角度検出器
【課題】本発明は、複数の角度検出器をタンデム状に結合し、各ロータコアの取付角度を互いに異ならせることにより、角度検出範囲を拡大することを目的とする。
【解決手段】本発明による角度検出器は、少なくとも一対の角度検出器(21,22)を回転軸(10)上に設け、各ロータコア(11,12)の取付角度を互いに異ならせ、各角度検出器(21,22)から出力される第１、第２出力電圧(E1,E2)を用いて直線性のよい広範囲の角度検出を行うことができる方法である。
【解決手段】本発明による角度検出器は、少なくとも一対の角度検出器(21,22)を回転軸(10)上に設け、各ロータコア(11,12)の取付角度を互いに異ならせ、各角度検出器(21,22)から出力される第１、第２出力電圧(E1,E2)を用いて直線性のよい広範囲の角度検出を行うことができる方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、角度検出器に関し、特に、複数の角度検出器をタンデム状に結合し、各ロータコアの取付角度を互いに異ならせることにより角度検出範囲を拡大するための新規な改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、用いられいたこの種の角度検出器としては、特許文献１に開示されている回転角度検出装置を挙げることができるが、この場合、同一のセンサを使用し、レバー式の変速機を用いて検出範囲を取り換え、それに相応した電気信号を得る構成である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２３４４９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の角度検出器は、以上のように構成されているため、次のような課題が存在していた。
すなわち、特許文献１の回転角度検出装置においては、検出範囲を切り換えるために操作レバーを用いなければならず、自動車のシフトレバー用等の用途に限定され、本願のように、航空機のパイロットが操作するパイロットコントロール装置やアクチュエータ等の回転機後部の回転角度を検出する回転角度検出装置に用いることは困難であった。
【０００５】
また、通常、２サイクル型の角度検出器は、直線性の良好な＋／−４０度以下の範囲で使用されており、１サイクル型の角度検出器でも、＋／−８０度以下の使用が可能であるが、２サイクル型よりも直線性が劣り、出力感度も低くなっていた。
また、角度検出範囲を広くしたい場合は、２サイクル型の角度変換器は、前述のように、直線性の良好な角度範囲が狭いために、採用することは不可で、この場合は、１サイクル型やレゾルバが採用されている。
しかし、この１サイクル型では直線性の劣化や感度の低下の課題があり、さらに、レゾルバを使用する場合では、構造が複雑でコストアップとなり、信号処理に高価なＲ／Ｄ変換器を必要とし、例えば、信頼性診断時に通常行われる和電圧検出が不可能であった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による角度検出器は、ケーシングに軸方向に沿って設けられ輪状をなすと共に、第１、第２チャンネルを形成するための第１、第２ステータコアと、前記ケーシング内に設けられ前記各ステータコアを貫通して回転自在に設けられた回転軸と、前記回転軸に固定されると共に前記各ステータコアの内側に対応して位置すると共に非円板状をなす第１、第２ロータコアと、前記各ステータコアの内壁に所定角度間隔で内方に突出して形成された第１〜第４磁極と、前記各磁極のうち互いに対向する第１、第３磁極に巻回された第１出力コイル及び第２、第４磁極に巻回された第２出力コイルと、を備え、前記第１、第２ロータコアのゼロ位置は互いに所定角度ずれており、前記第１チャンネルで得られる直線状に変化する第１、第２出力電圧と前記第２チャンネルで得られる直線状に変化する第１、第２出力電圧とを用いることにより、負角度から正角度まで連続して前記第１チャンネルの検出角度以上の角度範囲を検出する構成であり、また、前記チャンネル数は３チャンネル以上である構成であり、また、前記ロータコアは、円板の外周に一対の互いに平行な平面を形成している構成である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明による角度検出器は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、ケーシングに軸方向に沿って設けられ輪状をなすと共に、第１、第２チャンネルを形成するための第１、第２ステータコアと、前記ケーシング内に設けられ前記各ステータコアを貫通して回転自在に設けられた回転軸と、前記回転軸に固定されると共に前記各ステータコアの内側に対応して位置すると共に非円板状をなす第１、第２ロータコアと、前記各ステータコアの内壁に所定角度間隔で内方に突出して形成された第１〜第４磁極と、前記各磁極のうち互いに対向する第１、第３磁極に巻回された第１出力コイル及び第２、第４磁極に巻回された第２出力コイルと、を備え、 前記第１、第２ロータコアのゼロ位置は互いに所定角度ずれており、前記第１チャンネルの直線状に変化する第１チャンネル用検出角度と、前記第２チャンネルの直線状に変化する第２チャンネル用検出角度とを用いることにより、負角度から正角度まで連続して前記第１チャンネルの検出角度以上の角度を検出できるようにしたことにより、２サイクル型の角度検出器の秀れた性能である出力感度及び直線性をそのまま用いて簡単に検出範囲を広げることができる。
また、ステータコアとロータコアの組み合わせ数を増加すると共にゼロ位置をずらせて配置させることで、例えば、３６０度にわたる直線的な角度出力変化の検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明による角度検出器における一対のステータコア及びロータコアを示す構成図である。
【図２】図１のステータコアとロータコアの組み合わせを示す構成図である。
【図３】図１及び図２の第１、第２チャンネルの検出角度出力特性である。
【図４】図１及び図２の第１、第２チャンネルの差電圧（Ｅ１−Ｅ２）を電気的にオフセットして正、負角度の連続した出力信号として示す検出角度出力特性である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明は、複数の角度検出器をタンデム状に結合し、各ロータコアの取付角度を互いに異ならせることにより、角度検出範囲を拡大するようにした角度検出器を提供することを目的とする。
【実施例】
【００１０】
以下、図面と共に本発明による角度検出器の好適な実施の形態について説明する。
図１において、符号１で示されるものは、２サイクル型の第１チャンネル１ＣＨ及び第２チャンネル２ＣＨからなるタンデム型の角度検出器であり、筒状のケーシング２内には互いに離間した状態で配設された輪状の第１ステータコア３及び第２ステータコア４が設けられている。
【００１１】
前記第１、第２ステータコア３，４は、所定角度毎に形成された第１、第２、第３、第４磁極５，６，７，８が、内壁３ａから内方に突出して配設されている。
前記各磁極５〜8のうち、第１、第３磁極５，７は互いに対向し、第２、第４磁極６，８は互いに対向している。
前記第１磁極５及び第３磁極７には、第１出力コイルＶａが設けられ、第２磁極６及び第４磁極８には第２出力コイルＶｂが各々設けられている。
【００１２】
前記第１及び第２出力コイルＶａ及びＶｂは、周知のレゾルバと同様に、巻線回路は開示していないが、励磁巻線と出力巻線によって構成され、常にこの励磁巻線により励磁した状態で、出力巻線から角度変化に応じた第１、第２出力電圧Ｅ１，Ｅ２が出力されるように構成されている。
【００１３】
前記各ステータコア３，４の内孔３Ａ，４Ａ内を貫通して前記ケーシング２の両端に位置する一対の軸受（図示せず）を介して回転自在に保持された回転軸１０には、第１、第２ロータコア１１，１２が固定して設けられ、各ロータコア１１，１２は前記第１、第２ステータコア３，４に対応すると共にその各内孔３Ａ，４Ａ内で回転自在に配設されている。
【００１４】
前記各ロータコア１１，１２は、図１及び図２に示されるように、円板の外周の一部を切欠き、一対の平面１５が互いに平行となるように形成された非円板状の形状にて構成されており、各平面１５の両側には所定角度範囲の円周面１６が形成されている。
【００１５】
前記各ロータコア１１，１２は、その長手径方向に沿うゼロ位置２０が、互いに所定角度ずれており、本形態においては、互いに８０度ずれて配設されている。
従って、図１及び図２に示されるように、第１ステータコア３と第１ロータコア１１の組み合わせによって図２の第１チャンネル１ＣＨの第１角度検出器２１が構成され、第２ステータコア４と第２ロータコア１２の組み合わせによって図２の第２チャンネル２ＣＨの第２角度検出器２２が構成されていると共に、図１のように、一対の第１、第２角度検出器２１，２２の組み合わせによってタンデム型の角度検出器１を構成している。
尚、各角度検出器２１，２２は、周知の２サイクル型角度検出器を構成している。
【００１６】
次に、動作について説明する。図１及び図２の構成において、各出力コイルＶａ及びＶｂの各励磁巻線（図示せず）に対して、図示しない励磁電源から所定周波数の励磁信号を印加した状態で、図示しない飛行機のセレクタ等の被検出部材の回転によって回転軸１０が回転すると、第１チャンネル１ＣＨの第１角度検出器２１側では、第１ロータコア１１の回転角度の０度から８０度（＋／−４０度）の位置検出が行われて図３の直線状に変化する第１チャンネル用の第１、第２出力電圧Ｅ１，Ｅ２が得られ、第２チャンネル２ＣＨの第２角度検出器２２側では、第２ロータコア１２の回転角度の８０度から１６０度（＋／−４０度）の位置検出が行われて図３の直線状に変化する第２チャンネル用の第１、第２出力電圧Ｅ１，Ｅ２が得られる。
【００１７】
前述の第１、第２チャンネル１ＣＨ，２ＣＨの差電圧（Ｅ１−Ｅ２）を電気的にオフセットすることにより、図４に示されるように、−８０度から＋８０度、すなわち、負角度から正角度までの直線性の高い検出角度出力信号Ｅを得ることができる。
尚、前述の形態においては、一対の角度検出器２１，２２を用いた場合について述べたが、この角度検出器２１，２２の数を少なくとも３個以上とすることにより、＋／−１８０度、すなわち、３６０度の角度検出を行うこともできる。
【符号の説明】
【００１８】
１ 角度検出器
２ ケーシング
３ 第１ステータコア
４ 第２ステータコア
５ 第１磁極
６ 第２磁極
７ 第３磁極
８ 第４磁極
１０ 回転軸
１１ 第１ロータコア
１２ 第２ロータコア
１５ 平面
１６ 円周面
２０ ゼロ位置
２１ 第１角度検出器
２２ 第２角度検出器
Ｖａ 第１出力コイル
Ｖｂ 第２出力コイル
Ｅ１ 第１出力電圧
Ｅ２ 第２出力電圧
【技術分野】
【０００１】
本発明は、角度検出器に関し、特に、複数の角度検出器をタンデム状に結合し、各ロータコアの取付角度を互いに異ならせることにより角度検出範囲を拡大するための新規な改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、用いられいたこの種の角度検出器としては、特許文献１に開示されている回転角度検出装置を挙げることができるが、この場合、同一のセンサを使用し、レバー式の変速機を用いて検出範囲を取り換え、それに相応した電気信号を得る構成である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２３４４９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の角度検出器は、以上のように構成されているため、次のような課題が存在していた。
すなわち、特許文献１の回転角度検出装置においては、検出範囲を切り換えるために操作レバーを用いなければならず、自動車のシフトレバー用等の用途に限定され、本願のように、航空機のパイロットが操作するパイロットコントロール装置やアクチュエータ等の回転機後部の回転角度を検出する回転角度検出装置に用いることは困難であった。
【０００５】
また、通常、２サイクル型の角度検出器は、直線性の良好な＋／−４０度以下の範囲で使用されており、１サイクル型の角度検出器でも、＋／−８０度以下の使用が可能であるが、２サイクル型よりも直線性が劣り、出力感度も低くなっていた。
また、角度検出範囲を広くしたい場合は、２サイクル型の角度変換器は、前述のように、直線性の良好な角度範囲が狭いために、採用することは不可で、この場合は、１サイクル型やレゾルバが採用されている。
しかし、この１サイクル型では直線性の劣化や感度の低下の課題があり、さらに、レゾルバを使用する場合では、構造が複雑でコストアップとなり、信号処理に高価なＲ／Ｄ変換器を必要とし、例えば、信頼性診断時に通常行われる和電圧検出が不可能であった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による角度検出器は、ケーシングに軸方向に沿って設けられ輪状をなすと共に、第１、第２チャンネルを形成するための第１、第２ステータコアと、前記ケーシング内に設けられ前記各ステータコアを貫通して回転自在に設けられた回転軸と、前記回転軸に固定されると共に前記各ステータコアの内側に対応して位置すると共に非円板状をなす第１、第２ロータコアと、前記各ステータコアの内壁に所定角度間隔で内方に突出して形成された第１〜第４磁極と、前記各磁極のうち互いに対向する第１、第３磁極に巻回された第１出力コイル及び第２、第４磁極に巻回された第２出力コイルと、を備え、前記第１、第２ロータコアのゼロ位置は互いに所定角度ずれており、前記第１チャンネルで得られる直線状に変化する第１、第２出力電圧と前記第２チャンネルで得られる直線状に変化する第１、第２出力電圧とを用いることにより、負角度から正角度まで連続して前記第１チャンネルの検出角度以上の角度範囲を検出する構成であり、また、前記チャンネル数は３チャンネル以上である構成であり、また、前記ロータコアは、円板の外周に一対の互いに平行な平面を形成している構成である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明による角度検出器は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、ケーシングに軸方向に沿って設けられ輪状をなすと共に、第１、第２チャンネルを形成するための第１、第２ステータコアと、前記ケーシング内に設けられ前記各ステータコアを貫通して回転自在に設けられた回転軸と、前記回転軸に固定されると共に前記各ステータコアの内側に対応して位置すると共に非円板状をなす第１、第２ロータコアと、前記各ステータコアの内壁に所定角度間隔で内方に突出して形成された第１〜第４磁極と、前記各磁極のうち互いに対向する第１、第３磁極に巻回された第１出力コイル及び第２、第４磁極に巻回された第２出力コイルと、を備え、 前記第１、第２ロータコアのゼロ位置は互いに所定角度ずれており、前記第１チャンネルの直線状に変化する第１チャンネル用検出角度と、前記第２チャンネルの直線状に変化する第２チャンネル用検出角度とを用いることにより、負角度から正角度まで連続して前記第１チャンネルの検出角度以上の角度を検出できるようにしたことにより、２サイクル型の角度検出器の秀れた性能である出力感度及び直線性をそのまま用いて簡単に検出範囲を広げることができる。
また、ステータコアとロータコアの組み合わせ数を増加すると共にゼロ位置をずらせて配置させることで、例えば、３６０度にわたる直線的な角度出力変化の検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明による角度検出器における一対のステータコア及びロータコアを示す構成図である。
【図２】図１のステータコアとロータコアの組み合わせを示す構成図である。
【図３】図１及び図２の第１、第２チャンネルの検出角度出力特性である。
【図４】図１及び図２の第１、第２チャンネルの差電圧（Ｅ１−Ｅ２）を電気的にオフセットして正、負角度の連続した出力信号として示す検出角度出力特性である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明は、複数の角度検出器をタンデム状に結合し、各ロータコアの取付角度を互いに異ならせることにより、角度検出範囲を拡大するようにした角度検出器を提供することを目的とする。
【実施例】
【００１０】
以下、図面と共に本発明による角度検出器の好適な実施の形態について説明する。
図１において、符号１で示されるものは、２サイクル型の第１チャンネル１ＣＨ及び第２チャンネル２ＣＨからなるタンデム型の角度検出器であり、筒状のケーシング２内には互いに離間した状態で配設された輪状の第１ステータコア３及び第２ステータコア４が設けられている。
【００１１】
前記第１、第２ステータコア３，４は、所定角度毎に形成された第１、第２、第３、第４磁極５，６，７，８が、内壁３ａから内方に突出して配設されている。
前記各磁極５〜8のうち、第１、第３磁極５，７は互いに対向し、第２、第４磁極６，８は互いに対向している。
前記第１磁極５及び第３磁極７には、第１出力コイルＶａが設けられ、第２磁極６及び第４磁極８には第２出力コイルＶｂが各々設けられている。
【００１２】
前記第１及び第２出力コイルＶａ及びＶｂは、周知のレゾルバと同様に、巻線回路は開示していないが、励磁巻線と出力巻線によって構成され、常にこの励磁巻線により励磁した状態で、出力巻線から角度変化に応じた第１、第２出力電圧Ｅ１，Ｅ２が出力されるように構成されている。
【００１３】
前記各ステータコア３，４の内孔３Ａ，４Ａ内を貫通して前記ケーシング２の両端に位置する一対の軸受（図示せず）を介して回転自在に保持された回転軸１０には、第１、第２ロータコア１１，１２が固定して設けられ、各ロータコア１１，１２は前記第１、第２ステータコア３，４に対応すると共にその各内孔３Ａ，４Ａ内で回転自在に配設されている。
【００１４】
前記各ロータコア１１，１２は、図１及び図２に示されるように、円板の外周の一部を切欠き、一対の平面１５が互いに平行となるように形成された非円板状の形状にて構成されており、各平面１５の両側には所定角度範囲の円周面１６が形成されている。
【００１５】
前記各ロータコア１１，１２は、その長手径方向に沿うゼロ位置２０が、互いに所定角度ずれており、本形態においては、互いに８０度ずれて配設されている。
従って、図１及び図２に示されるように、第１ステータコア３と第１ロータコア１１の組み合わせによって図２の第１チャンネル１ＣＨの第１角度検出器２１が構成され、第２ステータコア４と第２ロータコア１２の組み合わせによって図２の第２チャンネル２ＣＨの第２角度検出器２２が構成されていると共に、図１のように、一対の第１、第２角度検出器２１，２２の組み合わせによってタンデム型の角度検出器１を構成している。
尚、各角度検出器２１，２２は、周知の２サイクル型角度検出器を構成している。
【００１６】
次に、動作について説明する。図１及び図２の構成において、各出力コイルＶａ及びＶｂの各励磁巻線（図示せず）に対して、図示しない励磁電源から所定周波数の励磁信号を印加した状態で、図示しない飛行機のセレクタ等の被検出部材の回転によって回転軸１０が回転すると、第１チャンネル１ＣＨの第１角度検出器２１側では、第１ロータコア１１の回転角度の０度から８０度（＋／−４０度）の位置検出が行われて図３の直線状に変化する第１チャンネル用の第１、第２出力電圧Ｅ１，Ｅ２が得られ、第２チャンネル２ＣＨの第２角度検出器２２側では、第２ロータコア１２の回転角度の８０度から１６０度（＋／−４０度）の位置検出が行われて図３の直線状に変化する第２チャンネル用の第１、第２出力電圧Ｅ１，Ｅ２が得られる。
【００１７】
前述の第１、第２チャンネル１ＣＨ，２ＣＨの差電圧（Ｅ１−Ｅ２）を電気的にオフセットすることにより、図４に示されるように、−８０度から＋８０度、すなわち、負角度から正角度までの直線性の高い検出角度出力信号Ｅを得ることができる。
尚、前述の形態においては、一対の角度検出器２１，２２を用いた場合について述べたが、この角度検出器２１，２２の数を少なくとも３個以上とすることにより、＋／−１８０度、すなわち、３６０度の角度検出を行うこともできる。
【符号の説明】
【００１８】
１ 角度検出器
２ ケーシング
３ 第１ステータコア
４ 第２ステータコア
５ 第１磁極
６ 第２磁極
７ 第３磁極
８ 第４磁極
１０ 回転軸
１１ 第１ロータコア
１２ 第２ロータコア
１５ 平面
１６ 円周面
２０ ゼロ位置
２１ 第１角度検出器
２２ 第２角度検出器
Ｖａ 第１出力コイル
Ｖｂ 第２出力コイル
Ｅ１ 第１出力電圧
Ｅ２ 第２出力電圧
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング(2)に軸方向に沿って設けられ輪状をなすと共に、第１、第２チャンネル(1CH,2CH)を形成するための第１、第２ステータコア(3,4)と、前記ケーシング(2)内に設けられ前記各ステータコア(3,4)を貫通して回転自在に設けられた回転軸(10)と、前記回転軸(10)に固定されると共に前記各ステータコア(3,4)の内側に対応して位置すると共に非円板状をなす第１、第２ロータコア(11,12)と、前記各ステータコア(3,4)の内壁に所定角度間隔で内方に突出して形成された第１〜第４磁極(5〜8)と、前記各磁極(5〜8)のうち互いに対向する第１、第３磁極(5,7)に巻回された第１出力コイル(Va)及び第２、第４磁極(6,8)に巻回された第２出力コイル(Vb)と、を備え、
前記第１、第２ロータコア(11,12)のゼロ位置(20)は互いに所定角度ずれており、前記第１チャンネル(1CH)で得られる直線状に変化する第１、第２出力電圧(E1,E2)と前記第２チャンネル(2CH)で得られる直線状に変化する第１、第２出力電圧(E1,E2)とを用いることにより、負角度から正角度まで連続して前記第１チャンネル(1CH)の検出角度以上の角度範囲を検出することを特徴とする角度検出器。
【請求項２】
前記チャンネル数は３チャンネル以上であることを特徴とする請求項１記載の角度検出器。
【請求項３】
前記ロータコアは、円板の外周に一対の互いに平行な平面を形成して構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の角度検出器。
【請求項１】
ケーシング(2)に軸方向に沿って設けられ輪状をなすと共に、第１、第２チャンネル(1CH,2CH)を形成するための第１、第２ステータコア(3,4)と、前記ケーシング(2)内に設けられ前記各ステータコア(3,4)を貫通して回転自在に設けられた回転軸(10)と、前記回転軸(10)に固定されると共に前記各ステータコア(3,4)の内側に対応して位置すると共に非円板状をなす第１、第２ロータコア(11,12)と、前記各ステータコア(3,4)の内壁に所定角度間隔で内方に突出して形成された第１〜第４磁極(5〜8)と、前記各磁極(5〜8)のうち互いに対向する第１、第３磁極(5,7)に巻回された第１出力コイル(Va)及び第２、第４磁極(6,8)に巻回された第２出力コイル(Vb)と、を備え、
前記第１、第２ロータコア(11,12)のゼロ位置(20)は互いに所定角度ずれており、前記第１チャンネル(1CH)で得られる直線状に変化する第１、第２出力電圧(E1,E2)と前記第２チャンネル(2CH)で得られる直線状に変化する第１、第２出力電圧(E1,E2)とを用いることにより、負角度から正角度まで連続して前記第１チャンネル(1CH)の検出角度以上の角度範囲を検出することを特徴とする角度検出器。
【請求項２】
前記チャンネル数は３チャンネル以上であることを特徴とする請求項１記載の角度検出器。
【請求項３】
前記ロータコアは、円板の外周に一対の互いに平行な平面を形成して構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の角度検出器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−７５５２７（Ｐ２０１１−７５５２７Ａ）
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２３０３８６（Ｐ２００９−２３０３８６）
【出願日】平成２１年１０月２日（２００９．１０．２）
【出願人】（０００２０３６３４）多摩川精機株式会社 (669)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月２日（２００９．１０．２）
【出願人】（０００２０３６３４）多摩川精機株式会社 (669)
【Ｆターム（参考）】
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