JP2011027719A - 自動車駆動用モータの回転角度検出装置および回転角度検出装置付き軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクト・軽量で簡単に組付けでき、外部での電気回路や部品を少なくできる自動車駆動用モータの回転角度検出装置および回転角度検出装置付き軸受を提供する。
【解決手段】回転角度検出装置１は、同心のリング状に設けられ互いに磁極数が異なる複数の磁気トラック２Ａ，２Ｂを有する磁気エンコーダ２と、各磁気トラック２Ａ，２Ｂの磁界をそれぞれ検出する複数の磁気センサ３Ａ，３Ｂとを備える。各磁気センサ３Ａ，３Ｂは、磁気トラック２Ａ，２Ｂの磁極内の位置情報を検出する機能を有する。各磁気センサ３Ａ，３Ｂの検出した磁界信号の位相差を求める位相差検出手段６と、この検出した位相差に基づき磁気トラック２Ａ，２Ｂの絶対角度を算出する角度算出手段７と、この算出した角度情報を外部に出力する信号出力手段８とを設ける。磁気エンコーダ２は、自動車駆動用モータの出力軸５１またはその軸受に設置する。
【選択図】図３

Description

この発明は、ブラシレスモータ等のモータ制御に必要なロータ角度の検出、特に、電気自動車やハイブリッド自動車における駆動用モータのロータ角度検出に用いられる回転角度検出装置、およびこの回転角度検出装置を一体に組み込んだ回転角度検出装置付き軸受に関する。

各種の機器における回転角度検出に用いられる回転角度検出装置として、異なる磁極数で着磁した複列の磁気エンコーダと、その磁極対内の位相を検出できるセンサとを組み合わせて、隣接する磁気エンコーダ間の位相差から絶対角度を検出するようにしたもの、およびこの回転角度検出装置を軸受に搭載した回転角度検出装置付き軸受が提案されている（例えば特許文献１）。

回転角度検出装置の他の例として、そのセンサを、熱可塑性エラストマもしくはゴム弾性を示す材料で覆い状態に成形したもの、およびその回転角度検出装置を車輪用軸受に搭載した回転角度検出装置付き車輪用軸受、さらにその回転角度検出装置のセンサ部品の振動や熱膨張による損傷を防止し、防水性、密封性を高めた回転角度検出装置の実装方法が提案されている（例えば特許文献２）。

なお、上記特許文献１，２に開示の回転角度検出装置では、電気自動車やハイブリッド自動車に組み込んだ使用形態については開示されていない。電気自動車やハイブリッド自動車の駆動用モータを制御するためには、モータロータの回転角度を正確に把握する必要がある。従来、モータロータの回転角度を検出する回転角度検出装置として、レゾルバを用いた各種のもの（特許文献３〜６）が知られている。

特許文献３には、自動車駆動用モータの電磁ノイズを避けるために、隔壁の外側にレゾルバを配置した構成例が開示されている。特許文献４には、ハイブリッド自動車の変速機ユニットにおけるレゾルバの固定構造が開示されている。特許文献５には、ハイブリッド自動車の回転角度検出装置として、プリント基板で構成したレゾルバを適用したものが開示されている。この文献では、積層鋼板を用いた可変リラクタンス型レゾルバ（ＶＲ型レゾルバ）での課題が挙げられており、回転ぶれの影響や、小型化が難しいことが述べられている。特許文献６には、ハイブリッド自動車の回転角度検出装置として、プリント基板で構成したレゾルバを適用した場合に、冷却（潤滑）用オイルにさらされた環境での課題点が述べられている。高速回転時のオイルによるせん断力や、オイル添加剤に含まれる硫黄などの化学的作用に対する耐性が必要とされている。

特開２００８−２３３０６９号公報 特願２００７−２２３４８１号 特開２００１−０７８３９３号公報 特開２００７−３３６７１４号公報 特開２００８−１９７０４６号公報 特開２００８−２１５８３５号公報

上記したように、自動車用駆動用モータの制御のためには高精度のロータ角度情報が必要であり、その回転角度検出装置としてレゾルバが広く用いられている。
しかし、自動車用部品は、燃費向上のために小型，軽量化が強く求められる。回転角度検出装置においても、サイズを小さくして重量を減らすために、できるだけコンパクトに構成する必要があるが、従来のレゾルバでは対処が難しい。
自動車駆動用モータに広く使われているレゾルバは、コイルによる検出方式のＶＲ型レゾルバであり、磁性材料の積層鋼板で構成されるため、重量もサイズも大きくなる。また、検出精度を確保するためには、レゾルバロータとレゾルバステータに高い加工精度が要求され、組み付け工程では相対位置を精度良く管理する必要がある。

一方、特許文献５，６に開示されているように、自動車駆動用モータに組み込まれる回転角度検出装置の設置環境は苛酷であり、高い環境耐性を備えている必要がある。レゾルバの検出部は積層鋼板とコイルとで構成されるため、上記のように苛酷な環境に強いという特徴があるが、レゾルバ信号から回転角度を算出するには別途処理回路（ＲＤコンバータ）が必要で、制御装置などにこの処理回路を搭載する必要があるため、実装スペースや部品コストが増加してしまう。特許文献５，６に開示されているようなプリント基板を用いたレゾルバの場合、積層鋼板とコイルを用いた構成よりも軽量で省スペース化を実現しやすいが、ＲＤコンバータのような処理回路が必要なのは同様である。

この発明の目的は、コンパクトかつ軽量で、簡単に組み付けでき、外部に必要な電気回路や部品を極力少なくできる自動車駆動用モータの回転角度検出装置および回転角度検出装置付き軸受を提供することである。

この発明の自動車駆動用モータの回転角度検出装置は、それぞれ等間隔に並んだ磁極が同心のリング状に設けられて互いに磁極数が異なる複数の磁気トラックが形成された磁気エンコーダと、これら各磁気トラックの磁界をそれぞれ検出する複数の磁気センサとを備え、前記各磁気センサは磁気トラックの磁極内における位置の情報を検出する機能を有したものであり、前記各磁気センサの検出した磁界信号の位相差を求める位相差検出手段と、この検出した位相差に基づいて磁気エンコーダの絶対角度を算出する角度算出手段と、この算出した角度情報を外部に出力する信号出力手段とを設け、
自動車駆動用モータのロータの回転軸、またはこの回転軸と一体に回転する部材に前記磁気エンコーダを設置し、前記自動車駆動用モータのロータ角度を検出するものとしたことを特徴とする。磁気エンコーダの磁気トラックは、例えば２列または３列とされる。磁気トラックは、１回転の間にそれぞれの位相関係が繰り返して変化する構成でも良い。

磁極数が異なる複数の磁気トラックが形成された磁気エンコーダ、例えば磁極対が１２の磁気トラックと１３の磁気トラックを用いて回転させると、これらの磁界を検出する２つの磁気センサの信号の間には、１回転に１磁極対分の位相ずれが発生する。この位相差を位相差検出手段で検出し、その位相差に基づいて角度算出手段により１回転の区間での絶対角度を算出し、これをモータロータの回転角度として信号出力手段により外部のモータ制御装置に送信することができる。各磁気センサは、各磁気エンコーダの磁極内における位置の情報を検出する機能を有したものとしているので、精度良く絶対角度を検出できる。
また、磁気エンコーダと磁気センサとを備えた構成により小型・軽量な回転角度検出装置となるため、外径側に磁気ギャップを配置した自動車駆動用モータにおいては、モータロータの内径側位置に回転角度検出装置を配置することができる。これにより、自動車駆動用モータの軸方向寸法を増加させることなく、コンパクトに回転角度検出装置を組み込むことができる。また、モータロータの内径側に回転角度検出装置を配置できることから、自動車駆動用モータの洩れ磁界による電磁ノイズの影響を受けにくく、安定した回転角度検出が可能となる。
その結果、自動車駆動用モータに使用しても、コパクトかつ軽量で、簡単に組み付けでき、外部に必要な電気回路や部品を極力少なくできる回転角度検出装置とすることができる。

この発明において、前記磁気センサは、磁気トラックの磁極の並び方向に並べて配置された複数の磁気検出部を有し、それらの磁気検出部の出力を演算してsin およびcos の２相の信号を生成して、磁極内における位置を検出するものであっても良い。
このように、使用する磁気センサの検出方式を、磁気トラックの磁極内の磁界強度分布に基づいて磁気的な位相情報を検出する差動式の検出方式とすると、洩れ磁界などのノイズの影響を受けにくく、磁気トラックの信号を正確に読み取って、精度の良い絶対角度検出が可能となる。

この発明において、前記磁気センサ、位相差検出手段、角度算出手段、および信号出力手段が、集積回路に一体化されていても良い。集積回路に集積した場合、信頼性の向上、小型化、堅固化が図れ、また量産時のコスト低下が図れる。

この発明において、前記磁気センサがセンサケースに組み込まれ、磁気センサの背面には、少なくとも磁気センサよりも広い面積の磁性板が配置されているのが望ましい。この構成の場合、磁気センサに駆動用モータからの洩れ磁界が侵入するのを磁性板で防止することができる。

この発明において、隣り合う磁気トラック間に磁性体からなるスペーサを介在させても良い。この構成の場合、隣り合う磁気トラックがスペーサで分離される。これにより、対応する磁気センサの間隔を広げなくても、両磁気トラックの磁気パターンの間での干渉を小さくすることができ、磁界の干渉に起因する絶対角度の検出誤差も低減でき、絶対角度を精度良く検出できる。

この発明において、前記各磁気トラックは、磁性体製の共通の板状芯金の表面に磁極を並べて設けられ、前記スペーサは前記板状芯金を折り曲げ加工して形成されていても良い。この構成の場合、共通の板状芯金の表面に各磁気トラックの磁極を並べて設けるので、簡単な構造とすることができる。

この発明において、前記各磁気トラックがゴム磁石またはプラスチック磁石からなるものであっても良い。自動車駆動用モータに回転角度検出装置を組み込む場合、高い環境耐性を備えている必要があるが、各磁気トラックがゴム磁石やプラスチック磁石からなるものであると、高温対応および耐油性能を備えたものとすることができる。

この発明において、前記各磁気エンコーダは、磁気トラックの磁極の並びの特定位置を示す目視可能なマークを有するものとしても良い。前記特定位置は、例えば原点位置である。前記マークは、記号等であっても、また切欠や刻印等であっても良い。この構成の場合、駆動用モータのロータへ磁気エンコーダを組み付ける時に、取付け位相を確認しながら作業することができる。

この発明において、前記信号出力手段は信号ケーブルを有し、この信号ケーブルはシールド構造のものであっても良い。この構成の場合、駆動用モータのスイッチングノイズなどに対するノイズ耐性を確保することができ、信号伝達の信頼性を高めることができる。

この発明において、前記ロータの回転軸を支持する転がり軸受の内輪に前記磁気エンコーダを設置し、外輪に前記磁気センサを設置しても良い。この構成の場合、転がり軸受に磁気エンコーダおよび磁気センサが取付けられるので回転角度検出装置の自動車駆動用モータへの設置が容易となる。

この発明において、前記自動車駆動用モータが、インホイール式の自動車駆動用モータであっても良い。インホイール式の自動車駆動用モータである場合にも、この発明の、コンパクトかつ軽量で、簡単に組み付けでき、外部に必要な電気回路や部品を極力少なくできるという効果が、効果的に発揮される。なお、この明細書で言うインホイール式の自動車駆動用モータは、必ずしもモータ自身がホイールに内蔵されていなくても良く、モータを含むアセンブリ部品の一部がホイールに内蔵されているものを含む。例えば、モータと減速機と車輪用軸受が一つのアセンブル部品として組まれていて、そのアセンブル部品の車輪用軸受の部分がホイール内に位置するものも、上記モータをインホイール式の自動車駆動用モータと称す。

この発明の自動車駆動用モータの回転角度検出装置付き軸受は、自動車駆動用モータのロータを回転自在に支持する軸受であって、この発明の上記いずれかの構成の回転角度検出装置を一体に取付けたことを特徴とする。
この構成によると、絶対角度の検出機能を有しながら、自動車駆動用モータの部品点数、組立工数の削減、およびコンパクト化が図れる。また、組付け時にセンサギャップなどの調整も不要で、よりコンパクト化できる。

この発明において、前記軸受の回転輪となる内輪に、前記磁気エンコーダの原点位置を示す目視可能なマークが設けられていても良い。この構成の場合、駆動用モータに回転角度検出装置付き軸受を組み込む際に、機械的に概略の位相を合わせることができる。

この発明の自動車駆動用モータの回転角度検出装置は、それぞれ等間隔に並んだ磁極が同心のリング状に設けられて互いに磁極数が異なる複数の磁気トラックが形成された磁気エンコーダと、これら各磁気トラックの磁界をそれぞれ検出する複数の磁気センサとを備え、前記各磁気センサは磁気トラックの磁極内における位置の情報を検出する機能を有したものであり、前記各磁気センサの検出した磁界信号の位相差を求める位相差検出手段と、この検出した位相差に基づいて磁気エンコーダの絶対角度を算出する角度算出手段と、この算出した角度情報を外部に出力する信号出力手段とを設け、自動車駆動用モータのロータの回転軸、またはこの回転軸と一体に回転する部材に前記磁気エンコーダを設置し、前記自動車駆動用モータのロータ角度を検出するものとしたため、コンパクトかつ軽量で、簡単に組み付けできて、外部に必要な電気回路や部品を極力少なくできる。

この発明の自動車駆動用モータの回転角度検出装置付き軸受は、自動車駆動用モータのロータを回転自在に支持する軸受であって、この発明の上記いずれかの構成の回転角度検出装置を一体に取付けたため、絶対角度の検出機能を有しながら、自動車駆動用モータの部品点数、組立工数の削減、およびコンパクト化が図れる。

この発明の第１の実施形態に係る回転角度検出装置付き軸受が搭載されたハイブリッド自動車の駆動用モータの断面図である。 同回転角度検出装置付き軸受の拡大断面図である。 同回転角度検出装置付き軸受における回転角度検出装置の概略構成を示す図である。 同回転角度検出装置における磁気エンコーダの部分拡大断面図である。 同回転角度検出装置における磁気センサの一構成例の説明図である。 磁気センサの他の構成例の説明図である。 磁気センサの検出信号および位相差検出手段の検出信号の波形図である。 各磁気センサの検出信号の位相と両検出信号の位相差を示す波形図である。 この回転角度検出装置の絶対角度検出回路の一構成例を示すブロック図である。 この回転角度検出装置における角度情報出力回路の一構成例を示すブロック図である。 回転角度検出装置付き軸受の他の構成例の拡大断面図である。 回転角度検出装置における磁気エンコーダの他の構成例の部分平面図である。 この発明の他の実施形態の回転角度検出装置付き軸受が搭載されたハイブリッド自動車の駆動用モータの部分断面図である。 （Ａ）は同回転角度検出装置付き軸受における回転角度検出装置の概略構成を示す正面図、（Ｂ）は同回転角度検出装置における磁気エンコーダの部分拡大断面図である。 （Ａ）は図１３の実施形態の回転角度検出装置付き軸受における回転角度検出装置の他の構成例を示す断面図、（Ｂ）は同回転角度検出装置における磁気センサ側の正面図、（Ｃ）は（Ａ）のＡ部の拡大図である。 同回転角度検出装置のさらに他の概略構成を示す正面図である。 この発明のさらに他の実施形態の回転角度検出装置が搭載されたハイブリッド自動車の駆動用モータの断面図である。 同回転角度検出装置の概略構成を示す図である。 この発明のさらに他の実施形態の回転角度検出装置における磁気センサ側部品であるセンサアッシの断面図である。 同センサアッシの圧縮成形前の段階を表す断面図である。 同センサアッシを上型、下型間に挟み込んだ状態を表す断面図である。 図１３の実施形態の回転角度検出装置を装備したインホイールモータ付き車輪用軸受装置の断面図である。 図２２のXXIII-XXIII 線断面図である。 図２２のXXIV部の拡大図である。

この発明の第１の実施形態を図１ないし図１０と共に説明する。図１は、この実施形態の回転角度検出装置付き軸受が組み付けられたハイブリッド自動車における駆動用モータとその周辺部の断面図を示す。同図において、図示しないエンジンの出力軸が駆動用モータ５０の出力軸５１に接続され、さらにその出力軸５１が減速機５３を介して発電機５４の出力軸５５に接続されている。駆動用モータ５０と発電機５４の回転、および減速機５３の状態を制御して、最適な出力状態が得られるように構成される。これら駆動用モータ５０、減速機５３および発電機５４は密封構造のハウジング５６内に設置される。ハウジング５６は、周壁５６ａと、両側の端部壁５６ｂ，５６ｃと、駆動用モータ５０と減速機５３との設置空間を仕切る仕切り壁５６ｄと、減速機５３と発電機５４との設置空間の間を仕切る仕切り壁５６ｅとで構成される。
駆動用モータ５０の本体部はモータロータ５０ａとその外周に配置されるモータステータ５０ｂとでなる。モータロータ５０ａは、出力軸５１となる回転軸が中心に設けられ、モータステータ５０ｂはハウジング５６の周壁５６ａの内面に設置される。駆動用モータ５０の出力軸５１は、軸受５７および回転角度検出装置付き軸受５８を介して前記ハウジング５６に回転自在に支持されている。各軸受５７，５８は転がり軸受からなり、これら軸受５７，５８の外輪は、ハウジング５６の端部壁５６ｂおよび仕切り壁５６ｄにそれぞれ設置されている。軸受５７，５８の内輪は、出力軸５１，５５に圧入等により固定されている。

発電機５４の本体部は発電機ロータ５４ａとその外周に配置される発電機ステータ５４ｂとでなる。発電機ロータ５４ａは出力軸５５に嵌着され、発電機ステータ５４ｂはハウジング５６に設置される。発電機５４の出力軸５５は、軸受５９および回転角度検出装置付き軸受５８Ａを介して前記ハウジング５６に回転自在に支持されている。この構成により、駆動用モータ５０と発電機５４の回転、および減速機５３の状態を制御して、最適な出力状態が得られるようにされる。駆動用モータ５０および発電機５４の制御には、それらのロータ角度を精度良く検出する必要があり、ステータコイルの駆動電流を切り替えるなどの制御のために、前記回転角度検出装置付き軸受５８，５８Ａにおける回転角度検出装置で検出されるロータ角度が使用される。２つの回転角度検出装置付き軸受５８，５８Ａは共に同じ構成のものである。

図２は、駆動用モータ５０の出力軸５１をハウジング５６に回転自在に支持する回転角度検出装置付き軸受５８の拡大断面図を示す。この回転角度検出装置付き軸受５８は、回転側軌道輪である内輪２２と固定側軌道輪である外輪２３の間に複数の転動体２４が介在する転がり軸受２１の一端部に、回転角度検出装置１を設けたものである。転がり軸受２１は深溝玉軸受からなり、内輪２２の外径面および外輪２３の内径面にはそれぞれ転動体２４の転走面２２ａ，２３ａが形成されている。内輪２２と外輪２３の間の軸受空間は、回転角度検出装置１の設置側とは反対側の端部がシール２６で密封されている。

図３は、この実施形態における前記回転角度検出装置１の概略構成を示す。この回転角度検出装置１は、前記転がり軸受２１の内輪２２の外周に設けられた磁気エンコーダ２と、磁気センサ３Ａ，３Ｂを有するセンサユニット３とを備える。磁気エンコーダ２は、その軸心Ｏに対して同心のリング状に設けられた複数（ここでは２つ）の磁気トラック２Ａ，２Ｂを有する。前記磁気センサ３Ａ，３Ｂは、これら各磁気トラック２Ａ，２Ｂの磁界をそれぞれ検出するセンサである。これら磁気センサ３Ａ，３Ｂは、図３の例では、各磁気トラック２Ａ，２Ｂに対して微小のギャップを介してそれぞれ径方向（ラジアル方向）に対向するように固定部材であるセンサケース５に設けられる。ここでは、磁気センサ３Ａが磁気エンコーダ２Ａに対向し、磁気センサ３Ｂが磁気エンコーダ２Ｂに対向する。

磁気トラック２Ａ，２Ｂは、複数の磁極対（磁極Ｓと磁極Ｎの１組）を周方向に等ピッチで着磁させたリング状の磁性部材であり、ラジアルタイプであるこの例では、その外周面に磁極対が着磁されている。これら２つの磁気トラック２Ａ，２Ｂの磁極対の数は互いに異ならせてある。磁気トラック２Ａ，２Ｂは、１回転の間にそれぞれの位相関係が繰り返して変化する構成でも良い。例えば、１２０度毎に位相が一致する構成では、１２０度区間を絶対角度で検出することができる。また、この実施形態では２列の磁気トラック２Ａ，２Ｂを設けたが、磁気トラックは３列であっても、さらに多数列としても良い。列数を増やせば、より広い角度範囲の絶対角度が検出できる。

図２の一部を拡大して示す図４のように、両磁気トラック２Ａ，２Ｂは、磁性体製の共通の芯金１２に設けられ、この芯金１２および磁気トラック２Ａ，２Ｂからなる磁気エンコーダ２が、転がり軸受２１の内輪２２の外周に取付けられる。すなわち、芯金１２はリング状の部材であって、その外周面に２つの磁気トラック２Ａ，２Ｂが、軸方向に並べて設けられている。芯金１２における磁気トラック設置部１２ａの一側部には、磁気トラック設置部１２ａよりも小径となって軸方向に延びる嵌合筒部１２ｂが形成されている。この嵌合筒部１２ｂを転がり軸受２１の内輪２２の外周面に圧入等で嵌合させることで、芯金１２が内輪２２に固定される。芯金１２の磁気トラック設置部１２ａには、隣り合う各磁気トラック２Ａ，２Ｂの間に位置してこれら磁気トラック２Ａ，２Ｂを分離するスペーサとなるリング状の曲げ形状部１２ａａが、磁気トラック２Ａ，２Ｂと同心に形成されている。曲げ形状部１２ａａは、芯金１２の各磁気トラック２Ａ，２Ｂが設けられる外周面側に向けて折り重ね片状に突出する。この曲げ形状部１２ａａで、隣り合う磁気トラック２Ａ，２Ｂが分離される。これにより、対応する磁気センサ３Ａ，３Ｂの間隔を広げなくても、２つの磁気トラック２Ａ，２Ｂの間での磁界の干渉を抑え、磁界の干渉に起因する検出誤差も低減でき、各磁気トラック２Ａ，２Ｂの磁気信号を精度良く検出することができる。また、共通の芯金１２の外周面に各磁気トラック２Ａ，２Ｂの磁極を並べて設けるので、簡単な構造とすることができる。これら磁気トラック２Ａ，２Ｂは、ゴム磁石やプラスチック磁石とする場合、前記スペーサとなる曲げ形状部１２ａａを有する芯金１２と一体成形成形することが望ましい。
なお、転がり軸受２１の内輪２２には、クリープを防止するためにキー溝や切欠き等の回り止め手段（図示せず）を設けても良い。回り止め手段を設ける場合、磁気エンコーダ２の取付位置や取付方向のマーク、すなわち指標を兼ねるものとしても良い。この場合、磁気トラック２Ａ，２Ｂの原点位置を前記キー溝などの位置に合わせて固定すると良い。これにより、回転角度検出装置付き軸受５８を駆動用モータ５０に組み付ける際に、機械的に磁気トラック２Ａ，２Ｂの位相を合わせることができる。

磁気トラック２Ａ，２Ｂは、耐油性および高温対応特性を備えたものとするために、磁性体製とした芯金１２に、磁性体粉が混入された弾性部材を加硫接着し、この弾性部材を、円周方向に交互に磁極を形成してゴム磁石として構成される。この場合の弾性材料としては、ＮＢＲ（ニトリルゴム）、ＨＮＢＲ（水素化ニトリルゴム）、アクリルゴム、フッ素ゴムなどが望ましい。
磁気トラック２Ａ，２Ｂの他の構成例として、磁性体製とした芯金１２に、磁性体粉が混入された樹脂を成形した樹脂成形体を設け、この樹脂成形体を、円周方向に交互に磁極を形成して樹脂磁石としても良い。
磁気トラック２Ａ，２Ｂのさらに他の構成例として、磁性体粉と非磁性体粉との混合粉が焼結された焼結体に、円周方向に交互に磁極を形成して焼結磁石としても良い。これらの磁石としては、磁性体粉としてフェライトを用いたものや、ＳｍＦｅＮ，ＳｍＣｏ，ＮｄＦｅＢなど希土類磁石が使用される。

磁気センサ３Ａ，３Ｂは、対応する磁気トラック２Ａ，２Ｂの磁極対の数よりも高い分解能で磁極検出できる機能、つまり磁気トラック２Ａ，２Ｂの磁極の範囲内における位置の情報を検出する機能を有するものとされる。この機能を満たすために、例えば磁気センサ３Ａとして、対応する磁気トラック２Ａの１磁極対のピッチλを１周期とするとき、図５のように９０度位相差（λ／４）となるように磁極の並び方向に離して配置したホール素子などの２つの磁気センサ素子３Ａ１，３Ａ２を用い、これら２つの磁気センサ素子３Ａ１，３Ａ２により得られる２相の信号(sinφ,cosφ) から磁極内位相（φ=tan-1(sinφ／cos φ))を逓倍して算出するものとしても良い。他の磁気センサ３Ｂについても同様である。なお、図５の波形図は、磁気エンコーダ２Ａの磁極の配列を磁界強度に換算して示したものである。

磁気センサ３Ａ，３Ｂをこのような構成とすると、磁気トラック２Ａ，２Ｂの磁界分布をオン・オフ信号としてではなく、アナログ電圧による正弦波状の信号としてより細かく検出でき、精度の良い絶対角度検出が可能となる。

磁気トラック２Ａ，２Ｂの磁極内における位置の情報を検出する機能を有する磁気センサ３Ａ，３Ｂの他の例として、図６（Ｂ）に示すようなラインセンサを用いても良い。すなわち、例えば磁気センサ３Ａとして、対応する磁気エンコーダ２Ａの磁極の並び方向に沿って磁気センサ素子３ａが並ぶラインセンサ３ＡＡ，３ＡＢを用いる。なお、図６（Ａ）は、磁気エンコーダ２Ａにおける１磁極の区間を磁界強度に換算して波形図で示したものである。この場合、磁気センサ３Ａの第１のラインセンサ３ＡＡは、図６（Ａ）における１８０度の位相空間のうち９０度の位相区間に対応付けて配置し、第２のラインセンサ３ＡＢは残りの９０度の位相区間に対応付けて配置する。このような配置構成により、第１のラインセンサ３ＡＡの検出信号を加算回路３１で加算した信号Ｓ１と、第２のランセンサ３ＡＢの検出信号を加算回路３２で加算した信号Ｓ２を別の加算回路３３で加算することで、図６（Ｃ）に示すような磁界信号に応じたsin 信号を得る。また、信号Ｓ１と、インバータ３５を介した信号Ｓ２をさらに別の加算回路３４で加算することで、図６（Ｃ）に示すような磁界信号に応じたcos 信号を得る。このようにして得られた２相の出力信号から、磁極内における位置を検出する。

磁気センサ３Ａ，３Ｂをこのようにラインセンサで構成した場合、磁界パターンの歪みやノイズの影響が低減されて、より高い精度で磁気エンコ−ダ２Ａ，２Ｂの位相を検出することが可能である。

例えば、図３の構成例において、磁気センサ３Ａ，３Ｂは位相差検出手段６に接続される。位相差検出手段６は、各磁気センサ３Ａ，３Ｂの検出した磁界信号の位相差を求める手段であり、その後段に角度算出手段７が接続される。角度算出手段７は、位相差検出手段６の検出した位相差に基づいて磁気トラック２Ａ，２Ｂの絶対角度を算出する手段である。算出された絶対角度の情報は、信号ケーブル３７を含む信号出力手段８によって外部に出力される。

回転角度検出装置１の２つの磁気センサ３Ａ，３Ｂは、これら磁気センサ３Ａ，３Ｂと他の信号処理回路とが実装された回路基板２７と共にセンサモジュール２５として一体化され、リング状の金属製センサケース５の内側に挿入される。これらの磁気センサ３Ａ，３Ｂ、センサモジュール２５、およびセンサケース５によりセンサユニット３が構成される。油による化学的作用を防止するために、センサモジュール２５における回路基板２７は、樹脂材料あるいはゴム材料からなるモールディング部３０で被覆され、センサケース５を介して転がり軸受２１の外輪２３の一端部の内径面に取付けられる。これにより、磁気トラック２Ａ，２Ｂと対応する磁気センサ３Ａ，３Ｂとがラジアル方向に対向配置される。センサケース５と磁気トラック２Ａ，２Ｂとの位置関係が転がり軸受２１への組み込みによって管理されるため、磁気センサ３Ａ，３Ｂと磁気トラック２Ａ，２Ｂとの位置決め固定が容易になる。また、前記センサモジュール２５は、センサケース５における周方向の一部だけに配置される。これにより、センサケース５からセンサモジュール２５だけを取り外しできるので、メンテナンス作業を容易に行うことができる。

磁気センサ３Ａ，３Ｂの検出する磁気トラック２Ａ，２Ｂの磁界情報が、モータ磁界によって乱されるのを防止するために、センサケース５の材料として磁性材料を用いるのが望ましい。具体的には、センサケース５の材料として、例えば板厚０．５ｍｍ程度の圧延鋼板（ＳＰＣＣ材）を用いるのが望ましい。センサケース５が磁性材料でない場合でも、磁気センサ３Ａ，３Ｂの磁気トラック２Ａ，２Ｂと対向する面とは反対側の背面には、少なくとも磁気センサ３Ａ，３Ｂよりも広い面積の磁性板３６が配置される。これにより、磁気センサ３Ａ，３Ｂに駆動用モータ５０からの洩れ磁界が侵入するのを磁性板３６で防止することができる。

上記構成の回転角度検出装置１による絶対角度検出の概略動作を、図７および図８を参照して以下に説明する。図３において、２つの磁気エンコーダ２Ｂ，２Ａの磁極対の数をＰとＰ＋ｎとすると、両磁気トラック２Ａ，２Ｂの間では１回転あたり磁極対にしてｎ個分の位相差があるので、これら磁気トラック２Ａ，２Ｂに対応する磁気センサ３Ａ，３Ｂの検出信号の位相は、３６０／ｎ度回転するごとに一致する。

図７（Ａ），（Ｂ）には両磁気トラック２Ａ，２Ｂの磁極のパターン例を示し、図７（Ｃ），（Ｄ）にはこれら磁気エンコーダに対応する磁気センサ３Ａ，３Ｂの検出信号の波形を示す。この場合、磁気エンコーダ２Ａの３磁極対に対して、磁気エンコーダ２Ｂの２磁極対が対応しており、この区間内での絶対位置を検出することができる。図７（Ｅ）は、図７（Ｃ），（Ｄ）の検出信号に基づき、図３の位相差検出手段６より求められる位相差の出力信号の波形図を示す。
なお、図８は、各磁気センサ３Ａ，３Ｂによる検出位相と位相差の波形図を示す。すなわち、図８（Ａ），（Ｂ）には両磁気トラック２Ａ，２Ｂの磁極のパターン例を示し、図８（Ｃ），（Ｄ）には対応する磁気センサ３Ａ，３Ｂの検出位相の波形図を示し、図８（Ｅ）には位相差検出手段６より出力される位相差信号の波形図を示す。

図９は、この回転角度検出装置１における絶対角度検出回路の構成例を示す。図７（Ｃ），（Ｄ）に示したような各磁気センサ３Ａ，３Ｂの検出信号に基づき、それぞれ対応する位相検出回路１３Ａ，１３Ｂは、図８（Ｃ），（Ｄ）に示したような検出位相信号を出力する。位相差検出手段６は、これらの検出位相信号に基づき、図８（Ｅ）に示したような位相差信号を出力する。その次段に設けられた角度算出手段７は、位相差検出手段６で求められた位相差を、予め設定された計算パラメータにしたがって絶対角度へ換算する処理を行う。角度算出手段７で用いられる計算パラメータは不揮発メモリなどのメモリ９に記憶されている。このメモリ９には、前記計算パラメータのほか、磁気トラック２Ａ，２Ｂの磁極対の数の設定、絶対角度基準位置、信号出力の方法など、装置の動作に必要な情報が記憶されている。ここでは、メモリ９の次段に通信インタフェース１０を設けることで、通信インタフェース１０を通じてメモリ９の内容を更新できる構成とされている。これにより、個別の設定情報を使用状況に応じて可変設定でき、使い勝手が良くなる。

角度算出手段７で算出された絶対角度情報は、パラレル信号、シリアルデータ、アナログ電圧、ＰＷＭなどの変調信号として、角度情報出力回路１１から、あるいは前記通信インタフェース１０を介して出力される。また、角度算出手段７からは回転パルス信号も出力される。回転パルス信号としては、２つの磁気センサ３Ａ，３Ｂの検出信号のうち、いずれか１つの信号を出力すれば良い。上記したように、各磁気センサ３Ａ，３Ｂはそれぞれ逓倍機能を備えているので、高い分解能で回転信号を出力することができる。

図９の角度情報出力回路１１では、前記角度算出手段７で算出された絶対角度を、互いに９０度位相の異なるＡ相およびＢ相の２つのパルス信号と、原点位置を示すＺ相のパルス信号とでなるＡＢＺ相信号として出力するようにしても良い。
この場合、図１０に示すように、受信側回路１４から角度情報出力回路１１に対して絶対角度出力の要求信号が入力されると、これに呼応して角度情報出力回路１１における絶対角度実行手段１５が動作可能となり、角度情報出力回路１１におけるモード実行信号生成手段１６から絶対角度出力モード中であることを示すモード実行信号（ＡＢＳ＿mode＝１）が生成され、角度情報出力回路１１における回転パルス信号生成手段１７からＡ，Ｂ，Ｚ相信号が出力されるように、角度情報出力回路１１を構成しても良い。
受信側回路１４では、Ｚ相信号を受信することで絶対角度値を示すポジションカウンタ１８が０にリセットされ、Ｚ相信号に続いて出力されるＡ相信号およびＢ相信号を、前記ポジションカウンタ１８が計数する。Ａ相信号およびＢ相信号のパルス出力が、一旦現在の絶対角度値に達すると、そこで絶対角度出力モード動作が終了する（ＡＢＳ＿mode＝０）。その後は、モータ出力軸５１つまりモータロータ５０ａ（図１）の回転に伴い検出される絶対角度の変化に応じた回転パルス信号（ＡＢＺ相信号）を角度算出手段７から出力する。これにより、パルスを計数することで絶対角度を知る受信側回路１４では、絶対角度出力モード動作が終了（ＡＢＳ＿mode＝０）となった後は実際の絶対角度情報を常に取得している状態となる。前記角度情報出力回路１１、信号ケーブル３７、受信側回路１４などにより前記信号出力手段８が構成される。使用する信号ケーブル３７はシールド構造のものが望ましい。

上記した絶対角度情報を出力するために、前記信号ケーブル３７としては、例えば６本の電線（電源、ＧＮＤ、Ａ相、Ｂ相、Ｚ相、通信線）が必要となる。駆動用モータ５０のスイッチングノイズなどに対するノイズ耐性を確保するためには、各信号線を差動信号で構成するのが望ましいが、それでは導体本数が増えてしまう。そのため、省配線、省スペース化を優先すると、信号を差動にせず最低限の導体本数で構成し、シールドケーブルを使用してノイズ対策を施すのが望ましい。

このように、角度情報出力回路１１からＡＢＺ相信号のような回転パルス信号を出力し、絶対角度出力モードによって絶対角度情報を出力する構成とすると、絶対角度を出力するインタフェースを別途備える必要がなく、この回転角度検出装置１の回路構成、および回転角度検出装置１を一体に取付た回転角度検出装置付き軸受５８の構成を簡略化することができる。

また、この回転角度検出装置１では、前記磁気センサ３Ａ，３Ｂと、図９に示した角度情報出力回路１１を含む信号処理回路とを、センサモジュール２５として一体化しているが、このセンサモジュール２５を１つの半導体チップに集積しても良い。このように構成した場合、部品点数の低減、磁気センサ３Ａ，３Ｂの互いの位置精度の向上、製造コストの低減、組立コストの低減、信号ノイズ低減による検出精度・信頼性向上などのメリットが得られ、小型かつ堅固で低コストの回転角度検出装置１とすることができる。

このように、この回転角度検出装置１は、同心のリング状に設けられ互いに磁極数が異なる複数の磁気トラック２Ａ，２Ｂと、これら各磁気トラック２Ａ，２Ｂの磁界をそれぞれ検出する複数の磁気センサ３Ａ，３Ｂとを備え、これら各磁気センサ３Ａ，３Ｂは磁気トラック２Ａ，２Ｂの磁極内における位置の情報を検出する機能を有したものとし、各磁気センサ３Ａ，３Ｂの検出した磁界信号の位相差を位相差検出手段６で求め、この検出した位相差に基づいて磁気トラック２Ａ，２Ｂの絶対角度を角度算出手段７で算出し、算出した絶対角度を信号出力手段８で外部に取り出すようにしているので、構造が簡単となり、精度良く絶対角度を検出し外部に取り出すことができる。
また、磁気トラック２Ａ，２Ｂを有する磁気エンコーダ２と磁気センサ３Ａ，３Ｂとを備えた構成により小型・軽量な回転角度検出装置１となるため、外径側に磁気ギャップを配置した自動車駆動用モータ５０においては、モータロータ５０ａの内径側位置に回転角度検出装置１を配置することができる。これにより、駆動用モータ５０の軸方向寸法を増加させることなく、コンパクトに回転角度検出装置１を組み込むことができる。また、モータロータ５０ａの内径側に回転角度検出装置１を配置できることから、駆動用モータ５０の洩れ磁界による電磁ノイズの影響を受けにくく、安定した回転角度検出が可能となる。その結果、自動車駆動用モータ５０に使用して、コンパクトかつ軽量で、簡単に組み付けでき、外部に必要な電気回路や部品を極力少なくできる回転角度検出装置１とすることができる。

この実施形態では、２つの磁気トラック２Ａ，２Ｂを用いたものを例示したが、磁気トラックは２つでなくても良く、磁極対の数の異なる３つ以上の磁気トラックを組み合わせて、より広い範囲の絶対角度を検出する構成としても良い。この回転角度検出装置１の磁極対の数の差の調整において、駆動用モータ５０（図１）のロータ極数Ｐｎに合わせてＰとＰ＋Ｐｎという組合せとすれば、回転角度検出装置１により駆動用モータ５０の電気角を検出できるため、駆動用モータ５０の回転制御に好都合である。

また、上記回転角度検出装置１を一体に取付けた回転角度検出装置付き軸受５８では、上記回転角度検出装置１を転がり軸受２１に搭載しているので、絶対角度の検出機能を有しながら、駆動用モータ５０の部品点数、組立工数の削減、およびコンパクト化を図ることができる。また、組付け時にセンサギャップなどの調整も不要で、よりコンパクト化できる。発電機５４の出力軸５５を支持する回転角度検出装置付き軸受５８Ａの作用効果も、駆動用モータ５０の出力軸５１を支持する回転角度検出装置付き軸受５８の場合と同様である。

この実施形態の効果を整理すると、次の各効果が得られる。
・磁気エンコーダ２と磁気センサ３Ａ，３Ｂの構成により小型・軽量な回転角度検出装置となるため、外径側に磁気ギャップを配置した自動車駆動用モータ５０においては、ロータ５０ａの内径側位置に磁気センサ３Ａ，３Ｂを配置することが可能になる。
その結果、自動車駆動用モータ５０の軸方向寸法を増加させることなく、コンパクトに回転角度検出装置を組み込むことができる。
・モータロータ５０ａの内径側にセンサ回転角度検出装置が配置できるため、モータの漏れ磁界による電磁ノイズの影響を受けにくく、安定した検出が可能になる。
・磁気センサ３Ａ，３Ｂの背面に磁性板３６を配置して組み込むことにより、漏れ磁界の侵入を防止することができ、より安定した検出が可能になる。
・使用する磁気センサ３Ａ，３Ｂが、磁気エンコーダ２の磁極内の磁界強度分布に基づいて磁気的な位相情報を検出する、差動式の検出方式であるため、漏れ磁界などのノイズの影響を受けにくく、磁気エンコーダ２の信号を正確に読み取って、精度よく角度を算出することができる。
・センサユニット３の内部に位相差検出手段６，角度算出手段７，信号出力手段等の角度演算処理回路が組み込まれているので、モータの制御装置に別途ＲＤコンバータなどを搭載する必要がなく、回路部品点数と搭載面積の削減、部品コストの低減が可能になる。
・センサユニット３からモータ制御装置間への情報は、ノイズに強いデジタル信号で伝達されるため、大きなモータノイズにも影響を受けにくい。さらに、シールドケーブルにより耐性を高めることで、信号伝達の信頼性を高めることができる。
・軸受２１と一体化したため、センサギャップなどの調整も不要で、よりコンパクト化される。

図１１は、回転角度検出装置付き軸受５８の他の構成例を示す。この回転角度検出装置付き軸受５８では、図２で示した構成例において、回転角度検出装置１における２つの磁気トラック２Ａ，２Ｂの間に介在してスペーサとなる芯金１２の曲げ形状部１２ａａを省略している。転がり軸受２１の内輪２２の外周に嵌合する芯金１２の嵌合筒部１２ｂは、磁気トラック設置部１２ａよりも大径とされている。

また、この構成例では、磁気エンコーダ２の芯金１２に、磁気トラック２Ａ，２Ｂの磁極の並びの特定位置を示す切り欠きなどの目視可能なマーク１９を設けている。マーク１９は、記号や刻印等であっても良い。前記特定位置は、例えば、磁気エンコーダ２の全周における１か所となる原点位置とされる。このようにマーク１９を設けることにより、駆動用モータ５０への回転角度検出装置付き軸受５８の組み付け時に、取付け位相を確認しながら作業することが可能となる。その他の構成は、図２で示した構成例の場合と同様である。なお、磁気エンコーダ２が、磁気トラック２Ａ，２Ｂの磁極の並びにつき、回転方向の正逆によって異なる特性となるものである場合は、磁気エンコーダ２の芯金１２に回転方向の正逆を区別する目視可能なマーク（図示せず）を施すことが好ましい。これにより、磁気エンコーダ２の回転方向を誤って出力軸５１に取付けることが防止される。磁気エンコーダ２が、芯金１２の形状の非対称形状などにより、回転方向の正逆を誤って取付けられる可能性のないものである場合は、上記回転方向の正逆を区別するマークは不要である。

駆動用モータ５０への回転角度検出装置付き軸受５８の組付け時に取付け位相を適正にする対策として、このほか、回転角度検出装置付き軸受５８を駆動用モータ５０へ組み付けた状態で電源をオンにし、駆動用モータ５０を原点位置におよそ位置合わせしたところで原点記憶操作を実行することにより、その位置を原点として登録して角度を算出するように動作する原点位置登録機能部（図示せず）を回転角度検出装置１に設けても良い。この原点位置登録機能部は、例えばセンサモジュール２５内の一部、あるいは磁気センサ３Ａ，３Ｂの実装された回路基板２７上に設けた不揮発性メモリ（フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ、フューズメモリなど）で構成でき、これに原点位置情報が記憶される。この構成によると、機械的に初期位相を調整する必要がなく、組み立て時に一度記憶させるだけで良い。また、再調整も記憶し直すだけで済ませることができる。

図１２は、回転角度検出装置１での磁気トラック２Ａ，２Ｂにおける磁極の他の構成例を示す。同図では、隣り合う２つの磁気トラック２Ａ，２Ｂの間に、これらを分離するスペーサとして介在させていた芯金１２の曲げ形状部１２ａａが省略されている例について示している。この例では、一方の磁気トラック２Ｂにおける原点位置となる１磁極対の磁極Ｎ，Ｓの幅を、他方の磁気トラック２Ａの磁極Ｎ，Ｓの幅より狭くしている。他の磁極幅は、２つの磁気トラック２Ａ，２Ｂの間で互いに同一とされている。これにより、両磁
気トラック２Ａ，２Ｂの間での磁極区間の相違から、原点位置を検出することができる。

図１３は、この発明の他の実施形態の回転角度検出装置付き軸受が搭載されたハイブリッド自動車の駆動用モータの部分断面図を示す。この実施形態では、図２に示した回転角度検出装置付き軸受５８において、回転角度検出装置１の磁気エンコーダ２として、リング状の磁性部材である芯金１２の軸方向端面に、磁気トラック２Ａ，２Ｂの複数の磁極対を周方向に等ピッチで並ぶように着磁させたアキシアルタイプのものを用いている。ここでは、２つの磁気トラック２Ａ，２Ｂを、内外周に隣接するように配置している。この場合、その着磁面に対向する軸方向に向けて各磁気センサ３Ａ，３Ｂが配置される。

アキシアルタイプの磁気トラック２Ａ，２Ｂも、磁性体製の共通の芯金１２を介して転がり軸受２１の内輪２２に取付けられる。この場合の芯金１２は、図１４のように、各磁気トラック２Ａ，２Ｂが同心に設置されるリング状で平坦な磁気トラック設置部１２ａと、この磁気トラック設置部１２ａの内径側端から軸方向に延びる嵌合筒部１２ｃとでなる。この嵌合筒部１２ｃを内輪２２の外周面に嵌合させることで、芯金１２が内輪２２に固定される。この場合も、芯金１２の前記磁気トラック設置部１２ａには、隣り合う各磁気トラック２Ａ，２Ｂの間に位置してこれら磁気トラック２Ａ，２Ｂを互いに分離するスペーサとして、２つの磁気トラック２Ａ，２Ｂが設けられる表面側に向けて２重の折り重ね片状に突出し円周方向に延びるリング状の曲げ形状部１２ａａが、磁気トラック２Ａ，２Ｂと同心に形成されている。この曲げ形状部１２ａａで、隣り合う磁気トラック２Ａ，２Ｂが分離される。

また、この実施形態では、センサケース５が、駆動用モータ５０のハウジング５６に固定されている。この場合、センサモジュール２５が設けられるセンサケース５は、その磁気トラック２Ａ，２Ｂに対向する面を非磁性の金属や樹脂材料で形成した密封構造とされている。センサモジュール２５には、磁気センサ３Ａ，３Ｂを実装した回路基板２７と信号ケーブル３７の一部が、前記非磁性の金属や樹脂材料の外装により封止される。その他の構成は、図１〜図１０に示した実施形態の場合と同様である。

図１５は、図１３の回転検出装置付き軸受５８におけるセンサケース５の他の構成例を示す。このセンサケース５は、転がり軸受２１の中心軸を中心とする円環状の磁性体製品とされ、大径部分５ａａおよび小径部分５ａｂを有する段付きの円筒部５ａと、この円筒部５ａの小径部分５ａｂの端縁から内径側に延びた鍔部５ｂとからなる。磁気センサ３Ａ，３Ｂを実装した回路基板２７には、絶対角度の算出信号を外部に取り出す信号ケーブル３７の一端部が取付けられ、磁気センサ３Ａ，３Ｂや回路基板２７を含むセンサモジュール２５が前記センサケース５の鍔部５ｂに固定される。センサモジュール２５はモールディング部３０によって覆われる。モールディング部３０はゴム弾性を有する材料からなるものとされ、ゴム材または熱可塑性エラストマが適している。ゴム材としては、ニトリルゴム、フッ素ゴムが望ましい。これらは、耐熱性、低温特性、および耐油性に優れる。熱可塑性エラストマとしては、塩化ビニル系、エステル系、アミド系が望ましい。これらは耐熱性、耐油性に優れる。

図１６は、図１３の実施形態における回転角度検出装置の他の構成例を示す正面図である。この回転角度検出装置１では、図１３で示した構成例において、２つの磁気トラック２Ａ，２Ｂの間に介在してスペーサとなる芯金１２の曲げ形状部１２ａａを省略している。その他の構成は図１３の構成例の場合と同様である。

図１７および図１８は、この発明の回転角度検出装置のさらに他の実施形態を示す。この実施形態では、図１に示す実施形態において搭載した回転角度検出装置付き軸受５８，５８Ａを回転角度検出装置１に置き換えている。すなわち、この実施形態では、駆動用モ
ータ５０の出力軸５１および発電機の出力軸５５に、図１８に示すラジアルタイプの磁気トラック２Ａ，２Ｂを有する磁気エンコーダ２を直接取付けている。回転角度検出装置付き軸受５８，５８Ａの設置部分には、通常の軸受６０，６１が設置される。

回転角度検出装置１は、出力軸５１，５５の外周に、その軸心Ｏに対して同心のリング状に軸方向に並べて設けられたラジアルタイプの２つの芯金付き磁気トラック２Ａ，２Ｂと、これら各芯金付き磁気トラック２Ａ，２Ｂの磁界をそれぞれ検出する２つの磁気センサ３Ａ，３Ｂとを備える。

磁気センサ３Ａ，３Ｂは、前記各芯金付き磁気トラック２Ａ，２Ｂに対して微小のギャップを介してそれぞれ径方向（ラジアル方向）に対向するように、駆動用モータ５０のハウジング５６に設けられる。隣り合う芯金付き磁気トラック２Ａ，２Ｂの間には、これらの間を分離する磁性体からなるリング状のスペーサ４２が介在させてある。その他の構成は、先述した各実施形態の回転角度検出装置１の場合と同様である。

図１９は、この発明のさらに他の実施形態の回転角度検出装置における磁気センサ側部品であるセンサアッシ（すなわち、センサアセンプル部品）の断面図である。このセンサアッシ４３は、磁気センサ３Ａ，３Ｂ、電極端子４５、ケーブル芯線４６、ケーブル絶縁被覆４７およびケーブルカバー４８を有する。センサアッシ４３は、その要部が弾性部材４９で覆われる。磁気センサ３Ａ，３Ｂの先端部３ａが磁気エンコーダに対向し、磁気センサ３Ａ，３Ｂのセンサ端子３ｂに電極端子４５が電気的に接続されている。これらセンサ端子３ｂ、電極端子４５の延在方向をｙ方向と定義し、電極端子４５の厚み方向をｚ方向と定義する。ｙ方向およびｚ方向に直交する方向をｘ方向と定義する。

電極端子４５のｙ方向先端部にケーブル芯線４６が電気的に接続され、このケーブル芯線４６の電気的絶縁を確保するケーブル絶縁被覆４７が設けられている。さらにこのケーブル絶縁被覆４７の外部をカバーをするケーブルカバー４８が設けられている。磁気センサ３Ａ，３Ｂを除く電極端子４５、ケーブル芯線４６、ケーブル絶縁被覆４７、およびケーブルカバー４８が、周辺部品に相当する。

弾性部材４９は、例えば加硫剤を混合したゴム材料であってゴム弾性を示す材料からなる。弾性部材４９は、磁気センサ３Ａ，３Ｂ、電極端子４５、ケーブル芯線４６およびケーブル絶縁被覆４７の全体を、隙間なく密着状態に覆う。さらに弾性部材４９は、ケーブルカバー４８のｙ方向一端部を除く大部分を、隙間なく密着状態に覆うように構成されている。

弾性部材４９として用いるゴム部材には、例えばニトリルゴム、フッ素ゴムが耐熱性、低温特性および耐油性に優れ望ましいが、その他のゴム材料であっても良い。これらのゴム材料の代わりに、熱可塑性エラストマを用いても良い。その中でも、特に耐熱性・耐油性に優れた塩化ビニル系、エステル系、アミド系が望ましい。いずれもセンサアッシ４３をモールディングする材料は、ゴム弾性を示す材料であれば良く、図２０および図２１に示す後述の金型圧縮成型とする。

図２０は、上型、下型、ゴム材料、およびセンサアッシの金型による圧縮成型前の段階を表す断面図である。図２１は、上型、下型間にセンサアッシおよびゴム材料を介在させ挟み込んだ状態を表す断面図である。

その成型手順を以下に説明する。センサアッシ４３を、上型６９および下型７０を含む金型６２によって、加硫剤を混合したゴム材料４９Ａとともに挟み成型する。つまり、図２０に示すように、上型６９、上型７０間に、加硫剤を混合したゴム材料４９Ａとともに
センサアッシ４３を挟み、図２１に示すように、上型６９、下型７０でセンサアッシ４３等を完全に挟み込んだ状態で、上型６９と下型７０とを一定時間加熱し、さらにセンサアッシ４３等に圧力を付加して圧縮成型する。

この場合、加熱前にセンサアッシ４３等に圧力を付加すると、磁気センサ３Ａ，３Ｂを含む電子部品が破損する可能性があるので、予め加熱によりゴム材料４９Ａが軟化した状態で加圧することが望ましい。換言すれば、この実施形態では金型成型工程において、上型６９および下型７０を加熱してゴム材料４９Ａを軟化させ、その後、前記上型６９、下型７０間に圧力を付加しているので、硬いゴムに磁気センサ３Ａ，３Ｂを含む電子部品が押圧されて破損することを未然に防止することができる。

適用可能な金型は、上型および下型からなる金型に限定されるものではなく、上型および下型を含む金型であれば足りる。この実施形態では、上型６９と下型７０とを一定時間加熱しているが、雰囲気温度、前回の加熱終了時からの経過時間などによっては、上型６９および下型７０のいずれか一方だけを一定時間加熱する場合もあり得る。金型６２の加熱時間は連続的な一定時間に限定されず、間欠的に実施することも可能である。

さらに、上型６９および下型７０間には、予め定める容積しか構成されないので、ゴム材料の量が少ないと弾性部材内部に巣が発生したり、逆に多すぎるとゴム材料が金型６２内に収まらず良好に成型できない可能性がある。そこで、加圧対象であるセンサアッシ４３等に圧力を加えた段階で余分なゴム材料が金型６２の外部に流出する隙間δ（図２１）を形成する構成が望ましい。

この実施形態では、予め定める加圧対象に圧力を付加した状態で、上型６９、下型７０間に予め定める微小隙間δが形成されるべく上型６９および下型７０を構成した。これによって、加圧対象であるセンサアッシ４３等に圧力を加えた段階で、余分なゴム材料の量が少ないことに起因して弾性部材内部に巣か発生することを未然に防止することができる。逆にゴム材料が多すぎることに起因してゴム材料が金型６２内に収まらず良好に成型できない不具合を未然に防止することができる。

このセンサアッシ４３およびその製造方法によれば、センサアッシ４３を、熱可塑性エラストマまたはゴム弾性を示す材料４９Ａで成型してなるので、センサアッシ４３の耐久性を高めることができる。センサアッシ４３に振動、外力が作用した場合にも、破損などの不具合を防止することができる。環境温度および電子部品の自己発熱によって、センサアッシ４３とモールド材である弾性部材４９とで異なる熱膨張が発生した場合であっても、弾性部材４９の弾性によって、熱膨張差を吸収することができる。したがってセンサアッシ４３と弾性部材４９との間に不所望に隙間が発生することを防止することができ、センサアッシ４３の防水性を保つことができる。前記成型を金型による圧縮成型としているので、一回の成型で大量のセンサアッシ４２３を製造することができる。したがって射出成形する従来技術のものより、単位時間あたりのセンサアッシ４３の製造コストの低減を図ることが可能となる。

また、上記したセンサアッシ４３の製造方法によれば、センサアッシ４３およびゴム材料４９Ａを上型６９、下型７０間に介在させ挟み込んだ後、上型６９および下型７０を予め定める温度で加熱してゴム材料４９Ａを軟化させ、その後、前記上型６９、下型７０間に圧力を付加しているので、（軟化前の）硬いゴムに磁気センサ３Ａ，３Ｂを含む電子部品が押圧されて破損することを未然に防止することができる。加圧対象に圧力を付加した状態で、上型６９、下型７０間に予め定める微小隙間δが形成されるべく上型６９、下型７０を構成したので、加圧対象であるセンサアッシ４３等に圧力を加えた段階で、余分なゴム材料４９Ａを金型４２の外部にスムースに流出させることができる。

図２２〜図２４と共に、インホイールモータに適用した例を説明する。この例では、図１３の実施形態におけるアキシャル型の構成の回転角度検出装置１を、モータ部Ｂにおける回転出力軸１２４の後端側の支持軸受１５３における外側に配置している。図２４に拡大して示すように、支持軸受１５３の内輪１５４に、複列の磁気エンコーダ２を嵌合固定し、この磁気エンコーダ２と対向する位置に、磁気センサ３Ａ，３Ｂを含むセンサモジュール２５のセンサケース５を配置している。センサモジュール２５およびそのセンサケース５を保持したセンサ支持枠１５６によりセンサ側部材１５７が構成される。このセンサ側部材１５７は、モータハウジング１２２にボルト１５８によって取付けられ、支持軸受１５３の外輪１５５の端面に押し当て状態とすることで位置決めされている。センサ側部材１５７の径方向の位置決めは、軸受ハウジングとなるモータハウジング１２２の軸受取付穴の内径面にセンサ支持枠１５６の一部を係合させることで成され、これらの位置決めにより、センサ側部材１５７は、回転出力軸１２４および磁気エンコーダ２に対して、定められた位置関係になるように固定保持される。

図２２のインホイールモータ付き車輪用軸受装置の構成を説明する。この車輪用軸受装置は、車両の車輪用軸受ＡとモータＢとの間に減速機Ｃを介在させ、車輪用軸受Ａで支持される駆動輪のハブと駆動用モータＢの回転出力軸１２４とを同軸心上で連結したものである。減速機Ｃは、サイクロイド減速機であって、モータＢの回転出力軸１２４に同軸に連結される回転入力軸１３２に偏心部１３２ａ，１３２ｂを形成し、偏心部１３２ａ，１３２ｂにそれぞれ軸受１３５を介して曲線板１３４ａ，１３４ｂを装着し、曲線板１３４ａ，１３４ｂの偏心運動を車輪用軸受Ａへ回転運動として伝達する構成である。なお、この明細書において、車両に取り付けた状態で車両の車幅方向の外側寄りとなる側をアウトボード側と呼び、車両の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。

車輪用軸受Ａは、内周に複列の転走面１０３を形成した外方部材１０１と、これら各転走面１０３に対向する転走面１０４を外周に形成した内方部材１０２と、これら外方部材１０１および内方部材１０２の転走面１０３，１０４間に介在した複列の転動体１０５とで構成される。内方部材１０２は、駆動輪を取り付けるハブを兼用する。この車輪用軸受Ａは、複列のアンギュラ玉軸受とされていて、転動体１０５はボールからなり、各列毎に保持器１０６で保持されている。外方部材１０１と内方部材１０２との間の軸受空間のアウトボード側端は、シール部材１０７でシールされている。

外方部材１０１は静止側軌道輪となるものであって、減速機Ｃのアウトボード側のハウジング１３３ｂに取り付けるフランジ１０１ａを有し、全体が一体の部品とされている。フランジ１０１ａには、周方向の複数箇所にボルト挿通孔１１４が設けられている。また、ハウジング１３３ｂには，ボルト挿通孔１１４に対応する位置に、内周にねじが切られたボルト螺着孔１４４が設けられている。ボルト挿通孔１１４に挿通した取付ボルト１１５をボルト螺着孔１４４に螺着させることにより、外方部材１０１がハウジング１３３ｂに取り付けられる。

内方部材１０２は回転側軌道輪となるものであって、車輪取付用のハブフランジ１０９ａを有するアウトボード側材１０９と、このアウトボード側材１０９の内周にアウトボード側が嵌合して加締めによってアウトボード側材１０９に一体化されたインボード側材１１０とでなる。これらアウトボード側材１０９およびインボード側材１１０に、前記各列の転走面１０４が形成されている。インボード側材１１０の中心には貫通孔１１１が設けられている。ハブフランジ１０９ａには、周方向複数箇所にハブボルト１１６の圧入孔１１７が設けられている。アウトボード側材１０９のハブフランジ１０９ａの根元部付近には、駆動輪および制動部品（図示せず）を案内する円筒状のパイロット部１１３がアウトボード側に突出している。このパイロット部１１３の内周には、前記貫通孔１１１のアウトボード側端を塞ぐキャップ１１８が取り付けられている。

減速機Ｃは、上記したようにサイクロイド減速機であり、図２３のように外形がなだらかな波状のトロコイド曲線で形成された２枚の曲線板１３４ａ，１３４ｂが、それぞれ軸受１３５を介して回転入力軸１３２の各偏心部１３２ａ，１３２ｂに装着してある。これら各曲線板１３４ａ，１３４ｂの偏心運動を外周側で案内する複数の外ピン１３６を、それぞれハウジング１３３ｂに差し渡して設け、内方部材１０２のインボード側材１１０に取り付けた複数の内ピン１３８を、各曲線板１３４ａ，１３４ｂの内部に設けられた複数の円形の貫通孔１３９に挿入状態に係合させてある。前記曲線板１３４ａ，１３４ｂの外形はサイクロイド曲線であっても良い。この明細書で言う「サイクロイド減速機」は、前記曲線板１３４ａ，１３４ｂの外形がトロコイド曲線またはサイクロイド曲線であって、この曲線板１３４ａ，１３４ｂと前記外ピン１３６および内ピン１３８とを含む減速機を言う。回転入力軸１３２は、駆動用モータＢの回転出力軸１２４とスプライン結合されて一体に回転する。なお、回転入力軸３２はインボード側のハウジング１３３ａと内方部材１０２のインボード側材１１０の内径面とに２つの軸受１４０で両持ち支持されている。

駆動用モータＢの回転出力軸１２４が回転すると、これと一体回転する回転入力軸１３２に取り付けられた各曲線板１３４ａ，１３４ｂが偏心運動を行う。この各曲線板１３４ａ，１３４ｂの偏心運動が、内ピン１３８と貫通孔１３９との係合によって、内方部材２に回転運動として伝達される。回転出力軸１２４の回転に対して内方部材２の回転は減速されたものとなる。例えば、１段のサイクロイド減速機で１／１０以上の減速比を得ることができる。

２枚の曲線板１３４ａ，１３４ｂは、互いに偏心運動が打ち消されるように１８０°位相をずらして回転入力軸３２の各偏心部１３２ａ，１３２ｂに装着され、各偏心部１３２ａ，１３２ｂの両側には、各曲線板１３４ａ，１３４ｂの偏心運動による振動を打ち消すように、各偏心部１３２ａ，１３２ｂの偏心方向と逆方向へ偏心させたカウンターウエイト１４１が装着されている。前記各外ピン１３６と内ピン１３８には転がり軸受（図示せず）が装着され、これらの軸受の外輪が、それぞれ各曲線板１３４ａ，１３４ｂの外周と各貫通孔１３９の内周とに転接する。

駆動用モータＢは、円筒状のモータハウジング２２に固定したモータステータ２３と、回転出力軸１２４に取り付けたモータロータ２５との間にラジアルギャップを設けたラジアルギャップ型のＩＰＭモータ（すなわち埋込磁石型同期モータ）である。回転出力軸１２４は、減速機Ｃのインボード側のハウジング１３３ａの筒部に２つの軸受１２６で片持ち支持されている。また、モータハウジング２２の周壁部には冷却液流路１４５が設けられている。この冷却液流路４５に潤滑油もしくは水溶性の冷却剤を流すことにより、モータステータ１２３の冷却が行われる。

１…回転角度検出装置
２…磁気エンコーダ
２Ａ，２Ｂ…磁気トラック
３…センサユニット
３Ａ，３Ｂ…磁気センサ
５…センサケース
６…位相差検出手段
７…角度算出手段
８…信号出力手段
１２…芯金
１２ａａ…芯金の曲げ形状部（磁性体からなるスペーサ）
３６…磁性板
４２…スペーサ
５１…出力軸（回転軸）
５０ａ…モータロータ
５０ｂ…モータステータ

Claims (13)

1. それぞれ等間隔に並んだ磁極が同心のリング状に設けられて互いに磁極数が異なる複数の磁気トラックが形成された磁気エンコーダと、これら各磁気トラックの磁界をそれぞれ検出する複数の磁気センサとを備え、前記各磁気センサは磁気トラックの磁極内における位置の情報を検出する機能を有したものであり、前記各磁気センサの検出した磁界信号の位相差を求める位相差検出手段と、この検出した位相差に基づいて磁気エンコーダの絶対角度を算出する角度算出手段と、この算出した角度情報を外部に出力する信号出力手段とを設け、
   自動車駆動用モータのロータの回転軸、またはこの回転軸と一体に回転する部材に前記磁気エンコーダを設置し、前記自動車駆動用モータのロータ角度を検出するものとしたことを特徴とする自動車駆動用モータの回転角度検出装置。
2. 請求項１において、前記磁気センサは、磁気トラックの磁極の並び方向に並べて配置された複数の磁気検出部を有し、それらの磁気検出部の出力を演算してsin およびcos の２相の信号を生成して、磁極内における位置を検出するものである自動車駆動用モータの回転角度検出装置。
3. 請求項１または請求項２において、前記磁気センサ、位相差検出手段、角度算出手段、および信号出力手段が、集積回路に一体化されている自動駆動用モータの回転角度検出装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記磁気センサがセンサケースに組み込まれ、磁気センサの背面には、少なくとも磁気センサよりも広い面積の磁性板が配置されている自動車駆動用モータの回転角度検出装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、隣り合う磁気トラック間に磁性体からなるスペーサを介在させた自動車駆動用モータの回転角度検出装置。
6. 請求項５において、前記各磁気トラックは、磁性体製の共通の板状芯金の表面に磁極を並べて設けられ、前記スペーサは前記板状芯金を折り曲げ加工して形成されている自動車駆動用モータの回転角度検出装置。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、前記各磁気トラックがゴム磁石またはプラスチック磁石からなる自動車駆動用モータの回転角度検出装置。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか１項において、前記各磁気エンコーダは、磁気トラックの磁極の並びの特定位置を示す目視可能なマークを有する自動車駆動用モータの回転角度検出装置。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれか１項において、前記信号出力手段は信号ケーブルを有し、この信号ケーブルはシールド構造のものである自動車駆動用モータの回転角度検出装置。
10. 請求項１ないし請求項９のいずれか１項において、前記ロータの回転軸を支持する転がり軸受の内輪に前記磁気エンコーダを設置し、外輪に前記磁気センサを設置した自動車駆動用モータの回転角度検出装置。
11. 請求項１ないし請求項１０のいずれか１項において、前記自動車駆動用モータが、インホイール式の自動車駆動用モータである自動車駆動用モータの回転角度検出装置。
12. 自動車駆動用モータのロータを回転自在に支持する軸受であって、請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の回転角度検出装置を一体に取付けたことを特徴とする自動車駆動用モータの回転角度検出装置付き軸受。
13. 請求項１２において、前記軸受の回転輪となる内輪に、前記磁気エンコーダの原点位置を示す目視可能なマークが設けられている自動車駆動用モータの回転角度検出装置付き軸受。