(57)【要約】【課題】本発明は、Ｅ型の検出ステータに対して、各端面が軸方向に対して非直角となる各端面を有するロータを組み合わせることにより、簡単な構成で直線的な変化する差電圧からなるリニア出力電圧を用いて回転角度を検出することを目的とする。【解決手段】本発明による回転型リニアセンサは、Ｅ型コアからなる検出ステータ(30)に対して、両端面(34a,34b)の端面方向(34A,34B)が軸方向(B)に対して非直角に形成されたロータ(34)を回転させることにより、各検出コイル(40,41)に出力される各出力電圧(Va,Vb)の差電圧(Va-Vb)を用いてリニア出力信号(60)を得るようにした構成である。【選択図】図１
2012145529.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１、第２及び第３突出歯部(31,32,33)を有しＥ型コアからなる検出ステータ(30)と、前記第１突出歯部(31)に設けられた第１検出コイル(40)と、前記第２突出歯部(32)に設けられた励磁コイル(42)と、前記第３突出歯部(33)に設けられた第２検出コイル(41)と、前記各突出歯部(31,32,33)の各先端面(31a,32a,33a)の近傍位置に配設されたロータ(34)と、を備え、
前記ロータ(34)は円柱状をなし、前記ロータ(34)の第１、第２端面(34a,34b)の各端面方向(34A,34B)は前記ロータ(34)の軸方向(B)に対して非直角に形成され、前記各端面方向(34A,34B)は互いに平行な関係であり、前記ロータ(34)の回転により前記各突出歯部(31,32,33)と対向する前記ロータ(34)の外周の軸方向(B)に沿って形成された近接面(50)の位置が前記軸方向(B)に沿って移動し、前記第１検出コイル(40)及び第２検出コイル(41)からの第１、第２出力電圧(Va,Vb)の差電圧(Va-Vb)を用いてリニア出力信号(60)を得ることを特徴とする回転型リニアセンサ。
【請求項２】
前記ロータ(34)の軸方向長さ(La)は、前記検出ステータ(30)の前記第１、第３突出歯部(31,33)の各外側面間のステータ長さ(L)と一致することを特徴とする請求項１記載の回転型リニアセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転型リニアセンサに関し、特に、Ｅ型の検出ステータに対して、各端面が軸方向に対して非直角となる各端面を有するロータを組み合わせることにより、簡単な構成で直線的に変化する差電圧からなるリニア出力電圧を用いて回転角度を検出するための新規な改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、用いられていたリニアセンサとしては、例えば、特許文献１及び２に開示された差動変圧器型直線検出装置（ＬＶＤＴ）の構成を図６に挙げることができる。
すなわち、図６の特許文献１の構成において符号１で示されるものは周知の差動変圧器用巻線２を有する筒状のボビンであり、このボビン１と差動変圧器用巻線２との間には薄い絶縁材料３が設けられている。
前記ボビン１の端部には絶縁材からなる端板４が設けられ、このボビン１内には、コア摺動ガイド５及びコア６を有するプローブ７が矢印Ａの方向に往復摺動自在に設けられている。
【０００３】
前記ボビン１の端部における前記端板４の外方位置には、絶縁材からなる筒形部材２０が設けられ、この筒形部材２０の凹部２１内にはＯリング２２及び輪状樹脂体２３が重合して同軸配置されている。
従って、図６の状態で、プローブ７を矢印Ａの方向に摺動させると、プローブ７の直線位置に応じて差動変圧器用巻線２から出力電圧が直線状に変化するリニア出力電圧を得ることができる。
【０００４】
しかしながら、前述の図６の差動変圧器型直線検出装置（ＬＶＤＴ）の場合、棒状のプローブ７が筒状のボビン１内を直線移動するため、プローブ７の保持状態が十分でなく、プローブ７が傾斜したような場合に、プローブ７の先端がボビン１の内壁を削ることがあり、動作不良及び検出精度の低下となることがあった。
また、図６で示されるように、その構造も極めて複雑となっており、低価格化及び信頼性の向上には障害となっていた。
【０００５】
前記シリンダの課題を解決するために、特許文献としては開示していないが、周知の差動変圧器型回転検出装置（ＲＶＤＴ）が開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−３１１７３７号公報
【特許文献２】特開２００７−２９２４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の差動変圧器型直線検出装置（ＬＶＤＴ）及び差動変圧器型回転検出装置（ＲＶＤＴ）は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、前述の差動変圧器型直線検出装置（ＬＶＤＴ）は、構造が複雑であるため、航空機等の操縦装置やアクチュエータ等に使用した場合、プローブに対する信頼性を向上させることが困難であった。
また、差動変圧器型回転検出装置（ＲＶＤＴ）の場合には、その構造上、ロータのある所定の有限角に対してのみしか出力信号が直線的に変化しないため、ロータの回転角度に対して直線的に変化する範囲が限られ、その適用範囲が限られることになっていた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による回転型リニアセンサは、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、を備え、前記ロータは円柱状をなし、前記ロータの第１、第２端面の各端面方向は前記ロータの軸方向に対して非直角に形成され、前記各端面方向は互いに平行な関係であり、前記ロータの回転により前記各突出歯部と対向する前記ロータの外周の軸方向に沿って形成された近接面の位置が前記軸方向に沿って移動し、前記第１検出コイル及び第２検出コイルからの第１、第２出力電圧の差電圧を用いてリニア出力信号を得る構成であり、また、前記ロータの軸方向長さは、前記検出ステータの前記第１、第３突出歯部の各外側面間のステータ長さと一致する構成である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明による回転型リニアセンサは、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、を備え、前記ロータは円柱状をなし、前記ロータの第１、第２端面の各端面方向は前記ロータの軸方向に対して非直角に形成され、前記各端面方向は互いに平行な関係であり、前記ロータの回転により前記各突出歯部と対向する前記ロータの外周の軸方向に沿って形成された近接面の位置が前記軸方向に沿って移動し、前記第１検出コイル及び第２検出コイルからの第１、第２出力電圧の差電圧を用いてリニア出力信号を得ることにより、極めて簡単かつ信頼性の高い、回転型リニアセンサを得ることができる。また、従来のＲＶＤＴに比べてロータの形状が簡単であり、安価にできる。さらに、従来よりも検出範囲を広げることができ、大形回転体への角度検出にも適している。さらに、センサ自体の形状が小形であるため、飛行機等の飛翔体への取付けに好適である。
また、前記ロータの軸方向長さは、前記検出ステータの前記第１、第３突出歯部の各外側面間のステータ長さと一致することにより、センサ自体の大きさがステータ長さに限定され、被検出装置への取付けが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明による回転型リニアセンサを示す概略斜視図である。
【図２】本発明による回転型リニアセンサのリニア出力電圧を示す特性図である。
【図３】図１の回転型リニアセンサを示す構成図である。
【図４】図３のロータを示す斜視図である。
【図５】図３のロータを１８０度回転させた状態を示す構成図である。
【図６】従来の差動変圧器型直線検出装置を示す要部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、Ｅ型の検出ステータに対して、各端面が軸方向に対し非直角となる各端面を有するロータを組み合わせることにより、簡単な構成で直線的に変化する差電圧からなるリニア出力電圧を用いて回転角度を検出するようにした回転型リニアセンサを提供することを目的とする。
【実施例】
【００１２】
以下、図面と共に本発明による回転型リニア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Ｅ型をなすＥ型コア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３１，３２，３３が形成されている。
前記各突出歯部３１〜３３の各先端面３１ａ，３２ａ，３３ａの近傍位置には、磁性材料よりなり円柱状をなすロータ３４が回転軸３５を介して矢印Ａに沿って回転自在に設けられている。
尚、前記検出ステータ３０及びロータ３４は、珪素鋼板積層、パーマロイ、圧粉鉄芯の何れかよりなり、本形態においては、透磁率のバランスを得る関係から珪素鋼板積層によって構成されている。さらに、前記検出ステータ３０の各先端面３１ａ，３２ａ，３３ａは、図１のように、ロータ３４の外周にならって円弧状に曲折して形成されている。
【００１３】
図３は、図１の回転型リニアセンサの具体的構成について示しており、前記検出ステータ３０の第１、第３突出歯部３１，３３には、第１、第２検出コイル４０，４１が巻回して設けられている。
前記第２突出歯部３２には、励磁コイル４２が巻回して設けられ、前述の第１、第２検出コイル４０，４１及び励磁コイル４２によって周知の励磁・出力型の差動変圧器用巻線２が構成されている。
【００１４】
前記ロータ３４は、全体形状は円柱状で形成されているが、このロータ３４の第１、第２端面３４ａ，３４ｂの各端面方向３４Ａ，３４Ｂは、このロータ３４の軸方向Ｂに対して非直角すなわち傾斜して形成されている。
前記各端面方向３４Ａ，３４Ｂは、互いに平行な関係であり、前記ロータ３４の回転により、前記各突出歯部３１，３２，３３の各先端面３１ａ，３２ａ，３３ａに対し、これらと対向する前記ロータ３４の外周の軸方向に沿って形成された近接面５０の位置が軸方向Ｂに沿って移動するように構成されている。
【００１５】
すなわち、前述の図３の構成において、回転軸３５を介してロータ３４を１８０度正逆回転させると、ロータ３４の各端面方向３４Ａ，３４Ｂが図３とは異なる方向となるように変化し、図３では前記近接面５０が第２、第３突出歯部３２，３３の各先端面３２ａ，３３ａに対応しているが、図５では、前記近接面５０は前記第１、第２突出歯部３１，３２の各先端面３１ａ，３２ａに対応するように移動する。
従って、前記ロータ３４の左右回動により、前記近接面５０は、図３及び図５のように、前記検出ステータ３０のステータ長さＬの範囲に沿って移動する構成である。
【００１６】
次に、以上のように構成された回転型リニアセンサを作動させる場合について説明する。
まず、前記励磁コイル４２に所定の励磁信号Ｖｅを供給して励磁状態とした後、固定側の検出ステータ３０に対して、前述のように、ロータ３４を回動させると、前記ロータ３４の近接面５０が図３から図５のように往復移動し、前記近接面５０と各突出歯部３１，３２，３３の各先端面３１ａ，３２ａ，３３ａとの重なり具合が変化し、磁気的結合度、すなわち、ロータ３４の近接面５０と各先端面３１ａ，３２ａ，３３ａとのエアギャップ面積の変化を各検出コイル４０，４１からの誘起電圧である第１、第２出力電圧Ｖａ，Ｖｂとして検出することができる。
【００１７】
図３の状態では、前記近接面５０が第２突出歯部３２及び第３突出歯部３３と対応しているため、第２検出コイル４１から出力される第２出力電圧Ｖｂが最大となり、図５の状態では、前記近接面５０が第１突出歯部３１及び第２突出歯部３２と対応しているため、第１検出コイル４０から出力される第１出力電圧Ｖａが最大となる。
従って、前記各出力電圧Ｖａ，Ｖｂを用いて、図示しない演算部を介して第１出力電圧Ｖａから第２出力電圧Ｖｂを減算（Ｖａ−Ｖｂ）することにより、図２で示されるリニア出力電圧６０を得ることができ、ロータ３４の正逆回転による回転角度（３６０度近傍まで検出可）をリニア状のリニア出力電圧からなるリニア出力信号６０として図２に示すように得ることができる。
【００１８】
尚、前記検出ステータ３０のステータ長さＬは、前記ロータ３４の軸方向長さＬａと一致しているため、前記ロータ３４が回転軸３５を中心として正逆回転した場合においても、ロータ３４の軸方向Ｂに沿う軸方向長さＬａがステータ長さＬから突出することはなく、回転型リニアセンサの全体寸法はロータ３４の回転状態に拘わらず変化することはない。
また、図３におけるロータ３４に飛行機等の回転軸（図示せず）を接続するか、又は、直動体（図示せず）に周知のラックアンドピニオン構造でロータ３４を接続して用いることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明による回転型リニアセンサは、ロータの回転角度に限ることなく、ギアを用いると直動体の直動位置をリニア出力電圧として得ることができる構成に応用が可能である。
【符号の説明】
【００２０】
２    差動変圧器用巻線
３０    検出ステータ
３１    第１突出歯部
３２    第２突出歯部
３３    第３突出歯部
３１ａ，３２ａ，３３ａ    先端面
３４    ロータ
３４ａ，３４ｂ    第１、第２端面
３４Ａ，３４Ｂ    端面方向
Ｂ    軸方向
Ｌ    ステータ長さ
Ｌａ    軸方向長さ
４０    第１検出コイル
４１    第２検出コイル
４２    励磁コイル
５０    近接面
【図１】
2012145529.tif 000003
【図２】
2012145529.tif 000004
【図３】
2012145529.tif 000005
【図４】
2012145529.tif 000006
【図５】
2012145529.tif 000007
【図６】
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