JP4918406B2

JP4918406B2 - Electromagnetic clutch

Info

Publication number: JP4918406B2
Application number: JP2007130704A
Authority: JP
Inventors: 大輔橋本; 真史玉井
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2007-05-16
Filing date: 2007-05-16
Publication date: 2012-04-18
Anticipated expiration: 2027-05-16
Also published as: JP2008286285A

Description

本発明は、電磁クラッチにおける回転シャフトの回転情報を、磁気検出手段を利用して検出する技術に関し、特に磁気検出手段に及ぼす漏洩磁束の影響を抑え、検出精度を向上させる技術に関する。 The present invention relates to a technique for detecting rotation information of a rotary shaft in an electromagnetic clutch using a magnetic detection means, and more particularly to a technique for suppressing the influence of leakage magnetic flux on the magnetic detection means and improving detection accuracy.

磁力によってクラッチの接続／非接続を行う電磁クラッチが知られている。電磁クラッチは、電磁コイルによって生成される磁力によってロータにアーマチュア（摩擦板）を吸引させ、両者間の摩擦力によって、駆動力の伝達が行われる。また、電磁コイルへの通電を切れば、ロータからアーマチュアが離れ、駆動力の伝達が遮断される。 2. Description of the Related Art An electromagnetic clutch that connects / disconnects a clutch by a magnetic force is known. In the electromagnetic clutch, an armature (friction plate) is attracted to a rotor by a magnetic force generated by an electromagnetic coil, and a driving force is transmitted by a frictional force therebetween. Further, when the electromagnetic coil is de-energized, the armature is separated from the rotor, and the transmission of the driving force is interrupted.

電磁クラッチは、クラッチの動作を電子的に制御することができる優位性がある。また、駆動力を伝達する回転シャフトの回転角を計測する構成を内蔵することで、駆動力の伝達制御に加えて、駆動軸の角度制御に利用することもできる。 The electromagnetic clutch has an advantage that the operation of the clutch can be controlled electronically. Further, by incorporating a configuration for measuring the rotation angle of the rotating shaft that transmits the driving force, in addition to the driving force transmission control, it can be used for angle control of the driving shaft.

クラッチの回転シャフトの回転を検出する技術に関しては、例えば特許文献１に記載された構成が公知である。また、特許文献２には、ＭＲセンサを用いて磁性体ロータの回転を検出する技術が記載されている。 With regard to a technique for detecting the rotation of the rotary shaft of the clutch, for example, the configuration described in Patent Document 1 is known. Patent Document 2 describes a technique for detecting the rotation of a magnetic rotor using an MR sensor.

特開２００５−１２１１０５号（要約書）JP 2005-121105 (Abstract) 特開２００６−２５０６２９号（要約書）JP 2006-250629 (Abstract)

電磁クラッチは、その動作の原理上、磁束が発生する。この磁束が上述した回転シャフトの回転角を検出するための磁気検出手段において検出されると、磁気検出手段の検出出力に歪み等が発生し、検出精度が低下する。そこで、本発明は、磁気検出手段を用いた回転シャフトの回転情報検出機構を備えた電磁クラッチにおいて、磁気検出手段に及ぼすクラッチ動作に必要な磁力の影響を低減することができ、検出精度を向上させる技術を提供することを目的とする。 The electromagnetic clutch generates magnetic flux on the principle of operation. When this magnetic flux is detected by the magnetic detection means for detecting the rotation angle of the rotary shaft described above, the detection output of the magnetic detection means is distorted and the detection accuracy is lowered. Therefore, the present invention can reduce the influence of the magnetic force necessary for the clutch operation on the magnetic detection means in the electromagnetic clutch provided with the rotation information detection mechanism of the rotary shaft using the magnetic detection means, and improve the detection accuracy. The purpose is to provide technology.

請求項１に記載の発明は、ロータと、前記ロータに対して所定の隙間を有した状態で対向して配置されたアーマチュアと、前記アーマチュアと共に回転する回転シャフトと、磁性体により構成されるステータハウジングに固定され、前記ロータと前記アーマチュアとを吸着させる磁力を発生するための電磁コイルと、前記回転シャフトに対して固定された磁石と、前記ステータハウジングに対して固定され、前記磁石の磁気を検出する磁気検出手段と、前記磁気検出手段と前記電磁コイルとの間に配置された磁気シールド手段とを備え、前記磁気シールド手段は、所定の間隔を有して配置された複数の磁気シールド板であり、前記回転シャフトに対して固定された第１の磁気シールド板と、前記ステータハウジングに対して固定された第２の磁気シールド板とを備えることを特徴とする電磁クラッチである。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a stator constituted by a rotor, an armature disposed to face the rotor with a predetermined gap, a rotating shaft that rotates together with the armature, and a magnetic material. An electromagnetic coil fixed to the housing and generating a magnetic force for attracting the rotor and the armature; a magnet fixed to the rotating shaft; and fixed to the stator housing; And a plurality of magnetic shield plates arranged at a predetermined interval. The magnetic shield means includes: a magnetic detection means for detecting; and a magnetic shield means disposed between the magnetic detection means and the electromagnetic coil. A first magnetic shield plate fixed to the rotating shaft, and a second magnetic shield plate fixed to the stator housing. An electromagnetic clutch, wherein Rukoto a gas shield plate.

請求項１に記載の発明によれば、電磁コイルと磁気検出手段との間に磁気シールド手段があるので、磁気検出手段に到達する電磁コイルからの漏れ磁束を少なくでき、電磁コイルが生成する磁束が磁気検出手段の出力に及ぼす影響を軽減することができる。このため、検出精度を向上させることができる。磁気シールド手段は、極力透磁率の高い磁性体によって構成されることが望ましい。磁気シールド手段を構成する磁性体としては、鉄、フェライト材料、その他一般に磁気シールド効果が得られる材料として知られているものを利用することができる。 According to the first aspect of the present invention, since the magnetic shield means is provided between the electromagnetic coil and the magnetic detection means, the leakage magnetic flux from the electromagnetic coil reaching the magnetic detection means can be reduced, and the magnetic flux generated by the electromagnetic coil. On the output of the magnetic detection means. For this reason, detection accuracy can be improved. The magnetic shield means is preferably composed of a magnetic material having as high a permeability as possible. As the magnetic body constituting the magnetic shield means, iron, ferrite materials, and other materials generally known as a material that can obtain a magnetic shield effect can be used.

ここで、アーマチュアは、回転シャフトに対して直接固定されていてもよいし、間接的に固定されていてもよい。電磁コイルもステータハウジングに対して、直接固定されていてもよいし、間接的に固定されていてもよい。磁石も回転シャフトに対して、直接固定されていてもよいし、間接的に固定されていてもよい。磁気検出手段もステータハウジングに対して、直接固定されていてもよいし、間接的に固定されていてもよい。磁気検出手段は、磁気を検出して、それを電気信号等に変換して出力することができる装置のことをいう。磁気検出手段としては、ＭＲ素子（磁気抵抗素子）を用いたデバイスを利用することが好ましい。なお、ここで「固定」とは、後述するようにアーマチュアが回転シャフトに板ばねを介して固定されている場合のような、回転方向に関しては固定されているが、軸方向に関しては可動であるような場合も含むものとする。 Here, the armature may be directly fixed to the rotating shaft, or may be indirectly fixed. The electromagnetic coil may also be fixed directly or indirectly to the stator housing. The magnet may be directly fixed to the rotating shaft, or may be indirectly fixed. The magnetic detection means may also be directly fixed to the stator housing, or may be indirectly fixed. The magnetic detection means refers to a device that can detect magnetism, convert it into an electric signal or the like, and output it. As the magnetic detection means, a device using an MR element (magnetoresistance element) is preferably used. Here, “fixed” means that the armature is fixed to the rotating shaft via a leaf spring, as will be described later, but is fixed in the rotating direction, but is movable in the axial direction. Such cases are also included.

請求項１に記載の発明によれば、磁気シールドが多重に行われるので、シールド効果をより高めることができる。このため、電磁コイルが生成する磁気の磁気検出手段への影響をさらに弱めることができる。多重に配置する磁気シールド板の数は、より多い方が磁気シールド効果を高くすることができる。 According to the first aspect of the present invention, since the magnetic shielding is performed in multiple, the shielding effect can be further enhanced. For this reason, it is possible to further weaken the influence of the magnetism generated by the electromagnetic coil on the magnetic detection means. The larger the number of magnetic shield plates arranged in multiple layers, the higher the magnetic shield effect.

請求項１に記載の発明によれば、回転シャフト側に固定された磁気シールド板（第１の磁気シールド板）とステータハウジング側（ステータ側）に固定された磁気シールド板（第２の磁気シールド板）によって、電磁コイルと磁気検出手段との間に２重磁気シールド構造が形成される。この構造によれば、互い違いに磁気シールド板が重なる配置となるので、漏洩磁束の少ない磁気シールド構造とすることができる。 According to the first aspect of the present invention, the magnetic shield plate (first magnetic shield plate) fixed to the rotating shaft side and the magnetic shield plate (second magnetic shield) fixed to the stator housing side (stator side). A double magnetic shield structure is formed between the electromagnetic coil and the magnetic detection means. According to this structure, since the magnetic shield plates are alternately arranged, a magnetic shield structure with less leakage magnetic flux can be obtained.

また、回転シャフトが磁性体である場合、第１の磁気シールド板が回転シャフト側に固定されているので、第１の磁気シールド板が回転シャフトを介しての磁束の漏洩に対してシールド効果を発揮する。そして、第２の磁気シールド板がステータハウジング側に固定されているので、ステータハウジングを介しての磁束の漏洩に対してシールド効果を発揮する。このため、電磁コイル側から磁気検出手段側に漏洩する磁束を効果的に減らすことができる。 Further, when the rotating shaft is a magnetic body, the first magnetic shield plate is fixed to the rotating shaft side, so that the first magnetic shield plate has a shielding effect against leakage of magnetic flux through the rotating shaft. Demonstrate. And since the 2nd magnetic shielding board is being fixed to the stator housing side, a shielding effect is exhibited with respect to the leakage of the magnetic flux through a stator housing. For this reason, the magnetic flux which leaks from the electromagnetic coil side to the magnetic detection means side can be reduced effectively.

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、第１の磁気シールド板は、円板部分または円環部分を備えると共に、ステータハウジングと第２の磁気シールド板の間に配置され、第２の磁気シールド板は、円環部分と円筒部分とを備え、第２の磁気シールド板が備えた円環部分は、第１の磁気シールド板が備えた円板部分または円環部分に対向し、第２の磁気シールド板が備えた円筒部分は、第１の磁気シールド板が備えた円板部分または円環部分の外周面の外側を覆っていることを特徴とする。 The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1 , wherein the first magnetic shield plate includes a disc portion or an annular portion, and is disposed between the stator housing and the second magnetic shield plate, The second magnetic shield plate includes an annular portion and a cylindrical portion, and the annular portion provided in the second magnetic shield plate is opposed to the disc portion or the annular portion provided in the first magnetic shield plate. And the cylindrical part with which the 2nd magnetic shield board was provided has covered the outside of the perimeter surface of the disc part or annular part with which the 1st magnetic shield board was provided.

請求項２に記載の発明によれば、第１の磁気シールド板がステータハウジングと第２の磁気シールド板との間に挟まれ、さらに第１の磁気シールド板の外周外側が第２の磁気シールド板の円筒部分によって覆われるので、第１の磁気シールド板を介して漏洩する磁束を遮蔽することができ、総合的な磁気シールド効果を高めることができる。 According to the second aspect of the present invention, the first magnetic shield plate is sandwiched between the stator housing and the second magnetic shield plate, and the outer periphery of the first magnetic shield plate is the second magnetic shield. Since it is covered by the cylindrical portion of the plate, the magnetic flux leaking through the first magnetic shield plate can be shielded, and the overall magnetic shield effect can be enhanced.

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、回転シャフトは磁性材料により構成されており、磁石は、非磁性材料のスペーサを介して回転シャフトに固定されていることを特徴とする。請求項３に記載の発明によれば、回転シャフトを所定の強度を確保できる磁性材料により構成できるので、強い回転力を伝達することができ、また高い信頼性を有する電磁クラッチを得ることができる。また、非磁性スペーサを利用することで、ここが磁性体である場合より回転シャフトから伝わってくる漏洩磁束を減少させることが可能となる。 The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2 , wherein the rotating shaft is made of a magnetic material, and the magnet is fixed to the rotating shaft via a spacer made of a non-magnetic material. It is characterized by. According to the third aspect of the present invention, since the rotary shaft can be made of a magnetic material capable of ensuring a predetermined strength, a strong rotational force can be transmitted and an electromagnetic clutch having high reliability can be obtained. . Further, by using a non-magnetic spacer, it is possible to reduce the leakage magnetic flux transmitted from the rotating shaft as compared with the case where this is a magnetic body.

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発明において、第１の磁気シールド板は、回転シャフトの長手方向に垂直な断面の少なくとも一部を覆うことを特徴とする。請求項４に記載の発明によれば、回転シャフトの断面が磁気シールドされるので、回転シャフトの長手方向に形成される磁路を伝わってその端部（端面）から出てゆく磁束の影響を抑えることができる。特に回転シャフトを磁性材料で構成した場合、回転シャフトを介して漏洩する磁束の影響が大きいので、上記の構成は効果的となる。 The invention according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3 , wherein the first magnetic shield plate covers at least a part of a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the rotating shaft. Features. According to invention of Claim 4 , since the cross section of a rotating shaft is magnetically shielded, the influence of the magnetic flux which goes through the magnetic path formed in the longitudinal direction of a rotating shaft and comes out from the edge part (end surface) is received. Can be suppressed. In particular, when the rotary shaft is made of a magnetic material, the above configuration is effective because the influence of magnetic flux leaking through the rotary shaft is large.

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発明において、回転シャフトは磁性材料により構成されており、第１の磁気シールド板は、非磁性材料のスペーサを介して回転シャフトに取り付けられていることを特徴とする。請求項５に記載の発明によれば、第１の磁気シールド板と、磁性体で構成される回転シャフトとの間に非磁性材料のスペーサが配置されるので、第１の磁気シールド板部分における回転シャフト端部からの漏洩磁束を減らすことができる。このため、第１の磁気シールド板の磁気シールド効果をより高く発揮させることができる。 The invention according to claim 5 is the invention according to any one of claims 1 to 4 , wherein the rotating shaft is made of a magnetic material, and the first magnetic shield plate is a spacer made of a non-magnetic material. It is characterized by being attached to the rotating shaft. According to the fifth aspect of the present invention, since the spacer of the nonmagnetic material is disposed between the first magnetic shield plate and the rotary shaft made of a magnetic material, the first magnetic shield plate portion Leakage magnetic flux from the end of the rotating shaft can be reduced. For this reason, the magnetic shield effect of the first magnetic shield plate can be further enhanced.

請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、回転シャフトは磁性材料により構成されており、磁気検出手段と電磁コイルとの間において、回転シャフトの断面を通る磁束を遮蔽する磁気シールド手段を更に備えることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the rotating shaft is made of a magnetic material, and shields the magnetic flux passing through the cross section of the rotating shaft between the magnetic detection means and the electromagnetic coil. Further comprising magnetic shielding means .

磁性体により構成される回転シャフトは、強度に優れコスト的にも有利であるが、回転シャフト自体が磁路となるので、回転シャフトを介した磁束漏洩の問題が顕在化する。請求項６に記載の発明によれば、回転シャフト内の長手方向における磁束が磁気シールド手段により遮蔽されるので、回転シャフトを介した磁束の磁気検出手段への漏洩を抑えることができる。これにより、電磁コイル側から回転シャフトを介して漏洩した磁束を磁気検出手段が検出し、回転情報の検出に悪影響が出る不都合を抑えることができる。 A rotating shaft made of a magnetic material is excellent in strength and advantageous in terms of cost. However, since the rotating shaft itself becomes a magnetic path, a problem of magnetic flux leakage through the rotating shaft becomes obvious. According to the sixth aspect of the present invention, since the magnetic flux in the longitudinal direction in the rotating shaft is shielded by the magnetic shield means, leakage of the magnetic flux to the magnetic detecting means via the rotating shaft can be suppressed. Thereby, the magnetic detection means detects the magnetic flux leaked through the rotating shaft from the electromagnetic coil side, and it is possible to suppress the disadvantage that the detection of the rotation information is adversely affected.

本発明によれば、磁気検出手段を用いた回転シャフトの回転情報検出機構を備えた電磁クラッチにおいて、磁気検出手段に及ぼすクラッチ動作に必要な磁力の影響を低減し、検出精度の向上を図ることができる技術を提供することができる。 According to the present invention, in an electromagnetic clutch provided with a rotation shaft rotation information detection mechanism using magnetic detection means, the influence of magnetic force necessary for clutch operation on the magnetic detection means is reduced, and detection accuracy is improved. It is possible to provide technology that can

（１）第１の実施形態
（電磁クラッチの構成）
図１（Ａ）は、本発明の一例である電磁クラッチの概要を示す断面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の電磁クラッチを下面方向から見た下面図である。また、図２は、図１（Ａ）に示す電磁クラッチの概要を示す斜視図である。なお、図２は、図１（Ａ）の電磁クラッチの下側を上にし（つまり上下を逆にし）、それを斜め上方から見た状態が示されている。また図２では、部材を回転可能な状態で固定するベアリングは図示省略されている。 (1) First embodiment (configuration of electromagnetic clutch)
1A is a cross-sectional view illustrating an outline of an electromagnetic clutch that is an example of the present invention, and FIG. 1B is a bottom view of the electromagnetic clutch of FIG. FIG. 2 is a perspective view showing an outline of the electromagnetic clutch shown in FIG. FIG. 2 shows a state in which the lower side of the electromagnetic clutch in FIG. In FIG. 2, a bearing for fixing the member in a rotatable state is not shown.

図１および図２には、電磁クラッチ１００が示されている。電磁クラッチ１００は、ロータ１０１を備えている。ロータ１０１は、磁性体で構成され、所定の厚みを有し、断面が略Ｕ字形状であり、軸方向から見ると円形を有している。この略Ｕ字形状の内側に後述するステータハウジング１０７と電磁コイル１０８の一部が収まる構造とされている。ロータ１０１には、円周方向に周回して延在するスリットＳ１およびＳ２が形成されている。図示省略されているが、スリットには、複数箇所（例えば３箇所）の接続部があり、内側の円環部分と外側の円環部分とがそこで接続され、全体がロータ１０１として一体化されている。ロータ１０１は、ベアリング１０２によって、回転シャフト１０３に回転自在な状態で固定されている。 1 and 2 show an electromagnetic clutch 100. The electromagnetic clutch 100 includes a rotor 101. The rotor 101 is made of a magnetic material, has a predetermined thickness, has a substantially U-shaped cross section, and has a circular shape when viewed from the axial direction. A stator housing 107 and a part of an electromagnetic coil 108, which will be described later, are accommodated inside the substantially U-shape. The rotor 101 is formed with slits S1 and S2 extending around the circumference. Although not shown, the slit has a plurality of connection portions (for example, three locations), the inner annular portion and the outer annular portion are connected there, and the whole is integrated as the rotor 101. Yes. The rotor 101 is fixed to the rotary shaft 103 by a bearing 102 so as to be rotatable.

ロータ１０１の外周には、図示省略したウォームホイールが配置されている。このウォームホイールには、図示省略したウォームギアが噛み合っている。このウォームギアには、図示省略したモータ等の駆動手段が接続されている。図示省略したモータが回転すると、ウォームギアおよびウォームホイールを介して駆動力がロータ１０１に伝わり、ロータ１０１が回転する。 A worm wheel (not shown) is arranged on the outer periphery of the rotor 101. A worm gear (not shown) is engaged with the worm wheel. The worm gear is connected to driving means such as a motor (not shown). When the motor (not shown) rotates, the driving force is transmitted to the rotor 101 via the worm gear and the worm wheel, and the rotor 101 rotates.

回転シャフト１０３は、駆動力を伝達する軸であり、所定の強度を確保するために磁性材料（例えば、炭素鋼Ｓ４５Ｃ）で構成されている。図１（Ａ）において、回転シャフト１０３の上部は、図示省略したプーリ機構（あるいはギア機構）を備え、この機構を介して、外部に回転シャフト１０３からの駆動力が伝達される。 The rotating shaft 103 is a shaft that transmits a driving force, and is made of a magnetic material (for example, carbon steel S45C) in order to ensure a predetermined strength. In FIG. 1A, the upper portion of the rotating shaft 103 includes a pulley mechanism (or a gear mechanism) (not shown), and the driving force from the rotating shaft 103 is transmitted to the outside through this mechanism.

回転シャフト１０３には、円環形状の板ばね１０４が固定され、板ばね１０４には、所定の厚さを有した磁性体により構成される円環形状のアーマチュア１０５が固定されている。つまり、アーマチュア１０５は、板ばね１０４を介して、回転シャフト１０３に固定されている。アーマチュア１０５には、スリットＳ３が形成されている。スリットＳ３の構造は、スリットＳ１およびＳ２と同じである。スリットＳ３は、中心軸方向から見て、スリットＳ１とＳ２との間の位置に形成されている。アーマチュア１０５は、ロータ１０１に対向して配置されている。また、電磁クラッチ１００がクラッチとして非接続の状態において、アーマチュア１０５は、ロータ１０１から僅かな（例えば数百μｍ）の間隔を有して離れている。 An annular leaf spring 104 is fixed to the rotating shaft 103, and an annular armature 105 made of a magnetic material having a predetermined thickness is fixed to the leaf spring 104. That is, the armature 105 is fixed to the rotating shaft 103 via the leaf spring 104. In the armature 105, a slit S3 is formed. The structure of the slit S3 is the same as that of the slits S1 and S2. The slit S3 is formed at a position between the slits S1 and S2 when viewed from the central axis direction. The armature 105 is disposed to face the rotor 101. Further, in a state where the electromagnetic clutch 100 is not connected as a clutch, the armature 105 is separated from the rotor 101 with a slight interval (for example, several hundreds μm).

回転シャフト１０３は、ベアリング１０６によってステータハウジング１０７に回転自在な状態で保持されている。ステータハウジング１０７は、略Ｕ字形状の断面構造を有する磁性体で構成され、その略Ｕ字型の内側に電磁コイル１０８が収納されている。電磁コイル１０８は、回転シャフト１０３の中心軸と略同心として巻き線が周回する構造を有し、図示省略したボビンに巻かれている。電磁コイル１０８には、図示省略したリード線を介して、図示省略した駆動回路からの電源配線が接続されている。ステータハウジング１０７は、図示省略した外装構造体に固定されている。外装構造体は、電磁クラッチ１００の外側を覆う構造体である。 The rotating shaft 103 is rotatably held by the stator housing 107 by a bearing 106. The stator housing 107 is made of a magnetic body having a substantially U-shaped cross-sectional structure, and an electromagnetic coil 108 is accommodated inside the substantially U-shape. The electromagnetic coil 108 has a structure in which a winding turns around the central axis of the rotating shaft 103 and is wound around a bobbin (not shown). A power supply wiring from a drive circuit (not shown) is connected to the electromagnetic coil 108 via a lead wire (not shown). The stator housing 107 is fixed to an exterior structure not shown. The exterior structure is a structure that covers the outside of the electromagnetic clutch 100.

回転シャフト１０３の端部（図１（Ａ）の下側端部）には、非磁性スペーサ１０９を介して、多極磁石（多極マグネット）１１０が固定されている。この例において、非磁性スペーサ１０９は、非磁性ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）によって構成されている。図３は、多極磁石１１０の概要を示す上面図である。図３（Ａ）には、所定の回転位置における多極磁石１１０の状態が示され、図３（Ｂ）には、（Ａ）の状態から角度φ時計回り方向に回転した状態が示されている。図３に示すように、多極磁石１１０は、中心が円形にくり抜かれた円環形状を有し、外周の径方向にＮＳＮＳと着磁（ラジアル着磁）された永久磁石の磁極構造を有している。 A multipolar magnet (multipolar magnet) 110 is fixed to the end of the rotating shaft 103 (the lower end of FIG. 1A) via a nonmagnetic spacer 109. In this example, the nonmagnetic spacer 109 is made of nonmagnetic stainless steel (SUS304). FIG. 3 is a top view showing an outline of the multipolar magnet 110. FIG. 3A shows the state of the multipolar magnet 110 at a predetermined rotational position, and FIG. 3B shows the state rotated from the state of FIG. Yes. As shown in FIG. 3, the multipolar magnet 110 has an annular shape with a center cut out in a circular shape, and has a magnetic pole structure of a permanent magnet that is magnetized (radially magnetized) with NSNS in the radial direction of the outer periphery. is doing.

電磁コイル１０８と多極磁石１１０との間には、第１の磁気シールド板１１１と第２の磁気シールド板１１３を構成要素とする磁気シールド手段が配置されている。まず、多極磁石１１０とステータハウジング１０７との間における回転シャフト１０３の端部（図１（Ａ）の下側端部）には、第１の磁気シールド板１１１が配置されている。第１の磁気シールド板１１１は、非磁性スペーサ１１２を介して、回転シャフト１０３の端部に固定されている。この例において、非磁性スペーサ１１２は、円環形状を有したステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）によって構成されている。第１の磁気シールド板１１１は、中心に孔が形成された円環形状であり、磁性体（例えば冷間圧延鋼のＳＰＣＣ）により構成されている。回転シャフトに設けられた孔１１１ａに、非磁性スペーサ１０９の凸部が圧入されることで、第１の磁気シールド板１１１の回転シャフト１０３への固定、および多極磁石１１０の回転シャフト１０３への固定が行われている。ここで、固定は、圧入の代わりにネジ止めなどで行ってもよい。 Between the electromagnetic coil 108 and the multipolar magnet 110, magnetic shield means having the first magnetic shield plate 111 and the second magnetic shield plate 113 as constituent elements is disposed. First, the first magnetic shield plate 111 is disposed at the end of the rotating shaft 103 (the lower end of FIG. 1A) between the multipolar magnet 110 and the stator housing 107. The first magnetic shield plate 111 is fixed to the end of the rotating shaft 103 through a nonmagnetic spacer 112. In this example, the nonmagnetic spacer 112 is made of stainless steel (SUS304) having an annular shape. The first magnetic shield plate 111 has an annular shape with a hole formed in the center, and is made of a magnetic material (for example, SPCC of cold rolled steel). The convex portion of the nonmagnetic spacer 109 is press-fitted into the hole 111a provided in the rotating shaft, so that the first magnetic shield plate 111 is fixed to the rotating shaft 103 and the multipolar magnet 110 is fixed to the rotating shaft 103. Fixing has been done. Here, fixing may be performed by screwing or the like instead of press-fitting.

孔１１１ａは、円形であり、その内径は、回転シャフト１０３の外径よりも小さい。このため、回転シャフト１０３の軸線を図１（Ａ）の下方向から見ると、回転シャフト１０３の端面（軸線に垂直な端部断面）は、その中心部分を除いて第１の磁気シールド板１１１によって覆われた状態とされている。 The hole 111 a is circular, and the inner diameter thereof is smaller than the outer diameter of the rotating shaft 103. For this reason, when the axis of the rotating shaft 103 is viewed from the lower side of FIG. 1A, the end surface (end cross section perpendicular to the axis) of the rotating shaft 103 is the first magnetic shield plate 111 except for the central portion thereof. It is covered with.

ステータハウジング１０７の露出面側（図１（Ａ）の下面側）には、第２の磁気シールド板１１３が固定されている。第２の磁気シールド板１１３は、例えば鋼材等の磁性体で構成されている。ステータハウジング１０７への第２の磁気シールド板１１３の固定は、例えばネジ止めによって行われている。第２の磁気シールド板１１３は、中心部分が円形に抜けた円環部分１１３ａと、この円環部分１１３ａの外周縁付近から回転シャフト１０３の軸線方向に延在し、ステータハウジング１０７に接触する円筒部分１１３ｂとを備えている。 A second magnetic shield plate 113 is fixed to the exposed surface side of the stator housing 107 (the lower surface side in FIG. 1A). The second magnetic shield plate 113 is made of a magnetic material such as steel. The second magnetic shield plate 113 is fixed to the stator housing 107 by, for example, screwing. The second magnetic shield plate 113 includes an annular portion 113a having a center portion that is circularly removed, and a cylindrical portion that extends in the axial direction of the rotary shaft 103 from the vicinity of the outer peripheral edge of the annular portion 113a and contacts the stator housing 107. And a portion 113b.

この構造によれば、円環部分１１３ａ、円筒部分１１３ｂおよびステータハウジング１０７によって囲まれる厚みの有る円環形状の空間が形成され、そこに第１の磁気シールド板１１１が周囲と接触しない状態で収まる構造とされている。すなわち、円環部分１１３ｂが円環形状の第１の磁気シールド板１１１に、図１（Ａ）の下側から対向し、円筒部分１１３ｂが第１の磁気シールド板１１１の外周面の外側（外周の外側）を覆っている。 According to this structure, a thick annular space surrounded by the annular portion 113a, the cylindrical portion 113b, and the stator housing 107 is formed, and the first magnetic shield plate 111 is accommodated in a state where it does not come into contact with the surroundings. It is structured. That is, the annular portion 113 b faces the annular first magnetic shield plate 111 from the lower side of FIG. 1A, and the cylindrical portion 113 b is outside the outer peripheral surface (outer periphery) of the first magnetic shield plate 111. The outside).

この構造によれば、第１の磁気シールド板１１１の一方の面（図１（Ａ）の上面）は、ステータハウジング１０７に所定の隙間を有して対向し、第１の磁気シールド板１１１の他方の面（図１（Ａ）の下面）は、第２の磁気シールド板１１３の円環部分１１３ａに所定の隙間を有して対向する。また、第１の磁気シールド板１１１の外周面（外周の縁部分）は、第２の磁気シールド板１１３の円筒部分１１３ｂに所定の間隔を有して対向する。 According to this structure, one surface of the first magnetic shield plate 111 (the upper surface in FIG. 1A) faces the stator housing 107 with a predetermined gap, and the first magnetic shield plate 111 The other surface (the lower surface in FIG. 1A) faces the annular portion 113a of the second magnetic shield plate 113 with a predetermined gap. The outer peripheral surface (outer peripheral edge portion) of the first magnetic shield plate 111 faces the cylindrical portion 113b of the second magnetic shield plate 113 with a predetermined interval.

また、回転シャフト１０３の軸方向における円環部分１１３ａの位置は、多極磁石１１０よりも電磁コイル１０８側となるようにされている。また、円環部分１１３ａの内周面（内周の縁部分）は、多極磁石１１０の外周面（外周の縁部分）よりも内側に位置している。すなわち、円環部分１１３ａと多極磁石１１０は、その軸を共有し、円環部分１１３ａの内径は、多極磁石１１０の外径よりも小さなものとされている。円環部分１１３ａの内径は、非磁性スペーサ１０９に接触しない範囲内で、できるだけ小さい方が漏洩磁束を減らす効果を高くすることができる。 Further, the position of the annular portion 113 a in the axial direction of the rotating shaft 103 is set to be closer to the electromagnetic coil 108 than the multipolar magnet 110. Further, the inner peripheral surface (inner peripheral edge portion) of the annular portion 113 a is located inside the outer peripheral surface (outer peripheral edge portion) of the multipolar magnet 110. That is, the annular portion 113 a and the multipolar magnet 110 share the axis, and the inner diameter of the annular portion 113 a is smaller than the outer diameter of the multipolar magnet 110. The inner diameter of the annular portion 113a can be increased as long as it is as small as possible within a range not contacting the nonmagnetic spacer 109.

第２の磁気シールド板１１３の露出面（図１（Ａ）における下面）には、薄い非磁性材料（例えば樹脂材料）を挟んで装着される回路基板１１４上に、ＭＲセンサ１１５が配置されている。ＭＲセンサ１１５の位置は、多極磁石１１０の外周外側であり、また多極磁石１１０が配置された面上から少しずれた位置に配置されている。これはＭＲセンサ１１５を回路基板１１４上に載せているが、回路基板１１４の端部が多極磁石１１０に接触しないようにするためである。ＭＲセンサ１１５の位置は、多極磁石１１０の外周外側の面と同一面上であることが最も望ましいが、本実施態様の位置でも問題はない。 On the exposed surface of the second magnetic shield plate 113 (the lower surface in FIG. 1A), an MR sensor 115 is disposed on a circuit board 114 mounted with a thin nonmagnetic material (for example, a resin material) interposed therebetween. Yes. The position of the MR sensor 115 is located outside the outer periphery of the multipolar magnet 110, and is slightly shifted from the surface on which the multipolar magnet 110 is disposed. This is because the MR sensor 115 is placed on the circuit board 114 but the end of the circuit board 114 is not in contact with the multipolar magnet 110. Although it is most desirable that the position of the MR sensor 115 be on the same plane as the outer peripheral surface of the multipolar magnet 110, there is no problem even with the position of this embodiment.

ＭＲセンサ１１５は、ＭＲ素子（磁気抵抗素子）をブリッジ接続したブリッジ回路を２つ備えた集積回路であり、磁界の向きの変化を検出して、それをアナログ信号として出力する。 The MR sensor 115 is an integrated circuit including two bridge circuits in which MR elements (magnetoresistance elements) are bridge-connected, detects a change in the direction of the magnetic field, and outputs it as an analog signal.

すなわち、回転シャフト１０３がステータハウジング１０７に対して回転すると、多極磁石１１０も同時にステータハウジング１０７に対して回転する。この回転に伴い多極磁石１１０が作る磁界の向きも回転する。この際、回転する磁束がＭＲセンサ１１５の２つのブリッジ回路の部分を通過する。この磁界の向きの相対的な回転によって、ＭＲ素子によって構成されたブリッジ回路のバランスが変化し、磁界の向きの変化に応じた電気信号が出力される。この電気信号を電気的に処理することで回転シャフト１０３の回転情報を得ることができる。ここで、回転情報というのは、回転角、回転速度または回転方向に関する情報の一つまたは複数のことをいう。回転角の検出精度は、多極磁石１１０の磁極の数によって決まる。磁極の数をＮとすると、図３に示す回転角の検出分解能は、３６０°／Ｎとなる。 That is, when the rotating shaft 103 rotates with respect to the stator housing 107, the multipolar magnet 110 also rotates with respect to the stator housing 107 at the same time. With this rotation, the direction of the magnetic field created by the multipolar magnet 110 also rotates. At this time, the rotating magnetic flux passes through the two bridge circuit portions of the MR sensor 115. The relative rotation of the direction of the magnetic field changes the balance of the bridge circuit formed by the MR elements, and an electric signal corresponding to the change in the direction of the magnetic field is output. Rotation information of the rotating shaft 103 can be obtained by electrically processing this electric signal. Here, the rotation information refers to one or a plurality of pieces of information related to the rotation angle, the rotation speed, or the rotation direction. The detection accuracy of the rotation angle is determined by the number of magnetic poles of the multipolar magnet 110. When the number of magnetic poles is N, the rotation angle detection resolution shown in FIG. 3 is 360 ° / N.

（電気的な構成）
次にＭＲセンサ１１５を用いた回転情報の検出機構の一具体例を説明する。図４は、ＭＲセンサの出力を処理し、回転シャフトの回転情報を得るための信号を出力する装置の回路構成の一例を示すブロック図である。図４には、図１に示すＭＲセンサ１１５が示されている。この例において、ＭＲセンサ１１５は、ブリッジ回路１１５ａ（ブリッジ回路Ａ）および１１５ｂ（ブリッジ回路Ｂ）備えている。ブリッジ回路１１５ａは、４つのＭＲ素子（磁気抵抗素子）Ｒ_１〜Ｒ_４により構成されている。ブリッジ回路１１５ｂは、４つのＭＲ素子（磁気抵抗素子）Ｒ_５〜Ｒ_８により構成されている。 (Electrical configuration)
Next, a specific example of a rotation information detection mechanism using the MR sensor 115 will be described. FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of a circuit configuration of an apparatus that processes the output of the MR sensor and outputs a signal for obtaining rotation information of the rotating shaft. FIG. 4 shows the MR sensor 115 shown in FIG. In this example, the MR sensor 115 includes bridge circuits 115a (bridge circuit A) and 115b (bridge circuit B). The bridge circuit 115a is composed of four MR elements (magnetoresistive elements) R _{1 to} R ₄ . Bridge circuit 115b is composed of four MR elements (magnetoresistance _elements) R 5 _~R _8.

図４の回路図に示されるように、ブリッジ回路１１５ｂは、ブリッジ回路１１５ａを４５°回転させた位置関係で配置されている。こうすることで、両者のブリッジ回路で４５°異なる方向の磁界を検出することになる。一方、多極磁石から出る磁力線は、図５の一番下に示すようになるが、この場合、ブリッジ回路１１５ａで検出される出力信号を図５（Ｂ）とすると、ブリッジ回路１１５ｂで検出される出力信号は、図５（Ｂ）の信号と９０°位相が異なるものになる。すなわち、回転シャフトを回転させた場合に、その回転角で計って９０°の位相差を有する信号を出力信号としてブリッジ回路１１５ａおよび１１５ｂから得ることができ、回転シャフトの回転角に応じた正弦波出力および余弦波出力を得ることができる。 As shown in the circuit diagram of FIG. 4, the bridge circuit 115b is arranged in a positional relationship obtained by rotating the bridge circuit 115a by 45 °. By doing so, magnetic fields in directions different by 45 ° are detected by both bridge circuits. On the other hand, the lines of magnetic force emitted from the multipolar magnet are as shown at the bottom of FIG. 5. In this case, if the output signal detected by the bridge circuit 115a is shown in FIG. 5B, it is detected by the bridge circuit 115b. The output signal that is 90 ° out of phase with the signal in FIG. That is, when the rotating shaft is rotated, a signal having a phase difference of 90 ° measured by the rotation angle can be obtained as an output signal from the bridge circuits 115a and 115b, and a sine wave corresponding to the rotation angle of the rotating shaft. Output and cosine wave output can be obtained.

ブリッジ回路１１５ａには、電源電圧Ｖccが加えられ、左側の中点は、差動増幅器４０１の＋側入力に接続され、右側の中点は、差動増幅器４０１の−側入力に接続されている。また、ブリッジ回路１１５ｂには、電源電圧Ｖccが加えられ、左側の中点は、差動増幅器４０２の＋側入力に接続され、右側の中点は、差動増幅器４０１の−側入力に接続されている。 The power supply voltage Vcc is applied to the bridge circuit 115 a, the middle point on the left side is connected to the + side input of the differential amplifier 401, and the center point on the right side is connected to the − side input of the differential amplifier 401. . The power supply voltage Vcc is applied to the bridge circuit 115b, the middle point on the left side is connected to the + side input of the differential amplifier 402, and the center point on the right side is connected to the − side input of the differential amplifier 401. ing.

この構成によれば、磁界の向きの変化による各ＭＲ素子の電気抵抗の変化を当該ブリッジ回路のバランスの変化として検出することができる。このブリッジ回路のバランスの変化は、差動増幅器４０１および４０２によって増幅される。差動増幅器４０１および４０２の出力は、滑らかなアナログ波形であるが、これらアナログ波形は、コンパレータＩＣ４０３に含まれる２つのコンパレータ（比較器）４０３ａおよび４０３ｂによって、それぞれ基準電圧と比較することにより、矩形波形に変換される。この構成によれば、前述したように９０°の位相差を有した２つの矩形波出力を得ることができる。 According to this configuration, a change in the electrical resistance of each MR element due to a change in the direction of the magnetic field can be detected as a change in the balance of the bridge circuit. This bridge circuit balance change is amplified by differential amplifiers 401 and 402. The outputs of the differential amplifiers 401 and 402 are smooth analog waveforms. These analog waveforms are compared with a reference voltage by two comparators (comparators) 403a and 403b included in the comparator IC 403, respectively. Converted to waveform. According to this configuration, as described above, two rectangular wave outputs having a phase difference of 90 ° can be obtained.

（実施形態の動作）
図１（Ａ）に示す電磁クラッチのクラッチ動作の一例を説明する。電磁コイル１０８に通電を行わない場合、アーマチュア１０５は、板ばね１０４の弾性に支えられ、ロータ１０１から上方に離れた場所に位置する。この際、ロータ１０１が図示省略した駆動機構により駆動され回転しても、その回転力は、アーマチュア１０５には伝わらない。したがって、回転シャフト１０３は回転しない。 (Operation of the embodiment)
An example of the clutch operation of the electromagnetic clutch shown in FIG. When the electromagnetic coil 108 is not energized, the armature 105 is supported by the elasticity of the leaf spring 104 and is located away from the rotor 101. At this time, even if the rotor 101 is driven and rotated by a drive mechanism (not shown), the rotational force is not transmitted to the armature 105. Therefore, the rotating shaft 103 does not rotate.

電磁コイル１０８に通電を行うと、電磁コイル１０８が磁場を生成する。この磁場の磁束は、主に図１（Ａ）の矢印１１６で示す磁路を通る。この際、スリットＳ１〜Ｓ３が形成されているので、磁束がロータ１０１とアーマチュア１０５との間を屈曲しながら通る。このため、ロータ１０１へのアーマチュア１０５の吸引力を効果的に発生させることができる。この吸引力が、板ばね１０４の弾性力に打ち勝つと、アーマチュア１０５は、ロータ１０１側に引き寄せられ、ロータ１０１に接触する。この結果、ロータ１０１とアーマチュア１０５との間に摩擦力が発生する。こうして、クラッチを繋げた状態となる。 When the electromagnetic coil 108 is energized, the electromagnetic coil 108 generates a magnetic field. The magnetic flux of this magnetic field mainly passes through a magnetic path indicated by an arrow 116 in FIG. At this time, since the slits S1 to S3 are formed, the magnetic flux passes between the rotor 101 and the armature 105 while being bent. For this reason, the attractive force of the armature 105 to the rotor 101 can be generated effectively. When this suction force overcomes the elastic force of the leaf spring 104, the armature 105 is drawn toward the rotor 101 and contacts the rotor 101. As a result, a frictional force is generated between the rotor 101 and the armature 105. Thus, the clutch is engaged.

ここで、ロータ１０１が図示省略した駆動機構により駆動され回転すると、その回転力は、摩擦力によりアーマチュア１０５に伝わり、回転シャフト１０３が回転する。こうして、電磁クラッチ１００を用いた駆動力の伝達を行うことができる。 Here, when the rotor 101 is driven and rotated by a drive mechanism (not shown), the rotational force is transmitted to the armature 105 by the frictional force, and the rotating shaft 103 rotates. In this way, driving force can be transmitted using the electromagnetic clutch 100.

次に回転シャフト１０３の回転情報を得る方法の一例を説明する。図５は、磁気検出装置の出力およびそれを処理した信号の一例を示す波形図である。図５には、図１の回転シャフト１０３を回転させた場合における出力波形が概念的に示されている。図５には、磁気検出装置に対して、回転シャフト側の磁石のＮ極とＳ極とが順に通り過ぎる場合における出力波形が示されている。図５の波形の横軸は、回転シャフトの回転角（θ）であり、縦軸は、電圧値（相対値）である。 Next, an example of a method for obtaining rotation information of the rotating shaft 103 will be described. FIG. 5 is a waveform diagram showing an example of the output of the magnetic detection device and a signal obtained by processing the output. FIG. 5 conceptually shows an output waveform when the rotary shaft 103 of FIG. 1 is rotated. FIG. 5 shows an output waveform when the N pole and the S pole of the magnet on the rotating shaft pass in order with respect to the magnetic detection device. The horizontal axis of the waveform in FIG. 5 is the rotation angle (θ) of the rotary shaft, and the vertical axis is the voltage value (relative value).

図５（Ａ）は、比較のためのデータであり、磁気検出装置の磁気検出手段としてホールセンサを利用した場合におけるホールセンサの出力波形である。図５（Ｂ）は、図４の差動増幅器４０１からの出力波形である。図５（Ｂ）に示すように、ＭＲ素子を用いたブリッジ回路１１５ａ（ブリッジ回路Ａ）の出力は、回転シャフトの回転に対して滑らかな波形となる。また、磁束磁界の向きの正負（Ｎ→Ｓの向き、およびＳ→Ｎの向き）に応じて（Ｖcc／２）を基準とした正弦波を出力する。 FIG. 5A is data for comparison, and is an output waveform of the Hall sensor when the Hall sensor is used as the magnetic detection means of the magnetic detection device. FIG. 5B shows an output waveform from the differential amplifier 401 of FIG. As shown in FIG. 5B, the output of the bridge circuit 115a (bridge circuit A) using the MR element has a smooth waveform with respect to the rotation of the rotary shaft. Further, a sine wave with (Vcc / 2) as a reference is output according to the positive / negative direction of the magnetic flux magnetic field (the direction of N → S and the direction of S → N).

図４に示す回路構成では、図５（Ｂ）に示すアナログ波形をコンパレータ４０３によって矩形化し、図５（Ｃ）に示す矩形波形に変換する。こうして、図４に示すコンパレータ４０３ａからの出力Ａ（Ａ相出力）が得られる。また、図５では図示省略されているが、Ａ相出力と位相が９０°異なるＢ相出力が、コンパレータ４０３ｂから同時に出力される。このように、図５（Ａ）に示すホールセンサの場合は、一方向の磁界しか検出できないので、図５（Ｂ）に示すＭＲセンサを用いた場合に比べて検出できる最小角度が倍となり、分解能が低下する。 In the circuit configuration shown in FIG. 4, the analog waveform shown in FIG. 5B is rectangularized by the comparator 403 and converted into the rectangular waveform shown in FIG. In this way, the output A (A phase output) from the comparator 403a shown in FIG. 4 is obtained. Further, although not shown in FIG. 5, a B-phase output that is 90 ° out of phase with the A-phase output is simultaneously output from the comparator 403b. Thus, in the case of the Hall sensor shown in FIG. 5 (A), only the magnetic field in one direction can be detected, so the minimum angle that can be detected is doubled compared to the case where the MR sensor shown in FIG. 5 (B) is used. The resolution decreases.

図５（Ｃ）に示すように、ブリッジ回路への磁界の向きの移動状態に基づいて、矩形波がコンパレータＩＣ４０３（図４参照）から出力される。よってこれらの矩形波に基づいて、回転シャフトの回転角および回転速度を得ることができる。また、位相差が９０°の２相の出力が得られるので、２つの出力を比較することで、回転シャフトの回転方向を知ることができる。 As shown in FIG. 5C, a rectangular wave is output from the comparator IC 403 (see FIG. 4) based on the movement state of the magnetic field direction to the bridge circuit. Therefore, the rotation angle and rotation speed of the rotating shaft can be obtained based on these rectangular waves. In addition, since a two-phase output with a phase difference of 90 ° is obtained, the rotation direction of the rotating shaft can be known by comparing the two outputs.

（実施形態の優位性）
図６は、磁気シールドの作用を説明する概念図である。図６の上下の向きは、図２に対応している。すなわち、図６には、図１（Ａ）に示す電磁クラッチを上下逆にした状態が概念的に示されている。また図６には、回転シャフトの中心軸を境にした電磁クラッチの半分の部分が概念的に記載されている。 (Advantages of the embodiment)
FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating the operation of the magnetic shield. The vertical direction in FIG. 6 corresponds to FIG. That is, FIG. 6 conceptually shows a state where the electromagnetic clutch shown in FIG. FIG. 6 conceptually shows a half portion of the electromagnetic clutch with the central axis of the rotating shaft as a boundary.

以下、図６（Ａ）を用いて磁気シールドの作用について説明する。電磁コイル１０８（図１（Ａ）参照）に通電すると、主に矢印１６１の経路で磁路が形成される。これは、磁性体により構成されるステータハウジング１０７に主な磁路が形成されるからである。しかしながら、回転シャフト１０３が磁性体で構成されているので、その端部（図６の上端部）からの漏れ磁束が存在する。この漏れ磁束の中の主なものは、磁性材料である第１の磁気シールド板１１１に逃げ、矢印１６２で示す磁路が形成される。この磁路１６２を通る磁束は、一部が第２の磁気シールド板１１３に逃げ、磁路１６３を通って最終的にステータハウジング１０７内の磁路１６１において合流する。 Hereinafter, the operation of the magnetic shield will be described with reference to FIG. When the electromagnetic coil 108 (see FIG. 1A) is energized, a magnetic path is formed mainly by the path indicated by the arrow 161. This is because a main magnetic path is formed in the stator housing 107 made of a magnetic material. However, since the rotating shaft 103 is made of a magnetic material, there is a leakage magnetic flux from the end portion (the upper end portion in FIG. 6). The main leakage flux escapes to the first magnetic shield plate 111, which is a magnetic material, and a magnetic path indicated by an arrow 162 is formed. Part of the magnetic flux passing through the magnetic path 162 escapes to the second magnetic shield plate 113 and finally passes through the magnetic path 163 and merges in the magnetic path 161 in the stator housing 107.

すなわち、図６（Ａ）に示すように、回転シャフト１０３の端部からの漏洩磁束は、第１の磁気シールド板１１１によってまず低減される。第１の磁気シールド板１１１の上方には、さらに第２の磁気シールド板１１３が存在するので、第１の磁気シールド板を通り抜けた磁束は第２の磁気シールド板１１３で、さらに上方に通り抜けて行かないよう、遮蔽される。このため、第２の磁気シールド板１１３上に配置されているＭＲセンサ１１５に至る漏洩磁束は少なく抑えられる。特に、第２の磁気シールド板１１３は、円筒部分１１３ｂによってステータハウジング１０７に接触しているので、磁路１６３が効果的に形成される。このため、ＭＲセンサ１１５に至る磁束を効果的に抑えることができる。 That is, as shown in FIG. 6A, the leakage magnetic flux from the end of the rotating shaft 103 is first reduced by the first magnetic shield plate 111. Since the second magnetic shield plate 113 is further present above the first magnetic shield plate 111, the magnetic flux that has passed through the first magnetic shield plate passes further upward at the second magnetic shield plate 113. Shielded not to go. For this reason, the leakage magnetic flux reaching the MR sensor 115 disposed on the second magnetic shield plate 113 can be suppressed to a low level. In particular, since the second magnetic shield plate 113 is in contact with the stator housing 107 by the cylindrical portion 113b, the magnetic path 163 is effectively formed. For this reason, the magnetic flux reaching the MR sensor 115 can be effectively suppressed.

また、非磁性スペーサ１１２を介して、回転シャフト１０３に第１の磁気シールド板１１１を取り付けている。回転シャフト１０３に第１の磁気シールド板１１１が直接接触するように取り付けた方が、回転シャフト１０３を通ってきた漏洩磁束は第１の磁気シールド板１１１に多く流れる。しかしながら、そうするとそれらの磁束の一部が第１の磁気シールド板１１１から周囲の空間に多く放出され、むしろＭＲセンサ１１５の近くに到達する磁束が増えることも考えられる。そこで後述するように、シミュレーション実験を行った結果、回転シャフト１０３に第１の磁気シールド板１１１を直接接触するように取り付けるよりも、非磁性スペーサ１１２を介して取り付けた方が磁気シールドの効果が大きいことが分かった。従って、このようにすることにより、検出精度を向上させることができる。 In addition, the first magnetic shield plate 111 is attached to the rotary shaft 103 via the nonmagnetic spacer 112. When the first magnetic shield plate 111 is attached so as to be in direct contact with the rotary shaft 103, the leakage magnetic flux that has passed through the rotary shaft 103 flows through the first magnetic shield plate 111 more. However, if it does so, a part of those magnetic flux will be discharge | released by the surrounding space from the 1st magnetic shield board 111 more, and it may be considered that the magnetic flux which reaches | attains the MR sensor 115 rather increases. Therefore, as will be described later, as a result of performing a simulation experiment, the effect of the magnetic shield is greater when the first magnetic shield plate 111 is attached via the nonmagnetic spacer 112 than when the first magnetic shield plate 111 is attached directly to the rotary shaft 103. I found it big. Therefore, detection accuracy can be improved by doing in this way.

また、軸方向から見て（図５の上方から見て）、第１の磁気シールド板１１１が、回転シャフト１０３の軸に垂直な方向における断面積の大部分を覆っているので、回転シャフト１０３内部を通り、その軸方向に漏洩する磁束を少なく抑えることができる。このことも、ブリッジ回路１１５ａおよび１１５ｂに至る漏洩磁束を少なく抑える効果に貢献している。 In addition, since the first magnetic shield plate 111 covers most of the cross-sectional area in the direction perpendicular to the axis of the rotating shaft 103 when viewed from the axial direction (viewed from above in FIG. 5), the rotating shaft 103 Magnetic flux leaking in the axial direction through the inside can be suppressed to a small extent. This also contributes to the effect of suppressing the leakage magnetic flux reaching the bridge circuits 115a and 115b.

こうして点線で示す磁路１６４を通る漏洩磁束を大きく低減させることができる。シミュレーション実験によると、何ら磁気シールド対策をしない状態で、ＭＲセンサ１１５付近における電磁コイル１０８（図１参照）からの漏洩磁束が２０ｍＴである場合、第１の磁気シールド板１１１を配置することで、この漏洩磁束の値は、９．４ｍＴ程度に減少することが確認されている。さらに第２の磁気シールド板１１３を配置することで、この漏洩磁束の値は、１．６ｍＴに減少することが確認されている。 Thus, the leakage magnetic flux passing through the magnetic path 164 indicated by the dotted line can be greatly reduced. According to the simulation experiment, when the leakage magnetic flux from the electromagnetic coil 108 (see FIG. 1) in the vicinity of the MR sensor 115 is 20 mT without any magnetic shield measures, the first magnetic shield plate 111 is arranged, It has been confirmed that the value of the leakage magnetic flux decreases to about 9.4 mT. Furthermore, it is confirmed that the value of the leakage magnetic flux is reduced to 1.6 mT by arranging the second magnetic shield plate 113.

図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示す構成において非磁性スペーサ１１２を用いなかった場合の例である。この場合、シミュレーション実験によれば、ＭＲセンサ１１５付近における電磁コイル１０８（図１参照）からの漏洩磁束は、３．０ｍＴに増加する。このことから、検出精度の向上に関して、非磁性スペーサ１１２を利用することの優位性が確認できる。 FIG. 6B shows an example in which the nonmagnetic spacer 112 is not used in the structure shown in FIG. In this case, according to a simulation experiment, the leakage magnetic flux from the electromagnetic coil 108 (see FIG. 1) in the vicinity of the MR sensor 115 increases to 3.0 mT. From this, it is possible to confirm the superiority of using the nonmagnetic spacer 112 for improving the detection accuracy.

以下、上記シミュレーション実験の条件を説明する。図７は、シミュレーションに利用した各部の寸法の位置を示す概念図である。下記「表１」に、図７に示す各部の寸法の具体的な値を示す。 Hereinafter, the conditions of the simulation experiment will be described. FIG. 7 is a conceptual diagram showing the position of the dimensions of each part used in the simulation. Table 1 below shows specific values of the dimensions of the respective parts shown in FIG.

また、図４に示す回路構成は、磁界の向きを検出できるＭＲ素子を利用しているので、高分解能な角度検出を行うことができ、また角度情報の演算において、コンパレータ４０３から出力される矩形波をデジタル処理すればよいので、アナログ信号から複雑な演算処理を行って角度を求めるための高価な演算処理回路を必要とせず、低コスト化を追究することができる。 In addition, since the circuit configuration shown in FIG. 4 uses an MR element that can detect the direction of the magnetic field, high-resolution angle detection can be performed, and a rectangle output from the comparator 403 in the calculation of angle information. Since the wave only needs to be digitally processed, it is possible to pursue cost reduction without requiring an expensive arithmetic processing circuit for obtaining an angle by performing complicated arithmetic processing from an analog signal.

（２）他の実施形態
磁気シールド板は、さらに多段に配置することもできる。この場合、回転シャフト１０３側に固定された磁気シールド板を更に増やす、ステータハウジング１０７側に固定された磁気シールド板を更に増やす、あるいは回転シャフト１０３側に固定された磁気シールド板と、ステータハウジング１０７側に固定された磁気シールド板を共に増やす、といった構成を採用することができる。この際、各磁気シールド板は、隙間をおいて配置することが好ましい。 (2) Other Embodiments The magnetic shield plates can be further arranged in multiple stages. In this case, the number of magnetic shield plates fixed to the rotary shaft 103 side is further increased, the number of magnetic shield plates fixed to the stator housing 107 side is further increased, or the magnetic shield plates fixed to the rotary shaft 103 side and the stator housing 107 are increased. A configuration in which both the magnetic shield plates fixed on the side are increased can be employed. At this time, the magnetic shield plates are preferably arranged with a gap.

多極磁石および磁気検出装置により構成される角度情報検出のための機構を図１（Ａ）におけるアーマチュア１０５の上方に設けても良い。この場合、アーマチュア１０５と磁気検出装置との間にシールド手段が配置される。また、磁気検出手段としてホール素子を用いた構成を採用することもできる。しかしながら、図５（Ａ）と図５（Ｃ）とを比べれば明らかなように、角度検出分解能はＭＲ素子を利用したものの方が有利である。 A mechanism for detecting angle information constituted by a multipolar magnet and a magnetic detection device may be provided above the armature 105 in FIG. In this case, a shield means is disposed between the armature 105 and the magnetic detection device. Also, a configuration using a Hall element as the magnetic detection means can be adopted. However, as apparent from a comparison between FIG. 5A and FIG. 5C, the angle detection resolution is more advantageous when the MR element is used.

また、図５（Ｂ）に示すアナログ波形をＡＤコンバータによりサンプリングし、それを演算処理することで、角度データを得る構成とすることも可能である。この場合、より高分解能の角度検出（回転シャフトの角度検出）を行うことが出来る。しかしながら、アナログ信号をＡＤコンバータでデジタル信号に変換し、演算を行うので、演算処理用の回路（ＩＣ）が必要となり、コストや消費電力の点で不利となる。 It is also possible to obtain an angle data by sampling the analog waveform shown in FIG. 5B by an AD converter and performing arithmetic processing on the sampled analog waveform. In this case, angle detection with higher resolution (rotation shaft angle detection) can be performed. However, since an analog signal is converted into a digital signal by an AD converter and an operation is performed, an arithmetic processing circuit (IC) is required, which is disadvantageous in terms of cost and power consumption.

第１の磁気シールド板１１１として、中心に孔が形成されていない円板形状のものを用いてもよい。この場合、回転シャフト１０３に第１の磁気シールド板１１１を接着剤等により固定し、第１の磁気シールド板１１１に非磁性スペーサ１０９を接着剤等により固定すればよい。この態様によれば、回転シャフト１０３の端面のシールドをより徹底することができる。 As the first magnetic shield plate 111, a disk-shaped member having no hole at the center may be used. In this case, the first magnetic shield plate 111 may be fixed to the rotary shaft 103 with an adhesive or the like, and the nonmagnetic spacer 109 may be fixed to the first magnetic shield plate 111 with an adhesive or the like. According to this aspect, it is possible to more thoroughly shield the end face of the rotating shaft 103.

また、第２の磁気シールド板１１３の円環部１１３ａの内径を回転シャフト１０３の外径よりも小さくする構成としてもよい。この場合、図１（Ａ）に示す構成において、非磁性スペーサ１０９の外径を小さくし、あるいは非磁性スペーサ１０９に外径を狭めた縮径部分を設け、第２の磁気シールド板１１３と非磁性スペーサ１０９とが干渉しないようにすればよい。この構成によれば、回転シャフト１０３の中心軸に垂直な断面の一部が、その軸方向から見て、第２の磁気シールド板１１３によって覆われることになる。そのため、回転シャフト１０３の端面から漏洩する磁束の遮蔽をより徹底することができ、検出精度をさらに高めることができる。 In addition, the inner diameter of the annular portion 113 a of the second magnetic shield plate 113 may be configured to be smaller than the outer diameter of the rotating shaft 103. In this case, in the configuration shown in FIG. 1A, the outer diameter of the nonmagnetic spacer 109 is reduced, or a reduced diameter portion with a reduced outer diameter is provided in the nonmagnetic spacer 109, so that the second magnetic shield plate 113 and the nonmagnetic spacer 109 are not. What is necessary is to prevent interference with the magnetic spacer 109. According to this configuration, a part of the cross section perpendicular to the central axis of the rotating shaft 103 is covered with the second magnetic shield plate 113 when viewed from the axial direction. Therefore, it is possible to more thoroughly shield the magnetic flux leaking from the end face of the rotating shaft 103, and to further improve the detection accuracy.

本発明は、回転情報の検出機能を有する電磁クラッチに利用することができる。 The present invention can be used for an electromagnetic clutch having a rotation information detection function.

本発明の一例である電磁クラッチの概要を示す断面図（Ａ）および下面図（Ｂ）である。It is sectional drawing (A) and the bottom view (B) which show the outline | summary of the electromagnetic clutch which is an example of this invention. 図１に示す電磁クラッチの下面側の概要を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the outline | summary of the lower surface side of the electromagnetic clutch shown in FIG. 回転シャフトに固定された磁石の磁極の状態を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the state of the magnetic pole of the magnet fixed to the rotating shaft. 回転情報を得るための電気的な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electrical structure for obtaining rotation information. 磁気検出装置からの出力波形を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the output waveform from a magnetic detection apparatus. 磁路および磁束の漏洩状態を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the leakage state of a magnetic path and magnetic flux. シミュレーションに利用した電磁クラッチ各部の寸法の位置を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the position of the dimension of each part of the electromagnetic clutch utilized for simulation.

１００…電磁クラッチ、１０１…ロータ、１０２…ベアリング、１０３…回転シャフト、１０４…板ばね、１０５…アーマチュア、１０６…ベアリング、１０７…ステータハウジング、１０８…電磁コイル、１０９…非磁性スペーサ、１１０…多極磁石、１１１…第１の磁気シールド板、１１１ａ…孔、１１２…非磁性スペーサ、１１３…第２の磁気シールド板、１１４…回路基板、１１５…ＭＲセンサ、１１５ａ…ブリッジ回路、１１５ｂ…ブリッジ回路。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Electromagnetic clutch, 101 ... Rotor, 102 ... Bearing, 103 ... Rotating shaft, 104 ... Leaf spring, 105 ... Armature, 106 ... Bearing, 107 ... Stator housing, 108 ... Electromagnetic coil, 109 ... Nonmagnetic spacer, 110 ... Many Polar magnet, 111 ... first magnetic shield plate, 111a ... hole, 112 ... nonmagnetic spacer, 113 ... second magnetic shield plate, 114 ... circuit board, 115 ... MR sensor, 115a ... bridge circuit, 115b ... bridge circuit .

Claims

A rotor,
An armature disposed opposite to the rotor with a predetermined gap;
A rotating shaft that rotates with the armature;
An electromagnetic coil that is fixed to a stator housing made of a magnetic material and generates a magnetic force that attracts the rotor and the armature;
A magnet fixed to the rotating shaft;
A magnetic detection means fixed to the stator housing and detecting the magnetism of the magnet;
A magnetic shield means disposed between the magnetic detection means and the electromagnetic coil,
The magnetic shield means is a plurality of magnetic shield plates arranged at a predetermined interval, and is fixed to the stator housing and a first magnetic shield plate fixed to the rotating shaft. electromagnetic clutch, wherein Rukoto and a second magnetic shield plate.

The first magnetic shield plate includes a disc portion or an annular portion, and is disposed between the stator housing and the second magnetic shield plate,
The second magnetic shield plate includes an annular portion and a cylindrical portion,
The annular part provided in the second magnetic shield plate is opposed to the circular part or the annular part provided in the first magnetic shield plate,
It said second cylindrical portion in which the magnetic shield plate is provided in the claim 1, characterized in that covers the outer peripheral surface of the first circular plate portion or annular section of the magnetic shield plate is provided with a Electromagnetic clutch.

The rotating shaft is made of a magnetic material,
The magnet, the electromagnetic clutch according to claim 1 or 2, characterized in that it is fixed to the rotary shaft via a spacer of non-magnetic material.

Said first magnetic shield plate, an electromagnetic clutch according to any one of claims 1 to 3, characterized in that covers at least a portion of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the rotating shaft.

The rotating shaft is made of a magnetic material,
Said first magnetic shield plate, an electromagnetic clutch according to any one of claims 1 to 4, characterized in that attached to the rotating shaft through a spacer of non-magnetic material.

The rotating shaft is made of a magnetic material,
2. The electromagnetic clutch according to claim 1, further comprising magnetic shielding means for shielding magnetic flux passing through a section of the rotating shaft between the magnetic detection means and the electromagnetic coil.