WO2016098613A1 - 静電エンコーダ - Google Patents

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大生 近藤
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オリエンタルモーター株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an electrostatic encoder, and more particularly to an arrangement of electrodes formed on a stator and a rotor of an electrostatic encoder.
  • the electrostatic encoder 10 has a transmission electrode 12 and a detection electrode 13 on a stator 11, and a relay electrode 15 on a mover 14 disposed at a position facing these electrodes.
  • the high-frequency signal 16 is applied to the transmission electrode 12, the high-frequency signal 16 is formed between the capacitance Ctc formed between the transmission electrode 12 and the relay electrode 15 and between the relay electrode 15 and the detection electrode 13. Is transmitted to the detection electrode 13 via the electrostatic capacitance Ccs.
  • the electrostatic capacitance Ctc and the electrostatic capacitance Ccs change depending on the facing relationship of the transmission electrode 12, the relay electrode 15, and the detection electrode 13 due to the movement of the movable element 14, a high-frequency signal that appears on the detection electrode 13 is converted by the signal processing circuit 17.
  • the position of the movable element 14 can be detected by processing.
  • the principle of detecting the position of the moving element using the electrostatic encoder is as follows.
  • a high frequency signal 16 is applied to the transmission electrode 12 of the electrostatic encoder 10.
  • the high-frequency signal 16 causes the relay electrode 15 to generate a potential due to electrostatic induction by the electrostatic capacitance Ctc formed between the transmission electrode 12 and the relay electrode 15, and the induced potential is further determined by the relay electrode 15 and the detection electrode 13.
  • the detection signal 18 is generated in the detection electrode 13 by the capacitance Ccs formed between the two. Assuming that the capacitance Ctc between the transmission electrode 12 and the relay electrode 15 is fixed and there is no change, the capacitance Ccs changes due to the movement of the moving element 14, and the detection signal 18 amplitudes the high-frequency signal 21. It becomes a modulated waveform.
  • the signal processing circuit 17 can calculate the position of the moving element by detecting the amplitude-modulated signal component.
  • Patent Document 1 discloses that the transmitting elements 56 and 58, the receiving element 60, and the conductive elements 50 and 52 are discs.
  • FIG. 3 shows the FIG. A disk-shaped fixed disk 48 depicted in FIG.
  • transmission signals (Asin ⁇ t, ⁇ Asin ⁇ t) transmitted from the transmission elements 56 and 58 of the fixed disk 48 are relayed by the conductive elements 50 and 52 and detected by the reception element 60.
  • the capacitance between the conductive elements 50 and 52 and the receiving element 60 changes. This change in capacitance is detected as a change in potential, and two output signals modulated in a sinusoidal shape having a phase difference of 90 ° from each other can be obtained.
  • the rotational displacement amount of the moving disk 46 can be detected from the envelope (amplitude modulation) component of these output signals.
  • the shapes of the transmitting elements 56 and 58 and the receiving element 60 are different from each other, it is not preferable for the operation of the electrostatic encoder between the transmitting elements 56 and 58 and the conductive elements 50 and 52.
  • the size of the capacitance or the parasitic capacitance between the conductive elements 50 and 52 and the receiving element 60 is different for each transmitting element and receiving element.
  • the amplitude modulation voltage of the output signal from the receiving element 60 is biased to either positive or negative.
  • the distance between the moving disk 46 and the fixed disk 48 increases, the amplitude modulation voltage deviation in the output signal increases.
  • the number of receiving elements 60 is large, there is a problem that it is difficult to reduce the size of the fixed disk 48 in terms of structure.
  • the present invention relates to an electrostatic encoder that measures displacement in a measuring direction between insulating members using electrostatic capacitances formed by electrodes arranged on opposite surfaces of the first and second insulating members.
  • Two or more relay electrodes are arranged in the measurement direction with a predetermined first electrode period on one insulating member, and the transmission electrode is transmitted in the measurement direction with a predetermined second electrode period different from the first electrode period on the second insulating member
  • detection electrodes are alternately arranged.
  • the present invention employs an electrode arrangement in which transmission electrodes and detection electrodes are alternately arranged in the measurement direction.
  • all the electrodes have the same shape, and therefore the amplitude modulation voltage of the output signal It is possible to reduce the problem that is biased to either positive or negative, and to further reduce the bias of voltage fluctuation of amplitude modulation in the output signal with respect to fluctuation of the interval between the first and second insulating members. It becomes.
  • the number of detection electrodes the number of radially arranged electrodes can be reduced, which can contribute to the miniaturization of the electrostatic encoder.
  • positioned in an inner layer, and the change of the differential output (A phase system) based on the change of the opposing area by rotation of a rotor is shown.
  • positioned in an outer layer, and the change of the differential output (B phase system) based on the change of the opposing area by rotation of a rotor is shown.
  • the waveform diagram showing the change of the system) is shown. It is a graph which shows the modulation signal output in response to rotation of a rotor.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a basic principle for obtaining an output signal of the rotary electrostatic encoder 40 according to the first embodiment of the present invention.
  • the electrostatic encoder 40 is disposed so that the electrode surfaces formed on the stator 41 and the rotor 42 are opposed to each other, and the rotor 42 is rotatably coupled to the central shaft 43.
  • the detection electrodes 44a to 44d and the transmission electrodes 45a to 45d are arranged in a radial shape from the central axis 46.
  • the detection electrodes 44a to 44d and the transmission electrodes 45a to 45d are alternately arranged at equal intervals in the circumferential direction of the stator 41.
  • the relay electrodes 47a to 47e are arranged in a radial shape from the central axis 43 at equal intervals.
  • the stator 41 and the rotor 42 are made of, for example, a printed circuit board made of a glass epoxy base having a diameter of 40 millimeters and a thickness of 2 millimeters, and an electrode pattern of copper foil is formed thereon by etching. (The same applies to other embodiments described below).
  • the stator 41 and the rotor 42 are arranged so that the electrode surfaces face each other with a gap of about 0.1 millimeter.
  • the electrostatic encoder 40 shown in FIG. 4 includes the stator 41 that arranges the four-pole detection electrode and the four-pole transmission electrode, and the rotor 42 that arranges the five-pole relay electrode. It is an example.
  • the high-frequency signal (Vsin ⁇ t) 48a is applied to the transmission electrodes 45a and 45c, and the high-frequency signal ( ⁇ Vsin ⁇ t) 48b obtained by inverting the phase of the high-frequency signal 48a is applied to the transmission electrodes 45b and 45d.
  • V represents voltage
  • ⁇ represents angular velocity
  • t represents time.
  • the detection electrodes 44a and 44c are respectively coupled to the non-inverting input and the inverting input of the differential operational amplification circuit 49a
  • the detection electrodes 44b and 44d are coupled to the non-inverting input and the inverting input of the differential operational amplification circuit 49b, respectively.
  • the operational amplifier circuit 49a is detected by the A phase detection signal detected by the detection electrode 44a and the detection electrode 44c. The difference with the detection signal of the A / A phase is taken, and an amplitude-modulated output signal Va is output.
  • the operational amplifier circuit 49b takes the difference between the B-phase detection signal detected by the detection electrode 44b and the / B-phase detection signal detected by the detection electrode 44d, and outputs an amplitude-modulated output signal Vb. .
  • These output signals Va and Vb are signals obtained from signals obtained by transmitting high-frequency signals 48a and 48b via capacitance formed between the electrodes on the stator 41 and the rotor 42.
  • FIG. 5 schematically shows a path through which the high-frequency signals 48a and 48b are transmitted to the operational amplifier circuit 49a via the capacitance.
  • FIG. 5 shows that when the reference point (FIG. 4) of the rotor 42 is rotated by the rotation angle ⁇ 1 from the reference position (0 °) of the stator 41, the detection electrodes 44a and 44c are transmitted via the relay electrodes 47a to 47e. It is a figure for demonstrating the electrostatic capacitance formed with electrodes 45a-45d.
  • the electrodes on the stator 41 and the rotor 42 are arranged circumferentially, but FIG. 5 illustrates a transmission electrode, a detection electrode, and a relay electrode in order to explain the capacitance formed between the electrodes. Is drawn in a straight line for convenience.
  • the transmission electrode 45d faces the relay electrode 47e, and forms a capacitance C1 therebetween.
  • the transmission electrode 45a faces the relay electrode 47a, and forms a capacitance C4 therebetween.
  • the detection electrode 44a forms capacitances C2 and C3 between the relay electrode 47e and the relay electrode 47a, respectively.
  • the transmission electrodes 45b and 45c form capacitances C5 and C7, respectively, with the relay electrode 47c.
  • the detection electrode 44c forms a relay electrode 47c and a capacitance C6.
  • the high frequency signal (Vsin ⁇ t) 48a applied to the transmission electrode 45a for the detection signal related to the A phase induces a high frequency signal to the relay electrode 47a via the capacitance C4.
  • the induced high frequency signal is further transmitted to the detection electrode 44a via the capacitance C3.
  • the inverted high frequency signal ( ⁇ Vsin ⁇ t) 48b applied to the transmission electrode 45d induces a high frequency signal to the relay electrode 47e via the capacitance C1, and the induced high frequency signal further causes the capacitance C2. Then, it is transmitted to the detection electrode 44a.
  • the inverted high frequency signal 48b applied to the transmission electrode 45b induces a high frequency signal to the relay electrode 47c via the capacitance C5. It is transmitted to the detection electrode 44c via C6.
  • the high-frequency signal 48a applied to the transmission electrode 45c induces a high-frequency signal to the relay electrode 47c via the capacitance C7, and the induced high-frequency signal further passes through the capacitance C6 to the detection electrode. 44c.
  • the detection signals (FIG. 4) relating to the B phase and the / B phase a high-frequency signal is transmitted to the detection electrodes via the capacitance distributed between the electrodes as described above.
  • FIG. 5 shows the distribution of the electrostatic capacity of the A system (system that leads detection signals of A phase and / A phase), but the electrostatic capacity of the B system (system that guides detection signals of B phase and / B phase). The distribution of is not shown. However, the output signal Vb from the B system can be obtained by a circuit similar to the A system.
  • modulation signals V1 and V2 which are amplitude modulation components of the output signals Va and Vb are obtained. Since the modulation signal V2 has a phase difference of 90 ° with respect to the modulation signal V1, a known resolver digital (RD) conversion process is applied to the modulation signal V1 and the output voltage V2 to rotate the rotation angle of the rotor 42. Can be requested.
  • RD resolver digital
  • FIG. 6A shows a configuration in which the relay electrode, the detection electrode, and the transmission electrode are arranged with the same electrode period (the same number of electrodes).
  • a high frequency signal (Asin ⁇ t) and an inverted high frequency signal ( ⁇ Asin ⁇ t) are alternately applied to the transmission electrodes (+ transmission a1, ⁇ transmission b1,).
  • the detection electrodes (a1, b1,...) Alternately output a high-frequency signal (Asin ⁇ t) (A phase) and an inverted high-frequency signal ( ⁇ Asin ⁇ t) (/ A phase).
  • the electrode cycle in which the relay electrode is arranged is different from the electrode cycle in which the detection electrode and the transmission electrode are arranged, so that the detection is performed between adjacent detection electrodes.
  • a phase difference occurs in the detection signal.
  • the electrode period of the detection electrode and the transmission electrode is adjusted with respect to the electrode period of the relay electrode so that a phase difference of 90 ° is generated between the adjacent detection signals.
  • the detection electrodes (a2, b2,%) Output detection signals in the order of A phase (Asin ⁇ t), B phase (Acos ⁇ t), / A phase ( ⁇ Asin ⁇ t), and / B phase ( ⁇ Acos ⁇ t). .
  • the high-frequency signal applied to the transmission electrode is transmitted to the detection electrode via the relay electrode, and an output signal is obtained from the detection signal detected by the detection electrode.
  • the capacitance between the electrodes formed on the stator and the rotor changes according to the rotation of the rotor, and the amplitude of the output signal changes due to the change. Since the stator and the rotor are in close contact with each other, the capacitance between the electrodes is considered to substantially correspond to the area (opposite area) of the surfaces of the transmission electrode and the detection electrode perpendicular to the surface of the relay electrode. That is, the change in the amplitude of the output signal corresponds to the change in the facing area due to the rotation of the rotor. Therefore, the change in the facing area due to the rotation of the rotor is important for deriving the waveform of the output signal.
  • FIG. 7 is a connection diagram of the rotary electrostatic encoder 70 according to the second embodiment of the present invention.
  • the electrostatic encoder 70 shown in FIG. 7 shows an embodiment in which the stator 71 has an 8-pole detection electrode and an 8-pole transmission electrode, and the rotor 72 has a 10-pole relay electrode.
  • the electrostatic encoder 70 is arranged so that the electrode surfaces formed on the stator 71 and the rotor 72 are opposed to each other, and the rotor 72 is rotatably coupled to the central shaft 73.
  • the detection electrodes 74a to 74h and the transmission electrodes 75a to 75h are arranged in a radial shape from the central axis 76 of the stator 71.
  • the detection electrodes 74a to 74h and the transmission electrodes 75a to 75h are alternately arranged at equal intervals in the circumferential direction of the stator 41.
  • the relay electrodes 77a to 77j are arranged radially from the central axis 73 of the rotor 72 at equal intervals.
  • the high-frequency signal (Vsin ⁇ t) 78a is connected to the transmission electrodes 75a, 75c, 75e, and 75g (wiring is not shown). Further, a high frequency signal ( ⁇ Vsin ⁇ t) 78b obtained by inverting the phase of the high frequency signal 78a is connected to the transmission electrodes 75b, 75d, 75f, and 75h.
  • V represents voltage
  • ⁇ angular velocity
  • t time.
  • the detection electrodes 74a and 74e (A phase) are coupled to the non-inverting input of the operational amplifier circuit 79a, and the detection electrodes 74c and 74g (/ A phase) are coupled to the inverting input of the operational amplifier circuit 79a.
  • the detection electrodes 74b and 74f (B phase) are coupled to the non-inverting input of the operational amplifier circuit 79b, and the detection electrodes 74d and 74h (/ B phase) are coupled to the inverted input of the operational amplifier circuit 79b.
  • the operational amplifier circuits 79a and 79b When the rotor 72 of the electrostatic encoder 70 arranged as described above rotates around the central axis 73, the operational amplifier circuits 79a and 79b output the amplitude-modulated output signals Va and Vb. These output signals Va and Vb are obtained from signals in which the high-frequency signal 48 a and the inverted high-frequency signal 48 b are transmitted through the capacitance formed between the electrode on the stator 71 and the electrode on the rotor 72. Signal. Therefore, how the opposing area between the transmission electrode and the relay electrode and the opposing area between the relay electrode and the detection electrode change due to the rotation of the rotor will be examined below.
  • FIG. 8 is a diagram showing a facing relationship between the relay electrodes 77a to 77j, the detection electrodes 74a to 74h, and the transmission electrodes 75a to 75h when the rotor 72 rotates.
  • the detection electrode, the transmission electrode, and the relay electrode are circumferentially arranged on the stator and the rotor, but FIG. 8 is drawn on a straight line in order to clarify the opposing relationship.
  • the reference point (FIG. 6) of the rotor 72 rotates from the reference position (0 °) of the stator, the rotor 72 is 9 °, 18 °, 27 °, 36 °,..., 351 °, 360.
  • the respective positions of the relay electrodes 77a to 77j when rotated are illustrated.
  • FIG. 9 is a waveform diagram showing changes in the facing area when the rotor 72 rotates. With reference to FIG. 8, the change of the opposing area between a transmission electrode and a relay electrode is demonstrated.
  • FIG. 9 (1) shows a change in the facing area between the transmission electrode 75a and the relay electrode.
  • the transmission electrode 75a is partially connected to the relay electrode 77a (of the transmission electrode 75a). Opposite half).
  • the opposing relationship between the transmission electrode 75a and the relay electrode 77a disappears, and the opposing area becomes zero.
  • the rotation angle of the rotor 72 exceeds 31.5 °, the relay electrode 77j starts to face the transmission electrode 75a.
  • the rotation angle of the rotor 72 reaches 36 °, the facing relationship between the transmission electrode 75a and the relay electrode 77j is the same as the facing relationship between the transmission electrode 75a and the relay electrode 77a when the rotation angle is 0 °. become.
  • FIG. 9A the same waveform is repeated in the facing area between the transmission electrode 75a and the relay electrodes (77j, 77i,). As shown in FIG.
  • FIG. 9 (2) shows a change in the facing area between the transmission electrode 75c (75g) and the relay electrode.
  • FIG. 9 (3) shows a change in the facing area between the transmission electrode 75b (75f) and the relay electrode.
  • FIG. 9 (4) shows a change in the facing area between the transmission electrode 75d (75h) and the relay electrode. From the above, as shown by the waveforms in FIGS. 9 (1) to 9 (4), the change in the facing area with respect to the relay electrode as seen from the transmission electrode when the rotor rotates is shown. Next, the change in the area facing the relay electrode as viewed from the detection electrode will be discussed.
  • a change in the facing area between the detection electrode 74a and the relay electrode facing the transmission electrode 75a to which the high-frequency signal (Vsin ⁇ t) is applied is obtained.
  • the relay electrode facing the transmission electrode 75a is the relay electrode 77a. Therefore, a change in the facing area between the relay electrode 77a and the detection electrode 74a is obtained.
  • the facing area shows the maximum at a rotation angle of 0 °.
  • the relay electrode 77a moves to the right in FIG. 8, so that the facing area between the relay electrode 77a and the detection electrode 74a starts to decrease.
  • the rotation angle of the rotor 72 reaches 9 °, the facing relationship between the relay electrode 77a and the detection electrode 74a disappears, and the facing area becomes zero. Thereafter, there is no state in which the relay electrode facing the transmission electrode 75a faces the detection electrode 74a, and the facing area is maintained at zero.
  • the relay electrode 77j starts to face the transmission electrode 75a.
  • the relay electrode 77j is opposed to the entire surface of the detection electrode 74a at a rotation angle of 31.5 °, the facing area between the relay electrode 77j and the detection electrode 74a immediately exhibits the maximum value.
  • the maximum facing area is maintained until the rotor 72 reaches a rotation angle of 36 °.
  • the detection electrode 74a has a facing relationship with the subsequent relay electrodes (77i, 77h,...), And the facing area between them is determined by the relay electrode.
  • the same change as the change in the facing area between 77a and the detection electrode 74a is repeated. As shown in FIG.
  • the detection electrode 75e and the relay electrode (77f, 77e, ..)) Is the same waveform as the waveform shown in FIG.
  • the detection electrode 74a has a facing relationship with the subsequent relay electrodes (77i, 77h,...), And the facing area between them is determined by the relay electrode.
  • the same change as the change in the facing area between 77j and the detection electrode 74a is repeated.
  • the opposing relationship between the detection electrode 74a and the relay electrode 77j is the same as the opposing relationship between the detection electrode 74e and the relay electrode 77e.
  • the change in area is the same waveform as that shown in FIG.
  • the change in the facing area between the detection electrode 74a in FIG. 9 (5) and the relay electrode facing the transmission electrode 75a to which a high-frequency signal is applied is shown in FIG. 9 (6), and the detection electrode 74a in FIG.
  • the change of the facing area between the relay electrode facing the transmitting electrode 75h to which the inverted high frequency signal is applied is shown.
  • the change in the facing area between the detection electrode 74b and the relay electrode facing the transmission electrode 75a to which the high-frequency signal is applied is shown in FIG. 9 (7), and the detection electrode 74b and the inverted high-frequency signal are given.
  • the change of the facing area between the relay electrode facing the transmission electrode 75b is shown in FIG.
  • FIG. 9 shows the change
  • FIG. 9 (10) shows the change in the facing area between the detection electrode 74c and the relay electrode facing the transmission electrode 75b to which the inverted high frequency signal is applied
  • FIG. 9 (11) shows the change in the facing area between the relay electrode facing the transmission electrode 75c to which the high-frequency signal is applied
  • FIG. 9 (11) shows the change in facing area between the 9 (12), respectively shown. Note that the change in the facing area between the detection electrodes 74f, 74g, and 74h and the relay electrode is the same as the waveforms shown in FIGS. 9 (7) to 9 (12).
  • the change in the facing area between the transmission electrode and the relay electrode and the change in the facing area between the relay electrode and the detection electrode were respectively shown. From these changes in the facing area, the change in the facing area between the transmission electrode and the detection electrode due to the rotation of the rotor is obtained, and the high frequency signal (inverted high frequency signal) supplied to the transmission electrode is detected by the rotation of the rotor.
  • the potential of the detection signal appearing on the detection electrode is the capacitance C1 between the transmission electrode and the relay electrode and the capacitance between the relay electrode and the detection electrode, where V is the potential applied to the transmission electrode. From the combined capacity of C2, V ⁇ C1 ⁇ C2 / (C1 + C2) is obtained.
  • the (C1 + C2) term shows a nearly constant signal waveform
  • the potential of the detection signal is almost the same regardless of whether the value of C1 ⁇ C2 or the value of C1 ⁇ C2 / (C1 + C2) is used as the combined capacitance. Since the signal waveform of the shape is shown, the facing area between the transmitting electrode and the detecting electrode is the facing area between the transmitting electrode and the detecting electrode from the simplicity of the calculation. Calculated by multiplying the area.
  • the detection electrode 74a receives a high frequency signal supplied to the transmission electrode 75a and transmitted via the relay electrode, and receives an inverted high frequency signal supplied to the transmission electrode 75h and transmitted via the relay electrode. . That is, the change in the facing area with respect to the transmission electrode 75a and the transmission electrode 75h viewed from the detection electrode 74a corresponds to the change in the detection signal (A phase) detected by the detection electrode 74a.
  • the area facing the transmission electrode 75a viewed from the detection electrode 74a is transmitted to the area (FIG. 8 (1)) between the transmission electrode 75a and the relay electrodes (77a, 77j,...) Facing the transmission electrode 75a. This corresponds to a value (first value) obtained by multiplying the facing area (FIG.
  • the facing area with respect to the transmitting electrode 75h viewed from the detection electrode 74a is the facing area (FIG. 9 (4)) between the transmitting electrode 75h and the relay electrodes (77j, 77i,...) Facing the transmitting electrode 75h.
  • the area facing the transmission electrode 75a and the transmission electrode 75h viewed from the detection electrode 74a is a value obtained by subtracting the second value from the first value in consideration of the supply of the inverted high-frequency signal to the transmission electrode 75h.
  • the change shows the waveform drawn in FIG. 9 (13) according to the rotation of the rotor.
  • the detection electrode 74b receives the high-frequency signal supplied to the transmission electrode 75a and transmitted via the relay electrode, and is supplied to the transmission electrode 75b and transmitted via the relay electrode.
  • the inverted high frequency signal is received. That is, the change in the facing area of the transmission electrode 75a and the transmission electrode 75b as viewed from the detection electrode 74b corresponds to the change in the detection signal (B phase) detected by the detection electrode 74b.
  • the facing area to the transmitting electrode 75a viewed from the detection electrode 74b is transmitted to the facing area (FIG. 9 (1)) between the transmitting electrode 75a and the relay electrodes (77a, 77j,...) Facing the transmitting electrode 75a.
  • the facing area with respect to the transmission electrode 75b viewed from the detection electrode 74b is the facing area (FIG. 9 (3)) between the transmission electrode 75b and the relay electrodes (77c, 77b,...) Facing the transmission electrode 75b.
  • the area facing the transmission electrode 75a and the transmission electrode 75b viewed from the detection electrode 74b is a value obtained by subtracting the fourth value from the third value in consideration of the supply of the inverted high-frequency signal to the transmission electrode 75b.
  • the change shows the waveform drawn in FIG. 9 (14) according to the rotation of the rotor.
  • the change in the facing area with respect to the transmission electrode 75b and the transmission electrode 75c as viewed from the detection electrode 74c corresponds to the change in the detection signal (/ A phase) detected by the detection electrode 74c.
  • the facing area to the transmitting electrode 75c as viewed from the detection electrode 74c is transmitted to the facing area (FIG. 9 (2)) between the transmitting electrode 75c and the relay electrodes (77d, 77c,...) Facing the transmitting electrode 75c.
  • the facing area with respect to the transmitting electrode 75b as viewed from the detection electrode 74c is the facing area (FIG. 9 (3)) between the transmitting electrode 75b and the relay electrodes (77c, 77b,...) Facing the transmitting electrode 75b.
  • the change shows the waveform drawn in FIG. 9 (15) according to the rotation of the rotor.
  • the change in the area facing the transmission electrode 75c and the transmission electrode 75d viewed from the detection electrode 74d corresponds to the change in the detection signal (/ B phase) detected by the detection electrode 74d.
  • the area facing the transmission electrode 75c viewed from the detection electrode 74d is transmitted to the area (FIG. 9 (2)) between the transmission electrode 75c and the relay electrodes (77d, 77c,...) Facing the transmission electrode 75c.
  • the facing area of the detection electrode 74d with respect to the transmission electrode 75d is the facing area (FIG. 9 (4)) between the transmission electrode 75d and the relay electrodes (77e, 77d,...) Facing the transmission electrode 75d.
  • the change shows the waveform drawn in FIG. 9 (16) according to the rotation of the rotor.
  • FIGS. 9 (13) to 9 (16) show the rotors for the transmission electrode for transmitting the harmonic signal and the transmission electrode for transmitting the inverted harmonic signal viewed from the detection electrodes 74a, 74b, 74c, and 74d.
  • the change of the opposing area by rotation is shown, respectively.
  • the waveform of the detection signal detected by the detection electrodes 74a, 74b, 74c, and 74d corresponds to the waveform of the change in the facing area.
  • the positional relationship of the detection electrodes 74e, 74f, 74g, and 74h with respect to the transmission electrodes 75e, 75f, 75g, and 75h is the same positional relationship as the detection electrodes 74a, 74b, 74c, and 74d, and thus the detection electrodes 74e, 74f, and 74g. , 74h, the change in the facing area due to the rotation of the rotor with respect to the transmission electrode that transmits the harmonic signal and the transmission electrode that transmits the inverted harmonic signal is the same as that of the detection electrodes 74a, 74b, 74c, and 74d.
  • the detection electrodes 74e, 74f, 74g, and 74h are coupled to the detection electrodes 74a, 74b, 74c, and 74d, respectively, and are coupled to the inputs of the operational amplifiers 79a and 79b.
  • the differential output of the triangular wave shown in FIG. 9 (17) is obtained. Since the phase of the A phase waveform and the / A phase waveform are inverted by 180 °, a difference between these two waveforms can be obtained to obtain a sinusoidal waveform having a larger amplitude (B phase waveform). The same applies to the / B phase waveform). Further, if the difference between the B-phase waveform shown in FIG. 9 (14) and the / B-phase waveform shown in FIG. 9 (16) is taken, a triangular wave differential output shown in FIG. 9 (18) is obtained. The triangular wave shown in FIG.
  • the harmonic signal and the inverted harmonic signal applied to the transmission electrode of the stator 71 are subjected to the amplitude modulation of the differential output shown in FIGS. 9 (17) and (18) by the rotation of the rotor 72.
  • the output signals Va and Vb output from the operational amplifiers 79a and 79b are not signals subjected to the amplitude modulation of the triangular wave shown in FIGS. 9 (17) and (18), but are shown in FIG.
  • the signals V1 and V2 subjected to such sinusoidal amplitude modulation are shown.
  • the capacitance between the electrodes is not limited to the area where the electrodes face each other (opposite to the right angle direction), but is also formed in the diagonal direction according to the distance between the electrodes, so it is narrow.
  • the actual change in capacitance between the electrodes is close to a sine wave rather than a triangular wave. Therefore, the voltages of the output signals Va and Vb output from the operational amplifiers 79a and 79b also show signal waveforms that have undergone sinusoidal amplitude modulation.
  • Output signals Va and Vb output from the operational amplifiers 79a and 79b are demodulated by a demodulator (not shown), and the demodulator outputs modulated signals V1 and V2 shown in FIG. Since the modulation signals V1 and V2 have a relative phase difference of 90 °, a known resolver digital (RD) conversion process is applied to the modulation signal V1 and the modulation signal V2 so that the rotation angle of the rotor 72 is increased. Can be sought. Since the rotor 72 is provided with the 10-pole relay electrodes 77a to 77j, when the rotor 72 makes one rotation (360 °), as shown in FIGS. 9 (17) and 9 (18), the electrostatic encoder 71 Outputs a sine wave of 10 cycles.
  • RD resolver digital
  • the electrostatic encoder includes a stator in which transmission electrodes and detection electrodes are alternately arranged in the rotation direction, and a rotation arranged in the vicinity of the stator.
  • the rotation angle of the rotor can be obtained from a sinusoidal modulation signal having a phase difference of 90 ° output by the rotation of the rotor.
  • a detection signal indicating a phase difference of 90 ° in electrical angle from the detection electrode is generated.
  • the pitch (mechanical angle) of adjacent detection electrodes In order for the pitch (mechanical angle) of adjacent detection electrodes to shift by 0.25 pitch of the relay electrode (corresponding to an electrical angle phase difference of 90 ° in electrical angle), there is a non-zero natural number n that satisfies the following equation (1). do it.
  • X / 4n 1 ⁇ 0.25 (1) That is, if n satisfying Expression (1) exists, a detection signal having an electrical angle phase difference of 90 ° between adjacent detection electrodes is detected.
  • FIG. 11 is a table showing combinations of transmission electrodes, detection electrodes, and relay electrodes when the number of relay electrodes X is 2 to 50, satisfying Expression (2).
  • FIG. 12 shows an electrostatic encoder 120 according to the third embodiment.
  • the electrostatic encoder 120 arranges electrodes on two layers of an outer layer and an inner layer in the circumferential direction of the stator and the rotor. That is, in the stator 120, four-pole transmission electrodes and four-pole detection electrodes are arranged at equal intervals on each of the belt-like outer layer and inner layer surfaces.
  • the rotor 122 arrange
  • the electrostatic encoder 120 shown in FIG. 12 is fixed in which detection electrodes 124a to 124d and transmission electrodes 125a to 125d are alternately arranged on the outer layer, and detection electrodes 124e to 124h and transmission electrodes 125e to 125h are alternately arranged on the inner layer. And a rotor 122 in which relay electrodes 127a to 127h having four poles are arranged on the outer layer and the inner layer, respectively.
  • the detection electrodes 124a to 124d and transmission electrodes 125a to 125d arranged on the outer layer of the stator 121 and the detection electrodes 124e to 124h and transmission electrodes 125e to 125h arranged on the inner layer are shifted from each other by 22.5 ° in rotation angle. Yes.
  • the outer layer forms a system (A phase system) that leads the detection signals of the A phase and the / A phase
  • the inner layer has the B phase and the / B phase.
  • a system (B-phase system) for guiding the detection signal is formed.
  • the A-phase and / A-phase detection signals and the B-phase and / B-phase detection signals are input to the differential operational amplifiers 129a and 129b, respectively.
  • the operational amplifiers 129a and 129b perform amplitude modulation as the rotor 122 rotates.
  • Output signals Va and Vb are output.
  • the output signals Va and Vb are demodulated to output modulated signals V1 and V2, which have a phase difference of 90 ° from each other. From these modulation signals V1, V2, the rotation angle of the rotor 122 is obtained.
  • FIG. 13A shows the rotor 122 between the detection electrodes 124a to 124d and transmission electrodes 125a to 125d arranged in the outer layer of the stator 121 and the relay electrodes 127a to 127d arranged in the outer layer of the rotor 122.
  • FIG. 13B is a waveform diagram showing a change in the facing area between the electrodes due to the rotation of the rotor 122 and a change in the differential output (A phase system) based on the change in the facing area.
  • the transmission electrode and detection electrode on the stator and the relay electrode on the rotor are circumferentially arranged on the rotor and the stator, but FIG. 13A is for clarifying the facing relationship. Draw on a straight line.
  • the relay electrode 127d starts a counter relationship with the transmission electrode 125a, and the counter area with respect to the transmission electrode 125a is completely opposite at a rotation angle of 90 °.
  • the same waveform is repeated in the facing area between the transmission electrode 125a and the relay electrode.
  • the opposing relationship of the transmission electrodes 125b, 125c, and 125d to the relay electrodes 127b, 127c, and 127d is the same as the opposing relationship of the transmission electrode 125a to the relay electrode 127a.
  • the change in the facing area between the transmission electrodes 125b, 125c, 125d and the relay electrode is the same as the waveforms shown in FIGS. 12 (b), (1), and (2).
  • the change in the facing area between the relay electrode and the detection electrode facing the transmission electrode is examined.
  • the relay electrode facing the transmission electrode 125a is the relay electrode 127a. Therefore, since the detection electrode 124a receives the high frequency signal from the transmission electrode 125a via the relay electrode 127a, the change in the facing area between the relay electrode 127a and the detection electrode 124a is obtained.
  • the rotation angle of the rotor 122 is 0 °, the entire surface of the detection electrode 124a is opposed to the relay electrode 127a. Therefore, as shown in FIGS.
  • the facing area shows the maximum at a rotation angle of 0 °.
  • the relay electrode 127a moves to the right in FIG. 13A, and the facing area between the relay electrode 127a and the detection electrode 124a starts to decrease.
  • the rotation angle of the rotor 122 reaches 22.5 °, the facing relationship between the relay electrode 127a and the detection electrode 124a disappears, and the facing area becomes zero. Thereafter, there is no state in which the relay electrode facing the transmission electrode 125a faces the detection electrode 124a, and the facing area is maintained at zero.
  • the relay electrode 127d starts to face the transmission electrode 125a.
  • the facing area between the relay electrode 127d and the detection electrode 124a immediately exhibits the maximum value.
  • the maximum facing area is maintained until the rotor 122 has a rotation angle of 90 °.
  • the detection electrode 124a has a facing relationship with the subsequent relay electrodes (127c, 127b,...), And the facing area between them is as follows. The same change as the change in the facing area between the relay electrode 127a and the detection electrode 124a is repeated. As shown in FIG.
  • FIGS. 13B and 13B show the facing area between the relay electrode facing the transmitting electrode 125b and the detecting electrode 124c.
  • the change and the change in the facing area between the relay electrode and the detection electrode 124a facing the transmission electrode 125d are shown.
  • 12 (b) and 12 (5) the change in the facing area between the relay electrode and the detection electrode 124b facing the transmission electrode 125a, and the relay electrode and the detection electrode facing the transmission electrode 125c are shown.
  • the change of the facing area between 124d is shown. Further, in FIGS.
  • the change in the facing area between the transmission electrode and the relay electrode and the change in the facing area between the relay electrode and the detection electrode were respectively shown. Based on the change in the facing area, the change in the facing area with respect to the transmission electrode due to the rotation of the rotor as viewed from the detection electrode arranged in the outer layer will be examined.
  • the detection electrode 124a has a harmonic signal (Vsin ⁇ t) transmitted from the transmission electrode 125a via the relay electrode, and an inverted harmonic signal ( ⁇ Vsin ⁇ t) transmitted from the transmission electrode 125d via the relay electrode.
  • the harmonic signal received by the detection electrode 124a depends on the capacitance between the transmission electrode 125a and the relay electrode opposed to the transmission electrode 125a and the capacitance between the relay electrode and the detection electrode 124a. Receives amplitude modulation.
  • the inverted harmonic signal received by the detection electrode 124a has a capacitance between the transmission electrode 125d and the relay electrode opposed to the transmission electrode 125d and a capacitance between the relay electrode and the detection electrode 124a.
  • the detection signal received by the detection electrode 124a is the opposing area between the transmission electrode 125a and the relay electrode during the period in which the detection electrode 124a receives the harmonic signal.
  • FIG. 13 (b) (1) is amplitude-modulated by a value obtained by multiplying the facing area (FIG. 13 (b) (3)) between the relay electrode and the detection electrode 124a that opposes the transmission electrode 125a.
  • the opposing electrode between the transmission electrode 125d and the relay electrode (FIGS.
  • the detection electrode 124a has a relay electrode and the detection electrode 124a opposed to the transmission electrode 125d. Amplitude modulation is performed by a value obtained by multiplying the facing area (FIGS. 13 (b) and (4)). That is, the detection signal detected by the detection electrode 124a is subjected to the amplitude modulation of the triangular wave shown in FIGS. Since the detection electrode 124c generates the same signal as the detection electrode 124a, the detection electrode 124a and the detection electrode 124c are combined and input to the differential operational amplifier 129a as an A-phase detection signal.
  • the / A phase detection signal detected by the detection electrode 124b is subjected to the amplitude modulation of the triangular wave shown in FIGS. Since the triangular wave shown in FIGS. 13 (b) and (8) is equal to the triangular wave obtained by inverting the triangular wave shown in FIGS. 13 (b) and (7), the / A phase detection signal is used to obtain a larger output signal Va.
  • the differential operational amplifier 129a performs differential amplification with the A-phase detection signal.
  • the change in the facing area between the detection electrodes 124e to 124h and the transmission electrodes 125e to 124h arranged in the inner layer of the stator 120 and the relay electrodes 127e to 127h arranged in the inner layer of the rotor 122 is changed to the outer layer. It is calculated
  • 14A shows the relative positional relationship between the electrodes arranged in the inner layer due to the rotation of the rotor
  • FIG. 14B shows the facing area between the electrodes arranged in the inner layer due to the rotation of the rotor.
  • the waveform diagram showing the change of the differential output (B phase system) based on the change of this and the change of the opposing area is shown.
  • FIGS. 14 (b) and (1) show changes in the facing area between the transmission electrode 125e (transmission electrode 125g) and the relay electrode
  • FIGS. 14 (b) and (2) show the transmission electrode 125f (transmission electrode 125h).
  • the change of the opposing area between relay electrodes is shown.
  • FIGS. 14B, 14B and 14B show changes in the facing area between the transmission electrode and the relay electrode facing the transmission electrode.
  • the detection signal detected by the detection electrode 124e is a signal in which the harmonic signal from the transmission electrode 125e and the inverted harmonic signal from the transmission electrode 125h are overlapped.
  • the harmonic signal is amplitude-modulated by the capacitance between the transmission electrode 125e and the relay electrode that opposes the transmission electrode 125e, and then amplitude-modulated by the capacitance between the relay electrode and the detection electrode 124e. The Therefore, the detection signal detected by the detection electrode 124e is transmitted between the relay electrode opposed to the transmission electrode 125e and the detection electrode 124e in the facing area (FIGS. 14B and 1) between the transmission electrode 125e and the relay electrode.
  • the amplitude modulation is performed by a value obtained by multiplying the facing area (FIGS. 14 (b) and (3)) between the transmitting electrode 125h and the facing area between the transmitting electrode 125h and the relay electrode facing the transmitting electrode 125h ( 14 (b) (2)) is amplitude-modulated by a value obtained by multiplying the opposing area (FIGS. 14 (b) (4)) between the relay electrode and the detection electrode 124e. That is, the change in the area facing the transmission electrodes 125e and 125h as seen from the detection electrode 124e becomes a triangular wave shown in FIGS. 14B and 14B, and as a result, the detection signal detected by the detection electrode 124e is as shown in FIG.
  • the capacitance between the electrodes is actually formed not only by the area where the electrodes face each other (opposite to the right angle direction), but also in the diagonal direction according to the distance between the electrodes.
  • the actual capacitance change between the electrodes is close to a sine wave rather than a triangular wave. Therefore, the voltages of the output signals Va and Vb output from the operational amplifiers 129a and 129b also show signal waveforms that have undergone sinusoidal amplitude modulation.
  • the output signals Va and Vb output from the operational amplifiers 129a and 129b are demodulated by a demodulator (not shown), and the demodulator outputs modulated signals V1 and V2 shown in FIG. Since the modulation signals V1 and V2 have a relative phase difference of 90 °, a known resolver digital (RD) conversion process is applied to the modulation signals V1 and V2 to obtain the rotation angle of the rotor 122. Can do. Since the rotor 122 has four-pole relay electrodes 127a to 127d and 127e to 127h arranged on the outer layer and the inner layer, when the rotor 122 makes one rotation (360 °), as shown in FIGS. The electric encoder 121 outputs a four-cycle sine wave.
  • RD resolver digital
  • the electrostatic encoder includes a stator in which the transmission electrodes and the detection electrodes are alternately arranged in the rotation direction, and a rotation arranged in the vicinity of the stator.
  • the rotation angle of the rotor can be obtained from a sinusoidal modulation signal having a phase difference of 90 ° output by the rotation of the rotor.
  • the stator of the electrostatic encoder since the stator of the electrostatic encoder according to the present invention alternately arranges the transmission electrode and the detection electrode in the rotation direction, the detection detected by the detection electrode by the rotation of the rotor where the relay electrode is arranged.
  • a sinusoidal modulation signal having a phase difference can be obtained from the signal.
  • the rotation angle of the rotor can be obtained from a sine wave modulation signal having a phase difference.
  • the electrostatic encoder of the above-described embodiment includes a stator and a rotor. However, if there are two elements without preparing the stator and the rotor, the rotation on one element is possible.
  • transmission electrodes and detection electrodes are alternately arranged in the direction and a relay electrode is arranged on the other element, and the relative rotation angle between the two elements may be obtained.
  • the transmission electrode, the detection electrode, and the relay electrode can be arranged on a straight line, and the amount of movement in the linear direction can be obtained.

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Abstract

　固定子（４１）及び回転子（４２）に配置される電極間の静電容量の変化に基づいて、回転子の回転角を高い精度で検出する静電エンコーダ（４０）を提供する。本発明に係る静電エンコーダは、固定子（４１）に配置される検出電極（４４ａ～４４ｄ）及び送信電極（４５ａ～４５ｄ）を円周方向に交互に配置する。送信電極及び検出電極が交互に配置されることにより、隣接する検出電極から、回転子（４２）の回転に基づいて振幅変調され、９０°の位相差を有する検出信号（Ａ相，Ｂ相）が出力される。これらの９０°の位相差を有する検出信号を復調し、変調信号（Ｖ１，Ｖ２）を生成する。これらの変調信号にレゾルバデジタル（ＲＤ）変換処理を適用して、回転子の回転角が求められる。送信電極及び検出電極を交互に配置するので、変調信号の変位の偏りを抑えると共に、検出電極の数を低減することができ、静電エンコーダの小型化が達成できる。

Description

静電エンコーダ
　本発明は、静電エンコーダに関し、さらに詳しくは、静電エンコーダの固定子及び回転子に形成された電極の配置に関する。
　図１に示されるように、静電エンコーダ１０は、固定子１１上に送信電極１２と検出電極１３を、またそれらの電極に対向する位置に配置される移動子１４上に中継電極１５を有する。高周波信号１６が送信電極１２に印加されると、高周波信号１６は、送信電極１２と中継電極１５との間に形成される静電容量Ｃｔｃ及び中継電極１５と検出電極１３との間に形成される静電容量Ｃｃｓを介して検出電極１３に伝達される。静電容量Ｃｔｃ及び静電容量Ｃｃｓは、移動子１４の移動による送信電極１２、中継電極１５、及び検出電極１３の対向関係により変化するため、検出電極１３に現れる高周波信号を信号処理回路１７で処理して、移動子１４の位置を検出することができる。静電エンコーダを用いて、移動子の位置を検出する原理は、以下のとおりである。
　図２を参照して、静電エンコーダ１０の送信電極１２に高周波信号１６が印加される。高周波信号１６は、送信電極１２と中継電極１５との間に形成される静電容量Ｃｔｃにより中継電極１５に静電誘導による電位を生成させ、さらにその誘導電位は、中継電極１５と検出電極１３との間に形成される静電容量Ｃｃｓにより検出電極１３に検出信号１８を生成させる。送信電極１２と中継電極１５との間の静電容量Ｃｔｃは固定され、変化がないと仮定すると、移動子１４の移動により静電容量Ｃｃｓが変化し、検出信号１８は、高周波信号２１を振幅変調した波形となる。信号処理回路１７は、この振幅変調した信号成分を検出することにより、移動子の位置を算出することができる。
　上述した静電エンコーダによる位置検出の基本原理に基づいて、米国特許第４，４２９，３０７号（特許文献１）は、送信要素５６，５８、受信要素６０、及び導電要素５０，５２を円板状の固定ディスク４８及び移動ディスク４６上にそれぞれ配置した静電エンコーダを開示する（特許文献１のＦＩＧ．７及びＦＩＧ．８参照）。図３に前記米国特許のＦＩＧ．８に描かれた円板状の固定ディスク４８を示す。前記米国特許に開示された静電エンコーダでは、固定ディスク４８の送信要素５６，５８から送信された送信信号（Ａｓｉｎωｔ，－Ａｓｉｎωｔ）は、導電要素５０，５２で中継され、受信要素６０で検出される。移動ディスク４６が回転することで、導電要素５０，５２と受信要素６０との間の静電容量は、変化する。この容量の変化が電位の変化として検出され、２つの互いに９０°の位相差を有する正弦波状に変調された出力信号を得ることができる。これらの出力信号の包絡線（振幅変調）成分から移動ディスク４６の回転変位量を検出することができる。
米国特許第４，４２９，３０７号明細書
　図３に示す従来の静電エンコーダでは、送信要素５６，５８と受信要素６０の形状が異なるため、送信要素５６，５８と導電要素５０，５２との間の静電エンコーダの動作上好ましくない寄生容量、あるいは導電要素５０，５２と受信要素６０との間の寄生容量の大きさが送信要素及び受信要素毎に異なる。その結果、受信要素６０からの出力信号の振幅変調の電圧が正負のいずれかに偏るという課題があった。特に、移動ディスク４６及び固定ディスク４８の間隔が広くなると、出力信号における振幅変調の電圧の偏りが増加する。また、受信要素６０の数が多いため、固定ディスク４８を小型化にすることが構造上難しいという課題があった。
　本発明は、第１及び第２絶縁部材の相対向する表面上に配置される電極により形成される静電容量を用いて絶縁部材間の測定方向の変位を計測する静電エンコーダに関わり、第１絶縁部材に予め定める第１電極周期で測定方向に２又はそれ以上の中継電極が配置され、かつ第２絶縁部材に第１電極周期とは異なる予め定める第２電極周期で測定方向に送信電極及び検出電極が交互に配置されることを特徴とする。
　上述した課題を解決するために、本発明は、送信電極及び検出電極を測定方向に交互に配置する電極配置を採用する結果、全ての電極の形状が等しくなるため、出力信号の振幅変調の電圧が正負のいずれかに偏るという課題を低減することができるとともに、第１及び第２絶縁部材間の間隔の変動に対して、出力信号における振幅変調の電圧変動の偏りをさらに低減することが可能となる。さらに、検出電極の数を低減することで、放射状に配置した電極の数を低減することができ、静電エンコーダの小型化に寄与することができる。
静電エンコーダの基本原理を説明する図である。 図１に示される構成の静電エンコーダの動作を説明するための図である。 従来の静電エンコーダの電極配置の一例を示す図である。 本発明の第１の実施例に係る静電エンコーダの基本原理を説明する図である。 図４に示される静電エンコーダの固定子の電極と回転子の電極との間に形成される静電容量の関係を示す図である。 電極の配置と検出信号との関係を説明するための図を示す。 本発明の第２の実施例に係る静電エンコーダの結線図を示す。 回転子の回転による中継電極と送信電極及び検出電極との対向関係を示す図である。 回転子の回転による対向面積の変化を示す波形図である。 回転子の回転に応答して出力される変調信号を示すグラフである。 中継電極の電極数がＸ（２から５０）の場合の送信電極、検出電極、及び、中継電極の電極数の組み合わせを示す表である。 本発明に係る第３の実施例に係る静電エンコーダの結線図を示す。 内層に配置された電極間の相対的な位置関係、及び、回転子の回転による対向面積の変化に基づく差動出力（Ａ相系統）の変化を表す波形図を示す。 外層に配置された電極間の相対的な位置関係、及び、回転子の回転による対向面積の変化に基づく差動出力（Ｂ相系統）の変化を表す波形図を示す。系統）の変化を表す波形図を示す。 回転子の回転に応答して出力される変調信号を示すグラフである。
　図４は、本発明の第１の実施例に係る回転型静電エンコーダ４０の出力信号を得る基本原理を説明する図である。静電エンコーダ４０は、固定子４１と回転子４２上に形成された電極面を対向して配置され、回転子４２は中心軸４３に回転可能に結合される。固定子４１は、検出電極４４ａ～４４ｄ、及び、送信電極４５ａ～４５ｄを中心軸４６から放射状の形状で配置する。検出電極４４ａ～４４ｄと送信電極４５ａ～４５ｄは、固定子４１の円周方向に交互にかつ等間隔に配置される。回転子４２は、中継電極４７ａ～４７ｅを中心軸４３から放射状の形状で、かつ等間隔に配置する。固定子４１及び回転子４２は、例えば直径４０ミリメートル、厚さ２ミリメートルのガラスエポキシ基材のプリント基板で作成され、その上に銅箔の電極パターンがエッチングにより形成されが、他の材料あるいは他の方法で形成されてもよい（以下述べる他の実施例も同様である）。固定子４１及び回転子４２は、電極面が約０．１ミリメートルの間隙で対向するように配置される。以上のように、図４に示される静電エンコーダ４０は、４極の検出電極及び４極の送信電極を配置する固定子４１、及び、５極の中継電極を配置する回転子４２からなる実施例である。
　高周波信号（Ｖｓｉｎωｔ）４８ａは、送信電極４５ａ，４５ｃに、また高周波信号４８ａの位相を反転させた高周波信号（－Ｖｓｉｎωｔ）４８ｂは、送信電極４５ｂ，４５ｄに与えられる。ここで、Ｖは電圧、ωは角速度、ｔは時間をそれぞれ表す。検出電極４４ａ，４４ｃは、差動演算増幅回路４９ａの非反転入力及び反転入力にそれぞれ結合され、また検出電極４４ｂ，４４ｄは、差動演算増幅回路４９ｂの非反転入力及び反転入力にそれぞれ結合される。
　上述のように配置された静電エンコーダ４０の回転子４２が中心軸４３を中心に回転すると、演算増幅回路４９ａは、検出電極４４ａで検出されたＡ相の検出信号と検出電極４４ｃで検出された／Ａ相の検出信号との差分を取り、振幅変調された出力信号Ｖａを出力する。また、演算増幅回路４９ｂは、検出電極４４ｂで検出されたＢ相の検出信号と検出電極４４ｄで検出された／Ｂ相の検出信号との差分を取り、振幅変調された出力信号Ｖｂを出力する。これらの出力信号Ｖａ，Ｖｂは、高周波信号４８ａ，４８ｂが固定子４１上の電極と回転子４２上の電極との間に形成された静電容量を介して伝達された信号から得られた信号であり、回転子４２の回転により生じる静電容量の変化に基づいて振幅変調されている。高周波信号４８ａ，４８ｂがその静電容量を経由して演算増幅回路４９ａに伝達する経路を図５に模式的に示す。
　図５は、回転子４２の基準点（図４）が固定子４１の基準位置（０°）から回転角θ１だけ回転するときに、検出電極４４ａ，４４ｃが中継電極４７ａ～４７ｅを介して送信電極４５ａ～４５ｄと形成する静電容量を説明するための図である。固定子４１及び回転子４２上の電極は円周状に配置されているが、図５は、電極間に形成された静電容量を説明するために、送信電極、検出電極、及び、中継電極を便宜的に直線状に描く。
　図５に示される電極の位置関係では、送信電極４５ｄは、中継電極４７ｅと対向し、それらの間に静電容量Ｃ１を形成する。また、送信電極４５ａは、中継電極４７ａと対向し、それらの間に静電容量Ｃ４を形成する。さらに、検出電極４４ａは、中継電極４７ｅ及び中継電極４７ａとの間にそれぞれ静電容量Ｃ２，Ｃ３を形成する。送信電極４５ｂ，４５ｃは、中継電極４７ｃとそれぞれ静電容量Ｃ５，Ｃ７を形成する。また、検出電極４４ｃは、中継電極４７ｃと静電容量Ｃ６を形成する。
　図５に示される静電容量の分布状態において、Ａ相に関する検出信号に関して、送信電極４５ａに印加された高周波信号（Ｖｓｉｎωｔ）４８ａは、静電容量Ｃ４を介して中継電極４７ａに高周波信号を誘導し、その誘導された高周波信号は、さらに静電容量Ｃ３を経由して検出電極４４ａに伝達される。また、送信電極４５ｄに印加された反転高周波信号（－Ｖｓｉｎωｔ）４８ｂは、静電容量Ｃ１を介して中継電極４７ｅに高周波信号を誘導し、その誘導された高周波信号は、さらに静電容量Ｃ２を経由して検出電極４４ａに伝達される。／Ａ相に関する検出信号に関して、送信電極４５ｂに印加された反転高周波信号４８ｂは、静電容量Ｃ５を介して中継電極４７ｃに高周波信号を誘導し、その誘導された高周波信号は、さらに静電容量Ｃ６を経由して検出電極４４ｃに伝達される。また、送信電極４５ｃに印加された高周波信号４８ａは、静電容量Ｃ７を介して中継電極４７ｃに高周波信号を誘導し、その誘導された高周波信号は、さらに静電容量Ｃ６を経由して検出電極４４ｃに伝達される。なお、Ｂ相及び／Ｂ相に関する検出信号（図４）に関しても、上述と同様に、電極間に分布する静電容量を経由して高周波信号が検出電極に伝達される。
　上述した電極間の静電容量を経由して、検出電極４４ａ及び検出電極４４ｃに伝達される高周波信号は、演算増幅回路４９ａの非反転入力及び反転入力に印加され、それらの入力信号に対する差動増幅演算を実行することにより、出力信号Ｖａが得られる。図５は、Ａ系統（Ａ相，／Ａ相の検出信号を導く系統）の静電容量の分布を示すが、Ｂ系統（Ｂ相，／Ｂ相の検出信号を導く系統）の静電容量の分布は示されていない。しかしながら、Ａ系統と同様の回路によりＢ系統からの出力信号Ｖｂを得ることができる。出力信号Ｖａ，Ｖｂを復調することにより、出力信号Ｖａ，Ｖｂの振幅変調成分である変調信号Ｖ１，Ｖ２が得られる。変調信号Ｖ２は、変調信号Ｖ１に対して９０°の位相差を有するため、変調信号Ｖ１及び出力電圧Ｖ２に対して周知のレゾルバデジタル（ＲＤ）変換処理を適用して、回転子４２の回転角を求めることができる。
　図４に示される固定子４１及び回転子４２に配置された検出電極４４ａ～４４ｄから９０°の位相差を有する検出信号が出力される原理について説明する。図６（１）は、中継電極、検出電極、及び、送信電極を同じ電極周期（同じ電極数）で配置する構成を示す。図６（１）に示される配置では、送信電極（＋送信ａ１，－送信ｂ１，・・・）に高周波信号（Ａｓｉｎωｔ）及び反転高周波信号（－Ａｓｉｎωｔ）が交互に与えられる。その結果、検出電極（ａ１，ｂ１，・・・）は、高周波信号（Ａｓｉｎωｔ）（Ａ相）と、反転高周波信号（－Ａｓｉｎωｔ）（／Ａ相）を交互に出力する。これに対して、図６（２）に示される配置は、中継電極を配置する電極周期を検出電極及び送信電極を配置する電極周期と異ならせているので、隣接する検出電極間で検出される検出信号に位相差が生じる。隣接検出信号間に９０°の位相差が生じるように、中継電極の電極周期に対する検出電極及び送信電極の電極周期を調整する。その結果、検出電極（ａ２，ｂ２，・・・）は、Ａ相（Ａｓｉｎωｔ）、Ｂ相（Ａｃｏｓωｔ）、／Ａ相（－Ａｓｉｎωｔ）、／Ｂ相（－Ａｃｏｓωｔ）の順に検出信号を出力する。
　前述のように、送信電極に印加された高周波信号は、中継電極を経由して検出電極に伝達され、その検出電極で検出された検出信号から出力信号が求められる。固定子及び回転子に形成された電極間の静電容量は、回転子の回転に応じて変化し、その変化により出力信号の振幅が変化する。固定子及び回転子は密接しているので、電極間の静電容量は、中継電極の表面から直角方向の送信電極及び検出電極の表面の面積（対向面積）にほぼ対応すると考えられる。すなわち、出力信号の振幅の変化は、回転子の回転による対向面積の変化に対応する。従って、回転子の回転による対向面積の変化は、出力信号の波形を導出するために重要となる。
　図７は、本発明の第２の実施例に係る回転型静電エンコーダ７０の結線図を示す。図７に示される静電エンコーダ７０は、固定子７１が８極の検出電極及び８極の送信電極を、また回転子７２が１０極の中継電極を有する実施例を示す。静電エンコーダ７０は、固定子７１と回転子７２上に形成された電極面が対向して配置され、回転子７２は中心軸７３に回転可能に結合される。固定子７１は、検出電極７４ａ～７４ｈ、及び、送信電極７５ａ～７５ｈを固定子７１の中心軸７６から放射状の形状で配置する。検出電極７４ａ～７４ｈと送信電極７５ａ～７５ｈは、固定子４１の円周方向に交互に等間隔で配置される。回転子７２は、中継電極７７ａ～７７ｊを回転子７２の中心軸７３から放射状の形状でかつ等間隔で配置する。高周波信号（Ｖｓｉｎωｔ）７８ａは、送信電極７５ａ，７５ｃ，７５ｅ，７５ｇに接続される（配線は図示せず）。また、高周波信号７８ａの位相を反転させた高周波信号（－Ｖｓｉｎωｔ）７８ｂは、送信電極７５ｂ，７５ｄ，７５ｆ，７５ｈに接続される。ここで、Ｖは電圧、ωは角速度、ｔは時間をそれぞれ表す。検出電極７４ａ，７４ｅ（Ａ相）は、演算増幅回路７９ａの非反転入力に、検出電極７４ｃ，７４ｇ（／Ａ相）は、演算増幅回路７９ａの反転入力にそれぞれ結合される。また、検出電極７４ｂ，７４ｆ（Ｂ相）は、演算増幅回路７９ｂの非反転入力に、検出電極７４ｄ，７４ｈ（／Ｂ相）は、演算増幅回路７９ｂの反転入力にそれぞれ結合される。
　上述のように配置された静電エンコーダ７０の回転子７２が中心軸７３を中心に回転すると、演算増幅回路７９ａ，７９ｂは、振幅変調された出力信号Ｖａ，Ｖｂを出力する。これらの出力信号Ｖａ，Ｖｂは、高周波信号４８ａ及び反転高周波信号４８ｂが固定子７１上の電極と回転子７２上の電極との間に形成された静電容量を介して伝達された信号から得られた信号である。そこで、送信電極と中継電極との間の対向面積、及び、中継電極と検出電極との間の対向面積が回転子の回転によりどのように変化するかを、以下検討する。
　図８は、回転子７２が回転するときの中継電極７７ａ～７７ｊと検出電極７４ａ～７４ｈ及び送信電極７５ａ～７５ｈとの対向関係を示す図である。検出電極、送信電極、及び、中継電極は、固定子及び回転子上を円周状に配置されるが、図８は、対向関係を明確にするために直線上に描く。回転子７２の基準点（図６）が固定子の基準位置（０°）から回転すると想定し、回転子７２が９°，１８°，２７°，３６°，・・・，３５１°，３６０°回転するときの中継電極７７ａ～７７ｊのそれぞれの位置を図示する。
　図９は、回転子７２が回転するときの対向面積の変化を示す波形図である。図８を参照して、送信電極と中継電極との間の対向面積の変化を説明する。まず、図９（１）は、送信電極７５ａと中継電極との間の対向面積の変化を示す。回転子７２の基準点が固定子７１の０°の位置にある場合（回転角θ＝０°）、図７を参照すれば、送信電極７５ａは中継電極７７ａと部分的に（送信電極７５ａの半分と）対向する。回転子７２の回転が進行すると、中継電極７７ａは、送信電極７５ａに対する対向面積を増加させ、回転角が０°と９°の中間（回転角θ＝４．５°）で、送信電極７５ａの全面が中継電極７７ａと対向する。この時点で対向面積は最大となり、回転子７２が１８°と２７°の中間の回転角（回転角θ＝２２．５°）になるまで、最大の対向面積が維持される。回転子７２が回転角２２．５°を越えると、中継電極７７ａとの対向面積は減少に転じ、回転子７２の回転角が２７°と３６°の中間（回転角θ＝３１．５°）で、送信電極７５ａと中継電極７７ａとの間の対向関係はなくなり、対向面積はゼロとなる。回転子７２の回転角が３１．５°を越えると、中継電極７７ｊが送信電極７５ａと対向関係を開始する。回転子７２の回転角が３６°に達すると、送信電極７５ａと中継電極７７ｊとの間の対向関係は、回転角が０°における送信電極７５ａと中継電極７７ａとの間の対向関係と同じ関係になる。その後、図９（１）に示されるように、送信電極７５ａと中継電極（７７ｊ，７７ｉ，・・・）との間の対向面積は、同じ波形が繰り返される。なお、図８に示されるように、送信電極７５ｅの中継電極７５ｆに対する対抗関係は、送信電極７５ａの中継電極７７ａに対する対抗関係と同じ関係であるので、送信電極７５ｅと中継電極との間の対向面積の変化は、図９（１）に示される波形と同じ波形である。
　上述と同じ手順に従って、他の送信電極と中継電極との間の対向面積の変化を得る。図９（２）は、送信電極７５ｃ（７５ｇ）と中継電極との間の対向面積の変化を示す。また、図９（３）は、送信電極７５ｂ（７５ｆ）と中継電極との間の対向面積の変化を示す。さらに、図９（４）は、送信電極７５ｄ（７５ｈ）と中継電極との間の対向面積の変化を示す。以上により、図９（１）～（４）の波形が示すように、回転子が回転するときの送信電極からみた中継電極に対する対向面積の変化が示された。次に、検出電極からみた中継電極に対する対向面積の変化について検討する。
　まず、検出電極７４ａと、高周波信号（Ｖｓｉｎωｔ）が与えられる送信電極７５ａに対向する中継電極との間の対向面積の変化を求める。図８に示されるように、回転子７２の回転角が０°のとき、送信電極７５ａに対向する中継電極は、中継電極７７ａである。従って、中継電極７７ａと検出電極７４ａとの間の対向面積の変化を求める。図８に示されるように、回転子７２の回転角が０°のとき、検出電極７４ａの全面が中継電極７７ａと対向関係にある。従って、図９（５）に示されるように、対向面積は回転角０°で最大を示す。回転子７２の回転が進行すると、中継電極７７ａは図８において右へ移動するため、中継電極７７ａと検出電極７４ａとの間の対向面積は減少に転じる。回転子７２の回転角が９°に達すると、中継電極７７ａと検出電極７４ａとの間の対向関係はなくなり、対向面積はゼロとなる。その後、送信電極７５ａに対向する中継電極が検出電極７４ａに対向する状態はなく、対向面積はゼロを維持する。回転子７２が２７°と３６°の中間の回転角（回転角θ＝３１．５°）に達すると、中継電極７７ｊが送信電極７５ａと対向関係を開始する。その結果、中継電極７７ｊは回転角３１．５°で検出電極７４ａの全面と対向しているので、中継電極７７ｊと検出電極７４ａとの間の対向面積は一気に最大値を示すことになる。そして、回転子７２が回転角３６°に達するまで、最大の対向面積が維持される。その後、図９（５）に示されるように、検出電極７４ａは、後続する中継電極（７７ｉ，７７ｈ，・・・）との間で対向関係を持ち、それらの間の対向面積は、中継電極７７ａと検出電極７４ａとの間の対向面積の変化と同じ変化を繰り返す。なお、図７に示されるように、検出電極７４ｅの中継電極７７ｆに対する対抗関係は、検出電極７４ａの中継電極７７ａに対する対抗関係と同じ関係であるので、検出電極７５ｅと中継電極（７７ｆ，７７ｅ，・・・）との間の対向面積の変化は、図９（５）に示される波形と同じ波形である。
　次に、検出電極７４ａと、反転高周波信号（－Ｖｓｉｎωｔ）が与えられる送信電極７５ｈに対向する中継電極との間の対向面積の変化を求める。図８に示されるように、回転子７２の回転角が０°のとき、反転高周波信号を供給する送信電極７５ｈに対向する中継電極は、中継電極７７ｊである。従って、中継電極７７ｊと検出電極７４ａとの間の対向面積の変化を求める。回転子７２の回転角が０°のとき、検出電極７４ａは中継電極７７ｊと対向していないので、図９（６）に示されるように、回転角０°のとき、中継電極７７ｊに対する対向面積は０を示し、回転角が９°に達するまで、その対向面積はゼロを維持する。回転角が９°を越えると、中継電極７７ｊと検出電極７４ａとの間の対向面積は増加を開始し、回転角１８°で検出電極７４ａの全面が中継電極７７ｊと対向し、対向面積は最大となる。その後、回転子７２が１８°と２７°の中間の回転角（回転角θ＝２２．５°）に達するまで、最大の対向面積が維持される。回転角が２２．５°を過ぎると、送信電極７５ｈと中継電極７７ｊとの間の対向関係がなくなるので、検出電極７４ａと中継電極７７ｊとの間の対向面積は一気にゼロと扱われる。そして、回転子７２が回転角３６°になるまで、ゼロの対向面積が維持される。その後、図９（６）に示されるように、検出電極７４ａは、後続する中継電極（７７ｉ，７７ｈ，・・・）との間で対向関係を持ち、それらの間の対向面積は、中継電極７７ｊと検出電極７４ａとの間の対向面積の変化と同じ変化を繰り返す。なお、図８に示されるように、検出電極７４ａの中継電極７７ｊに対する対抗関係は、検出電極７４ｅの中継電極７７ｅに対する対抗関係と同じ関係であるので、検出電極７４ｅと中継電極との間の対向面積の変化は、図９（６）に示される波形と同じ波形である。
　上述したように、図９（５）に検出電極７４ａと、高周波信号が与えられる送信電極７５ａに対向する中継電極との間の対向面積の変化が、また図９（６）に検出電極７４ａと、反転高周波信号が与えられる送信電極７５ｈに対向する中継電極との間の対向面積の変化がそれぞれ示された。同様の手法により、検出電極７４ｂと、高周波信号が与えられる送信電極７５ａに対向する中継電極との間の対向面積の変化が図９（７）に、検出電極７４ｂと、反転高周波信号が与えられる送信電極７５ｂに対向する中継電極との間の対向面積の変化が図９（８）に、また検出電極７４ｃと、高周波信号が与えられる送信電極７５ｃに対向する中継電極との間の対向面積の変化が図９（９）に、検出電極７４ｃと、反転高周波信号が与えられる送信電極７５ｂに対向する中継電極との間の対向面積の変化が図９（１０）に、さらに検出電極７４ｄと、高周波信号が与えられる送信電極７５ｃに対向する中継電極との間の対向面積の変化が図９（１１）に、検出電極７４ｄと、反転高周波信号が与えられる送信電極７５ｄに対向する中継電極との間の対向面積の変化が図９（１２）に，それぞれ示される。なお、検出電極７４ｆ，７４ｇ，７４ｈと中継電極との間の対向面積の変化は、図９（７）～図９（１２）に示される波形と同様である。
　以上により、送信電極と中継電極との間の対向面積の変化、及び、中継電極と検出電極との間の対向面積の変化がそれぞれ示された。これらの対向面積の変化から、回転子の回転による送信電極と検出電極との間の対向面積の変化を求め、送信電極に供給された高周波信号（反転高周波信号）が回転子の回転により検出電極にどのように現れるかを検討する。検出電極に現れる検出信号の電位は、送信電極に印加される電位をＶとすると、送信電極と中継電極との間の静電容量Ｃ１、及び、中継電極と検出電極との間の静電容量Ｃ２の合成容量から、Ｖ・Ｃ１・Ｃ２／（Ｃ１＋Ｃ２）で求められる。しかしながら、（Ｃ１＋Ｃ２）項は一定に近い信号波形を示すため、検出信号の電位は、合成容量としてＣ１・Ｃ２の値を用いても、Ｃ１・Ｃ２／（Ｃ１＋Ｃ２）の値を用いてもほぼ同じ形状の信号波形を示すので、以下送信電極と検出電極との間の対向面積は、計算の簡略さから、送信電極と中継電極との間の対向面積に中継電極と検出電極との間の対向面積を乗じて求められる。
　検出電極７４ａは、送信電極７５ａに供給され、中継電極を経由して伝達される高周波信号を受信すると共に、送信電極７５ｈに供給され、中継電極を経由して伝達される反転高周波信号を受信する。すなわち、検出電極７４ａからみた送信電極７５ａ及び送信電極７５ｈに対する対向面積の変化は、検出電極７４ａで検出される検出信号（Ａ相）の変化に対応する。検出電極７４ａからみた送信電極７５ａに対する対向面積は、送信電極７５ａと送信電極７５ａに対向する中継電極（７７ａ，７７ｊ，・・・）との間の対向面積（図８（１））に、送信電極７５ａに対向する中継電極（７７ａ，７７ｊ，・・・）と検出電極７４ａとの間の対向面積（図９（５））を乗じた値（第１の値）に対応する。また、検出電極７４ａからみた送信電極７５ｈに対する対向面積は、送信電極７５ｈと送信電極７５ｈに対向する中継電極（７７ｊ，７７ｉ，・・・）との間の対向面積（図９（４））に、送信電極７５ｈに対向する中継電極（７７ｊ，７７ｉ，・・・）と検出電極７４ａとの間の対向面積（図９（６））を乗じた値（第２の値）に対応する。従って、検出電極７４ａからみた送信電極７５ａ及び送信電極７５ｈに対する対向面積は、送信電極７５ｈに反転高周波信号が供給されることを考慮すると、第１の値から第２の値を引いた値となり、その変化は回転子の回転に応じて図９（１３）に描かれる波形を示す。
　次に、上述と同様に、検出電極７４ｂは、送信電極７５ａに供給され、中継電極を経由して伝達される高周波信号を受信すると共に、送信電極７５ｂに供給され、中継電極を経由して伝達される反転高周波信号を受信する。すなわち、検出電極７４ｂからみた送信電極７５ａ及び送信電極７５ｂに対する対向面積の変化は、検出電極７４ｂで検出される検出信号（Ｂ相）の変化に対応する。検出電極７４ｂからみた送信電極７５ａに対する対向面積は、送信電極７５ａと送信電極７５ａに対向する中継電極（７７ａ，７７ｊ，・・・）との間の対向面積（図９（１））に、送信電極７５ａに対向する中継電極（７７ａ，７７ｊ，・・・）と検出電極７４ｂとの間の対向面積（図９（７））を乗じた値（第３の値）に対応する。また、検出電極７４ｂからみた送信電極７５ｂに対する対向面積は、送信電極７５ｂと送信電極７５ｂに対向する中継電極（７７ｃ，７７ｂ，・・・）との間の対向面積（図９（３））に、送信電極７５ｂに対向する中継電極（７７ｃ，７７ｂ，・・・）と検出電極７４ｂとの間の対向面積（図９（８））を乗じた値（第４の値）に対応する。従って、検出電極７４ｂからみた送信電極７５ａ及び送信電極７５ｂに対する対向面積は、送信電極７５ｂに反転高周波信号が供給されることを考慮すると、第３の値から第４の値を引いた値となり、その変化は回転子の回転に応じて図９（１４）に描かれる波形を示す。
　さらに、検出電極７４ｃからみた送信電極７５ｂ及び送信電極７５ｃに対する対向面積の変化は、検出電極７４ｃで検出される検出信号（／Ａ相）の変化に対応する。検出電極７４ｃからみた送信電極７５ｃに対する対向面積は、送信電極７５ｃと送信電極７５ｃに対向する中継電極（７７ｄ，７７ｃ，・・・）との間の対向面積（図９（２））に、送信電極７５ｃに対向する中継電極（７７ｄ，７７ｃ，・・・）と検出電極７４ｃとの間の対向面積（図９（９））を乗じた値（第５の値）に対応する。また、検出電極７４ｃからみた送信電極７５ｂに対する対向面積は、送信電極７５ｂと送信電極７５ｂに対向する中継電極（７７ｃ，７７ｂ，・・・）との間の対向面積（図９（３））に、送信電極７５ｂに対向する中継電極（７７ｃ，７７ｂ，・・・）と検出電極７４ｃとの間の対向面積（図９（１０））を乗じた値（第６の値）に対応する。従って、検出電極７４ｃからみた送信電極７５ｂ及び送信電極７５ｃに対する対向面積は、送信電極７５ｂに反転高周波信号が供給されることを考慮すると、第５の値から第６の値を引いた値となり、その変化は回転子の回転に応じて図９（１５）に描かれる波形を示す。
　さらに、検出電極７４ｄからみた送信電極７５ｃ及び送信電極７５ｄに対する対向面積の変化は、検出電極７４ｄで検出される検出信号（／Ｂ相）の変化に対応する。検出電極７４ｄからみた送信電極７５ｃに対する対向面積は、送信電極７５ｃと送信電極７５ｃに対向する中継電極（７７ｄ，７７ｃ，・・・）との間の対向面積（図９（２））に、送信電極７５ｃに対向する中継電極（７７ｄ，７７ｃ，・・・）と検出電極７４ｄとの間の対向面積（図９（１１））を乗じた値（第７の値）に対応する。また、検出電極７４ｄからみた送信電極７５ｄに対する対向面積は、送信電極７５ｄと送信電極７５ｄに対向する中継電極（７７ｅ，７７ｄ，・・・）との間の対向面積（図９（４））に、送信電極７５ｄに対向する中継電極（７７ｅ，７７ｄ，・・・）と検出電極７４ｄとの間の対向面積（図９（１２））を乗じた値（第８の値）に対応する。従って、検出電極７４ｄからみた送信電極７５ｃ及び送信電極７５ｄに対する対向面積は、送信電極７５ｄに反転高周波信号が供給されることを考慮すると、第７の値から第８の値を引いた値となり、その変化は回転子の回転に応じて図９（１６）に描かれる波形を示す。
　以上のように、図９（１３）～（１６）は、検出電極７４ａ，７４ｂ，７４ｃ，７４ｄからみた高調波信号を送信する送信電極及び反転高調波信号を送信する送信電極に対する、回転子の回転による対向面積の変化をそれぞれ示す。その結果、検出電極７４ａ，７４ｂ，７４ｃ，７４ｄで検出される検出信号の波形は、これらの対向面積の変化の波形に対応する。なお、検出電極７４ｅ，７４ｆ，７４ｇ，７４ｈの送信電極７５ｅ，７５ｆ，７５ｇ，７５ｈに対する位置関係は、検出電極７４ａ，７４ｂ，７４ｃ，７４ｄと同じ位置関係であるので、検出電極７４ｅ，７４ｆ，７４ｇ，７４ｈからみた高調波信号を送信する送信電極及び反転高調波信号を送信する送信電極に対する、回転子の回転による対向面積の変化は、検出電極７４ａ，７４ｂ，７４ｃ，７４ｄと同じ変化である。従って、検出電極７４ｅ，７４ｆ，７４ｇ，７４ｈは、検出電極７４ａ，７４ｂ，７４ｃ，７４ｄにそれぞれ結合され、演算増幅器７９ａ，７９ｂの入力に結合される。
　図９（１３）に示されるＡ相の波形と図８（１５）に示される／Ａ相の波形の差分を取ると、図９（１７）に示す三角波の差動出力となる。Ａ相の波形と／Ａ相の波形は、位相が１８０°反転しているので、これら２つの波形の差分を取ることにより、振幅のより大きな正弦波状の波形を得ることができる（Ｂ相波形、／Ｂ相波形についても同様）。また、図９（１４）に示されるＢ相の波形と図９（１６）に示される／Ｂ相の波形の差分を取ると、図９（１８）に示す三角波の差動出力となる。図９（１７）に示す三角波は、図９（１８）に示す三角波に対し９０°の位相差を有する。従って、固定子７１の送信電極に印加された高調波信号及び反転高調波信号は、回転子７２の回転により、図９（１７），（１８）に示される差動出力の振幅変調を受ける。しかしながら、実際には、演算増幅器７９ａ，７９ｂから出力される出力信号Ｖａ，Ｖｂは、図９（１７），（１８）に示される三角波の振幅変調を受けた信号ではなく、図１０に示されるような正弦波の振幅変調を受けた信号Ｖ１，Ｖ２を示す。電極間の静電容量は、実際には電極が正対（直角方向に対抗）する面積だけで形成されるのではなく、斜め方向にも、電極間の距離に応じて形成されるため、狭い電極間の間隔を有する回転子が移動するとき、電極間の実際の静電容量の変化は、三角波ではなく、正弦波に近くなる。従って、演算増幅器７９ａ，７９ｂから出力される出力信号Ｖａ，Ｖｂの電圧も正弦波の振幅変調を受けた信号波形を示す。
　演算増幅器７９ａ，７９ｂから出力される出力信号Ｖａ，Ｖｂは、図示しない復調器により復調され、その復調器は、図１０に示される変調信号Ｖ１，Ｖ２を出力する。変調信号Ｖ１，Ｖ２は、相対的に９０°の位相差を有するため、変調信号Ｖ１及び変調信号Ｖ２に対して周知のレゾルバデジタル（ＲＤ）変換処理を適用して、回転子７２の回転角を求めることができる。回転子７２が１０極の中継電極７７ａ～７７ｊを配置しているので、回転子７２が１回転（３６０°）すると、図９（１７），（１８）に示されるように、静電エンコーダ７１は、１０周期の正弦波を出力する。このように、本発明に係る静電エンコーダは、図７に示されるように、送信電極と検出電極を回転方向に交互に配置する固定子、及び、その固定子に近接して配置された回転子からなり、その回転子の回転角は、その回転子の回転により出力される９０°の位相差を有する正弦波の変調信号から求めることができる。
  ここで、回転子にＸ個の中継電極を配置し、固定子にそれぞれ４ｎ個の送信電極と検出電極を交互に配置する場合、検出電極から電気角で９０°の位相差を示す検出信号を検出するための電極配置の条件を考察する。隣り合う検出電極のピッチ（機械角）が中継電極の０．２５ピッチ（電気角で９０°の電気角位相差に相当）ずれるためには、次式（１）を満たす０でない自然数ｎが存在すればよい。
　　　　Ｘ／４ｎ＝１±０．２５　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１）
すなわち、式（１）を満たすｎが存在すれば、隣り合う検出電極間で９０°の電気角位相差を有する検出信号が検出される。式（１）をさらに一般化して、固定子に配置される検出電極を回転方向に４ｎ個のグループに分け、１グループの検出電極数をｍ個とする場合（全検出電極数は４ｎｍ）、隣り合うグループのｍ個離れた検出電極間で中継電極の０．２５ピッチ（電気角で９０°の位相差に相当）ずれるためには、次式（２）を満たす０でない自然数ｎ，ｍが存在すればよい。
　　　　Ｘ／４ｎ＝ｍ±０．２５　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（２）
すなわち、式（２）を満たすｎ，ｍが存在すれば、ｍ個離れた検出電極間で９０°の電気角位相差を有する検出信号が検出される。
　図１１は、式（２）を満たす、中継電極の電極数Ｘが２から５０の場合の送信電極，検出電極，中継電極の組み合わせを示す表である。例えば、中継電極の電極数Ｘが５の場合、ｎ＝１，ｍ＝１で式（２）を満たし、図４に示すような４極の送信電極、４極の検出電極、及び、５極の中継電極からなる静電エンコーダを実現することができる。また中継電極の電極数Ｘが１０の場合、ｎ＝２，ｍ＝１で式（２）を満たし、図７に示すような８極の送信電極、８極の検出電極、及び、１０極の中継電極からなる静電エンコーダを実現することができる。　
　上述した静電エンコーダは、固定子及び回転子の円周方向に１層の電極を配置するが、これらの電極を中心から外周に向かって２層に配置する固定子及び回転子であってもよい。図１２は、第３の実施例に係る静電エンコーダ１２０を示す。静電エンコーダ１２０は、固定子及び回転子の円周方向の外層及び内層の２層に電極を配置する。すなわち、固定子１２０は、４極の送信電極及び４極の検出電極を帯状の外層及び内層面のそれぞれに等間隔で配置する。また、回転子１２２は、４極の中継電極を帯状の外層及び内層面のそれぞれに等間隔で配置する。
　図１２に示される静電エンコーダ１２０は、外層に検出電極１２４ａ～１２４ｄ及び送信電極１２５ａ～１２５ｄを交互に配置し、かつ内層に検出電極１２４ｅ～１２４ｈ及び送信電極１２５ｅ～１２５ｈを交互に配置する固定子１２１、及び、外層及び内層にそれぞれ４極の中継電極１２７ａ～１２７ｈを配置する回転子１２２を具備する。固定子１２１の外層に配置される検出電極１２４ａ～１２４ｄ及び送信電極１２５ａ～１２５ｄと内層に配置される検出電極１２４ｅ～１２４ｈ及び送信電極１２５ｅ～１２５ｈは、相互に回転角で２２．５°ずれている。その結果、図６（１）の検出原理で説明されたとおり、外層がＡ相及び／Ａ相の検出信号を導く系統（Ａ相系統）を形成すると共に、内層がＢ相及び／Ｂ相の検出信号を導く系統（Ｂ相系統）を形成する。Ａ相及び／Ａ相の検出信号及びＢ相及び／Ｂ相の検出信号は、差動演算増幅器１２９ａ，１２９ｂにそれぞれ入力され、演算増幅器１２９ａ，１２９ｂは、回転子１２２の回転に伴って振幅変調される出力信号Ｖａ，Ｖｂを出力する。出力信号Ｖａ，Ｖｂは復調されて、変調信号Ｖ１，Ｖ２を出力し、それらは相互に９０°の位相差を有する。これらの変調信号Ｖ１，Ｖ２から、回転子１２２の回転角が求められる。
　次に、図１２に示される静電エンコーダ１２０が相互に９０°の位相差を有する変調信号Ｖ１，Ｖ２を出力することを以下検討する。図１３（ａ）は、固定子１２１の外層に配置された検出電極１２４ａ～１２４ｄ及び送信電極１２５ａ～１２５ｄと回転子１２２の外層に配置された中継電極１２７ａ～１２７ｄとの間の、回転子１２２の回転による相対的な位置関係を示す。図１３（ｂ）は、回転子１２２の回転による電極間の対向面積の変化、及び、その対向面積の変化に基づく差動出力（Ａ相系統）の変化を表す波形図を示す。固定子上の送信電極及び検出電極、及び、回転子上の中継電極は、回転子及び固定子上を円周状に配置されるが、図１３（ａ）は、対向関係を明確にするために直線上に描く。
　まず、固定子１２０の外層に配置された検出電極１２４ａ～１２４ｄ及び送信電極１２５ａ～１２５ｄと回転子１２２の外層に配置された中継電極１２７ａ～１２７ｄとの間の対向面積の変化について検討する。図１３（ａ）及び図１３（ｂ）（１）を参照して、例えば、回転子１２２が回転角０°であるとき、送信電極１２５ａは、中継電極１２７ａと完全に対向し（最大の対向面積）、その状態を回転角４５°まで継続する。その後、中継電極１２７ａに対する対向面積は減少し、回転角６７．５°でゼロに達する。回転角６７．５°で中継電極１２７ａに対する対向面積がゼロに達すると同時に、中継電極１２７ｄは、送信電極１２５ａと対向関係を開始し、送信電極１２５ａに対する対向面積は回転角９０°で完全に対向する。その後、図１３（ｂ）（１）に示されるように、送信電極１２５ａと中継電極との間の対向面積は、同じ波形が繰り返される。なお、図１３（ａ）に示されるように、送信電極１２５ｂ，１２５ｃ，１２５ｄの中継電極１２７ｂ，１２７ｃ，１２７ｄに対する対抗関係は、送信電極１２５ａの中継電極１２７ａに対する対抗関係とそれぞれ同じ関係であるので、送信電極１２５ｂ，１２５ｃ，１２５ｄと中継電極との間の対向面積の変化は、図１２（ｂ）（１），（２）に示される波形と同じ波形となる。
　次に、送信電極に対向する中継電極と検出電極との間の対向面積の変化を検討する。図１３（ａ）に示されるように、回転子１２２の回転角が０°のとき、送信電極１２５ａに対向する中継電極は、中継電極１２７ａである。従って、検出電極１２４ａは中継電極１２７ａを介して送信電極１２５ａからの高周波信号を受信するので、中継電極１２７ａと検出電極１２４ａとの間の対向面積の変化を求める。図１３（ａ）に示されるように、回転子１２２の回転角が０°のとき、検出電極１２４ａの全面が中継電極１２７ａと対向関係にある。従って、図１３（ｂ）（３）に示されるように、対向面積は回転角０°で最大を示す。回転子１２２の回転が進行すると、中継電極１２７ａは図１３（ａ）において右へ移動するため、中継電極１２７ａと検出電極１２４ａとの間の対向面積は減少に転じる。回転子１２２の回転角が２２．５°に達すると、中継電極１２７ａと検出電極１２４ａとの間の対向関係はなくなり、対向面積はゼロとなる。その後、送信電極１２５ａに対向する中継電極が検出電極１２４ａに対向する状態はなく、対向面積はゼロを維持する。回転子１２２が回転角６７．５°に達すると、中継電極１２７ｄが送信電極１２５ａと対向関係を開始する。回転角６７．５°で中継電極１２７ｄは検出電極１２４ａの全面と対向しているので、中継電極１２７ｄと検出電極１２４ａとの間の対向面積は一気に最大値を示すことになる。そして、回転子１２２が回転角９０°になるまで、最大の対向面積が維持される。その後、図１３（ｂ）（３）に示されるように、検出電極１２４ａは、後続する中継電極（１２７ｃ，１２７ｂ，・・・）との間で対向関係を持ち、それらの間の対向面積は、中継電極１２７ａと検出電極１２４ａとの間の対向面積の変化と同じ変化を繰り返す。なお、図１３（ａ）に示されるように、検出電極１２４ｃの中継電極１２７ｃに対する対抗関係は、検出電極１２４ａの中継電極１２７ａに対する対抗関係と同じ関係であるので、検出電極１２５ｃと中継電極（１２７ｃ，１２７ｂ，・・・）との間の対向面積の変化は、図１３（ｂ）（３）に示される波形と同じ波形である。
　上述と同様の手順に従って他の電極間の対向面積の変化を検討すると、図１３（ｂ）（４）に、送信電極１２５ｂに対抗している中継電極と検出電極１２４ｃとの間の対向面積の変化、及び、送信電極１２５ｄに対抗している中継電極と検出電極１２４ａとの間の対向面積の変化が示される。また、図１２（ｂ）（５）に、送信電極１２５ａに対抗している中継電極と検出電極１２４ｂとの間の対向面積の変化、及び、送信電極１２５ｃに対抗している中継電極と検出電極１２４ｄとの間の対向面積の変化が示される。さらに、図１２（ｂ）（６）に、送信電極１２５ｂに対抗している中継電極と検出電極１２４ｂとの間の対向面積の変化、及び、送信電極１２５ｄに対抗している中継電極と検出電極１２４ｄとの間の対向面積の変化が示される。
　以上により、送信電極と中継電極との間の対向面積の変化、及び、中継電極と検出電極との間の対向面積の変化がそれぞれ示された。これらの対向面積の変化から、外層に配置された検出電極からみた、回転子の回転による送信電極に対する対向面積の変化を検討する。
　まず、検出電極１２４ａは、送信電極１２５ａから中継電極を経由して伝送される高調波信号（Ｖｓｉｎωｔ）、及び、送信電極１２５ｄから中継電極を経由して伝送される反転高調波信号（－Ｖｓｉｎωｔ）を受信する。検出電極１２４ａで受信する高調波信号は、送信電極１２５ａとその送信電極１２５ａに対抗する中継電極との間の静電容量及びその中継電極と検出電極１２４ａとの間の静電容量に応じて、振幅変調を受ける。また、検出電極１２４ａで受信する反転高調波信号は、送信電極１２５ｄとその送信電極１２５ｄに対抗する中継電極との間の静電容量及びその中継電極と検出電極１２４ａとの間の静電容量に応じて、振幅変調を受ける。従って、この静電容量は対向面積に対応すると考えられるから、検出電極１２４ａで受信する検出信号は、検出電極１２４ａが高調波信号を受信する期間、送信電極１２５ａと中継電極との間の対向面積（図１３（ｂ）（１））に、送信電極１２５ａに対抗する中継電極と検出電極１２４ａとの間の対向面積（図１３（ｂ）（３））を乗じた値で振幅変調され、また、検出電極１２４ａが反転高調波信号を受信する期間、送信電極１２５ｄと中継電極との間の対向面積（図１３（ｂ）（２））に、送信電極１２５ｄに対抗する中継電極と検出電極１２４ａとの間の対向面積（図１３（ｂ）（４））を乗じた値で振幅変調される。すなわち、検出電極１２４ａで検出される検出信号は、図１３（ｂ）（７）で示される三角波の振幅変調を受ける。なお、検出電極１２４ｃは、検出電極１２４ａと同じ信号を生成するので、検出電極１２４ａと検出電極１２４ｃは結合され、Ａ相の検出信号として差動演算増幅器１２９ａに入力される。
　上述と同様に、検出電極１２４ｂで検出される／Ａ相の検出信号は、図１３（ｂ）（８）で示される三角波の振幅変調を受ける。図１３（ｂ）（８）で示される三角波は、図１３（ｂ）（７）で示される三角波を反転した三角波に等しいので、／Ａ相の検出信号は、より大きな出力信号Ｖａを得るため、差動演算増幅器１２９ａでＡ相の検出信号と差動増幅される。
　次に、固定子１２０の内層に配置された検出電極１２４ｅ～１２４ｈ及び送信電極１２５ｅ～１２４ｈと回転子１２２の内層に配置された中継電極１２７ｅ～１２７ｈとの間の対向面積の変化は、外層に配置された電極間の対向面積の変化と同様の手法により求められる。図１４（ａ）は、内層に配置された電極間の、回転子の回転による相対的な位置関係を、図１４（ｂ）は、回転子の回転による内層に配置された電極間の対向面積の変化、及び、その対向面積の変化に基づく差動出力（Ｂ相系統）の変化を表す波形図を示す。図１４（ｂ）（１）は、送信電極１２５ｅ（送信電極１２５ｇ）と中継電極との間の対向面積の変化を、図１４（ｂ）（２）は、送信電極１２５ｆ（送信電極１２５ｈ）と中継電極との間の対向面積の変化を示す。また、図１４（ｂ）（３）～（６）は、送信電極とその送信電極と対抗している中継電極との間の対向面積の変化を示す。
　さらに、検出電極ａが検出する検出信号と同様に、検出電極１２４ｅで検出する検出信号は、送信電極１２５ｅからの高調波信号と送信電極１２５ｈからの反転高調波信号が重なった信号である。その高調波信号は、送信電極１２５ｅと送信電極１２５ｅに対抗する中継電極との間の静電容量により振幅変調され、次にその中継電極と検出電極１２４ｅとの間の静電容量により振幅変調される。従って、検出電極１２４ｅで検出する検出信号は、送信電極１２５ｅと中継電極との間の対向面積（図１４（ｂ）（１））に、送信電極１２５ｅに対抗する中継電極と検出電極１２４ｅとの間の対向面積（図１４（ｂ）（３））を乗じた値で振幅変調され、また、反転高調波信号は、送信電極１２５ｈと送信電極１２５ｈに対抗する中継電極との間の対向面積（図１４（ｂ）（２））に、その中継電極と検出電極１２４ｅとの間の対向面積（図１４（ｂ）（４））を乗じた値で振幅変調される。すなわち、検出電極１２４ｅからみた送信電極１２５ｅ，１２５ｈに対する対向面積の変化は、図１４（ｂ）（７）で示される三角波となり、その結果検出電極１２４ｅで検出される検出信号は、図１４（ｂ）（７）で示される三角波の振幅変調を受ける。なお、検出電極１２４ｇは、検出電極１２４ａと同じ信号を生成するので、検出電極１２４ａと検出電極１２４ｇは結合され、Ｂ相の検出信号として差動演算増幅器１２９ｂに入力される。検出電極１２４ｆからみた送信電極１２５ｅ，１２５ｆに対する対向面積の変化も同様に、図１４（ｂ）（８）で示される三角波となり、その結果検出電極１２４ｆで検出される検出信号は、図１４（ｂ）（８）で示される三角波の振幅変調を受ける。なお、検出電極１２４ｈは、検出電極１２４ｆと同じ信号を生成するので、検出電極１２４ｅと検出電極１２４ｈは結合され、／Ｂ相の検出信号として差動演算増幅器１２９ｂに入力される。
　なお、電極間の静電容量は、実際には電極が正対（直角方向に対抗）する面積だけで形成されるのではなく、斜め方向にも、電極間の距離に応じて形成されるため、狭い電極間の間隔を有する回転子が移動するとき、電極間の実際の静電容量の変化は、三角波ではなく、正弦波に近くなる。従って、演算増幅器１２９ａ，１２９ｂから出力される出力信号Ｖａ，Ｖｂの電圧も正弦波の振幅変調を受けた信号波形を示す。
　演算増幅器１２９ａ，１２９ｂから出力される出力信号Ｖａ，Ｖｂは、図示しない復調器により復調され、その復調器は、図１５に示される変調信号Ｖ１，Ｖ２を出力する。変調信号Ｖ１，Ｖ２は、相対的に９０°の位相差を有するため、変調信号Ｖ１，Ｖ２に対して周知のレゾルバデジタル（ＲＤ）変換処理を適用して、回転子１２２の回転角を求めることができる。回転子１２２が外層及び内層に４極の中継電極１２７ａ～１２７ｄ，１２７ｅ～１２７ｈを配置しているので、回転子１２２が１回転（３６０°）すると、図１３，１４に示されるように、静電エンコーダ１２１は、４周期の正弦波を出力する。このように、本発明に係る静電エンコーダは、図１２に示されるように、送信電極と検出電極を回転方向に交互に配置する固定子、及び、その固定子に近接して配置される回転子からなり、その回転子の回転角は、その回転子の回転により出力される９０°の位相差を有する正弦波の変調信号から求めることができる。
　以上の説明により、本発明にかかる静電エンコーダの固定子は、送信電極と検出電極を回転方向に交互に配置するため、中継電極を配置する回転子の回転により、検出電極で検出される検出信号から位相差を有する正弦波の変調信号を得ることができる。位相差を有する正弦波の変調信号から回転子の回転角を求めることができる。また、上述する実施例の静電エンコーダは、固定子及び回転子からなっているが、敢えて固定子及び回転子を用意しなくても、２つの要素があれば、その一方の要素上の回転方向に交互に送信電極と検出電極を配置し、他方の要素上に中継電極を配置する構造を形成して、その２つの要素の相対的な回転角を求めるようにしてもよい。さらに、送信電極、検出電極、及び中継電極を直線上に配置して、直線方向の移動量を求めることもできる。
４０，７０，１２０　静電エンコーダ
４１，７１，１２１　固定子
４２，７２，１２２　回転子
４４ａ～４４ｄ，７４ａ～７４ｈ，１２４ａ～１２４ｈ　検出電極
４５ａ～４５ｄ，７５ａ～７５ｈ，１２５ａ～１２５ｈ　送信電極
４７ａ～４７ｅ，７７ａ～７７ｊ，１２７ａ～１２７ｈ　中継電極
４８ａ，７８ａ，１２８ａ　高周波信号
４８ｂ，７８ｂ，１２８ｂ　反転高周波信号
４９，７９ａ～７９ｂ，１２９ａ～１２９ｂ　差動演算増幅器
Ｖａ，Ｖｂ　出力信号
Ｖ１，Ｖ２　変調信号

Claims (12)

  1. 　第１及び第２絶縁部材の相対向する表面上に配置される電極により形成される静電容量を用いて、前記第１絶縁部材の測定方向の変位を計測する静電エンコーダにおいて、前記電極は、
    　前記第１絶縁部材に予め定める第１電極周期で前記測定方向に等間隔で配置される複数の中継電極と、
    　前記第２絶縁部材に予め定める第２電極周期で前記測定方向に等間隔で配置される複数の送信電極及び検出電極であって、前記複数の送信電極及び前記検出電極は、前記測定方向に交互に配置される、複数の送信電極及び検出電極と、
    　から構成されることを特徴とする静電エンコーダ。
  2. 　前記第１絶縁部材は円板状の固定子であり、かつ前記第２絶縁部材は円板状の回転子であることを特徴とする請求項１記載の静電エンコーダ。
  3. 　前記第２電極周期は、前記第１電極周期とは異なる予め定める電極周期に設定され、前記複数の送信電極に高周波信号及び前記高周波信号を反転した反転高周波信号を前記円周方向に交互に与えると、隣接する前記検出電極間で検出される検出信号が９０°の位相差を有することを特徴とする請求項２記載の静電エンコーダ。
  4. 　前記検出電極で検出される９０°の位相差を有する検出信号に基づいて、前記回転子の回転角を求めることを特徴とする請求項３記載の静電エンコーダ。
  5. 　前記複数の中継電極は、前記回転子の中心から放射状に広がる略台形の形状であり、かつ前記送信電極及び前記検出電極は、前記固定子の中心から放射状に広がる略台形の形状であることを特徴とする請求項２記載の静電エンコーダ。
  6. 　前記固定子に４ｎｍ個の前記送信電極及び前記検出電極をそれぞれ配置し、かつ前記回転子にＸ個の前記中継電極を配置する場合、
    　Ｘ／４ｎ＝ｍ±０．２５
    　の関係を満たし、
    　ｎ及びｍは、１以上の自然数である、
    　ことを特徴とする請求項２記載の静電エンコーダ。
  7. 　前記検出電極の内の第１の検出電極で検出された検出信号と前記第１の検出電極から円周方向にｍ個離れた第２の検出電極で検出された検出信号とに基づいて、前記回転子の回転角を求めることを特徴とする請求項６記載の静電エンコーダ。
  8. 　円板状の回転子及び固定子の相対向する表面上に配置される電極により形成される静電容量を用いて前記回転子の回転角を計測する静電エンコーダにおいて、前記電極は、
    　前記回転子の円周方向に形成される外層及び内層のそれぞれに前記円周方向に等間隔で配置される複数の中継電極と、
    　前記固定子の円周方向に形成される外層及び内層のそれぞれに前記円周方向に等間隔で配置される複数の送信電極及び検出電極であって、前記複数の送信電極及び前記検出電極は、前記円周方向に交互に配置される、複数の送信電極及び検出電極と、
    　から構成されることを特徴とする静電エンコーダ。
  9. 　前記固定子の外層に配置される前記複数の送信電極及び検出電極は、前記回転子の外層に配置される前記複数の中継電極と同一の電極周期で配置され、かつ前記固定子の内層に配置される前記複数の送信電極及び検出電極は、前記回転子の内層に配置される前記複数の中継電極と同一の電極周期で配置されることを特徴とする請求項８記載の静電エンコーダ。
  10. 　前記固定子の内層に配置される前記複数の送信電極及び検出電極は、前記固定子の外層に配置される前記複数の送信電極及び検出電極に対して円周方向の予め定める角度だけずれて配置されることを特徴とする請求項８記載の静電エンコーダ。
  11. 　前記複数の送信電極に高周波信号及び前記高周波信号を反転した反転高周波信号を前記円周方向に交互に与えると、前記外層の前記検出電極と前記内層の前記検出電極と間で９０°の位相差を有する検出信号が検出されることを特徴とする請求項８記載の静電エンコーダ。
  12. 　前記外層の検出電極及び前記内層の検出電極で検出される９０°の位相差を有する検出信号に基づいて、前記回転子の回転角を求めることを特徴とする請求項１１記載の静電エンコーダ。
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