本发明涉及一种电磁感应式位置检测器。
背景技术：
电磁感应式位置检测器适用于机床、汽车、机器人等各种机械中的位置检测中，有直线式标尺与旋转式标尺。直线式标尺设置于机床的工作台等移动体，检测该移动体的直线移动位置，旋转式标尺设置于机床的旋转工作台等移动体(旋转体)，检测该移动体的旋转位置(旋转角度)。
直线式标尺及旋转式标尺通过配置成相互平行地面对面的图案的电磁感应检测位置。直线式标尺具有作为初级侧部件的滑块及作为次级侧部件的标尺。旋转式标尺的检测原理也与直线式标尺相同，旋转式标尺的定子与转子分别和直线式标尺的滑块与标尺对应。
下述专利文献1中记载的直线式标尺的以往技术中，若在滑块中，从激励信号发生器向发送绕组发送激励信号，则在标尺中的磁通调制部产生涡流，其结果，在滑块中的接收绕组产生感应电压。并且，能够根据该电压的变化检测滑块的位置。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公开平10-318781号公报
技术实现要素：
发明要解决的技术课题
上述专利文献1中，作为以往技术的课题，可举出下述(1)、(2)。
(1)通过向发送绕组发送激励信号而产生的磁场会直接向正极性环路及负极性环路(接收绕组)引导电压。由于正极性环路与负极性环路向反方向卷绕，因此接收绕组的感应电压在名义上被抵消，但实际上，制造上的误差破坏平衡，在接收绕组的感应电压中产生不必要的偏移成分，位置检测的精度下降。
(2)位于通过发送绕组产生的磁场内的磁通调制部在整个磁场内产生相同极性的空间调制，具有较大的偏移。另外，该偏移与上述(1)中的制造上的误差引起的偏移不同，是滑块的感应电压不以0为中心，而是将规定值作为中心，且从极大值至极小值，始终以相同极性(+或-)的状态变动的所谓的理论上的偏移。在存在该偏移的情况下，进行位置检测时，不得不考虑该偏移，但根据滑块与定子之间的宽度(间隙)，该偏移的值发生变化，因此需另外设置检测装置来进行间隙的测量。
上述专利文献1中，公开有如下技术：为了减少作为上述(1)、(2)的课题的感应电压的偏移，通过在读取磁头(滑块)中，在接收绕组的外侧设置相互对称的形状的2个发送绕组部(磁场产生环路)，由此消除发送绕组部向接收绕组的正极性环路及负极性环路引导的电压，减少偏移，而且，通过在标尺设置第1、2耦合环路，还消除标尺部的磁通，从而能够减少偏移。
然而，上述专利文献1中公开的技術中，不得不在接收绕组的外侧设置相互对称的形状的2个发送绕组部分，导致需要较宽的空间。
因此，本发明的目的在于，提供一种能够通过减少感应电压的偏移来实现高精度化且实现紧凑化的电磁感应式位置检测器。
用于解决技术课题的手段
解决上述课题的第1发明所涉及的电磁感应式位置检测器具备：
初级侧部件，具有：发送绕组部，通过从交流电源流通电流来产生磁场；及接收绕组部，配置成在与该发送绕组部之间隔着绝缘层重叠；
次级侧部件，具有磁通调制部，通过所述发送绕组部的磁场产生涡流，由此在所述接收绕组部产生感应电压；及
控制部，根据所述感应电压进行位置检测，
所述电磁感应式位置检测器的特征在于，
所述发送绕组部具有：
第1发送绕组，其为如下形状，即，朝向所述次级侧部件的拉伸方向的一侧拉伸的周期图案在规定周期的端部折返，形成正极性环路及负极性环路；及
第2发送绕组，其为如下形状，即，设为隔着绝缘层与所述第1发送绕组重叠，朝向所述次级侧部件的拉伸方向的另一侧拉伸的与所述第1发送绕组相同周期的周期图案在规定周期的端部折返，形成所述正极性环路及所述负极性环路，
所述正极性环路与所述负极性环路沿所述次级侧部件的拉伸方向重叠一部分的同时交替形成，并从所述发送绕组部的长边方向上的中间位置向两侧的所述正极性环路及所述负极性环路的配置调整为相互反向，
所述接收绕组部具有：
第1接收绕组，形成为如下矩形图案，即，在所述次级侧部件的宽度方向上覆盖所述发送绕组部，并且，在所述次级侧部件的拉伸方向上具有相当于所述第1发送绕组及所述第2发送绕组的所述周期图案的周期的长度；及
第2接收绕组，以所述发送绕组部的长边方向上的中间位置为中心，呈与所述第1接收绕组对称的形状，并与所述第1接收绕组连接，
所述磁通调制部沿所述次级侧部件的拉伸方向排列有多个，并与所述发送绕组部及所述接收绕组部对置，
所述交流电源具有向所述第1发送绕组流通电流is的第1交流电源及向所述第2发送绕组流通电流ic的第2交流电源。
解决上述课题的第2发明所涉及的电磁感应式位置检测器的特征在于，
在上述第1发明所涉及的电磁感应式位置检测器中，
将所述第1发送绕组及所述第2发送绕组的所述周期图案的周期设为nλ，该第1发送绕组及该第2发送绕组以相互错开1/4周期的方式重叠，
所述磁通调制部按每个λ排列有多个，
将所述电流is设为is＝-isin(2πα/λ)sin(ωt)，
将所述电流ic设为ic＝icos(2πα/λ)sin(ωt)，
所述控制部控制所述第1交流电源及所述第2交流电源，以所述感应电压vf成为0的方式调整α，并设为x＝α，由此进行位置检测，
其中，设为is为所述电流is的大小，ic为所述电流ic的大小，λ为所述磁通调制部的1间距的长度，ω为交流电流的角频率，t为时刻，α为参数。
解决上述课题的第3发明所涉及的电磁感应式位置检测器的特征在于，
在上述第2发明所涉及的电磁感应式位置检测器中，
所述第1发送绕组及所述第2发送绕组的所述周期图案形成为，在相当于极大值及极小值的位置与端部的折返位置，设置有贯穿所述绝缘层的层间连接配线，该层间连接配线中，以相互交替的方式，从第n层过渡至第n+1层并且从第n+1层过渡至第n层。
发明效果
根据本发明所涉及的电磁感应式位置检测器，能够通过减少感应电压的偏移来实现高精度化且实现紧凑化。
附图说明
图1是说明本发明的实施例1所涉及的电磁感应式位置检测器的电路图。
具体实施方式
以下，在实施例中，利用附图，对本发明所涉及的电磁感应式位置检测器进行说明。
[实施例1]
图1是说明本实施例所涉及的电磁感应式位置检测器的电路图。本实施例所涉及的电磁感应式位置检测器主要具备设置于滑块1(初级侧部件)的发送绕组部11、接收绕组部14、第1交流电源16、第2交流电源17、控制部18及设置于标尺2(次级侧部件)的磁通调制部(电极)21。
作为可动部的滑块1隔开一定间隔(间隙g(省略图示))而与作为固定部的标尺2对置，沿标尺2的拉伸方向移动自如。并且，滑块1中的至少发送绕组部11及接收绕组部14例如由印刷基板形成，在各线之间设置有绝缘层(省略图示)，设为保持绝缘的状态。
发送绕组部11通过从交流电源流通电流来产生磁场，具有第1发送绕组12及第2发送绕组13。第1发送绕组12是如下形状：朝向滑块1的移动方向(标尺2的拉伸方向)的一侧拉伸的正弦波状周期图案在规定周期的端部折返，形成正极性环路11l+及负极性环路11l-。
并且，第2发送绕组13是如下形状：设为与第1发送绕组12重叠，朝向滑块1的移动方向的另一侧拉伸的正弦波状周期图案在规定周期的端部折返，形成正极性环路11l+及负极性环路11l-。
图1中的粗单点划线表示形成于第n层的图案，图1中的粗虚线表示形成于第n+1层的图案。第1发送绕组12及第2发送绕组13的正弦波状周期图案中，在相当于极大值及极小值的位置与端部的折返位置，设置有贯穿上述绝缘层的层间连接配线(通孔或者过孔等)15a。
并且，第1发送绕组12及第2发送绕组13形成为如下，即，分别在层间连接配线15a部分，以相互交替的方式，从第n层过渡至第n+1层并从第n+1层过渡至第n层，并且，隔着上述绝缘层以相互错开1/4周期的方式重叠。
通过将发送绕组部11构成为如此，正极性环路11l+与负极性环路11l-沿滑块1的移动方向，重叠一部分的同时交替形成。并且，第1发送绕组12及第2发送绕组13的正弦波状周期图案调整为从发送绕组部11的长边方向上的中间位置向两侧的正极性环路11l+及负极性环路11l-的配置成为相互反向的状态。
并且，第1发送绕组12及第2发送绕组13的周期均设为nλ(n：自然数)(关于λ，将进行后述)。
接收绕组部14具有第1接收绕组14a及第2接收绕组14b。第1接收绕组14a形成为如下矩形图案：在滑块1的宽度方向(标尺2的宽度方向)上，具有发送绕组部11以上的长度并覆盖发送绕组部11，并且在滑块1的移动方向上，具有相当于第1发送绕组12及第2发送绕组13的周期nλ的长度。第2接收绕组14b以发送绕组部11的长边方向上的中间位置为中心，呈与第1接收绕组14a对称的形状。
由此，通过第1接收绕组14a的矩形图案形成的接收环路14al与通过第2接收绕组14b的矩形图案形成的接收环路14bl以发送绕组部11的长边方向上的中间位置为中心，极性反向。
并且，第1接收绕组14a与第2接收绕组14b的一端相互连接，另一端连接于控制部18。并且，关于第1接收绕组14a与第2接收绕组14b之间的间隔，图1中设为λ/4，但本实施例并不限于此(可将该间隔设为0，将彼此的图案的重复部分形成于不同的层)。
第1接收绕组14a及第2接收绕组14b中，图1中的粗虚线表示配置于第n+1层的状态，图1中的粗实线部分表示配置于第n-1层的状态。第1接收绕组14a及第2接收绕组14b分别通过形成于矩形图案的各顶点的层间连接配线15b，供图案形成的层过渡，沿标尺2的宽度方向拉伸的边形成于第n-1层，沿标尺2的拉伸方向拉伸的边形成于第n+1层。
接收绕组部14通过设为这种结构，不与发送绕组部11接触，且在滑块1的宽度方向上覆盖发送绕组部11，从而形成图案。
另外，无需限定图案形成发送绕组部11及接收绕组部14的(上述印刷基板上的)层的顺序，第1发送绕组12、第2发送绕组13、接收绕组部14相互隔着绝缘层图案形成即可。
并且，第1交流电源16向第1发送绕组12流通电流is，第2交流电源17向第2发送绕组13流通电流ic。
另外，电流is、ic分别设为下述式(1)、(2)。
is＝-isin(2πα/λ)sin(ωt)……(1)
ic＝icos(2πα/λ)sin(ωt)……(2)
(is：电流is的大小、ic：电流ic的大小、λ：磁通调制部21的1间距的长度、ω：交流电流的角频率、t：时刻、α：参数)
控制部18控制第1交流电源16及第2交流电源17。并且，以使在接收绕组部14的端子产生的电压vf成为0的方式，调整电流is、ic的参数α。并且，通过设为位置x＝α来进行位置检测。
磁通调制部(电极)21通过由发送绕组部11的磁场产生涡流，在接收绕组部14产生感应电压，例如可设为铜图案，沿标尺2的拉伸方向按每个λ排列多个，并与发送绕组部11及接收绕组部14对置。
以上是本实施例所涉及的电磁感应式位置检测器的结构。以下，对本实施例所涉及的电磁感应式位置检测器的动作进行说明。
首先，从滑块1的第1交流电源16及第2交流电源17向发送绕组部11流通电流is、ic。如此一来，在标尺2的磁通调制部21产生涡流，在滑块1的接收绕组部14的端子产生电压vf。
此时，例如，若发送绕组部11的正极性环路11l+重叠于标尺2的磁通调制部21上，则从磁通调制部21产生抵消从正极性环路11l+产生的磁通的方向的磁通，其向接收绕组部14引导电压vf。
并且，若滑块1移动半个间距(λ/2)，发送绕组部11的负极性环路11l-重叠于标尺2的磁通调制部21上，则从磁通调制部21产生抵消从负极性环路11l-产生的磁通的方向的磁通，向接收绕组部14引导电压vf。
这些极性(电压vf的+、-)变得相反。即，相对于位置x的移动，引导至接收绕组部14的电压vf以周期λ并以正弦波状反复正负值。
若加上基于第1发送绕组12与第2发送绕组13的感应电压，则成为下述式(3)。
vf＝k(g)i{-sin(2πα/λ)cos(2πx/λ)+cos(2πα/λ)sin(2πx/λ)sin(ωt)
＝k(g)isin(2π(x-α)/λ)sin(ωt)……(3)
(k：依赖于滑块1与标尺2之间的间隙g的系数、x：标尺2的位置)
控制部18中，以使上述电压vf成为0的方式，调整电流is、ic的参数α。由此，设为位置x＝α来进行位置检测。
并且，如已说明，从发送绕组部11的长边方向上的中间位置向两侧的正极性环路11l+及负极性环路11l-的配置成为相互反向的状态，因此在第1发送绕组12中，正极性环路11l+重叠于磁通调制部21上时从磁通调制部21产生的磁通与负极性环路11l-重叠于磁通调制部21上时从磁通调制部21产生的磁通的极性相反，磁场以将0作为平均的正负值发生变化，不会产生作为以往技术的课题而在(2)中举出的较大的偏移。
由此，无需如以往那样，由于根据间隙g，偏移发生变化，另外设置检测装置来进行间隙的测量。
另外，滑块1中，不仅是正极性环路11l+及负极性环路11l-的配置反向，所对应的接收环路14al与接收环路14bl也呈对称形状，因此感应电压vf不会被抵消，能够进行位置检测。
并且，第1发送绕组12中，正极性环路11l+重叠于磁通调制部21上时，在第2发送绕组13中，负极性环路11l-重叠于磁通调制部21，因此若加上基于第1发送绕组12的电压与基于第2发送绕组13的电压，则偏移进一步减少。
另外，以成为电压vf＝0的方式调整电流is、ic，因此在标尺2上产生的磁通的总计被调整为0。
并且，基于发送绕组部11的磁场不仅向磁通调制部21引导电压，还直接向接收绕组部14引导电压，但是接收绕组部14中，第1接收绕组14a与第2接收绕组14b的极性反向，因此还能够减小以往技术中的上述(1)中举出的偏移。
以上，对本实施例所涉及的电磁感应式位置检测器进行了说明，但本实施例并不将第1发送绕组12及第2发送绕组13的周期图案限定于如上述的正弦波状。作为正弦波状以外的周期图案，只要通过该周期图案形成的正极性环路11l+及负极性环路11l-呈椭圆、菱形或者它们的中间形状，就可以成立。
如此，本实施例中，能够减小感应电压的偏移，实现高精度化。并且，本实施例中，无需如上述专利文献1那样在正极性环路及负极性环路的外侧设置对称的形状的发送绕组部，因此能够实现紧凑化。而且，本实施例中，在标尺侧仅形成有磁通调制部，无需标尺侧的配线。
产业上的可利用性
本发明适合作为电磁感应式位置检测器。
符号说明
1-滑块，2-标尺，11-发送绕组部，11l+-正极性环路，11l--负极性环路，12-第1发送绕组，13-第2发送绕组，14-接收绕组部，14a-第1接收绕组，14b-第2接收绕组，14al-接收环路，14bl-接收环路，15a-层间连接配线，15b-层间连接配线，16-第1交流电源，17-第2交流电源，18-控制部，21-磁通调制部。