(57)【要約】【課題】位置検出結果に誤差を生じ難くすることができる位置検出装置を提供する。【解決手段】位置検出装置１は、電源３と、電源３から交流電圧Ｖｅが印加される第１検出コイル４及び第２検出コイル５と、被検出部２の動きに応じて第１検出コイル４及び第２検出コイル５に発生する磁界を変化させる被検出対象６とを備える。本例の場合、第１検出コイル４を２つの第１検出コイル４ａ，４ｂに分け、これらを同一形状とし、第１検出コイル４ａ、第２検出コイル５、第１検出コイル４ｂの順に直列接続することにより、位置検出装置１に平衡回路８を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる場所に配置された第１検出コイル及び第２検出コイルに電源から交流電圧を印加し、被検出対象との距離に応じて変化する前記第１検出コイル及び第２検出コイルの出力変化を基に、被検出部の位置を検出する位置検出装置において、
前記第１検出コイル及び第２検出コイルを合わせて３つ以上設けて、これらを前記電源に対して直列接続し、この直列回路を各々の回路端から見たときに、３つ以上存在する前記第１検出コイル及び第２検出コイルをともに同じ配列とすることにより構築された平衡回路を備えた
ことを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
３つ以上設けられた前記第１検出コイル及び第２検出コイルは、同一基板上に設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項３】
３つ以上設けられた前記第１検出コイル及び第２検出コイルのうち複数存在する種類の検出コイルは、基板の同一層に形成されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の位置検出装置。
【請求項４】
３つ以上設けられた前記第１検出コイル及び第２検出コイルのうち複数存在する種類の検出コイルは、同一の形状で形成されている
ことを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検出部の位置を検出する位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被検出部の位置を検出する位置検出装置として、被検出部と連動する金属部を検出コイルに対向配置させ、被検出部が移動したときの検出コイル及び金属部の間の距離変化を、検出コイルのインダクタンスの変化を基に検出する技術が周知である（特許文献１等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００７−５０５５３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この種の位置検出装置においては、回路上にコモンモードノイズが発生する可能性がある。コモンモードノイズは、例えば機器及びグランドの間に発生するノイズの一種である。位置検出装置にコモンモードノイズが発生すると、検出コイルの出力が変動してしまう可能性が高いので、検出コイルの出力電圧を用いて被検出部の位置を検出するにあたって、誤差が発生してしまう問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、位置検出結果に誤差を生じ難くすることができる位置検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記問題点を解決する位置検出装置は、互いに異なる場所に配置された第１検出コイル及び第２検出コイルに電源から交流電圧を印加し、被検出対象との距離に応じて変化する前記第１検出コイル及び第２検出コイルの出力変化を基に、被検出部の位置を検出する構成において、前記第１検出コイル及び第２検出コイルを合わせて３つ以上設けて、これらを前記電源に対して直列接続し、この直列回路を各々の回路端から見たときに、３つ以上存在する前記第１検出コイル及び第２検出コイルをともに同じ配列とすることにより構築された平衡回路を備えた。
【０００７】
本構成によれば、位置検出装置に平衡回路を設けたので、位置検出装置の回路にコモンモードノイズが発生し難くなる。このため、コモンモードノイズに起因した検出コイルの出力変動が生じ難くなる。よって、検出コイルの出力から被検出部の位置を求めるにあたって、位置検出結果に誤差を生じ難くすることが可能となる。
【０００８】
前記位置検出装置において、３つ以上設けられた前記第１検出コイル及び第２検出コイルは、同一基板上に設けられていることが好ましい。この構成によれば、第１検出コイル及び第２検出コイルを製造するときのターゲットが１つの基板で済むので、第１検出コイル及び第２検出コイルの製造を簡単に行うことが可能となる。
【０００９】
前記位置検出装置において、３つ以上設けられた前記第１検出コイル及び第２検出コイルのうち複数存在する種類の検出コイルは、基板の同一層に形成されていることが好ましい。この構成によれば、第１検出コイルや第２検出コイルのうち複数存在する検出コイルを、基板の複数の層に亘って形成せずに済む。よって、平衡回路を設計するにあたって、大幅なインピーダンス調整等が不要となるので、平衡回路の回路構成を簡素化するのに有利となる。
【００１０】
前記位置検出装置において、３つ以上設けられた前記第１検出コイル及び第２検出コイルのうち複数存在する種類の検出コイルは、同一の形状で形成されていることが好ましい。この構成によれば、第１検出コイル及び第２検出コイルのうち複数存在する検出コイルのインダクタンスを同一とすることが可能となるので、平衡回路の回路構成を簡単にするのに一層有利となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、位置検出装置において、位置検出結果に誤差を生じ難くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態の位置検出装置の構成図。
【図２】位置検出装置の基板の側面図。
【図３】位置検出装置の等価回路。
【図４】コモンモードノイズを表現した位置検出装置の等価回路。
【図５】別例の位置検出装置の概略図。
【図６】他の別例の位置検出装置の概略図。
【図７】他の別例の位置検出装置の概略図。
【図８】他の別例の位置検出装置の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、位置検出装置の一実施形態を図１〜図４に従って説明する。
図１に示すように、位置検出装置１は、被検出部２の位置（被検出部２との間の距離）を検出する渦電流センサの一種である。本例の位置検出装置１は、位置検出装置１の電源３と、電源３から交流電圧Ｖｅが印加される第１検出コイル４及び第２検出コイル５と、被検出部２の動きに応じて第１検出コイル４及び第２検出コイル５に発生する磁界を変化させる被検出対象６とを備える。
【００１４】
被検出対象６は、例えば金属から形成された板状の部材（金属板）からなる。本例の被検出対象６は、被検出部２に取り付け固定されることにより、被検出部２と連動する。被検出対象６は、被検出部２の動きに伴って、第１検出コイル４（第２検出コイル５）のコイル軸Ｌの軸方向（コイル軸方向：図１のＫ方向）に沿い、第１検出コイル４に接近又は離間する直線往復動が可能である。
【００１５】
本例の第１検出コイル４は、同一形状のものが合計２つ設けられている。本例の場合、電源３側の第１検出コイル４を４ａとし、電源３の下流側の第１検出コイル４を４ｂとする。また、第１検出コイル４ａ，４ｂは、同一形状にすることにより、同一インダクタンスとなるように設定される。具体的にいうと、第１検出コイル４ａ，４ｂは、コイル軸Ｌを中心とする点対称に配置されるとともに、同一巻数に形成されている。
【００１６】
第１検出コイル４ａ，４ｂ及び第２検出コイル５は、コイル軸Ｌの軸方向（コイル軸方向）に沿って並び配置されている。本例の場合、第１検出コイル４ａ，４ｂは、被検出対象６に対し近い側に配置され、第２検出コイル５は被検出対象６に対し遠い側に配置されている。これは、第１検出コイル４ａ，４ｂの出力（インダクタンス）を位置検出のための信号として用い、第２検出コイル５を第１検出コイル４ａ，４ｂのリファレンスコイル（基準コイル）とするためである。
【００１７】
図２に示すように、本例の第１検出コイル４ａ，４ｂ及び第２検出コイル５は、第１検出コイル４ａ，４ｂが基板７の第１層７ａ（例えば表面）に設けられ、第２検出コイル５が基板７の第２層７ｂ（例えば裏面）に設けられることにより、同一基板上に重ね配置されている。このように、本例の第１検出コイル４ａ，４ｂは、基板７の第１層７ａに両方とも配置されている。また、第１検出コイル４ａ及び第２検出コイル５と、第１検出コイル４ｂ及び第２検出コイル５とは、それぞれ基板７の図示しないスルーホール等により接続されている。
【００１８】
図３に、本例の位置検出装置１の等価回路を図示する。同図に示されるように、本例の位置検出装置１は、位置検出装置１に発生するコモンモードノイズを抑制することが可能な平衡回路８を備える。本例の平衡回路８は、３つの検出コイルである第１検出コイル４ａ，４ｂ及び第２検出コイル５を電源３に対して直列接続し、この直列回路９を各々の回路端１０，１１から見たとき、第１検出コイル４ａ，４ｂ及び第２検出コイル５をともに同じ配列とすることにより、実現されている。本例の場合、回路端１０，１１のどちらから直列回路９を見ても、「第１検出コイル４→第２検出コイル５→第１検出コイル４」の並び順となることで、平衡回路８が実現されている。
【００１９】
図１及び図３に示すように、第１検出コイル４ａの入力端と第１検出コイル４ｂの出力端との間には、直列回路９に発生する電圧を検出可能な電圧検出部１２が接続されている。また、第２検出コイル５の入出力端の間には、第２検出コイル５に発生する電圧を検出可能な電圧検出部１３が接続されている。
【００２０】
図３に示すように、位置検出装置１は、第１検出コイル４及び第２検出コイル５の出力変化を基に被検出部２の位置を演算する位置演算部１４を備える。位置演算部１４は、電圧検出部１２から入力する出力電圧Ｖ１と、電圧検出部１３から入力する出力電圧Ｖ０とを基に、被検出部２の位置を検出する。具体的にいうと、位置演算部１４は、第１検出コイル４の出力電圧Ｖ２（＝Ｖ１−Ｖ０）と第２検出コイル５の出力電圧Ｖ０と電圧比（Ｖ２／Ｖ０）を基に、第１検出コイル４及び被検出対象６との間の距離、すなわち被検出部２の位置を求める。
【００２１】
次に、図４を用いて、位置検出装置１の作用を説明する。
図４に示すように、位置検出装置１には、電源３が投入された作動時において、位置検出装置１の回路にコモンモードノイズが発生する現状がある。コモンモードノイズは、信号ラインとＧＮＤとの間で伝達されるノイズの一種であって、図中に示すように、電源３のＧＮＤ側に接続された電圧Ｖｃで表現することができる。なお、同図においては、電圧検出部１２，１３のインピーダンスをＲで表している。位置検出装置１においては、コモンモードノイズを放置しておくと、第１検出コイル４及び第２検出コイル５の出力電圧（検出電圧）Ｖ０，Ｖ１が変化してしまうことから、これが位置検出の誤差に繋がってしまう問題があった。
【００２２】
これを踏まえ、本例の位置検出装置１では、基板７の同一層側に第１検出コイル４を２つ設け、第１検出コイル４ａ，４ｂの間に第２検出コイル５を配置した直列回路９によって実現される平衡回路８を設けた。このため、位置検出装置１に平衡回路８が存在することとなるので、コモンモードノイズの発生が抑制される。よって、コモンモードノイズを要因としたコイル出力変動が生じ難くなる。この結果、外部雑音に対する耐性を向上することが可能となる。
【００２３】
本実施形態の構成によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
（１）第１検出コイル４を２つの第１検出コイル４ａ，４ｂに分け、これらを同一形状とし、第１検出コイル４ａ、第２検出コイル５、第１検出コイル４ｂの順に直列接続することにより、位置検出装置１に平衡回路８を設けた。これにより、位置検出装置１の回路にコモンモードノイズが発生し難くなるので、検出コイル出力にコモンモードノイズに起因した変動が発し難くなる。よって、第１検出コイル４及び第２検出コイル５の出力（出力電圧Ｖ１，Ｖ２）から被検出部２の位置を求めるにあたって、位置検出結果に誤差を生じ難くすることができる。
【００２４】
（２）第１検出コイル４ａ，４ｂ及び第２検出コイル５は、同一の基板７に設けられている。よって、第１検出コイル４ａ，４ｂ及び第２検出コイル５を形成するにあたってのターゲットが１つの基板７で済むので、第１検出コイル４ａ，４ｂ及び第２検出コイル５の製造が簡単である。従って、第１検出コイル４及び第２検出コイル５を基板７に容易に製造することができる。
【００２５】
（３）複数（本例は２つ）設けられた第１検出コイル４ａ，４ｂは、基板７の同一層（本例は第１層７ａ）に形成されている。この場合、複数形成する第１検出コイル４ａ，４ｂを、基板７の複数の層（第１層７ａ及び第２層７ｂ）に亘って形成せずに済む。このため、平衡回路８を設計するにあたって、第１検出コイル４ａ，４ｂ及び第２検出コイル５の各インダクタンスを共に近い値に設定することが可能となり、大幅なインピーダンス調整等が不要となる。よって、平衡回路８の回路構成を簡素化するのに有利となる。
【００２６】
（４）複数（本例は２つ）設けられた第１検出コイル４ａ，４ｂは、同一の形状（本例はコイル軸Ｌを中心とした点対称）で形成されている。このため、複数の第１検出コイル４ａ，４ｂのインダクタンスを同一とすることが可能となるので、平衡回路８の回路構成を簡単にするのに一層有利となる。
【００２７】
なお、実施形態はこれまでに述べた構成に限らず、以下の態様に変更してもよい。
・図５に示すように、第１検出コイル４ａ，４ｂ及び第２検出コイル５は、基板７の同一層に全て配置されてもよい。
【００２８】
・図６に示すように、第１検出コイル４及び第２検出コイル５の総数は、例えば４つとしてもよい。
・図７に示すように、第１検出コイル４及び第２検出コイル５の総数を４つとした場合、これらを基板７の同一層に全て配置してもよい。
【００２９】
・図８に示すように、第１検出コイル４を３つとし、第２検出コイル５を２つとした組み合わせとしてもよい。要するに、平衡回路８を構築できるのであれば、第１検出コイル４ａ，４ｂ及び第２検出コイル５の数は、適宜変更することができる。
【００３０】
・基板７を多層基板として、所定の層に第１検出コイル４ａ，４ｂや第２検出コイル５が形成されてもよい。
・第１検出コイル４ａ，４ｂは、同じ形状とすることに限らず、互いに異なる形状としてもよい。
【００３１】
・第１検出コイル４ａ，４ｂは、同じ巻数とすることに限らず、異なる巻数に形成されてもよい。
・第１検出コイル４ａ，４ｂ及び第２検出コイル５は、必ずしも同一軸心上に配置されなくてもよい。
【００３２】
・第１検出コイル４ａ，４ｂは、例えば基板７の平面方向に並び配置されてもよい。
・基板７を多層基板とし、所定の層に第１検出コイル４ａ，４ｂや第２検出コイル５が形成されてもよい。
【００３３】
・被検出対象６は、金属板に限らず、例えばコイルなどの他の部材に変更可能である。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
【００３４】
（イ）前記位置検出装置において、前記第１検出コイルは、基板の第１層に設けられ、前記第２検出コイルは、当該基板の第２層に設けられていることが好ましい。この構成によれば、第１検出コイルを複数設けたり、或いは第２検出コイルを複数設けたりするにあたって、役割が同じ検出コイルを基板の同じ層にまとめて形成することが可能となる。
【００３５】
（ロ）前記位置検出装置において、前記第１検出コイル及び第２検出コイルは、コイル軸の軸方向に沿って並び配置されている。この構成によれば、例えばこれら検出コイルを平面方向に並び配置する場合に比較して、検出コイルに必要となる配置面積を小さく抑えることが可能となる。
【符号の説明】
【００３６】
１…位置検出装置、２…被検出部、３…電源、４（４ａ，４ｂ）…第１検出コイル、５…第２検出コイル、６…被検出対象、７…基板、７ａ…基板の第１層、７ｂ…基板の第２層、８…平衡回路、９…直列回路、１０，１１…回路端、Ｖｅ…交流電圧。
【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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