(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータと、
前記ステータと対向し、回転軸を中心に回転可能に設けられたロータと、
前記ステータに設けられ、前記回転軸を中心とした第１半径を有する第１送信巻線と、
前記ステータに設けられ、前記回転軸を中心とした第２半径を有する第２送信巻線と、
前記ステータに設けられ、前記回転軸を中心とした環状の第１領域に形成され、前記回転軸を中心とした第１内側半径と第１外側半径とを有する第１受信巻線と、
前記ステータに設けられ、前記回転軸を中心とした環状の第２領域に形成され、前記第１受信巻線との間に第１絶縁層を介して形成され、前記回転軸を中心とした第２内側半径と第２外側半径とを有する第２受信巻線と、
前記ロータに設けられ、前記回転軸を中心とした環状の領域であって前記回転軸に沿った軸方向に前記第１領域と重なる第３領域に形成され、前記回転軸を中心とした第３内側半径と第３外側半径とを有する第１磁束結合体と、
前記ロータに設けられ、前記回転軸を中心とした環状の領域であって前記軸方向に前記第２領域と重なる第４領域に形成され、前記第１磁束結合体との間に第２絶縁層を介して形成され、前記回転軸を中心とした第４内側半径と第４外側半径とを有する第２磁束結合体と、
を備え、
前記第２領域、前記第１領域、前記第３領域及び前記第４領域は、前記軸方向にこの順で並び、
前記第１送信巻線と前記第１磁束結合体との最短距離は、前記第２送信巻線と前記第１磁束結合体との最短距離よりも短く、
前記第２送信巻線と前記第２磁束結合体との最短距離は、前記第１送信巻線と前記第２磁束結合体との最短距離よりも短く、
かつ、
前記第１送信巻線と前記第１磁束結合体との最短距離は、前記第１送信巻線と前記第２磁束結合体との最短距離よりも短く
前記第２送信巻線と前記第２磁束結合体との最短距離は、前記第２送信巻線と前記第１磁束結合体との最短距離よりも短いことを特徴とする誘導検出型ロータリエンコーダ。
【請求項２】
前記第１内側半径は、前記第２内側半径よりも大きく、
前記第２外側半径は、前記第１内側半径以上であり、
前記第１外側半径は、前記第２外側半径よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の誘導検出型ロータリエンコーダ。
【請求項３】
前記第３内側半径は、前記第４内側半径よりも大きく、
前記第４外側半径は、前記第３内側半径以上であり、
前記第３外側半径は、前記第４外側半径よりも大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の誘導検出型ロータリエンコーダ。
【請求項４】
前記第１半径は、前記第１外側半径よりも大きく、
前記第２半径は、前記第１内側半径よりも小さいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の誘導検出型ロータリエンコーダ。
【請求項５】
前記第１送信巻線は、前記第２送信巻線と同層に設けられたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の誘導検出型ロータリエンコーダ。
【請求項６】
前記第１磁束結合体及び前記第１受信巻線は、前記回転軸を中心とした回転方向に第１ピッチで周期的に変化する形状に設けられ、
前記第２磁束結合体及び前記第２受信巻線は、前記回転軸を中心とした回転方向に前記第１ピッチと異なる第２ピッチで周期的に変化する形状に設けられたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の誘導検出型ロータリエンコーダ。
【請求項７】
前記第１磁束結合体は、前記回転軸を中心として前記第３内側半径と同じ半径で環状に設けられた第１環状電流経路を含み、
前記第２磁束結合体は、前記回転軸を中心として前記第４外側半径と同じ半径で環状に設けられた第２環状電流経路を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の誘導検出型ロータリエンコーダ。
【請求項８】
前記第１磁束結合体の内側に前記回転軸を中心として環状に設けられた第１環状電流経路と、
前記第２磁束結合体の外側に前記回転軸を中心として環状に設けられた第２環状電流経路と、をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の誘導検出型ロータリエンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータとステータとに設けられた配線の間で生じる磁束結合を利用して回転角を測定する誘導検出型ロータリエンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導検出型ロータリエンコーダは、送信巻線及び受信巻線が設けられたステータと、磁束結合体が設けられたロータとを備える。この誘導検出型ロータリエンコーダにおいて、送信巻線には周期的に電流方向が変化する送信電流が流される。磁束結合体は、送信巻線に流される送信電流によって発生した磁界に基づく誘導電流を発生させる。受信巻線は、磁束結合体を流れる誘導電流によって発生した磁界に基づく誘導電圧を検出する。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示される誘導検出型ロータリエンコーダにおいては、ステータに、複数の送信巻線及び複数の受信巻線が絶縁層を介して積層されている。また、ロータには、複数の磁束結合体が絶縁層を介して積層されている。
【０００４】
特許文献１に記載のアブソリュート型エンコーダでは、送信巻線、受信巻線及び磁束結合体によって構成されるトラックを２つ備え、これらのトラックが同心円状に配置された構成を備えている。
【０００５】
また、特許文献２に記載の誘導検出型ロータリエンコーダでは、複数の送信巻線、複数の受信巻線及び複数の磁束結合体を積層構造にすることで、誘導検出型ロータリエンコーダの小型化を達成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３２２９２７号公報
【特許文献２】特開２０１３−１５２１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載のアブソリュート型エンコーダでは、２つのトラックが同心円状に配置されるため、エンコーダの外径が大きくなってしまうという問題がある。この点、特許文献２に記載の誘導検出型ロータリエンコーダでは、同じ外径の２つのトラックが積層される構成のため、エンコーダを小型化できるメリットがある。しかし、測定するトラックとは別のトラックからのクロストーク（ノイズ成分）が発生しやすく、測定精度の低下を招くという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、エンコーダの小型化とクロストークを抑制した精度の高い位置検出を行うことができる誘導検出型ロータリエンコーダを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の誘導検出型ロータリエンコーダは、ステータと、ステータと対向し、回転軸を中心に回転可能に設けられたロータと、ステータに設けられ、回転軸を中心とした第１半径を有する第１送信巻線と、ステータに設けられ、回転軸を中心とした第２半径を有する第２送信巻線と、ステータに設けられ、回転軸を中心とした環状の第１領域に形成され、回転軸を中心とした第１内側半径と第１外側半径とを有する第１受信巻線と、ステータに設けられ、回転軸を中心とした環状の第２領域に形成され、第１受信巻線との間に第１絶縁層を介して形成され、回転軸を中心とした第２内側半径と第２外側半径とを有する第２受信巻線と、ロータに設けられ、回転軸を中心とした環状の領域であって回転軸に沿った軸方向に第１領域と重なる第３領域に形成され、回転軸を中心とした第３内側半径と第３外側半径とを有する第１磁束結合体と、ロータに設けられ、回転軸を中心とした環状の領域であって軸方向に第２領域と重なる第４領域に形成され、第１磁束結合体との間に第２絶縁層を介して形成され、回転軸を中心とした第４内側半径と第４外側半径とを有する第２磁束結合体と、を備え、第２領域、第１領域、第３領域及び第４領域は、軸方向にこの順で並び、第１送信巻線と第１磁束結合体との最短距離は、第２送信巻線と第１磁束結合体との最短距離よりも短く、第２送信巻線と第２磁束結合体との最短距離は、第１送信巻線と第２磁束結合体との最短距離よりも短く、かつ、第１送信巻線と第１磁束結合体との最短距離は、第１送信巻線と第２磁束結合体との最短距離よりも短く、第２送信巻線と第２磁束結合体との最短距離は、第２送信巻線と第１磁束結合体との最短距離よりも短いことを特徴とする。
【００１０】
このような構成によれば、第１受信巻線、第２受信巻線、第１磁束結合体及び第２磁束結合体の積層構造によってエンコーダの外径を小型化することができる。また、第１送信巻線と第１磁束結合体との最短距離を、第２送信巻線と第１磁束結合体との最短距離よりも短くすることで、第１磁束結合体では第２送信巻線からのクロストークの影響が抑制される。また、第２送信巻線と第２磁束結合体との最短距離を、第１送信巻線と第２磁束結合体との最短距離よりも短くすることで、第２磁束結合体では第１送信巻線からのクロストークの影響が抑制される。
【００１１】
本発明の誘導検出型ロータリエンコーダにおいて、第１内側半径は、第２内側半径よりも大きく、第２外側半径は、第１内側半径以上であり、第１外側半径は、第２外側半径よりも大きくてもよい。このような構成によれば、エンコーダの外径の大型化を抑制しつつ、軸方向にみて第２受信巻線と第２磁束結合体との間に第２送信巻線を配置するスペースを確保することができる。
【００１２】
本発明の誘導検出型ロータリエンコーダにおいて、第３内側半径は、第４内側半径よりも大きく、第４外側半径は、第３内側半径以上であり、記第３外側半径は、第４外側半径よりも大きくてもよい。このような構成によれば、エンコーダの外径の大型化を抑制しつつ、軸方向にみて第２受信巻線と第２磁束結合体との間に第２送信巻線を配置するスペースを確保することができる。
【００１３】
本発明の誘導検出型ロータリエンコーダにおいて、第１半径は、第１外側半径よりも大きく、第２半径は、第１内側半径よりも小さくてもよい。このような構成によれば、エンコーダの外径の大型化を抑制しつつ、クロストークの影響を抑制する配置を実現することができる。
【００１４】
本発明の誘導検出型ロータリエンコーダにおいて、第１送信巻線は、第２送信巻線と同層に設けられていてもよい。このような構成によれば、エンコーダの薄型化を図ることができる。
【００１５】
本発明の誘導検出型ロータリエンコーダにおいて、第１磁束結合体及び第１受信巻線は、回転軸を中心とした回転方向に第１ピッチで周期的に変化する形状に設けられ、第２磁束結合体及び第２受信巻線は、回転軸を中心とした回転方向に第１ピッチと異なる第２ピッチで周期的に変化する形状に設けられていてもよい。このような構成によれば、ロータの回転角度における絶対値を得られるようになる。
【００１６】
本発明の誘導検出型ロータリエンコーダにおいて、第１磁束結合体は、回転軸を中心として第３内側半径と同じ半径で環状に設けられた第１環状電流経路を含み、第２磁束結合体は、回転軸を中心として第４外側半径と同じ半径で環状に設けられた第２環状電流経路を含んでいてもよい。このような構成によれば、第１環状電流経路がシールドの役目を果たし、第２送信巻線から第１磁束結合体へのクロストークの影響を抑制することができる。また、第２環状電流経路がシールドの役目を果たし、第１送信巻線から第２磁束結合体へのクロストークの影響を抑制することができる。
【００１７】
本発明の誘導検出型ロータリエンコーダにおいて、第１磁束結合体の内側に回転軸を中心として環状に設けられた第１環状電流経路と、第２磁束結合体の外側に回転軸を中心として環状に設けられた第２環状電流経路と、をさらに備えていてもよい。このような構成によれば、第１環状電流経路がシールドの役目を果たし、第２送信巻線から第１磁束結合体へのクロストークの影響を抑制することができる。また、第２環状電流経路がシールドの役目を果たし、第１送信巻線から第２磁束結合体へのクロストークの影響を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】デジタル式マイクロメータを例示する正面図である。
【図２】第１実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダの構成を例示する断面図である。
【図３】ステータ及びロータの構成を例示する模式的断面図である。
【図４】第１送信巻線、第２送信巻線及び第１受信巻線を例示する平面図である。
【図５】第１受信巻線の一つの受信巻線部を例示する平面図である。
【図６】第２受信巻線を例示する平面図である。
【図７】第２受信巻線の一つの受信巻線部を例示する平面図である。
【図８】、第１磁束結合体を例示する平面図である。
【図９】第２磁束結合体を例示する平面図である。
【図１０】第２実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダを例示する断面図である。
【図１１】第２実施形態に係る磁束結合体を例示する平面図である。
【図１２】第２実施形態に係る磁束結合体を例示する平面図である。
【図１３】第３実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダを例示する断面図である。
【図１４】第３実施形態に係る磁束結合体を例示する平面図である。
【図１５】第３実施形態に係る磁束結合体を例示する平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付し、一度説明した部材については適宜その説明を省略する。
図１は、第１実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダを適用したデジタル式マイクロメータを例示する正面図である。図１に表したように、デジタル式マイクロメータ１は、フレーム３と、シンブル５と、スピンドル７と、表示部９と、を備える。フレーム３は、シンブル５及びスピンドル７を支持する本体部３ａと、本体部３ａから間隔を開けて設けられるアンビル部３ｂとを有する。シンブル５は、フレーム３の本体部３ａに回転可能に取り付けられる。測定子であるスピンドル７は、フレーム３の本体部３ａで回転可能に支持される。
【００２０】
スピンドル７の一端７ａ側はフレーム３の本体部３ａからアンビル部３ｂに向けて突出している。アンビル部３ｂには、スピンドル７の一端７ａと対向するようにアンビル３ｃが取り付けられる。スピンドル７の他端側はフレーム３の本体部３ａに入り込む。スピンドル７の他端側には送りねじ（図１には示されない）が設けられる。この送りねじがシンブル５内に設けられたナット（図１には示されない）に嵌め込まれている。
【００２１】
フレーム３の本体部３ａの外装面には表示部９が設けられる。表示部９は、例えばセグメント方式で数値等を表示する液晶表示パネルである。このような構成において、シンブル５を正方向に回転させると、スピンドル７は、スピンドル７の軸（回転軸ＡＸ）に沿ってアンビル３ｃ側へ移動する。これにより、スピンドル７とアンビル３ｃとの間隔が狭くなる。一方、シンブル５を逆方向に回転させるとスピンドル７は回転軸ＡＸに沿ってアンビル３ｃとは反対側へ移動する。これにより、スピンドル７とアンビル３ｃとの間隔が広くなる。
【００２２】
対象物の大きさを測定する場合には、アンビル３ｃとスピンドル７の一端７ａとの間に対象物を配置し、シンブル５を正方向に回転させてアンビル３ｃとスピンドル７の一端７ａとの間で対象物を挟むようにする。この際のアンビル３ｃとスピンドル７の一端７ａとの間隔が測定結果として表示部９に表示される。
【００２３】
次に、本実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダの構成について説明する。
図２は、本実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダの構成を例示する断面図である。
図２に表したように、誘導検出型ロータリエンコーダ１１は、フレーム３の本体部３ａに設けられる。
【００２４】
誘導検出型ロータリエンコーダ１１は、ステータ１４と、ロータ１５とを備える。ステータ１４はステータブッシュ２１を介してフレーム３の本体部３ａに固定される。ロータ１５は、ステータ１４と対向し、回転軸ＡＸを中心に回転可能に設けられる。ロータ１５は、円筒状のロータブッシュ１９の端面に固定される。ロータブッシュ１９及びステータブッシュ２１にはスピンドル７が挿入される。
【００２５】
スピンドル７の表面には、シンブル５の内部に配置されたナットに嵌め込まれる送りねじ２３が形成される。また、スピンドル７の表面には、スピンドル７の長手方向（スピンドル７の進退方向）にキー溝２５が設けられる。キー溝２５には、ロータブッシュ１９に固定されたピン２７の先端部が嵌まっている。これにより、スピンドル７が回転すると、その回転力がピン２７を介してロータブッシュ１９に伝わり、ロータ１５が回転する。すなわち、スピンドル７の回転に連動してロータ１５が回転することになる。ピン２７はキー溝２５に固定されていないので、ロータ１５をスピンドル７とともに移動させずにロータ１５を回転させることができる。一方、ステータブッシュ２１はスピンドル７を回転させても回転しない。つまり、ステータ１４はスピンドル７を回転させても固定されたままである。
【００２６】
次に、ステータ１４及びロータ１５の構成について説明する。
図３は、ステータ及びロータの構成を例示する模式的断面図である。
図３に表したように、ステータ１４は、積層された絶縁層３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ及び３３Ｄを有する。絶縁層３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ及び３３Ｄは、ロータ１５から離れる方向にこの順で積層される。絶縁層３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ及び３３Ｄには、スピンドル７を通すための貫通孔３４が設けられる。
【００２７】
ロータ１５は、積層された絶縁層４２Ａ及び４２Ｂを有する。絶縁層４２Ａ及び４２Ｂは、ステータ１４から離れる方向にこの順で積層される。絶縁層４２Ａ及び４２Ｂには、スピンドル７を通すための貫通孔４３が設けられる。
【００２８】
ステータ１４には、第１受信巻線３２ａ及び第２受信巻線３２ｂが設けられる。第１受信巻線３２ａは、回転軸ＡＸを中心とした環状の第１領域Ｒ１に形成される。第１受信巻線３２ａの一部は絶縁層３３Ａのロータ１５側に形成され、他部は絶縁層３３Ａと絶縁層３３Ｂとの間に形成される。これらは絶縁層３３Ａを貫通するスルーホール又はビアを介して接続される。
【００２９】
第２受信巻線３２ｂは、回転軸ＡＸを中心とした環状の第２領域Ｒ２に形成される。第２受信巻線３２ｂの一部は絶縁層３３Ｂと絶縁層３３Ｃとの間に形成され、他部は絶縁層３３Ｃと絶縁層３３Ｄとの間に形成される。これらは絶縁層３３Ｃを貫通するスルーホール又はビアを介して接続される。
【００３０】
さらに、ステータ１４には、回転軸ＡＸを中心とした環状の第１送信巻線３１ａ及び第２送信巻線３１ｂが設けられる。第１送信巻線３１ａはステータ１４の外周側に設けられ、第２送信巻線３１ｂはステータ１４の内周側に設けられる。第１送信巻線３１ａに流される電流の方向は周期的に変化する。この電流により発生する磁界をロータ１５に形成された第１磁束結合体４１ａに与える。また、第２送信巻線３１ｂに流される電流の方向は周期的に変化する。この電流により発生する磁界をロータ１５に形成された第２磁束結合体４１ｂに与える。
【００３１】
ロータ１５には、第１磁束結合体４１ａと、第２磁束結合体４１ｂとが設けられる。第１磁束結合体４１ａは、回転軸ＡＸを中心とした環状の第３領域Ｒ３に形成される。第１磁束結合体４１ａは、絶縁層４２Ａのステータ１４側に設けられる。第２磁束結合体４１ｂは、回転軸ＡＸを中心とした環状の第４領域Ｒ４に形成される。第２磁束結合体４１ｂは、絶縁層４２Ａと絶縁層４２Ｂとの間に形成される。
【００３２】
本実施形態では、第２領域Ｒ２、第１領域Ｒ１、第３領域Ｒ３及び第４領域Ｒ４がこの順に並んでいる。これにより、第１受信巻線３２ａは、第１磁束結合体４１ａと対向し、第２受信巻線３２ｂは、第２磁束結合体４１ｂと対向する。
【００３３】
ここで、誘導検出型ロータリエンコーダ１１の動作について説明する。
誘導検出型ロータリエンコーダ１１においては、第１送信巻線３１ａに流す送信電流の方向を周期的に変化させ、この送信電流により発生する磁界をロータ１５に形成された第１磁束結合体４１ａに与える。第１磁束結合体４１ａには、磁束結合による誘導電流が流れる。第１受信巻線３２ａは、第１磁束結合体４１ａに流れる誘導電流によって発生した磁界に基づく誘導電圧を検出する。
【００３４】
また、誘導検出型ロータリエンコーダ１１においては、第２送信巻線３１ｂに流す送信電流の方向を周期的に変化させ、この送信電流により発生する磁界をロータ１５に形成された第２磁束結合体４１ｂに与える。第２磁束結合体４１ｂには、磁束結合による誘導電流が流れる。第２受信巻線３２ｂは、第２磁束結合体４１ｂに流れる誘導電流によって発生した磁界に基づく誘導電圧を検出する。
【００３５】
本実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダ１１において、第１送信巻線３１ａと第１磁束結合体４１ａとの最短距離は、第２送信巻線３１ｂと第１磁束結合体４１ａとの最短距離よりも短くなっている。さらに、第２送信巻線３１ｂと第２磁束結合体４１ｂとの最短距離は、第１送信巻線３１ａと第２磁束結合体４１ｂとの最短距離よりも短くなっている。さらに、第１送信巻線３１ａと第１磁束結合体４１ａとの最短距離は、第１送信巻線３１ａと第２磁束結合体４１ｂとの最短距離よりも短くなっている。さらに、第２送信巻線３１ｂと第２磁束結合体４１ｂとの最短距離は、第２送信巻線３１ｂと第１磁束結合体４１ａとの最短距離よりも短くなっている。
【００３６】
このような構成では、第１送信巻線３１ａに電流が流れることで磁界が発生し、この磁界によって第１磁束結合体４１ａに誘導電流が流れる。この際、第２磁束結合体４１ｂは第１送信巻線３１ａ及び第１磁束結合体４１ａで発生する磁界の影響を受けることになる。本実施形態では、第１送信巻線３１ａ及び第１磁束結合体４１ａから第２磁束結合体４１ｂが離れた位置にあることから、第１送信巻線３１ａ及び第１磁束結合体４１ａの磁界の影響を第２磁束結合体４１ｂが受けにくくなる。
同様に、第２送信巻線３１ｂに電流が流れることで磁界が発生し、この磁界によって第２磁束結合体４１ｂに誘導電流が流れる。この際、第１磁束結合体４１ａは第２送信巻線３１ｂ及び第２磁束結合体４１ｂで発生する磁界の影響を受けることになる。本実施形態では、第２送信巻線３１ｂ及び第２磁束結合体４１ｂから第１磁束結合体４１ａが離れた位置にあることから、第２送信巻線３１ｂ及び第２磁束結合体４１ｂの磁界の影響を第１磁束結合体４１ａが受けにくくなる。
この結果、第１磁束結合体４１ａでは、第２送信巻線３１ｂからのクロストークの影響が抑制される。また、第２磁束結合体４１ｂでは、第１送信巻線３１ａからのクロストークの影響が抑制される。
【００３７】
上記の距離関係を実現するため、本実施形態では、第１受信巻線３２ａ及び第１磁束結合体４１ａの径と、第２受信巻線３２ｂ及び第２磁束結合体４１ｂの径とを相違させて、第１送信巻線３１ａと第１磁束結合体４１ａに近づけ、第２送信巻線３１ｂを第２磁束結合体４１ｂに近づけて配置している。
【００３８】
ここで、上記のような位置関係を実現するための具体例を説明する。
先ず、第１受信巻線３２ａの回転軸ＡＸを中心とした内側半径を第１内側半径ｒ１１、外側半径を第１外側半径ｒ１２とする。第２受信巻線３２ｂの回転軸ＡＸを中心とした内側半径を第２内側半径ｒ２１、外側半径を第２外側半径ｒ２２とする。第１磁束結合体４１ａの回転軸ＡＸを中心とした内側半径を第３内側半径ｒ３１、外側半径を第３外側半径ｒ３２とする。第２磁束結合体４１ｂの回転軸ＡＸを中心とした内側半径を第４内側半径ｒ４１、外側半径を第４外側半径ｒ４２とする。また、第１送信巻線３１ａの回転軸ＡＸを中心とした半径を第１半径ｒ１０、第２送信巻線３１ｂの回転軸ＡＸを中心とした半径を第２半径ｒ２０とする。
【００３９】
ここで、内側半径とは、回転軸ＡＸに沿った方向にみて、巻線や磁束結合体が設けられた領域を一定の幅を持ったリング状の領域とした場合のリング内側の半径のことをいう。また、外側半径とは、このリング状の領域のリング外側の半径のことをいう。第１半径とは、第１送信巻線３１ａを円形とした場合の巻線の中心位置での半径のことをいう。第２半径とは、第２送信巻線３１ｂを円形とした場合の巻線の中心位置での半径のことをいう。
【００４０】
本実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダ１１では、第１内側半径ｒ１１は、第２内側半径ｒ２１よりも大きく、第２外側半径ｒ２２は、第１内側半径ｒ１１以上であり、第１外側半径ｒ１２は、第２外側半径ｒ２２よりも大きい。これにより、第１受信巻線３２ａ及び第２受信巻線３２ｂを同層に並べる場合に比べてエンコーダの外径を小さくすることができる。
【００４１】
また、本実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダ１１において、第３内側半径ｒ３１は、第４内側半径ｒ４１よりも大きく、第４外側半径ｒ４２は、第３内側半径ｒ３１以上であり、第３外側半径ｒ３２は、第４外側半径ｒ４２よりも大きくなっている。これにより、第１磁束結合体４１ａ及び第２磁束結合体４１ｂを同層に並べる場合に比べてエンコーダの外径を小さくすることができる。また、軸方向にみて第２受信巻線３２ｂと第２磁束結合体４１ｂとの間に第２送信巻線３１ｂを配置することができ、第２送信巻線３１ｂによる第１磁束結合体４１ａへのクロストークを抑制することができる。
【００４２】
図３に表した例では、第１送信巻線３１ａは、第２送信巻線３１ｂと同層に設けられる。そして、第２半径ｒ２０は、第２内側半径ｒ２１よりも小さく、第１半径ｒ１０は、第１外側半径ｒ１２よりも大きい。これにより、第１送信巻線３１ａを第１磁束結合体４１ａの近くに配置でき、第２送信巻線３１ｂを第２磁束結合体４１ｂの近くに配置することができる。
【００４３】
次に、第１送信巻線３１ａ、第２送信巻線３１ｂ、第１受信巻線３２ａ、第２受信巻線３２ｂ、第１磁束結合体４１ａ及び第２磁束結合体４１ｂの平面的形状について説明する。
【００４４】
図４は、第１送信巻線、第２送信巻線及び第１受信巻線を例示する平面図である。
図４に表したように、第１送信巻線３１ａは、絶縁層３３Ａの外周に近い側に配置され、第２送信巻線３１ｂは、貫通孔３４に近い側に配置される。第２送信巻線３１ｂの取り出し配線は、絶縁層３３Ａにおける第１受信巻線３２ａの内側の位置でスルーホールを介して絶縁層３３Ｂと絶縁層３３Ｃとの間まで引き回される。これにより、ステータ１４の外径を大きくすることなく、第１受信巻線３２ａと干渉せずに配線できる。なお、第２送信巻線３１ｂの取り出し配線は、第２受信巻線３２ｂの貫通孔３４側から下層に引き回してもよい。
【００４５】
第１受信巻線３２ａは、第１送信巻線３１ａ及び第２送信巻線３１ｂの間における第１送信巻線３１ａに近い位置に配置される。第１受信巻線３２ａは、回転方向に位相を異ならせた３つの受信巻線部３２１ａ〜３２３ａにて構成される。受信巻線部３２１ａ〜３２３ａにおける互いに交差する部分は、絶縁層３３Ａを介して上下に配列され、相互にスルーホール又はビアにて接続される。これにより、各々絶縁分離されて配置される。
【００４６】
図５は、第１受信巻線の一つの受信巻線部を例示する平面図である。
図５に表したように、受信巻線部３２１ａは、ロータ１５の回転方向にピッチλ１をもって周期的に変化するループ状（菱型状）の形状を有する。受信巻線部３２１ａにおいて、菱型状のパターン対ＰＡ１は１０個設けられる。なお、受信巻線部３２２ａ、３２３ａも受信巻線部３２１ａと同様の形状を有する。
【００４７】
図６は、第２受信巻線を例示する平面図である。
図６に表したように、第２受信巻線３２ｂは、第１受信巻線３２ａと同様な形状を有し、回転方向に位相を異ならせた３つの受信巻線部３２１ｂ〜３２３ｂにて構成される。しかし、第２受信巻線３２ｂの全体の大きさは第１受信巻線３２ａよりも小さい。また、第２受信巻線３２ｂの回転方向のピッチは、第１受信巻線３２ａの回転方向のピッチと相違する。
【００４８】
図７は、第２受信巻線の一つの受信巻線部を例示する平面図である。
図７に表したように、受信巻線部３２１ｂは、ロータ１５の回転方向にピッチλ１とは異なるピッチλ２をもって周期的に変化するループ状（菱型状）の形状を有する。例えば、ピッチλ２は、ピッチλ１よりも長い。言い換えると、ピッチλ１は、ピッチλ２よりも短い。菱型状のパターン対ＰＡ２は８個設けられる。なお、受信巻線部３２２ｂ、３２３ｂも受信巻線部３２１ｂと同様の形状を有する。
【００４９】
図８は、第１磁束結合体を例示する平面図である。
図８に表したように、第１磁束結合体４１ａは、スピンドル７に対して同軸的に形成され、第１受信巻線３２ａと空隙を介して重なるように形成される。第１磁束結合体４１ａは、第１受信巻線３２ａと同じピッチλ１をもってロータ１５の回転方向に周期的に変化する連続した歯車状の形状を有する。
【００５０】
第１磁束結合体４１ａは、スピンドル７に近づく方向に窪む凹部４１１ａと、スピンドル７から離れる方向に突出する凸部４１２ａとを交互に構成する。図８に表した例では、凹部４１１ａと凸部４１２ａとのパターン対ＰＡ３は１０個設けられる。
【００５１】
図９は、第２磁束結合体を例示する平面図である。
図９に表したように、第２磁束結合体４１ｂは、スピンドル７に対して同軸的に形成され、第１磁束結合体４１ａと同様な凹部４１１ｂと凸部４１２ｂとが交互に繰り返される歯車状の形状を有する。第２磁束結合体４１ｂの凹部４１１ｂ及び凸部４１２ｂのピッチはλ２である。図９に表した例では、凹部４１１ｂと凸部４１２ｂとのパターン対ＰＡ４は９個設けられる。なお、第１磁束結合体４１ａ及び第２磁束結合体４１ｂの形状は歯車状、ｓｉｎ波状のほか、島状など他の形状であってもよい。
【００５２】
このような構成を備えた本実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダ１１では、エンコーダの外径を小型化しつつ、クロストークの影響を抑制した精度の高い位置検出を行うことができる。
【００５３】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。
図１０は、第２実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダを例示する断面図である。
図１１及び図１２は、第２実施形態に係る磁束結合体を例示する平面図である。
第２実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダ１２において、第１磁束結合体４１ａは第１環状電流経路４１３ａを含み、第２磁束結合体４１ｂは第２環状電流経路４１３ｂを含む。
【００５４】
図１１に表したように、第２実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダ１２の第１磁束結合体４１ａは、回転軸ＡＸを中心として第３内側半径ｒ３１と同じ半径で環状に設けられた第１環状電流経路４１３ａを含む。第１環状電流経路４１３ａの一部は凸部４１２ａと共通になっている。
【００５５】
また、図１２に表したように、第２磁束結合体４１ｂは、回転軸ＡＸを中心として第４外側半径ｒ４２と同じ半径で環状に設けられた第２環状電流経路４１３ｂを含む。第２環状電流経路４１３ｂの一部は凹部４１１ｂと共通になっている。
【００５６】
第２実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダ１２において第１磁束結合体４１ａ及び第２磁束結合体４１ｂ以外の構成は第１実施形態と同様である。このような第２実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダ１２によれば、第１環状電流経路４１３ａ及び第２環状電流経路４１３ｂのそれぞれがシールドの役目を果たすことになる。
【００５７】
例えば、第１環状電流経路４１３ａは第１磁束結合体４１ａの第２送信巻線３１ｂ側に設けられているため、第２送信巻線３１ｂで発生した磁界による影響を第１磁束結合体４１ａが受ける前に第１環状電流経路４１３ａで受けることができる。つまり、第１環状電流経路４１３ａは第２送信巻線３１ｂの磁界に対するシールドの役目を果たす。これにより、第１磁束結合体４１ａは、第２送信巻線３１ｂの磁界の影響をほとんど受けず、第１送信巻線３１ａの磁界による電流を十分に流すことができるようになる。
【００５８】
同様に、第２環状電流経路４１３ｂは第２磁束結合体４１ｂの第１送信巻線３１ａ側に設けられているため、第１送信巻線３１ａで発生した磁界による影響を第２磁束結合体４１ｂが受ける前に第２環状電流経路４１３ｂで受けることができる。つまり、第２環状電流経路４１３ｂは第１送信巻線３１ａの磁界に対するシールドの役目を果たす。これにより、第２磁束結合体４１ｂは、第１送信巻線３１ａの磁界の影響をほとんど受けず、第２送信巻線３１ｂの磁界による電流を十分に流すことができるようになる。
【００５９】
第２実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダ１２によれば、第１環状電流経路４１３ａ及び第２環状電流経路４１３ｂのそれぞれによるシールド効果によって、クロストークの影響を抑制した精度の高い位置検出を行うことができる。
【００６０】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態を図面に基づいて説明する。
図１３は、第３実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダを例示する断面図である。
図１４及び図１５は、第３実施形態に係る磁束結合体を例示する平面図である。
第３実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダ１３は、第１磁束結合体４１ａの内側に回転軸ＡＸを中心として環状に設けられた第１環状電流経路４１３ａと、第２磁束結合体４１ｂの外側に回転軸ＡＸを中心として環状に設けられた第２環状電流経路４１３ｂと、をさらに備えている。すなわち、第１環状電流経路４１３ａは、第１磁束結合体４１ａとは独立して環状に設けられ、第２環状電流経路４１３ｂは、第２磁束結合体４１ｂとは独立して環状に設けられる。これら以外の構成は第１実施形態と同様である。
【００６１】
第１磁束結合体４１ａと独立して第１環状電流経路４１３ａが設けられていても、第２実施形態と同様に、第１環状電流経路４１３ａは第２送信巻線３１ｂの磁界に対するシールドの役目を果たす。また、第２磁束結合体４１ｂと独立して第２環状電流経路４１３ｂが設けられていても、第２環状電流経路４１３ｂは第１送信巻線３１ａの磁界に対するシールドの役目を果たす。
【００６２】
第３実施形態では、第１環状電流経路４１３ａ及び第２環状電流経路４１３ｂが独立して設けられているため、第１磁束結合体４１ａ及び第２磁束結合体４１ｂのそれぞれは、第１送信巻線３１ａ及び第２送信巻線３１ｂのそれぞれからの磁界による電流が効率良く流れることになる。
【００６３】
第３実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダ１３によれば、第１環状電流経路４１３ａ及び第２環状電流経路４１３ｂのそれぞれによるシールド効果によって、クロストークの影響を抑制した精度の高い位置検出を行うことができる。
【００６４】
以上説明したように、実施形態によれば、エンコーダの小型化とクロストークを抑制した精度の高い位置検出を行うことができる誘導検出型ロータリエンコーダ１１、１２及び１３を提供することが可能になる。
【００６５】
なお、上記に本実施形態を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。例えば、前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、各実施形態の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含有される。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
以上のように、本発明は、デジタル式マイクロメータのほか、デジタル式インジケータなど回転量を検出して測定値を求める各種測定器に好適に利用できる。
【符号の説明】
【００６７】
１…デジタル式マイクロメータ
３…フレーム
５…シンブル
７…スピンドル
９…表示部
１１，１２，１３…誘導検出型ロータリエンコーダ
１４…ステータ
１５…ロータ
３１ａ…第１送信巻線
３１ｂ…第２送信巻線
３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ…絶縁層
４１ａ…第１磁束結合体
４１ｂ…第２磁束結合体
４２Ａ，４２Ｂ…絶縁層
Ｒ１…第１領域
Ｒ２…第２領域
Ｒ３…第３領域
Ｒ４…第４領域
【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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