(57)【要約】【課題】回転体が回転を開始した直後の早い段階で、磁気センサが感知している磁極を特定できるようになる回転角検出装置およびトルク検出装置を提供する。【解決手段】ロータ１は、複数の磁極対を有する円筒状の磁石２を含んでいる。磁極対における磁力の大きさの種類には、磁力が大きい第１の磁力と第１の磁力より磁力が小さい第２の磁力との２種類がある。ロータ１の周囲には、３つの磁気センサ２１，２２，２３が配置されている。回転角演算装置２０は、各磁気センサ２１，２２，２の出力信号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３のピーク値を検出する。そして、回転角演算装置２０は、３つの出力信号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の極大値Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の組合せに基づいて、第１の磁気センサ２１が感知している磁極対を特定する。【選択図】図３
2012189376.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体の回転角を検出する回転角検出装置であって、
前記回転体の回転に応じて回転し、第１の磁力を有する１または複数の磁極対と第２の磁力を有する１または複数の磁極対とを備えている多極磁石と、
前記多極磁石の回転に応じて、互いに位相差を有する複数の正弦波信号をそれぞれ出力する複数の磁気センサと、
各磁気センサの出力信号のピーク値をそれぞれ検出するピーク値検出手段と、
前記ピーク値検出手段によって検出された各磁気センサのピーク値の組み合わせに基づいて、基準となる１つの磁気センサが感知している磁極対を特定する磁極対特定手段とを含み、
各磁気センサのピーク値の組み合わせが、前記基準となる磁気センサが感知している磁極対毎に異なるように、前記磁極対の数、前記磁気センサの数、前記第１の磁力を有する磁極対と前記第２の磁力を有する磁極対との配置パターンおよび前記磁気センサの配置位置が設定されている、回転角検出装置。
【請求項２】
前記磁極対特定手段の磁極対特定結果に基づいて、少なくとも２つの磁気センサが感知している磁極を特定する磁極特定手段と、
前記磁極特定手段の磁極特定結果に基づいて、少なくとも２つの磁気センサの出力信号の振幅を補正する振幅補正手段と、
振幅補正手段によって振幅が補正された少なくとも２つの出力信号に基づいて、前記回転体の回転角を検出する回転角演算手段とを、さらに含む請求項１に記載の回転角検出装置。
【請求項３】
前記複数の磁極対は、第１〜第８の８つの磁極対からなり、
前記複数の磁気センサは、第１〜第３の３つの磁気センサからなり、
前記第１の磁気センサが前記第１の磁極対における電気角で０°に対向しているときには、前記第２の磁気センサが前記第２の磁極対における電気角で２４０°に対向し、前記第３の磁気センサが前記第３の磁極対における電気角で１２０°に対向するように、前記３つの磁気センサが配置されている、請求項１または２に記載の回転角検出装置。
【請求項４】
第１軸と第２軸とを連結する連結軸を含み、前記連結軸の捩れに起因する前記第１軸と前記第２軸の相対的回転変位量に基づいて、前記第１軸と前記第２軸に加えられたトルクを検出するトルク検出装置であって、
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の回転角検出装置である基本の回転角検出装置と同じ構成または前記基本の回転角検出装置に対して前記多極磁石の構成以外は同じ構成を有し、前記第１軸の回転角を検出するための第１の回転角検出装置と、
前記基本の回転角検出装置に対して前記多極磁石の構成以外は同じ構成を有し、前記第２軸の回転角を検出するための第２の回転角検出装置とを含み、
前記第１の回転角検出装置における多極磁石は、前記基本の回転角検出装置における多極磁石の各磁極対が、当該磁極対と同じ磁力を有する１または複数の磁極対からなる構成を有しており、
前記第１の回転角検出装置における磁極対特定手段は、前記基本の回転角検出装置における多極磁石における各磁極対に対応する角度領域を表す領域番号のうち、前記第１の回転角検出装置において基準となる磁気センサが感知している角度領域に対応する領域番号を特定するように構成されており、
前記基本の回転角検出装置における複数の磁極対の配列を磁力の強弱の配列で表した磁極対パターンを基準磁極対パターンとすると、前記第２の回転角演算装置における多極磁石は、前記基準磁極対パターンがｎ（ｎは２以上の整数）回繰り返された磁極対パターンを有しており、
前記第２の回転角検出装置における磁極対特定手段は、第１の磁極対特定手段と、第２の磁極対特定手段とを含み、
前記第１の磁極対特定手段は、前記第２の回転角検出装置の多極磁石が有する磁極対パターンに含まれる各基準磁極対パターン内での各磁極対の順番を表す番号を相対的磁極対番号と定義すると、前記第２の回転角検出装置において基準となる磁気センサが感知している磁極対に対応する相対的磁極対番号を特定するように構成されており、
前記第２の磁極対特定手段は、前記第１の磁極対特定手段によって特定された相対的磁極対番号と、前記第１の回転角演算装置における前記磁極対特定手段によって特定された領域番号とに基づいて、前記第２の回転角検出装置において基準となる磁気センサが感知している磁極対を特定するように構成されている、トルク検出装置。
【請求項５】
車両操舵装置におけるトルク検出装置であって、
前記第２の回転角検出装置は、前記第２軸の回転角を操舵角として検出するように構成されている、請求項４に記載のトルク検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ブラシレスモータのロータ等の回転体の回転角を検出する回転角検出装置およびトルク検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動パワーステアリング装置などに使用されるブラシレスモータを制御するためには、ロータの回転角度に合わせてステータ巻線に電流を通電する必要がある。そこで、ブラシレスモータの回転に応じて回転する検出用ロータを用いて、ブラシレスモータのロータの回転角を検出する回転角検出装置が知られている。具体的には、図１３に示すように、検出用ロータ１０１（以下、「ロータ１０１」という）は、ブラシレスモータのロータに設けられている磁極対に相当する複数の磁極対を有する円筒状の磁石１０２を備えている。ロータ１０１の周囲には、２つの磁気センサ１２１，１２２が、ロータ１０１の回転中心軸を中心として所定の角度間隔をおいて配置されている。各磁気センサ１２１，１２２からは、所定の位相差を有する正弦波信号が出力される。これらの２つの正弦波信号に基づいて、ロータ１０１の回転角（ブラシレスモータのロータの回転角）が検出される。
【０００３】
この例では、磁石１０２は、５組の磁極対を有している。つまり、磁石１０２は、等角度間隔で配置された１０個の磁極を有している。各磁極は、ロータ１０１の回転中心軸を中心として、３６°（電気角では１８０°）の角度間隔で配置されている。また、２つの磁気センサ１２１，１２２は、ロータ１０１の回転中心軸を中心として１８°（電気角では９０°）の角度間隔をおいて配置されている。
【０００４】
図１３に矢印で示す方向を検出用ロータ１０１の正方向の回転方向とする。そして、ロータ１０１が正方向に回転されるとロータ１０１の回転角が大きくなり、ロータ１０１が逆方向に回転されると、ロータ１０１の回転角が小さくなるものとする。各磁気センサ１２１，１２２からは、図１４に示すように、ロータ１０１が１磁極対分に相当する角度（７２°（電気角では３６０°））を回転する期間を一周期とする正弦波信号Ｖ１，Ｖ２が出力される。
【０００５】
ロータ１０１の１回転分の角度範囲を、５つの磁極対に対応して５つの区間に分け、各区間の開始位置を０°とし終了位置を３６０°として表したロータ１０１の角度を、ロータ１０１の電気角θｅということにする。
ここでは、第１の磁気センサ１２１からは、Ｖ１＝Ａ１・sinθｅの出力信号が出力され、第２の磁気センサ１２２からは、Ｖ２＝Ａ２・cosθｅの出力信号が出力されるものとする。Ａ１，Ａ２は、振幅である。両出力信号Ｖ１，Ｖ２の振幅Ａ１，Ａ２が互いに等しいとみなすと、ロータ１０１の電気角θｅは、両出力信号Ｖ１，Ｖ２を用いて、次式(1)に基づいて求めることができる。
【０００６】
θｅ＝tan−１（sinθｅ／cosθｅ）
＝tan−１（Ｖ１／Ｖ２）      …(1)
このようにして、求められた電気角θｅを使って、ブラシレスモータを制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−１０９７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述したような従来の回転角検出装置においては、磁極ごとの磁力のばらつきなどにより、各磁気センサ１２１，１２２の出力信号Ｖ１，Ｖ２の振幅が磁極ごとに変動するため、ロータ１０１の回転角の検出に誤差が発生する。そこで、ロータ１０１の機械角に応じて、各磁気センサ１２１，１２２の出力信号Ｖ１，Ｖ２の振幅が等しくなるように、各磁気センサ１２１，１２２の出力信号Ｖ１，Ｖ２を補正（振幅補正）した後、ロータ１０１の電気角θｅを演算することが考えられる。
【０００９】
磁極毎に磁力がばらつく場合には、各磁気センサ１２１，１２２の出力信号Ｖ１，Ｖ２に対して、電気角の１周期または半周期ごとに振幅を補正するために用いられる振幅補正値を変更しなければならない。したがって、このような振幅補正を行うためには、各磁気センサ１２１，１２２が感知している磁極を特定する必要がある。ロータ１０１が１回転した後においては、各磁極のピーク値の違いから各磁気センサ１２１，１２２が感知している磁極を特定することができるので、各磁気センサ１２１，１２２が感知している磁極に応じた振幅補正を行うことができる。しかしなから、ブラシモータの起動直後には、各磁気センサ１２１，１２２が感知している磁極を特定することができないため、各磁気センサ１２１，１２２が感知している磁極に応じた振幅補正を行うことができない。
【００１０】
なお、電動パワーステアリング装置などに使用されるトルク検出装置は、入力軸と出力軸とを連結するトーションバーの捩れ角を検出することにより、入力軸に加えられたトルクを演算する構成となっている。トーションバーの捩れ角は、入力軸の回転角と出力軸の回転角との差に応じた値となる。そこで、入力軸および出力軸の回転角を従来の回転角検出装置と同様な方法で検出し、検出された入力軸および出力軸の回転角の差に基づいて、入力軸に加えられたトルクを演算することが考えられる。
【００１１】
この発明の目的は、回転体が回転を開始した直後の早い段階で、磁気センサが感知している磁極を特定できるようになる回転角検出装置およびトルク検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、回転体（１０）の回転角を検出する回転角検出装置であって、
前記回転体（１０）の回転に応じて回転し、第１の磁力を有する１または複数の磁極対と第２の磁力を有する１または複数の磁極対とを備えている多極磁石（２）と、前記多極磁石の回転に応じて、互いに位相差を有する複数の正弦波信号をそれぞれ出力する複数の磁気センサ（２１，２２，２３）と、各磁気センサの出力信号のピーク値をそれぞれ検出するピーク値検出手段（２０，Ｓ７）と、前記ピーク値検出手段によって検出された各磁気センサのピーク値の組み合わせに基づいて、基準となる１つの磁気センサが感知している磁極対を特定する磁極対特定手段（２０，Ｓ１０）とを含み、各磁気センサのピーク値の組み合わせが、前記基準となる磁気センサが感知している磁極対毎に異なるように、前記磁極対の数、前記磁気センサの数、前記第１の磁力を有する磁極対と前記第２の磁力を有する磁極対との配列パターンおよび前記磁気センサの配置位置が設定されている、回転角検出装置である。なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表すが、むろん、この発明の範囲は当該実施形態に限定されない。以下、この項において同じ。
【００１３】
ピーク値検出手段によって、各磁気センサの出力信号のピーク値がそれぞれ検出される。そして、各磁気センサのピーク値の組み合わせに基づいて、基準となる１つの磁気センサが感知している磁極対が特定される。これにより、各磁気センサが感知している磁極を特定することが可能となる。したがって、各磁気センサの出力信号の振幅を補正することが可能となる。これにより、振幅補正後の少なくとも２つの出力信号に基づいて、回転体の回転角を演算することが可能となる。
【００１４】
この発明では、ピーク値検出手段によって、各磁気センサの出力信号のピーク値がそれぞれ検出されたときに、各磁気センサが感知している磁極を特定することが可能となる。これにより、回転体が回転を開始した後、回転体が１回転する前に、各磁気センサが感知している磁極を特定することができる。つまり、回転体が回転を開始した直後の早い段階で、磁気センサが感知している磁極を特定できるようになる。これにより、回転体が回転を開始した直後の早い段階で、回転角の絶対的回転角（機械角）を検出することが可能となる。
【００１５】
請求項２記載の発明は、前記磁極対特定手段の磁極対特定結果に基づいて、少なくとも２つの磁気センサが感知している磁極を特定する磁極特定手段（２０，Ｓ１０）と、前記磁極特定手段の磁極特定結果に基づいて、少なくとも２つの磁気センサの出力信号の振幅を補正する振幅補正手段（２０，Ｓ１２）と、振幅補正手段によって振幅が補正された少なくとも２つの出力信号に基づいて、前記回転体の回転角を検出する回転角演算手段（２０，Ｓ１３，Ｓ１４）とを、さらに含む請求項１に記載の回転角検出装置である。
【００１６】
この構成では、磁極対特定手段の磁極対特定結果に基づいて、少なくとも２つの磁気センサが感知している磁極が特定される。この特定結果に基づいて、少なくとも２つの磁気センサの出力信号の振幅が補正される。そして、振幅が補正された少なくとも２つの出力信号に基づいて、前記回転体の回転角が検出される。
請求項３記載の発明は、前記複数の磁極対は、第１〜第８の８つの磁極対からなり、  前記複数の磁気センサは、第１〜第３の３つの磁気センサからなり、前記第１の磁気センサが前記第１の磁極対における電気角で０°に対向しているときには、前記第２の磁気センサが前記第２の磁極対における電気角で２４０°に対向し、前記第３の磁気センサが前記第３の磁極対における電気角で１２０°に対向するように、前記３つの磁気センサが配置されている、請求項１または２に記載の回転角検出装置である。
【００１７】
請求項４記載の発明は、第１軸（５２）と第２軸（５１）とを連結する連結軸（５３）を含み、前記連結軸の捩れに起因する前記第１軸と前記第２軸の相対的回転変位量に基づいて、前記第１軸と前記第２軸に加えられたトルクを検出するトルク検出装置であって、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の回転角検出装置である基本の回転角検出装置と同じ構成または前記基本の回転角検出装置に対して前記多極磁石の構成以外は同じ構成を有し、前記第１軸の回転角を検出するための第１の回転角検出装置（２Ａ，２１，２２，２３，２０Ａ）と、前記基本の回転角検出装置に対して前記多極磁石の構成以外は同じ構成を有し、前記第２軸の回転角を検出するための第２の回転角検出装置（２Ｂ，２４，２５，２６，２０Ｂ）とを含み、前記第１の回転角検出装置における多極磁石（２Ａ）は、前記基本の回転角検出装置における多極磁石の各磁極対が、当該磁極対と同じ磁力を有する１または複数の磁極対からなる構成を有しており、前記第１の回転角検出装置における磁極対特定手段は、前記基本の回転角検出装置における多極磁石における各磁極対に対応する角度領域を表す領域番号のうち、前記第１の回転角検出装置において基準となる磁気センサ（２１）が感知している角度領域に対応する領域番号を特定するように構成されており、前記基本の回転角検出装置における複数の磁極対の配列を磁力の強弱の配列で表した磁極対パターンを基準磁極対パターンとすると、前記第２の回転角演算装置における多極磁石は、前記基準磁極対パターンがｎ（ｎは２以上の整数）回繰り返された磁極対パターンを有しており、前記第２の回転角検出装置における磁極対特定手段は、第１の磁極対特定手段（２０Ｂ，Ｓ１０Ｂ）と、第２の磁極対特定手段（２０Ｂ，Ｓ１０Ｂ）とを含み、前記第１の磁極対特定手段は、前記第２の回転角検出装置の多極磁石が有する磁極対パターンに含まれる各基準磁極対パターン内での各磁極対の順番を表す番号を相対的磁極対番号と定義すると、前記第２の回転角検出装置において基準となる磁気センサ（２４）が感知している磁極対に対応する相対的磁極対番号を特定するように構成されており、前記第２の磁極対特定手段は、前記第１の磁極対特定手段によって特定された相対的磁極対番号と、前記第１の回転角演算装置における前記磁極対特定手段によって特定された領域番号とに基づいて、前記第２の回転角検出装置において基準となる磁気センサが感知している磁極対を特定するように構成されている、トルク検出装置である。
【００１８】
第１の回転角検出装置における多極磁石は、基本の回転角検出装置における多極磁石の各磁極対が、当該磁極対と同じ磁力を有する１または複数の磁極対からなる構成を有している。そして、第１の回転角検出装置における磁極対特定手段は、基本の回転角検出装置における多極磁石における各磁極対に対応する角度領域を表す領域番号のうち、第１の回転角検出装置において基準となる磁気センサが感知している角度領域に対応する領域番号を特定する。
【００１９】
基本の回転角検出装置における複数の磁極対の配列を磁力の強弱の配列で表した磁極対パターンを基準磁極対パターンとすると、第２の回転角演算装置における多極磁石は、基準磁極対パターンがｎ（ｎは２以上の整数）回繰り返された磁極対パターンを有している。つまり、第２の回転角演算装置における多極磁石には、基本の回転角検出装置における磁極対数のｎ（ｎは２以上の整数）倍に相当する数の磁極対が設けられている。
【００２０】
第２の回転角検出装置における磁極対特定手段は、第１の磁極対特定手段と、第２の磁極対特定手段とを含んでいる。第１の磁極対特定手段は、第２の回転角検出装置の多極磁石が有する磁極対パターンに含まれる各基準磁極対パターン内での各磁極対の順番を表す番号を相対的磁極対番号と定義すると、第２の回転角検出装置において基準となる磁気センサが感知している磁極対に対応する相対的磁極対番号を特定する。第２の磁極対特定手段は、前記第１の磁極対特定手段によって特定された相対的磁極対番号と、第１の回転角演算装置における磁極対特定手段によって特定された領域番号とに基づいて、第２の回転角検出装置において基準となる磁気センサが感知している磁極対を特定する。
【００２１】
この発明によれば、第２軸が回転を開始した直後の早い段階で、第２の回転角検出装置において基準となる磁気センサが感知している磁極対を特定できるようになる。これにより、第２軸が回転を開始した直後の早い段階で、第２軸の絶対的回転角（機械角）を検出することが可能となる。
請求項５記載の発明は、車両操舵装置におけるトルク検出装置であって、前記第２の回転角検出装置は、前記第２軸の回転角を操舵角として検出するように構成されている、請求項４に記載のトルク検出装置である。この構成では、第２軸が回転を開始した直後の早い段階で、操舵角を演算できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明をブラシレスモータのロータの回転角を検出するための回転角検出装置に適用した場合の第１の実施形態の構成を示す模式図である。
【図２】検出用ロータの構成を示す模式図である。
【図３】第１、第２および第３の磁気センサの出力信号波形および第１の磁気センサが感知している磁極を示す模式図である。
【図４】ピーク値テーブルの内容を示す模式図である。
【図５】回転角演算装置による回転角演算処理の手順を示すフローチャートである。
【図６】図５のステップＳ３の相対的極番号の設定処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】相対的極番号の設定処理を説明するための模式図である。
【図８】この発明を車両操舵装置のトルク検出装置に適用した場合の第２の実施形態の構成を示す模式図である。
【図９】第１の磁石の構成を示す模式図である。
【図１０】第２の磁石の構成を示す模式図である。
【図１１】第２の回転角演算部による回転角演算処理部の手順を示すフローチャートである。
【図１２】トーションバーに捩れがない場合における、第１の磁石の領域I〜VIIIと、第２の磁石の各グループＧ１〜Ｇ４との相対的な位置関係を模式的に表している模式図である。
【図１３】従来の回転角検出装置による回転角検出方法を説明するための模式図である。
【図１４】第１の磁気センサの出力信号波形および第２の磁気センサの出力信号波形を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下では、この発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明をブラシレスモータのロータの回転角を検出するための回転角検出装置に適用した場合の第１の実施形態の構成を示す模式図である。
この回転角検出装置は、ブラシレスモータ１０の回転に応じて回転する検出用ロータ（以下、単に「ロータ１」という）を有している。図２に示すように、ロータ１は、ブラシレスモータ１０のロータに設けられている磁極対に相当する複数の磁極対を有する円筒状の磁石（多極磁石）２を含んでいる。
【００２４】
磁石２は、８つの磁極対Ｍ１〜Ｍ８を有している。つまり、磁石２は、等角度間隔で配置された１６個の磁極ｍ１〜ｍ１６を有している。各磁極ｍ１〜ｍ１６は、ロータ１の回転中心軸を中心として、２２．５°（電気角では１８０°）の角度間隔で配置されている。
この実施形態では、磁極対における磁力の大きさの種類には、磁力が大きい第１の磁力と第１の磁力より磁力が小さい第２の磁力との２種類がある。この実施形態では、８個の磁極対Ｍ１〜Ｍ８のうち、第１、第２、第３および第５のＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ５の磁力が第２の磁力（弱い磁力）に設定され、第４、第６、第７および第８の磁極対Ｍ４，Ｍ６，Ｍ７，Ｍ８の磁力が第１の磁力（強い磁力）に設定されている。
【００２５】
ロータ１の周囲には、３つの磁気センサ２１，２２，２３が配置されている。これら３つの磁気センサ２１，２２，２３を、それぞれ第１の磁気センサ２１、第２の磁気センサ２２および第３の磁気センサ２３という場合がある。図２おいて、第２の磁気センサ２２は、第１の磁気センサ２１に対して、ロータ１の回転中心軸を中心として、時計方向に７５°（電気角では６００°）だけ離れた位置に配置されている。第３の磁気センサ２３は、第１の磁気センサ２１に対して、ロータ１の回転中心軸を中心として、時計方向に１０５°（電気角では８４０°）だけ離れた位置に配置されている。
【００２６】
言い換えると、第１の磁気センサ２１が第１の磁極対Ｍ１における電気角で０°の位置に対向しているときには、第２の磁気センサ２２が第２の磁極対Ｍ２における電気角で２４０°の位置に対向し、第３の磁気センサ２３が第３の磁極対Ｍ３における電気角で１２０°の位置に対向するように、３つの磁気センサ２１，２２，２３が配置されている。磁気センサとしては、たとえば、ホール素子、磁気抵抗素子（ＭＲ素子）等、磁界の作用により電気的特性が変化する特性を有する素子を備えたものを用いることができる。
【００２７】
図２に矢印で示す方向をロータ１の正方向の回転方向とする。そして、ロータ１が正方向に回転されるとロータ１の回転角が大きくなり、ロータ１が逆方向に回転されると、ロータ１の回転角が小さくなるものとする。各磁気センサ２１，２２，２３からは、図３に示すように、ロータ１が１磁極対分に相当する角度（４５°（電気角では３６０°））を回転する期間を一周期とする正弦波信号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３が出力される。
【００２８】
図３は、ロータ１における磁極対Ｍ８と磁極対Ｍ１との境界が第１の磁気センサ２１に対向している場合のロータ１の回転角を０°にとった場合のロータ角度（機械角）に対する、各磁気センサ２１，２２，２３の出力信号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を示している。また、図３には、ロータ角度に対応して、第１の磁気センサ２１が感知している磁極対Ｍ１〜Ｍ８および磁極ｍ１〜ｍ１６が示されているとともに、各磁極対Ｍ１〜Ｍ８の磁力の大きさが示されている。
【００２９】
ロータ１の１回転分の角度範囲を、８つの磁極対Ｍ１〜Ｍ８に対応して８つの区間に分け、各区間の開始位置を０°とし終了位置を３６０°として表したロータ１の角度を、ロータ１の電気角θｅということにする。
ここでは、第１の磁気センサ２１からは、８つの磁極対Ｍ１〜Ｍ８に対応する区間毎に、Ｖ１＝Ａ１・sinθｅの出力信号が出力されるものとする。この場合、第２の磁気センサ２２からは、８つの磁極対Ｍ１〜Ｍ８に対応する区間毎に、Ｖ２＝Ａ２・sin（θｅ＋６００°）＝Ａ２・sin（θｅ＋２４０°）の出力信号が出力される。また、第３の磁気センサ２３からは、８つの磁極対Ｍ１〜Ｍ８に対応する区間毎に、Ｖ３＝Ａ３・sin（θｅ＋８４０°）＝Ａ３・sin（θｅ＋１２０°）の出力信号が出力される。Ａ１，Ａ２，Ａ３は、それぞれ振幅を表している。ただし、振幅Ａ１，Ａ２，Ａ３は、各磁極対Ｍ１〜Ｍ８の磁力の大きさに応じて変化する。
【００３０】
したがって、各磁気センサ２１，２２，２３からは、互いに所定の位相差１２０°（電気角）を有する正弦波信号が出力される。各磁気センサ２１，２２，２３の出力信号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を、それぞれ第１の出力信号Ｖ１，第２の出力信号Ｖ２および第３の出力信号Ｖ３という場合がある。
図１に戻り、各磁気センサ２１，２２，２３の出力信号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３は、回転角演算装置２０に入力される。回転角演算装置２０は、各磁気センサ２１，２２，２３の出力信号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３に基づいて、各磁気センサ２１，２２，２３が感知している磁極を特定する。各磁気センサ２１，２２，２３が感知している磁極の特定結果に基づいて、回転角演算装置２０は、各磁気センサ２１，２２，２３の出力信号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の振幅を補正する。そして、回転角演算装置２０は、振幅補正後の各出力信号に基づいて、ロータ１の電気角θｅおよび機械角θｍを演算する。
【００３１】
回転角演算装置２０によって演算された電気角θｅおよび機械角θｍは、モータコントローラ３０に与えられる。モータコントローラ３０は、回転角演算装置２０から与えられる電気角θｅおよび機械角θｍを用いて、ブラシレスモータ１０を制御する。
回転角演算装置２０は、たとえば、マイクロコンピュータから構成され、ＣＰＵ（中央演算処理装置）およびメモリ（ＲＯＭ，ＲＡＭ，書き換え可能な不揮発性メモリ等）を含んでいる。回転角演算装置２０の不揮発性メモリには、磁気センサ２１，２２，２３毎に、ピーク値テーブルが記憶されている。
【００３２】
図４は、ピーク値テーブルの内容を示す模式図である。
ピーク値テーブルには、各磁極ｍ１〜ｍ１６の磁極番号１〜１６毎に、その磁極に対応する第１の磁気センサ２１の出力信号Ｖ１のピーク値（極大値または極小値）Ｐ１（１）〜Ｐ１（１６）と、その磁極に対応する第２の磁気センサ２２の出力信号Ｖ２のピーク値（極大値または極小値）Ｐ２（１）〜Ｐ２（１６）と、その磁極に対応する第３の磁気センサ２３の出力信号Ｖ３のピーク値（極大値または極小値）Ｐ３（１）〜Ｐ３（１６）とが記憶されている。なお、各磁気センサ２１，２２，２３としては、特性がほぼ等しいものが用いられているので、同じ磁極に対する各磁気センサ２１，２２，２３のピーク値はほぼ同様な値となる。
【００３３】
前記ピーク値テーブルへのピーク値の記憶は、たとえば、ブラシレスモータ１０の出荷前に行われる。前記振幅補正用ピーク値テーブルに記憶されるピーク値は、１周期分のデータから求めてもよいし、複数周期分のデータの平均値から求めてもよい。
図５は、回転角演算装置２０による回転角演算処理の手順を示すフローチャートである。  
【００３４】
図５に示される回転角演算処理は、所定の演算周期毎に繰り返し行なわれる。
回転角演算処理開始時において第１の磁気センサ２１が感知している磁極を基準磁極として、各磁極に相対的な番号を割り当てた場合の各磁極の番号を相対的極番号と定義する。第１の磁気センサ２１が感知している磁極の相対的極番号（以下、「第１の相対的極番号」という）を変数ｒ１で表し、第２の磁気センサ２２が感知している磁極の相対的極番号（以下、「第２の相対的極番号」という）を変数ｒ２で表し、第３の磁気センサ２３が感知している磁極の相対的極番号（以下、「第３の相対的極番号」という）を変数ｒ３で表すことにする。なお、各相対的極番号ｒ１，ｒ２，ｒ３は、１〜１６の整数をとり、１より１少ない相対的極番号は１６となり、１６より１大きい相対的極番号は１となるものとする。
【００３５】
この実施形態では、回転角演算処理開始時において第１の磁気センサ２１が感知している磁極（基準磁極）がＮ極の磁極である場合には、当該磁極に”１”の相対的極番号が割り当てられる。一方、回転角演算処理の開始時において第１の磁気センサ２１が感知している磁極（基準磁極）がＳ極の磁極である場合には、当該磁極に”２”の相対的極番号が割り当てられる。
【００３６】
また、第１の磁気センサ２１が感知している磁極の極番号をｑ１、第２の磁気センサ２２が感知している磁極の極番号をｑ２、第３の磁気センサ２３が感知している磁極の極番号をｑ３で表すことにする。なお、各極番号ｑ１，ｑ２，ｑ３は、１〜１６の整数をとり、１より１少ない極番号は１６となり、１６より１大きい極番号は１となるものとする。
また、第１の磁気センサ２１が感知している磁極対の磁極対番号をＱ１で表すことにする。なお、磁極対番号Ｑ１は、１〜８の整数をとり、１より１少ない極番号は８となり、８より１大きい極番号は１となるものとする。
【００３７】
回転角演算処理が開始されると、回転角演算装置２０は、各磁気センサ２１，２２，２３の出力信号（センサ値）Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を読み込む（ステップＳ１）。なお、回転角演算装置２０のメモリ（たとえば、ＲＡＭ）には、所定回数前に読み込まれたセンサ値から最新に読み込まれたセンサ値までの、複数回数分のセンサ値が記憶されるようになっている。
【００３８】
また、この実施形態では、センサ値Ｖ１のピーク値（極大値および極小値）を検出するために、読み込まれたセンサ値Ｖ１のうち絶対値がより大きいセンサ値が、センサ値Ｖ１のピーク値候補としてメモリに保存される。同様に、センサ値Ｖ２のピーク値（極大値および極小値）を検出するために、読み込まれたセンサ値Ｖ２のうち絶対値がより大きいセンサ値が、センサ値Ｖ２のピーク値候補としてメモリに保存される。同様に、センサ値Ｖ３のピーク値（極大値および極小値）を検出するために、読み込まれたセンサ値Ｖ３のうち絶対値がより大きいセンサ値が、センサ値Ｖ３のピーク値候補としてメモリに保存される。ただし、これらのピーク値候補は、対応する出力信号のゼロクロスが検出されたときには、後述するような所定のタイミングでゼロにリセットされる。
【００３９】
前記ステップＳ１で各センサ値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３が読み込まれると、回転角演算装置２０は、今回の処理が回転角演算処理開始後の初回の処理であるか否かを判別する（ステップＳ２）。今回の処理が回転角演算処理開始後の初回の処理である場合には（ステップＳ２：ＹＥＳ）、回転角演算装置２０は、相対的極番号の設定処理を行う（ステップＳ３）。
【００４０】
図６は、相対的極番号の設定処理の詳細な手順を示している。
回転角演算装置２０は、まず、第１の出力信号Ｖ１が０より大きいか否かを判別する（ステップＳ２１）。第１の出力信号Ｖ１が０より大きい場合には（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、回転角演算装置２０は、第１の磁気センサ２１が感知している磁極（基準磁極）がＮ極の磁極であると判別し、第１の相対的極番号ｒ１を１に設定する（ステップＳ２４）。そして、ステップＳ２６に進む。
【００４１】
一方、第１の出力信号Ｖ１が０以下である場合には（ステップＳ２１：ＮＯ）、回転角演算装置２０は、第１の出力信号Ｖ１が０より小さいか否かを判別する（ステップＳ２２）。第１の出力信号Ｖ１が０より小さい場合には（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、第１の磁気センサ２１が感知している磁極（基準磁極）がＳ極の磁極であると判別し、第１の相対的極番号ｒ１を２に設定する（ステップＳ２５）。そして、ステップＳ２６に進む。
【００４２】
前記ステップＳ２２において、第１の出力信号Ｖ１が０以上であると判別された場合には（ステップＳ２２：ＮＯ）、つまり、第１の出力信号Ｖ１が０である場合には、回転角演算装置２０は、ロータ回転角（電気角）が０°であるか１８０°であるかを判別するために、第３の出力信号Ｖ３が０より大きいか否かを判別する（ステップＳ２３）。第３の出力信号Ｖ３が０より大きい場合には（ステップＳ２３：ＹＥＳ）、回転角演算装置２０は、ロータ回転角（電気角）が０°であると判別し、第１の相対的極番号ｒ１を１に設定する（ステップＳ２４）。そして、ステップＳ２６に進む。
【００４３】
一方、第３の出力信号Ｖ３が０以下である場合には（ステップＳ２３：ＮＯ）、回転角演算装置２０は、ロータ回転角（電気角）が１８０°であると判別し、第１の相対的極番号ｒ１を２に設定する（ステップＳ２５）。そして、ステップＳ２６に進む。
なお、前記ステップＳ２３において、回転角演算装置２０は、第２の出力信号Ｖ２が０より小さいか否かを判別するようにしてもよい。この場合には、第２の出力信号Ｖ２が０より小さいときには、回転角演算装置２０は、ステップＳ２４に進んで第１の相対的極番号ｒ１を１に設定する。一方、第２の出力信号Ｖ２が０以上である場合には、回転角演算装置２０は、ステップＳ２５に進んで第１の相対的極番号ｒ１を２に設定する。
【００４４】
ステップＳ２６では、回転角演算装置２０は、「Ｖ１≧０かつＶ２＜０」または「Ｖ１≦０かつＶ２＞０」の条件を満たしているか否かを判別する。この条件を満たしている場合には（ステップＳ２６：ＹＥＳ）、回転角演算装置２０は、第２の磁気センサ２２が感知している磁極の極番号は、第１の磁気センサ２１が感知している磁極の極番号より３だけ大きい番号であると判別し、第２の相対的極番号ｒ２に、第１の相対的極番号ｒ１より３だけ大きい番号（ｒ２＝ｒ１＋３）を設定する（ステップＳ２７）。そして、ステップＳ２９に移行する。
【００４５】
一方、前記ステップＳ２６の条件を満たしていない場合には（ステップＳ２６：ＮＯ）、回転角演算装置２０は、第２の磁気センサ２２が感知している磁極の極番号は、第１の磁気センサ２１が感知している磁極の極番号より４だけ大きい番号であると判別し、第２の相対的極番号ｒ２に、第１の相対的極番号ｒ１より４だけ大きい番号（ｒ２＝ｒ１＋４）を設定する（ステップＳ２８）。そして、ステップＳ２９に移行する。
【００４６】
ステップＳ２９では、回転角演算装置２０は、「Ｖ１＞０かつＶ３≦０」または「Ｖ１＜０かつＶ３≧０」の条件を満たしているか否かを判別する。この条件を満たしている場合には（ステップＳ２９：ＹＥＳ）、回転角演算装置２０は、第３の磁気センサ２３が感知している磁極の極番号は、第１の磁気センサ２１が感知している磁極の極番号より５だけ大きい番号であると判別し、第３の相対的極番号ｒ３に、第１の相対的極番号ｒ１より５だけ大きい番号（ｒ３＝ｒ１＋５）を設定する（ステップＳ３０）。そして、図５のステップＳ１２に戻る。
【００４７】
一方、前記ステップＳ２９の条件を満たしていない場合には（ステップＳ２９：ＮＯ）、回転角演算装置２０は、第３の磁気センサ２３が感知している磁極の極番号は、第１の磁気センサ２１が感知している磁極の極番号より４だけ大きい番号であると判別し、第３の相対的極番号ｒ３に、第１の相対的極番号ｒ１より４だけ大きい番号（ｒ３＝ｒ１＋４）を設定する（ステップＳ３１）。そして、図５のステップＳ１２に戻る。
【００４８】
前記ステップＳ２６の条件を満たしている場合に、第２の相対的極番号ｒ２に第１の相対的極番号ｒ１より３だけ大きい番号（ｒ２＝ｒ１＋３）を設定し、前記ステップＳ２６の条件を満たしていない場合に、第２の相対的極番号ｒ２に第１の相対的極番号ｒ１より４だけ大きい番号（ｒ２＝ｒ１＋４）を設定している理由について説明する。また、前記ステップＳ２９の条件を満たしている場合に、第３の相対的極番号ｒ３に、第１の相対的極番号ｒ１より５だけ大きい番号（ｒ３＝ｒ１＋５）を設定し、前記ステップＳ２９の条件を満たしていない場合に、第３の相対的極番号ｒ３に、第１の相対的極番号ｒ１より４だけ多い番号（ｒ３＝ｒ１＋４）を設定している理由について説明する。
【００４９】
たとえば、ロータ１における磁極ｍ１と磁極ｍ２とからなる磁極対Ｍ１が第１の磁気センサ２１を通過する際の、第１、第２および第３の磁気センサ２１，２２，２３の出力信号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の信号波形を模式的に表すと、図７（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すようになる。
図７（ａ）（ｂ）において、Ｓ１，Ｓ２で示す領域は、第１の磁気センサ２１が磁極ｍ１を感知し、第２の磁気センサ２２が磁極ｍ４を感知している領域である。Ｓ３で示す領域は、第１の磁気センサ２１が磁極ｍ１を感知し、第２の磁気センサ２２が磁極ｍ５を感知している領域である。Ｓ４，Ｓ５で示す領域は、第１の磁気センサ２１が磁極ｍ２を感知し、第２の磁気センサ２２が磁極ｍ５を感知している領域である。Ｓ６で示す領域は、第１の磁気センサ２１が磁極ｍ２を感知し、第２の磁気センサ２２が磁極ｍ６を感知している領域である。
【００５０】
つまり、領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ４およびＳ５では、第２の磁気センサ２２が感知している磁極の極番号は、第１の磁気センサ２１が感知している磁極の極番号より３だけ大きくなる。一方、領域Ｓ３およびＳ６では、第２の磁気センサ２２が感知している磁極の極番号は、第１の磁気センサ２１が感知している磁極の極番号より４だけ大きい番号となる。
領域Ｓ１，Ｓ２においては、両センサ値Ｖ１，Ｖ２は、Ｖ１≧０かつＶ２＜０の第１条件を満たす。領域Ｓ３においては、両センサ値Ｖ１，Ｖ２は、Ｖ１＞０かつＶ２≧０の第２条件を満たす。領域Ｓ４，Ｓ５においては、両センサ値Ｖ１，Ｖ２は、Ｖ１≦０かつＶ２＞０の第３条件を満たす。領域Ｓ６においては、両センサ値Ｖ１，Ｖ２は、Ｖ１＜０かつＶ２≦０の第４条件を満たす。
【００５１】
そこで、回転角演算装置２０は、前記第１条件（Ｖ１≧０かつＶ２＜０）または前記第３条件（Ｖ１≦０かつＶ２＞０）を満たしている場合には、第２の磁気センサ２２が感知している磁極の極番号は、第１の磁気センサ２１が感知している磁極の極番号より３だけ大きくなると判別し、前記第１条件または前記第３条件を満たしていない場合には、第２の磁気センサ２２が感知している磁極の極番号は、第１の磁気センサ２１が感知している磁極の極番号より４だけ大きくなると判別している。
【００５２】
また、図７（ａ）（ｃ）において、Ｓ１で示す領域は、第１の磁気センサ２１が磁極ｍ１を感知し、第３の磁気センサ２３が磁極ｍ５を感知している領域である。Ｓ２およびＳ３で示す領域は、第１の磁気センサ２１が磁極ｍ１を感知し、第３の磁気センサ２３が磁極Ｍ６を感知している領域である。Ｓ４で示す領域は、第１の磁気センサ２１が磁極ｍ２を感知し、第３の磁気センサ２３が磁極Ｍ６を感知している領域である。Ｓ５およびＳ６で示す領域は、第１の磁気センサ２１が磁極ｍ２を感知し、第３の磁気センサ２３が磁極ｍ７を感知している領域である。
【００５３】
つまり、領域Ｓ１およびＳ４では、第３の磁気センサ２３が感知している磁極の極番号は、第１の磁気センサ２１が感知している磁極の極番号より４だけ大きい番号となる。一方、領域Ｓ２，Ｓ３，Ｓ５およびＳ６では、第２の磁気センサ２２が感知している磁極の極番号は、第１の磁気センサ２１が感知している磁極の極番号より５だけ大きくなる。
領域Ｓ１においては、両センサ値Ｖ１，Ｖ３は、Ｖ１≧０かつＶ３＞０の第１条件を満たす。領域Ｓ２，Ｓ３においては、両センサ値Ｖ１，Ｖ３は、Ｖ１＞０かつＶ３≦０の第２条件を満たす。領域Ｓ４においては、両センサ値Ｖ１，Ｖ３は、Ｖ１≦０かつＶ３＜０の第３条件を満たす。領域Ｓ５，Ｓ６においては、両センサ値Ｖ１，Ｖ３は、Ｖ１＜０かつＶ３≧０の第４条件を満たす。
【００５４】
そこで、回転角演算装置２０は、前記第２条件（Ｖ１＞０かつＶ３≦０）または前記第４条件（Ｖ１＜０かつＶ３≧０）を満たしている場合には、第３の磁気センサ２３が感知している磁極の極番号は、第１の磁気センサ２１が感知している磁極の極番号より５だけ大きくなると判別し、前記第２条件または前記第４条件を満たしていない場合には、第３の磁気センサ２３が感知している磁極の極番号は、第１の磁気センサ２１が感知している磁極の極番号より４だけ大きくなると判別している。
【００５５】
図５に戻り、前記ステップＳ２において、今回の処理が回転角演算処理開始後の初回の処理ではないと判別された場合には（ステップＳ２：ＮＯ）、ステップＳ４に移行する。
ステップＳ４では、回転角演算装置２０は、メモリに記憶されているセンサ値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３に基づいて、センサ値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３毎に、センサ値の符号が反転するゼロクロスを検出したか否かを判別する。ゼロクロスが検出されなかったときには（ステップＳ４：ＮＯ）、回転角演算装置２０は、ステップＳ１２に移行する。
【００５６】
前記ステップＳ４において、いずれかのセンサ値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３に対してゼロクロスが検出された場合には（ステップＳ４：ＹＥＳ）、回転角演算装置２０は、後述するステップＳ１０の極番号特定処理によって、各磁極センサ２１，２２，２３が検知している磁極が既に特定されているか否かを判別する（ステップＳ５）。
各磁極センサ２１，２２，２３が検知している磁極が特定されていない場合には、回転角演算装置２０は、相対的極番号の更新処理を行なう（ステップＳ６）。具体的には、回転角演算装置２０は、前記ステップＳ４でゼロクロスが検出された磁気センサに対して現在設定されている相対的極番号ｒ１、ｒ２またはｒ３を、ロータ１の回転方向に応じて、１だけ大きい番号または１だけ小さい番号に変更する。
【００５７】
ロータ１の回転方向が正方向（図２に矢印で示す方向）である場合には、回転角演算装置２０は、前記ステップＳ４でゼロクロスが検出された磁気センサに対して現在設定されている相対的極番号ｒ１、ｒ２またはｒ３を、１だけ大きい番号に更新する。一方、ロータ１の回転方向が逆方向である場合には、回転角演算装置２０は、ゼロクロスが検出された磁気センサに対して現在設定されている相対的極番号ｒ１、ｒ２またはｒ３を、１だけ小さい番号に更新する。ただし、前述したように、”１”の相対的極番号に対して、１だけ小さい相対的極番号は、”１６”となる。また、”１６”の相対的極番号に対して、１だけ大きい相対的極番号は、”１”となる。
【００５８】
なお、ロータ１の回転方向は、ゼロクロスが検出された出力信号の前回値および今回値と、他の１つの出力信号の今回値とに基づいて判定することができる。具体的には、ゼロクロスが検出された出力信号が第１の出力信号Ｖ１である場合には、「第１の出力信号Ｖ１の前回値が０より大きくかつその今回値が０以下であり、第３の出力信号Ｖ３が０より小さい（または第２の出力信号Ｖ２が０より大きい）」という条件、または「第１の出力信号Ｖ１の前回値が０未満でかつその今回値が０以上であり、第３の出力信号Ｖ３が０より大きい（または第２の出力信号Ｖ２が０より小さい）」という条件を満たしている場合には、回転方向は正方向（図２に矢印で示す方向）であると判定される。
【００５９】
一方、「第１の出力信号Ｖ１の前回値が０以上でかつその今回値が０未満であり、第３の出力信号Ｖ３が０より大きい（または第２の出力信号Ｖ２が０より小さい）」という条件、または「第１の出力信号Ｖ１の前回値が０以下でかつその今回値が０より大きく、第３の出力信号Ｖ３が０より小さい（または第２の出力信号Ｖ２が０より大きい）」という条件を満たしている場合には、回転方向は逆方向であると判定される。
【００６０】
ゼロクロスが検出された出力信号が第２の出力信号Ｖ２である場合には、「第２の出力信号Ｖ２の前回値が０より大きくかつその今回値が０以下であり、第１の出力信号Ｖ１が０より小さい（または第３の出力信号Ｖ３が０より大きい）」という条件、または「第２の出力信号Ｖ２の前回値が０未満でかつその今回値が０以上であり、第１の出力信号Ｖ１が０より大きい（または第３の出力信号Ｖ３が０より小さい）」という条件を満たしている場合には、回転方向は正方向（図２に矢印で示す方向）であると判定される。一方、「第２の出力信号Ｖ２の前回値が０以上でかつその今回値が０未満であり、第１の出力信号Ｖ１が０より大きい（または第３の出力信号Ｖ３が０より小さい）」という条件、または「第２の出力信号Ｖ２の前回値が０以下でかつその今回値が０より大きく、第１の出力信号Ｖ１が０より小さい（または第３の出力信号Ｖ３が０より大きい）」という条件を満たしている場合には、回転方向は逆方向であると判定される。
【００６１】
ゼロクロスが検出された出力信号が第３の出力信号Ｖ３である場合には、「第３の出力信号Ｖ３の前回値が０より大きくかつその今回値が０以下であり、第１の出力信号Ｖ１が０より大きい（または第２の出力信号Ｖ２が０より小さい）」という条件、または「第３の出力信号Ｖ３の前回値が０未満でかつその今回値が０以上であり、第１の出力信号Ｖ１が０より小さい（または第２の出力信号Ｖ２が０より大きい）」という条件を満たしている場合には、回転方向は正方向（図２に矢印で示す方向）であると判定される。一方、「第３の出力信号Ｖ３の前回値が０以上でかつその今回値が０未満であり、第１の出力信号Ｖ１が０より小さい（または第２の出力信号Ｖ２が０より大きい）」という条件、または「第３の出力信号Ｖ３の前回値が０以下でかつその今回値が０より大きく、第１の出力信号Ｖ１が０より大きい（または第２の出力信号Ｖ２が０より小さい）」という条件を満たしている場合には、回転方向は逆方向であると判定される。
【００６２】
前記ステップＳ６の相対的極番号の更新処理が終了すると、回転角演算装置２０は、ピーク値検出処理を行なう（ステップＳ７）。ピーク値検出処理について具体的に説明する。前記ステップＳ４でゼロクロスが検出された出力信号に対応する磁気センサをピーク値検出対象の磁気センサということにする。回転角演算装置２０は、まず、ピーク値検出対象の磁気センサが感知している磁極が変化したか否かを判別する。つまり、回転角演算装置２０は、ピーク値検出対象の磁気センサが感知している磁極位置が、当該磁気センサの出力信号のゼロクロスが前回検出された時点と、今回検出された時点とで、異なっているか同じであるかを判定する。ロータ１の回転方向が逆転した場合には、前記両時点での磁極位置が同じになる可能性がある。
【００６３】
この判定は、たとえば、前回ゼロクロスが検出されたときのロータ１の回転方向と、現在のロータ１の回転方向が同じ方向であるか否かに基づいて行うことができる。すなわち、回転角演算装置２０は、ロータ１の回転方向が同じ方向であれば、ピーク値検出対象の磁気センサが感知している磁極が変化したと判定する。一方、ロータ１の回転方向が異なっていれば、回転角演算装置２０は、ピーク値検出対象の磁気センサが感知している磁極が変化していないと判定する。
【００６４】
ピーク値検出対象の磁気センサが感知している磁極が変化したと判定された場合には、回転角演算装置２０は、ピーク値を検出したと判別するとともに、当該磁気センサに対応するピーク値候補をピーク値として特定する。一方、ピーク値検出対象の磁気センサが感知している磁極が変化していないと判定された場合には、回転角演算装置２０は、ピーク値を検出しなかったと判定する。なお、ピーク値には、０より大きな極大値と、０より小さな極小値とがある。この実施形態では、ピーク値のうち、極大値に基づいて、第１の磁気センサ２１が感知している磁極対が特定されるものとする。以下において、ピーク値検出処理において検出された第１の出力信号Ｖ１、第２の出力信号Ｖ２および第３の出力信号Ｖ３の極大値を、それぞれＰ１、Ｐ２およびＰ３で表す場合がある。
【００６５】
ピーク値検出処理において極大値が検出されなかった場合には（ステップＳ８：ＮＯ）、回転角演算装置２０は、前記ステップＳ４でゼロクロスが検出された出力信号に対応するピーク値候補を０にリセットした後、ステップＳ１２に移行する。一方、ピーク値検出処理において極大値が検出されたときには（ステップＳ８：ＹＥＳ）、当該極大値を、前記ステップＳ４でゼロクロスが検出された出力信号に対する極大値Ｐ１、Ｐ２またはＰ３として記憶する（ステップＳ９）。そして、回転角演算装置２０は、前記ステップＳ４でゼロクロスが検出された出力信号に対応するピーク値候補を０にリセットした後、ステップＳ１０に移行する。
【００６６】
ステップＳ１０では、回転角演算装置２０は、極番号特定処理（磁極対特定処理）を行なう。
図３を参照して、極番号特定処理の考え方について説明する。図３に示すように、磁力が弱い磁極対Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ５内のＮ磁極ｍ１，ｍ３，ｍ５，ｍ９に対する各出力信号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３のピーク値（極大値）と、磁力が強い磁極対Ｍ４，Ｍ６，Ｍ７，Ｍ８内のＮ磁極ｍ７，ｍ１１，ｍ１３，ｍ１５に対する各出力信号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３のピーク値（極大値）との中間に、閾値Ａ（Ａ＞０）が設定されている。
【００６７】
図３から分かるように、第１の磁気センサ２１が感知している磁極対Ｍ１〜Ｍ８毎に、３つの出力信号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の極大値の組合せが異なっている。したがって、３つの出力信号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の極大値Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の組合せに基づいて、第１の磁気センサ２１が感知している磁極対を特定することができる。また、第１の磁気センサ２１が感知している磁極対を特定するタイミングに基づいて、第１の磁気センサ２１が感知している磁極を特定することができる。そして、第１の磁気センサ２１が感知している磁極に基づいて、第２および第３の磁気センサ２２，２３が感知している磁極を特定することができる。
【００６８】
第１の磁気センサ２１が感知している磁極対Ｍ１〜Ｍ８と、３つの出力信号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の極大値Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の組合せとの関係は、表１に示すようになる。
【００６９】
【表１】
2012189376.tif 000003
【００７０】
なお、第１の磁気センサ２１が感知している磁極対を特定するタイミングは、ロータ１が正方向に回転している場合には、第１の磁気センサ２１が感知している磁極対が移り変わった後に、第３の出力信号Ｖ３のゼロクロスが初めて検出されるタイミング（以下、「第１の磁極対特定タイミング」という）である。したがって、第１の磁極対特定タイミングにおいて表１の内容に基づいて特定される磁極対は、第１の磁気センサ２１が直前まで感知していた磁極対となる。このため、第１の磁極対特定タイミングにおいて第１の磁気センサ２１が感知している磁極対は、表１の内容に基づいて特定される磁極対より磁極対番号が１だけ大きい磁極対となる。また、第１の磁極対特定タイミングにおいて第１の磁気センサ２１が感知している磁極は、第１の磁極対特定タイミングにおいて第１の磁気センサ２１が感知している磁極対内の２つの磁極のうち、Ｎ極の磁極となる。
【００７１】
一方、ロータ１が逆方向に回転している場合には、第１の磁気センサ２１が感知している磁極対を特定するタイミングは、第１の磁気センサ２１が感知している磁極対が移り変わった直後に、第１の出力信号Ｖ１のゼロクロスが検出されるタイミング（以下、「第２の磁極対特定タイミング」という）である。したがって、第２の磁極対特定タイミングにおいて表１の内容に基づいて特定される磁極対は、第１の磁気センサ２１が直前まで感知していた磁極対となる。このため、第２の磁極対特定タイミングにおいて第１の磁気センサ２１が感知している磁極対は、表１の内容に基づいて特定される磁極対より磁極対番号が１だけ小さい磁極対となる。また、第２の磁極対特定タイミングにおいて第２の磁気センサ２１が感知している磁極は、第２の磁極対特定タイミングにおいて第１の磁気センサ２１が感知している磁極対内の２つの磁極のうち、Ｓ極の磁極となる。
【００７２】
以下、より具体的に、極番号特定処理について説明する。極番号特定処理は、３つの出力信号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の極大値が既に検出（記憶）されている場合において、次の第１条件または第２条件のいずかを満たしている場合にのみ行われる。
第１条件：ロータ１の回転方向が正方向でありかつ前記ステップＳ４でゼロクロスが検出された出力信号が第３の出力信号Ｖ３であること
第２条件：ロータ１の回転方向が逆方向でありかつ前記ステップＳ４でゼロクロスが検出された出力信号が第１の出力信号Ｖ１であること
第１条件は、第１の磁極対特定タイミングであるか否かを判定するための条件である。第１条件を満たしている場合には、現時点が第１の磁極対特定タイミングであると判定される。第２条件は、第２の磁極対特定タイミングであるか否かを判定するための条件である。第２条件を満たしている場合には、現時点が第２の磁極対特定タイミングであると判定される。
【００７３】
第１条件を満たしている場合には、回転角演算装置２０は、表１に示される磁極対Ｍ１〜Ｍ８と３つの極大値Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の組合せとの関係と、最新に検出された各出力信号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の極大値Ｐ１．Ｐ２，Ｐ３の組み合わせとに基づいて、第１の磁気センサ２１が直前まで感知していた磁極対の磁極対番号Ｑ１’を特定する。そして、当該磁極対番号Ｑ１’より１だけ大きい磁極対番号を、第１の磁極センサ２１が現在感知している磁極対の磁極対番号Ｑ１（＝Ｑ１’＋１）として特定する。
【００７４】
次に、回転角演算装置２０は、第１の磁極センサ２１が現在感知している磁極の極番号ｑ１を、ｑ１＝２・Ｑ１−１に基づいて特定する。また、回転角演算装置２０は、第１の磁気センサ２１が感知している磁極の極番号ｑ１と、第１および第２の相対的極番号ｒ１，ｒ２とに基づいて、第２の磁気センサ２２が感知している磁極の極番号ｑ２を特定する。具体的には、回転角演算装置２０は、ｑ２＝(ｑ１−ｒ１)＋ｒ２に基づいて、第２の磁気センサ２２が感知している磁極の極番号ｑ２を特定する。
【００７５】
さらに、回転角演算装置２０は、第１の磁気センサ２１が感知している磁極の極番号ｑ１と、第１および第３の相対的極番号ｒ１，ｒ３とに基づいて、第３の磁気センサ２３が感知している磁極の極番号ｑ３を特定する。具体的には、回転角演算装置２０は、ｑ３＝(ｑ１−ｒ１)＋ｒ３に基づいて、第３の磁気センサ２３が感知している磁極の極番号ｑ３を特定する。そして、ステップＳ１２に移行する。
【００７６】
一方、第２条件を満たしている場合には、回転角演算装置２０は、表１に示される磁極対Ｍ１〜Ｍ８と３つの極大値Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の組合せとの関係と、最新に検出された各出力信号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の極大値Ｐ１．Ｐ２，Ｐ３の組み合わせとに基づいて、第１の磁気センサ２１が直前まで感知していた磁極対の磁極対番号Ｑ１’を特定する。そして、当該磁極対番号Ｑ１’より１だけ小さい磁極対番号を、第１の磁極センサ２１が現在感知している磁極対の磁極対番号Ｑ１（＝Ｑ１’−１）として特定する。
【００７７】
次に、回転角演算装置２０は、第１の磁極センサ２１が現在感知している磁極の極番号ｑ１を、ｑ１＝２・Ｑ１に基づいて特定する。また、回転角演算装置２０は、ｑ２＝(ｑ１−ｒ１)＋ｒ２に基づいて、第２の磁気センサ２２が感知している磁極の極番号ｑ２を特定する。さらに、回転角演算装置２０は、ｑ３＝(ｑ１−ｒ１)＋ｒ３に基づいて、第３の磁気センサ２３が感知している磁極の極番号ｑ３を特定する。そして、ステップＳ１２に移行する。
【００７８】
なお、前記ステップＳ１０において、３つの出力信号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の極大値Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３が検出（記憶）されていないと判別された場合、あるいは３つの出力信号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の極大値Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３が検出されていても、前記第１条件および第２条件のいずれをも満たしていないと判別された場合には、回転角演算装置２０は、前述した極番号特定処理を行なうことなく、ステップＳ１２に移行する。
【００７９】
前記ステップＳ５において、各磁気センサ２１，２２，２３が感知している磁極が既に特定されていると判別された場合には（ステップＳ５：ＹＥＳ）、回転角演算装置２０は、前記ステップＳ４でゼロクロスが検出された出力信号に対応するピーク値候補を０にリセットした後、極番号の更新処理を行なう（ステップＳ１１）。具体的には、回転角演算装置２０は、前記ステップＳ４でゼロクロスが検出された磁気センサに対して既に特定されている極番号ｑ１、ｑ２またはｑ３を、ロータ１の回転方向に応じて、１だけ大きい極番号または１だけ小さい極番号に変更する。
【００８０】
ロータ１の回転方向が正方向である場合には、回転角演算装置２０は、ゼロクロスが検出された磁気センサに対して既に特定されている前記極番号ｑ１、ｑ２またはｑ３を、１だけ大きい極番号に更新する。一方、ロータ１の回転方向が逆方向である場合には、回転角演算装置２０は、ゼロクロスが検出された磁気センサに対して既に特定されている前記極番号ｑ１、ｑ２またはｑ３を、１だけ小さい極番号に更新する。ただし、”１”の極番号に対して、１だけ小さい極番号は、”１６”となる。また、”１６”の極番号に対して、１だけ大きい極番号は、”１となる。回転角演算装置２０は、ステップＳ１１の極番号の更新処理が終了すると、ステップＳ１２に移行する。
【００８１】
ステップＳ１２では、回転角演算装置２０は、振幅補正処理を行う。つまり、回転角演算装置２０は、各磁気センサ２１，２２，２３が感知している磁極の極番号ｑ１，ｑ２，ｑ３が特定されている場合には、各磁気センサ２１，２２，２３の出力信号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の振幅を補正する。一方、各磁気センサ２１，２２，２３が感知している磁極の極番号ｑ１，ｑ２，ｑ３が特定されていない場合には、回転角演算装置２０は、振幅補正処理を行うことなく、ステップＳ１３に移行する。
【００８２】
各磁気センサ２１，２２，２３が感知している磁極の極番号ｑ１，ｑ２，ｑ３が特定されている場合には、回転角演算装置２０は、第１の磁気センサ２１が感知している磁極の極番号ｑ１に対応する第１の出力信号Ｖ１のピーク値と、第２の磁気センサ２２が感知している磁極の極番号ｑ２に対応する第２の出力信号Ｖ２のピーク値と、第３の磁気センサ２３が感知している磁極の極番号ｑ３に対応する第３の出力信号Ｖ３のピーク値とを、ピーク値テーブル（図４参照）から取得する。ピーク値テーブルから取得された第１、第２および第３の出力信号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３のピーク値を、それぞれＰ１ｘ，Ｐ２ｘ，Ｐ３ｘで表すことにする。そして、取得した各ピーク値（振幅補正値）Ｐ１ｘ，Ｐ２ｘ，Ｐ３ｘと予め設定されている基準振幅φとに基づいて、各出力信号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の振幅を補正する。
【００８３】
具体的には、第１、第２および第３の出力信号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の振幅補正後の信号をそれぞれＶ１’，Ｖ２’，Ｖ３’とすると、補正後の第１、第２および第３の出力信号Ｖ１’，Ｖ２’，Ｖ３’は、それぞれ次式（2）(3)(4)に基づいて演算される。
Ｖ１’＝（Ｖ１／Ｐ１ｘ）×φ    …(2)
Ｖ２’＝（Ｖ２／Ｐ２ｘ）×φ    …(3)
Ｖ３’＝（Ｖ３／Ｐ３ｘ）×φ    …(4)
振幅補正処理が終了すると、回転角演算装置２０は、ステップＳ１３に移行する。ステップＳ１３では、回転角演算装置２０は、前記ステップＳ１２で振幅補正された各出力信号Ｖ１’，Ｖ２’，Ｖ３’ に基づいて、電気角θｅを演算する。ただし、前記ステップＳ１２で振幅補正が行われなかった場合には、前記ステップＳ１で読み込まれたセンサ値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３に基づいて、電気角θｅを演算する。
【００８４】
以下、振幅補正された各出力信号Ｖ１’，Ｖ２’，Ｖ３’ に基づいて、電気角θｅを演算する場合について説明する。なお、前記ステップＳ１で読み込まれたセンサ値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３に基づいて電気角θｅを演算する場合には、補正後の各出力信号Ｖ１’，Ｖ２’，Ｖ３’の代わりにセンサ値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３が用いられるだけなので、その説明を省略する。
【００８５】
回転角演算装置２０は、振幅補正後の第１の出力信号Ｖ１’と振幅補正後の第３の出力信号Ｖ３’とに基づいて、ロータ１の回転角に相当する第１の電気角θｅ１を演算する。また、回転角演算装置２０は、振幅補正後の第１の出力信号Ｖ１’と振幅補正後の第２の出力信号Ｖ２’とに基づいて、ロータ１の回転角に相当する第２の電気角θｅ２を演算する。また、回転角演算装置２０は、振幅補正後の第２の出力信号Ｖ２’と振幅補正後の第３の出力信号Ｖ３’とに基づいて、ロータ１の回転角に相当する第３の電気角θｅ３を演算する。第１、第２および第３の電気角θｅ１，θｅ２，θｅ３の演算方法については、後述する。
【００８６】
そして、回転角演算装置２０は、たとえば、次式(5)に基づいて、最終的な電気角θｅを演算する。つまり、回転角演算装置２０は、第１、第２および第３の電気角θｅ１，θｅ２，θｅ３の平均値を、最終的な電気角θｅとして演算する。
θｅ＝（θｅ１＋θｅ２＋θｅ３）／３      …(5)
なお、回転角演算装置２０は、第１、第２および第３の電気角θｅ１，θｅ２，θｅ３の中央値を、最終的な電気角θｅとして演算することができる。また、回転角演算装置２０は、第１、第２および第３の電気角θｅ１，θｅ２，θｅ３のうち、最も外れているものを除外し、他の２つの平均値を、最終的な電気角θｅとして演算することもできる。さらに、回転角演算装置２０は、第１，第２および第３の電気角θｅ１，θｅ２，θｅ３のいずれか１つの電気角を、最終的な電気角θｅとして決定してもよい。
【００８７】
第１の電気角θｅ１の演算方法について説明する。前記基準振幅はφであるので、振幅補正後の第１の出力信号Ｖ１’はφ・sinθｅで表され、振幅補正後の第２の出力信号Ｖ２’はφ・sin（θｅ＋２４０°）で表され、振幅補正後の第３の出力信号Ｖ３はφ・sin（θｅ＋１２０°）で表される。ここでは、説明の便宜上、基準振幅φが１であるとし、振幅補正後の第１の出力信号Ｖ１’、第２の出力信号Ｖ２’および第３の出力信号Ｖ３を、それぞれＶ１’＝sinθｅ、Ｖ２’＝sin（θｅ＋２４０°）およびＶ３＝sin（θｅ＋１２０°）で表すことにする。
【００８８】
回転角演算装置２０は、まず、振幅補正後の第１の出力信号Ｖ１’（＝sinθｅ）と振幅補正後の第３の出力信号Ｖ３’（＝sin（θｅ＋１２０°））とから、振幅補正後の第１の出力信号Ｖ１’に対する位相差が９０°となる信号Ｖ１３’（＝sin（θｅ＋９０°）＝cosθｅ）を演算する。より具体的には、回転角演算装置２０は、次式(6)に基づいて、信号Ｖ１３’を演算する。
【００８９】
【数１】
2012189376.tif 000004
【００９０】
前記式（6）は、sin（θｅ＋１２０°）を三角関数の加法定理により展開した式に基づいて、導出することができる。そして、回転角演算装置２０は、前記信号Ｖ１３’（＝cosθｅ）と振幅補正後の第１の出力信号Ｖ１’（＝sinθｅ）とを用い、次式(7)に基づいて、第１の電気角θｅ１を演算する。
【００９１】
【数２】
2012189376.tif 000005
【００９２】
第２の電気角θｅ２の演算方法について説明する。回転角演算装置２０は、まず、振幅補正後の第１の出力信号Ｖ１’（＝sinθｅ）と振幅補正後の第２の出力信号Ｖ２’（＝sin（θｅ＋２４０°））とから、振幅補正後の第１の出力信号Ｖ１’に対する位相差が９０°となる信号Ｖ１２’（＝sin（θｅ＋９０°）＝cosθｅ）を生成する。より具体的には、回転角演算装置２０は、次式(8)に基づいて、信号Ｖ１２’を生成する。
【００９３】
【数３】
2012189376.tif 000006
【００９４】
前記式（8)は、sin（θｅ＋２４０°）を三角関数の加法定理により展開した式に基づいて、導出することができる。そして、回転角演算装置２０は、前記信号Ｖ１２’（＝cosθｅ）と振幅補正後の第１の出力信号Ｖ１’（＝sinθｅ）とを用い、次式(9)に基づいて、第２の電気角θｅ２を演算する。
【００９５】
【数４】
2012189376.tif 000007
【００９６】
第３の電気角θｅ３の演算方法について説明する。回転角演算装置２０は、まず、振幅補正後の第２の出力信号Ｖ２’と振幅補正後の第３の出力信号Ｖ３’とに基づいて、ロータ１の回転角（電気角）θｅに対して１２０°だけ進んだ電気角θｅ３’（＝θｅ＋１２０°）を演算する。そして、得られた回転角θｅ３’から１２０°を減算することにより、第３の電気角θｅ３を演算する。
【００９７】
回転角演算装置２０は、振幅補正後の第３の出力信号Ｖ３’（＝sin（θｅ＋１２０°））と振幅補正後の第２の出力信号Ｖ２’（＝sin（θｅ＋２４０°））とから、振幅補正後の第３の出力信号Ｖ３’に対する位相差が９０°となる信号Ｖ２３’（＝sin（θｅ＋１２０°＋９０°））を生成する。
θｅ’＝θｅ＋１２０°として、振幅補正後の第３の出力信号Ｖ３’を正弦波信号sinθｅ’で表し、振幅補正後の出力信号Ｖ２’を、この正弦波信号sinθｅ’に対して位相差が１２０°進んだ正弦波信号sin（θｅ’＋１２０°）で表すと、前記第１の電気角θｅ１の演算方法と同様に、正弦波信号sinθｅ’に対して位相差が９０°となる信号Ｖ２３’（＝sin（θｅ’＋９０°）＝cosθｅ’）を求めることができる。
【００９８】
具体的には、回転角演算装置２０は、次式(10)に基づいて、信号Ｖ２３’を生成する。
【００９９】
【数５】
2012189376.tif 000008
【０１００】
次に、回転角演算装置２０は、前記信号Ｖ２３’（＝cosθｅ’）と振幅補正後の第３の出力信号Ｖ３’（＝sinθｅ’＝sin（θｅ＋１２０°））とを用い、次式(11)に基づいて、回転角θｅ３’を演算する。
【０１０１】
【数６】
2012189376.tif 000009
【０１０２】
そして、回転角演算装置２０は、次式(12)に基づいて、第３の電気角θｅ３を演算する。
θｅ３＝θｅ３’−１２０°      …(12)
前記ステップＳ８で電気角θｅが演算されると、回転角演算装置２０は、ロータ１の機械角（絶対角）θｍを演算する。具体的には、回転角演算装置２０は、前記ステップＳ１３で演算された電気角θｅと第１の磁気センサ２１が感知している極番号ｑ１に対応する磁極対番号Ｑ１とを用い、次式(13)に基づいて、機械角θｍを演算する。
【０１０３】
θｍ＝｛θｅ＋（Ｑ１−１）×３６０°｝／８                …(13)
回転角演算装置２０は、前記ステップＳ１３で演算された電気角θｅと、ステップＳ１４で演算された、機械角θｍとをモータコントローラ３０に与える。そして、今演算周期での処理を終了する。
前記第１の実施形態によれば、回転角演算装置２０は、所定の演算周期毎に、ロータ１の電気角θｅおよび機械角θｍを演算して、モータコントローラ３０に与えることができる。また、回転角演算装置２０は、回転角演算処理開始後において、第１の出力信号Ｖ１，第２の出力信号Ｖ２および第３の出力信号Ｖ３の全ての極大値が検出された直後に、各磁気センサ２１，２２，２３が感知している磁極を特定することができる。これにより、回転角演算処理開始後において、ロータ１（ブラシレスモータ）が回転を開始した後、ロータ１が１回転する前に、各磁気センサ２１，２２，２３が感知している磁極を特定することができる。つまり、回転角演算処理開始後において、ロータ１が回転を開始した直後の早い段階で、各磁気センサ２１，２２，２３が感知している磁極を特定できるようになる。
【０１０４】
以上、この発明の第１の実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。たとえば、前記第１の実施形態では、３つの出力信号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の極大値の組合せに基づいて、第１の磁気センサ２１が感知している磁極対を特定しているが、３つの出力信号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の極小値の組合せに基づいて、第１の磁気センサ２１が感知している磁極対を特定するようにしてもよい。
【０１０５】
また、磁極対の数、磁気センサの数、弱い磁力を有する磁極対と強い磁力を有する磁極対との配置パターンおよび磁気センサの配置位置は、前記実施形態に示されるものに限られない。つまり、磁極対の数、磁気センサの数、弱い磁力を有する磁極対と強い磁力を有する磁極対との配置パターンおよび磁気センサの配置位置は、各磁気センサのピーク値（極大値または極小値）の組み合わせが基準となる１つの磁気センサが感知している磁極対毎に異なるように設定されていればよい。
【０１０６】
さらに、同じ磁極対においても、正と負のピーク値に異なった強弱を持たせることで、第１の磁気センサが感知している磁極を判別するようにしてもよい。つまり、磁極対単位ではなく、磁極単位で判別を行うようにしてもよい。
図８は、この発明を車両操舵装置のトルク検出装置に適用した場合の第２の実施形態の構成を示す模式図である。
【０１０７】
車両操舵装置は、入力軸５１と、出力軸５２と、これらの軸５１，５２を連結するトーションバー（連結軸）５３とを含む。入力軸５１には、ステアリングホイールなどの操舵部材５４が連結される。出力軸５２には、図示しない中間軸が連結されている。
トルク検出装置は、出力軸５２の回転角を検出するための第１の回転角検出装置と、入力軸５１の回転角を検出するための第２の回転角検出装置と、第１の回転角検出装置によって検出された出力軸５２の回転角と第２の回転角検出装置によって検出された入力軸５１の回転角とに基づいて、入力軸５１に加えられたトルク（操舵トルク）を演算するトルク演算部２０Ｃとを備えている。
【０１０８】
第１の回転角検出装置は、出力軸５２に一体回転可能に連結された第１の磁石（多極磁石）２Ａと、第１の磁石２Ａの回転に応じて互いに位相差を有する正弦波信号をそれぞれ出力する３つの磁気センサ２１，２２，２３と、３つの磁気センサ２１，２２，２３の出力信号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３等に基づいて出力軸５２の回転角（電気角θｅＡ，機械角θｍＡ）を演算する第１の回転角演算部２０Ａを備えている。
【０１０９】
第２の回転角検出装置は、入力軸５１に一体回転可能に連結された第２の磁石（多極磁石）２Ｂと、第２の磁石２Ｂの回転に応じて互いに位相差を有する正弦波信号をそれぞれ出力する３つの磁気センサ２４，２５，２６と、３つの磁気センサ２４，２５，２６の出力信号Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６等に基づいて入力軸５１の回転角（電気角θｅＢ，機械角θｍＢ）を演算する第２の回転角演算装置２０Ｂを備えている。
【０１１０】
第１の回転角演算部２０Ａと、第２の回転角演算部２０Ｂと、トルク演算部２０Ｃとは、マイクロコンピュータを含むＥＣＵ（電子制御ユニット：Electronic Control Unit）６０によって実現されている。マイクロコンピュータは、ＣＰＵおよびそのプログラム等を記憶するメモリ（ＲＯＭ，ＲＡＭ，不揮発性メモリ等）を含んでいる。
図９は、第１の磁石２Ａの構成を示す模式図である。
【０１１１】
第１の磁石２Ａは、円筒状であり、第１の実施形態の磁石２と同様に周方向に等角度間隔で配された８個の磁極対Ｍ１〜Ｍ８を有している。つまり、第１の磁石２Ａは、等角度間隔で配置された１６個の磁極ｍ１〜ｍ１６を有している。第１の磁石２Ａにおける各磁極対Ｍ１〜Ｍ８に対応する角度領域を、それぞれ第１領域I〜第８領域VIIIという場合がある。各領域I〜VIIIの角度幅は、４５°(機械角)である。
【０１１２】
第１の磁石２Ａ内の磁極対における磁力の大きさの種類には、磁力が大きい第１の磁力と第１の磁力より磁力が小さい第２の磁力との２種類がある。第１の磁石２Ａにおける第１の磁力を有する磁極対と第２の磁力を有する磁極対との配置パターンは、第１の実施形態の磁石２の８つの磁極対の配置パターンと同じである。具体的には、８個の磁極対Ｍ１〜Ｍ８のうち、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ５の磁力が第２の磁力（弱い磁力）に設定され、相対的磁極対番号がＭ４，Ｍ６，Ｍ７，Ｍ８の磁力が第１の磁力（強い磁力）に設定されている。
【０１１３】
第１の磁石２Ａの周囲には、３つの磁気センサ２１，２２，２３が配置されている。これら３つの磁気センサ２１，２２，２３を、それぞれ第１の磁気センサ２１、第２の磁気センサ２２および第３の磁気センサ２３という場合がある。図９おいて、第２の磁気センサ２２は、第１の磁気センサ２１に対して、第１の磁石２Ａの回転中心軸を中心として、時計方向に７５°（電気角では６００°）だけ離れた位置に配置されている。第３の磁気センサ２３は、第１の磁気センサ２１に対して、第１の磁石２Ａの回転中心軸を中心として、時計方向に１０５°（電気角では８４０°）だけ離れた位置に配置されている。
【０１１４】
言い換えると、第１の磁気センサ２１が第１の磁極対Ｍ１における電気角で０°に対向しているときには、第２の磁気センサ２２が第２の磁極対Ｍ２における電気角で２４０°に対向し、第３の磁気センサ２３が第３の磁極対Ｍ３における電気角で１２０°に対向するように、３つの磁気センサ２１，２２，２３が配置されている。
図９に矢印で示す方向を第１の磁石２Ａの正方向の回転方向とする。そして、第１の磁石２Ａが正方向に回転されると第１の磁石２Ａの回転角が大きくなり、第１の磁石２Ａが逆方向に回転されると、第１の磁石２Ａの回転角が小さくなるものとする。各磁気センサ２１，２２，２３からは、第１の磁石２Ａが１磁極対分に相当する角度（４５°（電気角では３６０°））を回転する期間を一周期とする正弦波信号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３が出力される。
【０１１５】
第１の磁石２Ａの１回転分の角度範囲を、８個の磁極対Ｍ１〜Ｍ８に対応して８個の区間に分け、各区間の開始位置を０°とし終了位置を３６０°として表した第１の磁石２Ａの角度を、第１の磁石２Ａの電気角（出力軸５２の電気角）θｅＡということにする。
ここでは、第１の磁気センサ２１からは、８個の磁極対Ｍ１〜Ｍ８に対応する区間毎に、Ｖ１＝Ａ１・sinθｅＡの出力信号が出力されるものとする。この場合、第２の磁気センサ２２からは、８個の磁極対Ｍ１〜Ｍ８に対応する区間毎に、Ｖ２＝Ａ２・sin（θｅＡ＋６００°）＝Ａ２・sin（θｅＡ＋２４０°）の出力信号が出力される。また、第３の磁気センサ２３からは、８個の磁極対Ｍ１〜Ｍ８に対応する区間毎に、Ｖ３＝Ａ３・sin（θｅＡ＋８４０°）＝Ａ３・sin（θｅＡ＋１２０°）の出力信号が出力される。Ａ１，Ａ２，Ａ３は、それぞれ振幅を表している。ただし、振幅Ａ１，Ａ２，Ａ３は、各磁極対Ｍ１〜Ｍ８の磁力の大きさに応じて変化する。
【０１１６】
したがって、各磁気センサ２１，２２，２３からは、互いに所定の位相差１２０°（電気角）を有する正弦波信号が出力される。各磁気センサ２１，２２，２３の出力信号２１，２２，２３を、それぞれ第１の出力信号Ｖ１，第２の出力信号Ｖ２および第３の出力信号Ｖ３という場合がある。
図８に戻り、各磁気センサ２１，２２，２３の出力信号２１，２２，２３は、第１の回転角演算部２０Ａに入力される。第１の回転角演算部２０Ａは、第１の実施形態における回転角演算装置２０による回転角演算処理（図５参照）と同様な回転角演算処理を行なうことにより、第１の磁気センサ２１が感知している磁極対に対応する領域の領域番号I〜VIIIを特定するとともに、第１の磁石２Ａ（出力軸５２）の回転角（電気角θｅＡおよび機械角θｍＡ）を演算する。
【０１１７】
図１０は、第２の磁石２Ｂを示す模式図である。
第２の磁石２Ｂは、円筒状であり、周方向に等角度間隔で配された３２個の磁極対Ｍ１〜Ｍ３２を有している。つまり、第２の磁石２Ｂは、等角度間隔で配置された６４個の磁極を有している。３２個の磁極対Ｍ１〜Ｍ３２のうち、Ｍ１〜Ｍ８からなる磁極対群を第１グループＧ１、Ｍ９〜Ｍ１６からなる磁極対群を第２グループＧ２、Ｍ１７〜Ｍ２４からなる磁極対群を第３グループＧ３、Ｍ２５〜Ｍ３２からなる磁極対群を第４グループＧ４という場合がある。
【０１１８】
各グループＧ１〜Ｇ４内の８つの磁極対に１〜８の数字を割り当てた番号を、相対的磁極対番号［１］〜［８］ということにする。
第２の磁石２Ｂ内の磁極対における磁力の大きさの種類には、磁力が大きい第１の磁力と第１の磁力より磁力が小さい第２の磁力との２種類がある。各グループＧ１〜Ｇ４における第１の磁力を有する磁極対と第２の磁力を有する磁極対との配置パターンは、第１の実施形態の磁石２の８つの磁極対Ｍ１〜Ｍ８の配置パターンと同じである。具体的には、各グループ内の８個の磁極対［１］〜［８］のうち、相対的磁極対番号が［１］，［２］，［３］，［５］の磁力が第２の磁力（弱い磁力）に設定され、相対的磁極対番号が［４］，［６］，［７］，［８］の磁力が第１の磁力（強い磁力）に設定されている。
【０１１９】
第２の磁石２Ｂの周囲には、３つの磁気センサ２４，２５，２６が配置されている。これら３つの磁気センサ２４，２５，２６を、それぞれ第４の磁気センサ２４、第５の磁気センサ２５および第６の磁気センサ２６という場合がある。図１０おいて、第５の磁気センサ２５は、第４の磁気センサ２４に対して、第２の磁石２Ｂの回転中心軸を中心として、時計方向に１８．７５°（電気角では６００°）だけ離れた位置に配置されている。第６の磁気センサ２６は、第４の磁気センサ２４に対して、第２の磁石２Ｂの回転中心軸を中心として、時計方向に２６．２５°（電気角では８４０°）だけ離れた位置に配置されている。
【０１２０】
言い換えると、第４の磁気センサ２４が第１の磁極対Ｍ１における電気角で０°に対向しているときには、第５の磁気センサ２５が第２の磁極対Ｍ２における電気角で２４０°に対向し、第６の磁気センサ２６が第３の磁極対Ｍ３における電気角で１２０°に対向するように、３つの磁気センサ２４，２５，２６が配置されている。
図１０に矢印で示す方向を第２の磁石２Ｂの正方向の回転方向とする。そして、第２の磁石２Ｂが正方向に回転されると第２の磁石２Ｂの回転角が大きくなり、第２の磁石２Ｂが逆方向に回転されると、第２の磁石２Ｂの回転角が小さくなるものとする。各磁気センサ２４，２５，２６からは、第２の磁石２Ｂが１磁極対分に相当する角度（１１．２５°（電気角では３６０°））を回転する期間を一周期とする正弦波信号Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６が出力される。
【０１２１】
第２の磁石２Ｂの１回転分の角度範囲を、３２個の磁極対Ｍ１〜Ｍ３２に対応して３２個の区間に分け、各区間の開始位置を０°とし終了位置を３６０°として表した第２の磁石２Ｂの角度を、第２の磁石２Ｂの電気角（入力軸５１の電気角）θｅＢということにする。
ここでは、第４の磁気センサ２４からは、３２個の磁極対Ｍ１〜Ｍ３２に対応する区間毎に、Ｖ４＝Ａ４・sinθｅＢの出力信号が出力されるものとする。この場合、第５の磁気センサ２５からは、３２個の磁極対Ｍ１〜Ｍ３２に対応する区間毎に、Ｖ５＝Ａ５・sin（θｅＢ＋６００°）＝Ａ５・sin（θｅＢ＋２４０°）の出力信号が出力される。また、第６の磁気センサ２６からは、３２個の磁極対Ｍ１〜Ｍ３２に対応する区間毎に、Ｖ６＝Ａ６・sin（θｅＢ＋８４０°）＝Ａ６・sin（θｅＢ＋１２０°）の出力信号が出力される。Ａ４，Ａ５，Ａ６は、それぞれ振幅を表している。ただし、振幅Ａ４，Ａ５，Ａ６は、各磁極対Ｍ１〜Ｍ３２の磁力の大きさに応じて変化する。
【０１２２】
したがって、各磁気センサ２４，２５，２６からは、互いに所定の位相差１２０°（電気角）を有する正弦波信号が出力される。各磁気センサ２４，２５，２６の出力信号Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６を、それぞれ第４の出力信号Ｖ４，第５の出力信号Ｖ５および第６の出力信号Ｖ６という場合がある。
図８に戻り、各磁気センサ２４，２５，２６の出力信号Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６は、第２の回転角演算部２０Ｂに入力される。第２の回転角演算部２０Ｂは、図１１に示すような回転角演算処理を行なうことにより、第２の磁石２Ｂ（入力軸５１）の回転角（電気角θｅＢおよび機械角θｍＢ）を演算する。なお、第１の磁石２Ａの磁極毎のピーク値および第２の磁石２Ｂの磁極毎のピーク値は、第１の実施形態と同様に、ピーク値テーブルとして不揮発性メモリに記憶されている。
【０１２３】
図１１は、第２の回転角演算部２０Ｂによる回転角演算処理部の手順を示すフローチャートである。
図１１に示される回転角演算処理は、所定の演算周期毎に繰り返し行なわれる。
回転角演算処理開始時において第４の磁気センサ２４が感知している磁極を基準磁極として、各磁極に相対的な番号を割り当てた場合の各磁極の番号を相対的極番号と定義する。第４の磁気センサ２４が感知している磁極の相対的極番号（以下、「第４の相対的極番号」という）を変数ｒ４で表し、第５の磁気センサ２５が感知している磁極の相対的極番号（以下、「第５の相対的極番号」という）を変数ｒ５で表し、第６の磁気センサ２６が感知している磁極の相対的極番号（以下、「第６の相対的極番号」という）を変数ｒ６で表すことにする。なお、各相対的極番号ｒ４，ｒ５，ｒ６は、１〜６４の整数をとり、１より１少ない相対的極番号は６４となり、６４より１大きい相対的極番号は１となるものとする。
【０１２４】
この実施形態では、回転角演算処理開始時において第４の磁気センサ２４が感知している磁極（基準磁極）がＮ極の磁極である場合には、当該磁極に”１”の相対的極番号が割り当てられる。一方、回転角演算処理の開始時において第４の磁気センサ２４が感知している磁極（基準磁極）がＳ極の磁極である場合には、当該磁極に”２”の相対的極番号が割り当てられる。
【０１２５】
また、第４の磁気センサ２４が感知している磁極の極番号をｑ４、第５の磁気センサ２５が感知している磁極の極番号をｑ５、第６の磁気センサ２６が感知している磁極の極番号をｑ６で表すことにする。なお、各極番号ｑ４，ｑ５，ｑ６は、１〜４８の整数をとり、１より１少ない極番号は６４となり、６４より１大きい極番号は１となるものとする。
また、第４の磁気センサ２４が感知している相対的磁極対番号を[Ｑ４]で表すことにする。なお、相対的磁極対番号［Ｑ４］は、１〜８の整数をとり、１より１少ない極番号は８となり、８より１大きい極番号は１となるものとする。また、第４の磁気センサ２４が感知している磁極対の磁極対番号（絶対的磁極対番号）をＱ４で表すことにする。なお、絶対的磁極対番号Ｑ４は、１〜３２の整数をとり、１より１少ない極番号は３２となり、３２より１大きい極番号は１となるものとする。
【０１２６】
回転角演算処理が開始されると、回転角演算装置２０は、各磁気センサ２４，２５，２６の出力信号（センサ値）Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６を読み込む（ステップＳ１Ｂ）。なお、回転角演算部２０Ｂのメモリ（たとえば、ＲＡＭ）には、所定回数前に読み込まれたセンサ値から最新に読み込まれたセンサ値までの、複数回数分のセンサ値が記憶されるようになっている。
【０１２７】
また、この実施形態では、センサ値Ｖ４のピーク値（極大値および極小値）を検出するために、読み込まれたセンサ値Ｖ４のうち絶対値がより大きいセンサ値が、センサ値Ｖ４のピーク値候補としてメモリに保存される。同様に、センサ値Ｖ５のピーク値（極大値および極小値）を検出するために、読み込まれたセンサ値Ｖ５のうち絶対値がより大きいセンサ値が、センサ値Ｖ５のピーク値候補としてメモリに保存される。同様に、センサ値Ｖ６のピーク値（極大値および極小値）を検出するために、読み込まれたセンサ値Ｖ６のうち絶対値がより大きいセンサ値が、センサ値Ｖ６のピーク値候補としてメモリに保存される。ただし、これらのピーク値候補は、対応する出力信号のゼロクロスが検出されたときには、後述するような所定のタイミングでゼロにリセットされる。
【０１２８】
前記ステップＳ１Ｂで各センサ値Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６が読み込まれると、第２の回転角演算部２０Ｂは、今回の処理が回転角演算処理開始後の初回の処理であるか否かを判別する（ステップＳ２Ｂ）。今回の処理が回転角演算処理開始後の初回の処理である場合には（ステップＳ２Ｂ：ＹＥＳ）、第２の回転角演算部２０Ｂは、相対的極番号の設定処理を行う（ステップＳ３Ｂ）。
【０１２９】
この相対的極番号の設定処理は、図６を用いて説明した相対的極番号の設定処理と同様である。ただし、図６における第１〜第３の出力信号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３は、それぞれ第４〜第６の出力信号Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６に置き換えられる。また、図６における第１〜第３の相対的極番号ｒ１，ｒ２，ｒ３は、それぞれ第４〜第６のｒ４，ｒ５，ｒ６に置き換えられる。
【０１３０】
ステップＳ３Ｂの相対的極番号の設定処理が終了すると、第２の回転角演算部２０Ｂは、ステップＳ１２Ｂに移行する。
前記ステップＳ２Ｂにおいて、今回の処理が回転角演算処理開始後の初回の処理ではないと判別された場合には（ステップＳ２Ｂ：ＮＯ）、ステップＳ４Ｂに移行する。
ステップＳ４Ｂでは、第２の回転角演算部２０Ｂは、メモリに記憶されているセンサ値Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６に基づいて、センサ値Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６毎に、センサ値の符号が反転するゼロクロスを検出したか否かを判別する。ゼロクロスが検出されなかったときには（ステップＳ４Ｂ：ＮＯ）、第２の回転角演算部２０Ｂは、ステップＳ１２Ｂに移行する。
【０１３１】
前記ステップＳ４Ｂにおいて、いずれかのセンサ値Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６に対してゼロクロスが検出された場合には（ステップＳ４Ｂ：ＹＥＳ）、第２の回転角演算部２０Ｂは、後述するステップＳ１０Ｂの極番号特定処理によって、各磁極センサ２４，２５，２６が検知している磁極が既に特定されているか否かを判別する（ステップＳ５Ｂ）。
各磁極センサ２４，２５，２６が検知している磁極が特定されていない場合には、第２の回転角演算部２０Ｂは、相対的極番号の更新処理を行なう（ステップＳ６Ｂ）。具体的には、前記ステップＳ４Ｂでゼロクロスが検出された磁気センサに対して現在設定されている相対的極番号ｒ４、ｒ５またはｒ６を、ロータ１の回転方向に基づいて更新する。より具体的には、第２の回転角演算部２０Ｂは、第２の磁石２Ｂの回転方向が正方向（図１０に矢印で示す方向）である場合には、前記ステップＳ４Ｂでゼロクロスが検出された磁気センサに対して現在設定されている相対的極番号ｒ４、ｒ５またはｒ６を、１だけ大きい番号に更新する。一方、第２の磁石２Ｂの回転方向が逆方向である場合には、第２の回転角演算部２０Ｂは、当該磁気センサに対して現在設定されている相対的極番号ｒ４、ｒ５またはｒ６を、１だけ小さい番号に更新する。
【０１３２】
前記ステップＳ６Ｂの相対的極番号の更新処理が終了すると、第２の回転角演算部２０Ｂは、ピーク値検出処理を行なう（ステップＳ７Ｂ）。ピーク値検出処理について具体的に説明する。前記ステップＳ４Ｂでゼロクロスが検出された出力信号に対応する磁気センサをピーク値検出対象の磁気センサということにする。第２の回転角演算部２０Ｂは、まず、ピーク値検出対象の磁気センサが感知している磁極が変化したか否かを判別する。すなわち、第２の回転角演算部２０Ｂは、前回ゼロクロスが検出されたときの第２の磁石２Ｂの回転方向と、現在の第２の磁石２Ｂの回転方向が同じ方向であれば、ピーク値検出対象の磁気センサが感知している磁極が変化したと判定する。一方、前回ゼロクロスが検出されたときの第２の磁石２Ｂの回転方向と、現在の第２の磁石２Ｂの回転方向が異なっていれば、第２の回転角演算部２０Ｂは、ピーク値検出対象の磁気センサが感知している磁極が変化していないと判定する。
【０１３３】
ピーク値検出対象の磁気センサが感知している磁極が変化したと判定された場合には、第２の回転角演算部２０Ｂは、ピーク値を検出したと判別するとともに、当該磁気センサに対応するピーク値候補をピーク値として特定する。一方、ピーク値検出対象の磁気センサが感知している磁極が変化していないと判定された場合には、第２の回転角演算部２０Ｂは、ピーク値を検出しなかったと判定する。なお、ピーク値には、０より大きな極大値と、０より小さな極小値とがある。この実施形態では、ピーク値のうち、極大値に基づいて、第４の磁気センサ２４が感知している磁極対が特定されるものとする。以下において、ピーク値検出処理において検出された第４の出力信号Ｖ４、第５の出力信号Ｖ５および第６の出力信号Ｖ６の極大値を、それぞれＰ４、Ｐ５およびＰ６で表す場合がある。
【０１３４】
ピーク値検出処理において極大値が検出されなかった場合には（ステップＳ８Ｂ：ＮＯ）、第２の回転角演算部２０Ｂは、前記ステップＳ４Ｂでゼロクロスが検出された出力信号に対応するピーク値候補を０にリセットした後、ステップＳ１２Ｂに移行する。一方、ピーク値検出処理において極大値が検出されたときには（ステップＳ８Ｂ：ＹＥＳ）、当該極大値を、前記ステップＳ４Ｂでゼロクロスが検出された出力信号に対する極大値Ｐ４、Ｐ５またはＰ６として記憶する（ステップＳ９Ｂ）。そして、第２の回転角演算部２０Ｂは、前記ステップＳ４Ｂでゼロクロスが検出された出力信号に対応するピーク値候補を０にリセットした後、ステップＳ１０Ｂに移行する。
【０１３５】
ステップＳ１０Ｂでは、第２の回転角演算部２０Ｂは、極番号特定処理（磁極対特定処理）を行なう。
第１の実施形態における８個の磁極対Ｍ１〜Ｍ８の配列を磁力の強弱で表した磁極対パターンを基準磁極対パターンということにすると、第２の磁石２Ｂにおける各グループＧ１〜Ｇ４内の磁極対パターンは、基準磁極対パターンと同じパターンとなる。このため、第２の回転角演算部２０Ｂは、図５のステップＳ１０において第１の磁気センサ２１が感知している磁極対の磁極対番号Ｑ１を特定した方法と同様な方法によって、第４の磁気センサ２４が感知している磁極対の相対的磁極対番号［Ｑ４］を特定することができる。
【０１３６】
つまり、第２の回転角演算部２０Ｂは、予め設定された、第４の磁気センサ２４が感知している磁極対の相対的磁極対番号［１］〜［８］と各出力信号Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６の極大値Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６の組合せとの関係と、最新に検出された各出力信号Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６の極大値と、第２の磁石２Ｂの回転方向とに基づいて、第４の磁気センサ２４が感知している磁極対の相対的磁極対番号［Ｑ４］を特定する（第１の磁極対特定処理）。
【０１３７】
次に、第２の回転角演算部２０Ｂは、第４の磁気センサ２４が感知している磁極対の相対的磁極対番号［Ｑ４］と、第１の回転角演算部２０Ａによって特定された、第１の磁気センサ２１が感知している磁極対に対応する領域番号I〜VIIIとに基づいて、第４の磁気センサ２４が感知している磁極対の絶対的磁極対番号Ｑ４を特定する（第２の磁極対特定処理）。
【０１３８】
図１２は、トーションバー５３に捩れがない場合における、第１の磁石２Ａの各領域I〜VIIIと、第２の磁石２Ｂの各グループＧ１〜Ｇ４との相対的な位置関係を模式的に表している模式図である。
第２の回転角演算部２０Ｂによって、第４の磁気センサ２４が感知している磁極対の相対的磁極対番号が［８］であると特定されたとする。この場合には、第４の磁気センサ２４が感知している磁極対は、Ｍ８，Ｍ１６，Ｍ３４およびＭ３２のうちのいずれかである。
【０１３９】
第４の磁気センサ２４が感知している磁極対が第１グループＧ１内のＭ８であるとすると、トーションバー５３の捩れ角の絶対値の最大値は機械角で１５°以下と考えられるため、第１の磁気センサ２１が感知している磁極対は領域IIまたはIIIのいずれかになる。第４の磁気センサ２４が感知している磁極対が第２グループＧ２内のＭ１６であるとすると、第１の磁気センサ２１が感知している磁極対は領域IVまたはVのいずれかになる。
【０１４０】
第４の磁気センサ２４が感知している磁極対が第３グループＧ３内のＭ２４であるとすると、第１の磁気センサ２１が感知している磁極対は領域VIまたはVIIのいずれかになる。第４の磁気センサ２４が感知している磁極対が第４グループＧ４内のＭ３２であるとすると、第１の磁気センサ２１が感知している磁極対は領域VIIIまたはIのいずれかになる。
【０１４１】
したがって、第４の磁気センサ２４が感知している磁極対の相対的磁極対番号が、第２の回転角演算部２０Ｂによって［８］であると特定された場合には、第１の磁気センサ２１が感知している磁極対に対応する領域番号I〜VIIIに基づいて、第４の磁気センサ２４が感知している磁極対がＭ８，Ｍ１６，Ｍ２４，Ｍ３２のいずれであるかを特定することができる。
【０１４２】
第２の回転角演算部２０Ｂによって特定された相対的磁極対番号が［８］以外の値であるときにおいても同様に、第１の回転角演算部２０Ａによって特定された、第１の磁気センサ２１が感知している磁極対に対応する領域番号I〜VIIIを考慮して、第４の磁気センサ２４が感知している磁極対（絶対的磁極対番号）Ｑ４を特定することができる。
表２は、第４の磁気センサ２４が感知している磁極対の相対的磁極対番号［Ｑ４］と第１の磁気センサ２１が感知している磁極対に対応する領域番号I〜VIIIとの組合せと、第４の磁気センサ２４が感知している磁極対の絶対的磁極対番号Ｑ４との関係を表している。
【０１４３】
【表２】
2012189376.tif 000010
【０１４４】
つまり、第２の回転角演算部２０Ｂは、第４の磁気センサ２４が感知している磁極対の相対的磁極対番号［Ｑ４］と、第１の回転角演算部２０Ｂによって特定された領域番号I〜VIII（第１の磁気センサ２１が感知している磁極対に対応する領域番号）と、表２の内容とに基づいて、第４の磁気センサ２４が感知している磁極対の絶対的磁極対番号Ｑ４を特定する。
【０１４５】
第１の実施形態で説明したように、第２の磁石２Ｂの回転方向が正方向（図１０に矢印で示す方向）である場合には、第４の磁気センサ２４が感知している磁極は、第４の磁気センサ２４が感知している磁極対内の磁極のうち、Ｎ極の磁極となる。したがって、この場合には、第２の回転角演算部２０Ｂは、第４の磁極センサ２４が現在感知している磁極の極番号ｑ４を、ｑ４＝２・Ｑ４−１に基づいて特定する。また、第２の回転角演算部２０Ｂは、ｑ５＝(ｑ４−ｒ４)＋ｒ５に基づいて、第５の磁気センサ２５が感知している磁極の極番号ｑ５を特定する。さらに、第２の回転角演算部２０Ｂは、ｑ６＝(ｑ４−ｒ４)＋ｒ６に基づいて、第６の磁気センサ２６が感知している磁極の極番号ｑ６を特定する。そして、ステップＳ１２Ｂに移行する。
【０１４６】
一方、第２の磁石２Ｂの回転方向が逆方向である場合には、第４の磁気センサ２４が感知している磁極は、第４の磁気センサ２４が感知している磁極対内の磁極のうち、Ｓ極の磁極となる。したがって、この場合には、第２の回転角演算部２０Ｂは、第４の磁極センサ２４が現在感知している磁極の極番号ｑ４を、ｑ４＝２・Ｑ４に基づいて特定する。また、第２の回転角演算部２０Ｂは、ｑ５＝(ｑ４−ｒ４)＋ｒ５に基づいて、第５の磁気センサ２５が感知している磁極の極番号ｑ５を特定する。さらに、第２の回転角演算部２０Ｂは、ｑ６＝(ｑ４−ｒ４)＋ｒ６に基づいて、第６の磁気センサ２６が感知している磁極の極番号ｑ６を特定する。そして、ステップＳ１２Ｂに移行する。
【０１４７】
なお、前記ステップＳ１０Ｂにおいて、３つの出力信号Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６の極大値が検出（記憶）されていないと判別された場合等のように、第４の磁気センサ２４が感知している磁極対を特定することができなかった場合には、第２の回転角演算部２０Ｂは、前述した極番号特定処理を行なうことなく、ステップＳ１２Ｂに移行する。
前記ステップＳ５Ｂにおいて、各磁気センサ２４，２５，２６が感知している磁極が既に特定されていると判別された場合には（ステップＳ５Ｂ：ＹＥＳ）、第２の回転角演算部２０Ｂは、前記ステップＳ４Ｂでゼロクロスが検出された出力信号に対応するピーク値候補を０にリセットした後、極番号の更新処理を行なう（ステップＳ１１Ｂ）。具体的には、第２の磁石２Ｂの回転方向が正方向である場合には、ゼロクロスが検出された磁気センサに対して既に特定されている前記極番号ｑ４、ｑ５またはｑ６を、１だけ大きい極番号に更新し、第２の磁石２Ｂの回転方向が逆方向である場合には、ゼロクロスが検出された磁気センサに対して既に特定されている前記極番号ｑ４、ｑ５またはｑ６を、１だけ小さい極番号に更新する。第２の回転角演算部２０Ｂは、ステップＳ１１Ｂの極番号の更新処理が終了すると、ステップＳ１２Ｂに移行する。
【０１４８】
ステップＳ１２Ｂでは、第２の回転角演算部２０Ｂは、振幅補正処理を行う。つまり、第２の回転角演算部２０Ｂは、各磁気センサ２４，２５，２６が感知している磁極の極番号ｑ４，ｑ４，ｑ５が特定されている場合には、各磁気センサ２４，２５，２６の出力信号Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６の振幅を補正する。この振幅補正処理は、図５のステップＳ１２で説明した振幅補正処理と同様なので、その説明を省略する。一方、各磁気センサ２４，２５，２６が感知している磁極の極番号ｑ４，ｑ５，ｑ６が特定されていない場合には、第２の回転角演算部２０Ｂは、振幅補正処理を行うことなく、ステップＳ１３Ｂに移行する。
【０１４９】
振幅補正処理が終了すると、第２の回転角演算部２０Ｂは、前記ステップＳ１２Ｂで振幅補正された各出力信号Ｖ４’，Ｖ５’，Ｖ６’ に基づいて、入力軸５１の電気角θｅＢを演算する（ステップＳ１３Ｂ）。ただし、前記ステップＳ１２Ｂで振幅補正がされなかった場合には、前記ステップＳ１Ｂで読み込まれたセンサ値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３に基づいて、電気角θｅを演算する。ステップＳ１３Ｂで行なわれる電気角θｅＢの演算処理は、図５のステップＳ１３で説明した電気角θｅの演算処理と同様なので、その説明を省略する。
【０１５０】
前記ステップＳ１３で電気角θｅ２が演算されると、第２の回転角演算部２０Ｂは、入力軸５１の機械角（絶対角）θｍＢを演算する（ステップＳ１４Ｂ）。具体的には、第２の回転角演算部２０Ｂは、前記ステップＳ１３Ｂで演算された電気角θｅＢと第４の磁気センサ２４が感知している極番号ｑ４に対応する磁極対番号Ｑ４とを用い、次式(14)に基づいて、機械角θｍＢを演算する。
【０１５１】
θｍＢ＝｛θｅＢ＋（Ｑ４−１）×３６０°｝／３２                …(14)
トルク演算部２０Ｃは、第１の回転角演算部２０Ａによって演算される出力軸５２の機械角θｍＡと、第２の回転角演算部２０Ｂによって演算される入力軸５１の機械角θｍＢと、トーションバー５３のばね定数Ｋとに基づいて操舵トルクＴを演算する。具体的には、  トルク演算部２０Ｃは、次式(15)に基づいて、操舵トルクＴを演算する。
【０１５２】
Ｔ＝（θｍＡ−θｍＢ）×Ｋ  …(15)
前記実施形態では、操舵トルクＴを演算することができる。また、入力軸５１の回転角（機械角）である操舵角θｍＢおよび出力軸５２の回転角（機械角）θｍＡを演算することができる。入力軸５１に固定された第２の磁石２Ｂには、３２個の磁極対が設けられているため、回転角演算処理開始後において、入力軸５１が回転を開始した直後のきわめて早い段階で、操舵角θｍＢを演算できるようになる。
【０１５３】
前記実施形態では、第１の磁石２Ａには、図９に示されるように、８つの磁極対Ｍ１〜Ｍ８が設けられているが、第１の磁石２Ａに１６、２４または３２個の磁極対Ｍ１〜Ｍ８が設けられていてもよい。このようにすると、図９および図１２に示される第１の磁石２Ａの各領域I〜VIII内には、それぞれ、２、４または８個の磁極対が含まれることになる。この場合には、第１〜第３の磁気センサ２１，２２，２３は、それらの間の電気角での角度間隔が、図９に示される第１〜第３の磁気センサ２１，２２，２３の間の電気角での角度間隔と等しくなるように配置される。
【０１５４】
また、この場合、第１の磁石２Ａにおける同じ領域に含まれる複数の磁極対の磁力は同じ強さに設定される。そして、第１の磁石２Ａの各領域I〜VIII内の磁極対の強さは、図９に示される第１の磁石２Ａにおいて対応する領域I〜VIII内の磁極対Ｍ１〜Ｍ８の磁力と同じに設定される。たとえば、第１の磁石２Ａの領域I内に含まれる各磁極対の磁力の強さは、前述した第１の磁石２Ａの磁極対Ｍ１の磁力の強さと同じとなる。
【０１５５】
このようにすると、第１の磁気センサ２１が感知している領域I〜VIII毎に、３つの出力信号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の極大値の組合せが異なるので、３つの出力信号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の極大値の組合せに基づいて、第１の磁気センサ２１が感知している領域を特定することが可能となる。
この発明は、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【０１５６】
１…検出用ロータ、２，２Ａ，２Ｂ…磁石、２１〜２６…磁気センサ、１０…ブラシレスモータ、２０…回転角演算装置、２０Ａ…第１の回転角演算部、２０Ｂ…第２の回転角演算部、２０Ｃ…トルク演算部、５１…入力軸、５２…出力軸、５３…トーションバー、６０…ＥＣＵ
【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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