(57)【要約】【課題】  ステアリングシャフトの絶対角度の検出と非接触電力電送とを同時に行うことができる回転角センサを提供すること。【解決手段】  回転角センサ１は、受信コイル群３２、４２と、可動コイル３３１と、円環状励磁コイル群３１、４１と、信号処理部６と、を備える。受信コイル群３２、４２は、円環状励磁コイル群３１、４１が交番磁界を連続して励磁すると、可動コイル３３１、４３の回転角度のみに応じた電圧信号を出力し、可動コイル３３１には、誘導起電圧が発生する。この電圧信号は、ステアリングシャフトの絶対角度に対応するので、信号処理部６は、電圧信号に基づいて、ステアリングシャフトの絶対角度を算出することができる。一方、可動コイル３３１には誘導起電圧が発生するので、円環状励磁コイル群３１と可動コイル３３１との間で非接触電力電送が行われる。【選択図】      図１
2006214944.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の主回転軸の周辺に設けられた２つの主回転用受信コイルと、
ステアリングシャフトに連動して、前記主回転軸を中心に回転し、外部から交番磁界が掛けられた際に交番磁界を励磁し、その交番磁界発生面が前記主回転用受信コイルの開口面の一部にのみ対向する主回転用可動体と、
前記主回転用受信コイル内で一様で、前記主回転用可動体の交番磁界発生面を通る交番磁界を連続して励磁する主回転用励磁コイルと、
前記主回転用受信コイルに発生した誘導起電圧に基づいて、前記ステアリングシャフトの回転角度を算出する演算手段と、を備え、
前記主回転用受信コイルは、互いに連結され、交互に配列された同数の主回転用正相コイル及び主回転用逆相コイルからなり、
前記主回転用正相コイル及び前記主回転用逆相コイルは、前記主回転用励磁コイルのみから交番磁界を掛けられた際に、同じ大きさで、互いに逆方向の誘導起電圧を発生し、
前記主回転用正相コイル及び前記主回転用逆相コイルの開口面は、複数の基準円の円周で囲まれる複数の領域のうち、前記主回転軸に対して最も外側の領域で形成され、
前記基準円の中心は、前記主回転軸上の点を原点とし、前記主回転軸に垂直なｘｙ平面上に描かれ、原点、ｘ軸、及びｙ軸に関して互いに対称であり、
前記基準円の半径は、前記主回転軸に垂直で、その長さは、互いに同じであり、
前記基準円の中心の数が２の場合には、前記基準円は互いに交差し、前記基準円の中心の数が３以上の場合には、前記原点を中心とする円周方向に連続して並ぶ３つの基準円が互いに交差し、
前記主回転用正相コイル及び前記主回転用逆相コイルの前記主回転軸に垂直な方向の幅は、前記主回転用可動体の前記主回転軸に垂直な方向の幅以下となり、
一方の主回転用受信コイルの位置は、他方の主回転用受信コイルの位置に対して、前記主回転軸を中心に、所定のずれ角度だけずれており、
前記ずれ角度は、１８０（ｄｅｇ）を前記基準円の中心の数で除算することで得られる回転角センサ。
【請求項２】
請求項１記載の回転角センサにおいて、
ステアリングシャフトが通される貫通穴と、
前記主回転用励磁コイルの内側に形成される配線スペースと、を備え、
前記基準円の中心の数は、３以上であり、
前記貫通穴の中心は前記主回転軸であり、前記貫通穴の前記主回転軸に垂直な垂直断面は円形であり、
前記主回転用励磁コイルの中心は前記主回転軸であり、前記主回転用励磁コイルの開口面は円形であり、前記主回転用励磁コイルの開口面の内径は、前記貫通穴の垂直断面の直径よりも大きく、
前記配線スペースの中心は前記主回転軸であり、前記配線スペースの前記主回転軸に垂直な垂直断面は円形であり、前記配線スペースの垂直断面の内径は、前記貫通穴の垂直断面の直径以上であり、
前記基準円の半径と前記基準円の中心から前記原点までの距離との和は、前記配線スペースの外周円の半径以下となり、
前記主回転軸の回転方向に連続して並ぶ３つの基準円のうち、両端の基準円どうしの交点から、前記原点までの距離は、前記配線スペースの内周円の半径以上となる回転角センサ。
【請求項３】
請求項２記載の回転角センサにおいて、
前記基準円の半径と前記基準円の中心から前記原点までの距離との和は、前記配線スペースの外周円の半径に一致し、
前記主回転軸の回転方向に連続して並ぶ３つの基準円のうち、両端の基準円どうしの交点から、前記原点までの距離は、前記配線スペースの内周円の半径に一致する回転角センサ。
【請求項４】
請求項１記載の回転角センサにおいて、
ステアリングシャフトが通される貫通穴と、
前記主回転用励磁コイルの内側に形成される配線スペースと、を備え、
前記基準円の中心の数は、２であり、
前記貫通穴の中心は前記主回転軸であり、前記貫通穴の前記主回転軸に垂直な垂直断面は円形であり、
前記主回転用励磁コイルの中心は前記主回転軸であり、前記主回転用励磁コイルの開口面は円形であり、前記主回転用励磁コイルの開口面の内径は、前記貫通穴の垂直断面の直径よりも大きく、
前記配線スペースの中心は前記主回転軸であり、前記配線スペースの前記主回転軸に垂直な垂直断面は円形であり、前記配線スペースの垂直断面の内径は、前記貫通穴の垂直断面の直径以上であり、
前記基準円の半径と前記基準円の中心から前記原点までの距離との和は、前記配線スペースの外周円の半径以下となり、
以下の式（１−１）が満たされる回転角センサ。
２＊Ｒ４−Ｒ１≧Ｒ２  …（１−１）
Ｒ１：前記配線スペースの外周円の半径、Ｒ２：前記配線スペースの内周円の半径、Ｒ４：前記基準円の半径
【請求項５】
請求項４記載の回転角センサにおいて、
前記基準円の半径と前記基準円の中心から前記原点までの距離との和は、前記配線スペースの外周円の半径に一致し、
以下の式（１−２）が満たされる回転角センサ。
２＊Ｒ４−Ｒ１＝Ｒ２  …（１−２）
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載の回転角センサにおいて、
前記主回転軸に関して互いに対称な位置で、前記主回転用可動体と前記主回転用受信コイルとが対向する回転角センサ。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか１項に記載の回転角センサにおいて、
前記主回転用受信コイル、前記主回転用可動体、及び前記主回転用励磁コイルと同様の構成を有する補助回転用受信コイル、補助回転用可動体、及び補助回転用励磁コイルを備え、
前記主回転用可動体は、ステアリングシャフトに連動して回転し、
前記補助回転用可動体は、前記主回転用可動体に連動して回転し、
前記主回転用可動体の周期と前記補助回転用可動体の周期との最小公倍数は、操舵角度検出範囲以上であり、
前記主回転用可動体の周期は、前記主回転用可動体が前記主回転用受信コイルの回転角度検出範囲だけ回転する間に前記ステアリングシャフトが回転する角度であり、
前記補助回転用可動体の周期は、前記補助回転用可動体が前記補助回転用受信コイルの回転角度検出範囲だけ回転する間に前記ステアリングシャフトが回転する角度であり、
前記演算手段は、前記主回転用受信コイル及び前記補助回転用受信コイルに発生した誘導起電圧に基づいて、前記ステアリングシャフトの回転角度を算出する回転角センサ。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか１項に記載の回転角センサにおいて、
前記主回転用可動体は、ステアリングシャフトに連動して回転し、前記主回転用可動体と共に回転する負荷にハーネスで接続され、前記主回転用励磁コイルは、電源にハーネスで接続される回転角センサ。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか１項に記載の回転角センサにおいて、
前記主回転用可動体に連動して回転する２次コイルを備え、
前記主回転用励磁コイルは、前記主回転用受信コイル内で一様で、前記２次コイルの開口面を通る交番磁界を励磁し、
前記主回転用可動体は、ステアリングシャフトに連動して回転し、
前記２次コイルは、前記主回転用受信コイル内で一様な交番磁界を励磁し、前記２次コイルと共に回転する負荷にハーネスで接続され、前記主回転用励磁コイルは、電源にハーネスで接続される回転角センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステアリングシャフトの回転角度を検出することができる回転角センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、車両に搭載され、ステアリングシャフトの回転角度を検出する技術が記載されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
図３１は、従来の技術に係る回転角センサ１００を示す概略図である。まず、回転角センサ１００の構成を説明する。回転角センサ１００は、固定体１１１と、回転体１１３と、ケース１０５、１０６と、制御手段１１５と、からなる。ステアリングシャフトは、固定体１１１、回転体１１３、ケース１０５、１０６に形成された貫通穴を通って、回転角センサ１００に固定され、回転軸Ｏ’を中心に回転する。
【０００４】
固定体１１１は配線基板であり、回転軸Ｏ’を中心に放射状に形成された６個の固定コイル１１２Ａ〜１１２Ｆを備える。
【０００５】
回転体１１３は配線基板であり、回転軸Ｏ’に関して非対称の角度で形成された２個の回転コイル１１４Ａ、１１４Ｂを備え、ステアリングシャフトと共に回転し、回転コイル１１４Ａ、１１４Ｂが固定コイル１１２Ａ〜１１２Ｆに対向するように、配置される。
【０００６】
ケース１０５、１０６は、回転体１１３及び固定体１１１を支持し、保護する。制御手段１１５は、固定コイル１１２Ａ〜１１２Ｆを順次励磁する一方、固定コイル１１２Ａ〜１１２Ｆに生じた誘導起電圧に基づいて、ステアリングシャフトの回転角度を検出する。
【０００７】
次に、回転角センサ１００による回転角度検出方法について説明する。まず、制御手段１１５が、固定コイル１１２Ａ〜１１２Ｆを順次励磁する。これにより、固定コイル１１２Ａ〜１１２Ｆに対向する回転コイル１１４Ａ、１１４Ｂが励磁し、回転コイル１１４Ａ、１１４Ｂから発生した磁界によって、固定コイル１１２Ａ〜１１２Ｆに誘導起電圧が発生する。ここで、図３２に示すように、回転コイル１１４Ａ、１１４Ｂの回転角度に応じて、回転コイル１１４Ａ、１１４Ｂと固定コイル１１２Ａ〜１１２Ｆとの対向面積が変化するので、固定コイル１１２Ａ〜１１２Ｆに発生する誘導起電圧も変化する。ここで、図３２は、回転コイル１１４Ａ、１１４Ｂと固定コイル１１２Ａ〜１１２Ｆとの対向面積が変化する様子を示す平面図であり、回転コイル１１４Ａ、１１４Ｂと固定コイル１１２Ａ〜１１２Ｆとの対向面積は、固定コイル１１２Ａ〜１１２Ｆのうち、回転コイル１１４Ａ、１１４Ｂに対向する部分の面積である。また、回転コイル１１４Ａ、１１４Ｂは、回転軸Ｏ’に関して非対称の角度で形成されているので、固定コイル１１２Ａ〜１１２Ｆから発生する誘導起電圧の組は、回転コイル１１４Ａ、１１４Ｂ、即ちステアリングシャフトの回転角度が３６０（ｄｅｇ）以下となる範囲内、即ち、一回転の範囲内で一義的に定まる。
【０００８】
例えば、図３２（ａ）に示すように、ステアリングシャフトの回転角度が０（ｄｅｇ）のとき、固定コイル１１２Ａの全面が回転コイル１１４Ａに対向し、固定コイル１１２Ｃの半分と、固定コイル１１２Ｄの半分がそれぞれ回転コイル１１４Ｂに対向し、他の固定コイルは回転コイル１１４Ａ、１１４Ｂに対向しないので、固定コイル１１２Ａから発生する誘導起電圧はＶｍａｘであり、固定コイル１１２Ｃ、１１２Ｄからそれぞれ発生する誘導起電圧はＶｍａｘ／２であり、他の固定コイルから発生する誘導起電圧は零となる。ここで、Ｖｍａｘは、一つの固定コイルから発生する誘導起電圧の最大値である。したがって、誘導起電圧の組は、（Ｖｍａｘ、０、Ｖｍａｘ／２、Ｖｍａｘ／２、０、０）となる。
【０００９】
図３２（ｂ）に示すように、ステアリングシャフトの回転角度が３０（ｄｅｇ）のとき、固定コイル１１２Ａの半分と、固定コイル１１２Ｂの半分がそれぞれ回転コイル１１４Ａに対向し、固定コイル１１２Ｄの全面が回転コイル１１４Ｂに対向し、他の固定コイルは回転コイル１１４Ａ、１１４Ｂに対向しないので、固定コイル１１２Ａ、１１２Ｂから発生する誘導起電圧はＶｍａｘ／２であり、固定コイル１１２Ｄから発生する誘導起電圧はＶｍａｘであり、他の固定コイルから発生する誘導起電圧は零となる。したがって、誘導起電圧の組は、（Ｖｍａｘ／２、Ｖｍａｘ／２、０、Ｖｍａｘ、０、０）となる。
【００１０】
図３２（ｃ）に示すように、ステアリングシャフトの回転角度が６０（ｄｅｇ）のとき、固定コイル１１２Ｂの全面が回転コイル１１４Ａに対向し、固定コイル１１２Ｄの半分と、固定コイル１１２Ｅの半分がそれぞれ回転コイル１１４Ｂに対向し、他の固定コイルは回転コイル１１４Ａ、１１４Ｂに対向しないので、固定コイル１１２Ｂから発生する誘導起電圧はＶｍａｘであり、固定コイル１１２Ｄ、１１２Ｅからそれぞれ発生する誘導起電圧はＶｍａｘ／２であり、他の固定コイルから発生する誘導起電圧は零となる。したがって、誘導起電圧の組は、（０、Ｖｍａｘ、０、Ｖｍａｘ／２、Ｖｍａｘ／２、０）となる。
【００１１】
図３２（ｄ）に示すように、ステアリングシャフトの回転角度が９０（ｄｅｇ）のとき、固定コイル１１２Ｂの半分と、固定コイル１１２Ｃの半分がそれぞれ回転コイル１１４Ａに対向し、固定コイル１１２Ｅの全面が回転コイル１１４Ｂに対向し、他の固定コイルは回転コイル１１４Ａ、１１４Ｂに対向しないので、固定コイル１１２Ｂ、１１２Ｃから発生する誘導起電圧はＶｍａｘ／２であり、固定コイル１１２Ｅから発生する誘導起電圧はＶｍａｘであり、他の固定コイルから発生する誘導起電圧は零となる。したがって、誘導起電圧の組は、（０、Ｖｍａｘ／２、Ｖｍａｘ／２、０、Ｖｍａｘ、０）となる。
【００１２】
したがって、制御手段１１５は、ステアリングシャフトの回転角度に応じた誘導起電圧の組を予め設定しておき、この設定値と、固定コイル１１２Ａ〜１１２Ｆから与えられた誘導起電圧の組とを比較することで、ステアリングシャフトの回転角度を、ステアリングシャフトの一回転の範囲内で一義的に検出することができる。言い換えれば、制御手段１１５は、ステアリングシャフトの一回転の範囲内で、ステアリングシャフトの絶対角度を検出することができる。
【特許文献１】特開２００３−１４４１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、回転角センサ１００は、固定コイル１１２Ａ〜１１２Ｆを順次励磁しなければ、ステアリングシャフトの絶対角度を検出することができないので、固定コイル１１２Ａ〜１１２Ｆを連続して励磁させることはできない。このため、固定コイル１１２Ａ〜１１２Ｆが１次コイルとされ、回転体１１３に２次コイルが別途配置されて絶縁トランスが形成されても、回転角センサ１００は、無線での電力電送、即ち非接触電力電送を行うことができない。
【００１４】
また、固定体１１１に１次コイル、回転体１１３に２次コイルが別途配置されて絶縁トランスが形成されると、１次コイルが励磁した際に、固定コイル１１２Ａ〜１１２Ｆには、回転コイル１１４Ａ、１１４Ｂの他、１次コイルから発生した磁界によっても、誘導起電圧が発生する。このため、制御手段１１５は、ステアリングシャフトの絶対角度のみに応じた誘導起電圧を精度良く検出することができなくなるので、ステアリングシャフトの絶対角度を精度良く検出することができなくなる。
【００１５】
以上により、回転角センサ１００を車両に設置する際には、ステアリングシャフトの絶対角度の検出と非接触電力電送とを同時に行うことが困難であることから、ステアリングへ電力を供給するためのスパイラルケーブルが別途必要となり、結果として、ステアリングコラム全体が大きくなったり、スパイラルケーブルの接触不良が生じうる。
【００１６】
一方、回転角センサ１００の他、光学式の回転角センサや、磁気式の回転角センサも知られているが、これらの回転角センサは、そもそも非接触電力電送に対応する構成となっていないので、これらの回転角センサを車両に設置する際にも、スパイラルケーブルが別途必要になる。したがって、これらの回転角センサにおいても、同様の問題がある。
【００１７】
本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その主に目的とするところは、ステアリングシャフトの絶対角度の検出と非接触電力電送とを同時に行うことができる回転角センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するため、本願特許請求の範囲に記載の発明は、所定の主回転軸の周辺に設けられた２つの主回転用受信コイルと、ステアリングシャフトに連動して、主回転軸を中心に回転し、外部から交番磁界が掛けられた際に交番磁界を励磁し、その交番磁界発生面が主回転用受信コイルの開口面の一部にのみ対向する主回転用可動体と、主回転用受信コイル内で一様で、主回転用可動体の交番磁界発生面を通る交番磁界を連続して励磁する主回転用励磁コイルと、主回転用受信コイルに発生した誘導起電圧に基づいて、ステアリングシャフトの回転角度を算出する演算手段と、を備え、主回転用受信コイルは、互いに連結され、交互に配列された同数の主回転用正相コイル及び主回転用逆相コイルからなり、主回転用正相コイル及び主回転用逆相コイルは、主回転用励磁コイルのみから交番磁界を掛けられた際に、同じ大きさで、互いに逆方向の誘導起電圧を発生し、主回転用正相コイル及び主回転用逆相コイルの開口面は、複数の基準円の円周で囲まれる複数の領域のうち、主回転軸に対して最も外側の領域で形成され、基準円の中心は、主回転軸上の点を原点とし、主回転軸に垂直なｘｙ平面上に描かれ、原点、ｘ軸、及びｙ軸に関して互いに対称であり、基準円の半径は、主回転軸に垂直で、その長さは、互いに同じであり、基準円の中心の数が２の場合には、基準円は互いに交差し、基準円の中心の数が３以上の場合には、原点を中心とする円周方向に連続して並ぶ３つの基準円が互いに交差し、主回転用正相コイル及び主回転用逆相コイルの主回転軸に垂直な方向の幅は、主回転用可動体の主回転軸に垂直な方向の幅以下となり、一方の主回転用受信コイルの位置は、他方の主回転用受信コイルの位置に対して、主回転軸を中心に、所定のずれ角度だけずれており、ずれ角度は、１８０（ｄｅｇ）を基準円の中心の数で除算することで得られる。
【発明の効果】
【００１９】
本願特許請求の範囲に記載の発明によれば、主に以下の効果を得ることが出来る。即ち、主回転用受信コイルは、主回転用励磁コイルのみから交番磁界を連続して掛けられた場合、主回転用正相コイルから発生した誘導起電圧と主回転用逆相コイルから発生した誘導起電圧とが相殺される。しかし、本発明では、主回転用励磁コイルが交番磁界を連続して励磁することで、主回転用可動体に誘導起電圧が発生し、この誘導起電圧により交番磁界を連続して励磁する。したがって、主回転用受信コイルには、主回転用励磁コイルの他、主回転用可動体が励磁した交番磁界も掛けられる。言い換えれば、主回転用可動体が励磁した交番磁界により、主回転用励磁コイルが励磁した交番磁界が打ち消されるので、主回転用正相コイル、主回転用逆相コイルに発生する誘導起電圧にばらつきが発生する。したがって、主回転用受信コイルから誘導起電圧が発生する。この誘導起電圧は、主回転用可動体の主回転用受信コイルに対する相対角度、即ち回転角度に応じて変化するので、主回転用受信コイルは、主回転用可動体の回転角度に応じた誘導起電圧を発生する。ここで、主回転用可動体は、ステアリングシャフトに連動して回転するので、主回転用受信コイルが発生した誘導起電圧は、ステアリングシャフトの絶対角度にも対応する。したがって、演算手段は、誘導起電圧に基づいて、ステアリングシャフトの絶対角度を算出することができる。また、主回転用可動体に誘導起電圧が発生するので、主回転用励磁コイルと主回転用可動体との間で非接触電力電送が行われる。したがって、本発明は、ステアリングシャフトの絶対角度の算出と非接触電力電送とを同時に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
まず、第１の実施の形態に係る回転角センサ１の構成について説明する。図１は、本発明に係る回転角センサ１を上から見た場合の分解斜視図であり、図２は、回転角センサ１を下から見た場合の分解斜視図である。
【００２２】
図１及び図２に示すように、回転角センサ１は、ハウジング２１、２２と、歯車３、４と、円環状励磁コイル群３１、４１と、受信コイル群３２、４２と、可動コイル３３１、４３と、２次コイル３４と、基板３５、５と、信号処理部６を備える。
【００２３】
回転角センサ１は、概略的には、回転軸Ｏを中心に回転するステアリングシャフトに取り付けられ、可動コイル３３１がステアリングシャフトと共に回転し、可動コイル４３が可動コイル３３１に連動して回転する。さらに、回転角センサ１は、円環状励磁コイル群３１に交番磁界を連続して励磁させる。これにより、２次コイル３４に誘導起電圧が発生するので、回転角センサ１は、円環状励磁コイル群３１と２次コイル３４との間で非接触電力電送を行うことができる。一方、交番磁界が連続して励磁されることで、受信コイル群３２、４２が可動コイル３３１、４３の回転角度のみに応じた電圧信号を出力するので、回転角センサ１は、電圧信号の組に基づいて、ステアリングシャフトの絶対角度を算出することができる。即ち、回転角センサ１は、ステアリングシャフトの絶対角度の算出と非接触電力電送とを同時に行うことができる。なお、本願では、ある物体と共に回転するとは、ある物体が回転する際に、ある物体と同じ回転速度で回転することを意味し、ある物体に連動して回転するとは、ある物体が回転する際に、ある物体と同じかまたは異なる回転速度で回転することを意味する。
【００２４】
ハウジング２１は、ハウジング本体２１１と、回転軸Ｏを中心とし、ハウジング本体２１１を上下に貫通する円形の貫通穴（軸受け）２１２とを備え、ハウジング２２は、ハウジング本体２２１と、回転軸Ｏを中心とし、ハウジング本体２２１を上下に貫通する円形の貫通穴２２２と、ハウジング本体２２１に設けられ、回転軸Ｏ’’を中心とする円筒状の軸受け２２３とを備える。ハウジング２１、２２によりケース２３が形成され、ケース２３は、車両内部の部品（例えば、コンビネーションスイッチ）に固定される。歯車３、４と、円環状励磁コイル群３１、４１と、受信コイル群３２、４２と、可動コイル３３１、４３と、２次コイル３４と、基板５、３５と、信号処理部６は、ケース２３の内部に設けられる。
【００２５】
歯車３は、歯車本体３ａと、挿入部３ｂ、３ｃとを備える。歯車本体３ａは、回転軸Ｏを中心に回転する。挿入部３ｂは、回転軸Ｏを中心とした円筒であり、歯車本体３ａの表面に設けられ、その外径が貫通穴２１２の直径に一致し、貫通穴２１２にはめ込まれ、回転軸Ｏを中心に回転する。挿入部３ｃは、回転軸Ｏを中心とした円筒であり、歯車本体３ａの裏面に設けられ、その外径が貫通穴２２２の直径に一致し、貫通穴２２２にはめ込まれ、回転軸Ｏを中心に回転する。したがって、歯車３は、ケース２３の内部に設けられ、回転軸Ｏを中心に回転する。なお、挿入部３ｂの中空部分は挿入部３ｃの中空部分に貫通する。
【００２６】
歯車４は、歯車本体４ａと、挿入部４ｂとを備える。歯車本体４ａは、歯車本体３ａと噛み合い、回転軸Ｏ’’を中心に回転する。挿入部４ｂは、回転軸Ｏ’’を中心とした円柱であり、歯車本体４ａの裏面に設けられ、その外径が軸受け２２３の内径に一致し、軸受け２２３に挿入され、回転軸Ｏ’’を中心に回転する。したがって、歯車４は、ケース２３の内部に設けられ、歯車３に連動して、回転軸Ｏ’’を中心に回転する。
【００２７】
基板５は、基板本体５１と、貫通穴（軸受け）５２とを備える。基板本体５１は、４層構造となっており、歯車３とハウジング２２との間に設けられ、歯車３を支持する。貫通穴５２は、回転軸Ｏを中心とし、基板本体５１を上下に貫通し、その直径が貫通穴２２２の直径よりも大きい。したがって、回転角センサ１は、ケース２３の表面から裏面まで貫通する貫通穴１ａを備え、ステアリングシャフトは、この貫通穴１ａを通って回転角センサ１に固定される。なお、基板本体５１は、図１の表面から第１層、第２層、第３層、第４層となり、図１は、基板本体５１の第１層と第２層とを合成して示し、図２は、基板本体５１の第３層と第４層とを合成して示す。
【００２８】
信号処理部６は、交流電圧を発生する発信回路６１と、受信コイル群３２、４２が出力した電圧信号の組に基づいて、ステアリングシャフトの絶対角度を算出する演算回路６２とを備える。演算回路６２は、算出結果に関する絶対角度信号を車両側の上位システムに出力する。
【００２９】
円環状励磁コイル群３１及び受信コイル群３２は、基板本体５１のうち、貫通穴５２の周辺に設けられる。２次コイルは基板３５に設けられる。ここで、円環状励磁コイル群３１、受信コイル群３２、２次コイル３４、及び基板３５の詳細な構成を、図２〜図５に基づいて説明する。図３は、基板本体５１の第１層〜第４層を合成して示す平面図であり、図４は、基板本体５１を層別に示した平面図であり、図５は、受信コイル群３２を構成する受信コイル３２１、３２２を示す平面図である。なお、図３及び図５は、第２層に配線される導線Ｌを実線で示し、第３層に配線される導線Ｌを破線で示す。
【００３０】
円環状励磁コイル群３１は、図３及び図４に示すように、円環状励磁コイル３１１、３１２と、引き出し線３１３、３１４を備える。円環状励磁コイル３１１は、導線Ｌを基板本体５１の第１層に円環状且つ右回り方向に配線することで形成され、その中心は回転軸Ｏとなり、その内径は貫通穴５２の直径よりも大きい。円環状励磁コイル３１２は、導線Ｌを基板本体５１の第４層に右回り方向に配線することで形成され、その中心は回転軸Ｏとなり、その内径は円環状励磁コイル３１１の内径に一致し、その巻き数は、円環状励磁コイル３１１の巻き数に一致する。また、円環状励磁コイル３１１の終点と、円環状励磁コイル３１２の始点とは、スルーホール５１１を通して連結される。したがって、円環状励磁コイル３１１、３１２に電流を流した場合、円環状励磁コイル３１１、３１２は円環状励磁コイル３１１、３１２の内部で一様な交番磁界を励磁する。
【００３１】
引き出し線３１３は、第１層に設けられ、円環状励磁コイル３１１の始点と発信回路６１とを連結する。引き出し線３１４は、第４層に設けられ、円環状励磁コイル３１２の終点と発信回路６１とを連結する。したがって、発信回路６１が交流電圧を円環状励磁コイル３１１、３１２に掛けると、円環状励磁コイル３１１、３１２がその内部で一様な交番磁界を励磁する。
【００３２】
図２に示す基板３５は、歯車４の裏面に設けられ、２次コイル３４は、回転軸Ｏを中心とする円形のコイルであり、その外径は円環状励磁コイル３１１、３１２の外径に一致する。したがって、円環状励磁コイル３１１、３１２が交番磁界を励磁すると、２次コイル３４に誘導起電圧が発生する。したがって、回転角センサ１は、円環状励磁コイル群３１に交番磁界を連続して励磁させることで、円環状励磁コイル群３１と２次コイル３４との間で非接触電力電送を行うことができる。また、２次コイル３４は、当該誘導起電圧により交番磁界を励磁するが、２次コイル３４は回転軸Ｏを中心とする円形のコイルであり、その外径は円環状励磁コイル３１１、３１２の外径に一致するので、２次コイル３４が励磁した交番磁界は、受信コイル群３２内部で一様となる。２次コイル３４は、基板３５上に可動コイル３３１と共に形成されるので、基板３５を多層基板とすることで、２次コイル３４の巻き数の調整が可能であり、後述する検波回路７１を基板３５上に実装することもできる。なお、２次コイル３４は、可動コイル３３１と別部品となるように形成しても良い。２次コイル３４は、可動コイル３３１で代用するようにしても良い。
【００３３】
受信コイル群３２は、図４及び図５に示すように、受信コイル３２１、３２２と、引き出し線３２７、３２８、３２５、３２６とを備える。ここで、受信コイル３２２の形成方法を図５〜図８に基づいて説明する。図６〜図８は、受信コイル３２２の形成方法を示す平面図である。
【００３４】
受信コイル３２２は、以下のようにして形成される。即ち、図６に示すように、円環状励磁コイル３１１、３１２と貫通穴５２との間に配線スペースＱが形成される。配線スペースＱは、基板５に形成され、その中心は回転軸Ｏであり、配線スペースＱの回転軸Ｏに垂直な垂直断面は円形である。配線スペースＱの外周円はＱ１であり、内周円はＱ２である。ここで、配線スペースＱの垂直断面が外周円Ｑ１、内周円Ｑ２を形成し、内周円Ｑ２は、外周円Ｑ１よりも回転軸Ｏに近い。外周円Ｑ１の半径は、Ｒ１であり、内周円Ｑ２の半径は、Ｒ２である。
【００３５】
回転軸Ｏ上の点を原点とし、回転軸Ｏに垂直なｘｙ平面が定義され、原点、ｘ軸、及びｙ軸に関して互いに対称な４つの点Ｐ１〜Ｐ４がｘｙ平面上に描かれ、各点Ｐ１〜Ｐ４を中心とする基準円Ｋ１１〜Ｋ１４が描かれる。符号ａ１、ｃ１は、原点を中心とする円周方向に連続して並ぶ３つの基準円Ｋ１２〜Ｋ１４のうち、両端の基準円Ｋ１２、Ｋ１４の交点であり、符号ｂ１、ｄ１は、原点を中心とする円周方向に連続して並ぶ３つの基準円Ｋ１１〜Ｋ１３のうち、両端の基準円Ｋ１１、Ｋ１３の交点である。交点ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１は、図７に示すように、基準円Ｋ１１〜Ｋ１４の円周に囲まれる領域Ｄ０上の点のうち、最も回転軸Ｏに近い位置に配置される。また、これらの座標は、それぞれ（ｘａ１、ｙａ１）、（ｘｂ１、ｙｂ１）、（ｘｃ１、ｙｃ１）、（ｘｄ１、ｙｄ１）で表される。各点Ｐ１〜Ｐ４の座標（ｘ１、ｙ１）、（ｘ２、ｙ２）、（ｘ３、ｙ３）、（ｘ４、ｙ４）は以下の式（１）〜（４）で示され、基準円Ｋ１１〜Ｋ１４のうち、原点を中心とする円周方向に連続して並ぶ３つの基準円（例えば、基準円Ｋ１２〜Ｋ１４）は、互いに交差する。また、基準円Ｋ１１〜Ｋ１４の半径Ｒ３は、互いに同じ長さで、以下の式（５）を満たす。式（１）〜（４）中、θ１１〜θ１４は、それぞれ４５、１３５、２２５、３１５（ｄｅｇ）であり、ｘａ１は、交点ａ１のｘ座標であり、ｙａ１は、交点ａ１のｙ座標である。したがって、点Ｐ１から原点までの距離Ｌ１と、基準円Ｋ１１の半径Ｒ３との和は、外周円Ｑ１の半径Ｒ１に一致する。また、交点ａ１から原点までの距離Ｌ２は、内周円Ｑ２の半径Ｒ２に一致する。なお、距離Ｌ１と、基準円Ｋ１１の半径Ｒ３との和は、外周円Ｑ１の半径Ｒ１よりも小さくても良く、距離Ｌ２は、内周円Ｑ２の半径Ｒ２よりも大きくても良いが、これらの場合、受信コイルの大きさは、受信コイル３２２よりも小さくなる。したがって、式（１）〜（５）が満たされる場合、受信コイル３２２は、円環状励磁コイル３１１、３１２と貫通穴５２との間に正相コイルと逆相コイルとを２つずつ設ける場合において最も大きくなる。
【００３６】
（ｘ１、ｙ１）＝（（Ｒ１−Ｒ３）＊ｃｏｓθ１１、（Ｒ１−Ｒ３）＊ｓｉｎθ１１）  …（１）
（ｘ２、ｙ２）＝（（Ｒ１−Ｒ３）＊ｃｏｓθ１２、（Ｒ１−Ｒ３）＊ｓｉｎθ１２）  …（２）
（ｘ３、ｙ３）＝（（Ｒ１−Ｒ３）＊ｃｏｓθ１３、（Ｒ１−Ｒ３）＊ｓｉｎθ１３）  …（３）
（ｘ４、ｙ４）＝（（Ｒ１−Ｒ３）＊ｃｏｓθ１４、（Ｒ１−Ｒ３）＊ｓｉｎθ１４）  …（４）
ｘａ１＾２＋ｙａ１＾２＝Ｒ２＾２  …（５）
図７に示すように、基準円Ｋ１１〜Ｋ１４の円周で囲まれる複数の領域のうち、回転軸Ｏに対して最も外側の領域Ｄ０を構成する円周上に、導線Ｌが配線される。ここで、導線Ｌは、図８に示すように、Ｂ０を始点、Ｂ２０を終点として配線され、これらが互いに同じ層で重ならないように、第２層、第３層に交互に配線され、第２層の導線Ｌの端部と、第３層の導線Ｌの端部とは、スルーホール５１２に通されて、連結される。導線Ｌは、スルーホール５１２を通るまでは、同じ基準円の円周上に配線される。これにより、図５に示すように、受信コイル３２１が形成される。
【００３７】
したがって、受信コイル３２２の始点Ｂ０から終点Ｂ２０に向けて電流を流すと、経路Ｂ２〜Ｂ１７に従って、電流が流れる。即ち、受信コイル３２２は、右回りに電流が流れる２つの正相コイル３２２ａと、左回りに電流が流れる２つの逆相コイル３２２ｂで構成される。正相コイル３２２ａ、逆相コイル３２２ｂは交互に配置され、これらの開口面は、複数の基準円Ｋ１１〜Ｋ１４の円周で囲まれる複数の領域のうち、回転軸Ｏに対して最も外側の領域Ｄ０で形成される。また、円環状励磁コイル３１１、３１２及び２次コイル３４は、受信コイル３２２内部で一様な交番磁界を励磁するので、正相コイル３２２ａ、逆相コイル３２２ｂは、円環状励磁コイル３１１、３１２及び２次コイル３４のみから交番磁界を掛けられた際に、同じ大きさで、互いに逆方向の誘導起電圧を発生する。
【００３８】
受信コイル３２１は、図５（ａ）に示すように、受信コイル３２２と同じ形状であり、受信コイル３２２に対して、回転軸Ｏを中心に４５（ｄｅｇ）（＝１８０／（基準円の中心の数、ここでは４））ずれた位置に配置される。図４に示すように、受信コイル３２１の始点はＡ０であり、終点はＡ２０である。したがって、受信コイル３２１の始点Ａ０から終点Ａ２０に向けて電流を流すと、経路Ａ２〜Ａ１７に従って、電流が流れる。即ち、受信コイル３２１は、右回りに電流が流れる２つの正相コイル３２１ａと、左回りに電流が流れる２つの逆相コイル３２１ｂで構成される。
【００３９】
正相コイル３２１ａ、逆相コイル３２１ｂは、交互に配列され、これらの開口面は、複数の基準円Ｋ１１〜Ｋ１４の円周で囲まれる複数の領域のうち、回転軸Ｏに対して最も外側の領域Ｄ０で形成される。また、円環状励磁コイル３１１、３１２及び２次コイル３４は、受信コイル３２１内部で一様な交番磁界を励磁するので、正相コイル３２１ａ、逆相コイル３２１ｂは、円環状励磁コイル３１１、３１２及び２次コイル３４のみから交番磁界を掛けられた際に、同じ大きさで、互いに逆方向の誘導起電圧を発生する。
【００４０】
したがって、受信コイル３２１、３２２は、円環状励磁コイル３１１、３１２及び２次コイル３４のみから交番磁界を連続して掛けられても、誘導起電圧を発生しない。正相コイル３２１ａ、逆相コイル３２１ｂが互いに誘導起電圧を相殺し、正相コイル３２２ａ、逆相コイル３２２ｂが互いに誘導起電圧を相殺するからである。
【００４１】
図４に示す引き出し線３２７は、受信コイル３２１の始点Ａ０と演算回路６２とを連結し、引き出し線３２８は、受信コイル３２１の終点Ａ２０と演算回路６２とを連結する。引き出し線３２５は、受信コイル３２２の始点Ｂ０と演算回路６２とを連結し、引き出し線３２６は、受信コイル３２２の終点Ｂ２０と演算回路６２とを連結する。
【００４２】
図２に示す基板３５は、歯車３の裏面に設けられ、可動コイル３３１は、基板３５に設けられる。ここで、可動コイル３３１の形成方法を図９に基づいて説明する。図９は、可動コイル３３１及びそのバリエーションを示す平面図である。
【００４３】
回転軸Ｏに関して対称な扇形Ｍ１、Ｍ２と、回転軸Ｏを中心とする円Ｍ３が基板３５上に描かれる。ここで、扇形Ｍ１、Ｍ２の半径は配線スペースＱの外周円Ｑ１の半径Ｒ１に一致し、中心角は９０（ｄｅｇ）（＝３６０／（基準円の中心の数、ここでは４））である。円Ｍ３の半径は、内周円Ｑ２の半径Ｒ２に一致する。
【００４４】
そして、扇形Ｍ１、Ｍ２及び円Ｍ３で構成される領域の外縁上に導線Ｌが配線されることで、可動コイル３３１が形成される。したがって、可動コイル３３１の開口面のうち、扇形Ｍ１、Ｍ２のみで構成される開口面３３１ａ、３３１ｂのみが、受信コイル３２１、３２２の一部に対向し、図１０に示すように、開口面３３１ａの中心が一つの正相コイル３２１ａの中心を通った際に、開口面３３１ａが、受信コイル３２１のうち、一つの正相コイル３２１ａの全面のみに対向する。なお、この際、開口面３３１ａは、受信コイル３２２のうち、一つの正相コイル３２２ａの半分と、一つの逆相コイル３２２ｂの半分とにも対向する。なお、図１０は、可動コイル３３１の回転角度と受信コイル３２１、３２２に発生する誘導起電圧との関係を示す説明図である。可動コイル３３１は、図９（ｂ）〜（ｄ）に示す可動コイル３３２、可動スクリーン３３３、３３４であってもよい。可動コイル３３２の開口面は、開口面３３１ａ、３３１ｂのみで構成される。可動スクリーン３３３は、可動コイル３３１のうち、開口面３３１ａ、３３１ｂが導電性の金属板（スクリーン）で形成されたものであり、可動スクリーン３３４は、可動コイル３３２の開口面がスクリーンで形成されたものである。
【００４５】
可動コイル３３１、３３２、可動スクリーン３３３、３３４は、基板３５にプリント処理を施すことで形成されるが、導電性の金属板を型抜き、あるいはエッチングして歯車３にインサート成型しても良い。
【００４６】
以上の構成によれば、図１に示す円環状励磁コイル３１１、３１２が交番磁界を連続して励磁すると、２次コイル３４が交番磁界を連続して励磁し、可動コイル３３１には、これらの交番磁界により誘導電流（可動スクリーン３３３、３３４の場合は渦電流）が発生し、この誘導電流により、可動コイル３３１は交番磁界を連続して励磁する。可動コイル３３１が励磁した交番磁界が、円環状励磁コイル３１１、３１２及び２次コイル３４が励磁した交番磁界を打ち消すので、正相コイル３２１ａ、３２２ａ、逆相コイル３２１ｂ、３２２ｂに発生する誘導起電圧にばらつきが発生する。したがって、受信コイル３２１、３２２から誘導起電圧が発生する。この誘導起電圧は、可動コイル３３１の受信コイル３２１、３２２に対する相対角度、即ち回転角度に応じて変化するので、受信コイル３２１、３２２は、可動コイル３３１の回転角度に応じた電圧信号を出力することができる。
【００４７】
この様子を、図１０に基づいて詳細に説明する。図１０に示すように、可動コイル３３１の回転角度を、状態Ａのときに０（ｄｅｇ）、状態Ｂのときに４５（ｄｅｇ）、状態Ｃのときに９０（ｄｅｇ）、状態Ｄのときに１３５（ｄｅｇ）とすると、受信コイル３２１が出力する電圧信号はｓｉｎ波形となり、受信コイル３２２が出力する電圧信号はｃｏｓ波形となる。また、受信コイル３２２が出力する電圧信号の波形は、受信コイル３２１が出力する電圧信号の波形を図１０において４５（ｄｅｇ）ずらしたものになる。
【００４８】
例えば、状態Ａのとき、正相コイル３２１ａの対向面積は、逆相コイル３２１ｂの対向面積に一致するので、正相コイル３２１ａに発生した誘導起電圧と逆相コイル３２１ｂに発生した誘導起電圧とは互いに相殺される。したがって、受信コイル３２１が出力する電圧信号の値は零となる。なお、正相コイルの対向面積は、正相コイルの開口面のうち、可動コイル３３１に対向する部分の面積であり、逆相コイルの対向面積は、逆相コイルの開口面のうち、可動コイル３３１に対向する部分の面積である。正相コイル３２２ａの対向面積は零となり、逆相コイル３２２ｂの対向面積は最大となるので、受信コイル３２２が出力する電圧信号の値は最大値Ｖｍａｘとなる。
【００４９】
状態Ｂのとき、正相コイル３２１ａの対向面積は零となり、逆相コイル３２１ｂの対向面積は最大となるので、受信コイル３２１が出力する電圧信号の値は最大値Ｖｍａｘとなる。一方、正相コイル３２２ａの対向面積は、逆相コイル３２２ｂの対向面積に一致するので、正相コイル３２２ａに発生した誘導起電圧と逆相コイル３２２ｂに発生した誘導起電圧とは互いに相殺される。したがって、受信コイル３２２が出力する電圧信号の値は零となる。
【００５０】
状態Ｃのとき、正相コイル３２１ａの対向面積は、逆相コイル３２１ｂの対向面積に一致するので、正相コイル３２１ａに発生した誘導起電圧と逆相コイル３２１ｂに発生した誘導起電圧とは互いに相殺される。したがって、受信コイル３２１が出力する電圧信号の値は零となる。一方、正相コイル３２２ａの対向面積は最大となり、逆相コイル３２２ｂの対向面積は零となるので、受信コイル３２２が出力する電圧信号の値は最小値Ｖｍｉｎとなる。
【００５１】
状態Ｄのとき、正相コイル３２１ａの対向面積は最大となり、逆相コイル３２１ｂの対向面積は零となるので、受信コイル３２１が出力する電圧信号の値は最小値Ｖｍｉｎとなる。一方、正相コイル３２２ａの対向面積は、逆相コイル３２２ｂの対向面積に一致するので、正相コイル３２２ａに発生した誘導起電圧と逆相コイル３２２ｂに発生した誘導起電圧とは互いに相殺される。したがって、受信コイル３２２が出力する電圧信号の値は零となる。
【００５２】
このように、円環状励磁コイル３１１、３１２が交番磁界を連続して励磁しても、演算回路６２は、可動コイル３３１の回転角度のみに応じた電圧信号を検出することができるので、可動コイル３３１の回転角度を検出することができる。具体的には、演算回路６２は、受信コイル３２１、３２２が出力する電圧信号の組に基づいてａｒｃｔａｎを算出し、ａｒｃｔａｎと、電圧信号の組とに基づいて、可動コイル３３１の回転角度を算出することができる。例えば、状態Ａと状態Ｃとでは、ａｒｃｔａｎの値は同一（即ち、零）であるが、電圧信号の組によれば、状態Ａでは受信コイル３２２が出力する電圧信号の値は最大値Ｖｍａｘであり、状態Ｃでは、受信コイル３２２が出力する電圧信号の値は最小値Ｖｍｉｎなので、演算回路６２は、状態Ａのときには可動コイル３３１の回転角度を零と算出し、状態Ｃのときには可動コイル３３１の回転角度を９０（ｄｅｇ）と算出することができる。なお、図１０によれば、受信コイル３２１、３２２が出力する電圧信号は、１８０（ｄｅｇ）毎に同じ波形が繰り返されるので、演算回路６２は、０〜１８０（ｄｅｇ）の範囲内で、可動コイル３３１の回転角度を算出することができる。図１１に、受信コイル３２１、３２２が出力する電圧信号の値と、ａｒｃｔａｎと、演算回路６２が算出する可動コイル３３１の回転角度（出力角度）との関係を示す。
【００５３】
図１及び図２に示す円環状励磁コイル群４１及び受信コイル群４２は、基板本体５１のうち、回転軸Ｏ’’の周辺に設けられること、大きさが円環状励磁コイル群３１及び受信コイル群４２の大きさと異なること、を除けば、円環状励磁コイル群３１及び受信コイル群３２と同様の構成であるので、説明を省略する。また、可動コイル４３は、歯車４の裏面に設けられること、その大きさが可動コイル３３１と異なること、受信コイル群４２の一部にのみ対向すること、を除けば、可動コイル３３１と同様の構成であるので、説明を省略する。
【００５４】
以上の構成により、回転角センサ１は、円環状励磁コイル群３１、４１を連続して励磁することで、円環状励磁コイル群３１と２次コイル３４との間で非接触電力電送を行うことができる。一方、円環状励磁コイル群３１、４１を連続して励磁することで、受信コイル群３２、４２が、可動コイル３３１、４３の回転角度のみに応じた電圧信号を出力することができるので、回転角センサ１は、電圧信号の組に基づいて、可動コイル３３１、４３の回転角度を０〜１８０（ｄｅｇ）の範囲内で算出することができる。即ち、回転角センサ１は、円環状励磁コイル群３１と２次コイル３４との間で非接触電力電送を行うと同時に、可動コイル３３１、４３、即ち歯車３、４の回転角度を０〜１８０（ｄｅｇ）の範囲内で算出することができる。
【００５５】
なお、演算回路６２は、歯車３、４の回転角度を算出した際には、算出結果に関する回転角度信号を生成し、ステアリングシャフトの絶対角度の算出に使用する。また、受信コイル群３２と受信コイル群４２の回転角度検出範囲は互いに異なっていても良い。
【００５６】
次に、歯車３、４の歯数Ｚ１、Ｚ２の設定方法について説明する。受信コイル群３２、４２の回転角度検出範囲をΩとすると、可動コイル３３１、４３の周期Ｃ１、Ｃ２は以下の式（６）、（７）で示される。ここで、周期Ｃ１は、可動コイル３３１が１８０（ｄｅｇ）回転する間にステアリングシャフトが回転する角度であり、周期Ｃ２は、可動コイル４３が１８０（ｄｅｇ）回転する間にステアリングシャフトが回転する角度である。
【００５７】
Ｃ１＝Ω＝１８０（ｄｅｇ）  …（６）
Ｃ２＝Ω＊Ｚ２／Ｚ１＝１８０＊Ｚ２／Ｚ１（ｄｅｇ）  …（７）
可動コイル３３１、４３の回転角度信号は、図１２に示すように、それぞれＣ１、Ｃ２の周期を有する。ここで、図１２は、ステアリングシャフトの絶対角度（横軸）と回転角度信号の値（縦軸）との関係を示すグラフである。
【００５８】
ステアリングシャフトの操舵角度検出範囲をΘｍｅａｓとすると、この範囲において、可動コイル３３１、４３の回転角度信号の組が一義的であれば、演算回路６２は、可動コイル３３１、４３の回転角度信号の組に基づいて、ステアリングシャフトの絶対角度を算出することができる。ステアリングシャフトの操舵角度検出範囲Θｍｅａｓで、可動コイル３３１、４３の回転角度信号の組が一義的となるためには、以下の式（８）が成立していなければならない。なお、ステアリングシャフトの絶対角度は、ステアリングホイールが左回転方向に限界まで切られた際に最小値（即ち、零）となる。
【００５９】
Ｃ１とＣ２の最小公倍数ＬＣＭ≧操舵角度検出範囲Θｍｅａｓ  …（８）
可動コイル３３１、４３の回転角度信号の周期数をそれぞれＸ１、Ｘ２とすると、式（８）は、以下の式（９）〜（１０）で表される。ここで、可動コイル３３１の周期数Ｘ１は、最小公倍数ＬＣＭの範囲内で可動コイル３３１が１８０（ｄｅｇ）回転する回数であり、可動コイル４３の周期数Ｘ２は、最小公倍数ＬＣＭの範囲内で可動コイル４３が１８０（ｄｅｇ）回転する回数である。
【００６０】
ＬＣＭ＝Ｃ１＊Ｘ１＝Ｃ２＊Ｘ２≧Θｍｅａｓ  …（９）
Ｘ１、Ｘ２は互いに素の整数  …（１０）
また、式（６）、（７）、（９）によれば、以下の式（１１）が成立する。
【００６１】
Ｘ１／Ｘ２＝Ｃ２／Ｃ１＝Ｚ２／Ｚ１  …（１１）
式（１０）、（１１）が成立すること、及び、Ｚ１、Ｚ２は整数であることから、歯数Ｚ１、Ｚ２と周期数Ｘ１、Ｘ２との関係は、以下の式（１２）、（１３）で表される。ここで、ｋは自然数（＝１、２、３、４、…）である。
【００６２】
Ｚ１＝ｋＸ２  …（１２）
Ｚ２＝ｋＸ１  …（１３）
したがって、式（１０）を満たす周期数Ｘ１、Ｘ２が操舵角度検出範囲Θｍｅａｓに応じて設定され、式（１２）、（１３）が成立するように、歯数Ｚ１、Ｚ２が設定される。例えば、Θｍｅａｓが１４４０（ｄｅｇ）の場合、周期数Ｘ１、Ｘ２をそれぞれ９、２５とすれば、以下の式（１４）〜（１８）が成立する。
【００６３】
Ｚ１＝３＊２５＝７５  （ｋ＝３）  …（１４）
Ｚ２＝３＊９＝２７  （ｋ＝３）…（１５）
Ｃ１＝１８０（ｄｅｇ）  …（１６）
Ｃ２＝１８０＊２７／７５＝６４．８（ｄｅｇ）  …（１７）
ＬＣＭ＝１８０＊９＝６４．８＊２５＝１６２０（ｄｅｇ）  …（１８）
したがって、式（８）が成立するので、操舵角度検出範囲Θｍｅａｓ（＝１４４０）（ｄｅｇ）の範囲内で、可動コイル３３１、４３の回転角度信号の組が一義的に定まる。よって、演算回路６２は、可動コイル３３１、４３の回転角度信号の組に基づいて、ステアリングシャフトの絶対角度を算出することができる。
【００６４】
次に、ステアリングシャフトの絶対角度の算出方法について説明する。演算回路６２は、回転角度信号の組に基づいて、可動コイル３３１、４３の周期値ｊ１、ｊ２を算出し、回転角度信号の組と、周期値ｊ１、ｊ２と、以下の式（１９）、（２０）とに基づいて、ステアリングシャフトの絶対角度Θ１、Θ２（ｄｅｇ）を算出する。ここで、周期値ｊ１は、ステアリングシャフトが左回転方向に限界まで切られた時点から現時点までの間に可動コイル３３１が１８０（ｄｅｇ）回転した回数であり、ステアリングシャフトの絶対角度Θ１、Θ２が操舵角度検出範囲Θｍｅａｓの下限値をとるときに零となる。周期値ｊ２は、ステアリングホイールが左回転方向に限界まで切られた時点から現時点までの間に可動コイル４３が１８０（ｄｅｇ）回転した回数であり、ステアリングシャフトの絶対角度Θ１、Θ２が零となる際に零となる。周期値ｊ１の最大値は（Ｘ１−１）であり、周期値ｊ２の最大値は（Ｘ２−１）である。上述したように、操舵角度検出範囲Θｍｅａｓの範囲内では回転角度信号の組が一義的に定まるので、演算回路６２は、回転角度信号の組に基づいて、周期値ｊ１、ｊ２を算出することができる。式（１９）、（２０）中、Ｓ１は、可動コイル３３１の回転角度信号の値であり、Ｓ２は、可動コイル４３の回転角度信号の値である。
【００６５】
Θ１＝ｊ１＊Ｃ１＋Ｓ１  …（１９）
Θ２＝ｊ２＊Ｃ２＋Ｓ２＊Ｚ２／Ｚ１  …（２０）
次に、回転角センサ１の動作について説明する。発信回路６１は、交流電圧を連続して発生する。これにより、円環状励磁コイル群３１、４１が交番磁界を連続して励磁する。交番磁界が連続して励磁されると、２次コイル３４に誘導起電圧が発生する。これにより、円環状励磁コイル群３１と２次コイル３４との間で非接触電力電送が行われる。一方、２次コイル３４及び可動コイル３３１は交番磁界を連続して励磁し、受信コイル群３２、４２は、円環状励磁コイル群３１、４１、２次コイル３４及び可動コイル３３１が連続して励磁した交番磁界により、可動コイル３３１、４３の回転角度のみに応じた電圧信号を出力する。演算回路６２は、電圧信号の組に基づいて、ステアリングシャフトの絶対角度を算出する。以上により、回転角センサ１は、ステアリングシャフトの絶対角度の算出と非接触電力電送とを同時に行う。
【００６６】
次に、回転角センサ１の取り付け構造について、図１３〜図１５に基づいて説明する。ここで、図１３及び図１４は、回転角センサ１の取り付け構造を示し、図１５は、従来の回転角センサ１００の取り付け構造を示す。
【００６７】
図１３に示すように、２次コイル３４は、検波回路７１とハーネス８８で接続され、負荷７２と検波回路７１とがハーネス８８で接続される。ここで、検波回路７１と、負荷７２と、ハーネス８８は、図１４に示すステアリングホイール８側に設けられる。なお、２次コイル３４と負荷７２とはハーネス８８で接続されているが、２次コイル３４が設けられた歯車３はステアリングシャフト８６と共に回転するため、ハーネス８８の断線等の問題は生じない。
【００６８】
図１４に示すように、回転角センサ１は、コンビネーションスイッチ８３及びステアリングシャフト８６に固定され、発信回路６１と電源（バッテリ）とが車両本体側のハーネス８７で接続される。なお、符号８２はレバースイッチである。したがって、回転角センサ１は、車両本体側とステアリングホイール８側との間で非接触電力電送を行うことができる。また、受信コイル群３２、４２は、上述したように、非接触電力電送を行う間であっても、可動コイル３３１、４３の回転角度のみに応じた電圧信号を出力することができるので、回転角センサ１は、ステアリングシャフト８６の絶対角度を算出することができる。
【００６９】
これに対し、従来では、非接触電力電送を行うことができないので、図１５に示すように、回転角センサ１００は、コンビネーションスイッチ８３及びステアリングシャフト８６に固定され、車両側のハーネス８７及びスパイラルケーブル８１で接続される。スパイラルケーブル８１は、ハーネス８８に接続される。
【００７０】
したがって、従来では、ステアリングホイール８周辺にスパイラルケーブル８１を設ける必要があるため、スパイラルケーブル８１の断線、スパイラルケーブル８１の接触不良、及びステアリングコラムが大きくなる等の問題が生じるが、第１の実施の形態では、このような問題は生じない。
【００７１】
回転角センサ１の取り付け構造の変形例としては、可動コイル３３１を検波回路７１にハーネス８８で接続するものがある。この場合、２次コイル３４を設ける手間が省ける。なお、この場合であっても、円環状励磁コイル群３１、４１は、受信コイル群３２、４２内部で一様な交番磁界を励磁するので、受信コイル群３２、４２は、非接触電力電送を行う間であっても、可動コイル３３１、４３の回転角度のみに応じた電圧信号を出力することができる。
【００７２】
以上により、第１の実施の形態では、ステアリングシャフトの絶対角度の検出と非接触電力電送とを同時に行うことができる。
【００７３】
また、回転角センサ１を車両に取り付ける場合には、スパイラルケーブル８１が不要となるので、スパイラルケーブル８１の断線、スパイラルケーブル８１の接触不良の問題は生じない。また、スパイラルケーブル８１が不要となることから、回転角センサ１は、ステアリングコラムが大きくなることを防止することができる。言い換えれば、回転角センサ１は、回転角センサ１のみのスペースによって非接触電力電送を行うことができるので、ステアリングコラムを従来よりも小さくすることができる。
【００７４】
また、可動コイル３３１の周期Ｃ１と可動コイル４３の周期Ｃ２との最小公倍数は、操舵角度検出範囲Θｍｅａｓ以上となるので、演算回路６２は、操舵角度検出範囲Θｍｅａｓの範囲内において、回転角度信号の組に基づいて、可動コイル３３１の絶対角度、即ちステアリングシャフトの絶対角度を算出することができる。
【００７５】
また、円環状励磁コイル群３１、４１及び２次コイル３４は、いずれも受信コイル群３２、４２内部で一様な交番磁界を励磁するので、回転角センサ１が円環状励磁コイル群３１、４１及び２次コイル３４のうち、円環状励磁コイル群３１、４１のみを備える場合や、円環状励磁コイル群３１、４１及び２次コイル３４の双方を備える場合の何れであっても、上述した効果を得ることが出来る。
【００７６】
また、図６に示すように、基準円Ｋ１１の半径Ｒ３と距離Ｌ１との和は、配線スペースＱの外周円Ｑ１の半径Ｒ１に一致し、交点ａ１から原点までの距離Ｌ２は、配線スペースＱの内周円Ｑ２の半径Ｒ２に一致する。したがって、受信コイル３２２は、円環状励磁コイル３１１、３１２と貫通穴５２との間に正相コイルと逆相コイルと２つずつ設ける場合としては最も大きくなるので、電圧信号の振幅は、この場合において最も大きくなる。したがって、演算回路６２は、この場合において、最も精度良く可動コイル３３１、４３の回転角度を算出することができ、ひいては、ステアリングシャフトの絶対角度を最も精度良く算出することができる。ここで、基準円Ｋ１１の半径Ｒ３と距離Ｌ１との和は、半径Ｒ１よりも小さくても良く、距離Ｌ２は、半径Ｒ２よりも大きくても良いが、これらの場合、受信コイルは、受信コイル３２２よりも小さくなる。したがって、これらの場合、ステアリングシャフトの絶対角度の検出制度が回転角センサ１に比べて落ちるが、それ以外の効果については、回転角センサ１と同様に得られる。
【００７７】
なお、図１０に示す電圧信号、即ち、ｓｉｎ波信号、ｃｏｓ波信号を得るための技術として、図１６に示す技術が従来より知られている（ＵＳ４７３７６９８）。ここで、図１６は、従来の技術を示す平面図である。図１６において、符号１３２、１３４が可動コイルであり、符号１３３、１３５が受信コイルである。しかし、これらのコイルは、図１６に示すように、直線方向であれば容易に配置することができるが、第１の実施の形態のように、円周方向に配置することは困難である。
【００７８】
また、第１の実施の形態のように、回転角センサ１を車両に取り付ける場合、図１７に示すように、基板５には、貫通穴５２を形成しなければならないので、基板５の大きさや外形は、貫通穴５２により制約される。また、基板５の大きさや外形は、回転角センサ１が取り付けられるコンビネーションスイッチ８３の形状等によっても制限される。図１８に示すように、基板５には、円環状励磁コイル群３１を設ける（配線する）必要もある。ここで、図１７及び図１８は、基板５等を示す平面図である。
【００７９】
結局のところ、受信コイルを設けるためのスペースは、貫通穴５２、コンビネーションスイッチ８３の形状等、及び円環状励磁コイル群３１によって制限を受けるので、図１８に示す配線スペースＱに制限される。
【００８０】
したがって、可動コイルの回転角度検出範囲を十分に確保するためには、受信コイルを、回転軸Ｏに垂直な方向Ｗの幅が狭く、且つ、回転軸Ｏを中心とした円周方向に長い形状に形成する必要がある。
【００８１】
しかし、受信コイル１３３、１３５は、受信コイル群３２に比べて幅を狭くすることが困難であるので、配線スペースＱ内に設けることができないか、または、可動コイルの回転角度検出範囲を十分に確保することができなかった。
【００８２】
しかし、第１の実施の形態では、図６、図７、及び図１９に示すように、配線スペースＱに応じた基準円を描き、これら基準円の円周により囲まれる領域のうち、最も外側の領域に基づいて、受信コイル群３２（例えば受信コイル３２２）が形成されるので、このような配線スペースＱ内にも容易に形成される。また、受信コイル群３２は、回転軸Ｏを中心とした円周方向の全範囲に形成されるので、可動コイルの回転角度検出範囲を十分に確保することができる。
【００８３】
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態に係る回転角センサ２の構成について説明する。図２０は、回転角センサ２を上から見た場合の分解斜視図であり、図２１は、回転角センサ２を下から見た場合の分解斜視図である。
【００８４】
図２０及び図２１に示すように、回転角センサ２は、ハウジング２４、２５と、ロータ９と、円環状励磁コイル群３６と、受信コイル群３７と、可動コイル３８と、２次コイル３９と、基板９０と、信号処理部６３を備える。
【００８５】
回転角センサ２は、概略的には、回転軸Ｏを中心に回転するステアリングシャフトに取り付けられ、可動コイル３８がステアリングシャフトと共に回転する。さらに、回転角センサ２は、円環状励磁コイル群３６に交番磁界を連続して励磁することで、２次コイル３９に誘導起電圧を発生させる。これにより、回転角センサ２は、非接触電力電送を行う。一方、２次コイル３９は、交番磁界を連続して励磁し、受信コイル群３２は、円環状励磁コイル群３６及び２次コイル３９が励磁した交番磁界により、可動コイル３８の回転角度のみに応じた電圧信号を出力する。したがって、回転角センサ２は、電圧信号に基づいて、ステアリングシャフトの絶対角度を算出する。
【００８６】
ハウジング２４は、ハウジング本体２４１と、回転軸Ｏを中心とし、ハウジング本体２４１を上下に貫通する円形の貫通穴（軸受け）２４２とを備え、ハウジング２５は、ハウジング本体２５１と、回転軸Ｏを中心とし、ハウジング本体２５１を上下に貫通する円形の貫通穴２５２とを備える。ハウジング２４、２５によりケース２６が形成され、ケース２６は、車両内部の部品（例えば、コンビネーションスイッチ）に固定される。ロータ９と、円環状励磁コイル群３６と、受信コイル群３７と、可動コイル３８と、２次コイル３９と、基板５０と、信号処理部６３は、ケース２６の内部に設けられる。
【００８７】
ロータ９は、ロータ本体９ａと、挿入部９ｂ、９ｃとを備える。ロータ本体９ａは、回転軸Ｏを中心に回転する。挿入部９ｂは、回転軸Ｏを中心とした円筒であり、ロータ本体９ａの表面に設けられ、その外径が貫通穴２４２の直径に一致し、貫通穴２４２にはめ込まれ、回転軸Ｏを中心に回転する。挿入部９ｃは、回転軸Ｏを中心とした円筒であり、ロータ本体９ａの裏面に設けられ、その外径が貫通穴２５２の直径に一致し、貫通穴２５２にはめ込まれ、回転軸Ｏを中心に回転する。したがって、ロータ９は、ケース２６の内部に設けられ、回転軸Ｏを中心に回転する。なお、挿入部９ｂの中空部分は挿入部９ｃの中空部分に貫通する。
【００８８】
基板９０は、基板本体９１と、貫通穴（軸受け）９２とを備える。基板本体９１は、４層構造となっており、ロータ９とハウジング２５との間に設けられ、ロータ９を支持する。貫通穴９２は、回転軸Ｏを中心とし、基板本体９１を上下に貫通し、その直径が貫通穴２５２の直径よりも大きい。したがって、回転角センサ２は、ケース２６の表面から裏面まで貫通する貫通穴２ａを備え、ステアリングシャフトは、この貫通穴２ａを通って回転角センサ２に固定される。なお、基板本体９１は、図２０の表面から第１層、第２層、第３層、第４層となり、図２０は、基板本体９１の第１層と第２層とを合成して示し、図２１は、基板本体９１の第３層と第４層とを合成して示す。
【００８９】
信号処理部６３、円環状励磁コイル群３６、受信コイル群３７は、基板９０に設けられる他は、信号処理部６、円環状励磁コイル群３１、受信コイル群３２と同様の構成である。可動コイル３８、２次コイル３９は、ロータ９の裏面に設けられる他は、可動コイル３３１、２次コイル３４と同様の構成である。
【００９０】
したがって、これらの構成によれば、回転角センサ２は、円環状励磁コイル群３６と２次コイル３９との間で非接触電力電送を行うと同時に、可動コイル３８、即ちロータ９の回転角度を０〜１８０（ｄｅｇ）の範囲内で算出することができる。なお、信号処理部６は、ロータ９の回転角度を算出した際には、算出結果に関する回転角度信号を生成し、ステアリングシャフトの絶対角度の算出に使用する。
【００９１】
次に、信号処理部６が電圧信号を検出する間隔、即ちサンプリング間隔Ｔについて図２２に基づいて説明する。図２２は、ステアリングシャフトの絶対角度（横軸）とロータ９の回転角度信号の値Ｓ１（縦軸）との関係を示すグラフである。このグラフでは、ステアリングシャフトは、最大操舵角度ωｍａｘで回転する。
【００９２】
図２２に示すように、信号処理部６が時刻Ｓａｍ１で電圧信号の検出（サンプリング）を行い、次に時刻Ｓａｍ２でサンプリングを行うと、時刻Ｓａｍ２と時刻Ｓａｍ２’とを区別することができなくなる。このため、信号処理部６は、時刻Ｓａｍ１でサンプリングを行った後は、時刻Ｓａｍ３までに次のサンプリングを行う必要がある。したがって、サンプリング間隔Ｔの最大値Ｔｍａｘは、以下の式（２１）を満たす必要がある。
【００９３】
Ｔｍａｘ＜Ｃ１／２／ωｍａｘ  （ｄｅｇ）  …（２１）
そこで、サンプリング間隔Ｔは、その最大値Ｔｍａｘが式（２１）を満たすように、設定される。
【００９４】
次に、ステアリングシャフトの絶対角度の算出方法について説明する。信号処理部６は、サンプリング間隔Ｔでサンプリングを行って電圧信号を取得し、回転角度信号の値Ｓ１の変化量△Ｓ１を算出する。ここで、△Ｓ１は、以下の式（２２）で表される。式（２２）中、Ｓ１（ｎ）は、ｎ回目のサンプリングにより取得された回転角度信号の値であり、Ｓ１（ｎ−１）は、（ｎ−１）回目のサンプリングにより取得された回転角度信号の値である。
【００９５】
△Ｓ１＝Ｓ１（ｎ）−Ｓ１（ｎ−１）  …（２２）
信号処理部６は、△Ｓ１と、以下の式（２３）〜（２６）により、周期値ｊ１（ｎ）を増加減する。
【００９６】
｜△Ｓ１｜≦Ｓｘのとき、ｊ１（ｎ）＝ｊ１（ｎ−１）      …（２３）
△Ｓ１  ＞Ｓｘのとき、ｊ１（ｎ）＝ｊ１（ｎ−１）−１  …（２４）
△Ｓ１  ＜−Ｓｘのとき、ｊ１（ｎ）＝ｊ１（ｎ−１）＋１  …（２５）
Ｔ＊ωｍａｘ＜Ｓｘ＜Ｃ１／２  …（２６）
信号処理部６は、周期値ｊ１（ｎ）と、回転角度信号の値Ｓ１（ｎ）と、以下の式（２７）により、回転角度信号の値Ｓ１（０）を基準としたステアリングシャフトの絶対角度Θ（ｎ）を算出し、算出結果に関する絶対角度信号を車両側の上位システムに出力する。
【００９７】
Θ（ｎ）＝ｊ１（ｎ）＊Ｃ１＋Ｓ１（ｎ）−Ｓ１（０）  （ｄｅｇ）  …（２７）
ここで、回転角度信号の値Ｓ１（０）は、車両が停止中に車輪を直進状態にした際に得られるものとする。なお、回転角度信号の値Ｓ１（０）は、回転角センサ２をバッテリに接続した際にえられるものであっても良い。ただし、後者の場合、信号処理部６は、車両走行中に車速、ヨーレート、及び横Ｇ等の信号に基づいて、ステアリングシャフトの絶対角度の中立点補正を行う必要がある。ここで、中立点補正は、ステアリングシャフトの絶対角度を、車両直進状態を基準とした値に補正することである。
【００９８】
また、第２の実施の形態では、イグニッションがオフにされても、バッテリから回転角センサ２に電力が供給され、回転角センサ２は、周期値ｊ１（ｎ）の増加減を継続する。ただし、消費電流の低減のため、サンプリング間隔Ｔはなるべく長くするのが望ましいが、Ｔｍａｘ以下の値とする。イグニッションがオンされた場合には、信号処理部６は、回転角センサ２からの絶対角度信号を必要とするシステムが所望するサンプリング間隔Ｔで周期値ｊ１（ｎ）の増加減を行う。
【００９９】
第２の実施の形態では、第１の実施の形態と同様の効果を得ることが出来る他、回転角センサ２は、歯車４、円環状励磁コイル群４１、受信コイル群４２を必要としないので、回転角センサ１よりもコンパクトになる。
【０１００】
（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態を図２３〜図２８に基づいて説明する。図２３〜図２６は、第３の実施の形態に係る受信コイル３２３の形成方法等について示す平面図であり、図２７は、第３の実施の形態に係る受信コイル３２３、３２４等を示す平面図であり、図２８は、第３の実施の形態に係る受信コイル３２３、３２４及び可動コイル３３６について示す平面図である。第３の実施の形態は、第１の実施の形態に対して、受信コイル及び可動コイルの構造が異なる。
【０１０１】
受信コイル３２３は、以下のようにして形成される。即ち、図２３に示すように、円環状励磁コイル３１１、３１２と貫通穴５２との間に配線スペースＱが形成される。
【０１０２】
回転軸Ｏ上の点を原点とし、回転軸Ｏに垂直なｘｙ平面が定義され、原点、ｘ軸、及びｙ軸に関して互いに対称な２つの点Ｐ５〜Ｐ６がｘｙ平面上に描かれ、各点Ｐ５〜Ｐ６を中心とする基準円Ｋ２１〜Ｋ２２が描かれる。ここで、各点Ｐ５〜Ｐ６の座標（ｘ５、ｙ５）、（ｘ６、ｙ６）は以下の式（２８）〜（２９）で示され、基準円Ｋ２１〜Ｋ２２は、互いに交差する。基準円Ｋ２１〜Ｋ２２の半径Ｒ４は、互いに同じ長さで、以下の式（３０）を満たす。ここで、式（２８）〜（２９）中、θ２１〜θ２２は、それぞれ９０、２７０（ｄｅｇ）である。したがって、点Ｐ５から原点までの距離Ｌ３と、基準円Ｋ２１〜Ｋ２２の半径Ｒ４との和は、外周円Ｑ１の半径Ｒ１に一致し、基準円Ｋ２１〜Ｋ２２とｙ軸との交点ａ２、ｂ２は、内周円Ｑ２の円周上に存在する。なお、Ｒ１＞Ｒ４であることから、式（３０）は、式（３１）に変形される。
【０１０３】
なお、距離Ｌ３と、基準円Ｋ１１の半径Ｒ４との和は、外周円Ｑ１の半径Ｒ１よりも小さくても良く、基準円の半径Ｒ４は、互いに同じ長さであれば、以下の式（３２）を満たすようにしても良いが、これらの場合、受信コイルの大きさは、受信コイル３２３よりも小さくなる。したがって、式（２８）〜（３１）が満たされる場合、受信コイル３２３は、円環状励磁コイル３１１、３１２と貫通穴５２との間に正相コイルと逆相コイルとを１つずつ設ける場合において最も大きくなる。
【０１０４】
（ｘ５、ｙ５）＝（（Ｒ１−Ｒ４）＊ｃｏｓθ２１、（Ｒ１−Ｒ４）＊ｓｉｎθ２１）  …（２８）
（ｘ６、ｙ６）＝（（Ｒ１−Ｒ４）＊ｃｏｓθ２２、（Ｒ１−Ｒ４）＊ｓｉｎθ２２）  …（２９）
２＊Ｒ４−Ｒ１＝Ｒ２  …（３０）
Ｒ１＞Ｒ４＝（Ｒ２＋Ｒ１）／２  …（３１）
２＊Ｒ４−Ｒ１＞Ｒ２  …（３２）
図２４に示すように、基準円Ｋ２１〜Ｋ２２の円周で囲まれる複数の領域のうち、回転軸Ｏに対して最も外側の領域Ｄ１を構成する円周上に、導線Ｌが配線される。ここで、導線Ｌは、図２５に示すように、Ｂ２３を始点、Ｂ２４を終点として配線され、これらが互いに同じ層で重ならないように、第２層、第３層に交互に配線され、第２層の導線Ｌの端部と、第３層の導線Ｌの端部とは、スルーホール５１３に通されて、連結される。導線Ｌは、スルーホール５１３を通るまでは、同じ基準円の円周上に配線される。これにより、図２４及び図２６に示すように、受信コイル３２３が形成される。受信コイル３２３は、正相コイル３２３ａと、逆相コイル３２３ｂとを１つずつ備える。受信コイル３２４は、図２７に示すように、受信コイル３２３と同じ形状であり、受信コイル３２３に対して、回転軸Ｏを中心に９０（ｄｅｇ）（＝１８０／（基準円の中心の数、ここでは２））ずれた位置に配置される。
【０１０５】
可動コイル３３６は、以下のように形成される。即ち、図２８に示すように、回転軸Ｏを中心とする扇形Ｍ４と、回転軸Ｏを中心とする円Ｍ５が基板３５上に描かれる。ここで、扇形Ｍ４の半径Ｍ４１は外周円Ｑ１の半径Ｒ１に一致し、中心角は１８０（ｄｅｇ）（＝３６０／（基準円の中心の数、ここでは２））である。円Ｍ５の半径は、内周円Ｑ２の半径Ｒ２に一致する。
【０１０６】
そして、扇形Ｍ４及び円Ｍ３で構成される領域のうち、扇形Ｍ４のみで構成される領域の外縁上に導線Ｌが配線されることで、可動コイル３３６が形成される。したがって、可動コイル３３６の開口面は、受信コイル３２３、３２４の一部にのみ対向し、可動コイル３３６の開口面の中心が一つの逆相コイル３２３ｂの中心を通った際に、可動コイル３３６の開口面が、受信コイル３２３のうち、一つの逆相コイル３２３ｂの全面のみに対向する。なお、この際、可動コイル３３６の開口面は、受信コイル３２４のうち、一つの正相コイル３２４ａの半分と、一つの逆相コイル３２４ｂの半分とにも対向する。可動コイル３３６は、これと同じ形状の可動スクリーンであっても良い。
【０１０７】
受信コイル３２３、３２４と、可動コイル３３６の組み合わせでは、受信コイル３２３、３２４が出力する電圧信号は、図１０と同様にｓｉｎ波形、ｃｏｓ波形となり、３６０（ｄｅｇ）毎に同じ波形が繰り返される。したがって、演算回路６２は、可動コイル３３６の回転角度を０〜３６０（ｄｅｇ）の範囲内で検出することができる。
【０１０８】
第３の実施の形態では、第１の実施の形態と同様の効果を得ることが出来る。なお、図２９、図３０に、基準円のバリエーションを示す。
【０１０９】
図２９では、符号Ｋ３１〜Ｋ３６が基準円であり、符号Ｐ７〜Ｐ１２が基準円Ｋ３１〜Ｋ３６の中心となる。これら基準円Ｋ３１〜Ｋ３６に従って受信コイルが形成される場合、一方の受信コイルは、他方の受信コイルに対し、回転軸Ｏを中心に３０（ｄｅｇ）（＝１８０／（基準円の中心の数、ここでは６））ずれた位置に配置され、演算回路６２は、０〜１２０（ｄｅｇ）の範囲内で可動コイルの回転角度を検出することができる。
【０１１０】
図３０では、符号Ｋ４１〜Ｋ４８が基準円であり、符号Ｐ１３〜Ｐ２０が基準円Ｋ４１〜Ｋ４８の中心となる。これら基準円Ｋ４１〜Ｋ４８に従って受信コイルが形成される場合、一方の受信コイルは、他方の受信コイルに対し、回転軸Ｏを中心に２２．５（ｄｅｇ）（＝１８０／（基準円の中心の数、ここでは８））ずれた位置に配置され、演算回路６２は、０〜９０（ｄｅｇ）の範囲内で可動コイルの回転角度を検出することができる。
【０１１１】
なお、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で本実施の形態及び変形例を変形して良いのは勿論である。例えば、本実施の形態では、基準円の中心の数が２、４、６、８の場合を示したが、基準円の中心の数は、これ以外であっても良いことは勿論である。例えば、基準円の中心の数が１０となる場合、一方の受信コイルは、他方の受信コイルに対し、回転軸Ｏを中心に１８（ｄｅｇ）（＝１８０／（基準円の中心の数、ここでは１０））ずれた位置に配置され、演算回路６２は、０〜７２（ｄｅｇ）の範囲内で可動コイルの回転角度を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】回転角センサの構成を示す分解斜視図である。
【図２】回転角センサの構成を示す分解斜視図である。
【図３】円環状励磁コイル群及び受信コイル群の構成を示す平面図である。
【図４】円環状励磁コイル群及び受信コイル群の構成を示す平面図である。
【図５】受信コイル群の構成を示す平面図である。
【図６】受信コイルの形成方法を示す説明図である。
【図７】受信コイルの形成方法を示す説明図である。
【図８】受信コイルの形成方法を示す平面図である。
【図９】可動コイルのバリエーションを示す説明図である。
【図１０】電圧信号の変化の様子を示すグラフ等である。
【図１１】電圧信号等の変化の様子を示すグラフである。
【図１２】回転角度信号の変化の様子を示すグラフである。
【図１３】可動コイル及び２次コイルの構成を示す平面図である。
【図１４】回転角センサの取り付け構造の一例を示す説明図である。
【図１５】従来の回転角センサの取り付け構造の一例を示す説明図である。
【図１６】従来の可動コイル及び受信コイルを示す平面図である。
【図１７】基板を示す平面図である。
【図１８】基板、円環状励磁コイル、及び配線スペースを示す説明図である。
【図１９】受信コイルを示す平面図である。
【図２０】回転角センサの構成を示す分解斜視図である。
【図２１】回転角センサの構成を示す分解斜視図である。
【図２２】回転角度信号の変化の様子を示すグラフである。
【図２３】受信コイルの形成方法を示す説明図である。
【図２４】受信コイルの形成方法を示す説明図である。
【図２５】受信コイルの形成方法を示す平面図である。
【図２６】受信コイルを示す平面図である。
【図２７】円環状励磁コイル、及び受信コイルを示す平面図である。
【図２８】円環状励磁コイル、受信コイル、及び可動コイルを示す平面図である。
【図２９】基準円のバリエーションを示す説明図である。
【図３０】基準円のバリエーションを示す説明図である。
【図３１】従来の回転角センサを示す分解斜視図である。
【図３２】従来の回転角センサを示す平面図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１、２、１００…回転角センサ
１ａ、２ａ、５２、９２…貫通穴
３、４…歯車
３ａ、４ａ…歯車本体
３ｂ、３ｃ、４ｂ…挿入部
５…基板
６、６３…信号処理部
８…ステアリングホイール
９…ロータ
９ａ…ロータ本体
９ｂ、９ｃ…挿入部
２１、２２、２４、２５…ハウジング
２３、２６…ケース
３１、３６、４１…円環状励磁コイル群
３２、３７、４２…受信コイル群
３３１、３３２、３３６、３８、４３…可動コイル
３３３、３３４…可動スクリーン
３５、５０、９０…基板
５１、９１…基板本体
６１…発信回路
６２…演算回路
７１…検波回路
７２…負荷
８１…スパイラルケーブル
８６…ステアリングシャフト
８７、８８…ハーネス
３１１、３１２…円環状励磁コイル
３２１、３２２、３２３、３２４…受信コイル
３２１ａ、３２２ａ、３２３ａ、３２４ａ…正相コイル
３２１ｂ、３２２ｂ、３２３ｂ、３２４ｂ…逆相コイル
【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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【図３１】
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【図３２】
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