JPWO2018074549A1 - センサの組付け構造体、電動モータ、及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents

センサの組付け構造体、電動モータ、及び電動パワーステアリング装置 Download PDF

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Abstract

シャフトと、第1円筒部と、円環形状の板であり、外周が第1円筒部の端部と接続し、シャフトの回転軸と直交する第1円環形状板と、を含むハウジングと、第1円筒部のラジアル方向内側に収容され、シャフトの端部に固定される磁石と、磁石の回転を検出するセンサと、第1円環形状板に固定され、センサが磁石に対して所定の位置になるようにセンサを保持するホルダと、を備える。

Description

本発明は、センサの組付け構造体、電動モータ、及び電動パワーステアリング装置に関する。
自動車等の電動ステアリング装置は、ステアリングホイールから入力された操舵トルクを補助するモータを備えている。電動ステアリング装置は、トルクセンサが検出したトルク、車速センサが測定した車速、及び回転角度センサが検出したモータの回転角度に基づいてモータを制御する。
モータの回転角度の検出には、レゾルバ、ロータリーエンコーダ、及びMRセンサ等が用いられている。特許文献1には、モータケースの外面にレゾルバが挿入されるレゾルバ凹部を有するモータが記載されている。特許文献1に記載のモータは、レゾルバ凹部にレゾルバを固定する構造とすることで、レゾルバの位置合わせ精度を向上でき、レゾルバの位置合わせを簡略化でき、モータの生産性を向上させることができる。特許文献2には、MRセンサを用いた回転検出装置が記載されている。
特開2012−147550号公報 特開2017−143603号公報
近年、電動ステアリング装置は、1つの回転角度センサが故障した場合でも、モータの回転角度を継続して検出できることが要求されている。すなわち、電動ステアリング装置には、いわゆる冗長化のため、複数の回転角度センサが組付けられる。回転角度センサとしては、レゾルバ及びロータリーエンコーダと比較して冗長化が容易であることからMRセンサが広く適用されている。その一方で、MRセンサは、モータのシャフトとの芯ずれによって検出精度が大きく低下する可能性がある。このような背景から、MRセンサは、より精度良くモータへ組付けることが望まれている。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、組付け精度が高いセンサの組付け構造体、電動モータ、及び電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するための本発明の第1態様として、センサの組付け構造体は、シャフトと、第1円筒部と、円環形状の板であり、外周が前記第1円筒部の端部と接続し、前記シャフトの回転軸と直交する第1円環形状板と、を含むハウジングと、前記第1円筒部のラジアル方向内側に収容され、前記シャフトの端部に固定される磁石と、前記磁石の回転を検出するセンサと、前記第1円環形状板に固定され、前記センサが前記磁石に対して所定の位置になるように前記センサを保持するホルダと、を備える。
本発明によれば、組付け精度が高いセンサの組付け構造体、電動モータ、及び電動パワーステアリング装置を提供できる。
図1は、第1実施形態に係る電動モータを含む電動パワーステアリング装置の一例を示す構成図である。 図2は、第1実施形態に係る電動モータを示す斜視図である。 図3は、第1実施形態に係る電動モータの断面を模式的に示す断面図である。 図4は、第1実施形態に係るセンサの組付け構造体の断面を拡大して模式的に示す断面図である。 図5は、第1実施形態の軸受固定部の断面を拡大して模式的に示す断面図である。 図6は、第1実施形態の永久磁石と第1センサ及び第2センサとの位置関係を示す説明図である。 図7は、第1実施形態のセンサチップの回路構成を示す回路図である。 図8は、第1実施形態のセンサ基板を示す斜視図である。 図9は、第1実施形態のホルダを示す斜視図である。 図10は、第1実施形態に係る電動モータとホルダとを分解した分解斜視図である。 図11は、第1実施形態のホルダとホルダカバーとを分解した分解斜視図である。 図12は、第1実施形態に係るセンサの組付け構造体、及びこれを含む電動モータの組付け手順を示すフローチャートである。 図13は、第1実施形態の第1変形例に係るセンサの組付け構造体の断面を拡大して模式的に示す断面図である。 図14は、第1実施形態の第1変形例に係るシール部材を模式的に示す平面図である。 図15は、第1実施形態の第2変形例に係るセンサの組付け構造体の断面を拡大して模式的に示す断面図である。 図16は、図15の位置Qを拡大して示す断面模式図である。 図17は、第1実施形態の第3変形例に係る永久磁石を示す説明図である。 図18は、第2実施形態に係る電動モータを示す斜視図である。 図19は、第2実施形態のハウジングを反負荷側から見た正面図である。 図20は、第2実施形態に係るセンサの組付け構造体の断面を拡大して模式的に示す断面図である。 図21は、第2実施形態のホルダを示す斜視図である。 図22は、第2実施形態に係るセンサの組付け構造体、及びこれを含む電動モータの組付け手順を示すフローチャートである。 図23は、ホルダ取付ステップにおいてホルダをハウジングに組付ける手順を示す説明図である。 図24は、第2実施形態に係る電動モータとECUとを分解した分解斜視図である。 図25は、基板取付ステップにおいてセンサ基板をホルダに組付ける手順を示す説明図である。 図26は、センサ基板が固定されたホルダを反負荷側から見た正面図である。 図27は、第2実施形態のホルダとホルダカバーとを分解した分解斜視図である。 図28は、第3実施形態に係る電動モータを示す斜視図である。 図29は、第3実施形態に係るセンサの組付け構造体の断面を拡大して模式的に示す断面図である。 図30は、第3実施形態のホルダ内部を回転軸方向にみて、ホルダと、センサチップとの位置関係を説明するための説明図である。 図31は、第3実施形態に係るセンサの組付け構造体、及びこれを含む電動モータの組付け手順を示すフローチャートである。 図32は、第3実施形態に係るセンサ基板取付手順を示す説明図である。 図33は、第3実施形態のセンサ基板が取り付けられたホルダを負荷側から見た平面図である。 図34は、第3実施形態に係るECUとホルダとを組み立てたECU組立体の斜視図である。 図35は、第3実施形態に係る電動モータとECUとを分解した分解斜視図である。 図36は、第3実施形態に係るホルダ取付手順を示す説明図である。 図37は、第4実施形態の第2磁気シールド部材の斜視図である。 図38は、第4実施形態に係るセンサの組付け構造体の断面を拡大して模式的に示す断面図である。 図39は、第4実施形態のセンサ基板が固定されたホルダを反負荷側から見た正面図である。 図40は、第5実施形態に係るセンサの組付け構造体の断面を拡大して模式的に示す断面図である。 図41は、第6実施形態のホルダを反負荷側から見た斜視図である。 図42は、第6実施形態のホルダを負荷側から見た斜視図である。 図43は、第6実施形態に係るセンサの組付け構造体の断面を拡大して模式的に示す断面図である。 図44は、第7実施形態に係るセンサの組付け構造体の断面を拡大して模式的に示す断面図である。
本発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る電動モータを含む電動パワーステアリング装置の一例を示す構成図である。図1を参照して電動パワーステアリング装置の概要を説明する。
(電動パワーステアリング装置)
電動パワーステアリング装置1は、運転者(操作者)から与えられる力が伝達する順に、ステアリングホイール21と、ステアリングシャフト22と、トルクセンサ24と、電動アシスト装置25と、ユニバーサルジョイント26と、インターミディエイトシャフト27と、ユニバーサルジョイント28と、ステアリングギア機構29と、タイロッド30とを備える。電動パワーステアリング装置1は、電動アシスト装置25の少なくとも一部が、図示しないステアリングコラムに支持され、ステアリングシャフト22にアシスト力が付与されるコラムアシスト方式である。
図1に示すように、ステアリングシャフト22は、入力シャフト22Aと、出力シャフト22Bと、入力シャフト22Aと出力シャフト22Bとの間に配置されるトルクセンサシャフト23とを含む。入力シャフト22Aの一方の端部がステアリングホイール21に接続され、他方の端部がトルクセンサシャフト23に接続される。トルクセンサシャフト23は、トルクセンサ24を介して出力シャフト22Bの一方の端部に接続される。ステアリングシャフト22は、ステアリングホイール21に付与された操舵力により回転する。
トルクセンサ24は、ステアリングシャフト22の操舵トルクTを検出する。トルクセンサ24は、ECU10に接続され、検出された操舵トルクTの情報をECU10に出力する。
電動アシスト装置25は、電動モータ31と、減速装置32とを有する。電動モータ31は、運転者の操舵をアシストするための補助操舵トルクを発生させる電動モータである。電動モータ31は、ブラシレスモータでもよいし、ブラシ及びコンミテータを有するモータでもよい。電動モータ31は減速装置32に接続され、補助操舵トルクが減速装置32に出力される。減速装置32は出力シャフト22Bに接続される。電動モータ31から入力される補助操舵トルクにより減速装置32が回転して、出力シャフト22Bにトルクが伝達される。
インターミディエイトシャフト27は、アッパーシャフト27Aと、ロアシャフト27Bとを有し、出力シャフト22Bのトルクを伝達する。アッパーシャフト27Aは、ユニバーサルジョイント26を介して出力シャフト22Bに接続される。一方、ロアシャフト27Bは、ユニバーサルジョイント28を介してステアリングギア機構29のピニオンシャフト29Aに接続される。アッパーシャフト27Aとロアシャフト27Bとは、スプライン結合されている。
ステアリングギア機構29は、ラックアンドピニオン機構を含み、ピニオンシャフト(インプットシャフト)29Aと、ピニオン29Bと、ラック29Cとを有する。ピニオンシャフト29Aは、一方の端部がユニバーサルジョイント28を介してインターミディエイトシャフト27に接続され、他方の端部がピニオン29Bに接続される。ラック29Cは、ピニオン29Bと噛み合う。ステアリングシャフト22の回転運動は、インターミディエイトシャフト27を介してステアリングギア機構29に伝達される。この回転運動は、ラック29Cにより直線運動に変換される。タイロッド30は、ラック29Cに接続される。
電動パワーステアリング装置1が搭載される車両(図示しない)は、図1に示すECU(Electronic Control Unit)10と、車速センサ12と、電源装置13と、イグニションスイッチ14とを備える。電動パワーステアリング装置1は、車両に備えられたECU10により制御される。つまり、ECU10は、電動モータ31を制御する制御装置である。電源装置13は、例えば車載のバッテリ装置であり、ECU10に接続される。イグニションスイッチ14がオンの状態になると、電源装置13からECU10に電力が供給される。
車速センサ12は、車両の走行速度を検出する。車速センサ12は、ECU10に接続される。車速センサ12により検出された車速信号SVは、ECU10に出力される。
電動モータ31は、回転角度センサ部16を有している。回転角度センサ部16は、電動モータ31の回転位相を検出する。回転角度センサ部16は、ECU10に接続される。回転角度センサ部16により検出された回転位相信号SYは、ECU10に出力される。回転角度センサ部16の詳細な構成については後述する。
ECU10は、トルクセンサ24から操舵トルクTを取得し、車速センサ12から車両の車速信号SVを取得し、回転角度センサ部16から電動モータ31の回転位相信号SYを取得する。ECU10は、操舵トルクTと車速信号SVと回転位相信号SYとに基づいて、アシスト指令の補助操舵指令値を算出する。ECU10は、算出された補助操舵指令値に基づいて、電動モータ31に制御信号SXを出力する。
ステアリングホイール21に入力された運転者の操舵力は、入力シャフト22Aを介して電動アシスト装置25の減速装置32に伝達される。この際、ECU10は、入力シャフト22Aに入力された操舵トルクTをトルクセンサ24から取得する。ECU10は、車速信号SVを車速センサ12から取得する。ECU10は、電動モータ31の回転位相信号SYを回転角度センサ部16から取得する。そして、ECU10は、制御信号SXを出力して電動モータ31の動作を制御する。電動モータ31が作り出した補助操舵トルクは、減速装置32に伝達される。そして減速装置32は、補助操舵トルクを出力シャフト22Bに与える。出力シャフト22Bは、ステアリングホイール21の操舵トルクに、電動モータ31から伝達される補助操舵トルクを付与したトルクを出力する。このようにして、運転者のステアリングホイール21の操舵が電動パワーステアリング装置1によりアシストされる。
本実施形態に係る電動パワーステアリング装置1は、例えば、ラック29Cにアシスト力が付与されるラックアシスト方式、及びピニオン29Bにアシスト力が付与されるピニオンアシスト方式でもよい。
(電動モータ)
次に図2から図11を参照して第1実施形態に係るセンサの組付け構造体200及びこれを用いた電動モータ31について説明する。図2は、第1実施形態に係る電動モータを示す斜視図である。図3は、第1実施形態に係る電動モータの断面を模式的に示す断面図である。以下の説明においては、xyz直交座標系を設定し、xyz直交座標系を参照しつつ、本実施形態を説明することがある。ここで、z軸方向とは、電動モータ31の回転軸Axと平行な方向である。x軸は、z軸方向と直交する面内の一方向であり、y軸はz軸方向と直交する面内のx軸と直交する方向である。また、ラジアル方向とは、回転軸Axを中心として、xy面内で回転軸Axから離れる方向をいう。
図3に示すように、電動モータ31は、負荷側42において、後述するシャフト94が上述した減速装置32(図1参照)と接続される。図2に示すように、回転角度センサ部16は、負荷側42と反対側である電動モータ31の反負荷側44に配置される。図3に示すように、電動モータ31のハウジング40は、第1円筒部46と、底壁部52とを含み、回転角度センサ部16が底壁部52に固定されている。ハウジング40については、詳細に後述する。
図2に示すように、回転角度センサ部16は、少なくともホルダ134と、センサチップ114とを有している。異物混入防止のため、センサチップ114は、ホルダカバー146で覆われ、保護されている。センサチップ114は、回転軸Axに対して、所定の位置に配置されている。
図2に示すように、ECU10は、ECU10の筐体であるとともに、ECU10の回路基板11の放熱を促進する機能も備えるヒートシンク15を備えている。ヒートシンク15は、第1円筒部46に沿う曲面を備える。ヒートシンク15は、例えば、ねじによって、ハウジング40に固定される。
ハーネス18は、回転角度センサ部16が検出した回転位相信号SY(図1参照)をECU10に伝達するためのケーブルである。ハーネス18は、ECU10の回路基板11と回転角度センサ部16とを電気的に接続する。ハーネス18は、後述するバスバー112とともに、ECU10の回路基板11に接続される。または、ハーネス18は、個別に空けられたヒートシンク15を貫通する貫通孔(不図示)を介して、ECU10の回路基板11に接続されてもよい。
ハーネス18は、ECU10と回転角度センサ部16とを接続するために最低限必要な長さよりも長い。つまり、ハーネス18は、余長を有している。例えば、ハーネス18は、ECU10と回転角度センサ部16とを電気的に接続した場合に、図2に示すように、湾曲している。これにより、ハーネス18は、ECU10と回転角度センサ部16とを電気的に接続した場合に、両端の接続部に過剰な張力がかかることを防ぐことができる。
図3に示すように、電動モータ31は、ハウジング40と、フロントブラケット82と、負荷側軸受90と、反負荷側軸受92と、シャフト94と、ロータ96と、ステータ102と、永久磁石108と、固定部109と、バスバー112とを備える。
ハウジング40は、第1円筒部46と、底壁部52と、フランジ部58と、を備える。ハウジング40は、ロータ96及びステータ102を収容するケースである。ハウジング40は、シャフト94が内部を貫通している。ハウジング40は、材料がSPCC(Steel Plate Cold Commercial)であるがこれに限定されない。ハウジング40は、例えば、材料が鋼材、電磁軟鉄でもよい。
ハウジング40を構成する第1円筒部46、底壁部52、及びフランジ部58は、プレス加工によって一体に形成される。ここで、プレス加工とは、例えば、円筒絞り加工である。円筒絞り加工は、被加工材であるブランクを金型に固定し、プレス機でブランクに圧力を加えて金型の形状に加工する金属成形法である。
第1円筒部46は、円筒形状である。第1円筒部46は、ハウジング40の側壁である。第1円筒部46は、第1円筒部内周面48と、第1円筒部外周面50とを有する。第1円筒部内周面48は、第1円筒部46のラジアル方向内側の面である。第1円筒部外周面50は、第1円筒部46のラジアル方向外側の面である。
図4は、第1実施形態に係るセンサの組付け構造体の断面を拡大して模式的に示す断面図である。図3に示すように、底壁部52は、第1円筒部46の反負荷側44の端部を塞ぐ部材である。底壁部52は、第2円筒部54と、軸受固定部62と、第1円環形状板55と、第2円環形状板77(図4参照)と、を有する。
図3に示すように、第2円筒部54は、円筒形状の部材である。第2円筒部54は、第1円筒部46よりもラジアル方向内側に位置する。
図3に示すように、第1円環形状板55は、円環形状の板である。第1円環形状板55は、外周が第1円筒部46の反負荷側44の端部と接続されている。第1円環形状板55は、内周が第2円筒部54の反負荷側44の端面と接続されている。
図4に示すように、第1円環形状板55は、第1円環形状板内面56と、第1円環形状板外面57と、ねじ孔80とを有する。図3及び図4に示すように、第1円環形状板内面56は、第1円環形状板55の負荷側42の面である。第1円環形状板外面57は、第1円環形状板55の反負荷側44の面である。図4に示す位置L1は、z軸方向における第1円環形状板外面57の位置を示している。ねじ孔80は、第1円環形状板55に形成された孔である。
図4に示すように、軸受固定部62は、軸受固定部側壁64と、軸受固定部底壁70と、軸受固定部底壁開口76とを備える。軸受固定部側壁64は、軸受固定部側壁内面66と、軸受固定部側壁外面68とを有する。軸受固定部側壁内面66は、軸受固定部側壁64のラジアル方向内側の面である。軸受固定部側壁外面68は、軸受固定部側壁64のラジアル方向外側の面である。
軸受固定部側壁64は、円筒形状の部材である。軸受固定部側壁64は、第2円筒部54よりもラジアル方向内側に位置する。軸受固定部側壁64は、筒の長さが第2円筒部54の筒の長さよりも短い。これにより、軸受固定部62は、第2円筒部54の中空部分に収容される。その結果、電動モータ31は、z軸方向の長さを短くすることができる。
図5は、第1実施形態の軸受固定部の断面を拡大して模式的に示す断面図である。図5に示すように、軸受固定部側壁外面68は、負荷側42の端部に曲率半径R1の曲面68aを有する。軸受固定部側壁外面68は、反負荷側44の端部に曲率半径R2の曲面68bを有する。曲面68a、68bは、プレス加工に伴い形成される。図4に示す位置L2は、回転軸Axのラジアル方向における軸受固定部側壁内面66の位置を示している。図4に示す位置L3は、回転軸Axのラジアル方向における軸受固定部側壁外面68の位置を示している。
図4に示すように、軸受固定部底壁70は、軸受固定部側壁64の反負荷側44を塞ぐ部材である。軸受固定部底壁70は、軸受固定部底壁内面72と、軸受固定部底壁外面74とを有する。軸受固定部底壁内面72は、軸受固定部底壁70の負荷側42の面である。軸受固定部底壁外面74は、軸受固定部底壁70の反負荷側44の面である。図4及び図5に示す位置L4は、z軸方向における軸受固定部底壁外面74の位置を示している。
図4に示すように、軸受固定部底壁開口76は、軸受固定部底壁70に形成された開口である。軸受固定部底壁開口76には、シャフト94が挿入される。軸受固定部底壁開口76は、xy平面の形状が円形である。つまり、軸受固定部底壁開口76は、回転軸Axの反負荷側44からz軸方向に軸受固定部底壁70を見た場合に、形状が円形である。軸受固定部底壁開口76は、開口の中心がシャフト94の回転軸Ax上に位置している。軸受固定部底壁開口76の直径は、シャフト94の軸受取付面95の直径よりも大きい。このため、軸受固定部底壁開口76は、シャフト94が挿入された状態で回転した場合に、シャフト94と干渉しない。
図4に示すように、第2円環形状板77は、円環形状の板である。第2円環形状板77は、外周が第2円筒部54の負荷側42の端部と接続されている。第2円環形状板77は、内周が軸受固定部側壁64の負荷側42の端部と接続されている。第2円環形状板77は、第2円環形状板内面78と、第2円環形状板外面79とを有する。第2円環形状板内面78は、第2円環形状板77の負荷側42の面である。第2円環形状板外面79は、第2円環形状板77の反負荷側44の面である。図4及び図5に示す位置L5は、z軸方向における第2円環形状板外面79の位置を示している。
図3に示すように、フランジ部58は、第1円筒部46の負荷側42の端部に形成される。フランジ部58は、図3に示すように、フランジ部ボルト孔60を有する。フランジ部ボルト孔60は、フロントブラケット82をハウジング40に固定する場合に、ボルトが挿入される孔である。
図3に示すように、フロントブラケット82は、ハウジング40の負荷側42を塞ぐ蓋である。フロントブラケット82は、ブラケットボルト孔84と、軸受圧入用凹部86と、ブラケット開口88と、を備える。
ブラケットボルト孔84は、フロントブラケット82をハウジング40に固定する場合に、ボルトが締結される孔である。ブラケットボルト孔84には、タップが切られている。フロントブラケット82は、フランジ部ボルト孔60にボルトを挿入し、ブラケットボルト孔84とボルトとを締結することで、ハウジング40に固定される。なお、フロントブラケット82をハウジング40へ固定する方法は、これに限定されない。
軸受圧入用凹部86は、フロントブラケット82に形成された円柱形状の凹部である。軸受圧入用凹部86は、負荷側軸受90が圧入される凹部である。軸受圧入用凹部86は、回転軸Axの負荷側42からフロントブラケット82を見た場合に、形状が円形である。軸受圧入用凹部86は、フロントブラケット82がハウジング40に固定された場合に、軸受圧入用凹部86が形成する円柱形状の凹部の中心軸がシャフト94の回転軸Axと同軸になる位置に形成されている。軸受圧入用凹部86は、凹部の直径が負荷側軸受90の外径よりもわずかに小さい。
ブラケット開口88は、フロントブラケット82の中央に形成された開口である。ブラケット開口88は、シャフト94が挿入される開口である。ブラケット開口88は、形状が円形である。つまり、ブラケット開口88は、回転軸Axの負荷側42からフロントブラケット82を見た場合に、形状が円形である。ブラケット開口88は、フロントブラケット82がハウジング40に固定された場合に、開口の中心がシャフト94の回転軸Axと重なる位置に形成されている。ブラケット開口88は、直径がシャフト94の直径よりも大きい。つまり、ブラケット開口88は、シャフト94が挿入された状態で回転した場合に、シャフト94と干渉しない。
負荷側軸受90は、シャフト94を回転可能に支持するボールベアリングである。負荷側軸受90は、外径が軸受圧入用凹部86の直径よりもわずかに大きい。負荷側軸受90は、軸受圧入用凹部86に圧入されることで、軸受圧入用凹部86に固定される。負荷側軸受90は、内周面90aと外周面90bとを有する。内周面90aは、シャフト94と接する内輪の表面である。外周面90bは、軸受圧入用凹部86と接する外輪の表面である。負荷側軸受90の内周面90aは、外周面90bに対して平行である。なお、負荷側軸受90は、ボールベアリングであるとしたが、これに限定されない。負荷側軸受90は、シャフト94を回転可能に支持できるものであればよく、例えば、ニードルベアリングでもよい。なお、負荷側軸受90は、軸受圧入用凹部86に圧入されるとしたが、負荷側軸受90の固定方法はこれに限定されない。
図3及び図4に示すように、反負荷側軸受92は、シャフト94を回転可能に支持するボールベアリングである。反負荷側軸受92は、外径が軸受固定部62の内径よりもわずかに大きい。反負荷側軸受92は、軸受固定部62に圧入されることで、ハウジング40に固定される。反負荷側軸受92は、内周面92aと外周面92bとを有する。内周面92aは、シャフト94と接する内輪の表面である。外周面92bは、軸受固定部側壁内面66と接する外輪の表面である。反負荷側軸受92の内周面92aは、外周面92bに対して平行である。図4に示した位置L6は、回転軸Axのラジアル方向における反負荷側軸受92の内周面92aの位置を示している。なお、反負荷側軸受92は、ボールベアリングであるとしたが、これに限定されない。反負荷側軸受92は、シャフト94を回転可能に支持できるものであればよく、例えば、ニードルベアリングでもよい。なお、反負荷側軸受92は、軸受固定部62に圧入されるとしたが、反負荷側軸受92の固定方法はこれに限定されない。
図3に示すように、シャフト94は、電動モータ31の回転軸である。シャフト94は、負荷側42が負荷側軸受90に回転可能に支持されている。シャフト94は、反負荷側44が反負荷側軸受92に回転可能に支持されている。シャフト94の反負荷側44の端部には、ねじ穴94aが形成されている。
図4に示すように、シャフト94は、軸受取付面95を有する。軸受取付面95は、シャフト94の回転軸Axと平行である。軸受取付面95は、負荷側軸受90の内周面90aに接する。軸受取付面95は、反負荷側軸受92の内周面92aに接する。シャフト94は、負荷側軸受90及び反負荷側軸受92に圧入されている。シャフト94は、図3に示すように、ロータ96と接続されている。シャフト94は、ロータ96と一体に回転する。
図3に示すように、ロータ96は、ヨーク98と、マグネット100とを備える。ヨーク98は、電磁鋼板、冷間圧延鋼板などの薄板が、接着、ボス、カシメなどの手段により積層されて製造される。ヨーク98は、中空の円柱形状である。ヨーク98は、例えば、中空部分にシャフト94が圧入されてシャフト94に固定される。なお、シャフト94とヨーク98とは、一体で成型されてもよい。
図3に示すように、マグネット100は、ヨーク98の周方向に沿って表面に固定され、複数設けられている。マグネット100は、永久磁石であり、S極及びN極がヨーク98の周方向に交互に等間隔で配置される。ロータ96は、ヨーク98の外周側にN極と、S極とがヨーク98の周方向に交互に配置されている。ロータ96の極数が、例えば8極であるが、これに限定されない。
図3に示すように、ステータ102は、ハウジング40の内部にロータ96を包囲するように筒状に設けられる。ステータ102は、例えば、ハウジング40の第1円筒部内周面48に嵌合されて取り付けられる。ステータ102の中心軸は、シャフト94の回転軸Axと一致する。ステータ102は、筒状のステータコア104と、コイル106とを有する。ステータコア104は、鉄心である。コイル106は、ステータコア104に巻きつけられている。
図3に示すように、バスバー112は、細長い棒状の金属である。バスバー112は、ECU10の図示しないパワーコンディショナに電気的に接続されている。バスバー112は、コイル106と電気的に接続されている。つまり、バスバー112は、ECU10の回路基板11(図2参照)とコイル106とを電気的に接続する端子である。
図4に示すように、回転角度センサ部16は、センサチップ114と、センサチップ114を実装するセンサ基板126と、センサ基板126を固定するホルダ134と、ホルダカバー146と、を備える。
図4に示すように、ハーネス18は、ケーブルカバー19と、ハーネス側コネクタ20とを備える。ケーブルカバー19は、ハーネス18を基板側コネクタ128にガイドする部材である。ハーネス側コネクタ20は、基板側コネクタ128と接続する。
図6は、第1実施形態の永久磁石と第1センサ及び第2センサとの位置関係を示す説明図である。図6において、永久磁石108及びセンサチップ114以外の構成が省略されている。図6においては、反負荷側44からz軸方向にセンサチップ114を見た場合に、回転軸Axと、センサチップ114と、永久磁石108との相対的な位置関係が示されている。
図6に示すように、永久磁石108は、円盤形状の磁石である。図4及び図6に示すように、永久磁石108は、面110を有する。ここで、面110とは、永久磁石108の反負荷側44の面である。図4に示すように、永久磁石108は、シャフト94の反負荷側44の端部に固定部109を介して固定される。永久磁石108は、例えば、面110がシャフト94の回転軸Axと直交するように固定される。永久磁石108の円盤外形中心が回転軸Ax上に位置するように固定される。図6に示す永久磁石108において、例えば、S極及びN極がシャフト94の回転軸Axと直交する向きに着磁されている。なお、S極及びN極は、回転軸Axと直交する向きに着磁されているとしたが、これに限定されない。永久磁石108の着磁パターンは、センサの種類に応じて適宜選択すればよい。
図4に示すように、固定部109は、磁石保持部109aと、筒部109bとを備える。固定部109は、非磁性材料から形成される。磁石保持部109aは、円盤形状の部材である。磁石保持部109aには、第1凹部109cと、第2凹部109dと、貫通孔109eとが形成されている。第1凹部109cは、磁石保持部109aの反負荷側44の面に対して負荷側42に向かって凹んでいる。第1凹部109cには、永久磁石108が配置される。永久磁石108は、例えば、接着剤によって第1凹部109cに固定される。第2凹部109dは、第1凹部109cの底面に対して負荷側42に向かって凹んでいる。貫通孔109eは、回転軸Axと平行に第2凹部109dの底面を貫通する。
筒部109bは、シャフト94の反負荷側44の端部が挿入される筒形状の部材である。筒部109bは、反負荷側44の端部が磁石保持部109aと接続されている。磁石保持部109aと筒部109bとは、一体に形成される。固定部109は、固定ねじ113が貫通孔109eを貫通した状態でねじ穴94aに締結されることで、シャフト94に固定される。
図6に示すように、センサチップ114は、第1センサ116と、第2センサ124とを備える。センサチップ114は、第1センサ116及び第2センサ124が集積された磁気センサである。図4に示すように、センサチップ114は、センサ基板126の負荷側42の面に実装されている。センサチップ114は、センサ基板126の中央に実装される。センサ基板126の中央とは、回転角度センサ部16が電動モータ31に取り付けられた場合に、シャフト94の回転軸Axとセンサ基板126とが交差する位置である。
図7は、第1実施形態のセンサチップの回路構成を示す回路図である。図7に示すように、第1センサ116は、第1方向検出回路118と、第2方向検出回路122と、を備える。第1センサ116は、第1方向検出回路118及び第2方向検出回路122が検出した検出電圧をECU10へ出力する。
第1方向検出回路118は、MR素子Rx1、Rx2、Rx3、Rx4と、接続端子T12、T23、T34、T41と、アンプ120と、を備える。MR素子Rx1、Rx2、Rx3、Rx4は、TMR(Tunnel Magneto Resistance)素子である。MR素子Rx1、Rx2、Rx3、Rx4は、例えば、GMR(Giant Magneto Resistance)素子、AMR(Anisotropic Magneto Resistance)素子、ホール素子のいずれかであってもよい。
TMR素子は、磁化方向が固定された磁化固定層と、外部磁界に応じて磁化の方向が変化する自由層と、磁化固定層と、自由層の間に配置された非磁性層とから構成される。TMR素子は、自由層の磁化の方向が磁化固定層の磁化の方向に対して成す角度に応じて抵抗値が変化する。例えば、該角度が0°のときに抵抗値は最小となり、該角度が180°のときに抵抗値は最大となる。図7に示す各MR素子Rx1、Rx2、Rx3、Rx4に記載された矢印は、それぞれの磁化固定層の磁化方向を示す。MR素子Rx1、Rx2、Rx3、Rx4は、図7に示すように、ブリッジ回路を形成する。
接続端子T12及び接続端子T34は、アンプ120に接続される。接続端子T41は、駆動電圧Vccに接続される。ここで、駆動電圧Vccは、図7において便宜上ECU10から独立して記載されているが、ECU10から供給される電圧である。接続端子T23は、図7に示すように、アースGNDに接続される。ECU10は、ハーネス18を介して、接続端子T41と接続端子T23との間に電圧を印加する。
アンプ120は、入力された電気信号を増幅する増幅回路である。アンプ120は、入力側が接続端子T12及び接続端子T34に接続される。アンプ120は、出力側がECU10に接続されている。アンプ120は、接続端子T12、T34から入力された検出信号を増幅して、ECU10へ出力する。
第2方向検出回路122は、MR素子Ry1、Ry2、Ry3、Ry4と、接続端子T12、T23、T34、T41と、アンプ120と、を備える。第2方向検出回路122は、MR素子Rx1、Rx2、Rx3、Rx4に代えて、MR素子Ry1、Ry2、Ry3、Ry4を備えている。第2方向検出回路122の構成のうち、第1方向検出回路118の構成と同じ構成については、同じ符号を付して説明を省略する。
MR素子Ry1、Ry2、Ry3、Ry4は、磁化固定層の磁化方向以外は、MR素子Rx1、Rx2、Rx3、Rx4と同様の構成を有する。各MR素子Ry1、Ry2、Ry3、Ry4に記載された矢印は、それぞれの磁化固定層の磁化方向を示す。
なお、第2センサ124は、第1センサ116と同様の構成を有するので、同様の構成に同様の符号を付し、その説明を省略する。
第1方向検出回路118及び第2方向検出回路122は、図6に示す回転軸Axに対し、所定の距離で配置されている場合、精度の高い検出信号を出力できる。第1センサ116は、永久磁石108の面110に対し、所定の関係にあるときに、所定の検出信号を出力できる。このように、第1センサ116は、回転軸Ax及び永久磁石108の面110に対して所定の位置である必要がある。同様に、第2センサ124も回転軸Ax及び永久磁石108の面110に対して所定の位置である必要がある。
第1センサ116及び第2センサ124は、回転角度センサ部16が電動モータ31に取り付けられた場合、回転軸Ax及び永久磁石108の面110に対して所定の位置に固定される。図6に示すように、回転軸Axに対する所定の位置とは、第1センサ116及び第2センサ124が、回転軸Axを間に挟んで一定距離だけ離れた位置である。一定距離とは、永久磁石108の面110の半径以下である。図4に示すように、永久磁石108の面110に対する所定の位置とは、第1センサ116及び第2センサ124を有するセンサチップ114の位置L10と、永久磁石108の面110の位置L9との距離d6が所定の距離にある位置である。
図3及び図4に示すように、永久磁石108は、第2円筒部54のラジアル方向内側に収容されている。
図8は、第1実施形態のセンサ基板を示す斜視図である。図8に示すように、センサ基板126は、センサチップ114が実装される基板である。センサ基板126は、基板側コネクタ128と、位置決め孔130、130Aと、貫通孔132、132、132と、を備える。
基板側コネクタ128は、ハーネス側コネクタ20が接続されるコネクタである。基板側コネクタ128は、図4に示すように、センサ基板126の反負荷側44の面に実装される。基板側コネクタ128は、ハーネス18と図示しない回路配線とを電気的に接続する。ここで、図示しない回路配線とは、基板側コネクタ128と、第1センサ116及び第2センサ124とを電気的に接続する回路パターンである。
位置決め孔130、130Aは、センサ基板126に形成された孔である。位置決め孔130、130Aは、センサ基板126をホルダ134に固定する場合に、ホルダ134に形成された位置決め柱136、136が挿入される。位置決め孔130Aは、一方向に長く、他方向に短い長孔である。これにより、位置決め柱136、136が位置決め孔130、130Aに挿入され易くなる。位置決め柱136、136については、後述する。
貫通孔132、132、132は、センサ基板126に形成された開口部である。貫通孔132、132、132は、図8に示すように、3か所形成されている。貫通孔132、132、132は、回転軸Axに対して平行な方向に貫通している。
図9は、第1実施形態のホルダを示す斜視図である。図9に示すように、ホルダ134は、電動モータ31とセンサ基板126とを所定の位置に固定する部材であるPBT(Poly Butylene Terephthalate)等の樹脂製の部材である。ホルダ134は、例えば、樹脂成型によって形成される。ホルダ134は、基板固定部135と、ホルダガイド142とを備える。基板固定部135は、位置決め柱136、136と、基板用ねじ孔138、138、138と、貫通孔140、140、140と、脚部141(図4参照)と、固定フック144、144、144、144と、を備える。
基板固定部135は、板形状の部材である。基板固定部135は、中央に、図9に示す開口部137が形成されている。開口部137は、形状が円形である。基板固定部135は、図4に示すように、回転角度センサ部16が電動モータ31に組付けられた場合に、反負荷側44の面にセンサ基板126が固定される。ここで、図4に示した位置L7は、ホルダ134を電動モータ31に固定した場合に、z軸方向における基板固定部135の負荷側42の面の位置を示している。
位置決め柱136、136は、基板固定部135の開口部137よりラジアル方向外側に形成された円柱形状の突起部である。位置決め柱136、136は、直径が位置決め孔130、130Aの直径以下である。位置決め柱136、136は、センサ基板126をホルダ134に固定する場合に、センサ基板126の位置決め孔130、130Aに挿入される。位置決め柱136、136は、ホルダ134に対するセンサ基板126の位置をガイドする。
位置決め柱136、136は、円柱形状であり、位置決め孔130、130Aは、円形であるとしたが、これに限定されない。位置決め柱136、136は、位置決め孔130、130Aに挿入可能な形状であればよく、例えば、位置決め孔130、130Aの形状が多角形であり、位置決め柱136、136の形状が位置決め孔130、130Aの形状に対応した多角形柱形状の突起部であってもよい。
基板用ねじ孔138、138、138は、基板固定部135に形成されたねじ孔である。基板用ねじ孔138、138、138は、ホルダ134とセンサ基板126とを重ねた場合に、センサ基板126に形成された貫通孔132、132、132と孔の中心が一致する位置に形成されている。
貫通孔140、140、140には、図4に示すねじ孔80に締結するホルダ固定用ねじ154sがそれぞれ貫通する。ハウジング40に対するz軸方向のホルダ134の位置は、ねじ孔80に締結されるホルダ固定用ねじ154sで決まる。貫通孔140の直径は、ホルダ固定用ねじ154sの雄ねじの直径よりも大きい。貫通孔140、140、140は、基板固定部135よりも外周側に形成されている。
図4に示す脚部141は、ねじ孔80とホルダ固定用ねじ154sとが締結すると、第1円環形状板外面57と接する。脚部141は、図4に示すように、基板固定部135に対して直交する向きに複数形成される。脚部141は、図4に示すように、基板固定部135から距離d4だけ、負荷側42方向に突出している。ここで、図4に示す距離d4は、基板固定部135の負荷側42の面の位置L7と第1円環形状板外面57の位置L1との間の距離である。
ホルダガイド142は、円筒形状の部材である。ホルダガイド142は、内径が軸受固定部側壁64の外径と略同一の寸法である。略同一の寸法とは、製造公差を許容した寸法をいう。ホルダガイド142には、図4に示すように、軸受固定部62が挿入される。ホルダガイド142は、円筒形状の中心軸が開口部137の中心軸と一致する。ホルダガイド142は、円筒の中心軸が基板固定部135の両面と直交するように、基板固定部135と接続されている。図4に示した位置L8は、z軸方向におけるホルダガイド142の負荷側42の端部の位置を示している。ホルダガイド142は、円筒の長さが距離d5と等しい。ここで、図4に示す距離d5は、基板固定部135の負荷側42の面の位置L7とホルダガイド142の負荷側42の端面の位置L8との間の距離である。
図4に示すように、距離d5が距離d4よりも大きいので、ホルダガイド142は、円筒の長さが脚部141の長さよりも長い。ここで、図4に示す距離d1は、第1円環形状板外面57の位置L1と、軸受固定部底壁外面74の位置L4との距離である。図4に示す距離d2は、軸受固定部底壁外面74の位置L4と、第2円環形状板外面79の位置L5との距離である。図4に示す距離d3は、ホルダガイド142の負荷側42の端面の位置L8と第2円環形状板外面79の位置L5との距離である。
距離d3は、距離d2から図5に示す曲率半径R2を引いた値よりも小さい。距離d3は、図5に示す曲率半径R1よりも大きい。脚部141が基板固定部135の負荷側42の面の位置L7を位置決めすると、ホルダガイド142の負荷側42の端面の位置L8の位置が決まる。このため、図5に示すように、ホルダガイド142の負荷側42の端面の位置L8の位置が曲面68aと接することを防ぐことができ、ホルダガイド142が軸受固定部側壁外面68の回転軸Axに対して平行な部分に接することができる。ここで、軸受固定部側壁外面68の回転軸Axに対して平行な部分とは、軸受固定部側壁外面68の内、位置L5から曲率半径R1以上反負荷側44に位置し、かつ、位置L4よりも曲率半径R2以上負荷側42に位置する部分である。
図10は、第1実施形態に係る電動モータとホルダとを分解した分解斜視図である。図11は、第1実施形態のホルダとホルダカバーとを分解した分解斜視図である。図12は、第1実施形態に係るセンサの組付け構造体、及びこれを含む電動モータの組付け手順を示すフローチャートである。以下、回転角度センサ部16を電動モータ31に組付ける方法について、図4、図9、図10、図11、及び図12を参照して説明する。
本実施形態に係る電動モータ31と回転角度センサ部16との組付け方法は、図12に示すように、センサ基板取付ステップST1、ホルダ取付ステップST2、及びホルダカバー取付ステップST3を含む。
センサ基板取付ステップST1では、まず、図9に示すように、作業者がハーネス側コネクタ20を基板側コネクタ128に挿入する。次に、作業者は、位置決め柱136、136をセンサ基板126に形成された位置決め孔130、130Aに挿入する。次に、作業者は、基板固定用ねじ152s、152s、152sを基板用ねじ孔138、138、138に締結させる。これにより、センサ基板126と、基板固定部135との相対位置は、精度良く、位置決めされる。
ホルダ取付ステップST2では、まず、図10に示すように、作業者がハウジング40に形成された軸受固定部62にホルダガイド142を挿入する。ここで、作業者は、図4に示すように、脚部141が第1円環形状板外面57に接するまで挿入する。これにより、ホルダガイド142が軸受固定部側壁外面68の回転軸Axに対して平行な部分に接する。その結果、ホルダ134のラジアル方向の位置は、軸受固定部側壁外面68で位置決めされる。
図10に示すように、ねじ孔80、80、80は、回転軸Axに対して120度ずつ角度を異にして形成される。ホルダ取付ステップST2では、次に、作業者は、図4及び図10に示すように、貫通孔140、140、140を介してねじ孔80、80、80にホルダ固定用ねじ154s、154s、154sを締結する。貫通孔140、140、140の直径は、ホルダ固定用ねじ154s、154s、154sの雄ねじの直径より大きいので、ホルダ固定用ねじ154s、154s、154sの締結作業により、ホルダ134の位置ずれが生じる可能性を低減できる。
ホルダカバー取付ステップST3では、図11に示すように、作業者が固定フック144、144、144、144に固定用開口部148、148、148、148を挿入し、ホルダカバー146をホルダ134に固定する。
固定フック144、144、144、144は、ホルダ134の反負荷側44の端面に形成されたフックである。固定フック144、144、144、144は、反負荷側44に突出している。
ホルダカバー146は、ホルダ134に固定されたセンサ基板126を覆うカバーである。ホルダカバー146は、図11に示すように、固定用開口部148、148、148、148と、ケーブルガイド用開口部150と、を備える。固定用開口部148、148、148、148には、ホルダ134に形成された固定フック144、144、144、144が挿入され、固定される。
図4に示すように、本実施形態に係るセンサの組付け構造体200は、シャフト94と、永久磁石108と、反負荷側軸受92と、軸受固定部62と、センサチップ114と、ホルダ134とを含む。
上述したように、ハウジング40は、プレス加工で一体形成される。ここで、プレス加工において、ハウジング40の形状は、金型の形状に沿って形成される。金型の形状は、非常に小さい誤差で作成される。これによれば、第1円筒部46と底壁部52とが、高い精度で形成される。第1円環形状板外面57と軸受固定部側壁内面66と軸受固定部側壁外面68とは、プレス加工により平坦に形成される。また、軸受固定部側壁内面66及び軸受固定部側壁外面68は、プレス加工により、第1円環形状板外面57に対して高い精度で直交する。
反負荷側軸受92は、軸受固定部62に圧入される。つまり、反負荷側軸受92の外周面92bは、軸受固定部側壁内面66に圧着される。その結果、反負荷側軸受92の外周面92bは、軸受固定部側壁内面66に対して平行になる。シャフト94は、反負荷側軸受92の内周面92aに圧入される。つまり、シャフト94は反負荷側軸受92の内周面92aに圧着される。その結果、シャフト94の軸受取付面95は、反負荷側軸受92の内周面92aに対して平行になる。反負荷側軸受92の内周面92aは、外周面92bに対して平行である。軸受取付面95は、シャフト94の回転軸Axと平行である。よって、軸受固定部62の円筒の中心軸、反負荷側軸受92、及びシャフト94の回転軸Axは、同心軸上に配置される。
ホルダガイド142の内径は、軸受固定部側壁外面68の直径と同じである。そして、軸受固定部62がホルダガイド142に挿入される。これにより、ホルダガイド142の内周面が軸受固定部側壁外面68に接し、軸受固定部62に対するホルダガイド142のラジアル方向の位置が位置決めされる。
ホルダガイド142は、プレス加工により高い精度で形成された軸受固定部側壁外面68の部分で、ホルダ134の組付け位置が位置決めされる。ホルダ134の組付け位置が高い精度で決まると、基板固定部135の位置が定まる。基板固定部135には、センサ基板126が固定されているので、第1センサ116及び第2センサ124の位置が定まる。その結果、第1センサ116は、回転軸Ax及び永久磁石108の面110に対して所定の位置となる。同様に、第2センサ124も回転軸Ax及び永久磁石108の面110に対して所定の位置となる。
このように、ホルダ134と軸受固定部62との組付け位置が軸受固定部62の外周面である軸受固定部側壁外面68で、位置決めされると、ホルダガイド142の円筒の中心軸とシャフト94の回転軸Axとが同心軸上に配置される。さらに、ホルダガイド142のラジアル方向の位置が精度よく定まると、図6に示すように、センサチップ114が、回転軸Axに対して、所定の位置に配置される。その結果、センサチップ114が検出するシャフト94の回転角の誤差が抑制される。
ホルダガイド142は、円筒の中心軸が基板固定部135の両面と直交するように、基板固定部135に接続される。板形状のセンサ基板126の位置決め孔130、130Aには、位置決め柱136、136が挿入される。これにより、基板固定部135に対する位置がガイドされる。センサ基板126は、板形状の基板固定部135に固定される。センサチップ114は、センサ基板126に実装される。これにより、基板固定部135と、センサ基板126とは、回転軸Axに対して直交する位置に配置される。そして、シャフト94の回転軸Axに対して直交する面上の所定の位置にセンサチップ114が配置される。これによれば、センサチップ114には、永久磁石108の面110に対して傾きの誤差が抑制される。その結果、センサチップ114が検出するシャフト94の回転角の誤差が抑制される。
以上より、センサの組付け構造体200は、第1センサ116又は第2センサ124が回転軸Ax及び永久磁石108の面110に対して所定の位置に配置される。これによれば、回転角度センサ部16と電動モータ31との組付け精度を向上させることができる。その結果、第1センサ116又は第2センサ124が検出するシャフト94の回転角度の誤差が抑制される。
第1実施形態に係るセンサの組付け構造体200は、第1センサ116及び第2センサ124がTMR素子から構成されている。例えば、レゾルバが冗長化されていると、回転軸Axと平行な方向に、複数搭載する必要があることから大きくなり、コストが増える。これに対して、本実施形態に係るセンサの組付け構造体200は、反負荷側軸受92に近い位置でセンサチップ114を搭載でき、回転角度センサ部16のサイズを小型化することができる。その結果、本実施形態に係るセンサの組付け構造体200は、コストが抑制され、電動モータ31へのセンサの搭載性が向上する。
第1実施形態に係るセンサの組付け構造体200を用いた電動モータ31は、軸受固定部62の外周面でホルダ134の組付け位置を精度よく位置決めすることができる。また、軸受固定部62は、内周面で反負荷側軸受92を介して電動モータ31のシャフト94を回転自在に支持することができる。これにより、第1センサ116及び第2センサ124の少なくとも1つと、永久磁石108とが電動モータ31のシャフト94の回転軸Axを基準として位置合わせされる。その結果、第1センサ116及び第2センサ124の少なくとも1つが検出するシャフト94の回転角の誤差が抑制される。また、これを用いた電動パワーステアリング装置1は、運転者に対する違和感を抑制することができる。
一般に、モータの回転検出にMRセンサ(AMRセンサ、GMRセンサ及びTMRセンサ等)を用いた場合には、モータのシャフトとの芯ずれによって検出精度が大きく低下する可能性がある。
それに対し、第1実施形態に係るセンサの組付け構造体200は、シャフト94と、第1円筒部46及び第1円環形状板55を含むハウジング40と、を備える。第1円環形状板55は、円環形状の板であり、外周が第1円筒部46の端部と接続し、シャフト94の回転軸Axと直交する。センサの組付け構造体200は、第1円筒部46のラジアル方向内側に収容され、シャフト94の端部に固定される永久磁石108と、永久磁石108の回転を検出する第1センサ116及び第2センサ124と、を備える。センサの組付け構造体200は、第1円環形状板55に固定され、第1センサ116及び第2センサ124が永久磁石108に対して所定の位置になるように第1センサ116及び第2センサ124を保持するホルダ134と、を備える。
これによれば、第1センサ116及び第2センサ124を永久磁石108に対して所定の位置で保持するホルダ134が第1円環形状板55に対して固定される。すなわち、第1センサ116及び第2センサ124と永久磁石108との位置がハウジング40に対して固定される。これによれば、振動等がセンサの組付け構造体200に加わった場合でも、第1センサ116及び第2センサ124と永久磁石108との位置関係が変化し難い。その結果、第1センサ116及び第2センサ124が検出するシャフト94の回転角の誤差が抑制される。
第1実施形態に係るセンサの組付け構造体200は、外輪と、シャフト94に固定された内輪とを備える反負荷側軸受92と、を備える。ハウジング40は、円筒形状であり、内周面が反負荷側軸受92の外輪を固定する軸受固定部62をさらに備える。ホルダ134は、第1センサ116及び第2センサ124が永久磁石108に対して所定の位置になるように、軸受固定部62との組付け位置が軸受固定部62の外周面で位置決めされる。
第1実施形態に係るセンサの組付け構造体200は、第1センサ116及び第2センサ124が実装されるセンサ基板126を備える。ホルダ134は、基板固定部135と、ホルダガイド142と、を有する。基板固定部135は、センサ基板126が固定される板状の部材である。ホルダガイド142は、円筒形状であり、円筒の内周面が軸受固定部62の外周面(軸受固定部側壁外面68)に接し、基板固定部135が回転軸Axに対して直交するように基板固定部135を固定する。
第1実施形態に係るセンサの組付け構造体200は、センサ基板126が位置決め孔130、130Aを有する。基板固定部135は、センサ基板126が固定される面に位置決め柱136、136(突起部)を有する。位置決め柱136、136は、センサ基板126の位置決め孔130、130Aにそれぞれ挿入される。これにより、基板固定部135に対するセンサ基板126の位置がガイドされる。
第1実施形態に係るセンサの組付け構造体200は、センサチップ114がトンネル磁気抵抗効果(TMR)センサ、異方性磁気抵抗効果(AMR)センサ、及び巨大磁気抵抗効果(GMR)センサのいずれかである。これによれば、シャフト94と一体に回転する永久磁石108の回転を検出できる。
第1実施形態に係るセンサの組付け構造体200は、センサチップ114が複数のセンサ(第1センサ116及び第2センサ124)を備え、ホルダ134は、複数の該センサを保持する。このように、センサが冗長化されているので、電動モータ31の回転位相を検出するセンサを2系統にすることができる。第1センサ116及び第2センサ124のどちらかが故障した場合でも、ECU10に回転位相信号SYを送信することができる。例えば、1つの第1センサ116の故障があっても、第2センサ124がシャフト94の回転角を検知し続けることができる。その結果、電動パワーステアリング装置1の信頼性を向上させることができる。
第1実施形態に係るセンサの組付け構造体200及びこれを用いた電動モータ31は、回転角度センサ部16が回転位相信号SYをECU10へ出力するとしたが、これに限定されない。回転角度センサ部16は、例えば、内部に演算回路を有し、演算回路が第1センサ116及び第2センサ124から出力されるアナログの回転位相信号SYを回転位相値θに変換し、回転位相値θをECU10に出力する構成としてもよい。
第1実施形態に係るセンサの組付け構造体200及びこれを用いた電動モータ31は、ホルダガイド142の内径が軸受固定部62の外径と同じであるとしたが、これに限定されない。ホルダガイド142は、例えば、内径が軸受固定部62の外径よりもわずかに小さく、かつ、回転軸Axに対して平行な方向に複数のスリットが形成されていてもよい。これにより、ホルダガイド142を軸受固定部62に挿入する場合に、ホルダガイド142に形成されたスリットがわずかに広がりつつ、ホルダガイド142を軸受固定部62に挿入することができ、ホルダガイド142が軸受固定部側壁外面68により密着して挿入することができ、ホルダガイド142が軸受固定部側壁外面68をより確実にホールドすることができ、ホルダガイド142が所定の固定位置からずれることを抑制することができる。
(第1実施形態の第1変形例)
図13は、第1実施形態の第1変形例に係るセンサの組付け構造体の断面を拡大して模式的に示す断面図である。図14は、第1実施形態の第1変形例に係るシール部材を模式的に示す平面図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図14に示すシール部材160は、シール部材160の自然状態における平面図を示す。シール部材160の自然状態とは、シール部材160を圧縮及び伸長させる力がシール部材160に加わっていない状態である。図13及び図14に示すように、シール部材160は、ホルダガイド142と第2円筒部54との隙間に配置される円環形状の弾性部材である。シール部材160は、例えば、Oリングである。図13に示す距離d7は、ホルダガイド142から第2円筒部54までの距離である。図14に示す厚さtは、自然状態におけるシール部材160の直径である。厚さtは、距離d7よりも大きい。
一般に、EUC10及び電動モータ31は、雨水及び塵に曝される環境下で使用される。一方、ECU10の内部にはセンサチップ114等の精密機器が配置されており、水分及び塵等の混入によってセンサチップ114が故障した場合には、ECU10が電動モータ31を駆動できなくなる可能性があった。また、樹脂製のホルダ134と金属製のハウジング40とは、熱膨張係数が異なる。これにより、電動モータ31で発生する熱によってホルダガイド142と軸受固定部側壁64との間に隙間が発生して、ホルダガイド142の内部に水分及び塵等が侵入する可能性がある。
それに対し、第1実施形態の第1変形例に係るセンサの組付け構造体200aは、第2円筒部54が円筒形状であり、且つ、第1円筒部46と軸受固定部62との間に配置され、且つ、円筒の端部が第1円環形状板55の内周と接続する。シール部材160は、ホルダガイド142の外周面及び第2円筒部54の内周面と周方向に沿って接する。これにより、シール部材160は、第1円環形状板外面57とホルダ134との隙間から侵入する水分及び塵等がホルダガイド142の内部に侵入することを抑制できる。その結果、シール部材160は、センサチップ114が水分及び塵によって故障することを抑制できる。
第1実施形態の第1変形例に係るセンサの組付け構造体200aは、シール部材160がホルダガイド142と第2円筒部54との距離よりも自然状態における厚さが大きい環形状の弾性部材である。すなわち、図13に示す距離d7よりも図14に示すシール部材160の厚さtが大きい。これにより、図13に示すように、シール部材160は、弾性変形した状態でホルダガイド142と第2円筒部54との間に配置される。したがって、シール部材160は、ホルダガイド142の外周面及び第2円筒部54の内周面と周方向に沿って密着して接することができる。これにより、シール部材160は、第1円環形状板外面57とホルダ134との隙間から侵入する水分及び塵等がホルダガイド142の内部に侵入することをより抑制できる。その結果、シール部材160は、センサチップ114が水分及び塵によって故障することをより抑制できる。
なお、シール部材160は、円環形状であるとしたが、これに限定されない。シール部材160は、ラジアル方向の厚さが距離d7よりも大きい環形状の部材であればよい。シール部材160は、例えば、断面が矩形でもよい。また、シール部材160は、ホルダガイド142と第2円筒部54との隙間に配置されるとしたが、これに限定されない。シール部材160は、例えば、第1円環形状板外面57の周方向に沿って基板固定部135及び第1円環形状板外面57の双方と接触するように、基板固定部135と第1円環形状板外面57との間に配置されてもよい。
(第1実施形態の第2変形例)
図15は、第1実施形態の第2変形例に係るセンサの組付け構造体の断面を拡大して模式的に示す断面図である。図16は、図15の位置Qを拡大して示す断面模式図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図15に示すように、フランジ部147は、ホルダガイド142の内周面からラジアル方向内側に突出した部材である。フランジ部147は、ホルダガイド142と一体に形成される。フランジ部147は、負荷側面147aと、反負荷側面147bと、シャフト94が貫通する貫通孔149と、を備える。負荷側面147aは、フランジ部147の負荷側42の面である。軸受固定部底壁外面74と、負荷側面147aとの間には、隙間がある。これにより、フランジ部147と、軸受固定部底壁70との干渉が抑制される。反負荷側面147bは、フランジ部147の反負荷側44の面である。図15及び図16に示すように、以下の説明においては、ホルダガイド142の内周面の内、フランジ部147よりも負荷側42の内周面を負荷側内周面142aと称する。また、ホルダガイド142の内周面の内、フランジ部147よりも反負荷側44の内周面を反負荷側内周面142bと称する。
図15及び図16に示すように、第1磁気シールド部材180は、反負荷側面147bを永久磁石108側(反負荷側44)から覆うように設けられる。また、第1磁気シールド部材180は、反負荷側内周面142bを全周に渡って覆うように設けられる。したがって、図15に示すように、第1磁気シールド部材180は、センサチップ114の少なくとも一部をラジアル方向外側から覆う。第1磁気シールド部材180は、例えば、鉄製のシートであるがこれに限定されない。第1磁気シールド部材180は、磁気を遮蔽するのに十分な透磁率を有する軟磁性材料から形成されていればよい。軟磁性材料とは、例えば、銅及び鉄系ニッケル合金等である。
図15に示す距離d8は、回転軸Ax方向におけるセンサチップ114から永久磁石108の面110までの距離である。図15に示す距離d9は、回転軸Axのラジアル方向における永久磁石108から第1磁気シールド部材180までの距離である。距離d9は、距離d8よりも大きい。
ここで、第1磁気シールド部材180は、完全に磁気を遮蔽することはできないことがある。回転軸Axのラジアル方向外側から第1磁気シールド部材180に到達する磁気の一部が第1磁気シールド部材180を透過したとしても、センサチップ114は、第1磁気シールド部材180から距離が離れている方が磁気の影響を受け難い。
それに対し、第1実施形態の第2変形例に係るセンサの組付け構造体200bは、シャフト94のラジアル方向における第1磁気シールド部材180と永久磁石108との距離は、回転軸Axと平行な回転軸Ax方向における永久磁石108の面110とセンサチップ114との距離よりも大きい。すなわち、センサチップ114は、距離d9が距離d8よりも大きいことから、第1磁気シールド部材180との距離を確保できる。これにより、センサチップ114の第1センサ116及び第2センサ124が外乱磁場によって誤作動することを抑制できる。
図15及び図16に示すように、弾性接着層182は、第1磁気シールド部材180を反負荷側内周面142b及び反負荷側面147bに接着する接着剤である。弾性接着層182は、ホルダ134が電動モータ31の発熱等で熱膨張した場合でも追従して伸縮可能である。弾性接着層182は、例えば、変性シリコーン系及びウレタン系の接着剤である。
一般に、樹脂は、熱膨張率が金属の数倍大きい。そのため、樹脂部材の表面に金属製の磁気シールド部材を設けてセンサへの磁気を遮蔽する場合には、磁気シールド部材及び樹脂部材の熱変形量の差によって磁気シールド部材が破損する可能性がある。そして、センサは、磁気シールド部材の破損個所から漏れた磁気によって誤作動を起こす可能性がある。
それに対し、第1実施形態の第2変形例に係るセンサの組付け構造体200bは、第1磁気シールド部材180をホルダガイド142及びフランジ部147に接着する弾性接着層182を備える。すなわち、伸縮性を有する弾性接着層182が金属製の第1磁気シールド部材180を樹脂製のホルダ134に接着している。これにより、第1磁気シールド部材180及びホルダ134が温度変化によって変形した場合でも、弾性接着層182が該変形に追従して伸縮することができる。したがって、温度変化によって第1磁気シールド部材180及びホルダ134に生じる応力を緩和することができる。その結果、第1磁気シールド部材180の破損を抑制して、センサチップ114が誤作動することを抑制できる。
一般に、電動モータ31のハウジング40は、アルミニウム等の非磁性材料で形成されている。そのため、電動モータ31のマグネット100及びコイル106等から発生した磁気の大部分がハウジング40を透過して電動モータ31の外部に漏れる。したがって、従来の磁気センサの組付け構造では、マグネット100及びコイル106等から発生する磁気によって磁気センサが誤検出をする可能性があった。
それに対し、図15に示すように、第1実施形態の第2変形例に係るセンサの組付け構造体200bは、反負荷側軸受92と永久磁石108との間に配置され、シャフト94が貫通し、シャフト94のラジアル方向外側がホルダガイド142と接続されたフランジ部147を備える。また、センサの組付け構造体200bは、ホルダガイド142の反負荷側内周面142bを全周に渡って覆い、且つ、永久磁石108側からフランジ部147を覆うように設けられた第1磁気シールド部材180を備える。これにより、センサチップ114の少なくとも一部は、ラジアル方向外側から第1磁気シールド部材180に覆われる。さらに、センサの組付け構造体200bは、フランジ部147の反負荷側面147bが第1磁気シールド部材180に覆われている。これにより、第1磁気シールド部材180は、センサチップ114の負荷側42の大部分を覆うことができる。したがって、センサの組付け構造体200bは、マグネット100及びコイル106等から発生してセンサチップ114に到達する磁気の大部分を遮蔽することができる。その結果、センサの組付け構造体200bは、マグネット100及びコイル106等から発生する磁気によって第1センサ116及び第2センサ124が誤検出することを抑制することができる。
なお、第1実施形態の第2変形例に係るセンサの組付け構造体200bは、第1磁気シールド部材180がラジアル方向外側からセンサチップ114の少なくとも一部を覆うとしたがこれに限定されない。センサの組付け構造体200bは、例えば、第1磁気シールド部材180が基板固定部135の開口部137(図15参照)まで設けられるようにして、ラジアル方向外側からセンサチップ114全体を覆う構成としてもよい。このような構成によれば、ホルダガイド142のラジアル方向外側からセンサチップ114に到達する外乱磁場をより遮蔽することができる。したがって、センサチップ114が誤作動することをより抑制することができる。
(第1実施形態の第3変形例)
図17は、第1実施形態の第3変形例に係る永久磁石を示す説明図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。第1実施形態の第3変形例に係る永久磁石156は、N極及びS極が永久磁石156の円周に沿って交互に配置されること、及び面110に代えて面158を有すること以外は、第1実施形態に係る永久磁石108と同様の構成である。永久磁石156を備えるセンサの組付け構造体及びこれを用いた電動モータは、第1実施形態に係るセンサの組付け構造体200及びこれを用いた電動モータ31と同様の効果を奏する。
(第2実施形態)
図18は、第2実施形態に係る電動モータを示す斜視図である。図19は、第2実施形態のハウジングを反負荷側から見た正面図である。図20は、第2実施形態に係るセンサの組付け構造体の断面を拡大して模式的に示す断面図である。図21は、第2実施形態のホルダを示す斜視図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図18に示すように、ハーネス18cは、回転角度センサ部16が検出した回転位相信号SY(図1参照)をECU10に伝達するためのケーブルである。ハーネス18cは、複数の電線を平面状に束ねた、いわゆるフラットケーブルであり、ECU10と回転角度センサ部16とを接続するために最低限必要な長さを有している。ハーネス18cは、各ケーブルがx軸方向に並んでいる。ハーネス18cは、各ケーブルがy軸方向に対して平行に配置されている。ハーネス18cは、ECU10の回路基板11と回転角度センサ部16とを電気的に接続する。ハーネス18cは、バスバー112とともに、ECU10の回路基板11に接続される。または、ハーネス18cは、個別に空けられたヒートシンク15を貫通する貫通孔(不図示)を介して、ECU10の回路基板11に接続されてもよい。
図19に示すように、第1円環形状板55cは、円環形状の板である。第1円環形状板55cは、外周が第1円筒部46の反負荷側44の端部と繋がっている。第1円環形状板55cは、内周が第2円筒部54の反負荷側44の端面と繋がっている。第1円環形状板55cは、例えば、円環の外周と内周との径方向の距離が22mm以上である。なお、第1円環形状板55cの外周と内周との径方向の距離は、後述する樹脂かしめ工具HTが挿入できる距離であればよい。
図20に示すように、第1円環形状板55cは、第1円環形状板内面56cと、第1円環形状板外面57cと、貫通孔81とを有する。図20に示すように、第1円環形状板内面56cは、第1円環形状板55cの負荷側42の面である。第1円環形状板外面57cは、第1円環形状板55cの反負荷側44の面である。図19に示すように貫通孔81は、第1円環形状板55cに形成された孔である。貫通孔81は、第1円環形状板55cに4つ形成されている。貫通孔81は、回転軸Axに対して平行な方向に貫通している。
図21に示したホルダ134cは、ハウジング40及びセンサ基板126に樹脂かしめで固定される前の状態を示している。図21に示すように、ホルダ134cは、電動モータ31とセンサ基板126とを所定の位置に固定する部材である。ホルダ134cは、基板固定部135cと、ホルダガイド142とを備える。基板固定部135cは、位置決め柱136、136と、第2ボス部139と、第1ボス部153と、固定フック144と、を備える。
図20及び図21に示すように、基板固定部135cは、板形状の部材である。基板固定部135cは、基板固定部内面135aと、基板固定部外面135bと、開口部137と、を備える。図20に示すように、基板固定部内面135aは、基板固定部135cの負荷側42の面である。基板固定部外面135bは、基板固定部135cの反負荷側44の面である。開口部137は、基板固定部135cに形成された開口である。開口部137は、形状が円形である。
図20及び図21に示すように、第2ボス部139は、基板固定部内面135aに一体に形成された略円柱形状の突起部である。第2ボス部139は、基板固定部内面135aに4つ形成されている。第2ボス部139の直径は、第1円環形状板55c(図19参照)に形成された貫通孔81の直径よりも小さい。第2ボス部139は、ホルダ134cをハウジング40に組付けた場合に、第1円環形状板55cに形成された貫通孔81の中心と突起の中心が一致する位置に形成されている。図20に示すように、第2ボス部139は、ホルダ134cをハウジング40に組付けた場合に、樹脂かしめ工具HTによってかしめられ、第2ボス頭部139Tと、第2ボス柱部139Mとに変形する。第2ボス部139は、センサチップ114よりもラジアル方向外側に配置されている。これによれば、第1円環形状板55cのラジアル方向外側に第2ボス部139を固定することができる。そして、ホルダ134cとハウジング40とは、第2ボス部139のかしめと同時に位置決めされる。また、樹脂かしめ工具HTによって第2ボス部139をハウジング40の内部からかしめる場合に、樹脂かしめ工具HTを挿入し易くすることができる。その結果、ホルダ134cをハウジング40に組付ける作業性を向上させることができる。また、樹脂かしめ工具HTによる熱等がセンサチップ114に伝わりにくい。
図20及び図21に示すように、第1ボス部153は、基板固定部外面135bに一体に形成された略円柱形状の突起部である。第1ボス部153は、基板固定部外面135bに3つ形成されている。第1ボス部153の直径は、貫通孔132の直径よりも小さい。第1ボス部153は、位置決め柱136、136よりも外周側に形成されている。第1ボス部153は、センサ基板126をホルダ134cに組付けた場合に、センサ基板126に形成された貫通孔132の中心と突起の中心が一致する位置に形成されている。図20に示すように、第1ボス部153は、センサ基板126を基板固定部135cに組付けた場合に、樹脂かしめ工具HTによってかしめられ、第1ボス頭部153Tと、第1ボス柱部153Mとに変形する。
ホルダガイド142がハウジング40に組付けられると、基板固定部内面135aは、第1円環形状板外面57cと接する。基板固定部内面135aが第1円環形状板外面57cと接すると、基板固定部内面135aの位置は位置L1(図20参照)と等しくなる。基板固定部内面135aの位置が決まると、ホルダガイド142の負荷側42の端面の位置L8の位置が決まる。
図22は、第2実施形態に係るセンサの組付け構造体、及びこれを含む電動モータの組付け手順を示すフローチャートである。図23は、ホルダ取付ステップにおいてホルダをハウジングに組付ける手順を示す説明図である。図24は、第2実施形態に係る電動モータとECUとを分解した分解斜視図である。図25は、基板取付ステップにおいてセンサ基板をホルダに組付ける手順を示す説明図である。図26は、基板が固定されたホルダを反負荷側から見た正面図である。図27は、第2実施形態のホルダとホルダカバーとを分解した分解斜視図である。以下、実施形態2に係るホルダ134cを用いて回転角度センサ部16を電動モータ31に組付ける方法について、図20、及び図22から図27を参照して説明する。
第2実施形態に係る電動モータ31と回転角度センサ部16との組付け方法は、図22に示すように、ホルダ取付ステップST21、ケーブル取付ステップST22、ECU取付ステップST23、基板取付ステップST24、及びホルダカバー取付ステップST25を含む。
ホルダ取付ステップST21では、まず、作業者がハウジング40に形成された軸受固定部62にホルダガイド142を挿入する。図20に示すように、作業者は、基板固定部内面135aが第1円環形状板外面57cに接するまで挿入する。これにより、ホルダガイド142が軸受固定部側壁外面68の回転軸Axに対して平行な部分に接する。その結果、ホルダ134cのラジアル方向の位置は、軸受固定部側壁外面68で位置決めされる。図23に示すように、作業者は、第2ボス部139を第1円環形状板55cに形成された貫通孔81に挿入する(ステップST211)。作業者は、樹脂かしめ工具HTで第2ボス部139を加熱及び加圧する(ステップST212)。その結果、第2ボス部139は、略半球形状である第2ボス頭部139Tと、柱形状である第2ボス柱部139Mとに塑性変形される。第2ボス柱部139Mと第2ボス頭部139Tとは、一体である。第2ボス頭部139Tの径は、貫通孔81の径よりも大きい。第2ボス頭部139Tは、基板固定部内面135aと第1円環形状板55cを挟む。これにより、ホルダ134cは、第1円環形状板55cに樹脂かしめで固定され、第1円環形状板55cに対する位置を固定することができる。これによれば、ハウジング40とホルダ134cとの組付け作業が容易となる。
図24に示すように、ケーブル取付ステップST22では、作業者が、ECU10から延びるハーネス18cのハーネス側コネクタ20をセンサ基板126に実装された基板側コネクタ128と接続する。ハーネス18cは、基板固定部外面135bに沿って配置される。
ECU取付ステップST23では、作業者がECU10が固定されたヒートシンク15をハウジング40に固定する。バスバー112は、ECU10と電気的に接続される。
図25に示すように、基板取付ステップST24では、作業者が第1ボス部153をセンサ基板126に形成された貫通孔132に挿入する(ステップST241)。このとき、基板固定部135cに対するセンサ基板126の位置は、位置決め柱136、136がセンサ基板126に形成された位置決め孔130、130Aに挿入されることで決定する。次に作業者は、樹脂かしめ工具HTで第1ボス部153を加熱及び加圧する(ステップST242)。その結果、図25及び図26に示すように、第1ボス部153は、略半球形状である第1ボス頭部153Tと、柱形状である第1ボス柱部153Mとに塑性変形される。第1ボス柱部153Mと第1ボス頭部153Tとは、一体である。第1ボス頭部153Tの径は、貫通孔132の径よりも大きい。第1ボス頭部153Tは、基板固定部外面135bとセンサ基板126を挟む。これにより、センサ基板126は、基板固定部135cに樹脂かしめで固定され、基板固定部135cに対する位置を固定することができる。これによれば、センサ基板126とホルダ134cとの組付け作業が容易となる。
図27に示すように、ホルダカバー取付ステップST25では、作業者が固定用開口部148、148、148、148に固定フック144、144、144、144を挿入し、ホルダカバー146cをホルダ134cに固定する。
固定フック144、144、144、144は、ホルダ134cの反負荷側44の端面に形成されたフックである。固定フック144、144、144、144は、反負荷側44に突出している。
ホルダカバー146cは、ホルダ134cに固定されたセンサ基板126を覆うカバーである。ホルダカバー146cは、ECU10からセンサ基板126へ延びるハーネス18cの反負荷側44を保護する。ホルダカバー146cは、図27に示すように、固定用開口部148、148、148、148を備える。固定用開口部148、148、148、148には、ホルダ134cに形成された固定フック144、144、144、144が挿入され、固定される。
なお、第2実施形態に係るホルダ134cを用いた電動モータ31と回転角度センサ部16との組付け方法は、樹脂かしめ工具HTで第2ボス部139及び第1ボス部153を加熱するとしたが、これに限定されない。例えば、熱と圧力を加えて樹脂を変形させる超音波溶着で、第2ボス部139及び第1ボス部153を変形させてもよい。
図20に示すように、第2実施形態に係るセンサの組付け構造体200cは、シャフト94と、永久磁石108と、第1円筒部46と、第1円環形状板55cと、センサチップ114と、ホルダ134cとを含む。
一般に、電動モータのハウジングにホルダ等を固定する場合には、ハウジングに形成されたねじ穴にねじを螺合して固定する。そのため、ハウジングの内部にねじ屑が混入する可能性があった。
それに対し、第2実施形態に係るセンサの組付け構造体200cは、第1円環形状板55cは、回転軸Axと平行な回転軸Ax方向に貫通する複数の貫通孔81を有する。ホルダ134cは、複数の貫通孔81を有する第1円環形状板55cに樹脂かしめで固定された複数の第2ボス部139を有する。第2ボス部139は、センサチップ114よりもラジアル方向外側に配置される。これにより、ホルダ134cとハウジング40とを固定する場合に、ねじを用いずに固定することができ、固定に伴うねじ屑の発生を無くすことができる。さらに、ハウジング40内に異物が混入することを抑制することができ、異物混入に因る電動モータ31の故障を抑制することができる。その結果、電動モータ31の信頼性を向上させることができる。また、ねじを用いて固定する方法と比較して、部品点数を減らすことができ、部品の管理作業を減らすことができる。
さらに、第2実施形態に係るセンサの組付け構造体200cは、センサ基板126が回転軸Axと平行な回転軸Ax方向に貫通する複数の貫通孔132を有する。ホルダ134cは、複数の貫通孔132を有するセンサ基板126に樹脂かしめで固定された複数の第1ボス部153を有する。これにより、ホルダ134cとセンサ基板126とを固定する場合に、ねじを用いずに固定することができ、固定に伴うねじ屑の発生を無くすことができ、センサ基板126周辺に異物が混入することを抑制することができる。その結果、異物混入に因る回転角度センサ部16の故障を抑制することができ、回転角度センサ部16の回転角度の検出値の信頼性を向上させることができる。
(第3実施形態)
図28は、第3実施形態に係る電動モータを示す斜視図である。図29は、第3実施形態に係るセンサの組付け構造体の断面を拡大して模式的に示す断面図である。図30は、第3実施形態のホルダ内部を回転軸方向にみて、ホルダと、センサチップとの位置関係を説明するための説明図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図28に示すように、回転角度センサ部16は、少なくともホルダ134dと、センサチップ114とを有している。異物混入防止のため、センサチップ114は、ホルダ134dのホルダカバー146dで覆われ、保護されている。センサチップ114は、回転軸Axに対して、所定の位置に配置されている。ホルダ134dは、底壁部52に固定するための固定部170と、ホルダカバー146dと、ケーブル延出用カバー143と、ホルダ側壁部172と、を有している。ホルダ134dは、固定部170と、ホルダカバー146dと、ケーブル延出用カバー143と、ホルダ側壁部172とが樹脂で一体成形されている。
ホルダ134dは、底壁部52の表面に設けられた位置決め凸部59で位置がガイドされる。また、ホルダ134dは、底壁部52と、後述するリベット頭部155で固定されている。
ECU10は、ECU10の筐体であるとともに、ECU10の回路基板11の放熱を促進する機能も備えるヒートシンク15dを備えている。ヒートシンク15dは、第1円筒部46に沿う曲面である設置部17を備える。ヒートシンク15dは、例えば、ねじによって、ハウジング40に固定される。
図29に示すように、ハーネス18cは、ケーブル延出用カバー143でガイドされている。
図30は、ホルダカバー146dよりも負荷側42で、かつ図28及び図29に示す反負荷側44からz軸方向にホルダ側壁部172で囲まれる空間を通過して、センサ基板126をみた平面図である。図28及び図30に示すように、ホルダカバー146dと、ケーブル延出用カバー143と、ホルダ側壁部172とは、負荷側42側が開放された凹部を形成する。
図28に示すように、ホルダ134dは、z軸方向に固定部170と異なる位置にあるホルダカバー146dを有している。ホルダカバー146dは、少なくともセンサ基板126を覆う。
図28に示すように、ホルダ134dは、ホルダカバー146dの外周と、固定部170を接続するホルダ側壁部172を有している。図30に示すように、ホルダ側壁部172は、回転軸Ax方向にみて、センサ基板126の周りにある。
ホルダカバー146dは、負荷側42側へz軸方向に立設された位置決め柱136及び支持柱151を備えている。ホルダカバー146dと、位置決め柱136及び支持柱151とが樹脂で一体成形されている。
ホルダ側壁部172は、支持柱151の近傍において、ラジアル方向外側に膨らむ湾曲部145を備える。湾曲部145は、支持柱151との距離を確保する。
位置決め孔174、174Aは、固定部170に形成された開口部である。位置決め孔174、174Aは、ホルダ134dをハウジング40に固定する場合に、第1円環形状板55d(図28参照)に形成された位置決め凸部59、59が挿入される。位置決め孔174Aは、一方向に長く、他方向に短い長孔である。これにより、位置決め凸部59、59が位置決め孔174、174Aに挿入され易くなる。
図31は、第3実施形態に係るセンサの組付け構造体、及びこれを含む電動モータの組付け手順を示すフローチャートである。図32は、第3実施形態に係るセンサ基板取付手順を示す説明図である。図33は、第3実施形態のセンサ基板が取り付けられたホルダを負荷側から見た平面図である。図33に示すホルダ134dは、図28及び図29に示す負荷側42からz軸方向にセンサ基板126をみた平面図である。
第3実施形態に係る電動モータ31dと回転角度センサ部16との組付け方法は、図31に示すように、センサ基板取付ステップST31、ケーブル取付ステップST32、ケーブルカバー取付ステップST33、ECU取付ステップST34、ホルダ取付ステップST35を含む。
センサ基板取付ステップST31において、まず、図30に示すセンサ基板126の位置決め孔130、130Aには、図28、図30及び図33に示す位置決め柱136、136がセンサ基板126の反負荷側44(図28参照)から挿入される。また、図29に示すセンサ基板126の貫通孔132には、図28、図30及び図33に示す支持柱151が樹脂かしめで固定される。図32を用いて、センサ基板取付ステップST31を詳細に説明する。
図32に示すように、準備ステップST311において、支持柱151は、ホルダカバー146dとは反対側のz軸方向の基端部151kに基端部151kよりも小径の突出部151sを備えている。突出部151sの外径は、貫通孔132の内径と略同一の寸法である。
樹脂かしめステップST312において、センサ基板126の貫通孔132に、突出部151sが挿入される。センサ基板126は、基端部151kでz軸方向の位置決めがされる。センサ基板126から突出する突出部151sは、樹脂かしめ工具HTにより、加熱及び加圧される。ホルダ側壁部172は、湾曲部145を有しているので、樹脂かしめ工具HTがホルダ側壁部172に接触しにくい。
センサ基板固定ステップST313において、突出部151sが塑性変形し、頭部152ができる。頭部152の直径ΔD2は、貫通孔132の内径ΔD1よりも大きい。頭部152と、基端部151kとは、センサ基板126を挟み、センサ基板126と、ホルダカバー146dとの相対位置が固定される。これにより、図33に示すように、センサ基板126とホルダ134dとの相対位置は、精度良く、位置決めされる。これによれば、センサ基板126とホルダ134dとの組付け作業が容易となる。
図34は、第3実施形態に係るECUとホルダとを組み立てたECU組立体の斜視図である。ECU10には、予めハーネス18cが、図28に示す回路基板側コネクタ111に接続されており、ECU10の筐体のケーブル出口部17CからECU10の外部に引き出されている。図31に示すように、作業者は、ケーブル取付ステップST32において、図29に示す基板側コネクタ128にハーネス側コネクタ20を接続する。
図34に示すように、ケーブル延出用カバー143は、ケーブル出口部17Cと嵌め合い、固定されている。これにより、ケーブル延出用カバー143は、ケーブル出口部17Cとの位置が位置決めされることで、ハーネス18cへ加わる応力が低減する。
ケーブル延出用カバー143は、ECU10と、電動モータ31dとの隙間を跨がる位置に配置される。このため、ハーネス18cの負荷側42を保護する必要がある。次に、図31に示すように、ケーブルカバー取付ステップST33において、作業者が図34に示すケーブルカバー19dをケーブル延出用カバー143のホルダ側壁部172と嵌め合わせ、固定する。ケーブルカバー19dとケーブル延出用カバー143のホルダ側壁部172とは、例えば、嵌合ツメの結合により、ケーブルカバー19dの離脱が抑制されている。このように、ハーネス18cは、ケーブルカバー19dと固定部170と一体成形されているケーブル延出用カバー143との間で、挟まれ保護されている。
図34に示す設置部17は、図28に示す第1円筒部46に沿う曲面部17Rを有している。図35は、第3実施形態に係る電動モータとECUとを分解した分解斜視図である。図31に示すECU取付ステップST34では、作業者が図35に示すECU10を電動モータ31dに取り付ける。バスバー112は、ECU10の回路基板11と接続される。回転角度センサ部16は、ハウジング40の底壁部52側に配置される。
図33及び図35に示すように、貫通孔140、140、140は、固定部170に形成された開口部である。貫通孔140、140、140は、図33に示すように、3か所形成されている。
図35及び図30に示すように位置決め凸部59、59は、ホルダ134dをハウジング40に固定する場合に、位置決め孔174、174Aに挿入される。位置決め凸部59、59は、ハウジング40に対するホルダ134dの位置をガイドする。
これにより、図35に示す第1円環形状板55dの貫通孔81と、固定部170の貫通孔140との位置が合い、2つの貫通孔が連通する。
ホルダ取付ステップST35において、図29に示すリベット154が第1円環形状板55dの貫通孔81と、固定部170の貫通孔140とに、負荷側42から挿入され、リベット154が樹脂かしめで固定される。図36を用いて、ホルダ取付ステップST35を詳細に説明する。
図36は、第3実施形態に係るホルダ取付手順を示す説明図である。図36に示すように、リベット準備ステップST351において、リベット154は、リベット軸部154MMと、リベット頭部154Tを備える樹脂製リベットである。リベット軸部154MMが第1円環形状板55dの貫通孔81と、固定部170の貫通孔140とに挿入される。リベット軸部154MMの外径は、貫通孔81、140の内径と略同一の寸法である。
固定部170から突出するリベット軸部154MMは、樹脂かしめ工具HTにより、加熱及び加圧される。
ホルダ固定ステップST352において、リベット軸部154MMが塑性変形し、リベット頭部155ができる。そして、図29及び図36に示すように、リベット頭部154Tと、リベット頭部155とは、リベット軸部154Mで接続されている。リベット頭部154Tと、リベット頭部155とは、第1円環形状板55d及び固定部170を挟み、図29及び図30に示すように、第1円環形状板55dと固定部170との相対位置が固定される。これにより、図28に示すように、ハウジング40とホルダ134dとの相対位置は、精度良く、位置決めされる。リベット頭部155は、反負荷側44にあるので、作業者は樹脂かしめ工具HTの操作がしやすく、第1円環形状板55dとホルダ134dとを固定する作業性が向上する。
固定部170は、第1円環形状板55dにリベット154で押し付けられ、第1円環形状板外面57と平行となり、シャフト94と直交するようになる。ホルダカバー146dと固定部170とが平行となる。センサ基板126と、固定部170とが平行となるように、センサ基板126が支持柱151に支持される。また、センサチップ114は、センサ基板126に実装される。これにより、固定部170と、センサ基板126と、センサチップ114とは、回転軸Axに対して直交する位置に配置される。そして、シャフト94の回転軸Axに対して直交する面上の所定の位置にセンサチップ114が配置される。センサチップ114には、永久磁石108の面110に対して傾きの誤差が抑制される。その結果、センサチップ114が検出するシャフト94の回転角の誤差が抑制される。
以上のように、図29に示すセンサの組付け構造体200dは、シャフト94と、ハウジング40と、永久磁石108と、センサチップ114と、ホルダ134dと、を備える。ハウジング40は、第1円筒部46(図28参照)と、第1円筒部46よりもラジアル方向内側に位置する第2円筒部54と、外周が第1円筒部46と接続し、内周が第2円筒部54と接続した円環状板であって、シャフト94の回転軸Axと平行な方向に貫通する複数の貫通孔81を備える第1円環形状板55dとを含む。ホルダ134dは、センサチップ114を保持するとともに、シャフト94の回転軸Axと平行な方向に貫通する貫通孔140を備えた板状の固定部170を備え、貫通孔81と貫通孔140とが樹脂で連結されている。
一般に、電動モータのハウジングにホルダ等を固定する場合には、ハウジングに形成されたねじ穴にねじを螺合して固定する。そのため、ハウジングの内部にねじ屑が混入する可能性があった。
それに対し、第3実施形態に係るセンサの組付け構造体200dは、ハウジング40が第1円筒部46よりもラジアル方向内側に位置する第2円筒部54を含む。第1円環形状板55dは、内周が第2円筒部54と接続する。ホルダ134dは、回転軸Axと平行な回転軸Ax方向に貫通する複数の貫通孔140を備える固定部170を有する。第1円環形状板55dとホルダ134dとは、第1円環形状板55dを回転軸Ax方向に貫通する複数の貫通孔81と複数の貫通孔140とが樹脂(リベット154)で連結される。
これによれば、第2実施形態のセンサの組付け構造体200c同様に、ハウジング40内に異物が混入することを抑制して異物混入に因る電動モータ31の故障を抑制することができる。さらに、第1円環形状板55dの第1円環形状板外面57が基準となり、第1円環形状板55dに対してセンサチップ114の組付け位置を精度よく位置決めすることができる。これにより、センサチップ114と、永久磁石108とが位置合わせされる。その結果、センサチップ114の第1センサ116及び第2センサ124が検出するシャフト94の回転角の誤差が抑制される。
第3実施形態に係るセンサの組付け構造体200dは、リベット154が貫通孔81と貫通孔140とを貫通するリベット軸部154M、第1円環形状板55dに接するリベット頭部154T、及び固定部170に接するリベット頭部155を有するリベット154を備える。リベット頭部154Tが第1円環形状板55d及び固定部170をリベット頭部155と挟む。これによれば、リベット154で第1円環形状板55dとホルダ134dとを固定する作業性が向上する。
第3実施形態に係るセンサの組付け構造体200dは、センサチップ114がセンサ基板126に実装されている。ホルダ134dは、センサ基板126を支持し、回転軸Ax方向に延びる複数の支持柱151を備える。これによれば、センサチップ114とホルダ134dとの組付け作業が容易となる。
第3実施形態に係るセンサの組付け構造体200dは、回転軸Ax方向において固定部170と異なる位置にあり、少なくともセンサ基板126を覆うホルダカバー146dを備える。ホルダ134dは、ホルダカバー146dの外周と、固定部170とを接続するホルダ側壁部172を備える。支持柱151は、ホルダカバー146dに立設している。これにより、センサ基板126とホルダ134dとの相対位置は、精度良く、位置決めされる。
第3実施形態に係るセンサの組付け構造体200dは、複数の支持柱151が樹脂製である。センサ基板126は、センサチップ114が実装される位置と異なる位置に、複数の貫通孔132を有する。支持柱151とセンサ基板126とは、貫通孔132を貫通する樹脂(支持柱151及び頭部152)で連結されている。これによれば、センサチップ114とホルダ134dとの組付け作業が容易となる。
第3実施形態に係るセンサの組付け構造体200dは、第1円環形状板55dが回転軸Ax方向に突出する位置決め凸部59を備える。固定部170は、位置決め凸部59が挿入され、回転軸Ax方向に貫通する位置決め孔174、174Aを備える。これにより、第1円環形状板55dに対してセンサチップ114の組付け位置を精度よく位置決めすることができる。
第3実施形態に係る電動モータ31dは、第1円筒部46に収容される、ロータ96及びステータ102を備える。電動モータ31dは、電動モータ31dを制御する制御装置(ECU10)を備える。ECU10(制御装置)の筐体(設置部17)が第1円筒部46の近傍に設置される。ホルダ134dは、ECU10とセンサチップ114とを接続するケーブル(ハーネス18c)を保護するケーブル延出用カバー143を備える。これにより、ECU10と電動モータ31dとの間にあるハーネス18cが保護される。
第3実施形態に係る電動モータ31dは、ケーブル延出用カバー143がECU10と第1円筒部46との隙間を跨がる位置に配置される。これにより、電動モータ31dに対して、ECU10が設置されると、ケーブル延出用カバー143により、センサチップ114が電動モータ31d側に配置される。
第3実施形態に係る電動モータ31dは、ハーネス18cが複数の電線を平面状に束ねたフラットケーブルである。ケーブル延出用カバー143との間で、ハーネス18cを挟むケーブルカバー19dを備える。これにより、ECU10と電動モータ31dとの間にあるハーネス18cが保護される。
(第4実施形態)
図37は、第4実施形態の第2磁気シールド部材の斜視図である。図38は、第4実施形態に係るセンサの組付け構造体の断面を拡大して模式的に示す断面図である。図39は、第4実施形態のセンサ基板が固定されたホルダを反負荷側から見た正面図である。なお、上述した第1実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図37に示すように、第2磁気シールド部材180eは、カバー184と、4つの側壁部186と、4つの固定部188と、を備える。第2磁気シールド部材180eは、例えば、鉄製の部材であるがこれに限定されない。第2磁気シールド部材180eは、磁気を遮蔽するのに十分な透磁率を有する軟磁性材料から形成されていればよい。軟磁性材料とは、例えば、銅及び鉄系ニッケル合金等である。また、第2磁気シールド部材180eの形状は、内部に無数の空洞を有する発泡金属及びメッシュでもよい。また、第2磁気シールド部材180eは、例えば、金属製の部材の表面に軟磁性材料をめっき処理することによって形成されてもよい。また、第2磁気シールド部材180eは、例えば、軟磁性材料のインクを塗布することによって形成されてもよい。
カバー184は、板形状の部材である。カバー184は、平面視で矩形である。側壁部186は、板形状の部材である。側壁部186は、カバー184と直交するように、カバー184の端部と接続される。固定部188は、板形状の部材である。固定部188は、カバー184と平行になるように、側壁部186の端部と接続される。
図38に示すように、第2磁気シールド部材180eは、センサ基板126の反負荷側44の面に配置される。図38及び図39に示すように、第2磁気シールド部材180eは、カバー184が反負荷側44からセンサチップ114を覆うように、固定部188が接着層190を介してセンサ基板126に固定される。
一般に、モータの回転検出にMRセンサ(AMRセンサ、GMRセンサ及びTMRセンサ等)を用いた場合には、MRセンサの反負荷側にハーネス等の配線が配置されることがある。このため、MRセンサは、ハーネス等の配線を流れる電流から生じる磁場によって、モータの回転を誤検出する可能性があった。特に、MRセンサを車室内等の限られたスペースに配置する場合には、隣接する電子機器から生じる磁場によっても、モータの回転を誤検出する可能性があった。
それに対し、図38及び図39に示すように、第4実施形態に係るセンサの組付け構造体200eは、第2磁気シールド部材180eが回転軸Ax方向においてセンサチップ114を永久磁石108と挟む位置に配置されている。さらに、第2磁気シールド部材180eは、回転軸Ax方向においてセンサチップ114を覆うように、センサ基板126に固定される。これにより、センサチップ114の反負荷側44からセンサチップ114に到達する外乱磁場の大部分を遮蔽することができる。すなわち、センサチップ114が外乱磁場によって誤作動することを抑制できる。その結果、センサの組付け構造体200eは、センサチップ114が電動モータ31の回転を誤検出することを抑制できる。
(第5実施形態)
図40は、第5実施形態に係るセンサの組付け構造体の断面を拡大して模式的に示す断面図である。なお、上述した第1実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図40に示すように、第2磁気シールド部材180fは、ホルダカバー146の内面を覆うように配置されている。第2磁気シールド部材180fは、磁気を遮蔽するのに十分な透磁率を有する軟磁性材料のインクをホルダカバー146の内面に塗布することで形成される。軟磁性材料とは、例えば、鉄、銅及び鉄系ニッケル合金等である。また、第2磁気シールド部材180fは、例えば、シート形状の軟磁性材料をホルダカバー146の内面に接着剤を介して固定することで形成されてもよい。
第5実施形態に係るセンサの組付け構造体200fは、ホルダカバー146が回転軸Ax方向において基板固定部135と異なる位置にあり、且つ、少なくともセンサ基板126を覆う。また、第2磁気シールド部材180fは、回転軸Ax方向においてセンサチップ114を永久磁石108と挟む位置に配置され、回転軸Ax方向においてセンサチップ114を覆うようにホルダカバー146に固定される。これによれば、センサの組付け構造体200fは、第4実施形態に係るセンサの組付け構造体200eと同様の効果を奏する。
(第6実施形態)
図41は、第6実施形態のホルダを反負荷側から見た斜視図である。図42は、第6実施形態のホルダを負荷側から見た斜視図である。図43は、第6実施形態に係るセンサの組付け構造体の断面を拡大して模式的に示す断面図である。なお、上述した第1実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図41から図43に示すように、ホルダ134gは、ホルダガイド142に代えてホルダガイド142gを備えること以外は、第1実施形態に係るホルダ134と同様である。
図41から図43に示すように、ホルダガイド142gは、略円筒形状の部材である。図43に示すように、ホルダガイド142gには、内周面193が軸受固定部62と接触するように、軸受固定部62が挿入される。ホルダガイド142gは、円筒形状の中心軸が開口部137の中心と一致する。ホルダガイド142gは、円筒の中心軸が基板固定部135の両面と直交するように、基板固定部135と接続されている。
ホルダガイド142gの外周面192は、回転軸Ax方向と平行である。ホルダガイド142gの内周面193は、負荷側42に近づくにつれて径が大きくなるように傾斜している。
ホルダガイド142gは、円筒の周方向に120度ずつ異なる位置に切欠き部194が形成されている。すなわち、切欠き部194は、ホルダガイド142gに3か所形成されている。切欠き部194は、回転軸Ax方向に形成されたスリットである。これによれば、ホルダガイド142gは、少なくとも3点で軸受固定部62と接触することができる。また、ホルダガイド142gは、負荷側42の端部がラジアル方向に弾性変形し易くなる。したがって、ホルダガイド142gは、軸受固定部62の形状に沿って変形しつつ、少なくとも3点で軸受固定部62と接触することができる。これにより、ホルダガイド142gは、軸受固定部62に対してホルダ134gをより精度よく位置決めできる。なお、切欠き部194が形成される位置及び数は、これに限定されない。切欠き部194は、例えば、ホルダガイド142gの周方向に60度ずつ異なる位置に形成されてもよい。
図43に示す位置L11は、切欠き部194の最も反負荷側44の端部の位置である。図43に示す距離d10は、回転軸Ax方向における位置L8から位置L11までの距離である。すなわち、距離d10は、切欠き部194のスリットの深さを示す。距離d10は、距離d2から距離d3及び曲率半径R2を引いた値よりも大きい。これによれば、ホルダガイド142gは、軸受固定部62と接触する部分の周方向に必ず切欠き部194が形成される。これにより、ホルダガイド142gは、少なくとも軸受固定部62と接触する部分をラジアル方向に弾性変形し易くすることができる。また、軸受固定部62の外径がホルダガイド142gの内径よりも大きい場合でも、ホルダガイド142gがラジアル方向外側に弾性変形してホルダ134gと軸受固定部62とが接触できる。
第6実施形態に係るセンサの組付け構造体200gは、ホルダガイド142gが基板固定部135から離れるにつれて内周面193の径が大きくなる。これによれば、軸受固定部62をホルダガイド142gに挿入し易くすることができる。また、反負荷側軸受92の圧入により軸受固定部側壁外面68が回転軸Axに対して傾いた場合でも、軸受固定部側壁外面68の傾斜に沿ってホルダガイド142gを組付けることができる。
一般に、モータの回転検出にMRセンサ(AMRセンサ、GMRセンサ及びTMRセンサ等)を用いた場合には、モータのシャフトとの芯ずれによって検出精度が大きく低下する可能性がある。
それに対し、第6実施形態に係るセンサの組付け構造体200gは、ホルダガイド142gが回転軸Ax方向と平行な切欠き部194を有する。これによれば、ホルダガイド142gは、軸受固定部62をホルダガイド142gに挿入する場合に、ラジアル方向外側に弾性変形しやすくなる。したがって、ホルダガイド142gの内周面193は、軸受固定部62と面接触し易くなる。これにより、ホルダガイド142gは、軸受固定部62に対するホルダ134gの位置をより高い精度で位置決めできる。これによれば、ホルダ134gは、回転軸Axに対する第1センサ116及び第2センサ124の位置をより高い精度で位置決めできる。その結果、第1センサ116及び第2センサ124が所定の位置に配置されて、第1センサ116及び第2センサ124の検出精度が低下することを抑制できる。
(第7実施形態)
図44は、第7実施形態に係るセンサの組付け構造体の断面を拡大して模式的に示す断面図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
ホルダガイド142hは、切欠き部194hが形成されていること以外は、第1実施形態に係るホルダガイド142と同様である。図44に示すように、切欠き部194hは、スリットの深さ(距離d11)以外は第6実施形態に係る切欠き部194と同様である。図44に示す位置L12は、切欠き部194hの最も反負荷側44の端部の位置である。図44に示す距離d11は、位置L8から位置L12までの距離である。距離d11は、距離d2から距離d3及び曲率半径R2を引いた値よりも小さい。このように、切欠き部194hは、回転軸Ax方向において、位置L12が軸受固定部62と重なるように形成されてもよい。
柱部196、198は、円柱形状の部材である。柱部196、198は、反負荷側44の端部がホルダカバー146と接続される。柱部196、198は、例えば、樹脂成型によってホルダカバー146と一体に形成される。柱部196は、負荷側42の端部が第2磁気シールド部材180eのカバー184と接触する。柱部198は、ホルダカバー146に4本形成される。4本の柱部198は、負荷側42の端部が4つの固定部188(図37参照)のそれぞれと接触する。すなわち、4本の柱部198は、第2磁気シールド部材180eをセンサ基板126に押圧する。これによれば、センサの組付け構造体200hは、接着剤を使用せずに第2磁気シールド部材180eをセンサ基板126に対して固定できる。その結果、センサの組付け構造体200hは、接着剤を用いて第2磁気シールド部材180eを固定した場合と比較して、接着剤の収縮によるセンサ基板126の反りが発生しない。
なお、柱部196、198は、円柱形状であるとしたがこれに限定されない。柱部196、198は、例えば、断面が多角形の角柱でもよい。
以上、本発明を、上記各実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記各実施形態に多様な変更または改良を加えることができ、該変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。また、複数の上記実施形態を組み合わせてもよい。
例えば、図44に示すように、シール部材160と、第1磁気シールド部材180と、第2磁気シールド部材180fと、を組み合わせてもよい。また、例えば、センサチップ114は第1センサ116及び第2センサ124に加えて第3のセンサを備えてもよいし、センサチップ114が有するセンサの数は1つでもよい。
1 電動パワーステアリング装置
10 ECU
16 回転角度センサ部
19、19d ケーブルカバー
31 電動モータ
40 ハウジング
46 第1円筒部
52 底壁部
54 第2円筒部
55 第1円環形状板
62 軸受固定部
77 第2円環形状板
81 貫通孔(第2貫通孔)
90a、92a 内周面
90b、92b 外周面
92 反負荷側軸受(軸受)
94 シャフト
108、156 永久磁石(磁石)
110、158 面
114 センサチップ(センサ)
116 第1センサ
124 第2センサ
126 センサ基板
130、130A 位置決め孔(孔)
132 貫通孔(第1貫通孔)
134、134c、134d、134g ホルダ
135、135c 基板固定部
136 位置決め柱(突起部)
139 第2ボス部
140 貫通孔(第3貫通孔)
142、142g、142h ホルダガイド
146、146c、146d ホルダカバー
147 フランジ部
151 支持柱
153 第1ボス部
154 リベット
154M リベット軸部
154T リベット頭部(第1リベット頭部)
155 リベット頭部(第2リベット頭部)
160 シール部材
170 固定部
174、174A 位置決め孔(第4貫通孔)
180 第1磁気シールド部材
180e、180f 第2磁気シールド部材
182 弾性接着層
193 内周面
194、194h 切欠き部
200、200a、200b、200c、200d、200e、200f、200g、200h センサの組付け構造体
Ax 回転軸
T 操舵トルク
d1、d2、d3、d4、d5、d6、d7、d8、d9 距離
t 厚さ

Claims (20)

  1. シャフトと、
    第1円筒部と、円環形状の板であり、外周が前記第1円筒部の端部と接続し、前記シャフトの回転軸と直交する第1円環形状板と、を含むハウジングと、
    前記第1円筒部のラジアル方向内側に収容され、前記シャフトの端部に固定される磁石と、
    前記磁石の回転を検出するセンサと、
    前記第1円環形状板に固定され、前記センサが前記磁石に対して所定の位置になるように前記センサを保持するホルダと、を備えるセンサの組付け構造体。
  2. 外輪と、前記シャフトに固定された内輪とを備える軸受と、をさらに備え、
    前記ハウジングは、円筒形状であり、内周面が前記外輪を固定する軸受固定部をさらに備え、
    前記ホルダは、前記センサが前記磁石に対して所定の位置になるように、前記軸受固定部との組付け位置が前記軸受固定部の外周面で位置決めされる請求項1に記載のセンサの組付け構造体。
  3. 前記センサが実装されるセンサ基板を備え、
    前記ホルダは、基板固定部と、ホルダガイドと、を有し、
    前記基板固定部は、前記センサ基板が固定される板状の部材であり、
    前記ホルダガイドは、円筒形状であり、円筒の内周面が前記軸受固定部の外周面に接し、前記基板固定部が前記回転軸に対して直交するように前記基板固定部を固定する請求項2に記載のセンサの組付け構造体。
  4. 前記センサ基板は、複数の孔を有する部材であり、
    前記基板固定部は、前記センサ基板が固定される面に複数の突起部を有し、
    複数の前記突起部は、前記センサ基板の複数の前記孔にそれぞれ挿入され、前記基板固定部に対する前記センサ基板の固定位置をガイドする請求項3に記載のセンサの組付け構造体。
  5. 前記ホルダは、前記回転軸と平行な回転軸方向に貫通する複数の第1貫通孔を有する前記センサ基板に樹脂かしめで固定された複数の第1ボス部を有する請求項3又は4に記載のセンサの組付け構造体。
  6. 円筒形状であり、前記第1円筒部と前記軸受固定部との間に配置され、円筒の端部が前記第1円環形状板の内周と接続する第2円筒部と、
    前記ホルダガイドの外周面及び前記第2円筒部の内周面と周方向に沿って接するシール部材と、を備える請求項3から5のいずれか一項に記載のセンサの組付け構造体。
  7. 前記軸受と前記磁石との間に配置され、前記シャフトが貫通し、前記シャフトのラジアル方向外側が前記ホルダガイドと接続されたフランジ部と、
    前記ホルダガイドの前記内周面を全周に渡って覆い、且つ、前記磁石側から前記フランジ部を覆うように設けられた第1磁気シールド部材と、を備える請求項3から6のいずれか一項に記載のセンサの組付け構造体。
  8. 前記第1磁気シールド部材を前記ホルダガイド及び前記フランジ部に接着する弾性接着層をさらに備える請求項7に記載のセンサの組付け構造体。
  9. 前記回転軸方向において前記センサを前記磁石と挟む位置に配置され、前記回転軸方向において前記センサを覆うように前記センサ基板に固定された第2磁気シールド部材を備える請求項3から8のいずれか一項に記載のセンサの組付け構造体。
  10. 前記回転軸方向において前記基板固定部と異なる位置にあり、少なくとも前記センサ基板を覆うホルダカバーと、
    前記回転軸方向において前記センサを前記磁石と挟む位置に配置され、前記回転軸方向において前記センサを覆うように前記ホルダカバーに固定された第2磁気シールド部材を備える請求項3から8のいずれか一項に記載のセンサの組付け構造体。
  11. 前記ホルダガイドは、前記基板固定部から離れるにつれて内周面の径が大きくなる請求項3から10のいずれか一項に記載のセンサの組付け構造体。
  12. 前記ホルダガイドは、前記回転軸方向と平行な切欠き部を有する請求項3から11のいずれか一項に記載のセンサの組付け構造体。
  13. 前記ホルダは、前記回転軸と平行な回転軸方向に貫通する複数の第2貫通孔を有する前記第1円環形状板に樹脂かしめで固定された複数の第2ボス部を有し、
    前記第2ボス部は、前記センサよりもラジアル方向外側に配置される請求項1から12のいずれか一項に記載のセンサの組付け構造体。
  14. 前記ハウジングは、前記第1円筒部よりもラジアル方向内側に位置する第2円筒部をさらに含み、
    前記第1円環形状板は、内周が前記第2円筒部と接続し、
    前記ホルダは、前記回転軸と平行な回転軸方向に貫通する複数の第3貫通孔を備える固定部を有し、
    前記第1円環形状板と前記ホルダとは、前記第1円環形状板を前記回転軸方向に貫通する複数の第2貫通孔と複数の前記第3貫通孔とが樹脂で連結される請求項1に記載のセンサの組付け構造体。
  15. 前記樹脂を含み、前記第2貫通孔と前記第3貫通孔とを貫通するリベット軸部と、
    前記第1円環形状板に接する第1リベット頭部と、
    前記固定部に接する第2リベット頭部と、を有するリベットを備え、
    前記第1リベット頭部が前記第1円環形状板及び前記固定部を、前記第2リベット頭部と挟む請求項14に記載のセンサの組付け構造体。
  16. 前記センサは、センサ基板に実装されており、
    前記ホルダは、前記センサ基板を支持し、前記回転軸方向に延びる複数の支持柱と、
    前記回転軸方向に前記固定部と異なる位置にあり、少なくとも前記センサ基板を覆うホルダカバーと、
    前記ホルダカバーの外周と、前記固定部を接続するホルダ側壁部と、
    をさらに備え、
    前記支持柱は、前記ホルダカバーに立設している請求項14又は15に記載のセンサの組付け構造体。
  17. 前記第1円環形状板は、前記回転軸方向に突出する位置決め凸部を備え、
    前記固定部は、前記位置決め凸部が挿入され、前記回転軸方向に貫通する第4貫通孔を備える請求項14から16のいずれか一項に記載のセンサの組付け構造体。
  18. 請求項1から17のいずれか一項に記載のセンサの組付け構造体を備える電動モータであって、
    前記シャフトは、前記電動モータのシャフトであり、
    前記第1円筒部に収容される、ロータ及びステータと、前記電動モータを制御する制御装置とを備え、
    前記制御装置の筐体が前記第1円筒部の近傍に設置され、
    前記ホルダは、前記制御装置と前記センサとを接続するケーブルを保護するケーブル延出用カバーを備える電動モータ。
  19. 前記ケーブル延出用カバーは、前記制御装置と前記第1円筒部との隙間を跨がる位置に配置され、
    前記ケーブルは、複数の電線を平面状に束ねたフラットケーブルであり、
    前記ケーブル延出用カバーとの間で、前記ケーブルを挟むケーブルカバーを備える請求項18に記載の電動モータ。
  20. 請求項18又は19に記載の電動モータを有し、前記電動モータが補助操舵トルクを生じさせる電動パワーステアリング装置。
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