JP2018109518A - 回転検出器 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気素子部に異常が発生しても回転角度を精度良く検出することができる回転検出器を提供する。
【解決手段】磁石１０が発する磁気を検出する磁気検出部２０と、磁気検出部２０が出力する検出信号Ｓａに基づいて回転体の回転角度を算出する演算部５０とを備えた回転検出器１であって、磁気検出部２０は、磁気素子部３０を３以上であるｎ個有し、ｎ個の磁気素子部３０毎に互いに位相の異なる検出信号Ｓａを出力し、演算部５０は、ｎ種類の検出信号Ｓａからそれぞれ検出角度を算出し、算出したｎ種類の検出角度の中に、他の検出角度と比べて許容範囲を超えて値の異なる異常検出角度が有る場合には、ｎ種類の検出信号Ｓａの中から異常検出角度が算出される異常検出信号を除外して回転角度を算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転検出器に関し、特に、磁石が発する磁気を検出する磁気検出部と、磁気検出部が出力する検出信号に基づいて回転体の回転角度を算出する演算部とを備えた回転検出器に関する。

近年、磁石が発する磁気を検出する磁気検出部と、磁気検出部が出力する検出信号に基づいて回転体の回転角度を算出する演算部とを備えた回転検出器が実用化され、車両のステアリングシャフト等の回転体の回転角度を検出するための装置として使用されている。

従来の回転検出器に関しては、特許文献１等が開示されている。以下、従来の回転検出器の構成について、図８を用いて説明する。図８は、従来の回転検出器の構成を示す説明図であり、特許文献１に係る回転角度検出装置１０１（回転検出器）の構成を示している。

特許文献１に係る回転角度検出装置１０１は、図８に示すように、磁気センサ１３１（磁気検出部）と、円盤状永久磁石１３３と、信号処理回路１４０とを備えている。

磁気センサ１３１は、それぞれ４つの磁気抵抗効果素子（磁気素子）をブリッジ接続してなる図示しない２つのブリッジ回路（磁気素子部）を有して構成される。円盤状永久磁石１３３は、直径方向に沿って２極着磁された永久磁石であり、磁気センサ１３１と対向するように配設されている。また、円盤状永久磁石１３３は、図示しない回転体に固定されて回転体と共に回転し、円盤状永久磁石１３３の回転に伴って円盤状永久磁石１３３が発する磁界（磁気）の向きが変化するようになっている。そして、磁気センサ１３１は、円盤状永久磁石１３３が発する磁界を検出すると共に、２つのブリッジ回路からの出力信号であるＶｘ信号とＶｙ信号とを検出信号として出力している。Ｖｘ信号とＶｙ信号とは、位相がほぼ９０°だけ異なる検出信号である。

信号処理回路１４０は、補正回路１４２と、角度演算回路１４３（演算部）とを有している。補正回路１４２には、磁気センサ１３１から出力されるＶｘ信号とＶｙ信号とが伝達される。そして、補正回路１４２は、Ｖｘ信号とＶｙ信号とに基づく補正信号である（Ｖｘ−Ｖｙ）信号と（Ｖｘ＋Ｖｙ）信号とを出力している。（Ｖｘ−Ｖｙ）信号と（Ｖｘ＋Ｖｙ）信号とは、振幅が等しく、位相が９０°だけ異なる補正信号である。角度演算回路１４３は、補正回路１４２から出力された（Ｖｘ−Ｖｙ）信号と（Ｖｘ＋Ｖｙ）信号とから逆正接演算によって回転体の回転角度を算出している。

回転角度検出装置１０１では、このようにして、磁気センサ１３１が、２つのブリッジ回路を用いて位相の異なる２つの検出信号であるＶｘ信号とＶｙ信号とを出力し、角度演算回路１４３が、２つの検出信号に対応した２つの補正信号である（Ｖｘ−Ｖｙ）信号と（Ｖｘ＋Ｖｙ）信号とに基づいて回転体の回転角度を算出している。そして、回転角度検出装置１０１では、このように位相の異なる２つの信号を用いて回転体の回転角度を算出することによって、回転角度の検出精度を高めている。

国際公開番号ＷＯ２０１０／１１３８２０号公報

しかしながら、特許文献１に係る回転角度検出装置１０１では、２つのブリッジ回路の中の１つに異常が発生した場合には、どちらのブリッジ回路に異常が有るかを判別できないので、正常な検出信号のみを用いて回転角度を算出することはできない。すなわち、２つの検出信号の中の一方が異常な検出信号であっても、異常な検出信号を含んだ２つの検出信号に基づいて回転角度を算出することになり、誤った回転角度を出力してしまうことが懸念される。すなわち、回転角度を精度良く検出することができなくなることが懸念される。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、磁気素子部に異常が発生しても回転角度を精度良く検出することができる回転検出器を提供することにある。

この課題を解決するために、請求項１に記載の回転検出器は、１つの磁石に対して相対的に回転可能に配設されると共に、前記磁石が発する磁気を検出する磁気検出部と、前記磁気検出部が出力する検出信号に基づいて回転体の回転角度を算出する演算部とを備えた回転検出器であって、前記磁気検出部は、前記磁気を検出可能な磁気素子部を３以上であるｎ個有し、ｎ個の前記磁気素子部毎に互いに位相の異なる前記検出信号を出力し、前記演算部は、ｎ種類の前記検出信号からそれぞれ検出角度を算出し、算出したｎ種類の前記検出角度の中に、他の前記検出角度と比べて許容範囲を超えて値の異なる異常検出角度が有る場合には、ｎ種類の前記検出信号の中から前記異常検出角度が算出される異常検出信号を除外して前記回転角度を算出することを特徴とする。

この構成の回転検出器では、磁気素子部に異常が発生した場合に、３以上であるｎ種類の検出角度を比較することによって、異常検出角度を容易に特定することができる。そして、異常検出角度が算出される検出信号である異常検出信号を除外することによって、正常な検出信号のみを用いて回転角度を算出することができる。その結果、磁気素子部に異常が発生しても回転角度を精度良く検出することができるようになる。

請求項２に記載の回転検出器は、前記演算部は、ｎ種類の前記検出角度の中に前記異常検出角度が有る場合には、ｎ個の前記磁気素子部の中から前記異常検出信号が出力される異常磁気素子部を特定し、特定された異常磁気素子部の識別情報を含む報知信号を出力することを特徴とする。

この構成の回転検出器では、報知信号によって磁気素子部の異常を検知することができると共に、ｎ個の磁気素子部の中のどれが異常磁気素子部であるかを判別することができる。その結果、磁気素子部に対する異常の検知や、異常磁気素子部の判別が容易になる。

請求項３に記載の回転検出器は、前記磁気素子部は、異方性磁気抵抗効果素子である４個の磁気素子をブリッジ接続して形成されたブリッジ回路であり、前記磁気素子部の４個の前記磁気素子は、基準点を中心に周方向に沿って９０°ずつ回転させた位置に並べて配置され、ｎ個の前記磁気素子部は、前記基準点を中心に周方向に沿って（９０／ｎ）°ずつ回転させた位置に並べて配置されていることを特徴とする。

この構成の回転検出器では、４ｎ個の磁気素子が、基準点を中心に周方向に沿って（９０／ｎ）°ずつ回転させた位置に並べて配置されるので、磁気素子の配置効率が良くなり、磁気検出部を小型化し易くなる。しかも、磁気素子を異方性磁気抵抗効果素子とすることによって、バイアス磁化等が不要となり、磁気素子部の構成を簡単にできる。また、磁気素子部が４個の磁気素子をブリッジ接続して形成されたブリッジ回路なので、１個の磁気素子で磁気を検出する場合と比較して磁気の変化を検出し易い。そして、ｎ個の磁気素子部を、基準点を中心に周方向に沿って（９０／ｎ）°ずつ回転させた位置に並べて配置することによって、隣り合って配置された磁気素子部同士が互いに（１８０／ｎ）°だけ位相のずれた検出信号を出力するようになる。そして、（１８０／ｎ）°ずつずれたｎ種類の検出信号を用いて回転角度を算出することによって、角度の算出精度が高くなる検出信号を選択し易くなり、回転角度を更に精度良く検出することができるようになる。

請求項４に記載の回転検出器は、前記磁気素子は、所定の方向に沿って延設された複数の素子パターンを並列に配置すると共に、隣り合って配置された前記素子パターン同士を直列に接続して形成されていることを特徴とする。

この構成の回転検出器では、所定の方向に沿って延設された複数の素子パターンを並列に配置すると共に、隣り合って配置された素子パターン同士を直列に接続することによって、１個の磁気素子における磁気の検出感度を高めることができ、回転角度を更に精度良く検出することができる。

請求項５に記載の回転検出器は、前記ｎ個は、３個であることを特徴とする。

この構成の回転検出器では、磁気素子部の個数を、異常検出角度の特定や、角度の算出精度が高くなる検出信号の選択を行うための必要最低限の個数である３個とすることによって、磁気検出部の構成を簡単にすることができる。

本発明によれば、磁気素子部に異常が発生しても回転角度を精度良く検出することができる回転検出器を提供することができる。

本発明の実施形態に係る回転検出器の構成を示す説明図である。図１（ａ）は、回転検出器の全体構成を示すブロック図であり、図１（ｂ）は、磁気素子部及び信号処理部の構成を示す回路図である。 本発明の実施形態に係る磁石と磁気検出部との配置を示す説明図である。図２（ａ）は、磁石と磁気検出部とを斜めから見た場合の模式図であり、図２（ｂ）は、磁石と磁気検出部とを上から見た場合の模式図である。 本発明の実施形態に係る１２個の磁気素子の配置を示す説明図である。図３（ａ）は、素子基板における１２個の分割領域の配置を示す説明図であり、図３（ｂ）は、１２個の分割領域にそれぞれ設けられた磁気素子の配置示す説明図である。 本発明の実施形態に係る第１磁気素子部の配置を示す説明図である。図４（ａ）は、素子基板における第１磁気素子部の配置を示す説明図であり、図４（ｂ）は、第１磁気素子部の第１磁気素子の構成を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る第２磁気素子部及び第３磁気素子部の配置を示す説明図である。図５（ａ）は、素子基板における第２磁気素子部の配置を示す説明図であり、図５（ｂ）は、素子基板における第３磁気素子部の配置を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る回転角度の検出手順を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る検出角度の算出方法に関する説明図である。 従来の回転検出器の構成を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態について図１ないし図６を参照しながら説明する。まず、本発明の実施形態に係る回転検出器１の構成について、図１ないし図５を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る回転検出器１の構成を示す説明図である。図１（ａ）は、回転検出器１の全体構成を示すブロック図ある。図１（ｂ）は、磁気素子部３０及び信号処理部４０の構成を示す回路図である。図２は、本発明の実施形態に係る磁石１０と磁気検出部２０との配置を示す説明図である。図２（ａ）は、磁石１０と磁気検出部２０とを斜めから見た場合の模式図である。図２（ｂ）は、磁石１０と磁気検出部２０とを上から見た場合の模式図である。図２において、太い実線の矢印は磁石１０の回転方向を示し、太い点線の矢印は磁石１０が発する磁気の方向を示している。

図３は、本発明の実施形態に係る１２個の磁気素子３１の配置を示す説明図である。図３（ａ）は、素子基板３３における１２個の分割領域Ｐａの配置を示す説明図である。図３（ｂ）は、１２個の分割領域Ｐａにそれぞれ設けられた磁気素子３１の配置示す説明図である。図４は、本発明の実施形態に係る第１磁気素子部３０ｕの配置を示す説明図である。図４（ａ）は、素子基板３３における第１磁気素子部３０ｕの配置を示す説明図である。図４（ｂ）は、第１磁気素子部３０ｕの第１磁気素子３１ａの構成を示す説明図である。図５は、本発明の実施形態に係る第２磁気素子部３０ｖ及び第３磁気素子部３０ｗの配置を示す説明図である。図５（ａ）は、素子基板３３における第２磁気素子部３０ｖの配置を示す説明図である。図５（ｂ）は、素子基板３３における第３磁気素子部３０ｗの配置を示す説明図である。

尚、各図における方向は、Ｘ１を左、Ｘ２を右、Ｙ１を前、Ｙ２を後、Ｚ１を上、Ｚ２を下とする。また、本実施形態では、説明を判り易くするために、磁石１０が上から見て時計方向（時計回り方向）、又は、上から見て反時計方向（反時計回り方向）に回転するものとして説明を進めるが、これは磁石１０の回転方向を限定するものではない。以下、磁石１０が上から見て時計方向に回転する場合に、磁石１０が時計方向に回転すると略称し、磁石１０が上から見て反時計方向に回転する場合に、磁石１０が反時計方向の回転すると略称する。

回転検出器１は、図示しない車両のステアリングシャフト等のような回転体の回転角度を検出するための装置である。回転検出器１は、図１に示すように、磁石１０と、磁気検出部２０と、演算部５０とを備えている。

次に、磁石１０について説明する。磁石１０は、図２に示すように、上下方向に延びる仮想線Ｌ１を中心軸とする円板状の永久磁石である。磁石１０は、円板の中心を通り板面に沿って延びる仮想線Ｌ２（図２においては前後方向に延びている）を境に２つの半円形の着磁領域１１に分かれている。２つある着磁領域１１の一方（図２における左側）は、Ｎ極に着磁された第１着磁領域１１ａであり、他方（図２における右側）は、Ｓ極に着磁された第２着磁領域１１ｂである。そして、磁石１０は、第１着磁領域１１ａから第２着磁領域１１ｂに向かう磁気を発している。

また、磁石１０は、図示しない筐体に回転可能に支持されると共に、図示しないギア等を介して前述した回転体と連結されている。そして、磁石１０は、回転体と連動して仮想線Ｌ１を回転軸として時計方向又は反時計方向に回転するようになっている。

尚、磁石１０の回転角度をθｍ、回転体の回転角度をθｒ、回転体の回転数に対する磁石１０の回転数の比率をｋ、基準位置における回転体の回転角度をθｏとすると、磁石１０の回転角度θｍと回転体の回転角度θｒとの間には、θｒ＝θｍ／ｋ＋θｏという関係が成立しており、磁石１０の回転角度θｍが判ると、磁石１０の回転角度θｍから回転体の回転角度θｒを算出することができるようになっている。

次に、磁気検出部２０について説明する。磁気検出部２０は、磁石１０が発する磁気を検出するための磁気センサである。磁気検出部２０は、図１に示すように、３個の磁気素子部３０と、３個の信号処理部４０とを有している。３個の磁気素子部３０は、第１磁気素子部３０ｕと、第２磁気素子部３０ｖと、第３磁気素子部３０ｗとである。３個の信号処理部４０は、第１信号処理部４０ｕと、第２信号処理部４０ｖと、第３信号処理部４０ｗとである。第１信号処理部４０ｕは第１磁気素子部３０ｕに、第２信号処理部４０ｖは第２磁気素子部３０ｖに、第３信号処理部４０ｗは第３磁気素子部３０ｗにそれぞれ接続されている。

磁気素子部３０は、図１に示すように、所定の方向に感磁方向（磁気素子３１の感度が最大となる磁気の方向）が設定された４個の磁気素子３１をブリッジ接続して形成されたホイートストンブリッジと呼ばれるブリッジ回路である。磁気素子３１は、本実施形態では、異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ素子）である。４個の磁気素子３１は、第１磁気素子３１ａと、第２磁気素子３１ｂと、第３磁気素子３１ｃと、第４磁気素子３１ｄとである。

４個の磁気素子３１は、それぞれ２つの端子を有している。そして、第１磁気素子３１ａの一方の端子と第４磁気素子３１ｄの一方の端子とが電源に接続され、第２磁気素子３１ｂの一方の端子と第３磁気素子３１ｃの一方の端子とが接地されている。そして、第１磁気素子３１ａの他方の端子と第２磁気素子３１ｂの他方の端子とが接続されて、ブリッジ回路の一方の出力端子３２である第１出力端子３２ａとなっている。また、第３磁気素子３１ｃの他方の端子と第４磁気素子３１ｄの他方の端子とが接続されて、ブリッジ回路の他方の出力端子３２である第２出力端子３２ｂとなっている。

次に、磁気検出部２０の配置について説明する。磁気検出部２０は、磁石１０に対して相対的に回転可能に配設されている。本実施形態では、磁気検出部２０は、図２に示すように、回転可能に支持された磁石１０と対向するように磁石１０の下側に配設され、配線基板６０に半田付けされて前述した筐体に固定されている。磁気検出部２０の内部には、素子基板３３が内蔵されている。素子基板３３は、仮想線Ｌ１と直交する方向（左右方向及び前後方向）に広がる素子形成面３３ａを有している。

素子形成面３３ａの仮想線Ｌ１と交差する位置には、図２に示すように、基準点Ｐｏが設定されている。そして、素子形成面３３ａには、図３（ａ）に示すように、１２個の分割領域Ｐａが設けられている。分割領域Ｐａは、基準点Ｐｏを中心とする円形の領域を周方向に沿って１２等分してできた扇形の領域である。また、素子形成面３３ａには、図３（ｂ）に示すように、１２個の磁気素子３１が形成されている。１２個の磁気素子３１は、前述した１２個の分割領域Ｐａの内側にそれぞれ配置されている。そして、これらの１２個の磁気素子３１で３個の磁気素子部３０である第１磁気素子部３０ｕと、第２磁気素子部３０ｖと、第３磁気素子部３０ｗとを構成している。

次に、３個の磁気素子部３０の配置について説明する。まず、第１磁気素子部３０ｕの配置について説明する。前述したように、第１磁気素子部３０ｕは４個の磁気素子３１を有している。４個の磁気素子３１は、第１磁気素子３１ａと第２磁気素子３１ｂと第３磁気素子３１ｃと第４磁気素子３１ｄとである。

第１磁気素子部３０ｕの第１磁気素子３１ａは、図４（ａ）に示すように、基準点Ｐｏの前方に位置する分割領域Ｐａの内側に配置されている。第１磁気素子部３０ｕの第２磁気素子３１ｂは、図４（ａ）に示すように、第１磁気素子部３０ｕの第１磁気素子３１ａを、基準点Ｐｏを中心に時計方向（周方向）に沿って９０°だけ回転させた位置に、第１磁気素子部３０ｕの第１磁気素子３１ａと同様の構成の磁気素子３１を配置したものである。第１磁気素子部３０ｕの第３磁気素子３１ｃは、図４（ａ）に示すように、第１磁気素子部３０ｕの第１磁気素子３１ａを、基準点Ｐｏを中心に時計方向に沿って１８０°だけ回転させた位置に、第１磁気素子部３０ｕの第１磁気素子３１ａと同様の構成の磁気素子３１を配置したものである。第１磁気素子部３０ｕの第４磁気素子３１ｄは、図４（ａ）に示すように、第１磁気素子部３０ｕの第１磁気素子３１ａを、基準点Ｐｏを中心に時計方向に沿って２７０°だけ回転させた位置に、第１磁気素子部３０ｕの第１磁気素子３１ａと同様の構成の磁気素子３１を配置したものである。第１磁気素子部３０ｕの４個の磁気素子３１は、このようにして、基準点Ｐｏを中心に時計方向に沿って９０°ずつ回転させた位置に並べて配置されている。

次に、第１磁気素子部３０ｕの第１磁気素子３１ａの詳細な構成について説明する。第１磁気素子部３０ｕの第１磁気素子３１ａは、図４（ｂ）に示すように、基準点Ｐｏを通り前後方向に延びる仮想線Ｌ３と直交する方向（左右方向）に沿って延設された、異方性磁気抵抗効果素子の略長方形の複数の素子パターン３４で構成されている。これらの素子パターン３４は前後方向に並列に配置されると共に、隣り合う素子パターン３４同士が配線パターン３５によって蛇行するように直列接続されて１個の磁気素子３１となっている。

異方性磁気抵抗効果素子の特性については公知なので詳細な説明は省略するが、異方性磁気抵抗効果素子は、電流の方向に対する磁気の方向によって抵抗値が変化する素子であり、電流の方向と磁気の方向とが平行の時に抵抗値が最大となり、垂直の時に抵抗値が最小となる。そして、本実施形態のように、磁気素子３１が異方性磁気抵抗効果素子の略長方形の素子パターン３４で構成されている場合には、素子パターン３４の延長方向が感磁方向となる。

このように、磁気素子３１が異方性磁気抵抗効果素子の素子パターン３４で構成される場合には、素子パターン３４の形状によって容易に感磁方向を設定でき、バイアス磁化等も不要となる。そのため、このような磁気素子３１は、感磁方向の異なる複数の磁気素子３１を形成する場合に好適である。

また、本実施形態のように、所定の方向に沿って延設された複数の素子パターン３４を直列接続した場合には、磁気素子３１全体での素子パターン３４の延長方向の寸法を大きくすることができ、１個の磁気素子３１における磁気の検出感度を高めることができる。

次に、第２磁気素子部３０ｖについて説明する。第２磁気素子部３０ｖは、図５（ａ）に示すように、第１磁気素子部３０ｕを、基準点Ｐｏを中心に時計方向に沿って３０°だけ回転させた位置に、第１磁気素子部３０ｕと同様の構成の磁気素子部３０を配置したものである。すなわち、第２磁気素子部３０ｖの第１磁気素子３１ａは、第１磁気素子部３０ｕの第１磁気素子３１ａを、基準点Ｐｏを中心に時計方向に沿って３０°だけ回転させた位置に、第１磁気素子部３０ｕの第１磁気素子３１ａと同様の構成の磁気素子３１を配置したものである。第２磁気素子部３０ｖの第２磁気素子３１ｂは、第１磁気素子部３０ｕの第２磁気素子３１ｂを、基準点Ｐｏを中心に時計方向に沿って３０°だけ回転させた位置に、第１磁気素子部３０ｕの第１磁気素子３１ａと同様の構成の磁気素子３１を配置したものである。第２磁気素子部３０ｖの第３磁気素子３１ｃは、第１磁気素子部３０ｕの第３磁気素子３１ｃを、基準点Ｐｏを中心に時計方向に沿って３０°だけ回転させた位置に、第１磁気素子部３０ｕの第１磁気素子３１ａと同様の構成の磁気素子３１を配置したものである。第２磁気素子部３０ｖの第４磁気素子３１ｄは、第１磁気素子部３０ｕの第４磁気素子３１ｄを、基準点Ｐｏを中心に時計方向に沿って３０°だけ回転させた位置に、第１磁気素子部３０ｕの第１磁気素子３１ａと同様の構成の磁気素子３１を配置したものである。

次に、第３磁気素子部３０ｗについて説明する。第３磁気素子部３０ｗは、図５（ｂ）に示すように、第１磁気素子部３０ｕを、基準点Ｐｏを中心に時計方向に沿って６０°だけ回転させた位置に、第１磁気素子部３０ｕと同様の構成の磁気素子部３０を配置したものである。すなわち、第３磁気素子部３０ｗの第１磁気素子３１ａは、第１磁気素子部３０ｕの第１磁気素子３１ａを、基準点Ｐｏを中心に時計方向に沿って６０°だけ回転させた位置に、第１磁気素子部３０ｕの第１磁気素子３１ａと同様の構成の磁気素子３１を配置したものである。第３磁気素子部３０ｗの第２磁気素子３１ｂは、第１磁気素子部３０ｕの第２磁気素子３１ｂを、基準点Ｐｏを中心に時計方向に沿って６０°だけ回転させた位置に、第１磁気素子部３０ｕの第１磁気素子３１ａと同様の構成の磁気素子３１を配置したものである。第３磁気素子部３０ｗの第３磁気素子３１ｃは、第１磁気素子部３０ｕの第３磁気素子３１ｃを、基準点Ｐｏを中心に時計方向に沿って６０°だけ回転させた位置に、第１磁気素子部３０ｕの第１磁気素子３１ａと同様の構成の磁気素子３１を配置したものである。第３磁気素子部３０ｗの第４磁気素子３１ｄは、第１磁気素子部３０ｕの第４磁気素子３１ｄを、基準点Ｐｏを中心に時計方向に沿って６０°だけ回転させた位置に、第１磁気素子部３０ｕの第１磁気素子３１ａと同様の構成の磁気素子３１を配置したものである。

３個の磁気素子部３０は、このような配置となっている。そして、それぞれの磁気素子部３０において、第１磁気素子３１ａの感磁方向と第３磁気素子３１ｃの感磁方向とが互いに平行となり、第２磁気素子３１ｂの感磁方向と第４磁気素子３１ｄの感磁方向とが互いに平行となり、第１磁気素子３１ａの感磁方向と第２磁気素子３１ｂの感磁方向とが互いに垂直となるように、４個の磁気素子３１の感磁方向が設定されて、前述したブリッジ回路の各磁気素子３１となっている。

尚、このようなブリッジ回路の動作原理については公知なので、詳細な説明は省略するが、ブリッジ回路を用いて磁気を検出する場合、１個の磁気素子３１で磁気を検出する場合と比較して磁気の変化を検出し易くなる。

次に、信号処理部４０について説明する。本実施形態では、信号処理部４０は、磁気素子部３０の第１出力端子３２ａと第２出力端子３２ｂとが接続された差動増幅回路であり、磁気素子部３０の出力信号を所定の検出信号Ｓａに変換している。そして、検出信号Ｓａは、第１出力端子３２ａの電位Ｖｉｎ１と第２出力端子３２ｂの電位Ｖｉｎ２との電位差に対応して電位Ｖａが変化する電気信号となっている。以下、磁気検出部２０の信号処理部４０が検出信号Ｓａを出力することを、磁気検出部２０が検出信号Ｓａを出力すると略称する。

尚、磁気検出部２０は、３個の磁気素子部３０毎に検出信号Ｓａを出力している。以降の説明においては、以下のような略称を用いて説明する。第１磁気素子部３０ｕと接続された第１信号処理部４０ｕから出力される検出信号Ｓａを第１磁気素子部３０ｕから出力される第１検出信号Ｓａ１と略称する。また、第２磁気素子部３０ｖと接続された第２信号処理部４０ｖから出力される検出信号Ｓａを第２磁気素子部３０ｖから出力される第２検出信号Ｓａ２と略称する。また、第３磁気素子部３０ｗと接続された第３信号処理部４０ｗから出力される検出信号Ｓａを第３磁気素子部３０ｗから出力される第３検出信号Ｓａ３と略称する。

次に、演算部５０について説明する。演算部５０は、図１に示すように、磁気検出部２０と接続されている。そして、演算部５０は、磁気検出部２０が出力する検出信号Ｓａに基づいて、磁石１０の回転角度θｍや回転体の回転角度θｒ等の各種の演算や、磁気素子部３０の異常の有無等の各種の判定を行っている。また、演算部５０は、図示しない配線等を介して図示しない車両のＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）等の外部機器に接続されている。そして、演算部５０の算出結果や判定結果は、前述した外部機器に伝達される。

本実施形態では、このようにして、磁石１０が磁気検出部２０に対して回転可能に支持されている。そして、磁気検出部２０が、磁石１０が発する磁気を検出し、検出結果に基づいた検出信号Ｓａを出力するようになっている。また、磁気検出部２０の磁石１０に対する相対的な回転によって磁気検出部２０が受ける磁気の方向が変化するので、磁気検出部２０が出力する検出信号Ｓａは、磁気検出部２０の磁石１０に対する相対的な回転に伴って電位Ｖａが変化する信号となる。そして、このような検出信号Ｓａから磁石１０の回転角度θｍに関連する検出角度θａを算出し、算出した検出角度θａに基づいて磁石１０の回転角度θｍや回転体の回転角度θｒを算出することができる。

以下に、回転体の回転角度θｒの検出までの手順について、図６を用いて説明する。図６は、本発明の実施形態に係る回転体の回転角度θｒの検出手順を示すフローチャートである。回転検出器１は、図６に示すような手順に従って回転体の回転角度θｒを検出している。

まず、ステップＳｔ１では、磁石１０が発する磁気を磁気検出部２０が検出する。次に、ステップＳｔ２では、磁気検出部２０が磁気の検出結果に基づいて３種類の検出信号Ｓａを出力する。３種類の検出信号Ｓａは、第１磁気素子部３０ｕから出力される第１検出信号Ｓａ１と、第２磁気素子部３０ｖから出力される第２検出信号Ｓａ２と、第３磁気素子部３０ｗから出力される第３検出信号Ｓａ３とである。

次に、ステップＳｔ３では、演算部５０が３種類の検出角度θａを算出する。３種類の検出角度θａは、第１検出信号Ｓａ１から算出される検出角度θａである角度θａ１と、第２検出信号Ｓａ２から算出される検出角度θａである角度θａ２と、第３検出信号Ｓａ３から算出される検出角度θａである角度θａ３とである。

次に、ステップＳｔ４では、演算部５０が３種類の検出角度θａに基づいて異常検出角度θａｘの検出を行う。異常検出角度θａｘとは、他の検出角度θａと比べて許容範囲を超えて値の異なる異常な検出角度のことである。

そして、ステップＳｔ５では、演算部５０が異常検出角度θａｘの検出結果に基づいて磁気素子部３０の異常の有無を判定し、判定結果に基づく分岐が実行される。ステップＳｔ５において、判定結果が「異常有り」であった場合には、ステップＳｔ６に移動する。また、ステップＳｔ５において、判定結果が「異常無し」であった場合には、ステップＳｔ１０に移動する。

ステップＳｔ６では、演算部５０が検出された異常検出角度θａｘから異常検出信号Ｓａｘの特定を行う。異常検出信号Ｓａｘとは、異常検出角度θａｘが算出される異常な検出信号Ｓａのことである。次に、ステップＳｔ７では、演算部５０が検出された異常検出角度θａｘから異常磁気素子部３０ｘの特定を行う。異常磁気素子部３０ｘとは、異常検出信号Ｓａｘが出力される異常な磁気素子部３０のことである。

次に、ステップＳｔ８では、演算部５０が、磁気素子部３０の異常を報知するための報知信号Ｓｂを出力する。尚、報知信号Ｓｂには異常磁気素子部３０ｘの識別情報が含まれており、３個の磁気素子部３０の中のどれが異常磁気素子部３０ｘであるかを外部機器側で容易に判別することができるようになっている。次に、ステップＳｔ９では、演算部５０が、回転体の回転角度θｒを算出する際に異常検出信号Ｓａｘを除外して回転体の回転角度θｒを算出するように指示を出す。

次に、ステップＳｔ１０では、検出信号Ｓａに基づいて回転体の回転角度θｒを算出する。尚、ステップＳｔ１０では、異常検出信号Ｓａｘを除外する指示が出されていない場合には、３種類の検出信号Ｓａに基づいて回転体の回転角度θｒを算出し、異常検出信号Ｓａｘを除外する指示が出された場合には、３種類の検出信号Ｓａの中から異常検出信号Ｓａｘを除外した残りの２種類の正常な検出信号Ｓａに基づいて回転体の回転角度θｒを算出する。

次に、ステップＳｔ１１では、演算部５０が算出した回転体の回転角度θｒを出力する。そして、ステップＳｔ１に戻り、ステップＳｔ１以降の手順を繰り返す。

回転検出器１は、このような手順に従って回転体の回転角度θｒを算出している。尚、上記の説明において、検出角度θａの算出方法や、回転体の回転角度θｒの算出方法等の概略について説明したが、以下に、これらの方法の詳細の説明を行う。

まず、検出角度θａの詳細な算出方法について、図７を用いて説明する。図７は、本発明の実施形態に係る検出角度θａの算出方法に関する説明図である。図７は、検出角度θａに対する検出信号Ｓａの電位Ｖａの変化を示している。図７において、横軸は検出角度θａであり、縦軸は電位Ｖａである。また、以下の説明において、磁石１０が時計方向に回転した時に正の値となり、磁石１０の回転角度θｍの２倍の値となるような角度として、検出信号Ｓａから算出される検出角度を検出角度θａとする。また、３種類の検出信号Ｓａである第１検出信号Ｓａ１の電位ＶａをＶａ１とし、第２検出信号Ｓａ２の電位ＶａをＶａ２とし、第３検出信号Ｓａ３の電位ＶａをＶａ３とする。また、３種類の検出信号Ｓａの電位Ｖａの振幅は、いずれも所定の値Ｖｏとなるように信号処理部４０の利得等が調整されているものとする。

本実施形態のような構成の回転検出器１では、磁気検出部２０が出力する検出信号Ｓａは、磁石１０の回転に伴って電位Ｖａが正弦関数的に変化する正弦波信号となる。また、本実施形態のように、磁気素子３１が異方性磁気抵抗効果素子の素子パターン３４で構成されている場合には、磁気の向きが特性に影響しなくなるので、検出信号Ｓａは、磁石１０が半回転するタイミングと一致する周期で電位Ｖａが変化する正弦波信号となる。また、本実施形態のように、３個の磁気素子部３０が、基準点Ｐｏを中心に周方向に沿って３０°ずつ回転させた位置に並べて配置されている場合には、３種類の検出信号Ｓａは、位相が６０°ずつずれた正弦波信号となる。

そのため、３種類の検出信号Ｓａの電位Ｖａである電位Ｖａ１と電位Ｖａ２と電位Ｖａ３と検出角度θａとの関係は、以下の関係式のようになる。
Ｖａ１＝Ｖｏ・ｓｉｎθａ
Ｖａ２＝Ｖｏ・ｓｉｎ（θａ−６０°）
Ｖａ３＝Ｖｏ・ｓｉｎ（θａ−１２０°）
θａ＝２・θｍ

このような関係式から逆正弦関数（ａｒｃｓｉｎ関数）を用いて以下のような検出角度θａの算出式を得ることができる。まず、第１検出信号Ｓａ１から算出される検出角度θａである角度θａ１の算出式は以下のようになる。
θａ１＝−１８０°−ａｒｃｓｉｎ（Ｖａ１／Ｖｏ） （θａ１＝−１８０°〜−９０°）
θａ１＝ａｒｃｓｉｎ（Ｖａ１／Ｖｏ） （θａ１＝−９０°〜９０°）
θａ１＝１８０°−ａｒｃｓｉｎ（Ｖａ１／Ｖｏ） （θａ１＝９０°〜１８０°）

また、第２検出信号Ｓａ２から算出される検出角度θａである角度θａ２の算出式は以下のようになる。
θａ２＝−１２０°−ａｒｃｓｉｎ（Ｖａ２／Ｖｏ） （θａ２＝−１８０°〜−３０°）
θａ２＝６０°＋ａｒｃｓｉｎ（Ｖａ２／Ｖｏ） （θａ２＝−３０°〜１５０°）
θａ２＝−２４０°−ａｒｃｓｉｎ（Ｖａ２／Ｖｏ） （θａ２＝１５０°〜１８０°）

また、第３検出信号Ｓａ３から算出される検出角度θａである角度θａ３の算出式は以下のようになる。
θａ３＝−２４０°＋ａｒｃｓｉｎ（Ｖａ３／Ｖｏ） （θａ３＝−１８０°〜−１５０°）
θａ３＝―６０°−ａｒｃｓｉｎ（Ｖａ３／Ｖｏ） （θａ３＝−１５０°〜３０°）
θａ３＝１２０°＋ａｒｃｓｉｎ（Ｖａ３／Ｖｏ） （θａ３＝３０°〜１８０°）

尚、角度θａ１と角度θａ２と角度θａ３とがどの角度範囲に属するかは、例えば、電位Ｖａ１と電位Ｖａ２と電位Ｖａ３との大小関係等に基づいて容易に判定することができる。

次に、回転体の回転角度θｒの詳細な算出方法について説明する。回転検出器１では、３種類の検出信号Ｓａの中の２つ検出信号Ｓａの電位Ｖａの比から検出角度θａを算出し、算出した検出角度θａに基づいて回転体の回転角度θｒを算出している。

位相の異なる２種類の正弦波信号の電位の比から角度を算出する方法としては、以下のような方法が有る。電位の振幅がＶｏで位相が２φだけ異なる２つの正弦波信号の角度をそれぞれθ−φ、θ＋φとし、電位をそれぞれＶ１、Ｖ２とすると、信号の角度と電位との間には以下のような関係が成立する。
Ｖ１＝Ｖｏ・ｓｉｎ（θ−φ）
Ｖ２＝Ｖｏ・ｓｉｎ（θ＋φ）

これらの関係式は、正弦関数の加法定理を用いて以下のような関係式に変換できる。
Ｖ１＝Ｖｏ｛ｓｉｎθ・ｃｏｓφ−ｃｏｓθ・ｓｉｎφ｝
Ｖ２＝Ｖｏ｛ｓｉｎθ・ｃｏｓφ＋ｃｏｓθ・ｓｉｎφ｝
Ｖ２＋Ｖ１＝２・Ｖｏ・ｓｉｎθ・ｃｏｓφ
Ｖ２−Ｖ１＝２・Ｖｏ・ｃｏｓθ・ｓｉｎφ

そして、これらの関係式から逆正接関数（ａｒｃｔａｎ関数）を用いて以下のような角度の算出式が得られる。
θ＝ａｒｃｔａｎ｛（１＋Ｒｖ）／（１−Ｒｖ）・ｔａｎφ｝
Ｒｖ＝Ｖ１／Ｖ２

一方、前述したように、検出信号Ｓａの電位Ｖａと検出角度θａとの間には下記のような関係が成立している。
Ｖａ１＝Ｖｏ・ｓｉｎ（θａ）
Ｖａ２＝Ｖｏ・ｓｉｎ（θａ−６０°）
Ｖａ３＝Ｖｏ・ｓｉｎ（θａ−１２０°）

そのため、電位Ｖａ１と電位Ｖａ２との比Ｒｖ１２から検出角度θａとして算出される角度を角度θ１２とし、電位Ｖａ１と電位Ｖａ３との比Ｒｖ１３から検出角度θａとして算出される角度を角度θ１３とし、電位Ｖａ２と電位Ｖａ３との比Ｒｖ２３から検出角度θａとして算出される角度を角度θ２３とすると、前述した関係式を用いて、角度θａ１２と角度θａ１３と角度θａ２３とに関する以下のような３種類の角度の算出式が得られる。
θａ１２＝ａｒｃｔａｎ｛（１＋Ｒｖ１２）／（１−Ｒｖ１２）・ｔａｎ３０°｝−３０°
θａ１３＝ａｒｃｔａｎ｛（１＋Ｒｖ１３）／（１−Ｒｖ１３）・ｔａｎ６０°｝−６０°
θａ２３＝ａｒｃｔａｎ｛（１＋Ｒｖ２３）／（１−Ｒｖ２３）・ｔａｎ３０°｝−９０°
Ｒｖ１２＝Ｖａ１／Ｖａ２
Ｒｖ１３＝Ｖａ１／Ｖａ３
Ｒｖ２３＝Ｖａ２／Ｖａ３

そして、３個の磁気素子部３０が全て正常に作動し、３種類の検出信号Ｓａの全てが正常な検出信号Ｓａである場合には、上記の３種類の検出信号Ｓａを全て用いて検出角度θａを算出することができる。例えば、上記の３種類の算出式に基づいて角度θａ１２と角度θａ１３と角度θａ２３とをそれぞれ算出し、これらの角度の平均値を算出して検出角度θａとすれば良い。

また、３個の磁気素子部３０の中の１つに異常が発生し、３種類の検出信号Ｓａの中の１つが異常検出信号Ｓａｘとなった場合には、異常検出信号Ｓａｘを除外した残り２種類の正常な検出信号Ｓａのみを用いて検出角度θａを算出することができる。例えば、第１検出信号Ｓａ１が異常検出信号Ｓａｘの場合には、正常な検出信号Ｓａである第２検出信号Ｓａ２と第３検出信号Ｓａ３とを用いて、電位Ｖａ２と電位Ｖａ３との比Ｒｖ２３から角度θａ２３を算出して検出角度θａとすることができる。同様に、第２検出信号Ｓａ２が異常検出信号Ｓａｘの場合には、第１検出信号Ｓａ１と第３検出信号Ｓａ３とを用いて検出角度θａを算出することができ、第３検出信号Ｓａ３が異常検出信号Ｓａｘの場合には、第１検出信号Ｓａ１と第２検出信号Ｓａ２とを用いて検出角度θａを算出することができる。そして、このような算出方法を用いることによって、３個の磁気素子部３０の中の１つに異常が発生した場合でも、異常検出信号Ｓａｘを除外し、正常な検出信号Ｓａのみを用いて検出角度θａを算出することができる。

そして、このようにして算出した検出角度θａから、θｍ＝θａ／２として磁石１０の回転角度θｍを算出し、磁石１０の回転角度θｍからθｒ＝θｍ／ｋ＋θｏとして回転体の回転角度θｒを算出することができる。回転検出器１では、このようにして、回転体の回転角度θｒを算出している。

尚、前述した算出方法では、２種類の検出信号Ｓａの電位Ｖａの比から検出角度θａを算出しているので、磁気検出部２０の取り付け位置や磁気素子部３０に印加する電源電圧のばらつき等に伴う検出信号Ｓａの振幅Ｖｏの変動の影響を抑制し、検出角度θａの算出精度を高めることができる。

また、前述した算出方法では、３個の磁気素子部３０が全て正常に作動している場合には、３種類の検出信号Ｓａの全てを用いて検出角度θａを算出しているが、検出角度θａの算出精度を更に高めたい場合には、３個の磁気素子部３０が全て正常に作動している場合であっても、磁石１０の回転位置に合わせて３種類の検出信号Ｓａの中から２種類の検出信号Ｓａを選択し、選択した２種類の検出信号Ｓａを用いて検出角度θａを算出しても良い。

例えば、以下のような場合である。本実施形態では、磁石１０が９０°回転して検出角度θａが１８０°変化する度に、第１検出信号Ｓａ１の電位Ｖａ１と第２検出信号Ｓａ２の電位Ｖａ２とが等しい値となる。このような回転位置では、第１検出信号Ｓａ１と第２検出信号Ｓａ２とを用いて角度θａ１２を算出する際に、（１＋Ｒｖ１２）／（１−Ｒｖ１２）の値が無限大となり、無限大の数値から逆正接関数を用いて角度θａ１２を算出することになる。このように無限大の数値から逆正接関数を用いて算出される角度の付近では、電位の変化に対する角度の変化の割合が小さくなって、角度θａ１２の算出精度、すなわち、検出角度θａの算出精度が低下し易くなる。

一方、第１検出信号Ｓａ１と第２検出信号Ｓａ２と第３検出信号Ｓａ３とは、６０°ずつ位相がずれた検出信号Ｓａなので、このような回転位置では、第１検出信号Ｓａ１と第３検出信号Ｓａ３とを用いて検出角度θａを算出すれば、電位Ｖａ１と電位Ｖａ３とが異なる値となり、検出角度θａの算出精度が低下するのを避けることができる。同様に、第２検出信号Ｓａ２と第３検出信号Ｓａ３とを用いて検出角度θａを算出すれば、電位Ｖａ２と電位Ｖａ３とが異なる値となり、検出角度θａの算出精度が低下するのを避けることができる。このような場合には、角度の算出精度が高くなる２種類の検出信号Ｓａのみをあえて用いて検出角度θａを算出することで、回転体の回転角度θｒの検出精度を更に高くすることができるため、３個の磁気素子部３０が全て正常に作動している場合であっても、選択した２種類の検出信号Ｓａを用いて検出角度θａを算出しても良い。

次に、詳細な異常検出角度θａｘの検出方法、及び、詳細な磁気素子部３０の異常の有無の判定方法について説明する。前述したように、本実施形態では、演算部５０が３種類の検出角度θａに基づいて異常検出角度θａｘを検出し、異常検出角度θａｘの検出結果に基づいて磁気素子部３０の異常の有無を判定している。

異常検出角度θａｘの検出においては、まず、３種類の検出角度θａである角度θａ１と角度θａ２と角度θａ３とを比較し、３種類の検出角度θａの中の１つの検出角度θａが、他の検出角度θａと比べて所定の許容範囲を超えて異なる値であった場合には、その検出角度θａが異常検出角度θａｘであると判定している。そして、３種類の検出角度θａの中の１つの検出角度θａが異常検出角度θａｘとなった場合には、３個の磁気素子部３０の中の１つに異常が有ったと判定している。

３種類の検出角度θａの中のどの検出角度θａが異常検出角度θａｘであるかの判断は以下のような方法で行う。以下の説明において、３つの検出角度θａを角度θａ１、角度θａ２、角度θａ３とし、角度θａ１と角度θａ２との角度差をΔθ１２とし、角度θａ１と角度θａ３との角度差をΔθ１３とし、角度θａ２と角度θａ３との角度差をΔθ２３とする。

３つの検出角度θａのうちの２つの角度が正常な検出角度θａである場合には、その角度差の絶対値はほぼ０となるのに対し、いずれか一方の角度が異常検出角度θａｘであった場合には、その角度差の絶対値は０よりも著しく大きな値となる。ここで０よりも著しく大きな値が適宜設定した閾値Ｔｈを越えた場合に、角度差を求めた２つの角度のいずれか一方の角度が異常検出角度θａｘであると判断させることで、異常検出角度θａｘを識別することができる。例えば、角度差Δθ１２と角度差Δθ１３と角度差Δθ２３との関係が以下のような関係にあった場合に、どのように判断するかについて説明する。

Δθ１２＝｜θａ１−θａ２｜＞Ｔｈ
Δθ１３＝｜θａ１−θａ３｜＞Ｔｈ
Δθ２３＝｜θａ２−θａ３｜≒０

Δθ１２からは角度θａ１または角度θａ２のいずれかが異常検出角度θａｘであると言える。また、Δθ１３からは角度θａ１または角度θａ３のいずれかが異常検出角度θａｘであると言える。また、Δθ２３からは角度θａ２と角度θａ３は異常検出角度θａｘではないと言える。以上より、角度θａ１が異常検出角度θａｘであると判定することができる。このようにして角度差Δθ１２と角度差Δθ１３と角度差Δθ２３との関係から、どの角度が異常検出角度θａｘであると判定することができる。

次に、異常検出信号Ｓａｘ及び異常磁気素子部３０ｘの特定方法について説明する。本実施形態では、異常検出信号Ｓａｘは、異常検出角度θａｘが算出される検出信号Ｓａとして特定される。また、異常磁気素子部３０ｘは、異常検出信号Ｓａｘが出力される磁気素子部３０として特定される。

例えば、角度θａ１が異常検出角度θａｘであった場合には、角度θａ１が算出される第１検出信号Ｓａ１が異常検出信号Ｓａｘとして特定され、第１検出信号Ｓａ１が出力される第１信号処理部４０ｕと接続された第１磁気素子部３０ｕが異常磁気素子部３０ｘとして特定される。同様に、角度θａ２が異常検出角度θａｘであった場合には、第２検出信号Ｓａ２が異常検出信号Ｓａｘとして特定され、第２磁気素子部３０ｖが異常磁気素子部３０ｘとして特定される。また、角度θａ３が異常検出角度θａｘであった場合には、第３検出信号Ｓａ３が異常検出信号Ｓａｘとして特定され、第３磁気素子部３０ｗが異常磁気素子部３０ｘとして特定される。

次に、本実施形態の効果について説明する。本実施形態の回転検出器１では、３種類の検出角度θａを比較することによって異常検出角度θａｘを容易に検出し、異常検出角度θａｘの検出結果に基づいて磁気素子部３０の異常の有無を容易に判定することができる。そして、磁気素子部３０に異常が発生した場合に、異常検出角度θａｘが算出される検出信号Ｓａである異常検出信号Ｓａｘを除外し、正常な検出信号Ｓａのみを用いて回転体の回転角度θｒを算出することができる。その結果、３個の磁気素子部３０の中の１つに異常が発生しても回転体の回転角度θｒを精度良く検出することができるようになる。

また、本実施形態の回転検出器１では、報知信号Ｓｂによって磁気素子部３０の異常を検知することができる。しかも、報知信号Ｓｂには異常磁気素子部３０ｘの識別情報が含まれているので、３個の磁気素子部３０の中のどれが異常磁気素子部３０ｘであるかを容易に判別することができる。その結果、磁気素子部３０に対する異常の検知や、異常磁気素子部３０ｘの判別が容易になる。

また、本実施形態の回転検出器１では、１２個の磁気素子３１が、基準点Ｐｏを中心に周方向に沿って３０°ずつ回転させた位置に並べて配置されるので、磁気素子３１の配置効率が良くなり、磁気検出部２０を小型化し易くなる。しかも、磁気素子３１を異方性磁気抵抗効果素子とすることによって、バイアス磁化等が不要となり、磁気素子部３０の構成を簡単にできる。また、磁気素子部３０が４個の磁気素子３１をブリッジ接続して形成されたブリッジ回路なので、１個の磁気素子３１で磁気を検出する場合と比較して磁気の変化を検出し易い。そして、３個の磁気素子部３０を、基準点Ｐｏを中心に時計方向（周方向）に沿って３０°ずつ回転させた位置に並べて配置することによって、３個の磁気素子部３０が６０°ずつ位相のずれた検出信号Ｓａを出力するようになる。そして、６０°ずつ位相のずれた３種類の検出信号Ｓａを用いて回転体の回転角度θｒを算出することによって、角度の算出精度が高くなる検出信号Ｓａを選択し易くなり、回転体の回転角度θｒを更に精度良く検出することができるようになる。

また、本実施形態の回転検出器１では、磁気素子部３０の個数を、異常検出角度θａｘの特定や角度の算出精度が高くなる検出信号Ｓａの選択を行うための必要最低限の個数である３個とすることによって、磁気検出部２０の構成を簡単にすることができる。

尚、本実施形態の回転検出器１では、磁気素子部３０の個数は３個であるが、回転体の回転角度θｒの検出精度を更に高くしたい場合等には、磁気素子部３０の個数を４個以上としても構わない。その場合、磁気素子部３０の個数をｎ個とすると、４ｎ個の磁気素子３１が、基準点Ｐｏを中心に時計方向（周方向）に沿って（９０／ｎ）°ずつ回転させた位置に並べて配置されることになる。また、ｎ個の磁気素子部３０が、基準点Ｐｏを中心に時計方向（周方向）に沿って（９０／ｎ）°ずつ回転させた位置に並べて配置されることになる。そして、磁気検出部２０は、（１８０／ｎ）°ずつ位相のずれたｎ種類の検出信号Ｓａを出力するようになり、演算部５０は、ｎ種類の検出信号Ｓａを用いて回転体の回転角度θｒを算出するようになる。磁気素子部３０の個数をこのように多くしても、本実施形態と同様に、異常検出角度θａｘの検出や、磁気素子部３０の異常の有無を容易に判定や、異常検出信号Ｓａｘを除外した回転体の回転角度θｒの算出等が可能である。また、磁気素子部３０の個数を多くすることによって、回転体の回転角度θｒを算出する時に用いる検出信号Ｓａの選択肢が増え、算出精度が高くなる検出信号Ｓａを選択し易くなる。

また、本実施形態の回転検出器１では、所定の方向に沿って延設された複数の素子パターン３４を並列に配置すると共に、隣り合って配置された素子パターン３４同士を直列に接続することによって、１個の磁気素子３１における磁気の検出感度を高めることができ、回転体の回転角度θｒを更に精度良く検出することができる。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上記の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて適宜変更することができる。

例えば、本発明の実施形態において、磁気検出部２０が磁石１０に対して相対的に回転可能に配設されているのであれば、磁気検出部２０が固定され、磁石１０が回転可能に支持されているのではなく、磁石１０が固定され、磁気検出部２０が回転可能に支持されていても構わない。また、ステアリングシャフト等の回転体に磁石が固定され、回転体に固定された磁石の磁気を検出して回転体の回転角度θｒを算出する構成であっても良い。

また、本発明の実施形態において、十分な磁気の検出精度が得られる場合には、磁気素子部３０は、２個の磁気素子３１からなるハーフブリッジ回路であっても構わないし、単独の磁気素子３１で構成されていても構わない。また、磁気素子３１として巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）やホール素子等を使用しても構わない。

また、本発明の実施形態において、磁気素子３１の素子パターン３４は、前述した以外の形状や配置であっても構わない。例えば、磁気素子３１は、基準点Ｐｏから各分割領域Ｐａの中心に向かって延びる仮想線と平行な方向に沿って延設された複数の素子パターンを直列に接続して形成されていても構わない。

また、本発明の実施形態において、信号処理部４０は、前述した以外の回路であっても構わない。また、検出信号Ｓａの特性に補正を加える補正回路を更に有していても構わない。

また、本発明の実施形態において、十分な角度の算出精度が得られるのであれば、演算部５０は、前述した以外の算出方法を用いて検出角度θａや回転体の回転角度θｒを算出しても構わない。例えば、角度θａ１や角度θａ２や角度θａ３と同様に、検出信号Ｓａの電位Ｖａから逆正弦関数を用いて検出角度θａを算出し、算出した検出角度θａに基づいて回転体の回転角度θｒを算出しても構わない。また、回転体の回転角度θｒの算出が可能な場合には、演算部５０は、報知信号Ｓｂを出力しなくても構わない。

また、本発明の実施形態において、所定の機能を維持できるのであれば、回転検出器１は、前述した以外の部材を更に備えていても構わない。

１ 回転検出器
１０ 磁石
１１ 着磁領域
１１ａ 第１着磁領域
１１ｂ 第２着磁領域
２０ 磁気検出部
３０ 磁気素子部
３０ｕ 第１磁気素子部
３０ｖ 第２磁気素子部
３０ｗ 第３磁気素子部
３０ｘ 異常磁気素子部
３１ 磁気素子
３１ａ 第１磁気素子
３１ｂ 第２磁気素子
３１ｃ 第３磁気素子
３１ｄ 第４磁気素子
３２ 出力端子
３２ａ 第１出力端子
３２ｂ 第２出力端子
３３ 素子基板
３３ａ 素子形成面
３４ 素子パターン
４０ 信号処理部
４０ｕ 第１信号処理部
４０ｖ 第２信号処理部
４０ｗ 第３信号処理部
５０ 演算部
６０ 配線基板
Ｐｏ 基準位置
Ｓａ 検出信号
Ｓａｘ 異常検出信号
Ｓｂ 報知信号
θａ 検出角度
θａｘ 異常検出角度
θｍ 磁石１０の回転角度
θｒ 回転体の回転角度

Claims (5)

1. １つの磁石に対して相対的に回転可能に配設されると共に、前記磁石が発する磁気を検出する磁気検出部と、
   前記磁気検出部が出力する検出信号に基づいて回転体の回転角度を算出する演算部とを備えた回転検出器であって、
   前記磁気検出部は、前記磁気を検出可能な磁気素子部を３以上であるｎ個有し、ｎ個の前記磁気素子部毎に互いに位相の異なる前記検出信号を出力し、
   前記演算部は、ｎ種類の前記検出信号からそれぞれ検出角度を算出し、算出したｎ種類の前記検出角度の中に、他の前記検出角度と比べて許容範囲を超えて値の異なる異常検出角度が有る場合には、ｎ種類の前記検出信号の中から前記異常検出角度が算出される異常検出信号を除外して前記回転角度を算出することを特徴とする回転検出器。
2. 前記演算部は、ｎ種類の前記検出角度の中に前記異常検出角度が有る場合には、ｎ個の前記磁気素子部の中から前記異常検出信号が出力される異常磁気素子部を特定し、特定された異常磁気素子部の識別情報を含む報知信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の回転検出器。
3. 前記磁気素子部は、異方性磁気抵抗効果素子である４個の磁気素子をブリッジ接続して形成されたブリッジ回路であり、
   前記磁気素子部の４個の前記磁気素子は、基準点を中心に周方向に沿って９０°ずつ回転させた位置に並べて配置され、
   ｎ個の前記磁気素子部は、前記基準点を中心に周方向に沿って（９０／ｎ）°ずつ回転させた位置に並べて配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回転検出器。
4. 前記磁気素子は、所定の方向に沿って延設された複数の素子パターンを並列に配置すると共に、隣り合って配置された前記素子パターン同士を直列に接続して形成されていることを特徴とする請求項３に記載の回転検出器。
5. 前記ｎ個は、３個であることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の回転検出器。