JP2013205032A5

JP2013205032A5 -

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Publication number: JP2013205032A5
Application number: JP2012070729A
Authority: JP
Filing date: 2012-03-27
Publication date: 2013-11-14
Anticipated expiration: 2032-03-27

Description

一般の回転角計測装置の構成と磁石による磁界の発生状況を説明するための構成図である。図１に示す磁界の水平方向成分と垂直方向成分を説明するための説明図である。本発明の一実施例になる回転角計測装置の構成と磁界の流れを説明するための構成図である。図３に示す回転角計測装置で、（a）はＺ軸(軸線)方向から見た上面図であり、（ｂ）はその断面を示す断面図である。本発明の一実施例になる回転角計測装置による磁界角と回転角の相互関係を示す特性図である。本発明の一実施例になる回転角計測装置と従来の回転角計測装置での磁界歪み誤差と設置位置のずれ量との関係を示す特性図である。本発明の一実施例になる回転角計測装置と従来の回転角計測装置での磁界強度と設置位置のずれ量との関係を示す特性図である。本発明の他の実施例（第２の実施形態）になる回転角計測装置の構成を説明するための構成図である。本発明の他の実施例（第３の実施形態）になる回転角計測装置の構成を説明するための構成図である。本発明の他の実施例（第４の実施形態）になる回転角計測装置の構成を説明するための構成図である。本発明の他の実施例（第５の実施形態）になる回転角計測装置の構成を説明するための構成図である。本発明の他の実施例（第６の実施形態）になる回転角計測装置の構成を説明するための構成図である。本発明の他の実施例（第６の実施形態の変形例）になる回転角計測装置の構成を説明するための構成図である。本発明の他の実施例（第７の実施形態）になる回転角計測装置の構成を説明するための構成図である。図１４に示す実施例におけるバイパス磁路形成体と磁気センサの配置位置による磁界の関係を測定する地点を説明するための説明図である。図１５に示すバイパス磁路形成体と磁気センサの配置位置による磁界の関係を示す特性図である。本発明の他の実施例（第８の実施形態）になる回転角計測装置の構成を説明するための構成図である。本発明の他の実施例（第９の実施形態）になる回転角計測装置の構成を説明するための構成図である。本発明になる回転角計測装置を電動機に組み付けた構成を説明するための構成図である。図１９に示す電動機に組み付けた回転角計測装置の変形例を説明するための構成図である。本発明になる回転角計測装置をトルク計測装置に組み付けた構成を説明するための構成図である。本発明になる回転角計測装置を自動車の電動パワーステアリング装置に適用した構成を示す構成図である。本発明になる回転角計測装置を電動車両駆動装置に組み付けた構成を説明するための構成図である。一般に知られた回転角計測装置の構成を示し、(ａ)は全体構成図、及び(ｂ)はその分解図である。図２４に示す回転角計測装置を構成する磁束発生体のヨーク突起の磁化状態を示す説明図である。図２４に示す回転角計測装置の磁気センサの取り付け位置の違いによる磁界角と回転角の相互関係を示す特性図である。バイパス磁路形成体の構成例の断面形状を示す図である。バイパス磁路形成体と磁束発生体との配置関係の例を示す図である。バイパス磁路形成体のバイパス磁路内包空間を説明する図である。

次に本発明の第７の実施形態について図１４を参照しながら説明する。本実施例７においてはバイパス磁路形成体２４０が磁気センサ７０の設置位置を境に分割されているという点が実施例１と異なっている。

電動機本体を囲む筐体は円筒状のフレーム１０１と、フレーム１０１の軸方向両端部に設けられた第１ブラケット１０２および第２ブラケット１０３から構成されている。第１ブラケット１０１の中央部には軸受１０６が、第２ブラケット１０３の中央部には軸受１０７がそれぞれ設けられており、これらの軸受１０６，１０７は回転軸１２１を回転可能なように支持している。

Claims

回転中心線に沿って回転可能な磁束発生体と，磁界方向に応じた信号を出力する磁気センサとを有する回転角計測装置であって、
前記磁束発生体は，前記回転中心線の方向に沿ってＮ極とＳ極に着磁された磁石と，前記磁石のＮ極側に設けられたＮ極側ヨーク、およびＳ極側に設けられたＳ極側ヨークとを有し、
前記Ｎ極側ヨークは前記磁石の側面に延びる櫛歯状のＮ極ヨーク突起を有し、
前記Ｓ極側ヨークは前記磁石の側面に延びる櫛歯状のＳ極ヨーク突起を有し、前記Ｎ極ヨーク突起と前記Ｓ極ヨーク突起とは交互に噛み合うように配置されており、
前記回転角計測装置は、前記Ｎ極側ヨークと前記Ｓ極側ヨークに対向して配置された、磁性体よりなるバイパス磁路形成体を有し、
前記磁気センサは、前記バイパス磁路形成体によって形成されるバイパス磁路作用空間に配置されており、
前記磁気センサは、磁界角を計測する回転角計測装置。
請求項１に記載の回転角計測装置において、
前記バイパス磁路形成体は、前記Ｎ極側ヨークと対向する第１面と、前記Ｓ極側ヨークと対向する第２面と、前記磁束発生体に対向する開口部とを有し、
前記第１面と前記第２面とは直接または磁性体を介して接続されており、
前記磁気センサは、前記バイパス磁路形成体のバイパス磁路内包空間、及び前記開口部と前記磁束発生体との間の空間とを結合した空間の中に配置されていることを特徴とする
回転角計測装置。
請求項１乃至請求項２のいずれかに記載の回転角計測装置において、
前記磁気センサの磁界感受面は、前記回転中心線を法線とする平面と平行になるように配置されていることを特徴とする回転角計測装置。
前記バイパス磁路形成体を複数個有し、前記複数のバイパス磁路形成体の間に前記磁気センサを配置したことを特徴とする請求項１に記載の回転角計測装置。
回転中心線に沿って回転可能な磁束発生体と，磁界方向に応じた信号を出力する磁気センサとを有する回転角計測装置であって，
前記磁束発生体は，前記回転中心線の方向に沿ってＮ極とＳ極に着磁された磁石と，前記磁石のＮ極側に設けられたＮ極側ヨーク、およびＳ極側に設けられたＳ極側ヨークとを有し、
前記Ｎ極側ヨークは前記磁石の側面に延びる櫛歯状のＮ極ヨーク突起を有し、
前記Ｓ極側ヨークは前記磁石の側面に延びる櫛歯状のＳ極ヨーク突起を有し、前記Ｎ極ヨーク突起と前記Ｓ極ヨーク突起とは交互に噛み合うように配置されており、
前記回転角計測装置は、前記Ｎ極側ヨークと前記Ｓ極側ヨークに対向して配置された、磁性体よりなるバイパス磁路形成体を有し、
前記磁気センサは、前記バイパス磁路形成体によって形成されるバイパス磁路囲繞空間に配置されており、
前記磁気センサは、磁界角を計測する回転角計測装置。
請求項５に記載の回転角計測装置において、
前記バイパス磁路形成体は、前記Ｎ極側ヨークと対向する第１面と、前記Ｓ極側ヨークと対向する第２面と、前記前記磁束発生体に対向する開口部とを有し、
前記第１面と前記第２面とは直接または磁性体を介して接続されており、
前記磁気センサは、前記バイパス磁路形成体のバイパス磁路内包空間、及び前記開口部と前記磁束発生体との間の空間とを結合した空間の中に配置されていることを特徴とする
回転角計測装置。
請求項５乃至請求項６のいずれかに記載の回転角計測装置において、
前記磁気センサの磁界感受面は前記回転中心線を法線とする平面と平行に配置されていることを特徴とする回転角計測装置。
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の回転角計測装置において、
前記バイパス磁路形成体は磁性体から形成され、その磁化率が１００以上であることを特徴とする回転角計測装置。
請求項８に記載の回転角計測装置において、
前記バイパス磁路形成体は鉄、珪素鋼、パーマロイ、ミューメタルのいずれか一つからなることを特徴とする回転角計測装置。
請求項２、または請求項６に記載の回転角計測装置において、
前記バイパス磁路形成体の前記Ｎ極側ヨークと対向する第１面、及び前記Ｓ極側ヨークと対向する第２面の先端部側の辺は直線状に形成されていることを特徴とする回転角計測
装置。
請求項２、または請求項６に記載の回転角計測装置において、
前記バイパス磁路形成体の前記Ｎ極側ヨークと対向する第１面、及び前記Ｓ極側ヨークと対向する第２面の先端部側の辺は凹状に形成されていることを特徴とする回転角計測装置。
請求項１または請求項５に記載の回転角計測装置において、
前記バイパス磁路形成体は、前記Ｎ極側ヨークと前記回転中心線の方向に隙間を有して重なるように対向する第１面と、前記Ｓ極側ヨークと前記回転中心線の方向に隙間を有して重なるように対向する第２面とを有し、前記第１面と前記第２面とは直接または磁性体を介して接続されており、前記磁気センサは前記バイパス磁路形成体のバイパス磁路内包空間の中に配置されていることを特徴とする回転角計測装置。
請求項１または請求項５に記載の回転角計測装置において、
前記Ｎ極側ヨーク突起及び前記Ｓ極側ヨーク突起の形状は矩形状であることを特徴とする回転角計測装置。
請求項１または請求項５に記載の回転角計測装置において、
前記Ｎ極側ヨーク突起及び前記Ｓ極側ヨーク突起の形状は３角形状、或いは円弧形状のいずれか一つであるであることを特徴とする回転角計測装置。
請求項１、または請求項５に記載の回転角計測装置において、
前記バイパス磁路形成体によって形成される磁路囲繞空間の中に、前記磁気センサが前記回転中心線の方向に間隔をおいて複数個配置されていることを特徴とする回転角計測装置。
請求項２または請求項６に記載の回転角計測装置において、
前記バイパス磁路形成体には、前記第１面、前記第２面、および前記第１面と前記第２面とを接続する磁性体とで形成される両側面が開放された開口が形成されていることを特徴とする回転角計測装置。
請求項２または請求項６に記載の回転角計測装置において、
前記バイパス磁路形成体は、前記第１面、前記第２面、または前記第１面と前記第２面とを接続する磁性体の少なくともいずれか一つの面に開口を備えていることを特徴とする
回転角計測装置。
請求項１、または請求項５に記載の回転角計測装置において、
前記磁気センサは磁気抵抗素子、またはホール素子のいずれか一つよりなることを特徴とする回転角計測装置。
少なくとも、回転軸に固定された回転磁極を備えたロータと、前記ロータを囲む固定磁極と、前記回転磁極と前記固定磁極を収納するフレームと、前記フレームの両端に固定され前記フレームと協働して前記回転磁極と前記固定磁極を収納するブラケットよりなる回転機械であって、
前記回転機械は、前記回転軸の回転に連動して、回転中心線に沿って回転可能な磁束発生体と、磁界方向に応じた信号を出力する磁気センサとを有する回転角計測装置を備え、
前記磁束発生体は，前記回転中心線の方向に沿ってＮ極とＳ極に着磁された磁石と，前記磁石のＮ極側に設けられたＮ極側ヨーク、およびＳ極側に設けられたＳ極側ヨークとを有し、
前記Ｎ極側ヨークは前記磁石の側面に延びる櫛歯状のＮ極ヨーク突起を有し、
前記Ｓ極側ヨークは前記磁石の側面に延びる櫛歯状のＳ極ヨーク突起を有し、前記Ｎ極ヨーク突起と前記Ｓ極ヨーク突起とは交互に噛み合うように配置されており、
前記回転角計測装置は、前記Ｎ極側ヨークと前記Ｓ極側ヨークに対向して配置された、磁性体よりなるバイパス磁路形成体を有し、
前記磁気センサは、前記バイパス磁路形成体によって形成されるバイパス磁路囲繞空間に配置されており、
前記磁気センサは、磁界角を計測する回転機械。
請求項１９に記載の回転機械において、
前記ブラケットを前記バイパス磁路形成体の一部として供用することを特徴とする回転機械。
請求項１９に記載の回転機械において、
前記回転機械の極数を（２×ｐ）とし、前記ヨークのヨーク突起の個数をＮpとしたとき、ｐとＮpとが等しいことを特徴とする回転機械。
請求項１９に記載の回転機械において、
前記回転機械は自動車に使用される車両駆動装置に用いられる電動機または発電機として使用されることを特徴とする回転機械。
入力軸と出力軸とがトーションバーにより接続され、前記入力軸と前記出力軸との回転角によってトルクを測定するトルク計測のための回転機械であって、
前記回転機械は、前記入力軸または前記出力軸の回転中心線に沿って回転可能な磁束発生体と、磁界方向に応じた信号を出力する磁気センサとを有する回転角計測装置を備え、
前記磁束発生体は，前記回転中心線の方向に沿ってＮ極とＳ極に着磁された磁石と，前記磁石のＮ極側に設けられたＮ極側ヨーク、およびＳ極側に設けられたＳ極側ヨークとを有し、
前記Ｎ極側ヨークは前記磁石の側面に延びる櫛歯状のＮ極ヨーク突起を有し、
前記Ｓ極側ヨークは前記磁石の側面に延びる櫛歯状のＳ極ヨーク突起を有し、前記Ｎ極ヨーク突起と前記Ｓ極ヨーク突起とは交互に噛み合うように配置されており、
前記回転角計測装置は、前記Ｎ極側ヨークと前記Ｓ極側ヨークに対向して配置された、磁性体よりなるバイパス磁路形成体を有し、
前記磁気センサは、前記バイパス磁路形成体によって形成されるバイパス磁路囲繞空間に配置されており、
前記磁気センサは、磁界角を計測する回転機械。
請求項２３に記載の回転機械において、
前記Ｎ極側ヨーク突起、及び前記Ｓ極側ヨーク突起の個数は１０以上であることを特徴する回転機械。
請求項２３に記載の回転機械において、
前記回転機械は電動パワーステアリング装置に設けられているトルクセンサに使用されることを特徴とする回転機械。
請求項１９に記載の回転機械を電動機として用いた車両駆動装置。
請求項２３に記載の回転機械を用いた電動パワーステアリング装置。