JP6384720B2

JP6384720B2 - 回転角度検出装置

Info

Publication number: JP6384720B2
Application number: JP2014155107A
Authority: JP
Inventors: 雅貴吉村
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-07-30
Filing date: 2014-07-30
Publication date: 2018-09-05
Anticipated expiration: 2034-07-30
Also published as: DE102015112353A1; JP2016031342A

Description

本発明は、磁石と、磁石ホルダと、磁気センサとを備えた回転角度検出装置に関する。

従来、磁石と、磁石ホルダと、磁気センサとを備えた回転角度検出装置として、例えば以下に示す特許文献１に開示されている回転角度検出装置がある。

この回転角度検出装置は、マグネットと、ホルダと、磁気センサとを備えている。マグネット及びホルダが、磁石及び磁石ホルダに相当する。マグネットは、ホルダに保持された状態でモータのシャフトに固定されている。磁気センサは、磁石と対向して配置され、磁石の発生する磁気を検出する。

特許第５５０５７２２号公報

回転角度の検出対象であるモータが回転子に回転子巻線を有している場合、回転子巻線に電流が流れることで、回転子が発熱する。回転子で発生した熱は、シャフトを介してホルダに伝わる。

ところで、樹脂は、一般的に耐熱性が低い。そのため、高温になりやすいホルダを樹脂によって構成することは難しい。

一方、金属は、耐熱性が高い。しかし、熱伝導性も高い。そのため、金属によってホルダを構成した場合、回転子で発生した熱が、ホルダを介してマグネットにまで伝わってしまう。その結果、マグネットが高温になり、減磁してしまう。これでは、回転角度検出精度が低下してしまう。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、磁石の温度上昇を抑えることができる回転角度検出装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明は、磁石と、金属からなり、軸方向端部で磁石を保持し、回転軸に固定する筒状の磁石ホルダと、磁石と対向して配置され、磁石の発生する磁気を検出する磁気センサと、を備えた回転角度検出装置において、磁石ホルダは、磁石の外周面の下部に接触した状態で、磁石と嵌合する嵌合部と、間隔をあけて磁石の外周面の上部を囲む、嵌合部に嵌合した磁石の上面より上面が高い壁部と、を有するととともに、金属からなり、外周面から遠心方向に突出し周方向に延在する放熱フィン部、及び、外周面から遠心方向に突出し螺旋状に延在する撹拌羽根部の少なくともいずれかを有していることを特徴とする。

この構成によれば、回転軸を介して磁石ホルダに熱が伝わっても、放熱フィン部によって放熱することができる。又は、撹拌羽根部で磁石ホルダ周辺の冷媒を撹拌して冷媒の流れを発生させることによって、放熱することができる。そのため、磁石の温度上昇を抑えることができる。従って、磁石の減磁に伴う回転角度検出精度の低下を抑えることができる。

第１実施形態におけるモータの軸方向断面図である。図２における回転角度検出装置の磁石ホルダ部分の斜視図である。図２における回転角度検出装置の磁石ホルダ部分の上面図である。図３のＩＶ−ＩＶ矢視断面図である。第２実施形態における回転角度検出装置の磁石ホルダ部分の斜視図である。図５における回転角度検出装置の磁石ホルダ部分の上面図である。図６のＶＩＩ−ＶＩＩ矢視断面図である。

次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。本実施形態では、本発明に係る回転角度検出装置を、モータの回転角度を検出する回転角度検出装置に適用した例を示す。

（第１実施形態）
まず、図１〜図４を参照して第１実施形態のモータの構成について説明する。

図１に示すモータ１は、ハウジング１０と、固定子１１と、回転子１２と、回転角度検出装置１３とを備えている。

ハウジング１０は、固定子１１及び回転子１２を収容するとともに、回転子１２を回転可能に支持する部材である。ハウジング１０は、軸受１００、１０１を備えている。

固定子１１は、磁路の一部を構成するとともに、電流が流れることで回転磁界を発生する部材である。固定子１１は、固定子コア１１０と、固定子巻線１１１とを備えている。

固定子コア１１０は、磁路の一部を構成するとともに、固定子巻線１１１を保持する磁性材の金属からなる円筒状の部材である。固定子コア１１０は、固定子巻線１１１を収容する複数のスロット（図略）を備えている。固定子コア１１０は、ハウジング１０の内周面に固定されている。

固定子巻線１１１は、電流が流れることで回転磁界を発生する部材である。固定子巻線１１１は、固定子コア１１０のスロットに収容され保持されている。

回転子１２は、磁路の一部を構成するとともに、電流が流れることで磁極を形成する部材である。回転子１２は、固定子１１の発生した回転磁束と鎖交することでトルクを発生する。回転子１２は、回転軸１２０と、回転子コア１２１と、回転子巻線１２２とを備えている。

回転軸１２０は、非磁性材の金属からなる円柱状の部材である。回転軸１２０は、軸受１００、１０１を介してハウジング１０に回転可能に支持されている。

回転子コア１２１は、磁路の一部を構成するとともに、回転子巻線１２２を保持する磁性材の金属からなる部材である。いわゆるランデル型ポールコアである。回転子１２１は、外周面を固定子コア１１０の内周面と対向させた状態で回転軸１２０に固定され、ハウジング１０に回転可能に支持されている。

回転子巻線１２２は、スリップリング（図略）を介して電流が流れることで、回転子コア１２１に磁極を形成する部材である。回転子巻線１２２は、回転子コア１２１に巻回されている。

回転角度検出装置１３は、回転子１２の回転角度を検出する装置である。回転角度検出装置１３は、磁石１３０と、磁石ホルダ１３１と、磁気センサ１３２とを備えている。

磁石１３０は、回転子１２の回転角度を検出するための磁束を発生する円板状の部材である。具体的には、焼結成形されたネオジウム磁石である。

磁石ホルダ１３１は、磁石１３０を保持し、回転軸１２０に固定する非磁性材の金属からなる円筒状の部材である。図２〜図４に示すように、磁石ホルダ１３１は、嵌合部１３１ａと、壁部１３１ｂと、放熱フィン部１３１ｃとを備えている。

嵌合部１３１ａは、磁石１３０の外周面の下部及び底面の縁部に接触した状態で、磁石１３０と嵌合する部位である。磁石１３０は、嵌合部１３１ａに嵌合した状態で保持されている。

壁部１３１ｂは、間隔をあけて磁石１３０の周囲を囲む円筒状の部位である。具体的には、磁石１３０の外周面の上部を囲む部位である。壁部１３１ｂは、嵌合部１３１ａに嵌合した磁石１３０より高くなるように設定されている。具体的には、壁部１３１ｂの上面が、壁部１３１ｂによって形成された開口部に面する磁石１３０の上面より高くなるように設定されている。磁石１３０は、磁石１３０と壁部１３１ｂの間に充填された接着剤１３１ｄを介して保持されている。また、磁石１３０の上面は、接着剤１３１ｄによって覆われている。

放熱フィン部１３１ｃは、磁石ホルダ１３１の外周面から遠心方向に突出し、全周に渡って周方向に延在する金属からなる円環状の部位である。放熱フィン部１３１ｃは、軸方向に複数形成されている。

図１に示す磁気センサ１３２は、磁石１３０の発生する磁気を検出する素子である。磁気センサ１３２は、間隔をあけて磁石と対向して配置されている。

次に、第１実施形態の回転角度検出装置の効果について説明する。

第１実施形態によれば、磁石ホルダ１３１は、その外周面に、放熱フィン部１３１ｃを有している。そのため、回転子巻線１２２に電流が流れるによって発生した熱が回転軸１２０を介して磁石ホルダ１３１に伝わっても、放熱フィン部１３１ｃによって放熱することができる。従って、磁石１３０の温度上昇を抑えることができる。これにより、磁石１３０の減磁に伴う回転角度検出精度の低下を抑えることができる。

第１実施形態によれば、磁石ホルダ１３１は、磁石１３０の表面に接触した状態で嵌合する嵌合部１３１ａを有している。そのため、磁石１３０の熱を磁石ホルダ１３１に効率よく伝達することができる。従って、磁石１３０の温度上昇を確実に抑えることができる。また、磁石１３０を精度よく保持することができる。そのため、磁石１３０の位置ずれに伴う回転角度検出精度の低下を抑えることができる。

第１実施形態によれば、磁石ホルダ１３１は、磁石１３０の外周を囲む壁部１３１ｂを有している。そして、磁石１３０と壁部１３１ｂの間に充填された接着剤１３１ｄを介して磁石１３０を保持している。そのため、磁石１３０を確実に保持することができる。

第１実施形態によれば、壁部１３１ｂは、磁石１３０より高く設定されている。そして、磁石１３０の上面は、接着剤１３１ｄによって覆われている。そのため、被水等に伴う磁石１３０の腐食を抑えることができる。

第１実施形態によれば、磁石ホルダ１３１は、非磁性の金属によって構成されている。そのため、磁石１３０の発生する磁束に悪影響を与えない。従って、磁気センサ１３２によって磁石１３０の発生する磁気を精度よく検出することができる。

なお、第１実施形態では、放熱フィン部１３１ｃが磁石ホルダ１３１の外周面に形成されている例を挙げているが、これに限られるものではない。放熱フィン部１３１ｃは、磁石ホルダ１３１の上面又は下面に形成されていてもよい。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態のモータについて説明する。第２実施形態のモータは、第１実施形態のモータが磁石ホルダの外周面に放熱フィン部を有していたのに対して、撹拌羽根部を有するようにしたものである。

磁石ホルダ以外の構成は、第１実施形態と同一であるため説明を省略する。まず、図５〜図７を参照して磁石ホルダの構成について説明する。

図５〜図７に示すように、磁石ホルダ２３１は、嵌合部２３１ａと、壁部２３１ｂと、撹拌羽根部２３１ｃとを備えている。

嵌合部２３１ａ及び壁部２３１ｂは、第１実施形態の嵌合部１３１ａ及び壁部１３１ｂと同一構成である。磁石２３０は、磁石２３０と壁部２３１ｂの間に充填された接着剤２３１ｄを介して保持されている。また、磁石２３０の上面は、接着剤２３１ｄによって覆われている。

撹拌羽根部２３１ｃは、磁石ホルダ２３１の外周面から遠心方向に突出し、周方向に螺旋状に延在する金属からなる扇状の部位である。撹拌羽根部２３１ｃは、周方向に均等に複数形成されている。

次に、第２実施形態の回転角度検出装置の効果について説明する。

第２実施形態によれば、磁石ホルダ２３１は、その外周面に、撹拌羽根部２３１ｃを有している。そのため、回転軸を介して磁石ホルダ２３１に熱が伝わっても、撹拌羽根部２３１ｃで磁石ホルダ２３１周辺の冷媒である空気を撹拌して気流を発生させることによって放熱することができる。従って、磁石２３０の温度上昇を抑えることができる。これにより、磁石２３０の減磁に伴う回転角度検出精度の低下を抑えることができる。

第２実施形態によれば、撹拌羽根部２３１ｃは金属で構成されている。つまり、撹拌羽根部２３１ｃは、放熱フィン部でもある。そのため、第１実施形態の放熱フィン部１３１ｃと同様に機能する。従って、磁石２３０の温度上昇をさらに抑えることができる。

第２実施形態によれば、第１実施形態と同一な構成を有することにより、その同一構成に対応した第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、第２実施形態では、撹拌羽根部２３１ｃが磁石ホルダ２３１の外周面に形成されている例を挙げているが、これに限られるものではない。撹拌羽根部２３１ｃは、磁石ホルダ２３１の上面又は下面に形成されていてもよい。

また、第２実施形態では、撹拌羽根部２３１ｃが金属で構成されており、放熱フィン部でもある例を挙げているが、これに限られるものではない。撹拌羽根部２３１ｃは、金属以外で構成されていてもよい。放熱フィン部として機能しないが、気流を発生させることによって放熱することができる。

１３・・・回転角度検出装置、１３０・・・磁石、１３１・・・磁石ホルダ、１３１ａ・・・嵌合部、１３１ｂ・・・壁部、１３１ｃ・・・放熱フィン部、１３１ｄ・・・接着剤、１３２・・・磁気センサ

Claims

磁石（１３０、２３０）と、
金属からなり、軸方向端部で前記磁石を保持し、回転軸に固定する筒状の磁石ホルダ（１３１、２３１）と、
前記磁石と対向して配置され、前記磁石の発生する磁気を検出する磁気センサ（１３２）と、
を備えた回転角度検出装置において、
前記磁石ホルダは、
前記磁石の外周面の下部に接触した状態で、前記磁石と嵌合する嵌合部（１３１ａ、２３１ａ）と、
間隔をあけて前記磁石の外周面の上部を囲む、前記嵌合部に嵌合した前記磁石の上面より上面が高い壁部（１３１ｂ、２３１ｂ）と、
を有するととともに、
金属からなり、外周面から遠心方向に突出し周方向に延在する放熱フィン部（１３１ｃ）、及び、外周面から遠心方向に突出し螺旋状に延在する撹拌羽根部（２３１ｃ）の少なくともいずれかを有していることを特徴とする回転角度検出装置。
前記磁石ホルダは、前記磁石と前記壁部の間に充填された接着剤（１３１ｄ、２３１ｄ）を介して前記磁石を保持することを特徴とする請求項１に記載の回転角度検出装置。
前記壁部によって形成された開口部に面する前記磁石の表面は、前記接着剤によって覆われていることを特徴とする請求項２に記載の回転角度検出装置。
前記磁石ホルダは、非磁性の金属からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転角度検出装置。