JPWO2018198235A1 - Rotary actuator and VG actuator - Google Patents

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Abstract

回転式アクチュエータ(100)は、シャフト(2)の一端部に設けられており、シャフト(2)と一体に回転自在なマグネット(4)と、エアギャップ(7)を介してマグネット(4)と対向配置されており、マグネット(4)により生じた磁界を検出することによりシャフト(2)の回転角を検出するセンサ(5)と、を備え、マグネット(4)は、N極に対応する第1半部(4N)とS極に対応する第2半部(4S)とにより構成されており、かつ、第1半部(4N)と第2半部(4S)間に穴部(42)又は磁気シールド体(43)が設けられており、センサ(5)は、穴部(42)又は磁気シールド体(43)に跨る磁界を検出するものである。The rotary actuator (100) is provided at one end of the shaft (2). And a sensor (5) that detects the rotation angle of the shaft (2) by detecting the magnetic field generated by the magnet (4), and the magnet (4) corresponds to the N pole. It is composed of one half (4N) and a second half (4S) corresponding to the S pole, and a hole (42) between the first half (4N) and the second half (4S). Alternatively, a magnetic shield body (43) is provided, and the sensor (5) detects a magnetic field straddling the hole (42) or the magnetic shield body (43).

Description

本発明は、回転式アクチュエータと、この回転式アクチュエータを用いたVG(Variable Geometry)アクチュエータとに関する。   The present invention relates to a rotary actuator and a VG (Variable Geometry) actuator using the rotary actuator.

従来、自動車用のVGターボチャージャが開発されている。また、VGターボチャージャにおけるノズルベーンの開度を制御するアクチュエータ、いわゆる「VGアクチュエータ」が開発されている。VGアクチュエータには、電制の回転式アクチュエータが用いられている。   Conventionally, VG turbochargers for automobiles have been developed. In addition, an actuator for controlling the opening degree of the nozzle vane in the VG turbocharger, that is, a so-called “VG actuator” has been developed. As the VG actuator, an electrically controlled rotary actuator is used.

VGアクチュエータには、マグネット及びセンサを用いてシャフトの回転角を検出する機構が設けられている。すなわち、マグネットはシャフトの一端部に設けられており、シャフトと一体に回転自在である。センサは、いわゆる「エアギャップ」を介してマグネットと対向配置されている。センサは、マグネットにより生じた磁界を検出することにより、シャフトの回転角を検出する(例えば、特許文献1参照)。   The VG actuator is provided with a mechanism for detecting the rotation angle of the shaft using a magnet and a sensor. That is, the magnet is provided at one end of the shaft and is rotatable together with the shaft. The sensor is disposed opposite to the magnet via a so-called “air gap”. The sensor detects the rotation angle of the shaft by detecting the magnetic field generated by the magnet (see, for example, Patent Document 1).

国際公開第2014/029885号International Publication No. 2014/029885

通常、センサにより検出可能な磁束密度の値の範囲(以下「検出可能範囲」という。)は、センサの仕様により所定の範囲に定められている。このため、シャフトの回転角を検出する機構において、センサの位置における磁束密度の値を検出可能範囲内に収めることが求められる。しかしながら、センサの位置における磁束密度は以下の要因により変動するため、当該磁束密度の値を検出可能範囲内に収めることが困難であった。   Usually, the range of values of magnetic flux density that can be detected by the sensor (hereinafter referred to as “detectable range”) is set to a predetermined range according to the specifications of the sensor. For this reason, in the mechanism for detecting the rotation angle of the shaft, it is required that the value of the magnetic flux density at the sensor position be within the detectable range. However, since the magnetic flux density at the position of the sensor varies due to the following factors, it is difficult to keep the value of the magnetic flux density within the detectable range.

第一に、VGアクチュエータは複数の部品により構成されており、各部品の寸法バラツキを吸収する観点から各部品の設計寸法に余裕を持たせている。このため、VGアクチュエータは部品間のガタツキを有しており、このガタツキによりエアギャップの幅が変動する。センサの位置における磁束密度は、エアギャップの幅が小さくなるにつれて二次関数状に大きくなる。ここで、ガタツキを低減してエアギャップの幅の変動量を小さくするために、各部品を高寸法精度化することが考えられる。しかしながら、この場合、各部品の単価が増大して、VGアクチュエータの単価も増大する問題があった。   First, the VG actuator is composed of a plurality of parts, and the design dimension of each part is given a margin from the viewpoint of absorbing the dimensional variation of each part. For this reason, the VG actuator has a backlash between components, and the width of the air gap varies due to this backlash. The magnetic flux density at the sensor position increases in a quadratic function as the width of the air gap decreases. Here, in order to reduce the backlash and reduce the variation amount of the width of the air gap, it is conceivable to increase the dimensional accuracy of each component. However, in this case, there is a problem that the unit price of each part increases and the unit price of the VG actuator also increases.

第二に、マグネットにより生ずる磁界の磁束密度は、環境温度に応じて変動する。このため、センサの位置における磁束密度も環境温度に応じて変動する。よって、仮に各部品の高寸法精度化によりエアギャップの幅の変動量を小さくしても、センサの位置における磁束密度の値を検出可能範囲内に収めることは困難であった。   Second, the magnetic flux density of the magnetic field generated by the magnet varies depending on the environmental temperature. For this reason, the magnetic flux density at the position of the sensor also varies according to the environmental temperature. Therefore, even if the variation amount of the width of the air gap is reduced by increasing the dimensional accuracy of each part, it is difficult to keep the value of the magnetic flux density at the sensor position within the detectable range.

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、センサの位置における磁束密度の値を検出可能範囲内に収めることが容易な回転式アクチュエータ及びVGアクチュエータを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a rotary actuator and a VG actuator that can easily keep the value of the magnetic flux density at the sensor position within the detectable range. Objective.

本発明の回転式アクチュエータは、シャフトの一端部に設けられており、シャフトと一体に回転自在なマグネットと、エアギャップを介してマグネットと対向配置されており、マグネットにより生じた磁界を検出することによりシャフトの回転角を検出するセンサと、を備え、マグネットは、N極に対応する第1半部とS極に対応する第2半部とにより構成されており、かつ、第1半部と第2半部間に穴部又は磁気シールド体が設けられており、センサは、穴部又は磁気シールド体に跨る磁界を検出するものである。   The rotary actuator according to the present invention is provided at one end of the shaft, and is disposed so as to face the magnet through an air gap and a magnet that can rotate integrally with the shaft, and detects a magnetic field generated by the magnet. And a sensor for detecting the rotation angle of the shaft, and the magnet is composed of a first half corresponding to the N pole and a second half corresponding to the S pole, and the first half A hole or a magnetic shield body is provided between the second halves, and the sensor detects a magnetic field straddling the hole or the magnetic shield body.

本発明によれば、上記のように構成したので、センサの位置における磁束密度の値を検出可能範囲内に収めることが容易な回転式アクチュエータ及びVGアクチュエータを得ることができる。   According to the present invention, since it is configured as described above, it is possible to obtain a rotary actuator and a VG actuator that can easily fit the value of the magnetic flux density at the sensor position within the detectable range.

本発明の実施の形態1に係る回転式アクチュエータの要部を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the principal part of the rotary actuator which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係るマグネットの平面図である。It is a top view of the magnet which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図2に示すA−A’線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the A-A 'line | wire shown in FIG. 穴部を有しないマグネットを用いた場合における、第1半部の中央部と第2半部の中央部との間に生じた磁界による磁束密度の分布を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows distribution of the magnetic flux density by the magnetic field produced between the center part of the 1st half part, and the center part of the 2nd half part when the magnet which does not have a hole part is used. 穴部を有するマグネットを用いた場合における、第1半部の中央部と第2半部の中央部との間に生じた磁界による磁束密度の分布を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows distribution of the magnetic flux density by the magnetic field produced between the center part of the 1st half part, and the center part of the 2nd half part when the magnet which has a hole part is used. 穴部を有しないマグネットを用いた場合における、エアギャップの幅に対する、第1半部の中央部と第2半部の中央部との間に生じた磁界によるセンサの位置における磁束密度を示す特性図である。Characteristic indicating magnetic flux density at the position of the sensor due to a magnetic field generated between the central part of the first half and the central part of the second half with respect to the width of the air gap when a magnet having no hole is used FIG. 穴部を有するマグネットを用いた場合における、エアギャップの幅に対する、第1半部の中央部と第2半部の中央部との間に生じた磁界によるセンサの位置における磁束密度を示す特性図である。The characteristic figure which shows the magnetic flux density in the position of the sensor by the magnetic field generated between the central part of the 1st half part and the central part of the 2nd half part to the width of an air gap at the time of using the magnet which has a hole. It is. 本発明の実施の形態1に係る他のマグネットの平面図である。It is a top view of the other magnet which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図8に示すA−A’線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the A-A 'line shown in FIG. 本発明の実施の形態1に係る他のマグネットの平面図である。It is a top view of the other magnet which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図10に示すA−A’線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the A-A 'line | wire shown in FIG. 本発明の実施の形態1に係る他のマグネットの平面図である。It is a top view of the other magnet which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図12に示すA−A’線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the A-A 'line | wire shown in FIG.

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。   Hereinafter, in order to describe the present invention in more detail, modes for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る回転式アクチュエータの要部を示す説明図である。図2は、本発明の実施の形態1に係るマグネットの平面図である。図3は、図2に示すA−A’線に沿う断面図である。図1〜図3を参照して、実施の形態1の回転式アクチュエータ100について、車載用のVGアクチュエータに応用した例を中心に説明する。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a main part of the rotary actuator according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view of the magnet according to Embodiment 1 of the present invention. 3 is a cross-sectional view taken along line AA ′ shown in FIG. With reference to FIGS. 1 to 3, the rotary actuator 100 according to the first embodiment will be described focusing on an example applied to an in-vehicle VG actuator.

図中、1はギアである。図示しないモータが駆動することにより、ギア1が回転するようになっている。この回転軸A1に沿うように、略棒状のシャフト2が設けられている。すなわち、ギア1はシャフト2の一端部に設けられており、シャフト2の他端部には出力レバー3が設けられている。シャフト2はギア1と一体に回転するものであり(図1に示す矢印A2参照)、シャフト2が回転することにより出力レバー3が回動するようになっている。出力レバー3の回動により、図示しないVGターボチャージャに設けられたノズルベーンの開度が変化するようになっている。   In the figure, 1 is a gear. The gear 1 is rotated by driving a motor (not shown). A substantially rod-shaped shaft 2 is provided along the rotation axis A1. That is, the gear 1 is provided at one end of the shaft 2, and the output lever 3 is provided at the other end of the shaft 2. The shaft 2 rotates integrally with the gear 1 (see arrow A2 shown in FIG. 1), and the output lever 3 is rotated when the shaft 2 rotates. The rotation of the output lever 3 changes the opening degree of the nozzle vane provided in the VG turbocharger (not shown).

また、シャフト2の一端部には略円盤状のマグネット4が設けられている。マグネット4はシャフト2と一体に回転自在であり、N極に対応する略半円盤状の部位(以下「第1半部」という。)4NとS極に対応する略半円盤状の部位(以下「第2半部」という。)4Sとにより構成されている。第1半部4Nの中央部41Nと第2半部4Sの中央部41Sとの間には、穴部42が設けられている。すなわち、穴部42はマグネット4の中心部に配置されており、回転軸A1上に配置されている。図2及び図3に示す如く、穴部42は、回転軸A1に沿う略円柱状の貫通孔により構成されている。   A substantially disc-shaped magnet 4 is provided at one end of the shaft 2. The magnet 4 is rotatable integrally with the shaft 2 and has a substantially semi-disc-shaped portion corresponding to the N pole (hereinafter referred to as “first half”) 4N and a substantially semi-disc-shaped portion corresponding to the S pole (hereinafter referred to as “first half”). It is referred to as “second half”.) 4S. A hole 42 is provided between the central portion 41N of the first half 4N and the central portion 41S of the second half 4S. That is, the hole 42 is disposed at the center of the magnet 4 and is disposed on the rotation axis A1. As shown in FIGS. 2 and 3, the hole portion 42 is configured by a substantially cylindrical through hole along the rotation axis A <b> 1.

図中、5はセンサである。センサ5は、電子回路基板6に実装されており、エアギャップ7を介してマグネット4と対向配置されている。センサ5は、マグネット4により生じた磁界のうちの検出面51に沿う方向(図1に示す矢印A3参照)の成分を検出することにより、シャフト2の回転角を検出するものである。すなわち、センサ5は磁気センサを用いた回転角センサにより構成されている。   In the figure, 5 is a sensor. The sensor 5 is mounted on the electronic circuit board 6 and is disposed so as to face the magnet 4 through the air gap 7. The sensor 5 detects the rotation angle of the shaft 2 by detecting the component in the direction along the detection surface 51 (see arrow A3 shown in FIG. 1) of the magnetic field generated by the magnet 4. That is, the sensor 5 is composed of a rotation angle sensor using a magnetic sensor.

ここで、センサ5は回転軸A1上に配置されている。センサ5は、少なくとも、第1半部4Nの中央部41Nと第2半部4Sの中央部41Sとの間に生じた磁界、すなわち穴部42に跨る磁界を検出するようになっている。   Here, the sensor 5 is disposed on the rotation axis A1. The sensor 5 detects at least a magnetic field generated between the central portion 41N of the first half 4N and the central portion 41S of the second half 4S, that is, a magnetic field straddling the hole 42.

ギア1、シャフト2、マグネット4、センサ5及び電子回路基板6などの部品は、図示しないハウジング内に収容されている。ここで、ギア1、シャフト2、出力レバー3及びマグネット4などの部品を一体に組み立ててなる部材8は、ハウジングに対して回転軸A1に沿う方向のガタツキを有している。このガタツキは、これらの各部品の寸法バラツキを吸収する観点から、これらの各部品の設計寸法に余裕を持たせているために生ずるものである。ハウジングに対する部材8のガタツキにより、エアギャップ7の幅Wが変動するようになっている。   Components such as the gear 1, the shaft 2, the magnet 4, the sensor 5, and the electronic circuit board 6 are accommodated in a housing (not shown). Here, the member 8 formed by integrally assembling components such as the gear 1, the shaft 2, the output lever 3, and the magnet 4 has a backlash in the direction along the rotation axis A1 with respect to the housing. This backlash occurs because the design dimensions of each of these parts are provided with an allowance from the viewpoint of absorbing the dimensional variations of these parts. The width W of the air gap 7 varies due to the backlash of the member 8 with respect to the housing.

このようにして、回転式アクチュエータ100の要部が構成されている。   In this way, the main part of the rotary actuator 100 is configured.

次に、図4〜図7を参照して、マグネット4に穴部42を設けたことによる効果について説明する。   Next, with reference to FIGS. 4-7, the effect by having provided the hole 42 in the magnet 4 is demonstrated.

図4は、仮に穴部42を有しないマグネット4を用いた場合における、第1半部4Nの中央部41Nと第2半部4Sの中央部41Sとの間に生じた磁界による磁束密度の分布を示す説明図である。図5は、穴部42を有するマグネット4を用いた場合における、第1半部4Nの中央部41Nと第2半部4Sの中央部41Sとの間に生じた磁界、すなわち穴部42に跨る磁界による磁束密度の分布を示す説明図である。   FIG. 4 shows a distribution of magnetic flux density due to a magnetic field generated between the central portion 41N of the first half 4N and the central portion 41S of the second half 4S when the magnet 4 having no hole 42 is used. It is explanatory drawing which shows. FIG. 5 shows the magnetic field generated between the central portion 41N of the first half 4N and the central portion 41S of the second half 4S, that is, straddles the hole 42 when the magnet 4 having the hole 42 is used. It is explanatory drawing which shows distribution of the magnetic flux density by a magnetic field.

図4及び図5の各々において、破線の太さ及び色の濃淡が磁束密度の大きさを表している。図4及び図5に示す如く、穴部42を有するマグネット4を用いることにより、穴部42を有しないマグネット4を用いた場合に比して、マグネット4の中心部の近傍における磁束密度の大きさを小さくすることができる。   In each of FIG.4 and FIG.5, the thickness of a broken line and the shade of a color represent the magnitude | size of magnetic flux density. As shown in FIGS. 4 and 5, by using the magnet 4 having the hole 42, the magnetic flux density in the vicinity of the center of the magnet 4 is larger than when the magnet 4 having no hole 42 is used. The thickness can be reduced.

図6は、仮に穴部42を有しないマグネット4を用いた場合における、エアギャップ7の幅Wに対する、第1半部4Nの中央部41Nと第2半部4Sの中央部41Sとの間に生じた磁界によるセンサ5の位置における磁束密度Bを示す特性図である。図7は、穴部42を有するマグネット4を用いた場合における、エアギャップ7の幅Wに対する、第1半部4Nの中央部41Nと第2半部4Sの中央部41Sとの間に生じた磁界、すなわち穴部42に跨る磁界によるセンサ5の位置における磁束密度Bを示す特性図である。   FIG. 6 shows a case where the magnet 4 that does not have the hole 42 is used and the width W of the air gap 7 between the central portion 41N of the first half 4N and the central portion 41S of the second half 4S. It is a characteristic view which shows magnetic flux density B in the position of the sensor 5 by the generated magnetic field. FIG. 7 shows a case where the magnet 4 having the hole 42 is used and is formed between the central portion 41N of the first half 4N and the central portion 41S of the second half 4S with respect to the width W of the air gap 7. It is a characteristic view which shows magnetic flux density B in the position of the sensor 5 by the magnetic field, ie, the magnetic field straddling the hole part.

図6及び図7の各々において、ΔWは部材8のガタツキにより幅Wが変動する範囲を示しており、ΔBはセンサ5により検出可能な磁束密度Bの値の範囲、すなわち検出可能範囲を示しており、A4はΔW×ΔBによる領域を示している。また、Iは環境温度が略−40℃であるときの特性線を示しており、IIは環境温度が略150℃であるときの特性線を示しており、IIIは環境温度が略25℃であるときの特性線を示している。   In each of FIGS. 6 and 7, ΔW indicates a range in which the width W varies due to rattling of the member 8, and ΔB indicates a range of values of the magnetic flux density B that can be detected by the sensor 5, that is, a detectable range. A4 indicates a region of ΔW × ΔB. I indicates a characteristic line when the environmental temperature is approximately −40 ° C., II indicates a characteristic line when the environmental temperature is approximately 150 ° C., and III indicates that the environmental temperature is approximately 25 ° C. The characteristic line at a certain time is shown.

すなわち、特性線Iが領域A4内に含まれる範囲において、センサ5は略−40℃の温度環境にてシャフト2の回転角を正常に検出することができる。特性線IIが領域A4内に含まれる範囲において、センサ5は略150℃の温度環境にてシャフト2の回転角を正常に検出することができる。特性線IIIが領域A4内に含まれる範囲において、センサ5は略25℃の温度環境にてシャフト2の回転角を正常に検出することができる。   That is, in the range where the characteristic line I is included in the region A4, the sensor 5 can normally detect the rotation angle of the shaft 2 in a temperature environment of approximately −40 ° C. In a range where the characteristic line II is included in the region A4, the sensor 5 can normally detect the rotation angle of the shaft 2 in a temperature environment of about 150 ° C. In a range where the characteristic line III is included in the region A4, the sensor 5 can normally detect the rotation angle of the shaft 2 in a temperature environment of approximately 25 ° C.

穴部42を有しないマグネット4を用いた場合、マグネット4の中心部の近傍における磁束密度の大きさが大きくなる(図4参照)。このため、エアギャップ7の幅Wが小さいとき、センサ5の位置における磁束密度Bが検出可能範囲ΔBの上限値よりも大きい値となる(図6に示す領域A5参照)。この結果、特性線I〜IIIが領域A4から外れて、センサ5がシャフト2の回転角を正常に検出することができなくなる。   When the magnet 4 that does not have the hole 42 is used, the magnitude of the magnetic flux density near the center of the magnet 4 increases (see FIG. 4). For this reason, when the width W of the air gap 7 is small, the magnetic flux density B at the position of the sensor 5 becomes a value larger than the upper limit value of the detectable range ΔB (see region A5 shown in FIG. 6). As a result, the characteristic lines I to III deviate from the region A4, and the sensor 5 cannot normally detect the rotation angle of the shaft 2.

図6に示す例においては、環境温度が略−40℃である場合、エアギャップ7の幅Wが略1.9ミリメートル(mm)未満のとき、磁束密度Bが検出可能範囲ΔBの上限値よりも大きい値となる。環境温度が略150℃である場合、エアギャップ7の幅Wが略1.2mm未満のとき、磁束密度Bが検出可能範囲ΔBの上限値よりも大きい値となる。環境温度が略25℃である場合、エアギャップ7の幅Wが略1.7mm未満のとき、磁束密度Bが検出可能範囲ΔBの上限値よりも大きい値となる。   In the example shown in FIG. 6, when the environmental temperature is approximately −40 ° C., the magnetic flux density B is higher than the upper limit value of the detectable range ΔB when the width W of the air gap 7 is less than approximately 1.9 millimeters (mm). Is also a large value. When the environmental temperature is about 150 ° C., the magnetic flux density B is larger than the upper limit value of the detectable range ΔB when the width W of the air gap 7 is less than about 1.2 mm. When the environmental temperature is approximately 25 ° C., the magnetic flux density B is larger than the upper limit value of the detectable range ΔB when the width W of the air gap 7 is less than approximately 1.7 mm.

これに対して、穴部42を有するマグネット4を用いることにより、マグネット4の中心部の近傍における磁束密度の大きさを小さくすることができる(図5参照)。これにより、穴部42を有しないマグネット4を用いた場合に比して、幅Wの減少に対する磁束密度Bの増加を緩やかにすることができる(図6及び図7参照)。この結果、エアギャップ7の幅Wにかかわらず、また環境温度にかかわらず、センサ5の位置における磁束密度Bの値を検出可能範囲ΔB内に収めることができる(図7参照)。   On the other hand, by using the magnet 4 having the hole 42, the magnetic flux density in the vicinity of the center of the magnet 4 can be reduced (see FIG. 5). Thereby, compared with the case where the magnet 4 which does not have the hole part 42 is used, the increase in the magnetic flux density B with respect to the reduction | decrease of the width W can be made loose (refer FIG.6 and FIG.7). As a result, regardless of the width W of the air gap 7 and the environmental temperature, the value of the magnetic flux density B at the position of the sensor 5 can be within the detectable range ΔB (see FIG. 7).

すなわち、穴部42を有するマグネット4を用いることにより、センサ5の位置における磁束密度Bの値を検出可能範囲ΔB内に収めることが容易となる。また、各部品の高寸法精度化が不要であるため、各部品の単価増大を防ぐことができ、回転式アクチュエータ100の単価増大を防ぐことができる。さらに、エアギャップ7の幅Wを小さくしてもセンサ5がシャフト2の回転角を検出できるため、回転式アクチュエータ100の小型化を実現することができる。   That is, by using the magnet 4 having the hole 42, it is easy to fit the value of the magnetic flux density B at the position of the sensor 5 within the detectable range ΔB. Further, since it is not necessary to increase the dimensional accuracy of each component, it is possible to prevent an increase in the unit price of each component, and it is possible to prevent an increase in the unit price of the rotary actuator 100. Furthermore, since the sensor 5 can detect the rotation angle of the shaft 2 even if the width W of the air gap 7 is reduced, the rotary actuator 100 can be downsized.

なお、穴部42の形状は、図2及び図3に示す貫通孔に限定されるものではない。穴部42は、少なくとも、マグネット4におけるセンサ5に対する対向面部に形成されたものであれば良い。   Note that the shape of the hole 42 is not limited to the through hole shown in FIGS. 2 and 3. The hole part 42 should just be formed in the opposing surface part with respect to the sensor 5 in the magnet 4 at least.

具体的には、例えば、図8及び図9に示す如く、穴部42は、マグネット4におけるセンサ5に対する対向面部に形成された略半球状の凹部により構成されたものであっても良い。これにより、図5に示す例と同様に、マグネット4の中心部の近傍における磁束密度の大きさを小さくすることができる。この結果、マグネット4に貫通孔を設けた場合と同様の効果を得ることができる。   Specifically, for example, as shown in FIG. 8 and FIG. 9, the hole 42 may be configured by a substantially hemispherical recess formed in a surface of the magnet 4 facing the sensor 5. Thereby, the magnitude | size of the magnetic flux density in the vicinity of the center part of the magnet 4 can be made small like the example shown in FIG. As a result, the same effect as that obtained when the magnet 4 is provided with a through hole can be obtained.

または、例えば、図10及び図11に示す如く、穴部42は、マグネット4におけるセンサ5に対する対向面部に形成された略半球状の凹部(以下「第1凹部」という。)42aと、当該対向面部に対する裏面部に形成された略半球状の凹部(以下「第2凹部」という。)42bとにより構成されたものであっても良い。これにより、図5に示す例と同様に、マグネット4の中心部の近傍における磁束密度の大きさを小さくすることができる。この結果、マグネット4に貫通孔を設けた場合、又はセンサ5に対する対向面部のみに凹部を設けた場合と同様の効果を得ることができる。また、マグネット4の対向面部側の半部の形状と裏面部側の半部の形状とが互いに対称となるため、マグネット4の成型及び部材8の組立てを容易にすることができる。   Alternatively, for example, as shown in FIGS. 10 and 11, the hole 42 has a substantially hemispherical concave portion (hereinafter referred to as “first concave portion”) 42 a formed on the surface of the magnet 4 facing the sensor 5, and the opposing portion. It may be constituted by a substantially hemispherical concave portion (hereinafter referred to as “second concave portion”) 42 b formed on the back surface portion with respect to the surface portion. Thereby, the magnitude | size of the magnetic flux density in the vicinity of the center part of the magnet 4 can be made small like the example shown in FIG. As a result, it is possible to obtain the same effect as when a through hole is provided in the magnet 4 or when a concave portion is provided only on the surface facing the sensor 5. Moreover, since the shape of the half part by the side of the opposing surface part of the magnet 4 and the shape of the half part by the side of a back surface part are mutually symmetrical, the shaping | molding of the magnet 4 and the assembly of the member 8 can be made easy.

また、マグネット4は、穴部42に代えて、磁気シールド材料を用いた磁気シールド体を設けたものであっても良い。具体的には、例えば、図12及び図13に示す如く、マグネット4におけるセンサ5に対する対向面部に略円盤状の磁気シールド体43が配置されたものであっても良い。これにより、図5に示す例と同様に、マグネット4の中心部の近傍における磁束密度の大きさを小さくすることができる。この結果、マグネット4に穴部42を設けた場合と同様の効果を得ることができる。   The magnet 4 may be a magnet provided with a magnetic shield body using a magnetic shield material instead of the hole 42. Specifically, for example, as shown in FIGS. 12 and 13, a substantially disk-shaped magnetic shield body 43 may be disposed on the surface of the magnet 4 facing the sensor 5. Thereby, the magnitude | size of the magnetic flux density in the vicinity of the center part of the magnet 4 can be made small like the example shown in FIG. As a result, the same effect as when the hole 42 is provided in the magnet 4 can be obtained.

また、回転式アクチュエータ100の用途はVGアクチュエータに限定されるものではなく、車載用のアクチュエータに限定されるものでもない。しかしながら、車載用のアクチュエータ、特にVGアクチュエータにおいては、環境温度の変動が激しく、また振動により部材8のガタツキが生じ易い。このため、センサ5の位置における磁束密度Bが変動し易く、実施の形態1の回転式アクチュエータ100を用いるのに好適である。   The use of the rotary actuator 100 is not limited to the VG actuator, and is not limited to the vehicle-mounted actuator. However, in an in-vehicle actuator, particularly a VG actuator, the environmental temperature fluctuates greatly, and the member 8 is likely to be loose due to vibration. For this reason, the magnetic flux density B at the position of the sensor 5 is likely to fluctuate, which is suitable for using the rotary actuator 100 of the first embodiment.

以上のように、実施の形態1の回転式アクチュエータ100は、シャフト2の一端部に設けられており、シャフト2と一体に回転自在なマグネット4と、エアギャップ7を介してマグネット4と対向配置されており、マグネット4により生じた磁界を検出することによりシャフト2の回転角を検出するセンサ5と、を備え、マグネット4は、N極に対応する第1半部4NとS極に対応する第2半部4Sとにより構成されており、かつ、第1半部4Nと第2半部4S間に穴部42又は磁気シールド体43が設けられており、センサ5は、穴部42又は磁気シールド体43に跨る磁界を検出するものである。これにより、エアギャップ7の幅Wにかかわらず、また環境温度にかかわらず、センサ5の位置における磁束密度Bの値を検出可能範囲ΔB内に収めることができる。この結果、センサ5の位置における磁束密度Bの値を検出可能範囲ΔB内に収めることが容易となる。   As described above, the rotary actuator 100 according to Embodiment 1 is provided at one end of the shaft 2, and is disposed so as to face the magnet 4 via the magnet 4 that can rotate integrally with the shaft 2 and the air gap 7. And a sensor 5 that detects the rotation angle of the shaft 2 by detecting the magnetic field generated by the magnet 4, and the magnet 4 corresponds to the first half 4N corresponding to the N pole and the S pole. The hole portion 42 or the magnetic shield body 43 is provided between the first half portion 4N and the second half portion 4S, and the sensor 5 includes the hole portion 42 or the magnetic portion. A magnetic field straddling the shield body 43 is detected. Thereby, the value of the magnetic flux density B at the position of the sensor 5 can be within the detectable range ΔB regardless of the width W of the air gap 7 and the environmental temperature. As a result, it becomes easy to keep the value of the magnetic flux density B at the position of the sensor 5 within the detectable range ΔB.

また、穴部42又は磁気シールド体43は、第1半部4Nの中央部41Nと第2半部4Sの中央部41Sとの間に設けられており、センサ5は、第1半部4Nの中央部41Nと第2半部4Sの中央部41Sとの間に生じた磁界を検出するものである。これにより、図2及び図3、図8及び図9、図10及び図11、又は、図12及び図13に例示するマグネット4を用いて回転式アクチュエータ100を実現することができる。   The hole 42 or the magnetic shield body 43 is provided between the central portion 41N of the first half 4N and the central portion 41S of the second half 4S, and the sensor 5 is connected to the first half 4N. A magnetic field generated between the central portion 41N and the central portion 41S of the second half 4S is detected. Accordingly, the rotary actuator 100 can be realized using the magnet 4 illustrated in FIGS. 2 and 3, 8 and 9, 10 and 11, or 12 and 13.

また、マグネット4に穴部42が設けられており、穴部42は、貫通孔により構成されている。これにより、図2及び図3に例示するマグネット4を用いて回転式アクチュエータ100を実現することができる。   Moreover, the hole part 42 is provided in the magnet 4, and the hole part 42 is comprised by the through-hole. Thereby, the rotary actuator 100 is realizable using the magnet 4 illustrated in FIG.2 and FIG.3.

また、マグネット4に穴部42が設けられており、穴部42は、マグネット4におけるセンサ5に対する対向面部に形成された凹部により構成されている。これにより、図8及び図9に例示するマグネット4を用いて回転式アクチュエータ100を実現することができる。   Moreover, the hole part 42 is provided in the magnet 4, The hole part 42 is comprised by the recessed part formed in the opposing surface part with respect to the sensor 5 in the magnet 4. FIG. Accordingly, the rotary actuator 100 can be realized using the magnet 4 illustrated in FIGS. 8 and 9.

また、マグネット4に穴部42が設けられており、穴部42は、マグネット4におけるセンサ5に対する対向面部に形成された第1凹部42aと、当該対向面部に対する裏面部に形成された第2凹部42bとにより構成されている。これにより、図10及び図11に例示するマグネット4を用いて回転式アクチュエータ100を実現することができる。   Moreover, the hole part 42 is provided in the magnet 4, The hole part 42 is the 1st recessed part 42a formed in the opposing surface part with respect to the sensor 5 in the magnet 4, and the 2nd recessed part formed in the back surface part with respect to the said opposing surface part. 42b. Accordingly, the rotary actuator 100 can be realized using the magnet 4 illustrated in FIGS. 10 and 11.

また、マグネット4に磁気シールド体43が設けられており、磁気シールド体43は、マグネット4におけるセンサ5に対する対向面部に配置されている。これにより、図12及び図13に例示するマグネット4を用いて回転式アクチュエータ100を実現することができる。   Further, the magnet 4 is provided with a magnetic shield body 43, and the magnetic shield body 43 is disposed on a surface of the magnet 4 facing the sensor 5. Accordingly, the rotary actuator 100 can be realized using the magnet 4 illustrated in FIGS. 12 and 13.

なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。   In the present invention, any constituent element of the embodiment can be modified or any constituent element of the embodiment can be omitted within the scope of the invention.

本発明の回転式アクチュエータは、例えば、車載用のVGアクチュエータに用いることができる。   The rotary actuator of the present invention can be used for, for example, a vehicle-mounted VG actuator.

1 ギア、2 シャフト、3 出力レバー、4 マグネット、4N 第1半部、4S 第2半部、5 センサ、6 電子回路基板、7 エアギャップ、8 部材、41N 中央部、41S 中央部、42 穴部、42a 第1凹部、42b 第2凹部、43 磁気シールド体、51 検出面、100 回転式アクチュエータ。   1 gear, 2 shaft, 3 output lever, 4 magnet, 4N first half, 4S second half, 5 sensor, 6 electronic circuit board, 7 air gap, 8 member, 41N center, 41S center, 42 holes Part, 42a 1st recessed part, 42b 2nd recessed part, 43 Magnetic shield body, 51 Detection surface, 100 Rotary actuator.

本発明の回転式アクチュエータは、シャフトの一端部に設けられており、シャフトと一体に回転自在なマグネットと、エアギャップを介してマグネットと対向配置されており、マグネットにより生じた磁界を検出することによりシャフトの回転角を検出するセンサと、を備え、マグネットは、N極に対応する第1半部とS極に対応する第2半部とにより構成されており、かつ、第1半部と第2半部間に穴部又は磁気シールド体が設けられており、センサは、穴部又は磁気シールド体に跨る磁界を検出するものである。マグネットには穴部が設けられており、穴部は、マグネットにおける前記センサに対する対向面部に形成された凹部により構成されている。 The rotary actuator according to the present invention is provided at one end of the shaft, and is disposed so as to face the magnet through an air gap and a magnet that can rotate integrally with the shaft, and detects a magnetic field generated by the magnet. And a sensor for detecting the rotation angle of the shaft, and the magnet is composed of a first half corresponding to the N pole and a second half corresponding to the S pole, and the first half A hole or a magnetic shield body is provided between the second halves, and the sensor detects a magnetic field straddling the hole or the magnetic shield body. The magnet is provided with a hole, and the hole is constituted by a recess formed in a surface of the magnet facing the sensor.

Claims (7)

シャフトの一端部に設けられており、前記シャフトと一体に回転自在なマグネットと、
エアギャップを介して前記マグネットと対向配置されており、前記マグネットにより生じた磁界を検出することにより前記シャフトの回転角を検出するセンサと、を備え、
前記マグネットは、N極に対応する第1半部とS極に対応する第2半部とにより構成されており、かつ、前記第1半部と前記第2半部間に穴部又は磁気シールド体が設けられており、
前記センサは、前記穴部又は前記磁気シールド体に跨る前記磁界を検出するものである
ことを特徴とする回転式アクチュエータ。
A magnet that is provided at one end of the shaft and is rotatable together with the shaft;
A sensor that is disposed opposite to the magnet via an air gap, and that detects a rotation angle of the shaft by detecting a magnetic field generated by the magnet,
The magnet includes a first half corresponding to the N pole and a second half corresponding to the S pole, and a hole or a magnetic shield is provided between the first half and the second half. The body is provided,
The rotary actuator characterized in that the sensor detects the magnetic field straddling the hole or the magnetic shield body.
前記穴部又は前記磁気シールド体は、前記第1半部の中央部と前記第2半部の中央部との間に設けられており、
前記センサは、前記第1半部の中央部と前記第2半部の中央部との間に生じた前記磁界を検出するものである
ことを特徴とする請求項1記載の回転式アクチュエータ。
The hole or the magnetic shield body is provided between a central portion of the first half and a central portion of the second half,
The rotary actuator according to claim 1, wherein the sensor detects the magnetic field generated between a central portion of the first half portion and a central portion of the second half portion.
前記マグネットに前記穴部が設けられており、
前記穴部は、貫通孔により構成されている
ことを特徴とする請求項1記載の回転式アクチュエータ。
The hole is provided in the magnet;
The rotary actuator according to claim 1, wherein the hole portion includes a through hole.
前記マグネットに前記穴部が設けられており、
前記穴部は、前記マグネットにおける前記センサに対する対向面部に形成された凹部により構成されている
ことを特徴とする請求項1記載の回転式アクチュエータ。
The hole is provided in the magnet;
The rotary actuator according to claim 1, wherein the hole portion is configured by a concave portion formed in a surface portion of the magnet facing the sensor.
前記マグネットに前記穴部が設けられており、
前記穴部は、前記マグネットにおける前記センサに対する対向面部に形成された第1凹部と、当該対向面部に対する裏面部に形成された第2凹部とにより構成されている
ことを特徴とする請求項1記載の回転式アクチュエータ。
The hole is provided in the magnet;
The said hole part is comprised by the 1st recessed part formed in the opposing surface part with respect to the said sensor in the said magnet, and the 2nd recessed part formed in the back surface part with respect to the said opposing surface part. Rotary actuator.
前記マグネットに前記磁気シールド体が設けられており、
前記磁気シールド体は、前記マグネットにおける前記センサに対する対向面部に配置されている
ことを特徴とする請求項1記載の回転式アクチュエータ。
The magnet is provided with the magnetic shield body,
The rotary actuator according to claim 1, wherein the magnetic shield body is disposed on a surface portion of the magnet facing the sensor.
請求項1記載の回転式アクチュエータを用いたVGアクチュエータ。   A VG actuator using the rotary actuator according to claim 1.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006208048A (en) * 2005-01-25 2006-08-10 Denso Corp Rotation angle detection apparatus
WO2009116241A1 (en) * 2008-03-18 2009-09-24 三菱電機株式会社 Rotation angle detection apparatus
JP2012145425A (en) * 2011-01-12 2012-08-02 Tdk Corp Rotation angle sensor
JP2017090073A (en) * 2015-11-04 2017-05-25 三菱電機株式会社 Non-contact type rotation angle detector

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006208048A (en) * 2005-01-25 2006-08-10 Denso Corp Rotation angle detection apparatus
WO2009116241A1 (en) * 2008-03-18 2009-09-24 三菱電機株式会社 Rotation angle detection apparatus
JP2012145425A (en) * 2011-01-12 2012-08-02 Tdk Corp Rotation angle sensor
JP2017090073A (en) * 2015-11-04 2017-05-25 三菱電機株式会社 Non-contact type rotation angle detector

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