(57)【要約】【課題】Ｓ／Ｎ比の高い位置センサを提供すること。【解決手段】（ａ）ロータ１０のステータ９に対向する位置に形成されたロータパターン１３が、非磁性導電体部１２が周期的に形成されたものであること、（ｂ）ステータコイルが、励磁コイル１７，１８と検出コイル１６を有すること、（ｃ）励磁コイル１７，１８と検出コイル１６が共に同じ方向に巻回されており、励磁コイル１７，１８と検出コイル１６の幅が共に、ロータパターン１３の１周期と同じ幅であること、を特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータコイルが形成されたステータと、
前記ステータと隙間を介して対向しながら動作可能に設けられた可動子と、
を有する位置センサにおいて、
前記可動子の前記ステータに対向する位置に形成された可動子パターンが、非磁性導電体部が周期的に形成されたものであること、
前記ステータコイルが、励磁コイルと検出コイルを有すること、
前記励磁コイルと前記検出コイルが共に同じ方向に巻回されており、前記励磁コイルと前記検出コイルの幅が共に、前記可動子パターンの１周期と同じ幅であること、
を特徴とする位置センサ。
【請求項２】
請求項１に記載する位置センサにおいて、
前記励磁コイルが、第１励磁コイルと第２励磁コイルを有し、前記第１励磁コイルと前記第２励磁コイルのピッチが、前記可動子パターンの半周期分ずれて配置されていること、
前記検出コイルが、第１検出コイルと第２検出コイルを有し、前記第１検出コイルと前記第２検出コイルのピッチが、前記可動子パターンの半周期分ずれて配置されていること、
を特徴とする位置センサ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載する位置センサにおいて、
前記可動子パターンが、非磁性導電体製可動子の表面に、磁性体を塗布乾燥させたものであること、
を特徴とする位置センサ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載する位置センサにおいて、
前記励磁コイルと前記検出コイルが、同層に並べて配置されていること、
を特徴とする位置センサ。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載する位置センサにおいて、
前記励磁コイルと前記検出コイルが、重ねて配置されていること、
を特徴とする位置センサ。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載する位置センサにおいて、
励磁信号が、１ＭＨｚ以上の高周波であること、
前記検出コイルを流れる高周波検出信号に対して、包絡線検波による信号処理を行うこと、
を特徴とする位置センサ。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載する位置センサにおいて、
前記可動子が、回転するロータ可動板であること、
前記励磁コイルと前記検出コイルが、フレキシブルプリント基板で形成されており、前記フレキシブルプリント基板が、前記ステータに一体樹脂モールドされていること、
を特徴とする位置センサ。
【請求項８】
請求項３に記載する位置センサにおいて、
基準位置信号であるＺ信号を出力するために、前記可動子パターンの一部に、前記磁性体が厚さを異ならせて塗布されていること、
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、可動子の動作位置を検出するために使用されるものであって、ステータコイルが形成されたステータと、ステータと隙間を介して対向しながら動作可能に設けられた可動子と、を有する位置センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術として、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できる。自動車用エンジンでは、その回転速度や回転位相を検出するために、回転角センサの一つであるクランク角センサが採用されている。
【０００３】
この種の技術として、例えば、下記の特許文献１に記載されたロータリー形スケールが知られている。このスケールは、互いに対向して配置されたロータとステータとを備える。ロータには、ロータ側コイルパターン（サーチコイル）が設けられ、ステータには、サーチコイルと向かい合わせになるように対向して配置されたステータ側コイルパターン（励磁コイル）が設けられる。また、ロータには、ロータ側ロータリートランスが設けられ、ステータには、ロータ側ロータリートランスと向かい合わせになるようにステータ側ロータリートランスが設けられる。ロータは、例えば、モータ等の回転軸上に取り付けられて同軸と一体回転可能に設けられ、ステータは、モータ等のケースに固定される。ここで、励磁コイル及びサーチコイルは、それぞれジグザグ状に折り返され且つ全体が円環状に形成される。そして、このロータリー形スケールでは、励磁コイルに交流電流を流すことにより、励磁信号を発生させ、ロータ（サーチコイル）の回転角度に対して（すなわち励磁コイルとサーチコイルの相対位置関係の変化に応じた電磁結合度の変化に応じて）、周期的（周期＝サーチコイルのパターンピッチ）に変化する誘導電圧がサーチコイルに発生する。この誘導電圧はロータ側ロータリートランスからステータ側ロータリートランスに伝達され、この誘導電圧の変化量から、ロータ（すなわちロータが結合されたモータ等の回転軸）の回転角度を検出するようになっている。
【０００４】
従来のクランク角センサの分解能は、１０度程度で十分であったが、近年、環境問題に関する排ガス規制に伴い、エンジンにより精確な制御が求められており、クランク角センサの分解能も、１度程度を必要とされつつある。例えば、エンジンを６０００ｒｐｍの回転数で駆動しているときには、１度毎にパルスを出力しようとすると、３６ｋＨｚの信号を必要とする。
【０００５】
精度の高い位置センサとして、例えば、特許文献２には、ロータ表面に周期的に凹凸からなるロータパターンを形成し、ほとんど閉じた巻線の形の輪郭を有する一対の励磁コイルと検出コイルを隙間をおかずに平行に配置した位置センサが記載されている。ここで、励磁コイルと検出コイルの幅は共に、ロータパターンの凸部の幅と同じである。すなわち、ロータパターンの半周期分の幅で形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２１６１５４号公報
【特許文献２】特開２００２−０３９７９３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２の技術では、検出信号が弱いため、十分な検出信号を得るた
めには、位置センサ全体を大きくする必要があり、小型化の要求を満たすことができない問題があった。
検出信号が弱いことの理由を、本出願人は、以下のように分析している。
図１０に特許文献２の技術を模式的に示す。例えば、ロータパターン１０３を構成する凸部１０１と凹部１０２とは、同じ幅であり、角度で表現すれば、共に４度である。これにより、ロータパターン１０３の１周期は、８度である。ステータに形成された励磁コイル１０７の内周に一対のサーチコイル１０４、１０５が配置されている。サーチコイル１０４、１０５の幅は共に、ロータパターン１０３の半周期分（４度）である。
【０００８】
図１０の状態では、凸部１０１とサーチコイル１０５が対向しており、凹部１０２とサーチコイル１０４が対向している。そのためのサーチコイル１０５で発生する起電力（検出電圧）が最大値となり、サーチコイル１０４で発生する起電力は最低値である。サーチコイル１０６は、サーチコイル１０４とサーチコイル１０５との合計値となる。
図１１に、図１０の状態から、ロータパターン１０３が半周期分図中左方向に移動した状態を示す。凸部１０１が、サーチコイル１０４とサーチコイル１０５の中間に位置している。励磁コイル１０７により発生する磁束は、コイル配線の周囲に発生するものであり、コイル配線の近くで大きな磁束密度となり、コイル配線から離れると磁束密度が小さくなる。図１１の状態では、磁束密度が高く通過可能な凸部１０１が、励磁コイル１０７の左右に位置するコイル配線から遠いため、磁束の発生が小さく、検出コイルにおいて起電力が少ししか発生しないと考えられる。
図１０の状態では、励磁コイル１０７の左右に位置するコイル配線と凸部１０１が近くに位置するので、ある程度の起電力（検出電圧）を得ることができるが、図１１の状態では、励磁コイル１０７の左右に位置する配線と凸部とが離れた位置にあるので、少しの起電力（検出電圧）しか得ることができない。そのため、全体として、信号値の検出電圧値が少なくなり、Ｓ／Ｎ比が低下する問題があると考える。
【０００９】
この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、Ｓ／Ｎ比の高い位置センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の位置センサは、次の構成を有する。
（１）ステータコイルが形成されたステータと、ステータと隙間を介して対向しながら動作可能に設けられた可動子と、を有する位置センサにおいて、（ａ）可動子のステータに対向する位置に形成された可動子パターンが、非磁性導電体部が周期的に形成されたものであること、（ｂ）ステータコイルが、励磁コイルと検出コイルを有すること、（ｃ）励磁コイルと検出コイルが共に同じ方向に巻回されており、励磁コイルと検出コイルの幅が共に、可動子パターンの１周期と同じ幅であること、を特徴とする。
【００１１】
（２）（１）に記載する位置センサにおいて、前記励磁コイルが、第１励磁コイルと第２励磁コイルを有し、前記第１励磁コイルと前記第２励磁コイルのピッチが、前記可動子パターンの半周期分ずれて配置されていること、前記検出コイルが、第１検出コイルと第２検出コイルを有し、前記第１検出コイルと前記第２検出コイルのピッチが、前記可動子パターンの半周期分ずれて配置されていること、を特徴とする。
（３）（１）または（２）に記載する位置センサにおいて、前記可動子パターンが、非磁性導電体製可動子の表面に、磁性体を塗布乾燥させたものであること、を特徴とする。
【００１２】
（４）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載する位置センサにおいて、前記励磁コイルと前記検出コイルが、同層に並べて配置されていること、を特徴とする。すなわち、多層構造を有するコイル構造において、同じ層に並べて配置されている。
（５）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載する位置センサにおいて、前記励磁コイル
と前記検出コイルが、重ねて配置されていること、を特徴とする。すなわち、多層構造を有するコイル構造において、絶縁層を挟んだ異なる層に形成されており、前記励磁コイルと前記検出コイルが完全に重ねられている状態を言う。
【００１３】
（６）（１）乃至（５）のいずれか１つに記載する位置センサにおいて、励磁信号が、１ＭＨｚ以上の高周波であること、前記検出コイルを流れる高周波検出信号に対して、包絡線検波による信号処理を行うこと、を特徴とする。
（７）（１）乃至（６）のいずれか１つに記載する位置センサにおいて、前記可動子が、回転するロータ可動板であること、前記励磁コイルと前記検出コイルが、フレキシブルプリント基板で形成されており、前記フレキシブルプリント基板が、前記ステータに一体樹脂モールドされていること、を特徴とする。
（８）（３）に記載する位置センサにおいて、基準位置信号であるＺ信号を出力するために、可動子パターンの一部に、前記磁性体が厚さを異ならせて塗布されていること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の位置センサは、上記構成を有することにより、次のような作用、効果を奏する。
（１）ステータコイルが形成されたステータと、ステータと隙間を介して対向しながら動作可能に設けられた可動子と、を有する位置センサにおいて、（ａ）可動子のステータに対向する位置に形成された可動子パターンが、非磁性導電体部が周期的に形成されたものであること、（ｂ）ステータコイルが、励磁コイルと検出コイルを有すること、（ｃ）励磁コイルと検出コイルが共に同じ方向に巻回されており、励磁コイルと検出コイルの幅が共に、可動子パターンの１周期と同じ幅であること、を特徴とするので、励磁コイルと検出コイルとが同じ幅で構成され、かつ可動子パターンの１周期であるため、励磁コイルのコイル配線が、非磁性導電体部でない位置（磁性体部の位置）に対向しているときに、励磁コイルのコイル配線の周囲で発生する磁束密度の高い磁束により、大きな起電力（検出電圧）を得ることができ、Ｓ／Ｎ比を高くすることができる。
【００１５】
（２）（１）に記載する位置センサにおいて、前記励磁コイルが、第１励磁コイルと第２励磁コイルを有し、前記第１励磁コイルと前記第２励磁コイルのピッチが、前記可動子パターンの半周期分ずれて配置されていること、前記検出コイルが、第１検出コイルと第２検出コイルを有し、前記第１検出コイルと前記第２検出コイルのピッチが、前記可動子パターンの半周期分ずれて配置されていること、を特徴とするので、第１検出コイルの左右一対のコイル配線が、磁性体部と対向しているときに、第２検出コイルの左右一対のコイル配線が非磁性導電体部と対向しているため、第１検出コイルと第２検出コイルとの差が大きく変化するため、第１検出コイルと第２検出コイルとの差動増幅により信号値を得ると、大きな信号値（Ｓ）を得ることができるため、さらにＳ／Ｎ比を高くすることができる。
【００１６】
（３）（１）または（２）に記載する位置センサにおいて、前記可動子パターンが、非磁性導電体製可動子の表面に、磁性体を塗布乾燥させたものであること、を特徴とするので、非磁性導電体部と磁性体部とを交互に形成するのに、特許文献２の技術のように、可動子外周面を切削加工等の機械加工を行う必要がないため、コストを低減することができる。
【００１７】
（４）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載する位置センサにおいて、前記励磁コイルと前記検出コイルが、同層に並べて配置されていること、を特徴とするので、励磁コイルと検出コイルとを同層に二重に巻回しているため、コイルをインクジェットプリンタで塗布し、乾燥させて形成すれば、微細なコイル配線パターンを形成できるため、位置センサ
の検出精度を高くすることができる。
（５）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載する位置センサにおいて、前記励磁コイルと前記検出コイルが、重ねて配置されていること、を特徴とするので、異なる層において、励磁コイルと検出コイルの位置を径方向で完全に一致させることができるため、検出精度の高い位置センサを実現できる。
【００１８】
（６）（１）乃至（５）のいずれか１つに記載する位置センサにおいて、励磁信号が、１ＭＨｚ以上の高周波であること、前記検出コイルを流れる高周波検出信号に対して、包絡線検波による信号処理を行うこと、を特徴とする。従来、高周波を使用することにより、検出コイルの配線パターンの数を少なくできることが知られている。本発明においても、１ＭＨｚ以上の高周波を使うことにより、検出コイルの配線パターンの数を少なくできたのである。高周波の励磁信号を使うと、検出信号も高周波で出力される。本発明では、出力された高周波信号を、包絡線検波による信号処理を行うことにより、信号を得ているので、簡便な方法で精度の高い信号を得ることができる。
【００１９】
（７）（１）乃至（６）のいずれか１つに記載する位置センサにおいて、前記可動子が、回転するロータ可動板であること、前記励磁コイルと前記検出コイルが、フレキシブルプリント基板で形成されており、前記フレキシブルプリント基板が、前記ステータに一体樹脂モールドされていること、を特徴とするので、回転体であるロータ可動板の一部に対向するステータを、小型化することができ、全体としてコンパクトな位置センサを提供することができる。
（８）（３）に記載する位置センサにおいて、基準位置信号であるＺ信号を出力するために、可動子パターンの一部に、前記磁性体が厚さを異ならせて塗布されていること、を特徴とするので、可動子パターンの一部の磁性体を、例えば厚く形成するだけで、Ｚ信号を得ることができるため、余分な装置を必要としないため、低コストでＺ信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施例における第１検出コイル１４、第２検出コイル１５、励磁コイル１７，１８、及びロータパターン１３の第１の位置関係を示す図である。
【図２】第１実施例の第１検出コイル１４、第２検出コイル１５、及び励磁コイル１７，１８の構成を示す図である。
【図３】ロータリーエンコーダ８の全体構成を示す模式図である。
【図４】ステータ９の構成を示す斜視図である。
【図５】第１検出コイル１４、第２検出コイル１５、励磁コイル１７，１８、及びロータパターン１３の第２の位置関係を示す図である。
【図６】第１検出コイル１４（第２検出コイル１５、励磁コイル１７，１８）と、ロータパターン１３との第１の作用説明図である。
【図７】第１検出コイル１４（第２検出コイル１５、励磁コイル１７，１８）と、ロータパターン１３との第２の作用説明図である。
【図８】第２実施例の第１検出コイル４１、第２検出コイル４２、第１励磁コイル４５、及び第２励磁コイル４６の構成を示す図である。
【図９】ロータリーエンコーダ８の検出ブロック図である。
【図１０】従来の位置センサの構成を示す模式図である。
【図１１】図１０の状態から、ロータパターン１０３が半周期分図中左方向に移動した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、この発明の位置センサを「クランク軸の回転角センサであるロータリーエンコーダ」に具体化した第１実施例につき図面を参照して詳細に説明する。
図３に、ロータリーエンコーダ８の全体構成を模式図で示す。ロータリーエンコーダ８は、回転軸に取り付けられたロータ１０と、ロータ１０の外周の一部に対向して固設されたステータ９より構成されている。ロータ１０の外周に形成されたロータパターン１３、及びステータ９を構成する検出コイル１６、励磁コイル１７，１８を図１に示す。ロータパターン１３は、外周に形成されているため正確には円弧状に配置されているが、見やすくするために、平面化して記載している。
【００２２】
本実施例のロータ１０は、非磁性導電体金属製であり、外径８０ｍｍ、幅（図１における上下方向の厚み）１０ｍｍの円筒形状である。外周の幅全体にロータパターン１３が形成されている。本実施例では、ロータ１０を非磁性体金属であるＳＵＳ（ステンレス）で製造したが、アルミ製等でも良い。
図１に示すように、ロータパターン１３は、ステンレス製ロータ１０の外周面に、磁性体部１１が周期的に形成されている。磁性体部１１の角度（幅）（図１における左右方向の厚み）は、４度にしている。磁性体部１１は、スクリーン印刷により、磁性粉末（磁性体）を樹脂バインダに混合したものをストライプ状に塗布し、乾燥させることにより形成している。磁性粉末としては、本実施例では、フェライトを使用しているが、フェライトに限るものではない。
磁性体部１１が形成されていない部分が、非磁性導電体部１２を構成している。非磁性導電体部１２の角度（幅）は、磁性体部１１と同じく２度にしている。磁性体部１１と非磁性導電体部１２とで、ロータパターン１３が形成されている。ロータパターン１３の角度（幅）は、４度であり、全周に９０周期分形成されている。
ここで、ロータパターン１３の９０箇所の磁性体部１１のうち、連続する２箇所の磁性体部の厚みのみを他の磁性体部の２倍の厚みとしている。これは、ロータ１０の基準位置とするためである。
【００２３】
ステータ９の構成を、図４に示す。ステータ本体２６には、取付板２４が固設されている。ステータ本体２６の上面には、回路部２５が付設されている。回路部２５は、製品としてはモールドに覆われていて外部から見えないのであるが、図４では、モールドの一部を省略して図示している。ステータ本体２６の先端面はロータ１０の曲率に合わせた曲率の円弧を形成している。ステータ本体２６の先端面には、フレキシブルプリント基板２３が、一体的にモールドされている。
フレキシブルプリント基板２３の表面には、２組の検出コイル１６（１４Ａ、１５Ａ、１４Ｂ、１５Ｂ）、２組の励磁コイル１７，１８が形成されている。検出コイル１６、励磁コイル１７，１８は、フレキシブルプリント基板で構成されている。
【００２４】
第１実施例の検出コイル１６、励磁コイル１７，１８の詳細な構成を図２に示す。検出コイル１６は、一対の第１検出コイル１４と第２検出コイル１５とを有している。第１検出コイル１４は、第１励磁コイル１７と二重に巻回されている。すなわち、第１検出コイル１４の間に、第１励磁コイル１７が配置されている。同様に、第２検出コイル１５は、第２励磁コイル１８と二重に巻回されている。すなわち、第２検出コイル１５の間に、第２励磁コイル１８が配置されている。第１検出コイル１４と第２検出コイル１５は、約２周分巻回されている。第１励磁コイル１７と第２励磁コイル１８も、約２周分巻回されている。
第１検出コイル１４及び第１励磁コイル１７の角度（幅）は、ロータパターンの１周期分である４度としている。同じく、第２検出コイル１５及び第２励磁コイル１８の角度（幅）は、ロータパターンの１周期分である４度としている。
【００２５】
第１検出コイル１４及び第１励磁コイル１７と、第２検出コイル１５及び第２励磁コイル１８とは、図１に示すように、２度（ロータパターン１３の半周期分）位相がずれて形成している。すなわち、第１検出コイル１４及び第１励磁コイル１７と、第２検出コイル１５及び第２励磁コイル１８とは、周期を同じにするならば４度をずらして形成するのであるが、本実施例では４度ではなく、６度ずらして、２度位相をずらしているのである。
第１検出コイル１４の外周端部は、端子１４ａを構成している。第１検出コイル１４の内周端部１４ｂは、別な層において端子１９の接続部１９ａに接続されている。
【００２６】
第１励磁コイル１７の外周端部１７ａは、別な層において端子２１の接続部２１ａに接続されている。
第２検出コイル１５の外周端部は、端子１５ａを構成している。第２検出コイル１５の内周端部１５ｂは、別な層において端子２０の接続部２０ａに接続されている。
第２励磁コイル１８の外周端部１８ａは、別な層において、第１励磁コイル１７の内周端部１７ｂと接続されている。第２励磁コイル１８の内周端部１８ｂは、別な層において端子２２の接続部２２ａに接続されている。
【００２７】
次に、ロータリーエンコーダ８の検出ブロック図を図９に示す。励磁コイル１７，１８には、本実施例では、２ＭＨｚの高周波正弦波を入力している。高周波の励磁信号波を用いることにより、検出コイル１６の巻線の数を少なくできるのである。本実施例では、２ＭＨｚの高周波を用いているが、検出コイル１６の巻回数を、本実施例のように２周期分取るならば、１ＭＨｚの高周波を用いても良い。
第１検出コイル１４の端子１４ａの出力Ｓ１、端子１９の出力Ｓ２を差動アンプ３１に入力して、差動増幅して、信号Ｓ５を得る。同時に、第２検出コイル１５の端子１５ａの出力Ｓ３、端子２０の出力Ｓ４を差動アンプ３２に入力して、差動増幅して、信号Ｓ６を得る。
【００２８】
次に、差動アンプ３１で差動増幅された高周波信号Ｓ５の外形包絡線を包絡線検波器３３で包絡線検波して、信号の出力波形Ｓ７を得る。また、差動アンプ３２で差動増幅された高周波信号Ｓ８の外形包絡線を包絡線検波器３４で包絡線検波して、信号の出力波形Ｓ８を得る。
包絡線検波器３３の出力波形Ｓ７と、包絡線検波器３４の出力波形Ｓ８は、半周期位相がずれて形成されている。これは、第１検出コイル１４と第２検出コイル１５とが、ロータパターン１３に対して、半周期位相をずらして配置されているためである。
次に、包絡線検波器３３の出力波形Ｓ７と、包絡線検波器３４の出力波形Ｓ８を、差動アンプ３５に入力して、両者を差動増幅して、信号Ｓ９を得る。
次に、差動アンプ３５の出力信号Ｓ９をコンパレータ３６に入力して、パルス信号Ｓ１０を得る。パルス信号Ｓ１０をカウントすることにより、ステータ９に対するロータ１０の回転角度を算出することができる。
また、差動アンプ３５の出力信号Ｓ９は、コンパレータ３７にも入力されている。コンパレータ３７の基準値は、コンパレータ３６より大きく設定されており、磁性体が厚く形成されている磁性体部１１Ａが、検出コイル１６の位置に来たときに発生する通常より大きい出力信号のみを選択的に検出している。
【００２９】
次に、上記構成を有するロータリーエンコーダ８の作用を説明する。図６に、検出コイル１６と励磁コイル１７（１８）の位置に対して、非磁性導電体部１２が丁度内側に入り込んでいる状態を示す。また、図７に、検出コイル１６と励磁コイル１７（１８）の位置に対して、磁性体部１１が丁度内側に入り込んでいる状態を示す。
図６の状態では、励磁コイル１７（１８）のコイル配線の近くで発生する磁束は、磁性体部１１内を通過するため、高い磁束密度の磁束が発生する。高い磁束密度の磁束が発生すると、検出コイル１６に発生する起電力も大きくなる。
一方、図７の状態では、励磁コイル１７（１８）のコイル配線の近くで発生する磁束は、非磁性導電体部１２を通過する。非磁性導電体部１２は、非磁性導電体金属製であるため、非磁性導電体部１２の表面では、渦電流が発生し、励磁コイル１７（１８）で発生した磁束と反対方向（励磁コイル１７（１８）で発生した磁束を打ち消す方向）に磁束が発生する。そのため、励磁コイル１７（１８）で発生した磁束は打ち消されて弱くなるため、検出コイル１６で起電力は、ほとんど発生しない。
【００３０】
第１検出コイル１４と第２検出コイル１５が、ロータパターン１３に対して図１に示す位置関係にある場合には、第１検出コイル１４は、図７に示す状態にあり、第２検出コイル１５は、図６に示す状態にある。
そのため、第２検出コイル１５には、大きな起電力が発生し、第１検出コイル１４には、ほとんど起電力が発生しない。
一方、第１検出コイル１４と第２検出コイル１５が、ロータパターン１３に対して図５に示す位置関係にある場合には、第１検出コイル１４は、図６に示す状態にあり、第２検出コイル１５は、図７に示す状態にある。
そのため、第１検出コイル１４には、大きな起電力が発生し、第２検出コイル１５には、ほとんど起電力が発生しない。
第１検出コイル１４の波形は、差動アンプ３５のプラス入力端子に入力され、第２検出コイル１５の波形は、差動アンプ３５のマイナス入力端子に入力されているため、差動アンプ３５の出力信号Ｓ９の波形として、図５の位置関係にある場合には、プラス側のＳ９１の波形となり、図１の位置関係にある場合には、マイナス側のＳ９２の波形となる。
【００３１】
例えば、第１検出コイル１４と第２検出コイル１５の幅を、ロータパターン１３の１周期分の幅（角度）としているので、図１に示すように、非磁性導電体部１２が第２検出コイル１５のコイル配線の内側に完全に入った状態になり、磁性体部１１が第２検出コイル１５のコイル配線に対応する位置にあるため、第２検出コイル１５で大きな起電力を得ることができる。同時に、磁性体部１１が第１検出コイル１４のコイル配線の内側に完全に入った状態になり、非磁性導電体部１２が第１検出コイル１４のコイル配線に対応する位置にあるため、第１検出コイル１４において、ほとんど起電力を発生させないことができる。
なお、ここで、コイル幅とは、実効的なコイル幅のこと、すなわち、コイルの最外周間の距離からコイル配線の幅を引き算したものであり、コイルの最外周間の距離等、コイルが占める空間の幅とは異なる。
【００３２】
また、磁性体部１１Ａの位置が、検出コイル１６の位置に来たときには、差動アンプ３５の出力信号Ｓ９の振幅が大きくなる。コンパレータ３７は、その大きい出力信号のみを選択的に検出するため、コンパレータ３７の出力信号により、ロータ１０の基準位置をＺ信号として得ることができる。
【００３３】
以上詳細に説明したように、本発明の第１実施例のロータリーエンコーダ８によれば、（１）（ａ）ロータ１０のステータ９に対向する位置に形成されたロータパターン１３が、非磁性導電体部１２が周期的に形成されたものであること、（ｂ）ステータコイルが、励磁コイル１７，１８と検出コイル１６（１４、１５）を有すること、（ｃ）励磁コイル１７，１８と検出コイル１６が共に同じ方向に巻回されており、励磁コイル１７，１８と検出コイル１６の幅が共に、ロータパターン１３の１周期と同じ幅であること、を特徴とするので、励磁コイル１７，１８と検出コイル１６とが同じ幅で構成され、かつロータパターン１３の１周期であるため、励磁コイル１７，１８のコイル配線が、非磁性導電体部１２でない位置（磁性体部１１の位置）に対向しているときに、励磁コイル１７，１８のコイル配線の周囲で発生する高い磁束密度の磁束により、大きな起電力（検出電圧）を得ることができ、Ｓ／Ｎ比を高くすることができる。
【００３４】
（２）さらに、励磁コイルが、第１励磁コイル１７と第２励磁コイル１８を有し、第１励磁コイル１７と第２励磁コイル１８のピッチが、ロータパターン１３の半周期分ずれて配置されていること、検出コイル１６が、第１検出コイル１４と第２検出コイル１５を有し、第１検出コイル１４と第２検出コイル１５のピッチが、ロータパターン１３の半周期分ずれて配置されていること、を特徴とするので、第１検出コイル１４の左右一対のコイル配線が、磁性体部１１と対向しているときに、第２検出コイル１５の左右一対のコイル配
線が非磁性導電体部１２と対向しているため、第１検出コイル１４と第２検出コイル１５との差が大きく変化するため、両者の差動増幅により信号値を得ると、大きな信号値（Ｓ）を得ることができるため、さらにＳ／Ｎ比を高くすることができる。
【００３５】
（３）さらに、ロータパターン１３が、非磁性導電体製ロータの表面に、磁性体を塗布乾燥させたものであること、を特徴とするので、非磁性導電体部１２と磁性体部１１とを交互に形成するのに、特許文献２の技術のように、ロータ外周面を切削加工等の機械加工を行う必要がないため、コストを低減することができる。
（４）さらに、励磁コイル１７，１８と検出コイル１６が、同層に並べて配置されていること、を特徴とするので、励磁コイル１７，１８と検出コイル１６とを同層に二重に巻回しているため、コイルをインクジェットプリンタで塗布し、乾燥させて形成すれば、微細なコイル配線パターンを形成できるため、ロータリーエンコーダ８の検出精度を高くすることができる。
【００３６】
（５）さらに、励磁信号が、１ＭＨｚ以上の高周波であること、検出コイル１６を流れる高周波検出信号に対して、包絡線検波による信号処理を行うこと、を特徴とするので、検出コイルの配線パターンの数を少なくできたのである。高周波の励磁信号を使うと、検出信号も高周波で出力される。本実施例では、出力された高周波信号を、包絡線検波による信号処理を行うことにより、信号を得ているので、簡便な方法で精度の高い信号を得ることができる。
【００３７】
（６）さらに、ロータ１０が、回転するロータであること、励磁コイル１７，１８と検出コイル１６が、フレキシブルプリント基板２３で形成されており、フレキシブルプリント基板２３が、ステータ本体２６の先端面に一体樹脂モールドされていること、を特徴とするので、回転体であるロータ１０の一部に対向するステータ９を、小型化することができ、全体としてコンパクトな位置センサを提供することができる。
（７）さらに、基準位置信号であるＺ信号を出力するために、ロータパターン１３の一部に、磁性体が厚さを異ならせて塗布されていること、を特徴とするので、ロータパターン１３の一部の磁性体を、例えば厚く形成するだけで、Ｚ信号を得ることができるため、余分な装置を必要としないため、低コストでＺ信号を得ることができる。
【００３８】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。
第２実施例は、基本的内容は第１実施例と同じなので、重複する内容については、説明を割愛し、異なる点のみ詳細に説明する。
第２実施例の第１検出コイル４１、第２検出コイル４２、第１励磁コイル４５、及び第２励磁コイル４６を図８に示す。
第１検出コイル４１と第２検出コイル４２とは、同じ第１層に形成されており、第１励磁コイル４５、第２励磁コイル４６は、第１層と絶縁層を挟んで重ねられた第２層に形成されている。ここで、第１検出コイル４１と第１励磁コイル４５とは、層は異なるが完全に重なる位置に配置されている。また、第２検出コイル４２と第２励磁コイル４６とは、層は異なるが完全に重なる位置に配置されている。
【００３９】
第１検出コイル４１の一端は端子４１ａを構成し、他端４１ｂは端子４３に接続されている。第２検出コイル４２の一端は端子４２ａを構成し、他端４２ｂは端子４４に接続されている。
第１励磁コイル４５の一端は端子４５ａを構成し、他端４５ｂは端子４７に接続されている。第２励磁コイル４６の一端は端子４６ａを構成し、他端４６ｂは端子４８に接続されている。
第２実施例のロータリーエンコーダ８によれば、第１励磁コイル４５と第１検出コイル４１が重ねて配置され、第２励磁コイル４６と第２検出コイル４２が重ねて配置されていること、を特徴とするので、異なる層において、励磁コイルと検出コイルの位置を径方向で完全に一致させることができるため、検出精度の高いロータリーエンコーダ８を実現できる。
【００４０】
なお、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜に変更して実施することもできる。
本実施例では、角度検出用のロータリーエンコーダ８について説明したが、検出コイルの配線パターン、及びロータ１０を直線状に形成することにより、直動型の位置センサを形成することができる。
また、本実施例では、磁性粉末を樹脂バインダに混合したものを塗布乾燥させて、ロータパターン１３の磁性体部１１を形成しているが、焼結フェライトシート等の磁性シートを貼り付けることにより、ロータパターン１３を形成しても良い。
また、本実施例では、ロータ１０の外周面にパターンを形成し、対向する径方向外側に励磁コイル、検出コイルを配置したが、ロータ１０の回転軸方向の表面にパターンを形成し、対向する軸方向に、励磁コイル、検出コイルを配置しても良い。
【符号の説明】
【００４１】
８    ロータリーエンコーダ
９    ステータ
１０  ロータ
１１  磁性体部
１２  非磁性導電体部
１４、４１  第１検出コイル
１５、４２  第２検出コイル
１６  検出コイル（第１検出コイル＋第２検出コイル）
１７、１８、４５、４６  励磁コイル
【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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