WO2024090254A1 - 位置検出装置 - Google Patents

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WO2024090254A1
WO2024090254A1 PCT/JP2023/037281 JP2023037281W WO2024090254A1 WO 2024090254 A1 WO2024090254 A1 WO 2024090254A1 JP 2023037281 W JP2023037281 W JP 2023037281W WO 2024090254 A1 WO2024090254 A1 WO 2024090254A1
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coil
signal
receiving
receiving coil
detection device
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PCT/JP2023/037281
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靖寛 北浦
Original Assignee
株式会社デンソー
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    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/20—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/245—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using a variable number of pulses in a train

Definitions

  • This disclosure relates to a position detection device.
  • Position detection devices that detect the position of a detection object have been proposed (see, for example, Patent Document 1). Specifically, this position detection device is disposed facing the conductive target of the detection object, and includes one transmitting coil, a first sinusoidal receiving coil, and a second sinusoidal receiving coil that is phase-shifted with respect to the first receiving coil. This position detection device generates a magnetic field between the detection object and the transmitting coil by passing current through the transmitting coil, and detects the position of the detection object based on a detection signal generated by changes in the magnetic field between the first and second receiving coils and the detection object.
  • This disclosure relates to a position detection device that can reduce position detection errors caused by higher-order components in a detection signal.
  • a position detection device is a position detection device comprising: a substrate arranged opposite a detection body, which is a rotating body; a transmission coil formed on the substrate; a first receiving coil and a second receiving coil arranged in an inner region of the transmitting coil in a normal direction to the surface direction of the substrate; and a signal processing unit that derives the position of the detection body based on a detection signal output by the first receiving coil and a detection signal output by the second receiving coil, where the first receiving coil has a first coil and a second coil that output an electrical signal having a predetermined phase difference in electrical angle in the detection signal, and the second receiving coil has a third coil and a fourth coil that output an electrical signal having a predetermined phase difference in electrical angle and different from the first coil and the second coil, and the predetermined phase difference satisfies ⁇ (180° ⁇ Y)/X (X: an integer of 2 or more, Y: 0° or more and 60° or less).
  • a first receiving coil composed of a first coil and a second coil, and a second receiving coil composed of a third coil and a fourth coil are provided, and the position of the detected object is calculated based on the detection signals from these coils.
  • the first coil, the second coil, the third coil, and the fourth coil each output an electric signal as the detected object rotates.
  • the first coil and the second coil output an electric signal having a predetermined phase difference in electrical angle.
  • the electric signals of the third coil and the fourth coil output an electric signal having a predetermined phase difference in electrical angle that is different from the electric signals of the first coil and the second coil.
  • the predetermined phase difference satisfying ⁇ (180° ⁇ Y)/X (X: integer of 2 or more, Y: 0° or more and 60° or less)
  • the high-order components of X ⁇ are canceled or reduced to a predetermined value or less, and it is possible to reduce errors in detecting the position of the detected object caused by the high-order components.
  • a position detection device includes a substrate arranged opposite a detection body, which is a rotating body, a transmission coil formed on the substrate, a first receiving coil and a second receiving coil arranged in an inner region of the transmitting coil in a normal direction to the surface direction of the substrate, and a signal processing unit that derives the position of the detection body based on a detection signal output by the first receiving coil and a detection signal output by the second receiving coil, where the first receiving coil has a first coil and a second coil that output an electrical signal having a predetermined phase difference in electrical angle in the detection signal, and the second receiving coil has a third coil and a fourth coil that output an electrical signal having a predetermined phase difference in electrical angle and different from the first coil and the second coil, and the predetermined phase difference satisfies 180° ⁇ (180° ⁇ Y)/X (X: an integer of 2 or more, Y: any number between 0° and 60°).
  • This position detection device also provides the same effect as the position detection device based on one aspect described above.
  • FIG. 1 is a block diagram of an electric motorization system configured using a position detection device according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing the relationship between a position detection device and a drive unit.
  • FIG. 2 is a plan view of a rotating plate and a position detection device.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the position detection device taken along line VV in FIG. 4.
  • 2 is a schematic diagram showing the shapes of a transmitting coil, a first receiving coil, and a second receiving coil.
  • FIG. FIG. 2 is a block diagram of a position detection device.
  • 13 is a graph showing an output signal in a receiving coil pattern of a comparative example.
  • 13 is a graph showing an output signal in a receiving coil pattern of the embodiment.
  • FIG. 13 is a graph showing the relationship between accuracy error and rotation angle (electrical angle) in a receiver coil pattern of a comparative example.
  • 11 is a graph showing the relationship between accuracy error and rotation angle (electrical angle) in the receiver coil pattern of the embodiment.
  • 11 is a diagram showing the relationship between the amplitude fluctuation rate and the phase difference of the first and third order components in the detection signal of the receiving coil.
  • FIG. FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the error attenuation rate and the range value of the phase difference.
  • 14 is a table showing numerical values of error attenuation rates for range values of the phase difference in FIG. 13 .
  • 4 is a diagram showing an example of a connection between a first coil, a second coil, and a demodulation unit; FIG.
  • FIG. 13 is a diagram showing another example of the connection between the first coil, the second coil, and the demodulation unit.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of a circuit in which electrical signals from a first coil and a second coil are subjected to summation signal processing on the circuit side.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of a circuit in which differential signal processing is performed on the circuit side for electrical signals from a first coil and a second coil.
  • FIG. FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the amplitude fluctuation rate and the phase difference of the first and third order components in the detection signal of the receiving coil, according to a modified example of the first embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a connection between a first coil, a second coil, and a demodulation unit in a modified example of the first embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram showing another example of the connection between the first coil, the second coil, and the demodulation unit in the modified example of the first embodiment.
  • FIG. FIG. 11 is a diagram showing an example of a circuit in which electrical signals from a first coil and a second coil are subjected to summation signal processing on the circuit side in a modified example of the first embodiment.
  • 13 is a diagram showing an example of a circuit in which differential signal processing is performed on electrical signals from a first coil and a second coil on the circuit side in a modified example of the first embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing the shapes of a transmitting coil, a first receiving coil, and a second receiving coil in a position detection device according to a second embodiment.
  • the motorization system includes an actuator 1, a gear 2, a drive unit 3, an ECU 4, and a position detector S1.
  • ECU is an abbreviation of Electronic Control Unit.
  • the motorization system operates as follows. That is, the actuator 1 is controlled by the ECU 4, and rotates the gear 2 according to the control of the ECU 4.
  • the drive unit 3 includes a detection body, which will be described later, and is composed of components that operate by the rotation of the gear 2.
  • the position detector S1 detects the displacement of the detection body provided in the drive unit 3, and outputs a detection signal to the ECU 4.
  • the detection body is composed of a rotating flat plate 30, as will be described later, and outputs the rotation angle of the rotating flat plate 30 to the ECU 4.
  • the ECU 4 controls the actuator 1 taking into account the detection signal from the position detector S1.
  • the configuration of the drive unit 3 in which the position detection device S1 is arranged will be described.
  • a motor such as a main motor or an in-wheel motor
  • the driving unit 3 is assumed to be, for example, a rotor for a motor, and as shown in FIG. 2, includes a shaft 10 as a rotating shaft, a rotating flat plate 30, and a fixed base 40. These components 10, 30, and 40 are arranged coaxially with the axial direction Da of the shaft 10 as the center. In the following description, the axial direction Da of the shaft 10 will simply be referred to as the axial direction Da. Note that, for ease of viewing, FIG. 2 shows simplified versions of the transmitting coil 110, first receiving coil 120, and second receiving coil 130 that make up the position detection device S1, which will be described later.
  • the shaft 10 is, for example, a drive shaft, and is composed of a cylindrical member.
  • the shaft 10 is arranged so that a tire is provided on one end side, and the other end side opposite the one end side is on the vehicle body side.
  • the upper side of the paper is the one end side of the shaft 10
  • the lower side of the paper is the other end side of the shaft 10.
  • the shaft 10 is, for example, attached with a rotating wheel and bearing members (not shown), and the rotating wheel is supported by the bearing members in a rotatable state.
  • the rotating flat plate 30 is made of metal and has a generally annular plate shape with through holes 30a formed therein. As shown in FIG. 3, the rotating flat plate 30 of this embodiment has a number of recesses 31 formed evenly around the periphery. In other words, the rotating flat plate 30 has a number of protrusions 32 arranged around the periphery. In other words, the rotating flat plate 30 has an uneven structure 33 with recesses 31 and protrusions 32 formed around the periphery.
  • the rotating plate 30 is fixed to the shaft 10 with one end of the shaft 10 inserted into the through hole 30a so that the rotating plate 30 rotates with the rotation of the shaft 10, as shown in FIG. 2.
  • the rotating plate 30 corresponds to the detection body.
  • the fixed base 40 is in the form of a plate with a through hole 40a formed therein.
  • the other end of the shaft 10 is inserted into the through hole 40a of the fixed base 40, and a rotating wheel (not shown) is arranged in a rotatable state.
  • the fixed base 40 is also provided with a position detection device S1 that faces the convex portion 32 of the rotating flat plate 30 in the axial direction Da.
  • the position detection device S1 is arranged to have a predetermined gap (i.e., distance) d between it and the rotating flat plate 30, as shown in FIG. 2.
  • the position detection device S1 of this embodiment has a printed circuit board 100 having one surface 100a and the other surface 100b.
  • the position detection device S1 is configured such that a circuit board 200 and a terminal 400 are arranged on the one surface 100a side of the printed circuit board 100, and these are integrally sealed by a sealing member 500.
  • the normal direction to the surface direction of the printed circuit board 100 is simply referred to as the normal direction.
  • the normal direction of the printed circuit board 100 is the direction that coincides with the axial direction Da when the position detection device S1 is provided on the fixed base 40.
  • various electronic components such as capacitors and resistors are also appropriately arranged on the printed circuit board 100.
  • the printed circuit board 100 of this embodiment is an arc plate. More specifically, the printed circuit board 100 is configured to match the arc of an imaginary circle centered on the shaft 10. In other words, the printed circuit board 100 is shaped such that an imaginary circle with the printed circuit board 100 as its arc matches a circle centered on the shaft 10.
  • the printed circuit board 100 is formed with a transmitter coil 110, a first receiver coil 120, and a second receiver coil 130, as shown in FIG. 6.
  • the first receiver coil 120 is composed of a first coil 121 and a second coil 122, which will be described later.
  • the second receiver coil 130 is composed of a third coil 131 and a fourth coil 132, which will be described later.
  • the printed circuit board 100 is also formed with connection wiring 150, which connects the circuit board 200 to each of the coils 110, 120, and 130, as shown in FIG. 7.
  • FIG. 5 shows each of the coils 110, 120, and 130 in a simplified manner.
  • the first receiver coil 120 and the second receiver coil 130 which are each made up of two coils, are each shown as a single coil.
  • the printed circuit board 100 of this embodiment is a multi-layer board in which insulating films and wiring layers are alternately stacked. As shown in FIG. 6, the wiring layers formed on each layer are appropriately connected through vias 140 to form the coils 110 to 130, and connection wiring 150 is formed to connect the coils 110 to 130.
  • connection wiring 150 is formed to connect the coils 110 to 130.
  • each of the coils 110-130 includes the first coil 121 and the second coil 122 that constitute the first receiving coil 120, and the third coil 131 and the fourth coil 132 that constitute the second receiving coil 130.
  • the four coils that constitute the receiving coil, the first coil 121, the second coil 122, the third coil 131, and the fourth coil 132 may be collectively referred to as "each of the receiving coils 121-132".
  • the transmission coil 110 is wound multiple times in the normal direction and is formed into an arc frame shape with one direction (i.e., the circumferential direction of the printed circuit board 100) as the longitudinal direction.
  • the receiving coils 121 to 132 are disposed inside the transmitting coil 110 in the normal direction.
  • the receiving coils 121 to 132 are configured by appropriately connecting different wiring layers through vias 140 so that they do not interfere with each other (i.e., do not overlap in the same layer).
  • the coils 110 to 130 are configured, for example, by connecting two adjacent wiring layers of wiring layers stacked in order with vias 140.
  • the outermost wiring layer located on the one surface 100a side of the printed circuit board 100 and the wiring layer that is the next layer to the outermost layer are connected to each other.
  • the coils 110 to 130 are formed by connecting wiring layers located in different layers of the multilayer wiring (not shown) formed on the printed circuit board 100.
  • the transmitting coil 110 is configured by connecting the outermost wiring layer and the wiring layer that is the next layer to the outermost wiring layer, but in FIG. 6, all are shown by solid lines. And the transmission coil 110 is actually shaped like a single stroke.
  • connection wiring 150 connected to the transmitting coil 110 and the first coil 121 are shown with solid lines, the second coil 122 is shown with a dashed line, and the fourth coil 132 is shown with a two-dot dashed line. Also, in FIG. 6, the connection wiring 150 connected to each of the receiving coils 121-132 and the third coil 131 are shown with dashed lines. Furthermore, in order to make it easier to see, the above-mentioned vias 140 that form part of each of the receiving coils 121-132 have been omitted from FIG. 6.
  • the first coil 121 is formed, for example, in a closed-loop sine wave shape in the normal direction.
  • the second coil 122 is formed, for example, in a closed-loop sine wave shape with a phase shift relative to the first coil 121 in the normal direction.
  • the first coil 121 and the second coil 122 are connected in series in the outer region of the transmitting coil 110 as shown in FIG. 6, for example, to form the first receiving coil 120.
  • the first coil 121 and the second coil 122 output, for example, sine wave electrical signals with a predetermined phase difference in accordance with the rotation of the rotating flat plate 30, which is the detection body.
  • the first coil 121 and the second coil 122 output electrical signals with a predetermined phase difference ⁇ at an electrical angle ⁇ (°). This will be described in detail later.
  • the third coil 131 is formed, for example, in a closed-loop cosine wave shape in the normal direction, which is a cosine wave shape relative to the sine wave shape of the first coil 121.
  • the fourth coil 132 is formed, for example, in a closed-loop cosine wave shape in the normal direction, which is out of phase with the third coil 131.
  • the third coil 131 and the fourth coil 132 output, for example, cosine wave electrical signals having a predetermined phase difference with the rotation of the detection body.
  • the third coil 131 and the fourth coil 132 have a predetermined phase difference ⁇ in electrical angle, and output electrical signals different from the first coil 121 and the second coil 122. This will be described in detail later.
  • each receiving coil 121 to 132 is configured by appropriately connecting different wiring layers through vias 140 so as not to interfere with each other.
  • a number of pads are formed on the printed circuit board 100.
  • one end of a rod-shaped terminal 400 is connected to the printed circuit board 100 so as to be connected to the pads.
  • the terminals 400 include, for example, three terminals for power supply, ground, and output.
  • the output terminal 400 is connected to the ECU 4 and is used to output the rotation angle of the detection body to the ECU 4.
  • the number of terminals 400 is not particularly limited, and the connection destinations can be changed as appropriate depending on the number of terminals 400.
  • the circuit board 200 is disposed via a bonding member (not shown) in a portion of the printed circuit board 100 different from the portion in which the coils 110 to 130 are formed.
  • the circuit board 200 is connected to the coils 110 to 130 via the connection wiring 150 formed on the printed circuit board 100.
  • the circuit board 200 includes a microcomputer equipped with a CPU and storage units such as ROM, RAM, and non-volatile RAM, and is connected to the transmitting coil 110, the first receiving coil 120, and the second receiving coil 130.
  • the circuit board 200 realizes various control operations by the CPU reading and executing a program from the ROM or non-volatile RAM.
  • the ROM or non-volatile RAM stores in advance various data (e.g., initial values, lookup tables, maps, etc.) used when executing a program.
  • Storage media such as ROM are non-transient physical storage media.
  • CPU stands for Central Processing Unit
  • ROM Read Only Memory
  • RAM stands for Random Access Memory.
  • the circuit board 200 includes a signal processing unit 210 that is connected to the transmitting coil 110, the first receiving coil 120, and the second receiving coil 130 and performs predetermined processing.
  • the signal processing unit 210 includes, for example, an oscillator 220, a demodulator 230, an AD converter 240, an angle calculator 250, an output unit 260, and a power supply unit 300. Note that, although the following describes a representative example of a case where the signal is converted into a digital signal and then processed, when processing is performed with an analog signal, the signal processing unit 210 does not need to include the AD converter 240, etc.
  • the sealing member 500 integrally seals the printed circuit board 100, the circuit board 200, and the terminals 400 so that one end of the terminals 400 connected to the printed circuit board 100 and the other end opposite thereto are exposed.
  • the part of the sealing member 500 that is arc-shaped to conform to the shape of the printed circuit board 100 is referred to as the main part 510
  • the part that seals the terminals 400 and is intended for connection to an external connector is referred to as the connector part 520.
  • the main part 510 is formed, for example, to conform to the shape of the printed circuit board 100, and at least the inner edge part is formed to coincide with the arc of a virtual circle centered on the shaft 10.
  • the connector part 520 is, for example, substantially cylindrical and extends along the normal direction, and has an opening 520a that exposes the other end of the terminals 400 on the side opposite to the main part 510.
  • the sealing member 500 is made of, for example, a thermosetting resin or a thermoplastic resin.
  • the sealing member 500 has collar portions 530 formed in stepped portions at both ends in the circumferential direction of the arc-shaped main portion 510, through which fastening members are inserted for fixing to the fixed base 40.
  • the collar portion 530 is formed by arranging a metal collar 532 in a through hole 531 that passes through the main portion 510 in the thickness direction. Note that it is not necessary for stepped portions to be formed in the circumferential direction of the main portion 510, and the shape of both ends of the main portion 510 can be changed as appropriate to match the shape of the side to which it is fixed.
  • the above is the configuration of the position detection device S1 in this embodiment.
  • the position detection device S1 is arranged on the fixed base 40 so as to face the rotating flat plate 30 in the axial direction Da, as shown in FIG. 2.
  • the position detection device S1 is arranged so that when the rotating flat plate 30 rotates, the coils 110-130 and the protruding portion 32 of the rotating flat plate 30 alternate between facing and not facing each other in the axial direction Da.
  • the oscillator 220 is connected to both ends of the transmitting coil 110 and applies an alternating current of a predetermined frequency.
  • two capacitors 161, 162 are connected in series between both ends of the transmitting coil 110 and the oscillator 220, and the part connecting the capacitors 161, 162 is connected to ground.
  • the transmitting coil 110 generates a magnetic field in the axial direction Da that passes through the area surrounded by the first receiving coil 120 and the area surrounded by the second receiving coil 130.
  • the way in which the transmitting coil 110 and the oscillator 220 are connected can be changed as appropriate, and for example, one capacitor may be placed between both ends of the transmitting coil 110 and the oscillator 220.
  • the demodulation unit 230 is connected to, for example, both ends of the first receiving coil 120 and both ends of the second receiving coil 130.
  • the two ends of the first receiving coil 120 are, for example, the first coil 121 at one end and the second coil 122 at the other end.
  • the two ends of the second receiving coil 130 are, for example, the third coil 131 at one end and the fourth coil 132 at the other end.
  • the demodulation unit 230 generates a first demodulated signal by demodulating the first voltage value V1 of the first receiving coil 120 (described later), and generates a second demodulated signal by demodulating the second voltage value V2 of the second receiving coil 130 (described later).
  • the AD conversion unit 240 is connected to, for example, the demodulation unit 230 and the angle calculation unit 250.
  • the AD conversion unit 240 outputs to the angle calculation unit 250 a first conversion signal S obtained by AD converting the first demodulation signal and a second conversion signal C obtained by AD converting the second demodulation signal.
  • the angle calculation unit 250 calculates the rotation angle of the rotating flat plate 30, for example, by calculating an arctangent function using the first conversion signal S and the second conversion signal C.
  • the relationship between the electrical angle ⁇ in the electrical signals of the receiving coils 121 to 132 and the rotation angle ⁇ 0 (mechanical angle) of the rotating flat plate 30 is determined, for example, according to the rotation angle required for one of the concave-convex structures 33 of the rotating flat plate 30 to pass over each of the receiving coils 121 to 132. Therefore, the rotation angle ⁇ 0 of the rotating flat plate 30 can be calculated based on the electrical angle ⁇ .
  • the output unit 260 outputs, for example, the rotation angle of the rotating plate 30 obtained by calculation in the angle calculation unit 250 to the output terminal 400.
  • the power supply unit 300 is connected to each of the sections 220 to 260 of the signal processing unit 210, and supplies power to each of the sections 220 to 260.
  • the above is the basic configuration of the signal processing unit 210.
  • an alternating current of a predetermined frequency is applied to the transmitting coil 110 from the oscillator 220.
  • This generates a magnetic field in the axial direction Da that passes through the area surrounded by the first receiving coil 120 and the area surrounded by the second receiving coil 130.
  • the first voltage value V1 generated in the first receiving coil 120 and the second voltage value V2 generated in the second receiving coil 130 change due to electromagnetic induction.
  • the convex portion 32 of the rotating flat plate 30 faces the coil 110, the first receiving coil 120, and the second receiving coil 130, eddy currents are generated in the convex portion 32 and a magnetic field is generated due to the eddy currents. Therefore, the magnetic field passing through the portion of the magnetic field in the axial direction Da that passes through the area surrounded by the first receiving coil 120 and the area surrounded by the second receiving coil 130 that faces the convex portion 32 is offset by the magnetic field caused by the eddy currents.
  • the convex portions 32 are arranged in a line at intervals in the circumferential direction, and the concave portions 31 are formed between the adjacent convex portions 32.
  • the area facing the convex portions 32 changes with the rotation of the rotating flat plate 30, and the size of the portion facing the convex portions 32 in the magnetic field in the axial direction Da passing through the area surrounded by the first receiving coil 120 and the area surrounded by the second receiving coil 130 changes periodically. Therefore, with the rotation of the rotating flat plate 30, the first voltage value V1 generated in the first receiving coil 120 and the second voltage value V2 generated in the second receiving coil 130 change periodically.
  • the first voltage value V1 generated in the first receiving coil 120 is sinusoidal because the first receiving coil 120 is formed sinusoidally.
  • the second voltage value V2 generated in the second receiving coil 130 is cosine-shaped because the second receiving coil 130 is formed cosine-shaped.
  • the first receiving coil 120 being composed of the first coil 121 and the second coil 122
  • the second receiving coil 130 being composed of the third coil 131 and the fourth coil 132.
  • the first coil 121, the second coil 122, the third coil 131, and the fourth coil 132 each output a different electrical signal represented by the following equations (1) to (4).
  • A is the amplitude, which is the same for each of the receiving coils 121 to 132.
  • ⁇ is the rotation angle (electrical angle: deg), which changes in a 360° cycle.
  • ⁇ is the phase difference in the electrical angle.
  • An appropriate value is set for ⁇ in order to cancel or reduce high-order components superimposed on the detection signals output from the first receiving coil 120 and the second receiving coil 130. The setting of ⁇ will be described in detail later.
  • the signal represented by equation (1) will be referred to as a sin + signal, the signal represented by equation (2) as a sin - signal, the signal represented by equation (3) as a cos + signal, and the signal represented by equation (4) as a cos - signal.
  • the first coil 121 outputs a sin + signal
  • the second coil 122 outputs a sin - signal.
  • the first receiving coil 120 is configured, for example, with the coils 121 and 122 connected in series, and outputs a signal (hereinafter referred to as a sin signal) in which the sin + signal and the sin - signal are combined as a detection signal.
  • a sin signal a signal in which the sin + signal and the sin - signal are combined as a detection signal.
  • the first coil 121 and the second coil 122 are each partially drawn out to the outer region of the transmitting coil 110 through the via 140 and the connection wiring 150, and are connected in series in the outer region. That is, the first receiving coil 120 is configured with the first coil 121 and the second coil 122 drawn in a single stroke.
  • the first receiving coil 120 outputs a composite signal in which the sin + signal and the sin ⁇ signal are combined to the demodulation section 230 .
  • the third coil 131 outputs a cos + signal
  • the fourth coil 132 outputs a cos - signal.
  • the second receiving coil 130 has a configuration in which the coils 131 and 132 are connected in series, and outputs a signal in which the cos + signal and the cos - signal are combined (hereinafter referred to as a cos signal) as a detection signal.
  • the third coil 131 and the fourth coil 132 are connected in series in the outer region of the transmitting coil 110, as shown in FIG. 6, for example, in the same manner as the first coil 121 and the second coil 122.
  • the second receiving coil 130 the third coil 131 and the fourth coil 132 are drawn in one stroke, as in the first receiving coil 120.
  • the second receiving coil 130 outputs a combined signal in which the cos + signal and the cos - signal are combined to the demodulation unit 230, as in the first receiving coil 120.
  • addition or differential signal processing of the sine signal and the cosine signal on the circuit board 200 side is not necessary.
  • the sine signal of the first receiving coil 120 is mainly composed of the first-order component sin ⁇ , but is also superimposed with unintended higher-order components (e.g., second-order components, third-order components, etc.) expressed as sinX ⁇ (X: an integer of 2 or more).
  • higher-order components cause errors in detecting the position of the detected object, and therefore need to be reduced.
  • the sine signal contains not only the first-order component, but also the third-order component, which is the highest of the higher-order components, then in order to improve the accuracy of position detection, it is necessary to cancel the third-order component.
  • the third-order component of the sine signal of the first receiving coil 120 is the sum of the third-order component of the sin + signal expressed by the following formula (5) and the third-order component of the sin - signal expressed by the following formula (6). Note that here, for ease of understanding, the amplitude A is set to 1 for convenience.
  • the first receiving coil 120 is composed of the first coil 121 and the second coil 122, and the first coil 121 and the second coil 122 are configured to output an electrical signal having a predetermined phase difference ⁇ as the electrical angle ⁇ . Then, by designing it so that ⁇ corresponds to the high-order component superimposed on the detection signal, it is possible to cancel the predetermined high-order component.
  • the first receiving coil is composed only of the first coil 121 and the second receiving coil is composed only of the third coil 131, and a comparison will be made between the comparative example and the embodiment.
  • the detection signal of the first receiving coil is a sin + signal
  • the detection signal of the second receiving coil is a cos + signal.
  • the detection signals of the two receiving coils of the comparative example have output waveforms shown in FIG. 8, for example, and have an amplitude of about 19.2 mV.
  • the detection signal of the first receiving coil is a composite signal of a sin + signal and a sin - signal
  • the detection signal of the second receiving coil is a composite signal of a cos + signal and a cos - signal.
  • the detection signals of the two receiving coils of the embodiment have output waveforms as shown in FIG. 9, for example, and the amplitude of the output signal is about 33.5 mV, which is larger than that of the comparative example.
  • the relationship between the accuracy error (reality error) and the rotation angle (electrical angle) is shown in, for example, Fig. 10, and the accuracy error was within the range of about +0.66 deg to -0.71 deg.
  • the accuracy error was reduced by about 87% of the comparative example.
  • the relationship between the amplitude fluctuation rate of the first-order and third-order components in the detection signal and the phase difference ⁇ is as shown in FIG. 12.
  • the first-order component is represented as "1 ⁇ " and the third-order component as "3 ⁇ ".
  • the first-order component which is the main component of the detection signal, has a maximum amplitude fluctuation rate of 200% when the phase difference ⁇ is 0° or 360°, and a minimum amplitude fluctuation rate of 0% when the phase difference ⁇ is 180°.
  • the third-order component which is an error component of the detection signal, has a minimum amplitude fluctuation rate of 0% when the phase difference ⁇ is 60°, 180°, or 300°.
  • the first-order component is large and the third-order component, which is a cause of error, to be small.
  • the error attenuation rate can be obtained, for example, by calculating the amplitude difference between the high-order component of the sin + signal and the high-order component of the sin - signal for each phase difference ⁇ .
  • the range value Y may be set to 0° or more and 60° or less if the error attenuation rate is to be kept below 50%, 0° or more and 28.96° or less if the error attenuation rate is to be kept below 25%, and 0° or more and 5.73° or less if the error attenuation rate is to be kept below 5%. This makes it possible to create a position detection device S1 that reduces the effect of errors caused by higher-order components while still allowing for design flexibility.
  • the graph shown in FIG. 13 is expressed by the following formula (8) where Z is the error decay rate.
  • Y arcsin(Z) (8)
  • the rotation angle of the rotating plate 30 is calculated using the transmitting coil 110, the first receiving coil 120, and the second receiving coil 130.
  • the first receiving coil 120 is composed of a first coil 121 and a second coil 122 that output electrical signals with a predetermined phase difference ⁇ , i.e., one is ⁇ and the other is ⁇ - ⁇ .
  • the second receiving coil 130 is composed of a third coil 131 and a fourth coil 132 that output electrical signals different from the coils 121 and 122, with a predetermined phase difference ⁇ , i.e., one is ⁇ and the other is ⁇ - ⁇ .
  • ⁇ satisfies ⁇ (180° ⁇ Y)/X (X: an integer of 2 or more, Y: any number, for example, 0° to 60°). This makes it possible to cancel or attenuate the high-order components represented by X ⁇ to a predetermined value or less, resulting in a position detection device S1 that can reduce errors in detecting the position of the detected object caused by the high-order components.
  • the error decay rate can be suppressed to 25% or less. Furthermore, when the range value Y is set to 5.73° or less, the error decay rate can be suppressed to 5% or less.
  • the range value Y is set to 0, the X-order higher-order components (e.g., third-order components) can be completely canceled.
  • the first coil 121 and the second coil 122 are a combination of the above-mentioned sin + signal and sin - signal, and the third coil 131 and the fourth coil 132 are a combination of the above-mentioned cos + signal and cos - signal, or the reverse of these.
  • the first receiving coil 120 and the second receiving coil 130 are configured to output sin + signal and sin - signal, and cos + signal and cos - signal, respectively.
  • each of the receiving coils 121 to 132 has a pattern shape that describes a sine wave or cosine wave, and outputs an electrical signal that is a sine wave or cosine wave with a phase difference.
  • the first receiving coil 120 is connected in series to the first coil 121 and the second coil 122, and the first receiving coil 120 is connected in series to the first coil 121 and the second coil 122.
  • the first receiving coil 120 and the second receiving coil 130 output a composite signal in which a sin + signal and a sin - signal are combined, and a composite signal in which a cos + signal and a cos - signal are combined.
  • the circuit board 200 does not require addition or differential signal processing of the sin + signal and the sin - signal, and the cos + signal and the cos - signal.
  • the first coil 121 and the second coil 122 may be configured, for example, to have coils of the same polarity connected in series as shown in FIG. 15, or may be configured to have coils of opposite polarity connected in series as shown in FIG. 16. This is also true for the second receiving coil 130.
  • the polarities and connections of the coils constituting the receiving coils 120 and 130 may be changed as appropriate as described above.
  • the first receiving coil 120 may have both ends of the first coil 121 and both ends of the second coil 122 connected to the demodulation unit 230, and the sin + signal and the sin - signal may be combined in the adder circuit 231 connected to the demodulation unit 230.
  • the first coil 121 and the second coil 122 are coils of the same polarity.
  • the first receiving coil 120 may have a configuration in which the first coil 121 and the second coil 122 are reversely polarized, and the sin + signal and the sin - signal are individually input from each coil to the demodulation unit 230, as shown in FIG. 18, for example.
  • the differential circuit 232 connected to the demodulation unit 230 performs differential signal processing, and outputs a composite signal in which the sin + signal and the sin - signal are substantially added.
  • the above points are the same for the second receiving coil 130.
  • the two electrical signals from the first coil 121 and the second coil 122, and the two electrical signals from the third coil 131 and the fourth coil 132 may each be subjected to signal processing by addition or differential synthesis on the signal processing unit 210 side.
  • the position detection device S1 is configured to detect the position of the detection object based on a sin signal obtained by adding a sin + signal and a sin - signal, and a cos signal obtained by adding a cos + signal and a cos - signal, but the position detection of the detection object may be performed based on a differential signal.
  • the position detection device S1 according to this modification detects the difference between the sin + signal and the sin - signal, and detects the difference between the cos + signal and the cos - signal, and detects the position of the detection object based on these two differential signals.
  • the relationship between the amplitude variation rate of the first-order and third-order components in a differential signal and the phase difference ⁇ is shown in FIG. 19, for example.
  • the first-order component is represented as 1 ⁇ and the third-order component as 3 ⁇ .
  • the first-order component of the main component has a maximum amplitude variation rate of 200% when the phase difference ⁇ is 180°.
  • the third-order component of the error component has a minimum amplitude variation rate of 0% when the phase difference ⁇ is 0°, 120°, 240°, or 360°.
  • the amplitude variation rate of the first-order component is maximum at 120° and 240°.
  • X an integer of 2 or more
  • the receiving coils 120 and 130 may each be configured to have two coils of opposite polarity or the same polarity connected in series, as shown in, for example, FIG. 20 or FIG. 21, and to output a differential signal to the demodulation unit 230. Also, the receiving coils 120 and 130 may each be configured to have two coils of opposite polarity individually connected to the demodulation unit 230, and to perform addition in an adder circuit 231, i.e., to perform substantially differential signal processing, as shown in, for example, FIG. 22.
  • the receiving coils 120 and 130 may each be configured to have two coils of the same polarity individually connected to the demodulation unit 230, and to perform differential signal processing in a differential circuit 232, as shown in, for example, FIG. 23.
  • the polarity and wiring of the coils constituting the receiving coils 120 and 130 may be appropriately changed as described above.
  • This modified example also results in a position detection device S1 that can achieve the same effects as the first embodiment described above.
  • the position detection device S1 of this embodiment differs from the first embodiment in that the pattern shapes of the first receiving coil 120 and the second receiving coil 130 are changed. In this embodiment, this difference will be mainly described.
  • the first receiving coil 120 and the second receiving coil 130 are each configured as a spiral coil, with the receiving coils 121 to 132 each having a spiral shape, as shown in FIG. 24, for example.
  • the first coil 121 and the third coil 131 are shown by solid lines
  • the second coil 122 and the fourth coil 132 are shown by dashed lines.
  • the receiving coils 121 to 132 are each configured as a spiral wiring pattern formed to draw a rectangle with varying diameters, for example.
  • the spiral shape is not limited to a rectangle, and may be a circle, a sector, or other pattern.
  • the first coil 121 is configured as spiral coils 1211 and 1212 whose winding directions are opposite to each other
  • the second coil 122 is configured as spiral coils 1221 and 1222 whose winding directions are opposite to each other.
  • the third coil 131 is composed of spiral coils 1311 and 1312 whose winding directions are opposite to each other
  • the fourth coil 132 is composed of spiral coils 1321 and 1322 whose winding directions are opposite to each other.
  • the receiving coils 121 to 132 are arranged, for example, in the inner region of the transmitting coil 110 with a predetermined phase shift, so as to output a sin + signal, a sin - signal, a cos + signal, and a cos - signal.
  • the coil group consisting of the first coil 121 and the third coil 131 is arranged to be shifted to the left in the longitudinal direction of the transmission coil 110 with respect to the coil group consisting of the second coil 122 and the fourth coil 132.
  • the coil group consisting of the first coil 121 and the third coil 131 is arranged, for example, in the order of spiral coils 1211, 1311, 1212, and 1312 from the left side in the longitudinal direction, with a distance between them.
  • the coil group consisting of the second coil 122 and the fourth coil 132 is arranged, for example, in the order of spiral coils 1221, 1321, 1222, and 1322 from the left side in the longitudinal direction, with a distance between them.
  • the first coil 121 outputs a sin + signal
  • the third coil 131 outputs a cos + signal
  • the second coil 122 outputs a sin - signal
  • the fourth coil 132 outputs a cos - signal, respectively.
  • the first coil 121 and the second coil 122 are connected in series in the outer region of the transmitting coil 110 by a connecting wire (not shown), for example, as in the first embodiment.
  • the third coil 131 and the fourth coil 132 are connected in series in the outer region of the transmitting coil 110 by a connecting wire (not shown).
  • the connection between each of the receiving coils 121 to 132 and the demodulation unit 230 may be changed as appropriate.
  • the synthesis process of the sin + signal and the sin - signal, and the synthesis process of the cos + signal and the cos - signal may be performed on the signal processing unit 210 side, i.e., the circuit side, rather than on the coils.
  • This embodiment also provides a position detection device S1 that can achieve the same effects as the first embodiment.
  • each of the receiving coils 121 to 132 is spiral-shaped. This reduces the number of wiring layers formed on the printed circuit board 100 compared to when each of the receiving coils 121 to 132 is shaped like a sine wave or cosine wave pattern, making it easier to manufacture.
  • the position detection device S1 in each of the above embodiments may be mounted on something other than a vehicle.
  • the signal processing unit 210 may be provided on the circuit board 200.
  • the signal processing unit 210 may be provided on the ECU 4.
  • the first voltage value V1, the second voltage value V2, etc. may be output from the printed circuit board 100, and various calculations may be performed by the signal processing unit 210 provided on the ECU 4.
  • the characteristic value of each receiving coil may be a current value or an inductance value. Even with such a position detection device S1, it is possible to obtain the same effects as in each of the above embodiments.
  • the control unit e.g., signal processing unit 210, etc.
  • the control unit and the method described in the present disclosure may be realized by a dedicated computer provided by configuring a processor and memory programmed to execute one or more functions embodied in a computer program.
  • the control unit and the method described in the present disclosure may be realized by a dedicated computer provided by configuring a processor with one or more dedicated hardware logic circuits.
  • the control unit and the method described in the present disclosure may be realized by one or more dedicated computers configured by combining a processor and memory programmed to execute one or more functions and a processor configured with one or more hardware logic circuits.
  • the computer program may be stored in a computer-readable non-transient tangible recording medium as instructions executed by the computer.
  • the elements constituting the embodiment are not necessarily essential, except when it is specifically stated that they are essential or when it is clearly considered essential in principle.
  • the numbers, values, amounts, ranges, etc. of the components of the embodiment are mentioned, they are not limited to the specific numbers, except when it is specifically stated that they are essential or when it is clearly limited to a specific number in principle.
  • the shapes, positional relationships, etc. of the components, etc. are mentioned, they are not limited to the shapes, positional relationships, etc., except when it is specifically stated that they are essential or when it is clearly limited to a specific shape, positional relationship, etc. in principle.
  • a position detection device comprising: A substrate (100) disposed opposite a detection body (30) which is a rotating body; A transmitting coil (110) formed on the substrate; a first receiving coil (120) and a second receiving coil (130) disposed in an inner region of the transmitting coil in a normal direction to a surface direction of the substrate; a signal processing unit (210) that derives the position of the detection object based on the detection signal output by the first receiving coil and the detection signal output by the second receiving coil; the first receiving coil includes a first coil (121) and a second coil (122) for outputting an electrical signal having a predetermined phase difference with respect to an electrical angle of a detection signal; the second receiving coil has the predetermined phase difference with respect to the electrical angle and includes a third coil (131) and a fourth coil (132) which output an electrical signal different from those of the first coil and the second coil, A position detection device, wherein the predetermined phase
  • a position detection device comprising: A substrate (100) disposed opposite a detection body (30) which is a rotating body; A transmitting coil (110) formed on the substrate; a first receiving coil (120) and a second receiving coil (130) disposed in an inner region of the transmitting coil in a normal direction to a surface direction of the substrate; a signal processing unit (210) that derives the position of the detection object based on the detection signal output by the first receiving coil and the detection signal output by the second receiving coil; the first receiving coil includes a first coil (121) and a second coil (122) for outputting an electrical signal having a predetermined phase difference with respect to an electrical angle of a detection signal; the second receiving coil has the predetermined phase difference with respect to the electrical angle and includes a third coil (131) and a fourth coil (132) which output an electrical signal different from those of the first coil and the second coil, A position detection device, wherein the predetermined phase difference satisfies 180° ⁇ (180° ⁇ Y)/X (X: an integer of
  • the first receiving coil outputs the detection signal obtained by combining the electric signals of the first coil and the second coil connected in series to the signal processing unit, A position detection device described in any one of the first to eighth aspects, wherein the second receiving coil outputs to the signal processing unit the detection signal that is a combination of the electrical signals of the third coil and the fourth coil connected in series.

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Abstract

位置検出装置は、回転体である検出体（３０）と対向して配置された基板（１００）と、基板に形成された送信コイル（１１０）と、基板の面方向に対する法線方向において、送信コイルの内側領域に配置された第１受信コイル（１２０）および第２受信コイル（１３０）と、第１受信コイルが出力する検出信号と、第２受信コイルが出力する検出信号とに基づき、検出体の位置を導出する信号処理部（２１０）と、を備える。第１受信コイルは、検出信号における電気角について所定の位相差を有する電気信号を出力する第１コイル（１２１）および第２コイル（１２２）を有する。第２受信コイルは、電気角について所定の位相差を有し、第１コイルおよび第２コイルとは異なる電気信号を出力する第３コイル（１３１）および第４コイル（１３２）を有する。所定の位相差は、±（１８０°±Ｙ°）／Ｘ（Ｘ：２以上の整数、Ｙ：０°以上６０°以下の任意の数）を満たす。

Description

位置検出装置 関連出願への相互参照
　本出願は、２０２２年１０月２７日に出願された日本特許出願番号２０２２－１７２６６０号に基づくもので、ここにその記載内容が参照により組み入れられる。
　本開示は、位置検出装置に関する。
　従来より、検出体の位置を検出する位置検出装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、この位置検出装置は、検出体の導電性ターゲットに対して対向配置されると共に、１つの送信コイルと、正弦波状の第１の受信コイルと、正弦波状とされ、第１の受信コイルに対して位相シフトされた第２の受信コイルとを備える。そして、この位置検出装置は、送信コイルへの通電により検出体との間に磁界を生じさせ、第１、第２の受信コイルと検出体との間における磁界の変化により生じる検出信号に基づいて検出体の位置を検出する。
国際公開第２０２１／１５０９０６号
　この種の位置検出装置は、検出体の回転に伴って生じる検出信号における電気角をθとしたとき、検出信号にはＸθ（Ｘ：２以上の整数）で表される高次成分が重畳される。検出信号における高次成分は、位置検出の誤差の原因となる。
　本開示は、検出信号における高次成分に起因する位置検出の誤差を低減可能な位置検出装置に関する。
　本開示の１つの観点による位置検出装置は、位置検出装置であって、回転体である検出体と対向して配置された基板と、基板に形成された送信コイルと、基板の面方向に対する法線方向において、送信コイルの内側領域に配置された第１受信コイルおよび第２受信コイルと、第１受信コイルが出力する検出信号と、第２受信コイルが出力する検出信号とに基づき、検出体の位置を導出する信号処理部と、を備え、第１受信コイルは、検出信号における電気角について所定の位相差を有する電気信号を出力する第１コイルおよび第２コイルを有してなり、第２受信コイルは、電気角について所定の位相差を有すると共に、第１コイルおよび第２コイルとは異なる電気信号を出力する第３コイルおよび第４コイルを有してなり、所定の位相差は、±（１８０°±Ｙ）／Ｘ（Ｘ：２以上の整数、Ｙ：０°以上６０°以下）を満たす。
　これによれば、第１コイルおよび第２コイルにより構成された第１受信コイルと、第３コイルおよび第４コイルにより構成された第２受信コイルとを備え、これらからの検出信号に基づいて検出体の位置を算出する。第１コイル、第２コイル、第３コイルおよび第４コイルは、それぞれ、検出体の回転に伴って電気信号を出力する。第１コイルおよび第２コイルは、電気角について所定の位相差を有する電気信号を出力する。また、第３コイルおよび第４コイルの電気信号は、電気角について所定の位相差を有し、第１コイルおよび第２コイルの電気信号とは異なる電気信号を出力する。そして、所定の位相差が±（１８０°±Ｙ）／Ｘ（Ｘ：２以上の整数、Ｙ：０°以上６０°以下）を満たすことで、Ｘθの高次成分がキャンセルあるいは所定以下に低減されることとなり、高次成分に起因する検出体の位置検出の誤差を低減可能となる。
　本開示の別の１つの観点による位置検出装置は、回転体である検出体と対向して配置された基板と、基板に形成された送信コイルと、基板の面方向に対する法線方向において、送信コイルの内側領域に配置された第１受信コイルおよび第２受信コイルと、第１受信コイルが出力する検出信号と、第２受信コイルが出力する検出信号とに基づき、検出体の位置を導出する信号処理部と、を備え、第１受信コイルは、検出信号における電気角について所定の位相差を有する電気信号を出力する第１コイルおよび第２コイルを有してなり、第２受信コイルは、電気角について所定の位相差を有すると共に、第１コイルおよび第２コイルとは異なる電気信号を出力する第３コイルおよび第４コイルを有してなり、所定の位相差は、１８０°±（１８０°±Ｙ）／Ｘ（Ｘ：２以上の整数、Ｙ：０°以上６０°以下の任意の数）を満たす。
　この位置検出装置によっても、上記した１つの観点による位置検出装置と同様の効果が得られる。
　なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
第１実施形態の位置検出装置を用いて構成した電動化システムのブロック図である。 位置検出装置と駆動部との関係を示す図である。 回転平板および位置検出装置の平面図である。 位置検出装置の斜視図である。 図４中のＶ－Ｖ線に沿った位置検出装置の断面図である。 送信コイル、第１受信コイル、第２受信コイルの形状を示す模式図である。 位置検出装置のブロック図である。 比較例の受信コイルパターンにおける出力信号を示すグラフである。 実施例の受信コイルパターンにおける出力信号を示すグラフである。 比較例の受信コイルパターンにおける精度誤差と回転角度（電気角）との関係を示すグラフである。 実施例の受信コイルパターンにおける精度誤差と回転角度（電気角）との関係を示すグラフである。 受信コイルの検出信号における１次成分および３次成分の振幅変動率と位相差との関係を示す図である。 誤差減衰率と位相差における範囲値との関係を示す図である。 図１３の位相差における範囲値に対する誤差減衰率の数値を示す表である。 第１コイル、第２コイル、および復調部の接続の一例を示す図である。 第１コイル、第２コイル、および復調部の接続の他の例を示す図である。 第１コイルおよび第２コイルからの電気信号を回路側で加算信号処理を行う場合の回路例を示す図である。 第１コイルおよび第２コイルからの電気信号を回路側で差動信号処理を行う場合の回路例を示す図である。 受信コイルの検出信号における１次成分および３次成分の振幅変動率と位相差との関係であって、第１実施形態の変形例に係るものを示す図である。 第１実施形態の変形例における第１コイル、第２コイル、および復調部の接続の一例を示す図である。 第１実施形態の変形例における第１コイル、第２コイル、および復調部の接続の他の例を示す図である。 第１実施形態の変形例において、第１コイルおよび第２コイルからの電気信号を回路側で加算信号処理を行う場合の回路例を示す図である。 第１実施形態の変形例において、第１コイルおよび第２コイルからの電気信号を回路側で差動信号処理を行う場合の回路例を示す図である。 第２実施形態の位置検出装置における送信コイル、第１受信コイル、第２受信コイルの形状を示す模式図である。
　以下、本開示の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
　（第１実施形態）
　第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、位置検出装置として、検出体の回転を検出する位置検出装置を例に挙げて説明する。なお、本実施形態では、車両に搭載される電動化システムに位置検出装置を適用した場合を代表例として説明するが、この適用例に限定されるものではない。
　〔電動化システム〕
　電動化システムは、例えば図１に示すように、アクチュエータ１、ギア２、駆動部３、ＥＣＵ４、位置検出装置Ｓ１を備えている。ＥＣＵとは、Electronic Control Unitの略称である。そして、この電動化システムは、次のように作動する。すなわち、アクチュエータ１は、ＥＣＵ４によって制御され、ＥＣＵ４の制御にしたがってギア２を回転させる。駆動部３は、後述する検出体を含むものであり、ギア２の回転によって動作する部品で構成されている。位置検出装置Ｓ１は、駆動部３に備えられている検出体の変位を検出し、検出信号をＥＣＵ４に出力する。本実施形態では、後述するように、検出体が回転平板３０で構成されており、回転平板３０の回転角度をＥＣＵ４に出力する。そして、ＥＣＵ４は、位置検出装置Ｓ１からの検出信号を加味してアクチュエータ１の制御を行う。
　次に、位置検出装置Ｓ１が配置される駆動部３の構成について説明する。本実施形態では、主機モータやインホイールモータ等のモータに位置検出装置Ｓ１を配置した例について説明する。
　駆動部３は、例えば、モータ用ロータ等が想定され、図２に示すように、回転軸としてのシャフト１０、回転平板３０および固定台４０等を備えている。そして、これらの各部材１０、３０、４０は、シャフト１０の軸方向Ｄａを中心とした同軸状に配置されている。以下、シャフト１０の軸方向Ｄａを単に軸方向Ｄａとして説明する。なお、図２では、見易くするため、位置検出装置Ｓ１を構成する後述の送信コイル１１０、第１受信コイル１２０、第２受信コイル１３０を簡略化したものを示している。
　シャフト１０は、例えば、ドライブシャフトであり、円柱状の部材で構成されている。そして、シャフト１０は、一端部側にタイヤが備えられ、一端部側と反対側の他端部側が車体側となるように配置される。例えば、図２では、紙面上側がシャフト１０の一端部側となり、紙面下側がシャフト１０の他端部側となる。なお、シャフト１０は、詳細は省略するが、例えば、図示しない回転輪や軸受部材等が取り付けられ、回転輪が回転可能な状態で軸受部材に支持されている。
　回転平板３０は、金属で構成され、貫通孔３０ａが形成された略円環板状とされている。また、本実施形態の回転平板３０は、図３に示すように、外縁部に複数の凹部３１が周方向に均等に形成されている。言い換えると、回転平板３０は、外縁部に、周方向に沿って複数の凸部３２が配置された構成とされている。つまり、回転平板３０は、外縁部に凹部３１および凸部３２を有する凹凸構造３３が周方向に沿って形成された構成とされている。
　そして、回転平板３０は、図２に示すように、シャフト１０の回転に伴って回転するように、貫通孔３０ａにシャフト１０の一端部側が挿通された状態でシャフト１０に固定されている。なお、本実施形態では、回転平板３０が検出体に相当する。
　固定台４０は、貫通孔４０ａが形成された板状とされている。そして、シャフト１０は、他端部側が固定台４０の貫通孔４０ａに挿通され、図示しない回転輪が回転可能な状態で配置されている。また、固定台４０には、軸方向Ｄａにて回転平板３０の凸部３２と対向するように位置検出装置Ｓ１が備えられている。なお、位置検出装置Ｓ１は、図２に示すように、回転平板３０との間に所定のギャップ（すなわち、間隔）ｄを有するように配置される。
　〔位置検出装置〕
　次に、本実施形態の位置検出装置Ｓ１の構成について説明する。本実施形態の位置検出装置Ｓ１は、図４および図５に示すように、一面１００ａおよび他面１００ｂを有するプリント基板１００を有している。そして、位置検出装置Ｓ１は、プリント基板１００の一面１００ａ側に回路基板２００およびターミナル４００が配置され、これらが封止部材５００によって一体的に封止された構成とされている。以下、プリント基板１００の面方向に対する法線方向を単に法線方向として説明する。なお、プリント基板１００の法線方向は、位置検出装置Ｓ１が固定台４０に備えられた場合には軸方向Ｄａと一致する方向となる。また、プリント基板１００には、特に図示していないが、例えば、コンデンサや抵抗体等の各種の電子部品も適宜配置されている。
　本実施形態のプリント基板１００は、円弧板状とされている。詳しくは、プリント基板１００は、シャフト１０を中心とした仮想円の円弧と一致するように構成されている。つまり、プリント基板１００は、当該プリント基板１００を円弧とする仮想円がシャフト１０を中心とする円と一致する形状とされている。
　そして、プリント基板１００には、図６に示すように、送信コイル１１０、第１受信コイル１２０、第２受信コイル１３０が形成されている。第１受信コイル１２０は、後述する第１コイル１２１および第２コイル１２２により構成されている。第２受信コイル１３０は、後述する第３コイル１３１および第４コイル１３２により構成されている。また、プリント基板１００には、図７に示すように、回路基板２００と各コイル１１０、１２０、１３０とを接続する接続配線１５０が形成されている。なお、図５では、各コイル１１０、１２０、１３０を簡易的に示している。また、図７では、見易くするために、２つのコイルによりなる第１受信コイル１２０および第２受信コイル１３０をそれぞれ１つのコイルとして図示している。
　具体的には、本実施形態のプリント基板１００は、絶縁膜と配線層とが交互に積層された多層基板とされている。そして、図６に示すように、各層に形成された配線層がビア１４０を介して適宜接続されて各コイル１１０～１３０が形成されていると共に、各コイル１１０～１３０と接続される接続配線１５０が形成されている。以下、本実施形態の送信コイル１１０、第１受信コイル１２０、第２受信コイル１３０の構成について、図６を参照しつつ説明する。
　以下、説明の簡便化のため、送信コイル１１０、第１受信コイル１２０、第２受信コイル１３０の各コイルを総称して「各コイル１１０～１３０」と称することがある。各コイル１１０～１３０は、第１受信コイル１２０を構成する第１コイル１２１および第２コイル１２２と、第２受信コイル１３０を構成する第３コイル１３１および第４コイル１３２と、を含む。また、受信コイルを構成する第１コイル１２１、第２コイル１２２、第３コイル１３１および第４コイル１３２の４つのコイルを総称して「各受信コイル１２１～１３２」と称することがある。
　送信コイル１１０は、法線方向において、複数回巻き回され、一方向（すなわち、プリント基板１００の周方向）を長手方向とする円弧枠状に形成されている。
　各受信コイル１２１～１３２は、法線方向において、送信コイル１１０の内側に配置されている。また、各受信コイル１２１～１３２は、互いに干渉しない（すなわち、同じ層内で重ならない）ように、ビア１４０を介して異なる配線層が適宜接続されることで構成されている。本実施形態では、各コイル１１０～１３０は、例えば、順に積層された配線層のうちの隣合う２つの配線層がビア１４０で接続されて構成されている。例えば、本実施形態では、各コイル１１０～１３０は、プリント基板１００における一面１００ａ側に位置する最表層の配線層と、最表層の次層となる配線層とが接続される。このように、各コイル１１０～１３０は、プリント基板１００に形成される図示しない多層配線のうち異なる層に位置する配線層同士が接続されて形成されている。なお、送信コイル１１０は、最表層の配線層および最表層の次層となる配線層が接続されて構成されるが、図６では、全て実線で示している。そして、送信コイル１１０は、実際には１筆書きで構成される形状とされている。
　なお、図６では、接続配線１５０のうち送信コイル１１０に接続されたもの、および第１コイル１２１を実線で、第２コイル１２２を一点鎖線で、第４コイル１３２を二点鎖線で、それぞれ示している。また、図６では、接続配線１５０のうち各受信コイル１２１～１３２に接続されたもの、および第３コイル１３１を破線で示している。さらに、図６では、見易くするため、各受信コイル１２１～１３２の一部を構成する上記のビア１４０については省略している。
　第１コイル１２１は、例えば、法線方向において、閉ループの正弦波状となるように形成されている。第２コイル１２２は、例えば、法線方向において、第１コイル１２１に対して位相をずらした閉ループの正弦波状となるように形成されている。第１コイル１２１および第２コイル１２２は、例えば図６に示すように、送信コイル１１０の外側領域において直列接続され、第１受信コイル１２０を構成している。第１コイル１２１および第２コイル１２２は、例えば、検出体である回転平板３０の回転に伴って所定の位相差を有する正弦波の電気信号を出力する。第１コイル１２１および第２コイル１２２は、電気角θ（°）において所定の位相差αを有する電気信号を出力する。この詳細については、後述する。
　第３コイル１３１は、例えば、法線方向において、閉ループの余弦波状であって、第１コイル１２１の正弦波状に対する余弦波状となるように形成されている。第４コイル１３２は、例えば、法線方向において、第３コイル１３１に対して位相をずらした閉ループの余弦波状となるように形成されている。第３コイル１３１および第４コイル１３２は、例えば、検出体の回転に伴って所定の位相差を有する余弦波の電気信号を出力する。第３コイル１３１および第４コイル１３２は、電気角において所定の位相差αを有し、第１コイル１２１および第２コイル１２２とは異なる電気信号を出力する。この詳細については、後述する。
　なお、各受信コイル１２１～１３２は、上記のように、互いに干渉しないようにビア１４０を介して異なる配線層が適宜接続されることで構成されている。
　また、プリント基板１００には、図示しない複数のパッド部が形成されている。そして、図５に示すように、プリント基板１００には、パッド部と接続されるように、棒状のターミナル４００の一端部が接続されている。ターミナル４００は、例えば、電源用、グランド用、出力用の３本が備えられている。例えば、出力用のターミナル４００は、ＥＣＵ４に接続され、ＥＣＵ４に検出体の回転角度を出力するのに用いられる。なお、ターミナル４００の数は特に限定されるものではなく、その接続先についてはターミナル４００の数に応じて適宜変更されうる。
　回路基板２００は、プリント基板１００のうちの各コイル１１０～１３０が形成される部分と異なる部分に、図示しない接合部材を介して配置されている。そして、回路基板２００は、プリント基板１００に形成される接続配線１５０を介して各コイル１１０～１３０と接続されている。
　回路基板２００は、ＣＰＵや、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等の記憶部を備えたマイクロコンピュータ等を含んで構成されており、送信コイル１１０、第１受信コイル１２０、および第２受信コイル１３０と接続されている。そして、回路基板２００は、ＣＰＵがＲＯＭ、または不揮発性ＲＡＭからプログラムを読み出して実行することで各種の制御作動を実現する。なお、ＲＯＭ、または不揮発性ＲＡＭには、プログラムの実行の際に用いられる各種のデータ（例えば、初期値、ルックアップテーブル、マップ等）が予め格納されている。また、ＲＯＭ等の記憶媒体は、非遷移的実体的記憶媒体である。ＣＰＵは、Central Processing Unitの略であり、ＲＯＭは、Read Only Memoryの略であり、ＲＡＭは、Random Access Memoryの略である。
　具体的には、回路基板２００は、図７に示すように、送信コイル１１０、第１受信コイル１２０、および第２受信コイル１３０と接続されて所定の処理を行う信号処理部２１０を備えている。信号処理部２１０は、例えば、発振部２２０、復調部２３０、ＡＤ変換部２４０、角度算出部２５０、出力部２６０、および電源部３００を有している。なお、以下では、デジタル信号に変換して処理する例を代表例として説明するが、アナログ信号で処理する場合には、信号処理部２１０は、ＡＤ変換部２４０等を備えていなくてもよい。
　封止部材５００は、図４および図５に示すように、ターミナル４００のうちのプリント基板１００に接続される一端部と反対側の他端部が露出するように、プリント基板１００、回路基板２００、ターミナル４００を一体的に封止している。以下では、封止部材５００において、プリント基板１００の形状に沿って円弧板状とされた部分を主部５１０とし、ターミナル４００を封止する部分であり、外部のコネクタとの接続を図る部分をコネクタ部５２０として説明する。主部５１０は、例えば、プリント基板１００の形状に沿って形成されており、少なくとも内縁側の部分がシャフト１０を中心した仮想円の円弧と一致するように形成されている。コネクタ部５２０は、例えば、法線方向に沿って延設された略円筒状とされ、ターミナル４００の他端部を主部５１０とは反対側に露出させる開口部５２０ａが形成されている。封止部材５００は、例えば、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂で構成されている。
　封止部材５００は、円弧板状とされた主部５１０の周方向における両端部の段差部に、固定台４０に固定するための締結部材が挿通されるカラー部５３０が形成されている。カラー部５３０は、主部５１０を厚さ方向に貫通する貫通孔５３１に、金属製のカラー５３２が配置されることで構成される。なお、主部５１０の周方向に段差部が形成されていなくてもよく、主部５１０の両端部の形状は、固定される側の形状に合わせて適宜変更可能である。
　以上が本実施形態における位置検出装置Ｓ１の構成である。そして、このような位置検出装置Ｓ１は、図２に示すように、軸方向Ｄａにおいて回転平板３０と対向するように、固定台４０に配置される。具体的には、位置検出装置Ｓ１は、図２および図３に示すように、回転平板３０が回転した際、軸方向Ｄａにて各コイル１１０～１３０と回転平板３０の凸部３２とが対向する状態および対向しない状態が交互に繰り返されるように配置されている。
　〔信号処理部〕
　次に、上記の回路基板２００における信号処理部２１０の作動について説明する。
　発振部２２０は、図７に示すように、送信コイル１１０の両端と接続されており、所定の周波数の交流電流を印加する。なお、送信コイル１１０の両端と発振部２２０との間には、例えば、２つのコンデンサ１６１、１６２が直列に接続されていると共に、各コンデンサ１６１、１６２同士を接続する部分がグランドに接続されている。そして、送信コイル１１０は、第１受信コイル１２０で囲まれる領域および第２受信コイル１３０で囲まれる領域を通過する軸方向Ｄａの磁界を発生させる。但し、送信コイル１１０と発振部２２０との接続の仕方は適宜変更可能であり、例えば、送信コイル１１０の両端と発振部２２０との間に１つのコンデンサを配置するようにしてもよい。
　復調部２３０は、例えば、第１受信コイル１２０の両端および第２受信コイル１３０の両端と接続されている。第１受信コイル１２０の両端とは、例えば、一端が第１コイル１２１、他端が第２コイル１２２である。第２受信コイル１３０の両端とは、例えば、一端が第３コイル１３１、他端が第４コイル１３２である。そして、復調部２３０は、第１受信コイル１２０の後述する第１電圧値Ｖ１を復調した第１復調信号を生成すると共に、第２受信コイル１３０の後述する第２電圧値Ｖ２を復調した第２復調信号を生成する。
　ＡＤ変換部２４０は、例えば、復調部２３０と、角度算出部２５０と接続されている。そして、ＡＤ変換部２４０は、第１復調信号をＡＤ変換した第１変換信号Ｓおよび第２復調信号をＡＤ変換した第２変換信号Ｃを角度算出部２５０に出力する。
　角度算出部２５０は、例えば、第１変換信号Ｓおよび第２変換信号Ｃを用いた逆正接関数を演算して回転平板３０の回転角度を算出する。なお、各受信コイル１２１～１３２の電気信号における電気角θと、回転平板３０の回転角度θ０（機械角）との関係については、例えば、回転平板３０の凹凸構造３３の１つが各受信コイル１２１～１３２上を通過するのに要する回転角度に応じて決定する。そのため、電気角θに基づいて回転平板３０の回転角度θ０を算出することができる。
　出力部２６０は、例えば、角度算出部２５０での演算により得られる回転平板３０の回転角度を出力用のターミナル４００に出力する。
　電源部３００は、信号処理部２１０の各部２２０～２６０と接続されており、各部２２０～２６０に電源の供給を行う。
　以上が、信号処理部２１０の基本的な構成である。
　次に、回転平板３０が回転した際の第１受信コイル１２０の第１電圧値Ｖ１および第２受信コイル１３０の第２電圧値Ｖ２について説明する。
　まず、送信コイル１１０は、発振部２２０から所定の周波数の交流電流が印加される。これにより、第１受信コイル１２０によって囲まれる領域および第２受信コイル１３０によって囲まれる領域を通過する軸方向Ｄａの磁界が発生する。また、交流電流によって磁界が変化するため、電磁誘導により、第１受信コイル１２０に発生する第１電圧値Ｖ１および第２受信コイル１３０に発生する第２電圧値Ｖ２が変化する。
　そして、回転平板３０の凸部３２がコイル１１０、第１受信コイル１２０、第２受信コイル１３０と対向すると、凸部３２に渦電流が発生すると共に渦電流に起因する磁界が発生する。このため、第１受信コイル１２０によって囲まれる領域および第２受信コイル１３０によって囲まれる領域を通過する軸方向Ｄａの磁界のうちの凸部３２と対向する部分を通過する磁界は、渦電流を起因とする磁界によって相殺される。
　そして、上記のように、凸部３２は、周方向に間隔を空けて複数並んで配置されており、互いに隣り合う凸部３２の間には凹部３１が形成されている。これにより、回転平板３０の回転に伴って凸部３２と対向する面積が変化し、第１受信コイル１２０によって囲まれる領域および第２受信コイル１３０によって囲まれる領域を通過する軸方向Ｄａの磁界のうちの凸部３２と対向する部分の大きさが周期的に変化する。このため、回転平板３０の回転に伴い、第１受信コイル１２０に発生する第１電圧値Ｖ１および第２受信コイル１３０に発生する第２電圧値Ｖ２は、周期的に変化する。本実施形態では、第１受信コイル１２０に発生する第１電圧値Ｖ１は、第１受信コイル１２０が正弦波状に形成されているため、正弦波状となる。第２受信コイル１３０に発生する第２電圧値Ｖ２は、第２受信コイル１３０が余弦波状に形成されているため、余弦波状となる。
　続いて、第１受信コイル１２０が第１コイル１２１および第２コイル１２２により構成され、第２受信コイル１３０が第３コイル１３１および第４コイル１３２により構成されることによる効果について説明する。
　第１コイル１２１、第２コイル１２２、第３コイル１３１、および第４コイル１３２は、送信コイル１１０への交流電圧時に回転平板３０が回転することで、それぞれ、以下の（１）～（４）式で表される異なる電気信号を出力する。
　ｓｉｎ＋＝Ａｓｉｎθ・・・（１）
　ｓｉｎ－＝Ａｓｉｎ（θ－α）・・・（２）
　ｃｏｓ＋＝Ａｃｏｓθ・・・（３）
　ｃｏｓ－＝Ａｃｏｓ（θ－α）・・・（４）
　Ａは、振幅であり、各受信コイル１２１～１３２において同じとなっている。θは、回転角度（電気角：ｄｅｇ）であり、３６０°周期で変化する。αは、電気角における位相差である。αは、第１受信コイル１２０および第２受信コイル１３０から出力される検出信号に重畳する高次成分をキャンセルあるいは低減するため、適宜数値が設定される。αの設定についての詳細は後述する。
　以下、説明の簡便化のため、（１）式で表される信号をｓｉｎ＋信号、（２）式で表される信号をｓｉｎ－信号、（３）式で表される信号をｃｏｓ＋信号、（４）式で表される信号をｃｏｓ－信号、とそれぞれ称する。
　例えば、第１受信コイル１２０は、第１コイル１２１がｓｉｎ＋信号を出力し、第２コイル１２２がｓｉｎ－信号を出力する。そして、第１受信コイル１２０は、例えば、コイル１２１、１２２が直列接続された構成であり、ｓｉｎ＋信号とｓｉｎ－信号とが合成された信号（以下ｓｉｎ信号という）を検出信号として出力する。具体的には、第１コイル１２１および第２コイル１２２は、例えば図６に示すように、それぞれ、一部がビア１４０および接続配線１５０を介して送信コイル１１０の外側領域に引き出され、当該外側領域において直列接続されている。つまり、第１受信コイル１２０は、第１コイル１２１と第２コイル１２２とが一筆書きで描かれた構成となっている。これにより、送信コイル１１０の内側領域に２つのコイルを接続するための領域を設ける必要がなくなり、当該内側領域のスペースをより有効に活用することができる。また、第１コイル１２１および第２コイル１２２が直列接続されることで、第１受信コイル１２０は、ｓｉｎ＋信号とｓｉｎ－信号とが合成された合成信号を復調部２３０に出力する。
　一方、第２受信コイル１３０は、例えば、第３コイル１３１がｃｏｓ＋信号を出力し、第４コイル１３２がｃｏｓ－信号を出力する。そして、第２受信コイル１３０は、コイル１３１、１３２が直列接続された構成であり、ｃｏｓ＋信号とｃｏｓ－信号とが合成された信号（以下ｃｏｓ信号という）を検出信号として出力する。具体的には、第３コイル１３１および第４コイル１３２は、例えば図６に示すように、第１コイル１２１および第２コイル１２２と同様に、送信コイル１１０の外側領域において直列接続されている。つまり、第２受信コイル１３０は、第１受信コイル１２０と同様に、第３コイル１３１と第４コイル１３２とが一筆書きで描かれた構成となっている。第２受信コイル１３０は、第１受信コイル１２０と同様に、ｃｏｓ＋信号とｃｏｓ－信号とが合成された合成信号を復調部２３０に出力する。この場合、回路基板２００側におけるｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号についての加算あるいは差動の信号処理は不要である。
　なお、以下、第１受信コイル１２０がｓｉｎ信号を出力し、第２受信コイル１３０がｃｏｓ信号を出力する場合を代表例として説明するが、この逆であってもよい。
　ここで、第１受信コイル１２０の検出信号における高次成分のキャンセルについて説明する。以下、ｓｉｎ信号を代表例として説明するが、基本的にはｃｏｓ信号についても同様である。
　第１受信コイル１２０のｓｉｎ信号は、主な成分が１次成分のｓｉｎθであるものの、ｓｉｎＸθ（Ｘ：２以上の整数）で表される意図しない高次成分（例えば２次成分、３次成分など）が重畳する。この高次成分は、検出体の位置検出における誤差の原因となるため、低減する必要がある。例えば、ｓｉｎ信号に１次成分のほか、高次成分のうち３次成分が最も多く重畳している場合、位置検出の精度向上のためには、３次成分をキャンセルする必要がある。
　第１受信コイル１２０のｓｉｎ信号における３次成分は、以下の（５）式で表されるｓｉｎ＋信号の３次成分と（６）式で表されるｓｉｎ－信号の３次成分との和となる。なお、ここでは、見易くするために、便宜上、振幅Ａを１としている。
　ｓｉｎ＋信号の３次成分＝ｓｉｎ３θ・・・（５）
　ｓｉｎー信号の３次成分＝ｓｉｎ３（θ－α）＝ｓｉｎ（３θ－３α）・・・（６）
　ここで、３αが１８０°である場合、ｓｉｎ信号における３次成分は、以下の（７）式に示すように、ｓｉｎ－信号が位相を－１８０°ずらされて－ｓｉｎ３θになり、ｓｉｎ＋信号のｓｉｎ３θと互いに打ち消しあってゼロとなる。よって、位相差αが６０°となる設計とした場合には、ｓｉｎ信号における３次成分をキャンセルすることができる。
　ｓｉｎ３θ＋ｓｉｎ（３θ－１８０°）＝ｓｉｎ３θ－ｓｉｎ３θ＝０・・・（７）
　つまり、第１受信コイル１２０を第１コイル１２１と第２コイル１２２とにより構成し、第１コイル１２１および第２コイル１２２について電気角θを所定の位相差αを有する電気信号を出力する構成とする。そして、検出信号に重畳する高次成分に応じたαとなるように設計することにより、所定の高次成分をキャンセルすることが可能となる。例えば、２次成分の場合には２α＝１８０°（α＝９０°）、３次成分の場合には３α＝１８０°（α＝６０°）、４次成分の場合には４α＝１８０°（α＝４５°）、を満たすように設計すればよい。このように、Ｘα＝１８０°（Ｘ：２以上の整数）、すなわちα＝１８０°／Ｘを満たす設計とすることで、所定の高次成分を完全にキャンセルすることができる。これは、第２受信コイル１３０についても同様である。
　次に、第１受信コイルが第１コイル１２１のみで構成され、かつ、第２受信コイルが第３コイル１３１のみで構成された場合を比較例として、比較例と実施例との対比を行う。
　比較例は、第１受信コイルの検出信号がｓｉｎ＋信号であり、第２受信コイルの検出信号がｃｏｓ＋信号である。比較例の２つの受信コイルそれぞれの検出信号は、例えば図８に示す出力波形となり、振幅が約１９．２ｍＶであった。
　一方、実施例は、第１受信コイルの検出信号がｓｉｎ＋信号とｓｉｎ－信号との合成信号であり、第２受信コイルの検出信号がｃｏｓ＋信号とｃｏｓ－信号との合成信号である。実施例の２つの受信コイルそれぞれの検出信号は、例えば図９に示す出力波形となり、出力信号の振幅が比較例よりも大きい約３３．５ｍＶであった。
　また、比較例は、例えば図１０に示す精度誤差（リアリティ誤差）と回転角度（電気角）との関係となり、精度誤差がおよそ＋０．６６ｄｅｇから－０．７１ｄｅｇの範囲内であった。一方、実施例は、α＝６０°である場合、例えば図１１に示すリアリティ誤差と電気角との関係となり、精度誤差がおよそ＋０．０５ｄｅｇから－０．０６ｄｅｇの範囲内であった。つまり、実施例は、α＝６０°とし、検出信号の３次成分（例えば、回転平板３０の角度誤差でいう４θ０成分に相当）をキャンセルしたことで、精度誤差を比較例の約８７％分だけ低減されていた。
　ここで、検出信号における１次成分および３次成分の振幅変動率と位相差αとの関係は、図１２に示すものとなる。なお、図１２では、１次成分を「１θ」、３次成分を「３θ」と表記している。検出信号の主成分である１次成分は、位相差αが０°、３６０°のときに最大の振幅変動率２００％となり、位相差αが１８０°のときに最小の振幅変動率０％となる。一方、検出信号のうち誤差成分となる３次成分は、６０°、１８０°、３００°のときに最小の振幅変動率０％となる。検出体の位置の検出精度を高める観点では、１次成分が大きく、かつ誤差要因の３次成分が小さいことが望ましい。図１２に示す例においてこの条件に合致するのは、位相差αが６０°、３００°の場合であり、３００°を－６０°と考えると、α＝±６０°の場合といえる。Ｘ次成分（Ｘ：２以上の整数）をキャンセルする場合には、α＝１８０°／Ｘ、またはα＝－１８０°／Ｘを満たす設計とすればよい。
　また、上記では、Ｘ次成分を完全にキャンセルするための位相差αの設定について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、α＝（１８０°±Ｙ）／Ｘ（Ｙ：範囲値）を満たす設計とした場合、Ｘ次成分に起因する誤差減衰率を所定以下とし、角度誤差を抑制することができる。
　なお、ここでいう「誤差減衰率」とは、ｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号のうち誤差原因となるＸ次成分が残存した割合を意味し、数値が小さいほど誤差成分を減衰できたことを意味する。例えば、α＝１８０°／Ｘ、またはα＝－１８０°／Ｘを満たす場合、誤差低減率は０％となり、Ｘ次成分が完全にキャンセルされたことを意味する。また、誤差減衰率は、例えば、ｓｉｎ＋信号の高次成分とｓｉｎ－信号の高次成分との振幅差を位相差αごとに算出することで得られる。
　具体的には、α＝（１８０°±Ｙ）／Ｘとして、誤差減衰率と範囲値Ｙとの関係は、例えば図１３および図１４に示すものとなった。例えば図１４に示すように、Ｙが１８０°の場合には、誤差減衰率が１００％となり、高次成分による誤差を低減する効果は得られない。しかしながら、Ｙを１８０°未満とし、０°に近づけるほど誤差減衰率が０％に近づき、高次成分による誤差の低減効果を高めることができる。例えば、誤差減衰率は、Ｙ＝１４３．６１°では９５％、Ｙ＝１２８．３２°では９０％、Ｙ＝１１６．４２°では８５％、Ｙ＝１０６．２６°では８０％、Ｙ＝９７．１８°では７５％、Ｙ＝８８．８５°では７０％、Ｙ＝８１．０８°では６５％となる。また、誤差減衰率は、Ｙ＝７３．７４°では６０％、Ｙ＝６６．７３°では５５％、Ｙ＝６０°では５０％、Ｙ＝５３．４９°では４５％、Ｙ＝４７．１６°では４０％、Ｙ＝４０．９７°では３５％、Ｙ＝３４．９２°では３０％となる。そして、誤差減衰率は、Ｙ＝２８．９６°では２５％、Ｙ＝２３．０７°では２０％、Ｙ＝１７．２５°では１５％、Ｙ＝１１．４８°では１０％、Ｙ＝５．７３°では５％、Ｙ＝０°では０％となる。例えば、範囲値Ｙは、誤差減衰率を５０％以下に抑えたい場合には０°以上６０°以下に、誤差減衰率を２５％以下に抑えたい場合には０°以上２８．９６°以下に、誤差減衰率を５％以下に抑えたい場合には０°以上５．７３°以下とすればよい。これにより、設計の幅を持たせつつも、高次成分による誤差影響を低減した位置検出装置Ｓ１とすることが可能となる。
　なお、図１３に示すグラフは、誤差減衰率をＺとして、以下の（８）式で表される。
　Ｙ＝ａｒｃｓｉｎ（Ｚ）・・・（８）
　本実施形態によれば、送信コイル１１０、第１受信コイル１２０および第２受信コイル１３０を用いて、回転平板３０の回転角度を算出する。そして、第１受信コイル１２０は、所定の位相差α、すなわち一方がθ、他方がθ－αの電気信号を出力する第１コイル１２１および第２コイル１２２により構成されている。第２受信コイル１３０は、所定の位相差α、すなわち一方がθ、他方がθ－αとされ、コイル１２１、１２２とは異なる電気信号を出力する第３コイル１３１および第４コイル１３２により構成されている。また、αは、±（１８０°±Ｙ）／Ｘ（Ｘ：２以上の整数、Ｙ：例えば０°以上６０°以下の任意の数）を満たす。これにより、Ｘθで表される高次成分をキャンセルあるいは所定以下に減衰させることができ、高次成分に起因する検出体の位置検出の誤差を低減可能な位置検出装置Ｓ１となる。
　（１）範囲値Ｙを２８．９６°以下にした場合には誤差減衰率を２５％以下に抑えることができる。さらに、範囲値Ｙを５．７３°以下にした場合には誤差減衰率を５％以下に抑えることができる。範囲値Ｙを０とした場合には、Ｘ次の高次成分（例えば３次成分）を完全にキャンセルすることができる。
　（２）第１コイル１２１、第２コイル１２２、第３コイル１３１、第４コイル１３２は、出力する電気信号が、それぞれ、ｓｉｎ＋＝Ａｓｉｎθ、ｓｉｎ－＝Ａｓｉｎ（θ－α）、ｃｏｓ＋＝Ａｃｏｓθ、ｃｏｓ－＝Ａｃｏｓ（θ－α）である。そして、第１コイル１２１および第２コイル１２２が上記のｓｉｎ＋信号およびｓｉｎ－信号の組み合わせであり、第３コイル１３１および第４コイル１３２が上記のｃｏｓ＋信号およびｃｏｓ－信号の組み合わせ、またはこれらの逆となっている。これにより、第１受信コイル１２０および第２受信コイル１３０は、それぞれ、ｓｉｎ＋信号およびｓｉｎ－信号と、ｃｏｓ＋信号およびｃｏｓ－信号とを出力する構成となる。
　（３）本実施形態では、各受信コイル１２１～１３２は、正弦波もしくは余弦波を描くパターン形状となっており、位相差を有する正弦波もしくは余弦波の電気信号を出力する。
　（４）第１受信コイル１２０が第１コイル１２１および第２コイル１２２が直列接続され、第１受信コイル１２０が第１コイル１２１および第２コイル１２２が直列接続されている。この場合、第１受信コイル１２０および第２受信コイル１３０は、それぞれ、ｓｉｎ＋信号とｓｉｎ－信号とが合成された合成信号と、ｃｏｓ＋信号とｃｏｓ－信号とが合成された合成信号とを出力する。このような構成の場合、回路基板２００側において、ｓｉｎ＋信号とｓｉｎ－信号、およびｃｏｓ＋信号とｃｏｓ－信号の加算あるいは差動の信号処理が不要となる。なお、第１コイル１２１および第２コイル１２２は、例えば、図１５に示すように同極性のコイルが直列接続される構成であってもよいし、図１６に示すように逆極性のコイルが直列接続される構成であってもよい。これは第２受信コイル１３０についても同様である。受信コイル１２０、１３０を構成するコイルの極性や結線については、上記のように適宜変更されてもよい。
　また、受信コイル１２０、１３０がそれぞれ復調部２３０に合成信号を入力する例について説明したが、これに限定されない。例えば、第１受信コイル１２０は、例えば図１７に示すように、第１コイル１２１の両端および第２コイル１２２の両端がそれぞれ復調部２３０に接続され、復調部２３０に接続された加算回路２３１にてｓｉｎ＋信号とｓｉｎ－信号とが合成されてもよい。この場合、第１コイル１２１および第２コイル１２２は、同極性のコイルとされる。また、第１受信コイル１２０は、例えば図１８に示すように、第１コイル１２１と第２コイル１２２とが逆極性とされ、それぞれのコイルから復調部２３０にｓｉｎ＋信号およびｓｉｎ－信号が個別に入力される構成であってもよい。この場合には、復調部２３０に接続された差動回路２３２にて、差動信号処理がなされ、実質的にｓｉｎ＋信号およびｓｉｎ－信号が加算された合成信号を出力する。上記した点は、第２受信コイル１３０についても同様である。このように、第１コイル１２１および第２コイル１２２からの２つの電気信号、並びに第３コイル１３１および第４コイル１３２からの２つの電気信号は、それぞれ信号処理部２１０側で加算あるいは差動による合成の信号処理がなされてもよい。
　（第１実施形態の変形例）
　上記では、位置検出装置Ｓ１は、ｓｉｎ＋信号とｓｉｎ－信号とを加算したｓｉｎ信号と、ｃｏｓ＋信号とｃｏｓ－信号とを加算したｃｏｓ信号とに基づいて、検出体の位置検出を行う構成であったが、差動信号に基づいて検出体の位置検出を行ってもよい。具体的には、本変形例に係る位置検出装置Ｓ１は、ｓｉｎ＋信号－ｓｉｎ－信号の差動を取りつつ、ｃｏｓ＋信号－ｃｏｓ－信号の差動を取り、これら２つの差動信号に基づいて検出体の位置検出を行う。
　差動信号における１次成分および３次成分の振幅変動率と位相差αとの関係は、例えば図１９に示すものとなる。図１９では、図１２と同様に、１次成分を１θ、３次成分を３θとそれぞれ表記している。主成分の１次成分は、位相差αが１８０°のときに最大の振幅変動率２００％となる。一方、誤差成分の３次成分は、０°、１２０°、２４０°、３６０°のときに最小の振幅変動率０％となる。そして、３次成分の振幅変動率が最小となる位相差αのうち１次成分の振幅変動率が最大となるものは、１２０°、２４０°である。つまり、Ｘ次成分（Ｘ：２以上の整数）をキャンセルする場合には、α＝１８０°＋１８０°／Ｘ、またはα＝１８０°－１８０°／Ｘを満たす設計とすればよい。
　また、誤差減衰率については、図１３、図１４に示すように、加算により検出信号を出力する上記第１実施形態と同様である。そのため、本変形例では、Ｘ次成分に起因する誤差を低減するためには、α＝１８０°±（１８０°±Ｙ）／Ｘ（Ｙ：例えば０°以上６０°以下）を満たす設計とさればよい。例えば、誤差減衰率は、上記第１実施形態と同様に、Ｙ＝６０°では５０％、Ｙ＝２８．９６°では２５％、Ｙ＝５．７３°では５％となる。
　本変形例では、受信コイル１２０、１３０は、それぞれ、例えば図２０や図２１に示すように、逆極性または同極性の２つのコイルを直列接続し、復調部２３０に差動信号を出力する構成とされうる。また、受信コイル１２０、１３０は、それぞれ、例えば図２２に示すように、逆極性の２つのコイルが個別に復調部２３０に接続され、加算回路２３１で加算、すなわち実質的に差動の信号処理を行う構成であってもよい。さらに、受信コイル１２０、１３０は、それぞれ、例えば図２３に示すように、同極性の２つのコイルが個別に復調部２３０に接続され、差動回路２３２にて差動の信号処理を行う構成であってもよい。本変形例においても、受信コイル１２０、１３０を構成するコイルの極性や結線については、上記のように適宜変更されてもよい。
　本変形例によっても、上記第１実施形態と同様の効果が得られる位置検出装置Ｓ１となる。
　（第２実施形態）
　第２実施形態について説明する。本実施形態の位置検出装置Ｓ１は、第１受信コイル１２０および第２受信コイル１３０のパターン形状が変更されている点で上記第１実施形態と相違する。本実施形態では、この相違点について主に説明する。
　第１受信コイル１２０および第２受信コイル１３０は、本実施形態では、例えば図２４に示すように、各受信コイル１２１～１３２がそれぞれ渦巻形状とされた渦巻コイルで構成されている。なお、図２４では、見易くするため、第１コイル１２１および第３コイル１３１を実線で、第２コイル１２２および第４コイル１３２を破線で示している。本実施形態では、各受信コイル１２１～１３２は、例えば、本実施形態では、径を変えながら四角形を描くように形成された渦巻形状の配線パターンとなっている。なお、渦巻形状は、四角形を描くものに限られるものではなく、円形や扇形などの他のパターンを描くものであってもよい。本実施形態では、例えば、第１コイル１２１は巻き方向が互いに逆とされた渦巻コイル１２１１、１２１２で構成され、第２コイル１２２は巻き方向が互いに逆とされた渦巻コイル１２２１、１２２２で構成されている。例えば、第３コイル１３１は巻き方向が互いに逆とされた渦巻コイル１３１１、１３１２で構成され、第４コイル１３２は巻き方向が互いに逆とされた渦巻コイル１３２１、１３２２で構成されている。各受信コイル１２１～１３２は、例えば、送信コイル１１０の内側領域において、所定の位相をずらして配置されることで、ｓｉｎ＋信号、ｓｉｎ－信号、ｃｏｓ＋信号、およびｃｏｓ－信号を出力する構成となっている。
　本実施形態では、例えば、図２４に示すように、第１コイル１２１および第３コイル１３１からなるコイル群は、第２コイル１２２および第４コイル１３２からなるコイル群に対して、送信コイル１１０の長手方向における左側にずらして配置されている。第１コイル１２１および第３コイル１３１からなるコイル群は、例えば、上記の長手方向における左側から渦巻コイル１２１１、１３１１、１２１２、１３１２の順に、互いに距離を隔てて配列された構成とされる。第２コイル１２２および第４コイル１３２からなるコイル群は、例えば、上記の長手方向における左側から渦巻コイル１２２１、１３２１、１２２２、１３２２の順に、互いに距離を隔てて配列された構成とされる。そして、第１コイル１２１がｓｉｎ＋信号、第３コイル１３１がｃｏｓ＋信号、第２コイル１２２がｓｉｎ－信号、第４コイル１３２がｃｏｓ－信号を、それぞれ出力する。第１コイル１２１および第２コイル１２２は、例えば、上記第１実施形態と同様に、図示しない接続配線により送信コイル１１０の外側領域で直列接続される。また、第３コイル１３１および第４コイル１３２についても同様に、図示しない接続配線により送信コイル１１０の外側領域で直列接続される。ただし、各受信コイル１２１～１３２は、上記第１実施形態および変形例と同様に、復調部２３０との接続については適宜変更されうる。また、ｓｉｎ＋信号とｓｉｎ－信号との合成処理、およびｃｏｓ＋信号とｃｏｓ－信号との合成処理については、コイル上ではなく、信号処理部２１０側、すなわち回路側で行われる構成であってもよい。
　本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の効果が得られる位置検出装置Ｓ１となる。
　（１）本実施形態では、各受信コイル１２１～１３２が渦巻形状とされている。これにより、各受信コイル１２１～１３２が正弦波もしくは余弦波を描くパターン形状である場合に比べて、プリント基板１００に形成される配線層数が少なくなり、より簡便に製造することが可能となる。
　（他の実施形態）
　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらの一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
　例えば、上記各実施形態における位置検出装置Ｓ１は、車両以外に搭載されて用いられてもよい。
　また、上記各実施形態では、信号処理部２１０が回路基板２００に備えられている例を説明した。しかしながら、信号処理部２１０は、ＥＣＵ４に備えられていてもよい。つまり、プリント基板１００から第１電圧値Ｖ１や第２電圧値Ｖ２等を出力するようにし、ＥＣＵ４に備えられた信号処理部２１０で各種の演算を行うようにしてもよい。
　そして、上記各実施形態では、各受信コイルの特性値として電圧値を用いる例について説明した。しかしながら、各受信コイルの特性値は、電流値であってもよいし、インダクタンス値であってもよい。このような位置検出装置Ｓ１であっても、上記各実施形態と同様の効果を得ることができる。
　本開示に記載の制御部（例えば、信号処理部２１０など）及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。
　なお、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。
　（本開示の観点）
　上記した本開示については、例えば以下に示す観点として把握することができる。
［第１の観点］
　位置検出装置であって、
　回転体である検出体（３０）と対向して配置された基板（１００）と、
　前記基板に形成された送信コイル（１１０）と、
　前記基板の面方向に対する法線方向において、前記送信コイルの内側領域に配置された第１受信コイル（１２０）および第２受信コイル（１３０）と、
　前記第１受信コイルが出力する検出信号と、前記第２受信コイルが出力する検出信号とに基づき、前記検出体の位置を導出する信号処理部（２１０）と、を備え、
　前記第１受信コイルは、検出信号における電気角について所定の位相差を有する電気信号を出力する第１コイル（１２１）および第２コイル（１２２）を有してなり、
　前記第２受信コイルは、前記電気角について前記所定の位相差を有すると共に、前記第１コイルおよび前記第２コイルとは異なる電気信号を出力する第３コイル（１３１）および第４コイル（１３２）を有してなり、
　前記所定の位相差は、±（１８０°±Ｙ°）／Ｘ（Ｘ：２以上の整数、Ｙ：０°以上６０°以下の任意の数）を満たす、位置検出装置。
［第２の観点］
　位置検出装置であって、
　回転体である検出体（３０）と対向して配置された基板（１００）と、
　前記基板に形成された送信コイル（１１０）と、
　前記基板の面方向に対する法線方向において、前記送信コイルの内側領域に配置された第１受信コイル（１２０）および第２受信コイル（１３０）と、
　前記第１受信コイルが出力する検出信号と、前記第２受信コイルが出力する検出信号とに基づき、前記検出体の位置を導出する信号処理部（２１０）と、を備え、
　前記第１受信コイルは、検出信号における電気角について所定の位相差を有する電気信号を出力する第１コイル（１２１）および第２コイル（１２２）を有してなり、
　前記第２受信コイルは、前記電気角について前記所定の位相差を有すると共に、前記第１コイルおよび前記第２コイルとは異なる電気信号を出力する第３コイル（１３１）および第４コイル（１３２）を有してなり、
　前記所定の位相差は、１８０°±（１８０°±Ｙ）／Ｘ（Ｘ：２以上の整数、Ｙ：０°以上６０°以下の任意の数）を満たす、位置検出装置。
［第３の観点］
　前記Ｙは、２８．９６°以下である、第１または第２の観点に記載の位置検出装置。
［第４の観点］
　前記Ｙは、５．７３°以下である、第１または第２の観点に記載の位置検出装置。
［第５の観点］
　前記第１コイル、前記第２コイル、前記第３コイルおよび前記第４コイルが出力する４つの前記電気信号は、振幅をＡとし、前記電気角をθとし、前記所定の位相差をαとして、それぞれ、
　ｓｉｎ＋＝Ａｓｉｎθ
　ｓｉｎ－＝Ａｓｉｎ（θ－α）
　ｃｏｓ＋＝Ａｃｏｓθ
　ｃｏｓ－＝Ａｃｏｓ（θ－α）の式で表され、
　前記第１コイルおよび前記第２コイルが出力する前記電気信号は、ｓｉｎ＋とｓｉｎ－、およびｃｏｓ＋とｃｏｓ－の２つの組み合わせのうち一方であり、
　前記第３コイルおよび前記第４コイルが出力する前記電気信号は、前記２つの組み合わせのうちの他方である、第１ないし第４の観点のいずれか１つに記載の位置検出装置。
［第６の観点］
　前記第１コイル、前記第２コイル、前記第３コイルおよび前記第４コイルは、正弦曲線または余弦曲線を描くパターン形状である、第１ないし第５の観点のいずれか１つに記載の位置検出装置。
［第７の観点］
　前記第１コイル、前記第２コイル、前記第３コイルおよび前記第４コイルは、渦巻状のパターン形状である、第１ないし第５の観点のいずれか１つに記載の位置検出装置。
［第８の観点］
　前記信号処理部は、前記第１受信コイルが出力する検出信号および前記第２受信コイルが出力する検出信号に基づいて、逆正接関数を演算することで前記検出体の位置を算出する、第１ないし第７の観点のいずれか１つに記載の位置検出装置。
［第９の観点］
　前記第１受信コイルは、直列接続された前記第１コイルおよび前記第２コイルのそれぞれの前記電気信号が合成された前記検出信号を前記信号処理部に出力し、
　前記第２受信コイルは、直列接続された前記第３コイルおよび前記第４コイルのそれぞれの前記電気信号が合成された前記検出信号を前記信号処理部に出力する、第１ないし第８の観点のいずれか１つに記載の位置検出装置。

Claims (9)

  1. 　位置検出装置であって、
    　回転体である検出体（３０）と対向して配置された基板（１００）と、
    　前記基板に形成された送信コイル（１１０）と、
    　前記基板の面方向に対する法線方向において、前記送信コイルの内側領域に配置された第１受信コイル（１２０）および第２受信コイル（１３０）と、
    　前記第１受信コイルが出力する検出信号と、前記第２受信コイルが出力する検出信号とに基づき、前記検出体の位置を導出する信号処理部（２１０）と、を備え、
    　前記第１受信コイルは、検出信号における電気角について所定の位相差を有する電気信号を出力する第１コイル（１２１）および第２コイル（１２２）を有してなり、
    　前記第２受信コイルは、前記電気角について前記所定の位相差を有すると共に、前記第１コイルおよび前記第２コイルとは異なる電気信号を出力する第３コイル（１３１）および第４コイル（１３２）を有してなり、
    　前記所定の位相差は、±（１８０°±Ｙ°）／Ｘ（Ｘ：２以上の整数、Ｙ：０°以上６０°以下の任意の数）を満たす、位置検出装置。
  2. 　位置検出装置であって、
    　回転体である検出体（３０）と対向して配置された基板（１００）と、
    　前記基板に形成された送信コイル（１１０）と、
    　前記基板の面方向に対する法線方向において、前記送信コイルの内側領域に配置された第１受信コイル（１２０）および第２受信コイル（１３０）と、
    　前記第１受信コイルが出力する検出信号と、前記第２受信コイルが出力する検出信号とに基づき、前記検出体の位置を導出する信号処理部（２１０）と、を備え、
    　前記第１受信コイルは、検出信号における電気角について所定の位相差を有する電気信号を出力する第１コイル（１２１）および第２コイル（１２２）を有してなり、
    　前記第２受信コイルは、前記電気角について前記所定の位相差を有すると共に、前記第１コイルおよび前記第２コイルとは異なる電気信号を出力する第３コイル（１３１）および第４コイル（１３２）を有してなり、
    　前記所定の位相差は、１８０°±（１８０°±Ｙ）／Ｘ（Ｘ：２以上の整数、Ｙ：０°以上６０°以下の任意の数）を満たす、位置検出装置。
  3. 　前記Ｙは、２８．９６°以下である、請求項１または２に記載の位置検出装置。
  4. 　前記Ｙは、５．７３°以下である、請求項１または２に記載の位置検出装置。
  5. 　前記第１コイル、前記第２コイル、前記第３コイルおよび前記第４コイルが出力する４つの前記電気信号は、振幅をＡとし、前記電気角をθとし、前記所定の位相差をαとして、それぞれ、
    　ｓｉｎ＋＝Ａｓｉｎθ
    　ｓｉｎ－＝Ａｓｉｎ（θ－α）
    　ｃｏｓ＋＝Ａｃｏｓθ
    　ｃｏｓ－＝Ａｃｏｓ（θ－α）の式で表され、
    　前記第１コイルおよび前記第２コイルが出力する前記電気信号は、ｓｉｎ＋とｓｉｎ－、およびｃｏｓ＋とｃｏｓ－の２つの組み合わせのうち一方であり、
    　前記第３コイルおよび前記第４コイルが出力する前記電気信号は、前記２つの組み合わせのうちの他方である、請求項１または２に記載の位置検出装置。
  6. 　前記第１コイル、前記第２コイル、前記第３コイルおよび前記第４コイルは、正弦曲線または余弦曲線を描くパターン形状である、請求項１または２に記載の位置検出装置。
  7. 　前記第１コイル、前記第２コイル、前記第３コイルおよび前記第４コイルは、渦巻状のパターン形状である、請求項１または２に記載の位置検出装置。
  8. 　前記信号処理部は、前記第１受信コイルが出力する検出信号および前記第２受信コイルが出力する検出信号に基づいて、逆正接関数を演算することで前記検出体の位置を算出する、請求項１に記載の位置検出装置。
  9. 　前記第１受信コイルは、直列接続された前記第１コイルおよび前記第２コイルのそれぞれの前記電気信号が合成された前記検出信号を前記信号処理部に出力し、
    　前記第２受信コイルは、直列接続された前記第３コイルおよび前記第４コイルのそれぞれの前記電気信号が合成された前記検出信号を前記信号処理部に出力する、請求項１または２に記載の位置検出装置。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2008130002A1 (ja) * 2007-04-20 2008-10-30 Mitsubishi Electric Corporation 磁気式回転角検出器
JP2008286667A (ja) * 2007-05-18 2008-11-27 Okuma Corp 電磁誘導型位置センサ
JP2012502286A (ja) * 2008-09-11 2012-01-26 ドクトル・ヨハネス・ハイデンハイン・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング 誘導式位置センサー、誘導式位置センサーを備えた測定システム及び位置センサーの動作方法

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