角度検出センサおよびその角度検出センサを備えた吸入空気量制御装置
【課題】ロータのショートリング状コイル（プリント印刷導体）の寸法が長いため、ショートリング状コイルの抵抗が大きく、発生する誘導電流が十分に大きくできない。このため、ステータ側の検出コイルに誘導する電流が大きくできず、ステータの電磁コイルと検出コイルとの間の電磁誘導結合の変化が小さく、結果的に高精度の角度検出センサを提供できないという問題がある。
【解決手段】ロータ部には、励磁コイルに近接したロータ周辺部に回転方向に周期的にそれぞれ電気絶縁された第一の複数のショートリング状コイルと、前記第一の複数のショートリング状コイルと電気絶縁され、一部が前記第一の複数のショートリング状コイルに近接し且つ回転軸の周囲を取り囲むように第二のショートリング状コイルを配置した。
【効果】出力の増大が図られ高精度の角度検出センサを提供することが出来る。
【解決手段】ロータ部には、励磁コイルに近接したロータ周辺部に回転方向に周期的にそれぞれ電気絶縁された第一の複数のショートリング状コイルと、前記第一の複数のショートリング状コイルと電気絶縁され、一部が前記第一の複数のショートリング状コイルに近接し且つ回転軸の周囲を取り囲むように第二のショートリング状コイルを配置した。
【効果】出力の増大が図られ高精度の角度検出センサを提供することが出来る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回転軸の回転角度を非接触式で検出する角度検出センサに関し、また、その角度検出センサを備えた内燃機関の吸入空気量制御装置にも関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のステアリングホイールや内燃機関の吸入空気量制御装置（スロットルバルブとも呼ぶ）など回転角度を検出するこの種角度検出センサは、回転軸に取付けられたロータの回転によってステータに取付けた電磁コイルと検出コイルとの間の電磁誘導結合を変化させ、その電磁誘導結合の強さ（インダクタンス）の変化から回転角を検出するもので、例えば特許文献１，２および３などで知られている。
【０００３】
【特許文献１】欧州特許 ＥＰ１５９１９１号公報
【特許文献２】米国特許 ＵＳ６２３６１９９号公報
【特許文献３】特表２００１−５２０３６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
先行技術文献（特許文献１，２および３）に記載された角度検出センサにおいては、ロータのショートリング状コイル（プリント印刷導体）の寸法が長いため、ショートリング状コイルの抵抗が大きく、発生する誘導電流が十分に大きくできない。このため、ステータ側の検出コイルに誘導する電流が大きくできず、ステータの電磁コイルと検出コイルとの間の電磁誘導結合の変化が小さく、結果的に高精度の角度検出センサを提供できないという問題がある。
【０００５】
そこで本発明は、前記ショートリング状コイルの出力を十分に得て、感度不足による回転角の検出精度が劣化することのない、この種角度検出センサを得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的は、ステータ部の励磁コイルに近接配置されるロータ部に互いに電気絶縁された複数の第一ショートリング状コイルをロータの回転方向に特定の間隔で配置し、前記複数の第一ショートリング状コイルと電気絶縁され、かつ回転軸の周りに配置され、少なくとも一部が前記複数の第一ショートリング状コイルに近接する第二のショートリング状コイルを配置することにより達成される。
【発明の効果】
【０００７】
以上のように構成された本発明によれば、ショートリング状コイルのコイル長が短くなりコイル抵抗が大幅に低減できる為、励磁界による渦電流効果（逆起電力）による各ショートリング状コイルに流れる電流の減少が抑えられ、キャンセル磁界が有効に働くことになる。その結果電磁誘導結合の強度の変化を大きくでき、検出コイルの出力が増大するので高精度の角度検出センサを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下本発明の実施例に関して図面を用いて説明する。まず最初に、特許文献２に記載された従来技術を、本発明の実施例と対比させて説明する。
【０００９】
以下特許文献２の角度検出センサに関して説明する。角度検出センサとしての全体構成は、図１１に示すような構成となっている。
【００１０】
ステータ部は、プリント回路基板２の上面に形成された励磁コイルＡ５と複数の検出コイルＡ６と処理回路Ａ７からなる。処理回路Ａ７は励磁コイルＡ５に交流電流を流すための発振回路および複数の検出コイルＡ６の出力からロータの回転角を演算する演算処理回路からなる。
【００１１】
ロータ部は、回転中心軸Ａ１０に対して回転する回転軸３の端面に、ステータ部と所定の間隔離間し回転中心軸が一致するように近接配置されたプリント回路基板Ａ４からなる。プリント回路基板Ａ４には、特許文献２のＦｉｇ．６ｃに記載された１ターンのショートコイル形状Ａ２０（図１８参照）が形成されている。
【００１２】
図１２に、ステータ部のコイルパターンの上面図を示す。検出コイルＡ６ａ，Ａ６ｂ，Ａ６ｃは、励磁コイルＡ５の内側に回転方向に６０度毎の周期で繰り返される６個の蛇行コイルからなり、各検出コイルＡ６ａ，Ａ６ｂ，Ａ６ｃは夫々２０度位相シフトされた構成となっている。
【００１３】
各検出コイルＡ６ａ，Ａ６ｂ，Ａ６ｃを、直線方向に模擬的に展開した構成を図１３に示す。各検出コイルＡ６ａ，Ａ６ｂ，Ａ６ｃは、出力端Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３から始まって８の字コイルを形成するようにクロスしながら戻る１つの閉ループとなっている。各検出コイルの閉ループはクロス部を境にして位相が夫々逆になる６個のコイル領域の組み合わせからなる。６個のコイル領域は夫々同じコイル面積になっており、同相３個と逆相３個の夫々の同相および逆相の合計コイル面積は等しくなっている。
【００１４】
このように上記検出コイルを構成することにより、電磁誘導結合ロータの影響が無い状態（ゼロ回転）では励磁コイルＡ５から発生する励磁界が上記の各検出コイルの閉ループを鎖交する磁束が同相および逆相にてキャンセルすることから出力端Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の出力（誘導起電圧）がゼロとなる。また、外部からの電磁誘導ノイズに関しても同様にキャンセルし影響を受けないことから外部ノイズに強い構成となっている。
【００１５】
図１８に、特許文献２のＦｉｇ．６ｃに記載されたロータ部の１ターンのショートコイル形状Ａ２０を、図１９に、特許文献２でのステータ部とロータ部の上面から見た位置関係を示した。図１９では、ステータ側の各検出コイルＡ６ａ，Ａ６ｂ，Ａ６ｃの内検出コイルＡ６ａのみを示している。回転中心軸１０の周りに１ターンのショートコイルＡ２０が形成されたロータ部が回転する。
【００１６】
励磁コイルＡ５には、処理回路Ａ７内の発振回路からの高周波電流Ａ１１が反時計方向に流れ、励磁コイルＡ５内部には紙面裏側から表側に至る励磁界が発生する。これに対して、近接配置されたロータ部の１ターンのショートコイルＡ２０には、励磁コイルＡ５の励磁界による渦電流効果による逆起電力が働き時計方向に電流Ａ１２ａが流れる。従って、ショートコイルＡ２０の内部領域では、励磁コイルＡ５の励磁界をキャンセルする方向に磁界が発生する。
【００１７】
図１９の様に、ステータ側の検出コイルＡ６ａとロータ側のショートコイルＡ２０が一部にて重なり合う状態では、検出コイルＡ６ａの閉ループを鎖交する同相および逆相の磁束にアンバランスが生じて検出コイルＡ６ａの出力端Ｓ１には出力（誘導起電圧）が発生する。出力は、検出コイルＡ６ａの同相および逆相の閉ループとロータ側のショートコイルＡ２０の重なり状態（ショートコイル領域を除いた同相と逆相の閉ループ面積差）により変化する。
【００１８】
図１４には、ステータ側の各検出コイルＡ６ａ，Ａ６ｂ，Ａ６ｃの出力端Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の出力Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３を示した。３相出力で、ロータの回転角に対して正弦波となり各出力は２０度の位相が異なる。出力Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３の出力値を処理回路Ａ７にて比較することにより回転角６０度の領域にて回転角を計測することが出来る。
【００１９】
この様に構成された特許文献２の角度検出センサでは、次のような課題がある。
【００２０】
図２０および図２１に、図１９に示した特許文献２の角度検出センサのＢ−Ｂ′断面およびＡ−Ａ′断面と磁束密度（Ｂ）分布を示した。図２０のＢ−Ｂ′断面では、ロータ側のショートコイルＡ２０が検出コイルＡ６ａの領域から内側に位置していることから、ショートコイルＡ２０によるキャンセル磁界Ａ１４は検出コイルＡ６ａの領域には影響しない。検出コイルＡ６ａに鎖交するのは励磁コイルＡ５からの励磁界Ａ１３のみとなる。
【００２１】
一方、図２１に示したＡ−Ａ′断面では、ロータ側のショートコイルＡ２０が検出コイルＡ６ａの領域と重なっていることから、ショートコイルＡ２０によるキャンセル磁界Ａ１４は検出コイルＡ６ａの領域に発生する。励磁コイルＡ５からの励磁界Ａ１３とショートコイルＡ２０によるキャンセル磁界Ａ１４の磁束密度（Ｂ）分布を図２１の下方に示した。励磁界Ａ１３の磁束密度（Ｂ）分布が実線Ａ１５で、キャンセル磁界Ａ１４の磁束密度（Ｂ）分布が破線Ａ１６であり、方向はお互い逆であるが、強度の絶対値のみ示している。
【００２２】
励磁界Ａ１３およびキャンセル磁界Ａ１４ともに励磁コイルＡ５から離れるのに従い磁界強度（磁束密度）が減少する。本来の理想は、キャンセル磁界Ａ１４が励磁界Ａ１３と一致して完全に励磁界Ａ１３をキャンセルすることにより、コイルの重なる領域での鎖交磁束が完全にゼロになり、検出コイルＡ６ａからの同相と逆相の閉ループ面積差（出力）が最大化することである。しかし、特許文献２の従来例では、キャンセル磁界Ａ１４（破線Ａ１６）が弱まっている。
【００２３】
これは、図１９に示すように、１ターンのショートコイルＡ２０がロータの周辺に引き回されることからコイル長が長くなりコイル抵抗が増大することにより、励磁界による渦電流効果（逆起電力）による電流Ａ１２ａが減少するのが原因である。
【００２４】
この様に、特許文献２の角度検出センサでは、前記検出コイルの出力が十分でなく感度不足による回転角の検出精度が劣化する問題がある。
【００２５】
特許文献２では、図２２（特許文献２のＦｉｇ．６ｄ）に示すようなロータ部のショートコイルの別実施例が記載されている。前記のショートコイルＡ２０の内周に電気的に接続された円環状のショートコイルＡ２１を形成した構成である。
【００２６】
この様に構成したコイルでは、ショートコイルＡ２０とショートコイルＡ２１が並列接続されていることから、コイル抵抗は減少する。しかし、励磁コイルＡ５の励磁界による渦電流効果（逆起電力）によるキャンセル電流は、図２２に示すようにＡ１２ｃとＡ１２ｄに分岐する。特に、出力に影響する検出コイル領域のショートコイルＡ２０のキャンセル電流Ａ１２ｃは、ショートコイルＡ２１に分岐した電流Ａ１２ｄ分減少することからキャンセル効果が弱まり出力が減少する。
【実施例１】
【００２７】
図１１に本発明の回転角検出センサを示す。ステータ部は、図１２および図１３に示した特許文献２の従来例と同じ構成（同じ符号で示す）である。ロータ部は、回転中心軸Ａ１０に対して回転する回転軸Ａ３の端面に、ステータ部と所定の間隔離間し回転中心が一致するように近接配置されたプリント回路基板Ａ４からなる。
【００２８】
プリント回路基板Ａ４には、図１０に示すコイルパターンが形成される。Ａ８ａ，Ａ８ｂ，Ａ８ｃ，Ａ８ｄ，Ａ８ｅ，Ａ８ｆが励磁コイルに近接したロータ周辺部に回転方向に周期的にそれぞれ電気絶縁された第一の複数のショートリング状コイルで、Ａ９が第一の複数のショートリング状コイルと電気絶縁され、一部が第一の複数のショートリング状コイルに近接し且つ回転軸Ａ１０を包含する様に形成された第二のショートリング状コイルである。
【００２９】
図１５に、本発明のステータ部とロータ部の上面から見た位置関係を示した。図１５では、ステータ側の各検出コイルＡ６ａ，Ａ６ｂ，Ａ６ｃの内検出コイルＡ６ａのみを示している。回転中心軸Ａ１０の周りに第一の複数のショートリング状コイルＡ８ａ，Ａ８ｂ，Ａ８ｃ，Ａ８ｄ，Ａ８ｅ，Ａ８ｆと第二のショートリング状コイルＡ９が形成されたロータ部が回転する。
【００３０】
励磁コイルＡ５には、処理回路Ａ７内の発振回路からの高周波電流Ａ１１が反時計方向に流れ、励磁コイルＡ５の閉ループ内部には紙面裏側から表側に至る励磁界が発生する。これに対して、近接配置されたロータ部の第一の複数ショートリング状コイルＡ８ａ，Ａ８ｂ，Ａ８ｃ，Ａ８ｄ，Ａ８ｅ，Ａ８ｆおよび第二のショートリング状コイルＡ９には、励磁コイルＡ５の励磁界による渦電流効果による逆起電力が働き時計方向に電流Ａ１２ａおよびＡ１２ｂが夫々のショートリング状コイルに流れる。従って、夫々のショートリング状コイルの閉ループ内部領域では、励磁コイルＡ５の励磁界をキャンセルする方向に磁界が発生する。
【００３１】
図１５の様に、ステータ側の検出コイルＡ６ａとロータ側の第一の複数ショートリング状コイルＡ８ａ，Ａ８ｂ，Ａ８ｃ，Ａ８ｄ，Ａ８ｅ，Ａ８ｆが一部にて重なり合う状態では、検出コイルＡ６ａの閉ループを鎖交する磁束にアンバランスが生じて検出コイルＡ６ａの出力端Ｓ１には誘導起電圧（出力）が発生する。出力は、検出コイルＡ６ａの閉ループとロータ側のショートリング状コイルＡ８ａ，Ａ８ｂ，Ａ８ｃ，Ａ８ｄ，Ａ８ｅ，Ａ８ｆの閉ループの重なり状態（ショートリング状コイル領域を除いた同相と逆相の閉ループ面積差）により変化する。
【００３２】
図１４に、ステータ側の各検出コイルＡ６ａ，Ａ６ｂ，Ａ６ｃの出力端Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の出力Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３を示した。３相出力で、ロータの回転角に対して正弦波となり各出力は２０度の位相が異なる。出力Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３の出力値を処理回路Ａ７にて比較することにより回転角６０度の領域にて回転角を計測することが出来る。
【００３３】
図１６に、図１５に示した角度検出センサのＣ−Ｃ′断面と磁束密度（Ｂ）分布を示した。図１５に示したＣ−Ｃ′断面では、ロータ側の第一のショートリング状コイルＡ８ｅが検出コイルＡ６ａの領域と重なっていることから、ショートリング状コイルＡ８ｅによるキャンセル磁界Ａ１４は検出コイルＡ６ａの閉ループ領域に発生する。
【００３４】
励磁コイルＡ５からの励磁界Ａ１３とショートリング状コイルＡ８ｅよるキャンセル磁界Ａ１４の磁束密度（Ｂ）分布を図１６の下方に示した。励磁界Ａ１３の磁束密度（Ｂ）分布が実線Ａ１５で、キャンセル磁界Ａ１４の磁束密度（Ｂ）分布が破線Ａ１７であり、方向は逆で強度の絶対値のみ示している。また、比較のために特許文献２の従来例におけるキャンセル磁界の磁束密度（Ｂ）分布を破線Ａ１６に示した。
【００３５】
励磁界Ａ１３およびキャンセル磁界Ａ１４ともに励磁コイルＡ５から離れるのに従い磁界強度が減少する。本発明の実施例では、キャンセル磁界Ａ１４（破線Ａ１７参照）が励磁界Ａ１３（実線Ａ１５参照）と一致して完全に励磁界Ａ１３をキャンセルすることにより、コイルの重なる領域での鎖交磁束が完全にゼロになり、検出コイルＡ６ａからの同相と逆相の閉ループ面積差（出力）が最大化する。一方、特許文献２の従来例におけるキャンセル磁界Ａ１４（破線Ａ１６参照）では、励磁界Ａ１３（実線Ａ１５参照）に対してが弱まって十分にキャンセル出来ないことが分かる。
【００３６】
この様に本発明の効果の要因は、図１５に示すように、第一の複数ショートリング状コイルＡ８ａ，Ａ８ｂ，Ａ８ｃ，Ａ８ｄ，Ａ８ｅ，Ａ８ｆが励磁コイルＡ５に近接配置されているとともに、各ショートリング状コイルが小分割された閉ループとなることからコイル長が短くなりコイル抵抗が大幅に低減できる為である。コイル抵抗が小さくなることにより、励磁界による渦電流効果（逆起電力）による各ショートリング状コイルに流れる電流Ａ１２ａの減少が抑えられ、キャンセル磁界Ａ１４（破線Ａ１７参照）が有効に働くことになる。
【００３７】
また、図２１に示す特許文献２の従来例では、キャンセル電流Ａ１２ａがショートリング状コイル２０の励磁コイルＡ５近傍の一端にのみ流れるが、これに対して、本実施例では、図１６に示す様にショートリング状コイルＡ８ｅの励磁コイルＡ５近傍および折り返しコイル部の両端に流れることから更にキャンセル磁界Ａ１４（破線Ａ１７参照）が有効に働く。
【００３８】
更には、第二のショートリング状コイルＡ９を第一の複数のショートリング状コイルと電気絶縁され、一部が第一の複数のショートリング状コイルに近接し且つ回転軸Ａ１０を包含する様に形成したことにより、第二のショートリング状コイルＡ９にもキャンセル電流Ａ１２ｂが流れる。励磁コイルからの距離が離れるに従いキャンセル磁界が減少する傾向にあるが、第二のショートリング状コイルＡ９を設置したことにより、特に、検出コイルＡ６ａの中心軸側領域にてキャンセル磁界Ａ１８が発生し更にキャンセル効果が有効に得られる。
【００３９】
この様に構成した本発明の実施例では、上記のように従来例に比較して電磁誘導結合ロータを最適化できることから、出力の増大が図られ高精度の角度検出センサを提供することが出来る。
【００４０】
別の実施例として、図１７は第一の複数のショートリング状コイルＡ８ａ，Ａ８ｂ，Ａ８ｃ，Ａ８ｄ，Ａ８ｅ，Ａ８ｆと、第一の複数のショートリング状コイルと電気絶縁され、一部が第一の複数のショートリング状コイルに近接し且つ回転軸Ａ１０を包含する様に形成された第二のショートリング状コイル９を示した。
【００４１】
効果としては、先の実施例と同じであるが、第一の複数のショートリング状コイルを更に励磁コイルＡ５側に配置した小面積の閉ループとし、第二のショートリング状コイル９を円環から蛇行した閉ループ形状とした。このため、小面積の閉ループとした第一のショートリング状コイルは更にコイル抵抗の低減が図られキャンセル効果が有効に得られる。また、第一の複数のショートリング状コイルと第二のショートリング状コイルの近接部は、電気絶縁を確保した上でできるだけ近接するように設定することにより、よりキャンセル効果が有効に得られる。
【００４２】
ステータ部の励磁コイルと複数の検出コイルおよび前記ロータ部のショートリング状コイルがプリント基板回路によって構成されることにより、低コスト高精度の角度検出センサが提供できる。
【００４３】
以上、本発明の実施例を説明したが、実施例では３個の検知コイルでの３相出力としたが、２個の検知コイルでの２相出力の構成としても本発明の効果に変わりが無い。また、各検知コイルの位相差を２０度としたが、別の角度関係としてもよい。この様な様々な検知コイルに対応する、本発明のロータ部コイルパターンの数および配置を適用することは当該技術の技術者には容易に類推し得る。
【００４４】
次に、本発明になる回転軸の角度検出センサを用いた内燃機関（一例としてディーゼルエンジン用）の吸入空気量制御装置（スロットルバルブ）に付いて詳細に説明する。
【００４５】
図１，図２に基づき本発明が実施される回転角度検出装置の一例を説明する。
【００４６】
図１に示すように、回転軸１Ａの先端に樹脂成形体で構成される有低筒状（カップ状）のホルダ１Ｂが取付けられている。ホルダ１Ｂの先端面には絶縁材製の円板１Ｃが接着により固定される。ホルダ１Ｂの先端面には環状の窪み１Ｅが形成されており、この窪み１Ｅに接着剤が流し込まれ円板１Ｃがその上に載せられ、接着される。円板１Ｃの表面（接着面の反対側の面）には後述する励起導体１Ｄが印刷されている。
【００４７】
ホルダ１Ｂの筒状部の周囲には軸方向に延びる溝と、軸方向に延びる凸条が交互に形成されており、回転体１Ａの内周面にはホルダ１Ｂの周囲の溝と凸条に対して嵌め合い部１Ｋを構成するように凹凸部が形成されている。両者は嵌め合い面で、接着剤によって接着してもよい。かくして、嵌め合い部１Ｋはホルダ１Ｂの周り止めとなり、また位置決めとしても機能する。
【００４８】
励起導体１Ｄは３本一組の放射状に延びる直線部分１Ｄ１と、互いに隣接する直線部分１Ｄ１の内周側と外周側を接続するように設けられた弧状部分１Ｄ２，１Ｄ３とから構成されている。直線部分１Ｄ１は互いに６０度の間隔を置いて６箇所配置されている。その結果、図２に示すごとく３つの閉ループ型ショートリング状コイル（第一ショートリング）が、等間隔に配置される。
【００４９】
この３つの、閉ループ型ショートリング状コイルの内周部には電気的に絶縁を保って環状のショートリング１Ｄ９（第二ショートリング状コイル）が設けられている。
【００５０】
センサのケース２Ａにはホルダ１Ｂの直径より少し大きい直径の円形の窓孔２Ｂが設けられている。窓孔２Ｂの周囲には小さな環状突起２Ｃが形成されている。ケース２Ａには窓孔２Ｂの周囲に検出部を収納する空間を形成する壁部２Ｄが樹脂成形により形成されている。
【００５１】
環状突起２Ｃと壁部２Ｄによって形成される凹部には接着剤２Ｅが流し込まれる。環状の窓孔２Ｂを閉塞するようにして、この接着剤２Ｅの上に、図３に示すような樹脂フィルム２Ｇが設置される。樹脂フィルム２Ｇの周囲にはいくつかの切込み２Ｇが設けてあり、この部分では接着剤が露出している。
【００５２】
この樹脂フィルム２Ｆの上に、後述する励磁導体部３Ａ，３ａ及び信号検出導体部３Ｂ，３ｂが印刷された固定基板３が設置され、樹脂フィルム２Ｆの周囲に露出した接着剤２Ｅによって、その周囲が樹脂フィルム２Ｆと共にケース２Ａの底面部に固定される。
【００５３】
フィルム２Ｆに設けた２つの角型の窓孔２Ｈは接着剤２Ｅと樹脂フィルム２Ｆ及び固定基板３との間にたまった気泡を抜くためのものである。樹脂フィルム２Ｆは少なくとも固定基板の裏面に印刷された励磁導体部３ａ，信号検出導体部３ｂを覆い隠す面積を持ち、さらに、接着剤が固定基板３と樹脂フィルム２Ｆの間から励磁導体部３ａ，信号検出導体部３ｂに流れ込まないようにその距離が管理されている。また、固定基板３に励磁導体部３ａの周囲を囲うように溝を設け、この溝が樹脂フィルム２Ｆで覆われるように構成してもよい。このように構成すれば、仮に接着剤が固定基板３と樹脂フィルム２Ｆの間から進入しても、励磁導体部３ａまで到達できなくなる。
【００５４】
ケース２Ａの収納空間は蓋板２Ｊで覆われており、蓋板２Ｊを接着剤でケース２に接着することで外気と遮断する。
【００５５】
固定基板３にはケース２Ａにモールド成型された端子３Ｋ１−３Ｋ４が電気的に接続されている。
【００５６】
図１に示すように絶縁基板である固定基板３には、環状の励磁導体３Ａが４本印刷されている。またその内側には放射状に延びる信号検出導体３Ｂが複数本印刷されている。固定基板３の裏側にもこれと同様の励磁導体３Ａおよび信号検出導体３Ｂが印刷されており、表裏の励磁導体３Ａおよび信号検出導体３Ｂがスルーホール３Ｃ−３Ｆによって繋がっている。
【００５７】
この実施例では、１２０度位相がずれた３相の交流信号が信号検出導体３Ｂから得られるように構成されている。
【００５８】
また、同じ非接触型の回転検出装置が２組形成され、相互の信号を比較することで、センサの異常を検出したり、異常時には相互にバックアップするよう構成されている。
【００５９】
３Ｌ，３Ｍはマイクロコンピュータで、それぞれの非接触型の回転角度検出装置の駆動制御と信号処理機能を有する。
【００６０】
端子３Ｋ１−３Ｋ４は１本が電源端子（例えば３Ｋ１）で、１本がグランド端子（例えば３Ｋ３）、残りの２本３Ｋ２，３Ｋ４がそれぞれの角度検出装置の信号出力端子として機能する。信号端子の間にグランド端子を配置することで信号端子同士がショートして両方の信号が同時に異常状態になるのを防ぐことができる。
【００６１】
マイクロコンピュータ３Ｌ，３Ｍは電源端子３Ｋ１から励磁導体３Ａに電流を供給し、信号検出導体３Ｂに発生する３相の交流電流波形を処理して、励起導体１Ｄが取付けられた円板１Ｃの回転位置を検出し、結果的に回転軸１Ａの回転角度を検出する。
【００６２】
以下実施例の非接触型のインダクタンス式回転角度検出装置の動作について説明する。
【００６３】
マイクロコンピュータ３Ｍは基本的に図１の表裏に形成された第一回転角度検出装置を構成する導体パターン群３Ａ，３Ｂを制御するものと考えてよい。
【００６４】
一方マイクロコンピュータ３Ｌは基本的に図１の表裏に形成された第二回転角度検出装置を構成する導体パターン群３Ａ，３Ｂを制御するものと考えてよい。それぞれのコンピュータ３Ｌ，３Ｍは電源端子３Ｋ１から励磁導体３Ａに直流電流Ｉａを供給する。
【００６５】
励磁導体３Ａに直流電流Ｉａが流れると、この励磁導体３Ａに対面する円板１Ｃの励起導体１Ｄを構成する閉ループ型の第一ショートリングの外周弧状導体１Ｄ３に電流Ｉａと逆向きの電流ＩＡが励起される。この励起された電流ＩＡは、励起導体ＩＤの各閉ループ型ショートリング導体全体に矢印の方向に流れる。放射方向導体１Ｄ１に流れる電流ＩＲはこの部分に対面する信号検出導体３Ｂの放射状導体部に電流ＩＲに対して逆向きの電流Ｉｒを誘起する。この電流Ｉｒは交流電流となる。中心部に設けた環状の台にショートリング１Ｄ９は先の実施例の図１０や図１５の第二ショートリング状コイルＡ９と同じもので、その機能は同実施例で説明した通りである。
【００６６】
放射状に等間隔で配置された表３６本，裏３６本の信号検出導体３Ｂによって第一回転角度検出装置用の３組の相（Ｕ，Ｖ，Ｗ層）パターンと、第二回転角度検出装置の３組の相（Ｕ，Ｖ，Ｗ層）パターンとが形成される。
【００６７】
交流電流Ｉｒは円板１Ｃが特定の回転位置、例えばスタート位置（回転角度がゼロの位置）のときＵ，Ｖ，Ｗ層のそれぞれの層で１２０度位相がずれた交流電流となる。
【００６８】
円板が回転するとこれら３相の交流電流の位相が相互にずれる。マイクロコンピュータ３Ｌ，３Ｍがこの位相のずれを検出し、位相のずれから、円板１Ｃがどれだけ回転したかを検出する。
【００６９】
信号検出導体３Ｂからマイクロコンピュータ３Ｌ，３Ｍに入力される第一，第二回転角度検出装置信号の２つの信号電流は基本的には同じ値を示す。マイクロコンピュータ３Ｌ，３Ｍはその同じ信号電流を処理して、信号端子３Ｋ１−３Ｋ４からは互いに傾きが逆で変化量が等しい信号電圧を出力する。この信号は円板の回転角度に比例する信号である。この信号を受け取った外部装置は両信号を監視し、第一，第二回転角度検出装置が正常かどうかを判断する。どちらかが異常を示す場合には、残余の検出装置の信号を制御信号として用いる。
【００７０】
次に上記非接触式の回転角度検出装置をディーゼルエンジン用のモータ駆動式絞り弁（スロットル弁）制御装置に適用した例を図４〜図９を参照して具体的に説明する。
【００７１】
図４はその主要断面図であり、図５〜図９は詳細構造を説明する為の分解斜視図である。
【００７２】
以下モータ駆動式の絞り弁制御装置の構成について説明する。
【００７３】
アルミダイキャスト製の絞り弁組体（以下スロットルボディと呼ぶ）６には吸気通路１（以下ボアと呼ぶ）とモータ２０収納用のモータハウジング２０Ａが一緒に成型されている。
【００７４】
スロットルボディ６にはボア１の一つの直径線に沿って金属製の回転軸（以下スロットルシャフトと呼ぶ）３が配置されている。スロットルシャフト３の両端はボールベアリング９，１０の内輪に嵌合固定されている。ボールベアリング９，１０の外輪はスロットルボディ６に設けた軸受ボス部７，８に圧入固定されている。
【００７５】
かくしてスロットルシャフト３はスロットルボディ６に対して回転可能に支持されている。スロットルシャフト３には金属材製の円板で構成される絞り弁（以下スロットル弁と呼ぶ）２がスロットルシャフト３に設けたスリットに差し込まれ、ねじ４，５でスロットルシャフト３に固定されている。
【００７６】
かくして、スロットルシャフト３が回転するとスロットル弁２が回転し、結果的に吸気通路の断面積が変化してエンジンへの吸入空気流量が制御される。
【００７７】
モータハウジング２０Ａはスロットルシャフト３とほぼ並行に形成されており、ブラシ式直流モータで構成されるモータ２０がモータハウジング２０Ａ内に差込まれ、スロットルボディ６の側壁６Ａにモータ２０のブラケット２０Ｂのフランジ部をねじ２１でねじ止めすることで固定されている。
【００７８】
軸受ボス部８の開口はキャップ１１で封止されており、軸受ボス部９側はスロットルシャフト３と軸受ボス部９の内壁との間にシールリング１２を配置して、シャフトシール部を構成し、機密を保つよう構成されている。
【００７９】
これにより、軸受部からの空気の漏れ、あるいは軸受の潤滑用のグリースが外気中や、後述するセンサ室に漏れ出すのを防止している。
【００８０】
モータ２０の回転軸端部には歯数の最も少ない金属製のギア２２が固定されている。このギア２２が設けられた側のスロットルボディ側面部にはスロットルシャフト３を回転駆動するための減速歯車機構やばね機構が纏めて配置されている。そして、これら機構部は、スロットルボディ６の側面部に固定される樹脂材製のカバー（以下ギアカバーと呼ぶ）で覆われている。そして、このギアカバーで覆われた、いわゆるギア収納室３０に図１乃至図３で説明したインダクタンス式の非接触型回転角度検出装置（以下スロットルセンサと呼ぶ）が設けられ、スロットルシャフト３の回転角度、結果的にはスロットル弁２の開度が検出される。
【００８１】
上記した回転角度検出装置を適用したモータ駆動式の絞り弁制御装置では、シャフトシール１２からギア収納室３０に漏れる窒素や、水分のような化学物質や、グリースやギアの摩耗粉などの付着からスロットルセンサの特に信号検出導体や励磁導体を保護できる。
【００８２】
ギア収納室３０側のスロットルシャフト３の端部にはスロットルギア１３が固定されている。スロットルギア１３は金属プレート１４と、この金属プレート１４に樹脂成形された樹脂材製ギア部１５とから構成されている。金属プレート１４の中心部にはカップ状の凹部を備えられ、凹部の開放側端部にギア成型用のフランジ部を有する。このフランジ部に樹脂成形によって樹脂材製ギア部１５がモールド成型されている。
【００８３】
金属プレート１４は凹部の中央に孔を有する。スロットルシャフト３の先端部の周囲にはねじ溝が刻まれている。金属プレート１４の凹部の孔にスロットルシャフト３の先端を差込み、ねじ部にナット１７を螺合することでスロットルシャフト３に金属プレート１４を固定する。かくして、金属プレート１４及び、そこに成形された樹脂材製ギア部１５はスロットルシャフト３と一体に回転する。
【００８４】
スロットルギア１３の背面とスロットルボディ６の側面との間に弦巻ばねで形成されたリターンスプリング１６が軸方向に圧縮された状態で挟持されている。その結果、スロットルシャフト３は常時、図４の右方向に予荷重が作用し、これにより、ボールベアリングのギャップによる軸方向のがたつきが抑制されている。
【００８５】
リターンスプリング１６の片側は軸受ボス７の周囲を取巻き、その先端がスロットルボディ６に形成された切欠きに係止され、端部は回転方向には回転できないように構成されている。他端は金属プレート１４のカップ状部を取巻き、その先端が金属プレート１４に形成された孔に係止され、こちらの端部も回転方向には回転できないように構成されている。
【００８６】
本実施例はディーゼルの絞り弁制御装置に関するため、スロットル弁２のイニシャル位置、つまりモータ２０の電源が切断されているときにスロットル弁２が初期位置として、与えられている開度位置は全開位置である。
【００８７】
このため、リターンスプリング１６はモータ２０が通電されていないときスロットル弁２が全開位置を維持するよう回転方向に予荷重が与えられている。
【００８８】
モータ２０の回転軸に取付けられたギア２２とスロットルシャフト３に固定されたギア２５との間にはスロットルボディ６の側面に圧入固定された金属材製の軸２４に回転可能に支持された中間ギア２３が噛み合っている。中間ギア２３はギア２２と噛み合う大径ギア２３Ａとスロットルギア１３と噛み合う小径ギア２３Ｂとから構成されている。両ギアは樹脂成形により一体に成型される。これらギア２２，２３Ａ，２３Ｂ，１５は２段の減速歯車機構を構成している。
【００８９】
かくして、モータ２０の回転はこの減速歯車機構を介してスロットルシャフト３に伝達される。
【００９０】
これら減速機構やばね機構は樹脂材製のギアカバー２５によって覆われている。ギアカバー２５の開口端側周縁にはシール部材３２を挿入する溝が形成されており、シール部材３２がこの溝に装着された状態で、ギアカバー２５をスロットルボディ６に被せると、シール部材３２がスロットルボディ６の側面に形成されているギア収納室３０の周囲のフレームの端面に密着してギア収納室３０内を外気から遮蔽する。この状態でギアカバー２５をスロットルボディ６に６本のねじ２６で固定する。
【００９１】
このように構成された減速歯車機構とこれを覆うギアカバーとの間に形成された回転角度検出装置すなわちスロットルセンサについて以下具体的に説明する。
【００９２】
スロットルギア１３のカップ状部の内周部に、樹脂ホルダ１９の筒状部の外周が上記で説明した凹凸嵌め合い状態で固定される。樹脂ホルダ１９の先端の平面部には導電板１８が印刷された円板１８Ａが接着により取付けられている。
【００９３】
したがって、モータ２０が回転してスロットル弁２が回転すると、導電板１８も一体に回転する。
【００９４】
ギアカバー２５にはスロットルセンサの固定基板２７が導電板１８に対面する位置にフィルム（以下薄肉樹脂板と呼ぶ）２８を挟んで固定されている。
【００９５】
このギア収納室３０にセンサの電子部品を搭載した基板を配すると、ギア等機構部品の摩耗粉及びギア収納室３０の空気の膨張圧縮による結露にさらされる。
【００９６】
さらに、ディーゼルエンジンに電子制御スロットルボディを搭載することを考慮すると、ＳＯ2（二酸化硫黄）やＳ8（硫黄）等の硫黄系の化学物質がボア１から、軸受９，シールリング１２部を通りギア収納室３０へ流入し、硫化物によって固定基板２７の導体が腐食する虞がある。
【００９７】
そこで本実施例は前記課題を解決する為に、図４及び図５に示すようにギアカバー２５に薄肉樹脂板２８を設けて、基板搭載部空間３１をギア収納室３０と遮断する。
【００９８】
その上に固定基板２７を搭載し、基板搭載部空間３１を樹脂カバー２９で蓋をすることで、外気とも遮断し、固定基板２７をギア収納室３０及び外気に対し気密性を有する基板搭載部空間３１に配することができ、上記課題を克服できる。
【００９９】
また、ギア収納室３０と基板搭載部空間３１を薄肉樹脂板２８で遮断することで、非接触式回転角度検出装置の精度に影響を及ぼす導電体１８と固定基板２７のクリアランスを必要以上に大きくしなくてもよい構造となるため、スラスト寸法に関連する部品の公差もラフにでき、結果として小型で安価な電子制御スロットルボディを提供することができる。
【０１００】
ここで、リターンスプリング１６は導電板１８を薄肉樹脂板２８の直近まで押し、そこで導電板１８が軸方向に必要以上にがたつかないように保持する機能を奏する。これにより導電板１８と固定基板２７との小さなクリアランスが、長期的に維持できるので、非接触式回転角度検出装置の精度の維持が可能となる。
【０１０１】
接着剤による薄肉樹脂板２８及び固定基板２７の接合構造のベストモードは、図１〜図３で説明したものと同じである。
【０１０２】
図９にはギア収納室３０の平面図が示されている。ギアカバー２９が固定されるフレーム６Ｆによってギア収納室３０は区画されている。フレーム６Ｆの内側にはギアカバー２９をねじ止めするためのねじ孔が６箇所見える。６Ｐ１−６Ｐ３はギアカバー２９の位置決め用の壁で、この３箇所の壁にギアカバー２９の位置決め突起が係止されることで固定基板２７の導体が回転側の導体と位置決めされ、要求される許容範囲内の信号を出力することができる。全開ストッパ１３Ａはスロットルギア１３のイニシャル位置（つまり、全開位置）を機械的に決めるもので、スロットルボディの側壁に一体に形成された突起で構成されている。
【０１０３】
この突起にスロットルギア１３の切欠き終端部が当接することで、スロットルシャフト３は全開位置を越えて回転できない。
【０１０４】
全閉ストッパ１３Ｂはスロットルシャフト３の全閉位置を規制するもので、スロットルギア１３の反対側の終端１３Ｃが全閉位置において、全閉ストッパ１３Ｂに衝突し、全閉位置以上にスロットルシャフト３が回転するのを阻止する。これにより、スロットルシャフト３の端部に固定した固定側の導体（励起導体１８）の回転方向の位置の最大値が決定される。
【０１０５】
これらストッパの位置における、信号検出導体（図２の符号１Ｃで示されたものに対応する）の出力が全閉，全開値を示す。２０Ｂはモータブラケットを、２０Ｆはモータブラケット２０Ｂのフランジ部を示す。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】インダクタンス式の非接触型回転角度検出装置の要部拡大断面図。
【図２】インダクタンス式の非接触型回転角度検出装置の主要部分解斜視図。
【図３】インダクタンス式の非接触型回転角度検出装置の主要部品拡大平面図。
【図４】ディーゼルエンジン車に用いるモータ駆動式の絞り弁制御装置の断面図。
【図５】ディーゼルエンジン車に用いるモータ駆動式の絞り弁制御装置のギアカバーの分解斜視図。
【図６】ディーゼルエンジン車に用いるモータ駆動式の絞り弁制御装置の外観斜視図。
【図７】ディーゼルエンジン車に用いるモータ駆動式の絞り弁制御装置のギアカバーをはずした斜視図。
【図８】ディーゼルエンジン車に用いるモータ駆動式の絞り弁制御装置のスロットルボディ側分解斜視図。
【図９】ディーゼルエンジン車に用いるモータ駆動式の絞り弁制御装置のギア収納室の平面図。
【図１０】本発明の角度検出センサのロータ部コイルパターン平面図。
【図１１】本発明の角度検出センサの組立図。
【図１２】ステータ部のコイルパターンの平面図。
【図１３】ステータ部のコイルパターンの模式平面図。
【図１４】角度検出センサからの出力信号波形図。
【図１５】本発明のロータ部とステータ部のコイルパターン平面図。
【図１６】本発明の角度検出センサの効果説明図。
【図１７】他の実施例であるロータ部コイルパターン平面図。
【図１８】従来例のロータ部コイルパターン平面図。
【図１９】従来例のロータ部とステータ部のコイルパターン平面図。
【図２０】従来例の角度検出センサの説明図。
【図２１】従来例の角度検出センサの説明図。
【図２２】従来例のロータ部コイルパターン平面図。
【符号の説明】
【０１０７】
Ａ１ 角度検出センサ
Ａ２ ステータ部プリント回路基板
Ａ３ 回転体
Ａ４ プリント回路基板
Ａ５ 励磁コイル
Ａ６，Ａ６ａ，Ａ６ｂ，Ａ６ｃ 検出コイル
Ａ７ 処理回路
Ａ８ａ，Ａ８ｂ，Ａ８ｃ，Ａ８ｄ，Ａ８ｅ，Ａ８ｆ 第一のショートリング状コイル
Ａ９ 第二のショートリング状コイル
Ａ１０ 回転中心軸
Ａ１１ 励磁コイル電流方向
Ａ１２ａ，Ａ１２ｂ，Ａ１２ｃ，Ａ１２ｄ ショートリング状コイル電流方向
Ａ１３ 励磁コイルの磁界方向
Ａ１４，Ａ１８ ショートリング状コイルの磁界方向
Ａ１５，Ａ１６，Ａ１７ 磁束密度分布曲線
Ａ２０，Ａ２１ ショートリング状コイル
【技術分野】
【０００１】
本発明は回転軸の回転角度を非接触式で検出する角度検出センサに関し、また、その角度検出センサを備えた内燃機関の吸入空気量制御装置にも関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のステアリングホイールや内燃機関の吸入空気量制御装置（スロットルバルブとも呼ぶ）など回転角度を検出するこの種角度検出センサは、回転軸に取付けられたロータの回転によってステータに取付けた電磁コイルと検出コイルとの間の電磁誘導結合を変化させ、その電磁誘導結合の強さ（インダクタンス）の変化から回転角を検出するもので、例えば特許文献１，２および３などで知られている。
【０００３】
【特許文献１】欧州特許 ＥＰ１５９１９１号公報
【特許文献２】米国特許 ＵＳ６２３６１９９号公報
【特許文献３】特表２００１−５２０３６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
先行技術文献（特許文献１，２および３）に記載された角度検出センサにおいては、ロータのショートリング状コイル（プリント印刷導体）の寸法が長いため、ショートリング状コイルの抵抗が大きく、発生する誘導電流が十分に大きくできない。このため、ステータ側の検出コイルに誘導する電流が大きくできず、ステータの電磁コイルと検出コイルとの間の電磁誘導結合の変化が小さく、結果的に高精度の角度検出センサを提供できないという問題がある。
【０００５】
そこで本発明は、前記ショートリング状コイルの出力を十分に得て、感度不足による回転角の検出精度が劣化することのない、この種角度検出センサを得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的は、ステータ部の励磁コイルに近接配置されるロータ部に互いに電気絶縁された複数の第一ショートリング状コイルをロータの回転方向に特定の間隔で配置し、前記複数の第一ショートリング状コイルと電気絶縁され、かつ回転軸の周りに配置され、少なくとも一部が前記複数の第一ショートリング状コイルに近接する第二のショートリング状コイルを配置することにより達成される。
【発明の効果】
【０００７】
以上のように構成された本発明によれば、ショートリング状コイルのコイル長が短くなりコイル抵抗が大幅に低減できる為、励磁界による渦電流効果（逆起電力）による各ショートリング状コイルに流れる電流の減少が抑えられ、キャンセル磁界が有効に働くことになる。その結果電磁誘導結合の強度の変化を大きくでき、検出コイルの出力が増大するので高精度の角度検出センサを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下本発明の実施例に関して図面を用いて説明する。まず最初に、特許文献２に記載された従来技術を、本発明の実施例と対比させて説明する。
【０００９】
以下特許文献２の角度検出センサに関して説明する。角度検出センサとしての全体構成は、図１１に示すような構成となっている。
【００１０】
ステータ部は、プリント回路基板２の上面に形成された励磁コイルＡ５と複数の検出コイルＡ６と処理回路Ａ７からなる。処理回路Ａ７は励磁コイルＡ５に交流電流を流すための発振回路および複数の検出コイルＡ６の出力からロータの回転角を演算する演算処理回路からなる。
【００１１】
ロータ部は、回転中心軸Ａ１０に対して回転する回転軸３の端面に、ステータ部と所定の間隔離間し回転中心軸が一致するように近接配置されたプリント回路基板Ａ４からなる。プリント回路基板Ａ４には、特許文献２のＦｉｇ．６ｃに記載された１ターンのショートコイル形状Ａ２０（図１８参照）が形成されている。
【００１２】
図１２に、ステータ部のコイルパターンの上面図を示す。検出コイルＡ６ａ，Ａ６ｂ，Ａ６ｃは、励磁コイルＡ５の内側に回転方向に６０度毎の周期で繰り返される６個の蛇行コイルからなり、各検出コイルＡ６ａ，Ａ６ｂ，Ａ６ｃは夫々２０度位相シフトされた構成となっている。
【００１３】
各検出コイルＡ６ａ，Ａ６ｂ，Ａ６ｃを、直線方向に模擬的に展開した構成を図１３に示す。各検出コイルＡ６ａ，Ａ６ｂ，Ａ６ｃは、出力端Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３から始まって８の字コイルを形成するようにクロスしながら戻る１つの閉ループとなっている。各検出コイルの閉ループはクロス部を境にして位相が夫々逆になる６個のコイル領域の組み合わせからなる。６個のコイル領域は夫々同じコイル面積になっており、同相３個と逆相３個の夫々の同相および逆相の合計コイル面積は等しくなっている。
【００１４】
このように上記検出コイルを構成することにより、電磁誘導結合ロータの影響が無い状態（ゼロ回転）では励磁コイルＡ５から発生する励磁界が上記の各検出コイルの閉ループを鎖交する磁束が同相および逆相にてキャンセルすることから出力端Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の出力（誘導起電圧）がゼロとなる。また、外部からの電磁誘導ノイズに関しても同様にキャンセルし影響を受けないことから外部ノイズに強い構成となっている。
【００１５】
図１８に、特許文献２のＦｉｇ．６ｃに記載されたロータ部の１ターンのショートコイル形状Ａ２０を、図１９に、特許文献２でのステータ部とロータ部の上面から見た位置関係を示した。図１９では、ステータ側の各検出コイルＡ６ａ，Ａ６ｂ，Ａ６ｃの内検出コイルＡ６ａのみを示している。回転中心軸１０の周りに１ターンのショートコイルＡ２０が形成されたロータ部が回転する。
【００１６】
励磁コイルＡ５には、処理回路Ａ７内の発振回路からの高周波電流Ａ１１が反時計方向に流れ、励磁コイルＡ５内部には紙面裏側から表側に至る励磁界が発生する。これに対して、近接配置されたロータ部の１ターンのショートコイルＡ２０には、励磁コイルＡ５の励磁界による渦電流効果による逆起電力が働き時計方向に電流Ａ１２ａが流れる。従って、ショートコイルＡ２０の内部領域では、励磁コイルＡ５の励磁界をキャンセルする方向に磁界が発生する。
【００１７】
図１９の様に、ステータ側の検出コイルＡ６ａとロータ側のショートコイルＡ２０が一部にて重なり合う状態では、検出コイルＡ６ａの閉ループを鎖交する同相および逆相の磁束にアンバランスが生じて検出コイルＡ６ａの出力端Ｓ１には出力（誘導起電圧）が発生する。出力は、検出コイルＡ６ａの同相および逆相の閉ループとロータ側のショートコイルＡ２０の重なり状態（ショートコイル領域を除いた同相と逆相の閉ループ面積差）により変化する。
【００１８】
図１４には、ステータ側の各検出コイルＡ６ａ，Ａ６ｂ，Ａ６ｃの出力端Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の出力Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３を示した。３相出力で、ロータの回転角に対して正弦波となり各出力は２０度の位相が異なる。出力Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３の出力値を処理回路Ａ７にて比較することにより回転角６０度の領域にて回転角を計測することが出来る。
【００１９】
この様に構成された特許文献２の角度検出センサでは、次のような課題がある。
【００２０】
図２０および図２１に、図１９に示した特許文献２の角度検出センサのＢ−Ｂ′断面およびＡ−Ａ′断面と磁束密度（Ｂ）分布を示した。図２０のＢ−Ｂ′断面では、ロータ側のショートコイルＡ２０が検出コイルＡ６ａの領域から内側に位置していることから、ショートコイルＡ２０によるキャンセル磁界Ａ１４は検出コイルＡ６ａの領域には影響しない。検出コイルＡ６ａに鎖交するのは励磁コイルＡ５からの励磁界Ａ１３のみとなる。
【００２１】
一方、図２１に示したＡ−Ａ′断面では、ロータ側のショートコイルＡ２０が検出コイルＡ６ａの領域と重なっていることから、ショートコイルＡ２０によるキャンセル磁界Ａ１４は検出コイルＡ６ａの領域に発生する。励磁コイルＡ５からの励磁界Ａ１３とショートコイルＡ２０によるキャンセル磁界Ａ１４の磁束密度（Ｂ）分布を図２１の下方に示した。励磁界Ａ１３の磁束密度（Ｂ）分布が実線Ａ１５で、キャンセル磁界Ａ１４の磁束密度（Ｂ）分布が破線Ａ１６であり、方向はお互い逆であるが、強度の絶対値のみ示している。
【００２２】
励磁界Ａ１３およびキャンセル磁界Ａ１４ともに励磁コイルＡ５から離れるのに従い磁界強度（磁束密度）が減少する。本来の理想は、キャンセル磁界Ａ１４が励磁界Ａ１３と一致して完全に励磁界Ａ１３をキャンセルすることにより、コイルの重なる領域での鎖交磁束が完全にゼロになり、検出コイルＡ６ａからの同相と逆相の閉ループ面積差（出力）が最大化することである。しかし、特許文献２の従来例では、キャンセル磁界Ａ１４（破線Ａ１６）が弱まっている。
【００２３】
これは、図１９に示すように、１ターンのショートコイルＡ２０がロータの周辺に引き回されることからコイル長が長くなりコイル抵抗が増大することにより、励磁界による渦電流効果（逆起電力）による電流Ａ１２ａが減少するのが原因である。
【００２４】
この様に、特許文献２の角度検出センサでは、前記検出コイルの出力が十分でなく感度不足による回転角の検出精度が劣化する問題がある。
【００２５】
特許文献２では、図２２（特許文献２のＦｉｇ．６ｄ）に示すようなロータ部のショートコイルの別実施例が記載されている。前記のショートコイルＡ２０の内周に電気的に接続された円環状のショートコイルＡ２１を形成した構成である。
【００２６】
この様に構成したコイルでは、ショートコイルＡ２０とショートコイルＡ２１が並列接続されていることから、コイル抵抗は減少する。しかし、励磁コイルＡ５の励磁界による渦電流効果（逆起電力）によるキャンセル電流は、図２２に示すようにＡ１２ｃとＡ１２ｄに分岐する。特に、出力に影響する検出コイル領域のショートコイルＡ２０のキャンセル電流Ａ１２ｃは、ショートコイルＡ２１に分岐した電流Ａ１２ｄ分減少することからキャンセル効果が弱まり出力が減少する。
【実施例１】
【００２７】
図１１に本発明の回転角検出センサを示す。ステータ部は、図１２および図１３に示した特許文献２の従来例と同じ構成（同じ符号で示す）である。ロータ部は、回転中心軸Ａ１０に対して回転する回転軸Ａ３の端面に、ステータ部と所定の間隔離間し回転中心が一致するように近接配置されたプリント回路基板Ａ４からなる。
【００２８】
プリント回路基板Ａ４には、図１０に示すコイルパターンが形成される。Ａ８ａ，Ａ８ｂ，Ａ８ｃ，Ａ８ｄ，Ａ８ｅ，Ａ８ｆが励磁コイルに近接したロータ周辺部に回転方向に周期的にそれぞれ電気絶縁された第一の複数のショートリング状コイルで、Ａ９が第一の複数のショートリング状コイルと電気絶縁され、一部が第一の複数のショートリング状コイルに近接し且つ回転軸Ａ１０を包含する様に形成された第二のショートリング状コイルである。
【００２９】
図１５に、本発明のステータ部とロータ部の上面から見た位置関係を示した。図１５では、ステータ側の各検出コイルＡ６ａ，Ａ６ｂ，Ａ６ｃの内検出コイルＡ６ａのみを示している。回転中心軸Ａ１０の周りに第一の複数のショートリング状コイルＡ８ａ，Ａ８ｂ，Ａ８ｃ，Ａ８ｄ，Ａ８ｅ，Ａ８ｆと第二のショートリング状コイルＡ９が形成されたロータ部が回転する。
【００３０】
励磁コイルＡ５には、処理回路Ａ７内の発振回路からの高周波電流Ａ１１が反時計方向に流れ、励磁コイルＡ５の閉ループ内部には紙面裏側から表側に至る励磁界が発生する。これに対して、近接配置されたロータ部の第一の複数ショートリング状コイルＡ８ａ，Ａ８ｂ，Ａ８ｃ，Ａ８ｄ，Ａ８ｅ，Ａ８ｆおよび第二のショートリング状コイルＡ９には、励磁コイルＡ５の励磁界による渦電流効果による逆起電力が働き時計方向に電流Ａ１２ａおよびＡ１２ｂが夫々のショートリング状コイルに流れる。従って、夫々のショートリング状コイルの閉ループ内部領域では、励磁コイルＡ５の励磁界をキャンセルする方向に磁界が発生する。
【００３１】
図１５の様に、ステータ側の検出コイルＡ６ａとロータ側の第一の複数ショートリング状コイルＡ８ａ，Ａ８ｂ，Ａ８ｃ，Ａ８ｄ，Ａ８ｅ，Ａ８ｆが一部にて重なり合う状態では、検出コイルＡ６ａの閉ループを鎖交する磁束にアンバランスが生じて検出コイルＡ６ａの出力端Ｓ１には誘導起電圧（出力）が発生する。出力は、検出コイルＡ６ａの閉ループとロータ側のショートリング状コイルＡ８ａ，Ａ８ｂ，Ａ８ｃ，Ａ８ｄ，Ａ８ｅ，Ａ８ｆの閉ループの重なり状態（ショートリング状コイル領域を除いた同相と逆相の閉ループ面積差）により変化する。
【００３２】
図１４に、ステータ側の各検出コイルＡ６ａ，Ａ６ｂ，Ａ６ｃの出力端Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の出力Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３を示した。３相出力で、ロータの回転角に対して正弦波となり各出力は２０度の位相が異なる。出力Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３の出力値を処理回路Ａ７にて比較することにより回転角６０度の領域にて回転角を計測することが出来る。
【００３３】
図１６に、図１５に示した角度検出センサのＣ−Ｃ′断面と磁束密度（Ｂ）分布を示した。図１５に示したＣ−Ｃ′断面では、ロータ側の第一のショートリング状コイルＡ８ｅが検出コイルＡ６ａの領域と重なっていることから、ショートリング状コイルＡ８ｅによるキャンセル磁界Ａ１４は検出コイルＡ６ａの閉ループ領域に発生する。
【００３４】
励磁コイルＡ５からの励磁界Ａ１３とショートリング状コイルＡ８ｅよるキャンセル磁界Ａ１４の磁束密度（Ｂ）分布を図１６の下方に示した。励磁界Ａ１３の磁束密度（Ｂ）分布が実線Ａ１５で、キャンセル磁界Ａ１４の磁束密度（Ｂ）分布が破線Ａ１７であり、方向は逆で強度の絶対値のみ示している。また、比較のために特許文献２の従来例におけるキャンセル磁界の磁束密度（Ｂ）分布を破線Ａ１６に示した。
【００３５】
励磁界Ａ１３およびキャンセル磁界Ａ１４ともに励磁コイルＡ５から離れるのに従い磁界強度が減少する。本発明の実施例では、キャンセル磁界Ａ１４（破線Ａ１７参照）が励磁界Ａ１３（実線Ａ１５参照）と一致して完全に励磁界Ａ１３をキャンセルすることにより、コイルの重なる領域での鎖交磁束が完全にゼロになり、検出コイルＡ６ａからの同相と逆相の閉ループ面積差（出力）が最大化する。一方、特許文献２の従来例におけるキャンセル磁界Ａ１４（破線Ａ１６参照）では、励磁界Ａ１３（実線Ａ１５参照）に対してが弱まって十分にキャンセル出来ないことが分かる。
【００３６】
この様に本発明の効果の要因は、図１５に示すように、第一の複数ショートリング状コイルＡ８ａ，Ａ８ｂ，Ａ８ｃ，Ａ８ｄ，Ａ８ｅ，Ａ８ｆが励磁コイルＡ５に近接配置されているとともに、各ショートリング状コイルが小分割された閉ループとなることからコイル長が短くなりコイル抵抗が大幅に低減できる為である。コイル抵抗が小さくなることにより、励磁界による渦電流効果（逆起電力）による各ショートリング状コイルに流れる電流Ａ１２ａの減少が抑えられ、キャンセル磁界Ａ１４（破線Ａ１７参照）が有効に働くことになる。
【００３７】
また、図２１に示す特許文献２の従来例では、キャンセル電流Ａ１２ａがショートリング状コイル２０の励磁コイルＡ５近傍の一端にのみ流れるが、これに対して、本実施例では、図１６に示す様にショートリング状コイルＡ８ｅの励磁コイルＡ５近傍および折り返しコイル部の両端に流れることから更にキャンセル磁界Ａ１４（破線Ａ１７参照）が有効に働く。
【００３８】
更には、第二のショートリング状コイルＡ９を第一の複数のショートリング状コイルと電気絶縁され、一部が第一の複数のショートリング状コイルに近接し且つ回転軸Ａ１０を包含する様に形成したことにより、第二のショートリング状コイルＡ９にもキャンセル電流Ａ１２ｂが流れる。励磁コイルからの距離が離れるに従いキャンセル磁界が減少する傾向にあるが、第二のショートリング状コイルＡ９を設置したことにより、特に、検出コイルＡ６ａの中心軸側領域にてキャンセル磁界Ａ１８が発生し更にキャンセル効果が有効に得られる。
【００３９】
この様に構成した本発明の実施例では、上記のように従来例に比較して電磁誘導結合ロータを最適化できることから、出力の増大が図られ高精度の角度検出センサを提供することが出来る。
【００４０】
別の実施例として、図１７は第一の複数のショートリング状コイルＡ８ａ，Ａ８ｂ，Ａ８ｃ，Ａ８ｄ，Ａ８ｅ，Ａ８ｆと、第一の複数のショートリング状コイルと電気絶縁され、一部が第一の複数のショートリング状コイルに近接し且つ回転軸Ａ１０を包含する様に形成された第二のショートリング状コイル９を示した。
【００４１】
効果としては、先の実施例と同じであるが、第一の複数のショートリング状コイルを更に励磁コイルＡ５側に配置した小面積の閉ループとし、第二のショートリング状コイル９を円環から蛇行した閉ループ形状とした。このため、小面積の閉ループとした第一のショートリング状コイルは更にコイル抵抗の低減が図られキャンセル効果が有効に得られる。また、第一の複数のショートリング状コイルと第二のショートリング状コイルの近接部は、電気絶縁を確保した上でできるだけ近接するように設定することにより、よりキャンセル効果が有効に得られる。
【００４２】
ステータ部の励磁コイルと複数の検出コイルおよび前記ロータ部のショートリング状コイルがプリント基板回路によって構成されることにより、低コスト高精度の角度検出センサが提供できる。
【００４３】
以上、本発明の実施例を説明したが、実施例では３個の検知コイルでの３相出力としたが、２個の検知コイルでの２相出力の構成としても本発明の効果に変わりが無い。また、各検知コイルの位相差を２０度としたが、別の角度関係としてもよい。この様な様々な検知コイルに対応する、本発明のロータ部コイルパターンの数および配置を適用することは当該技術の技術者には容易に類推し得る。
【００４４】
次に、本発明になる回転軸の角度検出センサを用いた内燃機関（一例としてディーゼルエンジン用）の吸入空気量制御装置（スロットルバルブ）に付いて詳細に説明する。
【００４５】
図１，図２に基づき本発明が実施される回転角度検出装置の一例を説明する。
【００４６】
図１に示すように、回転軸１Ａの先端に樹脂成形体で構成される有低筒状（カップ状）のホルダ１Ｂが取付けられている。ホルダ１Ｂの先端面には絶縁材製の円板１Ｃが接着により固定される。ホルダ１Ｂの先端面には環状の窪み１Ｅが形成されており、この窪み１Ｅに接着剤が流し込まれ円板１Ｃがその上に載せられ、接着される。円板１Ｃの表面（接着面の反対側の面）には後述する励起導体１Ｄが印刷されている。
【００４７】
ホルダ１Ｂの筒状部の周囲には軸方向に延びる溝と、軸方向に延びる凸条が交互に形成されており、回転体１Ａの内周面にはホルダ１Ｂの周囲の溝と凸条に対して嵌め合い部１Ｋを構成するように凹凸部が形成されている。両者は嵌め合い面で、接着剤によって接着してもよい。かくして、嵌め合い部１Ｋはホルダ１Ｂの周り止めとなり、また位置決めとしても機能する。
【００４８】
励起導体１Ｄは３本一組の放射状に延びる直線部分１Ｄ１と、互いに隣接する直線部分１Ｄ１の内周側と外周側を接続するように設けられた弧状部分１Ｄ２，１Ｄ３とから構成されている。直線部分１Ｄ１は互いに６０度の間隔を置いて６箇所配置されている。その結果、図２に示すごとく３つの閉ループ型ショートリング状コイル（第一ショートリング）が、等間隔に配置される。
【００４９】
この３つの、閉ループ型ショートリング状コイルの内周部には電気的に絶縁を保って環状のショートリング１Ｄ９（第二ショートリング状コイル）が設けられている。
【００５０】
センサのケース２Ａにはホルダ１Ｂの直径より少し大きい直径の円形の窓孔２Ｂが設けられている。窓孔２Ｂの周囲には小さな環状突起２Ｃが形成されている。ケース２Ａには窓孔２Ｂの周囲に検出部を収納する空間を形成する壁部２Ｄが樹脂成形により形成されている。
【００５１】
環状突起２Ｃと壁部２Ｄによって形成される凹部には接着剤２Ｅが流し込まれる。環状の窓孔２Ｂを閉塞するようにして、この接着剤２Ｅの上に、図３に示すような樹脂フィルム２Ｇが設置される。樹脂フィルム２Ｇの周囲にはいくつかの切込み２Ｇが設けてあり、この部分では接着剤が露出している。
【００５２】
この樹脂フィルム２Ｆの上に、後述する励磁導体部３Ａ，３ａ及び信号検出導体部３Ｂ，３ｂが印刷された固定基板３が設置され、樹脂フィルム２Ｆの周囲に露出した接着剤２Ｅによって、その周囲が樹脂フィルム２Ｆと共にケース２Ａの底面部に固定される。
【００５３】
フィルム２Ｆに設けた２つの角型の窓孔２Ｈは接着剤２Ｅと樹脂フィルム２Ｆ及び固定基板３との間にたまった気泡を抜くためのものである。樹脂フィルム２Ｆは少なくとも固定基板の裏面に印刷された励磁導体部３ａ，信号検出導体部３ｂを覆い隠す面積を持ち、さらに、接着剤が固定基板３と樹脂フィルム２Ｆの間から励磁導体部３ａ，信号検出導体部３ｂに流れ込まないようにその距離が管理されている。また、固定基板３に励磁導体部３ａの周囲を囲うように溝を設け、この溝が樹脂フィルム２Ｆで覆われるように構成してもよい。このように構成すれば、仮に接着剤が固定基板３と樹脂フィルム２Ｆの間から進入しても、励磁導体部３ａまで到達できなくなる。
【００５４】
ケース２Ａの収納空間は蓋板２Ｊで覆われており、蓋板２Ｊを接着剤でケース２に接着することで外気と遮断する。
【００５５】
固定基板３にはケース２Ａにモールド成型された端子３Ｋ１−３Ｋ４が電気的に接続されている。
【００５６】
図１に示すように絶縁基板である固定基板３には、環状の励磁導体３Ａが４本印刷されている。またその内側には放射状に延びる信号検出導体３Ｂが複数本印刷されている。固定基板３の裏側にもこれと同様の励磁導体３Ａおよび信号検出導体３Ｂが印刷されており、表裏の励磁導体３Ａおよび信号検出導体３Ｂがスルーホール３Ｃ−３Ｆによって繋がっている。
【００５７】
この実施例では、１２０度位相がずれた３相の交流信号が信号検出導体３Ｂから得られるように構成されている。
【００５８】
また、同じ非接触型の回転検出装置が２組形成され、相互の信号を比較することで、センサの異常を検出したり、異常時には相互にバックアップするよう構成されている。
【００５９】
３Ｌ，３Ｍはマイクロコンピュータで、それぞれの非接触型の回転角度検出装置の駆動制御と信号処理機能を有する。
【００６０】
端子３Ｋ１−３Ｋ４は１本が電源端子（例えば３Ｋ１）で、１本がグランド端子（例えば３Ｋ３）、残りの２本３Ｋ２，３Ｋ４がそれぞれの角度検出装置の信号出力端子として機能する。信号端子の間にグランド端子を配置することで信号端子同士がショートして両方の信号が同時に異常状態になるのを防ぐことができる。
【００６１】
マイクロコンピュータ３Ｌ，３Ｍは電源端子３Ｋ１から励磁導体３Ａに電流を供給し、信号検出導体３Ｂに発生する３相の交流電流波形を処理して、励起導体１Ｄが取付けられた円板１Ｃの回転位置を検出し、結果的に回転軸１Ａの回転角度を検出する。
【００６２】
以下実施例の非接触型のインダクタンス式回転角度検出装置の動作について説明する。
【００６３】
マイクロコンピュータ３Ｍは基本的に図１の表裏に形成された第一回転角度検出装置を構成する導体パターン群３Ａ，３Ｂを制御するものと考えてよい。
【００６４】
一方マイクロコンピュータ３Ｌは基本的に図１の表裏に形成された第二回転角度検出装置を構成する導体パターン群３Ａ，３Ｂを制御するものと考えてよい。それぞれのコンピュータ３Ｌ，３Ｍは電源端子３Ｋ１から励磁導体３Ａに直流電流Ｉａを供給する。
【００６５】
励磁導体３Ａに直流電流Ｉａが流れると、この励磁導体３Ａに対面する円板１Ｃの励起導体１Ｄを構成する閉ループ型の第一ショートリングの外周弧状導体１Ｄ３に電流Ｉａと逆向きの電流ＩＡが励起される。この励起された電流ＩＡは、励起導体ＩＤの各閉ループ型ショートリング導体全体に矢印の方向に流れる。放射方向導体１Ｄ１に流れる電流ＩＲはこの部分に対面する信号検出導体３Ｂの放射状導体部に電流ＩＲに対して逆向きの電流Ｉｒを誘起する。この電流Ｉｒは交流電流となる。中心部に設けた環状の台にショートリング１Ｄ９は先の実施例の図１０や図１５の第二ショートリング状コイルＡ９と同じもので、その機能は同実施例で説明した通りである。
【００６６】
放射状に等間隔で配置された表３６本，裏３６本の信号検出導体３Ｂによって第一回転角度検出装置用の３組の相（Ｕ，Ｖ，Ｗ層）パターンと、第二回転角度検出装置の３組の相（Ｕ，Ｖ，Ｗ層）パターンとが形成される。
【００６７】
交流電流Ｉｒは円板１Ｃが特定の回転位置、例えばスタート位置（回転角度がゼロの位置）のときＵ，Ｖ，Ｗ層のそれぞれの層で１２０度位相がずれた交流電流となる。
【００６８】
円板が回転するとこれら３相の交流電流の位相が相互にずれる。マイクロコンピュータ３Ｌ，３Ｍがこの位相のずれを検出し、位相のずれから、円板１Ｃがどれだけ回転したかを検出する。
【００６９】
信号検出導体３Ｂからマイクロコンピュータ３Ｌ，３Ｍに入力される第一，第二回転角度検出装置信号の２つの信号電流は基本的には同じ値を示す。マイクロコンピュータ３Ｌ，３Ｍはその同じ信号電流を処理して、信号端子３Ｋ１−３Ｋ４からは互いに傾きが逆で変化量が等しい信号電圧を出力する。この信号は円板の回転角度に比例する信号である。この信号を受け取った外部装置は両信号を監視し、第一，第二回転角度検出装置が正常かどうかを判断する。どちらかが異常を示す場合には、残余の検出装置の信号を制御信号として用いる。
【００７０】
次に上記非接触式の回転角度検出装置をディーゼルエンジン用のモータ駆動式絞り弁（スロットル弁）制御装置に適用した例を図４〜図９を参照して具体的に説明する。
【００７１】
図４はその主要断面図であり、図５〜図９は詳細構造を説明する為の分解斜視図である。
【００７２】
以下モータ駆動式の絞り弁制御装置の構成について説明する。
【００７３】
アルミダイキャスト製の絞り弁組体（以下スロットルボディと呼ぶ）６には吸気通路１（以下ボアと呼ぶ）とモータ２０収納用のモータハウジング２０Ａが一緒に成型されている。
【００７４】
スロットルボディ６にはボア１の一つの直径線に沿って金属製の回転軸（以下スロットルシャフトと呼ぶ）３が配置されている。スロットルシャフト３の両端はボールベアリング９，１０の内輪に嵌合固定されている。ボールベアリング９，１０の外輪はスロットルボディ６に設けた軸受ボス部７，８に圧入固定されている。
【００７５】
かくしてスロットルシャフト３はスロットルボディ６に対して回転可能に支持されている。スロットルシャフト３には金属材製の円板で構成される絞り弁（以下スロットル弁と呼ぶ）２がスロットルシャフト３に設けたスリットに差し込まれ、ねじ４，５でスロットルシャフト３に固定されている。
【００７６】
かくして、スロットルシャフト３が回転するとスロットル弁２が回転し、結果的に吸気通路の断面積が変化してエンジンへの吸入空気流量が制御される。
【００７７】
モータハウジング２０Ａはスロットルシャフト３とほぼ並行に形成されており、ブラシ式直流モータで構成されるモータ２０がモータハウジング２０Ａ内に差込まれ、スロットルボディ６の側壁６Ａにモータ２０のブラケット２０Ｂのフランジ部をねじ２１でねじ止めすることで固定されている。
【００７８】
軸受ボス部８の開口はキャップ１１で封止されており、軸受ボス部９側はスロットルシャフト３と軸受ボス部９の内壁との間にシールリング１２を配置して、シャフトシール部を構成し、機密を保つよう構成されている。
【００７９】
これにより、軸受部からの空気の漏れ、あるいは軸受の潤滑用のグリースが外気中や、後述するセンサ室に漏れ出すのを防止している。
【００８０】
モータ２０の回転軸端部には歯数の最も少ない金属製のギア２２が固定されている。このギア２２が設けられた側のスロットルボディ側面部にはスロットルシャフト３を回転駆動するための減速歯車機構やばね機構が纏めて配置されている。そして、これら機構部は、スロットルボディ６の側面部に固定される樹脂材製のカバー（以下ギアカバーと呼ぶ）で覆われている。そして、このギアカバーで覆われた、いわゆるギア収納室３０に図１乃至図３で説明したインダクタンス式の非接触型回転角度検出装置（以下スロットルセンサと呼ぶ）が設けられ、スロットルシャフト３の回転角度、結果的にはスロットル弁２の開度が検出される。
【００８１】
上記した回転角度検出装置を適用したモータ駆動式の絞り弁制御装置では、シャフトシール１２からギア収納室３０に漏れる窒素や、水分のような化学物質や、グリースやギアの摩耗粉などの付着からスロットルセンサの特に信号検出導体や励磁導体を保護できる。
【００８２】
ギア収納室３０側のスロットルシャフト３の端部にはスロットルギア１３が固定されている。スロットルギア１３は金属プレート１４と、この金属プレート１４に樹脂成形された樹脂材製ギア部１５とから構成されている。金属プレート１４の中心部にはカップ状の凹部を備えられ、凹部の開放側端部にギア成型用のフランジ部を有する。このフランジ部に樹脂成形によって樹脂材製ギア部１５がモールド成型されている。
【００８３】
金属プレート１４は凹部の中央に孔を有する。スロットルシャフト３の先端部の周囲にはねじ溝が刻まれている。金属プレート１４の凹部の孔にスロットルシャフト３の先端を差込み、ねじ部にナット１７を螺合することでスロットルシャフト３に金属プレート１４を固定する。かくして、金属プレート１４及び、そこに成形された樹脂材製ギア部１５はスロットルシャフト３と一体に回転する。
【００８４】
スロットルギア１３の背面とスロットルボディ６の側面との間に弦巻ばねで形成されたリターンスプリング１６が軸方向に圧縮された状態で挟持されている。その結果、スロットルシャフト３は常時、図４の右方向に予荷重が作用し、これにより、ボールベアリングのギャップによる軸方向のがたつきが抑制されている。
【００８５】
リターンスプリング１６の片側は軸受ボス７の周囲を取巻き、その先端がスロットルボディ６に形成された切欠きに係止され、端部は回転方向には回転できないように構成されている。他端は金属プレート１４のカップ状部を取巻き、その先端が金属プレート１４に形成された孔に係止され、こちらの端部も回転方向には回転できないように構成されている。
【００８６】
本実施例はディーゼルの絞り弁制御装置に関するため、スロットル弁２のイニシャル位置、つまりモータ２０の電源が切断されているときにスロットル弁２が初期位置として、与えられている開度位置は全開位置である。
【００８７】
このため、リターンスプリング１６はモータ２０が通電されていないときスロットル弁２が全開位置を維持するよう回転方向に予荷重が与えられている。
【００８８】
モータ２０の回転軸に取付けられたギア２２とスロットルシャフト３に固定されたギア２５との間にはスロットルボディ６の側面に圧入固定された金属材製の軸２４に回転可能に支持された中間ギア２３が噛み合っている。中間ギア２３はギア２２と噛み合う大径ギア２３Ａとスロットルギア１３と噛み合う小径ギア２３Ｂとから構成されている。両ギアは樹脂成形により一体に成型される。これらギア２２，２３Ａ，２３Ｂ，１５は２段の減速歯車機構を構成している。
【００８９】
かくして、モータ２０の回転はこの減速歯車機構を介してスロットルシャフト３に伝達される。
【００９０】
これら減速機構やばね機構は樹脂材製のギアカバー２５によって覆われている。ギアカバー２５の開口端側周縁にはシール部材３２を挿入する溝が形成されており、シール部材３２がこの溝に装着された状態で、ギアカバー２５をスロットルボディ６に被せると、シール部材３２がスロットルボディ６の側面に形成されているギア収納室３０の周囲のフレームの端面に密着してギア収納室３０内を外気から遮蔽する。この状態でギアカバー２５をスロットルボディ６に６本のねじ２６で固定する。
【００９１】
このように構成された減速歯車機構とこれを覆うギアカバーとの間に形成された回転角度検出装置すなわちスロットルセンサについて以下具体的に説明する。
【００９２】
スロットルギア１３のカップ状部の内周部に、樹脂ホルダ１９の筒状部の外周が上記で説明した凹凸嵌め合い状態で固定される。樹脂ホルダ１９の先端の平面部には導電板１８が印刷された円板１８Ａが接着により取付けられている。
【００９３】
したがって、モータ２０が回転してスロットル弁２が回転すると、導電板１８も一体に回転する。
【００９４】
ギアカバー２５にはスロットルセンサの固定基板２７が導電板１８に対面する位置にフィルム（以下薄肉樹脂板と呼ぶ）２８を挟んで固定されている。
【００９５】
このギア収納室３０にセンサの電子部品を搭載した基板を配すると、ギア等機構部品の摩耗粉及びギア収納室３０の空気の膨張圧縮による結露にさらされる。
【００９６】
さらに、ディーゼルエンジンに電子制御スロットルボディを搭載することを考慮すると、ＳＯ2（二酸化硫黄）やＳ8（硫黄）等の硫黄系の化学物質がボア１から、軸受９，シールリング１２部を通りギア収納室３０へ流入し、硫化物によって固定基板２７の導体が腐食する虞がある。
【００９７】
そこで本実施例は前記課題を解決する為に、図４及び図５に示すようにギアカバー２５に薄肉樹脂板２８を設けて、基板搭載部空間３１をギア収納室３０と遮断する。
【００９８】
その上に固定基板２７を搭載し、基板搭載部空間３１を樹脂カバー２９で蓋をすることで、外気とも遮断し、固定基板２７をギア収納室３０及び外気に対し気密性を有する基板搭載部空間３１に配することができ、上記課題を克服できる。
【００９９】
また、ギア収納室３０と基板搭載部空間３１を薄肉樹脂板２８で遮断することで、非接触式回転角度検出装置の精度に影響を及ぼす導電体１８と固定基板２７のクリアランスを必要以上に大きくしなくてもよい構造となるため、スラスト寸法に関連する部品の公差もラフにでき、結果として小型で安価な電子制御スロットルボディを提供することができる。
【０１００】
ここで、リターンスプリング１６は導電板１８を薄肉樹脂板２８の直近まで押し、そこで導電板１８が軸方向に必要以上にがたつかないように保持する機能を奏する。これにより導電板１８と固定基板２７との小さなクリアランスが、長期的に維持できるので、非接触式回転角度検出装置の精度の維持が可能となる。
【０１０１】
接着剤による薄肉樹脂板２８及び固定基板２７の接合構造のベストモードは、図１〜図３で説明したものと同じである。
【０１０２】
図９にはギア収納室３０の平面図が示されている。ギアカバー２９が固定されるフレーム６Ｆによってギア収納室３０は区画されている。フレーム６Ｆの内側にはギアカバー２９をねじ止めするためのねじ孔が６箇所見える。６Ｐ１−６Ｐ３はギアカバー２９の位置決め用の壁で、この３箇所の壁にギアカバー２９の位置決め突起が係止されることで固定基板２７の導体が回転側の導体と位置決めされ、要求される許容範囲内の信号を出力することができる。全開ストッパ１３Ａはスロットルギア１３のイニシャル位置（つまり、全開位置）を機械的に決めるもので、スロットルボディの側壁に一体に形成された突起で構成されている。
【０１０３】
この突起にスロットルギア１３の切欠き終端部が当接することで、スロットルシャフト３は全開位置を越えて回転できない。
【０１０４】
全閉ストッパ１３Ｂはスロットルシャフト３の全閉位置を規制するもので、スロットルギア１３の反対側の終端１３Ｃが全閉位置において、全閉ストッパ１３Ｂに衝突し、全閉位置以上にスロットルシャフト３が回転するのを阻止する。これにより、スロットルシャフト３の端部に固定した固定側の導体（励起導体１８）の回転方向の位置の最大値が決定される。
【０１０５】
これらストッパの位置における、信号検出導体（図２の符号１Ｃで示されたものに対応する）の出力が全閉，全開値を示す。２０Ｂはモータブラケットを、２０Ｆはモータブラケット２０Ｂのフランジ部を示す。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】インダクタンス式の非接触型回転角度検出装置の要部拡大断面図。
【図２】インダクタンス式の非接触型回転角度検出装置の主要部分解斜視図。
【図３】インダクタンス式の非接触型回転角度検出装置の主要部品拡大平面図。
【図４】ディーゼルエンジン車に用いるモータ駆動式の絞り弁制御装置の断面図。
【図５】ディーゼルエンジン車に用いるモータ駆動式の絞り弁制御装置のギアカバーの分解斜視図。
【図６】ディーゼルエンジン車に用いるモータ駆動式の絞り弁制御装置の外観斜視図。
【図７】ディーゼルエンジン車に用いるモータ駆動式の絞り弁制御装置のギアカバーをはずした斜視図。
【図８】ディーゼルエンジン車に用いるモータ駆動式の絞り弁制御装置のスロットルボディ側分解斜視図。
【図９】ディーゼルエンジン車に用いるモータ駆動式の絞り弁制御装置のギア収納室の平面図。
【図１０】本発明の角度検出センサのロータ部コイルパターン平面図。
【図１１】本発明の角度検出センサの組立図。
【図１２】ステータ部のコイルパターンの平面図。
【図１３】ステータ部のコイルパターンの模式平面図。
【図１４】角度検出センサからの出力信号波形図。
【図１５】本発明のロータ部とステータ部のコイルパターン平面図。
【図１６】本発明の角度検出センサの効果説明図。
【図１７】他の実施例であるロータ部コイルパターン平面図。
【図１８】従来例のロータ部コイルパターン平面図。
【図１９】従来例のロータ部とステータ部のコイルパターン平面図。
【図２０】従来例の角度検出センサの説明図。
【図２１】従来例の角度検出センサの説明図。
【図２２】従来例のロータ部コイルパターン平面図。
【符号の説明】
【０１０７】
Ａ１ 角度検出センサ
Ａ２ ステータ部プリント回路基板
Ａ３ 回転体
Ａ４ プリント回路基板
Ａ５ 励磁コイル
Ａ６，Ａ６ａ，Ａ６ｂ，Ａ６ｃ 検出コイル
Ａ７ 処理回路
Ａ８ａ，Ａ８ｂ，Ａ８ｃ，Ａ８ｄ，Ａ８ｅ，Ａ８ｆ 第一のショートリング状コイル
Ａ９ 第二のショートリング状コイル
Ａ１０ 回転中心軸
Ａ１１ 励磁コイル電流方向
Ａ１２ａ，Ａ１２ｂ，Ａ１２ｃ，Ａ１２ｄ ショートリング状コイル電流方向
Ａ１３ 励磁コイルの磁界方向
Ａ１４，Ａ１８ ショートリング状コイルの磁界方向
Ａ１５，Ａ１６，Ａ１７ 磁束密度分布曲線
Ａ２０，Ａ２１ ショートリング状コイル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周期的な交流電圧が印加される励磁コイルと当該励磁コイル内の所定位置に配置された複数の検知コイルとを有するステータ部と、
前記ステータ部に対して相対的に回転する回転軸に取付けられ、前記ステータ部の励磁コイルと複数の検知コイルの近傍に非接触状態で配置され、前記ステータ部に対して相対的に回転することで前記コイル間の電磁誘導結合の強さを変化させるロータ部と、
前記電磁誘導結合の強さの変化に基づく前記複数の検知コイルの出力信号から前記ステータ部に対する前記ロータ部の相対的な回転角度を検出する処理回路からなる角度検出センサにおいて、
前記ロータ部には、
前記ステータ部の励磁コイルに近接配置されるロータ部に、互いに電気絶縁された複数の第一ショートリング状コイルをロータの回転方向に特定の間隔で配置し、
前記複数の第一ショートリング状コイルと電気的に絶縁され、少なくとも一部が前記複数の第一ショートリング状コイルに近接する唯一の第二ショートリング状コイルを前記回転軸の周りに配置した
ことを特徴とする角度検出センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の角度検出センサにおいて、前記ステータ部の励磁コイルと前記複数の検知コイルおよび前記ロータ部の前記ショートリング状コイルは、夫々プリント基板回路によって構成されたことを配置したことを特徴とする角度検出センサ。
【請求項３】
前記第一ショートリング状コイルが小分割された複数の閉ループ型ショートリング状コイル部で構成され、
前記唯一の第二ショートリング状コイルが前記第一ショートリング状コイルに配置され、環状若しくは凹凸部が交互に形成された閉ループ型のショートリング状コイル部で構成されていることを特徴とする角度検出センサ。
【請求項４】
前記第一ショートリング状コイルと第二ショートリング状コイルが形成された前記回転軸がスロットルボディに形成された吸気通路を横断しており、
前記回転軸には前記吸気通路内で、回転するスロットルバルブが固定されており、
前記スロットルバルブの回転によって前記吸気通路を流れる空気量が調節され、
前記ロータ部を覆うカバー部に前記ステータ部が設けられている
請求項１乃至３に記載された角度検出センサを備えた内燃機関の空気流量制御装置。
【請求項１】
周期的な交流電圧が印加される励磁コイルと当該励磁コイル内の所定位置に配置された複数の検知コイルとを有するステータ部と、
前記ステータ部に対して相対的に回転する回転軸に取付けられ、前記ステータ部の励磁コイルと複数の検知コイルの近傍に非接触状態で配置され、前記ステータ部に対して相対的に回転することで前記コイル間の電磁誘導結合の強さを変化させるロータ部と、
前記電磁誘導結合の強さの変化に基づく前記複数の検知コイルの出力信号から前記ステータ部に対する前記ロータ部の相対的な回転角度を検出する処理回路からなる角度検出センサにおいて、
前記ロータ部には、
前記ステータ部の励磁コイルに近接配置されるロータ部に、互いに電気絶縁された複数の第一ショートリング状コイルをロータの回転方向に特定の間隔で配置し、
前記複数の第一ショートリング状コイルと電気的に絶縁され、少なくとも一部が前記複数の第一ショートリング状コイルに近接する唯一の第二ショートリング状コイルを前記回転軸の周りに配置した
ことを特徴とする角度検出センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の角度検出センサにおいて、前記ステータ部の励磁コイルと前記複数の検知コイルおよび前記ロータ部の前記ショートリング状コイルは、夫々プリント基板回路によって構成されたことを配置したことを特徴とする角度検出センサ。
【請求項３】
前記第一ショートリング状コイルが小分割された複数の閉ループ型ショートリング状コイル部で構成され、
前記唯一の第二ショートリング状コイルが前記第一ショートリング状コイルに配置され、環状若しくは凹凸部が交互に形成された閉ループ型のショートリング状コイル部で構成されていることを特徴とする角度検出センサ。
【請求項４】
前記第一ショートリング状コイルと第二ショートリング状コイルが形成された前記回転軸がスロットルボディに形成された吸気通路を横断しており、
前記回転軸には前記吸気通路内で、回転するスロットルバルブが固定されており、
前記スロットルバルブの回転によって前記吸気通路を流れる空気量が調節され、
前記ロータ部を覆うカバー部に前記ステータ部が設けられている
請求項１乃至３に記載された角度検出センサを備えた内燃機関の空気流量制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２００８−３０９５９８（Ｐ２００８−３０９５９８Ａ）
【公開日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１５６９５４（Ｐ２００７−１５６９５４）
【出願日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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