(57)【要約】【課題】高精度に回転角度を検出可能な回転角度検出装置を提供する。【解決手段】周方向に異なる磁極が交互に配列され、回転体と一体に回転可能なｎ極対（ｎ≧３）の磁石、磁石の周囲の領域に配置され、第１・第２磁気検出部を含む磁気検出部、誤差成分が低減された第１・第２補正信号を生成する補正信号生成部、第１・第２補正信号に基づき、回転体の回転角度を検出する回転角度検出部を備え、第１・第２検出信号の波形は９０°の位相差を有し、第１・第２磁気検出部は複数の第１・第２磁気センサ部を含み、補正信号生成部は第１磁気センサ部から出力される第１センサ信号の加算、第２磁気センサ部から出力される第２センサ信号の加算により第１・第２検出信号に含まれる誤差成分を低減し、磁石の周囲の領域は周状に沿ってｎ個に分割された第１〜ｎ領域を含み、少なくとも２つの第１及び第２磁気センサ部は第１〜ｎ領域のうちの互いに異なる領域に配置される。【選択図】図１
2020153806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に異なる磁極が交互に配列され、回転体と一体に回転可能に設けられてなるｎ極対（ｎは３以上の整数である。）の磁石と、
前記磁石の周囲の領域に配置され、前記磁石の回転に伴う磁場の変化に応じた第１検出信号及び第２検出信号を出力する磁気検出部と、
前記磁気検出部により出力される前記第１検出信号及び前記第２検出信号のそれぞれに含まれる誤差成分が低減されてなる第１補正信号及び第２補正信号を生成する補正信号生成部と、
前記第１補正信号及び前記第２補正信号に基づき、前記回転体の回転角度を検出する回転角度検出部と
を備え、
前記磁気検出部は、前記第１検出信号を出力する第１磁気検出部と、前記第２検出信号を出力する第２磁気検出部とを少なくとも含み、
前記第１検出信号の波形と前記第２検出信号の波形とは、互いに９０ｄｅｇの位相差を有し、
前記第１磁気検出部及び前記第２磁気検出部のそれぞれは、複数の第１磁気センサ部及び複数の第２磁気センサ部のそれぞれを含み、
前記補正信号生成部は、前記複数の第１磁気センサ部のそれぞれから出力される第１センサ信号を加算するとともに、前記複数の第２磁気センサ部のそれぞれから出力される第２センサ信号を加算することにより、前記第１検出信号及び前記第２検出信号のそれぞれに含まれる誤差成分を低減し、
前記磁石の周囲の領域は、周状に沿ってｎ個に分割され、順に配列されてなる第１〜第ｎ領域を含み、
前記複数の第１磁気センサ部のうち少なくとも２つの第１磁気センサ部は、前記第１〜第ｎ領域のうちの互いに異なる領域に配置され、
前記複数の第２磁気センサ部のうち少なくとも２つの第２磁気センサ部は、それぞれ、前記第１〜第ｎ領域のうちの互いに異なる領域に配置される
ことを特徴とする回転角度検出装置。
【請求項２】
前記ｎが４以上の整数であり、
前記第１磁気検出部及び前記第２磁気検出部のそれぞれは、４つの前記第１磁気センサ部及び４つの前記第２磁気センサ部を含み、
前記４つの第１磁気センサ部は、前記第１〜第ｎ領域のうちの互いに異なる領域に配置され、
前記４つの第２磁気センサ部は、前記第１〜第ｎ領域のうちの互いに異なる領域に配置される
ことを特徴とする請求項１に記載の回転角度検出装置。
【請求項３】
前記ｎが４以上の整数であり、
前記第１磁気検出部及び前記第２磁気検出部のそれぞれは、４つの前記第１磁気センサ部及び４つの前記第２磁気センサ部を含み、
前記４つの第１磁気センサ部のうちから選択される２つの第１磁気センサ部は、前記第１〜第ｎ領域のうちの１つの領域に配置され、
前記４つの第２磁気センサ部のうちから選択される２つの第２磁気センサ部は、前記第１〜第ｎ領域のうちの１つの領域に配置される
ことを特徴とする請求項１に記載の回転角度検出装置。
【請求項４】
前記複数の第１磁気センサ部は、電気角で６０＋３６０×Ｘ°（Ｘは０以上ｎ−１以下の整数である。）の角度間隔で配置される２つの第１磁気センサ部を少なくとも１組含んでおり、
前記複数の第２磁気センサ部は、電気角で６０＋３６０×Ｘ°（Ｘは０以上ｎ−１以下の整数である。）の角度間隔で配置される２つの第２磁気センサ部を少なくとも１組含んでいる
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の回転角度検出装置。
【請求項５】
前記複数の第１磁気センサ部は、電気角で６０＋３６０×Ｘ°（Ｘは０以上ｎ−１以下の整数である。）の角度間隔で配置される２つの第１磁気センサ部を２組以上含んでおり、
前記複数の第２磁気センサ部は、電気角で６０＋３６０×Ｘ°（Ｘは０以上ｎ−１以下の整数である。）の角度間隔で配置される２つの第２磁気センサ部を２組以上含んでいる
ことを特徴とする請求項４に記載の回転角度検出装置。
【請求項６】
前記複数の第１磁気センサ部のは、電気角で３６＋３６０×Ｙ°（Ｙは０以上ｎ−１以下の整数である。）の角度間隔で配置される２つの第１磁気センサ部を少なくとも１組含んでおり、
前記複数の第２磁気センサ部は、電気角で３６＋３６０×Ｙ°（Ｙは０以上ｎ−１以下の整数である。）の角度間隔で配置される２つの第２磁気センサ部を少なくとも１組含んでいる
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の回転角度検出装置。
【請求項７】
前記第１磁気センサ部及び前記第２磁気センサ部のそれぞれは、複数の磁気抵抗効果素子を含む
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の回転角度検出装置。
【請求項８】
前記磁気抵抗効果素子は、ホール素子、ＡＭＲ素子、ＧＭＲ素子又はＴＭＲ素子であることを特徴とする請求項８に記載の回転角度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転角度検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車におけるステアリングホイール又はパワーステアリングモータの回転位置の検出等の種々の用途で、対象物の角度と対応関係を有する角度検出値を生成する、例えば磁気式の角度センサが広く利用されている。磁気式の角度センサが用いられる角度センサシステムにおいて、一般的に、対象物の回転や直線的な運動に連動して方向が回転する回転磁界を発生する磁界発生部が設けられる。磁界発生部は、例えば複数の磁極（Ｎ極及びＳ極）が交互に周方向に配列されてなる多極磁石により構成され得る。磁気式の角度センサにおける対象物の角度は、基準位置における磁界発生部（多極磁石）の回転により変化する磁界の方向が基準方向に対してなす角度と対応関係を有する。
【０００３】
磁気式の角度センサとしては、互いに位相が異なる複数の検出信号を生成する複数の検出回路を備え、複数の検出信号を用いた演算によって角度検出値を生成するものが知られている（特許文献１参照）。複数の検出回路のそれぞれは、少なくとも１つの磁気検出素子を含む。磁気検出素子は、例えば、磁化方向が固定された磁化固定層と、回転磁界の方向に応じて磁化の方向が変化する自由層と、磁化固定層と自由層の間に配置された非磁性層とを有するスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子、ＴＭＲ素子等）を含む。
【０００４】
磁気式の角度センサにおいては、回転磁界の方向が所定の周期で変化する場合、複数の検出信号のそれぞれの波形は、理想的には、正弦曲線（サイン（Ｓｉｎｅ）波形とコサイン（Ｃｏｓｉｎｅ）波形とを含む）になる。各検出信号は、理想的な正弦曲線を描くように変化する理想成分を含む。それとともに、各検出信号は、理想成分に対する１つ又は複数の高調波に相当する１つ又は複数の誤差成分を含む場合がある。各検出信号が理想成分のみからなる場合に角度センサによって算出される角度検出値は、対象物の真の角度に相当するが、各検出信号が誤差成分を含み、その波形が正弦曲線から歪む場合、角度検出値に誤差が生じる。このような角度検出値の誤差を生じさせないようにするためには、各検出信号に含まれ得る誤差成分を低減する必要がある。
【０００５】
上記誤差成分を低減可能な角度センサとして、従来、第１〜第８の検出信号を生成する第１〜第８の検出信号生成部を所定の角度間隔で配置することで、高調波に相当する誤差成分を低減した信号を生成し、当該信号に基づいて角度検出値を算出する角度センサが知られている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許５１１０１３４号公報
【特許文献２】特開２０１７−２２７５７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献２においては、ｎ次（例えば５次）の高調波に相当する誤差成分の低減を目的として、第１の検出信号及び第３の検出信号の位相差と、第２の検出信号及び第４の検出信号の位相差と、第５の検出信号及び第７の検出信号の位相差と、第６の検出信号及び第８の検出信号の位相差とがいずれも１８０／ｎ°となるように第１〜第８の検出信号生成部を配置し、第１の検出信号及び第３の検出信号の和、第２の検出信号及び第４の検出信号の和、第５の検出信号及び第７の検出信号の和、並びに第６の検出信号及び第８の検出信号の和を演算している。
【０００８】
また、ｍ次（例えば３次）の高調波に相当する誤差成分の低減を目的として、第１の検出信号及び第５の検出信号の位相差と、第２の検出信号及び第６の検出信号の位相差と、第３の検出信号及び第７の検出信号の位相差と、第４の検出信号及び第８の検出信号の位相差とがいずれも１８０／ｍ°となるように第１〜第８の検出信号生成部を配置し、第１の検出信号及び第５の検出信号の和、第２の検出信号及び第６の検出信号の和、第３の検出信号及び第７の検出信号の和、並びに第４の検出信号及び第８の検出信号の和を演算している。
【０００９】
上記のように各検出信号生成部を配置して演算することで、３次の高調波に相当する誤差成分及び５次の高調波に相当する誤差成分を低減し、高精度な角度検出値を算出することができるものの、さらに高精度に回転角度を検出可能な角度センサが求められている。
【００１０】
上記課題に鑑みて、本発明は、高精度に回転角度を検出可能な回転角度検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明は、周方向に異なる磁極が交互に配列され、回転体と一体に回転可能に設けられてなるｎ極対（ｎは３以上の整数である。）の磁石と、前記磁石の周囲の領域に配置され、前記磁石の回転に伴う磁場の変化に応じた第１検出信号及び第２検出信号を出力する磁気検出部と、前記磁気検出部により出力される前記第１検出信号及び前記第２検出信号のそれぞれに含まれる誤差成分が低減されてなる第１補正信号及び第２補正信号を生成する補正信号生成部と、前記第１補正信号及び前記第２補正信号に基づき、前記回転体の回転角度を検出する回転角度検出部とを備え、前記磁気検出部は、前記第１検出信号を出力する第１磁気検出部と、前記第２検出信号を出力する第２磁気検出部とを少なくとも含み、前記第１検出信号の位相と前記第２検出信号の位相とは、互いに９０ｄｅｇの位相差を有し、前記第１磁気検出部及び前記第２磁気検出部のそれぞれは、複数の第１磁気センサ部及び複数の第２磁気センサ部のそれぞれを含み、前記補正信号生成部は、前記複数の第１磁気センサ部のそれぞれから出力される第１センサ信号を加算するとともに、前記複数の第２磁気センサ部のそれぞれから出力される第２センサ信号を加算することにより、前記第１検出信号及び前記第２検出信号のそれぞれに含まれる誤差成分を低減し、前記磁石の周囲の領域は、周状に沿ってｎ個に分割され、順に配列されてなる第１〜第ｎ領域を含み、前記複数の第１磁気センサ部のうち少なくとも２つの第１磁気センサ部は、前記第１〜第ｎ領域のうちの互いに異なる領域に配置され、前記複数の第２磁気センサ部のうち少なくとも２つの第２磁気センサ部は、それぞれ、前記第１〜第ｎ領域のうちの互いに異なる領域に配置されることを特徴とする回転角度検出装置を提供する。
【００１２】
上記回転角度検出装置において、前記ｎは４以上の整数であり、前記第１磁気検出部及び前記第２磁気検出部のそれぞれは、４つの前記第１磁気センサ部及び４つの前記第２磁気センサ部を含み、前記４つの第１磁気センサ部は、前記第１〜第ｎ領域のうちの互いに異なる領域に配置され、前記４つの第２磁気センサ部は、前記第１〜第ｎ領域のうちの互いに異なる領域に配置されていてもよいし、前記４つの第１磁気センサ部のうちから選択される２つの第１磁気センサ部は、前記第１〜第ｎ領域のうちの１つの領域に配置され、前記４つの第２磁気センサ部のうちから選択される２つの第２磁気センサ部は、前記第１〜第ｎ領域のうちの１つの領域に配置されていてもよい。
【００１３】
前記複数の第１磁気センサ部は、電気角で６０＋３６０×Ｘ°（Ｘは０以上ｎ−１以下の整数である。）の角度間隔で配置される２つの第１磁気センサ部を少なくとも１組含んでおり、前記複数の第２磁気センサ部は、電気角で６０＋３６０×Ｘ°（Ｘは０以上ｎ−１以下の整数である。）の角度間隔で配置される２つの第２磁気センサ部を少なくとも１組含んでいればよい。
【００１４】
前記複数の第１磁気センサ部は、電気角で６０＋３６０×Ｘ°（Ｘは０以上ｎ−１以下の整数である。）の角度間隔で配置される２つの第１磁気センサ部を２組以上含んでおり、前記複数の第２磁気センサ部は、電気角で６０＋３６０×Ｘ°（Ｘは０以上ｎ−１以下の整数である。）の角度間隔で配置される２つの第２磁気センサ部を２組以上含んでいてもよい。
【００１５】
前記複数の第１磁気センサ部のは、電気角で３６＋３６０×Ｙ°（Ｙは０以上ｎ−１以下の整数である。）の角度間隔で配置される２つの第１磁気センサ部を少なくとも１組含んでおり、前記複数の第２磁気センサ部は、電気角で３６＋３６０×Ｙ°（Ｙは０以上ｎ−１以下の整数である。）の角度間隔で配置される２つの第２磁気センサ部を少なくとも１組含んでいてもよい。
【００１６】
上記回転角度検出装置において、前記第１磁気センサ部及び前記第２磁気センサ部のそれぞれは、複数の磁気抵抗効果素子を含んでいてもよく、前記磁気抵抗効果素子は、ホール素子、ＡＭＲ素子、ＧＭＲ素子又はＴＭＲ素子であればよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、高精度に回転角度を検出可能な回転角度検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る回転角度検出装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係る回転角度検出装置の一態様の概略構成を示す上面図である。
【図３】図３は、本発明の他の実施形態に係る回転角度検出装置の概略構成を示す上面図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に係る回転角度検出装置の他の態様（その１）の概略構成を示す上面図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態に係る回転角度検出装置の他の態様（その２）の概略構成を示す上面図である。
【図６】図６は、本発明の一実施形態に係る回転角度検出装置をモータに組み付ける工程の第１ステップを示す斜視図である。
【図７】図７は、本発明の一実施形態に係る回転角度検出装置をモータに組み付ける工程の第２ステップを示す斜視図である。
【図８】図８は、本発明の一実施形態に係る回転角度検出装置をモータに組み付ける工程の第３ステップを示す斜視図である。
【図９】図９は、第１磁気センサ部及び第２磁気センサ部が搭載される回路基板の他の態様を用いた回転角度検出装置をモータに組み付ける工程の第３ステップを示す、図８に相当する斜視図である。
【図１０】図１０は、本発明の一実施形態における磁気検出装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１１】図１１は、本発明の一実施形態における第１−１ホイートストンブリッジ回路の回路構成を概略的に示す回路図である。
【図１２】図１２は、本発明の一実施形態における第１−２ホイートストンブリッジ回路の回路構成を概略的に示す回路図である。
【図１３】図１３は、本発明の一実施形態における第２−１ホイートストンブリッジ回路の回路構成を概略的に示す回路図である。
【図１４】図１４は、本発明の一実施形態における第２−２ホイートストンブリッジ回路の回路構成を概略的に示す回路図である。
【図１５】図１５は、本発明の一実施形態における磁気検出素子としてのＭＲ素子の概略構成を示す斜視図である。
【図１６】図１６は、本発明の一実施形態における磁気検出素子としてのＭＲ素子の概略構成を示す断面図である。
【図１７】図１７は、本発明の一実施形態に係る回転角度検出装置の他の態様の概略構成を示す斜視図である。
【図１８】図１８は、本発明の一実施形態に係る回転角度検出装置の他の態様の概略構成を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る回転角度検出装置の概略構成を示す斜視図であり、図２は、本実施形態に係る回転角度検出装置の一態様の概略構成を示す上面図であり、図３は、他の実施形態に係る回転角度検出装置の概略構成を示す上面図であり、図４及び図５は、本実施形態に係る回転角度検出装置の他の態様の概略構成を示す上面図であり、図１０は、本実施形態における磁気検出装置の概略構成を示すブロック図である。なお、本実施形態に係る回転角度検出装置において、必要に応じ、いくつかの図面中、「Ｘ、Ｙ及びＺ軸方向」を規定している。ここで、Ｘ軸方向及びＹ軸方向は、多極磁石の面内における互いに直交する方向であり、Ｚ軸方向は、回転軸の軸方向である。
【００２０】
本実施形態に係る回転角度検出装置１０は、周方向に異なる磁極（Ｎ極及びＳ極）が交互に配列されてなる多極磁石２と、多極磁石２に対向して配置される磁気検出部３及び演算処理部４（図１０参照）を有する磁気検出装置１とを備える。
【００２１】
多極磁石２は、回転軸５を中心として軸部６に回転可能に設けられており、軸部６の回転に連動するようにして回転軸５を中心として回転する。多極磁石２は、Ｎ極及びＳ極の一対の極を複数（ｎ極対（ｎは３以上の整数であり、好ましくは６以上の整数である。））含み、Ｎ極及びＳ極が、互いに交互に放射状（リング状）に配列されている。多極磁石２は、それが有する磁化に基づいて磁界を発生させる磁界発生手段である。本実施形態において、多極磁石２としては６極対のものを例に挙げて説明するが（図１及び図２参照）、これに限定されるものではなく、８極対のものであってもよい（図３参照）。
【００２２】
磁気検出部３は、４つの第１磁気センサ部（第１−１〜第１−４磁気センサ部３１Ａ〜３１Ｄ）を含む第１磁気検出部３１と、４つの第２磁気センサ部（第２−１〜第２−４磁気センサ部３２Ａ〜３２Ｄ）を含む第２磁気検出部３２とを有する。第１磁気検出部３１は、多極磁石２の回転に伴う磁界の変化に基づいて第１検出信号ＤＳ１を出力する。第２磁気検出部３２は、多極磁石２の回転に伴う磁界の変化に基づいて第２検出信号ＤＳ２を出力する。
【００２３】
本実施形態において、第１−１磁気センサ部３１Ａ及び第２−１磁気センサ部３２Ａを含む第１磁気センサセット３Ａ、第１−２磁気センサ部３１Ｂ及び第２−２磁気センサ部３２Ｂを含む第２磁気センサセット３Ｂ、第１−３磁気センサ部３１Ｃ及び第２−３磁気センサ部３２Ｃを含む第３磁気センサセット３Ｃ、並びに第１−４磁気センサ部３１Ｄ及び第２−４磁気センサ部３２Ｄを含む第４磁気センサセット３Ｄの４組が、それぞれ、多極磁石２の周囲を、その周状に沿って当該多極磁石２の極対数ｎで分割することで設定される第１〜第ｎ領域ＡＲ1〜ＡＲnのいずれかに配置されている。なお、第１〜第ｎ領域ＡＲ1〜ＡＲnは、多極磁石２の一対の磁極（Ｎ極及びＳ極）を含む角度範囲の領域、すなわち電気角で３６０°の範囲の領域として、多極磁石２の周囲に設定され得る。
【００２４】
第１〜第４磁気センサセット３Ａ〜３Ｄは、多極磁石２の周方向（多極磁石２の回転方向又はその逆方向）に沿って順に並列するように第１〜第ｎ領域ＡＲ1〜ＡＲnのいずれかに配置されている。本実施形態においては、６極対の多極磁石２の周囲に第１〜第６領域ＡＲ1〜ＡＲ6が設定され、少なくとも２組の磁気センサセットは、第１〜第６領域ＡＲ1〜ＡＲ6のうちの互いに異なる領域に配置される。図１及び図２に示す態様においては、第１〜第４磁気センサセット３Ａ〜３Ｄのすべてが、第１〜第６領域ＡＲ1〜ＡＲ6のうちの異なる領域である第１領域ＡＲ1、第２領域ＡＲ2、第４領域ＡＲ4及び第５領域ＡＲ5に配置され、第３領域ＡＲ３及び第６領域ＡＲ6には磁気センサセットが配置されていない。ただし、この態様に限定されるものではなく、第１〜第４磁気センサセット３Ａ〜３Ｄのうち、２組の磁気センサセットが同一の領域に配置され、残りの２組の磁気センサセットは、互いに異なる領域に配置されていてもよい。例えば、第１領域ＡＲ1に第１磁気センサセット３Ａが配置され、第３領域ＡＲ3に第２磁気センサセット３Ｂが配置され、第５領域ＡＲ5に２組の磁気センサセット（第３磁気センサセット３Ｃ及び第４磁気センサセット３Ｄ）が配置されていてもよい（図４参照）。また、第１〜第４磁気センサセット３Ａ〜３Ｄは、平面視において軸部６を中心としたときの半周の領域にのみ配置されていてもよい。例えば、第１〜第４磁気センサセット３Ａ〜３Ｄは、第１〜第３領域ＡＲ1〜ＡＲ3に配置されていてもよい（図５参照）。第１〜第４磁気センサセット３Ａ〜３Ｄがこのようにして配置されることで、各磁気センサセット３Ａ〜３Ｄを略半円環状の一つの基板上に搭載することができるため、回転角度検出装置１０やそれが組み付けられる製品の製造コストを低減することができたり、それらの利便性を高めることができたりする。
【００２５】
例えば、本実施形態に係る回転角度検出装置１０をモータの回転軸に設ける場合、例えば、モータ１００のシャフト１１０に多極磁石２が取り付けられ（図６参照）、次に、回路基板１２０に第１〜第４磁気センサセット３Ａ〜３Ｄが搭載されたセンサモジュール１３０が取り付けられ（図７参照）、その後、シャフト１１０にギア１４０が取り付けられる（図８参照）。このとき、第１〜第４磁気センサセット３Ａ〜３Ｄが搭載された回路基板１２０が略円環状であると（図８参照）、センサモジュール１３０の故障が生じて交換するような場合には、ギア１４０をシャフト１１０から取り外さなければならない。一方で、第１〜第４磁気センサセット３Ａ〜３Ｄが搭載された回路基板１２０が略半円環状であると（図９参照）、上記のような場合にギア１４０をシャフト１１０から取り外すことなくセンサモジュール１３０（回路基板１２０）のみを交換することができるため、利便性が高くなる。また、回路基板１２０が略半円環状である場合、シャフト１１０にギア１４０が取り付けられた後に、センサモジュール１３０を取り付けることができ、製品の製造プロセスにおける工程を入れ替えることができる点においても利便性が高いということができる。
【００２６】
第１〜第４磁気センサセット３Ａ〜３Ｄのそれぞれにおいて、第１−１〜第１−４磁気センサ部３１Ａ〜３１Ｄと第２−１〜第２−４磁気センサ部３２Ａ〜３２Ｄとは、軸部６（回転軸５）を中心として互いに９０／ｎ°の角度間隔で配置されている。これにより、例えば、第１−１〜第１−４磁気センサ部３１Ａ〜３１Ｄから出力される第１検出信号ＤＳ１の波形に対して、第２−１〜第２−４磁気センサ部３２Ａ〜３２Ｄから出力される第２検出信号ＤＳ２の波形が９０°（電気角）の位相差を有するものとなる。すなわち、第１検出信号ＤＳ１の波形がサイン波形であれば、第２検出信号ＤＳ２の波形がコサイン波形となる。
【００２７】
第１〜第４磁気センサセット３Ａ〜３Ｄのうちの２つの磁気センサセットに含まれる１組の第１磁気センサ部同士の角度間隔及び１組の第２磁気センサ部同士の角度間隔は、少なくとも３次高調波に相当する誤差成分を効果的に低減可能な角度間隔であればよい。例えば、第１−１磁気センサ部３１Ａ及び第１−２磁気センサ部３１Ｂの組と、第２−１磁気センサ部３２Ａ及び第２−１磁気センサ部３２Ｂの組とが、いずれも３次高調波に相当する誤差成分を効果的に低減可能な角度間隔で配置されていてもよいし、第１−１磁気センサ部３１Ａ及び第１−３磁気センサ部３１Ｃの組と、第２−１磁気センサ部３２Ａ及び第２−３磁気センサ部３２Ｃの組とが、いずれも３次高調波に相当する誤差成分を効果的に低減可能な角度間隔で配置されていてもよい。
【００２８】
２組の第１磁気センサ部の角度間隔と、２組の第２磁気センサ部の角度間隔とが、いずれも３次高調波に相当する誤差成分を効果的に低減可能な角度間隔であってもよい。この場合において、２組の第１磁気センサ部及び２組の第２磁気センサ部は、それぞれ、４つの第１磁気センサ部及び４つの第２磁気センサ部により構成されていてもよいし、３つの第１磁気センサ部及び３つの第２磁気センサ部により構成されていてもよい。例えば、第１−１磁気センサ部３１Ａ及び第１−１磁気センサ部３１Ｂの組、第１−３磁気センサ部３１Ｃ及び第１−４磁気センサ部３１Ｄの組、第２−１磁気センサ部３２Ａ及び第２−２磁気センサ部３２Ｂの組、並びに第２−３磁気センサ部３２Ｃ及び第２−４磁気センサ部３２Ｄの組が、いずれも３次高調波に相当する誤差成分を効果的に低減可能な角度間隔で配置されていればよい。また、例えば、第１−１磁気センサ部３１Ａ及び第１−２磁気センサ部３１Ｂの組、第１−１磁気センサ部３１Ａ及び第１−３磁気センサ部３１Ｃの組、第２−１磁気センサ部３２Ａ及び第２−２磁気センサ部３２Ｂの組、並びに第２−１磁気センサ部３２Ａ及び第２−３磁気センサ部３２Ｃの組が、いずれも３次高調波に相当する誤差成分を効果的に低減可能な角度間隔で配置されていてもよい。
【００２９】
より好ましくは、上記（少なくとも１組の第１磁気センサ部の角度間隔と少なくとも１組の第２磁気センサ部の角度間隔とがいずれも３次高調波に相当する誤差成分を効果的に低減可能な角度間隔であること）に加え、少なくとも１組の第１磁気センサ部の角度間隔と少なくとも１組の第２磁気センサ部の角度間隔とが、いずれも５次高調波に相当する誤差成分をさらに低減可能な角度間隔であればよい。例えば、第１−１磁気センサ部３１Ａ及び第１−２磁気センサ部３１Ｂの組と、第２−１磁気センサ部３２Ａ及び第２−２磁気センサ部３２Ｂの組とが、いずれも３次高調波に相当する誤差成分を効果的に低減可能な角度間隔で配置され、かつ第１−３磁気センサ部３１Ｃ及び第１−４磁気センサ部３１Ｄの組と、第２−３磁気センサ部３２Ｃ及び第２−４磁気センサ部３２Ｄの組とが、いずれも５次高調波に相当する誤差成分を効果的に低減可能な角度間隔で配置されていればよい。
【００３０】
なお、３次高調波に相当する誤差成分を低減可能な角度間隔は、６０＋３６０×Ｘ°（電気角）であり、５次高調波に相当する誤差成分を低減可能な間隔は、３６＋３６０×Ｙ°（電気角）である。Ｘ及びＹは、いずれも０以上ｎ−１以下の整数（ｎは多極磁石の極対数）である。本実施形態における３次高調波や５次高調波に相当する誤差成分を低減可能な角度間隔は、２つの第１磁気センサ部又は２つの第２磁気センサ部の周方向（多極磁石２の周方向）における間隔を、軸部６（回転軸５）を中心とした角度（電気角）で表したものであって、当該角度間隔は、鋭角であってもよいし、鈍角であってもよい。
【００３１】
多極磁石２と第１−１〜第１−４磁気センサ部３１Ａ〜３１Ｄ及び第２−１〜第２−４磁気センサ部３２Ａ〜３２Ｄとの間の距離ＡＧ（多極磁石２の径方向に沿った距離）は、例えば、１０ｍｍ以下程度であればよく、０．１〜６ｍｍ程度であれば好ましい。一般に、当該距離ＡＧを小さくするほどに、３次高調波、５次高調波等の高次高調波に相当する誤差成分によって第１−１〜第１−４磁気センサ部３１Ａ〜３１Ｄ及び第２−１〜第２−４磁気センサ部３２Ａ〜３２Ｄから出力される第１検出信号ＤＳ１及び第２検出信号ＤＳ２の波形に大きな歪みが生じ、回転角度θの精度が低下する。この高次高調波に相当する誤差成分は、上記距離ＡＧが小さくなればなるほど無視できない程度に大きくなってしまう。しかし、本実施形態に係る回転角度検出装置１０においては、と第１−１〜第１−４磁気センサ部３１Ａ〜３１Ｄ及び第２−１〜第２−４磁気センサ部３２Ａ〜３２Ｄから出力される第１検出信号ＤＳ１及び第２検出信号ＤＳ２に含まれる高次高調波に相当する誤差成分を効果的に低減することができるため、上記距離ＡＧを相対的に小さくしても、高精度に回転角度θを算出することができ、その結果として、回転角度検出装置１０の小型化が可能となる。
【００３２】
演算処理部４は、第１検出信号ＤＳ１及び第２検出信号ＤＳ２のそれぞれに含まれる誤差成分を低減してなる第１補正信号ＡＳ１及び第２補正信号ＡＳ２のそれぞれを出力する補正信号生成部４１と、第１補正信号ＡＳ１及び第２補正信号ＡＳ２をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換部４２と、デジタル信号に変換された第１補正信号ＡＳ１及び第２補正信号ＡＳ２に基づいて回転移動する軸部６の回転角度θを検出する回転角度検出部４３とを有する（図１０参照）。
【００３３】
第１磁気センサ部（第１−１〜第１−４磁気センサ部３１Ａ〜３１Ｄ）及び第２磁気センサ部（第２−１〜第２−４磁気センサ部３２Ａ〜３２Ｄ）は、それぞれ、少なくとも１つの磁気検出素子を含み、直列に接続された一対の磁気検出素子を含んでいてもよい。この場合において、第１−１〜第１−４磁気センサ部３１Ａ〜３１Ｄは、直列に接続された第１磁気検出素子対及び第２磁気検出素子対を含む第１−１ホイートストンブリッジ回路３１１及び第１−２ホイートストンブリッジ回路３１２を有し、第２−１〜第２−４磁気センサ部３２Ａ〜３２Ｄは、直列に接続された第１磁気検出素子対及び第２磁気検出素子対を含む第２−１ホイートストンブリッジ回路３２１及び第２−２ホイートストンブリッジ回路３２２を有する。なお、第１−１〜第１−４磁気センサ部３１Ａ〜３１Ｄ及び第２−１〜第２−４磁気センサ部３２Ａ〜３２Ｄは、第１−１ホイートストンブリッジ回路３１１、第１−２ホイートストンブリッジ回路３１２、第２−１ホイートストンブリッジ回路３２１及び第２−２ホイートストンブリッジ回路３２２のそれぞれに代えて、第１磁気検出素子対のみを含み、第２磁気検出素子対を含まないハーフブリッジ回路を有していてもよい。
【００３４】
図１１に示すように、第１−１〜第１−４磁気センサ部３１Ａ〜３１Ｄが有する第１−１ホイートストンブリッジ回路３１１は、電源ポートＶ１１と、グランドポートＧ１１と、２つの出力ポートＥ１１１，Ｅ１１２と、直列に接続された第１の一対の磁気検出素子Ｒ１１１，Ｒ１１２と、直列に接続された第２の一対の磁気検出素子Ｒ１１３，Ｒ１１４とを含む。磁気検出素子Ｒ１１１，Ｒ１１３の各一端は、電源ポートＶ１１に接続される。磁気検出素子Ｒ１１１の他端は、磁気検出素子Ｒ１１２の一端と出力ポートＥ１１１とに接続される。磁気検出素子Ｒ１１３の他端は、磁気検出素子Ｒ１１４の一端と出力ポートＥ１１２とに接続される。磁気検出素子Ｒ１１２，Ｒ１１４の各他端は、グランドポートＧ１１に接続される。電源ポートＶ１１には、所定の大きさの電源電圧が印加され、グランドポートＧ１１はグランドに接続される。
【００３５】
図１２に示すように、第１−１〜第１−４磁気センサ部３１Ａ〜３１Ｄが有する第１−２ホイートストンブリッジ回路３１２は、第１−１ホイートストンブリッジ回路３１１と同様の構成を有し、電源ポートＶ１２と、グランドポートＧ１２と、２つの出力ポートＥ１２１，Ｅ１２２と、直列に接続された第１の一対の磁気検出素子Ｒ１２１，Ｒ１２２と、直列に接続された第２の一対の磁気検出素子Ｒ１２３，Ｒ１２４とを含む。磁気検出素子Ｒ１２１，Ｒ１２３の各一端は、電源ポートＶ１２に接続される。磁気検出素子Ｒ１２１の他端は、磁気検出素子Ｒ１２２の一端と出力ポートＥ１２１とに接続される。磁気検出素子Ｒ１２３の他端は、磁気検出素子Ｒ１２４の一端と出力ポートＥ１２２とに接続される。磁気検出素子Ｒ１２２，Ｒ１２４の各他端は、グランドポートＧ１２に接続される。電源ポートＶ１２には、所定の大きさの電源電圧が印加され、グランドポートＧ１２はグランドに接続される。
【００３６】
図１３に示すように、第２−１〜第２−４磁気センサ部３２Ａ〜３２Ｄが有する第２−１ホイートストンブリッジ回路３２１は、第１−１ホイートストンブリッジ回路３１１と同様の構成を有し、電源ポートＶ２１と、グランドポートＧ２１と、２つの出力ポートＥ２１１，Ｅ２１２と、直列に接続された第１の一対の磁気検出素子Ｒ２１１，Ｒ２１２と、直列に接続された第２の一対の磁気検出素子Ｒ２１３，Ｒ２１４とを含む。磁気検出素子Ｒ２１１，Ｒ２１３の各一端は、電源ポートＶ２１に接続される。磁気検出素子Ｒ２１１の他端は、磁気検出素子Ｒ２１２の一端と出力ポートＥ２１１とに接続される。磁気検出素子Ｒ２１３の他端は、磁気検出素子Ｒ２１４の一端と出力ポートＥ２１２とに接続される。磁気検出素子Ｒ２１２，Ｒ２１４の各他端は、グランドポートＧ２１に接続される。電源ポートＶ２１には、所定の大きさの電源電圧が印加され、グランドポートＧ２１はグランドに接続される。
【００３７】
図１４に示すように、第２−１〜第２−４磁気センサ部３２Ａ〜３２Ｄが有する第２−２ホイートストンブリッジ回路３２２は、第２−１ホイートストンブリッジ回路３２１と同様の構成を有し、電源ポートＶ２２と、グランドポートＧ２２と、２つの出力ポートＥ２２１，Ｅ２２２と、直列に接続された第１の一対の磁気検出素子Ｒ２２１，Ｒ２２２と、直列に接続された第２の一対の磁気検出素子Ｒ２２３，Ｒ２２４とを含む。磁気検出素子Ｒ２２１，Ｒ２２３の各一端は、電源ポートＶ２２に接続される。磁気検出素子Ｒ２２１の他端は、磁気検出素子Ｒ２２２の一端と出力ポートＥ２２１とに接続される。磁気検出素子Ｒ２２３の他端は、磁気検出素子Ｒ２２４の一端と出力ポートＥ２２２とに接続される。磁気検出素子Ｒ２２２，Ｒ２２４の各他端は、グランドポートＧ２２に接続される。電源ポートＶ２２には、所定の大きさの電源電圧が印加され、グランドポートＧ２２はグランドに接続される。
【００３８】
本実施形態において、第１−１ホイートストンブリッジ回路３１１、第１−２ホイートストンブリッジ回路３１２、第２−１ホイートストンブリッジ回路３２１及び第２−２ホイートストンブリッジ回路３２２に含まれるすべての磁気検出素子Ｒ１１１〜Ｒ１２４，Ｒ２１１〜Ｒ２２４として、ＴＭＲ素子、ＧＭＲ素子、ＡＭＲ素子等のＭＲ素子や、ホール素子等の磁気検出素子を用いることができ、特にＴＭＲ素子を用いるのが好ましい。ＴＭＲ素子、ＧＭＲ素子は、磁化方向が固定された磁化固定層と、印加される磁界の方向に応じて磁化方向が変化する自由層と、磁化固定層及び自由層の間に配置される非磁性層とを有する。
【００３９】
具体的には、図１５に示すように、ＭＲ素子は、複数の下部電極６１と、複数のＭＲ膜５０と、複数の上部電極６２とを有する。複数の下部電極６１は、基板（図示せず）上に設けられている。各下部電極６１は細長い形状を有する。下部電極６１の長手方向に隣接する２つの下部電極６１の間には、間隙が形成されている。下部電極６１の上面における、長手方向の両端近傍にそれぞれＭＲ膜５０が設けられている。図１６に示すように、ＭＲ膜５０は、平面視略円形状であり、下部電極６１側から順に積層された自由層５１、非磁性層５２、磁化固定層５３及び反強磁性層５４を含む。自由層５１は、下部電極６１に電気的に接続されている。反強磁性層５４は、反強磁性材料により構成され、磁化固定層５３との間で交換結合を生じさせることで、磁化固定層５３の磁化の方向を固定する役割を果たす。複数の上部電極６２は、複数のＭＲ膜５０上に設けられている。各上部電極６２は細長い形状を有し、下部電極６１の長手方向に隣接する２つの下部電極６１上に配置され、隣接する２つのＭＲ膜５０の反強磁性層５４同士を電気的に接続する。なお、ＭＲ膜５０は、上部電極６２側から順に自由層５１、非磁性層５２、磁化固定層５３及び反強磁性層５４が積層されてなる構成を有していてもよい。また、磁化固定層５３を、強磁性層／非磁性中間層／強磁性層の積層フェリ構造とし、両強磁性層を反強磁性的に結合させてなる、いわゆるセルフピン止め型の固定層（Synthetic Ferri Pinned層，ＳＦＰ層）とすることで、反強磁性層５４が省略されていてもよい。
【００４０】
ＴＭＲ素子においては、非磁性層５２はトンネルバリア層である。ＧＭＲ素子においては、非磁性層５２は非磁性導電層である。ＴＭＲ素子、ＧＭＲ素子において、自由層５１の磁化の方向が磁化固定層５３の磁化の方向に対してなす角度に応じて抵抗値が変化し、この角度が０°（互いの磁化方向が平行）のときに抵抗値が最小となり、１８０°（互いの磁化方向が反平行）のときに抵抗値が最大となる。
【００４１】
図１１〜１４において、磁気検出素子Ｒ１１１〜Ｒ１２４，Ｒ２１１〜Ｒ２２４がＴＭＲ素子又はＧＭＲ素子である場合、その磁化固定層５３の磁化方向を白抜き矢印で表す。第１−１〜第１−４磁気センサ部３１Ａ〜３１Ｄの第１−１ホイートストンブリッジ回路３１１において、磁気検出素子Ｒ１１１〜Ｒ１１４の磁化固定層５３の磁化方向は第１方向Ｄ１に平行であって、磁気検出素子Ｒ１１１，Ｒ１１４の磁化固定層５３の磁化方向と、磁気検出素子Ｒ１１２，Ｒ１１３の磁化固定層５３の磁化方向とは、互いに反平行方向である。第１−２ホイートストンブリッジ回路３１２において、磁気検出素子Ｒ１２１〜Ｒ１２４の磁化固定層５３の磁化方向は第１方向Ｄ１に平行であって、磁気検出素子Ｒ１２１，Ｒ１２４の磁化固定層５３の磁化方向と、磁気検出素子Ｒ１２２，Ｒ１２３の磁化固定層５３の磁化方向とは、互いに反平行方向である。第１−１ホイートストンブリッジ回路３１１における磁気検出素子Ｒ１１１〜Ｒ１１４のそれぞれの磁化固定層５３の磁化方向と、第１−２ホイートストンブリッジ回路３１２における磁気検出素子Ｒ１２１〜Ｒ１２４のそれぞれにおける磁化固定層５３の磁化方向とは、互いに反平行方向である。
【００４２】
第２−１〜第２−４磁気センサ部３２Ａ〜３２Ｄの第２−１ホイートストンブリッジ回路３２１において、磁気検出素子Ｒ２１１〜Ｒ２１４の磁化固定層５３の磁化方向は第１方向Ｄ１に平行であって、磁気検出素子Ｒ２１１，Ｒ２１４の磁化固定層５３の磁化方向と、磁気検出素子Ｒ２１２，Ｒ２１３の磁化固定層５３の磁化方向とは、互いに反平行方向である。第２−２ホイートストンブリッジ回路３２２において、磁気検出素子Ｒ２２１〜Ｒ２２４の磁化固定層５３の磁化方向は第１方向Ｄ１に平行であって、磁気検出素子Ｒ２２１，Ｒ２２４の磁化固定層５３の磁化方向と、磁気検出素子Ｒ２２２，Ｒ２２３の磁化固定層５３の磁化方向とは、互いに反平行方向である。第２−１ホイートストンブリッジ回路３２１における磁気検出素子Ｒ２１１〜Ｒ２１４のそれぞれの磁化固定層５３の磁化方向と、第２−２ホイートストンブリッジ回路３２２における磁気検出素子Ｒ２２１〜Ｒ２２４のそれぞれにおける磁化固定層５３の磁化方向とは、互いに反平行方向である。
【００４３】
第１−１〜第１−４磁気センサ部３１Ａ〜３１Ｄ及び第２−１〜第２−４磁気センサ部３２Ａ〜３２Ｄにおいて、軸部６の回転移動に伴う磁界の方向の変化に応じて、出力ポートＥ１１１，Ｅ１１２，Ｅ１２１，Ｅ１２２及び出力ポートＥ２１１，Ｅ２１２，Ｅ２２１，Ｅ２２２の電位差が変化し、磁界強度を表す信号としてのセンサ信号Ｓ１１+〜Ｓ１４+，Ｓ１１-〜Ｓ１４-，Ｓ２１+〜Ｓ２４+，Ｓ２１-〜Ｓ２４-が出力される。
【００４４】
第１−１差分検出器７１Ａは、出力ポートＥ１１１，Ｅ１１２の電位差に対応する信号をセンサ信号Ｓ１１+〜Ｓ１４+として補正信号生成部４１に出力する。第１−２差分検出器７１Ｂは、出力ポートＥ１２１，Ｅ１２２の電位差に対応する信号をセンサ信号Ｓ１１-〜Ｓ１４-として補正信号生成部４１に出力する。第２−１差分検出器７２Ａは、出力ポートＥ２１１，Ｅ２１２の電位差に対応する信号をセンサ信号Ｓ２１+〜Ｓ２４+として補正信号生成部４１に出力する。第２−２差分検出器７２Ｂは、出力ポートＥ２２１，Ｅ２２２の電位差に対応する信号をセンサ信号Ｓ２１-〜Ｓ２４-として補正信号生成部４１に出力する。
【００４５】
第１−１〜第１−４磁気センサ部３１Ａ〜３１Ｄにおいて、第１−１ホイートストンブリッジ回路３１１における磁気検出素子Ｒ１１１〜Ｒ１１４の磁化固定層５３の磁化方向のそれぞれと、第１−２ホイートストンブリッジ回路３１２における磁気検出素子Ｒ１２１〜Ｒ１２４の磁化固定層５３の磁化方向のそれぞれとは、互いに反平行である。この場合、センサ信号Ｓ１１+〜Ｓ１４+及びセンサ信号Ｓ１１-〜Ｓ１４-の波形は、いずれも多極磁石２の回転角度θに依存したサイン（ｓｉｎｅ）波形であって、互いに１８０／ｎ°の位相差を有する波形になる。
【００４６】
第２−１〜第２−４磁気センサ部３２Ａ〜３２Ｄにおいて、第２−１ホイートストンブリッジ回路３２１における磁気検出素子Ｒ２１１〜Ｒ２１４の磁化固定層５３の磁化方向のそれぞれと、第２−２ホイートストンブリッジ回路３２２における磁気検出素子Ｒ２２１〜Ｒ２２４の磁化固定層５３の磁化方向のそれぞれとは、互いに反平行である。そして、第２磁気センサ部の第２−１〜第２−４磁気センサ部３２Ａ〜３２Ｄのそれぞれは、第１磁気センサ部の第１−１〜第１−４磁気センサ部３１Ａ〜３１Ｄのそれぞれに対して、軸部６（回転軸５）を中心として９０／ｎ°の角度間隔で配置されている。この場合、センサ信号Ｓ２１+〜Ｓ２４+及びセンサ信号Ｓ２１-〜Ｓ２４-の波形は、いずれも多極磁石２の回転角度θに依存したコサイン（ｃｏｓｉｎｅ）波形であって、互いに１８０／ｎ°の位相差を有する波形になる。
【００４７】
補正信号生成部４１は、第１−１〜第１−４磁気センサ部３１Ａ〜３１Ｄのそれぞれから出力されるセンサ信号Ｓ１１+，Ｓ１２+，Ｓ１３+，Ｓ１４+の加算処理により、サイン信号（ｓｉｎθ1+）を生成するとともに、第１−１〜第１−４磁気センサ部３１Ａ〜３１Ｄのそれぞれから出力されるセンサ信号Ｓ１１-，Ｓ１２-，Ｓ１３-，Ｓ１４-の加算処理により、サイン信号（ｓｉｎθ1-）を生成する。
【００４８】
また、補正信号生成部４１は、第２−１〜第２−４磁気センサ部３２Ａ〜３２Ｄのそれぞれから出力されるセンサ信号Ｓ２１+，Ｓ２２+，Ｓ２３+，Ｓ２４+の加算処理により、コサイン信号（ｃｏｓθ1+）を生成するとともに、第２−１〜第２−４磁気センサ部３２Ａ〜３２Ｄのそれぞれから出力されるセンサ信号Ｓ２１-，Ｓ２２-，Ｓ２３-，Ｓ２４-の加算処理により、コサイン信号（ｃｏｓθ1-）を生成する。
【００４９】
第１−１〜第１−４磁気センサ部３１Ａ〜３１Ｄのそれぞれから出力されるセンサ信号Ｓ１１+〜Ｓ１４+，Ｓ１１-〜Ｓ１４-には、理想的な正弦波の波形を有する理想成分と、３次高調波、５次高調波等の高次高調波からなる誤差成分とが含まれる。同様に、第２−１〜第２−４磁気センサ部３２Ａ〜３２Ｄのそれぞれから出力されるセンサ信号Ｓ２１+〜Ｓ２４+，Ｓ２１-〜Ｓ２４-にもまた、上記理想成分と上記誤差成分とが含まれる。本実施形態においては、少なくとも２組の磁気センサセットが、多極磁石２の周囲の第１〜第６領域ＡＲ1〜ＡＲ6のうちの互いに異なる領域に配置されることで、補正信号生成部４１による加算処理によって上記誤差成分の低減されたサイン信号（ｓｉｎθ+，ｓｉｎθ-）及びコサイン信号（ｃｏｓθ+，ｃｏｓθ-）が生成される。そして、補正信号生成部４１により生成されたサイン信号（ｓｉｎθ+，ｓｉｎθ-）の差分、及びコサイン信号（ｃｏｓθ+，ｃｏｓθ-）の差分をそれぞれ算出することで、第１補正信号ＡＳ１及び第２補正信号ＡＳ２が生成される。第１補正信号ＡＳ１は、３次高調波、５次高調波等に相当する誤差成分が低減されてなる理想的な正弦波の波形（サイン波形）に極めて近い波形を有し、第２補正信号ＡＳ２は、３次高調波、５次高調波等に相当する誤差成分が低減されてなる理想的な余弦波の波形（コサイン波形）に極めて近い波形を有する。
【００５０】
Ａ／Ｄ変換部４２は、補正信号生成部４１から出力される第１補正信号ＡＳ１及び第２補正信号ＡＳ２（回転角度θに関するアナログ信号）のそれぞれをデジタル信号Ｓ１，Ｓ２に変換し、当該デジタル信号Ｓ１，Ｓ２が回転角度検出部４３に入力される。
【００５１】
回転角度検出部４３は、Ａ／Ｄ変換部４２によりデジタル信号に変換された第１補正信号ＡＳ１（Ｓ１）及び第２補正信号ＡＳ２（Ｓ２）に基づいて演算処理を行い、軸部６の回転角度θを算出する。回転角度検出部４３により算出された軸部６の回転角度θは、演算処理部４に含まれる記憶部（図示せず）に記憶される。演算処理部４（補正信号生成部４１及び回転角度検出部４３）は、例えば、マイクロコンピュータ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等により構成される。軸部６の回転角度θは、例えば下記式で示すアークタンジェント計算によって算出され得る。
θ＝ａｔａｎ（Ｓ１／Ｓ２）
【００５２】
なお、３６０°の範囲内で、上記式における回転角度θの解には、１８０°異なる２つの値がある。しかし、第１補正信号ＡＳ１及び第２補正信号ＡＳ２の正負の組み合わせにより、回転角度θの真の値が、上記式における２つの解のいずれかであるかを判別することができる。すなわち、第１補正信号ＡＳ１が正の値のときは、回転角度θは０°よりも大きく１８０°よりも小さい。第１補正信号ＡＳ１が負の値のときは、回転角度θは１８０°よりも大きく３６０°よりも小さい。第２補正信号ＡＳ２が正の値のときは、回転角度θは０°以上９０°未満及び２７０°より大きく３６０°以下の範囲内である。第２補正信号ＡＳ２が負の値のときは、回転角度θは９０°よりも大きく２７０°よりも小さい。回転角度検出部４３は、上記式と、第１補正信号ＡＳ１及び第２補正信号ＡＳ２の正負の組み合わせの判定とにより、３６０°の範囲内で回転角度θを算出する。回転角度θを算出するために用いられる第１補正信号ＡＳ１及び第２補正信号ＡＳ２は、上述したように、第１−１〜第１−４磁気センサ部３１Ａ〜３１Ｄのそれぞれから出力されるセンサ信号Ｓ１１+〜Ｓ１４+，Ｓ１１-〜Ｓ１４-及び第２−１〜第２−４磁気センサ部３２Ａ〜３２Ｄのそれぞれから出力されるセンサ信号Ｓ２１+〜Ｓ２４+，Ｓ２１-〜Ｓ２４-から誤差成分を低減して生成される。そのため、第１補正信号ＡＳ１及び第２補正信号ＡＳ２に基づき、回転角度θを高精度に算出することができる。
【００５３】
上述したように、本実施形態に係る回転角度検出装置１０によれば、高精度で回転角度θを算出することができるため、当該回転角度検出装置１０が適用されるアプリケーションにおいて、当該回転角度θを用いた高精度な制御が可能となる。
【００５４】
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００５５】
上記実施形態において、第１〜第４磁気センサセット３Ａ〜３Ｄの４組の磁気センサセットを備える回転角度検出装置１０を例に挙げて説明したが、この態様に限定されるものではない。例えば、磁気センサセットの組数は、ｍ次高調波（ｍは３以上の奇数）に相当する誤差成分を低減させるためには、２(m-1)/2組の磁気センサセットを備えていればよい。少なくとも３次高調波に相当する誤差成分を低減させるためには、図１７に示すように、第１−１磁気センサ部３１Ａ及び第２−１磁気センサ部３２Ａを含む第１磁気センサセット３Ａと第１−２磁気センサ部３１Ｂ及び第２−２磁気センサ部３２Ｂを含む第２磁気センサセット３Ｂとの２組の磁気センサセットを備えていればよい。この場合において、第１磁気センサセット３Ａと第２磁気センサセット３Ｂとは、第１〜第ｎ領域ＡＲ1〜ＡＲn（図１７においてはｎ＝６）のうちの互いに異なる領域（図１７においては第４領域ＡＲ4及び第５領域ＡＲ5）に配置されていればよい。例えば、多極磁石２の周方向において互いに隣接する領域（図１７に示すように第４領域ＡＲ4及び第５領域ＡＲ5）に配置されていてもよいし、多極磁石２の周方向において一つの領域を間に挟むようにして互いに異なる領域（例えば、第４領域ＡＲ4及び第６領域ＡＲ6等）に配置されていてもよいし、多極磁石２の径方向において対向する領域（例えば、第１領域ＡＲ1及び第４領域ＡＲ4等）に配置されていてもよい。
【００５６】
上記実施形態において、第１〜第４磁気センサセット３Ａ〜３Ｄは、多極磁石２の径方向外側に当該多極磁石２を囲むようにして位置する第１〜第ｎ領域ＡＲ1〜ＡＲnのいずれかに配置される態様を例に挙げて説明したが、この態様に限定されるものではない。例えば、第１〜第４磁気センサセット３Ａ〜３Ｄは、回転軸５の軸方向に沿った多極磁石２の上方（一方側）に位置する第１〜第６領域ＡＲ1〜ＡＲ6のいずれかに配置されていてもよいし（図１８参照）、多極磁石２の下方（他方側）に位置する第１〜第６領域ＡＲ1〜ＡＲ6のいずれかに配置されていてもよい。すなわち、第１〜第ｎ領域ＡＲ1〜ＡＲnは、多極磁石２の上方及び下方、並びに径方向外側のいずれかに設定されればよい。図１８に示す態様において、多極磁石２と第１−１〜第１−４磁気センサ部３１Ａ〜３１Ｄ及び第２−１〜第２−４磁気センサ部３２Ａ〜３２Ｄとの間の距離（回転軸５の軸方向に沿った距離）は、例えば、１０ｍｍ以下程度であればよく、０．１〜６ｍｍ程度であれば好ましい。
【実施例】
【００５７】
以下、実施例等を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は下記の実施例等に何ら限定されるものではない。
【００５８】
〔実施例１〕
図１及び図２に示すような構成を有する回転角度検出装置１０において、第１〜第４磁気センサセット３Ａ〜３Ｄの第１磁気センサ部（第１−１〜第１−４磁気センサ部３１Ａ〜３１Ｄ）及び第２磁気センサ部（第２−１〜第２−４磁気センサ部３２Ａ〜３２Ｄ）の配置を種々に変動させたサンプル１〜１０（Samples 1〜10）について、角度検出誤差ＡＥをシミュレーションにより求めた。サンプル１〜１０において、第１〜第６領域ＡＲ1〜ＡＲ6のうちから任意に選択される４つの領域のそれぞれに第１〜第４磁気センサセット３Ａ〜３Ｄを配置するようにした。比較として、第１磁気センサセット３Ａの第１−１磁気センサ部３１Ａを０°（電気角）、第２磁気センサセット３Ｂの第１−２磁気センサ部３１Ｂを３６°（電気角）、第３磁気センサセット３Ｃの第１−３磁気センサ部３１Ｃを６０°（電気角）及び第４磁気センサセット３Ｄの第１−４磁気センサ部３１Ｄを９６°（電気角）の位置に配置したサンプル（Sample ref.）についても、同様にして角度検出誤差ＡＥをシミュレーションにより求めた。各サンプルにおいて、第２−１〜第２−４磁気センサ部３２Ａ〜３２Ｄは、各磁気センサセットにおける第１−１〜第１−４磁気センサ部３１Ａ〜３１Ｄから９０°（電気角）の位相差を有する配置とした。第１−１〜第１−４磁気センサ部３１Ａ〜３１Ｄの配置及び角度検出誤差ＡＥのシミュレーション結果を表１に示す。なお、表１において、第１−１〜第１−４磁気センサ部３１Ａ〜３１Ｄの配置は、図１及び図２に示す回転角度検出装置１０における第１領域ＡＲ1と第６領域ＡＲ6との境界を０°としたときの電気角の数値で表されており、第１領域ＡＲ1が０°以上３６０°未満（電気角）の角度範囲の領域、第２領域ＡＲ2が３６０°以上７２０°未満（電気角）の角度範囲の領域、第３領域ＡＲ3が７２０°以上１０８０°未満（電気角）の角度範囲の領域、第４領域ＡＲ4が１０８０°以上１４４０°未満（電気角）の角度範囲の領域、第５領域ＡＲ5が１４４０°以上１８００°未満（電気角）の角度範囲の領域、第６領域ＡＲ6が１８００°以上２１６０°未満（電気角）の角度範囲の領域である。
【００５９】
【表１】
2020153806.tif 000003
【００６０】
〔実施例２〕
任意に選択した２つの磁気センサセットを同一の領域に配置するようにした以外は、実施例１と同様にして第１〜第４磁気センサセット３Ａ〜３Ｄの第１−１〜第１−４磁気センサ部３１Ａ〜３１Ｄ及び第２−１〜第２−４磁気センサ部３２Ａ〜３２Ｄの配置を種々に変動させたサンプル１１〜１７（Samples 11〜17）について、角度検出誤差ＡＥをシミュレーションにより求めた。第１−１〜第１−４磁気センサ部３１Ａ〜３１Ｄの配置及び角度検出誤差ＡＥのシミュレーション結果を表２に示す。なお、表２において、第１−１〜第１−４磁気センサ部３１Ａ〜３１Ｄの配置は、図１及び図２に示す回転角度検出装置１０における第１領域ＡＲ1と第６領域ＡＲ6との境界を０°としたときの電気角の数値で表されており、第１領域ＡＲ1が０°以上３６０°未満（電気角）の角度範囲の領域、第２領域ＡＲ2が３６０°以上７２０°未満（電気角）の角度範囲の領域、第３領域ＡＲ3が７２０°以上１０８０°未満（電気角）の角度範囲の領域、第４領域ＡＲ4が１０８０°以上１４４０°未満（電気角）の角度範囲の領域、第５領域ＡＲ5が１４４０°以上１８００°未満（電気角）の角度範囲の領域、第６領域ＡＲ6が１８００°以上２１６０°未満（電気角）の角度範囲の領域である。
【００６１】
【表２】
2020153806.tif 000004
【００６２】
〔実施例３〕
８極対の多極磁石２を用いた以外は、実施例１と同様にして第１〜第４磁気センサセット３Ａ〜３Ｄの第１−１〜第１−４磁気センサ部３１Ａ〜３１Ｄ及び第２−１〜第２−４磁気センサ部３２Ａ〜３２Ｄの配置を種々に変動させたサンプル１８〜２２（Samples 18〜22）について、角度検出誤差ＡＥをシミュレーションにより求めた。第１−１〜第１−４磁気センサ部３１Ａ〜３１Ｄの配置及び角度検出誤差ＡＥのシミュレーション結果を表３に示す。なお、表３において、第１−１〜第１−４磁気センサ部３１Ａ〜３１Ｄの配置は、図３に示す回転角度検出装置１０における第１領域ＡＲ1と第８領域ＡＲ8との境界を０°としたときの電気角の数値で表されており、第１領域ＡＲ1が０°以上３６０°未満（電気角）の角度範囲の領域、第２領域ＡＲ2が３６０°以上７２０°未満（電気角）の角度範囲の領域、第３領域ＡＲ3が７２０°以上１０８０°未満（電気角）の角度範囲の領域、第４領域ＡＲ4が１０８０°以上１４４０°未満（電気角）の角度範囲の領域、第５領域ＡＲ5が１４４０°以上１８００°未満（電気角）の角度範囲の領域、第６領域ＡＲ6が１８００°以上２１６０°未満（電気角）の角度範囲の領域、第７領域ＡＲ7が２１６０°以上２５２０°未満（電気角）の角度範囲の領域、第８領域ＡＲ8が２５２０°以上２８８０°未満（電気角）の角度範囲の領域である
【００６３】
【表３】
2020153806.tif 000005
【００６４】
表１に示すように、第１〜第４磁気センサセット３Ａ〜３Ｄのすべてが第１領域ＡＲ1に配置されているSample ref.に比べ、第１〜第４磁気センサセット３Ａ〜３Ｄのそれぞれが互いに異なる領域に配置されているSamples 1〜10においては、角度検出誤差ＡＥを低減可能であることが確認された。
【００６５】
また、表２に示すように、第１〜第４磁気センサセット３Ａ〜３Ｄのうちから任意に選択される２つの磁気センサセットを同一の領域に配置し、その他の２つの磁気センサセットを互いに異なる領域に配置することで、角度検出誤差ＡＥを低減可能であることが確認された（Samples 11〜17）。
【００６６】
さらに、８極対の多極磁石２を用いたSamples 18〜22においても、第１〜第４磁気センサセット３Ａ〜３Ｄのそれぞれが互いに異なる領域に配置されていることで、角度検出誤差ＡＥを低減可能であることが確認された。
【００６７】
上記Samples 1〜22の結果及びSample ref.の結果から明らかなように、第１〜第４磁気センサセット３Ａ〜３Ｄのうちの少なくとも２つの磁気センサセットが、第１〜第ｎ領域ＡＲ1〜ＡＲnのうちの互いに異なる領域に配置され、かつ４つの第１−１〜第１−４磁気センサ部３１Ａ〜３１Ｄが少なくとも３次高調波に相当する誤差成分を低減可能な角度間隔で配置されていることで、角度検出誤差ＡＥを低減することができ、高精度に回転角度を検出することができると推察することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１…磁気検出装置
２…多極磁石
３…磁気検出部
３１…第１磁気検出部
３１Ａ…第１−１磁気センサ部
３１Ｂ…第１−２磁気センサ部
３１Ｃ…第１−３磁気センサ部
３１Ｄ…第１−４磁気センサ部
３２…第２磁気検出部
３２Ａ…第２−１磁気センサ部
３２Ｂ…第２−２磁気センサ部
３２Ｃ…第２−３磁気センサ部
３２Ｄ…第２−４磁気センサ部
３Ａ…第１磁気センサセット
３Ｂ…第２磁気センサセット
３Ｃ…第３磁気センサセット
３Ｄ…第４磁気センサセット
４…演算処理部
４１…補正信号生成部
４３…回転角度検出部
１０…回転角度検出装置
ＡＳ１…第１補正信号
ＡＳ２…第２補正信号
ＤＳ１…第１検出信号
ＤＳ２…第２検出信号
【図１】
2020153806.tif 000006
【図２】
2020153806.tif 000007
【図３】
2020153806.tif 000008
【図４】
2020153806.tif 000009
【図５】
2020153806.tif 000010
【図６】
2020153806.tif 000011
【図７】
2020153806.tif 000012
【図８】
2020153806.tif 000013
【図９】
2020153806.tif 000014
【図１０】
2020153806.tif 000015
【図１１】
2020153806.tif 000016
【図１２】
2020153806.tif 000017
【図１３】
2020153806.tif 000018
【図１４】
2020153806.tif 000019
【図１５】
2020153806.tif 000020
【図１６】
2020153806.tif 000021
【図１７】
2020153806.tif 000022
【図１８】
2020153806.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】令和2年2月27日(2020.2.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に異なる磁極が交互に配列され、回転体と一体に回転可能に設けられてなるｎ極対（ｎは３以上の整数である。）の磁石と、
前記磁石の周囲の領域に配置され、前記磁石の回転に伴う磁場の変化に応じた第１検出信号及び第２検出信号を出力する磁気検出部と、
前記磁気検出部により出力される前記第１検出信号及び前記第２検出信号のそれぞれに含まれる誤差成分が低減されてなる第１補正信号及び第２補正信号を生成する補正信号生成部と、
前記第１補正信号及び前記第２補正信号に基づき、前記回転体の回転角度を検出する回転角度検出部と
を備え、
前記磁気検出部は、前記第１検出信号を出力する第１磁気検出部と、前記第２検出信号を出力する第２磁気検出部とを少なくとも含み、
前記第１検出信号の波形と前記第２検出信号の波形とは、互いに９０ｄｅｇの位相差を有し、
前記第１磁気検出部及び前記第２磁気検出部のそれぞれは、複数の第１磁気センサ部及び複数の第２磁気センサ部のそれぞれを含み、
前記補正信号生成部は、前記複数の第１磁気センサ部のそれぞれから出力される第１センサ信号を加算するとともに、前記複数の第２磁気センサ部のそれぞれから出力される第２センサ信号を加算することにより、前記第１検出信号及び前記第２検出信号のそれぞれに含まれる誤差成分を低減し、
前記磁石の周囲の領域は、周状に沿ってｎ個に分割され、順に配列されてなる第１〜第ｎ領域を含み、
前記複数の第１磁気センサ部のうち少なくとも２つの第１磁気センサ部は、前記第１〜第ｎ領域のうちの互いに異なる領域に配置され、
前記複数の第２磁気センサ部のうち少なくとも２つの第２磁気センサ部は、それぞれ、前記第１〜第ｎ領域のうちの互いに異なる領域に配置される
ことを特徴とする回転角度検出装置。
【請求項２】
前記ｎが４以上の整数であり、
前記第１磁気検出部及び前記第２磁気検出部のそれぞれは、４つの前記第１磁気センサ部及び４つの前記第２磁気センサ部を含み、
前記４つの第１磁気センサ部は、前記第１〜第ｎ領域のうちの互いに異なる領域に配置され、
前記４つの第２磁気センサ部は、前記第１〜第ｎ領域のうちの互いに異なる領域に配置される
ことを特徴とする請求項１に記載の回転角度検出装置。
【請求項３】
前記ｎが４以上の整数であり、
前記第１磁気検出部及び前記第２磁気検出部のそれぞれは、４つの前記第１磁気センサ部及び４つの前記第２磁気センサ部を含み、
前記４つの第１磁気センサ部のうちから選択される２つの第１磁気センサ部は、前記第１〜第ｎ領域のうちの１つの領域に配置され、
前記４つの第２磁気センサ部のうちから選択される２つの第２磁気センサ部は、前記第１〜第ｎ領域のうちの１つの領域に配置される
ことを特徴とする請求項１に記載の回転角度検出装置。
【請求項４】
前記複数の第１磁気センサ部は、電気角で６０＋３６０×Ｘ°（Ｘは０以上ｎ−１以下の整数である。）の角度間隔で配置される２つの第１磁気センサ部を少なくとも１組含んでおり、
前記複数の第２磁気センサ部は、電気角で６０＋３６０×Ｘ°（Ｘは０以上ｎ−１以下の整数である。）の角度間隔で配置される２つの第２磁気センサ部を少なくとも１組含んでいる
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の回転角度検出装置。
【請求項５】
前記複数の第１磁気センサ部は、電気角で６０＋３６０×Ｘ°（Ｘは０以上ｎ−１以下の整数である。）の角度間隔で配置される２つの第１磁気センサ部を２組以上含んでおり、
前記複数の第２磁気センサ部は、電気角で６０＋３６０×Ｘ°（Ｘは０以上ｎ−１以下の整数である。）の角度間隔で配置される２つの第２磁気センサ部を２組以上含んでいる
ことを特徴とする請求項４に記載の回転角度検出装置。
【請求項６】
前記複数の第１磁気センサ部は、電気角で３６＋３６０×Ｙ°（Ｙは０以上ｎ−１以下の整数である。）の角度間隔で配置される２つの第１磁気センサ部を少なくとも１組含んでおり、
前記複数の第２磁気センサ部は、電気角で３６＋３６０×Ｙ°（Ｙは０以上ｎ−１以下の整数である。）の角度間隔で配置される２つの第２磁気センサ部を少なくとも１組含んでいる
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の回転角度検出装置。
【請求項７】
前記第１磁気センサ部及び前記第２磁気センサ部のそれぞれは、複数の磁気抵抗効果素子を含む
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の回転角度検出装置。
【請求項８】
前記磁気抵抗効果素子は、ホール素子、ＡＭＲ素子、ＧＭＲ素子又はＴＭＲ素子であ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。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
前記複数の第１磁気センサ部は、電気角で３６＋３６０×Ｙ°（Ｙは０以上ｎ−１以下の整数である。）の角度間隔で配置される２つの第１磁気センサ部を少なくとも１組含んでおり、前記複数の第２磁気センサ部は、電気角で３６＋３６０×Ｙ°（Ｙは０以上ｎ−１以下の整数である。）の角度間隔で配置される２つの第２磁気センサ部を少なくとも１組含んでいてもよい。