JP3839451B2 - Position detection device - Google Patents
Position detection device Download PDFInfo
- Publication number
- JP3839451B2 JP3839451B2 JP2004343405A JP2004343405A JP3839451B2 JP 3839451 B2 JP3839451 B2 JP 3839451B2 JP 2004343405 A JP2004343405 A JP 2004343405A JP 2004343405 A JP2004343405 A JP 2004343405A JP 3839451 B2 JP3839451 B2 JP 3839451B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plane
- coil
- detection
- loop
- excitation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
本発明は、可動部側に固定部から電源供給、あるいは信号伝達のための配線コード類を必要としない位置検出装置(以下コードレス位置検出装置と称す)に関するものである。 The present invention relates to a position detection device (hereinafter referred to as a cordless position detection device) that does not require wiring cords for power supply or signal transmission from a fixed portion to a movable portion side.
回転位置検出装置には、光透過式エンコーダ、光反射式エンコーダ、回転トランス型レゾルバ、バリアブルリラクタンス型レゾルバ、歯車の凹凸を磁気抵抗素子を用いて回転位置検出を行うギア検出器等、コードレス回転位置検出装置が実用化されているが、塵埃に弱い、分解能が低い、高価である等、それぞれに問題がある。 Rotation position detection devices include light transmission encoders, light reflection encoders, rotary transformer type resolvers, variable reluctance type resolvers, gear detectors that detect rotational positions of gears using a magnetoresistive element, etc. Although detection devices have been put into practical use, there are problems such as being vulnerable to dust, low resolution, and expensive.
直線位置検出装置には、例えば特許第2513683号に記載されているように、座標入力装置の一部に電磁誘導式のコードレス位置検出装置が使用されているが、リアルタイムに位置検出ができないなど、機械の位置決め装置等には不向きである。 For example, as described in Japanese Patent No. 2513683, the linear position detection device uses an electromagnetic induction type cordless position detection device as a part of the coordinate input device, but cannot detect the position in real time. It is not suitable for machine positioning devices.
コードレス位置検出装置としては、例えば特開2000−314604号公報に記載されているように、バリアブルリラクタンス直線型レゾルバが提案されているが、固定部側に検出長分の多数の鉄心磁極と巻線を必要とするので、量産に向かず高価である。 As a cordless position detector, a variable reluctance linear resolver has been proposed as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-314604, but a large number of core magnetic poles and windings corresponding to a detection length are provided on the fixed part side. Therefore, it is expensive for mass production.
回転位置検出を行うタイプのものとしては、例えば特開2001−314069号公報に記載されているような、基板型レゾルバが知られている。この文献に記載されているレゾルバは、ステータsin巻線パターン(20)とステータcos巻線パターン(21)が形成されたステータ基板(1)と、前記ステータ基板(1)に対向し前記ステータ基板(1)とは間隔を設けて回転自在に配設したロータ基板(5)と、前記ロータ基板(5)に設けられたロータ巻線パターン(30)とからなる基板形レゾルバにおいて、前記ステータ基板(1)には、前記ステータsin巻線パターン(20)及びステータcos巻線パターン(21)の外周位置に輪状に形成された励磁巻線パターン(4)が配設されている構成よりなることを特徴とする基板形レゾルバである。また、前記ロータ巻線パターン(30)は、その両端がコンデンサ(C)で接続または直接短絡されていると共に、前記ロータ巻線パターン(30)から発生する起磁力がほぼsin波状となるように形成されている。 As a type that detects the rotational position, for example, a substrate type resolver as described in JP-A-2001-314069 is known. The resolver described in this document includes a stator substrate (1) on which a stator sin winding pattern (20) and a stator cos winding pattern (21) are formed, and the stator substrate facing the stator substrate (1). (1) is a substrate type resolver comprising a rotor substrate (5) that is rotatably arranged with a gap and a rotor winding pattern (30) provided on the rotor substrate (5). (1) consists of a configuration in which an excitation winding pattern (4) formed in a ring shape is disposed at the outer peripheral position of the stator sin winding pattern (20) and the stator cos winding pattern (21). Is a substrate type resolver. The rotor winding pattern (30) is connected or directly short-circuited at both ends by a capacitor (C), and the magnetomotive force generated from the rotor winding pattern (30) is substantially sin-wave. Is formed.
しかし、この文献に記載されているステータ基板の励磁巻線パターン(4)は、sin巻線パターン(20)及びステータcos巻線パターン(21)の外周位置に輪状に形成されているため、励磁磁界強度が低く、しかも、ロータ巻線パターン(30)は、正逆巻の一対の巻線から構成されており、ロータ巻線パターン(30)の励磁巻線パターン(4)による誘起電力が低いことから検出精度を向上させることも困難である。 However, since the excitation winding pattern (4) of the stator substrate described in this document is formed in a ring shape at the outer peripheral position of the sin winding pattern (20) and the stator cos winding pattern (21), the excitation winding pattern (4) The magnetic field strength is low, and the rotor winding pattern (30) is composed of a pair of forward and reverse windings, and the induced power due to the excitation winding pattern (4) of the rotor winding pattern (30) is low. Therefore, it is difficult to improve detection accuracy.
さらに、特開平8−313295号公報には、直線方向の位置検出装置として、トランスミッタ巻線102と、ループ106,108からなるレシーバー巻線104とを有するトランスデューサーの読み出しヘッド100が記載されている。しかし、この文献に記載されているトランスデューサーの動作原理によれば、励磁用のトランスミッタ巻線が、検出用のレシーバー巻線の外周にループ状に形成されているので、この構成では励磁用の磁束密度が不十分であり、レシーバー巻線との磁気結合も不十分で、耐ノイズ性を向上させたり、検出精度を向上させることは困難である。しかも、金属片の渦電流を利用しているので、電磁誘導による誘起電力が小さく、この点においても、耐ノイズ性や、検出精度の面で不利である。
本発明の目的は、可動部側に固定部から電源供給、あるいは信号伝達のための配線コード類を必要としない位置検出装置(以下コードレス位置検出装置と称す)であって、検出応答速度が速く、小型、薄型化が可能であり、安価で、高精度の直線位置検出、回転位置検出に有用な電磁誘導式のコードレス位置検出装置を提供することである。 An object of the present invention is a position detection device (hereinafter referred to as a cordless position detection device) that does not require power supply from the fixed portion to the movable portion side or wiring cords for signal transmission, and has a high detection response speed. It is an object of the present invention to provide an electromagnetic induction type cordless position detection device that can be reduced in size and thickness, is inexpensive, and is useful for highly accurate linear position detection and rotational position detection.
すなわち上記目的は、以下の本発明の構成により達成される。
(1) 第1の平面上に、少なくとも渦巻き状に2t以上巻回されて形成された励磁コイルと、
第2の平面上に、少なくとも励磁コイルと同一方向に1ピッチ単位で正巻きと逆巻きとが交互にあらわれるように形成された一対のコイルユニットを1または2ユニット以上有する検出コイルと、
第3の平面上に、少なくとも共振用のキャパシタが並列接続されている共振コイルとを有し、
少なくとも前記第1の平面の励磁コイルと第2の平面の検出コイルとが磁気結合を有し、
前記第3の平面は第1の平面および第2の平面と空間を介して離間し、かつ検出領域となる検出コイルの形成領域において特定方向に自由に移動可能で、かつその移動位置により励磁コイルおよび/または検出コイルと共振コイルとが磁気結合可能であり、
この共振コイルの位置に応じて検出コイルから位置検出電圧を得る位置検出装置。
(2) 前記第1の平面の励磁コイルと第2の平面の検出コイルは一方向に延びるように形成され、前記第3の平面はこの形成領域を摺動するように移動する上記(1)の位置検出装置。
(3) 前記第1の平面の励磁コイルと第2の平面の検出コイルは回転対称に形成され、前記第3の平面はこの形成領域を回動するように移動する上記(1)の位置検出装置。
(4) 前記励磁コイルと、検出コイルとは、非連続状の渦巻きコイルが直列状に接続されて形成されている上記(1)〜(3)のいずれかの位置検出装置。
(5) 前記共振コイルの共振用キャパシタ部分が短絡されている上記(1)〜(4)のいずれかの位置検出装置。
(6) 前記第1の平面と第2の平面とは積層基板により構成されている上記(1)〜(5)のいずれかの位置検出装置。
That is, the above object is achieved by the following configuration of the present invention.
(1) An exciting coil formed on the first plane by being wound at least in a spiral shape for 2 t or more;
A detection coil having one or more pairs of coil units formed on the second plane so that forward winding and reverse winding alternately appear in one pitch unit in the same direction as at least the excitation coil;
A resonance coil having at least a resonance capacitor connected in parallel on the third plane;
At least the excitation coil in the first plane and the detection coil in the second plane have magnetic coupling;
The third plane is spaced apart from the first plane and the second plane via a space, and is freely movable in a specific direction in a detection coil forming region serving as a detection region. And / or the detection coil and the resonance coil can be magnetically coupled,
A position detection device that obtains a position detection voltage from the detection coil according to the position of the resonance coil.
(2) The excitation coil on the first plane and the detection coil on the second plane are formed so as to extend in one direction, and the third plane moves so as to slide in this formation region. Position detector.
(3) The position detection according to (1) above, wherein the excitation coil on the first plane and the detection coil on the second plane are formed rotationally symmetrically, and the third plane moves so as to rotate in this formation region. apparatus.
(4) The position detection device according to any one of (1) to (3), wherein the excitation coil and the detection coil are formed by connecting discontinuous spiral coils in series.
(5) The position detection device according to any one of (1) to (4), wherein the resonance capacitor portion of the resonance coil is short-circuited.
(6) The position detection device according to any one of (1) to (5), wherein the first plane and the second plane are configured by a laminated substrate.
本発明によれば、鉄心や巻線類がないプリント板とコンデンサだけで電気磁気回路が構成できるので、安価で、小型、薄型のコードレス位置検出装置が実現できる。また、励磁コイルと検出コイルとがそれぞれ複数のループを形成し、かつ強固に磁気結合しており、簡単な構成で高出力のコードレス位置検出装置が実現できる。また、検出ループ内に外来ノイズを相殺する仕組みが備わっているので、ノイズに強いコードレス位置検出装置が実現できる。 According to the present invention, an electro-magnetic circuit can be configured only by a printed board and a capacitor having no iron core or windings, so that an inexpensive, small and thin cordless position detecting device can be realized. Further, the excitation coil and the detection coil each form a plurality of loops and are strongly magnetically coupled, so that a high-output cordless position detection device can be realized with a simple configuration. In addition, since a mechanism for canceling external noise is provided in the detection loop, a cordless position detection device that is resistant to noise can be realized.
本発明の位置検出装置は、第1の平面上に、少なくとも渦巻き状に2t以上巻回されて形成された励磁コイルと、第2の平面上に、少なくとも励磁コイルと同一方向に1ピッチ単位で正巻きと逆巻きとが交互にあらわれるように形成された一対のコイルユニットを1または2ユニット以上有する検出コイルと、第3の平面上に、少なくとも共振用のキャパシタが並列接続されている共振コイルとを有し、少なくとも前記第1の平面の励磁コイルと第2の平面の検出コイルとが磁気結合を有し、前記第3の平面は第1の平面および第2の平面と空間を介して離間し、かつ検出領域となる検出コイルの形成領域において特定方向に自由に移動可能で、かつその移動位置により励磁コイルおよび/または検出コイルと共振コイルとが磁気結合可能であり、この共振コイルの位置に応じて検出コイルから位置検出電圧を得るものである。 The position detection device of the present invention includes an excitation coil formed on a first plane and wound at least 2 t in a spiral shape, and at least one pitch unit in the same direction as the excitation coil on the second plane. A detection coil having one or two or more units of a pair of coil units formed so that forward winding and reverse winding appear alternately; and a resonance coil in which at least a resonance capacitor is connected in parallel on the third plane; And at least the excitation coil on the first plane and the detection coil on the second plane have magnetic coupling, and the third plane is separated from the first plane and the second plane via a space. In addition, the detection coil can be freely moved in a specific direction in the detection coil forming region, and the excitation coil and / or the detection coil and the resonance coil can be magnetically coupled depending on the moving position. Ri is intended to obtain the position detection voltage from the detection coil according to the position of the resonance coil.
ここで、第1の平面、第2の平面、第3の平面は、幾何学上で定義するような平面である必要はなく、それぞれの平面に形成される導体パターンを収容可能な一定の厚みを有し、必要により表裏により構成される板状の構造体を含む。より具体的には、電子回路が形成可能な、樹脂製の板状体であり、プリプレグ、プリント基板等に用いられている材料が好ましい。また、回路パターンは銅箔、アルミニウム箔等の金属箔をパターン形成することで容易に構成することができる。第1の平面、第2の平面、第3の平面は、通常、面直方向にこの順序で配置されており、第1の平面と第2の平面とは、積層されていることもあるが、第3の平面はこれらの平面から空間を空けて離間している。 Here, the first plane, the second plane, and the third plane do not need to be planes defined in terms of geometry, and have a certain thickness that can accommodate a conductor pattern formed on each plane. And a plate-like structure composed of front and back sides as necessary. More specifically, it is a resin plate-like body capable of forming an electronic circuit, and a material used for a prepreg, a printed board or the like is preferable. The circuit pattern can be easily configured by patterning a metal foil such as a copper foil or an aluminum foil. The first plane, the second plane, and the third plane are usually arranged in this order in the direction perpendicular to the plane, and the first plane and the second plane may be stacked. The third plane is spaced apart from these planes.
励磁コイルは、共振コイルにより検出コイルから起電力が生じるための磁界を形成する。励磁コイルは、例えば2t(ターン)以上巻回された渦巻き状のコイルにて形成されている。この励磁コイルは、位置検出装置の計測領域に沿って形成・配置されている。形成されるループは直線状に延びる領域を計測する場合には長く延びた四角い渦巻き状に形成され、回転位置を検出する場合には回転領域に則した形状に形成される。また、測定領域をカバーし、検出コイルに十分な励磁磁界を与えられる大きさとループ数に形成される。このため、励磁コイルが直線状に延びる場合には、両端の折り返し位置での磁束の不均衡の影響を検出コイルに与えない程度の長さ分以上、検出コイルより長く形成される。励磁コイルは、前記のように平面を形成するプリント基板等の表裏面に形成することができる。 The excitation coil forms a magnetic field for generating an electromotive force from the detection coil by the resonance coil. The exciting coil is formed of, for example, a spiral coil wound for 2 t (turns) or more. The exciting coil is formed and arranged along the measurement region of the position detection device. The loop to be formed is formed in a long and spiral shape when measuring a linearly extending region, and is formed in a shape corresponding to the rotating region when detecting a rotational position. Further, it is formed in a size and a number of loops that cover the measurement region and can provide a sufficient excitation magnetic field to the detection coil. For this reason, when the exciting coil extends linearly, it is formed longer than the detection coil by a length that does not give the detection coil the influence of magnetic flux imbalance at the folding positions at both ends. The excitation coil can be formed on the front and back surfaces of a printed circuit board or the like that forms a plane as described above.
検出コイルは、励磁コイルからの磁界と、共振コイルにより生じた磁界とのバランスから所定の検出信号を生じる。この検出信号は、通常交流電圧として出力される。検出コイルは、例えば各2t(ターン)以上巻回された正巻と逆巻のコイルを直列に接続して形成され、コイルの形成方向に正巻きと逆巻き、あるいは正相と逆相が交互に生じるようになっている。この励磁コイルは、位置検出装置の計測領域に沿って形成・配置されている。形成されるループは少なくとも1つのループに相当する1ピッチ単位で正巻きと逆巻きとが交互にあらわれるように形成され、1組の正逆ループを最小単位として、測定領域をカバーしうるループの数だけ形成される。検出コイルと励磁コイルとは、通常固定され、励磁コイルと検出コイルの位置関係も固定されている。検出コイルも、前記のように平面を形成するプリント基板等の表裏面に形成することができる。また、複数の構成層が積層されたプリント基板に励磁コイルと検出コイルを形成してもよい。 The detection coil generates a predetermined detection signal from the balance between the magnetic field from the excitation coil and the magnetic field generated by the resonance coil. This detection signal is normally output as an alternating voltage. The detection coil is formed, for example, by connecting in series a normal winding and a reverse winding wound for 2 t (turns) or more, and the normal winding and the reverse winding, or the normal phase and the reverse phase are alternately arranged in the coil forming direction. It has come to occur. The exciting coil is formed and arranged along the measurement region of the position detection device. The formed loop is formed so that the normal winding and the reverse winding alternately appear in one pitch unit corresponding to at least one loop, and the number of loops that can cover the measurement area with one set of forward and reverse loops as a minimum unit. Only formed. The detection coil and the excitation coil are normally fixed, and the positional relationship between the excitation coil and the detection coil is also fixed. The detection coil can also be formed on the front and back surfaces of a printed circuit board or the like that forms a plane as described above. Moreover, you may form an exciting coil and a detection coil in the printed circuit board on which the some structure layer was laminated | stacked.
共振コイルは、励磁コイルからの磁界を受け、内部に起電力を生じると共に、並列接続されている共振用のキャパシタにより共振し、この共振電流あるいは電力自体から生じた磁界を生じる。なお、共振用のキャパシタは省略することができる。この共振コイルは、例えば渦巻きコイルに共振用のキャパシタを並列接続して構成することができる。共振コイルは正巻ループあるいは逆巻ループいずれかの単独ループを基本単位としており、通常はこの基本単位のみで構成されるが、必要によりさらにループを追加することも可能である。 The resonance coil receives a magnetic field from the exciting coil, generates an electromotive force therein, resonates with a resonance capacitor connected in parallel, and generates a magnetic field generated from the resonance current or the power itself. Note that the resonance capacitor can be omitted. This resonance coil can be constituted by connecting a resonance capacitor in parallel with a spiral coil, for example. The resonance coil has a single unit of either a normal winding loop or a reverse winding loop as a basic unit, and is usually composed of only this basic unit. However, a loop can be further added if necessary.
さらに、第1の平面と第2の平面と第3の平面とを回転体に対応した形状とし、これらの励磁コイル、検出コイル、共振コイルを回転対称に形成してもよい。このような形状とすることで、回転体の回転位置を検出することができる。 Furthermore, the first plane, the second plane, and the third plane may be shaped corresponding to the rotating body, and the excitation coil, detection coil, and resonance coil may be formed rotationally symmetrically. By setting it as such a shape, the rotation position of a rotary body is detectable.
[第1の態様]
次に図を参照しつつ、本発明の位置検出装置をより具体的に説明する。図1は、本発明の位置検出装置の基本構造(第1の態様ともいう)を示す平面図である。
[First embodiment]
Next, the position detection apparatus of the present invention will be described more specifically with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view showing a basic structure (also referred to as a first aspect) of a position detection device of the present invention.
図において、第1の平面1には、励磁コイルとなる励磁ループパターン4が形成されている。この、励磁ループパターン4は、基体11の表面上に形成され、この例では横長の四角い渦巻きパターンとなっている。具体的には、幅(縦)方向はs1、s2、s3の幅で折り返し、長手(横)方向は縦向きの励磁電流が、後述する検出ループに与える影響が無視できる長さp3以上(s1以上)で折り返す長方形の渦巻き状のループパターンから形成されている。この例の励磁ループパターン4は、3回の折り返しループになっているが、励磁電源とコイルパターンの電流容量によっては、1回、あるいは数10回の折り返しループで構成してもよい。なお、図において実線は基材表面側のパターンを表し、破線は裏面側のパターンを表し、両者はスルーホールやビアホール等の基材を貫通する導体で接続される(以下において同じ)。
In the figure, an excitation loop pattern 4 serving as an excitation coil is formed on the
前記励磁ループパターン4には、ノードn1,n2を介して、励磁電源7が接続され、所定の周波数と電圧の交流電流が供給される。励磁電源の周波数としては、特に規制されるものではないが、100K〜1000KHzが好ましく、励磁電流は10〜100mA程度が好ましい。
An
第2の平面2には、検出コイルとなる検出ループパターン5が形成されている。この検出ループパターン5は、基体12の表面上に形成され、同一形状のコイルパターンc1、c2、・・・cn-1、cnからなる。このコイルパターンc1、c2、・・・cn-1、cnを1ピッチ1pで長手(横)方向に並べて配置され、さらに点線で示すパターンにより隣り合う1組のコイルの一方c2,cnの巻方向が、他のコイルc1,cn-1の巻方向に対して逆向きになるように直列に接続され、この直列回路が検出端n3,n4に接続されている。c1、c2、・・・cn-1、cnの形状は幅方向はs1、s2の幅で折り返し、長手方向はp1、p2で折り返す渦巻き状である。
A detection loop pattern 5 serving as a detection coil is formed on the
また、この例の検出ループパターンは同一形状の通常偶数となるn個のコイルパターンからなっているが、検出長に応じて偶数個のコイルパターンで構成してもよい。 In addition, the detection loop pattern of this example is composed of n coil patterns of the same shape, which are normally even numbers, but may be composed of an even number of coil patterns according to the detection length.
第1の平面1と第2の平面2は、通常固定され、第1の平面1に対する第2の平面2の位置関係も固定されている。第1の平面1,第2の平面2は、それぞれ別個に基体を用意して形成することも可能であるが、一体とすることもできる。一体とする場合には、第1の平面1と第2の平面2とを積層ないし積み重ねればよいが、これらの平面に形成されている励磁ループパターン4と検出ループパターン5との短絡を防ぐために、間に絶縁層を設けることが必要である。この絶縁層は、空気であってもよいが、第1の平面1,第2の平面2を構成する基体と同一材料を用いて積層体とするとよい。
The
具体的には、図2に示すように、第1の平面1を構成する第1の基板11と、第2の平面2を構成する第2の基板12との間に、これらの基板11,12と同一材料の絶縁用の基板24を設けて積層基板とする。ここで、第1の基板11には励磁ループパターン4を形成する導体層14が上下に配置され、さらに第2の基板12には検出ループパターン5を形成する導体層15が上下に配置されている。そして、絶縁用基板24により、これらの導体層14,15の短絡が防止される。基板の積層化は、例えば熱圧着など、公知の手法により容易に行うことができる。
Specifically, as shown in FIG. 2, between the first substrate 11 constituting the
第3の平面3には、共振コイルとなる共振ループパターン6が形成されている。この共振ループパターン6も、検出ループパターン5と同様に、実線で示される大きさP1 、幅(縦)方向はs1、s2の幅で折り返し、長手方向はp1、p2で折り返す渦巻き状に形成されている。また、共振ループパターン6の両端は、共振用キャパシタC1と接続されている。 A resonance loop pattern 6 serving as a resonance coil is formed on the third plane 3. Similarly to the detection loop pattern 5, the resonance loop pattern 6 is formed in a spiral shape having a size P1 indicated by a solid line, folded in the width (vertical) direction with the width of s1 and s2, and folded in the longitudinal direction with p1 and p2. ing. Further, both ends of the resonance loop pattern 6 are connected to the resonance capacitor C1.
共振用キャパシタの容量としては、励磁周波数や共振コイルのインダクタンスにより異なるが、例えば0.01〜0.1μF程度が好ましい。 The capacitance of the resonance capacitor varies depending on the excitation frequency and the inductance of the resonance coil, but is preferably about 0.01 to 0.1 μF, for example.
第3の平面3は、第1の平面1、第2の平面2のいずれか、あるいはいずれとも、これらの積層方向に空間を隔てて離間して配置されている。そして、測定領域、つまり、励磁コイル、あるいは検出コイルの形成領域で自由に、これらの平面に対して平行に摺動または移動できるようになっている。具体的には、例えば図2に示すように、第1の平面と第2の平面を有する積層体9の、積層方向に離間した位置に、基板13の上下に導体層16を有する第3の平面3が配置される。なお、摺動、または移動するための機構はこの明細書では省略するが、この種の分野における公知の手法により容易に達成することができる。
The third plane 3 is either the
次に、この図示例の位置検出装置の動作について説明する。
まず、第3の平面3がないか、あるいは測定領域外に存在すると仮定する。いま、励磁電源7から励磁ループ4に励磁電流iが実線矢印の方向に流れると、検出ループパターン5に図の実線矢印の方向に起電力が発生するが、ループc1とループc2、ループcn-1とループcnの起電力が互いに相殺しあい、検出端であるノードn3,n4間には交流誘起検出電圧(以下検出電圧と称す)は発生しない。励磁電流iが点線の如く逆方向に流れても、同様にループc1とループc2、ループcn-1とループcnの起電力が相殺されるので、同様にノードn3,n4間には検出電圧は発生しない。
Next, the operation of the position detection apparatus of this illustrated example will be described.
First, it is assumed that the third plane 3 does not exist or exists outside the measurement region. Now, when the excitation current i flows from the
なお、このようような検出ループの相殺作用は、外来コモンノイズに対しても同様に作用するので、極めてノイズに強い位置検出装置が実現できる。 Note that such a canceling action of the detection loop similarly acts on the external common noise, so that a position detection device that is extremely resistant to noise can be realized.
次に、図1および図2の断面図に示すように第3の平面3が励磁ループパターン4の始端側にあって、第1および第2の平面1,2と間隔を設けて配置され、共振ループパターン6のループエリアCrが、励磁ループパターン4のループエリアと重複している(p3より内側にある)とする。
Next, as shown in the cross-sectional views of FIG. 1 and FIG. 2, the third plane 3 is on the starting end side of the excitation loop pattern 4, and is arranged with a gap from the first and
このとき、図1に示すように、励磁ループパターン4に励磁電流iが実線矢印方向に流れると、第3の平面3の共振ループパターン6のループエリアCrに励磁ループパターン4のループエリアの磁束が鎖交して、実線矢印方向に起電力が発生する。一方、励磁電流iが点線矢印方向に流れると、ループエリアCrの磁束の向きが逆になり、同様に電磁誘導動作により共振ループパターン6に点線矢印方向の起電力が発生する。 At this time, as shown in FIG. 1, when the excitation current i flows in the excitation loop pattern 4 in the direction of the solid line arrow, the magnetic flux in the loop area of the excitation loop pattern 4 flows in the loop area Cr of the resonance loop pattern 6 on the third plane 3. Are interlinked and an electromotive force is generated in the direction of the solid arrow. On the other hand, when the excitation current i flows in the direction of the dotted arrow, the direction of the magnetic flux in the loop area Cr is reversed, and similarly, an electromotive force in the direction of the dotted arrow is generated in the resonance loop pattern 6 by the electromagnetic induction operation.
そして、交流が印加される励磁電流の方向は周期的に変化するので、共振ループパターン6にも交流電流が流れ、これが共振用キャパシタCにより共振する。共振用キャパシタCに適当な定数のコンデンサを選び、対向間隔を狭くして共振ループパターン6と励磁ループパターン4の幅s1の位置を合わせて磁気結合を強くすると、大きな共振電流が流れる。共振ループパターン6は検出ループパターンとも磁気結合しているので、検出ループパターン5に検出電圧が誘起される。 Since the direction of the excitation current to which alternating current is applied changes periodically, the alternating current also flows through the resonance loop pattern 6 and resonates by the resonance capacitor C. When an appropriate constant capacitor is selected as the resonance capacitor C, the opposing interval is narrowed, and the position of the width s1 of the resonance loop pattern 6 and the excitation loop pattern 4 is matched to strengthen the magnetic coupling, a large resonance current flows. Since the resonance loop pattern 6 is also magnetically coupled to the detection loop pattern, a detection voltage is induced in the detection loop pattern 5.
図1および図2に示すような第3の平面3の原点og位置では、共振ループパターン6のループエリアCrは、検出ループパターン5のループエリアC1とだけに磁気結合しているので、誘起される電圧はそのまま相殺されずにノードn3,n4に検出電圧として出力される。励磁電源と同じ位相の検出電圧を正相、180°異なる位相の検出電圧を逆相検出電圧とすると、図3に示すように、現在の第3の平面3の位置で正相の最大検出電圧が誘起されノードn3,n4に出力される。 At the origin og position of the third plane 3 as shown in FIGS. 1 and 2, the loop area Cr of the resonance loop pattern 6 is magnetically coupled only to the loop area C1 of the detection loop pattern 5 and thus induced. The output voltage is output as detection voltage to the nodes n3 and n4 without being canceled. Assuming that the detection voltage having the same phase as the excitation power source is the positive phase and the detection voltage having a phase different by 180 ° is the negative phase detection voltage, the maximum detection voltage of the positive phase at the current position of the third plane 3 as shown in FIG. Is induced and output to nodes n3 and n4.
次いで、第3の平面3が図面上で右方向に、幅s1方向はそのままで、同じ間隔を保って平行移動すると、移動に従い共振ループパターン6のループエリアCrはループエリアC1とも、ループエリアC2とも磁気結合する。このため、検出ループパターンを電磁誘導する磁束が減少して、検出電圧も減少する。 Next, when the third plane 3 moves in the right direction on the drawing in the right direction and the width s1 direction as it is and is translated while maintaining the same interval, the loop area Cr of the resonance loop pattern 6 is the loop area C1 and the loop area C2 according to the movement. Both are magnetically coupled. For this reason, the magnetic flux that electromagnetically induces the detection loop pattern decreases, and the detection voltage also decreases.
さらに、第3の平面3が原点ogから1/2Pの位置まで右に移動すると、共振ループパターン6のループエリアCrはループエリアC1、C2と等しく磁気結合するので、ループエリアC1およびC2における起電力が相殺され、検出電圧は零になる。 Further, when the third plane 3 moves to the right from the origin og to the position of 1 / 2P, the loop area Cr of the resonance loop pattern 6 is magnetically coupled equally to the loop areas C1 and C2, and therefore the occurrence in the loop areas C1 and C2 is caused. The power is canceled and the detection voltage becomes zero.
第3の平面3がさらに右に移動すると、移動に従い共振ループパターン6のループエリアCrはループエリアC1よりもループエリアC2との磁気結合が大きくなり、逆相の検出電圧が誘起され、右移動に従って大きくなってゆく。 When the third plane 3 moves further to the right, the loop area Cr of the resonance loop pattern 6 becomes more magnetically coupled to the loop area C2 than the loop area C1 as the movement is made, and a reverse phase detection voltage is induced to move to the right. It grows as you follow.
第3の平面3が原点ogから1P移動した位置では、ループエリアCrはループエリアC2とのみ磁気結合するので、逆相の最大検出電圧が出力される。 At the position where the third plane 3 has moved 1P from the origin og, the loop area Cr is magnetically coupled only with the loop area C2, so that a maximum detection voltage in reverse phase is output.
このようにして、第3の平面3が、第1の平面1および第2の平面2と所定の間隔を設け、対向して平行移動すると、図3に示すように、第3の平面の移動量に対応して、周期2Pで正弦波状に変化する検出電圧が出力される。つまり、励磁ループパターン4により直接は検出ループパターン5を交流励磁することはできないが、共振ループパターン6を介して間接的に検出ループパターン4を交流励磁することができる。なお、第3の平面3に巻き方向が同じ共振ループを複数個2pのピッチで横に並べることにより、検出電圧の振幅を大きくすることができる。
In this way, when the third plane 3 is provided with a predetermined distance from the
また、共振用キャパシタCの両端を短絡すると、共振電流の代わりに渦電流が流れるので、第3の平面3である可動プリント板の移動に対応して、共振電流の場合と同様に検出ループパターン5のループエリアC1〜Cnの磁束が変化し、図3等と同様の正弦波状に変化する検出電圧が出力される。さらに、共振ループパターン6のループエリアCrと同じような形状の金属導体板をピッチPでループエリアのコイルの代わりに形成配置すると、この金属導体板に渦電流が流れ、同様に正弦波状に変化する検出電圧が出力される。 Further, when both ends of the resonance capacitor C are short-circuited, an eddy current flows instead of the resonance current, so that the detection loop pattern corresponds to the movement of the movable printed board which is the third plane 3 as in the case of the resonance current. The magnetic flux in the five loop areas C1 to Cn changes, and a detection voltage that changes like a sine wave as in FIG. Furthermore, when a metal conductor plate having the same shape as the loop area Cr of the resonance loop pattern 6 is formed and arranged at a pitch P instead of the coil in the loop area, an eddy current flows through the metal conductor plate, and similarly changes into a sine wave shape. Detection voltage is output.
以上のように、この基本動作ループにより、固定部から可動部への配線コード類が無くても可動部の直線移動に対応して正弦波状に変化する電圧を検出することができることがわかる。 As described above, it can be seen that this basic operation loop can detect a voltage that changes in a sine wave shape corresponding to the linear movement of the movable part without any wiring cords from the fixed part to the movable part.
[第2の態様]
次に、本発明の第2の態様について説明する。図4は、本発明の第2の態様を示す平面図である。この態様では、励磁ループパターン4を基体11の表裏に2重に形成し、さらに検出ループパターン5を、A相検出ループパターン4aとB相検出ループパターン4bの2系統用意して、AB相検出型としたものである。その他の構成要素は図1に示す第1の態様と同様であり、同一構成要素には同一符号を付して説明を省略する。
[Second embodiment]
Next, the second aspect of the present invention will be described. FIG. 4 is a plan view showing a second aspect of the present invention. In this embodiment, the excitation loop pattern 4 is formed in double on the front and back of the base 11, and two detection loop patterns 5 are prepared, that is, an A phase detection loop pattern 4a and a B phase detection loop pattern 4b, and an AB phase detection is performed. It is a type. Other constituent elements are the same as those of the first embodiment shown in FIG. 1, and the same constituent elements are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図に示すように、第1の平面1の励磁ループパターン4は、基体11上に幅(縦)方向、s1、s2,s3の幅で折り返し、長手(横)方向は、縦向きの電流が後述する検出ループパターン5a,5bに与える影響が無視できる長さp3以上(s1以上)で折り返す長方形で渦巻き状のループパターンであり、実線で表されるループが表面に点線で表されるループが裏面に形成配置されている。この励磁ループパターン4は、ノードn1,n2を介して励磁電源7に接続されている。
As shown in the figure, the excitation loop pattern 4 on the
また、A相用第2の平面2aの基体12a上には、A相検出ループパターン5aが形成配置され、検出端であるノードn3a,n4aに接続されている。A相検出ループパターン5aは、図に示すように同一形状のコイルパターンCa1、Ca2、・・・Can-1、Canからなり、これがピッチpで配置され、この各コイルパターンCa1、Ca2、・・・Can-1、Canを点線で示すパターンにより隣接する1組のうち一方のCa1,Canの巻方向が他方のCa1、Can-1の巻方向に対して逆向きなるように直列に接続され、ノードn3a,n4aに接続されている。コイルパターンCa1、Ca2、・・・Can-1、Canの形状は幅方向はs1、s2で折り返し、長手方向はp1、p2で折り返す渦巻き状の形状である。
An A-phase
同様に、B相用第2の平面2bの基体12b上には、B相検出ループパターン5bが形成配置され、検出端であるノードn3b,n4bに接続されている。B相検出ループパターン5bは、図に示すように同一形状のコイルパターンCb1、Cb2、・・・Cbn-1、Cbnからなり、A相検出ループパターン5aの形状と同一で、図のようにA相検出ループパターン5aに対して右に1/2pシフトして形成配置されている。
Similarly, a B-phase
第3の平面3には、共振コイルとなる共振ループパターン6が形成されている。この共振ループパターン6も、検出ループパターン5と同様に、実線で示される大きさP1 、幅(縦)方向はs1、s2の幅で折り返し、長手方向はp1、p2で折り返す渦巻き状に形成されている。また、共振ループパターン6の両端は、共振用キャパシタCと接続されている。第3の平面3は、第1の平面1,A相B相用第2の平面2a,2bと間隔を設けて対向し、この例では図面左右方向に平行移動できるように配置されている。
A resonance loop pattern 6 serving as a resonance coil is formed on the third plane 3. Similarly to the detection loop pattern 5, the resonance loop pattern 6 is formed in a spiral shape having a size P1 indicated by a solid line, folded in the width (vertical) direction with the width of s1 and s2, and folded in the longitudinal direction with p1 and p2. ing. Further, both ends of the resonance loop pattern 6 are connected to the resonance capacitor C. The third plane 3 opposes the
第1の平面1、A相B相用第2の平面2a,2bおよび第3の平面は、第1の態様と同様に、積層基板を用いて構成することができる。具体的には、図5に示すように、第1の平面1を構成する第1の基板11と、A相用第2の平面2aを構成するA相用第2の基板12aと、B相用第2の平面2bを構成するB相用第2の基板12bとの間に、第1の態様と同様に、これらの基板11,12a,12bと同一材料の絶縁用の基板24を設けて積層基板とする。それぞれの基板11,12a,12bには導体層14,15が上下に配置され、絶縁用基板24により、これらの導体層14,15の短絡が防止される。なお、積層体等の厚みは、図をわかりやすくするために実際より大きく表現されている。
The
次に、この図示例の位置検出装置の動作について説明する。
まず、第3の平面3がないか、あるいは測定領域外に存在すると仮定する。いま、励磁電源7から励磁ループ4に励磁電流が流れても、図1で説明した第1の態様の動作原理と同様の動作をするので、A相検出ループパターン5aおよびB相検出ループパターン5bの検出端ノード3a,4aおよびノード3b,4bには検出電圧は発生しない。
Next, the operation of the position detection apparatus of this illustrated example will be described.
First, it is assumed that the third plane 3 does not exist or exists outside the measurement region. Now, even if an excitation current flows from the
次に、第3の平面3がA相用第2の平面2aおよびB相用第2の平面2bと間隔を設けて配置され、励磁電源7が起動していると、図1の第1の態様と同様の動作をする。図4に示す第3の平面3の原点og位置では、共振ループパターン6のループエリアCrは、A相用第2の平面2のA相検出ループパターン5aに対しては、ループエリアCa1およびループエリアCa2と等しく磁気結合しているので、起電力が相殺され、ノードn3a,n4aには検出電圧は現れない。
Next, when the third plane 3 is arranged at a distance from the
一方、B相検出ループパターン5bに対しては、ループエリアCb1とだけ磁気結合しているので、ノードn3b,n4bには励磁電源7と同じ正相の最大検出電圧がB相検出電圧として出力される。
On the other hand, since the B phase
次に、第3の平面が図面の右方向に、幅s1方向の位置を合わせて、同じ間隔を保って平行移動すると、図1の第1の態様と同様の動作をするので、移動に従い、図6の点線で示す2pの周期の正弦波状の検出電圧がA相検出端であるノードn3a,n4aにA相検出電圧として出力される。一方B相検出端であるノードn3b,n4bには実線で示すように、A相検出電圧に対して1/2pの位相差のある2pの周期の正弦波状の検出電圧がB相検出電圧として出力される。 Next, when the third plane moves in the right direction of the drawing in the width s1 direction and is translated while maintaining the same interval, the third plane operates in the same manner as the first aspect of FIG. A sinusoidal detection voltage having a period of 2p indicated by a dotted line in FIG. 6 is output as the A-phase detection voltage to the nodes n3a and n4a which are the A-phase detection ends. On the other hand, at the nodes n3b and n4b which are the B-phase detection ends, as shown by the solid line, a sine-wave detection voltage having a period of 2p having a phase difference of 1 / 2p with respect to the A-phase detection voltage is output as the B-phase detection voltage. Is done.
A相検出電圧を正弦波検出電圧とすれば、B相検出電圧は余弦波検出電圧である。コイルパターンの形状を変えることにより、移動位置に対する磁気結合の変化をより正弦波に近づけることができるので、精度の高い正弦波,余弦波電圧の検出が実現可能となり、この第2の態様により、コードレス直線位置検出装置として、安価で高精度のプリント板型のコードレス直線型レゾルバを実用に供することができることがわかる。 If the A phase detection voltage is a sine wave detection voltage, the B phase detection voltage is a cosine wave detection voltage. By changing the shape of the coil pattern, the change in the magnetic coupling with respect to the moving position can be made closer to a sine wave, so that highly accurate detection of sine wave and cosine wave voltages can be realized. It can be seen that an inexpensive and high-precision printed board type cordless linear resolver can be practically used as the cordless linear position detecting device.
[第3の態様]
次に、本発明の第3の態様について説明する。図7,8,9は、本発明の第3の態様を示す平面図である。図7は、第1の平面1およびA相用第2の平面2aを示す平面図であり、図8はB相用第2の平面2bおよび第3の平面3を示す平面図、図9はこれらが組み合わされた状態を示す概略断面図である。この態様では、回転位置検出装置に応用した例を示している。
[Third Aspect]
Next, a third aspect of the present invention will be described. 7, 8 and 9 are plan views showing a third embodiment of the present invention. FIG. 7 is a plan view showing the
すなわち、すなわち、第1の平面と第2の平面と第3の平面を回転体に対応した形状、例えば円板型とし、これらの励磁コイル、検出コイル、共振コイルを回転中心を基準に回転対称に形成している。このような構成とすることで、第3の平面が第1の平面と第2の平面に対して、回転自在に回動可能となり、可動部である第3の平面の回転移動に対応して、電気角度90°位相差があるA相、及びB相の2信号を検出して、回転位置を検出することができる。その他の構成要素は図1に示す第1の態様と同様であり、同一構成要素には同一符号を付して説明を省略する。 That is, the first plane, the second plane, and the third plane have a shape corresponding to the rotating body, for example, a disk shape, and the excitation coil, the detection coil, and the resonance coil are rotationally symmetric with respect to the rotation center. Is formed. By adopting such a configuration, the third plane can rotate freely with respect to the first plane and the second plane, and corresponds to the rotational movement of the third plane which is the movable portion. The rotation position can be detected by detecting two signals of phase A and phase B having a phase difference of 90 ° in electrical angle. Other constituent elements are the same as those of the first embodiment shown in FIG. 1, and the same constituent elements are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
第1の平面1の導体励磁ループパターン4は、図に示すように、円盤状で中央に回転軸を装着するための円形の孔部10を有する基体11上に形成され、r1〜r6の多重円のコイルが、途中で折り返して巻き方向が変わるコイルループからなる。また、図の実線のループが基材11の表面側に、点線のループが裏面側に形成配置され、励磁電源7にノードn1,n2を介して接続されている。
As shown in the figure, the conductor excitation loop pattern 4 of the
この多重円の励磁ループパターン4は図1の第1の態様の長方形で渦巻き状の励磁ループパターン4を円形に形成配置したものと等価である。また、以下のA、B相検出ループパターン5a,5bおよび共振ループパターン6も、基本的には第1の態様の矩形のループパターンを励磁ループと同様に円形に形成配置したものであるので、動作も図1の動作原理と同様に動作する。
This multiple circle excitation loop pattern 4 is equivalent to the rectangular and spiral excitation loop pattern 4 of the first embodiment shown in FIG. Further, the following A and B phase
また、図11に示すような円弧の渦巻き状コイルパターン2個からなるパターンも図7の励磁ループパターン4と等価であり、図7の励磁ループパターン4の代わりに使用することができる。 Further, a pattern composed of two arcuate spiral coil patterns as shown in FIG. 11 is equivalent to the excitation loop pattern 4 of FIG. 7, and can be used in place of the excitation loop pattern 4 of FIG.
A相用第2の平面2aには、円盤状で中央に回転軸を装着するための円形の孔部10を有する基体12aに、A相検出ループパターン5aが形成配置され、検出端であるノードn3a,n4aに接続されている。A相検出ループパターン5aは、図に示すようにピッチ1pで回転対称に配置された同一形状の円弧コイルパターンC11aとC12aからなっている。このコイルパターンC11a,C12aを点線で示すパターンによりコイルパターンC12aの巻方向がコイルパターンC11aの巻方向に対して逆向きになるように直列に接続され、検出端となるノードn3a,n4aに接続されている。このコイルパターンC11a,C12aの形状は、円弧の半径は励磁ループパターン4の多重円の半径r1〜r6と同一寸法で、角度θ1〜θ3で折り返す渦巻き状の形状である。
A phase A
一方、図8に示すB相用第2の平面2bには、円盤状で中央に回転軸を装着するための円形の孔部10を有する基体12bに、B相検出ループパターン5bが形成配置され、検出端であるノードn3b,n4bに接続されている。B相検出ループパターン5bは図に示すように、A相検出ループパターン5aを1/2p(90°)右回転した円弧コイルパターンC11bとC12bとからなっている。
On the other hand, a B-phase
図8に示す第3の平面3は、図7,8に示す第1の平面1および第2の平面2と間隔を開けて対向して、開口部10を有する円板状に形成され、円板のセンターを中心に時計方向または反時計方向に自由に回転できるように形成・配置されている。
The third plane 3 shown in FIG. 8 is formed in a disc shape having an
第3の平面3には、円盤状で中央に回転軸を装着するための円形の孔部10を有する基体13上に、共振ループパターン6が形成・配置されている。共振ループパターン6は、丁度A相またはB相検出ループパターン5a,5bの半円分、つまり正巻または逆巻のコイル部分のいずれかに相当する(この例では正巻)円弧コイルパターンであり、コイルの両端には共振用キャパシタCが接続されている。
On the third plane 3, a resonance loop pattern 6 is formed and arranged on a base 13 having a disc shape and a
第1の平面1と第2の平面2a,2bは、通常固定され、第1の平面1に対する第2の平面2a,2bの位置関係も固定されている。第1の平面1,第2の平面2a,2bは、それぞれ別個に基体を用意して形成することも可能であるが、一体とすることもできる。一体とする場合には、第1の平面1と第2の平面2とを積層ないし積み重ねればよいが、これらの平面に形成されている励磁ループパターン4と検出ループパターン5との短絡を防ぐために、間に絶縁層を設けることが必要である。この絶縁層は、空気であってもよいが、第1の平面1,第2の平面2を構成する基体と同一材料を用いて積層体とするとよい。
The
具体的には、図9に示すように、第1の平面1を構成する第1の基板11と、第2の平面2a,2bを構成する第2の基板12a,12bとの間に、これらの基板11,12a,12bと同一材料の絶縁用の基板24を設けて積層基板とする。ここで、第1の基板11には励磁ループパターン4を形成する導体層14が上下に配置され、さらに第2の基板12a,12bには検出ループパターン5を形成する導体層15が上下に配置されている。そして、絶縁用基板24により、これらの導体層14,15の短絡が防止される。なお、積層体9等の厚みは、図をわかりやすくするために実際より大きく表現されている。基板の積層化は、例えば熱圧着など、公知の手法により容易に行うことができる。
Specifically, as shown in FIG. 9, between the first substrate 11 constituting the
次に、この回転位置検出装置の動作について説明する。いま、仮に第3の平面3がなく、第1の平面1および第2の平面2a,2bだけの場合には励磁電源7が起動しても、A相検出ループ5aおよびB相検出ループ5bは、図1に示す第1の態様で説明した基本動作原理と同様の動作をするので、検出端n3a,n4aと検出端n3b,n4bには検出電圧は発生しない。
Next, the operation of this rotational position detection device will be described. Now, if there is no third plane 3 and only the
ここで、図7,8,9に示すように、第3の平面3が、第1の平面1および第2の平面2a,2bと間隔を設けて配置され、励磁電源7が起動していると、図示例の原点位置ogでは、共振ループ6のループエリアはそれぞれ励磁ループ4のループエリアと、そしてA相検出ループ5aのループエリアC11aとだけ磁気結合している。このため、A相検出ループ5aには検出電流が流れ、図10の実線で示すように励磁電源7と同じ正相の最大検出電圧がA相検出電圧として検出端n3a,n4aに出力される。
Here, as shown in FIGS. 7, 8, and 9, the third plane 3 is disposed at a distance from the
一方、共振ループパターン6はB相検出ループパターンのループエリアC11bとループエリアC12bに等しく磁気結合しているので、互いに起電力が相殺され、B相検出ループパターン5bの検出端ノードn3b,n4bの検出電圧は零となる。
On the other hand, since the resonance loop pattern 6 is equally magnetically coupled to the loop area C11b and the loop area C12b of the B phase detection loop pattern, the electromotive forces cancel each other, and the detection end nodes n3b and n4b of the B phase
次に、第3の平面3が、センターを中心に、同じ間隔を保ちながら図面に向かって時計方向に回転すると、図1に示す第1の態様と同様の基本動作原理に基づいて動作をするので、回転に従い、図10の実線で示す周期2Pの正弦波状の検出電圧がA相検出ループパターン5aの検出端n3a,n4aにA相検出電圧として出力されていく。
Next, when the third plane 3 rotates around the center in the clockwise direction while maintaining the same distance, the third plane 3 operates based on the basic operation principle similar to the first mode shown in FIG. Therefore, according to the rotation, a sinusoidal detection voltage with a
一方、B相検出ループパターン5bの検出端n3b,n4bには点線で示すように、A相検出電圧に対して1/2pの位相差のある2pの周期の正弦波状の検出電圧がB相検出電圧として出力される。A相検出電圧を正弦波の検出電圧とすれば、B相検出電圧は余弦波の検出電圧である。コイルパターンの形状(θ1〜θ3の角度等)を変えることにより、回転位置に対する磁気結合の変化をより正弦波に近づけることができるので、精度の高い正弦波,余弦波電圧の検出が実現可能であり、この実施例2により、コードレス回転位置検出装置として、安価で高精度のプリント板型のコードレスレゾルバを実用に供することができることがわかる。
On the other hand, as shown by the dotted lines at the detection ends n3b and n4b of the B phase
この態様は機械角度360°の回転に対して1周期の正弦波、余弦波の検出電圧が出力される1極のレゾルバの例を示したが、正巻きと逆巻きコイルを1対として、A相及びB相検出ループそれぞれにn対のコイルを形成配置することにより、n極のレゾルバが実現できる。また、上記のn極のレゾルバに於いて1対のコイルからなるC相検出ループを付加配置することにより、1回転信号の検出が出来るn極のレゾルバが実現できる。 This embodiment shows an example of a 1-pole resolver that outputs a detection voltage of a sine wave and a cosine wave of one cycle with respect to a rotation of a mechanical angle of 360 °. An n-pole resolver can be realized by forming and arranging n pairs of coils in each of the B-phase detection loops. Further, an n-pole resolver capable of detecting one rotation signal can be realized by additionally arranging a C-phase detection loop comprising a pair of coils in the n-pole resolver.
本発明の位置検出装置は、リニアエンコーダ等の直線位置検出装置や、ロータリーエンコーダ、レゾルバ等の回転位置検出装置に好適に適用することができる。 The position detection device of the present invention can be suitably applied to a linear position detection device such as a linear encoder, and a rotation position detection device such as a rotary encoder or resolver.
1 第1の平面
2 第2の平面
3 第3の平面
4 励磁ループパターン
5 検出ループパターン
6 共振ループパターン
DESCRIPTION OF
Claims (6)
第2の平面上に、少なくとも励磁コイルと同一方向に1ピッチ単位で正巻きと逆巻きとが交互にあらわれるように形成された一対のコイルユニットを1または2ユニット以上有する検出コイルと、
第3の平面上に、少なくとも共振用のキャパシタが並列接続されている共振コイルとを有し、
少なくとも前記第1の平面の励磁コイルと第2の平面の検出コイルとが磁気結合を有し、
前記第3の平面は第1の平面および第2の平面と空間を介して離間し、かつ検出領域となる検出コイルの形成領域において特定方向に自由に移動可能で、かつその移動位置により励磁コイルおよび/または検出コイルと共振コイルとが磁気結合可能であり、
この共振コイルの位置に応じて検出コイルから位置検出電圧を得る位置検出装置。 An exciting coil formed on the first plane by being wound at least in a spiral shape for 2 t or more;
A detection coil having one or more pairs of coil units formed on the second plane so that forward winding and reverse winding alternately appear in one pitch unit in the same direction as at least the excitation coil;
A resonance coil having at least a resonance capacitor connected in parallel on the third plane;
At least the excitation coil in the first plane and the detection coil in the second plane have magnetic coupling;
The third plane is spaced apart from the first plane and the second plane via a space, and is freely movable in a specific direction in a detection coil forming region serving as a detection region. And / or the detection coil and the resonance coil can be magnetically coupled,
A position detection device that obtains a position detection voltage from the detection coil according to the position of the resonance coil.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004343405A JP3839451B2 (en) | 2004-11-29 | 2004-11-29 | Position detection device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004343405A JP3839451B2 (en) | 2004-11-29 | 2004-11-29 | Position detection device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006153611A JP2006153611A (en) | 2006-06-15 |
JP3839451B2 true JP3839451B2 (en) | 2006-11-01 |
Family
ID=36632107
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004343405A Expired - Fee Related JP3839451B2 (en) | 2004-11-29 | 2004-11-29 | Position detection device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3839451B2 (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7562591B2 (en) * | 2006-06-26 | 2009-07-21 | KRS Technologies Co. | Steering angle sensor |
JP5755099B2 (en) * | 2011-10-06 | 2015-07-29 | 愛三工業株式会社 | Angle sensor |
JP5755100B2 (en) * | 2011-10-06 | 2015-07-29 | 愛三工業株式会社 | Angle sensor |
GB2570533B (en) * | 2017-12-20 | 2021-09-22 | Sonuus Ltd | Keyboard sensor systems and methods |
-
2004
- 2004-11-29 JP JP2004343405A patent/JP3839451B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2006153611A (en) | 2006-06-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2145158B1 (en) | Transducer | |
JP5094390B2 (en) | Position sensor | |
EP3009804B1 (en) | Inductive position-detecting device | |
US8421446B2 (en) | Position encoder and a method for detecting the position of a movable part of a machine | |
JP5226694B2 (en) | Eddy current rotation angle detection sensor | |
JP3839449B2 (en) | Position detection device | |
JP5341832B2 (en) | Rotational position sensor | |
US20120176123A1 (en) | Position sensor | |
JP6021136B1 (en) | Electromagnetic induction type position detector | |
JP2002013905A (en) | Induction type position detector | |
US20230304831A1 (en) | Detection device for a position sensor and detection system comprising such a detection device | |
JP6608830B2 (en) | Rotation detector | |
JP3839451B2 (en) | Position detection device | |
JP7320683B2 (en) | Resolver | |
EP2038616B1 (en) | A position encoder and a method for detecting the position of a movable part of a machine | |
JP5904811B2 (en) | Position sensor | |
JP2013160734A (en) | Position sensor | |
JPH116708A (en) | Inductive position measuring unit | |
JP2004101423A (en) | Print resolver | |
JP5248559B2 (en) | Position detection sensor | |
CN117470281B (en) | Electromagnetic structure for angle sensor and angle sensor | |
US20240027233A1 (en) | Inductive position sensor | |
JP2014169899A (en) | Position sensor | |
WO2023243618A1 (en) | Inductive position detector | |
JP2009162783A (en) | Position detector |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20060710 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20060724 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060727 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060802 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100811 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110811 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110811 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120811 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120811 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130811 Year of fee payment: 7 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |