專利名稱：位置傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種位置傳感器，該位置傳感器用于檢測(cè)可動(dòng)體的動(dòng)作位置，具有定子固定板和可動(dòng)體，該定子固定板中形成有定子線圈，該可動(dòng)體被設(shè)置成與定子固定板隔開(kāi)間隙地相對(duì)置且能夠進(jìn)行動(dòng)作。
背景技術(shù)：
以往，作為這種技術(shù)，例如能夠列舉出被廣泛用于各領(lǐng)域中的旋轉(zhuǎn)角傳感器。在汽車用發(fā)動(dòng)機(jī)中，為了檢測(cè)其轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)相位，采用了作為旋轉(zhuǎn)角傳感器之一的曲軸轉(zhuǎn)角傳感器。作為這種技術(shù)，例如已知下述的專利文獻(xiàn)I所記載的轉(zhuǎn)動(dòng)標(biāo)尺(Rotary Scale)。 該標(biāo)尺具備相對(duì)置的轉(zhuǎn)子和定子。轉(zhuǎn)子上設(shè)置有轉(zhuǎn)子側(cè)線圈圖案(探測(cè)線圈)，定子上設(shè)置有與探測(cè)線圈面對(duì)面地相對(duì)置的定子側(cè)線圈圖案(勵(lì)磁線圈)。另外，轉(zhuǎn)子上設(shè)置有轉(zhuǎn)子側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器，定子上以與轉(zhuǎn)子側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器面對(duì)面的方式設(shè)置有定子側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器。例如， 轉(zhuǎn)子被安裝在馬達(dá)等的旋轉(zhuǎn)軸上且被設(shè)置成能夠與該軸一體地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，定子被固定在馬達(dá)等的外殼上。在此，勵(lì)磁線圈和探測(cè)線圈分別被折成鋸齒狀且整體形成為圓環(huán)狀。并且， 在該轉(zhuǎn)動(dòng)標(biāo)尺中，通過(guò)使交流電流流經(jīng)勵(lì)磁線圈，使該勵(lì)磁線圈產(chǎn)生勵(lì)磁信號(hào)，在轉(zhuǎn)子(探測(cè)線圈)中產(chǎn)生針對(duì)探測(cè)線圈的旋轉(zhuǎn)角度(即根據(jù)與勵(lì)磁線圈與探測(cè)線圈的相對(duì)位置關(guān)系的變化相應(yīng)的電磁耦合度的變化)而周期性(周期=探測(cè)線圈的圖案間距)地發(fā)生變化的感應(yīng)電壓。該感應(yīng)電壓從轉(zhuǎn)子側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器被傳遞到定子側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器，根據(jù)該感應(yīng)電壓的變化量來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子(即接合有轉(zhuǎn)子的馬達(dá)等的旋轉(zhuǎn)軸)的旋軸角度。以往的曲軸轉(zhuǎn)角傳感器的分辨率在10度左右就足夠了，但是近年來(lái)，隨著有關(guān)環(huán)境問(wèn)題的排氣限制，要求發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行更精確的控制，曲軸轉(zhuǎn)角傳感器的分辨率也被要求在I 度左右。例如，在以6000rpm的轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，如果想要每轉(zhuǎn)I度輸出一個(gè)脈沖，則需要36kHz的信號(hào)。作為高精度的位置傳感器，例如在專利文獻(xiàn)2中記載了如下一種位置傳感器在轉(zhuǎn)子表面形成周期性地由凹凸構(gòu)成的轉(zhuǎn)子圖案，不設(shè)置間隙地平行配置一對(duì)勵(lì)磁線圈和檢測(cè)線圈，該一對(duì)勵(lì)磁線圈和檢測(cè)線圈具有幾乎閉合的繞組形狀的輪廓。在此，勵(lì)磁線圈和檢測(cè)線圈的寬度都與轉(zhuǎn)子圖案的凸部的寬度相同。即，形成為與轉(zhuǎn)子圖案的半個(gè)周期相當(dāng)?shù)挠[度。專利文獻(xiàn)I :日本特開(kāi)2008-216154號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開(kāi)2002-039793號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問(wèn)題然而，在專利文獻(xiàn)2的技術(shù)中，由于檢測(cè)信號(hào)弱，因此為了得到充分的檢測(cè)信號(hào)， 需要使位置傳感器整體變大，存在無(wú)法滿足小型化的要求的問(wèn)題。
關(guān)于檢測(cè)信號(hào)弱的原因，本申請(qǐng)人做出下面的分析。圖10中示意性地示出了專利文獻(xiàn)2的技術(shù)。例如，構(gòu)成轉(zhuǎn)子圖案103的凸部101 和凹部102寬度相同，如果以角度來(lái)表現(xiàn)，則都為4度。由此，轉(zhuǎn)子圖案103的一個(gè)周期為 8度。在形成于定子的勵(lì)磁線圈107的內(nèi)周配置有一對(duì)探測(cè)線圈104、105。探測(cè)線圈104、 105的寬度都與轉(zhuǎn)子圖案103的半個(gè)周期相當(dāng)(4度)。在圖10的狀態(tài)下，凸部101與探測(cè)線圈105相對(duì)置，凹部102與探測(cè)線圈104相對(duì)置。因此，探測(cè)線圈105所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)(檢測(cè)電壓)為最大值，而探測(cè)線圈104所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為最小值。探測(cè)線圈106為探測(cè)線圈104與探測(cè)線圈105的總值。圖11中示出了轉(zhuǎn)子圖案103從圖10的狀態(tài)向圖中左方向移動(dòng)了 1/4個(gè)周期的狀態(tài)。凸部101位于探測(cè)線圈104與探測(cè)線圈105的中間。由勵(lì)磁線圈107產(chǎn)生的磁通在線圈布線周圍產(chǎn)生，在線圈布線附近磁通密度大，若遠(yuǎn)離線圈布線則磁通密度變小。在圖11 的狀態(tài)下，能夠通過(guò)高磁通密度的凸部101遠(yuǎn)離勵(lì)磁線圈107的位于左右的線圈布線，因此認(rèn)為產(chǎn)生的磁通較小，在檢測(cè)線圈中只會(huì)產(chǎn)生較低的電動(dòng)勢(shì)。在圖10的狀態(tài)下，勵(lì)磁線圈107的位于左右的線圈布線與凸部101處于接近的位置，因此能夠得到某種程度的電動(dòng)勢(shì)(檢測(cè)電壓)，而在圖11的狀態(tài)下，勵(lì)磁線圈107的位于左右的布線與凸部處于遠(yuǎn)離的位置，因此只能得到較低的電動(dòng)勢(shì)(檢測(cè)電壓)。因此，認(rèn)為作為整體來(lái)說(shuō)信號(hào)值存在檢測(cè)電壓值低而S/N比低的問(wèn)題。本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題而完成的，其目的在于提供一種S/N比高的位置傳感器。用于解決問(wèn)題的方案為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的位置傳感器具有下面的結(jié)構(gòu)。(I) 一種位置傳感器，具有定子固定板，該定子固定板上形成有定子線圈；以及可動(dòng)體，其被設(shè)置成與定子固定板隔開(kāi)間隙地相對(duì)置且能夠進(jìn)行動(dòng)作，該位置傳感器的特征在于，(a)形成在可動(dòng)體的與定子固定板相對(duì)的面上的可動(dòng)體圖案是周期性地形成非磁性導(dǎo)電體部而得到的；(b)定子線圈具有勵(lì)磁線圈和檢測(cè)線圈；(c)勵(lì)磁線圈和檢測(cè)線圈都向相同的方向卷繞，勵(lì)磁線圈與檢測(cè)線圈的寬度都為與可動(dòng)體圖案的一個(gè)周期相同的寬度。(2)根據(jù)(I)所述的位置傳感器，其特征在于，上述勵(lì)磁線圈具有第一勵(lì)磁線圈和第二勵(lì)磁線圈，以錯(cuò)開(kāi)上述可動(dòng)體圖案的半個(gè)周期的方式配置上述第一勵(lì)磁線圈與上述第二勵(lì)磁線圈，上述檢測(cè)線圈具有第一檢測(cè)線圈和第二檢測(cè)線圈，以錯(cuò)開(kāi)上述可動(dòng)體圖案的半個(gè)周期的方式配置上述第一檢測(cè)線圈與上述第二檢測(cè)線圈。(3)根據(jù)⑴或⑵所述的位置傳感器，其特征在于，通過(guò)在非磁性導(dǎo)電體性的上述可動(dòng)體的表面周期性地形成磁性體部，來(lái)周期性地形成上述可動(dòng)體圖案的上述非磁性導(dǎo)電體部。(4)根據(jù)(I) (3)中的任一項(xiàng)所述的位置傳感器，其特征在于，上述勵(lì)磁線圈和上述檢測(cè)線圈并列配置在同一層。即，在具有多層構(gòu)造的線圈結(jié)構(gòu)中，并列配置在同一層。(5)根據(jù)⑴ (3)中的任一項(xiàng)所述的位置傳感器，其特征在于，上述勵(lì)磁線圈與上述檢測(cè)線圈相重疊地進(jìn)行配置。即，是指以下的狀態(tài)在具有多層構(gòu)造的線圈結(jié)構(gòu)中，形成于隔著絕緣層的不同的層，上述勵(lì)磁線圈和上述檢測(cè)線圈完全重疊。(6)根據(jù)(I) (5)中的任一項(xiàng)所述的位置傳感器，其特征在于，輸入到上述勵(lì)磁線圈的勵(lì)磁信號(hào)是IMHz以上的高頻信號(hào)，對(duì)流過(guò)上述檢測(cè)線圈的高頻檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行基于包絡(luò)檢波的信號(hào)處理。(7)根據(jù)(I) (6)中的任一項(xiàng)所述的位置傳感器，其特征在于，上述可動(dòng)體是進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子可動(dòng)板，上述勵(lì)磁線圈和上述檢測(cè)線圈形成于撓性印刷電路板，上述撓性印刷電路板通過(guò)樹(shù)脂模制與上述定子固定板一體化。(8)根據(jù)(3)所述的位置傳感器，其特征在于，使上述磁性體部在可動(dòng)體圖案的一部分上的厚度與在可動(dòng)體圖案的其它部分上的厚度不同地形成該磁性體部，以輸出作為基準(zhǔn)位置信號(hào)的Z信號(hào)。發(fā)明的效果本發(fā)明的位置傳感器具有上述結(jié)構(gòu)，從而起到以下的作用、效果。(I) 一種位置傳感器，具有定子固定板，該定子固定板上形成有定子線圈；以及可動(dòng)體，其被設(shè)置成與定子固定板隔開(kāi)間隙地相對(duì)置且能夠進(jìn)行動(dòng)作，該位置傳感器的特征在于，(a)形成在可動(dòng)體的與定子固定板相對(duì)的面上的可動(dòng)體圖案是周期性地形成非磁性導(dǎo)電體部而得到的；(b)定子線圈具有勵(lì)磁線圈和檢測(cè)線圈；(c)勵(lì)磁線圈和檢測(cè)線圈都向相同的方向卷繞，勵(lì)磁線圈與檢測(cè)線圈的寬度都為與可動(dòng)體圖案的一個(gè)周期相同的寬度，因此，勵(lì)磁線圈與檢測(cè)線圈以相同的寬度構(gòu)成，并且該寬度為可動(dòng)體圖案的一個(gè)周期， 因此在勵(lì)磁線圈的線圈布線與不是非磁性導(dǎo)電體部的位置(磁性體部的位置)相對(duì)置時(shí)， 能夠利用在勵(lì)磁線圈的線圈布線的周圍產(chǎn)生的高磁通密度的磁通來(lái)得到高電動(dòng)勢(shì)(檢測(cè)電壓)，能夠提高S/N比。(2)根據(jù)(I)所述的位置傳感器，其特征在于，上述勵(lì)磁線圈具有第一勵(lì)磁線圈和第二勵(lì)磁線圈，以錯(cuò)開(kāi)上述可動(dòng)體圖案的半個(gè)周期的方式配置上述第一勵(lì)磁線圈與上述第二勵(lì)磁線圈，上述檢測(cè)線圈具有第一檢測(cè)線圈和第二檢測(cè)線圈，以錯(cuò)開(kāi)上述可動(dòng)體圖案的半個(gè)周期的方式配置上述第一檢測(cè)線圈與上述第二檢測(cè)線圈，因此，在第一檢測(cè)線圈的左右一對(duì)線圈布線與磁性體部相對(duì)置時(shí)，第二檢測(cè)線圈的左右一對(duì)線圈布線與非磁性導(dǎo)電體部相對(duì)置，因此第一檢測(cè)線圈與第二檢測(cè)線圈的差變化較大，因此當(dāng)利用第一檢測(cè)線圈與第二檢測(cè)線圈的差動(dòng)放大來(lái)得到信號(hào)值時(shí)，能夠得到較大信號(hào)值(S)，因此能夠進(jìn)一步提高 S/N 比。(3)根據(jù)⑴或⑵所述的位置傳感器，其特征在于，通過(guò)在非磁性導(dǎo)電體性的上述可動(dòng)體的表面周期性地形成磁性體部，來(lái)周期性地形成上述可動(dòng)體圖案的上述非磁性導(dǎo)電體部，因此，在交替形成非磁性導(dǎo)電體部和磁性體部時(shí)不需要如專利文獻(xiàn)2的技術(shù)那樣對(duì)可動(dòng)體外周面進(jìn)行切削加工等機(jī)械加工，因此能夠降低成本。(4)根據(jù)(I) (3)中的任一項(xiàng)所述的位置傳感器，其特征在于，上述勵(lì)磁線圈和上述檢測(cè)線圈并列配置在同一層，因此，將勵(lì)磁線圈與檢測(cè)線圈雙重卷繞在同一層，因此只要利用噴墨打印機(jī)(inkjet printer)進(jìn)行涂敷并進(jìn)行干燥來(lái)形成線圈，就能夠形成微細(xì)的線圈布線圖案，因此能夠提高位置傳感器的檢測(cè)精度。(5)根據(jù)⑴ (3)中的任一項(xiàng)所述的位置傳感器，其特征在于，上述勵(lì)磁線圈與上述檢測(cè)線圈相重疊地進(jìn)行配置，因此，能夠在不同的層中使勵(lì)磁線圈與檢測(cè)線圈的位置在徑向上完全一致，因此能夠?qū)崿F(xiàn)高檢測(cè)精度的位置傳感器。(6)根據(jù)(I) (5)中的任一項(xiàng)所述的位置傳感器，其特征在于，輸入到上述勵(lì)磁線圈的勵(lì)磁信號(hào)是IMHz以上的高頻信號(hào)，對(duì)流過(guò)上述檢測(cè)線圈的高頻檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行基于包絡(luò)檢波的信號(hào)處理。以往，已知能夠通過(guò)使用高頻來(lái)減少檢測(cè)線圈的布線圖案的數(shù)量。在本發(fā)明中，也通過(guò)使用IMHz以上的高頻來(lái)實(shí)現(xiàn)減少檢測(cè)線圈的布線圖案的數(shù)量。當(dāng)使用高頻的勵(lì)磁信號(hào)時(shí)，檢測(cè)信號(hào)也以高頻輸出。在本發(fā)明中，通過(guò)對(duì)輸出的高頻信號(hào)進(jìn)行基于包絡(luò)檢波的信號(hào)處理來(lái)得到信號(hào)，因此能夠以簡(jiǎn)便的方法得到高精度的信號(hào)。(7)根據(jù)(I) (6)中的任一項(xiàng)所述的位置傳感器，其特征在于，上述可動(dòng)體是進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子可動(dòng)板，上述勵(lì)磁線圈和上述檢測(cè)線圈形成于撓性印刷電路板，上述撓性印刷電路板通過(guò)樹(shù)脂模制與上述定子固定板一體化，因此，能夠使與作為旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)子可動(dòng)板的一部分相對(duì)置的定子小型化，從而能夠提供作為整體來(lái)說(shuō)小型的位置傳感器。(8)根據(jù)(3)所述的位置傳感器，其特征在于，使上述磁性體部在可動(dòng)體圖案的一部分上的厚度與在可動(dòng)體圖案的其它部分上的厚度不同地形成該磁性體部，以輸出作為基準(zhǔn)位置信號(hào)的Z信號(hào)，因此，只需將可動(dòng)體圖案的一部分磁性體形成得例如較厚，就能夠得到Z信號(hào)，因此不需要多余的裝置，由此能夠以低成本得到Z信號(hào)。


圖I是表示第一檢測(cè)線圈14、第二檢測(cè)線圈15、勵(lì)磁線圈17、18以及轉(zhuǎn)子圖案13 的第一位置關(guān)系的圖。圖2是表不第一實(shí)施例的第一檢測(cè)線圈14、第二檢測(cè)線圈15以及勵(lì)磁線圈17、18 的結(jié)構(gòu)的圖。圖3是表示旋轉(zhuǎn)編碼器8的整體結(jié)構(gòu)的示意圖。圖4是表示定子9的結(jié)構(gòu)的立體圖。圖5是表示第一檢測(cè)線圈14、第二檢測(cè)線圈15、勵(lì)磁線圈17、18以及轉(zhuǎn)子圖案13 的第二位置關(guān)系的圖。圖6是第一檢測(cè)線圈14(第二檢測(cè)線圈15、勵(lì)磁線圈17、18)與轉(zhuǎn)子圖案13之間的第一作用說(shuō)明圖。圖7是第一檢測(cè)線圈14(第二檢測(cè)線圈15、勵(lì)磁線圈17、18)與轉(zhuǎn)子圖案13之間的第二作用說(shuō)明圖。圖8是表示第二實(shí)施例的第一檢測(cè)線圈41、第二檢測(cè)線圈42、第一勵(lì)磁線圈45以及第二勵(lì)磁線圈46的結(jié)構(gòu)的圖。
圖9是旋轉(zhuǎn)編碼器8的檢測(cè)框圖。圖10是表示現(xiàn)有的位置傳感器的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖11是表示轉(zhuǎn)子圖案103從圖10的狀態(tài)向圖中左方向移動(dòng)了半個(gè)周期的狀態(tài)的圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明8 :旋轉(zhuǎn)編碼器；9 :定子；10 :轉(zhuǎn)子；11 :磁性體部；12 :非磁性導(dǎo)電體部；14、41 :第一檢測(cè)線圈；15、42:第二檢測(cè)線圈；16:檢測(cè)線圈(第一檢測(cè)線圈+第二檢測(cè)線圈)；17、 18、45、46 :勵(lì)磁線圈。
具體實(shí)施方式
下面，參照附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明將本發(fā)明的位置傳感器具體化為“作為曲軸 (crankshaft)的旋轉(zhuǎn)角傳感器的旋轉(zhuǎn)編碼器(rotary encoder) ”的第一實(shí)施例。圖3中以示意圖的方式示出了旋轉(zhuǎn)編碼器8的整體結(jié)構(gòu)。旋轉(zhuǎn)編碼器8由轉(zhuǎn)子10 和定子9構(gòu)成，該轉(zhuǎn)子10被安裝在旋轉(zhuǎn)軸上，該定子9以與轉(zhuǎn)子10的外周的一部分相對(duì)置的方式固定設(shè)置。圖I中示出了形成于轉(zhuǎn)子10的外周的轉(zhuǎn)子圖案13、以及構(gòu)成定子9的檢測(cè)線圈16、勵(lì)磁線圈17、18。轉(zhuǎn)子圖案13是形成于外周的，因此正確來(lái)說(shuō)是被配置成圓弧狀的，但是為了易于觀察而使其平面化來(lái)進(jìn)行記載。本實(shí)施例的轉(zhuǎn)子10為非磁性導(dǎo)電體金屬制,是外徑為80mm、寬度為IOmm的圓筒形狀。在外周的全部寬度形成轉(zhuǎn)子圖案13。在本實(shí)施例中，用作為非磁性體金屬的SUS(不銹鋼)來(lái)制造轉(zhuǎn)子10，但是轉(zhuǎn)子10也可以為鋁制等。如圖I所示，轉(zhuǎn)子圖案13在不銹鋼制轉(zhuǎn)子10的外周面周期性地形成有磁性體部
11。磁性體部11的角度(寬度)為2度。通過(guò)絲網(wǎng)印刷將對(duì)磁性粉末與樹(shù)脂粘合劑進(jìn)行混合后得到的物質(zhì)涂敷成條狀并進(jìn)行干燥，由此形成磁性體部11。在本實(shí)施例中，使用鐵氧體作為磁性粉末，但是該磁性粉末并不限于鐵氧體。沒(méi)有形成磁性體部11的部分構(gòu)成非磁性導(dǎo)電體部12。非磁性導(dǎo)電體部12的角度 (寬度)與磁性體部11相同，為2度。由磁性體部11和非磁性導(dǎo)電體部12形成轉(zhuǎn)子圖案 13。轉(zhuǎn)子圖案13的角度(寬度)為4度，整周形成90個(gè)周期。在此，在轉(zhuǎn)子圖案13的90處磁性體部11中，僅將連續(xù)兩處磁性體部IlA的厚度設(shè)為其它磁性體部IlB的厚度的兩倍。這是為了形成轉(zhuǎn)子10的基準(zhǔn)位置。圖4中示出了定子9的結(jié)構(gòu)。定子主體26上固定設(shè)置有安裝板24。在定子主體 26的上表面附設(shè)有電路部25。電路部25作為產(chǎn)品是被模制件覆蓋而從外部看不到的，但是在圖4中，省略模制件的一部分來(lái)對(duì)其進(jìn)行圖示。定子主體26的前端面形成曲率與轉(zhuǎn)子 10的曲率相符的圓弧。撓性印刷電路板23通過(guò)模制成型與定子主體26的前端面一體化。撓性印刷電路板23的表面形成有兩組檢測(cè)線圈16(14A、15A、14B、15B)、兩組勵(lì)磁線圈17、18。檢測(cè)線圈16、勵(lì)磁線圈17、18是在撓性印刷電路板中構(gòu)成的。圖2中示出了第一實(shí)施例的檢測(cè)線圈16、勵(lì)磁線圈17、18的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。檢測(cè)線圈 16具有一對(duì)第一檢測(cè)線圈14和第二檢測(cè)線圈15。第一檢測(cè)線圈14與第一勵(lì)磁線圈17雙重卷繞。即，在第一檢測(cè)線圈14之間配置有第一勵(lì)磁線圈17。同樣地，第二檢測(cè)線圈15與第二勵(lì)磁線圈18雙重卷繞。即，在第二檢測(cè)線圈15之間配置有第二勵(lì)磁線圈18。第一檢測(cè)線圈14和第二檢測(cè)線圈15大約卷繞兩周。第一勵(lì)磁線圈17和第二勵(lì)磁線圈18也大約卷繞兩周。第一檢測(cè)線圈14以及第一勵(lì)磁線圈17的角度(寬度)為4度、即與轉(zhuǎn)子圖案的一個(gè)周期相當(dāng)。同樣地，第二檢測(cè)線圈15以及第二勵(lì)磁線圈18的角度(寬度)為4度、即與轉(zhuǎn)子圖案的一個(gè)周期相當(dāng)。如圖I所示，第一檢測(cè)線圈14及第一勵(lì)磁線圈17與第二檢測(cè)線圈15及第二勵(lì)磁線圈18形成為相位錯(cuò)開(kāi)2度(與轉(zhuǎn)子圖案13的半個(gè)周期相當(dāng))。即，第一檢測(cè)線圈14及第一勵(lì)磁線圈17與第二檢測(cè)線圈15及第二勵(lì)磁線圈18如果周期相同則形成為錯(cuò)開(kāi)4度， 但是在本實(shí)施例中并非錯(cuò)開(kāi)4度而是錯(cuò)開(kāi)6度，相位錯(cuò)開(kāi)了 2度。第一檢測(cè)線圈14的外周端部構(gòu)成端子14a。第一檢測(cè)線圈14的內(nèi)周端部14b在另外的層與端子19的連接部19a相連接。第一勵(lì)磁線圈17的外周端部17a在另外的層與端子21的連接部21a相連接。第二檢測(cè)線圈15的外周端部構(gòu)成端子15a。第二檢測(cè)線圈15的內(nèi)周端部15b在另外的層與端子20的連接部20a相連接。第二勵(lì)磁線圈18的外周端部在另外的層與第一勵(lì)磁線圈17的內(nèi)周端部17b相連接。第二勵(lì)磁線圈18的內(nèi)周端部18b在另外的層與端子22的連接部22a相連接。接著，圖9中示出了旋轉(zhuǎn)編碼器8的檢測(cè)框圖。在本實(shí)施例中，對(duì)勵(lì)磁線圈17、18 輸入2MHz的高頻正弦波。通過(guò)使用高頻的勵(lì)磁信號(hào)波，能夠減少檢測(cè)線圈16的匝數(shù)。在本實(shí)施例中，使用了 2MHz的高頻，但是如果如本實(shí)施例那樣檢測(cè)線圈16的匝數(shù)取兩個(gè)周期， 則也可以使用IMHz的高頻。將第一檢測(cè)線圈14的端子14a的輸出SI、端子19的輸出S2輸入到差動(dòng)放大器 31來(lái)進(jìn)行差動(dòng)放大，從而得到信號(hào)S5。同時(shí)，將第二檢測(cè)線圈15的端子15a的輸出S3、端子20的輸出S4輸入到差動(dòng)放大器32來(lái)進(jìn)行差動(dòng)放大,從而得到信號(hào)S6。接著，利用包絡(luò)檢波器33對(duì)經(jīng)差動(dòng)放大器31差動(dòng)放大得到的高頻信號(hào)S5的外形包絡(luò)進(jìn)行包絡(luò)檢波，從而得到信號(hào)S7。另外，利用包絡(luò)檢波器34對(duì)經(jīng)差動(dòng)放大器32差動(dòng)放大得到的高頻信號(hào)S6的外形包絡(luò)進(jìn)行包絡(luò)檢波，從而得到信號(hào)S8。包絡(luò)檢波器33的輸出波形S7和包絡(luò)檢波器34的輸出波形S8形成為相位偏移半個(gè)周期。這是由于第一檢測(cè)線圈14和第二檢測(cè)線圈15被配置成相對(duì)于轉(zhuǎn)子圖案13相位錯(cuò)開(kāi)了半個(gè)周期。接著，將包絡(luò)檢波器33的輸出波形S 7和包絡(luò)檢波器34的輸出波形S8輸入到差動(dòng)放大器35，對(duì)兩者進(jìn)行差動(dòng)放大，從而得到信號(hào)S9。接著，將差動(dòng)放大器35的輸出信號(hào)S9輸入到比較器36，從而得到脈沖信號(hào)S10。 通過(guò)對(duì)脈沖信號(hào)SlO進(jìn)行計(jì)數(shù)，能夠計(jì)算出轉(zhuǎn)子10相對(duì)于定子9的旋轉(zhuǎn)角度。另外，差動(dòng)放大器35的輸出信號(hào)S9還被輸入到比較器37。比較器37的基準(zhǔn)值被設(shè)定為大于比較器36，僅選擇性地檢測(cè)當(dāng)形成較厚磁性體的磁性體部IlA來(lái)到檢測(cè)線圈16 的位置時(shí)產(chǎn)生的比通常大的輸出信號(hào)。接著，說(shuō)明具有上述結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)編碼器8的作用。圖6中示出了非磁性導(dǎo)電體部 12相對(duì)于檢測(cè)線圈16和勵(lì)磁線圈17(18)的位置正好進(jìn)入它們的內(nèi)側(cè)的狀態(tài)。另外，圖7 中示出了磁性體部11相對(duì)于檢測(cè)線圈16和勵(lì)磁線圈17(18)的位置正好進(jìn)入它們的內(nèi)側(cè)的狀態(tài)。在圖6的狀態(tài)下，在勵(lì)磁線圈17(18)的線圈布線附近產(chǎn)生的磁通在磁性體部11 內(nèi)通過(guò)，因此產(chǎn)生高磁通密度的磁通。當(dāng)產(chǎn)生高磁通密度的磁通時(shí),檢測(cè)線圈16中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)也變大。另一方面，在圖7的狀態(tài)下，在勵(lì)磁線圈17(18)的線圈布線附近產(chǎn)生的磁通在非磁性導(dǎo)電體部12中通過(guò)。非磁性導(dǎo)電體部12為非磁性導(dǎo)電體金屬制，因此在非磁性導(dǎo)電體部12的表面產(chǎn)生渦流，在與勵(lì)磁線圈17(18)中產(chǎn)生的磁通相反的方向(抵消勵(lì)磁線圈 17(18)中產(chǎn)生的磁通的方向)上產(chǎn)生磁通。因此，勵(lì)磁線圈17(18)中產(chǎn)生的磁通被抵消而變?nèi)酰虼藱z測(cè)線圈16中幾乎不產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。在圖I所示的狀態(tài)下，第一檢測(cè)線圈14處于圖7所示的狀態(tài)，第二檢測(cè)線圈15處于圖6所示的狀態(tài)。因此，第二檢測(cè)線圈15中產(chǎn)生高電動(dòng)勢(shì)，第一檢測(cè)線圈14中幾乎不產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。另一方面，在圖5所示的狀態(tài)下，第一檢測(cè)線圈14處于圖6所示的狀態(tài)，第二檢測(cè)線圈15處于圖7所示的狀態(tài)。因此，第一檢測(cè)線圈14中產(chǎn)生高電動(dòng)勢(shì)，第二檢測(cè)線圈15中幾乎不產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。第一檢測(cè)線圈14的波形被輸入到差動(dòng)放大器35的正輸入，第二檢測(cè)線圈15的波形被輸入到差動(dòng)放大器35的負(fù)輸入，因此作為差動(dòng)放大器35的輸出波形S9,圖5的狀態(tài)時(shí)為正側(cè)的S91的波形，圖I的狀態(tài)時(shí)為負(fù)側(cè)的S92的波形。例如，將第一檢測(cè)線圈14和第二檢測(cè)線圈15的寬度設(shè)為與轉(zhuǎn)子圖案13的一個(gè)周期相當(dāng)?shù)膶挾?角度)，因此，如圖I所示，處于非磁性導(dǎo)電體部12完全進(jìn)入了第二檢測(cè)線圈15的線圈布線的內(nèi)側(cè)的狀態(tài)，磁性體部11位于與第二檢測(cè)線圈15的線圈布線相對(duì)應(yīng)的位置，因此能夠在第二檢測(cè)線圈15中得到高電動(dòng)勢(shì)。同時(shí)，處于磁性體部11完全進(jìn)入了第一檢測(cè)線圈14的線圈布線的內(nèi)側(cè)的狀態(tài)，非磁性導(dǎo)電體部12位于與第一檢測(cè)線圈14的線圈布線相對(duì)應(yīng)的位置，因此在第一檢測(cè)線圈14中可以幾乎不產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。此外，在此，線圈寬度是指有效的線圈寬度，S卩，是從線圈的最外周之間的距離減去線圈布線的寬度后得到的寬度，不同于線圈的最外周之間的距離等的線圈所占的空間的寬度。另外，在磁性體部IlA的位置來(lái)到檢測(cè)線圈16的位置時(shí)，差動(dòng)放大器35的輸出信號(hào)S9的振幅變大。比較器37僅選擇性地檢測(cè)該大輸出信號(hào)，因此能夠根據(jù)比較器37的輸出信號(hào)得到轉(zhuǎn)子10的基準(zhǔn)位置信號(hào)來(lái)作為Z信號(hào)。如以上詳細(xì)說(shuō)明的，根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)編碼器8，(I)其特征在于，(a)形成于轉(zhuǎn)子10的與定子9相對(duì)的位置處的轉(zhuǎn)子圖案13是周期性地形成非磁性導(dǎo)電體部12而得到的；(b)定子線圈具有勵(lì)磁線圈17、18和檢測(cè)線圈 16 ; (c)勵(lì)磁線圈17、18和檢測(cè)線圈16都向相同的方向卷繞,勵(lì)磁線圈17、18和檢測(cè)線圈 16的寬度都為與轉(zhuǎn)子圖案13的一個(gè)周期相同的寬度，因此，勵(lì)磁線圈17、18與檢測(cè)線圈16 以相同的寬度構(gòu)成，并且該寬度是轉(zhuǎn)子圖案13的一個(gè)周期，因此在勵(lì)磁線圈17、18的線圈布線與不是非磁性導(dǎo)電體部12的位置(磁性體部11的位置)相對(duì)置時(shí)，能夠利用在勵(lì)磁線圈17、18的線圈布線周圍產(chǎn)生的高磁通密度的磁通來(lái)得到高電動(dòng)勢(shì)(檢測(cè)電壓)，能夠提聞S/N比ο(2)進(jìn)一步地，其特征在于，勵(lì)磁線圈具有第一勵(lì)磁線圈17和第二勵(lì)磁線圈18，第一勵(lì)磁線圈17與第二勵(lì)磁線圈18被配置成錯(cuò)開(kāi)轉(zhuǎn)子圖案13的半個(gè)周期，檢測(cè)線圈16具有第一檢測(cè)線圈14和第二檢測(cè)線圈15，第一檢測(cè)線圈14與第二檢測(cè)線圈15被配置成錯(cuò)開(kāi)轉(zhuǎn)子圖案13的半個(gè)周期，因此，在第一檢測(cè)線圈14的左右一對(duì)線圈布線與磁性體部11相對(duì)置時(shí)，第二檢測(cè)線圈15的左右一對(duì)線圈布線與非磁性導(dǎo)電體部12相對(duì)置，因此第一檢測(cè)線圈14與第二檢測(cè)線圈15的差變化較大，因此當(dāng)利用兩者的差動(dòng)放大來(lái)得到信號(hào)值時(shí)，能夠得到較大信號(hào)值(S)，因此能夠進(jìn)一步提高S/N比。一步提聞S/N比。(3)進(jìn)一步地，其特征在于，通過(guò)在非磁性導(dǎo)電體性的轉(zhuǎn)子10的表面周期性地形成磁性體部11，來(lái)周期性地形成轉(zhuǎn)子圖案13的非磁性導(dǎo)電體部12，因此，在交替形成非磁性導(dǎo)電體部12和磁性體部11時(shí)不需要如專利文獻(xiàn)2的技術(shù)那樣對(duì)轉(zhuǎn)子外周面進(jìn)行切削加工等機(jī)械加工，因此能夠降低成本。(4)進(jìn)一步地，其特征在于，勵(lì)磁線圈17、18和檢測(cè)線圈16并列配置在同一層，因此，勵(lì)磁線圈17、18與檢測(cè)線圈16雙重卷繞在同一層，因此只要利用噴墨打印機(jī)進(jìn)行涂敷并進(jìn)行干燥來(lái)形成線圈，就能夠形成微細(xì)的線圈布線圖案，因此能夠提高旋轉(zhuǎn)編碼器8的檢測(cè)精度。(5)進(jìn)一步地，其特征在于，輸入到勵(lì)磁線圈的勵(lì)磁信號(hào)是IMHz以上的高頻信號(hào)， 對(duì)流過(guò)檢測(cè)線圈16的高頻檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行基于包絡(luò)檢波的信號(hào)處理，因此，能夠減少檢測(cè)線圈的布線圖案的數(shù)量。當(dāng)使用高頻的勵(lì)磁信號(hào)時(shí)，檢測(cè)信號(hào)也以高頻輸出。在本實(shí)施例中， 通過(guò)對(duì)所輸出的高頻信號(hào)進(jìn)行基于包絡(luò)檢波的信號(hào)處理來(lái)得到信號(hào)，因此能夠以簡(jiǎn)便的方法得到高精度的信號(hào)。(6)進(jìn)一步地，其特征在于，轉(zhuǎn)子10是進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，勵(lì)磁線圈17、18和檢測(cè)線圈16形成于撓性印刷電路板23，撓性印刷電路板23通過(guò)樹(shù)脂模制與定子主體26的前端面一體化，因此能夠使與作為旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)子10的一部分相對(duì)置的定子9小型化，從而能夠提供作為整體來(lái)說(shuō)小型的位置傳感器。(7)進(jìn)一步地，其特征在于，在轉(zhuǎn)子圖案13的一部分上使磁性體的厚度與轉(zhuǎn)子圖案13的其它部分上的磁性體的厚度不同地形成該磁性體，以輸出作為基準(zhǔn)位置信號(hào)的Z信號(hào)，因此，只需將轉(zhuǎn)子圖案13的一部分磁性體形成得例如較厚，就能夠得到Z信號(hào)，因此不需要多余的裝置，因此能夠以低成本得到Z信號(hào)。接著，說(shuō)明本發(fā)明的第二實(shí)施例。第二實(shí)施例的基本內(nèi)容與第一實(shí)施例相同，因此省略重復(fù)內(nèi)容的說(shuō)明，只詳細(xì)說(shuō)明不同的方面。圖8中示出了第二實(shí)施例的第一檢測(cè)線圈41、第二檢測(cè)線圈42、第一勵(lì)磁線圈45 以及第二勵(lì)磁線圈46。第一檢測(cè)線圈41和第二檢測(cè)線圈42形成在相同的第一層，第一勵(lì)磁線圈45和第二勵(lì)磁線圈46形成在第二層，該第二層隔著絕緣層與第一層重疊。在此，第一檢測(cè)線圈41 與第一勵(lì)磁線圈45雖然所處的層不同但是被配置于完全重疊的位置。另外，第二檢測(cè)線圈 42與第二勵(lì)磁線圈46雖然所處的層不同但是被配置于完全重疊的位置。第一檢測(cè)線圈41的一端構(gòu)成端子41a,另一端41b與端子43相連接。第二檢測(cè)線圈42的一端構(gòu)成端子42a,另一端42b與端子44相連接。第一勵(lì)磁線圈45的一端構(gòu)成端子45a,另一端45b與端子47相連接。第二勵(lì)磁線圈46的一端構(gòu)成端子46a,另一端46b與端子48相連接。根據(jù)第二實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)編碼器8，其特征在于，第一勵(lì)磁線圈45與第一檢測(cè)線圈 41被重疊配置，第二勵(lì)磁線圈46與第二檢測(cè)線圈42被重疊配置，因此，能夠在不同的層中使勵(lì)磁線圈與檢測(cè)線圈的位置在徑向上完全一致，因此能夠?qū)崿F(xiàn)檢測(cè)精度高的旋轉(zhuǎn)編碼器 8。此外，本發(fā)明并不限定于上述各實(shí)施方式，也能夠在不脫離發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)適當(dāng)改變結(jié)構(gòu)的一部分來(lái)進(jìn)行實(shí)施。在本實(shí)施例中，對(duì)用于檢測(cè)角度的旋轉(zhuǎn)編碼器8進(jìn)行了說(shuō)明，但是能夠通過(guò)將檢測(cè)線圈的布線圖案和轉(zhuǎn)子10形成為直線狀來(lái)形成直動(dòng)式位置傳感器。另外，在本實(shí)施例中，涂敷對(duì)磁性粉末與樹(shù)脂粘合劑進(jìn)行混合后得到的物質(zhì)并進(jìn)行干燥，來(lái)形成轉(zhuǎn)子圖案13的磁性體部11，但是也可以通過(guò)粘貼燒結(jié)鐵氧體片等磁性片來(lái)形成轉(zhuǎn)子圖案13。另外，在本實(shí)施例中，在轉(zhuǎn)子10的外周面形成圖案，在所對(duì)置的徑向外側(cè)配置勵(lì)磁線圈、檢測(cè)線圈，但是也可以在轉(zhuǎn)子10的旋轉(zhuǎn)軸方向的表面形成圖案，在所對(duì)置的軸向上配置勵(lì)磁線圈、檢測(cè)線圈。
權(quán)利要求
1.一種位置傳感器，具有定子固定板，該定子固定板上形成有定子線圈；以及可動(dòng)體，其被設(shè)置成與上述定子固定板隔開(kāi)間隙地相對(duì)置且能夠進(jìn)行動(dòng)作，該位置傳感器的特征在于，形成在上述可動(dòng)體的與上述定子固定板相對(duì)的面上的可動(dòng)體圖案是周期性地形成非磁性導(dǎo)電體部而得到的，上述定子線圈具有勵(lì)磁線圈和檢測(cè)線圈，上述勵(lì)磁線圈和上述檢測(cè)線圈都向相同的方向卷繞，上述勵(lì)磁線圈與上述檢測(cè)線圈的寬度都為與上述可動(dòng)體圖案的一個(gè)周期相同的寬度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的位置傳感器，其特征在于，上述勵(lì)磁線圈具有第一勵(lì)磁線圈和第二勵(lì)磁線圈，以錯(cuò)開(kāi)上述可動(dòng)體圖案的半個(gè)周期的方式配置上述第一勵(lì)磁線圈與上述第二勵(lì)磁線圈，上述檢測(cè)線圈具有第一檢測(cè)線圈和第二檢測(cè)線圈，以錯(cuò)開(kāi)上述可動(dòng)體圖案的半個(gè)周期的方式配置上述第一檢測(cè)線圈與上述第二檢測(cè)線圈。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的位置傳感器，其特征在于，通過(guò)在非磁性導(dǎo)電體性的上述可動(dòng)體的表面周期性地形成磁性體部，來(lái)周期性地形成上述可動(dòng)體圖案的上述非磁性導(dǎo)電體部。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的位置傳感器，其特征在于，上述勵(lì)磁線圈和上述檢測(cè)線圈并列配置在同一層。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的位置傳感器，其特征在于，上述勵(lì)磁線圈與上述檢測(cè)線圈相重疊地進(jìn)行配置。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的位置傳感器，其特征在于，輸入到上述勵(lì)磁線圈的勵(lì)磁信號(hào)是IMHz以上的高頻信號(hào)，對(duì)流過(guò)上述檢測(cè)線圈的高頻檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行基于包絡(luò)檢波的信號(hào)處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求I 6中的任一項(xiàng)所述的位置傳感器，其特征在于，上述可動(dòng)體是進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子可動(dòng)板，上述勵(lì)磁線圈和上述檢測(cè)線圈形成于撓性印刷電路板，上述撓性印刷電路板通過(guò)樹(shù)脂模制與上述定子固定板一體化。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的位置傳感器，其特征在于，使上述磁性體部在可動(dòng)體圖案的一部分上的厚度與在可動(dòng)體圖案的其它部分上的厚度不同來(lái)形成該磁性體部，以輸出作為基準(zhǔn)位置信號(hào)的Z信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種S/N比高的位置傳感器。本發(fā)明的特征在于，(a)形成在轉(zhuǎn)子(10)的與定子(9)相對(duì)的位置處的轉(zhuǎn)子圖案(13)是周期性地形成非磁性導(dǎo)電體部(12)而得到的；(b)定子線圈具有勵(lì)磁線圈(17、18)以及檢測(cè)線圈(16)；(c)勵(lì)磁線圈(17、18)和檢測(cè)線圈(16)都向相同的方向卷繞，勵(lì)磁線圈(17、18)和檢測(cè)線圈(16)的寬度都為與轉(zhuǎn)子圖案(13)的一個(gè)周期相同的寬度。
文檔編號(hào)G01D5/12GK102589583SQ201210008158
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月10日
發(fā)明者井上鐵治, 真鍋祐一 申請(qǐng)人:愛(ài)三工業(yè)株式會(huì)社