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JP2014066525A - Angle detector for body of rotation - Google Patents

Angle detector for body of rotation Download PDF

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JP2014066525A
JP2014066525A JP2012209921A JP2012209921A JP2014066525A JP 2014066525 A JP2014066525 A JP 2014066525A JP 2012209921 A JP2012209921 A JP 2012209921A JP 2012209921 A JP2012209921 A JP 2012209921A JP 2014066525 A JP2014066525 A JP 2014066525A
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JP
Japan
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coil
coils
output
unit
primary
Prior art date
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Pending
Application number
JP2012209921A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naoya IESATO
直哉 家里
Eiichiro Iwase
栄一郎 岩瀬
Shinsuke Ando
慎祐 安藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Aisin Seiki Co Ltd filed Critical Aisin Seiki Co Ltd
Priority to JP2012209921A priority Critical patent/JP2014066525A/en
Publication of JP2014066525A publication Critical patent/JP2014066525A/en
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Abstract

【課題】コイルの面積を大きく取ることができ、且つS/N比の優れた回転体の角度検出装置を提供する。
【解決手段】回転体の角度検出装置10は、回転子30と、回転子30と空隙を介して対向配置された固定子20を備える。固定子20は4つの出力コイルを含む1つの単位出力コイル群と4個の一次コイルを含む1つの単位一次コイル群を備え、回転子30は2つの単位二次コイル群を備える。1つの単位二次コイル群に含まれる4個の二次コイルの夫々は別の1つの単位二次コイル群に含まれる4個の二次コイルのうち巻回方向が同じ且つ電気角で360°の位相差の位置にある二次コイルと接続されている。回転子30の回転中は常に、接続された2個の二次コイルのうち一方は単位一次コイル群に含まれる一次コイルと対向し、他方は単位出力コイル群に含まれる出力コイルと対向する。
【選択図】図1
An object of the present invention is to provide an angle detection device for a rotating body that can increase the area of a coil and has an excellent S / N ratio.
An angle detection device for a rotating body includes a rotor and a stator disposed opposite to the rotor via a gap. The stator 20 includes one unit output coil group including four output coils and one unit primary coil group including four primary coils, and the rotor 30 includes two unit secondary coil groups. Each of the four secondary coils included in one unit secondary coil group has the same winding direction and an electrical angle of 360 ° among the four secondary coils included in another unit secondary coil group. Is connected to the secondary coil at the phase difference position. While the rotor 30 is rotating, one of the two connected secondary coils faces the primary coil included in the unit primary coil group, and the other faces the output coil included in the unit output coil group.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、回転体の角度検出装置に関する。   The present invention relates to an angle detection device for a rotating body.

モータ等の回転体の角度検出装置としてレゾルバがある。レゾルバは、電磁誘導により発生する誘導起電力の変化に基づいて回転体の角度を検出するセンサの一種であり、構造が簡単で耐環境性が高いという特徴がある。   There is a resolver as an angle detection device for a rotating body such as a motor. A resolver is a type of sensor that detects the angle of a rotating body based on a change in induced electromotive force generated by electromagnetic induction, and is characterized by a simple structure and high environmental resistance.

特許文献1には、固定側コアに空隙を介して対向させた回転側コアと、固定側コアに設けた一次側巻線及び回転側コアに設けた二次側巻線からなる回転トランス部と、回転側コアに設けた励磁巻線及び固定側コアに設けた検出巻線からなる信号発生部とを具備する回転トランス形レゾルバが開示されている。このレゾルバは、固定側コアの軸芯付近に設けられた一次側巻線に交流電流を印加し、回転側コアに設けられた二次側巻線に誘導起電力を与える。このとき、二次側巻線に現れる誘導起電力は回転側コアの回転角度にかかわらず一定である。二次側巻線に現れた誘導起電力を駆動電力として二次側巻線の外側に設けられた複数の励磁巻線に交流電流を流す。固定側コアの一次側巻線の外側には複数の検出巻線が設けられている。回転側コアの回転角度に応じて励磁巻線と検出巻線の対向面積が変化し、検出巻線に誘導起電力が発生し正弦波状の信号が出力される。検出巻線は位相が90度ずれた2種類の信号を出力し、それらの信号に基づいて回転角度を算出する。   In Patent Document 1, a rotating side core that is made to face a fixed side core via a gap, a primary transformer provided on the fixed side core, and a secondary transformer provided on the rotary side core; There is disclosed a rotary transformer type resolver comprising a signal generating unit comprising an excitation winding provided on a rotation side core and a detection winding provided on a fixed side core. This resolver applies an alternating current to a primary side winding provided near the axis of the fixed side core and applies an induced electromotive force to a secondary side winding provided on the rotation side core. At this time, the induced electromotive force appearing in the secondary winding is constant regardless of the rotation angle of the rotating core. An alternating current is passed through a plurality of excitation windings provided outside the secondary winding using the induced electromotive force appearing in the secondary winding as drive power. A plurality of detection windings are provided outside the primary winding of the fixed core. The opposing area of the excitation winding and the detection winding changes according to the rotation angle of the rotation side core, an induced electromotive force is generated in the detection winding, and a sinusoidal signal is output. The detection winding outputs two types of signals whose phases are shifted by 90 degrees, and calculates the rotation angle based on these signals.

特許文献2には、2個の固定子と1個の回転子を有し、回転子を挟むようにして固定子が配置されたシートコイル形レゾルバが開示されている。このレゾルバの一方の固定子の面には固定側シートコイルが1次側パターンとして全面に設けられている。回転子の一方の面には1次側パターンと対向して2次側パターンが全面に設けられ、他方の面にはレゾルバ励磁相パターンが設けられている。もう一方の固定子の面にはレゾルバ励磁相パターンと対向してレゾルバ検出相パターンが設けられている。1次側パターンに交流電流を印加し、2次側パターンに誘導起電力を与える。このとき、2次側パターンに現れる誘導起電力は回転角度にかかわらず一定である。2次側パターンに現れた誘導起電力を駆動電力としてレゾルバ励磁相パターンに交流電流を流す。回転子の回転角度に応じてレゾルバ励磁相パターンとレゾルバ検出相パターンの対向面積が変化し、レゾルバ検出相パターンに誘導起電力が発生し正弦波状の信号が出力される。レゾルバ検出相パターンは位相が90度ずれた2種類の信号を出力し、それらの信号に基づいて回転角度を算出する。   Patent Document 2 discloses a sheet coil resolver that includes two stators and one rotor, and the stator is disposed so as to sandwich the rotor. On the surface of one stator of the resolver, a fixed side sheet coil is provided on the entire surface as a primary side pattern. A secondary pattern is provided on the entire surface of the rotor so as to face the primary pattern, and a resolver excitation phase pattern is provided on the other surface. The other stator surface is provided with a resolver detection phase pattern opposite to the resolver excitation phase pattern. An alternating current is applied to the primary pattern, and an induced electromotive force is applied to the secondary pattern. At this time, the induced electromotive force appearing in the secondary pattern is constant regardless of the rotation angle. An alternating current is passed through the resolver excitation phase pattern using the induced electromotive force appearing in the secondary pattern as drive power. The opposing area of the resolver excitation phase pattern and the resolver detection phase pattern changes according to the rotation angle of the rotor, an induced electromotive force is generated in the resolver detection phase pattern, and a sinusoidal signal is output. The resolver detection phase pattern outputs two types of signals whose phases are shifted by 90 degrees, and calculates the rotation angle based on these signals.

特開平8−136211号公報Japanese Patent Laid-Open No. 8-136211 特開平11−325964号公報JP-A-11-325964

特許文献1に開示された回転トランス形レゾルバにおいては、固定側コアの中央に一次側巻線が形成され回転側コアの中央に二次側巻線が形成されているため、それらの外側に設けられた検出巻線と励磁巻線のコイル面積が小さくなる。そのため、励磁巻線で発生する誘導起電力を大きくすることができず、結果的に検出巻線の出力を大きくすることができない。そのため、S/N比が小さく、外部からのノイズの影響を受けやすいという問題があった。   In the rotary transformer type resolver disclosed in Patent Document 1, a primary side winding is formed in the center of the fixed side core and a secondary side winding is formed in the center of the rotation side core. The coil area of the detected winding and the excitation winding is reduced. Therefore, the induced electromotive force generated in the excitation winding cannot be increased, and as a result, the output of the detection winding cannot be increased. Therefore, there is a problem that the S / N ratio is small and it is easily affected by external noise.

特許文献2に開示されたシートコイル形レゾルバにおいては、2次側パターンとレゾルバ励磁相パターンが回転子の表裏に設けられているため、レゾルバ励磁相パターンは回転子の全面を使ってコイルを形成でき、大きな誘導起電力を発生させることができる。しかし、軸方向に2個の固定子と1個の回転子が空隙を有して積層されているため、レゾルバ全体の大きさが大きくなってしまうという問題があった。   In the sheet coil type resolver disclosed in Patent Document 2, since the secondary side pattern and the resolver excitation phase pattern are provided on the front and back of the rotor, the resolver excitation phase pattern forms a coil using the entire surface of the rotor. And a large induced electromotive force can be generated. However, since two stators and one rotor are stacked with gaps in the axial direction, there is a problem that the size of the entire resolver increases.

上記問題に鑑み、本発明は、コイルの面積を大きく取ることができ、S/N比の優れた回転体の角度検出装置を提供することを課題とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an angle detection device for a rotating body that can increase the area of a coil and has an excellent S / N ratio.

上記課題を解決するために、本発明に係る回転体の角度検出装置の特徴構成は、軸と、前記軸と同軸芯に配置され、前記軸と一体で回転する回転子と、前記回転子と空隙を介して同軸芯に対向配置された固定子とを備え、前記固定子は、周方向で隣接配置され巻回方向が逆で直列接続された2個の出力コイルと周方向でさらに隣接配置され巻回方向が同じで直列接続された2個の出力コイルとを含む1以上の単位出力コイル群と、周方向で隣接配置され巻回方向が互いに逆で接続された4個の一次コイルを含む単位一次コイル群を前記単位出力コイル群と同数備え、前記回転子は、周方向で隣接配置され巻回方向が互いに逆向き且つ絶縁された4個の二次コイルを含む単位二次コイル群を前記単位出力コイル群と前記単位一次コイル群との和と同数備え、1つの前記単位二次コイル群の前記二次コイルの夫々は別の1つの前記単位二次コイル群の前記二次コイルのうち巻回方向が同じ且つ電気角で360°位相差の整数倍の位置に配置された前記二次コイルと接続され、その接続により、1つの前記単位二次コイル群の前記二次コイルの夫々に電流が流れたとき、前記二次コイルの夫々に流れる電流の向きと接続先の前記二次コイルの夫々に流れる電流の向きは、同じ向きと逆向きとが隣接する2個単位で連続しており、前記回転子の回転中は常に、接続された前記二次コイルのうち一方は前記一次コイルと対向し、他方は前記出力コイルと対向する点にある。   In order to solve the above-described problems, a characteristic configuration of an angle detection device for a rotating body according to the present invention includes a shaft, a rotor arranged coaxially with the shaft, and rotating integrally with the shaft, and the rotor. A stator disposed opposite to the coaxial core via a gap, and the stator is further adjacently arranged in the circumferential direction to two output coils adjacently arranged in the circumferential direction and connected in series with the winding direction being reversed. One or more unit output coil groups including two output coils connected in series with the same winding direction, and four primary coils arranged adjacent to each other in the circumferential direction and connected in reverse to each other in the winding direction. The unit secondary coil group includes the same number of unit primary coil groups as the unit output coil group, and the rotor includes four secondary coils that are arranged adjacent to each other in the circumferential direction and whose winding directions are opposite to each other and insulated. The sum of the unit output coil group and the unit primary coil group The secondary coils of one unit secondary coil group have the same number, and the winding direction is the same among the secondary coils of another unit secondary coil group and has an electrical angle of 360 ° phase difference. It is connected to the secondary coil arranged at an integral multiple, and when the current flows to each of the secondary coils of one unit secondary coil group, the current flows to each of the secondary coils. The direction of the current and the direction of the current flowing through each of the secondary coils connected to each other are continuous in units of two adjacent to the same direction and the opposite direction, and always connected during rotation of the rotor. One of the secondary coils is opposite to the primary coil, and the other is opposite to the output coil.

このような特徴構成とすれば、単位一次コイル群から単位二次コイル群に向けての送電と、単位二次コイル群から単位出力コイル群に向けての送電との両方で、コイル対向面積に応じて出力電圧が変化するので、回転子の回転に対してより多くの電圧変化量を得ることができ、S/N比を向上させることができる。また、回転子に配置されたすべてのコイルで回転角度の情報を出力電圧に変換することが可能であり、効率良く回転角度を検出することができる。さらに、単位出力コイル群の2個の出力コイルは巻回方向が逆で直列接続されていることからプッシュプル構造を構成することができ、外部磁界によるノイズの影響を抑制することができる。   With such a characteristic configuration, in both the power transmission from the unit primary coil group to the unit secondary coil group and the power transmission from the unit secondary coil group to the unit output coil group, the coil facing area is reduced. Since the output voltage changes accordingly, a larger amount of voltage change can be obtained with respect to the rotation of the rotor, and the S / N ratio can be improved. Further, it is possible to convert rotation angle information into an output voltage by all the coils arranged in the rotor, and the rotation angle can be detected efficiently. Furthermore, since the two output coils of the unit output coil group are connected in series with the winding direction being reversed, a push-pull structure can be formed, and the influence of noise due to an external magnetic field can be suppressed.

本発明に係る回転体の角度検出装置においては、前記固定子と前記回転子との間の前記空隙は軸芯方向に有しており、全ての前記出力コイル及び全ての前記一次コイルは絶縁層を挟んで多層に構成されており、前記出力コイル及び前記一次コイルの夫々は全ての層のコイルが直列接続され且つ同じ方向に電流が流れるように巻回されていると好適である。   In the angle detection device for a rotating body according to the present invention, the gap between the stator and the rotor has an axial direction, and all the output coils and all the primary coils are insulating layers. It is preferable that each of the output coil and the primary coil is wound so that coils of all layers are connected in series and current flows in the same direction.

コイルシートは通常、銅箔や銅の薄膜層をパターニングして形成するので、コイルの巻回数を多くすることは難しい。しかし、このような構成とすれば、コイルの巻回数を多くして出力電圧を大きくすることができ、外部ノイズに対してS/N比が良好なコイルシートを得ることができる。   Since the coil sheet is usually formed by patterning a copper foil or a copper thin film layer, it is difficult to increase the number of coil turns. However, with such a configuration, it is possible to increase the output voltage by increasing the number of turns of the coil, and it is possible to obtain a coil sheet having a good S / N ratio against external noise.

第1実施形態に係る回転体の角度検出装置の構造を表す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view showing the structure of the angle detection apparatus of the rotary body which concerns on 1st Embodiment. 固定子に実装されたコイルの巻回状態を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the winding state of the coil mounted in the stator. 回転子に実装されたコイルの巻回状態を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the winding state of the coil mounted in the rotor. 正接続を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating normal connection. 逆接続を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating reverse connection. 一次コイル及び出力コイルの巻回方向並びに二次コイルの接続方法の組み合わせ毎の印加電圧と出力電圧の正負の関係を表す表である。It is a table | surface showing the positive / negative relationship of the applied voltage and output voltage for every combination of the winding direction of a primary coil and an output coil, and the connection method of a secondary coil. 回転角度45°毎の第1出力電圧と第2出力電圧を表す表である。It is a table | surface showing the 1st output voltage and the 2nd output voltage for every rotation angle of 45 degrees. 回転角度を0°〜180°まで変化させたときの第1出力電圧の変化を表すグラフである。It is a graph showing the change of the 1st output voltage when changing a rotation angle from 0 degrees-180 degrees. 回転角度を0°〜180°まで変化させたときの第2出力電圧の変化を表すグラフである。It is a graph showing the change of the 2nd output voltage when changing a rotation angle from 0 degrees-180 degrees. 第2実施形態に係る角度検出装置の固定側コイルシートを表す模式図である。It is a schematic diagram showing the stationary-side coil sheet | seat of the angle detection apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係る角度検出装置の回転側コイルシートを表す模式図である。It is a schematic diagram showing the rotation side coil sheet | seat of the angle detection apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第3実施形態に係る角度検出装置の固定側コイルシートを表す模式図である。It is a schematic diagram showing the stationary-side coil sheet | seat of the angle detection apparatus which concerns on 3rd Embodiment. 第3実施形態に係る角度検出装置の回転側コイルシートを表す模式図である。It is a schematic diagram showing the rotation side coil sheet | seat of the angle detection apparatus which concerns on 3rd Embodiment.

1.第1実施形態
〔回転体の角度検出装置全体の構造〕
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。図1に本実施形態に係る回転体の角度検出装置(以下、角度検出装置と称する)10の構造を表す縦断面図を示す。角度検出装置10は、固定子20,回転子30,軸40,ケース50,カバー60,軸受70a,70bを備えている。
1. 1st Embodiment [The structure of the whole angle detection apparatus of a rotary body]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the structure of a rotating body angle detection device (hereinafter referred to as an angle detection device) 10 according to this embodiment. The angle detection device 10 includes a stator 20, a rotor 30, a shaft 40, a case 50, a cover 60, and bearings 70a and 70b.

図1に示すように、角度検出装置10は、同じ外径の円板状の固定子20と回転子30が空隙を有して対向配置され、共に中央に開けられた同軸芯の開口に金属製の軸40が挿入されている。固定子20と軸40とは接触していない。回転子30は圧入や接着等の方法により軸40に固着されており、軸40と一体となって回転する。軸40の固定子20と回転子30より外側には軸受70a,70bが圧入されている。軸受70aは金属製のケース50の中央に形成された凹部に嵌入され、軸受70bは金属製のカバー60の中央に形成された凹部に嵌入されている。固定子20はケース50に固定されている。ケース50とカバー60とは接着、溶接その他の方法により接合されている。   As shown in FIG. 1, the angle detection device 10 includes a disk-shaped stator 20 and a rotor 30 having the same outer diameter, facing each other with a gap, and a metal in a coaxial core opening that is opened in the center. A shaft 40 made of metal is inserted. The stator 20 and the shaft 40 are not in contact with each other. The rotor 30 is fixed to the shaft 40 by a method such as press fitting or bonding, and rotates together with the shaft 40. Bearings 70 a and 70 b are press-fitted outside the stator 20 and the rotor 30 of the shaft 40. The bearing 70 a is fitted into a recess formed at the center of the metal case 50, and the bearing 70 b is fitted into a recess formed at the center of the metal cover 60. The stator 20 is fixed to the case 50. The case 50 and the cover 60 are joined by bonding, welding, or other methods.

固定子20はバックヨーク21の上に固定側コイルシート22が配置されたものである。バックヨーク21はフェライト等の磁性体でできた円板状であり、中央に同軸芯で開口が形成されている。固定側コイルシート22は、回転子30と対向する表面コイルシート22aと、バックヨーク21と対向する裏面コイルシート22bと、表面コイルシート22aと裏面コイルシート22bの間にある絶縁層22cとからなる。表面コイルシート22aと裏面コイルシート22bにおいて絶縁層22cと対向していない側の2面は、共に不図示の絶縁皮膜で覆われている。   The stator 20 has a fixed side coil sheet 22 disposed on a back yoke 21. The back yoke 21 has a disk shape made of a magnetic material such as ferrite, and an opening is formed in the center with a coaxial core. The stationary coil sheet 22 includes a surface coil sheet 22a facing the rotor 30, a back coil sheet 22b facing the back yoke 21, and an insulating layer 22c between the surface coil sheet 22a and the back coil sheet 22b. . The two surfaces of the front coil sheet 22a and the back coil sheet 22b that are not opposed to the insulating layer 22c are both covered with an insulating film (not shown).

回転子30はバックヨーク31の上に回転側コイルシート32が配置されたものである。バックヨーク31はフェライト等の磁性体でできた円板状であり、中央に同軸芯で開口が形成されている。回転側コイルシート32は、固定子20と対向する表面コイルシート32aと、バックヨーク31と対向する裏面シート32bと、表面コイルシート32aと裏面シート32bの間にある絶縁層32cとからなる。表面コイルシート32aと裏面シート32bにおいて絶縁層32cと対向していない側の2面は、共に不図示の絶縁皮膜で覆われている。   The rotor 30 has a rotating side coil sheet 32 disposed on a back yoke 31. The back yoke 31 has a disk shape made of a magnetic material such as ferrite, and an opening is formed in the center with a coaxial core. The rotation side coil sheet 32 includes a surface coil sheet 32a facing the stator 20, a back sheet 32b facing the back yoke 31, and an insulating layer 32c between the surface coil sheet 32a and the back sheet 32b. The two surfaces of the front coil sheet 32a and the back sheet 32b that are not opposed to the insulating layer 32c are both covered with an insulating film (not shown).

ケース50の上面からは固定子20のコイル端と接続されている入力端子23e,23f及び出力端子25c,25d,26c,26dが取り付けられている。入力端子23e,23fは交流電源80に接続されている。   Input terminals 23e and 23f and output terminals 25c, 25d, 26c and 26d connected to the coil ends of the stator 20 are attached from the upper surface of the case 50. The input terminals 23e and 23f are connected to an AC power source 80.

〔固定子の構造〕
図2に、図1のA方向から見たときの、固定側コイルシート22のコイルの巻回状態を表す説明図を示す。図2において、上側のコイルシートが表面コイルシート22aで下側のコイルシートが裏面コイルシート22bである。図2に示すように、表面コイルシート22aと裏面コイルシート22bの両方とも8個のコイルが周方向に等間隔で形成されている。表面コイルシート22aの8個のコイルの夫々はスルーホールにより裏面コイルシート22bの8個のコイルの夫々と接続されているので、固定側コイルシート22には8個のコイルが形成されているとみなすことができる。
[Structure of stator]
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the winding state of the coil of the fixed-side coil sheet 22 when viewed from the direction A in FIG. In FIG. 2, the upper coil sheet is the front coil sheet 22a and the lower coil sheet is the back coil sheet 22b. As shown in FIG. 2, eight coils are formed at equal intervals in the circumferential direction on both the front coil sheet 22a and the back coil sheet 22b. Since each of the eight coils of the front coil sheet 22a is connected to each of the eight coils of the back coil sheet 22b by through holes, the fixed coil sheet 22 has eight coils. Can be considered.

図2に示すように、固定側コイルシート22は、単位一次コイル群23,単位出力コイル群24を備えている。単位一次コイル群23には8個のコイルのうち隣接する4個の一次コイル23a,23b,23c,23dが含まれる。単位出力コイル群24は第1出力コイル群25と第2出力コイル群26からなり、第1出力コイル群25には出力コイル25a,25bが含まれ、第2出力コイル群26には出力コイル26a,26bが含まれる。以下、これらの8個のコイルについて、表面コイルシート22aに形成されたコイルと裏面コイルシート22bに形成されたコイルとを区別して説明するときに、表面コイルシート22aのコイルを表面側のコイル、裏面コイルシート22bのコイルを裏面側と称する。   As shown in FIG. 2, the stationary coil sheet 22 includes a unit primary coil group 23 and a unit output coil group 24. The unit primary coil group 23 includes four primary coils 23a, 23b, 23c, and 23d adjacent to each other among the eight coils. The unit output coil group 24 includes a first output coil group 25 and a second output coil group 26. The first output coil group 25 includes output coils 25a and 25b, and the second output coil group 26 includes an output coil 26a. , 26b. Hereinafter, when these eight coils are described by distinguishing between the coil formed on the front surface coil sheet 22a and the coil formed on the back surface coil sheet 22b, the coil of the front surface coil sheet 22a is referred to as a front side coil, The coil of the back surface coil sheet 22b is referred to as the back surface side.

出力コイル25a,25bは直列に接続されている。表面側の出力コイル25aは外側から内側に向かう左渦巻きパターンであり、内側端でスルーホールT1により裏面側の出力コイル25aの内側端に接続されている。裏面側の出力コイル25aは内側から外側に向かう左渦巻きパターンであり、外側端でスルーホールT2により表面側の出力コイル25bの外側端と繋がっている。   The output coils 25a and 25b are connected in series. The front-side output coil 25a has a left spiral pattern from the outside toward the inside, and is connected to the inner end of the back-side output coil 25a by a through hole T1 at the inner end. The back side output coil 25a has a left spiral pattern from the inside toward the outside, and is connected to the outside end of the surface side output coil 25b by a through hole T2 at the outside end.

表面側の出力コイル25bは外側から内側に向かう右渦巻きパターンであり、内側端でスルーホールT3により裏面側の出力コイル25bの内側端に接続されている。裏面側の出力コイル25bは内側から外側に向かう右渦巻きパターンである。このように、出力コイル25aと出力コイル25bとはA方向から見て巻回方向が逆であり、電流の流れる方向は常に逆になる。表面側の出力コイル25aの外側端と裏面側の出力コイル25bの外側端は、角度検出装置10の外部に出力を取り出す出力端子25c,25dにそれぞれ接続されている。以下、出力端子25c,25d間の電圧を第1出力電圧と称する。   The front-side output coil 25b has a right spiral pattern from the outside to the inside, and is connected to the inside end of the back-side output coil 25b by a through hole T3 at the inside end. The back side output coil 25b has a right spiral pattern from the inside toward the outside. Thus, the winding direction of the output coil 25a and the output coil 25b is opposite when viewed from the A direction, and the direction of current flow is always opposite. The outer end of the output coil 25a on the front surface side and the outer end of the output coil 25b on the rear surface side are connected to output terminals 25c and 25d for taking out the output to the outside of the angle detection device 10, respectively. Hereinafter, the voltage between the output terminals 25c and 25d is referred to as a first output voltage.

第2出力コイル群26においても、出力コイル26a,26bは直列に接続されている。表面側の出力コイル26aは外側から内側に向かう右渦巻きパターンであり、内側端でスルーホールT4により裏面側の出力コイル26aの内側端に接続されている。裏面側の出力コイル26aは内側から外側に向かう右渦巻きパターンであり、外側端でスルーホールT5により表面側の出力コイル26bの外側端と繋がっている。   Also in the second output coil group 26, the output coils 26a and 26b are connected in series. The front side output coil 26a has a right spiral pattern from the outside to the inside, and is connected to the inner end of the output coil 26a on the back side by a through hole T4 at the inner end. The output coil 26a on the back side has a right spiral pattern from the inside toward the outside, and is connected to the outside end of the output coil 26b on the front side by a through hole T5 at the outside end.

表面側の出力コイル26bは外側から内側に向かう右渦巻きパターンであり、内側端でスルーホールT6により裏面側の出力コイル26bの内側端に接続されている。裏面側の出力コイル26bは内側から外側に向かう右渦巻きパターンである。このように、出力コイル26aと出力コイル26bとはA方向から見て巻回方向が同じであり、電流の流れる方向は常に同じになる。表面側の出力コイル26aの外側端と裏面側の出力コイル26bの外側端は、角度検出装置10の外部に出力を取り出す出力端子26c,26dにそれぞれ接続されている。以下、出力端子26c,26d間の電圧を第2出力電圧と称する。   The output coil 26b on the front surface side has a right spiral pattern from the outside to the inside, and is connected to the inner end of the output coil 26b on the back surface side through a through hole T6 at the inner end. The back side output coil 26b has a right spiral pattern from the inside toward the outside. Thus, the winding direction of the output coil 26a and the output coil 26b is the same as seen from the A direction, and the current flowing direction is always the same. The outer end of the output coil 26a on the front surface side and the outer end of the output coil 26b on the rear surface side are connected to output terminals 26c and 26d for taking out the output to the outside of the angle detection device 10, respectively. Hereinafter, the voltage between the output terminals 26c and 26d is referred to as a second output voltage.

単位一次コイル群23においては、一次コイル23a,23b,23c,23dは直列に接続されている。図2に示すように、表面側の一次コイル23aは外側から内側に向かう左渦巻きパターンであり、内側端でスルーホールT7により裏面側の一次コイル23aの内側端に接続されている。裏面側の一次コイル23aは内側から外側に向かう左渦巻きパターンであり、外側端でスルーホールT8により表面側の一次コイル23bの外側端と繋がっている。   In the unit primary coil group 23, the primary coils 23a, 23b, 23c, and 23d are connected in series. As shown in FIG. 2, the primary coil 23a on the front side has a left spiral pattern from the outside to the inside, and is connected to the inner end of the primary coil 23a on the back side by a through hole T7 at the inner end. The primary coil 23a on the back side has a left spiral pattern from the inside toward the outside, and is connected to the outside end of the surface side primary coil 23b by a through hole T8 at the outside end.

表面側の一次コイル23bは外側から内側に向かう右渦巻きパターンであり、内側端でスルーホールT9により裏面側の一次コイル23bの内側端に接続されている。裏面側の一次コイル23bは内側から外側に向かう右渦巻きパターンであり、外側端でスルーホールT10により表面側の一次コイル23cの外側端と繋がっている。   The front-side primary coil 23b has a right spiral pattern from the outside to the inside, and is connected to the inside end of the back-side primary coil 23b by a through hole T9 at the inside end. The primary coil 23b on the back side has a right spiral pattern from the inside toward the outside, and is connected to the outside end of the surface side primary coil 23c through the through hole T10 at the outside end.

表面側の一次コイル23cは外側から内側に向かう左渦巻きパターンであり、内側端でスルーホールT11により裏面側の一次コイル23cの内側端に接続されている。裏面側の一次コイル23cは内側から外側に向かう左渦巻きパターンであり、外側端でスルーホールT12により表面側の一次コイル23dの外周端と繋がっている。   The front-side primary coil 23c has a left spiral pattern from the outside to the inside, and is connected to the inside end of the back-side primary coil 23c by a through hole T11 at the inside end. The primary coil 23c on the back side is a left spiral pattern from the inside to the outside, and is connected to the outer peripheral end of the primary coil 23d on the front side by a through hole T12 at the outside end.

表面側の一次コイル23dは外側から内側に向かう右渦巻きパターンであり、内側端でスルーホールT13により裏面側の一次コイル23dの内側端に接続されている。裏面側の一次コイル23dは内側から外側に向かう右渦巻きパターンである。このように、一次コイル23a,23b,23c,23dはA方向から見て巻回方向が交互に逆になっており、電流の流れる方向も常に交互に逆になる。表面側の一次コイル23aの外側端と裏面側の一次コイル23dの外側端は、角度検出装置10の外部にある交流電源80と接続する入力端子23e,23fにそれぞれ接続されている。   The front-side primary coil 23d has a right spiral pattern from the outside to the inside, and is connected to the inside end of the back-side primary coil 23d by a through hole T13 at the inside end. The primary coil 23d on the back surface side has a right spiral pattern from the inside toward the outside. Thus, the winding directions of the primary coils 23a, 23b, 23c, and 23d are alternately reversed when viewed from the A direction, and the direction of current flow is always alternately reversed. The outer end of the primary coil 23a on the front surface side and the outer end of the primary coil 23d on the back surface side are respectively connected to input terminals 23e and 23f that are connected to the AC power supply 80 outside the angle detection device 10.

本実施形態においては、出力コイル25a,25b,26a,26bと一次コイル23a,23b,23c,23dの巻き数を同じにしたが、これに限られるものではない。出力コイル25a,25b,26a,26bと一次コイル23a,23b,23c,23dの巻き数は異なっていてもよい。ただし、出力コイル25a,25b,26a,26bの夫々の巻き数は同じ方がよい。同様に、一次コイル23a,23b,23c,23dの夫々の巻き数も同じ方がよい。   In the present embodiment, the number of turns of the output coils 25a, 25b, 26a, and 26b and the primary coils 23a, 23b, 23c, and 23d is the same. However, the present invention is not limited to this. The number of turns of the output coils 25a, 25b, 26a, 26b and the primary coils 23a, 23b, 23c, 23d may be different. However, the number of turns of each of the output coils 25a, 25b, 26a, and 26b is preferably the same. Similarly, the number of turns of the primary coils 23a, 23b, 23c, and 23d should be the same.

本実施形態においては、一次コイル23a,23b,23c,23dを直列に接続したがこれに限られない。直列接続時と同方向の電流が流れるのであれば、一次コイル23a,23b,23c,23dが並列に接続されても良い。また、直列接続と並列接続とが混在しても良い。並列接続にすることにより一次コイル1個あたりの通電電流を大きくすることができるので、後述する二次コイルに大きな誘導起電力を発生させることができる。   In the present embodiment, the primary coils 23a, 23b, 23c, and 23d are connected in series, but the present invention is not limited to this. The primary coils 23a, 23b, 23c, and 23d may be connected in parallel as long as a current in the same direction as that in the series connection flows. Further, series connection and parallel connection may be mixed. Since the energization current per primary coil can be increased by using the parallel connection, a large induced electromotive force can be generated in the secondary coil described later.

〔回転子の構造〕
図3に、図1のA方向から見たときの、回転側コイルシート32のコイルの巻回状態を表す説明図を示す。図3において、上側のコイルシートが表面コイルシート32aで下側のコイルシートが裏面シート32bである。図3に示すように、表面コイルシート32aには8個のコイルが周方向に等間隔で形成されている。表面コイルシート32aの8個のコイルの夫々はスルーホールにより裏面シート32bの配線パターンと接続されている。
[Rotor structure]
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the winding state of the coil of the rotating side coil sheet 32 when viewed from the direction A of FIG. In FIG. 3, the upper coil sheet is the front coil sheet 32a and the lower coil sheet is the back sheet 32b. As shown in FIG. 3, eight coils are formed on the surface coil sheet 32a at equal intervals in the circumferential direction. Each of the eight coils of the front coil sheet 32a is connected to the wiring pattern of the back sheet 32b through a through hole.

図3に示すように、回転側コイルシート32は、2つの単位二次コイル群33を備えている。夫々の単位二次コイル群33には、隣接する4つの二次コイル33a,33b,33c,33dが含まれる。二次コイル33a,33b,33c,33dは互いに絶縁されており、巻回方向は互いに逆である。すなわち、二次コイル33a,33cは外側から内側に向かう左渦巻きパターンであり、二次コイル33b,33dは外側から内側に向かう右渦巻きパターンである。また、同じ符号のコイルは機械角で180°ずれた所に配置されている。これは電気角で360°の位相差に相当するが、その理由は後述する。   As shown in FIG. 3, the rotating side coil sheet 32 includes two unit secondary coil groups 33. Each unit secondary coil group 33 includes four adjacent secondary coils 33a, 33b, 33c, and 33d. The secondary coils 33a, 33b, 33c, and 33d are insulated from each other, and the winding directions are opposite to each other. That is, the secondary coils 33a and 33c are left spiral patterns from the outside to the inside, and the secondary coils 33b and 33d are right spiral patterns from the outside to the inside. The coils with the same reference numerals are arranged at a position shifted by 180 ° in mechanical angle. This corresponds to a phase difference of 360 ° in electrical angle, and the reason will be described later.

以下、2つの単位二次コイル群33を区別して説明するときは、単位二次コイル群33−1,33−2と称する。さらに、二次コイル33a,33b,33c,33dについて、夫々が単位二次コイル群33−1,33−2のいずれに含まれるコイルかを区別して説明するときは、単位二次コイル群33−1の二次コイル33a,33b,33c,33dを二次コイル33a−1,33b−1,33c−1,33d−1と称し、単位二次コイル群33−2の二次コイル33a,33b,33c,33dを二次コイル33a−2,33b−2,33c−2,33d−2と称する。   Hereinafter, when the two unit secondary coil groups 33 are described separately, they are referred to as unit secondary coil groups 33-1 and 33-2. Furthermore, when the secondary coils 33a, 33b, 33c, and 33d are described separately by identifying which of the unit secondary coil groups 33-1 and 33-2 is a coil, the unit secondary coil group 33- One secondary coil 33a, 33b, 33c, 33d is called secondary coil 33a-1, 33b-1, 33c-1, 33d-1, and secondary coil 33a, 33b of unit secondary coil group 33-2. 33c and 33d are referred to as secondary coils 33a-2, 33b-2, 33c-2, and 33d-2.

本実施形態において、同じ符号を持つ二次コイル同士は接続されている。すなわち、二次コイル33a−1と二次コイル33a−2は接続されている。同様に、二次コイル33b−1と二次コイル33b−2、二次コイル33c−1と二次コイル33c−2、二次コイル33d−1と二次コイル33d−2は夫々接続されている。   In the present embodiment, secondary coils having the same reference numerals are connected. That is, the secondary coil 33a-1 and the secondary coil 33a-2 are connected. Similarly, the secondary coil 33b-1 and the secondary coil 33b-2, the secondary coil 33c-1 and the secondary coil 33c-2, and the secondary coil 33d-1 and the secondary coil 33d-2 are connected to each other. .

具体的には、図3に示すように、二次コイル33a−1の内側端はスルーホールT14,配線H1,スルーホールT15を介して二次コイル33a−2の内側端と接続され、二次コイル33a−2の外側端はスルーホールT16,配線H2,スルーホールT17を介して二次コイル33a−1の外側端と接続されている。同様に、二次コイル33b−1の内側端はスルーホールT18,配線H3,スルーホールT19を介して二次コイル33b−2の内側端と接続され、二次コイル33b−2の外側端はスルーホールT20,配線H4,スルーホールT21を介して二次コイル33b−1の外側端と接続されている。このように接続すると、一方の二次コイル33a−1,33b−1に誘導起電力が発生したときに生じる磁束の方向と、その誘導起電力により流れた電流により他方の二次コイル33a−2,33b−2に発生する磁束の方向とが逆向きになる。以下、このような接続を逆接続と称する。   Specifically, as shown in FIG. 3, the inner end of the secondary coil 33a-1 is connected to the inner end of the secondary coil 33a-2 via the through hole T14, the wiring H1, and the through hole T15. The outer end of the coil 33a-2 is connected to the outer end of the secondary coil 33a-1 through the through hole T16, the wiring H2, and the through hole T17. Similarly, the inner end of the secondary coil 33b-1 is connected to the inner end of the secondary coil 33b-2 via the through hole T18, the wiring H3, and the through hole T19, and the outer end of the secondary coil 33b-2 is a through hole. It is connected to the outer end of the secondary coil 33b-1 through the hole T20, the wiring H4, and the through hole T21. With this connection, the direction of the magnetic flux generated when the induced electromotive force is generated in one of the secondary coils 33a-1 and 33b-1, and the other secondary coil 33a-2 due to the current flowing by the induced electromotive force. , 33b-2, the direction of magnetic flux generated in the opposite direction. Hereinafter, such connection is referred to as reverse connection.

一方、二次コイル33c−1の内側端はスルーホールT22,配線H5,スルーホールT23を介して二次コイル33c−2の外側端と接続され、二次コイル33c−2の内側端はスルーホールT24,配線H6,スルーホールT25を介して二次コイル33c−1の外側端と接続されている。同様に、二次コイル33d−1の内側端はスルーホールT26,配線H7,スルーホールT27を介して二次コイル33d−2の外側端と接続され、二次コイル33d−2の内側端はスルーホールT28,配線H8,スルーホールT29を介して二次コイル33d−1の外側端と接続されている。このように接続すると、一方の二次コイル33c−1,33d−1に誘導起電力が発生したときに生じる磁束の方向と、その誘導起電力により流れた電流により他方の二次コイル33c−2,33d−2に発生する磁束の方向とが同じ向きになる。以下、このような接続を正接続と称する。   On the other hand, the inner end of the secondary coil 33c-1 is connected to the outer end of the secondary coil 33c-2 via the through hole T22, the wiring H5, and the through hole T23, and the inner end of the secondary coil 33c-2 is a through hole. It is connected to the outer end of the secondary coil 33c-1 via T24, wiring H6, and through hole T25. Similarly, the inner end of the secondary coil 33d-1 is connected to the outer end of the secondary coil 33d-2 via the through hole T26, the wiring H7, and the through hole T27, and the inner end of the secondary coil 33d-2 is a through hole. It is connected to the outer end of the secondary coil 33d-1 through the hole T28, the wiring H8, and the through hole T29. When connected in this manner, the direction of the magnetic flux generated when the induced electromotive force is generated in one of the secondary coils 33c-1 and 33d-1, and the other secondary coil 33c-2 due to the current flowing by the induced electromotive force. , 33d-2 and the magnetic flux generated in the same direction. Hereinafter, such a connection is referred to as a positive connection.

図4Aに正接続を視覚的に説明するための模式図を示す。図4Bに逆接続を視覚的に説明するための模式図を示す。以下、角度検出の概略について説明し、これを通して正接続と逆接続の説明を行う。角度検出の詳細説明は後述する。図4Aに示すように、単位一次コイル群23に交流電源80により交流電流を流すと、磁束φ1が発生し、ある瞬間の磁束φ1の向きは図4Aで下向きになる。このとき、単位一次コイル群23と対向する二次コイル(図4Aでは単位二次コイル群33−1を構成する二次コイル)には磁束φ1の変化を妨げる方向である上向きの磁束φ2が発生し、誘導起電力が発生する。この誘導起電力を駆動電力として単位出力コイル群24と対向している二次コイル(図4Aでは単位二次コイル群33−2を構成する二次コイル)に電流が流れ、それにより上向きの磁束φ3が発生する。磁束φ3により、単位出力コイル群24に磁束φ3の変化を妨げる方向である下向きの磁束φ4が発生し、誘導起電力が発生する。この誘導起電力を出力電圧として取り出す。図4Aにおいては、磁束φ2と磁束φ3とが同じ方向になるように2つの二次コイルが接続されている。このような接続が正接続である。一方、図4Bにおいては、図4Aとは逆に、磁束φ2と磁束φ3の方向が逆になるように2つの二次コイルが接続されている。このような接続が逆接続である。   FIG. 4A shows a schematic diagram for visually explaining the positive connection. FIG. 4B is a schematic diagram for visually explaining the reverse connection. Hereinafter, an outline of the angle detection will be described, and the forward connection and the reverse connection will be described through this. Detailed explanation of angle detection will be described later. As shown in FIG. 4A, when an AC current is passed through the unit primary coil group 23 by the AC power supply 80, a magnetic flux φ1 is generated, and the direction of the magnetic flux φ1 at a certain moment is downward in FIG. 4A. At this time, an upward magnetic flux φ2 is generated in the secondary coil (the secondary coil constituting the unit secondary coil group 33-1 in FIG. 4A) facing the unit primary coil group 23, which is a direction that prevents the change of the magnetic flux φ1. Inductive electromotive force is generated. Using this induced electromotive force as drive power, a current flows through a secondary coil (in FIG. 4A, a secondary coil constituting the unit secondary coil group 33-2) facing the unit output coil group 24, thereby causing an upward magnetic flux. φ3 is generated. Due to the magnetic flux φ3, a downward magnetic flux φ4, which is a direction preventing the change of the magnetic flux φ3, is generated in the unit output coil group 24, and an induced electromotive force is generated. This induced electromotive force is taken out as an output voltage. In FIG. 4A, two secondary coils are connected so that the magnetic flux φ2 and the magnetic flux φ3 are in the same direction. Such a connection is a positive connection. On the other hand, in FIG. 4B, contrary to FIG. 4A, two secondary coils are connected so that the directions of the magnetic flux φ2 and the magnetic flux φ3 are reversed. Such a connection is a reverse connection.

〔回転体の角度検出装置の動作と角度検出方法〕
次に、角度検出装置10の動作と角度検出方法について説明する。軸40にモータ等回転角度を検出したい対象の軸を接続し、モータ軸と軸40が同期回転するようにする。入力端子23e,23fに交流電源80を接続し、一次コイル23a,23b,23c,23dに交流電流を通電する。モータの回転により軸40が回転すると、回転子30のコイルも回転し、回転子30の夫々のコイルと対向する固定子20のコイルは回転と共に変化する。
[Operation of Angle Detection Device for Rotating Body and Angle Detection Method]
Next, the operation of the angle detection device 10 and the angle detection method will be described. The target shaft whose rotation angle is desired to be detected is connected to the shaft 40 so that the motor shaft and the shaft 40 rotate synchronously. An AC power source 80 is connected to the input terminals 23e and 23f, and an AC current is passed through the primary coils 23a, 23b, 23c, and 23d. When the shaft 40 is rotated by the rotation of the motor, the coils of the rotor 30 are also rotated, and the coils of the stator 20 facing the respective coils of the rotor 30 are changed with the rotation.

一次コイル23a,23b,23c,23dに交流電流を与えると、一次コイル23a,23b,23c,23dと対向する回転子30の二次コイル、例えば、二次コイル33a−1,33b−1,33c−1,33d−1の夫々に誘導起電力が発生する。そしてこの誘導起電力を駆動電力として二次コイル33a−1,33b−1,33c−1,33d−1に接続された二次コイル33a−2,33b−2,33c−2,33d−2の夫々にも交流電流が流れる。この交流電流により、二次コイル33a−2,33b−2,33c−2,33d−2と対向する単位出力コイル群24の出力コイル25a,25b,26a,26bに誘導起電力が発生する。この誘導起電力を出力電圧として、出力端子25c,25d,26c,26dから取り出す。   When an alternating current is applied to the primary coils 23a, 23b, 23c, and 23d, the secondary coil of the rotor 30 that faces the primary coils 23a, 23b, 23c, and 23d, for example, the secondary coils 33a-1, 33b-1, and 33c. An induced electromotive force is generated in each of −1 and 33d−1. Then, the induced electromotive force is used as driving power for the secondary coils 33a-2, 33b-2, 33c-2, 33d-2 connected to the secondary coils 33a-1, 33b-1, 33c-1, 33d-1. Alternating current flows through each of them. Due to this alternating current, an induced electromotive force is generated in the output coils 25a, 25b, 26a, and 26b of the unit output coil group 24 facing the secondary coils 33a-2, 33b-2, 33c-2, and 33d-2. This induced electromotive force is taken out from the output terminals 25c, 25d, 26c, and 26d as an output voltage.

なお、上記は、一次コイル23a,23b,23c,23dと対向する二次コイルを二次コイル33a−1,33b−1,33c−1,33d−1として説明したが、回転子30は回転しているので、当然ながら、一次コイル23a,23b,23c,23dと対向する二次コイルは変化する。例えば、図3の表面コイルシート32aが反時計方向に回転するとき、45°回転すると、一次コイル23a,23b,23c,23dと対向するのは、二次コイル33b−1,33c−1,33d−1,33a−2になる。さらに、45°回転すると、一次コイル23a,23b,23c,23dと対向するのは、二次コイル33c−1,33d−1,33a−2,33b−2になる。   In the above description, the secondary coils facing the primary coils 23a, 23b, 23c, and 23d have been described as secondary coils 33a-1, 33b-1, 33c-1, and 33d-1, but the rotor 30 rotates. Therefore, as a matter of course, the secondary coils facing the primary coils 23a, 23b, 23c, and 23d change. For example, when the surface coil sheet 32a of FIG. 3 rotates counterclockwise, when it rotates 45 °, the primary coils 23a, 23b, 23c, 23d face the secondary coils 33b-1, 33c-1, 33d. −1, 33a-2. Further, when rotated 45 °, the secondary coils 33c-1, 33d-1, 33a-2, 33b-2 face the primary coils 23a, 23b, 23c, 23d.

このように、回転子30が回転するのに伴い、一次コイル23a,23b,23c,23dと対向する二次コイル及び夫々の二次コイルの対向面積(夫々の一次コイルと二次コイルが重なり合う面積)が変化する。この変化に応じて、出力端子25c,25dから出力される第1出力電圧の波形は余弦波状になり、出力端子26c,26dから出力される第2出力電圧の波形は正弦波状になる。すなわち、第1出力電圧と第2出力電圧とは同じ振幅で位相が90°ずれた波形になる。この2つの出力電圧に基づいて軸40の回転角度すなわち接続されたモータの回転角度を算出することができる。   Thus, as the rotor 30 rotates, the secondary coils that oppose the primary coils 23a, 23b, 23c, and 23d and the opposing areas of the respective secondary coils (the areas where the respective primary coils and secondary coils overlap) ) Will change. In response to this change, the waveform of the first output voltage output from the output terminals 25c and 25d has a cosine wave shape, and the waveform of the second output voltage output from the output terminals 26c and 26d has a sine wave shape. That is, the first output voltage and the second output voltage have waveforms having the same amplitude and a phase shift of 90 °. Based on these two output voltages, the rotation angle of the shaft 40, that is, the rotation angle of the connected motor can be calculated.

本実施形態の角度検出装置10においては、単位一次コイル群23から単位二次コイル群33に向けての送電と、単位二次コイル群33から単位出力コイル群24に向けての送電との両方で、コイル対向面積に応じて出力電圧が変化するので、回転子30の回転に対してより多くの電圧変化量を得ることができ、S/N比を向上させることができる。また、回転子30に配置されたすべてのコイルで回転角度の情報を出力電圧に変換することが可能であり、効率良く回転角度を検出することができる。さらに、出力コイル25aと出力コイル26aとは巻回方向が逆で接続されていることからプッシュプル構造を構成することができ、外部磁界によるノイズの影響を抑制することができる。   In the angle detection device 10 of the present embodiment, both power transmission from the unit primary coil group 23 to the unit secondary coil group 33 and power transmission from the unit secondary coil group 33 to the unit output coil group 24 are performed. Thus, since the output voltage changes according to the coil facing area, a larger amount of voltage change can be obtained with respect to the rotation of the rotor 30, and the S / N ratio can be improved. In addition, the rotation angle information can be converted into an output voltage by all the coils arranged in the rotor 30, and the rotation angle can be detected efficiently. Furthermore, since the output coil 25a and the output coil 26a are connected in the reverse winding direction, a push-pull structure can be formed, and the influence of noise due to an external magnetic field can be suppressed.

以下、より詳細に説明する。ここでは、図2と図3に示すようなコイル配置で回転子30と固定子20が対向しているときの回転子30の回転角度を0°として説明する。一次コイル23a,23b,23c,23dに正の電圧を印加すると、一次コイル23a,23cには紙面上向きの磁束φ1が発生するとする。このとき、一次コイル23b,23dは巻回方向が逆であるため、紙面下向きの磁束φ1が発生する。これにより、一次コイル23a,23b,23c,23dと対向している二次コイル33a−1,33b−1,33c−1,33d−1には磁束φ1と逆向きの磁束φ2が発生する。すなわち、二次コイル33a−1,33c−1には下向きの磁束φ2が発生し、二次コイル33b−1,33d−1には上向きの磁束φ2が発生する。磁束φ2の発生と共に誘導起電力が生じる。   This will be described in more detail below. Here, the rotation angle of the rotor 30 when the rotor 30 and the stator 20 are opposed to each other in the coil arrangement as shown in FIGS. 2 and 3 will be described as 0 °. When a positive voltage is applied to the primary coils 23a, 23b, 23c, and 23d, it is assumed that a magnetic flux φ1 upward in the drawing is generated in the primary coils 23a and 23c. At this time, since the winding directions of the primary coils 23b and 23d are opposite, a magnetic flux φ1 downward in the drawing is generated. As a result, a magnetic flux φ2 opposite to the magnetic flux φ1 is generated in the secondary coils 33a-1, 33b-1, 33c-1, and 33d-1 facing the primary coils 23a, 23b, 23c, and 23d. That is, a downward magnetic flux φ2 is generated in the secondary coils 33a-1 and 33c-1, and an upward magnetic flux φ2 is generated in the secondary coils 33b-1 and 33d-1. An induced electromotive force is generated with the generation of the magnetic flux φ2.

二次コイル33a−1,33b−1,33c−1,33d−1の誘導起電力を駆動電力として、二次コイル33a−2,33b−2,33c−2,33d−2に電流が流れ、磁束φ3が発生する。二次コイル33a−2は二次コイル33a−1との接続は逆接続なので、二次コイル33a−2には上向きの磁束φ3が発生する。同様に、二次コイル33b−2には下向きの磁束が発生する。一方、二次コイル33c−2は二次コイル33c−1との接続は正接続なので、二次コイル33c−2には下向きの磁束φ3が発生する。同様に、二次コイル33d−2には上向きの磁束が発生する。   Using the induced electromotive force of the secondary coils 33a-1, 33b-1, 33c-1, 33d-1 as drive power, current flows through the secondary coils 33a-2, 33b-2, 33c-2, 33d-2, Magnetic flux φ3 is generated. Since the secondary coil 33a-2 is reversely connected to the secondary coil 33a-1, an upward magnetic flux φ3 is generated in the secondary coil 33a-2. Similarly, a downward magnetic flux is generated in the secondary coil 33b-2. On the other hand, since the secondary coil 33c-2 is positively connected to the secondary coil 33c-1, a downward magnetic flux φ3 is generated in the secondary coil 33c-2. Similarly, an upward magnetic flux is generated in the secondary coil 33d-2.

二次コイル33a−2,33b−2,33c−2,33d−2に発生した磁束φ3により、出力コイル25a,25b,26a,26bには磁束φ3の向きと反対向きの磁束φ4が発生する。すなわち、出力コイル26a,25bには下向きの磁束φ4が発生し、出力コイル26b,25aには上向きの磁束φ4が発生する。磁束φ4の発生と共に誘導起電力が生じる。   The magnetic flux φ3 generated in the secondary coils 33a-2, 33b-2, 33c-2, and 33d-2 generates a magnetic flux φ4 in the direction opposite to the direction of the magnetic flux φ3 in the output coils 25a, 25b, 26a, and 26b. That is, a downward magnetic flux φ4 is generated in the output coils 26a and 25b, and an upward magnetic flux φ4 is generated in the output coils 26b and 25a. An induced electromotive force is generated with the generation of the magnetic flux φ4.

出力コイル25a,25b,26a,26bの夫々の誘導起電力による出力電圧の正負については、磁束φ4の向きとコイルの巻回方向により決まる。出力コイル25aについては、磁束φ4は上向きで、巻回方向は上述したように外側から内側に向かう左渦巻きパターンである。これは、一次コイル23a,23cの状態と同じである。一次コイル23a,23cに印加した電圧は正なので、出力コイル25aには正の出力電圧が発生したとする。出力コイル25bについては、磁束φ4は下向きで、巻回方向は右渦巻きパターンである。これは、出力コイル25aと比べると、磁束φ4の向き、巻回方向とも逆である。従って、出力コイル25bには出力コイル25aと同じ方向の電流が流れることになり、正の出力電圧が発生する。出力コイル26aについては、磁束φ4は下向きで、巻回方向は右渦巻きパターンである。これは、出力コイル25aと比べると、磁束φ4の向き、巻回方向とも逆である。従って、出力コイル26aには出力コイル25aと同じ方向の電流が流れることになり、正の出力電圧が発生する。出力コイル26bについては、磁束φ4は上向きで、巻回方向は右渦巻きパターンである。これは、出力コイル25aと比べると、磁束φ4の向きは同じで、巻回方向は逆である。従って、出力コイル26bには出力コイル25aとは逆方向の電流が流れることになり、負の出力電圧が発生する。図5に、一次コイル及び出力コイルの巻回方向並びに二次コイル間の接続方法(正接続と逆接続)の組み合わせ毎の印加電圧と出力電圧の正負の関係を表す表を示す。   The sign of the output voltage due to the induced electromotive force of each of the output coils 25a, 25b, 26a, and 26b is determined by the direction of the magnetic flux φ4 and the winding direction of the coil. For the output coil 25a, the magnetic flux φ4 is upward, and the winding direction is a left spiral pattern from the outside to the inside as described above. This is the same as the state of the primary coils 23a and 23c. Since the voltage applied to the primary coils 23a and 23c is positive, it is assumed that a positive output voltage is generated in the output coil 25a. For the output coil 25b, the magnetic flux φ4 is downward and the winding direction is a right spiral pattern. This is opposite to the direction of the magnetic flux φ4 and the winding direction as compared with the output coil 25a. Accordingly, a current in the same direction as the output coil 25a flows through the output coil 25b, and a positive output voltage is generated. For the output coil 26a, the magnetic flux φ4 is downward and the winding direction is a right spiral pattern. This is opposite to the direction of the magnetic flux φ4 and the winding direction as compared with the output coil 25a. Therefore, a current in the same direction as the output coil 25a flows through the output coil 26a, and a positive output voltage is generated. For the output coil 26b, the magnetic flux φ4 is upward, and the winding direction is a right spiral pattern. Compared with the output coil 25a, the direction of the magnetic flux φ4 is the same and the winding direction is reversed. Therefore, a current in the direction opposite to that of the output coil 25a flows through the output coil 26b, and a negative output voltage is generated. FIG. 5 shows a table representing the positive / negative relationship between the applied voltage and the output voltage for each combination of the winding direction of the primary coil and the output coil and the connection method between the secondary coils (positive connection and reverse connection).

以下、出力電圧を数値化するために、便宜的に正の出力電圧を+1、負の出力電圧を−1とする。これに従えば、出力コイル25aと出力コイル25bは直列接続されており、どちらにも正の出力電圧が発生するので、第1出力電圧は+2となる。出力コイル26aと出力コイル26bも直列接続されており、出力コイル26aには正の出力電圧、出力コイル26bには負の出力電圧が発生するので、電圧が相殺され、第2出力電圧は0となる。上記は回転角度0°のときの電圧であったが、回転子30が回転したときは、回転角度45°毎であれば、上記と同様に第1出力電圧と第2出力電圧を求めることができる。図6に、回転側コイルシート32を図3の状態から反時計方向に回転させたときの、回転角度45°毎の第1出力電圧と第2出力電圧を表す表を示す。   Hereinafter, in order to quantify the output voltage, the positive output voltage is +1 and the negative output voltage is −1 for convenience. According to this, since the output coil 25a and the output coil 25b are connected in series, and a positive output voltage is generated in both, the first output voltage is +2. The output coil 26a and the output coil 26b are also connected in series. Since a positive output voltage is generated in the output coil 26a and a negative output voltage is generated in the output coil 26b, the voltage is canceled and the second output voltage is 0. Become. The above is the voltage when the rotation angle is 0 °, but when the rotor 30 rotates, if the rotation angle is every 45 °, the first output voltage and the second output voltage can be obtained in the same manner as described above. it can. FIG. 6 shows a table representing the first output voltage and the second output voltage for each rotation angle of 45 ° when the rotation-side coil sheet 32 is rotated counterclockwise from the state of FIG.

回転角度が0°のときは、一次コイル23a,23b,23c,23dと二次コイル33a−1,33b−1,33c−1,33d−1が完全に重なっている状態なので、出力コイル25a,25b,26a,26bの夫々に発生する誘導起電力の絶対値は最大になる。その後、回転子30が回転して、一次コイル23a,23b,23c,23dと二次コイル33a,33b,33c,33dの夫々の重なりが小さくなるにつれ誘導起電力は減少し、回転角度22.5°で誘導起電力の絶対値は最小になる。その後、誘導起電力は増加し、回転角度45°で再び誘導起電力の絶対値は最大になる。以後、22.5°毎に誘導起電力の絶対値は最小と最大を繰り返す。図7に、図6の表を視覚化し、回転角度を連続して0°〜180°まで変化させたときの第1出力電圧の変化を表すグラフを示す。図8に、図6の表を視覚化し、回転角度を連続して0°〜180°まで変化させたときの第2出力電圧の変化を表すグラフを示す。図7,図8の破線は実際の出力電圧で周波数は印加した交流の周波数である。第1出力電圧及び第2出力電圧は、実際の出力電圧のピーク値である。   When the rotation angle is 0 °, the primary coils 23a, 23b, 23c, and 23d and the secondary coils 33a-1, 33b-1, 33c-1, and 33d-1 are completely overlapped. The absolute value of the induced electromotive force generated in each of 25b, 26a, and 26b is maximized. Thereafter, as the rotor 30 rotates and the overlap between the primary coils 23a, 23b, 23c, and 23d and the secondary coils 33a, 33b, 33c, and 33d decreases, the induced electromotive force decreases, and the rotation angle 22.5 The absolute value of the induced electromotive force is minimized at °. Thereafter, the induced electromotive force increases, and the absolute value of the induced electromotive force is maximized again at a rotation angle of 45 °. Thereafter, the absolute value of the induced electromotive force repeats minimum and maximum every 22.5 °. FIG. 7 is a graph showing the change in the first output voltage when the table of FIG. 6 is visualized and the rotation angle is continuously changed from 0 ° to 180 °. FIG. 8 is a graph showing the change of the second output voltage when the table of FIG. 6 is visualized and the rotation angle is continuously changed from 0 ° to 180 °. The broken line in FIGS. 7 and 8 is the actual output voltage and the frequency is the applied AC frequency. The first output voltage and the second output voltage are peak values of the actual output voltage.

図7,図8に示すように、第1出力電圧のグラフは余弦波状で第2出力電圧のグラフは正弦波状になっており、位相が90°ずれている。この2つの出力電圧に基づいて軸40の回転角度すなわち接続されたモータの回転角度を算出することができる。   As shown in FIGS. 7 and 8, the graph of the first output voltage is a cosine wave, the graph of the second output voltage is a sine wave, and the phase is shifted by 90 °. Based on these two output voltages, the rotation angle of the shaft 40, that is, the rotation angle of the connected motor can be calculated.

図7,図8に示すように、回転角度が180°変化する間に第1出力電圧,第2出力電圧とも位相が360°変化している。すなわち、機械角の180°が電気角の360°に相当し、接続された2つの二次コイルの夫々は電気角で360°ずれて配置されている。   As shown in FIGS. 7 and 8, the phase of both the first output voltage and the second output voltage is changed by 360 ° while the rotation angle is changed by 180 °. That is, a mechanical angle of 180 ° corresponds to an electrical angle of 360 °, and each of the two connected secondary coils is arranged so as to be shifted by an electrical angle of 360 °.

本実施形態においては、固定側コイルシート22,回転側コイルシート32を絶縁層22c,32cを挟んで2層のシートコイルにしたが、2層に限られるものではない。3層以上の多層にしてもよいし、単層にしてもよい。また、回転側コイルシート32においては、裏面シート32bにはコイルを形成しなかったが、多少配線が複雑になるものの、コイルを形成してもよい。ただし、裏面シート32bのコイルの巻き数は表面コイルシート32aのコイルの巻き数と比べて減少する。さらに、シートコイルの代わりに、被覆されたエナメル線等によりコイルを構成してもよい。   In the present embodiment, the fixed-side coil sheet 22 and the rotating-side coil sheet 32 are formed as two-layer sheet coils with the insulating layers 22c and 32c interposed therebetween, but are not limited to two layers. Three or more layers may be used, or a single layer may be used. Moreover, in the rotation side coil sheet 32, although the coil was not formed in the back surface sheet 32b, although a wiring becomes somewhat complicated, you may form a coil. However, the number of turns of the coil of the back surface sheet 32b is smaller than the number of turns of the coil of the surface coil sheet 32a. Furthermore, instead of the sheet coil, the coil may be constituted by a coated enameled wire or the like.

本実施形態では、固定子20と回転子30の空隙は軸芯方向に沿って設けられていたが(アキシャルギャップ)、径方向に空隙(ラジアルギャップ)を有する角度検出装置10にも本実施形態の構成を適用することができる。   In the present embodiment, the gap between the stator 20 and the rotor 30 is provided along the axial direction (axial gap), but the present embodiment also applies to the angle detection device 10 having a gap (radial gap) in the radial direction. The configuration can be applied.

2.第2実施形態
以下、本発明の第2の実施の形態について、図面を用いて説明する。以下の実施形態の説明においては、第1実施形態と同じ構成の箇所には同じ符号を付し、同様の構成に関する説明は省略する。本実施形態においては、固定側コイルシート22と回転側コイルシート32に形成されたコイルの数が夫々16個である点が第1実施形態とは異なっており、その他の構造は同じである。すなわち、単位一次コイル群23,単位出力コイル群24,単位二次コイル群33はいずれも機械角で90°の範囲に配置されている。図9に本実施形態に係る角度検出装置10の固定側コイルシート22を表す模式図を示す。同様に図10に回転側コイルシート32を表す模式図を示す。
2. Second Embodiment Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the description of the following embodiment, the same reference numerals are given to the same components as those in the first embodiment, and the description of the same components will be omitted. The present embodiment is different from the first embodiment in that the number of coils formed on the stationary coil sheet 22 and the rotating coil sheet 32 is 16, and the other structures are the same. That is, the unit primary coil group 23, the unit output coil group 24, and the unit secondary coil group 33 are all arranged in a mechanical angle range of 90 °. FIG. 9 is a schematic diagram showing the fixed side coil sheet 22 of the angle detection device 10 according to the present embodiment. Similarly, the schematic diagram showing the rotation side coil sheet 32 is shown in FIG.

図9に示すように、本実施形態においては、第1実施形態で1つの単位一次コイル群23(一次コイル数は4)が配置されていたところに2つの単位一次コイル群23(一次コイル数は合計8)が隣接して配置されており、1つの単位出力コイル群24(出力コイル数は4)が配置されていたところに2つの単位出力コイル群24(出力コイル数は合計8)が隣接して配置されている。本実施形態においては、2つの単位一次コイル群23に含まれる8つの一次コイル23a,23b,23c,23d,23a,23b,23c,23dは全て直列に接続されている。巻回方向は第1実施形態同様に交互に逆向きになっている。2つの単位出力コイル群24に含まれる第1出力コイル群25の4つの出力コイル25a,25b,25a,25bは全て直列に接続され、巻回方向は第1実施形態同様に逆向きになっている。第2出力コイル群26の4つの出力コイル26a,26b,26a,26bも直列に接続され、巻回方向は第1実施形態同様に同じ向きになっている。   As shown in FIG. 9, in the present embodiment, two unit primary coil groups 23 (the number of primary coils) are provided where one unit primary coil group 23 (the number of primary coils is 4) is arranged in the first embodiment. 8) are arranged adjacent to each other, and two unit output coil groups 24 (the total number of output coils is 8) are arranged where one unit output coil group 24 (the number of output coils is 4) is arranged. Adjacent to each other. In the present embodiment, the eight primary coils 23a, 23b, 23c, 23d, 23a, 23b, 23c, and 23d included in the two unit primary coil groups 23 are all connected in series. The winding direction is alternately reversed as in the first embodiment. The four output coils 25a, 25b, 25a, 25b of the first output coil group 25 included in the two unit output coil groups 24 are all connected in series, and the winding direction is reversed as in the first embodiment. Yes. The four output coils 26a, 26b, 26a, 26b of the second output coil group 26 are also connected in series, and the winding direction is the same as in the first embodiment.

図10に示すように、第1実施形態で1つの単位二次コイル群33−1(二次コイル数は4)が配置されていたところに2つの単位二次コイル群33−1(二次コイル数は合計8)が隣接して配置されており、1つの単位二次コイル群33−2(二次コイル数は4)が配置されていたところに2つの単位二次コイル群33−2(二次コイル数は合計8)が隣接して配置されている。単位二次コイル群33−1の4つの二次コイル33a−1,33b−1,33c−1,33d−1は第1実施形態と同様に機械角で180°ずれた所に配置された単位二次コイル群33−2の4つの二次コイル33a−2,33b−2,33c−2,33d−2と夫々接続されている。単位二次コイル群33内での二次コイル33a,33b,33c,33dの配置や巻回方向、二次コイル間の接続方法(正接続,逆接続)は第1実施形態と同様である。すなわち、本実施形態においては、2つの二次コイルを接続して形成された閉じた回路(図4A,図4Bに示す回路)が8個形成されている。   As shown in FIG. 10, in the first embodiment, one unit secondary coil group 33-1 (the number of secondary coils is 4) is arranged, but two unit secondary coil groups 33-1 (secondary coils) are arranged. A total of 8) coils are arranged adjacent to each other, and two unit secondary coil groups 33-2 are provided where one unit secondary coil group 33-2 (number of secondary coils is 4) is arranged. (The total number of secondary coils is 8) are arranged adjacent to each other. The four secondary coils 33a-1, 33b-1, 33c-1, and 33d-1 of the unit secondary coil group 33-1 are arranged at a position shifted by 180 ° in mechanical angle as in the first embodiment. The four secondary coils 33a-2, 33b-2, 33c-2, and 33d-2 of the secondary coil group 33-2 are respectively connected. The arrangement and winding direction of the secondary coils 33a, 33b, 33c, and 33d in the unit secondary coil group 33 and the connection method between the secondary coils (normal connection and reverse connection) are the same as those in the first embodiment. That is, in the present embodiment, eight closed circuits (circuits shown in FIGS. 4A and 4B) formed by connecting two secondary coils are formed.

本実施形態においては、回転側コイルシート32を90°回転させると第1実施形態の回転側コイルシート32を180°回転させたのと同じだけ出力電圧の位相が変化する。すなわち、本実施形態では、機械角の90°が電気角の360°に相当し、接続された2つの二次コイルの夫々は機械角で180°ずれて配置されているため、電気角では720°ずれている。   In this embodiment, when the rotation-side coil sheet 32 is rotated by 90 °, the phase of the output voltage changes as much as the rotation-side coil sheet 32 of the first embodiment is rotated by 180 °. That is, in the present embodiment, the mechanical angle of 90 ° corresponds to the electrical angle of 360 °, and each of the two connected secondary coils is arranged with a mechanical angle shifted by 180 °. ° Deviation.

図9に示す固定側コイルシート22と図10に示す回転側コイルシート32を対向させて回転子30を回転させたときも、第1実施形態と同様の方法で軸40の回転角度を検出することができる。   Even when the rotor 30 is rotated with the stationary coil sheet 22 shown in FIG. 9 and the rotating coil sheet 32 shown in FIG. 10 facing each other, the rotation angle of the shaft 40 is detected in the same manner as in the first embodiment. be able to.

3.第3実施形態
図11に示すように、本実施形態においては、第2実施形態と同様に、固定側コイルシート22には2つの単位一次コイル群23と2つの単位出力コイル群24が配置されているが、単位一次コイル群23と単位出力コイル群24とが90°毎に交互に配置されている点が第2実施形態とは異なる。すなわち、2つの単位一次コイル群23は中心に対して点対称の位置にあり、2つの単位出力コイル群24も中心に対して点対称の位置にある。本実施形態においては、2つの単位一次コイル群23に含まれる8つの一次コイル23a,23b,23c,23d,23a,23b,23c,23dは全て直列に接続されている。巻回方向は第1実施形態同様に交互に逆向きになっている。2つの単位出力コイル群24に含まれる第1出力コイル群25の4つの出力コイル25a,25b,25a,25bは全て直列に接続され、巻回方向は第1実施形態同様に逆向きになっている。第2出力コイル群26の4つの出力コイル26a,26b,26a,26bも直列に接続され、巻回方向は第1実施形態同様に同じ向きになっている。
3. Third Embodiment As shown in FIG. 11, in this embodiment, two unit primary coil groups 23 and two unit output coil groups 24 are arranged on the fixed-side coil sheet 22 as in the second embodiment. However, it differs from the second embodiment in that the unit primary coil group 23 and the unit output coil group 24 are alternately arranged every 90 °. That is, the two unit primary coil groups 23 are point-symmetric with respect to the center, and the two unit output coil groups 24 are also point-symmetric with respect to the center. In the present embodiment, the eight primary coils 23a, 23b, 23c, 23d, 23a, 23b, 23c, and 23d included in the two unit primary coil groups 23 are all connected in series. The winding direction is alternately reversed as in the first embodiment. The four output coils 25a, 25b, 25a, 25b of the first output coil group 25 included in the two unit output coil groups 24 are all connected in series, and the winding direction is reversed as in the first embodiment. Yes. The four output coils 26a, 26b, 26a, 26b of the second output coil group 26 are also connected in series, and the winding direction is the same as in the first embodiment.

図12に示すように、回転側コイルシート32においても第2実施形態と同様に、2つの単位二次コイル群33−1と2つの単位二次コイル群33−2が配置されているが、単位二次コイル群33−1と単位二次コイル群33−2とが90°毎に交互に配置されている点が第2実施形態とは異なる。1つの単位二次コイル群33−1の4つの二次コイル33a−1,33b−1,33c−1,33d−1は隣接する1つの単位二次コイル群33−2の4つの二次コイル33a−2,33b−2,33c−2,33d−2と夫々接続されている。すなわち、接続された2つの二次コイルの夫々は機械角で90°ずれて配置されている。単位二次コイル群33内での二次コイル33a,33b,33c,33dの配置や巻回方向、二次コイル間の接続方法(正接続,逆接続)は第1実施形態と同様である。すなわち、本実施形態においては、2つの二次コイルを接続して形成された閉じた回路(図4A,図4Bに示す回路)が8個形成されている。   As shown in FIG. 12, two unit secondary coil groups 33-1 and two unit secondary coil groups 33-2 are arranged in the rotation side coil sheet 32 as in the second embodiment. The point from which unit secondary coil group 33-1 and unit secondary coil group 33-2 are alternately arranged for every 90 degrees differs from a 2nd embodiment. The four secondary coils 33a-1, 33b-1, 33c-1, 33d-1 of one unit secondary coil group 33-1 are four secondary coils of one adjacent unit secondary coil group 33-2. 33a-2, 33b-2, 33c-2, and 33d-2, respectively. That is, each of the two connected secondary coils is shifted by 90 ° in mechanical angle. The arrangement and winding direction of the secondary coils 33a, 33b, 33c, and 33d in the unit secondary coil group 33 and the connection method between the secondary coils (normal connection and reverse connection) are the same as those in the first embodiment. That is, in the present embodiment, eight closed circuits (circuits shown in FIGS. 4A and 4B) formed by connecting two secondary coils are formed.

本実施形態においても、回転側コイルシート32を90°回転させると第1実施形態の回転側コイルシート32を180°回転させたのと同じだけ出力電圧の位相が変化する。すなわち、本実施形態では、機械角の90°が電気角の360°に相当し、接続された2つの二次コイルの夫々は機械角で90°ずれて配置されているため、電気角では360°ずれている。   Also in this embodiment, when the rotation side coil sheet 32 is rotated by 90 °, the phase of the output voltage changes as much as the rotation side coil sheet 32 of the first embodiment is rotated by 180 °. That is, in the present embodiment, the mechanical angle of 90 ° corresponds to the electrical angle of 360 °, and each of the two connected secondary coils is arranged with a mechanical angle of 90 ° shifted. ° Deviation.

図11に示す固定側コイルシート22と図12に示す回転側コイルシート32を対向させて回転子30を回転させたときも、第1実施形態と同様の方法で軸40の回転角度を検出することができる。   Even when the rotor 30 is rotated with the stationary coil sheet 22 shown in FIG. 11 and the rotating coil sheet 32 shown in FIG. 12 facing each other, the rotation angle of the shaft 40 is detected in the same manner as in the first embodiment. be able to.

第2,第3実施形態においては、固定側コイルシート22と回転側コイルシート32に形成されたコイル数は合計16個であったが、これに限られるものではない。合計のコイル数が8の倍数であれば、16個より多くても良い。   In the second and third embodiments, the total number of coils formed on the stationary coil sheet 22 and the rotating coil sheet 32 is 16, but the present invention is not limited to this. If the total number of coils is a multiple of 8, it may be more than 16.

本発明は、回転体の角度検出装置に利用することが可能である。   The present invention can be used in an angle detection device for a rotating body.

10 回転体の角度検出装置
20 固定子
22c 絶縁層
23 単位一次コイル群
23a,23b,23c,23d 一次コイル
24 単位出力コイル群
25a,25b 出力コイル
26a,26b 出力コイル
30 回転子
33 単位二次コイル群
33a,33b,33c,33d 二次コイル
40 軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Rotating body angle detection apparatus 20 Stator 22c Insulating layer 23 Unit primary coil group 23a, 23b, 23c, 23d Primary coil 24 Unit output coil group 25a, 25b Output coil 26a, 26b Output coil 30 Rotor 33 Unit secondary coil Group 33a, 33b, 33c, 33d Secondary coil 40 axis

Claims (2)

軸と、
前記軸と同軸芯に配置され、前記軸と一体で回転する回転子と、
前記回転子と空隙を介して同軸芯に対向配置された固定子とを備え、
前記固定子は、周方向で隣接配置され巻回方向が逆で直列接続された2個の出力コイルと周方向でさらに隣接配置され巻回方向が同じで直列接続された2個の出力コイルとを含む1以上の単位出力コイル群と、周方向で隣接配置され巻回方向が互いに逆で接続された4個の一次コイルを含む単位一次コイル群を前記単位出力コイル群と同数備え、
前記回転子は、周方向で隣接配置され巻回方向が互いに逆向き且つ絶縁された4個の二次コイルを含む単位二次コイル群を前記単位出力コイル群と前記単位一次コイル群との和と同数備え、
1つの前記単位二次コイル群の前記二次コイルの夫々は別の1つの前記単位二次コイル群の前記二次コイルのうち巻回方向が同じ且つ電気角で360°位相差の整数倍の位置に配置された前記二次コイルと接続され、
その接続により、1つの前記単位二次コイル群の前記二次コイルの夫々に電流が流れたとき、前記二次コイルの夫々に流れる電流の向きと接続先の前記二次コイルの夫々に流れる電流の向きは、同じ向きと逆向きとが隣接する2個単位で連続しており、
前記回転子の回転中は常に、接続された前記二次コイルのうち一方は前記一次コイルと対向し、他方は前記出力コイルと対向する回転体の角度検出装置。
The axis,
A rotor disposed coaxially with the shaft and rotating integrally with the shaft;
Comprising the rotor and a stator disposed opposite to the coaxial core via a gap,
The stator includes two output coils arranged adjacent to each other in the circumferential direction and connected in series with opposite winding directions, and two output coils arranged further adjacent to each other in the circumferential direction and connected in series with the same winding direction. The same number of unit output coil groups as the number of unit output coil groups, including one or more unit output coil groups including four primary coils arranged adjacent to each other in the circumferential direction and connected in opposite winding directions,
The rotor includes a unit secondary coil group including four secondary coils arranged adjacent to each other in the circumferential direction and wound in opposite directions and insulated from the unit output coil group and the unit primary coil group. With the same number,
Each of the secondary coils of one unit secondary coil group has the same winding direction among the secondary coils of another unit secondary coil group and has an electrical angle that is an integral multiple of a 360 ° phase difference. Connected to the secondary coil arranged in position,
When a current flows through each of the secondary coils of one unit secondary coil group due to the connection, the direction of the current flowing through each of the secondary coils and the current flowing through each of the connected secondary coils The direction of the is the same direction and the opposite direction is continuous in two adjacent units,
During the rotation of the rotor, an angle detection device for a rotating body, one of the connected secondary coils facing the primary coil and the other facing the output coil.
前記固定子と前記回転子との間の前記空隙は軸芯方向に有しており、全ての前記出力コイル及び全ての前記一次コイルは絶縁層を挟んで多層に構成されており、前記出力コイル及び前記一次コイルの夫々は全ての層のコイルが直列接続され且つ同じ方向に電流が流れるように巻回されている請求項1に記載の回転体の角度検出装置。   The gap between the stator and the rotor has an axial direction, and all the output coils and all the primary coils are formed in multiple layers with an insulating layer interposed therebetween, and the output coil 2. The angle detection device for a rotating body according to claim 1, wherein each of the primary coils is wound so that coils of all layers are connected in series and current flows in the same direction.
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