JPH0395415A - 角度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は産業分野で活用される角度検出装置に係わり、
特には良好な加工精度を得ることが容易であって、かつ
任意の検出特性を得ることができる角度検出装置に関す
る。

［従来の技術］ 周知のように、産業分野で活用される従来の磁気誘導型
の角度検出手段としては、シンクロが一般的に用いられ
ている。回転部に装着されたシンクロ発振器においては
、円筒形状に配置された磁極に回転磁界を発生させるた
めのコイルと、測定すべき回転機構に結合された回転ず
る検出コイルからなっていて、該検出コイルの回転角度
によって回転磁界を発生させるためのコイルと検出コイ
ルとの結合状態の変化から該検出コイルに発生する起電
力が変化することを活用して、該検出コイルの回転角度
を検出するものである。

［発明が解決しようとする課題］ 上述したようなシンクロ発振器においては、精度良く角
度を検出出来る為には、円筒状に配置された回磁磁極の
物理的間隔及び磁芯を含む全体磁路の均一性を確保せわ
ばならないが、その為に必要な磁極の機械的加工精度と
磁界を作るコイルの加工精度を維持することが非常に困
難である。本発明は上記従来の問題を解決して良好な加
工精度を得ることが容易であって、かつ任意の検出特性
を得ることができる角度検出装置を提供することを目的
としている。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達戒するために、本発明に係る角度検出装置
においては、第１の発明では、所定の形状に戒型された
第１の磁性体と、該磁性体に対向して少なくとも一個所
以上において間隙をなして磁極を設け、前記磁性体に対
して回転可能に構戒した第２の磁性体と、前記第１の磁
性体と第２の磁性体と第１の磁性体と第２の磁性体との
なす間隙とよりなる磁気回路に嵌合し、該間隙に交番磁
束を発生させる励磁手段と、前記間隙の断面積を含む平
面形状をなす間隙部に配設された検出コイルとよりなる
ことを特徴とし、第２の発明では、前述した交番磁束を
発生している磁性体の対向する磁極部分と検出コイルと
の角度関係と、検出コイルに発生している起電力値との
関係が、前記対向する磁極部分と検出コイルの相対位置
の変化に対し、所定の関数関係になるような互いに対向
する磁極部分の対向面の形状を有することを特徴とし、
第３の発明では、前述した交番磁束を発生している磁性
体の対向する磁極部分と検出コイルとの位置関係と、検
出コイルに発生している起電力値との関係が、前記対向
する磁極部分と検出コイルの相対位置の変化に対し、所
定の関数関係になる土うな前記検出コイルの形状を右ず
ることを特徴し、第４の発四では、前通した検出コイル
は、１ターン以上のコイル状に形或した導体を、磁性体
にはりつけたことを特徴としている。

［作用］ 上記構成によれば、固定の磁性体と該固定の磁性体に対
して回転自在に結合させた磁性体との間に対向した磁極
による間隙を構戒し、該磁性体に嵌合した励磁手段によ
って前記間隙に生している磁束を検出コイルによって検
出するようにしたので、良好な所定の間隙をすぐれた精
度で加工することは容易であり、所定の形状をもったエ
アギャップを精度よく戒型ずることが出来るので、小さ
なアンペアターンで大きく均一な磁束密度が得られ、ま
た前記間隙を充分に狭くして漏洩磁束を小さくすること
ができるので容易に検出コイルと磁極との相対角度に比
例したコイル内貫通磁束量かえられ、従って精度のよい
角度計測か可能であるというすぐれた効果を得ることが
てきる。

［実施例］ 以下木発明に係る角度検出装置の実施例について第１図
、第２図、第３図を参照して訂細に説明する。

第１図は本発明にかかる実施例の楕戒を示す概略図であ
り、第２図は第１図の側面断面図であり、第３図は第１
図の構戊を上部からみた図である９ 第１図、第２図において、１は図に示されていない交流
電源から供給される交流電流によって励磁される励磁手
段としての励磁コイルであって、該励磁コイル１によっ
てつくられる交番磁束の磁気通路をなす第１の磁性体に
より或型された磁芯（以下磁芯と記ず）２及び第２の磁
性体により戒型された磁芯（以下磁芯と記す）３に嵌合
されている９前記磁芯３は平面円盤部と中央部に突出し
た円筒部とより構戊されており、前記磁芯２は図に示す
ような形態に或型されて前記磁芯３に対向しており、中
央部の円筒軸によって回転可能に形戒されている。磁芯
３の外周部と磁芯２に設けた磁極との間には間隙２ａが
設けられていて、該間隙２ａに生している磁束に鎖交し
、該鎖交ずる磁束に比例した起電力を発生するように、
前記磁芯３の表面に薄く平面状に戊型した検出コイル４
が設けられている。従って、該検出コイル４の起電力は
鎖交する磁束量に対応している。

検出コイル４は第３図に示すように、４ａ、４ｂ、４ｃ
、４ｄ、４つの同一形状をなすコイルから戊り立ていて
、コイル４ａと４ｂ、４ｃと４ｄはそれぞれ直列に接続
されていてそれぞれの組みが出力端子４■、４■に取り
出されており、それぞれに発生している起電力を取り出
すことが出来る。

次に本構成に於ける働きを図によって詳細に説明する。

第２図に示すように励磁コイル１に励磁電流を流すと、
該励磁電流は、磁芯２、及び磁芯３を貫通する磁束を発
生させる、該磁束は、第２図の矢印に示ずように磁芯２
と磁芯３のそれぞれの中央部であり励磁コイル１が嵌合
している円筒部から、磁芯２の上部平面部、左右の外壁
部、磁芯２に設けた磁極と磁芯３の間に設けた間隙２ａ
、磁芯３の平面部を経由するループをなしている。

磁芯２に設けた磁極と磁芯３の間に設けた間隙において
は薄く戒型した検出コイル４が設けられているので、該
検出コイル４には鎖交する前記磁束に比例した起電力を
発生している。

検出コイル４は、第３図に示すように対称に４ａ、４ｂ
、４Ｃ、４ｄ、４つの同一形状をなすコイルから成り立
ているので、第３図に示すような磁芯２の位置にある時
は、各４つのコイルを鎖交する磁束の量は等しく、コイ
ル４ａと４ｂとを直列に接続した出力端子４■とコイル
４ｃと４ｄとを直列に接続した出力端子４■がら取り出
される出力信号の大きさは等しい。

従って、出力端子４■、４■からの出力信号の位相が相
互に逆になるように接続すると、各出力信号の振幅は等
しいので、出力端子４■、４■からの出力信号が相互に
差し引かれるために出力信号の大きさは七゛口になる。

第３図において、磁芯２が右方向に回転ずると、コイル
４ａとコイル４ｂを鎖交する磁束はそれぞれ増加して出
力端子４■からの出力信号の振幅は増大し、コイル４ｃ
とコイル４ｄを鎖交する磁束はそれぞれ減少して出力端
子４■がらの出力信号の振幅は減少する。

従って、前述したように接続されている外部回路からの
出力信号はコイル出力端子４■がらの出力信号の位相で
増大ずる。

前述とは逆に、磁芯２が左方向に回転すると、コイル４
ｃとコイル４ｄを鎖交ずる磁束はそれぞれ増加して出力
端子４■からの出力信号の振幅は増大し、コイル４ａと
コイル４ｂを鎖交ずる磁束はそれぞれ減少して出力端子
４■がらの出力信号の振幅は減少する。

従って、前述したように接続されている外部回路からの
出力信号はコイル出力端子４■がらの出力信号の位相で
増大する。

従って、出力端子４■と出力端子４■からの出力信号の
位相が相互に逆になるように接続してその出力信号の振
幅と位相をみることによって磁芯２の磁芯３に対する回
転方向と回転角度を知ることができる。

上述の説明において、第１図、第２図における検出コイ
ル４は磁芯３の表面に薄く平板状に戒型していると説明
したが、コイルは、通常の銅線を巻いたものであっても
、複数ターンの固定銅線を成型したものや、薄い基板に
埋め込んでも最初から基板とコイルを同時に戒型したも
のを磁芯の平面部に接着すればよく、基板は絶縁材料に
よって成型された薄い板やフレキシブルプリント基盤等
のフィルム状のものであっても良いし、薄い磁性体を張
り合わせても良い。

また、絶縁基板に印刷によってコイルを成型させても良
いし、戒型したコイルを絶縁材料で固めて板状に戒型さ
ぜても良い 絶縁基板に印刷によってコイルを戊型させる場合は多層
のプリント基板を用い層間をスルーホールで接続するこ
とによって容易に複数ターンのコイルを得ることができ
る。

なお、上述の実施例に於ける説明では磁極間間隙を一個
所として説明したが、計測すべき対象の条件や目的にあ
わせて間隙を複数箇所に設けることができ、コイルや遮
蔽板の数及び磁性体の形状もまた計測すべき対象の条件
や目的にあわせて自由に設定することが可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、固定の磁性体と該
固定の磁性体に対して回転自在に結合させた磁性体との
間に対向した磁極による問隙を楕戒し、該磁性体に嵌合
した励磁手段によって前記間隙に生じている磁束を検出
コイルによって検出するようにしたので、良好な所定の
間隙をすぐれた精度で加工することは容易であり、所定
の形状をもったエアギャップを精度よく或型することが
出来るので、小さなアンペアターンで大きく均一な磁束
密度が得られ、また前記間隙を充分に狭くして漏洩磁束
を小さくすることができるので容易に検出コイルと磁極
との相対角度に比例したコイル内貫通磁束量かえられ、
従って精度のよい角度計測が可能であるというすぐれた
効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく実施例の構戒図。 第２図は本発明に基づく実施例の側面断面図９第３図は
本発明に基づく実施例の鳥瞳図である。 １・・・・・・励磁コイル ２・・・・・磁芯 ３・・・・・・磁芯 ４・・・・・・検出コイル

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、所定の形状に成型された第１の磁性体と、該磁性体
   に対向して少なくとも一個所以上において間隙をなして
   磁極を設け、前記磁性体に対して回転可能に構成した第
   ２の磁性体と、前記第１の磁性体と第２の磁性体と第１
   の磁性体と第２の磁性体とのなす間隙とよりなる磁気回
   路に嵌合し、該間隙に交番磁束を発生させる励磁手段と
   、前記間隙の断面積を含む平面形状をなす間隙部に配設
   された検出コイルとよりなることを特徴とする角度検出
   装置。 ２、前述した交番磁束を発生している磁性体の対向する
   磁極部分と検出コイルとの角度関係と、検出コイルに発
   生している起電力値との関係が、前記対向する磁極部分
   と検出コイルの相対位置の変化に対し、所定の関数関係
   になるような互いに対向する磁極部分の対向面の形状を
   有することを特徴とする請求項１記載の位置検出装置。 ３、前述した交番磁束を発生している磁性体の対向する
   磁極部分と検出コイルとの位置関係と、検出コイルに発
   生している起電力値との関係が、前記対向する磁極部分
   と検出コイルの相対位置の変化に対し、所定の関数関係
   になるような前記検出コイルの形状を有することを特徴
   とする請求項１記載の位置検出装置。 ４、前述した検出コイルは、１ターン以上のコイル状に
   形成した導体を、磁性体にはりつけたことを特徴とする
   請求項１記載の位置検出装置。