旋转角传感器、 电动机、 旋转角检测装置和电动动力转向装 置 将 2009 年 9 月 24 日在日本提出的专利申请 No.2009-218800 号的包括说明书、 附 图、 摘要的全部内容引入本申请作为参考。技术领域
本发明涉及旋转角传感器、 具有该旋转角传感器的电动机和旋转角检测装置、 以 及电动动力转向装置。 背景技术 电动动力转向装置 (EPS) 等， 在要求顺利的旋转和高稳定性的用途中， 通常对于 各相 (U、 V、 W) 线圈， 分别对电角设置 120°的相位差而进行正弦波通电， 由此控制电动机的 动作。因此， 现有技术中， 作为用作电动机旋转角传感器的电动机解算器， 一般使用能够进 行高精度的旋转角检测的绕组式的解算器。例如参照日本特开平 11-160099 号公报。
但是， 绕组式的解算器， 因为具有绕组所以难以小型化， 存在制造成本高的问题。 近年来， 提出了代替这样的绕组式的解算器的能够进行高精度的旋转角检测的磁旋转角传 感器。
例如， 在日本特开 2003-75108 号公报中， 提出了将霍尔元件作为传感器元件而形 成传感器器件， 并且将该传感器器件沿磁铁转子的周向配置于多个位置， 使用各传感器器 件输出的多个传感器信号进行修正， 由此提高其检测精度的方法。
此外， 日本专利第 4273363 号公报的旋转角检测装置形成有全桥电路， 该全桥电 路具有以自旋固定层的磁化方向为反向的方式串联连接的一对自旋阀型磁阻元件， 并且使 用两个该全桥电路， 由此， 形成传感器器件， 该传感器器件能够基于伴随磁铁转子的旋转的 磁通变化， 输出电角具有 90°的相位差的二相的传感器信号。 在该例中， 形成有作为自旋阀 型磁阻元件使用巨磁阻元件 (GMR ： Giant Magnetic Resistance) 的全桥电路。而且， 公开 有将具有这样的结构的两个传感器器件配置于在磁铁转子的周向相互离开换算为电角时 为 90×n° (“n” 为整数 ) 的位置的结构。
通过采用这样的结构， 各传感器器件输出的相位不同的两个传感器信号分别与另 一方的传感器器件所输出的两个传感器信号相位重复。于是， 通过将该相位重复的双方的 传感器信号按照每个该重复的相位进行平均化， 能够除去波形变形。 而且， 通过基于该整形 后的二相的主信号检测旋转角， 能够大幅提高其检测精度。
但是， 即使采用这样的结构， 仍然存在需要解决的问题。通常， 在将磁旋转角传感 器用于电动机解算器时， 根据其用途磁铁转子的磁极数改变。 具体地说， 在要求高转矩的用 途中进行多极化， 另一方面在要求高速旋转的用途中容易设定为较小的磁极数。相对于这 样的磁极数的变更， 上述的换算为电角时为 90×n°的两个传感器器件的位置关系并非一 定一样。因此， 在上述现有的结构中， 配合其磁极数的变更， 也不得不改变各传感器器件的 配置， 在这一点上还存在改善的余地。
发明内容 本发明的一个目的在于提供一种能够以简单的结构进行高精度的旋转角检测， 并 且对于磁极数的变更具有高适应性的磁旋转角传感器、 具有该旋转角传感器的电动机和旋 转角检测装置、 以及电动动力转向装置。
本发明的一个方式的旋转角传感器包括 ： 磁铁转子， 其沿着周向形成有多个磁极 ； 以及三个传感器器件， 其输出基于随着上述磁铁转子的旋转产生的磁通变化的传感器信 号。上述三个传感器器件在上述磁铁转子的同心圆上以均等角度间隔配置。上述各传感器 器件具有三个桥电路， 该桥电路具有以自旋固定层的磁化方向为反向的方式串联连接的一 对自旋阀型磁阻元件， 并且， 该各桥电路输出的上述传感器信号， 相互间电角具有 120°的 相位差。
在传感器器件中， 使用作为传感器元件的自旋阀型磁阻元件的桥电路， 能够使用 半导体工艺形成。 因此， 它们输出的各传感器信号间的相位差， 能够高精度地控制为电角为 120°。
以机械角为 120°的均等角度间隔在磁铁转子的同心圆上配置的各传感器器件， 无论该磁铁转子的磁极数为多少， 换算为电角的间隔均为 120×n°。
根据上述结构， 能够使各传感器器件输出的三相传感器信号分别与其它的传感器 器件输出的传感器信号的某个重复， 通过按照每个该重复的相位进行平均化， 能够得到与 磁铁转子的旋转对应的没有变形的三相正弦波形。结果， 能够以简单的结构进行更高精度 的旋转角检测， 并且对于磁极数的变更也具有更高的适应性。 而且， 在各传感器器件的某个 发生故障的情况下， 也能够活用多路复用的优点， 利用剩下的两个传感器器件输出的各传 感器信号继续进行旋转角检测。结果， 能够提高其可靠性。
上述实施方式中的上述自旋阀型磁阻元件可以为隧道磁阻效应型元件。
根据上述结构， 与使用巨磁阻元件作为自旋阀型磁阻元件的情况相比， 能够提高 信号强度。结果， 能够进行更高精度的检测。
在上述实施方式中， 上述桥电路可以是半桥电路。
根据上述结构， 通过结构的简化， 能够实现装置的小型化和低成本化。
可以将上述实施方式的旋转角传感器应用于电动机。
根据上述结构， 能够进行更高精度的旋转角检测。结果， 能够减小转矩波动， 实现 更顺利的电动机旋转和高稳定性。
也可以将上述实施方式的旋转角传感器应用于旋转角检测装置。 该旋转角检测装 置具有旋转角传感器， 和检测器， 该检测器基于从上述旋转角传感器输入的上述传感器信 号检测与上述磁铁转子一体旋转的旋转轴的旋转角。 上述检测器基于对从上述旋转角传感 器输入的各传感器信号按照每个重复的相位进行平均化而生成的三相的主信号， 检测上述 旋转角。
根据上述结构， 能够使各传感器器件输出的三相的传感器信号分别与其它的传感 器器件输出的传感器信号的某个重复， 基于由按照每个该重复的相位进行平均化而得到的 与磁铁转子的旋转对应的没有变形的三相正弦波形， 能够进行旋转角检测。 结果， 能够以简 单的结构进行更高精度的旋转角检测， 并且， 对于磁极数的变更也能够具有高适应性。而
且， 在各传感器器件的某个发生故障的情况下， 也能够活用多路复用的优点， 利用剩下的两 个传感器器件输出的各传感器信号继续进行旋转角检测。结果， 能够提高可靠性。
也可以将上述实施方式的旋转角检测装置应用于电动动力转向装置， 在电动动力 转向装置的旋转角检测中使用。
根据上述结构， 能够减小电动机的转矩波动， 实现高稳定性和优异的转向感。 附图说明 本发明的上述特征和优点以及其它的特征和优点， 通过参考附图的下述实施方式 的说明会变得更为明确， 在附图中对于相似的元件标注相同的符号。
图 1 是电动动力转向装置的概要结构图 ；
图 2 是电动机的概略结构图 ；
图 3A 是电动机解算器 ( 旋转角传感器 ) 的平面图 ；
图 3B 是电动机解算器 ( 旋转角传感器 ) 的截面图 ；
图 4A 是说明使用一对自旋阀型磁阻元件的半桥电路的结构及其作为传感器元件 的作用的说明图 ；
图 4B 是说明使用一对自旋阀型磁阻元件的半桥电路的结构及其作为传感器元件 的作用的说明图 ；
图 5 是传感器器件的概略结构图 ；
图 6A 是传感器器件输出的三相的传感器信号的波形图 ；
图 6B 是传感器器件输出的三相的传感器信号的波形图 ；
图 6C 是传感器器件输出的三相的传感器信号的波形图 ；
图 7 是表示各传感器器件输出的传感器信号间的相位的重复的波形图 ；
图 8 是通过每个重复的相位的平均化除去了波形变形的主信号的波形图 ；
图 9 是另一例子的传感器器件的概略结构图 ；
图 10 是另一个例子的传感器器件的概略结构图 ；
图 11 是另一个例子的传感器器件的概略结构图 ； 以及
图 12 是另一个例子的传感器器件的概略结构图。
具体实施方式
以下依据附图说明本发明的一实施方式。
如图 1 所示， 在本实施方式的电动动力转向装置 (EPS)1 中， 固定有转向装置 2 的 转向轴 3 经由齿轮齿条机构 4 与齿条轴 5 连结， 伴随转向操作的转向轴 3 的旋转， 由齿轮齿 条机构 4 变换为齿条轴 5 的往复直线运动。转向轴 3 通过连结柱轴 3a、 中间轴 3b 和齿轮轴 3c 而成。而且， 伴随该转向轴 3 的旋转的齿条轴 5 的往复直线运动， 经由连结于该齿条轴 5 的两端的联杆 6 传递至未图示的转向节， 由此变更转向轮 7 的转角即车辆的行驶方向。
EPS1 包括 ： EPS 致动器 10， 其为对转向系统施加用于辅助转向操作的辅助力的转 向力辅助装置 ； 以及 ECU11， 其为控制该 EPS 致动器 10 的动作的控制单元。
EPS 致动器 10 构成为作为驱动源的电动机 12 经由减速机构 13 与柱轴 3a 驱动并 连结的转向柱助力型的 EPS 致动器。作为减速机构 13 采用公知的蜗轮蜗杆结构。另外， 作为电动机 12 采用无刷电机， 该电动机 12 通过接受来自 ECU11 的三相 (U、 V、 W) 的驱动电力 的供给而旋转。并且， EPS 致动器 10 构成为， 通过使该电动机 12 的旋转减速并传递至柱轴 3a， 将该电动机转矩作为辅助力施加于转向系统。
在 ECU11 上连接有转矩传感器 14 和车速传感器 15。ECU11 基于由转矩传感器 14 和车速传感器 15 分别检测出的转向转矩 τ 和车速 V， 运算应施加于转向系统的辅助力 ( 目 标辅助力 )， 详细地说， 对该检测出的转向转矩 τ 越大且车速 V 越低， 则对应向转向系统施 加更大的辅助力的目标辅助力进行运算。
ECU11 基于设置在电动机 12 的电动机解算器 17 输出的传感器信号， 检测该电动 机 12 的旋转角 ( 电角 )θ。在本实施方式中， 利用这些电动机解算器 ( 后述的旋转角传感 器 35) 和 ECU11， 构成旋转角检测装置。为了产生与上述目标辅助力相当的电动机转矩， 基 于该检测出的旋转角 θ， 对电动机 12 的各相进行正弦波通电， 由此对以该电动机 12 为驱动 源的 EPS 致动器 10 的动作即施加于转向系统的辅助力进行控制。
接着， 说明本实施方式的使用电动机和电动机解算器的旋转角传感器的结构。
如图 2 所示， 电动机 12 包括 ： 定子 21， 其固定在形成为大致圆筒状的壳体 20 的内 周； 和转子 22， 其旋转自由地被支承在该定子 21 的径向内侧。 定子 21 是在从壳体 20 的内周向径向内径延伸设置的多个齿 23 上卷绕电动机线 圈 24 而形成的。转子 22 通过在与旋转轴 25 一体旋转的电动机芯 26 的外周固定磁铁而形 成。详细地说， 转子 22 通过将以沿其周向极性 (N/S) 不同的磁极交替形成的方式磁化的环 状磁铁 27 外嵌于电动机芯 26 而形成。旋转轴 25 轴支承于设置在壳体 20 的轴承 28、 29， 由 此该转子 22 被旋转自由地支承于上述定子 21 的径向内径。
这样作为无刷电机构成的电动机 12， 通过向电动机线圈 24 通电而在定子 21 侧形 成旋转磁场， 于是基于该旋转磁场与环状磁铁 27 所形成的励磁磁通的关系， 转子 22 旋转。 此外， 在电动机 12 中， 通过使上述旋转轴 25 的一端突出至壳体 20 的外部， 而形成输出部 30。经由该输出部 30， 能够将由该转子 22 的旋转产生的电动机转矩输出至外部。
在旋转轴 25 上， 在比上述电动机芯 26 在轴向上更靠近输出部 30 侧 ( 该图中为上 侧 ) 的位置， 固定有形成为圆环状的作为磁铁转子的磁转子 31。上述电动机解算器 17 构 成为， 基于该磁转子 31 与旋转轴 25 一体旋转而产生的磁通变化， 检测电动机 12 的旋转角 θ。
下面进行详细叙述。在壳体 20 内， 在其轴向上的上述电动机芯 26 与磁转子 31 之 间的位置， 收纳有电路基板 32。在该电路基板 32 上 ( 图 2 中， 面向上侧的安装面 32a)， 安 装有传感器器件 33， 该传感器器件 33 伴随配置在与其相对的位置的上述磁转子 31 的旋转， 输出与磁通变化对应的传感器信号。
具体地说， 如图 3A、 图 3B 所示， 在具有规定的径向宽度而形成为圆环状的磁转子 31， 沿其周向极性 (N/S) 不同的磁极交替形成。该磁转子 31 中总合其 N 极和 S 极的磁极数 设定为 “10” 。另外， 在该图 3A、 图 3B 中， 为了说明的方便， 省略了将磁转子 31 以能够与旋 转轴 25 一体旋转的方式支承于旋转轴 25 的部件的图示。
在电路基板 32 上， 在与安装面 32a 相对配置的上述磁转子 31 的同心圆上， 详细地 说， 在与其径向宽度的大致中央部相当的径向位置 ( 图 3A 中虚线所示的同心圆 L 上 )， 以均 等角度间隔 (120°间隔 ) 配置有三个传感器器件 33a、 33b、 33c。在电动机中， 利用这些磁
转子 31 和传感器器件 33(33a、 33b、 33c)， 形成构成上述电动机解算器 17 的磁旋转角传感器 35。
进一步详细叙述的话， 传感器器件 33(33a、 33b、 33c) 将桥电路作为传感器元件， 该桥电路具有以自旋固定层的磁化方向为反向的方式串联连接的一对自旋阀型磁阻元件， 输出伴随与其相对配置的磁转子 31 的旋转而变化为正弦波状的传感器信号。
自旋阀型磁阻元件中， 相对于自旋固定层的固定的磁化方向， 自旋自由层的磁化 方向根据通过磁通的方向而变化， 由此其阻值改变。 具体地说， 具有该通过磁通的方向与自 旋固定层的磁化方向越接近， 其阻值越低的特性。此外， 如图 4A、 图 4B 所示， 以该自旋固定 层的磁化方向 ( 各图中， 实线的各箭头所示的方向 ) 为反向的方式使一对自旋阀型磁阻元 件 37a、 37b 串联连接， 形成半桥电路 38， 由此， 该连接点 38a 的电压基于两者的阻值被分压。
即， 根据该通过磁通的方向， 构成半桥电路 38 的两个自旋阀型磁阻元件 37a、 37b 的阻值发生变化， 于是该连接点 38a 的电压也发生变化。通过将该连接点 38a 的电压作为 传感器信号从输出端子 38b 输出， 该半桥电路 38 能够发挥作为传感器元件的功能。
具体地说， 图 4A、 图 4B 所示的半桥电路 38 中， 电源端子 38c 侧的自旋阀型磁阻元 件 37a 以其自旋固定层的磁化方向为从上述连接点 38a 侧朝向电源端子 38c 侧的方向的方 式配置。因此， 该自旋阀型磁阻元件 37a 的阻值， 如图 4A 所示， 在该通过的磁通的方向 ( 各 图中虚线的箭头所示的方向 ) 为从接地端子 38d 侧朝向电源端子 38c 侧的方向时最小化。 接地端子 38d 侧的自旋阀型磁阻元件 37b， 以其自旋固定层的磁化方向为从上述 连接点 38a 侧朝向接地端子 38d 侧的方向的方式配置。因此， 该自旋阀型磁阻元件 37b 的 阻值， 如图 4B 所示， 在该通过的磁通的方向为从电源端子 38c 侧朝向接地端子 38d 侧的方 向时最小化。
由此， 从该半桥电路 38 输出的传感器信号的电平 ( 输出电压 )， 在通过两个自旋阀 型磁阻元件 37a、 37b 的磁通的方向为图 4A 所示的方向 ( 该图中为向上 ) 时最大， 在该通过 磁通的方向为图 4B 所示的方向时 ( 该图中为向下 ) 时最小。
旋转角传感器 35 中， 具有这样的半桥电路 38 的各传感器器件 33(33a、 33b、 33c) 如上所述配置在磁转子 31 的同心圆上 ( 参照图 3A)。伴随磁转子 31 的旋转， 向通过该半桥 电路 38 的磁通的方向旋转， 由此各传感器器件 33(33a、 33b、 33c) 分别输出变化为正弦波状 的传感器信号。
进一步详细叙述的话， 如图 5 所示， 传感器器件 33 具有与图 4A、 图 4B 所示的半桥 电路 38 结构相同的三个半桥电路 38u、 38v、 38w。
对这些半桥电路 38u、 38v、 38w 而言， 配置于其接地端子 38d 侧的各自旋阀型磁阻 元件 37b 的一端通过星形连线三相连接。这些半桥电路 38u、 38v、 38w 以连接点 N 为中心， 以均等角度间隔 (120°间隔 ) 配置。由此， 该各半桥电路 38u、 38v、 38w 输出的各传感器信 号 Vu、 Vv、 Vw 相互间电角具有 120°的相位差。
另外， 在这些半桥电路 38u、 38v、 38w 中， 作为一对自旋阀型磁阻元件 37a、 37b， 使 用隧道磁阻效应型元件 (TMR ： Tunnel MagneticResistance)。在传感器器件 33 中， 利用半 导体工艺形成上述各半桥电路 38u、 38v、 38w。
如图 3A 所示， 各传感器器件 33a、 33b、 33c 在电路基板 32 上， 分别以直线状延伸的 半桥电路 38u 的延伸方向与朝向磁转子 31 的径向外侧的方向一致的方式配置。此时的 “半
桥电路 38u 的延伸方向” 是指， 图 5 中所示的半桥电路 38u 中， 从该连接点 N 朝向电源端子 38c 的方向。 由此， 在旋转角传感器 35 中， 各传感器器件 33a、 33b、 33c 输出的三相的传感器 信号 (Vu1、 Vv1、 Vw1)(Vu2、 Vv2、 Vw2)(Vu3、 Vv3、 Vw3) 的相位， 如图 6A、 图 6B、 图 6C 所示， 电 角分别各错开 120×n° (“n” 为整数 )。
如图 3A 所示， 在磁转子 31 顺时针方向旋转时， 若以传感器器件 33a 为基准， 则 其它的传感器器件 33b、 33c 分别配置在从传感器器件 33a 开始在旋转方向前进侧各离开 120° ( 机械角 ) 的位置。 因此， 这些各传感器器件 33a、 33b、 33c 的换算为电角的间隔， 与磁 转子 31 的磁极数无关， 为 120×n°。由此， 传感器器件 33b 输出的各传感器信号 Vu2、 Vv2、 Vw2 和传感器器件 33c 输出的各传感器信号 Vu3、 Vv3、 Vw3， 相对于传感器器件 33a 输出的各 传感器信号 Vu1、 Vv1、 Vw1， 其相位如图 6A、 图 6B、 图 6C 所示， 电角各错开 120×n°。
对 ECU11 输入这样的各传感器信号 Vu1、 Vv1、 Vw1、 Vu2、 Vv2、 Vw2、 Vu3、 Vv3、 Vw3。 基于各传感器信号， 检测该电动机 12 的旋转角 θ。
接着， 说明本实施方式的利用 ECU11 的旋转角 θ 的检测方法。
如上所述， 传感器器件 33a 输出的各传感器信号 Vu1、 Vv1、 Vw1、 传感器器件 33b 输 出的各传感器信号 Vu2、 Vv2、 Vw2 和传感器器件 33c 输出的各传感器信号 Vu3、 Vv3、 Vw3， 其 相位以电角表示分别各错开 120×n°。 这些各传感器器件 33a、 33b、 33c 输出的三相的传感器信号， 如图 7 所示， 分别具有 与其它的传感器器件输出的某一个传感器信号重复的相位。
具体地说， 传感器器件 33a 的 U 相传感器信号 (Vu1)， 相对于传感器器件 33b 的 V 相传感器信号 (Vv2) 和传感器器件 33c 的 W 相传感器信号 (Vw3)， 具有相互重复的相位。 此外， 传感器器件 33a 的 V 相传感器信号 (Vv1)， 相对于传感器器件 33b 的 W 相传感器信号 (Vw2) 和传感器器件 33c 的 U 相传感器信号 (Vu3)， 具有相互重复的相位。而且， 传感器器 件 33a 的 W 相传感器信号 (Vw1)， 相对于传感器器件 33b 的 U 相传感器信号 (Vu2) 和传感器 器件 33c 的 V 相传感器信号 (Vv3)， 具有相互重复的相位。
构成检测器的 ECU11， 将从电动机解算器 17( 旋转角传感器 35) 输入的各传感器信 号 Vu1、 Vv1、 Vw1、 Vu2、 Vv2、 Vw2、 Vu3、 Vv3、 Vw3， 按照每个重复的相位进行划分。然后， 对于 每个相位， 使用以下的 (1) ～ (3) 式进行平均化， 由此如图 8 所示， 得到除去了波形变形的 三相的主相号 Su、 Sv、 Sw。
Su ＝ (Vu1+Vv2+Vw3)/3......(1)
Sv ＝ (Vv1+Vw2+Vu3)/3......(2)
Sw ＝ (Vw1+Vu2+Vv3)/3......(3)
在磁旋转角传感器中， 由磁铁转子形成的空间磁通密度分布的变形、 或者构成传 感器元件的各个磁检测元件间温度特性的偏差等引起的输出波形的变形成为问题。于是， 通过按照每个重复的相位进行平均化， 能够修正该波形变形。 然后， 基于该施加了修正后的 三相主信号 Su、 Sv、 Sw， 运算电动机 12( 旋转轴 25) 的旋转角 θ。
具体地说， 首先， 利用下面的式 (4) 运算主信号 Su、 Sv、 Sw 的振幅 A。
其中， 该式 (4) 中的 “^2” 表示 “平方” 。 ECU11 基于由上述式 (4) 得到的振幅 A 和各主信号 Su、 Sv、 Sw 的值， 通过求解以下的 (5) ～ (7) 式， 运算电动机 12 的旋转角 θ。
Su ＝ A×SIN(θ)......(5)
Sv ＝ A×SIN(θ+2/3π)......(6)
Sw ＝ A×SIN(θ+4/3π)......(7)
此外， ECU11 对于各传感器器件 33a、 33b、 33c， 通过监视由使用各自输出的三相的 传感器信号 Vu、 Vv、 Vw 的下述式 (8) 得到的均方根值 B， 对其故障进行判定。
而且， 在某个传感器器件发生故障的情况下， 通过使用剩下的两个传感器器件输 出的各传感器信号 Vu、 Vv、 Vw， 能够继续进行旋转角的检测。
如上所述， 本实施方式具有以下的效果。
1) 旋转角传感器 35 包括 ： 磁转子 31， 其沿周向形成有多个磁极 ； 以及三个传感器 器件 33(33a、 33b、 33c)， 其在磁转子 31 的同心圆上以均等角度间隔配置。 此外， 各传感器器 件 33 具有半桥电路 38(38u、 38v、 38w)， 该半桥电路 38 具有以自旋固定层的磁化方向为反向 的方式串联连接的一对自旋阀型磁阻元件 37a、 37b。 而且， 各传感器器件 33 构成为， 基于伴 随磁转子 31 的旋转的磁通变化， 各半桥电路 38 输出的传感器信号 Vu、 Vv、 Vw 相互间电角具 有 120°的相位差。
在传感器器件 33 中， 使用作为传感器元件的自旋阀型磁阻元件 37a、 37b 的各半桥 电路 38(38u、 38v、 38w)， 能够使用半导体工艺形成。它们输出的各传感器信号 Vu、 Vv、 Vw 间 的相位差， 能够高精度地控制成电角为 120°。于是， 以机械角 120°的均等角度间隔在磁 转子 31 的同心圆上配置的各传感器器件 33a、 33b、 33c， 无论该磁转子 31 的磁极数如何， 换 算为电角的间隔都为 120×n°。
根据上述结构， 各传感器器件 33a、 33b、 33c 输出的三相的传感器信号， 分别能够 与其它传感器器件输出的传感器信号的某个重复， 通过按照每个重复的相位进行平均化， 能够得到与磁转子 31 的旋转对应的没有变形的三相的正弦波形。结果， 能够以简单的结构 进行更高精度的旋转角检测， 并且， 对于磁极数的变更也具有更高的适应性。而且， 即使在 各传感器器件 33a、 33b、 33c 中的某个发生故障时， 也能够活用多路复用的优点， 利用剩下 的两个传感器器件输出的各传感器信号继续进行旋转角检测。结果， 能够提高其可靠性。
2) 作为构成传感器元件的自旋阀型磁阻元件 37a、 37b， 使用隧道磁阻效应型元件 (TMR)。
根据上述结构， 不需要使作为传感器元件的桥电路全桥化， 也能够得到足够的信 号强度。由此， 能够使其结构简单化， 并且， 与使用巨磁阻元件 (GMR) 作为该自旋阀型磁阻 元件的情况相比较， 能够进行更高精度的检测。
另外， 上述实施方式也可以进行以下的变更。
在上述实施方式中， 将本发明具体化为构成设置在 EPS 用的电动机 12 中的电动机 解算器 17 的旋转角传感器 35， 但也可以应用于电动机解算器以外的旋转角传感器。此外， 在应用于 EPS 中时， 也不限于本实施方式的 EPS1 那样的转向柱助力型， 也可以具体化为齿 条助力型、 齿轮助力型等其它形式的 EPS。
在上述实施方式中， 作为构成传感器元件的自旋阀型磁阻元件 37a、 37b， 使用了隧 道磁阻效应型元件 (TMR)， 但也可以是使用巨磁阻元件 (GMR) 的结构。
在上述实施方式中， 在各半桥电路 38(38u、 38v、 38w) 中， 电源端子 38c 侧的自旋阀 型磁阻元件 37a 以其自旋固定层的磁化方向为从上述连接点 38a 侧朝向电源端子 38c 侧的 方向的方式配置。接地端子 38d 侧的自旋阀型磁阻元件 37b 以其自旋固定层的磁化方向为 从上述连接点 38a 侧朝向接地端子 38d 侧的方向的方式配置。
但是， 并不限定于此， 只要两者的自旋固定层的磁化方向为反向， 则例如像图 9 所 示的传感器器件 40 那样， 在形成各半桥电路 38(38v、 38u、 38w) 的两个自旋阀型磁阻元件 37a、 37b 中， 其自旋固定层的磁化方向也可以均为朝向连接点 38a 的方向。
如图 10 所示的传感器器件 41 所示， 各自旋阀型磁阻元件 37a、 37b 的自旋固定层 的磁化方向也可以与各半桥电路 38(38u、 38v、 38w) 的延伸方向 ( 该图中为从连接点 N 分别 朝向电源端子 c 的方向 ) 正交。
在上述实施方式中， 将半桥电路 38(38u、 38v、 38w) 作为传感器元件构成传感器器 件 33。 但并不限定于此， 也可以将全桥电路作为传感器元件构成传感器器件。 这样， 通过将 全桥电路 38uu、 38vv、 38ww 作为传感器元件， 能够提高信号强度。由此， 能够达到检测精度 的进一步提高。
具体地说， 例如， 在图 11 所示的传感器器件 42 中， 通过将自旋阀型磁阻元件 37a、 37b 的串联电路和自旋阀型磁阻元件 37a’ 、 37b’ 的串联电路并联连接， 形成三个全桥电路 38uu、 38vv、 38ww。进一步， 在各全桥电路 38uu、 38vv、 38ww 中， 并联配置的自旋阀型磁阻元 件 37a、 37a’ 和自旋阀型磁阻元件 37b、 37b’ ， 以其自旋固定层的磁化方向沿着各串联电路 的延伸方向 ( 该图中为从连接点 N 分别朝向电源端子 38c 的方向 ) 为反向的方式配置。由 此， 在该例中， 各全桥电路 38uu、 38vv、 38ww， 能够将从上述各串联电路的连接点 38a、 38a’ 延伸的两个输出端子 38b、 38b’ 的差动输出， 作为其传感器信号进行输出。
构成各全桥电路 38uu、 38vv、 38ww 的各自旋阀型磁阻元件 37a、 37b、 37a’ 、 37b’ 的 配置， 如图 12 所示的传感器器件 43 所示， 其自旋固定层的磁化方向也可以为与各串联电路 的延伸方向 ( 该图中为从连接点 N 分别朝向电源端子 38c 的方向 ) 正交的方向。
接着， 记载根据以上的实施方式能够掌握的技术思想和效果。
一种旋转角检测方法， 其使用旋转角传感器， 该旋转角传感器具有 ： 磁铁转子， 其 沿周向形成有多个磁极 ； 以及三个上述传感器器件， 其在上述磁铁转子的同心圆上以均等 角度间隔配置， 上述各传感器器件具有三个桥电路， 该桥电路具有以自旋固定层的磁化方 向为反向的方式串联连接的一对自旋阀型磁阻元件， 并且， 基于随着上述磁铁转子的旋转 产生的磁通变化， 该各桥电路输出的上述传感器信号， 相互间电角具有 120°的相位差， 该 旋转角检测方法检测与上述磁铁转子一体旋转的旋转轴的旋转角， 该旋转角检测方法的特 征在于 ： 将上述各传感器器件输出的各传感器信号按照重复的相位进行划分， 基于按照每 个重复的相位进行平均化而得到的三相的主信号检测上述旋转角。由此， 能够以简单的结 构进行高精度的旋转角检测， 并且能够确保对于磁极数的变更的高适应性。