JP2009097924A - Apparatus for detecting rotation angle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転体の回転角を検出する回転角検出装置に関する。 The present invention relates to a rotation angle detection device that detects a rotation angle of a rotating body.
従来より、回転体と一体に回転する多極の磁石と、この磁石から生じる磁界の磁束密度を検出する磁束検出手段とを備え、検出された磁束密度に基づいて、パルス状に電気的出力のオンオフを実行して回転角の検出信号を発生するインクリメンタル型エンコーダとしての回転角検出装置が公知である。この回転角検出装置は、例えば、スイッチトリラクタンスモータ(SRモータ)等のブラシレスモータに装着され、磁石は、SRモータのロータと一体に回転するように組み込まれている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a multipolar magnet that rotates integrally with a rotating body and a magnetic flux detection means that detects the magnetic flux density of a magnetic field generated from the magnet are provided. Based on the detected magnetic flux density, a pulse-like electric output is provided. 2. Description of the Related Art A rotation angle detection device as an incremental encoder that performs on / off to generate a rotation angle detection signal is known. This rotation angle detection device is mounted on, for example, a brushless motor such as a switched reluctance motor (SR motor), and the magnet is incorporated so as to rotate integrally with the rotor of the SR motor.
この回転角検出装置によれば、磁石の着磁部は、N極およびS極が周方向に交互に連続的に着磁されて環状に設けられ、磁束検出手段により検出される磁束密度は、磁石の回転に伴い、N極側およびS極側に交互に変化する。そして、磁束密度のN極側からS極側への変化、およびS極側からN極側への変化に応じて、電気的出力のオンまたはオフが実行されてパルス状の検出信号が出力される。そして、この検出信号に基づいて、電子制御装置(ECU)等は、回転角の数値を把握する(以下、回転角の数値を把握するための検出信号を回転角検出信号と呼ぶ)。 According to this rotation angle detection device, the magnetized portion of the magnet is provided in an annular shape with N poles and S poles alternately magnetized in the circumferential direction, and the magnetic flux density detected by the magnetic flux detection means is: As the magnet rotates, it alternately changes to the N pole side and the S pole side. Then, according to the change in magnetic flux density from the N pole side to the S pole side and the change from the S pole side to the N pole side, the electrical output is turned on or off, and a pulsed detection signal is output. The Based on this detection signal, an electronic control unit (ECU) or the like grasps the numerical value of the rotation angle (hereinafter, the detection signal for grasping the numerical value of the rotation angle is referred to as a rotation angle detection signal).
ところで、この回転角検出装置によれば、ブラシレスモータの始動時に、ロータの回転をステータコイルへの通電に早期に同期させるため、磁石には、上記の連続的な着磁部とは別に非連続的な着磁部が環状に設けられている(以下、回転角検出用の「連続的な着磁部」を回転角着磁部と呼び、同期を取るための「非連続的な着磁部」をインデックス着磁部と呼ぶ)。 By the way, according to this rotation angle detecting device, when the brushless motor is started, in order to synchronize the rotation of the rotor with the energization to the stator coil at an early stage, the magnet is discontinuous separately from the continuous magnetized portion. (Hereinafter referred to as “continuous magnetized part” for detecting the rotation angle is referred to as “rotational angle magnetized part”, and “discontinuous magnetized part for synchronization”). Is called an index magnetized portion).
そして、インデックス着磁部から生じる磁界の磁束密度は、回転角着磁部から生じる磁界の磁束密度を検出する磁束検出手段とは別の磁束検出手段により検出される(以下、回転角着磁部から生じる磁界の磁束密度を検出する磁束検出手段を回転角磁束検出手段と呼び、インデックス着磁部から生じる磁界の磁束密度を検出する磁束検出手段をインデックス磁束検出手段と呼ぶ)。 Then, the magnetic flux density of the magnetic field generated from the index magnetized portion is detected by a magnetic flux detecting means different from the magnetic flux detecting means for detecting the magnetic flux density of the magnetic field generated from the rotating angle magnetized portion (hereinafter referred to as the rotational angle magnetized portion). The magnetic flux detection means for detecting the magnetic flux density of the magnetic field generated from the magnetic field is referred to as rotation angle magnetic flux detection means, and the magnetic flux detection means for detecting the magnetic flux density of the magnetic field generated from the index magnetized portion is referred to as index magnetic flux detection means).
例えば、SRモータに装着される回転角検出装置によれば,インデックス着磁部は、回転角着磁部の内周側に同軸的に、かつ、ロータの突起の配置に応じて等角度間隔に周方向に離間するように設けられている(例えば、特許文献1参照)。このインデックス着磁部は、周方向にS極、N極、S極の順に(またはN極、S極、N極の順に)着磁されて設けられ、インデックス磁束検出手段により検出される磁束密度は、磁石の回転に伴い、一時的にS極側およびN極側へ振動するように変化するとともに、この一時的な振動を所定の時間間隔で周期的に繰り返す。 For example, according to the rotation angle detection device mounted on the SR motor, the index magnetized portions are coaxially arranged on the inner peripheral side of the rotation angle magnetized portion and at equal angular intervals according to the arrangement of the protrusions of the rotor. It is provided so as to be separated in the circumferential direction (for example, see Patent Document 1). This index magnetized portion is provided by being magnetized in the order of S pole, N pole, S pole in the circumferential direction (or in the order of N pole, S pole, N pole), and detected by the index magnetic flux detecting means. Changes so as to temporarily vibrate toward the S pole side and the N pole side as the magnet rotates, and this temporary vibration is periodically repeated at predetermined time intervals.
この結果、インデックス磁束検出手段により、一時的な電気的出力のオンおよびオフが周期的に繰り返され、回転角検出信号よりもオフ期間が長いパルス状の検出信号が出力される。そして、この検出信号を利用して、ECU等は、SRモータの同期をとるための制御を実行する(以下、SRモータの同期をとるための検出信号をインデックス検出信号と呼ぶ)。 As a result, the index magnetic flux detection means periodically turns on and off the electrical output periodically, and outputs a pulsed detection signal having a longer off period than the rotation angle detection signal. Then, using this detection signal, the ECU or the like executes control for synchronizing the SR motor (hereinafter, the detection signal for synchronizing the SR motor is referred to as an index detection signal).
しかし、近年のモータ小型化の推進に伴い、インデックス着磁部を設けることができる領域は狭くなっている。そして、インデックス着磁部が小さくなると、インデックス着磁部から充分に大きい磁束密度を得ることができなくなり、結果的に、インデックス磁束検出手段は、インデックス検出信号を出力できなくなってしまう。 However, the area in which the index magnetized portion can be provided has become narrower with the recent progress of motor miniaturization. When the index magnetized portion becomes small, a sufficiently large magnetic flux density cannot be obtained from the index magnetized portion, and as a result, the index magnetic flux detecting means cannot output the index detection signal.
なお、モータ小型化の推進は、車両に搭載される車両用モータにおいて著しい。このため、車両に対するモータの搭載性や汎用性の点からも、インデックス着磁部の設定領域の狭小化によるインデックス検出信号の出力不能を回避することが望まれている。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、回転角検出装置において、インデックス着磁部の設定領域が狭小化しても、インデックス検出信号の出力不能を回避することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and its object is to avoid the inability to output an index detection signal even if the setting area of the index magnetized portion is narrowed in the rotation angle detection device. There is to do.
〔請求項1の手段〕
請求項1に記載の回転角検出装置は、回転体と一体に回転する多極の磁石と、磁石から生じる磁界の磁束密度を検出する磁束検出手段とを備える。
そして、磁石は、N極およびS極が周方向に交互に着磁されて設けられる環状の着磁部を有し、一部の隣り合うN極とS極との組合せは、他のN極およびS極から生じる磁界の磁束密度よりも、各々の極側に大きい磁束密度の磁界を発生する磁束強化組合せ部をなし、磁束強化組合せ部は、周方向に所定の極間隔で設けられている。
[Means of Claim 1]
The rotation angle detection device according to claim 1 includes a multipolar magnet that rotates integrally with the rotating body, and a magnetic flux detection means that detects a magnetic flux density of a magnetic field generated from the magnet.
The magnet has an annular magnetized portion in which N poles and S poles are alternately magnetized in the circumferential direction, and a combination of some adjacent N poles and S poles is another N pole. And a magnetic flux strengthening combination part that generates a magnetic field having a higher magnetic flux density on each pole side than the magnetic flux density of the magnetic field generated from the S pole, and the magnetic flux strengthening combination parts are provided at predetermined pole intervals in the circumferential direction. .
これにより、着磁部全体が回転角着磁部として機能するとともに、着磁部の一部である磁束強化組合せ部がインデックス着磁部として機能する。このため、インデックス着磁部の設定領域を回転角着磁部の設定領域とは別に設ける必要がなくなる。この結果、回転角検出装置において、インデックス着磁部の設定領域が狭小化しても、インデックス検出信号の出力不能を回避することができる。 Accordingly, the entire magnetized portion functions as a rotation angle magnetized portion, and the magnetic flux strengthening combination portion that is a part of the magnetized portion functions as an index magnetized portion. For this reason, it is not necessary to provide the setting area for the index magnetized portion separately from the setting area for the rotation angle magnetized portion. As a result, in the rotation angle detection device, it is possible to avoid the inability to output the index detection signal even if the setting area of the index magnetized portion is narrowed.
〔請求項2の手段〕
請求項2に記載の回転角検出装置は、少なくとも2つの磁束検出手段を備える。そして、2つの磁束検出手段は、磁束密度に関するN極側の第1閾値およびS極側の第2閾値を記憶し、検出された磁束密度と第1閾値および第2閾値との比較に基づき、電気的出力のオンオフを位相が異なるように実行する。また、2つの磁束検出手段の内の一方の磁束検出手段は、第1閾値よりもN極側に大きい第3閾値、および第2閾値よりもS極側に大きい第4閾値を記憶し、第1閾値および第2閾値との比較に基づく電気的出力のオンオフとは別に、検出された磁束密度と第3閾値および第4閾値との比較に基づき、電気的出力のオンオフを実行する。
[Means of claim 2]
The rotation angle detection apparatus according to
これにより、2つの磁束検出手段は、検出された磁束密度と第1閾値および第2閾値との比較に基づき電気的出力のオンオフを位相が異なるように実行することで、回転角磁束検出手段として機能する。また、2つの磁束検出手段の内の一方の磁束検出手段は、検出された磁束密度と第3閾値および第4閾値との比較に基づき電気的出力のオンオフを実行することで、インデックス磁束検出手段として機能する。すなわち、一方の磁束検出手段は、回転角磁束検出手段の機能に併せてインデックス磁束検出手段の機能を具備する。 As a result, the two magnetic flux detection means perform the on / off of the electrical output based on the comparison between the detected magnetic flux density and the first threshold value and the second threshold value so that the phases are different from each other. Function. In addition, one of the two magnetic flux detection means, the magnetic flux detection means performs on / off of the electrical output based on the comparison between the detected magnetic flux density and the third threshold value and the fourth threshold value, thereby the index magnetic flux detection means. Function as. That is, one magnetic flux detection means has the function of index magnetic flux detection means in addition to the function of rotation angle magnetic flux detection means.
このため、回転角磁束検出手段の機能とインデックス磁束検出手段の機能とを、別々の磁束検出手段に具備させる必要がなくなるので、回転角検出装置に装着する磁束検出手段の個数を削減でき、製造工数を下げることができる。 For this reason, the function of the rotation angle magnetic flux detection means and the function of the index magnetic flux detection means do not need to be provided in separate magnetic flux detection means, so the number of magnetic flux detection means attached to the rotation angle detection device can be reduced, and manufacturing is possible. Man-hours can be reduced.
〔請求項3の手段〕
請求項3に記載の回転角検出装置によれば、磁束強化組合せ部のN極およびS極は、他のN極およびS極よりも磁束検出手段との対向距離が小さい。
この手段は、磁束強化組合せ部を設けるための一形態を示すものである。
[Means of claim 3]
According to the rotation angle detection device of the third aspect, the N pole and the S pole of the magnetic flux strengthening combination part have a smaller facing distance from the magnetic flux detection means than the other N pole and S pole.
This means shows one form for providing the magnetic flux strengthening combination part.
〔請求項4の手段〕
請求項4に記載の回転角検出装置によれば、磁束強化組合せ部のN極およびS極は、他のN極およびS極よりも高電圧で着磁されている。
この手段は、磁束強化組合せ部を設けるための一形態を示すものである。
[Means of claim 4]
According to the rotation angle detection device of the fourth aspect, the N pole and the S pole of the magnetic flux strengthening combination part are magnetized at a higher voltage than the other N pole and S pole.
This means shows one form for providing the magnetic flux strengthening combination part.
最良の形態の回転角検出装置は、回転体と一体に回転する多極の磁石と、磁石から生じる磁界の磁束密度を検出する磁束検出手段とを備える。
そして、磁石は、N極およびS極が周方向に交互に着磁されて設けられる環状の着磁部を有し、一部の隣り合うN極とS極との組合せは、他のN極およびS極から生じる磁界の磁束密度よりも、各々の極側に大きい磁束密度の磁界を発生する磁束強化組合せ部をなし、磁束強化組合せ部は、周方向に所定の極間隔で設けられている。
The rotation angle detection device of the best mode includes a multipolar magnet that rotates integrally with a rotating body, and magnetic flux detection means that detects the magnetic flux density of a magnetic field generated from the magnet.
The magnet has an annular magnetized portion in which N poles and S poles are alternately magnetized in the circumferential direction, and a combination of some adjacent N poles and S poles is another N pole. And a magnetic flux strengthening combination part that generates a magnetic field having a higher magnetic flux density on each pole side than the magnetic flux density of the magnetic field generated from the S pole, and the magnetic flux strengthening combination parts are provided at predetermined pole intervals in the circumferential direction. .
また、この回転角検出装置は、少なくとも2つの磁束検出手段を備える。そして、2つの磁束検出手段は、磁束密度に関するN極側の第1閾値およびS極側の第2閾値を記憶し、検出された磁束密度と第1閾値および第2閾値との比較に基づき、電気的出力のオンオフを位相が異なるように実行する。また、2つの磁束検出手段の内の一方の磁束検出手段は、第1閾値よりもN極側に大きい第3閾値、および第2閾値よりもS極側に大きい第4閾値を記憶し、第1閾値および第2閾値との比較に基づく電気的出力のオンオフとは別に、検出された磁束密度と第3閾値および第4閾値との比較に基づき、電気的出力のオンオフを実行する。 The rotation angle detecting device includes at least two magnetic flux detecting means. And two magnetic flux detection means memorize | store the 1st threshold value by the side of N pole regarding the magnetic flux density, and the 2nd threshold value by the side of S pole, and based on the comparison with the detected magnetic flux density and the 1st threshold value and the 2nd threshold value, The electrical output is turned on / off so that the phases are different. In addition, one of the two magnetic flux detection means stores a third threshold value that is larger on the N pole side than the first threshold value, and a fourth threshold value that is larger on the S pole side than the second threshold value. Separately from turning on / off the electrical output based on the comparison with the first threshold and the second threshold, the electrical output is turned on / off based on the comparison between the detected magnetic flux density and the third threshold and the fourth threshold.
さらに、この回転角検出装置によれば、磁束強化組合せ部のN極およびS極は、他のN極およびS極よりも磁束検出手段との対向距離が小さい。 Furthermore, according to this rotation angle detection device, the N pole and the S pole of the magnetic flux strengthening combination part have a smaller facing distance to the magnetic flux detection means than the other N pole and S pole.
〔実施例1の構成〕
実施例1の回転角検出装置1の構成を、図1〜図8を用いて説明する。
回転角検出装置1は、例えば、図1に示すように電動機2の後方に装着され、この電動機2、および、電動機2から得られるトルクを減速する減速機3とともに、トルクを出力するアクチュエータ4を構成する。
[Configuration of Example 1]
The configuration of the rotation angle detection device 1 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
For example, as shown in FIG. 1, the rotation angle detection device 1 is mounted on the rear side of an
なお、アクチュエータ4は、例えば、車両用の自動変速機(図示せず)に搭載されてシフトレンジを切り替えるための各種部材を駆動する。また、電動機2の通電制御(つまり、アクチュエータ4の駆動制御によるシフトレンジ切換制御)は、例えば、自動変速機用の電子制御装置(以下、ECUと呼ぶ:図示せず)からの指令に応じて行われる。そして、ECUは、乗員に操作されるレンジ操作手段やブレーキスイッチ等の状態を示すセンサ類(図示せず)および回転角検出装置1等からの入力に基づいて、電動機2の通電制御を実行するための出力を行う。
The actuator 4 is mounted on, for example, an automatic transmission for a vehicle (not shown) and drives various members for switching the shift range. Further, the energization control of the electric motor 2 (that is, shift range switching control by drive control of the actuator 4) is performed in accordance with a command from an electronic control unit for automatic transmission (hereinafter referred to as ECU: not shown), for example. Done. Then, the ECU executes energization control of the
電動機2は、例えば、永久磁石を用いないスイッチトリラクタンスモータであり、図1および図2に示すように、回転自在に支持されるロータ6と、ロータ6と同軸的に配されるステータ7とを有する。
The
ロータ6は、ロータ軸9とロータコア10とで構成され、ロータ軸9は前後両端に配される転がり軸受11、12によって回転自在に支持される。
前側の転がり軸受11は、減速機3の出力軸13の内周に配されており、出力軸13は、フロントハウジング14の内周に配されたメタルベアリング15によって回転自在に支持されている。つまり、ロータ軸9の前端は、メタルベアリング15、出力軸13および転がり軸受11を介して回転自在に支持される。
The
The front rolling bearing 11 is disposed on the inner periphery of the
ここで、メタルベアリング15の支持区間は、軸方向において、転がり軸受11の支持区間にオーバーラップしている。そして、このオーバーラップにより、減速機3の歯車同士の噛合いに起因する反力によってロータ軸9が傾斜するのを回避している。
なお、後側の転がり軸受12は、リヤハウジング16により支持されている。
また、ロータコア10は、薄板を多数積層して設けられるものであり、ロータ軸9に圧入固定されている。また、ロータコア10には、外周に向けて45°毎に突出する突極17が形成されている。
Here, the support section of the
The rear rolling bearing 12 is supported by a
The
ステータ7は、ステータコア21とコイル22〜33とを有する。
ステータコア21は、薄板を多数積層して設けられるものであり、リヤハウジング16に固定されている。また、ステータコア21には、内周に向けて30°毎に突出するステータティース37が形成され、ステータティース37の内周端は突極17の外周端と対向している。
The
The
そして、各々のステータティース37にコイル22〜33が巻回され、コイル22〜33は30°ごとにU相、V相、W相となるように巻回されている。例えば、コイル22、25、28、31がU相をなし、コイル23、26、29、32がV相をなし、コイル24、27、30、33がW相をなすように巻回されている。この場合、図2に示す状態から、W相→V相→U相の順に通電を切り替えるとロータ6が反時計回りに回転し、V相→W相→U相の順に通電を切り替えるとロータ6が時計回りに回転する。そして、U相、V相、W相の通電が一巡するたびに、ロータ6は45°回転する。
The
減速機3は、図1および図3に示すように、ロータ軸9に偏心して設けられる偏心部39と、偏心部39により駆動され、ロータ軸9の軸心を中心軸として公転するインナーギヤ40と、インナーギヤ40の外歯と噛み合う内歯を有するアウターギヤ41と、インナーギヤ40の公転を出力軸13に伝達して出力軸13を自転させる伝達手段42とを有する。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
偏心部39は、ロータ軸9と一体に設けられ、ロータ軸9の軸心を中心軸として公転する。そして、偏心部39は、外周に配された転がり軸受44を介してインナーギヤ40を支持するとともに、自身の公転によりインナーギヤ40を公転させる。
インナーギヤ40は、偏心部39の公転により、自身の外歯をアウターギヤ41の内歯に噛合わせながら公転する。
アウターギヤ41は、フロントハウジング14への圧入等により、回転することなく固定されている。
The
The
The
伝達手段42は、インナーギヤ40の前面から前方に突出する複数のピン46と、出力軸13と一体に設けられ、ピン46に遊嵌される複数のピン穴47を有するフランジ48とから構成される。また、フランジ48は、出力軸13の後端に設けられ、ピン穴47は、出力軸13の軸心を中心とする同一円周上に設けられている。なお、出力軸13の軸心はロータ6の軸心と同軸である。そして、伝達手段42は、ピン46とピン穴47との遊嵌構造を介してインナーギヤ40の公転を出力軸13に伝達することで、出力軸13をロータ6と同軸的に自転させる。
The transmission means 42 includes a plurality of
以上により、ロータ軸9の回転とともにインナーギヤ40が公転すると、インナーギヤ40の公転速度は、ロータ軸9の回転速度よりも減速され、出力軸13は、減速された公転速度と同一の速度で自転する。また、減速されたトルクが、出力軸13から出力されてシフトレンジの切替えに利用される。
As described above, when the
回転角検出装置1は、図1、図3および図4に示すように、リヤハウジング16に収容されて電動機2の後方に装着され、ロータ6の回転角を検出する。また、回転角検出装置1は、ロータ6と一体に回転する多極の磁石50と、磁石50から生じる磁界の磁束密度を検出する2つの磁束検出手段51、52と、磁束検出手段51、52を支持する基板53とを備える。
As shown in FIGS. 1, 3, and 4, the rotation angle detection device 1 is accommodated in the
また、回転角検出装置1は、検出された磁束密度に応じて、パルス状に電気的出力のオンオフを実行して回転角の検出信号を発生するインクリメンタル型エンコーダである。そして、ECUは、回転角検出装置1から入力される検出信号に基づいてコイル22〜33への通電を制御する。
The rotation angle detection device 1 is an incremental encoder that generates a rotation angle detection signal by turning on / off electrical output in pulses in accordance with the detected magnetic flux density. The ECU controls energization to the
磁石50は、図1、図2、図4〜図6に示すように、円環板状に設けられ、ロータ軸9と同軸的に配されてロータコア10の後面に装着される。すなわち、図5に示すように、ロータコア10の後面には位置決め用の穴55が設けられており、磁石50の前面には穴55に嵌合する突起56が設けられている。そして、穴55に突起56が嵌合することで磁石50とロータコア10との位置決めがなされて、磁石50がロータコア10に装着される。
As shown in FIGS. 1, 2, 4 to 6, the
また、磁石50のロータコア10への装着において、ロータコア10から磁石50への磁力の影響が大きい場合には、磁石50とロータコア10との間に非磁性の膜部材が介挿され、ロータコア10から磁石50への磁力の影響が小さい場合には、磁石50とロータコア10とは直接的に当接される。
In addition, when the
さらに、磁石50とロータコア10との接合は、例えば、磁石50の前面を部分的に着磁することで磁力により維持される。また、このような磁力によらず、接着剤を塗布して接着剤の接着力により、磁石50とロータコア10との接合を維持してもよい。なお、磁石50は、例えば、希土類磁石の1つであるネオジウムマグネットである。
Furthermore, the joining of the
このような磁石50において、回転角の検出に用いられる検出部としての着磁部58は、図6に示すように、後面の外周にN極およびS極が周方向に交互に連続的に着磁されて環状に設けられている。また、一部の隣り合うN極とS極との組合せは、他のN極およびS極から生じる磁界の磁束密度よりも、各々の極側に大きい磁束密度の磁界を発生する磁束強化組合せ部59をなす。そして、この磁束強化組合せ部59は、周方向に所定の極間隔で設けられている。
In such a
ここで、磁束強化組合せ部59のN極およびS極をなす部分は、他のN極およびS極をなす部分よりも後方に膨出するように設けられている(図4参照)。つまり、磁束強化組合せ部59のN極およびS極は、他のN極およびS極よりも磁束検出手段51、52との軸方向の対向距離が小さくなるように設けられている。これにより、磁束強化組合せ部59のN極およびS極から発生する磁界は、他のN極およびS極から発生する磁界よりも大きな磁束密度として磁束検出手段51、52に検出される。
Here, the portion forming the N pole and the S pole of the magnetic flux strengthening
なお、着磁部58は、7.5°の間隔でN極とS極とが繰り返される48極であり、磁束強化組合せ部59は、U相、V相、W相の通電が一巡する45°の間隔で設けられた16極である。
The
磁束検出手段51、52は、図1、図2および図4に示すように、基板53の前面に搭載されて着磁部58と軸方向に対向している。この磁束検出手段51、52は、例えば、通過する磁束量に応じた出力を発生することで磁束密度を検出するホール素子と、ホール素子の出力(つまり、検出された磁束密度)に応じて電気的出力のオンオフを実行する回路とから構成されるホールICである。
As shown in FIGS. 1, 2, and 4, the magnetic flux detection means 51 and 52 are mounted on the front surface of the
そして、磁束検出手段51、52は、磁束密度に関するN極側の第1閾値およびS極側の第2閾値を記憶し、検出された磁束密度と第1、第2閾値との比較に基づき、電気的出力のオンオフを実行する。ここで、第1、第2閾値は、絶対値が同一で正負が逆の数値として記憶されている。また、第1、第2閾値は、磁束強化組合せ部59を含む全てのN極およびS極から発生する磁界の磁束密度に対する閾値として設定されている。すなわち、第1、第2閾値は、磁束密度の小さい絶対値の範囲における閾値として設定されている。
And the magnetic flux detection means 51 and 52 memorize | store the 1st threshold value by the side of N pole regarding the magnetic flux density, and the 2nd threshold value by the side of S pole, and based on the comparison with the detected magnetic flux density and the 1st, 2nd threshold value, Turns on / off electrical output. Here, the first and second threshold values are stored as numerical values having the same absolute value and opposite signs. The first and second threshold values are set as threshold values for the magnetic flux density of the magnetic field generated from all the N and S poles including the magnetic flux strengthening
これにより、磁石50が回転すると、磁束検出手段51、52により検出される磁束密度は、図7に示すように、N極側およびS極側に交互に正弦波状に変化する。そして、例えば、磁束密度がS極側からN極側へ変化して第1閾値を超えると、磁束検出手段51、52は電気的出力をオンし、磁束密度がN極側からS極側へ変化して第2閾値を超えると、磁束検出手段51、52は電気的出力をオフする。
Thereby, when the
この結果、磁束検出手段51、52は、各々、図8のA相、B相に示すように、15°を1周期とするパルス状の検出信号を出力する。ここで、磁束検出手段51、52は、各々から出力される検出信号が3.75°だけ位相が異なるように周方向にずらして配される。そして、ECUは、2つの位相の異なる検出信号に基づいて、ロータ6の回転角の数値を把握する(以下、磁束検出手段51、52から出力されて回転角の数値把握に利用される2つの検出信号を回転角検出信号と呼ぶ)。
As a result, the magnetic flux detection means 51 and 52 each output a pulse-shaped detection signal having a period of 15 ° as shown in the A phase and the B phase in FIG. Here, the magnetic flux detection means 51 and 52 are arranged so as to be shifted in the circumferential direction so that the detection signals output from each of them are different in phase by 3.75 °. Then, the ECU grasps the numerical value of the rotation angle of the
また、磁束検出手段51、52の内の一方の磁束検出手段51は、第1閾値よりもN極側に大きい第3閾値、および第2閾値よりもS極側に大きい第4閾値を記憶し、第1、第2閾値との比較に基づく電気的出力のオンオフとは別に、検出された磁束密度と第3、第4閾値との比較に基づき、電気的出力のオンオフを実行する。ここで、第3、第4閾値は、絶対値が同一で正負が逆の数値として記憶されている。 Further, one of the magnetic flux detection means 51 and 52 stores the third threshold value that is larger on the N pole side than the first threshold value and the fourth threshold value that is larger on the S pole side than the second threshold value. Separately from the on / off of the electrical output based on the comparison with the first and second thresholds, the electrical output is turned on / off based on the comparison between the detected magnetic flux density and the third and fourth thresholds. Here, the third and fourth threshold values are stored as numerical values having the same absolute value and opposite signs.
また、第3、第4閾値は、磁束強化組合せ部59のN極およびS極のみから発生する磁界の磁束密度に対する閾値として設定されている。すなわち、第3、第4閾値は、磁束密度の大きい絶対値の範囲における閾値として設定されている。
The third and fourth threshold values are set as threshold values for the magnetic flux density of the magnetic field generated only from the N pole and S pole of the magnetic flux strengthening
これにより、磁石50が回転すると、磁束検出手段51により検出される磁束密度は、図7(a)に示すように、正弦波のピークが一時的にN極側およびS極側に大きくなるように変化する。そして、例えば、磁束密度がS極側からN極側へ大きく変化して第3閾値を超えると、磁束検出手段51は、第1閾値を超えたことによる電気的出力のオンとは別に、電気的出力をオンする。さらに、磁束密度がN極側からS極側へ大きく変化して第4閾値を超えると、磁束検出手段51は、第2閾値を超えたことによる電気的出力のオフとは別に、第3閾値を超えたときにオンされた電気的出力をオフする。
Thus, when the
この結果、磁束検出手段51は、図8のZ相に示すように、U相、V相、W相の通電が一巡する45°を1周期とするパルス状の検出信号を出力する。なお、この検出信号のオン期間は回転角検出信号と同一の7.5°である。そして、ECUは、この45°周期でオンされる検出信号に基づいて、電動機2の同期をとるための制御を実行する(以下、磁束検出手段51から出力されて電動機2の同期をとるための制御に利用される検出信号をインデックス検出信号と呼ぶ)。
As a result, as shown in the Z phase of FIG. 8, the magnetic flux detection means 51 outputs a pulse-like detection signal with 45 ° as one cycle of energization of the U phase, V phase, and W phase. The ON period of this detection signal is 7.5 °, which is the same as the rotation angle detection signal. Then, the ECU executes control for synchronizing the
〔実施例1の効果〕
実施例1の回転角検出装置1によれば、磁石50は、N極およびS極が周方向に交互に着磁されて設けられる環状の着磁部58を有し、一部の隣り合うN極とS極との組合せは、他のN極およびS極から生じる磁界の磁束密度よりも、各々の極側に大きい磁束密度の磁界を発生する磁束強化組合せ部59をなし、磁束強化組合せ部59は、周方向に所定の極間隔で設けられている。
[Effect of Example 1]
According to the rotation angle detection device 1 of the first embodiment, the
これにより、着磁部58全体が、回転角の数値を把握するための回転角着磁部として機能するとともに、着磁部58の一部である磁束強化組合せ部59が、電動機2の同期をとるためのインデックス着磁部として機能する。このため、インデックス着磁部の設定領域を回転角着磁部の設定領域とは別に設ける必要がなくなる。この結果、回転角検出装置1において、インデックス着磁部の設定領域が狭小化しても、インデックス検出信号の出力不能を回避することができる。
Accordingly, the entire
また、磁束検出手段51、52は、磁束密度に関するN極側の第1閾値およびS極側の第2閾値を記憶し、検出された磁束密度と第1、第2閾値との比較に基づき、電気的出力のオンオフを位相が異なるように実行する。さらに、磁束検出手段51は、第1閾値よりもN極側に大きい第3閾値、および第2閾値よりもS極側に大きい第4閾値を記憶し、第1、第2閾値との比較に基づく電気的出力のオンオフとは別に、検出された磁束密度と第3、第4閾値との比較に基づき、電気的出力のオンオフを実行する。 The magnetic flux detection means 51 and 52 store the first threshold value on the N pole side and the second threshold value on the S pole side regarding the magnetic flux density, and based on the comparison between the detected magnetic flux density and the first and second threshold values, The electrical output is turned on / off so that the phases are different. Further, the magnetic flux detection means 51 stores a third threshold value that is larger on the N pole side than the first threshold value, and a fourth threshold value that is larger on the S pole side than the second threshold value, for comparison with the first and second threshold values. Separately from the on / off of the electrical output based on the electrical output, the electrical output is turned on / off based on the comparison between the detected magnetic flux density and the third and fourth threshold values.
これにより、磁束検出手段51、52は、検出された磁束密度と第1、第2閾値との比較に基づき電気的出力のオンオフを位相が異なるように実行することで、回転角検出信号を出力する回転角磁束検出手段として機能する。また、磁束検出手段51は、検出された磁束密度と第3、第4閾値との比較に基づき電気的出力のオンオフを実行することで、インデックス検出信号を出力するインデックス磁束検出手段として機能する。すなわち、磁束検出手段51は、回転角磁束検出手段の機能に併せてインデックス磁束検出手段の機能を具備する。 As a result, the magnetic flux detection means 51 and 52 output the rotation angle detection signal by executing on / off of the electrical output in different phases based on the comparison between the detected magnetic flux density and the first and second threshold values. It functions as a rotating angle magnetic flux detecting means. Moreover, the magnetic flux detection means 51 functions as an index magnetic flux detection means for outputting an index detection signal by executing on / off of the electrical output based on the comparison between the detected magnetic flux density and the third and fourth threshold values. That is, the magnetic flux detection means 51 has a function of the index magnetic flux detection means in addition to the function of the rotation angle magnetic flux detection means.
このため、回転角磁束検出手段の機能とインデックス磁束検出手段の機能とを、別々のホールICに具備させる必要がなくなるので、回転角検出装置1に装着するホールICの個数を削減でき、製造工数を下げることができる。 For this reason, since it is not necessary to provide the function of the rotation angle magnetic flux detection means and the function of the index magnetic flux detection means in separate Hall ICs, the number of Hall ICs to be mounted on the rotation angle detection device 1 can be reduced, and the number of manufacturing steps can be reduced. Can be lowered.
〔変形例〕
実施例1の回転角検出装置1によれば、磁束強化組合せ部59は、N極およびS極と磁束検出手段51、52との対向距離を他のN極およびS極よりも小さくすることで設定されていたが、磁束強化組合せ部59のN極およびS極を他のN極およびS極よりも高電圧で着磁することで、磁束強化組合せ部59を設定してもよい。
[Modification]
According to the rotation angle detection device 1 of the first embodiment, the magnetic flux strengthening
また、実施例1の回転角検出装置1によれば、磁束検出手段51、52は、磁束密度がS極側からN極側へ変化して第1閾値を超えると電気的出力をオンし、磁束密度がN極側からS極側へ変化して第2閾値を超えると電気的出力をオフすることで回転角検出信号を出力していたが、磁束密度がS極側からN極側へ変化して第1閾値を超えると電気的出力をオフさせ、磁束密度がN極側からS極側へ変化して第2閾値を超えると電気的出力をオンさせることで回転角検出信号を出力させてもよい。 Further, according to the rotation angle detection device 1 of the first embodiment, the magnetic flux detection means 51, 52 turns on the electrical output when the magnetic flux density changes from the S pole side to the N pole side and exceeds the first threshold value, When the magnetic flux density changes from the N pole side to the S pole side and exceeds the second threshold value, the rotation angle detection signal is output by turning off the electrical output. However, the magnetic flux density is changed from the S pole side to the N pole side. When it changes and exceeds the first threshold, the electrical output is turned off, and when the magnetic flux density changes from the N pole side to the S pole side and exceeds the second threshold value, the electrical output is turned on to output the rotation angle detection signal. You may let them.
また、実施例1の回転角検出装置1によれば、磁束検出手段51は、磁束密度がS極側からN極側へ大きく変化して第3閾値を超えると電気的出力をオンし、磁束密度がN極側からS極側へ大きく変化して第4閾値を超えると電気的出力をオフすることでインデックス検出信号を出力していたが、磁束密度がS極側からN極側へ大きく変化して第3閾値を超えると電気的出力をオフさせ、磁束密度がN極側からS極側へ大きく変化して第4閾値を超えると電気的出力をオンさせることでインデックス検出信号を出力させてもよい。 Further, according to the rotation angle detection device 1 of the first embodiment, the magnetic flux detection means 51 turns on the electrical output when the magnetic flux density greatly changes from the S pole side to the N pole side and exceeds the third threshold value, and the magnetic flux is turned on. When the density greatly changes from the N pole side to the S pole side and exceeds the fourth threshold value, the index detection signal is output by turning off the electrical output, but the magnetic flux density increases from the S pole side to the N pole side. When the change exceeds the third threshold, the electrical output is turned off. When the magnetic flux density changes greatly from the N pole side to the S pole side and exceeds the fourth threshold, the electrical output is turned on to output the index detection signal. You may let them.
また、実施例1の回転角検出装置1を構成要素とするアクチュエータ4は、車両用の自動変速機に搭載されてシフトレンジを切り換えるために用いられたが、回転角検出装置1の用途は、シフトレンジの切り換えに限定されず、他の用途において回転体の回転角を検出するようにしてもよい。 In addition, the actuator 4 having the rotation angle detection device 1 of the first embodiment as a constituent element is mounted on an automatic transmission for a vehicle and used for switching a shift range. The application of the rotation angle detection device 1 is as follows. The rotation angle of the rotating body may be detected in other applications without being limited to the shift range switching.
また、実施例1の回転角検出装置1により回転角が検出される電動機2はSRモータ(スイッチトリラクタンスモータ)であったが、回転角検出装置1は、シンクロナスリラクタンスモータ、ブラシレスDCモータ、表面磁石型同期モータおよび埋込磁石型同期モータ等の他の形式のモータの回転角を検出することもできる。
Moreover, although the
1 回転角検出装置
6 ロータ(回転体)
50 磁石
51 磁束検出手段
52 磁束検出手段
58 着磁部
59 磁束強化組合せ部
1 Rotation
50
Claims (4)
この磁石から生じる磁界の磁束密度を検出する磁束検出手段とを備え、
前記磁石は、N極およびS極が周方向に交互に着磁されて設けられる環状の着磁部を有し、
一部の隣り合うN極とS極との組合せは、他のN極およびS極から生じる磁界の磁束密度よりも、各々の極側に大きい磁束密度の磁界を発生する磁束強化組合せ部をなし、
この磁束強化組合せ部は、周方向に所定の極間隔で設けられていることを特徴とする回転角検出装置。 A multipolar magnet that rotates integrally with the rotating body;
Magnetic flux detection means for detecting the magnetic flux density of the magnetic field generated from the magnet,
The magnet has an annular magnetized portion provided by alternately magnetizing N and S poles in the circumferential direction;
Some of the combinations of N poles and S poles adjacent to each other constitute a magnetic flux strengthening combination part that generates a magnetic field having a larger magnetic flux density on each pole side than the magnetic flux density of the magnetic fields generated from other N and S poles. ,
The rotation angle detecting device characterized in that the magnetic flux strengthening combination portions are provided at predetermined pole intervals in the circumferential direction.
少なくとも2つの前記磁束検出手段を備え、
2つの前記磁束検出手段は、
磁束密度に関するN極側の第1閾値およびS極側の第2閾値を記憶し、
検出された磁束密度と前記第1閾値および前記第2閾値との比較に基づき、電気的出力のオンオフを位相が異なるように実行し、
2つの前記磁束検出手段の内の一方の前記磁束検出手段は、
前記第1閾値よりもN極側に大きい第3閾値、および前記第2閾値よりもS極側に大きい第4閾値を記憶し、
前記第1閾値および前記第2閾値との比較に基づく電気的出力のオンオフとは別に、検出された磁束密度と前記第3閾値および前記第4閾値との比較に基づき、電気的出力のオンオフを実行することを特徴とする回転角検出装置。 The rotation angle detection device according to claim 1,
Comprising at least two magnetic flux detection means;
The two magnetic flux detection means are:
Storing a first threshold value on the N pole side and a second threshold value on the S pole side with respect to the magnetic flux density;
Based on the comparison between the detected magnetic flux density and the first threshold value and the second threshold value, on / off of the electrical output is executed so that the phases are different from each other,
One of the two magnetic flux detection means, the magnetic flux detection means,
Storing a third threshold value larger on the N pole side than the first threshold value and a fourth threshold value larger on the S pole side than the second threshold value;
Apart from turning on / off the electrical output based on the comparison between the first threshold and the second threshold, the electrical output is turned on / off based on the comparison between the detected magnetic flux density and the third threshold and the fourth threshold. A rotation angle detection device characterized in that the rotation angle detection device is executed.
前記磁束強化組合せ部のN極およびS極は、前記他のN極およびS極よりも前記磁束検出手段との対向距離が小さいことを特徴とする回転角検出装置。 In the rotation angle detection device according to claim 1 or 2,
The rotation angle detection device according to claim 1, wherein the N pole and the S pole of the magnetic flux strengthening combination part have a smaller facing distance from the magnetic flux detection means than the other N pole and S pole.
前記磁束強化組合せ部のN極およびS極は、前記他のN極およびS極よりも高電圧で着磁されていることを特徴とする回転角検出装置。 In the rotation angle detection device according to claim 1 or 2,
The rotation angle detecting device, wherein the N pole and S pole of the magnetic flux strengthening combination part are magnetized at a higher voltage than the other N pole and S pole.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007268129A JP2009097924A (en) | 2007-10-15 | 2007-10-15 | Apparatus for detecting rotation angle |
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