[發明專利]旋轉角度傳感器

在審

• 申請號: 202011187312.X
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112747777A
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 安藤慎祐
• 申請（專利權）人: 愛信精機株式會社
• 主分類號: G01D5/245
• 分類號: G01D5/245;G01B7/30
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;柯夢云

本發明提供一種廉價且精度高的旋轉角度檢測傳感器。旋轉角度傳感器100具備環狀且金屬制的旋轉板3、和以線圈的環沿著面的方式配置有被供給高頻電流的初級線圈S以及向檢測感應電流的檢測IC輸出該感應電路的次級線圈組R的印制電路板5，旋轉板3具有其外周緣部形成為正弦波形狀的目標部30，初級線圈S被配置為在俯視印制電路板5時與目標部30重疊，并形成為沿著旋轉板3的旋轉方向的圓弧狀，次級線圈組R具有在初級線圈S的內周側沿著旋轉方向而排列為一列的4n個(其中，n為自然數)次級線圈20，列的端部側的次級線圈20的卷數被設為少于該列的內側的次級線圈20的卷數。

技術領域

本發明涉及一種旋轉角度傳感器。

背景技術

在專利文獻1中記載了一種電感式角度傳感器(inductive angle sensor)，其具有形成有閉合電路圖形(pattern)的轉子(旋轉板以及目標部的一個例子)、與產生正弦波振蕩的LC振蕩電路連接的勵磁線圈、以及接收線圈。在該傳感器中，勵磁線圈產生的交流磁場使轉子的閉合電路圖形中產生感應電流(渦電流)，接收線圈接收該感應電流產生的磁場的變化，由此，檢測轉子的旋轉角度。

在專利文獻2中記載了一種用于檢測旋轉角度的傳感器系統，其具備在外周面具有編碼器構造的轉子、和形成有用于產生磁場的電感元件的印制電路板。在該傳感器系統中，通過將使電感元件中產生磁場時的編碼器構造的渦電流損失作為電感元件的電感變化而進行檢測，從而檢測轉子的旋轉角度。

專利文獻

專利文獻1：美國專利第6236199號說明書

專利文獻2：日本特表2009-540277號公報

發明內容

在如專利文獻1這樣的傳感器中，需要在旋轉板上形成線圈等電路圖形，因此存在成本增大的問題。在如專利文獻2這樣的傳感器系統中，由于需要大量用來產生磁場的線圈，功率消耗增大，必然要使該線圈小型化，因此存在旋轉板或目標部處的磁場分布容易產生不均，導致旋轉角度的檢測精度下降的問題。

本發明是鑒于這樣的現狀而完成的，其目的在于提供一種廉價且精度高的旋轉角度檢測傳感器。

用于達到上述目的的本發明所涉及的旋轉角度傳感器的特征結構在于以下方面：其具備：金屬制的旋轉板和印制電路板，上述旋轉板為環狀；在上述印制電路板配置有被供給高頻電流的初級線圈、以及向檢測感應電流的檢測IC輸出該感應電流的次級線圈組，上述初級線圈以及次級線圈組以這些線圈的環沿著面的方式配置，上述旋轉板具有該旋轉板的外周緣部或內周緣部形成為正弦波形狀的目標部，上述初級線圈被配置為在俯視上述印制電路板時與上述目標部重疊，并形成為沿著上述旋轉板的旋轉方向的圓弧狀，上述次級線圈組具有在上述初級線圈的內周側沿著上述旋轉方向而排列為一列的4n(其中，n為自然數)個次級線圈，列的端部側的上述次級線圈的卷數被設為少于該列的內側的上述次級線圈的卷數。

根據上述結構，通過被供給高頻電流的初級線圈產生磁場，而利用次級線圈接收由該磁場產生的來自目標部的磁場，能夠檢測旋轉板的旋轉角度。詳細而言，通過由初級線圈產生的磁場，使形成為正弦波形狀的目標部中產生渦電流。進而在目標部中產生由該渦電流產生的磁場。該磁場會發生與正弦波形狀相對應的變化。通過利用次級線圈接收該變化的磁場，能夠檢測旋轉板的旋轉角度。在進行這樣的檢測的情況下，根據上述結構，旋轉板和初級線圈以及次級線圈組被配置為在俯視印制電路板時相互重疊，即配置為使彼此的面相對，但不易受到配置位置偏離的影響。因此，能夠廉價地制造，且角度檢測的精度高。

進一步詳細而言，如下所述。目標部形成為正弦波形狀，初級線圈以及次級線圈組配置為與該目標部重疊，且沿著旋轉板的旋轉方向(以下僅記為旋轉方向)排列為一列。由此，如果旋轉板進行旋轉，則次級線圈組的各個次級線圈一次反復接近遠離形成為正弦波形狀的目標部的山部。換言之，其在與正弦波形狀的山部重疊的狀態和與谷部重疊的狀態間交替切換。通過該接近遠離，與正弦波形狀相對應的磁場被輸入各個次級線圈，產生感應電流。通過檢測各個次級線圈中產生的感應電流的變化，能夠檢測旋轉板的旋轉角度。