JP5454390B2 - 回転角度検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転体に設けられた磁石と、回転体の回転による磁石から発せられる磁束の変化を検出する磁気検出部と、該磁気検出部の出力信号に基づいて回転体の回転角度を算出する算出部と、を備える回転角度検出装置に関するものである。

従来、例えば特許文献１に示されるように、回転体に固定された磁石と、回転体の回転角度に応じた正弦波信号を出力する磁束密度検出手段と、磁束密度検出手段の出力信号に基づいて、回転体の回転角度を算出する回転角度演算手段と、を備える回転角度検出装置が提案されている。この回転角度検出装置では、３つの磁束密度検出手段が、互いに同位相及び逆位相ではない３つの正弦波信号を出力するように配置されている。上記した回転角度演算手段は、３つの磁束密度検出手段から出力される正弦波信号から２つの正弦波信号を順次選択し、選択した２つの正弦波信号に基づいて、回転角度に対する正弦値及び余弦値を演算する。次いで、回転角度演算手段は、演算した正弦値及び余弦値に基づいて逆正接演算することで回転角度を算出し、正弦値と余弦値と回転角度とに基づいて、回転角度が正常か否かを判定する。最後に、回転角度演算手段は、正常と判定された回転角度を出力する。

上記構成によれば、３つの磁束密度検出手段のうち、１つの磁束密度検出手段が故障したとしても、算出した３つの回転角度のうち２つの回転角度が異常となるが、正常な回転角度を１つ得ることができる。このように、３つの磁束密度検出手段のうち、１つの磁束密度検出手段が故障したとしても、残り２つの磁束密度検出手段の正弦波信号に基づいて、正常な回転角度を検出することが可能となっている。

特開２００８−２８６７０９号公報

ところで、上記したように、特許文献１に示される回転角度検出装置では、２つの正弦波信号に基づいて、回転角度を検出している。そのため、３つの磁束密度検出手段（磁気検出部）のうち、２つの磁気検出部が故障した場合、１つの正弦波信号しか得ることができないので、回転角度を検出することができない、という不具合が生じる。

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、故障によって、１つの磁気検出部の出力信号しか得られなくなったとしても、回転角度を検出することが可能な回転角度検出装置を提供することを目的とする。

上記した目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、回転体に設けられた磁石と、回転体の回転による磁石から発せられる磁束の変化を検出する磁気検出部と、該磁気検出部の出力信号に基づいて回転体の回転角度を算出する算出部と、を備える回転角度検出装置であって、磁気検出部は、出力信号の位相差が９０°若しくは２７０°異なるように、磁石の回転方向に互いに離れて設けられた第１磁気検出部と第２磁気検出部とを有し、算出部は、第１磁気検出部から出力される正弦波信号に基づいて、余弦波信号を生成する第１生成部と、第２磁気検出部から出力される余弦波信号に基づいて、正弦波信号を生成する第２生成部と、第１磁気検出部の正弦波信号と第２生成部の正弦波信号のうち、正常な正弦波信号を１つ出力する第１選択部と、第２磁気検出部の余弦波信号と第１生成部の余弦波信号のうち、正常な余弦波信号を１つ出力する第２選択部と、第１選択部から出力される正弦波信号と第２選択部から出力される余弦波信号とに基づいて、回転体の回転角度を演算する演算部と、を有することを特徴とする。

このように本発明によれば、第１磁気検出部と第２磁気検出部とは、出力信号の位相差が９０°若しくは２７０°異なるように、磁石の回転方向に互いに離れて設けられており、第１磁気検出部から正弦波信号が出力され、第２磁気検出部から余弦波信号が出力されるようになっている。また、算出部は、第１磁気検出部から出力される正弦波信号に基づいて、余弦波信号を生成する第１生成部と、第２磁気検出部から出力される余弦波信号に基づいて、正弦波信号を生成する第２生成部と、を有する。

これによれば、例えば、第１磁気検出部が故障した場合においても、正常な信号として、第２磁気検出部の余弦波信号と、第２生成部の正弦波信号とを得ることができる。これとは逆に、第２磁気検出部が故障した場合においても、正常な信号として、第１磁気検出部の正弦波信号と、第１生成部の余弦波信号とを得ることができる。このように、一方の磁気検出部が故障したために、他方の磁気検出部の出力信号しか得ることができなくなったとしても、位相差が９０°若しくは２７０°異なる、正常な２つの信号（正弦波信号と余弦波信号）を得ることができる。したがって、これら２つの信号を演算部で演算することで、回転角度を検出することができる。

また、算出部は、第１磁気検出部の正弦波信号と第２生成部の正弦波信号のうち、正常な正弦波信号を１つ出力する第１選択部と、第２磁気検出部の余弦波信号と第１生成部の余弦波信号のうち、正常な余弦波信号を１つ出力する第２選択部と、を有する。これによれば、各磁気検出部の出力信号若しくは各生成部の出力信号に基づいて、各磁気検出部の故障判定を行うことができる。

請求項２に記載のように、第１選択部は、第１磁気検出部が正常に動作していると判定した場合に、第１磁気検出部の正弦波信号を出力し、第１磁気検出部が故障していると判定した場合に、第２生成部の正弦波信号を出力し、第２選択部は、第２磁気検出部が正常に動作していると判定した場合に、第２磁気検出部の余弦波信号を出力し、第２磁気検出部が故障していると判定した場合に、第１生成部の余弦波信号を出力する構成が好ましい。

生成部の出力信号は、磁気検出部の出力信号に基づいて生成された信号なので、元となった磁気検出部の出力信号と比べて、波形が乱れている可能性がある。これに対して、請求項２に記載の発明では、磁気検出部が正常な場合、磁気検出部の出力信号が演算部に入力される。これにより、磁気検出部が正常な場合においても、生成部の出力信号が演算部に入力されることがないので、回転角度の検出精度が低下することが抑制される。

請求項３に記載のように、第１選択部は、第１磁気検出部の正弦波信号に基づいて第１磁気検出部の故障の有無を判定し、第２選択部は、第２磁気検出部の余弦波信号に基づいて第２磁気検出部の故障の有無を判定し、第１選択部は、第２選択部から第２磁気検出部が故障しているとの情報が伝達された場合に、第１磁気検出部の正弦波信号を出力し、第２選択部は、第１選択部から第１磁気検出部が故障しているとの情報が伝達された場合に、第２磁気検出部の余弦波信号を出力する構成が良い。

これによれば、第１選択部が、第２生成部によって生成された余弦波信号に基づいて第２磁気検出部の故障の有無を判定し、第２選択部が、第１生成部によって生成された正弦波信号に基づいて第１磁気検出部の故障の有無を判定する構成と比べて、磁気検出部の故障判定が速くなり、信号の処理速度が速くなる。

また、第２磁気検出部が故障しているにも関わらず、第２生成部の正弦波信号が第１選択部から出力されることが抑止され、第１磁気検出部が故障しているにも関わらず、第１生成部の余弦波信号が第２選択部から出力されることが抑止される。これにより、回転角度の検出精度が低下することが抑制される。

請求項４に記載のように、第１選択部は、第１磁気検出部の正弦波信号の規定値が記憶された第１メモリと、この規定値と第１磁気検出部の正弦波信号とに基づいて、第１磁気検出部が正常に動作しているか否かを判定する第１判定部と、を有し、第２選択部は、第２磁気検出部の余弦波信号の規定値が記憶された第２メモリと、この規定値と第２磁気検出部の余弦波信号とに基づいて、第２磁気検出部が正常に動作しているか否かを判定する第２判定部と、有する構成が良い。これによれば、各磁気検出部から出力される信号の振幅が正常値であるか否かを判定することで、各磁気検出部の故障の有無を判定することができる。

請求項５に記載のように、第１選択部は、第１磁気検出部の正弦波信号を微分した信号の規定値が記憶された第３メモリと、この規定値と第１磁気検出部の正弦波信号を微分した信号とに基づいて、第１磁気検出部が正常に動作しているか否かを判定する第３判定部と、を有し、第２選択部は、第２磁気検出部の余弦波信号を微分した信号の規定値が記憶された第４メモリと、この規定値と第２磁気検出部の余弦波信号を微分した信号とに基づいて、第２磁気検出部が正常に動作しているか否かを判定する第４判定部と、有する構成が良い。これによれば、各磁気検出部から出力される信号の波形が正常であるか否かを判定することで、各磁気検出部の故障の有無を判定することができる。

請求項６に記載のように、第１選択部は、第１磁気検出部が正常に動作しているかを判定すべく、第１磁気検出部の正弦波信号と第２生成部の正弦波信号とを比較する第１比較部を有し、第２選択部は、第２磁気検出部が正常に動作しているかを判定すべく、第２磁気検出部の余弦波信号と第１生成部の余弦波信号とを比較する第２比較部を有する構成が良い。これによれば、各磁気検出部から出力される信号の振幅や波形が正常であるか否かを判定することで、各磁気検出部の故障の有無を判定することができる。

請求項７〜１０に記載の発明の作用効果は、請求項１〜５いずれかに記載の発明の作用効果と同等なので、その記載を省略する。

請求項１１に記載のように、第１生成部は、第１磁気検出部の正弦波信号を１回微分することで、余弦波信号を生成し、第２生成部は、第２磁気検出部の余弦波信号を１回微分して、符号を反転することで、正弦波信号を生成する構成が良い。

第１磁気検出部の出力信号がｓｉｎθと表される場合、第２磁気検出部の出力信号はｃｏｓθとなる。したがって、第１生成部からは、ｓｉｎθを微分した値、ｃｏｓθが出力され、第２生成部からは、ｃｏｓθを微分し、符号（正負）を反転した値、ｓｉｎθが出力される。このように、第１生成部からは、第２磁気検出部の出力信号に相当する余弦波信号が出力され、第２生成部からは、第１磁気検出部の出力信号に相当する正弦波信号が出力される。

請求項１２に記載のように、第１生成部は、第１磁気検出部の正弦波信号を１回微分することで、余弦波信号を生成し、第２生成部は、第２磁気検出部の余弦波信号を３回微分することで、正弦波信号を生成する構成が良い。

上記したように、第１磁気検出部の出力信号がｓｉｎθと表される場合、第２磁気検出部の出力信号はｃｏｓθとなる。したがって、第１生成部からは、ｓｉｎθを微分した値、ｃｏｓθが出力され、第２生成部からは、ｃｏｓθを微分し、−ｓｉｎθを微分し、−ｃｏｓθを微分した値、ｓｉｎθが出力される。このように、第１生成部からは、第２磁気検出部の出力信号に相当する余弦波信号が出力され、第２生成部からは、第１磁気検出部の出力信号に相当する正弦波信号が出力される。

請求項１３に記載のように、第１磁気検出部及び第２磁気検出部それぞれの故障の有無をユーザーに通知する通知部を有する構成が良い。これによれば、回転角度検出装置の故障の有無をユーザーが認識することができる。また、回転角度検出装置から出力されている信号が正しいか否かをユーザーが認識することができる。

磁石と磁気検出部との位置を説明するための平面図である。 第１実施形態に係る回転角度検出装置の概略構成を示すブロック図である。 第１磁気検出部が故障した場合の信号を説明するためのブロック図である。 第２磁気検出部が故障した場合の信号を説明するためのブロック図である。 第２実施形態に係る回転角度検出装置の概略構成を示すブロック図である。 第１磁気検出部が故障した場合の信号を説明するためのブロック図である。 第２磁気検出部が故障した場合の信号を説明するためのブロック図である。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は、磁石と磁気検出部との位置を説明するための平面図である。図２は、第１実施形態に係る回転角度検出装置の概略構成を示すブロック図である。図３は、第１磁気検出部が故障した場合の信号を説明するためのブロック図である。図４は、第２磁気検出部が故障した場合の信号を説明するためのブロック図である。なお、図２〜図４では、磁石１０を省略しており、図３及び図４では、故障及び異常を破線で示している。

回転角度検出装置１００は、要部として、磁石１０と、磁気検出部３０と、算出部５０と、を有する。図１に示すように、磁石１０の近くに磁気検出部３０が配置され、磁石１０から発せられる磁束が磁気検出部３０に印加されるようになっている。また、図２に示すように、磁気検出部３０は算出部５０と電気的に接続されており、磁石１０の磁界に依存する磁気検出部３０の出力信号が、算出部５０に入力されるようになっている。本実施形態に係る回転角度検出装置１００は、通知部７０を有しており、この通知部７０と算出部５０とが電気的に接続され、磁気検出部３０の故障判定を含む信号が、通知部７０に入力されるようになっている。以下においては、磁石１０、磁気検出部３０、算出部５０、及び通知部７０それぞれを概説した後に、回転角度検出装置１００の特徴点である算出部５０を詳説する。

磁石１０は、Ｎ極とＳ極とから成る磁極対を少なくとも１つ有するものである。本実施形態に係る磁石１０は、１つの磁極対を有し、円環状を成している。この円環状を成す磁石１０の内環部によって構成された孔に、円柱状のシャフト１１が挿通され、永久磁石から成るロータ（図示略）とともに、シャフト１１に固定されている。シャフト１１は、シャフト１１の周囲に配置された界磁巻線（図示略）から発せられる磁束と、上記したロータが発する磁束との反発力によって回転する。このシャフト１１の回転に伴って、磁石１０も回転し、この回転による磁石１０から発せられる磁束の変化が磁気検出部３０に印加される。なお、シャフト１１は、特許請求の範囲に記載の回転体に相当する。

磁気検出部３０は、シャフト１１の回転による磁石１０から発せられる磁束の変化を検出するものである。図１に示すように、磁気検出部３０は、出力信号の位相差が９０°異なるように、磁石１０の回転方向に互いに離れて設けられた第１磁気検出部３１と第２磁気検出部３２とを有する。これら磁気検出部３１，３２それぞれは、磁石１０が電気角（シャフト１１が１回転する角度を磁石１０の磁極対で割った角度）だけ回転した場合、一周期分の波形信号を出力する磁気抵抗素子である。シャフト１１周りの角度をθとすると、第１磁気検出部３１からはｓｉｎθに依存する信号（以下、正弦波信号Ｓ１と示す）が出力され、第２磁気検出部３２からはｃｏｓθに依存する信号（以下、余弦波信号Ｃ１と示す）が出力される。

算出部５０は、磁気検出部３０の出力信号に基づいてシャフト１１の回転角度を算出するものである。算出部５０は、正弦波信号Ｓ１に基づいて、余弦波信号Ｃ１に相当する余弦波信号Ｃ２を生成する第１生成部５１と、余弦波信号Ｃ１に基づいて、正弦波信号Ｓ１に相当する正弦波信号Ｓ２を生成する第２生成部５２と、を有する。また、算出部５０は、正弦波信号Ｓ１、Ｓ２のうち、正常な正弦波信号を１つ出力する第１選択部５３と、余弦波信号Ｃ１、Ｃ２のうち、正常な余弦波信号を１つ出力する第２選択部５４と、第１選択部５３から出力される正弦波信号と第２選択部５４から出力される余弦波信号とに基づいて、シャフト１１の回転角度を演算する演算部５５と、を有する。演算部５５は、入力された正弦波信号と余弦波信号とに基づいて逆正接演算することで、シャフト１１の回転角度を演算する。

通知部７０は、磁気検出部３１，３２それぞれの故障の有無をユーザーに通知する機能を果たす。図２に示すように、通知部７０は、後述する判定部５７，５９それぞれと電気的に接続されており、これら判定部５７，５９から磁気検出部３１，３２それぞれの故障の有無を含む電気信号が出力されると、その旨を音声や記号などによってユーザーに通知する。

次に、回転角度検出装置１００の特徴点である算出部５０を詳説する。図２に示すように、第１磁気検出部３１の出力信号（正弦波信号Ｓ１）は、第１生成部５１と第１選択部５３とに入力され、第２磁気検出部３２の出力信号（余弦波信号Ｃ１）は、第２生成部５２と第２選択部５４とに入力される。第１生成部５１は、正弦波信号Ｓ１を一回微分することで、余弦波信号Ｃ２を生成し、第２生成部５２は、余弦波信号Ｃ１を一回微分した後、符号（正負）を反転することで、正弦波信号Ｓ２を生成する。第１生成部５１にて生成された余弦波信号Ｃ２は第２選択部５４に入力され、第２生成部５２にて生成された正弦波信号Ｓ２は第１選択部５３に入力される。このように、第１選択部５３に、正弦波信号Ｓ１、Ｓ２が入力され、第２選択部５４に、余弦波信号Ｃ１、Ｃ２が入力される。

第１選択部５３は、正弦波信号Ｓ１の規定値、及び、正弦波信号Ｓ１を微分した信号の規定値それぞれが記憶された第１記憶部５６と、これら規定値と正弦波信号Ｓ１とに基づいて、第１磁気検出部３１が正常に動作しているか否かを判定する第１判定部５７と、を有する。本実施形態に係る第１判定部５７は、正弦波信号Ｓ１、Ｓ２を比較する機能を果たし、特許請求の範囲に記載の第１比較部の機能を兼ねている。また、第１判定部５７は、特許請求の範囲に記載の第１判定部と第３判定部それぞれの機能を兼ね備え、第１記憶部５６は、特許請求の範囲に記載の第１メモリと第３メモリそれぞれの機能を兼ね備えている。

第１判定部５７は、正弦波信号Ｓ１、Ｓ２が入力されると、先ず、正弦波信号Ｓ２を基準信号として、正弦波信号Ｓ２と正弦波信号Ｓ１とを比較する。ここで、波形が一致する場合、正弦波信号Ｓ１は正常であり、第１磁気検出部３１は正常であると判定され、正弦波信号Ｓ１が演算部５５に出力されると共に、第１磁気検出部３１は正常である、という情報が通知部７０に出力される。

波形が一致しない場合、第１判定部５７は、第１記憶部５６から、正弦波信号Ｓ１の規定値、及び、正弦波信号Ｓ１を微分した信号の規定値それぞれを取り出して、これら規定値を基準値として、正弦波信号Ｓ１の振幅や波形を判定する。ここで、正弦波信号Ｓ１が正常であり、第１磁気検出部３１は正常であると第１判定部５７にて判定された場合、正弦波信号Ｓ１が演算部５５に出力されると共に、第１磁気検出部３１は正常である、という情報が通知部７０に出力される。これとは反対に、正弦波信号Ｓ１が正常ではなく、第１磁気検出部３１が故障していると第１判定部５７で判定された場合、正弦波信号Ｓ２が演算部５５に出力されると共に、第１磁気検出部３１が故障している、という情報が通知部７０に出力される。

第２選択部５４は、余弦波信号Ｃ１の規定値、及び、余弦波信号Ｃ１を微分した信号の規定値それぞれが記憶された第２記憶部５８と、これら規定値と余弦波信号Ｃ１とに基づいて、第２磁気検出部３２が正常に動作しているか否かを判定する第２判定部５９と、を有する。本実施形態に係る第２判定部５９は、余弦波信号Ｃ１、Ｃ２を比較する機能を果たし、特許請求の範囲に記載の第２比較部の機能を兼ねている。また、第２判定部５９は、特許請求の範囲に記載の第２判定部と第４判定部それぞれの機能を兼ね備え、第２記憶部５８は、特許請求の範囲に記載の第２メモリと第４メモリそれぞれの機能を兼ね備えている。

第２判定部５９は、余弦波信号Ｃ１、Ｃ２が入力されると、先ず、余弦波信号Ｃ２を基準信号として、余弦波信号Ｃ２と余弦波信号Ｃ１とを比較する。ここで、波形が一致する場合、余弦波信号Ｃ１は正常であり、第２磁気検出部３２は正常であると判定され、余弦波信号Ｃ１が演算部５５に出力されると共に、第２磁気検出部３２は正常である、という情報が通知部７０に出力される。

波形が一致しない場合、第２判定部５９は、第１記憶部５６から、余弦波信号Ｃ１の規定値、及び、余弦波信号Ｃ１を微分した信号の規定値それぞれを取り出して、これら規定値を基準値として、余弦波信号Ｃ１の振幅や波形を判定する。ここで、余弦波信号Ｃ１が正常であり、第２磁気検出部３２は正常であると第２判定部５９にて判定された場合、余弦波信号Ｃ１が演算部５５に出力されると共に、第２磁気検出部３２は正常である、という情報が通知部７０に出力される。これとは反対に、余弦波信号Ｃ１が正常ではなく、第２磁気検出部３２が故障していると第２判定部５９で判定された場合、余弦波信号Ｃ２が演算部５５に出力されると共に、第２磁気検出部３２が故障している、という情報が通知部７０に出力される。

なお、図示しないが、第１判定部５７と第２判定部５９とは電気的に接続されている。第１判定部５７にて、第１磁気検出部３１が故障していると判定された場合、第１磁気検出部３１が故障している、という情報が第２判定部５９に出力される。この情報が第２判定部５９にて受信されると、第２判定部５９は、上記した故障判定を行わずに、余弦波信号Ｃ１を演算部５５に出力する。また、第２判定部５９にて、第２磁気検出部３２が故障していると判定された場合、第２磁気検出部３２が故障している、という情報が第１判定部５７に出力される。この情報が第１判定部５７にて受信されると、第１判定部５７は、上記した故障判定を行わずに、正弦波信号Ｓ１を演算部５５に出力する。

また、図示しないが、第１生成部５１と第１判定部５７とが電気的に接続され、第２生成部５２と第２判定部５９とが電気的に接続されている。そして、第１生成部５１にて、正弦波信号Ｓ１を１回微分した信号が第１判定部５７に出力され、第２生成部５２にて、余弦波信号Ｃ１を１回微分した信号が第２判定部５９に出力される。第１判定部５７は、第１生成部５１から出力される信号と、第１記憶部５６に記憶された、正弦波信号Ｓ１を微分した信号の規定値とに基づいて、正弦波信号Ｓ１の波形を判定する。第２判定部５９は、第２生成部５２から出力される信号と、第２記憶部５８に記憶された、余弦波信号Ｃ１を微分した信号の規定値とに基づいて、余弦波信号Ｃ１の波形を判定する。

更に、本実施形態に係る通知部７０は、算出部５０を制御する制御部（図示略）と電気的に接続されている。第１磁気検出部３１が故障していると第１判定部５７で判定された場合、その情報が通知部７０を介して制御部に出力され、第１生成部５１及び第１選択部５３それぞれの駆動が停止される。また、第２磁気検出部３２が故障していると第２判定部５９で判定された場合、その情報が通知部７０を介して制御部に出力され、第２生成部５２及び第２選択部５４それぞれの駆動が停止される。そして、磁気検出部３１，３２それぞれが故障していると判定された場合、その情報が通知部７０を介して制御部に出力され、算出部５０の駆動が停止される。

次に、本実施形態に係る回転角度検出装置１００の作用効果を説明する。上記したように、磁気検出部３０は、正弦波信号Ｓ１を出力する第１磁気検出部３１と、余弦波信号Ｃ１を出力する第２磁気検出部３２と、を有する。そして、算出部５０は、正弦波信号Ｓ１に基づいて、余弦波信号Ｃ１に相当する余弦波信号Ｃ２を生成する第１生成部５１と、余弦波信号Ｃ１に基づいて、正弦波信号Ｓ１に相当する正弦波信号Ｓ２を生成する第２生成部５２と、を有する。

これによれば、例えば、図３に示すように、第１磁気検出部３１が故障して、信号Ｓ１、Ｃ２が異常となった場合においても、正常な信号として、第２磁気検出部３２の余弦波信号Ｃ１と、第２生成部５２の正弦波信号Ｓ２とを得ることができる。これとは逆に、図４に示すように、第２磁気検出部３２が故障して、信号Ｃ１、Ｓ２が異常となった場合においても、正常な信号として、第１磁気検出部３１の正弦波信号Ｓ１と、第１生成部５１の余弦波信号Ｃ２とを得ることができる。このように、一方の磁気検出部が故障したために、他方の磁気検出部の出力信号しか得ることができなくなったとしても、位相差が９０°異なる、正常な２つの信号（正弦波信号と余弦波信号）を得ることができる。したがって、これら２つの信号を演算部５５で演算することで、回転角度を検出することができる。

また、算出部５０は、正弦波信号Ｓ１、Ｓ２のうち、正常な正弦波信号を１つ出力する第１選択部５３と、余弦波信号Ｃ１、Ｃ２のうち、正常な余弦波信号を１つ出力する第２選択部５４と、を有する。これによれば、磁気検出部３１，３２の出力信号Ｓ１、Ｃ１若しくは生成部５１，５２の出力信号Ｓ２、Ｃ２に基づいて、磁気検出部３１，３２それぞれの故障判定を行うことができる。

第１選択部５３は、正弦波信号Ｓ１の規定値、及び、正弦波信号Ｓ１を微分した信号の規定値それぞれが記憶された第１記憶部５６と、これら規定値と正弦波信号Ｓ１とに基づいて、第１磁気検出部３１が正常に動作しているか否かを判定する第１判定部５７と、を有する。これによれば、第１判定部５７は、第１記憶部５６から規定値を取り出して、この規定値を基準値として、正弦波信号Ｓ１の振幅や波形を判定することで、第１磁気検出部３１の故障の有無を判定することができる。

第２選択部５４は、余弦波信号Ｃ１の規定値、及び、余弦波信号Ｃ１を微分した信号の規定値それぞれが記憶された第２記憶部５８と、これら規定値と余弦波信号Ｃ１とに基づいて、第２磁気検出部３２が正常に動作しているか否かを判定する第２判定部５９と、を有する。これによれば、第２判定部５９は、第２記憶部５８から規定値を取り出して、この規定値を基準値として、余弦波信号Ｃ１の振幅や波形を判定することで、第２磁気検出部３２の故障の有無を判定することができる。

第１判定部５７は、正弦波信号Ｓ１、Ｓ２を比較する機能を果たし、第１判定部５７は、正弦波信号Ｓ１、Ｓ２を比較する機能を果たす。これによれば、第１判定部５７は、正弦波信号Ｓ２を基準信号として、正弦波信号Ｓ２と正弦波信号Ｓ１とを比較し、第２判定部５９は、余弦波信号Ｃ２を基準信号として、余弦波信号Ｃ２と余弦波信号Ｃ１とを比較することで、磁気検出部３１，３２それぞれの故障の有無を判定することができる。

生成部５１，５２の出力信号Ｓ２、Ｃ２は、磁気検出部３１，３２の出力信号Ｓ１、Ｃ１に基づいて生成された信号なので、元となった磁気検出部３１，３２の出力信号Ｓ１、Ｃ１と比べて、波形が乱れている可能性がある。これに対して、本実施形態では、第１判定部５７は、第１磁気検出部３１が正常に動作していると判定した場合に、第１磁気検出部３１の正弦波信号Ｓ１を出力し、第２判定部５９は、第２磁気検出部３２が正常に動作していると判定した場合に、第２磁気検出部３２の余弦波信号Ｃ１を出力している。これによれば、磁気検出部３１，３２が正常な場合においても、生成部５１，５２の出力信号Ｓ２、Ｃ２が演算部５５に入力されることがないので、回転角度の検出精度が低下することが抑制される。

第１判定部５７は、第２判定部５９から第２磁気検出部３２が故障しているとの情報が伝達された場合に、第１磁気検出部３１の正弦波信号Ｓ１を出力し、第２判定部５９は、第１判定部５７から第１磁気検出部３１が故障しているとの情報が伝達された場合に、第２磁気検出部３２の余弦波信号Ｃ１を出力する。これによれば、第２磁気検出部３２が故障しているにも関わらず、第２生成部５２の正弦波信号Ｓ２が第１判定部５７から出力されることが抑止され、第１磁気検出部３１が故障しているにも関わらず、第１生成部５１の余弦波信号Ｃ２が第２判定部５９から出力されることが抑止される。これにより、回転角度の検出精度が低下することが抑制される。

通知部７０は、判定部５７，５９から磁気検出部３１，３２それぞれの故障の有無を含む電気信号が出力されると、その旨をユーザーに通知する。これによれば、回転角度検出装置１００の故障の有無、及び、回転角度検出装置１００から出力されている信号が正しいか否かをユーザーが認識することができる。

第１生成部５１にて、正弦波信号Ｓ１を１回微分した信号が第１判定部５７に出力され、第２生成部５２にて、余弦波信号Ｃ１を１回微分した信号が第２判定部５９に出力される。第１判定部５７は、第１生成部５１から出力される信号と、第１記憶部５６に記憶された、正弦波信号Ｓ１を微分した信号の規定値とに基づいて、正弦波信号Ｓ１の波形を判定する。そして、第２判定部５９は、第２生成部５２から出力される信号と、第２記憶部５８に記憶された、余弦波信号Ｃ１を微分した信号の規定値とに基づいて、余弦波信号Ｃ１の波形を判定する。このように、信号Ｓ１、Ｃ１それぞれの波形の判定に、生成部５１，５２それぞれの微分機能を活用しているので、正弦波信号Ｓ１の波形を判定するために、正弦波信号Ｓ１を微分するための部材を第１選択部５３が有さなくとも良く、余弦波信号Ｃ１の波形を判定するために、余弦波信号Ｃ１を微分するための部材を第２選択部５４が有さなくとも良い。これにより、部品点数が低減されると共に、構造がシンプルとなる。

第１磁気検出部３１が故障していると第１判定部５７で判定された場合、その情報が通知部７０を介して制御部に出力され、第１生成部５１及び第１選択部５３それぞれの駆動が停止される。また、第２磁気検出部３２が故障していると第２判定部５９で判定された場合、その情報が通知部７０を介して制御部に出力され、第２生成部５２及び第２選択部５４それぞれの駆動が停止される。そして、磁気検出部３１，３２それぞれが故障していると判定された場合、その情報が通知部７０を介して制御部に出力され、算出部５０の駆動が停止される。これによれば、磁気検出部３１，３２の少なくとも一方が故障した場合に、無駄な電力が消費されることが抑制される。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を、図５〜図７に基づいて説明する。図５は、第２実施形態に係る回転角度検出装置の概略構成を示すブロック図であり、第１実施形態に示した図２に対応している。図６は、第１磁気検出部が故障した場合の信号を説明するためのブロック図であり、第１実施形態に示した図３に対応している。図７は、第２磁気検出部が故障した場合の信号を説明するためのブロック図であり、第１実施形態に示した図４に対応している。図５〜図７では、磁石１０を省略しており、図６及び図７では、故障及び異常を破線で示している。

第２実施形態に係る回転角度検出装置１００は、第１実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。なお、第１実施形態に示した要素と同一の要素には、同一の符号を付与するものとする。

第１実施形態では、第１判定部５７に正弦波信号Ｓ１、Ｓ２が入力され、第２判定部５９に余弦波信号Ｃ１、Ｃ２が入力される例を示した。これに対し、本実施形態では、第１判定部５７に正弦波信号Ｓ１が入力され、第２判定部５９に余弦波信号Ｃ１が入力される。

第１判定部５７は、第１記憶部５６に記憶された規定値に基づいて、正弦波信号Ｓ１が正常であるか否かを判定し、その結果に基づいて、第１磁気検出部３１が故障しているか否かを判定する。第１判定部５７は、第１記憶部５６から、正弦波信号Ｓ１の規定値、及び、正弦波信号Ｓ１を微分した信号の規定値それぞれを取り出して、これら規定値を基準値として、正弦波信号Ｓ１の振幅や波形を判定する。

ここで、正弦波信号Ｓ１が正常であり、第１磁気検出部３１は正常であると第１判定部５７にて判定された場合、正弦波信号Ｓ１が演算部５５と第１生成部５１とに出力されると共に、第１磁気検出部３１は正常である、という情報が演算部５５と通知部７０とに出力される。この情報を受けて、演算部５５は、第１磁気検出部３１及び第１生成部５１それぞれから出力される信号が使用可能であると判断する。この状態において、第２判定部５９から、第２磁気検出部３２が故障している、という情報が演算部５５に入力されている場合、演算部５５は、第１磁気検出部３１及び第１生成部５１それぞれから出力される信号を用いて、回転角度を演算する。また、第２判定部５９から、第２磁気検出部３２は正常である、という情報が演算部５５に入力されている場合、演算部５５は、第１磁気検出部３１及び第２磁気検出部３２それぞれから出力される信号を用いて、回転角度を演算する。

反対に、正弦波信号Ｓ１が正常ではなく、第１磁気検出部３１が故障していると第１判定部５７で判定された場合、第１磁気検出部３１が故障している、という情報が演算部５５と通知部７０とに出力される。この情報を受けて、演算部５５は、第１磁気検出部３１及び第１生成部５１それぞれから出力される信号を用いずに、第２磁気検出部３２及び第２生成部５２それぞれから出力される信号を用いて、回転角度を演算する。なお、第１記憶部５６は、特許請求の範囲に記載の第１メモリと第３メモリとの機能を兼ね備えている。

第２判定部５９は、第２記憶部５８に記憶された規定値に基づいて、余弦波信号Ｃ１が正常であるか否かを判定し、その結果に基づいて、第２磁気検出部３２が故障しているか否かを判定する。第２判定部５９は、第２記憶部５８から、余弦波信号Ｃ１の規定値、及び、余弦波信号Ｃ１を微分した信号の規定値それぞれを取り出して、これら規定値を基準値として、余弦波信号Ｃ１の振幅や波形を判定する。

ここで、余弦波信号Ｃ１が正常であり、第２磁気検出部３２は正常であると第２判定部５９にて判定された場合、余弦波信号Ｃ１が演算部５５と第２生成部５２とに出力されると共に、第２磁気検出部３２は正常である、という情報が演算部５５と通知部７０とに出力される。この情報を受けて、演算部５５は、第２磁気検出部３２及び第２生成部５２それぞれから出力される信号が使用可能であると判断する。この状態において、第１判定部５７から、第１磁気検出部３１が故障している、という情報が演算部５５に入力されている場合、演算部５５は、第２磁気検出部３２及び第２生成部５２それぞれから出力される信号を用いて、回転角度を演算する。また、第１判定部５７から、第１磁気検出部３１は正常である、という情報が演算部５５に入力されている場合、演算部５５は、第１磁気検出部３１及び第２磁気検出部３２それぞれから出力される信号を用いて、回転角度を演算する。

反対に、余弦波信号Ｃ１が正常ではなく、第２磁気検出部３２が故障していると第２判定部５９で判定された場合、第２磁気検出部３２が故障している、という情報が演算部５５と通知部７０とに出力される。この情報を受けて、演算部５５は、第２磁気検出部３２及び第２生成部５２それぞれから出力される信号を用いずに、第１磁気検出部３１及び第１生成部５１それぞれから出力される信号を用いて、回転角度を演算する。なお、第２記憶部５８は、特許請求の範囲に記載の第２メモリと第４メモリとの機能を兼ね備えている。

最後に、演算部５５は、第１磁気検出部３１及び第２磁気検出部３２それぞれが故障している、という情報が入力された場合、回転角度の演算を中止する。

以上の構成により、本実施形態に係る回転角度検出装置１００は、第１実施形態に係る回転角度検出装置１００の主な効果と同等の効果を奏する。すなわち、例えば、図６に示すように、第１磁気検出部３１が故障して、信号Ｓ１、Ｃ２が異常となった場合においても、正常な信号として、第２磁気検出部３２の余弦波信号Ｃ１と、第２生成部５２の正弦波信号Ｓ２とを得ることができる。これとは逆に、図７に示すように、第２磁気検出部３２が故障して、信号Ｃ１、Ｓ２が異常となった場合においても、正常な信号として、第１磁気検出部３１の正弦波信号Ｓ１と、第１生成部５１の余弦波信号Ｃ２とを得ることができる。このように、一方の磁気検出部が故障したために、他方の磁気検出部の出力信号しか得ることができなくなったとしても、位相差が９０°異なる、正常な２つの信号（正弦波信号と余弦波信号）を得ることができる。したがって、これら２つの信号を演算部５５で演算することで、回転角度を検出することができる。

なお、第２実施形態に係る回転角度検出装置１００の他の作用効果は、第１実施形態の回転角度検出装置１００の作用効果と重複するので、その記載を省略する。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

磁気検出部３１，３２それぞれは、磁石１０が電気角だけ回転した場合、一周期分の波形信号を出力する磁気抵抗素子である例を示した。しかしながら、磁気検出部３１，３２それぞれは、磁気信号を電気信号に変換する磁電変換素子であればよく、上記例に限定されない。磁電変換素子としては、例えば、磁束による抵抗の変動が形状に依存する磁気抵抗素子や、半導体基板の厚さ方向若しくは表面方向に電流を流すホール素子を採用することもできる。更には、ソレノイドを採用することもできる。なお、上記した磁気抵抗素子は、磁化方向が固定された固定層と、磁化方向が磁界の向きに応じて変化する自由層とを有する磁気抵抗素子であり、具体的には、トンネル磁気抵抗素子や、巨大磁気抵抗素子である。

第２生成部５２は、余弦波信号Ｃ１を１回微分した後、符号（正負）を反転することで、正弦波信号Ｓ２を生成する例を示した。しかしながら、正弦波信号Ｓ２を生成する方法は、上記例に限定されない。例えば、第２生成部５２が、余弦波信号Ｃ１を３回微分することで、正弦波信号Ｓ２を生成しても良い。ただ、この構成の場合、第２生成部５２の回路構成が複雑となるので、１回微分して符号を反転する方法が好ましい。

算出部５０を制御する制御部と通知部７０とが電気的に接続されており、磁気検出部３１，３２それぞれの故障判定が、通知部７０を介して、各判定部５７，５９から制御部に出力される例を示した。しかしながら、磁気検出部３１，３２それぞれの故障判定が、通知部７０を介さずに、各判定部５７，５９から制御部に直接出力される構成を採用することもできる。若しくは、磁気検出部３１，３２それぞれの故障判定が、演算部５５を介して、各判定部５７，５９から制御部に出力される構成を採用することもできる。

出力信号の位相差が９０°異なるように、第１磁気検出部３１と第２磁気検出部３２が、磁石１０の回転方向に互いに離れて設けられた例を示した。しかしながら、第１磁気検出部３１と第２磁気検出部３２が、出力信号の位相差が２７０°異なるように、磁石１０の回転方向に互いに離れて設けられた構成を採用することもできる。この場合においても、第１磁気検出部３１からは正弦波信号Ｓ１が出力され、第２磁気検出部３２からは余弦波信号Ｃ１が出力される。

第１実施形態では、第１判定部５７が、正弦波信号Ｓ２と正弦波信号Ｓ１とを比較し、第２判定部５９が、余弦波信号Ｃ２と余弦波信号Ｃ１とを比較する例を示した。しかしながら、上記した比較を行わずに、第１判定部５７が、第１記憶部５６の規定値と正弦波信号Ｓ１とに基づいて第１磁気検出部３１の故障の有無を判定し、第２判定部５９が、第２記憶部５８の規定値と余弦波信号Ｃ１とに基づいて第２磁気検出部３２の故障の有無を判定する構成を採用することもできる。これによれば、生成部５１，５２で生成された信号Ｓ２、Ｃ２を用いないので、磁気検出部３１，３２の故障判定が速くなり、信号の処理速度が速くなる。

１０・・・磁石
３０・・・磁気検出部
３１・・・第１磁気検出部
３２・・・第２磁気検出部
５０・・・算出部
５１・・・第１生成部
５２・・・第２生成部
５３・・・第１選択部
５４・・・第２選択部
５５・・・演算部
７０・・・通知部
１００・・・回転角度検出装置

Claims (13)

1. 回転体に設けられた磁石と、
   前記回転体の回転による前記磁石から発せられる磁束の変化を検出する磁気検出部と、
   該磁気検出部の出力信号に基づいて前記回転体の回転角度を算出する算出部と、を備える回転角度検出装置であって、
   前記磁気検出部は、出力信号の位相差が９０°若しくは２７０°異なるように、前記磁石の回転方向に互いに離れて設けられた第１磁気検出部と第２磁気検出部とを有し、
   前記算出部は、
   前記第１磁気検出部から出力される正弦波信号に基づいて、余弦波信号を生成する第１生成部と、
   前記第２磁気検出部から出力される余弦波信号に基づいて、正弦波信号を生成する第２生成部と、
   前記第１磁気検出部の正弦波信号と前記第２生成部の正弦波信号のうち、正常な正弦波信号を１つ出力する第１選択部と、
   前記第２磁気検出部の余弦波信号と前記第１生成部の余弦波信号のうち、正常な余弦波信号を１つ出力する第２選択部と、
   前記第１選択部から出力される正弦波信号と前記第２選択部から出力される余弦波信号とに基づいて、前記回転体の回転角度を演算する演算部と、を有することを特徴とする回転角度検出装置。
2. 前記第１選択部は、前記第１磁気検出部が正常に動作していると判定した場合に、前記第１磁気検出部の正弦波信号を出力し、前記第１磁気検出部が故障していると判定した場合に、前記第２生成部の正弦波信号を出力し、
   前記第２選択部は、前記第２磁気検出部が正常に動作していると判定した場合に、前記第２磁気検出部の余弦波信号を出力し、前記第２磁気検出部が故障していると判定した場合に、前記第１生成部の余弦波信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の回転角度検出装置。
3. 前記第１選択部は、前記第１磁気検出部の正弦波信号に基づいて前記第１磁気検出部の故障の有無を判定し、
   前記第２選択部は、前記第２磁気検出部の余弦波信号に基づいて前記第２磁気検出部の故障の有無を判定し、
   前記第１選択部は、前記第２選択部から前記第２磁気検出部が故障しているとの情報が伝達された場合に、前記第１磁気検出部の正弦波信号を出力し、
   前記第２選択部は、前記第１選択部から前記第１磁気検出部が故障しているとの情報が伝達された場合に、前記第２磁気検出部の余弦波信号を出力することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回転角度検出装置。
4. 前記第１選択部は、前記第１磁気検出部の正弦波信号の規定値が記憶された第１メモリと、この規定値と前記第１磁気検出部の正弦波信号とに基づいて、前記第１磁気検出部が正常に動作しているか否かを判定する第１判定部と、を有し、
   前記第２選択部は、前記第２磁気検出部の余弦波信号の規定値が記憶された第２メモリと、この規定値と前記第２磁気検出部の余弦波信号とに基づいて、前記第２磁気検出部が正常に動作しているか否かを判定する第２判定部と、有することを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の回転角度検出装置。
5. 前記第１選択部は、前記第１磁気検出部の正弦波信号を微分した信号の規定値が記憶された第３メモリと、この規定値と前記第１磁気検出部の正弦波信号を微分した信号とに基づいて、前記第１磁気検出部が正常に動作しているか否かを判定する第３判定部と、を有し、
   前記第２選択部は、前記第２磁気検出部の余弦波信号を微分した信号の規定値が記憶された第４メモリと、この規定値と前記第２磁気検出部の余弦波信号を微分した信号とに基づいて、前記第２磁気検出部が正常に動作しているか否かを判定する第４判定部と、有することを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の回転角度検出装置。
6. 前記第１選択部は、前記第１磁気検出部が正常に動作しているかを判定すべく、前記第１磁気検出部の正弦波信号と前記第２生成部の正弦波信号とを比較する第１比較部を有し、
   前記第２選択部は、前記第２磁気検出部が正常に動作しているかを判定すべく、前記第２磁気検出部の余弦波信号と前記第１生成部の余弦波信号とを比較する第２比較部を有することを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の回転角度検出装置。
7. 回転体に設けられた磁石と、
   前記回転体の回転による前記磁石から発せられる磁束の変化を検出する磁気検出部と、
   該磁気検出部の出力信号に基づいて前記回転体の回転角度を算出する算出部と、を備える回転角度検出装置であって、
   前記磁気検出部は、出力信号の位相差が９０°若しくは２７０°異なるように、前記磁石の回転方向に互いに離れて設けられた第１磁気検出部と第２磁気検出部とを有し、
   前記算出部は、
   前記第１磁気検出部から出力される正弦波信号が正常か否かを判定する第１判定部と、
   前記第２磁気検出部から出力される余弦波信号が正常か否かを判定する第２判定部と、
   前記第１磁気検出部の正弦波信号に基づいて、余弦波信号を生成する第１生成部と、
   前記第２磁気検出部の余弦波信号に基づいて、正弦波信号を生成する第２生成部と、
   前記第１判定部若しくは前記第２生成部から出力される正弦波信号と、前記第２判定部若しくは前記第１生成部から出力される余弦波信号とに基づいて、前記回転体の回転角度を演算する演算部と、を有し、
   前記演算部は、前記第１判定部にて前記第１磁気検出部の正弦波信号が異常と判定された場合に、前記第２生成部の正弦波信号と前記第２磁気検出部の余弦波信号とに基づいて前記回転体の回転角度を演算し、前記第２判定部にて前記第２磁気検出部の余弦波信号が異常と判定された場合に、前記第１磁気検出部の正弦波信号と前記第１生成部の余弦波信号とに基づいて前記回転体の回転角度を演算することを特徴とする回転角度検出装置。
8. 前記演算部は、前記第１判定部にて前記第１磁気検出部の正弦波信号が正常と判定され、前記第２判定部にて前記第２磁気検出部の余弦波信号が正常と判定された場合に、前記第１判定部の正弦波信号と前記第２判定部の余弦波信号とに基づいて前記回転体の回転角度を演算することを特徴とする請求項７に記載の回転角度検出装置。
9. 前記第１判定部は、第１メモリに記憶された前記第１磁気検出部の正弦波信号の規定値と前記第１磁気検出部の正弦波信号とに基づいて、前記第１磁気検出部が正常に動作しているか否かを判定し、
   前記第２判定部は、第２メモリに記憶された前記第２磁気検出部の余弦波信号の規定値と前記第２磁気検出部の余弦波信号とに基づいて、前記第２磁気検出部が正常に動作しているか否かを判定することを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の回転角度検出装置。
10. 前記第１判定部は、第３メモリに記憶された前記第１磁気検出部の正弦波信号を微分した信号の規定値と前記第１磁気検出部の正弦波信号を微分した信号とに基づいて、前記第１磁気検出部が正常に動作しているか否かを判定し、
    前記第２判定部は、第４メモリに記憶された前記第２磁気検出部の余弦波信号を微分した信号の規定値と前記第２磁気検出部の余弦波信号を微分した信号とに基づいて、前記第２磁気検出部が正常に動作しているか否かを判定することを特徴とする請求項７〜９いずれか１項に記載の回転角度検出装置。
11. 前記第１生成部は、前記第１磁気検出部の正弦波信号を１回微分することで、余弦波信号を生成し、
    前記第２生成部は、前記第２磁気検出部の余弦波信号を１回微分して、符号を反転することで、正弦波信号を生成することを特徴とする請求項１〜１０いずれか１項に記載の回転角度検出装置。
12. 前記第１生成部は、前記第１磁気検出部の正弦波信号を１回微分することで、余弦波信号を生成し、
    前記第２生成部は、前記第２磁気検出部の余弦波信号を３回微分することで、正弦波信号を生成することを特徴とする請求項１〜１１いずれか１項に記載の回転角度検出装置。
13. 前記第１磁気検出部及び前記第２磁気検出部それぞれの故障の有無をユーザーに通知する通知部を有することを特徴とする請求項１〜１２いずれか１項に記載の回転角度検出装置。

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