CN102483335B - 旋转角检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种旋转角检测装置。从第一磁传感器(11)输出V1＝sin θ的输出信号，从第二磁传感器(12)输出V2＝cos(θ+α)的输出信号。旋转角运算装置(20)的输出信号修正部(22)将一方的磁传感器(12)的输出信号V2修正为V2′(＝cos θ)，使得磁传感器(11、12)的配置相位差(90°+α)变成目标相位差90°。旋转角运算部(23)基于修正后的信号V2′(＝cos θ)、以及另一方的输出信号V1(＝sinθ)对转子(1)的旋转角(θ)进行运算。

Description

旋转角检测装置

技术领域

本发明涉及对旋转体的旋转角进行检测的旋转角检测装置。

背景技术

在电动转向装置等中使用的无刷电动机，通过与转子的旋转角度相对应地对定子绕组进行通电而被控制。因此，例如已知有图13所示的旋转角检测装置(例如参照专利文献1)。旋转角检测装置具有：转子1，该转子1包括具有两个磁极的磁铁；以及两个磁传感器11、12，该两个磁传感器11、12以转子1的旋转中心轴为中心隔开90°的角度间隔配置。各磁传感器11、12输出相互间具有90°的相位差的正弦波信号，基于这两个正弦波信号对转子1的旋转角进行检测。两个磁传感器11、12安装于图13中利用点划线表示的基板2上。

将图13中利用箭头表示的方向设定为转子1的正方向的旋转方向。进而，设定为：若转子1绕正方向旋转，则转子1的旋转角增大，若转子1绕反方向旋转，则转子1的旋转角减小。若将转子1的旋转角设为θ，则将一方的磁传感器11的输出信号V1表示为V1＝A1·sin θ，将另一方的磁传感器12的输出信号V2表示为V2＝A2·sin(θ+π/2)＝A2·cos θ。A1、A2分别表示振幅。

若将这些振幅A1、A2视为互相相等的值A、或对两个信号V1、V2进行归一化以使两个振幅成为规定的规定值A，则将一方的输出信号V1表示为V1＝A1·sin θ，将另一方的输出信号V2表示为V2＝A·cos θ。进而，若设定为A＝1，则利用V1＝sin θ来表示一方的输出信号V1，利用V2＝cos θ来表示另一方的输出信号V2。因此为了简化说明，利用V1＝sin θ、V2＝cos θ来表示各磁传感器11、12的输出信号V1、V2。

利用两个输出信号V1、V2、且例如基于下式(1)能够求出转子的旋转角θ。

θ＝tan^-1(sinθ/cosθ)

＝tan^-1(V1/V2)…(1)

专利文献1：日本特表平9-508214号公报

在上述那样的现有的旋转角检测装置中，若能够将两个磁传感器11、12以转子1的旋转中心轴为中心隔开90°的角度间隔正确地配置，则如图14A所示，能够从各磁传感器11、12输出相互间具有90°的相位差的正弦波信号。在该情况下，如图14B所示，利用旋转角检测装置检测出的转子的旋转角不会产生角度误差。

然而，若因各磁传感器11、12朝基板2的安装误差、或基板2的组装误差等而使得两个磁传感器11、12之间的角度间隔偏离90°，则例如图15A所示，两个磁传感器11、12的输出信号之间的相位差也完全偏离90°，从而如图15B所示，利用旋转角检测装置检测出的转子的旋转角会产生角度误差。

发明内容

因而，本发明的目的在于提供一种旋转角检测装置，即使当在两个传感器的输出信号之间存在因两个传感器的相对配置误差而引起的相位差误差时，该旋转角检测装置也能够检测出正确的旋转角。

并且，本发明的目的还在于提供一种旋转角检测装置，该旋转角检测装置能够任意地决定两个传感器的相对配置。

并且，本发明的目的还在于提供一种旋转角检测装置，当两个传感器中的任一传感器发生故障时，该旋转角检测装置能够检知该情况。

本发明的旋转角检测装置对旋转体的旋转角进行检测，该旋转角检测装置包括：第一传感器，该第一传感器配置于上述旋转体周围亦即第一位置，根据上述旋转体的旋转输出第一正弦波信号；第二传感器，该第二传感器配置于与上述第一位置隔开角度间隔、且位于上述旋转体周围亦即第二位置，根据上述旋转体的旋转输出与第一正弦波信号之间存在对应于上述角度间隔的配置相位差的第二正弦波信号；以及旋转角运算装置，该旋转角运算装置基于上述第一正弦波信号和上述第二正弦波信号对上述旋转角进行运算，上述旋转角运算装置包括：信号修正部，该信号修正部对上述第一正弦波信号及上述第二正弦波信号中的一方的正弦波信号进行修正，使得作为这些信号之间的相位差的上述配置相位差变成目标相位差；以及旋转角运算部，该旋转角运算部基于利用上述信号修正部修正后的一方的正弦波信号、以及另一方的正弦波信号对上述旋转角进行运算。

在该结构中，对第一正弦波信号及第二正弦波信号中的一方的正弦波信号进行修正，使得作为这些信号之间的相位差的配置相位差变成目标相位差。进而，基于修正后的一方的正弦波信号、以及另一方的正弦波信号对旋转角进行运算。因此，无论两个正弦波信号的配置相位差如何，都能够对这些信号中的一方的正弦波信号进行修正，使得这些信号之间的相位差变成目标相位差。由于例如能够将该目标相位差设定成适合于对旋转体的旋转角进行运算的相位差，因此能够检测出正确的旋转角。

在本发明的一实施方式中，上述配置相位差与上述目标相位差的差，是因上述第一传感器与上述第二传感器的相对配置误差而产生的上述两个正弦波信号之间的相位差误差。进而，上述旋转角运算装置还包括对上述相位差误差进行运算的相位差误差运算部，上述信号修正部基于上述相位差误差对上述一方的正弦波信号进行修正。

在该结构中，对两个正弦波信号之间的相位差误差进行运算。基于运算后的相位差误差对第一正弦波信号及第二正弦波信号中的一方的正弦波信号进行修正，使得作为这些信号之间的相位差的配置相位差变成目标相位差。进而，基于修正后的一方的正弦波信号、与另一方的正弦波信号对旋转角进行运算。因此，即使在因两个传感器的相对配置误差而在从两个传感器输出的正弦波信号之间存在相位差的情况下，也能够检测出正确的旋转角。

在本发明的一实施方式中，上述相位差误差运算部包括：第一振幅运算部，该第一振幅运算部对与上述第一正弦波信号与上述第二正弦波信号的和相当的信号的振幅进行运算；第二振幅运算部，该第二振幅运算部对与上述第一正弦波信号与上述第二正弦波信号的差相当的信号的振幅进行运算；以及误差运算部，该误差运算部基于利用上述第一振幅运算部运算所得的振幅、与利用上述第二振幅运算部运算所得的振幅的差，对上述相位差误差进行运算。

在本发明的一实施方式中，上述目标相位差与上述配置相位差不同。在该结构中，无论两个正弦波信号的配置相位差如何，都能够对这些信号中的一方的正弦波信号进行修正，使得这些信号之间的相位差变成与配置相位差不同的目标相位差。由于例如能够将该目标相位差设定成适合于对旋转体的旋转角进行运算的相位差(例如90°)，因此无论两个正弦波信号的配置相位差如何，都能够对旋转体的旋转角进行运算。因此，能够任意地决定两个传感器的相对配置。

在本发明的一实施方式中，因上述第一传感器与上述第二传感器的相对配置误差而产生的上述两个正弦波信号之间的相位差误差，与上述配置相位差重叠。进而，上述旋转角运算装置还包括对上述相位差误差进行运算的相位差误差运算部，上述信号修正部基于上述配置相位差以及上述相位差误差对上述一方的正弦波信号进行修正。

在该结构中，即使在因第一传感器与第二传感器的相对配置误差而产生的两个正弦波信号之间的相位差误差与配置相位差重叠的情况下，也能够对两个正弦波信号中的一方的正弦波信号进行修正，使得这些信号之间的相位差变成与配置相位差不同的目标相位差。

在本发明的一实施方式中，上述相位差误差运算部包括：第一振幅运算部，该第一振幅运算部对与上述第一正弦波信号与上述第二正弦波信号的和相当的信号的振幅进行运算；第二振幅运算部，该第二振幅运算部对与上述第一正弦波信号与上述第二正弦波信号的差相当的信号的振幅进行运算；以及误差运算部，该误差运算部基于利用上述第一振幅运算部运算所得的振幅、与利用上述第二振幅运算部运算所得的振幅的差，对上述相位差误差进行运算。

在本发明的一实施方式中，上述配置相位差小于上述目标相位差。根据该结构，能够减小用于安装两个传感器的基板。例如在目标相位差为90°的情况下，能够使配置相位差小于90°。在该情况下，由于能够使两个传感器之间的角度间隔形成为小于90°的角度间隔，因此与两个传感器之间的角度间隔为90°的情况相比，能够减小用于安装两个传感器的基板。

在本发明的一实施方式中，上述旋转角运算装置还包括：第一信号异常判定部，该第一信号异常判定部基于被上述信号修正部修正后的一方的正弦波信号、以及上述第二正弦波信号，判定上述第一正弦波信号是否异常；以及第二信号异常判定部，该第二信号异常判定部基于被上述信号修正部修正后的一方的正弦波信号、以及上述第一正弦波信号，判定上述第二正弦波信号是否异常。

在该结构中，当第一传感器发生故障时，由于利用第一信号异常判定部判定为第一正弦波信号异常，因此能够检知第一传感器的故障。并且，当第二传感器发生故障时，由于利用第二信号异常判定部判定为第二正弦波信号异常，因此能够检知第二传感器的故障。

在本发明的一实施方式中，上述目标相位差为90度。

通过对以下参照附图所叙述的实施方式进行的说明，能够使本发明的上述或其它目的、特征以及效果更加明显。

附图说明

图1是示出本发明的第一实施方式所涉及的旋转角检测装置的结构的示意图。

图2是示出旋转角运算装置的详细结构的功能框图。

图3是用于对基于相位差误差运算部的相位差误差的运算方法进行说明的说明图。

图4是示出基于旋转角运算装置的旋转角运算处理的顺序的流程图。

图5是示出本发明的第二实施方式所涉及的旋转角检测装置的结构的示意图。

图6是示出基于旋转角运算装置的旋转角运算处理的顺序的流程图。

图7是示出本发明的第二实施方式所涉及的旋转角检测装置的结构的示意图。

图8是示出第一V1异常监视部的动作例的流程图。

图9是示出第一V2异常监视部的动作例的流程图。

图10是示出第二V1异常监视部的动作例的流程图。

图11是示出第二V2异常监视部的动作例的流程图。

图12A是用于对第一V1异常监视部及第一V2异常监视部的动作进行说明的说明图，图12B是用于对第二V1异常监视部及第二V2异常监视部的动作进行说明的说明图。

图13是用于对基于现有的旋转角检测装置的旋转角检测方法进行说明的示意图。

图14A是示出两个传感器之间的角度间隔为90°时的各传感器的输出信号的示意图，图14B是示出利用现有的旋转角检测装置检测出的旋转角的角度误差的示意图。

图15A是示出两个传感器之间的角度间隔偏离90°时的各传感器的输出信号的示意图，图15B是示出利用现有的旋转角检测装置检测出的旋转角的角度误差的示意图。

具体实施方式

以下，参照附图对将本发明应用于用来检测无刷电动机的转子的旋转角的旋转角检测装置时的实施方式进行详细说明。

图1是示出本发明的第一实施方式所涉及的旋转角检测装置的结构的示意图。

该旋转角检测装置例如能够用于对电动动力转向装置的无刷电动机的转子的旋转角进行检测。旋转角检测装置例如具有检测用转子1，该检测用转子1根据无刷电动机的旋转而旋转。转子1包括具有多个磁极对的圆筒状的磁铁。在本例中，磁铁具有一对磁极对。也就是说，磁铁具有以相等间隔配置的两个磁极N、S。

在转子1的周围，第一磁传感器11及第二磁传感器12在转子1的周向上隔开间隔地分别配置于第一位置和第二位置。作为磁传感器，例如能够使用具备霍尔元件、磁阻元件(MR元件)等具有电特性因磁场的作用而变化的特性的元件的传感器。

优选地，两个磁传感器11、12以转子1的旋转中心轴为中心、且隔开与预先设定的规定的相位差(以下称作“目标相位差”)对应的角度间隔配置。在本实施方式中，将目标相位差设定为90°。然而，实际上，两个磁传感器11、12之间的角度间隔有时会因制造误差等而无法达到与目标相位差对应的角度间隔。在本实施方式中，因制造误差等而不将两个磁传感器11、12之间的实际的角度间隔设定为与目标相位差对应的90°，而是设定为(90°+α)。α是相对于目标相位差的相位差误差。将与两个磁传感器11、12之间的实际的角度间隔对应的相位差(在本例中为(90°+α))称作配置相位差。各相位差是电角度。

将图1中利用箭头表示的方向设为转子1的正方向的旋转方向。进而，设定为：若转子1绕正方向旋转，则转子1的旋转角增大，若转子1绕反方向旋转，则转子1的旋转角减小。若将转子1的旋转角设为θ，则将第一磁传感器11的输出信号V1表示为V1＝A1·sin θ，将第二磁传感器12的输出信号V2表示为V2＝A2·sin(θ+90°+α)＝A2·cos(θ+α)。A1、A2分别表示振幅。

若将这些振幅A1、A2视为互相相等的值A、或对两个信号V1、V2进行归一化以使两个振幅成为规定的规定值A，则将两个信号V1、V2分别表示为A·sin θ与A·cos(θ+α)。此处，若设定为A＝1，则利用sin θ与cos(θ+α)来表示两个信号V1、V2。因此，在以下说明中为了简化说明，将各磁传感器11、12的输出信号V1、V2分别表示为V1＝sin θ、V2＝cos(θ+α)。

将各磁传感器11、12的输出信号V1、V2输入到旋转角运算装置20。旋转角运算装置20基于各磁传感器11、12的输出信号V1、V2对转子1的旋转角θ进行运算。旋转角运算装置20例如由微计算机构成，包括CPU(中央运算处理装置)以及存储器(ROM、RAM等)。旋转角运算装置20通过CPU执行存储于ROM的规定的程序而作为多个功能处理部发挥功能。该多个功能处理部包括相位差误差运算部(相位差误差运算单元)21、输出信号修正部(信号修正单元)22以及旋转角运算部(旋转角运算单元)23。

相位差误差运算部21基于两个磁传感器11、12的输出信号V1、V2对相位差误差α进行运算。相位差误差运算部21在进行无刷电动机的驱动控制之前预先对相位差误差α进行运算，并将其预先存储于存储器。例如，相位差误差运算部21在装备有该旋转角检测装置的产品出厂之前对相位差误差α进行运算，并将其存储于存储器。另外，相位差误差运算部21也可以在装备有该旋转角检测装置的产品出厂以后，在每个恒定期间内或基于规定的指令进行相位差误差α的再运算，并对存储器内的相位差误差α进行更新。

当进行无刷电动机的驱动控制时，输出信号修正部22基于利用相位差误差运算部21进行运算进而存储于存储器中的相位差误差α，对一方的磁传感器12的输出信号V2进行修正，由此求出相位差误差α被修正后所得的信号V2′。此处，相位差误差α被修正后所得的信号V2′是指相对于输出信号V1的相位差成为目标相位差(在本例中为90°)的信号(cos θ)。旋转角运算部23基于利用输出信号修正部22对相位差误差α进行修正后所得的信号V2′(＝cos θ)、以及另一方的输出信号V1(＝sin θ)，对转子1的旋转角θ进行运算。

图2是示出旋转角运算装置20的更加详细的结构的功能框图。

相位差误差运算部21包括信号和运算部31、第一振幅运算部32、信号差运算部33、第二振幅运算部34、振幅差运算部35、误差运算部36以及存储器37。

信号和运算部31对两个磁传感器11、12的输出信号V1、V2的和进行运算。利用下式(2)表示与输出信号V1、V2的和相当的信号(以下称作“和信号”)。

[数学式1]

$V1+V2=\sin \mathrm{\θ}+\cos (\mathrm{\θ}+\mathrm{\α})$

$=2\·\sin (\mathrm{\θ}+\frac{\mathrm{\π}}{4}+\frac{\mathrm{\α}}{2})\·\cos (\frac{\mathrm{\π}}{4}+\frac{\mathrm{\α}}{2})...\left(2\right)$

因此，利用下式(3)表示该和信号的振幅B1。

[数学式2]

$B1=2\·\cos (\frac{\mathrm{\π}}{4}+\frac{\mathrm{\α}}{2})...\left(3\right)$

第一振幅运算部32基于信号和运算部31的运算结果求出上述和信号的振幅B1。具体地说，例如一边使转子1旋转一边利用信号和运算部31对信号和(V1+V2)进行运算，由此获取与转子1的多个任意的旋转角分别对应的信号和。从以该方式获取的与多个旋转角对应的信号和中抽取和信号的最大值与最小值，进而基于所抽取的最大值与最小值求出和信号的振幅B1。例如，能够将从所抽取的最大值的平均值中减去所抽取的最小值的平均值后所得的值的1/2作为振幅B1进行求出。

信号差运算部33对两个磁传感器11、12的输出信号V1、V2的差(V1-V2)进行运算。利用下式(4)表示与输出信号V1、V2的差相当的信号(以下称作“差信号”)。

[数学式3]

$V1-V2=\sin \mathrm{\θ}-\cos (\mathrm{\θ}+\mathrm{\α})$

$=-2\·\cos (\mathrm{\θ}+\frac{\mathrm{\π}}{4}+\frac{\mathrm{\α}}{2})\·\sin (\frac{\mathrm{\π}}{4}+\frac{\mathrm{\α}}{2})...\left(4\right)$

因此，利用下式(5)表示该差信号的振幅B2。

[数学式4]

$B2=2\·\sin (\frac{\mathrm{\π}}{4}+\frac{\mathrm{\α}}{2})...\left(5\right)$

第二振幅运算部34基于信号差运算部33的运算结果求出上述差信号的振幅B2。具体地说，例如一边使转子1旋转一边利用信号差运算部33对信号差(V1-V2)进行运算，由此获取与转子1的多个任意的旋转角分别对应的信号差。从以该方式获取的与多个旋转角对应的信号差中抽取差信号的最大值与最小值，进而基于所抽取的最大值与最小值求出差信号的振幅B2。例如，能够将从所抽取的最大值的平均值中减去所抽取的最小值的平均值后所得的值的1/2作为振幅B2进行求出。

振幅差运算部35对利用第一振幅运算部32进行运算所得的振幅B1、与利用第二振幅运算部34进行运算所得的振幅B2的差ΔB(＝B2-B1)进行运算。另外，若利用上述算式(3)、(5)进行运算，则利用下式(6)表示振幅差ΔB。

[数学式5]

$\mathrm{\ΔB}=B2-B1$

$=2\·\sin (\frac{\mathrm{\π}}{4}+\frac{\mathrm{\α}}{2})-2\·\cos (\frac{\mathrm{\π}}{4}+\frac{\mathrm{\α}}{2})$

$=2\sqrt{2}\·\sin \left(\frac{\mathrm{\α}}{2}\right)...\left(6\right)$

误差运算部36基于利用振幅差运算部35进行运算所得的振幅差ΔB对相位差误差α进行运算。如上述算式(6)所示，振幅差ΔB变成α的函数若利用图表表示该函数，则形成为图3所示那样的正弦曲线。然而，图3的横轴并非为α，而是α/2。在α的绝对值小的范围内，能够将该函数大致视为直线。在本实施方式中，当α处于-π/6≤α≤π/6的范围内时，如下式(7)所示，可以视为α/2与成比例。

$2\sqrt{\mathrm{}}2\·\sin (\mathrm{\α}/2)=K\·\mathrm{\α}/2...\left(7\right)$

在上述算式(7)中，K为比例系数。在图3所示的正弦曲线中，当将横轴的值为-(π/6)/2～(π/6)/2的范围内的部分视为直线时，该比例系数K相当于该直线的斜率y/x。因此，利用下式(8)表示比例系数K。

[数学式6]

$K=\frac{y}{x}=\frac{2\sqrt{2}\·\sin \left(\frac{\mathrm{\π}/6}{2}\right)}{\frac{\mathrm{\π}/6}{2}}...\left(8\right)$

如上述算式(6)所示，由于因此能够利用上述算式(7)、(8)，像下式(9)那样近似地表示ΔB。

[数学式7]

$\mathrm{\ΔB}=\frac{2\sqrt{2}\·\sin \left(\frac{\mathrm{\π}/6}{2}\right)}{\frac{\mathrm{\π}/6}{2}}\·\frac{\mathrm{\α}}{2}...\left(9\right)$

通过对上述算式(9)进行变形而利用下式(10)表示相位差误差α。

[数学式8]

$\mathrm{\α}=\frac{\mathrm{\ΔB}}{\frac{2\sqrt{2}\·\sin \left(\frac{\mathrm{\π}/6}{2}\right)}{\mathrm{\π}/6}}...\left(10\right)$

相位差误差部36利用由振幅差运算部35进行运算所得的振幅差ΔB、并基于上述算式(10)对相位差误差α进行运算。运算所得的相位差误差α存储于存储器37。

输出信号修正部22基于下式(11)对输出信号V2(＝cos(θ+α))进行修正，由此获得相位差误差α被修正后所得的信号V2′(＝cos θ)。也就是说，输出信号修正部22根据输出信号V1(＝sin θ)、输出信号V2(＝cos(θ+α))、sinα、cosα而求出修正后的信号V2′(＝cosθ)。另外，能够基于利用三角函数的加法定理将cos(θ+α)展开后的算式导出算式(11)。

[数学式9]

${V2}^{\′}=\cos \mathrm{\θ}$

$=\frac{\sin \mathrm{\α}\·\sin \mathrm{\θ}+\cos (\mathrm{\θ}+\mathrm{\α})}{\cos \mathrm{\α}}$

$=\frac{\sin \mathrm{\α}\·V1+V2}{\cos \mathrm{\α}}...\left(11\right)$

旋转角运算部23利用相位差误差α修正后所得的信号V2′(＝cosθ)、与另一方的输出信号V1(＝sin θ)，并例如基于下式(12)对转子1的旋转角θ进行运算。

θ＝tan^-1(sin θ/cos θ)

＝tan^-1(V1/V 2’)…(12)

另外，旋转角运算部23也可以利用与使用算式(12)的方法不同的方法、且根据信号V2′(＝cos θ)以及输出信号V1(＝sin θ)求出旋转角θ。例如，可以利用日本特开2001-264114号公报中公开的方法、且根据信号V2′(＝cos θ)以及输出信号V1(＝sin θ)求出旋转角θ。

图4是示出利用旋转角运算装置20执行的旋转角运算处理的顺序的流程图。将相位差误差α设定为已经利用相位差误差运算部21进行运算而后存储于存储器中的数值。

在每个规定的运算周期内反复进行旋转角运算处理。首先，旋转角运算装置20取入磁传感器11、12的输出信号V1(＝sinθ)、V2(＝cos(θ+α))(步骤S1)。进而，旋转角运算装置20的输出信号修正部22利用在步骤S1中取入的输出信号V1、V2以及存储于存储器的相位差误差α、且基于上述算式(11)对第二输出信号V2进行修正(步骤S2)。由此，获得对相位差误差α进行修正后的信号V2′(＝cosθ)。

接下来，旋转角运算装置20的旋转角运算部23利用对相位差误差α修正后所得的信号V2′(＝cos θ)、以及在步骤S1中取入的输出信号V1(＝sin θ)、且基于上述算式(12)对转子1的旋转角θ进行运算(步骤S3)。

根据上述第一实施方式，即使在两个磁传感器11、12之间的角度间隔(两个传感器11、12的相对配置)存在误差的情况下，也能够检测出正确的旋转角θ。

虽然在上述第一实施方式中通过将第一磁传感器11的输出信号V1设为sin θ、且将第二磁传感器12的输出信号V2设为cos(θ+α)而对第二磁传感器12的输出信号V2进行修正，但是也可以通过将第二磁传感器12的输出信号V2设为cos θ、且将第一磁传感器11的输出信号V1设为sin(θ+α)而对第一磁传感器11的输出信号V1进行修正。并且，虽然当α处于-π/6≤α≤π/6的范围内时视为α/2与成比例，但是只要视为α/2与成比例的α的范围是保持了大致直线性的范围即可，并不局限于上述范围。

并且，在上述第一实施方式中，在α小的范围内视为α/2与成比例，由此近似地求出α，但是也可以通过下述方式求出α。也就是说，基于上述算式(6)预先作成并存储将α与振幅差ΔB建立对应关系的表格(映射)，通过从该表格读出与利用振幅差运算部35(参照图2)求出的振幅差ΔB对应的α，由此求出α。

进而，虽然在上述第一实施方式中将和信号的振幅B1以及差信号的振幅B2设定为从所抽取的最大值的平均值中减去最小值的平均值后所得的值的1/2，但是也可以在转子1设置了多组磁极对的情况下，设定为从每组磁极对的最大值中减去最小值后所得的值的1/2，进而针对每组磁极对算出相位差误差α。

图5是示出本发明的第二实施方式所涉及的旋转角检测装置的结构的示意图。

转子1包括具有两个磁极N、S的磁铁。在转子1的周围，第一磁传感器11及第二磁传感器12以转子1的旋转中心轴为中心隔开规定的角度间隔φ分别配置于第一位置与第二位置。能够将该角度间隔φ设定为任意的角度。在本实施方式中，将两个磁传感器11、12之间的角度间隔φ设定为小于90度的角度间隔。两个磁传感器11、12安装于图5中以点划线示出的基板33上。

与第一实施方式相同，将图5中以箭头示出的方向设为转子1的正方向的旋转方向。并且，与第一实施方式相同，将各磁传感器11、12的输出信号简易地表示为其振幅是1的信号。也就是说，将θ设为转子1的旋转角，并将第一磁传感器11的输出信号V1表示为V1＝sin θ，将第二磁传感器12的输出信号V2表示为V2＝sin(θ+φ)。因此，两个输出信号V1、V2的相位差(配置相位差)为φ。配置相位差为电角度。

将各磁传感器11、12的输出信号V1、V2输入到旋转角运算装置40。旋转角运算装置40基于各磁传感器11、12的输出信号V1、V2对转子1的旋转角θ进行运算。旋转角运算装置40例如由微计算机构成，包括CPU(中央运算处理装置)以及存储器(ROM、RAM等)。旋转角运算装置40通过CPU执行存储于ROM的规定的程序而作为多个功能处理部发挥功能。该多个功能处理部包括输出信号修正部(信号修正单元)41以及旋转角运算部(旋转角运算单元)42。两个磁传感器11、12的角度间隔φ即两个输出信号V1、V2的配置相位差φ存储于存储器。另外，可以将sinφ的值及cosφ的值存储于存储器，用以取代将配置相位差φ存储于存储器。

输出信号修正部41基于两个磁传感器11、12的输出信号V1、V2对输出信号V2进行修正。具体地说，输出信号修正部41将输出信号V2修正为相对于输出信号V1的相位差成为规定的目标相位差的信号。目标相位差是电角度。在本实施方式中，将目标相位差设定为90°。因此，输出信号修正部41将输出信号V2修正为相对于输出信号V1的相位差是90°的信号V2′(＝sin(θ+90°)＝cos θ)。

能够利用三角函数的加法定理将输出信号V2(＝sin(θ+φ))按照下式(13)的方式展开。

V 2＝sin(θ+φ)＝sinθ·cosφ+cosθ·sinφ…(13)

通过对该算式(13)进行变形，能够获得用于将信号V2修正为V2′的算式(14)。

[数学式10]

${V2}^{\′}=\cos \mathrm{\θ}$

$=\frac{\sin (\mathrm{\θ}+\mathrm{\φ})-\sin \mathrm{\θ}\·\cos \mathrm{\φ}}{\sin \mathrm{\φ}}$

$=\frac{V2-V1\·\cos \mathrm{\φ}}{\sin \mathrm{\φ}}...\left(14\right)$

输出信号修正部41基于上述算式(14)将输出信号V2修正为相对于输出信号V1的相位差是90°的信号V2′(＝cos θ)。也就是说，输出信号修正部41利用输出信号V1(＝sin θ)、输出信号V2(＝sin(θ+φ))、以及存储于存储器的配置相位差φ对信号V2进行修正。另外，在sinφ的值以及cosφ的值存储于存储器的情况下，利用这些值sinφ、cosφ取代配置相位差φ而对输出信号V2进行修正。

旋转角运算部42利用由输出信号修正部41修正后的V2′(＝cosθ)、与另一方的输出信号V1(＝sin θ)，并例如基于下式(15)对转子1的旋转角θ进行运算。

θ＝tan^-1(sinθ/cosθ)＝tan^-1(V 1/V 2’)…(15)

另外，旋转角运算部42也可以利用与使用算式(15)的方法不同的方法、且根据信号V2′(＝cos θ)以及输出信号V1(＝sin θ)求出旋转角θ。例如，可以利用日本特开2001-264114号公报中公开的方法、且根据信号V2′(＝cos θ)以及输出信号V1(＝sin θ)求出旋转角θ。

图6是示出利用旋转角运算装置40执行的旋转角运算处理的顺序的流程图。将“配置相位差φ”或“sinφ及cosφ”的值存储于存储器中。

在每个规定的运算周期内反复进行旋转角运算处理。首先，旋转角运算装置40取入磁传感器11、12的输出信号V1(＝sin θ)、V2(＝sin(θ+φ))(步骤S11)。进而，旋转角运算装置40的输出信号修正部41利用在步骤S11中取入的输出信号V1、V2以及存储于存储器的“配置相位差φ”或“sinφ及cosφ”的值、且基于上述算式(14)对第二输出信号V2进行修正(步骤S12)。由此，获得相对于输出信号V1的相位差为90°(目标相位差)的修正信号V2′(＝cos θ)。

接下来，旋转角运算装置40的旋转角运算部42利用通过输出信号修正部41获得的信号V2′(＝cos θ)、以及在步骤S11中取入的输出信号V1(＝sin θ)、且基于上述算式(15)对转子1的旋转角θ进行运算(步骤S13)。

根据上述第二实施方式，无论两个磁传感器11、12的输出信号V1、V2的配置相位差如何，都能够对这些信号中的一方的输出信号进行修正，使得这些信号之间的相位差成为适合于对转子1的旋转角θ进行运算的目标相位差(例如90°)。因此，由于无论两个磁传感器11、12的输出信号V1、V2的配置相位差如何，都能够对转子1的旋转角θ进行运算，因此能够任意地决定两个磁传感器11、12之间的角度间隔(两个磁传感器11、12的相对配置)。

由此，如图5所示，例如能够将两个磁传感器11、12之间的角度间隔(配置相位差)设定为比作为目标相位差的90°小的角度。在像图5所示那样地将两个磁传感器11、12之间的角度间隔设定为小于90°的角度的情况下，与像图13所示那样地将两个磁传感器11、12之间的角度间隔设定为90°的情况相比，能够减小供磁传感器11、12安装的基板2、3。

在上述第二实施方式中，用于将输出信号V2修正(转换)成相对于输出信号V1的相位差是90°的信号V2′(＝cos θ)的算式(14)的右边的分母为sinφ。因而，由于若sinφ的值小则算式(14)的右边的分母减小，因此将V2修正为V2′时的误差增大。因此，优选地，对两个磁传感器11、12的角度间隔φ进行决定使其避开sinφ的值较小的φ的范围。具体地说，当φ处于0度～4度、176度～184度以及356度～360度的范围时，sinφ成为较小的值。因此，优选地，在5度～175度或185度～355度的范围内决定两个传感器11、12的角度间隔φ。

在上述第二实施方式中，也能够像上述第一实施方式那样地在考虑两个磁传感器11、12的配置误差α的情况下对旋转角θ进行运算。例如在图5中，由于两个磁传感器11、12的配置存在误差(相位差误差)α，因此设想了两个磁传感器11、12的角度间隔为(φ+α)的情况，即设想了相位差误差与配置相位差重叠的情况。

若将第一磁传感器11的输出信号V1设为sin θ、且将第二磁传感器12的输出信号V2设为sin(θ+φ+α)，则利用下式(16)表示与两个信号V1、V2的和相当的和信号。

[数学式11]

$V1+V2=\sin \mathrm{\θ}+\sin (\mathrm{\θ}+\mathrm{\φ}+\mathrm{\α})$

$=2\·\sin (\mathrm{\θ}+\frac{\mathrm{\φ}+\mathrm{\α}}{2})\·\cos \left(\frac{\mathrm{\φ}+\mathrm{\α}}{2}\right)...\left(16\right)$

因此，利用下式(17)表示该和信号的振幅C1。

[数学式12]

$C1=2\·\cos \left(\frac{\mathrm{\φ}+\mathrm{\α}}{2}\right)...\left(17\right)$

另一方面，利用下式(18)表示与两个信号V1、V2的差(V1-V2)相当的差信号。

[数学式13]

$V1-V2=\sin \mathrm{\θ}-\sin (\mathrm{\θ}+\mathrm{\φ}+\mathrm{\α})$

$=-2\·\cos (\mathrm{\θ}+\frac{\mathrm{\φ}+\mathrm{\α}}{2})\·\sin \left(\frac{\mathrm{\φ}+\mathrm{\α}}{2}\right)...\left(18\right)$

因此，利用下式(19)表示该差信号的振幅C2。

[数学式14]

$C2=2\·\sin \left(\frac{\mathrm{\φ}+\mathrm{\α}}{2}\right)...\left(19\right)$

利用下式(20)表示两个振幅C1、C2的差ΔC。

[数学式15]

也就是说，振幅差ΔC成为以φ为参数(参量)α的函数。因此，预先作成了将与φ对应的振幅差ΔC与α建立对应关系的表格(映射)。进而，与第一实施方式相同，对振幅差ΔC进行运算，将与所获得的振幅差ΔC对应的α作为相位差误差α而求出。另外，当上述算式(20)的右边的((φ-90°)/2)接近0时，可以像第一实施方式中所说明的那样视为在α小的规定范围内振幅差ΔC与α/2成比例，进而求出相位差误差α。

另一方面，若利用三角函数的加法定理将sin(θ+φ+α)展开，则能够获得如下算式(21)。

sin(θ+φ+α)＝sinθ·cos(φ+α)+cos θ·sin(φ+α)…(21)

若对该算式(21)进行变形，则能够获得下式(22)。

[数学式16]

$\cos \mathrm{\θ}=\frac{\sin (\mathrm{\θ}+\mathrm{\φ}+\mathrm{\α})-\sin \mathrm{\θ}\·\cos (\mathrm{\φ}+\mathrm{\α})}{\sin (\mathrm{\φ}+\mathrm{\α})}$

$=\frac{V2-V1\·\cos (\mathrm{\φ}+\mathrm{\α})}{\sin (\mathrm{\φ}+\mathrm{\α})}...\left(22\right)$

因此，利用φ、α、输出信号V1(＝sin θ)以及输出信号V2(＝sin(θ+φ+α))、且基于上述算式(22)对cosθ进行运算。进而，根据所获得的cos θ与输出信号V1(＝sinθ)对旋转角θ进行运算。

图7是示出本发明的第三实施方式所涉及的旋转角检测装置的结构的示意图。

转子1包括具有两个磁极N、S的磁铁。在转子1的周围，第一磁传感器11及第二磁传感器12以转子1的旋转中心轴为中心隔开规定的角度间隔φ分别配置于第一位置与第二位置。能够将该角度间隔φ设定为任意的角度。在本实施方式中，将两个磁传感器11、12之间的角度间隔φ设定为小于90度的角度间隔。两个磁传感器11、12安装于图7中以点划线示出的基板33上。

将图7中以箭头示出的方向设为转子1的正方向的旋转方向。并且，与第一实施方式相同，将各磁传感器11、12的输出信号简易地表示为其振幅是1的信号。也就是说，将θ设为转子1的旋转角，并将第一磁传感器11的输出信号V1表示为V1＝sinθ ，将第二磁传感器12的输出信号V2表示为V2＝sin(θ+φ)。因此，两个输出信号V1、V2的相位差(配置相位差)为φ。配置相位差为电角度。

将各磁传感器11、12的输出信号V1、V2输入到旋转角运算装置50。旋转角运算装置50例如由微计算机构成，包括CPU(中央运算处理装置)以及存储器(ROM、RAM等)。旋转角运算装置50通过CPU执行存储于ROM的规定的程序而作为多个功能处理部发挥功能。该多个功能处理部包括旋转角运算单元60与传感器故障检测单元70。两个磁传感器11、12的角度间隔φ即两个输出信号V1、V2的配置相位差φ存储于存储器。另外，可以将sinφ的值及cosφ的值存储于存储器，用以取代将配置相位差φ存储于存储器。

旋转角运算单元60在每个规定的第一运算周期内对转子1的旋转角θ进行运算。也就是说，旋转角运算单元60在每个第一运算周期内取入磁传感器11、12的输出信号V1、V2，进而基于所取入的输出信号V1、V2对转子1的旋转角θ进行运算。旋转角运算单元60包括输出信号修正部(信号修正单元)61以及旋转角运算部(旋转角运算单元)62。

输出信号修正部61基于两个磁传感器11、12的输出信号V1、V2对输出信号V2进行修正。具体地说，输出信号修正部61将输出信号V2修正为相对于输出信号V1的相位差成为规定的目标相位差的信号。目标相位差是电角度。在本实施方式中，将目标相位差设定为90°。因此，输出信号修正部41将输出信号V2修正为相对于输出信号V1的相位差是90°的信号V2′(＝sin(θ+90°)＝cos θ)。

能够利用三角函数的加法定理将输出信号V2(＝sin(θ+φ))展开为下式(23)。

V2＝sin(θ+φ)＝sinθ·cosφ+cosθ·sinφ…(23)

通过对该算式(23)进行变形，能够获得用于将信号V2修正为V2′的算式(24)。

[数学式17]

${V2}^{\′}=\cos \mathrm{\θ}$

$=\frac{\sin (\mathrm{\θ}+\mathrm{\φ})-\sin \mathrm{\θ}\·\cos \mathrm{\φ}}{\sin \mathrm{\φ}}$

$=\frac{V2-V1\·\cos \mathrm{\φ}}{\sin \mathrm{\φ}}...\left(24\right)$

输出信号修正部61基于上述算式(24)将输出信号V2修正为相对于输出信号V1的相位差是90°的信号V2′(＝cos θ)。也就是说，输出信号修正部61利用输出信号V1(＝sin θ)、输出信号V2(＝sin(θ+φ))、以及存储于存储器的配置相位差φ对信号V2进行修正。另外，在sinφ的值以及cosφ的值存储于存储器的情况下，利用这些值sinφ、cosφ取代配置相位差φ而对输出信号V2进行修正。

旋转角运算部62利用由输出信号修正部61修正后的V2′(＝cosθ)、与另一方的输出信号V1(＝sin θ)，并例如基于下式(25)对转子1的旋转角θ进行运算。

θ＝tan^-1(sinθ/cosθ)＝tan^-1(V1/V2’)…(25)

另外，旋转角运算部62也可以利用与使用算式(25)的方法不同的方法、且根据信号V2′(＝cos θ)以及输出信号V1(＝sin θ)求出旋转角θ。例如，可以利用日本特开2001-264114号公报中公开的方法、且根据信号V2′(＝cos θ)以及输出信号V1(＝sin θ)求出旋转角θ。

传感器故障检测单元70基于各磁传感器11、12的输出信号V1、V2对磁传感器11、12的故障进行检测。若磁传感器11、12发生故障，则其输出信号V1、V2固定为零、上限值或下限值。因此，对各磁传感器11、12的输出信号V1、V2进行监视，当检测出该输出信号固定为零、上限值或下限值时(当判定为该输出信号异常时)，则能够判定为对应的磁传感器发生了故障。

传感器故障单元70包括第一V1异常监视部71、第二V2异常监视部72、第二V1异常监视部73、第二V2异常监视部74。第一V1异常监视部71基于第二磁传感器12的输出信号V2、以及利用旋转角运算单元60内的输出信号修正部61进行运算所得的信号V2′，进行用于判定第一磁传感器11的输出信号V1是否固定为零的处理。第一V2异常监视部72基于第一磁传感器11的输出信号V1、以及利用输出信号修正部61进行运算所得的信号V2′，进行用于判定第二磁传感器12的输出信号V2是否固定为零的处理。

第二V1异常监视部73基于第二磁传感器12的输出信号V2、以及利用输出信号修正部61进行运算所得的信号V2′，进行用于判定第一磁传感器11的输出信号V1是否固定为上限值(+1)或下限值(-1)的处理。第二V2异常监视部74基于第一磁传感器11的输出信号V1、以及利用输出信号修正部61进行运算所得的信号V2′，进行用于判定第二磁传感器12的输出信号V2是否固定为上限值(+1)或下限值(-1)的处理。

传感器故障检测单元70在每个规定的第二运算周期内取入第一磁传感器11的输出信号V1以及第二磁传感器12的输出信号V2，并将所取入的输出信号V1赋予第一V2异常监视部72以及第二V2异常监视部74，将所取入的输出信号V2赋予第一V1异常监视部71以及第二V1异常监视部73。在本实施方式中，将第二运算周期设定为与旋转角运算单元60对旋转角进行运算的周期(第一运算周期)相等、或比该周期长的周期。

图8是示出第一V1异常监视部的动作例的流程图。在每个上述第二周期内执行图8的处理。

为了判定第一磁传感器11的输出信号V1(＝sin θ)是否固定为零而进行图8的处理。在第一磁传感器11的输出信号V1固定为零的情况下，将V1＝0代入上述算式(24)，由此利用输出信号修正部61进行运算所得的信号V2′(相当于cos θ的信号)变成V2′＝V2/sinφ。因此，在每个规定时间(第二运算周期)内判别利用输出信号修正部61进行运算所得的信号V2′是否等于运算值(V2/sinφ)，当V2′＝V2/sinφ的状态持续了规定次数以上时，能够判定为第一磁传感器11发生了故障。

然而，即使第一磁传感器11正常，例如当旋转角θ为0°或180°时，其输出信号V1(＝sin θ)也为0。因此，在第一磁传感器11正常的情况下，当形成为会使其输出信号V1为零的旋转角θ时，不进行信号V2′是否等于运算值(V2/sinφ)的判定。

返回到图8，第一V1异常监视部71进行如下判别：判别在此次运算周期内取入的第二磁传感器12的输出信号V2是否不与sinφ以及-sinφ中的任何值一致(步骤S1)。当第二磁传感器12的输出信号V2与sinφ或-sinφ的值一致时(步骤S.：否)，第一V1异常监视部71使此次运算周期内的处理结束。

图12A示出了第一磁传感器11及第二磁传感器12正常时它们的输出信号V1、V2的波形。在表示输出信号V2的波形的正弦波曲线上，与输出信号V1(＝sin θ)为0的旋转角θ对应的点是点a1及点a2。与点a1对应的输出信号V2的值为sinφ。另一方面，与点a2对应的输出信号V2的值为sin(180°+φ)＝-sinφ。因此，在输出信号V2与sinφ或-sinφ的值一致的情况下，不进行相当于cos θ的信号V2′是否等于运算值(V2/sinφ)的判定。

在上述步骤S1中，当判定为第二磁传感器12的输出信号V2不与sinφ以及-sinφ中的任何值一致时(步骤S1：是)，第一V1异常监视部71对V2/sinφ进行运算，判定从输出信号修正部61赋予的信号V2′是否等于运算值(V2/sinφ)(步骤S2)。另外，从输出信号修正部61赋予的信号V2′，是根据与在此次第二运算周期内由传感器故障检测单元70取入的输出信号V1、V2相同的V1、V2进行运算所得的信号V2′。

当信号V2′不等于运算值(V2/sinφ)时(步骤S2：否)，第一V1异常监视部71仅从第一计数值cnt1中减去1(-1)(步骤S3)。进而向步骤S5前进。第一计数值cnt1的默认值为零。并且，第一计数值cnt1为零以上的整数，不会变成负值。因此，即使在上述步骤S3中从第一计数值cnt1中减去1，第一计数值cnt1也不会变成小于零的值。

在上述步骤S2中，当判别为信号V2′等于运算值(V2/sinφ)时(步骤S2：是)，第一V1异常监视部71仅对第一计数值cnt1加上1(+1)(步骤S4)。进而向步骤S5前进。

在步骤S5中，第一V1异常监视部71判别第一计数值cnt1是否为规定的阈值A以上。当第一计数值cnt1不足阈值A时(步骤S5：否)，第一V1异常监视部71使此次运算周期内的处理结束。另一方面，当判别成第一计数值cnt1为阈值A以上时(步骤S5：是)，第一V1异常监视部71检知出第一磁传感器11发生故障的情况，进而对未图示的无刷电动机的电动机控制装置输出电动机停止指令(步骤S6)。并且，第一V1异常监视部71使所有异常监视部71～74的动作停止(步骤S7)。若电动机控制装置收到来自第一V1异常监视部71的电动机停止指令，则使无刷电动机的驱动停止。

图9是示出第一V2异常监视部72的动作例的流程图。在每个第二周期内执行图9的处理。

为了判定第二磁传感器12的输出信号V2(＝sin(θ+φ))是否固定为零而进行图9的处理。在第二磁传感器12的输出信号V2固定为零的情况下，将V2＝0代入上述算式(24)，由此利用输出信号修正部61进行运算所得的信号V2′(相当于cosθ的信号)变成V2′＝-V1·cosφ/sinφ。因此，在每个规定时间(第二运算周期)内判别信号V2′是否等于运算值(-V1·cosφ/sinφ)，当V2′＝-V1·cosφ/sinφ的状态持续了规定次数以上时，能够判定为第二磁传感器12发生了故障。

然而，即使第二磁传感器12正常，如图12A所示，例如当旋转角θ为(180°-φ)或(360°-φ)时，其输出信号V2(＝sin(θ+φ))也为0。因此，在第二磁传感器12正常的情况下，当形成为会使其输出信号V2为零的旋转角θ时，不进行信号V2′是否等于运算值(-V1·cosφ/sinφ)的判定。

返回到图9，第一V2异常监视部72进行如下判别：判别在此次运算周期内取入的第一磁传感器11的输出信号V1是否不与sinφ以及-sinφ中的任何值一致(步骤S11)。当第一磁传感器11的输出信号V1与sinφ或-sinφ的值一致时(步骤S11：否)，第一V2异常监视部72使此次运算周期内的处理结束。

参照图12A，在表示输出信号V1的波形的正弦波曲线上，与输出信号V2(＝sin(θ+φ))为0的旋转角θ对应的点是点b1及点b2。与点b1对应的输出信号V1的值为sin(180°-φ)＝sinφ。另一方面，与点b2对应的输出信号V1的值为sin(360°-φ)＝-sinφ。因此，在输出信号V1与sinφ或-sinφ的值一致的情况下，不进行相当于cos θ的信号V2′是否等于运算值(-V1·cosφ/sinφ)的判定。

在上述步骤S11中，当判定为第一磁传感器11的输出信号V1不与sinφ以及-sinφ中的任何值一致时(步骤S11：是)，第一V2异常监视部72对-V1·cosφ/sinφ进行运算，判定从输出信号修正部61赋予的信号V2′是否等于运算值(-V1·cosφ/sinφ)(步骤S12)。另外，从输出信号修正部61赋予的信号V2′，是根据与在此次第二运算周期内由传感器故障检测单元70取入的输出信号V1、V2相同的V1、V2进行运算所得的信号V2′。

当信号V2′不等于运算值(-V1·cosφ/sinφ)时(步骤S12：否)，第一V2异常监视部72仅从第二计数值cnt2中减去1(-1)(步骤S13)。进而向步骤S15前进。第二计数值cnt2的默认值为零。并且，第二计数值cnt2为零以上的整数，不会变成负值。因此，即使在上述步骤S13中从第二计数值cnt2中减去1，第二计数值cnt2也不会变成小于零的值。

在上述步骤S12中，当判别为信号V2′等于运算值(-V1·cosφ/sinφ)时(步骤S12：是)，第二V1异常监视部72仅对第二计数值cnt2加上1(+1)(步骤S14)。进而向步骤S15前进。

在步骤S15中，第一V1异常监视部72判别第二计数值cnt2是否为规定的阈值A以上。当第二计数值cnt2不足阈值A时(步骤S15：否)，第一V2异常监视部72使此次运算周期内的处理结束。另一方面，当判别成第二计数值cnt2为阈值A以上时(步骤S15：是)，第一V2异常监视部72检知出第二磁传感器12发生故障的情况，进而对未图示的无刷电动机的电动机控制装置输出电动机停止指令(步骤S16)。并且，第一V2异常监视部72使所有异常监视部71～74的动作停止(步骤S17)。若电动机控制装置收到来自第一V2异常监视部72的电动机停止指令，则使无刷电动机的驱动停止。

图10是示出第二V1异常监视部73的动作例的流程图。在每个上述第二周期内执行图10的处理。

为了判定第一磁传感器11的输出信号V1(＝sin θ)是否固定为1(上限值)或-1(下限值)而进行图10的处理。在第一磁传感器11的输出信号V1固定为1的情况下，将V1＝1代入上述算式(24)，由此利用输出信号修正部61进行运算所得的信号V2′(相当于cosθ的信号)变成V2′＝(V2-cosφ)/sinφ。并且，在第一磁传感器11的输出信号V1固定为-1的情况下，将V1＝-1代入上述算式(24)，由此利用输出信号修正部61进行运算所得的信号V2′(相当于cos θ的信号)变成V2′＝(V2+cosφ)/sinφ。因此，在每个规定时间(第二运算周期)内判别信号V2′是否等于运算值{(V2-cosφ)/sinφ}或{(V2+cosφ)/sinφ}，当V2′＝(V2-cosφ)/sinφ或V2′＝(V2+cosφ)/sinφ的状态持续了规定次数以上时，能够判定为第一磁传感器11发生了故障。

然而，即使第一磁传感器11正常，例如若旋转角θ为90°，则其输出信号V1(＝sin θ)也为1，而例如若旋转角θ为270°，则其输出信号V1(＝sin θ)也为-1。因此，在第一磁传感器11正常的情况下，当形成为会使其输出信号V1为1或-1的旋转角θ时，不进行信号V2′是否等于运算值{(V2-cosφ)/sinφ}或{(V2+cosφ)/sinφ}的判定。

返回到图10，第二V1异常监视部73进行如下判别：判别在此次运算周期内取入的第二磁传感器12的输出信号V2是否不与sin(90°+φ)以及-sin(90°+φ)中的任何值一致(步骤S21)。当第二磁传感器12的输出信号V2与sin(90°+φ)或-sin(90°+φ)的值一致时(步骤S21：否)，第二V1异常监视部73使此次运算周期内的处理结束。

图12B示出了第一磁传感器11及第二磁传感器12正常时它们的输出信号V1、V2的波形。在表示输出信号V2的波形的正弦波曲线上，与输出信号V1(＝sin θ)为1或-1的旋转角θ对应的点是点c1及点c2。与点c1对应的输出信号V2的值为sin(90°+φ)。另一方面，与点c2对应的输出信号V2的值为sin(270°+φ)＝-sin(90°+φ)。因此，在输出信号V2与sin(90°+φ)或-sin(90°+φ)的值一致的情况下，不进行相当于cos θ的信号V2′是否等于运算值{(V2-cosφ)/sinφ}或{(V2+cosφ)/sinφ}的判定。

在上述步骤S21中，当判定为第二磁传感器12的输出信号V2不与sin(90°+φ)及-sin(90°+φ)中的任何值一致时(步骤S21：是)，第二V1异常监视部73对(V2-cosφ)/sinφ以及(V2+cosφ)/sinφ进行运算，判定从输出信号修正部61赋予的信号V2′是否等于运算值{(V2-cosφ)/sinφ}或{(V2+cosφ)/sinφ}(步骤S22)。另外，从输出信号修正部61赋予的信号V2′，是根据与在此次第二运算周期内由传感器故障检测单元70取入的输出信号V1、V2相同的V1、V2进行运算所得的信号V2′。

当信号V2′不等于运算值{(V2-cosφ)/sinφ}或{(V2+cosφ)/sinφ}时(步骤S22：否)，第二V1异常监视部73仅从第三计数值cnt3中减去1(-1)(步骤S23)。进而向步骤S25前进。第三计数值cnt3的默认值为零。并且，第三计数值cnt3为零以上的整数，不会变成负值。因此，即使在上述步骤S23中从第三计数值cnt3中减去1，第三计数值cnt3也不会变成小于零的值。

在上述步骤S22中，当判别为信号V2′等于运算值{(V2-cosφ)/sinφ}或{(V2+cosφ)/sinφ}时(步骤S22：是)，第二V1异常监视部73仅对第三计数值cnt3加上1(+1)(步骤S24)。进而向步骤S25前进。

在步骤S25中，第二V1异常监视部73判别第三计数值cnt3是否为规定的阈值A以上。当第三计数值cnt3不足阈值A时(步骤S25：否)，第二V1异常监视部73使此次运算周期内的处理结束。另一方面，当判别成第三计数值cnt3为阈值A以上时(步骤S25：是)，第二V1异常监视部73检知出第一磁传感器11发生故障的情况，进而对未图示的无刷电动机的电动机控制装置输出电动机停止指令(步骤S26)。并且，第二V1异常监视部73使所有异常监视部71～74的动作停止(步骤S27)。若电动机控制装置收到来自第二V1异常监视部73的电动机停止指令，则使无刷电动机的驱动停止。

图11是示出第二V2异常监视部74的动作例的流程图。在每个第二周期内执行图11的处理。

为了判定第二磁传感器12的输出信号V1(＝sin(θ+φ))是否固定为1(上限值)或-1(下限值)而进行图11的处理。在第二磁传感器12的输出信号V2固定为1的情况下，将V2＝1代入上述算式(24)，由此利用输出信号修正部61进行运算所得的信号V2′(相当于cos θ的信号)变成V2′＝-(V1·cosφ-1)/sinφ。并且，在第二磁传感器12的输出信号V2固定为-1的情况下，将V2＝-1代入上述算式(24)，由此利用输出信号修正部61进行运算所得的信号V2′(相当于cos θ的信号)变成V2′＝-(V1·cosφ+1)/sinφ。因此，在每个规定时间(第二运算周期)内判别信号V2′是否等于运算值{(V2-cosφ)/sinφ}或{(V2+cosφ)/sinφ}，当V2′＝-(V1·cosφ-1)/sinφ或V2′＝-(V1·cosφ+1)/sinφ的状态持续了规定次数以上时，能够判定为第二磁传感器12发生了故障。

然而，即使第二磁传感器12正常，如图12B所示，例如若旋转角θ为(90°-φ)，则其输出信号V2(＝sin(θ+φ))也为1，而例如若旋转角θ为(270°-φ)，则其输出信号V2(＝sin(θ+φ))也为-1。因此，在第二磁传感器12正常的情况下，当形成为会使其输出信号V2为1或-1的旋转角θ时，不进行信号V2′是否等于运算值{-(V1·cosφ-1)/sinφ}或{-(V1·cosφ+1)/sinφ}的判定。

返回到图11，第二V2异常监视部74进行如下判别：判别在此次运算周期内取入的第一磁传感器11的输出信号V1是否不与sin(90°-φ)以及-sin(90°-φ)中的任何值一致(步骤S31)。当第一磁传感器11的输出信号V1与sin(90°-φ)或-sin(90°-φ)的值一致时(步骤S31：否)，第二V2异常监视部74使此次运算周期内的处理结束。

参照图12B，在表示输出信号V1的波形的正弦波曲线上，与输出信号V2(＝sin(θ+φ))为1或-1的旋转角θ对应的点是点d1及点d2。与点d1对应的输出信号V1的值为sin(90°-φ)。另一方面，与点d2对应的输出信号V1的值为sin(270°-φ)＝-sin(90°-φ)。因此，在输出信号V1与sin(90°-φ)或-sin(90°-φ)的值一致的情况下，不进行相当于cos θ的信号V2′是否等于运算值{-(V1·cosφ-1)/sinφ}或{-(V1·cosφ+1)/sinφ}的判定。

在上述步骤S31中，当判定为第一磁传感器11的输出信号V1不与sin(90°-φ)及-sin(90°-φ)中的任何值一致时(步骤S31：是)，第二V2异常监视部74对-(V1·cosφ-1)/sinφ以及(-(V1·cosφ+1)/sinφ进行运算，判定从输出信号修正部61赋予的信号V2′是否等于运算值{-(V1·cosφ-1)/sinφ}或{-(V1·cosφ+1)/sinφ}(步骤S32)。另外，从输出信号修正部61赋予的信号V2′，是根据与在此次第二运算周期内由传感器故障检测单元70取入的输出信号V1、V2相同的V1、V2进行运算所得的信号V2′。

当信号V2′不等于运算值{-(V1·cosφ-1)/sinφ}或{-(V1·cosφ+1)/sinφ}的任何值时(步骤S32：否)，第二V2异常监视部74仅从第四计数值cnt4中减去1(-1)(步骤S33)。进而向步骤S35前进。第四计数值cnt4的默认值为零。并且，第四计数值cnt4为零以上的整数，不会变成负值。因此，即使在上述步骤S33中从第四计数值cnt4中减去1，第四计数值cnt4也不会变成小于零的值。

在上述步骤S32中，当判别为信号V2′等于运算值{-(V1·cosφ-1)/sinφ}或{-(V1·cosφ+1)/sinφ}时(步骤S32：是)，第二V2异常监视部74仅对第四计数值cnt4加上1(+1)(步骤S34)。进而向步骤S35前进。

在步骤S35中，第二V2异常监视部74判别第四计数值cnt4是否为规定的阈值A以上。当第四计数值cnt4不足阈值A时(步骤S35：否)，第二V2异常监视部74使此次运算周期内的处理结束。另一方面，当判别成第四计数值cnt4为阈值A以上时(步骤S35：是)，第二V2异常监视部74检知出第二磁传感器12发生故障的情况，进而对未图示的无刷电动机的电动机控制装置输出电动机停止指令(步骤S36)。并且，第二V2异常监视部74使所有异常监视部71～74的动作停止(步骤S37)。若电动机控制装置收到来自第二V2异常监视部74的电动机停止指令，则使无刷电动机的驱动停止。

在第三实施方式中，当第一磁传感器11或第二磁传感器12的任何磁传感器发生故障时，能够检知该情况。并且，还能够确定任何磁传感器发生故障的情况。

以上虽然对将本发明应用于用来检测无刷电动机的转子的旋转角的旋转角检测装置时的实施方式进行了说明，但是还能够将本发明应用于用来检测除了无刷电动机的转子以外的旋转体的旋转角的装置。

虽然在上述各实施方式中检测用转子1的磁铁具有一组磁极对，但是检测用转子1的磁铁也可以具有多组磁极对。

虽然对本发明的实施方式进行了详细说明，但是这些不过是用于使本发明的技术内容明确的具体例而已，不应当解释为本发明局限于这些具体例，本发明的范围仅由所附的权利要求的范围限定。

本申请与于2009年8月26日向日本国特许厅提出的日本专利2009-195188号、以及于2010年4月15日向日本国特许厅提出的日本专利2010-94061号对应，通过引用将这些申请的全部公开内容结合到本发明。

标号说明：

1...转子；11、12…磁传感器。

Claims (7)

1.一种旋转角检测装置，该旋转角检测装置对旋转体的旋转角进行检测，

所述旋转角检测装置的特征在于，

所述旋转角检测装置包括：

第一传感器，该第一传感器配置于所述旋转体周围的第一位置，根据所述旋转体的旋转输出第一正弦波信号；

第二传感器，该第二传感器配置于与所述第一位置隔开角度间隔、且位于所述旋转体周围的第二位置，根据所述旋转体的旋转输出与第一正弦波信号之间存在对应于所述角度间隔的配置相位差的第二正弦波信号；以及

旋转角运算装置，该旋转角运算装置基于所述第一正弦波信号和所述第二正弦波信号对所述旋转角进行运算，

所述旋转角运算装置包括：

信号修正部，该信号修正部对所述第一正弦波信号及所述第二正弦波信号中的一方的正弦波信号进行修正，使得作为这些信号之间的相位差的所述配置相位差变成目标相位差；以及

旋转角运算部，该旋转角运算部基于利用所述信号修正部修正后的一方的正弦波信号、以及另一方的正弦波信号对所述旋转角进行运算，

所述配置相位差与所述目标相位差的差，是因所述第一传感器与所述第二传感器的相对配置误差而产生的所述两个正弦波信号之间的相位差误差，

所述旋转角运算装置还包括对所述相位差误差进行运算的相位差误差运算部，

所述信号修正部基于所述相位差误差对所述一方的正弦波信号进行修正。

2.根据权利要求1所述的旋转角检测装置，其特征在于，

所述相位差误差运算部包括：

第一振幅运算部，该第一振幅运算部对相当于所述第一正弦波信号与所述第二正弦波信号的和的信号的振幅进行运算；

第二振幅运算部，该第二振幅运算部对相当于所述第一正弦波信号与所述第二正弦波信号的差的信号的振幅进行运算；以及

误差运算部，该误差运算部基于利用所述第一振幅运算部运算所得的振幅、与利用所述第二振幅运算部运算所得的振幅的差对所述相位差误差进行运算。

3.一种旋转角检测装置，该旋转角检测装置对旋转体的旋转角进行检测，

所述旋转角检测装置的特征在于，

所述旋转角检测装置包括：

第一传感器，该第一传感器配置于所述旋转体周围的第一位置，根据所述旋转体的旋转输出第一正弦波信号；

第二传感器，该第二传感器配置于与所述第一位置隔开角度间隔、且位于所述旋转体周围的第二位置，根据所述旋转体的旋转输出与第一正弦波信号之间存在对应于所述角度间隔的配置相位差的第二正弦波信号；以及

旋转角运算装置，该旋转角运算装置基于所述第一正弦波信号和所述第二正弦波信号对所述旋转角进行运算，

所述旋转角运算装置包括：

信号修正部，该信号修正部对所述第一正弦波信号及所述第二正弦波信号中的一方的正弦波信号进行修正，使得作为这些信号之间的相位差的所述配置相位差变成目标相位差；以及

旋转角运算部，该旋转角运算部基于利用所述信号修正部修正后的一方的正弦波信号、以及另一方的正弦波信号对所述旋转角进行运算，

所述目标相位差与所述配置相位差不同，

因所述第一传感器与所述第二传感器的相对配置误差而产生的所述两个正弦波信号之间的相位差误差，与所述配置相位差重叠，

所述旋转角运算装置还包括对所述相位差误差进行运算的相位差误差运算部，

所述信号修正部基于所述配置相位差以及所述相位差误差对所述一方的正弦波信号进行修正。

4.根据权利要求3所述的旋转角检测装置，其特征在于，

所述相位差误差运算部包括：

第一振幅运算部，该第一振幅运算部对相当于所述第一正弦波信号与所述第二正弦波信号的和的信号的振幅进行运算；

第二振幅运算部，该第二振幅运算部对相当于所述第一正弦波信号与所述第二正弦波信号的差的信号的振幅进行运算；以及

误差运算部，该误差运算部基于利用所述第一振幅运算部运算所得的振幅、与利用所述第二振幅运算部运算所得的振幅的差对所述相位差误差进行运算。

5.根据权利要求3或4所述的旋转角检测装置，其特征在于，

所述配置相位差小于所述目标相位差。

6.根据权利要求1～4中任一项所述的旋转角检测装置，其特征在于，

所述目标相位差为90度。

7.根据权利要求5所述的旋转角检测装置，其特征在于，

所述目标相位差为90度。