(57)【要約】【課題】  本発明は、実装面積の省スペース化によって、回転角及び位置検出装置のセンサのコイルユニットの小型化を実現するものである。【解決手段】  本発明のコイルユニットは、側面もしくは磁性体コア中央の開口部より、コイル線もしくは端子付コイル線等を引き回して内側方向から、検出回路の入力段（端子、パッド等の検出回路へのコイル出力の入力接点）へ接続した実装構造とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物に所定の空隙をもって取り付けられるコイルユニットであって、
前記被測定物を検出するセンサの磁性体コアは磁性体コアの側面スリット部から誘導コイルを這いまわして、検出回路の接続端子またはハーネス等の信号入力段に接続される構造を有したコイルユニット。
【請求項２】
被測定物に所定の空隙をもって取り付けられるコイルユニットであって、
前記被測定物を検出するセンサの磁性体コアは、開口部を伴う磁性体コアの開口孔から誘導コイルを配線し、接続端子またはハーネス等の信号入力段に接続される構造を有したコイルユニット。
【請求項３】
請求項２に記載のコイルユニットであって、
前記構造は、開口孔を伴う磁性体コアの開口孔に接続端子を通して、磁性体コアを実装するハウジング底部で磁性体コアを挿入したＰＣＢコイル基板等と検出回路基板とを接続する構造を有したコイルユニット。
【請求項４】
請求項２に記載のコイルユニットであって、
前記構造は、磁性体コアの側面で接続端子を通して、磁性体コアを実装するハウジング底部で磁性体コアを挿入したＰＣＢコイル基板と駆動回路基板とを接続する構造を有したコイルユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回転軸の角度位置と径方向位置を計測するためのセンサを備えた測定システム及びそれを備えた磁気軸受、同期モータに係わり、特に能動形磁気軸受を使用する高速回転機に好適な測定システム及びそれを備えた磁気軸受、同期モータに関する。 
【背景技術】
【０００２】
能動形磁気軸受を有し、同期モータで駆動される高速回転機には回転軸の６つの自由度に対応して、６つのセンサが必要である。一つは同期モータのための回転角センサであり、残りの５つは磁気軸受のための変位センサである。通常、磁気軸受用の変位センサとしては渦電流式、あるいは誘導形のギャップセンサが用いられる。同期モータ用の回転角センサとしては、レゾルバ、光学センサ、誘導センサ、容量センサ、磁気抵抗センサが用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許3351310号
【特許文献２】特願2016-036557
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
文献１乃至２に記載されている回転角センサ及び位置検出装置のセンサは、2つの偏心したセンサターゲットと２つのステータコイルユニットから構成されており、ステータコイルユニットから発振器、加算器及び減算器等の検出回路を含むシステムへの接続において、構造上コイル線の引き回し等から実装面積を要する配置であった。
【０００５】
本発明は、実装面積の省スペース化によって、回転角及び位置検出装置のセンサのコイルユニットの小型化を実現するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のコイルユニットは、例えば、磁性体コアと、コイルが取付けられるコイル取付け部と、を備え、前記コイル取付け部は複数有し、この磁性体コアとコイルの実装に関して、小型化を実現し得る構造として、側面もしくは磁性体コア中央の開口部より、コイル線もしくは端子付コイル線等を引き回して内側方向から、検出回路の入力段（端子、パッド等の検出回路へのコイル出力の入力接点）へ接続した実装構造とすることで、コイル外側への実装スペースを低減して、回転角センサの体格そのものの小型化を達成する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に依れば、コイル線を内側に引き回して、接続できるため、外側へのコイル線引き回しによる実装面積の膨大を低減できるため、小型化を実現できる。
【０００８】
なお、上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る参照コイルとセンシングコイルの磁性体コアの構成図である。
【図２】本発明に係る磁性体コアの誘導コイルの側面実装構造である。
【図３】本発明に係る磁性体コアの誘導コイルの開口孔による中央実装構造である。
【図４】本発明に係る磁性体コアの誘導コイルの開口孔による誘導コイルのＰＣＢコイル基板と駆動回路基板を有した実装構造である。
【図５】本発明に係る参照コイルとセンシングコイルの差分を検出する回路の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る実施例を、図面を用いて説明する。なお、各図において、同一の構造である部分については、同一の符号を付け、説明を省略する。
【実施例１】
【００１１】
図１乃至図２を用いて、本実施例に係るコイルユニットの構成について説明する。図１は、本実施例に係るコイルユニット１の構成図である。図１において、コイルユニット１は、磁性体コア２と被測定物７の参照面８Ａ、センシング面８Ｂに面した参照コイル３と、センシングコイル４を備えている。コイルユニット１の底面9と被測定物７の参照面８Ａ及びセンシング面８Ｂに対して、空隙１の５及び空隙２の６を持って、平行に配置される。図示しないが、空隙１の５及び空隙２の６は、例えば、被測定物７が偏心円若しくは楕円構造の回転体となる構造のときに回転したときの被測定物７の角度位置に応じて、空隙１の５及び空隙２の６は同一の空隙及び差のある空隙に変化するような構造を持っている。空隙１の５及び空隙２の６は空間、樹脂、非磁性ガラス、非磁性セラミックス、非磁性金属などの透磁率が低い材料からなる。
【００１２】
図２におけるスリット付磁性体コア９は側面スリット９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄを施した形状である。図２(a)はハウジング１２に側面スリット磁性体コア９に巻かれた参照コイル３及びセンシングコイル４を搭載した構成であり、参照コイル及びセンシングコイル線１１を側面スリット９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄより這いまわして、コネクタ端子１０に半田等で接続した構造である。図２(b)は参照コイル及びセンシングコイル線１１をコネクタ端子等のハーネス１３の端子にかしめ、溶着、半田等で接続した構造である。図示しないが、参照コイル３及びセンシングコイル４のコイル線の先端に端子付のコイル線として、コネクタ等のハーネス１３の接続部に圧入等で接続した構造としても良い。
【実施例２】
【００１３】
図３は前記図２の磁性体コア９に対して、中央部に開口孔１４Ａ及び１５Ａを設けた開口型磁性体コアＡ１４及び開口型磁性体コアＢ１５をハウジング１２に実装した構造である。尚、開口孔の形状は、実装時の参照コイル及びセンシングコイル線１１の這いまわしにおいて、１４Ａ及び１５Ａの形状に限定されるものではなく、開口部は単一乃至複数の開口を持った実装に適した形状となる。図３(a)はハウジング１２に磁性体コア１４に巻かれた参照コイル３及びセンシングコイル４を搭載した構成であり、参照コイル及びセンシングコイル線１１を開口孔１４Ａより這いまわして、コネクタ端子１０に半田等で接続した構造である。図３(a)は前記図２(b)の如く、ハーネス１３に接続しても良い。
【００１４】
図３(b)はハウジング１２に磁性体コア１５に巻かれた参照コイル３及びセンシングコイル４を搭載した構成であり、コネクタ端子１７と磁性体コア１５の間にセラミック等の絶縁板１６を設けて、開口孔１５Ａにコネクタ端子１７を通して、ハウジング１２の底部で参照コイル３及びセンシングコイル４のコイル線１１と半田等で接続した構造であり、前記図２(a)に対して、磁性体コア１５の内側方向からのコイル線接続により、外側方向への実装面積の膨大を低減したことで、小型化を図り、コンパクト化した構造である。
【実施例３】
【００１５】
図４(a)は前記図３(b)の磁性体コア１５を用いて、ハウジング１２の底部に配置した参照及びセンシングのＰＣＢコイル基板２０に磁性体コア１５を挿入し、検出回路基板１８との間に絶縁板１９を設けて、開口孔１５Ａを通して、ＰＣＢコイル基板２０と検出回路基板１８を接続端子１８Ａで接続した構造である。
【００１６】
図４(b)は前記図４(a)の開口孔１５Ａを設けない無開口磁性体コア２４を用いて、ハウジング１２の底部に配置した参照及びセンシングのＰＣＢコイル基板２０に磁性体コア２１を挿入し、検出回路基板２３との間に絶縁板２２を設けて、磁性体コア２１の側面でＰＣＢコイル基板２０と検出回路基板２３を接続端子２３Ａで接続した構造である。尚、前記図４(a)及び(b)でＰＣＢコイル基板２０と検出回路基板２３を接続する接続端子２３Ａの位置は、前記図４(a)及び(b)の位置に限定されるものではなく、コイル基板２０のＰＣＢコイル形状による影響が大きく、搭載性、実装性等から構成の変更が可能である。
【００１７】
また、図５は検出回路基板１８及び２３の検出回路の一例を示し、図２乃至図４までの参照コイル３及びセンシングコイル４のコイル線と検出回路の接続は接続領域２４の２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃが接続点であり、領域２４はコイルユニット１を表している。
【００１８】
参照コイル３とセンシングコイル４は、抵抗１０４Ａと抵抗１０４Ｂ及び参照−センシングコイルバランス調整ボリューム１０５によりブリッジ回路１０６の構成となっている。
【００１９】
ブリッジ回路１０６は上流にある発振器１０１より交流励磁を受ける。参照コイル８Ａとセンシングコイル８Ｂは、それぞれの被測定物４との空隙７Ａ、７Ｂによりインダクタンスが変化し、ひいてはそれぞれのインピーダンスが変化する。参照コイル８Ａのインピーダンスとセンシングコイル８Ｂのインピーダンスの中間電圧と、抵抗１０４Ａと抵抗１０４Ｂ及び参照−センシングコイルバランス調整ボリューム１０５の合成抵抗との中間電圧を差動増幅回路１０８のオペアンプ１０７へ入力してその差分を検出する。
【００２０】
オペアンプ１０８の出力は、発振器１０１からの同期信号１１０を受けて検波する検波回路１１１のオペアンプ１０９へ入力される。オペアンプ１０９の出力は、基準電圧１１２を抵抗１１３とオフセット調整ボリューム１１４で分圧された電圧と共に出力１１７をオフセットするオフセット回路１１６のオペアンプ１１５へ入力される。
【００２１】
以上の回路構成にする事により、被測定物７の任意の位置において、参照−センシングコイルバランス調整ボリューム１０５により、オペアンプ１０７の出力が０となるように調整し、参照コイル８Ａとセンシングコイル８Ｂの個別バラツギのキャンセルを行う事が出来る。また、オフセット回路１１６のオフセット調整ボリューム１１４や、発振器１０１の周波数調整ボリューム１０２やゲイン調整ボリューム１０３を調整することにより、出力１１７を調整する事が出来る。
【００２２】
なお、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、単数または複数コイル等の様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例又は変更例の構成の一部を他の実施例又は変更例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例又は変更例の構成に他の実施例又は変更例の構成を加えることも可能である。また、各実施例又は変更例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００２３】
１…コイルユニット
２,２１…磁性体コア
３…参照コイル
４…センシングコイル
５…空隙１
６…空隙２
７…被測定物
８Ａ…参照面
８Ｂ…センシング面
９…スリット付磁性体コア
９Ａ,９Ｂ,９Ｃ,９Ｄ…側面スリット
１０,１７…端子コネクタ
１１…コイル線
１２…ハウジング
１３…ハーネス
１４…開口型磁性体コアＡ
１４Ａ,１５Ａ…開口孔
１５…開口型磁性体コアＢ
１６,１９,２２…絶縁板
１８,２３…検出回路基板
２０…ＰＣＢコイル基板
２３Ａ…接続端子
２４…接続領域
２４Ａ,２４Ｂ,２４Ｃ…接続点
１００…検出回路
１０１…発振器
１０２…周波数調整ボリューム
１０３…ゲイン調整ボリューム
１０４Ａ…抵抗１
１０４Ｂ…抵抗２
１０５…参照−センシングコイルバランス調整ボリューム
１０６…ブリッジ回路
１０７…オペアンプ１
１０８…差動増幅回路
１０９…オペアンプ２
１１０…同期信号
１１１…検波回路
１１２…基準電圧
１１３…抵抗
１１４…オフセット調整ボリューム
１１５…オペアンプ３
１１６…オフセット回路
１１７…出力
【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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