JP2014057431A - 回転位置検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安価に製造することができる、回転位置検出用磁石を保持するための固定部材を備えた回転位置検出装置を提供する。
【解決手段】回転位置検出装置は、回転位置検出用磁石１３０と、固定部材１３１とを備えている。固定部材１３１は、回転位置検出用磁石１３０を保持する第１周壁部１３１ａと底壁部１３１ｂによって区画される空間内の第１周壁部１３１ａの内周面に、複数の突起部１３１ｃ〜１３１ｊを有している。突起部１３１ｃ〜１３１ｊは、第１周壁部１３１ａの内周面に、周方向に間隔をあけて形成されている。そのため、プレス加工等によって突起部１３１ｃ〜１３１ｊを圧縮成型する場合、突起部１３１ｃ〜１３１ｊの間の隙間を利用して金型に着脱ができる。従って、周壁部１３１ａを分離することなく、突起部１３１ｃ〜１３１ｊを形成できる。これにより、回転位置検出用磁石１３０を保持するための固定部材１３１を安価に製造できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、回転体の回転位置を検出する回転位置検出装置に関する。

従来、回転体の回転位置を検出する回転位置検出装置として、例えば以下に示す特許文献１に開示されているモータを構成するロータの回転位置を検出する回転位置検出装置がある。

この回転位置検出装置は、回転位置検出用磁石と、固定部材と、磁気センサとを備えている。回転位置検出用磁石は、ロータの回転位置を検出するための磁束を発生する部材である。固定部材は、回転位置検出用磁石を保持して、ロータを回転可能に支持する軸受の内輪に固定する有底円筒状の部材である。固定部材は、周壁部と、底壁部と、突起部とを備えている。周壁部は、回転位置検出用磁石を保持するための空間を区画する円筒状の部位である。底壁部は、回転位置検出用磁石を保持するための空間を区画する、周壁部の軸方向端部から内側に延在する円環状の部位である。突起部は、回転位置検出用磁石の脱落を防止するための、周壁部の内周面に、周方向に全周に渡って形成される内側に突出する部位である。回転位置検出用磁石は、周壁部と底壁部によって区画される空間に形成されている。磁気センサは、回転位置検出用磁石の軸方向端面と軸方向に対向する位置に配設されている。

独国特許出願公開第１０２００８０４０３１８号明細書

ところで、周壁部の内周面に、周方向に全周に渡って突起部を形成する方法としてプレス加工がある。プレス加工によって突起部を圧縮形成する場合、突起部が、周壁部の内周面に、周方向に全周に渡って形成されるため、周壁部を分離させなければ金型に着脱できない。この場合、プレス加工によって周壁部の内周面に突起部を形成したあと、周壁部の軸方向端部に底壁部を接合しなければならない。従って、工数が増え固定部材を安価に製造することができない。

これに対し、周壁部を分離することなく、周壁部の内周面に、周方向に全周に渡って突起部を形成する方法として削り出し加工やハイドロフォーミング加工がある。しかし、削り出し加工によって突起部を形成する場合、加工時間がかかり固定部材を安価に製造することができない。また、ハイドロフォーミング加工によって突起部を形成する場合、高度な成形技術が必要となり固定部材を安価に製造することができない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、安価に製造することができる、回転位置検出用磁石を保持するための固定部材を備えた回転位置検出装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明は、回転体の回転位置を検出するための磁束を発生する回転位置検出用磁石と、筒状の第１周壁部と、第１周壁部の軸方向端部から内側に延在する底壁部とを有し、第１周壁部と底壁部によって区画される空間に回転位置検出用磁石を保持して回転体の回転軸に固定する非磁性材からなる固定部材と、を備えた回転位置検出装置において、固定部材は、回転位置検出用磁石を保持する第１周壁部と底壁部によって区画される空間内の第１周壁部の内周面に、周方向に間隔をあけて形成される内側に突出する複数の突起部を有することを特徴とする。

この構成によれば、複数の突起部は、第１周壁部の内周面に、周方向に間隔をあけて形成されている。そのため、プレス加工等によって突起部を圧縮成型する場合、複数の突起部の間の隙間を利用して金型に着脱することができる。従って、周壁部を分離することなく突起部を形成することができる。製造コストが高くなる削り出し加工やハイドロフォーミング加工を用いる必要もない。これにより、回転位置検出用磁石を保持するための固定部材を安価に製造することができる。

第１実施形態におけるモータの軸方向断面図である。 図１における固定部材の軸方向断面図である。 図２においてフランジ部側から見た固定部材の側面図である。 図２において第２周壁部側から見た固定部材の側面図である。 回転位置検出用磁石が保持された固定部材の軸方向断面図である。 回転軸に嵌合した状態における回転位置検出用磁石が保持された固定部材の軸方向断面図である。 変形形態における固定部材の軸方向断面図である。

次に実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。本発明に係る回転位置検出装置を、車両に搭載される電動パワーステアリング用のモータに適用した例を示す。

（第１実施形態）
まず、図１〜図６を参照してモータの構成について説明する。

図１に示すように、モータ１（回転電機）は、ハウジング１０と、固定子１１と、回転子１２（回転体）と、回転位置検出装置１３と、制御装置１４とを備えている。

ハウジング１０は、固定子１１及び回転子１２を収容するともに、回転子１２を回転可能に支持する部材である。ハウジング１０は、軸受１００、１０１を備えている。

固定子１１は、磁路の一部を構成するとともに、所定の電流が流れることで回転磁界を発生する部材である。固定子１１は、固定子コア１１０と、固定子巻線１１１とを備えている。

固定子コア１１０は、磁路の一部を構成するとともに、固定子巻線１１１を保持する金属の磁性材からなる円筒状の部材である。固定子コア１１０は、複数のスロットを有している。スロットは、周方向に間隔をあけて形成される軸方向に貫通する部位である。固定子コア１１０は、ハウジング１０の内周面に固定されている。

固定子巻線１１１は、所定の電流が流れることで回転磁界を発生する部材である。固定子巻線１１１は、固定子コア１１０のスロットに収容され保持されている。

回転子１２は、磁路の一部を構成するとともに、磁束を発生する部材である。回転子１２は、固定子１１の発生した回転磁界によって回転力を発生する。回転子１２は、回転軸１２０と、回転子コア１２１と、磁石１２２とを備えている。

回転軸１２０は、金属の非磁性材からなる円柱状の部材である。回転軸１２０は、軸受１００、１０１を介してハウジング１０に回転可能に支持されている。

回転子コア１２１は、磁路の一部を構成するとともに、磁石１２２を保持する金属の磁性材からなる円柱状の部材である。回転子コア１２１は、外周面を固定子コア１１０の内周面と対向させた状態で回転軸１２０に固定され、ハウジング１０に回転可能に支持されている。

磁石１２２は、回転力を発生するための磁束を発生する円弧板状の部材である。磁石１２２は、回転子コア１２１の外周面に固定されている。

回転位置検出装置１３は、回転子１２の回転位置を検出する装置である。回転位置検出装置１３は、回転位置検出用磁石１３０と、固定部材１３１と、磁気センサ１３２とを備えている。

回転位置検出用磁石１３０は、回転子１２の回転位置を検出するための磁束を発生する円板状の部材である。具体的には、樹脂材を含むボンド磁石である。

固定部材１３１は、回転位置検出用磁石１３０を保持して回転子１２の回転軸１２０に固定する金属の非磁性材からなる円筒状の部材である。図２、図３及び図４に示すように、固定部材１３１は、第１周壁部１３１ａと、底壁部１３１ｂと、複数の突起部１３１ｃ〜１３１ｊと、フランジ部１３１ｋと、第２周壁部１３１ｌとを備えている。

第１周壁部１３１ａは、回転位置検出用磁石１３０を保持するための空間を区画する円筒状の部位である。

底壁部１３１ｂは、回転位置検出用磁石１３０を保持するための空間を区画する、第１周壁部１３１ａの軸方向一端部から内側に延在する円環状の部位である。

突極部１３１ｃ〜１３１ｊは、回転位置検出用磁石１３０の脱落を防止するための、第１周壁部１３１ａの内周面に、周方向に間隔をあけて形成される内側に突出する部位である。突起部１３１ｃ〜１３１ｊは、底壁部１３１ｂから軸方向に距離を隔てた第１周壁部１３１ａの内周面に、周方向に等間隔に形成されている。具体的には、周方向に４５度毎の等間隔に形成されている。突起部１３１ｃ〜１３１ｊは、第１周壁部１３１ａの内周面を、フランジ部１３１ｋ側から第２周壁部１３１ｌ側に向かって軸方向に部分的に圧縮し、軸心側に突出するようにプレス加工等によって圧縮成型して形成されている。

フランジ部１３１ｋは、第１周壁部１３１ａの反底部壁側の軸方向他端部から外側に延在する円環状の部位である。

第２周壁部１３１ｌは、回転子１２の回転軸１２０と嵌合する、底壁部１３１ｂの反第１周壁部側に第１周壁部１３１ａと同心状に形成される円筒状の部位である。第２周壁部１３１ｌは、壁部の厚さが第１周壁部１３１ａと等しくなるように設定されている。第２周壁部１３１ｌは、複数の膨らみ部１３１ｍ〜１３１ｏを備えている。

膨らみ部１３１ｍ〜１３１ｏは、第２周壁部１３１ｌに、周方向に間隔をあけて設けられる、回転軸１２０との間に隙間を形成する外側に膨らんだ部位である。膨らみ部１３１ｍ〜１３１ｏは、第２周壁部１３１ｌの反底壁部側の軸方向端部から第２周壁部１３１ｌの軸方向中央部にかけて形成されている。

固定部材１３１は、各部を形成したあとに焼鈍される。その後、図５に示すように、射出成形によって、固定部材１３１の第１周壁部１３１ａと底壁部１３１ｂによって区画される空間に、回転位置検出用磁石１３０が形成される。そして、図６に示すように、第２周壁部１３１ｌが、回転軸１２０の軸方向端部と嵌合する。その際、第２周壁部１３１ｌと、回転位置検出用磁石１３０と、回転軸１２０によって区画される空間内の空気が圧縮され、回転位置検出用磁石１２０に応力が加わることとなる。しかし、膨らみ部１３１ｍ〜１３１ｏを介して当該空間内の空気が排出されるため、回転位置検出用磁石１２０に加わる応力を抑えることができる。

図１に示す磁気センサ１３２は、回転位置検出用磁石１３０の発生した磁束を検出する素子である。磁気センサ１３２は、回転位置検出用磁石１３０の軸方向端面と軸方向に対向する位置に配設されている。

制御装置１４は、回転位置検出装置１３の検出結果に基づいて固定子巻線１１１に流す電流を制御し、回転子１２に回転力を発生させる装置である。制御装置１４は、制御基板１４０と、駆動基板１４１と、カバー１４２とを備えている。

制御基板１４０は、回転位置検出装置１３の検出結果に基づいて制御信号を生成する、マイクロコンピュータ等からなる制御回路が実装された基板である。制御基板１４０は、回転位置検出用磁石１３０から軸方向に距離を隔てて配置され、ボルトによってハウジング１０に固定されている。制御基板１４０の回転位置検出用磁石１３０と対向する面には、回転位置検出用磁石１３０の軸方向端面と対向する位置に、磁気センサ１３２が実装されている。

駆動基板１４１は、制御基板１４０で生成された制御信号に基づいて固定子巻線１１１に流す電流を制御する、パワートランジスタ等からなる駆動回路が実装された基板である。駆動基板１４１は、制御基板１４０から軸方向に距離を隔てて配置され、ボルトによって制御基板１４０に固定されるとともに、コネクタを介して制御基板１４０に接続されている。

カバー１４２は、制御基板１４０及び駆動基板１４１を覆う有底円筒状の部材である。カバー１４２は、制御基板１４０及び駆動基板１４１を覆った状態でハウジング１０に固定されている。

次に、効果について説明する。

第１実施形態によれば、固定部材１３１は、回転位置検出用磁石１３０を保持する第１周壁部１３１ａと底壁部１３１ｂによって区画される空間内の第１周壁部１３１ａの内周面に、複数の突起部１３１ｃ〜１３１ｊを有している。複数の突起部１３１ｃ〜１３１ｊは、第１周壁部１３１ａの内周面に、周方向に間隔をあけて形成されている。そのため、プレス加工等によって突起部１３１ｃ〜１３１ｊを圧縮成型する場合、複数の突起部１３１ｃ〜１３１ｊの間の隙間を利用して金型に着脱することができる。従って、周壁部１３１ａを分離することなく、突起部１３１ｃ〜１３１ｊを形成することができる。製造コストが高くなる削り出し加工やハイドロフォーミング加工を用いる必要もない。これにより、モータ１の回転子１２の回転位置を検出する回転位置検出装置１３において、回転位置検出用磁石１３０を保持するための固定部材１３１を安価に製造することができる。

第１実施形態によれば、複数の突起部１３１ｃ〜１３１ｊは、底壁部１３１ｂから軸方向に距離を隔てた第１周壁部１３１ａの内周面に形成されている。そのため、プレス加工等によって突起部１３１ｃ〜１３１ｊを圧縮成型する場合、突起部１３１ｃ〜１３１ｊが形成される部位の底壁部側に、金型を確実に配置することができる。そのため、突起部１３１ｃ〜１３１ｊを確実に形成することができる。

第１実施形態によれば、複数の突起部１３１ｃ〜１３１ｊは、第１周壁部１３１ａの内周面に、周方向に等間隔に形成されている。そのため、回転位置検出用磁石１３０に加わる応力を周方向に均等に分散させることができる。従って、応力集中による回転位置検出用磁石１３０の破損を防止することができる。

第１実施形態によれば、固定部材１３１は、金属材からなり、複数の突起部１３１ｃ〜１３１ｊは、第１周壁部１３１ａの内周面をプレス加工等による圧縮成型して形成されている。そのため、固定部材１３１を安価に製造することができる。

第１実施形態によれば、固定部材１３１は、回転子１２の回転軸１２０と嵌合する筒状の第２周壁部１３１ｌを有している。第２周壁部１３１ｌが、回転軸１２０の軸方向端部と嵌合する際、第２周壁部１３１ｌと、回転位置検出用磁石１３０と、回転軸１２０によって区画される空間内の空気が圧縮され、回転位置検出用磁石１２０に応力が加わることとなる。しかし、第２周壁部１３１ｌは、周方向の３箇所に、回転軸１２０との間に隙間を形成する膨らみ部１３１ｍ〜１３１ｏを有している。そのため、膨らみ部１３１ｍ〜１３１ｏを介して当該空間内の空気が排出される。従って、回転位置検出用磁石１２０に加わる応力を抑えることができる。

第１実施形態によれば、固定部材１３１は、第１周壁部１３１ａの反底壁部側の軸方向端部から外側に延在する環状のフランジ部１３１ｋを有している。そのため、第１周壁部１３１ａの強度を高めることができる。従って、突起部１３１ｃ〜１３１ｊの形成や回転位置検出用磁石１３０の射出成形に伴う第１周壁部１３１ａの変形を抑えることができる。

第１実施形態によれば、固定部材１３１は、金属材からなり、成形後に焼鈍されている。そのため、各部の成形に伴う残留応力を除去することができる。従って、使用中における固定部材１３１の割れ等を防止することができる。

第１実施形態によれば、回転位置検出用磁石１３０は、樹脂材を含むボンド磁石であり、射出成形によって第１周壁部１３１ａと底壁部１３１ｂによって区画される空間に形成されている。そのため、突起部１３１ｃ〜１３１ｊを確実に回転位置検出用磁石１３０に食い込ませることができる。従って、回転位置検出用磁石１３０の脱落を確実に防止することができる。

なお、第１実施形態では、第２周壁部１３１ｌの壁部の厚さが、第１周壁部１３１ａと等しくなるように設定されている例を挙げているが、これに限られるものではない。図７に示すように、第２周壁部１３１ｌの壁部の厚さは、第１周壁部１３１ａより厚くてもよい。この場合、回転軸１２０に対する嵌合の強度を高めることができる。

また、第１実施形態では、複数の突起部１３１ｃ〜１３１ｊが、第１周壁部１３１ａの内周面をプレス加工等による圧縮成型して形成されている例を挙げているが、これに限られるものではない。複数の突起部１３１ｃ〜１３１ｊは、第１周壁部１３１ａの内周面を軸方向に部分的に削り起こして形成するようにしてもよい。この場合も、固定部材１３１を安価に製造することができる。

さらに、第１実施形態では、固定部材１３１が８つの突起部１３１ｃ〜１３１ｊを備えている例を挙げているが、これに限られるものではない。複数の突起部を備えていればよい。

加えて、第１実施形態では、第２周壁部１３１ｌが、周方向の３箇所に膨らみ部１３１ｍ〜１３１ｏを有する例を挙げているが、これに限られるものではない。周方向の少なくとも１箇所に膨らみ部を有していればよい。

１・・・モータ（回転電機）、１０・・・ハウジング、１００、１０１・・・軸受、１１・・・固定子、１１０・・・固定子コア、１１１・・・固定子巻線、１２・・・回転子（回転体）、１２０・・・回転軸、１２１・・・回転子コア、１２２・・・磁石、１３・・・回転位置検出装置、１３０・・・回転位置検出用磁石、１３１・・・固定部材、１３１ａ・・・第１周壁部、１３１ｂ・・・底壁部、１３１ｃ〜１３１ｊ・・・突起部、１３１ｋ・・・フランジ部、１３１ｌ・・・第２周壁部、１３１ｍ〜１３１ｏ・・・膨らみ部、１３２・・・磁気センサ、１４・・・制御装置、１４０・・・制御基板、１４１・・・駆動基板、１４２・・・カバー

Claims (10)

1. 回転体の回転位置を検出するための磁束を発生する回転位置検出用磁石（１３０）と、
   筒状の第１周壁部（１３１ａ）と、前記第１周壁部の軸方向端部から内側に延在する底壁部（１３１ｂ）とを有し、前記第１周壁部と前記底壁部によって区画される空間に前記回転位置検出用磁石を保持して前記回転体の前記回転軸に固定する非磁性材からなる固定部材（１３１）と、
   を備えた回転位置検出装置において、
   前記固定部材は、前記回転位置検出用磁石を保持する前記第１周壁部と前記底壁部によって区画される前記空間内の前記第１周壁部の内周面に、周方向に間隔をあけて形成される内側に突出する複数の突起部（１３１ｃ〜１３１ｊ）を有することを特徴とする回転位置検出装置。
2. 複数の前記突起部は、前記底壁部から軸方向に距離を隔てた前記第１周壁部の内周面に形成されている請求項１に記載の回転位置検出装置。
3. 複数の前記突起部は、前記第１周壁部の内周面に周方向に等間隔に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転位置検出装置。
4. 前記固定部材は、金属材からなり、
   複数の前記突起部は、前記第１周壁部の内周面を圧縮成型又は削り起こして形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転位置検出装置。
5. 前記固定部材は、前記回転体の前記回転軸と嵌合する筒状の第２周壁部（１３１ｌ）を有し、
   前記第２周壁部は、周方向の少なくとも１箇所に、前記回転軸との間に隙間を形成する膨らみ部（１３１ｍ〜１３１ｏ）を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転位置検出装置。
6. 前記第２周壁部は、壁部の厚さが前記第１周壁部より厚いことを特徴とする請求項５に記載の回転位置検出装置。
7. 前記固定部材は、前記第１周壁部の反底壁部側の軸方向端部から外側に延在する環状のフランジ部（１３１ｋ）を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の回転位置検出装置。
8. 前記固定部材は、金属材からなり、成形後に焼鈍されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の回転位置検出装置。
9. 前記回転位置検出用磁石は、樹脂材を含むボンド磁石であり、射出成形によって前記第１周壁部と前記底壁部によって区画される前記空間に形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の回転位置検出装置。
10. 前記回転体は、回転電機（１）の回転子（１２）であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の回転位置検出装置。

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