(57)【要約】【課題】角度検出精度の高い回転角センサを提供すること。【解決手段】ｎ個のセグメントパターンＳＰｎが、渦巻き形状に形成されたＳＩＮ励磁コイル２０Ａ、ＣＯＳ励磁コイル２０Ｂを備え、ＳＩＮ励磁コイル２０Ａ、ＣＯＳ励磁コイル２０Ｂが、ｎ個のセグメントパターンＳＰ、ＣＰの起磁力を積分することにより、ＳＩＮ波形に近似した起磁力波形を出力する回転角センサにおいて、ｎ個のセグメントパターンＳＰ、ＣＰが、基板の表面に導線材料で形成されていること、ＳＩＮ波形Ｍと、ｎ個のセグメントパターンＳＰ、ＣＰによる起磁力の積分値とを、最大値を合わせて、重ね合わせたときに、セグメントパターンＳＰ、ＣＰによる起磁力（側辺ＳＰｎＡ、ＳＰｎＢ、ＣＰｎＡ、ＣＰｎＢ）と、ＳＩＮ波形Ｍとの交差点Ｎｎにおける電気角θｎに基づいて、セグメントパターンＳＰ、ＣＰの円周方向における位置を決定すること、を特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ個のセグメントパターンが、渦巻き形状に形成されたコイルを備え、該コイルが、ｎ個の該セグメントパターンの起磁力を積分することにより、ＳＩＮ波形に近似した起磁力波形を出力する回転角センサにおいて、
ｎ個の前記セグメントパターンが、基板の表面に導線材料で形成されていること、
前記ＳＩＮ波形と、ｎ個の前記セグメントパターンによる起磁力の積分値とを、最大値を合わせて、重ね合わせたときに、前記セグメントパターンによる起磁力と、前記ＳＩＮ波形との交差点における電気角に基づいて、前記セグメントパターンの円周方向における位置を決定すること、
を特徴とする回転角センサ。
【請求項２】
請求項１に記載する回転角センサにおいて、
前記セグメントパターンの起磁力と、前記ＳＩＮ波形との交差点が、前記交差点の前後で、前記セグメントパターンの起磁力と前記ＳＩＮ波形とで囲まれる面積が等しくなるように決定されること、
を特徴とする回転角センサ。
【請求項３】
請求項１に記載する回転角センサにおいて、
前記セグメントパターンの起磁力と、前記ＳＩＮ波形との交差点が、前記セグメントパターンの起磁力の中点であること、
を特徴とする回転角センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ｎ個のセグメントパターンが、渦巻き形状に形成されたコイルを備え、該コイルが、ｎ個の該セグメントパターンの起磁力を積分することにより、ＳＩＮ波形に近似した起磁力波形を出力する回転角センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車や電気自動車においては、高出力のブラシレスモータが使用されており、今後もハイパワー化が予想されている。ハイブリッド自動車のブラシレスモータを制御するためには、モータの出力軸の回転角度を正確に把握する必要がある。ステータの各コイルへの通電切替えを制御するには、ロータの回転位置を正確に把握している必要があるからである。
このため、モータには回転角センサが備えられ、正確に角度検出されることが望ましい。自動車の駆動機構に用いられる回転角センサには、耐環境性などに加えて駆動機構の回転数が高い為に高精度化が要求されることになる。そして、他の車載部品と同様に回転角センサにも小型化と共に低コスト化が要求されている。
【０００３】
２励磁１出力の回転角センサとして、特許文献１には、円板状の回転角センサステータと回転角センサロータとを対向して配置したものが開示されている。回転角センサステータの表面には、励磁コイルである、渦巻き形状のＳＩＮコイルパターンとＣＯＳコイルパターンが形成されている。ＳＩＮコイルパターン、及びＣＯＳコイルパターンは、特許文献１の図９においては、各々が５つのセグメントパターンＡ〜Ｅが渦巻き形状をなしている。一方、回転角センサロータの表面には、検出コイルパターンが形成されている。
特許文献１には、起磁力波形をＳＩＮ波に近似させるために、セグメントパターンの幅をコントロールすることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2001-314069号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の技術には、次のような問題があった。
すなわち、特許文献１に示される技術では、本出願の図９に示すように、矩形上のセグメントパターンＳＰの上辺端を、ＳＩＮ波形Ｍの線上に位置させているため、励磁信号として出力される近似波形が、ＳＩＮ波形ＭやＣＯＳ波形に対して歪んでしまい、正確な励磁出力を出すことができず、回転角センサの角度検出精度を劣化させる問題があった。
例えば、ハイブリッド自動車用モータにおいては、モータの回転数を急速に変化させて制御する場合があり、より高い角度検出精度（３６０度に対して、０．１度以内の誤差レベル）が要求されるため、特許文献１の技術では、対応することが困難であった。
【０００６】
また、本出願人は、特願2008-288914号において、上記問題点を解決するために、セグメントパターンの側辺に段差を形成する方法、スキュー角を設ける方法を提案しているが、これらの方法では、２つの次元の誤差には対応できるが、３つ以上の次元の誤差に対応することはできなかった。
すなわち、例えば、回転角センサでは、４次誤差、８次誤差、１２次誤差等が発生する場合があるが、特願2008-288914号の技術では、４次誤差、及び８次誤差に対しては、対応できるが、１２次誤差に対応することができなかった。このため、ハイブリッド自動車用モータの要求する角度検出精度を満足させることができなかった。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決して、角度検出精度の高い回転角センサを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る回転角センサは、次の構成を有している。
（１）ｎ個のセグメントパターンが、渦巻き形状に形成されたコイルを備え、該コイルが、ｎ個の該セグメントパターンの起磁力を積分することにより、ＳＩＮ波形に近似した起磁力波形を出力する回転角センサにおいて、ｎ個のセグメントパターンが、円板状基板の表面に導線材料で形成されていること、ＳＩＮ波形と、ｎ個のセグメントパターンによる起磁力の積分値とを、最大値を合わせて、重ね合わせたときに、セグメントパターンによる起磁力と、ＳＩＮ波形との交差点における電気角に基づいて、セグメントパターンの円周方向における位置を決定すること、を特徴とする。
ここで、電気角とは、コイルで発生するＳＩＮ波形の１サイクルを３６０度とする架空の角度である。したがって、例えば、１Ｘコイルの場合には、電気角θをそのまま実際の角度として用いればよいが、２Ｘコイルの場合には、電気角θの１／２であるθ／２を実際の角度として用いている。
【０００９】
（２）（１）に記載する回転角センサにおいて、前記セグメントパターンの起磁力と、前記ＳＩＮ波形との交差点が、前記交差点の前後で、前記セグメントパターンの起磁力と前記ＳＩＮ波形とで囲まれる面積が等しくなるように決定されること、を特徴とする。
具体的には、横軸に電気角θをとり、縦軸に起磁力をとったグラフに、ＳＩＮ波形を書き込む。次に、ｎ個のセグメントパターンを、幅の広いものを下にして重ねてグラフに記載する。ここで、ｎ個のセグメントパターンの最上辺をＳＩＮ波形の最大値と一致させる。
一番下のセグメントパターンにおいて、電気角を次の手順で決定する。すなわち、交差点Ｎ１より左側において、ＳＩＮ波形と、セグメントパターンの左側辺と、Ｘ軸とで形成される略三角形の面積と、交差点Ｎ１より右側において、ＳＩＮ波形と、セグメントパターンの左側辺と、Ｘ軸と平行な線分とで形成される略三角形の面積とが等しくなるように、電気角θ１を決定する。
順次、同様の手順により、セグメントパターンの位置する電気角を決定する。
（３）（１）に記載する回転角センサにおいて、前記セグメントパターンの起磁力と、前記ＳＩＮ波形との交差点が、前記セグメントパターンの起磁力の中点（半値）であること、を特徴とする。具体的手順は、（２）と基本的に同じである。
【発明の効果】
【００１０】
次に、上記構成を有する回転角センサの作用、及び効果について説明する。
（１）ｎ個のセグメントパターンが、渦巻き形状に形成されたコイルを備え、該コイルが、ｎ個の該セグメントパターンの起磁力を積分することにより、ＳＩＮ波形に近似した起磁力波形を出力する回転角センサにおいて、ｎ個のセグメントパターンが、基板の表面に導線材料で形成されていること、ＳＩＮ波形と、ｎ個のセグメントパターンによる起磁力の積分値とを、最大値を合わせて、重ね合わせたときに、セグメントパターンによる起磁力と、ＳＩＮ波形との交差点における電気角に基づいて、セグメントパターンの円周方向における位置を決定すること、を特徴とするので、ｎ個のセグメントパターンの円周方向における位置を、電気角で最適な位置に決めることができ、精度の高いＳＩＮ波形を出力することができるため、回転角センサの角度検出精度を高くすることができる。これにより、ハイブリッド自動車用モータが必要とする、角度検出精度の高い回転角センサを実現できる。
【００１１】
本発明のセグメントパターンは、インクジェット方式で形成することができる。インクジェット方式で形成する場合は、インクジェット装置により、銀粒子を含む銀ペーストを基板上に吐出させ、乾燥させて形成すると良い。ただし、本発明のセグメントパターンの形成方法はこれに限定されず、例えば他の印刷方法を用いても良いし、エッチング法を用いても良い。
セグメントパターンの幅をＷ（例えば、０．３ｍｍ）とするときに、セグメントパターンの中心線を電気角に基づいて決定した角度に位置させる。
具体的には、横軸に電気角をとり、縦軸に起磁力をとったグラフにおいて、ｎ個のセグメントパターンを幅の大きい順に下から積み重ねて記載する。また、励磁出力であるＳＩＮ波形（振幅をＷとする。）を記載する。このとき、各セグメントの高さは、Ｗ／ｎとする。すなわち、一番上のセグメントパターンの高さを、ＳＩＮ波形の最大値と一致させる。
特許文献１では、各セグメントパターンの上辺端をＳＩＮ波形と一致させているが、本発明では、各セグメントパターンの両側辺とＳＩＮ波形とを交差させ、その交差点に基づいて、セグメントパターンの円周方向における位置を決定しているので、特許文献１の技術と比較して、精度の高いＳＩＮ波形を出力することができるため、回転角センサの角度検出精度を高くすることができる。これにより、ハイブリッド自動車用モータが必要とする、角度検出精度の高い回転角センサを実現できる。
【００１２】
（２）また、（１）に記載する回転角センサにおいて、前記セグメントパターンの起磁力と、前記ＳＩＮ波形との交差点が、前記交差点の前後で、前記セグメントパターンの起磁力と前記ＳＩＮ波形とで囲まれる面積が等しくなるように決定されること、を特徴とするので、ｎ個のセグメントの内周部の面積の積分値（合計値）が、ＳＩＮ波形の内部面積と一致するため、正確なＳＩＮ波形の起磁力を発生させることができるため、回転角センサの角度検出精度を高くすることができる。
（３）また、（１）に記載する回転角センサにおいて、前記セグメントパターンの起磁力と、前記ＳＩＮ波形との交差点が、前記セグメントパターンの起磁力の中点（半値）であること、すなわち、ｎ個のセグメントパターンの各側辺の中点とＳＩＮ波形とを交差させていること、を特徴とするので、（２）の方法と比較して、より簡易な方法で、回転角センサの角度検出精度を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の１Ｘコイルである、ＳＩＮ励磁コイル２０Ａの構造図である。
【図２】１Ｘコイルである、ＣＯＳ励磁コイル２０Ｂの構造図である。
【図３】２Ｘコイルである、ＳＩＮ励磁コイル２０Ａの構造図である。
【図４】２Ｘコイルである、ＣＯＳ励磁コイル２０Ｂの構造図である。
【図５】第１実施例の電気角決定方法の説明図である。
【図６】図５のＡ部拡大図である。
【図７】第２実施例の電気角決定方法の説明図である。
【図８】図７のＢ部拡大図である。
【図９】従来の電気角決定方法の説明図である。
【図１０】本発明の回転角センサ１０の制御の構成を示すブロック図である。
【図１１】回転角センサの誤差データを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の一実施例である回転角センサについて、図面に基づいて詳細に説明する。図１０に、回転角センサ１０の位置検出制御の構成をブロック図で示す。
回転角センサ１０は、回路部４０及びセンサ部５０よりなる。回路部４０は、ＳＩＮ波発生器４１、高周波発生器４２、ＣＯＳ波発生器４３、第１変調器４４、第２変調器４５、検波器４６、及び位相差検出器４７よりなる。センサ部５０は、励磁コイル２０、検出コイル３０、第１ロータリートランス３５、第２ロータリートランス３６よりなる。励磁コイル２０は、ＳＩＮ励磁コイル２０Ａ、ＣＯＳ励磁コイル２０Ｂから構成されている。
７．２ｋＨｚの正弦波を発生させるＳＩＮ波発生器４１は、図１０に示すように第２変調器４４に接続している。７．２ｋＨｚの余弦波を発生させるＣＯＳ波発生器４３は、第２変調器４５に接続されている。
【００１５】
また、３６０ｋＨｚの正弦波を発生させる高周波発生器４２が第１変調器４４、及び第２変調器４５に接続されている。また、ＳＩＮ波発生器４１及びＣＯＳ波発生器４３は位相差検出器４７に接続されている。検波器４６は位相差検出器４７に接続されている。
第１変調器４４は、ＳＩＮ励磁コイル２０Ａに接続され、第２変調器４５は、ＣＯＳ励磁コイル２０Ｂに接続されている。
検出コイル３０は、第１ロータリートランス３５に接続され、第２ロータリートランス３６は検波器４６に接続されている。
ＳＩＮ励磁コイル２０Ａ、ＣＯＳ励磁コイル２０Ｂ、及び第２ロータリートランス３６は、回転角センサステータに備えられている。検出コイル３０、及び第１ロータリートランス３５は、回転角センサロータに備えられている。
【００１６】
ＳＩＮ波発生器４１で発生したＳＩＮ波が、第１変調器４４において高周波により例えば平衡変調（以下、変調と略す）され、ＳＩＮ励磁コイル２０Ａに伝達される。同時にＣＯＳ波発生器４３で発生したＣＯＳ波が、第２変調器４５において高周波により変調され、ＣＯＳ励磁コイル２０Ｂに伝達される。
ＣＯＳ励磁コイル２０Ｂに高周波で変調されたＣＯＳ波が流され、同時にＳＩＮ励磁コイル２０Ａに高周波で変調された正弦波が流される。
【００１７】
次に、本発明の特徴である、ＳＩＮ励磁コイル２０Ａの構成を説明する。図１に、１ＸコイルであるＳＩＮ励磁コイル２０Ａのコイルパターンを示す。ＳＩＮ励磁コイル２０Ａは、２組のコイルパターンＳ１、Ｓ２を備えている。コイルパターンＳ１、Ｓ２は、扇状で中心部のない形状の７個のセグメントパターンＳＰ１〜ＳＰ７が外側から内側に向けて、渦巻き形状に、連続して形成されている。本実施例では、セグメントパターンは、銀を含有するペーストをインクジェットプリンタにより所定の形状に塗布し、乾燥させることにより形成している。Ｔ１、Ｔ２は、ＳＩＮ波入力端子である。
ここで、７個のセグメントパターンＳＰ１〜ＳＰ７の直径方向における間隔は、一定である。
【００１８】
次に、セグメントパターンＳＰ１〜ＳＰ７の円周方向の位置の決定方法を説明する。図５に、セグメントパターンによる起磁力をグラフで示す。横軸が電気角であり、縦軸がセグメントパターンで発生する起磁力である。セグメントパターンで発生する起磁力とは、セグメントパターンに所定の電流を印加したときに発生する磁束の強さである。セグメントパターンにおいては、円周方向の長さが長いほど、起磁力は大きくなる。
Ｍが、ＳＩＮ波形であり、ＳＰ１は、最外周のセグメントパターンであり、ＳＰ７は、最内周のセグメントパターンである。
図５に示すように、７個のセグメントパターンを幅の大きい順に下から積み重ねて記載する。また、ＳＩＮ波形（振幅をＷとする。）を記載する。このとき、セグメントパターンＳＰの高さは、Ｗ／ｎとする。すなわち、一番上のセグメントパターンの高さを、ＳＩＮ波形の最大値と一致させる。
図６に、図５に電気角が０度付近のＡ部拡大図を示す。ＳＩＮ波形Ｍと１番目のセグメントパターンＳＰ１の左側辺ＳＰ１Ａが、交差点Ｎ１により交差している。
ここで、交差点Ｎ１より左側において、ＳＩＮ波形Ｍと、セグメントパターンＳＰ１の左側辺ＳＰ１Ａと、Ｘ軸とで形成される略三角形の面積Ｅ１ａと、交差点Ｎ１より右側において、ＳＩＮ波形Ｍと、セグメントパターンＳＰ１の左側辺ＳＰ１Ａと、Ｘ軸と平行な線分とで形成される略三角形の面積Ｅ１ｂとが等しくなるように、電気角θ１を決定している。
【００１９】
また、ＳＩＮ波形Ｍと２番目のセグメントパターンＳＰ２の左側辺ＳＰ２Ａが、交差点Ｎ２により交差している。
ここで、交差点Ｎ２より左側において、ＳＩＮ波形Ｍと、セグメントパターンＳＰ２の左側辺ＳＰ２Ａと、Ｘ軸とで形成される略三角形の面積Ｅ２ａと、交差点Ｎ２より右側において、ＳＩＮ波形Ｍと、セグメントパターンＳＰ２の左側辺ＳＰ２Ａと、Ｘ軸と平行な線分とで形成される略三角形の面積Ｅ２ｂとが等しくなるように、電気角θ２を決定している。
順次、セグメントパターンＳＰｎの起磁力と、ＳＩＮ波形Ｍとの交差点Ｎｎが、交差点Ｎｎの前後で、セグメントパターンＳＰｎの起磁力とＳＩＮ波形Ｍとで囲まれる面積が等しくなるように、電気角θｎが決定される。
【００２０】
この決定された電気角θにより、図１に示すように、ＳＩＮ励磁コイル２０ＡのコイルパターンＳ１、Ｓ２を構成するセグメントパターンＳＰｎの円周方向の位置を決めている。ここで、セグメントパターンＳＰｎ、ＣＰｎの中心線より、時計回り側の側辺を後側辺といい、反時計回りの側辺を前側辺という。各側辺は、中心を通る放射線上に形成されている。
最外周のセグメントパターンＳＰ１の後側辺ＳＰ１Ａは、水平軸Ｈから電気角θ１の位置に形成されている。セグメントパターンＳＰｎの線幅は、本実施例では０．３ｍｍとしている。線幅の中心線が電気角θ１と一致するようにしている。
また、２番目のセグメントパターンＳＰ２の後側辺ＳＰ２Ａは、水平軸Ｈから電気角θ２の位置に形成されている。同様に、セグメントパターンＳＰｎの後側辺ＳＰｎＡは、水平軸Ｈから電気角θｎの位置に形成されている。１Ｘコイルでは、電気角θｎをそのまま実際の角度として用いる。
一方、最外周のセグメントパターンＳＰ１の前側辺ＳＰ１Ｂは、水平軸Ｈから電気角θ１の位置に形成されている。また、２番目のセグメントパターンＳＰ２の前側辺ＳＰ２Ｂは、水平軸Ｈから電気角θ２の位置に形成されている。同様に、セグメントパターンＳＰｎの前側辺ＳＰｎＢは、水平軸Ｈから電気角θｎの位置に形成されている。１Ｘコイルでは、電気角θｎをそのまま実際の角度として用いる。
コイルパターンＳ２も、コイルパターンＳ１と同様である。
【００２１】
図２に、ＣＯＳ励磁コイル２０ＢのコイルパターンＣ１、Ｃ２を示す。上記決定された電気角θｎにより、ＣＯＳ励磁コイル２０ＢのコイルパターンＣ１、Ｃ２を構成するセグメントパターンＣＰｎの円周方向の位置を決めている。Ｔ３、Ｔ４は、ＣＯＳ波入力端子である。
すなわち、最外周のセグメントパターンＣＰ１の後側辺ＣＰ１Ａは、垂直軸Ｊから電気角θ１の位置に形成されている。また、２番目のセグメントパターンＣＰ２の後側辺ＣＰ２Ａは、垂直軸Ｊから電気角θ２の位置に形成されている。同様に、セグメントパターンＣＰｎの後側辺ＣＰｎＡは、垂直軸Ｊから電気角θｎの位置に形成されている。１Ｘコイルでは、電気角θｎをそのまま実際の角度として用いる。
一方、最外周のセグメントパターンＣＰ１の前側辺ＳＰ１Ｂは、水平軸Ｈから電気角θ１の位置に形成されている。セグメントパターンＳＰｎの線幅は、本実施例では０．３ｍｍとしている。線幅の中心線が電気角θ１と一致するようにしている。また、２番目のセグメントパターンＳＰ２の前側辺ＳＰ２Ｂは、水平軸Ｈから電気角θ２の位置に形成されている。同様に、セグメントパターンＳＰｎの前側辺ＳＰｎＢは、水平軸Ｈから電気角θｎの位置に形成されている。１Ｘコイルでは、電気角θｎをそのまま実際の角度として用いる。
コイルパターンＣ２も、コイルパターンＣ１と同様である。
【００２２】
図３、図４に、２Ｘコイルの例を示す。図３に、ＳＩＮ励磁コイル２０Ａの、２Ｘコイルを示す。４つのコイルパターンＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４が形成されている。Ｔ１、Ｔ２は、ＳＩＮ波入力端子である。
電気角θの決定方法は、１Ｘコイルの決定方法と同じであり、１Ｘコイルで決定されたのと同じ決定された電気角θを使用する。すなわち、コイルパターンＳ１においては、最外周のセグメントパターンＳＰ１の後側辺ＳＰ１Ａは、水平軸Ｈから電気角θ１の位置に形成されている。セグメントパターンＳＰｎの線幅は、本実施例では０．３ｍｍとしている。線幅の中心線が電気角θ１と一致するようにしている。図３では、角度を電気角で示しているため、θ１で表現しているが、２Ｘコイルなので、電気角θｎの１／２であるθｎ／２を、実際の角度として用いるため、実際の角度としては、θ１／２となる。
また、２番目のセグメントパターンＳＰ２の後側辺ＳＰ２Ａは、水平軸Ｈから電気角θ２の位置に形成されている。同様に、セグメントパターンＳＰｎの後側辺ＳＰｎＡは、水平軸Ｈから電気角θｎの位置に形成されている。２Ｘコイルでは、電気角θｎの１／２であるθｎ／２を、実際の角度として用いる。
一方、最外周のセグメントパターンＳＰ１の前側辺ＳＰ１Ｂは、垂直軸Ｊから電気角θ１の位置に形成されている。セグメントパターンＳＰｎの線幅は、本実施例では０．３ｍｍとしている。線幅の中心線が電気角θ１と一致するようにしている。また、２番目のセグメントパターンＳＰ２の前側辺ＳＰ２Ｂは、垂直軸Ｊから電気角θ２の位置に形成されている。同様に、セグメントパターンＳＰｎの前側辺ＳＰｎＢは、垂直軸Ｊから電気角θｎの位置に形成されている。
【００２３】
図４に、ＣＯＳ励磁コイル２０Ｂの、２Ｘコイルを示す。４つのコイルパターンＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４が形成されている。Ｔ３、Ｔ４は、ＣＯＳ波入力端子である。
電気角θの決定方法は、１Ｘコイルの方法と同じであり、１Ｘコイルで決定されたのと同じ決定された電気角θを使用する。すなわち、コイルパターンＣ１においては、最外周のセグメントパターンＣＰ１の後側辺ＣＰ１Ａは、４５度軸Ｉから電気角θ１の位置に形成されている。図４では、角度を電気角で示しているため、θ１で表現しているが、２Ｘコイルなので、電気角θｎの１／２であるθｎ／２を、実際の角度として用いるため、実際の角度としては、θ１／２となる。
また、２番目のセグメントパターンＣＰ２の後側辺ＣＰ２Ａは、４５度軸Ｉから電気角θ２の位置に形成されている。同様に、セグメントパターンＣＰｎの後側辺ＣＰｎＡは、４５度軸Ｉから電気角θｎの位置に形成されている。２Ｘコイルでは、電気角θｎの１／２であるθｎ／２を、実際の角度として用いる。
一方、最外周のセグメントパターンＣＰ１の前側辺ＣＰ１Ｂは、４５度軸Ｋから電気角θ１の位置に形成されている。また、２番目のセグメントパターンＣＰ２の前側辺ＣＰ２Ｂは、４５度軸Ｋから電気角θ２の位置に形成されている。同様に、セグメントパターンＣＰｎの前側辺ＣＰｎＢは、４５度軸Ｋから電気角θｎの位置に形成されている。
コイルパターンＣ２、Ｃ３、Ｃ４も、コイルパターンＣ１と同様である。
図１，２に示した１Ｘコイルの場合でも、図３、４に示した２Ｘコイルの場合でも、同じ電気角θｎを用いて、セグメントパターンＳＰｎ、ＣＰｎの両側辺の位置を決定している。
【００２４】
本実施例の回転角センサ１０の効果について説明する。図１１に、回転角センサの誤差データを示す。縦軸が誤差（単位０．１度）であり、横軸がセグメントパターンの両側辺の位置条件を示している。
従来例１は、図９に示す条件の従来の回転角センサであり、誤差Ｄ２は、０．４度となっている。また、従来例２とは、図９と異なり、セグメントパターンの下辺の端部を、ＳＩＮ波形に一致させた場合である。この場合には、誤差Ｄ１は、０．７度となっている。
第１実施例の回転角センサ１０による誤差Ｄ４は、０．１度である。
図９に示す従来例と比較して、誤差が１／４、すなわち２５％まで低下している。
これにより、ハイブリッド自動車用モータにおいては、モータの回転数を急速に変化させて制御する場合があり、より高い角度検出精度（３６０度に対して、０．１度以内の誤差レベル）が要求されていたが、その要求を満足する回転角センサを提供できる。
【００２５】
以上、詳細に説明したように、本実施例の回転角センサ１０によれば、ｎ個のセグメントパターンＳＰｎが、渦巻き形状に形成されたＳＩＮ励磁コイル２０Ａ、ＣＯＳ励磁コイル２０Ｂを備え、ＳＩＮ励磁コイル２０Ａ、ＣＯＳ励磁コイル２０Ｂが、ｎ個のセグメントパターンＳＰ、ＣＰの起磁力を積分することにより、ＳＩＮ波形に近似した起磁力波形を出力する回転角センサにおいて、ｎ個のセグメントパターンＳＰｎ、ＣＰｎが、基板の表面に導線材料で形成されていること、ＳＩＮ波形Ｍと、ｎ個のセグメントパターンＳＰｎ、ＣＰｎによる起磁力の積分値とを、最大値を合わせて、重ね合わせたときに、セグメントパターンＳＰ、ＣＰによる起磁力（側辺ＳＰｎＡ、ＳＰｎＢ、ＣＰｎＡ、ＣＰｎＢ）と、ＳＩＮ波形Ｍとの交差点Ｎｎにおける電気角θｎに基づいて、セグメントパターンＳＰｎ、ＣＰｎの円周方向における位置を決定すること、を特徴とするので、ｎ個のセグメントパターンＳＰｎの円周方向における位置を、電気角θｎで最適な位置に決めることができ、励磁信号として、精度の高いＳＩＮ波形を出力することができるため、回転角センサの角度検出精度を高くすることができる。これにより、ハイブリッド自動車用モータが必要とする、角度検出精度の高い回転角センサを実現できる。
特に、セグメントパターンＳＰｎ、ＣＰｎの起磁力と、ＳＩＮ波形Ｍとの交差点Ｎｎが、交差点Ｎｎの前後で、セグメントパターンＳＰｎ、ＣＰｎの起磁力とＳＩＮ波形Ｍとで囲まれる面積が等しくなるように決定されること、を特徴とするので、ｎ個のセグメントパターンＳＰｎ、ＣＰｎの内周部の面積の積分値（合計値）が、ＳＩＮ波形Ｍの内部面積と一致するため、正確なＳＩＮ波形Ｍの起磁力を発生させることができるため、回転角センサの角度検出精度を高くすることができる。
【００２６】
本実施例のセグメントパターンＳＰｎ、ＣＰｎは、インクジェットプリンタにより、銀粒子を含む銀ペーストを基板上に塗布し、乾燥させて、形成される。本実施例では、セグメントパターンをインクジェット方式により、作製しているが、他の印刷方法や、エッチング等により作製しても良い。
セグメントパターンの幅をＷ（例えば、０．３ｍｍ）とするときに、セグメントパターンの中心線を電気角に基づいて決定した角度に位置させる。
具体的には、図５、図６に示すように、横軸に電気角をとり、縦軸に起磁力をとったグラフにおいて、ｎ個のセグメントパターンを幅の大きい順に下から積み重ねて記載する。また、励磁出力であるＳＩＮ波形（振幅をＷとする。）を記載する。このとき、セグメントの高さは、Ｗ／ｎとする。すなわち、一番上のセグメントパターンの高さを、ＳＩＮ波形の最大値と一致させる。
特許文献１では、各セグメントパターンの上辺端をＳＩＮ波形と一致させているが、本発明では、各セグメントパターンの両側辺とＳＩＮ波形とを交差させ、その交差点に基づいて、セグメントパターンの円周方向における位置を決定しているので、特許文献１の技術と比較して、精度の高いＳＩＮ波形を出力することができるため、回転角センサの角度検出精度を高くすることができる。これにより、ハイブリッド自動車用モータが必要とする、角度検出精度の高い回転角センサを実現できる。
【００２７】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。第２の実施例は、セグメントパターンＳＰ、ＣＰの両側辺の位置の決定方法が、第１実施例と異なるだけなので、異なる点のみ詳細に説明し、第１実施例と同じ部分については、説明を割愛する。
図７に、ＳＩＮ波形による起磁力をグラフで示す。横軸が電気角であり、縦軸がセグメントパターンで発生する起磁力である。ＭがＳＩＮ波形であり、ＳＰ１は、最外周のセグメントパターンであり、ＳＰ７は、最内周のセグメントパターンである。
図７に示すように、７個のセグメントパターンを幅の大きい順に下から積み重ねて記載する。また、励磁出力であるＳＩＮ波形（振幅をＷとする。）を記載する。このとき、セグメントパターンＳＰの高さは、Ｗ／ｎとする。すなわち、一番上のセグメントパターンの高さを、ＳＩＮ波形の最大値と一致させる。
図８に、図７に電気角が０度付近のＢ部拡大図を示す。ＳＩＮ波形Ｍと１番目のセグメントパターンＳＰ１の左側辺ＳＰ１Ａが、交差点Ｎ１により交差している。
ここで、交差点Ｎ１は、左側辺ＳＰ１Ａの中点（図８において、Ｌ１＝Ｌ１＝Ｗ／２ｎ）となるように、電気角θ１を決定している。
【００２８】
また、ＳＩＮ波形Ｍと２番目のセグメントパターンＳＰ２の左側辺ＳＰ２Ａが、交差点Ｎ２により交差している。交差点Ｎ２は、左側辺ＳＰ２Ａの中点（図８において、Ｌ１＝Ｌ１）となるように、電気角θ１を決定している。左側辺ＳＰ１Ａと左側辺ＳＰ２Ａの高さを均一にしているので、中点までの距離は、いずれもＬ１となる。
順次、セグメントパターンＳＰｎの起磁力と、ＳＩＮ波形Ｍとの交差点Ｎｎを、セグメントパターンＳＰの起磁力（左側辺）の中点となるように、電気角θｎが決定される。
決定された電気角θｎを用いて、セグメントパターンＳＰｎ、ＣＰｎの両側辺の位置を決定する方法は、第１実施例と同じである。
【００２９】
第２実施例の回転角センサ１０の効果について説明する。図１１に、回転角センサの誤差データを示す。縦軸が誤差（単位０．１度）であり、横軸がセグメントパターンの両側辺の位置条件を示している。
従来例１は、図９に示す条件の従来の回転角センサであり、誤差Ｄ２は、０．４度となっている。また、従来例２とは、図９と異なり、セグメントパターンの下辺の端部を、ＳＩＮ波形に一致させた場合である。この場合には、誤差Ｄ１は、０．７度となっている。
第２実施例の回転角センサ１０による誤差Ｄ３は、０．２度である。
図９に示す従来例と比較して、誤差が１／２、すなわち５０％まで低下している。
第２実施例の回転角センサによれば、簡易な方法で、従来より高い角度検出精度を有する回転角センサを実現できる。
【００３０】
以上、詳細に説明したように、第２実施例の回転角センサ１０によれば、セグメントパターンＳＰｎ、ＣＰｎの起磁力と、ＳＩＮ波形Ｍとの交差点Ｎｎが、セグメントパターンＳＰｎ、ＣＰｎの起磁力の半値であること、すなわち、ｎ個のセグメントパターンＳＰｎ、ＣＰｎの各両側辺の中点でＳＩＮ波形Ｍと交差させていること、を特徴とするので、第１実施例の回転角センサと比較して、より簡易な方法で、回転角センサの角度検出精度を高くすることができる。
【００３１】
以上、本発明に係るについて実施例を示したが、本発明はこの実施例に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、本実施例では、１Ｘコイル、２Ｘコイルについて説明したが、３Ｘ以上のコイルについても、同様の電気角θｎを用いれば良い。
また、実施例では、高周波で変調されたＳＩＮ波、ＣＯＳ波を用いた２相励磁１相出力方式の回転各センサを用いて説明したが、変調を用いない２相励磁１相出力方式の回転角センサ（図１０の構成から、高周波発生器４２、第１変調器４４、第２変調器４５を除いたもの）にも本発明のセグメントパターンを有するコイルを用いることができる。さらには、特許文献１のように、１相励磁２相出力方式の回転角センサにも、本発明のセグメントパターンを有するコイルを用いることができるが、このとき、該コイルは検出コイルに適用することができる。
【符号の説明】
【００３２】
２０Ａ  ＳＩＮ波励磁コイル
２０Ｂ  ＣＯＳ波励磁コイル
ＳＰｎ  セグメントパターン（ＳＩＮ励磁コイル）
ＣＰｎ  セグメントパターン（ＣＯＳ励磁コイル）
ＳＰｎＡ、ＣＰｎＡ  セグメントパターンの後側辺
ＳＰｎＢ、ＣＰｎＢ  セグメントパターンの前側辺
Ｍ      （出力）ＳＩＮ波形
【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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