(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準位置における回転磁界の方向が基準方向に対してなす角度を検出する回転磁界センサであって、
それぞれ、少なくとも１つの磁気検出素子を含み、前記回転磁界の方向に対応した出力信号を生成するＮ個の検出回路と、
前記Ｎ個の検出回路のＮ個の出力信号を用いて、前記基準位置における前記回転磁界の方向が前記基準方向に対してなす角度と対応関係を有し前記回転磁界センサが出力する角度検出値を決定する演算を行う演算部とを備え、
前記演算部では、前記Ｎ個の検出回路の中から選択されたＭ個の検出回路からなるＧ個の第１検出回路グループが規定されていると共に、前記Ｇ個の第１検出回路グループの各々の中に、Ｍ個の検出回路の中から選択されたｍ個の検出回路からなるｇ個の第２検出回路グループが規定され、
Ｎは、４以上の整数であり、
Ｍは、３以上（Ｎ−１）以下の整数であり、
前記Ｎ個の検出回路の各々は、１個以上（Ｇ−１）個以下の第１検出回路グループに属し、
ｍは、２以上（Ｍ−１）以下の整数であり、
ｇは、Ｍ／ｍ以上ＭＣｍ以下の整数であり、
１つの第１検出回路グループ内で、前記Ｍ個の検出回路の各々は、１個以上（ｇ−１）個以下の第２検出回路グループに属し、
前記演算部は、
全ての第２検出回路グループの各々について、前記ｍ個の検出回路のｍ個の出力信号に基づいて、前記基準位置における前記回転磁界の方向が前記基準方向に対してなす角度と対応関係を有する角度値を算出する角度計算部と、
前記Ｇ個の第１検出回路グループから、当該第１検出回路グループに属するｇ個の第２検出回路グループに対応するｇ個の角度値の全てが所定の大きさの角度範囲内に含まれる１つ以上の正常な第１検出回路グループを抽出し、前記１つ以上の正常な第１検出回路グループに属する全ての第２検出回路グループに対応する全ての角度値のうちの少なくとも１つに基づいて前記角度検出値を決定する角度決定部とを有することを特徴とする回転磁界センサ。
【請求項２】
ｇは、Ｍ以上であり、
１つの第１検出回路グループ内で、前記Ｍ個の検出回路の各々は、ｍ個以上の第２検出回路グループに属し、
前記演算部は、更に、前記Ｎ個の検出回路のうちの１つが故障した場合に、故障した検出回路を特定する故障検出部を有し、
前記故障検出部は、
前記１つ以上の正常な第１検出回路グループに属する全ての第２検出回路グループに対応する全ての角度値が含まれる所定の大きさの範囲を正常角度値範囲とし、
前記Ｇ個の第１検出回路グループから、前記１つ以上の正常な第１検出回路グループ以外の複数の異常な第１検出回路グループを抽出し、
前記複数の異常な第１検出回路グループに属する全ての第２検出回路グループに対応する全ての角度値を、前記正常角度値範囲内の正常角度値と前記正常角度値範囲外の異常角度値とに分類し、
全ての異常角度値に対応する全ての第２検出回路グループには属しているが、全ての正常角度値に対応する全ての第２検出回路グループには属さない検出回路を、前記故障した検出回路と特定することを特徴とする請求項１記載の回転磁界センサ。
【請求項３】
前記磁気検出素子は、磁化方向が固定された磁化固定層と、前記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、前記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磁気抵抗効果素子であることを特徴とする請求項１または２記載の回転磁界センサ。
【請求項４】
回転磁界センサを用いて、基準位置における回転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角度検出値を決定する角度決定方法であって、
前記回転磁界センサは、それぞれ、少なくとも１つの磁気検出素子を含み、前記回転磁界の方向に対応した出力信号を生成するＮ個の検出回路を備え、
前記角度決定方法は、前記Ｎ個の検出回路のＮ個の出力信号を用いた演算を行って、前記基準位置における前記回転磁界の方向が前記基準方向に対してなす角度と対応関係を有し前記回転磁界センサが出力する角度検出値を決定する方法であり、
予め、前記Ｎ個の検出回路の中から選択されたＭ個の検出回路からなるＧ個の第１検出回路グループが規定されていると共に、前記Ｇ個の第１検出回路グループの各々の中に、Ｍ個の検出回路の中から選択されたｍ個の検出回路からなるｇ個の第２検出回路グループが規定され、
Ｎは、４以上の整数であり、
Ｍは、３以上（Ｎ−１）以下の整数であり、
前記Ｎ個の検出回路の各々は、１個以上（Ｇ−１）個以下の第１検出回路グループに属し、
ｍは、２以上（Ｍ−１）以下の整数であり、
ｇは、Ｍ／ｍ以上ＭＣｍ以下の整数であり、
１つの第１検出回路グループ内で、前記Ｍ個の検出回路の各々は、１個以上（ｇ−１）個以下の第２検出回路グループに属し、
前記角度決定方法は、
全ての第２検出回路グループの各々について、前記ｍ個の検出回路のｍ個の出力信号に基づいて、前記基準位置における前記回転磁界の方向が前記基準方向に対してなす角度と対応関係を有する角度値を算出する第１の手順と、
前記Ｇ個の第１検出回路グループから、当該第１検出回路グループに属するｇ個の第２検出回路グループに対応するｇ個の角度値の全てが所定の大きさの角度範囲内に含まれる１つ以上の正常な第１検出回路グループを抽出し、前記１つ以上の正常な第１検出回路グループに属する全ての第２検出回路グループに対応する全ての角度値のうちの少なくとも１つに基づいて前記角度検出値を決定する第２の手順とを備えたことを特徴とする角度決定方法。
【請求項５】
ｇは、Ｍ以上であり、
１つの第１検出回路グループ内で、前記Ｍ個の検出回路の各々は、ｍ個以上の第２検出回路グループに属し、
前記角度決定方法は、更に、前記Ｎ個の検出回路のうちの１つが故障した場合に、故障した検出回路を特定する第３の手順を備え、
前記第３の手順は、
前記１つ以上の正常な第１検出回路グループに属する全ての第２検出回路グループに対応する全ての角度値が含まれる所定の大きさの範囲を正常角度値範囲とし、
前記Ｇ個の第１検出回路グループから、前記１つ以上の正常な第１検出回路グループ以外の複数の異常な第１検出回路グループを抽出し、
前記複数の異常な第１検出回路グループに属する全ての第２検出回路グループに対応する全ての角度値を、前記正常角度値範囲内の正常角度値と前記正常角度値範囲外の異常角度値とに分類し、
全ての異常角度値に対応する全ての第２検出回路グループには属しているが、全ての正常角度値に対応する全ての第２検出回路グループには属さない検出回路を、前記故障した検出回路と特定することを特徴とする請求項４記載の角度決定方法。
【請求項６】
前記磁気検出素子は、磁化方向が固定された磁化固定層と、前記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、前記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磁気抵抗効果素子であることを特徴とする請求項４または５記載の角度決定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転磁界の方向が基準方向に対してなす角度を検出するための回転磁界センサ、ならびにそれを用いた角度決定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車のステアリングの回転位置の検出等の種々の用途で、対象物の回転位置を検出するために、回転磁界センサが広く利用されている。回転磁界センサが用いられるシステムでは、一般的に、対象物の回転に連動して方向が回転する回転磁界を発生する手段（例えば磁石）が設けられる。回転磁界センサは、磁気検出素子を用いて、回転磁界の方向が基準方向に対してなす角度を検出する。これにより、対象物の回転位置が検出される。
【０００３】
回転磁界センサとしては、特許文献１に記載されているように、２つのブリッジ回路（ホイートストンブリッジ回路）を有するものが知られている。この回転磁界センサにおいて、２つのブリッジ回路は、それぞれ、４つの磁気検出素子を含み、回転磁界の方向に対応した信号を出力する。２つのブリッジ回路の出力信号の位相は、各ブリッジ回路の出力信号の周期の１／４だけ異なっている。回転磁界の方向が基準方向に対してなす角度に対応する角度検出値は、２つのブリッジ回路の出力信号に基づいて算出される。
【０００４】
特許文献１には、それぞれブリッジ回路を有する４つの検出回路を設け、この４つの検出回路の出力信号を用いた演算によって、誤差が低減された角度検出値を算出する技術が記載されている。
【０００５】
ブリッジ回路に含まれる磁気検出素子としては、例えば特許文献１に記載されているように、それぞれ磁気抵抗効果を発揮する複数のＭＲ膜を直列に接続して構成された磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子と記す。）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５１１０１３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述のような２つのブリッジ回路を有する回転磁界センサでは、少なくとも一方のブリッジ回路が故障すると、算出される角度検出値が正確ではなくなる。
【０００８】
特許文献１には、ブリッジ回路の抵抗値や、ブリッジ回路の２つの出力ポートの電位や、２つの出力ポートの電位差に対応する信号の大きさ等を監視し、監視対象の値が予め決められた正常値の範囲を越えたときにブリッジ回路が故障していると判定する方法が記載されている。
【０００９】
上記の方法では、例えば、ブリッジ回路中の任意の箇所で断線が生じたり、磁気検出素子の両端間で短絡が生じたりして、監視対象の値が正常値から大きくずれるようなブリッジ回路の故障は検出することができる。しかし、上記の方法では、正常値に対する監視対象の値のずれ量が比較的小さい態様のブリッジ回路の故障は検出することができないという問題点がある。このような態様の故障は、例えば、複数のＭＲ膜を直列に接続して構成されたＭＲ素子中の１つのＭＲ膜が短絡したり、ＭＲ膜が異方性を持ったりして発生する。
【００１０】
また、特許文献１には、４つのブリッジ回路のうちの１つが故障した場合に、故障したブリッジ回路を含まない２つのブリッジ回路の出力信号を用いた演算によって角度検出値を算出する技術が記載されている。しかし、この技術では、前述のように、正常値に対する監視対象の値のずれ量が比較的小さい態様のブリッジ回路の故障を検出することができないことから、このような故障が発生したときには、故障したブリッジ回路を含まない２つのブリッジ回路を選択することができず、その結果、正しい角度検出値を算出することもできない。
【００１１】
なお、ここまでは、２つのブリッジ回路の出力信号を用いて角度検出値を算出する回転磁界センサにおける問題点について説明してきた。しかし、上記の問題点は、それぞれ回転磁界の方向に対応した信号を出力する複数の検出回路を備えた回転磁界センサ全般に当てはまる。
【００１２】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、それぞれ回転磁界の方向に対応した信号を出力する複数の検出回路を備えた回転磁界センサであって、複数の検出回路のうちの１つが故障しても正しい角度検出値を出力することを可能にした回転磁界センサおよびそれを用いた角度決定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の回転磁界センサは、基準位置における回転磁界の方向が基準方向に対してなす角度を検出するものである。この回転磁界センサは、それぞれ、少なくとも１つの磁気検出素子を含み、回転磁界の方向に対応した出力信号を生成するＮ個の検出回路と、Ｎ個の検出回路のＮ個の出力信号を用いて、基準位置における回転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し回転磁界センサが出力する角度検出値を決定する演算を行う演算部とを備えている。演算部では、Ｎ個の検出回路の中から選択されたＭ個の検出回路からなるＧ個の第１検出回路グループが規定されていると共に、Ｇ個の第１検出回路グループの各々の中に、Ｍ個の検出回路の中から選択されたｍ個の検出回路からなるｇ個の第２検出回路グループが規定されている。Ｎは、４以上の整数である。Ｍは、３以上（Ｎ−１）以下の整数である。Ｎ個の検出回路の各々は、１個以上（Ｇ−１）個以下の第１検出回路グループに属する。ｍは、２以上（Ｍ−１）以下の整数である。ｇは、Ｍ／ｍ以上ＭＣｍ以下の整数である。１つの第１検出回路グループ内で、Ｍ個の検出回路の各々は、１個以上（ｇ−１）個以下の第２検出回路グループに属する。
【００１４】
演算部は、角度計算部と角度決定部とを有している。角度計算部は、全ての第２検出回路グループの各々について、ｍ個の検出回路のｍ個の出力信号に基づいて、基準位置における回転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角度値を算出する。角度決定部は、Ｇ個の第１検出回路グループから、当該第１検出回路グループに属するｇ個の第２検出回路グループに対応するｇ個の角度値の全てが所定の大きさの角度範囲内に含まれる１つ以上の正常な第１検出回路グループを抽出し、１つ以上の正常な第１検出回路グループに属する全ての第２検出回路グループに対応する全ての角度値のうちの少なくとも１つに基づいて角度検出値を決定する。
【００１５】
本発明の回転磁界センサにおいて、ｇは、Ｍ以上であってもよい。また、１つの第１検出回路グループ内で、Ｍ個の検出回路の各々は、ｍ個以上の第２検出回路グループに属していてもよい。この場合、演算部は、更に、Ｎ個の検出回路のうちの１つが故障した場合に、故障した検出回路を特定する故障検出部を有していてもよい。この故障検出部は、１つ以上の正常な第１検出回路グループに属する全ての第２検出回路グループに対応する全ての角度値が含まれる所定の大きさの範囲を正常角度値範囲とし、Ｇ個の第１検出回路グループから、１つ以上の正常な第１検出回路グループ以外の複数の異常な第１検出回路グループを抽出し、複数の異常な第１検出回路グループに属する全ての第２検出回路グループに対応する全ての角度値を、正常角度値範囲内の正常角度値と正常角度値範囲外の異常角度値とに分類し、全ての異常角度値に対応する全ての第２検出回路グループには属しているが、全ての正常角度値に対応する全ての第２検出回路グループには属さない検出回路を、故障した検出回路と特定する。
【００１６】
本発明の角度決定方法は、回転磁界センサを用いて、基準位置における回転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角度検出値を決定する方法である。回転磁界センサは、それぞれ、少なくとも１つの磁気検出素子を含み、回転磁界の方向に対応した出力信号を生成するＮ個の検出回路を備えている。
【００１７】
本発明の角度決定方法は、Ｎ個の検出回路のＮ個の出力信号を用いた演算を行って、基準位置における回転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し回転磁界センサが出力する角度検出値を決定する方法である。本発明の角度決定方法では、予め、Ｎ個の検出回路の中から選択されたＭ個の検出回路からなるＧ個の第１検出回路グループが規定されていると共に、Ｇ個の第１検出回路グループの各々の中に、Ｍ個の検出回路の中から選択されたｍ個の検出回路からなるｇ個の第２検出回路グループが規定されている。Ｎは、４以上の整数である。Ｍは、３以上（Ｎ−１）以下の整数である。Ｎ個の検出回路の各々は、１個以上（Ｇ−１）個以下の第１検出回路グループに属する。ｍは、２以上（Ｍ−１）以下の整数である。ｇは、Ｍ／ｍ以上ＭＣｍ以下の整数である。１つの第１検出回路グループ内で、Ｍ個の検出回路の各々は、１個以上（ｇ−１）個以下の第２検出回路グループに属する。
【００１８】
本発明の角度決定方法は、第１の手順と第２の手順とを備えている。第１の手順では、全ての第２検出回路グループの各々について、ｍ個の検出回路のｍ個の出力信号に基づいて、基準位置における回転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角度値を算出する。第２の手順では、Ｇ個の第１検出回路グループから、当該第１検出回路グループに属するｇ個の第２検出回路グループに対応するｇ個の角度値の全てが所定の大きさの角度範囲内に含まれる１つ以上の正常な第１検出回路グループを抽出し、１つ以上の正常な第１検出回路グループに属する全ての第２検出回路グループに対応する全ての角度値のうちの少なくとも１つに基づいて角度検出値を決定する。
【００１９】
本発明の角度決定方法において、ｇは、Ｍ以上であってもよい。また、１つの第１検出回路グループ内で、Ｍ個の検出回路の各々は、ｍ個以上の第２検出回路グループに属していてもよい。この場合、本発明の角度決定方法は、更に、Ｎ個の検出回路のうちの１つが故障した場合に、故障した検出回路を特定する第３の手順を備えていてもよい。この第３の手順では、１つ以上の正常な第１検出回路グループに属する全ての第２検出回路グループに対応する全ての角度値が含まれる所定の大きさの範囲を正常角度値範囲とし、Ｇ個の第１検出回路グループから、１つ以上の正常な第１検出回路グループ以外の複数の異常な第１検出回路グループを抽出し、複数の異常な第１検出回路グループに属する全ての第２検出回路グループに対応する全ての角度値を、正常角度値範囲内の正常角度値と正常角度値範囲外の異常角度値とに分類し、全ての異常角度値に対応する全ての第２検出回路グループには属しているが、全ての正常角度値に対応する全ての第２検出回路グループには属さない検出回路を、故障した検出回路と特定する。
【００２０】
また、本発明の回転磁界センサおよび角度決定方法において、磁気検出素子は、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磁気抵抗効果素子であってもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の回転磁界センサおよび角度決定方法によれば、Ｎ個の検出回路のうちの１つが故障しても、故障した検出回路が属さない第１検出回路グループが１つ以上存在する。この故障した検出回路が属さない第１検出回路グループは、それに属するｇ個の第２検出回路グループに対応するｇ個の角度値の全てが所定の大きさの角度範囲内に含まれることで、判別することができる。この性質を利用して、本発明では、１つ以上の正常な第１検出回路グループを抽出し、１つ以上の正常な第１検出回路グループに属する全ての第２検出回路グループに対応する全ての角度値のうちの少なくとも１つに基づいて角度検出値を決定する。これにより、本発明によれば、それぞれ回転磁界の方向に対応した信号を出力する複数の検出回路を備えた回転磁界センサにおいて、複数の検出回路のうちの１つが故障しても正しい角度検出値を出力することが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る回転磁界センサの概略の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における方向と角度の定義を示す説明図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る回転磁界センサの検出回路を示す回路図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る回転磁界センサの演算部を示す回路図である。
【図５】図４に示した角度計算部の角度計算回路の構成を示すブロック図である。
【図６】図３におけるＭＲ素子の一部を示す斜視図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る角度決定方法を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第１の実施の形態における第１ないし第４の出力信号に含まれる理想成分の波形の一例を示す波形図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態における角度値に含まれる角度誤差の一例を示す波形図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る回転磁界センサの一部を示す回路図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態に係る回転磁界センサの一部を示す回路図である。
【図１２】本発明の第４の実施の形態に係る回転磁界センサの構成を示す説明図である。
【図１３】本発明の第４の実施の形態における変形例の回転磁界センサの構成を示す説明図である。
【図１４】本発明の第５の実施の形態に係る回転磁界センサの構成を示す説明図である。
【図１５】本発明の第５の実施の形態における変形例の回転磁界センサの構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。始めに、図１および図２を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る回転磁界センサの概略の構成について説明する。図１は、本実施の形態に係る回転磁界センサの概略の構成を示す斜視図である。図２は、本実施の形態における方向と角度の定義を示す説明図である。
【００２４】
図１に示したように、本実施の形態に係る回転磁界センサ１は、基準位置における回転磁界ＭＦの方向が基準方向に対してなす角度を検出するものである。基準位置における回転磁界ＭＦの方向は、回転磁界センサ１から見て回転する。図１には、回転磁界ＭＦを発生する手段の例として、円柱状の磁石２を示している。この磁石２は、円柱の中心軸を含む仮想の平面を中心として対称に配置されたＮ極とＳ極とを有している。この磁石２は、円柱の中心軸を中心として回転する。これにより、磁石２が発生する回転磁界ＭＦの方向は、円柱の中心軸を含む回転中心Ｃを中心として回転する。
【００２５】
基準位置は、磁石２の一方の端面に平行な仮想の平面（以下、基準平面と言う。）内に位置する。この基準平面内において、磁石２が発生する回転磁界ＭＦの方向は、基準位置を中心として回転する。基準方向は、基準平面内に位置して、基準位置と交差する。以下の説明において、基準位置における回転磁界ＭＦの方向とは、基準平面内に位置する方向を指す。回転磁界センサ１は、磁石２の上記一方の端面に対向するように配置される。なお、後で、他の実施の形態で説明するように、回転磁界ＭＦを発生する手段は、図１に示した磁石２に限られるものではない。
【００２６】
ここで、図１および図２を参照して、本実施の形態における方向と角度の定義について説明する。まず、図１に示した回転中心Ｃに平行で、図１における下から上に向かう方向をＺ方向と定義する。図２では、Ｚ方向を図２における奥から手前に向かう方向として表している。次に、Ｚ方向に垂直な２方向であって、互いに直交する２つの方向をＸ方向とＹ方向と定義する。図２では、Ｘ方向を右側に向かう方向として表し、Ｙ方向を上側に向かう方向として表している。また、Ｘ方向とは反対の方向を−Ｘ方向と定義し、Ｙ方向とは反対の方向を−Ｙ方向と定義する。
【００２７】
基準位置ＰＲは、回転磁界センサ１が回転磁界ＭＦを検出する位置である。基準方向ＤＲは、−Ｘ方向とする。基準位置ＰＲにおける回転磁界ＭＦの方向ＤＭが基準方向ＤＲに対してなす角度を記号θで表す。回転磁界ＭＦの方向ＤＭは、図２において反時計回り方向に回転するものとする。角度θは、基準方向ＤＲから反時計回り方向に見たときに正の値で表し、基準方向ＤＲから時計回り方向に見たときに負の値で表す。回転磁界センサ１は、角度θと対応関係を有する角度検出値θｓを出力する。
【００２８】
回転磁界センサ１は、Ｎ個の検出回路と演算部とを備えている。Ｎ個の検出回路は、それぞれ、少なくとも１つの磁気検出素子を含み、回転磁界ＭＦの方向ＤＭに対応した出力信号を生成する。演算部は、Ｎ個の検出回路のＮ個の出力信号を用いて、角度検出値θｓを決定する演算を行う。
【００２９】
演算部では、Ｎ個の検出回路の中から選択されたＭ個の検出回路からなるＧ個の第１検出回路グループが規定されていると共に、Ｇ個の第１検出回路グループの各々の中に、Ｍ個の検出回路の中から選択されたｍ個の検出回路からなるｇ個の第２検出回路グループが規定されている。Ｎは、４以上の整数である。以下、これを要件１と言う。Ｍは、３以上（Ｎ−１）以下の整数である。以下、これを要件２と言う。Ｎ個の検出回路の各々は、１個以上（Ｇ−１）個以下の第１検出回路グループに属する。以下、これを要件３と言う。ｍは、２以上（Ｍ−１）以下の整数である。以下、これを要件４と言う。ｇは、Ｍ／ｍ以上ＭＣｍ以下の整数である。以下、これを要件５と言う。１つの第１検出回路グループ内で、Ｍ個の検出回路の各々は、１個以上（ｇ−１）個以下の第２検出回路グループに属する。以下、これを要件６と言う。要件１〜６の意味については、後で詳しく説明する。
【００３０】
演算部は、角度計算部と角度決定部とを有している。角度計算部は、全ての第２検出回路グループの各々について、ｍ個の検出回路のｍ個の出力信号に基づいて、角度θと対応関係を有する角度値を算出する。角度決定部は、Ｇ個の第１検出回路グループから、当該第１検出回路グループに属するｇ個の第２検出回路グループに対応するｇ個の角度値の全てが所定の大きさの角度範囲内に含まれる１つ以上の正常な第１検出回路グループを抽出し、１つ以上の正常な第１検出回路グループに属する全ての第２検出回路グループに対応する全ての角度値のうちの少なくとも１つに基づいて角度検出値θｓを決定する。
【００３１】
ｇは、要件５に加えて、Ｍ以上であるという要件を満たしていてもよい。以下、この要件を要件７と言う。また、１つの第１検出回路グループ内で、Ｍ個の検出回路の各々は、要件６に加えて、ｍ個以上の第２検出回路グループに属するという要件を満たしていてもよい。以下、この要件を要件８と言う。回転磁界センサ１が要件７，８を満たす場合、演算部は、更に、Ｎ個の検出回路のうちの１つが故障した場合に、故障した検出回路を特定する故障検出部を有していてもよい。この故障検出部は、以下のようにして故障した検出回路を特定する。まず、１つ以上の正常な第１検出回路グループに属する全ての第２検出回路グループに対応する全ての角度値が含まれる所定の大きさの範囲を正常角度値範囲とする。次に、Ｇ個の第１検出回路グループから、１つ以上の正常な第１検出回路グループ以外の複数の異常な第１検出回路グループを抽出する。次に、複数の異常な第１検出回路グループに属する全ての第２検出回路グループに対応する全ての角度値を、正常角度値範囲内の正常角度値と正常角度値範囲外の異常角度値とに分類する。次に、全ての異常角度値に対応する全ての第２検出回路グループには属しているが、全ての正常角度値に対応する全ての第２検出回路グループには属さない検出回路を、故障した検出回路と特定する。要件７，８の意味については、後で詳しく説明する。
【００３２】
本実施の形態では、検出回路の故障には、予め決められた正常値に対する検出回路の出力信号のずれ量が比較的小さい態様の故障も含まれる。このような態様の故障は、例えば、後述する複数のＭＲ膜のうちの１つが短絡したり、ＭＲ膜が異方性を持ったりして発生する。本実施の形態に係る回転磁界センサ１は、Ｎ個の検出回路のうちの１つが故障しても正しい角度検出値θｓを出力することを可能にする。要件７，８を満たす回転磁界センサ１は、更に、故障した検出回路を特定することを可能にする。
【００３３】
次に、本実施の形態に係る角度決定方法の概略について説明する。本実施の形態に係る角度決定方法は、本実施の形態に係る回転磁界センサ１を用いて、角度検出値θｓを決定する。すなわち、本実施の形態に係る角度決定方法は、本実施の形態に係る回転磁界センサ１のＮ個の検出回路のＮ個の出力信号を用いた演算を行って、回転磁界センサ１が出力する角度検出値θｓを決定する。本実施の形態に係る角度決定方法では、予め、Ｎ個の検出回路の中から選択されたＭ個の検出回路からなるＧ個の第１検出回路グループが規定されていると共に、Ｇ個の第１検出回路グループの各々の中に、Ｍ個の検出回路の中から選択されたｍ個の検出回路からなるｇ個の第２検出回路グループが規定されている。本実施の形態に係る角度決定方法は、前述の要件１〜６を満たしている。
【００３４】
本実施の形態に係る角度決定方法は、第１の手順と第２の手順とを備えている。第１の手順では、全ての第２検出回路グループの各々について、ｍ個の検出回路のｍ個の出力信号に基づいて、角度θと対応関係を有する角度値を算出する。第２の手順では、Ｇ個の第１検出回路グループから、当該第１検出回路グループに属するｇ個の第２検出回路グループに対応するｇ個の角度値の全てが所定の大きさの角度範囲内に含まれる１つ以上の正常な第１検出回路グループを抽出し、１つ以上の正常な第１検出回路グループに属する全ての第２検出回路グループに対応する全ての角度値のうちの少なくとも１つに基づいて角度検出値θｓを決定する。
【００３５】
本実施の形態に係る角度決定方法は、更に、前述の要件７，８を満たしていてもよい。この場合、本実施の形態に係る角度決定方法は、更に、Ｎ個の検出回路のうちの１つが故障した場合に、故障した検出回路を特定する第３の手順を備えていてもよい。この第３の手順では、まず、１つ以上の正常な第１検出回路グループに属する全ての第２検出回路グループに対応する全ての角度値が含まれる所定の大きさの範囲を正常角度値範囲とする。次に、Ｇ個の第１検出回路グループから、１つ以上の正常な第１検出回路グループ以外の複数の異常な第１検出回路グループを抽出する。次に、複数の異常な第１検出回路グループに属する全ての第２検出回路グループに対応する全ての角度値を、正常角度値範囲内の正常角度値と正常角度値範囲外の異常角度値とに分類する。次に、全ての異常角度値に対応する全ての第２検出回路グループには属しているが、全ての正常角度値に対応する全ての第２検出回路グループには属さない検出回路を、故障した検出回路と特定する。
【００３６】
以下、本実施の形態に係る回転磁界センサ１および角度決定方法についての理解を容易にするために、回転磁界センサ１の実施例と、角度決定方法の実施例について説明する。その後で、本実施の形態に係る回転磁界センサ１および角度決定方法について概念的に説明する。
【００３７】
実施例の回転磁界センサ１は、前述の要件１〜８を満たしている。実施例の回転磁界センサ１では、Ｎが４、Ｍが３、Ｇが４、ｍが２、ｇが３である。４個の検出回路の各々は、３個の第１検出回路グループに属している。１つの第１検出回路グループ内で、３個の検出回路の各々は、２個の第２検出回路グループに属している。
【００３８】
図３は、実施例の回転磁界センサ１の検出回路を示す回路図である。図３に示したように、実施例の回転磁界センサ１は、４個の検出回路、すなわち第１の検出回路１０、第２の検出回路２０、第３の検出回路３０および第４の検出回路４０を備えている。図１では、理解を容易にするために、第１ないし第４の検出回路１０〜４０を別体として描いているが、第１ないし第４の検出回路１０〜４０は一体化されていてもよい。また、図１では、第１ないし第４の検出回路１０〜４０が回転中心Ｃに平行な方向に積層されているが、その積層順序は図１に示した例に限られない。
【００３９】
また、第１の検出回路１０が配置されている位置を第１の位置Ｐ１と呼び、第２の検出回路２０が配置されている位置を第２の位置Ｐ２と呼び、第３の検出回路３０が配置されている位置を第３の位置Ｐ３と呼び、第４の検出回路４０が配置されている位置を第４の位置Ｐ４と呼ぶ。実施例では、第１ないし第４の位置Ｐ１〜Ｐ４は、回転磁界ＭＦの回転方向について同じ位置であり、基準位置ＰＲと一致している。
【００４０】
第１ないし第４の検出回路１０〜４０は、それぞれ、少なくとも１つの磁気検出素子を含み、回転磁界ＭＦの方向ＤＭに対応した第１ないし第４の出力信号を生成する。具体的に説明すると、第１の検出回路１０は、回転磁界ＭＦの方向ＤＭと第１の方向Ｄ１との相対角度に対応した第１の出力信号Ｓ１を生成する。第１の出力信号Ｓ１は、回転磁界ＭＦの方向ＤＭが第１の方向Ｄ１のときに最大になる。第２の検出回路２０は、回転磁界ＭＦの方向ＤＭと第２の方向Ｄ２との相対角度に対応した第２の出力信号Ｓ２を生成する。第２の出力信号Ｓ２は、回転磁界ＭＦの方向ＤＭが第２の方向Ｄ２のときに最大になる。第３の検出回路３０は、回転磁界ＭＦの方向ＤＭと第３の方向Ｄ３との相対角度に対応した第３の出力信号Ｓ３を生成する。第３の出力信号Ｓ３は、回転磁界ＭＦの方向ＤＭが第３の方向Ｄ３のときに最大になる。第４の検出回路４０は、回転磁界ＭＦの方向ＤＭと第４の方向Ｄ４との相対角度に対応した第４の出力信号Ｓ４を生成する。第４の出力信号Ｓ４は、回転磁界ＭＦの方向ＤＭが第４の方向Ｄ４のときに最大になる。
【００４１】
図２に示したように、実施例では、第１の方向Ｄ１は、基準方向ＤＲ（−Ｘ方向）と一致している。第２の方向Ｄ２は、第１の方向Ｄ１（基準方向ＤＲ）から反時計回り方向にθ２だけ回転した方向である。第３の方向Ｄ３は、第１の方向Ｄ１から反時計回り方向にθ３だけ回転した方向である。第４の方向Ｄ４は、第１の方向Ｄ１から反時計回り方向にθ４だけ回転した方向である。実施例では特に、θ２、θ３、θ４は、それぞれ、４５°、９０°、１３５°である。また、第３の方向Ｄ３は、−Ｙ方向と一致している。
【００４２】
第１ないし第４の出力信号Ｓ１〜Ｓ４は、それぞれ、所定の信号周期Ｔで周期的に変化し、互いに位相が異なっている。理想的には、第１ないし第４の出力信号Ｓ１〜Ｓ４の波形は、正弦曲線（サイン（Sine）波形とコサイン（Cosine）波形を含む）となる。第１の出力信号Ｓ１と第２の出力信号Ｓ２の位相差の絶対値は４５°であり、第１の出力信号Ｓ１と第３の出力信号Ｓ３の位相差の絶対値は９０°であり、第１の出力信号Ｓ１と第４の出力信号Ｓ４の位相差の絶対値は１３５°である。また、第２の出力信号Ｓ２と第３の出力信号Ｓ３の位相差の絶対値、第３の出力信号Ｓ３と第４の出力信号Ｓ４の位相差の絶対値は、いずれも、４５°である。なお、磁気検出素子の作製の精度等の観点から、各位相差の絶対値は、それぞれ、上述の値から、わずかにずれていてもよい。
【００４３】
図３に示したように、第１の検出回路１０は、ホイートストンブリッジ回路１４と、差分検出器１５と、電源ポートＶ１と、グランドポートＧ１とを有している。ホイートストンブリッジ回路１４は、直列に接続された第１の対の磁気検出素子Ｒ１１，Ｒ１２と、直列に接続された第２の対の磁気検出素子Ｒ１３，Ｒ１４と、２つの出力ポートＥ１１，Ｅ１２とを含んでいる。磁気検出素子Ｒ１１，Ｒ１３の各一端は、電源ポートＶ１に接続されている。磁気検出素子Ｒ１１の他端は、磁気検出素子Ｒ１２の一端と出力ポートＥ１１に接続されている。磁気検出素子Ｒ１３の他端は、磁気検出素子Ｒ１４の一端と出力ポートＥ１２に接続されている。磁気検出素子Ｒ１２，Ｒ１４の各他端は、グランドポートＧ１に接続されている。電源ポートＶ１とグランドポートＧ１との間には、所定の電圧が印加される。差分検出器１５は、出力ポートＥ１１，Ｅ１２に接続された２つの入力端と、１つの出力端とを有している。差分検出器１５は、出力ポートＥ１１，Ｅ１２の電位差に対応する信号を第１の出力信号Ｓ１として出力する。
【００４４】
第２ないし第４の検出回路２０〜４０の回路構成は、第１の検出回路１０と同様である。すなわち、第２の検出回路２０は、ホイートストンブリッジ回路２４と、差分検出器２５と、電源ポートＶ２と、グランドポートＧ２とを有している。ホイートストンブリッジ回路２４は、直列に接続された第１の対の磁気検出素子Ｒ２１，Ｒ２２と、直列に接続された第２の対の磁気検出素子Ｒ２３，Ｒ２４と、２つの出力ポートＥ２１，Ｅ２２とを含んでいる。磁気検出素子Ｒ２１，Ｒ２３の各一端は、電源ポートＶ２に接続されている。磁気検出素子Ｒ２１の他端は、磁気検出素子Ｒ２２の一端と出力ポートＥ２１に接続されている。磁気検出素子Ｒ２３の他端は、磁気検出素子Ｒ２４の一端と出力ポートＥ２２に接続されている。磁気検出素子Ｒ２２，Ｒ２４の各他端は、グランドポートＧ２に接続されている。電源ポートＶ２とグランドポートＧ２との間には、所定の電圧が印加される。差分検出器２５は、出力ポートＥ２１，Ｅ２２に接続された２つの入力端と、１つの出力端とを有している。差分検出器２５は、出力ポートＥ２１，Ｅ２２の電位差に対応する信号を第２の出力信号Ｓ２として出力する。
【００４５】
第３の検出回路３０は、ホイートストンブリッジ回路３４と、差分検出器３５と、電源ポートＶ３と、グランドポートＧ３とを有している。ホイートストンブリッジ回路３４は、直列に接続された第１の対の磁気検出素子Ｒ３１，Ｒ３２と、直列に接続された第２の対の磁気検出素子Ｒ３３，Ｒ３４と、２つの出力ポートＥ３１，Ｅ３２とを含んでいる。磁気検出素子Ｒ３１，Ｒ３３の各一端は、電源ポートＶ３に接続されている。磁気検出素子Ｒ３１の他端は、磁気検出素子Ｒ３２の一端と出力ポートＥ３１に接続されている。磁気検出素子Ｒ３３の他端は、磁気検出素子Ｒ３４の一端と出力ポートＥ３２に接続されている。磁気検出素子Ｒ３２，Ｒ３４の各他端は、グランドポートＧ３に接続されている。電源ポートＶ３とグランドポートＧ３との間には、所定の電圧が印加される。差分検出器３５は、出力ポートＥ３１，Ｅ３２に接続された２つの入力端と、１つの出力端とを有している。差分検出器３５は、出力ポートＥ３１，Ｅ３２の電位差に対応する信号を第３の出力信号Ｓ３として出力する。
【００４６】
第４の検出回路４０は、ホイートストンブリッジ回路４４と、差分検出器４５と、電源ポートＶ４と、グランドポートＧ４とを有している。ホイートストンブリッジ回路４４は、直列に接続された第１の対の磁気検出素子Ｒ４１，Ｒ４２と、直列に接続された第２の対の磁気検出素子Ｒ４３，Ｒ４４と、２つの出力ポートＥ４１，Ｅ４２とを含んでいる。磁気検出素子Ｒ４１，Ｒ４３の各一端は、電源ポートＶ４に接続されている。磁気検出素子Ｒ４１の他端は、磁気検出素子Ｒ４２の一端と出力ポートＥ４１に接続されている。磁気検出素子Ｒ４３の他端は、磁気検出素子Ｒ４４の一端と出力ポートＥ４２に接続されている。磁気検出素子Ｒ４２，Ｒ４４の各他端は、グランドポートＧ４に接続されている。電源ポートＶ４とグランドポートＧ４との間には、所定の電圧が印加される。差分検出器４５は、出力ポートＥ４１，Ｅ４２に接続された２つの入力端と、１つの出力端とを有している。差分検出器４５は、出力ポートＥ４１，Ｅ４２の電位差に対応する信号を第４の出力信号Ｓ４として出力する。
【００４７】
実施例では、ホイートストンブリッジ回路（以下、ブリッジ回路と記す。）１４，２４，３４，４４に含まれる全ての磁気検出素子として、磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）、特にスピンバルブ型のＭＲ素子を用いている。スピンバルブ型のＭＲ素子は、ＴＭＲ素子でもよいし、ＧＭＲ素子でもよい。ＴＭＲ素子またはＧＭＲ素子は、磁化方向が固定された磁化固定層と、回転磁界ＭＦの方向ＤＭに応じて磁化の方向が変化する磁性層である自由層と、磁化固定層と自由層の間に配置された非磁性層とを有している。ＴＭＲ素子では、非磁性層はトンネルバリア層である。ＧＭＲ素子では、非磁性層は非磁性導電層である。ＴＭＲ素子またはＧＭＲ素子では、自由層の磁化の方向が磁化固定層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°のときに抵抗値は最小値となり、角度が１８０°のときに抵抗値は最大値となる。以下の説明では、ブリッジ回路１４，２４，３４，４４に含まれる磁気検出素子をＭＲ素子と記す。図３において、塗りつぶした矢印は、ＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向を表し、白抜きの矢印は、ＭＲ素子における自由層の磁化の方向を表している。
【００４８】
第１の検出回路１０では、ＭＲ素子Ｒ１１，Ｒ１４における磁化固定層の磁化の方向は、図２に示した第１の方向Ｄ１（−Ｘ方向）と同じ方向であり、ＭＲ素子Ｒ１２，Ｒ１３における磁化固定層の磁化の方向は、ＭＲ素子Ｒ１１，Ｒ１４における磁化固定層の磁化の方向とは反対の方向である。この場合、回転磁界ＭＦの方向ＤＭと第１の方向Ｄ１との相対角度に応じて、出力ポートＥ１１，Ｅ１２の電位差が変化する。このようにして、第１の検出回路１０によって、回転磁界ＭＦの方向ＤＭに対応した第１の出力信号Ｓ１が生成される。
【００４９】
第２の検出回路２０では、ＭＲ素子Ｒ２１，Ｒ２４における磁化固定層の磁化の方向は、図２に示した第２の方向Ｄ２と同じ方向であり、ＭＲ素子Ｒ２２，Ｒ２３における磁化固定層の磁化の方向は、ＭＲ素子Ｒ２１，Ｒ２４における磁化固定層の磁化の方向とは反対の方向である。この場合、回転磁界ＭＦの方向ＤＭと第２の方向Ｄ２との相対角度に応じて、出力ポートＥ２１，Ｅ２２の電位差が変化する。このようにして、第２の検出回路２０によって、回転磁界ＭＦの方向ＤＭに対応した第２の出力信号Ｓ２が生成される。
【００５０】
第３の検出回路３０では、ＭＲ素子Ｒ３１，Ｒ３４における磁化固定層の磁化の方向は、図２に示した第３の方向Ｄ３（−Ｙ方向）と同じ方向であり、ＭＲ素子Ｒ３２，Ｒ３３における磁化固定層の磁化の方向は、ＭＲ素子Ｒ３１，Ｒ３４における磁化固定層の磁化の方向とは反対の方向である。この場合、回転磁界ＭＦの方向ＤＭと第３の方向Ｄ３との相対角度に応じて、出力ポートＥ３１，Ｅ３２の電位差が変化する。このようにして、第３の検出回路３０によって、回転磁界ＭＦの方向ＤＭに対応した第３の出力信号Ｓ３が生成される。
【００５１】
第４の検出回路４０では、ＭＲ素子Ｒ４１，Ｒ４４における磁化固定層の磁化の方向は、図２に示した第４の方向Ｄ４と同じ方向であり、ＭＲ素子Ｒ４２，Ｒ４３における磁化固定層の磁化の方向は、ＭＲ素子Ｒ４１，Ｒ４４における磁化固定層の磁化の方向とは反対の方向である。この場合、回転磁界ＭＦの方向ＤＭと第４の方向Ｄ４との相対角度に応じて、出力ポートＥ４１，Ｅ４２の電位差が変化する。このようにして、第４の検出回路４０によって、回転磁界ＭＦの方向ＤＭに対応した第４の出力信号Ｓ４が生成される。
【００５２】
なお、検出回路１０〜４０内の複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向は、ＭＲ素子の作製の精度等の観点から、上述の方向からわずかにずれていてもよい。
【００５３】
また、ブリッジ回路１４，２４，３４，４４は、機械的構造と配置の姿勢は同じで、それらに含まれる複数の磁化固定層の磁化の方向のみが、図３に示したようにブリッジ回路１４，２４，３４，４４間で互いに異なっていてもよい。あるいは、ブリッジ回路１４，２４，３４，４４は、機械的構造が同じである上に、機械的構造と複数の磁化固定層の磁化の方向との位置関係も同じであってもよい。この場合には、ブリッジ回路１４，２４，３４，４４の配置の姿勢を互いに異ならせることによって、それらに含まれる複数の磁化固定層の磁化の方向を、図３に示したようにブリッジ回路１４，２４，３４，４４間で互いに異ならせることができる。
【００５４】
ここで、図６を参照して、ＭＲ素子の構成の一例について説明する。図６は、図３に示した回転磁界センサ１におけるＭＲ素子の一部を示す斜視図である。この例では、１つのＭＲ素子は、複数の下部電極１４２と、複数のＭＲ膜１５０と、複数の上部電極１４３とを有している。複数の下部電極１４２は図示しない基板上に配置されている。個々の下部電極１４２は細長い形状を有している。下部電極１４２の長手方向に隣接する２つの下部電極１４２の間には、間隙が形成されている。図６に示したように、下部電極１４２の上面上において、長手方向の両端の近傍に、それぞれＭＲ膜１５０が配置されている。ＭＲ膜１５０は、下部電極１４２側から順に積層された自由層１５１、非磁性層１５２、磁化固定層１５３および反強磁性層１５４を含んでいる。自由層１５１は、下部電極１４２に電気的に接続されている。反強磁性層１５４は、反強磁性材料よりなり、磁化固定層１５３との間で交換結合を生じさせて、磁化固定層１５３の磁化の方向を固定する。複数の上部電極１４３は、複数のＭＲ膜１５０の上に配置されている。個々の上部電極１４３は細長い形状を有し、下部電極１４２の長手方向に隣接する２つの下部電極１４２上に配置されて隣接する２つのＭＲ膜１５０の反強磁性層１５４同士を電気的に接続する。このような構成により、図６に示したＭＲ素子は、複数の下部電極１４２と複数の上部電極１４３とによって直列に接続された複数のＭＲ膜１５０を有している。なお、ＭＲ膜１５０における層１５１〜１５４の配置は、図６に示した配置とは上下が反対でもよい。
【００５５】
実施例の回転磁界センサ１は、更に、演算部５０を備えている。図４は、回転磁界センサ１の演算部５０を示す回路図である。演算部５０は、第１ないし第４の検出回路１０〜４０の第１ないし第４の出力信号Ｓ１〜Ｓ４を用いて、角度θと対応関係を有し回転磁界センサ１が出力する角度検出値θｓを決定する演算を行う。
【００５６】
演算部５０では、第１ないし第４の検出回路１０〜４０の中から選択された３個の検出回路からなる４個の第１検出回路グループが規定されている。具体的には、検出回路１０，２０，３０からなる第１検出回路グループと、検出回路２０，３０，４０からなる第１検出回路グループと、検出回路３０，４０，１０からなる第１検出回路グループと、検出回路４０，１０，２０からなる第１検出回路グループが規定されている。以下の説明では、実施例における第１検出回路グループを、その第１検出回路グループに含まれる複数の検出回路を示す複数の符号を括弧で括って表す。例えば、検出回路１０，２０，３０からなる第１検出回路グループは（１０，２０，３０）と表す。
【００５７】
また、演算部５０では、４個の第１検出回路グループ（１０，２０，３０），（２０，３０，４０），（３０，４０，１０），（４０，１０，２０）の各々の中に、３個の検出回路の中から選択された２個の検出回路からなる３個の第２検出回路グループが規定されている。表１に、演算部５０で規定されている第２検出回路グループを示す。なお、実施例における第２検出回路グループについても、実施例における第１検出回路グループと同様の方法で表す。
【００５８】
【表１】
0005967382.tif 000002
【００５９】
なお、表１において、（３０，１０）と（１０，３０）は、いずれも、第１の検出回路１０と第３の検出回路３０からなる第２検出回路グループを示している。また、（４０，２０）と（２０，４０）は、いずれも、第２の検出回路２０と第４の検出回路４０からなる第２検出回路グループを示している。以下の説明では、（３０，１０）と（１０，３０）の表記を（３０，１０）に統一し、（４０，２０）と（２０，４０）の表記を（４０，２０）に統一する。
【００６０】
図４に示したように、演算部５０は、角度計算部６０と角度決定部７０とを有している。角度計算部６０は、全ての第２検出回路グループ（１０，２０），（２０，３０），（３０，４０），（４０，１０），（３０，１０），（４０，２０）の各々について、２個の検出回路の２個の出力信号に基づいて、角度θと対応関係を有する角度値を算出する。なお、複数の第１検出回路グループに属する第２検出回路グループについての角度値の算出は１回だけ行う。例えば、表１に示したように、第２検出回路グループ（１０，２０）は、第１検出回路グループ（１０，２０，３０）と第１検出回路グループ（４０，１０，２０）の両方に属しているが、第２検出回路グループ（１０，２０）についての角度値の算出は１回だけ行う。
【００６１】
角度決定部７０は、４個の第１検出回路グループ（１０，２０，３０），（２０，３０，４０），（３０，４０，１０），（４０，１０，２０）から、当該第１検出回路グループに属する３個の第２検出回路グループに対応する３個の角度値の全てが所定の大きさの角度範囲内に含まれる１つ以上の正常な第１検出回路グループを抽出し、１つ以上の正常な第１検出回路グループに属する全ての第２検出回路グループに対応する全ての角度値のうちの少なくとも１つに基づいて角度検出値θｓを決定する。
【００６２】
演算部５０は、更に、故障検出部８０を有している。故障検出部８０は、第１ないし第４の検出回路１０〜４０のうちの１つが故障した場合に、故障した検出回路を特定する。角度決定部７０と故障検出部８０は、例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）またはマイクロコンピュータによって実現することができる。角度決定部７０と故障検出部８０をマイクロコンピュータによって実現する場合には、角度決定部７０と故障検出部８０は、物理的に別個の要素ではなく、ソフトウェアによって実現される。
【００６３】
次に、図４および図５を参照して、角度計算部６０の構成について詳しく説明する。図５は、角度計算部６０の角度計算回路の構成を示すブロック図である。図４に示したように、角度計算部６０は、第１の角度計算回路６１、第２の角度計算回路６２、第３の角度計算回路６３、第４の角度計算回路６４、第５の角度計算回路６５および第６の角度計算回路６６を有している。第１ないし第６の角度計算回路６１〜６６は、それぞれ２つの入力端と１つの出力端とを有している。
【００６４】
第１の角度計算回路６１の２つの入力端は、第１の検出回路１０の差分検出器１５の出力端と第２の検出回路２０の差分検出器２５の出力端に接続されている。第１の角度計算回路６１は、第２検出回路グループ（１０，２０）について、第１および第２の検出回路１０，２０の第１および第２の出力信号Ｓ１，Ｓ２に基づいて、角度θと対応関係を有する角度値θｓ１を算出する。
【００６５】
第２の角度計算回路６２の２つの入力端は、第２の検出回路２０の差分検出器２５の出力端と第３の検出回路３０の差分検出器３５の出力端に接続されている。第２の角度計算回路６２は、第２検出回路グループ（２０，３０）について、第２および第３の検出回路２０，３０の第２および第３の出力信号Ｓ２，Ｓ３に基づいて、角度θと対応関係を有する角度値θｓ２を算出する。
【００６６】
第３の角度計算回路６３の２つの入力端は、第３の検出回路３０の差分検出器３５の出力端と第４の検出回路４０の差分検出器４５の出力端に接続されている。第３の角度計算回路６３は、第２検出回路グループ（３０，４０）について、第３および第４の検出回路３０，４０の第３および第４の出力信号Ｓ３，Ｓ４に基づいて、角度θと対応関係を有する角度値θｓ３を算出する。
【００６７】
第４の角度計算回路６４の２つの入力端は、第４の検出回路４０の差分検出器４５の出力端と第１の検出回路１０の差分検出器１５の出力端に接続されている。第４の角度計算回路６４は、第２検出回路グループ（４０，１０）について、第４および第１の検出回路４０，１０の第４および第１の出力信号Ｓ４，Ｓ１に基づいて、角度θと対応関係を有する角度値θｓ４を算出する。
【００６８】
第５の角度計算回路６５の２つの入力端は、第３の検出回路３０の差分検出器３５の出力端と第１の検出回路１０の差分検出器１５の出力端に接続されている。第５の角度計算回路６５は、第２検出回路グループ（３０，１０）について、第３および第１の検出回路３０，１０の第３および第１の出力信号Ｓ３，Ｓ１に基づいて、角度θと対応関係を有する角度値θｓ５を算出する。
【００６９】
第６の角度計算回路６６の２つの入力端は、第４の検出回路４０の差分検出器４５の出力端と第２の検出回路２０の差分検出器２５の出力端に接続されている。第６の角度計算回路６６は、第２検出回路グループ（４０，２０）について、第４および第２の検出回路４０，２０の第４および第２の出力信号Ｓ４，Ｓ２に基づいて、角度θと対応関係を有する角度値θｓ６を算出する。
【００７０】
第１ないし第６の角度計算回路６１〜６６の回路構成は同じである。図５に示したように、第１ないし第６の角度計算回路６１〜６６は、それぞれ、正規化回路６０１，６０２，６０５，６０６と、加算回路６０３と、減算回路６０４と、演算部６０７とを含んでいる。正規化回路６０１，６０２，６０５，６０６は、それぞれ入力端と出力端とを有している。加算回路６０３、減算回路６０４および演算部６０７は、それぞれ２つの入力端と１つの出力端とを有している。
【００７１】
第１ないし第６の角度計算回路６１〜６６の２つの入力端は、正規化回路６０１，６０２の各入力端によって構成されている。すなわち、第１の角度計算回路６１の正規化回路６０１，６０２の各入力端は、それぞれ差分検出器１５，２５の各出力端に接続されている。第２の角度計算回路６２の正規化回路６０１，６０２の各入力端は、それぞれ差分検出器２５，３５の各出力端に接続されている。第３の角度計算回路６３の正規化回路６０１，６０２の各入力端は、それぞれ差分検出器３５，４５の各出力端に接続されている。第４の角度計算回路６４の正規化回路６０１，６０２の各入力端は、それぞれ差分検出器４５，１５の各出力端に接続されている。第５の角度計算回路６５の正規化回路６０１，６０２の各入力端は、それぞれ差分検出器３５，１５の各出力端に接続されている。第６の角度計算回路６６の正規化回路６０１，６０２の各入力端は、それぞれ差分検出器４５，２５の各出力端に接続されている。
【００７２】
加算回路６０３の２つの入力端は、正規化回路６０１，６０２の各出力端に接続されている。減算回路６０４の２つの入力端も、正規化回路６０１，６０２の各出力端に接続されている。正規化回路６０５の入力端は、加算回路６０３の出力端に接続されている。正規化回路６０６の入力端は、減算回路６０４の出力端に接続されている。演算部６０７の２つの入力端は、正規化回路６０５，６０６の各出力端に接続されている。
【００７３】
第１ないし第６の角度計算回路６１〜６６の出力端は、演算部６０７の出力端によって構成されている。図４に示したように、角度決定部７０は、６つの入力端と、角度検出値θｓを出力する１つの出力端とを有している。角度決定部７０の６つの入力端は、それぞれ、第１ないし第６の角度計算回路６１〜６６の各出力端（演算部６０７の出力端）に接続されている。
【００７４】
ここで、１つの角度計算回路に入力される２つの信号をＳａ，Ｓｂとし、その角度計算回路が出力する角度値をθｓＡとして、図５に示した角度計算回路の動作について説明する。信号Ｓａは、正規化回路６０１に入力される。信号Ｓｂは、正規化回路６０２に入力される。正規化回路６０１は、信号Ｓａを正規化した信号ｎＳａを加算回路６０３および減算回路６０４に対して出力する。正規化回路６０２は、信号Ｓｂを正規化した信号ｎＳｂを加算回路６０３および減算回路６０４に対して出力する。正規化回路６０１，６０２は、例えば、信号Ｓａ，Ｓｂの最大値が共に１になり、信号Ｓａ，Ｓｂの最小値が共に−１になるように、信号Ｓａ，Ｓｂを正規化する。
【００７５】
加算回路６０３は、信号ｎＳａと信号ｎＳｂの和を求めることを含む演算によって、加算信号Ｓｃを生成する。減算回路６０４は、信号ｎＳａと信号ｎＳｂの差を求めることを含む演算によって、減算信号Ｓｄを生成する。なお、「信号ｎＳａと信号ｎＳｂの和（差）を求めることを含む演算」という表現は、演算は、信号ｎＳａと信号ｎＳｂの和（差）を求めた後に、正規化等のために所定の係数を掛けたり、所定の値を加減したりする場合も含むという趣旨である。
【００７６】
正規化回路６０５は、加算信号Ｓｃを正規化した信号ｎＳｃを演算部６０７に対して出力する。正規化回路６０６は、減算信号Ｓｄを正規化した信号ｎＳｄを演算部６０７に対して出力する。正規化回路６０５，６０６は、例えば、加算信号Ｓｃおよび減算信号Ｓｄの最大値が共に１になり、加算信号Ｓｃおよび減算信号Ｓｄの最小値が共に−１になるように、加算信号Ｓｃおよび減算信号Ｓｄを正規化する。演算部６０７は、信号ｎＳｃと信号ｎＳｄに基づいて、角度値θｓＡを算出する。実施例では、角度値θｓＡは、角度値θｓ１〜θｓ６のうちのいずれかに対応する。演算部６０７による角度値θｓＡの算出方法（角度値θｓ１〜θｓ６の算出方法）については、後で説明する。
【００７７】
次に、実施例の角度決定方法について説明する。実施例の角度決定方法は、実施例の回転磁界センサ１を用いる。実施例の角度決定方法は、前述の要件１〜８を満たしている。実施例の角度決定方法では、先に演算部５０に関連して説明したように、予め、表１に示した第１検出回路グループと第２検出回路グループが規定されている。図７は、実施例の角度決定方法を示すフローチャートである。実施例の角度決定方法は、以下の第１の手順Ｓ１０１、第２の手順Ｓ１０２および第３の手順Ｓ１０３を備えている。
【００７８】
第１の手順Ｓ１０１では、全ての第２検出回路グループ（１０，２０），（２０，３０），（３０，４０），（４０，１０），（３０，１０），（４０，２０）の各々について、２個の検出回路の２個の出力信号に基づいて、角度値θｓ１，θｓ２，θｓ３，θｓ４，θｓ５，θｓ６を算出する。第１の手順Ｓ１０１は、角度計算部６０によって実行される。
【００７９】
第２の手順Ｓ１０２では、４個の第１検出回路グループ（１０，２０，３０），（２０，３０，４０），（３０，４０，１０），（４０，１０，２０）から、当該第１検出回路グループに属する３個の第２検出回路グループに対応する３個の角度値の全てが所定の大きさの角度範囲内に含まれる１つ以上の正常な第１検出回路グループを抽出する。そして、１つ以上の正常な第１検出回路グループに属する全ての第２検出回路グループに対応する全ての角度値のうちの少なくとも１つに基づいて角度検出値θｓを決定する。第２の手順Ｓ１０２は、角度決定部７０によって実行される。
【００８０】
第３の手順Ｓ１０３は、第１ないし第４の検出回路１０〜４０のうちの１つが故障した場合に、故障した検出回路を特定する手順である。この第３の手順Ｓ１０３では、まず、１つ以上の正常な第１検出回路グループに属する全ての第２検出回路グループに対応する全ての角度値が含まれる所定の大きさの範囲を正常角度値範囲とする。次に、４個の第１検出回路グループ（１０，２０，３０），（２０，３０，４０），（３０，４０，１０），（４０，１０，２０）から、１つ以上の正常な第１検出回路グループ以外の複数の異常な第１検出回路グループを抽出する。次に、複数の異常な第１検出回路グループに属する全ての第２検出回路グループに対応する全ての角度値を、正常角度値範囲内の正常角度値と正常角度値範囲外の異常角度値とに分類する。次に、全ての異常角度値に対応する全ての第２検出回路グループには属しているが、全ての正常角度値に対応する全ての第２検出回路グループには属さない検出回路を、故障した検出回路と特定する。第３の手順Ｓ１０３は、故障検出部８０によって実行される。
【００８１】
なお、第３の手順Ｓ１０３は、第２の手順Ｓ１０２を実行した結果、全ての第１検出回路グループが正常な第１検出回路グループとして抽出されなかった場合、すなわち、第１ないし第４の検出回路１０〜４０のうちの１つが故障したと推定される場合にのみ実行されてもよい。
【００８２】
次に、図５を参照して、第１の手順Ｓ１０１および角度計算部６０における角度値θｓ１〜θｓ６の算出方法について詳しく説明する。なお、以下の説明では、検出回路１０〜４０に故障が発生していないものとする。まず、第１の角度計算回路６１による角度値θｓ１の算出方法について説明する。前述の角度計算回路の動作の説明において、信号Ｓａ，Ｓｂを、第１および第２の出力信号Ｓ１，Ｓ２に置き換えれば、角度値θｓ１の算出方法の説明になる。第１の出力信号Ｓ１と第２の出力信号Ｓ２の位相差の絶対値は、４５°（π／４）である。そこで、信号Ｓａ（第１の出力信号Ｓ１）を正規化した信号ｎＳａをｃｏｓθと表し、信号Ｓｂ（第２の出力信号Ｓ２）を正規化した信号ｎＳｂをｃｏｓ（θ−π／４）と表す。この場合、加算信号Ｓｃを正規化した信号ｎＳｃはｃｏｓ（θ−π／８）となり、減算信号Ｓｄを正規化した信号ｎＳｄはｓｉｎ（θ−π／８）となる。
【００８３】
ここで、θ−π／８をθｐ１と表す。ｃｏｓ（θ−π／８）、ｓｉｎ（θ−π／８）は、それぞれｃｏｓθｐ１、ｓｉｎθｐ１と表される。θｓ１とθｐ１との間には、θｓ１＝θｐ１＋π／８の関係が成立する。第１の角度計算回路６１の演算部６０７は、下記の式（１）によって、θｓ１を算出する。なお、“ａｔａｎ”は、アークタンジェントを表す。
【００８４】
θｓ１＝θｐ１＋π／８
＝ａｔａｎ（ｓｉｎθｐ１／ｃｏｓθｐ１）＋π／８    …（１）
【００８５】
式（１）におけるａｔａｎ（ｓｉｎθｐ１／ｃｏｓθｐ１）は、θｐ１を求めるアークタンジェント計算を表している。なお、θｐ１が０°以上３６０°未満の範囲内では、式（１）におけるθｐ１の解には、１８０°異なる２つの値がある。しかし、ｃｏｓθｐ１，ｓｉｎθｐ１の正負の組み合わせ、すなわち信号ｎＳｃ，ｎＳｄの正負の組み合わせにより、θｐ１の真の値が、式（１）におけるθｐ１の２つの解のいずれであるかを判別することができる。すなわち、信号ｎＳｃが正の値のときは、θｐ１は、０°以上９０゜未満、および２７０°より大きく３６０°以下の範囲内である。信号ｎＳｃが負の値のときは、θｐ１は９０°よりも大きく２７０°よりも小さい。信号ｎＳｄが正の値のときは、θｐ１は０°よりも大きく１８０°よりも小さい。信号ｎＳｄが負の値のときは、θｐ１は１８０°よりも大きく３６０°よりも小さい。演算部６０７は、上記の信号ｎＳｃ，ｎＳｄの正負の組み合わせの判定により、０°以上３６０°未満の範囲内でθｐ１を求める。
【００８６】
次に、第２の角度計算回路６２による角度値θｓ２の算出方法について説明する。前述の角度計算回路の動作の説明において、信号Ｓａ，Ｓｂを、第２および第３の出力信号Ｓ２，Ｓ３に置き換えれば、角度値θｓ２の算出方法の説明になる。ここでは、信号Ｓａ（第２の出力信号Ｓ２）を正規化した信号ｎＳａをｃｏｓ（θ−π／４）と表す。また、第１の出力信号Ｓ１と第３の出力信号Ｓ３の位相差の絶対値は、９０°（π／２）である。そこで、信号Ｓｂ（第３の出力信号Ｓ３）を正規化した信号ｎＳｂをｃｏｓ（θ−π／２）と表す。この場合、加算信号Ｓｃを正規化した信号ｎＳｃはｃｏｓ（θ−３π／８）となり、減算信号Ｓｄを正規化した信号ｎＳｄはｓｉｎ（θ−３π／８）となる。
【００８７】
ここで、θ−３π／８をθｐ２と表す。ｃｏｓ（θ−３π／８）、ｓｉｎ（θ−３π／８）は、それぞれｃｏｓθｐ２、ｓｉｎθｐ２と表される。θｓ２とθｐ２との間には、θｓ２＝θｐ２＋３π／８の関係が成立する。第２の角度計算回路６２の演算部６０７は、下記の式（２）によって、θｓ２を算出する。
【００８８】
θｓ２＝θｐ２＋３π／８
＝ａｔａｎ（ｓｉｎθｐ２／ｃｏｓθｐ２）＋３π／８    …（２）
【００８９】
式（２）におけるａｔａｎ（ｓｉｎθｐ２／ｃｏｓθｐ２）は、θｐ２を求めるアークタンジェント計算を表している。演算部６０７は、θｐ１を求める場合と同様の信号ｎＳｃ，ｎＳｄの正負の組み合わせの判定により、０°以上３６０°未満の範囲内でθｐ２を求める。
【００９０】
次に、第３の角度計算回路６３による角度値θｓ３の算出方法について説明する。前述の角度計算回路の動作の説明において、信号Ｓａ，Ｓｂを、第３および第４の出力信号Ｓ３，Ｓ４に置き換えれば、角度値θｓ３の算出方法の説明になる。ここでは、信号Ｓａ（第３の出力信号Ｓ３）を正規化した信号ｎＳａをｃｏｓ（θ−π／２）と表す。また、第１の出力信号Ｓ１と第４の出力信号Ｓ４の位相差の絶対値は、１３５°（３π／４）である。そこで、信号Ｓｂ（第４の出力信号Ｓ４）を正規化した信号ｎＳｂをｃｏｓ（θ−３π／４）と表す。この場合、加算信号Ｓｃを正規化した信号ｎＳｃはｃｏｓ（θ−５π／８）となり、減算信号Ｓｄを正規化した信号ｎＳｄはｓｉｎ（θ−５π／８）となる。
【００９１】
ここで、θ−５π／８をθｐ３と表す。ｃｏｓ（θ−５π／８）、ｓｉｎ（θ−５π／８）は、それぞれｃｏｓθｐ３、ｓｉｎθｐ３と表される。θｓ３とθｐ３との間には、θｓ３＝θｐ３＋５π／８の関係が成立する。第３の角度計算回路６３の演算部６０７は、下記の式（３）によって、θｓ３を算出する。
【００９２】
θｓ３＝θｐ３＋５π／８
＝ａｔａｎ（ｓｉｎθｐ３／ｃｏｓθｐ３）＋５π／８    …（３）
【００９３】
式（３）におけるａｔａｎ（ｓｉｎθｐ３／ｃｏｓθｐ３）は、θｐ３を求めるアークタンジェント計算を表している。演算部６０７は、θｐ１を求める場合と同様の信号ｎＳｃ，ｎＳｄの正負の組み合わせの判定により、０°以上３６０°未満の範囲内でθｐ３を求める。
【００９４】
次に、第４の角度計算回路６４による角度値θｓ４の算出方法について説明する。前述の角度計算回路の動作の説明において、信号Ｓａ，Ｓｂを、第４および第１の出力信号Ｓ４，Ｓ１に置き換えれば、角度値θｓ４の算出方法の説明になる。ここでは、信号Ｓａ（第４の出力信号Ｓ４）を正規化した信号ｎＳａをｃｏｓ（θ−３π／４）と表し、信号Ｓｂ（第１の出力信号Ｓ１）を正規化した信号ｎＳｂをｃｏｓθと表す。この場合、加算信号Ｓｃを正規化した信号ｎＳｃは−ｓｉｎ（θ−７π／８）となり、減算信号Ｓｄを正規化した信号ｎＳｄは−ｃｏｓ（θ−７π／８）となる。
【００９５】
ここで、θ−７π／８をθｐ４と表す。−ｓｉｎ（θ−７π／８）、−ｃｏｓ（θ−７π／８）は、それぞれ−ｓｉｎθｐ４、−ｃｏｓθｐ４と表される。θｓ４とθｐ４との間には、θｓ４＝θｐ４＋７π／８の関係が成立する。第４の角度計算回路６４の演算部６０７は、下記の式（４）によって、θｓ４を算出する。
【００９６】
θｓ４＝θｐ４＋７π／８
＝ａｔａｎ（ｓｉｎθｐ４／ｃｏｓθｐ４）＋７π／８    …（４）
【００９７】
式（４）におけるａｔａｎ（ｓｉｎθｐ４／ｃｏｓθｐ４）は、θｐ４を求めるアークタンジェント計算を表している。なお、信号ｎＳｃ（−ｓｉｎθｐ４）が正の値のときは、θｐ４は１８０°よりも大きく３６０°よりも小さい。信号ｎＳｃが負の値のときは、θｐ４は０°よりも大きく１８０°よりも小さい。信号ｎＳｄ（−ｃｏｓθｐ４）が正の値のときは、θｐ４は９０°よりも大きく２７０°よりも小さい。信号ｎＳｄが負の値のときは、θｐ４は、０°以上９０゜未満、および２７０°より大きく３６０°以下の範囲内である。演算部６０７は、上記の信号ｎＳｃ，ｎＳｄの正負の組み合わせの判定により、０°以上３６０°未満の範囲内でθｐ４を求める。
【００９８】
次に、第５の角度計算回路６５による角度値θｓ５の算出方法について説明する。前述の角度計算回路の動作の説明において、信号Ｓａ，Ｓｂを、第３および第１の出力信号Ｓ３，Ｓ１に置き換えれば、角度値θｓ５の算出方法の説明になる。ここでは、信号Ｓａ（第３の出力信号Ｓ３）を正規化した信号ｎＳａをｃｏｓ（θ−π／２）と表し、信号Ｓｂ（第１の出力信号Ｓ１）を正規化した信号ｎＳｂをｃｏｓθと表す。この場合、加算信号Ｓｃを正規化した信号ｎＳｃはｃｏｓ（−θ＋π／４）となり、減算信号Ｓｄを正規化した信号ｎＳｄはｓｉｎ（−θ＋π／４）となる。
【００９９】
ここで、−θ＋π／４をθｐ５と表す。ｃｏｓ（−θ＋π／４）、ｓｉｎ（−θ＋π／４）は、それぞれｃｏｓθｐ５、ｓｉｎθｐ５と表される。θｓ５とθｐ５との間には、θｓ５＝−θｐ５＋π／４の関係が成立する。第５の角度計算回路６５の演算部６０７は、下記の式（５）によって、θｓ５を算出する。
【０１００】
θｓ５＝−θｐ５＋π／４
＝−ａｔａｎ（ｓｉｎθｐ５／ｃｏｓθｐ５）＋π／４    …（５）
【０１０１】
式（５）におけるａｔａｎ（ｓｉｎθｐ５／ｃｏｓθｐ５）は、θｐ５を求めるアークタンジェント計算を表している。演算部６０７は、θｐ１を求める場合と同様の信号ｎＳｃ，ｎＳｄの正負の組み合わせの判定により、０°以上３６０°未満の範囲内でθｐ５を求める。
【０１０２】
次に、第６の角度計算回路６６による角度値θｓ６の算出方法について説明する。前述の角度計算回路の動作の説明において、信号Ｓａ，Ｓｂを、第４および第２の出力信号Ｓ４，Ｓ２に置き換えれば、角度値θｓ６の算出方法の説明になる。ここでは、信号Ｓａ（第４の出力信号Ｓ４）を正規化した信号ｎＳａをｃｏｓ（θ−３π／４）と表し、信号Ｓｂ（第２の出力信号Ｓ２）を正規化した信号ｎＳｂをｃｏｓ（θ−π／４）と表す。この場合、加算信号Ｓｃを正規化した信号ｎＳｃはｃｏｓ（−θ＋π／２）となり、減算信号Ｓｄを正規化した信号ｎＳｄはｓｉｎ（−θ＋π／２）となる。
【０１０３】
ここで、−θ＋π／２をθｐ６と表す。ｃｏｓ（−θ＋π／２）、ｓｉｎ（−θ＋π／２）は、それぞれｃｏｓθｐ６、ｓｉｎθｐ６と表される。θｓ６とθｐ６との間には、θｓ６＝−θｐ６＋π／２の関係が成立する。第６の角度計算回路６６の演算部６０７は、下記の式（６）によって、θｓ６を算出する。
【０１０４】
θｓ６＝−θｐ６＋π／２
＝−ａｔａｎ（ｓｉｎθｐ６／ｃｏｓθｐ６）＋π／２    …（６）
【０１０５】
式（６）におけるａｔａｎ（ｓｉｎθｐ６／ｃｏｓθｐ６）は、θｐ６を求めるアークタンジェント計算を表している。演算部６０７は、θｐ１を求める場合と同様の信号ｎＳｃ，ｎＳｄの正負の組み合わせの判定により、０°以上３６０°未満の範囲内でθｐ６を求める。
【０１０６】
なお、θｓ１〜θｓ６は、０°以上３６０°未満の範囲内の値であることが好ましい。しかし、上述のように、演算部６０７は、０°以上３６０°未満の範囲内でθｐ１〜θｐ６を求めることから、式（１）〜（６）によって算出されるθｓ１〜θｓ６は、０°未満または３６０°以上の値になる場合がある。そこで、式（１）〜（６）によってθｓ１〜θｓ６を算出した後に、これらの角度値のうち０°未満または３６０°以上の角度値を、０°以上３６０°未満の範囲内の値に変更する演算を行ってもよい。具体的には、０°未満の角度値に対しては、その角度値に３６０°を加える演算を行い、３６０°以上の角度値に対しては、その角度値から３６０°を引く演算を行う。これらの演算は、演算部６０７によって行われてもよいし、角度決定部７０によって行われてもよい。以下の説明では、θｓ１〜θｓ６は、０°以上３６０°未満の範囲内の値であるものとする。
【０１０７】
ここで、第１ないし第４の出力信号Ｓ１〜Ｓ４と角度値θｓ１〜θｓ６の性質について説明する。前述のように、理想的には、第１ないし第４の出力信号Ｓ１〜Ｓ４の波形は、正弦曲線となる。ここで、第１ないし第４の出力信号Ｓ１〜Ｓ４は、それぞれ、理想的な正弦曲線を描くように周期的に変化する理想成分と、それ以外の誤差成分とを含むものとする。なお、第１ないし第４の出力信号Ｓ１〜Ｓ４のそれぞれの誤差成分は、第１ないし第４の検出回路１０〜４０が故障していなくても生じ得る。
【０１０８】
図８は、第１ないし第４の出力信号Ｓ１〜Ｓ４の理想成分の波形の一例を示す波形図である。図８において、横軸は角度θを示し、縦軸は理想成分の大きさを示している。符号９１，９２，９３，９４で示す波形は、それぞれ、出力信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４の理想成分を示している。なお、図８では、理想成分の最大値が１になり、最小値が−１になるように正規化している。
【０１０９】
第１ないし第４の出力信号Ｓ１〜Ｓ４がそれぞれ誤差成分を含む場合、第１ないし第４の出力信号Ｓ１〜Ｓ４に基づいて算出される角度値θｓ１〜θｓ６は、それぞれ角度誤差を含むことになる。角度値θｓ１〜θｓ６の角度誤差は、それぞれ、回転磁界ＭＦの方向ＤＭが理想的に回転する場合に想定される角度値θｓ１〜θｓ６の理論値に対する誤差である。
【０１１０】
次に、第２の手順Ｓ１０２および角度決定部７０において正常な第１検出回路グループを抽出するための原理、ならびに第３の手順Ｓ１０３および故障検出部８０において異常な第１検出回路グループを抽出するための原理について説明する。第１ないし第４の検出回路１０〜４０がいずれも正常である場合には、角度値θｓ１〜θｓ６は、一致するか極めて近い値になり、角度値θｓ１〜θｓ６のそれぞれの角度誤差も、一致するか極めて近い値になる。
【０１１１】
第１ないし第４の検出回路１０〜４０のうちの１つが故障すると、故障した検出回路の出力信号は、その検出回路が正常であるときの出力信号とは異なったものとなる。その結果、６個の角度値θｓ１〜θｓ６のうち、故障した１つの検出回路を含む３個の第２検出回路グループに対応する３個の角度値は誤った角度値となり、他の３個の角度値は正しい角度値となる。３個の正しい角度値は、一致するか極めて近い値になるのに対し、３個の誤った角度値は、３個の正しい角度値とは明らかに異なる。同様に、３個の正しい角度値の角度誤差は、一致するか極めて近い値になるのに対し、３個の誤った角度値の角度誤差は、３個の正しい角度値の角度誤差とは明らかに異なる。以下、これについて、第３の検出回路３０が故障した場合を例にとって具体的に説明する。
【０１１２】
第３の検出回路３０が故障した場合には、第３の検出回路３０を含む３個の第２検出回路グループ（２０，３０），（３０，４０），（３０，１０）について算出された３個の角度値θｓ２，θｓ３，θｓ５は、誤った角度値となり、第３の検出回路３０を含まない３個の第２検出回路グループ（１０，２０），（４０，１０），（４０，２０）について算出された３個の角度値θｓ１，θｓ４，θｓ６は、正しい角度値となる。すなわち、角度値θｓ１，θｓ４，θｓ６は、一致するか極めて近い値になるのに対し、角度値θｓ２，θｓ３，θｓ５は、互いに明らかに異なると共に、角度値θｓ１，θｓ４，θｓ６とも明らかに異なる。同様に、角度値θｓ１，θｓ４，θｓ６の角度誤差は、一致するか極めて近い値になるのに対し、角度値θｓ２，θｓ３，θｓ５の角度誤差は、互いに明らかに異なると共に、角度値θｓ１，θｓ４，θｓ６の角度誤差とも明らかに異なる。
【０１１３】
図９は、第３の検出回路３０が故障した場合における角度値θｓ１，θｓ３〜θｓ６のそれぞれの角度誤差の一例を示す波形図である。図９において、横軸は角度θを示し、縦軸は角度誤差の大きさを示している。符号９５で示す波形は角度値θｓ１，θｓ４，θｓ６の角度誤差を示し、符号９６で示す波形は角度値θｓ３の角度誤差を示し、符号９７で示す波形は角度値θｓ５の角度誤差を示している。この例では、角度値θｓ１，θｓ４，θｓ６の角度誤差は、いずれも、角度θに関わらずに常に０である。一方、角度値θｓ３，θｓ５の角度誤差９６，９７は、互いに明らかに異なると共に、角度値θｓ１，θｓ４，θｓ６の角度誤差９５とも明らかに異なる。なお、図示しないが、角度値θｓ２の角度誤差は、角度値θｓ３，θｓ５の角度誤差９６，９７とは明らかに異なると共に、角度値θｓ１，θｓ４，θｓ６の角度誤差９５とも明らかに異なる。
【０１１４】
なお、角度値θｓ２，θｓ３，θｓ５のうちの２つは、あるタイミングで、互いに一致するか極めて近い値になる。図９に示した例では、角度値θｓ３，θｓ５の角度誤差９６，９７のそれぞれの波形が重なるタイミングで、角度値θｓ３，θｓ５は、互いに一致するか極めて近い値になる。しかし、そのタイミングでも、角度値θｓ３，θｓ５の角度誤差９６，９７は、角度値θｓ１，θｓ４，θｓ６の角度誤差９５とは明らかに異なることから、角度値θｓ３，θｓ５は、角度値θｓ１，θｓ４，θｓ６とは明らかに異なる。同様に、あるタイミングで、角度値θｓ２と角度値θｓ３またはθｓ５が一致するか極めて近い値になったとしても、それら２つの角度値は、角度値θｓ１，θｓ４，θｓ６とは明らかに異なる。
【０１１５】
実施例の回転磁界センサ１および実施例の角度決定方法では、前述のように、４個の第１検出回路グループが規定されていると共に、４個の第１検出回路グループの各々の中に、３個の第２検出回路グループが規定されている。これは、以下のような性質を利用して、正常な第１検出回路グループと異常な第１検出回路グループとを区別するためである。すなわち、故障した検出回路が属さない第１検出回路グループでは、それに属する３個の第２検出回路グループに対応する３個の角度値は、いずれも正しい角度値となり、３個の角度値の全てが所定の大きさの角度範囲内に含まれる。これに対し、故障した１つの検出回路が属する第１検出回路グループでは、それに属する３個の第２検出回路グループに対応する３個の角度値は、２つの誤った角度値を含むため、３個の角度値のばらつきは大きくなる。すなわち、この３個の角度値の全てが所定の大きさの角度範囲内に含まれることはない。仮に、あるタイミングで２つの誤った角度値が一致するか極めて近い値になったとしても、この２つの誤った角度値は残りの１つの角度値（正しい角度値）とは明らかに異なることから、３個の角度値のばらつきは大きくなる。従って、故障した検出回路が属さない第１検出回路グループは、それに属する３個の第２検出回路グループに対応する３個の角度値の全てが所定の大きさの角度範囲内に含まれることで、判別することができる。この性質を利用して、実施例の回転磁界センサ１および実施例の角度決定方法では、１つ以上の正常な第１検出回路グループと、複数の異常な第１検出回路グループとを抽出する。
【０１１６】
ここで、所定の大きさの角度範囲について説明する。始めに、０°以上３６０°未満の範囲内において、角度範囲を規定する２つの角度をθＡ，θＢとする。θＢは、θＡより大きい。次に、θＤ１，θＤ２を、下記のように定義する。
【０１１７】
θＤ１＝θＢ−θＡ
θＤ２＝θＡ＋３６０°−θＢ
【０１１８】
次に、θＡ，θＢの角度差θＤを、以下のように定義する。θＤ１がθＤ２以下である場合にはθＤ１を角度差θＤとし、θＤ１がθＤ２より大きい場合には、θＤ２を角度差θＤとする。
【０１１９】
所定の大きさの角度範囲は、角度差θＤが所定の大きさとなる２つの角度θＡ，θＢによって、以下の（１）、（２）のように定義される。
（１）θＤ１がθＤ２以下である場合には、所定の大きさの角度範囲は、θＡ以上θＢ以下の範囲である。
（２）θＤ１がθＤ２より大きい場合には、所定の大きさの角度範囲は、θＢ以上３６０°未満の範囲および０°以上θＡ以下の範囲である。
【０１２０】
次に、ｇ個（実施例では３個）の角度値の全てが所定の大きさの角度範囲内に含まれるか否かを判定する方法について説明する。まず、２つの角度値の差を、前述の角度差θＤと同様に定義する。すなわち、２つの角度値をθＡ，θＢとして、前記のθＤ１，θＤ２を求め、θＤ１がθＤ２以下である場合にはθＤ１を２つの角度値の差とし、θＤ１がθＤ２より大きい場合には、θＤ２を２つの角度値の差とする。
【０１２１】
ｇ個の角度値の全てが所定の大きさの角度範囲内に含まれるということは、ｇ個の角度値のうちのどの２つの角度値の差も所定の大きさ以下であるということである。従って、ｇ個の角度値のうちのどの２つの角度値の差も所定の大きさ以下であるか否かを判定することによって、ｇ個の角度値の全てが所定の大きさの角度範囲内に含まれるか否かを判定することができる。
【０１２２】
上記所定の大きさは、検出回路の故障に起因しない角度値のばらつきを考慮しても正常な第１検出回路グループに属するｇ個の第２検出回路グループに対応するｇ個の角度値の全ては所定の大きさの角度範囲内に含まれ、異常な第１検出回路グループに属するｇ個の第２検出回路グループに対応するｇ個の角度値の全ては所定の大きさの角度範囲内に含まれることはないように設定される。所定の大きさは、例えば０．０２°である。
【０１２３】
角度決定部７０は、以上説明した方法で、Ｇ個の第１検出回路グループから、１つ以上の正常な第１検出回路グループを抽出する。故障検出部８０は、Ｇ個の第１検出回路グループから、角度決定部７０で抽出された１つ以上の正常な第１検出回路グループ以外の複数の異常な第１検出回路グループを抽出する。第３の検出回路３０が故障した場合の例では、角度決定部７０は、第３の検出回路３０が属さない第１検出回路グループ（４０，１０，２０）を正常な第１検出回路グループとして抽出する。また、故障検出部８０は、第３の検出回路３０が属する第１検出回路グループ（１０，２０，３０），（２０，３０，４０），（３０，４０，１０）を異常な第１検出回路グループとして抽出する。
【０１２４】
検出回路１０〜４０に故障が発生していない場合には、４個の第１検出回路グループとも、それに属する３個の第２検出回路グループに対応する３個の角度値の全てが所定の大きさの角度範囲内に含まれる。この場合、角度決定部７０は、４個の第１検出回路グループの全てを正常な第１検出回路グループとして抽出する。
【０１２５】
なお、第１ないし第４の検出回路１０〜４０のうちの１つが故障した場合であっても、検出回路１０〜４０に故障が発生していない場合と同様に、４個の第１検出回路グループとも、それに属する３個の第２検出回路グループに対応する３個の角度値の全てが所定の大きさの角度範囲内に含まれる場合には、角度決定部７０は、４個の第１検出回路グループの全てを正常な第１検出回路グループとして抽出することになる。しかし、これは、誤った角度値を含む全ての角度値が同じ値または極めて近い値になった場合であるため、誤った角度値を正しい角度値とみなしても問題はない。
【０１２６】
次に、第２の手順Ｓ１０２における角度検出値θｓの決定方法について説明する。第２の手順Ｓ１０２では、前述のように抽出された１つ以上の正常な第１検出回路グループに属する全ての第２検出回路グループに対応する全ての角度値のうちの少なくとも１つに基づいて角度検出値θｓを決定する。角度決定部７０は、予め決められた規則に従って、角度検出値θｓを決定する。予め決められた規則とは、例えば、上記全ての角度値の平均値を、角度検出値θｓとするといったものや、角度値をθｓｒ（ｒは１〜６の整数）と表したときに、上記全ての角度値のうち、ｒの値が最も小さい角度値を、角度検出値θｓとするといったものである。４個の第１検出回路グループの全てが正常な第１検出回路グループとして抽出された場合には、角度決定部７０は、例えば、θｓ１〜θｓ６の平均値を角度検出値θｓとして出力したり、θｓ１を角度検出値として出力したりする。また、第１検出回路グループ（４０，１０，２０）が正常な第１検出回路グループとして抽出された場合には、角度決定部７０は、例えば、θｓ１，θｓ４，θｓ６の平均値を角度検出値θｓとして出力したり、θｓ１を角度検出値θｓとして出力したりする。なお、本実施の形態において、角度値が０°以上３６０°未満の範囲内の値で表される場合であって、複数の角度値の平均値を求める際に、複数の角度値の中に、０°以上９０°以下の範囲内の１つ以上の角度値θＸ１と、２７０°以上３６０°未満の範囲内の１つ以上の角度値θＸ２の両方が含まれる場合には、例外的に、以下のようにして複数の角度値の平均値を求める。まず、θＸ２−３６０°をθＸ３とする。そして、１つ以上のθＸ１と１つ以上のθＸ３の平均値を暫定平均値とする。暫定平均値が０°以上の場合には、暫定平均値を複数の角度値の平均値とし、暫定平均値が負の値の角度のときは、暫定平均値に３６０°を加えた値を複数の角度値の平均値とする。
【０１２７】
次に、第３の手順Ｓ１０３における故障回路の特定方法について説明する。第３の手順Ｓ１０３では、まず、第２の手順Ｓ１０２において抽出された１つ以上の正常な第１検出回路グループに属する全ての第２検出回路グループに対応する全ての角度値が含まれる所定の大きさの範囲を正常角度値範囲として規定する。正常角度値範囲は、例えば、第２の手順Ｓ１０２において抽出された１つ以上の正常な第１検出回路グループに属する全ての第２検出回路グループに対応する全ての角度値の平均値を中心とする上記の所定の大きさ（例えば０．０２°）の範囲とする。角度値が０°以上３６０°未満の範囲内の値で表される場合には、上記の平均値をθＣとし、上記の所定の大きさをθＷとすると、以下の第１および第２の例外を除いて、正常角度値範囲は、θＣ−θＷ／２以上、θＣ＋θＷ／２以下の範囲である。第１の例外は、θＣ＋θＷ／２が３６０°以上になる場合である。この場合には、θＣ−θＷ／２以上３６０°未満の範囲および０°以上θＣ＋θＷ／２−３６０°以下の範囲を正常角度値範囲とする。第２の例外は、θＣ−θＷ／２が負の値の角度になる場合である。この場合には、θＣ−θＷ／２＋３６０°以上３６０°未満の範囲および０°以上θＣ＋θＷ／２以下の範囲を正常角度値範囲とする。
【０１２８】
第３の手順Ｓ１０３では、次に、前述の方法によって、複数の異常な第１検出回路グループを抽出する。次に、複数の異常な第１検出回路グループに属する全ての第２検出回路グループに対応する全ての角度値を、上記正常角度値範囲内の正常角度値と上記正常角度値範囲外の異常角度値とに分類する。そして、全ての異常角度値に対応する全ての第２検出回路グループには属しているが、全ての正常角度値に対応する全ての第２検出回路グループには属さない検出回路を、故障した検出回路と特定する。例えば、角度決定部７０によって１つの第１検出回路グループ（４０，１０，２０）が正常な第１検出回路グループとして抽出され、故障検出部８０によって３つの第１検出回路グループ（１０，２０，３０），（２０，３０，４０），（３０，４０，１０）が異常な第１検出回路グループとして抽出された場合には、故障検出部８０は、角度値θｓ１，θｓ４，θｓ６を正常角度値に分類し、角度値θｓ２，θｓ３，θｓ５を異常角度値に分類する。そして、故障検出部８０は、角度値θｓ２，θｓ３，θｓ５に対応する全ての第２検出回路グループ（２０，３０），（３０，４０），（３０，１０）には属しているが、角度値θｓ１，θｓ４，θｓ６に対応する全ての第２検出回路グループ（１０，２０），（４０，１０），（４０，２０）には属していない検出回路３０を、故障した検出回路と特定する。
【０１２９】
以上説明した実施例の回転磁界センサ１および実施例の角度決定方法では、Ｎが４、Ｍが３、Ｇが４、ｍが２、ｇが３である。しかし、本実施の形態に係る回転磁界センサ１および角度決定方法では、複数の検出回路のうちの１つが故障しても正しい角度検出値θｓを出力できるようにするためには、前述の要件１〜６を満たしていればよく、更に、故障した検出回路を特定できるようにするためには、前述の要件１〜８を満たしていればよい。本実施の形態に係る回転磁界センサ１および角度決定方法において、故障した検出回路を特定する必要がない場合には、実施例における故障検出部８０および第３の手順Ｓ１０３は不要である。
【０１３０】
前述のように、角度計算部は、全ての第２検出回路グループに対応する複数の角度値の各々を、対応する１つの第２検出回路グループを構成するｍ個の検出回路のｍ個の出力信号に基づいて算出する。ここで、ｍが３以上の場合における複数の角度値の算出方法の一例について説明する。この方法では、複数の第２検出回路グループに対応させて、図５に示した角度計算回路と同様の構成の複数の角度計算回路を用意する。また、第２検出回路グループ毎に、それぞれ１個以上、（ｍ−１）個以下の検出回路からなる２つのサブグループを作成する。ｍ個の検出回路の各々は、少なくとも一方のサブグループを構成するために用いられる。そして、サブグループ毎に１つのサブグループ信号を生成する。１個の検出回路からなるサブグループのサブグループ信号は、１個の検出回路の出力信号そのままでよい。複数の検出回路からなるサブグループのサブグループ信号は、複数の検出回路の複数の出力信号を用いた、和や差等を求める演算によって生成される。このようにして、第２検出回路グループ毎に２つのサブグループ信号が生成される。この方法では、第２検出回路グループ毎に、２つのサブグループ信号を、その第２検出回路グループに対応する角度計算回路の２つの入力端に与える。角度計算回路は、２つの入力端に与えられた２つのサブグループ信号に基づいて、角度計算回路６１〜６６と同様にして、角度θと対応関係を有する角度値を算出する。
【０１３１】
なお、ｍが２の場合、角度値を精度よく算出するために、１つの第２検出回路グループを構成する２つの検出回路の２つの出力信号の位相差の絶対値は、０°および１８０°以外であり、０°および１８０°から、ある程度離れていることが好ましい。具体的には、１つの第２検出回路グループを構成する２つの検出回路の２つの出力信号の位相差の絶対値は、１５°〜１６５°の範囲内であることが好ましく、３０°〜１５０°の範囲内であることがより好ましい。図３に示した例では、第２検出回路グループ（１０，２０）を構成する検出回路１０，２０の出力信号Ｓ１，Ｓ２の位相差の絶対値、第２検出回路グループ（２０，３０）を構成する検出回路２０，３０の出力信号Ｓ２，Ｓ３の位相差の絶対値、第２検出回路グループ（３０，４０）を構成する検出回路３０，４０の出力信号Ｓ３，Ｓ４の位相差の絶対値は、それぞれ４５°である。また、第２検出回路グループ（４０，１０）を構成する検出回路４０，１０の出力信号Ｓ４，Ｓ１の位相差の絶対値は１３５°である。また、第２検出回路グループ（３０，１０）を構成する検出回路３０，１０の出力信号Ｓ３，Ｓ１の位相差の絶対値、第２検出回路グループ（４０，２０）を構成する検出回路４０，２０の出力信号Ｓ４，Ｓ２の位相差の絶対値は、それぞれ９０°である。これら６つの位相差の絶対値は、いずれも、上記の条件を満たしている。
【０１３２】
同様に、ｍが３以上の場合、第２検出回路グループ毎の２つのサブグループ信号の位相差の絶対値は、１５°〜１６５°の範囲内であることが好ましく、３０°〜１５０°の範囲内であることがより好ましい。なお、この場合、２つのサブグループ信号が上記の条件を満たす限り、１つの第２検出回路グループを構成するｍ個の検出回路は、出力信号の位相差の絶対値が０°または１８０°となるような複数の検出回路を含んでいてもよい。
【０１３３】
次に、前述の要件１ないし要件８の意味について詳しく説明しながら、本実施の形態に係る回転磁界センサ１および角度決定方法について概念的に説明する。Ｎ個の検出回路のうちの１つが故障しても正しい角度検出値θｓを出力できるようにするためには、以下の要件１〜６を満たすことが必要である。
要件１：Ｎは、４以上の整数である。
要件２：Ｍは、３以上（Ｎ−１）以下の整数である。
要件３：Ｎ個の検出回路の各々は、１個以上（Ｇ−１）個以下の第１検出回路グループに属する。
要件４：ｍは、２以上（Ｍ−１）以下の整数である。
要件５：ｇは、Ｍ／ｍ以上ＭＣｍ以下の整数である。
要件６：１つの第１検出回路グループ内で、Ｍ個の検出回路の各々は、１個以上（ｇ−１）個以下の第２検出回路グループに属する。
【０１３４】
Ｎ個の検出回路のうちの１つが故障した場合に、正しい角度検出値θｓを出力でき、且つ故障した検出回路を特定できるようにするためには、要件１ないし要件６に加えて、以下の要件７，８を満たすことが必要である。
要件７：ｇは、Ｍ以上である。
要件８：１つの第１検出回路グループ内で、Ｍ個の検出回路の各々は、ｍ個以上の第２検出回路グループに属する。
【０１３５】
要件７は要件５を狭めるものであるため、要件５と要件７を合わせると、以下の要件５Ａとなる。また、要件８は要件６を狭めるものであるため、要件６と要件８を合わせると、以下の要件６Ａとなる。
要件５Ａ：ｇは、Ｍ以上ＭＣｍ以下の整数である。
要件６Ａ：１つの第１検出回路グループ内で、Ｍ個の検出回路の各々は、ｍ個以上（ｇ−１）個以下の第２検出回路グループに属する。
【０１３６】
従って、Ｎ個の検出回路のうちの１つが故障した場合に、正しい角度検出値θｓを出力でき、且つ故障した検出回路を特定できるようにするためには、要件１〜４，５Ａ，６Ａを満たす必要があると言える。
【０１３７】
以下、各要件の意味について説明する。まず、要件４について説明する。複数の検出回路の出力信号に基づいて角度値を算出するためには、ｍは２以上の整数である必要がある。１つの第１検出回路グループに属する複数の第２検出回路グループを作成しなければ、１つの第１検出回路グループに属する複数の第２検出回路グループに対応する複数の角度値の全てが所定の大きさの角度範囲内に含まれるか否かを判定することができない。１つの第１検出回路グループに属する複数の第２検出回路グループを作成できるようにするためには、ｍは（Ｍ−１）以下である必要がある。
【０１３８】
次に、要件２について説明する。ｍが２以上の整数であることから、１つの第１検出回路グループに属する複数の第２検出回路グループを作成できるようにするためには、Ｍは３以上の整数である必要がある。また、Ｎ個の検出回路のうちの１つが故障しても、故障した検出回路が属さない第１検出回路グループが１つ以上存在するようにするためには、Ｍは（Ｎ−１）以下である必要がある。
【０１３９】
次に、要件１について説明する。要件２を満たすＭが存在するためには、Ｎは４以上の整数である必要がある。
【０１４０】
次に、要件３について説明する。角度値を算出するために使用されない検出回路が存在しないようにするためには、Ｎ個の検出回路の各々は、１個以上の第１検出回路グループに属する必要がある。また、Ｎ個の検出回路のうちの１つが故障しても、故障した検出回路が属さない第１検出回路グループが１つ以上存在するようにするためには、Ｎ個の検出回路の各々は、（Ｇ−１）個以下の第１検出回路グループに属する必要がある。なお、Ｇの取り得る値は、要件１〜３によって制限される。例えば、Ｎが４、Ｍが３の場合は、Ｇの取り得る値は４だけである。また、Ｇの取り得る値の上限値は、ＮＣＭである。なお、ＮＣＭは、Ｎ個の検出回路の中からＭ個の検出回路を選ぶときの組み合わせの総数である。ＮＣＭは、次の式で表される。
【０１４１】
ＮＣＭ＝｛Ｎ×（Ｎ−１）×・・・×（Ｎ−Ｍ＋１）｝／｛Ｍ×（Ｍ−１）×・・・×１｝
【０１４２】
次に、要件５について説明する。１つの第１検出回路グループ内で、どの第２検出回路グループにも属さない検出回路が存在しないようにするために、ｇは、Ｍ／ｍ以上の整数である必要がある。なお、ｇ個の第２検出回路グループは、同じ複数の検出回路の組み合わせからなる２つ以上の第２検出回路グループを含まないように作成される。従って、ｇは、ＭＣｍ以下となる。なお、ＭＣｍは、Ｍ個の検出回路の中からｍ個の検出回路を選ぶときの組み合わせの総数である。ＭＣｍは、次の式で表される。
【０１４３】
ＭＣｍ＝｛Ｍ×（Ｍ−１）×・・・×（Ｍ−ｍ＋１）｝／｛ｍ×（ｍ−１）×・・・×１｝
【０１４４】
次に、要件５Ａについて説明する。Ｎ個の検出回路のうちの１つが故障したときに、故障した検出回路を特定できるようにするためには、全ての異常角度値に対応する全ての第２検出回路グループには属しているが、全ての正常角度値に対応する全ての第２検出回路グループには属さない１つの検出回路を特定できるようにする必要がある。そのためには、ｇはＭ以上の整数である必要がある。ｇがＭよりも小さいと、Ｎ個の検出回路のうちの１つが故障したときに、正常と判断できない検出回路が複数存在し得る。なお、要件５と同様に、ｇはＭＣｍ以下である。
【０１４５】
次に、要件６について説明する。１つの第１検出回路グループ内で、どの第２検出回路グループにも属さない検出回路が存在しないようにするために、１つの第１検出回路グループ内で、Ｍ個の検出回路の各々は、１個以上の第２検出回路グループに属する必要がある。また、１つの検出回路が故障した場合でも、全ての第１検出回路グループの各々において、正常角度値が少なくとも１つは得られるようにするために、１つの第１検出回路グループ内で、Ｍ個の検出回路の各々は、（ｇ−１）個以下の第２検出回路グループに属する必要がある。
【０１４６】
次に、要件６Ａについて説明する。前述のように、Ｎ個の検出回路のうちの１つが故障したときに、故障した検出回路を特定できるようにするためには、全ての異常角度値に対応する全ての第２検出回路グループには属しているが、全ての正常角度値に対応する全ての第２検出回路グループには属さない１つの検出回路を特定できるようにする必要がある。そのためには、１つの第１検出回路グループ内で、Ｍ個の検出回路の各々は、ｍ個以上の第２検出回路グループに属する必要がある。１つの第１検出回路グループ内で、Ｍ個の検出回路の各々がｍ個未満の第２検出回路グループにしか属していないと、Ｎ個の検出回路のうちの１つが故障したときに、全ての異常角度値に対応する全ての第２検出回路グループには属しているが、全ての正常角度値に対応する全ての第２検出回路グループには属さない検出回路が複数存在し得る。なお、要件６と同様に、１つの第１検出回路グループ内で、Ｍ個の検出回路の各々は、（ｇ−１）個以下の第２検出回路グループに属する必要がある。
【０１４７】
次に、複数の具体例を参照しながら、Ｍ，Ｇ，ｍ，ｇの取り得る値と、第１検出回路グループの構成および第２検出回路グループの構成について説明する。以下の説明では、Ｎ個の検出回路を、それぞれ１〜Ｎの整数の番号を付して表す。また、第１検出回路グループおよび第２検出回路グループを、そのグループに含まれる複数の検出回路の複数の番号を括弧で括って表す。例えば、番号が１，２，３の３つの検出回路からなる第１検出回路グループと第２検出回路グループは（１，２，３）と表し、番号が１，２の２つの検出回路からなる第２検出回路グループは（１，２）と表す。
【０１４８】
［Ｎが４の場合］
要件１から、Ｎの最小値は４である。そこで、まず、Ｎが４の場合について考える。Ｎが４の場合は、要件２〜４から、Ｍの取り得る値は３だけであり、Ｇの取り得る値は４だけであり、ｍの取り得る値は２だけである。また、この場合、要件５，６を満たすｇの値は３だけであり、要件５Ａ，６Ａを満たすｇの値も３だけである。
【０１４９】
Ｎが４、Ｍが３、Ｇが４、ｍが２、ｇが３で、要件１〜４，５Ａ，６Ａを満たす場合における第１検出回路グループの構成および第２検出回路グループの構成は、以下の表２のようになる。
【０１５０】
【表２】
0005967382.tif 000003
【０１５１】
なお、図３および図４に示した回転磁界センサ１は、表２の例に従って構成されたものである。
【０１５２】
［Ｎが５の場合］
次に、Ｎが５の場合について考える。Ｎが５の場合は、要件２から、Ｍの取り得る値には、３と４がある。
【０１５３】
［Ｎが５、Ｍが３の場合］
Ｎが５、Ｍが３の場合は、要件３，４から、Ｇの取り得る値は３以上１０以下であり、ｍの取り得る値は２だけである。また、この場合、要件５，６を満たすｇの値は３だけであり、要件５Ａ，６Ａを満たすｇの値も３だけである。
【０１５４】
［Ｎが５、Ｍが４の場合］
Ｎが５、Ｍが４の場合は、要件３から、Ｇの取り得る値は５だけである。また、この場合、要件４から、ｍの取り得る値には、２と３がある。
【０１５５】
Ｎが５、Ｍが４、ｍが２の場合、要件５，６を満たすｇの値は２以上６以下であり、要件５Ａ，６Ａを満たすｇの値は４以上６以下である。
【０１５６】
Ｎが５、Ｍが４、ｍが３の場合、要件５，６を満たすｇの値は４だけであり、要件５Ａ，６Ａを満たすｇの値も４だけである。
【０１５７】
Ｎが５、Ｍが４、Ｇが５、ｍが３、ｇが４で、要件１〜４，５Ａ，６Ａを満たす場合における第１検出回路グループの構成および第２検出回路グループの構成は、以下の表３のようになる。
【０１５８】
【表３】
0005967382.tif 000004
【０１５９】
ここまで説明してきた複数の具体例からも分かるように、Ｎの値に応じて、Ｍ，Ｇ，ｍ，ｇの取り得る値が変化すると共に、第１検出回路グループの構成および第２検出回路グループの構成が変化する。Ｎが６以上の場合には、第２検出回路グループの構成は、要件１〜６を満たす場合と要件１〜４，５Ａ，６Ａを満たす場合で大きく異なる。以下、これについて、Ｎが９の場合を例にとって説明する。
【０１６０】
［Ｎが９の場合］
Ｎが９の場合は、要件２から、Ｍの取り得る値には、３〜８がある。以下、Ｎが９の場合における第２検出回路グループの６つの例である例１〜６について説明する。
【０１６１】
［Ｎが９、Ｍが６の場合］
Ｎが９、Ｍが６の場合、要件３から、Ｇの取り得る値は３以上８４以下である。第１検出回路グループ（１，２，３，４，５，６）は、Ｇが３の場合に構成される３個の第１検出回路グループのうちの１つである。また、この場合、要件４から、ｍの取り得る値は２以上５以下である。ｍが２の場合、要件５，６を満たすｇの値は３以上１５以下であり、要件５Ａ，６Ａを満たすｇの値は６以上１５以下である。ｇが３で、要件１〜６を満たす場合における、第１検出回路グループ（１，２，３，４，５，６）内に構成される３個の第２検出回路グループの例としては、下記の例１がある。
例１：（１，２）、（３，４）、（５，６）
【０１６２】
また、ｇが６で、要件１〜４，５Ａ，６Ａを満たす場合における、第１検出回路グループ（１，２，３，４，５，６）内に構成される６個の第２検出回路グループの例としては、下記の例２がある。
例２：（１，２）、（２，３）、（３，４）、（４，５）、（５，６）、（６，１）
【０１６３】
［Ｎが９、Ｍが７の場合］
Ｎが９、Ｍが７の場合、要件３から、Ｇの取り得る値は５以上３６以下である。第１検出回路グループ（１，２，３，４，５，６，７）は、Ｇが５の場合に構成される５個の第１検出回路グループのうちの１つである。また、この場合、要件４から、ｍの取り得る値は、２以上６以下である。ｍが３の場合、要件５，６を満たすｇの値は３以上３５以下であり、要件５Ａ，６Ａを満たすｇの値は７以上３５以下である。ｇが３で、要件１〜６を満たす場合における、第１検出回路グループ（１，２，３，４，５，６，７）内に構成される３個の第２検出回路グループの例としては、下記の例３がある。
例３：（１，２，３）、（４，５，６）、（７，１，２）
【０１６４】
また、ｇが７で、要件１〜４，５Ａ，６Ａを満たす場合における、第１検出回路グループ（１，２，３，４，５，６，７）内に構成される７個の第２検出回路グループの例としては、下記の例４がある。
例４：（１，２，３）、（２，３，４）、（３，４，５）、（４，５，６）、（５，６，７）、（６，７，１）、（７，１，２）
【０１６５】
［Ｎが９、Ｍが８の場合］
Ｎが９、Ｍが８の場合、要件３から、Ｇの取り得る値は９だけである。第１検出回路グループ（１，２，３，４，５，６，７，８）は、Ｇが９の場合に構成される９個の第１検出回路グループのうちの１つである。また、この場合、要件４から、ｍの取り得る値は２以上７以下である。ｍが４の場合、要件５，６を満たすｇの値は２以上７０以下であり、要件５Ａ，６Ａを満たすｇの値は８以上７０以下である。ｇが２で、要件１〜６を満たす場合における、第１検出回路グループ（１，２，３，４，５，６，７，８）内に構成される２個の第２検出回路グループの例としては、下記の例５がある。
例５：（１，２，３，４）、（５，６，７，８）
【０１６６】
また、ｇが８で、要件１〜４，５Ａ，６Ａを満たす場合における、第１検出回路グループ（１，２，３，４，５，６，７，８）内に構成される８個の第２検出回路グループの例としては、下記の例６がある。
例６：（１，２，３，４）、（２，３，４，５）、（３，４，５，６）、（４，５，６，７）、（５，６，７，８）、（６，７，８，１）、（７，８，１，２）、（８，１，２，３）
【０１６７】
本実施の形態に係る回転磁界センサ１および角度決定方法では、Ｎ個の検出回路のうちの１つが故障しても、故障した検出回路が属さない第１検出回路グループが１つ以上存在する。この故障した検出回路が属さない第１検出回路グループは、それに属するｇ個の第２検出回路グループに対応するｇ個の角度値の全てが所定の大きさの角度範囲内に含まれることで、判別することができる。この性質を利用して、本実施の形態では、１つ以上の正常な第１検出回路グループを抽出し、１つ以上の正常な第１検出回路グループに属する全ての第２検出回路グループに対応する全ての角度値のうちの少なくとも１つに基づいて角度検出値θｓを決定する。これにより、本実施の形態によれば、複数の検出回路のうちの１つが故障しても正しい角度検出値θｓを出力することが可能になる。
【０１６８】
更に、本実施の形態に係る回転磁界センサ１によれば、故障検出部８０によって、Ｎ個の検出回路のうちの１つが故障した場合に、故障した１つの検出回路を特定することが可能になる。同様に、本実施の形態に係る角度決定方法によれば、第３の手順Ｓ１０３によって、Ｎ個の検出回路のうちの１つが故障した場合に、故障した１つの検出回路を特定することが可能になる。
【０１６９】
ところで、故障した検出回路の出力信号は、その検出回路が正常であるときの出力信号とは異なったものとなる。しかし、出力信号を監視することによって検出回路の故障を検出する方法では、検出回路の故障を感度よく検出することができない。すなわち、この方法では、予め決められた正常値に対する検出回路の出力信号のずれ量が比較的小さい態様の検出回路の故障を検出することが難しい。
【０１７０】
これに対し、本実施の形態では、それぞれｍ個の検出回路の出力信号に基づいて算出された複数の角度値に基づいて、故障した検出回路を特定する。予め決められた正常値に対する検出回路の出力信号のずれ量が比較的小さい態様の検出回路の故障の場合であっても、角度値は、比較的顕著に、正常時に比べて変化する。そのため、本実施の形態によれば、出力信号を監視することによって検出回路の故障を検出する方法に比べて、検出回路の故障を感度よく検出することができる。
【０１７１】
［第２の実施の形態］
次に、図１０を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る回転磁界センサについて説明する。図１０は、本実施の形態に係る回転磁界センサの一部の構成を示す回路図である。本実施の形態では、第１の検出回路１０は、ホイートストンブリッジ回路１４および差分検出器１５の代わりに、ハーフブリッジ回路１６を有している。ハーフブリッジ回路１６は、直列に接続された一対のＭＲ素子Ｒ１１１，Ｒ１１２を含んでいる。ＭＲ素子Ｒ１１１のＭＲ素子Ｒ１１２とは反対側の端部は、電源ポートＶ１に接続されている。ＭＲ素子Ｒ１１２のＭＲ素子Ｒ１１１とは反対側の端部は、グランドポートＧ１に接続されている。第１の出力信号Ｓ１は、ＭＲ素子Ｒ１１１とＭＲ素子Ｒ１１２の接続点Ｊ１から出力される。
【０１７２】
また、第２の検出回路２０は、ホイートストンブリッジ回路２４および差分検出器２５の代わりに、ハーフブリッジ回路２６を有している。ハーフブリッジ回路２６は、直列に接続された一対のＭＲ素子Ｒ１２１，Ｒ１２２を含んでいる。ＭＲ素子Ｒ１２１のＭＲ素子Ｒ１２２とは反対側の端部は、電源ポートＶ２に接続されている。ＭＲ素子Ｒ１２２のＭＲ素子Ｒ１２１とは反対側の端部は、グランドポートＧ２に接続されている。第２の出力信号Ｓ２は、ＭＲ素子Ｒ１２１とＭＲ素子Ｒ１２２の接続点Ｊ２から出力される。
【０１７３】
また、第３の検出回路３０は、ホイートストンブリッジ回路３４および差分検出器３５の代わりに、ハーフブリッジ回路３６を有している。ハーフブリッジ回路３６は、直列に接続された一対のＭＲ素子Ｒ１３１，Ｒ１３２を含んでいる。ＭＲ素子Ｒ１３１のＭＲ素子Ｒ１３２とは反対側の端部は、電源ポートＶ３に接続されている。ＭＲ素子Ｒ１３２のＭＲ素子Ｒ１３１とは反対側の端部は、グランドポートＧ３に接続されている。第３の出力信号Ｓ３は、ＭＲ素子Ｒ１３１とＭＲ素子Ｒ１３２の接続点Ｊ３から出力される。
【０１７４】
また、第４の検出回路４０は、ホイートストンブリッジ回路４４および差分検出器４５の代わりに、ハーフブリッジ回路４６を有している。ハーフブリッジ回路４６は、直列に接続された一対のＭＲ素子Ｒ１４１，Ｒ１４２を含んでいる。ＭＲ素子Ｒ１４１のＭＲ素子Ｒ１４２とは反対側の端部は、電源ポートＶ４に接続されている。ＭＲ素子Ｒ１４２のＭＲ素子Ｒ１４１とは反対側の端部は、グランドポートＧ４に接続されている。第４の出力信号Ｓ４は、ＭＲ素子Ｒ１４１とＭＲ素子Ｒ１４２の接続点Ｊ４から出力される。
【０１７５】
ＭＲ素子Ｒ１１１，Ｒ１１２，Ｒ１２１，Ｒ１２２，Ｒ１３１，Ｒ１３２，Ｒ１４１，Ｒ１４２の構成は、それぞれ、第１の実施の形態におけるＭＲ素子Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ４１，Ｒ４２の構成と同じである。すなわち、第１の検出回路１０では、ＭＲ素子Ｒ１１１における磁化固定層の磁化の方向は、第１の実施の形態における図２に示した第１の方向Ｄ１（−Ｘ方向）と同じ方向であり、ＭＲ素子Ｒ１１２における磁化固定層の磁化の方向は、ＭＲ素子Ｒ１１１における磁化固定層の磁化の方向とは反対の方向である。この場合、回転磁界ＭＦの方向ＤＭと第１の方向Ｄ１との相対角度に応じて、接続点Ｊ１の電位が変化する。
【０１７６】
第２の検出回路２０では、ＭＲ素子Ｒ１２１における磁化固定層の磁化の方向は、第１の実施の形態における図２に示した第２の方向Ｄ２と同じ方向であり、ＭＲ素子Ｒ１２２における磁化固定層の磁化の方向は、ＭＲ素子Ｒ１２１における磁化固定層の磁化の方向とは反対の方向である。この場合、回転磁界ＭＦの方向ＤＭと第２の方向Ｄ２との相対角度に応じて、接続点Ｊ２の電位が変化する。
【０１７７】
第３の検出回路３０では、ＭＲ素子Ｒ１３１における磁化固定層の磁化の方向は、第１の実施の形態における図２に示した第３の方向Ｄ３（−Ｙ方向）と同じ方向であり、ＭＲ素子Ｒ１３２における磁化固定層の磁化の方向は、ＭＲ素子Ｒ１３１における磁化固定層の磁化の方向とは反対の方向である。この場合、回転磁界ＭＦの方向ＤＭと第３の方向Ｄ３との相対角度に応じて、接続点Ｊ３の電位が変化する。
【０１７８】
第４の検出回路４０では、ＭＲ素子Ｒ１４１における磁化固定層の磁化の方向は、第１の実施の形態における図２に示した第４の方向Ｄ４と同じ方向であり、ＭＲ素子Ｒ１４２における磁化固定層の磁化の方向は、ＭＲ素子Ｒ１４１における磁化固定層の磁化の方向とは反対の方向である。この場合、回転磁界ＭＦの方向ＤＭと第４の方向Ｄ４との相対角度に応じて、接続点Ｊ４の電位が変化する。
【０１７９】
本実施の形態では、第１の実施の形態における図４に示した第１の角度計算回路６１の２つの入力端は、第１の検出回路１０の接続点Ｊ１と第２の検出回路２０の接続点Ｊ２に接続されている。第２の角度計算回路６２の２つの入力端は、第２の検出回路２０の接続点Ｊ２と第３の検出回路３０の接続点Ｊ３に接続されている。第３の角度計算回路６３の２つの入力端は、第３の検出回路３０の接続点Ｊ３と第４の検出回路４０の接続点Ｊ４に接続されている。第４の角度計算回路６４の２つの入力端は、第４の検出回路４０の接続点Ｊ４と第１の検出回路１０の接続点Ｊ１に接続されている。第５の角度計算回路６５の２つの入力端は、第３の検出回路３０の接続点Ｊ３と第１の検出回路１０の接続点Ｊ１に接続されている。第６の角度計算回路６６の２つの入力端は、第４の検出回路４０の接続点Ｊ４と第２の検出回路２０の接続点Ｊ２に接続されている。
【０１８０】
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。
【０１８１】
［第３の実施の形態］
次に、図１１を参照して、本発明の第３の実施の形態に係る回転磁界センサについて説明する。図１１は、本実施の形態に係る回転磁界センサの一部の構成を示す回路図である。本実施の形態に係る回転磁界センサ１は、第１の実施の形態におけるホイートストンブリッジ回路１４，２４，３４，４４の代わりに、２つのホイートストンブリッジ回路５，６を備えている。回転磁界センサ１は、更に、電源ポートＶ５，Ｖ６と、グランドポートＧ５，Ｇ６とを備えている。
【０１８２】
ホイートストンブリッジ回路５は、直列に接続された第１の対のＭＲ素子Ｒ５１，Ｒ５２と、直列に接続された第２の対のＭＲ素子Ｒ５３，Ｒ５４とを含んでいる。ＭＲ素子Ｒ５１のＭＲ素子Ｒ５２とは反対側の端部は、ＭＲ素子Ｒ５３のＭＲ素子Ｒ５４とは反対側の端部と電源ポートＶ５に接続されている。ＭＲ素子Ｒ５２のＭＲ素子Ｒ５１とは反対側の端部は、ＭＲ素子Ｒ５４のＭＲ素子Ｒ５３とは反対側の端部とグランドポートＧ５に接続されている。電源ポートＶ５とグランドポートＧ５との間には、所定の電圧が印加される。これにより、ＭＲ素子Ｒ５１，Ｒ５２の互いに反対側の端部間と、ＭＲ素子Ｒ５３，Ｒ５４の互いに反対側の端部間に、所定の電圧が印加される。
【０１８３】
ホイートストンブリッジ回路６は、直列に接続された第１の対のＭＲ素子Ｒ６１，Ｒ６２と、直列に接続された第２の対のＭＲ素子Ｒ６３，Ｒ６４とを含んでいる。ＭＲ素子Ｒ６１のＭＲ素子Ｒ６２とは反対側の端部は、ＭＲ素子Ｒ６３のＭＲ素子Ｒ６４とは反対側の端部と電源ポートＶ６に接続されている。ＭＲ素子Ｒ６２のＭＲ素子Ｒ６１とは反対側の端部は、ＭＲ素子Ｒ６４のＭＲ素子Ｒ６３とは反対側の端部とグランドポートＧ６に接続されている。電源ポートＶ６とグランドポートＧ６との間には、所定の電圧が印加される。これにより、ＭＲ素子Ｒ６１，Ｒ６２の互いに反対側の端部間と、ＭＲ素子Ｒ６３，Ｒ６４の互いに反対側の端部間に、所定の電圧が印加される。
【０１８４】
本実施の形態では、第１の検出回路１０は、ＭＲ素子Ｒ５１，Ｒ５２によって構成されている。第２の検出回路２０は、ＭＲ素子Ｒ５３，Ｒ５４によって構成されている。第３の検出回路３０は、ＭＲ素子Ｒ６１，Ｒ６２によって構成されている。第４の検出回路４０は、ＭＲ素子Ｒ６３，Ｒ６４によって構成されている。第１の出力信号Ｓ１は、ＭＲ素子Ｒ５１とＭＲ素子Ｒ５２の接続点Ｊ５１から出力される。第２の出力信号Ｓ２は、ＭＲ素子Ｒ５３とＭＲ素子Ｒ５４の接続点Ｊ５２から出力される。第３の出力信号Ｓ３は、ＭＲ素子Ｒ６１とＭＲ素子Ｒ６２の接続点Ｊ６１から出力される。第４の出力信号Ｓ４は、ＭＲ素子Ｒ６３とＭＲ素子Ｒ６４の接続点Ｊ６２から出力される。
【０１８５】
ＭＲ素子Ｒ５１，Ｒ５２，Ｒ５３，Ｒ５４，Ｒ６１，Ｒ６２，Ｒ６３，Ｒ６４の構成は、それぞれ、第１の実施の形態におけるＭＲ素子Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ４１，Ｒ４２の構成と同じである。すなわち、第１の検出回路１０では、ＭＲ素子Ｒ５１における磁化固定層の磁化の方向は、第１の実施の形態における図２に示した第１の方向Ｄ１（−Ｘ方向）と同じ方向であり、ＭＲ素子Ｒ５２における磁化固定層の磁化の方向は、ＭＲ素子Ｒ５１における磁化固定層の磁化の方向とは反対の方向である。この場合、回転磁界ＭＦの方向ＤＭと第１の方向Ｄ１との相対角度に応じて、接続点Ｊ５１の電位が変化する。
【０１８６】
第２の検出回路２０では、ＭＲ素子Ｒ５３における磁化固定層の磁化の方向は、第１の実施の形態における図２に示した第２の方向Ｄ２と同じ方向であり、ＭＲ素子Ｒ５４における磁化固定層の磁化の方向は、ＭＲ素子Ｒ５３における磁化固定層の磁化の方向とは反対の方向である。この場合、回転磁界ＭＦの方向ＤＭと第２の方向Ｄ２との相対角度に応じて、接続点Ｊ５２の電位が変化する。
【０１８７】
第３の検出回路３０では、ＭＲ素子Ｒ６１における磁化固定層の磁化の方向は、第１の実施の形態における図２に示した第３の方向Ｄ３（−Ｙ方向）と同じ方向であり、ＭＲ素子Ｒ６２における磁化固定層の磁化の方向は、ＭＲ素子Ｒ６１における磁化固定層の磁化の方向とは反対の方向である。この場合、回転磁界ＭＦの方向ＤＭと第３の方向Ｄ３との相対角度に応じて、接続点Ｊ６１の電位が変化する。
【０１８８】
第４の検出回路４０では、ＭＲ素子Ｒ６３における磁化固定層の磁化の方向は、第１の実施の形態における図２に示した第４の方向Ｄ４と同じ方向であり、ＭＲ素子Ｒ６４における磁化固定層の磁化の方向は、ＭＲ素子Ｒ６３における磁化固定層の磁化の方向とは反対の方向である。この場合、回転磁界ＭＦの方向ＤＭと第４の方向Ｄ４との相対角度に応じて、接続点Ｊ６２の電位が変化する。
【０１８９】
本実施の形態では、第１の実施の形態における図４に示した第１の角度計算回路６１の２つの入力端は、ホイートストンブリッジ回路５の接続点Ｊ５１，５２に接続されている。第２の角度計算回路６２の２つの入力端は、ホイートストンブリッジ回路５の接続点Ｊ５２とホイートストンブリッジ回路６の接続点Ｊ６１に接続されている。第３の角度計算回路６３の２つの入力端は、ホイートストンブリッジ回路６の接続点Ｊ６１，６２に接続されている。第４の角度計算回路６４の２つの入力端は、ホイートストンブリッジ回路６の接続点Ｊ６２とホイートストンブリッジ回路５の接続点Ｊ５１に接続されている。第５の角度計算回路６５の２つの入力端は、ホイートストンブリッジ回路６の接続点Ｊ６１とホイートストンブリッジ回路５の接続点Ｊ５１に接続されている。第６の角度計算回路６６の２つの入力端は、ホイートストンブリッジ回路６の接続点Ｊ６２とホイートストンブリッジ回路５の接続点Ｊ５２に接続されている。
【０１９０】
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。
【０１９１】
［第４の実施の形態］
次に、図１２を参照して、本発明の第４の実施の形態に係る回転磁界センサについて説明する。図１２は、本実施の形態に係る回転磁界センサの構成を示す説明図である。図１２には、方向が回転する回転磁界を発生する手段の例として、１組以上のＮ極とＳ極が交互にリング状に配列された磁石１０２を示している。図１２に示した例では、磁石１０２は、２組のＮ極とＳ極とを含んでいる。本実施の形態に係る回転磁界センサ１は、磁石１０２の外周部から発生する回転磁界の方向を検出する。図１２に示した例では、図１２における紙面がＸＹ平面となり、紙面に垂直な方向がＺ方向となる。磁石１０２のＮ極とＳ極は、Ｚ方向に平行な回転中心を中心として対称な位置に配置されている。磁石１０２は、回転中心を中心として回転する。これにより、磁石１０２が発生する磁界に基づいて、回転磁界が発生される。回転磁界は、回転中心（Ｚ方向）を中心として回転する。図１２に示した例では、磁石１０２は時計回り方向に回転し、回転磁界は反時計回り方向に回転する。
【０１９２】
本実施の形態では、第１の検出回路１０が回転磁界を検出する位置である第１の位置Ｐ１、第２の検出回路２０が回転磁界を検出する位置である第２の位置Ｐ２、第３の検出回路３０が回転磁界を検出する位置である第３の位置Ｐ３、および第４の検出回路４０が回転磁界を検出する位置である第４の位置Ｐ４を、磁石１０２の回転方向について同じ位置としている。すなわち、本実施の形態では、第１ないし第４の検出回路１０〜４０は、磁石１０２の回転方向について同じ位置に配置されている。
【０１９３】
図１２に示した例では、第１の検出回路１０が生成する第１の出力信号Ｓ１が最大となる回転磁界の方向である第１の方向Ｄ１を、磁石１０２の半径方向に設定している。第２の検出回路２０が生成する第２の出力信号Ｓ２が最大となる回転磁界の方向である第２の方向Ｄ２は、ＸＹ平面内において、第１の方向Ｄ１から、反時計回り方向にθ２だけ回転した方向である。第３の検出回路３０が生成する第３の出力信号Ｓ３が最大となる回転磁界の方向である第３の方向Ｄ３は、ＸＹ平面内において、第１の方向Ｄ１から、反時計回り方向にθ３だけ回転した方向である。第４の検出回路４０が生成する第４の出力信号Ｓ４が最大となる回転磁界の方向である第４の方向Ｄ４は、ＸＹ平面内において、第１の方向Ｄ１から、反時計回り方向にθ４だけ回転した方向である。本実施の形態では特に、θ２、θ３、θ４は、それぞれ、４５°、９０°、１３５°である。
【０１９４】
図１２に示した回転磁界センサ１のその他の構成は、第１ないし第３のいずれかの実施の形態と同様である。
【０１９５】
［変形例］
次に、図１３を参照して、本実施の形態における変形例について説明する。図１３は、本実施の形態における変形例の回転磁界センサの構成を示す説明図である。図１３には、方向が回転する回転磁界を発生する手段の例として、複数組のＮ極とＳ極が交互に直線状に配列された磁石１０３を示している。変形例における回転磁界センサ１は、磁石１０３の外周部から発生する回転磁界の方向を検出する。図１３に示した例では、図１３における紙面がＸＹ平面となり、紙面に垂直な方向がＺ方向となる。磁石１０３は、対象物の直線的な運動に連動して、その長手方向に直線的に移動する。これにより、磁石１０３が発生する磁界に基づいて、回転磁界が発生される。回転磁界は、Ｚ方向を中心として回転する。
【０１９６】
図１３に示した例では、第１の方向Ｄ１を、ＸＹ平面内において、磁石１０３の移動方向に直交する方向に設定している。第２の方向Ｄ２は、ＸＹ平面内において、第１の方向Ｄ１から、反時計回り方向にθ２すなわち４５°だけ回転した方向である。第３の方向Ｄ３は、ＸＹ平面内において、第１の方向Ｄ１から、反時計回り方向にθ３すなわち９０°だけ回転した方向である。第４の方向Ｄ４は、ＸＹ平面内において、第１の方向Ｄ１から、反時計回り方向にθ４すなわち１３５°だけ回転した方向である。図１３に示した回転磁界センサ１のその他の構成は、図１２に示した回転磁界センサ１と同様である。
【０１９７】
なお、図１２および図１３では、便宜上、第１ないし第４の検出回路１０〜４０をＹ方向に離間させて描いている。しかし、第１ないし第４の検出回路１０〜４０のＹ方向の位置は、互いに近いことが好ましく、一致していることがより好ましい。
【０１９８】
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１ないし第３のいずれかの実施の形態と同様である。
【０１９９】
［第５の実施の形態］
次に、図１４を参照して、本発明の第５の実施の形態に係る回転磁界センサについて説明する。図１４は、本実施の形態に係る回転磁界センサの構成を示す説明図である。本実施の形態に係る回転磁界センサ１は、第４の実施の形態における図１２に示した例と同様に、磁石１０２の外周部から発生する回転磁界の方向を検出する。本実施の形態に係る回転磁界センサ１では、第１の検出回路１０が回転磁界を検出する位置である第１の位置Ｐ１、第２の検出回路２０が回転磁界を検出する位置である第２の位置Ｐ２、第３の検出回路３０が回転磁界を検出する位置である第３の位置Ｐ３、および第４の検出回路４０が回転磁界を検出する位置である第４の位置Ｐ４を、磁石１０２の回転方向について互いに異なる位置としている。すなわち、本実施の形態では、第１ないし第４の検出回路１０〜４０は、磁石１０２の回転方向について異なる位置に配置されている。
【０２００】
図１４に示した例では、磁石１０２は、２組のＮ極とＳ極とを含み、磁石１０２が１回転する間に、回転磁界は２回転する。この場合、第１ないし第４の出力信号Ｓ１〜Ｓ４における１周期すなわち電気角の３６０°は、磁石１０２の１／２回転すなわち磁石１０２の回転角の１８０°に相当する。図１４では、第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２のずれ、第２の位置Ｐ２と第３の位置Ｐ３のずれ、第３の位置Ｐ３と第４の位置Ｐ４のずれは、いずれも、電気角の４５°、すなわち磁石１０２の回転角の２２．５°である。また、第１の位置Ｐ１と第３の位置Ｐ３のずれは、電気角の９０°、すなわち磁石１０２の回転角の４５°であり、第１の位置Ｐ１と第４の位置Ｐ４のずれは、電気角の１３５°、すなわち磁石１０２の回転角の６７．５°である。
【０２０１】
また、図１４に示した例では、第１の検出回路１０が生成する第１の出力信号Ｓ１が最大となる回転磁界の方向である第１の方向Ｄ１、第２の検出回路２０が生成する第２の出力信号Ｓ２が最大となる回転磁界の方向である第２の方向Ｄ２、第３の検出回路３０が生成する第３の出力信号Ｓ３が最大となる回転磁界の方向である第３の方向Ｄ３、第４の検出回路４０が生成する第４の出力信号Ｓ４が最大となる回転磁界の方向である第４の方向Ｄ４を、いずれも磁石１０２の半径方向に設定している。図１４に示した回転磁界センサ１のその他の構成は、第１ないし第３のいずれかの実施の形態と同様である。
【０２０２】
［変形例］
次に、図１５を参照して、本実施の形態における変形例について説明する。図１５は、本実施の形態における変形例の回転磁界センサの構成を示す説明図である。変形例の回転磁界センサ１は、第４の実施の形態における図１３に示した例と同様に、磁石１０３の外周部から発生する回転磁界の方向を検出する。図１５に示した例では、磁石１０３が、１ピッチ分すなわちＮ極とＳ極の１組分だけ移動すると回転磁界が１回転する。この場合、第１ないし第４の出力信号Ｓ１〜Ｓ４における１周期すなわち電気角の３６０°は、磁石１０３の１ピッチに相当する。図１５では、第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２のずれ、第２の位置Ｐ２と第３の位置Ｐ３のずれ、第３の位置Ｐ３と第４の位置Ｐ４のずれは、いずれも１／８ピッチである。また、第１の位置Ｐ１と第３の位置Ｐ３のずれは、１／４ピッチであり、第１の位置Ｐ１と第４の位置Ｐ４のずれは、３／８ピッチである。
【０２０３】
図１５に示した例では、第１ないし第４の方向Ｄ１〜Ｄ４を、いずれも、ＸＹ平面内において、磁石１０３の移動方向に直交する方向に設定している。図１５に示した回転磁界センサ１のその他の構成は、図１４に示した回転磁界センサ１と同様である。
【０２０４】
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１ないし第４のいずれかの実施の形態と同様である。
【０２０５】
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、各実施の形態における第１ないし第４の検出回路１０〜４０の配置や第１ないし第４の方向Ｄ１〜Ｄ４は一例であり、第１ないし第４の検出回路１０〜４０の配置と第１ないし第４の方向Ｄ１〜Ｄ４は、特許請求の範囲に記載された要件を満たす範囲内で種々の変更が可能である。
【０２０６】
また、第２ないし第５の実施の形態では、回転磁界センサ１は第１ないし第４の検出回路１０〜４０の代わりに、第１の実施の形態においてＭ，Ｇ，ｍ，ｇの取り得る値を説明する際に示した例に従うＮ個の検出回路を備えていてもよい。
【０２０７】
また、本発明における磁気検出素子は、磁気検出素子を含む検出回路が回転磁界ＭＦの方向ＤＭに対応した出力信号を出力することができるものであれば、スピンバルブ型のＭＲ素子（ＧＭＲ素子、ＴＭＲ素子）に限られない。例えば、磁気検出素子としては、ＡＭＲ素子、ホール素子、フラックスゲート型磁気センサ等を用いることもできる。
【符号の説明】
【０２０８】
１…回転磁界センサ、２…磁石、１０，２０，３０，４０…検出回路、１４，２４，３４，４４…ブリッジ回路、５０…演算部、６０…角度計算部、６１，６２，６３，６４，６５，６６…角度計算回路、７０…角度決定部、８０…故障検出部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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