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CN105814406B - 旋转角度检测装置、旋转电机和电梯用曳引机 - Google Patents

旋转角度检测装置、旋转电机和电梯用曳引机 Download PDF

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CN105814406B
CN105814406B CN201380081478.5A CN201380081478A CN105814406B CN 105814406 B CN105814406 B CN 105814406B CN 201380081478 A CN201380081478 A CN 201380081478A CN 105814406 B CN105814406 B CN 105814406B
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Abstract

在旋转角度检测装置中，在检测用定子铁芯的各齿上分别卷绕有励磁绕组。作为彼此不同相的输出绕组的第1输出绕组和第2输出绕组在避免同相的输出绕组卷绕于在周向上彼此相邻的2个齿上的同时卷绕于互不相同的齿上。在设励磁绕组的极对数为作为1以上的整数的M、且设检测用转子的凸极的数量为作为1以上的整数的N时，第1输出绕组和第2输出绕组各自的圈数的空间分布根据以空间|M±N|次的正弦波表示的函数获得。另外，以|M‑|M±N||表示的误差的空间次数δ和以|δ‑M|表示的误差的空间次数ε是1和2以外的值。

Description

旋转角度检测装置、旋转电机和电梯用曳引机
技术领域
本发明涉及具有检测用定子、和能够相对于检测用定子旋转的检测用转子的旋转角度检测装置、旋转电机和电梯用曳引机。
背景技术
以往，已知如下这样的旋转角度检测装置：其具有转子和定子，所述转子具有3个凸极，所述定子包围转子的外周，在定子的12个齿上分别卷绕有励磁绕组，SIN输出绕组和COS输出绕组在定子的周向上交替地卷绕在各齿上(例如参照专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-288961号公报
发明内容
发明要解决的课题
可是，在专利文献1所示的以往的旋转角度检测装置中，励磁绕组的空间次数降低，因此，励磁绕组的每个次数下的槽数变多，彼此相邻的槽间的漏磁通的量容易变多。由此，在以往的旋转角度检测装置中，检测角度的误差容易变大。
另外，在专利文献1所示的以往的旋转角度检测装置中，SIN输出绕组和COS输出绕组所能够检测的次数是1次、3次、5次，其间隔为2次，因此，例如如果对旋转角度检测装置的定子施加2次的变形，在旋转角度检测装置所检测出的检测角度中可能包含有定子的变形所引起的误差。由此，在以往的旋转角度检测装置中，检测角度的误差可能进一步变大。
本发明是为了解决上述那样的课题而完成的，目的在于获得一种能够抑制漏磁通且能够抑制检测误差的增大的旋转角度检测装置、旋转电机和电梯用曳引机。
用于解决课题的手段
本发明的旋转角度检测装置具备：检测用定子，其具有检测用定子铁芯、以及分别设置于检测用定子铁芯上的多个励磁绕组、第1输出绕组和第2输出绕组；和检测用转子，其具有沿周向排列的多个凸极，并且能够在各凸极与检测用定子在径向上对置的同时相对于检测用定子旋转，第1输出绕组和第2输出绕组为彼此不同相的输出绕组，检测用定子铁芯具有沿周向排列的多个齿，励磁绕组分别卷绕于各齿上，第1输出绕组和第2输出绕组在避免同相的输出绕组卷绕于在周向上彼此相邻的2个齿上的同时卷绕在互不相同的齿上，励磁绕组的极对数为M，M为1以上的整数，凸极的数量为N，N为1以上的整数，第1输出绕组和第2输出绕组各自的圈数的空间分布根据以空间|M±N|次的正弦波表示的函数获得，以|M-|M±N| |表示的误差的空间次数δ和以|δ-M|表示的误差的空间次数ε为1和2以外的值。
另外，本发明的旋转电机和电梯用曳引机具有误差的空间次数δ和ε为1和2以外的值的旋转角度检测装置。
发明的効果
根据本发明的旋转角度检测装置、旋转电机和电梯用曳引机，由于误差的空间次数δ和ε为1和2以外的值，因此能够防止各输出绕组拾取1次和2次的误差的空间次数，从而能够针对例如检测用定子或检测用转子的偏心、椭圆状变形和磁各向异性等噪声抑制角度误差的增大。另外，由于励磁绕组的极对数M成为励磁绕组的空间次数，因此能够相对于齿的数量2M使励磁绕组的空间次数最大，从而能够抑制漏磁通。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1的旋转电机的纵剖视图。
图2是沿图1的II-II线的剖视图。
图3是示出图1的旋转角度检测装置的剖视图。
图4是示出图3的励磁绕组、第1输出绕组和第2输出绕组各自的导线的圈数的表。
图5是示出卷绕在图3的齿编号为1的齿上的励磁绕组和第1输出绕组的放大图。
图6是示出用于与本发明的实施方式1的旋转角度检测装置进行比较的比较例的重要部位的结构图。
图7是将图3的旋转角度检测装置的凸极的数量(轴倍角)、齿的数量、励磁绕组的空间次数、第1和第2输出绕组的空间次数作为实施例1-1示出的表。
图8是示出图3的旋转角度检测装置中的检测用定子的角度θs与检测用转子的旋转角度θr的坐标关系的结构图。
图9是示出本发明的实施方式1中的轴倍角与槽数的组合的图表。
图10是示出本发明的实施方式2的旋转角度检测装置的重要部位的放大图。
图11是示出图10的励磁绕组和第1输出绕组的区域中的磁通密度的分布的放大图。
图12是示出图6的比较例中的励磁绕组、第1输出绕组和第2输出绕组的区域中的磁通密度的分布的放大图。
图13是对本发明的实施方式2的旋转角度检测装置中的检测用转子的旋转角度的误差、和图6的比较例的旋转角度检测装置中的检测用转子的旋转角度的误差进行比较的图表。
图14是示出本发明的实施方式3的旋转角度检测装置的重要部位的放大图。
图15是示出本发明的实施方式4的旋转角度检测装置的重要部位的放大图。
图16是示出本发明的实施方式5的旋转角度检测装置的重要部位的放大图。
图17是示出本发明的实施方式6的旋转角度检测装置的剖视图。
图18是示出图17的励磁绕组和圈数较多的第1输出绕组设置于齿上的状态的放大图。
图19是示出图17的励磁绕组和圈数较少的第1输出绕组设置于齿上的状态的放大图。
图20是示出图19的设置于齿上的第1输出绕组的径向位置分别与第1输出绕组的交链磁通和旋转角度检测装置1的检测角度误差之间的关系的图表。
图21是示出图18和图19的第1输出绕组各自在检测用转子的径向上的交链磁通分布的图表。
图22是示出本发明的实施方式7的旋转角度检测装置1的剖视图。
图23是示出图22的励磁绕组和圈数较多的第1输出绕组设置于齿上的状态的放大图。
图24是示出图22的励磁绕组和圈数较少的第1输出绕组设置于齿上的状态的放大图。
图25是示出本发明的实施方式8的旋转角度检测装置的剖视图。
图26是示出图25的励磁绕组、第1输出绕组和第2输出绕组各自的导线的圈数的表。
图27是将图25的旋转角度检测装置的凸极的数量(轴倍角)、齿的数量、励磁绕组的空间次数、第1和第2输出绕组的空间次数作为实施例8-1示出的表。
图28是示出本发明的实施方式9的旋转电机的纵剖视图。
图29是示出图28的旋转角度检测装置的剖视图。
图30是示出本发明的实施方式10的应用了旋转角度检测装置和旋转电机的电梯用曳引机的纵剖视图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。
实施方式1
图1是示出本发明的实施方式1的旋转电机的纵剖视图。另外，图2是沿图1的II-II线的剖视图。在图中，旋转电机101具有：圆环状的定子102；配置在定子102的内侧且能够相对于定子102旋转的转子103；以及支承定子102和转子103的外壳104。
外壳104具有：板状的外壳主体105；和固定在外壳主体105的外周部的圆筒状的外壳筒部106。在外壳主体105的中央部设有贯通孔107。如图1所示，在外壳104上固定有支承轴108，该支承轴108固定于外壳主体105，且配置在外壳筒部106的中心轴线上。支承轴108是内部与贯通孔107连通的中空(筒状)的轴。转子103经由轴承109旋转自如地安装于支承轴108上。另外，转子103经由支承轴108支承于外壳104。
定子102被配置成与转子103同轴。另外，定子102具有：圆环状的定子铁芯110，其包围转子103的外周；多个定子线圈111，它们分别设置于定子铁芯110，且沿定子铁芯110的周向排列；以及绝缘体112，其设置于定子铁芯110，且介于定子铁芯110与各定子线圈111之间。定子102在定子铁芯110嵌入外壳筒部106内的状态下被外壳104支承。各定子线圈111与定子铁芯110之间的绝缘状态由绝缘体112确保。
定子铁芯110由沿着支承轴108的轴线方向层叠的多张钢板(磁性体)构成。另外，定子铁芯110具有：圆环状的背轭部113，其沿着外壳筒部106的内周面延伸；和多个磁极齿部114，它们从背轭部113向径向内侧分别突出，且在定子铁芯110的周向上互相隔开间隔地配置。各磁极齿部114在定子铁芯110的周向上等间隔地配置。
定子线圈111分别设置于各磁极齿部114。因此，各定子线圈111在定子铁芯110的周向上等间隔地配置。通过对各定子线圈111通电而在定子102中产生旋转磁场。转子103由于定子102的旋转磁场的产生而以支承轴108的轴线为中心旋转。
转子103具有转子轭115、和分别设置于转子轭115上的多个永久磁铁(转子磁极部)116。
转子轭115形成为由铸铁构成的铸造物。另外，如图1所示，转子轭115具有：安装有轴承109的转子轭主体117；圆筒状的转子筒部118，其固定于转子轭主体117的外周部，且配置成与支承轴108同轴；以及检测器用轴119，其固定于转子轭主体117的中央部，穿过支承轴108的内部而到达贯通孔107内。
转子轭115以在转子103的径向上使转子筒部118的外周面与定子102对置的状态配置于定子102的内侧。由此，转子筒部118的外周面在径向上与各磁极齿部114的末端面对置。
各永久磁铁116分别设置于转子筒部118的外周面。另外，各永久磁铁116在转子筒部118与定子102之间的空间中在转子103的周向(转子103的旋转方向)上互相隔开间隔地配置。在该例中，各永久磁铁116在转子103的周向上等间隔地配置。
在外壳主体105的贯通孔107内，设置有检测转子103的旋转角度的旋转角度检测装置1。旋转角度检测装置1具有：检测用定子2，其在贯通孔107内固定于外壳主体105；和检测用转子3，其是在径向上与检测用定子2对置、且能够相对于检测用定子2旋转的磁性体。在该例中，检测用定子2的形状为圆环状，检测用转子3被配置在检测用定子2的径向内侧。另外，在该例中，检测用转子3固定于检测器用轴119上。
图3是示出图1的旋转角度检测装置1的剖视图。检测用定子2具有：作为磁性体的检测用定子铁芯21；分别设置于检测用定子铁芯21上的多个励磁绕组22、多个第1输出绕组23和多个第2输出绕组24；以及绝缘体25，其设置于检测用定子铁芯21上，且介于各励磁绕组22、各第1输出绕组23以及各第2输出绕组24与检测用定子铁芯21之间。各励磁绕组22、各第1输出绕组23以及各第2输出绕组24与检测用定子铁芯21之间的绝缘状态由绝缘体25确保。
检测用定子铁芯21具有：圆环状的铁芯背26；和多个齿27，它们从铁芯背26分别向径向内侧突出，并且沿检测用定子铁芯21的周向排列。在该例中，18个齿27沿检测用定子铁芯21的周向等间隔地排列。在各齿27之间形成有槽28，第1和第2输出绕组23、24中的至少任意一方以及励磁绕组22被配置于槽28中。
励磁绕组22分别卷绕于各齿27上。各励磁绕组22以互相串联的方式电连接。
第1输出绕组(COS绕组)23和第2输出绕组(SIN绕组)24为彼此不同相的输出绕组。各第1输出绕组23以互相串联的方式电连接，各第2输出绕组24也以互相串联的方式电连接。另外，第1输出绕组23和第2输出绕组24在避免同相的输出绕组23、24卷绕于在检测用定子铁芯21的周向上彼此相邻的2个齿27上的同时，分别卷绕于互不相同的齿27上。在该例中，在多个齿27中的沿周向每隔开1个地选择的多个齿27上，分别卷绕有第1输出绕组23，在与卷绕有第1输出绕组23的齿27不同的多个齿27上，分别卷绕有第2输出绕组24。另外，在该例中，在第1输出绕组23覆盖励磁绕组22的外周且第2输出绕组24也覆盖励磁绕组22的外周的状态下，第1和第2输出绕组23、24分别卷绕于齿27上。
检测用转子3的中心部嵌合(固定)于检测器用轴119上。由此，检测用转子3以检测器用轴119的轴线为中心与检测器用轴119一体旋转。
检测用转子3具有沿检测用转子3的周向排列的多个凸极31。另外，检测用转子3能够在各凸极31与检测用定子2的内周面在径向上对置的同时相对于检测用定子2旋转。在检测用转子3相对于检测用定子2旋转时，检测用转子3与检测用定子2之间的磁导的脉动由于各凸极31的存在而呈正弦波状变化。
在各励磁绕组22中，通过向各励磁绕组22供给交流电而产生磁通势。由此，产生通过检测用转子3和检测用定子铁芯21的磁通。在第1和第2输出绕组23、24中，由于该磁通使第1和第2输出绕组23、24交链而产生电压。检测用转子3与检测用定子2之间的磁导对应于检测用转子3的旋转角度而呈正弦波状变化，因此，通过测量分别从第1输出绕组23和第2输出绕组24输出的电压，由此检测出检测用转子3的旋转角度。
图4是示出图3的励磁绕组22、第1输出绕组23和第2输出绕组24各自的导线的圈数的表。并且，图4中所示的齿编号是方便地分配给图3的各齿27的、沿周向连续的号码(在图3中以四边形的框包围的号码)。另外，图4的处于齿编号下方的数字是卷绕在与齿编号对应的齿27上的导线的圈数。而且，图4的圈数中的正数字和负数字表示导线的卷绕方向彼此相反。
励磁绕组22的导线以在彼此相邻的齿27上卷绕方向相反的方式在所有的齿27上分别卷绕40圈。
第1输出绕组23的导线在齿编号为1、7、13的各齿27上分别卷绕460圈，在齿编号为3、5、9、11、15、17的各齿27上分别卷绕230圈。卷绕在齿编号为1、7、13的各齿27上的第1输出绕组23的导线分别向同一方向卷绕。另外，卷绕在齿编号为3、5、9、11、15、17的各齿27上的第1输出绕组23的导线向与卷绕在齿编号为1、7、13的各齿27上的第1输出绕组23的导线的卷绕方向相反的方向卷绕。
第2输出绕组24的导线在齿编号为2、6、8、12、14、18的各齿27上分别卷绕398圈。卷绕在齿编号为2、8、14的各齿27上的第2输出绕组24的导线分别向与卷绕在齿编号为1、7、13的各齿27上的第1输出绕组23的导线的卷绕方向相同的方向卷绕。另外，卷绕在齿编号为6、12、18的各齿27上的第2输出绕组24的导线向与卷绕在齿编号为2、8、14的各齿27上的第2输出绕组24的导线的卷绕方向相反的方向卷绕。为了使输出绕组呈正弦波状分布，在齿编号为4、10、16的各齿27上不卷绕第1和第2输出绕组23、24。
在设检测用定子铁芯21的齿27的数量为2M时的励磁绕组22的极对数为M(M是1以上的整数)、设检测用转子3的凸极31的数量(即，轴倍角)为N(N是1以上的整数)、设各齿27上的第1输出绕组23和第2输出绕组24各自的圈数分别为wsin,i、wcos,i(i是1、2、……2M)、设每1个齿27上的第1输出绕组23和第2输出绕组24各自的最大圈数分别为wmax的情况下，第1输出绕组23和第2输出绕组24各自的圈数的空间分布分别由以下算式表示。在此，算式(1)～算式(6)的加减号同序。
[算数1]
[算数2]
根据算式(1)～算式(6)可知，第1输出绕组(COS绕组)23和第2输出绕组(SIN绕组)24一相一相交替地卷绕于各齿27，第1和第2输出绕组23、24各自的圈数根据以空间|M±N|次的正弦波表示的函数得到。而且，根据算式(1)和算式(4)可知，第1输出绕组23和第2输出绕组24各自的圈数的空间分布包含以空间|M-|M±N| |次的正弦波表示的函数。
图5是示出卷绕在图3的齿编号为1的齿27上的励磁绕组22和第1输出绕组23的放大图。在各齿27的末端部，设置有沿着检测用转子3的周向互相向反方向突出的一对突出部27a。励磁绕组22和第1输出绕组23各自的导线在突出部27a与铁芯背26之间的范围内隔着绝缘体25卷绕于齿27上。由此，在检测用转子3与齿27之间通过的磁通高效地通过检测用定子铁芯21，与第1输出绕组23交链的磁通变大，第1输出绕组23的输出电压的值变大。
励磁绕组22沿着齿27设置于突出部27a与铁芯背26之间的整个范围。第1输出绕组23以覆盖励磁绕组22的外周的状态设置于齿27上。即，在齿27上设置有励磁绕组22和卷绕在励磁绕组22的外周的第1输出绕组23。
设在其它齿27上的第1输出绕组23也同样地卷绕在励磁绕组22的外周。另外，设在其它齿27上的各第2输出绕组24也同样地卷绕在励磁绕组22的外周。即，第1输出绕组23和第2输出绕组24各自的导线以在励磁绕组22的导线卷绕在齿27上后将励磁绕组22与齿27一起覆盖的方式卷绕于齿27上。
在此，图6是示出用于与本发明的实施方式1的旋转角度检测装置1进行比较的比较例的重要部位的结构图。在比较例中，励磁绕组22、第1输出绕组23和第2输出绕组24分别卷绕于各齿27上。另外，在比较例中，励磁绕组22沿着齿27设置于突出部27a与铁芯背26之间的整个范围。而且，在比较例中，第1输出绕组23的导线卷绕在励磁绕组22的外周，第2输出绕组24的导线卷绕在第1输出绕组23的外周。即，在比较例中，在励磁绕组22的导线卷绕于齿27上后，将第1输出绕组23的导线卷绕于励磁绕组22的外周，在卷绕了第1输出绕组23的导线后，将第2输出绕组24的导线卷绕于第1输出绕组23的外周。
将实施方式1和比较例进行比较，可知：在实施方式1中，对1个齿27仅设置第1和第2输出绕组23、24中的任意一方，与此相对，在比较例中，对1个齿27设置第1和第2输出绕组23、24双方。由此，可知：在实施方式1中，与比较例相比，能够使设在齿27上的第1和第2输出绕组23、24各自的导线的圈数增多。另外，可知：在实施方式1中，能够减少设在1个齿27上的绕组的数量，由此能够减轻将励磁绕组22、第1输出绕组23和第2输出绕组24设置于检测用定子铁芯21上的作业的工夫。而且，可知：在比较例中，由于存在第1和第2输出绕组23、24各自的导线的卷绕始端和卷绕终端，因此容易发生卷绕混乱，但是，在实施方式1中，卷绕始端和卷绕终端仅出现在第1和第2输出绕组23、24中的任意一方上，因此不容易发生卷绕混乱。
图7是将图3的旋转角度检测装置1的凸极31的数量(轴倍角)、齿27的数量、励磁绕组22的空间次数、第1和第2输出绕组23、24的空间次数作为实施例1-1示出的表。另外，图8是示出图3的旋转角度检测装置1中的检测用定子2的角度θs与检测用转子3的旋转角度θr的坐标关系的结构图。并且，在图7中，不仅示出了实施例1-1，还示出了在实施方式1中变更了凸极31的数量(轴倍角)的其他实施例1-2和1-3的齿27的数量、励磁绕组22的空间次数、第1和第2输出绕组23、24的空间次数。
设检测用定子2与检测用转子3之间的间隙(空隙)中的磁通密度为Bg(θs)，设励磁绕组22的磁通势为F(θs)，设表示磁通在检测用定子2与检测用转子3之间的间隙中的容易通过性的磁导为P(θs)，设不依赖于角度的磁导成分为P0，设根据检测用转子3的轴倍角而变动的磁导成分的振幅为PN，设根据检测用转子3的轴倍角以外的误差而变动的磁导成分的振幅和空间次数分别为Pr和r，设根据检测用定子2的误差而变动的磁导成分的振幅和空间次数分别为Ps和s，设励磁绕组22的磁通势的振幅为FM，则磁通密度Bg(θs)由以下算式表示。
[算数3]
P(θs)＝P0+PNcosN(θs-θr)+Prcos[r(θs-θr)]+Pscos[sθs] (7)
【算数4】
F(θs)＝FMcos[Mθs] (8)
[算数4]
F(θs)＝FMcos[Mθs] (8)
[算数5]
另外，设第i号的齿27上的第1输出绕组23和第2输出绕组24所检测出的每1个圈数的交链磁通为设检测用定子铁芯21的轴线方向的长度为L，设检测用定子铁芯21的内周面的半径为R，设第1输出绕组23所检测出的电压为Vcos，设第2输出绕组24所检测出的电压为Vsin，则旋转角度检测装置1的角度误差e(θr)由以下算式表示。
[算数6]
[算数7]
[算数8]
[算数9]
如算式(1)～算式(6)所示，第1和第2输出绕组23、24的圈数的空间分布根据以空间|M±N|次的正弦波表示的函数获得，因此，如果如算式(11)那样，将算式(2)和算式(6)乘以算式(10)，并对每个齿27以检测用定子2的角度θs进行积分，则角度θs的系数与|M±N|相等的COS函数的相位成分中所含有的、检测用转子3的旋转角度θr的系数成为第1输出绕组23和第2输出绕组24所检测出的每1个圈数的交链磁通的检测用转子3在旋转1圈中的波形的次数。
另外，由于角度误差e(θr)根据算式(14)获得，因此，在算式(10)中仅检测出第2项和第3项的相位成分的情况下，算式(14)的θr的系数为0，不会产生角度误差。
另一方面，在算式(10)中第2项和第3项的相位成分以外的第1项、第4项、第5项、第6项、第7项的相位成分所包含的检测用定子2的角度θs的系数与|M±N|相等的情况下，第1输出绕组23和第2输出绕组24检测出第1项、第4项、第5项、第6项、第7项的相位成分，根据算式(14)，θr的系数不为0而产生角度误差。另外，根据算式(1)和算式(4)，第1和第2输出绕组23、24的圈数的空间分布包含以空间|M-|M±N| |次的正弦波表示的函数，因此，即使在第1项、第4项、第5项、第6项、第7项的相位成分所包含的检测用定子2的角度θs的系数与|M-|M±N| |相等的情况下，同样地，根据算式(14)，也会产生角度误差。
因此，对于第1输出绕组23和第2输出绕组24中包含的|M±N|次和|M-|M±N| |次的双方，需要设定励磁绕组22的极对数M和检测用转子3的凸极31的数量(轴倍角)N，以便不检测出成为误差的相位成分。
在此，如果将与算式(10)中的第4项、第5项、第6项、第7项的相位成分所包含的检测用定子2的角度θs的系数r或s相当的误差的空间次数设为δ＝|M-|M±N| |和ε＝|δ-M|＝| |M-|M±N| |―M|，则误差的空间次数δ成为算式(1)和算式(4)的第1项所拾取的空间次数，误差的空间次数ε成为算式(1)和算式(4)的第2项所拾取的空间次数。
在误差的空间次数δ和ε成为上式的值的情况下，关于旋转角度检测装置的角度误差e(θr)，根据算式(14)，会产生r、s、N±r或N±s等角度误差的次数，角度误差增大。因此，通过设定励磁绕组22的极对数M(即，检测用定子2的齿27的数量2M)和检测用转子3的凸极31的数量(即，轴倍角)N，使得误差的空间次数δ和ε不成为在使用旋转角度检测装置1时设想的噪声的空间次数，能够抑制角度误差的增大。
在实施例1-1中，图7中的轴倍角N为15，励磁绕组22的空间次数M(即，与齿27的数量的一半相当的数量)为9，第1和第2输出绕组23、24的空间次数|M±N|为24或6(并且，由于|18-24|＝6，因此24与6等价)。由此，在实施例1-1中，第1和第2输出绕组23、24所检测出的误差的空间次数δ＝|M-|M±N| |为15和3，检测空间次数δ的误差的空间次数ε＝|δ-M|为6。即，在实施例1-1中，误差的空间次数δ和ε为1、2、4以外。
在实施例1-1中，由于误差的空间次数δ为15和3，检测空间次数δ的误差的空间次数ε为6，因此，第1和第2输出绕组23、24没有拾取作为误差的空间次数的低次成分的1次、2次、4次的误差的空间次数。在此，作为1次的误差的空间次数，例如可以考虑检测用定子2或检测用转子3的偏心等，作为2次的误差的空间次数，例如可以考虑检测用定子2或检测用转子3的椭圆状变形、磁各向异性或它们的组合等。另外，作为4次的误差的空间次数，例如可以考虑检测用定子2或检测用转子3的四边形状的变形、磁各向异性或它们的组合等。在实施例1-1中，由于第1和第2输出绕组23、24没有拾取1次、2次、4次的误差成分，因此，能够针对检测用定子2或检测用转子3的偏心、椭圆状变形、四边形状的变形、磁各向异性等噪声减小旋转角度检测装置1的角度误差。
另外，在图7的实施例1-2中，轴倍角N为24，励磁绕组22的空间次数M为9，第1和第2输出绕组23、24的空间次数|M±N|为33或15(并且，33和15都与3等价)。由此，在实施例1-2中，第1和第2输出绕组23、24所检测出的误差的空间次数δ＝|M-|M±N| |为24和6，检测空间次数δ的误差的空间次数ε＝|δ-M|为15和3。即，在实施例1-2中，误差的空间次数δ和ε也为1、2、4以外。
在实施例1-2中，由于第1和第2输出绕组23、24也与实施例1-1相同地没有拾取1次、2次、4次的误差成分，因此，能够针对检测用定子2或检测用转子3的偏心、椭圆状变形、四边形状的变形、磁各向异性等噪声减小旋转角度检测装置1的角度误差。
而且，在图7的实施例1-3中，轴倍角N为30，励磁绕组22的空间次数M为9，第1和第2输出绕组23、24的空间次数|M±N|为39或21(并且，39和21都与3等价)。由此，在实施例1-3中，第1和第2输出绕组23、24所检测出的误差的空间次数δ＝|M-|M±N| |为30和12，检测空间次数δ的误差的空间次数ε＝|δ-M|为21和3。即，在实施例1-3中，误差的空间次数δ和ε也为1、2、4以外。
在实施例1-3中，由于第1和第2输出绕组23、24也与实施例1-1相同地没有拾取1次、2次、4次的误差成分，因此，能够针对检测用定子2或检测用转子3的偏心、椭圆状变形、四边形状的变形、磁各向异性等噪声减小旋转角度检测装置1的角度误差。
在这样的旋转角度检测装置1中，如果设励磁绕组22的极对数为M、且设检测用转子3的凸极31的数量(轴倍角)为N，则第1和第2输出绕组23、24各自的圈数的空间分布根据以空间|M±N|次的正弦波表示的函数得到，以|M-|M±N| |表示的误差的空间次数δ和以|δ-M|表示的误差的空间次数ε成为1和2以外的值，因此，能够防止第1和第2输出绕组23、24检测出1次和2次各自的误差成分。由此，能够针对检测用定子2或检测用转子3的偏心、椭圆状变形和磁各向异性等噪声减小旋转角度检测装置1的角度误差，从而能够抑制检测误差的增大。另外，由于励磁绕组22分别卷绕于所有的齿27上，因此能够相对于检测用定子2的齿27的数量(即，2M)使励磁绕组22的空间次数(极对数)M最大。由此，能够抑制通过励磁绕组22的磁通势产生的磁通在齿27之间泄漏，从而能够提高旋转角度检测装置1的输出。由此，在使用了旋转角度检测装置1的旋转电机101中，能够使转子103的位置和速度的控制实现高精度化。
另外，误差的空间次数δ和ε不仅可以是1和2，也可以是4以外的值，因此，不但能够针对检测用定子2或检测用转子3的偏心、椭圆状变形和磁各向异性等，还能够针对四边形状的变形的噪声减小旋转角度检测装置1的角度误差。
另外，由于在齿27的末端部设置有沿检测用转子3的周向突出的一对突出部37a，因此，与第1和第2输出绕组23、24交链的磁通变大，能够在不增大在励磁绕组22中流动的电流的值的情况下增大第1和第2输出绕组23、24各自的输出电压的值。
图9是示出本发明的实施方式1中的轴倍角与槽数的组合的图表。在图9中，将轴倍角与槽数的组合分成以下的(1)～(4)的情况示出。另外，图9的(1)～(4)的数字分别对应于以下的(1)～(4)的情况。
(1)避开1次和2次的误差成分的空间次数，未卷绕第1和第2输出绕组23、24的齿27存在于检测用定子2中的轴倍角与槽数的组合
(2)避开1次、2次和4次的误差成分的空间次数，未卷绕第1和第2输出绕组23、24的齿27存在于检测用定子2中的轴倍角与槽数的组合
(3)避开1次和2次的误差成分的空间次数，未卷绕第1和第2输出绕组23、24的齿27不存在于检测用定子2中的轴倍角与槽数的组合
(4)避开1次、2次和4次的误差成分的空间次数，未卷绕第1和第2输出绕组23、24的齿27不存在于检测用定子2中的轴倍角与槽数的组合
在上述(1)和(2)的轴倍角与槽数的组合中，由于存在未卷绕第1和第2输出绕组23、24的齿27，因此，能够提高将输出绕组卷绕于彼此相邻的齿27上时的绕线作业性，还能够利用引出线的接线空间，能够提高接线作业的作业效率。另外，由于能够增大卷绕于彼此相邻的齿27上的输出绕组的导线直径，绕组不容易被切断，能够进一步提高绕线作业性。另外，由于存在未卷绕第1和第2输出绕组23、24的齿27，因此能够降低输出绕组整体的铜量和电阻。由于输出绕组的电阻进一步降低，因此能够降低在第1和第2输出绕组23、24中产生的铜损，从而能够提高旋转角度检测装置1的可靠性。
实施方式2
图10是示出本发明的实施方式2的旋转角度检测装置1的重要部位的放大图。并且，图10是示出励磁绕组22和第1输出绕组23设置于齿27上的状态的图。在实施方式2中，第1和第2输出绕组23、24各自与励磁绕组22之间的位置关系不同于实施方式1。
即，设置于同一齿27上的励磁绕组22和第1输出绕组23沿检测用转子3的径向排列。另外，励磁绕组22设置于在检测用转子3的径向上比第1输出绕组23接近检测用转子3的位置。即，励磁绕组22的导线卷绕于齿27的接近检测用转子3的末端部，第1输出绕组23的导线卷绕于齿27的比励磁绕组22接近铁芯背26的部分。
设在其它齿27上的第1输出绕组23也同样地设置于在检测用转子3的径向上比励磁绕组22靠外侧的位置。另外，设在各齿27上的第2输出绕组24也同样地设置于在检测用转子3的径向上比励磁绕组22靠外侧的位置。其它的结构与实施方式1相同。
在此，通过计算，计算出了图10的卷绕于齿27上的励磁绕组22和第1输出绕组23的区域中的磁通密度的分布。另外，为了与图11的磁通密度的分布进行比较，通过计算，也计算出了图6的比较例中的励磁绕组22、第1输出绕组23和第2输出绕组24的区域中的磁通密度的分布。并且，在实施方式2中，励磁绕组22和第2输出绕组24的区域中的磁通密度的分布也与第1输出绕组23的情况相同。
图11是示出图10的励磁绕组22和第1输出绕组23的区域中的磁通密度的分布的放大图。另外，图12是示出图6的比较例中的励磁绕组22、第1输出绕组23和第2输出绕组24的区域中的磁通密度的分布的放大图。对图11和图12进行比较可知：与图12所示的磁通密度的变化相比，图11所示的磁通密度的变化在检测用转子3的周向上较小。即，可知：在实施方式2中，即使在第1输出绕组23和第2输出绕组24从设计位置向检测用转子3的周向发生了偏移的情况下，与比较例相比，第1和第2输出绕组23、24各自的输出电压也不容易变化，第1和第2输出绕组23、24的输出电压中所包含的误差减小。
图13是对本发明的实施方式2的旋转角度检测装置1中的检测用转子3的旋转角度的误差、和图6的比较例的旋转角度检测装置中的检测用转子的旋转角度的误差进行比较的图表。并且，在图13中，以实线表示实施方式2的检测用转子3的旋转角度的误差，以虚线表示图6的比较例的检测用转子的旋转角度的误差。如图13所示，可知：实施方式2的检测用转子3的旋转角度的误差比比较例的检测用转子的旋转角度的误差大幅减小。
在这样的旋转角度检测装置1中，在同一齿27上，励磁绕组22设置于在检测用转子3的径向上比输出绕组23、24接近检测用转子3的位置，因此，能够在检测用转子3的周向上减小齿27的周围的磁通密度的变化。由此，即使在第1和第2输出绕组23、24从设计位置向检测用转子3的周向发生了偏移的情况下，也能够抑制与第1和第2输出绕组23、24交链的磁通的偏差。由此，能够抑制第1和第2输出绕组23、24的输出电压所包含的误差的增大，从而能够抑制检测精度的降低。另外，由于能够抑制与第1和第2输出绕组23、24交链的磁通的偏差，因此，在制造多个旋转角度检测装置1的情况下，能够减小每个旋转角度检测装置1之间的检测精度的偏差。
在实施方式2中，由于一对突出部27a成为障碍，因此，无法在将绝缘体25安装于齿27上之前，预先将第1或第2输出绕组23、24和励磁绕组22设置于绝缘体25。因此，在实施方式2中，使用绕线机(未图示)将导线卷绕于安装有绝缘体25的各齿27上，从而将第1或第2输出绕组23、24和励磁绕组22设置于齿27上。这种情况下，由于利用绕线机将导线卷绕于齿27上，因此导线的位置容易从设计位置偏移。在实施方式2中，即使在像这样利用导线的位置容易偏移的绕线机将导线卷绕于齿27的情况下，也能够抑制第1和第2输出绕组23、24的输出电压所包含的误差的增大。
另外，由于励磁绕组22被设置于在检测用转子3的径向上比第1和第2输出绕组23、24接近检测用转子3的位置，因此无需将第1和第2输出绕组23、24的导线卷绕于励磁绕组22的外周。由此，能够抑制发生第1和第2输出绕组23、24的塌卷。另外，将导线卷绕于各齿27上的顺序无论是从励磁绕组22和输出绕组23、24中的哪一方开始都可以，能够使检测用定子2的制造变得容易。
并且，在上述的例子中，在设置于同一齿27上的励磁绕组22和输出绕组23、24中，励磁绕组22设置于在检测用转子3的径向上比输出绕组23、24接近检测用转子3的位置，但是，也可以在设置于同一齿27上的励磁绕组22和输出绕组23、24中，将输出绕组23、24设置于在检测用转子3的径向上比励磁绕组22接近检测用转子3的位置。即使这样，也能够使第1和第2输出绕组23、24的区域中的磁通密度的变化在检测用转子3的周向上减小，从而能够抑制与第1和第2输出绕组23、24交链的磁通的偏差。
另外，根据图11的磁通密度的分布可知，越是靠近齿27的末端部(即，接近检测用转子3的位置)侧，磁通密度相对于检测用转子3的周向的梯度越大，因此，希望是这样的结构：在槽28内，将所有的励磁绕组22设置在齿27的关于检测用转子3的径向的范围中的接近检测用转子3的范围内，且设置在齿27的长度的1/2以内的范围。这样，能够进一步减小槽28内的磁通分布的偏差，即使第1和第2输出绕组23、24的位置出现偏差，也能够进一步减小输出绕组23、24的输出电压的偏差。由此，能够进一步抑制旋转角度检测装置1的检测精度的降低。
实施方式3
图14是示出本发明的实施方式3的旋转角度检测装置1的重要部位的放大图。并且，图14是示出励磁绕组22和第1输出绕组23设置于齿27上的状态的图。在实施方式3中，第1和第2输出绕组23、24各自与励磁绕组22之间的位置关系不同于实施方式1。
即，设在同一齿27上的励磁绕组22和第1输出绕组23中，第1输出绕组23在检测用转子3的径向上设置于齿27的整个范围，励磁绕组22在检测用转子3的径向上仅设置于齿27的范围的一部分。在该例中，励磁绕组22仅设置于齿27的接近检测用转子3的末端部。第1输出绕组23被设置成覆盖励磁绕组22的外周的状态，并且，也设置于齿27的比励磁绕组22接近铁芯背26的部分(即，齿27的存在于在检测用转子3的径向上比励磁绕组22远离检测用转子3的位置的部分)。
设置于其它齿27上的第1输出绕组23也同样地被设置成覆盖励磁绕组22的外周的状态，并且设置在齿27的比励磁绕组22接近铁芯背26的部分。另外，设置于各齿27上的第2输出绕组24也同样地被设置成覆盖励磁绕组22的外周的状态，并且设置在齿27的比励磁绕组22接近铁芯背26的部分。
第1和第2输出绕组23、24各自的导线以在将励磁绕组22的导线卷绕于齿27上后将励磁绕组22与齿27一起覆盖的方式卷绕于齿27上。其它的结构与实施方式1相同。
在这样的旋转角度检测装置1中，第1和第2输出绕组23、24被设置成覆盖励磁绕组22的外周的状态，并且还设置在齿27的存在于在检测用转子3的径向上比励磁绕组22远离检测用转子3的位置的部分，因此，能够增多第1和第2输出绕组23、24各自的圈数，能够在不增大在励磁绕组22中流动的电流的值的情况下增大第1和第2输出绕组23、24各自的输出电压。
另外，由于励磁绕组22仅设在齿27的接近检测用转子3的末端部，因此，能够与实施方式2相同地抑制与第1和第2输出绕组23、24交链的磁通的偏差，从而能够减小在制造多个旋转角度检测装置时的各个旋转角度检测装置之间的检测精度的偏差。
另外，由于励磁绕组22的导线的圈数在所有的齿27上都相同，因此，即使第1和第2输出绕组23、24的导线卷绕在励磁绕组22的外周，也能够不受励磁绕组22的圈数左右地卷绕第1和第2输出绕组23、24的导线，从而能够抑制第1和第2输出绕组23、24各自的导线的塌卷的发生。
并且，在上述的例子中，仅在齿27的在检测用转子3的径向上接近检测用转子3的位置设置励磁绕组22，但也可以是：仅在齿27的在检测用转子3的径向上远离检测用转子3的位置设置励磁绕组22，并在励磁绕组22的外周和齿27的比励磁绕组22接近检测用转子3的部分设置第1或第2输出绕组23、24。
实施方式4
图15是示出本发明的实施方式4的旋转角度检测装置1的重要部位的放大图。并且，图15是示出励磁绕组22和第1输出绕组23设置于齿27上的状态的图。另外，关于设置于齿27上的励磁绕组22和第2输出绕组24，也是与图15相同的结构。
绝缘体25具有：沿着各齿27的侧面设置的卷绕芯部25a；在径向上从卷绕芯部25a的外侧端部沿着铁芯背26的内周面突出的外侧绝缘部25b；在径向上从卷绕芯部25a的内侧端部向检测用转子3的周向外侧突出的内侧绝缘部25c；以及在外侧绝缘部25b与内侧绝缘部25c之间在周向上从卷绕芯部25a向检测用转子3的外侧突出的间隔部25d。在该例中，绝缘体25由合成树脂材料(例如，尼龙66(注册商标)(玻璃纤维强化品)等)构成。
在外侧绝缘部25b与间隔部25d之间形成有第1绕组区域Aw1，在内侧绝缘部25c与间隔部25d之间形成有第2绕组区域Aw2。另外，第1绕组区域Aw1在检测用转子3的径向上位于比第2绕组区域Aw2靠外侧的位置。励磁绕组22设置于第2绕组区域Aw2，第1或第2输出绕组23、24设置于第1绕组区域Aw1。由此，第1和第2输出绕组23、24分别与励磁绕组22在检测用转子3的径向上被间隔部25d隔开。其它的结构与实施方式2相同。
在这样的旋转角度检测装置1中，绝缘体25具有将第1和第2输出绕组23、24分别与励磁绕组22在检测用转子3的径向上隔开的间隔部25d，因此，能够容易地确保第1和第2输出绕组23、24与励磁绕组22之间的绝缘状态。
另外，通过以间隔部25d为基准，能够更可靠地确定第1和第2输出绕组23、24和励磁绕组22各自的位置。由此，即使利用自动绕线机将导线卷绕于齿37上，也能够更加可靠且正确地将第1和第2输出绕组23、24分别与励磁绕组22在检测用转子3的径向上分开并配置于槽28内，与实施方式2或3的情况相比，能够更加正确地确定励磁绕组22、第1和第2输出绕组23、24各自的位置。因此，能够降低旋转角度检测装置1的制造成本，并且还能够减少励磁绕组22、第1和第2输出绕组23、24各自的导线的错卷，实现检测精度的提高。
并且，间隔部25d也可以形成为将硅钢板层叠起来而成的检测用定子铁芯21的一部分。但是，从防止漏磁通的观点看，优选利用非磁性体构成间隔部25d。
另外，在上述的例子中，仅在齿27的在检测用转子3的径向上接近检测用转子3的位置设置励磁绕组22，但也可以是：仅在齿27的在检测用转子3的径向上远离检测用转子3的位置设置励磁绕组22，并在励磁绕组22的外周和齿27的比励磁绕组22接近检测用转子3的部分设置第1或第2输出绕组23、24。即，也可以在第1绕组区域Aw1中设置励磁绕组22，并在第2绕组区域Aw2中设置第1或第2输出绕组23、24。
实施方式5
图16是示出本发明的实施方式5的旋转角度检测装置1的重要部位的放大图。并且，图16是示出励磁绕组22和第1输出绕组23设置于齿27上的状态的图。关于设置于齿27上的励磁绕组22和第2输出绕组24，也是与图16相同的结构。
在卷绕芯部25a的外周面的一部分处设有供励磁绕组22嵌入的凹部41。凹部41仅设置于卷绕芯部25a的在检测用转子3的径向上接近检测用转子3的位置(即，与齿27的末端部对应的位置)。在该例中，整个励磁绕组22收纳于凹部41。另外，在该例中，使励磁绕组22的厚度与凹部41的深度一致而将励磁绕组22收纳于凹部41。其它的结构与实施方式3相同。
在这样的旋转角度检测装置1中，由于供励磁绕组22嵌入的凹部41设置于卷绕芯部25a的外周面的一部分上，因此能够更加正确且容易地进行励磁绕组22相对于齿27的定位，从而能够抑制在每个齿27或每个旋转角度检测装置1之间产生的励磁绕组22的位置偏差。另外，在将第1或第2输出绕组23、24的导线卷绕于励磁绕组22的外周时，能够抑制第1或第2输出绕组23、24的导线的塌卷的发生。由此，能够进一步实现旋转角度检测装置1的检测精度的提高。
并且，在上述的例子中，整个励磁绕组22收纳于凹部41，但是，只要励磁绕组22嵌入凹部41，就能够更加正确且容易地进行励磁绕组22的定位，因此，只要励磁绕组22的至少一部分收纳于凹部41即可。
另外，在上述的例子中，在卷绕芯部25a的接近检测用转子3的位置处设有凹部41，但是，凹部41的位置不限于此，例如，也可以将凹部41设置于卷绕芯部25a的在检测用转子3的径向上远离检测用转子3的位置。
实施方式6
图17是示出本发明的实施方式6的旋转角度检测装置1的剖视图。另外，图18是示出图17的励磁绕组22和圈数较多的第1输出绕组23设置于齿27上的状态的放大图。另外，图19是示出图17的励磁绕组22和圈数较少的第1输出绕组23设置于齿27上的状态的放大图。
根据图4可知，在设有第1输出绕组23的各齿27中，一部分的多个齿27(即，齿编号为1、7、13的各个齿27)上设置的第1输出绕组23(图18)的圈数、和在剩余的多个齿27(即，齿编号为3、5、9、11、15、17的各个齿27)上设置的第1输出绕组23(图19)的圈数互不相同。在该例中，在齿编号为3、5、9、11、15、17的各个齿27上设置的第1输出绕组23的圈数(即，图19所示的第1输出绕组23的圈数)是在所有的第1输出绕组23中最少的圈数(最小的圈数)。另外，各第1输出绕组23的导线的直径相同。因此，圈数互不相同的多个第1输出绕组23所占的各个区域的大小互不相同。
另外，圈数互不相同的多个第1输出绕组23各自的尺寸在检测用转子3的径向上互不相同。即，圈数较多的第1输出绕组23的径向尺寸D1比圈数较少的第1输出绕组23的径向尺寸D2大。而且，圈数互不相同的多个第1输出绕组23各自的位置(中心位置)在检测用转子3的径向上互不相同。
图20是示出图19的设置于齿27上的第1输出绕组23的径向位置分别与第1输出绕组23的交链磁通和旋转角度检测装置1的检测角度误差之间的关系的图表。如图20所示，可知，当圈数最少的第1输出绕组23的径向位置变化时，第1输出绕组23的交链磁通的作为0次成分的偏移值大幅变化。另外，可知，当在第1输出绕组23的交链磁通的偏移值成为最小的位置处存在第1输出绕组23时，旋转角度检测装置1的检测角度误差变为最小。
图21是示出图18和图19各自的第1输出绕组23各自在检测用转子3的径向上的每1个圈数的交链磁通的分布的图表。如图21所示，每1个圈数的交链磁通是在图18和图19中以齿27与突出部27a的交点为原点在检测用转子3的径向上针对x坐标的函数。另外，如图18和图19所示，第1输出绕组23的径向尺寸分别以D1＝D1e―D1s和D2＝D2e―D2s表示。另外，由于D1s＜D2s＜D2e＜D1e的关系，因此，如果设对应于检测用转子3的径向的圈数为Wx，则图18的第1输出绕组23中的交链磁通与图19的第1输出绕组23中的交链磁通之间的关系以以下算式表示。
[算数10]
这样，圈数较多的第1输出绕组23的交链磁通的量和圈数较少的第1输出绕组23的交链磁通的量互不相同。而且，根据图21可知：由于每1个圈数的交链磁通 相对于x坐标变化，因此，当图19的第1输出绕组23中的D2s和D2e不同时，则即使在D2相同的情况下，交链磁通也不同。即，即使第1输出绕组23的圈数相同，第1输出绕组23的x坐标的位置也不同，由此，第1输出绕组23的交链磁通的量不同。
这样，如图21所示，在圈数互不相同的多个第1输出绕组23之间，交链磁通的量不同，并且，圈数相同且x坐标的位置不同的第1输出绕组23的交链磁通的量不同，并且，如图4所示，在圈数互不相同的多个第1输出绕组23之间，卷绕方向(即，极性)也不同，由此，第1输出绕组23的交链磁通容易产生偏移值。因此，如图20所示，当第1输出绕组23的径向位置变化时，第1输出绕组23的交链磁通的偏移值大幅变化。
第1输出绕组23的交链磁通的偏移值越大，第1输出绕组23的输出电压的0次成分就越大，角度误差的轴倍角成分就越大。相反，如果调整第1输出绕组23的径向位置使得第1输出绕组23的交链磁通的偏移值变小，则根据算式(10)和算式(14)，能够降低旋转角度检测装置1的检测角度误差的轴倍角成分。
在实施方式6中，通过在检测用转子3的径向上调整圈数最少的第1输出绕组23的位置，由此，圈数互不相同的多个第1输出绕组23各自的位置为互不相同的位置，第1输出绕组23的交链磁通的偏移值较小。其它的结构与实施方式2相同。
在这样的旋转角度检测装置1中，由于圈数互不相同的多个第1输出绕组23各自的位置在检测用转子3的径向上互不相同，因此，通过以第1输出绕组23的交链磁通的偏移值变小的方式进行调整，能够抑制旋转角度检测装置1的检测角度误差的轴倍角成分的增加，从而能够实现检测精度的提高。
另外，通过调整各第1输出绕组23中的圈数最少的第1输出绕组23的位置，圈数互不相同的多个第1输出绕组23各自的位置成为在检测用转子3的径向上互不相同的位置，因此，仅进行各第1输出绕组23中的一部分的第1输出绕组23的位置调整，就能够减小第1输出绕组23的交链磁通的偏移值。由此，能够使各第1输出绕组23的位置调整的作业变得容易。
并且，在上述的例子中，仅在齿27的在检测用转子3的径向上接近检测用转子3的位置设置励磁绕组22，但也可以是：仅在齿27的在检测用转子3的径向上远离检测用转子3的位置设置励磁绕组22，并在励磁绕组22的外周和齿27的比励磁绕组22接近检测用转子3的部分设置第1或第2输出绕组23、24。
实施方式7
图22是示出本发明的实施方式7的旋转角度检测装置1的剖视图。另外，图23是示出图22的励磁绕组22和圈数较多的第1输出绕组23设置于齿27上的状态的放大图。另外，图24是示出图22的励磁绕组22和圈数较少的第1输出绕组23设置于齿27上的状态的放大图。
各第1输出绕组23和各第2输出绕组24各自的结构与实施方式6相同。即，圈数较多的第1输出绕组23的径向尺寸D1比圈数较少的第1输出绕组23的径向尺寸D2大。另外，圈数互不相同的多个第1输出绕组23各自的位置(中心位置)在检测用转子3的径向上互不相同。
在实施方式7中，第1输出绕组23与铁芯背26之间的空间被外侧绝缘部25b填埋，第1输出绕组23与励磁绕组22之间的空间被间隔部25d填埋。另外，位于第1输出绕组23与铁芯背26之间的外侧绝缘部25b的尺寸、和位于第1输出绕组23与励磁绕组22之间的间隔部25d的尺寸对应于各第1输出绕组23的径向尺寸D1、D2(图18和图19)在检测用转子3的径向上被设定。
由此，与具有互不相同的径向尺寸D1、D2的各第1输出绕组23相对的外侧绝缘部25b和间隔部25d各自的尺寸在检测用转子3的径向上互不相同。即，与具有径向尺寸D2的(即，圈数较少的)第1输出绕组23相对的外侧绝缘部25b和间隔部25d各自的尺寸在检测用转子3的径向上，比与具有大于径向尺寸D2的径向尺寸D1的(即，圈数较多的)第1输出绕组23相对的外侧绝缘部25b和间隔部25d各自的尺寸大。其它的结构与实施方式4相同。
在这样的旋转角度检测装置1中，关于具有互不相同的径向尺寸D1、D2的各第1输出绕组23，第1输出绕组23与铁芯背26之间的空间被外侧绝缘部25b填埋，第1输出绕组23与励磁绕组22之间的空间被间隔部25d填埋，因此，即使是具有互不相同的径向尺寸D1、D2的各第1输出绕组23，也能够以外侧绝缘部25b和间隔部25d为基准来确定第1输出绕组23的位置，从而能够更加正确且容易地在检测用转子3的径向上进行各第1输出绕组23各自的定位。另外，由于圈数互不相同的多个第1输出绕组23各自的位置在检测用转子3的径向上互不相同，因此，通过调整各第1输出绕组23的位置，能够与实施方式6相同地实现检测精度的提高。
并且，在上述的例子中，仅在齿27的在检测用转子3的径向上接近检测用转子3的位置设置励磁绕组22，但也可以是：仅在齿27的在检测用转子3的径向上远离检测用转子3的位置设置励磁绕组22，并在励磁绕组22的外周和齿27的比励磁绕组22接近检测用转子3的部分设置第1或第2输出绕组23、24。即，也可以在第1绕组区域Aw1中设置励磁绕组22，并在第2绕组区域Aw2中设置第1或第2输出绕组23、24。
实施方式8
图25是示出本发明的实施方式8的旋转角度检测装置1的剖视图。另外，图26是示出图25的励磁绕组22、第1输出绕组23和第2输出绕组24各自的导线的圈数的表。并且，图26中所示的齿编号是方便地分配给图25的各齿27的、沿周向连续的号码(在图25中以四边形的框包围的号码)。另外，图26的处于齿编号下方的数字是卷绕在与齿编号对应的齿27上的导线的圈数。而且，图26的圈数中的正数字和负数字表示导线的卷绕方向彼此相反。
在实施方式8中，齿27的数量、励磁绕组22、第1输出绕组23和第2输出绕组24各自的圈数、检测用转子3的凸极31的数量与实施方式1不同。
即，在实施方式8中，在周向上等间隔地排列的齿27的数量为30个。另外，在检测用转子3相对于检测用定子2旋转时，检测用转子3与检测用定子2之间的磁导的脉动由于各凸极31的存在而呈正弦波状变化。
励磁绕组22的导线以在彼此相邻的齿27上卷绕方向相反的方式在所有的齿27上分别卷绕40圈。
第1输出绕组23的导线在齿编号为1、7、13、19、25的各齿27上分别卷绕380圈，在齿编号为3、5、9、11、15、17、21、23、27、29的各齿27上分别卷绕190圈。卷绕在齿编号为1、7、13、19、25的各齿27上的第1输出绕组23的导线分别向同一方向卷绕。另外，卷绕在齿编号为3、5、9、11、15、17、21、23、27、29的各齿27上的第1输出绕组23的导线向与卷绕在齿编号为1、7、13、19、25的各齿27上的第1输出绕组23的导线的卷绕方向相反的方向卷绕。
第2输出绕组24的导线在齿编号为2、6、8、12、14、18、20、24、26、30的各齿27上分别卷绕330圈。卷绕在齿编号为2、8、14、20、26的各齿27上的第2输出绕组24的导线分别向同一方向卷绕。另外，卷绕在齿编号为2、8、14、20、26的各齿27上的第2输出绕组24的导线向与卷绕在齿编号为6、12、18、24、30的各齿27上的第2输出绕组24的导线的卷绕方向相反的方向卷绕。为了使输出绕组呈正弦波状分布，在齿编号为4、10、16、22、28的各齿27上不卷绕第1和第2输出绕组23、24。其它的结构与实施方式1相同。
图27是将图25的旋转角度检测装置1的凸极31的数量(轴倍角)、齿27的数量、励磁绕组22的空间次数、第1和第2输出绕组23、24的空间次数作为实施例8-1示出的表。并且，在图27中，不仅示出了实施例8-1，还示出了在实施方式8中变更了凸极31的数量(轴倍角)的其他实施例8-2和8-3的齿27的数量、励磁绕组22的空间次数、第1和第2输出绕组23、24的空间次数。
在实施方式8的实施例8-1中，图27中的轴倍角N为20，励磁绕组22的空间次数M(即，与齿27的数量的一半相当的数量)为15，第1和第2输出绕组23、24的空间次数|M±N|为35或5(并且，35与5等价)。由此，在实施例8-1中，第1和第2输出绕组23、24所检测出的误差的空间次数δ＝|M-|M±N| |为20和10，检测空间次数δ的误差的空间次数ε＝|δ-M|为5。即，在实施例8-1中，误差的空间次数δ和ε被设定为1、2、3、4以外。
由此，在实施例8-1中，由于误差的空间次数δ为20和10，检测空间次数δ的误差的空间次数ε为5，因此，第1和第2输出绕组23、24没有拾取作为误差的空间次数的低次成分的1次、2次、3次、4次的误差的空间次数。因此，在实施例8-1中，由于第1和第2输出绕组23、24没有拾取1次、2次、3次、4次的误差成分，因此，能够针对检测用定子2或检测用转子3的偏心、椭圆状变形、三角形状的变形、四边形状的变形、磁各向异性等噪声减小旋转角度检测装置1的角度误差。
另外，在图27的实施例8-2中，轴倍角N为10，励磁绕组22的空间次数M为15，第1和第2输出绕组23、24的空间次数|M±N|为25或5(并且，25与5等价)。由此，在实施例8-2中，第1和第2输出绕组23、24所检测出的误差的空间次数δ＝|M-|M±N| |为10，检测空间次数δ的误差的空间次数ε＝|δ-M|为5。即，在实施例8-2中，误差的空间次数δ和ε也被设定为1、2、3、4以外。
另外，在图27的实施例8-3中，轴倍角N为24，励磁绕组22的空间次数M为15，第1和第2输出绕组23、24的空间次数|M±N|为39或9(并且，39与9等价)。由此，在实施例8-3中，第1和第2输出绕组23、24所检测出的误差的空间次数δ＝|M-|M±N| |为24和6，检测空间次数δ的误差的空间次数ε＝|δ-M|为9。即，在实施例8-3中，误差的空间次数δ和ε也被设定为1、2、3、4以外。
因此，在实施例8-2和8-3中，也与实施例8-1相同，由于第1和第2输出绕组23、24没有拾取1次、2次、3次、4次的误差成分，因此，能够针对检测用定子2或检测用转子3的偏心、椭圆状变形、三角形状的变形、四边形状的变形、磁各向异性等噪声减小旋转角度检测装置1的角度误差。
在这样的旋转角度检测装置1中，以|M-|M±N| |表示的误差的空间次数δ和以|δ-M|表示的误差的空间次数ε为1、2、3、4以外，因此，能够防止第1和第2输出绕组23、24检测出1次、2次、3次、4次各自的误差成分。由此，能够针对检测用定子2或检测用转子3的偏心、椭圆状变形、三角形状的变形、四边形状的变形和磁各向异性等噪声减小旋转角度检测装置1的角度误差，从而能够抑制检测误差的增大。另外，由于励磁绕组22分别卷绕于所有的齿27上，因此能够相对于检测用定子2的齿27的数量(即，2M)使励磁绕组22的空间次数(极对数)M最大。由此，能够抑制通过励磁绕组22的磁通势产生的磁通在齿27之间泄漏，从而能够提高旋转角度检测装置1的输出。由此，在使用了旋转角度检测装置1的旋转电机101中，能够使转子103的位置和速度的控制实现高精度化。
实施方式9
图28是示出本发明的实施方式9的旋转电机101的纵剖视图。转子轭115具有：转子轭主体117，其上安装有轴承109；和圆筒状的转子筒部118，其固定于转子轭主体117的外周部，且配置成与支承轴108同轴。在转子轭主体117的中央部设有贯通孔121。在支承轴108的末端部，与支承轴108同轴地设有达到贯通孔121内的检测器用轴122。检测器用轴122的外径比支承轴108的外径小。
在转子轭主体117的贯通孔121内，设有检测转子103的旋转角度的旋转角度检测装置1。旋转角度检测装置1具有：检测用定子2，其固定于检测器用轴122上；和检测用转子3，其是在径向上与检测用定子2对置、且能够相对于检测用定子2旋转的磁性体。在该例中，检测用转子3的形状为圆环状，检测用定子2被配置在检测用转子3的径向内侧。另外，在该例中，检测用转子3被固定于转子轭主体117的贯通孔121内，检测用转子3与转子轭主体117一体地旋转。旋转电机101的其他结构与实施方式1相同。
图29是示出图28的旋转角度检测装置1的剖视图。检测用定子2具有：作为磁性体的检测用定子铁芯21；分别设置于检测用定子铁芯21上的多个励磁绕组22、多个第1输出绕组23和多个第2输出绕组24；以及绝缘体25，其设置于检测用定子铁芯21上，且介于各励磁绕组22、各第1输出绕组23以及各第2输出绕组24与检测用定子铁芯21之间。各励磁绕组22、各第1输出绕组23以及各第2输出绕组24与检测用定子铁芯21之间的绝缘状态由绝缘体25确保。
检测用定子铁芯21具有：铁芯背26，其中央部嵌合(固定)于检测器用轴122上；和多个齿27，它们分别从铁芯背26向径向外侧突出，沿着检测用定子铁芯21的周向排列。在该例中，18个齿27沿检测用定子铁芯21的周向等间隔地排列。
励磁绕组22分别卷绕于各齿27上。各励磁绕组22以互相串联的方式电连接。
第1输出绕组(COS绕组)23和第2输出绕组(SIN绕组)24为彼此不同相的输出绕组。各第1输出绕组23以互相串联的方式电连接，各第2输出绕组24也以互相串联的方式电连接。另外，第1输出绕组23和第2输出绕组24在避免同相的输出绕组23、24卷绕于在检测用定子铁芯21的周向上彼此相邻的2个齿27上的同时，分别卷绕于互不相同的齿27上。在该例中，在多个齿27中的沿周向每隔开1个地选择的多个齿27上，分别卷绕有第1输出绕组23，在与卷绕有第1输出绕组23的齿27不同的多个齿27上，分别卷绕有第2输出绕组24。
设置于同一齿27上的励磁绕组22和第1输出绕组23沿检测用转子3的径向排列。另外，励磁绕组22设置于在检测用转子3的径向上比第1输出绕组23接近检测用转子3的位置。即，励磁绕组22的导线卷绕于齿27的接近检测用转子3的末端部，第1输出绕组23的导线卷绕于齿27的比励磁绕组22接近铁芯背26的部分。
设在其它齿27上的第1输出绕组23也同样地设置于在检测用转子3的径向上比励磁绕组22靠内侧的位置。另外，设在各齿27上的第2输出绕组24也同样地设置于在检测用转子3的径向上比励磁绕组22靠内侧的位置。
检测用转子3具有沿检测用转子3的周向排列的多个凸极31。另外，检测用转子3能够在各凸极31与检测用定子2的外周面在径向上对置的同时相对于检测用定子2旋转。在检测用转子3相对于检测用定子2旋转时，检测用转子3与检测用定子2之间的磁导的脉动由于各凸极31的存在而呈正弦波状变化。
在各励磁绕组22中，通过向各励磁绕组22供给交流电而产生磁通势。由此，产生通过检测用转子3和检测用定子铁芯21的磁通。在第1和第2输出绕组23、24中，由于该磁通使第1和第2输出绕组23、24交链而产生电压。检测用转子3与检测用定子2之间的磁导对应于检测用转子3的旋转角度而呈正弦波状变化，因此，通过测量分别从第1输出绕组23和第2输出绕组24输出的电压，由此检测出检测用转子3的旋转角度。其它的结构与实施方式2相同。
即，在实施方式9中，除了检测用定子2处于比检测用转子3靠径向内侧的位置这一点、和励磁绕组22设在比第1和第2输出绕组23、24靠径向外侧的位置这一点外，与实施方式2相同。
即使像这样将检测用定子2设置在比检测用转子3靠径向内侧的位置，也能够得到与实施方式2相同的效果。
另外，由于各齿27从铁芯背26向径向外侧突出，因此，能够使形成在各齿27之间的槽28的开口宽度比实施方式1大，从而使得将励磁绕组22、第1输出绕组23和第2输出绕组24各自的导线卷绕于齿27上的作业变得容易。
另外，由于检测用转子3被固定于转子轭主体117上，因此不需要实施方式1那样的使检测器用轴119穿过中空的支承轴108内的结构，从而能够简化旋转电机101的结构。由此，能够实现成本的降低。
实施方式10
可以将上述实施方式1～9的旋转角度检测装置1和旋转电机101应用于电梯用曳引机。
即，图30是示出本发明的实施方式10的应用了旋转角度检测装置1和旋转电机101的电梯用曳引机的纵剖视图。在图中，电梯用曳引机具有：与实施方式1相同的旋转角度检测装置1；作为旋转电机的马达171；和借助马达171的驱动力旋转的驱动绳轮172。
驱动绳轮172经由轴承109旋转自如地支承于支承轴108。驱动绳轮172与转子轭115成型为一体。在该例中，构成驱动绳轮172和转子轭115的材料为铸铁。驱动绳轮172被设置于在支承轴108的轴线方向上从定子102的范围偏离的位置。通过对定子线圈111通电，驱动绳轮172和转子103以支承轴108的轴线为中心一体地旋转。在驱动绳轮172的外周面上，沿着驱动绳轮172的周向设置有多根主绳索用槽173。
悬吊轿厢和对重(均未图示)的多根主绳索沿着各主绳索用槽173卷绕于驱动绳轮172上。轿厢和对重通过驱动绳轮172的旋转而在井道内升降。
在转子筒部118的内侧设置有对驱动绳轮172和转子103提供制动力的制动装置174。制动装置174具有能够相对于转子筒部118沿转子103的径向移位的制动靴(未图示)。制动装置174通过使制动靴与转子筒部118的内周面接触而对驱动绳轮172和转子103提供制动力，通过使制动靴从转子筒部118离开而解除对驱动绳轮172和转子103的制动力。
在这样的电梯用曳引机中，实施方式1的旋转电机101被用作马达171，并且，实施方式1的旋转角度检测装置1被用于马达171，因此能够得到与实施方式1相同的效果。即，能够获得如下这样的电梯用曳引机：能够使转子103的位置和速度的控制实现高精度化，从而能够实现扭矩脉动的降低。
并且，在上述的例子中，与实施方式1相同的旋转电机101被用作曳引机的马达171，也可以将使用了与实施方式2～9中的任意一个实施方式相同的旋转角度检测装置1的旋转电机101作为曳引机的马达171。
另外，在实施方式1～9中，在环状的定子102围绕转子103的外周的内转子型的旋转电机中应用了本发明，但也可以在环状的转子103围绕定子102的外周的外转子型的旋转电机中应用本发明。

Claims (15)

1.一种旋转角度检测装置，其具备：
检测用定子，其具有检测用定子铁芯、以及分别设置于上述检测用定子铁芯上的多个励磁绕组、第1输出绕组和第2输出绕组；和
检测用转子，其具有沿周向排列的多个凸极，并且能够在各凸极与上述检测用定子在径向上对置的同时相对于上述检测用定子旋转，
上述第1输出绕组和上述第2输出绕组为彼此不同相的输出绕组，
上述检测用定子铁芯具有沿周向排列的多个齿，
上述励磁绕组分别卷绕于各上述齿上，
上述第1输出绕组和上述第2输出绕组在避免同相的上述输出绕组卷绕于在周向上彼此相邻的2个上述齿上的同时卷绕在互不相同的上述齿上，
上述励磁绕组的极对数为M，M为1以上的整数，
上述凸极的数量为N，N为1以上的整数，
上述第1输出绕组和上述第2输出绕组各自的圈数的空间分布根据以空间|M±N|次的正弦波表示的函数与以空间|M-|M±N||次的正弦波表示的函数之和所表示的函数获得，上述空间|M-|M±N||次的正弦波具有与上述空间|M±N|次的正弦波的振幅相等的振幅，
以|M-|M±N||表示的误差的空间次数δ和以|δ-M|表示的误差的空间次数ε为1和2以外的值。
2.根据权利要求1所述的旋转角度检测装置，其中，
上述齿的数量为2M。
3.根据权利要求1所述的旋转角度检测装置，其中，
上述励磁绕组的极对数M是9，
上述凸极的数量N是15、24或30。
4.根据权利要求2所述的旋转角度检测装置，其中，
上述励磁绕组的极对数M是9，
上述凸极的数量N是15、24或30。
5.根据权利要求1所述的旋转角度检测装置，其中，
上述励磁绕组的极对数M是15，
上述凸极的数量N是10、20或24。
6.根据权利要求2所述的旋转角度检测装置，其中，
上述励磁绕组的极对数M是15，
上述凸极的数量N是10、20或24。
7.根据权利要求1～6中的任意一项所述的旋转角度检测装置，其中，
上述误差的空间次数δ和ε是1、2、4以外的值。
8.根据权利要求1～6中的任意一项所述的旋转角度检测装置，其中，
在卷绕有上述励磁绕组和上述输出绕组的同一上述齿上，上述励磁绕组和上述输出绕组中的一方设置于在径向上比另一方接近上述检测用转子的位置。
9.根据权利要求1～6中的任意一项所述的旋转角度检测装置，其中，
上述检测用定子还具有介于上述励磁绕组及上述输出绕组各自与上述齿之间的绝缘体，
上述绝缘体具有在径向上将上述励磁绕组和上述输出绕组隔开的间隔部。
10.根据权利要求1～6中的任意一项所述的旋转角度检测装置，其中，
上述检测用定子还具有介于上述励磁绕组及上述输出绕组各自与上述齿之间的绝缘体，
上述励磁绕组仅设置在上述输出绕组的径向上的范围内的局部，
上述输出绕组以覆盖上述励磁绕组的外周的状态卷绕于上述齿上，
在上述绝缘体上设有供上述励磁绕组嵌入的凹部。
11.根据权利要求1～6中的任意一项所述的旋转角度检测装置，其中，
圈数互不相同的多个上述第1输出绕组各自的位置在径向上互不相同。
12.根据权利要求11所述的旋转角度检测装置，其中，
圈数最少的上述第1输出绕组的位置被调整，以使圈数互不相同的多个上述第1输出绕组各自的位置在径向上互不相同。
13.根据权利要求1～6中的任意一项所述的旋转角度检测装置，其中，
在各上述齿中，存在未卷绕上述第1输出绕组和上述第2输出绕组的上述齿。
14.一种旋转电机，其具备：
定子；
相对于上述定子旋转的转子；和
权利要求1～13中的任意一项所述的旋转角度检测装置，其中，上述检测用转子与上述转子一体地旋转。
15.一种电梯用曳引机，其具备：
马达，其是权利要求14所述的旋转电机；和
驱动绳轮，其借助上述马达的驱动力旋转。
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