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公開番号2025074950
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-14
出願番号2024173360
出願日2024-10-02
発明の名称センサ装置
出願人株式会社デンソー,株式会社SOKEN
代理人弁理士法人ゆうあい特許事務所
主分類G01D 5/20 20060101AFI20250507BHJP(測定;試験)
要約【課題】検出対象の回転角度を検出するとともに、検出対象の変位を検出するセンサ装置を提供する。
【解決手段】センサ装置は、検出対象の回転により回転軸Orの周りに回転し、検出対象の変位により変位するベース部250と、ベース部250から突出しているとともに周方向Dcに間隔を空けて並んでいる複数の凸部252と、互いに隣り合う凸部252同士の間に形成されている凹部254と、を有するターゲット25と、凸部252によって変化する磁界の変化に応じた周期性を有する電圧を出力する第1コイル31と、第1コイル31と周方向Dcに並んでおり、凸部252によって変化する磁界の変化に応じた周期性を有する電圧であって第1コイル31の電圧とは位相が異なる電圧を出力する第2コイル32と、第1コイル31および第2コイル32の電圧に基づいて、検出対象の回転角度および変位を検出する検出部50と、を備える。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
検出対象（１２）の回転により回転軸（Ｏｒ）の周りに回転し、前記検出対象の変位により変位するベース部（２５０）と、前記ベース部から突出しているとともに前記回転軸周りの方向である周方向（Ｄｃ）に間隔を空けて並んでいる複数の凸部（２５２）と、互いに隣り合う前記凸部同士の間に形成されている凹部（２５４）と、を有する導体（２５）と、
前記凸部によって変化する磁界の変化に応じた周期性を有する電圧を出力する第１コイル（３１）と、
前記第１コイルと前記周方向に並んでおり、前記凸部によって変化する磁界の変化に応じた周期性を有する電圧であって前記第１コイルの電圧とは位相が異なる電圧を出力する第２コイル（３２）と、
前記第１コイルおよび前記第２コイルの電圧に基づいて、前記検出対象の回転角度および変位を検出する検出部（５０）と、
を備えるセンサ装置。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
前記第１コイルおよび前記第２コイルは、前記回転軸が延びている方向（Ｄａ）に前記凸部と対向している請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項３】
前記第１コイルおよび前記第２コイルは、前記回転軸と直交する方向（Ｄｒ）に前記凸部と対向している請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項４】
前記凸部の数は、奇数である請求項２または３に記載のセンサ装置。
【請求項５】
前記回転軸が延びている方向（Ｄａ）から見たときにおける、隣り合う前記凸部の互いに対応する部位と前記回転軸とを結んだ直線でなす角度をαとし、
前記回転軸が延びている方向（Ｄａ）から見たときにおける、前記第１コイルのうち前記第２コイルとは反対側の端と前記回転軸とを結んだ直線と、前記第２コイルのうち前記第１コイルとは反対側の端と前記回転軸とを結んだ直線とでなす角度をθｃｅとし、
前記回転軸が延びている方向（Ｄａ）から見たときにおける、前記第１コイルのうち前記第２コイル側の端と前記回転軸とを結んだ直線と、前記第１コイルのうち前記第２コイルとは反対側の端と前記回転軸とを結んだ直線とでなす角度をθｃ１とし、
前記回転軸が延びている方向（Ｄａ）から見たときにおける、前記第２コイルのうち前記第１コイル側の端と前記回転軸とを結んだ直線と、前記第２コイルのうち前記第１コイルとは反対側の端と前記回転軸とを結んだ直線とでなす角度をθｃ２とすると、
前記第１コイルおよび前記第２コイルは、
α×１／２≦θｃ１＜θｃｅ
α×１／２≦θｃ２＜θｃｅ
が成立するように形成されている請求項１ないし３のいずれか１つに記載のセンサ装置。
【請求項６】
前記センサ装置は、前記第１コイルおよび前記第２コイルを囲っている励磁コイル（４０）をさらに備え、
前記励磁コイルは、前記励磁コイルに交流電圧が印加されることにより、前記第１コイルを通過する磁界を発生させ、前記第２コイルを通過する磁界を発生させる請求項１ないし３のいずれか１つに記載のセンサ装置。
【請求項７】
前記周方向における前記第１コイルの中心（Ｍｃ１）から前記第１コイルのうち前記第２コイル側の端までの距離と、前記周方向における前記第１コイルの中心（Ｍｃ１）から前記第１コイルのうち前記第２コイルとは反対側の端までの距離とは、同じとされており、
前記回転軸と直交する方向における前記第１コイルの中心（Ｍｃ１）から前記第１コイルのうち前記回転軸と直交する方向の外側の端までの距離と、前記回転軸と直交する方向における前記第１コイルの中心（Ｍｃ１）から前記第１コイルのうち前記回転軸と直交する方向の内側の端までの距離とは、同じとされており、
前記周方向における前記第２コイルの中心（Ｍｃ２）から前記第２コイルのうち前記第１コイル側の端までの距離と、前記周方向における前記第２コイルの中心（Ｍｃ２）から前記第２コイルのうち前記第１コイルとは反対側の端までの距離とは、同じとされており、
前記回転軸と直交する方向における前記第２コイルの中心（Ｍｃ２）から前記第２コイルのうち前記回転軸と直交する方向の外側の端までの距離と、前記回転軸と直交する方向における前記第２コイルの中心（Ｍｃ２）から前記第２コイルのうち前記回転軸と直交する方向の内側の端までの距離とは、同じとされている請求項１ないし３のいずれか１つに記載のセンサ装置。
【請求項８】
前記第１コイルおよび前記第２コイルは、渦巻き形状に形成されている請求項１ないし３のいずれか１つに記載のセンサ装置。
【請求項９】
前記第１コイルは、複数の第１線状部（３１１）を有し、
前記第１線状部は、前記回転軸が延びている方向（Ｄａ）に間隔を空けて並んでおり、
前記第２コイルは、複数の第２線状部（３２２）を有し、
前記第２線状部は、前記回転軸が延びている方向（Ｄａ）に間隔を空けて並んでいる請求項１ないし３のいずれか１つに記載のセンサ装置。
【請求項１０】
前記凸部は、前記回転軸を中心とする円弧状に形成されている請求項１ないし３のいずれか１つに記載のセンサ装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、センサ装置に関するものである。
続きを表示（約 5,100 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に記載されているように、導体パターンおよびセンサ本体により、モータの回転子の回転角度を検出するセンサが知られている。このセンサの導体パターンは、回転子の回転角度に対して、幅が三角関数状に変化する形状を有している。また、センサ本体は、複数のパターンコイルを有している。さらに、パターンコイルのそれぞれに電圧を印加し、導体パターンに渦電流を発生させる。この渦電流によりパターンコイルに発生する電圧の変化によって、回転子の回転角度が検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００９－７７５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、モータの回転子等の検出対象の回転角度に加えて、検出対象の軸方向または軸方向と直交する方向等の変位を検出することが求められている。しかし、特許文献１に記載されたセンサでは、検出対象の回転角度が検出されるものの、検出対象の軸方向または軸方向と直交する方向等の変位が検出されない。
【０００５】
本開示は、検出対象の回転角度を検出するとともに、検出対象の変位を検出するセンサ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、検出対象（１２）の回転により回転軸（Ｏｒ）の周りに回転し、検出対象の変位により変位するベース部（２５０）と、ベース部から突出しているとともに回転軸周りの方向である周方向（Ｄｃ）に間隔を空けて並んでいる複数の凸部（２５２）と、互いに隣り合う凸部同士の間に形成されている凹部（２５４）と、を有する導体（２５）と、凸部によって変化する磁界の変化に応じた周期性を有する電圧を出力する第１コイル（３１）と、第１コイルと周方向に並んでおり、凸部によって変化する磁界の変化に応じた周期性を有する電圧であって第１コイルの電圧とは位相が異なる電圧を出力する第２コイル（３２）と、第１コイルおよび第２コイルの電圧に基づいて、検出対象の回転角度および変位を検出する検出部（５０）と、を備えるセンサ装置である。
【０００７】
これにより、検出対象の回転角度が検出されるとともに、検出対象の変位が検出される。
【０００８】
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
第１実施形態のセンサ装置が用いられるインホイールモータの断面図。
センサ装置のターゲットを示す図。
センサ装置のターゲット、受信コイル、励磁コイルおよび基板を示す図。
図３のＩＶ－ＩＶ線断面図。
センサ装置の受信コイル、励磁コイル、交流電圧発生回路、検出部を示す図。
センサ装置の検出部を示す図。
回転角度および受信コイルの電圧の関係図。
回転角度および包絡線処理がされた受信コイルの電圧の関係図。
回転角度および包絡線処理がされた受信コイルの電圧差の関係図。
軸方向における変位量および包絡線処理がされた受信コイルの電圧差の関係図。
径方向における変位量および包絡線処理がされた受信コイルの電圧和の関係図。
第２実施形態のセンサ装置のターゲット、受信コイル、励磁コイルおよび基板を示す図。
センサ装置の受信コイル、励磁コイル、交流電圧発生回路および検出部を示す図。
第３実施形態のセンサ装置のターゲットを示す図。
第４実施形態のセンサ装置のマップを説明するための図。
第５実施形態のセンサ装置の検出部の処理を説明するための回転角度、受信コイルの電圧差および軸方向における変位の関係を示す図。
第６実施形態のセンサ装置の受信コイル、交流電圧発生回路および検出部を示す図。
第７実施形態のセンサ装置の検出部を示す図。
第８実施形態のセンサ装置のターゲット、受信コイル、励磁コイルおよび基板を示す図。
第９実施形態のセンサ装置のターゲット、受信コイル、励磁コイルおよび基板を示す図。
第１０実施形態のセンサ装置のターゲット、受信コイル、励磁コイルおよび基板を示す図。
第１１実施形態のセンサ装置のターゲット、受信コイル、励磁コイルおよび基板を示す図。
第１２実施形態のセンサ装置のターゲット、受信コイル、励磁コイルおよび基板を示す図。
第１３実施形態のセンサ装置のターゲット、受信コイル、励磁コイルおよび基板を示す図。
第１４実施形態のセンサ装置のターゲット、受信コイル、励磁コイルおよび基板を示す図。
第１５実施形態のセンサ装置のターゲット、受信コイル、励磁コイルおよび基板を示す図。
第１６実施形態のセンサ装置のターゲット、受信コイル、励磁コイルおよび基板を示す図。
第１７実施形態のセンサ装置のターゲット、受信コイル、励磁コイルおよび基板を示す図。
図２８のＸＸＩＸ－ＸＸＩＸ線断面図。
ターゲットが径方向に変位するときの様子を示す模式断面図。
径方向における変位量および電圧の変化量の関係を示す図。
第１８実施形態のセンサ装置のターゲット、受信コイル、励磁コイルおよび基板を示す図。
第２０実施形態のセンサ装置のターゲット、受信コイル、励磁コイルおよび基板を示す図。
第２１実施形態のセンサ装置のターゲット、受信コイル、励磁コイルおよび基板を示す図。
第２２実施形態のセンサ装置のターゲット、受信コイル、励磁コイルおよび基板を示す図。
第２３実施形態のセンサ装置のターゲット、受信コイル、励磁コイルおよび基板を示す図。
第２４実施形態のセンサ装置のターゲット、受信コイル、励磁コイルおよび基板を示す図。
第２５実施形態のセンサ装置の検出部を示す図。
第１電圧差および第２電圧差の関係を示す図。
補正された第１電圧差および第２電圧差の関係を示す図。
センサ装置のターゲット、受信コイル、励磁コイルおよび基板を示す図。
変位方向、各コイルの電圧、第１電圧差、第２電圧差、補正された第１電圧差および第２電圧差の関係を示す図。
ターゲットが径方向に変位したときにおける補正された第１電圧差および第２電圧差の関係を示す図。
ターゲットが径方向に変位したときにおける補正された第１電圧差および第２電圧差の関係を示す図。
ターゲットが軸方向に変位したときにおける補正された第１電圧差および第２電圧差の関係を示す図。
検出部による径方向および軸方向の変位算出を説明するための図。
検出部による横力の補正を説明するための図。
検出部による垂直荷重の補正を説明するための図。
第２６実施形態のセンサ装置の検出部による径方向および軸方向の変位算出を説明するための図。
第２７実施形態のセンサ装置のターゲット、受信コイル、励磁コイルおよび基板を示す図。
図５０のＬＩ部拡大図。
第２８実施形態のセンサ装置のターゲット、受信コイル、励磁コイルおよび基板を示す図。
第２９実施形態のセンサ装置のターゲット、受信コイル、励磁コイルおよび基板を示す図。
第３０実施形態のセンサ装置のターゲット、受信コイル、励磁コイルおよび基板を示す図。
図５４のＬＶ部拡大図。
第３１実施形態のセンサ装置のターゲット、受信コイル、励磁コイルおよび基板を示す図。
第３２実施形態のセンサ装置のマップを説明するための図。
第３３実施形態のセンサ装置のターゲット、受信コイル、励磁コイルおよび基板を示す図。
第３４実施形態のセンサ装置のターゲット、受信コイル、励磁コイルおよび基板を示す図。
第３５実施形態のセンサ装置のターゲットを示す図。
第３６実施形態のセンサ装置のターゲット、受信コイル、励磁コイルおよび基板を示す図。
センサ装置の第１受信コイルを示す図。
センサ装置の第２受信コイルを示す図。
図６１のＬＸＩＶ部拡大図。
第３７実施形態のセンサ装置のターゲット、受信コイル、励磁コイルおよび基板を示す図。
第３８実施形態のセンサ装置のターゲット、受信コイル、励磁コイルおよび基板を示す図。
図６６のＬＸＶＩＩ部拡大図。
径方向におけるターゲットの変位と、第３受信コイルおよび第４受信コイルの電圧との関係を示す図。
軸方向におけるターゲットの変位と、第３受信コイルおよび第４受信コイルの電圧との関係を示す図。
第３９実施形態のセンサ装置のターゲットおよび受信コイルを示す図。
第４０実施形態のセンサ装置のターゲットおよび受信コイルを示す図。
第４１実施形態のセンサ装置のターゲットおよび受信コイルを示す図。
第４２実施形態のセンサ装置のターゲットおよび受信コイルを示す図。
第４３実施形態のセンサ装置のターゲットおよび受信コイルを示す図。
第４４実施形態のセンサ装置のターゲットを示す図。
センサ装置のターゲットおよび受信コイルを示す図。
第４５実施形態のセンサ装置のターゲットおよび受信コイルを示す図。
第４６実施形態のセンサ装置のターゲットおよび受信コイルを示す図。
時間と、第３受信コイルおよび第４受信コイルの電圧との関係を示す図。
時間と、第３受信コイルおよび第４受信コイルの電圧との関係を示す図。
第４７実施形態のセンサ装置のターゲットおよび受信コイルを示す図。
第４８実施形態のセンサ装置のターゲットおよび受信コイルの断面図。
センサ装置の受信コイルおよび検出部を示す図。
第４９実施形態のセンサ装置のターゲットおよび受信コイルを示す図。
第５０実施形態のセンサ装置のターゲット、受信コイル、励磁コイルおよび基板を示す図。
図８５のＬＸＸＸＶＩ部拡大図。
第５１実施形態のセンサ装置のターゲットおよび受信コイルを示す図。
第５２実施形態のセンサ装置のターゲットおよび受信コイルを示す図。
第５３実施形態のセンサ装置のターゲット、受信コイル、励磁コイルおよび基板を示す図。
周方向の位置と、励磁コイルによる磁界の強さとの関係を示す図。
回転角度と、回転角度の真値からのズレ量との関係を示す図。
周方向の位置と、励磁コイルによる磁界の強さと、受信コイルの位置との関係を示す図。
回転角度と、回転角度の真値からのズレ量との関係を示す図。
第５４実施形態のセンサ装置のターゲット、受信コイル、励磁コイルおよび基板を示す図。
第５５、第５６実施形態のセンサ装置のターゲットおよび第１受信コイルを示す図。
径方向におけるコイル外端から凸部外端までの距離と、ターゲットが軸方向に移動したときの受信コイルの電圧との関係を示す図。
径方向におけるコイル外端から凸部外端までの距離と、ターゲットが軸方向に移動したときの受信コイルの電圧と、ターゲットが径方向に移動したときの受信コイルの電圧との関係を示す図。
第５７実施形態のセンサ装置のターゲットおよび第１受信コイルを示す図。
径方向におけるコイル外端から凸部外端までの距離と、ターゲットが径方向に移動したときの受信コイルの電圧との関係を示す図。
第５８、第５９実施形態のセンサ装置のターゲットおよび第１受信コイルを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。
（【００１１】以降は省略されています）

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