JP7043917B2 - モータ - Google Patents

Description

本発明は、回転センサを備えたモータに関する。

下記特許文献１に記載されたブラシレスモータでは、回転子の回転を制御する制御部を備えた制御基板が、回転子の回転軸に対して径方向に対向して配置されている。この回転軸には、回転子の回転方向に並んだ複数の磁極を有するセンサマグネットが固定されており、制御基板に実装された３つのホールＩＣ（第１～第３センサ）が、センサマグネットに対向して配置されている。第１センサ及び第２センサは、制御基板における回転軸側の面（第１面）に配置されており、第３センサは、制御基板における回転軸とは反対側の面（第２面）に配置されている。このように第１～第３センサを配置することで、センサマグネットと各回転センサとの物理的距離を略同じ距離とし、回転子（回転体）の回転状態を高精度に検出するようにしている。

特開２０１６－１７５６３８号公報

しかしながら、上記の先行技術では、第１センサ及び第２センサと、第３センサとを、制御基板における互いに反対側の面に実装する必要がある。このため、ハンダ付け等の工程が煩雑になり、製造面で不具合がある。

本発明は上記事実を考慮し、回転体の回転状態を高精度に検出することが可能となり、しかも、製造が容易になるモータを提供することを目的とする。

本発明のモータは、回転子の回転によって回転される回転体と、前記回転体の回転方向に並んだ複数の磁極を有し、前記回転体に取り付けられたセンサマグネットと、前記回転体の径方向を板厚方向として配置され、前記センサマグネット側を向く第１面及び当該第１面とは反対側の第２面を有する基板と、前記第１面又は前記第２面のいずれか一方に実装され、前記センサマグネットの回転に伴い各々が位相をずらして電気信号を出力する３つの回転センサと、を備え、前記３つの回転センサは、前記センサマグネットからの磁束が鎖交する磁束量が同等となるように前記基板に配置されている。

上記構成のモータによれば、回転子の回転によって回転される回転体には、センサマグネットが取り付けられている。このセンサマグネットは、回転体の回転方向に並んだ複数の磁極を有している。また、回転体の径方向を板厚方向として配置された基板には、センサマグネット側を向く第１面又は当該第１面とは反対側の第２面のいずれか一方に、３つの回転センサが実装されている。３つの回転センサは、センサマグネットが回転体と一緒に回転することに伴い、各々が位相をずらして電気信号を出力する。これらの出力に基づいて回転体の回転状態（回転数、回転位置、回転方向など）を検出することができる。

ここで、このモータでは、上記３つの回転センサは、センサマグネットからの磁束が鎖交する磁束量が同等（同じ又は略同じ）となるように基板に配置されている。これにより、３つの回転センサが基板の同じ面（第１面又は第２面）に実装された構成であっても、回転体の回転状態を高精度に検出することが可能となる。しかも、３つの回転センサが基板の同じ面に実装されるので、製造が容易になる。

また、本発明のモータでは、前記３つの回転センサは、前記板厚方向から見た場合に前記回転体の軸方向と直交する直交方向にずれて配置されており、前記直交方向の中央に位置する回転センサと、当該中央に位置する回転センサに対して前記直交方向にずれて位置する１対の回転センサとが、前記軸方向にずれて配置されている。

上記構成のモータによれば、基板の同じ面に実装された３つの回転センサは、基板の板厚方向から見た場合に、回転体の軸方向と直交する直交方向（以下、単に「直交方向」と称する場合がある）にずれて配置されている。そして、直交方向の中央に位置する回転センサと、当該中央に位置する回転センサに対して直交方向にずれて位置する１対の回転センサとが、回転体の軸方向にずれて配置されている。このように３つの回転センサを配置することにより、センサマグネットからの磁束が３つの回転センサの夫々と鎖交する磁束量を同等にするための設定が容易になる。

また、本発明のモータでは、前記板厚方向から見た場合に、前記中央に位置する回転センサが前記１対の回転センサよりも前記センサマグネットの軸方向中央から離れて配置されている。

上記構成のモータによれば、基板の板厚方向から見た場合に、直交方向の中央に位置する回転センサが、当該回転センサに対して直交方向にずれて位置する１対の回転センサよりも、センサマグネットの軸方向中央から離れて配置されている。これにより、例えばセンサマグネットが単純な円筒形状に形成されている場合でも、センサマグネットと３つの回転センサとの物理的距離を同等にすることができる。

また、本発明のモータでは、前記板厚方向から見た場合に、前記１対の回転センサが前記直交方向に並んでおり、且つ前記１対の回転センサと前記回転体の軸線との距離が同等に設定されている。

上記構成のモータによれば、基板の板厚方向から見た場合に、直交方向の中央に位置する回転センサに対して直交方向にずれて位置する１対の回転センサが、直交方向に並んでおり、且つ上記１対の回転センサと回転体の軸線との距離（物理的距離）が同等に設定されている。これにより、上記１対の回転センサとセンサマグネットとの物理的距離が同等になるので、当該物理的距離を同等にするための設定が容易である。

また、本発明のモータでは、前記センサマグネットは、円筒形状をなしており、前記中央に位置する回転センサは、前記板厚方向から見た場合に、前記回転体の軸線と重なるように配置され、前記板厚方向から見た場合に、前記１対の回転センサの夫々が前記センサマグネットに対向する面積が、前記中央に位置する回転センサが前記センサマグネットに対向する面積に比べて大きくなるように設定されている。

上記構成のモータによれば、回転体には、円筒形状をなすセンサマグネットが取り付けられている。また、基板の板厚方向から見た場合に、直交方向の中央に位置する回転センサが、回転体の軸線と重なるように配置されており、当該中央に位置する回転センサに対して１対の回転センサが直交方向にずれて位置している。これら１対の回転センサの夫々がセンサマグネットに対向する面積は、中央に位置する回転センサがセンサマグネットに対向する面積に比べて大きくなるように設定されている。これにより、センサマグネットが円筒形状に形成された構成でも、センサマグネットと３つの回転センサとの物理的距離を同等にすることができる。

また、本発明のモータでは、前記センサマグネットは、大径部と小径部とが前記軸方向に並んだ段付形状をなしており、前記大径部と前記１対の回転センサとが前記板厚方向に対向し、前記小径部と前記中央に位置する回転センサとが前記板厚方向に対向している。

上記構成のモータによれば、センサマグネットが上記のような段付形状とされ、３つの回転センサが基板の同じ面上で上記のように配置されるので、センサマグネットと各回転センサとの物理的距離を同等にするための設定が容易になる。

また、本発明のモータでは、前記センサマグネットは、前記軸方向の一方側へ向かって漸次的に縮径したテーパ形状をなしている。

上記構成のモータによれば、センサマグネットが上記のようなテーパ形状とされるので、３つの回転センサが基板の同じ面上で回転体の軸方向にずれて配置される構成において、センサマグネットと各回転センサとの物理的距離を同等にするための設定が容易になる。

また、本発明のモータでは、前記３つの回転センサは、前記板厚方向から見て前記センサマグネットと重なり且つ前記回転体の軸方向に並んで配置されている。

上記構成のモータによれば、３つの回転センサは、基板の板厚方向から見てセンサマグネットと重なり且つ回転体の軸方向に並んで配置されている。これにより、３つの回転センサが基板の同じ面（第１面又は第２面）に実装された構成であっても、センサマグネットと各回転センサとの物理的距離を同等（同じ又は略同じ）にすることができる。

また、本発明のモータでは、前記センサマグネットは、前記軸方向に並んで配置された３つの磁石によって構成されており、前記３つの磁石の各々が前記回転方向に並んだ複数の磁極を有しており、前記３つの磁石が有する複数の磁極が互いに前記回転方向にずれて配置されており、前記板厚方向から見て前記３つの磁石と前記３つの回転センサとがそれぞれ重なっている。

上記構成のモータによれば、上記のような３つの磁石によってセンサマグネットが構成されるので、例えばセンサマグネットに複数の磁極がスキュー着磁される構成と比較して、着磁の品質管理が容易になる。

また、本発明のモータでは、前記センサマグネットには、前記複数の磁極がスキュー着磁されている。

上記構成のモータによれば、センサマグネットに複数の磁極がスキュー着磁されるので、例えばセンサマグネットが複数の磁石で構成される場合と比較して、回転体への磁石の組み付け工数が少なくなる。

また、本発明のモータは、回転子の回転によって回転される回転体と、前記回転体に取り付けられ、前記回転体の回転方向に並んだ複数の磁極を有するセンサマグネットと、前記回転体の径方向を板厚方向として配置され、前記センサマグネット側を向く第１面及び当該第１面とは反対側の第２面を有する基板と、前記第１面又は前記第２面のいずれか一方に実装され、前記センサマグネットの回転に伴い各々が同等の位相差をもって電気信号を出力する３つの回転センサと、を備えている。

上記構成のモータによれば、回転子の回転によって回転される回転体には、センサマグネットが取り付けられている。このセンサマグネットは、回転体の回転方向に並んだ複数の磁極を有している。また、回転体の径方向を板厚方向として配置された基板には、センサマグネット側を向く第１面又は当該第１面とは反対側の第２面のいずれ一方に、３つの回転センサが実装されている。３つの回転センサは、センサマグネットが回転体と一緒に回転することに伴い、各々が同等の（同じ又は略同じ）位相差をもって電気信号を出力する。このように、３つの回転センサから同等の位相差をもって電気信号が出力されるので、これらの出力に基づいて回転体の回転状態（回転数、回転位置、回転方向など）を高精度に検出することができる。しかも、３つの回転センサが基板の同じ面（第１面又は第２面）に実装されるので、製造が容易になる。

また、本発明のモータでは、前記３つの回転センサは、前記基板の前記第１面に実装されている。

上記構成のモータによれば、３つの回転センサが、基板の第１面すなわちセンサマグネット側を向く面に実装されるので、３つの回転センサが基板の第２面に実装される場合と比較して、センサマグネットと各回転センサとの物理的距離を縮めることができる。その結果、回転体の回転状態を一層高精度に検出することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係るモータの分解斜視図である。 第１実施形態に係るモータにおける第１センサマグネット周辺の構成を制御基板の板厚方向から見た平面図である。 図２Ａに示される構成を第１センサマグネットの軸方向から見た部分断面図である。 第１実施形態に係る３つの回転センサの検出磁束と電気角との関係を示す線図である。 第１実施形態の変形例を示す図２Ａに対応した平面図である。 図４Ａに示される構成を第１センサマグネットの軸方向から見た部分断面図である。 比較例に係るモータにおける第１センサマグネット周辺の構成を当該第１センサマグネットの軸方向から見た部分断面図である。 比較例に係る３つの回転センサの検出磁束と電気角との関係を示す線図である。 本発明の第２実施形態に係るモータにおける第１センサマグネット周辺の構成を制御基板の板厚方向から見た平面図である。 図７Ａに示される構成を第１センサマグネットの軸方向から見た部分断面図である。 図７Ａ及び図７Ｂに示される構成を制御基板の板厚方向及び第１センサマグネットの軸方向と直交する方向から見た部分断面図である。 本発明の第３実施形態に係るモータにおける第１センサマグネット周辺の構成を制御基板の板厚方向から見た平面図である。 図７Ａに示される構成を第１センサマグネットの軸方向から見た部分断面図である。 図８Ａ及び図８Ｂに示される構成を制御基板の板厚方向及び第１センサマグネットの軸方向と直交する方向から見た部分断面図である。 本発明の第４実施形態に係るモータにおける第１センサマグネット周辺の構成を制御基板の板厚方向から見た平面図である。 図９Ａに示される構成を第１センサマグネットの軸方向から見た部分断面図である。 本発明の第５実施形態に係るモータにおける第１センサマグネット周辺の構成を制御基板の板厚方向から見た平面図である。 図１０Ａに示される構成を第１センサマグネットの軸方向から見た部分断面図である。

＜第１の実施形態＞
以下、図１～図４Ｂを用いて本発明の第１実施形態に係るモータ１０について説明する。本実施形態に係るモータ１０は、例えば車両用ワイパ装置に設けられるワイパモータとされており、ここではブラシレスモータとされている。このモータ１０は、図１に示されるように、モータハウジング１２と、ギヤハウジング１４と、カバー１６と、電動モータであるモータ本体１８と、減速機構２０と、グリスカバー２１と、制御基板２２とを備えている。この制御基板２２は、本発明における「基板」に相当する。以下、上記各構成要素について詳細に説明する。

モータハウジング１２は、例えば鉄や合成樹脂によって構成されており、有底円筒状に形成されている。このモータハウジング１２は、円筒状の周壁部１２Ａと、周壁部１２Ａの軸方向一端部を塞いだ底壁部１２Ｂと、周壁部１２Ａの軸方向他端部（開口側の端部）から延出されたフランジ部１２Ｃとを有している。

ギヤハウジング１４は、例えば鉄やアルミニウム等の導電材料によって構成されており、モータハウジング１２の開口側に配置されている。このギヤハウジング１４は、モータハウジング１２の軸方向と直交する方向の一方側が開口した扁平な略箱状をなす本体部１４Ａと、本体部１４Ａのモータハウジング１２側に形成された接続部１４Ｂとを備えている。接続部１４Ｂは、モータハウジング１２と同心の筒形状をなしている。この接続部１４Ｂには、例えば１対のビスを用いてモータハウジング１２のフランジ部１２Ｃが固定されている。

カバー１６は、例えば合成樹脂などの絶縁材料によって構成されており、モータハウジング１２の軸方向と直交する方向の他方側が開口した扁平な略箱形状をなしている。このカバー１６は、例えば爪嵌合によってギヤハウジング１４に固定されており、ギヤハウジング１４の開口を塞いでいる。ギヤハウジング１４及びモータハウジング１２は、第１収容室（符号省略）を形成しており、ギヤハウジング１４及びカバー１６は、第２収容室（符号省略）を形成している。第１収容室と第２収容室とは、相互に連通されている。第１収容室には、モータ本体１８が収容されており、第２収容室には、減速機構２０、グリスカバー２１及び制御基板２２が収容されている。

モータ本体１８は、インナロータ型とされており、固定子であるステータ２４と、回転子であるロータ２６とを備えている。ステータ２４は、複数の電磁鋼板が積層されることにより円筒状に形成されたステータコア２８と、ステータコア２８の軸方向両端側に設けられた樹脂製のコイルボビン３０（図１では一方のみを図示）と、コイルボビン３０に巻かれたＵ相、Ｖ相、Ｗ相（３相）のコイル３２Ｕ、３２Ｖ、３２Ｗとを有している。ステータコア２８は、モータハウジング１２内に同軸的に収容されており、モータハウジング１２に対して相対回転不能に固定されている。Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のコイル３２Ｕ、３２Ｖ、３２Ｗは、スター結線やデルタ結線等の所定の結線方法により電気的に接続されている。これらＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイル３２Ｕ、３２Ｖ、３２Ｗの端末部には、それぞれ端子３４Ｕ、３４Ｖ、３４Ｗが取り付けられている。

ロータ２６は、ロータコア３６と、ロータコア３６の外周面に固定された永久磁石３８とを有しており、ステータ２４の内側に同軸的に配置されている。ロータコア３６の軸心部には、回転軸４０が設けられている。回転軸４０は、本発明における「回転体」に相当しており、モータハウジング１２内からギヤハウジング１４内に亘って配置されている。ロータ２６のロータコア３６は、回転軸４０の軸方向一端側に同軸的に固定されている。回転軸４０の軸方向他端側には、１対の軸受４２、４４が固定されており、これらの軸受４２、４４はギヤハウジング１４によって回転可能に支持されている。これにより、ロータ２６が回転軸４０及び軸受４２、４４を介してギヤハウジング１４に回転可能に支持されている。このロータ２６は、ステータ２４のコイルコイル３２Ｕ、３２Ｖ、３２Ｗが励磁されることにより、回転軸４０と一体で回転する。

回転軸４０における１対の軸受４２、４４の間の部位には、転造等の手段によってウォーム４０Ａが形成されている。また、回転軸４０におけるウォーム４０Ａと軸受４２との間の部位には、永久磁石である第１センサマグネット４６が取り付けられている。この第１センサマグネット４６は、本発明における「センサマグネット」に相当する。この第１センサマグネット４６は、円筒状に形成されており、内側に回転軸４０が嵌合した状態で回転軸４０に同軸的に固定されている。なお、回転軸４０は、第１センサマグネット４６が嵌合した部位が拡径されている。

この第１センサマグネット４６は、図２Ｂに示されるように、回転軸４０の回転方向（周方向）に並んだ複数の磁極（Ｎ極、Ｓ極）を有している。この第１センサマグネット４６では、Ｎ極とＳ極とが回転軸４０の回転方向に交互に並んで配置されている。なお、図２Ａでは、第１センサマグネット４６に設けられた複数の磁極（Ｎ極、Ｓ極）の境界を示す線の図示を省略すると共に、軸受４２やウォーム４０Ａの図示を省略している。また、本実施形態では、第１センサマグネット４６の極数が８極とされているが、これに限らず、第１センサマグネット４６の極数は、２極、４極、６極などでもよく、適宜変更可能である。

さらに、ギヤハウジング１４内には、ウォームホイール４８が設けられている。このウォームホイール４８は、軸方向が回転軸４０の軸方向と直交する姿勢で配置されており、回転軸４０のウォーム４０Ａと噛み合っている。ウォーム４０Ａ及びウォームホイール４８は、減速機構２０を構成している。ウォームホイール４８の軸心部には、出力軸５０が同軸的に固定されている。この出力軸５０は、ウォームホイール４８の軸方向一方側（カバー１６とは反対側）へ延びており、ギヤハウジング１４の本体部１４Ａに形成された円筒状の筒状部１４Ｃ内に挿通されている。筒状部１４Ｃ内には、上下一対の軸受５２が取り付けられており、これらの軸受５２によって出力軸５０が回転可能に支持されている。この出力軸５０は、ウォーム４０Ａ（回転軸４０）の回転によってウォームホイール４８が減速されて回転されることにより、ウォームホイール４８と一体で回転する。

上記の筒状部１４Ｃの周りには、複数（ここでは３つ）の車体側固定部１４Ｄが形成されている。これらの車体側固定部１４Ｄには、雌ねじ部が形成されており、各雌ねじ部に螺合されるボルト等の雄ねじ部材を用いて本モータ１０が車体に固定される。また、上記の出力軸５０には、例えばワイパアーム（図示省略）の基端部が固定され、当該ワイパアームの先端部にはワイパブレードが連結される。そして、上記のワイパアームが出力軸５０と一体で回転されることにより、上記のワイパブレード（図示省略）が車両のウインドシールドガラス（図示省略）を払拭する構成となる。

ウォームホイール４８の軸方向他方側には、グリスカバー２１及び制御基板２２が配置されている。グリスカバー２１は、例えば合成樹脂等の絶縁材料によって板状に形成されており、ウォームホイール４８の軸方向（回転軸４０の径方向）を板厚方向として配置されている。このグリスカバー２１は、例えばビス止め等の手段でギヤハウジング１４の本体部１４Ａに固定されている。

制御基板２２は、絶縁材料によって略矩形の板状に形成されており、ウォームホイール４８の軸方向（回転軸４０の径方向）を板厚方向としてグリスカバー２１とカバー１６との間に配置されている。この制御基板２２は、回転軸４０側を向く第１面２２Ａと、当該第１面２２Ａとは反対側の第２面２２Ｂ（図２Ｂ参照）とを有している。この制御基板２２は、例えばビス止め等の手段でギヤハウジング１４の本体部１４Ａに固定されている。この制御基板２２は、グリスカバー２１によって板厚方向の一方側（第１面２２Ａ側）から覆われると共に、カバー１６によって板厚方向の他方側（第２面２２Ｂ側）から覆われている。グリスカバー２１は、制御基板２２とウォーム４０Ａ及びウォームホイール４８との間に介在している。これにより、ウォーム４０Ａ及びウォームホイール４８に塗布されたグリスが制御基板２２に付着することが防止される構成になっている。

上記の制御基板２２に対応してギヤハウジング１４には、コネクタ５４が取り付けられている。そして、このコネクタ５４に設けられた図示しない端子が制御基板２２と電気的に接続されている。このコネクタ５４には、車体側に設けられた外部コネクタ（図示省略）が接続される。これにより、制御基板２２が車載バッテリやワイパスイッチ（何れも図示省略）と電気的に接続される構成になっている。また、この制御基板２２には、前述した端子３４Ｕ、３４Ｖ、３４Ｗが接続された３つの端子５６Ｕ、５６Ｖ、５６Ｗが設けられている。端子５６Ｕ、５６Ｖ、５６Ｗは、第２面２２Ｂからギヤハウジング１４とは反対側へ突出しており、第２面２２Ｂ側で端子３４Ｕ、３４Ｖ、３４Ｗと接続されている。これにより、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のコイル３２Ｕ、３２Ｖ、３２Ｗと制御基板２２とが電気的に接続されている。

この制御基板２２の第１面２２Ａ（回転軸４０側を向く面）には、３つの回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃが実装されている。３つの回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃは、ホールＩＣによって構成されており、第１センサマグネット４６と対向して配置されている。３つの回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃは、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相のコイル３２Ｕ、３２Ｖ、３２Ｗに対応して設けられている。これら３つの回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃは、第１センサマグネット４６の磁極の変化に基づいてスイッチング動作を行い、電気信号（パルス信号）を出力する。つまり、３つの回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃは、第１センサマグネット４６とセットで用いられる非接触型の回転センサとされている。

また、制御基板２２の第１面２２Ａには、ＭＲセンサ６０が実装されている。ＭＲセンサ６０は、ウォームホイール４８の軸心部に取り付けられた図示しない第２センサマグネットと対向して配置されている。第２センサマグネットは、永久磁石であり、出力軸５０の回転方向に並んだ複数の磁極（Ｎ極、Ｓ極）を有している。ＭＲセンサ６０は、例えば磁気抵抗素子によって構成されており、第２センサマグネットの磁極の変化に基づいて、ギヤハウジング１４に対する出力軸５０の回転位置を検出する。つまり、ＭＲセンサ６０は、第２センサマグネットとセットで用いられる非接触型の回転センサとされている。

さらに、制御基板２２の第１面２２Ａ及び第２面２２Ｂには、図示又は符号を省略したＣＰＵ、コントローラチップ、キャパシタ、インダクタ、ＦＥＴモジュールなどの各種電子部品が実装されており、電子回路が形成されている。ＣＰＵは、公知のマイクロコンピュータによって構成されており、ＦＥＴモジュールは、複数のスイッチング素子を有している。ＣＰＵおよびＦＥＴモジュールは、ステータ２４のコイル３２Ｕ、３２Ｖ、３２Ｗに励磁電流を供給し、ロータ２６の回転を制御する。この際、ＣＰＵは、３つの回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８ＣおよびＭＲセンサ６０によって検出された検出値に基づいて、ＦＥＴモジュールを制御する。具体的には、ＣＰＵは、３つの回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃによって検出された検出値に基づいて、ロータ２６の回転状態（回転数、回転位置、回転方向など）を検知すると共に、ＭＲセンサ６０によって検出された検出値に基づいて、ギヤハウジング１４に対する出力軸５０の回転位置（絶対位置）を検知する。そして、これらの検知結果に基づいて、ＣＰＵがＦＥＴモジュールを制御する構成になっている。

ここで、本実施形態では、図２Ａに示されるように、３つの回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃは、制御基板２２の板厚方向から見た場合に、回転体４０の軸方向と直交する直交方向（以下、単に「直交方向」と称する場合がある）にずれて配置されている。そして、直交方向の中央に位置する１つの回転センサ５８Ｂと、当該回転センサ５８Ｂに対して直交方向にずれて位置する１対の回転センサ５８Ａ、５８Ｃとが、回転体４０の軸方向にずれて配置されている。詳細には、３つの回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃを制御基板２２の板厚方向から見た場合に、上記中央に位置する１つの回転センサ５８Ｂが、回転軸４０の軸線ＳＬと重なるように配置されており、他の２つ（１対）の回転センサ５８Ａ、５８Ｃが、回転軸４０の軸線ＳＬを介して互いに反対側に配置されている。そして、上記１つの回転センサ５８Ｂ（以下、「中央センサ５８Ｂ」と称する場合がある）と、上記１対の回転センサ５８Ａ、５８Ｃ（以下、「側方センサ５８Ａ、５８Ｃ」と称する場合がある）とが、回転軸４０の軸方向にずれて配置されている。

具体的には、中央センサ５８Ｂは、制御基板２２の板厚方向視において、中心が軸線ＳＬと重なるように配置されると共に、１対の側方センサ５８Ａ、５８Ｃよりも第１センサマグネット４６の軸方向中央（図２Ａの一点鎖線ＣＬ参照）から離れて配置されている。また、１対の側方センサ５８Ａ、５８Ｃは、制御基板２２の板厚方向から見た場合に、上記直交方向（回転体４０の軸線ＳＬと直交する方向）に並んで配置されており、１対の側方センサ５８Ａ、５８Ｃと軸線ＳＬとの距離が同等（同じ又は略同じ）に設定されている。これにより、第１センサマグネット４６と上記各回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃとの物理的距離が同等（同じ又は略同じ）に設定されている。

なお、本実施形態に係る第１センサマグネット４６は、軸方向に一定の外径を有しており、軸方向の一端から他端まで一定の着磁率で着磁されている。また、上記の物理的距離は、例えば、制御基板２２の板厚方向から見た場合における上記各回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃの中心（中央）と、第１センサマグネット４６の外周面との間の最短距離とされている。

そして、本実施形態では、制御基板２２の板厚方向から見た場合に、１対の側方センサ５８Ａ、５８Ｃの全体が第１センサマグネット４６と重なっており、中央センサ５８Ｂの一部のみが第１センサマグネット４６と重なっている。これにより、第１センサマグネット４６と上記各回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃとの物理的距離が同等に設定されている。換言すれば、制御基板２２の板厚方向から見た場合に、中央センサ５８Ｂが第１センサマグネット４６に対向する面積に比べて、１対の側方センサ５８Ａ、５８Ｃの夫々が第１センサマグネット４６に対向する面積が大きくなるように設定されている。これにより、３つの回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃは、第１センサマグネット４６からの磁束が鎖交する磁束量が同等となるよう制御基板２２に配置されている。つまり、軸線ＳＬと重なる位置に配置された中央センサ５８Ｂに対して第１センサマグネット４６からの磁束が鎖交する磁束量が、１対の側方センサ５８Ａ、５８Ｃに対して鎖交する磁束量に比して多くならないように構成されている。これにより、本実施形態では、第１センサマグネット４６が回転軸４０と一緒に回転することに伴い、上記各回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃが同等の位相差をもって電気信号を出力するように構成されている。

具体的には、図３に示されるように、一方の側方センサ５８Ａの検出磁束（ここではＵ相の位相；図３に実線で示される波形参照）と、中央センサ５８Ｂの検出磁束（ここではＶ相の位相；図３に破線で示される波形参照）と、他方の側方センサ５８Ｃの検出磁束（ここではＷ相の位相；図３に一点鎖線で示される波形参照）との位相差が、それぞれ１２０度又は略１２０度に設定されており、且つ、上記各回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃの検出磁束量が同等に設定されている。つまり、３つの回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃは、第１センサマグネット４６の回転に伴い、各々が同等の位相差をもって電気信号を出力する構成になっている。

なお、中央センサ５８Ｂ及び１対の側方センサ５８Ａ、５８Ｃの配置は、図２Ａ及び図２Ｂに示される配置に限らず、上記の条件を満たす範囲で適宜変更可能である。例えば図４Ａ及び図４Ｂに示されるように、回転軸４０（第１センサマグネット４６）の軸方向から見て、中央センサ５８Ｂと１対の側方センサ５８Ａ、５８Ｃとが部分的に重なるように配置された構成にしてもよい。

（作用及び効果）
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

上記構成のモータ１０では、ロータ２６によって回転される回転軸４０には、第１センサマグネット４６が取り付けられている。この第１センサマグネット４６は、回転軸４０の回転方向に並んだ複数の磁極を有している。また、回転軸４０の径方向を板厚方向として配置された制御基板２２には、第１センサマグネット４６側を向く第１面２２Ａに、３つの回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃが実装されている。３つの回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃは、第１センサマグネット４６が回転軸４０と一緒に回転することに伴い、各々が位相をずらして電気信号を出力する。これらの出力に基づいて回転軸４０の回転状態（回転数、回転位置、回転方向など）を検出することができる。

ここで、このモータ１０では、上記３つの回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃは、第１センサマグネット４６からの磁束が鎖交する磁束量が同等となるように制御基板２２に配配置されている。これにより、３つの回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃが制御基板２２の同じ面（第１面２２Ａ）に実装された構成であっても、回転軸４０（すなわちロータ２６）の回転状態を高精度に検出することが可能となる。しかも、本実施形態では、３つの回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃが制御基板２２の同じ面に実装されるので、中央センサ５８Ｂと１対の側方センサ５８Ａ、５８Ｃとが制御基板２２の異なる面に実装される場合と比較して、製造が容易になる。

また、上記のように中央センサ５８Ｂと１対の側方センサ５８Ａ、５８Ｃとが制御基板２２の異なる面に実装される場合、制御基板２２の厚みが変更される際に、１対の側方センサ５８Ａ、５８Ｃの配置を見直さなければならないといった不具合が生じるが、本実施形態ではこれを回避することができる。

しかも、第１センサマグネット４６と各回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃとの物理的距離が同等に設定されているので、各回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃの検出磁束量が同等になり、且つ各回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃの検出磁束の位相差が、１２０度又は略１２０度のピッチとなる。これにより、各回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃの検出磁束量のずれ（ピーク値の違い）を、ＣＰＵの制御によって補正する必要がなくなるので、当該補正に伴ってセンシングミスが生じることを回避できる。

つまり、図５に示される比較例のように、制御基板２２の同じ面に３つの回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃが実装された構成において、中央センサ５８Ｂと第１センサマグネット４６との物理的距離Ｌ１と、１対の側方センサ５８Ａ、５８Ｃと第１センサマグネット４６との物理的距離Ｌ２とが異なる（Ｌ２＞Ｌ１である）場合、以下のような問題が生じる。

図５に示される比較例では、図６に示されるように、一方の側方センサ５８Ａの検出磁束（ここではＵ相の位相；図６に実線で示される波形参照）と、中央センサ５８Ｂの検出磁束（ここではＶ相の位相；図６に破線で示される波形参照）と、他方の側方センサ５８Ｃの検出磁束（ここではＷ相の位相；図６に一点鎖線で示される波形参照）との位相差が異なっており、且つ、上記各回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃの検出磁束量が異なっている。このため、各回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃの検出磁束量のずれ（ピーク値の違い）を、ＣＰＵの制御によって補正する必要があり、当該補正に伴ってセンシングミスが生じる可能性があるが、本実施形態ではこれを回避することができる。

また、本実施形態では、３つの回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃは、制御基板２２の板厚方向から見た場合に、回転軸４０の軸方向と直交する直交方向にずれて配置されている。そして、直交方向の中央に位置する中央センサ５８Ｂと、当該中央センサ５８Ａに対して直交方向にずれて位置する１対の側方センサ５８Ａ、５８Ｂとが、回転軸４０の軸方向にずれて配置されている。このように３つの回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃを配置することにより、第１センサマグネット４６からの磁束が３つの回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃの夫々と鎖交する磁束量を同等にするための設定が容易になる。

さらに、本実施形態では、例えば３つの回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃが制御基板２２の同じ面において回転軸４０の軸方向に並んで配置される場合と比較して、第１センサマグネット４６の軸方向寸法を小さく設定することができる。その結果、第１センサマグネット４６の小型軽量化が可能となり、ひいてはモータ１０の小型軽量化が可能となる。

また、本実施形態では、３つの回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃが、制御基板２２の第１面２２Ａすなわち第１センサマグネット４６側を向く面に実装されているので、３つの回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃが制御基板２２の第２面２２Ｂに実装される場合と比較して、第１センサマグネット４６と各回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃとの物理的距離を縮めることができる。その結果、ロータ２６の回転状態を一層高精度に検出することが可能となる。

また、本実施形態では、回転軸４０には、円筒形状をなす第１センサマグネット４６が取り付けられている。また、制御基板２２の板厚方向から見た場合に、直交方向の中央に位置する中央センサ５８Ｂが、回転軸４０の軸線ＳＬと重なるように配置されており、当該中央センサ５８Ｂに対して１対の側方センサ５８Ａ、５８Ｃが直交方向にずれて位置している。これら１対の側方センサ５８Ａ、５８Ｃの夫々が第１センサマグネット４６に対向する面積は、中央センサ５８Ｂが第１センサマグネット４６に対向する面積に比べて大きくなるように設定されている。これにより、第１センサマグネット４６が円筒形状に形成された構成でも、第１センサマグネットと３つの回転センサとの物理的距離を同等にすることができる。

換言すれば、本実施形態では、制御基板２２の板厚方向から見た場合に、軸線ＳＬと重なる中央センサ５８Ｂが、上記軸線ＳＬを介して互いに反対側に位置する１対の側方センサ５８Ａ、５８Ｃよりも、第１センサマグネット４６の軸方向中央（図２Ａの一点鎖線ＣＬ参照）から離れて配置されている。これにより、本実施形態のように第１センサマグネット４６が単純な円筒形状に形成されている場合でも、第１センサマグネット４６と３つの回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃとの物理的距離を同等にすることができる。

また、本実施形態では、制御基板２２の板厚方向から見た場合に、回転軸４０の軸線ＳＬを介して互いに反対側に位置する１対の側方センサ５８Ａ、５８Ｃが、上記軸線ＳＬと直交する直交方向に並んでおり、且つ１対の側方センサ５８Ａ、５８Ｃと上記軸線ＳＬとの距離が同等に設定されている。これにより、１対の側方センサ５８Ａ、５８Ｃと第１センサマグネット４６との物理的距離が同等になるので、当該物理的距離を同等にするための設定が容易である。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。なお、第１実施形態と基本的に同様の構成及び作用については、第１実施形態と同符号を付与しその説明を省略する。

＜第２の実施形態＞
図７Ａには、本発明の第２実施形態に係るモータ１０における第１センサマグネット４６周辺の構成が制御基板２２の板厚方向から見た平面図にて示されている。また、図７Ｂには、図７Ａに示される構成が、第１センサマグネット４６の軸方向から見た部分断面図にて示されている。さらに、図７Ｃには、図７Ａ及び図７Ｂに示される構成が、制御基板２２の板厚方向及び第１センサマグネット４６の軸方向と直交する直交方向から見た部分断面図にて示されている。

この実施形態では、第１センサマグネット４６は、大径部４６Ｒと小径部４６Ｓとが回転軸４０の軸方向に並んだ段付形状をなしている。そして、大径部４６Ｒと１対の側方センサ５８Ａ、５８Ｃとが制御基板２２の板厚方向に対向し、小径部４６Ｓと中央センサ５８Ｂとが制御基板２２の板厚方向に対向している。この実施形態では、上記以外の構成は、第１実施形態と同様とされている。

この実施形態では、上記のように構成されているので、大径部４６Ｒ及び小径部４６Ｓの外径寸法の調整（変更）によって、第１センサマグネット４６と各回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃとの物理的距離を調整することができる。このため、第１センサマグネット４６と各回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃとの物理的距離を同等にするための設定、すなわち第１センサマグネット４６からの磁束が３つの回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃの夫々と鎖交する磁束量を同等にするための設定が容易になる。この実施形態においても、第１実施形態と基本的に同様の作用効果が得られる。

＜第３の実施形態＞
図８Ａには、本発明の第３実施形態に係るモータ１０における第１センサマグネット４６周辺の構成が制御基板２２の板厚方向から見た平面図にて示されている。また、図８Ｂには、図８Ａに示される構成が、第１センサマグネット４６の軸方向から見た部分断面図にて示されている。さらに、図８Ｃには、図８Ａ及び図８Ｂに示される構成が、制御基板２２の板厚方向及び第１センサマグネット４６の軸方向と直交する直交方向から見た部分断面図にて示されている。

この実施形態では、第１センサマグネット４６は、軸方向の一方側へ向かって漸次的に縮径したテーパ形状をなしている。そして、第１センサマグネット４６の大径側の部位と側方センサ５８Ａ、５８Ｃとが制御基板２２の板厚方向に対向しており、第１センサマグネット４６の小径側の部位と中央センサ５８Ｂとが制御基板２２の板厚方向に対向している。この実施形態では、上記以外の構成は、第１実施形態と同様とされている。

この実施形態では、上記のように構成されているので、第１センサマグネット４６のテーパ形状の調整（変更）によって、第１センサマグネット４６と各回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃとの物理的距離を調整することができる。このため、第１センサマグネット４６と各回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃとの物理的距離を同等にするための設定が容易になる。この実施形態においても、第１実施形態と基本的に同様の作用効果が得られる。

＜第４の実施形態＞
図９Ａには、本発明の第４実施形態に係るモータ１０における第１センサマグネット４６周辺の構成が制御基板２２の板厚方向から見た平面図にて示されている。また、図９Ｂには、図９Ａに示される構成が第１センサマグネット４６の軸方向から見た部分断面図にて示されている。

この実施形態では、第１センサマグネット４６には、複数の磁極（Ｎ極、Ｓ極）がスキュー着磁されている。つまり、この実施形態に係る第１センサマグネット４６は、互いに回転軸４０の回転方向及び軸方向にずれて配置された複数の磁極を有している。また、この実施形態では、制御基板２２の第１面２２Ａに実装された３つの回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃが、制御基板２２の板厚方向から見て第１センサマグネット４６の軸線ＳＬと重なり且つ回転軸４０の軸方向に並んで配置されている。これら３つの回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃは、第１センサマグネット４６の回転に伴い各々が位相をずらして電気信号（パルス信号）を出力する。この実施形態では、上記以外の構成は、第１実施形態と同様とされている。

この実施形態では、３つの回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃが、制御基板２２の板厚方向から見て第１センサマグネット４６と重なり且つ回転軸４０の軸方向に並んで配置されている。これにより、３つの回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃが制御基板２２の第１面２２Ａ（同じ面）に実装された構成であっても、第１センサマグネット４６と各回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃとの物理的距離を同等にすることができる。その結果、回転軸４０の回転状態を高精度に検出することが可能となる。しかも、３つの回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃが制御基板２２の同じ面に実装されるので、製造が容易になる。また、第１センサマグネット４６に複数の磁極がスキュー着磁されるので、例えば第１センサマグネット４６が複数の磁石で構成される場合と比較して、回転軸４０への磁石の組み付け工数が少なくなる。

＜第５の実施形態＞
図１０Ａには、本発明の第５実施形態に係るモータ１０における第１センサマグネット４６周辺の構成が、制御基板２２の板厚方向から見た平面図にて示されている。また、図１０Ｂには、図１０Ａに示される構成が、第１センサマグネット４６の軸方向から見た部分断面図にて示されている。

この実施形態では、回転軸４０の軸方向に並んで配置された３つの磁石４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃによって第１センサマグネット４６が構成されている。これら３つの磁石４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃは、それぞれ円筒形状をなしており、回転軸４０に同軸的に固定されている。これらの３つの磁石４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃは、それぞれ回転軸４０の回転方向に並んだ複数の磁極（Ｎ極、Ｓ極）を有している。そして、３つの磁石４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃが有する複数の磁極が互いに上記回転方向にずれて配置されている。つまり、この実施形態に係る第１センサマグネット４６は、互いに回転軸４０の回転方向及び軸方向にずれて配置された複数の磁極を有している。

また、この実施形態では、制御基板２２の第１面２２Ａに実装された３つの回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃが、制御基板２２の板厚方向から見て第１センサマグネット４６の軸線ＳＬと重なり且つ回転軸４０の軸方向に並んで配置されている。そして、これら３つの回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃと、上記３つの磁石４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃとがそれぞれ重なっている。これら３つの回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃは、第１センサマグネット４６の回転に伴い各々が位相をずらして電気信号（パルス信号）を出力する。この実施形態では、上記以外の構成は、第１実施形態と同様とされている。

この実施形態では、３つの回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃが、制御基板２２の板厚方向から見て第１センサマグネット４６の３つの磁石４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃと重なり且つ回転軸４０の軸方向に並んで配置されている。これにより、３つの回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃが制御基板２２の第１面２２Ａ（同じ面）に実装された構成であっても、第１センサマグネット４６と各回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃとの物理的距離を同等にすることができる。その結果、回転軸４０の回転状態を高精度に検出することが可能となる。しかも、３つの回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃが制御基板２２の同じ面に実装されるので、製造が容易になる。また、３つの磁石４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃによって第１センサマグネット４６が構成されるので、例えば第１センサマグネット４６に複数の磁極がスキュー着磁される構成と比較して、着磁の品質管理が容易になる。

＜実施形態の補足説明＞
前記各実施形態では、３つの回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃが制御基板２２の第１面２２Ａに実装された構成にしたが、これに限らず、３つの回転センサ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃが制御基板２２の第２面２２Ｂに実装された構成にしてもよい。

また、前記各実施形態では、ロータ２６の回転軸４０が本発明における回転体とされた場合について説明にしたが、これに限らず、回転体は回転子の回転によって回転されるものであればよい。

また、前記各実施形態では、ワイパモータであり且つブラシレスモータであるモータ１０に対して本発明が適用された場合について説明したが、これに限らず、本発明はワイパモータやブラシレスモータ以外のモータに対しても適用可能である。

その他、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲が上記各実施形態に限定されないことは勿論である。

１０・・・モータ、２２・・・制御基板、２２Ａ・・・第１面、２２Ｂ・・・第２面、２６・・・ロータ（回転子）、４０・・・回転軸（回転体）、４６・・・第１センサマグネット（センサマグネット）、４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃ・・・磁石、４６Ｒ・・・大径部、４６Ｓ・・・小径部、５８Ａ、５８Ｃ・・・１対の側方センサ（１対の回転センサ）、５８Ｂ・・・中央センサ（中央に位置する回転センサ）、ＳＬ・・・軸線

Claims (8)

1. 回転子の回転によって回転される回転体と、
   前記回転体に取り付けられ、前記回転体の回転方向に並んだ複数の磁極を有するセンサマグネットと、
   前記回転体の径方向を板厚方向として配置され、前記センサマグネット側を向く第１面及び当該第１面とは反対側の第２面を有する基板と、
   前記第１面又は前記第２面のいずれか一方に実装され、前記センサマグネットの回転に伴い各々が位相をずらして電気信号を出力する３つの回転センサと、
   を備え、
   前記３つの回転センサは、前記センサマグネットからの磁束が鎖交する磁束量が同等となるよう前記基板に配置されると共に、前記板厚方向から見た場合に前記回転体の軸方向と直交する直交方向にずれて配置されており、前記直交方向の中央に位置する回転センサと、当該中央に位置する回転センサに対して前記直交方向にずれて位置する１対の回転センサとが、前記軸方向にずれて配置されているモータ。
2. 前記板厚方向から見た場合に、前記中央に位置する回転センサが前記１対の回転センサよりも前記センサマグネットの軸方向中央から離れて配置されている請求項１に記載のモータ。
3. 前記板厚方向から見た場合に、前記１対の回転センサが前記直交方向に並んでおり、且つ前記１対の回転センサと前記回転体の軸線との距離が同等に設定されている請求項１又は請求項２に記載のモータ。
4. 前記センサマグネットは、円筒形状をなしており、
   前記中央に位置する回転センサは、前記板厚方向から見た場合に、前記回転体の軸線と重なるように配置され、
   前記板厚方向から見た場合に、前記１対の回転センサの夫々が前記センサマグネットに対向する面積が、前記中央に位置する回転センサが前記センサマグネットに対向する面積に比べて大きくなるように設定されている請求項１～請求項３の何れか１項に記載のモータ。
5. 前記センサマグネットは、大径部と小径部とが前記軸方向に並んだ段付形状をなしており、前記大径部と前記１対の回転センサとが前記板厚方向に対向し、前記小径部と前記中央に位置する回転センサとが前記板厚方向に対向している請求項１～請求項３の何れか１項に記載のモータ。
6. 前記センサマグネットは、前記軸方向の一方側へ向かって漸次的に縮径したテーパ形状をなしている請求項１～請求項３の何れか１項に記載のモータ。
7. 回転子の回転によって回転される回転体と、
   前記回転体に取り付けられ、前記回転体の回転方向に並んだ複数の磁極を有するセンサマグネットと、
   前記回転体の径方向を板厚方向として配置され、前記センサマグネット側を向く第１面及び当該第１面とは反対側の第２面を有する基板と、
   前記第１面又は前記第２面のいずれか一方に実装され、前記センサマグネットの回転に伴い各々が同等の位相差をもって電気信号を出力する３つの回転センサと、
   を備え、
   前記３つの回転センサは、前記板厚方向から見た場合に前記回転体の軸方向と直交する直交方向にずれて配置されており、前記直交方向の中央に位置する回転センサと、当該中央に位置する回転センサに対して前記直交方向にずれて位置する１対の回転センサとが、前記軸方向にずれて配置されているモータ。
8. 前記３つの回転センサは、前記基板の前記第１面に実装されている請求項１～請求項７の何れか１項に記載のモータ。

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