(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象と一体回転する円筒状の回転体の回転角度を検出対象の回転角度として検出する回転角度検出装置において、
前記回転体は、その外周面に複数のマークが回転方向の全周に亘って間隔をおいて設けられた部分である溝回転体と、同じくマークが回転方向の全周に亘って設けられない部分である基準回転体と、を備え、
前記回転体が回転したとき、マークの有無によって変化する前記回転体から発せられる磁界に応じた正弦信号を生成するセンサを溝回転体及び基準回転体の外周面にそれぞれ対向して設け、
前記溝回転体に対向するセンサにより生成される正弦信号に基づき前記回転体の回転角度を求めるとともに、前記基準回転体に対向するセンサにより生成される信号に基づき前記回転体の軸ずれの有無を検出し、
前記軸ずれが検出されるときには、前記溝回転体に対向するセンサにより生成される正弦信号を補正して、この補正後の信号に基づき回転体の回転角度を算出する回転角度検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の回転角度検出装置において、
前記溝回転体は、
前記複数のマークを所定間隔で備える第１溝回転体と、
前記複数のマークを前記第１溝回転体と異なる所定間隔で備える第２溝回転体とを備えることを特徴とする回転角度検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の回転角度検出装置において、
前記回転体は、第１溝回転体と第２溝回転体との間に基準回転体が設けられてなることを特徴とする回転角度検出装置。
【請求項４】
請求項２に記載の回転角度検出装置において、
前記回転体は、第１溝回転体及び第２溝回転体を基準回転体が挟む態様で設けられてなることを特徴とする回転角度検出装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転角度検出装置において、
前記回転体が導電性材料からなるとともに、前記マークが溝又は突部からなり、
前記センサは、前記回転体の外周面に交番磁界を付与することにより同外周面に渦電流を発生させる励磁コイルと、前記回転体の外周面に発生した渦電流に起因して生じる磁界の変化を検出する検出コイルとを備え、
前記検出コイルを通じて検出される磁界の変化に基づいて前記溝又は突部の近接を検知する渦電流探傷センサであることを特徴とする回転角度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体の回転角度を検出する回転角度検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば自動車に搭載されるパワーステアリング装置やエアコンディショナなどでは、その駆動源となるモータとして、いわゆるブラシレスモータが使用されることが多い。このブラシレスモータは、一般に、永久磁石によって形成されるロータと、通電可能とされたコイルからなるステータとを有し、ステータに供給される電力に応じた電磁力をロータに作用させることでモータの回転軸を回転させるものである。そして、このブラシレスモータでは、通常、ロータの回転角度を検出する回転角度検出装置が設けられており、この回転角度検出装置を通じて検出されるロータの回転角度に基づいて上記ステータへの給電を制御し、これによってモータの回転軸の回転態様を制御するようにしている。
【０００３】
このようなロータ、あるいは回転軸等の回転体の回転角度を検出する回転角度検出装置としては、例えば特許文献１に記載のものが知られている。この回転角度検出装置は、回転体と一体となって回転するパルスリングと、同パルスリングの外周面に対向して配置される励磁コイル、及び励磁コイルの内側に配置される検出コイルとを有している。ここで、パルスリングは磁性材料からなる部材であって、その回転方向に所定間隔で溝が形成されている。このように構成された回転角度検出装置では、励磁コイルによってパルスリングに渦電流を発生させ、当該渦電流により発生する磁束を検出コイルによって検出する。パルスリングには、所定間隔で溝が形成されているので、パルスリングが回転すると溝の有無によって渦電流に変化が生じる。この渦電流の変化に伴い、検出コイルで検出される磁束も変化する。この回転角度検出装置では、磁束の変化に応じて変化する検出コイルに誘起される電圧に基づいて、回転体の回転角度を算出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１０３６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の回転角度検出装置では、パルスリングが回転した際に、パルスリングに形成された溝の有無により変化する磁界を検出することによって、回転角度の角度検出を行っている。特許文献１では、この回転角度検出装置を軸受に利用しているため、回転体の軸ずれの想定はされていない。しかし、この構成の回転角度検出装置を軸ずれが起き得るもの、例えば、モータなどに適用した場合、励磁コイルとパルスリングとの距離、あるいは検出コイルとパルスリングとの距離が変化することが想定される。検出コイルに誘起される電圧は、励磁コイルとパルスリングとの距離、あるいは検出コイルとパルスリングとの距離が変化することによっても変化する。このような状況では、検出コイルに誘起される電圧の変化が、軸ずれによるものであるのか、パルスリングの回転に伴う溝の有無の検出によるものであるのかが不明となるおそれがある。従って、回転角度の算出の精度が低下するおそれがある。なお、回転角度検出装置として、ホールセンサ等の磁気センサと磁石とを使用したものも知られているが、この場合も同様の課題がある。
【０００６】
本発明は、こうした実状を鑑みてなされたものであり、その目的は、精度のよい角度検出を可能とする回転角度検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、検出対象と一体回転する円筒状の回転体の回転角度を検出対象の回転角度として検出する回転角度検出装置において、前記回転体は、その外周面に複数のマークが回転方向の全周に亘って間隔をおいて設けられた部分である溝回転体と、同じくマークが回転方向の全周に亘って設けられない部分である基準回転体と、を備え、前記回転体が回転したとき、マークの有無によって変化する前記回転体から発せられる磁界に応じた正弦信号を生成するセンサを溝回転体及び基準回転体の外周面にそれぞれ対向して設け、前記溝回転体に対向するセンサにより生成される正弦信号に基づき前記回転体の回転角度を求めるとともに、前記基準回転体に対向するセンサにより生成される信号に基づき前記回転体の軸ずれの有無を検出し、前記軸ずれが検出されるときには、前記溝回転体に対向するセンサにより生成される正弦信号を補正して、この補正後の信号に基づき回転体の回転角度を算出することを要旨とする。
【０００８】
この回転角度検出装置では、回転体が回転することによる、磁界の変化を利用している。このような回転角度検出装置では、回転体の軸ずれが起きて、回転体とセンサとの距離が変化した場合であっても、磁界の変化が起こるので、この磁界の変化から回転体の回転角度が変化したと判断されるおそれがある。そこで、同構成によれば、その外周面が面一に形成された基準回転体を採用している。基準回転体は、回転した場合でも、マークが形成されてないので、基準回転体において磁界が変化することはない。換言すれば、基準回転体とセンサとの距離の変化の変化に伴う磁界の変化が検出されれば、位置ずれが起きていることを検出することができる。従って、回転体に基準回転体を採用することによって、磁界の変化が、回転体の回転に伴うマークの有無により生じるものであるのか、回転体の軸ずれによるものであるのかを検出することができる。磁界の変化が、回転体の軸ずれによるものであるときは、基準回転体に対向するセンサにより形成される正弦信号に基づき、溝回転体に対向するセンサにより生成される信号を、回転体の軸ずれに起因して変化した分だけ補正することにより、軸ずれ分のデータについて補正を行うことにより、回転体の回転角度を精度の良く検出することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の回転角度検出装置において、前記溝回転体は、前記複数のマークを所定間隔で備える第１溝回転体と、前記複数のマークを前記第１溝回転体と異なる所定間隔で備える第２溝回転体とを備えることを要旨とする。
【００１０】
同構成によれば、回転角度検出装置は、回転体が、マークの配置間隔が異なる第１溝回転体と第２溝回転体とを備えることにより、これらの双方から回転角度を検出することができる。これら第１溝回転体と第２溝回転体との双方から得られるデータから、この回転角度検出装置では、回転体の１周（３６０°）における絶対角の算出が可能になる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の回転角度検出装置において、前記回転体は、第１溝回転体と第２溝回転体との間に基準回転体が設けられてなることを要旨とする。
同構成によれば、回転角度検出装置は、基準回転体が第１溝回転体と第２溝回転体との間に設けられることにより、回転体が径方向へ変位する軸ずれを好適に検出することができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の回転角度検出装置において、前記回転体は、第１溝回転体及び第２溝回転体を基準回転体が挟む態様で設けられてなることを要旨とする。
【００１３】
同構成によれば、回転角度検出装置は、基準回転体が両側にあることにより、回転体の軸ずれに伴う同回転体とセンサとの距離を検出することができる。これにより、回転角度検出装置は、回転体とセンサとの距離の変化から回転体が傾くことによる軸ずれ、回転体が径方向へ変位することによる軸ずれ、更に回転体が軸方向へ変位する軸ずれを検出することができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転角度検出装置において、前記回転体が導電性材料からなるとともに、前記マークが溝又は突部からなり、前記センサは、前記回転体の外周面に交番磁界を付与することにより同外周面に渦電流を発生させる励磁コイルと、前記回転体の外周面に発生した渦電流に起因して生じる磁界の変化を検出する検出コイルとを備え、前記検出コイルを通じて検出される磁界の変化に基づいて前記溝又は突部の近接を検知する渦電流探傷センサであることを要旨とする。
【００１５】
同構成によれば、円筒状の導電性材料に溝を形成するのみで、回転角度の検出に適した回転体を容易に構成することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、精度のよい角度検出を可能とする回転角度検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明における回転角度検出装置の一実施形態を示す概要図。
【図２】同実施形態における渦電流探傷センサの搭載位置及び回転体の構造を示す斜視図。
【図３】同実施形態における渦電流探傷センサの搭載位置を示すために回転体の外周面を直線状に展開した展開図。
【図４】（ａ）は、渦電流探傷センサの構造並びに渦電流の流れ態様を模式的に示す斜視図、（ｂ）は、渦電流探傷センサの近傍に溝がある場合の渦電流の流れ態様を模式的に示す斜視図。
【図５】（ａ）は、回転体が軸ずれして同回転体と渦電流探傷センサとの距離が基準距離よりも離れた状態を示す斜視図、（ｂ）は、回転体が軸ずれして同回転体と渦電流探傷センサとの距離が基準距離よりも近い状態を示す斜視図。
【図６】（ａ）は、渦電流探傷センサと回転体との距離が標準的な場合、（ｂ）は、渦電流探傷センサと回転体との距離が離れた場合又は渦電流探傷センサの近傍に溝がある場合、（ｃ）は、渦電流探傷センサと回転体との距離が近づいた場合、のそれぞれにおいて検出コイルに誘起される交流電圧の波形を示す図。
【図７】（ａ）は、励磁コイルから出力される交流電圧の波形を示す図、（ｂ）〜（ｈ）は、検出コイルに誘起される交流電圧の波形を示す図。
【図８】制御装置に格納されて回転体の絶対角度の算出に用いられる角度対応を示す図。
【図９】同実施形態の回転角度検出装置によるロータ回転角度検出処理の処理手順を示すフローチャート。
【図１０】（ａ）は、本発明における変形例を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）に示す回転体の軸ずれの態様を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明をブラシレスモータに設けられる回転角度検出装置に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示されるように、ブラシレスモータ１０のモータ軸１１には、回転体２０が一体回転可能に設けられている。この回転体２０は導電性材料により円筒状に形成されている。
【００１９】
回転体２０は、３つの部分、すなわち基準回転体２１と、第１及び第２溝回転体２３，２４とにより構成される。基準回転体２１の外周面は面一に形成されている。第１溝回転体２３の外周面には、回転方向において一定間隔で６本（６０°毎に１本）の溝Ｄが形成されている。第２溝回転体２４の外周面には、回転方向において一定間隔で５本（７２°毎に１本）の溝Ｄが形成されている。各溝Ｄは、モータ軸１１の軸線に沿って延びている。回転体２０は、モータ１０側（図示右側）から第１溝回転体２３、基準回転体２１、第２溝回転体２４の順番で設けられている。
【００２０】
回転体２０の外周側には、第１〜第３の渦電流探傷センサ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃが設けられている。これら、渦電流探傷センサ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃは、それぞれ制御装置１２に接続されている。制御装置１２は、渦電流探傷センサ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの検出信号に基づきモータ１０を制御する。
【００２１】
図２に示すように、第１渦電流探傷センサ３０Ａは、励磁コイル３１Ａと、３つの検出コイル３２ＡＫ，３２Ａ１，３２Ａ２とから構成される。励磁コイル３１Ａは、基準回転体２１、第１及び第２溝回転体２３，２４の外周面にまたがって対応する。３つの検出コイル３２ＡＫ，３２Ａ１，３２Ａ２は、それぞれ基準回転体２１、第１及び第２溝回転体２３，２４の外周面に対応する。３つの検出コイル３２ＡＫ，３２Ａ１，３２Ａ２は、励磁コイル３１Ａの内部に設けられている。励磁コイル３１Ａと３つの検出コイル３２ＡＫ，３２Ａ１，３２Ａ２とは、合成樹脂材料により一体成型されている。励磁コイル３１Ａは、交流電圧の供給に基づいて回転体２０の外周面に対して交番磁界を印加して、回転体２０、すなわち基準回転体２１、第１及び第２溝回転体２３，２４のそれぞれの外周面にまたがるかたちで渦電流を発生させる。３つの検出コイル３２ＡＫ，３２Ａ１，３２Ａ２は、励磁コイル３１Ａによって生じた渦電流に基づき、基準回転体２１、及び第１溝回転体２３，２４のそれぞれに発生する交番磁界を検出する。３つの検出コイル３２ＡＫ，３２Ａ１，３２Ａ２には、渦電流によって生じる交番磁界を受けて、交流電圧が誘起される。検出コイル３２Ａ１、３２Ａ２に誘起される交流電圧は、回転体２０の回転に伴う溝Ｄの有無により変化する。検出コイル３２ＡＫに誘起される交流電圧は、基本的に回転体２０が回転した場合でも一定の値となる。これは、検出コイル３２ＡＫが対応する基準回転体２１の外周面が面一に構成されているからである。
【００２２】
第２渦電流探傷センサ３０Ｂは、励磁コイル３１Ｂと、２つの検出コイル３２ＢＫ，３２Ｂ１とから構成される。励磁コイル３１Ｂは、基準回転体２１、第１溝回転体２３の外周面にまたがって対応する。２つの検出コイル３２ＢＫ，３２Ｂ１は、それぞれ基準回転体２１、第１溝回転体２３の外周面に対応する。２つの検出コイル３２ＢＫ，３２Ｂ１は、励磁コイル３１Ｂの内部に設けられている。励磁コイル３１Ａと２つの検出コイル３２ＢＫ，３２Ｂ１とは、合成樹脂材料により一体成型されている。励磁コイル３１Ｂは、基準回転体２１及び第１溝回転体２３の外周面に渦電流を発生させる。２つの検出コイル３２ＢＫ，３２Ｂ１は、励磁コイル３１Ｂによって生じた渦電流に基づき第１溝回転体２３及び基準回転体２１に発生する磁束を検出する。２つの検出コイル３２ＢＫ，３２Ｂ１には、渦電流によって生じる交番磁界を受けて、交流電圧が誘起される。回転体２０の回転に伴う検出コイル３２ＢＫ，３２Ｂ１に誘起される交流電圧の変化態様は、検出コイル３２ＡＫ，３２Ａ１と同様である。
【００２３】
第３渦電流探傷センサ３０Ｃは、第２渦電流探傷センサ３０Ｂと同様の構成とされている。第３渦電流探傷センサ３０Ｃは、励磁コイル３１Ｃと、２つの検出コイル３２ＣＫ，３２Ｃ２とから構成される。励磁コイル３１Ｃは、基準回転体２１及び第２溝回転体２４の外周面にまたがって対応する。２つの検出コイル３２ＣＫ，３２Ｃ２は、それぞれ基準回転体２１及び第２溝回転体２４の外周面に対応する。励磁コイル３１Ｃは、基準回転体２１及び第２溝回転体２４の外周面に渦電流を発生させる。２つの検出コイル３２ＣＫ，３２Ｃ２は、励磁コイル３１Ｃによって生じた渦電流に基づく基準回転体２１及び第２溝回転体２４に発生する磁束を検出する。２つの検出コイル３２ＣＫ，３２Ｃ２には、渦電流によって生じる交番磁界を受けて、交流電圧が誘起される。回転体２０の回転に伴う検出コイル３２ＣＫ，３２Ｃ２に誘起される交流電圧の変化態様は、検出コイル３２ＡＫ，３２Ａ２と同様である。
【００２４】
なお、第１〜第３渦電流探傷センサ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの各コイルは、それらの軸心が回転体２０の回転中心軸に直交するように設けられる。このため、第１、第２及び第３の各励磁コイル３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃが回転体２０に励磁する交番磁界の向きは、回転体２０の径方向に沿った方向となる。なお、図２では、説明の便宜上、第２及び第３渦電流探傷センサ３０Ｂ，３０Ｃの軸方向を、第１渦電流探傷センサ３０Ａと同様にしたが、実際には、第２及び第３渦電流探傷センサ３０Ｂ，３０Ｃの軸方向は、回転体２０の外周面に対し垂直となるように設けられている。
【００２５】
図３に示すように、第１渦電流探傷センサ３０Ａの位置を０°としたとき、第２渦電流探傷センサ３０Ｂは、７５°（６０°＋１５°（６０°の４分の１））ずれた位置に、第３渦電流探傷センサ３０Ｃは、モータ軸１１を中心に第１渦電流探傷センサ３０Ａから９０°（７２°＋１８°（７２°の４分の１））ずれた位置に、それぞれ配置される。
【００２６】
制御装置１２は、励磁コイル３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃへの給電制御を行う。また、制御装置１２は、検出コイル３２Ａ１，３２Ａ２，３２Ｂ１，３２Ｃ２に誘起される交流電圧に基づき、回転体２０、すなわち、モータ軸１１の回転角度を検出する。制御装置１２は、モータ軸１１の回転角度に基づいてモータ１０のロータ（図示省略）の回転角度、すなわち、ロータの磁極位置を検出する。
【００２７】
次に、第１〜第３渦電流探傷センサ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃと回転体２０との距離の検出原理、及び回転体２０に設けられる溝Ｄの検出原理について説明する。ここでは、第１渦電流探傷センサ３０Ａについて代表的に説明する。
【００２８】
図４（ａ）に示すように、この渦電流探傷センサ３０Ａでは、一定の周波数の交流電圧の供給を通じて励磁コイル３１Ａが交番磁界を被検出体（ここでは、回転体２０）に付与する。これによって回転体２０の外周面の表面には渦電流Ｉｗが発生する。３つの検出コイル３２ＡＫ，３２Ａ１，３２Ａ２（ここでは、検出コイル３２Ａ１のみ図示する。）は、渦電流Ｉｗによって誘起される交番磁界と、励磁コイル３１Ａに供給される交流電圧によって誘起される交番磁界との合成磁界により、交流電圧が誘起される。
【００２９】
図４（ａ）に示すように、渦電流探傷センサ３０Ａの直下又はその近傍に溝Ｄが存在しない場合には、回転体２０が回転した場合であっても、渦電流探傷センサ３０Ａと回転体２０の外周面との距離は一定（基準距離）となる。このとき、検出コイル３２Ａ１には、図６（ａ）に示す交流電圧が誘起される。すなわち、検出コイル３２Ａ１に誘起される交流電圧（振幅）は渦電流探傷センサ３０Ａと回転体２０の外周面との距離に応じた一定の値に保たれる。なお、本例では、基準回転体２１に対応する検出コイル３２ＡＫに誘起される交流電圧は常に一定となる。
【００３０】
図５（ａ）に示すように、回転体２０が軸ずれして、当該回転体２０の外周面と渦電流探傷センサ３０Ａとの距離が基準距離よりも大きくなる場合には、図６（ｂ）に示すように、検出コイル３２Ａ１に誘起される交流電圧（振幅）は、小さくなる。反対に、図５（ｂ）に示すように、回転体２０の外周面と渦電流探傷センサ３０Ａとの距離が基準距離よりも小さくなる場合には、図６（ｃ）に示すように、検出コイル３２Ａ１に誘起される交流電圧（振幅）は、大きくなる。
【００３１】
制御装置１２は、検出コイル３２Ａ１が誘起される交流電圧の大きさによって、回転体２０の外周面と検出コイル３２Ａ１との距離を検出して、回転体２０の軸ずれを検出することができる。
【００３２】
また、検出コイル３２Ａ１に誘起される交流電圧の大きさは、溝Ｄの有無によっても変化する。図４（ｂ）に示すように、回転体２０が回転して渦電流探傷センサ３０Ａの直下又はその近傍に溝Ｄなどが存在している場合には、渦電流Ｉｗの流れに変化が生じる。例えば、図４（ａ）に示す状態と比較すると、図４（ｂ）に示す状態では、渦電流Ｉｗの一部は溝Ｄによって遮断される。すなわち、渦電流Ｉｗが好適に流れる面積が減少する。渦電流Ｉｗによって生じる磁界の強さは、渦電流Ｉｗが流れる面積の大きさに比例する。従って、図４（ｂ）に示す状況では、検出コイル３２Ａ１に誘起される交流電圧（振幅）は、図６（ｂ）に示すように小さくなる。
【００３３】
このように、渦電流探傷センサ３０Ａでは、溝Ｄの有無を、検出コイル３２Ａ１に誘起される交流電圧の変化によって検出することができる。
なお、回転体２０の軸ずれの検出及び溝Ｄの有無は、第２、第３渦電流探傷センサ３０Ｂ，３０Ｃのいずれにおいても第１渦電流探傷センサ３０Ａと同様にして検出することが可能である。本例では、回転体２０の軸ずれは、基準回転体２１に対応する検出コイル３２ＡＫ，３２ＢＫ，３２ＣＫを利用して行う。回転体２０の回転角度の検出は、検出コイル３２Ａ１，３２Ａ２，３２Ｂ１，３２Ｃ２を利用して行う。制御装置１２は、検出コイル３２ＡＫ，３２ＢＫ，３２ＣＫに誘起される交流電圧に基づき、回転体２０の軸ずれが検出された場合には、これら検出コイル３２ＡＫ，３２ＢＫ，３２ＣＫに誘起される交流電圧に基づいて、検出コイル３２Ａ１，３２Ａ２，３２Ｂ１，３２Ｃ２に誘起される交流電圧を補正する。制御装置１２は、この補正を行った交流電圧に基づき、回転体２０の回転角度を算出する。
【００３４】
次に、回転体２０が回転したときの回転角度の検出態様について説明する。まず、回転体２０の軸ずれが発生しないと仮定して説明する。
制御装置１２から、図７（ａ）に示す波形の交流電圧が印加された各励磁コイル３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃは、各々が対応する回転体２０の表面（外周面）に渦電流を発生させる。この場合において、第１渦電流探傷センサ３０Ａにおける検出コイル３２ＡＫ，３２Ａ１，３２Ａ２に誘起される電圧の波形を、図７（ｂ），図７（ｃ），及び図７（ｄ）にそれぞれ示す。基準回転体２１には、溝が形成されていないので、図７（ｂ）に示すように、その検出コイル３２ＡＫに誘起される電圧の波形は、図７（ａ）に示す励磁コイル３１Ａに印加される交流電圧の波形と一致する。第１溝回転体２３には、６０°毎に溝Ｄが形成されているため、検出コイル３２Ａ１に誘起される電圧の波形は、図７（ｃ）に示すように、６０°毎に振幅が著しく小さくなる（０に近似）。第２溝回転体２４には、７２°毎に溝Ｄが形成されているため、検出コイル３２Ａ２に誘起される電圧の波形は、図７（ｄ）に示すように、７２°毎に振幅が著しく小さくなる。
【００３５】
次に、第２渦電流探傷センサ３０Ｂにおける検出コイル３２ＢＫ，３２Ｂ１に誘起される電圧の波形を、図７（ｅ）及び図７（ｆ）に示す。基準回転体２１には、溝Ｄが形成されていないので、図７（ｅ）に示すように、検出コイル３２ＢＫに誘起される電圧の波形は、図７（ａ）に示す励磁コイル３１Ａに印加される交流電圧の波形と一致する。第１溝回転体２３には、６０°毎に溝が形成されているため、検出コイル３２Ｂ１に誘起される電圧の波形は、図７（ｆ）に示すように、６０°毎に振幅が著しく小さくなる。ここで、検出コイル３２Ｂ１（第２渦電流探傷センサ３０Ｂ）が設けられる位置は、検出コイル３２Ａ１（第１渦電流探傷センサ３０Ａ）が設けられる位置から７５°ずれている。つまり、検出コイル３２Ｂ１に誘起される電圧の波形は、検出コイル３２Ａ１に誘起される電圧の波形から７５°だけ位相がずれることになる。なお、検出コイル３２Ｂ１が出力する波形は、検出コイル３２Ａ１が出力する波形に対し、位相が４分の１周期（１５°）ずれたものとなる。
【００３６】
次に、第３渦電流探傷センサ３０Ｃにおける検出コイル３２ＣＫ，３２Ｃ２に誘起される電圧の波形を、図７（ｇ）及び図７（ｈ）に示す。基準回転体２１には、溝Ｄが形成されていないので、図７（ｇ）に示すように、検出コイル３２ＣＫが出力する波形は、図７（ａ）に示す励磁コイル３１Ａに印加される交流電圧の波形と一致する。一方、第２溝回転体２４には、７２°毎に溝が形成されているため、検出コイル３２Ｃ２に誘起される電圧の波形は、図７（ｈ）に示すように、７２°毎に振幅が著しく小さくなる。ここで、検出コイル３２Ｃ２（第３渦電流探傷センサ３０Ｃ）が設けられる位置は、検出コイル３２Ａ２（第１渦電流探傷センサ３０Ａ）が設けられる位置から９０°ずれている。つまり、検出コイル３２Ｃ２に誘起される電圧の波形は、検出コイル３２Ａ２に誘起される電圧の波形から９０°だけ位相がずれることになる。なお、検出コイル３２Ｃ２が出力する波形は、検出コイル３２Ａ２が出力する波形に対し、位相が４分の１周期（１８°）ずれたものとなる。
【００３７】
次に、制御装置１２は、検出コイル３２Ａ１，３２Ｂ１並びに検出コイル３２Ａ２，３２Ｃ２に誘起される電圧に基づき回転体２０の回転角度を算出する。まず、制御装置１２は、第１溝回転体２３及び第２溝回転体２４について、それらの回転方向において隣り合う２つの溝Ｄの間の角度範囲（６０°，７２°）における回転体２０の回転角度θ１，θ２を算出する。
【００３８】
本例では、検出コイル３２Ａ１，３２Ｂ１は４分の１周期ずれた交流電圧（正弦波、余弦波）を出力する。制御装置１２は、これらから得られる電圧値Ｖを式（１）に適用することにより、第１溝回転体２３の回転方向において隣り合う２つの溝Ｄの間の角度範囲（６０°）における回転体２０の回転角度θ１を特定する。
【００３９】
θ＝ａｒｃｔａｎＶ・・・（１）
検出コイル３２Ａ１，３２Ｂ１に誘起される電圧の波形は、４分の１周期ずれているので、この周期のずれから角度θ１を正確に特定することができる。検出コイル３２Ａ２，３２Ｃ２に誘起される電圧からも同様にして第２溝回転体２４の回転方向において隣り合う２つの溝Ｄの角度範囲（７２°）における回転体２０の回転角度θ２が求められる。
【００４０】
制御装置１２の記憶装置には、図８に示すような、角度対応表が格納されている。制御装置１２は、検出コイル３２Ａ１，３２Ａ２，３２Ｂ１，３２Ｃ２に誘起される電圧に基づき特定された第１及び第２溝回転体２３，２４が示す角度θ１，θ２と、図８に示す角度対応表とから、回転体２０、すなわち、モータ軸１１の１回転（３６０°）中の回転角度θを絶対値で検出する。例えば、第１溝回転体２３が示す角度θ１が３６°、第２溝回転体２４が示す角度θ２が２４°であった場合には、モータ軸１１の回転角度は９６°である。このように、溝間隔のことなる２種類の第１及び第２溝回転体２３，２４を採用することにより、モータ軸１１の回転角度（絶対値）を正確に算出することができる。
【００４１】
次に、モータ軸１１の軸ずれ（回転体２０の位置ずれ）が起きた場合について説明する。本例では、第１と第２溝回転体２４との間に、全周に亘って溝が形成されてない基準回転体２１を設けている。回転体２０の位置ずれが起きていない場合、励磁コイル３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃに交流電圧が印加されたとき、この印加された交流電圧の波形と、基準回転体２１の表面に生じる渦電流によって検出コイル３２ＡＫ，３２ＢＫ，３２ＣＫに誘起される電圧の波形とが一致することは前述の通りである。このとき、例えば、モータ軸１１のずれに伴い回転体２０がずれた場合に、当該回転体２０と渦電流探傷センサ３０Ａとの距離が変化したとする。回転体２０と渦電流探傷センサ３０Ａとが離れた場合、検出コイル３２ＡＫに誘起される交流電圧（振幅）は、図６（ｂ）に示すように、著しく小さくなる。一方、回転体２０と渦電流探傷センサ３０Ａとが近づいた場合、検出コイル３２ＡＫに誘起される交流電圧（振幅）は、図６（ｃ）に示すように、大きくなる。制御装置１２は、この検出コイル３２ＡＫに誘起される電圧を監視することにより、モータ軸１１の軸ずれを検知することができる。これにより、制御装置１２は、各検出コイル３２Ａ１，３２Ａ２から出力される交流電圧の変化が、回転体２０の軸ずれによるものであるのか、回転体２０の回転に伴うものであるのかを正確に検出することができる。
【００４２】
制御装置１２は、モータ軸１１の軸ずれが起きた場合に、検出コイル３２ＡＫに誘起される交流電圧の波形を基にして、検出コイル３２Ａ１，３２Ａ２に誘起される交流電圧の波形を補正する。なお、これは、回転体２０と渦電流探傷センサ３０Ａとの距離が変化した場合に限らず、回転体２０と渦電流探傷センサ３０Ｂ，３０Ｃとの距離が変化した場合で合っても、同様である。従って、制御装置１２は、補正後の各検出コイル３２Ａ１，３２Ａ２，３２Ｂ１，３２Ｃ２の交流電圧から、モータ軸１１の軸ずれが起きた場合であっても、モータ軸１１の回転角度を正確に検出することができる。
【００４３】
次に、制御装置１２におけるモータ制御に係る一連の処理手順を図９に示すフローチャートに基づいて説明する。このフローは、図示しない電源電圧が供給されて制御装置１２が駆動されたときに実行される。
【００４４】
図９に示すように、制御装置１２は、モータ１０に電源電圧を供給して、モータ軸１１を回転させる（ステップＳ１）。次に、制御装置１２は、渦電流探傷センサ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ（励磁コイル３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ）に高周波の交流電圧を供給して、回転体２０の表面に渦電流を発生させる（ステップＳ２）。制御装置１２は、渦電流により誘起された検出コイル３２ＡＫ，３２Ａ１，３２Ａ２，３２ＢＫ，３２Ｂ１，３２ＣＫ、３２Ｃ２の電圧を検出する（ステップＳ３）。
【００４５】
制御装置１２は、検出コイル３２ＡＫ，３２ＢＫ，３２ＣＫに誘起される交流電圧に基づき、軸ずれが起きたか否かを判断する（ステップＳ４）。軸ずれが起きてない旨が判断された場合には（ステップＳ４でＮＯ）、制御装置１２は、検出コイル３２Ａ１，３２Ａ２，３２Ｂ１，３２Ｃ２に誘起される交流電圧からモータ軸１１の回転角度を演算する（ステップＳ５）。制御装置１２は、ステップＳ５で得た演算結果、すなわち、ロータ位置に基づきステータ（図示省略）への通電を制御する。（ステップＳ６）。そして、この一連の処理を終了する。
【００４６】
ステップＳ４において、位置ずれが起きている旨が判断された場合には（ステップＳ４でＹＥＳ）、制御装置１２は、検出コイル３２Ａ１，３２Ａ２，３２Ｂ１，３２Ｃ２に誘起される交流電圧の値を補正し、この補正後の交流電圧を使用してモータ軸１１の回転角度を演算する（ステップＳ７）。そして、制御装置１２は、ステップＳ６に、その処理を移行する。この制御装置１２における一連の処理は、制御装置１２が駆動される間、繰り返し実行される。
【００４７】
以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）基準回転体２１は、溝Ｄが形成されていないので、回転体２０が回転しても、この基準回転体２１に対応する検出コイル３２ＡＫ，３２ＢＫ，３２ＣＫに誘起される交流電圧の大きさは変化しない。換言すれば、基準回転体２１と渦電流探傷センサ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃとの距離の変化、すなわち検出コイル３２ＡＫ，３２ＢＫ，３２ＣＫに誘起される交流電圧の大きさの変化が検出されれば、回転体２０の位置ずれ（軸ずれ）が起きていることを検出することができる。従って、回転体２０に基準回転体２１を設けることによって、回転体２０の軸ずれを検知することができる。これにより、制御装置１２は、各検出コイル３２Ａ１，３２Ａ２，３２Ｂ１，３２Ｃ２から出力される交流電圧の変化が、回転体２０の軸ずれによるものであるのか、回転体２０の回転に伴うものであるのかを正確に検出することができるので、回転体２０の回転角度を精度良く検出することができる。
【００４８】
（２）回転体２０は、溝Ｄの配置間隔が異なる第１溝回転体２３と第２溝回転体２４とを備える。制御装置１２は、第１溝回転体２３に対応する検出コイル３２Ａ１，３２Ｂ１と、第２溝回転体２４に対応する検出コイル３２Ａ２，３２Ｃ２との双方から、それぞれの溝Ｄの間隔に対応する角度範囲内で、回転体２０の回転角度を検出することができる。これにより、制御装置１２は、回転体２０の１回転（３６０°）における回転角度を第１溝回転体２３と第２溝回転体２４との双方から得られる交流電圧の波形から絶対値で算出することができる。
【００４９】
（３）その外周面に溝Ｄが形成されていない基準回転体２１を第１溝回転体２３と第２溝回転体２４との間に設け、この基準回転体２１の外周面には、これ対応する検出コイル３２ＡＫ，３２ＢＫ，３２ＣＫを配設するといった簡素な構成で、回転体２０の径方向への軸ずれを好適に検出することができる。
【００５０】
（４）基準回転体２１を第１溝回転体２３と第２溝回転体２４との間に設け、この基準回転体２１の外周面には、これと対応する検出コイル３２ＡＫ（３２ＢＫ，３２ＣＫ）を配設する。また、第１溝回転体２３と第２溝回転体２４との外周面には、これと対応する検出コイル３２Ａ１，３２Ａ２（３２Ｂ１，３２Ｃ２）を配設する。検出コイル３２ＡＫが出力する交流電圧の波形に、検出コイル３２Ａ１が出力する交流電圧の波形のような傾向が見られる場合には、回転体２０は図２の右側へ、検出コイル３２ＡＫが出力する交流電圧の波形に、検出コイル３２Ａ２が出力する交流電圧の波形のような傾向が見られる場合には、回転体２０は図２の左側への軸ずれが発生していることがわかる。すなわち、回転体２０の軸方向への軸ずれも検出することができる。
【００５１】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態において、基準回転体２１は、第１溝回転体２３と第２溝回転体２４との間の１カ所に設けたが、設ける位置及び数はこれに限らない。例えば、図１０（ａ）に示すように、回転体４０は、２つの基準回転体２１Ａ，２１Ｂで第１溝回転体２３及び第２溝回転体２４を挟む態様で形成されてもよい。この場合には、上記実施形態における渦電流探傷センサ３０Ａに代えて、上記実施形態における渦電流探傷センサ３０Ｂ，３０Ｃと同じ構成の２つの渦電流探傷センサ４１Ａ，４１Ｂを採用する。すなわち、この渦電流探傷センサ４１Ａは、励磁コイル４２Ａ及び２つの検出コイル４３ＡＫ，４３Ａ１から構成され、渦電流探傷センサ４１Ｂは、励磁コイル４２Ｂ及び２つの検出コイル４３ＢＫ，４３Ｂ２から構成される。この渦電流探傷センサ４１Ａ，４１Ｂは、上記実施形態における渦電流探傷センサ３０Ａと同じ位置に回転体４０の軸方向に並んで配置される。渦電流探傷センサ４１Ａは、基準回転体２１Ａ及び第１溝回転体２３の外周面に、渦電流探傷センサ４１Ｂは、基準回転体２１Ｂ及び第２溝回転体２４の外周面にそれぞれ対応する。
【００５２】
このように構成しても、制御装置１２は、上記実施形態と同様に、渦電流探傷センサ３０Ｂ，３０Ｃ，４１Ａ，４１Ｂと回転体４０の外周面との距離が変化する軸ずれ、及び回転体４０が軸方向に変位する軸ずれの双方を好適に検出することができる。また、制御装置１２は、回転体４０が傾いた場合であっても、これを検出することができる。例えば、図１０（ｂ）に示すような状況を想定する。この場合、右側の基準回転体２１Ａは、渦電流探傷センサ４１Ａから離れるため、検出コイル４３ＡＫに誘起される交流電圧の波形は、図６（ｂ）に示すように、電圧が小さい波形になる。一方、左側の基準回転体２１Ｂは、渦電流探傷センサ４１Ｂに近づくため、検出コイル４３ＢＫに誘起される交流電圧の波形は、図６（ｃ）に示す用に電圧が大きい波形になる。制御装置１２は、右側と左側との検出コイル４３ＡＫ，４３ＢＫに誘起される交流電圧の波形の電圧の差を検出することによって、回転体４０の傾きを検出することができる。
【００５３】
このように、制御装置１２は、渦電流探傷センサ３０Ｂ，３０Ｃ，４１Ａ，４１Ｂと回転体４０との距離の変化に基づく誘起電圧の変化から、回転体４０の軸ずれ（近接、離間、傾き）を検出し、この検出結果にもとづいて、各検出コイル３２Ｂ１，３２Ｃ２，４３Ａ１，４３Ｂ２に誘起される交流電圧の波形を補正する。
【００５４】
・上記実施形態では、回転体２０（第１溝回転体２３、第２溝回転体２４）の外周面にマークとしての複数の溝Ｄを設けた上で、この溝Ｄの有無を検出することのできる回転角度検出手段としての複数の渦電流探傷センサ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃを構成するようにした。しかし、これら代えて、溝Ｄに代えて磁石を、渦電流探傷センサ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃに代えて例えばホールセンサやＭＲセンサなどの磁気センサを利用してもよい。このようにしても、回転体２０の軸ずれに起因する検出精度の低下を抑制することができる。
【００５５】
・上記実施形態において、回転体２０に形成される溝Ｄは、突部に置換してもよい。
・上記実施形態では、第１溝回転体２３及び第２溝回転体２４に形成される溝Ｄの間隔は、一定間隔としたが、必ずしも一定でなくてもよい。
【００５６】
・上記実施形態において、第１溝回転体２３の外周には６本、第２溝回転体２４の外周には５本の溝Ｄを形成したが、溝Ｄの本数はこれに限らない。例えば、溝Ｄの本数を増やすほど、回転角度を検出できる分解能が増加するため、回転体２０の回転角度をより細かく検出することが可能となる。
【００５７】
・上記実施形態において、この回転角度検出装置は、モータ軸１１に設けられるものに限らない。例えば、何らかの回転軸、あるいは軸受など、回転するものであれば、本発明を適用することができる。
【００５８】
・上記実施形態において、回転体２０から、第１溝回転体２３又は第２溝回転体２４のどちらか一方を省略してもよい。例えば、第２溝回転体２４を省略した場合、制御装置１２は、第１溝回転体２３の隣り合う２つの溝Ｄの間隔に対応する角度範囲（６０°）における回転体２０の回転角度を算出することが可能であるとともに、回転体２０の軸ずれを検出することができる。
【００５９】
・上記実施形態において、渦電流探傷センサ３０Ｂは、渦電流探傷センサ３０Ａに対して７２°、渦電流探傷センサ３０Ｃは、渦電流探傷センサ３０Ａに対し９０°、それぞれずれた位置に配置されたが、渦電流探傷センサ３０Ｂ，３０Ｃが配置される位置はこれに限らない。検出コイル３２Ａ１，３２Ａ２と検出コイル３２Ｂ１，３２Ｃ２とが出力する波形に位相差がでるように配置すれば問題ない。なお、上記実施形態で述べたように、検出コイル３２Ｂ１，３２Ｃ２に誘起される交流電圧の波形と、検出コイル３２Ａ１，３２Ａ２に誘起される交流電圧の波形とを４分の１周期分ずらすためには、検出コイル３２Ｂ１では、検出コイル３２Ａ１から１２°±６０°×Ｘ（Ｘは整数）、検出コイル３２Ｃ２では、検出コイル３２Ａ２から１５°±７５°×Ｘ（Ｘは整数）の位置に配置すればよい。
【００６０】
・上記実施形態において、渦電流探傷センサ３０Ｂ，３０Ｃは必ずしも設ける必要はない。この場合においても、制御装置１２は、検出コイル３２Ａ１，３２Ａ２に誘起される交流電圧の波形から、回転体２０の隣り合う２つの溝Ｄの間隔に対応する角度範囲における回転角度及び１回転における絶対角度を検出することが可能である。また、検出コイル３２ＡＫに誘起される交流電圧に基づき、回転体２０の軸ずれの検出も可能である。
【符号の説明】
【００６１】
θ，θ１，θ２…回転角度、Ｄ…溝、Ｖ…電圧値、Ｉｗ…渦電流、１０…ブラシレスモータ、１１…モータ軸、１２…制御装置、２０，４０…回転体、２１，２１Ａ，２１Ｂ…基準回転体、２３…第１溝回転体、２４…第２溝回転体、３０Ａ…第１渦電流探傷センサ、３０Ｂ…第２渦電流探傷センサ、３０Ｃ…第３渦電流探傷センサ、３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，４２Ａ，４２Ｂ…励磁コイル、３２Ａ１，３２Ａ２，３２ＡＫ，３２Ｂ１，３２ＢＫ，３２Ｃ２，３２ＣＫ，４３Ａ１，４３ＡＫ，４３Ｂ２，４３ＢＫ…検出コイル、４１Ａ，４１Ｂ…渦電流探傷センサ。
【図１】
0005421198.tif 000002
【図２】
0005421198.tif 000003
【図３】
0005421198.tif 000004
【図４】
0005421198.tif 000005
【図５】
0005421198.tif 000006
【図６】
0005421198.tif 000007
【図７】
0005421198.tif 000008
【図８】
0005421198.tif 000009
【図９】
0005421198.tif 000010
【図１０】
0005421198.tif 000011