阅读说明：本技术 旋转角度传感器 (Rotation angle sensor ) 是由 关富勇治 今枝宏旨 田中浩则 于 2018-10-26 设计创作，主要内容包括：旋转角度传感器的转子(2)将磁性钢板的带状主体(31)的厚度方向作为径向方向地将带状主体(31)形成为圆筒状。在带状主体(31)的一个圆弧状的边缘部以大致固定的节距设有第1凹凸部(32),并且在另一个圆弧状的边缘部以大致固定的节距设有第2凹凸部(33)。与转子(2)的带状主体(31)的第1凹凸部(32)相对地配设第1定子(3),与第2凹凸部(33)相对地配设第2定子(4)。(A rotor (2) of a rotation angle sensor is formed by cylindrically forming a band-shaped body (31) of a magnetic steel plate with the thickness direction of the band-shaped body (31) as the radial direction. A1 st uneven portion (32) is provided at a substantially constant pitch at one arc-shaped edge portion of the belt-shaped main body (31), and a 2 nd uneven portion (33) is provided at a substantially constant pitch at the other arc-shaped edge portion. A1 st stator (3) is disposed so as to face a 1 st uneven portion (32) of a belt-shaped main body (31) of a rotor (2), and a 2 nd stator (4) is disposed so as to face a 2 nd uneven portion (33).)

旋转角度传感器

技术领域

本发明涉及一种可变磁阻型的旋转角度传感器，特别是涉及一种能够谋求小型化的旋转角度传感器。

背景技术

作为检测马达等的旋转角的旋转角度传感器，在很多领域中广泛使用可变磁阻型的旋转角度传感器。这种旋转角度传感器这样地构成：在圆环状的定子轭的内周侧设置多个磁极，在各磁极上卷绕励磁绕线和检测用绕线作为定子绕线，在定子的内侧隔着间隙配设芯型的转子。在定子的各磁极上卷绕相位相差90°的检测用的SIN绕线和COS绕线作为检测用绕线。

该旋转角度传感器通过向励磁绕线供给交流电流而使输出用的SIN绕线和COS绕线中产生与转子的旋转角度相应的SIN信号和COS信号，并输出该信号。将该SIN信号和COS信号进行R/D转换，根据转换成的数字数据计算转子的旋转角度数据、绝对角度数据。

但是，由于以往的可变磁阻型的旋转角度传感器的转子像例如下述专利文献1所记载的那样通常是将许多个磁性钢板在转子的轴线方向上层叠而构成的，该许多个磁性钢板形成为在外周部突出设置多个凸极的形状，因此其形状大型化。并且，在为了使旋转角度传感器带有冗余功能而在轴线方向配设多个转子并且与各转子对应地配设多个定子的情况下，旋转角度传感器进一步大型化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4034691号公报

发明内容

发明要解决的问题

此外，以往的旋转角度传感器虽然为了能与转子的旋转相应地从定子的输出绕线获得恰当的正弦波而恰当地形成转子外周部的各凸极的外形形状，但是由于是将许多个磁性钢板层叠而构成的，因此仍然存在旋转角度传感器整体的形状大型化的问题。

本发明解决上述的问题，其目的在于，提供一种能够小型化并且能够廉价地制造的旋转角度传感器。

用于解决问题的方案

本发明的旋转角度传感器的特征在于，

该旋转角度传感器包括：

第1定子，其是在呈圆环状配置的多个第1定子磁极上卷绕励磁绕线和输出绕线而成的；

第2定子，其是在呈圆环状配置的多个第2定子磁极上卷绕励磁绕线和输出绕线而成的；以及

转子，其在该第1定子和该第2定子的内侧或外侧与该第1定子和该第2定子隔着间隙地被配置为能够旋转，

在该转子中，磁性钢板的带状主体将该带状主体的厚度方向作为径向方向地形成为圆筒状，在该带状主体的一个圆弧状的边缘部以大致固定的节距设有第1凹凸部，并且在另一个圆弧状的边缘部以大致固定的节距设有第2凹凸部，

该第1定子与该带状主体的该第1凹凸部的内周面或外周面相对，多个第1定子磁极在圆周方向上隔开固定的间隔地排列设置，

该第2定子与该转子的该带状主体的第2凹凸部的内周面或外周面相对，多个第2定子磁极在圆周方向上隔开固定的间隔地排列设置。

上述磁性钢板是在施加了磁场时产生转子的旋转角度检测所需要的磁通或者磁通密度的高磁导率材料，能够例示出无方向性电磁钢板、方向性电磁钢板、无方向性硅钢板、方向性硅钢板、不锈钢、构造用碳钢、Fe－Ni合金等软质磁性合金、Fe―Al合金、Fe－Co合金等波门杜尔铁钴合金、非晶质金属以及FeO、CoO、ZnO等铁氧体等。此外，圆筒状的带状主体通过板材的弯曲加工、模具成形、铸造、切削等而成形。

根据本发明的旋转角度传感器，由于转子的带状主体在带状的磁性钢板的两侧缘部形成第1凹凸部和第2凹凸部，仅弯曲成圆筒状或者仅通过模具成形等加工就能够形成，因此能够非常廉价地制造。

此外，与具有沿径向方向(放射方向)突出的凸极的以往的转子相比，能够使转子的整体形状小型，能够将旋转角度传感器小型化。并且，由于包括第1定子和第2定子，因此在任一个定子由于故障等而误检测的情况下，通过使用来自另一个定子的检测信号，从而能够带有冗余功能。

在此，可以是，上述转子的带状主体将一层磁性钢板成形为圆筒状而形成，以该带状主体的外周面朝向该转子的外侧、该带状主体的内周面朝向该转子的内侧的方式形成。此外，也可以将多张层叠的磁性钢板弯曲成圆筒状而形成。

在此，还优选的是，上述第1凹凸部和上述第2凹凸部设为大致正弦波形状。由此，能够自第1定子磁极和第2定子磁极的各输出绕线得到良好的SIN波信号或COS波信号。

还优选的是，上述第1凹凸部的节距和上述第2凹凸部的节距不同地形成，该第1凹凸部的节距和该第2凹凸部的节距与不同的轴倍角对应地形成。由此，在转子上简单地形成轴倍角不同的部分，不对第1定子磁极和第2定子磁极的各输出绕线实施特别的绕线方式就能够从第1定子磁极和第2定子磁极的各输出绕线输出轴倍角不同的两种输出信号，将上述的信号进行R/D转换，从而比较简单地得到绝对旋转角度信号。

可以是，所述转子在旋转轴的外周外嵌合成树脂制圆环部，在该合成树脂制圆环部的外周部安装带状主体。由此，能够简单地将转子的带状主体安装在准确的位置。

发明的效果

根据本发明的旋转角度传感器，能够小型化，并且能够廉价地制造。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式的旋转角度传感器的立体图。

图2的A、图2的B是该旋转角度传感器的转子的立体图。

图3是该转子的带状主体的展开图。

图4是表示定子与转子的关系的说明图。

图5是安装于旋转轴的转子的立体图。

图6是信号处理电路的框图。

图7是表示转子的旋转角、传感器的R/D转换输出数据值以及绝对角度数据值的关系的曲线图。

图8是计算绝对角度θa时的流程图。

图9是第2实施方式的旋转角度传感器的立体图。

图10是该旋转角度传感器的纵剖视图。

图11是该旋转角度传感器的带剖面的平面图。

图12是第3实施方式的外转子型的旋转角度传感器的立体图。

图13是表示相对于机械角度而言的检测角度误差的曲线图。

图14的A是第4实施方式的旋转角度传感器的纵剖视图，图14的B是其转子主体的局部立体图。

图15的A是在外周面形成有环状凹部的转子主体的立体图，图15的B是在内周面形成有环状凹部的转子主体的立体图，图15的C是在外周面形成有环状凸部的转子主体的立体图。

图16是相对于转子的机械角度而言的输出电压信号的波形图。

图17是表示相对于机械角度而言的检测角度误差的曲线图。

具体实施方式

以下，根据附图说明本发明的实施方式。图1～图5表示第1实施方式的旋转角度传感器。该旋转角度传感器构成为包括：在呈圆环状配置的多个第1定子磁极11卷绕励磁绕线和输出绕线而成的第1定子3、在呈圆环状配置的多个第2定子磁极16卷绕励磁绕线和输出绕线而成的第2定子4、以及在第1定子3的内侧、第2定子4的内侧隔着间隙被配置为能够旋转的转子2。

如图2所示，转子2是将带状主体31的厚度方向作为径向方向(放射方向)地将磁性钢板的带状主体31弯曲成圆筒状而形成的。也就是说，以将带状主体31的一个平面作为内侧、将另一个平面作为外侧的方式卷团成圆筒状，通过焊接等将其两侧端部连结而构成为筒状。由此，带状主体31的外周面31a朝向转子2的外侧，其内周面31b朝向转子2的内侧。如图3所示，在带状主体31的一个圆弧状的边缘部以固定的节距设有第1凹凸部32，在另一个圆弧状的边缘部以固定的节距设有第2凹凸部33。

另外，带状主体31的磁性钢板可以使用在施加磁场时产生转子2的旋转角度检测所需要的磁通或者磁通密度的高磁导率材料的无方向性电磁钢板、方向性电磁钢板、无方向性硅钢板、方向性硅钢板以及Fe―Al合金、Fe－Co合金等铁合金等。

在此，如图3所示，在带状主体31的上部作为第1凹凸部32而形成有正弦波形状部，5个转子磁极形成为凸状，以使得在上部形成轴倍角(英文：angle multiplicationfactors)“5X”的转子。此外，在带状主体31的下部也作为第2凹凸部33而形成有正弦波形状部，6个转子磁极形成为凸状，以使得在下部形成轴倍角“6X”的转子。轴倍角是旋转角度传感器的输出电角度与输入机械角度之比，在n×机械角度θ1＝电角度θ2的情况下，用“nX”表示轴倍角。n是自然数。

另外，第1凹凸部32的形状和第2凹凸部33的形状除了在物理特性上准确的正弦波(余弦波)形状之外，也可以设为大致正弦波形状、矩形脉冲形状、锯齿脉冲形状或者圆弧状波形。

此外，可以如图3所示以固定的节距P1和节距P2形成各个凹凸，第1凹凸部32和第2凹凸部33以与各自的轴倍角对应的节距P1、P2形成。此外，第1凹凸部32的节距P1和第2凹凸部33的节距P2只要是大致固定的节距即可，也可以在物理特性上不严密地固定。此外，也可以像图2的B那样将两张或者三张以上的多张磁性钢板层叠而设为带状主体31。

如图5所示，由这样的带状主体31构成的转子2借助合成树脂制圆环部34安装于旋转轴9。圆筒状的转子2能够密合于成形的合成树脂制圆环部34的外周面地安装，或者也能够在注射成形合成树脂制圆环部34时将转子2插入到成形模具内进行嵌入成形。因此，能够简单地进行转子2的安装作业，而且能够准确定位地将转子2安装于旋转轴9。此外，由于成为外形形状为圆筒状的转子2，因此与在径向方向上设为凸形状的以往的转子相比必然能够将转子2的外形小型化。

如图1、图4所示，定子1是将圆环状的第1定子3和第2定子4沿着旋转轴9的轴线方向以微小的间隔平行地配置并固定在未图示的固定部而构成的。第1定子3的第1定子磁极11和第2定子4的第2定子磁极16分别由例如14极构成，由14极构成的第1定子磁极11和第2定子磁极16分别将各磁极等间隔地朝向内侧配设。

如图4所示，第1定子磁极11是在圆环状的定子轭的内侧突出设置各磁极的定子芯12并在各磁极的凸状的定子芯12上分别卷绕定子绕线13而构成的。同样，第2定子磁极16是在圆环状的定子轭的内侧突出设置各磁极的定子芯17并在各磁极的凸状的定子芯17上分别卷绕定子绕线18而构成的。

各磁极的定子绕线13、18各自由检测用的输出绕线和励磁用的励磁绕线构成，该检测用的输出绕线由将相位相互错开的SIN绕线和COS绕线构成，如图1所示，第1定子磁极11的各磁极的定子绕线13的各端子从接线部被向图1的上侧引出，第2定子磁极16的各磁极的定子绕线18的各端子从接线部被向下侧引出。各定子绕线13、18的励磁绕线连接于供给例如10kHz左右的交流电流的励磁用电源电路。定子绕线13、18的输出绕线的SIN绕线和COS绕线随着转子2的旋转而输出SIN输出信号、COS输出信号，它们的输出端子如图6所示分别连接于R/D转换器21、22的输入侧。

另外，励磁电流·电压可以是在通常的旋转角度传感器中使用的、例如0.2Arms、7Vrms左右的电流·电压。此外，转子2的带状主体31的板厚也可以减薄为例如0.5mm左右地形成，在该情况下，也能够在转子2中形成角度检测所需要的磁路·磁通密度，由励磁引起的涡流损耗等不受角度检测动作的影响，能够使用在通常的旋转角度传感器中使用的励磁用电源。

如图1、图4所示，上述第1定子3的第1定子磁极11的定子芯12的内侧端部配置在与转子2的第1凹凸部32相对的位置，第2定子4的第2定子磁极16的定子芯17的内侧端部配置在与转子2的第2凹凸部33相对的位置。

由此，在转子2的旋转时，伴随着其第1凹凸部32和第2凹凸部33在圆周方向上移动，第1定子3的第1定子磁极11的定子芯12和第1凹凸部32之间隔着间隙重合的重合面积与以往的间隙磁导率的变化同样地变化。此外，同样，第2定子4的第2定子磁极16的定子芯17和第2凹凸部33之间隔着间隙重合的重合面积与以往的间隙磁导率的变化同样地变化。

根据这样的结构，仅利用单一的转子2就能够构成共用转子并且能够输出轴倍角“5X”和轴倍角“6X”的互不相同的轴倍角的检测信号的旋转角度传感器。由此，将带状主体31单纯地弯曲形成为筒状，转子2成为小型形状，因此转子2所占的占有空间变得非常小，能够将旋转角度传感器整体小型化。

此外，由于如图3所示由转子2的上侧的第1凹凸部32的节距P1和下侧的第2凹凸部33的凹凸的节距P2不同的轴倍角形成，因此不论是不是简单的定子1的结构，都能够根据自第1定子磁极11和第2定子磁极16得到的两种轴倍角的输出(检测)信号检测旋转轴9的绝对角度位置。

如图6所示，信号处理电路20将根据预先存储于存储器25的程序数据执行角度信号的运算处理动作的CPU23构成为主要部分，在信号处理电路20的输入侧连接有两个R/D转换器21、22。各R/D转换器21、22将从定子绕线13、18的输出绕线发送的、例如正弦波状的检测信号转换为相同周期的三角波信号，对该三角波信号进行采样并转换为数字信号，输出该数字信号。

如图7所示，从与转子2的第1凹凸部32相对的第1定子3输出的检测信号成为例如轴倍角“5X”的角度信号θ2，从与第2凹凸部33相对的第2定子4输出的检测信号成为例如轴倍角“6X”的角度信号θ1，根据上述的两种检测信号(角度信号)计算转子2也就是旋转轴9的绝对角度θa。

也就是说，如图8所示，信号处理电路20的CPU23根据从第2定子4输出的轴倍角“6X”的角度信号θ1与从第1定子3输出的轴倍角“5X”的角度信号θ2的关系计算转子2也就是旋转轴9的绝对角度θa。如图6所示，信号处理电路20的CPU23将计算出的绝对角度的数据等存储于存储器25，并经由输入输出电路24向外部输出。

接着，参照图7、图8说明上述结构的旋转角度传感器的动作。在旋转轴9的旋转时，向第1定子3的第1定子磁极11和第2定子4的第2定子磁极16供给交流励磁电流，在各第1定子磁极11、第2定子磁极16中产生交流磁场。

此时，与旋转轴9一同旋转的转子2的、形成于上缘部的轴倍角“5X”的第1凹凸部32的部分通过第1定子3的各第1定子磁极11，形成于下缘部的轴倍角“6X”的第2凹凸部33的部分通过第2定子磁极16。此时，由第1定子3的各第1定子磁极11产生的磁通受到转子2的上部的与第1定子3的各第1定子磁极11相对的第1凹凸部32的影响，由第2定子4的各第2定子磁极16产生的磁通受到转子2的下部的与第2定子4的各第2定子磁极16相对的第2凹凸部33的影响。

因此，从第1定子3的第1定子磁极11的输出绕线输出表示轴倍角“5X”的检测角度θ2的角度信号，从第2定子磁极16的输出绕线输出表示轴倍角“6X”的检测角度θ1的角度信号。上述的表示检测角度θ1、θ2的角度信号被发送到R/D转换器21、22，R/D转换器21、22将上述的角度信号转换为三角波信号，进而进行采样并转换为数字信号，将该数字信号向信号处理电路20输出。

如图8所示，CPU23首先在步骤100中接收从R/D转换器21、22发送的、表示第1定子磁极11的轴倍角“5X”的检测角度θ2的角度数据信号，在步骤110中接收表示第2定子磁极16的轴倍角“6X”的检测角度θ1的角度数据信号。

接着，CPU23在步骤120中判定接收的轴倍角“6X”的检测角度θ1是否为轴倍角“5X”的检测角度θ2以上，在轴倍角“6X”的检测角度θ1为轴倍角“5X”的检测角度θ2以上的情况下进入步骤130，自轴倍角“6X”的检测角度θ1减去轴倍角“5X”的检测角度θ2，计算转子2的绝对角度θa。

另一方面，CPU23在步骤120中判定为轴倍角“6X”的检测角度θ1小于轴倍角“5X”的检测角度θ2的情况下进入步骤140，对自轴倍角“6X”的检测角度θ1减去轴倍角“5X”的检测角度θ2而得到的值加上360度，计算转子2的绝对角度θa。

这样，从第1定子3的第1定子磁极11和第2定子4的第2定子磁极16的各输出绕线输出轴倍角不同的两种输出信号，将上述的信号进行R/D转换，能够比较简单地得到转子2的绝对角度。

图13表示试制上述结构的旋转角度传感器并进行性能试验时的、检测角度相对于转子2的旋转角(机械角度)的误差。如该图13所示，虽然检测角度误差相对于各机械角度而言与第1凹凸部32和第2凹凸部33相应地周期性变化，但是误差范围处于在实际的使用时没有问题的范围。

另外，在上述实施方式中，构成为在转子2的一个边缘部形成与轴倍角“5X”对应的第1凹凸部32，在另一个边缘部形成与节距不同的轴倍角“6X”对应的第2凹凸部33，根据轴倍角“5X”的检测角度θ2和轴倍角“6X”的检测角度θ1检测转子2的绝对角度θa，但也可以在转子的两个边缘部形成相同轴倍角的凹凸部也就是相同节距的凹凸部。

在转子的两个边缘部形成相同轴倍角的凹凸部也就是相同节距的凹凸部的情况下，从第1定子的第1定子磁极和第2定子的第2定子磁极输出相同的角度检测信号。因而，在转子的两个边缘部形成相同轴倍角的凹凸部也就是相同节距的凹凸部、一个定子发生了故障的情况下，通过使用从另一个定子的定子磁极输出的角度检测信号，从而能够使旋转角度传感器带有冗余功能地使用。

图9～图11表示第2实施方式的旋转角度传感器。如图9所示，该旋转角度传感器具有与上述实施方式相同的转子2和第2定子4，在转子2的外侧隔着间隙地配置第2定子4。另一方面，第1定子40配置在转子2的内侧。在图9～图11中，对与上述实施方式相同的部分标注与上述相同的附图标记，省略其说明。

该实施方式的旋转角度传感器是在第1定子40的外侧配设有转子2的外转子型，而且也是在第2定子4的内侧配设有转子2的内转子型。如图10所示，在作为固定构件的外壳38的内侧借助轴承37以旋转自如的方式支承有旋转轴9，在转子2的带状主体31的上缘部设有第1凹凸部32，在转子2的带状主体31的下缘部设有第2凹凸部33。圆筒状的转子2借助合成树脂制圆环部35安装在旋转轴9的大径部的角部附近并旋转。

如图10所示，定子的第2定子4在转子2的外侧隔着间隙固定在外壳38的内侧，第2定子4的第2定子磁极16与设在转子2的下缘部的第2凹凸部33相对地配置。另一方面，第1定子40配设在转子2的内侧，并固定于从外壳38向内侧延伸设置的固定构件。第1定子40的第1定子磁极41在转子2的上缘部的第1凹凸部32的内侧隔着间隙与该第1凹凸部32相对地配置。此外，在转子2的上缘部的外侧安装有合成树脂制圆环部36，转子2稳定地保持在旋转轴9上。

第1定子40的第1定子磁极41由例如12极构成，由12极构成的第1定子磁极41分别将各磁极等间隔地朝向外侧的转子2侧配设。第1定子磁极41是在圆环状的定子轭的外侧突出设置各磁极的定子芯并在各磁极的凸状的定子芯上分别卷绕定子绕线而构成的。

旋转角度传感器的动作与上述实施方式相同，在旋转轴9的旋转时，向第1定子40的第1定子磁极41和第2定子42的第2定子磁极16供给交流励磁电流，在各第1定子磁极41、第2定子磁极16中产生交流磁场。

此时，与旋转轴9一同旋转的转子2的、形成于上缘部的轴倍角“5X”的第1凹凸部32的部分通过第1定子40的各第1定子磁极41，形成于下缘部的轴倍角“6X”的第2凹凸部33的部分通过第2定子磁极16。此时，由第1定子40的各第1定子磁极41产生的磁通受到转子2的上部的与第1定子40的各第1定子磁极41相对的第1凹凸部32的影响，由第2定子4的各第2定子磁极16产生的磁通受到转子2的下部的与第2定子4的各第2定子磁极16相对的第2凹凸部33的影响。

因此，从第1定子40的第1定子磁极41的输出绕线输出表示轴倍角“5X”的检测角度θ2的角度信号，从第2定子磁极16的输出绕线输出表示轴倍角“6X”的检测角度θ1的角度信号。

图12表示第3实施方式的外转子型的旋转角度传感器。该旋转角度传感器在定子的外侧具有转子2，在转子2的内侧配置有第1定子40，在第1定子40的下侧配置有第2定子42。虽然省略图示，但第1定子40和第2定子42固定于固定构件，转子2是以覆盖第1定子40的外侧和第2定子42的外侧的方式将杯状的旋转构件配置为能够旋转并在其旋转构件的内侧保持转子2而构成的。

转子2与在图10中表示的例子同样是在旋转轴的局部设置大径部、在大径部的上缘部固着合成树脂制的杯状部、在杯状部固定带状主体31而构成的。在圆筒状的转子2的带状主体31的上缘部设有第1凹凸部32，在其下缘部设有第2凹凸部33。转子2的旋转轴在外壳的内侧借助轴承被支承为能够旋转，在设于外壳的内侧的固定构件固定有第1定子40和第2定子42。如图12所示，第1定子40的第1定子磁极41与带状主体31的第1凹凸部32相对、第2定子42的第2定子磁极43与第2凹凸部33相对地配置。

也就是说，第1定子磁极41在转子2的上缘部的第1凹凸部32的内侧隔着间隙与转子2的上缘部的第1凹凸部32相对地配置，第2定子42在第1定子40的下侧且转子2的内侧与该转子2隔着间隙地配置，第2定子42的第2定子磁极43与设在转子2的下缘部的第2凹凸部33相对地配置。

第1定子40的第1定子磁极41由例如12极构成，由12极构成的第1定子磁极41分别将各磁极等间隔地朝向外侧的转子2侧配设。第1定子磁极41是在圆环状的定子轭的外侧突出设置各磁极的定子芯并在各磁极的凸状的定子芯上分别卷绕定子绕线而构成的。

同样，第2定子42的第2定子磁极43也由例如12极构成，由12极构成的第2定子磁极43分别将各磁极等间隔地朝向外侧的转子2侧配设。第2定子磁极43是在圆环状的定子轭的外侧突出设置各磁极的定子芯并在各磁极的凸状的定子芯上分别卷绕定子绕线而构成的。

旋转角度传感器的动作与上述实施方式同样，在转子2的旋转时，向第1定子40的第1定子磁极41和第2定子42的第2定子磁极43供给交流励磁电流，在各第1定子磁极41、第2定子磁极43中产生交流磁场。

此时，旋转的转子2的、形成于上缘部的轴倍角“5X”的第1凹凸部32的部分通过第1定子40的各第1定子磁极41，形成于下缘部的轴倍角“6X”的第2凹凸部33的部分通过第2定子磁极43。此时，由第1定子40的各第1定子磁极41产生的磁通受到转子2的上部的与第1定子40的各第1定子磁极41相对的第1凹凸部32的影响，由第2定子42的各第2定子磁极43产生的磁通受到转子2的下部的与第2定子42的各第2定子磁极43相对的第2凹凸部33的影响。

因此，从第1定子40的第1定子磁极41的输出绕线输出表示轴倍角“5X”的检测角度θ2的角度信号，从第2定子磁极43的输出绕线输出表示轴倍角“6X”的检测角度θ1的角度信号。

图14～图17表示第4实施方式的旋转角度传感器。如图14所示，该旋转角度传感器构成为包括：在呈圆环状配置的多个第1定子磁极61卷绕励磁绕线和输出绕线而成的第1定子53、在呈圆环状配置的多个第2定子磁极66卷绕励磁绕线和输出绕线而成的第2定子54、在呈圆环状配置的多个第3定子磁极71卷绕励磁绕线和输出绕线而成的第3定子55、在呈圆环状配置的多个第4定子磁极76卷绕励磁绕线和输出绕线而成的第4定子56、以及在第1定子53的内侧和第2定子54的内侧且第3定子55的外侧和第4定子56的外侧与该第1定子53、该第2定子54、该第3定子55、该第4定子56隔着间隙地被配置为能够旋转的转子52。

如图14的A所示，在转子52的外周侧配置有第1定子53和第2定子54，在转子52的内周侧配置有相同的第3定子55和第4定子56。在转子主体57的外周面和内周面设有第1环状凹部101和第2环状凹部111。在第1环状凹部101的一个边缘部设有第1凹凸部102，在另一个边缘部设有第2凹凸部103。

并且，在第2环状凹部111的一个边缘部设有第1凹凸部112，在另一个边缘部设有第2凹凸部113。第1环状凹部101的第1凹凸部102以与第2环状凹部111的第1凹凸部112相同的节距形成，第1环状凹部101的第2凹凸部103以与第2环状凹部111的第2凹凸部113相同的节距形成。

在这样的结构的旋转角度传感器中，能够从第1定子53的第1定子磁极61和第3定子55的第3定子磁极71输出相同的角度检测信号，能够从第2定子54的第2定子磁极66和第4定子56的第4定子磁极76输出相同的角度检测信号。

因此，在实际使用旋转角度传感器时，仅使用第1定子53和第2定子54，或者第3定子55和第4定子56。由此，在一个定子发生了故障的情况下，通过使用从另一个定子的定子磁极输出的角度检测信号，从而能够使旋转角度传感器带有冗余功能。

如图14的B所示，转子52在将磁性钢材成形为圆筒形而形成的转子主体57的外周面上沿周向连续地形成有均匀的深度的第1环状凹部101。此外，在其内周面上沿周向连续地形成有均匀的深度的第2环状凹部111。第1环状凹部101的深度和第2环状凹部111的深度为例如约0.5mm左右。

如图14的B所示，在设于转子主体57的外周面的第1环状凹部101的一个圆弧状的边缘部以固定的节距设有第1凹凸部102，在另一个圆弧状的边缘部以固定的节距设有第2凹凸部103。同样，在设于转子主体57的内周面的第2环状凹部111的一个圆弧状的边缘部以固定的节距设有第1凹凸部112，在另一个圆弧状的边缘部以固定的节距设有第2凹凸部113。第1环状凹部101的第1凹凸部102的节距和第2环状凹部111的第1凹凸部112的节距相同，第1环状凹部101的第2凹凸部103的节距和第2环状凹部111的第2凹凸部113的节距相同。

包含转子主体57的转子52的磁性钢材使用在施加磁场时产生转子52的旋转角度检测所需要的磁通或者磁通密度的高磁导率材料的无方向性电磁钢板、方向性电磁钢板、无方向性硅钢板、方向性硅钢板以及Fe―Al合金、Fe－Co合金等铁合金等。

如图14的B所示，在第1环状凹部101的上部作为第1凹凸部102而形成有例如正弦波形状部，5个转子磁极形成为凸状，以使得在上部形成轴倍角“5X”的转子。此外，在第1环状凹部101的下部作为第2凹凸部103而形成有正弦波形状部，6个转子磁极形成为凸状，以使得在下部形成轴倍角“6X”的转子。

同样，在第2环状凹部111的上部作为第1凹凸部112而形成有例如正弦波形状部，5个转子磁极形成为凸状，以使得在上部形成轴倍角“5X”的转子。此外，在第2环状凹部111的下部作为第2凹凸部113而形成有正弦波形状部，6个转子磁极形成为凸状，以使得在下部形成轴倍角“6X”的转子。

第1凹凸部102、112的形状和第2凹凸部103、113的形状除了在物理特性上准确的正弦波(余弦波)形状之外，也可以设为大致正弦波形状、矩形脉冲形状、锯齿脉冲形状或者圆弧状波形。

这样的、在转子主体57设有第1环状凹部101、第2环状凹部111的转子52形成在旋转轴69的局部或者固定在旋转轴69的外周部。通过切削加工、蚀刻、锻造或者铸造等，能够在转子主体57的外周面或者内周面形成第1环状凹部101和第2环状凹部111。

另外，在不设置冗余功能的旋转角度传感器的情况下，可以替代转子主体57而使用如图15的A所示仅在转子主体58的外周面形成有环状凹部81的转子主体58。在该情况下，与上述同样，在环状凹部81的一个圆弧状的边缘部以固定的节距设有第1凹凸部82，在另一个圆弧状的边缘部以固定的节距设有第2凹凸部83。此外，同样，可以使用如图15的B所示仅在转子主体59的内周面形成有环状凹部84的转子主体59。在该情况下，与上述同样，在一个圆弧状的边缘部以固定的节距设有第1凹凸部85，在另一个圆弧状的边缘部以固定的节距设有第2凹凸部86。

并且，如图15的C所示，可以替代转子主体57而使用在转子主体60的外周面形成有环状凸部87的转子主体60。在该情况下，环状凸部87作为例如厚度约0.5mm左右的凸部而在转子主体60的外周方向上具有固定的厚度地连续地形成。与上述同样，在该环状凸部87的一个圆弧状的边缘部以固定的节距设有第1凹凸部88，在另一个圆弧状的边缘部以固定的节距设有第2凹凸部89。此外，这样的环状凸部也可以与图15的B同样形成在转子主体的内周面。

如图14的A所示，定子51是在转子52的外周侧配置圆环状的第1定子53和第2定子54并在转子52的内周侧配置第3定子55和第4定子56而构成的。第1定子53和第2定子54及第3定子55和第4定子56分别沿着旋转轴69的轴线方向以微小的间隔平行地配置，并固定在固定部51a。

第1定子53的第1定子磁极61和第2定子54的第2定子磁极66分别由例如14极构成，由14极构成的第1定子磁极61和第2定子磁极66分别将各磁极在圆周方向上等间隔地朝向内侧配置，与转子主体57的第1环状凹部101隔着微小的间隙地相对配设。第3定子55的第3定子磁极71的结构和第4定子56的第4定子磁极76的结构也与上述相同。

如图14的A所示，第1定子磁极61是在圆环状的定子轭的内侧突出设置各磁极的定子芯62并在各磁极的凸状的定子芯62上分别卷绕定子绕线63而构成的。同样，第2定子磁极66是在圆环状的定子轭的内侧突出设置各磁极的定子芯67并在各磁极的凸状的定子芯67上分别卷绕定子绕线68而构成的。

各磁极的定子绕线63、68各自由检测用的输出绕线和励磁用的励磁绕线构成，该检测用的输出绕线由将相位相互错开的SIN绕线和COS绕线构成，第1定子磁极61的各磁极的定子绕线63的各端子分别从接线部被引出。各定子绕线63、68的励磁绕线连接于供给例如10kHz左右的交流电流的励磁用电源电路。定子绕线63、68的输出绕线的SIN绕线和COS绕线随着转子52的旋转而输出SIN输出信号、COS输出信号，上述的输出端子分别连接于R/D转换器的输入侧。

同样，第3定子55的第3定子磁极71和第4定子56的第4定子磁极76分别由例如14极构成，由14极构成的第3定子磁极71和第4定子磁极76分别将各磁极等间隔地朝向外侧配设。配置在转子主体57的内侧的第3定子55的第3定子磁极71和第4定子56的第4定子磁极76作为例如故障时的预备而使用。

如图14的A所示，第3定子磁极71是在圆环状的定子轭的内侧突出设置各磁极的定子芯72并在各磁极的凸状的定子芯72上分别卷绕定子绕线73而构成的。同样，第4定子磁极76是在圆环状的定子轭的内侧突出设置各磁极的定子芯77并在各磁极的凸状的定子芯77上分别卷绕定子绕线78而构成的。

各磁极的定子绕线73、78各自由检测用的输出绕线和励磁用的励磁绕线构成，该检测用的输出绕线由将相位相互错开的SIN绕线和COS绕线构成，第3定子磁极71的各磁极的定子绕线73的各端子分别从接线部被引出。各定子绕线73、78的励磁绕线连接于供给例如10kHz左右的交流电流的励磁用电源电路。定子绕线73、78的输出绕线的SIN绕线和COS绕线随着转子52的旋转而输出SIN输出信号、COS输出信号，上述的输出端子分别连接于R/D转换器的输入侧。

如图14的A、图14的B所示，第1定子53的第1定子磁极61的定子芯62配置在其内侧端部与转子52的第1凹凸部102相对的位置，第2定子54的第2定子磁极66的定子芯77配置在其内侧端部与转子52的第2凹凸部103相对的位置。

由此，在转子52的旋转时，伴随着其第1凹凸部102和第2凹凸部103在圆周方向上移动，第1定子53的第1定子磁极61的定子芯62和第1凹凸部102之间隔着间隙重合的重合面积与以往的间隙磁导率的变化同样地变化。此外，同样，第2定子54的第2定子磁极66的定子芯67和第2凹凸部103之间隔着间隙重合的重合面积与以往的间隙磁导率的变化同样地变化。

根据这样的结构，仅利用单一的转子52就能够构成共用转子并且能够输出轴倍角“5X”和轴倍角“6X”的互不相同的轴倍角的检测信号的旋转角度传感器。

如上所述，第3定子55和第4定子56与第1定子53、第2定子54同样地构成，第3定子55的第3定子磁极71的定子芯72配置在其外侧端部与转子52的第2环状凹部111的第1凹凸部112相对的位置。第4定子56的第4定子磁极76的定子芯77配置在其外侧端部与转子52的第2凹凸部113相对的位置，第3定子55和第4定子56作为故障时等的预备而设置。由此，转子52即使在旋转角度传感器设有冗余功能的情况下，与以往相比也是转子52所占的占有空间变得非常小，能够将旋转角度传感器整体小型化。

接着，说明上述结构的旋转角度传感器的动作，在旋转轴69和转子52的旋转时，向第1定子53的第1定子磁极61和第2定子54的第2定子磁极66供给交流励磁电流，在各第1定子磁极61、第2定子磁极66中产生交流磁场。

此时，形成在转子主体57的第1环状凹部101的上缘部的、轴倍角“5X”的第1凹凸部102的部分通过第1定子53的各第1定子磁极61，形成在下缘部的、轴倍角“6X”的第2凹凸部103的部分通过第2定子磁极66。此时，由第1定子53的各第1定子磁极61产生的磁通受到转子主体57的第1环状凹部101的上部的与第1定子53的各第1定子磁极61相对的第1凹凸部102的影响，由第2定子54的各第2定子磁极66产生的磁通受到第1环状凹部101的下部的与第2定子54的各第2定子磁极66相对的第2凹凸部103的影响。

因此，伴随着转子52的旋转，从第1定子53的第1定子磁极61的输出绕线也就是其SIN绕线和COS绕线输出表示轴倍角“5X”的检测角度θ2的角度信号，从第2定子磁极66的SIN绕线和COS绕线输出表示轴倍角“6X”的检测角度θ1的输出电压信号。此时输出的输出电压信号如图16所示，与转子52的机械角度对应的SIN输出电压信号和COS输出电压信号作为有效的检测信号而输出。

上述的表示检测角度θ1、θ2的角度信号被向R/D转换器发送，R/D转换器与上述第1实施方式同样将上述的角度信号转换为三角波信号，进而进行采样并转换为数字信号，将该信号向信号处理电路输出。而且，信号处理电路与上述实施方式1同样与检测角度θ1、θ2相应地计算转子52的绝对角度。

图17表示试制上述第4实施方式的旋转角度传感器并进行性能试验时的、检测角度相对于转子52的旋转角(机械角度)的误差。如该图17所示，虽然检测角度误差与转子的机械角度对应地周期性地变化，但是误差范围处于在实际的使用时没有问题的范围。

附图标记说明

1、定子；2、转子；3、第1定子；4、第2定子；9、旋转轴；11、第1定子磁极；12、定子芯；13、定子绕线；16、第2定子磁极；17、定子芯；18、定子绕线；20、信号处理电路；21、R/D转换器；23、CPU；24、输入输出电路；25、存储器；31、带状主体；31a、外周面；31b、内周面；32、第1凹凸部；33、第2凹凸部；34、合成树脂制圆环部；35、合成树脂制圆环部；36、合成树脂制圆环部；37、轴承；38、外壳；40、第1定子；41、第1定子磁极；42、第2定子；43、第2定子磁极。