device that detects a rotation angle of a disk-shaped rotating body that rotates integrally with a detection object as a rotation angle of the detection object,
The disk surface of the rotating body is provided with a plurality of grooves extending in the radial direction of the disk surface at angular intervals in the rotation direction,
When the rotating body rotates, a plurality of sensors that generate a signal corresponding to a magnetic field emitted from the rotating body that changes depending on the presence or absence of the groove are provided facing the disk surface,
A rotation angle detection device that obtains the rotation angle of the rotating body based on a signal generated by the sensor and detects the presence or absence of an axis deviation of the rotating body.
請求項1に記載の回転角度検出装置において、
前記回転体の第1の円盤面には、複数のを第1の角度間隔で設け、
前記第1の円盤面と反対側の第2の円盤面には、複数のを前記第1の角度間隔とは異なる第2角度間隔で設け、
前記センサは、前記第1及び第2の円盤面にそれぞれ複数個が対向して設けられてなることを特徴とする回転角度検出装置。
The rotation angle detection device according to claim 1,
The first disk surface of the rotating body is provided with a plurality of grooves at first angular intervals,
A second disk surface opposite to the first disk surface is provided with a plurality of grooves at a second angular interval different from the first angular interval,
The rotation angle detection device according to claim 1, wherein a plurality of the sensors are provided to face each of the first and second disk surfaces.
請求項2に記載の回転角度検出装置において、
前記第1及び第2の円盤面に対向する前記センサは、それぞれ前記回転体の回転軸を挟んで互いに反対側に2つ設けられることを特徴とする回転角度検出装置。
In the rotation angle detection device according to claim 2,
The rotation angle detection device according to claim 1, wherein the two sensors facing the first and second disk surfaces are provided on opposite sides of the rotation axis of the rotating body.
請求項3に記載の回転角度検出装置において、
前記回転体の回転軸を挟んで設けられる2つのセンサの角度間隔は、前記溝の角度間隔と異なることを特徴とする回転角度検出装置。
In the rotation angle detection device according to claim 3,
The rotation angle detection device characterized in that an angle interval between two sensors provided across a rotation axis of the rotating body is different from an angle interval between the grooves .
請求項1〜4のいずれか一項に記載の回転角度検出装置において、
前記回転体は、導電性材料からなり、
前記センサは、前記回転体の円盤面に交番磁界を付与することにより同円盤面に渦電流を発生させる励磁コイルと、前記回転体の円盤面に発生した渦電流に起因して生じる磁界の変化を検出する検出コイルとを備え、
前記検出コイルを通じて検出される磁界の変化に基づいて前記溝の近接を検知する渦電流探傷センサであることを特徴とする回転角度検出装置。
In the rotation angle detection apparatus as described in any one of Claims 1-4,
The rotating body is electrically conductive materials or Rannahli,
The sensor includes an exciting coil that generates an eddy current on the disk surface by applying an alternating magnetic field to the disk surface of the rotating body, and a magnetic field change caused by the eddy current generated on the disk surface of the rotating body. And a detection coil for detecting
A rotation angle detection device, wherein the rotation angle detection device is an eddy current flaw detection sensor that detects proximity of the groove based on a change in a magnetic field detected through the detection coil.
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