(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１、第２及び第３突出歯部(32,33,34)を有しＥ型コア(31)からなる検出ステータ(30)と、前記検出ステータ(30)に設けられた第１、第２、第３突出歯部(32,33,34)と、前記第１突出歯部(32)に設けられた第１検出コイル(2)と、前記第２突出歯部(33)に設けられた励磁コイル(2B)と、前記第３突出歯部(34)に設けられた第２検出コイル(2A)と、前記各突出歯部(32,33,34)の各先端面(32a,33a,34a)の近傍位置に配設されたロータ(100)と、前記ロータ(100)の外周に設けられ前記第１突出歯部(32)に対応する第１磁性部材(40)と、前記ロータ(100)の外周に設けられ前記第２突出歯部(33)に対応する第２磁性部材(40A)と、前記ロータ(100)の外周に設けられ前記第３突出歯部(34)に対応する第３磁性部材(40B)と、を備え、
前記第１、第３磁性部材(40,40B)の前記ロータ(100)における軸方向(A)に沿う幅(W)は、前記各磁性部材(40,40B)の長手方向に沿ってテーパ状に変化し、前記ロータ(100)と検出ステータ(30)との非接触状態による相対移動を前記第１、第２検出コイル(2,2A)で検出することを特徴とするロータリセンサ。
【請求項２】
前記ロータの軸方向(A)と前記各検出コイル(2,2A,2B)の配設方向は、互いに平行に構成されていることを特徴とする請求項１記載のロータリセンサ。
【請求項３】
前記第２突出歯部(33)に設けられている前記励磁コイル(2B)の外周には、第１、第２補正コイル(50,51)が筒状でかつ二層状に設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載のロータリセンサ。
【請求項４】
前記第２突出歯部(33)に設けられている前記励磁コイル(2B)の下方位置には、各々独立した一対の輪状ボビン(53,54)を介して第１、第２補正コイル(50,51)が前記第２突出歯部(33)の長手方向(G)に沿って積層されていることを特徴とする請求項１又は２記載のロータリセンサ。
【請求項５】
前記第２突出歯部(33)に設けられている前記励磁コイル(2B)の下方位置には、前記励磁コイル(2B)を設けるための励磁コイル用ボビン(52)と一体に形成された補正コイル用ボビン(53C)を介して第１、第２補正コイル(50,51)が前記第２突出歯部(33)の長手方向(G)と直交する方向に沿って積層されていることを特徴とする請求項１又は２記載のロータリセンサ。
【請求項６】
前記第２突出歯部(33)に設けられている前記励磁コイル(2B)の下方位置には、前記励磁コイル(2B)を設けるための励磁コイル用ボビン(52)と一体に形成された補正コイル用ボビン(53A,53B)を介して第１、第２補正コイル(50,51)が前記第２突出歯部(33)の長手方向(G)と沿う方向において積層されていることを特徴とする請求項１又は２記載のロータリセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータリセンサに関し、特に、励磁コイルと検出コイルを有する検出ステータの近傍で、磁性部材を有するロータを回転させ、簡単な構成により回転検出を行うための新規な改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、用いられていたこの種のロータリセンサとしては、エンコーダ、レゾルバ、シンクロ等があり、回転軸の検出回数、回転速度等の検出が行われているが、その中で、特許文献１で示されるレゾルバについて述べると図７に示される構成を挙げることができる。
すなわち、図７について符号１で示されるものは輪状ステータであり、この輪状ステータ１の各歯部１Ａには励磁コイル及び検出コイルからなるステータコイル２が設けられている。
【０００３】
前記輪状ステータ１の各歯部１Ａの内側には、非円形又は偏心形状の輪状ロータ８が回転自在に配設され、前記輪状ステータ１の一端には、前記ステータコイル２に接続されたワイヤ７を引出すための端子ピン保持部３が設けられている。
従って、輪状ロータ８の回転により、輪状ステータ２に設けられている各励磁コイル及び検出コイルからなるステータコイルの検出作用により、輪状ロータ８の回転数、回転角度等を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５，９２０，１３５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のロータリセンサは、以上のように構成されているため、次のような課題が存在していた。
すなわち、レゾルバの場合、輪状ステータの各歯部に励磁と検出からなるステータコイルを巻回しなければならず、全体の構造が複雑で、安価なロータリセンサを必要とする装置への適用は困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によるロータリセンサは、第１、第２及び第３突出歯部を有しＥ型コアからなる検出ステータと、前記検出ステータに設けられた第１、第２、第３突出歯部と、前記第１突出歯部に設けられた第１検出コイルと、前記第２突出歯部に設けられた励磁コイルと、前記第３突出歯部に設けられた第２検出コイルと、前記各突出歯部の各先端面の近傍位置に配設されたロータと、前記ロータの外周に設けられ前記第１突出歯部に対応する第１磁性部材と、前記ロータの外周に設けられ前記第２突出歯部に対応する第２磁性部材と、前記ロータの外周に設けられ前記第３突出歯部に対応する第３磁性部材と、を備え、前記第１、第３磁性部材の前記ロータにおける軸方向に沿う幅は、前記各磁性部材の長手方向に沿ってテーパ状に変化し、前記ロータと検出ステータとの非接触状態による相対移動を前記第１、第２検出コイルで検出する構成であり、また、前記ロータの軸方向と前記各検出コイルの配設方向は、互いに平行に構成されている構成であり、また、前記第２突出歯部に設けられている前記励磁コイルの外周には、第１、第２補正コイルが筒状でかつ二層状に設けられている構成であり、また、前記第２突出歯部に設けられている前記励磁コイルの下方位置には、各々独立した一対の輪状ボビンを介して第１、第２補正コイルが前記第２突出歯部の長手方向に沿って積層されている構成であり、また、前記第２突出歯部に設けられている前記励磁コイルの下方位置には、前記励磁コイルを設けるための励磁コイル用ボビンと一体に形成された補正コイル用ボビンを介して第１、第２補正コイルが前記第２突出歯部の長手方向と直交する方向に沿って積層されている構成であり、また、前記第２突出歯部に設けられている前記励磁コイルの下方位置には、前記励磁コイルを設けるための励磁コイル用ボビンと一体に形成された補正コイル用ボビンを介して第１、第２補正コイルが前記第２突出歯部の長手方向と沿う方向において積層されている構成である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によるロータリセンサは、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、第１、第２及び第３突出歯部を有しＥ型コアからなる検出ステータと、前記検出ステータに設けられた第１、第２、第３突出歯部と、前記第１突出歯部に設けられた第１検出コイルと、前記第２突出歯部に設けられた励磁コイルと、前記第３突出歯部に設けられた第２検出コイルと、前記各突出歯部の各先端面の近傍位置に配設されたロータと、前記ロータの外周に設けられ前記第１突出歯部に対応する第１磁性部材と、前記ロータの外周に設けられ前記第２突出歯部に対応する第２磁性部材と、前記ロータの外周に設けられ前記第３突出歯部に対応する第３磁性部材と、を備え、前記第１、第３磁性部材の前記ロータにおける軸方向に沿う幅は、前記各磁性部材の長手方向に沿ってテーパ状に変化し、前記ロータと検出ステータとの非接触状態による相対移動を前記第１、第２検出コイルで検出することにより、簡単で安価な構成とでき、ロータと検出ステータ間のエアギャップを任意に設定でき、かつ、ロータを交換することにより、任意のパターンの磁性部材を有する構成のロータと交換し、検出特性を任意に変えることができる。
また、前記ロータの軸方向と前記各検出コイルの配設方向は、互いに平行に構成されていることにより、機器への取付けが極めて容易となる。
また、請求項３から請求項６の構成によって、前記第２突出歯部に設けられている前記励磁コイルの外周には、第１、第２補正コイルが筒状でかつ二層状に設けられていることにより、オフセット調整により、出力信号の感度の補正を行うことができる。
また、前記第２突出歯部に設けられている前記励磁コイルの下方位置には、各々独立した一対の輪状ボビンを介して第１、第２補正コイルが前記第２突出歯部の長手方向に沿って積層されていることにより、前述と同様の補正ができる。
また、前記第２突出歯部に設けられている前記励磁コイルの下方位置には、前記励磁コイルを設けるための励磁コイル用ボビンと一体に形成された補正コイル用ボビンを介して第１、第２補正コイルが前記第２突出歯部の長手方向と直交する方向に沿って積層されていることにより、前述と同様の補正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明によるロータリセンサを示す平面図である。
【図２】図１の検出ステータを示す原理図である。
【図３】図２の他の形態を示す断面図である。
【図４】図３の他の形態を示す要部の断面図である。
【図５】図３の他の形態を示す要部の断面図である。
【図６】図３の他の形態を示す要部の断面図である。
【図７】従来のレゾルバを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明は、励磁コイルと検出コイルを有する検出ステータの近傍で、磁性部材を有するロータを回転させ、簡単な構成により回転検出を行うようにしたロータリセンサを提供することを目的とする。
【実施例】
【００１０】
以下、図面と共に本発明によるロータリセンサの好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分には、同一符号を用いて説明する。
図１において符号３０で示されるものは、全体形状がΕ型をなすΕ型コア３１からなる検出ステータであり、この検出ステータ３０には、第１、第２、第３突出歯部３２，３３，３４が内方（すなわち、図１で左側）へ向けて突出して形成されている。
【００１１】
前記各突出歯部３２〜３４は、検出ステータ３０と一体又は別体で形成され、各突出歯部３２〜３４の外周には、第１検出コイル２、励磁コイル２Ｂ及び第２検出コイル２Ａが巻回して設けられている。
【００１２】
前記各突出歯部３２，３３，３４の近傍位置には、ロータ１００が回転自在に配設され、このロータ１００は、円筒形又は円柱形等の構成からなるロータ部材１０１と、このロータ部材１０１の外周に間隔をあけて設けられた第１、第２、第３磁性部材４０，４０Ａ，４０Ｂが輪状又は非輪状の状態で形成されている。
【００１３】
前記第１磁性部材４０は前記第１突出歯部３２に対応し、前記第２磁性部材４０Ａは前記第２突出歯部３３に対応し、前記第３磁性部材４０Ｂは前記第３突出歯部３４に対応している。
前記ロータ１０１の軸方向Ａと前記検出ステータ３０の各検出コイル２，２Ａ，２Ｂの配設方向Ｂとは、互いに平行な状態に構成されている。
【００１４】
前記第１、第３磁性部材４０，４０Ｂの前記ロータ１００における軸方向Ａに沿う幅Ｗは、前記各磁性部材４０，４０Ｂの長手方向（すなわち、円周方向）に沿ってテーパ状に変化し、前記第１磁性部材４０と第１突出歯部３２との磁気結合度、及び、前記第３磁性部材４０Ｂと第３突出歯部３４との磁気結合度が変化するように構成されている。尚、前記検出ステータ３０は図示しない装置の固定側に設けられ、ロータ１００は図示しない装置の回転側へ設けられている。
【００１５】
前述の構成において、検出ステータ３０の励磁コイル２Ｂに励磁信号を印加した状態でロータ１００が回転すると、励磁コイル２Ｂからの磁束が第２磁性部材４０Ａを介して第１、第３磁性部材４０，４０Ｂに磁路が形成され、第１磁性部材４０及び第３磁性部材４０Ｂと各突出歯部３２，３４との磁気結合度の変化が、第１、第２検出コイル２，２Ａに起電力による電圧変化として出力され、ロータ１００の回転を検出することができる。尚、各検出コイル２，２Ａの巻数を増加、又は、励磁信号を強くすると、検出ステータ３０とロータ１００との間のギャップをより大きくすることができる。
【００１６】
図２は、前記検出ステータ３０の各検出コイル２，２Ａ，２Ｂの巻回状態を示しており、図３は前記第２突出歯部３３に設けられた第１、第２補正コイル５０，５１が設けられている。
【００１７】
前述の図３で示される構成は、図２で示される第２突出歯部３３に巻回されている励磁コイル２Ｂの外周に出力信号（検出信号）のオフセットを調整するための第１補正コイル５０及び第２補正コイル５１が筒状に巻回されている。
【００１８】
図４は、図３の他の形態を示すもので、第２突出歯部３３に励磁コイル２Ｂが巻回された輪状の励磁コイル用ボビン５２の下方に、一対の第１、第２輪状ボビン５３，５４が第２突出歯部３３の長手方向Ｇに沿って積層され、第１輪状ボビン５３内には第１補正コイル５０が設けられ、第２輪状ボビン５４内には第２補正コイル５１が設けられている。
【００１９】
図５は、図４の他の形態を示すもので、第２突出歯部３３に励磁コイル２Ｂが巻回された輪状の励磁コイル用ボビン５２の下方にこの励磁コイル用ボビン５２と一体に形成された補正コイル用ボビン５３Ｃ内に第１、第２補正コイル５０，５１が第２突出磁極３３の長手方向Ｇと直交する径方向に沿って積層した状態で配設されている。
【００２０】
図６は、図４の他の形態を示すもので、図４の第１、第２輪状ボビン５３，５４の構成を励磁コイル用ボビン５２と一体に形成したもので、他の構成は図４と同一であるため、同一符号を付し、その説明は省略する。
【００２１】
前述のように、第２突出歯部３３に形成された第１、第２補正コイル５０，５１を励磁することにより、前述のように本発明においては、従来のようにギャップ長の変化の検出ではなく、ギャップ面積の変化でコイルの磁束量を変化させ位置情報を得ているため、各補正コイル５０，５１からの励磁によって、励磁コイル２Ｂの両側に検出コイル２，２Ａを配設することにより、励磁コイル２Ｂより励磁された磁束を両方の検出コイル２，２Ａで受けるため、一方の検出コイル２で増加した分の磁束は他方の検出コイル２Ａでは減少した形となり、それぞれの検出コイル２，２Ａからの出力の差と和の比率は一定となり、ギャップ変動に強い特性を得ることができる。尚、前述の各補正コイル５０，５１の起電力により、図示していないが、各検出コイル２，２Ａからの検出信号のオフセットの調整を行う。
【００２２】
次に、各第１、第２補正コイル５０，５１の起電力を検出コイル２，２Ａの起電力から引くことにより、検出時における検出レシオを大きく取るために用いられる。
尚、前述の検出ステータ３０のΕ型コア３１としては、珪素鋼板積層、パーマロイ、圧粉鉄芯の何れかよりなり、前記第１〜第３磁性部材４０，４０Ａ，４０Ｂは、軟磁性鋼板、鋼板、珪素鋼板、パーマロイの積層の何れかで構成されている。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明によるロータリセンサは、工作機、ロボット、圧延設備等の温度の高い環境及び温度の低い環境での回転検出に適用可である。
【符号の説明】
【００２４】
２    第１検出コイル
２Ａ    第２検出コイル
２Ｂ    励磁コイル
３０    検出ステータ
３１    Ε型コア
３２    第１突出歯部
３３    第２突出歯部
３４    第３突出歯部
３２ａ    第１先端面
３３ａ    第２先端面
３４ａ    第３先端面
４０    第１磁性部材
４０Ａ    第２磁性部材
４０Ｂ    第３磁性部材
Ａ    軸方向
Ｂ    配設方向
Ｗ    幅
５０    第１補正コイル
５１    第２補正コイル
５２    励磁コイル用ボビン
５３    第１輪状ボビン
５３Ａ    第１補正コイル用ボビン
５３Ｂ    第２補正コイル用ボビン
５３Ｃ    補正コイル用ボビン
５４    第２輪状ボビン
１００    ロータ
１０１    ロータ部材
【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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