JP2016226094A - Control unit integrated electric drive device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control unit integrated electric drive device which improves detection angle accuracy, is downsized and lightweight and reduces torque ripple.SOLUTION: The control unit integrated electric drive device comprises a sensor magnet 9 which is fixed in one end of a shaft 6 that is supported in a freely rotatable manner in a housing 4, and integrated with a holder 10. The holder 10 is formed from a cylindrical nonmagnetic substance including a bottom face with a hole opened thereon in one end. The sensor magnet 9 is integrated at both sides of the bottom face of the holder 10 at the outer peripheral side by injection molding. The holder 10 and the sensor magnet 9 are disposed separately while being spaced from one end of the shaft 6, and a fixing portion of the holder 10 and the shaft 6 includes a circular contact surface.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

この発明は、車両用の電動パワーステアリング装置に搭載されるモータと制御ユニットをモータの出力軸の同軸上に一体化した制御ユニット一体型電動駆動装置に関するものである。   The present invention relates to a control unit-integrated electric drive device in which a motor and a control unit mounted on an electric power steering device for a vehicle are integrated on the same axis of a motor output shaft.

モータと制御ユニットを一体化した制御ユニット一体型電動駆動装置に使用される半導体センサは、主に磁気抵抗素子が用いられ、モータの回転軸であるシャフトの端部にホルダを介して取り付けられるセンサ用マグネットの回転磁界を検出し、モータの回転角度を検出する。   A semiconductor sensor used in a control unit-integrated electric drive device in which a motor and a control unit are integrated is mainly a magnetoresistive element, and is attached to the end of a shaft, which is a rotating shaft of the motor, via a holder. The rotating magnetic field of the motor magnet is detected, and the rotation angle of the motor is detected.

従来、シャフトへのセンサ用マグネットの保持方法として、例えば特開2005−318687号公報(特許文献1)に開示されているように、シャフトの端部を軸方向に切欠いて平面にした部分に、これよりひとまわり大きな中心穴の空いたセンサ用マグネットを挿入して、ワッシャで固定する技術が知られている。   Conventionally, as a method of holding a sensor magnet on a shaft, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-318687 (Patent Document 1), the end portion of the shaft is cut in the axial direction into a flat portion, A technique is known in which a sensor magnet having a center hole larger than this is inserted and fixed with a washer.

また、シャフトへのセンサ用マグネットの別の保持方法として、例えば特開2013−7731号公報(特許文献2)に開示されているように、磁気誘導部なる磁性材を有するホルダの内部にセンサ用マグネットを保持し、ホルダをシャフトの外周に固定する技術が知られている。   As another method for holding the sensor magnet on the shaft, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-7731 (Patent Document 2), the sensor magnet is provided inside a holder having a magnetic material serving as a magnetic induction portion. A technique for holding a magnet and fixing the holder to the outer periphery of a shaft is known.

更に、シャフトへのセンサ用マグネットの別の保持方法として、例えば特開2014−57431号公報(特許文献3)に開示されているように、略円筒形状を有するホルダの一端内部にセンサ用マグネットを固定し、他端をシャフト外周に固定する技術が知られている。   Furthermore, as another method for holding the sensor magnet on the shaft, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-57431 (Patent Document 3), the sensor magnet is placed inside one end of a holder having a substantially cylindrical shape. A technique for fixing and fixing the other end to the outer periphery of the shaft is known.

特開2005−318687号公報JP 2005-318687 A 特開2013−7731号公報JP 2013-7731 A 特開2014−57431号公報JP 2014-57431 A

電動パワーステアリング装置に搭載されるモータと制御ユニットを一体化した制御ユニット一体型電動駆動装置のセンサ用マグネットには、簡易な構造でシャフトに固定できることなどの構造面からの課題、マグネットの着磁や平行な配向が容易なことなどの製造面からの課題、小型軽量で角度検出誤差が小さいことなどの機能面や性能面からの課題がある。   The magnet for the sensor of the control unit-integrated electric drive unit that integrates the motor and the control unit mounted on the electric power steering device has structural issues such as being able to be fixed to the shaft with a simple structure, magnetizing the magnet There are problems from the manufacturing aspect such as easy orientation and parallel orientation, and problems from the functional and performance aspects such as small and light and small angle detection error.

構造面については、例えば特許文献1のように、シャフトに平面部分を設けることは、加工工数や加工時間が増加することや、シャフトとセンサ用マグネットを位置決めして挿入しなければならないので、カメラ等の設備投資が増加するなどの問題がある。   As for the structural surface, for example, as in Patent Document 1, providing a flat portion on the shaft increases the number of processing steps and processing time, and requires positioning and insertion of the shaft and the magnet for the sensor. There are problems such as increased capital investment.

また、製造面については、例えば特許文献2のように、一般的なNS2極のパラレル配向に対して穴の空いたマグネット形状やシャフトが貫通した状態などでは着磁が難しいことや、ホルダの内部にセンサ用マグネットを保持する場合に、着磁ヨークとマグネットとの間に空隙とホルダを介して大電流で着磁しなければならず、発熱に対する冷却性能の大きな設備が必要になることやタクトタイムが増加するなどの問題がある。   As for the manufacturing surface, for example, as in Patent Document 2, it is difficult to magnetize in the case of a magnet shape with a hole or a shaft penetrated with respect to the general parallel orientation of NS2 poles. When holding the magnet for the sensor, it must be magnetized with a large current between the magnetized yoke and the magnet via a gap and a holder, which requires equipment with high cooling performance against heat generation and tact. There are problems such as increased time.

更に、機能面や性能面については、例えば特許文献2のように、センサ用マグネットに穴が空いている形状では、回転軸上の近傍の磁界強度が低下するので、半導体センサを遠方に配置しなければならない。このため、電動駆動装置の大型化や重量増加によるステアリングギアへの搭載性の悪化や車両燃費の悪化が生じてしまう問題がある。また、例えば特許文献3のように、複雑なパーツからなるホルダや複雑な形状のホルダでは、センサ用マグネットの偏心や傾きが生じて角度誤差が悪化し、トルクリップルなどの操舵フィーリングが悪化する問題がある。   Furthermore, with regard to functional and performance aspects, for example, as in Patent Document 2, in the case where the sensor magnet has a hole, the magnetic field strength in the vicinity of the rotation axis is reduced, so the semiconductor sensor is disposed far away. There must be. For this reason, there exists a problem that the mounting property to a steering gear and the deterioration of a vehicle fuel consumption will arise by the enlargement and weight increase of an electric drive device. In addition, for example, as in Patent Document 3, in a holder made of complicated parts or a holder having a complicated shape, the sensor magnet is decentered or tilted, the angle error is deteriorated, and the steering feeling such as torque ripple is deteriorated. There's a problem.

この発明は、上記のような従来装置の課題を解決するためになされたもので、小型軽量で、かつトルクリップルの小さな制御ユニット一体型電動駆動装置の提供を目的とするものである。   The present invention has been made to solve the above-described problems of the conventional apparatus, and an object of the present invention is to provide a control unit-integrated electric drive apparatus that is small and light and has a small torque ripple.

この発明による制御ユニット一体型電動駆動装置は、モータ部を制御する制御ユニットを前記モータ部の出力軸に同軸に配置し、前記制御ユニットと前記モータ部を一体化した電動駆動装置において、前記モータ部は、ハウジングの内周に嵌合された固定子と、前記ハウジングに回転自在に支持されたシャフトと、前記シャフトに固定され、前記固定子と空隙を介して対向する回転子と、前記シャフトのモータ出力側と反対側の一端に固定され、ホルダと一体化されたセンサ用マグネットと、前記センサ用マグネットの磁界を検出する回転角度検出手段と、前記回転角度検出手段で検出した前記回転子の回転角度に応じて前記モータ部の制御を行う制御ユニットと、を備え、
前記ホルダは、一端に穴の空いた底面を有する円筒状の非磁性体で構成されると共に、前記センサ用マグネットは、前記ホルダの底面の両側かつ外周側に射出成形されて一体化され、前記ホルダと前記センサ用マグネットは、前記シャフトの一端と空隙を介して離間して配置されると共に、前記ホルダの前記シャフトとの固定部分を円形接触面を有する構成としたものである。
The control unit-integrated electric drive device according to the present invention includes a control unit that controls a motor unit arranged coaxially with an output shaft of the motor unit, and the control unit and the motor unit are integrated in the electric drive device. The portion includes a stator fitted to the inner periphery of the housing, a shaft rotatably supported by the housing, a rotor fixed to the shaft and facing the stator via a gap, and the shaft A sensor magnet fixed to one end opposite to the motor output side and integrated with the holder, rotation angle detection means for detecting the magnetic field of the sensor magnet, and the rotor detected by the rotation angle detection means A control unit that controls the motor unit according to the rotation angle of
The holder is made of a cylindrical non-magnetic material having a bottom surface with a hole at one end, and the sensor magnet is injection-molded and integrated on both sides and the outer peripheral side of the bottom surface of the holder, The holder and the magnet for sensor are arranged so as to be spaced apart from one end of the shaft via a gap, and the fixed portion of the holder with the shaft has a circular contact surface.

この発明によれば、前記構成により、小型軽量で、かつトルクリップルの小さな制御ユニット一体型電動駆動装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a control unit-integrated electric drive apparatus having a small size and light weight and a small torque ripple.

この発明の実施の形態1による制御ユニット一体型電動駆動装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the control unit integrated electric drive device by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1による制御ユニット一体型電動駆動装置のセンサ用マグネットとホルダを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the magnet for sensors and the holder of the control unit integrated electric drive device by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2による制御ユニット一体型電動駆動装置のセンサ用マグネットとホルダを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the magnet for sensors and the holder of the control unit integrated electric drive device by Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2による制御ユニット一体型電動駆動装置のセンサ用マグネットとシャフト端面との空隙距離と、空隙1mmあたりの磁界強度の増加率を示す図である。It is a figure which shows the increase rate of the magnetic field intensity per 1 mm of air gaps, and the air gap distance of the magnet for sensors of the control unit integrated electric drive device by Embodiment 2 of this invention, and a shaft end surface. この発明の実施の形態3による制御ユニット一体型電動駆動装置のセンサ用マグネットとホルダを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the magnet for sensors and the holder of the control unit integrated electric drive device by Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3による制御ユニット一体型電動駆動装置のセンサ用マグネットとホルダの異なる施例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example from which the magnet for sensors and a holder of the control unit integrated electric drive device by Embodiment 3 of this invention differ. この発明の実施の形態3による制御ユニット一体型電動駆動装置のセンサ用マグネットとホルダの異なる他の実施例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other Example from which the magnet for sensors and a holder of the control unit integrated electric drive device by Embodiment 3 of this invention differ. この発明の実施の形態3による制御ユニット一体型電動駆動装置のセンサ用マグネットとホルダの異なる他の実施例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other Example from which the magnet for sensors and a holder of the control unit integrated electric drive device by Embodiment 3 of this invention differ. この発明の実施の形態4による制御ユニット一体型電動駆動装置のセンサ用マグネットとホルダの断面図である。It is sectional drawing of the magnet for sensors and the holder of the control unit integrated electric drive device by Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態4による制御ユニット一体型電動駆動装置のセンサ用マグネットとホルダの異なる実施例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the Example from which the magnet for sensors of the control unit integrated electric drive device by Embodiment 4 of this invention and a holder differ. この発明の実施の形態4による制御ユニット一体型電動駆動装置のセンサ用マグネットとホルダの異なる他の実施例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other Example from which the magnet for sensors and a holder of the control unit integrated electric drive device by Embodiment 4 of this invention differ. この発明の実施の形態5による制御ユニット一体型電動駆動装置のセンサ用マグネットとホルダを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the magnet for sensors and the holder of the control unit integrated electric drive device by Embodiment 5 of this invention. この発明の実施の形態5による制御ユニット一体型電動駆動装置のセンサ用マグネットとホルダの異なる実施例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the Example from which the magnet for sensors of the control unit integrated electric drive device by Embodiment 5 of this invention and a holder differ. この発明の実施の形態5による制御ユニット一体型電動駆動装置のセンサ用マグネットとホルダの異なる他の実施例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other Example from which the magnet for sensors and a holder of the control unit integrated electric drive device by Embodiment 5 of this invention differ.

以下、この発明による制御ユニット一体型電動駆動装置の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。   A preferred embodiment of a control unit-integrated electric drive device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1による制御ユニット一体型電動駆動装置を示す断面図である。制御ユニット一体型電動駆動装置(以下、単に電動駆動装置という。)1は、電動パワーステアリング装置のステアリングギアを駆動する駆動装置として使用され、モータ部2と、モータ部2を制御すると共に電力を供給する制御ユニットであるECU(Electronic Control Unit )部3から構成される。モータ部2は、ステアリングギア(図示せず)に固定されたハウジング4と、ハウジング4の内部に固定された電機子である筒状の固定子5と、ハウジング4に回転自在に支持された磁性体のシャフト6と、シャフト6に固定され、固定子5と空隙を介して回転自在に対向する回転子7を備えている。なお、回転子7は永久磁石により構成されている。
Embodiment 1 FIG.
1 is a cross-sectional view showing a control unit-integrated electric drive apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. A control unit-integrated electric drive device (hereinafter simply referred to as an electric drive device) 1 is used as a drive device for driving a steering gear of an electric power steering device, and controls the motor unit 2 and the motor unit 2 as well as power. An ECU (Electronic Control Unit) 3 is a control unit to be supplied. The motor unit 2 includes a housing 4 that is fixed to a steering gear (not shown), a cylindrical stator 5 that is an armature that is fixed inside the housing 4, and a magnetic that is rotatably supported by the housing 4. A body shaft 6 and a rotor 7 fixed to the shaft 6 and rotatably opposed to the stator 5 through a gap are provided. The rotor 7 is constituted by a permanent magnet.

運転者の操舵力に応じて電動駆動装置1が出力するアシストトルクは、シャフト6の一端に嵌合されたプーリまたはボスを介してステアリングギアのシャフトに伝達される。伝達されたトルクは回転運動からステアリングホイールの向きを変える平行運動の力に変換されて車両が操舵される。また、回転子7の回転角度を検出する回転角度検出手段としての半導体センサ8に対向するセンサ用マグネット9と、センサ用マグネット9を支持するホルダ10が、シャフト6の他端に圧入して嵌合され、回転子7と一体に回転自在に設けられている。   The assist torque output by the electric drive device 1 according to the driver's steering force is transmitted to the shaft of the steering gear via a pulley or boss fitted to one end of the shaft 6. The transmitted torque is converted from a rotational motion to a parallel motion force that changes the direction of the steering wheel, and the vehicle is steered. Further, a sensor magnet 9 facing the semiconductor sensor 8 as a rotation angle detecting means for detecting the rotation angle of the rotor 7 and a holder 10 supporting the sensor magnet 9 are press-fitted into the other end of the shaft 6 and fitted. The rotor 7 is integrally rotatable.

ECU部3は、ステアリングギアへの固定側11とは反対側12に、モータ部2と同軸に配置される。半導体センサ8は、回転自在なセンサ用マグネット9の磁界を検出するホールセンサや磁気抵抗センサなどから構成される。モータ部2は、半導体センサ8で検出された回転子7の回転角度に応じて電力供給と制御信号入出力を行うECU部3、例えばインバータ回路とその制御回路により制御される。   The ECU unit 3 is disposed coaxially with the motor unit 2 on the side 12 opposite to the fixed side 11 to the steering gear. The semiconductor sensor 8 is constituted by a Hall sensor, a magnetoresistive sensor, or the like that detects a magnetic field of a rotatable sensor magnet 9. The motor unit 2 is controlled by an ECU unit 3 that performs power supply and control signal input / output, for example, an inverter circuit and its control circuit, according to the rotation angle of the rotor 7 detected by the semiconductor sensor 8.

図2は、電動駆動装置1のセンサ用マグネット9とホルダ10を示す断面図で、(a)は側面断面図、(b)は図2(a)のB−B線断面図、(c)は図2(a)のA−A線断面図である。
センサ用マグネット9は、円柱部20と円柱部20の両端で平面部21を有する形状の射出成形磁石で構成されている。センサ用マグネット9は、ステンレス等の非磁性材のホルダ10に一体成型される。ホルダ10は、中空の円筒部22と円筒部22の一端で平面部23を有する形状に絞り加工されている。ホルダ10の平面部23には中心穴24が形成され、この中心穴24を通してセンサ用マグネット9がホルダ10の円筒部22の中空部25にも射出成形により一体成形されている。
2A and 2B are cross-sectional views showing the sensor magnet 9 and the holder 10 of the electric drive device 1, wherein FIG. 2A is a side cross-sectional view, FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. These are the sectional views on the AA line of Drawing 2 (a).
The sensor magnet 9 is composed of an injection-molded magnet having a cylindrical portion 20 and flat portions 21 at both ends of the cylindrical portion 20. The sensor magnet 9 is integrally formed with a holder 10 made of a nonmagnetic material such as stainless steel. The holder 10 is drawn into a shape having a hollow cylindrical portion 22 and a flat portion 23 at one end of the cylindrical portion 22. A central hole 24 is formed in the flat portion 23 of the holder 10, and the sensor magnet 9 is integrally formed in the hollow portion 25 of the cylindrical portion 22 of the holder 10 by injection molding through the central hole 24.

ここで、センサ用マグネット9は、シャフト6の軸方向にホルダ10と重なっている部分の厚さをt2とし、厚さt2以外のホルダ10と重なっていない部分の厚さをt1とすると、t1>t2なる関係を有している。   Here, when the thickness of the portion of the sensor magnet 9 that overlaps the holder 10 in the axial direction of the shaft 6 is t2, and the thickness of the portion that does not overlap the holder 10 other than the thickness t2 is t1, t1 > T2.

前記のようにセンサ用マグネット9がホルダ10の円筒部22の中空部25にも射出成形により一体成型されるので、センサ用マグネット9がホルダ10から抜けない構造とすることができる。センサ用マグネット9とホルダ10を一体化することにより、着磁工程やシャフト6への圧入工程での取り扱いが容易となる。   As described above, the sensor magnet 9 is integrally formed by injection molding in the hollow portion 25 of the cylindrical portion 22 of the holder 10, so that the sensor magnet 9 can be prevented from being detached from the holder 10. By integrating the sensor magnet 9 and the holder 10, handling in the magnetizing process and the press-fitting process into the shaft 6 becomes easy.

また、ホルダ10の平面部23はシャフト6へ圧入する場合に、過大な圧入応力をセンサ用マグネット9にかけることなく、圧入応力の受けとすることができるので、センサ用マグネット9の欠けや割れが発生しない。   Further, when the flat portion 23 of the holder 10 is pressed into the shaft 6, it can receive the press-fit stress without applying excessive press-fit stress to the sensor magnet 9. Does not occur.

また、ホルダ10とシャフト6の嵌合部26は互いに円形であり、相対的な位置決め形状を有していない。シャフト6の一端には、モータ部2の組み立てで回転子7を支持する中心穴27が設けられており、センサ用マグネット9はシャフト6の端面とは離間して配置される。このため、ホルダ10とシャフト6との圧入の残留応力がセンサ用マグネット9に作用することが無く、センサ用マグネット9の欠けや割れが発生しない。   Moreover, the fitting part 26 of the holder 10 and the shaft 6 is circular with respect to each other, and does not have a relative positioning shape. At one end of the shaft 6, a center hole 27 for supporting the rotor 7 by assembling the motor unit 2 is provided, and the sensor magnet 9 is disposed away from the end surface of the shaft 6. For this reason, the residual stress of press-fitting between the holder 10 and the shaft 6 does not act on the sensor magnet 9, and the sensor magnet 9 is not chipped or cracked.

実施の形態1による電動駆動装置1は前記のように構成されており、次のような効果が得られる。
まず、センサ用マグネット9を着磁した後にホルダ10をシャフト6に圧入する場合、回転子7と着磁方向の相対角度に制約が無く、回転子角度を固定すれば、円形のシャフト6の嵌合部26にそのまま圧入でき、嵌合部26の角度をセンサやカメラで検出するなどの設備が不要となる特徴を有する。また、ホルダ10は絞り加工で成形されているので、簡易な構造でこれを実現できる。
The electric drive device 1 according to the first embodiment is configured as described above, and the following effects are obtained.
First, when the holder 10 is press-fitted into the shaft 6 after magnetizing the sensor magnet 9, there is no restriction on the relative angle of the rotor 7 and the magnetizing direction, and if the rotor angle is fixed, the circular shaft 6 can be fitted. The fitting part 26 can be press-fit as it is, and there is a feature that equipment such as detecting the angle of the fitting part 26 with a sensor or a camera becomes unnecessary. Further, since the holder 10 is formed by drawing, this can be realized with a simple structure.

また、センサ用マグネット9はホルダ10の形状に関わらず、空隙のみを介して着磁ヨークで着磁できるので、必要な電流値が小さく、着磁ヨークの温度上昇も低減できる効果が得られる。センサ用マグネット9には穴が無いので、着磁の配向ずれが小さく、均一なパラレル配向が得られる特徴を有する。   In addition, the sensor magnet 9 can be magnetized by the magnetizing yoke through only the air gap regardless of the shape of the holder 10, so that the required current value is small and the temperature rise of the magnetizing yoke can be reduced. Since there is no hole in the sensor magnet 9, there is a small deviation in the orientation of magnetization and a uniform parallel orientation can be obtained.

更に、センサ用マグネット9は円柱形状であること、およびシャフト6とセンサ用マグネット9とが当接されないので漏れ磁束が小さいことから、シャフト6の近傍の磁場強度が低下せず、半導体センサ8をセンサ用マグネット9に近接して配置できるので、モータ部2とECU部3を一体化した電動駆動装置1の小型軽量化が可能となる顕著な効果が得られる。   Further, since the sensor magnet 9 has a cylindrical shape and the shaft 6 and the sensor magnet 9 are not in contact with each other, the leakage magnetic flux is small. Since it can arrange | position close to the magnet 9 for sensors, the remarkable effect that the miniaturization and weight reduction of the electric drive device 1 which integrated the motor part 2 and ECU part 3 is attained is acquired.

通常、シャフト6の端面にはモータ部2の組み立てで回転子7を支持する中心穴が設けられているので、シャフト6の端面とシャフト6との直角度は良好でない。シャフト6の端面にセンサ用マグネット9を当接すると、シャフト6の端面が基準となることで、シャフト6に対してセンサ用マグネット9が傾いたり、ホルダ10が座屈してシャフト6に対して偏心したりして、回転磁界が歪み、角度検出精度が悪化して、トルクリップルが悪化する。しかし、実施の形態1によれば、シャフト6とセンサ用マグネット9を当接させないので、この問題を解決でき、操舵フィーリングを改善できる。   Usually, since the center hole which supports the rotor 7 by the assembly of the motor part 2 is provided in the end surface of the shaft 6, the perpendicularity of the end surface of the shaft 6 and the shaft 6 is not favorable. When the sensor magnet 9 is brought into contact with the end surface of the shaft 6, the end surface of the shaft 6 serves as a reference, so that the sensor magnet 9 is tilted with respect to the shaft 6 or the holder 10 is buckled to be eccentric with respect to the shaft 6. As a result, the rotating magnetic field is distorted, the angle detection accuracy is deteriorated, and the torque ripple is deteriorated. However, according to the first embodiment, since the shaft 6 and the sensor magnet 9 are not brought into contact with each other, this problem can be solved and the steering feeling can be improved.

実施の形態2.
次に、この発明の実施の形態2による電動駆動装置について説明する。実施の形態2による電動駆動装置は、センサ用マグネットとホルダを除くと実施の形態1と同様であるので、図示説明を省略し、ここでは、構成の異なるセンサ用マグネットとホルダについて説明する。
Embodiment 2. FIG.
Next, an electric drive device according to Embodiment 2 of the present invention will be described. Since the electric drive device according to the second embodiment is the same as that of the first embodiment except for the sensor magnet and the holder, the illustration is omitted, and here, the sensor magnet and the holder having different configurations will be described.

図3は、実施の形態2による電動駆動装置のセンサ用マグネットとホルダを示す断面図で、実施の形態1と同一、若しくは相当する部分には同一符号を付している。なお、図3(a)は側面断面図、(b)は図3(a)のB−B線断面図、(c)は図3(a)のA−A線断面図である。
図3において、シャフト6の端面とセンサ用マグネット9との空隙の距離をgとする。このとき、空隙の距離gを1mm変化させた場合に、半導体センサ8(図1参照)が検知する磁界強度の増加率を図4に示す。例えば、空隙の距離gを0.5mmから3.5mmに増加させた場合には、横軸と縦軸で囲まれた面積、すなわち積分した値だけ磁界強度が増加することを表している。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a sensor magnet and a holder of the electric drive device according to the second embodiment, and the same or corresponding parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. 3A is a side sectional view, FIG. 3B is a sectional view taken along line BB in FIG. 3A, and FIG. 3C is a sectional view taken along line AA in FIG.
In FIG. 3, the gap distance between the end surface of the shaft 6 and the sensor magnet 9 is defined as g. At this time, when the gap distance g is changed by 1 mm, the increase rate of the magnetic field intensity detected by the semiconductor sensor 8 (see FIG. 1) is shown in FIG. For example, when the gap distance g is increased from 0.5 mm to 3.5 mm, the magnetic field strength increases by the area surrounded by the horizontal axis and the vertical axis, that is, the integrated value.

これは、センサ用マグネット9の直径が15mm、厚み5mm、シャフト6の外径が10mm、ホルダ10は0.5mm厚の非磁性材、半導体センサ8をセンサ用マグネット9の中心軸上2mmの位置とした場合の計算結果である。縦軸はシャフト6の端面にセンサ用マグネット9を当接した場合の磁界強度を100%としており、空隙の距離gに対して、磁性体のシャフト6への漏れ磁束が低減できるので、磁界強度の増加率は常にプラスの値となる。空隙の距離gが2mm以下では、磁界強度の増加率は大きいが、2mm以上ではシャフト6への漏れ磁束が空隙の磁気抵抗が大きくなり少なくなっていくことから増加率が小さくなり、ほとんど一定値となっていくことが分かる。   This is because the diameter of the sensor magnet 9 is 15 mm, the thickness is 5 mm, the outer diameter of the shaft 6 is 10 mm, the holder 10 is a non-magnetic material having a thickness of 0.5 mm, and the semiconductor sensor 8 is positioned 2 mm above the central axis of the sensor magnet 9. This is the calculation result when The vertical axis indicates the magnetic field strength when the sensor magnet 9 is in contact with the end face of the shaft 6 as 100%, and the magnetic flux intensity to the shaft 6 of the magnetic material can be reduced with respect to the gap distance g. The rate of increase is always a positive value. When the gap distance g is 2 mm or less, the increase rate of the magnetic field strength is large. However, when the gap distance is 2 mm or more, the increase rate is small because the leakage magnetic flux to the shaft 6 increases and decreases the magnetic resistance of the gap. It turns out that it becomes.

半導体センサ8での角度検出精度は、半導体センサ8とセンサ用マグネット9との相対距離にも依存する。モータと制御ユニットを一体化した電動駆動装置の個体ごとに相対距離が変動した場合、磁界強度ばらつきによる角度検出誤差のばらつきが大きく、出力トルクに重畳するトルクリップルのばらつきが大きくなってしまう特有の問題がある。   The angle detection accuracy in the semiconductor sensor 8 also depends on the relative distance between the semiconductor sensor 8 and the sensor magnet 9. When the relative distance fluctuates for each individual electric drive unit that integrates the motor and control unit, there is a large variation in angle detection error due to variations in magnetic field strength, and a large variation in torque ripple superimposed on the output torque. There's a problem.

例えば、ホルダ10をステアリングギアへの固定側11(図1参照)を基準に圧入する場合、センサ用マグネット9の軸方向公差はシャフト公差で決まり、かつ、半導体センサ8はハウジング4やECU部3を含んだ公差で決まるので、相対距離のばらつきが大きい。このような場合には空隙の距離gを2mm以上とすることで、磁界強度のばらつきを低減することができる特徴を有する。また、磁界強度も大きいので、漏れ磁束が減った分をセンサ用マグネット9の厚みを減らしてコストダウンを図ることができる利点もある。   For example, when the holder 10 is press-fitted with the fixed side 11 (refer to FIG. 1) to the steering gear as a reference, the axial tolerance of the sensor magnet 9 is determined by the shaft tolerance, and the semiconductor sensor 8 includes the housing 4 and the ECU unit 3. The relative distance variation is large. In such a case, the variation in magnetic field strength can be reduced by setting the gap distance g to 2 mm or more. Further, since the magnetic field strength is large, there is an advantage that the thickness of the sensor magnet 9 can be reduced to reduce the cost by reducing the leakage magnetic flux.

一方、電動パワーステアリング装置が軽自動車や小型自動車に搭載される場合には、出力トルクの大きな中型自動車以上車両に比べて、トルクリップルの許容値が小さく、操舵フィーリングへの影響が小さい場合がある。この場合、空隙の距離gを2mm以下にすることにより、モータと制御ユニットを一体化した電動駆動装置の全長を小さくすることができる。従って、電動ステアリング装置のステアリングコラムに直角方向に配置される小型自動車以下では、他の車載機器や運転者の脚部との干渉が少なくなるので、搭載性が改善されるという利点が得られる。また、車両重量の小さい小型自動車において、モータと制御ユニットを一体化した電動駆動装置の重量低減による燃費改善の効果は言うまでもない。   On the other hand, when the electric power steering device is installed in a light vehicle or a small vehicle, the allowable value of torque ripple may be smaller and the influence on steering feeling may be smaller than that of a medium-sized vehicle or larger vehicle with a large output torque. is there. In this case, by setting the gap distance g to 2 mm or less, the total length of the electric drive device in which the motor and the control unit are integrated can be reduced. Therefore, in a small automobile or less arranged in a direction perpendicular to the steering column of the electric steering device, there is less interference with other in-vehicle devices and the driver's legs, so that the advantage of improved mountability can be obtained. Needless to say, in a small vehicle having a small vehicle weight, the effect of improving the fuel consumption can be achieved by reducing the weight of the electric drive unit in which the motor and the control unit are integrated.

このように、実施の形態2による電動駆動装置では、実施の形態1からさらなるトルクリップル改善、もしくは、小型軽量化を選択的に実現できる顕著な効果を有する。   As described above, the electric drive device according to the second embodiment has a remarkable effect that the torque ripple improvement or the reduction in size and weight can be selectively realized from the first embodiment.

実施の形態3.
次に、この発明の実施の形態3による電動駆動装置について説明する。実施の形態3による電動駆動装置は、センサ用マグネットとホルダを除くと実施の形態1あるいは実施の形態2と同様であるので、図示説明を省略し、ここでは、構成の異なるセンサ用マグネットとホルダについて説明する。
図5は、実施の形態3による電動駆動装置のセンサ用マグネットとホルダを示す断面図で、実施の形態1あるいは実施の形態2と同一、若しくは相当する部分には同一符号を付している。なお、図5(a)は側面断面図、(b)は図5(a)のB−B線断面図、(c)は図5(a)のA−A線断面図である。
Embodiment 3 FIG.
Next, an electric drive device according to Embodiment 3 of the present invention will be described. The electric drive device according to the third embodiment is the same as that of the first or second embodiment except for the sensor magnet and the holder. Therefore, the illustration is omitted. Here, the sensor magnet and the holder having different configurations are described here. Will be described.
FIG. 5 is a sectional view showing a sensor magnet and a holder of the electric drive device according to the third embodiment, and the same or corresponding parts as those in the first or second embodiment are denoted by the same reference numerals. 5A is a side sectional view, FIG. 5B is a sectional view taken along line BB in FIG. 5A, and FIG. 5C is a sectional view taken along line AA in FIG.

図5に示すように、実施の形態3による電動駆動装置のホルダ10は、中心穴24が多角形の形状に形成されている。このため、ホルダ10に対するセンサ用マグネット9の回り止めとして機能する。   As shown in FIG. 5, the holder 10 of the electric drive device according to Embodiment 3 has a center hole 24 formed in a polygonal shape. For this reason, it functions as a detent of the sensor magnet 9 with respect to the holder 10.

回り止めとして機能するための形状は多角形のみでなく、次のような形状でも同様の機能を発揮することができる。
即ち、図6は回転中心軸に対して、中心穴24が偏心した位置に設けられている場合であり、図7は中心穴24が複数個設けられている場合である。また、図8は中心穴24のほかに、ホルダ10の平面部23に窪み30を設けた場合である。
The shape for functioning as a rotation stopper is not limited to a polygonal shape, and the same function can be achieved with the following shapes.
That is, FIG. 6 shows a case where the center hole 24 is provided at an eccentric position with respect to the rotation center axis, and FIG. 7 shows a case where a plurality of center holes 24 are provided. FIG. 8 shows a case where a recess 30 is provided in the flat portion 23 of the holder 10 in addition to the center hole 24.

このように構成された実施の形態3による電動駆動装置においても、実施の形態1あるいは実施の形態2と同様の効果を得ることができる。   Also in the electric drive device according to the third embodiment configured as described above, the same effects as those of the first or second embodiment can be obtained.

実施の形態4.
次に、この発明の実施の形態4による電動駆動装置について説明する。実施の形態4による電動駆動装置は、センサ用マグネットとホルダを除くと実施の形態1、実施の形態2、あるいは実施の形態3と同様であるので、図示説明を省略し、ここでは、構成の異なるセンサ用マグネットとホルダについて説明する。
図9は、実施の形態4による電動駆動装置のセンサ用マグネットとホルダを示す断面図で、実施の形態1、実施の形態2、あるいは実施の形態3と同一、若しくは相当する部分には同一符号を付している。なお、図9(a)は側面断面図、(b)は図9(a)のB−B線断面図、(c)は図9(a)のA−A線断面図である。
Embodiment 4 FIG.
Next, an electric drive device according to Embodiment 4 of the present invention will be described. The electric drive device according to the fourth embodiment is the same as the first embodiment, the second embodiment, or the third embodiment except for the sensor magnet and the holder. Different sensor magnets and holders will be described.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a sensor magnet and a holder of the electric drive device according to the fourth embodiment, and the same reference numerals are used for the same or corresponding parts as those of the first, second, or third embodiment. Is attached. 9A is a side sectional view, FIG. 9B is a sectional view taken along line BB in FIG. 9A, and FIG. 9C is a sectional view taken along line AA in FIG.

図9に示すように、実施の形態4による電動駆動装置のホルダ10は、平面部23が円筒部22の外側に配置されている。
このように、ホルダ10の平面部23が円筒部22の外側に配置された実施の形態4による電動駆動装置においても、実施の形態1、実施の形態2、あるいは実施の形態3と同様の効果を得られることは明らかである。特に、シャフト6の外径がセンサ用マグネット9の外径に比べて小さい場合に有効な構成である。同様に図10、図11に示すように、平面部23に更に軸方向に延びる延長部31を設けても同様の効果を得ることができる。
As shown in FIG. 9, in the holder 10 of the electric drive device according to the fourth embodiment, the plane portion 23 is disposed outside the cylindrical portion 22.
Thus, also in the electric drive device according to the fourth embodiment in which the flat portion 23 of the holder 10 is arranged outside the cylindrical portion 22, the same effect as that of the first, second, or third embodiment. It is clear that This is particularly effective when the outer diameter of the shaft 6 is smaller than the outer diameter of the sensor magnet 9. Similarly, as shown in FIG. 10 and FIG. 11, the same effect can be obtained even if the extension portion 31 further extending in the axial direction is provided on the plane portion 23.

実施の形態5.
次に、この発明の実施の形態5による電動駆動装置について説明する。実施の形態5による電動駆動装置は、センサ用マグネットとホルダを除くと実施の形態1、実施の形態2、実施の形態3、あるいは実施の形態4と同様であるので、図示説明を省略し、ここでは、構成の異なるセンサ用マグネットとホルダについて説明する。
図12は、実施の形態5による電動駆動装置のセンサ用マグネットとホルダを示す断面図で、実施の形態1、実施の形態2、実施の形態3、あるいは実施の形態4と同一、若しくは相当する部分には同一符号を付している。なお、図12(a)は側面断面図、(b)は図12(a)のB−B線断面図、(c)は図12(a)のA−A線断面図である。
Embodiment 5. FIG.
Next, an electric drive device according to Embodiment 5 of the present invention will be described. The electric drive device according to the fifth embodiment is the same as the first embodiment, the second embodiment, the third embodiment, or the fourth embodiment except for the sensor magnet and the holder. Here, sensor magnets and holders having different configurations will be described.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing the sensor magnet and holder of the electric drive device according to the fifth embodiment, which is the same as or corresponds to the first embodiment, the second embodiment, the third embodiment, or the fourth embodiment. The parts are given the same reference numerals. 12A is a side sectional view, FIG. 12B is a sectional view taken along line BB in FIG. 12A, and FIG. 12C is a sectional view taken along line AA in FIG.

図12に示すように、実施の形態5による電動駆動装置のホルダ10は、平面部23に切欠き部32を有している。
このように、ホルダ10の平面部23に切欠き部32を有する実施の形態5による電動駆動装置においても、実施の形態1、実施の形態2、実施の形態3、あるいは実施の形態4と同様に、ホルダ10に対するセンサ用マグネット9の回り止めとして機能する。
As shown in FIG. 12, the holder 10 of the electric drive device according to the fifth embodiment has a notch 32 in the flat portion 23.
Thus, also in the electric drive device by Embodiment 5 which has the notch part 32 in the plane part 23 of the holder 10, it is the same as that of Embodiment 1, Embodiment 2, Embodiment 3, or Embodiment 4. Furthermore, it functions as a detent for the sensor magnet 9 with respect to the holder 10.

回り止めとして機能するための形状は多角形だけでなく、次のような形状でも同様の機能を発揮することができる。即ち、図13および図14に示すように、平面部23に窪み33を設けた場合である。   The shape for functioning as a rotation stopper is not limited to a polygonal shape, and a similar function can be achieved with the following shapes. That is, as shown in FIG. 13 and FIG. 14, this is a case where the recess 33 is provided in the flat portion 23.

このように構成された実施の形態5による電動駆動装置においても、実施の形態1、実施の形態2、実施の形態3、あるいは実施の形態4と同様の効果を得ることができる。   Also in the electric drive device according to the fifth embodiment configured as described above, the same effects as those of the first embodiment, the second embodiment, the third embodiment, or the fourth embodiment can be obtained.

以上、実施の形態1から実施の形態5について説明したが、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。   As described above, the first to fifth embodiments have been described. However, within the scope of the present invention, the embodiments can be freely combined, or the embodiments can be appropriately modified or omitted. Is possible.

1 電動駆動装置、2 モータ部、3 ECU部、4 ハウジング、5 固定子、6 シャフト、7 回転子、8 半導体センサ、9 センサ用マグネット、10 ホルダ、11 固定側、12 反対側、20 円柱部、21、23 平面部、22 円筒部、24、27 中心穴、25 中空部、26 嵌合部、30、33 窪み、31 延長部、32 切欠き部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric drive device, 2 Motor part, 3 ECU part, 4 Housing, 5 Stator, 6 Shaft, 7 Rotor, 8 Semiconductor sensor, 9 Magnet for sensors, 10 Holder, 11 Fixed side, 12 Opposite side, 20 Cylindrical part , 21, 23 Planar part, 22 Cylindrical part, 24, 27 Center hole, 25 Hollow part, 26 Fitting part, 30, 33 Recess, 31 Extension part, 32 Notch part

この発明による制御ユニット一体型電動駆動装置は、モータ部を制御する制御ユニットを前記モータ部の出力軸に同軸に配置し、前記制御ユニットと前記モータ部を一体化した制御ユニット一体型電動駆動装置において、
前記モータ部は、ハウジングの内周に嵌合された固定子と、前記ハウジングに回転自在に支持されたシャフトと、前記シャフトに固定され、前記固定子と空隙を介して対向する回転子と、前記シャフトのモータ出力側と反対側の一端に固定され、ホルダと一体化されたセンサ用マグネットと、前記センサ用マグネットの磁界を検出する回転角度検出手段と、前記回転角度検出手段で検出した前記回転子の回転角度に応じて前記モータ部の制御を行う制御ユニットと、を備え、
前記ホルダは、一端に穴の空いた底面を有する円筒状の非磁性体で構成されると共に、前記センサ用マグネットは、前記シャフトの軸方向に前記ホルダと重なっている部分の厚さをt2とし、前記厚さt2以外の前記ホルダと重なっていない部分の厚さをt1とした場合、t1>t2なる関係を有して前記ホルダの底面の両側かつ外周側に一体化され、
前記ホルダと前記センサ用マグネットは、前記シャフトの一端と空隙を介して離間して配置されると共に、前記ホルダの前記シャフトとの固定部分を円形接触面を有する構成としたものである。
The present invention by the control unit integrated electric drive, a control unit for controlling the motor unit is disposed coaxially with the output shaft of the motor unit, said control unit and integrated the motor unit control unit integrated electric drive In
The motor unit includes a stator fitted to an inner periphery of a housing, a shaft rotatably supported by the housing, a rotor fixed to the shaft and facing the stator via a gap, A sensor magnet fixed to one end of the shaft opposite to the motor output side and integrated with a holder, a rotation angle detection means for detecting a magnetic field of the sensor magnet, and the rotation angle detection means detected by the rotation angle detection means A control unit that controls the motor unit according to the rotation angle of the rotor,
The holder is formed of a cylindrical nonmagnetic material having a bottom surface with a hole at one end, and the sensor magnet has a thickness of a portion overlapping the holder in the axial direction of the shaft as t2. , if the thickness of the portion does not overlap with the holder other than the thickness t2 was t1, mono conjugated to either side and the outer peripheral side of the bottom surface of the holder has a t1> t2 the relationship,
The holder and the sensor magnet are arranged so as to be separated from one end of the shaft via a gap, and a fixed portion of the holder with the shaft has a circular contact surface.

一方、電動パワーステアリング装置が軽自動車や小型自動車に搭載される場合には、出力トルクの大きな中型自動車以上車両に比べて、トルクリップルの許容値が小さく、操舵フィーリングへの影響が小さい場合がある。この場合、空隙の距離gを2mm以下にすることにより、モータと制御ユニットを一体化した電動駆動装置の全長を小さくすることができる。従って、電動ステアリング装置のステアリングコラムに直角方向に配置される小型自動車以下では、他の車載機器や運転者の脚部との干渉が少なくなるので、搭載性が改善されるという利点が得られる。また、車両重量の小さい小型自動車において、モータと制御ユニットを一体化した電動駆動装置の重量低減による燃費改善の効果は言うまでもない。 On the other hand, if in the case where the electric power steering apparatus is mounted on a light car and small vehicles, as compared to a large duty vehicles or vehicle output torque, small allowable value of the torque ripple, a small effect on the steering feeling There is. In this case, by setting the gap distance g to 2 mm or less, the total length of the electric drive device in which the motor and the control unit are integrated can be reduced. Therefore, in a small automobile or less arranged in a direction perpendicular to the steering column of the electric steering device, there is less interference with other in-vehicle devices and the driver's legs, so that the advantage of improved mountability can be obtained. Needless to say, in a small vehicle having a small vehicle weight, the effect of improving the fuel consumption can be achieved by reducing the weight of the electric drive unit in which the motor and the control unit are integrated.

Claims (6)

モータ部を制御する制御ユニットを前記モータ部の出力軸に同軸に配置し、前記制御ユニットと前記モータ部を一体化した制御ユニット一体型電動駆動装置において、
前記モータ部は、ハウジングの内周に嵌合された固定子と、前記ハウジングに回転自在に支持されたシャフトと、前記シャフトに固定され、前記固定子と空隙を介して対向する回転子と、前記シャフトのモータ出力側と反対側の一端に固定され、ホルダと一体化されたセンサ用マグネットと、前記センサ用マグネットの磁界を検出する回転角度検出手段と、前記回転角度検出手段で検出した前記回転子の回転角度に応じて前記モータ部の制御を行う制御ユニットと、を備え、
前記ホルダは、一端に穴の空いた底面を有する円筒状の非磁性体で構成されると共に、前記センサ用マグネットは、前記ホルダの底面の両側かつ外周側に射出成形されて一体化され、
前記ホルダと前記センサ用マグネットは、前記シャフトの一端と空隙を介して離間して配置されると共に、前記ホルダの前記シャフトとの固定部分を円形接触面を有する構成としたことを特徴とする制御ユニット一体型電動駆動装置。
In the control unit integrated electric drive device in which the control unit for controlling the motor unit is arranged coaxially with the output shaft of the motor unit, and the control unit and the motor unit are integrated,
The motor unit includes a stator fitted to an inner periphery of a housing, a shaft rotatably supported by the housing, a rotor fixed to the shaft and facing the stator via a gap, A sensor magnet fixed to one end of the shaft opposite to the motor output side and integrated with a holder, a rotation angle detection means for detecting a magnetic field of the sensor magnet, and the rotation angle detection means detected by the rotation angle detection means A control unit that controls the motor unit according to the rotation angle of the rotor,
The holder is composed of a cylindrical non-magnetic material having a bottom surface with a hole at one end, and the sensor magnet is injection-molded and integrated on both sides and the outer peripheral side of the holder,
The holder and the sensor magnet are arranged so as to be spaced apart from one end of the shaft via a gap, and the fixed portion of the holder to the shaft has a circular contact surface. Unit-integrated electric drive.
前記センサ用マグネットは、前記シャフトの軸方向にホルダと重なっている部分の厚さをt2とし、前記厚さt2以外の前記ホルダと重なっていない部分の厚さをt1とした場合、t1>t2なる関係を有していることを特徴とする請求項1に記載の制御ユニット一体型電動駆動装置。   When the thickness of the portion of the sensor magnet that overlaps the holder in the axial direction of the shaft is t2, and the thickness of the portion that does not overlap the holder other than the thickness t2 is t1, t1> t2 The control unit-integrated electric drive device according to claim 1, wherein: 前記ホルダは、前記センサ用マグネットの回り止めを備えていることを特徴とする請求項1または2に記載の制御ユニット一体型電動駆動装置。   The control unit-integrated electric drive device according to claim 1, wherein the holder includes a rotation stopper for the sensor magnet. 前記ホルダは、絞り加工されていることを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載の制御ユニット一体型電動駆動装置。   The control unit-integrated electric drive device according to any one of claims 1 to 3, wherein the holder is drawn. 前記センサ用マグネットは、前記シャフトの端面との間に2mm以上の空隙を有して前記ホルダにより保持されていることを特徴とする請求項1から4の何れか一項に記載の制御ユニット一体型電動駆動装置。   5. The control unit according to claim 1, wherein the sensor magnet has a gap of 2 mm or more between the shaft end surface and is held by the holder. Body type electric drive device. 前記センサ用マグネットは、前記シャフトの端面との間に2mm未満の空隙を有して前記ホルダにより保持されていることを特徴とする請求項1から4の何れか一項に記載の制御ユニット一体型電動駆動装置。
5. The control unit according to claim 1, wherein the sensor magnet has a gap of less than 2 mm between the shaft end face and is held by the holder. Body type electric drive device.
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