JP6188076B2 - 磁石保持ユニット及び磁気式回転角度検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、着磁方向を所望の初期位置となるように磁石の回転方向の位置決めが可能な磁石保持ユニット及び磁気式回転角度検出装置に関する。

磁気式回転角度検出装置は、回転に伴う磁石の移動を磁気検出素子によって検出する装置である。このような磁気式回転角度検出装置として、例えば、軸の回転を磁気式エンコーダで検出する回転センサユニットが特許文献１に開示されている。

図１６は、特許文献１に開示された回転センサユニット９００の全体構成を示す断面図である。図１７は、回転センサユニット９００のホルダの分解斜視図である。

回転センサユニット９００は、図１６に示すように、ハウジング９０２と、転がり軸受９０１に支持される軸９０３と、この軸９０３の回転を検出する磁気式エンコーダ９０４とを備えている。磁気式エンコーダ９０４は、磁気検出素子９４１と、エンコーダ（磁石）９４２と、磁気検出素子９４１が実装された回路基板９４３とを有している。エンコーダ９４２は、軸９０３と同心で一体に回転するように配置される。磁気検出素子９４１の感磁面は、エンコーダ９４２と対向するように配置される。

回転センサユニット９００は、エンコーダ９４２をラジアル方向に位置決めするホルダ９５０を備えている。ホルダ９５０は、合成樹脂の一体射出成形で形成することにより、全体が非磁性材とされている。ホルダ９５０は、エンコーダ９４２を軸方向に嵌めることによりラジアル方向に位置決めする保持部９５１とねじ止め部９５２とからなる。保持部９５１は、エンコーダ９４２の外周に嵌合する筒状になっており、一側面にエンコーダ９４２を一側面側に抜け止めする内鍔が形成されている。ねじ止め部９５２は、保持部９５１から外径側に突き出た円板状に形成されている。

エンコーダ９４２は、一体射出成形されたプラスチック磁石とされ、保持部９５１の内径面に圧入することで保持させられている。図１７に示すように、エンコーダ９４２の外径面には、圧入により保持部９５１の内径面に食い込んで該エンコーダ９４２を保持部９５１に対して回り止めする凹凸が形成されている。エンコーダ９４２の外径面に凹凸を形成すれば、エンコーダ９４２を圧入するのと同時に、エンコーダ９４２の凹凸により回り止めが得られる。エンコーダ９４２は、全体が磁石からなり、Ｓ極が半周を占め、Ｎ極が残り半周を占めるように形成されている。

エンコーダ９４２を軸９０３に固定し、回路基板９４３が固定された蓋９０６をハウジング９０２の一側端にボルト９０７で押し付けると、磁気検出素子９４１の第１相用の磁気検出素子と第２相用の磁気検出素子とが９０°の位相差をもってエンコーダ９４２の着磁面と対向した位置関係に固定される。すなわち、軸振れが防止された軸９０３にエンコーダ９４２が配置され、ハウジング９０２に押し付けられる蓋９０６に磁気検出素子９４１が配置される。このため、磁気検出素子９４１とエンコーダ９４２の相対的な位置ずれが防止される。

特許第５１０８２３号公報

しかしながら、特許文献１に記載のエンコーダ９４２とホルダ９５０との組合せでは、磁気検出素子９４１に対するエンコーダ９４２の回転方向の位置決めが考慮されていない。すなわち、ホルダ９５０に対して、エンコーダ９４２の着磁方向を一定とすることはできなかった。このため、所定の着磁方向が初期位置として出力されるようにしたい場合、組み立て時においてエンコーダ（磁石）９４２の着磁方向を所望の初期位置に合わせることが必要であった。

本発明は、上述した課題を解決するもので、着磁方向を所望の初期位置となるように磁石の回転方向の位置決めが可能な磁石保持ユニット及び磁気式回転角度検出装置を提供することを目的とする。

本発明は、円周方向にＳ極とＮ極とを交互に配置した略円筒形状の磁石が、回転駆動軸に取り付け可能な保持部材に固定された磁石保持ユニットであって、前記磁石は、円筒形状の側面部と、前記側面部に形成された１つまたは複数の第１突条部と、前記側面部に形成された複数の第２突条部と、を有し、前記保持部材は、その一端に前記磁石を収容可能な収容穴を備え、前記収容穴の側壁には、保持部材の一端から連続した１つまたは複数の第１挿入部と、前記第１挿入部よりも保持部材の一端からの深さが浅い複数の第２挿入部と、が形成されており、前記第１突条部が前記第１挿入部に係合し、前記第２突条部が前記第２挿入部に対応するとともに前記収容穴の前記側壁の前記第２挿入部より深い位置の内周面に圧入されて、前記磁石が前記保持部材の前記収容穴に収容保持されていることを特徴とする。

この構成では、円筒形状の磁石の側面部に回転位置決め用の第１突条部と圧入用の第２突条部を設け、保持部材の収容穴の側壁に回転位置決め用の第１挿入部とそれよりも浅い第２挿入部を設ける。こうすれば、磁石の第２突条部は保持部材の第２挿入部に挿入され、収容穴の側壁の内周面に圧入するタイミングを遅らせることができる。このため、第１突条部を第１挿入部に挿入することによる回転位置決めには影響しないので、回転方向の位置決めを正確に行うことができる。さらに、この回転位置を保持したまま、磁石の第２突条部を、保持部材の収容穴の側壁の内周面に圧入することができる。また、第２突条部が収容穴の側壁の内周面に圧接されることで中心位置を決めることができる。このため、回転方向の位置決めを正確に行った状態で、第２突条部の圧入による固定を行うことができる。こうして、保持部材に対して磁石の着磁方向を所望の初期位置となるように磁石の回転方向の位置決めするとともに、中心位置に精度よく固定できる。

また、本発明の磁石保持ユニットにおいて、前記保持部材は前記収容穴に底部を有し、前記磁石は、前記底部に当接されて前記保持部材に保持されていることを特徴とする。

この構成によれば、収容穴の底部に磁石を付き当てて保持されるので、高さ方向の位置決めが精度よく固定できる。

また、本発明の磁石保持ユニットにおいて、前記保持部材は、その他端側に前記回転駆動軸を取り付けるための第１貫通穴と第２貫通穴とを有し、前記第１貫通穴は前記収容穴と中心軸を同じくし、前記第２貫通穴は前記中心軸に垂直な方向に形成され、前記第１貫通穴に交差していることを特徴とする。

この構成によれば、保持部材に第１貫通穴を設けそこに回転駆動軸を通し、回転駆動軸に対し垂直な方向にある第２貫通穴と回転駆動軸にある穴を固定用部材で横通しすることで、略円筒形状の磁石の中心に対して回転駆動軸の中心のズレが少なく固定でき、回転駆動軸と磁石との軸ブレが少なく一体的に回転できる。

また、本発明の磁石保持ユニットにおいて、前記保持部材の一端側には、前記収容穴の側壁の一部を外力によって塑性変形させた係止部を有し、前記収容穴に収容保持されている前記磁石を前記係止部によって固定していることを特徴とする。

この構成によれば、保持部材の収容穴の側壁の一部を内方へ折り曲げた係止部を形成することで、磁石の軸方向への位置変動や抜け防止が簡単にできる。

また、本発明の磁石保持ユニットにおいて、前記保持部材は、非磁性の金属からなることを特徴とする。

この構成によれば、保持部材の線膨張係数が磁石や接続される金属製の回転駆動軸と近いため、温度等の使用環境が変動してもガタが生じず、安定して位置精度を保てる。

また、本発明の磁石保持ユニットにおいて、前記磁石は、プラスチック磁石であることを特徴とする。

この構成によれば、磁石を円筒形状の所望の寸法にするとともに円筒の側面部への第１突条部及び第２突条部の形成等が精度よく行える。

また、本発明の磁気式回転角度検出装置は、上記いずれかに記載の磁石保持ユニットが前記回転駆動軸に取り付けられるとともに、前記磁石の着磁方向を検出する磁気検出素子が、前記回転駆動軸及び前記磁石保持ユニットとは空隙を有して前記磁石の着磁面に対向して配置され、前記回転駆動軸が初期位置から回転する回転角度を前記磁気検出素子の出力により非接触で検出することを特徴とする。

この構成によれば、回転駆動軸に対し、中心位置ずれ少なく磁石が取り付けられ、磁石と磁気検出素子との位置精度が良いため、精度よく回転角度が検出できる。

本発明によれば、円筒形状の磁石の側面部に回転位置決め用の第１突条部と圧入用の第２突条部を設け、保持部材の収容穴の側壁に回転位置決め用の第１挿入部とそれよりも浅い第２挿入部を設ける。こうすれば、磁石の第２突条部は保持部材の第２挿入部に挿入され、収容穴の側壁の内周面に圧入するタイミングを遅らせることができる。このため、第１突条部を第１挿入部に挿入することによる回転位置決めには影響しないので、回転方向の位置決めを正確に行うことができる。さらに、この回転位置を保持したまま、磁石の第２突条部を、保持部材の収容穴の側壁の内周面に圧入することができる。また、第２突条部が収容穴の側壁の内周面に圧接されることで中心位置を決めることができる。このため、回転方向の位置決めを正確に行った状態で、第２突条部の圧入による固定を行うことができる。こうして、保持部材に対して、中心位置に精度よく固定するとともに着磁方向を所望の初期位置となるように磁石の回転方向の位置決めが可能な磁石保持ユニット及び磁気式回転角度検出装置を提供することができる。

本発明の実施形態の磁石保持ユニットを示す斜視図である。 本発明の実施形態の磁石保持ユニットを示す分解斜視図である。 本発明の実施形態の磁気式回転角度検出装置を示す斜視図である。 図３の磁気式回転角度検出装置を示す平面図である。 図４のＶ−Ｖ線で切断した断面図である。 図４のＶＩ−ＶＩ線で切断した断面図である。 本発明の実施形態の磁石保持ユニットを組み立てる前の斜視図である。 磁石を示す正面図である。 図７に続く組み立て中の斜視図である。 図９に続く組み立て中の断面図である。 図１０の状態を示す斜視図である。 図１１に続く組み立て中の平面図である。 本発明の実施形態の磁石保持ユニットを回転駆動軸に取り付ける前の斜視図である。 本発明の実施形態の磁石保持ユニットを回転駆動軸に取り付けた状態の斜視図である。 本発明の実施形態の磁気式回転角度検出装置を組み立てる前の分解斜視図である。 従来の回転センサユニットの全体構成を示す断面図である。 従来の回転センサユニットのホルダの分解斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、分かりやすいように、図面は寸法を適宜変更している。

図１は、本発明の実施形態の磁石保持ユニット１を示す斜視図である。図２は、本発明の実施形態の磁石保持ユニット１を示す分解斜視図である。図３は、本発明の実施形態の磁気式回転角度検出装置１００を示す斜視図である。図４は、図３の磁気式回転角度検出装置１００を示す平面図である。図５は、図４のＶ−Ｖ線で切断した断面図である。図６は、図４のＶＩ−ＶＩ線で切断した断面図である。

本実施形態の磁石保持ユニット１は、略円筒形状の磁石１０が、回転駆動軸３０に取り付け可能な保持部材２０に固定され、構成されている。なお、以下の説明においては、図１のＺ１側を上側として記載しているが、磁石保持ユニット１の使用時の方向を限定するものではない。

図１及び図２に示すように、磁石１０は、中心が空洞の略円筒形のプラスチック磁石であり、着磁面１０ｃと、円筒形状の側面部１０ｂと、側面部１０ｂに形成された２箇所の第１突条部１１と、側面部１０ｂに形成された４箇所の第２突条部１２と、を有している。第１突条部１１は側方に突出する断面形状が略四角形状の角柱で、角が面取りされている。第２突条部１２は側方に突出する断面形状が略半円形状になっている略半円柱の突出形状である。磁石１０は、着磁面１０ｃの円周方向にＳ極とＮ極とを交互に配置されている。

保持部材２０は、非磁性の金属からなり、その一端２０ｂに磁石１０を収容可能な収容穴２０ｃを備えている。そして、この収容穴２０ｃの側壁２０ｄには、保持部材２０の一端２０ｂから連続した２箇所の第１挿入部２１と、第１挿入部２１よりも保持部材２０の一端２０ｂからの深さが浅い４箇所の第２挿入部２２と、が形成されている。保持部材２０は収容穴２０ｃに底部を有し、一端２０ｂ側には、収容穴２０ｃの側壁２０ｄの一部を外力によって塑性変形させた４箇所の係止部２３を有している。また、保持部材２０は、その他端２０ｇ側に、回転駆動軸３０を取り付けるための第１貫通穴２４と第２貫通穴２５とを有している。

本実施形態では、磁石１０の第１突条部１１が保持部材２０の第１挿入部２１に係合し、第２突条部１２が第２挿入部２２に対応する位置に形成されている。また、磁石１０の第２突条部１２は、保持部材２０の収容穴２０ｃの内径より僅かに大きな直径位置となる突出量に形成されている。これにより、磁石１０は収容穴２０ｃの内周面２０ｅに圧入されるようにして収容されている。さらに、磁石１０は、底部２０ｆに当接されて保持部材２０の収容穴２０ｃに保持され、係止部２３によって脱離しないように固定されている。

本実施形態の磁石保持ユニット１は、図３〜図６に示す磁気式回転角度検出装置１００に使用される。以下、磁石保持ユニット１を詳細に説明する前に、磁気式回転角度検出装置１００について説明する。

磁気式回転角度検出装置１００は、被検出対象である回転駆動軸３０が中心軸３０ａを中心に回転する回転角度を検出するものである。回転角度検出装置には、被検出対象である回転駆動軸３０がモータ軸のように回転し続ける回転数を測定する場合や、０度から１８０度くらいまでの限られた回転角度内で正確な角度情報を測定する場合等があり、それぞれに最適な構成が異なる。本実施形態は、回転角度が０度〜数１０度の範囲で、より正確に回転角度を測定する場合に適した構成である。また、磁気式回転角度検出装置１００は、回転検出部を非接触の磁気式としたことで、検出部が摺動摩耗することなく、長期信頼性に優れている。

磁気式回転角度検出装置１００の磁気検出部４０は、図３に示すように、カバー４５で封止されたケース４４に電気接続用の端子部４３と、図示しないフレーム等に取り付けるための固定部４７と、を備えた外観を有している。図５〜図６に示すように、ケース４４には、磁気検出素子４１を実装した基板４２が取り付けられ、基板４２に接続され端子部４３に露出する端子４８が埋め込まれている。基板４２はカバー４５とシール部材４６とによって水密に封止されている。磁気検出素子４１は、空隙及びケース４４を介して、磁石保持ユニット１に対向配置されている。

本実施形態において、磁気検出素子４１は、Ｘ−Ｙ方向の磁界を測定するものである。より具体的には、Ｘ−Ｙ平面上の所定の向きに検出感度軸を有する１軸素子を少なくとも１個備えて、該１軸素子の検出感度軸方向の磁界強度を測定するものである。なお、本実施形態の磁気検出素子４１は、Ｘ１−Ｘ２方向の検出感度軸とＹ１-Ｙ２方向の検出感度軸とを有する２個の１軸素子を備えている。

磁気検出素子４１は、磁気収束板を備えたホール効果素子を好適に用いることができる。磁気収束板は磁界方向に沿った磁力線をホール効果素子固有の検出感度軸方向に変換するものである。なお、磁気検出素子４１は、ホール効果素子に限らず、磁気抵抗効果素子を用いてもよい。

図５〜図６に示すように、磁石保持ユニット１が回転駆動軸３０に取り付け可能な第１貫通穴２４および第２貫通穴２５を有するとともに、基板４２に取り付けられた磁気検出素子４１が、回転駆動軸３０に取り付けられた磁石保持ユニット１とは空隙を有して、磁石１０の着磁面１０ｃに対向して配置される。

磁石保持ユニット１は、前述したように、着磁面１０ｃの円周方向にＳ極とＮ極とを交互に配置された磁石１０が保持部材２０に収容されたものである。

保持部材２０は、その他端２０ｇ側に回転駆動軸３０を取り付けるための第１貫通穴２４と第２貫通穴２５とを有し、第１貫通穴２４は収容穴２０ｃと中心軸２０ａを同じくし、第２貫通穴２５は中心軸２０ａに垂直な方向に形成され、第１貫通穴２４に交差している。磁気式回転角度検出装置１００は、磁石１０が取り付けられた保持部材２０の第１貫通穴２４に回転駆動軸３０を通し、第２貫通穴２５と回転駆動軸３０にある穴を固定用部材３１で横通しして、取り付けられる。本実施形態においては、固定用部材３１としてボルトを用いて、保持部材２０と回転駆動軸３０とを締結している。

磁気式回転角度検出装置１００は、磁石１０の着磁方向を所望の初期位置となるように磁石１０の回転方向の位置決めがなされ、初期位置を基準に、回転駆動軸３０が回転する回転角度θを、磁気検出素子４１の出力により非接触で検出する。例えば、磁石１０がＳ極とＮ極とに２分割された着磁面１０ｃを有する場合、着磁方向は分割線に直交する方向である。磁気検出素子４１の出力は、着磁方向に平行な検出方向の場合に最大値となり、着磁方向に直交する検出方向の場合に基準値となるように、磁気検出素子４１の１軸素子の検出感度軸方向を合わせることができる。初期位置を着磁方向に直交する検出方向に配置していれば、回転駆動軸３０が回転する回転角度θの増加とともに磁気検出素子４１の出力が増加し、回転角度θが９０度となった後は減少する。さらに、回転角度θが１８０度となった後は、基準値から見て負側の出力となり、回転角度θが２７０度で最小となった後、再び基準値に近づいていく。なお、基準値をゼロ（Ｖ）として、プラスの電圧値とマイナスの電圧値とを出力するものでも、基準値から見て負側の出力をゼロ（Ｖ）以上となるようにオフセットさせて、プラスの電圧値だけを出力するものでも、いずれであってもよい。

本実施形態では、磁気検出素子４１がＸ−Ｙ平面で直交配置された２個の１軸素子を備えているので、両方の出力を処理することによって磁石１０の回転方向を判別することができる。

なお、磁石１０は、４分割や８分割等の、円周方向にＳ極とＮ極とを交互に配置した構成であれば、同様に磁気検出素子４１の出力を得ることができる。Ｓ極とＮ極の分割数を多くすると、３６０度の回転に対して、２周期や４周期の出力変化を得ることができる。

次に、本実施形態の磁石保持ユニット１及び磁気式回転角度検出装置１００の位置調整について、その組み立て順に説明するとともに、磁石保持ユニット１について詳細に説明する。図７は、本発明の実施形態の磁石保持ユニット１を組み立てる前の斜視図である。図８は、磁石１０を示す正面図である。図９は、図７に続く組み立て中の斜視図である。図１０は、図９に続く組み立て中の断面図である。図１１は、図１０の状態を示す斜視図である。図１２は、図１１に続く組み立て中の平面図である。図１３は、本発明の実施形態の磁石保持ユニット１を回転駆動軸３０に取り付ける前の斜視図である。図１４は、本発明の実施形態の磁石保持ユニット１を回転駆動軸３０に取り付けた状態の斜視図である。図１５は、本発明の実施形態の磁気式回転角度検出装置１００を組み立てる前の分解斜視図である。

図７に示すように、本実施形態の磁石保持ユニット１においては、磁石１０と保持部材２０とを用意する。

磁石１０の原料である金属粉末とプラスチックを混ぜ、プラスチックを溶解し金型にて成形したプラスチック磁石である。例えば、ネオジウム磁石の金属粉末を用いることができる。ネオジウム磁石は、ネオジウム、鉄、ホウ素を主原料とした希土類磁石である。ネオジウム磁石の金属粉末を用いたプラスチック磁石は、高い磁力を有し、磁石の小型軽量化が可能である。また、機械的強度が高く、機械加工や着磁後の取扱いが容易である。本実施形態の磁石１０は、プラスチック磁石であるため、成形後加工することなく寸法精度が高いという特徴を有する。磁石１０は、中心が空洞の略円筒形のプラスチック磁石であり、着磁面１０ｃと、円筒形状の側面部１０ｂと、側面部１０ｂに形成された２箇所の第１突条部１１と、側面部１０ｂに形成された４箇所の第２突条部１２と、を有している。なお、金型の合わせ面に生じる線跡やバリによる寸法精度の低下を防止するため、側面部１０ｂおよび第２突条部１２には影響しない位置に金型の合わせ面を設けることが好ましい。

磁石１０は、図８に示すように、２箇所の第１突条部１１が形成された方向の直径にＳ極とＮ極との境界を有し、Ｓ極とＮ極とが半周ずつに分割配置されている。なお、このように２箇所の第１突条部１１が形成されているため、Ｓ極とＮ極との境界であることを容易に目視することができるとともに、製造工程において着磁方向を定めることが容易である。また、目視しやすいように、第１突条部１１を比較的大きな形状としていることが好ましい。

保持部材２０は、非磁性の金属からなり、図７に示すように、その一端２０ｂに磁石１０を収容可能な収容穴２０ｃを備えている。そして、この収容穴２０ｃの側壁２０ｄには、保持部材２０の一端２０ｂから連続した２箇所の第１挿入部２１と、第１挿入部２１よりも保持部材２０の一端２０ｂからの深さが浅い４箇所の第２挿入部２２と、が形成されている。保持部材２０は収容穴２０ｃに底部２０ｆを有している。また、保持部材２０は、その他端２０ｇ側に、回転駆動軸３０を取り付けるための第１貫通穴２４と第２貫通穴２５とを有している。

第１突条部１１が保持部材２０の第１挿入部２１に対応する位置に、第２突条部１２が第２挿入部２２に対応する位置に、収容穴２０ｃとの位置を合わせてから、図９に示すように、第１突条部１１を第１挿入部２１に挿入する。また、磁石１０の第２突条部１２は、保持部材２０の収容穴２０ｃの内径より僅かに大きな直径位置となる突出量に形成されていて、第２突条部１２を保持部材２０の一端２０ｂから第２挿入部２２の深さまで挿入する。なお、磁石１０の第２突条部１２と保持部材２０の第２挿入部２２との間には円周方向に若干の遊びがあり、第１突条部１１を第１挿入部２１に挿入することによる回転位置決めには影響しないように考慮されている。もし、保持部材２０の第２挿入部２２が設けられていない場合、第１突条部１１を第１挿入部２１に挿入する前に磁石１０の第２突条部１２が保持部材２０の収容穴２０ｃの側壁２０ｄに突き当たり、さらに押し込むと回転位置決めが不十分なまま圧入される等の不具合を生じやすくなってしまう。また、保持部材２０の第２挿入部２２が深すぎる場合は、第１突条部１１を第１挿入部２１に挿入することによる回転位置決めは可能であるが、第２突条部１２の圧入による固定が不安定になり、例えば、保持部材２０に対して磁石１０が斜めに圧入される等の不具合を生じやすくなってしまう。本実施形態とすることによって、これらの不具合が生じにくくすることができ、磁石１０は回転方向に正確に位置決めされる。

さらに、図９及び図１０に示すように、磁石１０を、底部２０ｆに当接するまで収容穴２０ｃに挿入する。このとき、磁石１０は収容穴２０ｃの内周面２０ｅに圧入される。これにより、収容穴２０ｃの中心軸２０ａと磁石１０の中心軸１０ａとのズレがない状態のまま保持部材２０の収容穴２０ｃに収容される。また、底部２０ｆに磁石１０が当接するので、磁石１０を圧入し過ぎることなく、高さ方向の位置決めが精度よく固定できる。

次に、図１１に示すように磁石１０が収容穴２０ｃに保持された状態で、図１２に示すように、保持部材２０の側壁２０ｄの４箇所を外力によって塑性変形させ、係止部２３を形成する。図１１に示すように、収容穴２０ｃの側壁２０ｄに一端２０ｂの外径が小さくなるように外周面にテーパー２０ｈを付けて厚みが薄くなっているので、塑性変形が可能である。係止部２３は、上方（Ｚ１側）に磁石１０が脱離しないように、収容穴２０ｃに収容保持されている磁石１０を固定している。こうして、図１に示すように、磁石保持ユニット１が完成する。

磁気式回転角度検出装置１００を組み立てるときには、図１３に示すように、磁石保持ユニット１を回転駆動軸３０に取り付ける。保持部材２０は、図２に示すように、その他端２０ｇ側に回転駆動軸３０を取り付けるための第１貫通穴２４と第２貫通穴２５とを有し、第１貫通穴２４は収容穴２０ｃと中心軸２０ａを同じくし、第２貫通穴２５は中心軸２０ａに垂直な方向に形成され、第１貫通穴２４に交差している。保持部材２０の第１貫通穴２４に回転駆動軸３０の先端部３０ｂを通し、第２貫通穴２５と回転駆動軸３０にある穴３０ｃとを固定用部材３１で横通しして、磁石保持ユニット１が回転駆動軸３０に締結される。これにより、磁石１０の中心軸１０ａに対して回転駆動軸３０の中心軸３０ａのズレが少なく固定でき、回転駆動軸３０と磁石１０との軸ブレが少なく一体的に回転できる。

一方、磁気式回転角度検出装置１００の磁気検出部４０においては、磁気検出素子４１及びその他の図示しない電気部品が基板４２に実装されている。また、端子４８が埋め込まれたケース４４が形成されている。図１５に示すように、ケース４４、基板４２、シール部材４６、及びカバー４５を用意する。ケース４４に、磁気検出素子４１を実装した基板４２が取り付けられ、シール部材４６を挟み込むようにして、カバー４５を取り付ける。このとき、カバー４５の周辺を押さえ込むようにケース４４の一部を折り曲げると、カバー４５を簡単に固定することができる。

磁気式回転角度検出装置１００は、回転駆動軸３０に取り付けられた磁石保持ユニット１を所望の位置に合わせるようにして固定部４７を固定することによって磁気検出部４０が固定される。このとき、端子部４３に検査用のコネクタケーブルが接続され、磁気検出素子４１の出力に応じた信号をモニタすることができる。この信号をモニタすることによって、磁気検出素子４１と回転駆動軸３０及び磁石１０との位置精度を高めてから固定部４７を固定することができる。

この構成によれば、磁気式回転角度検出装置１００は、回転駆動軸３０に対し、中心位置ずれ少なく磁石１０が取り付けられ、磁石１０と磁気検出素子４１との位置精度が良いため、精度よく回転角度θが検出できる。また、回転駆動軸３０に対して磁石１０は回転方向に位置決めされているので、回転駆動軸３０が初期位置から回転する回転角度θを磁気検出素子４１の出力により非接触で検出することができる。

以下、本実施形態としたことによる効果について説明する。

本実施形態は、円周方向にＳ極とＮ極とを交互に配置した略円筒形状の磁石１０が、回転駆動軸３０に取り付け可能な保持部材２０に固定された磁石保持ユニット１であって、磁石１０は、円筒形状の側面部１０ｂと、側面部１０ｂに形成された複数の第１突条部１１と、側面部１０ｂに形成された複数の第２突条部１２と、を有し、保持部材２０は、その一端２０ｂに磁石１０を収容可能な収容穴２０ｃを備え、収容穴２０ｃの側壁２０ｄには、保持部材２０の一端２０ｂから連続した複数の第１挿入部２１と、第１挿入部２１よりも保持部材２０の一端２０ｂからの深さが浅い複数の第２挿入部２２と、が形成されており、第１突条部１１が第１挿入部２１に係合し、第２突条部１２が第２挿入部２２に対応するとともに収容穴２０ｃの側壁２０ｄの第２挿入部２２より深い位置の内周面２０ｅに圧入されて、磁石１０が保持部材２０の収容穴２０ｃに収容保持されていることを特徴とする。

この構成では、円筒形状の磁石１０の側面部１０ｂに回転位置決め用の第１突条部１１と圧入用の第２突条部１２を設け、保持部材２０の収容穴２０ｃの側壁２０ｄに回転位置決め用の第１挿入部２１とそれよりも浅い第２挿入部２２を設ける。こうすれば、磁石１０の第２突条部１２は保持部材２０の第２挿入部２２に挿入され、収容穴２０ｃの側壁２０ｄの内周面２０ｅに圧入するタイミングを遅らせることができる。このため、第１突条部１１を第１挿入部２１に挿入することによる回転位置決めには影響しないので、回転方向の位置決めを正確に行うことができる。さらに、この回転位置を保持したまま、磁石１０の第２突条部１２を、保持部材２０の収容穴２０ｃの側壁２０ｄの内周面２０ｅに圧入することができる。また、第２突条部１２が収容穴２０ｃの側壁２０ｄの内周面２０ｅに圧接されることで中心位置を決めることができる。このため、回転方向の位置決めを正確に行った状態で、第２突条部１２の圧入による固定を行うことができる。こうして、保持部材２０に対して磁石１０の着磁方向を所望の初期位置となるように磁石１０の回転方向の位置決めするとともに、中心位置に精度よく固定できる。

また、本実施形態の磁石保持ユニット１において、保持部材２０は収容穴２０ｃに底部を有し、磁石１０は、底部２０ｆに当接されて保持部材２０に保持されている。この構成によれば、収容穴２０ｃの底部２０ｆに磁石１０を付き当てて保持されるので、高さ方向の位置決めが精度よく固定できる。

また、本実施形態の磁石保持ユニット１において、保持部材２０は、その他端２０ｇ側に回転駆動軸３０を取り付けるための第１貫通穴２４と第２貫通穴２５とを有し、第１貫通穴２４は収容穴２０ｃと中心軸２０ａを同じくし、第２貫通穴２５は中心軸２０ａに垂直な方向に形成され、第１貫通穴２４に交差している。この構成によれば、保持部材２０に第１貫通穴２４を設けそこに回転駆動軸３０の先端部３０ｂを通し、回転駆動軸３０に対し垂直な方向にある第２貫通穴２５と回転駆動軸３０にある穴３０ｃとを固定用部材３１で横通しすることで、略円筒形状の磁石１０の中心軸１０ａに対して回転駆動軸３０の中心軸３０ａのズレが少なく固定でき、回転駆動軸３０と磁石１０との軸ブレが少なく一体的に回転できる。

また、本実施形態の磁石保持ユニット１において、保持部材２０の一端２０ｂ側には、収容穴２０ｃの側壁２０ｄの一部を外力によって塑性変形させた係止部２３を有し、収容穴２０ｃに収容保持されている磁石１０を係止部２３によって固定している。この構成によれば、保持部材２０の収容穴２０ｃの側壁２０ｄの一部を内方へ折り曲げた係止部２３を形成することで、磁石１０の軸方向への位置変動や抜け防止が簡単にできる。

また、本実施形態の磁石保持ユニット１において、保持部材２０は、非磁性の金属からなる。この構成によれば、保持部材２０の線膨張係数が磁石１０や接続される金属製の回転駆動軸３０と近いため、温度等の使用環境が変動してもガタが生じず、安定して位置精度を保てる。

また、本実施形態の磁石保持ユニット１において、磁石１０は、プラスチック磁石である。この構成によれば、磁石１０を円筒形状の所望の寸法にするとともに円筒の側面部１０ｂへの第１突条部１１及び第２突条部１２の形成等が精度よく行える。

また、本実施形態の磁気式回転角度検出装置１００は、磁石保持ユニット１が回転駆動軸３０に取り付けられるとともに、磁石１０の着磁方向を検出する磁気検出素子４１が、回転駆動軸３０及び磁石保持ユニット１とは空隙を有して磁石１０の着磁面１０ｃに対向して配置され、回転駆動軸３０が初期位置から回転する回転角度θを磁気検出素子の出力により非接触で検出することを特徴とする。

この構成によれば、回転駆動軸３０に対し、中心位置ずれ少なく磁石１０が取り付けられ、磁石１０と磁気検出素子４１との位置精度が良いため、精度よく回転角度θが検出できる。

以上のように、本発明の実施形態の磁石保持ユニット１及び磁気式回転角度検出装置１００を具体的に説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することが可能である。例えば次のように変形して実施することができ、これらも本発明の技術的範囲に属する。

（１）本実施形態において、磁石１０の側面部１０ｂに形成された２箇所の第１突条部１１は、個数を変更してもよい。少なくとも１箇所の第１突条部１１が形成されていれば、回転方向の位置決めが可能である。また、３箇所以上に形成されていてもよい。これらのとき、第１突条部１１に対応する位置に形成される第１挿入部２１は、第１突条部１１に対応する個数とすればよい。

（２）本実施形態において、磁石１０の側面部１０ｂに形成された４箇所の第２突条部１２は、個数を変更してもよい。また、側方に突出する断面形状は凸状であれば、四角形状や三角形状であってもよい。

（３）本実施形態において、保持部材２０の一端２０ｂから形成された第１挿入部２１と第２挿入部２２とが側壁２０ｄの切り欠き形状としているが、これに限定されるものではない。例えば、収容穴２０ｃの内周面２０ｅを切削して、第１突条部１１と第２突条部１２とが挿入されるように溝を形成することができる。なお、第１挿入部２１又は第２挿入部２２のいずれか一方を切り欠き形状とし、他方を溝形状としてもよい。

１ 磁石保持ユニット
１０ 磁石
１０ａ 中心軸
１０ｂ 側面部
１０ｃ 着磁面
１１ 第１突条部
１２ 第２突条部
２０ 保持部材
２０ａ 中心軸
２０ｂ 一端
２０ｃ 収容穴
２０ｄ 側壁
２０ｅ 内周面
２０ｆ 底部
２０ｇ 他端
２０ｈ テーパー
２１ 第１挿入部
２２ 第２挿入部
２３ 係止部
２４ 第１貫通穴
２５ 第２貫通穴
３０ 回転駆動軸
３０ａ 中心軸
３０ｂ 先端部
３０ｃ 穴
３１ 固定用部材
４０ 磁気検出部
４１ 磁気検出素子
４２ 基板
４３ 端子部
４４ ケース
４５ カバー
４６ シール部材
４７ 固定部
４８ 端子
１００ 磁気式回転角度検出装置

Claims (7)

1. 円周方向にＳ極とＮ極とを交互に配置した略円筒形状の磁石が、回転駆動軸に取り付け可能な保持部材に固定された磁石保持ユニットであって、
   前記磁石は、円筒形状の側面部と、前記側面部に形成された１つまたは複数の第１突条部と、前記側面部に形成された複数の第２突条部と、を有し、
   前記保持部材は、その一端に前記磁石を収容可能な収容穴を備え、前記収容穴の側壁には、保持部材の一端から連続した１つまたは複数の第１挿入部と、前記第１挿入部よりも保持部材の一端からの深さが浅い複数の第２挿入部と、が形成されており、
   前記第１突条部が前記第１挿入部に係合し、前記第２突条部が前記第２挿入部に対応するとともに前記収容穴の前記側壁の前記第２挿入部より深い位置の内周面に圧入されて、前記磁石が前記保持部材の前記収容穴に収容保持されていることを特徴とする磁石保持ユニット。
2. 前記保持部材は前記収容穴に底部を有し、
   前記磁石は、前記底部に当接されて前記保持部材に保持されていることを特徴とする請求項１記載の磁石保持ユニット。
3. 前記保持部材は、その他端側に前記回転駆動軸を取り付けるための第１貫通穴と第２貫通穴とを有し、
   前記第１貫通穴は前記収容穴と中心軸を同じくし、前記第２貫通穴は前記中心軸に垂直な方向に形成され、前記第１貫通穴に交差していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の磁石保持ユニット。
4. 前記保持部材の一端側には、前記収容穴の側壁の一部を外力によって塑性変形させた係止部を有し、前記収容穴に収容保持されている前記磁石を前記係止部によって固定していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の磁石保持ユニット。
5. 前記保持部材は、非磁性の金属からなることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の磁石保持ユニット。
6. 前記磁石は、プラスチック磁石であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の磁石保持ユニット。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の磁石保持ユニットが前記回転駆動軸に取り付けられるとともに、前記磁石の着磁方向を検出する磁気検出素子が、前記回転駆動軸及び前記磁石保持ユニットとは空隙を有して前記磁石の着磁面に対向して配置され、前記回転駆動軸が初期位置から回転する回転角度を前記磁気検出素子の出力により非接触で検出することを特徴とする磁気式回転角度検出装置。
   

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