JP2016119806A - センサマグネット固定構造及びその固定構造を備えた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 - Google Patents

Abstract

【課題】少ない部品で組込み性良く、センサマグネットをモータシャフト（回転軸）に堅固に固定し、回り方向の緩みや抜けの生じないセンサマグネット固定構造を提供し、それを備えた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。【解決手段】回転軸１０１に取付けられたセンサマグネット２００の回転角度を、対向位置に配設された磁気検出素子により検出する回転角度センサにおけるセンサマグネット固定構造であり、回転軸１０１の一端部に固定用支柱１３０が形成されセンサマグネット２００に設けられた装着孔が固定用支柱１３０に嵌合され、固定用支柱１３０及びセンサマグネット２００に係合する押えプレート２１０が固定用支柱の先端部に取付けられた構造である。【選択図】図１０

Description

本発明は、制御基板を有するコントロールユニットをモータ（ブラシレスモータ）のモータシャフト（回転軸若しくはロータ回転軸）の出力側と反対側に装着した構成であり、モータシャフトの一端部に着磁されたセンサマグネットを固定し、そのセンサマグネットの回転角度を制御基板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を構成するセンサマグネット固定構造及びその固定構造を備えた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。

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。

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。

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などに優れたブラシレスモータが一般的に使用されている。

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。

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。

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、コントロールユニット３０は電子部品等を装着された制御基板を有している。

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。

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。

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。

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の駆動制御には、ロータの位置検出センサが必要になるが、そのロータの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。

このため、組付け性も考慮して、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。

しかしながら、モータシャフト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。

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モータシャフト（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、ロータの回転力をモータシャフト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、モータシャフト１０１が貫通し、当該モータシャフト１０１がモータケースの外側まで突出しており、モータシャフト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。

また、ブラシレスモータの背面側（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。

特許第３８８１３５１号公報 特開２００６−３２０１８９号公報 特開２００９−１７７９６８号公報 特開２０１３−７７３１号公報 特開２０１０−３５４１１号公報

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などの問題が生じる。

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、ロバスト性良く、回転角度を正確に検出することが可能な回転角度センサにおけるセンサマグネット固定構造及びそれを備えた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。

特に本発明では、少ない部品で組込み性良く、センサマグネットをモータシャフト（回転軸）に堅固に固定し、回り方向の緩みや抜けの生じないセンサマグネット固定構造を提供することを目的とし、それを備えた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を目的とする。

本発明は回転軸に取付けられたセンサマグネットの回転角度を、対向位置に配設された磁気検出素子により検出する回転角度センサにおけるセンサマグネット固定構造に関し、本発明の上記目的は、前記回転軸の一端部に固定用支柱が形成され、前記センサマグネットに設けられた装着孔が前記固定用支柱に嵌合され、前記固定用支柱及び前記センサマグネットに係合する押えプレートが前記固定用支柱の先端部に取付けられた構造により達成される。

本発明は回転軸に取付けられたセンサマグネットの回転角度を、対向位置に配設された磁気検出素子により検出する回転角度センサにおけるセンサマグネット固定構造に関し、本発明の上記目的は、前記回転軸の一端部に固定用支柱が形成され、基板及び円筒で成るマグネットホルダが前記固定用支柱に取付けられ、前記センサマグネットに設けられた装着孔が前記円筒に嵌合され、前記円筒及び前記センサマグネットに係合する押えプレートが前記円筒の先端部に取付けられた構造により、或いは前記回転軸の一端部に固定用支柱が形成され、前記回転軸及び前記センサマグネットに係合する押えプレートが前記固定用支柱の底部に配設され、前記センサマグネットに設けられた装着孔が前記固定用支柱に嵌合され、前記マグネットホルダの円筒が前記装着孔に嵌合された構造により達成される。

また、本発明は、ステータ及びロータがモータケースに収容されており、モータシャフトの出力側とは反対側の一端部に固定されたセンサマグネットを備え、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、前記センサマグネット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たモータに関し、本発明の上記目的は、前記モータシャフトと前記センサマグネットとの固定を上記構造とすることにより達成される。

本発明のセンサマグネット固定構造によれば、モータシャフト（回転軸）の一端部にセンサマグネット固定用の支柱を設け、固定用支柱に直接若しくはマグネットホルダを介してセンサマグネットを取り付けると共に、円環状の押えプレートを固定用支柱若しくはマグネットホルダの先端部に配設して固定している。そのため、センサマグネットが抜けることはなく、センサマグネットの回り及びモータシャフトに対する回り（緩み）を防止できる。また、固定用支柱若しくはマグネットホルダとセンサマグネットとは、凹形状の溝と凸状の突起部との凹凸係合で装着しているので、軸回りの緩みも生じない。

このようなセンサマグネット固定構造を有する回転角度センサを備えたモータによれば、センサマグネット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、絶対角で回転角度を検出できると共に、寸法及びコストを抑えることができる。

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。 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。 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。 本発明のセンサマグネット固定構造を有するブラシレスモータの構造例を示す断面図である。 角度センサの原理を説明するための構造図である。 センサマグネットの一例を示す平面図である。 従来のセンサマグネットの固定構造例を示す分解斜視図である。 従来のセンサマグネットの固定構造例を示す斜視図である。 本発明に適用できるセンサマグネットの構造例を示す斜視図である。 本発明に係るセンサマグネット固定構造例（第１実施形態）を示す斜視図である。 本発明に係るセンサマグネット固定構造例（第１実施形態）を示す分解斜視図である。 本発明に係るセンサマグネット固定構造例（第１実施形態）を示す断面図である。 本発明に係るセンサマグネット固定構造（第１実施形態）に使用する取付けプレートの一例を示す斜視図である。 本発明に係るセンサマグネット固定構造例（第２実施形態）を示す斜視図である。 本発明に係るセンサマグネットの固定構造例（第２実施形態）を示す断面図である。 本発明に係るセンサマグネット固定構造例（第３実施形態）を示す分解斜視図である。 本発明に係るセンサマグネット固定構造例（第４実施形態）を示す分解斜視図である。 本発明に係るセンサマグネット固定構造（第６実施形態）を示す斜視図である。 センサマグネットの回り止め溝と磁界との関係を示す図である。 本発明に係るセンサマグネット固定構造例（第７実施形態）に使用するシャフト構造を示す斜視図である。 本発明に係るセンサマグネット固定構造（第８実施形態）に使用する取付けプレートの一例を示す斜視図である。 本発明のセンサマグネット固定構造を有するブラシレスモータの他の構造例（多重化）を示す断面図である。

本発明は、制御基板を有するコントロールユニットがモータシャフト（ロータ回転軸、回転軸）の一端部に配設され、モータシャフトの一端部に、モータシャフトと垂直に２極着磁（Ｎ極、Ｓ極）されたセンサマグネットが、少ない部品で組込み性良く堅固に固定されると共に、センサマグネットに対向する制御基板位置に、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設置され、磁気検出素子によりセンサマグネットを介してモータシャフト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におけるセンサマグネット固定構造及びそれを備えたモータ（ブラシレスモータ）並びにそのモータを搭載した電動パワーステアリング装置及び車両である。

本発明のセンサマグネット固定構造は、モータシャフト（回転軸）の一端部にセンサマグネット固定用の支柱を設け、固定用支柱に直接若しくはマグネットホルダを介してセンサマグネットを取り付けると共に、軸方向押え片を具備する円環状の押えプレートを、固定用支柱若しくはマグネットホルダの先端部に配設して固定している。そのため、センサマグネットがモータシャフトから抜けることはなく、センサマグネットの回り（緩み）及びモータシャフトに対する回り（緩み）を防止できる。また、固定用支柱若しくはマグネットホルダとセンサマグネットとは、凹部形状の溝と突起部との凹凸係合で装着しているので、軸回りの緩みも生じない堅固な固定構造である。

コントロールユニットの制御基板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。

以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

図４は本発明に係るブラシレスモータの構造を図３に対応させて示しており、ブラシレスモータ本体１００のモータシャフト１０１の出力側とは反対側の一端部にセンサマグネット２００が固定されている。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、センサマグネット２００に対向する制御基板１２１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は非接触でセンサマグネット２００の回転角度を検出できるので、磁気検出素子１２２とセンサマグネット２００との間の配線は不要である。

センサマグネット２００の回転角度を磁気検出素子２０２により検出できる原理は、図５に示すようにモータシャフト１０１に対して垂直にＡＤ方向に着磁されることによって磁束線は発生するので、磁束線内に磁気検出素子２０２を配置することにより、磁束線量の変化に基づいてモータシャフト１０１ないしセンサマグネット２００の回転角度を検出することができる。

センサマグネット２００の平面図は例えば図６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極の２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、円盤部材に磁石を配設（埋め込み等）して構成しても良い。センサマグネット２００の平面形状は円形でなくても良く、矩形等であっても良い。

このような構造で、ブラシレスモータが駆動されるとモータシャフト１０１が回転し、モータシャフト１０１の一端部に固定されているセンサマグネット２００も連動して回転する。センサマグネット２００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、これにより回転角度を絶対値で検出することができる。

このように、回転するモータシャフトにセンサマグネット２００を固定する構造では、従来ナール加工や位置決め用の環状溝などの特別な前加工を必要としていたが、前加工を必要とせず、しかも少ない部品で組込み性良く堅固に固定されることが要請されている。

モータ構造は異なるが、従来のセンサマグネット固定構造例として、例えば特開２０１３−７７３１号公報（特許文献４）に示されるモータ５０では、図７に示すようにモータシャフト５１の基端部分に固定されたホルダ５２は非磁性金属で形成され、モータシャフト５１が固定される装着部としての円筒部５２−１と、円筒部５２−１の基端端部から径方向外側に延出形成された円板部５２−２と、円板部５２−２の外周に形成された１対の固定部５２−３とから構成されている。円筒部５２−１及び円板部５２−２の中央部には、軸方向に貫通する圧入孔５２−４が形成されている。各固定部５２−３の径方向内側には、円板状のセンサマグネット５３が配置され、センサマグネット５３の中心部には貫通孔５３Ａが形成されている。センサマグネット５３は、固定部５２−３の内周面にセンサマグネット５３の外周面を内嵌させると共に、端面が円板部５２−２と当接するように配置されて固定される。そして、ホルダ５２及びセンサマグネット５３は、ホルダ５２の圧入孔５２−４内にモータシャフト５１が圧入されることにより、モータシャフト５１に対して一体回転可能に固定される。その後、強磁性体で成るケース部材５４及び５５が外方より装着されて固定される。

しかしながら、このセンサマグネット固定構造では、部品点数が多く、ホルダ５２の形状が複雑であり、ケース部材６４，５５にてセンサマグネット５３を収納していると共に、接着剤を使用して固定する問題がある。

また、特開２０１０−３５４１１号公報（特許文献５）で開示されているセンサマグネットホルダ６０は、図８に示すような構造となっている。即ち、センサマグネットホルダ６０は、円筒部と、その一端側を大径にしたフランジ部６５、他端側のマグネット後端係止部６２と、４個の板状のスナップフィット６３とを一体に形成すし、フランジ部６５を含む円筒部内径側にモータシャフト６４の圧入部を形成する。板状のスナップフィット６３は、その先端部外径側にマグネット前端係止部６３Ａを形成し、スナップフィット６３のそれぞれを４辺の平坦内周面を有するセンサマグネット６１の平坦面６１Ａに当接させ、マグネット後端係止部６２とマグネット前端係止部６３Ａとの間にセンサマグネット６１を係止するようにしている。

しかしながら、特許文献５の固定構造では、部品点数が多く、センサマグネット６１自体に、スナップフィット６３に係合する平坦面６１Ａを作成する必要があり、固定工程が煩雑でコストアップになる問題がある。

従って、本発明に係るセンサマグネット固定構造は、少ない部品で組込み性良く、しかも堅固にセンサマグネットをモータシャフト若しくは回転軸に固定する構造を提案する。

本発明に適用できるセンサマグネットは図６に示すような、軸に垂直な２極着磁構造に限られるものではなく、図９（Ａ）〜（Ｃ）に示す構造でも良い。即ち、図９（Ａ）のセンサマグネット２００Ａは軸方向に２段構造であり、軸方向に着磁されており、図９（Ｂ）のセンサマグネット２００Ｂは水平方向（軸と垂直方向）に着磁された構造になっている。また、図９（Ｃ）は４極の構造例である。

図１０〜図１３は、本発明に係るセンサマグネット固定構造の第１実施形態を示しており、図１０はセンサマグネット２００がモータシャフト１０１の一端部に固定された外観を示す斜視図であり、図１１はその分解斜視図である。また、図１２はセンサマグネット固定構造の断面を示しており、図１３は本発明に使用する取付けプレート２１０の一例を示す斜視図である。なお、本第１実施形態も含め、以下の実施形態でもセンサマグネット２００の平面形状を円形としているが、形状は矩形や菱形等であっても良い。

図１０に示すように、センサマグネット２００はモータシャフト１０１の一端部に装着され、円環状の弾性部材で成る押えプレート２１０によって上方より押えられて固定されている。そして、図１１に示すように、センサマグネット２００を装着するモータシャフト１０１の一端部には、モータシャフト１０１の径よりも小さい径で、かつ頂部から離間した段差を持つ上面１０１Ａから突出するように、円柱状の固定用支柱１３０が設けられている。固定用支柱１３０には、頂部から離れた周方向に沿って１条の凹部形状の押え溝１３１が設けられていると共に、表面の軸方向に沿って１条の凹部形状の回り止め溝１３２が設けられている。

また、センサマグネット２００の軸方向中心部には、断面円形の貫通した装着孔２０１が設けられており、装着孔２０１の内径は固定用支柱１３０に嵌合する寸法となっている。装着孔２０１の表面には断面中心方向に向かって突起した、１条の係合用突起２０２が軸に沿って設けられており、係合用突起２０２は固定用支柱１３０の回り止め溝１３２と係合する寸法となっている。

更に押えプレート２１０は図１１及び図１３に示すように円環状の形状であり、弾性を有する材料で作製され、中心軸方向に向かってかつ少し下向きに４枚の矩形状の軸方向押え片２１３が設けられていると共に、上方に屈曲したシャフト回り止め片２１１及び下方に屈曲したマグネット回り止め片２１２が設けられている。弾性材で成っているため、シャフト回り止め片２１１、マグネット回り止め片２１２、軸方向押え片２１３はいずれもスプリング的な作用を有する。本例では軸方向押え片２１３を４枚、シャフト回り止め片２１１及びマグネット回り止め片２１２を各１枚としているが、これら枚数は任意である。

このような各部品の構造において、先ずセンサマグネット２００をモータシャフト１０１に装着するが、センサマグネット２００の装着孔２０１を固定用支柱１３０に挿入して嵌合させると共に、センサマグネット２００の係合用突起２０２を固定用支柱１３０の押え溝１３１に係合させ、センサマグネット２００の底面がモータシャフト１０１の上面１０１Ａと接触する位置まで押し込む。その後、センサマグネット２００の上面から突出している固定用支柱１３０に、押えプレート２１０を挿入して装着する。その際、図１２に示すように、押えプレート２１０のマグネット回り止め片２１２が固定用支柱１３０の押え溝１３１に係合するように差し込むと共に、押えプレート２１０のシャフト回り止め片２１１を固定用支柱１３０の押え溝１３１に押し込むようにして装着する。

これにより、図１０及び図１２に示すように、センサマグネット２００がモータシャフト１０１の一端部に堅固に固定される。

図１４及び図１５は、センサマグネット固定構造の第２実施形態を図１０及び図１２と対応させて示しており、センサマグネット２００の軸部中央上面に断面円形状に窪んだ中央凹部２０３が設けられている。中央凹部２０３内の固定用支柱１３０に押えプレート２１０が押し込まれて装着されるので、中央凹部２０３の内径は押えプレート２１０の外径よりも大きくなっている。中央凹部２０３の窪みは、センサマグネット２００の磁界を考慮した構造となっている。即ち、図１５に示すように、制御基板１２１に設ける磁気検出素子１２２の配置により、センサマグネット２００の磁界を最適位置にするため、マグネットを凹形状として磁気検出素子１２２との位置及び距離を設定する。

なお、中央凹部２０３の外周面（センサマグネット２００の窪み内周面）には、テーパが付けられていても良い。テーパを付けることにより、組込み性を良くすることができると共に、テーパ角度及びプレートの軸方向押え力により隙間（ガタ）を抑えることができる。

図１６に示す第３実施形態は、センサマグネット固定構造に、モータシャフト１０１とセンサマグネット２００との間の介在部品となるマグネットホルダ１４０を用いる例である。即ち、モータシャフト１０１の一端部には丸棒円柱状の固定用支柱１３０Ａが段差をもって設けられ、固定用支柱１３０Ａは段差の上面１０１Ａから突出した形状になっている。マグネットホルダ１４０は、底部の円盤状の基板１４１と、基板１４１から上方に突設された円筒１４２とで構成され、軸中央部には固定用支柱１３０Ａに嵌合される貫通した取付け孔１４５が設けられている。また、円筒１４２の上部には凹状の押え溝１４３が周設されており、軸方向に沿って凹状形状の回り止め溝１４４が設けられている。センサマグネット２００及び押えプレート２１０は、第１実施形態と同様な構造である。

このような部品構造において、先ずマグネットホルダ１４０の取付け孔１４５を固定用支柱１３０Ａに嵌合させて押し込むと共に、セレーション加工又はスリット加工、ローレット加工等でマグネットホルダ１４０をモータシャフト１０１に固定して装着する。その後、モータシャフト１０１に固定されたマグネットホルダ１４０に、センサマグネット２００の装着孔２０１を差し込んで押えると共に、センサマグネット２００の係合用突起２０２をマグネットホルダ１４０の回り止め溝１４４に係合させる。更に前述と同様に、センサマグネット２００から突出した円筒１４２の先端部に押えプレート２１０を挿入し、押えプレート２１０のマグネット回り止め片２１２がマグネットホルダ１４０の回り止め溝１４４に係合するように差し込むと共に、押えプレート２１０のシャフト回り止め片２１１をマグネットホルダ１４０の押え溝１４３に押し込むようにして装着する。

また、 図１７に示すセンサマグネット固定構造の第４実施形態は、第３実施形態と同様にマグネットホルダ１５０を用いる例であり、図１６に対応させて示している。本第４実施形態では、第３実施形態と同様にモータシャフト１０１の一端部に支柱１３０Ａが設けられている。そして、マグネットホルダ１５０の円盤状の基板１５１が上部にあり、円筒１５２は下方に向いている。マグネットホルダ１５０の軸中央部には、固定用支柱１３０Ａに嵌合される貫通した取付け孔１５５が設けられ、円筒１５２の下部には凹状の押え溝１５３が周設されており、軸方向に沿って凹状形状の回り止め溝１５４が設けられている。センサマグネット２００及び押えプレート２１０の構造は前述の実施形態と同様である。

このような部品構造において、先ず押えプレート２１０を固定用支柱１３０Ａに通して装着し、次いでセンサマグネット２００の装着孔２０１を、突出した固定用支柱１３０Ａに挿入して押し込む。次に、マグネットホルダ１５０の取付け孔１５５を固定用支柱１３０Ａに嵌合させて押し込むと共に、セレーション加工又はスリット加工、ローレット加工等でマグネットホルダ１５０をモータシャフト１０１に固定して装着する。その際、マグネットホルダ１５０の回り止め溝１５４にセンサマグネット２００の係合用突起２０２を係合させる。

第４実施形態の構造は、第３実施形態の構造の逆組込み構造となり、押えプレート２１０をシャフト（１３０Ａ）及びセンサマグネット２００の間に構成できるため、マグネットホルダ１５０とシャフト（１３０Ａ）の圧入（嵌め合い）により、押えプレート２１０のはずれ防止となる。

また、センサマグネット２００に対する磁界の影響をなくすため、押えプレート部品に非磁性体（樹脂等）を用いるようにしても良い（第５実施形態）。シャフトとセンサマグネットの間に非磁性体を構成することにより、シャフト（磁性体の場合）のマグネットの磁界をシャフトの構成に影響なく、センサ側に磁界を構成することができる。

更に、図１８に示すように、センサマグネット２００の着磁境界線２０５の内周面に回り止めの回り止め溝２０４Ａ，２０４Ｂを設け、磁界の影響をなくすることもできる。この場合、センサマグネット２００に係合する固定用支柱１３０若しくはマグネットホルダ１４０，１５０には、凸形状の回り止め突起が設けられる。図１９（Ａ）〜（Ｃ）はセンサマグネット２００の磁界と回り止め溝２０４Ａ，２０４Ｂの関係を示しており、センサマグネット２００のＮ極、Ｓ極の境界線に回り止め溝２０４Ａ，２０４Ｂを設けることにより、磁界の変化を少なくすることができる。

図２０は、モータシャフト１０１の一端部の固定用支柱１３０（若しくは１３０Ａ）にテーパを付けられている例を示しており、上方に向かって径が小さくなっている。組立時の部品挿入を容易にしている。また、図２１は、押えプレート２１０のシャフト回り止め片２１１及びマグネット回り止め片２１２にそれぞれテーパを付けた例を示しており、各片の挿入が容易となる。

また、図２２は多重化したモータ構造を図４に対応させて示しており、２個の磁気検出素子１２３Ａ及び１２３Ｂが設置されている。かかる多重化のモータにも、同様にセンサマグネット固定構造の適用が可能である。モータシャフトに固定されたセンサマグネット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。

上述ではセンサマグネットの装着孔の軸中心に向かって突起した１条の係合用突起部を設け、モータシャフトの固定用支柱に、軸方向に沿った１条の回り止め溝を設けてセンサマグネットとモータシャフトを軸回転しないように係合させているが、逆にセンサマグネットの装着孔の外方に向かって１条の凹部溝を設け、モータシャフトの固定用支柱に１条の突起部を設けてセンサマグネットとモータシャフトが軸回転しないように係合させても良く、また、突起部及び凹部溝の条数は１条でなくても良く、任意の数で対応可能である。

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、５０ モータ
３０、１２０ コントロールユニット（ＥＣＵ）
５１、６４ モータシャフト
５３、６１ センサマグネット
６０ センサマグネットホルダ
１００ ブラシレスモ−タ本体
１０１ モータシャフト（回転軸、ロータ回転軸）
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
１３０、１３０Ａ 固定用支柱
１３１ 押え溝
１３２ 回り止め溝
１４０、１５０ マグネットホルダ
１４５、１５５ 取付け孔
２００ センサマグネット
２０１ 装着孔
２０２ 係合用突起
２０３ 中央凹部
２０５ 着磁境界線
２１０ 押えプレート
２１１ シャフト回り止め片
２１２ マグネット回り止め片
２１３ 軸方向押え片

Claims (21)

1. 回転軸に取付けられたセンサマグネットの回転角度を、対向位置に配設された磁気検出素子により検出する回転角度センサにおけるセンサマグネット固定構造であり、
   前記回転軸の一端部に固定用支柱が形成され、前記センサマグネットに設けられた装着孔が前記固定用支柱に嵌合され、前記固定用支柱及び前記センサマグネットに係合する押えプレートが前記固定用支柱の先端部に取付けられた構造のセンサマグネット固定構造。
2. 前記固定用支柱の軸方向に沿って突起部又は凹部溝が形成され、前記センサマグネットの内径方向に突起し、軸方向に沿って凹部溝又は突起部が形成され、前記センサマグネットの凹部溝又は突起部が前記固定用支柱の突起部又は凹部溝に係合するようになっている請求項１に記載のセンサマグネット固定構造。
3. 前記固定用支柱の先端部に周方向に沿った押え溝が形成され、前記押えプレートにマグネット回り止め片及びシャフト回り止め片が形成され、前記マグネット回り止め片が前記センサマグネットの凹部溝又は突起部に係合すると共に、前記シャフト回り止め片が前記固定用支柱の押え溝に係合するようになっている請求項１又は２に記載のセンサマグネット固定構造。
4. 前記センサマグネットの軸部中央上面に中央凹部が形成されている請求項１乃至３のいずれかに記載のセンサマグネット固定構造。
5. 前記固定用支柱にテーパが付けられている請求項１乃至４のいずれかに記載のセンサマグネット固定構造。
6. 前記マグネット回り止め片及びシャフト回り止め片にテーパが付けられている請求項３乃至５のいずれかに記載のセンサマグネット固定構造。
7. 回転軸に取付けられたセンサマグネットの回転角度を、対向位置に配設された磁気検出素子により検出する回転角度センサにおけるセンサマグネット固定構造であり、
   前記回転軸の一端部に固定用支柱が形成され、基板及び円筒で成るマグネットホルダが前記固定用支柱に取付けられ、前記センサマグネットに設けられた装着孔が前記円筒に嵌合され、前記円筒及び前記センサマグネットに係合する押えプレートが前記円筒の先端部に取付けられた構造のセンサマグネット固定構造。
8. セレーション加工又はスリット加工又はローレット加工により、前記マグネットホルダを前記固定用支柱に取付けている請求項７に記載のセンサマグネット固定構造。
9. 前記円筒の軸方向に沿って突起部又は凹部溝が形成され、前記センサマグネットの内径方向に突起し、軸方向に沿って凹部溝又は突起部が形成され、前記センサマグネットの凹部溝又は突起部が前記円筒の突起部又は凹部溝に係合するようになっている請求項７又は８に記載のセンサマグネット固定構造。
10. 前記円筒の先端部に周方向に沿った押え溝が形成され、前記押えプレートにマグネット回り止め片及びシャフト回り止め片が形成され、前記マグネット回り止め片が前記センサマグネットの凹部溝又は突起部に係合すると共に、前記シャフト回り止め片が前記円筒の押え溝に係合するようになっている請求項７乃至９のいずれかに記載のセンサマグネット固定構造。
11. 前記円筒にテーパが付けられている請求項７乃至１０のいずれかに記載のセンサマグネット固定構造。
12. 前記マグネット回り止め片及びシャフト回り止め片にテーパが付けられている請求項１０又は１１に記載のセンサマグネット固定構造。
13. 回転軸に取付けられたセンサマグネットの回転角度を、対向位置に配設された磁気検出素子により検出する回転角度センサにおけるセンサマグネット固定構造であり、
    前記回転軸の一端部に固定用支柱が形成され、前記回転軸及び前記センサマグネットに係合する押えプレートが前記固定用支柱の底部に配設され、前記センサマグネットに設けられた装着孔が前記固定用支柱に嵌合され、前記マグネットホルダの円筒が前記装着孔に嵌合された構造のセンサマグネット固定構造。
14. セレーション加工又はスリット加工又はローレット加工により、前記マグネットホルダを前記固定用支柱に取付けている請求項１３に記載のセンサマグネット固定構造。
15. 前記円筒の軸方向に沿って突起部又は凹部溝が形成され、前記センサマグネットの内径方向に突起し、軸方向に沿って凹部溝又は突起部が形成され、前記センサマグネットの凹部溝又は突起部が前記円筒の突起部又は凹部溝に係合するようになっている請求項１３又は１４に記載のセンサマグネット固定構造。
16. 前記円筒の先端部に周方向に沿って押え溝が形成され、前記押えプレートにマグネット回り止め片及びシャフト回り止め片が形成され、前記マグネット回り止め片が前記センサマグネットの凹部溝又は突起部に係合すると共に、前記シャフト回り止め片が前記円筒の押え溝に係合するようになっている請求項１５に記載のセンサマグネット固定構造。
17. ステータ及びロータがモータケースに収容されており、モータシャフトの出力側とは反対側の一端部に固定されたセンサマグネットを備え、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、前記センサマグネット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たモータであり、
    前記モータシャフトと前記センサマグネットとの固定を請求項１乃至１６のいずれかに記載のセンサマグネット固定構造としているモータ。
18. 前記磁気検出素子が２個若しくは３個以上の複数個設置されている請求項１７に記載のモータ。
19. 前記モータがブラシレスモータである請求項１７又は１８に記載のモータ。
20. 請求項１７乃至１９のいずれかに記載のモータを搭載し、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。
21. 請求項２０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。
    

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