JPH04131708U - 回転位置センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】インダクタンス型の回転位置センサにおいて、
広い回転角度範囲に渡って回転位置の検出ができ、ま
た、信頼性や耐久性も向上する回転位置センサを得る。 【構成】コア１２は全体として楕円形に形成されてお
り、検出側コイル１４が取付けられるコア１２の検出部
１８のリング中心Ｏ₁ と、補償側コイル１６が取付けら
れるコア１２の補償部２０のリング中心Ｏ₂ とは所定間
隔離間している。これにより、取付け用のビス３０等の
ために可動ショートリング３２の移動可能範囲が浸食さ
れることがなく、大きな角度に渡る回転位置の検出が可
能となる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は回転位置センサに係り、特に、コイルのインダクタンスの変化に基づ いて回転位置を検出するインダクタンス型の回転位置センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】

モータ等の回転位置を検出する回転位置センサのうち、コイルのインダクタン スの変化に基づいて回転位置を検出するインダクタンス型の回転位置センサでは 、コアの外周に巻装され高周波で励磁される検出側コイルと、コアと相対移動可 能な可動ショートリングを備えたものがある。

【０００３】 この種の回転位置センサでは、コアはモータ回転軸と同心のリング状に形成さ れており、また、可動ショートリングはモータ回転軸に連結されてこれと一体に 回転する。すなわち、モータ回転軸と共に回転する可動ショートリングの移動位 置によって、検出側コイルに発生する磁束を切る位置が変わって検出側コイルの インダクタンスが変化する構成である。またこの種の回転位置センサでは、検出 側コイルに隣接して補償側コイルが配置されると共に、補償側コイルに対応する コアの所定位置には固定ショートリングが固定されている。この補償側コイル及 び固定ショートリングは、温度等による検出側コイルのインダクタンスの変化を 補償する役目を有している。

【０００４】 これにより、検出側コイルと補償側コイルのインダクタンスを比較しながら、 このインダクタンス値に基づいてモータ回転軸の回転位置を検出できるようにな っている。

【０００５】 ところで、従来のこのようなインダクタンス型の回転位置センサでは、固定シ ョートリングをコアに固定するためのスクリュウやこのコア自体を固定するため のスクリュウ等の組付スペースが不可欠であるが、前述の如き検出側コイルと補 償側コイルが巻装されたコアは、単にモータ回転軸と同心のリング状に形成され ていたため、可動ショートリングの移動可能範囲が大きく制限されていた。すな わち、固定スクリュウ等の組付スペースを確保することにより、可動ショートリ ングの移動可能範囲が浸食され、このため、結果的にモータ回転軸の広い範囲（ 大きな角度）に渡る回転位置の検出ができ難い欠点があった。したがって、この 場合には、回転位置センサの適用の範囲も小さくなってしまう。

【０００６】 一方、従来のこのようなインダクタンス型の回転位置センサでは、前述の如き 検出側コイルと補償側コイルの巻線は、むき出し状態または含浸剤が塗布された 状態で巻装された後に、ターミナル（端子）に単に半田付けによって結線されて いる。したがって、振動や組付時の打痕あるいは環境温度変化によって巻線が断 線する可能性が高く、信頼性や耐久性が比較的低い欠点もあった。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は上記事実を考慮し、インダクタンス型の回転位置センサにおいて、広 い回転角度範囲に渡って回転位置の検出ができ、また、信頼性や耐久性も向上す る回転位置センサを得ることが目的である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

請求項１に係る考案の回転位置センサは、被回転位置検出部材と同心のリング 状に形成されたコアの外周に巻装され高周波で励磁される検出側コイルと、前記 検出側コイルに隣接して前記コアの外周に巻装され高周波で励磁される補償側コ イルと、前記被回転位置検出部材に同軸的に連結されると共に前記検出側コイル に対応する前記コアと相対回転可能に配置され、前記被回転位置検出部材の回転 によって前記検出側コイルに対応する前記コアと相対移動して前記検出側コイル のインダクタンスを変化させる可動ショートリングと、前記補償側コイルに対応 する前記コアの所定位置に固定され、前記可動ショートリングの移動による前記 検出側コイルのインダクタンスの変化を補償する固定ショートリングと、を備え 、前記検出側コイルと補償側コイルのインダクタンスを比較しながら回転位置を 検出するインダクタンス型の回転位置センサにおいて、前記補償側コイルに対応 する前記コアのリング中心を前記可動ショートリングの回転中心から所定の間隔 離間させて偏心した状態とし、前記コアを全体として楕円状に形成したことを特 徴としている。

【０００９】 請求項２に係る考案の回転位置センサは、請求項１記載の回転位置センサの検 出側コイルおよび補償側コイルにおいて、コイルの巻線部分、巻線端部をターミ ナルに結線する結線部分、及び前記巻線部分と結線部分との間のわたり線部分を 、樹脂材によって被覆し一体的にインサート成形したことを特徴としている。

【００１０】

【作用】

請求項１記載の回転位置センサでは、モータ回転軸と共に回転する可動ショー トリングの移動位置によって、検出側コイルのインダクタンスが変化し、さらに 、検出側コイルと補償側コイルのインダクタンスを比較しながら温度等に対する 出力値の変化を補償して、回転位置が検出される。

【００１１】 ここで、補償側コイルに対応するコアのリング中心は、可動ショートリングの 回転中心（すなわち、被回転位置検出部材の回転軸心、換言すれば検出側コイル に対応するコアのリング中心）から所定の間隔離間されて偏心しており、コアは 全体として楕円状に形成されているため、固定ショートリングをコアに固定する ためのスクリュウやこのコア自体を固定するためのスクリュウ等の組付スペース によって可動ショートリングの移動可能範囲が浸食されることがなく、可動ショ ートリングの移動可能範囲を大きく確保することができる。したがって、結果的 に広い範囲（大きな角度）に渡る回転位置の検出が可能となり、回転位置センサ の適用の範囲も拡大する。

【００１２】 請求項２記載の回転位置センサでは、検出側コイルおよび補償側コイルが、コ イルの巻線部分、巻線端部をターミナルに結線する結線部分、および前記巻線部 分と結線部分との間のわたり線部分が樹脂材によって被覆されて一体的にインサ ート成形されているため、振動や環境温度変化によって巻線が断線することが防 止され、信頼性や耐久性が向上する。

【００１３】

【実施例】

図１には本考案に係る回転位置センサ１０の正面図が示されている。また、図 ３には回転位置センサ１０が用いられたモータ６０の全体断面図が示されている 。

【００１４】 回転位置センサ１０は、コア１２、検出側コイル１４及び補償側コイル１６を 備えている。コア１２は、検出部１８と補償部２０から構成されている。図２に 詳細に示す如く、コア１２の検出部１８は、それぞれ内側と外側に位置し互いに 同心のリング状に形成されており、また、コア１２の補償部２０は、それぞれ内 側と外側に位置し互いに同心のリング状に形成されており、さらに、検出部１８ と補償部２０のそれぞれ基端部は一体的に連結されて取付基部２２とされている 。ここで、検出部１８のリング中心Ｏ₁ と補償部２０のリング中心Ｏ₂ とは所定 の間隔Ｌ離間して形成されており、このため、コア１２は全体として楕円状に形 成されている。

【００１５】 コア１２の検出部１８及び補償部２０のそれぞれ先端部には取付孔２４、２６ が形成されており、また、取付基部２２には取付孔２８が形成されている。この コア１２は、検出部１８のリング中心Ｏ₁ が被回転位置検出部材としてのモータ ６０の回転軸６２と同一中心となるように配置され、各取付孔２４、２６、２８ にビス３０が嵌入されて固定されている。

【００１６】 コア１２の検出部１８及び補償部２０の基端部（取付基部２２のそれぞれ側方 ）には、後に詳述する検出側コイル１４及び補償側コイル１６が取り付けられて いる。検出側コイル１４及び補償側コイル１６は、それぞれ高周波で励磁される 。

【００１７】 コア１２の検出部１８の外周には可動ショートリング３２が配置されている。 可動ショートリング３２には、コア１２の検出部１８に対応する矩形の透孔３４ が一対形成されており、これらの透孔３４内に検出部１８が相対移動可能に入り 込んでいる。また可動ショートリング３２の一端部は、モータ６０の回転軸６２ に止めネジ３６によって固定されている。このため、可動ショートリング３２は モータ６０の回転軸６２と常に一体的で、かつコア１２の検出部１８に沿って回 転移動される。これにより、可動ショートリング３２の位置が変化することによ って、検出側コイル１４に発生する磁束を切る位置が変わって検出側コイル１４ のインダクタンスが変化する構成である。また、可動ショートリング３２の回転 中心（モータ６０の回転軸６２）は、コア１２の補償部２０のリング中心Ｏ₂ か ら所定の間隔Ｌ離間された状態となっている。

【００１８】 一方、コア１２の補償部２０の外周には固定ショートリング３８が配置されて いる。固定ショートリング３８は補償部２０の所定位置（例えば、可動ショート リング３２の移動範囲の半分に相当する位置）に、前述の取付孔２４、２６及び ビス３０を用いて固定されている。この固定ショートリング３８は補償側コイル １６とによって、温度等による検出側コイル１４のインダクタンスの変化を補償 する役目を有している。これにより、検出側コイル１４と補償側コイル１６のイ ンダクタンスを比較しながら、このインダクタンス値に基づいてモータ６０の回 転軸６２の回転位置を検出できる。

【００１９】 前述の検出側コイル１４および補償側コイル１６は基本的に同一の構造とされ ている。ここで、図４には検出側コイル１４の斜視図が示されており、図５乃至 図８には検出側コイル１４の平面図、側面図、正面図および裏面図がそれぞれ示 されている。また、図９乃至図１１にはこの検出側コイル１４の内部構造が示さ れており、図１２には要部拡大図が示されている。

【００２０】 検出側コイル１４（及び補償側コイル１６）は、ボビン４０の両側にそれぞれ ターミナル４２が取り付けられた構造となっており、一方のターミナル４２に巻 線４４の一端部がスポット溶接されて結線された後にボビン４０の外周に巻装さ れてコイル部４６が形成され、さらに巻線４４の他端部が他方のターミナル４２ にスポット溶接されて結線されている。またここで、各ターミナル４２の結線部 分においては、図１２に詳細に示す如く、巻線４４が弛みをもって結線されてわ たり線部４８とされている。各ターミナル４２の下端部にはそれぞれかしめ部５ ０が設けられており、リード線５２が接続されている。

【００２１】 このような内部構造とされた検出側コイル１４および補償側コイル１６は、そ れぞれ、コイル部４６、巻線４４の端部をターミナル４２に結線する結線部分、 わたり線部４８及びかしめ部５０が、エポキシ樹脂によって被覆されて一体成形 されている。このため、これらの各部分が外部に露出することがない構造となっ ている。

【００２２】 次に本実施例の作用を説明する。 上記構成の回転位置センサ１０では、モータ６０の回転軸６２と共に回転する 可動ショートリング３２の移動位置によって、検出側コイル１４のインダクタン スが変化し、さらに、検出側コイル１４と補償側コイル１６のインダクタンスを 比較しながら温度等に対する出力値の変化が補償されて、回転位置が検出される 。

【００２３】 ここで、補償側コイル１６に対応するコア１２、すなわちコア１２の補償部２ ０のリング中心Ｏ₂ は、可動ショートリング３２の回転中心（すなわち、モータ ６０の回転軸６２の回転軸心、換言すれば検出側コイル１４に対応するコア１２ 、すなわちコア１２の検出部１８のリング中心Ｏ₁ ）から所定の間隔Ｌ離間され て偏心しており、コア１２は全体として楕円状に形成されているため、固定ショ ートリング３８をコア１２に固定しあるいはコア１２自体を固定するためのビス ３０の組付スペースによって可動ショートリング３２の移動可能範囲が浸食され ることがない。このため、可動ショートリング３２の移動可能範囲を大きく確保 することができる。したがって、結果的にモータ６０の回転軸６２の広い範囲（ 大きな角度）に渡る回転位置の検出が可能となり、回転位置センサ１０の適用の 範囲も拡大する。

【００２４】 また、回転位置センサ１０では、検出側コイル１４および補償側コイル１６が 、それぞれ、コイル部４６、巻線４４の端部をターミナル４２に結線する結線部 分、わたり線部４８及びかしめ部５０が、エポキシ樹脂によって被覆されて一体 成形されているため、振動や組付時の打痕あるいは環境温度変化によって巻線４ ４が断線することが防止され、信頼性や耐久性が向上する。さらに、従来の如く 巻線４４に含浸剤を塗布して巻装する場合に比べて、製作行程のバラツキを大幅 に低減することができ、品質も安定する。

【００２５】 なお、本実施例においては、コア１２の検出部１８と相対移動可能に配置され る可動ショートリング３２が、モータ６０の回転軸６２に止めネジ３６によって 固定される構成としたが、これに限らず、回転軸６２に対する可動ショートリン グ３２の固定位置を変更できる構成としてもよい。すなわち、図１３乃至図１８ に示す如く、可動ショートリング３２の基部３３に長孔３５を形成し、可動ショ ートリング３２の固定位置を変更可能とし、これによってコア１２（検出部１８ ）に対する傾斜角度を変更できる構成としてもよい。この場合には、より一層正 確に回転位置の検出ができる。

【００２６】 すなわち、単に可動ショートリング３２を止めネジ３６によって固定した構成 の場合には、例えばコア１２の鉄損、可動ショートリング３２の渦電流損、検出 側コイル１４と補償側コイル１６の相互インダクタンス等の影響を受けて、検出 側コイル１４のインダクタンスが、可動ショートリング３２のコア１２に対する 移動角度に比例して変化せず、図１９に破線または一点鎖線にて示す如く、直線 的に変化しない。したがってこの場合には、コア１２の形状や素材を変更しなが ら、検出側コイル１４のインダクタンスが直線的に変化するように試行錯誤を繰 り返す必要がある。

【００２７】 しかしながら、前述の如く長孔３５を形成して可動ショートリング３２の固定 位置を変更可能な構成とすることにより、図１６乃至１８に示す如く可動ショー トリング３２のコア１２（検出部１８）に対する傾斜角度を変更して、インダク タンスの変化特性を容易に調整することができる。これにより、検出側コイル１ ４のインダクタンスが可動ショートリング３２のコア１２に対する移動角度に比 例して変化し、図１９に実線にて示す如く直線的に変化するように設定でき、よ り一層正確に回転位置を検出することができる。

【００２８】

【考案の効果】

以上説明した如く本考案に係る回転位置センサは、広い回転角度範囲に渡って 回転位置の検出ができ、また、信頼性や耐久性も向上するという優れた効果を有 している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る回転位置センサの正面図である。

【図２】回転位置センサのコアの平面図である。

【図３】回転位置センサが用いられたモータの全体断面
図である。

【図４】回転位置センサの検出側コイルの斜視図であ
る。

【図５】検出側コイルの平面図である。

【図６】検出側コイルの側面図である。

【図７】検出側コイルの正面図である。

【図８】検出側コイルの裏面図である。

【図９】検出側コイルの内部構造を示す樹脂一体成形す
る以前の状態の側面図である。

【図１０】検出側コイルの内部構造を示す樹脂一体成形
する以前の状態の正面図である。

【図１１】検出側コイルの内部構造を示す樹脂一体成形
する以前の状態の平面図である。

【図１２】検出側コイルのターミナル部分を示す図１１
の要部拡大平面図である。

【図１３】他の実施例に係る可動ショートリングの通常
の固定状態における斜視図である。

【図１４】他の実施例に係る可動ショートリングの通常
の固定状態における正面図である。

【図１５】他の実施例に係る可動ショートリングの通常
の固定状態における平面図である。

【図１６】他の実施例に係る可動ショートリングの傾斜
した固定状態における斜視図である。

【図１７】他の実施例に係る可動ショートリングの傾斜
した固定状態における正面図である。

【図１８】他の実施例に係る可動ショートリングの傾斜
した固定状態における平面図である。

【図１９】他の実施例に係る可動ショートリングの回転
角度に対するインダクタンスの変化特性を示す線図であ
る。

【符号の説明】

１０ 回転位置センサ １２ コア １４ 検出側コイル １６ 補償側コイル １８ 検出部 ２０ 補償部 ３２ 可動ショートリング ３８ 固定ショートリング ６２ 回転軸（被回転位置検出部材）

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 被回転位置検出部材と同心のリング状に
   形成されたコアの外周に巻装され高周波で励磁される検
   出側コイルと、前記検出側コイルに隣接して前記コアの
   外周に巻装され高周波で励磁される補償側コイルと、前
   記被回転位置検出部材に同軸的に連結されると共に前記
   検出側コイルに対応する前記コアと相対回転可能に配置
   され、前記被回転位置検出部材の回転によって前記検出
   側コイルに対応する前記コアと相対移動して前記検出側
   コイルのインダクタンスを変化させる可動ショートリン
   グと、前記補償側コイルに対応する前記コアの所定位置
   に固定され、前記可動ショートリングの移動による前記
   検出側コイルのインダクタンスの変化を補償する固定シ
   ョートリングと、を備え、前記検出側コイルと補償側コ
   イルのインダクタンスを比較しながら回転位置を検出す
   るインダクタンス型の回転位置センサにおいて、前記補
   償側コイルに対応する前記コアのリング中心を前記可動
   ショートリングの回転中心から所定の間隔離間させて偏
   心した状態とし、前記コアを全体として楕円状に形成し
   たことを特徴とする回転位置センサ。
2. 【請求項２】 前記検出側コイルおよび補償側コイルに
   おいて、コイルの巻線部分、巻線端部をターミナルに結
   線する結線部分、及び前記巻線部分と結線部分との間の
   わたり線部分を、樹脂材によって被覆し一体的にインサ
   ート成形したことを特徴とする請求項１記載の回転位置
   センサ。