(57)【要約】【課題】位置センサの小型化が可能な位置センサの提供。【解決手段】平面状に形成された励磁コイル１７及び検出コイル１６を有するステータ９と、ステータ９に対向して配置され、磁性の異なる領域が移動方向に周期的に配置されたロータ１０と、を有するロータリーエンコーダ８において、検出コイル１６は、３つの検出コイルパターンを備え、第１検出コイルパターン１６ａと第２検出コイルパターン１６ｂ、第２検出コイルパターン１６ｂと第３検出コイルパターン１６ｃは、それぞれ９０度の位相差を設けて配置され、第１検出コイルパターン１６ａからの出力信号と第２検出コイルパターン１６ｂからの出力信号との差分、及び第２検出コイルパターン１６ｂからの出力信号と第３検出コイルパターン１６ｃからの出力信号との差分を用いて、９０度位相差の２相の信号であるパルス信号Ｓ１３とパルス信号Ｓ１４が形成される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面状に形成された励磁コイル及び検出コイルを有する固定子と、前記固定子に対向して配置され、磁気特性の異なる領域が移動方向に周期的に配置された可動子と、を有する位置センサにおいて、
前記検出コイルは、第１検出コイルパターンと第２検出コイルパターンと第３検出コイルパターンと、を備え、
前記第１検出コイルパターンと前記第２検出コイルパターン、前記第２検出コイルパターンと前記第３検出コイルパターンは、それぞれ９０度の位相差を設けて配置され、
前記励磁コイルが励磁されることで得られる、前記第１検出コイルパターンからの出力信号と前記第２検出コイルパターンからの出力信号との差分、及び前記第２検出コイルパターンからの出力信号と前記第３検出コイルパターンからの出力信号との差分を用いて、９０度位相差の２相の信号が形成されること、
を特徴とする位置センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の位置センサにおいて、
前記第１検出コイルパターン、前記第２検出コイルパターン、及び前記第３検出コイルパターンからの出力信号をそれぞれ包絡線検波し、
前記包絡線検波された出力信号を差動アンプに入力して差分を演算し、前記２相の信号が形成されること、
を特徴とする位置センサ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の位置センサにおいて、
前記可動子は、円柱状の回転体であり、
前記回転体の径方向外周面に前記磁気特性の異なる領域が前記回転体の回転方向に対して周期的に配置され、
前記回転体の軸方向の面にＺ相用の磁性領域が設けられ、
前記固定子は、
前記回転体の前記径方向外周面に対向して、前記第１検出コイルパターン、前記第２検出コイルパターン、及び前記第３検出コイルパターンが配置され、
前記回転体の軸方向の面に対向して、前記Ｚ相用の磁性領域を検出する第４検出コイルパターンが配置されること、
を特徴とする位置センサ。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の位置センサにおいて、
前記可動子は、非磁性金属の可動子基体の上に、前記非磁性金属とは透磁率の異なる領域が前記可動子の移動方向に周期的に配置されたものであり、
前記透磁率の異なる領域は複数のパターンで構成され、前記複数のパターンのうちの一部をその他のパターンとは前記透磁率が異なるＺ信号検出用のトリガー領域として形成すること、
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為に使用されるものであって、固定子コイルが形成された固定子固定板と、固定子固定板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出来る。自動車に搭載されるエンジンには、その回転速度や回転位相を検出する為に、回転角センサの１つであるクランク角センサが採用されている。
【０００３】
特許文献１には、リニアパルスモータの位置検出センサに関する技術が開示されている。可動子に励磁コイルと検出コイルが重ねて配置され、櫛歯状の磁性体で形成された固定子との位置変動を検出する。検出コイルからの出力変動で、可動子の位置を検出する位置センサである。
【０００４】
特許文献２には、レゾルバに関する技術が開示されている。位相差方式のレゾルバであり、励磁信号が入力する励磁コイル及び検出信号が検出する検出コイルを有し、励磁コイル又は検出コイルを設けた受動体の変位量に応じて変位する検出信号に基づいて変位量を検出するレゾルバにおいて、励磁コイルに励磁信号により高周波信号を変調した変調信号を復調して検出信号を得る方式を採用している。
【０００５】
特許文献３には、回転角度検出用センサに関する技術が開示されている。回転体と、回転体と共に回転可能に取り付けられた導体パターンとを有し、この導体パターンの幅寸法が周期的に変化するエンコーダ構造と、複数のインダクタンス素子とを有し、エンコーダ構造と間隔を有して対向配置されたセンサ本体とから回転角度検出用センサを構成している。
【０００６】
特許文献４には、回転角度検出センサシステム及び可動部の位置検出方法に関する技術が開示されている。機械の回転体の位置を検出する為に、回転体に取り付けられ回転体と共に移動可能であるエンコーダ構造を有している。エンコーダ構造は例えばサインカーブを描くエッジを有する金属体である。このエンコーダ構造の対向側に、位置を決定しうる少なくとも１つのセンサ信号を供給するセンサ信号を供給するセンサアセンブリを備える。センサアセンブリは第１のインダクタンス素子を備える。そして、インダクタンス素子がエンコーダ構造の動作に依存してインダクタンスの変化を生じさせるように、回転角度検出用センサシステムを構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６１−２２６６１３号公報
【特許文献２】特開２０００−２９２２０５号公報
【特許文献３】特開２００９−１２８３１２号公報
【特許文献４】特開２００７−３２７９４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１乃至特許文献４の技術を位置センサに用いるには、次のような課題がある。
【０００９】
位置センサは特に車載するにあたっては小型化及び高精度化が求められている。しかしながら、特許文献３及び特許文献４に明示されるように、検出コイルには４つのコイルを用いるケースが多い。これは、ステータに１８０度位相をずらした検出コイルの組み合わせを２組、９０度の位相差を設けて配置し、それぞれ差分を採ることで９０度の位相差を持つ出力信号を検出し、角度を検出している為である。しかし、この手法では検出コイルは合計４つ必要となるため、検出コイルの幅が広くなってしまう。この点に関しては、特許文献１及び特許文献２にも言及が無い。
【００１０】
そこで、本発明はこのような課題を解決するために、位置センサの小型化が可能な位置センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するために、本発明による位置センサは以下のような特徴を有する。
（１）平面状に形成された励磁コイル及び検出コイルを有する固定子と、前記固定子に対向して配置され、磁気特性の異なる領域が移動方向に周期的に配置された可動子と、を有する位置センサにおいて、前記検出コイルは、第１検出コイルパターンと第２検出コイルパターンと第３検出コイルパターンと、を備え、前記第１検出コイルパターンと前記第２検出コイルパターン、前記第２検出コイルパターンと前記第３検出コイルパターンは、それぞれ９０度の位相差を設けて配置され、前記励磁コイルが励磁されることで得られる、前記第１検出コイルパターンからの出力信号と前記第２検出コイルパターンからの出力信号との差分、及び前記第２検出コイルパターンからの出力信号と前記第３検出コイルパターンからの出力信号との差分を用いて、９０度位相差の２相の信号が形成されること、を特徴とする。
【００１２】
（２）（１）に記載の位置センサにおいて、前記第１検出コイルパターン、前記第２検出コイルパターン、及び前記第３検出コイルパターンからの出力信号をそれぞれ包絡線検波し、前記包絡線検波された出力信号を差動アンプに入力して差分を演算し、前記２相の信号が形成されること、を特徴とする。
【００１３】
（３）（１）又は（２）に記載の位置センサにおいて、前記可動子は、円柱状の回転体であり、前記回転体の径方向外周面に前記磁気特性の異なる領域が前記回転体の回転方向に対して周期的に配置され、前記回転体の軸方向の面にＺ相用の磁性領域が設けられ、前記固定子は、前記回転体の前記径方向外周面に対向して、前記第１検出コイルパターン、前記第２検出コイルパターン、及び前記第３検出コイルパターンが配置され、前記回転体の軸方向の面に対向して、前記Ｚ相用の磁性領域を検出する第４検出コイルパターンが配置されること、を特徴とする。
【００１４】
（４）（１）又は（２）に記載の位置センサにおいて、前記可動子は、非磁性金属の可動子基体の上に、前記非磁性金属とは透磁率の異なる領域が前記可動子の移動方向に周期的に配置されたものであり、前記透磁率の異なる領域は複数のパターンで構成され、前記複数のパターンのうちの一部をその他のパターンとは前記透磁率が異なるＺ信号検出用のトリガー領域として形成すること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
このような特徴を有する本発明による位置センサにより、以下のような作用、効果が得られる。
【００１６】
まず、（１）に記載の発明は、平面状に形成された励磁コイル及び検出コイルを有する固定子と、固定子に対向して配置され、磁気特性の異なる領域が移動方向に周期的に配置された可動子と、を有する位置センサにおいて、検出コイルは、第１検出コイルパターンと第２検出コイルパターンと第３検出コイルパターンと、を備え、第１検出コイルパターンと第２検出コイルパターン、第２検出コイルパターンと第３検出コイルパターンは、それぞれ９０度の位相差を設けて配置され、励磁コイルが励磁されることで得られる、第１検出コイルパターンからの出力信号と第２検出コイルパターンからの出力信号との差分、及び第２検出コイルパターンからの出力信号と第３検出コイルパターンからの出力信号との差分を用いて、９０度位相差の２相の信号が形成されるものである。
【００１７】
その結果、位置センサの小型化が可能となる。これは、検出コイルが、第１検出コイルパターン、第２検出コイルパターン、及び第３検出コイルパターンの３つのコイルパターンで構成されるので、特許文献３及び特許文献４に示すような４つコイルを用いる方式に比べ、単純に大きさが３／４とすることができ、小型化が可能である。３つのコイルを用いた場合でも、第１検出コイルパターンと第２検出コイルパターン、第２検出コイルパターンと第３検出コイルパターンは、それぞれ９０度の位相差を設けて配置され、第１検出コイルパターンからの出力信号と第２検出コイルパターンからの出力信号との差分、及び第２検出コイルパターンからの出力信号と第３検出コイルパターンからの出力信号との差分を用いて、９０度位相差の２相の信号が形成されるため、位置センサの位置検出機能を損なうことがない。
【００１８】
次に、（２）に記載の態様では、（１）に記載の位置センサにおいて、第１検出コイルパターン、第２検出コイルパターン、及び第３検出コイルパターンからの出力信号をそれぞれ包絡線検波し、包絡線検波された出力信号を差動アンプに入力して差分を演算し、２相の信号が形成されるものである。したがって、単純な回路構成で位置検出用信号が形成でき、コストを抑えることができる。
【００１９】
次に、（３）に記載の態様では、（１）又は（２）に記載の位置センサにおいて、可動子は、円柱状の回転体であり、回転体の径方向外周面に磁気特性の異なる領域が回転体の回転方向に対して周期的に配置され、回転体の軸方向の面にＺ相用の磁性領域が設けられ、固定子は、回転体の径方向外周面に対向して、第１検出コイルパターン、第２検出コイルパターン、及び第３検出コイルパターンが配置され、回転体の軸方向の面に対向して、Ｚ相用の磁性領域を検出する第４検出コイルパターンが配置されるものである。Ｚ相用の信号をトリガーとして、検出コイル側の出力から絶対位置を検出することが可能となり、位置センサの精度向上に寄与する。又、このＺ相用の磁性体領域が回転体の軸方向の面に設けられることで、位置センサの小型化が可能となる。
【００２０】
また、（４）に記載の態様では、（１）又は（２）に記載の位置センサにおいて、可動子は、非磁性金属の可動子基体の上に、非磁性金属とは透磁率の異なる領域が可動子の移動方向に周期的に配置されたものであり、透磁率の異なる領域は複数のパターンで構成され、複数のパターンのうちの一部をその他のパターンとは透磁率が異なるＺ信号検出用のトリガー領域として形成することでトリガー領域を検出してＺ信号を得るものである。ここで、複数のパターンのうちの一部とは、透磁率の異なる１つの領域を意味し、透磁率の異なる領域のうちの少なくとも１つを、Ｚ信号検出用のトリガーに利用する。この結果、Ｚ相用の信号をトリガーとして、検出コイル側の出力から絶対位置を検出することが可能となり、位置センサの精度向上に寄与する。また、Ｚ相用のパターンを、Ａ相、Ｂ相用のパターンと別の場所に設ける必要が無く、位置センサの小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態の、ロータリーエンコーダの構成についての模式的な斜視図である。
【図２】第１実施形態の、ステータの構成を示す斜視図である。
【図３】第１実施形態の、検出コイルと励磁コイル及びロータパターンの対応関係についての模式図である。
【図４】第１実施形態の、フレキシブルプリント基板とバックヨークの構成についての模式断面図である。
【図５】第１実施形態の、バックヨークの構成について示した模式斜視図である。
【図６】第１実施形態の、ロータリーエンコーダの検出ブロック図である。
【図７】第１実施形態の、出力波形をグラフにまとめたものである。
【図８】（ａ）第１実施形態の、ロータとステータの位置関係についての模式図である。（ｂ）第１実施形態の、（ａ）における出力波形を示すグラフである。
【図９】（ａ）第１実施形態の、ロータとステータの位置関係についての模式図である。（ｂ）第１実施形態の、（ａ）における出力波形を示すグラフである。
【図１０】（ａ）第１実施形態の、ロータとステータの位置関係についての模式図である。（ｂ）第１実施形態の、（ａ）における出力波形を示すグラフである。
【図１１】（ａ）第１実施形態の、ロータとステータの位置関係についての模式図である。（ｂ）第１実施形態の、（ａ）における出力波形を示すグラフである。
【図１２】第１実施形態の、励磁コイルと検出コイルに関する等価回路図である。
【図１３】（ａ）第２実施形態の、ロータリーエンコーダの構成についての模式正面図である。（ｂ）第２実施形態の、ロータリーエンコーダの構成についての模式側面図である。
【図１４】第２実施形態の、ロータリーエンコーダの検出ブロック図である。
【図１５】比較のために用意した、Ｚ信号検出用パターンをロータリーエンコーダの側面（外周面）に設けた構成を示す側面図である。
【図１６】第２実施形態の、パルス信号の関係を示すグラフである。
【図１７】（ａ）第３実施形態の、ロータとステータの位置関係について示す模式図である。（ｂ）第３実施形態の、（ａ）における出力波形を示すグラフである。
【図１８】第３実施形態の、ロータリーエンコーダの検出ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に、本発明の第１の実施形態について、自動車のクランク軸に用意される回転角を検出する為のロータリーエンコーダに用いた具体例にて図面を参照しつつ説明する。
【００２３】
図１に、ロータリーエンコーダ８の構成について模式的な斜視図で示す。位置センサの一種であるロータリーエンコーダ８は、図示しない回転軸に取り付けられた可動子となるロータ１０と、ロータ１０の外周の一部に対向して固設された固定子となるステータ９より成る。ロータ１０は非磁性導電体金属を用いることが好ましいので、本実施形態では非磁性のステンレスを用いた外径８０ｍｍ、幅１０ｍｍの円筒形状体を用いている。材質は非磁性で導電性を有する金属であれば良いので、例えばアルミニウム等を用いることもできる。
【００２４】
図２に、ステータ９の構成を斜視図に示す。図３に、検出コイル１６と励磁コイル１７及びロータパターン１３の対応関係について模式図で示す。図５に、フレキシブルプリント基板２３とバックヨーク１５の構成について模式斜視図に示す。なお、ロータパターン１３はロータ１０の外周面に形成される。また、検出コイル１６及び励磁コイル１７についても、対応関係が分かるように平面に描かれている。ロータ１０の構成は、非磁性導電領域を形成する非磁性金属と、フェライト等を用いた磁性材とが交互に配列される。磁性体部１１は、フェライト等の磁性体粉末に樹脂バインダを混合したものを、スクリーン印刷によりロータ１０の外周表面に塗布して形成される。一方、非磁性導電領域である非磁性体部１２は磁性体部１１が塗布されないロータ１０の地金部分となる。つまり、磁性体部１１が所定の間隔で所定の幅に形成されることで、ロータ１０の外周表面にストライプのパターンとしてロータパターン１３が形成される。
【００２５】
ステータ９の構成は、図２に示すように、ステータ本体２６には、フランジ状の取付部材２４が固設されている。又、ステータ本体２６の上面には、回路部２５が付設されている。なお、回路部２５は製品としてはモールド材に覆われて外部より見えない構造と成っているが、説明のために図２ではモールド材を省いて描かれている。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が設けられている。フレキシブルプリント基板２３の表面には検出コイル１６と励磁コイル１７が設けられている。また、図５に示すバックヨーク１５が磁性体部１１同様に磁性体粉末に樹脂バインダを混合したものを塗布し、検出コイル１６の下にＰＩフィルム（polyimide film）３０を介して備えられる。バックヨーク１５は励磁コイル１７をカバーするだけの幅で設けられている。図２には、励磁コイル１７のコイルパターンが現れている。
【００２６】
ステータ９のフレキシブルプリント基板２３には、検出コイル１６と励磁コイル１７とが片面ずつに形成されている。図４に、フレキシブルプリント基板２３とバックヨーク１５の構成についての模式断面図を示す。フレキシブルプリント基板２３には検出コイル１６及び励磁コイル１７がそれぞれ積層して設けられている。図４では、励磁コイル１７はフレキシブルプリント基板２３の上面に形成され、その上にＰＩフィルム３０でラミネートされている。検出コイル１６はフレキシブルプリント基板２３の下面に形成され、ＰＩフィルム３０でラミネートされている。バックヨーク１５はＰＩフィルム３０によってラミネートされている。したがって、バックヨーク１５と検出コイル１６とステータ本体２６とはそれぞれＰＩフィルム３０によって隔てられた状態となっている。なお、図４では、説明のためにＰＩフィルム３０とステータ本体２６の間に隙間が設けられているが、実際は密着した状態である。
【００２７】
検出コイル１６は、図３に示すように第１検出コイルパターン１６ａと第２検出コイルパターン１６ｂと第３検出コイルパターン１６ｃとを有している。第１検出コイルパターン１６ａと第２検出コイルパターン１６ｂと第３検出コイルパターン１６ｃとは等間隔に配置され、同じ方向で図３に示すように時計回りに巻回されたプリントコイルより成る。検出コイル１６の配置間隔は、ロータパターン１３の磁性体部１１の幅に対して２．５倍の間隔が、検出コイル１６のコイルパターン同士の中心間距離として設定されている。
【００２８】
励磁コイル１７は、第１励磁コイルパターン１７ａと第２励磁コイルパターン１７ｂと第３励磁コイルパターン１７ｃと第４励磁コイルパターン１７ｄとを有している。第１励磁コイルパターン１７ａと第３励磁コイルパターン１７ｃは反時計回りに、第２励磁コイルパターン１７ｂと第４励磁コイルパターン１７ｄは時計回りに巻回されて形成されたコイルパターンより成る。したがって、励磁コイル１７は交互にコイルのターン方向が異なるコイルパターンより構成される。
【００２９】
また、第１励磁コイルパターン１７ａの巻き終わりと第２励磁コイルパターン１７ｂの巻き始めは、接続部１７ａｂで接続される。第２励磁コイルパターン１７ｂの巻き終わりと第３励磁コイルパターン１７ｃの巻き始めは、接続部１７ｂｃで接続される。第３励磁コイルパターン１７ｃの巻き終わりと第４励磁コイルパターン１７ｄの巻き始めは、接続部１７ｃｄで接続される。第１励磁コイルパターン１７ａ乃至第４励磁コイルパターン１７ｄは等間隔に配置される。配置間隔は検出コイル１６に準ずる。
【００３０】
次に、検出コイル１６と励磁コイル１７との位置関係について説明する。第１検出コイルパターン１６ａは、第１励磁コイルパターン１７ａと第２励磁コイルパターン１７ｂとの間に形成され、第１励磁コイルパターン１７ａの一辺と、第２励磁コイルパターン１７ｂの一辺とに、第１検出コイルパターン１６ａのコイルパターンの配線がそれぞれ重なるように構成されている。
【００３１】
第２検出コイルパターン１６ｂは、第２励磁コイルパターン１７ｂと第３励磁コイルパターン１７ｃとの間に形成され、第２励磁コイルパターン１７ｂの一辺と、第３励磁コイルパターン１７ｃの一辺とに、第２検出コイルパターン１６ｂのコイルパターンの配線がそれぞれ重なるように構成されている。
【００３２】
第３検出コイルパターン１６ｃは、第３励磁コイルパターン１７ｃと第４励磁コイルパターン１７ｄとの間に形成され、第３励磁コイルパターン１７ｃの一辺と、第４励磁コイルパターン１７ｄの一辺とに、第３検出コイルパターン１６ｃのコイルパターンの配線がそれぞれ重なるように構成されている。
【００３３】
すなわち、検出コイル１６は励磁コイル１７のコイルパターンに配線の一部が重なるように構成されている。そして図３に示す通り、電流の流れる方向は第１励磁コイルパターン１７ａと第３励磁コイルパターン１７ｃは検出コイル１６と配線が重なる部分で電流が同じ方向に流れるよう設計されている。又、第２励磁コイルパターン１７ｂと第４励磁コイルパターン１７ｄは検出コイル１６と配線が重なる部分で電流が逆に流れるように設計されている。
【００３４】
図６に、ロータリーエンコーダ８の検出ブロック図を示す。励磁コイル１７には、２ＭＨｚ程度の高周波正弦波を入力している。これにより励磁コイル１７の巻き線数を少なくすることが可能となる。第１検出コイルパターン１６ａの端子は差動アンプ３１に接続されて信号Ｓ１を差動アンプ３１に入力する。差動アンプ３１では信号Ｓ１を差動増幅して信号Ｓ５を得る。第２検出コイルパターン１６ｂの端子は差動アンプ３２に接続されて信号Ｓ２を差動アンプ３２に入力する。第３検出コイルパターン１６ｃの端子は差動アンプ３３に接続されて信号Ｓ３を差動アンプ３３に入力する。それぞれで差動増幅され、差動アンプ３２からは信号Ｓ６が、差動アンプ３３からは信号Ｓ７が得られる。
【００３５】
次に、差動アンプ３１から得られた高周波信号Ｓ５の外側包絡線を、包絡線検波器４１で包絡線検波して信号Ｓ８を得る。同様に差動アンプ３２から得られた高周波信号Ｓ６及び差動アンプ３３から得られた高周波信号Ｓ７は、それぞれ包絡線検波器４２、包絡線検波器４３に入力されて、信号Ｓ９及び信号Ｓ１０を得る。包絡線検波器４２の高周波信号Ｓ９は、包絡線検波器４１の高周波信号Ｓ８に対して９０度位相がずれている。包絡線検波器４３の高周波信号Ｓ１０は、包絡線検波器４１の高周波信号Ｓ８に対して１８０度位相がずれている。これは、図３に示すように第１検出コイルパターン１６ａに対して第２検出コイルパターン１６ｂが半周期ずらされて配置され、第３検出コイルパターン１６ｃは更に半周期ずらされて配置されているためである。
【００３６】
包絡線検波器４１の出力波形Ｓ８と、包絡線検波器４２の出力波形Ｓ９とを差動アンプ３４に入力して両者を差動増幅して、信号Ｓ１１を得る。信号Ｓ１１をコンパレータ５１に入力してパルス信号Ｓ１３を得る。包絡線検波器４２の出力波形Ｓ９と、包絡線検波器４３の出力波形Ｓ１０とを差動アンプ３５に入力して両者を差動増幅して、信号Ｓ１２を得る。信号Ｓ１２をコンパレータ５２に入力してパルス信号Ｓ１４を得る。パルス信号Ｓ１３とパルス信号Ｓ１４を用いてステータ９に対するロータ１０の回転角度を算出することが出来る。
【００３７】
図７に、波形を１つのグラフにまとめたものを示す。信号Ｓ８はＳｉｎθの波形を示し、信号Ｓ９はＳｉｎ（θ＋９０）の波形を示し、信号Ｓ１０はＳｉｎ（θ＋１８０）の波形を示す。差動アンプ３４により信号Ｓ９と信号Ｓ８との差分を採ることで得られる信号Ｓ１１は、Ｓｉｎ（θ＋９０）−Ｓｉｎθとなり２２５度位相ズレの波形を得ることが出来る。一方、差動アンプ３５により信号Ｓ１０と信号Ｓ９との差分を採ることで得られる信号Ｓ１２は、Ｓｉｎ（θ＋１８０）−Ｓｉｎ（θ＋９０）となり１３５度位相ズレの波形を得ることができる。
【００３８】
図８（ａ）に、ロータ１０とステータ９の位置関係を示す。図８（ｂ）に（ａ）における出力波形Ｓを示す。図９（ａ）に、ロータ１０とステータ９の位置関係を示す。図９（ｂ）に（ａ）における出力波形Ｓを示す。図１０（ａ）に、ロータ１０とステータ９の位置関係を示す。図１０（ｂ）に（ａ）における出力波形Ｓを示す。図１１（ａ）に、ロータ１０とステータ９の位置関係を示す。図１１（ｂ）に（ａ）における出力波形Ｓを示す。図１２に、励磁コイルと検出コイルに関する等価回路を示す。図８から図１１にかけて、ロータ１０が進角してロータパターン１３が移動している。これに伴い、検出コイル１６で得られる出力波形Ｓの状態が変化ずる。説明のためロータパターン１３の磁性体部１１及び非磁性体部１２には、位置を示す符号をａ〜ｈまで付してある。検出コイル１６及び励磁コイル１７との対応関係を図１２と対応させて説明していく。
【００３９】
等価回路１００は、図１２に示すように第１検出コイルパターン１６ａが第１励磁コイルパターン１７ａ、及び第２励磁コイルパターン１７ｂに重なったときに生じる電流を示す為に構成された回路である。第１結合部Ｃ１は、第１励磁コイル右辺１７ａｒと第１検出コイル左辺１６ａｌとが対向して形成される。第２結合部Ｃ２は、第２励磁コイル左辺１７ｂｌと第１検出コイル右辺１６ａｒとが対向して形成される。第３結合部Ｃ３は、回路短辺１６ａ１と接続部１７ａｂとが対向して形成される。したがって、励磁コイル１７に交流信号を入力した際、第１検出コイルパターン１６ａにおいて、第１結合部Ｃ１と第２結合部Ｃ２とは逆向きの起電力が発生するように接続され、第１結合部Ｃ１と第３結合部Ｃ３とは同じ向きの起電力が発生するように接続されている。つまり、第１結合部Ｃ１での起電力を起電力Ｖ１、第２結合部Ｃ２での起電力を起電力Ｖ２、第３結合部Ｃ３での起電力を起電力Ｖ３とすると、第１検出コイルパターン１６ａの出力Ｖ４は、（起電力Ｖ１）―（起電力Ｖ２）＋（起電力Ｖ３）となる。
【００４０】
具体的には、まず、図８（ａ）の状態では、第１励磁コイル右辺１７ａｒは、磁性体部１１ｃに重なっている。この状態で励磁コイル１７に高周波正弦波信号が入力されると、磁束が発生する。第１励磁コイル右辺１７ａｒで発生する磁束は磁性体部１１ｃを通過する。通過する磁束の変化により第１検出コイル左辺１６ａｌに大きな起電力が発生する。第２励磁コイル左辺１７ｂｌは、非磁性体部１２ｃに重なっている。よって、第２励磁コイル左辺１７ｂｌで発生する磁束は、非磁性体部１２ｃを通過する。非磁性体部１２ｃでは、この磁束の変化を打ち消す方向の渦電流が発生する為、検出コイル１６の第１検出コイル右辺１６ａｒに発生する起電力は小さくなる。図１２に示す等価回路１００で考えると、第１励磁コイル右辺１７ａｒと第１検出コイル左辺１６ａｌからなる第１結合部Ｃ１で発生する起電力Ｖ１は、磁性体部１１ｃを通過するので大きくなり、第２励磁コイル左辺１７ｂｌと第１検出コイル右辺１６ａｒからなる第２結合部Ｃ２で発生する起電力Ｖ２は、非磁性体部１２ｃを通過するので小さくなる。よって、等価回路１００には起電力Ｖ１と起電力Ｖ２の差で示される起電力が発生し振幅Ａｍ１は最大となる。そこに第３結合部Ｃ３の起電力Ｖ３が加えられて、図８（ｂ）に示すようなオフセット幅Ｏｆだけ基準電圧よりオフセットされた波形Ｓａを得る。なお、回路短辺１６ａ１と接続部１７ａｂとは直接重ならないように配置されている。
【００４１】
次に、図９（ａ）の状態では、ロータパターン１３が回転することで移動し、第１励磁コイル右辺１７ａｒは、磁性体部１１ｃと非磁性体部１２ｂの境界部に位置する。第２励磁コイル左辺１７ｂｌは、磁性体部１１ｃと非磁性体部１２ｃの境界部に位置する。図１２に示す等価回路１００で考えると、第１結合部Ｃ１で発生する起電力Ｖ１と第２結合部Ｃ２で発生する起電力Ｖ２が、非磁性体部１２ｂ、磁性体部１１ｃ、及び非磁性体部１２ｃと重なる部分の関係で等しくなる。よって、等価回路１００には起電力Ｖ１と起電力Ｖ２の差で示される起電力は０となるが起電力Ｖ３が加えられるので、図９（ｂ）に示すような基準電圧よりオフセット幅Ｏｆだけオフセットされた振幅Ａｍ２の波形Ｓｂを得る。振幅Ａｍ２は振幅Ａｍ１より小さくなる。
【００４２】
次に、図１０（ａ）の状態では、さらにロータパターン１３が回転することで移動し、第１励磁コイル右辺１７ａｒは、非磁性体部１２ｂと重なる。一方、第２励磁コイル左辺１７ｂｌは、磁性体部１１ｃと重なる。図１２に示す等価回路１００で考えると、第１結合部Ｃ１で発生する起電力Ｖ１は、非磁性体部１２ｂと重なって小さくなり、第２結合部Ｃ２で発生する起電力Ｖ２は、磁性体部１１ｃと重なって大きくなる。よって、等価回路１００には起電力Ｖ１と起電力Ｖ２の差で示される起電力はマイナスとなるが、起電力Ｖ３が加えられるので、図１０（ｂ）に示すような基準電圧よりオフセット幅Ｏｆだけオフセットされた振幅Ａｍ３の波形Ｓｃを得る。振幅Ａｍ３は最小となる。この際に出力Ｖ４がマイナスにならないように第３結合部Ｃ３の結合の大きさが調整される。具体的には回路短辺１６ａ１と接続部１７ａｂとの距離や、それぞれの長さによって調整される。
【００４３】
次に、図１１（ａ）の状態では、更にロータパターン１３が回転することで移動し、第１励磁コイル右辺１７ａｒは、磁性体部１１ｂと非磁性体部１２ｂの境界部に位置する。一方、第２励磁コイル左辺１７ｂｌは、磁性体部１１ｃと非磁性体部１２ｂの境界部に位置する。図１２に示す等価回路１００で考えると、第１結合部Ｃ１で発生する起電力Ｖ１と第２結合部Ｃ２で発生する起電力Ｖ２が、非磁性体部１２ｂ、磁性体部１１ｃ、及び非磁性体部１２ｃと重なる部分の関係で等しくなる。よって、等価回路１００には起電力Ｖ１と起電力Ｖ２の差で示される起電力は０となるが起電力Ｖ３が加えられるので、図１１（ｂ）に示すような基準電圧よりオフセット幅Ｏｆだけオフセットされた振幅Ａｍ２の波形Ｓｂを得る。
【００４４】
なお、第１検出コイルパターン１６ａについて説明したが、第２検出コイルパターン１６ｂ及び第３検出コイルパターン１６ｃについても同様に、対応する第２励磁コイルパターン１７ｂ、第３励磁コイルパターン１７ｃ及び第４励磁コイルパターン１７ｄと、磁性体部１１及び非磁性体部１２との関係で、出力波形が得られる。ただし、第１検出コイルパターン１６ａとは、図７に示した出力波形Ｓ８と、出力波形Ｓ９及び出力波形Ｓ１０との関係に示される様になる。これは、第１検出コイルパターン１６ａとの距離が磁性体部１１のピッチに比べて２．５倍のピッチで配置されていることによる。なお、第２検出コイルパターン１６ｂの回路短辺１６ｂ１と接続部１７ｂｃ、第３検出コイルパターン１６ｃの回路短辺１６ｃ１と接続部１７ｃｄが作用して、第２検出コイルパターン１６ｂにも第３検出コイルパターン１６ｃにも第１検出コイルパターン１６ａと同様にオフセットの効果が得られる。
【００４５】
上述した様に、ロータパターン１３の移動によって、検出コイル１６で検出される起電力の波形が出力波形Ｓ８、出力波形Ｓ９及び出力波形Ｓ１０の様に得られ、図６のブロック図で説明するようにＡ信号としてパルス信号Ｓ１３が得られ、Ｂ信号としてパルス信号Ｓ１４が得られる。これらの信号は前述した通り、２２５度位相ズレの信号と１３５度位相ズレの信号となっている。これらの信号を用いてロータ１０の位置をステータ９によって検出することが可能となる。
【００４６】
第１実施形態の位置センサは、上記に説明した構成であるので、以下に説明する作用及び効果を奏する。
【００４７】
まず、位置センサの小型化が可能となる点が効果として挙げられる。第１実施形態のロータリーエンコーダ８の構成は、平面状に形成された励磁コイル１７及び検出コイル１６を有するステータ９と、ステータ９に対向して配置され、磁性の異なる領域が移動方向に周期的に配置されたロータ１０と、を有するロータリーエンコーダ８において、検出コイル１６は、第１検出コイルパターン１６ａと第２検出コイルパターン１６ｂと第３検出コイルパターン１６ｃとを備えている。
【００４８】
このように、検出コイル１６は３つのコイルパターンで、第１検出コイルパターン１６ａと第２検出コイルパターン１６ｂ、第２検出コイルパターン１６ｂと第３検出コイルパターン１６ｃは、それぞれ９０度の位相差を設けて配置され、励磁コイル１７が励磁されることで得られる、第１検出コイルパターン１６ａからの出力信号と第２検出コイルパターン１６ｂからの出力信号との差分、及び第２検出コイルパターン１６ｂからの出力信号と第３検出コイルパターン１６ｃからの出力信号との差分を用いて、９０度位相差の２相の信号であるパルス信号Ｓ１３とパルス信号Ｓ１４が形成される。したがって、特許文献３及び特許文献４のように検出コイルを４つ用いる場合よりも、単純に大きさが３／４とすることができ小型化が可能である。また、検出コイルの数を減らせることで、コストダウンにも貢献することが可能である。
【００４９】
また、単純な回路構成で位置検出用信号が検出でき、コストを抑えることができるという効果が得られる。これは、第１検出コイルパターン１６ａ、第２検出コイルパターン１６ｂ、及び第３検出コイルパターン１６ｃからの出力信号をそれぞれ包絡線検波し、包絡線検波された出力信号を差動アンプに入力して差分を演算し、２相の信号が形成されている。詳しくは図６に示すような単純な回路構成となる。回路に用いるのは包絡線検波器４１や差動アンプ３１等の比較的安価に構成可能なものよりなり、構成自体も単純である。この結果、ロータリーエンコーダ８のコストダウンに貢献することができる。
【００５０】
また、振幅比を大きくすることが可能な位置センサであるロータリーエンコーダ８を提供が可能である点が効果として挙げられる。第１実施形態のロータリーエンコーダ８の構成は、平面状に形成された励磁コイル１７及び検出コイル１６を有するステータ９と、ステータ９に対向して配置され、磁性体部１１と非磁性体部１２が移動方向に周期的に交互に配置されたロータ１０を有するロータリーエンコーダ８において、励磁コイル１７の第１励磁コイルパターン１７ａと隣接して形成される第２励磁コイルパターン１７ｂとで、ロータ１０の移動方向に挟まれるように検出コイル１６の第１検出コイルパターン１６ａが配置される。そして、第１励磁コイルパターン１７ａに対して第２励磁コイルパターン１７ｂは逆方向に励磁用電流が流れるように巻回されるものである。
【００５１】
その結果、ロータリーエンコーダ８の検出精度を向上させることが可能となる。これは、次に示すような理由による。つまり、第１励磁コイルパターン１７ａと第２励磁コイルパターン１７ｂに対して、第１検出コイルパターン１６ａがロータ１０の回転方向に挟まれて設けられている。また同様に、第２励磁コイルパターン１７ｂと第３励磁コイルパターン１７ｃとに、第２検出コイルパターン１６ｂが挟まれ、第３励磁コイルパターン１７ｃと第４励磁コイルパターン１７ｄとに、第３検出コイルパターン１６ｃが挟まれて設けられている。
【００５２】
そして、第１励磁コイルパターン１７ａと第２励磁コイルパターン１７ｂ、第２励磁コイルパターン１７ｂと第３励磁コイルパターン１７ｃ、第３励磁コイルパターン１７ｃと第４励磁コイルパターン１７ｄは、それぞれ図３に示すように隣り合うコイルパターンが逆方向に巻回されている。このため、励磁コイル１７に例示されると、ロータ１０の動きによって磁性体部１１を通過する磁束密度は連続的に変化するが、例えば第１検出コイルパターン１６ａでは、第１励磁コイルパターン１７ａが発生する磁束と、第２励磁コイルパターン１７ｂ発生する磁束とでは磁束の方向が逆方向となる。このため、磁性体部１１を通過する磁束が第１励磁コイルパターン１７ａの影響が支配的である場合と、第２励磁コイルパターン１７ｂの影響が支配的である場合とでは、第１検出コイルパターン１６ａの回路内に生じる起電力の差が大きくなり、図８の波形Ｓａに示すように振幅比を大きく採ることが可能となる。
【００５３】
また、ロータリーエンコーダ８のＳ／Ｎ比を向上させることが可能となる点が効果として挙げられる。これは、第１励磁コイルパターン１７ａと第２励磁コイルパターン１７ｂのそれぞれが有する、互いに向かい合う側の配線が、第１検出コイルパターン１６ａの有する配線の一部と、絶縁層を介して重なる位置に配置されている。このため、検出コイル１６と励磁コイル１７の距離を最短とすることができる。電界の強度は配線を中心に距離に反比例して弱くなるので、励磁コイル１７と検出コイル１６の距離が離れると条件が悪化してしまうが、検出コイル１６と励磁コイル１７の距離を近くすることで、検出コイル１６で検出する電流の出力が大きくなり、その結果、位置コイルのＳ／Ｎ比を向上させることができる。
【００５４】
また、オフセット効果によって回路構成を単純化することが可能となる点が効果として挙げられる。第１励磁コイルパターン１７ａと第２励磁コイルパターン１７ｂとは、接続部１７ａｂで接続され、第２励磁コイルパターン１７ｂと第３励磁コイルパターン１７ｃとは接続部１７ｂｃで、第３励磁コイルパターン１７ｃと第４励磁コイルパターン１７ｄとは接続部１７ｃｄで接続されている。それに対応する第１検出コイルパターン１６ａ乃至第３検出コイルパターン１６ｃは、それぞれのコイルパターンの有する短辺が接続部１７ａｂ乃至接続部１７ｃｄとそれぞれ重なる。
【００５５】
このため、励磁コイル１７に電力を供給することで、接続部１７ａｂ乃至接続部１７ｃｄを通過する電力によっても磁束が発生し、磁性体部１１で磁束密度が高められて検出コイル１６で起電力を得て、出力波形Ｓをオフセットさせることに繋がる。図１２の等価回路１００で説明する起電力Ｖ３により、起電力Ｖ１と起電力Ｖ２の差の電力とに起電力Ｖ３を足すことでオフセットさせ、出力Ｖ４を得る。この結果、図８（ｂ）乃至図１１（ｂ）で示すような波形Ｓａ乃至波形Ｓｃの様な波形が得られる。波形Ｓｃは検出コイル１６で検出される出力波形Ｓの振幅が最も低い状態である。この波形Ｓｃは波形Ｓａと同じ周期の波形を示しているが、オフセットの効果が無いと波形が反転してしまう。
【００５６】
しかし、オフセット効果によって波形Ｓａと波形Ｓｃとは同じ周期の波形となっているので、補正回路を必要とせずに波形を比較してパルス信号Ｓ１３やパルス信号Ｓ１４の信号を取得することができる。よって、ロータリーエンコーダ８のコストダウンが可能となる。
【００５７】
また、効果としてバックヨーク１５を設けることで位置センサの検出精度を向上させることができる点が挙げられる。励磁コイル１７と検出コイル１６とバックヨーク１５とはＰＩフィルム３０に隔てられて、図４に示すように積層されて形成されている。ＰＩフィルム３０は磁性材料で形成されたバックヨーク１５をフレキシブルプリント基板２３上に保持する機能も兼ねる。励磁コイル１７で発生した磁束は磁性体部１１等の磁性材料を通過することで磁束密度を高める効果が得られる。この結果、ロータリーエンコーダ８の検出精度を向上させることが可能である。
【００５８】
また、バックヨーク１５はＰＩフィルム３０で抑えられていることで剥落を防ぐことができるので、バックヨーク１５に用いる磁性材料に混入するバインダの量を減らすことが可能となる。バインダは磁性材料をフレキシブルプリント基板２３の上に剥落せずに保持する機能を有するが、同時に磁性材料の密度を低下させる原因ともなる。したがって、ＰＩフィルム３０を用いてバックヨーク１５を保持する事で、バックヨーク１５に用いるバインダの量を減らすことが可能となる。図４及び図５に示される様に、バックヨーク１５は２枚のＰＩフィルム３０によって挟まれた状態となっている。このため、ＰＩフィルム３０を用いてバックヨーク１５を保持することを可能とし、必要に応じてバックヨーク１５の厚みを厚くすることも可能である。この結果、バックヨーク１５が励磁コイル１７の発生する磁束密度を高める効果をより高めることが可能となり、ロータリーエンコーダ８の検出精度の向上に繋がる。
【００５９】
次に、本発明の第２の実施形態について、第１実施形態と同様にロータリーエンコーダを用いた具体例について図面を参照しつつ説明する。
【００６０】
図１３に、第２実施形態のロータリーエンコーダ８の構成について模式図を示す。図１３（ａ）が正面図であり、図１３（ｂ）が側面図である。第２実施形態のロータリーエンコーダ８の構成は第１実施形態の構成とほぼ同じであるが、ステータ９の形状が若干異なる。ステータ９には、図１３（ｂ）に示すようにサイドリブ９ａが設けられている。ステータ９から縁設して設けられるサイドリブ９ａは、ロータ１０の側面の一部を覆う形でオーバーハングして設けられている。サイドリブ９ａのロータ１０に対向する面には図１３（ｂ）に示される様に、ロータ１０の側面に設けられるＺ相用の磁性領域となるＺ相磁性体部２０に対応して、Ｚ相励磁コイル１７ｅ及びＺ相検出コイル１６ｄを備えている。なお、図面では省略されているがステータ９の形状は、図２に示したものと同等であり、ステータ本体２６部分の形状が若干異なるものである。
【００６１】
ロータ１０とステータ９の対応関係については、ステータ９の先端であってフレキシブルプリント基板２３がロータ１０の外周面に沿って円弧状に設けられる面とロータ１０の外周面、即ちロータパターン１３が設けられる面とのギャップは寸法ａとされている。これに対し、サイドリブ９ａとロータ１０の軸方向の面とのギャップは寸法ｂとされている。寸法ａは０．２ｍｍ程度であり寸法ｂは数ｍｍ程度である。
【００６２】
ロータ１０の回転によってサイドリブ９ａに備えられたＺ相励磁コイル１７ｅにて発生した磁束がＺ相磁性体部２０によって磁束密度を高められ、Ｚ相検出コイル１６ｄによって検出される。Ｚ相磁性体部２０はロータ１０に１つ設けられているので、ロータ１０の１回転に１回だけＺ相検出コイル１６ｄで波形Ｓが検出される。したがって、Ｚ相磁性体部２０を設けることで、Ｚ相検出コイル１６ｄで検出される信号Ｓをトリガーとして用いることができる。
【００６３】
図１４に、ロータリーエンコーダの検出ブロック図を示す。図１４は、図６に示す検出ブロック図にＺ相の信号を検出するブロック図を加えたものである。Ｚ相検出コイル１６ｄに接続される端子１８ａより出力信号Ｓ１５が得られる。出力信号Ｓ１５は差動アンプ３６に入力され、差動増幅されて信号Ｓ１７を得る。また、Ｚ相検出コイル１６ｄに接続される端子１８ｂにより得られる出力信号Ｓ１６は差動アンプ３７に入力され、差動増幅されて信号Ｓ１８を得る。
【００６４】
差動アンプ３６から得られた出力信号Ｓ１７の外径包絡線を、包絡線検波器４４で包絡線検波して信号Ｓ１９を得る。差動アンプ３７から得られた出力信号Ｓ１８の外径包絡線を、包絡線検波器４５で包絡線検波して信号Ｓ２０を得る。包絡線検波器４４の出力信号Ｓ１９と、包絡線検波器４５の出力信号Ｓ２０とを差動アンプ３８に入力して信号Ｓ２１を得て、これをコンパレータ５３に入力して、パルス信号Ｓ２２を得る。このパルス信号Ｓ２２をトリガーとして用いることで、検出コイル１６側の出力から絶対位置を検出することが可能となる。
【００６５】
第２実施形態の位置センサは上記構成であるので、以下に説明する作用及び効果を奏する。
【００６６】
まず、ロータリーエンコーダ８の検出精度を向上させることが可能である。これは、回転体であるロータ１０の軸方向の面にＺ相磁性体部２０が設けられ、Ｚ相磁性体部２０を検出するＺ相検出コイル１６ｄがＺ相磁性体部２０と対向して設けられることで、Ｚ相検出コイル１６ｄで検出した信号をトリガーとして用い、検出コイル１６側の出力から絶対位置を検出することが可能となる。
【００６７】
また、ロータリーエンコーダ８の厚みを抑えることが可能である。図１５に、従来のロータにＺ信号検出用パターンを設けた構成を示す。第２実施形態ではロータ１０の軸方向の面にＺ相磁性体部２０が設けられているため、図１５に示す構成のように、Ｚ相磁性体部２０をロータ１０の外周面に、ロータ１０の厚みを増して設ける場合に比べ、ロータ１０の厚みそのものを薄くすることが可能である。ロータパターン１３とＺ相磁性体部２０との間には所定の間隔が必要であるし、ロータパターン１３もＺ相磁性体部２０もそれなりの面積を必要とする為、ロータ１０自身の厚みを必要とする。しかし、Ｚ相磁性体部２０を設ける部分をロータ１０の側面、軸方向の面に移したことで、ロータ１０の厚みを薄くすることが可能である。
【００６８】
また、ロータリーエンコーダ８の生産性向上にも寄与することができる。サイドリブ９ａはロータ１０の軸方向の面に設けられているので、取付精度などを勘案すると、サイドリブ９ａとロータ１０とのクリアランスを寸法ｂだけ設ける必要がある。寸法ｂの寸法を大きくしクリアランスを大きく採れば、ステータ９やロータ１０の組み付け精度を必要以上に高める必要が無くなる。ただし、寸法ｂを大きく採るとＺ相検出コイル１６ｄでの信号検出精度が悪くなり、信号の振れが発生する虞がある。
【００６９】
図１６に、パルス信号Ｓ２２と、パルス信号Ｓ１３との関係についてグラフに示す。パルス信号Ｓ２２がＺ相検出コイル１６ｄで検出される波形を処理したものであり、パルス信号Ｓ１３が第１検出コイルパターン１６ａで検出される波形を処理したものである。このように、パルス信号Ｓ２２の立ち上がりＴ１をトリガーとして検出コイル１６の絶対位置の検出をすることができるが、図１３に示される寸法ｂを大きくすると、パルス信号Ｓ２２の信号遅延ｃの影響が大きくなり、寸法ｂのバラツキで立ち上がりＴ１にバラツキが生じる。しかし、例えば立ち上がりＴ１の次のパルス信号Ｓ１３の立ち上がりＴ２を使ってトリガーとすることで、トリガーの精度を向上させることができる。このようなトリガーの精度の向上の手法があるため、Ｚ相検出コイル１６ｄでの信号検出精度は必要以上にシビアさを求められず、結果、寸法ｂを広く採ることが可能になる。
【００７０】
サイドリブ９ａとロータ１０とのクリアランスである寸法ｂが広く採れることで、ロータ１０及びステータ９の、ロータ１０の軸方向に関する取付精度は寸法ａ程シビアである必要は無い。ロータ１０の構造上、径方向よりも軸方向の取付精度の方が精度を出し難いため、このような構成を採ることでロータ１０の厚みを薄くできると共に、必要以上に精度を高める必要が無いため、組み付け性を向上させることが可能である。このことは生産性の向上に繋がり、また、コストダウンに反映させることができる。
【００７１】
次に、本発明の第３の実施形態について、第１実施形態と同様にロータリーエンコーダを用いた具体例について図面を参照しつつ説明する。第３実施形態のロータリーエンコーダ８の構成は第１実施形態の構成とほぼ同じであるが、ロータ１０の構成が若干異なる。
【００７２】
図１７（ａ）に、第３実施形態の、ロータとステータの位置関係について示す。図１７（ｂ）に出力波形について示す。第３実施形態に用いられるロータ１０は、第１実施形態とその構成はほぼ同じであるが、ロータ１０の外周面上に形成される高透磁率領域にあたる磁性体部１１のうち、少なくとも１つが透磁率の異なる素材が用いられ、トリガー領域となるＺ信号磁性体部１１ｄ形成されている。透磁率を変える手法としては、異なる種類の磁性体材料を用いたり、磁性体材料の粒径や樹脂バインダとの混合比を変更したりといった方法が考えられる。ここでは、図１７（ａ）に示すようにＺ信号磁性体部１１ｄが透磁率を他の磁性体部１１よりも高く設定されているものとする。この結果、得られる波形Ｓｄは、Ｚ信号磁性体部１１ｄによって振幅が大きくなった波形の得られる高透磁率領域ｗ２と、他の磁性体部１１で検出される波形の得られる低透磁率領域ｗ１とから構成されることとなる。
【００７３】
図１８に、ロータリーエンコーダの検出ブロック図を示す。図１８では図６に示した構成に、ＴＤＣ検出用の回路を追加したものとなっている。具体的には、包絡線検波器４１にコンパレータ５４が接続され、コンパレータ５４に入力される信号Ｓ８が基準電圧を超えた分だけを取り出してＴＤＣ信号として信号Ｓ２６を得る構成となっている。なお、第３実施形態のロータリーエンコーダ８では第１検出コイルパターン１６ａに図１７（ｂ）に示した波形Ｓｄが入力されて、包絡線検波器４１から回路を分岐して信号を得る構成となっているが、包絡線検波器４２または包絡線検波器４３にコンパレータ５４が接続されることを妨げない。
【００７４】
第３実施形態の位置センサは、上記に説明した構成であるので、以下に説明する作用及び効果を奏する。
【００７５】
ロータリーエンコーダ８のロータ１０の外周面上に形成されるロータパターン１３の磁性体部１１の内の１つの透磁率を他の磁性体部１１と異ならせており、Ｚ信号磁性体部１１ｄにおいて、他の磁性体部１１よりも透磁率を高くしている。このため、第１検出コイルパターン１６ａで検出する波形に図１７（ｂ）の波形Ｓｄに示すような出力の高い部分が出てくる。この波形Ｓｄは、第１検出コイルパターン１６ａで信号Ｓ１として入力され、差動アンプ３１を介して高周波信号Ｓ５が得られる。その後、包絡線検波器４１で包絡線検波されて出力波形Ｓ８を得る。
【００７６】
出力波形Ｓ８はコンパレータ５３に入力され、コンパレータ５３の基準電圧が高く設定されていることでＺ信号となるパルス信号Ｓ２５を得る。コンパレータ５３を介することで波形Ｓｄの高透磁率領域ｗ２の信号がパルス信号Ｓ２６では１つの山として信号が得られ、これをＺ信号とすることが可能である。こうすることで、第２実施形態のようにＺ相検出コイル１６ｄ及びＺ相磁性体部２０を設けなくともトリガー信号が得られることとなり、検出コイル１６側の出力から絶対位置を検出することが可能となる。
【００７７】
この結果、第２実施形態の場合同様にロータ１０の厚みを増やさずにトリガー信号が得られ、ロータリーエンコーダ８の検出精度を高めることに貢献することができる。なお、第３実施形態のロータパターン１３には１カ所にＺ信号磁性体部１１ｄを設けているが、複数の磁性体部１１及び非磁性体部１２に渡って透磁率を異ならせても良い。その場合でも、トリガー信号検出することが可能となるためである。また、ロータ１０の側面にＺ相磁性体部２０を設ける必要も無く、ステータ９にＺ相検出コイル１６ｄを設ける必要も無いことは、ロータリーエンコーダ８の生産性向上に寄与し、ロータリーエンコーダ８のコストダウンに繋がる。
【００７８】
以上において、実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。例えば、例示した材料はその機能を果たす別の材料に置き換えることを妨げない。また、検出コイル１６や励磁コイル１７の製造方法はプリント基板で形成する場合の他に、インクジェットで描画して形成する方法など、他の製造方法で形成することを妨げない。また、例示した材料はその機能を果たす別の材料に置き換えることを妨げない。
【００７９】
また、バックヨーク１５に関してはステータ本体２６に埋め込んだ状態で形成されていても良い。また、検出コイル１６と励磁コイル１７がフレキシブルプリント基板２３の上に２層に形成された形態であっても良い。
【符号の説明】
【００８０】
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      非磁性体部
１３      ロータパターン
１５      バックヨーク
１６      検出コイル
１６ａ      第１検出コイルパターン
１６ｂ      第２検出コイルパターン
１６ｃ      第３検出コイルパターン
１７      励磁コイル
１７ａ      第１励磁コイルパターン
１７ｂ      第２励磁コイルパターン
１７ｃ      第３励磁コイルパターン
１７ｄ      第４励磁コイルパターン
２３      フレキシブルプリント基板
２４      取付部材
２５      回路部
２６      ステータ本体
３１、３２、３３、３４、３５      差動アンプ
４１、４２、４３      包絡線検波器
５１、５２      コンパレータ
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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