JP7835807B2 - 回転検出装置 - Google Patents

Description

この発明は、誘導検出部と磁気検出部とを備える回転検出装置に関する。

特許文献１は、誘導式回転検出器を開示している。この誘導式回転検出機器は、プリント配線基板上の導体パターンで励磁コイルおよび検知コイルを形成し、検知コイルに対向する軌道を通って検出対象となる導電性スクリーンが移動する構成を有している。検知コイルは、軌道に沿って２つのループを並べた形態の８の字状に形成されており、２つのループは巻方向の異なる１ターンずつの２つのコイルをそれぞれ構成している。励磁コイルは、検知コイルを取り囲むように配置されている。

励磁コイルに交流電流を流すと交番磁界が発生し、それによって、検知コイルの２つのループ（コイル）に互いに逆方向の起電圧が誘導され、導電性スクリーンには、渦電流が流れる。２つのループのいずれにも導電性スクリーンが対向していないとき、２つのループの起電圧は釣り合い、検知コイルの出力は零となる。一方、導電性スクリーンに流れる渦電流は、励磁コイルが発生する交番磁界を弱める方向に働くので、検知コイルに導電性スクリーンが対向しているときには、その導電性スクリーンと検知コイルとの相対位置に応じて、２つのループの起電圧に不均衡が生じる。それにより、検知コイルから、導電性スクリーンの位置に対応した出力を得ることができる。

特許文献２および特許文献３は、誘導式検出器および磁気検出器を有する回転検出装置を開示している。検出方式の異なる２つの検出器を併用することによって、冗長性を確保できる利益がある。また、２つの検出器の検出周期を異ならせることにより、適切な信号処理によって、検出周期を拡張することができる。それにより、アブソリュート角度や多回転アブソリュート角度を高精度に測定することができる。

特許文献２は、互いに対向するステータおよびロータを備えたセンサ装置を開示している。ステータを構成する印刷基板には、導体トラックで円環状のゾーンにアンテナが形成されており、そのアンテナから内側に分離した中央ゾーンに磁気抵抗素子またはホールセンサが配置される。一方、ロータは、シャフトと、シャフトの軸端に取り付けられたマグネットと、マグネットの周囲に配置されてシャフトに固定されたモジュレーターとを含む。マグネットが磁気抵抗素子またはホールセンサに対向し、モジュレーターがアンテナに対向する。これにより、アンテナおよびモジュレーターが第１回転角度センサを構成し、磁気抵抗素子またはホールセンサとマグネットとが第２回転角度センサを構成している。

特許文献３は、誘導式測定原理に基づく誘導式検出部と、磁石を用いた磁気検出部とを備えるロータリーエンコーダを開示している。ロータリーエンコーダは、軸線のまわりに互いに相対回転可能な固定子および回転子を有する。固定子は、リング状の走査回路基板を有し、回転子は、走査回路基板に対向するコード板を有する。一つの例では、走査回路基板は、励磁巻線を構成する励磁ランドパターンと、２つの受信器巻線をそれぞれ構成する内側および外側の２つの受信器ランドパターンとを有する。２つの受信器ランドパターンに対応するように、コード板には、内側および外側の目盛りトラックが備えられている。これにより、誘導式検出部が構成されている。磁気検出部は、固定子に設けられたパルスワイヤと、回転子の外縁に固定された磁石とを備える。パルスワイヤは磁石が接近するとパルス電圧を発生する。

特開昭６１－１５１０１号公報 特表２０２２－５１２２４９号公報 特開２００８－２０３２５９号公報

特許文献２の構造は、マグネットがロータシャフトの軸端に配置されるため、両軸型や中空型の回転検出装置には適用できない。また、ロータの回転軸線に沿う軸方向に見るときに、第１回転角度センサの検出エリア（環状のゾーン）と第２回転角度センサの検出エリア（中央ゾーン）とを径方向に分離して相互干渉を防止する必要があるので、径方向の小型化が難しい。

特許文献３の構造は、回転軸線上に磁石や角度検出器が配置されていないので、両軸型や中空型の回転検出装置にも適用できる。しかし、誘導式検出部と磁気検出部との検出領域は、径方向に分離されているので、径方向の小型化は難しい。

この発明の一実施形態は、誘導検出部および磁気検出部を併用しながら、径方向の小型化に有利な構造の回転検出装置を提供する。

この発明の実施形態は、以下のような特徴を有する回転検出装置を提供する。

１．回転軸線まわりに回転する第１の支持体と、
前記第１の支持体に対して前記回転軸線に平行な軸方向に空隙を空けて対向する第２の支持体と、
前記第１の支持体の前記回転軸線まわりの回転情報を検出する誘導検出部と、
前記第１の支持体の前記回転軸線まわりの回転情報を検出する磁気検出部と、を含み、
前記誘導検出部は、
前記第１の支持体に保持された検出対象導体と、
前記検出対象導体に対して前記軸方向に対向する配置で前記第２の支持体に保持され、前記軸方向に見るときに前記回転軸線を中心とする環状領域に配置された受信コイルと、
前記第２の支持体に保持され、前記受信コイルに電圧を誘導するための磁界を発生する励磁コイルと、を含み、
前記磁気検出部は、
前記検出対象導体に対して前記第２の支持体とは前記軸方向の反対側に配置され、かつ前記軸方向に見るときに前記環状領域に少なくとも一部が重なるように配置されて前記第１の支持体に保持された検出対象磁石と、
前記受信コイルおよび前記励磁コイルに対して前記第１の支持体とは前記軸方向の反対側に配置され、かつ前記軸方向に見るときに前記環状領域に少なくとも一部が重なるように配置されて前記第２の支持体に保持され、前記検出対象磁石が発生する磁界を検出する磁気センサと、を含む、
回転検出装置。

誘導検出部、磁気検出部、検出対象導体、検出対象磁石、磁気センサ、励磁コイル、受信コイルは、それぞれ、単数でもよく、複数個設けられてもよい。

２．前記検出対象導体は、スクリーン状導体を含む、項１に記載の回転検出装置。

３．前記検出対象磁石は、前記回転軸線上に中心を有するリング形状を有し、前記軸方向に磁化されている、項１または２に記載の回転検出装置。

４．前記検出対象磁石は、前記軸方向に磁化され、前記回転軸線上に中心を有する円周に沿って配列された複数の個別磁石を含む、項１または２に記載の回転検出装置。

５．前記複数の個別磁石は、前記軸方向に見るときに、前記スクリーン状導体と全体が重なる配置で前記第１の支持体に保持されている、項４に記載の回転検出装置。

６．前記検出対象導体は、前記回転軸線上に中心を有する円周に沿って環状に形成され、かつ当該円周に対して径方向の凹凸を有する周期的な凹凸パターンの環状コイルパターンである、項１に記載の回転検出装置。

７．前記検出対象磁石は、前記回転軸線上に中心を有するリング形状を有し、前記軸方向に磁化されている、項６に記載の回転検出装置。

８．前記検出対象磁石は、前記軸方向に磁化され、前記回転軸線上に中心を有する円周に沿って配列された複数の個別磁石を含む、項６に記載の回転検出装置。

９．各前記個別磁石の周方向中心位置と、前記凹凸パターンの周方向に隣接する凹部および凸部の中間点の周方向位置とが整合（一致）している、項８に記載の回転検出装置。

１０．各前記個別磁石の周方向の幅（角度幅：同じ円周上における長さ）は、前記環状コイルパターンの前記凹凸パターンの周期幅（角度幅：同じ円周上における長さ）の自然数倍である、項８または９に記載の回転検出装置。

１１．偶数個の前記個別磁石が、前記回転軸線上に中心を有する前記円周に沿って等間隔で配置されており、前記環状コイルパターンの前記凹凸パターンの前記回転軸線まわりの周期数は奇数である、項８～１０のいずれか一項に記載の回転検出装置。

１２．前記環状コイルパターンは、
内周環状コイルパターンと、
前記内周環状コイルパターンよりも、径方向の外側に配置された外周環状コイルパターンと、を含む、項８に記載の回転検出装置。

１３．各前記個別磁石の周方向中心位置と、前記内周環状コイルパターンおよび前記外周環状コイルパターンのうちの一方の前記凹凸パターンの周方向に隣接する凹部および凸部の中間点の周方向位置とが整合（一致）しており、
各前記個別磁石の周方向の幅（角度幅：同じ円周上における長さ）は、前記内周環状コイルパターンおよび前記外周環状コイルパターンうちの他方の前記凹凸パターンの周期幅（角度幅：同じ円周上における長さ）の自然数倍である、項１２に記載の回転検出装置。

１４．偶数個の前記個別磁石が、前記回転軸線上に中心を有する前記円周に沿って等間隔で配置されており、
各前記個別磁石の周方向中心位置と、前記内周環状コイルパターンおよび前記外周環状コイルパターンのうち一方の前記凹凸パターンの周方向に隣接する凹部および凸部の中間点の周方向位置とが整合（一致）しており、
前記内周環状コイルパターンおよび前記外周環状コイルパターンのうち他方の前記凹凸パターンの前記回転軸線まわりの周期数は奇数である、項１２に記載の回転検出装置。

１５．偶数個の前記個別磁石が、前記回転軸線上に中心を有する前記円周に沿って等間隔で配置されており、
各前記個別磁石の周方向中心位置と、前記内周環状コイルパターンおよび前記外周環状コイルパターンのうち一方の前記凹凸パターンの周方向に隣接する凹部および凸部の中間点の周方向位置とが整合（一致）しており、
各前記個別磁石の周方向の幅（角度幅：同じ円周上における長さ）は、前記内周環状コイルパターンおよび前記外周環状コイルパターンうちの他方の前記凹凸パターンの周期幅（角度幅：同じ円周上における長さ）の自然数倍であり、
前記内周環状コイルパターンおよび前記外周環状コイルパターンのうち前記他方の前記凹凸パターンの前記回転軸線まわりの周期数は奇数である、項１２に記載の回転検出装置。

１６．前記磁気センサは、ホール素子または磁気抵抗素子を含む、項１～１３のいずれか一項に記載の回転検出装置。

１７．前記磁気センサは、発電センサを含み、前記発電センサは、大バルクハウゼン効果を発現する磁性ワイヤと、前記磁性ワイヤに巻回されたコイルとを含む、項１～１３のいずれか一項に記載の回転検出装置。

１８．前記磁気センサは、発電センサを含む第１の磁気センサと、ホール素子または磁気抵抗素子を含む第２磁気センサとを含み、前記発電センサは、大バルクハウゼン効果を発現する磁性ワイヤと、前記磁性ワイヤに巻回されたコイルとを含む、項１～１３のいずれか一項に記載の回転検出装置。

１９．前記発電センサが、前記回転軸線上に中心を有する円周上の接線と平行に前記磁性ワイヤを向けて当該円周上に配置される、項１７または１８に記載の回転検出装置。

２０．アブソリュート角度を検出する、項１～１７のいずれか一項に記載の回転検出装置。

２１．多回転アブソリュート角度を検出する、項１～１８のいずれか一項に記載の回転検出装置。

この発明によれば、誘導検出部および磁気検出部を併用しながら、径方向の小型化に有利な構造の回転検出装置を提供できる。

図１Ａは、この発明の一実施形態に係る回転検出装置の構成例を説明するための分解斜視図である。 図１Ｂは、図１Ａの構成を斜め下方から示す分解斜視図である。 図２は、前記回転検出装置の断面図である。 図３Ａは、固定子の平面図である。 図３Ｂは、固定子の底面図である。 図４Ａおよび図４Ｂは、受信コイルの構成例を説明するための図である。 図５は、検出対象導体の一例であるスクリーン状導体と検出対象磁石との配置例を示す。 図６は、検出対象導体の一例であるスクリーン状導体と検出対象磁石との配置例を示す。 図７は、検出対象導体の一例であるスクリーン状導体と検出対象磁石との配置例を示す。 図８は、検出対象導体の他の例である環状コイルパターンの構成例を示す。 図９は、環状コイルパターンと検出対象磁石との配置例を示す。 図１０は、環状コイルパターンと検出対象磁石との配置例を示す。 図１１は、環状コイルパターンと検出対象磁石との配置例を示す。 図１２は、回転検出装置の電気的構成を示すブロック図である。 図１３は、この発明の他の実施形態に係る回転検出装置の構成を説明するための断面図である。 図１４Ａは、図１３の回転検出装置に備えられる固定子の底面図である。 図１４Ｂは、図１３の回転検出装置に備えられる回転子の平面図である。

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１Ａおよび図１Ｂは、この発明の一実施形態に係る回転検出装置の構成例を説明するための分解斜視図であり、図２は、その断面図である。図１Ａは、図２の構成を分解して斜め上方から見た斜視図であり、図１Ｂは、図２の構成を分解して斜め下方から見た斜視図である。この場合の上方および下方は、図２に表された姿勢を基準としており、実際の使用状態における上下とは無関係である。

回転検出装置１００は、回転軸線３まわりに回転する第１の支持体としての回転子１と、回転子１に対して回転軸線３に平行な軸方向Ａに空隙７を空けて対向する第２の支持体としての固定子２とを含み、誘導検出部５および磁気検出部６を備えている。誘導検出部５および磁気検出部６は、いずれも、回転子１の回転軸線３まわりの回転情報を検出する。

回転子１は、この例では、回転軸線３まわりに回転する回転軸４に結合され、回転軸４とともに回転する。回転子１は、たとえばプリント配線基板で構成されている。固定子２は、非回転状態で設置される。固定子２は、たとえばプリント配線基板で構成されている。固定子２には、回転軸４が挿通される開口２ｃが形成されている。回転子１および固定子２は、回転軸線３に直交する平面に平行な姿勢で、軸方向Ａに空隙７を空けて、互いに平行に対向している。回転子１と固定子２とは近接して配置されており、たとえば、空隙７の軸方向Ａの距離は０．５ｍｍである。

回転子１および固定子２を構成するプリント配線基板は、複数（たとえば４つ）の配線層を積層した多層プリント配線基板であってもよい。各配線層は典型的には銅箔パターンで構成されており、配線層と別の配線層との間には絶縁層が介在している。銅箔の厚みはたとえば約２０μｍである。たとえば、プリント配線基板の２つの主面のうちの一方に第１配線層が配置され、０．２ｍｍの絶縁層を挟んで第２配線層が配置され、さらに１．２ｍｍの絶縁層を挟んで第３配線層が配置され、さらに０．２ｍｍの絶縁層を挟んで第４配線層が配置されている。第４配線層は、プリント配線基板の２つの主面のうちの他方に配置されている。むろん、回転子１および固定子２をそれぞれ構成する２枚のプリント配線基板が同じ構造を有している必要はない。

回転子１には、検出対象導体１０が保持されている。より具体的には、回転子１を構成するプリント配線基板の固定子２に対向する主面１ａの配線層（第１配線層）に検出対象導体１０が形成されている。また、回転子１には、検出対象磁石Ｍが保持されている。より具体的には、回転子１を構成するプリント配線基板の固定子２とは反対側の主面１ｂに検出対象磁石Ｍが固定されている。検出対象磁石Ｍは、たとえば、回転軸線３に平行な軸方向Ａに磁化（着磁）されている。

検出対象磁石Ｍは、図示の例では、回転軸線３上に中心を有する円周１５０上に間隔（典型的には等間隔）を空けて配置された複数個（具体的には２個）の個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…である。複数の磁石は、円周方向に順に異なる極性の磁極が交互に並ぶように回転子１に固定されている。つまり、図示の例では、回転軸線３まわりに１８０度の位相で配置された２つの個別磁石Ｍ１，Ｍ２は、異なる極性の磁極が固定子２に対向するように磁極方向が定められている。回転子１が回転軸線３まわりに回転するとき、検出対象磁石Ｍ（個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…）は円周１５１に沿う円周軌道を通って移動する。個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…は、ネオジウム磁石であってもよく、表面にニッケルメッキが施されていてもよい。

図３Ａは回転子１とは反対側から回転軸線３に沿って固定子２を見た平面図であり、図３Ｂは回転子１の側から回転軸線３に沿って固定子２を見た底面図である。

固定子２には、検出対象磁石Ｍが発生する磁界を検出する磁気センサ６１，６２が保持されている。磁気検出部６は、磁気センサ６１，６２と検出対象磁石Ｍとを含む。この実施形態では、第１の磁気センサ６１および第２の磁気センサ６２が固定子２に保持されている。

第１の磁気センサ６１は、たとえば発電センサである。発電センサは、大バルクハウゼン効果を発現する磁性ワイヤＦＥと、磁性ワイヤＦＥに巻回された巻線ＳＰとを含む。磁性ワイヤＦＥは、パルスワイヤまたはウィガンドワイヤとも呼ばれ、発電センサはウィガンドセンサとも呼ばれている。発電センサは磁界の変化によって磁性ワイヤＦＥの磁化方向が反転するときに巻線ＳＰからパルス電圧を発生する。第１の磁気センサ６１を構成する発電センサは、回転軸線３上に中心を有する円周１５１上の接線と平行に磁性ワイヤＦＥの軸長方向を向けて当該円周上（より具体的には、当該接線の接点）に配置されている。

典型的には、円周１５１は、軸方向Ａに見るとき、検出対象磁石Ｍの円周軌道（円周１５０）に重なる。したがって、検出対象磁石Ｍの円周軌道（円周１５０）は、第１の磁気センサ６１（発電センサ）に最も接近した位置において、第１の磁気センサ６１（発電センサ）に対して軸方向Ａに対向している。円周軌道（円周１５０）に沿って検出対象磁石Ｍが通過するとき、大バルクハウゼン効果が発現して、第１の磁気センサ６１はパルス電圧を発生する。

第２の磁気センサ６２は、たとえば、ホール素子または磁気抵抗素子であってもよい。第２の磁気センサ６２も、検出対象磁石Ｍの円周軌道（円周１５０）に対して軸方向Ａに対向するように配置されている。

第１の磁気センサ６１および第２の磁気センサ６２は、たとえば、固定子２を構成するプリント配線基板の回転子１とは反対側の主面２ａに実装され、この主面２ａに形成された第１配線層に接合されていてもよい。

固定子２には、さらに、誘導検出部５および磁気検出部６のための信号処理を行う信号処理回路８が保持されている。より具体的には、固定子２を構成するプリント配線基板の回転子１とは反対側の主面２ａ、すなわち、第１の磁気センサ６１および第２の磁気センサ６２が実装された主面２ａに実装されている。信号処理回路８は、たとえば、プリント配線基板の第１配線層に接合されて電気的に接続されている。

固定子２には、回転子１に保持された検出対象導体１０と対向するように受信コイル２０が保持されている。より具体的には、固定子２を構成するプリント配線基板の回転子１に対向する主面２ｂに形成された第４配線層と、この第４配線層の隣の配線層である第３配線層とによって、受信コイル２０が形成されている。受信コイル２０は、軸方向Ａに見るときに回転軸線３を中心とする環状領域３０（この例では円環状領域。図３Ａ参照）に配置されている。

また、固定子２には、受信コイル２０に電圧を誘導するための磁界を発生する励磁コイル４０が保持されている。励磁コイル４０は、この例では、受信コイル２０を取り囲むように環状（この例では円環状）に配置されている。励磁コイル４０は、固定子２を構成するプリント配線基板の配線層で構成されている。励磁コイル４０を構成する配線層は、受信コイル２０と同じ配線層を含んでいてもよいし、異なる配線層を含んでいてもよい。

励磁コイル４０に交流電流を流すことにより、励磁コイル４０に囲まれた空間には軸方向Ａの交番磁界が発生する。この交番磁界により、受信コイル２０に電圧が誘導される。交番磁界は、回転子１に形成された検出対象導体１０の影響を受ける。それにより、受信コイル２０に誘導される電圧が変化する。

誘導検出部５は、検出対象導体１０、受信コイル２０および励磁コイル４０を含む。回転子１と固定子２との空隙７はたとえば０．５ｍｍであり、この場合、検出対象導体１０と受信コイル２０との距離は約０．５ｍｍである。回転子１を構成するプリント配線基板の厚さが１．６ｍｍである場合、受信コイル２０から検出対象磁石Ｍまでの距離は約２．１ｍｍである。

磁気検出部６を構成する検出対象磁石Ｍは、軸方向Ａに見るときに、受信コイル２０が配置された環状領域３０に少なくとも一部、この実施形態では全部が重なるように配置されて、回転子１に保持されている。したがって、回転子１とともに検出対象磁石Ｍが回転するとき、軸方向Ａに見ると、受信コイル２０が配置された環状領域３０内で検出対象磁石Ｍが回転軸線３まわりに回転する。また、第１の磁気センサ６１および第２の磁気センサ６２は、軸方向Ａに見るときに、受信コイル２０が配置された環状領域３０に少なくとも一部、この実施形態では全部が重なるように配置されて固定子２に保持されている。

このように、誘導検出部５の検出領域および磁気検出部６の検出領域が軸方向Ａに重なっていることにより、回転検出装置１００のサイズ、とくに径方向のサイズを小さくすることができる。

図４Ａおよび図４Ｂは、受信コイル２０の構成例を説明するための図である。受信コイル２０は、固定子２を構成する多層プリント配線基板の第３配線層および第４配線層を構成する銅箔パターンで構成されている。受信コイル２０は、この実施形態では、回転軸線３まわりに１／４周期ずれたＡ相受信コイル２０ＡおよびＢ相受信コイル２０Ｂを含む。

図４Ａに示すＡ相受信コイル２０Ａは、第４配線層に形成された第１コイル部２３（実線で示す）と、第３配線層に形成された第２コイル部２４（破線で示す）とを含む。

第１コイル部２３は、始点２５から回転軸線３まわりの周方向の一方（図４Ａの時計回り方向）に沿って１周し、回転軸線３からの距離が４周期変化するように凹部および凸部が繰り返し現れる周期的な波形パターンを有する。第１コイル部２３は、始点２５の近傍の折り返し点２６で第３配線層の第２コイル部２４の一端に接続されている。第２コイル部２４は、折り返し点２６から回転軸線３まわりの周方向の他方（図４Ａの反時計回り方向）に沿って１周し、回転軸線３からの距離が４周期変化するように凹部および凸部が繰り返し現れる周期的な波形パターンを有し、始点２５の近傍の終点２７で終端している。

第１コイル部２３および第２コイル部２４の波形パターンは、回転軸線３まわりに１／２周期ずれており、したがって、第１コイル部２３の凹部／凸部と第２コイル部２４の凸部／凹部とは、互いに整合する角度位置に配置されている。それによって、第１コイル部２３の凹部／凸部と第２コイル部２４の凸部／凹部とがそれぞれ形成するループが１ターンのコイル部分２８を構成し、合計で８個のコイル部分２８を形成している。この８個のコイル部分２８は、周方向に沿って順に交互に巻き方向の異なるコイルである。したがって、Ａ相受信コイル２０Ａは、交互に巻き方向の異なる８個のコイル部分２８が直列に接続された形態を有している。

図４Ｂに示すＢ相受信コイル２０Ｂの構成も実質的に同様であり、図４Ｂの各部には図４Ａの対応部分と同じ参照符号を付してある。ただし、先に説明したとおり、Ａ相コイルとＢ相コイルとは、回転軸線３まわりに１／４周期ずれた配置となっている。

回転子１が回転軸線３まわりに回転すると、回転子１上の検出対象導体１０と、固定子２上の受信コイル２０との対向位置関係が変化し、それに応じて、受信コイル２０に誘導される電圧が変化する。したがって、受信コイル２０に誘導される電圧に基づいて回転子１の回転位置情報を取得できる。また、回転子１が回転軸線３まわりに回転すると、回転子１に保持された検出対象磁石Ｍと、固定子２に保持された磁気センサ６１，６２との対向位置関係が変化し、それに応じて、磁気センサ６１，６２によって検出される磁界が変化する。したがって、磁気センサ６１，６２の出力信号に基づいて、回転子１の回転位置情報を取得できる。

図１２に示すように、信号処理回路８は、誘導検出部５に関する信号処理を行う第１信号処理部８１（誘導検出処理部）と、磁気検出部６に関する信号処理を行う第２信号処理部８２（磁気検出処理部）とを含む。第１信号処理部８１は、励磁コイル４０に交流電流を供給し、受信コイル２０に誘導される電圧を検出して信号処理を行うことにより、回転子１の回転位置を表す第１回転位置情報を演算する第１回転位置演算処理を行う。第２信号処理部８２は、磁気センサ６１，６２の出力信号に基づいて、回転子１の回転位置を表す第２回転位置情報を演算する第２回転位置演算処理を行う。信号処理回路８は、さらに、第１回転位置情報および第２回転位置情報の一方または両方を用いて、回転子１の回転位置を表す回転位置情報を求めて出力する演算処理部８３を含む。たとえば、第１回転位置情報は、回転子１の回転軸線３まわりの１回転内の精密な（高分解能の）回転角を表す精密角度情報であってもよい。また、第２回転位置情報は、回転子１の回転軸線３まわりの回転数を表す回転数情報であってもよい。この場合、演算処理部８３は、誘導検出部５を精密角度検出器として用い、磁気検出部６は誘導検出部５の検出範囲拡大のための周期判別に利用して、角度情報を求めてもよい。

次に、誘導検出部５および磁気検出部６の相互の影響、とくにそれらの検出領域が軸方向Ａに重なっていることによる影響について考える。まず、磁気検出部６が受ける影響について説明し、次に誘導検出部５が受ける影響について説明する。

磁気検出部６は、検出対象磁石Ｍと、磁気センサ６１，６２とを含み、これらの間には、回転子１を構成するプリント配線基板と、固定子２を構成するプリント配線基板とが介在している。プリント配線基板は、ガラスエポキシ樹脂やフェノール樹脂などで構成される絶縁層と、銅箔パターンなどで構成される配線層とを交互に積層して構成されている。絶縁層および配線層はいずれも非磁性材料であるので、磁界に影響を与えない。したがって、回転子１および固定子２による磁気検出部６に対する影響はない。

誘導検出部５の励磁コイル４０に交流電流を流すことにより、交番磁界が発生する。しかし、発生する交番磁界は、磁気検出部６の検出対象磁石Ｍが発生する磁界に比較すると微弱であるため、磁気検出部６での検出に対する影響はほとんどない。また、誘導検出部５の励磁コイル４０の励磁周波数は、たとえば約３ＭＨｚ程度の高周波であるのに対して、磁気検出部６で検出される信号周波数は、１ｋＨｚにも満たない低周波である。したがって、必要であれば、ローパスフィルタ等を用いて高周波成分を分離して除去することにより、励磁コイル４０が発生する高周波交番磁界の影響を排除できる。

また、前述のように、誘導検出部５を高精度な角度検出器として用い、磁気検出部６は誘導検出部５の検出範囲拡大のための周期判別に利用する場合には、磁気検出部６の検出精度は最終的な回転位置情報の精度には影響しない。したがって、磁気検出部６が誘導検出部５からの多少の影響を受けることは、実際上、問題とはならない。

このように、誘導検出部５と磁気検出部６との検出領域が軸方向Ａに重なることによって磁気検出部６が受ける影響はほとんど問題とならない。

一方、誘導検出部５は、磁界の変化によって誘導される電圧を検出する。より具体的には、励磁コイル４０を励磁するときの励磁周波数（搬送周波数）で変化する成分を受信コイル２０の出力信号から抽出して検出する。前述のとおり、励磁周波数は、約３ＭＨｚ程度の高周波であるのに対して、磁気検出部６の検出対象磁石Ｍが発生する磁界は、回転子１が停止している状態では変化せず、回転状態であっても１ｋＨｚにも満たない低周波である。よって、磁気検出部６の検出対象磁石Ｍが発生する磁界の影響はない。

また、誘導検出部５の励磁コイル４０および受信コイル２０は、いずれもコアレスの空芯コイルである。コイルのコアに磁性体を使っている場合には、外部磁界による磁性体の磁気飽和等による特性変化が生じる場合があるが、この実施形態では、このような特性変化は生じない。この観点からも、検出対象磁石Ｍからの誘導検出部５への影響はない。

検出対象磁石Ｍが導体である場合には、励磁コイル４０が発生する交番磁界によって渦電流が誘導され、この渦電流が受信コイル２０に鎖交する磁界を弱める働きをするので、誘導検出部５による検出に対して影響を与えるおそれがある。たとえば、ネオジウム磁石は導体であり、その表面にメッキされるニッケルも導体である。したがって、検出対象磁石Ｍが導体である場合には、その影響を少なくするための工夫が必要となることがある。

図５～図７は、検出対象導体１０がスクリーン状導体Ｓで構成されるときの検出対象磁石Ｍの配置例を示す。スクリーン状導体Ｓとは、面状に広がった導体である。回転子１を軸方向Ａに見るときに、スクリーン状導体Ｓが配置された領域は導体部を構成し、スクリーン状導体Ｓが配置されていない領域は不導体部を構成する。スクリーン状導体Ｓは、回転子１が回転軸線３まわりに回転するときに、受信コイル２０が備える複数のコイル部分２８（図４Ａおよび図４Ｂの例では８個のコイル部分２８）のそれぞれと重なる導体部および不導体部の比率が周期的に変化するパターンで回転子１に形成される。

図５～図７の例では、回転軸線３まわりに間隔（この例では等間隔）を空けて複数個（この例では４個）のスクリーン状導体Ｓが配置されている。複数個のスクリーン状導体Ｓの形状は、この例では、実質的に合同であり、中心角付近を部分的に切り取った扇形である。扇形の中心角は約４５度であり、隣り合うスクリーン状導体Ｓの間には、回転軸線３まわりに約４５度の角度間隔が空けられている。複数のスクリーン状導体Ｓは、回転軸線３まわりに回転対称（図示の例では４回対称）となるように配置されている。

検出対象磁石Ｍは、図５および図７の例では、複数個（この例では２個）の個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…であり、図６の例では回転軸線３を中心としたリング形状（具体的には円環状）の一つのリング磁石Ｍｒである。リング磁石Ｍｒは、軸方向Ａに磁化（着磁）されており、軸方向Ａから見るときに、円周１５０に沿って周方向にＮ極とＳ極とが交互に並ぶように着磁された多極着磁磁石（たとえば４極着磁磁石）である。回転子１が回転軸線３まわりに回転するとき、リング磁石Ｍｒの磁極は、円周１５０に沿う円周軌道上を移動する。

図５および図６の例では、検出対象磁石Ｍは、軸方向Ａに見るときに、スクリーン状導体Ｓから一部がはみ出す位置で回転子１に保持されている。図７の例は、検出対象磁石Ｍの全部がスクリーン状導体Ｓと重なる配置を示す。

励磁コイル４０が発生する交番磁界によってスクリーン状導体Ｓに渦電流が誘導される。この渦電流は交番磁界を弱める方向の磁界を生じ、それによって、対向する受信コイル２０のコイル部分２８（図４Ａおよび図４Ｂ参照）に誘導される電圧を弱める。

検出対象磁石Ｍが導体であるときには、検出対象磁石Ｍの受信コイル２０側の表面にも同様に渦電流が誘導され、この渦電流により生じる磁界は、対向する受信コイル２０のコイル部分２８に誘導される電圧を弱める。

誘導検出部５の検出対象であるスクリーン状導体Ｓと、誘導検出部５の検出対象ではない検出対象磁石Ｍの導体とは、同様の働きをするので、検出対象磁石Ｍの表面の渦電流に起因するノイズ成分を信号処理によって除去することは難しい。検出対象磁石Ｍは、スクリーン状導体Ｓよりも受信コイル２０から遠いが、受信コイル２０に誘導される電圧に影響を与え、したがって、誘導検出部５による回転検出の精度に影響を与えるおそれがある。

磁力は距離の２乗に反比例する。受信コイル２０と検出対象導体１０との距離は回転子１と固定子２の距離にほぼ等しく、たとえば約０．５ｍｍである。これに回転子１を構成するプリント配線基板の厚さ、たとえば１．６ｍｍを加えると、受信コイル２０と検出対象磁石Ｍの表面との距離は、たとえば約２．１ｍｍである。受信コイル２０から比較的遠くに配置されている検出対象磁石Ｍの表面に流れる渦電流の影響は、受信コイル２０から比較的近くに配置されているスクリーン状導体Ｓに流れる渦電流の影響に比べて小さい。

したがって、この実施形態の構造においては、検出対象磁石Ｍの表面の渦電流の影響による多少の精度低下はあるとしても、誘導検出部５は、スクリーン状導体Ｓの位置を必要充分な精度で検出することができる。

回転子１を構成するプリント配線基板の厚みを増やし、検出対象磁石Ｍを更に遠ざければ影響は一層軽減できる。ただし、磁気センサ６１，６２と検出対象磁石Ｍとの間の距離が長くなるので、磁気検出部６の検出精度とのトレードオフを考慮することが好ましい。

図５、図６および図７の配置例のなかでは、図６および図７の配置が比較的好ましい。

図５および図６の配置例においては、スクリーン状導体Ｓに対して検出対象磁石Ｍが部分的に重なり、検出対象磁石Ｍの一部がスクリーン状導体Ｓを介在することなく受信コイル２０に対向する。図６の配置例においては、リング磁石Ｍｒの表面に誘導される渦電流に起因する磁界は、受信コイル２０に誘導される電圧を少し下げるが、回転軸線３まわりの全周にわたって影響は均一であるので検出精度の低下を招かない。一方、図５の配置例においては、検出対象磁石Ｍによる影響は全周にわたって均一であるとは言えず、図６の配置例に比較すると不利である。リング磁石Ｍｒは、検出対象導体１０を後述する環状コイルパターンＣ（図８参照）で構成する場合にも有効である。

図７の配置例においては、スクリーン状導体Ｓに対して検出対象磁石Ｍの全体が重なっており、受信コイル２０から見ると、検出対象磁石Ｍの全体がスクリーン状導体Ｓの背後に位置している。スクリーン状導体Ｓの遮蔽効果により、励磁コイル４０により誘導される磁界が遮蔽されるので、検出対象磁石Ｍに到達する磁束が大幅に減少し、それに応じて、検出対象磁石Ｍの表面に誘導される渦電流が減少する。また、検出対象磁石Ｍの表面の渦電流によって発生する磁界も、スクリーン状導体Ｓによって遮蔽され、受信コイル２０に届き難い。したがって、検出対象磁石Ｍが誘導検出部５の検出精度に与える影響を小さくすることができる。

図８は、検出対象導体１０の他の例である環状コイルパターンＣの一例を示す。

環状コイルパターンＣは、回転軸線３上に中心を有する円周１３に沿って環状に形成され、かつ当該円周１３に対して径方向の凹凸を有する周期的な凹凸パターンである。環状コイルパターンＣは、線状の導体パターンで構成された無端状のパターンである。すなわち、環状コイルパターンＣは、回転軸線３からの距離が周方向位置に応じて周期的に変わる線状導体パターンである。

環状コイルパターンＣは、径方向に（回転軸線３から離れるように）突出する凸部１１と、径方向に（回転軸線３に近づくように）窪む凹部１２とを回転軸線３まわりの周方向に交互に配置して構成されている。図８の例では、環状コイルパターンＣは、複数個（具体的には４個）の凸部１１と複数個（具体的には４個）の凹部１２とを有し、回転軸線３まわりに回転対称（図示の例では４回対称）となるように形成されている。この例では、４個の凸部１１および４個の凹部１２は、回転軸線３まわりにそれぞれ４５度の角度範囲の領域に形成されている。

環状コイルパターンＣは、回転軸線３上に中心を有する外側円周１４に沿って形成された４個の外側円弧部１６と、回転軸線３上に中心を有する内側円周１５に沿って形成された４個の内側円弧部１７と、外側円弧部１６の端部と内側円弧部１７とを繋ぐように形成された８個の直線部１８とを有している。図示の例では、直線部１８は、径方向に沿っているが、径方向に対して傾斜していてもよい。外側円弧部１６とその両端に結合された２つの直線部１８が凸部１１を形成しており、内側円弧部１７とその両端に結合された２つの直線部１８が凹部１２を形成している。

励磁コイル４０が発生する交番磁界によって環状コイルパターンＣに誘導電流ｉ（図８には回転軸線３まわりの時計回り方向に流れる誘導電流を示す。）が流れると、この誘導電流ｉによって凸部１１および凹部１２において、回転軸線３に平行な方向の磁界Ｂが発生する。磁界Ｂの方向は、凸部１１と凹部１２とで反対方向（回転軸線３に平行な一方向と他方向）となり、凸部１１および凹部１２は、正の磁束領域Ｂ＋および負の磁束領域Ｂ－を形成する。凸部１１および凹部１２と正および負の磁束領域Ｂ＋，Ｂ－との関係は、誘導電流ｉの方向に応じて反転する。よって、凸部１１および凹部１２の一方は、励磁コイル４０が発生する磁界を強め、それらのうちの他方は励磁コイル４０が発生する磁界を弱める。

回転子１とともに環状コイルパターンＣが回転軸線３まわりに回転することにより、受信コイル２０の各コイル部分２８（図４Ａおよび図４Ｂ参照）に対する正の磁束領域Ｂ＋と負の磁束領域Ｂ－との対向面積比率が変化し、それに応じて、受信コイル２０には、回転子１の回転位置に応じた電圧が誘起される。

回転軸線３からの距離が回転軸線３まわりの周方向位置に応じて周期的に変化する形状の環状コイルパターンＣは、円周１３に対して、内側の領域と外側の領域を有する。回転軸線３からの距離の変化はなだらかでもよい。ただし、図８のように２つの距離（外側円弧部１６までの距離と内側円弧部１７までの距離）を急峻に切り替えるパターンの方が、受信コイル２０のコイル部分２８（図４Ａおよび図４Ｂ参照）に対向する正の磁束領域Ｂ＋および負の磁束領域Ｂ－の面積の変化を大きくできるので信号電圧を大きくできる。

スクリーン状導体Ｓが渦電流により磁束変化を妨げ、受信コイル２０に誘導される電圧を減少させる方向にのみに作用するのに対して、環状コイルパターンＣには正負両方向の磁束が発生し、それらを受信コイル２０に作用させることができる。それにより、受信コイル２０から出力される信号電圧を大きくできるので、検出対象磁石Ｍの影響を相対的に小さくできる。したがって、環状コイルパターンＣを検出対象導体１０として用いることにより、スクリーン状導体Ｓを用いる場合に比較して、検出対象磁石Ｍの影響を小さくできる。

図９～図１１は、検出対象導体１０が環状コイルパターンＣで構成されるときの検出対象磁石Ｍの配置例を示す。いずれの配置例においても、軸方向Ａから見るとき、環状コイルパターンＣが形成されている環状の領域（図８の外側円周１４および内側円周１５により区画される環状の領域）内に検出対象磁石Ｍの全体が配置されている。

図９の配置例では、検出対象磁石Ｍは、回転軸線３まわりの周方向に間隔を空けて配置された複数個（この例では２個）の個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…を含む。個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…は、この例では、円筒形（円柱状）の磁石であり、磁化方向（着磁方向）は回転軸線３に平行である。

軸方向Ａに見るときに、各個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…は、周方向中心位置を通るように回転軸線３から延ばした半径に対して線対称の形状を有している。そして、各個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…の周方向中心位置１６１と、環状コイルパターンＣの凹凸パターンの周方向に隣接する凸部１１および凹部１２の中間点（直線部１８の中点）の周方向位置とが整合（一致）している。すなわち、環状コイルの、回転軸線３からの距離の切り替わり部の中心位置と検出対象磁石Ｍの周方向中心位置１６１とが整合（一致）している。これにより、各個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…は、周方向の幅に関わらず、正の磁束領域と負の磁束領域とに等しい面積で対向する（重なる）ように配置されている。したがって、個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…は、正の磁束と負の磁束とに均等に影響を与えるので、誘導検出部５の検出精度に与える影響が少ない。

図１０の配置例では、検出対象磁石Ｍは、回転軸線３まわりの周方向に間隔を空けて配置された複数個（この例では２個）の個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…を含む。個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…は、この例では回転軸線３上に中心を有する円弧状である。複数の個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…は回転軸線３上に中心を有する円周１５０に沿って配置されており、円周１５０に沿う円弧状である。軸方向Ａに見るときに、円周１３，１５０はほぼ重なり合っていてもよい。

軸方向Ａに見るときに、各個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…は、周方向中心位置１６２を通るように回転軸線３から延ばした半径に対して線対称の形状を有している。個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…の周方向の幅１６３（角度幅または円周１３，１５０上における長さ）は、環状コイルパターンＣの凹凸パターンの周期幅１６４（角度幅または円周１３，１５０上における長さ）の自然数倍である。

図示の例では、個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…の周方向の幅１６３は環状コイルパターンＣの凹凸パターンの周期幅１６４の１倍であるが、たとえば、個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…の周方向の幅１６３はそのままで、環状コイルパターンＣの凹凸パターンの１回転内の周期数を２倍、３倍、…などとして、個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…の周方向の幅１６３が凹凸パターンの周期幅１６４の２倍、３倍、…などとなる配置としてもよい。このような配置により、個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…は、周方向の配置に関わらず、正の磁束領域と負の磁束領域とに等しい面積で対向する（重なる）。したがって、正の磁束と負の磁束とに均等に影響を与えるので、誘導検出部５の検出精度に与える影響が少ない。

図１１の配置例では、検出対象磁石Ｍは、回転軸線３上に中心を有する円周１５０に沿って等間隔で配置された偶数個（図示の例では２個）の個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…を含む。そして、環状コイルパターンＣの凹凸パターンの周期数（１回転内の周期数）は奇数（図示の例では３）である。

この場合、回転軸線３を挟んで反対側（１８０度の位相差の位置）に配置された２つの個別磁石Ｍ１，Ｍ２は、環状コイルパターンＣの凹凸パターンに対して逆位相の相対配置となる。そのため、複数の個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…の全体では、正の磁束領域に対向する面積と負の磁束領域に対向する面積とが等しい。したがって、個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…正の磁束と負の磁束とに均等に影響を与えるので、誘導検出部５の検出精度に与える影響が少ない。

前述のとおり、リング磁石Ｍｒ（図６参照）を環状コイルパターンＣと組み合わせた配置も、誘導検出部５の検出精度に与える影響が少ない。

図１３、図１４Ａおよび図１４Ｂは、この発明の他の実施形態に係る回転検出装置１０１の構成を説明するための図であり、図１３は図２と同様な断面図、図１４Ａは固定子２の底面図、図１４Ｂは回転子１の平面図である。図１３、図１４Ａおよび図１４Ｂにおいて、図１～図３Ｂに示した各部に対応する部分は同一参照符号を付して示す。また、図４Ａ～図１２を必要に応じて参照する。

この回転検出装置１０１は、回転軸線３まわりに回転する第１の支持体としての回転子１と、回転子１に対して回転軸線３に平行な軸方向Ａに空隙７を空けて対向する第２の支持体としての固定子２とを含み、誘導検出部５および磁気検出部６を備えている。誘導検出部５および磁気検出部６は、いずれも、回転子１の回転軸線３まわりの回転情報を検出する。この実施形態では、誘導検出部５は、回転子１の回転軸線３まわりの１回転内の精密なアブソリュート角度を検出する精密アブソリュート角度検出器である。そして、磁気検出部６は、回転子１の回転軸線３まわりの回転数に対応する多回転情報を検出する多回転検出器である。

固定子２は、プリント配線基板、より具体的には４層プリント配線基板で構成されている。固定子２を構成するプリント配線基板の回転子１とは反対側の表面には、検出対象磁石Ｍが発生する磁界を検出する第１の磁気センサ６１および第２の磁気センサ６２が実装されている。第１の磁気センサ６１は、たとえば発電センサである。第２の磁気センサ６２は、たとえば、ホール素子または磁気抵抗素子であり、回転軸線３に平行な軸方向Ａの磁界を検出する。第１の磁気センサ６１（発電センサ）および第２の磁気センサ６２は、固定子２を構成するプリント配線基板の回転子１とは反対側に位置する第１配線層を構成する銅箔パターンに接合（たとえば半田付け）されている。第１の磁気センサ６１および第２の磁気センサ６２の構成および配置は前述の実施形態と同様である。

固定子２には、さらに、誘導検出部５および磁気検出部６のための信号処理を行う信号処理回路８が保持されている。より具体的には、固定子２を構成するプリント配線基板の回転子１とは反対側の主面２ａ、すなわち、第１の磁気センサ６１および第２の磁気センサ６２が実装された主面２ａに実装されている。信号処理回路８は、たとえば、プリント配線基板の第１配線層に接合されて電気的に接続されている。

固定子２を構成するプリント配線基板には、励磁コイル４０が形成されている。励磁コイル４０は、具体的には、プリント配線基板の回転子１に対向する表面の配線層、すなわち第４配線層の銅箔パターンによって構成されている。図１４Ａに示すように、励磁コイル４０は、回転軸線３上を中心とした同心円状の外周側励磁コイル４１および内周側励磁コイル４２を有し、それらは反対向きに直列に接続されていて、外周側励磁コイル４１および内周側励磁コイル４２の直列回路の両端４３，４４に交流電圧が印加される。図示の例では、外周側励磁コイル４１および内周側励磁コイル４２はそれぞれ１ターンのコイルであるが、巻き数は複数であってもよい。

図１４Ａの紙面において外周側励磁コイル４１に時計回り方向（右まわり）の電流が流れているときには内周側励磁コイル４２には反時計回り方向（左まわり）の電流が流れ、２つのコイルに挟まれた環状の領域には、図１４Ａの紙面の奥側に向かう方向の磁束が発生する。図１４Ａの紙面において外周側励磁コイル４１に反時計回り方向（左まわり）の電流が流れているときには内周側励磁コイル４２には時計回り方向（右まわり）の電流が流れ、２つのコイルに挟まれた環状の領域には、図１４Ａの紙面の手前に向かう方向の磁束が発生する。

外周側励磁コイル４１と内周側励磁コイル４２とに挟まれた環状の領域に、２組の受信コイル、すなわち外周受信コイル２１および内周受信コイル２２が配置されている。外周受信コイル２１および内周受信コイル２２は、回転軸線３上に中心を有する同心円状に配置された２つの環状領域、すなわち、外周受信コイル領域３１および内周受信コイル領域３２に形成されている。外周受信コイル２１および内周受信コイル２２は、固定子２を構成するプリント配線基板の回転子１に対向する主面２ｂに形成された第４配線層（銅箔パターン）と、この第４配線層の隣の配線層である第３配線層（銅箔パターン）とによって形成されている。

外周受信コイル２１および内周受信コイル２２は、それぞれ、図４Ａおよび図４Ｂの受信コイル２０と同様に、Ａ相受信コイルおよびＢ相受信コイルの組で構成されている。ただし、周期数は、図４Ａおよび図４Ｂの例とは異なり、たとえば、外周受信コイル２１は１周で１６周期変化する波形パターンで構成されており、内周受信コイル２２は１周で１５周期変化する波形パターンで構成されている。

回転子１を構成するプリント配線基板には、固定子２に対向する主面１ａに検出対象導体１０が保持され、固定子２とは反対の主面１ｂに検出対象磁石Ｍが保持されている。検出対象導体１０は、環状コイルパターンＣ１，Ｃ２で構成されている。より具体的には、回転軸線３上に中心を有する同心円状に２つの環状コイルパターン、すなわち、外周環状コイルパターンＣ１および内周環状コイルパターンＣ２が設けられている。これらの２つの環状コイルパターンＣ１，Ｃ２は、プリント配線基板の回転子１に対向する表面に形成された配線層（銅箔パターン）で構成されている。回転子１の固定子２とは反対側にはコイルパターンは設けられないので、回転子１を構成するプリント配線基板は片面プリント配線基板で足りるが、むろん、多層プリント配線基板や両面プリント配線基板を用いても差し支えない。

外周環状コイルパターンＣ１は、軸方向Ａに見るときに、外周受信コイル領域３１と重なるように、すなわち外周受信コイル２１と重なるように配置されている。同様に、内周環状コイルパターンＣ２は、軸方向Ａに見るときに、内周受信コイル領域３２と重なるように、すなわち内周受信コイル２２と重なるように配置されている。

環状コイルパターンＣ１，Ｃ２は、図８の場合と同様に、回転軸線３からの距離が周方向位置に応じて周期的に変化する波形（この例では矩形波形）の線状導体パターンで構成されている。ただし、周期数は、図８の例とは異なり、たとえば、外周環状コイルパターンＣ１は１周で１６周期変化する波形（矩形波形）パターンで構成されており、内周環状コイルパターンＣ２は１周で１５周期変化する波形（矩形波形）パターンで構成されている。

検出対象磁石Ｍは、この実施形態では、扇形（より正確には中心角付近の部分を切除した扇形、すなわち円弧状）の個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…である。個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…の着磁方向は回転軸線３と平行である。複数（より具体的には４個）の個別磁石Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４が、回転軸線３まわりの周方向に間隔を空けて配置されている。すなわち、回転軸線３まわりに９０度ずつの角度間隔を空けて、換言すれば、回転軸線３上に中心を有する円周１５０上に等しい間隔を空けて、４つの個別磁石Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４が配置されている。４つの個別磁石Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４は、固定子２に対向する磁極が、Ｎ極とＳ極とで交互に入れ替わる周方向配列となるように回転子１に固定されている。それにより、１回転で２周期の交番磁界が発生し、この交番磁界が第１の磁気センサ６１および第２の磁気センサ６２によって検出される。

第１の磁気センサ６１および第２の磁気センサ６２は、回転軸線３まわりに回転子１が回転するときに個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…が通る円周軌道（円周１５０に沿う軌道）に対して軸方向Ａに対向する位置において、固定子２に固定されている。

個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…は、軸方向Ａに見るときに、環状領域３０、すなわち、それぞれ環状の外周受信コイル領域３１および内周受信コイル領域３２に重なるように配置されている。すなわち、軸方向Ａに見るときに、個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…は、外周受信コイル領域３１および内周受信コイル領域３２の両方と重なっている。よって、軸方向Ａに見るとき、個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…の配置は、外周環状コイルパターンＣ１および内周環状コイルパターンＣ２と重なる配置となっている。

個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…は、外周環状コイルパターンＣ１に対しては図９の場合と同様の配置となっており、内周環状コイルパターンＣ２に対しては図１０の場合と同様の配置となっている。

すなわち、複数の個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…は回転軸線３上に中心を有する円周に沿って配置されている。軸方向Ａに見るときに、各個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…は、周方向中心位置を通るように回転軸線３から延ばした半径に対して線対称の形状を有している。個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…の周方向中心位置１６１は、外周環状コイルパターンＣ１の半径の切り換わり位置の周方向位置と一致している。そのため、軸方向Ａに見るときに、個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…は、外周環状コイルパターンＣ１の正の磁束領域に重なる部分の面積と負の磁束領域に重なる部分の面積とが等しい。したがって、個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…は、正方向磁束および負方向磁束に対して均等に影響を与えるので、外周受信コイル２１の出力信号に基づく検出精度への影響が少ない。

一方、個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…の周方向の幅１６３は、内周環状コイルパターンＣ２の凹凸パターンの周期幅１６４の自然数倍であり、図示の例では内周環状コイルパターンＣ２の凹凸パターンの周期幅１６４に等しい。そのため、個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…は、周方向位置に関係なく、内周環状コイルパターンＣ２の正の磁束領域および負の磁束領域に等しい面積で対向する。それにより、個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…は、正方向磁束および負方向磁束に対して均等に影響を与えるので、内周受信コイル２２の出力信号に基づく検出精度への影響が少ない。

また、図示の例では、個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…の数は４個で偶数であり、内周環状コイルパターンＣ２の周期数は１５で奇数であるので、図１１の配置と同様となっている。そのため、回転軸線３を挟んで反対側（１８０度の位相差の位置）に位置する２つの個別磁石Ｍ１，Ｍ３；Ｍ２，Ｍ４は内周環状コイルパターンＣ２に対して逆位相となる。したがって、全ての個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…が正の磁束領域に対向する総面積と、全ての個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…が負の磁束領域に対向する総面積とが等しい。よって、複数の個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…は、正方向磁束および負方向磁束に対して均等に影響を与えるので、内周受信コイル２２の出力信号に基づく検出精度への影響が少ない。

なお、個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…は、外周環状コイルパターンＣ１に対して図１０の場合と同様の配置とし、内周環状コイルパターンＣ２に対して図９の場合と同様の配置としてもよい。この場合、個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…は、外周環状コイルパターンＣ１に対して、図１１の場合と同様の配置としてもよい。

回転子１が回転軸線３まわりに回転するとき、外周受信コイル２１からは１回転あたり１６周期の角度信号が得られ、内周受信コイル２２からは１回転あたり１５周期の角度信号が得られる。そして、１６周期／回転の角度信号と１５周期／回転の角度信号と信号処理回路８の第１信号処理部８１（誘導検出処理部）で適切に信号処理することにより、１周期/回転のアブソリュート角度情報を得ることができる。

第１の磁気センサ６１を構成する発電センサは、回転軸線３上に中心を有する円周１５１上の接線と平行に磁性ワイヤＦＥの軸長方向を向けて当該円周１５１上（より具体的には、当該接線の接点）に配置されている。回転子１が回転軸線３まわりに回転するとき、検出対象磁石Ｍは、回転軸線３まわりの円周軌道（円周１５０に沿う軌道）に沿って移動する。その円周軌道は、第１の磁気センサ６１（発電センサ）に最も接近した位置において、第１の磁気センサ６１（発電センサ）に対して軸方向Ａに対向している。円周軌道に沿って第１の磁気センサ６１の近傍を個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…が通過するとき、大バルクハウゼン効果が発現して、第１の磁気センサ６１はパルス電圧を発生する。４個の個別磁石Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４が円周軌道に沿って回転することにより、たとえば、１回転あたり、４個のパルス電圧が発生する。

回転子１が時計回り方向に回転するときには、Ｎ極が第１の磁気センサ６１の近傍を通過するときに正極性のパルス電圧が発生し、Ｓ極が第１の磁気センサ６１の近傍を通過するときに負極性のパルス電圧が発生する。一方、回転子１が反時計回り方向に回転するときには、Ｎ極が第１の磁気センサ６１の近傍を通過するときに負極性のパルス電圧が発生し、Ｓ極が第１の磁気センサ６１の近傍を通過するときに正極性のパルス電圧が発生する。

第２の磁気センサ６２は、第１の磁気センサ６１がパルス電圧を発生するときに、第１の磁気センサ６１の近傍を通過する磁極の極性（第１の磁気センサ６１に対向している磁極の極性）を判別する。４個の個別磁石Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４の磁極の配列は予め分かっているので、第１の磁気センサ６１に一つの個別磁石Ｍ１，Ｍ２，…が対向するときに、４個の個別磁石Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４のいずれかの磁極に対向するように第２の磁気センサ６２が配置されれば、第１の磁気センサ６１の近傍を通過する磁極の極性を判別できる。図示の例では、第１の磁気センサ６１と１８０度位相をずらして第２の磁気センサ６２が配置されており、したがって、第１の磁気センサ６１の近傍に位置する磁極と同じ極性の磁極が第２の磁気センサ６２によって検出される。

信号処理回路８は、図１２に示すように、誘導検出部５に関する信号処理を行う第１信号処理部８１（誘導検出処理部）と、磁気検出部６に関する信号処理を行う第２信号処理部８２（磁気検出処理部）とを含む。第１信号処理部８１は、励磁コイル４０に交流電流を供給し、受信コイル２１，２２に誘導される電圧を検出して信号処理を行うことにより、回転子１の回転位置を表す第１回転位置情報を演算する第１回転位置演算処理を行う。第２信号処理部８２は、磁気センサ６１，６２の出力信号に基づいて、回転子１の回転位置を表す第２回転位置情報を演算する第２回転位置演算処理を行う。第１回転位置情報は、１回転内の精密なアブソリュート角度情報、すなわち１回転アブソリュート角度情報である。第２回転位置情報は、回転子１の回転軸線３まわりの回転数に対応する多回転情報、すなわち回転数情報である。信号処理回路８は、さらに、第１回転位置情報および第２回転位置情報を統合して多回転アブソリュート角度情報を演算する演算処理部８３を備えている。こうして、この実施形態の回転検出装置１０１は、アブソリュート角度検出装置、より具体的には多回転アブソリュート角度検出装置を構成している。

たとえば、信号処理回路８の第２信号処理部８２（磁気検出処理部）は、第１の磁気センサ６１（発電センサ）が発生するパルス電圧の極性と、第２の磁気センサ６２（ホール素子等）の出力信号とに基づいて、回転子１の回転方向を判別する。そして、その回転方向の判別結果に基づき、第１の磁気センサ６１がパルス電圧を発生するごとに回転量のカウントを行う。カウント値は、パルス電圧が発生するごとに更新され、第２信号処理部８２に備えられる不揮発性メモリ（図示せず）に保存される。

第２の磁気センサ６２（ホール素子）および第２信号処理部８２（磁気検出処理部）は、外部電源から供給される電力によって動作でき、かつ第１の磁気センサ６１（発電センサ）が発生するパルス電圧の電力によっても動作可能である。したがって、第１の磁気センサ６１のパルス電圧に基づくカウント動作は、外部電源の遮断中も継続され、更新されたカウント値はパルス電圧のエネルギーが残存している間に不揮発性メモリに保存される。つまり、磁気検出部６（多回転検出部）による回転情報の検出は、電源遮断中にも継続される。

信号処理回路８の第１信号処理部８１（誘導検出処理部）および演算処理部８３は、外部電源の供給時にのみ回転情報検出動作が可能である。そこで、第１信号処理部８１は、外部電源が供給されているときに、２つの受信コイル２１，２２の出力信号に基づいて、１回転内の精密なアブソリュート角度を検出する。この１回転精密アブソリュート角度と磁気検出部６（多回転検出部）のカウント値とが演算処理部８３によって統合されることによって、多回転に渡る精密なアブソリュート角度を求めることができる。

このように、この実施形態によれば、誘導検出部５および磁気検出部６を備えるアブソリュート角度検出装置、より具体的には多回転アブソリュート角度検出装置を実現できる。そして、軸方向Ａから見ると、誘導検出部５および磁気検出部６の検出領域が重なり合って共有されている。それにより、小型化、とくに径方向の小型化を実現でき、しかも検出精度が損なわれることもない。

以上、この発明の実施形態について説明してきたが、この発明は、さらに他の形態で実施することもできる。

たとえば、前述の実施形態では、検出対象導体１０を構成するスクリーン状導体Ｓの例について、受信コイル２０，２１，２２との対向関係が１回転あたり複数周期の変化を示すパターンの例を示したが（図５、図６および図７参照）、１回転あたり１周期の変化を示すパターンであってもよい。たとえば、回転軸線３まわりの１８０度の角度範囲に渡る扇形の一つのスクリーン状導体を検出対象導体１０として用いたり、回転軸線３に対して偏心配置された円形や楕円形の一つのスクリーン状導体を検出対象導体１０として用いたりしてもよい。すなわち、スクリーン状導体Ｓは、受信コイル２０，２１，２２のコイル部分２８に対する導体部／非導体部の対向面積が回転子の回転に伴って周期変化するように設計されたパターンであればよい。

また、図１３等に示した実施形態においては、検出対象導体１０として外周環状コイルパターンＣ１および内周環状コイルパターンＣ２を用いた例を示したが、これらのうちの一方または両方をスクリーン状導体と置き換えてもよい。さらに、回転軸線３を中心とする同心円状に３重以上の環状コイルパターンまたはスクリーン状導体を配置して検出対象導体１０を構成してもよい。

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１ ：回転子
２ ：固定子
３ ：回転軸線
５ ：誘導検出部
６ ：磁気検出部
７ ：空隙
８ ：信号処理回路
１０ ：検出対象導体
１１ ：凸部
１２ ：凹部
２０ ：受信コイル
２１ ：外周受信コイル
２２ ：内周受信コイル
３０ ：環状領域
３１ ：外周受信コイル領域
３２ ：内周受信コイル領域
４０ ：励磁コイル
６１ ：第１の磁気センサ
６２ ：第２の磁気センサ
１００ ：回転検出装置
１０１ ：回転検出装置
１６１ ：周方向中心位置
１６２ ：周方向中心位置
１６３ ：周方向の幅
１６４ ：周期幅
Ａ ：軸方向
Ｃ ：環状コイルパターン
Ｃ１ ：外周環状コイルパターン
Ｃ２ ：内周環状コイルパターン
ＦＥ ：磁性ワイヤ
Ｍ ：検出対象磁石
Ｍ１，Ｍ２，… ：個別磁石
Ｍｒ ：リング磁石
Ｓ ：スクリーン状導体
ＳＰ ：巻線

Claims (21)

1. 回転軸線まわりに回転する第１の支持体と、
   前記第１の支持体に対して前記回転軸線に平行な軸方向に空隙を空けて対向する第２の支持体と、
   前記第１の支持体の前記回転軸線まわりの回転情報を検出する誘導検出部と、
   前記第１の支持体の前記回転軸線まわりの回転情報を検出する磁気検出部と、を含み、
   前記誘導検出部は、
   前記第１の支持体に保持された検出対象導体と、
   前記検出対象導体に対して前記軸方向に対向する配置で前記第２の支持体に保持され、前記軸方向に見るときに前記回転軸線を中心とする環状領域に配置された受信コイルと、
   前記第２の支持体に保持され、前記受信コイルに電圧を誘導するための磁界を発生する励磁コイルと、を含み、
   前記磁気検出部は、
   前記検出対象導体に対して前記第２の支持体とは前記軸方向の反対側に配置され、かつ前記軸方向に見るときに前記環状領域に少なくとも一部が重なるように配置されて前記第１の支持体に保持された検出対象磁石と、
   前記受信コイルおよび前記励磁コイルに対して前記第１の支持体とは前記軸方向の反対側に配置され、かつ前記軸方向に見るときに前記環状領域に少なくとも一部が重なるように配置されて前記第２の支持体に保持され、前記検出対象磁石が発生する磁界を検出する磁気センサと、を含む、
   回転検出装置。
2. 前記検出対象導体は、スクリーン状導体を含む、請求項１に記載の回転検出装置。
3. 前記検出対象磁石は、前記回転軸線上に中心を有するリング形状を有し、前記軸方向に磁化されている、請求項２に記載の回転検出装置。
4. 前記検出対象磁石は、前記軸方向に磁化され、前記回転軸線上に中心を有する円周に沿って配列された複数の個別磁石を含む、請求項２に記載の回転検出装置。
5. 前記複数の個別磁石は、前記軸方向に見るときに、前記スクリーン状導体と全体が重なる配置で前記第１の支持体に保持されている、請求項４に記載の回転検出装置。
6. 前記検出対象導体は、前記回転軸線上に中心を有する円周に沿って環状に形成され、かつ当該円周に対して径方向の凹凸を有する周期的な凹凸パターンの環状コイルパターンである、請求項１に記載の回転検出装置。
7. 前記検出対象磁石は、前記回転軸線上に中心を有するリング形状を有し、前記軸方向に磁化されている、請求項６に記載の回転検出装置。
8. 前記検出対象磁石は、前記軸方向に磁化され、前記回転軸線上に中心を有する円周に沿って配列された複数の個別磁石を含む、請求項６に記載の回転検出装置。
9. 各前記個別磁石の周方向中心位置と、前記凹凸パターンの周方向に隣接する凹部および凸部の中間点の周方向位置とが整合している、請求項８に記載の回転検出装置。
10. 各前記個別磁石の周方向の幅は、前記環状コイルパターンの前記凹凸パターンの周期幅の自然数倍である、請求項８に記載の回転検出装置。
11. 偶数個の前記個別磁石が、前記回転軸線上に中心を有する前記円周に沿って等間隔で配置されており、
    前記環状コイルパターンの前記凹凸パターンの前記回転軸線まわりの周期数は奇数である、請求項８に記載の回転検出装置。
12. 前記環状コイルパターンは、
    内周環状コイルパターンと、
    前記内周環状コイルパターンよりも、径方向の外側に配置された外周環状コイルパターンと、を含む、請求項８に記載の回転検出装置。
13. 各前記個別磁石の周方向中心位置と、前記内周環状コイルパターンおよび前記外周環状コイルパターンのうちの一方の前記凹凸パターンの周方向に隣接する凹部および凸部の中間点の周方向位置とが整合しており、
    各前記個別磁石の周方向の幅は、前記内周環状コイルパターンおよび前記外周環状コイルパターンうちの他方の前記凹凸パターンの周期幅の自然数倍である、請求項１２に記載の回転検出装置。
14. 偶数個の前記個別磁石が、前記回転軸線上に中心を有する前記円周に沿って等間隔で配置されており、
    各前記個別磁石の周方向中心位置と、前記内周環状コイルパターンおよび前記外周環状コイルパターンのうち一方の前記凹凸パターンの周方向に隣接する凹部および凸部の中間点の周方向位置とが整合しており、
    前記内周環状コイルパターンおよび前記外周環状コイルパターンのうち他方の前記凹凸パターンの前記回転軸線まわりの周期数は奇数である、請求項１２に記載の回転検出装置。
15. 偶数個の前記個別磁石が、前記回転軸線上に中心を有する前記円周に沿って等間隔で配置されており、
    各前記個別磁石の周方向中心位置と、前記内周環状コイルパターンおよび前記外周環状コイルパターンのうち一方の前記凹凸パターンの周方向に隣接する凹部および凸部の中間点の周方向位置とが整合しており、
    各前記個別磁石の周方向の幅は、前記内周環状コイルパターンおよび前記外周環状コイルパターンうちの他方の前記凹凸パターンの周期幅の自然数倍であり、
    前記内周環状コイルパターンおよび前記外周環状コイルパターンのうち前記他方の前記凹凸パターンの前記回転軸線まわりの周期数は奇数である、請求項１２に記載の回転検出装置。
16. 前記磁気センサは、ホール素子または磁気抵抗素子を含む、請求項１～１３のいずれか一項に記載の回転検出装置。
17. 前記磁気センサは、発電センサを含み、
    前記発電センサは、大バルクハウゼン効果を発現する磁性ワイヤと、前記磁性ワイヤに巻回されたコイルとを含む、請求項１～１３のいずれか一項に記載の回転検出装置。
18. 前記磁気センサは、発電センサを含む第１の磁気センサと、ホール素子または磁気抵抗素子を含む第２磁気センサとを含み、
    前記発電センサは、大バルクハウゼン効果を発現する磁性ワイヤと、前記磁性ワイヤに巻回されたコイルとを含む、請求項１～１３のいずれか一項に記載の回転検出装置。
19. 前記発電センサが、前記回転軸線上に中心を有する円周上の接線と平行に前記磁性ワイヤを向けて当該円周上に配置される、請求項１７に記載の回転検出装置。
20. アブソリュート角度を検出する、請求項１～１３のいずれか一項に記載の回転検出装置。
21. 多回転アブソリュート角度を検出する、請求項１～１３のいずれか一項に記載の回転検出装置。