(57)【要約】【課題】径方向に小型化可能な位置センサの提供。【解決手段】複数回巻回され形成された平面コイルを備え、平面コイルである励磁コイル５０は径方向内側に配置される内側弧５１ａ等と、径方向外側に配置される外側弧５１ｃ等と、及び内周部と外周部とを繋ぐ折り返し部である第１接続部５１ｂ等及び第２接続部５１ｄ等とを含む配線パターンを含み、第１接続部５１ｂ等及び第２接続部５１ｄ等の位置調整により信号波形を調整する位置センサ１００において、励磁コイル５０は、第２絶縁層ＩＬ２を介して形成された第１層Ｌ１と第２層Ｌ２とにそれぞれ配置された配線パターンを含み、第１層Ｌ１に配置された第１接続部５１ｂと周方向に隣接する第１接続部５２ｂは、第２層Ｌ２に配置され、第１接続部５１ｂは他の接続部（５２ｂ乃至５６ｂ）と重ならない位置に配置される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数回巻回され形成された平面コイルを備え、前記平面コイルは径方向内側に配置される内周部と、径方向外側に配置される外周部と、及び前記内周部と前記外周部とを繋ぐ折り返し部とを含む配線パターンを含み、前記折り返し部の位置調整により信号波形を調整する位置センサにおいて、
前記平面コイルは、絶縁層を介して形成された第１層と第２層とにそれぞれ配置された前記配線パターンを含み、
前記配線パターンには、前記第２層に配置された第２の前記折り返し部と、前記第２の折り返し部と周方向の左側に隣接する第１の前記折り返し部、及び前記第２の折り返し部と周方向の右側に隣接する第３の前記折り返し部を含み、
前記第１の折り返し部又は前記第３の折り返し部の少なくとも一方が、前記第１層に配置され、前記折り返し部は他のいずれの前記折り返し部とも重ならない位置に配置されること、
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、
前記第１層に配置された第１の前記内周部は、前記第２層に配置された第２の前記内周部と、前記絶縁層を介して重ねて配置され、
前記第１の内周部の連続する前記第１の折り返し部は、前記第２の内周部と連続する前記第２の折り返し部と、周方向に隣接すること、
を特徴とする位置センサ。
【請求項３】
請求項１に記載の位置センサにおいて、
前記第１層に配置された第１の前記外周部は、前記第２層に配置された第２の前記外周部と、前記絶縁層を介して重ねて配置され、
前記第１の外周部と連続する前記第１の折り返し部は、前記第２の外周部と連続する前記第２の折り返し部と、周方向に隣接すること、
を特徴とする位置センサ。
【請求項４】
請求項１に記載の位置センサにおいて、
前記第１層に配置される第１の前記内周部と径方向に隣接して前記第１層に配置される第３の前記内周部との間に、前記第２層に配置される第２の前記内周部が位置すること、
を特徴とする位置センサ。
【請求項５】
請求項１に記載の位置センサにおいて、
前記第１層に配置される第１の前記外周部と径方向に隣接して前記第１層に配置される第３の前記外周部との間に、前記第２層に配置される第２の前記外周部が位置すること、
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、位置センサのコイル配線方法を変更することにより、コイルの径方向の幅を短縮する技術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。電気自動車やハイブリッド自動車に搭載されるモータには、その回転位置を検出する為に、回転角センサが搭載されている。
【０００３】
特許文献１には、基板形レゾルバに関する技術が開示されている。ステータＳＩＮ巻線パターンとステータＣＯＳ巻線パターンが形成されたステータ基板と、ステータ基板に対向して回転自在に配置されたロータ基板と、ロータ基板に設けられたロータ巻線パターンとからなる基板形レゾルバにおいて、ステータ基板にはステータＳＩＮ巻線パターン及びＣＯＳ巻線パターンの外周位置に輪状に形成された励磁巻線パターンが配置されている。また、ステータＳＩＮ巻線パターンとステータＣＯＳ巻線パターンは、ステータ基板の表面と裏面に分けて形成されている。また、ステータＳＩＮ巻線パターン及びデータＣＯＳ巻線パターンは、角度が異なる複数のステータＳＩＮ巻線パターンセグメント及びステータＣＯＳ巻線パターンセグメントが連続して形成され、ＳＩＮ出力信号及びＣＯＳ出力信号がほぼＳＩＮ波状又はＣＯＳ波状となるようにしている。
【０００４】
特許文献２には回転角センサに関する技術が開示されている。ｎ個のセグメントパターンを有する、渦巻き状に形成されたコイルを備え、Ｎ個のセグメントパターンの位置を調整することにより、ＳＩＮ波形に類似した起電力波形を出力する回転角センサである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３１４０６９号公報
【特許文献２】特開２０１１―０３８８１３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の技術を用いた位置センサには、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。特許文献１及び特許文献２に開示されるような技術を用いた位置センサを形成する場合、位置センサ自体を薄くすることは可能であるが、径方向の大きさを縮めることは、線幅や線間の制約があるため、困難である。例えば、径方向の外側の幅を一定とし、巻き数を増やすと内側にいくほどコイルの面積が小さくなるので、出力に影響が出てしまう。一方、内側のコイル面積を確保すれば、径方向に大きくなる結果となる。
【０００８】
そこで、本発明はこのような課題を解決するために、径方向に小型化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）複数回巻回され形成された平面コイルを備え、前記平面コイルは径方向内側に配置される内周部と、径方向外側に配置される外周部と、及び前記内周部と前記外周部とを繋ぐ折り返し部とを含む配線パターンを含み、前記折り返し部の位置調整により信号波形を調整する位置センサにおいて、前記平面コイルは、絶縁層を介して形成された第１層と第２層とにそれぞれ配置された前記配線パターンを含み、前記配線パターンには、前記第２層に配置された第２の前記折り返し部と、前記第２の折り返し部と周方向の左側に隣接する第１の前記折り返し部、及び前記第２の折り返し部と周方向の右側に隣接する第３の前記折り返し部を含み、前記第１の折り返し部又は前記第３の折り返し部の少なくとも一方が、前記第１層に配置され、前記折り返し部は他のいずれの前記折り返し部とも重ならない位置に配置されること、を特徴とする。
【００１１】
なお、（１）で言う径方向内側、径方向外側とは、位置センサの径方向における内側、外側を指している。また、（１）で言う周方向とは、位置センサの周方向を指しており、右側、左側とは位置センサの周方向右側、周方向左側を指している。
【００１２】
上記（１）に記載の態様により、第１層と第２層にそれぞれ配線パターンを配置している。そして、第１層に形成された折り返し部と周方向の右側又は左側に隣接する折り返し部は、少なくとも一方が第２層に配置されている。つまり、例えば平面コイルの一番左側に配置される第１の折り返し部が第１層に形成されたとすると、その右側に隣接して形成される第２の折り返し部は第２層に形成される。左から２番目に配置される折り返し部が第１層に形成されたとすると、周方向に隣接する１番目または３番目のどちらかの折り返し部が第２層に形成される。こうすることで、隣接する配線パターンを他層に形成が可能となり、平面コイルの内周部と外周部について、内周部又は外周部を重ね合わせることが可能となる。
【００１３】
つまり、平面コイルの内周部又は外周部を重ね合わせて形成することで、平面コイルの径方向の大きさを、小さくすることが可能となる。つまり、位置センサの小型化が可能となる。
【００１４】
（２）（１）に記載の位置センサにおいて、前記第１層に配置された第１の前記内周部は、前記第２層に配置された第２の前記内周部と、前記絶縁層を介して重ねて配置され、前記第１の内周部の連続する前記第１の折り返し部は、前記第２の内周部と連続する前記第２の折り返し部と、周方向に隣接すること、が好ましい。
【００１５】
（３）（１）に記載の位置センサにおいて、前記第１層に配置された第１の前記外周部は、前記第２層に配置された第２の前記外周部と、前記絶縁層を介して重ねて配置され、前記第１の外周部と連続する前記第１の折り返し部は、前記第２の外周部と連続する前記第２の折り返し部と、周方向に隣接すること、が好ましい。
【００１６】
（４）（１）に記載の位置センサにおいて、前記第１層に配置される第１の前記内周部と径方向に隣接して前記第１層に配置される第３の前記内周部との間に、前記第２層に配置される第２の前記内周部が位置すること、が好ましい。
【００１７】
（５）（１）に記載の位置センサにおいて、前記第１層に配置される第１の前記外周部と径方向に隣接して前記第１層に配置される第３の前記外周部との間に、前記第２層に配置される第２の前記外周部が位置すること、が好ましい。
【００１８】
上記（２）乃至（５）に記載の態様により、平面コイルの内周部又は外周部、或いはその両方を、重ねて配置することが可能となる。或いは、径方向に隣接する内周部同士若しくは外周部同士が必要とする隙間に、絶縁層を介して別の層に内周部若しくは外周部を配置することが可能となる。即ち、内周部又は外周部を同一平面に配置する場合に比べて、平面コイルの径方向の大きさを小さくすることが可能となる。つまり、位置センサの小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態の、モータの側面断面図である。
【図２】第１実施形態の、位置センサの電気的構成を示すブロック図である。
【図３】第１実施形態の、センサロータの平面図である。
【図４】第１実施形態の、励磁コイルの配線パターン図である。
【図５】（ａ）第１実施形態の、第１層励磁コイルの配線パターン図である。（ｂ）第１実施形態の、第２層励磁コイルの配線パターン図である。
【図６】第１実施形態の、センサロータの断面図を示す。
【図７】比較のために用意した、励磁コイルの配線パターンであり、（ａ）は第１層の配線パターン、（ｂ）は第２層の配線パターン、（ｃ）は第１層と第２層を重ねた場合の配線パターンである。
【図８】第２実施形態の、励磁コイルの配線パターンである。
【図９】第３実施形態の、励磁コイルの配線パターンである。
【図１０】第４実施形態の、励磁コイルの配線パターンである。
【図１１】第５実施形態の、励磁コイルの配線パターンである。
【図１２】第５実施形態の、励磁コイル第１層の配線パターンである。
【図１３】第５実施形態の、励磁コイル第２層の配線パターンである。
【図１４】第５実施形態の、励磁コイル第３層の配線パターンである。
【図１５】第５実施形態の、励磁コイル第４層の配線パターンである。
【図１６】第５実施形態の、励磁コイル第５層の配線パターンである。
【図１７】第５実施形態の、励磁コイル第６層の配線パターンである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、本発明の第１の実施形態について、電気自動車やハイブリッド自動車の駆動力として用いられるモータの回転角を検出する為の位置センサ（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。なお、自動車以外の用途に用いることが可能であることは言うまでもない。
【００２１】
図１に、第１実施形態の、モータ１０の側面断面図を示す。モータ１０は、ケース本体１１と、ケースカバー１２と、モータステータ１３と、モータロータ１４と、モータ軸１５と、モータ軸受１６ａ及びモータ軸受１６ｂと、を備えているブラシレスモータである。ケース本体１１及びケースカバー１２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１１にはモータ軸受１６ａが勘合され、ケースカバー１２にはモータ軸受１６ｂが勘合され、モータ軸１５を回転可能に軸支している。
【００２２】
ケース本体１１にはその内周にモータステータ１３が固定されている。モータステータ１３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１５には永久磁石を備えたモータロータ１４が固定されている。モータステータ１３とモータロータ１４は所定距離離れて保持され、モータステータ１３に通電することでモータロータ１４が回転し、駆動力を発生してモータ軸１５に動力を伝える。モータロータ１４の端面には磁気遮蔽板１７が備えられている。そして、磁気遮蔽板１７の一端にはモータロータ１４が当接し、他端にはセンサロータ１２０が当接するように構成されている。
【００２３】
ケースカバー１２にはセンサステータ１３０が固定されており、ケース本体１１とケースカバー１２を組み付けた状態で、センサロータ１２０とセンサステータ１３０が所定距離だけ離れて配置される。センサロータ１２０とセンサステータ１３０とで位置センサ１００を構成する。センサロータ１２０とセンサステータ１３０との間の距離は近くした方が位置センサ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。
【００２４】
図２に、位置センサ１００の電気的構成を表すブロック図を示す。位置センサ１００は、センサステータ１３０に設けられるＳＩＮ相検出コイル４０Ａと、ＣＯＳ相検出コイル４０Ｂ及びステータ側ロータリートランスコイル３６と、センサロータ１２０に設けられる励磁コイル５０及びロータ側ロータリートランスコイル３５を備える。センサステータ１３０のＳＩＮ相検出コイル４０ＡとＣＯＳ相検出コイル４０Ｂは、所定角度だけ位相をズラして配置される。
【００２５】
図２に示すように、位置センサ１００に接続される信号処理装置１４０は、励磁信号生成回路１４７、第１検波回路１４４、第２検波回路１４５及び演算機１４６を備える。励磁信号生成回路１４７は、ステータ側ロータリートランスコイル３６へ高周波（４８０ｋＨｚ）の励磁信号（正弦波信号）を出力するようになっている。第１検波回路１４４には、ＳＩＮ相検出コイル４０Ａから出力されるＳＩＮ相信号が入力される。第２検波回路１４５には、ＣＯＳ相検出コイル４０Ｂから出力されるＣＯＳ相信号が入力されるようになっている。演算機１４６には、第１検波回路１４４及び第２検波回路１４５から出力されるＳＩＮ相信号及びＣＯＳ相信号がそれぞれ入力されるようになっている。
【００２６】
図２に示す信号処理装置１４０において、励磁信号生成回路１４７で励磁信号が発生してステータ側ロータリートランスコイル３６に励磁信号が入力されることにより、ステータ側ロータリートランスコイル３６で交番磁界が発生し、その交番磁界を介してステータ側ロータリートランスコイル３６からロータ側ロータリートランスコイル３５に励磁信号が伝わり、その励磁信号がロータ側の励磁コイル５０に入力される。この励磁信号の電流により励磁コイル５０で交番磁界が発生し、その交番磁界によりステータ側のＳＩＮ相検出コイル４０Ａ及びＣＯＳ相検出コイル４０Ｂで起電力（ＳＩＮ相信号及びＣＯＳ相信号）が発生する。
【００２７】
そして、ＳＩＮ相検出コイル４０Ａで発生する起電力（ＳＩＮ相信号）の振幅変動と、ＣＯＳ相検出コイル４０Ｂで発生する起電力（ＣＯＳ相信号）の振幅変動をそれぞれ解析することにより、センサロータ１２０の回転角度を算出することができる。すなわち、第１検波回路１４４は、ＳＩＮ相検出コイル４０Ａで発生するＳＩＮ相信号から、励磁信号の高周波成分を除去する。一方、第２検波回路１４５は、ＣＯＳ相検出コイル４０Ｂで発生するＣＯＳ相信号から、励磁信号の高周波成分を除去する。そして、演算機１４６は、第１検波回路１４４の出力信号の振幅と第２検波回路１４５の出力信号の振幅との比から、位置センサ１００の現在の回転角度（角度位置）を算出し、その算出結果を角度データとして出力するようになっている。
【００２８】
次に、センサロータ１２０に設けられる励磁コイル５０の構成について説明する。図３に、センサロータ１２０の平面図を示す。なお図３では、センサロータ１２０のロータ側ロータリートランスコイル３５は省略している。第１実施形態で説明する位置センサ１００は２Ｘの振幅式センサであり、センサロータ１２０側に励磁コイル５０が円周状に配置されて４つ設けられている。又、図示しないが、センサステータ１３０には検出コイル４０（ＳＩＮ相検出コイル４０Ａ及びＣＯＳ相検出コイル４０Ｂ）が設けられる。励磁コイル５０及び検出コイル４０はそれぞれ平面コイルとして形成され、センサロータ１２０及びセンサステータ１３０には配線パターンが形成される。図４に、励磁コイル５０の配線パターン図を示す。図５（ａ）に、励磁コイル５０の第１層Ｌ１の配線パターン図を示す。図５（ｂ）に、励磁コイル５０の第２層Ｌ２の配線パターン図を示す。図６に、センサロータ１２０の断面図を示す。
【００２９】
励磁コイル５０は、第１層Ｌ１と第２層Ｌ２の２層からなり、図５（ａ）に示す第１層Ｌ１には、第１周５１、第３周５３、第５周５５の３つよりなる配線パターンが形成されている。第１周５１が最外周に配置され、その内側に第３周５３が、又その内側に第１周５１が形成されている。図５（ｂ）に示す第２層Ｌ２には、第２周５２、第４周５４、第６周５６の３つよりなる配線パターンが形成されている。第２周５２が最外周に配置され、その内側に第４周５４が、又その内側に第６周５６が形成されている。
【００３０】
第１層Ｌ１と第２層Ｌ２とは、図６に示すように第２絶縁層ＩＬ２を挟んで重ねられ励磁コイル５０を構成している。便宜上、第１層Ｌ１と第２層Ｌ２との間に配置される絶縁層（層間絶縁層）を第２絶縁層ＩＬ２とし、第１層Ｌ１の下に配置される絶縁層（下地絶縁層）を第１絶縁層ＩＬ１とし、第２層Ｌ２上に配置される絶縁層（保護絶縁層）を第３絶縁層ＩＬ３とする。なお、第１絶縁層ＩＬ１はロータ基板１２１状に形成されており、ロータ基板１２１の材質はＰＰＳ樹脂等の樹脂製としているが、これに限定されるものではない。また、第１絶縁層ＩＬ１、第３絶縁層ＩＬ３は必須ではなく省略可能である。また、第１絶縁層ＩＬ１、第２絶縁層ＩＬ２、又は第３絶縁層ＩＬ３の材質は樹脂製の絶縁体、例えばエポキシ樹脂などを想定しているが、必要な絶縁性が得られれば良く、特に材質を限定するものではない。
【００３１】
第１周５１乃至第６周５６は、それぞれセンサロータ１２０の外周側に形成される外周部にあたる外側弧（５１ｃ乃至５６ｃ）、センサロータ１２０の内周側に形成される内周部にあたる第１内側弧（５１ａ乃至５６ａ）及び第２内側弧（５１ｅ乃至５６ｅ）、そして、折り返し部にあたる接続部（第１接続部（５１ｂ乃至５６ｂ）、第２接続部（５１ｄ乃至５６ｄ））と、を備える。第１接続部（５１ｂ乃至５６ｂ）は外側弧（５１ｃ乃至５６ｃ）と第１内側弧（５１ａ乃至５６ａ）を、第２接続部（５１ｄ乃至５６ｄ）は、外側弧（５１ｃ乃至５６ｃ）と第２内側弧（５１ｅ乃至５６ｅ）とをそれぞれ接続する。第１内側弧は図面左側、第２内側弧は図面右側に形成される配線を指している。また、第１接続部は図面左側、第２接続部は図面右側に形成される配線を指している。
【００３２】
第１層Ｌ１に形成される第１層内向連絡部５０ａと第２層Ｌ２に形成される第２層内向連絡部５０ｃは、それぞれロータ側ロータリートランスコイル３５又は第１周５１に接続される。また、第１層Ｌ１に形成される第１層外向連絡部５０ｂと第２層Ｌ２に形成される第２層外向連絡部５０ｄとは第２絶縁層ＩＬ２を跨いで連通する。第１層Ｌ１は第１層内向連絡部５０ａより第１内側弧５１ａ、第１接続部５１ｂ、外側弧５１ｃ、第２接続部５１ｄ、及び第２内側弧５１ｅの順に描かれ、レーンチェンジ部５１ｆを介して第３周５３に接続する。第３周５３はレーンチェンジ部５３ｆを介して第５周５５に接続され、最終的に第１層外向連絡部５０ｂに接続する。
【００３３】
第１層外向連絡部５０ｂは、第２層Ｌ２の第２層外向連絡部５０ｄと接続されて、第６周５６の第１内側弧５６ａに接続し、第１接続部５６ｂ、外側弧５６ｃ、第２接続部５６ｄ、及び第２内側弧５６ｅの順に描かれ、レーンチェンジ部５４ｆを介して第４周５４に接続する。第４周５４はレーンチェンジ部５２ｆを介して第２周５２に接続され、最終的に第２層内向連絡部５０ｃに接続する。このような第１層Ｌ１と第２層Ｌ２とが重ねられて、図３に示すような励磁コイル５０が形成される。この結果、第１周５１乃至第６周５６は１つの励磁コイル５０を形成する。励磁コイル５０は、円周上に４つ配置されて図２に示すような状態となる。
【００３４】
励磁コイル５０は、図４に示すように第１接続部５１ｂ、５２ｂ、５３ｂ、５４ｂ、５５ｂ、及び第１接続部５６ｂが図４に示すように図面左から順番に放射線状に並び、第２接続部５６ｄ、５５ｄ、５４ｄ、５３ｄ、５２ｄ、及び第２接続部５１ｄも図面左から順番に放射線状に並ぶこととなる。一方、外側弧５１ｃと外側弧５２ｃ、外側弧５３ｃと外側弧５４ｃ、外側弧５５ｃと外側弧５６ｃは重なり、第１内側弧５１ａと第１内側弧５２ａ、第１内側弧５３ａと第１内側弧５４ａ、第１内側弧５５ａと第１内側弧５６ａ、及び第２内側弧５１ｅと第２内側弧５２ｅ、第２内側弧５３ｅと第２内側弧５４ｅ、第２内側弧５５ｅと第２内側弧５６ｅもそれぞれ重なる。
【００３５】
第１実施形態のモータ１０に備えられた位置センサ１００は上記構成であるので、以下に説明するような作用を奏する。
【００３６】
まず、位置センサ１００の小型化が可能である点が効果として挙げられる。第１実施形態の位置センサ１００は、複数回巻回され形成された平面コイル（検出コイル４０及び励磁コイル５０）を備え、平面コイルである励磁コイル５０は径方向内側に配置される内周部（５１ａ乃至５６ａ、及び５１ｅ乃至５６ｅ）と、径方向外側に配置される外周部（５１ｃ乃至５６ｃ）と、及び内周部と外周部とを繋ぐ折り返し部である接続部（５１ｂ乃至５６ｂ及び５１ｄ乃至５６ｄ）とを含む配線パターンを含み、接続部（５１ｂ乃至５６ｂ、又は５１ｄ乃至５６ｄ）の位置調整により信号波形を調整する位置センサ１００において、励磁コイル５０は、第２絶縁層ＩＬ２を介して形成された第１層Ｌ１と第２層Ｌ２とにそれぞれ配置された配線パターンを含み、第１層Ｌ１に配置された接続部（５１ｂ、５３ｂ、５５ｂ、又は５１ｄ、５３ｄ、５５ｄ）の１つと周方向の右側又左側に隣接する他の接続部（５２ｂ、５４ｂ、５６ｂ、又は５２ｄ、５４ｄ、５６ｄ）は、少なくとも一方が第２層Ｌ２に配置され、接続部（５１ｂ乃至５６ｂ、又は５１ｄ乃至５６ｄ）は他のいずれの接続部（５１ｂ乃至５６ｂ、又は５１ｄ乃至５６ｄ）とも重ならない位置に配置されるものである。
【００３７】
また、第１層Ｌ１に配置された内周部である第１内側弧５１ａ、第１内側弧５３ａ、第１内側弧５５ａ（又は、第２内側弧５１ｅ、第２内側弧５３ｅ、第２内側弧５５ｅ）は、第２層Ｌ２に配置された内周部である第１内側弧５２ａ、第１内側弧５４ａ、第１内側弧５６ａ（又は、第２内側弧５２ｅ、第２内側弧５４ｅ、第２内側弧５６ｅ）と、第２絶縁層ＩＬ２を介して重ねて配置される。また、第１内側弧５１ａと連続する第１接続部５１ｂ、第１内側弧５３ａと連続する第１接続部５３ｂ、第１内側弧５５ａと連続する第１接続部５５ｂ（又は、第２内側弧５１ｅと連続する第２接続部５１ｄ、第２内側弧５３ｅと連続する第２接続部５３ｄ、第２内側弧５５ｅと連続する第２接続部５５ｄ）は、第１内側弧５２ａと連続する第１接続部５２ｂ、第１内側弧５４ａと連続する第１接続部５４ｂ、第１内側弧５６ａと連続する第１接続部５６ｂ（又は、第２内側弧５２ｅと連続する第２接続部５２ｄ、第２内側弧５４ｅと連続する５４ｄ、第２内側弧５６ｅと連続する５６ｄ）と、センサロータ１２０の周方向に隣接する。
【００３８】
また、第１層Ｌ１に形成された外周部である外側弧５１ｃ、外側弧５３ｃ、外側弧５５ｃは、第２層Ｌ２に形成された外側弧５２ｃ、外側弧５４ｃ、外側弧５６ｃと、第２層Ｌ２を介して重ねて配置される。また、第１接続部５１ｂと連続する外側弧５１ｃ、第１接続部５３ｂと連続する外側弧５３ｃ、第１接続部５５ｂと連続する外側弧５５ｃは、第１接続部５２ｂと連続する外側弧５２ｃ、第１接続部５４ｂと連続する外側弧５４ｃ、第１接続部５６ｂと連続する外側弧５６ｃと、センサロータ１２０の周方向に隣接する。
【００３９】
図７に、比較のために用意した、励磁コイル１８０の配線パターンである。図７（ａ）に、第１層の配線パターンを、図７（ｂ）に、第２層の配線パターンを、図７（ｃ）に、第１層と第２層を重ねた場合の配線パターンを示す。励磁コイル１８０は、第２層Ｌ２に６周のコイルが巻回されるよう形成された配線パターン１８０Ｂを、第１層Ｌ１に内外連絡線１８０ｂとなる配線パターン１８０Ａが設けられる。そして、配線パターン１８０Ｂに配線パターン１８０Ａが重ねられて励磁コイル１８０が形成される。励磁コイル１８０は、内周向連絡部１８０ａから、第１内側弧１８１ａ、第１接続部１８１ｂ、外側弧１８１ｃ、第２接続部１８１ｄ、及び第２内側弧１８１ｅが順に繋がるように形成されており、最後の外周向連絡線１８０ｃと内外連絡線１８０ｂが連絡するように構成されている。なお、第１内側弧１８１ａ乃至第２内側弧１８１ｅは第１周５１乃至第６周５６の対応する部位の全て、或いは何れか１つを示すものとする。
【００４０】
この結果、図７（ｃ）に示される励磁コイル１８０には、第１内側弧１８１ａ及び第２内側弧１８１ｅ、外側弧１８１ｃにおいて、径方向に並ぶ線同士が影響し合わないように、所定の間隔を開けておく必要がある。無論、線幅も必要となる。この為、位置センサ１００の径方向に幅を必要とする結果になる。理想的な正弦波出力を励磁コイル５０より得る為には、励磁コイル５０の巻き数を増やす必要があるが、前述の線幅や線間のプロセス状の制約が生じる。このため、励磁コイル５０の巻き数を増やすことで内側程のコイル面積が小さくなる結果になる。即ち第６周５６のコイル面積が最小となる。一方、励磁コイル５０の第６周５６のコイル面積を確保すれば、当然ながら励磁コイル５０の径方向の幅が大きくなり、結果、位置センサ１００の大型化に繋がってしまう。
【００４１】
この点、第１実施形態に示すように、励磁コイル５０を２層に分けて形成することで、例えば、図３と図７（ｃ）と比較して分かるように、外側弧５１ｃ乃至外側弧５６ｃが径方向に必要とする幅は半分になる。この結果、最内周にある第６周５６の内側面積を広げることができる。内側弧側も同様である。外側弧５１ｃ乃至外側弧５６ｃ、第２内側弧５１ｅ乃至第２内側弧５６ｅは、それぞれに重ねて配置することが可能である。つまり、検出精度や出力などを確保した上で、位置センサ１００の小型化を図ることが可能となる。なお、図７（ａ）乃至図７（ｃ）に示すように、励磁コイル１８０はもともと２層で形成される構成である為、コスト的には図７に示すタイプの励磁コイル１８０と、図３に示す第１実施形態の励磁コイル５０とは殆ど変わらない。
【００４２】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２実施形態は第１実施形態の位置センサ１００の構成とほぼ同じであるが、励磁コイル５０の構成が若干異なる。
【００４３】
図８に、第２実施形態の励磁コイル５０の配線パターンを示す。なお、第２実施形態の励磁コイル５０は、第１実施形態の励磁コイル５０とほぼ同じ構成である。ただし、第１層Ｌ１と第２層Ｌ２とが重ねられた際に、第１内側弧５１ａと第１内側弧５３ａの間に第１内側弧５２ａが配置される。第１内側弧５２ａと第１内側弧５４ａの間に第１内側弧５３ａが配置される。第１内側弧５３ａと第１内側弧５５ａの間に第１内側弧５４ａが配置される。そして、第１内側弧５４ａと第１内側弧５６ａの間に第１内側弧５５ａが配置される。
【００４４】
つまり、例えば第１層Ｌ１に配置される第１の内周部となる第１内側弧５２ａ（第２内側弧５２ｅ）と径方向に隣接して配置される第２の内周部となる第１内側弧５３ａ（第２内側弧５３ｅ）との間に、第２層Ｌ２に配置される内周部となる第１内側弧５２ａ（第２内側弧５２ｅ）が位置する構成となっている。また、第１層Ｌ１に配置される第１の外周部となる外側弧５１ｃと径方向に隣接して配置される第２の外周部となる外側弧５３ｃとの間に、第２層Ｌ２に配置される外側弧５２ｃが位置する構成となっている。
【００４５】
同様に、外側弧５１ｃ、外側弧５２ｃ、外側弧５３ｃ、外側弧５４ｃ、外側弧５５ｃ、外側弧５６ｃの順番に、位置センサ１００の径方向に配置される。第２内側弧５１ｅ乃至第２内側弧５６ｅも同様である。第１実施形態の励磁コイル５０のように、例えば第１周５１と第２周５２の外側弧と内側弧がそれぞれ重ねられてはいないが、第２実施形態の励磁コイル５０では、第１層Ｌ１と第２層Ｌ２とが第２絶縁層ＩＬ２を挟んで形成されている。このため、第１周５１と第２周５２との間に必要な隙間（励磁コイル５０の径方向における配線間）の間に配置することが可能である。つまり、外側弧５１ｃ乃至外側弧５６ｃを配置するに要する幅は、図７（ｃ）に示した事例と比較して、半分弱とすることができる。第１内側弧５１ａ乃至第１内側弧５６ａ及び第２内側弧５１ｅ乃至第２内側弧５６ｅも同様の効果が得られる。この結果、第１実施形態同様に、励磁コイル５０の径方向の幅が少なくてすむ。よって、位置センサ１００の小型化に貢献することができる。
【００４６】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。第３実施形態は第１実施形態の位置センサ１００の構成とほぼ同じであるが、励磁コイル５０の構成が若干異なる。
【００４７】
図９に、第３実施形態の励磁コイル５０の配線パターンを示す。なお、第２実施形態の励磁コイル５０は、第１実施形態の励磁コイル５０とほぼ同じ構成である。ただし、第１層Ｌ１に形成されるのは第１周５１、第３周５３、及び第６周５６であり、第２層Ｌ２に形成されるのは第２周５２、第４周５４、及び第６周５６である。こうすることで、第１実施形態同様に、励磁コイル５０の径方向の幅が少なくてすむので、位置センサ１００の小型化に貢献することができる。
【００４８】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。第４実施形態は第１実施形態の位置センサ１００の構成とほぼ同じであるが、励磁コイル５０の構成が若干異なる。
【００４９】
図１０に、第４実施形態の励磁コイル５０の配線パターンを示す。なお、第４実施形態の励磁コイル５０は、第１実施形態の励磁コイル５０とほぼ同じ構成である。ただし、接続線の並びが第１接続部と第２接続部で異なり、具体的には、第１層Ｌ１と第２層Ｌ２とが重ねられた際に、第１接続線は図面左から第１接続部５１ｂ、第１接続部５２ｂ、第１接続部５３ｂ、第１接続部５４ｂ、第１接続部５５ｂ、第１接続部５６ｂの順番となる。一方で、第２接続線は、図面左から第２接続部５５ｄ、第２接続部５６ｄ、第２接続部５３ｄ、第２接続部５３ｄ、第２接続部５１ｄ、第２接続部５２ｄという並びになる。作用効果は第１実施形態の位置センサ１００と同様である。
【００５０】
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。第５実施形態は第１実施形態の位置センサ１００の構成とほぼ同じであるが、励磁コイル５０の構成が若干異なる。
【００５１】
図１１に、第５実施形態の励磁コイル５０の配線パターンを示す。なお、第５実施形態の励磁コイル５０は、第１実施形態の励磁コイル５０とほぼ同じ構成である。ただし、配線パターンの形状が若干異なり、第５実施形態ではセンサロータ１２０が６層構造となっている点で異なる。図１２に、第１層Ｌ１の配線パターンを示す。図１３に、第２層Ｌ２の配線パターンを示す。図１４に、第３層Ｌ３の配線パターンを示す。図１５に、第４層Ｌ４の配線パターンを示す。図１６に、第５層Ｌ５の配線パターンを示す。図１７に、第６層Ｌ６の配線パターンを示す。
【００５２】
第１層Ｌ１には、図１２に示すように第１周５１の配線パターンが形成されている。第１層内向連絡部５１ｘより始まって、第１内側弧５１ａ、第１接続部５１ｂ、外側弧５１ｃ、第２接続部５１ｄ、第２内側弧５１ｅと繋げて形成され、第１層外向連絡部５１ｙに接続されている。第２層Ｌ２には、図１３に示すように第２周５２の配線パターンが形成されている。第２層内向連絡部５２ｘより始まって、第１内側弧５２ａ、第１接続部５２ｂ、外側弧５２ｃ、第２接続部５２ｄ、第２内側弧５２ｅと繋げて形成され、第１層外向連絡部５２ｙに接続されている。同様に、図１４に第３周５３、図１５に第４周５４、図１６に第５周５５、図１７に第６周５６がそれぞれ形成されている。
【００５３】
この第１層Ｌ１乃至第６層Ｌ６を重ねたものが図１１に示される励磁コイル５０となる。第１層外向連絡部５１ｙ乃至第６層外向連絡部５６ｙは連通して外向連絡部５０ｙを形成し、内向連絡部５０ｘでも第１層内向連絡部５１ｘ乃至第６層内向連絡部５６ｘが連通している。この様に形成された励磁コイル５０は、図２に示される様に円環状に配置されてセンサロータ１２０を形成する。
【００５４】
この様に第５実施形態の励磁コイル５０を用いることで、位置センサ１００の小型化が実現可能である。これは、外側弧５１ｃ乃至外側弧５６ｃを全て重ねる事が可能であり、第１内側弧５１ａ乃至第２内側弧５１ｅ又は第２内側弧５１ｅ乃至第２内側弧５６ｅも重ねる事ができる。つまり、内側弧と外側弧をそれぞれ重ねて形成することが可能であり、即ち位置センサ１００の径方向の大きさを縮小可能である。外側弧と内側弧は位置センサ１００を多層構造にして重ねた場合にも、性能には殆ど影響しない部分であるので、性能を維持したまま小型化が可能となる。
【００５５】
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５実施形態では２Ｘの位置センサ１００を紹介しているが、これに限定されるものではないし、励磁コイル５０の巻回数に関しても、増減することを妨げない。尤も、励磁コイル５０の巻回数を増やした方が本発明の効果は高くなるので、励磁コイル５０の巻回数を減らした場合よりも増やした場合の方が適用することが好ましい。また、第１実施形態では２層化し、第５実施形態では６層化しているが、３層化や励磁コイル５０の巻回数によっては４層化、５層化、或いはそれ以上とする事を妨げない。
【符号の説明】
【００５６】
１０      モータ
３５      ロータ側ロータリートランスコイル
３６      ステータ側ロータリートランスコイル
４０      検出コイル
５０      励磁コイル
５１      第１周
５１ａ      第１内側弧
５１ｂ      第１接続部
５１ｃ      外側弧
５１ｄ      第２接続部
５１ｅ      第２内側弧
５１ｆ      レーンチェンジ部
５２      第２周
５３      第３周
５４      第４周
５５      第５周
５６      第６周
１００      位置センサ
１２０      センサロータ
１３０      センサステータ
ＩＬ１、ＩＬ２、ＩＬ３      第１乃至第３絶縁層
【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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