JP6895940B2 - 回転角度検出装置、回転電機、自動車駆動システム、および回転角度検出装置の製造方法 - Google Patents
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Description
図1は実施の形態1に係る回転角度検出装置1の概略を示す鳥瞰図、図2は回転角度検出装置の一部を示す平面断面図、図3は図2の一点鎖線D−Dにおける断面図である。回転角度検出装置1は、外周面に周期的に形成された凹凸部2aを有する磁性体で、回転軸5を中心に回転する回転体2と、磁気検出部31と磁界発生部32と集磁部33とで構成され、凹凸部2aに対向して設けられた検出部3と、磁気検出部31の出力から回転体2の回転角度を演算する回転角度演算処理部4とを備える。なお、図において回転軸5の伸長する方向をZ方向、回転軸5から検出部3に向かう方向をX方向として規定する。
実施の形態2に係る回転電機10について説明する。回転電機10は実施の形態1に示した回転角度検出装置1を備えている。図10は回転電機10の半分の概略構成を示す断面模式図で、図11は回転角度検出装置1が備える回転体2がずれた場合の回転電機10の断面模式図である。実施の形態2に示す回転電機10において、回転電機の回転子11と回転電機の固定子12は例えばボス13、筐体15といった異なる部材に取り付けられ、回転体2は回転電機の回転子11の側に、検出部3は回転電機の固定子12の側に固定されるものである。なお、他の構成については、実施の形態1の記載と同様であるため同一の符号を付して説明を省略する。
回転電機の回転子11と回転電機の固定子12は同じ部材に取り付けられるとは限られず、本実施の形態にて示したように異なる部材に取付けられる場合もある。異なる部材に取り付けられる場合、双方の部材への取り付け誤差も含めて回転体2のZ方向のずれ量Xが規定されるが、取り付け誤差は回転電機の回転子11の軸方向累積公差および回転電機の固定子12の軸方向累積公差に含まれる。回転体2のZ方向のずれ量Xを規定することが可能であり、A≧2X−Cを満足するように長さAを規定して回転体2は製造されるため、回転体2の回転角度の検出精度を維持することができる。
実施の形態3に係る自動車駆動システム20について説明する。自動車駆動システム20は、回転角度検出装置1を備えた回転電機10を有している。図12は自動車駆動システム20の一部の構成を簡略化して示す断面模式図で、図13は別の自動車駆動システム20の一部の構成を簡略化して示す断面模式図である。実施の形態3に示す自動車駆動システム20は、エンジン21とトランスミッション22を備え、何れか一方に回転電機の回転子11が取り付けられ、他方に回転電機の固定子12が取り付けられるものである。なお、他の構成については、実施の形態1および実施の形態2の記載と同様であるため同一の符号を付して説明を省略し、図12と図13において回転角度検出装置1が備える回転角度演算処理部4は省略する。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも1つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
Claims (12)
- 外周面に周期的に形成された凹凸部を有する磁性体で、回転軸を中心に回転する回転体と、磁気検出部と磁界発生部と集磁部とで構成され、前記凹凸部に対向して設けられた検出部と、前記磁気検出部の出力から前記回転体の回転角度を演算する回転角度演算処理部と、を備えた回転角度検出装置であって、
前記凹凸部は、回転時に前記磁気検出部との距離が連続的に変化する形状で、Nを1以上の整数とした場合に外周の方向について機械角360度に対してN周期分変化するように形成され、
前記凹凸部から前記磁界発生部に引き込まれる磁束を検出する前記磁気検出部の前記回転軸の方向の長さCは、前記磁界発生部および前記集磁部の前記回転軸の方向の長さよりも短く、
前記磁気検出部は、対向する前記凹凸部と前記磁界発生部の間の前記磁界発生部の側で、前記磁界発生部の回転軸の方向の中央部に配置され、
ずれ量Xを前記回転体の前記回転軸の方向の中心と前記磁気検出部の前記回転軸の方向の中心の前記回転軸の方向の距離として前記回転体と前記磁気検出部のずれを見積もった量の最大値とし、前記磁界発生部の前記磁気検出部の側とは反対側に配置された前記集磁部及び前記磁界発生部の前記回転軸の方向の長さをBとしたとき、前記回転体の前記回転軸の方向の長さAは、B≧A≧2X−Cで規定されていることを特徴とする回転角度検出装置。 - 前記ずれ量Xを、前記回転体が取り付けられる側の部材と前記検出部が取り付けられる側の部材のそれぞれの前記回転軸の方向の累積公差の差の最大値としたことを特徴とする請求項1に記載の回転角度検出装置。
- 前記ずれ量Xを、前記回転体が取り付けられる側の部材と前記検出部が取り付けられる側の部材のそれぞれの前記回転軸の方向の累積公差の差の最大値と、回転に伴う前記回転体と前記磁気検出部のずれの和としたことを特徴とする請求項1に記載の回転角度検出装置。
- 前記検出部は複数の磁気検出部を備え、
前記回転角度演算処理部は、前記複数の磁気検出部からの出力信号の直流成分によるオフセット値をそれぞれ算出して初期オフセット値としてそれぞれ記憶するオフセット算出部と、
前記初期オフセット値が記憶された後の前記複数の磁気検出部からの出力信号をそれぞれの前記初期オフセット値に基づいて補正するオフセット補正部と、
前記オフセット補正部で補正された信号の振幅値をそれぞれ算出して初期振幅値としてそれぞれ記憶する振幅算出部と、
前記オフセット補正部で補正された信号をそれぞれの前記初期振幅値に基づいて補正する振幅補正部と、
前記振幅補正部で補正された複数の信号を2相信号に変換する2相変換部と、
前記2相信号の正接逆関数を演算して回転角度を算出する角度算出部と、で構成されたことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の回転角度検出装置。 - 前記磁気検出部はホールセンサであることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の回転角度検出装置。
- X=0であるときの前記回転体に発生する最大の磁束密度は、前記回転体が構成された材料の飽和磁束密度の1/2以下であることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の回転角度検出装置。
- 前記回転体に発生する最大の磁束密度は1T以下であることを特徴とする請求項6に記載の回転角度検出装置。
- 請求項1から7のいずれか1項に記載した回転角度検出装置と、異なる部材に取り付けられた回転電機の回転子と回転電機の固定子とを備え、
前記回転体は前記回転電機の回転子の側に、前記検出部は前記回転電機の固定子の側に固定されていることを特徴とする回転電機。 - 請求項8に記載した回転電機と、エンジンと、トランスミッションとを備え、
前記エンジンと前記トランスミッションが前記異なる部材であることを特徴とする自動車駆動システム。 - 外周面に周期的に形成された凹凸部を有する磁性体で、回転軸を中心に回転する回転体と、磁気検出部と磁界発生部と集磁部とで構成され、前記凹凸部に対向して設けられた検出部と、前記磁気検出部の出力から前記回転体の回転角度を演算する回転角度演算処理部と、を備え、
前記凹凸部は、回転時に前記磁気検出部との距離が連続的に変化する形状で、Nを1以上の整数とした場合に外周の方向について機械角360度に対してN周期分変化するように形成され、
前記凹凸部から前記磁界発生部に引き込まれる磁束を検出する前記磁気検出部の前記回転軸の方向の長さCは、前記磁界発生部および前記集磁部の前記回転軸の方向の長さよりも短く、
前記磁気検出部は、対向する前記凹凸部と前記磁界発生部の間の前記磁界発生部の側で、前記磁界発生部の回転軸の方向の中央部に配置された回転角度検出装置の製造方法であって、
ずれ量Xを前記回転体の前記回転軸の方向の中心と前記磁気検出部の前記回転軸の方向の中心の前記回転軸の方向の距離とし、前記回転体と前記磁気検出部のずれを見積もった量の最大値として規定する工程と、
前記回転体の前記回転軸の方向の長さAを、前記磁界発生部の前記磁気検出部の側とは反対側に配置された前記集磁部及び前記磁界発生部の前記回転軸の方向の長さをBとしたとき、B≧A≧2X−Cで規定する工程と、から長さAを定めて前記回転体を製造することを特徴とする回転角度検出装置の製造方法。 - 前記ずれ量Xを規定する工程は、前記回転体が取り付けられる部材と前記検出部が取り付けられる部材のそれぞれの前記回転軸の方向の累積公差の差の最大値として規定する工程であることを特徴とする請求項10に記載の回転角度検出装置の製造方法。
- 前記ずれ量Xを規定する工程は、前記回転体が取り付けられる部材と前記検出部が取り付けられる部材のそれぞれの前記回転軸の方向の累積公差の差の最大値と回転に伴う前記回転体と前記磁気検出部のずれの和として規定する工程であることを特徴とする請求項10に記載の回転角度検出装置の製造方法。
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