JP2014178178A - Magnetic shield member and torque detection apparatus - Google Patents

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裕二 狩集
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a low-cost magnetic shield member exhibiting a high magnetic shield effect.SOLUTION: A first magnetic shield plate 53 is arranged between a substrate 50 and a second magnet 52, which shields a magnetic flux extending from the second magnet 52 toward first and second magnetic sensors 61, 62. The characteristics of a magnetic flux density passing through the first magnetic shield plate 53 from the second magnet 52 for a thickness of the first magnetic shield plate 53 are characterized in that the magnetic flux density passing through the first magnetic shield plate 53 is decreased gradually as the first magnetic shield plate 53 is increased in thickness, and that a degree of change of the magnetic flux density passing through the first magnetic shield plate 53 is decreased when the thickness of the first magnetic shield plate 53 is equal to or greater than a first predetermined value. The thickness of the first magnetic shield plate 53 is set to be the predetermined value.

Description

この発明は、磁気遮蔽部材および電動パワーステアリング装置等に使用されるトルク検出装置に関する。   The present invention relates to a torque detection device used for a magnetic shielding member, an electric power steering device, and the like.

電動パワーステアリング装置(EPS:Electric Power Steering System)などに使用されるトルク検出装置は、入力軸と出力軸とを連結するトーションバーの捩れ角を検出することにより、入力軸に加えられたトルクを演算する構成となっている。
この種のトルク検出装置として、下記特許文献1に開示されたものが既に提案されている。具体的には、入力軸と出力軸とがトーションバーを介して同軸に連結されている。入力軸には短筒状の第1磁石が一体回転可能に連結され、出力軸には短筒状の第2磁石が一体回転可能に連結されている。第1磁石と第2磁石との間には、第1磁石からの磁束をそれぞれ検出する複数の入力軸回転角検出用の磁気センサと、第2磁石からの磁束をそれぞれ検出する複数の出力軸回転角検出用の磁気センサとが配置されている。また、入力軸回転角検出用の磁気センサと第2磁石との間には、第2磁石から入力軸回転角検出用の磁気センサへ向かう磁束を遮断するための第1磁気遮蔽部材が配置されている。さらに、出力軸回転角検出用の磁気センサと第1磁石との間には、第1磁石から出力軸回転角検出用の磁気センサへ向かう磁束を遮断するための第2磁気遮蔽部材が配置されている。
Torque detection devices used in electric power steering systems (EPS) and the like detect torque applied to the input shaft by detecting the torsion angle of the torsion bar that connects the input shaft and output shaft. It is configured to calculate.
As this type of torque detection device, the one disclosed in Patent Document 1 below has already been proposed. Specifically, the input shaft and the output shaft are coaxially connected via a torsion bar. A short cylindrical first magnet is connected to the input shaft so as to be integrally rotatable, and a short cylindrical second magnet is connected to the output shaft so as to be integrally rotatable. Between the first magnet and the second magnet, a plurality of input shaft rotation angle detection magnetic sensors for detecting magnetic flux from the first magnet, and a plurality of output shafts for detecting magnetic flux from the second magnet, respectively. A magnetic sensor for detecting the rotation angle is arranged. In addition, a first magnetic shielding member for blocking the magnetic flux from the second magnet to the magnetic sensor for detecting the input shaft rotation angle is disposed between the magnetic sensor for detecting the input shaft rotation angle and the second magnet. ing. In addition, a second magnetic shielding member for blocking the magnetic flux from the first magnet to the magnetic sensor for detecting the output shaft rotation angle is disposed between the magnetic sensor for detecting the output shaft rotation angle and the first magnet. ing.

特開2012−163492号公報JP 2012-163492 A

一般的に磁気遮蔽部材は、厚さが大きくなると磁気遮蔽効果が大きくなる。しかしながら、磁気遮蔽部材の厚さを大きくするとコストが高くなる。
この発明の目的は、磁気遮蔽効果が高くかつコストが低い磁気遮蔽部材およびそれを備えたトルク検出装置を提供することである。
Generally, a magnetic shielding member has a greater magnetic shielding effect as the thickness increases. However, increasing the thickness of the magnetic shielding member increases the cost.
An object of the present invention is to provide a magnetic shielding member having a high magnetic shielding effect and a low cost, and a torque detection device including the same.

上記の目的を達成するための請求項1記載の発明は、磁石(52or51)と電子部品(61,62or63,64)との間に配置され、前記磁石から前記電子部品へ向かう磁束を遮断するための磁気遮蔽部材(53or54)であって、前記磁気遮蔽部材の厚さに対する前記磁気遮蔽部材を通過する前記磁石からの磁束密度の特性は、前記磁気遮蔽部材の厚さの増加に伴って前記磁気遮蔽部材を通過する磁束密度が徐々に低下していき、前記磁気遮蔽部材の厚さが所定値以上になると前記磁気遮蔽部材を通過する磁束密度が変化する度合いが小さくなるという特性を有しており、厚さが前記所定値である、磁気遮蔽部材である。なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表すが、むろん、この発明の範囲は当該実施形態に限定されない。以下、この項において同じ。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is arranged between the magnet (52 or 51) and the electronic component (61, 62 or 63, 64), and blocks magnetic flux from the magnet toward the electronic component. The magnetic shielding member (53 or 54) of the magnetic shielding member has a magnetic flux density characteristic from the magnet passing through the magnetic shielding member with respect to the thickness of the magnetic shielding member. The magnetic flux density that passes through the shielding member gradually decreases, and when the thickness of the magnetic shielding member exceeds a predetermined value, the degree of change in the magnetic flux density that passes through the magnetic shielding member is reduced. And a magnetic shielding member having a thickness of the predetermined value. In addition, although the alphanumeric character in parentheses represents a corresponding component in an embodiment described later, of course, the scope of the present invention is not limited to the embodiment. The same applies hereinafter.

この発明によれば、磁気遮蔽部材の厚さを、高い磁気遮蔽効果が得られる厚さのうちの最小値に設定することが可能となる。これにより、磁気遮蔽効果が高くかつコストが低い磁気遮蔽部材を実現することができる。
請求項2記載の発明は、トルク検出用軸(10)の捩れ角を検出することによりトルクを検出するトルク検出装置(11)であって、前記トルク検出用軸の一端部に一体回転可能に連結された短筒状の第1磁石(51or52)と、前記トルク検出用軸の他端部に一体回転可能に連結された短筒状の第2磁石(52or51)と、前記第1磁石と前記第2磁石との間に配置され、前記第1磁石からの磁束をそれぞれ検出し、前記トルク検出用軸の前記一端部の回転角である第1回転角を検出するための複数の第1回転角検出用の磁気センサ(61,62or63,64)と、前記第1磁石と前記第2磁石との間に配置され、前記第2磁石からの磁束をそれぞれ検出し、前記トルク検出用軸の前記他端部の回転角である第2回転角を検出するための複数の第2回転角検出用の磁気センサ(63,64or61,62)と、前記第1磁石と前記第2磁石との間に配置され、前記第2磁石から前記第1回転角検出用の磁気センサへと向かう磁束を遮断するための第1磁気遮蔽部材(53or54)と、前記第1磁石と前記第2磁石との間に配置され、前記第1磁石から前記第2回転角検出用の磁気センサへと向かう磁束を遮断するための第2磁気遮蔽部材(54or53)とを含み、前記第1磁気遮蔽部材の厚さに対する前記第1磁気遮蔽部材を通過する前記第2磁石からの磁束密度の特性は、前記第1磁気遮蔽部材の厚さの増加に伴って前記第1磁気遮蔽部材を通過する磁束密度が徐々に低下していき、前記第1磁気遮蔽部材の厚さが第1所定値以上になると前記第1磁気遮蔽部材を通過する磁束密度が変化する度合いが小さくなるという特性を有しており、前記第1磁気遮蔽部材の厚さが前記第1所定値である、トルク検出装置である。
According to the present invention, the thickness of the magnetic shielding member can be set to the minimum value among the thicknesses that can provide a high magnetic shielding effect. Thereby, a magnetic shielding member having a high magnetic shielding effect and low cost can be realized.
The invention according to claim 2 is a torque detecting device (11) for detecting torque by detecting a torsion angle of the torque detecting shaft (10), wherein the torque detecting device (11) can be rotated integrally with one end of the torque detecting shaft. The connected short cylindrical first magnet (51or52), the short cylindrical second magnet (52or51) connected to the other end of the torque detection shaft so as to be integrally rotatable, the first magnet, A plurality of first rotations arranged between the second magnet and detecting a magnetic flux from each of the first magnets to detect a first rotation angle that is a rotation angle of the one end of the torque detection shaft. A magnetic sensor (61, 62 or 63, 64) for detecting an angle, and disposed between the first magnet and the second magnet, respectively detecting a magnetic flux from the second magnet, and To detect the second rotation angle that is the rotation angle of the other end A plurality of second rotation angle detection magnetic sensors (63, 64 or 61, 62) and the first magnet and the second magnet, and from the second magnet for detecting the first rotation angle. A first magnetic shielding member (53or54) for blocking a magnetic flux directed to the magnetic sensor, and disposed between the first magnet and the second magnet, for detecting the second rotation angle from the first magnet. A magnetic flux density from the second magnet passing through the first magnetic shielding member with respect to the thickness of the first magnetic shielding member, and a second magnetic shielding member (54 or 53) for interrupting the magnetic flux toward the magnetic sensor The magnetic flux density passing through the first magnetic shielding member gradually decreases as the thickness of the first magnetic shielding member increases, and the thickness of the first magnetic shielding member is a first predetermined value. When the value exceeds the value, the first magnetic shielding member is passed through. The degree to which magnetic flux density changes can have a characteristic that decreases, the thickness of the first magnetic shield is the first predetermined value is a torque detector.

この発明によれば、第1磁気遮蔽部材の厚さを、高い磁気遮蔽効果が得られる厚さのうちの最小値に設定することが可能となる。これにより、磁気遮蔽効果が高くかつコストが低い第1磁気遮蔽部材を備えたトルク検出装置を実現することができる。
請求項3記載の発明は、前記第1磁気遮蔽部材は、前記複数の第1回転角検出用の磁気センサと前記第2磁石との間に配置され、かつ、前記第1磁石側から見て、前記第2磁石の中心軸を中心とした幅を有する円弧状に形成されており、前記第1磁気遮蔽部材の幅中心を通る円弧の長さは、前記第1磁気遮蔽部材の厚さが前記第1所定値以上であるときに、前記第1磁気遮蔽部材を通過する前記第2磁石からの磁束密度が一定となるような長さに決定されている、請求項2に記載のトルク検出装置である。
According to this invention, it is possible to set the thickness of the first magnetic shielding member to the minimum value among the thicknesses that can provide a high magnetic shielding effect. Thereby, the torque detection apparatus provided with the 1st magnetic shielding member with a high magnetic shielding effect and low cost is realizable.
According to a third aspect of the present invention, the first magnetic shielding member is disposed between the plurality of first rotation angle detection magnetic sensors and the second magnet, and is viewed from the first magnet side. The arc is formed in an arc shape having a width around the central axis of the second magnet, and the length of the arc passing through the center of the width of the first magnetic shielding member is the thickness of the first magnetic shielding member. The torque detection according to claim 2, wherein the torque detection is determined to have a constant magnetic flux density from the second magnet that passes through the first magnetic shielding member when the first predetermined value or more is reached. Device.

この構成では、第1磁気遮蔽部材の幅中心を通る円弧の長さを、第1磁気遮蔽部材の厚さが前記第1所定値以上のときに第1磁気遮蔽部材を通過する磁束密度が増加しない長さのうちの最小値に設定することが可能となる。これにより、磁気遮蔽効果が高くかつコストが低い第1磁気遮蔽部材を備えたトルク検出装置を実現することができる。
請求項4記載の発明は、前記第2磁気遮蔽部材の厚さに対する前記第2磁気遮蔽部材を通過する前記第1磁石からの磁束密度の特性は、前記第2磁気遮蔽部材の厚さの増加に伴って前記第2磁気遮蔽部材を通過する磁束密度が徐々に低下していき、前記第2磁気遮蔽部材の厚さが第2所定値以上になると前記第1磁気遮蔽部材を通過する磁束密度が変化する度合いが小さくなるという特性を有しており、前記第2磁気遮蔽部材の厚さが前記第2所定値である、請求項2または3に記載のトルク検出装置である。
In this configuration, the length of the arc passing through the width center of the first magnetic shielding member is increased, and the magnetic flux density passing through the first magnetic shielding member is increased when the thickness of the first magnetic shielding member is equal to or greater than the first predetermined value. It becomes possible to set to the minimum value of the length not to be performed. Thereby, the torque detection apparatus provided with the 1st magnetic shielding member with a high magnetic shielding effect and low cost is realizable.
According to a fourth aspect of the present invention, the characteristic of the magnetic flux density from the first magnet that passes through the second magnetic shielding member with respect to the thickness of the second magnetic shielding member is an increase in the thickness of the second magnetic shielding member. Accordingly, the magnetic flux density passing through the second magnetic shielding member gradually decreases, and the magnetic flux density passing through the first magnetic shielding member when the thickness of the second magnetic shielding member exceeds a second predetermined value. The torque detecting device according to claim 2, wherein the torque detecting device has a characteristic that a degree of change of the torque becomes small, and a thickness of the second magnetic shielding member is the second predetermined value.

この構成によれば、第2磁気遮蔽部材の厚さを、高い磁気遮蔽効果が得られる厚さのうちの最小値に設定することが可能となる。これにより、磁気遮蔽効果が高くかつコストが低い第2磁気遮蔽部材を備えたトルク検出装置を実現することができる。
請求項5記載の発明は、前記第2磁気遮蔽部材は、前記複数の第2回転角検出用の磁気センサと前記第1磁石との間に配置され、かつ、前記第2磁石側から見て、前記第1磁石の中心軸を中心とした幅を有する円弧状に形成されており、前記第2磁気遮蔽部材の幅中心を通る円弧の長さは、前記第2磁気遮蔽部材の厚さが前記第2所定値以上であるときに、前記第2磁気遮蔽部材を通過する前記第1磁石からの磁束密度が一定となるような長さに決定されている、請求項4に記載のトルク検出装置である。
According to this configuration, it is possible to set the thickness of the second magnetic shielding member to the minimum value among the thicknesses that can provide a high magnetic shielding effect. Thereby, the torque detection apparatus provided with the 2nd magnetic shielding member with a high magnetic shielding effect and low cost is realizable.
According to a fifth aspect of the present invention, the second magnetic shielding member is disposed between the plurality of second rotation angle detection magnetic sensors and the first magnet, and viewed from the second magnet side. The arc is formed in an arc shape having a width around the central axis of the first magnet, and the length of the arc passing through the center of the width of the second magnetic shielding member is the thickness of the second magnetic shielding member. 5. The torque detection according to claim 4, wherein the length is determined such that a magnetic flux density from the first magnet passing through the second magnetic shielding member is constant when the second predetermined value or more is reached. Device.

この構成では、第2磁気遮蔽部材の幅中心を通る円弧の長さを、第2磁気遮蔽部材の厚さが前記第2所定値以上のときに第2磁気遮蔽部材を通過する磁束密度が増加しない長さのうちの最小値に値に設定することが可能となる。これにより、磁気遮蔽効果が高くかつコストが低い第2磁気遮蔽部材を備えたトルク検出装置を実現することができる。
請求項6記載の発明は、前記複数の第1回転角検出用の磁気センサの出力信号に基づいて、前記第1回転角を演算する第1演算手段(65Aor65B)と、前記複数の第2回転角検出用の磁気センサの出力信号に基づいて、前記第2回転角を演算する第2演算手段(65Bor65A)と、前記第1演算手段によって演算される第1回転角と、前記第2演算手段によって演算される第2回転角とに基づいて、トルクを演算するトルク演算手段(65C)とを含む、請求項2〜6のいずれか一項に記載のトルク検出装置である。
In this configuration, the length of the arc passing through the width center of the second magnetic shielding member is increased, and the magnetic flux density passing through the second magnetic shielding member is increased when the thickness of the second magnetic shielding member is equal to or greater than the second predetermined value. It becomes possible to set the value to the minimum value of the length not to be performed. Thereby, the torque detection apparatus provided with the 2nd magnetic shielding member with a high magnetic shielding effect and low cost is realizable.
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided first calculation means (65Aor65B) for calculating the first rotation angle based on output signals of the plurality of first rotation angle detection magnetic sensors, and the plurality of second rotations. Based on the output signal of the magnetic sensor for angle detection, the second calculation means (65 Bor65A) for calculating the second rotation angle, the first rotation angle calculated by the first calculation means, and the second calculation means The torque detection device according to any one of claims 2 to 6, further comprising torque calculation means (65C) for calculating a torque based on the second rotation angle calculated by.

図1は、本発明の一実施形態に係るトルク検出装置が適用された電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an electric power steering device to which a torque detection device according to an embodiment of the present invention is applied. 図2は、モータ制御用ECUの電気的構成を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an electrical configuration of the motor control ECU. 図3は、電動モータの構成を図解的に示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram schematically showing the configuration of the electric motor. 図4は、検出操舵トルクThに対するq軸電流指令値I の設定例を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing a setting example of the q-axis current command value I q * with respect to the detected steering torque Th. 図5は、トルクセンサの構成を図解的に示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram schematically showing the configuration of the torque sensor. 図6Aは第1磁石51側から第1磁気シールド板53を見た模式図であり、図6Bは第2磁石52側から第2磁気シールド板54を見た模式図である。6A is a schematic view of the first magnetic shield plate 53 viewed from the first magnet 51 side, and FIG. 6B is a schematic view of the second magnetic shield plate 54 viewed from the second magnet 52 side. 図7は、第1磁石の構成ならびに第1磁気センサおよび第2磁気センサの配置を示す模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing the configuration of the first magnet and the arrangement of the first magnetic sensor and the second magnetic sensor. 図8は、第1磁気センサおよび第2磁気センサの出力信号波形および第1磁気センサが検出している磁極を示す模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram showing the output signal waveforms of the first magnetic sensor and the second magnetic sensor and the magnetic poles detected by the first magnetic sensor. 図9は、第1磁気シールド板の厚さおよび長さを決定するために行われる実験方法を説明するための模式図である。FIG. 9 is a schematic diagram for explaining an experimental method performed to determine the thickness and length of the first magnetic shield plate. 図10は、図9の矢印Bの方向から見た矢視図である。10 is an arrow view seen from the direction of arrow B in FIG. 図11は、実験結果を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing experimental results.

以下では、この発明を、電動パワーステアリング装置に適用した場合の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、この発明の一実施形態に係るトルク検出装置が適用された電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
電動パワーステアリング装置1は、車両を操向するための操舵部材としてのステアリングホイール2と、このステアリングホイール2の回転に連動して転舵輪3を転舵する転舵機構4と、運転者の操舵を補助するための操舵補助機構5とを備えている。ステアリングホイール2と転舵機構4とは、ステアリングシャフト6および中間軸7を介して機械的に連結されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention applied to an electric power steering apparatus will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an electric power steering device to which a torque detection device according to an embodiment of the present invention is applied.
The electric power steering apparatus 1 includes a steering wheel 2 as a steering member for steering the vehicle, a steering mechanism 4 that steers the steered wheels 3 in conjunction with the rotation of the steering wheel 2, and steering by the driver. And a steering assist mechanism 5 for assisting. The steering wheel 2 and the steering mechanism 4 are mechanically coupled via a steering shaft 6 and an intermediate shaft 7.

ステアリングシャフト6は、ステアリングホイール2に連結された入力軸8と、中間軸7に連結された出力軸9とを含む。入力軸8と出力軸9とは、トーションバー(トルク検出用軸)10を介して同一軸線上で相対回転可能に連結されている。すなわち、ステアリングホイール2が回転されると、入力軸8および出力軸9は、互いに相対回転しつつ同一方向に回転するようになっている。   The steering shaft 6 includes an input shaft 8 connected to the steering wheel 2 and an output shaft 9 connected to the intermediate shaft 7. The input shaft 8 and the output shaft 9 are connected via a torsion bar (torque detection shaft) 10 so as to be relatively rotatable on the same axis. That is, when the steering wheel 2 is rotated, the input shaft 8 and the output shaft 9 rotate in the same direction while rotating relative to each other.

ステアリングシャフト6の周囲には、トルクセンサ(トルク検出装置)11が設けられている。トルクセンサ11は、入力軸8および出力軸9の相対回転変位量に基づいて、ステアリングホイール2に与えられた操舵トルクを検出する。トルクセンサ11によって検出される操舵トルクは、モータ制御用ECU(電子制御ユニット:Electronic Control Unit)12に入力される。   A torque sensor (torque detection device) 11 is provided around the steering shaft 6. The torque sensor 11 detects the steering torque applied to the steering wheel 2 based on the relative rotational displacement amount of the input shaft 8 and the output shaft 9. The steering torque detected by the torque sensor 11 is input to a motor control ECU (Electronic Control Unit) 12.

転舵機構4は、ピニオン軸13と、転舵軸としてのラック軸14とを含むラックアンドピニオン機構からなる。ラック軸14の各端部には、タイロッド15およびナックルアーム(図示略)を介して転舵輪3が連結されている。ピニオン軸13は、中間軸7に連結されている。ピニオン軸13は、ステアリングホイール2の操舵に連動して回転するようになっている。ピニオン軸13の先端には、ピニオン16が連結されている。   The steered mechanism 4 includes a rack and pinion mechanism including a pinion shaft 13 and a rack shaft 14 as a steered shaft. The steered wheel 3 is connected to each end of the rack shaft 14 via a tie rod 15 and a knuckle arm (not shown). The pinion shaft 13 is connected to the intermediate shaft 7. The pinion shaft 13 rotates in conjunction with the steering of the steering wheel 2. A pinion 16 is connected to the tip of the pinion shaft 13.

ラック軸14は、自動車の左右方向(直進方向に直交する方向)に沿って直線状に延びている。ラック軸14の軸方向の中間部には、ピニオン16に噛み合うラック17が形成されている。このピニオン16およびラック17によって、ピニオン軸13の回転がラック軸14の軸方向移動に変換される。ラック軸14を軸方向に移動させることによって、転舵輪3を転舵することができる。   The rack shaft 14 extends linearly along the left-right direction of the automobile (a direction orthogonal to the straight-ahead direction). A rack 17 that meshes with the pinion 16 is formed at an intermediate portion in the axial direction of the rack shaft 14. By the pinion 16 and the rack 17, the rotation of the pinion shaft 13 is converted into the axial movement of the rack shaft 14. The steered wheels 3 can be steered by moving the rack shaft 14 in the axial direction.

ステアリングホイール2が操舵(回転)されると、この回転が、ステアリングシャフト6および中間軸7を介して、ピニオン軸13に伝達される。そして、ピニオン軸13の回転は、ピニオン16およびラック17によって、ラック軸14の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪3が転舵される。
操舵補助機構5は、操舵補助力を発生するための電動モータ18と、電動モータ18の出力トルクを転舵機構4に伝達するための減速機構19とを含む。電動モータ18は、この実施形態では、三相ブラシレスモータからなる。減速機構19は、ウォーム軸20と、このウォーム軸20と噛み合うウォームホイール21とを含むウォームギヤ機構からなる。減速機構19は、伝達機構ハウジングとしてのギヤハウジング22内に収容されている。
When the steering wheel 2 is steered (rotated), this rotation is transmitted to the pinion shaft 13 via the steering shaft 6 and the intermediate shaft 7. The rotation of the pinion shaft 13 is converted into an axial movement of the rack shaft 14 by the pinion 16 and the rack 17. Thereby, the steered wheel 3 is steered.
The steering assist mechanism 5 includes an electric motor 18 for generating a steering assist force, and a speed reduction mechanism 19 for transmitting the output torque of the electric motor 18 to the steering mechanism 4. In this embodiment, the electric motor 18 is a three-phase brushless motor. The speed reduction mechanism 19 includes a worm gear mechanism that includes a worm shaft 20 and a worm wheel 21 that meshes with the worm shaft 20. The speed reduction mechanism 19 is accommodated in a gear housing 22 as a transmission mechanism housing.

ウォーム軸20は、電動モータ18によって回転駆動される。また、ウォームホイール21は、出力軸9とは同方向に回転可能に出力軸9に連結されている。ウォームホイール21は、ウォーム軸20によって回転駆動される。
電動モータ18によってウォーム軸20が回転駆動されると、ウォームホイール21が回転駆動され、ステアリングシャフト6(出力軸9)が回転する。そして、ステアリングシャフト6の回転は、中間軸7を介してピニオン軸13に伝達される。ピニオン軸13の回転は、ラック軸14の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪3が転舵される。すなわち、電動モータ18によってウォーム軸20を回転駆動することによって、転舵輪3が転舵されるようになっている。
The worm shaft 20 is rotationally driven by the electric motor 18. The worm wheel 21 is coupled to the output shaft 9 so as to be rotatable in the same direction as the output shaft 9. The worm wheel 21 is rotationally driven by the worm shaft 20.
When the worm shaft 20 is rotationally driven by the electric motor 18, the worm wheel 21 is rotationally driven, and the steering shaft 6 (output shaft 9) rotates. The rotation of the steering shaft 6 is transmitted to the pinion shaft 13 via the intermediate shaft 7. The rotation of the pinion shaft 13 is converted into the axial movement of the rack shaft 14. Thereby, the steered wheel 3 is steered. That is, the wheel 3 is steered by rotating the worm shaft 20 by the electric motor 18.

電動モータ18のロータの回転角(ロータ回転角)は、レゾルバ等の回転角センサ25によって検出される。回転角センサ25の出力信号は、モータ制御用ECU12に入力される。電動モータ18は、モータ制御装置としてのモータ制御用ECU12によって制御される。
図2は、モータ制御用ECU12の電気的構成を示す概略図である。
The rotation angle of the rotor of the electric motor 18 (rotor rotation angle) is detected by a rotation angle sensor 25 such as a resolver. The output signal of the rotation angle sensor 25 is input to the motor control ECU 12. The electric motor 18 is controlled by a motor control ECU 12 as a motor control device.
FIG. 2 is a schematic diagram showing an electrical configuration of the motor control ECU 12.

モータ制御用ECU12は、トルクセンサ11によって検出される操舵トルクThに応じて電動モータ18を駆動することによって、操舵状況に応じた適切な操舵補助を実現する。モータ制御用ECU12は、マイクロコンピュータ40と、マイクロコンピュータ40によって制御され、電動モータ18に電力を供給する駆動回路(インバータ回路)31と、電動モータ18に流れるモータ電流を検出する電流検出部32とを備えている。   The motor control ECU 12 drives the electric motor 18 according to the steering torque Th detected by the torque sensor 11, thereby realizing appropriate steering assistance according to the steering situation. The motor control ECU 12 includes a microcomputer 40, a drive circuit (inverter circuit) 31 that is controlled by the microcomputer 40 and supplies electric power to the electric motor 18, and a current detection unit 32 that detects a motor current flowing through the electric motor 18. It has.

電動モータ18は、例えば三相ブラシレスモータであり、図3に図解的に示すように、界磁としてのロータ100と、U相、V相およびW相のステータ巻線101,102,103を含むステータ105とを備えている。電動モータ18は、ロータの外部にステータを対向配置したインナーロータ型のものであってもよいし、筒状のロータの内部にステータを対向配置したアウターロータ型のものであってもよい。   The electric motor 18 is, for example, a three-phase brushless motor, and includes a rotor 100 as a field and U-phase, V-phase, and W-phase stator windings 101, 102, and 103, as schematically shown in FIG. And a stator 105. The electric motor 18 may be of an inner rotor type having a stator opposed to the outside of the rotor, or may be of an outer rotor type having a stator opposed to the inside of a cylindrical rotor.

各相のステータ巻線101,102,103の方向にU軸、V軸およびW軸をとった三相固定座標(UVW座標系)が定義される。また、ロータ100の磁極方向にd軸(磁極軸)をとり、ロータ100の回転平面内においてd軸と直角な方向にq軸(トルク軸)をとった二相回転座標系(dq座標系。実回転座標系)が定義される。dq座標系は、ロータ100とともに回転する回転座標系である。dq座標系では、q軸電流のみがロータ100のトルク発生に寄与するので、d軸電流を零とし、q軸電流を所望のトルクに応じて制御すればよい。ロータ100の回転角(電気角)θ-Sは、U軸に対するd軸の回転角である。dq座標系は、ロータ角θ-Sに従う実回転座標系である。このロータ角θ-Sを用いることによって、UVW座標系とdq座標系との間での座標変換を行うことができる。 Three-phase fixed coordinates (UVW coordinate system) are defined in which the U, V, and W axes are taken in the direction of the stator windings 101, 102, and 103 of each phase. Further, a two-phase rotational coordinate system (dq coordinate system) in which the d axis (magnetic pole axis) is taken in the magnetic pole direction of the rotor 100 and the q axis (torque axis) is taken in a direction perpendicular to the d axis in the rotation plane of the rotor 100. The actual rotating coordinate system) is defined. The dq coordinate system is a rotating coordinate system that rotates with the rotor 100. In the dq coordinate system, since only the q-axis current contributes to the torque generation of the rotor 100, the d-axis current may be set to zero and the q-axis current may be controlled according to the desired torque. The rotation angle (electrical angle) θ- S of the rotor 100 is the rotation angle of the d axis with respect to the U axis. The dq coordinate system is an actual rotating coordinate system according to the rotor angle θ- S . By using this rotor angle θ- S , coordinate conversion between the UVW coordinate system and the dq coordinate system can be performed.

マイクロコンピュータ40は、CPUおよびメモリ(ROM、RAM、不揮発性メモリなど)を備えており、所定のプログラムを実行することによって、複数の機能処理部として機能するようになっている。この複数の機能処理部には、電流指令値設定部41と、電流偏差演算部42と、PI(比例積分)制御部43と、dq/UVW変換部44と、PWM(Pulse Width Modulation)制御部45と、UVW/dq変換部46と、回転角演算部47とを含む。   The microcomputer 40 includes a CPU and a memory (ROM, RAM, non-volatile memory, etc.), and functions as a plurality of function processing units by executing a predetermined program. The plurality of function processing units include a current command value setting unit 41, a current deviation calculation unit 42, a PI (proportional integration) control unit 43, a dq / UVW conversion unit 44, and a PWM (Pulse Width Modulation) control unit. 45, a UVW / dq conversion unit 46, and a rotation angle calculation unit 47.

回転角演算部47は、回転角センサ25の出力信号に基づいて、電動モータ18のロータの回転角(電気角。以下、「ロータ角θ」という。)を演算する。
電流指令値設定部41は、dq座標系の座標軸に流すべき電流値を電流指令値として設定する。具体的には、電流指令値設定部41は、d軸電流指令値I およびq軸電流指令値I (以下、これらを総称するときには「二相電流指令値Idq 」という。)を設定する。さらに具体的には、電流指令値設定部41は、q軸電流指令値I を有意値とする一方で、d軸電流指令値I を零とする。より具体的には、電流指令値設定部41は、トルクセンサ11によって検出される操舵トルク(検出操舵トルク)Thに基づいて、q軸電流指令値I を設定する。
The rotation angle calculation unit 47 calculates the rotation angle of the rotor of the electric motor 18 (electrical angle; hereinafter referred to as “rotor angle θ S ”) based on the output signal of the rotation angle sensor 25.
The current command value setting unit 41 sets a current value to be passed through the coordinate axes of the dq coordinate system as a current command value. Specifically, the current command value setting unit 41 refers to a d-axis current command value I d * and a q-axis current command value I q * (hereinafter, collectively referred to as “two-phase current command value I dq * ”). ) Is set. More specifically, the current command value setting unit 41 sets the q-axis current command value I q * to a significant value and sets the d-axis current command value I d * to zero. More specifically, the current command value setting unit 41 sets the q-axis current command value I q * based on the steering torque (detected steering torque) Th detected by the torque sensor 11.

検出操舵トルクThに対するq軸電流指令値I の設定例は、図4に示されている。検出操舵トルクThは、たとえば、右方向への操舵のためのトルクが正の値にとられ、左方向への操舵のためのトルクが負の値にとられている。また、q軸電流指令値I は、電動モータ18から右方向操舵のための操作補助力を発生させるべきときには正の値とされ、電動モータ18から左方向操舵のための操作補助力を発生させるべきときには負の値とされる。q軸電流指令値I は、検出操舵トルクThの正の値に対しては正をとり、検出操舵トルクThの負の値に対しては負をとる。検出操舵トルクThが零のときには、q軸電流指令値I は零とされる。そして、検出操舵トルクThの絶対値が大きくなるほど、q軸電流指令値I の絶対値が大きくなるように、q軸電流指令値I が設定されている。 A setting example of the q-axis current command value I q * for the detected steering torque Th is shown in FIG. For the detected steering torque Th, for example, the torque for steering in the right direction is a positive value, and the torque for steering in the left direction is a negative value. The q-axis current command value I q * is a positive value when an operation assisting force for rightward steering is to be generated from the electric motor 18, and the operation assisting force for leftward steering from the electric motor 18 is When it should be generated, it is a negative value. The q-axis current command value I q * is positive for a positive value of the detected steering torque Th and negative for a negative value of the detected steering torque Th. When the detected steering torque Th is zero, the q-axis current command value I q * is zero. The q-axis current command value I q * is set so that the absolute value of the q-axis current command value I q * increases as the absolute value of the detected steering torque Th increases.

電流指令値設定部41によって設定された二相電流指令値Idq は、電流偏差演算部42に与えられる。
電流検出部32は、電動モータ18のU相電流I、V相電流IおよびW相電流I(以下、これらを総称するときは、「三相検出電流IUVW」という。)を検出する。電流検出部32によって検出された三相検出電流IUVWは、UVW/dq変換部46に与えられる。
The two-phase current command value I dq * set by the current command value setting unit 41 is given to the current deviation calculation unit 42.
The current detection unit 32 detects the U-phase current I U , the V-phase current I V, and the W-phase current I W (hereinafter collectively referred to as “three-phase detection current I UVW ”) of the electric motor 18. To do. The three-phase detection current I UVW detected by the current detection unit 32 is given to the UVW / dq conversion unit 46.

UVW/dq変換部46は、電流検出部32によって検出されるUVW座標系の三相検出電流IUVW(U相電流I、V相電流IおよびW相電流I)を、dq座標系の二相検出電流IおよびI(以下総称するときには「二相検出電流Idq」という。)に座標変換する。この座標変換には、回転角演算部47によって演算されたロータ角θが用いられる。 The UVW / dq converter 46 converts the three-phase detection current I UVW (U-phase current I U , V-phase current I V and W-phase current I W ) in the UVW coordinate system detected by the current detector 32 into the dq coordinate system. Are transformed into two-phase detection currents I d and I q (hereinafter collectively referred to as “two-phase detection current I dq ”). For this coordinate conversion, the rotor angle θ S calculated by the rotation angle calculation unit 47 is used.

電流偏差演算部42は、電流指令値設定部41によって設定される二相電流指令値Idq と、UVW/dq変換部46から与えられる二相検出電流Idqとの偏差を演算する。より具体的には、電流偏差演算部42は、d軸電流指令値I に対するd軸検出電流Iの偏差およびq軸電流指令値I に対するq軸検出電流Iの偏差を演算する。これらの偏差は、PI制御部43に与えられる。 The current deviation calculation unit 42 calculates a deviation between the two-phase current command value I dq * set by the current command value setting unit 41 and the two-phase detection current I dq given from the UVW / dq conversion unit 46. More specifically, the current deviation calculation unit 42 calculates the deviation of the d-axis detection current I d with respect to the d-axis current command value I d * and the deviation of the q-axis detection current I q with respect to the q-axis current command value I q * . To do. These deviations are given to the PI control unit 43.

PI制御部43は、電流偏差演算部42によって演算された電流偏差に対するPI演算を行なうことにより、電動モータ18に印加すべき二相電圧指令値Vdq (d軸電圧指令値V およびq軸電圧指令値V )を生成する。この二相電圧指令値Vdq は、dq/UVW変換部44に与えられる。
dq/UVW変換部44は、二相電圧指令値Vdq を三相電圧指令値VUVW に座標変換する。この座標変換には、回転角演算部47によって演算されたロータ角θが用いられる。三相電圧指令値VUVW は、U相電圧指令値V 、V相電圧指令値V およびW相電圧指令値V からなる。この三相電圧指令値VUVW は、PWM制御部45に与えられる。
The PI control unit 43 performs a PI calculation on the current deviation calculated by the current deviation calculation unit 42 to thereby provide a two-phase voltage command value V dq * (d-axis voltage command value V d * and a d-axis voltage command value to be applied to the electric motor 18. q-axis voltage command value V q * ) is generated. The two-phase voltage command value V dq * is given to the dq / UVW converter 44.
The dq / UVW conversion unit 44 performs coordinate conversion of the two-phase voltage command value V dq * into the three-phase voltage command value V UVW * . For this coordinate conversion, the rotor angle θ S calculated by the rotation angle calculation unit 47 is used. The three-phase voltage command value V UVW * includes a U-phase voltage command value V U * , a V-phase voltage command value V V *, and a W-phase voltage command value V W * . This three-phase voltage command value V UVW * is given to the PWM control unit 45.

PWM制御部45は、U相電圧指令値V 、V相電圧指令値V およびW相電圧指令値V にそれぞれ対応するデューティのU相PWM制御信号、V相PWM制御信号およびW相PWM制御信号を生成し、駆動回路31に供給する。
駆動回路31は、U相、V相およびW相に対応した三相インバータ回路からなる。このインバータ回路を構成するパワー素子がPWM制御部45から与えられるPWM制御信号によって制御されることにより、三相電圧指令値VUVW に相当する電圧が電動モータ18の各相のステータ巻線101,102、103に印加されることになる。
The PWM control unit 45 includes a U-phase PWM control signal, a V-phase PWM control signal having a duty corresponding to the U-phase voltage command value V U * , the V-phase voltage command value V V *, and the W-phase voltage command value V W * , respectively. A W-phase PWM control signal is generated and supplied to the drive circuit 31.
The drive circuit 31 includes a three-phase inverter circuit corresponding to the U phase, the V phase, and the W phase. The power elements constituting the inverter circuit are controlled by a PWM control signal supplied from the PWM control unit 45, whereby a voltage corresponding to the three-phase voltage command value V UVW * is set to the stator winding 101 of each phase of the electric motor 18. , 102, 103.

電流偏差演算部42およびPI制御部43は、電流フィードバック制御手段を構成している。この電流フィードバック制御手段の働きによって、電動モータ18に流れるモータ電流が、電流指令値設定部41によって設定された二相電流指令値Idq に近づくように制御される。
図5は、トルクセンサ11の構成を図解的に示す模式図である。
The current deviation calculation unit 42 and the PI control unit 43 constitute a current feedback control unit. By the action of the current feedback control means, the motor current flowing through the electric motor 18 is controlled so as to approach the two-phase current command value I dq * set by the current command value setting unit 41.
FIG. 5 is a schematic diagram schematically showing the configuration of the torque sensor 11.

入力軸8には、短筒状の第1磁石(多極磁石)51が一体回転可能に連結されている。第1磁石51は、入力軸8の外周面に嵌め合わされた状態で入力軸8に固定されている。出力軸9には、短筒状の第2磁石(多極磁石)52が一体回転可能に連結されている。第2磁石52は、出力軸9の外周面に嵌め合わされた状態で出力軸9に固定されている。
第1磁石51と第2磁石52との間には、基板50が配置されている。基板50は、これらの磁石51,52と平行にかつ入力軸8、出力軸9およびトーションバー10と干渉しないように配置されている。基板50は、磁石51,52および基板50が収容されかつ車体に支持されたハウジング(図示略)に取り付けられている。
A short cylindrical first magnet (multipolar magnet) 51 is connected to the input shaft 8 so as to be integrally rotatable. The first magnet 51 is fixed to the input shaft 8 while being fitted to the outer peripheral surface of the input shaft 8. A short cylindrical second magnet (multipolar magnet) 52 is connected to the output shaft 9 so as to be integrally rotatable. The second magnet 52 is fixed to the output shaft 9 in a state of being fitted to the outer peripheral surface of the output shaft 9.
A substrate 50 is disposed between the first magnet 51 and the second magnet 52. The substrate 50 is arranged in parallel with these magnets 51 and 52 so as not to interfere with the input shaft 8, the output shaft 9 and the torsion bar 10. The substrate 50 is attached to a housing (not shown) in which the magnets 51 and 52 and the substrate 50 are accommodated and supported by the vehicle body.

基板50における第1磁石51に面している表面(図5では上面)には、第1磁石51からの磁束を検出する第1磁気センサ61および第2磁気センサ62が取り付けられている。これらの磁気センサ61,62は、入力軸8の回転角(トーションバー10における入力軸8が連結されている側の端部の回転角)を検出するために用いられる。これらの磁気センサ61,62は、第1磁石51における基板50(第2磁石52)側に面している環状端面に対向して配置されている。   A first magnetic sensor 61 and a second magnetic sensor 62 that detect magnetic flux from the first magnet 51 are attached to the surface (the upper surface in FIG. 5) of the substrate 50 facing the first magnet 51. These magnetic sensors 61 and 62 are used to detect the rotation angle of the input shaft 8 (the rotation angle of the end of the torsion bar 10 on the side to which the input shaft 8 is connected). These magnetic sensors 61 and 62 are arranged to face the annular end face of the first magnet 51 facing the substrate 50 (second magnet 52).

基板50における第2磁石52に面している表面(図5では下面)には、第2磁石52からの磁束を検出する第3磁気センサ63および第4磁気センサ64が取り付けられている。これらの磁気センサ63,64は、出力軸9の回転角(トーションバー10における出力軸9が連結されている側の端部の回転角)を検出するために用いられる。これらの磁気センサ63,64は、第2磁石52における基板50(第1磁石51)側に面している環状端面に対向して配置されている。   A third magnetic sensor 63 and a fourth magnetic sensor 64 for detecting the magnetic flux from the second magnet 52 are attached to the surface (the lower surface in FIG. 5) facing the second magnet 52 of the substrate 50. These magnetic sensors 63 and 64 are used to detect the rotation angle of the output shaft 9 (the rotation angle of the end of the torsion bar 10 on the side where the output shaft 9 is connected). These magnetic sensors 63 and 64 are arranged to face the annular end face of the second magnet 52 facing the substrate 50 (first magnet 51) side.

基板50と第2磁石52との間には、第2磁石52から第1および第2磁気センサ61,62に向かう磁束を遮断するための第1磁気シールド板(磁気遮蔽部材)53が配置されている。基板50と第1磁石51との間には、第1磁石51から第3および第4磁気センサ63,64に向かう磁束を遮断するための第2磁気シールド板(磁気遮蔽部材)54が配置されている。各磁気シールド板53,54は、SPCC(冷間圧延鋼板)から作られている。各磁気シールド板53,54は、たとえば、図示しないスペーサを介して基板50に取り付けられている。   Between the board | substrate 50 and the 2nd magnet 52, the 1st magnetic shielding board (magnetic shielding member) 53 for interrupting | blocking the magnetic flux which goes to the 1st and 2nd magnetic sensors 61 and 62 from the 2nd magnet 52 is arrange | positioned. ing. Between the board | substrate 50 and the 1st magnet 51, the 2nd magnetic shield board (magnetic shielding member) 54 for interrupting | blocking the magnetic flux which goes to the 3rd and 4th magnetic sensors 63 and 64 from the 1st magnet 51 is arrange | positioned. ing. Each of the magnetic shield plates 53 and 54 is made of SPCC (cold rolled steel plate). Each of the magnetic shield plates 53 and 54 is attached to the substrate 50 via a spacer (not shown), for example.

図6Aは、第1磁石51側から第1磁気シールド板53を見た模式図である。図6Aにおいては、第1磁石51、基板50、第2磁気シールド板54および第3および第4磁気センサ63,64は省略されている。第1磁気シールド板53は、第1磁石51側から見て、第2磁石52の中心軸を中心とした幅のある円弧状である。第1および第2磁気センサ61,62は、第1磁石51側から見て、第1磁気シールド板53の中央部に配置されている。   FIG. 6A is a schematic view of the first magnetic shield plate 53 viewed from the first magnet 51 side. In FIG. 6A, the first magnet 51, the substrate 50, the second magnetic shield plate 54, and the third and fourth magnetic sensors 63 and 64 are omitted. The first magnetic shield plate 53 has a circular arc shape with a width centered on the central axis of the second magnet 52 when viewed from the first magnet 51 side. The first and second magnetic sensors 61 and 62 are disposed in the center of the first magnetic shield plate 53 as viewed from the first magnet 51 side.

図6Bは、第2磁石52側から第2磁気シールド板54を見た模式図である。図6Bにおいては、第2磁石52、基板50、第1磁気シールド板53および第1および第2磁気センサ61,62は省略されている。第2磁気シールド板54は、第2磁石52側から見て、第1磁石51の中心軸を中心とした幅のある円弧状である。第3および第4磁気センサ63,64は、第2磁石52側から見て、第2磁気シールド板54の中央部に配置されている。   FIG. 6B is a schematic view of the second magnetic shield plate 54 viewed from the second magnet 52 side. In FIG. 6B, the second magnet 52, the substrate 50, the first magnetic shield plate 53, and the first and second magnetic sensors 61 and 62 are omitted. The second magnetic shield plate 54 has an arc shape with a width centered on the central axis of the first magnet 51 when viewed from the second magnet 52 side. The third and fourth magnetic sensors 63 and 64 are disposed in the center of the second magnetic shield plate 54 when viewed from the second magnet 52 side.

第1磁気シールド板53の長さL1は、図6Aに示すように、第1磁気シールド板53の幅中央を通る円弧の長さとして定義される。同様に、第2磁気シールド板54の長さL2は、図6Bに示すように、第2磁気シールド板54の幅中央を通る円弧の長さとして定義される。第1磁気シールド板53の厚さD1(図5参照)および長さL1ならびに第2磁気シールド板54の厚さD2(図5参照)および長さL2は、それぞれ予め決定された大きさに設定されている。これらの大きさの決定方法については後述する。   The length L1 of the first magnetic shield plate 53 is defined as the length of an arc passing through the center of the width of the first magnetic shield plate 53, as shown in FIG. 6A. Similarly, the length L2 of the second magnetic shield plate 54 is defined as the length of an arc passing through the center of the width of the second magnetic shield plate 54, as shown in FIG. 6B. The thickness D1 (see FIG. 5) and length L1 of the first magnetic shield plate 53 and the thickness D2 (see FIG. 5) and length L2 of the second magnetic shield plate 54 are set to predetermined sizes, respectively. Has been. A method for determining these sizes will be described later.

第1および第2磁気センサ61,62は、第1磁石51の回転に応じて互いに位相差を有する正弦波状の信号V1,V2をそれぞれ出力する。第3および第4磁気センサ63,64は、第2磁石52の回転に応じて互いに位相差を有する正弦波状の信号V3,V4をそれぞれ出力する。なお、各磁気センサ61〜64としては、たとえば、ホール素子、磁気抵抗素子(MR素子)等、磁界の作用により電気的特性が変化する特性を有する素子を備えたものを用いることができる。この実施形態では、各磁気センサ61〜64としては、ホール素子が用いられている。   The first and second magnetic sensors 61 and 62 output sinusoidal signals V1 and V2 having a phase difference with each other according to the rotation of the first magnet 51, respectively. The third and fourth magnetic sensors 63 and 64 output sinusoidal signals V3 and V4 having a phase difference with each other according to the rotation of the second magnet 52, respectively. In addition, as each magnetic sensor 61-64, what was equipped with the element which has the characteristic which an electrical characteristic changes with the effect | actions of a magnetic field, such as a Hall element and a magnetoresistive element (MR element), can be used, for example. In this embodiment, Hall elements are used as the magnetic sensors 61 to 64.

各磁気センサ61,62,63,64の出力信号V1,V2,V3,V4は、入力軸8に加えられる操舵トルクを演算するためのトルク演算用ECU65に入力されている。前記磁石51,52、前記磁気シールド板53,54、前記磁気センサ61,62,63,64およびトルク演算用ECU65によって、トルクセンサ11が構成されている。
トルク演算用ECU65は、マイクロコンピュータを含んでいる。マイクロコンピュータは、CPUおよびメモリ(ROM,RAM,不揮発性メモリ等)を備えており、所定のプログラムを実行することによって、複数の機能処理部として機能する。この複数の機能処理部には、第1の回転角演算部65Aと、第2の回転角演算部65Bと、トルク演算部65Cとを含んでいる。
The output signals V1, V2, V3, V4 of the magnetic sensors 61, 62, 63, 64 are input to a torque calculation ECU 65 for calculating the steering torque applied to the input shaft 8. The magnet 51, 52, the magnetic shield plates 53, 54, the magnetic sensors 61, 62, 63, 64, and the torque calculation ECU 65 constitute the torque sensor 11.
The torque calculation ECU 65 includes a microcomputer. The microcomputer includes a CPU and a memory (ROM, RAM, nonvolatile memory, etc.), and functions as a plurality of function processing units by executing a predetermined program. The plurality of function processing units include a first rotation angle calculation unit 65A, a second rotation angle calculation unit 65B, and a torque calculation unit 65C.

第1の回転角演算部65Aは、第1および第2磁気センサ61,62の出力信号V1,V2に基づいて入力軸8の回転角(電気角θ1)を演算する。第2の回転角演算部65Bは、第3および第4磁気センサ63,64の出力信号V3,V4に基づいて出力軸9の回転角(電気角θ2)を演算する。
トルク演算部65Cは、第1の回転角演算部65Aによって検出された入力軸8の回転角θ1と第2の回転角演算部65Bによって検出された出力軸9の回転角θ2とに基づいて、入力軸8に加えられた操舵トルクThを演算する。具体的には、操舵トルクThは、トーションバー10のバネ定数をKとし、各磁石51,52に設けられた磁極対数をNとすると、次式(1)に基づいて演算される。
The first rotation angle calculator 65A calculates the rotation angle (electrical angle θ1) of the input shaft 8 based on the output signals V1 and V2 of the first and second magnetic sensors 61 and 62. The second rotation angle calculator 65B calculates the rotation angle (electrical angle θ2) of the output shaft 9 based on the output signals V3 and V4 of the third and fourth magnetic sensors 63 and 64.
The torque calculation unit 65C is based on the rotation angle θ1 of the input shaft 8 detected by the first rotation angle calculation unit 65A and the rotation angle θ2 of the output shaft 9 detected by the second rotation angle calculation unit 65B. A steering torque Th applied to the input shaft 8 is calculated. Specifically, the steering torque Th is calculated based on the following equation (1), where K is the spring constant of the torsion bar 10 and N is the number of magnetic pole pairs provided in each of the magnets 51 and 52.

Th={(θ1−θ2)/N}×K …(1)
第1の回転角演算部65Aの動作と第2の回転角演算部65Bの動作は同様であるので、第1の回転角演算部65Aの動作についてのみ詳しく説明する。
図7は、第1磁石51の構成ならびに第1および第2磁気センサ61,62の配置を示す模式図である。
Th = {(θ1-θ2) / N} × K (1)
Since the operation of the first rotation angle calculation unit 65A and the operation of the second rotation angle calculation unit 65B are the same, only the operation of the first rotation angle calculation unit 65A will be described in detail.
FIG. 7 is a schematic diagram showing the configuration of the first magnet 51 and the arrangement of the first and second magnetic sensors 61 and 62.

第1磁石51は、周方向に等角度間隔で配された5組の磁極対(M1,M2),(M3,M4),(M5,M6),(M7,M8),(M9,M10)を有している。つまり、第1磁石51は、等角度間隔で配置された10個の磁極M1〜M10を有している。各磁極M1〜M10は、入力軸8の中心軸を中心として、36°(電気角では180°)の角度間隔(角度幅)で配置されている。各磁極M1〜M10の磁力の大きさは、ほぼ一定である。   The first magnet 51 includes five pairs of magnetic poles (M1, M2), (M3, M4), (M5, M6), (M7, M8), (M9, M10) arranged at equal angular intervals in the circumferential direction. have. That is, the first magnet 51 has ten magnetic poles M1 to M10 arranged at equal angular intervals. The magnetic poles M <b> 1 to M <b> 10 are arranged at an angular interval (angular width) of 36 ° (electrical angle 180 °) with the central axis of the input shaft 8 as the center. The magnitude of the magnetic force of each of the magnetic poles M1 to M10 is substantially constant.

2つの磁気センサ61,62は、第1磁石51における第2磁石52側に面している環状端面に対向して配置されている。これらの磁気センサ61,62は、入力軸8の中心軸を中心として9°(電気角では45°)の角度間隔で配置されている。
図7に矢印で示す方向を入力軸8の正方向の回転方向とする。そして、入力軸8が正方向に回転されると入力軸8の回転角が大きくなり、入力軸8が逆方向に回転されると、入力軸2の回転角が小さくなるものとする。各磁気センサ61,62からは、図8に示すように、入力軸8の回転に伴って、互いに位相が90度ずれた正弦波状の信号V1,V2が出力される。なお、図8の横軸の回転角[deg]は、機械角を表している。
The two magnetic sensors 61 and 62 are arranged to face the annular end face of the first magnet 51 facing the second magnet 52 side. These magnetic sensors 61 and 62 are arranged at an angular interval of 9 ° (45 ° in electrical angle) with the central axis of the input shaft 8 as the center.
A direction indicated by an arrow in FIG. 7 is a positive rotation direction of the input shaft 8. When the input shaft 8 is rotated in the forward direction, the rotation angle of the input shaft 8 is increased. When the input shaft 8 is rotated in the reverse direction, the rotation angle of the input shaft 2 is decreased. As shown in FIG. 8, the magnetic sensors 61 and 62 output sinusoidal signals V1 and V2 whose phases are shifted from each other by 90 degrees as the input shaft 8 rotates. Note that the rotation angle [deg] on the horizontal axis in FIG. 8 represents a mechanical angle.

各磁気センサ61,62の出力信号V1,V2が正弦波信号であるとみなし、入力軸8の回転角をθ1(電気角)とすると、第1磁気センサ61の出力信号V1は、V1=A1・sinθ1と表され、第2磁気センサ62の出力信号V2は、V2=A2・cosθ1と表される。A1,A2は、それぞれ振幅を表している。これらの振幅A1,A2が互いに等しいとみなすと、入力軸8の回転角θ1は、次式(2)に基づいて演算される。   Assuming that the output signals V1 and V2 of the magnetic sensors 61 and 62 are sine wave signals and the rotation angle of the input shaft 8 is θ1 (electrical angle), the output signal V1 of the first magnetic sensor 61 is V1 = A1. It is expressed as sin θ1, and the output signal V2 of the second magnetic sensor 62 is expressed as V2 = A2 · cos θ1. A1 and A2 each represent an amplitude. Assuming that the amplitudes A1 and A2 are equal to each other, the rotation angle θ1 of the input shaft 8 is calculated based on the following equation (2).

θ1=tan−1(V1/V2) …(2)
第2の回転角演算部65Bも同様な動作によって、第3および第4磁気センサ63,64の出力信号V3,V4に基づいて、出力軸9の回転角θ2を演算する。ただし、ステアリングホイール2が中立位置にあり、ステアリングホイール2に操舵トルクが加えられていないときには、第1の回転角演算部65Aによって演算される入力軸8の回転角θ1と、第2の回転角演算部65Bによって演算される出力軸9の回転角θ2とが同じ値になるように、第1磁石51と第2磁石52との間の各磁極の相対的な位置と、第1および第2磁気センサ61,63と第3および第4磁気センサ63,64との相対的な位置とが設定されている。
θ1 = tan −1 (V1 / V2) (2)
The second rotation angle calculation unit 65B also calculates the rotation angle θ2 of the output shaft 9 based on the output signals V3 and V4 of the third and fourth magnetic sensors 63 and 64 by the same operation. However, when the steering wheel 2 is in the neutral position and no steering torque is applied to the steering wheel 2, the rotation angle θ1 of the input shaft 8 calculated by the first rotation angle calculation unit 65A and the second rotation angle are calculated. The relative positions of the magnetic poles between the first magnet 51 and the second magnet 52, and the first and second so that the rotation angle θ2 of the output shaft 9 calculated by the calculation unit 65B has the same value. The relative positions of the magnetic sensors 61 and 63 and the third and fourth magnetic sensors 63 and 64 are set.

次に、第1磁気シールド板53の厚さD1および長さL1の決定方法について説明する。第1磁気シールド板53の厚さD1および長さL1は、実験によって決定される。以下、この実験方法について説明する。
長さL1および厚さD1の異なる複数の第1磁気シールド板53のサンプルを用意した。具体的には、長さL1が40[mm]で厚さD1が異なる複数のサンプルXと、長さL1が25[mm]で厚さD1が異なる複数のサンプルXと、長さL1が10[mm]で厚さD1が異なる複数のサンプルXとを用意した。そして、長さL1が異なるサンプル毎に、厚さD1に対するサンプルを通過する磁束密度の特性を調べた。
Next, a method for determining the thickness D1 and the length L1 of the first magnetic shield plate 53 will be described. The thickness D1 and the length L1 of the first magnetic shield plate 53 are determined by experiments. Hereinafter, this experimental method will be described.
Samples of a plurality of first magnetic shield plates 53 having different lengths L1 and thicknesses D1 were prepared. Specifically, a plurality of samples X having a length L1 of 40 [mm] and a different thickness D1, a plurality of samples X having a length L1 of 25 [mm] and a different thickness D1, and a length L1 of 10 A plurality of samples X having different thicknesses D1 in [mm] were prepared. And the characteristic of the magnetic flux density which passes the sample with respect to thickness D1 was investigated for every sample from which length L1 differs.

図9は実験方法を説明するための模式図である。図10は、図9の矢印Bの方向から見た矢視図である。ただし、図10では基板50を省略している。図9および図10に示すように、トルクセンサ11から第1磁石51および第2磁気シールド板54を取り外す。また、基板50と第2磁石52との間に、サンプルXを配置する。サンプルXと基板50との間の距離Hは、1[mm]に設定されている。基板50における第2磁石52側の表面とは反対側の表面の、サンプルSの中央に対向する位置に、1つの磁気センサSを配置する。そして、磁気センサSの出力に基づいて、サンプルXを通過する第2磁石52からの磁束密度[T]を検出する。サンプルXを代えて、同様な実験を繰り返す。   FIG. 9 is a schematic diagram for explaining the experimental method. 10 is an arrow view seen from the direction of arrow B in FIG. However, the substrate 50 is omitted in FIG. As shown in FIGS. 9 and 10, the first magnet 51 and the second magnetic shield plate 54 are removed from the torque sensor 11. Further, the sample X is disposed between the substrate 50 and the second magnet 52. The distance H between the sample X and the substrate 50 is set to 1 [mm]. One magnetic sensor S is arranged at a position facing the center of the sample S on the surface of the substrate 50 opposite to the surface on the second magnet 52 side. Based on the output of the magnetic sensor S, the magnetic flux density [T] from the second magnet 52 passing through the sample X is detected. The same experiment is repeated with sample X replaced.

なお、第2磁石52の外径は、41[mm]である。第2磁石52の磁束密度は0.04[T]である。第1磁気シールド板53のサンプルの材料は、SPCC(冷間圧延鋼板)である。
図11は、実験結果を示すグラフである。
図11の折れ線aは、長さL1が40[mm]のサンプルXについての厚さD1に対するサンプルXを通過する磁束密度[T]の特性を表すグラフである。折れ線bは、長さL1が25[mm]のサンプルXについての厚さD1に対するサンプルXを通過する磁束密度[T]の特性を表すグラフである。折れ線cは、長さL1が10[mm]のサンプルXについての厚さD1に対するサンプルXを通過する磁束密度[T]の特性を表すグラフである。
The outer diameter of the second magnet 52 is 41 [mm]. The magnetic flux density of the second magnet 52 is 0.04 [T]. The sample material of the first magnetic shield plate 53 is SPCC (cold rolled steel plate).
FIG. 11 is a graph showing experimental results.
A broken line a in FIG. 11 is a graph showing the characteristics of the magnetic flux density [T] passing through the sample X with respect to the thickness D1 for the sample X having a length L1 of 40 [mm]. The broken line b is a graph showing the characteristic of the magnetic flux density [T] passing through the sample X with respect to the thickness D1 for the sample X having a length L1 of 25 [mm]. The broken line c is a graph showing the characteristic of the magnetic flux density [T] passing through the sample X with respect to the thickness D1 for the sample X having a length L1 of 10 [mm].

長さL1が異なる各サンプルXとも、厚さD1が大きくなるにしたがってサンプルXを通過する磁束密度が徐々に減少している。そして、各サンプルXの厚さD1が所定値A以上(この例では0.35[mm]以上)になると、サンプルXを通過する磁束密度の変化量が小さくなっている。つまり、各サンプルXの厚さD1を前記所定値Aより大きくしても、サンプルXを通過する磁束密度はほとんど低下しない。そこで、第1磁気シールド板53の厚さD1を前記所定値A(この例では0.35[mm])に決定している。これにより、第1磁気シールド板53の厚さD1を、高い磁気遮蔽効果が得られる厚さのうちの最小値に設定することができる。これにより、磁気遮蔽効果が高くかつコストが低い第1磁気シールド板53を実現することができる。   In each sample X having a different length L1, the magnetic flux density passing through the sample X gradually decreases as the thickness D1 increases. When the thickness D1 of each sample X reaches a predetermined value A or more (in this example, 0.35 [mm] or more), the amount of change in magnetic flux density passing through the sample X is small. That is, even if the thickness D1 of each sample X is larger than the predetermined value A, the magnetic flux density passing through the sample X hardly decreases. Therefore, the thickness D1 of the first magnetic shield plate 53 is determined to be the predetermined value A (0.35 [mm] in this example). Thereby, the thickness D1 of the 1st magnetic shield board 53 can be set to the minimum value among the thickness in which a high magnetic shielding effect is acquired. Thereby, the 1st magnetic shielding board 53 with a high magnetic shielding effect and low cost is realizable.

また、長さL1が40[mm]のサンプルXでは、サンプルXの厚さD1が前記所定値A以上のときにおいても、サンプルXの厚さD1が大きくなるにしたがって、若干ではあるがサンプルXを通過する磁束密度が減少している。長さL1が10[mm]のサンプルXでは、サンプルXの厚さD1が前記所定値A以上のときには、サンプルXの厚さD1が大きくなるにしたがって、若干ではあるがサンプルXを通過する磁束密度が増加している。長さL1が25[mm]のサンプルXでは、サンプルXの厚さD1が前記所定値A以上のときには、サンプルXの厚さD1が大きくなってもサンプルXを通過する磁束密度は一定となる。そこで、第1磁気シールド板53の長さL1を、サンプルXの厚さが前記所定値A以上のときに、サンプルXを通過する磁束密度が一定となるような長さL1(この例では25[mm])に決定している。これにより、第1磁気シールド板53の長さD1を、サンプルXの厚さD1が前記所定値A以上のときにサンプルXを通過する磁束密度が増加しない長さのうちの最小値に値に設定することができる。これにより、磁気遮蔽効果が高くかつコストが低い第1磁気シールド板53を実現することができる。   Further, in the sample X having the length L1 of 40 [mm], even when the thickness D1 of the sample X is equal to or larger than the predetermined value A, the sample X slightly increases as the thickness D1 of the sample X increases. The magnetic flux density passing through is reduced. In the sample X having a length L1 of 10 [mm], when the thickness D1 of the sample X is equal to or greater than the predetermined value A, the magnetic flux passing through the sample X is slightly increased as the thickness D1 of the sample X increases. The density is increasing. In the sample X having a length L1 of 25 [mm], when the thickness D1 of the sample X is equal to or greater than the predetermined value A, the magnetic flux density passing through the sample X is constant even if the thickness D1 of the sample X increases. . Therefore, the length L1 of the first magnetic shield plate 53 is set such that the magnetic flux density passing through the sample X is constant when the thickness of the sample X is not less than the predetermined value A (25 in this example). [mm]). Thereby, the length D1 of the first magnetic shield plate 53 is set to the minimum value of the lengths in which the magnetic flux density passing through the sample X does not increase when the thickness D1 of the sample X is equal to or greater than the predetermined value A. Can be set. Thereby, the 1st magnetic shielding board 53 with a high magnetic shielding effect and low cost is realizable.

なお、第2磁気シールド板54の厚さD2および長さL2も、第1磁気シールド板53の厚さD1および長さL1と同様な方法で決定される。なお、この実施形態では、第1磁石51と第2磁石52との特性はほぼ同じであり、各磁気センサ61〜64の特性はほぼ同じであり、第1磁石51と第2磁気シールド板54との距離は第2磁石52と第1磁気シールド板53との距離とほぼ同じである。したがって、第2磁気シールド板54の厚さD2および長さL2は、それぞれ第1磁気シールド板53の厚さD1および長さL1と同じ値に設定されている。   The thickness D2 and the length L2 of the second magnetic shield plate 54 are also determined by the same method as the thickness D1 and the length L1 of the first magnetic shield plate 53. In this embodiment, the characteristics of the first magnet 51 and the second magnet 52 are substantially the same, the characteristics of the magnetic sensors 61 to 64 are substantially the same, and the first magnet 51 and the second magnetic shield plate 54. Is approximately the same as the distance between the second magnet 52 and the first magnetic shield plate 53. Therefore, the thickness D2 and the length L2 of the second magnetic shield plate 54 are set to the same values as the thickness D1 and the length L1 of the first magnetic shield plate 53, respectively.

以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明はさらに他の実施形態で実施することもできる。たとえば、第1磁石51からの磁束を検出する複数の磁気センサに基づいて入力軸8の回転角を演算する方法は、前述した演算方法以外の方法であってもよい。また、第2磁石52からの磁束を検出する複数の磁気センサに基づいて出力軸9の回転角を演算する方法は、前述した演算方法以外の方法であってもよい。   As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention can also be implemented in another embodiment. For example, the method of calculating the rotation angle of the input shaft 8 based on a plurality of magnetic sensors that detect magnetic flux from the first magnet 51 may be a method other than the above-described calculation method. Further, the method for calculating the rotation angle of the output shaft 9 based on a plurality of magnetic sensors for detecting the magnetic flux from the second magnet 52 may be a method other than the calculation method described above.

また、入力軸8の回転角を演算するために用いられる磁気センサの数は、3個以上であってもよい。同様に、出力軸9の回転角を演算するために用いられる磁気センサの数は、3個以上であってもよい。
また、前記実施形態では、磁気センサ61〜64として、ホール素子が用いられているが、磁界の作用により電気的特性が変化する特性を有する素子であれば、磁気抵抗素子(MR素子)等のホール素子以外の素子を用いてもよい。
Further, the number of magnetic sensors used for calculating the rotation angle of the input shaft 8 may be three or more. Similarly, the number of magnetic sensors used for calculating the rotation angle of the output shaft 9 may be three or more.
In the above-described embodiment, Hall elements are used as the magnetic sensors 61 to 64. However, any element having a characteristic in which electrical characteristics change due to the action of a magnetic field may be a magnetoresistive element (MR element) or the like. Elements other than Hall elements may be used.

なお、この発明は、電動パワーステアリング装置以外の他の装置にも適用することができる。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
The present invention can also be applied to devices other than the electric power steering device.
In addition, various design changes can be made within the scope of matters described in the claims.

8…入力軸、9…出力軸、10…トーションバー(トルク検出用軸)、11…トルクセンサ(トルク検出装置)、51…第1磁石、52…第2磁石、53…第1磁気シールド板、54…第2磁気シールド板、61〜64…磁気センサ(電子部品)、65A…第1の回転角演算手段、65B…第2の回転角演算手段、65C…トルク演算手段   DESCRIPTION OF SYMBOLS 8 ... Input shaft, 9 ... Output shaft, 10 ... Torsion bar (torque detection shaft), 11 ... Torque sensor (torque detection device), 51 ... First magnet, 52 ... Second magnet, 53 ... First magnetic shield plate 54 ... second magnetic shield plate, 61-64 ... magnetic sensor (electronic component), 65A ... first rotation angle calculation means, 65B ... second rotation angle calculation means, 65C ... torque calculation means

Claims (6)

磁石と電子部品との間に配置され、前記磁石から前記電子部品へ向かう磁束を遮断するための磁気遮蔽部材であって、
前記磁気遮蔽部材の厚さに対する前記磁気遮蔽部材を通過する前記磁石からの磁束密度の特性は、前記磁気遮蔽部材の厚さの増加に伴って前記磁気遮蔽部材を通過する磁束密度が徐々に低下していき、前記磁気遮蔽部材の厚さが所定値以上になると前記磁気遮蔽部材を通過する磁束密度が変化する度合いが小さくなるという特性を有しており、
厚さが前記所定値である、磁気遮蔽部材。
A magnetic shielding member disposed between a magnet and an electronic component for blocking a magnetic flux from the magnet toward the electronic component;
The magnetic flux density characteristic from the magnet passing through the magnetic shielding member with respect to the thickness of the magnetic shielding member is such that the magnetic flux density passing through the magnetic shielding member gradually decreases as the thickness of the magnetic shielding member increases. Then, when the thickness of the magnetic shielding member becomes a predetermined value or more, the magnetic flux density passing through the magnetic shielding member has a characteristic that the degree of change is small,
A magnetic shielding member whose thickness is the predetermined value.
トルク検出用軸の捩れ角を検出することによりトルクを検出するトルク検出装置であって、
前記トルク検出用軸の一端部に一体回転可能に連結された短筒状の第1磁石と、
前記トルク検出用軸の他端部に一体回転可能に連結された短筒状の第2磁石と、
前記第1磁石と前記第2磁石との間に配置され、前記第1磁石からの磁束をそれぞれ検出し、前記トルク検出用軸の前記一端部の回転角である第1回転角を検出するための複数の第1回転角検出用の磁気センサと、
前記第1磁石と前記第2磁石との間に配置され、前記第2磁石からの磁束をそれぞれ検出し、前記トルク検出用軸の前記他端部の回転角である第2回転角を検出するための複数の第2回転角検出用の磁気センサと、
前記第1磁石と前記第2磁石との間に配置され、前記第2磁石から前記第1回転角検出用の磁気センサへと向かう磁束を遮断するための第1磁気遮蔽部材と、
前記第1磁石と前記第2磁石との間に配置され、前記第1磁石から前記第2回転角検出用の磁気センサへと向かう磁束を遮断するための第2磁気遮蔽部材とを含み、
前記第1磁気遮蔽部材の厚さに対する前記第1磁気遮蔽部材を通過する前記第2磁石からの磁束密度の特性は、前記第1磁気遮蔽部材の厚さの増加に伴って前記第1磁気遮蔽部材を通過する磁束密度が徐々に低下していき、前記第1磁気遮蔽部材の厚さが第1所定値以上になると前記第1磁気遮蔽部材を通過する磁束密度が変化する度合いが小さくなるという特性を有しており、前記第1磁気遮蔽部材の厚さが前記第1所定値である、トルク検出装置。
A torque detection device that detects torque by detecting a torsion angle of a torque detection shaft,
A short cylindrical first magnet coupled to one end of the torque detection shaft so as to be integrally rotatable;
A short cylindrical second magnet coupled to the other end of the torque detection shaft so as to be integrally rotatable;
In order to detect a magnetic flux from each of the first magnets and to detect a first rotation angle, which is a rotation angle of the one end of the torque detection shaft, between the first magnet and the second magnet. A plurality of magnetic sensors for detecting the first rotation angle;
It is arrange | positioned between the said 1st magnet and the said 2nd magnet, each detects the magnetic flux from the said 2nd magnet, and detects the 2nd rotation angle which is a rotation angle of the said other end part of the said shaft for torque detection. A plurality of magnetic sensors for detecting the second rotation angle,
A first magnetic shielding member disposed between the first magnet and the second magnet and configured to block a magnetic flux from the second magnet toward the first rotation angle detection magnetic sensor;
A second magnetic shielding member disposed between the first magnet and the second magnet and configured to block a magnetic flux from the first magnet toward the second rotation angle detection magnetic sensor;
The characteristic of the magnetic flux density from the second magnet passing through the first magnetic shielding member with respect to the thickness of the first magnetic shielding member is that the first magnetic shielding member increases as the thickness of the first magnetic shielding member increases. The magnetic flux density passing through the member gradually decreases, and when the thickness of the first magnetic shielding member exceeds a first predetermined value, the degree of change in the magnetic flux density passing through the first magnetic shielding member is reduced. A torque detection device having characteristics, wherein the thickness of the first magnetic shielding member is the first predetermined value.
前記第1磁気遮蔽部材は、前記複数の第1回転角検出用の磁気センサと前記第2磁石との間に配置され、かつ、前記第1磁石側から見て、前記第2磁石の中心軸を中心とした幅を有する円弧状に形成されており、
前記第1磁気遮蔽部材の幅中心を通る円弧の長さは、前記第1磁気遮蔽部材の厚さが前記第1所定値以上であるときに、前記第1磁気遮蔽部材を通過する前記第2磁石からの磁束密度が一定となるような長さに決定されている、請求項2に記載のトルク検出装置。
The first magnetic shielding member is disposed between the plurality of magnetic sensors for detecting the first rotation angle and the second magnet, and is viewed from the first magnet side, and the central axis of the second magnet Is formed in an arc shape having a width centered on
The length of the arc passing through the width center of the first magnetic shielding member is the second length that passes through the first magnetic shielding member when the thickness of the first magnetic shielding member is equal to or greater than the first predetermined value. The torque detection device according to claim 2, wherein the torque detection device is determined to have a constant magnetic flux density from the magnet.
前記第2磁気遮蔽部材の厚さに対する前記第2磁気遮蔽部材を通過する前記第1磁石からの磁束密度の特性は、前記第2磁気遮蔽部材の厚さの増加に伴って前記第2磁気遮蔽部材を通過する磁束密度が徐々に低下していき、前記第2磁気遮蔽部材の厚さが第2所定値以上になると前記第1磁気遮蔽部材を通過する磁束密度が変化する度合いが小さくなるという特性を有しており、前記第2磁気遮蔽部材の厚さが前記第2所定値である、請求項2または3に記載のトルク検出装置。   The characteristic of the magnetic flux density from the first magnet that passes through the second magnetic shielding member with respect to the thickness of the second magnetic shielding member is that the second magnetic shielding member increases as the thickness of the second magnetic shielding member increases. The magnetic flux density that passes through the member gradually decreases, and when the thickness of the second magnetic shielding member exceeds a second predetermined value, the degree of change in the magnetic flux density that passes through the first magnetic shielding member is reduced. 4. The torque detection device according to claim 2, wherein the torque detection device has characteristics, and the thickness of the second magnetic shielding member is the second predetermined value. 5. 前記第2磁気遮蔽部材は、前記複数の第2回転角検出用の磁気センサと前記第1磁石との間に配置され、かつ、前記第2磁石側から見て、前記第1磁石の中心軸を中心とした幅を有する円弧状に形成されており、
前記第2磁気遮蔽部材の幅中心を通る円弧の長さは、前記第2磁気遮蔽部材の厚さが前記第2所定値以上であるときに、前記第2磁気遮蔽部材を通過する前記第1磁石からの磁束密度が一定となるような長さに決定されている、請求項4に記載のトルク検出装置。
The second magnetic shielding member is arranged between the plurality of magnetic sensors for detecting the second rotation angle and the first magnet, and is viewed from the second magnet side, and the central axis of the first magnet Is formed in an arc shape having a width centered on
The length of the arc passing through the width center of the second magnetic shielding member is such that the first magnetic shielding member passes through the second magnetic shielding member when the thickness of the second magnetic shielding member is equal to or greater than the second predetermined value. The torque detection device according to claim 4, wherein the torque detection device is determined to have a constant magnetic flux density from the magnet.
前記複数の第1回転角検出用の磁気センサの出力信号に基づいて、前記第1回転角を演算する第1演算手段と、
前記複数の第2回転角検出用の磁気センサの出力信号に基づいて、前記第2回転角を演算する第2演算手段と、
前記第1演算手段によって演算される第1回転角と、前記第2演算手段によって演算される第2回転角とに基づいて、トルクを演算するトルク演算手段とを含む、請求項2〜5のいずれか一項に記載のトルク検出装置。
First calculation means for calculating the first rotation angle based on output signals of the plurality of first rotation angle detection magnetic sensors;
Second calculating means for calculating the second rotation angle based on output signals of the plurality of second rotation angle detection magnetic sensors;
The torque calculation means of calculating torque based on the first rotation angle calculated by the first calculation means and the second rotation angle calculated by the second calculation means. The torque detection apparatus as described in any one.
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