JP6201910B2 - 回転検出センサ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、回転体の回転角度を検出する回転検出センサ及びその製造方法に関する。

従来より、磁石リングの回転角度を検出する回転角度位置検出装置が、例えば特許文献１で提案されている。具体的には、周方向に磁極が交互に着磁された磁石リングの着磁面に対して磁気センサの磁気検出面が対向配置された回転角度位置検出装置の構成が提案されている。

特開２０１２−１１２８９７号公報

しかしながら、上記従来の技術では、磁気センサの検出対象が磁石リングであるので、一方の磁極と他方の磁極とが円形の一部の形状すなわち扇形状あるいは円弧形状になっている。これに伴い、各磁極から漏れる磁界は磁極の形状に応じて不均一となるので、磁気センサの出力が不均一となってしまう。すなわち、磁石リングの回転角度に応じて出力値が線形に変化しないという問題がある。

例えば、磁石リングの回転角度を複数の角度に等分割して複数の角度毎に回転角度信号を出力するように回転角度位置検出装置を構成した場合、磁気センサの出力値が複数の角度毎に設定された閾値のいずれかを超える度に回転角度信号を出力することとなる。ここで、複数の角度毎に設定された閾値は、磁石リングの回転角度の最大値に対応した磁気センサの最大出力値が等分割されて設定される。このため、磁石リングの出力値が線形に変化しないとなると、出力値が閾値を超えるタイミングが等分割された角度からずれてしまう。したがって、正確な回転角度の信号を出力することができない。

本発明は上記点に鑑み、円周上に複数の磁極が配置された回転体の回転角度に応じて正確な角度信号を出力することが可能な回転検出センサを提供することを第１の目的とする。また、この回転検出センサの製造方法を提供することを第２の目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、複数の磁極（１１、１２）を周方向に有する回転体（１０）が回転軸（１３、１６）の回転に伴って回転する際の回転体（１０）の回転角度を検出する回転検出センサであって、以下の点を特徴としている。

まず、一面（３３）を有する基板（３４）と、基板（３４）に設けられていると共に回転体（１０）の回転に伴って変化する磁界の方向を検出して当該磁界の方向に対応した検出信号を出力するセンシング部（３５、３６）と、を有するセンサ部（３１）を備えている。

また、回転体（１０）の一定の回転角度を複数の任意の角度に分割したときに分割された複数の任意の角度にそれぞれ対応して設定されていると共に一定の回転角度に対応した検出信号の信号値に対して不等間隔で設定された閾値を複数の任意の角度毎に有する回路部（３２）を備えている。

そして、センサ部（３１）は、検出信号として、回転体（１０）の回転角度が大きくなるに伴って信号値が大きくなる検出信号を出力する。さらに、回路部（３２）は、センサ部（３１）から検出信号を入力し、当該検出信号の信号値が複数の閾値のいずれかを超える度に当該閾値に対応した角度信号を出力することを特徴とする。

これによると、検出信号の信号値に対する閾値は、分割された角度に対応するように検出信号の信号値に対して予め設定されている。このため、検出信号の信号値が回転体（１０）の回転角度に応じて線形に変化しなくても分割された角度毎に角度信号を出力することができる。したがって、リング状の回転体（１０）の回転角度に応じて正確な角度信号を出力することができる。

請求項１１に記載の発明では、回転検出センサの製造方法であって、まず、回路部（３２）として複数の閾値が設定されていないものを用意し、当該回路部（３２）とセンサ部（３１）とを回転軸（１３、１６）に対して配置する。次に、回転軸（１３、１６）を回転させると共に、回転体（１０）を一定の回転角度で回転させたときの当該一定の回転角度に対応した検出信号の信号値をセンサ部（３１）によって取得する。続いて、一定の回転角度を複数の任意の角度に分割したときに分割された複数の任意の角度にそれぞれ対応する検出信号の信号値に基づいて、複数の任意の角度毎に不等間隔の閾値を回路部（３２）に設定することを特徴とする。これにより、請求項１と同様の効果が得られる回転検出センサを製造することができる。

なお、この欄及び特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態に係る回転検出センサが備えられたブラシレスモータの平面図である。 図１に示された回転検出センサの側面図である。 センサ部の検出軸を示した斜視図である。 回転検出センサのブロック構成図である。 回転角度に対する理想的なセンサ出力の波形を示した図である。 センサマグネットに対してセンサ部が相対的に回転した様子を示した図である。 ブラシレスモータの回転角度に応じた実際のセンサ出力を示した図である。 理想のセンサ出力及び実際のセンサ出力に対して閾値が設定された様子を示した図である。 第２実施形態において、オフセット補正の前後における実際のセンサ出力の波形を示した図である。 本発明の第３実施形態に係る回転検出センサが備えられたブラシレスモータの平面図である。 図１０に示された回転検出センサの側面図である。 本発明の第４実施形態に係る回転検出センサが備えられたブラシレスモータの平面図である。 図１２に示された回転検出センサの側面図である。 本発明の第５実施形態に係る回転検出センサが備えられたブラシレスモータの平面図である。 図１４に示された回転検出センサの側面図である。 本発明の第６実施形態に係る回転検出センサが備えられたブラシレスモータの平面図である。 図１６に示された回転検出センサの側面図である。 本発明の第７実施形態に係る回転検出センサが備えられたブラシレスモータの平面図である。 図１８に示された回転検出センサの側面図である。 本発明の第８実施形態に係る回転検出センサが備えられたブラシレスモータの平面図である。 図２０に示された回転検出センサの側面図である。 本発明の第９実施形態において、一定の回転角度を複数の角度で等分割したときの角度信号を示した図である。 本発明の第１０実施形態に係る回転検出センサが備えられたカム軸の断面図である。 本発明の第１０実施形態において、一定の回転角度として１極対の角度を複数の任意の角度で分割したときの角度信号を示したパルス波形の図である。 本発明の第１０実施形態において、一定の回転角度を複数の任意の角度で分割したときの角度信号を示したパルス波形の一例の図である。 本発明の第１０実施形態において、一定の回転角度を複数の任意の角度で分割したときの角度信号を示したパルス波形の一例の図である。 本発明の第１０実施形態において、一定の回転角度を複数の任意の角度で分割したときの角度信号を示したパルス波形の一例の図である。 本発明の第１１実施形態に係る角度信号を示したパルス波形の図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係る回転検出センサは、例えばブラシレスモータに設置され、当該ブラシレスモータの回転角度を検出するものである。

図１及び図２に示されるように、ブラシレスモータ１０は複数の磁極１１、１２を周方向に有すると共に回転軸１３の回転に伴って回転する回転体として構成されている。具体的に、ブラシレスモータ１０は、リング状のセンサマグネット１４と、円板状のロータコア１５と、を有している。回転軸１３はベアリング１６に保持されている。

センサマグネット１４は、軸方向に着磁されており、さらに磁極１１、１２としてＮ極１１とＳ極１２とが周方向に交互に配置されて構成されている。本実施形態では、Ｎ極１１とＳ極１２とで構成される組を１極とすると、回転軸１３の軸回りに８極（４極対）の磁石が配置されていると言える。

ロータコア１５は、中心軸と回転軸１３との中心とが一致するように回転軸１３に固定されている。ロータコア１５の材料は例えば電磁鋼板である。また、ロータコア１５は、中心軸に垂直な端面１７に設けられたステー１８を介してセンサマグネット１４が固定されている。したがって、ロータコア１５が回転すると、ロータコア１５の回転に伴ってセンサマグネット１４も回転する。さらに、ロータコア１５の周囲には通電を切り替えることができる図示しない１２個の巻線とステータが配置されている。

そして、センサマグネット１４のうちロータコア１５とは反対側に回転検出センサ３０が配置されている。回転検出センサ３０は、センサ部３１と回路部３２とを有している。

センサ部３１は、センサマグネット１４の回転に伴って変化する磁界の方向（角度）を検出するものである。図３に示されるように、センサ部３１は一面３３を有する基板３４を有している。基板３４には、磁界の方向を検出して当該磁界の方向に対応した検出信号を出力するセンシング部が形成されている。図４に示されるように、センシング部は２つの磁気抵抗素子３５、３６（ＧＭＲ１、ＧＭＲ２）で構成されている。本実施形態では、磁気抵抗素子３５、３６はＳＶ−ＧＭＲ素子（spin-valve Giant Magneto Resistance；ＳＶ−ＧＭＲ）として構成されている。

センシング部は、基板３４の一面３３に平行な面方向における磁界の方向の変化を検出する。具体的には、図３に示されるように、基板３４の一面３３の面方向のうちの一方向が第１検出軸となり、この第１検出軸に垂直な方向が第２検出軸となる。そして、２つの磁気抵抗素子３５、３６は、この第１検出軸及び第２検出軸の各軸方向において磁界の変化を検出する。

本実施形態では、一方の磁気抵抗素子３５は、ｓｉｎ曲線の信号（Ａ（ｔ）ｓｉｎθ）を出力する。また、他方の磁気抵抗素子３６は、ｃｏｓ曲線の信号（Ａ（ｔ）ｃｏｓθ）を出力する。なお、基板３４の一面３３に垂直な方向が第３検出軸となるが、この第３検出軸は不感軸となっている。

上記の構成のセンサ部３１は、図１及び図２に示されるように、回転軸１３の軸方向においてセンサマグネット１４の上方に配置されている。そして、基板３４の一面３３がセンサマグネット１４のうちの対向面１９に平行に向けられている。さらに、センサ部３１は、回転軸１３の外壁面２０からセンサマグネット１４のうち回転軸１３の径方向における内径と外径との間の中央位置までの範囲に位置するように配置されている。これによると、センサ部３１が回転軸１３側に位置しているので、ロータコア１５の周囲に位置する巻線による磁界の影響を低減することができる。

回路部３２は、センサ部３１で検出された磁界の変化からブラシレスモータ１０の回転角度を算出するものである。回路部３２は半導体チップに半導体プロセスによって形成された演算回路やメモリ回路等が形成されて構成されている。

図４に示されるように、回路部３２はセンサ部３１から各磁気抵抗素子３５、３６の検出信号をそれぞれ入力し、Ａｒｃｔａｎθを演算することにより回転角度を算出する演算機能を有している。回路部３２は、センサ部３１から入力した検出信号、すなわちｓｉｎθの信号及びｃｏｓθの信号を用いてＡｒｃｔａｎθを演算することにより、ブラシレスモータ１０の回転角度に応じた信号を得る。

具体的には、図５に示されるように、回路部３２は、ブラシレスモータ１０の回転角度に応じて大きくなるセンサ出力を得る。このセンサ出力は、第１検出軸のプラス側を基準として、ブラシレスモータ１０の回転角度が大きくなるに応じて第２検出軸のプラス側、第１検出軸のマイナス側、第２検出軸のマイナス側の順に大きくなっていく。言い換えると、センサ部３１は、検出信号として、ブラシレスモータ１０の回転角度が大きくなるに伴って信号値が大きくなる検出信号を出力すると言える。

ここで、図６に示されるように、センサ部３１はセンサマグネット１４の円弧形状に沿って相対的に移動する。つまり、センサ部３１は、センサマグネット１４に対してＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ａ’というように相対的に移動する。また、センサ部３１はリング状のセンサマグネット１４の形状に応じて各磁極１１、１２から漏れる不均一な磁界を検出する。このため、図７に示されるように、回路部３２の演算によって得られる検出信号の信号値すなわち実際のセンサ出力は回転角度に対して線形ではなく歪んだ波形となる。図７に示された実際のセンサ出力の波形はセンサマグネット１４の形状によって予め決まる波形である。なお、図７では理想のセンサ出力の波形を破線で示している。

具体的には、例えば図６のＢの回転角度に対応したセンサ出力は、図７に示されるように理想のセンサ出力よりも小さい値となる。また、図６のＤの回転角度に対応したセンサ出力は、図７に示されるように理想のセンサ出力よりも大きい値となる。一方、図６のＡ、Ｃ、Ａ’の回転角度に対応したセンサ出力は図７に示されるようにほぼ理想のセンサ出力の値となる。このように、回路部３２は、センサマグネット１４の形状に起因して発生する歪み成分を含んだセンサ出力を取得することとなる。

本実施形態では、ロータコア１５の周囲に配置された巻線及びステータの数に応じて、図７に示されるように、一周期９０度の回転角度を検出することとなる。したがって、ブラシレスモータ１０が３６０度回転した場合には図７に示されたセンサ出力の波形が４回出現する。

そして、回路部３２は、ブラシレスモータ１０に対して三相交流制御を行うため、ブラシレスモータ１０の回転角度を判定する判定機能を有している。このため、回路部３２は、回転角度に応じて設定された複数の閾値を有している。複数の閾値はメモリ回路に記憶されている。複数の閾値は、ブラシレスモータ１０の一定の回転角度を複数の角度に等分割したときに等分割された複数の角度毎にそれぞれ対応して設定されている。また、複数の閾値は、ブラシレスモータ１０の一定の回転角度に対応した検出信号の信号値に対して不等間隔で設定されている。

具体的には、図８に示された期間Ｔ１から期間Ｔ６までを一周期とする。そして、回路部３２は各期間Ｔ１〜Ｔ６で三相交流制御を行うための信号を出力する。つまり、回路部３２は、９０度の一周期で１５度毎に信号を６回出力する。なお、図８の「通電タイミング」は三相交流の各相に応じてブラシレスモータ１０に通電するタイミングであり、各期間Ｔ１〜Ｔ６の終わりのタイミングを示している。

理想のセンサ出力の場合、９０度の回転角度を１５度毎に等分割したときに各角度に対応する閾値（Ｓ１０〜Ｓ１５）はセンサ出力に対して等間隔に設定される。しかし、実際のセンサ出力の場合、当該センサ出力は回転角度に対して線形に変化しないので、９０度の回転角度を１５度毎に等分割したときに各角度に対応する閾値（Ｓ２０〜Ｓ２５）はセンサ出力に対して不等間隔で設定される。このように、回路部３２に設定された複数の閾値（Ｓ２０〜Ｓ２５）は、センサ出力に対して不等間隔で設定されている。言い換えると、等間隔の回転角度に応じて不等間隔に閾値が設定されていると言える。

そして、回路部３２は、実際のセンサ出力が複数の閾値（Ｓ２０〜Ｓ２５）のいずれかを超える度に当該閾値に対応した角度信号を出力する。例えば、閾値が理想のセンサ出力に対して設定された場合、ブラシレスモータ１０の回転角度が０度から１５度回転した時点では実際のセンサ出力は閾値Ｓ１０を超えないので、回路部３２は適切なタイミングで角度信号を出力することができない。これに対し、本実施形態では、ブラシレスモータ１０の回転角度が０度から１５度回転した場合、実際のセンサ出力が閾値Ｓ２０を超える。したがって、回路部３２は適切なタイミングで期間Ｔ１を示した角度信号を出力することができる。

次に、回転検出センサ３０の製造方法について説明する。まず、センシング部が形成されたセンサ部３１と、複数の閾値が設定されていない回路部３２と、の各チップをそれぞれ用意する。また、各チップをプリント基板等に実装して回転検出センサ３０を構成する。

続いて、ブラシレスモータ１０に回転検出センサ３０を組み付け、回路部３２及びセンサ部３１を回転軸１３に対して配置する。そして、ブラシレスモータ１０の回転角度を検出する測定装置として図示しないエンコーダを用いて回転軸１３を回転させる。また、ブラシレスモータ１０を一定の回転角度で回転させたときの当該一定の回転角度に対応した実際のセンサ出力をセンサ部３１によって取得する。一定の回転角度は例えば９０度である。

そして、一定の回転角度を複数の角度に等分割したときに等分割された複数の角度にそれぞれ対応する実際のセンサ出力に基づいて、複数の角度毎に閾値を設定する。すなわち、上述のように、実際のセンサ出力は歪みを含んだ波形になっているので、当該センサ出力に対して不等間隔に閾値を設定する。閾値は回路部３２のメモリ回路に書き込む。

ここで、ブラシレスモータ１０に回転検出センサ３０を組み付けた状態でエンコーダによる測定を行っているので、ブラシレスモータ１０の回転基準角度が０度に決まっている。このため、ブラシレスモータ１０に回転検出センサ３０を組み付けることによるオフセットはセンサ出力に発生しない。

以上説明したように、本実施形態では、回転検出センサ３０において実際のセンサ出力に対する閾値は、一定の回転角度が複数の角度に等分割されたそれぞれの角度に対応するように実際のセンサ出力に対して予め設定されている。このため、実際のセンサ出力がブラシレスモータ１０の回転角度に応じて線形に変化しなくても等分割された角度毎に角度信号を出力することができる。したがって、回路部３２はブラシレスモータ１０の回転角度に応じて正確なタイミングで角度信号を出力することができる。

なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、ブラシレスモータ１０が特許請求の範囲の「回転体」に対応し、２つの磁気抵抗素子３５、３６が特許請求の範囲の「センシング部」に対応する。

（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、測定装置の回転軸に対して回転検出センサ３０を設置して実際のセンサ出力を測定すると共に閾値を設定する。この場合は、閾値を設定した後の回転検出センサ３０をブラシレスモータ１０に組み付けると、組み付けによるオフセットがセンサ出力に含まれる。

したがって、回路部３２は、ブラシレスモータ１０の回転基準角度に対応した実際のセンサ出力が狙い値となるように当該センサ出力を補正するためのオフセット補正値を有している。「狙い値」とは、ブラシレスモータ１０の回転基準角度が０度のときの実際のセンサ出力の値であり、例えば当該センサ出力が０の場合である。

具体的には、図９に示されるように、オフセット補正前の実際のセンサ出力はブラシレスモータ１０の回転基準角度がずれているため、回転基準角度における当該センサ出力が狙い値になっていない。このため、ブラシレスモータ１０に対して回転検出センサ３０を組み付けた後に、ブラシレスモータ１０の回転基準角度に対応した実際のセンサ出力が狙い値となるように回路部３２のメモリ回路にオフセット補正値を書き込む。例えば、角度演算結果のビットシフトにより、オフセット調整が可能である。

以上のように、回転軸１３に対するブラシレスモータ１０の組み付け誤差によるセンサ出力のオフセットが回路部３２によって補正されるので、回路部３２はブラシレスモータ１０の回転角度に対するより正確な角度信号の出力を行うことができる。

（第３実施形態）
本実施形態では、第１、第２実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、図１０及び図１１に示されるように、センサ部３１は、センサマグネット１４のうち回転軸１３の径方向における内径と外径との間の中央位置よりも外側に位置するように配置されている。特に、センサ部３１は、センサマグネット１４の外径よりも外側に配置されている。これによると、センサ部３１を回転軸１３側に配置しなくて良いので、回転軸１３に対する回転検出センサ３０の搭載自由度を向上させることができる。

（第４実施形態）
本実施形態では、第１〜第３実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、図１２及び図１３に示されるように、センサ部３１は、回転軸１３の軸方向においてセンサマグネット１４の上方に配置されていると共に基板３４の一面３３が回転軸１３の径方向に対して垂直に配置されている。これによると、センシング部によって磁界が最も強い位置で磁界の変化を検出することができる。このため、センサ部３１の磁界の検出精度を向上させることができる。

（第５実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、図１４及び図１５に示されるように、センサマグネット１４は径方向に着磁されている。具体的には、センサマグネット１４は、Ｎ極１１とＳ極１２とが周方向に交互に配置されると共にＮ極１１とＳ極１２とが回転軸１３の径方向に積層されて構成されている。センサマグネット１４はこのような構成でも良い。

（第６実施形態）
本実施形態では、第３、第５実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、図１６及び図１７に示されるように、センサ部３１は、第４実施形態と同じ構成のセンサマグネット１４のうち回転軸１３の径方向における内径と外径との間の中央位置よりも外側に位置するように配置されている。特に、センサ部３１は、センサマグネット１４の外径よりも外側に配置されている。これにより、第３実施形態と同様の効果が得られる。

（第７実施形態）
本実施形態では、第１〜第６実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、図１８及び図１９に示されるように、ブラシレスモータ１０は、ロータコア１５の側面２１に複数の磁極１１、１２が設けられて構成されている。具体的には、ロータコア１５の側面２１に８カ所の溝２２が形成されており、この溝２２に回転軸１３の径方向に積層されたＮ極１１とＳ極１２の組が埋め込まれている。また、ロータコア１５の側面２１に位置するＮ極１１とＳ極１２とが周方向に交互に配置されている。

一方、センサ部３１は、第１実施形態と同様に、基板３４の一面３３がロータコア１５の端面１７に平行に向けられている。また、センサ部３１は、回転軸１３の外壁面２０から複数の磁極１１、１２のうち最も回転軸１３側に位置する磁極１１、１２までの範囲に位置するように配置されている。

以上のように、回転検出センサ３０は、ロータコア１５に磁極１１、１２が埋め込まれた構造に対してセンサ部３１が磁界の変化を検出するように構成されていても良い。

（第８実施形態）
本実施形態では、第７実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、図２０及び図２１に示されるように、センサ部３１は、ロータコア１５の側面２１側に配置されていると共に、回転軸１３の軸方向において基板３４の一面３３の一部がロータコア１５とオーバーラップするように配置されている。このように、ロータコア１５に対してセンサ部３１を配置しても良い。

（第９実施形態）
本実施形態では、上記各実施形態と異なる部分について説明する。上述のように、複数の閾値は、ブラシレスモータ１０の一定の回転角度を複数の角度に等分割したときに等分割された複数の角度毎にそれぞれ対応して設定されている。したがって、回路部３２は、センサ出力が閾値を超える度にパルス状の角度信号を出力する。つまり、回転検出センサ３０は、パルス出力タイプとして構成されている。

具体的には、一定の回転角度である３６０°がｎ分割（３６０°／ｎ）される。すなわち、３６０°が等分割される。そして、図２２に示されるように、センサ出力が一定角度毎に閾値を超えるので、一定角度毎にパルスが角度信号として出力される。

もちろん、３６０°を何等分するかによってパルスの数が変化する。回転検出センサ３０は、角度信号として任意のパルス数を設定することができ、ひいては一定角度毎にパルスを出力することができる。

（第１０実施形態）
本実施形態では、上記各実施形態と異なる部分について説明する。上記各実施形態では、回転体としてブラシレスモータ１０が示されているが、本実施形態ではブラシレスモータ１０以外の回転体に回転検出センサ３０を適用することが特徴となっている。

例えば、回転体として、内燃機関のクランク軸やカム軸、車輪の軸等の車両に搭載される軸がある。また、回転体として、動力伝達のための軸、コンプレッサやスタータ等に含まれる軸がある。もちろん、回転体として、車両以外で使用される軸もある。

具体的に、回転体としてカム軸が採用された構成について説明する。図２３に示されるように、カム軸１６には円板状のホルダ１７が取り付けられている。また、ホルダ１７の外縁部にセンサマグネット１４が固定されている。そして、センサ部３１は、センサマグネット１４のうちカム軸１６の径方向における外径よりも外側に位置するように配置されている。

なお、センサ部３１の配置は、上述のようにセンサマグネット１４のうち回転軸１３の径方向における内径と外径との間の中央位置よりも外側でも良い。また、センサ部３１は、センサマグネット１４の上方に配置されていると共に基板３４の一面３３がカム軸１６の径方向に対して垂直に配置されていても良い。

上記各実施形態では、１極対あたり６相となるように角度信号が出力されていたが、１極対あたり任意で角度信号が出力されるようにすることができる。このように、センサマグネット１４の極数を任意に設定することができる。

例えば、図２４に示されるように、一定の回転角度を磁極１１、１２の一極対の角度としたとき、当該角度を（ｎ−２）分割（３６０°／（ｎ−２））する。これにより、０°から角度信号として３つのパルスが出力された後、パルス２つ分のいわゆる歯抜けを経て、一定角度毎に角度信号としてパルスが出力されるようにすることができる。どの角度でパルスを歯抜けとするかは、センサ出力に対する閾値の値によって設定することができる。

そして、一定の回転角度が複数の任意の角度に分割されたことに伴い、図２５に示されるように、回路部３２は角度信号としてのパルスを不等ピッチの繰り返しとして出力することができる。つまり、センサマグネット１４の各磁極１１、１２のピッチを任意に設定することができる。

例えば、図２６に示されるように、回路部３２は、第１パルスと、第１パルスよりもパルス幅が狭い第２パルスと、を周期的に角度信号として出力することができる。言い換えると、パルスのピッチが周期的であると言える。

図２５や図２６に示されるように、一定の回転角度を複数の角度に不等間隔で分割したときに分割された複数の角度にそれぞれ対応してパルスが出力されるようにすることができる。この場合、一定の回転角度を複数の角度に不等間隔で分割したときに分割された複数の角度にそれぞれ対応する検出信号の信号値に基づいて、複数の角度毎に不等間隔の閾値を回路部３２に設定すれば良い。

一方、図２７に示されるように、回路部３２は、任意の角度毎に様々なパルス幅のパルスを角度信号として出力することができる。パルスのピッチも非周期的である。このように、回路部３２は、角度信号としてパルスを非周期的に出力することが可能である。

以上のように、回転体はブラシレスモータ１０に限られず、回転する軸全てを対象とすることができる。したがって、回転検出センサ３０は、軸を貫通するセンサマグネット１４の回転に伴って任意の角度でパルスを発生させる軸貫通型回転パルスセンサであると言える。もちろん、軸に対するセンサマグネット１４の取り付けにはホルダ１７を用いずにセンサマグネット１４が軸に直接圧入されても良い。

また、カム軸１６等の軸における一定の回転角度が複数の任意の角度に分割されて閾値が設定されることにより、回路部３２は任意の角度毎に角度信号としてパルスを任意のピッチで出力することができる。

なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、カム軸１６が特許請求の範囲の「回転軸」に対応する。

（第１１実施形態）
本実施形態では、第１０実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、回路部３２は、角度信号として回転角度に応じた電圧値またはデジタル信号を出力する。すなわち、回転検出センサ３０は、マルチ出力タイプとして構成されている。

例えば、図２８に示されるように、回路部３２は、所定角度毎に信号値が段階的に大きくなる角度信号を出力することができる。図２７では、一定の回転角度として３６０°がｎ分割されており、所定角度毎に電圧値が段階的に大きくなる角度信号が複数示されている。

以上のように、マルチ出力タイプの角度信号を出力することができる。なお、図２４のように、角度信号に歯抜け部分を設けても良い。また、図２５〜図２７のように、角度信号を不等ピッチで出力するようにしても良い。

（他の実施形態）
上記各実施形態で示された回転検出センサ３０の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、回路部３２で行われる回転角度取得のための演算はＡｒｃｔａｎ演算の他にトラッキング演算でも良い。

図７に示された実際のセンサ出力の波形は一例であり、ロータコア１５やセンサマグネット１４等の部品に応じた波形となる。したがって、センサ出力に応じて各閾値を設定すれば良い。

上記の実施形態では、磁気抵抗素子３５、３６としてＳＶ−ＧＭＲ素子を用いる例について説明したが、ＴＭＲ素子（Tunneling Magneto Resistance；ＴＭＲ）やホール素子を用いても良い。また、ロータコア１５の周囲に配置される巻線及びステータの数も適宜決められる。

また、回転体に回転検出センサ３０を組み付けることにより閾値に誤差が発生する場合もある。この場合は、回転検出センサ３０と調整装置とを電気的に接続し、回転検出センサ３０の外部から閾値を調整することにより閾値に含まれる組み付け誤差を調整すれば良い。

上記各実施形態では、回転体がブラシレスモータ１０の場合、複数の閾値はブラシレスモータ１０の一定の回転角度を複数の角度に等分割したときに等分割された複数の角度毎にそれぞれ対応して設定されていた。これは一定角度をどのように分割するかの一例である。したがって、ブラシレスモータ１０においても複数の閾値はブラシレスモータ１０の一定の回転角度を複数の任意の角度に分割したときに分割された複数の任意の角度毎にそれぞれ対応して設定されていても良い。

１０ ブラシレスモータ（回転体）
１１、１２ 磁極
１３ 回転軸
３０ 回転検出センサ
３１ センサ部
３２ 回路部
３３ 一面
３４ 基板
３５、３６ 磁気抵抗素子（センシング部）

Claims (14)

1. 複数の磁極（１１、１２）を周方向に有する回転体（１０）が回転軸（１３、１６）の回転に伴って回転する際の前記回転体（１０）の回転角度を検出する回転検出センサであって、
   一面（３３）を有する基板（３４）と、前記基板（３４）に設けられていると共に前記回転体（１０）の回転に伴って変化する磁界の方向を検出して当該磁界の方向に対応した検出信号を出力するセンシング部（３５、３６）と、を有するセンサ部（３１）と、
   前記回転体（１０）の一定の回転角度を複数の任意の角度に分割したときに分割された複数の任意の角度にそれぞれ対応して設定されていると共に前記一定の回転角度に対応した検出信号の信号値に対して不等間隔で設定された閾値を前記複数の任意の角度毎に有する回路部（３２）と、
   を備え、
   前記センサ部（３１）は、前記検出信号として、前記回転体（１０）の回転角度が大きくなるに伴って信号値が大きくなる検出信号を出力し、
   前記回路部（３２）は、前記センサ部（３１）から前記検出信号を入力し、当該検出信号の信号値が前記複数の閾値のいずれかを超える度に当該閾値に対応した角度信号を出力することを特徴とする回転検出センサ。
2. 前記回路部（３２）は、前記回転体（１０）の一定の回転角度を複数の角度に等分割したときに等分割された複数の角度にそれぞれ対応して設定されていると共に前記一定の回転角度に対応した検出信号の信号値に対して不等間隔で設定された閾値を前記複数の角度毎に有することを特徴とする請求項１に記載の回転検出センサ。
3. 前記回路部（３２）は、前記回転体（１０）の一定の回転角度を複数の角度に不等間隔で分割したときに分割された複数の角度にそれぞれ対応して設定されていると共に前記一定の回転角度に対応した検出信号の信号値に対して不等間隔で設定された閾値を前記複数の不等間隔の角度毎に有することを特徴とする請求項１に記載の回転検出センサ。
4. 前記回路部（３２）は、前記回転体（１０）の回転基準角度に対応した前記検出信号の信号値が狙い値となるように前記検出信号の信号値を補正するためのオフセット補正値を有し、前記センサ部（３１）から入力した前記検出信号の信号値を前記オフセット補正値で補正した後にオフセット補正後の信号値が前記複数の閾値のいずれかを超えるか否かを判定することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の回転検出センサ。
5. 前記回転体（１０）は、前記複数の磁極（１１、１２）のうちのＮ極（１１）とＳ極（１２）とが前記周方向に交互に配置されると共に前記Ｎ極（１１）と前記Ｓ極（１２）とが前記回転軸（１３）の軸方向に積層されて構成されたリング状のセンサマグネット（１４）と、前記回転軸（１３）に固定されていると共に前記センサマグネット（１４）が固定されたロータコア（１５）と、を有して構成されており、
   前記センサ部（３１）は、前記回転軸（１３）の軸方向において前記センサマグネット（１４）の上方に配置されていると共に前記基板（３４）の一面（３３）が前記センサマグネット（１４）のうちの対向面（１９）に平行に向けられており、さらに、前記回転軸（１３）の外壁面（２０）から前記センサマグネット（１４）のうち前記回転軸（１３）の径方向における内径と外径との間の中央位置までの範囲に位置するように配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の回転検出センサ。
6. 前記回転体（１０）は、前記複数の磁極（１１、１２）のうちのＮ極（１１）とＳ極（１２）とが前記周方向に交互に配置されると共に前記Ｎ極（１１）と前記Ｓ極（１２）とが前記回転軸（１３）の軸方向に積層されて構成されたリング状のセンサマグネット（１４）と、前記回転軸（１３）に固定されていると共に前記センサマグネット（１４）が固定されたロータコア（１５）と、を有して構成されており、
   前記センサ部（３１）は、前記回転軸（１３）の軸方向において前記センサマグネット（１４）の上方に配置されていると共に前記基板（３４）の一面（３３）が前記センサマグネット（１４）のうちの対向面（１９）に平行に向けられており、さらに、前記センサマグネット（１４）のうち前記回転軸（１３）の径方向における内径と外径との間の中央位置よりも外側に位置するように配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の回転検出センサ。
7. 前記回転体（１０）は、前記複数の磁極（１１、１２）のうちのＮ極（１１）とＳ極（１２）とが前記周方向に交互に配置されると共に前記Ｎ極（１１）と前記Ｓ極（１２）と
   が前記回転軸（１３）の軸方向に積層されて構成されたリング状のセンサマグネット（１４）と、前記回転軸（１３）に固定されていると共に前記センサマグネット（１４）が固定されたロータコア（１５）と、を有して構成されており、
   前記センサ部（３１）は、前記回転軸（１３）の軸方向において前記センサマグネット（１４）の上方に配置されていると共に前記基板（３４）の一面（３３）が前記回転軸（１３）の径方向に対して垂直に配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の回転検出センサ。
8. 前記回転体（１０）は、前記複数の磁極（１１、１２）のうちのＮ極（１１）とＳ極（１２）とが前記周方向に交互に配置されると共に前記Ｎ極（１１）と前記Ｓ極（１２）とが前記回転軸（１３）の径方向に積層されて構成されたリング状のセンサマグネット（１４）と、前記回転軸（１３）に固定されていると共に前記センサマグネット（１４）が固定されたロータコア（１５）と、を有して構成されており、
   前記センサ部（３１）は、前記回転軸（１３）の軸方向において前記センサマグネット（１４）の上方に配置されていると共に前記基板（３４）の一面（３３）が前記センサマグネット（１４）のうちの対向面（１９）に平行に向けられており、さらに、前記回転軸（１３）の外壁面（２０）から前記センサマグネット（１４）のうち前記回転軸（１３）の径方向における内径と外径との間の中央位置までの範囲に位置するように配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の回転検出センサ。
9. 前記回転体（１０）は、前記複数の磁極（１１、１２）のうちのＮ極（１１）とＳ極（１２）とが前記周方向に交互に配置されると共に前記Ｎ極（１１）と前記Ｓ極（１２）とが前記回転軸（１３）の径方向に積層されて構成されたリング状のセンサマグネット（１４）と、前記回転軸（１３）に固定されていると共に前記センサマグネット（１４）が固定されたロータコア（１５）と、を有して構成されており、
   前記センサ部（３１）は、前記回転軸（１３）の軸方向において前記センサマグネット（１４）の上方に配置されていると共に前記基板（３４）の一面（３３）が前記センサマグネット（１４）のうちの対向面（１９）に平行に向けられており、さらに、前記センサマグネット（１４）のうち前記回転軸（１３）の径方向における内径と外径との間の中央位置よりも外側に位置するように配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の回転検出センサ。
10. 前記回転体は、前記回転軸（１３）に固定された円板状であると共に側面（２１）に前記複数の磁極（１１、１２）のうちのＮ極（１１）とＳ極（１２）とが前記周方向に交互に配置されると共に前記Ｎ極（１１）と前記Ｓ極（１２）とが前記回転軸（１３）の径方向に積層されたロータコア（１５）であり、
    前記センサ部（３１）は、前記回転軸（１３）の軸方向において前記ロータコア（１５）の上方に配置されていると共に前記基板（３４）の一面（３３）が前記ロータコア（１５）のうちの端面（１７）に平行に向けられており、さらに、前記回転軸（１３）の外壁面（２０）から前記複数の磁極（１１、１２）のうち最も回転軸（１３）側に位置する磁極（１１、１２）までの範囲に位置するように配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の回転検出センサ。
11. 前記回転体は、前記回転軸（１３）に固定された円板状であると共に側面（２１）に前記複数の磁極（１１、１２）のうちのＮ極（１１）とＳ極（１２）とが前記周方向に交互に配置されると共に前記Ｎ極（１１）と前記Ｓ極（１２）とが前記回転軸（１３）の径方向に積層されたロータコア（１５）であり、
    前記センサ部（３１）は、前記回転軸（１３）の軸方向において前記ロータコア（１５）の上方に配置されていると共に前記基板（３４）の一面（３３）が前記ロータコア（１５）のうちの端面（１７）に平行に向けられており、さらに、前記回転軸（１３）の軸方向において前記基板（３４）の一面（３３）の一部が前記ロータコア（１５）とオーバーラップするように配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の回転検出センサ。
12. 複数の磁極（１１、１２）を周方向に有する回転体（１０）が回転軸（１３、１６）の回転に伴って回転する際の前記回転体（１０）の回転に伴って変化する磁界の方向を検出し、前記回転体（１０）の回転角度が大きくなるに伴って信号値が大きくなる検出信号を出力するセンサ部（３１）と、
    複数の閾値を有しており、前記センサ部（３１）から前記検出信号を入力し、当該検出信号の信号値が前記複数の閾値のいずれかを超える度に当該閾値に対応した角度信号を出力する回路部（３２）と、
    を備えた回転検出センサの製造方法であって、
    前記回路部（３２）として前記複数の閾値が設定されていないものを用意し、当該回路部（３２）と前記センサ部（３１）とを前記回転軸（１３、１６）に対して配置する工程と、
    前記回転軸（１３、１６）を回転させると共に、前記回転体（１０）を一定の回転角度で回転させたときの当該一定の回転角度に対応した検出信号の信号値を前記センサ部（３１）によって取得する工程と、
    前記一定の回転角度を複数の任意の角度に分割したときに分割された任意の複数の角度にそれぞれ対応する前記検出信号の信号値に基づいて、前記複数の任意の角度毎に不等間隔の閾値を前記回路部（３２）に設定する工程と、
    を含んでいることを特徴とする回転検出センサの製造方法。
13. 前記設定する工程では、前記一定の回転角度を複数の角度に等分割したときに等分割された複数の角度にそれぞれ対応する前記検出信号の信号値に基づいて、前記複数の角度毎に不等間隔の閾値を前記回路部（３２）に設定することを特徴とする請求項１２に記載の回転検出センサの製造方法。
14. 前記設定する工程では、前記一定の回転角度を複数の角度に不等間隔で分割したときに分割された複数の角度にそれぞれ対応する前記検出信号の信号値に基づいて、前記複数の角度毎に不等間隔の閾値を前記回路部（３２）に設定することを特徴とする請求項１２に記載の回転検出センサの製造方法。

Images