JPS62267617A - 回転角度検出装置 - 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、回転中心軸に対して対称的にそれぞれ順に３
０°ずつ位相の異る信号を放射する位置固定の４個の信
号源と１回転角に応じた量の各信号源の信号を検出し１
回転角に応じて位相変調された信号を出力する回転式信
号検出器とから成る回転角度検出装置に関するものであ
る。

〔従来の技術と発明が解決しようとする問題点〕この種
の回転角度検出装置はゴニオメータ又はレゾルバとして
周知であるが、通常信号源としての固定子コイルと、回
転式信号検出器としてのその中心部空間に配首された回
転子コイルとより形成されている。したがって、巻線も
含めて組立が簡単でなく、コスト的にも問題がある。

そこで、固定子コイルの磁極にギャップを介して対向し
、かつ回転角度に応じて各磁極の磁気抵抗を変化させる
回転子を設け、各励Ｔｉ１＠線を定電圧または定電流駆
動して各励磁巻線のインピーダンスに応じた電流または
電圧を取出して回転角度を検出する回転角度検出装置（
実開昭５７−１９９８０７）が提案されている。これに
より、回転子の巻線は不要になるが、ギャップ方向の寸
法誤差が直接検出信号の直線性に影響し、また依然固定
子の巻線は必要であり、また鉄芯を要するために高い励
磁周波数による高速応答を確保するのは難しい。

その外、回転羽根と固定羽根とから構成される可変コン
デンサを回転角度検出装置としての利用すること回旋で
あるが、広い範囲にｂたる回転角度を検出することはで
きず、さらに温度もしくは湿度の変動により羽根の面積
もしくは相互間隔が変動すると、直接検出精度に影響す
る。

よって、本発明は安定度の良い静電容量式の冒頭に述べ
た類の回転角度検出装置を提供することを目的とする。

〔問題点な解決するための手段と作用〕本発明は、この
目的を達成するために、電界放射を受信する回転式面状
受信体の回転中心軸に対するその直交面の対称位置に頑
にｓｉｎω【、　ｃａｓωｔ、−ｓｉｎωｔ、−ｃｏｓ
ωＦに対応する電解強度の交流電界信号の放射を行なう
同一形状の４個の面状電界放射電極を位置固定的に設け
ると共に１回転式面状受信体に各面状電界放射電極に対
面し、かつ回転中心軸を囲んだ状態で偏心して電界放射
を受信させた。

これにより、面状受信体の各面状電界放射電極と受信に
有効に対面する面状は、その回転角に応じて変化する。

つまり、基準回転位置に対してφの回転位置にあるとき
のｓｉｎωｔに対応する電界強度の電界放射を行なう面
状電界放射電極に対して対面面積がｆ（φ）なる関係に
あるとすると、残りの３個の面状電界放射電極に有効に
対面する面積は、ｆ（φ＋２／π）、ｆ（φ＋π）、及
びｆ（φ＋３／２π）となる。

これにより、面状電界受信体の出力信号Ｅａは、対面面
積に対応した静電容量の変化で次のようになる。

ＥＯ＝　Ｋ　（ｒｃφ）　　＊　　ｓ１ｎωヒ＋ｆ（φ
＋２／π）　　ａｃｏｓωｔ　−ｆ（φ＋π）　　ｅ　
　ｓｉｎωｔ　−ｆ（φ＋π）　ＩＩ　ＣＯ３ωｔ　） したがって、面状受信体及び電界放射電極の形状、電気
的な特性等により規定されるｆ（φ）に対応して、φに
対して直線もしくは非直線的にθの変化する正弦波信号
が得られる。

〔実施例〕

第１図において、２はディスク状で絶縁性のべ一スエに
載置された面状の電界放射電極である。この電極は、第
２図に示すように、箔状の絶縁体２ｅを介在させて４分
割された同一セクタ形状で、全面にわたり均一密度の電
気力線を発生する面状電界放射電極２ａ、２ｂ、　２ｃ
、２ｄより構成されている。これらの電極には駆動回路
８が付属することにより、キャリヤ角周波数がωで、振
幅がｓｉｎωｔ　、ｃｏｓωｔ　、−５Ｉｎ　ωｔ　、
　−ｃｏ’ｓ　ωｔに対応した交流電圧がそれぞれ印加
され、したがってこのような正弦波信号で変調された電
界強度の電界信号を放射する。４は円形電極状の回転式
面状受信体であり、キャップ３の回転中心線９の位置に
設けられた軸受３ａに支承された回転軸５に対して偏心
して取付けられ、裏面からは回転軸５の所定の回転範囲
にわたり出力信号を送出するリード線６が導出されてい
る。この回転式面状受信体４は、電界放射電極２に対し
て回転時に摩擦を生じないように僅かに＃間している。

そして、回転軸５の基準回転位δに対して第２図の矢印
入方向へφの回転位置にあるときの面状電界放射電極２
ａに対する対面面積がｆ（φ）であると、面状電界放射
電極２ｂ〜２ｄに対する対面面積はそれぞれｆ（φ＋２
／π）　ｆ（Φ＋π）、ｒ（φ＋３７２π）となる、し
たがって、前述の式（１）に従いφに対して位相０の変
化する出力信号Ｅｏを発生する。

尚、回転式面状受信体４の形状が非円形でも、φの増減
に対応して直線もしくは非直線で０が増減する０回転式
面状受信体４を３６００もしくはそれ以上の回転角にわ
たり回転させる場合には、その裏面に同心状にスリップ
リング箔を２４１形成して、これらに接触するブラシか
ら出力信号を導出する。

第３図は別の実施例を示すもので、回転式面状受信体ｌ
Ｏが、前述の面状電界放射電極２ａ〜２ｄと同様に位置
固定された円形の電極板１２と、この電極。

板１２に前ｌされ、回転中心線１５に対して偏心した切
欠１１ａを備え、かつ回転中心線１５を中心に回転させ
られる電界シールド板１１とより構成されている。この
場合、電界シールド板１１は１例えばその周縁に回転案
内路及び回転駆動体を取付け、これらのいずれかを接地
しておくことが考えられる。

回転により切欠１１ａを通過する各面状電界放射電極２
ａ〜２ｄの電気力線の数は、切欠と対面するそれぞれの
電界放射面の面積に応じて変化し、同様に回転角φに応
じて位相θの変化する出力信号を発生する。

第４図はさらに別の実施例を示すもので１回転中心−２
１に対称にそれぞれが円形の面状電界放射電極２２ａ〜
２２ｄが位置固定的に配置され１円形の面状受信体２３
が回転中心線２１に偏心して配置されている。この場合
１面状電界受信体２３の半径Ｒが１０ａｓ、面状電界放
射電極２２ａ〜２２ｄの半径ｒが５■、偏心ｆｆ１ｏが
４■、回転中心線２１から面状電界放射電極２２ａ〜２
２ｄの中心までの距１１１１Ｌが１ｏ■膳の寸法関係に
おいて、原理上θがφに対して直線的に変化することが
式（１）に基ずくパソコン利用の計算で確認されている
。

〔発明の効果〕

以上、本発明によれば巻線或いは磁芯を必要としない静
電容量式の回転角度検出装置が実現回部となる。したが
って、キャリア周波数も容易に高く、つまり応答速度も
速くでき、小形化−も可能である。可変コンデンサと異
り、３８ｏ°或は多回転の回転角度が検出可能であり、
温度或は湿度の変動により正弦波の検出信号の振幅が変
動するにしても位相角の変動への直接の影響は回避され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による回転角度検出装置の要部
断面図、第２図はその面状電界放射電極及び回転式面状
受信体の分解斜視図及び第３図及び第４図はそれぞれ別
の実施例による面状電界放射電極及び回転式面状受信体
の分解斜視図及び概略平面図である。 ２ａ〜２ｄ、２２ａ〜２２ｄ・・・面状電界放射電極。 ４．１０．２３・・・回転式面状受信体。 ５・・・回転軸、　　　９．１５．２１・・・回転中心
線、１１・・・電界シールド板、　　ｌｌａ・・・切欠
、１２・・・電極板。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転中心線に対するその直交面の対称位置に順に
   ｓｉｎωｔ、ｃｏｓωｔ、−ｓｉｎωｔ、−ｃｏｓωｔ
   に対応する電界強度の電界信号を放射する同一形状の４
   個の面状電界放射電極を位置固定的に設けると共に、こ
   れらの面状電極に対面し、かつ前記回転中心線を囲んだ
   状態で偏心して前記電界信号を受信する回転式面状受信
   体を前記回転中心線を中心に回転させることにより、こ
   の回転式面状受信体にその回転角φに応じて位相変調さ
   れた電気信号ｓｉｎ（ωｔ＋θ）を出力させるようにし
   て成る回転角度検出装置。
2. （２）回転式面状受信体が、位置固定され、かつ電界信
   号を受信するた面状受信電極と、この電極に前置され、
   かつ回転中心線に対して偏心した切欠を備えて回転する
   電界シールド板とから成る特許請求の範囲第１項記載の
   回転角度検出装置。