JP6260039B2

JP6260039B2 - 回転角検出装置およびパワーステアリング装置

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Publication number: JP6260039B2
Application number: JP2014254425A
Authority: JP
Inventors: 高太郎椎野
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2014-12-16
Filing date: 2014-12-16
Publication date: 2018-01-17
Anticipated expiration: 2034-12-16
Also published as: JP2016114524A; US10252747B2; CN107003153A; WO2016098627A1; CN107003153B; US20170349211A1; DE112015005614T5; KR20170082573A

Description

本発明は、回転角検出装置およびパワーステアリング装置に関する。

この種の技術としては、下記の特許文献1に記載の技術が開示されている。特許文献1には、モータの回転軸と一体に回転するセンサマグネットと、センサマグネットに対向配置された磁気センサとが設けられているものが開示されている。磁気センサが回転軸の回転による磁力変化を検出することで回転軸の回転角を検出している。

特開2013-007731号公報

特許文献1に記載の技術では、磁気センサが1つしか設けられていないため、磁気センサが失陥するとモータを駆動することができないおそれがあった。
本発明は、上記問題に着目されたもので、その目的とするところは、磁気検出部が失陥したとしても回転軸の回転角を検出することができる回転角検出装置およびパワーステアリング装置を提供することである。

上記目的を達成するため、第一の発明の回転角検出装置では、回転軸上に設けられ、磁界の大きさまたは方向の変化を検出する第一磁気検出部と、回転軸上に設けられ、第一磁気検出部とは回転軸方向にオフセットした位置に配置され、磁界の大きさまたは方向の変化を検出する第二磁気検出部と、回転軸に対する径方向において第一磁気検出部および第二磁気検出部よりも外側に設けられ、回転軸を中心としてN極とS極とが互いに対向するように配置されると共に、第一磁気検出部および第二磁気検出部と相対回転可能に設けられたマグネットと、を備え、第一磁気検出部および第二磁気検出部の出力信号に基づき第一磁気検出部および第二磁気検出部に対するマグネットの回転角を検出するようにした。

また、第二の発明の回転角検出装置では、回転体に設けられ、磁性材料で形成された被検出部であって、被検出部の外周縁と回転体の回転軸の間の距離である外径または被検出部の内周縁と回転体の回転軸の間の距離である内径が前記回転軸周りの方向において周期的に変化するように形成されたセンサロータと、センサロータの内周側または外周側に設けられ、磁界の強さを検出する第一検出部と、センサロータの内周側または外周側のうち第一検出部が設けられる側と同じ側に設けられ、磁界の強さを検出する第二検出部と、を備え、第一検出部の出力信号および第二検出部の出力信号に基づき、回転軸周りの方向において周期的に変化する外径または内径の変化に応じた磁界の強さの変化を検出することにより第一検出部および第二検出部に対するセンサロータの回転角を検出するようにした。

また、第三の発明のパワーステアリング装置では、操舵機構に操舵力を付与する電動モータの出力軸の角度を検出する角度検出装置は、回転軸上に設けられ、磁界の大きさまたは方向の変化を検出する第一磁気検出部と、回転軸上に設けられ、第一磁気検出部とは回転軸方向にオフセットした位置に配置され、磁界の大きさまたは方向の変化を検出する第二磁気検出部と、電動モータの出力軸に設けられ、回転軸に対する径方向において第一磁気検出部および第二磁気検出部よりも外側に配置され、回転軸を中心としてN極とS極とが互いに対向するように配置されると共に、第一磁気検出部および第二磁気検出部と相対回転可能に設けられたマグネットと、を備え、第一磁気検出部および第二磁気検出部の出力信号に基づき第一磁気検出部および第二磁気検出部に対するマグネットの回転角を検出するようにした。

第一の発明の回転角検出装置においては、第一磁気検出部または第二磁気検出部の一方が失陥したとしても回転軸の回転角を検出することができる。
また第二の発明の回転角検出装置においては、第一検出部または第二検出部の一方が失陥したとしても回転軸の回転角を検出することができる。
また第三の発明のパワーステアルング装置においては、第一磁気検出部または第二磁気検出部の一方が失陥したとしても回転軸の回転角を検出することができる。

実施例1の電動パワーステアリング装置の全体構成図である。実施例1のモータコントロールユニットの構成図である。実施例1の回転角センサの構成を示す模式図である。実施例1のマグネットを軸方向から見た模式図である。実施例1のセンサ搭載基板を軸方向一方側から見た模式図である。実施例2の回転角センサの構成を示す模式図である。実施例3の回転角センサの構成を示す模式図である。実施例4の回転角センサの構成を示す模式図である。実施例5の回転角センサの構成を示す模式図である。実施例6の回転角センサ14の構成を示す模式図である。実施例6のセンサロータとセンサステータとの模式断面図である。実施例6のセンサロータとセンサステータを軸方向から見た模式図である。

〔実施例1〕
［パワーステアリング装置の全体構成］
図1は、電動パワーステアリング装置1の全体構成図である。
電動パワーステアリング装置1は、運転者による操舵操作が入力されるステアリングホイール2と、ステアリングホイール2に接続される転舵軸3と、転舵軸3と一体に回転するピニオン7と、ピニオン7と噛み合いピニオン7の回転運動を直線運動に変換するラック8と、ラック8の運動を転舵輪10に伝達するタイロッド9とを有している。これらはステアリングホイール2の操舵操作を転舵輪10に伝達する操舵機構4を構成している。

また転舵軸3には、ステアリングホイール2に入力された操舵トルクを検出するトルクセンサ5、転舵軸3と一体に回転するウォームホイール6が設けられている。ウォームホイール6には、ウォームシャフト13が噛み合っている。ウォームシャフト13は、操舵力に対してアシスト力を付与する電動モータ11の駆動軸110に接続している。電動モータ11は三相ブラシレスモータであり、モータコントロールユニット12により制御され、モータコントロールユニット12はトルクセンサ5が検出した操舵トルクや車速等の車両の運転状態に応じて電動モータ11が付与する操舵力を制御する。
トルクセンサ5は転舵軸3のステアリングホイール2側とピニオン7側を相対回転可能に連結するトーションバー50が設けられている。トルクセンサ5には、転舵軸3のステアリングホイール2側とピニオン7側との相対回転量を検出する四つのホールIC51?54が設けられている。ホールIC51?54が検出した信号はモータコントロールユニット12に送られる。

［モータコントロールユニットの構成］
図2はモータコントロールユニット12の構成図である。モータコントロールユニット12は各種情報に基づいて電動モータ11への駆動指令信号を演算する中央処理装置120と、中央処理装置120の駆動指令信号に基づき電動モータ11へ供給する電力を制御するインバータ121と、電動モータ11の駆動軸110の回転角を検出する回転角センサ14を有している。
回転角センサ14は、2つの磁気センサチップ（第一磁気センサチップ140、第二磁気センサチップ141）から構成されている。第一磁気センサチップ140には2つの磁気検出素子142,143が搭載され、第二磁気センサチップ141には2つの磁気検出素子144,145が搭載されている。つまり、第一磁気センサチップ140と第二磁気センサチップ141はマルチセンサチップとなっている。センサ素子は磁界の大きさや方向を検出するものであれば良く、磁気抵抗素子やホール素子など特に限定しない。

［回転角センサの構成］
図3は回転角センサ14の構成を示す模式図である。電動モータ11の駆動軸110には磁性材料により構成されたヨーク部材15が圧入によって駆動軸110に一体回転可能に固定されている。ヨーク部材15の軸方向一端側には、円筒状の圧入用凹部150が形成されている。圧入用凹部150の内周に駆動軸110の先端が挿入されている。圧入用凹部150の軸方向他端側から径方向に広がる当接部151が形成されている。当接部151の軸方向他端側の面は軸方向に対してほぼ垂直な平面に形成されている。駆動軸110にヨーク部材15を圧入するときには、この当接部151に治具を当接させて押圧する。
当接部151からさらに径方向に広がる拡径部152が形成され、拡径部152の最外径部から軸方向他端側に伸びるマグネット保持部153が形成されている。マグネット保持部153の内周側には筒状のマグネット16が保持されている。つまり、マグネット保持部153はマグネット16の径方向外側に設けられている。マグネット16は、マグネット保持部153に対して弾力性を有する接着剤17により固定されている。マグネット16は、径方向において当接部151とオーバラップしないように配置されている。

図4はマグネット16を軸方向から見た模式図である。マグネット16は、N極とS極が環状に交互に配置されるように設けられている。マグネット16の内径は、ヨーク部材15の当接部151の外径よりも大きく形成されている。つまり、マグネット16と当接部151とは接触せず、径方向にもオーバラップしないように設けられている。
マグネット16には、複数（図4では3つ）の切欠部160が形成されている。ヨーク部材15の切欠部160に対応する位置において、ヨーク部材15の内周面が切欠部160内に進入するように変形させている。これにより、マグネット16がヨーク部材15に対して相対回転することを規制しており、変形させた部分が回転規制部154を構成している。
マグネット16の内周側には第一磁気センサチップ140、第二磁気センサチップ141を搭載したセンサ搭載基板18が設けられている。図5はセンサ搭載基板18を軸方向一方側から見た模式図である。センサ搭載基板18は、軸方向においてマグネット16とオーバラップする位置に配置されている。センサ搭載基板18は円盤状に形成されている。センサ搭載基板18はマグネット16の内にマグネット16の内周面の中心と同軸上に配置される。センサ搭載基板18の軸方向一方側面の中心部付近には第一磁気センサチップ140が搭載されている。センサ搭載基板18の軸方向他方側面の中心部付近には第二磁気センサチップ141が搭載されている。つまり、第一磁気センサチップ140と第二磁気センサチップ141とは軸方向にオフセットした位置に設けられている。

センサ搭載基板18は、中央処理装置120等が搭載されている基板19に固定された支持部材20によって支持されている。支持部材20は絶縁材料により形成されている。支持部材20の外観は大略、円筒形に形成されている。支持部材20の軸方向他端側は径方向に広がるフランジ部202が形成されている。
支持部材20は、センサ搭載基板18を基板19に対してマグネット16側に離間させて支持している。支持部材20は、支持部材20のフランジ部202に設けられた位置決めピン200を基板19の位置決め孔190に挿入することによって、基板19に対する位置決めが成されている。センサ搭載基板18は、センサ搭載基板18の位置決め孔180に支持部材20のセンサ搭載基板18側の面に設けられた位置決めピン201を挿入することによって、支持部材20に対する位置決めが成されている。

センサ搭載基板18と基板19とはバスバー21により電気的に接続されている。バスバー21は支持部材20内にモールドされており、支持部材20はバスバーモールドとしての機能も有している。バスバー21は、センサ搭載基板18に形成されたバスバー貫通孔181に挿入されている。バスバー21は第一磁気センサチップ140の8本の足、第二磁気センサチップ141の8本の足に対応して16本設けられている。バスバー貫通孔181と第一磁気センサチップ140、第二磁気センサチップ141の足とはセンサ搭載基板18上の配線によって接続されている。
センサ搭載基板18と基板19との間には、磁気遮蔽板22が設けられている。磁気遮蔽板22は磁性材料により形成された板材である。磁気遮蔽板22は支持部材20に保持されている。磁気遮蔽板22は軸方向から見て、少なくとも、第一磁気センサチップ140および第二磁気センサチップ141とオーバラップするように設けられている。第一磁気センサチップ140および第二磁気センサチップ141の軸方向一方側および径方向外側は磁性材料からなるヨーク部材15によって覆われ、軸方向他方側は同じく磁性材料からなる磁気遮蔽板22によって覆われている。これにより、第一磁気センサチップ140および第二磁気センサチップ141に外部の磁力（マグネット16以外の磁力）が作用することを抑制することができる。

［作用］
電動パワーステアリング装置1において、システムの一部に失陥が生じても失陥が生じる前と同等の制御を行うことが求められてきている。回転角センサ14に失陥が生じた場合を考えると、二重系では失陥が生じたことは判断できるが、どちらの系統に失陥が生じているかを判断することができないため、失陥前と同等の制御を行うことはできない。そのため、三重系以上にする必要がある。
現在、1つのチップに2つの磁気検出素子を搭載しているものがある。三重系以上にするためには、2つの磁気検出素子を搭載しているチップを用いたとしても、2つ以上のチップを用いる必要がある。しかし、チップの配置によっては検出する磁界の方向や大きさが異なるおそれがある。
そこで実施例1では、第一磁気センサチップ140と第二磁気センサチップ141を電動モータ11の駆動軸110の軸方向にオフセットして配置するようにした。また第一磁気センサチップ140と第二磁気センサチップ141の外周側にマグネット16を配置するようにした。これにより、第一磁気センサチップ140と第二磁気センサチップ141はともに駆動軸110の回転中心付近の磁界を検出することができ、両者の出力特性の均一化を図ることができる。
1つの磁気検出素子を搭載したチップを2つ用いて二重系にする場合も、同様にすることで、2つのチップの出力特性の均一化を図ることができる。

また実施例1では、マグネット16の径方向外側に磁性材料で形成したヨーク部材15を設けた。これにより、マグネット16の磁界を強めることができる。
また実施例1では、ヨーク部材15によりマグネット16を保持するようにした。ヨーク部材15をマグネットホルダとしても用いることができ部品点数の削減を図ることができる。
また実施例1では、マグネット16をヨーク部材15に対して弾力性を有する接着剤17により固定するようにした。これにより、マグネット16とヨーク部材15の線膨張係数の違いを接着剤17で吸収することができる。
また実施例1では、ヨーク部材15にマグネット16がヨーク部材15に対して相対回転することを規制する回転規制部154を設けた。これにより、ヨーク部材15に対するマグネット16の相対回転を規制することができるため、回転角センサ14の回転角検出精度の低下を抑制することができる。

また実施例1では、ヨーク部材15に円筒状の圧入用凹部150を形成し、圧入用凹部150の内周に駆動軸110の先端を圧入するようにした。圧入用凹部150から径方向に広がる当接部151が形成し、当接部151はマグネット16と接触しないようにした。駆動軸110にヨーク部材15を圧入するときには、この当接部151に治具を当接させて押圧するようにした。これにより、当接部151が駆動軸110を圧入用凹部150に圧入する際の押圧面となり、圧入作業を容易にすることができる。また、圧入作業の際、マグネット16の損傷を抑制することができる。
また実施例1では、マグネット16の内周側に第一磁気センサチップ140、第二磁気センサチップ141を搭載したセンサ搭載基板18を設けた。センサ搭載基板18を、軸方向においてマグネット16とオーバラップする位置に配置した。これにより、第一磁気センサチップ140、第二磁気センサチップ141をセンサ搭載基板18に搭載した状態で、第一磁気センサチップ140、第二磁気センサチップ141をマグネット16の内周側に配置することができる。

また実施例1では、第一磁気センサチップ140を、センサ搭載基板18の一方側に搭載し、第二磁気センサチップ141を、センサ搭載基板18の他方側に搭載するようにした。これにより、第一磁気センサチップ140と第二磁気センサチップ141を同一回転軸上に配置しつつ、容易にセンサ搭載基板18に搭載することができる。
また実施例1では、センサ搭載基板18を円盤状に形成し、センサ搭載基板18をマグネット16の内にマグネット16の内周面の中心と同軸上に配置した。これにより、センサ搭載基板18とマグネット16との干渉を防止しつつ、センサ搭載基板18の素子搭載面積の拡大を図ることができる。
また実施例1では、支持部材20により、センサ搭載基板18を基板19に対してマグネット16側に離間させて支持するようにした。これにより、センサ搭載基板18を安定して保持することができる。

また実施例1では、第一磁気センサチップ140および第二磁気センサチップ141を、回転軸の方向においてマグネット16とオーバラップするように設けた。これにより、マグネット16のN極とS極との間に形成される磁界が強い範囲に、第一磁気センサチップ140および第二磁気センサチップ141を配置することができるため、電動モータ11の回転角検出精度を向上させることができる。
また実施例1では、マグネット16を環状に形成するようにした。これにより、第一磁気センサチップ140および第二磁気センサチップ141の外周をマグネット16で包囲することができる。そのため、第一磁気センサチップ140および第二磁気センサチップ141に対する外部からの磁界の影響を抑制することができる。
また実施例1では、マグネット16をN極とS極が環状に交互に配置するようにして形成した。これにより、マグネット16の形状を複雑化することなく、磁気検出素子142,143および磁気検出素子144,145の周囲をマグネット16により包囲することができる。

［効果］
(1) 電動モータ11（回転体）の回転角を検出する回転角センサ14（回転角検出装置）であって、回転軸上に設けられ、磁界の大きさまたは方向の変化を検出する磁気検出素子142,143（第一磁気検出部）と、回転軸上に設けられ、磁気検出素子142,143（第一磁気検出部）とは回転軸方向にオフセットした位置に配置され、磁界の大きさまたは方向の変化を検出する磁気検出素子144,145（第二磁気検出部）と、回転軸に対する径方向において磁気検出素子142,143および磁気検出素子144,145よりも外側に設けられ、回転軸を中心としてN極とS極とが互いに対向するように配置されると共に、磁気検出素子142,143および磁気検出素子144,145と相対回転可能に設けられたマグネット16と、を備え、磁気検出素子142,143および磁気検出素子144,145の出力信号に基づき磁気検出素子142,143および磁気検出素子144,145に対するマグネット16の回転角を検出するようにした。
よって、磁気検出素子142,143と磁気検出素子144,145の両者の出力特性の均一化を図ることができる。

(2) 径方向においてマグネット16の外側に、磁性材料で形成されたヨーク部材15を設けた。
よって、マグネット16の磁界を強めることができる。
(3) ヨーク部材15を、マグネット16を保持するように形成した。
よって、部品点数の削減を図ることができる。
(4) マグネット16とヨーク部材15の間に弾性力を有する接着剤17（弾性部材）を設けた。
よって、マグネット16とヨーク部材15の線膨張係数の違いを接着剤17で吸収することができる。
(5) ヨーク部材15に、ヨーク部材15に対するマグネット16の相対回転を規制する回転規制部154を設けた。
よって、回転角センサ14の回転角検出精度の低下を抑制することができる。

(6) ヨーク部材15と一体に回転する駆動軸110（回転部材）を備え、ヨーク部材15は、駆動軸110が圧入される圧入用凹部150と、圧入用凹部150に駆動軸110を圧入する際、治具（他の部材）が当接する当接部151と、を有し、当接部151をマグネット16と接触しないように設けた。
よって、当接部151が駆動軸110を圧入用凹部150に圧入する際の押圧面となり、圧入作業を容易にすることができる。また、圧入作業の際、マグネット16の損傷を抑制することができる。
(7) 径方向においてマグネット16より内側に設けられ、かつマグネット16と駆動軸110の方向においてオーバラップするように設けられ、磁気検出素子142,143および磁気検出素子144,145が搭載されるセンサ搭載基板18（磁気検出部材搭載基板）を設けた。
よって、磁気検出素子142,143、磁気検出素子144,145をセンサ搭載基板18に搭載した状態で、磁気検出素子142,143、磁気検出素子144,145をマグネット16の内周側に配置することができる。

(8) 磁気検出素子142,143を第一磁気センサチップ140（第一センサチップ）内に搭載し、磁気検出素子144,145を、第一磁気センサチップ140とは別の第二磁気センサチップ141（第二センサチップ）内に搭載し、第一磁気センサチップ140を、センサ搭載基板18の一方側に搭載し、第二磁気センサチップ141を、センサ搭載基板18の他方側に搭載するようにした。
よって、第一磁気センサチップ140と第二磁気センサチップ141を同一回転軸上に配置しつつ、容易にセンサ搭載基板18に搭載することができる。
(9) センサ搭載基板18を回転軸を中心とした略円形に形成した。
よって、センサ搭載基板18とマグネット16との干渉を防止しつつ、センサ搭載基板18の素子搭載面積の拡大を図ることができる。
(10) 回転軸の方向においてセンサ搭載基板18と対向するように設けられ中央処理装置120（マイクロコンピュータ）が搭載される基板19（大基板）と、絶縁材料で形成され基板19に対しセンサ搭載基板18を離間させた状態で支持する支持部材20（絶縁支持部材）と、を設けた。
よって、センサ搭載基板18を安定して保持することができる。

(11) 支持部材20は、基板19に対して位置決めを行う位置決めピン200を設けた。
よって、磁気検出素子142,143および磁気検出素子144,145とマグネット16との相対位置精度を向上させることができる。
(12) 磁気検出素子142,143および磁気検出素子144,145を、回転軸の方向においてマグネット16とオーバラップするように設けた。
よって、電動モータ11の回転角検出精度を向上させることができる。
(13) マグネット16を環状磁石とした。
よって、磁気検出素子142,143および磁気検出素子144,145に対する外部からの磁界の影響を抑制することができる。
(14) マグネット16を、回転軸周りの方向において複数個設けるようにした。
よって、マグネット16の形状を複雑化することなく、磁気検出素子142,143および磁気検出素子144,145の周囲をマグネット16により包囲することができる。

(15) ステアリングホイール2の操舵操作に伴い転舵輪10を転舵させる操舵機構4と、
操舵機構4に操舵力を付与する電動モータ11と、電動モータ11の駆動軸110（出力軸）の角度を検出する回転角センサ14（角度検出装置）と、回転角センサ14の出力信号に基づき電動モータ11を駆動制御する中央処理装置120（制御装置）と、を備え、回転角センサ14は、回転軸上に設けられ、磁界の大きさまたは方向の変化を検出する磁気検出素子142,143（第一磁気検出部）と、回転軸上に設けられ、磁気検出素子142,143（第一磁気検出部）とは回転軸方向にオフセットした位置に配置され、磁界の大きさまたは方向の変化を検出する磁気検出素子144,145（第二磁気検出部）と、電動モータ11の駆動軸110に設けられ、回転軸に対する径方向において磁気検出素子142,143および磁気検出素子144,145よりも外側に設けられ、回転軸を中心としてN極とS極とが互いに対向するように配置されると共に、磁気検出素子142,143および磁気検出素子144,145と相対回転可能に設けられたマグネット16と、を備え、磁気検出素子142,143と磁気検出素子144,145の出力信号に基づき磁気検出素子142,143および磁気検出素子144,145に対するマグネット16の回転角を検出するようにした。
よって、磁気検出素子142,143と磁気検出素子144,145の両者の出力特性の均一化を図ることができる。

〔実施例2〕
実施例2について説明する。実施例2では、ヨーク部材15の構成とマグネット16の構成が実施例1と異なる。実施例2では実施例1と同じ構成については同一の符号を付して説明を省略する。
図6は回転角センサ14の構成を示す模式図である。ヨーク部材15の圧入用凹部150から径外方向に広がる拡径部152が形成されている。拡径部152の最外径部から軸方向他端側に伸びるマグネット保持部153が形成されている。マグネット保持部153の内周側には円盤状のマグネット16が保持されている。マグネット16は、マグネット保持部153に対して弾力性を有する接着剤17により固定されている。マグネット保持部153の軸方向先端部から径方向内側に延びるフランジ部155が形成されている。

［作用］
実施例2では、ヨーク部材15に、マグネット保持部153の軸方向先端部から径方向内側に延びるフランジ部155を形成した。これにより、磁界がフランジ部155を通り、マグネット16を包み込むように形成されるため、第一磁気センサチップ140および第二磁気センサチップ141による磁気検出精度を向上させることができる。
［効果］
(16) ヨーク部材15に、マグネット16の回転軸方向一方側または他方側に設けられ、径方向内側方向に延びるフランジ部155を設けた。
よって、磁気検出素子142,143と磁気検出素子144,145の磁気検出精度を向上させることができる。

〔実施例3〕
実施例3について説明する。実施例3では、ヨーク部材15の構成とマグネット16の構成が実施例1と異なる。実施例3では実施例1と同じ構成については同一の符号を付して説明を省略する。
図7は回転角センサ14の構成を示す模式図である。ヨーク部材15の圧入用凹部150から径外方向に広がる拡径部152が形成されている。拡径部152の最外径部から軸方向他端側に伸びるマグネット保持部153が形成されている。マグネット保持部153の内周側には円盤状のマグネット16が保持されている。マグネット16はカップ状に形成されており、底部が拡径部152側、開口部が第一磁気センサチップ140および第二磁気センサチップ141側となるように配置されている。マグネット16は回転軸に対する径方向に延びるように形成され、N極とS極とを接続する接続部160を有する。

［作用］
実施例3では、マグネット16を回転軸に対する径方向に延びるように形成され、N極とS極とを接続する接続部160を有するようにした。これにより、マグネット16を第一磁気センサチップ140および第二磁気センサチップ141の回転軸方向に対向する位置にも設けることができる。そのため、第一磁気センサチップ140および第二磁気センサチップ141に作用する磁界を強めるとともに、回転軸方向の外部から第一磁気センサチップ140および第二磁気センサチップ141に作用する磁界の影響を抑制することができる。
［効果］
(17) マグネット16は回転軸に対する径方向に延びるように形成され、N極とS極とを接続する接続部160を有するようにした。
よって、磁気検出素子142,143と磁気検出素子144,145に作用する磁界を強めるとともに、回転軸方向の外部から磁気検出素子142,143と磁気検出素子144,145に作用する磁界の影響を抑制することができる。

〔実施例4〕
実施例4について説明する。実施例4では、基板19に対するセンサ搭載基板18の支持方法が実施例1と異なる。実施例4では実施例1と同じ構成については同一の符号を付して説明を省略する。
図8は回転角センサ14の構成を示す模式図である。実施例4では、支持部材20を設けず、第一磁気センサチップ140と基板19とを電気的に接続する第一バスバー210と、第二磁気センサチップ141と基板19とを電気的に接続する第二バスバー211により、センサ搭載基板18を基板19に対して離間して支持するようにした。

［作用］
実施例4では、第一バスバー210と第二バスバー211により、センサ搭載基板18を基板19に対して離間して支持するようにした。これにより、バスバー21がセンサ搭載基板18の支持部材を兼ねており、部品点数の削減を図ることができる。
［効果］
(18) 回転軸の方向においてセンサ搭載基板18と対向するように設けられ中央処理装置120が搭載される基板19を備え、磁気検出素子142,143は第一磁気センサチップ140内に搭載され、磁気検出素子144,145は、第一磁気センサチップ140とは別の第二磁気センサチップ141内に搭載され、第一磁気センサチップ140は、導電性の金属材料で形成され、磁気検出素子142,143の出力信号を中央処理装置120に出力すると共に、センサ搭載基板18を基板19から離間した状態で支持する第一バスバー210（第一支持部材）を備え、第二磁気センサチップ141は、導電性の金属材料で形成され、磁気検出素子144,145の出力信号を中央処理装置120に出力すると共に、センサ搭載基板18を基板19から離間した状態で支持する第二バスバー211（第二支持部材）を備えた。
よって、バスバー21がセンサ搭載基板18の支持部材を兼ねており、部品点数の削減を図ることができる。

〔実施例5〕
実施例5について説明する。実施例5では、基板19に対するセンサ搭載基板18の支持方法が実施例1と異なる。実施例4では実施例1と同じ構成については同一の符号を付して説明を省略する。
図9は回転角センサ14の構成を示す模式図である。ヨーク部材15の圧入用凹部150から径外方向に広がる拡径部152が形成されている。拡径部152の最外径部から軸方向他端側に伸びるマグネット保持部153が形成されている。マグネット保持部153の内周側にはリング状のマグネット16が保持されている。マグネット16は、マグネット保持部153に対して弾力性を有する接着剤17により固定されている。マグネット保持部153の軸方向先端部から径方向内側に延びるフランジ部155が形成されている。
第一磁気センサチップ140は、第一磁気センサチップ140に直接取り付けられた端子212によって基板19に接続されている。第一磁気センサチップ140は、端子212によって基板19から離間した状態で支持されている。第二磁気センサチップ141は、第二磁気センサチップ141に直接取り付けられた端子213によって基板19に接続されている。第二磁気センサチップ141は、端子213によって基板19から離間した状態で支持されている。

［作用］
実施例5では、第一磁気センサチップ140に直接取り付けられた端子212によって、第一磁気センサチップ140を基板19に対して離間して支持している。また第二磁気センサチップ141に直接取り付けられた端子213によって、第二磁気センサチップ141を基板19に対して離間して支持している。これにより、第一磁気センサチップ140および第二磁気センサチップ141を直接基板19に支持することができ、端子212,213が第一磁気センサチップ140および第二磁気センサチップ141の支持部材を兼ねており、部品点数の削減を図ることができる。
［効果］
(19) 回転軸の方向において磁気検出素子142,143および磁気検出素子144,145と対向するように設けられ中央処理装置120が搭載される基板19を備え、磁気検出素子142,143は第一磁気センサチップ140内に搭載され、磁気検出素子144,145は、第一磁気センサチップ140とは別の第二磁気センサチップ141内に搭載され、第一磁気センサチップ140および第二磁気センサチップ141は、導電性の金属材料で形成され、磁気検出素子142,143および磁気検出素子144,145の出力信号を中央処理装置120に出力すると共に、第一磁気センサチップ140および第二磁気センサチップ141を基板19から離間した状態で支持する端子212,213（センサチップ支持部材）を備えた。
よって、端子212,213が第一磁気センサチップ140および第二磁気センサチップ141の支持部材を兼ねており、部品点数の削減を図ることができる。

〔実施例6〕
実施例6について説明する。実施例6では、回転角センサ14の構成が異なる。図10は回転角センサ14の構成を示す模式図である。図11はセンサロータ30とセンサステータ31との模式断面図である。図12はセンサロータ30とセンサステータ31を軸方向から見た模式図である。
センサロータ30は、電動モータ11の駆動軸110と一体回転可能に固定されている。センサロータ30は磁性体によって形成されている。センサロータ30の外周は、駆動軸110の回転軸との距離（外径）が回転軸周りの方向において周期的に変化するように形成されている。
センサステータ31は、センサロータ30の外周に配置されている。センサロータ30は複数のコイルにより形成されている。センサステータ31は、3つの磁界検出部311,312,313から構成されている。各磁界検出部311,312,313は、4つコイルから構成されている（図12）。つまり、センサステータ31は、12個のコイルから構成されている。12個のコイルは、サイン信号を検出するサイン信号検出コイル、コサイン信号を検出するコサイン信号検出コイルが交互に配置され、全体として円筒形に形成されている。
各磁界検出部311,312,313が検出した磁界変化信号は、演算回路122,123,124に入力される。各演算回路122,123,124では、個々にセンサロータ30の回転角を演算し、演算結果を中央処理装置120に出力する。

［作用］
実施例6では、センサロータ30の外周に配置された磁界検出部311,312,313により、センサロータ30の回転に伴う磁界の変化を検出するようにした。そして、各磁界検出部311,312,313が検出した磁界の変化からセンサロータ30の回転角を検出するようにした。これにより、磁界検出部311,312,313は互いに等しい環境の磁界を検出することができるため、磁界検出部311,312,313の出力特性の均一化を図ることができる。

［効果］
（20）電動モータ11（回転体）の回転角を検出する回転角センサ14（回転角検出装置）であって、電動モータ11に設けられ、磁性材料で形成された被検出部であって、被検出部の外周縁と回転体の回転軸の間の距離である外径が回転軸周りの方向において周期的に変化するように形成されたセンサロータ30と、センサロータ30の外周側に設けられ、磁界の強さを検出する磁界検出部311（第一検出部）と、センサロータ30の外周側に設けられ、磁界の強さを検出する磁界検出部312（第二検出部）と、を備え、磁界検出部311の出力信号および磁界検出部312の出力信号に基づき、回転軸周りの方向において周期的に変化する外径の変化に応じた磁界の強さの変化を検出することにより磁界検出部311および磁界検出部312に対するセンサロータ30の回転角を検出するようにした。
よって、磁界検出部311,312,313は互いに等しい環境の磁界を検出することができるため、磁界検出部311,312,313の出力特性の均一化を図ることができる。

〔他の実施例〕
以上、本発明を実施例1〜実施例6に基づいて説明してきたが、各発明の具体的な構成は実施例1〜実施例6に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
実施例1〜実施例5では、第一磁気センサチップ140と第二磁気センサチップ141をそれぞれ2つの磁気検出素子を搭載したマルチセンサチップとしたが、1つの磁気検出素子を搭載したものでも良い。少なくとも2つ以上の磁気検出素子が、駆動軸110の回転軸に対してオフセットして設けられているものであれば良い。
実施例6では、センサロータ30の外周側に磁界検出部311,312,313を配置したが、センサロータ30の内径が回転軸周りの方向において周期的に変化し、内径側に磁界検出部311,312,313を配置するようにしても良い。

［請求項以外の技術的思想］
更に、上記実施例から把握しうる請求項以外の技術的思想について、以下に記載する。
(A) 請求項3に記載の回転角検出装置において、
前記マグネットと前記ヨーク部材の間に設けられた弾性部材を有することを特徴とする回転角検出装置。
(B) 請求項3に記載の回転角検出装置において、
前記ヨーク部材は、前記ヨーク部材に対する前記マグネットの相対回転を規制する回転規制部を有することを特徴とする回転角検出装置。
(C) 請求項3に記載の回転角検出装置において、
前記ヨーク部材と一体に回転する回転部材を備え、
前記ヨーク部材は、前記回転部材が圧入される圧入用凹部と、前記圧入用凹部に前記回転部材を圧入する際、他の部材が当接する当接部と、を有し、
前記当接部は、前記マグネットと接触しないように設けられることを特徴とする回転角検出装置。

(D) 請求項5に記載の回転角検出装置において、
前記磁気検出部材搭載基板は前記回転軸を中心とした略円形に形成されることを特徴とする回転角検出装置。
(E) 請求項5の回転角検出装置において、
前記回転軸の方向において前記磁気検出部材搭載基板と対向するように設けられマイクロコンピュータが搭載される大基板を備え、
前記第一磁気検出部は第一センサチップ内に搭載され、
前記第二磁気検出部は、前記第一センサチップとは別の第二センサチップ内に搭載され、
前記第一センサチップは、導電性の金属材料で形成され、前記第一磁気検出部の出力信号を前記マイクロコンピュータに出力すると共に、前記磁気検出部材搭載基板を前記大基板から離間した状態で支持する第一支持部材を備え、
前記第二センサチップは、導電性の金属材料で形成され、前記第二磁気検出部の出力信号を前記マイクロコンピュータに出力すると共に、前記磁気検出部材搭載基板を前記大基板から離間した状態で支持する第二支持部材を備えることを特徴とする回転角検出装置。

(F) 請求項5に記載の回転角検出装置において、
前記回転軸の方向において前記磁気検出部材搭載基板と対向するように設けられマイクロコンピュータが搭載される大基板と、
絶縁材料で形成され前記大基板に対し前記磁気検出部材搭載基板を離間させた状態で支持する絶縁支持部材と、
を有することを特徴とする回転角検出装置。
(G) 上記(F)に記載の回転角検出装置において、
前記絶縁支持部材は、前記大基板に対し位置決めを行う位置決め部を有することを特徴とする回転角検出装置。
(H) 請求項1の回転角検出装置において、
前記回転軸の方向において前記第一磁気検出部および前記第二磁気検出部と対向するように設けられマイクロコンピュータが搭載される大基板を備え、
前記第一磁気検出部は第一センサチップ内に搭載され、
前記第二磁気検出部は、前記第一センサチップとは別の第二センサチップ内に搭載され、
前記第一センサチップおよび前記第二センサチップは、導電性の金属材料で形成され、前記第一磁気検出部および前記第二磁気検出部の出力信号を前記マイクロコンピュータに出力すると共に、前記第一センサチップおよび前記第二センサチップを前記大基板から離間した状態で支持するセンサチップ支持部材を備えることを特徴とする回転角検出装置。
(I) 請求項1に記載の回転角検出装置において、
前記マグネットは前記回転軸に対する径方向に延びるように形成され、前記N極とS極とを接続する接続部を有することを特徴とする回転角検出装置。
(J) 請求項1に記載の回転角検出装置において、
前記マグネットは、前記回転軸周りの方向において複数個設けられることを特徴とする回転角検出装置。

11 電動モータ（回転体）
14 回転角センサ（回転角検出装置）
15 ヨーク部材
16 マグネット
17 接着剤（弾性部材）
18 センサ搭載基板（磁気検出部材搭載基板）
19 基板（大基板）
20 支持部材（絶縁支持部材）
110 駆動軸（回転部材）
120 中央処理装置（マイクロコンピュータ）
140 第一磁気センサチップ（第一センサチップ）
141 第二磁気センサチップ（第二センサチップ）
142 磁気検出素子（第一磁気検出部）
143 磁気検出素子（第一磁気検出部）
144 磁気検出素子（第二磁気検出部）
145 磁気検出素子（第二磁気検出部）
150 圧入用凹部
151 当接部
210 第一バスバー（第一支持部材）
211 第二バスバー（第二支持部材）
212 端子（センサチップ支持部材）
213 端子（センサチップ支持部材）

Claims

回転体の回転角を検出する回転角検出装置であって、
回転軸上に設けられ、磁界の大きさまたは方向の変化を検出する第一磁気検出部と、
前記回転軸上に設けられ、前記第一磁気検出部とは前記回転軸方向にオフセットした位置に配置され、磁界の大きさまたは方向の変化を検出する第二磁気検出部と、
前記回転軸に対する径方向において前記第一磁気検出部および前記第二磁気検出部よりも外側に設けられ、前記回転軸を中心としてN極とS極とが互いに対向するように配置されると共に、前記第一磁気検出部および前記第二磁気検出部と相対回転可能に設けられたマグネットと、
を備え、
前記第一磁気検出部および前記第二磁気検出部の出力信号に基づき前記第一磁気検出部および前記第二磁気検出部に対する前記マグネットの回転角を検出することを特徴とする回転角検出装置。
請求項1に記載の回転角検出装置において、
前記径方向において前記マグネットの外側に設けられ、磁性材料で形成されたヨーク部材を有することを特徴とする回転角検出装置。
請求項2に記載の回転角検出装置において、
前記ヨーク部材は、前記マグネットを保持するように形成されることを特徴とする回転角検出装置。
請求項2に記載の回転角検出装置において、
前記ヨーク部材は、前記マグネットの前記回転軸方向一方側または他方側に設けられ、前記径方向内側方向に延びるフランジ部を有することを特徴とする回転角検出装置。
請求項1に記載の回転角検出装置において、
前記径方向において前記マグネットより内側に設けられ、かつ前記マグネットと前記回転軸の方向においてオーバラップするように設けられ、前記第一磁気検出部および前記第二磁気検出部が搭載される磁気検出部材搭載基板を有することを特徴とする回転角検出装置。
請求項5に記載の回転角検出装置において、
前記第一磁気検出部は第一センサチップ内に搭載され、
前記第二磁気検出部は、前記第一センサチップとは別の第二センサチップ内に搭載され、
前記第一センサチップは、前記磁気検出部材搭載基板の一方側に搭載され、
前記第二センサチップは、前記磁気検出部材搭載基板の他方側に搭載されることを特徴とする回転角検出装置。
請求項1に記載の回転角検出装置において、
前記第一磁気検出部および前記第二磁気検出部は、前記回転軸の方向において前記マグネットとオーバラップするように設けられることを特徴とする回転角検出装置。
請求項1に記載の回転角検出装置において、
前記マグネットは環状磁石であることを特徴とする回転角検出装置。
回転体の回転角を検出する回転角検出装置であって、
前記回転体に設けられ、磁性材料で形成された被検出部であって、前記被検出部の外周縁と前記回転体の回転軸の間の距離である外径または前記被検出部の内周縁と前記回転体の回転軸の間の距離である内径が前記回転軸周りの方向において周期的に変化するように形成されたセンサロータと、
前記センサロータの内周側または外周側に設けられ、磁界の強さを検出する第一検出部と、
前記センサロータの内周側または外周側のうち前記第一検出部が設けられる側と同じ側に設けられ、磁界の強さを検出する第二検出部と、
を備え、
前記第一検出部の出力信号および前記第二検出部の出力信号に基づき、前記回転軸周りの方向において周期的に変化する前記外径または前記内径の変化に応じた磁界の強さの変化を検出することにより前記第一検出部および前記第二検出部に対する前記センサロータの回転角を検出することを特徴とする回転角検出装置。
ステアリングホイールの操舵操作に伴い転舵輪を転舵させる操舵機構と、
前記操舵機構に操舵力を付与する電動モータと、
前記電動モータの出力軸の角度を検出する角度検出装置と、
前記角度検出装置の出力信号に基づき前記電動モータを駆動制御する制御装置と、
を備え、
前記角度検出装置は、
回転軸上に設けられ、磁界の大きさまたは方向の変化を検出する第一磁気検出部と、
前記回転軸上に設けられ、前記第一磁気検出部とは前記回転軸方向にオフセットした位置に配置され、磁界の大きさまたは方向の変化を検出する第二磁気検出部と、
前記電動モータの出力軸に設けられ、前記回転軸に対する径方向において前記第一磁気検出部および前記第二磁気検出部よりも外側に配置され、前記回転軸を中心としてN極とS極とが互いに対向するように配置されると共に、前記第一磁気検出部および前記第二磁気検出部と相対回転可能に設けられたマグネットと、
を備え、
前記第一磁気検出部および前記第二磁気検出部の出力信号に基づき前記第一磁気検出部および前記第二磁気検出部に対する前記マグネットの回転角を検出することを特徴とするパワーステアリング装置。