(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸の多回転量を複数のレゾルバにより検出する多回転検出器において、
各レゾルバは、
磁束変調部材からなるロータコアを有したロータ部であって、前記入力軸の回転に伴い、他のレゾルバのロータ部とは異なる減速比で回転するロータ部と、
前記ロータ部の回転軸方向に交流磁束を励磁する励磁巻線と、前記ロータ部の回転角に対応して振幅変調された交流信号を出力する二つの検出巻線と、を有したステータ部と、
を備え、
前記複数のレゾルバの励磁巻線および検出巻線を同一の多層プリント基板上の導体パターンにより形成し、
各レゾルバの前記励磁巻線は、前記検出巻線よりも、前記ロータ部の回転中心に近い位置に限定して配されている、
ことを特徴とする多回転検出器。
【請求項２】
入力軸の多回転量を複数のレゾルバにより検出する多回転検出器において、
各レゾルバは、
磁束変調部材からなるロータコアを有したロータ部であって、前記入力軸の回転に伴い、他のレゾルバのロータ部とは異なる減速比で回転するロータ部と、
前記ロータ部の回転軸方向に交流磁束を励磁する励磁巻線と、前記ロータ部の回転角に対応して振幅変調された交流信号を出力する二つの検出巻線と、を有したステータ部と、
を備え、
前記複数のレゾルバの励磁巻線および検出巻線を同一の多層プリント基板上の導体パターンにより形成し、
前記励磁巻線は、前記ロータ部の回転中心を囲うように巻回した導体パターンであり、
前記検出巻線は、異心同径の二つの円の円周上を進む導体パターンであり、前記二つの円のうち一方の円の円周上を第一方向に進み、他方の円の円周上を第一方向と逆方向の第二方向に進むように、前記二つの円の交点の一つ、または、交点の一つ近傍において、逆方向に折り返す、形状の導体パターンである、
ことを特徴とする多回転検出器。
【請求項３】
前記ステータ部は、さらに、前記ロータ部の回転中心を中心とする円状であるとともに前記二つの検出巻線を囲う環状導体パターンを有し、
前記環状導体パターンは、前記同一の多層プリント基板上に配置される、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の多回転検出器。
【請求項４】
前記二つの検出巻線は、対応するロータ部の回転角の正弦値に振幅変調された交流信号を出力する第一検出巻線、および対応するロータ部の回転角の余弦値に振幅変調された交流信号を出力する第二検出巻線、であり、
各レゾルバの検出巻線は、前記多層プリント基板上の導体パターンの配線で、他のレゾルバの検出巻線に直列接続される、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の多回転検出器。
【請求項５】
前記検出巻線と他のレゾルバの検出巻線とを直列接続する配線は、異なる二つの層の同位置に配された同形状の二つの導体パターンであり、
前記同形状の二つの導体パターンは、接続対象の検出巻線のうち、前記ロータ部の回転中心から最も離れた位置の前後３０度以内の箇所において、前記接続対象の検出巻線に接続する、
ことを特徴とする請求項４に記載の多回転検出器。
【請求項６】
前記複数のレゾルバそれぞれの励磁巻線の一端は、前記多層プリント基板上に設けられた同一の導体ベタパターンに接続される、ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の多回転検出器。
【請求項７】
前記ロータ部は、樹脂製歯車に磁束変調部材を接合した構造である、ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の多回転検出器。
【請求項８】
前記ロータ部の磁束変調部材は、スチール製の板金である、ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の多回転検出器。
【請求項９】
前記ロータ部の磁束変調部材は、非磁性金属からなる、ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の多回転検出器。
【請求項１０】
前記多層プリント基板を挟んで、前記ロータ部の反対側に軟磁性材の板を配置した、ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の多回転検出器。
【請求項１１】
前記軟磁性材の板は、スチール製の板金であり、前記板金により、ロータ部の回転を保持する固定軸を接合させたことを特徴とする請求項１０に記載の多回転検出器。
【請求項１２】
前記軟磁性材の板は、全ての検出巻線を覆うサイズである、ことを特徴とする請求項１０に記載の多回転検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械やロボット等のサーボモータに組み込まれ、モータ軸の多回転量を検出する多回転検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
こうした多回転検出器は、例えば、特許文献１（アブソリュート位置検出器）、特許文献２（多回転検出器）、特許文献３（多回転コードシャフトエンコーダ）等に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−１２０１４号公報
【特許文献２】特開２０１１−１３５６８２号公報
【特許文献３】特表２００４−５１５７５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示の技術によれば、同一軸上に複数のレゾルバを配置するため、外径サイズを小さくできるメリットがあった。しかし、個々のレゾルバに個別に励磁巻線を巻回する作業があるうえ、軸方向が長くなるという問題があった。特許文献２では、同一平面に複数のレゾルバを配置するため、軸方向が短くできるうえ、複数のレゾルバへの巻線作業が一度にできるメリットがある。しかし、同一平面に複数のレゾルバを配置する構造のうえ、レゾルバがロータコアの外側に巻線を配置するラジアル磁路を使用する方式のため、巻線スペースと外周部の磁路確保により、外径サイズが大きくなり易かった。また、重量のある珪素鋼板等の磁性材を外周部に配置するため、重量及びイナーシャが増大するという問題もあった。また、特許文献３では、複数の回転軸に磁石を配置し、コード化された軸方向の磁束をプリント基板上に配置した磁場感知センサ素子で検出する方式のため、巻線作業が不要である。また、軸方向は、特許文献１より短く、外径サイズは、特許文献２よりも小さくできる。しかし、特許文献３は、磁場感知センサ素子や磁石を使用するため、珪素鋼板等の磁性材と巻線から構成された特許文献１や特許文献２と比較し、部品コストがアップする問題があった。また、磁石や磁場感知センサ素子の厚み分だけ、特許文献２よりも、軸方向が大きくなる傾向があった。
【０００５】
本発明は、上述のような事情から成されたものであり、本発明の目的は、巻線作業が不要で、軸方向と外径サイズが小さく、低コストな多回転検出器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る多回転検出器は、入力軸の多回転量を複数のレゾルバにより検出する多回転検出器において、各レゾルバは、磁束変調部材からなるロータコアを有したロータ部であって、前記入力軸の回転に伴い、他のレゾルバのロータ部とは異なる減速比で回転するロータ部と、前記ロータ部の回転軸方向に交流磁束を励磁する励磁巻線と、前記ロータ部の回転角に対応して振幅変調された交流信号を出力する二つの検出巻線と、を有したステータ部と、を備え、前記複数のレゾルバの励磁巻線および検出巻線を同一の多層プリント基板上の導体パターンにより形成し、各レゾルバの前記励磁巻線は、前記検出巻線よりも、前記ロータ部の回転中心に近い位置に限定して配されている、ことを特徴とする。
【０００７】
他の多回転検出器は、入力軸の多回転量を複数のレゾルバにより検出する多回転検出器において、各レゾルバは、磁束変調部材からなるロータコアを有したロータ部であって、前記入力軸の回転に伴い、他のレゾルバのロータ部とは異なる減速比で回転するロータ部と、前記ロータ部の回転軸方向に交流磁束を励磁する励磁巻線と、前記ロータ部の回転角に対応して振幅変調された交流信号を出力する二つの検出巻線と、を有したステータ部と、を備え、前記複数のレゾルバの励磁巻線および検出巻線を同一の多層プリント基板上の導体パターンにより形成し、前記励磁巻線は、前記ロータ部の回転中心を囲うように巻回した導体パターンであり、前記検出巻線は、異心同径の二つの円の円周上を進む導体パターンであり、前記二つの円のうち一方の円の円周上を第一方向に進み、他方の円の円周上を第一方向と逆方向の第二方向に進むように、前記二つの円の交点の一つ、または、交点の一つ近傍において、逆方向に折り返す、形状の導体パターンである、ことを特徴とする。
【０００８】
前記ステータ部は、さらに、前記ロータ部の回転中心を中心とする円状であるとともに前記二つの検出巻線を囲う環状導体パターンを有し、前記環状導体パターンは、前記同一の多層プリント基板上に配置される。
【０００９】
前記二つの検出巻線は、対応するロータ部の回転角の正弦値に振幅変調された交流信号を出力する第一検出巻線、および対応するロータ部の回転角の余弦値に振幅変調された交流信号を出力する第二検出巻線、であり、各レゾルバの検出巻線は、前記多層プリント基板上の導体パターンの配線で、他のレゾルバの検出巻線に直列接続される。この場合、前記検出巻線と他のレゾルバの検出巻線とを直列接続する配線は、異なる二つの層の同位置に配された同形状の二つの導体パターンであり、前記同形状の二つの導体パターンは、接続対象の検出巻線のうち、前記ロータ部の回転中心から最も離れた位置の前後３０度以内の箇所において、前記接続対象の検出巻線に接続する、ことが望ましい。
【００１０】
前記複数のレゾルバそれぞれの励磁巻線の一端は、前記多層プリント基板上に設けられた同一の導体ベタパターンに接続される。
【００１１】
前記ロータ部は、樹脂製歯車に磁束変調部材を接合した構造である。前記ロータ部の磁束変調部材は、スチール製の板金である、ことが望ましい。また、前記ロータ部の磁束変調部材は、非磁性金属からなる、ものであってもよい。
【００１２】
前記多層プリント基板を挟んで、前記ロータ部の反対側に軟磁性材の板を配置する。この場合、前記軟磁性材の板は、スチール製の板金であり、前記板金により、ロータ部の回転を保持する固定軸を接合させたことが望ましい。また、前記軟磁性材の板は、全ての検出巻線を覆うサイズである、ことも望ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、複数のレゾルバの巻線を一枚の多層プリント基板で実現できる。このため、巻線作業が不要となる。また、レゾルバの検出巻線は、ロータ部の内側に配置し、ロータ部外周部の磁路は使用しない構造のため、レゾルバ径を小さくでき、多回転検出器の外径を小さくできる。また、軽量化や低イナーシャ化も容易である。また、厚みが薄いプリント基板とスチール板金等でレゾルバを構成できるため、軸方向を小さくできる。また、これらを構成する材料は大量生産されているため、低コスト化も容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の多回転検出器の一例を示す正面図である。
【図２】図１の発明の多回転検出器の側面図である。
【図３】図１の４層のプリント基板の１層目の導体パターンを実線で示し、２層目の導体パターンを破線で示すパターン図である。
【図４】図１の４層のプリント基板の３層目の導体パターンを実線で示し、４層目の導体パターンをハッチングで示すパターン図である。
【図５】図３の検出巻線８．３の拡大図である。
【図６】図３の検出巻線８，３，９．３の形状の一部を修正した本発明の例の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の多回転検出器の１例を示す正面図である。また、図２は、図１の発明の多回転検出器の側面図である。多回転検出器は、全体のベース部材となる板６と、複数（本実施形態では３つ）のレゾルバと、当複数のレゾルバと電気的に接続されたマイコン７と、を備えている。各レゾルバは、後に詳説するように、入力軸５の回転に伴い回転するロータ部と、４層のプリント基板１０に形成された導体パターンを含むステータ部と、を備えている。
【００１６】
板６は、中心部に入力軸５を通す孔を有する円盤体である。また、板６は、軟磁性体、例えば、マルテンサイト系のステンレススチール等からなる板金を打ち抜いて製作されている。板６の上には、４層プリント基板１０が、シート状の接着材を介して接着固定されている。また、板６には、マルテンサイト系のステンレススチール製の固定軸１，２，３，４が圧入固定されている。入力軸５は、図に示されていないが、ボールベアリングやその他の構造部材を介して、板６に対して回転可能に軸支されている。また、入力軸５の上端部は、ホブ加工により歯車１５が形成されている。
【００１７】
歯車１５は、固定軸４に固着された樹脂歯車２４と噛み合っている。固定軸４には、さらに、樹脂歯車１４も固着されている。この固定軸４、樹脂歯車１４、樹脂歯車２４は、互いに結合されており、例えば、射出成型等により一体成型されてもよい。樹脂歯車１４は、固定軸１に挿入された樹脂歯車１１および固定軸３に挿入された樹脂歯車１３と噛み合っている。また、樹脂歯車１１は、固定軸２に挿入された樹脂歯車１２と噛み合っている。このような、減速機構により、入力軸５が３２／３回転すると樹脂歯車１１が１回転し、入力軸５が２７／３回転すると樹脂歯車１２が逆方向に１回転し、入力軸５が２５／３回転すると樹脂歯車１３が１回転する。
【００１８】
樹脂歯車１１には、マルテンサイト系のステンレススチール製の板金を打ち抜いて製作したロータコア２１が接着固定されている。この樹脂歯車１１とロータコア２１が、それぞれ固定軸１の中心を回転中心とするレゾルバのロータ部を構成する。同様に、樹脂歯車１２，１３にも、ロータコア２２，２３が接着固定されており、この樹脂歯車１２，１３とロータコア２２，２３が、それぞれ、互いに異なる固定軸２，３の中心を回転中心とする二つのレゾルバのロータ部を形成している。なお、三つのロータコア２１，２２，２３は、いずれも、すべて同じ形状であり、本実施形態では、図１に示すように、釣鐘形である。
【００１９】
板６とロータ部との間には、４層のプリント基板１０が配置されている。このプリント基板１０には、複数の導体パターンが形成されており、これらの導体パターンにより、三つのレゾルバのステータ部が構成される。図３、図４は、この多回転検出器に設けられたプリント基板１０の導体パターンを示したパターン図である。図３では、４層のプリント基板１０の１層目の導体パターンを実線で示し、２層目の導体パターンを破線で示すパターン図である。図４は、４層のプリント基板１０の３層目の導体パターンを実線で示し、４層目の導体パターンをハッチングで示すパターン図である。
【００２０】
４層プリント基板１０のうち、入力軸５及び固定軸１，２，３，４に対応する位置には、軸と樹脂歯車の一部を通す孔が開けられている。また、固定軸１，２，３の周りには、レゾルバのステータ部を構成する複数の導体パターンが形成されている。それぞれのレゾルバのステータ部は、励磁巻線３１，３２，３３と、検出巻線８．１，９．１，８．２，９．２，８．３，９．３と、環状導体パターン４１，４２，４３と、を含む。
【００２１】
具体的に説明すると、固定軸１の周りには、円形状の励磁巻線３１が４層の導体パターンとビアで形成されている。同様に、固定軸２の周りには励磁巻線３２が、固定軸３の周りには励磁巻線３４が、４層の導体パターンとビアで形成されている。励磁巻線３１は、４つの層それぞれに形成され巻線を、ビアを介して接続した構成となっている。励磁巻線３１は、１層につき、２．２５ターンの巻線が形成されており、４層で合計９ターンの巻線を形成している。励磁巻線３２，３３も、励磁巻線３１と同様であり、４層それぞれに形成された２．２５ターンの巻線をビアを介して接続した、合計で９ターンとなる巻線から構成されている。
【００２２】
励磁巻線３１の外周部には、２つの検出巻線８．１と９．１が形成されている。同様に、励磁巻線３２の外周部には、検出巻線８．２と９．２が、励磁巻線３３の外周部には、検出巻線８．３と９．３が、形成されている。これら検出巻線８．１，９．１，８．２，９．２，８．３，９．３は、いずれも、プリント基板１０の１層目に形成された導体パターンと、２層目に形成された導体パターンと、で構成されている。
【００２３】
図５は、検出巻線８．３の拡大図である。この図５の拡大図に示すように、検出巻線８．３は、１層目の導体パターン（実線で示す導体パターン）と、２層目の導体パターン（破線で示す導体パターン）と、それらを接続するビア（白抜きの丸）により形成されている。また、検出巻線８．３は、異心同径、かつ、固定軸３を挟んで横方向にずれた二つの円Ｃ１，Ｃ２の円周上に沿って進む。より具体的に説明すると、円Ｃ１および円Ｃ２は、固定軸３を挟んで１８０度対称の位置にある点３．２，３．１を中心とする同じ半径の円である。検出巻線８．３は、円Ｃ１上の位置８．３１→円Ｃ１上のビア８．３２→円Ｃ１および円Ｃ２の交点位置８．３３を通るように反時計周り方向に進んだ後、逆方向に折り返し、交点位置８．３３→円Ｃ２上のビア８．３４→円Ｃ２上の位置８．３５，円Ｃ２上のビア８．３６→円Ｃ１，Ｃ２の交点位置８．３３を通るように時計周り方向に進み、その後、再度、逆方向に折り返して、交点位置８．３３→円Ｃ１上のビア８．３８→円Ｃ１上の位置８．３１を通るように反時計周り方向に進む。つまり、検出巻線８．３は、異心同径の二つの円のうち、一方の円の円周上を第一方向に進み、他方の円の円周上を第一方向とは逆の第二方向に進むように、二つの円の交点の一つにおいて逆方向に折り返す形状の導体パターンを含む。
【００２４】
ここで、図５に示す通り、位置８．３１、位置８．３５は、固定軸３から最も離れた位置である。検出巻線８．３は、図５に示す通り、この位置８．３１、位置８．３５において、一度途絶えて、他の層から再び始まる。すなわち、位置８．３５には、一層目の導体パターンの端部と、２層目の導体パターンの端部が位置しており、両端部は、ビアを介して接続されていない。同様に、位置８．３１には、一層目の導体パターンの端部と、２層目の導体パターンの端部が位置しており、両端部は、ビアを介して接続されていない。
【００２５】
検出巻線８．３は、導体パターン対８を介して、マイコン７に、導体パターン対８．５を介して他のレゾルバの検出巻線８．２に、それぞれ接続されている。導体パターン対８は、１層目に形成された第一導体パターンと、２層目において第一導体パターンと同位置かつ同形状に形成された第二導体パターンと、から構成される。同様に、導体パターン対８．５も、１層目および２層目において、同位置かつ同形状に形成された第一導体パターンおよび第二導体パターンから構成される。導体パターン対８の一端は、固定軸３から最も離れた位置８．３１において検出巻線８．３に接続されており、導体パターン対８．５の一端は、固定軸３から最も離れた位置８．３５において検出巻線８．３に接続されている。
【００２６】
検出巻線８．１，９．２も、検出巻線８．３と同様の構成となっている。すなわち、検出巻線８．１は、１層目の導体パターンと２層目の導体パターンとそれらを接続するビアにより形成されている。また、検出巻線８．１は、異心同径、かつ、固定軸１を挟んで横方向にずれた二つの円のうち、一方の円の円周上を第一方向に進み、他方の円の円周上を第一方向とは逆の第二方向に進むように、二つの円の交点の一つにおいて逆方向に折り返す形状の導体パターンを含む。また、検出巻線９．２は、１層目の導体パターンと２層目の導体パターンとそれらを接続するビアにより形成されている。また、検出巻線９．２は、異心同径、かつ、固定軸２を挟んで横方向にずれた二つの円のうち、一方の円の円周上を第一方向に進み、他方の円の円周上を第一方向とは逆の第二方向に進むように、二つの円の交点の一つにおいて逆方向に折り返す形状の導体パターンを含む。
【００２７】
検出巻線９．３は、検出巻線８．３を、対応する軸（固定軸３）回りに９０度回転させたような構成となっている。同様に、検出巻線９．１は、検出巻線８．１を、検出巻線８．２は、検出巻線９．２を対応する軸回りに９０度回転させたような構成となっている。以上の説明から明らかな通り、本実施形態では、固定軸１，２，３を回転中心とする軸倍角１Ｘの３個のレゾルバの励磁巻線と検出巻線とを同一の多層プリント基板に設けている。
【００２８】
検出巻線８．１と検出巻線８．２は、導体パターン対８．４により接続されている。導体パターン対８．４の一端は、検出巻線８．１のうち、固定軸１から横方向右側に最も離れた箇所に接続され、他端は、検出巻線８．２のうち、固定軸２から縦方向下側に最も離れた箇所に接続されている。また、検出巻線８．２と検出巻線８．３は、導体パターン対８．５により接続されている。導体パターン対８．５の一端は、検出巻線８．２のうち、固定軸２から縦方向上側に最も離れた箇所に接続され、他端は、検出巻線８．３のうち、固定軸３から横方向左側に最も離れた箇所に接続されている。また、検出巻線８．３は、導体パターン対８によりマイコン７に接続されている。導体パターン対８の一端は、検出巻線８．３のうち、固定軸３から横方向右側に最も離れた箇所に接続されている。
【００２９】
検出巻線９．１と検出巻線９．２は、導体パターン対９．４により接続されている。導体パターン対９．４の一端は、検出巻線９．１のうち、固定軸１から縦方向下側に最も離れた箇所に接続され、他端は、検出巻線９．２のうち、固定軸２から横方向右側に最も離れた箇所に接続されている。検出巻線９．２と検出巻線９．３は、導体パターン対９．５により接続されている。導体パターン対９．５の一端は、検出巻線９．２のうち、固定軸２から横方向左側に最も離れた箇所に接続され、他端は、検出巻線９．３のうち、固定軸３から縦方向上側に最も離れた箇所に接続されている。また、検出巻線９．３は、導体パターン対９によりマイコン７に接続されている。導体パターン対９の一端は、検出巻線９．３のうち、固定軸３から縦方向下側に最も離れた箇所に接続されている。
【００３０】
以上のように、本実施形態では、検出巻線間の接続を、多層プリント基板の隣接する２層の同形状かつ同じ位置に配置した導体パターン対で接続する。これにより、２つの導体パターン間を挟む面積を小さくでき、２つの導体パターン間を鎖交する励磁磁束等の影響を極力小さくすることができる。また、本実施形態では、検出巻線の外部接続配線箇所（検出巻線と導体パターン対との接続箇所）をロータ部の回転中心から遠ざけている。これは、検出巻線の外部接続配線箇所を励磁巻線から遠ざけるのと同じであり、検出巻線以外の配線箇所で励磁磁束により誘起される有害な起電圧の発生を小さくできる。なお、検出巻線の外部接続配線箇所は、対応するロータ部の回転中心から最も離れた検出巻線の位置から±３０度程度以内の検出巻線上の位置であればよい。かかる構成とすれば、配線のための余計なビア接続が不要となる上、配線が受ける励磁磁束からの影響も小さくできる。
【００３１】
多層プリント基板には、さらに、環状導体パターン４１，４２，４３も設けられている。環状導体パターン４１，４２，４３は、固定軸１，２，３を中心とし、対応する検出巻線を囲う大きさの円周上に配置されている。また、環状導体パターン４１は、４個のビアで、環状導体パターン４２，４３は、それぞれ８個のビアで、４層目のベタパターン３０と接続する。このようにすると、励磁巻線３１，３２，３３が発した磁束が、環状導体パターン４１，４２，４３の外側に漏れると、その漏れ磁束を打ち消そうとする電流がこの環状導体パターン４１，４２，４３に流れる。これにより、励磁巻線３１，３２，３３が発生する磁束が検出巻線よりも外側へ漏れることを抑止することができる。また、４層目のＧＮＤベタパターン３０は、固定軸１，２，３を中心とし、対応する検出巻線を囲う大きさの円の内側の導体が抜かれたベタパターンとなっている。同様のメカニズムにより、励磁巻線３１，３２，３３が発生する磁束が検出巻線よりも外側へ漏れることを４層目のＧＮＤベタパターンでも抑止している。これにより、固定軸１，２，３をそれぞれ回転中心とする３つのレゾルバ間の信号干渉を抑制できるため、複数のレゾルバ間の間隔を小さくすることが可能となる。
【００３２】
励磁巻線３１，３２，３３は、３層目に形成された導体パターンからなる配線で、其々マイコン７の異なる出力ピンに接続されている。また、励磁巻線３１，３２，３３は、３層目の配線と同形状かつ同じ位置となる４層目の導体パターンを介して、其々４層目のＧＮＤベタパターンにも接続されている。これにより、励磁巻線３１，３２，３３とマイコン７を結ぶ３層目に配置した配線の直下の４層目には、必ずＧＮＤベタパターンが存在することになる。このようにすることで、励磁巻線３１，３２，３３の配線側で発生する有害な励磁磁束の発生を極力小さくすることができる。
【００３３】
マイコン７は、３個の励磁巻線用の励磁回路及び２個の検出巻線信号用の増幅器とＡＤ変換器を内蔵している。マイコン７は、３個の励磁回路により、其々励磁巻線３１，３２，３３を時分割に交流のパルス信号で励磁する。励磁巻線３１，３２，３３が時分割にパルス励磁されると、軟磁性体の板６と対抗する軟磁性体のロータコア２１，２２，２３との間で、励磁巻線３１，３２，３３により発生した磁束が固定軸１，２，３付近を軸方向に通過し、ロータコアを通り、検出巻線を軸方向に鎖交して板６を経由するループを形成する。検出巻線には、ほぼロータコアと重なる面積に相当する鎖交磁束が通り抜ける。これにより、ロータコア２１，２２，２３の回転角度θ１，−θ２，θ３の余弦値に振幅変調された起電圧が、検出巻線８．１，９．２，８．３に発生する。同様に、ロータコア２１，２２，２３の回転角度θ１，−θ２，θ３の正弦値に振幅変調された起電圧が、検出巻線９．１，８．２，９．３に発生する。つまり、検出巻線９．１，８．２，９．３は、対応するロータ部の回転角の正弦値に振幅変調された交流信号を出力する第一検出巻線であり、検出巻線８．１，９．２，８．３は、対応するロータ部の回転角の余弦値に振幅変調された交流信号を出力する第二検出巻線である。ここで、既述した通り、検出巻線８．１と８．２と８．３，９．１と９．２と９．３は、それぞれ直列接続され、各１対の配線８，９に接続されている。そのため、配線８，９に其々発生する起電圧をパルス励磁したタイミングで、マイコン７が増幅しＡＤ変換すれば、ロータコア２１，２２，２３及び樹脂歯車１１，１２，１３の回転角θ１，−θ２，θ３の余弦値と正弦値に比例した数値を検出することができる。
【００３４】
なお、本実施形態では、固定軸２に対応する第一検出巻線８．２に、固定軸１，３に対応する第二検出巻線８．１，８．３を、また、固定軸２に対応する第二検出巻線９．２に、固定軸１，３に対応する第一検出巻線９．１，９．３を直列接続している。かかる組み合わせで検出巻線を直列接続するのは、固定軸２が、固定軸１および固定軸３と逆方向に回転するからである。固定軸２が、固定軸１，３と同じ方向に回転するような配置になっていれば、固定軸２に対応する第一検出巻線８．２に、固定軸１，３に対応する第一検出巻線９．１，９．３を、また、固定軸２に対応する第二検出巻線９．２に、固定軸１，３に対応する第一検出巻線８．１，８．３を直列接続すればよい。換言すれば、一つのレゾルバの第一検出巻線は、当該一つのレゾルバと同一方向に回転する他のレゾルバの第一検出巻線および当該一つのレゾルバと逆方向に回転する他のレゾルバの第二検出巻線と直列接続されればよい。同様に、一つのレゾルバの第二検出巻線は、当該一つのレゾルバと同一方向に回転する他のレゾルバの第二検出巻線および当該一つのレゾルバと逆方向に回転する他のレゾルバの第一検出巻線と直列接続されればよい。
【００３５】
樹脂歯車１１，１２，１３の回転角θ１，−θ２，θ３の余弦値と正弦値に比例した数値をマイコン７側で逆正接演算すれば、樹脂歯車１１，１２，１３の回転角θ１，−θ２，θ３を検出することができる。さらに、θ１，−θ２，θ３は、其々入力軸５の３２／３回転、２７／３回転，２５／３回転で１周するため、これらの３値を数値処理することで、３２／３回転と２７／３回転と２５／３回転の最小公倍数である入力軸５の７，２００回転までの多回転量を検出することができる。
【００３６】
なお、図５で示した検出巻線８．３では、位置８．３３の箇所で２つの導体パターンが鋭角となっている。このような鋭角の導体パターンでは、精度良くパターンを製造できないこともある。そのため、２つのビア８．３４とビア８．３８の位置を図６のように変更して、ビアを経由して異なる層で鋭角に戻す導体パターンとすることも可能である。ただし、この場合は、レゾルバの回転軸から１８０度異なる位置に等間隔ずれた２点を中心とする同じ半径の２つの円の円周上から少しずれた巻線形状となるため、回転角の検出精度が若干悪化する可能性がある。
【００３７】
図１の実施例では、ロータコアの磁束変調部材として渦電損が比較的小さく、透磁率の良いマルテンサイト系のステンレススチールの板を使用したが、アルミや銅などの交流磁束を渦電流により阻害する非磁性金属でも本発明を実現可能である。ただし、その場合は、ロータコアは、励磁巻線の上部を通過しない形状とした方がよい。
【００３８】
また、図１の実施例では、多回転検出器の筐体と励磁磁束の磁路も兼ねる軟磁性体の板６を使用したが、この板を樹脂等の非磁性体としてもよい。ただし、その場合は、検出巻線の出力信号のレベルが低下する問題がある。
【００３９】
また、多回転検出器の筐体を非磁性体とした場合は、複数のレゾルバ個別に、検出巻線を囲う大きさの円形状の軟磁性体コアを励磁巻線と検出巻線の下に配置するとよい。このようにすれば、検出巻線の出力信号のレベルが増加するだけでなく、図１の実施例よりも各レゾルバより外に漏れる励磁磁束が低下し干渉を防止し易くなる。これにより、複数のレゾルバの間隔を狭くし易くなるため、多回転検出器の外径サイズをさらに小さくできる。また、図１の多回転検出器よりも軽量化及び低イナーシャ化も容易となる。
【符号の説明】
【００４０】
１，２，３，４  固定軸、５  入力軸、６  板、７  マイコン、８．１，８．２，８．３，９．１，９．２，９．３  検出巻線、１０  プリント基板、１１，１２，１３，１４，２４  樹脂歯車、１５  歯車、２１，２２，２３  ロータコア、２４  樹脂歯車、３０  ベタパターン、３１，３２，３３  励磁巻線、４１，４２，４３  環状導体パターン。
【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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