专利名称：旋转磁场传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及对旋转磁场的方向相对于基准方向形成的角度进行检测的旋转磁场传感器。
背景技术：
近年来，在汽车的方向盘的旋转位置的检测等各种用途中，为了检测对象物的旋转位置，广泛利用旋转磁场磁传感器。旋转磁场传感器不仅限于检测对象物的旋转位置的情况，而且在检测对象物的直线的位移的情况下也被利用。在使用旋转磁场传感器的系统中，一般设置有产生旋转磁场的单元(例如磁铁)，该旋转磁场的方向与对象物的旋转、直线的运动连动地进行旋转。旋转磁场传感器使用磁检测元件，检测旋转磁场的方向相对于基准方向形成的角度。由此，检测对象物的旋转位置、直线的位移。作为旋转磁场传感器，如在美国专利第6，943，544B2号说明书、美国专利第6， 633，462B2号说明书以及美国专利申请公开第2009 / 0206827A1号说明书中记载的那样， 已知具有2个电桥电路(惠斯登电桥电路)的传感器。在该旋转磁场传感器中，2个电桥电路分别包含4个作为磁检测元件的磁阻效应元件(以下，也记为MR元件。)，检测旋转磁场的一个方向的成分的强度，输出表示该强度的信号。2个电桥电路的输出信号的相位相差各电桥电路的输出信号的周期的1/4。旋转磁场的方向相对于基准方向形成的角度，基于2 个电桥电路的输出信号来计算。在作为磁检测元件使用MR元件的旋转磁场传感器中，伴随旋转磁场的方向的旋转，与MR元件的电阻值对应的输出信号的波形理想的是成为正弦曲线(包含正弦(Sine)波形和余弦(Cosine)波形)。可是，如在美国专利第6，633，462B2号说明书中记载的那样，已知有MR元件的输出信号波形从正弦曲线变形的情况。当MR元件的输出信号波形变形时， 在旋转磁场传感器的检测角度中有时产生误差。作为MR元件的输出信号波形变形的1种原因，起因于MR元件。在这里，将MR元件是GMR (巨磁阻效应)元件或TMR (隧道磁阻效应)元件的情况为例，针对起因于MR元件，MR元件的输出信号波形变形的情况的例子进行说明。GMR元件、 TMR元件具有磁化固定层(magnetization pinned layers)，磁化方向被固定；自由层，磁化方向对应于旋转磁场的方向而变化；以及非磁性层，配置在磁化固定层和自由层之间。作为MR元件的输出信号波形起因于MR元件而变形的情况的例子，举出磁化固定层的磁化方向由于旋转磁场等的影响而变动的情况。这在旋转磁场的强度比较大的情况下容易发生。 作为MR元件的输出信号波形起因于MR元件而变形的情况的其它例子，举出自由层的磁化方向由于自由层的形状各向异性、矫顽磁力等的影响而与旋转磁场的方向不一致的情况。 这在旋转磁场的强度比较小的情况下容易发生。在美国专利第6，633，462B2号说明书中，记载了如下磁阻传感器，其对具有主参照磁化轴的主检测元件分别电连接具有相对于主参照磁化轴倾斜的参照磁化轴的2个校正检测元件，对检测角度进行校正。可是，在该传感器中，根据主检测元件和校正检测元件的电阻、尺寸、材料、旋转磁场的强度等的设计条件的不同，存在需要对校正检测元件的设计进行最优化，传感器的设计不容易的问题。再有，到此为止，针对在作为磁检测元件使用MR元件的旋转磁场传感器中，在旋转磁场传感器的检测角度中有时产生误差的问题进行了说明。可是，该问题在包含磁检测元件、对旋转磁场的方向相对于基准方向形成的角度进行检测的旋转磁场传感器普遍存在。
发明内容
本发明的目的在于提供一种旋转磁场传感器，对旋转磁场的方向相对于基准方向形成的角度进行检测，其能够减少检测角度的误差。本发明的旋转磁场传感器，检测基准位置的旋转磁场的方向相对于基准方向形成的角度。旋转磁场传感器具备第1检测部，在第1位置中检测旋转磁�。灰约暗�2检测部， 在第2位置中检测旋转磁场。第1检测部具有第1检测电路，检测旋转磁场的第1方向的成分的强度，输出表示该强度的信号；以及第2检测电路，检测旋转磁场的第2方向的成分的强度，输出表示该强度的信号。第2检测部具有第3检测电路，检测旋转磁场的第3方向的成分的强度，输出表示该强度的信号；以及第4检测电路，检测旋转磁场的第4方向的成分的强度，输出表示该强度的信号。第1到第4检测电路分别包含至少1个磁检测元件。第1到第4检测电路的输出信号以相互相等的信号周期而周期性变化。第3检测电路的输出信号的相位与第1检测电路的输出信号的相位不同。第4检测电路的输出信号的相位与第2检测电路的输出信号的相位不同。本发明的旋转磁场传感器还具备
第1运算电路，基于第1和第3检测电路的输出信号，生成第1信号，该第1信号与旋转磁场的第1方向的成分的强度和旋转磁场的第3方向的成分的强度的双方具有对应关系， 并且与第1和第3检测电路的输出信号相比，减少了信号周期的1/3周期的误差成分；
第2运算电路，基于第2和第4检测电路的输出信号，生成第2信号，该第2信号与旋转磁场的第2方向的成分的强度和旋转磁场的第4方向的成分的强度的双方具有对应关系， 并且与第2和第4检测电路的输出信号相比，减少了信号周期的1/3周期的误差成分；以及第3运算电路，基于第1和第2信号，计算角度检测值，该角度检测值与基准位置中的旋转磁场的方向相对于基准方向形成的角度具有对应关系。在本发明的旋转磁场传感器中，第1到第4检测电路的输出信号中，起因于磁检测元件，有时包含具有信号周期的1/3周期的误差成分。在本发明的旋转磁场传感器中，通过第1运算电路，生成与第1和第3检测电路的输出信号相比，减少了信号周期的1/3周期的误差成分的第1信号，通过第2运算电路，生成与第2和第4检测电路的输出信号相比，减少了信号周期的1/3周期的误差成分的第2信号，通过第3运算电路，基于第1和第2信号，计算与基准位置中的旋转磁场的方向相对于基准方向形成的角度具有对应关系的角度检测值。由此，根据本发明，能够减少起因于磁检测元件的旋转磁场传感器的检测角度的误差。再有，在本发明中，“减少了误差成分”，意味着“减少了误差成分的振幅相对于信号的振幅的的比率”。
在本发明的旋转磁场传感器中，优选第2检测电路的输出信号的相位相对于第1 检测电路的输出信号的相位，相差信号周期的1/4的奇数倍。优选第3检测电路的输出信号的相位相对于第1检测电路的输出信号的相位，相差除了信号周期的1/2的整数倍之外的信号周期的1/6的整数倍。优选第4检测电路的输出信号的相位相对于第3检测电路的输出信号的相位，相差信号周期的1/4的奇数倍。根据上述的优选结构，在通过第1运算电路基于第1和第3检测电路的输出信号生成第1信号时，能够使在第1和第3检测电路的输出信号中包含的误差成分相互抵消。此外，通过上述的优选结构，第2检测电路的输出信号的相位与第4检测电路的相位，相差信号周期的1/6的整数倍(除了变为信号周期的1/2 的整数倍的情况)。由此，在通过第2运算电路基于第2和第4检测电路的输出信号生成第 2信号时，能够使在第2和第4检测电路的输出信号中包含的误差成分相互抵消。由此，根据上述优选结构，能够更有效地减少起因于磁检测元件的旋转磁场传感器的检测角度的误差。在上述优选结构中，第1位置和第2位置针对旋转磁场的旋转方向是相同的位置， 第1方向和第3方向针对旋转磁场的旋转方向，相差与除了信号周期的1/2的整数倍之外的信号周期的1/6的整数倍相当的空间上的角度。此外，在上述优选结构中，在本发明的旋转磁场传感器中，第1位置和第2位置是相互不同的位置，第1位置和第2位置的偏差，与除了信号周期的1/2的整数倍之外的信号周期的1/6的整数倍相当。此外，在本发明的旋转磁场传感器中，第1到第4检测电路作为至少1个磁检测元件分别包含串联连接的1对磁检测元件。在该情况下，第1到第4检测电路分别具有惠斯登电桥电路，其包含串联连接的第1对磁检测元件、和串联连接的第2对磁检测元件。磁检测元件是磁阻效应元件。磁阻效应元件具有磁化固定层，磁化方向被固定；自由层，磁化方向对应于旋转磁场的方向而变化；以及非磁性层，配置在磁化固定层和自由层之间。此外，第2检测电路中的磁阻效应元件的磁化固定层的磁化方向与第1检测电路中的磁阻效应元件的磁化固定层的磁化方向正交，第4检测电路中的磁阻效应元件的磁化固定层的磁化方向与第3检测电路中的磁阻效应元件的磁化固定层的磁化方向正交。此外，本发明的旋转磁场传感器还具备第3检测部，在第3位置中检测旋转磁�。� 以及第4检测部，在第4位置中检测旋转磁场。第3检测部具有第5检测电路，检测旋转磁场的第5方向的成分的强度，输出表示该强度的信号；以及第6检测电路，检测旋转磁场的第6方向的成分的强度，输出表示该强度的信号。第4检测部具有第7检测电路，检测旋转磁场的第7方向的成分的强度，输出表示该强度的信号；以及第8检测电路，检测旋转磁场的第8方向的成分的强度，输出表示该强度的信号。第5到第8检测电路分别包含至少1个磁检测元件。第1到第8检测电路的输出信号以相互相等的信号周期而周期性变化。第7检测电路的输出信号的相位与第5检测电路的输出信号的相位不同。第8检测电路的输出信号的相位与第6检测电路的输出信号的相位不同。此外，本发明的旋转磁场传感器还具备
第4运算电路，基于第5和第7检测电路的输出信号，生成第3信号，该第3信号与旋转磁场的第5方向的成分的强度和旋转磁场的第7方向的成分的强度的双方具有对应关系，并且与第5和第7检测电路的输出信号相比，减少了信号周期的1/3周期的误差成分；
第5运算电路，基于第6和第8检测电路的输出信号，生成第4信号，该第4信号与旋转磁场的第6方向的成分的强度和旋转磁场的第8方向的成分的强度的双方具有对应关系， 并且与第6和第8检测电路的输出信号相比，减少了信号周期的1/3周期的误差成分；
第6运算电路，基于第3和第4信号，计算第2角度检 测值，该第2角度检测值与基准位置中的旋转磁场的方向相对于基准方向形成的角度具有对应关系；以及
第7运算电路，基于通过第3运算电路计算出的作为所述角度检测值的第1角度检测值、和通述第6运算电路计算出的第2角度检测值，计算基准位置中的旋转磁场的方向相对于基准方向形成的角度的检测值。 优选在本发明的旋转磁场传感器具备上述第3和第4检测部、以及第4到第7运算电路的情况下，第2检测电路的输出信号的相位相对于第1检测电路的输出信号的相位，相差信号周期的1/4的奇数倍。优选第3检测电路的输出信号的相位相对于第1检测电路的输出信号的相位，相差除了信号周期的1/2的整数倍之外的信号周期的1/6的整数倍。优选第4检测电路的输出信号的相位相对于第3检测电路的输出信号的相位，相差信号周期的1/4的奇数倍。优选第6检测电路的输出信号的相位相对于第5检测电路的输出信号的相位，相差信号周期的1/4的奇数倍。优选第7检测电路的输出信号的相位相对于第5检测电路的输出信号的相位，相差除了信号周期的1/2的整数倍之外的信号周期的1/6的整数倍。优选第8检测电路的输出信号的相位相对于第7检测电路的输出信号的相位，相差信号周期的1/4的奇数倍。在本发明的旋转磁场传感器具备上述第3和第4检测部、以及第4到第7运算电路的情况下，第1角度检测值包含相对于在旋转磁场的方向理想地旋转的情况下设想的第 1角度检测值的理论值的第1角度误差，第2角度检测值包含相对于在旋转磁场的方向理想地旋转的情况下设想的第2角度检测值的理论值的第2角度误差。第1和第2角度误差伴随旋转磁场的方向的变化以相互相等的角度误差周期而周期性变化，并且第1和第2角度误差的变化依赖于旋转磁场的方向的变化。在该情况下，第3位置和第4位置分别相对于第1位置和第2位置，偏差了与角度误差周期的1/2的奇数倍相当的量。此外，在该情况下，角度误差周期是旋转磁场的方向的旋转周期的1/2也可。在本发明的旋转磁场传感器中，生成与第1和第3检测电路的输出信号相比，减少了信号周期的1/3周期的误差成分的第1信号，生成与第2和第4检测电路的输出信号相比，减少了信号周期的1/3周期的误差成分的第2信号，基于第1和第2信号，计算与基准位置中的旋转磁场的方向相对于基准方向形成的角度具有对应关系的角度检测值。由此， 根据本发明，能够减少旋转磁场传感器的检测角度的误差。本发明的其它的目的、特征及优点，通过以下的说明就能十分清楚了。
图1是表示本发明的第1实施方式的旋转磁场传感器的概略结构的立体图。图2是表示本发明的第1实施方式中的方向和角度的定义的说明图。图3是表示本发明的第1实施方式的旋转磁场传感器的结构的电路图。图4是表示图3中的1个MR元件的一部分的立体图。
图5是表示本发明的第1实施方式中的第1检测电路的输出信号和误差成分的波形的波形图。图6是表示本发明的第1实施方式中的第2检测电路的输出信号和误差成分的波形的波形图。图7是表示在本发明的第1实施方式中第1和第3检测电路的输出信号中包含的误差成分相互抵消的说明图。图8是表示在本发明的第1实施方式中第2和第4检测电路的输出信号中包含的误差成分相互抵消的说明图。图9是表示本发明的第1实施方式中的第1和第2信号的波形的波形图。图10是表示本发明的第1实施方式中的角度检测值和角度误差的波形图。图11是表示在基于图5所示的输出信号的波形和图6所示的输出信号的波形计算的角度检测值中包含的角度误差的波形的波形图。图12是表示本发明的第1实施方式中的第1和第2检测电路的各输出信号的波形的波形图。图13是表示本发明的第1实施方式中的第3和第4检测电路的各输出信号的波形的波形图。图14是表示本发明的第1实施方式中的角度误差与第1比较例的旋转磁场传感器中的角度误差的波形的波形图。图15是表示相对于本发明的第1实施方式的第2比较例的旋转磁场传感器的角度误差的波形的波形图。图16是表示本发明的第1实施方式的第1变形例中的运算部的电路图。图17是表示本发明的第1实施方式的第2变形例中的运算部的电路图。图18是表示本发明的第1实施方式的第3变形例中的运算部的电路图。图19是表示本发明的第2实施方式的旋转磁场传感器的结构的说明图。图20是表示本发明的第2实施方式中的第1变形例的旋转磁场传感器的结构的说明图。图21是表示本发明的第2实施方式中的第2变形例的旋转磁场传感器的结构的说明图。图22是表示本发明的第2实施方式中的第3变形例的旋转磁场传感器的结构的说明图。图23是表示本发明的第3实施方式的旋转磁场传感器的结构的说明图。图24是表示本发明的第3实施方式中的变形例的旋转磁场传感器的结构的说明图。图25是表示本发明的第4实施方式的旋转磁场传感器的结构的电路图。图26是表示本发明的第5实施方式的旋转磁场传感器的结构的框图。 图27是表示本发明的第5实施方式的旋转磁场传感器的结构的说明图。图28是表示本发明的第5实施方式中的变形例的旋转磁场传感器的结构的说明图。图29是表示本发明的第5实施方式中的旋转磁场、第1角度检测值和第1角度误差的关系的波形图。图30是表示本发明的第5实施方式中的角度误差减少的作用的说明图。
图31是表示本发明的第5实施方式中的角度检测值和角度误差的关系的波形图。
具体实施例方式[第1实施方式]
以下，针对本发明的实施方式，参照附图详细地进行说明。首先，参照图1和图2，对本发明的第1实施方式的旋转磁场传感器的概略结构进行说明。图1是表示本实施方式的旋转磁场传感器的概略结构的立体图。图2是表示本实施方式中的方向和角度的定义的说明图。如图1所示，本实施方式的旋转磁场传感器1，检测基准位置中的旋转磁场MF的方向相对于基准方向形成的角度。在图1中，作为产生方向旋转的旋转磁场MF的单元的例子，示出了圆柱状的磁铁2。该磁铁2具有以包含圆柱的中心轴的假想的平面为中心而对称地配置的N极和S极。该磁铁2将圆柱的中心轴作为中心进行旋转。由此，磁铁2产生的旋转磁场MF的方向将包含圆柱的中心轴的旋转中心C作为中心进行旋转。旋转磁场传感器1以与磁铁2的一方的端面相向的方式配置。再有，如之后在其它的实施方式中说明的那样，产生方向旋转的旋转磁场MF的单元不限于图1所示的磁铁2。旋转磁场传感器1具备第1检测部10，在第1位置中检测旋转磁场MF ；以及第2 检测部20，在第2位置中检测旋转磁场MF。在图1中，为了容易理解，将第1检测部10和第2检测部20作为不同体而进行描绘，但第1检测部10和第2检测部20被一体化也可。在这里，参照图2对本实施方式的方向和角度的定义进行说明。首先，将与图1所示的旋转中心C平行、从磁铁2的一方的端面朝向旋转磁场传感器1的方向定义为Z方向。 接着，在与Z方向垂直的假想的平面上，将相互正交的2个方向定义为X方向和Y方向。在图2中，将X方向设为朝向右侧的方向进行表示，将Y方向设为朝向上侧的方向进行表示。 此外，将与X方向相反的方向定义为-χ方向，将与Y方向相反的方向定义为-Y方向。基准位置ra是旋转磁场传感器ι检测旋转磁场MF的位置。基准位置ra例如设为配置有第1检测部10的位置。基准方向DR设为Y方向。以记号θ表示基准位置ra中的旋转磁场MF的方向DM相对于基准方向DR形成的角度。旋转磁场MF的方向DM设为在图2中在顺时针方向旋转的方向。角度θ在从基准方向DR向顺时针方向看时以正的值表示，在从基准方向DR向逆时针方向看时以负的值表示。第1检测部10在第1位置Pl中，检测旋转磁场MF的第1方向Dl的成分、和旋转磁场MF的第2方向D2的成分。第2检测部20在第2位置Ρ2中，检测旋转磁场MF的第3 方向D3的成分、和旋转磁场MF的第4方向D4的成分。在本实施方式中，第1方向Dl与第 2方向D2正交，第3方向D3也与第4方向D4正交。第1位置Pl和第2位置Ρ2针对旋转磁场MF的旋转方向是相同位置，与基准位置I3R —致。第1方向Dl和第3方向D3针对旋转磁场MF的旋转方向相差60°。此外，在本实施方式中，第2方向D2与基准方向DR (Y方向)一致。在这里，将在第1位置Pl中旋转磁场MF的方向DM相对于第2方向D2形成的角度称为第1角度，以记号Θ1表示。角度θ 1的正负的定义与角度θ同样。在本实施方式中，角度Θ1与角度θ一致。第1方向Dl是从第2方向D2旋转90°的方向。第3方向D3是从第1方向Dl旋转-60°的方向，第4方向D4是从第2方向D2 旋转-60°的方向。此外，第3方向D3是从第4方向D4旋转90°的方向。在这里，将在第 2位置P2中旋转磁场MF的方向DM相对于第4方向D4形成的角度称为第2角度，以记号 θ 2表示。角度θ 2的正负的定义与角度θ同样。在本实施方式中，角度θ 2比角度θ大 60° 。
接着，参照图3针对旋转磁场传感器1的结构详细地进行说明。图3是表示旋转磁场传感器1的结构的电路图。旋转磁场传感器1如上述那样，具备第1检测部10和第2 检测部20。第1检测部10具有第1检测电路11，检测旋转磁场MF的第1方向Dl的成分的强度，输出表示该强度的信号；以及第2检测电路12，检测旋转磁场MF的第2方向D2的成分的强度，输出表示该强度的信号。第2检测部20具有第3检测电路21，检测旋转磁场MF的第3方向D3的成分的强度，输出表示该强度的信号；以及第4检测电路22，检测旋转磁场MF的第4方向D4的成分的强度，输出表示该强度的信号。第1到第4检测电路11、 12、21、22分别包含至少1个磁检测元件。第1到第4检测电路11、12、21、22的输出信号以相互相等的信号周期T而周期性变化。第3检测电路21的输出信号的相位与第1检测电路11的输出信号的相位不同。第 4检测电路22的输出信号的相位与第2检测电路12的输出信号的相位不同。在本实施方式中，第1到第4检测电路11、12、21、22的输出信号的相位的关系特别优选成为以下关系。优选第2检测电路12的输出信号的相位相对于第1检测电路11的输出信号的相位，相差信号周期T的1/4的奇数倍。优选第4检测电路22的输出信号的相位相对于第3 检测电路21的输出信号的相位，相差信号周期T的1/4的奇数倍。但是，从磁检测元件的制作精度等的观点出发，第1检测电路11的输出信号和第2检测电路12的输出信号的相位差，和第3检测电路21的输出信号和第4检测电路22的输出信号的相位差分别从信号周期T的1/4的奇数倍起稍微偏差也可。优选第3检测电路21的输出信号的相位相对于第1检测电路11的输出信号的相位，相差除了信号周期T的1/2的整数倍之外的信号周期T的1/6的整数倍。再有，“除了信号周期T的1/2的整数倍之外的信号周期T的1/6的整数倍”，指的是信号周期T的1/6 的整数倍的多个相位差，其中除去了信号周期T的1/2的整数倍(包含0倍)的多个相位差。 在以下的说明中，设第1到第4检测电路11、12、21、22的输出信号的相位的关系是上述优选关系。第1到第4检测电路11、12、21、22作为至少1个磁检测元件分别包含串联连接的 1对磁检测元件。在该情况下，第1到第4检测电路11、12、21、22分别具有惠斯登电桥电路，其包含串联连接的第1对磁检测元件、和串联连接的第2对磁检测元件。在以下，针对第1到第4检测电路11、12、21、22分别具有上述惠斯登电桥电路的情况的例子进行说明。第1检测电路11具有惠斯登电桥电路14。惠斯登电桥电路14包含电源端口 VI、 接地端口 Gl、2个输出端口 Ε11、Ε12、串联连接的第1对磁检测元件R11、R12、以及串联连接的第2对磁检测元件R13、R14。磁检测元件R11、R13的各一端连接于电源端口 VI。磁检测元件Rll的另一端连接于磁检测元件R12的一端和输出端口 E11。磁检测元件R13的另一端连接于磁检测元件R14的一端和输出端口 E12。磁检测元件R12、R14的各另一端连接于接地端口 G1。对电源端口 Vl施加规定大小的电源电压。接地端口 Gl被接地。
第2检测电路12具有惠斯登电桥电路16。惠斯登电桥电路16包含电源端口 V2、 接地端口 G2、2个输出端口 E21、E22、串联连接的第1对磁检测元件R21、R22、以及串联连接的第2对磁检测元件R23、R24。磁检测元件R21、R23的各一端连接于电源端口 V2。磁检测元件R21的另一端连接于磁检测元件R22的一端和输出端口 E21。磁检测元件R23的另一端连接于磁检测元件R24的一端和输出端口 E22。磁检测元件R22、R24的各另一端连接于接地端口 G2。对电源端口 V2施加规定大小的电源电压。接地端口 G2被接地。
第3检测电路21具有惠斯登电桥电路24。惠斯登电桥电路24包含电源端口 V3、 接地端口 G3、2个输出端口 E31、E32、串联连接的第1对磁检测元件R31、R32、以及串联连接的第2对磁检测元件R33、R34。磁检测元件R31、R33的各一端连接于电源端口 V3。磁检测元件R31的另一端连接于磁检测元件R32的一端和输出端口 E31。磁检测元件R33的另一端连接于磁检测元件R34的一端和输出端口 E32。磁检测元件R32、R34的各另一端连接于接地端口 G3。对电源端口 V3施加规定大小的电源电压。接地端口 G3被接地第4检测电路22具有惠斯登电桥电路26。惠斯登电桥电路26包含电源端口 V4、 接地端口 G4、2个输出端口 E41、E42、串联连接的第1对磁检测元件R41、R42、以及串联连接的第2对磁检测元件R43、R44。磁检测元件R41、R43的各一端连接于电源端口 V4。磁检测元件R41的另一端连接于磁检测元件R42的一端和输出端口 E41。磁检测元件R43的另一端连接于磁检测元件R44的一端和输出端口 E42。磁检测元件R42、R44的各另一端连接于接地端口 G4。对电源端口 V4施加规定大小的电源电压。接地端口 G4被接地。在本实施方式中，作为在惠斯登电桥电路(以下，记为电桥电路)14、16、24、26中包含的全部磁检测元件，使用MR元件，特别是TMR元件。再有，代替TMR元件使用GMR元件也可。TMR元件或GMR元件具有磁化固定层，磁化方向被固定；自由层，磁化方向对应于旋转磁场MF的方向而变化；以及非磁性层，配置在磁化固定层和自由层之间。在TMR元件中， 非磁性层是隧道结层(tunnel barrier layer)。在GMR元件中，非磁性层是非磁性导电层。 在TMR元件或GMR元件中，电阻值根据自由层的磁化方向相对于磁化固定层的磁化方向形成的角度而变化，在该角度为0°时电阻值成为最小值，在角度为180°时电阻值变为最大值。在以下的说明中，将在电桥电路14、16、24、26中包含的磁检测元件记为MR元件。在图 3中，涂黑的箭头表示MR元件中的磁化固定层的磁化方向，空心的箭头表示MR元件中的自由层的磁化方向。在第1检测电路11中，MR元件Rll、R14的磁化固定层的磁化方向是与第1方向 Dl平行的方向，MR元件R12、R13中的磁化固定层的磁化方向是与MR元件R11、R14的磁化固定层的磁化方向相反的方向。在该情况下，根据旋转磁场MF的第1方向Dl的成分强度， 输出端口 E11、E12的电位差变化。因此，第1方向Dl是第1检测电路11检测旋转磁场MF 时的基准的方向，第1检测电路11检测旋转磁场MF的第1方向Dl的成分的强度，输出表示该强度的信号。具体地，输出端口 E11、E12的电位差是第1检测电路11的输出信号。在图 3所示的例子中，MR元件Rll、R14中的磁化固定层的磁化方向是X方向，MR元件Rl2、Rl3 的磁化固定层的磁化方向是-X方向。在该例子中，第1方向Dl是与X方向相同的方向。在第2检测电路12中，MR元件R21、R24的磁化固定层的磁化方向是与第2方向 D2平行的方向，MR元件R22、R23中的磁化固定层的磁化方向是与MR元件R21、R24的磁化固定层的磁化方向相反的方向。在该情况下，根据旋转磁场MF的第2方向D2的成分强度， 输出端口 E21、E22的电位差变化。因此，第2方向D2是第2检测电路12检测旋转磁场MF 时的基准的方向，第2检测电路12检测旋转磁场MF的第2方向D2的成分的强度，输出表示该强度的信号。具体地，输出端口 E21、E22的电位差是第2检测电路12的输出信号。在图 3所示的例子中，MR元件R21、R24中的磁化固定层的磁化方向是Y方向，MR元件R22、R23 的磁化固定层的磁化方向是-Y方向。在该例子中，第2方向D2是与Y方向相同的方向。在第3检测电路21中，M R元件R31、R34的磁化固定层的磁化方向是与第3方向 D3平行的方向，MR元件R32、R33中的磁化固定层的磁化方向是与MR元件R31、R34的磁化固定层的磁化方向相反的方向。在该情况下，根据旋转磁场MF的第3方向D3的成分强度， 输出端口 E31、E32的电位差变化。因此，第3方向D3是第3检测电路21检测旋转磁场MF 时的基准的方向，第3检测电路21检测旋转磁场MF的第3方向D3的成分的强度，输出表示该强度的信号。具体地，输出端口 E31、E32的电位差是第3检测电路21的输出信号。在图3所示的例子中，MR元件R31、R34中的磁化固定层的磁化方向是与图2所示的第3方向 D3相同的方向，MR元件R32、R33的磁化固定层的磁化方向与第3方向D3是相反方向。在第4检测电路22中，MR元件R41、R44的磁化固定层的磁化方向是与第4方向 D4平行的方向，MR元件R42、R43中的磁化固定层的磁化方向是与MR元件R41、R44的磁化固定层的磁化方向相反的方向。在该情况下，根据旋转磁场MF的第4方向D4的成分强度， 输出端口 E41、E42的电位差变化。因此，第4方向D4是第4检测电路22检测旋转磁场MF 时的基准的方向，第4检测电路22检测旋转磁场MF的第4方向D4的成分的强度，输出表示该强度的信号。具体地，输出端口 E41、E42的电位差是第4检测电路22的输出信号。在图3所示的例子中，MR元件R41、R44中的磁化固定层的磁化方向是与图2所示的第4方向 D4相同的方向，MR元件R42、R43的磁化固定层的磁化方向与第4方向D4是相反方向。再有，检测电路11、12、21、22内的多个MR元件的磁化固定层的磁化方向，从MR元件的制作精度等的观点出发，从上述方向稍微偏差也可。在这里，参照图4对MR元件的结构的一例进行说明。图4是表示图3所示的旋转磁场传感器1中的1个MR元件的一部分的立体图。在该例子中，1个MR元件具有多个下部电极、多个MR膜、和多个上部电极。多个下部电极42配置在未图示的基板上。各个下部电极42具有细长形状。在下部电极42的长尺寸方向邻接的2个下部电极42之间，形成有间隙。如图4所示，在下部电极42的上表面上，在长尺寸方向的两端附近，分别配置有MR膜 50。MR膜50包含从下部电极42侧起依次层叠的自由层51、非磁性层52、磁化固定层53和反铁磁性层54。自由层51与下部电极42电连接。反铁磁性层54由反铁磁性材料构成，在与磁化固定层53之间使交换耦合产生，固定磁化固定层53的磁化的方向。多个上部电极 43配置在多个MR膜50上。各个上部电极43具有细长形状，对在下部电极42的长尺寸方向邻接的2个下部电极42上配置而邻接的2个MR膜50的反铁磁性层54进行电连接。通过这样的结构，图4所示的MR元件具有通过多个下部电极42和多个上部电极43串联连接的多个MR膜50。再有，MR膜50的层5广54的配置与图4所示的配置是上下相反也可。旋转磁场传感器1还具备运算部30。如图3所示，运算部30具有第1到第3运算电路31、32、33。第1运算电路31基于第1和第3检测电路11、21的输出信号，生成第 1信号，该第1信号与旋转磁场MF的第1方向Dl的成分的强度和旋转磁场MF的第3方向D3的成分的强度的双方具有对应关系。第2运算电路32基于第2和第4检测电路12、22 的输出信号，生成第2信号，该第2信号与旋转磁场MF的第2方向D2的成分的强度和旋转磁场MF的第4方向D4的成分的强度的双方具有对应关系。第3运算电路33基于第1和第2信号，计算角度检测值θ8，该角度检测值θ s与基准位置ra中的旋转磁场MF的方向 DM相对于基准方向DR形成的角度θ具有对应关系。第1到第3运算电路31、32、33例如能够通过1个微型计算机来实现。针对第1和第2信号的生成方法和角度检测值θ s的计算方法，在后面详细地说明。运算部30还具有8个输入端口 mi IN8、输出端口 OUTl。输入端口 mi IN8分别连接于输出端口 E11、E12、E21、E22、E31、E32、E41、E42。
运算部30还具有8个模-数变换器(以下，记为A/D变换器)AD1 AD8和8个开关 SW广SW8。开关SWfSWS分别具有第1端口和第2端口，对第1端口和第2端口之间的导通状态和非导通状态进行选择。A/D变换器ADfADS的输入端分别连接于输入端口 mflN8。 A/D变换器ADl AD8分别将出现在输出端口 Ell、E12、E21、E22、E31、E32、E41、E42的电位变换为数字信号并输出。开关SWfSWS的第1端口分别连接于A/D变换器ADfADS的输出端。运算部30还具有4个差分电路111、112、121、122。差分电路111、112、121、122分
别具有第1和第2输入端与输出端。差分电路111的第1输入端连接于开关SWl的第2端口。差分电路111的第2输入端连接于开关SW2的第2端口。差分电路112的第1输入端连接于开关SW3的第2端口。差分电路112的第2输入端连接于开关SW4的第2端口。差分电路121的第1输入端连接于开关SW5的第2端口。差分电路121的第2输入端连接于开关SW6的第2端口。差分电路122的第1输入端连接于开关SW7的第2端口。差分电路 122的第2输入端连接于开关SW8的第2端口。第1到第3运算电路3广33分别具有第1和第2输入端与输出端。第1运算电路 31的第1输入端连接于差分电路111的输出端。第1运算电路31的第2输入端连接于差分电路121的输出端。第2运算电路32的第1输入端连接于差分电路112的输出端。第 2运算电路32的第2输入端连接于差分电路122的输出端。第3运算电路33的第1输入端连接于第1运算电路31的输出端。第3运算电路33的第2输入端连接于第2运算电路 32的输出端。第3运算电路33的输出端连接于输出端口 0UT1。在通常时，开关SW广SW8成为导通状态。这时，差分电路111将与输出端口 E11、 E12的电位差对应的信号向第1运算电路31输出。差分电路112将与输出端口 E21、E22的电位差对应的信号向第2运算电路32输出。差分电路121将与输出端口 E31、E32的电位差对应的信号向第1运算电路31输出。差分电路122将与输出端口 E41、E42的电位差对应的信号向第2运算电路32输出。此外，运算部30具有故障保险(Fail safe)功能。运算部30具有控制故障保险功能的控制部34。控制部34控制开关SWf SW8。控制部34能够与第1到第3运算电路 3广33同样地通过微型计算机来实现。针对故障保险功能在后面详细进行说明。接着，针对通常时的第1和第2信号的生成方法和角度检测值θ s的计算方法进行说明。在图3所示的例子中，理想的是第2检测电路12中的MR元件的磁化固定层的磁化方向，与第1检测电路11中的MR元件的磁化固定层的磁化方向正交。理想的是差分电路111的输出信号的波形成为依赖于第1角度θ 1的正弦(Sine)波形，差分电路112的输出信号的波形成为依赖于第1角度θ 1的余弦(Cosine)波形。在该情况下，差分电路112 的输出信号的相位相对于差分电路111的输出信号的相位，相差信号周期T的1/4即π /2 (90° )。
在第1角度Θ1大于0°且小于180°时，差分电路111的输出信号是正的值，在第1角度θ 1大于180°且小于360°时，差分电路111的输出信号是负的值。此外，在第 1角度Θ1大于等于0°且小于90°时，以及在大于270°且小于等于360°时，差分电路 112的输出信号是正的值，在第1角度θ 1大于90°且小于270°时，差分电路112的输出信号是负的值。以下，将差分电路111的输出信号表示为sin θ 1，将差分电路112的输出信号表示为cos θ 1。输出信号sin θ 1是表示旋转磁场MF的第1方向Dl的成分的强度的信号。输出信号cos θ 1是表示旋转磁场MF的第2方向D2的成分的强度的信号。此外，在图3所示的例子中，理想的是第4检测电路22中的MR元件的磁化固定层的磁化方向，与第3检测电路21中的MR元件的磁化固定层的磁化方向正交。理想的是差分电路121的输出信号的波形成为依赖于第2角度θ 2的正弦波形，差分电路122的输出信号的波形成为依赖于第2角度θ 2的余弦波形。在该情况下，差分电路122的输出信号的相位相对于差分电路121的输出信号的相位，相差信号周期T的1/4即π /2(90° )。在第2角度Θ1大于0°且小于180°时，差分电路121的输出信号是正的值，在第2角度θ 1大于180°且小于360°时，差分电路121的输出信号是负的值。此外，在第 2角度θ 2大于等于0°且小于90°时，以及在大于270°且小于等于360°时，差分电路 122的输出信号是正的值，在第2角度θ 2大于90°且小于270°时，差分电路122的输出信号是负的值。以下，将差分电路121的输出信号表示为sin θ 2，将差分电路122的输出信号表示为cos θ 2。输出信号sin θ 2是表示旋转磁场MF的第3方向D3的成分的强度的信号。输出信号cos θ 2是表示旋转磁场MF的第4方向D4的成分的强度的信号。第1运算电路31基于差分电路111的输出信号sine 1和差分电路121的输出信号sin θ 2，生成第1信号sin θ s，该第1信号sin θ s与旋转磁场MF的第1方向Dl的成分的强度和旋转磁场MF的第3方向D3的成分的强度的双方具有对应关系。例如，通过将输出信号sin θ 1和输出信号sin θ 2相加，能够将其作为第1信号sin θ s。在本实施方式中，输出信号sin θ 1的相位和输出信号sin θ 2的相位相差π /3 (60° )。在这里，当将 θ 1、θ 2 分别表示为 α -Ji /6、α + π /6，将 sin θ Usin θ 2 分别表示为 sin ( α - ji /6)、sin (a + ji/6)时，第1信号sine s通过下述的数式(1)而表示。
s 1 n 0 s = s i η 0 1 + s η θ 2
=s i it Ce — π/6) + s I η {α + π/Q) =S η α * c ο s ( — π/6> 十 eosci-sin {— π/6) + s i η α c ο S (π / 6)十 c t) s α · s i ιι {π/ 6)
=2 s i Ii α · c ο s ( π / 6 )
=1 . 7 3 s I η ··■ (1)第2运算电路32基于差分电路112的输出信号cos θ 1和差分电路122的输出信号cos θ 2，生成第2信号cos θ S，该第2信号cos θ s与旋转磁场MF的第2方向D2的成分的强度和旋转磁场MF的第4方向D4的成分的强度的双方具有对应关系。例如，通过将输出信号cos θ 1和输出信号cos θ 2相加，能够将其作为第2信号cos θ s。在本实施方式中，输出信号cos θ 1的相位和输出信号cos θ 2的相位相差π /3(60° )。在这里，如上述那样，当将 θ 1、θ 2 分别表示为 α -Ji /6、α + Ji /6，将 cos θ Ucos θ 2 分别表示为 cos ( α - ji /6)、 cos ( a + ji/6)时，第2信号cos θ s通过下述的数式(2)而表示。 C O S 0 S = C O S 0 1 + C O S θ Z
= Cos {α - τι / 6) +cos ( a + TT / 6 )
= cosci· cos (- τ: / 6) — s i η a - s η (- π/$ )
+ cos - cos (π/6) -sina-s in (λ/6) = 2cosa* cos {%/6)
=1, 7 3c ο s a■■· (2)第3运算电路基于第1信号sin θ s和第2信号cos θ s，计算角度检测值θ s，该角度检测值θ S与基准位置ra中的旋转磁场MF的方向DM相对于基准方向DR形成的角度θ具有对应关系。具体地，例如第3运算电路33通过下述的数式(3)计算θ s。再有， "atan”表示反正切。
0 s = a 1 a η ( s irs§s/cos0s) —π /6
=a t a η (1. 7 3s i η α/ 1. ？ 3 c ο s α) - tc/6
(3)数式(3)中的atan (1. 73sin α/1. 73cos α )表示求取α的反正切计算。根据数式(3)，导出θ S=CI-Ji/6= θ 1的关系。再有，在360°的范围内，在数式(3)的α的解中， 有相差180°的2个值。可是，根据sin θ s和C0s θ s的正负(其与sin α和cos α的正负相等)的组合，能够判别α的真的值是数式(3)中的α的2个解的哪一个。S卩，在Sines 是正的值时，α大于0°且小于180°。在sin θ s是负的值时，α大于180°且小于360°。 在cos θ s是正的值时，α在大于等于0°且小于90°、和大于270°且小于等于360°的范围内。在cos θ s是负的值时，α大于90°且小于270°。第3运算电路33根据数式(3) 和上述的sin θ s和C0s θ s的正负的组合的判定，在360°的范围内求取α。接着，针对运算部30的故障保险功能详细地进行说明。故障保险功能是在第1到第4检测电路11、12、21、22的任一个故障的情况下，运算部30能够输出角度检测值θ s的功能。以下，参照图3，针对故障保险功能的工作、即控制部34的工作进行说明。通常时， 即第1到第4检测电路11、12、21、22都正常工作的情况下，控制部34使图3所示的开关 SW广SW8成为导通状态。在该情况下，运算部30通过参照数式(1) (3)说明的方法来计算角度检测值θ S。在第3和第4检测电路21、22的一方或双方故障的情况下，控制部34使开关 SW广SW4为导通状态，并且使开关SW5 SW8为非导通状态。在该情况下，对第1运算电路31 仅输入差分电路111的输出信号sin θ 1，对第2运算电路32仅输入差分电路112的输出 信号cos θ 1。在该情况下，第1信号Sin θ S与输出信号Sin θ 1相等，第2信号cos θ s与输出信号cos θ 1相等。而且，第3运算电路33通过下述的数式(4)计算θ s。
β s = a I aH (s in0s/cos§s) = atan (s i ri 0 1 / c ο s β 1) =Ol…(4)第3运算电路33与上述的α的求取方法同样地，根据数式(4)和sin θ 1和 cos θ 1的正负的组合的判定，在360°的范围内求取θ ι ( θ S)。在第1和第2检测电 路11、12的一方或双方故障的情况下，控制部34使开关 SW广SW4为非导通状态，并且使开关SW5 SW8为导通状态。在该情况下，对第1运算电路31 仅输入差分电路121的输出信号sin θ 2，对第2运算电路32仅输入差分电路122的输出信号cos θ 2。在该情况下，第1信号sin θ s与输出信号sin θ 2相等，第2信号cos θ s与输出信号cos θ 2相等。而且，第3运算电路33通过下述的数式(5)计算θ s。
β s = a I a η (s I ri β s /c ο s β s) —π/3
=a I an (s i η 0 2/c ο s θ 2) — τ/3
=# 2 - π/3…(5)第3运算电路33与上述的α的求取方法同样地，根据数式(5)和sin θ 2和 cos θ 2的正负的组合的判定，在360°的范围内求取θ 2和θ S。控制部34对第1到第4检测电路11、12、21、22的故障例如以如下方式进行判定。 控制部34在图3所示的电桥电路14的电阻值、输出端口 Ε11、Ε12的电位、A/D变换器AD1、 AD2的输出值中至少监视1个。再有，电桥电路14的电阻值指的是电源Vl和接地端口 Gl 之间的电阻值。控制部34通过由控制部34监视的值是否在预先决定的正常值的范围内、 或是否是异常值，判定第1检测电路11是否故障。作为一个例子，在控制部34监视输出端口 Ε11、Ε12的电位的情况下，在对电源端口 Vl输入的电源电压是5V、输出端口 Ε11、Ε12的电位是OV或5V的情况下，控制部34判定为输出端口 El 1、Ε12的电位是异常值，判定为第 1检测电路11故障。控制部34通过与第1检测电路11的故障的判定方法同样的方法，也针对其它的检测电路12、21、22，判定是否故障。接着，参照图5到图10，针对旋转磁场传感器1的作用和效果进行说明。如上所述，第1运算电路31基于与第1和第3检测电路11、21的输出信号对应的差分电路111、 121的输出信号sin θ 1、sin θ 2生成第1信号sin θ s，第2运算电路32基于与第2和第 4检测电路12、22的输出信号对应的差分电路112、122的输出信号cos θ Ucos θ 2生成第 2信号cos θ s。第3运算电路基于第1信号sin θ s和第2信号cos θ s，计算角度检测值 θ s,该角度检测值θ s与基准位置I3R中的旋转磁场MF的方向DM相对于基准方向DR形成的角度θ具有对应关系。在本实施方式中，与检测电路11、12、21、22的各输出信号(2个输出端口的电位差)对应的差分电路111、112、121、122的各输出信号的波形理想的是成为正弦曲线(包含正弦(Sine)波形和余弦(Cosine)波形)。可是，实际上由于MR元件的输出信号波形起因于MR元件而变形，差分电路111、112、121、122的各输出信号从正弦曲线变形。作为MR元件的输出信号波形起因于MR元件而变形的情况，例如有MR元件的磁化固定层的磁化方向由于旋转磁场MF等的影响而变动的情况，MR元件的自由层的磁化方向由于自由层的形状各向异性、矫顽磁力等的影响而与旋转磁场MF的方向不一致的情况。从正弦曲线变形了的输出信号除了理想的正弦曲线的成分之外，还包含误差成分。图5和图6表示从正弦曲线变形的信号的波形。在图5中示出差分电路111的输出信号sin θ 1的波形。在图6中示出差分电路112的输出信号cos θ 1的波形。在图5和图6中，横轴表示角度Θ1，纵轴表示标准化输出。再有，标准化输出是将每个角度的输出信号除以输出信号的最大值后的值。 符号61、64表示理想的正弦曲线。以符号62表示的波形，表示起因于MR元件而变形的输出信号sin θ 1的波形。以符号63表示的波形，表示在输出信号sin θ 1中包含的误差成分的波形。以符号65表示的波形，表示起因于MR元件而变形的输出信号cose 1的波形。以符号66表示的波形，表示在输出信号cos θ 1中包含的误差成分的波形。再有，图5和图6 表示的各波形是通过模拟而制作的。如图5所示，在输出信号sine 1中包含的误差成分的 变化依赖于输出信号sin θ 1 的变化。此外，如图6所示，在输出信号cose ι中包含的误差成分的变化依赖于输出信号cos θ ι的变化。同样地，在输出信号Sin θ 2中包含的误差成分的变化依赖于输出信号 sin θ 2的变化。此外，在输出信号cos θ 2中包含的误差成分的变化依赖于输出信号cos θ 2 的变化。在各差分电路的输出信号的波形如图5和图6所示那样变形的情况下，在各差分电路的输出信号中包含的误差成分的周期如从在图5和图6中以符号63、66表示的波形可知那样，成为信号周期T的1/3、即2 π/3 (120° )。再有，各差分电路的输出信号起因于MR元件从正弦曲线变形的例子，并不限于图 5和图6表示的例子。在图5和图6表示的例子中，各差分电路的输出信号以从理想的正弦曲线接近三角波形的方式而变形。可是，与在图5和图6表示的例子相反，各差分电路的输出信号以从理想的正弦曲线接近矩形波形的方式而变形也可。在该情况下，各差分电路的输出信号包含误差成分。在任何情况下，在各差分电路的输出信号中包含的误差成分的周期(以下，称为误差成分周期)，是信号周期T的1/3、即2 π/3 (120° )。第1运算电路31基于输出信号sin θ 1和输出信号sin θ 2，生成第1信号sin θ s， 该第1信号sin θ s与旋转磁场MF的第1方向Dl的成分的强度和旋转磁场MF的第3方向 D3的成分的强度的双方具有对应关系，并且与输出信号sin θ 1、sin θ 2相比，减少了误差成分。在本实施方式中，特别是输出信号sin θ 1的相位和输出信号sin θ 2的相位相差误差成分周期的1/2 (信号周期T的1/6)、S卩π/3 (60° )。为了对其进行实现，在本实施方式中，使第1方向Dl和第3方向D3针对旋转磁场MF的旋转方向相差60°。根据本实施方式，能够使在输出信号sin θ 1中包含的误差成分和在输出信号sin θ 2中包含的误差成分相抵消。参照图7对其进行说明。在图7中，(a)示出图5所示的差分电路111的输出信号sin θ 1的波形。在图7中，(b)示出差分电路121的输出信号sin θ 2的波形。图7 (a)、(b)的横轴表示角度θ。符号71表示理想的正弦曲线。以符号72表示的波形，表示起因于MR元件而变形的输出信号sin θ 2的波形。以符号73表示的波形，表示在输出信号 sin θ 2中包含的误差成分的波形。在本实施方式中，将输出信号sin θ 1和输出信号sin θ 2 相加，生成第1信号sin θ s。因此，在生成第1信号sin θ s时，在输出信号sin θ 1中包含的误差成分的相位和在输出信号sin θ 2中包含的误差成分的相位相互成为反相。由此，输出信号sin θ 1、sin θ 2中包含的误差成分相互抵消。此外，第2运算电路32基于输出信号cos θ 1和输出信号cos θ 2，生成第2信号 COS θ S,该第2信号cos θ S与旋转磁场MF的第2方向D2的成分的强度和旋转磁场MF的第4方向D4的成分的强度的双方具有对应关系，并且与输出信号cos θ 1、cos θ 2相比，减少了误差成分。在本实施方式中，特别是输出信号cos θ 1的相位和输出信号cos θ 2的相位相差误差成分周期的1/2 (信号周期T的1/6)、S卩π/3 (60° )。根据本实施方式，与输出信号sin θ Usine2同样地，能够使在输出信号cos θ 1中包含的误差成分和在输出信号 cos θ 2中包含的误差成分相互抵消。参照图8对其进行说明。在图8中，(a)示出图6所示的差分电路112的输出信号cos θ 1的波形。在图8中，(b)示出差分电路122的输出信号cos θ 2的波形。图8 (a)、(b)的横轴表示角度θ。符号74表示理想的正弦曲线。以符号75表示的波形，表示起因于MR元件而变形的输出信号cos θ 2的波形。以符号76表示的波形，表示在输出信号cos θ 2中包含的误差成分的波形。在本实施方式中，将输出信号cos θ 1和输出信号cos θ 2相加，生成第2信号cos θ s。因此，在生成第2信号cos θ s 时，在输出信号cos θ 1中包含的误差成分的相位和在输出信号cos θ 2中包含的误差成分的相位相互成为反相。由此，输出信号cos θ Ucos θ 2中包含的误差成分相互抵消。图9表示将图7所示的输出信号sin θ 1、sin θ 2相加而获得的第1信号sin θ s 的波形(符号91)、和将图8所示的输出信号cos θ Ucos θ 2相加而获得的第2信号cos θ s 的波形(符号92)。图9的横轴表示角度θ。如图9所示，在输出信号sine l、sin θ 2中包含的误差成分相互抵消，第1信号sin θ s的波形成为减少了变形、即减少了误差成分的正弦曲线。同样地，在输出信号cos θ Ucos θ 2中包含的误差成分相互抵消，第2信号cos θ s 的波形成为减少了变形、即减少了误差成分的正弦曲线。图10表示基于图9所示的第1信号sin θ s和第2信号cos θ s而计算的角度检测值θ S、和在该角度检测值θ S中包含的角度误差的波形。再有，角度误差指的是相对于在旋转磁场MF的方向DM理想地旋转的情况下设想的角度检测值Θ S的理论值的误差。在图10中，将角度误差以记号(1Θ表示。在图10中，横轴表示角度Θ，纵轴表示角度检测值9S和角度误差de。再有，在图10，为了方便，针对纵轴中的θ8，如果实际的角度在 180° 360°的范围中的话以减去180°的值来表示。在模拟中，如图10所示的那样，角度误差de成为0。再有，在以后参照实际的测定结果，示出根据本实施方式减少了角度误差 d θ。 像这样，根据本实施方式，即使在MR元件的输出信号波形起因于MR元件而变形的情况下，也能够减少起因于MR元件的角度检测值θ s的误差。再有，在本实施方式中，输出信号sin θ 1、sin θ 2的相位差不限于误差成分周期的1/2 (信号周期T的1/6)，只要是误差成分周期的1/2 (信号周期T的1/6)的奇数倍 (除了成为信号周期T的1/2的整数倍的情况)即可。在该情况下，在将输出信号sin θ 1、 sin θ 2相加来生成第1信号sin θ s时，在输出信号sin θ Usin θ 2中包含的误差成分相互抵消，能够减少角度检测值θ s的误差。同样地，输出信号cos θ Ucos θ 2的相位差不限于误差成分周期的1/2 (信号周期T的1/6)，只要是误差成分周期的1/2 (信号周期T的1/6) 的奇数倍(除了成为信号周期T的1/2的整数倍的情况)即可。在该情况下，在将输出信号cos θ Ucos θ 2相加来生成第2信号cos θ s时，在输出信号cos θ Ucos θ 2中包含的误差成分相互抵消，能够减少角度检测值θ s的误差。在本实施方式中，第1位置Pl和第2位置Ρ2针对旋转磁场MF的旋转方向是相同位置。在该情况下，通过使第1方向Dl和第3方向D3针对旋转磁场MF的旋转方向相差与误差成分周期的1/2 (信号周期T的1/6)的奇数倍(除了成为信号周期T的1/2的整数倍的情况)相当的空间上的角度，从而能够使输出信号sin θ 1、sin θ 2的相位差为误差成分周期的1/2 (信号周期T的1/6)的奇数倍(除了成为信号周期T的1/2的整数倍的情况)。 在图2所示的例子中，使第1方向Dl和第3方向D3针对旋转磁场MF的旋转方向相差与误差成分周期的1/2 (信号周期T的1/6)相当的空间上的角度即60°。此外，输出信号sin θ 1、sin θ 2的相位差不限于误差成分周期的1/2 (信号周期 T的1/6)的奇数倍，也可以是误差成分周期的1/2 (信号周期T的1/6)的偶数倍(除了成为信号周期T的1/2的整数倍的情况)。在该情况下，在生成第1信号sin θ s时，在输出信号sin θ 1中包含的误差成分的相位和在输出信号sin θ 2中包含的误差成分的相位成为相同的相位。在该情况下，例如从输出信号sin θ 1减去输出信号sin θ 2，将其作为第1信号 sine S0由此，能够使输出信号sine l、sin θ 2中包含的误差成分相互抵消。同样地，输出信号cos θ 1, cos θ 2的相位差不限于误差成分周期的1/2 (信号周期T的1/6)的奇数倍， 也可以是误差成分周期的1/2 (信号周期T的1/6)的偶数倍(除了成为信号周期T的1/2 的整数倍的情况)。在该情况下，在生成第2信号cos θ s时，在输出信号cos θ 1中包含的误差成分的相位和在输出信号cos θ 2中包含的误差成分的相位成为相同的相位。在该情况下，例如从输出信号cos θ 1减去输出信号cos θ 2，将其作为第2信号cos θ So由此，能够使输出信号cos θ Ucos θ 2中包含的误差成分相互抵消。优选输出信号sin θ 1, sin θ 2的相位差、以及输出信号cos θ l、cos θ 2的相位差是除了信号周期T的1/2的整数倍之外的信号周期T的1/6的整数倍。可是，如果在第1 信号sin θ s中，与输出信号sin θ Usin θ 2相比，信号周期T的1/3周期的误差成分减少， 在第2信号cos θ s中，与输出信号cos θ 1、cos θ 2相比，信号周期T的1/3周期的误差成分减少的范围内的话，输出信号sin θ Usin θ 2的相位差、以及输出信号cos θ Ucos θ 2的相位差从除了信号周期T的1/2的整数倍之外的信号周期T的1/6的整数倍偏移也可。此外，在本实施方式中，使用除了 mr元件中的磁化固定层的磁化方向以外完全相同结构的2个检测部10、20来求取角度检测值。因此，即使在各差分电路的输出信号中包含的误差成分是温度的函数，也包含温度导致的误差成分的变动量，各差分电路的输出信号中包含的误差成分相互抵消，能够求取角度检测值。因此，根据本实施方式，最终能够获得温度导致的误差的变动少的角度检测值。接着，一边比较第1和第2比较例的旋转磁场传感器，一边针对本实施方式的旋转磁场传感器1的效果更详细地进行说明。如果旋转磁场传感器在第1检测部10和第2检测部20中仅具备第1检测部10的情况下，通过与参照数式(4)说明的方法同样的方法，能够计算角度检测值θ S。在该情况下，由于MR元件的输出信号波形起因于MR元件而变形， 所以角度检测值θs相对于在旋转磁场的方向理想地旋转的情况下设想的角度检测值θ S 的理论值可能包含角度误差。该角度误差伴随旋转磁场的方向的变化而周期性变化，并且角度误差的变化依赖于角度检测值θ s的变化。
图11表示在基于图5所示的输出信号sin θ 1的波形和图6所示的输出信号 cose 1的波形，通过数式(4)计算的角度检测值θ S中包含的角度误差d θ 1。在图11中， 横轴表示角度θ 1，纵轴表示角度误差(1Θ 1。如图11所示，在差分电路111、112的输出信号的波形如图5和图6所示那样变形的情况下，角度误差d θ 1的周期成为信号周期T的1/4、 即 π/2 (90° )。以下，参照图12至图14，针对在第1检测部10和第2检测部20中仅具备第1检测部10的旋转磁场传感器(以下，称为第1比较例的旋转磁场传感器)、和本实施方式的旋转磁场传感器1，说明对角度误差进行比较的结果。图12中示出差分电路111、112的输出信号sin θ Ucos θ 1的实测值。在图12中，横轴表示角度θ，纵轴表示标准化输出。图13 中示出差分电路121、122的输出信号sin θ 2,cos θ 2的实测值。在图13中，横轴表示角度 θ，纵轴表示标准化输出。第1比较例的旋转磁场传感器的结构除了不具备第2检测部20的方面之外，与图 3所示的旋转磁场传感器1的结构相同。在第1比较例的旋转磁场传感器中，基于图12所示的输出信号sine l、cos θ 1 ，通过数式(4)计算角度检测值θ s。在本实施方式的旋转磁场传感器1中，基于图12所示的输出信号sine 1和图13所示的输出信号sin θ 2，通过数式(1)生成第1信号sin θ s，基于图12所示的输出信号cos θ 1和图13所示的输出信号 cos θ 2,通过数式(2)生成第2信号cos θ s，基于第1信号sin θ s和第2信号cos θ s，通过数式(3)计算角度检测值θ s。图14表示在以上述方式计算出的角度检测值θ s中包含的角度误差。再有，在图 14中，以记号d θ 1表示通过第1比较例的旋转磁场传感器获得的角度检测值θ s中包含的角度误差，以记号d θ表示通过本实施方式的旋转磁场传感器1获得的角度检测值θs 中包含的角度误差。在图14中，横轴表示角度θ，纵轴表示角度误差de、de 1。如图14 所示，角度误差d θ比角度误差del小。在图14所示的例子中，角度误差d θ的振幅是士 0.16°，角度误差d θ的振幅是士 0.07°。像这样，根据本实施方式，与旋转磁场传感器在第1检测部10和第2检测部20中仅具备第1检测部10的情况相比，能够减小在角度检测值θ S中包含的角度误差d θ。再有，如图11和图14所示，在基于输出信号sin θ 1、cos θ 1计算的角度检测值 θ s中包含的角度误差(1Θ1的周期成为π/2 (90° )。在该情况下，也可以考虑使用在以下说明的第2比较例的旋转磁场传感器减小角度误差。第2比较例的旋转磁场传感器与本实施方式的旋转磁场传感器1同样地，具备第 1和第2检测部。第1检测部具备2个检测电路，与第1和第1检测电路11、12是同样的结构；和第1运算电路，基于这些检测电路的输出信号，计算与基准位置的旋转磁场的方向相对于基准方向形成的角度具有对应关系的第1角度检测值。第1运算电路通过与参照数式(4)说明的方法相同的方法，计算第1角度检测值。第1角度检测值包含起因于MR元件的第1角度误差。第1角度误差的周期成为η/2 (90° )。第2检测部具备2个检测电路，与第3和第2检测电路21、22是同样的结构；和第 2运算电路，基于这些检测电路的输出信号，计算与基准位置的旋转磁场的方向相对于基准方向形成的角度具有对应关系的第2角度检测值。第2运算电路通过与参照数式(4)说明的方法相同的方法，计算第2角度检测值。第2角度检测值包含起因于MR元件的第2角度误差。第2角度误差的周期成为π/2 (90° )。 第2比较例的旋转磁场传感器还具备第3运算电路，基于第1角度检测值和第2 角度检测值，计算基准位置中的旋转磁场的方向相对于基准方向形成的角度的检测值。在第2比较例的旋转磁场传感器中，使第1角度检测值和第2角度检测值的相位相差第1和第2角度误差的周期的1/2、即π/4 (45° )。因此，在第3运算电路中，在计算上述检测值时，第1角度误差的相位和第2角度误差的相位相互成为反相。因此，在计算上述检测值时， 通过将第1角度检测值和第2角度检测值相加，能够使第1角度误差和第2角度误差相互抵消。图15表示第1和第2角度误差、和在以上述方式计算出的检测值中包含的角度误差。在图15中，以记号d θ 1表示第1角度误差，以d θ 2表示第2角度误差，以记号d θ 表示在上述的检测值中包含的角度误差。此外，在图15中，以记号θ表示基准位置中的旋转磁场的方向相对于基准方向形成的角度。在图15中，横轴表示角度9，纵轴表示(10 1、 (1Θ2、(1Θ。如图15所示，角度误差d θ比第1角度误差de 1和第2角度误差(1Θ2小。在第2比较例的旋转磁场传感器中，通过第1运算电路计算第1角度检测值，通过第2运算电路检测第2角度检测值。如上所述，为了计算第1和第2角度检测值，分别各需要2次如数式(4)那样包含反正切计算的运算、和2个输出信号的正负的组合的判定。用于计算这样的第1和第2角度检测值的运算处理比较复杂，需要较多的处理时间。因此，在第2比较例中，进行运算处理的微型计算机的成本变高，处理时间变长，由此存在旋转磁场传感器的精度劣化的故障。相对于此，在本实施方式中，通过第1运算电路31生成第1信号sin θ s，通过第2 运算电路32生成第2信号cos θ s，基于第1信号sin θ s和第2信号cos θ s，通过第3运算电路33计算角度检测值θ s。第1和第2运算电路31、32的运算处理是加法或减法，这与包含反正切计算的运算相比简单。此外，在本实施方式中，包含反正切计算的运算仅是利用第3运算电路33的1次。因此，根据本实施方式，与第2比较例的旋转磁场传感器相比， 用于计算角度检测值的运算处理简单。结果，根据本实施方式，能够减少进行运算处理的微型计算机的成本，并且能够防止处理时间变长导致的旋转磁场传感器的精度劣化。[变形例]
接着，参照图16至图18，针对本实施方式的第1到第3变形例进行说明。首先，参照图 16，对本实施方式的第1变形例进行说明。图16是表示第1变形例中的运算部的电路图。 第1变形例的旋转磁场传感器中，代替图3所示的运算部30，具备图16所示的运算部130。 第1变形例的旋转磁场传感器的其它结构与图3所示的旋转磁场传感器1相同。运算部130与图3所示的运算部30同样地，具有第1到第3运算电路31、32、33、 控制部34、输入端口 mi IN8以及输出端口 0UT1。此外，运算部130代替图3所示的运算部30中的A/D变换器AD1 AD8、开关SW广SW8和差分电路111、112、121、122，具有A/D变换器AD11、AD12、AD21、AD22、开关SW11、SW12、SW21、SW22以及差分检测器(差动放大器)311、 312、321、322。开关SW11、Sff 12, Sff2U SW22分别具有第1端口和第2端口，对第1端口和第2端口之间的导通状态和非导通状态进行选择。差分检测器311、312、321、322分别具有第1和第2输入端与输出端。差分检测器311的第1和第2输入端分别连接于输入端口 IN1、IN2。差分检测器312的第1和第2输入端分别连接于输入端口 IN3、IN4。差分检测器321的第1和第2输入端分别连接于输入端口 IN5、IN6。差分检测器322的第1和第2输入端分别连接于输入端口 IN7、IN8。A/D变换器AD11、AD12、AD21、AD22的输入端分别连接于差分检测器311、 312、321、322的输出端。开关SW11、Sff 12, Sff2U SW22的第1端口分别连接于A/D变换器 AD11、AD12、AD21、AD22 的输出端。差分电路311输出与图3所示的输出端口 E11、E12的电位差对应的信号。A/D变换器ADll将从差分检测器311输出的信号变换为数字信号并输出。差分电路312输出与图3所示的输出端口 E21、E22的电位差对应的信号。A/D变换器AD12将从差分检测器312 输出的信号变换为数字信号并输出。差分电路321输出与图3所示的输出端口 E31、E32的电位差对应的信号。A/D变换器AD21将从差分检测器321输出的信号变换为数字信号并输出。差分电路322输出与图3所示的输出端口 E41、E42的电位差对应的信号。A/D变换器 AD22将从差分检测器 322输出的信号变换为数字信号并输出。理想的是A/D变换器ADl 1、 AD21的输出信号的波形分别成为依赖于角度Θ1、θ 2的正弦波形。理想的是A/D变换器 AD12、AD22的输出信号的波形分别成为依赖于角度θ 1、θ 2的余弦波形。以下，将A/D变换器 AD11、AD12、AD21、AD22 的输出信号分别表示为 sin θ 1, cos θ 1, sin θ 2、cos θ 2。在第1变形例中，第1运算电路31的第1输入端连接于开关SWl 1的第2端口。第 1运算电路31的第2输入端连接于开关SW21的第2端口。第2运算电路32的第1输入端
连接于开关SW12的第2端口。第2运算电路32的第2输入端连接于开关SW22的第2端□。在通常时，开关3111、3112、3121、3122成为导通状态。这时，A/D变换器ADll将与输出端口 Ε11、Ε12的电位差对应的信号(sin θ 1)向第1运算电路31输出。A/D变换器 AD12将与输出端口 Ε21、Ε22的电位差对应的信号(cos θ 1)向第2运算电路32输出。A/D 变换器AD21将与输出端口 Ε31、Ε32的电位差对应的信号(sin θ 2)向第1运算电路31输出。A/D变换器AD22将与输出端口E41、E42的电位差对应的信号(C0SΘ2)向第2运算电路32输出。在第1变形例中，在通常时，即图3所示的第1到第4检测电路11、12、21、22都正常工作的情况下，控制部34使开关SW11、SW12、SW21、SW22成为导通状态。在图3所示的第 3和第4检测电路21、22的一方或双方故障的情况下，控制部34使开关SW11、SW12为导通状态，并且使开关SW21、SW22为非导通状态。在图3所示的第1和第2检测电路11、12的一方或双方故障的情况下，控制部34使开关SW11、SW12为非导通状态，并且使开关SW21、 SW22为导通状态。此外，在第1变形例中，控制部34对图3所示的第1到第4检测电路11、12、21、22 的故障例如以如下方式进行判定。控制部34在图3所示的电桥电路14的电阻值、输出端口 E11、E12的电位、差分检测器311的输出值、A/D变换器ADll的输出值中至少监视1个， 判定第1检测电路11是否故障。控制部34通过与第1检测电路11的故障的判定方法同样的方法，也针对其它的检测电路12、21、22，判定是否故障。接着，参照图17，对本实施方式的第2变形例进行说明。图17是表示第2变形例中的运算部的电路图。第2变形例的旋转磁场传感器中，代替图3所示的运算部30，具备图 17所示的运算部230。第2变形例的旋转磁场传感器的其它结构与图3所示的旋转磁场传感器1相同。运算部230与图16所示的运算部130同样地，具有第1到第3运算电路31、32、 33、控制部34、输入端口 mi IN8以及输出端口 0UT1、开关SW11、Sff 12, Sff2U SW22、差分检 测器311、312、321、322。运算部230不具有图16所示的运算部130中的A/D变换器ADl 1、 AD12、AD21、AD22。在第2变形例中，差分检测器311的第1和第2输入端分别连接于输入端口 IN1、 IN2。差分检测器312的第1和第2输入端分别连接于输入端口 IN3、IN4。差分检测器321 的第1和第2输入端分别连接于输入端口 IN6、IN5。差分检测器322的第1和第2输入端分别连接于输入端口 IN8、IN7。开关SW11、SW12、SW21、SW22的第1端口分别连接于差分检测器311、312、321、322的输出端。差分电路311输出与图3所示的输出端口 E11、E12的电位差对应的信号。差分电路312输出与图3所示的输出端口 E21、E22的电位差对应的信号。差分检测器321输出与图3所示的输出端口 E31、E32的电位差对应的、与第1变形例中的差分检测器321输出的信号是正负符号相反的信号。差分检测器322输出与图3所示的输出端口 E41、E42的电位差对应的、与第1变形例中的差分检测器322输出的信号是正负符号相反的信号。以下，将差分检测器311、312、321、322的输出信号分别表示为sin θ Ucos θ U-sin θ 2、-cos θ 2。此外，在第2变形例中，第1运算电路31具有差分检测器331和A/D变换器AD31。 差分检测器311具有第1和第2输入端与输出端。差分检测器331的第1输入端连接于开关SWll的第2端口。差分检测器331的第2输入端连接于开关SW21的第2端口。A/D变换器AD31的输入端连接于差分检测器331的输出端。第3运算电路33的第1输入端连接于A/D变换器AD31的输出端。在通常时，开关SW11、SW21成为导通状态。这时，差分检测器311将与输出端口 Ell、E12的电位差对应的信号(sin θ 1)向差分检测器331输出。差分检测器321将与输出端口 Ε31、Ε32的电位差对应的信号(-sin θ 2)向差分检测器331输出。差分检测器331输出从差分检测器311的输出信号减去差分检测器321的输出信号后的信号(sine 1+Sin0 2)。A/D变换器AD31将从差分检测器331输出的信号变换为数字信号并输出。此外，在第2变形例中，第2运算电路32具有差分检测器332和A/D变换器AD32。 差分检测器332具有第1和第2输入端与输出端。差分检测器332的第1输入端连接于开关SW12的第2端口。差分检测器332的第2输入端连接于开关SW22的第2端口。A/D变换器AD32的输入端连接于差分检测器332的输出端。第3运算电路33的第2输入端连接于A/D变换器AD32的输出端。在通常时，开关SW12、SW22成为导通状态。这时，差分检测器312将与输出端口 E21、E22的电位差对应的信号(cos θ 1)向差分检测器332输出。差分检测器322将与输出端口 Ε41、Ε42的电位差对应的信号(-cos θ 2)向差分检测器332输出。差分检测器332输出从差分检测器312的输出信号减去差分检测器322的输出信号后的信号(cos θ 1+cos θ 2)。A/D变换器AD32将从差分检测器332输出的信号变换为数字信号并输出。在第2变形例中，控制部34对图3所示的第1到第4检测电路11、12、21、22的故障例如以如下方式进行判定。控制部34在图3所示的电桥电路14的电阻值、输出端口 E1UE12的电位、差分检测器311的输出值、差分检测器331的输出值、A/D变换器AD31的输出值中至少监视1个，判定第1检测电路11是否故障。控制部34通过与第1检测电路 11的故障的判定方法同样的方法，也针对其它的检测电路12、21、22，判定是否故障。接着，参照图18，对本实施方式的第3变形例进行说明。图18是表示第3变形例中的运算部的电路图。第3变形例的旋转磁场传感器中，代替图3所示的运算部30，具备图 18所示的运算部330。第3变形例的旋转磁场传感器的其它结构与图3所示的旋转磁场传感器1相同。运算部330与图17所示的运算部230同样地，具有第1到第3运算电路31、32、 33、控制部34、输入端口 ΙΝΓΙΝ8以及输出端口 0UT1、开关SfflU Sff 12, Sff2U SW22、差分检测器311、312、321、322。在差分检测器311、312、321、322的各输入端连接有与图16所示的第1变形例相同的输入端口。第1运算电路31具有差分检测器331、A/D变换器AD31、3 个电阻器R51、R52、R53。第2运算电路32具有差分检测器332、A/D变换器AD32、3个电阻器 R61、R62、R63。在第3变形例中，开关SW11、SW12的第2端口分别经由电阻器R51、R52连接于差分检测器331的第1输出端。此外，差分检测器331的输出端经由电阻器R53连接于差分检测器331的第1输入端。差分检测器331的第2输入端连接于接地。在通常时，开关 SfflU Sff21成为导通状态。这时，差分检测器311将与输出端口 Ell、E12的电位差对应的信号(sin θ 1)向差分检测器331输出。差分检测器321将与输出端口 Ε31、Ε32的电位差对应的信号(sin θ 2)向差分检测器331输出。差分检测器331输出将差分检测器311的输出信号与差分检测器321的输出信号相加后的信号(sine Ι+sin θ 2)。此外，在第3变形例中，开关SWl2、SW22的第2端口分别经由电阻器R61、R62连接于差分检测器332的第1输出端。此外，差分检测器332的输出端经由电阻器R63连接于差分检测器332的第1输入端。差分检测器332的第2输入端连接于接地。在通常时， 开关SW12、SW22成为导通状态。这时，差分检测器312将与输出端口 E21、E22的电位差对应的信号(cos θ 1)向差分检测器332输出。差分检测器322将与输出端口 Ε41、Ε42的电位差对应的信号(cos θ 2)向差分检测器332输出。差分检测器332输出将差分检测器312 的输出信号与差分检测器322的输出信号相加后的信号(cos θ 1+cos θ 2)。在第3变形例中，控制部34对图3所示的第1到第4检测电路11、12、21、22的故障例如通过与第2变形例同样的方法进行判定。[第2实施方式]
接着，参照图19，对本发明的第2实施方式的旋转磁场传感器进行说明。图19是表示本实施方式的旋转磁场传感器的结构的说明图。在图19中，作为产生方向旋转的旋转磁场的单元的例子，示出了 1组以上的N极和S极交替地排列为环状的磁铁102。在图19所示的例子中，磁铁102包含2组的N极和S极。本实施方式的旋转磁场传感器1对从磁铁102 的外周部产生的旋转磁场的方向进行检测。在图19所示的例子中，图19的纸面成为XY平面，与纸面垂直的方向成为Z方向。磁铁102的N极和S极将与Z方向平行的旋转中心作为中心配置在对称的位置。磁铁102将旋转中心作为中心进行旋转。由此，基于磁铁102 产生的磁�。懦�。旋转磁场将旋转中心(Ζ方向)作为中心进行旋转。在图19所示的例子中，磁铁102在逆时针旋转方向旋转，旋转磁场在顺时针旋转方向旋转。在图19所示的例子中，将表示第1检测部10检测出的旋转磁场的一个成分的方向的第1方向Dl，设定为磁铁102的半径方向。表示第2检测部20检测出的旋转磁场的一个成分的方向的第3方向D3，是在XY平面内，从第1方向Dl针对旋转磁场的旋转方向旋转-60°的方向。因此，第1方向Dl和第3方向D3针对旋转磁场的旋转方向相差60°。 再有，第3方向D3是在XY平面内，从第1方向Dl针对旋转磁场的旋转方向旋转60°的方向也可。第1方向D1、和表示第1检测部10检测出的旋转磁场的另一个成分的方向的第2 方向(未图示)的关系，与第1实施方式中的图2所示的第1方向Dl和第2方向D2的关系相同。同样地，第3方向D3、和表示第2检测部20检测出的旋转磁场的另一个成分的方向的第4方向(未图示)的关系，与第1实施方式中的图2所示的第3方向D3和第4方向D4 的关系相同。再有，代替第1方向D1，将第2方向设定为磁铁102的半径方向也可。在该情况下，第4方向D4是在XY平面内，从第2方向针对旋转磁场的旋转方向旋转-60°的方向。[变形例]
接着，参照图20至图22，针对本实施方式的第1到第3变形例进行说明。首先，参照图 20，对本实施方式的第1变形例进行说明。图20是表示本实施方式的第1变形例的旋转磁场传感器的结构的说明图。第1变形例的旋转磁场传感器1的结构基本上与图19所示的旋转磁场传感器相同。在图20所示的例子中，一边使第1方向Dl和第3方向D3针对旋转磁场的旋转方向相差60°，一边使第1方向Dl和第3方向D3 —起在XY平面内相对于磁铁 102的半径方向倾斜。优选第1方向Dl和第3方向D3各自相对于磁铁102的半径方向形成的角度是绝对值相等的值即30°和-30° (将旋转磁场的旋转方向设为正)。这是因为在该情况下，检测部10和旋转磁场的位置关系、与检测部20和旋转磁场的位置关系相同， 不需要由于这些位置关系的不同导致的校正。接着，参照图21，对本实施方式的第2变形例进行说明。图21是表示本实施方式的第2变形例的旋转磁场传感器的结构的说明图。在图21中，作为产生方向旋转的旋转磁场的单元的例子，示出了多个组的N极和S极交替地排列为直线状的磁铁103。第2变形例的旋转磁场传感器1对从磁铁103的外周部产生的旋转磁场的方向进行检测。在图21所示的例子中，图21的纸面成为XY平面，与纸面垂直的方向成为Z方向。磁铁103与对象物的直线运动连动地在其长尺寸方向直线地移动。由此，基于磁铁103产生的磁�。懦�。旋转磁场将Z方向作为中心进行旋转。在图21所示的例子中，将第1方向Dl设为在XY平面内与磁铁103的移动方向正交的方向。第3方向D3是在XY平面内，从第1方向D1针对旋转磁场的旋转方向旋转-60 ° 的方向。因此，第1方向Dl和第3方向D3针对旋转磁场的旋转方向相差60°。接着，参照图22，对本实施方式的第3变形例进行说明。图22是表示本实施方式的第3变形例的旋转磁场传感器的结构的说明图。第3变形例的旋转磁场传感器1的结构基本上与图21所示的旋转磁场传感器1相同。在图22所示的例子中，一边使第1方向Dl 和第3方向D3针对旋转磁场的旋转方向相差60°，一边使第1方向Dl和第3方向D3 —起在XY平面内相对于与磁铁103的移动方向正交的方向倾斜。与第1变形例同样地，优选第 1方向Dl和第3方向D3各自相对于与磁铁103的移动方向正交的方向形成的角度是绝对值相等的值即30°和-30° (将旋转磁场的旋转方向设为正)。果与第1实施方式相同。[第3实施方式]
接着，参照图23，对本发明的第3实施方式的旋转磁场传感器进行说明。图23是表示本实施方式的旋转磁场传感器的结构的说明图。本实施方式的旋转磁场传感器1与第2实施方式的图19和图20所示的例子同样地，对从磁铁102的外周部产生的旋转磁场的方向进行检测。在本实施方式的旋转磁场传感器1中，使作为第1检测部10检测旋转磁场的位置的第1位置P1、和作为第2检测部20检测旋转磁场的位置的第2位置P2为相互不同的位置。即，在本实施方式中，第1检测部10和第2检测部20配置在不同的位置。第1位置 Pl和第2位置P2的偏差相当于除了信号周期T的1/2整数倍之外的信号周期T的1/6的整数倍。在图23所示的例子中，磁铁102包含2组的N极和S极，在磁铁102进行一次旋转的期间，旋转磁场旋转2次。在该情况下，第1实施方式中的图3所示的差分电路111、 112、121、122的输出信号中的1周期即电角度的360°，相当于磁铁102的1/2旋转即磁铁 102的旋转角的180°。各差分电路的输出信号中包含的误差成分的周期(误差成分周期) 是信号周期T的1/3，这相当于电角度的120°、磁铁102的旋转角的60°。在本实施方式中，第1位置Pl和第2位置P2的偏差相当于信号周期T的1/6的整数倍，即误差成分周期的1/2 (电角度的60° )的整数倍(除了成为信号周期T的1/2的整数倍的情况)。在图23 所示的例子中，第1位置Pl和第2位置P2的偏差是磁铁102的旋转角的30°的整数倍(除了成为旋转角的90°的整数倍的情况)。在图23中，特别表示使第1位置Pl和第2位置 P2的偏差是磁铁102的旋转角的30°的情况。此外，在图23所示的例子中，将表示第1检测部10检测出的旋转磁场的一个成分的方向的第1方向Dl和表示第2检测部20检测出的旋转磁场的一个成分的方向的第3方向D3，一起设定为磁铁102的半径方向。第1方向D1、和表示第1检测部10检测出的旋转磁场的另一个成分的方向的第2方向(未图示)的关系，与第1实施方式中的图2所示的第1 方向Dl和第2方向D2的关系相同。同样地，第3方向D3、和表示第2检测部20检测出的旋转磁场的另一个成分的方向的第4方向(未图示)的关系，与第1实施方式中的图2所示的第3方向D3和第4方向D4的关系相同。由此，作为表示第1位置Pl的旋转磁场的第1 方向Dl的成分的强度的信号的输出信号sin θ 1、和作为表示第2位置Ρ2的旋转磁场的第 3方向D3的成分的强度的信号的输出信号sin θ 2的相位差，以及作为表示第1位置Pl的旋转磁场的第2方向的成分的强度的信号的输出信号cos θ 1、和作为表示第2位置Ρ2的旋转磁场的第4方向的成分的强度的信号的输出信号cos θ 2的相位差均成为信号周期T的 1/6的整数倍、即误差成分周期的1/2 (电角度的60° )的整数倍(除了成为信号周期T的 1/2的整数倍的情况)。再有，代替第1方向Dl和第3方向D3，将第2方向和第4方向设定为磁铁102的半径方向也可。根据本实施方式，与第1实施方式同样地，输出信号sin θ Usin θ 2的相位差是误差成分周期的1/2的整数倍，因此在生成第1信号sin θ s时，输出信号sin θ l、sin θ 2中包含的误差成分相互抵消。此外，根据本实施方式，与第1实施方式同样地，输出信号cos θ 1、 cos θ 2的相位差是误差成分周期的1/2的整数倍，因此在生成第2信号cos θ s时，输出信号cos θ Ucos θ 2中包含的误差成分相互抵消。由此，根据本实施方式，能够减少角度检测值θ s的误差。[变形例]
接着，参照图24，对本实施方式的变形例的旋转磁场传感器进行说明。图24是表示本实施方式的变形例的旋转磁场传感器的结构的说明图。变形例的旋转磁场传感器1与第2 实施方式的图21和图22所示的例子同样地，对从磁铁103的外周部产生的旋转磁场的方向进行检测。在图24所示的例子中，磁铁103当移动1节距(pitch)的量即N极和S极的 1组的量时，旋转磁场进行1周旋转。在该情况下，差分电路111、112、121、122的输出信号中的1周期即电角度的360°，相当于磁铁103的1节距。输出信号中包含的误差成分的周期(误差成分周期)是信号周期T的1/3，这相当于1/3节距。在本实施方式中，第1位置Pl 和第2位置P2的偏差相当于信号周期T的1/6的整数倍，即误差成分周期的1/2 (电角度的60° )的整数倍(除了成为信号周期T的1/2的整数倍的情况)。在图24所示的例子中， 第1位置Pl和第2位置P2的偏差是磁铁103的1/6节距的整数倍(除了 1/2节距的整数倍的情况)。在图24中，特别表示使第1位置Pl和第2位置P2的偏差是1/6节距的例子。此外，在图24所示的例子中，将第1方向Dl和第3方向D3均设为在XY平面内与磁铁103的移动方向正交的方向。由此，输出信号sin θ 1、sin θ 2的相位差和输出信号 cos θ Ucos θ 2的相位差均成为信号周期T的1/6的整数倍，即误差成分周期的1/2 (电角度的60° )的整数倍(除了成为信号周期T的1/2的整数倍的情况)。本实施方式的其它结构、作用及效果与第2实施方式相同。[第4实施方式]
接着，参照图25，对本发明的第4实施方式的旋转磁场传感器进行说明。图25是表示本实施方式的旋转磁场传感器的结构的电路图。在本实施方式的旋转磁场传感器1中，作为电桥电路14、16、24、26中的全部磁检测元件，使用AMR (各向异性磁阻效应)元件。在该情况下，在旋转磁场进行1周旋转的期间，与检测电路11、12、21、22的输出信号对应的差分电路111、112、121、122的输出信号变化2周期的量。因此，本实施方式中的差分电路111、 112、121、122的输出信号的周期相当于旋转磁场的1/2旋转，成为第1实施方式中的差分电路111、112、121、122的输出信号的周期的1/2。此外，在本实施方式中，在输出信号中包含的误差成分的周期(误差成分周期)也成为第1实施方式中的误差成分周期的1/2。在图25中，也示出作为第1检测电路11检测旋转磁场时的基准的方向的第1方向 D1，和作为第3检测电路21检测旋转磁场的时的基准方向的第3方向D3。在图25所示的例子中，第3方向D3是在XY平面内，从第1方向Dl针对旋转磁场的旋转方向旋转-30°的方向。第1方向Dl和第3方向D3针对旋转磁场的旋转方向相差30°。再有，在本实施方式中，第3方向D3是在XY平面内，从第1方向Dl起针对旋转磁场的旋转方向旋转30°的方向也可。此外，作为第2检测电路12检测旋转磁场时的基准方向的第2方向(未图示)， 是从第1方向Dl起针对旋转磁场的旋转方向旋转-45°的方向。此外，作为第4检测电路 22检测旋转磁场时的基准方向的第4方向(未图示)，是从第3方向D3起针对旋转磁场的旋转方向旋转-45°的方向。与第1实施方式同样，在本实施方式中，输出信号sin θ Usin θ 2的相位差是误差成分周期的1/2的整数倍，在生成第1信号sin θ s时，输出信号sin θ 1、sin θ 2中包含的误差成分相互抵消。此外，与第1实施方式同样，在本实施方式中，输出信号cos θ Ucos θ 2 的相位差是误差成分周期的1/2的整数倍，在生成第2信号cos θ s时，输出信号cos θ 1、 cos θ 2中包含的误差成分相互抵消。由此，根据本实施方式，能够减少角度检测值θ s的误差。在本实施方式中，在作为产生方向旋转的旋转磁场的单元使用第2实施方式中的图19和图20所示的磁铁102的情况下，或使用第2实施方式中的图21和图22所示的磁铁103的情况下，使第1方向Dl和第3方向D3针对旋转磁场的旋转方向相差30°。在如图20所示的例子那样使第1方向Dl和第3方向D3倾斜的情况下，优选第1方向Dl和第3 方向D3各自相对于与磁铁102的半径方向形成的角度是绝对值相等的值即15°和-15° (将旋转磁场的旋转方向设为正)。同样地，在如图22所示的例子那样使第1方向Dl和第3 方向D3倾斜的情况下，优选第1方向Dl和第3方向D3各自相对于与磁铁103的移动方向正交的方向所形成的角度是绝对值相等的值即15°和-15° (将旋转磁场的旋转方向设为正)。此外，在本实施方式中，与第3实施方式同样，将第1检测部10和第2检测部20 配置在不同的位置，使第1位置Pl和第2位置Ρ2为相互不同的位置也可。在该情况下，将第1位置Pl和第2位置Ρ2的偏差设为相当于信号周期T的1/6的整数倍，即误差成分周期的1/2的整数倍(除了成为信号周期T的1/2的整数倍的情况)的量。在该情况下，在通过旋转磁场传感器1检测从图23所示的磁铁102的外周部产生的旋转磁场的方向的情况下，第1位置Pl和第2位置Ρ2的偏差是磁铁102的旋转角的15°的整数倍(除了成为旋转角的45°的整数倍的情况)。此外，在通过旋转磁场传感器1检测从图24所示的磁铁103 的外周部产生的旋转磁场的方向的情况下，将第1位置Pl和第2位置Ρ2的偏差设为磁铁 103的1/12节距的整数倍(除了成为1/4节距的整数倍的情况)。本实施方式的其它结构、作用及效果与第1实施方式、第2实施方式、第3实施方式相同。再有，在本实施方式中，代替AMR元件使用霍尔元件也可。[第5实施方式]
接着，参照图26至28，针对本发明的第5实施方式的旋转磁场传感器进行说明。图26 是表示本实施方式的旋转磁场传感器的结构的框图。图27是表示本实施方式的旋转磁场传感器的结构的说明图。图28是表示本实施方式的变形例的旋转磁场传感器的概略结构的立体图。首先，针对本实施方式的旋转磁场传感器201的结构的进行说明。在图27中， 作为产生方向旋转的旋转磁场的单元的例子，示出了第2实施方式中的图19和图20所示的磁铁102。旋转磁场传感器201与第2实施方式的图19和图20所示的例子同样地，对从磁铁102的外周部产生的旋转磁场的方向进行检测。如图26所示，旋转磁场传感器201具备第1和第2复合检测部201Α、201Β。第1 复合检测部210�。觳獾�1基准位置PRA的旋转磁场的方向相对于第1基准方向DRA形成的角度ΘΑ。第2复合检测部210Β，检测第2基准位置PRB的旋转磁场的方向相对于第2 基准方向DRB形成的角度θ B。图27表示第1和第2基准位置PRA、PRB和第1和第2基准方向DRA、DRB。如图27所示，第2基准位置PRB相对于第1基准位置PRA，偏差旋转磁场的旋转周期的1/4即与电角度90°相当的量。此外，将第1和第2基准位置PRA、PRB均设在磁铁102的半径方向。第2基准位置PRB的旋转磁场的方向相对于第2基准方向DRB形成的角度θ B，相对于第1基准位置PRA的旋转磁场的方向相对于第1基准方向DRA形成的角度θ �。嗖钣氲缃嵌�90°相当的角度。复合检测部210Α、210Β的结构分别与第1实施方式的旋转磁场传感器1的结构相同。具体地，第1复合检测部201Α具备与第1检测部10、第2检测部20、第1运算电路 31、第2运算电路32和第3运算电路33同样结构的第1检测部10Α、第2检测部20Α、第1 运算电路31Α、第2运算电路32Α和第3运算电路33Α。同样地，第2复合检测部20IB具备 与第1检测部10、第2检测部20、第1运算电路31、第2运算电路32和第3运算电路33同样结构的第3检测部10Β、第4检测部20Β、第4运算电路31Β、第5运算电路32Β和第6运算电路33Β。再有，虽然在图26中省略图示，但第1和第2复合检测部210Α、210Β分别在上述的结构要素之外，还具有图3所示的A/D变换器AD1 AD8、开关SW广SW8、差分电路111、 112、121、122和控制部34。第1检测部IOA配置在第1位置，第2检测部20A配置在第2 位置，第3检测部IOB配置在第3位置，第4检测部20B配置在第4位置。第1和第2检测部10A、20A的相对于磁铁102的相对的位置关系，与第2实施方式中的第1和第2检测部10、20的相对于磁铁102的相对的位置关系相同。第3和第4检测部10B、20B的相对于磁铁102的相对的位置关系，也与第2实施方式中的第1和第2检测部10、20的相对于磁铁102的相对的位置关系相同。第3和第4检测部10B、20B相对于第1和第2检测部10A、20A，配置在偏差了旋转磁场的旋转周期的1/4即与电角度90°相当的量的位置。配置有第1检测部IOA的位置是第1位置，配置有第2检测部20A的位置是第2 位置。第1基准位置PRA和第1及第2位置的关系，与第1实施方式中的图2所示的基准位置I3R和第1和第2位置PI、P2相同。第1基准位置PRA、第1位置、第2位置分别与图 2所示的基准位置PR、第1位置P1、第2位置P2对应。第1位置和第2位置针对旋转磁场的旋转方向是相同位置，与第1基准位置PRA —致。第1检测部IOA在第1位置中，检测旋转磁场的第1方向的成分、和旋转磁场的第 2方向的成分。第2检测部20A在第2位置中，检测旋转磁场的第3方向的成分、和旋转磁场的第4方向的成分。第1基准方向DRA和第1至第4方向的关系，与第1实施方式中的图2所示的基准方向DR和第1至第4方向DfD4相同。第1基准方向DRA、第1方向、第2 方向、第3方向、第4方向分别与图2所示的基准方向DR、第1方向D1、第2方向D2、第3方向D3、第4方向D4对应。第1方向与第2方向正交，第3方向也与第4方向正交。第1方向和第3方向针对旋转磁场的旋转方向相差60°。第2方向与第1基准方向DRA—致。此外，配置有第3检测部IOB的位置是第3位置，配置有第4检测部20B的位置是第4位置。第2基准位置PRB和第3及第4位置的关系，与第1实施方式中的图2所示的基准位置I3R和第1和第2位置PI、P2相同。第2基准位置PRB、第3位置、第4位置分别与图2所示的基准位置PR、第1位置P1、第2位置P2对应。第3位置和第4位置针对旋转磁场的旋转方向是相同位置，与第2基准位置PRB —致。第3检测部IOB在第3位置中，检测旋转磁场的第5方向的成分、和旋转磁场的第 6方向的成分。第4检测部20B在第4位置中，检测旋转磁场的第7方向的成分、和旋转磁场的第8方向的成分。第2基准方向DRB和第5至第8方向的关系，与第1实施方式中的图2所示的基准方向DR和第1至第4方向D1 D4相同。第2基准方向DRB、第5方向、第6方向、第7方向、第8方向分别与图2所示的基准方向DR、第1方向D1、第2方向D2、第3方向D3、第4方向D4对应。第5方向与第6方向正交，第7方向也与第8方向正交。第5方向和第7方向针对旋转磁场的旋转方向相差60°。第6方向与第2基准方向DRB—致。第1检测部IOA具有第1检测电路IlA和第2检测电路12A。第1检测电路IlA 和第2检测电路12A的结构，与第1实施方式中的第1检测电路11和第2检测电路12的结构相同。第1检测电路IlA检测旋转磁场的第1方向的成分的强度，输出表示该强度的信号。第2检测电路12A检测旋转磁场的第2方向的成分的强度，输出表示该强度的信号。 第1方向是第1检测电路IlA检测旋转磁场时的基准的方向。第2方向是第2检测电路 12A检测旋转磁场时的基准的方向。第2检测部20A具有第3检测电路21A和第4检测电路22A。第3检测电路21A 和第4检测电路22A的结构，与第1实施方式中的第3检测电路21和第4检测电路22的结构相同。第3检测电路21A检测旋转磁场的第3方向的成分的强度，输出表示该强度的信号。第4检测电路22A检测旋转磁场的第4方向的成分的强度，输出表示该强度的信号。 第3方向是第3检测电路2IA检测旋转磁场时的基准的方向。第4方向是第4检测电路 22A检测旋转磁场时的基准的方向。第3检测部IOB具有第5检测电路IlB和第6检测电路12B。第5检测电路IlB 和第6检测电路12B的结构，与第1实施方式中的第1检测电路11和第2检测电路12的结构相同。第5检测电路IlB检测旋转磁场的第5方向的成分的强度，输出表示该强度的信号。第6检测电路12B检测旋转磁场的第6方向的成分的强度，输出表示该强度的信号。 第5方向是第5检测电路IlB检测旋转磁场时的基准的方向。第6方向是第6检测电路 12B检测旋转磁场时的基准的方向。第4检测部20B具有第7检测电路2IB和第8检测电路22B。第7检测电路2IB 和第8检测电路22B的结构，与第1实施方式中的第3检测电路21和第4检测电路22的结构相同。第7检测电路21B检测旋转磁场的第7方向的成分的强度，输出表示该强度的信号。第8检测电路22B检测旋转磁场的第8方向的成分的强度，输出表示该强度的信号。 第7方向是第7检测电路21B检测旋转磁场时的基准的方向。第8方向是第8检测电路 22B检测旋转磁场时的基准的方向。在图27所示的例子中，磁铁102包含2组的N极和S极，在磁铁102进行1周旋转的期间，旋转磁场进行2周旋转。在该情况下，检测电路11A、12A、21A、22A、11B、12B、21B、 22B的输出信号中的1周期即电角度的360°，相当于磁铁102的1/2旋转即磁铁102的旋转角的180°。此外，第1到第8检测电路11A、12A、21A、22A、11B、12B、21B、22B的输出信号以相互相等的信号周期T而周期性变化。第3检测电路21A的输出信号的相位与第1检测电路IlA的输出信号的相位不同。第4检测电路22A的输出信号的相位与第2检测电路 12A的输出信号的相位不同。第7检测电路21B的输出信号的相位与第5检测电路IlB的输出信号的相位不同。第8检测电路22B的输出信号的相位与第6检测电路12B的输出信号的相位不同。在本实施方式中，第1到第8检测电路11A、12A、21A、22A、11B、12B、21B、22B 的输出信号的相位的关系特别优选成为以下关系。优选第2检测电路12A的输出信号的相位相对于第1检测电路IlA的输出信号的相位，相差信号周期T的1/4的奇数倍。优选第4检测电路22A的输出信号的相位相对于第3检测电路21A的输出信号的相位，相差信号周期T的1/4的奇数倍。但是，从磁检测元件的制作精度等的观点出发，第1检测电路IlA的输出信号和第2检测电路12A的输出信号的相位差，和第3检测电路21A的输出信号和第4检测电路22k的输出信号的相位差分别从信号周期T的1/4的奇数倍起稍微偏差也可。优选第3检测电路21A的输出信号的相位相对于第1检测电路IlA的输出信号的相位，相差除了信号周期T的1/2的整数倍之外的信号周期T的1/6的整数倍。优选第6检测电路12B的输出信号的相位相对于第5检测电路IlB的输出信号的相位，相差信号周期T的1/4的奇数倍。优选第8检测电路22B的输出信号的相位相对于第 7检测电路21B的输出信号的相位，相差信号周期T的1/4的奇数倍。但是，从磁检测元件的制作精度等的观点出发，第5检测电路IlB的输出信号和第6检测电路12B的输出信号的相位差，和第7检测电路21B的输出信号和第8检测电路22B的输出信号的相位差分别从信号周期T的1/4的奇数倍起稍微偏差也可。优选第7检测电路21B的输出信号的相位相对于第5检测电路IlB的输出信号的相位，相差除了信号周期T的1/2的整数倍之外的信号周期T的1/6的整数倍。在以下的说明中，设第1到第8检测电路11A、12A、21A、22A、 11B、12B、21B、22B的输出信号的相位的关系是上述优选关系。第1运算电路31A，基于第1和第3检测电路11A、21A的输出信号，生成第1信号， 该第ι信号与旋转磁场的第1方向的成分的强度和旋转磁场的第3方向的成分的强度的双方具有对应关系，并且与第1和第3检测电路11A、21A的输出信号相比，减少了信号周期T 的1/3周期的误差成分。第2运算电路32A，基于第2和第4检测电路12A、22A的输出信号，生成第2信号，该第2信号与旋转磁场的第2方向的成分的强度和旋转磁场的第4方向的成分的强度的双方具有对应关系，并且与第2和第4检测电路12A、22A的输出信号相比， 减少了信号周期T的1/3周期的误差成分。第3运算电路33A基于第1信号和第2信号， 计算第1基准位置PRA中的旋转磁场的方向相对于第1基准方向DRA形成的角度θ A的检测值。以下，将通过第3运算电路33Α计算出的检测值称为第1角度检测值，以记号θ As 表示。第1角度检测值θ As的计算方法与第1实施方式中的角度检测值θ s的计算方法相同。第1角度检测值θ As如果不考虑误差的话，具有与基准位置中的旋转磁场的方向相对于基准方向形成的角度的差成为固定值(包含0)的关系。因此，第1角度检测值θ As与基准位置中的旋转磁场的方向相对于基准方向形成的角度具有对应关系。第4运算电路31Β，基于第5和第7检测电路11Β、21Β的输出信号，生成第3信号， 该第3信号与旋转磁场的第5方向的成分的强度和旋转磁场的第7方向的成分的强度的双方具有对应关系，并且与第5和第7检测电路11Β、21Β的输出信号相比，减少了信号周期T 的1/3周期的误差成分。第5运算电路32Β，基于第6和第8检测电路12Β、22Β的输出信号，生成第4信号，该第4信号与旋转磁场的第6方向的成分的强度和旋转磁场的第8方向的成分的强度的双方具有对应关系，并且与第6和第8检测电路12Β、22Β的输出信号相比， 减少了信号周期T的1/3周期的误差成分。第6运算电路33Β基于第3信号和第4信号， 计算第2基准位置PRB中的旋转磁场的方向相对于第2基准方向DRB形成的角度θ B的检测值。以下，将通过第6运算电路33Β计算出的检测值称为第2角度检测值，以记号θ Bs 表示。第2角度检测值θ Bs的计算方法与第1实施方式中的角度检测值θ s的计算方法相同。第2角度检测值θ Bs如果不考虑误差的话，具有与基准位置中的旋转磁场的方向相对于基准方向形成的角度的差成为固定值(包含0)的关系。因此，第2角度检测值θ Bs与基准位置中的旋转磁场的方向相对于基准方向形成的角度具有对应关系。如图26所示，旋转磁场传感器201还具备第7运算电路211，基于通过第3运算电路33Α计算出的第1角度检测值θ As、和通过第6运算电路33Β计算出的第2角度检测值θ Bs，计算与旋转磁场传感器201的基准位置中的旋转磁场的方向相对于旋转磁场传感器201的基准方向形成的角度具有对应关系的角度检测值θ s。第7运算电路211例如能够通过微型计算机来实现。再有，旋转磁场传感器201的基准位置和基准方向分别与第1 基准位置PRA和第1基准方向DRA —致也可，与第2基准位置PRB和第2基准方向DRB — 致也可，是与这些位置和方向不同的任意的位置和方向也可。接着，参照图28，对本实施方式的变形例的旋转磁场传感器201的结构进行说明。 在图28中，作为产生方向旋转的旋转磁场的单元的例子，示出了第2实施方式中的图21和图22所示的磁铁103。变形例的旋转磁场传感器201与第2实施方式的图21和图22所示的例子同样地，对从磁铁103的外周部产生的旋转磁场的方向进行检测。图28表示第1和第2基准位置PRA、PRB和第1和第2基准方向DRA、DRB。如图 28所示，第2基准位置PRB相对于第1基准位置PRA，偏差旋转磁场的旋转周期的1/4即与电角度90°相当的量、即磁铁103的1/4节距。此外，在图28所示的例子中，将第1和第2 基准方向DRA、DRB均设为在XY平面内与磁铁103的移动方向正交的方向。第1和第2检测部10Α、20Α的相对于磁铁103的相对的位置关系，与第2实施方式中的第1和第2检测部10、20的相对于磁铁103的相对的位置关系相同。第3和第4检测部10Β、20Β的相对于磁铁103的相对的位置关系，也与第2实施方式中的第1和第2检测部10、20的相对于磁铁103的相对的位置关系相同。在变形例中，第3和第4检测部10Β、 20Β相对于第1和第2检测部10Α、20�。渲迷谄盍诵懦〉男芷诘�1/4即与电角度90°相当的量、即磁铁103的1/4节距的位置。接着，针对第7运算电路211中的角度检测值θ s的计算方法进行说明。在本实施方式中，基于通过复合检测部201Α的第3运算电路33Α计算出的第1角度检测值θ As、 和通过复合检测部20IB的第6运算电路33Β计算出的第2角度检测值θ Bs，通过第7运算电路211计算角度检测值θ s。在图27和图28所示的例子中，复合检测部210Β的第3和第4检测部10Β、20Β，相对于复合检测部210Α的第1和第2检测部10Α、20�。渲迷谄盍擞氲缃嵌�90°相当的量的位置。因此，通过复合检测部210Α获得的第1角度检测值θ As 的相位和通过复合检测部210Β获得的第2角度检测值θ Bs的相位，相差电角度90°。在这些例子中，第7运算电路211通过下述的数式(6)计算θ s。 接着，针对旋转磁场传感器201的作用和效果进行说明。在旋转磁场传感器201 中，基于第1信号和第2信号，通过第3运算电路33Α计算第1角度检测值θ As，该第1信号基于第1和第3检测电路11Α、21Α的输出信号而生成，该第2信号基于第2和第3检测电路12Α、22Α的输出信号而生成。此外，在旋转磁场传感器201中，基于第3信号和第4信号，通过第6运算电路33Β计算第2角度检测值θ Bs,该第3信号基于第5和第7检测电路11Β、21Β的输出信号而生成，该第4信号基于第6和第8检测电路12Β、22Β的输出信号而生成。而且，基于第1角度检测值θ As和第2角度检测值θ Bs，通过第7运算电路211，使用数式(6)，计算与基准位置中的旋转磁场的方向相对于基准方向形成的角度具有对应关系的角度检测值θ S。本实施方式的旋转磁场传感器201适于减少起因于旋转磁场而产生的角度误差。 在这里，参照图27到图29，针对起因于旋转磁场而产生角度误差的理由进行说明。虽然未图示，但在图27所示的例子中，旋转磁场分别包含磁铁102的半径方向的成分Hr、和在XY 平面内与Hr正交的方向的成分ΗΘ。此外，虽然未图示，但在图28所示的例子中，旋转磁场分别包含在XY平面内与磁铁103的移动方向正交的方向的成分Hr、和在XY平面内与Hr 正交的方向的成分ΗΘ。在这里，在图27或图28所示的例子中，考虑通过第1和第2检测部10A、20A分别检测旋转磁�。谡庑┘觳獠�10A、20A的输出信号获得第1角度检测值θ As的情况。 图29表示该情况下的Hr、H θ、θ As和第1角度误差d θ A的关系的一例。在图29中，横轴表示角度ΘΑ，纵轴表示Hr、H9、θ As, d θ A0再有，在图29中，为了方便，针对纵轴中的θ As，在实际的角度是90° 270°的范围中以减去180°的值来表示，在实际的角度是 270° 360°的范围中以减去360°的值来表示。在以下的说明中使用的与图29同样的图中，也使用与图29相同的表示方法。此外，为了容易理解，图29中的第1角度误差d θ A的波形将振幅描绘的比实际大。在图27或图28所示的例子中，有旋转磁场的方向、旋转磁场的一个方向的成分的强度不正弦函数地变化的情况。在该情况下，第1角度检测值θ As包含相对于第1角度检测值θ As的理论值的第1角度误差d θ �。龅�1角度检测值θ As 的理论值是在旋转磁场的方向是理想地旋转的情况下想象的。同样地，在通过第3和第4 检测部10Β、20Β分别检测出旋转磁�。谡庑┘觳獠�10Β、20Β的输出信号获得第2角度检测值θ Bs的情况下，第2角度检测值θ Bs包含相对于第2角度检测值θ Bs的理论值的第2角度误差d θ B,所述第2角度检测值θ Bs的理论值是在旋转磁场的方向是理想地旋转的情况下想象的。第1和第2角度误差d θ A、d θ B伴随旋转磁场的方向的变化以相互相等的角度误差周期而周期性变化，并且第1和第2角度误差d θ A、d θ B的变化依赖于旋转磁场的方向的变化。角度误差周期是旋转磁场的方向的旋转周期的1/2。接着，参照图30和图31，说明通过旋转磁场传感器201，能够减少起因于旋转磁场而产生的角度误差。在图30中，(a)表示第1角度检测值θ As和在第1角度检测值θ As 中包含的第1角度误差d θ A的关系。在图30中，(b)表示第2角度检测值θ Bs和在第2 角度检测值9Bs中包含的第2角度误差(1ΘΒ的关系。在图30所示的例子中，第1角度误差(1ΘΑ和第2角度误差(1ΘΒ的振幅是士 0.17°。在本实施方式中，第3位置和第4位置分别相对于第1位置和第2位置偏差了与角度误差周期的1/2 (电角度90° )相当的量，角度检测值θ As、θ Bs的相位相差角度误差周期的1/2 (电角度90° )。因此，在计算角度检测值θ s时，第1角度误差d θ A的相位和第2角度误差d θ B的相位相互成为反相。由此， 第1角度误差d θ A和第2角度误差d θ B相互抵消。图31表示以上述方式计算出的角度检测值θ s和在该角度检测值θ s中包含的角度误差d θ的关系。在图31中，以记号θ表示基准位置中的旋转磁场的方向相对于基准方向形成的角度。如图31所示，角度误差d θ与第1角度误差(1ΘΑ和第2角度误差(1ΘΒ 相比大幅变小。在图31所示的例子中，角度误差d θ的振幅是士0.03°。再有，在本实施方式中，第3位置和第4位置分别相对于第1位置和第2位置，偏差了与角度误差周期的1/2相当的量。可是，第3位置和第4位置只要分别相对于第1位置和第2位置，偏差与角度误差周期的1/2的奇数倍相当的量即可。在该情况下，角度误差 d θ A和角度误差d θ B相互抵消，能够大幅减少在角度检测值θ s中包含的角度误差d θ。
此外，在本实施方式中，第1角度检测值θ As和第2角度检测值θ Bs的相位差并不限于电角度90°，是任意大小也可。当将第1角度检测值θ As和第2角度检测值θ Bs 的相位差设为β时，第7运算电路211通过下面的数式(7)计算θ s。此外，在本实施方式中，第1角度检测值θ As的计算方法与第1实施方式中的角度检测值θ s的计算方法相同。因此，如在第1实施方式中说明的那样，在MR元件的输出信号波形起因于MR元件而变形的情况下，在第1检测电路IlA的输出信号中包含的误差成分的相位和在第3检测电路21Α的输出信号中包含的误差成分的相位，在生成第1信号时相互变为反相，在第2检测电路12Α的输出信号中包含的误差成分的相位和在第4检测电路22Α的输出信号中包含的误差成分的相位，在生成第2信号时相互变为反相。因此，根据本实施方式，通过与第1实施方式中说明的相同理由，能够减少起因于MR元件的第1角度检测值θ As的误差。同样地，在本实施方式中，第2角度检测值θ Bs的计算方法与第1实施方式中的角度检测值θ s的计算方法相同。因此，如在第1实施方式中说明的那样，在MR元件的输出信号波形起因于MR元件而变形的情况下，在第5检测电路IlB的输出信号中包含的误差成分的相位和在第7检测电路21Β的输出信号中包含的误差成分的相位，在生成第3信号时相互变为反相，在第6检测电路12Β的输出信号中包含的误差成分的相位和在第8检测电路22Β的输出信号中包含的误差成分的相位，在生成第4信号时相互变为反相。因此，根据本实施方式，通过与第1实施方式中说明的相同理由，能够减少起因于MR元件的第2角度检测值θ Bs的误差。像这样，根据本实施方式，能够减少起因于MR元件的角度检测值 θ As、θ Bs的误差，因此针对最终获得的角度检测值θ s,能够减少起因于MR元件的误差。本实施方式的其它结构、作用及效果与第2实施方式相同。再有，本发明并不局限与上述各实施方式，能够有各种变更。例如，各实施方式中的多个检测部的配置是一个例子，多个检测部的配置在满足专利请求的范围中记载的条件的范围内能够进行各种变更。基于以上说明，很明显能够实施本发明的各种方式或实施例。因此，在以下的请求的范围的均等的范围中，也能够以上述最优的方式以外的方式来实施本发明。
权利要求
1.一种旋转磁场传感器，检测基准位置中的旋转磁场的方向相对于基准方向形成的角度，其特征在于，具备第1检测部，在第1位置中检测所述旋转磁�。灰约暗�2检测部，在第2位置中检测所述旋转磁场，所述第1检测部具有第1检测电路，检测所述旋转磁场的第1方向的成分的强度，输出表示该强度的信号；以及第2检测电路，检测所述旋转磁场的第2方向的成分的强度，输出表示该强度的信号，所述第2检测部具有第3检测电路，检测所述旋转磁场的第3方向的成分的强度，输出表示该强度的信号；以及第4检测电路，检测所述旋转磁场的第4方向的成分的强度，输出表示该强度的信号，所述第1到第4检测电路分别包含至少1个磁检测元件， 所述第1到第4检测电路的输出信号以相互相等的信号周期而周期性变化， 所述第3检测电路的输出信号的相位与所述第1检测电路的输出信号的相位不同， 所述第4检测电路的输出信号的相位与所述第2检测电路的输出信号的相位不同， 旋转磁场传感器还具备第1运算电路，基于所述第1和第3检测电路的输出信号生成第1信号，该第1信号与所述旋转磁场的第1方向的成分的强度和所述旋转磁场的第3方向的成分的强度的双方具有对应关系，并且与所述第1和第3检测电路的输出信号相比，减少了所述信号周期的1/3 周期的误差成分；第2运算电路，基于所述第2和第4检测电路的输出信号生成第2信号，该第2信号与所述旋转磁场的第2方向的成分的强度和所述旋转磁场的第4方向的成分的强度的双方具有对应关系，并且与所述第2和第4检测电路的输出信号相比，减少了所述信号周期的1/3 周期的误差成分；以及第3运算电路，基于所述第1和第2信号计算角度检测值，该角度检测值与所述基准位置中的所述旋转磁场的方向相对于所述基准方向形成的角度具有对应关系。
2.根据权利要求1所述的旋转磁场传感器，其特征在于，所述第2检测电路的输出信号的相位相对于所述第1检测电路的输出信号的相位，相差所述信号周期的1/4的奇数倍，所述第3检测电路的输出信号的相位相对于所述第1检测电路的输出信号的相位，相差除了所述信号周期的1/2的整数倍之外的所述信号周期的1/6的整数倍，所述第4检测电路的输出信号的相位相对于所述第3检测电路的输出信号的相位，相差所述信号周期的1/4的奇数倍。
3.根据权利要求2所述的旋转磁场传感器，其特征在于，所述第1位置和所述第2位置针对所述旋转磁场的旋转方向是相同的位置，所述第1方向和所述第3方向针对所述旋转磁场的旋转方向，相差与除了所述信号周期的1/2的整数倍之外的所述信号周期的1/6的整数倍相当的空间上的角度。
4.根据权利要求2所述的旋转磁场传感器，其特征在于，所述第1位置和所述第2位置是相互不同的位置，所述第1位置和所述第2位置的偏差相当于除了所述信号周期的1/2 的整数倍之外的所述信号周期的1/6的整数倍。
5.根据权利要求1所述的旋转磁场传感器，其特征在于，所述第1到第4检测电路作为所述至少1个磁检测元件分别包含串联连接的1对磁检测元件。
6.根据权利要求5所述的旋转磁场传感器，其特征在于，所述第1到第4检测电路分别具有惠斯登电桥电路，该惠斯登电桥电路包含串联连接的第1对磁检测元件和串联连接的第2对磁检测元件。
7.根据权利要求5所述的旋转磁场传感器，其特征在于，所述磁检测元件是磁阻效应元件。
8.根据权利要求7所述的旋转磁场传感器，其特征在于，所述磁阻效应元件具有磁化固定层，磁化方向被固定；自由层，对应于所述旋转磁场的方向而磁化方向变化；以及非磁性层，配置在所述磁化固定层和自由层之间。
9.根据权利要求8所述的旋转磁场传感器，其特征在于，所述第2检测电路中的磁阻效应元件的磁化固定层的磁化方向与所述第1检测电路中的磁阻效应元件的磁化固定层的磁化方向正交，所述第4检测电路中的磁阻效应元件的磁化固定层的磁化方向与所述第3检测电路中的磁阻效应元件的磁化固定层的磁化方向正交。
10.根据权利要求1所述的旋转磁场传感器，其特征在于，还具备 第3检测部，在第3位置中检测所述旋转磁�。灰约暗�4检测部，在第4位置中检测所述旋转磁�。龅�3检测部具有第5检测电路，检测所述旋转磁场的第5方向的成分的强度，输出表示该强度的信号；以及第6检测电路，检测所述旋转磁场的第6方向的成分的强度，输出表示该强度的信号，所述第4检测部具有第7检测电路，检测所述旋转磁场的第7方向的成分的强度，输出表示该强度的信号；以及第8检测电路，检测所述旋转磁场的第8方向的成分的强度，输出表示该强度的信号，所述第5到第8检测电路分别包含至少1个磁检测元件， 所述第1到第8检测电路的输出信号以相互相等的信号周期而周期性变化， 所述第7检测电路的输出信号的相位与所述第5检测电路的输出信号的相位不同， 所述第8检测电路的输出信号的相位与所述第6检测电路的输出信号的相位不同， 旋转磁场传感器还具备第4运算电路，基于所述第5和第7检测电路的输出信号生成第3信号，该第3信号与所述旋转磁场的第5方向的成分的强度和所述旋转磁场的第7方向的成分的强度的双方具有对应关系，并且与所述第5和第7检测电路的输出信号相比，减少了所述信号周期的1/3 周期的误差成分；第5运算电路，基于所述第6和第8检测电路的输出信号生成第4信号，该第4信号与所述旋转磁场的第6方向的成分的强度和所述旋转磁场的第8方向的成分的强度的双方具有对应关系，并且与所述第6和第8检测电路的输出信号相比，减少了所述信号周期的1/3 周期的误差成分；第6运算电路，基于所述第3和第4信号计算第2角度检测值，该第2角度检测值与所述基准位置中的所述旋转磁场的方向相对于所述基准方向形成的角度具有对应关系；以及第7运算电路，基于作为通过所述第3运算电路计算出的所述角度检测值的第1角度检测值、和通过所述第6运算电路计算出的第2角度检测值，计算所述基准位置中的所述旋转磁场的方向相对于所述基准方向形成的角度的检测值。
11.根据权利要求10所述的旋转磁场传感器，其特征在于，所述第2检测电路的输出信号的相位相对于所述第1检测电路的输出信号的相位，相差所述信号周期的1/4的奇数倍，所述第3检测电路的输出信号的相位相对于所述第1检测电路的输出信号的相位，相差除了所述信号周期的1/2的整数倍之外的所述信号周期的1/6的整数倍，所述第4检测电路的输出信号的相位相对于所述第3检测电路的输出信号的相位，相差所述信号周期的1/4的奇数倍，所述第6检测电路的输出信号的相位相对于所述第5检测电路的输出信号的相位，相差所述信号周期的1/4的奇数倍，所述第7检测电路的输出信号的相位相对于所述第5检测电路的输出信号的相位，相差除了所述信号周期的1/2的整数倍之外的所述信号周期的1/6的整数倍，所述第8检测电路的输出信号的相位相对于所述第7检测电路的输出信号的相位，相差所述信号周期的1/4的奇数倍。
12.根据权利要求10所述的旋转磁场传感器，其特征在于，所述第1角度检测值包含相对于所述第1角度检测值的理论值的第1角度误差，所述第1角度检测值的理论值是在所述旋转磁场的方向理想地旋转的情况下设想的，所述第2角度检测值包含相对于所述第2角度检测值的理论值的第2角度误差，所述第2角度检测值的理论值是在所述旋转磁场的方向理想地旋转的情况下设想的，所述第1和第2角度误差伴随所述旋转磁场的方向的变化以相互相等的角度误差周期而周期性变化，并且所述第1和第2角度误差的变化依赖于所述旋转磁场的方向的变化，所述第3位置和所述第4位置分别相对于所述第1位置和第2位置偏差了与所述角度误差周期的1/2的奇数倍相当的量。
13.根据权利要求12所述的旋转磁场传感器，其特征在于，所述角度误差周期是所述旋转磁场的方向的旋转周期的1/2。
全文摘要
本发明涉及旋转磁场传感器。第1检测部具有第1和第2检测电路，第2检测部具有第3和第4检测电路。第2和第4检测电路的输出信号的相位分别相对于第1和第3检测电路的输出信号的相位，相差信号周期的1/4的奇数倍。第3检测电路的输出信号的相位相对于第1检测电路的输出信号的相位，相差除了信号周期的1/2的整数倍之外的信号周期的1/6的整数倍。旋转磁场传感器基于第1和第3检测电路的输出信号生成第1信号，基于第2和第4检测电路的输出信号生成第2信号，基于第1和第2信号计算角度检测值。
文档编号G01D5/243GK102384758SQ20111025234
公开日2012年3月21日 申请日期2011年8月30日 优先权日2010年8月30日
发明者平林启, 猿木俊司, 驹崎洋亮 申请人:Tdk株式会社
专业数控铣床产品供应商
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