JP2016061713A - Rotation angle sensor, brushless motor including the same, and electric power steering device and vehicle mounting rotation angle sensor thereon - Google Patents

Rotation angle sensor, brushless motor including the same, and electric power steering device and vehicle mounting rotation angle sensor thereon Download PDF

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敬幸 小林
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PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotation angle sensor which does not require an additional installation of a mechanism for electrically connecting a sensor to a control unit, allows reduction in dimensions and costs, does not generate magnetic interferences between the sensors even when a multiple system is configured, and which can accurately detect an angle, and to provide an electric power steering device and a vehicle in which the rotation angle sensor is mounted.SOLUTION: A control unit 120 including a control board 121 is disposed at a one end side of a rotation axis 101, a magnet part 102 is fixed to the one end of the rotation axis 101, and a magnetic detection element 122 is arranged in a position of the control board 121 opposite the magnet part 102, and detects a rotation angle of the rotation axis 101.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、制御基板を有するコントロールユニットをブラシレスモータのロータ回転軸の出力側と反対側に装着した構成であり、ブラシレスモータのロータ回転軸の軸端に磁石部を固定し、その磁石部の回転角度を制御基板上に設置した磁気検出素子により磁気的に検出する回転角度センサ及びそれを備えたブラシレスモータ並びにそれを搭載した電動パワーステアリング装置及び車両に関する。 The present invention is a configuration in which a control unit having a control board is mounted on the side opposite to the output side of the rotor rotation shaft of the brushless motor, and a magnet portion is fixed to the shaft end of the rotor rotation shaft of the brushless motor. The present invention relates to a rotation angle sensor that magnetically detects a rotation angle by a magnetic detection element installed on a control board, a brushless motor equipped with the rotation angle sensor, an electric power steering apparatus equipped with the same, and a vehicle.

車両に搭載される電動パワーステアリング装置は、少なくとも操舵トルクに基づいて演算された電流指令値により、車両の操舵系にモータ(例えばブラシレス3相モータ)によるアシスト力を付与するものであり、ブリッジ回路で成るインバータによって駆動制御される。 An electric power steering device mounted on a vehicle applies an assist force by a motor (for example, a brushless three-phase motor) to a steering system of the vehicle based on a current command value calculated based on at least a steering torque. It is driven and controlled by an inverter consisting of

モータを制御するモータ制御装置を搭載した装置として電動パワーステアリング装置(EPS)があり、電動パワーステアリング装置は、車両のステアリング機構にモータの回転力で操舵補助力(アシスト力)を付与するものであり、インバータから供給される電力で制御されるモータの駆動力を、ギア等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に操舵補助力を付与する。   There is an electric power steering device (EPS) as a device equipped with a motor control device for controlling a motor. The electric power steering device applies a steering assist force (assist force) to the steering mechanism of a vehicle by the rotational force of the motor. Yes, the driving force of the motor controlled by the electric power supplied from the inverter is applied to the steering shaft or the rack shaft by a transmission mechanism such as a gear.

かかる従来の電動パワーステアリング装置は、操舵補助力のトルクを正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、操舵補助指令値(電流指令値)とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にPWM(パルス幅変調)制御のデューティの調整で行っており、モータとしては保守性に優れたブラシレスモータが一般的に使用されている。   Such a conventional electric power steering apparatus performs feedback control of the motor current in order to accurately generate the torque of the steering assist force. In feedback control, the motor applied voltage is adjusted so that the difference between the steering assist command value (current command value) and the motor current detection value is small. The adjustment of the motor applied voltage is generally performed by PWM (pulse width). Modulation) control duty is adjusted, and a brushless motor having excellent maintainability is generally used as the motor.

電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図1に示して説明すると、ハンドル1のコラム軸(ステアリングシャフト、ハンドル軸)2は減速部内の減速ギア3、ユニバーサルジョイント4a及び4b、ピニオンラック機構5、タイロッド6a,6bを経て、更にハブユニット7a,7bを介して操向車輪8L,8Rに連結されている。また、コラム軸2には、ハンドル1の操舵トルクを検出するトルクセンサ10及び操舵角θを検出する舵角センサ14が設けられており、ハンドル1の操舵力を補助するモータ20が減速ギア3を介してコラム軸2に連結されている。電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット(ECU)30には、バッテリ13から電力が供給されると共に、イグニションキー11を経てイグニションキー信号が入力される。コントロールユニット30は、トルクセンサ10で検出された操舵トルクTsと車速センサ12で検出された車速Vsとに基づいてアシスト(操舵補助)指令の電流指令値の演算を行い、電流指令値に補償等を施した電圧制御指令値Vrefによって、EPS用モータ20に供給する電流を制御する。   The general configuration of the electric power steering apparatus will be described with reference to FIG. The tie rods 6a and 6b are connected to the steered wheels 8L and 8R via the hub units 7a and 7b. Further, the column shaft 2 is provided with a torque sensor 10 for detecting the steering torque of the handle 1 and a steering angle sensor 14 for detecting the steering angle θ, and the motor 20 for assisting the steering force of the handle 1 is provided with the reduction gear 3. Are connected to the column shaft 2 via The control unit (ECU) 30 that controls the electric power steering apparatus is supplied with electric power from the battery 13 and also receives an ignition key signal via the ignition key 11. The control unit 30 calculates a current command value of an assist (steering assist) command based on the steering torque Ts detected by the torque sensor 10 and the vehicle speed Vs detected by the vehicle speed sensor 12, and compensates the current command value. The current supplied to the EPS motor 20 is controlled by the voltage control command value Vref subjected to.

なお、舵角センサ14は必須のものではなく、配設されていなくても良く、また、モータ20に連結されたレゾルバ等の回転位置センサから操舵角を取得することも可能である。   The steering angle sensor 14 is not essential and may not be provided, and the steering angle can be acquired from a rotational position sensor such as a resolver connected to the motor 20.

コントロールユニット30には、車両の各種情報を授受するCAN(Controller Area Network)40が接続されており、車速VsはCAN40から受信することも可能である。また、コントロールユニット30には、CAN40以外の通信、アナログ/ディジタル信号、電波等を授受する非CAN41も接続可能であり、電子部品等を装着された制御基板を有している。   The control unit 30 is connected to a CAN (Controller Area Network) 40 that transmits and receives various types of vehicle information, and the vehicle speed Vs can also be received from the CAN 40. In addition, the control unit 30 can be connected to a non-CAN 41 that exchanges communication, analog / digital signals, radio waves, and the like other than the CAN 40, and has a control board on which electronic components and the like are mounted.

コントロールユニット30は主としてCPU(MCU、MPU等も含む)で構成されるが、そのCPU内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと図2のようになる。   The control unit 30 is mainly composed of a CPU (including MCU, MPU, etc.). FIG. 2 shows general functions executed by a program inside the CPU.

図2を参照してコントロールユニット30の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ10で検出された操舵トルクTs及び車速センサ12で検出された(若しくはCAN50からの)車速Vsは、電流指令値Iref1を演算する電流指令値演算部31に入力される。電流指令値演算部31は、入力された操舵トルクTs及び車速Vsに基づいてアシストマップ等を用いて、モータ20に供給する電流の制御目標値である電流指令値Iref1を演算する。電流指令値Iref1は加算部32Aを経て電流制限部33に入力され、最大電流を制限された電流指令値Irefmが減算部32Bに入力され、フィードバックされているモータ電流値Imとの偏差I(Irefm−Im)が演算され、その偏差Iが操舵動作の特性改善のためのPI制御部35に入力される。PI制御部35で特性改善された電圧制御指令値VrefがPWM制御部36に入力され、更に駆動部としてのインバータ37を介してモータ20がPWM駆動される。モータ20の電流値Imはモータ電流検出器38で検出され、減算部32Bにフィードバックされる。インバータ37は駆動素子としてFETが用いられ、FETのブリッジ回路で構成されている。   The function and operation of the control unit 30 will be described with reference to FIG. 2. The steering torque Ts detected by the torque sensor 10 and the vehicle speed Vs detected by the vehicle speed sensor 12 (or from the CAN 50) are expressed as a current command value Iref1. The current command value calculation unit 31 to be calculated is input. The current command value calculation unit 31 calculates a current command value Iref1, which is a control target value of the current supplied to the motor 20, using an assist map or the like based on the input steering torque Ts and vehicle speed Vs. The current command value Iref1 is input to the current limiter 33 through the adder 32A, and the current command value Irefm whose maximum current is limited is input to the subtractor 32B, and the deviation I (Irefm) from the fed back motor current value Im. -Im) is calculated, and the deviation I is input to the PI control unit 35 for improving the characteristics of the steering operation. The voltage control command value Vref whose characteristics are improved by the PI control unit 35 is input to the PWM control unit 36, and the motor 20 is PWM driven via an inverter 37 as a drive unit. The current value Im of the motor 20 is detected by the motor current detector 38 and fed back to the subtraction unit 32B. The inverter 37 uses a FET as a drive element, and is configured by a bridge circuit of the FET.

加算部32Aには補償信号生成部34からの補償信号CMが加算されており、補償信号CMの加算によって操舵システム系の特性補償を行い、収れん性や慣性特性等を改善するようになっている。補償信号生成部34は、セルフアライニングトルク(SAT)34−3と慣性34−2を加算部34−4で加算し、その加算結果に更に収れん性34−1を加算部34−5で加算し、加算部34−5の加算結果を補償信号CMとしている。   A compensation signal CM from the compensation signal generator 34 is added to the adder 32A, and the compensation of the steering system system is performed by adding the compensation signal CM to improve the convergence and inertia characteristics. . The compensation signal generator 34 adds the self-aligning torque (SAT) 34-3 and the inertia 34-2 by the adder 34-4, and further adds the convergence 34-1 to the addition result by the adder 34-5. The addition result of the adder 34-5 is used as the compensation signal CM.

このような電動パワーステアリング装置で使用されるモータは、高出力化、小型化、低騒音化の要求より、通常ブラシレスモータが採用される。このブラシレスモータには、ロータの磁極位置検出センサが必要になるが、そのロータの磁極位置検出センサとしてレゾルバを用いる場合、レゾルバのロータに対するステータの回転方向の位置を高精度に調整する必要がある。   As a motor used in such an electric power steering apparatus, a brushless motor is usually adopted because of demands for higher output, smaller size, and lower noise. The brushless motor requires a magnetic pole position detection sensor of the rotor. When a resolver is used as the magnetic pole position detection sensor of the rotor, it is necessary to adjust the position of the resolver in the rotational direction of the stator with respect to the rotor. .

このため、組付性も考慮して、出力側におけるモータケースの外側にレゾルバを配置して、外部からレゾルバステータの位置調整を可能としたもの(例えば特許第3881351号公報(特許文献1))や、モータケース内にレゾルバを収納し、モータケース内部のレゾルバステータを外部から回転させる構造のもの(例えば特開2006−320189号公報(特許文献2))などが提案されている。   For this reason, in consideration of assembly, a resolver is arranged outside the motor case on the output side, and the position of the resolver stator can be adjusted from the outside (for example, Japanese Patent No. 3881351 (Patent Document 1)). In addition, a structure in which a resolver is housed in a motor case and a resolver stator in the motor case is rotated from the outside (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2006-320189 (Patent Document 2)) has been proposed.

しかしながら、ロータ回転軸が突出した出力側にレゾルバを設けた場合には、例えばモータケースの出力側にあるフランジが大型化し、形状も複雑化し、部品点数も増加してしまう。また、モータケース内部にレゾルバを収納する構造の場合には、モータケース内部のレゾルバステータを外部から回転させなければならないため、構造の複雑化及び部品点数の増加を招く。このため、いずれの場合も高コスト化、組付性及び搭載性の悪化が避けられない。しかも、内部にレゾルバを配置する後者の場合には、レゾルバがモータのコイルからの熱の影響を受け易くなるなどの不具合が生じる。   However, when the resolver is provided on the output side from which the rotor rotation shaft protrudes, for example, the flange on the output side of the motor case becomes larger, the shape becomes complicated, and the number of parts increases. Further, in the case of a structure in which the resolver is housed inside the motor case, the resolver stator inside the motor case has to be rotated from the outside, resulting in a complicated structure and an increased number of parts. For this reason, in any case, cost increase, assembling property, and deterioration in mounting property are inevitable. In addition, in the latter case in which the resolver is disposed inside, problems such as the resolver being easily affected by heat from the motor coil occur.

かかる問題を解決したブラシレスモータ(角度センサ)として、特開2009−177968号公報(特許文献3)に示されるものがある。即ち、特許文献3のブラシレスモータ(角度センサ)は、図3に示すようにロータのロータ回転軸101がブラシレスモータ本体100に軸受を介して収容された構造であって、モータケース内にはステータも収容されている。モータケースの前方側は、ロータの回転力を回転軸101により出力する出力側であり、当該モータケースの背面側の壁部には、回転軸101が貫通し、当該回転軸101がモータケースの外側まで突出しており、回転軸101の突出部分には角度センサとしてレゾルバ110が同軸に連結されている。   Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-177968 (Patent Document 3) discloses a brushless motor (angle sensor) that solves this problem. That is, the brushless motor (angle sensor) of Patent Document 3 has a structure in which a rotor rotating shaft 101 of a rotor is accommodated in a brushless motor main body 100 via a bearing as shown in FIG. Is also housed. The front side of the motor case is an output side that outputs the rotational force of the rotor by the rotating shaft 101. The rotating shaft 101 passes through the wall portion on the back side of the motor case, and the rotating shaft 101 is connected to the motor case. A resolver 110 is coaxially connected to the protruding portion of the rotating shaft 101 as an angle sensor.

また、ブラシレスモータ100の背面側(レゾルバ110の外側)にはコントロールユニット(ECU)120が配設され、レゾルバ110の駆動信号及び角度検出信号の授受をハーネス111及びコネクタ112を介して、内臓の制御基板121との間で行うようになっている。   In addition, a control unit (ECU) 120 is disposed on the back side of the brushless motor 100 (outside the resolver 110), and the drive signal and the angle detection signal of the resolver 110 are exchanged via the harness 111 and the connector 112. This is performed with the control board 121.

特許第3881351号公報Japanese Patent No. 3881351 特開2006−320189号公報JP 2006-320189 A 特開2009−177968号公報JP 2009-177968 A

このように従来の構成では、ブラシレスモータの回転角度センサとしてレゾルバが使用されている。そのため、レゾルバとコントロールユニットを電気的に接続するために、ハーネスやコネクタなどの接続部品が必要になっている。また、従来の構成では、機能継続のために多重系を構成する場合、レゾルバを2つ直列に並べる必要があるため、センサに必要なサイズが2倍になってしまい、大型化する問題がある。更に、多重系を構成するために複数のレゾルバを使用した場合、それぞれのレゾルバで交流磁場を発生させるため、レゾルバ間に磁気的な干渉が発生し、検出精度が悪化してしまう問題が生じる。   Thus, in the conventional configuration, a resolver is used as a rotation angle sensor of a brushless motor. Therefore, connecting parts such as a harness and a connector are required to electrically connect the resolver and the control unit. Further, in the conventional configuration, when configuring a multiplex system for function continuation, it is necessary to arrange two resolvers in series, so that there is a problem that the size required for the sensor is doubled and the size is increased. . Furthermore, when a plurality of resolvers are used to form a multiplex system, each resolver generates an alternating magnetic field, so that magnetic interference occurs between the resolvers, resulting in a problem that detection accuracy deteriorates.

本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、センサとコントロールユニットを電気的に接続するための機構を別途配設する必要がなく、寸法及びコストを抑えることが可能であり、多重系を構成した場合でもセンサ間の磁気的な干渉などが発生せず、精度よく角度を検出することが可能な回転角度センサ及びそれを備えたブラシレスモータ並びにそれを搭載した電動パワーステアリング装置及び車両を提供することにある。   The present invention has been made under the circumstances described above, and the object of the present invention is to eliminate the need for a separate mechanism for electrically connecting the sensor and the control unit, and to reduce the size and cost. A rotation angle sensor capable of accurately detecting an angle without causing magnetic interference between the sensors even when a multiplex system is configured, a brushless motor including the rotation angle sensor, and an electric motor equipped with the rotation angle sensor To provide a power steering device and a vehicle.

本発明は回転角度センサに関し、本発明の上記目的は、制御基板を有するコントロールユニットが回転軸の一端側に配設され、前記回転軸の一端に磁石部が固定され、前記制御基板の前記磁石部に対向する位置に磁気検出素子が設置され、前記磁気検出素子により前記回転軸の回転角度を検出するようになっていることにより達成される。   The present invention relates to a rotation angle sensor, and the object of the present invention is to provide a control unit having a control board on one end side of a rotating shaft, a magnet portion fixed to one end of the rotating shaft, and the magnet on the control board. This is achieved by providing a magnetic detection element at a position facing the part and detecting the rotation angle of the rotary shaft by the magnetic detection element.

また、本発明はブラシレスモータに関し、本発明の上記目的は、ロータ回転軸の出力側とは反対側の一端に固定された磁石部を備え、制御基板を有するコントロールユニットをモータ本体の背面側に装着できる構造であり、前記磁石部に対向するように配設された前記制御基板に磁気検出素子が設置されており、前記磁気検出素子により前記ロータ回転軸の回転角度を検出する機能を具備していることにより達成される。   The present invention also relates to a brushless motor, and the object of the present invention is to provide a magnet unit fixed to one end of the rotor rotating shaft opposite to the output side, and a control unit having a control board on the back side of the motor body. The magnetic detection element is installed on the control board disposed so as to face the magnet portion, and has a function of detecting the rotation angle of the rotor rotation shaft by the magnetic detection element. Is achieved.

本発明の上記目的は、前記磁石部が円盤状の形状若しくは円盤に磁石が配設されている構造により、或いは前記磁石部が2の倍数角の多角形状若しくは多角形状に磁石が配設されている構造により、或いは記磁気検出素子が複数個設置されていることにより、より効果的に達成される。   The object of the present invention is that the magnet part is formed in a disk shape or a structure in which a magnet is disposed on the disk, or the magnet part is disposed in a polygonal shape or a polygonal shape of a multiple of two. This is achieved more effectively by the structure in which the magnetic sensing elements are provided or by providing a plurality of magnetic sensing elements.

本発明の回転角度センサによれば、制御基板を有するコントロールユニットが回転軸の一端側に配設され、回転軸の一端に磁石部が固定され、制御基板の磁石部に対向する位置に磁気検出素子が設置され、磁気検出素子により回転軸の回転角度を検出するようになっている。また、ブラシレスモータでは、ロータ回転軸の軸端に磁石部が固定され、コントロールユニットの制御基板上に磁気検出素子を設置する構成となっている。   According to the rotation angle sensor of the present invention, the control unit having the control board is disposed on one end side of the rotation shaft, the magnet part is fixed to one end of the rotation shaft, and the magnetic detection is performed at a position facing the magnet part of the control board. An element is installed, and the rotation angle of the rotation shaft is detected by the magnetic detection element. In the brushless motor, the magnet portion is fixed to the shaft end of the rotor rotation shaft, and the magnetic detection element is installed on the control board of the control unit.

このため、本発明によれば、磁石部とコントロールユニットの磁気検出素子を電気的に接続するための機構を別途構成する必要がなく、寸法及びコストを抑えることができる。   For this reason, according to this invention, it is not necessary to comprise separately the mechanism for electrically connecting a magnet part and the magnetic detection element of a control unit, and a dimension and cost can be suppressed.

電動パワーステアリング装置の概要を示す構成図である。It is a lineblock diagram showing an outline of an electric power steering device. 電動パワーステアリング装置のコントロールユニット(ECU)の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the control unit (ECU) of an electric power steering apparatus. 従来の角度センサ付きブラシレスモータの構造例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structural example of the conventional brushless motor with an angle sensor. 本発明の角度センサ付きブラシレスモータ(第1実施形態)の構造例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structural example of the brushless motor with an angle sensor (1st Embodiment) of this invention. 磁石部の構造例を示す平面図である。It is a top view which shows the structural example of a magnet part. 本発明の角度センサ付きブラシレスモータ(第2実施形態)の構造例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structural example of the brushless motor with an angle sensor of this invention (2nd Embodiment).

本発明は、制御基板を有するコントロールユニットが回転軸の一端側に配設され、回転軸の一端に円盤状又は2の倍数角の多角形状の磁石部が固定されると共に、磁石部にはN極及びS極が備えられており、制御基板の磁石部に対向する位置に、磁気抵抗効果素子(MR,AMR,GMR等)、磁気インピーダンス素子などの磁気検出素子が1個若しくは2個以上の複数個設置され、磁気検出素子により回転軸の回転角度を絶対角で検出するようになっている回転角度センサである。   In the present invention, a control unit having a control board is arranged on one end side of a rotating shaft, and a disc-shaped or polygonal polygon part having a multiple of 2 is fixed to one end of the rotating shaft. 1 and 2 or more magnetic sensing elements such as magnetoresistive effect elements (MR, AMR, GMR, etc.), magneto-impedance elements, etc. A plurality of rotation angle sensors are provided which detect the rotation angle of the rotation shaft as an absolute angle by a magnetic detection element.

また、かかる構造の回転角度センサを備えたブラシレスモータでは、ロータ回転軸の出力側とは反対側の一端に固定された磁石部を備え、制御基板を有するコントロールユニットをモータ本体の背面側に装着できる構造であり、N極及びS極を備えた磁石部に対向するように配設された制御基板に、磁気検出素子が1個若しくは2個以上の複数個設置されており、磁気検出素子によりロータ回転軸の回転角度を絶対角で検出する機能を具備している。   In addition, a brushless motor equipped with a rotation angle sensor having such a structure includes a magnet portion fixed to one end opposite to the output side of the rotor rotation shaft, and a control unit having a control board is mounted on the back side of the motor body. One or two or more magnetic detection elements are installed on a control board arranged to face a magnet portion having N and S poles. A function of detecting the rotation angle of the rotor rotation shaft as an absolute angle is provided.

コントロールユニットの制御基板上に磁気検出素子を設置することにより、回転角度センサとコントロールユニットを電気的に接続するための機構が別に必要なくなるため、従来構造に比べ寸法及びコストを抑えることができ、特にブラシレスモータとして電動パワーステアリング装置への適用に適している。また、磁気検出素子を2個以上の複数設置することにより、アシスト制御等の機能継続のための多重系を容易に構成することができる。   By installing a magnetic detection element on the control board of the control unit, there is no need for a separate mechanism for electrically connecting the rotation angle sensor and the control unit, so the size and cost can be reduced compared to the conventional structure, In particular, the brushless motor is suitable for application to an electric power steering apparatus. Further, by installing two or more magnetic detection elements, it is possible to easily configure a multiplex system for continuing functions such as assist control.

以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図4は第1の実施形態を図3に対応させて示しており、ブラシレスモータ本体100のロータ回転軸101の出力側とは反対側の一端に円盤状の磁石部102が固定されている。磁石部102の平面図は例えば図5(A)に示すようになっており、円盤部材の上半分がN極、下半分がS極で構成されている。N極及びS極の磁石そのもので構成しても、円盤に磁石を配設(埋め込み等)して構成しても良い。また、磁石部は図5(B)又は(C)に示すように、2の倍数角の多角形状であっても良く、この場合にも、多角形状の上半分がN極、下半分がS極で構成され、N極及びS極の磁石そのもので構成しても、多角形状の基板に磁石を配設(埋め込み等)して構成しても良い。なお、図示する上下関係は一例であり、当然他の任意方向に対しても2分されていれば良い。   FIG. 4 shows the first embodiment corresponding to FIG. 3, and a disc-shaped magnet portion 102 is fixed to one end of the brushless motor main body 100 opposite to the output side of the rotor rotation shaft 101. A plan view of the magnet portion 102 is, for example, as shown in FIG. 5A, and the upper half of the disk member is composed of the N pole and the lower half is composed of the S pole. It may be composed of N-pole and S-pole magnets themselves, or may be constructed by arranging (embedding) magnets in a disk. Further, as shown in FIG. 5 (B) or (C), the magnet portion may have a polygonal shape with a multiple of 2. In this case, the upper half of the polygonal shape is N pole and the lower half is S. It may be composed of poles and may be composed of N-pole and S-pole magnets themselves, or may be constructed by arranging (embedding) magnets on a polygonal substrate. In addition, the up-and-down relationship shown in the drawing is an example, and it is only necessary to divide it into other arbitrary directions.

また、ブラシレスモータ本体100の背面側には、制御基板121を有するコントロールユニット120が装着できるようになっていると共に、磁石部102に対向する制御基板121上に、磁気抵抗効果素子(MR,AMR,GMR等)、磁気インピーダンス素子などの磁気検出素子122が設置されている。磁気検出素子122は非接触で磁石部102の回転を検出できるので、磁気検出素子122と磁石部102との間の配線は不要である。   A control unit 120 having a control board 121 can be mounted on the back side of the brushless motor main body 100, and a magnetoresistive effect element (MR, AMR) is provided on the control board 121 facing the magnet portion 102. , GMR, etc.), a magnetic detection element 122 such as a magnetic impedance element is provided. Since the magnetic detection element 122 can detect the rotation of the magnet unit 102 without contact, wiring between the magnetic detection element 122 and the magnet unit 102 is unnecessary.

このような構造で、ブラシレスモータが駆動されるとロータ回転軸101が回転し、ロータ回転軸101の一端に固定されている磁石部102も連動して回転する。磁石部102の回転は磁気的に磁気検出素子122で検出することができ、回転角度を検出することができる。   With such a structure, when the brushless motor is driven, the rotor rotation shaft 101 rotates, and the magnet portion 102 fixed to one end of the rotor rotation shaft 101 also rotates in conjunction with it. The rotation of the magnet unit 102 can be detected magnetically by the magnetic detection element 122, and the rotation angle can be detected.

従来の構成では、ブラシレスモータの回転角度センサとしてレゾルバが使用されているため、レゾルバとコントロールユニットを電気的に接続するために、ハーネスやコネクタなどの接続部品が必要になっている。しかしながら、本発明では、ブラシレスモータの回転軸の軸端に磁石部、コントロールユニットの制御基板上に磁気検出素子を設置する構成となっているため、回転角度センサとコントロールユニットを電気的に接続するための機構を別途構成する必要がなく、寸法及びコストを抑えることができる。   In the conventional configuration, since a resolver is used as a rotation angle sensor of a brushless motor, connecting parts such as a harness and a connector are required to electrically connect the resolver and the control unit. However, in the present invention, since the magnet portion is installed on the shaft end of the rotation shaft of the brushless motor and the magnetic detection element is installed on the control board of the control unit, the rotation angle sensor and the control unit are electrically connected. Therefore, it is not necessary to separately configure a mechanism for the purpose, and the size and cost can be reduced.

なお、本発明の回転角度センサは絶対値での検出が可能であり、センサの電源を入れただけで角度を検出することができる。従って、回転軸101が回転しなくても、角度を検出することができる。   The rotation angle sensor of the present invention can be detected by an absolute value, and the angle can be detected only by turning on the power of the sensor. Therefore, the angle can be detected even if the rotating shaft 101 does not rotate.

図6は第2の実施形態を図4に対応させて示しており、本実施形態では多重系を構成するために2個の磁気検出素子123A及び123Bを制御基板に設置している。2個の磁気検出素子123A及び123Bを設置しているため、一方の磁気検出素子123A又は123Bが故障若しくは異常となっても、角度検出を継続することができ、機能の継続が可能である。   FIG. 6 shows the second embodiment corresponding to FIG. 4, and in this embodiment, two magnetic detection elements 123A and 123B are installed on the control board in order to constitute a multiplex system. Since the two magnetic detection elements 123A and 123B are installed, even if one of the magnetic detection elements 123A or 123B fails or malfunctions, the angle detection can be continued and the function can be continued.

従来のレゾルバを使用した構成では、機能継続のために多重系を構成する場合、レゾルバを2つ直列に並べる必要があるため、センサに必要なサイズが2倍になってしまい、更にそれぞれのレゾルバで交流磁場を発生させるため、レゾルバ間に磁気的な干渉が発生し、検出精度が悪化してしまう。しかしながら、本発明では、磁気検出素子を複数使用することにより、サイズやコストを抑えながら、しかも容易にかつ簡易な構造で、機能継続のための多重系を構成することが可能である。   In a configuration using a conventional resolver, when a multiplex system is configured for function continuity, it is necessary to arrange two resolvers in series, so that the size required for the sensor is doubled, and each resolver is further reduced. Since an alternating magnetic field is generated at this point, magnetic interference occurs between the resolvers, and the detection accuracy deteriorates. However, in the present invention, by using a plurality of magnetic detection elements, it is possible to configure a multiplex system for function continuity with a simple and simple structure while suppressing the size and cost.

また、回転軸に固定された磁石部の回転角度を複数の磁気検出素子により検出するため、多重系にしたことによるセンサ間の磁気的な干渉などは発生しないため、精度よく角度を検出することが可能である。   In addition, since the rotation angle of the magnet part fixed to the rotating shaft is detected by a plurality of magnetic detection elements, magnetic interference between the sensors due to the multiplex system does not occur, so the angle can be detected accurately. Is possible.

1 ハンドル
2 コラム軸(ステアリングシャフト、ハンドル軸)
10 トルクセンサ
12 車速センサ
14 舵角センサ
20 モータ
30、120 コントロールユニット(ECU)
100 ブラシレスモ−タ本体
101 回転軸(出力軸)
102、102A,102B 磁石部
110 レゾルバ
111 ハーネス
112 コネクタ
121 制御基板
122,123A,123B 磁気検出素子
1 Handle 2 Column shaft (steering shaft, handle shaft)
10 Torque sensor 12 Vehicle speed sensor 14 Rudder angle sensor 20 Motor 30, 120 Control unit (ECU)
100 Brushless motor body 101 Rotating shaft (output shaft)
102, 102A, 102B Magnet part 110 Resolver 111 Harness 112 Connector 121 Control board 122, 123A, 123B Magnetic detection element

Claims (10)

制御基板を有するコントロールユニットが回転軸の一端側に配設され、前記回転軸の一端に磁石部が固定され、前記制御基板の前記磁石部に対向する位置に磁気検出素子が設置され、前記磁気検出素子により前記回転軸の回転角度を検出するようになっている回転角度センサ。 A control unit having a control board is disposed on one end of the rotating shaft, a magnet portion is fixed to one end of the rotating shaft, a magnetic detection element is installed at a position facing the magnet portion of the control board, and the magnetic A rotation angle sensor configured to detect a rotation angle of the rotation shaft by a detection element. 前記磁石部が円盤状の形状若しくは円盤に磁石が配設されている構造の請求項1に記載の回転角度センサ。 The rotation angle sensor according to claim 1, wherein the magnet portion has a disk shape or a structure in which a magnet is disposed on the disk. 前記磁石部が2の倍数角の多角形状若しくは多角形状に磁石が配設されている構造の請求項1に記載の回転角度センサ。 The rotation angle sensor according to claim 1, wherein the magnet portion has a structure in which magnets are arranged in a polygonal shape of a multiple of 2 or a polygonal shape. 前記磁気検出素子が複数個設置されている請求項1乃至3のいずれかに記載の回転角度センサ。 The rotation angle sensor according to claim 1, wherein a plurality of the magnetic detection elements are installed. ロータ回転軸の出力側とは反対側の一端に固定された磁石部を備え、制御基板を有するコントロールユニットをモータ本体の背面側に装着できる構造であり、前記磁石部に対向するように配設された前記制御基板に磁気検出素子が設置されており、
前記磁気検出素子により前記ロータ回転軸の回転角度を検出する機能を具備しているブラシレスモータ。
It has a magnet part fixed to one end on the opposite side of the output side of the rotor rotation shaft, and can be mounted on the back side of the motor body with a control unit, and is arranged to face the magnet part A magnetic detection element is installed on the control board,
A brushless motor having a function of detecting a rotation angle of the rotor rotation shaft by the magnetic detection element.
前記磁石部が円盤状の形状若しくは円盤に磁石が配設されている構造の請求項5に記載のブラシレスモータ。 The brushless motor according to claim 5, wherein the magnet portion has a disk shape or a structure in which a magnet is disposed on the disk. 前記磁石部が2の倍数角の多角形状若しくは多角形状に磁石が配設されている構造の請求項5に記載のブラシレスモータ。 The brushless motor according to claim 5, wherein the magnet part has a structure in which magnets are arranged in a polygonal shape of a multiple of 2 or a polygonal shape. 前記磁気検出素子が複数個設置されている請求項5乃至7のいずれかに記載のブラシレスモータ。 The brushless motor according to claim 5, wherein a plurality of the magnetic detection elements are installed. 請求項5乃至8のいずれかに記載のブラシレスモータを搭載し、少なくとも操舵トルクに基づいて演算された電流指令値により、車両の操舵系にアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置。 An electric power steering apparatus, which is equipped with the brushless motor according to any one of claims 5 to 8, and applies an assist force to a steering system of a vehicle by a current command value calculated based on at least a steering torque. 請求項9に記載の電動パワーステアリング装置を搭載している車両。
A vehicle equipped with the electric power steering device according to claim 9.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018054573A (en) * 2016-09-30 2018-04-05 株式会社ニコン Encoder device, driving device, stage device, and robot device

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003189546A (en) * 2001-12-21 2003-07-04 Hitachi Ltd Controller module for switching position of output rotary shaft and controller for switching driving state of automobile using the same
JP2011112651A (en) * 2009-11-25 2011-06-09 Infineon Technologies Ag Angle measurement system
JP2011160636A (en) * 2010-02-04 2011-08-18 Denso Corp Motor, and power steering device employing the same
JP2012005260A (en) * 2010-06-17 2012-01-05 Denso Corp Motor and electrical power steering device using the motor
JP2012018150A (en) * 2010-07-10 2012-01-26 Tamagawa Seiki Co Ltd Motor magnetic pole detection system and hall sensor
JP2012239295A (en) * 2011-05-11 2012-12-06 Denso Corp Drive device
JP2014117005A (en) * 2012-12-06 2014-06-26 Minebea Co Ltd Brushless motor
JP2014134390A (en) * 2013-01-08 2014-07-24 Jtekt Corp Rotation angle sensor abnormality detection device
JP2014151850A (en) * 2013-02-13 2014-08-25 Hitachi Automotive Systems Ltd Electronic control device

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003189546A (en) * 2001-12-21 2003-07-04 Hitachi Ltd Controller module for switching position of output rotary shaft and controller for switching driving state of automobile using the same
JP2011112651A (en) * 2009-11-25 2011-06-09 Infineon Technologies Ag Angle measurement system
JP2011160636A (en) * 2010-02-04 2011-08-18 Denso Corp Motor, and power steering device employing the same
JP2012005260A (en) * 2010-06-17 2012-01-05 Denso Corp Motor and electrical power steering device using the motor
JP2012018150A (en) * 2010-07-10 2012-01-26 Tamagawa Seiki Co Ltd Motor magnetic pole detection system and hall sensor
JP2012239295A (en) * 2011-05-11 2012-12-06 Denso Corp Drive device
JP2014117005A (en) * 2012-12-06 2014-06-26 Minebea Co Ltd Brushless motor
JP2014134390A (en) * 2013-01-08 2014-07-24 Jtekt Corp Rotation angle sensor abnormality detection device
JP2014151850A (en) * 2013-02-13 2014-08-25 Hitachi Automotive Systems Ltd Electronic control device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018054573A (en) * 2016-09-30 2018-04-05 株式会社ニコン Encoder device, driving device, stage device, and robot device

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