(57)【要約】【課題】検出コイルで得られる出力波形に単純な方法でオフセット効果を与え、安価な位置センサの提供。【解決手段】平面状の励磁コイル３０と検出コイル２０とが積層されて配備されたステータ９と、ステータ９に対向して配備されるロータ１０を有し、励磁コイル３０は、お互いに逆方向に励磁用電流が流れるように巻回されて形成された第１励磁コイルパターン３０Ａと第２励磁コイルパターン３０Ｂとを含み、検出コイル２０は、第１励磁コイルパターン３０Ａと、第２励磁コイルパターン３０Ｂとによりロータ１０の移動方向に挟まれるように配置される第１検出コイル２１を含み、ロータ１０の移動に伴い、第１検出コイル２１の出力が変動するロータリーエンコーダ８において、第１検出コイル２１と第１出力端子２２Ａとを接続する第１接続線２１Ａと、第１励磁コイルパターン３０Ａと、が並走する第１結合部４０Ａを設ける。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面状に形成された４つの検出コイルと３つの励磁コイルとを有するステータと、移動方向に沿って磁気特性の異なる部分が交互に配置される２列のロータパターンを有するロータとが対向するように配置された位置センサにおいて、
４つの前記検出コイル（第１検出コイル、第２検出コイル、第３検出コイル、及び第４検出コイル）は前記ロータパターンに対して前記ロータの移動方向に、
前記第１検出コイルと前記第２検出コイルとが並んで配置され、
同様に、前記第３検出コイルと前記第４検出コイルとが並んで配置され、
前記第１検出コイルと前記第３検出コイルとは前記ロータパターンに対して前記ロータの移動方向と直交する方向に並べられ、
３つの前記励磁コイル（第１励磁コイル、第２励磁コイル、及び第３励磁コイル）は直列に接続され、
前記ロータの移動方向に前記第１励磁コイル、前記第２励磁コイル、前記第３励磁コイルの順に、隣り合う前記励磁コイルの巻回方向が異なるよう並べられ、
前記第１励磁コイルの右辺は前記第１検出コイル及び前記第３検出コイルの左辺に沿い、
前記第２励磁コイルの左辺は前記第１検出コイル及び前記第３検出コイルの右辺に沿い、
前記第２励磁コイルの右辺は前記第２検出コイル及び前記第４検出コイルの左辺に沿い、
前記第３励磁コイルの左辺は前記第２検出コイル及び前記第４検出コイルの右辺に沿うように配置され、
前記第３検出コイル及び前記第４検出コイルは、前記ロータパターンに周期に対し１／４ずつ位相がずれるよう配置されていること、
を特徴とする位置センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の位置センサにおいて、
前記ロータパターンは、第１ロータパターンと第２ロータパターンの２列に構成され、前記ロータの移動方向に前記磁気特性の異なる部分が千鳥に配置されるように、前記第１ロータパターンに対して前記第２ロータパターンがずらされて配置され、
前記第１検出コイルと前記第３検出コイル、前記第２検出コイルと前記第４検出コイルは、前記ロータの移動方向に対して直交する方向にそれぞれ並べられ、
前記第１検出コイル及び前記第３検出コイルからＡ相信号を生成し、
前記第２検出コイル及び前記第４検出コイルからＢ相信号を形成すること、
を特徴とする位置センサ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の位置センサにおいて、
前記励磁コイル又は前記検出コイルと接続する取り出し線と前記励磁コイルとが、近接して配置される側の前記励磁コイルの有する辺を、非磁性伝導体よりなるシールドパターンで覆うように、前記ステータの前記ロータと対向する側に配置すること、
を特徴とする位置センサ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３に記載のいずれか１つに記載の位置センサにおいて、
前記励磁コイル、前記検出コイル、及び前記励磁コイル又は前記検出コイルに接続される引き出し線が、積層されて形成され、
前記励磁コイルに接続される引き出し線を、非磁性伝導体よりなるシールドパターンで挟むよう配置すること、
を特徴とする位置センサ。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載の位置センサにおいて、
前記励磁コイルと前記検出コイルの取り出し線とは別層に形成されている部分を有し、少なくともその一部に対応する非磁性伝導体よりなるシールドパターンを層間に配置すること、
を特徴とする位置センサ。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の位置センサにおいて、
前記励磁コイル又は前記検出コイルに接続される取り出し線は、前記励磁コイル又は前記検出コイルと前記ロータパターンとが対向する対向面とは異なる面に配設されること、
を特徴とする位置センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、可動子の動作位置を検出する為に使用されるものであって、固定子コイルが形成された固定子と、固定子と隙間を介して対向しながら動作可能に設けられた可動子と、を有する位置センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、位置センサに関する技術としては、例えば各分野で広く用いられている回転角センサを挙げることが出来る。自動車に搭載されるエンジンには、その回転速度や回転位相を検出する為に、回転角センサの１つであるクランク角を検出するロータリーエンコーダが採用されている。
【０００３】
特許文献１には、リニアパルスモータの位置検出センサに関する技術が開示されている。可動子に励磁コイルと検出コイルが重ねて配置され、櫛歯状の磁性体で形成された固定子との位置変動を検出する。検出コイルからの出力変動で、可動子の位置を検出する位置センサである。
【０００４】
特許文献２には、レゾルバに関する技術が開示されている。位相差方式のレゾルバであり、励磁信号が入力する励磁コイル及び検出信号が検出する検出コイルを有し、励磁コイル又は検出コイルを設けた受動体の変位量に応じて変位する検出信号に基づいて変位量を検出するレゾルバにおいて、励磁コイルに励磁信号により高周波信号を変調した変調信号を復調して検出信号を得る方式を採用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６１−２２６６１３号公報
【特許文献２】特開２０００−２９２２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１又は特許文献２の技術を位置センサに適用する場合には、次のような課題が考えられる。
【０００７】
位置センサは様々な分野での利用が行われているが、車載する場合など小型化や高精度かが望まれるケースも多い。小型化するために、特許文献２に開示されるようなレゾルバに用いる技術を利用することも考えられる。しかしながら、特許文献１や特許文献２に開示される技術の何れも、位置精度を高めるためには、励磁コイル及び検出コイルの配置精度や磁性体のピッチ精度を上げる必要がある。ただし、励磁コイルや検出コイルを含む固定子や検出するパターンを備える回転子の製作精度を高める為には、コストがかかる。
【０００８】
そこで、本発明はこのような課題を解決するために、検出精度を高めることが可能な位置センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明による位置センサは以下のような特徴を有する。
【００１０】
（１）平面状に形成された４つの検出コイルと３つの励磁コイルとを有するステータと、移動方向に沿って磁気特性の異なる部分が交互に配置される２列のロータパターンを有するロータとが対向するように配置された位置センサにおいて、４つの前記検出コイル（第１検出コイル、第２検出コイル、第３検出コイル、及び第４検出コイル）は前記ロータパターンに対して前記ロータの移動方向に、前記第１検出コイルと前記第２検出コイルとが並んで配置され、同様に、前記第３検出コイルと前記第４検出コイルとが並んで配置され、前記第１検出コイルと前記第３検出コイルとは前記ロータパターンに対して前記ロータの移動方向と直交する方向に並べられ、３つの前記励磁コイル（第１励磁コイル、第２励磁コイル、及び第３励磁コイル）は直列に接続され、前記ロータの移動方向に前記第１励磁コイル、前記第２励磁コイル、前記第３励磁コイルの順に、隣り合う前記励磁コイルの巻回方向が異なるよう並べられ、前記第１励磁コイルの右辺は前記第１検出コイル及び前記第３検出コイルの左辺に沿い、前記第２励磁コイルの左辺は前記第１検出コイル及び前記第３検出コイルの右辺に沿い、前記第２励磁コイルの右辺は前記第２検出コイル及び前記第４検出コイルの左辺に沿い、前記第３励磁コイルの左辺は前記第２検出コイル及び前記第４検出コイルの右辺に沿うように配置され、前記第３検出コイル及び前記第４検出コイルは、前記ロータパターンに周期に対し１／４ずつ位相がずれるよう配置されていること、を特徴とする。
【００１１】
上記（１）に記載の態様により、位置センサの高精度化が可能となる。これは、第１検出コイル乃至第４検出コイルのいずれも、左辺と右辺で逆向きの起電力が発生するように配置されており、第１検出コイルと第３検出コイル、第２検出コイルと第４検出コイルがロータの進行方向に対して直交する方向に並べられている。この為、差動をとる対象となる第１検出コイルと第３検出コイル、第２検出コイルと第４検出コイルのそれぞれのずれが生じにくくなる。これは、ロータの組み付け精度によって生じるギャップずれが発生しにくくなるためであり、この結果、励磁コイルに出力する励磁信号を大きくすることなく検出コイルで得られる信号の振幅比を大きくできる。この結果、位置センサの検出精度を高めることが可能となる。
【００１２】
（２）（１）に記載の位置センサにおいて、前記ロータパターンは、第１ロータパターンと第２ロータパターンの２列に構成され、前記ロータの移動方向に前記磁気特性の異なる部分が千鳥に配置されるように、前記第１ロータパターンに対して前記第２ロータパターンがずらされて配置され、前記第１検出コイルと前記第３検出コイル、前記第２検出コイルと前記第４検出コイルは、前記ロータの移動方向に対して直交する方向にそれぞれ並べられ、前記第１検出コイル及び前記第３検出コイルからＡ相信号を生成し、前記第２検出コイル及び前記第４検出コイルからＢ相信号を形成すること、を特徴とする。
【００１３】
上記（２）に記載の態様により、ステータの第１検出コイル及び第３検出コイルからＡ相信号を生成し、第２検出コイル及び第４検出コイルからＢ相信号を出力する。したがって、Ａ相信号とＢ相信号はそれぞれ同じ励磁コイルの組を用いて信号を出力するため、隣接配置される励磁コイルの部分以外で発生する磁束の影響も同じように受ける。この為、磁束の影響を相殺することができ、その結果、角度センサの精度を向上させることが可能である。
【００１４】
（３）（１）又は（２）に記載の位置センサにおいて、前記励磁コイル又は前記検出コイルと接続する取り出し線と前記励磁コイルとが、近接して配置される側の前記励磁コイルの有する辺を、非磁性伝導体よりなるシールドパターンで覆うように、前記ステータの前記ロータと対向する側に配置すること、を特徴とする。
【００１５】
上記（３）は上記に記載の態様により、ステータに配置されたシールドパターンによって、ロータの移動に伴って発生する磁束変化を検出コイルの取り出し線が拾うことを防ぐことができる。この結果、位置センサの出力に混じるノイズを低減することが出来る。
【００１６】
（４）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載の位置センサにおいて、前記励磁コイル、前記検出コイル、及び前記励磁コイル又は前記検出コイルに接続される引き出し線が、積層されて形成され、前記励磁コイルに接続される引き出し線を、非磁性伝導体よりなるシールドパターンで挟むよう配置すること、を特徴とする。
【００１７】
上記（４）に記載の態様により、位置検出に寄与しないコイル部分での不要な磁束の発生を低減することができる。検出コイルに接続される引き出し線は、位置検出には寄与しないものの、磁束の影響を受けて出力にノイズが混じることがある。しかしシールドパターンで挟むことにより、位置センサの出力に混じるノイズの低減を実現出来る。
【００１８】
（５）（１）乃至（４）のいずれか１つに記載の位置センサにおいて、前記励磁コイルと前記検出コイルの取り出し線とは別層に形成されている部分を有し、少なくともその一部に対応する非磁性伝導体よりなるシールドパターンを層間に配置すること、を特徴とする。
【００１９】
上記（５）に記載の態様により、検出コイルと励磁コイルの不要な結合を防ぐことができ、クロストークを低減する効果があるので、位置センサの出力に混じるノイズの低減を実現出来る。
【００２０】
（６）（１）乃至（５）のいずれか１つに記載の位置センサにおいて、前記励磁コイル又は前記検出コイルに接続される取り出し線は、前記励磁コイル又は前記検出コイルと前記ロータパターンとが対向する対向面とは異なる面に配設されること、を特徴とする。
【００２１】
上記（６）に記載の態様により、ロータの移動に伴うインダクタンス変化の影響を受け難く、ノイズの低減を実現出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態の、ロータリーエンコーダの概略を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態の、ステータに設けられるパターンを表す平面図である。
【図３】第１実施形態の、ロータリーエンコーダを示す模式図である。
【図４】第１実施形態の、ロータリーエンコーダの検出ブロック図である。
【図５】比較のために用意した、ロータリーエンコーダの模式図である。
【図６】第２実施形態の、ロータリーエンコーダの構成を示す模式図である。
【図７】第３実施形態の、ロータリーエンコーダの構成を示す模式的である。
【図８】第４実施形態の、ステータに設けられる配線パターンを示す平面図である。
【図９】第４実施形態の、ロータリーエンコーダの模式断面図である。
【図１０】第５実施形態の、ステータに設けられる配線パターンの表面を示す平面図である。
【図１１】第５実施形態の、ステータに設けられる配線パターンの裏面を示す平面図である。
【図１２】第５実施形態の、ロータリーエンコーダの模式断面図である。
【図１３】第６実施形態の、ステータに設けられる配線パターンの２層目を示す平面図である。
【図１４】第６実施形態の、ステータに設けられる配線パターンの３層目を示す平面図である。
【図１５】第６実施形態の、ロータリーエンコーダの模式断面図である。
【図１６】第７実施形態の、ロータリーエンコーダの透過処理をした平面図である。
【図１７】第７実施形態の、ロータリーエンコーダの右側面図である。
【図１８】第７実施形態の、ロータリーエンコーダの左側面図である。
【図１９】第７実施形態の、ロータリーエンコーダの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
次に、本発明の第１の実施形態について、自動車のクランク軸に用意される回転角を検出する為のロータリーエンコーダに用いた具体例にて、図面を参照しつつ説明する。
【００２４】
図１に、第１実施形態の、ロータリーエンコーダ８の概略を斜視図に示す。位置センサの一種であるロータリーエンコーダ８は、図示しない回転軸に取り付けられた可動子にあたるロータ１０と、ロータ１０の外周の一部に対向して固設された固定子にあたるステータ９よりなる。ロータ１０は非磁性導電体金属を用いることが好ましいので、第１実施形態では非磁性のステンレスを用いた外径８０ｍｍ、幅１０ｍｍの円筒形状体を用いている。材質は非磁性で導電性を有する金属であれば、ステンレスの他には例えばアルミニウム等を用いることも出来る。
【００２５】
図２には、ステータ９に設けられる配線パターン５０を表す平面図を示す。図３に、ロータリーエンコーダ８の模式図を示す。ステータ９に設けられた配線パターン５０は、検出コイル２０及び励磁コイル３０を備えており、重ねられて形成されている。検出コイル２０は４つ、励磁コイル３０は３つ設けられている。検出コイル２０は、第１検出コイル２１と、第２検出コイル２２と、第３検出コイル２３と、第４検出コイル２４とを含む。一方、励磁コイル３０は、第１励磁コイル３１と、第２励磁コイル３２と、第３励磁コイル３３とを含む。
【００２６】
そして、第１励磁コイル３１の右辺に第１検出コイル２１及び第３検出コイル２３の左辺が沿うように形成され、第１検出コイル２１及び第３検出コイル２３の右辺は第２励磁コイル３２の左辺に沿うように形成されている。又、第２励磁コイル３２の右辺は、第２検出コイル２２及び第４検出コイル２４の左辺に沿うように形成され、第２検出コイル２２及び第４検出コイル２４の右辺は、第３励磁コイル３３の左辺に沿うように形成されている。また、第１検出コイル２１と第２検出コイル２２とは、電気角で９０度位相が進角するようにずらされて配置されている。
【００２７】
ロータパターン１３は、図１にも示すようにロータ１０の側面に同心円状に２つ用意され外周パターン１３Ａと内周パターン１３Ｂが備えられる。ただし、図３では説明の都合上並行に配置されている。外周パターン１３Ａと内周パターン１３Ｂは、磁性体部１１と非磁性体部１２とが交互に配置されるように形成されており、磁性体部１１はフェライト等を用いた磁性体粉末に樹脂バインダを混合したものを、スクリーン印刷によりロータ１０の端面に塗布して形成される。非磁性体部１２は磁性体部１１が塗布されないロータ１０の地金部分であり、磁性体部１１と非磁性体部１２とが交互に配置され、磁性体部１１及び非磁性体部１２の幅は、電気角で１８０°進角するように設定されている。また、外周パターン１３Ａと内周パターン１３Ｂとは、図３に示すように磁性体部１１が千鳥に配置されるような位置関係となる。
【００２８】
図４に、ロータリーエンコーダ８の検出ブロック図を示す。励磁コイル３０には２ＭＨｚ程度の高周波正弦派を入力している。これにより、励磁コイル３０の巻き線数を少なくすることが可能となる。第１検出コイル２１の端子はアンプ５１に接続されて信号Ｓ１をアンプ５１に入力する。アンプ５１では信号Ｓ１を増幅して信号Ｓ５を得る。第３検出コイル２３はアンプ５２に接続されて信号Ｓ２をアンプ５２に入力する。第２検出コイル２２はアンプ５３に接続されて信号Ｓ３をアンプ５３に入力する。第４検出コイル２４はアンプ５４に接続されて信号Ｓ４をアンプ５４に入力する。
【００２９】
次に、アンプ５１から得られた高周波信号Ｓ５の外側包絡線を、包絡線検波器６１で包絡線検波して信号Ｓ８を得る。同様に、アンプ５２から得られた高周波信号Ｓ６、アンプ５３から得られた高周波信号Ｓ７、アンプ５４から得られた高周波信号Ｓ８は、それぞれ包絡線検波器６２、包絡線検波器６３、及び包絡線検波器６４に入力されて、信号Ｓ１０、信号Ｓ１１、及び信号Ｓ１２を得る。信号Ｓ９に対して信号Ｓ１０は１８０°位相がずれ、信号Ｓ１１は９０°位相がずれ、信号Ｓ１２は２７０°位相がずれている。これは、図６に示したように第１検出コイル２１乃至第４検出コイル２４が配置されるためである。
【００３０】
包絡線検波器６１の出力波形Ｓ９と、包絡線検波器６２の出力波形Ｓ１０とを差動アンプ５５に入力して両者を差動増幅して、信号Ｓ１３を得る。信号Ｓ１３をコンパレータ６５に入力してパルス信号Ｓ１５を得る。包絡線検波器６３の出力波形Ｓ１１と、包絡線検波器６４の出力波形Ｓ１２とを差動アンプ５６に入力して両者を差動増幅して、信号Ｓ１４を得る。信号Ｓ１４をコンパレータ６６に入力してパルス信号Ｓ１６を得る。パルス信号Ｓ１５とパルス信号Ｓ１６を用いてステータ９に対するロータ１０の回転角度を算出することが出来る。
【００３１】
第１実施形態の位置センサであるロータリーエンコーダ８は上記構成であるので、以下に説明する作用及び効果を奏する。
【００３２】
まず、第１実施形態の態様により、位置センサであるロータリーエンコーダ８の高精度化が可能となる。これは、平面状に形成された４つの検出コイル２０と３つの励磁コイル３０とを有するステータと、移動方向に沿って磁気特性の異なる部分が交互に配置される２列のロータパターン１３を有するロータ１０とが対向するように配置されたロータリーエンコーダ８において、４つの検出コイル２０（第１検出コイル２１、第２検出コイル２２、第３検出コイル２３、及び第４検出コイル２４）はロータパターン１３に対してロータ１０の移動方向に、第１検出コイル２１と第２検出コイル２２とが並んで配置され、同様にして、第３検出コイル２３と第４検出コイル２４とが並んで配置されている。そして、第１検出コイル２１と第３検出コイル２３とはロータパターン１３に対してロータ１０の移動方向と直交する方向に並べられている。
【００３３】
３つの励磁コイル３０（第１励磁コイル３１、第２励磁コイル３２、及び第３励磁コイル３３）は直列に接続され、ロータ１０の移動方向に第１励磁コイル３１、第２励磁コイル３２、第３励磁コイル３３の順に、隣り合う前記励磁コイルの巻回方向が異なるよう並べられている。そして、第１励磁コイル３１の右辺は第１検出コイル２１及び第３検出コイル２３の左辺に沿い、第２励磁コイル３２の左辺は第１検出コイル２１及び第３検出コイル２３の右辺に沿い、第２励磁コイル３２の右辺は第２検出コイル２２及び第４検出コイル２４の左辺に沿い、第３励磁コイル３３の左辺は第２検出コイル２２及び第４検出コイル２４の右辺に沿うように配置されている。
【００３４】
そして、第３検出コイル２３及び第４検出コイル２４は、ロータパターン１３に周期に対し１／４（９０度）ずつ位相がずれるよう配置されている。この結果、図３に示される第１検出コイル２１乃至第４検出コイル２４ではそれぞれ右辺と左辺とが逆向きの起電力が発生する。この際に、外周パターン１３Ａと内周パターン１３Ｂとで磁性体部１１の位置が１８０度異なる為に、第１検出コイル２１と第３検出コイル２３では異なる出力が得られる。また、第２検出コイル２２と第４検出コイル２４とでも異なる出力が得られる。この出力の差動をとることで、図４に示したパルス信号Ｓ１５及びパルス信号Ｓ１６を得て、ロータリーエンコーダ８の角度を検出することができる。
【００３５】
図５に、比較のために用意したロータリーエンコーダ１０８の模式図を示す。図３に対応する図である。ロータリーエンコーダ１０８は、ロータ１１０とステータ１０９を備えている。ロータリーエンコーダ１０８には、磁性体部１１と非磁性体部１２とが交互に配置されるように磁性体部１１が等間隔で並べられている。ステータ１０９は、励磁コイル３０が５つ並べられ、その間に第１検出コイル２１、第２検出コイル２２、第３検出コイル２３及び第４検出コイル２４が配置されている。第１検出コイル２１に対して第２検出コイル２２は９０度分進角して配置されている。第３検出コイル２３及び第４検出コイル２４に関しても同様に配置されている。
【００３６】
この様な構成のロータリーエンコーダ１０８は、ステータ１０９が横に長い構成になっている為、部品の取付精度や検出コイル２０及び励磁コイル３０の位置精度が、ロータリーエンコーダ１０８からの位置情報の精度に大きく影響する。このような取付精度はステータ９やロータ１０の機械加工精度や製作精度に寄るため、精度を向上する為にはコストアップが避けられない。一方で、第１実施形態のロータリーエンコーダ８のように、ロータ１０の進行方向に直交する方向に第１検出コイル２１と第３検出コイル２３が並べられ、第２検出コイル２２と第４検出コイル２４が並べられていることで、ステータ９がロータ１０に対して傾いて取り付けられているようなケースでも、ギャップによる誤差が生じにくくなる。
【００３７】
パルス信号Ｓ１５は、第１検出コイル２１と第３検出コイル２３との出力の差動をとり、パルス信号Ｓ１６は第２検出コイル２２と第４検出コイル２４との出力の差動をとるため、ロータリーエンコーダ１０８に比べて長手方向のギャップによる誤差に強くなる事が理解出来る。したがって、ロータリーエンコーダ８の精度向上を図ることが可能であり、加えてコストダウンに貢献することができる。
【００３８】
また、ロータパターン１３は、第１ロータパターンとなる外周パターン１３Ａと第２ロータパターンとなる内周パターン１３Ｂの２列に構成され、ロータ１０の移動方向に磁気特性の異なる部分が千鳥に配置されるように、外周パターン１３Ａに対して内周パターン１３Ｂがずらされて配置され、第１検出コイル２１と第３検出コイル２３、第２検出コイル２２と第４検出コイル２４は、ロータ１０の移動方向に対して直交する方向にそれぞれ並べられている。そして、第１検出コイル２１及び第３検出コイル２３からＡ相信号となるＳ１５を生成し、第２検出コイル２２及び第４検出コイル２４からＢ相信号となるパルス信号Ｓ１６を形成する。
【００３９】
このため、Ａ相信号であるパルス信号Ｓ１５はロータ１０の移動方向に対して直交する方向にそれぞれ並べられた第１検出コイル２１と第３検出コイル２３から生成され、Ｂ相信号であるパルス信号Ｓ１６は第２検出コイル２２と第３検出コイル２３から生成される。この結果、隣接配置される励磁コイル３０の部分以外で発生する磁束の影響も同じように受ける。つまり、第１検出コイル２１と第３検出コイル２３、第２検出コイル２２と第４検出コイル２４とは、同じような磁束の影響を受ける為にその影響を相殺できる。したがって、ロータリーエンコーダ８の検出精度を向上することが可能となる。
【００４０】
次に、本発明の第２の実施形態について、図を用いて説明する。第２実施形態は第１実施形態と同様の構成だが、ステータのレイアウトが若干異なるので、その点について説明をする。
【００４１】
図６に、第２実施形態のロータリーエンコーダ８の構成を模式図に示す。図６は第１実施形態の図３に対応する。第２実施形態のロータリーエンコーダ８では、第１検出コイル２１と第２検出コイル２２との間隔が電気角で１８０度進角するようにずらされて形成されている。第３検出コイル２３と第４検出コイル２４との関係も同様である。又、ロータ１０の外周パターン１３Ａと内周パターン１３Ｂとのずれは電気角で９０度に設定されている点で異なる。
【００４２】
次に、本発明の第３の実施形態について、図を用いて説明する。第３実施形態は第１実施形態と同様の構成だが、ステータ及びロータのレイアウトが若干異なるので、その点について説明をする。
【００４３】
図７に、第３実施形態のロータリーエンコーダ８の構成を模式的に示す。図７は第１実施形態の図３に対応する。第３実施形態のロータリーエンコーダ８では、第１検出コイル２１と第２検出コイル２２との間隔が電気角で１８０度進角するようにずらされて形成されている。第３検出コイル２３と第４検出コイル２４との間でも同様である。一方で、第１検出コイル２１と第３検出コイル２３は電気角で９０度進角するように設定されている。又、ロータ１０の外周パターン１３Ａと内周パターン１３Ｂとはロータ１０の進行方向に直交する方向に並べられている。
【００４４】
第２実施形態及び第３実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られ、ロータリーエンコーダ８の精度向上を図ることが可能である。また、ロータリーエンコーダ８のコストダウンにも貢献することが可能である。
【００４５】
次に、本発明の第４の実施形態について、図を用いて説明する。第４実施形態は第１実施形態と同様の構成だが、ステータ及びロータにシールド部材を設けた点で異なる。以下、異なる部分について説明を行う。
【００４６】
図８には、第４実施形態のステータ９に設けられる配線パターン５０を平面図に示す。図８は第１実施形態の図２に対応する。図９に、ロータリーエンコーダ８の模式断面図を示す。なお、図９では説明の都合で断面を示すハッチング処理は行っていない。第４実施形態の配線パターン５０は、第１実施形態の配線パターン５０とほぼ同様であるが、銅ベタパターン４０を備える点で異なる。銅ベタパターン４０は、第１励磁コイル３１の左辺に対応して配置された第１パターン４１と、第３励磁コイル３３の右辺に対応して配置された第２パターン４２よりなる。第１パターン４１は銅等の非磁性体（反磁性体）を素材とする金属板であり、ロータ１０の影響で取り回し配線３５と第１励磁コイル３１との結合を防ぐ目的で設置されている。第２パターン４２も同様に、ロータ１０の影響で取り回し配線３６と第３励磁コイル３３とが結合するのを防ぐ目的で設置されている。
【００４７】
第４実施形態のロータリーエンコーダ８は、非磁性体のシールドパターンとして第１パターン４１及び第２パターン４２を備えることで、位置検出精度の向上を図ることができる。これは、配線３５や配線３６と第１励磁コイル３１や第３励磁コイル３３が結合することで、ロータリーエンコーダ８の位置検出に不要な磁束が発生し、検出コイル２０検出する信号のノイズとなることを防ぐことができるためである。この結果、ロータリーエンコーダ８の検出精度を向上することが可能である。なお、第１パターン４１又は第２パターン４２の何れかを用いてのシールドでも、ロータリーエンコーダ８の検出精度向上には効果がある為、設計思想に応じて使い分けることを妨げない。
【００４８】
次に、本発明の第５の実施形態について、図を用いて説明する。第５実施形態は第１実施形態と同様の構成だが、ステータ９及びロータ１０にシールド部材を設けた点で異なる。以下、異なる部分について説明を行う。
【００４９】
図１０は、第５実施形態のステータ９に設けられる配線パターン５０の表面を平面図に示す。図１０は第１実施形態の図２に対応する。図１１は、ステータ９に設けられる配線パターンの裏面を平面図に示す。図１２に、ロータリーエンコーダ８の模式断面図を示す。なお、図１２では説明の都合で断面を示すハッチング処理は行っていない。第５実施形態の配線パターン５０は、第１実施形態の配線パターン５０とほぼ同様であるが、銅ベタパターン４０を備える点で異なる。ステータ９には検出コイル２０及び励磁コイル３０が積層されて形成され、銅ベタパターン４０は、第１パターン４３Ａと第２パターン４３Ｂとが備えられる。
【００５０】
銅ベタパターン４０は、第４実施形態と同様に銅等の非磁性体（反磁性体）を素材とする金属板であり、第１パターン４３Ａ及び第２パターン４３Ｂは図１２に示すように励磁コイル３０を挟む様にして配置されている。したがって、図１２に示すように第１層目に検出コイル２０が、第２層目に第１パターン４３Ａが、第３層目に励磁コイル３０が、第４層目に第２パターン４３Ｂが形成される。このように第１パターン４３Ａと第２パターン４３Ｂとで、第１励磁コイル３１、第２励磁コイル３２及び第３励磁コイル３３の引き出し線をシールドすることで、磁束の漏れを遮断し、検出コイル２０への飛び込みを低減する。この結果、ロータリーエンコーダ８の検出精度を向上させることが可能となる。
【００５１】
次に、本発明の第６の実施形態について、図を用いて説明する。第６実施形態は第１実施形態と同様の構成だが、ステータ及びロータにシールド部材を設けた点で異なる。以下、異なる部分について説明を行う。
【００５２】
図１３は、第６実施形態のステータ９に設けられる配線パターンの２層目を平面図に示す。図１３は第１実施形態の図２に対応する。図１４は、ステータ９に設けられる配線パターンの３層目を平面図に示す。なお、図１３及び図１４は位置関係を示す為に検出コイル２０及び励磁コイル３０とその接続線を重ねて示している。図１５に、ロータリーエンコーダ８の模式断面図を示す。なお、図１５では説明の都合で断面を示すハッチング処理は行っていない。第６実施形態の配線パターン５０は、第１実施形態の配線パターン５０とほぼ同様であるが、銅ベタパターン４０を備える点で異なる。銅ベタパターン４０は、第１パターン４４Ａ、第２パターン４４Ｂ、第３パターン４４Ｃ、第４パターン４４Ｄ、及び第５パターン４４Ｅよりなる。
【００５３】
そして、第６実施形態のステータ９は図１５に示される様に複層に形成され、第１層目に検出コイル２０が形成され、第２層目に第１パターン４４Ａ乃至第４パターン４４Ｄが形成され、第３層目に第５パターン４４Ｅが形成され、第４層目に励磁コイル３０が形成されている。銅ベタパターン４０は、銅等の非磁性体（反磁性体）を素材とする金属板であり、励磁コイル３０及びその引き出し線をシールドするように配置されている。このように銅ベタパターン４０を配置することで、配線同士のクロストークの発生を抑制することが可能となる。その結果、ロータリーエンコーダ８の検出精度向上に繋がる。
【００５４】
次に、本発明の第７の実施形態について、図を用いて説明する。第７実施形態は第１実施形態と同様の構成だが、ステータの構成を変更した点で異なる。以下、異なる部分について説明を行う。
【００５５】
図１６に、第７実施形態のロータリーエンコーダ８の平面図を示す。説明の都合上、ステータ９の一面が透過するように描かれている。図１７に、ロータリーエンコーダ８の右側面図を示す。図１８に、ロータリーエンコーダ８の左側面図を示す。図１９に、ロータリーエンコーダ８の平面図を示す。第７実施形態のロータリーエンコーダ８は、第１実施形態の図２に示される配線パターン５０とほぼ同じものを用いているが、取り回し配線３５を図１８に示すようにステータ９の側面側の一方に、取り回し配線３６を図１７に示すようにステータ９の側面側の他方に、それぞれ配置できるように取り回し配線３５及び取り回し配線３６の一部を延長している。
【００５６】
そして、ステータ９のロータ１０と対向する面に検出コイル２０や励磁コイル３０が設けられる一方、ステータ９の裏側には、図１９に示される様にリード部分３７が設けられる。したがって、配線パターン５０はステータ９の４面に跨って形成されていることになる。
【００５７】
第７実施形態では、ステータ９の配線パターン５０がこの様に形成されるので、ロータ１０の移動によるインダクタンスの変化の影響を取り回し配線３５及び取り回し配線３６が受け難くなる。その結果、検出コイル２０で得られる出力に生ずるノイズの低減が実現でき、ロータリーエンコーダ８で得られる位置データの検出精度の向上に繋がる。
【００５８】
以上において、実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。例えば、第１実施形態乃至第３実施形態において検出コイル２０及び励磁コイル３０の位置とロータ１０の外周パターン１３Ａ及び内周パターン１３Ｂの位置を変更したパターンを開示しているが、発明の要旨を変更しない範囲での配置変更を妨げない。また、実施形態の内部で示した材料なども、この機能を果たす他の材質に変更することを妨げない。また、例示する大きさなどもあくまで参考までに示したものであるので、設計思想によって変更されることを妨げない。
【符号の説明】
【００５９】
８      ロータリーエンコーダ
９      ステータ
１０      ロータ
１１      磁性体部
１２      非磁性体部
１３      ロータパターン
１３Ａ      外周パターン
１３Ｂ      内周パターン
２０      検出コイル
２１      第１検出コイル
２２      第２検出コイル
２３      第３検出コイル
２４      第４検出コイル
３０      励磁コイル
３１      第１励磁コイル
３２      第２励磁コイル
３３      第３励磁コイル
３５      配線
３６      配線
３７      リード部分
４０      銅ベタパターン
５０      配線パターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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