JPH09318304A - 位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 永久磁石又は電磁石を用いた回転型又は直線
型の電動機の回転位置又は直線位置を、特別な磁気抵抗
変化部材などを設けることなく検出できるようにする。 【解決手段】磁石手段（３０）は所定のピッチで配設さ
れた複数の磁石群からなる。鉄心手段（２）は磁石手段
に対して相対的に移動可能に設けられている。１次巻線
手段（Ｐ１〜Ｐ５）は鉄心手段に巻回され、所定の交流
信号によって励磁される。２次巻線手段（Ｓ１〜Ｓ４）
は１次巻線に対して鉄心手段を介して磁気的に結合され
るように鉄心手段に巻回された少なくとも４個の巻線部
からなり、鉄心手段と磁石手段との間のそれぞれの相対
的位置関係に関連して磁石の発する磁束密度の変化に応
じて１次巻線手段と４個の巻線部との間の磁気的結合度
がそれぞれ異なり、それによって４個の巻線部にそれぞ
れ異なる振幅関数特性に従って振幅変調された誘導出力
交流信号が誘起されるように構成される。この２次巻線
から出力される誘導出力交流信号に基づいて相対的位置
が検出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、物体の移動位置を
検出する位置検出装置に係り、特に永久磁石又は電磁石
を用いた回転型又は直線型の電動機の回転位置又は直線
位置を検出するように構成された位置検出装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】磁気抵抗変化部材を利用し、その回転位
置を電圧レベルに変換することによってその磁気抵抗変
化部材の回転位置を検出するものとして、回転形差動ト
ランスが従来からよく知られている。同じく磁気抵抗変
化部材を利用し、その回転位置を位相信号に変換するこ
とによってその磁気抵抗変化部材の回転位置を検出する
ものとして、位相シフト方式の回転位置検出装置がよく
知られている。例えば、特開昭５７−６０２１２号公
報、特開昭５７−８８３１７号公報及び特公昭６２−５
８４４５号公報等に示されるようなものが知られてい
る。また、位相シフト方式の直線位置検出装置として
は、実開昭５７−１３５９１７号公報、実開昭５８−１
３６７１８号公報及び実開昭５９−１７５１０５号公報
等に示されるようなものが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の磁気抵抗変化を
利用した位置検出装置は、ステータ側に２組（第１及び
第２）の巻線が巻回されているので、ロータから検出信
号を取り出すためのスリップリングや回転トランスを設
けなくてもよいという利点を有する。しかしながら、上
述のような従来の位置検出装置は磁気抵抗変化を得るた
めに、ロータを偏心させたり、円筒形状の一部を除去し
て歯車状の凹凸を設けたり、ロータ自体の形状を変化さ
せたりした特殊な形状の磁気抵抗変化部材を必須の構成
要素としていた。従って、このような位置検出装置を用
いて回転型電動機の回転位置を検出する場合には、その
回転型電動機の回転軸にカップリングなどを介して位置
検出装置の磁気抵抗変化部材を取り付けなければなら
ず、位置検出装置の軸方向長さ分だけ軸方向長さが大き
くなるという欠点があった。回転型電動機の場合には、
回転軸に磁気抵抗変化部材を取り付けるだけでいいが、
これが直線型電動機の直線位置を検出する場合には、磁
気抵抗変化部材をその直線移動範囲全体に渡って設けな
ければならない。直線移動範囲が数ｃｍとかの短い距離
であれば、磁気抵抗変化部材を容易に設置することがで
きるが、数ｍ単位になると、磁気抵抗変化部材を移動範
囲に渡って設置することが非常に困難であるという問題
を有していた。

【０００４】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、永久磁石又は電磁石を用いた回転型又は直線型
の電動機の回転位置又は直線位置を、特別な磁気抵抗変
化部材などを設けることなく検出することのできる位置
検出装置を提供しようとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る位置検出装
置は、所定のピッチで配設された複数の磁石群からなる
磁石手段と、前記磁石手段に対して相対的に移動可能に
設けられた鉄心手段と、前記鉄心手段に巻回され、所定
の交流信号によって励磁される１次巻線手段と、前記１
次巻線に対して前記鉄心手段を介して磁気的に結合され
るように前記鉄心手段に巻回された少なくとも４個の巻
線部からなる２次巻線手段とから構成される位置検出装
置において、前記鉄心手段と前記磁石手段との間のそれ
ぞれの相対的位置関係に関連して前記磁石の発する磁束
密度の変化に応じて前記１次巻線手段と前記４個の巻線
部との間の磁気的結合度がそれぞれ異なり、それによっ
て前記４個の巻線部にそれぞれ異なる振幅関数特性に従
って振幅変調された誘導出力交流信号が誘起されるよう
に前記鉄心手段、前記１次巻線手段及び前記２次巻線手
段を構成したことを特徴とするものである。磁石手段
は、直線形電動機や回転形電動機などの構成要素である
駆動用の磁石群である。すなわち、直線形電動機や回転
形電動機などには、推進力や回転力などの駆動力を得る
ために電磁石や永久磁石が設けられている。そして、こ
れらの磁石はそれぞれ所定のピッチで配設されている。
そこで、この発明では、このような電動機の構成要素で
ある磁石群を磁気抵抗変化部材として用いる。１次巻線
と２次巻線はそれぞれ鉄心を介して磁気的に結合されて
いる。所定ピッチで配設された磁石の接続部分では磁束
が密となり、磁石の中央付近では磁束が疎となる。従っ
て、磁石手段は磁束の密な部分と疎な部分とが所定ピッ
チで交互に並んでいることになる。１次巻線と２次巻線
との磁気的結合路に相当する鉄心部分が磁束の密な部分
に位置すると、その鉄心部分には磁石からの磁束が密に
通過するようになるので、１次巻線と２次巻線との間の
磁気的結合度は小さくなる。これは、鉄心を通過する磁
束が磁石からの磁束によって密になるため、その部分の
鉄心が磁気飽和状態となり、あたかも鉄心の存在しない
空心状態が磁気的結合路に現れるようになるからであ
る。従って、このような場合には２次巻線に誘起される
誘導出力交流信号は最も低くなる。逆に、１次巻線と２
次巻線との磁気的結合路に相当する鉄心部分が磁束の疎
な部分に位置すると、その鉄心部分には、磁石からの磁
束があまり通過しないので、１次巻線と２次巻線の磁気
的結合度はさほど減少しなくなる。そこで、この発明で
は、４つの２次巻線に生じる誘導出力交流信号の振幅関
数が、サイン関数（ｓｉｎ）、コサイン関数（ｃｏ
ｓ）、マイナスサイン関数（−ｓｉｎ）、マイナスコサ
イン関数（−ｃｏｓ）、にそれぞれ相当するように鉄心
手段、１次巻線手段及び２次巻線手段を構成している。
１次巻線を所定の交流信号で励磁し、鉄心手段と磁石手
段との間のそれぞれの相対的位置関係に関連して４個の
巻線部に誘起されたそれぞれ異なる振幅関数特性に従っ
て振幅変調された誘導出力交流信号に基づいて、その相
対的位置を検出することが可能となる。この２次巻線か
らの誘導出力交流信号に基づいて相対的位置を検出する
場合には、特別の位置検出回路を設けなくても、従来の
ものを適用することが可能である。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照してこの発
明の実施の形態を説明する。図１は、本発明に係る位置
検出装置の一実施の形態に係る直線位置検出装置の概略
構成を示す一部断面図である。直線位置検出装置１は基
本的には円柱状鉄心２と、その周囲に所定条件で巻回さ
れた巻線部３とから構成される。鉄心２は、比透磁率が
大きく、保磁力の小さな珪素鋼などである。なお、鉄心
２は円柱状の珪素鋼以外でもよく、珪素鋼板を積層して
形成された直方体の鉄心でもよく、その形状はどのよう
なものでもよい。巻線部３は、所定の交流信号によって
励磁される複数の１次巻線Ｐ１〜Ｐ５と、所定方向Ｘに
所定の位置関係となるように巻回された複数の２次巻線
Ｓ１〜Ｓ４とからなる。図２は１次巻線Ｐ１〜Ｐ５及び
２次巻線Ｓ１〜Ｓ４の結線状態を示す図である。これか
ら分かるように１次巻線Ｐ１〜Ｐ５は１相の交流信号ｓ
ｉｎωｔ（ｃｏｓωｔでもよい）によって共通に励磁さ
れるものであればよく、１次巻線Ｐ１〜Ｐ５の数は、１
又は適宜の複数であってもよく、その配置も適宜であっ
てよい。しかし、複数の１次巻線Ｐ１〜Ｐ５を適宜に分
離して、例えば図１に示されるように各２次巻線Ｓ１〜
Ｓ４をそれぞれの間に挟むように、配置することは、１
次巻線によって発生する磁束を個別の２次巻線Ｓ１〜Ｓ
４に対して有効に及ぼすことができるので、好ましい実
施の形態であると言える。また、２次巻線Ｓ１と２次巻
線Ｓ３、２次巻線Ｓ２と２次巻線Ｓ４がそれぞれ差動的
に動作するように結線される。

【０００７】直線位置検出装置１は、鉄心２と巻線部３
だけでは、位置検出を行うことはできない。すなわち、
直線位置検出装置１は、検出対象たる機械系がリニアモ
ータの場合には、そのリニアモータの移動子側（図示せ
ず）に連結されて、この移動子の直線位置の変化に連動
して直線的にかつ往復的に変位するようになっている。
この実施の形態では、リニアモータを構成する移動子
が、図１のような複数の磁石３１、３２、・・・のＮ極
及びＳ極の交互配列されたレール３０上を移動するよう
に構成されていなければならない。すなわち、レール３
０を構成する磁石３１と磁石３２に注目してみれば、両
者の接続部分では磁束が密となり、磁石３１と磁石３２
のそれぞれの中央付近では磁束が疎となる。従って、レ
ール３０上には、磁束の密な部分と疎な部分とが所定ピ
ッチＰで交互に並んでいることになる。

【０００８】磁石３１、３２、・・・のＮ極及びＳ極の
交互配列のピッチをＰとした場合、２次巻線Ｓ１〜Ｓ４
は次のように配置されなければならない。すなわち、２
次巻線Ｓ３は２次巻線Ｓ１に対してピッチＰの２分の１
（Ｐ／２）の整数倍だけ離れた位置関係（すなわち、Ｓ
３＝Ｓ１＋（Ｐ／２＋ｎＰ））に、２次巻線Ｓ２は２次
巻線Ｓ１に対してピッチの４分の１（Ｐ／４）の整数倍
だけ離れた位置関係（すなわち、Ｓ２＝Ｓ１＋（Ｐ／４
＋ｎＰ））に、２次巻線Ｓ４は２次巻線Ｓ２に対してピ
ッチＰの２分の１（Ｐ／２）の整数倍だけ離れた位置関
係（すなわち、Ｓ３＝Ｓ１＋（Ｐ／２＋ｎＰ）となるよ
うに、それぞれ鉄心２に巻回されなければならない。レ
ール３０上の磁石３１、３２、・・・の配列周期ピッチ
Ｐを電気角の３６０度とすれば、２次巻線Ｓ３は２次巻
線Ｓ１に対して電気角で１８０度だけ位相がずれ、２次
巻線Ｓ２は２次巻線Ｓ１に対して電気角で９０度だけ位
相がずれ、２次巻線Ｓ４は２次巻線Ｓ２に対して電気角
で１８０度だけ位相がずれることを意味する。この関係
を三角関数で表すと、２次巻線Ｓ１がサイン関数（ｓｉ
ｎ）、２次巻線Ｓ３がマイナスサイン関数（−ｓｉ
ｎ）、２次巻線Ｓ２がコサイン関数（ｃｏｓ）、２次巻
線Ｓ４がマイナスコサイン関数（−ｃｏｓ）となる。

【０００９】従って、検出対象たる移動子すなわち直線
位置検出装置１の直線位置の変化に応じて、レール３０
上の磁束の疎密部分が交互に直線位置検出装置１の鉄心
２及び巻線部３に影響を与える。すなわち、磁束の密な
部分に２次巻線が位置すると、その部分の鉄心２には磁
石からの磁束が密に通過するようになるので、密な部分
に位置する２次巻線の１次巻線に対する磁気的結合力は
弱くなる。これは、鉄心２を通過する磁束が磁石からの
磁束によって密になるため、その部分の鉄心２が磁気飽
和状態となり、あたかも鉄心の存在しない空心状態の磁
気的結合を示すようになるからである。従って、磁束の
密な部分すなわち磁石３１と磁石３２の接続部分に２次
巻線が位置する場合には、２次起電力は最も低くなる。
一方、磁束の疎な部分に２次巻線が位置すると、その部
分の鉄心２には、磁石からの磁束があまり通過しないの
で、磁束の疎な部分に位置する２次巻線の１次巻線に対
する磁気的結合力はあまり変化しない。

【００１０】従って、２次巻線Ｓ１に誘起される出力交
流信号は、直線位置検出装置１とレール３０との相対的
直線位置の関係に応じて変化する。すなわち、検出対象
となる移動子とレール３０との相対的直線位置に応じて
振幅変調された誘導出力交流信号が、各２次巻線Ｓ１〜
Ｓ４の配置のずれに応じて異なる振幅関数特性で、各２
次巻線Ｓ１〜Ｓ４に誘起される。各２次巻線Ｓ１〜Ｓ４
に誘起される各誘導出力交流信号は、図２のように１次
巻線Ｐ１〜Ｐ５が１相の交流信号ｓｉｎωｔによって共
通に励磁されると、その電気的位相が同相であり、その
振幅関数がレール３０の磁石の磁束の疎密の繰り返しピ
ッチＰに相当する変位量を１サイクルとして周期的にそ
れぞれ変化する。

【００１１】４つの２次巻線Ｓ１〜Ｓ４は、前述のよう
にレール３０の繰り返しピッチＰの範囲内において所定
の間隔で配置されており、それぞれの２次巻線Ｓ１〜Ｓ
４に生じる誘導出力交流信号の振幅関数は、所望の特性
を示すようになっている。例えば、レゾルバタイプの位
置検出装置として構成する場合は、２次巻線Ｓ１〜Ｓ４
に生じる誘導出力交流信号の振幅関数が、サイン関数
（ｓｉｎ）、コサイン関数（ｃｏｓ）、マイナスサイン
関数（−ｓｉｎ）、マイナスコサイン関数（−ｃｏ
ｓ）、にそれぞれ相当するように設定する。なお、種々
の条件によって、各巻線の配置は微妙に変わり得るの
で、希望の関数特性が得られるように各巻線配置を適宜
調整したり、あるいは２次出力レベルを電気的増幅によ
って調整して、希望の振幅関数特性が最終的に得られる
ようにしてもよい。

【００１２】例えば、２次巻線Ｓ１の出力がサイン関数
（ｓｉｎ）に対応すると、これに対してＰ／２だけずれ
て配置された２次巻線Ｓ３の出力はマイナスサイン関数
（−ｓｉｎ）に対応し、この両者の出力を差動的に合成
することによりサイン関数の振幅関数を持つ第１の出力
交流信号が得られる。また、サイン関数出力に対応する
２次巻線Ｓ１からＰ／４ずれて配置された２次巻線Ｓ２
の出力はコサイン関数（ｃｏｓ）に対応し、これに対し
てＰ／２だけずれて配置された２次巻線Ｓ４の出力はマ
イナスコサイン関数（−ｃｏｓ）に対応し、この両者の
出力を差動的に合成することによりコサイン関数の振幅
関数を持つ第２の出力交流信号が得られる。

【００１３】図２は巻線部３の結線図を示す図であり、
１次巻線Ｐ１〜Ｐ５には共通の励磁交流信号ｓｉｎωｔ
が印加される。この１次巻線Ｐ１〜Ｐ５の励磁に応じ
て、巻線部３の各２次巻線Ｓ１〜Ｓ４とレール３０との
相対的位置に応じた振幅値を持つ交流信号が各２次巻線
Ｓ１〜Ｓ４に誘導される。夫々の誘導電圧レベルは検出
対象直線位置に対応して２相の関数特性ｓｉｎθ，ｃｏ
ｓθ及びそのマイナスの関数特性−ｓｉｎθ，−ｃｏｓ
θを示す。すなわち、各２次巻線Ｓ１〜Ｓ４の誘導出力
信号は、検出対象直線位置に対応して２相の関数特性ｓ
ｉｎθ，ｃｏｓθ及びそのマイナスの関数特性−ｓｉｎ
θ，−ｃｏｓθで振幅変調された状態で夫々出力され
る。なお、θはｘに比例しており、例えば、θ＝２π
（Ｘ／Ｐ）のような関係である。説明の便宜上、巻線の
巻数等、その他の条件に従う係数は省略し、２次巻線Ｓ
１をサイン相として、その出力信号を「ｓｉｎθ＊ｓｉ
ｎωｔ」で示し、２次巻線Ｓ２をコサイン相として、そ
の出力信号を「ｃｏｓθ＊ｓｉｎωｔ」で示す。また、
２次巻線Ｓ３をマイナスサイン相として、その出力信号
を「−ｓｉｎθ＊ｓｉｎωｔ」で示し、２次巻線Ｓ４を
マイナスコサイン相として、その出力信号を「−ｃｏｓ
θ＊ｓｉｎωｔ」で示す。サイン相とマイナスサイン相
の誘導出力を差動的に合成することによりサイン関数の
振幅関数を持つ第１の出力交流信号（２ｓｉｎθ＊ｓｉ
ｎωｔ）が得られる。また、コサイン相とマイナスコサ
イン相の誘導出力を差動的に合成することによりコサイ
ン関数の振幅関数を持つ第２の出力交流信号（２ｃｏｓ
θ＊ｓｉｎωｔ）が得られる。なお、表現の簡略化のた
めに、係数「２」を省略して、以下では、第１の出力交
流信号を「ｓｉｎθ＊ｓｉｎωｔ」で表わし、第２の出
力交流信号を「ｃｏｓθ＊ｓｉｎωｔ」で表わす。

【００１４】こうして、検出対象直線位置ｘに対応する
第１の関数値ｓｉｎθを振幅値として持つ第１の出力交
流信号Ａ＝ｓｉｎθ＊ｓｉｎωｔと、同じ検出対象直線
位置ｘに対応する第２の関数値ｃｏｓθを振幅値として
持つ第２の出力交流信号Ｂ＝ｃｏｓθ＊ｓｉｎωｔとが
出力される。このような巻線構成によれば、回転型位置
検出装置である従来知られたレゾルバにおいて得られる
のと同様の、同相交流であって２相の振幅関数を持つ２
つの出力交流信号（サイン出力とコサイン出力）を直線
位置検出装置において得ることができることが理解でき
る。従って、本発明の直線位置検出装置１において得ら
れる２相の出力交流信号（Ａ＝ｓｉｎθ＊ｓｉｎωｔと
Ｂ＝ｃｏｓθ＊ｓｉｎωｔ）は、従来から公知のレゾル
バ出力の処理方法と同様の扱いをすることができる。ま
た、上記のように、４つの２次巻線Ｓ１〜Ｓ４をレール
３０の磁石のくり返しピッチＰの範囲内において所定の
間隔で配置した構成は、巻線部３全体のサイズを磁石の
１片の範囲に略対応する比較的小さなサイズに収めるこ
とができるので、直線位置検出装置全体の構成を小型化
することに役立つ。

【００１５】上述の通り、本発明に係る直線位置検出装
置１によれば、リニアタイプの位置検出装置でありなが
ら、回転型レゾルバと同様の２相の出力交流信号（Ａ＝
ｓｉｎθ＊ｓｉｎωｔとＢ＝ｃｏｓθ＊ｓｉｎωｔ）を
巻線部３の２次巻線Ｓ１〜Ｓ４から出力することができ
る。従って、適切なディジタル位相検出回路を適用し
て、前記サイン関数ｓｉｎθとコサイン関数ｃｏｓθの
位相値θをディジタル位相検出によって検出し、これに
基づき直線位置ｘの位置検出データを得ることができ
る。

【００１６】例えば、図３は、公知のＲ−Ｄ（レゾルバ
−ディジタル）コンバータを適用した例を示す。巻線部
３の２次巻線Ｓ１〜Ｓ４から出力されるレゾルバタイプ
の２相の出力交流信号Ａ＝ｓｉｎθ＊ｓｉｎωｔとＢ＝
ｃｏｓθ＊ｓｉｎωｔが、それぞれアナログ乗算器３
０，３１に入力される。順次位相発生回路３２は位相角
φのディジタルデータを発生し、それをサイン・コサイ
ン（ｓｉｎ・ｃｏｓ）発生回路３３に出力する。サイン
・コサイン発生回路３３は位相角φに対応するサイン値
ｓｉｎφとコサイン値ｃｏｓφのアナログ信号を発生
し、それを乗算器３０及び３１に出力する。乗算器３０
は、サイン相の出力交流信号Ａ＝ｓｉｎθ＊ｓｉｎωｔ
に対してサイン・コサイン発生回路３３からのコサイン
値ｃｏｓφを乗算し、「ｃｏｓφ＊ｓｉｎθ＊ｓｉｎω
ｔ」を生成する。もう一方の乗算器３１は、コサイン相
の出力交流信号Ｂ＝ｃｏｓθ＊ｓｉｎωｔに対してサイ
ン・コサイン発生回路３３からのサイン値ｓｉｎφを乗
算し、「ｓｉｎφ＊ｃｏｓθ＊ｓｉｎωｔ」を生成す
る。引算器３４は、両乗算器３０，３１からの出力信号
の差を求め、それを順次位相発生回路３２に出力する。

【００１７】順次位相発生回路３２は、この引算器３４
からの出力によって位相発生動作を次のように制御す
る。すなわち、順次位相発生回路３２はその発生位相角
φを最初は０にリセットし、以後順次増加していき、引
算器３４の出力が０になったとき増加を停止する。引算
器３４の出力が０になるのは、「ｃｏｓφ＊ｓｉｎθ＊
ｓｉｎωｔ」＝「ｓｉｎφ＊ｃｏｓθ＊ｓｉｎωｔ」が
成立したとき、すなわち、φ＝θが成立した時である。
この時には、順次移相発生回路３２から出力される位相
角φのディジタルデータと出力交流信号Ａ，Ｂの振幅関
数の位相角θのディジタル値とが一致している。従っ
て、任意のタイミングで周期的にリセットトリガを与え
て順次位相発生回路３２の発生する位相角φを０にリセ
ットしてから、位相角φのインクリメントを開始し、引
算器３４の出力が０になったときに、そのインクリメン
ト処理を停止し、位相角θのディジタルデータを得る。
なお、順次位相発生回路３２をアップダウンカウンタ及
びＶＣＯを含んで構成し、引算器３４の出力によってＶ
ＣＯを駆動してアップダウンカウンタのアップ／ダウン
カウント動作を制御するようにすることが知られてお
り、その場合は、周期的なリセットトリガは不要であ
る。

【００１８】温度変化等によって巻線部３の１次及び２
次巻線のインピーダンスが変化することにより２次出力
交流信号における電気的交流位相ωｔに誤差が生じる
が、図３のような位相検出回路においては、ｓｉｎωｔ
の位相誤差は自動的に相殺されるので、望ましい。これ
に対して、従来知られた２相交流信号（例えばｓｉｎω
ｔとｃｏｓωｔ）で励磁することにより１相の出力交流
信号に電気的位相シフトが生じるようにした方式では、
そのような温度変化等に基づく出力位相誤差を除去する
ことができない。ところで、上記のような従来のＲ−Ｄ
コンバータからなる位相検出回路は、追従比較方式であ
るため、φを追従カウントするときのクロック遅れが生
じ、応答性能の点で問題がある。そこで、本発明者等
は、以下に述べるような新規な位相検出回路を開発した
ので、これを使用することが望ましい。

【００１９】図４は、本発明に係る直線位置検出装置に
適用される新規な位相検出回路の一実施の形態を示す図
である。図４において、検出回路部４１では、カウンタ
４２で所定の高速クロックパルスＣＫをカウントし、そ
のカウント値に基づき励磁信号発生回路４３から励磁用
の交流信号（ｓｉｎωｔ）を発生し、巻線部３の１次巻
線Ｐ１〜Ｐ５に与える。カウンタ４２のモジュロ数は、
励磁用の交流信号の１周期に対応しており、説明の便宜
上、そのカウント値の０は、基準のサイン信号ｓｉｎω
ｔの０位相に対応しているものとする。例えば、カウン
タ４２のカウント値が０から最大値まで１巡する間で、
基準のサイン信号ｓｉｎωｔの０位相から最大位相まで
の１周期が発生されると想定すると、その基準のサイン
信号ｓｉｎωｔと同じ位相で励磁用の交流信号ｓｉｎω
ｔが、励磁信号発生回路４３から発生される。巻線部３
の２次巻線Ｓ１〜Ｓ４から出力される２相の出力交流信
号Ａ＝ｓｉｎθ＊ｓｉｎωｔとＢ＝ｃｏｓθ＊ｓｉｎω
ｔは、検出回路部４１に入力する。

【００２０】検出回路部４１において、位相シフト回路
４４は、第１の交流出力信号Ａ＝ｓｉｎθ＊ｓｉｎωｔ
を入力し、その電気的位相を所定量だけ位相シフトし、
例えば９０度進め、位相シフトされた交流信号ＡＳ＝ｓ
ｉｎθ＊ｃｏｓωｔを出力する。また、検出回路部４１
は、加算回路４５と減算回路４６とを有しており、加算
回路４５は、位相シフト回路４４から出力される上記位
相シフトされた交流信号ＡＳ＝ｓｉｎθ＊ｃｏｓωｔと
巻線部３の２次巻線Ｓ１〜Ｓ４から出力された第２の交
流出力信号Ｂ＝ｃｏｓθ＊ｓｉｎωｔとを加算し、その
加算結果であるＢ＋ＡＳ＝ｃｏｓθ＊ｓｉｎωｔ＋ｓｉ
ｎθ＊ｃｏｓωｔ＝ｓｉｎ（ωｔ＋θ）なる第１の電気
的交流信号Ｙ１を出力する。減算回路４６は、上記第２
の交流出力信号Ｂ＝ｃｏｓθ＊ｓｉｎωｔから上記位相
シフトされた交流信号ＡＳ＝ｓｉｎθ＊ｃｏｓωｔを減
算し、その減算結果であるＢ−ＡＳ＝ｃｏｓθ＊ｓｉｎ
ωｔ−ｓｉｎθ＊ｃｏｓωｔ＝ｓｉｎ（ωｔ−θ）なる
第２の電気的交流信号Ｙ２を出力する。このようにし
て、検出対象位置（ｘ）に対応して正方向にシフトされ
た電気的位相角（＋θ）を持つ第１の電気的交流信号Ｙ
１＝ｓｉｎ（ωｔ＋θ）と、同じ前記検出対象位置
（ｘ）に対応して負方向にシフトされた電気的位相角
（−θ）を持つ第２の電気的交流信号Ｙ２＝ｓｉｎ（ω
ｔ−θ）とが、電気的処理によって得られる。

【００２１】加算回路４５及び減算回路４６の出力信号
Ｙ１，Ｙ２は、それぞれ対応するゼロクロス検出回路４
７，４８に入力され、そこでそれぞれの出力信号Ｙ１，
Ｙ２のゼロクロスが検出される。ゼロクロスの検出の方
法としては、例えば、各信号Ｙ１，Ｙ２の振幅値が負か
ら正に変化するゼロクロス点を検出すればよい。各ゼロ
クロス検出回路４７，４８で検出されたゼロクロス検出
パルスは、ラッチパルスＬＰ１，ＬＰ２として、ラッチ
回路４９及び５０に出力される。ラッチ回路４９，５０
は、カウンタ４２からのカウント値をそれぞれのラッチ
パルスＬＰ１，ＬＰ２のタイミングでラッチする。前述
のように、カウンタ４２のモジュロ数は励磁用の交流信
号の１周期に対応しており、そのカウント値の０は基準
のサイン信号ｓｉｎωｔの０位相に対応しているものと
したので、各ラッチ回路４９，５０にラッチしたデータ
Ｄ１，Ｄ２は、それぞれ、基準のサイン信号ｓｉｎωｔ
に対する各出力信号Ｙ１，Ｙ２の位相ずれに対応してい
る。各ラッチ回路４９，５０の出力は誤差計算回路５１
に入力されて、「（Ｄ１＋Ｄ２）／２」の計算が行なわ
れ、位相変動誤差±ｄが算出される。なお、この計算
は、実際は、「Ｄ１＋Ｄ２」のバイナリデータの加算結
果を１ビット下位にシフトすることで行われる。

【００２２】ここで、巻線部３と検出回路部４１との間
の配線ケーブル長の長短による影響や、巻線部３の各１
次及び２次巻線において温度変化等によるインピーダン
ス変化が生じていることを考慮して、その出力信号の位
相変動誤差を「±ｄ」で示すと、検出回路部４１におけ
る上記各信号は次のように表わされる。 Ａ＝ｓｉｎθ＊ｓｉｎ（ωｔ±ｄ） ＡＳ＝ｓｉｎθ＊ｃｏｓ（ωｔ±ｄ） Ｂ＝ｃｏｓθ＊ｓｉｎ（ωｔ±ｄ） Ｙ１＝ｓｉｎ（ωｔ±ｄ＋θ） Ｙ２＝ｓｉｎ（ωｔ±ｄ−θ） Ｄ１＝±ｄ＋θ Ｄ２＝±ｄ−θ

【００２３】すなわち、各位相ずれ測定データＤ１，Ｄ
２は、基準のサイン信号ｓｉｎωｔを基準位相に使用し
て位相ずれカウントを行なうので、上記のように位相変
動誤差「±ｄ」を含む値が得られてしまう。そこで、誤
差計算回路５１において、「（Ｄ１＋Ｄ２）／２」の計
算を行なうことにより、 （Ｄ１＋Ｄ２）／２＝｛（±ｄ＋θ）＋（±ｄ−θ）｝／２ ＝ ±２ｄ／２ ＝ ±ｄ により、位相変動誤差「±ｄ」を算出することができ
る。誤差計算回路５１で求められた位相変動誤差「±
ｄ」のデータは、減算回路５２に与えられ、一方の位相
ずれ測定データＤ１から減算される。すなわち、減算回
路５２では、「Ｄ１−（±ｄ）」の減算が行なわれるの
で、 Ｄ１−（±ｄ）＝±ｄ＋θ−（±ｄ）＝θ となり、位相変動誤差「±ｄ」を除去した正しい検出位
相差θを示すディジタルデータが得られる。このよう
に、図４の位相検出回路によれば、位相変動誤差「±
ｄ」が相殺されて、検出対象位置ｘに対応する正しい位
相差θのみが抽出されることが理解できる。

【００２４】この点を図５を用いて更に説明する。図５
においては、位相測定の基準となるサイン信号ｓｉｎω
ｔと前記第１及び第２の交流信号Ｙ１，Ｙ２の０位相付
近の波形を示しており、図５（Ａ）は位相変動誤差がプ
ラス（＋ｄ）の場合、図５（Ｂ）はマイナスの場合（−
ｄ）を示す。図５（Ａ）の場合、基準のサイン信号ｓｉ
ｎωｔの０位相に対して第１の信号Ｙ１の０位相は「θ
＋ｄ」だけ進んでおり、これに対応する位相差検出デー
タＤ１は「θ＋ｄ」に相当する位相差を示す。また、基
準のサイン信号ｓｉｎωｔの０位相に対して第２の信号
Ｙ２の０位相は「−θ＋ｄ」だけ遅れており、これに対
応する位相差検出データＤ２は「−θ＋ｄ」に相当する
位相差を示す。この場合、誤差計算回路５１では、 （Ｄ１＋Ｄ２）／２＝｛（＋ｄ＋θ）＋（＋ｄ−θ）｝／２ ＝ ＋２ｄ／２ ＝ ＋ｄ により、位相変動誤差「＋ｄ」を算出する。そして、減
算回路５２により、 Ｄ１−（＋ｄ）＝＋ｄ＋θ−（＋ｄ）＝θ が計算され、正しい位相差θが抽出される。

【００２５】図５（Ｂ）の場合、基準のサイン信号ｓｉ
ｎωｔの０位相に対して第１の信号Ｙ１の０位相は「θ
−ｄ」だけ進んでおり、これに対応する位相差検出デー
タＤ１は「θ−ｄ」に相当する位相差を示す。また、基
準のサイン信号ｓｉｎωｔの０位相に対して第２の信号
Ｙ２の０位相は「−θ−ｄ」だけ遅れており、これに対
応する位相差検出データＤ２は「−θ−ｄ」に相当する
位相差を示す。この場合、誤差計算回路５１では、 （Ｄ１＋Ｄ２）／２＝｛（−ｄ＋θ）＋（−ｄ−θ）｝／２ ＝ −２ｄ／２ ＝ −ｄ により、位相変動誤差「−ｄ」を算出する。そして、減
算回路５２により、 Ｄ１−（−ｄ）＝−ｄ＋θ−（−ｄ）＝θ が計算され、正しい位相差θが抽出される。なお、減算
回路５２では、「Ｄ２−（±ｄ）」の減算を行なうよう
にしてもよく、原理的には上記と同様に正しい位相差θ
を反映するデータ（−θ）が得られる。

【００２６】また、図５からも理解できるように、第１
の信号Ｙ１と第２の信号Ｙ２との間の電気的位相差は２
θであり、常に、両者における位相変動誤差「±ｄ」を
相殺した正確な位相差θの２倍の値を示していることに
なる。従って、図４におけるラッチ回路４９，５０及び
誤差計算回路５１及び減算回路５２等を含む回路部分の
構成を、信号Ｙ１，Ｙ２の電気的位相差２θをダイレク
トに求めるような構成に変更してもよい。例えば、ゼロ
クロス検出回路４７から出力される第１の信号Ｙ１の０
位相に対応するパルスＬＰ１の発生時点から、ゼロクロ
ス検出回路４８から出力される第２の信号Ｙ２の０位相
に対応するパルスＬＰ２の発生時点までの間を適宜の手
段でゲートし、このゲート期間をカウントすることによ
り、位相変動誤差「±ｄ」を相殺した、電気的位相差
（２θ）に対応するディジタルデータを得ることができ
るので、これを１ビット下位にシフトすれば、θに対応
するデータを得ることができる。

【００２７】ところで、この実施の形態では、＋θをラ
ッチするためのラッチ回路４９と、−θをラッチするた
めのラッチ回路５０とでは、同じカウンタ４２の出力を
ラッチするようにしており、ラッチしたデータの正負符
号については特に言及していない。しかし、データの正
負符号については、本発明の趣旨に沿うように、適宜の
設計的処理を施せばよい。例えば、カウンタ４２のモジ
ュロ数が４０９６（１０進数表示）であるとすると、そ
のディジタルカウント０〜４０９５を０度〜３６０度の
位相角度に対応させて適宜に演算処理を行なうようにす
ればよい。最も単純な設計例は、カウンタ４２のカウン
ト出力の最上位ビットを符号ビットとし、ディジタルカ
ウント０〜２０４７を＋０度〜＋１８０度に対応させ、
ディジタルカウント２０４８〜４０９５を−１８０度〜
−０度に対応させて、演算処理を行なうようにしてもよ
い。あるいは、別の例として、ラッチ回路５０の入力デ
ータ又は出力データを２の補数に変換することにより、
ディジタルカウント４０９５〜０を−３６０度〜−０度
の負の角度データ表現に対応させるようにしてもよい。

【００２８】ところで、検出対象位置ｘが静止状態のと
きは特に問題ないのであるが、検出対象位置ｘが時間的
に変化するときは、それに対応する位相角θも時間的に
変動することになる。その場合、加算回路４５及び減算
回路４６の各出力信号Ｙ１，Ｙ２の位相ずれ量θが一定
値ではなく、移動速度に対応して時間的に変化する動特
性を示すものとなり、これをθ（ｔ）で示すと、各出力
信号Ｙ１，Ｙ２は、 Ｙ１＝ｓｉｎ｛ωｔ±ｄ＋θ（ｔ）｝ Ｙ２＝ｓｉｎ｛ωｔ±ｄ−θ（ｔ）｝ となる。すなわち、基準信号ｓｉｎωｔの周波数に対し
て、進相の出力信号Ｙ１は＋θ（ｔ）に応じて周波数が
高くなる方向に周波数遷移し、遅相の出力信号Ｙ２は−
θ（ｔ）に応じて周波数が低くなる方向に周波数遷移す
る。このような動特性の下においては、基準信号ｓｉｎ
ωｔの１周期毎に各信号Ｙ１，Ｙ２の周期が互いに逆方
向に次々に遷移していくので、各ラッチ回路４９，５０
における各ラッチデータＤ１，Ｄ２の計測時間基準が異
なってくることになり、両データＤ１，Ｄ２を単純に回
路５１，５２で演算するだけでは、正確な位相変動誤差
「±ｄ」を得ることができない。

【００２９】このような問題を回避するための最も簡単
な方法は、図４の構成において、検出対象位置ｘが時間
的に動いているときの出力を無視し、静止状態のときの
出力のみを用いて、静止時における検出対象位置ｘを測
定するように装置の機能を限定することである。すなわ
ち、そのような限定された目的のために本発明を実施す
るようにしてもよいものである。しかし、検出対象位置
ｘが時間的に変化している最中であっても時々刻々の該
検出対象直線位置ｘに対応する位相差θを正確に検出で
きるようにすることが望ましい。そこで、上記のような
問題点を解決するために、検出対象直線位置ｘが時間的
に変化している最中であっても時々刻々の該検出対象位
置ｘに対応する位相差θを検出できるようにした改善策
について図６を参照して説明する。

【００３０】図６は、図４の検出回路部４１における誤
差計算回路５１と減算回路５２の部分の変更例を抽出し
て示しており、他の図示していない部分の構成は図４と
同様であってよい。検出対象直線位置ｘが時間的に変化
している場合における位置ｘに対応する位相差θを、＋
θ（ｔ）および−θ（ｔ）で表わすと、各出力信号Ｙ
１，Ｙ２は前記のように表わせる。そして、夫々に対応
してラッチ回路４９，５０で得られる位相ずれ測定値デ
ータＤ１，Ｄ２は、 Ｄ１＝±ｄ＋θ（ｔ） Ｄ２＝±ｄ−θ（ｔ） となる。この場合、±ｄ＋θ（ｔ) は、θの時間的変化
に応じて、プラス方向に０度から３６０度の範囲で繰り
返し時間的に変化する。また、±ｄ−θ（ｔ) は、θの
時間的変化に応じて、マイナス方向に３６０度から０度
の範囲で繰り返し時間的に変化してゆく。従って、±ｄ
＋θ（ｔ) ≠±ｄ−θ（ｔ) のときもあるが、両者の変
化が交差するときもあり、そのときは±ｄ＋θ（ｔ) ＝
±ｄ−θ（ｔ) が成立する。このように、±ｄ＋θ
（ｔ) ＝±ｄ−θ（ｔ) が成立するときは、各出力信号
Ｙ１，Ｙ２の電気的位相が一致しており、かつ、夫々の
ゼロクロス検出タイミングに対応するラッチパルスＬＰ
１，ＬＰ２の発生タイミングが一致していることにな
る。

【００３１】図６において、一致検出回路５３は、各出
力信号Ｙ１，Ｙ２のゼロクロス検出タイミングに対応す
るラッチパルスＬＰ１とＬＰ２との発生タイミングが、
一致したことを検出し、この検出に応答して一致検出パ
ルスＥＱＰを発生する。一方、時変動判定回路５４は、
適宜の手段により（例えば一方の位相差測定データＤ１
の値の時間的変化の有無を検出する等の手段により）、
検出対象位置ｘが時間的に変化するモードであることを
判定し、この判定に応じて時変動モード信号ＴＭを出力
する。誤差計算回路５１と減算回路５２との間にセレク
タ５５が設けられており、上記時変動モード信号ＴＭが
発生されていないとき、つまりＴＭ＝“０”すなわち検
出対象直線位置ｘが時間的に変化していないときは、セ
レクタ５５はその入力端Ｂに加わる誤差計算回路５１か
らの信号を選択して減算回路５２に出力する。このよう
にセレクタ５５の入力端Ｂが選択されているときの図６
の回路は、図４の回路と等価的に動作する。すなわち、
検出対象直線位置ｘが静止しているときは、誤差計算回
路５１の出力データがセレクタ５５の入力端Ｂを介して
減算回路５２に直接的に与えられ、図４の回路と同様に
動作する。

【００３２】一方、時変動モード信号ＴＭが発生されて
いるとき、つまりＴＭ＝“１”すなわち検出対象位置ｘ
が時間的に変化しているときは、セレクタ５５は、その
入力端Ａに加わっているラッチ回路５６からの信号を選
択して減算回路５２に出力する。時変動モード信号ＴＭ
が“１”で、かつ一致検出パルスＥＱＰが発生されたと
き、アンドゲート５７の条件が成立して、一致検出パル
スＥＱＰに応答するパルスがアンドゲート５７から出力
され、ラッチ回路５６に対してラッチ命令を与える。ラ
ッチ回路５６は、このラッチ命令に応じてカウンタ４２
の出力カウントデータをラッチする。ここで、一致検出
パルスＥＱＰが生じるときは、カウンタ４２の出力をラ
ッチ回路４９，５０に同時にラッチすることになるの
で、Ｄ１＝Ｄ２であり、ラッチ回路５６にラッチするデ
ータは、Ｄ１又はＤ２（ただしＤ１＝Ｄ２）に相当して
いる。

【００３３】また、一致検出パルスＥＱＰは、各出力信
号Ｙ１，Ｙ２のゼロクロス検出タイミングが一致したと
き、すなわち「±ｄ＋θ（ｔ) ＝±ｄ−θ（ｔ）」が成
立したとき、発生されるので、これに応答してラッチ回
路５６にラッチされるデータは、Ｄ１又はＤ２（ただし
Ｄ１＝Ｄ２）に相当しているが故に、 （Ｄ１＋Ｄ２）／２ と等価である。このことは、 （Ｄ１＋Ｄ２）／２＝（±ｄ＋θ（ｔ) ＋±ｄ−θ（ｔ) ）／２ ＝２（±ｄ）／２＝±ｄ であることを意味し、ラッチ回路５６にラッチされたデ
ータは、位相変動誤差「±ｄ」を正確に示しているもの
であることを意味する。

【００３４】こうして、検出対象直線位置ｘが時間的に
変動しているときは、位相変動誤差「±ｄ」を正確に示
すデータが一致検出パルスＥＱＰに応じてラッチ回路５
６にラッチされ、このラッチ回路５６の出力データがセ
レクタ５５の入力Ａを介して減算回路５２に与えられ
る。従って、減算回路５２では、位相変動誤差「±ｄ」
を除去した検出対象位置ｘのみに正確に応答するデータ
θ（時間的に変動する場合はθ（ｔ））を得ることがで
きる。なお、図６において、アンドゲート５７を省略し
て、一致検出パルスＥＱＰを直接的にラッチ回路５６の
ラッチ制御入力に与えるようにしてもよい。また、ラッ
チ回路５６には、カウンタ４２の出力カウントデータに
限らず、図６で破線で示すように誤差計算回路５１の出
力データ「±ｄ」をラッチするようにしてもよい。その
場合は、一致検出パルスＥＱＰの発生タイミングに対し
て、それに対応する誤差計算回路５１の出力データの出
力タイミングが、ラッチ回路４９，５０及び誤差計算回
路５１の回路動作遅れに従って幾分遅れるので、適宜の
時間遅れ調整を行なった上で、誤差計算回路５１の出力
をラッチ回路５６にラッチするようにするとよい。ま
た、動特性のみを考慮して検出回路部４１を構成する場
合は、図６の回路５１及びセレクタ５５と図１の一方の
ラッチ回路４９又は５０を省略してもよい。

【００３５】図７は、位相変動誤差「±ｄ」を相殺する
ことができる位相差検出演算法についての別の実施の形
態を示す。巻線部３の２次巻線Ｓ１〜Ｓ４から出力され
るレゾルバタイプの第１及び第２の交流出力信号Ａ，Ｂ
は、検出回路部６０の位相シフト回路４４に入力する。
位相シフト回路４４は、図４のものと同様に、第１の交
流出力信号Ａ＝ｓｉｎθ＊ｓｉｎωｔをその電気的位相
で所定量位相シフトして、位相シフトされた交流信号Ａ
Ｓ＝ｓｉｎθ＊ｃｏｓωｔを出力する。また、減算回路
４６は、第２の交流出力信号Ｂ＝ｃｏｓθ＊ｓｉｎωｔ
から位相シフトされた交流信号ＡＳ＝ｓｉｎθ＊ｃｏｓ
ωｔを減算し、その減算結果であるＢ−ＡＳ＝ｃｏｓθ
＊ｓｉｎωｔ−ｓｉｎθ＊ｃｏｓωｔ＝ｓｉｎ（ωｔ−
θ）なる電気的交流信号Ｙ２を出力する。ゼロクロス検
出回路４８は、減算回路４６からの出力信号Ｙ２のゼロ
クロスを検出し、それに対応したラッチパルスＬＰ２を
ラッチ回路５０に出力する。

【００３６】図７の実施の形態が図４の実施の形態と異
なる点は、検出対象位置に対応する電気的位相ずれを含
む交流信号Ｙ２＝ｓｉｎ（ωｔ−θ）から、その位相ず
れ量θを測定する際の基準位相が相違している点であ
る。図４の例では、位相ずれ量θを測定する際の基準位
相は、基準のサイン信号ｓｉｎωｔの０位相であり、こ
れは、位置センサ１０に入力されるものではないので、
温度変化等による巻線インピーダンス変化やその他の各
種要因に基づく位相変動誤差「±ｄ」を含んでいないも
のである。そのために、図４の例では、２つの交流信号
Ｙ１＝ｓｉｎ（ωｔ＋θ）及びＹ２＝ｓｉｎ（ωｔ−
θ）を形成し、その電気的位相差を求めることにより、
位相変動誤差「±ｄ」を相殺するようにしている。これ
に対して、図７の実施の形態では、巻線部３から出力さ
れる第１及び第２の交流出力信号Ａ，Ｂを基にして、位
相ずれ量θを測定する際の基準位相を形成し、その基準
位相そのものに位相変動誤差「±ｄ」が含まれるように
しているので、位相変動誤差「±ｄ」を排除することが
できるようになっている。

【００３７】すなわち、検出回路部６０においては、ゼ
ロクロス検出回路６１，６２は位置検出装置１の巻線部
３からの第１及び第２の交流出力信号Ａ，Ｂをそれぞれ
入力し、それぞれのゼロクロスを検出する。なお、ゼロ
クロス検出回路６１，６２は、入力信号Ａ，Ｂの振幅値
が負から正に変化するゼロクロス（いわば０位相）と正
から負に変化するゼロクロス（いわば１８０度位相）の
どちらにでも応答してゼロクロス検出パルスを出力する
ものとする。これは信号Ａ，Ｂの振幅の正負極性を決定
するｓｉｎθとｃｏｓθがθの値に応じて任意に正又は
負となるので、両者の合成に基づき３６０度毎のゼロク
ロスを検出するときに、まず１８０度毎のゼロクロスを
検出する必要があるからである。オア回路６３は、ゼロ
クロス検出回路６１，６２からのゼロクロス検出パルス
の論理和信号を２分の１分周パルス回路６４に出力す
る。２分の１分周パルス回路６４はオア回路６３からの
論理和信号を入力し、それを１つおきにゼロクロス検出
パルスを基準位相信号パルスＰＲとしてカウンタ６５に
出力する。これによって、２分の１分周回路６４から出
力される基準位相信号パルスＰＲは３６０度毎のゼロク
ロスすなわち０位相のみに対応するゼロクロス検出パル
スとなる。２分の１分周回路６４は、例えばＴ型フリッ
プフロップのような２分の１分周回路とパルス出力用ア
ンドゲートを含んで構成される。この基準位相信号パル
スＲＰは、カウンタ６５のリセット入力端に出力され
る。カウンタ６５は所定のクロックパルスＣＫを絶えず
カウントするものであるが、基準位相信号パルスＲＰの
入力に応じてリセットされる。このカウンタ６５の出力
はラッチ回路５０に入力し、ラッチパルスＬＰ２の発生
タイミングで、ラッチ回路５０にラッチされる。ラッチ
回路５０にラッチされたデータＤは、検出対象位置ｘに
対応した位相差θの測定データとして出力される。

【００３８】巻線部３から出力される第１及び第２の交
流出力信号Ａ，Ｂは、それぞれ、Ａ＝ｓｉｎθ＊ｓｉｎ
ωｔ、Ｂ＝ｃｏｓθ＊ｓｉｎωｔ、であり、電気的位相
は同相である。従って、同じタイミングでゼロクロスが
検出されるはずであるが、振幅係数がサインｓｉｎθ及
びコサインｃｏｓθで変動するので、どちらかの振幅レ
ベルが０か又は０に近くなる場合があり、そのような場
合は、一方については、事実上、ゼロクロスを検出する
ことができない。そこで、この実施の形態では、２つの
交流出力信号Ａ＝ｓｉｎθ＊ｓｉｎωｔ、Ｂ＝ｃｏｓθ
＊ｓｉｎωｔのそれぞれについてゼロクロス検出処理を
行ない、両者のゼロクロス検出出力をオア合成すること
により、どちらか一方が振幅レベル小によってゼロクロ
ス検出不能であっても、他方の振幅レベル大の方のゼロ
クロス検出出力信号を利用できるようにしたことを特徴
としている。

【００３９】図７の実施の形態の場合、巻線部３の巻線
インピーダンス変化等による位相変動誤差が、例えば
「−ｄ」であるとすると、減算回路４６から出力される
交流信号Ｙ２は、図８（Ａ）に示すように、Ｙ２＝ｓｉ
ｎ（ωｔ−ｄ−θ）となる。この場合、巻線部３の出力
信号Ａ，Ｂは、角度θに応じた振幅値ｓｉｎθ及びｃｏ
ｓθをそれぞれ有し、図８（Ｂ）に例示するように、Ａ
＝ｓｉｎθ＊ｓｉｎ（ωｔ−ｄ）、Ｂ＝ｃｏｓθ＊ｓｉ
ｎ（ωｔ−ｄ）、というように位相変動誤差分を含んで
いる。従って、このゼロクロス検出に基づいて図８
（Ｃ）のようなタイミングで得られる基準位相信号パル
スＲＰは、本来の基準のサイン信号ｓｉｎωｔの０位相
から位相変動誤差−ｄだけずれたものである。従って、
この基準位相信号パルスＲＰを基準として、減算回路４
６の出力交流信号Ｙ２＝ｓｉｎ（ωｔ−ｄ−θ）の位相
ずれ量を測定すれば、位相変動誤差−ｄを除去した正確
な値θが得られる。

【００４０】なお、巻線部３の配線長等の装置条件が定
まると、そのインピーダンス変化は主に温度に依存する
ことになる。そうすると、上記位相変動誤差±ｄは、こ
の直線位置検出装置が配備された周辺環境の温度を示す
データに相当する。従って、図４の実施の形態のような
位相変動誤差±ｄを演算する回路５１を有するものにお
いては、そこで求めた位相変動誤差±ｄのデータを温度
検出データとして適宜出力することができる。従って、
そのような本発明の構成によれば、１つの位置検出装置
によって検出対象の位置を検出することができるのみな
らず、周辺環境の温度を示すデータをも得ることができ
る、という優れた効果を有するものであり、今までにな
い多用途タイプのセンサを提供することができるもので
ある。勿論、温度変化等によるセンサ側のインピーダン
ス変化や配線ケーブル長の長短の影響を受けることな
く、検出対象位置に応答した高精度の検出が可能とな
る、という優れた効果をも奏するものである。また、図
４や図７の実施の形態は、交流信号における位相差を測
定する方式であるため、図３のような検出法に比べて、
高速応答性にも優れた検出を行なうことができる、とい
う優れた効果を奏する。

【００４１】以下、図１の位置検出装置の種々の変形例
を説明する。図９は、本発明の位置検出装置の第１の変
形例を示す図である。図９の変形例では、４つの２次巻
線Ｓ１〜Ｓ４の配置は、１ピッチＰの範囲を４分割した
位置に配置されている点で図１と同じであり、異なる点
は１次巻線が２次巻線Ｓ１〜Ｓ４の両側に巻回されてい
る点である。すなわち、２次巻線Ｓ１の両側には１次巻
線Ｐ１Ａ及びＰ１Ｂが、２次巻線Ｓ２の両側には１次巻
線Ｐ２Ａ及びＰ２Ｂが、２次巻線Ｓ３の両側には１次巻
線Ｐ３Ａ及びＰ３Ｂが、２次巻線Ｓ４の両側には１次巻
線Ｐ４Ａ及びＰ４Ｂがそれぞれ巻回されている。なお、
各１次巻線及び２次巻線の結線方法は図２の場合と同様
にしてもよいが、図９の実施の形態では、図１０のよう
な結線方法を採用している。すなわち、２次巻線Ｓ１の
両側の１次巻線Ｐ１Ａ及びＰ１Ｂと２次巻線Ｓ３の両側
の１次巻線Ｐ３Ａ及びＰ３Ｂとは互いに差動的に巻回さ
れてはいるが、第１の交流信号ｓｉｎωｔで共通に励磁
されている。また、２次巻線Ｓ２の両側の１次巻線Ｐ２
Ａ及びＰ２Ｂと２次巻線Ｓ４の両側の１次巻線Ｐ４Ａ及
びＰ４Ｂとは互いに差動的に巻回されてはいるが、第２
の交流信号ｃｏｓωｔで共通に励磁されている。そし
て、２次巻線Ｓ１〜Ｓ４は直列的に接続され、その合成
出力が出力信号Ｙ＝Ｋｓｉｎ（ωｔ−θ）として取り出
されるようになっている。なお、１次巻線を差動的に巻
回す代わりに、図１１のように２次巻線Ｓ１と２次巻線
Ｓ３、２次巻線Ｓ２と２次巻線Ｓ４をそれぞれ差動的に
巻回してもよい。

【００４２】図１１は図１０に示されるように結線され
た位置検出装置から出力される出力信号Ｙ＝Ｋｓｉｎ
（ωｔ−θ）から位相差を検出する位置変換器７０の実
施の形態を示す図である。図１１において、位置変換器
７０は基準交流信号ｉａ＝Ｉｓｉｎωｔ及びｉｂ＝Ｉｃ
ｏｓωｔを発生する基準信号発生部と、基準交流信号ｓ
ｉｎωｔと出力信号Ｙとの間の位相差（位相ずれ量）Ｄ
θを検出する位相差検出部とから構成される。基準信号
発生部はクロック発振器７１、同期カウンタ７２、ＲＯ
Ｍ７３ａ，７３ｂ、Ｄ／Ａ変換器７４ａ，７４ｂ及びア
ンプ７５ａ，７５ｂから構成され、位相差検出部はアン
プ７６、ゼロクロス回路７７及びラッチ回路７８から構
成される。クロック発振器７１は高速の正確なクロック
信号を発生するものであり、このクロック信号に基づい
て他の回路は動作する。同期カウンタ７２はクロック発
振器７１から出力されるクロック信号をカウントし、そ
のカウント値をアドレス信号としてＲＯＭ７３ａ，７３
ｂ及び位相差検出部のラッチ回路７８に出力する。ＲＯ
Ｍ７３ａ及び７３ｂは基準交流信号に対応した振幅デー
タを記憶しており、同期カウンタ７２からのアドレス信
号（カウント値）に応じて基準交流信号の振幅データを
発生する。ＲＯＭ７３ａはｓｉｎωｔの振幅データを、
ＲＯＭ７３ｂはｃｏｓωｔの振幅データを記憶してい
る。従って、ＲＯＭ７３ａ及び７３ｂは同期カウンタ７
２から同じアドレス信号を入力することによって、２種
類の基準交流信号ｓｉｎωｔ及びｃｏｓωｔを出力す
る。なお、同じ振幅データのＲＯＭを位相のそれぞれ異
なるアドレス信号で読み出しても同様に２種類の基準交
流信号を得ることができる。

【００４３】Ｄ／Ａ変換器７４ａ及び７４ｂはＲＯＭ７
３ａ及び７３ｂからのデジタルの振幅データをアナログ
信号に変換してアンプ７５ａ及び７５ｂに出力する。ア
ンプ７５ａ及び７５ｂはＤ／Ａ変換器７４ａ及び７４ｂ
からのアナログ信号を増幅し、それを基準交流信号Ｉｓ
ｉｎωｔ及びＩｃｏｓωｔとして各１次巻線Ｐ１Ａ〜Ｐ
４Ｂに印加する。なお、同期カウンタ７２の分周数をＭ
とすると、そのＭカウント分が基準交流信号の最大位相
角２πラジアン（３６０度）に相当する。すなわち、同
期カウンタ７２の１カウント値は２π／Ｍラジアンの位
相角を示している。アンプ７７は各２次巻線Ｓ１〜Ｓ４
からの出力の合成された出力交流信号Ｙ＝Ｋｓｉｎωｔ
を増幅して、ゼロクロス回路７８に出力する。ゼロクロ
ス回路７８はアンプ７７からの出力交流信号Ｙに基づい
て負電圧から正電圧へのゼロクロス点を検出し、その検
出信号をラッチ回路７８に出力する。ラッチ回路７８は
基準交流信号の立上りのクロック信号にてスタートした
同期カウンタのカウント値をゼロクロス回路７７の検出
信号の出力時点（ゼロクロス点）でラッチする。従っ
て、ラッチ回路７８にラッチされた値はちょうど基準交
流信号と出力信号Ｙとの間の位相差（位相ずれ量）Ｄｘ
となる。この位相差Ｄｘが前述のレール３０の１ピッチ
Ｐ内における位置データとなる。

【００４４】すなわち、アンプ７６からの出力信号Ｙ＝
ｓｉｎ（ωｔ−θ）はゼロクロス回路７７に与えられ
る。ゼロクロス回路７７は出力信号Ｙの電気位相角がゼ
ロのタイミングに同期してパルスＬを出力する。パルス
Ｌはラッチ回路７８のラッチパルスとして使用される。
従って、ラッチ回路７８がパルスＬの立ち上がり応じて
同期カウンタ７２のカウント値をラッチする。同期カウ
ンタ７２のカウント値が一巡する期間と正弦波信号Ｉｓ
ｉｎωｔの１周期とを同期させる。すると、ラッチ回路
７８には基準交流信号Ｉｓｉｎωｔと合成出力信号Ｙ＝
Ｉｓｉｎ（ωｔ−θ）との位相差θに対応するカウント
値がラッチされることとなる。従って、ラッチされた値
がデジタルの位置データＤｘとして出力される。尚、ラ
ッチパルスＬはタイミングパルスとして適宜利用するこ
ともできる。なお、図１の位置検出装置にも、図１０又
は図１１のような結線を適用してもよい。

【００４５】図１２は、本発明の位置検出装置の第２の
変形例を示す図である。図１２の変形例では、４つの２
次巻線Ｓ１〜Ｓ４が１ピッチＰの範囲を４分割した位置
に配置されている点は図１と同じであり、異なる点は１
次巻線Ｐ６が２次巻線Ｓ１〜Ｓ４の外周側全体に渡って
一体に巻回されている点である。この場合の結線は、図
２のものが適用可能である。なお、１次巻線を内側に２
次巻線を外側に互いに入れ替えてもよい。図１３は、本
発明の位置検出装置の第３の変形例を示す図である。図
１３の変形例では、１次巻線Ｐ１〜Ｐ４がそれぞれの対
応する２次巻線Ｓ１〜Ｓ４の外周に沿って巻回されてい
る。この場合の結線は、図２、図１０又は図１１のもの
が適用可能である。なお、１次巻線を内側に２次巻線を
外側に互いに入れ替えてもよい。図１４は、本発明の位
置検出装置の第４の変形例を示す図である。図１４の変
形例では、前述の実施の形態のように１次巻線と２次巻
線を分離することなく、１次巻線Ｐ１〜Ｐ４と２次巻線
Ｓ１〜Ｓ４が２本同時に混合されて鉄心２に巻回されて
いる。なお、１次巻線Ｐ１〜Ｐ４と２次巻線Ｓ１〜Ｓ４
は前述のものと同様に１ピッチＰの範囲を４分割した位
置に配置される。この場合の結線も、図２、図１０又は
図１１のものが適用可能である。

【００４６】なお、上述の位置検出装置１は移動子が静
止している状態では、問題なく直線位置を検出すること
ができるが、移動子が直線移動中には、その移動に伴っ
て２次巻線Ｓ１〜Ｓ４が各磁石の磁束を横切ることによ
って、その移動速度に応じた誘起起電力が発生する。こ
の誘起起電力が移動時における位置検出処理の誤差とな
るので、その影響を除去する必要がある。以下、誘起起
電力の影響を除去して、移動時でも正確に位置検出を行
えるようにした位置検出装置の変形例について説明す
る。図１５は、本発明の位置検出装置の第５の変形例を
示す図である。図１５では、図１の位置検出装置１の鉄
心２の両端に設けられた接続部材８０及び８１を介して
同じ形状のダミー鉄心２Ｄが設けられている。ダミー鉄
心２Ｄにはそれぞれ２次巻線Ｓ１〜Ｓ４と同じ形状（同
じ巻線）、同じ配列、同じ配置となるようにダミー巻線
Ｄ１〜Ｄ４が巻回されている。そして、各ダミー巻線Ｄ
１〜Ｄ４はそれぞれ対応する２次巻線Ｓ１〜Ｓ４に差動
的に結線される。図１５のようなダミー巻線Ｄ１〜Ｄ４
を設けることによって、移動速度に応じて発生した誘起
起電力の影響を除去することができる。なお、図１５の
位置検出装置として図９に示したものを適用してもよ
い。

【００４７】図１６は、本発明の位置検出装置の第６の
変形例を示す図である。図１６に示された位置検出装置
は図１５の位置検出装置を変形したものである。図１６
の位置検出装置が図１５のものと異なる点は、位置検出
装置として、図９のような２次巻線の両側に１次巻線の
巻回されたものを用い、２次巻線Ｓ１と２次巻線Ｓ３が
鉄心２１に、２次巻線Ｓ２と２次巻線Ｓ４が鉄心２２に
それぞれ巻回されている点である。このように２次巻線
を互いに異なる鉄心に巻回すことによって、両者間の磁
気的な干渉を排除することができるので、誤差の少ない
位置検出を行うことができる。図１７は、本発明の位置
検出装置の第７の変形例を示す図である。図１７の位置
検出装置は図１６のものを変形したものである。図１７
の位置検出装置が図１６のものと異なる点は、２次巻線
Ｓ１〜Ｓ４がそれぞれ別々の鉄心２１〜２４に巻回さ
れ、さらにダミー巻線Ｄ１〜Ｄ４も各鉄心２１〜２４に
別々に巻回されている点である。なお、図１６のような
ダミー巻線用の鉄心２３だけを別途設けてもよいことは
いうまでもない。以上、図１５〜図１７に示した配置パ
ターンは一例であり、これ以外の種々の配置を行っても
よいことはいうまでもない。また、図１５〜図１７のよ
うな位置検出装置をＸ方向に複数並べて配置することに
よって、位置検出の平均化を行うようにしてもよい。図
１５〜図１７では、ダミー巻線として２次巻線用だけを
巻回す場合について説明したが、位置検出装置用の巻線
と全く同じ巻線（１次及び２次巻線）をダミー用として
設け、その２次巻線の出力だけを差動的に巻回すように
してもよい。これによって、ダミー用１次巻線に発生し
た誘起起電力による磁束のダミー２次巻線に対する影響
を除去することが可能となる。なお、ダミー鉄心２Ｄを
省略して、ダミー用の１次及び２次巻線又は、２次巻線
だけを設けてもよい。

【００４８】図１８は、本発明の位置検出装置の第８の
変形例を示す図であり、図１８（Ａ）は位置検出装置を
その進行方向Ｘに対して垂直横方向から見た側面図であ
り、図１８（Ｂ）は移動方向Ｘ側から見た正面図であ
る。図１８の位置検出装置は図１７のものを変形したも
のである。すなわち、図１８の位置検出装置が図１７の
ものと異なる点は、各鉄心２１Ａ〜２４ＡがＵ字形（馬
蹄形）をしており、磁気シールド板８２によって磁石レ
ール３０からの磁束が各１次巻線Ｓ１〜Ｓ４及び２次巻
線Ｐ１〜Ｐ４に影響しないようにしている点である。図
１９は、本発明の位置検出装置の第９の変形例を示す図
であり、図１９（Ａ）は位置検出装置をその進行方向に
対して垂直横方向から見た側面図であり、図１９（Ｂ）
は移動方向側から見た正面図である。図１９の位置検出
装置は図１８のものを変形したものであり、その相違点
は各鉄心２１Ｂ〜２４Ｂが環状であり、磁気的に閉回路
を構成している点である。これによって、１次巻線Ｐ１
〜Ｐ４で発生した磁束を２次巻線Ｓ１〜Ｓ４に効率的に
結合させることができる。また、図１８では鉄心２１Ａ
〜２４Ａの平面部分が進行方向Ｘに沿っているのに対し
て、図１９では環状鉄心の平面部分が進行方向Ｘの垂直
方向に沿っている。

【００４９】図２０は、本発明の位置検出装置の第１０
の変形例を示す図であり、図２０（Ａ）は位置検出装置
をその進行方向に対して垂直横方向から見た側面図であ
り、図２０（Ｂ）は移動方向側から見た正面図である。
図２０の位置検出装置は図１９のものを変形したもので
あり、その相違点は図１９（Ａ）に示されるような環状
鉄心２１Ｂ〜２４Ｂを移動方向Ｘの垂直方向に沿ってコ
の字（Ｕの字）形に曲げ、その曲げ方向が進行方向Ｘの
垂直方向に沿うように配列された鉄心２１Ｃ〜２４Ｃで
構成し、各鉄心２１Ｃ〜２４Ｃの両端側が磁石レール３
０に接するように構成されている点である。図２１は、
本発明の位置検出装置の第１１の変形例を示す図であ
り、図２１（Ａ）は位置検出装置をその進行方向に対し
て垂直横方向から見た側面図であり、図２１（Ｂ）は移
動方向側から見た正面図である。図２１の位置検出装置
は図１９のものを変形したものであり、その相違点は図
１９（Ａ）に示されるような環状鉄心２１Ｂ〜２４Ｂを
進行方向Ｘの垂直方向に沿ってコの字（Ｕの字）形に曲
げられた鉄心２１Ｄ〜２４Ｄで構成し、各鉄心２１Ｄ〜
２４Ｄの両端側が磁石レール３０に接するように構成さ
れている点である。図２２は、本発明の位置検出装置の
第１２の変形例を示す図であり、位置検出装置をその進
行方向に対して垂直横方向から見た側面図である。な
お、正面図は図２０（Ａ）のようになるので、ここでは
省略してある。図２２の位置検出装置は図１９（Ａ）に
示されるような環状鉄心２１Ｂ〜２４Ｂを移動方向Ｘに
沿ってコの字（Ｕの字）形に曲げられた鉄心２１Ｅ〜２
４Ｅで構成され、各鉄心２１Ｅ〜２４Ｅは所定の位置関
係となるように配置されている。すなわち、図２２の位
置検出装置は、図２０のような位置検出装置の進行方向
を９０度回転し、その鉄心の位置関係が上述の所定の関
係となるように配置されたものである。図２３は、本発
明の位置検出装置の第１３の変形例を示す図であり、位
置検出装置の進行方向に対して垂直横方向から見た側面
図である。なお、正面図は図２１（Ａ）のようになるの
で、ここでは省略してある。図２３の位置検出装置は図
２１の位置検出装置の進行方向を９０度回転し、各鉄心
２１Ｆ〜２４Ｆの位置関係が上述の所定の位置関係とな
るように配置されたものである。

【００５０】図２４は本願発明の位置検出装置の第１４
の変形例を示す図であり、図２４（Ａ）は位置検出装置
をその進行方向に対して垂直横方向から見た側面図であ
り、図２４（Ｂ）は位置検出装置をその進行方向に対し
て垂直上面方向から見た図であり、図２４（Ｃ）は移動
方向側から見た正面図である。この位置検出装置は、長
方形板状の鉄心を円柱状鉄心で結合したＨ形の鉄心２１
Ｇ〜２４Ｇと、この円柱状鉄心に巻回された１次巻線Ｐ
１〜Ｐ４、２次巻線Ｓ１〜Ｓ４と、長方形板状の鉄心の
片側に設けられた永久磁石３５とから構成される。この
位置検出装置の場合は磁石レール３０を構成する２個の
磁石３１，３２の移動方向長さを合計したものが１ピッ
チとなる。永久磁石３５の下側面（鉄心２１Ｇ〜２４Ｇ
に接する面）がＮ極、磁石３１の上側面（鉄心２１Ｇ〜
２４Ｇに接する面）がＮ極、磁石３２の上側面（鉄心２
１Ｇ〜２４Ｇに接する面）がＳ極である。従って、図２
４のように鉄心２４の下側の長方形板状の鉄心がＳ極の
磁石に接する面積が最も広い場合には、鉄心２４の円柱
状鉄心を通過する磁束が飽和するため、空心状態とな
り、１次巻線Ｐ４と２次巻線Ｓ４の磁気的結合度は小さ
くなる。一方、鉄心２１Ｇのように下側の長方形板状の
鉄心がＮ極の磁石に接する面積が最も広い場合には、鉄
心２４の円柱状鉄心を通過する磁束が少ないため、１次
巻線Ｐ１と２次巻線Ｓ１の磁気的結合度が大きくなる。
故に、結果として、前述の位置検出装置と同じ原理に基
づいて磁石レール３０上における相対的位置の関係を検
出することが可能となる。なお、図２４の位置検出装置
において、永久磁石３５を省略した場合には、その配置
を磁石１個分の移動方向長さを１ピッチとなるように配
列してやればよい。

【００５１】次に、本発明の位置検出装置を回転形電動
機すなわち回転形モータに適用した場合の一例を説明す
る。図２５及び図２６は本発明に係る位置検出装置を回
転形同期電動機に適用した場合の一実施の形態を示す図
であり、図２５はこの回転形同期電動機の回転軸を含む
断面構造を示し、図２６は図２５の回転形同期電動機に
おけるＡ−Ａ面の断面構造を示す。この回転形同期電動
機９０は、磁極数が４極の３相交流駆動型の電動機であ
る。この回転形同期電動機は円筒状の固定子枠９１と、
この固定子枠９１に軸受９２及び軸受９３を介して回転
自在に設けられた回転軸９４とから構成される。固定子
枠９１には電機子コア９５と、８つの位置検出装置９６
Ａ〜９６Ｈが設けられ、回転軸９４には、４個の永久磁
石９７Ａ〜９７Ｄが設けられている。電機子コア９５は
固定子枠１の内周面に沿って設けられた円筒状の成層鉄
心で構成され、その内周面側に図２６に示すような回転
軸を中心とした半径方向に延びた２４個のスロットを有
する。電機子コア９５の各スロットには３相電機子巻線
が巻回されている。電機子コア９５の成層鉄心は薄いけ
い素鋼板を軸方向に沿って複数枚積み重ねて構成された
ものである。位置検出装置９６Ａ〜９６Ｈは、固定子枠
９１の内周面側であって、電機子コア９５の両側に設け
られた環状鉄心と、それに巻回れた１次巻線及び２次巻
線とから構成される。なお、図２６では、図１に対応し
た位置検出装置が示してあるだけであるが、実際には１
次巻線Ｐ５の右回り方向には位置検出装置９６Ｂの２次
巻線Ｓ１が設けられ、１次巻線Ｐ１の左回り方向には位
置検出装置９６Ｄの１次巻線Ｓ４が設けられ、位置検出
装置９６Ａの点対称側には位置検出装置９６Ｃが設けら
れている。すなわち、環状鉄心に沿って順番に位置検出
装置９６Ａ〜９６Ｄが、一方の環状鉄心には位置検出装
置９６Ｅ〜９６Ｈが、それぞれ設けられ、各位置検出装
置には１次巻線及び２次巻線が巻回されている。なお、
図２６に示されるように１個の位置検出装置９６Ａだけ
を設けてもよいが、複数の位置検出装置を設けることに
よって、回転軸の偏心による誤差などを平均化すること
ができ、位置検出精度を向上することができるという効
果がある。また、図１の位置検出装置の代わりに、図
９、図１２〜図１４のような位置検出装置を設けてもよ
いし、図１５〜図１７のようなダミー巻線を設けてもよ
いし、図１８〜図２４のような位置検出装置を設けても
よい。なお、位置検出装置は、電機子コア９５の側面側
に設ける場合について説明したが、磁石９７Ａ〜９７Ｄ
の側面側に設けてもよい。

【００５２】図２７は、アウターロータ形の電動機に適
用した場合の一例を示す図である。このアウターロータ
形の電動機は、固定子となる電機子巻線がアウターロー
タ内にあり、磁石９８Ａ〜９８Ｄの設けられたアウター
ロータが回転するようになっている。なお、シャフトに
ついては省略してある。この場合には、図２６のような
位置検出装置がアウターロータの外周面側の磁石に沿っ
て設けらる。なお、位置検出装置をアウターロータの内
周面側に設けてもよいし、側面側に設けてもよい。

【００５３】上述の実施の形態では、永久磁石を用いた
ものを例に説明したが、永久磁石の代わりに電磁磁石を
用いたものであっても同様に適用できることはいうまで
もない。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、永久磁石又は電磁石を
用いた回転型又は直線型の電動機の回転位置又は直線位
置を、特別な磁気抵抗変化部材などを設けることなく検
出することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る位置検出装置の一実施の形態に
係る直線位置検出装置の概略構成を示す一部断面図。

【図２】 図１の１次巻線Ｐ１〜Ｐ５及び２次巻線Ｓ１
〜Ｓ４の結線状態を示す図。

【図３】 図１の位置検出装置からの出力を位置データ
に変換する位相検出タイプの測定回路の一例を示すブロ
ック図。

【図４】 図１の位置検出装置からの出力を位置データ
に変換する位相検出タイプの測定回路の別の一例を示す
ブロック図。

【図５】 図４の測定回路の動作説明図。

【図６】 図４の測定回路に付加される変更例を示すブ
ロック図。

【図７】 図１の位置検出装置からの出力を位置データ
に変換する位相検出タイプの測定回路のさらに別の一例
を示すブロック図。

【図８】 図７の測定回路の動作説明図。

【図９】 本発明の位置検出装置の第１の変形例を示す
図。

【図１０】 図９の１次巻線Ｐ１Ａ〜Ｐ４Ｂ及び２次巻
線Ｓ１〜Ｓ４の結線状態を示す図。

【図１１】 図１０のように結線された図９の位置検出
装置からの出力を位置データに変換する位相検出タイプ
の測定回路の一例を示すブロック図。

【図１２】 本発明の位置検出装置の第２の変形例を示
す図。

【図１３】 本発明の位置検出装置の第３の変形例を示
す図。

【図１４】 本発明の位置検出装置の第４の変形例を示
す図。

【図１５】 本発明の位置検出装置の第５の変形例を示
す図。

【図１６】 本発明の位置検出装置の第６の変形例を示
す図。

【図１７】 本発明の位置検出装置の第７の変形例を示
す図。

【図１８】 本発明の位置検出装置の第８の変形例を示
す図。

【図１９】 本発明の位置検出装置の第９の変形例を示
す図。

【図２０】 本発明の位置検出装置の第１０の変形例を
示す図。

【図２１】 本発明の位置検出装置の第１１の変形例を
示す図。

【図２２】 本発明の位置検出装置の第１２の変形例を
示す図。

【図２３】 本発明の位置検出装置の第１３の変形例を
示す図。

【図２４】 本発明の位置検出装置の第１４の変形例を
示す図。

【図２５】 本発明の位置検出装置を回転形同期電動機
に適用した場合の一実施の形態を示す図であり、その回
転形同期電動機の回転軸を含む断面構造を示す図。

【図２６】 図２５の回転形同期電動機におけるＡ−Ａ
面の断面構造を示す図。

【図２７】 本発明の位置検出装置をアウターロータ形
の電動機に適用した場合の一実施の形態を示す図。

【符号の説明】

１…位置検出装置 ２…鉄心 ３…巻線部 ３０…磁石レール ３１，３２，３５…磁石 Ｐ１〜Ｐ４，Ｐ１Ａ〜Ｐ４Ｂ，Ｐ６…１次巻線 Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４…２次巻線 Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４…ダミー巻線 ２１Ａ〜２１Ｇ，２２Ａ〜２２Ｇ，２３Ａ〜２３Ｇ，２
４Ａ〜２４Ｇ…鉄心

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 赤津 伸行 東京都東大和市新堀２−1453−43 (72)発明者 坂元 和也 東京都羽村市川崎１丁目１番５号、ＭＡＣ 羽村コートＩＩ−405 (72)発明者 坂本 宏 埼玉県川越市山田896−８ (72)発明者 山本 明男 東京都国立市西１−13−29 ＫＭハイツ 101

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定のピッチで配設された複数の磁石群
   からなる磁石手段と、 前記磁石手段に対して相対的に移動可能に設けられた鉄
   心手段と、 前記鉄心手段に巻回され、所定の交流信号によって励磁
   される１次巻線手段と、 前記１次巻線に対して前記鉄心手段を介して磁気的に結
   合されるように前記鉄心手段に巻回された少なくとも４
   個の巻線部からなる２次巻線手段とから構成される位置
   検出装置において、 前記鉄心手段と前記磁石手段との間のそれぞれの相対的
   位置関係に関連して前記磁石の発する磁束密度の変化に
   応じて前記１次巻線手段と前記４個の巻線部との間の磁
   気的結合度がそれぞれ異なり、それによって前記４個の
   巻線部にそれぞれ異なる振幅関数特性に従って振幅変調
   された誘導出力交流信号が誘起されるように前記鉄心手
   段、前記１次巻線手段及び前記２次巻線手段を構成した
   ことを特徴とする位置検出装置。
2. 【請求項２】 前記鉄心手段を１個の鉄心で構成し、 前記鉄心手段と前記磁石手段との間のそれぞれの相対的
   位置関係に関連して前記磁石の発する磁束密度の変化に
   応じて前記１次巻線手段と前記４個の巻線部との間の磁
   気的結合度がそれぞれ異なり、それによって前記４個の
   巻線部にそれぞれ異なる振幅関数特性に従って振幅変調
   された誘導出力交流信号が誘起されるように前記４個の
   巻線部を前記鉄心手段に設けたことを特徴とする請求項
   １に記載の位置検出装置。
3. 【請求項３】 前記鉄心手段を２個の鉄心で構成し、 前記１次巻線手段を前記鉄心手段のそれぞれの鉄心に巻
   回された複数の１次巻線部で構成し、 前記４個の巻線部を前記鉄心手段のそれぞれの鉄心に別
   々に巻回し、前記鉄心手段と前記磁石手段との間のそれ
   ぞれの相対的位置関係に関連して前記磁石の発する磁束
   密度の変化に応じて前記１次巻線手段と前記４個の巻線
   部との間の磁気的結合度がそれぞれ異なり、それによっ
   て前記４個の巻線部にそれぞれ異なる振幅関数特性に従
   って振幅変調された誘導出力交流信号が誘起されるよう
   に前記２次巻線手段を構成したことを特徴とする請求項
   １に記載の位置検出装置。
4. 【請求項４】 前記鉄心手段を４個の鉄心で構成し、 前記１次巻線手段を前記鉄心手段のそれぞれの鉄心に巻
   回された複数の１次巻線部で構成し、 前記４個の巻線部を前記鉄心手段のそれぞれの鉄心に別
   々に巻回し、前記鉄心手段と前記磁石手段との間のそれ
   ぞれの相対的位置関係に関連して前記磁石の発する磁束
   密度の変化に応じて前記１次巻線手段と前記４個の巻線
   部との間の磁気的結合度がそれぞれ異なり、それによっ
   て前記４個の巻線部にそれぞれ異なる振幅関数特性に従
   って振幅変調された誘導出力交流信号が誘起されるよう
   に前記２次巻線手段を構成したことを特徴とする請求項
   １に記載の位置検出装置。
5. 【請求項５】 前記鉄心手段を４個の鉄心で構成し、 前記１次巻線手段を前記鉄心手段のそれぞれの鉄心に巻
   回された複数の１次巻線部で構成し、 前記２次巻線手段の４個の巻線部を前記鉄心手段のそれ
   ぞれの鉄心に別々に巻回し、 前記鉄心手段と前記磁石手段との間のそれぞれの相対的
   位置関係に関連して前記磁石の発する磁束密度の変化に
   応じて前記１次巻線手段と前記４個の巻線部との間の磁
   気的結合度がそれぞれ異なり、それによって前記４個の
   巻線部にそれぞれ異なる振幅関数特性に従って振幅変調
   された誘導出力交流信号が誘起されるように前記鉄心手
   段を構成したことを特徴とする請求項１に記載の位置検
   出装置。
6. 【請求項６】 所定のピッチで配設された複数の磁石群
   からなる磁石手段と、 前記磁石手段に対して相対的に移動可能に設けられた鉄
   心手段と、 前記鉄心手段に巻回され、所定の交流信号によって励磁
   される１次巻線手段と、 前記１次巻線に対して前記鉄心手段を介して磁気的に結
   合されるように前記鉄心手段に前記移動方向に沿って巻
   回された少なくとも４個の巻線部からなり、前記４個の
   巻線部と前記磁石手段との間のそれぞれの相対的位置関
   係に関連して前記磁石の発する磁束密度の変化に応じて
   前記１次巻線手段と前記４個の巻線部との間の磁気的結
   合度がそれぞれ異なり、それによって前記４個の巻線部
   の配置に応じてそれぞれ異なる振幅関数特性に従って振
   幅変調された誘導出力交流信号が前記４個の巻線部にそ
   れぞれ誘起されるように構成された２次巻線手段とを備
   えた位置検出装置。
7. 【請求項７】 前記４個の巻線部と同じ構成の誘導磁界
   による起電力をキャンセルするためのダミー用の巻線部
   を有した鉄心を別途設けたことを特徴とする請求項１か
   ら６までのいずれか１つに記載の位置検出装置。
8. 【請求項８】 前記誘導出力交流信号の振幅関数が、サ
   イン関数、コサイン関数、マイナスサイン関数、マイナ
   スコサイン関数、にそれぞれ相当し、サイン関数とマイ
   ナスサイン関数の誘導出力交流信号を合成してサイン関
   数の振幅関数を持つ第１の出力交流信号を出力し、コサ
   イン関数とマイナスコサイン関数の誘導出力交流信号を
   合成してコサイン関数の振幅関数を持つ第２の出力交流
   信号を出力することを特徴とする請求項１から６までの
   いずれか１つに記載の位置検出装置。
9. 【請求項９】 前記第１の出力交流信号と第２の出力交
   流信号を入力し、両信号の振幅値に相当する前記サイン
   関数とコサイン関数の位相値を検出する位相検出回路を
   具えたことを特徴とする請求項８に記載の位置検出装
   置。