(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出用ステータコアと、上記検出用ステータコアにそれぞれ設けられた複数の励磁巻線、第１の出力巻線及び第２の出力巻線とを有する検出用ステータ、及び
周方向へ並ぶ複数の突極を有し、上記検出用ステータに各突極を径方向について対向させながら上記検出用ステータに対して回転可能な検出用ロータ
を備え、
上記第１の出力巻線及び上記第２の出力巻線は、互いに異なる相の出力巻線とされ、
上記検出用ステータコアは、周方向へ並ぶ複数のティースを有し、
上記励磁巻線は、各上記ティースにそれぞれ巻かれ、
上記第１の出力巻線及び上記第２の出力巻線は、周方向について互いに隣り合う２つの上記ティースに同じ相の上記出力巻線が巻かれることを避けながら、互いに異なる上記ティースに巻かれており、
上記励磁巻線の極対数は、１以上の整数であるＭとされ、
上記突極の数は、１以上の整数であるＮとされており、
上記第１の出力巻線及び上記第２の出力巻線のそれぞれの巻数の空間分布は、空間｜Ｍ±Ｎ｜次の正弦波で表される関数と、上記空間｜Ｍ±Ｎ｜次の正弦波の振幅と等しい振幅を持つ空間｜Ｍ−｜Ｍ±Ｎ｜｜次の正弦波で表される関数との和で表される関数によって得られ、
｜Ｍ−｜Ｍ±Ｎ｜｜で表される誤差の空間次数δ、及び｜δ−Ｍ｜で表される誤差の空間次数εは、１及び２以外となっている回転角度検出装置。
【請求項２】
上記ティースの数は、２Ｍである請求項１に記載の回転角度検出装置。
【請求項３】
上記励磁巻線の極対数Ｍは、９であり、
上記突極の数Ｎは、１５、２４又は３０のいずれかである請求項１または請求項２に記載の回転角度検出装置。
【請求項４】
上記励磁巻線の極対数Ｍは、１５であり、
上記突極の数Ｎは、１０、２０又は２４のいずれかである請求項１または請求項２に記載の回転角度検出装置。
【請求項５】
上記誤差の空間次数δ及びεは、さらに４以外となっている請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の回転角度検出装置。
【請求項６】
上記励磁巻線及び上記出力巻線が巻かれている共通の上記ティースでは、上記励磁巻線及び上記出力巻線のうち、一方が他方よりも径方向について上記検出用ロータに近い位置に設けられている請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の回転角度検出装置。
【請求項７】
上記検出用ステータは、上記励磁巻線及び上記出力巻線のそれぞれと上記ティースとの間に介在する絶縁体をさらに有し、
上記絶縁体は、上記励磁巻線と上記出力巻線とを径方向について仕切る仕切り部を有している請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の回転角度検出装置。
【請求項８】
上記検出用ステータは、上記励磁巻線及び上記出力巻線のそれぞれと上記ティースとの間に介在する絶縁体をさらに有し、
上記励磁巻線は、径方向についての上記出力巻線の範囲内の一部にのみ設けられ、
上記出力巻線は、上記励磁巻線の外周を覆った状態で上記ティースに巻かれ、
上記絶縁体には、上記励磁巻線が嵌る凹部が設けられている請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の回転角度検出装置。
【請求項９】
互いに巻数の異なる複数の上記第１の出力巻線のそれぞれの位置は、径方向について互いに異なっている請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の回転角度検出装置。
【請求項１０】
互いに巻数の異なる複数の上記第１の出力巻線のそれぞれの位置は、巻数の最も少ない上記第１の出力巻線の位置の調整により、径方向について互いに異なっている請求項９に記載の回転角度検出装置。
【請求項１１】
各上記ティースのうち、上記第１の出力巻線及び上記第２の出力巻線が巻かれていない上記ティースが存在している請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の回転角度検出装置。
【請求項１２】
ステータ、
上記ステータに対して回転されるロータ、及び
上記検出用ロータが上記ロータと一体に回転される請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の回転角度検出装置
を備えている回転電機。
【請求項１３】
請求項１２に記載の回転電機であるモータ、及び
上記モータの駆動力により回転される駆動シーブ
を備えているエレベータ用巻上機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、検出用ステータと、検出用ステータに対して回転可能な検出用ロータとを有する回転角度検出装置、回転電機、及びエレベータ用巻上機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、３個の突極を持つ回転子と、回転子の外周を囲む固定子とを有し、励磁巻線が固定子の１２個の各ティースにそれぞれ巻かれ、ＳＩＮ出力巻線及びＣＯＳ出力巻線が固定子の周方向について各ティースに交互に巻かれた回転角度検出装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２８８９６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に示されている従来の回転角度検出装置では、励磁巻線の空間次数が低下するため、励磁巻線の次数当りのスロット数が多くなり、互いに隣接するスロット間の漏れ磁束の量が多くなりやすい。これにより、従来の回転角度検出装置では、検出角度の誤差が大きくなりやすくなってしまう。【０００５】
また、特許文献１に示されている従来の回転角度検出装置では、ＳＩＮ出力巻線及びＣＯＳ出力巻線の検出できる次数が１次、３次、５次となっているが、その間隔が２次であるため、例えば回転角度検出装置の固定子に２次の変形が加わると、回転角度検出装置による検出角度に固定子の変形による誤差が含まれてしまうおそれがある。これにより、従来の回転角度検出装置では、検出角度の誤差がさらに大きくなってしまうおそれがある。【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、漏れ磁束を抑制することができ、検出誤差の増大を抑制することができる回転角度検出装置、回転電機、及びエレベータ用巻上機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明による回転角度検出装置は、検出用ステータコアと、検出用ステータコアにそれぞれ設けられた複数の励磁巻線、第１の出力巻線及び第２の出力巻線とを有する検出用ステータ、及び周方向へ並ぶ複数の突極を有し、検出用ステータに各突極を径方向について対向させながら検出用ステータに対して回転可能な検出用ロータを備え、第１の出力巻線及び第２の出力巻線は、互いに異なる相の出力巻線とされ、検出用ステータコアは、周方向へ並ぶ複数のティースを有し、励磁巻線は、各ティースにそれぞれ巻かれ、第１の出力巻線及び第２の出力巻線は、周方向について互いに隣り合う２つのティースに同じ相の出力巻線が巻かれることを避けながら、互いに異なるティースに巻かれており、励磁巻線の極対数は、１以上の整数であるＭとされ、突極の数は、１以上の整数であるＮとされており、第１の出力巻線及び第２の出力巻線のそれぞれの巻数の空間分布は、空間｜Ｍ±Ｎ｜次の正弦波で表される関数によって得られ、｜Ｍ−｜Ｍ±Ｎ｜｜で表される誤差の空間次数δ、及び｜δ−Ｍ｜で表される誤差の空間次数εは、１及び２以外となっている。
また、この発明による回転電機、及びエレベータ用巻上機は、誤差の空間次数δ及びεが１及び２以外となる回転角度検出装置を有している。
【発明の効果】
【０００８】
この発明による回転角度検出装置、回転電機、及びエレベータ用巻上機によれば、誤差の空間次数δ及びεが１及び２以外となっているので、１次及び２次の誤差の空間次数を各出力巻線が拾うことを防止することができ、例えば検出用ステータ又は検出用ロータの偏心、楕円状変形及び磁気異方性等のノイズに対して、角度誤差の増大を抑制することができる。また、励磁巻線の極対数Ｍが励磁巻線の空間次数となるので、ティースの数２Ｍに対して励磁巻線の空間次数を最大にすることができ、漏れ磁束を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１による回転電機を示す縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】図１の回転角度検出装置を示す断面図である。
【図４】図３の励磁巻線、第１の出力巻線及び第２の出力巻線のそれぞれの導線の巻数を示す表である。
【図５】図３のティース番号１のティースに巻かれている励磁巻線及び第１の出力巻線を示す拡大図である。
【図６】この発明の実施の形態１による回転角度検出装置と比較するための比較例の要部を示す構成図である。
【図７】図３の回転角度検出装置の突極の数（軸倍角）、ティースの数、励磁巻線の空間次数、第１及び第２の出力巻線の空間次数を実施例１−１として示す表である。
【図８】図３の回転角度検出装置における検出用ステータの角度θsと検出用ロータの回転角度θrとの座標関係を示す構成図である。
【図９】この発明の実施の形態１における軸倍角とスロット数との組み合わせを示すグラフである。
【図１０】この発明の実施の形態２による回転角度検出装置の要部を示す拡大図である。
【図１１】図１０の励磁巻線及び第１の出力巻線の領域における磁束密度の分布を示す拡大図である。
【図１２】図６の比較例における励磁巻線、第１の出力巻線及び第２の出力巻線の領域における磁束密度の分布を示す拡大図である。
【図１３】この発明の実施の形態２による回転角度検出装置における検出用ロータの回転角度の誤差と、図６の比較例による回転角度検出装置における検出用ロータの回転角度の誤差とを比較するグラフである。
【図１４】この発明の実施の形態３による回転角度検出装置の要部を示す拡大図である。
【図１５】この発明の実施の形態４による回転角度検出装置の要部を示す拡大図である。
【図１６】この発明の実施の形態５による回転角度検出装置の要部を示す拡大図である。
【図１７】この発明の実施の形態６による回転角度検出装置を示す断面図である。
【図１８】図１７の励磁巻線と、巻数の多い第１の出力巻線とがティースに設けられている状態を示す拡大図である。
【図１９】図１７の励磁巻線と、巻数の少ない第１の出力巻線とがティースに設けられている状態を示す拡大図である。
【図２０】図１９のティースに設けられた第１の出力巻線の径方向位置と、第１の出力巻線の鎖交磁束及び回転角度検出装置１による検出角度誤差のそれぞれとの関係を示すグラフである。
【図２１】図１８及び図１９の第１の出力巻線のそれぞれにおける検出用ロータの径方向についての磁束密度の分布を示すグラフである。
【図２２】この発明の実施の形態７による回転角度検出装置１を示す断面図である。
【図２３】図２２の励磁巻線と、巻数の多い第１の出力巻線とがティースに設けられている状態を示す拡大図である。
【図２４】図２２の励磁巻線と、巻数の少ない第１の出力巻線とがティースに設けられている状態を示す拡大図である。
【図２５】この発明の実施の形態８による回転角度検出装置を示す断面図である。
【図２６】図２５の励磁巻線、第１の出力巻線及び第２の出力巻線のそれぞれの導線の巻数を示す表である。
【図２７】図２５の回転角度検出装置の突極の数（軸倍角）、ティースの数、励磁巻線の空間次数、第１及び第２の出力巻線の空間次数を実施例８−１として示す表である。
【図２８】この発明の実施の形態９による回転電機を示す縦断面図である。
【図２９】図２８の回転角度検出装置を示す断面図である。
【図３０】この発明の実施の形態１０による回転角度検出装置及び回転電機を適用したエレベータ用巻上機を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による回転電機を示す縦断面図である。また、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図において、回転電機１０１は、円環状のステータ１０２と、ステータ１０２の内側に配置され、ステータ１０２に対して回転可能なロータ１０３と、ステータ１０２及びロータ１０３を支持するハウジング１０４とを有している。
【００１１】
ハウジング１０４は、板状のハウジング本体１０５と、ハウジング本体１０５の外周部に固定された円筒状のハウジング筒部１０６とを有している。ハウジング本体１０５の中央部には、貫通孔１０７が設けられている。ハウジング１０４には、図１に示すように、ハウジング本体１０５に固定されハウジング筒部１０６の中心軸線上に配置された支軸１０８が固定されている。支軸１０８は、貫通孔１０７に内部が連通された中空（筒状）の軸である。ロータ１０３は、ベアリング１０９を介して支軸１０８に回転自在に取り付けられている。また、ロータ１０３は、支軸１０８を介してハウジング１０４に支持されている。
【００１２】
ステータ１０２は、ロータ１０３と同軸に配置されている。また、ステータ１０２は、ロータ１０３の外周を囲む円環状のステータコア１１０と、ステータコア１１０にそれぞれ設けられ、ステータコア１１０の周方向へ並べられた複数のステータコイル１１１と、ステータコア１１０に設けられ、ステータコア１１０と各ステータコイル１１１との間に介在するインシュレータ１１２とを有している。ステータ１０２は、ステータコア１１０がハウジング筒部１０６内に嵌められた状態でハウジング１０４に支持されている。各ステータコイル１１１とステータコア１１０との間の絶縁状態は、インシュレータ１１２により確保される。
【００１３】
ステータコア１１０は、支軸１０８の軸線方向に積層された複数枚の鋼板（磁性体）により構成されている。また、ステータコア１１０は、ハウジング筒部１０６の内周面に沿った円環状のバックヨーク部１１３と、バックヨーク部１１３から径方向内側へそれぞれ突出し、ステータコア１１０の周方向について互いに間隔を置いて配置された複数の磁極ティース部１１４とを有している。各磁極ティース部１１４は、ステータコア１１０の周方向について等間隔に配置されている。
【００１４】
ステータコイル１１１は、各磁極ティース部１１４に個別に設けられている。従って、各ステータコイル１１１は、ステータコア１１０の周方向について等間隔に配置されている。ステータ１０２には、各ステータコイル１１１への通電により回転磁界が発生する。ロータ１０３は、ステータ１０２の回転磁界の発生により支軸１０８の軸線を中心に回転される。
【００１５】
ロータ１０３は、ロータヨーク１１５と、ロータヨーク１１５にそれぞれ設けられた複数の永久磁石（ロータ磁極部）１１６とを有している。
【００１６】
ロータヨーク１１５は、鋳鉄で構成された鋳物とされている。また、ロータヨーク１１５は、図１に示すように、ベアリング１０９が取り付けられたロータヨーク本体１１７と、ロータヨーク本体１１７の外周部に固定され、支軸１０８と同軸に配置された円筒状のロータ筒部１１８と、ロータヨーク本体１１７の中央部に固定され、支軸１０８の内部を通って貫通孔１０７内に達する検出器用軸１１９とを有している。
【００１７】
ロータヨーク１１５は、ロータ１０３の径方向についてロータ筒部１１８の外周面をステータ１０２に対向させた状態で、ステータ１０２の内側に配置されている。これにより、ロータ筒部１１８の外周面は、径方向について各磁極ティース部１１４の先端面に対向している。
【００１８】
各永久磁石１１６は、ロータ筒部１１８の外周面にそれぞれ設けられている。また、各永久磁石１１６は、ロータ筒部１１８とステータ１０２との間の空間でロータ１０３の周方向（ロータ１０３の回転方向）について互いに間隔を置いて配置されている。この例では、各永久磁石１１６がロータ１０３の周方向について等間隔に配置されている。
【００１９】
ハウジング本体１０５の貫通孔１０７内には、ロータ１０３の回転角度を検出する回転角度検出装置１が設けられている。回転角度検出装置１は、貫通孔１０７内でハウジング本体１０５に固定された検出用ステータ２と、径方向について検出用ステータ２と対向し、検出用ステータ２に対して回転可能な磁性体である検出用ロータ３とを有している。この例では、検出用ステータ２の形状が円環状とされ、検出用ロータ３が検出用ステータ２の径方向内側に配置されている。また、この例では、検出用ロータ３が検出器用軸１１９に固定されている。
【００２０】
図３は、図１の回転角度検出装置１を示す断面図である。検出用ステータ２は、磁性体である検出用ステータコア２１と、検出用ステータコア２１にそれぞれ設けられた複数の励磁巻線２２、複数の第１の出力巻線２３及び複数の第２の出力巻線２４と、検出用ステータコア２１に設けられ、各励磁巻線２２、各第１の出力巻線２３及び各第２の出力巻線２４のそれぞれと検出用ステータコア２１との間に介在する絶縁体２５とを有している。各励磁巻線２２、各第１の出力巻線２３及び各第２の出力巻線２４のそれぞれと検出用ステータコア２１との間の絶縁状態は、絶縁体２５により確保される。
【００２１】
検出用ステータコア２１は、円環状のコアバック２６と、コアバック２６から径方向内側へそれぞれ突出し、検出用ステータコア２１の周方向へ並ぶ複数のティース２７とを有している。この例では、１８個のティース２７が検出用ステータコア２１の周方向へ等間隔に並んでいる。各ティース２７間には、励磁巻線２２と、第１及び第２の出力巻線２３，２４の少なくともいずれかとが配置されるスロット２８が形成されている。
【００２２】
励磁巻線２２は、各ティース２７にそれぞれ巻かれている。各励磁巻線２２は、電気的に互いに直列に接続されている。
【００２３】
第１の出力巻線（ＣＯＳ巻線）２３及び第２の出力巻線（ＳＩＮ巻線）２４は、互いに異なる相の出力巻線とされている。各第１の出力巻線２３は電気的に互いに直列に接続され、各第２の出力巻線２４も電気的に互いに直列に接続されている。また、第１の出力巻線２３及び第２の出力巻線２４は、検出用ステータコア２１の周方向について互いに隣り合う２つのティース２７に同じ相の出力巻線２３，２４が巻かれることを避けながら、互いに異なるティース２７にそれぞれ巻かれている。この例では、複数のティース２７のうち周方向について１つおきに選択された複数のティース２７に、第１の出力巻線２３がそれぞれ巻かれ、第１の出力巻線２３が巻かれているティース２７と異なる複数のティース２７に、第２の出力巻線２４がそれぞれ巻かれている。また、この例では、第１の出力巻線２３が励磁巻線２２の外周を覆い、第２の出力巻線２４も励磁巻線２２の外周を覆った状態で第１及び第２の出力巻線２３，２４のそれぞれがティース２７に巻かれている。
【００２４】
検出器用軸１１９には、検出用ロータ３の中心部が嵌合（固定）されている。これにより、検出用ロータ３は、検出器用軸１１９の軸線を中心として検出器用軸１１９と一体に回転される。
【００２５】
検出用ロータ３は、検出用ロータ３の周方向へ並ぶ複数の突極３１を有している。また、検出用ロータ３は、検出用ステータ２の内周面に各突極３１を径方向について対向させながら検出用ステータ２に対して回転可能になっている。検出用ロータ３が検出用ステータ２に対して回転したときには、検出用ロータ３と検出用ステータ２との間でのパーミアンスの脈動が各突極３１の存在によって正弦波状に変化する。
【００２６】
各励磁巻線２２には、各励磁巻線２２への交流電力の供給により起磁力が発生する。これにより、検出用ロータ３及び検出用ステータコア２１を通過する磁束が発生する。第１及び第２の出力巻線２３，２４には、この磁束が第１及び第２の出力巻線２３，２４を鎖交することにより電圧が発生する。検出用ロータ３と検出用ステータ２との間でのパーミアンスが検出用ロータ３の回転角度に応じて正弦波状に変化することから、検出用ロータ３の回転角度は、第１の出力巻線２３及び第２の出力巻線２４のそれぞれから出力される電圧を測定することにより検出される。
【００２７】
図４は、図３の励磁巻線２２、第１の出力巻線２３及び第２の出力巻線２４のそれぞれの導線の巻数を示す表である。なお、図４で示されているティース番号は、図３の各ティース２７に便宜的に割り振った周方向へ連続する番号（図３において四角形の枠で囲んでいる番号）である。また、図４のティース番号の下にある数字は、ティース番号に対応するティース２７に巻かれた導線の巻数である。さらに、図４の巻数における正の数字と負の数字とは、導線の巻き方向が互いに逆になっていることを示している。
【００２８】
励磁巻線２２の導線は、互いに隣り合うティース２７ごとに巻き方向が逆になるようにして、すべてのティース２７に４０回ずつ巻かれている。
【００２９】
第１の出力巻線２３の導線は、ティース番号が１、７、１３の各ティース２７に４６０回ずつ巻かれ、ティース番号が３、５、９、１１、１５、１７の各ティース２７に２３０回ずつ巻かれている。ティース番号が１、７、１３の各ティース２７に巻かれている第１の出力巻線２３の導線は、それぞれ同一方向に巻かれている。また、ティース番号が３、５、９、１１、１５、１７の各ティース２７に巻かれている第１の出力巻線２３の導線は、ティース番号が１、７、１３の各ティース２７に巻かれている第１の出力巻線２３の導線の巻き方向と逆の方向に巻かれている。
【００３０】
第２の出力巻線２４の導線は、ティース番号が２、６、８、１２、１４、１８の各ティース２７に３９８回ずつ巻かれている。ティース番号が２、８、１４の各ティース２７に巻かれている第２の出力巻線２４の導線は、ティース番号が１、７、１３の各ティース２７に巻かれている第１の出力巻線２３の導線の巻き方向と同一方向にそれぞれ巻かれている。また、ティース番号が６、１２、１８の各ティース２７に巻かれている第２の出力巻線２４の導線は、ティース番号が２、８、１４の各ティース２７に巻かれている第２の出力巻線２４の導線の巻き方向と逆の方向に巻かれている。ティース番号が４、１０、１６の各ティース２７には、出力巻線を正弦波状に分布させるため、第１及び第２の出力巻線２３，２４は巻かれていない。
【００３１】
検出用ステータコア２１のティース２７の数を２Ｍとしたときの励磁巻線２２の極対数をＭ（Ｍは、１以上の整数）、検出用ロータ３の突極３１の数（即ち、軸倍角）をＮ（Ｎは、１以上の整数）、各ティース２７における第１の出力巻線２３及び第２の出力巻線２４のそれぞれの巻数をそれぞれｗsin,i、ｗcos,i（ｉは１、２、…２Ｍ）、１つのティース２７あたりの第１の出力巻線２３及び第２の出力巻線２４のそれぞれの最大巻数をそれぞれｗmaxとした場合、第１の出力巻線２３及び第２の出力巻線２４のそれぞれの巻数の空間分布は、それぞれ以下の式で表される。ここで、式（１）〜式（６）の複号は同順である。
【００３２】
【数１】
0006009101.tif 000002
【００３３】
【数２】
0006009101.tif 000003
【００３４】
式（１）〜式（６）により、第１の出力巻線（ＣＯＳ巻線）２３及び第２の出力巻線（ＳＩＮ巻線）２４が各ティース２７に１相ずつ交互に巻かれ、第１及び第２の出力巻線２３，２４のそれぞれの巻数が、空間｜Ｍ±Ｎ｜次の正弦波で表される関数によって得られていることが分かる。さらに、式（１）及び式（４）により、第１の出力巻線２３及び第２の出力巻線２４のそれぞれの巻数の空間分布は、空間｜Ｍ−｜Ｍ±Ｎ｜｜次の正弦波で表される関数を含んでいることが分かる。
【００３５】
図５は、図３のティース番号１のティース２７に巻かれている励磁巻線２２及び第１の出力巻線２３を示す拡大図である。各ティース２７の先端部には、検出用ロータ３の周方向に沿って互いに逆方向へ突出する一対の突出部２７ａが設けられている。励磁巻線２２及び第１の出力巻線２３のそれぞれの導線は、突出部２７ａとコアバック２６との間の範囲で絶縁体２５を介してティース２７に巻かれている。これにより、検出用ロータ３とティース２７との間を通過する磁束が検出用ステータコア２１を効率よく通過し、第１の出力巻線２３に鎖交する磁束が大きくなり、第１の出力巻線２３の出力電圧の値が大きくなる。
【００３６】
励磁巻線２２は、突出部２７ａとコアバック２６との間の範囲に亘ってティース２７に沿って設けられている。第１の出力巻線２３は、励磁巻線２２の外周を覆った状態でティース２７に設けられている。即ち、ティース２７には、励磁巻線２２と、励磁巻線２２の外周に巻かれた第１の出力巻線２３とが設けられている。
【００３７】
他のティース２７に設けられた第１の出力巻線２３も、同様に、励磁巻線２２の外周に巻かれている。また、ティース２７に設けられた各第２の出力巻線２４も、同様に、励磁巻線２２の外周に巻かれている。即ち、第１の出力巻線２３及び第２の出力巻線２４のそれぞれの導線は、ティース２７に励磁巻線２２の導線が巻かれた後に、ティース２７とともに励磁巻線２２を覆うようにしてティース２７に巻かれている。
【００３８】
ここで、図６は、この発明の実施の形態１による回転角度検出装置１と比較するための比較例の要部を示す構成図である。比較例では、励磁巻線２２、第１の出力巻線２３及び第２の出力巻線２４のそれぞれが各ティース２７に巻かれている。また、比較例では、励磁巻線２２が、突出部２７ａとコアバック２６との間の範囲に亘ってティース２７に沿って設けられている。さらに、比較例では、第１の出力巻線２３の導線が励磁巻線２２の外周に巻かれ、第２の出力巻線２４の導線が第１の出力巻線２３の外周に巻かれている。即ち、比較例では、励磁巻線２２の導線がティース２７に巻かれた後に、第１の出力巻線２３の導線が励磁巻線２２の外周に巻かれ、第１の出力巻線２３の導線が巻かれた後に、第２の出力巻線２４の導線が第１の出力巻線２３の外周に巻かれている。
【００３９】
実施の形態１と比較例とを比較すると、実施の形態１では、１つのティース２７に対して第１及び第２の出力巻線２３，２４のうち、いずれかのみが設けられているのに対して、比較例では、１つのティース２７に対して第１及び第２の出力巻線２３，２４がいずれも設けられているのが分かる。これにより、実施の形態１では、比較例に比べて、ティース２７に設けられた第１及び第２の出力巻線２３，２４のそれぞれの導線の巻数を多くすることができることが分かる。また、実施の形態１では、１つのティース２７に設ける巻線の数を減らすことができるので、励磁巻線２２、第１の出力巻線２３及び第２の出力巻線２４を検出用ステータコア２１に設ける作業の手間を軽減することができることが分かる。さらに、比較例では、第１及び第２の出力巻線２３，２４のそれぞれの導線の巻き始めと巻き終わりとがあるので巻き乱れが発生しやすくなるが、実施の形態１では、巻き始めと巻き終わりとが第１及び第２の出力巻線２３，２４のいずれかのみで生じるだけなので巻き乱れが発生しにくいことが分かる。
【００４０】
図７は、図３の回転角度検出装置１の突極３１の数（軸倍角）、ティース２７の数、励磁巻線２２の空間次数、第１及び第２の出力巻線２３，２４の空間次数を実施例１−１として示す表である。また、図８は、図３の回転角度検出装置１における検出用ステータ２の角度θsと検出用ロータ３の回転角度θrとの座標関係を示す構成図である。なお、図７では、実施例１−１だけでなく、実施の形態１において突極３１の数（軸倍角）を変更した他の実施例１−２及び１−３のティース２７の数、励磁巻線２２の空間次数、第１及び第２の出力巻線２３，２４の空間次数についても示している。
【００４１】
検出用ステータ２と検出用ロータ３との間の隙間（空隙）における磁束密度をＢg（θs）、励磁巻線２２の起磁力をＦ（θs）、検出用ステータ２と検出用ロータ３との間の隙間での磁束の通りやすさを示すパーミアンスをＰ（θs）、角度に依存しないパーミアンス成分をＰ0、検出用ロータ３の軸倍角によって変動するパーミアンス成分の振幅をＰN、検出用ロータ３の軸倍角以外の誤差によって変動するパーミアンス成分の振幅及び空間次数をそれぞれＰr及びｒ、検出用ステータ２の誤差によって変動するパーミアンス成分の振幅及び空間次数をそれぞれＰs及びｓ、励磁巻線２２の起磁力の振幅をＦMとすると、磁束密度Ｂg（θs）は以下の式で表される。
【００４２】
【数３】
0006009101.tif 000004
【００４３】
【数４】
0006009101.tif 000005
【００４４】
【数５】
0006009101.tif 000006
【００４５】
また、ｉ番目のティース２７における第１の出力巻線２３及び第２の出力巻線２４が検出する巻数１当りの鎖交磁束をφｉ、検出用ステータコア２１の軸線方向の長さをＬ、検出用ステータコア２１の内周面の半径をＲ、第１の出力巻線２３が検出する電圧をＶcos、第２の出力巻線２４が検出する電圧をＶsinとおくと、回転角度検出装置１の角度誤差ｅ（θｒ）は以下の式で表される。
【００４６】
【数６】
0006009101.tif 000007
【００４７】
【数７】
0006009101.tif 000008
【００４８】
【数８】
0006009101.tif 000009
【００４９】
【数９】
0006009101.tif 000010
【００５０】
第１及び第２の出力巻線２３，２４の巻数の空間分布は、式（１）〜式（６）に示されるように、空間｜Ｍ±Ｎ｜次の正弦波で表される関数によって得られるため、式（１１）のように、式（２）及び式（６）を式（１０）に掛けて、ティース２７ごとに検出用ステータ２の角度θsで積分すると、角度θsの係数が｜Ｍ±Ｎ｜と等しくなるＣＯＳ関数の位相成分に含まれる検出用ロータ３の回転角度θrの係数は、第１の出力巻線２３及び第２の出力巻線２４が検出する巻数１当りの鎖交磁束φiの検出用ロータ３の１回転における波形の次数となる。
【００５１】
また、角度誤差ｅ（θr）が式（１４）から得られるため、式（１０）において第２項及び第３項の位相成分のみを検出した場合には、式（１４）のθrの係数が０となり角度誤差を生じない。
【００５２】
一方、式（１０）において第２項及び第３項の位相成分以外の第１項、第４項、第５項、第６項、第７項の位相成分に含まれる検出用ステータ２の角度θsの係数が｜Ｍ±Ｎ｜と等しくなる場合には、第１の出力巻線２３及び第２の出力巻線２４が第１項、第４項、第５項、第６項、第７項の位相成分を検出してしまい、式（１４）からθrの係数が０以外となり角度誤差が生じてしまう。また、式（１）及び式（４）により、第１及び第２の出力巻線２３，２４の巻数の空間分布が空間｜Ｍ−｜Ｍ±Ｎ｜｜次の正弦波で表される関数を含むため、第１項、第４項、第５項、第６項、第７項の位相成分に含まれる検出用ステータ２の角度θsの係数が｜Ｍ−｜Ｍ±Ｎ｜｜と等しくなる場合にも、同様に、式（１４）から角度誤差が生じてしまう。
【００５３】
従って、第１の出力巻線２３及び第２の出力巻線２４に含まれる｜Ｍ±Ｎ｜次及び｜Ｍ−｜Ｍ±Ｎ｜｜次の両方が、誤差となる位相成分を検出しないように、励磁巻線２２の極対数Ｍと、検出用ロータ３の突極３１の数（軸倍角）Ｎとを設定する必要がある。
【００５４】
ここで、式（１０）における第４項、第５項、第６項、第７項の位相成分に含まれる検出用ステータ２の角度θsの係数ｒ又はｓに相当する誤差の空間次数をδ＝｜Ｍ−｜Ｍ±Ｎ｜｜及びε=｜δ−Ｍ｜＝｜｜Ｍ−｜Ｍ±Ｎ｜｜―Ｍ｜とおくと、誤差の空間次数δは式（１）及び式（４）の第１項が拾う空間次数となり、誤差の空間次数εは式（１）及び式（４）の第２項が拾う空間次数となる。
【００５５】
誤差の空間次数δ及びεが上式の値になる場合、回転角度検出装置の角度誤差ｅ（θr）は、式（１４）から、ｒ、ｓ、Ｎ±ｒ又はＮ±ｓ等の角度誤差の次数が生じ角度誤差が増大してしまう。従って、誤差の空間次数δ及びεが、回転角度検出装置１の使用時に想定されるノイズの空間次数にならないように、励磁巻線２２の極対数Ｍ（即ち、検出用ステータ２のティース２７の数２Ｍ）と、検出用ロータ３の突極３１の数（即ち、軸倍角）Ｎとを設定することにより、角度誤差の増大を抑えることができる。
【００５６】
実施例１−１では、図７における軸倍角Ｎが１５、励磁巻線２２の空間次数Ｍ（即ち、ティース２７の数の半分に当る数）が９、第１及び第２の出力巻線２３，２４の空間次数｜Ｍ±Ｎ｜が２４又は６（なお、２４は、｜１８−２４｜＝６となるため６と等価）となっている。これにより、実施例１−１では、第１及び第２の出力巻線２３，２４が検出する誤差の空間次数δ＝｜Ｍ−｜Ｍ±Ｎ｜｜が１５及び３、空間次数δを検出する誤差の空間次数ε=｜δ−Ｍ｜が６となっている。即ち、実施例１−１では、誤差の空間次数δ及びεが１、２、４以外に設定されている。
【００５７】
実施例１−１では、誤差の空間次数δが１５及び３となり、空間次数δを検出する誤差の空間次数εが６となっているため、誤差の空間次数の低次成分である１次、２次、４次の誤差の空間次数を第１及び第２の出力巻線２３，２４が拾うことはない。ここで、１次の誤差の空間次数としては、例えば検出用ステータ２又は検出用ロータ３の偏心等が考えられ、２次の誤差の空間次数としては、例えば検出用ステータ２又は検出用ロータ３の楕円状変形、磁気異方性又はその組合せ等が考えられる。また、４次の誤差の空間次数としては、例えば検出用ステータ２又は検出用ロータ３の四角形状の変形、磁気異方性又はその組合せ等が考えられる。実施例１−１では、これらの１次、２次、４次の誤差成分を第１及び第２の出力巻線２３，２４が拾わないため、検出用ステータ２又は検出用ロータ３の偏心、楕円状変形、四角形状の変形、磁気異方性等のノイズに対して、回転角度検出装置１の角度誤差を低減することができる。
【００５８】
また、図７の実施例１−２では、軸倍角Ｎが２４、励磁巻線２２の空間次数Ｍが９、第１及び第２の出力巻線２３，２４の空間次数｜Ｍ±Ｎ｜が３３又は１５（なお、３３及び１５のいずれも３と等価）となっている。これにより、実施例１−２では、第１及び第２の出力巻線２３，２４が検出する誤差の空間次数δ＝｜Ｍ−｜Ｍ±Ｎ｜｜が２４及び６、空間次数δを検出する誤差の空間次数ε=｜δ−Ｍ｜が１５及び３となっている。即ち、実施例１−２でも、誤差の空間次数δ及びεが１、２、４以外に設定されている。
【００５９】
実施例１−２でも、実施例１−１と同様に１次、２次、４次の誤差成分を第１及び第２の出力巻線２３，２４が拾わないため、検出用ステータ２又は検出用ロータ３の偏心、楕円状変形、四角形状の変形、磁気異方性等のノイズに対して、回転角度検出装置１の角度誤差を低減することができる。
【００６０】
さらに、図７の実施例１−３では、軸倍角Ｎが３０、励磁巻線２２の空間次数Ｍが９、第１及び第２の出力巻線２３，２４の空間次数｜Ｍ±Ｎ｜が３９又は２１（なお、３９及び２１のいずれも３と等価）となっている。これにより、実施例１−３では、第１及び第２の出力巻線２３，２４が検出する誤差の空間次数δ＝｜Ｍ−｜Ｍ±Ｎ｜｜が３０及び１２、空間次数δを検出する誤差の空間次数ε=｜δ−Ｍ｜が２１及び３となっている。即ち、実施例１−３でも、誤差の空間次数δ及びεが１、２、４以外に設定されている。
【００６１】
実施例１−３でも、実施例１−１と同様に１次、２次、４次の誤差成分を第１及び第２の出力巻線２３，２４が拾わないため、検出用ステータ２又は検出用ロータ３の偏心、楕円状変形、四角形状の変形、磁気異方性等のノイズに対して、回転角度検出装置１の角度誤差を低減することができる。
【００６２】
このような回転角度検出装置１では、励磁巻線２２の極対数をＭ、検出用ロータ３の突極３１の数（軸倍角）をＮとすると、第１及び第２の出力巻線２３，２４のそれぞれの巻数の空間分布が、空間｜Ｍ±Ｎ｜次の正弦波で表される関数によって得られ、｜Ｍ−｜Ｍ±Ｎ｜｜で表される誤差の空間次数δ、及び｜δ−Ｍ｜で表される誤差の空間次数εは、１及び２以外となっているので、１次及び２次のそれぞれの誤差成分を第１及び第２の出力巻線２３，２４が検出することを防止することができる。これにより、検出用ステータ２又は検出用ロータ３の偏心、楕円状変形及び磁気異方性等のノイズに対して、回転角度検出装置１の角度誤差を低減することができ、検出誤差の増大を抑制することができる。また、励磁巻線２２がすべてのティース２７にそれぞれ巻かれているので、検出用ステータ２のティース２７の数（即ち、２Ｍ）に対して、励磁巻線２２の空間次数（極対数）Ｍを最大とすることができる。これにより、励磁巻線２２の起磁力で発生する磁束がティース２７間で漏れるのを抑制することができ、回転角度検出装置１の出力を向上させることができる。これにより、回転角度検出装置１を用いた回転電機１０１では、ロータ１０３の位置及び速度の制御について高精度化を図ることができる。
【００６３】
また、誤差の空間次数δ及びεは、１及び２だけでなく、さらに４以外にもなっているので、検出用ステータ２又は検出用ロータ３の偏心、楕円状変形及び磁気異方性等に加えて、四角形状の変形のノイズに対しても、回転角度検出装置１の角度誤差を低減することができる。
【００６４】
また、ティース２７の先端部には、検出用ロータ３の周方向に沿って突出する一対の突出部３７ａが設けられているので、第１及び第２の出力巻線２３，２４に鎖交する磁束が大きくなり、励磁巻線２２に流れる電流の値を大きくすることなく、第１及び第２の出力巻線２３，２４のそれぞれの出力電圧の値を大きくすることができる。
【００６５】
図９は、この発明の実施の形態１における軸倍角とスロット数との組み合わせを示すグラフである。図９では、軸倍角とスロット数との組み合わせを以下の（１）〜（４）の場合に分けて示している。また、図９の（１）〜（４）の数字は、以下の（１）〜（４）の場合分けに対応させている。
（１）１次及び２次の誤差成分の空間次数を回避し、第１及び第２の出力巻線２３，２４が巻かれていないティース２７が検出用ステータ２に存在する軸倍角とスロット数との組み合わせ
（２）１次、２次及び４次の誤差成分の空間次数を回避し、第１及び第２の出力巻線２３，２４が巻かれていないティース２７が検出用ステータ２に存在する軸倍角とスロット数との組み合わせ
（３）１次及び２次の誤差成分の空間次数を回避し、第１及び第２の出力巻線２３，２４が巻かれていないティース２７が検出用ステータ２に存在しない軸倍角とスロット数との組み合わせ
（４）１次、２次及び４次の誤差成分の空間次数を回避し、第１及び第２の出力巻線２３，２４が巻かれていないティース２７が検出用ステータ２に存在しない軸倍角とスロット数との組み合わせ
【００６６】
上記（１）及び（２）の軸倍角とスロット数との組み合わせでは、第１及び第２の出力巻線２３，２４が巻かれていないティース２７が存在するため、互いに隣接するティース２７に出力巻線を巻くときの巻線作業性を向上させることができ、口出し線の結線スペースにも利用でき、結線作業の作業効率を向上させることができる。また、互いに隣接するティース２７に巻かれた出力巻線の導線径を大きくすることができるため、巻線が切断されにくくなり、巻線作業性をさらに向上させることができる。また、第１及び第２の出力巻線２３，２４が巻かれていないティース２７が存在するため、出力巻線全体の銅量と抵抗を低減させることができる。さらに出力巻線の抵抗が低減するため、第１及び第２の出力巻線２３，２４で生じる銅損を低減させることができ、回転角度検出装置１の信頼性を向上させることができる。
【００６７】
実施の形態２．
図１０は、この発明の実施の形態２による回転角度検出装置１の要部を示す拡大図である。なお、図１０は、励磁巻線２２及び第１の出力巻線２３がティース２７に設けられている状態を示す図である。実施の形態２では、実施の形態１に対して、第１及び第２の出力巻線２３，２４のそれぞれと励磁巻線２２との位置関係が異なっている。
【００６８】
即ち、共通のティース２７に設けられている励磁巻線２２及び第１の出力巻線２３は、検出用ロータ３の径方向について並んでいる。また、励磁巻線２２は、検出用ロータ３の径方向について第１の出力巻線２３よりも検出用ロータ３に近い位置に設けられている。即ち、励磁巻線２２の導線は、ティース２７の検出用ロータ３に近い先端部に巻かれ、第１の出力巻線２３の導線は、励磁巻線２２よりもコアバック２６に近いティース２７の部分に巻かれている。
【００６９】
他のティース２７に設けられた第１の出力巻線２３も、同様に、検出用ロータ３の径方向について励磁巻線２２よりも外側に設けられている。また、各ティース２７に設けられた第２の出力巻線２４も、同様に、検出用ロータ３の径方向について励磁巻線２２よりも外側に設けられている。他の構成は実施の形態１と同様である。
【００７０】
ここで、図１０のティース２７に巻かれている励磁巻線２２及び第１の出力巻線２３の領域における磁束密度の分布を計算により算出した。また、図１１の磁束密度の分布と比較するために、図６の比較例における励磁巻線２２、第１の出力巻線２３及び第２の出力巻線２４の領域における磁束密度の分布も計算により算出した。なお、実施の形態２では、励磁巻線２２及び第２の出力巻線２４の領域における磁束密度の分布も、第１の出力巻線２３の場合と同様となる。
【００７１】
図１１は、図１０の励磁巻線２２及び第１の出力巻線２３の領域における磁束密度の分布を示す拡大図である。また、図１２は、図６の比較例における励磁巻線２２、第１の出力巻線２３及び第２の出力巻線２４の領域における磁束密度の分布を示す拡大図である。図１１及び図１２を比較すると、図１１に示されている磁束密度の変化が、図１２に示されている磁束密度の変化に比べて、検出用ロータ３の周方向について小さいことが分かる。即ち、実施の形態２では、第１の出力巻線２３及び第２の出力巻線２４が設計位置から検出用ロータ３の周方向へずれた場合であっても、比較例に比べて、第１及び第２の出力巻線２３，２４のそれぞれからの出力電圧が変化しにくくなり、第１及び第２の出力巻線２３，２４の出力電圧に含まれる誤差が低減されることが分かる。
【００７２】
図１３は、この発明の実施の形態２による回転角度検出装置１における検出用ロータ３の回転角度の誤差と、図６の比較例による回転角度検出装置における検出用ロータの回転角度の誤差とを比較するグラフである。なお、図１３では、実施の形態２の検出用ロータ３の回転角度の誤差を実線で示し、図６の比較例の検出用ロータの回転角度の誤差を破線で示している。図１３に示すように、実施の形態２による検出用ロータ３の回転角度の誤差が、比較例による検出用ロータの回転角度の誤差よりも、大幅に小さくなっていることが分かる。
【００７３】
このような回転角度検出装置１では、共通のティース２７において、励磁巻線２２が出力巻線２３，２４よりも検出用ロータ３の径方向について検出用ロータ３に近い位置に設けられているので、ティース２７の周囲における磁束密度の変化を検出用ロータ３の周方向について小さくすることができる。これにより、第１及び第２の出力巻線２３，２４が設計位置から検出用ロータ３の周方向へずれた場合であっても、第１及び第２の出力巻線２３，２４に鎖交する磁束のばらつきを抑制することができる。これにより、第１及び第２の出力巻線２３，２４の出力電圧に含まれる誤差の増大を抑制することができ、検出精度の低下を抑制することができる。また、第１及び第２の出力巻線２３，２４に鎖交する磁束のばらつきを抑制することができるので、複数の回転角度検出装置１を製造した場合、回転角度検出装置１ごとの検出精度のばらつきを低減させることができる。
【００７４】
実施の形態２では、一対の突出部２７ａが邪魔になるので、絶縁体２５をティース２７に取り付ける前に、第１又は第２の出力巻線２３，２４と励磁巻線２２とを絶縁体２５に予め設けておくことができない。従って、実施の形態２では、絶縁体２５を取り付けた各ティース２７に巻線機（図示せず）を用いて導線を巻いて、第１又は第２の出力巻線２３，２４と励磁巻線２２とをティース２７に設けることとなる。この場合、ティース２７に巻線機で導線を巻くので、導線の位置が設計位置からずれやすい。実施の形態２では、このように導線の位置がずれやすい巻線機でティース２７に導線を巻いた場合であっても、第１及び第２の出力巻線２３，２４の出力電圧に含まれる誤差の増大を抑制することができる。
【００７５】
また、励磁巻線２２が第１及び第２の出力巻線２３，２４よりも検出用ロータ３の径方向について検出用ロータ３に近い位置に設けられているので、第１及び第２の出力巻線２３，２４の導線を励磁巻線２２の外周に巻く必要がなくなる。これにより、第１及び第２の出力巻線２３，２４の巻き崩れの発生を抑制することができる。また、各ティース２７に導線を巻く順番を励磁巻線２２及び出力巻線２３，２４のどちらからでも行うことができ、検出用ステータ２の製造を容易にすることができる。
【００７６】
なお、上記の例では、共通のティース２７に設けられた励磁巻線２２及び出力巻線２３，２４のうち、検出用ロータ３の径方向について出力巻線２３，２４よりも励磁巻線２２が検出用ロータ３に近い位置に設けられているが、共通のティース２７に設けられた励磁巻線２２及び出力巻線２３，２４のうち、検出用ロータ３の径方向について励磁巻線２２よりも出力巻線２３，２４を検出用ロータ３に近い位置に設けてもよい。このようにしても、第１及び第２の出力巻線２３，２４の領域における磁束密度の変化を検出用ロータ３の周方向について小さくすることができ、第１及び第２の出力巻線２３，２４に鎖交する磁束のばらつきを抑制することができる。
【００７７】
また、図１１の磁束密度の分布から分かるようにティース２７の先端部（即ち、検出用ロータ３に近い位置）側のほうが、検出用ロータ３の周方向に対する磁束密度の勾配が大きいため、スロット２８内において、検出用ロータ３の径方向についてのティース２７の範囲のうち、検出用ロータ３に近い範囲で、かつティース２７の長さの１／２以内の範囲にすべての励磁巻線２２を設ける構成とすることが望ましい。このようにすれば、スロット２８内における磁束分布のばらつきをさらに低減させることができ、第１及び第２の出力巻線２３，２４の位置がばらついても出力巻線２３，２４の出力電圧のばらつきをさらに小さくすることができる。これにより、回転角度検出装置１の検出精度の低下をさらに抑制することができる。
【００７８】
実施の形態３．
図１４は、この発明の実施の形態３による回転角度検出装置１の要部を示す拡大図である。なお、図１４は、励磁巻線２２及び第１の出力巻線２３がティース２７に設けられている状態を示す図である。実施の形態３では、実施の形態１に対して、第１及び第２の出力巻線２３，２４のそれぞれと励磁巻線２２との位置関係が異なっている。
【００７９】
即ち、共通のティース２７に設けられている励磁巻線２２及び第１の出力巻線２３のうち、第１の出力巻線２３は、検出用ロータ３の径方向についてティース２７の範囲に亘って設けられ、励磁巻線２２は、検出用ロータ３の径方向についてティース２７の範囲の一部にのみ設けられている。この例では、励磁巻線２２が、ティース２７の検出用ロータ３に近い先端部にのみ設けられている。第１の出力巻線２３は、励磁巻線２２の外周を覆った状態で設けられているとともに、励磁巻線２２よりもコアバック２６に近いティース２７の部分（即ち、検出用ロータ３の径方向について励磁巻線２２よりも検出用ロータ３から離れた位置に存在するティース２７の部分）にも設けられている。
【００８０】
他のティース２７に設けられた第１の出力巻線２３も、同様に、励磁巻線２２の外周を覆った状態で設けられているとともに、励磁巻線２２よりもコアバック２６に近いティース２７の部分にも設けられている。また、各ティース２７に設けられた第２の出力巻線２４も、同様に、励磁巻線２２の外周を覆った状態で設けられているとともに、励磁巻線２２よりもコアバック２６に近いティース２７の部分にも設けられている。
【００８１】
第１及び第２の出力巻線２３，２４のそれぞれの導線は、ティース２７に励磁巻線２２の導線を巻いた後に、ティース２７とともに励磁巻線２２を覆うようにしてティース２７に巻かれている。他の構成は実施の形態１と同様である。
【００８２】
このような回転角度検出装置１では、第１及び第２の出力巻線２３，２４が励磁巻線２２の外周を覆った状態で設けられているとともに、検出用ロータ３の径方向について励磁巻線２２よりも検出用ロータ３から離れた位置に存在するティース２７の部分にも設けられているので、第１及び第２の出力巻線２３，２４のそれぞれの巻数を多くすることができ、励磁巻線２２に流れる電流の値を大きくすることなく、第１及び第２の出力巻線２３，２４のそれぞれの出力電圧を大きくすることができる。
【００８３】
また、励磁巻線２２が、ティース２７の検出用ロータ３に近い先端部にのみ設けられているので、実施の形態２と同様に、第１及び第２の出力巻線２３，２４に鎖交する磁束のばらつきを抑制することができ、複数の回転角度検出装置を製造したときの回転角度検出装置ごとの検出精度のばらつきを低減させることができる。
【００８４】
また、励磁巻線２２の導線の巻数が各ティース２７のすべてで同じになっているので、第１及び第２の出力巻線２３，２４の導線が励磁巻線２２の外周に巻かれても、励磁巻線２２の巻数に左右されずに第１及び第２の出力巻線２３，２４の導線を巻くことができ、第１及び第２の出力巻線２３，２４のそれぞれの導線の巻き崩れの発生を抑制することができる。
【００８５】
なお、上記の例では、検出用ロータ３の径方向についてティース２７の検出用ロータ３に近い位置にのみ励磁巻線２２が設けられているが、検出用ロータ３の径方向についてティース２７の検出用ロータ３から離れた位置にのみ励磁巻線２２を設け、励磁巻線２２の外周、及び励磁巻線２２よりも検出用ロータ３に近いティース２７の部分に、第１又は第２の出力巻線２３，２４を設けるようにしてもよい。
【００８６】
実施の形態４．
図１５は、この発明の実施の形態４による回転角度検出装置１の要部を示す拡大図である。なお、図１５は、励磁巻線２２及び第１の出力巻線２３がティース２７に設けられている状態を示す図である。また、ティース２７に設けられている励磁巻線２２及び第２の出力巻線２４についても、図１５と同様の構成となっている。
【００８７】
絶縁体２５は、各ティース２７の側面に沿って設けられた巻き芯部２５ａと、径方向について巻き芯部２５ａの外側端部からコアバック２６の内周面に沿って突出する外側絶縁部２５ｂと、径方向について巻き芯部２５ａの内側端部から検出用ロータ３の周方向外側へ突出する内側絶縁部２５ｃと、外側絶縁部２５ｂと内側絶縁部２５ｃとの間で周方向について巻き芯部２５ａから検出用ロータ３の外側へ突出する仕切り部２５ｄとを有している。この例では、絶縁体２５が、合成樹脂材料（例えば、６６ナイロン（登録商標）（ガラス繊維強化品）等）により構成されている。
【００８８】
外側絶縁部２５ｂと仕切り部２５ｄとの間には第１の巻線領域Ａｗ１が形成され、内側絶縁部２５ｃと仕切り部２５ｄとの間には第２の巻線領域Ａｗ２が形成されている。また、第１の巻線領域Ａｗ１は、検出用ロータ３の径方向について、第２の巻線領域Ａｗ２よりも外側に位置している。励磁巻線２２は第２の巻線領域Ａｗ２に設けられ、第１又は第２の出力巻線２３，２４は第１の巻線領域Ａｗ１に設けられている。これにより、第１及び第２の出力巻線２３，２４のそれぞれと励磁巻線２２とは、検出用ロータ３の径方向について仕切り部２５ｄによって仕切られている。他の構成は実施の形態２と同様である。
【００８９】
このような回転角度検出装置１では、絶縁体２５が、第１及び第２の出力巻線２３，２４のそれぞれと励磁巻線２２とを検出用ロータ３の径方向について仕切る仕切り部２５ｄを有しているので、第１及び第２の出力巻線２３，２４と励磁巻線２２との間の絶縁状態を容易に確保することができる。
【００９０】
また、仕切り部２５ｄを基準にすることにより、第１及び第２の出力巻線２３，２４と励磁巻線２２とのそれぞれの位置をより確実に決めることができる。これにより、自動巻線機で導線をティース３７に巻くことによっても、第１及び第２の出力巻線２３，２４のそれぞれと励磁巻線２２とを、より確実かつより正確に検出用ロータ３の径方向について分離してスロット２８に配置することができ、実施の形態２又は３の場合よりも、励磁巻線２２、第１及び第２の出力巻線２３，２４のそれぞれの位置をより正確に決めることができる。従って、回転角度検出装置１の製造コストを低減することができるとともに、励磁巻線２２、第１及び第２の出力巻線２３，２４のそれぞれの導線の巻乱れを少なくして検出精度の向上を図ることもできる。
【００９１】
なお、仕切り部２５ｄは、珪素鋼板を積層した検出用ステータコア２１の一部として形成してもよい。ただし、漏れ磁束の防止の観点から、非磁性体により仕切り部２５ｄを構成するのが好ましい。
【００９２】
また、上記の例では、検出用ロータ３の径方向についてティース２７の検出用ロータ３に近い位置にのみ励磁巻線２２が設けられているが、検出用ロータ３の径方向についてティース２７の検出用ロータ３から離れた位置にのみ励磁巻線２２を設け、励磁巻線２２の外周、及び励磁巻線２２よりも検出用ロータ３に近いティース２７の部分に、第１又は第２の出力巻線２３，２４を設けるようにしてもよい。即ち、第１の巻線領域Ａｗ１に励磁巻線２２を設け、第２の巻線領域Ａｗ２に第１又は第２の出力巻線２３，２４を設けてもよい。
【００９３】
実施の形態５．
図１６は、この発明の実施の形態５による回転角度検出装置１の要部を示す拡大図である。なお、図１６は、励磁巻線２２及び第１の出力巻線２３がティース２７に設けられている状態を示す図である。ティース２７に設けられている励磁巻線２２及び第２の出力巻線２４についても、図１６と同様の構成となっている。
【００９４】
巻き芯部２５ａの外周面の一部には、励磁巻線２２が嵌る凹部４１が設けられている。凹部４１は、検出用ロータ３の径方向について巻き芯部２５ａの検出用ロータ３に近い位置（即ち、ティース２７の先端部に対応する位置）にのみ設けられている。この例では、励磁巻線２２の全体が凹部４１に収容されている。また、この例では、励磁巻線２２の厚さを凹部４１の深さと一致させて励磁巻線２２が凹部４１に収容されている。他の構成は実施の形態３と同様である。
【００９５】
このような回転角度検出装置１では、励磁巻線２２が嵌る凹部４１が巻き芯部２５ａの外周面の一部に設けられているので、励磁巻線２２のティース２７に対する位置決めをより正確にかつ容易に行うことができ、ティース２７ごと又は回転角度検出装置１ごとに生じる励磁巻線２２の位置のばらつきを抑制することができる。また、励磁巻線２２の外周に第１又は第２の出力巻線２３，２４の導線を巻くときに、第１又は第２の出力巻線２３，２４の導線の巻き崩れの発生を抑制することができる。これにより、回転角度検出装置１の検出精度の向上をさらに図ることができる。
【００９６】
なお、上記の例では、励磁巻線２２の全体が凹部４１に収容されているが、励磁巻線２２が凹部４１に嵌っていれば励磁巻線２２の位置決めをより正確にかつ容易にすることができるので、励磁巻線２２の少なくとも一部が凹部４１に収容されていればよい。
【００９７】
また、上記の例では、巻き芯部２５ａの検出用ロータ３に近い位置に凹部４１が設けられているが、凹部４１の位置はこれに限定されず、例えば、検出用ロータ３の径方向について巻き芯部２５ａの検出用ロータ３から離れた位置に凹部４１を設けてもよい。
【００９８】
実施の形態６．
図１７は、この発明の実施の形態６による回転角度検出装置１を示す断面図である。また、図１８は、図１７の励磁巻線２２と、巻数の多い第１の出力巻線２３とがティース２７に設けられている状態を示す拡大図である。さらに、図１９は、図１７の励磁巻線２２と、巻数の少ない第１の出力巻線２３とがティース２７に設けられている状態を示す拡大図である。
【００９９】
第１の出力巻線２３が設けられている各ティース２７のうち、一部の複数のティース２７（即ち、ティース番号が１、７、１３のそれぞれのティース２７）に設けられている第１の出力巻線２３（図１８）の巻数と、残りの複数のティース２７（即ち、ティース番号が３、５、９、１１、１５、１７のそれぞれのティース２７）に設けられている第１の出力巻線２３（図１９）の巻数とは、図４からも分かるように、互いに異なっている。この例では、ティース番号が３、５、９、１１、１５、１７のそれぞれのティース２７に設けられている第１の出力巻線２３の巻数（即ち、図１９に示されている第１の出力巻線２３の巻数）が、すべての第１の出力巻線２３の中で最も少ない巻数（最小の巻数）となっている。また、各第１の出力巻線２３の導線の径は、同じである。従って、互いに巻数の異なる複数の第１の出力巻線２３の占めるそれぞれの領域の大きさは、互いに異なっている。
【０１００】
また、互いに巻数の異なる複数の第１の出力巻線２３のそれぞれの寸法は、検出用ロータ３の径方向について互いに異なっている。即ち、巻数の多い第１の出力巻線２３の径方向寸法Ｄ１は、巻数の少ない第１の出力巻線２３の径方向寸法Ｄ２よりも大きくなっている。さらに、互いに巻数の異なる複数の第１の出力巻線２３のそれぞれの位置（中心位置）は、検出用ロータ３の径方向について互いに異なっている。
【０１０１】
図２０は、図１９のティース２７に設けられた第１の出力巻線２３の径方向位置と、第１の出力巻線２３の鎖交磁束及び回転角度検出装置１による検出角度誤差のそれぞれとの関係を示すグラフである。図２０に示すように、巻数の最も少ない第１の出力巻線２３の径方向位置が変化すると、第１の出力巻線２３の鎖交磁束の０次成分であるオフセット値が大きく変化しているのが分かる。また、第１の出力巻線２３の鎖交磁束のオフセット値が最小となる位置に第１の出力巻線２３があるときに、回転角度検出装置１による検出角度誤差が最小になっていることが分かる。
【０１０２】
図２１は、図１８及び図１９のそれぞれ第１の出力巻線２３のそれぞれにおける検出用ロータ３の径方向についての巻数１当りの鎖交磁束の分布を示すグラフである。図２１に示すように、巻数１当りの鎖交磁束φ（ｘ）は、図１８及び図１９においてティース２７と突出部２７ａとの交点を原点とする検出用ロータ３の径方向についてのｘ座標に対する関数となっている。また、図１８及び図１９に示すように第１の出力巻線２３の径方向寸法は、それぞれＤ１＝Ｄ１ｅ―Ｄ１ｓ及びＤ２＝Ｄ２ｅ―Ｄ２ｓで表される。また、Ｄ１ｓ＜Ｄ２ｓ＜Ｄ２ｅ＜Ｄ１ｅの関係にあるため、図１８の第１の出力巻線２３における鎖交磁束φ１と、図１９の第１の出力巻線２３における鎖交磁束φ２との関係は、検出用ロータ３の径方向当りの巻数をＷｘとすると、以下の式で表される。
【０１０３】
【数１０】
0006009101.tif 000011
【０１０４】
このように、巻数の多い第１の出力巻線２３の鎖交磁束の量と、巻数の少ない第１の出力巻線２３の鎖交磁束の量とは、互いに異なっている。さらに図２１から、巻数１当りの鎖交磁束φ（ｘ）がｘ座標に対して変化するため、図１９の第１の出力巻線２３におけるＤ２ｓとＤ２ｅが異なると、Ｄ２が同じ場合でも鎖交磁束φ２が異なることがわかる。即ち、第１の出力巻線２３の巻数が同じであっても、第１の出力巻線２３のｘ座標の位置が異なることで、第１の出力巻線２３の鎖交磁束の量は異なる。
【０１０５】
このように、図２１に示すように巻数の互いに異なる複数の第１の出力巻線２３間で鎖交磁束の量が異なることと、巻数が同じでｘ座標の位置が異なる第１の出力巻線２３の鎖交磁束の量が異なることと、図４に示すように巻数の互いに異なる複数の第１の出力巻線２３間で巻き方向（即ち、極性）も異なることとにより、第１の出力巻線２３の鎖交磁束にオフセット値が生じやすくなっている。従って、図２０に示すように、第１の出力巻線２３の径方向位置が変化すると、第１の出力巻線２３の鎖交磁束のオフセット値が大きく変化する。
【０１０６】
第１の出力巻線２３の鎖交磁束のオフセット値が大きいほど、第１の出力巻線２３の出力電圧の０次成分が大きくなり、角度誤差の軸倍角成分が大きくなる。逆に、第１の出力巻線２３の鎖交磁束のオフセット値が小さくなるように第１の出力巻線２３の径方向位置を調整すれば、式（１０）及び式（１４）から回転角度検出装置１の検出角度誤差の軸倍角成分を低減することができる。
【０１０７】
実施の形態６では、巻数の最も少ない第１の出力巻線２３の位置を、検出用ロータ３の径方向について調整することにより、互いに巻数の異なる複数の第１の出力巻線２３のそれぞれの位置が互いに異なる位置とされて、第１の出力巻線２３の鎖交磁束のオフセット値が小さくされている。他の構成は実施の形態２と同様である。
【０１０８】
このような回転角度検出装置１では、互いに巻数の異なる複数の第１の出力巻線２３のそれぞれの位置が、検出用ロータ３の径方向について互いに異なっているので、第１の出力巻線２３の鎖交磁束のオフセット値が小さくなるように調整することにより、回転角度検出装置１による検出角度誤差の軸倍角成分の増加を抑制することができ、検出精度の向上を図ることができる。
【０１０９】
また、各第１の出力巻線２３のうち、巻数の最も少ない第１の出力巻線２３の位置を調整することにより、互いに巻数の異なる複数の第１の出力巻線２３のそれぞれの位置が、検出用ロータ３の径方向について互いに異なる位置とされるので、各第１の出力巻線２３のうち、一部の第１の出力巻線２３のみの位置調整を行うだけで、第１の出力巻線２３の鎖交磁束のオフセット値を小さくすることができる。これにより、各第１の出力巻線２３の位置調整の作業を容易にすることができる。
【０１１０】
なお、上記の例では、検出用ロータ３の径方向についてティース２７の検出用ロータ３に近い位置にのみ励磁巻線２２が設けられているが、検出用ロータ３の径方向についてティース２７の検出用ロータ３から離れた位置にのみ励磁巻線２２を設け、励磁巻線２２の外周、及び励磁巻線２２よりも検出用ロータ３に近いティース２７の部分に、第１又は第２の出力巻線２３，２４を設けるようにしてもよい。
【０１１１】
実施の形態７．
図２２は、この発明の実施の形態７による回転角度検出装置１を示す断面図である。また、図２３は、図２２の励磁巻線２２と、巻数の多い第１の出力巻線２３とがティース２７に設けられている状態を示す拡大図である。さらに、図２４は、図２２の励磁巻線２２と、巻数の少ない第１の出力巻線２３とがティース２７に設けられている状態を示す拡大図である。
【０１１２】
各第１の出力巻線２３及び各第２の出力巻線２４のそれぞれの構成は、実施の形態６と同様である。即ち、巻数の多い第１の出力巻線２３の径方向寸法Ｄ１は、巻数の少ない第１の出力巻線２３の径方向寸法Ｄ２よりも大きくなっている。また、互いに巻数の異なる複数の第１の出力巻線２３のそれぞれの位置（中心位置）は、検出用ロータ３の径方向について互いに異なっている。
【０１１３】
実施の形態７では、第１の出力巻線２３とコアバック２６との間の空間が外側絶縁部２５ｂで埋められ、第１の出力巻線２３と励磁巻線２２との間の空間が仕切り部２５ｄで埋められている。また、第１の出力巻線２３とコアバック２６との間に位置する外側絶縁部２５ｂの寸法と、第１の出力巻線２３と励磁巻線２２との間に位置する仕切り部２５ｄの寸法とが、各第１の出力巻線２３の径方向寸法Ｄ１，Ｄ２（図１８及び図１９）に合わせて検出用ロータ３の径方向について設定されている。
【０１１４】
これにより、互いに異なる径方向寸法Ｄ１，Ｄ２を持つ各第１の出力巻線２３に対する外側絶縁部２５ｂ及び仕切り部２５ｄのそれぞれの寸法は、検出用ロータ３の径方向について互いに異なっている。即ち、径方向寸法Ｄ２を持つ（即ち、巻数の少ない）第１の出力巻線２３に対する外側絶縁部２５ｂ及び仕切り部２５ｄのそれぞれの寸法は、径方向寸法Ｄ２よりも大きい径方向寸法Ｄ１を持つ（即ち、巻数の多い）第１の出力巻線２３に対する外側絶縁部２５ｂ及び仕切り部２５ｄのそれぞれの寸法よりも、検出用ロータ３の径方向について大きくなっている。他の構成は実施の形態４と同様である。
【０１１５】
このような回転角度検出装置１では、互いに異なる径方向寸法Ｄ１，Ｄ２を持つ各第１の出力巻線２３のそれぞれについて、第１の出力巻線２３とコアバック２６との間の空間が外側絶縁部２５ｂで埋められ、第１の出力巻線２３と励磁巻線２２との間の空間が仕切り部２５ｄで埋められているので、互いに異なる径方向寸法Ｄ１，Ｄ２を持つ各第１の出力巻線２３であっても、外側絶縁部２５ｂ及び仕切り部２５ｄを基準にして第１の出力巻線２３の位置を決めることができ、検出用ロータ３の径方向について各第１の出力巻線２３のそれぞれの位置決めをより正確かつ容易に行うことができる。また、互いに巻数の異なる複数の第１の出力巻線２３のそれぞれの位置が、検出用ロータ３の径方向について互いに異なっているので、各第１の出力巻線２３の位置の調整により、実施の形態６と同様に検出精度の向上を図ることができる。
【０１１６】
なお、上記の例では、検出用ロータ３の径方向についてティース２７の検出用ロータ３に近い位置にのみ励磁巻線２２が設けられているが、検出用ロータ３の径方向についてティース２７の検出用ロータ３から離れた位置にのみ励磁巻線２２を設け、励磁巻線２２の外周、及び励磁巻線２２よりも検出用ロータ３に近いティース２７の部分に、第１又は第２の出力巻線２３，２４を設けるようにしてもよい。即ち、第１の巻線領域Ａｗ１に励磁巻線２２を設け、第２の巻線領域Ａｗ２に第１又は第２の出力巻線２３，２４を設けてもよい。
【０１１７】
実施の形態８．
図２５は、この発明の実施の形態８による回転角度検出装置１を示す断面図である。また、図２６は、図２５の励磁巻線２２、第１の出力巻線２３及び第２の出力巻線２４のそれぞれの導線の巻数を示す表である。なお、図２６で示されているティース番号は、図２５の各ティース２７に便宜的に割り振った周方向へ連続する番号（図２５において四角形の枠で囲んでいる番号）である。また、図２６のティース番号の下にある数字は、ティース番号に対応するティース２７に巻かれた導線の巻数である。さらに、図２６の巻数における正の数字と負の数字とは、導線の巻き方向が互いに逆になっていることを示している。
【０１１８】
実施の形態８では、ティース２７の数、励磁巻線２２、第１の出力巻線２３及び第２の出力巻線２４のそれぞれの巻数、検出用ロータ３の突極３１の数が、実施の形態１と異なっている。
【０１１９】
即ち、実施の形態８では、周方向について等間隔に並ぶティース２７の数が３０個とされている。また、検出用ロータ３が検出用ステータ２に対して回転したときには、検出用ロータ３と検出用ステータ２との間でのパーミアンスの脈動が各突極３１の存在によって正弦波状に変化する。
【０１２０】
励磁巻線２２の導線は、互いに隣り合うティース２７ごとに巻き方向が逆になるようにして、すべてのティース２７に４０回ずつ巻かれている。
【０１２１】
第１の出力巻線２３の導線は、ティース番号が１、７、１３、１９、２５の各ティース２７に３８０回ずつ巻かれ、ティース番号が３、５、９、１１，１５、１７、２１、２３、２７、２９の各ティース２７に１９０回ずつ巻かれている。ティース番号が１、７、１３、１９、２５の各ティース２７に巻かれている第１の出力巻線２３の導線は、それぞれ同一方向に巻かれている。また、ティース番号が３、５、９、１１、１５、１７、２１、２３、２７，２９の各ティース２７に巻かれている第１の出力巻線２３の導線は、ティース番号が１、７、１３、１９、２５の各ティース２７に巻かれている第１の出力巻線２３の導線の巻き方向と逆の方向に巻かれている。
【０１２２】
第２の出力巻線２４の導線は、ティース番号が２、６、８、１２、１４、１８、２０、２４、２６、３０の各ティース２７に３３０回ずつ巻かれている。ティース番号が２、８、１４、２０、２６の各ティース２７に巻かれている第２の出力巻線２４の導線は、それぞれ同一方向に巻かれている。また、ティース番号が２、８、１４、２０、２６の各ティース２７に巻かれている第２の出力巻線２４の導線は、ティース番号が６、１２、１８、２４、３０の各ティース２７に巻かれている第２の出力巻線２４の導線の巻き方向と逆の方向に巻かれている。ティース番号が４、１０、１６、２２、２８の各ティース２７には、出力巻線を正弦波状に分布させるため、第１及び第２の出力巻線２３，２４は巻かれていない。他の構成は実施の形態１と同様である。
【０１２３】
図２７は、図２５の回転角度検出装置１の突極３１の数（軸倍角）、ティース２７の数、励磁巻線２２の空間次数、第１及び第２の出力巻線２３，２４の空間次数を実施例８−１として示す表である。なお、図２７では、実施例８−１だけでなく、実施の形態８において突極３１の数（軸倍角）を変更した他の実施例８−２及び８−３のティース２７の数、励磁巻線２２の空間次数、第１及び第２の出力巻線２３，２４の空間次数についても示している。
【０１２４】
実施の形態８における実施例８−１では、図２７における軸倍角Ｎが２０、励磁巻線２２の空間次数Ｍ（即ち、ティース２７の数の半分に当る数）が１５、第１及び第２の出力巻線２３，２４の空間次数｜Ｍ±Ｎ｜が３５又は５（なお、３５は５と等価）となっている。これにより、実施例８−１では、第１及び第２の出力巻線２３，２４が検出する誤差の空間次数δ＝｜Ｍ−｜Ｍ±Ｎ｜｜が２０及び１０、空間次数δを検出する誤差の空間次数ε=｜δ−Ｍ｜が５となっている。即ち、実施例８−１では、誤差の空間次数δ及びεが１、２、３、４以外に設定されている。
【０１２５】
これにより、実施例８−１では、誤差の空間次数δが２０及び１０であり、空間次数δを検出する誤差の空間次数εが５となっているため、誤差の空間次数の低次成分である１次、２次、３次、４次の誤差の空間次数を第１及び第２の出力巻線２３，２４が拾うことはない。従って、実施例８−１では、これらの１次、２次、３次、４次の誤差成分を第１及び第２の出力巻線２３，２４が拾わないため、検出用ステータ２又は検出用ロータ３の偏心、楕円状変形、三角形状の変形、四角形状の変形、磁気異方性等のノイズに対して、回転角度検出装置１の角度誤差を低減することができる。
【０１２６】
また、図２７の実施例８−２では、軸倍角Ｎが１０、励磁巻線２２の空間次数Ｍが１５、第１及び第２の出力巻線２３，２４の空間次数｜Ｍ±Ｎ｜が２５又は５（なお、２５は５と等価）となっている。これにより、実施例８−２では、第１及び第２の出力巻線２３，２４が検出する誤差の空間次数δ＝｜Ｍ−｜Ｍ±Ｎ｜｜が１０、空間次数δを検出する誤差の空間次数ε=｜δ−Ｍ｜が５となっている。即ち、実施例８−２でも、誤差の空間次数δ及びεが１、２、３、４以外に設定されている。
【０１２７】
さらに、図２７の実施例８−３では、軸倍角Ｎが２４、励磁巻線２２の空間次数Ｍが１５、第１及び第２の出力巻線２３，２４の空間次数｜Ｍ±Ｎ｜が３９又は９（なお、３９は９と等価）となっている。これにより、実施例８−３では、第１及び第２の出力巻線２３，２４が検出する誤差の空間次数δ＝｜Ｍ−｜Ｍ±Ｎ｜｜が２４及び６、空間次数δを検出する誤差の空間次数ε=｜δ−Ｍ｜が９となっている。即ち、実施例８−３でも、誤差の空間次数δ及びεが１、２、３、４以外に設定されている。
【０１２８】
従って、実施例８−２及び８−３でも、実施例８−１と同様に１次、２次、３次、４次の誤差成分を第１及び第２の出力巻線２３，２４が拾わないため、検出用ステータ２又は検出用ロータ３の偏心、楕円状変形、三角形状の変形、四角形状の変形、磁気異方性等のノイズに対して、回転角度検出装置１の角度誤差を低減することができる。
【０１２９】
このような回転角度検出装置１では、｜Ｍ−｜Ｍ±Ｎ｜｜で表される誤差の空間次数δ、及び｜δ−Ｍ｜で表される誤差の空間次数εが、１、２、３、４以外となっているので、１次、２次、３次、４次のそれぞれの誤差成分を第１及び第２の出力巻線２３，２４が検出することを防止することができる。これにより、検出用ステータ２又は検出用ロータ３の偏心、楕円状変形、三角形状の変形、四角形状の変形及び磁気異方性等のノイズに対して、回転角度検出装置１の角度誤差を低減することができ、検出誤差の増大を抑制することができる。また、励磁巻線２２がすべてのティース２７にそれぞれ巻かれているので、検出用ステータ２のティース２７の数（即ち、２Ｍ）に対して、励磁巻線２２の空間次数（極対数）Ｍを最大とすることができる。これにより、励磁巻線２２の起磁力で発生する磁束がティース２７間で漏れるのを抑制することができ、回転角度検出装置１の出力を向上させることができる。これにより、回転角度検出装置１を用いた回転電機１０１では、ロータ１０３の位置及び速度の制御について高精度化を図ることができる。
【０１３０】
実施の形態９．
図２８は、この発明の実施の形態９による回転電機１０１を示す縦断面図である。ロータヨーク１１５は、ベアリング１０９が取り付けられたロータヨーク本体１１７と、ロータヨーク本体１１７の外周部に固定され、支軸１０８と同軸に配置された円筒状のロータ筒部１１８とを有している。ロータヨーク本体１１７の中央部には、貫通孔１２１が設けられている。支軸１０８の先端部には、貫通孔１２１内に達する検出器用軸１２２が支軸１０８と同軸に設けられている。検出器用軸１２２の外径は、支軸１０８の外径よりも小さくなっている。
【０１３１】
ロータヨーク本体１１７の貫通孔１２１内には、ロータ１０３の回転角度を検出する回転角度検出装置１が設けられている。回転角度検出装置１は、検出器用軸１２２に固定された検出用ステータ２と、径方向について検出用ステータ２と対向し、検出用ステータ２に対して回転可能な磁性体である検出用ロータ３とを有している。この例では、検出用ロータ３の形状が円環状とされ、検出用ステータ２が検出用ロータ３の径方向内側に配置されている。また、この例では、検出用ロータ３がロータヨーク本体１１７の貫通孔１２１内に固定され、検出用ロータ３がロータヨーク本体１１７と一体に回転されるようになっている。回転電機１０１の他の構成は実施の形態１と同様である。
【０１３２】
図２９は、図２８の回転角度検出装置１を示す断面図である。検出用ステータ２は、磁性体である検出用ステータコア２１と、検出用ステータコア２１にそれぞれ設けられた複数の励磁巻線２２、複数の第１の出力巻線２３及び複数の第２の出力巻線２４と、検出用ステータコア２１に設けられ、各励磁巻線２２、各第１の出力巻線２３及び各第２の出力巻線２４のそれぞれと検出用ステータコア２１との間に介在する絶縁体２５とを有している。各励磁巻線２２、各第１の出力巻線２３及び各第２の出力巻線２４のそれぞれと検出用ステータコア２１との間の絶縁状態は、絶縁体２５により確保される。
【０１３３】
検出用ステータコア２１は、検出器用軸１２２に中央部が嵌合（固定）されたコアバック２６と、コアバック２６から径方向外側へそれぞれ突出し、検出用ステータコア２１の周方向へ並ぶ複数のティース２７とを有している。この例では、１８個のティース２７が検出用ステータコア２１の周方向へ等間隔に並んでいる。
【０１３４】
励磁巻線２２は、各ティース２７にそれぞれ巻かれている。各励磁巻線２２は、互いに電気的に直列に接続されている。
【０１３５】
第１の出力巻線（ＣＯＳ巻線）２３及び第２の出力巻線（ＳＩＮ巻線）２４は、互いに異なる相の出力巻線とされている。各第１の出力巻線２３は互いに電気的に直列に接続され、各第２の出力巻線２４も互いに電気的に直列に接続されている。また、第１の出力巻線２３及び第２の出力巻線２４は、検出用ステータコア２１の周方向について互いに隣り合う２つのティース２７に同じ相の出力巻線２３，２４が巻かれることを避けながら、互いに異なるティース２７にそれぞれ巻かれている。この例では、複数のティース２７のうち周方向について１つおきに選択された複数のティース２７に、第１の出力巻線２３がそれぞれ巻かれ、第１の出力巻線２３が巻かれているティース２７と異なる複数のティース２７に、第２の出力巻線２４がそれぞれ巻かれている。
【０１３６】
共通のティース２７に設けられている励磁巻線２２及び第１の出力巻線２３は、検出用ロータ３の径方向について並んでいる。また、励磁巻線２２は、検出用ロータ３の径方向について第１の出力巻線２３よりも検出用ロータ３に近い位置に設けられている。即ち、励磁巻線２２の導線は、ティース２７の検出用ロータ３に近い先端部に巻かれ、第１の出力巻線２３の導線は、励磁巻線２２よりもコアバック２６に近いティース２７の部分に巻かれている。
【０１３７】
他のティース２７に設けられた第１の出力巻線２３も、同様に、検出用ロータ３の径方向について励磁巻線２２よりも内側に設けられている。また、各ティース２７に設けられた第２の出力巻線２４も、同様に、検出用ロータ３の径方向について励磁巻線２２よりも内側に設けられている。
【０１３８】
検出用ロータ３は、検出用ロータ３の周方向へ並ぶ複数の突極３１を有している。また、検出用ロータ３は、検出用ステータ２の外周面に各突極３１を径方向について対向させながら検出用ステータ２に対して回転可能になっている。検出用ロータ３が検出用ステータ２に対して回転したときには、検出用ロータ３と検出用ステータ２との間でのパーミアンスの脈動が各突極３１の存在によって正弦波状に変化する。
【０１３９】
各励磁巻線２２には、各励磁巻線２２への交流電力の供給により起磁力が発生する。これにより、検出用ロータ３及び検出用ステータコア２１を通過する磁束が発生する。第１及び第２の出力巻線２３，２４には、この磁束が第１及び第２の出力巻線２３，２４を鎖交することにより電圧が発生する。検出用ロータ３と検出用ステータ２との間でのパーミアンスが検出用ロータ３の回転角度に応じて正弦波状に変化することから、検出用ロータ３の回転角度は、第１の出力巻線２３及び第２の出力巻線２４のそれぞれから出力される電圧を測定することにより検出される。他の構成は実施の形態２と同様である。
【０１４０】
即ち、実施の形態９では、検出用ステータ２が検出用ロータ３よりも径方向内側にある点と、励磁巻線２２が第１及び第２の出力巻線２３，２４よりも径方向外側に設けられている点とを除いて、実施の形態２と同様である。
【０１４１】
このように検出用ロータ３よりも径方向内側に検出用ステータ２を設けても、実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
【０１４２】
また、各ティース２７がコアバック２６から径方向外側へ突出しているので、各ティース２７間に形成されるスロット２８の開口幅を実施の形態１と比べて広げることができ、励磁巻線２２、第１の出力巻線２３及び第２の出力巻線２４のそれぞれの導線をティース２７に巻く作業を容易にすることができる。
【０１４３】
また、検出用ロータ３がロータヨーク本体１１７に固定されているので、実施の形態１のような中空の支軸１０８内に検出器用軸１１９を通した構造とする必要がなくなり、回転電機１０１の構造を簡素化することができる。これにより、コストの低減化を図ることができる。
【０１４４】
実施の形態１０．
上記実施の形態１〜９による回転角度検出装置１及び回転電機１０１をエレベータ用巻上機に適用してもよい。
即ち、図３０は、この発明の実施の形態１０による回転角度検出装置１及び回転電機１０１を適用したエレベータ用巻上機を示す縦断面図である。図において、エレベータ用巻上機は、実施の形態１と同様の回転角度検出装置１と、回転電機であるモータ１７１と、モータ１７１の駆動力により回転される駆動シーブ１７２とを有している。
【０１４５】
駆動シーブ１７２は、ベアリング１０９を介して支軸１０８に回転自在に支持されている。駆動シーブ１７２は、ロータヨーク１１５と一体に成形されている。この例では、駆動シーブ１７２及びロータヨーク１１５を構成する材料が鋳鉄とされている。駆動シーブ１７２は、支軸１０８の軸線方向について、ステータ１０２の範囲から外れた位置に設けられている。駆動シーブ１７２及びロータ１０３は、ステータコイル１１１への通電により、支軸１０８の軸線を中心に一体に回転される。駆動シーブ１７２の外周面には、複数本の主索用溝１７３が駆動シーブ１７２の周方向に沿って設けられている。
【０１４６】
かご及び釣合おもり（いずれも図示せず）を吊り下げる複数本の主索は、各主索用溝１７３に沿って駆動シーブ１７２に巻き掛けられる。かご及び釣合おもりは、駆動シーブ１７２の回転により昇降路内を昇降される。
【０１４７】
ロータ筒部１１８の内側には、駆動シーブ１７２及びロータ１０３に対して制動力を与えるブレーキ装置１７４が設けられている。ブレーキ装置１７４は、ロータ筒部１１８に対してロータ１０３の径方向へ変位可能なブレーキシュー（図示せず）を有している。ブレーキ装置１７４は、ブレーキシューをロータ筒部１１８の内周面に接触させることにより駆動シーブ１７２及びロータ１０３に制動力を与え、ブレーキシューをロータ筒部１１８から離すことにより駆動シーブ１７２及びロータ１０３に対する制動力を解除する。
【０１４８】
このようなエレベータ用巻上機では、実施の形態１による回転電機１０１がモータ１７１として用いられているとともに、実施の形態１による回転角度検出装置１がモータ１７１に用いられているので、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。即ち、ロータ１０３の位置及び速度の制御について高精度化を図ることができ、トルク脈動の低減化を図ることができるエレベータ用巻上機を得ることができる。
【０１４９】
なお、上記の例では、実施の形態１と同様の回転電機１０１が巻上機のモータ１７１とされているが、実施の形態２〜９のいずれかと同様の回転角度検出装置１を用いた回転電機１０１を巻上機のモータ１７１としてもよい。
【０１５０】
また、実施の形態１〜９では、ロータ１０３の外周を環状のステータ１０２が囲むインナロータ型の回転電機にこの発明が適用されているが、ステータ１０２の外周を環状のロータ１０３が囲むアウタロータ型の回転電機にこの発明を適用してもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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