回転情報算出装置、ステアリング装置、電動パワーステアリング装置、センサ付き軸受装置、車両、異常検出装置、回転情報算出方法及び異常検出方法
【課題】３相の磁気検出器の磁気検出信号の異常を検出することが可能であり、異常発生後も、３相中の２相の磁気検出信号が正常な場合に、継続して回転情報の計算を正確に行うことが可能な回転情報算出装置を提供する。
【解決手段】３相の磁気検出信号のサンプリング値ａ、ｂ、ｃを取得し、取得したサンプリング値に基づいて、各相に対する回転角度位置を算出する。そして、これら算出した回転角度位置に基づき各相のサンプリング値の異常を検出するとともに、１相のサンプリング値のみに異常が検出されたときは、異常検出フラグを出力すると共に残りの２相のサンプリング値で回転角度位置の算出を行う。２相以上のサンプリング値の異常が検出されたときは、回転情報算出装置の動作を停止する。また、正常な相のサンプリング値に基づいて算出した回転角度位置の平均値を出力用の回転角度位置として算出する。
【解決手段】３相の磁気検出信号のサンプリング値ａ、ｂ、ｃを取得し、取得したサンプリング値に基づいて、各相に対する回転角度位置を算出する。そして、これら算出した回転角度位置に基づき各相のサンプリング値の異常を検出するとともに、１相のサンプリング値のみに異常が検出されたときは、異常検出フラグを出力すると共に残りの２相のサンプリング値で回転角度位置の算出を行う。２相以上のサンプリング値の異常が検出されたときは、回転情報算出装置の動作を停止する。また、正常な相のサンプリング値に基づいて算出した回転角度位置の平均値を出力用の回転角度位置として算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転角度等を算出する回転情報算出装置、ステアリング装置、電動パワーステアリング装置、センサ付き軸受装置、車両、異常検出装置、回転情報算出方法及び異常検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータ等の回転軸の回転角度や回転角速度などを検出するセンサとして、例えば、特許文献１記載の技術が知られている。
特許文献１には、磁界を発生する磁石と、磁界内に設けられた４つの磁気検出器（ホール素子）と、各磁気検出器間に設けられていて、磁気検出器に固定されて一体に回転するように結合された、強磁性材製の磁束案内部材とを備え、磁石は、磁気検出器および磁束案内部材に関して回転可能に構成された角度センサが開示されている。
また、回転軸の回転状態を示す情報を検出する機能を有するセンサを軸受に付加したセンサ付き軸受装置が提案されている。例えば、多極に着磁された磁石の磁極をデジタル出力のホールＩＣで検出し、ホールＩＣからパルス信号を出力するようにしたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００２−５０６５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した特許文献１の従来技術は、磁束案内部材を磁石の外周に沿って、磁石を囲むように配置するため、センサの円周方向のサイズを小さくすることが困難であった。また、上記した特許文献１の従来技術は、軸方向（回転軸方向）のサイズも小さくすることができない。したがって、特許文献１の角度センサは、円周方向のサイズ、或いは軸方向のサイズの少なくとも一方を小さくすることができないので、小型化の面で問題がある。
【０００５】
また、特許文献１の従来技術では、４つのホール素子のうち１つでも故障すると、角度センサとしての機能が維持できなくなる。
そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、センサの円周方向のサイズを小さくし、或いは装置の軸方向のサイズを小さくすることで小型化を図ることができ、磁気検出器等から構成されるセンサ部分を軸受に組み込むことで取り付けも容易に行うことが可能な回転情報算出装置を提供することを第１の目的としている。
【０００６】
また、所定の磁気検出器の磁気検出信号の異常を検出することが可能であり、異常発生後も、他の磁気検出器の磁気検出信号が正常な場合に、継続して軸受の回転輪の回転状態を示す情報の計算を正確に行うことが可能な回転情報算出装置、これを備えたステアリング装置、電動パワーステアリング装置、センサ付き軸受装置、車両、異常検出装置、回転情報算出方法及び異常検出方法を提供することを第２の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
〔発明１〕
上記目的を達成するために、一の実施形態に係る回転情報算出装置は、回転子に支持された磁石ホルダと、前記磁石ホルダに支持された磁石と、固定子に支持され、当該固定子の円周方向にそれぞれ所定間隔で配置された、入力磁束に応じた信号を出力する複数の磁気検出器と、前記固定子に支持され且つ前記複数の磁気検出器の円周方向の間に配設された、前記複数の磁気検出器に前記磁石からの磁束を導く複数の磁路を有した磁路部材と、前記回転子の回転時に、前記磁路部材の各磁路と前記磁石との位置関係に応じて位相の変化する、前記複数の磁気検出器からの複数相の出力信号に基づき、前記回転子の回転状態を示す情報を算出する回転状態算出手段と、を備え、前記磁路部材の複数の磁路は、板厚方向に同一曲率で湾曲している複数の円弧部を、互いの周方向の端部の間に空隙を設けて円環筒状に配置することで構成され、前記複数の磁気検出器は、前記複数の円弧部の間に設けた前記空隙にそれぞれ配置されているとともに、前記磁石は、板厚方向に同一曲率で湾曲し、互いの周方向端部を向かい合わせることで円環筒状をなす２つの着磁部材で構成され、前記２つの着磁部材の回転軸方向を向く端面は回転方向に正弦波状に変化する面として形成されており、前記磁石を円環筒状に配置した前記複数の円弧部の内径側に配置し、前記磁石を構成する前記２つの着磁部材の一方のＳ極に着磁された外周面が前記円弧部に対向し、前記２つの着磁部材の他方のＮ極に着磁された外周面が前記円弧部に対向するように配置した。
【０００８】
〔発明２〕
また、一の実施形態に係る回転情報算出装置は、発明１において、前記磁気検出器は、アナログホールＩＣである。
〔発明３〕
また、一の実施形態に係る回転情報算出装置は、発明２において、前記アナログホールＩＣは、温度変化に伴う出力変動を補正することができるプログラマブルホールＩＣである。
【０００９】
〔発明４〕
また、一の実施形態に係る回転情報算出装置は、発明１乃至３において、前記回転情報算出手段は、前記回転状態を示す情報をアナログ信号として出力する。
〔発明５〕
また、一の実施形態に係る回転情報算出装置は、発明１乃至３において、前記回転情報算出手段は、前記回転状態を示す情報をデジタル信号として出力する。
【００１０】
〔発明６〕
また、一の実施形態に係る回転情報算出装置は、発明１乃至３において、前記回転情報算出手段は、前記回転状態を示す情報をパルス信号として出力する。
〔発明７〕
また、一の実施形態に係る回転情報算出装置は、発明１乃至３において、前記回転情報算出手段は、前記回転状態を示す情報として、相対回転角度、絶対回転角度、回転角速度及び回転方向の少なくとも１つを算出する。
【００１１】
〔発明８〕
また、一の実施形態に係るステアリング装置は、ステアリングホイールの相対回転角度、絶対回転角度、回転角速度及び回転方向の少なくとも１つの回転状態を示す情報を、請求項１乃至７の何れか１項に記載の回転情報算出装置で算出し、算出した前記回転状態を示す情報を出力することを特徴とする。
【００１２】
〔発明９〕
また、一の実施形態に係る電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイールからステアリングシャフトに伝達される操舵トルクを、発明１乃至７の何れかに記載の回転情報算出装置を搭載したトルクセンサで算出し、算出した前記操舵トルクに基づいて電動モータから前記ステアリングシャフトに補助トルクを伝達するようにした。
【００１３】
〔発明１０〕
また、一の実施形態に係るセンサ付き軸受装置は、回転子に支持された磁石ホルダと、前記磁石ホルダに支持された磁石と、固定子に支持され、当該固定子の円周方向にそれぞれ所定間隔で配置された、入力磁束に応じた信号を出力する複数の磁気検出器と、前記固定子に支持され且つ前記複数の磁気検出器の円周方向の間に配設された、前記複数の磁気検出器に前記磁石からの磁束を導く複数の磁路を有した磁路部材と、を備え、前記磁路部材の複数の磁路は、板厚方向に同一曲率で湾曲している複数の円弧部を、互いの周方向の端部の間に空隙を設けて円環筒状に配置することで構成され、前記複数の磁気検出器は、前記複数の円弧部の間に設けた前記空隙にそれぞれ配置されているとともに、前記磁石は、板厚方向に同一曲率で湾曲し、互いの周方向端部を向かい合わせることで円環筒状をなす２つの着磁部材で構成され、前記２つの着磁部材の回転軸方向を向く端面は回転方向に正弦波状に変化する面として形成されており、前記磁石を円環筒状に配置した前記複数の円弧部の内径側に配置し、前記磁石を構成する前記２つの着磁部材の一方のＳ極に着磁された外周面が前記円弧部に対向し、前記２つの着磁部材の他方のＮ極に着磁された外周面が前記円弧部に対向するように配置した。
【００１４】
〔発明１１〕
また、一の実施形態に係る車両は、発明１０のセンサ付き軸受装置を備えている。
〔発明１２〕
また、一の実施形態に係る車両は、発明８のステアリング装置及び発明１０のセンサ付き軸受装置を備えている。
〔発明１３〕
また、一の実施形態に係る車両は、発明９の電動パワーステアリング装置及び発明１０のセンサ付き軸受装置を備えている。
【００１５】
〔発明１４〕
また、一の実施形態に係る回転情報算出装置の異常検出装置は、回転子に支持された磁石ホルダと、前記磁石ホルダに支持された磁石と、固定子に支持され、当該固定子の円周方向にそれぞれ所定間隔で配置された、入力磁束に応じた信号を出力する複数の磁気検出器と、前記固定子に支持され且つ前記複数の磁気検出器の円周方向の間に配設された、前記複数の磁気検出器に前記磁石からの磁束を導く複数の磁路を有した磁路部材と、前記回転子の回転時に、前記磁路部材の各磁路と前記磁石との位置関係に応じて位相の変化する、前記複数の磁気検出器からの複数相の出力信号に基づき、前記回転子の回転状態を示す情報を算出する回転状態算出手段、を備えた回転情報算出装置において、前記磁路部材の複数の磁路は、板厚方向に同一曲率で湾曲している複数の円弧部を、互いの周方向の端部の間に空隙を設けて円環筒状に配置することで構成され、前記複数の磁気検出器は、前記複数の円弧部の間に設けた前記空隙にそれぞれ配置されているとともに、前記磁石は、板厚方向に同一曲率で湾曲し、互いの周方向端部を向かい合わせることで円環筒状をなす２つの着磁部材で構成され、前記２つの着磁部材の回転軸方向を向く端面は回転方向に正弦波状に変化する面として形成されており、前記磁石を円環筒状に配置した前記複数の円弧部の内径側に配置し、前記磁石を構成する前記２つの着磁部材の一方のＳ極に着磁された外周面が前記円弧部に対向し、前記２つの着磁部材の他方のＮ極に着磁された外周面が前記円弧部に対向するように配置し、前記複数の磁気検出器から入力した複数の磁気検出信号に基づいてサンプリング値を取得し、前記サンプリング値に基づき、前記複数の磁気検出信号の異常を検出する。
【００１６】
〔発明１５〕
また、一の実施形態に係る回転情報算出装置の異常検出装置は、回転子に支持された磁石ホルダと、前記磁石ホルダに支持された磁石と、固定子に支持され、当該固定子の円周方向にそれぞれ所定間隔で配置された、入力磁束に応じた信号を出力する複数の磁気検出器と、前記固定子に支持され且つ前記複数の磁気検出器の円周方向の間に配設された、前記複数の磁気検出器に前記磁石からの磁束を導く複数の磁路を有した磁路部材と、前記回転子の回転時に、前記磁路部材の各磁路と前記磁石との位置関係に応じて位相の変化する、前記複数の磁気検出器からの複数相の出力信号に基づき、前記回転子の回転状態を示す情報を算出する回転状態算出手段、を備えた回転情報算出装置において、前記磁路部材の複数の磁路は、平板を円弧状に形成した複数の円弧部を、互いの周方向の端部の間に複数の空隙を設けて円環板状に配置することで構成され、前記複数の磁気検出器は、前記複数の円弧部の間に設けた前記空隙にそれぞれ配置されているとともに、前記磁石は、板厚方向の外周面及び内周面が回転方向に正弦波状に変化する三日月板状とした２つの着磁部材を互いの周方向端部を向か合わせることで円環板状をなして構成され、前記磁石を前記円環板状に配置した前記複数の円弧板に回転軸方向に対向して配置し、前記２つの着磁部材の一方のＳ極に着磁された面が前記円弧板に対向し、前記２つの着磁部材の他方のＮ極に着磁された面が前記円弧板に対向するように配置し、前記複数の磁気検出器から入力した複数の磁気検出信号に基づいてサンプリング値を取得し、前記サンプリング値に基づき、前記複数の磁気検出信号の異常を検出する。
【００１７】
〔発明１６〕
また、一の実施形態に係る回転情報算出方法は、静止輪と回転輪との間に複数の転動体が配設された軸受と、前記回転輪に支持された磁石ホルダと、前記磁石ホルダに支持された磁石と、前記静止輪に支持され、当該静止輪の円周方向にそれぞれ所定間隔で配置された、入力磁束に応じた信号を出力する複数の磁気検出器と、前記静止輪に支持され且つ前記複数の磁気検出器の円周方向の間に配設された、前記複数の磁気検出器に前記磁石からの磁束を導く複数の磁路を有した磁路部材と、を備えた回転情報算出方法において、前記回転輪の回転時に、前記磁路部材の各磁路と前記磁石との位置関係に応じて位相の変化する、前記複数の磁気検出器からの複数相の出力信号に基づき、前記回転輪の回転状態を示す情報を算出する回転状態算出手段と、前記位相の異なる複数の磁気検出信号のサンプリング値に基づいて、前記磁気検出器の構成する複数の相の各相毎に、少なくとも２通りの算出方法で、前記回転情報の１つである回転角度位置を算出し、当該算出した回転角度位置に基づいて、前記複数の磁気検出信号の異常を検出する前記異常検出手段を備え、前記回転情報算出手段は、前記複数の磁気検出信号のうち、前記異常検出手段によって異常が検出された磁気検出信号以外の磁気検出信号の各相に対する、当該異常の検出に用いた前記回転角度位置の平均値を、前記回転輪の回転角度位置として算出するとともに、前記回転情報算出手段は、前記異常検出手段によって、前記複数の磁気検出信号のうち何れか１つに異常が検出されたときに、当該異常の検出された磁気検出信号の相を除く、残りの相の磁気検出信号に対するサンプリング値に基づき前記回転状態を示す情報を算出する。
【００１８】
〔発明１７〕
また、一の実施形態に係る異常検出方法は、静止輪と回転輪との間に複数の転動体が配設された軸受と、前記回転輪に支持された磁石ホルダと、前記磁石ホルダに支持された磁石と、前記静止輪に支持され、当該静止輪の円周方向にそれぞれ所定間隔で配置された、入力磁束に応じた信号を出力する複数の磁気検出器と、前記静止輪に支持され且つ前記複数の磁気検出器の円周方向の間に配設された、前記複数の磁気検出器に前記磁石からの磁束を導く複数の磁路を有した磁路部材と、前記回転輪の回転時に、前記磁路部材の各磁路と前記磁石との位置関係に応じて位相の変化する、前記複数の磁気検出器からの複数相の出力信号に基づき、前記回転輪の回転状態を示す情報を算出する回転状態算出手段と、を備えた回転情報算出装置において、磁気検出信号の異常を検出する異常検出方法であって、前記位相の異なる複数の磁気検出信号のサンプリング値に基づいて、前記磁気検出器の構成する複数の相の各相毎に、少なくとも２通りの算出方法で、前記回転情報の１つである回転角度位置を算出し、算出した前記各相に対する前記回転角度位置同士の差分値に基づき、前記位相の異なる複数の磁気検出信号の異常を検出する。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、発明１によれば、磁路部材を、円周方向にそれぞれ所定間隔で配置された複数の磁気検出器の間に配設したので、磁路部材の円周方向のサイズを磁石の円周方向のサイズ以下にして回転情報算出装置の小型化を図ることができるとともに、板厚方向の外周面及び内周面が回転方向に正弦波状に変化する三日月板状の２つの着磁部材で磁石を構成したので、磁気検出器を通る磁束の量が正弦波状に変化し、磁気検出信号も正弦波状にすることができる。
【００２０】
また、発明２から発明７によれば、回転角度位置の信頼性を高めることができる。
また、発明８によれば、ステアリングホイールの舵角や回転方向等の回転情報を回転情報算出装置で算出し、この回転情報算出装置で算出した舵角や回転方向等の情報を出力するようにしたので、高精度、且つフェールセーフを考慮した回転情報を提供することができる。
【００２１】
また、発明９によれば、ステアリングホイールからステアリングシャフトに伝達された運転者の操舵トルクを、回転情報算出装置を搭載したトルクセンサで算出し、算出した操舵トルクに基づいて電動モータから前記ステアリングシャフトに補助トルクを伝達するようにしたので、運転者の操舵力をアシストすることができる。
また、発明１０によれば、磁気検出器を通る磁束の量が正弦波状に変化し、磁気検出信号も正弦波状にすることができるセンサ付き軸受装置を提供することができる。
また、発明１１〜１３によれば、運転者の操舵力をアシストすることができる車両を提供することができる。
【００２２】
また、発明１４，１５によれば、複数相の磁気検出器から出力される複数の磁気検出信号の異常を検出することができるので、回転角度位置の信頼性を高めることができる。
また、発明１６によれば、回転角度位置の信頼性を高めて回転状態を高精度に検出する回転情報算出方法を提供することができる。
さらに、発明１７によれば、複数の磁気検出信号の異常を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の回転情報算出装置１の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る第１の実施の形態の磁気センサ付き軸受装置の斜視図である。
【図３】第１の実施の形態の磁気センサ付き軸受装置の分解斜視図である。
【図４】第１の実施の形態の磁気センサ付き軸受装置の軸方向の断面図である。
【図５】第１の実施の形態の磁気センサ付き軸受装置の磁気検出器から出力される磁気検出信号を示す図である。
【図６】第１の実施の形態の磁気検出信号の出力原理を示す図である。
【図７】回転情報算出器における回転情報算出処理を示すフローチャートである。
【図８】本発明に係る第２の実施の形態の回転情報算出装置の構成を示すブロック図である。
【図９】第２の実施の形態の回転情報算出装置の詳細な構成を示すブロック図である。
【図１０】第２の実施の形態の異常検出部の異常検出処理を示すフローチャートである。
【図１１】第２の実施の形態の回転情報算出部の回転情報算出処理を示すフローチャートである。
【図１２】本発明に係る第３の実施の形態の磁気センサ付き軸受装置の分解斜視図である。
【図１３】第３の実施の形態の磁気センサ付き軸受装置の軸方向の断面図である。
【図１４】第３の実施の形態の磁気検出信号の出力原理を示す図である。
【図１５】本発明に係る第４の実施の形態の磁気センサ付き軸受装置の分解斜視図である。
【図１６】本発明に係る第５の実施の形態の磁気センサ付き軸受装置の分解斜視図である。
【図１７】本発明に係る第６の実施の形態の磁気センサ付き軸受装置の分解斜視図である。
【図１８】本発明に係る第７の実施の形態の磁気センサ付き軸受装置の分解斜視図である。
【図１９】本発明に係る第１の実施の形態の磁気センサ付き軸受装置一部を改良した図である。
【図２０】本発明に係る第３の実施の形態の磁気センサ付き軸受装置一部を改良した図である。
【図２１】本発明に係る第４の実施の形態の磁気センサ付き軸受装置一部を改良した図である。
【図２２】本発明に係る第５の実施の形態の磁気センサ付き軸受装置一部を改良した図である。
【図２３】本発明に係る第６の実施の形態の磁気センサ付き軸受装置一部を改良した図である。
【図２４】本発明に係る第７の実施の形態の磁気センサ付き軸受装置一部を改良した図である。
【図２５】本発明に係る電動パワーステアリング装置を示す全体構成図である。
【図２６】本発明に係る電動パワーステアリング装置のトルクセンサの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
〔第１の実施の形態〕
以下、本発明の第１の実施の形態を図面に基づき説明する。図１〜図７は、本発明に係る回転情報算出装置の第１の実施の形態を示す図である。
まず、本発明の第１の実施の形態に係る回転情報算出装置の構成を図１に基づき説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る回転情報算出装置１の構成を示すブロック図である。
【００２５】
回転情報算出装置１は、図１に示すように、モータ等の回転軸に回転自在に取り付けられた磁気センサ付き軸受装置１００と、磁気センサ付き軸受装置１００からの磁気検出信号に基づいて回転軸の回転状態を示す情報である回転情報を算出する回転情報算出器２００とを有して構成されている。なお、図１に示す、磁気センサ付き軸受装置１００は、径方向の断面図である。
【００２６】
更に、図２〜図６に基づき、磁気センサ付き軸受装置１００の詳細な構成を説明する。
ここで、図２は、磁気センサ付き軸受装置１００の斜視図であり、図３は、磁気センサ付き軸受装置１００の分解斜視図であり、図４は、磁気センサ付き軸受装置１００の軸方向の断面図である。また、図５は、磁気センサ付き軸受装置１００の磁気検出器６０ａ〜６０ｃから出力される磁気検出信号を示す図である。また、図６は、磁気検出信号の出力原理を示す図である。
【００２７】
図２及び図３に示すように、本実施の形態の磁気センサ付き軸受装置１００は、玉軸受を備え、当該玉軸受には回転軸の回転状態を検出するための磁気センサが組み込まれている。
玉軸受は、内輪２４と、外輪２２と、内輪２４及び外輪２２との間に介在する転動体としての複数個のボール２６とを備えた構成となっている。また、内輪２４及び外輪２２のうちの一方が静止輪となり、他方が回転輪となる。回転輪は、モータ等の回転軸の回転に連動して、静止輪との間に介在するボール２６を転動させながら回転する。
【００２８】
以下、内輪２４を回転輪として構成を説明する。
内輪２４を回転輪とすると、内輪２４には円環状の磁石ホルダ３０が支持される。磁石ホルダ３０は磁性体として、磁性材料から構成されている。更に、磁石ホルダ３０には、円環板状の磁石４０が支持される。磁石４０は、その半周の円周面がＳ極に着磁され、あとの半周の円周面がＮ極に着磁されている。つまり、磁石４０は、２極に着磁されている。
【００２９】
一方、静止輪となる外輪２２には、磁路部材５０と、円環板状の一部を切り欠くことで軸方向から見て馬蹄形に形成した回路基板７０とが支持される。回路基板７０の板厚方向の一方の面には、３つの磁気検出器６０ａ〜６０ｃがそれぞれ電気角１２０°の位相をもつように実装されている。なお、本実施の形態においては、磁気検出器６０ａ〜６０ｃにアナログホールＩＣを用いる。
【００３０】
磁性材料で構成された磁路部材５０は、磁石４０からの磁束を磁気検出器６０ａ〜６０ｃに導くための３つの磁路を形成する。この３つの磁路は、軸方向から見て回路基板７０と略同一の円形状となるように、互いの周方向端部の間に３箇所の空隙５２を設けて配置した円弧形状の３つの円弧部５１と、各円弧部５１の周方向端部から板厚方向（軸方向）の一方に向けて突設され、空隙５２を挟んで対向している複数の壁部５０ａとを備えることで、各空隙５２に、一対の壁部５０ａの間に挟み込むように回路基板７０に実装した磁気検出器６０ａ〜６０ｃを配置し、空隙５２に磁束が通り、空隙５２を通る磁束を壁部５０ａが案内することで磁路を形成している。
【００３１】
そして、円環板状とした磁石４０の板厚方向に直交する面と、磁路部材５０を構成する３つの円弧部５１の壁部５０ａが突設している面に対して反対側の面とが、アキシャル方向に対向して配置されている。
また、磁路部材５０、磁気検出器６０ａ〜６０ｃ、磁石４０、磁石ホルダ３０によって構成される磁気センサ部は、センサカバー８０で覆われている。
【００３２】
上記のような構成の磁気センサ付き軸受装置１００は、図３に示すように、磁気センサ部を構成する、磁気検出器６０ａ〜６０ｃ、磁路部材５０、磁石４０、及び磁石ホルダ３０がそれぞれ軸方向（アキシャル方向）に積層された構造となる。
また、図４に示すように、磁石４０と磁路部材５０との間には空間ギャップがある。この空間ギャップは、狭い方が磁気検出器６０ａ〜６０ｃに案内される磁束の量が多くなるが、あまり狭すぎると磁石４０と磁路部材５０が接触する可能性があるので、０．１[ｍ
ｍ]〜２．０[ｍｍ]くらいが望ましい。
【００３３】
また、内輪２４が回転すると、それに伴って磁石ホルダ３０及び磁石４０が回転する。この回転によって、磁石４０と磁路部材５０の磁路との位置関係（重なり具合）が周期的に変化する。この変化によって、磁気検出器６０ａ〜６０ｃを通る磁束の量及び磁極がそれぞれ変化し、磁気検出信号は、図５に示すように、それぞれが１２０°ずつ位相のずれた３つの正弦波として出力される。つまり、象限判別が可能となるので、磁気検出器６０ａ〜６０ｃから出力される磁気検出信号に基づいて回転角度位置θなどを算出することができる。
【００３４】
図６の下図は、磁石４０と磁路部材５０との径方向の断面を軸方向から見たときの両者の位置関係を示す図であり、図６の上図には、下図中の丸で囲んだ位置にある磁気検出器６０ａの出力信号の変化が示されている。磁石４０が、図６の下図に示す、１０２の位置から１０８に示す位置へと回転位置１０４〜１０６を介して順に右回転することによって、磁気検出器６０ａと磁石４０との位置関係が変化し、磁気検出器６０ａを通る磁束の量及び磁極が変化する。これにより、磁気検出器６０ａの出力も、図６の上図に示すように変化し、この出力の変化が正弦波を形成する。
【００３５】
また、磁気検出器６０ａ〜６０ｃの信号出力部（不図示）は、回転情報算出器２００の信号入力部（不図示）に接続されている。
図１に戻って、回転情報算出器２００は、磁気センサ付き軸受装置１００から出力される３つの磁気検出信号に基づき、絶対回転角度位置θ、回転角速度ω、回転方向などの回転輪（回転軸）の回転状態を示す回転情報を周期的に算出する。そして、算出した回転情報は、不図示の出力対象へと出力される。
【００３６】
また、回転情報算出器２００は、回転角速度ωを算出するために、回転輪の回転に応じたパルス信号を出力する不図示のパルス発生器と、そのパルス信号をカウントする不図示のパルスカウンタとを有している。
また、回転情報算出器２００は、回転方向を算出するために、算出した絶対回転角度位置θをＲＡＭに保持するようになっている。
【００３７】
また、回転情報算出器２００は、図示しないが、各種制御や演算処理を担う演算処理装置（Processing Unit）と、主記憶装置（Main Storage）を構成するＲＡＭ（Random Access Memory）と、読み出し専用の記憶装置であるＲＯＭ（Read Only Memory）と、前記各装置間をデータ授受可能に接続するバスとを有した構成となっている。
そして、ＲＯＭに予め記憶された専用のコンピュータプログラムをＲＡＭにロードし、ＲＡＭにロードされたプログラムに記述された命令に従って演算処理装置が各種ハードウェアの制御および各種演算処理を行うことで前述した回転情報の算出処理を実現するようになっている。
【００３８】
更に、図７に基づき、回転情報算出器２００における回転情報算出処理の流れを説明する。ここで、図７は、回転情報算出器２００における回転情報算出処理を示すフローチャートである。
回転情報算出処理は、回転情報算出器２００で実行されると、図７に示すように、まずステップＳ１００に移行し、回転情報算出器２００において、磁気検出器６０ａ〜６０ｃから、磁気検出信号のサンプリング値を取得したか否かを判定し、取得したと判定された場合(Yes)は、ステップＳ１０２に移行し、そうでない場合(No)は、取得するまで待機する。
【００３９】
ステップＳ１０２に移行した場合は、回転情報算出器２００において、ステップＳ１００で取得したサンプリング値に基づき、絶対回転角度位置θを算出してステップＳ１０４に移行する。
ステップＳ１０４では、回転情報算出器２００において、ステップＳ１０２で算出した絶対回転角度位置θと、不図示のパルスカウンタでカウントした、内輪２４の回転に応じたパルス信号数とに基づき回転角速度ωを算出して、ステップＳ１０６に移行する。
【００４０】
ステップＳ１０６では、回転情報算出器２００において、ステップＳ１０２で算出した絶対回転角度位置θと、過去に算出した絶対回転角度位置θとに基づき回転方向を算出して、ステップＳ１０８に移行する。
ステップＳ１０８では、回転情報算出器２００において、ステップＳ１０２〜Ｓ１０６の算出結果の信号を出力し、一連の処理を終了して元の処理に復帰させる。
【００４１】
次に、本実施の形態の動作を説明する。
ここでは、磁気センサ付き軸受装置１００を、モータの回転軸の軸受に適用した場合の動作を説明する。
不図示のドライバからの駆動信号に応じてモータが駆動すると、モータの回転軸が回転し、この回転に連動して磁気センサ付き軸受装置１００の内輪２４が回転する。内輪２４には磁石４０が支持されているので、内輪２４と共に磁石４０も回転する。そして、磁石４０が回転することにより、磁路部材５０の各磁路と磁石４０との位置関係も周期的に変化する。
【００４２】
磁気検出器６０ａ〜６０ｃには、磁路部材５０の各磁路を介して磁石４０からの磁束が通過し、それぞれ、通過磁束に対応する磁気検出信号を出力する。
磁気検出器６０ａ〜６０ｃから出力される３つの磁気検出信号は、先述したように、磁気検出器６０ａ〜６０ｃが電気角１２０°の位相を有するように配置されているため、磁気検出信号cosθ、cos(θ-2π/3)、cos(θ-4π/3)となって出力される。ここで、磁気検出器６０ａの出力をＡ相、磁気検出器６０ｂの出力をＢ相、磁気検出器６０ｃの出力をＣ相とする。
【００４３】
回転情報算出器２００は、サンプリングタイミングになると、磁気検出器６０ａ〜６０ｃから出力される、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の３つの磁気検出信号について、サンプリング値ａ、ｂ、ｃを同時に取得する（ステップＳ１００）。そして、取得したサンプリング値ａ、ｂ、ｃに基づき、絶対回転角度位置θを算出する（ステップＳ１０２）。絶対回転角度位置θは、本実施の形態においては、３相のサンプリング値ａ、ｂ、ｃを、３相−２相変換で２相に変換し、その比（アークタンジェント）から求める。
【００４４】
絶対回転角度位置θが算出されると、この絶対回転角度位置θと、不図示のパルスカウンタによってカウントされた回転輪の回転に応じたパルス信号のカウント数とに基づき、回転角速度ωを算出する。
例えば、１周を１０ビット（１０２４）に分割し、パルス発生器から、内輪２４の回転に応じてパルス信号を出力する。このパルス信号をパルスカウンタでカウントし、このカウント値から回転に応じた時間ｔを算出する。そして、この時間ｔと、絶対回転角度位置θとにより、回転角速度ωを算出する。
【００４５】
回転角速度ωが算出されると、次に、ＲＡＭに保持してある過去（例えば、１回前）の絶対回転角度位置θと、今回の絶対回転角度位置θとに基づき、回転方向を算出（判別）する（ステップＳ１０６）。
回転方向が算出されると、これと、上記算出した、絶対回転角度位置θと、回転角速度ωとの情報を含む信号を、不図示の出力対象に出力する（ステップＳ１０８）。
【００４６】
ここで、回転情報算出器２００は、上記算出結果を、アナログ又はデジタルの信号で出力することが可能である。アナログの信号で出力する場合は、例えば、絶対回転角度位置θであれば、０〜３６０°を０〜５Ｖに均等に割り当て、角度に応じたアナログ電圧信号を出力する。また、上記算出結果を、デジタルの信号で出力する場合は、例えば、絶対回転角度位置θであれば、０〜３６０°を１０ビット（０〜１０２３）に均等に割り当て、角度に応じたデジタル信号を出力する。
【００４７】
以上、本実施の形態の回転情報算出装置１は、その磁気センサ付き軸受装置１００の構成を、磁路部材５０と、３つの磁気検出器６０ａ〜６０ｃと、磁石４０とを積み重ねた積層構成とし、且つ、磁路部材５０を、磁石４０からの磁束を軸方向に磁気検出器６０ａ〜６０ｃまで案内するように構成したので、磁路部材５０の円周方向のサイズを、容易に磁石４０の円周方向のサイズ以下にすることが可能である。
【００４８】
また、回転情報算出器２００は、磁気検出器６０ａ〜６０ｃから出力される３相の磁気検出信号に基づき、内輪２４（回転軸）の回転状態を示す回転情報を算出することが可能である。
上記第１の実施の形態において、回転情報算出装置１が、本願発明の回転情報算出装置に対応し、外輪２２及び内輪２４が、本願発明の静止輪及び回転輪に対応し、回転情報算出器２００及びステップＳ１００〜Ｓ１０８が、本願発明の回転情報算出手段に対応する。
【００４９】
なお、上記第１の実施の形態において、回転情報算出装置１を、回転情報算出器２００がセンサ付き軸受装置１００とは別体となる構成としたが、これに限らず、回転情報算出器２００を、センサ付き軸受装置１００に組み込んで一体とする構成としても良い。
また、上記第１の実施の形態において、回転角度位置を、３相−２相変換で２相に変換し、その比（アークタンジェント）から求めたが、これに限らず、他の方法を用いて求める構成としても良い。
【００５０】
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施の形態を図面に基づき説明する。図８〜図１１は、本発明に係る回転情報算出装置の第２の実施の形態を示す図である。
まず、本発明の第２の実施の形態に係る回転情報算出装置の構成を図８に基づき説明する。図８は、本発明の第２の実施の形態に係る回転情報算出装置２の構成を示すブロック図である。
【００５１】
回転情報算出装置２は、図８に示すように、モータ等の回転軸に回転自在に取り付けられた磁気センサ付き軸受装置１００からの磁気検出信号に基づいて回転軸の回転状態を示す情報である回転情報を算出する回転情報算出器２００を有して構成されている。なお、図８に示す、磁気センサ付き軸受装置１００は、径方向の断面図である。
ここで、磁気センサ付き軸受装置１００は、上記第１の実施の形態と同様の構成であるので詳細な説明を省略する。
【００５２】
更に、図９に基づき、回転情報算出器２００の詳細な構成を説明する。
ここで、図９は、回転情報算出器２００の詳細な構成を示すブロック図である。
回転情報算出器２００は、図９に示すように、磁気センサ付き軸受装置１００からの、３相のアナログの磁気検出信号cosθ、cos(θ-2π/3)、cos(θ-4π/3)の異常を検出する異常検出部２ａと、回転輪（内輪２４）の回転情報を算出する回転情報算出部２ｂとを有して構成されている。以下、上記第１の実施の形態と同様に、磁気検出器６０ａ〜６０ｃの構成する各相をそれぞれＡ相〜Ｃ相とする。
【００５３】
異常検出部２ａは、磁気検出器６０ａ〜６０ｃのＡ相、Ｂ相、Ｃ相の各相の磁気検出信号のサンプリング値ａ、ｂ、ｃに基づき、磁気検出器６０ａ〜６０ｃのＡ相、Ｂ相、Ｃ相の各相毎に、少なくとも２通りの算出方法で回転角度位置を算出し、当該算出した回転角度位置に基づき、各相の磁気検出信号に異常が発生しているか否かを検出する。
具体的に、異常検出部２ａは、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の各相毎に、サンプリング値ａ、ｂ、ｃを用いて絶対回転角度位置を算出する第１式を、サンプリング値ａ、ｂ、ｃの数学的関係を用いて変形した第２〜第４式を用いて、前記各相の絶対回転角度位置を算出する。
【００５４】
ここで、第２式は、第１式を、サンプリング値ａ及びｂの数学的関係に基づき、サンプリング値ｃを含まないように変形した算出式である。また、第３式は、第１式を、サンプリング値ａ及びｃの数学的関係に基づき、サンプリング値ｂを含まないように変形した算出式である。また、第４式は、第１式を、サンプリング値ｂ及びｃの数学的関係に基づき、サンプリング値ａを含まないように変形した算出式である。
【００５５】
そして、第２式を用いて算出したＡ〜Ｃ相の３つの絶対回転角度位置の各２つの絶対回転角度位置の差分値と、第３式を用いて算出したＡ〜Ｃ相の３つの絶対回転角度位置の各２つの絶対回転角度位置の差分値と、第４式を用いて算出したＡ〜Ｃ相の３つの絶対回転角度位置の各２つの絶対回転角度位置の差分値とに基づき、サンプリング値ａ、ｂ、ｃの何れかに異常が発生しているか否かを検出する。
【００５６】
サンプリング値ａ、ｂ、ｃの何れか１つに異常が検出された場合は、該当する相に異常が発生していることを示す異常検出フラグを外部装置等に出力すると共に、Ａ相〜Ｃ相に対して、正常なサンプリング値のみで算出された３つの絶対回転角度位置を、回転情報算出部２ｂに出力する。
一方、サンプリング値ａ、ｂ、ｃのうち２つ以上に異常が発生している場合は、動作停止用の異常検出フラグを、回転情報算出器２００内部の不図示の動作制御部及び外部装置に出力する。
【００５７】
また、サンプリング値ａ、ｂ、ｃのいずれも正常である場合は、第２〜第４式で算出した９つの絶対回転角度位置を、回転情報算出部２ｂに出力する。
回転情報算出部２ｂは、異常検出部２ａから入力された絶対回転角度位置を平均して、外部出力用の絶対回転角度位置θとして算出し、更に、回転角速度ω、回転方向を回転情報として算出する。そして、当該算出した回転情報を、不図示の出力対象に出力する。
【００５８】
また、回転情報算出器２００は、回転角速度ωを算出するために、回転輪（内輪２４）の回転に応じたパルス信号を出力する不図示のパルス発生器と、そのパルス信号をカウントする不図示のパルスカウンタとを有している。
また、回転情報算出器２００は、回転方向を算出するために、算出した絶対回転角度位置θをＲＡＭに保持するようになっている。
【００５９】
また、回転情報算出器２００は、前記異常検出部２ａ、前記回転情報算出部２ｂなどにおける上記各機能をソフトウェア上で実現するため、及び上記各機能の実現に必要なハードウェアを制御するソフトウェアを実行するための不図示のコンピュータシステムを備えている。このコンピュータシステムのハードウェア構成は、各種制御や演算処理を担う演算処理装置（Processing Unit）と、主記憶装置（Main Storage）を構成するＲＡＭ（Random Access Memory）と、読み出し専用の記憶装置であるＲＯＭ（Read Only Memory）と、前記各装置間をデータ授受可能に接続する各種内外バスとを有した構成となっている。
【００６０】
そして、電源を投入すると、ＲＯＭに予め記憶された各種専用のコンピュータプログラムをＲＡＭにロードし、ＲＡＭにロードされたプログラムに記述された命令に従って演算処理装置が各種ハードウェアの制御及び各種演算処理を行うことで前述したような各機能を実現するようになっている。
【００６１】
更に、図１０に基づき、異常検出部２ａにおける異常検出処理の流れを説明する。
ここで、図１０は、異常検出部２ａの異常検出処理を示すフローチャートである。
異常検出処理は、専用のソフトウェアを演算処理装置に実行させることで行われる処理であって、回転情報算出装置２の演算処理装置において実行されると、図１０に示すように、まずステップＳ２００に移行する。
【００６２】
ステップＳ２００では、異常検出部２ａにおいて、磁気検出器６０ａ〜６０ｃからの３相の磁気検出信号の各相のサンプリング値ａ、ｂ、ｃを同時に取得して、ステップＳ２０２に移行する。
ステップＳ２０２では、異常検出部２ａにおいて、ステップＳ２００で取得したサンプリング値ａ及びｂと、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の各相に対応する第２式とを用いて絶対回転角度位置θA2、θB2、θC2を算出して、ステップＳ２０４に移行する。
【００６３】
ステップＳ２０４では、異常検出部２ａにおいて、第２式で算出した３つの絶対回転角度位置は、３つとも等しいか否かを判定し、３つとも等しいと判定された場合(Yes)は、ステップＳ２０６に移行し、そうでない場合(No)は、ステップＳ２１６に移行する。
具体的に、第２式で算出した３つの絶対回転角度位置θA2、θB2、θC2の各２つの差分値（θA2-θB2）、（θA2-θC2）、（θB2-θC2）が、所定の誤差範囲内に３つとも収まっているときに等しいと判定される。以下、第３式及び第４式においても同様の方法で判定を行う。
【００６４】
ここで、θA2、θB2、θC2は、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相に対する第２式を用いて算出した絶対回転角度位置である。同様に、θA3、θB3、θC3は、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相に対する第３式を用いて算出した絶対回転角度位置であり、θA4、θB4、θC4は、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相に対する第４式を用いて算出した絶対回転角度位置である。つまり、下付き文字のアルファベットが磁気検出器６０ａ〜６０ｃの相の種類を表し、数字が算出式の種類を表している。
【００６５】
ステップＳ２０６に移行した場合は、異常検出部２ａにおいて、ステップＳ２００で取得したサンプリング値ａ及びｃと、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の各相に対応する第３式とを用いて絶対回転角度位置θA3、θB3、θC3を算出して、ステップＳ２０８に移行する。
ステップＳ２０８では、異常検出部２ａにおいて、第３式で算出した３つの絶対回転角度位置は、３つとも等しいか否かを判定し、３つとも等しいと判定された場合(Yes)は、
ステップＳ２１０に移行し、そうでない場合(No)は、ステップＳ２１４に移行する。
【００６６】
ステップＳ２１０に移行した場合は、異常検出部２ａにおいて、ステップＳ２００で取得したサンプリング値ｂ及びｃと、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の各相に対応する第４式とを用いて絶対回転角度位置θA4、θB4、θC4を算出して、ステップＳ２１２に移行する。
ステップＳ２１２では、異常検出部２ａにおいて、第２〜第４式で算出した９つの絶対回転角度位置を、回転情報算出部２ｂに出力し、一連の処理を終了して元の処理に復帰させる。
【００６７】
一方、ステップＳ２０８において、第３式で算出した絶対回転角度位置が３つとも等しくなく、ステップＳ２１４に移行した場合は、異常検出部２ａにおいて、第２式で算出した３つの絶対回転角度位置θA2、θB2、θC2を回転情報算出部２ｂに出力すると共に、磁気検出器６０ａ〜６０ｃにおけるＣ相の磁気検出信号に異常が発生していることを示すＣ相信号異常検出フラグを外部装置に出力し、一連の処理を終了して元の処理に復帰させる。
また、ステップＳ２０４において、第２式で算出した回転角度位置が３つとも等しくなく、ステップＳ２１６に移行した場合は、異常検出部２ａにおいて、ステップＳ２００で取得したサンプリング値ａ及びｃと、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の各相に対応する第３式とを用いて絶対回転角度位置θA3、θB3、θC3を算出して、ステップＳ２１８に移行する。
【００６８】
ステップＳ２１８では、異常検出部２ａにおいて、第３式で算出した３つの絶対回転角度位置は、３つとも等しいか否かを判定し、３つとも等しいと判定された場合(Yes)は、ステップＳ２２０に移行し、そうでない場合(No)は、ステップＳ２２２に移行する。
ステップＳ２２０に移行した場合は、異常検出部２ａにおいて、第３式で算出した３つの絶対回転角度位置θA3、θB3、θC3を回転情報算出部２ｂに出力すると共に、磁気検出器６０ａ〜６０ｃにおけるＢ相の磁気検出信号に異常が発生していることを示すＢ相信号異常検出フラグを外部装置に出力し、一連の処理を終了して元の処理に復帰させる。
【００６９】
また、ステップＳ２１８において、第３式で算出した絶対回転角度位置が３つとも等しくなく、ステップＳ２２２に移行した場合は、異常検出部２ａにおいて、ステップＳ２００で取得したサンプリング値ｂ及びｃと、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の各相に対応する第４式とを用いて絶対回転角度位置θA4、θB4、θC4を算出して、ステップＳ２２４に移行する。
ステップＳ２２４では、異常検出部２ａにおいて、第４式で算出した３つの絶対回転角度位置は、３つとも等しいか否かを判定し、３つとも等しいと判定された場合(Yes)は、ステップＳ２２６に移行し、そうでない場合(No)は、ステップＳ２２８に移行する。
【００７０】
ステップＳ２２６に移行した場合は、異常検出部２ａにおいて、第４式で算出した３つの絶対回転角度位置θA4、θB4、θC4を回転情報算出部２ｂに出力すると共に、磁気検出器６０ａ〜６０ｃにおけるＡ相の磁気検出信号に異常が発生していることを示すＡ相信号異常検出フラグを外部装置に出力し、一連の処理を終了して元の処理に復帰させる。
一方、ステップＳ２２８に移行した場合は、異常検出部２ａにおいて、動作停止用の異常検出フラグを、内部の動作制御部（演算処理装置）や外部装置などに出力し、一連の処理を終了して元の処理に復帰させる。
【００７１】
更に、図１１に基づき、回転情報算出部２ｂの回転情報算出処理の流れを説明する。
ここで、図１１は、回転情報算出部２ｂの回転情報算出処理を示すフローチャートである。
回転情報算出処理は、専用のソフトウェアを演算処理装置に実行させることで行われる処理であって、回転情報算出装置２の演算処理装置において実行されると、図１１に示すように、まずステップＳ３００に移行する。
【００７２】
ステップＳ３００では、回転情報算出部２ｂにおいて、異常検出部２ａから絶対回転角度位置を取得したか否かを判定し、取得したと判定された場合(Yes)は、ステップＳ３０２に移行し、そうでない場合(No)は、取得するまで待機する。
ステップＳ３０２に移行した場合は、回転情報算出部２ｂにおいて、取得した絶対回転角度位置の平均値を、内輪２４（回転軸）の絶対回転角度位置θとして算出して、ステップＳ３０４に移行する。
【００７３】
ステップＳ３０４では、回転情報算出部２ｂにおいて、ステップＳ３０２で算出した絶対回転角度位置θと、不図示のパルスカウンタでカウントした、内輪２４の回転に応じたパルス信号数とに基づき回転角速度ωを算出して、ステップＳ３０６に移行する。
ステップＳ３０６では、回転情報算出部２ｂにおいて、ステップＳ３０２で算出した絶対回転角度位置θと、過去に算出した絶対回転角度位置θとに基づき回転方向を算出して、ステップＳ３０８に移行する。
ステップＳ３０８では、回転情報算出部２ｂにおいて、ステップＳ３０２〜Ｓ３０６の算出結果の信号を出力し、一連の処理を終了して元の処理に復帰させる。
【００７４】
次に、本実施の形態の動作を説明する。
まず、異常検出部２ａにおいて、磁気検出器６０ａ〜６０ｃのＡ相、Ｂ相、Ｃ相の各相に対する回転角度位置の算出に用いられる算出式について説明する。
磁気検出器６０ａ〜６０ｃのＡ相〜Ｃ相からの磁気検出信号のサンプリング値ａ、ｂ、ｃは、下式（１）で表すことができる。
【００７５】
Ａ相：ａ＝cosθ
Ｂ相：ｂ＝cos(θ-2π/3) ・・・（１）
Ｃ相：ｃ＝cos(θ-4π/3)
上式（１）より、サンプリング値ａ、ｂ、ｃの数学的関係を利用して、異常検出用の回転角度位置の算出式（上述した第１式〜第４式）を求めるための異常検出パラメータとして、下式（２）を求める。
【００７６】
【数１】
【００７７】
更に、上式（２）に示す異常検出パラメータを用いて、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の各相に対して、サンプリング値ａ、ｂ、ｃを全て用いた回転角度位置の算出式である、下式（３）に示す第１式を求める。次に、上式（２）に示す異常検出パラメータを用いて、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の各相に対して、第１式を変形し、下式（３）に示すように、サンプリング値ａ及びｂのみを変数とした第２式を求める。同様に、上式（２）に示す異常検出パラメータを用いて、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の各相に対して、第１式を変形し、下式（３）に示すように、サンプリング値ａ及びｃのみを変数とした第３式、並びにサンプリング値ｂ及びｃのみを変数とした第４式を求める。
【００７８】
【数２】
【００７９】
以下、上記のようにして求めた、上式（３）に示す、第２〜第４式を用いて、回転情報算出装置２の異常検出処理及び回転情報算出処理の動作を説明する。
ここでは、磁気センサ付き軸受装置１００を、モータの回転軸の軸受に適用した場合の動作を説明する。
不図示のドライバからの駆動信号に応じてモータが駆動すると、モータの回転軸が回転し、この回転に連動して磁気センサ付き軸受装置１００の内輪２４が回転する。内輪２４には磁石４０が支持されているので、内輪２４と共に磁石４０も回転する。そして、磁石４０が回転することにより、磁路部材５０の各磁路と磁石４０との位置関係も周期的に変化する。
【００８０】
磁気検出器６０ａ〜６０ｃには、磁路部材５０の各磁路を介して磁石４０からの磁束が通過し、それぞれ、通過磁束に対応する磁気検出信号cosθ、cos(θ-2π/3)、cos(θ-4π/3)が出力される。
回転情報算出器２００は、サンプリングタイミングになると、異常検出部２ａにおいて、磁気検出器６０ａ〜６０ｃから出力される３相の磁気検出信号のサンプリング値ａ、ｂ、ｃを取得する（ステップＳ２００）。
異常検出部２ａは、サンプリング値ａ、ｂ、ｃを取得すると、まず、サンプリング値ａ及びｂと、上式（３）に示す、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相にそれぞれ対応する第２式とを用いて、絶対回転角度位置θA2、θB2、θC2を算出する（ステップＳ２０２）。
【００８１】
次に、異常検出部２ａは、第２式で算出したθA2、θB2、θC2に対して、各２つの差分値「θA2-θB2」、「θA2-θC2」、「θB2-θC2」を算出する。そして、これら差分値と、予め設定されている閾値Ｅt＝±０．１[°]とを比較し、差分値が３つとも閾値Ｅtの範囲内にあるときは、３つの絶対回転角度位置は等しいと判定する（ステップＳ２０４の「Ｙｅｓ」の分岐）。また、差分値が１つでも閾値Ｅtの範囲外にあるときは、３つの絶対回転角度位置は等しくないと判定する（ステップＳ２０４の「Ｎｏ」の分岐）。
ここで、閾値Ｅtを−０．１[°]〜＋０．１[°]の範囲にしたのは、ノイズによる誤差や、Ａ／Ｄ変換による誤差等を考慮するためである。
【００８２】
以下、第２式で算出した絶対回転角度位置が３つとも等しかった場合の動作を説明する。
この場合、異常検出部２ａは、サンプリング値ａ及びｃと、上式（３）に示す、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相にそれぞれ対応する第３式とを用いて、絶対回転角度位置θA3、θB3、θC3を算出する（ステップＳ２０６）。
【００８３】
そして、上記第２式のときと同様に、第３式で算出したθA3、θB3、θC3に対して、各２つの差分値「θA3-θB3」、「θA3-θC3」、「θB3-θC3」を算出する。更に、これら差分値と閾値Ｅtとを比較し、差分値が３つとも閾値Ｅtの範囲内にあるときは、３つの絶対回転角度位置は等しいと判定する（ステップＳ２０８の「Ｙｅｓ」の分岐）。また、差分値が１つでも閾値Ｅtの範囲外にあるときは、３つの絶対回転角度位置は等しくないと判定する（ステップＳ２０８の「Ｎｏ」の分岐）。
【００８４】
ここで、第３式に対する３つの絶対回転角度位置が等しくない場合は、既にサンプリング値ａ及びｂが正常であることが解っているので、サンプリング値ｃにのみ異常があることが解る。また、サンプリング値ｃを変数に含む第４式についても異常値が算出されることが解る。
従って、異常検出部２ａは、第２式で算出した絶対回転角度位置θA2、θB2、θC2を回転情報算出部２ｂに出力すると共に、Ｃ相の信号に異常が発生していることを示すＣ相信号異常検出フラグを外部装置等に出力する（ステップＳ２１４）。
【００８５】
例えば、Ｃ相信号異常検出フラグを外部のコンピュータなどに出力し、そこで異常個所を示すメッセージ画像等を表示装置に表示することで、磁気検出器６０ａ〜６０ｃに異常が発生していることが解ると共に、異常の発生箇所も解るので迅速な対応が可能となる。
また、異常検出部２ａは、Ｃ相に異常があるという情報を保持し、以降は、Ａ相及びＢ相からのサンプリング値ａ及びｂのみを用いて、第２式から３つの絶対回転角度位置θA2、θB2、θC2を算出し、これらを回転情報算出部２ｂに出力する。つまり、磁気検出器６０ａ〜６０ｃにおけるＣ相（磁気検出器６０ｃ）に異常があっても、残りのＡ相及びＢ相（磁気検出器６０ａ及び６０ｂ）が正常であれば、回転角度位置の算出処理を継続して行い、算出結果を回転情報算出部２ｂに出力する。
【００８６】
また、異常検出部２ａにおいては、例えば、電源投入毎、又はサンプリングタイミング毎など定期的に異常検出処理を行うようにすることで、残り２つの相に異常が発生したときにも対応することが可能である。
一方、回転情報算出部２ｂは、異常検出部２ａから、絶対回転角度位置θA2、θB2、θC2を取得すると（ステップＳ３００）、まず、３つの絶対回転角度位置の平均値「（θA2＋θB2＋θC2）／３」を出力用の絶対回転角度位置θとして算出する（ステップＳ３０２）。
【００８７】
絶対回転角度位置θが算出されると、回転情報算出部２ｂは、次に、回転角速度ωを算出する（ステップＳ３０４）。回転角速度ωの算出方法は、上記第１の実施の形態と同様となるので具体的な説明を省略する。
更に、回転角速度ωが算出されると、回転情報算出部２ｂは、次に、回転位置を算出する（ステップＳ３０６）。回転位置の算出方法は、上記第１の実施の形態と同様となるので具体的な説明を省略する。
【００８８】
そして、上記算出した絶対回転角度位置θ、回転角速度ω及び回転方向の情報を含む信号を、不図示の出力対象に出力する（ステップＳ３０８）。この信号は、アナログ又はデジタルの信号で出力され、その出力方法は、上記第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【００８９】
次に、上式（３）に示す、第２式及び第３式で算出した絶対回転角度位置が正常である場合（ステップＳ２０８の「Ｙｅｓ」の分岐）の動作について説明する。
この場合、異常検出部２ａは、サンプリング値ａ、ｂ、ｃが全て正常であることが解るので、更に、サンプリング値ｂ及びｃと、上式（３）に示す、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相にそれぞれ対応する第４式とを用いて、絶対回転角度位置θA4、θB4、θC4を算出する（ステップＳ２１０）。そして、上記取得したサンプリング値ａ、ｂ、ｃ、及び第２式〜第４式で算出した９つの絶対回転角度位置の全てを、回転情報算出部２ｂに出力する（ステップＳ２１２）。
【００９０】
一方、回転情報算出部２ｂは、異常検出部２ａから、９つの絶対回転角度位置θA2、θB2、θC2、θA3、θB3、θC3、θA4、θB4、θC4とを取得すると（ステップＳ３００）、これら９つの絶対回転角度位置の平均値を出力用の絶対回転角度位置θとして算出する（ステップＳ３０２）。
そして、この絶対回転角度位置θを用いて回転角速度ωを算出する（ステップＳ３０４）。一方、上記算出した絶対回転角度位置θと、１回前に算出した絶対回転角度位置θとに基づき、回転方向を算出する（ステップＳ３０６）。
【００９１】
つまり、磁気検出器６０ａ〜６０ｃの各相に異常がない場合は、９つの絶対回転角度位置の平均値を、出力用の絶対回転角度位置θとして算出することができるので、高精度な絶対回転角度位置θ及び回転角速度ωを出力対象に出力することが可能である。また、この場合は、異常が無いので異常検出フラグは出力されない。
【００９２】
次に、上式（３）に示す、第２式で算出した回転角度位置が異常と判定された場合（ステップＳ１０４の「Ｎｏ」の分岐）の動作について説明する。
この場合、異常検出部２ａは、サンプリング値ａ及びｃと、上式（３）に示す、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相にそれぞれ対応する第３式とを用いて、絶対回転角度位置θA3、θB3、θC3を算出する（ステップＳ２１６）。
【００９３】
そして、上記第２式のときと同様に、第３式で算出したθA3、θB3、θC3に対して、各２つの差分値「θA3-θB3」、「θA3-θC3」、「θB3-θC3」を算出する。更に、これら差分値と閾値Ｅtとを比較し、差分値が３つとも閾値Ｅtの範囲内にあるときは、３つの絶対回転角度位置は等しいと判定する（ステップＳ２１８の「Ｙｅｓ」の分岐）。また、差分値が１つでも閾値Ｅtの範囲外にあるときは、３つの絶対回転角度位置は等しくないと
判定する（ステップＳ２１８の「Ｎｏ」の分岐）。
【００９４】
ここで、３つの絶対回転角度位置が等しいと判定された場合（ステップＳ２１８の「Ｙｅｓ」の分岐）は、サンプリング値ａ及びｂの何れか一方が異常であることに加え、サンプリング値ａ及びｃが正常であることが解るので、これにより、サンプリング値ｂのみに異常があることが解る。従って、異常検出部２ａは、第３式で算出した絶対回転角度位置θA3、θB3、θC3を回転情報算出部２ｂに出力すると共に、Ｂ相の信号に異常が発生していることを示すＢ相信号異常検出フラグを外部装置等に出力する（ステップＳ２２０）。
【００９５】
また、異常検出部２ａは、Ｂ相に異常があるという情報を保持し、以降は、Ａ相及びＣ相からのサンプリング値ａ及びｃのみを用いて、第３式から３つの絶対回転角度位置をθA3、θB3、θC3を算出し、これらを回転情報算出部２ｂに出力する。つまり、磁気検出器６０ａ〜６０ｃのＢ相に異常があっても、残りのＡ相及びＣ相が正常であれば、回転角度位置の算出処理を継続して行い、算出結果を回転情報算出部２ｂに出力する。
一方、回転情報算出部２ｂは、異常検出部２ａから、絶対回転角度位置θA3、θB3、θC3を取得すると（ステップＳ３００）、これら３つの絶対回転角度位置の平均値を出力用の絶対回転角度位置θとして算出する（ステップＳ３０２）。
【００９６】
更に、この絶対回転角度位置θを用いて回転角速度ωを算出する（ステップＳ３０４）。一方、上記算出した絶対回転角度位置θと、１回前に算出した絶対回転角度位置θとに基づき、回転方向を算出する（ステップＳ３０６）。
そして、上記算出した絶対回転角度位置θ、回転角速度ω及び回転方向を含む信号を、不図示の出力対象に出力する（ステップＳ３０８）。
【００９７】
次に、第２式及び第３式で算出した回転角度位置が異常と判定された場合（ステップＳ２１８の「Ｎｏ」の分岐）の動作について説明する。
この場合は、サンプリング値ａ及びｂの何れか一方、及びサンプリング値ａ及びｃの何れか一方に異常があることが解る。しかし、これだけでは、サンプリング値ａのみに異常があるのか、サンプリング値ｂ及びｃに異常があるのかが正確に解らない。従って、異常検出部２ａは、更に、サンプリング値ｂ及びｃと、上式（３）に示す、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相にそれぞれ対応する第４式とを用いて、絶対回転角度位置θA4、θB4、θC4を算出する（ステップＳ２２２）。
【００９８】
そして、上記第２式のときと同様に、第４式で算出したθA4、θB4、θC4に対して、各２つの差分値「θA4-θB4」、「θA4-θC4」、「θB4-θC4」を算出する。更に、これら差分値と閾値Ｅtとを比較し、差分値が３つとも閾値Ｅtの範囲内にあるときは、３つの絶対回転角度位置は等しいと判定する（ステップＳ２２４の「Ｙｅｓ」の分岐）。また、差分値が１つでも閾値Ｅtの範囲外にあるときは、３つの絶対回転角度位置は等しくないと判定する（ステップＳ２２４の「Ｎｏ」の分岐）。
【００９９】
ここで、３つの絶対回転角度位置が等しいと判定された場合（ステップＳ２２４の「Ｙｅｓ」の分岐）は、サンプリング値ａのみが異常であることが解るので、異常検出部２ａは、第４式で算出した絶対回転角度位置θA4、θB4、θC4を回転情報算出部２ｂに出力すると共に、Ａ相の信号に異常が発生していることを示すＡ相信号異常検出フラグを外部装置等に出力する（ステップＳ２２６）。
【０１００】
また、異常検出部２ａは、Ａ相に異常があるという情報を保持し、以降は、Ｂ相及びＣ相からのサンプリング値ｂ及びｃのみを用いて、第４式から３つの絶対回転角度位置をθA4、θB4、θC4を算出し、これらを回転情報算出部２ｂに出力する。つまり、磁気検出器６０ａ〜６０ｃのＡ相に異常があっても、残りのＢ相及びＣ相が正常であれば、回転角度位置の算出処理を継続して行い、算出結果を回転情報算出部２ｂに出力する。
一方、回転情報算出部２ｂは、異常検出部２ａから、絶対回転角度位置θA4、θB4、θC4を取得すると（ステップＳ３００）、これら３つの絶対回転角度位置の平均値を出力用の絶対回転角度位置θとして算出する（ステップＳ３０２）。
【０１０１】
更に、この絶対回転角度位置θを用いて回転角速度ωを算出する（ステップＳ３０４）。一方、上記算出した絶対回転角度位置θと、１回前に算出した絶対回転角度位置θとに基づき、回転方向を算出する（ステップＳ３０６）。
そして、上記算出した絶対回転角度位置θ、回転角速度ω及び回転方向を含む信号を、不図示の出力対象に出力する（ステップＳ３０８）。
【０１０２】
次に、第２式〜第４式で算出した回転角度位置が全て異常と判定された場合（ステップＳ２２４の「Ｎｏ」の分岐）の動作について説明する。
この場合は、サンプリング値ａ、ｂ、ｃのうち２つ以上に異常があることが解るので、異常検出部２ａは、回転情報の算出処理を正常に機能させることは不可能であると判断し、動作停止用の異常検出フラグを、内部の動作制御部及び外部装置に出力する（ステップＳ２２８）。
回転情報算出器２００の内部にある動作制御部は、異常検出部２ａから動作停止用の異常検出フラグを取得すると、停止コマンドを発行して、異常検出部２ａ及び回転情報算出部２ｂの動作を停止する。
【０１０３】
上記したように、本実施の形態の回転情報算出器２００は、異常検出部２ａにおいて、３相の磁気検出信号のサンプリング値のうちＡ相及びＢ相の値ａ、ｂ、Ａ相及びＣ相の値ａ、ｃ、並びにＢ相及びＣ相の値ｂ、ｃと、上式（３）の第２式〜第４式とに基づき、絶対回転角度位置θA2〜θC2、θA3〜θC3、θA4〜θC4を算出することが可能である。また、各算出式で算出した各３つの絶対回転角度位置の差分値と閾値Ｅtとの比較結果に基づき、サンプリング値の異常を検出することが可能である。また、異常があったときに、該当するサンプリング値の相に対する異常検出フラグや、動作停止用の異常検出フラグを出力することが可能である。
【０１０４】
これにより、磁気検出器６０ａ〜６０ｃのどの相に異常があるのかを正確に判断することができると共に、異常検出フラグを外部装置等に出力することで、異常の有無及び異常個所を判断することができるので、迅速な対応が可能となる。また、正常な情報を算出できないときは動作を停止することができるので、出力対象の誤動作等を防ぐことが可能である。
【０１０５】
また、本実施の形態の回転情報算出器２００は、磁気検出器６０ａ〜６０ｃにそれぞれ対応するＡ相、Ｂ相、Ｃ相のうち、異常の発生していない相が１つしかない場合に、残り２つの正常な相のサンプリング値を用いて、継続して絶対回転角度位置θ、回転角速度ω及び回転方向の算出処理を行うことが可能である。
これにより、１相だけに異常が発生した場合でも回転情報の算出処理を継続し、出力対象の正常な動作を維持できるので、誤動作による出力対象の破損や危険の発生等を防ぐことが可能である。
【０１０６】
また、本実施の形態の回転情報算出器２００は、磁気検出器６０ａ〜６０ｃにそれぞれ対応するＡ相、Ｂ相、Ｃ相のうち、正常な相に対する上記第１〜第４式で算出した絶対回転角度位置の平均値を、出力用の絶対回転角度位置θとして算出することが可能である。
これにより、信頼性の高い高精度な回転角度位置の算出が可能である。
なお、上記第２の実施の形態において、磁気検出器６０ａ〜６０ｃが本願発明３つの磁気検出器に対応し、ステップＳ２００が本願発明のサンプリング値取得手段に対応し、異常検出部２ａ及びステップＳ２０２〜Ｓ２２８が本願発明の異常検出手段に対応し、回転情報算出部２ｂ及びステップＳ３００〜Ｓ３０８が本願発明の回転情報算出手段に対応する。
【０１０７】
〔第３の実施の形態〕
次に、本発明の第３の実施の形態について、図１２から図１４に基づき説明する。
本実施の形態は、磁気センサ付き軸受装置１００の磁石ホルダ３０に支持されている磁石４１が、図１２に示すように、円環筒状の部材であり、筒部半周の領域がＳ極に着磁され、残りの筒部半周の領域がＮ極に着磁されている。
【０１０８】
外輪２２に支持されている磁路部材５０は、磁石４１からの磁束を磁気検出器６０ａ〜６０ｃに導くための３つの磁路を形成している。これら３つの磁路は、軸方向から見て回路基板７０と略同一直径の円環筒を略均等に３分割してなる板厚方向に湾曲した形状であり、且つ、互いの周方向端部の間に空隙５３を設けて円環状に配置した３つの円弧部５４と、各円弧部５４の周方向端部から径方向外方に向けて突設され、空隙５３を挟んで対向している複数の壁部５５とを備えており、各空隙５３に、一対の壁部５５の間に挟み込むように回路基板７０に実装した３つの磁気検出器６０ａ〜６０ｃを配置し、空隙５３に磁束が通り、空隙５３を通る磁束を壁部５５が案内することで磁路を形成している。
【０１０９】
そして、円環筒状とした磁石４１の内周面と、磁路部材５０を構成する３つの円弧部５４の内周面とが、ラジアル方向に対向して配置されている。
上記構成の磁気センサ付き軸受装置１００は、図１３に示すように、磁気検出器６０ａ〜６０ｃ、磁路部材５０及び磁石ホルダ３０がそれぞれ軸方向に積層されているとともに、磁路部材５０の径方向内方に磁石４１が配置された構造となっている。
【０１１０】
また、内輪２４が回転すると、それに伴って磁石ホルダ３０及び磁石４１が回転する。この回転によって、磁石４１と磁路部材５０の磁路との位置関係（重なり具合）が周期的に変化する。この変化によって、磁気検出器６０ａ〜６０ｃを通る磁束の量及び磁極がそれぞれ変化し、磁気検出信号は、それぞれが１２０°ずつ位相のずれた３つの正弦波として出力される。
【０１１１】
図１４の下図は、磁石４１と磁路部材５０との位置関係を示す図であり、図１４の上図には、下図中の丸で囲んだ位置にある磁気検出器６０ａの出力信号の変化が示されている。磁石４１が、図１４の下図に示す１０２の位置から１０８に示す位置へと回転位置１０４〜１０６を介して順に右回転することによって、磁気検出器６０ａと磁石４１との位置関係が変化し、磁気検出器６０ａを通る磁束の量及び磁極が変化する。これにより、磁気検出器６０ａの出力も、図１４の上図に示すように変化し、この出力の変化が正弦波を形成する。
【０１１２】
本実施の形態の回転情報算出装置１によると、磁気センサ付き軸受装置１００を構成する磁石４１を円環筒状とし、磁石４１からの磁束を磁気検出器６０ａ〜６０ｃまで案内する磁路部材５０を、磁石４１の径方向内方に配置しているので、磁気センサ付き軸受装置１００の軸方向サイズを小さくすることができる。
【０１１３】
〔第４の実施の形態〕
次に、本発明の第４の実施の形態について、図１５に基づき説明する。
本実施の形態の磁気センサ付き軸受装置１００は、第１の実施の形態と同形状の磁路部材５０に対してアキシャル方向に対向配置されている磁石４２が、軸方向から見て２つの三日月板状の着磁部材４２ａ，４２ｂを円環状に配置することで構成されている。すなわち、２つの着磁部材４２ａ，４２ｂは、板厚方向の外周面及び内周面が回転方向に正弦波状に変化している部材であり、軸方向から見て磁路部材５０と略同一の円形状となるように、互いの最も板幅が小さい部分が向かい合う状態で配置されている。
【０１１４】
ここで、２つの着磁部材４２ａ，４２ｂの具体的な形状は、下式（４），（５）の通りで求められる。
着磁部材４２ａ，４２ｂの内周面の形状ＦＩＮ＝r-（Ａcosθ/2） ・・・（４）
着磁部材４２ａ，４２ｂの外周面の形状Ｆｏｕｔ＝r+（Ａcosθ/2） ・・・（５）
ただし、θは絶対回転角度位置、rは磁石４２の中心半径、Ａは磁石４２の最大半径である。
【０１１５】
そして、一方の着磁部材４２ａの磁路部材５０に対向する面はＮ極に着磁され、磁石ホルダ３０に対向する面はＳ極に着磁されている。また、他方の着磁部材４２ｂの磁路部材５０に対向する面はＳ極に着磁され、磁石ホルダ３０に対向する面はＮ極に着磁されている。
そして、磁石４２を構成する２つの着磁部材４２ａ，４２ｂの板厚方向に直交する面と、磁路部材５０を構成する３つの円弧部５１の壁部５０ａが突設している面に対して反対側の面とが、アキシャル方向に対向して配置されている。
【０１１６】
また、内輪２４が回転すると、それに伴って磁石ホルダ３０及び磁石４２が回転する。この回転によって、磁石４２と磁路部材５０の磁路との位置関係（重なり具合）が周期的に変化する。この際、磁石４２を構成する２つの着磁部材４２ａ，４２ｂは、板厚方向の外周面及び内周面が回転方向に正弦波状に変化している三日月板状の部材なので、磁気検出器６０ａ〜６０ｃを通る磁束の強さも正弦波状に変化し、その結果、磁気検出信号も正弦波状となる。
【０１１７】
本実施の形態によると、回路基板７０に実装された３つの磁気検出器６０ａ〜６０ｃは電気角１２０°位相で配置されているので、１２０°位相の３相正弦波が出力され、第２の実施の形態で示した（３）の第２式〜第４式に基づき、３相のうち２相を用いて絶対回転角度位置を算出することにより、３通りの絶対回転角度位置が算出され、比較演算によりフェールセーフを実現することができる。また、回転角度位置θを、第２の実施の形態で示した（３）の第２式〜第４式の何れかで算出したＡ相〜Ｃ相に対する回転角度位置の平均値を求めると、信頼性の高い高精度な回転角度位置の算出結果を得ることができる。
【０１１８】
〔第５の実施の形態〕
次に、本発明の第５の実施の形態について、図１６に基づき説明する。
本実施の形態の磁気センサ付き軸受装置１００は、２つの磁気検出器６０ａ，６０ｂを電気角９０°の位相をもつように実装した円弧形状の回路基板７１と、磁性材料で構成した磁路部材５０と、第４の実施の形態と同一形状の磁石４２とが軸方向（アキシャル方向）に積層された構造とされている。
【０１１９】
本実施の形態の磁路部材５０は、互いの周方向端部の間に４箇所の空隙５２を設けて配置した円弧形状の４つの円弧部５１と、各円弧部５１の周方向端部から板厚方向（軸方向）の一方に向けて突設され、空隙５２を挟んで対向している複数の壁部５０ａとを備えている。そして、隣接する所定の２つの空隙５２に、一対の壁部５０ａの間に挟み込むように回路基板７１に実装した磁気検出器６０ａ，６０ｂを配置し、空隙５２に磁束が通り、空隙５２を通る磁束を壁部５０ａが案内することで２つの磁路を形成している。
【０１２０】
本実施の形態によると、内輪２４が回転すると、それに伴って磁石ホルダ３０及び磁石４２が回転する。この回転によって、磁石４２と磁路部材５０の磁路との位置関係（重なり具合）が周期的に変化する。この際、磁石４２を構成する２つの着磁部材４２ａ，４２ｂは板厚方向の外周面及び内周面が回転方向に正弦波状に変化する三日月板状の部材なので、磁気検出器６０ａ，６０ｂを通る磁束の強さも正弦波状に変化し、その結果、磁気検出信号も正弦波状となる。
そして、回路基板７１に実装された磁気検出器６０ａ，６０ｂは電気角９０°位相で配置されているので、９０°位相の２相正弦波が出力され、その比（アークタンジェント）を取ることにより絶対回転角度位置を算出する。
【０１２１】
したがって、本実施の形態も、信頼性の高い高精度な回転角度位置の算出結果を得ることができる。
なお、第５の実施の形態は、２つの磁気検出器６０ａ，６０ｂを実装した回路基板７１を使用しているが、電気角９０°位相の４つの磁気検出器を実装した回路基板を使用し、磁路部材５０の４箇所の空隙５２のそれぞれに磁気検出器を配置することにより差動出力を得てシングルエンドに変換すると、ノイズに強い２相正弦波を得ることができる。
【０１２２】
〔第６の実施の形態〕
次に、本発明の第６の実施の形態について、図１７に基づき説明する。
本実施の形態の磁気センサ付き軸受装置１００は、３つの磁気検出器６０ａ〜６０ｃを電気角１２０°の位相をもつように実装した円弧形状の回路基板７０（第４の実施の形態と同様の回路基板７０）と、３つの円弧部５４を備えた円環筒状の磁路部材５０（第３の実施の形態の磁路部材５０）とを軸方向（アキシャル方向）に積層し、磁路部材５０の内径側（ラジアル方向）に磁石４３を配置した構造としている。
【０１２３】
磁石４３は、磁路部材５０の内径寸法より小さな外径寸法の円環筒状であり、２つの円弧形状の着磁部材４３ａ，４３ｂで構成されている。
２つの着磁部材４３ａ，４３ｂは、軸方向を向く一方の端面及び他方の端面が回転方向に正弦波状に変化している部材であり、互いの最も板幅が小さい部分が向かい合わされて円環筒状に配置されている。
【０１２４】
ここで、２つの着磁部材４３ａ，４３ｂの軸方向の厚さＦＡＸの具体的な形状は、下式（６）の通りで求められる。
ＦＡＸ＝Ａcosθ ・・・（６）
ただし、θは絶対回転角度位置、Ａは磁石４３の最大半径であり、着磁部材の厚さは軸方向の中心を基準に対称である。
【０１２５】
そして、一方の着磁部材４３ａの内周面はＮ極に着磁され、外周面はＳ極に着磁されている。また、他方の着磁部材４３ｂの内周面はＳ極に着磁され、外周面はＮ極に着磁されている。
そして、円環筒状に配置した２つの円弧形状の着磁部材４３ａ，４３ｂと、磁路部材５０を構成する３つの円弧部５４の内周面とが、ラジアル方向に対向して配置されている。
【０１２６】
本実施の形態によると、内輪２４が回転すると、それに伴って磁石ホルダ３０及び磁石４３が回転する。この回転によって、磁石４３と磁路部材５０の磁路との位置関係（重なり具合）が周期的に変化する。この際、磁石４３を構成する２つの着磁部材４３ａ，４３ｂが、軸方向を向く一方の端面及び他方の端面が回転方向に正弦波状に変化している部材なので、磁気検出器６０ａ〜６０ｃを通る磁束の強さも正弦波状に変化し、その結果、磁気検出信号も正弦波状となる。
【０１２７】
本実施の形態によると、回路基板７０に実装された磁気検出器６０ａ〜６０ｃは電気角１２０°位相で配置されているので、１２０°位相の３相正弦波が出力され、第２の実施の形態で示した（３）の第２式〜第４式に基づき、３相のうち２相を用いて絶対回転角度位置を算出することにより、３通りの絶対回転角度位置が算出され、比較演算によりフェールセーフを実現することができる。また、回転角度位置θを、第２の実施の形態で示した（３）の第２式〜第４式の何れかで算出したＡ相〜Ｃ相に対する回転角度位置の平均値を求めると、信頼性の高い高精度な回転角度位置の算出結果を得ることができる。
また、円環筒状とした磁石４３を、円環筒状とした磁路部材５０の径方向内方に配置しているので、磁気センサ付き軸受装置１００の軸方向サイズを小さくすることができる。
【０１２８】
〔第７の実施の形態〕
さらに、本発明の第７の実施の形態について、図１８に基づき説明する。
本実施の形態の磁気センサ付き軸受装置１００は、２つの磁気検出器６０ａ，６０ｂを電気角９０°の位相をもつように実装した円弧形状の回路基板７１（第５の実施の形態と同様の回路基板７１）と、４つの円弧部５４を備えた円環筒状の磁路部材５０とを軸方向（アキシャル方向）に積層し、磁路部材５０の内径側（ラジアル方向）に磁石４３（第６の実施の形態と同様の磁石４３）を配置した構造としている。
【０１２９】
本実施の形態の磁路部材５０は、互いの周方向端部の間に空隙５３を設けて円環状に配置した４つの円弧部５４と、各円弧部５４の周方向端部から径方向外方に向けて突設され、空隙５３を挟んで対向している複数の壁部５５とを備えている。そして、隣接する所定の２つの空隙５３に、一対の壁部５５の間に挟み込むように回路基板７１に実装した磁気検出器６０ａ，６０ｂを配置し、空隙５３に磁束が通り、空隙５３を通る磁束を壁部５５が案内することで２つの磁路を形成している。
【０１３０】
そして、２つの円弧形状の着磁部材４３ａ，４３ｂを円環筒状に配置した磁石４３と、磁路部材５０を構成する３つの円弧部５４の内周面とを、ラジアル方向に対向して配置する。
本実施の形態によると、内輪２４が回転すると、それに伴って磁石ホルダ３０及び磁石４３が回転する。この回転によって、磁石４３と磁路部材５０の磁路との位置関係（重なり具合）が周期的に変化する。この際、磁石４３を構成する２つの着磁部材４３ａ，４３ｂが、軸方向を向く一方の端面及び他方の端面が回転方向に正弦波状に変化している部材なので、磁気検出器６０ａ〜６０ｃを通る磁束の強さも正弦波状に変化し、その結果、磁気検出信号も正弦波状となる。
【０１３１】
そして、回路基板７１に実装された磁気検出器６０ａ，６０ｂは電気角９０°位相で配置されているので、９０°位相の２相正弦波が出力され、その比（アークタンジェント）を取ることにより絶対回転角度位置を算出する。
したがって、本実施の形態も、信頼性の高い高精度な回転角度位置の算出結果を得ることができる。
【０１３２】
また、円環筒状とした磁石４３を、円環筒状とした磁路部材５０の径方向内方に配置しているので、磁気センサ付き軸受装置１００の軸方向サイズを小さくすることができる。
なお、第７の実施の形態は、２つの磁気検出器６０ａ，６０ｂを実装した回路基板７１を使用しているが、電気角９０°位相の４つの磁気検出器を実装した回路基板を使用し、磁路部材５０の４箇所の空隙５３のそれぞれに磁気検出器を配置することにより差動出力を得てシングルエンドに変換すると、ノイズに強い２相正弦波を得ることができる。
【０１３３】
なお、上記第１の実施の形態において、着磁ホルダ３０は磁性体として磁性材料から構成されているとしたが、これに限らず磁性体でなくてもよい。しかし、より多い磁束を集めるために、磁石ホルダは磁性材料で構成されるのが望ましい。
また、上記第１の実施の形態において回路基板７０は馬蹄形に形成したものとしたが、これに限らずリング状やその他形状でもよい。
また、上記第２の実施の形態においては、異常検出部２ａの異常検出処理及び回転情報算出部２ｂの回転情報算出処理を、演算処理装置に専用のソフトウェアを実行させることで行う構成としたが、これに限らず、ハードウェア主体で前記各処理を実行する構成としても良い。
【０１３４】
また、上記第２の実施の形態においては、事前に異常検出パラメータから、上式（３）を求めておき、異常検出部２ａはこの算出式を用いて、異常検出処理を実行する構成としたが、これに限らず、例えば、電源投入毎、又は出荷後の最初の電源投入時などに、異常検出パラメータの算出処理及び上式（３）に示す回転角度位置の算出式の生成処理を行う構成としても良い。また、一度生成した算出式は、電源が落ちるまで保持するか又は電源が落ちた後も保持し続けるようにすることで、上式（３）に示す算出式の生成処理負荷を軽減することが可能である。
【０１３５】
また、上記第２の実施の形態において、異常検出部の閾値を−０．１〔°〕〜＋０．１〔°〕としたが、これに限らず閾値は適宜決定してよい。
また、上記第２の実施の形態においては、磁気センサ付き軸受装置１００と、回転情報算出装置２とを別々の構成としたが、これに限らず、回転情報算出装置２に磁気センサ付き軸受装置１００を含む構成としても良い。この場合に、回転情報算出装置２を、センサ付き軸受装置１００に組み込んで一体とする構成としても良い。
【０１３６】
また、上記第２の実施の形態において、回転角度位置θを、上記第２式〜第４式の何れかで算出したＡ相〜Ｃ相に対する回転角度位置の平均値により求める構成としたが、これに限らず、回転角度位置θを、平均する前の値の何れか１つとしてもよいし、３相−２相変換で２相に変換し、その比（アークタンジェント）から求める構成やその他の構成としても良い。
【０１３７】
また、上記第４、第５、第６、第７の各実施の形態において着磁部材は端が尖っている形状の構成を示したが、これに限らず生産性を考えて着磁部材の端に丸みをつけた形状でもよい。この場合、端が尖っている形状の場合と同じ位置に着磁部材を配置するため、着磁部材間に空隙を設けて配置する。
また、上記各実施の形態において、磁気センサ付き軸受装置１００に、回転情報算出装置２を適用したが、これに限らず、回転軸の回転に応じた３相の磁気検出信号が得られるのであれば、磁気センサと、軸受とが別体となったものや、磁気センサ付き軸受装置が別の構成であるものなど、他の構成のものに適用しても良い。
【０１３８】
また、上記各実施の形態において、磁気センサ付き軸受装置１００に、回転情報算出装置２を適用したが、これに限らず、軸受装置以外の回転子を有する装置に適用してもよい。
また、上記４〜７の実施の形態において、磁石の形状が回転方向に正弦波状に変化している構成を説明したが、これに限らず円環状の磁石を正弦波状に着磁する方法でもよい。
【０１３９】
また、上記各実施の形態において、磁石が２極に着磁された構成を説明したが、これに限らず、磁石を、４極以上に着磁した多極着磁の構成としても良い。この場合は、絶対回転角度位置を算出することができないが、相対回転角度位置を正確に算出することができる。
また、上記各実施の形態において磁路部材５０に壁部５０ａ，５５を有している構成を説明したが、図１９から図２４に示す磁気センサ付き軸受装置のように、磁路部材５０に壁部を設けない構造としてもよい。この場合は、ホールＩＣのホール素子部が磁路部材の厚さ方向の中心部に配置されるようにホールＩＣの位置を決定することが望ましい。
【０１４０】
また、上記各実施の形態において、磁気検出器６０ａ〜６０ｃがアナログホールＩＣである構成を説明したが、これに限らず、他のアナログ素子であっても良い。しかしながら、ホール素子等のような一般のアナログ素子の場合、感度が低く、外部に増幅回路が必要になるが、アナログホールＩＣを使用すると、アナログホールＩＣ内部に増幅回路が組み込まれているので、外部に増幅回路を設ける必要がなくなるため、アナログホールＩＣを使うのが望ましい。
また、上記各実施の形態において、磁気センサ付き軸受装置１００が玉軸受を有する構成を説明したが、これに限らず、円錐ころ軸受、ニードル軸受、ころ軸受、複列軸受その他任意の種類の軸受を有する構成としても良い。
【０１４１】
〔第８の実施の形態〕
さらにまた、本発明の第８の実施の形態について、図２５及び図２６に基づき説明する。
図２５は、本発明に係る回転情報算出装置を電動直結式パワーステアリング装置（以下、電動パワーステアリング装置と称する）に適用した場合を示す全体構成図である。
【０１４２】
図２５の符号３は、ステアリングホイールであり、このステアリングホイール３に運転者から作用される操舵力が入力軸４ａと出力軸４ｂとを有するステアリングシャフト４に伝達される。このステアリングシャフト４は、入力軸４ａの一端がステアリングホイール３に連結され、入力軸４ａの他端は、回転情報算出装置を備えたトルクセンサ５を介して出力軸４ｂの一端に連結されている。
【０１４３】
出力軸４ｂに伝達された操舵力は、ユニバーサルジョイント６を介してロアシャフト７に伝達され、さらに、ユニバーサルジョイント８を介してピニオンシャフト９に伝達される。このピニオンシャフト９に伝達された操舵力はステアリングギヤ１０を介してタイロッド１１に伝達され、図示しない転舵輪を転舵させる。ここで、ステアリングギヤ１０は、ピニオンシャフト９に連結されたピニオン１０ａとこのピニオン１０ａに噛合するラック１０ｂとを有するラックアンドピニオン形式に構成され、ピニオン１０ａに伝達された回転運動をラック１０ｂで直進運動に変換している。
【０１４４】
ステアリングシャフト４の出力軸４ｂには、操舵補助力を出力軸４ｂに伝達する操舵補助機構１２が連結されている。この操舵補助機構１２は、出力軸４ｂに連結した減速ギヤ１３と、この減速ギヤ１３に連結されて操舵系に対して操舵補助力を発生する電動モータ１４とを備えている。
トルクセンサ５から出力される操舵トルクＴはコントローラ１６に入力される。また、コントローラ１６には、操舵トルクＴの他に車速センサ１７から出力される車速検出値Ｖも入力する。コントローラ１６は、操舵トルクＴ及び車速Ｖに応じた操舵補助力を電動モータ１４で発生するための電流指令値を演算し、当該電流指令値に基づいて電動モータ１４を駆動制御する。
【０１４５】
トルクセンサ５は、図２６に示すように、ステアリングシャフト４の入力軸４ａ及び出力軸４ｂの間に同軸に連結され、捩じれトルクが入力されると自身に捩じれが生じる弾性部材からなるトーションバー１８と、入力軸４ａに連結された第１の回転情報算出装置２Ａと、出力軸に４ｂに連結された第２の回転情報算出装置２Ｂと、演算部１５とで構成されている。
【０１４６】
第１の回転情報算出装置２Ａは、前述した第２の実施の形態の回転情報算出装置２と同一構成であり、第１の磁気センサ付き軸受装置１００ａ及び第１の回転情報算出器２００ａとで構成され、第１の磁気センサ付き軸受装置１００ａの内輪２４が入力軸４ａの外周に外嵌されている。また、第２の回転情報算出装置１ｂも、前述した第２の実施の形態の回転情報算出装置２と同一構成であり、第２の磁気センサ付き軸受装置１００ｂ及び第２の回転情報算出器２００ｂとで構成され、第２の磁気センサ付き軸受装置１００ｂの内輪２４が出力軸４ｂの外周に外嵌されている。
【０１４７】
次に、本実施形態における動作及び効果について、図３、図８から図１１、図２５及び図２６を参照して説明する。
運転者がステアリングホイール３を操作すると、ステアリングホイール３に連結された入力軸４ａが回転し、この回転に連動して第１の回転情報算出装置２Ａの第１の磁気センサ付き軸受装置１００ａの磁石ホルダ３０が回転する。磁石ホルダ３０には磁石４０が支持されているので、磁石ホルダ３０と共に磁石４０も回転する。そして、磁石４０が回転することにより、磁路部材５０の各磁路と磁石４０との位置関係も周期的に変化する。磁気検出器６０ａ〜６０ｃには、磁路部材５０の各磁路を介して磁石４０からの磁束が通過し、それぞれ、通過磁束に対応する磁気検出信号ｃｏｓθ、ｃｏｓ（θ−２π／３）、ｃｏｓ（θ−４π／３）が出力される。そして、第１の回転情報算出器２００ａは、上記３相の磁気検出信号に基づいて入力軸４ａの絶対回転角度位置θ１を算出し、これを演算部１５に出力する。
【０１４８】
また、入力軸４ａが回転すると、この回転トルクがトーションバー１８を介して出力軸４ｂに伝達されて出力軸４ｂが回転し、この回転に連動して第２の回転情報算出装置２Ｂの第２の磁気センサ付き軸受装置１００ｂの磁石ホルダ３０が回転する。そして、第２の回転情報算出器２００ｂは、第２の磁気センサ付き軸受装置１００ｂから出力される３相の磁気検出信号に基づいて、出力軸４ｂの絶対回転角度位置θ２を算出し、これを演算部１５に出力する。
【０１４９】
演算部１５は、絶対回転角度位置θ１と絶対回転角度位置θ２との差分値を算出し、当該差分値に基づいて操舵トルクＴを算出し、これをコントローラ１６に出力する。
コントローラ１６は、操舵トルクＴ及び車速Ｖに応じた電流指令値を演算し、当該電流指令値に基づいて電動モータ１４が駆動制御されることで、電動モータ１４の発生トルクが減速ギヤ１３を介してステアリングシャフト４の回転トルクに変換されて、運転者の操舵力がアシストされる。
【０１５０】
本実施の形態によると、トルクセンサ５を構成する２つの回転情報算出装置２Ａ，２Ｂは３相の磁気検出信号を用いて回転状態を算出しており、３相の磁気検出信号のうち何れか１つに異常が発生した場合であっても、残りの２相の磁気検出信号に基づいて回転状態を検出することができる。したがって、操舵トルクＴを算出する装置として２重系を構成することができ、信頼性の高いトルクセンサ５を備えたフェールセーフ制御を実行することができる。
また、第１及び第２の回転情報算出器２００ａ，２００ｂに、３相の磁気検出信号の異常を検出する異常検出部２ａを設けることで、トルクセンサ５で検出される回転角度位置の信頼性を高めることができ、より信頼性の高いトルクセンサとすることができる。
【０１５１】
なお、上記の実施の形態においては、第１の磁気センサ付き軸受装置１００ａを入力軸４ａに同軸に連結する場合について説明したが、第１の磁気センサ付き軸受装置１００ａをトーションバー１８の入力軸４ａ側の端部に連結してもよい。同様に、第２の磁気センサ付き軸受装置１００ｂをトーションバー１８の出力軸４ｂ側端部に連結してもよい。
また、本実施の形態のトルクセンサ５の第１の回転情報算出装置２Ａ及び第２の回転情報算出装置２Ｂは、第２の実施の形態の回転情報算出装置２と同一構成としたが、前述した第１の実施の形態の回転情報算出装置２と同一構成であってもよい。
【０１５２】
また、トーションバー１８の捩れ角より小さい誤差である２つの絶対回転角度を検出しているため、その誤差が許容範囲ならば、ステアリングホイール３の舵角や回転方向等の回転情報を算出する舵角センサとして２重系を構成することができる。
また、本実施の形態は、電動モータ１４の操舵補助力を減速ギヤ１３に伝達するパワーステアリング装置に適用したが、オイルポンプを電動モータで駆動して油圧を発生する電動油圧式のパワーステアリング装置に適用してもよい。
【０１５３】
また、本実施の形態は、第１の回転情報算出装置２Ａだけを具備してもよい。それによって、高精度の絶対回転角度位置等の回転情報を算出し、出力することができる。また、第１の回転情報算出装置２Ａは３相の磁気検出信号を用いて回転情報を算出しており、３相の磁気検出信号のうち何れか１つに異常が発生した場合であっても、残りの２相の磁気検出信号に基づいて回転情報を検出することができる。したがって、絶対回転角度位置等の回転情報を算出する装置として２重系を構築することができ、信頼性の高い回転情報を得ることができる。
また、第１の回転情報算出装置２Ａだけを具備する場合、電動パワーステアリング装置だけでなく、油圧パワーステアリング装置やアシスト機能がないステアリング装置に適用してもよい。
【符号の説明】
【０１５４】
１，２…回転情報算出装置、２ａ…異常検出部、２ｂ…回転情報算出部、２Ａ…第１の回転情報算出装置、２Ｂ…第２の回転情報算出装置、３…ステアリングホイール、４ａ…入力軸、４ｂ…出力軸、４…ステアリングシャフト、５…トルクセンサ、１４…電動モータ、１６…コントローラ、１８…トーションバー、２２…外輪、２４…内輪、２６…ボール（転動体）、３０…磁石ホルダ、４０，４１，４２，４３…磁石、４２ａ，４２ｂ…着磁部材、４３ａ，４３ｂ…着磁部材、５０…磁路部材、５０ａ，５５…壁部、５１，５４…円弧部、５２，５３…空隙、５５…壁部、６０ａ〜６０ｃ…磁気検出器、７０，７１…回路基板、８０…センサカバー、１００…磁気センサ付き軸受装置、２００…回転情報算出器、１００ａ…第１の磁気センサ付き軸受装置、２００ａ…第１の回転情報算出器、１００ｂ…第２の磁気センサ付き軸受装置、２００ｂ…第２の回転情報算出器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転角度等を算出する回転情報算出装置、ステアリング装置、電動パワーステアリング装置、センサ付き軸受装置、車両、異常検出装置、回転情報算出方法及び異常検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータ等の回転軸の回転角度や回転角速度などを検出するセンサとして、例えば、特許文献１記載の技術が知られている。
特許文献１には、磁界を発生する磁石と、磁界内に設けられた４つの磁気検出器（ホール素子）と、各磁気検出器間に設けられていて、磁気検出器に固定されて一体に回転するように結合された、強磁性材製の磁束案内部材とを備え、磁石は、磁気検出器および磁束案内部材に関して回転可能に構成された角度センサが開示されている。
また、回転軸の回転状態を示す情報を検出する機能を有するセンサを軸受に付加したセンサ付き軸受装置が提案されている。例えば、多極に着磁された磁石の磁極をデジタル出力のホールＩＣで検出し、ホールＩＣからパルス信号を出力するようにしたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００２−５０６５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した特許文献１の従来技術は、磁束案内部材を磁石の外周に沿って、磁石を囲むように配置するため、センサの円周方向のサイズを小さくすることが困難であった。また、上記した特許文献１の従来技術は、軸方向（回転軸方向）のサイズも小さくすることができない。したがって、特許文献１の角度センサは、円周方向のサイズ、或いは軸方向のサイズの少なくとも一方を小さくすることができないので、小型化の面で問題がある。
【０００５】
また、特許文献１の従来技術では、４つのホール素子のうち１つでも故障すると、角度センサとしての機能が維持できなくなる。
そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、センサの円周方向のサイズを小さくし、或いは装置の軸方向のサイズを小さくすることで小型化を図ることができ、磁気検出器等から構成されるセンサ部分を軸受に組み込むことで取り付けも容易に行うことが可能な回転情報算出装置を提供することを第１の目的としている。
【０００６】
また、所定の磁気検出器の磁気検出信号の異常を検出することが可能であり、異常発生後も、他の磁気検出器の磁気検出信号が正常な場合に、継続して軸受の回転輪の回転状態を示す情報の計算を正確に行うことが可能な回転情報算出装置、これを備えたステアリング装置、電動パワーステアリング装置、センサ付き軸受装置、車両、異常検出装置、回転情報算出方法及び異常検出方法を提供することを第２の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
〔発明１〕
上記目的を達成するために、一の実施形態に係る回転情報算出装置は、回転子に支持された磁石ホルダと、前記磁石ホルダに支持された磁石と、固定子に支持され、当該固定子の円周方向にそれぞれ所定間隔で配置された、入力磁束に応じた信号を出力する複数の磁気検出器と、前記固定子に支持され且つ前記複数の磁気検出器の円周方向の間に配設された、前記複数の磁気検出器に前記磁石からの磁束を導く複数の磁路を有した磁路部材と、前記回転子の回転時に、前記磁路部材の各磁路と前記磁石との位置関係に応じて位相の変化する、前記複数の磁気検出器からの複数相の出力信号に基づき、前記回転子の回転状態を示す情報を算出する回転状態算出手段と、を備え、前記磁路部材の複数の磁路は、板厚方向に同一曲率で湾曲している複数の円弧部を、互いの周方向の端部の間に空隙を設けて円環筒状に配置することで構成され、前記複数の磁気検出器は、前記複数の円弧部の間に設けた前記空隙にそれぞれ配置されているとともに、前記磁石は、板厚方向に同一曲率で湾曲し、互いの周方向端部を向かい合わせることで円環筒状をなす２つの着磁部材で構成され、前記２つの着磁部材の回転軸方向を向く端面は回転方向に正弦波状に変化する面として形成されており、前記磁石を円環筒状に配置した前記複数の円弧部の内径側に配置し、前記磁石を構成する前記２つの着磁部材の一方のＳ極に着磁された外周面が前記円弧部に対向し、前記２つの着磁部材の他方のＮ極に着磁された外周面が前記円弧部に対向するように配置した。
【０００８】
〔発明２〕
また、一の実施形態に係る回転情報算出装置は、発明１において、前記磁気検出器は、アナログホールＩＣである。
〔発明３〕
また、一の実施形態に係る回転情報算出装置は、発明２において、前記アナログホールＩＣは、温度変化に伴う出力変動を補正することができるプログラマブルホールＩＣである。
【０００９】
〔発明４〕
また、一の実施形態に係る回転情報算出装置は、発明１乃至３において、前記回転情報算出手段は、前記回転状態を示す情報をアナログ信号として出力する。
〔発明５〕
また、一の実施形態に係る回転情報算出装置は、発明１乃至３において、前記回転情報算出手段は、前記回転状態を示す情報をデジタル信号として出力する。
【００１０】
〔発明６〕
また、一の実施形態に係る回転情報算出装置は、発明１乃至３において、前記回転情報算出手段は、前記回転状態を示す情報をパルス信号として出力する。
〔発明７〕
また、一の実施形態に係る回転情報算出装置は、発明１乃至３において、前記回転情報算出手段は、前記回転状態を示す情報として、相対回転角度、絶対回転角度、回転角速度及び回転方向の少なくとも１つを算出する。
【００１１】
〔発明８〕
また、一の実施形態に係るステアリング装置は、ステアリングホイールの相対回転角度、絶対回転角度、回転角速度及び回転方向の少なくとも１つの回転状態を示す情報を、請求項１乃至７の何れか１項に記載の回転情報算出装置で算出し、算出した前記回転状態を示す情報を出力することを特徴とする。
【００１２】
〔発明９〕
また、一の実施形態に係る電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイールからステアリングシャフトに伝達される操舵トルクを、発明１乃至７の何れかに記載の回転情報算出装置を搭載したトルクセンサで算出し、算出した前記操舵トルクに基づいて電動モータから前記ステアリングシャフトに補助トルクを伝達するようにした。
【００１３】
〔発明１０〕
また、一の実施形態に係るセンサ付き軸受装置は、回転子に支持された磁石ホルダと、前記磁石ホルダに支持された磁石と、固定子に支持され、当該固定子の円周方向にそれぞれ所定間隔で配置された、入力磁束に応じた信号を出力する複数の磁気検出器と、前記固定子に支持され且つ前記複数の磁気検出器の円周方向の間に配設された、前記複数の磁気検出器に前記磁石からの磁束を導く複数の磁路を有した磁路部材と、を備え、前記磁路部材の複数の磁路は、板厚方向に同一曲率で湾曲している複数の円弧部を、互いの周方向の端部の間に空隙を設けて円環筒状に配置することで構成され、前記複数の磁気検出器は、前記複数の円弧部の間に設けた前記空隙にそれぞれ配置されているとともに、前記磁石は、板厚方向に同一曲率で湾曲し、互いの周方向端部を向かい合わせることで円環筒状をなす２つの着磁部材で構成され、前記２つの着磁部材の回転軸方向を向く端面は回転方向に正弦波状に変化する面として形成されており、前記磁石を円環筒状に配置した前記複数の円弧部の内径側に配置し、前記磁石を構成する前記２つの着磁部材の一方のＳ極に着磁された外周面が前記円弧部に対向し、前記２つの着磁部材の他方のＮ極に着磁された外周面が前記円弧部に対向するように配置した。
【００１４】
〔発明１１〕
また、一の実施形態に係る車両は、発明１０のセンサ付き軸受装置を備えている。
〔発明１２〕
また、一の実施形態に係る車両は、発明８のステアリング装置及び発明１０のセンサ付き軸受装置を備えている。
〔発明１３〕
また、一の実施形態に係る車両は、発明９の電動パワーステアリング装置及び発明１０のセンサ付き軸受装置を備えている。
【００１５】
〔発明１４〕
また、一の実施形態に係る回転情報算出装置の異常検出装置は、回転子に支持された磁石ホルダと、前記磁石ホルダに支持された磁石と、固定子に支持され、当該固定子の円周方向にそれぞれ所定間隔で配置された、入力磁束に応じた信号を出力する複数の磁気検出器と、前記固定子に支持され且つ前記複数の磁気検出器の円周方向の間に配設された、前記複数の磁気検出器に前記磁石からの磁束を導く複数の磁路を有した磁路部材と、前記回転子の回転時に、前記磁路部材の各磁路と前記磁石との位置関係に応じて位相の変化する、前記複数の磁気検出器からの複数相の出力信号に基づき、前記回転子の回転状態を示す情報を算出する回転状態算出手段、を備えた回転情報算出装置において、前記磁路部材の複数の磁路は、板厚方向に同一曲率で湾曲している複数の円弧部を、互いの周方向の端部の間に空隙を設けて円環筒状に配置することで構成され、前記複数の磁気検出器は、前記複数の円弧部の間に設けた前記空隙にそれぞれ配置されているとともに、前記磁石は、板厚方向に同一曲率で湾曲し、互いの周方向端部を向かい合わせることで円環筒状をなす２つの着磁部材で構成され、前記２つの着磁部材の回転軸方向を向く端面は回転方向に正弦波状に変化する面として形成されており、前記磁石を円環筒状に配置した前記複数の円弧部の内径側に配置し、前記磁石を構成する前記２つの着磁部材の一方のＳ極に着磁された外周面が前記円弧部に対向し、前記２つの着磁部材の他方のＮ極に着磁された外周面が前記円弧部に対向するように配置し、前記複数の磁気検出器から入力した複数の磁気検出信号に基づいてサンプリング値を取得し、前記サンプリング値に基づき、前記複数の磁気検出信号の異常を検出する。
【００１６】
〔発明１５〕
また、一の実施形態に係る回転情報算出装置の異常検出装置は、回転子に支持された磁石ホルダと、前記磁石ホルダに支持された磁石と、固定子に支持され、当該固定子の円周方向にそれぞれ所定間隔で配置された、入力磁束に応じた信号を出力する複数の磁気検出器と、前記固定子に支持され且つ前記複数の磁気検出器の円周方向の間に配設された、前記複数の磁気検出器に前記磁石からの磁束を導く複数の磁路を有した磁路部材と、前記回転子の回転時に、前記磁路部材の各磁路と前記磁石との位置関係に応じて位相の変化する、前記複数の磁気検出器からの複数相の出力信号に基づき、前記回転子の回転状態を示す情報を算出する回転状態算出手段、を備えた回転情報算出装置において、前記磁路部材の複数の磁路は、平板を円弧状に形成した複数の円弧部を、互いの周方向の端部の間に複数の空隙を設けて円環板状に配置することで構成され、前記複数の磁気検出器は、前記複数の円弧部の間に設けた前記空隙にそれぞれ配置されているとともに、前記磁石は、板厚方向の外周面及び内周面が回転方向に正弦波状に変化する三日月板状とした２つの着磁部材を互いの周方向端部を向か合わせることで円環板状をなして構成され、前記磁石を前記円環板状に配置した前記複数の円弧板に回転軸方向に対向して配置し、前記２つの着磁部材の一方のＳ極に着磁された面が前記円弧板に対向し、前記２つの着磁部材の他方のＮ極に着磁された面が前記円弧板に対向するように配置し、前記複数の磁気検出器から入力した複数の磁気検出信号に基づいてサンプリング値を取得し、前記サンプリング値に基づき、前記複数の磁気検出信号の異常を検出する。
【００１７】
〔発明１６〕
また、一の実施形態に係る回転情報算出方法は、静止輪と回転輪との間に複数の転動体が配設された軸受と、前記回転輪に支持された磁石ホルダと、前記磁石ホルダに支持された磁石と、前記静止輪に支持され、当該静止輪の円周方向にそれぞれ所定間隔で配置された、入力磁束に応じた信号を出力する複数の磁気検出器と、前記静止輪に支持され且つ前記複数の磁気検出器の円周方向の間に配設された、前記複数の磁気検出器に前記磁石からの磁束を導く複数の磁路を有した磁路部材と、を備えた回転情報算出方法において、前記回転輪の回転時に、前記磁路部材の各磁路と前記磁石との位置関係に応じて位相の変化する、前記複数の磁気検出器からの複数相の出力信号に基づき、前記回転輪の回転状態を示す情報を算出する回転状態算出手段と、前記位相の異なる複数の磁気検出信号のサンプリング値に基づいて、前記磁気検出器の構成する複数の相の各相毎に、少なくとも２通りの算出方法で、前記回転情報の１つである回転角度位置を算出し、当該算出した回転角度位置に基づいて、前記複数の磁気検出信号の異常を検出する前記異常検出手段を備え、前記回転情報算出手段は、前記複数の磁気検出信号のうち、前記異常検出手段によって異常が検出された磁気検出信号以外の磁気検出信号の各相に対する、当該異常の検出に用いた前記回転角度位置の平均値を、前記回転輪の回転角度位置として算出するとともに、前記回転情報算出手段は、前記異常検出手段によって、前記複数の磁気検出信号のうち何れか１つに異常が検出されたときに、当該異常の検出された磁気検出信号の相を除く、残りの相の磁気検出信号に対するサンプリング値に基づき前記回転状態を示す情報を算出する。
【００１８】
〔発明１７〕
また、一の実施形態に係る異常検出方法は、静止輪と回転輪との間に複数の転動体が配設された軸受と、前記回転輪に支持された磁石ホルダと、前記磁石ホルダに支持された磁石と、前記静止輪に支持され、当該静止輪の円周方向にそれぞれ所定間隔で配置された、入力磁束に応じた信号を出力する複数の磁気検出器と、前記静止輪に支持され且つ前記複数の磁気検出器の円周方向の間に配設された、前記複数の磁気検出器に前記磁石からの磁束を導く複数の磁路を有した磁路部材と、前記回転輪の回転時に、前記磁路部材の各磁路と前記磁石との位置関係に応じて位相の変化する、前記複数の磁気検出器からの複数相の出力信号に基づき、前記回転輪の回転状態を示す情報を算出する回転状態算出手段と、を備えた回転情報算出装置において、磁気検出信号の異常を検出する異常検出方法であって、前記位相の異なる複数の磁気検出信号のサンプリング値に基づいて、前記磁気検出器の構成する複数の相の各相毎に、少なくとも２通りの算出方法で、前記回転情報の１つである回転角度位置を算出し、算出した前記各相に対する前記回転角度位置同士の差分値に基づき、前記位相の異なる複数の磁気検出信号の異常を検出する。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、発明１によれば、磁路部材を、円周方向にそれぞれ所定間隔で配置された複数の磁気検出器の間に配設したので、磁路部材の円周方向のサイズを磁石の円周方向のサイズ以下にして回転情報算出装置の小型化を図ることができるとともに、板厚方向の外周面及び内周面が回転方向に正弦波状に変化する三日月板状の２つの着磁部材で磁石を構成したので、磁気検出器を通る磁束の量が正弦波状に変化し、磁気検出信号も正弦波状にすることができる。
【００２０】
また、発明２から発明７によれば、回転角度位置の信頼性を高めることができる。
また、発明８によれば、ステアリングホイールの舵角や回転方向等の回転情報を回転情報算出装置で算出し、この回転情報算出装置で算出した舵角や回転方向等の情報を出力するようにしたので、高精度、且つフェールセーフを考慮した回転情報を提供することができる。
【００２１】
また、発明９によれば、ステアリングホイールからステアリングシャフトに伝達された運転者の操舵トルクを、回転情報算出装置を搭載したトルクセンサで算出し、算出した操舵トルクに基づいて電動モータから前記ステアリングシャフトに補助トルクを伝達するようにしたので、運転者の操舵力をアシストすることができる。
また、発明１０によれば、磁気検出器を通る磁束の量が正弦波状に変化し、磁気検出信号も正弦波状にすることができるセンサ付き軸受装置を提供することができる。
また、発明１１〜１３によれば、運転者の操舵力をアシストすることができる車両を提供することができる。
【００２２】
また、発明１４，１５によれば、複数相の磁気検出器から出力される複数の磁気検出信号の異常を検出することができるので、回転角度位置の信頼性を高めることができる。
また、発明１６によれば、回転角度位置の信頼性を高めて回転状態を高精度に検出する回転情報算出方法を提供することができる。
さらに、発明１７によれば、複数の磁気検出信号の異常を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の回転情報算出装置１の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る第１の実施の形態の磁気センサ付き軸受装置の斜視図である。
【図３】第１の実施の形態の磁気センサ付き軸受装置の分解斜視図である。
【図４】第１の実施の形態の磁気センサ付き軸受装置の軸方向の断面図である。
【図５】第１の実施の形態の磁気センサ付き軸受装置の磁気検出器から出力される磁気検出信号を示す図である。
【図６】第１の実施の形態の磁気検出信号の出力原理を示す図である。
【図７】回転情報算出器における回転情報算出処理を示すフローチャートである。
【図８】本発明に係る第２の実施の形態の回転情報算出装置の構成を示すブロック図である。
【図９】第２の実施の形態の回転情報算出装置の詳細な構成を示すブロック図である。
【図１０】第２の実施の形態の異常検出部の異常検出処理を示すフローチャートである。
【図１１】第２の実施の形態の回転情報算出部の回転情報算出処理を示すフローチャートである。
【図１２】本発明に係る第３の実施の形態の磁気センサ付き軸受装置の分解斜視図である。
【図１３】第３の実施の形態の磁気センサ付き軸受装置の軸方向の断面図である。
【図１４】第３の実施の形態の磁気検出信号の出力原理を示す図である。
【図１５】本発明に係る第４の実施の形態の磁気センサ付き軸受装置の分解斜視図である。
【図１６】本発明に係る第５の実施の形態の磁気センサ付き軸受装置の分解斜視図である。
【図１７】本発明に係る第６の実施の形態の磁気センサ付き軸受装置の分解斜視図である。
【図１８】本発明に係る第７の実施の形態の磁気センサ付き軸受装置の分解斜視図である。
【図１９】本発明に係る第１の実施の形態の磁気センサ付き軸受装置一部を改良した図である。
【図２０】本発明に係る第３の実施の形態の磁気センサ付き軸受装置一部を改良した図である。
【図２１】本発明に係る第４の実施の形態の磁気センサ付き軸受装置一部を改良した図である。
【図２２】本発明に係る第５の実施の形態の磁気センサ付き軸受装置一部を改良した図である。
【図２３】本発明に係る第６の実施の形態の磁気センサ付き軸受装置一部を改良した図である。
【図２４】本発明に係る第７の実施の形態の磁気センサ付き軸受装置一部を改良した図である。
【図２５】本発明に係る電動パワーステアリング装置を示す全体構成図である。
【図２６】本発明に係る電動パワーステアリング装置のトルクセンサの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
〔第１の実施の形態〕
以下、本発明の第１の実施の形態を図面に基づき説明する。図１〜図７は、本発明に係る回転情報算出装置の第１の実施の形態を示す図である。
まず、本発明の第１の実施の形態に係る回転情報算出装置の構成を図１に基づき説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る回転情報算出装置１の構成を示すブロック図である。
【００２５】
回転情報算出装置１は、図１に示すように、モータ等の回転軸に回転自在に取り付けられた磁気センサ付き軸受装置１００と、磁気センサ付き軸受装置１００からの磁気検出信号に基づいて回転軸の回転状態を示す情報である回転情報を算出する回転情報算出器２００とを有して構成されている。なお、図１に示す、磁気センサ付き軸受装置１００は、径方向の断面図である。
【００２６】
更に、図２〜図６に基づき、磁気センサ付き軸受装置１００の詳細な構成を説明する。
ここで、図２は、磁気センサ付き軸受装置１００の斜視図であり、図３は、磁気センサ付き軸受装置１００の分解斜視図であり、図４は、磁気センサ付き軸受装置１００の軸方向の断面図である。また、図５は、磁気センサ付き軸受装置１００の磁気検出器６０ａ〜６０ｃから出力される磁気検出信号を示す図である。また、図６は、磁気検出信号の出力原理を示す図である。
【００２７】
図２及び図３に示すように、本実施の形態の磁気センサ付き軸受装置１００は、玉軸受を備え、当該玉軸受には回転軸の回転状態を検出するための磁気センサが組み込まれている。
玉軸受は、内輪２４と、外輪２２と、内輪２４及び外輪２２との間に介在する転動体としての複数個のボール２６とを備えた構成となっている。また、内輪２４及び外輪２２のうちの一方が静止輪となり、他方が回転輪となる。回転輪は、モータ等の回転軸の回転に連動して、静止輪との間に介在するボール２６を転動させながら回転する。
【００２８】
以下、内輪２４を回転輪として構成を説明する。
内輪２４を回転輪とすると、内輪２４には円環状の磁石ホルダ３０が支持される。磁石ホルダ３０は磁性体として、磁性材料から構成されている。更に、磁石ホルダ３０には、円環板状の磁石４０が支持される。磁石４０は、その半周の円周面がＳ極に着磁され、あとの半周の円周面がＮ極に着磁されている。つまり、磁石４０は、２極に着磁されている。
【００２９】
一方、静止輪となる外輪２２には、磁路部材５０と、円環板状の一部を切り欠くことで軸方向から見て馬蹄形に形成した回路基板７０とが支持される。回路基板７０の板厚方向の一方の面には、３つの磁気検出器６０ａ〜６０ｃがそれぞれ電気角１２０°の位相をもつように実装されている。なお、本実施の形態においては、磁気検出器６０ａ〜６０ｃにアナログホールＩＣを用いる。
【００３０】
磁性材料で構成された磁路部材５０は、磁石４０からの磁束を磁気検出器６０ａ〜６０ｃに導くための３つの磁路を形成する。この３つの磁路は、軸方向から見て回路基板７０と略同一の円形状となるように、互いの周方向端部の間に３箇所の空隙５２を設けて配置した円弧形状の３つの円弧部５１と、各円弧部５１の周方向端部から板厚方向（軸方向）の一方に向けて突設され、空隙５２を挟んで対向している複数の壁部５０ａとを備えることで、各空隙５２に、一対の壁部５０ａの間に挟み込むように回路基板７０に実装した磁気検出器６０ａ〜６０ｃを配置し、空隙５２に磁束が通り、空隙５２を通る磁束を壁部５０ａが案内することで磁路を形成している。
【００３１】
そして、円環板状とした磁石４０の板厚方向に直交する面と、磁路部材５０を構成する３つの円弧部５１の壁部５０ａが突設している面に対して反対側の面とが、アキシャル方向に対向して配置されている。
また、磁路部材５０、磁気検出器６０ａ〜６０ｃ、磁石４０、磁石ホルダ３０によって構成される磁気センサ部は、センサカバー８０で覆われている。
【００３２】
上記のような構成の磁気センサ付き軸受装置１００は、図３に示すように、磁気センサ部を構成する、磁気検出器６０ａ〜６０ｃ、磁路部材５０、磁石４０、及び磁石ホルダ３０がそれぞれ軸方向（アキシャル方向）に積層された構造となる。
また、図４に示すように、磁石４０と磁路部材５０との間には空間ギャップがある。この空間ギャップは、狭い方が磁気検出器６０ａ〜６０ｃに案内される磁束の量が多くなるが、あまり狭すぎると磁石４０と磁路部材５０が接触する可能性があるので、０．１[ｍ
ｍ]〜２．０[ｍｍ]くらいが望ましい。
【００３３】
また、内輪２４が回転すると、それに伴って磁石ホルダ３０及び磁石４０が回転する。この回転によって、磁石４０と磁路部材５０の磁路との位置関係（重なり具合）が周期的に変化する。この変化によって、磁気検出器６０ａ〜６０ｃを通る磁束の量及び磁極がそれぞれ変化し、磁気検出信号は、図５に示すように、それぞれが１２０°ずつ位相のずれた３つの正弦波として出力される。つまり、象限判別が可能となるので、磁気検出器６０ａ〜６０ｃから出力される磁気検出信号に基づいて回転角度位置θなどを算出することができる。
【００３４】
図６の下図は、磁石４０と磁路部材５０との径方向の断面を軸方向から見たときの両者の位置関係を示す図であり、図６の上図には、下図中の丸で囲んだ位置にある磁気検出器６０ａの出力信号の変化が示されている。磁石４０が、図６の下図に示す、１０２の位置から１０８に示す位置へと回転位置１０４〜１０６を介して順に右回転することによって、磁気検出器６０ａと磁石４０との位置関係が変化し、磁気検出器６０ａを通る磁束の量及び磁極が変化する。これにより、磁気検出器６０ａの出力も、図６の上図に示すように変化し、この出力の変化が正弦波を形成する。
【００３５】
また、磁気検出器６０ａ〜６０ｃの信号出力部（不図示）は、回転情報算出器２００の信号入力部（不図示）に接続されている。
図１に戻って、回転情報算出器２００は、磁気センサ付き軸受装置１００から出力される３つの磁気検出信号に基づき、絶対回転角度位置θ、回転角速度ω、回転方向などの回転輪（回転軸）の回転状態を示す回転情報を周期的に算出する。そして、算出した回転情報は、不図示の出力対象へと出力される。
【００３６】
また、回転情報算出器２００は、回転角速度ωを算出するために、回転輪の回転に応じたパルス信号を出力する不図示のパルス発生器と、そのパルス信号をカウントする不図示のパルスカウンタとを有している。
また、回転情報算出器２００は、回転方向を算出するために、算出した絶対回転角度位置θをＲＡＭに保持するようになっている。
【００３７】
また、回転情報算出器２００は、図示しないが、各種制御や演算処理を担う演算処理装置（Processing Unit）と、主記憶装置（Main Storage）を構成するＲＡＭ（Random Access Memory）と、読み出し専用の記憶装置であるＲＯＭ（Read Only Memory）と、前記各装置間をデータ授受可能に接続するバスとを有した構成となっている。
そして、ＲＯＭに予め記憶された専用のコンピュータプログラムをＲＡＭにロードし、ＲＡＭにロードされたプログラムに記述された命令に従って演算処理装置が各種ハードウェアの制御および各種演算処理を行うことで前述した回転情報の算出処理を実現するようになっている。
【００３８】
更に、図７に基づき、回転情報算出器２００における回転情報算出処理の流れを説明する。ここで、図７は、回転情報算出器２００における回転情報算出処理を示すフローチャートである。
回転情報算出処理は、回転情報算出器２００で実行されると、図７に示すように、まずステップＳ１００に移行し、回転情報算出器２００において、磁気検出器６０ａ〜６０ｃから、磁気検出信号のサンプリング値を取得したか否かを判定し、取得したと判定された場合(Yes)は、ステップＳ１０２に移行し、そうでない場合(No)は、取得するまで待機する。
【００３９】
ステップＳ１０２に移行した場合は、回転情報算出器２００において、ステップＳ１００で取得したサンプリング値に基づき、絶対回転角度位置θを算出してステップＳ１０４に移行する。
ステップＳ１０４では、回転情報算出器２００において、ステップＳ１０２で算出した絶対回転角度位置θと、不図示のパルスカウンタでカウントした、内輪２４の回転に応じたパルス信号数とに基づき回転角速度ωを算出して、ステップＳ１０６に移行する。
【００４０】
ステップＳ１０６では、回転情報算出器２００において、ステップＳ１０２で算出した絶対回転角度位置θと、過去に算出した絶対回転角度位置θとに基づき回転方向を算出して、ステップＳ１０８に移行する。
ステップＳ１０８では、回転情報算出器２００において、ステップＳ１０２〜Ｓ１０６の算出結果の信号を出力し、一連の処理を終了して元の処理に復帰させる。
【００４１】
次に、本実施の形態の動作を説明する。
ここでは、磁気センサ付き軸受装置１００を、モータの回転軸の軸受に適用した場合の動作を説明する。
不図示のドライバからの駆動信号に応じてモータが駆動すると、モータの回転軸が回転し、この回転に連動して磁気センサ付き軸受装置１００の内輪２４が回転する。内輪２４には磁石４０が支持されているので、内輪２４と共に磁石４０も回転する。そして、磁石４０が回転することにより、磁路部材５０の各磁路と磁石４０との位置関係も周期的に変化する。
【００４２】
磁気検出器６０ａ〜６０ｃには、磁路部材５０の各磁路を介して磁石４０からの磁束が通過し、それぞれ、通過磁束に対応する磁気検出信号を出力する。
磁気検出器６０ａ〜６０ｃから出力される３つの磁気検出信号は、先述したように、磁気検出器６０ａ〜６０ｃが電気角１２０°の位相を有するように配置されているため、磁気検出信号cosθ、cos(θ-2π/3)、cos(θ-4π/3)となって出力される。ここで、磁気検出器６０ａの出力をＡ相、磁気検出器６０ｂの出力をＢ相、磁気検出器６０ｃの出力をＣ相とする。
【００４３】
回転情報算出器２００は、サンプリングタイミングになると、磁気検出器６０ａ〜６０ｃから出力される、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の３つの磁気検出信号について、サンプリング値ａ、ｂ、ｃを同時に取得する（ステップＳ１００）。そして、取得したサンプリング値ａ、ｂ、ｃに基づき、絶対回転角度位置θを算出する（ステップＳ１０２）。絶対回転角度位置θは、本実施の形態においては、３相のサンプリング値ａ、ｂ、ｃを、３相−２相変換で２相に変換し、その比（アークタンジェント）から求める。
【００４４】
絶対回転角度位置θが算出されると、この絶対回転角度位置θと、不図示のパルスカウンタによってカウントされた回転輪の回転に応じたパルス信号のカウント数とに基づき、回転角速度ωを算出する。
例えば、１周を１０ビット（１０２４）に分割し、パルス発生器から、内輪２４の回転に応じてパルス信号を出力する。このパルス信号をパルスカウンタでカウントし、このカウント値から回転に応じた時間ｔを算出する。そして、この時間ｔと、絶対回転角度位置θとにより、回転角速度ωを算出する。
【００４５】
回転角速度ωが算出されると、次に、ＲＡＭに保持してある過去（例えば、１回前）の絶対回転角度位置θと、今回の絶対回転角度位置θとに基づき、回転方向を算出（判別）する（ステップＳ１０６）。
回転方向が算出されると、これと、上記算出した、絶対回転角度位置θと、回転角速度ωとの情報を含む信号を、不図示の出力対象に出力する（ステップＳ１０８）。
【００４６】
ここで、回転情報算出器２００は、上記算出結果を、アナログ又はデジタルの信号で出力することが可能である。アナログの信号で出力する場合は、例えば、絶対回転角度位置θであれば、０〜３６０°を０〜５Ｖに均等に割り当て、角度に応じたアナログ電圧信号を出力する。また、上記算出結果を、デジタルの信号で出力する場合は、例えば、絶対回転角度位置θであれば、０〜３６０°を１０ビット（０〜１０２３）に均等に割り当て、角度に応じたデジタル信号を出力する。
【００４７】
以上、本実施の形態の回転情報算出装置１は、その磁気センサ付き軸受装置１００の構成を、磁路部材５０と、３つの磁気検出器６０ａ〜６０ｃと、磁石４０とを積み重ねた積層構成とし、且つ、磁路部材５０を、磁石４０からの磁束を軸方向に磁気検出器６０ａ〜６０ｃまで案内するように構成したので、磁路部材５０の円周方向のサイズを、容易に磁石４０の円周方向のサイズ以下にすることが可能である。
【００４８】
また、回転情報算出器２００は、磁気検出器６０ａ〜６０ｃから出力される３相の磁気検出信号に基づき、内輪２４（回転軸）の回転状態を示す回転情報を算出することが可能である。
上記第１の実施の形態において、回転情報算出装置１が、本願発明の回転情報算出装置に対応し、外輪２２及び内輪２４が、本願発明の静止輪及び回転輪に対応し、回転情報算出器２００及びステップＳ１００〜Ｓ１０８が、本願発明の回転情報算出手段に対応する。
【００４９】
なお、上記第１の実施の形態において、回転情報算出装置１を、回転情報算出器２００がセンサ付き軸受装置１００とは別体となる構成としたが、これに限らず、回転情報算出器２００を、センサ付き軸受装置１００に組み込んで一体とする構成としても良い。
また、上記第１の実施の形態において、回転角度位置を、３相−２相変換で２相に変換し、その比（アークタンジェント）から求めたが、これに限らず、他の方法を用いて求める構成としても良い。
【００５０】
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施の形態を図面に基づき説明する。図８〜図１１は、本発明に係る回転情報算出装置の第２の実施の形態を示す図である。
まず、本発明の第２の実施の形態に係る回転情報算出装置の構成を図８に基づき説明する。図８は、本発明の第２の実施の形態に係る回転情報算出装置２の構成を示すブロック図である。
【００５１】
回転情報算出装置２は、図８に示すように、モータ等の回転軸に回転自在に取り付けられた磁気センサ付き軸受装置１００からの磁気検出信号に基づいて回転軸の回転状態を示す情報である回転情報を算出する回転情報算出器２００を有して構成されている。なお、図８に示す、磁気センサ付き軸受装置１００は、径方向の断面図である。
ここで、磁気センサ付き軸受装置１００は、上記第１の実施の形態と同様の構成であるので詳細な説明を省略する。
【００５２】
更に、図９に基づき、回転情報算出器２００の詳細な構成を説明する。
ここで、図９は、回転情報算出器２００の詳細な構成を示すブロック図である。
回転情報算出器２００は、図９に示すように、磁気センサ付き軸受装置１００からの、３相のアナログの磁気検出信号cosθ、cos(θ-2π/3)、cos(θ-4π/3)の異常を検出する異常検出部２ａと、回転輪（内輪２４）の回転情報を算出する回転情報算出部２ｂとを有して構成されている。以下、上記第１の実施の形態と同様に、磁気検出器６０ａ〜６０ｃの構成する各相をそれぞれＡ相〜Ｃ相とする。
【００５３】
異常検出部２ａは、磁気検出器６０ａ〜６０ｃのＡ相、Ｂ相、Ｃ相の各相の磁気検出信号のサンプリング値ａ、ｂ、ｃに基づき、磁気検出器６０ａ〜６０ｃのＡ相、Ｂ相、Ｃ相の各相毎に、少なくとも２通りの算出方法で回転角度位置を算出し、当該算出した回転角度位置に基づき、各相の磁気検出信号に異常が発生しているか否かを検出する。
具体的に、異常検出部２ａは、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の各相毎に、サンプリング値ａ、ｂ、ｃを用いて絶対回転角度位置を算出する第１式を、サンプリング値ａ、ｂ、ｃの数学的関係を用いて変形した第２〜第４式を用いて、前記各相の絶対回転角度位置を算出する。
【００５４】
ここで、第２式は、第１式を、サンプリング値ａ及びｂの数学的関係に基づき、サンプリング値ｃを含まないように変形した算出式である。また、第３式は、第１式を、サンプリング値ａ及びｃの数学的関係に基づき、サンプリング値ｂを含まないように変形した算出式である。また、第４式は、第１式を、サンプリング値ｂ及びｃの数学的関係に基づき、サンプリング値ａを含まないように変形した算出式である。
【００５５】
そして、第２式を用いて算出したＡ〜Ｃ相の３つの絶対回転角度位置の各２つの絶対回転角度位置の差分値と、第３式を用いて算出したＡ〜Ｃ相の３つの絶対回転角度位置の各２つの絶対回転角度位置の差分値と、第４式を用いて算出したＡ〜Ｃ相の３つの絶対回転角度位置の各２つの絶対回転角度位置の差分値とに基づき、サンプリング値ａ、ｂ、ｃの何れかに異常が発生しているか否かを検出する。
【００５６】
サンプリング値ａ、ｂ、ｃの何れか１つに異常が検出された場合は、該当する相に異常が発生していることを示す異常検出フラグを外部装置等に出力すると共に、Ａ相〜Ｃ相に対して、正常なサンプリング値のみで算出された３つの絶対回転角度位置を、回転情報算出部２ｂに出力する。
一方、サンプリング値ａ、ｂ、ｃのうち２つ以上に異常が発生している場合は、動作停止用の異常検出フラグを、回転情報算出器２００内部の不図示の動作制御部及び外部装置に出力する。
【００５７】
また、サンプリング値ａ、ｂ、ｃのいずれも正常である場合は、第２〜第４式で算出した９つの絶対回転角度位置を、回転情報算出部２ｂに出力する。
回転情報算出部２ｂは、異常検出部２ａから入力された絶対回転角度位置を平均して、外部出力用の絶対回転角度位置θとして算出し、更に、回転角速度ω、回転方向を回転情報として算出する。そして、当該算出した回転情報を、不図示の出力対象に出力する。
【００５８】
また、回転情報算出器２００は、回転角速度ωを算出するために、回転輪（内輪２４）の回転に応じたパルス信号を出力する不図示のパルス発生器と、そのパルス信号をカウントする不図示のパルスカウンタとを有している。
また、回転情報算出器２００は、回転方向を算出するために、算出した絶対回転角度位置θをＲＡＭに保持するようになっている。
【００５９】
また、回転情報算出器２００は、前記異常検出部２ａ、前記回転情報算出部２ｂなどにおける上記各機能をソフトウェア上で実現するため、及び上記各機能の実現に必要なハードウェアを制御するソフトウェアを実行するための不図示のコンピュータシステムを備えている。このコンピュータシステムのハードウェア構成は、各種制御や演算処理を担う演算処理装置（Processing Unit）と、主記憶装置（Main Storage）を構成するＲＡＭ（Random Access Memory）と、読み出し専用の記憶装置であるＲＯＭ（Read Only Memory）と、前記各装置間をデータ授受可能に接続する各種内外バスとを有した構成となっている。
【００６０】
そして、電源を投入すると、ＲＯＭに予め記憶された各種専用のコンピュータプログラムをＲＡＭにロードし、ＲＡＭにロードされたプログラムに記述された命令に従って演算処理装置が各種ハードウェアの制御及び各種演算処理を行うことで前述したような各機能を実現するようになっている。
【００６１】
更に、図１０に基づき、異常検出部２ａにおける異常検出処理の流れを説明する。
ここで、図１０は、異常検出部２ａの異常検出処理を示すフローチャートである。
異常検出処理は、専用のソフトウェアを演算処理装置に実行させることで行われる処理であって、回転情報算出装置２の演算処理装置において実行されると、図１０に示すように、まずステップＳ２００に移行する。
【００６２】
ステップＳ２００では、異常検出部２ａにおいて、磁気検出器６０ａ〜６０ｃからの３相の磁気検出信号の各相のサンプリング値ａ、ｂ、ｃを同時に取得して、ステップＳ２０２に移行する。
ステップＳ２０２では、異常検出部２ａにおいて、ステップＳ２００で取得したサンプリング値ａ及びｂと、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の各相に対応する第２式とを用いて絶対回転角度位置θA2、θB2、θC2を算出して、ステップＳ２０４に移行する。
【００６３】
ステップＳ２０４では、異常検出部２ａにおいて、第２式で算出した３つの絶対回転角度位置は、３つとも等しいか否かを判定し、３つとも等しいと判定された場合(Yes)は、ステップＳ２０６に移行し、そうでない場合(No)は、ステップＳ２１６に移行する。
具体的に、第２式で算出した３つの絶対回転角度位置θA2、θB2、θC2の各２つの差分値（θA2-θB2）、（θA2-θC2）、（θB2-θC2）が、所定の誤差範囲内に３つとも収まっているときに等しいと判定される。以下、第３式及び第４式においても同様の方法で判定を行う。
【００６４】
ここで、θA2、θB2、θC2は、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相に対する第２式を用いて算出した絶対回転角度位置である。同様に、θA3、θB3、θC3は、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相に対する第３式を用いて算出した絶対回転角度位置であり、θA4、θB4、θC4は、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相に対する第４式を用いて算出した絶対回転角度位置である。つまり、下付き文字のアルファベットが磁気検出器６０ａ〜６０ｃの相の種類を表し、数字が算出式の種類を表している。
【００６５】
ステップＳ２０６に移行した場合は、異常検出部２ａにおいて、ステップＳ２００で取得したサンプリング値ａ及びｃと、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の各相に対応する第３式とを用いて絶対回転角度位置θA3、θB3、θC3を算出して、ステップＳ２０８に移行する。
ステップＳ２０８では、異常検出部２ａにおいて、第３式で算出した３つの絶対回転角度位置は、３つとも等しいか否かを判定し、３つとも等しいと判定された場合(Yes)は、
ステップＳ２１０に移行し、そうでない場合(No)は、ステップＳ２１４に移行する。
【００６６】
ステップＳ２１０に移行した場合は、異常検出部２ａにおいて、ステップＳ２００で取得したサンプリング値ｂ及びｃと、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の各相に対応する第４式とを用いて絶対回転角度位置θA4、θB4、θC4を算出して、ステップＳ２１２に移行する。
ステップＳ２１２では、異常検出部２ａにおいて、第２〜第４式で算出した９つの絶対回転角度位置を、回転情報算出部２ｂに出力し、一連の処理を終了して元の処理に復帰させる。
【００６７】
一方、ステップＳ２０８において、第３式で算出した絶対回転角度位置が３つとも等しくなく、ステップＳ２１４に移行した場合は、異常検出部２ａにおいて、第２式で算出した３つの絶対回転角度位置θA2、θB2、θC2を回転情報算出部２ｂに出力すると共に、磁気検出器６０ａ〜６０ｃにおけるＣ相の磁気検出信号に異常が発生していることを示すＣ相信号異常検出フラグを外部装置に出力し、一連の処理を終了して元の処理に復帰させる。
また、ステップＳ２０４において、第２式で算出した回転角度位置が３つとも等しくなく、ステップＳ２１６に移行した場合は、異常検出部２ａにおいて、ステップＳ２００で取得したサンプリング値ａ及びｃと、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の各相に対応する第３式とを用いて絶対回転角度位置θA3、θB3、θC3を算出して、ステップＳ２１８に移行する。
【００６８】
ステップＳ２１８では、異常検出部２ａにおいて、第３式で算出した３つの絶対回転角度位置は、３つとも等しいか否かを判定し、３つとも等しいと判定された場合(Yes)は、ステップＳ２２０に移行し、そうでない場合(No)は、ステップＳ２２２に移行する。
ステップＳ２２０に移行した場合は、異常検出部２ａにおいて、第３式で算出した３つの絶対回転角度位置θA3、θB3、θC3を回転情報算出部２ｂに出力すると共に、磁気検出器６０ａ〜６０ｃにおけるＢ相の磁気検出信号に異常が発生していることを示すＢ相信号異常検出フラグを外部装置に出力し、一連の処理を終了して元の処理に復帰させる。
【００６９】
また、ステップＳ２１８において、第３式で算出した絶対回転角度位置が３つとも等しくなく、ステップＳ２２２に移行した場合は、異常検出部２ａにおいて、ステップＳ２００で取得したサンプリング値ｂ及びｃと、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の各相に対応する第４式とを用いて絶対回転角度位置θA4、θB4、θC4を算出して、ステップＳ２２４に移行する。
ステップＳ２２４では、異常検出部２ａにおいて、第４式で算出した３つの絶対回転角度位置は、３つとも等しいか否かを判定し、３つとも等しいと判定された場合(Yes)は、ステップＳ２２６に移行し、そうでない場合(No)は、ステップＳ２２８に移行する。
【００７０】
ステップＳ２２６に移行した場合は、異常検出部２ａにおいて、第４式で算出した３つの絶対回転角度位置θA4、θB4、θC4を回転情報算出部２ｂに出力すると共に、磁気検出器６０ａ〜６０ｃにおけるＡ相の磁気検出信号に異常が発生していることを示すＡ相信号異常検出フラグを外部装置に出力し、一連の処理を終了して元の処理に復帰させる。
一方、ステップＳ２２８に移行した場合は、異常検出部２ａにおいて、動作停止用の異常検出フラグを、内部の動作制御部（演算処理装置）や外部装置などに出力し、一連の処理を終了して元の処理に復帰させる。
【００７１】
更に、図１１に基づき、回転情報算出部２ｂの回転情報算出処理の流れを説明する。
ここで、図１１は、回転情報算出部２ｂの回転情報算出処理を示すフローチャートである。
回転情報算出処理は、専用のソフトウェアを演算処理装置に実行させることで行われる処理であって、回転情報算出装置２の演算処理装置において実行されると、図１１に示すように、まずステップＳ３００に移行する。
【００７２】
ステップＳ３００では、回転情報算出部２ｂにおいて、異常検出部２ａから絶対回転角度位置を取得したか否かを判定し、取得したと判定された場合(Yes)は、ステップＳ３０２に移行し、そうでない場合(No)は、取得するまで待機する。
ステップＳ３０２に移行した場合は、回転情報算出部２ｂにおいて、取得した絶対回転角度位置の平均値を、内輪２４（回転軸）の絶対回転角度位置θとして算出して、ステップＳ３０４に移行する。
【００７３】
ステップＳ３０４では、回転情報算出部２ｂにおいて、ステップＳ３０２で算出した絶対回転角度位置θと、不図示のパルスカウンタでカウントした、内輪２４の回転に応じたパルス信号数とに基づき回転角速度ωを算出して、ステップＳ３０６に移行する。
ステップＳ３０６では、回転情報算出部２ｂにおいて、ステップＳ３０２で算出した絶対回転角度位置θと、過去に算出した絶対回転角度位置θとに基づき回転方向を算出して、ステップＳ３０８に移行する。
ステップＳ３０８では、回転情報算出部２ｂにおいて、ステップＳ３０２〜Ｓ３０６の算出結果の信号を出力し、一連の処理を終了して元の処理に復帰させる。
【００７４】
次に、本実施の形態の動作を説明する。
まず、異常検出部２ａにおいて、磁気検出器６０ａ〜６０ｃのＡ相、Ｂ相、Ｃ相の各相に対する回転角度位置の算出に用いられる算出式について説明する。
磁気検出器６０ａ〜６０ｃのＡ相〜Ｃ相からの磁気検出信号のサンプリング値ａ、ｂ、ｃは、下式（１）で表すことができる。
【００７５】
Ａ相：ａ＝cosθ
Ｂ相：ｂ＝cos(θ-2π/3) ・・・（１）
Ｃ相：ｃ＝cos(θ-4π/3)
上式（１）より、サンプリング値ａ、ｂ、ｃの数学的関係を利用して、異常検出用の回転角度位置の算出式（上述した第１式〜第４式）を求めるための異常検出パラメータとして、下式（２）を求める。
【００７６】
【数１】
【００７７】
更に、上式（２）に示す異常検出パラメータを用いて、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の各相に対して、サンプリング値ａ、ｂ、ｃを全て用いた回転角度位置の算出式である、下式（３）に示す第１式を求める。次に、上式（２）に示す異常検出パラメータを用いて、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の各相に対して、第１式を変形し、下式（３）に示すように、サンプリング値ａ及びｂのみを変数とした第２式を求める。同様に、上式（２）に示す異常検出パラメータを用いて、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の各相に対して、第１式を変形し、下式（３）に示すように、サンプリング値ａ及びｃのみを変数とした第３式、並びにサンプリング値ｂ及びｃのみを変数とした第４式を求める。
【００７８】
【数２】
【００７９】
以下、上記のようにして求めた、上式（３）に示す、第２〜第４式を用いて、回転情報算出装置２の異常検出処理及び回転情報算出処理の動作を説明する。
ここでは、磁気センサ付き軸受装置１００を、モータの回転軸の軸受に適用した場合の動作を説明する。
不図示のドライバからの駆動信号に応じてモータが駆動すると、モータの回転軸が回転し、この回転に連動して磁気センサ付き軸受装置１００の内輪２４が回転する。内輪２４には磁石４０が支持されているので、内輪２４と共に磁石４０も回転する。そして、磁石４０が回転することにより、磁路部材５０の各磁路と磁石４０との位置関係も周期的に変化する。
【００８０】
磁気検出器６０ａ〜６０ｃには、磁路部材５０の各磁路を介して磁石４０からの磁束が通過し、それぞれ、通過磁束に対応する磁気検出信号cosθ、cos(θ-2π/3)、cos(θ-4π/3)が出力される。
回転情報算出器２００は、サンプリングタイミングになると、異常検出部２ａにおいて、磁気検出器６０ａ〜６０ｃから出力される３相の磁気検出信号のサンプリング値ａ、ｂ、ｃを取得する（ステップＳ２００）。
異常検出部２ａは、サンプリング値ａ、ｂ、ｃを取得すると、まず、サンプリング値ａ及びｂと、上式（３）に示す、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相にそれぞれ対応する第２式とを用いて、絶対回転角度位置θA2、θB2、θC2を算出する（ステップＳ２０２）。
【００８１】
次に、異常検出部２ａは、第２式で算出したθA2、θB2、θC2に対して、各２つの差分値「θA2-θB2」、「θA2-θC2」、「θB2-θC2」を算出する。そして、これら差分値と、予め設定されている閾値Ｅt＝±０．１[°]とを比較し、差分値が３つとも閾値Ｅtの範囲内にあるときは、３つの絶対回転角度位置は等しいと判定する（ステップＳ２０４の「Ｙｅｓ」の分岐）。また、差分値が１つでも閾値Ｅtの範囲外にあるときは、３つの絶対回転角度位置は等しくないと判定する（ステップＳ２０４の「Ｎｏ」の分岐）。
ここで、閾値Ｅtを−０．１[°]〜＋０．１[°]の範囲にしたのは、ノイズによる誤差や、Ａ／Ｄ変換による誤差等を考慮するためである。
【００８２】
以下、第２式で算出した絶対回転角度位置が３つとも等しかった場合の動作を説明する。
この場合、異常検出部２ａは、サンプリング値ａ及びｃと、上式（３）に示す、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相にそれぞれ対応する第３式とを用いて、絶対回転角度位置θA3、θB3、θC3を算出する（ステップＳ２０６）。
【００８３】
そして、上記第２式のときと同様に、第３式で算出したθA3、θB3、θC3に対して、各２つの差分値「θA3-θB3」、「θA3-θC3」、「θB3-θC3」を算出する。更に、これら差分値と閾値Ｅtとを比較し、差分値が３つとも閾値Ｅtの範囲内にあるときは、３つの絶対回転角度位置は等しいと判定する（ステップＳ２０８の「Ｙｅｓ」の分岐）。また、差分値が１つでも閾値Ｅtの範囲外にあるときは、３つの絶対回転角度位置は等しくないと判定する（ステップＳ２０８の「Ｎｏ」の分岐）。
【００８４】
ここで、第３式に対する３つの絶対回転角度位置が等しくない場合は、既にサンプリング値ａ及びｂが正常であることが解っているので、サンプリング値ｃにのみ異常があることが解る。また、サンプリング値ｃを変数に含む第４式についても異常値が算出されることが解る。
従って、異常検出部２ａは、第２式で算出した絶対回転角度位置θA2、θB2、θC2を回転情報算出部２ｂに出力すると共に、Ｃ相の信号に異常が発生していることを示すＣ相信号異常検出フラグを外部装置等に出力する（ステップＳ２１４）。
【００８５】
例えば、Ｃ相信号異常検出フラグを外部のコンピュータなどに出力し、そこで異常個所を示すメッセージ画像等を表示装置に表示することで、磁気検出器６０ａ〜６０ｃに異常が発生していることが解ると共に、異常の発生箇所も解るので迅速な対応が可能となる。
また、異常検出部２ａは、Ｃ相に異常があるという情報を保持し、以降は、Ａ相及びＢ相からのサンプリング値ａ及びｂのみを用いて、第２式から３つの絶対回転角度位置θA2、θB2、θC2を算出し、これらを回転情報算出部２ｂに出力する。つまり、磁気検出器６０ａ〜６０ｃにおけるＣ相（磁気検出器６０ｃ）に異常があっても、残りのＡ相及びＢ相（磁気検出器６０ａ及び６０ｂ）が正常であれば、回転角度位置の算出処理を継続して行い、算出結果を回転情報算出部２ｂに出力する。
【００８６】
また、異常検出部２ａにおいては、例えば、電源投入毎、又はサンプリングタイミング毎など定期的に異常検出処理を行うようにすることで、残り２つの相に異常が発生したときにも対応することが可能である。
一方、回転情報算出部２ｂは、異常検出部２ａから、絶対回転角度位置θA2、θB2、θC2を取得すると（ステップＳ３００）、まず、３つの絶対回転角度位置の平均値「（θA2＋θB2＋θC2）／３」を出力用の絶対回転角度位置θとして算出する（ステップＳ３０２）。
【００８７】
絶対回転角度位置θが算出されると、回転情報算出部２ｂは、次に、回転角速度ωを算出する（ステップＳ３０４）。回転角速度ωの算出方法は、上記第１の実施の形態と同様となるので具体的な説明を省略する。
更に、回転角速度ωが算出されると、回転情報算出部２ｂは、次に、回転位置を算出する（ステップＳ３０６）。回転位置の算出方法は、上記第１の実施の形態と同様となるので具体的な説明を省略する。
【００８８】
そして、上記算出した絶対回転角度位置θ、回転角速度ω及び回転方向の情報を含む信号を、不図示の出力対象に出力する（ステップＳ３０８）。この信号は、アナログ又はデジタルの信号で出力され、その出力方法は、上記第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【００８９】
次に、上式（３）に示す、第２式及び第３式で算出した絶対回転角度位置が正常である場合（ステップＳ２０８の「Ｙｅｓ」の分岐）の動作について説明する。
この場合、異常検出部２ａは、サンプリング値ａ、ｂ、ｃが全て正常であることが解るので、更に、サンプリング値ｂ及びｃと、上式（３）に示す、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相にそれぞれ対応する第４式とを用いて、絶対回転角度位置θA4、θB4、θC4を算出する（ステップＳ２１０）。そして、上記取得したサンプリング値ａ、ｂ、ｃ、及び第２式〜第４式で算出した９つの絶対回転角度位置の全てを、回転情報算出部２ｂに出力する（ステップＳ２１２）。
【００９０】
一方、回転情報算出部２ｂは、異常検出部２ａから、９つの絶対回転角度位置θA2、θB2、θC2、θA3、θB3、θC3、θA4、θB4、θC4とを取得すると（ステップＳ３００）、これら９つの絶対回転角度位置の平均値を出力用の絶対回転角度位置θとして算出する（ステップＳ３０２）。
そして、この絶対回転角度位置θを用いて回転角速度ωを算出する（ステップＳ３０４）。一方、上記算出した絶対回転角度位置θと、１回前に算出した絶対回転角度位置θとに基づき、回転方向を算出する（ステップＳ３０６）。
【００９１】
つまり、磁気検出器６０ａ〜６０ｃの各相に異常がない場合は、９つの絶対回転角度位置の平均値を、出力用の絶対回転角度位置θとして算出することができるので、高精度な絶対回転角度位置θ及び回転角速度ωを出力対象に出力することが可能である。また、この場合は、異常が無いので異常検出フラグは出力されない。
【００９２】
次に、上式（３）に示す、第２式で算出した回転角度位置が異常と判定された場合（ステップＳ１０４の「Ｎｏ」の分岐）の動作について説明する。
この場合、異常検出部２ａは、サンプリング値ａ及びｃと、上式（３）に示す、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相にそれぞれ対応する第３式とを用いて、絶対回転角度位置θA3、θB3、θC3を算出する（ステップＳ２１６）。
【００９３】
そして、上記第２式のときと同様に、第３式で算出したθA3、θB3、θC3に対して、各２つの差分値「θA3-θB3」、「θA3-θC3」、「θB3-θC3」を算出する。更に、これら差分値と閾値Ｅtとを比較し、差分値が３つとも閾値Ｅtの範囲内にあるときは、３つの絶対回転角度位置は等しいと判定する（ステップＳ２１８の「Ｙｅｓ」の分岐）。また、差分値が１つでも閾値Ｅtの範囲外にあるときは、３つの絶対回転角度位置は等しくないと
判定する（ステップＳ２１８の「Ｎｏ」の分岐）。
【００９４】
ここで、３つの絶対回転角度位置が等しいと判定された場合（ステップＳ２１８の「Ｙｅｓ」の分岐）は、サンプリング値ａ及びｂの何れか一方が異常であることに加え、サンプリング値ａ及びｃが正常であることが解るので、これにより、サンプリング値ｂのみに異常があることが解る。従って、異常検出部２ａは、第３式で算出した絶対回転角度位置θA3、θB3、θC3を回転情報算出部２ｂに出力すると共に、Ｂ相の信号に異常が発生していることを示すＢ相信号異常検出フラグを外部装置等に出力する（ステップＳ２２０）。
【００９５】
また、異常検出部２ａは、Ｂ相に異常があるという情報を保持し、以降は、Ａ相及びＣ相からのサンプリング値ａ及びｃのみを用いて、第３式から３つの絶対回転角度位置をθA3、θB3、θC3を算出し、これらを回転情報算出部２ｂに出力する。つまり、磁気検出器６０ａ〜６０ｃのＢ相に異常があっても、残りのＡ相及びＣ相が正常であれば、回転角度位置の算出処理を継続して行い、算出結果を回転情報算出部２ｂに出力する。
一方、回転情報算出部２ｂは、異常検出部２ａから、絶対回転角度位置θA3、θB3、θC3を取得すると（ステップＳ３００）、これら３つの絶対回転角度位置の平均値を出力用の絶対回転角度位置θとして算出する（ステップＳ３０２）。
【００９６】
更に、この絶対回転角度位置θを用いて回転角速度ωを算出する（ステップＳ３０４）。一方、上記算出した絶対回転角度位置θと、１回前に算出した絶対回転角度位置θとに基づき、回転方向を算出する（ステップＳ３０６）。
そして、上記算出した絶対回転角度位置θ、回転角速度ω及び回転方向を含む信号を、不図示の出力対象に出力する（ステップＳ３０８）。
【００９７】
次に、第２式及び第３式で算出した回転角度位置が異常と判定された場合（ステップＳ２１８の「Ｎｏ」の分岐）の動作について説明する。
この場合は、サンプリング値ａ及びｂの何れか一方、及びサンプリング値ａ及びｃの何れか一方に異常があることが解る。しかし、これだけでは、サンプリング値ａのみに異常があるのか、サンプリング値ｂ及びｃに異常があるのかが正確に解らない。従って、異常検出部２ａは、更に、サンプリング値ｂ及びｃと、上式（３）に示す、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相にそれぞれ対応する第４式とを用いて、絶対回転角度位置θA4、θB4、θC4を算出する（ステップＳ２２２）。
【００９８】
そして、上記第２式のときと同様に、第４式で算出したθA4、θB4、θC4に対して、各２つの差分値「θA4-θB4」、「θA4-θC4」、「θB4-θC4」を算出する。更に、これら差分値と閾値Ｅtとを比較し、差分値が３つとも閾値Ｅtの範囲内にあるときは、３つの絶対回転角度位置は等しいと判定する（ステップＳ２２４の「Ｙｅｓ」の分岐）。また、差分値が１つでも閾値Ｅtの範囲外にあるときは、３つの絶対回転角度位置は等しくないと判定する（ステップＳ２２４の「Ｎｏ」の分岐）。
【００９９】
ここで、３つの絶対回転角度位置が等しいと判定された場合（ステップＳ２２４の「Ｙｅｓ」の分岐）は、サンプリング値ａのみが異常であることが解るので、異常検出部２ａは、第４式で算出した絶対回転角度位置θA4、θB4、θC4を回転情報算出部２ｂに出力すると共に、Ａ相の信号に異常が発生していることを示すＡ相信号異常検出フラグを外部装置等に出力する（ステップＳ２２６）。
【０１００】
また、異常検出部２ａは、Ａ相に異常があるという情報を保持し、以降は、Ｂ相及びＣ相からのサンプリング値ｂ及びｃのみを用いて、第４式から３つの絶対回転角度位置をθA4、θB4、θC4を算出し、これらを回転情報算出部２ｂに出力する。つまり、磁気検出器６０ａ〜６０ｃのＡ相に異常があっても、残りのＢ相及びＣ相が正常であれば、回転角度位置の算出処理を継続して行い、算出結果を回転情報算出部２ｂに出力する。
一方、回転情報算出部２ｂは、異常検出部２ａから、絶対回転角度位置θA4、θB4、θC4を取得すると（ステップＳ３００）、これら３つの絶対回転角度位置の平均値を出力用の絶対回転角度位置θとして算出する（ステップＳ３０２）。
【０１０１】
更に、この絶対回転角度位置θを用いて回転角速度ωを算出する（ステップＳ３０４）。一方、上記算出した絶対回転角度位置θと、１回前に算出した絶対回転角度位置θとに基づき、回転方向を算出する（ステップＳ３０６）。
そして、上記算出した絶対回転角度位置θ、回転角速度ω及び回転方向を含む信号を、不図示の出力対象に出力する（ステップＳ３０８）。
【０１０２】
次に、第２式〜第４式で算出した回転角度位置が全て異常と判定された場合（ステップＳ２２４の「Ｎｏ」の分岐）の動作について説明する。
この場合は、サンプリング値ａ、ｂ、ｃのうち２つ以上に異常があることが解るので、異常検出部２ａは、回転情報の算出処理を正常に機能させることは不可能であると判断し、動作停止用の異常検出フラグを、内部の動作制御部及び外部装置に出力する（ステップＳ２２８）。
回転情報算出器２００の内部にある動作制御部は、異常検出部２ａから動作停止用の異常検出フラグを取得すると、停止コマンドを発行して、異常検出部２ａ及び回転情報算出部２ｂの動作を停止する。
【０１０３】
上記したように、本実施の形態の回転情報算出器２００は、異常検出部２ａにおいて、３相の磁気検出信号のサンプリング値のうちＡ相及びＢ相の値ａ、ｂ、Ａ相及びＣ相の値ａ、ｃ、並びにＢ相及びＣ相の値ｂ、ｃと、上式（３）の第２式〜第４式とに基づき、絶対回転角度位置θA2〜θC2、θA3〜θC3、θA4〜θC4を算出することが可能である。また、各算出式で算出した各３つの絶対回転角度位置の差分値と閾値Ｅtとの比較結果に基づき、サンプリング値の異常を検出することが可能である。また、異常があったときに、該当するサンプリング値の相に対する異常検出フラグや、動作停止用の異常検出フラグを出力することが可能である。
【０１０４】
これにより、磁気検出器６０ａ〜６０ｃのどの相に異常があるのかを正確に判断することができると共に、異常検出フラグを外部装置等に出力することで、異常の有無及び異常個所を判断することができるので、迅速な対応が可能となる。また、正常な情報を算出できないときは動作を停止することができるので、出力対象の誤動作等を防ぐことが可能である。
【０１０５】
また、本実施の形態の回転情報算出器２００は、磁気検出器６０ａ〜６０ｃにそれぞれ対応するＡ相、Ｂ相、Ｃ相のうち、異常の発生していない相が１つしかない場合に、残り２つの正常な相のサンプリング値を用いて、継続して絶対回転角度位置θ、回転角速度ω及び回転方向の算出処理を行うことが可能である。
これにより、１相だけに異常が発生した場合でも回転情報の算出処理を継続し、出力対象の正常な動作を維持できるので、誤動作による出力対象の破損や危険の発生等を防ぐことが可能である。
【０１０６】
また、本実施の形態の回転情報算出器２００は、磁気検出器６０ａ〜６０ｃにそれぞれ対応するＡ相、Ｂ相、Ｃ相のうち、正常な相に対する上記第１〜第４式で算出した絶対回転角度位置の平均値を、出力用の絶対回転角度位置θとして算出することが可能である。
これにより、信頼性の高い高精度な回転角度位置の算出が可能である。
なお、上記第２の実施の形態において、磁気検出器６０ａ〜６０ｃが本願発明３つの磁気検出器に対応し、ステップＳ２００が本願発明のサンプリング値取得手段に対応し、異常検出部２ａ及びステップＳ２０２〜Ｓ２２８が本願発明の異常検出手段に対応し、回転情報算出部２ｂ及びステップＳ３００〜Ｓ３０８が本願発明の回転情報算出手段に対応する。
【０１０７】
〔第３の実施の形態〕
次に、本発明の第３の実施の形態について、図１２から図１４に基づき説明する。
本実施の形態は、磁気センサ付き軸受装置１００の磁石ホルダ３０に支持されている磁石４１が、図１２に示すように、円環筒状の部材であり、筒部半周の領域がＳ極に着磁され、残りの筒部半周の領域がＮ極に着磁されている。
【０１０８】
外輪２２に支持されている磁路部材５０は、磁石４１からの磁束を磁気検出器６０ａ〜６０ｃに導くための３つの磁路を形成している。これら３つの磁路は、軸方向から見て回路基板７０と略同一直径の円環筒を略均等に３分割してなる板厚方向に湾曲した形状であり、且つ、互いの周方向端部の間に空隙５３を設けて円環状に配置した３つの円弧部５４と、各円弧部５４の周方向端部から径方向外方に向けて突設され、空隙５３を挟んで対向している複数の壁部５５とを備えており、各空隙５３に、一対の壁部５５の間に挟み込むように回路基板７０に実装した３つの磁気検出器６０ａ〜６０ｃを配置し、空隙５３に磁束が通り、空隙５３を通る磁束を壁部５５が案内することで磁路を形成している。
【０１０９】
そして、円環筒状とした磁石４１の内周面と、磁路部材５０を構成する３つの円弧部５４の内周面とが、ラジアル方向に対向して配置されている。
上記構成の磁気センサ付き軸受装置１００は、図１３に示すように、磁気検出器６０ａ〜６０ｃ、磁路部材５０及び磁石ホルダ３０がそれぞれ軸方向に積層されているとともに、磁路部材５０の径方向内方に磁石４１が配置された構造となっている。
【０１１０】
また、内輪２４が回転すると、それに伴って磁石ホルダ３０及び磁石４１が回転する。この回転によって、磁石４１と磁路部材５０の磁路との位置関係（重なり具合）が周期的に変化する。この変化によって、磁気検出器６０ａ〜６０ｃを通る磁束の量及び磁極がそれぞれ変化し、磁気検出信号は、それぞれが１２０°ずつ位相のずれた３つの正弦波として出力される。
【０１１１】
図１４の下図は、磁石４１と磁路部材５０との位置関係を示す図であり、図１４の上図には、下図中の丸で囲んだ位置にある磁気検出器６０ａの出力信号の変化が示されている。磁石４１が、図１４の下図に示す１０２の位置から１０８に示す位置へと回転位置１０４〜１０６を介して順に右回転することによって、磁気検出器６０ａと磁石４１との位置関係が変化し、磁気検出器６０ａを通る磁束の量及び磁極が変化する。これにより、磁気検出器６０ａの出力も、図１４の上図に示すように変化し、この出力の変化が正弦波を形成する。
【０１１２】
本実施の形態の回転情報算出装置１によると、磁気センサ付き軸受装置１００を構成する磁石４１を円環筒状とし、磁石４１からの磁束を磁気検出器６０ａ〜６０ｃまで案内する磁路部材５０を、磁石４１の径方向内方に配置しているので、磁気センサ付き軸受装置１００の軸方向サイズを小さくすることができる。
【０１１３】
〔第４の実施の形態〕
次に、本発明の第４の実施の形態について、図１５に基づき説明する。
本実施の形態の磁気センサ付き軸受装置１００は、第１の実施の形態と同形状の磁路部材５０に対してアキシャル方向に対向配置されている磁石４２が、軸方向から見て２つの三日月板状の着磁部材４２ａ，４２ｂを円環状に配置することで構成されている。すなわち、２つの着磁部材４２ａ，４２ｂは、板厚方向の外周面及び内周面が回転方向に正弦波状に変化している部材であり、軸方向から見て磁路部材５０と略同一の円形状となるように、互いの最も板幅が小さい部分が向かい合う状態で配置されている。
【０１１４】
ここで、２つの着磁部材４２ａ，４２ｂの具体的な形状は、下式（４），（５）の通りで求められる。
着磁部材４２ａ，４２ｂの内周面の形状ＦＩＮ＝r-（Ａcosθ/2） ・・・（４）
着磁部材４２ａ，４２ｂの外周面の形状Ｆｏｕｔ＝r+（Ａcosθ/2） ・・・（５）
ただし、θは絶対回転角度位置、rは磁石４２の中心半径、Ａは磁石４２の最大半径である。
【０１１５】
そして、一方の着磁部材４２ａの磁路部材５０に対向する面はＮ極に着磁され、磁石ホルダ３０に対向する面はＳ極に着磁されている。また、他方の着磁部材４２ｂの磁路部材５０に対向する面はＳ極に着磁され、磁石ホルダ３０に対向する面はＮ極に着磁されている。
そして、磁石４２を構成する２つの着磁部材４２ａ，４２ｂの板厚方向に直交する面と、磁路部材５０を構成する３つの円弧部５１の壁部５０ａが突設している面に対して反対側の面とが、アキシャル方向に対向して配置されている。
【０１１６】
また、内輪２４が回転すると、それに伴って磁石ホルダ３０及び磁石４２が回転する。この回転によって、磁石４２と磁路部材５０の磁路との位置関係（重なり具合）が周期的に変化する。この際、磁石４２を構成する２つの着磁部材４２ａ，４２ｂは、板厚方向の外周面及び内周面が回転方向に正弦波状に変化している三日月板状の部材なので、磁気検出器６０ａ〜６０ｃを通る磁束の強さも正弦波状に変化し、その結果、磁気検出信号も正弦波状となる。
【０１１７】
本実施の形態によると、回路基板７０に実装された３つの磁気検出器６０ａ〜６０ｃは電気角１２０°位相で配置されているので、１２０°位相の３相正弦波が出力され、第２の実施の形態で示した（３）の第２式〜第４式に基づき、３相のうち２相を用いて絶対回転角度位置を算出することにより、３通りの絶対回転角度位置が算出され、比較演算によりフェールセーフを実現することができる。また、回転角度位置θを、第２の実施の形態で示した（３）の第２式〜第４式の何れかで算出したＡ相〜Ｃ相に対する回転角度位置の平均値を求めると、信頼性の高い高精度な回転角度位置の算出結果を得ることができる。
【０１１８】
〔第５の実施の形態〕
次に、本発明の第５の実施の形態について、図１６に基づき説明する。
本実施の形態の磁気センサ付き軸受装置１００は、２つの磁気検出器６０ａ，６０ｂを電気角９０°の位相をもつように実装した円弧形状の回路基板７１と、磁性材料で構成した磁路部材５０と、第４の実施の形態と同一形状の磁石４２とが軸方向（アキシャル方向）に積層された構造とされている。
【０１１９】
本実施の形態の磁路部材５０は、互いの周方向端部の間に４箇所の空隙５２を設けて配置した円弧形状の４つの円弧部５１と、各円弧部５１の周方向端部から板厚方向（軸方向）の一方に向けて突設され、空隙５２を挟んで対向している複数の壁部５０ａとを備えている。そして、隣接する所定の２つの空隙５２に、一対の壁部５０ａの間に挟み込むように回路基板７１に実装した磁気検出器６０ａ，６０ｂを配置し、空隙５２に磁束が通り、空隙５２を通る磁束を壁部５０ａが案内することで２つの磁路を形成している。
【０１２０】
本実施の形態によると、内輪２４が回転すると、それに伴って磁石ホルダ３０及び磁石４２が回転する。この回転によって、磁石４２と磁路部材５０の磁路との位置関係（重なり具合）が周期的に変化する。この際、磁石４２を構成する２つの着磁部材４２ａ，４２ｂは板厚方向の外周面及び内周面が回転方向に正弦波状に変化する三日月板状の部材なので、磁気検出器６０ａ，６０ｂを通る磁束の強さも正弦波状に変化し、その結果、磁気検出信号も正弦波状となる。
そして、回路基板７１に実装された磁気検出器６０ａ，６０ｂは電気角９０°位相で配置されているので、９０°位相の２相正弦波が出力され、その比（アークタンジェント）を取ることにより絶対回転角度位置を算出する。
【０１２１】
したがって、本実施の形態も、信頼性の高い高精度な回転角度位置の算出結果を得ることができる。
なお、第５の実施の形態は、２つの磁気検出器６０ａ，６０ｂを実装した回路基板７１を使用しているが、電気角９０°位相の４つの磁気検出器を実装した回路基板を使用し、磁路部材５０の４箇所の空隙５２のそれぞれに磁気検出器を配置することにより差動出力を得てシングルエンドに変換すると、ノイズに強い２相正弦波を得ることができる。
【０１２２】
〔第６の実施の形態〕
次に、本発明の第６の実施の形態について、図１７に基づき説明する。
本実施の形態の磁気センサ付き軸受装置１００は、３つの磁気検出器６０ａ〜６０ｃを電気角１２０°の位相をもつように実装した円弧形状の回路基板７０（第４の実施の形態と同様の回路基板７０）と、３つの円弧部５４を備えた円環筒状の磁路部材５０（第３の実施の形態の磁路部材５０）とを軸方向（アキシャル方向）に積層し、磁路部材５０の内径側（ラジアル方向）に磁石４３を配置した構造としている。
【０１２３】
磁石４３は、磁路部材５０の内径寸法より小さな外径寸法の円環筒状であり、２つの円弧形状の着磁部材４３ａ，４３ｂで構成されている。
２つの着磁部材４３ａ，４３ｂは、軸方向を向く一方の端面及び他方の端面が回転方向に正弦波状に変化している部材であり、互いの最も板幅が小さい部分が向かい合わされて円環筒状に配置されている。
【０１２４】
ここで、２つの着磁部材４３ａ，４３ｂの軸方向の厚さＦＡＸの具体的な形状は、下式（６）の通りで求められる。
ＦＡＸ＝Ａcosθ ・・・（６）
ただし、θは絶対回転角度位置、Ａは磁石４３の最大半径であり、着磁部材の厚さは軸方向の中心を基準に対称である。
【０１２５】
そして、一方の着磁部材４３ａの内周面はＮ極に着磁され、外周面はＳ極に着磁されている。また、他方の着磁部材４３ｂの内周面はＳ極に着磁され、外周面はＮ極に着磁されている。
そして、円環筒状に配置した２つの円弧形状の着磁部材４３ａ，４３ｂと、磁路部材５０を構成する３つの円弧部５４の内周面とが、ラジアル方向に対向して配置されている。
【０１２６】
本実施の形態によると、内輪２４が回転すると、それに伴って磁石ホルダ３０及び磁石４３が回転する。この回転によって、磁石４３と磁路部材５０の磁路との位置関係（重なり具合）が周期的に変化する。この際、磁石４３を構成する２つの着磁部材４３ａ，４３ｂが、軸方向を向く一方の端面及び他方の端面が回転方向に正弦波状に変化している部材なので、磁気検出器６０ａ〜６０ｃを通る磁束の強さも正弦波状に変化し、その結果、磁気検出信号も正弦波状となる。
【０１２７】
本実施の形態によると、回路基板７０に実装された磁気検出器６０ａ〜６０ｃは電気角１２０°位相で配置されているので、１２０°位相の３相正弦波が出力され、第２の実施の形態で示した（３）の第２式〜第４式に基づき、３相のうち２相を用いて絶対回転角度位置を算出することにより、３通りの絶対回転角度位置が算出され、比較演算によりフェールセーフを実現することができる。また、回転角度位置θを、第２の実施の形態で示した（３）の第２式〜第４式の何れかで算出したＡ相〜Ｃ相に対する回転角度位置の平均値を求めると、信頼性の高い高精度な回転角度位置の算出結果を得ることができる。
また、円環筒状とした磁石４３を、円環筒状とした磁路部材５０の径方向内方に配置しているので、磁気センサ付き軸受装置１００の軸方向サイズを小さくすることができる。
【０１２８】
〔第７の実施の形態〕
さらに、本発明の第７の実施の形態について、図１８に基づき説明する。
本実施の形態の磁気センサ付き軸受装置１００は、２つの磁気検出器６０ａ，６０ｂを電気角９０°の位相をもつように実装した円弧形状の回路基板７１（第５の実施の形態と同様の回路基板７１）と、４つの円弧部５４を備えた円環筒状の磁路部材５０とを軸方向（アキシャル方向）に積層し、磁路部材５０の内径側（ラジアル方向）に磁石４３（第６の実施の形態と同様の磁石４３）を配置した構造としている。
【０１２９】
本実施の形態の磁路部材５０は、互いの周方向端部の間に空隙５３を設けて円環状に配置した４つの円弧部５４と、各円弧部５４の周方向端部から径方向外方に向けて突設され、空隙５３を挟んで対向している複数の壁部５５とを備えている。そして、隣接する所定の２つの空隙５３に、一対の壁部５５の間に挟み込むように回路基板７１に実装した磁気検出器６０ａ，６０ｂを配置し、空隙５３に磁束が通り、空隙５３を通る磁束を壁部５５が案内することで２つの磁路を形成している。
【０１３０】
そして、２つの円弧形状の着磁部材４３ａ，４３ｂを円環筒状に配置した磁石４３と、磁路部材５０を構成する３つの円弧部５４の内周面とを、ラジアル方向に対向して配置する。
本実施の形態によると、内輪２４が回転すると、それに伴って磁石ホルダ３０及び磁石４３が回転する。この回転によって、磁石４３と磁路部材５０の磁路との位置関係（重なり具合）が周期的に変化する。この際、磁石４３を構成する２つの着磁部材４３ａ，４３ｂが、軸方向を向く一方の端面及び他方の端面が回転方向に正弦波状に変化している部材なので、磁気検出器６０ａ〜６０ｃを通る磁束の強さも正弦波状に変化し、その結果、磁気検出信号も正弦波状となる。
【０１３１】
そして、回路基板７１に実装された磁気検出器６０ａ，６０ｂは電気角９０°位相で配置されているので、９０°位相の２相正弦波が出力され、その比（アークタンジェント）を取ることにより絶対回転角度位置を算出する。
したがって、本実施の形態も、信頼性の高い高精度な回転角度位置の算出結果を得ることができる。
【０１３２】
また、円環筒状とした磁石４３を、円環筒状とした磁路部材５０の径方向内方に配置しているので、磁気センサ付き軸受装置１００の軸方向サイズを小さくすることができる。
なお、第７の実施の形態は、２つの磁気検出器６０ａ，６０ｂを実装した回路基板７１を使用しているが、電気角９０°位相の４つの磁気検出器を実装した回路基板を使用し、磁路部材５０の４箇所の空隙５３のそれぞれに磁気検出器を配置することにより差動出力を得てシングルエンドに変換すると、ノイズに強い２相正弦波を得ることができる。
【０１３３】
なお、上記第１の実施の形態において、着磁ホルダ３０は磁性体として磁性材料から構成されているとしたが、これに限らず磁性体でなくてもよい。しかし、より多い磁束を集めるために、磁石ホルダは磁性材料で構成されるのが望ましい。
また、上記第１の実施の形態において回路基板７０は馬蹄形に形成したものとしたが、これに限らずリング状やその他形状でもよい。
また、上記第２の実施の形態においては、異常検出部２ａの異常検出処理及び回転情報算出部２ｂの回転情報算出処理を、演算処理装置に専用のソフトウェアを実行させることで行う構成としたが、これに限らず、ハードウェア主体で前記各処理を実行する構成としても良い。
【０１３４】
また、上記第２の実施の形態においては、事前に異常検出パラメータから、上式（３）を求めておき、異常検出部２ａはこの算出式を用いて、異常検出処理を実行する構成としたが、これに限らず、例えば、電源投入毎、又は出荷後の最初の電源投入時などに、異常検出パラメータの算出処理及び上式（３）に示す回転角度位置の算出式の生成処理を行う構成としても良い。また、一度生成した算出式は、電源が落ちるまで保持するか又は電源が落ちた後も保持し続けるようにすることで、上式（３）に示す算出式の生成処理負荷を軽減することが可能である。
【０１３５】
また、上記第２の実施の形態において、異常検出部の閾値を−０．１〔°〕〜＋０．１〔°〕としたが、これに限らず閾値は適宜決定してよい。
また、上記第２の実施の形態においては、磁気センサ付き軸受装置１００と、回転情報算出装置２とを別々の構成としたが、これに限らず、回転情報算出装置２に磁気センサ付き軸受装置１００を含む構成としても良い。この場合に、回転情報算出装置２を、センサ付き軸受装置１００に組み込んで一体とする構成としても良い。
【０１３６】
また、上記第２の実施の形態において、回転角度位置θを、上記第２式〜第４式の何れかで算出したＡ相〜Ｃ相に対する回転角度位置の平均値により求める構成としたが、これに限らず、回転角度位置θを、平均する前の値の何れか１つとしてもよいし、３相−２相変換で２相に変換し、その比（アークタンジェント）から求める構成やその他の構成としても良い。
【０１３７】
また、上記第４、第５、第６、第７の各実施の形態において着磁部材は端が尖っている形状の構成を示したが、これに限らず生産性を考えて着磁部材の端に丸みをつけた形状でもよい。この場合、端が尖っている形状の場合と同じ位置に着磁部材を配置するため、着磁部材間に空隙を設けて配置する。
また、上記各実施の形態において、磁気センサ付き軸受装置１００に、回転情報算出装置２を適用したが、これに限らず、回転軸の回転に応じた３相の磁気検出信号が得られるのであれば、磁気センサと、軸受とが別体となったものや、磁気センサ付き軸受装置が別の構成であるものなど、他の構成のものに適用しても良い。
【０１３８】
また、上記各実施の形態において、磁気センサ付き軸受装置１００に、回転情報算出装置２を適用したが、これに限らず、軸受装置以外の回転子を有する装置に適用してもよい。
また、上記４〜７の実施の形態において、磁石の形状が回転方向に正弦波状に変化している構成を説明したが、これに限らず円環状の磁石を正弦波状に着磁する方法でもよい。
【０１３９】
また、上記各実施の形態において、磁石が２極に着磁された構成を説明したが、これに限らず、磁石を、４極以上に着磁した多極着磁の構成としても良い。この場合は、絶対回転角度位置を算出することができないが、相対回転角度位置を正確に算出することができる。
また、上記各実施の形態において磁路部材５０に壁部５０ａ，５５を有している構成を説明したが、図１９から図２４に示す磁気センサ付き軸受装置のように、磁路部材５０に壁部を設けない構造としてもよい。この場合は、ホールＩＣのホール素子部が磁路部材の厚さ方向の中心部に配置されるようにホールＩＣの位置を決定することが望ましい。
【０１４０】
また、上記各実施の形態において、磁気検出器６０ａ〜６０ｃがアナログホールＩＣである構成を説明したが、これに限らず、他のアナログ素子であっても良い。しかしながら、ホール素子等のような一般のアナログ素子の場合、感度が低く、外部に増幅回路が必要になるが、アナログホールＩＣを使用すると、アナログホールＩＣ内部に増幅回路が組み込まれているので、外部に増幅回路を設ける必要がなくなるため、アナログホールＩＣを使うのが望ましい。
また、上記各実施の形態において、磁気センサ付き軸受装置１００が玉軸受を有する構成を説明したが、これに限らず、円錐ころ軸受、ニードル軸受、ころ軸受、複列軸受その他任意の種類の軸受を有する構成としても良い。
【０１４１】
〔第８の実施の形態〕
さらにまた、本発明の第８の実施の形態について、図２５及び図２６に基づき説明する。
図２５は、本発明に係る回転情報算出装置を電動直結式パワーステアリング装置（以下、電動パワーステアリング装置と称する）に適用した場合を示す全体構成図である。
【０１４２】
図２５の符号３は、ステアリングホイールであり、このステアリングホイール３に運転者から作用される操舵力が入力軸４ａと出力軸４ｂとを有するステアリングシャフト４に伝達される。このステアリングシャフト４は、入力軸４ａの一端がステアリングホイール３に連結され、入力軸４ａの他端は、回転情報算出装置を備えたトルクセンサ５を介して出力軸４ｂの一端に連結されている。
【０１４３】
出力軸４ｂに伝達された操舵力は、ユニバーサルジョイント６を介してロアシャフト７に伝達され、さらに、ユニバーサルジョイント８を介してピニオンシャフト９に伝達される。このピニオンシャフト９に伝達された操舵力はステアリングギヤ１０を介してタイロッド１１に伝達され、図示しない転舵輪を転舵させる。ここで、ステアリングギヤ１０は、ピニオンシャフト９に連結されたピニオン１０ａとこのピニオン１０ａに噛合するラック１０ｂとを有するラックアンドピニオン形式に構成され、ピニオン１０ａに伝達された回転運動をラック１０ｂで直進運動に変換している。
【０１４４】
ステアリングシャフト４の出力軸４ｂには、操舵補助力を出力軸４ｂに伝達する操舵補助機構１２が連結されている。この操舵補助機構１２は、出力軸４ｂに連結した減速ギヤ１３と、この減速ギヤ１３に連結されて操舵系に対して操舵補助力を発生する電動モータ１４とを備えている。
トルクセンサ５から出力される操舵トルクＴはコントローラ１６に入力される。また、コントローラ１６には、操舵トルクＴの他に車速センサ１７から出力される車速検出値Ｖも入力する。コントローラ１６は、操舵トルクＴ及び車速Ｖに応じた操舵補助力を電動モータ１４で発生するための電流指令値を演算し、当該電流指令値に基づいて電動モータ１４を駆動制御する。
【０１４５】
トルクセンサ５は、図２６に示すように、ステアリングシャフト４の入力軸４ａ及び出力軸４ｂの間に同軸に連結され、捩じれトルクが入力されると自身に捩じれが生じる弾性部材からなるトーションバー１８と、入力軸４ａに連結された第１の回転情報算出装置２Ａと、出力軸に４ｂに連結された第２の回転情報算出装置２Ｂと、演算部１５とで構成されている。
【０１４６】
第１の回転情報算出装置２Ａは、前述した第２の実施の形態の回転情報算出装置２と同一構成であり、第１の磁気センサ付き軸受装置１００ａ及び第１の回転情報算出器２００ａとで構成され、第１の磁気センサ付き軸受装置１００ａの内輪２４が入力軸４ａの外周に外嵌されている。また、第２の回転情報算出装置１ｂも、前述した第２の実施の形態の回転情報算出装置２と同一構成であり、第２の磁気センサ付き軸受装置１００ｂ及び第２の回転情報算出器２００ｂとで構成され、第２の磁気センサ付き軸受装置１００ｂの内輪２４が出力軸４ｂの外周に外嵌されている。
【０１４７】
次に、本実施形態における動作及び効果について、図３、図８から図１１、図２５及び図２６を参照して説明する。
運転者がステアリングホイール３を操作すると、ステアリングホイール３に連結された入力軸４ａが回転し、この回転に連動して第１の回転情報算出装置２Ａの第１の磁気センサ付き軸受装置１００ａの磁石ホルダ３０が回転する。磁石ホルダ３０には磁石４０が支持されているので、磁石ホルダ３０と共に磁石４０も回転する。そして、磁石４０が回転することにより、磁路部材５０の各磁路と磁石４０との位置関係も周期的に変化する。磁気検出器６０ａ〜６０ｃには、磁路部材５０の各磁路を介して磁石４０からの磁束が通過し、それぞれ、通過磁束に対応する磁気検出信号ｃｏｓθ、ｃｏｓ（θ−２π／３）、ｃｏｓ（θ−４π／３）が出力される。そして、第１の回転情報算出器２００ａは、上記３相の磁気検出信号に基づいて入力軸４ａの絶対回転角度位置θ１を算出し、これを演算部１５に出力する。
【０１４８】
また、入力軸４ａが回転すると、この回転トルクがトーションバー１８を介して出力軸４ｂに伝達されて出力軸４ｂが回転し、この回転に連動して第２の回転情報算出装置２Ｂの第２の磁気センサ付き軸受装置１００ｂの磁石ホルダ３０が回転する。そして、第２の回転情報算出器２００ｂは、第２の磁気センサ付き軸受装置１００ｂから出力される３相の磁気検出信号に基づいて、出力軸４ｂの絶対回転角度位置θ２を算出し、これを演算部１５に出力する。
【０１４９】
演算部１５は、絶対回転角度位置θ１と絶対回転角度位置θ２との差分値を算出し、当該差分値に基づいて操舵トルクＴを算出し、これをコントローラ１６に出力する。
コントローラ１６は、操舵トルクＴ及び車速Ｖに応じた電流指令値を演算し、当該電流指令値に基づいて電動モータ１４が駆動制御されることで、電動モータ１４の発生トルクが減速ギヤ１３を介してステアリングシャフト４の回転トルクに変換されて、運転者の操舵力がアシストされる。
【０１５０】
本実施の形態によると、トルクセンサ５を構成する２つの回転情報算出装置２Ａ，２Ｂは３相の磁気検出信号を用いて回転状態を算出しており、３相の磁気検出信号のうち何れか１つに異常が発生した場合であっても、残りの２相の磁気検出信号に基づいて回転状態を検出することができる。したがって、操舵トルクＴを算出する装置として２重系を構成することができ、信頼性の高いトルクセンサ５を備えたフェールセーフ制御を実行することができる。
また、第１及び第２の回転情報算出器２００ａ，２００ｂに、３相の磁気検出信号の異常を検出する異常検出部２ａを設けることで、トルクセンサ５で検出される回転角度位置の信頼性を高めることができ、より信頼性の高いトルクセンサとすることができる。
【０１５１】
なお、上記の実施の形態においては、第１の磁気センサ付き軸受装置１００ａを入力軸４ａに同軸に連結する場合について説明したが、第１の磁気センサ付き軸受装置１００ａをトーションバー１８の入力軸４ａ側の端部に連結してもよい。同様に、第２の磁気センサ付き軸受装置１００ｂをトーションバー１８の出力軸４ｂ側端部に連結してもよい。
また、本実施の形態のトルクセンサ５の第１の回転情報算出装置２Ａ及び第２の回転情報算出装置２Ｂは、第２の実施の形態の回転情報算出装置２と同一構成としたが、前述した第１の実施の形態の回転情報算出装置２と同一構成であってもよい。
【０１５２】
また、トーションバー１８の捩れ角より小さい誤差である２つの絶対回転角度を検出しているため、その誤差が許容範囲ならば、ステアリングホイール３の舵角や回転方向等の回転情報を算出する舵角センサとして２重系を構成することができる。
また、本実施の形態は、電動モータ１４の操舵補助力を減速ギヤ１３に伝達するパワーステアリング装置に適用したが、オイルポンプを電動モータで駆動して油圧を発生する電動油圧式のパワーステアリング装置に適用してもよい。
【０１５３】
また、本実施の形態は、第１の回転情報算出装置２Ａだけを具備してもよい。それによって、高精度の絶対回転角度位置等の回転情報を算出し、出力することができる。また、第１の回転情報算出装置２Ａは３相の磁気検出信号を用いて回転情報を算出しており、３相の磁気検出信号のうち何れか１つに異常が発生した場合であっても、残りの２相の磁気検出信号に基づいて回転情報を検出することができる。したがって、絶対回転角度位置等の回転情報を算出する装置として２重系を構築することができ、信頼性の高い回転情報を得ることができる。
また、第１の回転情報算出装置２Ａだけを具備する場合、電動パワーステアリング装置だけでなく、油圧パワーステアリング装置やアシスト機能がないステアリング装置に適用してもよい。
【符号の説明】
【０１５４】
１，２…回転情報算出装置、２ａ…異常検出部、２ｂ…回転情報算出部、２Ａ…第１の回転情報算出装置、２Ｂ…第２の回転情報算出装置、３…ステアリングホイール、４ａ…入力軸、４ｂ…出力軸、４…ステアリングシャフト、５…トルクセンサ、１４…電動モータ、１６…コントローラ、１８…トーションバー、２２…外輪、２４…内輪、２６…ボール（転動体）、３０…磁石ホルダ、４０，４１，４２，４３…磁石、４２ａ，４２ｂ…着磁部材、４３ａ，４３ｂ…着磁部材、５０…磁路部材、５０ａ，５５…壁部、５１，５４…円弧部、５２，５３…空隙、５５…壁部、６０ａ〜６０ｃ…磁気検出器、７０，７１…回路基板、８０…センサカバー、１００…磁気センサ付き軸受装置、２００…回転情報算出器、１００ａ…第１の磁気センサ付き軸受装置、２００ａ…第１の回転情報算出器、１００ｂ…第２の磁気センサ付き軸受装置、２００ｂ…第２の回転情報算出器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子に支持された磁石ホルダと、前記磁石ホルダに支持された磁石と、固定子に支持され、当該固定子の円周方向にそれぞれ所定間隔で配置された、入力磁束に応じた信号を出力する複数の磁気検出器と、前記固定子に支持され且つ前記複数の磁気検出器の円周方向の間に配設された、前記複数の磁気検出器に前記磁石からの磁束を導く複数の磁路を有した磁路部材と、
前記回転子の回転時に、前記磁路部材の各磁路と前記磁石との位置関係に応じて位相の変化する、前記複数の磁気検出器からの複数相の出力信号に基づき、前記回転子の回転状態を示す情報を算出する回転状態算出手段と、を備え、
前記磁路部材の複数の磁路は、板厚方向に同一曲率で湾曲している複数の円弧部を、互いの周方向の端部の間に空隙を設けて円環筒状に配置することで構成され、前記複数の磁気検出器は、前記複数の円弧部の間に設けた前記空隙にそれぞれ配置されているとともに、
前記磁石は、板厚方向に同一曲率で湾曲し、互いの周方向端部を向かい合わせることで円環筒状をなす２つの着磁部材で構成され、前記２つの着磁部材の回転軸方向を向く端面は回転方向に正弦波状に変化する面として形成されており、
前記磁石を円環筒状に配置した前記複数の円弧部の内径側に配置し、前記磁石を構成する前記２つの着磁部材の一方のＳ極に着磁された外周面が前記円弧部に対向し、前記２つの着磁部材の他方のＮ極に着磁された外周面が前記円弧部に対向するように配置したことを特徴とする回転情報算出装置。
【請求項２】
前記磁気検出器は、アナログホールＩＣであることを特徴とする請求項１記載の回転情報算出装置。
【請求項３】
前記アナログホールＩＣは、温度変化に伴う出力変動を補正することができるプログラマブルホールＩＣであることを特徴とする請求項２記載の回転情報算出装置。
【請求項４】
前記回転情報算出手段は、前記回転状態を示す情報をアナログ信号として出力することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の回転情報算出装置。
【請求項５】
前記回転情報算出手段は、前記回転状態を示す情報をデジタル信号として出力することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の回転情報算出装置。
【請求項６】
前記回転情報算出手段は、前記回転状態を示す情報をパルス信号として出力することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の回転情報算出装置。
【請求項７】
前記回転情報算出手段は、前記回転状態を示す情報として、相対回転角度、絶対回転角度、回転角速度及び回転方向の少なくとも１つを算出することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の回転情報算出装置。
【請求項８】
ステアリングホイールの相対回転角度、絶対回転角度、回転角速度及び回転方向の少なくとも１つの回転状態を示す情報を、請求項１乃至７の何れか１項に記載の回転情報算出装置で算出し、算出した前記回転状態を示す情報を出力することを特徴とするステアリング装置。
【請求項９】
ステアリングホイールからステアリングシャフトに伝達される操舵トルクを、請求項１乃至７の何れか１項に記載の回転情報算出装置を搭載したトルクセンサで算出し、算出した前記操舵トルクに基づいて電動モータから前記ステアリングシャフトに補助トルクを伝達するようにしたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項１０】
回転子に支持された磁石ホルダと、前記磁石ホルダに支持された磁石と、固定子に支持され、当該固定子の円周方向にそれぞれ所定間隔で配置された、入力磁束に応じた信号を出力する複数の磁気検出器と、前記固定子に支持され且つ前記複数の磁気検出器の円周方向の間に配設された、前記複数の磁気検出器に前記磁石からの磁束を導く複数の磁路を有した磁路部材と、を備え、
前記磁路部材の複数の磁路は、板厚方向に同一曲率で湾曲している複数の円弧部を、互いの周方向の端部の間に空隙を設けて円環筒状に配置することで構成され、前記複数の磁気検出器は、前記複数の円弧部の間に設けた前記空隙にそれぞれ配置されているとともに、
前記磁石は、板厚方向に同一曲率で湾曲し、互いの周方向端部を向かい合わせることで円環筒状をなす２つの着磁部材で構成され、前記２つの着磁部材の回転軸方向を向く端面は回転方向に正弦波状に変化する面として形成されており、
前記磁石を円環筒状に配置した前記複数の円弧部の内径側に配置し、前記磁石を構成する前記２つの着磁部材の一方のＳ極に着磁された外周面が前記円弧部に対向し、前記２つの着磁部材の他方のＮ極に着磁された外周面が前記円弧部に対向するように配置したことを特徴とするセンサ付き軸受装置。
【請求項１１】
請求項１０記載のセンサ付き軸受装置を備えたことを特徴とする車両。
【請求項１２】
請求項８記載のステアリング装置及び請求項１０記載のセンサ付き軸受装置を備えたことを特徴とする車両。
【請求項１３】
請求項９記載の電動パワーステアリング装置及び請求項１０記載のセンサ付き軸受装置を備えたことを特徴とする車両。
【請求項１４】
回転子に支持された磁石ホルダと、前記磁石ホルダに支持された磁石と、固定子に支持され、当該固定子の円周方向にそれぞれ所定間隔で配置された、入力磁束に応じた信号を出力する複数の磁気検出器と、前記固定子に支持され且つ前記複数の磁気検出器の円周方向の間に配設された、前記複数の磁気検出器に前記磁石からの磁束を導く複数の磁路を有した磁路部材と、
前記回転子の回転時に、前記磁路部材の各磁路と前記磁石との位置関係に応じて位相の変化する、前記複数の磁気検出器からの複数相の出力信号に基づき、前記回転子の回転状態を示す情報を算出する回転状態算出手段、を備えた回転情報算出装置において、
前記磁路部材の複数の磁路は、板厚方向に同一曲率で湾曲している複数の円弧部を、互いの周方向の端部の間に空隙を設けて円環筒状に配置することで構成され、前記複数の磁気検出器は、前記複数の円弧部の間に設けた前記空隙にそれぞれ配置されているとともに、
前記磁石は、板厚方向に同一曲率で湾曲し、互いの周方向端部を向かい合わせることで円環筒状をなす２つの着磁部材で構成され、前記２つの着磁部材の回転軸方向を向く端面は回転方向に正弦波状に変化する面として形成されており、
前記磁石を円環筒状に配置した前記複数の円弧部の内径側に配置し、前記磁石を構成する前記２つの着磁部材の一方のＳ極に着磁された外周面が前記円弧部に対向し、前記２つの着磁部材の他方のＮ極に着磁された外周面が前記円弧部に対向するように配置し、
前記複数の磁気検出器から入力した複数の磁気検出信号に基づいてサンプリング値を取得し、
前記サンプリング値に基づき、前記複数の磁気検出信号の異常を検出することを特徴とする回転情報算出装置の異常検出装置。
【請求項１５】
回転子に支持された磁石ホルダと、前記磁石ホルダに支持された磁石と、固定子に支持され、当該固定子の円周方向にそれぞれ所定間隔で配置された、入力磁束に応じた信号を出力する複数の磁気検出器と、前記固定子に支持され且つ前記複数の磁気検出器の円周方向の間に配設された、前記複数の磁気検出器に前記磁石からの磁束を導く複数の磁路を有した磁路部材と、
前記回転子の回転時に、前記磁路部材の各磁路と前記磁石との位置関係に応じて位相の変化する、前記複数の磁気検出器からの複数相の出力信号に基づき、前記回転子の回転状態を示す情報を算出する回転状態算出手段、を備えた回転情報算出装置において、
前記磁路部材の複数の磁路は、平板を円弧状に形成した複数の円弧部を、互いの周方向の端部の間に複数の空隙を設けて円環板状に配置することで構成され、前記複数の磁気検出器は、前記複数の円弧部の間に設けた前記空隙にそれぞれ配置されているとともに、
前記磁石は、板厚方向の外周面及び内周面が回転方向に正弦波状に変化する三日月板状とした２つの着磁部材を互いの周方向端部を向か合わせることで円環板状をなして構成され、
前記磁石を前記円環板状に配置した前記複数の円弧板に回転軸方向に対向して配置し、前記２つの着磁部材の一方のＳ極に着磁された面が前記円弧板に対向し、前記２つの着磁部材の他方のＮ極に着磁された面が前記円弧板に対向するように配置し、
前記複数の磁気検出器から入力した複数の磁気検出信号に基づいてサンプリング値を取得し、
前記サンプリング値に基づき、前記複数の磁気検出信号の異常を検出することを特徴とする回転情報算出装置の異常検出装置。
【請求項１６】
静止輪と回転輪との間に複数の転動体が配設された軸受と、前記回転輪に支持された磁石ホルダと、前記磁石ホルダに支持された磁石と、前記静止輪に支持され、当該静止輪の円周方向にそれぞれ所定間隔で配置された、入力磁束に応じた信号を出力する複数の磁気検出器と、前記静止輪に支持され且つ前記複数の磁気検出器の円周方向の間に配設された、前記複数の磁気検出器に前記磁石からの磁束を導く複数の磁路を有した磁路部材と、を備えた回転情報算出方法において、
前記回転輪の回転時に、前記磁路部材の各磁路と前記磁石との位置関係に応じて位相の変化する、前記複数の磁気検出器からの複数相の出力信号に基づき、前記回転輪の回転状態を示す情報を算出する回転状態算出手段と、
前記位相の異なる複数の磁気検出信号のサンプリング値に基づいて、前記磁気検出器の構成する複数の相の各相毎に、少なくとも２通りの算出方法で、前記回転情報の１つである回転角度位置を算出し、当該算出した回転角度位置に基づいて、前記複数の磁気検出信号の異常を検出する前記異常検出手段を備え、
前記回転情報算出手段は、前記複数の磁気検出信号のうち、前記異常検出手段によって異常が検出された磁気検出信号以外の磁気検出信号の各相に対する、当該異常の検出に用いた前記回転角度位置の平均値を、前記回転輪の回転角度位置として算出するとともに、
前記回転情報算出手段は、前記異常検出手段によって、前記複数の磁気検出信号のうち何れか１つに異常が検出されたときに、当該異常の検出された磁気検出信号の相を除く、残りの相の磁気検出信号に対するサンプリング値に基づき前記回転状態を示す情報を算出することを特徴とする回転情報算出方法。
【請求項１７】
静止輪と回転輪との間に複数の転動体が配設された軸受と、前記回転輪に支持された磁石ホルダと、前記磁石ホルダに支持された磁石と、前記静止輪に支持され、当該静止輪の円周方向にそれぞれ所定間隔で配置された、入力磁束に応じた信号を出力する複数の磁気検出器と、前記静止輪に支持され且つ前記複数の磁気検出器の円周方向の間に配設された、前記複数の磁気検出器に前記磁石からの磁束を導く複数の磁路を有した磁路部材と、
前記回転輪の回転時に、前記磁路部材の各磁路と前記磁石との位置関係に応じて位相の変化する、前記複数の磁気検出器からの複数相の出力信号に基づき、前記回転輪の回転状態を示す情報を算出する回転状態算出手段と、を備えた回転情報算出装置において、磁気検出信号の異常を検出する異常検出方法であって、
前記位相の異なる複数の磁気検出信号のサンプリング値に基づいて、前記磁気検出器の構成する複数の相の各相毎に、少なくとも２通りの算出方法で、前記回転情報の１つである回転角度位置を算出し、算出した前記各相に対する前記回転角度位置同士の差分値に基づき、前記位相の異なる複数の磁気検出信号の異常を検出することを特徴とする回転情報算出装置の異常検出方法。
【請求項１】
回転子に支持された磁石ホルダと、前記磁石ホルダに支持された磁石と、固定子に支持され、当該固定子の円周方向にそれぞれ所定間隔で配置された、入力磁束に応じた信号を出力する複数の磁気検出器と、前記固定子に支持され且つ前記複数の磁気検出器の円周方向の間に配設された、前記複数の磁気検出器に前記磁石からの磁束を導く複数の磁路を有した磁路部材と、
前記回転子の回転時に、前記磁路部材の各磁路と前記磁石との位置関係に応じて位相の変化する、前記複数の磁気検出器からの複数相の出力信号に基づき、前記回転子の回転状態を示す情報を算出する回転状態算出手段と、を備え、
前記磁路部材の複数の磁路は、板厚方向に同一曲率で湾曲している複数の円弧部を、互いの周方向の端部の間に空隙を設けて円環筒状に配置することで構成され、前記複数の磁気検出器は、前記複数の円弧部の間に設けた前記空隙にそれぞれ配置されているとともに、
前記磁石は、板厚方向に同一曲率で湾曲し、互いの周方向端部を向かい合わせることで円環筒状をなす２つの着磁部材で構成され、前記２つの着磁部材の回転軸方向を向く端面は回転方向に正弦波状に変化する面として形成されており、
前記磁石を円環筒状に配置した前記複数の円弧部の内径側に配置し、前記磁石を構成する前記２つの着磁部材の一方のＳ極に着磁された外周面が前記円弧部に対向し、前記２つの着磁部材の他方のＮ極に着磁された外周面が前記円弧部に対向するように配置したことを特徴とする回転情報算出装置。
【請求項２】
前記磁気検出器は、アナログホールＩＣであることを特徴とする請求項１記載の回転情報算出装置。
【請求項３】
前記アナログホールＩＣは、温度変化に伴う出力変動を補正することができるプログラマブルホールＩＣであることを特徴とする請求項２記載の回転情報算出装置。
【請求項４】
前記回転情報算出手段は、前記回転状態を示す情報をアナログ信号として出力することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の回転情報算出装置。
【請求項５】
前記回転情報算出手段は、前記回転状態を示す情報をデジタル信号として出力することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の回転情報算出装置。
【請求項６】
前記回転情報算出手段は、前記回転状態を示す情報をパルス信号として出力することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の回転情報算出装置。
【請求項７】
前記回転情報算出手段は、前記回転状態を示す情報として、相対回転角度、絶対回転角度、回転角速度及び回転方向の少なくとも１つを算出することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の回転情報算出装置。
【請求項８】
ステアリングホイールの相対回転角度、絶対回転角度、回転角速度及び回転方向の少なくとも１つの回転状態を示す情報を、請求項１乃至７の何れか１項に記載の回転情報算出装置で算出し、算出した前記回転状態を示す情報を出力することを特徴とするステアリング装置。
【請求項９】
ステアリングホイールからステアリングシャフトに伝達される操舵トルクを、請求項１乃至７の何れか１項に記載の回転情報算出装置を搭載したトルクセンサで算出し、算出した前記操舵トルクに基づいて電動モータから前記ステアリングシャフトに補助トルクを伝達するようにしたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項１０】
回転子に支持された磁石ホルダと、前記磁石ホルダに支持された磁石と、固定子に支持され、当該固定子の円周方向にそれぞれ所定間隔で配置された、入力磁束に応じた信号を出力する複数の磁気検出器と、前記固定子に支持され且つ前記複数の磁気検出器の円周方向の間に配設された、前記複数の磁気検出器に前記磁石からの磁束を導く複数の磁路を有した磁路部材と、を備え、
前記磁路部材の複数の磁路は、板厚方向に同一曲率で湾曲している複数の円弧部を、互いの周方向の端部の間に空隙を設けて円環筒状に配置することで構成され、前記複数の磁気検出器は、前記複数の円弧部の間に設けた前記空隙にそれぞれ配置されているとともに、
前記磁石は、板厚方向に同一曲率で湾曲し、互いの周方向端部を向かい合わせることで円環筒状をなす２つの着磁部材で構成され、前記２つの着磁部材の回転軸方向を向く端面は回転方向に正弦波状に変化する面として形成されており、
前記磁石を円環筒状に配置した前記複数の円弧部の内径側に配置し、前記磁石を構成する前記２つの着磁部材の一方のＳ極に着磁された外周面が前記円弧部に対向し、前記２つの着磁部材の他方のＮ極に着磁された外周面が前記円弧部に対向するように配置したことを特徴とするセンサ付き軸受装置。
【請求項１１】
請求項１０記載のセンサ付き軸受装置を備えたことを特徴とする車両。
【請求項１２】
請求項８記載のステアリング装置及び請求項１０記載のセンサ付き軸受装置を備えたことを特徴とする車両。
【請求項１３】
請求項９記載の電動パワーステアリング装置及び請求項１０記載のセンサ付き軸受装置を備えたことを特徴とする車両。
【請求項１４】
回転子に支持された磁石ホルダと、前記磁石ホルダに支持された磁石と、固定子に支持され、当該固定子の円周方向にそれぞれ所定間隔で配置された、入力磁束に応じた信号を出力する複数の磁気検出器と、前記固定子に支持され且つ前記複数の磁気検出器の円周方向の間に配設された、前記複数の磁気検出器に前記磁石からの磁束を導く複数の磁路を有した磁路部材と、
前記回転子の回転時に、前記磁路部材の各磁路と前記磁石との位置関係に応じて位相の変化する、前記複数の磁気検出器からの複数相の出力信号に基づき、前記回転子の回転状態を示す情報を算出する回転状態算出手段、を備えた回転情報算出装置において、
前記磁路部材の複数の磁路は、板厚方向に同一曲率で湾曲している複数の円弧部を、互いの周方向の端部の間に空隙を設けて円環筒状に配置することで構成され、前記複数の磁気検出器は、前記複数の円弧部の間に設けた前記空隙にそれぞれ配置されているとともに、
前記磁石は、板厚方向に同一曲率で湾曲し、互いの周方向端部を向かい合わせることで円環筒状をなす２つの着磁部材で構成され、前記２つの着磁部材の回転軸方向を向く端面は回転方向に正弦波状に変化する面として形成されており、
前記磁石を円環筒状に配置した前記複数の円弧部の内径側に配置し、前記磁石を構成する前記２つの着磁部材の一方のＳ極に着磁された外周面が前記円弧部に対向し、前記２つの着磁部材の他方のＮ極に着磁された外周面が前記円弧部に対向するように配置し、
前記複数の磁気検出器から入力した複数の磁気検出信号に基づいてサンプリング値を取得し、
前記サンプリング値に基づき、前記複数の磁気検出信号の異常を検出することを特徴とする回転情報算出装置の異常検出装置。
【請求項１５】
回転子に支持された磁石ホルダと、前記磁石ホルダに支持された磁石と、固定子に支持され、当該固定子の円周方向にそれぞれ所定間隔で配置された、入力磁束に応じた信号を出力する複数の磁気検出器と、前記固定子に支持され且つ前記複数の磁気検出器の円周方向の間に配設された、前記複数の磁気検出器に前記磁石からの磁束を導く複数の磁路を有した磁路部材と、
前記回転子の回転時に、前記磁路部材の各磁路と前記磁石との位置関係に応じて位相の変化する、前記複数の磁気検出器からの複数相の出力信号に基づき、前記回転子の回転状態を示す情報を算出する回転状態算出手段、を備えた回転情報算出装置において、
前記磁路部材の複数の磁路は、平板を円弧状に形成した複数の円弧部を、互いの周方向の端部の間に複数の空隙を設けて円環板状に配置することで構成され、前記複数の磁気検出器は、前記複数の円弧部の間に設けた前記空隙にそれぞれ配置されているとともに、
前記磁石は、板厚方向の外周面及び内周面が回転方向に正弦波状に変化する三日月板状とした２つの着磁部材を互いの周方向端部を向か合わせることで円環板状をなして構成され、
前記磁石を前記円環板状に配置した前記複数の円弧板に回転軸方向に対向して配置し、前記２つの着磁部材の一方のＳ極に着磁された面が前記円弧板に対向し、前記２つの着磁部材の他方のＮ極に着磁された面が前記円弧板に対向するように配置し、
前記複数の磁気検出器から入力した複数の磁気検出信号に基づいてサンプリング値を取得し、
前記サンプリング値に基づき、前記複数の磁気検出信号の異常を検出することを特徴とする回転情報算出装置の異常検出装置。
【請求項１６】
静止輪と回転輪との間に複数の転動体が配設された軸受と、前記回転輪に支持された磁石ホルダと、前記磁石ホルダに支持された磁石と、前記静止輪に支持され、当該静止輪の円周方向にそれぞれ所定間隔で配置された、入力磁束に応じた信号を出力する複数の磁気検出器と、前記静止輪に支持され且つ前記複数の磁気検出器の円周方向の間に配設された、前記複数の磁気検出器に前記磁石からの磁束を導く複数の磁路を有した磁路部材と、を備えた回転情報算出方法において、
前記回転輪の回転時に、前記磁路部材の各磁路と前記磁石との位置関係に応じて位相の変化する、前記複数の磁気検出器からの複数相の出力信号に基づき、前記回転輪の回転状態を示す情報を算出する回転状態算出手段と、
前記位相の異なる複数の磁気検出信号のサンプリング値に基づいて、前記磁気検出器の構成する複数の相の各相毎に、少なくとも２通りの算出方法で、前記回転情報の１つである回転角度位置を算出し、当該算出した回転角度位置に基づいて、前記複数の磁気検出信号の異常を検出する前記異常検出手段を備え、
前記回転情報算出手段は、前記複数の磁気検出信号のうち、前記異常検出手段によって異常が検出された磁気検出信号以外の磁気検出信号の各相に対する、当該異常の検出に用いた前記回転角度位置の平均値を、前記回転輪の回転角度位置として算出するとともに、
前記回転情報算出手段は、前記異常検出手段によって、前記複数の磁気検出信号のうち何れか１つに異常が検出されたときに、当該異常の検出された磁気検出信号の相を除く、残りの相の磁気検出信号に対するサンプリング値に基づき前記回転状態を示す情報を算出することを特徴とする回転情報算出方法。
【請求項１７】
静止輪と回転輪との間に複数の転動体が配設された軸受と、前記回転輪に支持された磁石ホルダと、前記磁石ホルダに支持された磁石と、前記静止輪に支持され、当該静止輪の円周方向にそれぞれ所定間隔で配置された、入力磁束に応じた信号を出力する複数の磁気検出器と、前記静止輪に支持され且つ前記複数の磁気検出器の円周方向の間に配設された、前記複数の磁気検出器に前記磁石からの磁束を導く複数の磁路を有した磁路部材と、
前記回転輪の回転時に、前記磁路部材の各磁路と前記磁石との位置関係に応じて位相の変化する、前記複数の磁気検出器からの複数相の出力信号に基づき、前記回転輪の回転状態を示す情報を算出する回転状態算出手段と、を備えた回転情報算出装置において、磁気検出信号の異常を検出する異常検出方法であって、
前記位相の異なる複数の磁気検出信号のサンプリング値に基づいて、前記磁気検出器の構成する複数の相の各相毎に、少なくとも２通りの算出方法で、前記回転情報の１つである回転角度位置を算出し、算出した前記各相に対する前記回転角度位置同士の差分値に基づき、前記位相の異なる複数の磁気検出信号の異常を検出することを特徴とする回転情報算出装置の異常検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２０１３−６１３４６（Ｐ２０１３−６１３４６Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２５９８５０（Ｐ２０１２−２５９８５０）
【出願日】平成２４年１１月２８日（２０１２．１１．２８）
【分割の表示】特願２００９−２４７６８（Ｐ２００９−２４７６８）の分割
【原出願日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１１月２８日（２０１２．１１．２８）
【分割の表示】特願２００９−２４７６８（Ｐ２００９−２４７６８）の分割
【原出願日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
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