(57)【要約】      （修正有）【課題】伝達効率を向上させて出力電圧の変動の発生を防止することができるロータリトランス、及びそのロータリトランスを用いて回転角度の検出精度を向上させた角度センサを提供する。【解決手段】ロータ側ロータリトランスコイルとステータ側ロータリトランスコイル４，４４とを有し、ロータ側ロータリトランスコイルとステータ側ロータリトランスコイル４，４４とが同心位置に対向配置されたロータリトランスにおいて、ロータ側ロータリトランスコイルのパターンとステータ側ロータリトランスコイル４，４４のパターンとが、それぞれ複数の同心円形状で、かつ同形状である。【選択図】図１０
2011040440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次側コイル及び２次側コイルを有し、前記１次側コイルと前記２次側コイルとが同心位置に対向配置されたロータリトランスにおいて、
前記１次側コイルのパターンと前記２次側コイルのパターンとが、それぞれ同心円形状で、かつ同形状である
ことを特徴とするロータリトランス。
【請求項２】
１次側コイル及び２次側コイルを有し、前記１次側コイルと前記２次側コイルとが同心位置に対向配置されたロータリトランスにおいて、
前記１次側コイルのパターンと前記２次側コイルのパターンとが、それぞれ複数の同心円形状で、かつ同形状である
ことを特徴とするロータリトランス。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載するロータリトランスにおいて、
前記１次側コイル及び前記２次側コイルは、それぞれ各コイルパターンを同心で絶縁層を介して積層した多層構造をなしている
ことを特徴とするロータリトランス。
【請求項４】
請求項１から請求項３に記載するいずれか１つのロータリトランスを備える角度センサであって、
前記１次側コイルあるいは前記２次側コイルの少なくとも一方が、前記角度センサに備わる励磁コイル又は検出コイルが形成される面と同じ面上に形成されている
ことを特徴とする角度センサ。
【請求項５】
請求項４に記載する角度センサにおいて、
平板上に形成されたＳＩＮコイル及びＣＯＳコイルと、
平板上に形成された第１コイル層、及び第２コイル層と、
前記第１コイル層と前記第２コイル層との間に形成された絶縁層と、
を有し、
前記ＳＩＮコイルが、前記第１コイル層に形成されたＳＩＮ第１コイルと、前記第２コイル層に形成されたＳＩＮ第２コイルとを備えること、
前記ＣＯＳコイルが、前記第１コイル層に形成されたＣＯＳ第１コイルと、前記第２コイル層に形成されたＣＯＳ第２コイルとを備えること、
を特徴とする角度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用モータ等の出力軸の回転角度を検出するために使用されるロータリトランス及び角角度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、モータには角度センサが備えられ、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角度センサには、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角度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】
そして、このような角度センサには、ロータリトランスが備わっている。ロータリトランスは、１次側コイルと２次側コイルとを有しており、１次側コイルに電流が流れると、その電流により発生する磁束によって、２次側コイルに誘導電流が発生するようになっている。これら１次側コイルと２次側コイルは、ロータ側又はステータ側のいずれかに設けられている。例えば、特許文献１には、ステータ側にシート状の１次コイルを設け、ロータ側にシート状の２次コイルを設けて、これらのコイルを対向配置したロータリトランスが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１３６２１１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、上記した特許文献１に開示されているロータリトランスでは、コイルパターンが図２２に示すような渦巻き形状であるため、ロータ側に設けられた２次側コイルが回転すると、１次側コイルと２次側コイルとの相対位置がずれてしまう。言い換えると、１次側コイルと２次側コイルとの相対位置が一致するのは、ロータ側に設けられた２次側コイルが１回転するごとに１箇所存在するのみ、つまり３６０°毎に１回だけである。このため、電磁結合の揺らぎが発生してロータリトランスの伝達効率（入力と出力の比）が低下し、ロータリトランスの２次側コイルから出力される出力電圧が変動してしまうという問題があった。そして、このようなロータリトランスを角度センサに用いると、ロータの回転角度の検出精度が低下してしまうおそれがあった。
【０００６】
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、伝達効率を向上させて出力電圧の変動の発生を防止することができるロータリトランス、及びそのロータリトランスを用いて回転角度の検出精度を向上させた角度センサを提供することを課題とする。
【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なされた本発明の一形態は、１次側コイル及び２次側コイルを有し、前記１次側コイルと前記２次側コイルとが同心位置に対向配置されたロータリトランスにおいて、前記１次側コイルのパターンと前記２次側コイルのパターンとが、それぞれ同心円形状で、かつ同形状であることを特徴とする。
【０００８】
このロータリトランスでは、１次側コイルのパターンと２次側コイルのパターンとが、円形状で、かつ同形状をなしているため、１次側コイル又は２次側コイルが回転しても、１次側コイルと２次側コイルの相対位置のズレが発生しない。つまり、全回転域で１次側コイルと２次側コイルの相対位置が一致する。これにより、電磁結合の揺らぎが抑制されるのでロータリトランスの伝達効率が向上し、２次側コイルから出力される出力電圧の変動の発生を防止することができる。
また、コイルのパターンが円形状であるから、渦巻き形状のものに比べ、コイル占有面積が小さいため小型化を図ることもできる。
【０００９】
また、上記課題を解決するためになされた本発明の別形態は、１次側コイル及び２次側コイルを有し、前記１次側コイルと前記２次側コイルとが同心位置に対向配置されたロータリトランスにおいて、前記１次側コイルのパターンと前記２次側コイルのパターンとが、それぞれ複数の同心円形状で、かつ同形状であることを特徴とする。
【００１０】
このロータリトランスでは、１次側コイルのパターンと２次側コイルのパターンとが、複数の同心円形状で、かつ同形状をなしているため、１次側コイル又は２次側コイルが回転しても、１次側コイルと２次側コイルの相対位置のズレがほとんど発生しない。つまり、複数のコイルの継ぎ目（径が変化する箇所）で若干の位置ズレが発生するが、ほぼ全回転域で１次側コイルと２次側コイルの相対位置が一致する。これにより、電磁結合の揺らぎが抑制されるのでロータリトランスの伝達効率が向上し、２次側コイルから出力される出力電圧の変動の発生を防止することができる。
また、１次側コイル及び２次側コイルを複数の同心円形状にしているので、巻き数を増やすことができるため、２次側コイルから出力される出力電圧を増加させることができる。
【００１１】
上記したロータリトランスにおいて、前記１次側コイル及び前記２次側コイルは、それぞれ各コイルパターンを同心で絶縁層を介して積層した多層構造をなしていることが望ましい。
【００１２】
このようにコイルを多層構造にすることにより、１層当たりの巻線が減少し小型化することができる。
【００１３】
上記課題を解決するためになされた本発明の別形態は、上記したいずれか１つのロータリトランスを備える角度センサであって、前記１次側コイルあるいは前記２次側コイルの少なくとも一方が、前記角度センサに備わる励磁コイル又は検出コイルが形成される面と同じ面上に形成されていることを特徴とする。
【００１４】
この角度センサは、上記したいずれか１つのロータリトランスを備えているため、ロータリトランスからの出力電圧の変動が少ないので、回転角度の検出精度を向上させることができる。
また、１次側コイルあるいは２次側コイルの少なくとも一方が、角度センサの励磁コイル又は検出コイルが形成される面と同じ面上に形成されているので、励磁コイル又は検出コイルを形成する際に、ロータリトランスのコイルを同時に形成することができる。これにより、ロータリトランスさらには角度センサの生産効率を向上させるとともに、低コスト化を図ることができる。
【００１５】
そして、上記した角度センサにおいて、平板上に形成されたＳＩＮコイル及びＣＯＳコイルと、平板上に形成された第１コイル層、及び第２コイル層と、前記第１コイル層と前記第２コイル層との間に形成された絶縁層と、を有し、前記ＳＩＮコイルが、前記第１コイル層に形成されたＳＩＮ第１コイルと、前記第２コイル層に形成されたＳＩＮ第２コイルとを備えること、前記ＣＯＳコイルが、前記第１コイル層に形成されたＣＯＳ第１コイルと、前記第２コイル層に形成されたＣＯＳ第２コイルとを備えることが望ましい。
【００１６】
このような構成にすることにより、励磁コイルと検出コイルの間のギャップが変動した場合でも、ＳＩＮコイルとＣＯＳコイルとが、常に所定の位置関係に保たれているため、検出誤差が発生しなくなり、回転角度の検出精度を一層向上させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係るロータリトランスによれば、上記した通り、電磁結合の揺らぎを抑制して伝達効率を向上させて出力電圧の変動の発生を少なくことができる。そして、このロータリトランスを角度センサに用いることにより、回転角度の検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】モータの概略構造を示す断面図である。
【図２】本実施の形態に係る角度センサの構成を示すブロック図である。
【図３】センサステータの構成を示す分解斜視図である。
【図４】端子の位置における部分断面図である。
【図５】図４のＡＡ断面図である。
【図６】図３（ｄ）の第１コイル層２の平面図である。
【図７】図６のうち、ＣＯＳコイル部２１のみを抜き出したものを示す図である。
【図８】図６のうち、ＳＩＮコイル部２２のみを抜き出したものを示す図である。
【図９】ロータリトランスに備わるコイルのパターンを模式的に示す図である。
【図１０】図３（ｂ）の第２コイル層４の平面図である。
【図１１】図１０のうち、ＳＩＮコイル部４２のみを抜き出したものを示す図である。
【図１２】図１０のうち、ＣＯＳコイル部４１のみを抜き出したものを示す図である。
【図１３】図１０のＢで示す部分の拡大図である。
【図１４】ＣＯＳコイル部２１ＡとＣＯＳコイル部４１Ａとの接続を模式的に表現した図である。
【図１５】層間絶縁層３の平面図である。
【図１６】図１５のＣで示す部分の拡大図を示す。
【図１７】センサロータの構成を示す分解斜視図である。
【図１８】ロータリトランスコイルの回転角度に対する伝達効率の変化を示す図である。
【図１９】ロータリトランスにおける各コイルパターンごとの最小伝達効率を示す図である。
【図２０】変形例に係るロータリトランスに備わるコイルのパターンを模式的に示す図である。
【図２１】変形例に係るロータリトランスコイル（センサステータ側）の断面図である。
【図２２】従来のロータリトランスに備わるコイルのパターンを模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明のロータリトランス及び角度センサを具体化した実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。そこで、本実施の形態に係るロータリトランス及び角度センサを組み込んだモータについて、図１を参照しながら簡単に説明する。図１は、モータの概略構造を示す断面図である。
【００２０】
図１に示すように、モータ９０は、ケース本体９１と、ケースカバー９２と、モータステータ９３と、モータロータ９４と、モータ軸９５と、モータ軸受９６ａと９６ｂとを備えているブラシレスモータである。
ケース本体９１及びケースカバー９２は、アルミニウム合金などを鋳造して作られており、ケース本体９１にはモータ軸受９６ｂが嵌合され、ケースカバー９２にはモータ軸受９６ａが嵌合され、モータ軸９５を回転可能に軸支している。そして、モータ９０には、モータ軸９５の回転位置（回転角度）を検出するために、センサステータ１０、センサロータ６０、及びロータリトランス１６を備える角度センサ１００（図２参照）が組み付けられている。
【００２１】
ケース本体９１にはその内周にモータステータ９３が固定されている。モータステータ９３は、コイルが備えられており通電することで、磁力を発生する。
一方、モータ軸９５には永久磁石を備えたモータロータ９４が固定されている。モータステータ９３とモータロータ９４は所定距離離れて保持され、モータステータ９３に通電することでモータロータ９４が回転し、駆動力を発生してモータ軸９５に動力を伝える。
ケースカバー９２にはセンサステータ１０（図３参照）が固定されており、ケース本体９１とケースカバー９２を組み付けた状態で、センサロータ６０（図１７参照）とセンサステータ１０が所定距離だけ離れて対向配置される。これにより、ロータリトランス１６においても、ロータ側ロータリトランス１４とステータ側ロータリトランス１５が対向配置される。なお、所定距離は近くした方が角度センサ１００の検出精度を向上させることができるが、寸法公差や温度による寸法変化等も考慮された上で決定される。
【００２２】
次に、角度センサの構成について、図２を参照しながら説明する。図２は、角度センサの構成を示すブロック図である。図２に示すように、角度センサ１００は、回路５８及びセンサ部５９よりなる。回路５８は、ＳＩＮ信号発生器５１、搬送波発生器５２、ＣＯＳ信号発生器５３、第１変調器５４、第２変調器５５、検波器５６、及び位相差検出器５７よりなる。センサ部５９は、ＳＩＮ信号励磁コイル１１、ＣＯＳ信号励磁コイル１２、検出コイル１３、及びロータリトランス１６（ロータ側ロータリトランス１４とステータ側ロータリトランス１５）よりなる。そして、ＳＩＮ信号励磁コイル１１、ＣＯＳ信号励磁コイル１２、及びステータ側ロータリトランス１５が、センサステータ１０に設けられており、検出コイル１３及びロータ側ロータリトランス１４が、センサロータ６０に設けられている。
【００２３】
７．２ｋＨｚのＳＩＮ信号波を発生させるＳＩＮ信号発生器５１は、図２に示すように第１変調器５４に接続されている。７．２ｋＨｚのＣＯＳ信号波を発生させるＣＯＳ信号発生器５３は、第２変調器５５に接続されている。
また、３６０ｋＨｚのＳＩＮ搬送波を発生させる搬送波発生器５２は、第１変調器５４と第２変調器５５とにそれぞれ接続されている。また、ＳＩＮ信号発生器５１及びＣＯＳ信号発生器５３は、位相差検出器５７に接続されている。検波器５６は、位相差検出器５７に接続されている。
第１変調器５４は、ＳＩＮ信号励磁コイル１１に接続され、第２変調器５５は、ＣＯＳ信号励磁コイル１２に接続されている。
検出コイル１３は、ロータ側ロータリトランス１４に接続され、ステータ側ロータリトランス１５は、検波器５６に接続されている。
【００２４】
ここで、センサステータについて、図３〜図１６を参照しながら説明する。そこで、図３に、表面にＳＩＮ信号励磁コイル１１とＣＯＳ信号励磁コイル１２が形成されたセンサステータの分解斜視図を示す。（ｅ）は、ＰＰＳ樹脂製で高い平面性を持つ基盤であるステータコア１を示す。（ｄ）は、ステータコア１の表面に形成された第１コイル層２を示す。（ｃ）は、第１コイル層２と第２コイル層４とを絶縁するための層間絶縁層３を示す。（ｂ）は、層間絶縁層３の上に形成された第２コイル層４を示す。（ａ）は、絶縁樹脂であり、保護膜であるオーバーコート５を示す。
【００２５】
センサステータ１０には、図３に示すように、ステータコア１上に、第１コイル層２、層間絶縁層３、第２コイル層４、及びオーバーコート５とから構成されるＳＩＮ信号励磁コイル１１、ＣＯＳ信号励磁コイル１２、及びステータ側ロータリトランス１５が形成されている。ステータコア１は、（ｅ）に示すように、中心に円形の孔を備える円盤状であり、外周の一箇所に端子部１ａが突出している。端子部１ａの外周側には、６本の端子、図中左側から、１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇが外向きに突出している。また、端子部１ａの上面には、端子接続部１ｈ，１ｉが形成されている。また、端子部１ａに対応する内周面側の表面に、４箇所の接続部１ｋ，１ｊ，１ｌ，１ｍが形成されている。
【００２６】
そして、図４に示すように、端子１ｂは接続部１ｈと接続しており、端子１ｃは接続部１ｌと接続しており、端子１ｄは接続部１ｋと接続しており、端子１ｅは接続部１ｊと接続しており、端子１ｆは接続部１ｍと接続しており、端子１ｇは接続部１ｉと接続している。これらは、各端子をインサート成形して製造している。なお、図４は、端子の位置における部分断面図である。
また、端子１ｄ、１ｅと接続線２８，４８は、図５に示すように、スルーホールを介して、導電性接着剤７により接続されている。なお、図５は、図４のＡＡ断面図である。
【００２７】
第１コイル層２には、図６に示すように、端子部１ａの端子接続部１ｉに対応する位置に、ＣＯＳ信号励磁コイル１２の一端であるＣＯＳ端子接続部２３が形成されている。端子接続部２３の上の位置に、ＣＯＳコイル部２１Ａが形成され、時計回りに、ＳＩＮコイル部２２Ａ、ＣＯＳコイル部２１Ｂ、ＳＩＮコイル部２２Ｂ、ＣＯＳコイル部２１Ｃ、ＳＩＮコイル部２２Ｃ、ＣＯＳコイル部２１Ｄ、ＳＩＮコイル部２２Ｄが形成されている。なお、図６は、図３（ｄ）の第１コイル層２の平面図である。
【００２８】
ＣＯＳコイル部２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄは、図７に示すように、各々がコの字形に形成され、外周から内周に向かって、長さの異なる４本のコイル線２１１，２１２，２１３，２１４を備えている。ただし、外周コイル線２１１は、一部を接続線２７と共有している。ＣＯＳ接続端子部２３は、最外周に形成された接続線２７を介して、ＣＯＳコイル部２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄの一端に接続している。なお、図７は、図６のうち、ＣＯＳコイル部２１のみを抜き出したものを示す図である。
【００２９】
ＳＩＮコイル部２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄは、図８に示すように、各々がコの字形に形成され、外周から内周に向かって、長さの異なる４本のコイル線２２１，２２２，２２３，２２４を備えている。ただし、外周コイル線２２１は、一部を接続線２８と共有している。ＣＯＳコイル部２１とＳＩＮコイル部２２の内周側に、接続線２８が形成されている。接続線２８には、ＳＩＮ端子接続部２６が形成されている。ＳＩＮ端子接続部２６は、図３（ｅ）の端子接続部１ｍに接続している。ＳＩＮ端子接続部２６は、接続線２８を介して、ＳＩＮコイル部２２Ａ，４２Ｃ，２２Ｃ，４２Ａの一端に接続している。なお、図８は、図６のうち、ＳＩＮコイル部２２のみを抜き出したものを示す図である。
【００３０】
また、第１コイル層２には、図６に示すように、接続線２８の内周側に、複数の同心円形状に形成されたロータリトランスコイル２４が形成されている。ロータリトランスコイル２４のパターンは、図９に示すように、渦巻き形状のように徐々に径が小さくなるパターンではなく、１つの同心円を描き終わる直前に内側に（径が小さくなるように）順次屈曲させることにより複数の同心円を描いたパターンである。このため、ロータリトランスコイル２４の一箇所に屈曲部２４ｂが形成されている。本実施の形態におけるパターンでは、４つの同心円が描かれている。そして、ロータリトランスコイル２４には、端子接続部２５が形成されている。端子接続部２５は、図３（ｅ）の端子接続部１ｊと接続している。
【００３１】
第２コイル層４には、図１０に示すように、端子部１ａの端子接続部１ｈに対応する位置に、ＳＩＮ信号励磁コイル１１の一端であるＳＩＮ端子接続部４３が形成されている。端子接続部４３の上の位置に、ＳＩＮコイル部４２Ａが形成され、時計回りに、ＣＯＳコイル部４１Ａ、ＳＩＮコイル部４２Ｂ、ＣＯＳコイル部４１Ｂ、ＳＩＮコイル部４２Ｃ、ＣＯＳコイル部４１Ｃ、ＳＩＮコイル部４２Ｄ、ＣＯＳコイル部４１Ｄが形成されている。なお、図１０は、図３（ｂ）の第２コイル層４の平面図である。
【００３２】
ＳＩＮコイル部４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄは、図１１に示すように、各々がコの字形に形成され、外周から内周に向かって、長さの異なる４本のコイル線４２１，４２２，４２３，４２４を備えている。ただし、外周コイル線４２１は、一部を接続線４７と共有している。ＳＩＮ接続端子部４３は、最外周に形成された接続線４７を介して、ＳＩＮコイル部４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄの一端に接続している。なお、図１１は、図１０のうち、ＳＩＮコイル部４２のみを抜き出したものを示す図である。
【００３３】
ＣＯＳコイル部４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄは、図１２に示すように、各々がコの字形に形成され、外周から内周に向かって、長さの異なる４本のコイル線４１１，４１２，４１３，４１４を備えている。ただし、外周コイル線４１１は、一部を接続線４８と共有している。ＣＯＳコイル部４１とＳＩＮコイル部４２の内周側に、接続線４８が形成されている。接続線４８には、ＣＯＳ端子接続部４６が形成されている。ＣＯＳ端子接続部４６は、図３（ｅ）の端子接続部１ｌに接続している。ＣＯＳ端子接続部４６は、接続線４８を介して、ＣＯＳコイル部２１Ａ，４１Ｂ，２１Ｃ，４１Ｄの一端に接続している。なお、図１２は、図１０のうち、ＣＯＳコイル部４１のみを抜き出したものを示す図である。
【００３４】
また、第２コイル層４には、図１０に示すように、接続線４８の内周側には、ロータリトランスコイル２４と同形状のロータリトランスコイル４４が形成されている。なお、ロータリトランスコイル４４の一箇所にも屈曲部４４ｂが形成されている。そして、ロータリトランスコイル４４には、端子接続部４５が形成されている。端子接続部４５は、図３（ｅ）の端子接続部１ｋと接続している。
【００３５】
ここで、第１コイル層２に形成された各コイルと、第２コイル層４に形成された各コイルとの接続について、図１３〜図１６を参照しながら説明する。図１３は、図１０のＢで示す部分の拡大図である。図１４は、ＣＯＳコイル部２１ＡとＣＯＳコイル部４１Ａとの接続を模式的に表現した図である。図１５は、層間絶縁層３の平面図である。図１６は、図１５のＣで示す部分の拡大図を示す。なお、図１６では、第１コイル層２の配線を破線で示している。
【００３６】
第２コイル層４に形成されたＣＯＳコイル部４１Ａの４本のＣＯＳコイル線は、外側からコの字形の４１１，４１２，４１３，４１４であり、８個の端子部は、図１４の下側から、４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４１ｅ，４１ｆ，４１ｇ，４１ｈである。
一方、第１コイル層２に形成されたＣＯＳコイル部２１Ａの４本のＣＯＳコイル線は、外側からコの字形の２１１，２１２，２１３，２１４であり、８個の端子部は、図１４の下側から、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ，２１ｇ，２１ｈである。
接続線２７は、ＣＯＳコイル線２１１を介して、接続部２１ｈと接続している。接続部２１ｈは、スルーホール３ｂを通って、接続部４１ｈと接続している。接続部４１ｈは、ＣＯＳ接続線４１１を介して、接続部４１ａに接続している。
【００３７】
接続部４１ａは、スルーホール３ａを通って、接続部２１ａと接続している。接続部２１ａは、ＣＯＳ接続線２１２を介して、接続部２１ｇに接続している。接続部２１ｇは、スルーホール３ｂを通って、接続部４１ｇと接続している。接続部４１ｇは、ＣＯＳ接続線４１２を介して、接続部４１ｂに接続している。
接続部４１ｂは、スルーホール３ａを通って、接続部２１ｂと接続している。接続部２１ｂは、ＣＯＳ接続線２１３を介して、接続部２１ｆに接続している。接続部２１ｆは、スルーホール３ｂを通って、接続部４１ｆと接続している。接続部４１ｆは、ＣＯＳ接続線４１３を介して、接続部４１ｃに接続している。
接続部４１ｃは、スルーホール３ａを通って、接続部２１ｃと接続している。接続部２１ｃは、ＣＯＳ接続線２１４を介して、接続部２１ｅに接続している。接続部２１ｅは、スルーホール３ｂを通って、接続部４１ｅと接続している。接続部４１ｅは、ＣＯＳ接続線４１４を介して、接続部４１ｄに接続している。
接続部４１ｄは、スルーホール３ａを通って、接続部２１ｄと接続している。接続部２１ｄは、コイル部の外にある端子部２１ｉに接続している。
端子部２１ｉは、スルーホール３ｃを通って、図６に示す端子部４６に接続している。
【００３８】
この接続により、励磁用ＣＯＳ電流は、接続線２７から第１コイル層２に形成されているＣＯＳコイル線２１１を通って端子部２１ｈに流れ、スルーホール３ｂを通って、端子部４１ｈから、第２コイル層４に形成されたＣＯＳコイル線４１１を通って、端子部４１ａに流れる。順次、２１ａ，２１２，２１ｇ，４１ｇ，４１２，４１ｂ，２１ｂ，２１３，２１ｆ，４１ｆ，４１３，４１ｃ，２１ｃ，２１４，２１ｅ，４１ｅ,４１４，４１ｄ，２１ｄ，２１ｉへと流れる。すなわち、励磁用ＣＯＳ電流は、外周側から内周に向かって、反時計回りに螺旋状に流れる。この間、第１コイル層２に形成されたＣＯＳコイル部２１ａと、第２コイル層４に形成されたＣＯＳコイル部４１Ａとを交互に行き来している。これにより、反時計方向に励磁用ＣＯＳ電流が流れるため、規則的な磁束を発生できる。
他のＣＯＳコイル部２１Ｂと４１Ｂ、２１Ｃと４１Ｃ、２１Ｄと４１Ｄの接続配線は、上記と同様であり、２１Ｂと４１Ｂとで、１つの周回コイルを構成し、２１Ｃと４１Ｃとで、１つの周回コイルを形成し、２１Ｄと４１Ｄとで、１つの周回コイルを構成する。
【００３９】
また、ＳＩＮコイル部２２Ａと４２Ａ、２２Ｂと４２Ｂ、２２Ｃと４２Ｃ、２２Ｄと４２Ｄの接続配線も、上記と同様なので、説明を割愛する。ＳＩＮコイル部においても、２２Ａと４２Ａとで、１つの周回コイルを構成し、２２Ｂと４２Ｂとで、１つの周回コイルを構成し、２２Ｃと４２Ｃとで、１つの周回コイルを形成し、２２Ｄと４２Ｄとで、１つの周回コイルを構成する。
【００４０】
次に、センサステータ１０側のロータリトランスコイルの配線について説明する。図３のステータコア１に形成されたロータリトランスコイル用の端子部１ｊは、図６に示す第１コイル層２に形成されたロータリトランスコイル２４の一端の端子接続部２５と接続している。他端の端子部２４ａは、スルーホール３ｆを通って、図１０に示す第２コイル層４に形成されたロータリトランスコイル４４の一端の端子部４４ａに接続している。他端の端子部４５は、スルーホール３ｅを通って、図３（ｅ）に示す端子部１ｋに接続している。
【００４１】
このように、ステータ側ロータリトランス１５に備わるコイルは、第１層のロータリトランスコイル２４上に、第２層のロータリトランスコイル４４が積層されて構成された多層構造となっている。そして、ステータ側ロータリトランス１５に備わるコイルは、励磁コイル１１，１２が設けられるステータコア１上に形成されている。つまり、ステータ側ロータリトランス１５のコイルと、励磁コイル１１，１２とが同一面上に形成されている。これにより、第１コイル層２において、ＣＯＳコイル部２１Ａ、ＳＩＮコイル部２２Ａ、ＣＯＳコイル部２１Ｂ、ＳＩＮコイル部２２Ｂ、ＣＯＳコイル部２１Ｃ、ＳＩＮコイル部２２Ｃ、ＣＯＳコイル部２１Ｄ、及びＳＩＮコイル部２２Ｄとロータリトランスコイル２４とを同時に形成することができる。また、第２コイル層４においても、ＳＩＮコイル部４２Ａ、ＣＯＳコイル部４１Ａ、ＳＩＮコイル部４２Ｂ、ＣＯＳコイル部４１Ｂ、ＳＩＮコイル部４２Ｃ、ＣＯＳコイル部４１Ｃ、ＳＩＮコイル部４２Ｄ、及びＣＯＳコイル部４１Ｄとロータリトランスコイル４４とを同時に形成することができる。これにより、センサステータ１０の生産効率を向上させることができ、角度センサ１００の低コスト化を図ることができる。なお、本実施の形態では、第１コイル層２及び第２コイル層４に設けるコイルパターンを、印刷（例えば、インクジェット）により、導電インクを塗布して形成している。
【００４２】
続いて、センサロータについて、図１７を参照しながら説明する。そこで、図１７にセンサロータの構成を分解斜視図で示す。（ｅ）は、ロータコア６１を示す。（ｄ）は、ロータコア６１の表面に形成された第１コイル層６２を示す。（ｃ）は、第１コイル層６２と第２コイル層６４とを絶縁するための層間絶縁層６３を示す。（ｂ）は、層間絶縁層６３の上に形成された第２コイル層６４を示す。（ａ）は、絶縁樹脂であり、保護膜であるオーバーコート６５を示す。
【００４３】
センサロータ６０には、図１７に示すように、ロータコア６１上に、第１コイル層６２、層間絶縁層６３、第２コイル層６４、及びオーバーコート６５とから構成される検出コイル１３及びロータ側ロータリトランス１４が形成されている。
ロータコア６１は、（ｅ）に示すように、中心に円形の孔を備える円盤状であり、アルミ、しんちゅう等の非磁性導電性金属製で表面に凹部が形成されたプレート６１ａの凹部にＰＰＳ等の樹脂が充填凝固されたものである。
第１コイル層６２は、４個の検出コイル６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄ、及びロータリトランスコイル６６を備えている。ロータリトランスコイル６６は、ロータリトランスコイル２４と同じ形状である。第２コイル層６４も、４個の検出コイル６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄ、及びロータリトランスコイル６７を備えている。ロータリトランスコイル６７も、ロータリトランスコイル２４と同じ形状である。
【００４４】
そして、検出コイル６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄの一端は、ロータリトランスコイル６６の一端に接続している。検出コイル６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄの他端は、スルーホールを通って、第２コイル層６４の４つの検出コイル６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄの一端と接続している。検出コイル６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄの他端は、ロータリトランスコイル６７の一端と接続している。ロータリトランスコイル６６の他端とロータリトランスコイル６７の他端とは、スルーホールを通って、接続されている。
【００４５】
このように、センサロータ６０では、検出コイル１３が、８個の検出コイル６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄ，６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄから構成され、ロータ側ロータリトランス１４に備わるコイルが、第１層のロータリトランスコイル６６上に、第２層のロータリトランスコイル６７が積層されて構成された多層構造となっている。そして、ロータ側ロータリトランス１４に備わるコイルは、検出コイル１３が設けられるロータコア６１上に形成されている。つまり、ロータ側ロータリトランス１４のコイルと、検出コイル１３とが同一面上に形成されている。これにより、第１コイル層６２において、検出コイル６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄとロータリトランスコイル６６とを同時に形成することができる。また、第２コイル層６４においても、検出コイル６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄとロータリトランスコイル６７とを同時に形成することができる。これにより、センサロータ６０の生産効率を向上させることができ、角度センサ１００の低コスト化を図ることができる。なお、本実施の形態では、第１コイル層６２及び第２コイル層６４に設けるコイルパターンを、印刷（例えば、インクジェット）により、導電インクを塗布して形成している。
【００４６】
そして、上記した構成を有する角度センサ１００では、励磁コイル１１，１２で発生する磁束を受けて、検出コイル１３で誘導電流が発生すると、ロータ側ロータリトランス１４に電流が流れる。
この誘導電流により発生する磁束により、ステータ側ロータリトランス１５に誘導電流が発生する。この誘導電流を解析することにより、センサロータ６０の回転位置が算出できる。
【００４７】
ここで、ロータリトランス１４，１５にそれぞれ備わるコイルのパターンが、複数の同心円形状で、かつ同形状をなしているため、ロータ側ロータリトランス１４が回転しても、ロータリトランス１４のコイル２４，４４とロータリトランス１５のコイル６６，６７の相対位置がほとんどずれない。つまり、複数のコイルの継ぎ目である屈曲部で若干の位置ズレは発生するが、ほぼ全回転域で両方のコイルの相対位置が一致する。これにより、電磁結合の揺らぎが抑制されるのでロータリトランス１６における伝達効率が向上し、ステータ側ロータリトランス１５から出力される出力電圧の変動の発生を少なくすることができる。
【００４８】
具体的には、図１８に示すように、本実施の形態に係るロータリトランス１６（図中Ｘ１で示す）、従来のロータリトランス（図中Ｙで示す）に比べ、伝達効率がほとんど変動することなく向上している。より詳細には、コイル回転角が０〜１８０°までの間において、従来のロータリトランスでは、コイル回転角０〜１８０°まで伝達効率が変化する（徐々に小さくなっていく）のに対し、ロータリトランス１６では、コイル回転角０〜θ１／２までの僅かな間（ロータリトランスコイルの屈曲部）しか変化しない。また、最小伝達効率は、図１９に示すように、従来のロータリトランスでは８８％であるのに対し、ロータリトランス１６では９７％であり、９％の効率向上が達成されている。
なお、図１８は、ロータリトランスコイルの回転角度に対する伝達効率の変化を示す図である。ここで、伝達効率は、ロータリトランスにおける入力に対する出力の比である。また、図１９は、ロータリトランスにおける各コイルパターンごとの最小伝達効率を示す図である。
【００４９】
また、ロータリトランス１４，１５にそれぞれ備わるコイルのパターンを複数の同心円形状にしていること、ロータリトランスコイル多層構造にしていることから、１層当たりの巻線が減少し、角度センサの径方向における小型化を図ることができる。
【００５０】
以上、詳細に説明した通り、本実施の形態に係るロータリトランス１６によれば、ロータ側ロータリトランス１４及びステータ側ロータリトランス１５にそれぞれ備わるコイルのパターンが、複数の同心円形状で、かつ同形状をなしているため、ロータ側ロータリトランス１４が回転しても、ロータ側ロータリトランス１４のコイル２４，４４とステータ側ロータリトランス１５のコイル６６，６７の相対位置がほとんどずれない。このため、ロータリトランス１６における電磁結合の揺らぎが抑制されるので、ロータリトランス１６における伝達効率が向上し、ステータ側ロータリトランス１５から出力される出力電圧の変動の発生を少なくすることができる。
【００５１】
また、本実施の形態に係る角度センサ１００では、上記のロータリトランス１６が組み込まれているので、ロータリトランス１６からの出力電圧の変動が少ない。また、ＳＩＮ信号励磁コイル１１とＣＯＳ信号励磁コイル１２とが、常に所定の位置関係に保たれているため検出誤差が極めて小さい。これらのことから、角度センサ１００によれば、回転角度の検出精度を一層向上させることができる。
【００５２】
さらに、ステータコア１上に、励磁コイル１１，１２（２２Ａ〜２２Ｄ，２１Ａ〜２１Ｄ）とロータリトランスコイル２４，４４とを同時に形成し、ロータコア６１上に検出コイル１３（６２ａ〜６２ｄ，６４ａ〜６４ｄ）とロータリトランスコイル６６，６７とを同時に形成している。これにより、ロータリトランス１６さらには角度センサ１００の生産効率の向上が図られており、低コスト化を実現している。
【００５３】
ここで、ロータリトランスの変形例について、図２０及び図２１を参照しながら説明する。図２０は、変形例に係るロータリトランスに備わるロータリトランスコイルのパターンを模式的に示す図である。図２１は、変形例に係るロータリトランスコイル（センサステータ側）の断面を模式的に示す断面図である。
この変形例に係るロータリトランスでは、図２０に示すように、ステータコア及びロータコアに設ける各ロータリトランスコイルのパターンが、同心円形状（一部に切り欠き部が存在）で、かつ同形状となっている。そして、このようなパターンのロータリトランスコイル７０が、図２１に示すように、積層（多層化）されている。なお、ロータ側のロータリトランスでは、ＳＩＮ信号励磁コイル１１及びＣＯＳ信号励磁コイル１２の代わりに、検出コイル６２ａ〜６２ｄ及び６４ａ〜６４ｄがロータコア上に設けられている。
【００５４】
このように、各ロータリトランスコイルのパターンが、同心円形状で、かつ同形状となっているため、ロータ側ロータリトランスのコイルが回転しても、ロータリトランスのコイルとロータリトランスのコイルの相対位置がずれない。つまり、全回転域でロータリトランスのコイルとロータリトランスのコイルの相対位置が一致する。これにより、電磁結合の揺らぎが抑制されるので、ロータリトランスにおける伝達効率の伝達効率が向上し、ステータ側ロータリトランスから出力される出力電圧の変動の発生を極めて少なくすることができる。
【００５５】
具体的には、図１８に示すように、変形例に係るロータリトランス（図中Ｘ２で示す）、従来のロータリトランス（図中Ｙで示す）に比べ、伝達効率がほとんど変動することなく向上している。より詳細には、コイル回転角が０〜１８０°までの間において、従来のロータリトランスでは、コイル回転角０〜１８０°まで伝達効率が変化する（徐々に小さくなっていく）のに対し、変形例に係るロータリトランスでは、コイル回転角０〜θ２／２までの僅かな間（ロータリトランスコイルの切り欠き部）しか変化しない。さらに、変形例に係るロータリトランスは、上記したロータリトランス１６と比べても、伝達効率が変化する区間が小さい。
【００５６】
また、最小伝達効率は、図１９に示すように、従来のロータリトランスでは８８％であるのに対し、変形例にロータリトランスでは９９．５％であり、１１．５％の効率向上が達成されている。さらに、変形例に係るロータリトランスは、上記したロータリトランス１６と比べても、２．５％の効率向上が図られている。
【００５７】
さらに、変形例におけるコイルパターンは円形状であるから、渦巻き形状や上記した実施の形態で例示した形状よりもコイル占有面積が小さい。このため、ロータリトランスさらには角度センサの径方向における小型化をより一層図ることができる。
【００５８】
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、上記した実施の形態では、ＳＩＮコイルとＣＯＳコイルによる２相励磁、１相検出コイル方式の角度センサについて例示したが、検出コイルにＳＩＮコイルとＣＯＳコイルを用いる場合にも、本発明を適用することができる。
また、上記した実施の形態では、ロータリトランス１４，１５に備わるコイルは多層構造となっているものを例示したが、もちろん、コイルは単層構造のものであっても良い。
さらに、上記した実施の形態では、各層におけるコイル形成を、印刷（例えば、インクジェット）により、導電インクを塗布して行っているが、シートコイルを用いても良い。
【符号の説明】
【００５９】
１      ステータコア
２      第１コイル層
３      層間絶縁層
４      第２コイル層
１０    センサステータ
１１    ＳＩＮ信号励磁コイル
１２    ＣＯＳ信号励磁コイル
１３    検出コイル
１４    ロータ側ロータリトランス
１５    ステータ側ロータリトランス
１６    ロータリトランス
２１    ＣＯＳコイル部
２２    ＳＩＮコイル部
２３    ＣＯＳ端子接続部
２４    ロータリトランスコイル
４１    ＣＯＳコイル部
４２    ＳＩＮコイル部
４４    ロータリトランスコイル
５４    第１変調器
５５    第２変調器
５６    検波器
５７    位相差検出器
５８    回路
５９    センサ部
６０    センサロータ
６１    ロータコア
６２    第１コイル層
６２ａ〜６２ｄ  検出コイル
６３    層間絶縁層
６４    第２コイル層
６４ａ〜６４ｄ  検出コイル
６６    ロータリトランスコイル
６７    ロータリトランスコイル
７０    ロータリトランスコイル
９０    モータ
１００  角度センサ
【図１】
2011040440.tif 000003
【図２】
2011040440.tif 000004
【図３】
2011040440.tif 000005
【図４】
2011040440.tif 000006
【図５】
2011040440.tif 000007
【図６】
2011040440.tif 000008
【図７】
2011040440.tif 000009
【図８】
2011040440.tif 000010
【図９】
2011040440.tif 000011
【図１０】
2011040440.tif 000012
【図１１】
2011040440.tif 000013
【図１２】
2011040440.tif 000014
【図１３】
2011040440.tif 000015
【図１４】
2011040440.tif 000016
【図１５】
2011040440.tif 000017
【図１６】
2011040440.tif 000018
【図１７】
2011040440.tif 000019
【図１８】
2011040440.tif 000020
【図１９】
2011040440.tif 000021
【図２０】
2011040440.tif 000022
【図２１】
2011040440.tif 000023
【図２２】
2011040440.tif 000024