JP2020186980A - Rotation angle detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転体の回転角度を検出する回転角度検出装置に関する。 The present invention relates to a rotation angle detection device that detects the rotation angle of a rotating body.
回転体の回転角度を検出する回転角度検出装置としては、次の技術が公知である（例えば、特許文献１〜３参照）。すなわち、公知の回転角度検出装置は、回転体であるシャフトに設けられたマグネットと、マグネットと対向し、マグネットの回転角度に応じた信号を出力する回転角度センサとを備える。 The following techniques are known as a rotation angle detecting device for detecting the rotation angle of a rotating body (see, for example, Patent Documents 1 to 3). That is, a known rotation angle detection device includes a magnet provided on a shaft that is a rotating body, and a rotation angle sensor that faces the magnet and outputs a signal corresponding to the rotation angle of the magnet.
このような回転角度検出装置において、マグネットとは別の場所から発生した磁束が外乱磁束として回転角度センサに影響すると、回転角度センサの検出角度にずれが生じる虞がある。 In such a rotation angle detection device, if a magnetic flux generated from a place other than the magnet affects the rotation angle sensor as a disturbance magnetic flux, the detection angle of the rotation angle sensor may deviate.
ここで、回転角度センサに外乱磁束が影響する場合でも、回転角度センサによって回転角度を精度よく検出する技術として、次の技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。すなわち、提案に係る技術では、外乱磁束を予測し、この予測した外乱磁束に基づいて回転角度センサの検出角度を補正している。しかしながら、この技術では、補正するための演算回路が必要になり、コストアップになる。 Here, the following technique has been proposed as a technique for accurately detecting the rotation angle by the rotation angle sensor even when the rotation angle sensor is affected by the disturbance magnetic flux (see, for example, Patent Document 1). That is, in the technique according to the proposal, the disturbance magnetic flux is predicted, and the detection angle of the rotation angle sensor is corrected based on the predicted disturbance magnetic flux. However, this technique requires an arithmetic circuit for correction, which increases the cost.
また、外乱磁束の影響が小さくなるように、基板の配線パターンやコイルなどの外乱磁束の発生源から回転角度センサを離して配置することも考えられるが、このようにすると、基板が大型化する。近年は、基板の小型化が進んでいるため、基板の小型化が要求される。 It is also conceivable to place the rotation angle sensor away from the source of the disturbance magnetic flux such as the wiring pattern and coil of the board so that the influence of the disturbance magnetic flux is reduced, but this makes the board larger. .. In recent years, the size of the substrate has been reduced, so that the size of the substrate is required.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、コストアップを抑制しつつ回転角度センサの検出精度を確保できると共に、基板を小型化できる回転角度検出装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a rotation angle detection device capable of ensuring detection accuracy of a rotation angle sensor while suppressing cost increase and reducing the size of a substrate. ..
前記課題を解決するために、請求項１に記載の回転角度検出装置は、回転体に設けられたマグネットと、前記マグネットと対向し、前記マグネットの回転角度に応じた信号を出力する回転角度センサと、電流が流れることに伴って第一磁束を発生する配線パターンを有する基板と、を備え、前記基板には、前記配線パターンに接続され、電流が流れることに伴って第二磁束を発生するチョークコイルが配置され、前記チョークコイルの周辺には、前記第一磁束の磁束密度よりも前記第二磁束の磁束密度が高い第一領域が形成され、前記第一領域の外側には、前記第二磁束によって前記第一磁束が低減される第二領域が形成され、前記回転角度センサは、前記第二領域に配置され、前記回転角度センサの少なくとも一部は、前記基板の平面視で前記配線パターンと重複する位置に位置している。 In order to solve the above problem, the rotation angle detecting device according to claim 1 is a rotation angle sensor that faces a magnet provided on a rotating body and outputs a signal corresponding to the rotation angle of the magnet. A substrate having a wiring pattern that generates a first magnetic flux as a current flows, and the substrate is connected to the wiring pattern and generates a second magnetic flux as a current flows. A choke coil is arranged, and a first region having a magnetic flux density of the second magnetic flux higher than the magnetic flux density of the first magnetic flux is formed around the choke coil, and the first region is formed outside the first region. A second region in which the first magnetic flux is reduced is formed by the two magnetic fluxes, the rotation angle sensor is arranged in the second region, and at least a part of the rotation angle sensor is the wiring in the plan view of the substrate. It is located at a position that overlaps with the pattern.
請求項１に記載の回転角度検出装置によれば、基板には、配線パターンに接続されたチョークコイルが配置されている。そして、このチョークコイルに電流が流れることに伴ってチョークコイルから第二磁束が発生すると、チョークコイルの周辺には、配線パターンから発生する第一磁束の磁束密度よりも第二磁束の磁束密度が高い第一領域が形成され、第一領域の外側には、第二磁束によって第一磁束が低減される第二領域が形成される。 According to the rotation angle detection device according to claim 1, a choke coil connected to a wiring pattern is arranged on the substrate. When a second magnetic flux is generated from the choke coil as a current flows through the choke coil, the magnetic flux density of the second magnetic flux is higher than the magnetic flux density of the first magnetic flux generated from the wiring pattern around the choke coil. A high first region is formed, and a second region in which the first magnetic flux is reduced by the second magnetic flux is formed outside the first region.
ここで、回転角度センサは、上述の第二領域、すなわち、チョークコイルから発生する第二磁束によって配線パターンから発生する第一磁束が低減される領域に配置されている。したがって、配線パターンから発生する第一磁束が回転角度センサに影響することが抑制される。 Here, the rotation angle sensor is arranged in the above-mentioned second region, that is, a region in which the first magnetic flux generated from the wiring pattern is reduced by the second magnetic flux generated from the choke coil. Therefore, it is suppressed that the first magnetic flux generated from the wiring pattern affects the rotation angle sensor.
さらに、この回転角度センサは、上述の第一領域の外側、すなわち、配線パターンから発生する第一磁束の磁束密度よりもチョークコイルから発生する第二磁束の磁束密度が高い領域の外側に配置されている。したがって、チョークコイルから発生する第二磁束が回転角度センサに影響することも抑制される。 Further, the rotation angle sensor is arranged outside the above-mentioned first region, that is, outside the region where the magnetic flux density of the second magnetic flux generated from the choke coil is higher than the magnetic flux density of the first magnetic flux generated from the wiring pattern. ing. Therefore, it is also suppressed that the second magnetic flux generated from the choke coil affects the rotation angle sensor.
このように、請求項１に記載の回転角度検出装置によれば、チョークコイルから発生する第二磁束が回転角度センサに影響することを抑制しつつ、配線パターンから発生する第一磁束が回転角度センサに影響することを抑制できる。したがって、マグネットの回転角度に応じた信号を回転角度センサから精度よく出力できるので、回転角度センサの検出精度を確保できる。 As described above, according to the rotation angle detection device according to claim 1, the first magnetic flux generated from the wiring pattern is the rotation angle while suppressing the influence of the second magnetic flux generated from the choke coil on the rotation angle sensor. It is possible to suppress the influence on the sensor. Therefore, since the signal corresponding to the rotation angle of the magnet can be output accurately from the rotation angle sensor, the detection accuracy of the rotation angle sensor can be ensured.
しかも、チョークコイルを用いるだけの簡単な構造で、回転角度センサの検出精度を確保できる。したがって、例えば、外乱磁束を予測し、この予測した外乱磁束に基づいて回転角度センサの検出角度を補正する技術に比して、補正するための演算回路が不要であるため、コストダウンできる。 Moreover, the detection accuracy of the rotation angle sensor can be ensured with a simple structure that only uses a choke coil. Therefore, for example, as compared with the technique of predicting the disturbance magnetic flux and correcting the detection angle of the rotation angle sensor based on the predicted disturbance magnetic flux, a calculation circuit for correcting is not required, so that the cost can be reduced.
さらに、回転角度センサの少なくとも一部は、基板の平面視で配線パターンと重複する位置に位置している。これにより、例えば、配線パターンから回転角度センサを離して配置する場合に比して、回転角度センサを配線パターンに近づけて配置する分、基板を小型化できる。 Further, at least a part of the rotation angle sensor is located at a position overlapping the wiring pattern in the plan view of the substrate. Thereby, for example, the substrate can be downsized by arranging the rotation angle sensor closer to the wiring pattern as compared with the case where the rotation angle sensor is arranged away from the wiring pattern.
以下、本発明の一実施形態に係る回転角度検出装置について説明する。 Hereinafter, the rotation angle detection device according to the embodiment of the present invention will be described.
図１、図２には、本実施形態に係る回転角度検出装置１０が概略的に示されている。図１、図２に示されるように、回転角度検出装置１０は、マグネット１２と、回転角度センサ１４と、基板１６と、チョークコイル１８とを備える。 1 and 2 schematically show the rotation angle detecting device 10 according to the present embodiment. As shown in FIGS. 1 and 2, the rotation angle detection device 10 includes a magnet 12, a rotation angle sensor 14, a substrate 16, and a choke coil 18.
マグネット１２は、円盤状に形成されており、Ｎ極１２ＡとＳ極１２Ｂとを有する。Ｎ極１２ＡとＳ極１２Ｂは、マグネット１２の径方向に対向している。このマグネット１２は、回転体の一例であるシャフト２０に設けられている。具体的には、マグネット１２は、シャフト２０と同軸に配置されており、このシャフト２０に固定されている。 The magnet 12 is formed in a disk shape and has an N pole 12A and an S pole 12B. The N pole 12A and the S pole 12B face each other in the radial direction of the magnet 12. The magnet 12 is provided on a shaft 20 which is an example of a rotating body. Specifically, the magnet 12 is arranged coaxially with the shaft 20 and is fixed to the shaft 20.
回転角度検出装置１０は、一例として、モータ装置２２に適用されており、シャフト２０は、例えば、ブラシ付き直流モータやブラシレスモータ等であるモータ本体２４によって回転させられる。シャフト２０は、モータ本体２４の回転軸でもよく、また、モータ本体２４の回転軸に接続された減速ギアの出力軸でもよい。 The rotation angle detecting device 10 is applied to the motor device 22 as an example, and the shaft 20 is rotated by a motor body 24 which is, for example, a brushed DC motor or a brushless motor. The shaft 20 may be the rotating shaft of the motor main body 24, or may be the output shaft of the reduction gear connected to the rotating shaft of the motor main body 24.
基板１６は、マグネット１２の軸方向にマグネット１２と対向して配置されている。基板１６のマグネット１２側の面は、第一実装面１６Ａであり、第一実装面１６Ａと反対側の面は、第二実装面１６Ｂである。 The substrate 16 is arranged so as to face the magnet 12 in the axial direction of the magnet 12. The surface of the substrate 16 on the magnet 12 side is the first mounting surface 16A, and the surface opposite to the first mounting surface 16A is the second mounting surface 16B.
回転角度センサ１４は、第一実装面１６Ａに実装され、チョークコイル１８は、第二実装面１６Ｂに実装されている。回転角度センサ１４は、第一実装面１６Ａにおけるマグネット１２と対向する位置に配置され、チョークコイル１８は、第二実装面１６Ｂにおける回転角度センサ１４から離れた位置に配置されている。 The rotation angle sensor 14 is mounted on the first mounting surface 16A, and the choke coil 18 is mounted on the second mounting surface 16B. The rotation angle sensor 14 is arranged at a position facing the magnet 12 on the first mounting surface 16A, and the choke coil 18 is arranged at a position away from the rotation angle sensor 14 on the second mounting surface 16B.
回転角度センサ１４は、平盤状の本体部２６と、本体部２６の両側の側面から延びる複数の端子部２８とを有する。この回転角度センサ１４は、マグネット１２の回転角度に応じた信号を出力する。具体的には、図２に示されるマグネット１２のＮ極１２ＡからＳ極１２Ｂに向かう磁束Ｍの向きは、マグネット１２の回転角度に応じて変化し、回転角度センサ１４は、本体部２６に沿う磁束Ｍの向きに応じた信号を出力する構成とされている。 The rotation angle sensor 14 has a flat plate-shaped main body portion 26 and a plurality of terminal portions 28 extending from both side surfaces of the main body portion 26. The rotation angle sensor 14 outputs a signal corresponding to the rotation angle of the magnet 12. Specifically, the direction of the magnetic flux M from the N pole 12A to the S pole 12B of the magnet 12 shown in FIG. 2 changes according to the rotation angle of the magnet 12, and the rotation angle sensor 14 is along the main body 26. It is configured to output a signal according to the direction of the magnetic flux M.
図２に示されるように、基板１６は、配線パターン３０を有する。この配線パターン３０は、第二実装面１６Ｂに形成されている。この配線パターン３０に電流Ｉが流れると、これに伴って配線パターン３０から第一磁束Ｍ１が発生する。 As shown in FIG. 2, the substrate 16 has a wiring pattern 30. The wiring pattern 30 is formed on the second mounting surface 16B. When the current I flows through the wiring pattern 30, the first magnetic flux M1 is generated from the wiring pattern 30 accordingly.
ここで、配線パターン３０から発生する第一磁束Ｍ１が外乱磁束として回転角度センサ１４に影響すると、回転角度センサ１４の検出角度にずれが生じるという問題がある。 Here, if the first magnetic flux M1 generated from the wiring pattern 30 affects the rotation angle sensor 14 as a disturbance magnetic flux, there is a problem that the detection angle of the rotation angle sensor 14 is deviated.
図１３〜図１５には、この問題を説明する図が示されている。すなわち、図１３、図１４に示されるように、配線パターン３０の近くに回転角度センサ１４が配置されていると、配線パターン３０に電流Ｉが流れた場合に、配線パターン３０から発生した第一磁束Ｍ１が外乱磁束として回転角度センサ１４に影響する。 13 to 15 show diagrams illustrating this problem. That is, as shown in FIGS. 13 and 14, when the rotation angle sensor 14 is arranged near the wiring pattern 30, the first generated from the wiring pattern 30 when the current I flows through the wiring pattern 30. The magnetic flux M1 affects the rotation angle sensor 14 as a disturbance magnetic flux.
具体的には、図１５のマグネット磁束は、上述のマグネット１２のＮ極１２ＡからＳ極１２Ｂに向かう磁束Ｍに相当し、図１５の外乱磁束は、配線パターン３０から発生した第一磁束Ｍ１に相当する。このように回転角度センサ１４に二種類の磁束が作用すると、回転角度センサ１４は、マグネット磁束と外乱磁束とを合成した合成磁束の向きに応じた信号を出力する。したがって、マグネット磁束に対する合成磁束の角度差θだけ、回転角度センサ１４の検出角度にずれが生じる。 Specifically, the magnetic flux of the magnet in FIG. 15 corresponds to the magnetic flux M from the north pole 12A to the south pole 12B of the magnet 12 described above, and the disturbance magnetic flux in FIG. 15 corresponds to the first magnetic flux M1 generated from the wiring pattern 30. Equivalent to. When two types of magnetic flux act on the rotation angle sensor 14 in this way, the rotation angle sensor 14 outputs a signal corresponding to the direction of the combined magnetic flux obtained by combining the magnet magnetic flux and the disturbance magnetic flux. Therefore, the detection angle of the rotation angle sensor 14 deviates by the angle difference θ of the combined magnetic flux with respect to the magnet magnetic flux.
図１、図２に示されるチョークコイル１８は、回転角度センサ１４の検出角度にずれが生じることを抑制するためのものであり、配線パターン３０に接続されている。 The choke coil 18 shown in FIGS. 1 and 2 is for suppressing the deviation of the detection angle of the rotation angle sensor 14, and is connected to the wiring pattern 30.
図３には、チョークコイル１８の構成が具体的に示されている。図３に示されるように、チョークコイル１８は、コア部３２と、コイル部３４と、一対の端子部３６、３８とを有する。コア部３２は、鉄芯部４０を有しており、この鉄芯部４０は、コイル部３４の内側に挿入されている。コイル部３４の両端には、一対の端子部３６、３８がそれぞれ接続されており、一対の端子部３６、３８は、配線パターン３０にそれぞれ接続されている。 FIG. 3 specifically shows the configuration of the choke coil 18. As shown in FIG. 3, the choke coil 18 has a core portion 32, a coil portion 34, and a pair of terminal portions 36, 38. The core portion 32 has an iron core portion 40, and the iron core portion 40 is inserted inside the coil portion 34. A pair of terminal portions 36, 38 are connected to both ends of the coil portion 34, respectively, and the pair of terminal portions 36, 38 are connected to a wiring pattern 30, respectively.
そして、このチョークコイル１８では、コイル部３４に電流Ｉが流れると、これに伴って第二磁束Ｍ２が発生する。この第二磁束Ｍ２は、上述の第一磁束Ｍ１（図２参照）を低減させるために利用される。 Then, in the choke coil 18, when the current I flows through the coil portion 34, the second magnetic flux M2 is generated accordingly. The second magnetic flux M2 is used to reduce the above-mentioned first magnetic flux M1 (see FIG. 2).
本実施形態では、第二磁束Ｍ２によって第一磁束Ｍ１が低減される領域に回転角度センサ１４を配置することで、回転角度センサ１４に第一磁束Ｍ１が外乱磁束として影響することを抑制する。回転角度センサ１４に第一磁束Ｍ１が外乱磁束として影響することを抑制するために、回転角度センサ１４は、例えば、以下の配置例１〜８のように配置される。 In the present embodiment, by arranging the rotation angle sensor 14 in the region where the first magnetic flux M1 is reduced by the second magnetic flux M2, it is possible to suppress the influence of the first magnetic flux M1 on the rotation angle sensor 14 as a disturbance magnetic flux. In order to suppress the influence of the first magnetic flux M1 on the rotation angle sensor 14 as a disturbance magnetic flux, the rotation angle sensor 14 is arranged as in the following arrangement examples 1 to 8, for example.
次に、チョークコイル１８の配置例１〜８について説明する。 Next, arrangement examples 1 to 8 of the choke coil 18 will be described.
図４〜図１１には、回転角度センサ１４の配置例１〜８が示されている。なお、図４〜図１１において、図（Ａ）は平面図、図（Ｂ）は側面図、図（Ｃ）は正面図である。 4 to 11 show arrangement examples 1 to 8 of the rotation angle sensor 14. 4 to 11, FIG. 4A is a plan view, FIG. 4B is a side view, and FIG. 11C is a front view.
図４〜図１１に示される第一領域Ａ１、第二領域Ａ２、及び第三領域Ａ３の定義は、以下の通りである。 The definitions of the first region A1, the second region A2, and the third region A3 shown in FIGS. 4 to 11 are as follows.
第一領域Ａ１は、チョークコイル１８の周辺に形成され、配線パターン３０から発生する第一磁束Ｍ１の磁束密度よりもチョークコイル１８から発生する第二磁束Ｍ２の磁束密度が高い領域である。 The first region A1 is a region formed around the choke coil 18 and having a higher magnetic flux density of the second magnetic flux M2 generated from the choke coil 18 than the magnetic flux density of the first magnetic flux M1 generated from the wiring pattern 30.
第二領域Ａ２は、第一領域Ａ１の外側に形成され、チョークコイル１８から発生する第二磁束Ｍ２によって配線パターン３０から発生する第一磁束Ｍ１が低減される領域である。 The second region A2 is a region formed outside the first region A1 and in which the first magnetic flux M1 generated from the wiring pattern 30 is reduced by the second magnetic flux M2 generated from the choke coil 18.
この第二領域Ａ２では、チョークコイル１８から発生する第二磁束Ｍ２が配線パターン３０から発生する第一磁束Ｍ１と逆向きとなり、第一磁束Ｍ１が第二磁束Ｍ２によって打ち消されることで第一磁束Ｍ１が低減される。 In the second region A2, the second magnetic flux M2 generated from the choke coil 18 is in the opposite direction to the first magnetic flux M1 generated from the wiring pattern 30, and the first magnetic flux M1 is canceled by the second magnetic flux M2 to cancel the first magnetic flux M2. M1 is reduced.
この第二領域Ａ２は、チョークコイル１８の中心部に対して電流Ｉの流れる方向の下流側に位置する下流側領域Ａ２−１と、チョークコイル１８の中心部に対して電流Ｉの流れる方向の上流側に位置する上流側領域Ａ２−２とを有する。 The second region A2 is a downstream region A2-1 located on the downstream side in the direction in which the current I flows with respect to the central portion of the choke coil 18, and the second region A2 in the direction in which the current I flows with respect to the central portion of the choke coil 18. It has an upstream region A2-2 located on the upstream side.
第三領域Ａ３は、第一領域Ａ１及び第二領域Ａ２以外の配線パターン３０の周辺の領域である。 The third region A3 is a region around the wiring pattern 30 other than the first region A1 and the second region A2.
この第三領域Ａ３のうち、配線パターン３０の横幅方向における第二領域Ａ２と反対側の領域Ａ３−１では、チョークコイル１８から発生する第二磁束Ｍ２が配線パターン３０から発生する第一磁束Ｍ１と同じ向きとなる。したがって、この領域Ａ３−１では、配線パターン３０から発生する第一磁束Ｍ１にチョークコイル１８から発生する第二磁束Ｍ２が合成されることで第二領域Ａ２に比して磁束密度が増加する。 In the third region A3, in the region A3-1 opposite to the second region A2 in the width direction of the wiring pattern 30, the second magnetic flux M2 generated from the choke coil 18 is generated from the wiring pattern 30. It will be in the same direction as. Therefore, in this region A3-1, the second magnetic flux M2 generated from the choke coil 18 is combined with the first magnetic flux M1 generated from the wiring pattern 30, so that the magnetic flux density increases as compared with the second region A2.
なお、図４〜図１１に示される配置例１〜８において、回転角度センサ１４は、一例として、上述の本体部２６（図１参照）のみが図示されており、複数の端子部２８（図１参照）の図示が省略されている。以下、配置例１〜８について順に説明する。 In the arrangement examples 1 to 8 shown in FIGS. 4 to 11, only the main body portion 26 (see FIG. 1) described above is shown as an example of the rotation angle sensor 14, and a plurality of terminal portions 28 (FIG. 1) are shown. 1) is omitted. Hereinafter, arrangement examples 1 to 8 will be described in order.
（配置例１）
図４に示される配置例１では、回転角度センサ１４が第二領域Ａ２のうちの下流側領域Ａ２−１に配置されている。また、回転角度センサ１４の一部１４Ａは、基板１６の平面視で配線パターン３０と重複する位置に位置している。回転角度センサ１４は、基板１６の第一実装面１６Ａに実装されている。
(Arrangement example 1)
In the arrangement example 1 shown in FIG. 4, the rotation angle sensor 14 is arranged in the downstream region A2-1 of the second region A2. Further, a part 14A of the rotation angle sensor 14 is located at a position overlapping the wiring pattern 30 in the plan view of the substrate 16. The rotation angle sensor 14 is mounted on the first mounting surface 16A of the substrate 16.
（配置例２）
図５に示される配置例２では、回転角度センサ１４が第二領域Ａ２のうちの上流側領域Ａ２−２に配置されている。また、回転角度センサ１４の一部１４Ａは、基板１６の平面視で配線パターン３０と重複する位置に位置している。回転角度センサ１４は、基板１６の第一実装面１６Ａに実装されている。
(Arrangement example 2)
In the arrangement example 2 shown in FIG. 5, the rotation angle sensor 14 is arranged in the upstream region A2-2 of the second region A2. Further, a part 14A of the rotation angle sensor 14 is located at a position overlapping the wiring pattern 30 in the plan view of the substrate 16. The rotation angle sensor 14 is mounted on the first mounting surface 16A of the substrate 16.
（配置例３）
図６に示される配置例３では、基板１６の第一実装面１６Ａと対向して第二基板４６が配置されている。第二基板４６は、基板１６と反対側の第一実装面４６Ａと、基板１６側の第二実装面４６Ｂとを有しており、回転角度センサ１４は、第一実装面４６Ａに実装されている。この回転角度センサ１４は、第二領域Ａ２のうちの下流側領域Ａ２−１に配置されている。また、回転角度センサ１４の一部１４Ａは、基板１６の平面視で配線パターン３０と重複する位置に位置している。
(Arrangement example 3)
In the arrangement example 3 shown in FIG. 6, the second substrate 46 is arranged so as to face the first mounting surface 16A of the substrate 16. The second substrate 46 has a first mounting surface 46A on the opposite side of the substrate 16 and a second mounting surface 46B on the substrate 16 side, and the rotation angle sensor 14 is mounted on the first mounting surface 46A. There is. The rotation angle sensor 14 is arranged in the downstream region A2-1 of the second region A2. Further, a part 14A of the rotation angle sensor 14 is located at a position overlapping the wiring pattern 30 in the plan view of the substrate 16.
（配置例４）
図７に示される配置例４では、基板１６の第一実装面１６Ａと対向して第二基板４６が配置されている。第二基板４６は、基板１６と反対側の第一実装面４６Ａと、基板１６側の第二実装面４６Ｂとを有しており、回転角度センサ１４は、第二実装面４６Ｂに実装されている。この回転角度センサ１４は、第二領域Ａ２のうちの下流側領域Ａ２−１に配置されている。また、回転角度センサ１４の一部１４Ａは、基板１６の平面視で配線パターン３０と重複する位置に位置している。
(Arrangement example 4)
In the arrangement example 4 shown in FIG. 7, the second substrate 46 is arranged so as to face the first mounting surface 16A of the substrate 16. The second substrate 46 has a first mounting surface 46A on the opposite side of the substrate 16 and a second mounting surface 46B on the substrate 16 side, and the rotation angle sensor 14 is mounted on the second mounting surface 46B. There is. The rotation angle sensor 14 is arranged in the downstream region A2-1 of the second region A2. Further, a part 14A of the rotation angle sensor 14 is located at a position overlapping the wiring pattern 30 in the plan view of the substrate 16.
（配置例５）
図８に示される配置例５では、チョークコイル１８が配置例１〜４とは逆向きで配線パターン３０に接続されている。これにより、チョークコイル１８から発生する第二磁束Ｍ２の向きが配置例１〜４とは逆向きとされ、第二領域Ａ２は、配置例１〜４とは配線パターン３０の横幅方向の反対側に形成されている。そして、回転角度センサ１４は、第二領域Ａ２のうちの下流側領域Ａ２−１に配置されている。また、回転角度センサ１４の一部１４Ａは、基板１６の平面視で配線パターン３０と重複する位置に位置している。回転角度センサ１４は、基板１６の第一実装面１６Ａに実装されている。
(Arrangement example 5)
In the arrangement example 5 shown in FIG. 8, the choke coil 18 is connected to the wiring pattern 30 in the opposite direction to the arrangement examples 1 to 4. As a result, the direction of the second magnetic flux M2 generated from the choke coil 18 is opposite to that of the arrangement examples 1 to 4, and the second region A2 is opposite to the arrangement examples 1 to 4 in the width direction of the wiring pattern 30. Is formed in. The rotation angle sensor 14 is arranged in the downstream region A2-1 of the second region A2. Further, a part 14A of the rotation angle sensor 14 is located at a position overlapping the wiring pattern 30 in the plan view of the substrate 16. The rotation angle sensor 14 is mounted on the first mounting surface 16A of the substrate 16.
（配置例６）
図９に示される配置例６では、配置例５と同様に、チョークコイル１８が配置例１〜４とは逆向きで配線パターン３０に接続されている。そして、回転角度センサ１４は、第二領域Ａ２のうちの上流側領域Ａ２−２に配置されている。また、回転角度センサ１４の一部１４Ａは、基板１６の平面視で配線パターン３０と重複する位置に位置している。回転角度センサ１４は、基板１６の第一実装面１６Ａに実装されている。
(Arrangement example 6)
In the arrangement example 6 shown in FIG. 9, the choke coil 18 is connected to the wiring pattern 30 in the opposite direction to the arrangement examples 1 to 4, as in the arrangement example 5. The rotation angle sensor 14 is arranged in the upstream region A2-2 of the second region A2. Further, a part 14A of the rotation angle sensor 14 is located at a position overlapping the wiring pattern 30 in the plan view of the substrate 16. The rotation angle sensor 14 is mounted on the first mounting surface 16A of the substrate 16.
（配置例７）
図１０に示される配置例７では、配置例３と同様に、基板１６の第一実装面１６Ａと対向して第二基板４６が配置されている。第二基板４６は、基板１６と反対側の第一実装面４６Ａと、基板１６側の第二実装面４６Ｂとを有しており、回転角度センサ１４は、第一実装面４６Ａに実装されている。また、この配置例７では、配置例５と同様に、チョークコイル１８が配置例１〜４とは逆向きで配線パターン３０に接続されている。そして、回転角度センサ１４は、第二領域Ａ２のうちの下流側領域Ａ２−１に配置されている。また、回転角度センサ１４の一部１４Ａは、基板１６の平面視で配線パターン３０と重複する位置に位置している。
(Arrangement example 7)
In the arrangement example 7 shown in FIG. 10, the second substrate 46 is arranged so as to face the first mounting surface 16A of the substrate 16 as in the arrangement example 3. The second substrate 46 has a first mounting surface 46A on the opposite side of the substrate 16 and a second mounting surface 46B on the substrate 16 side, and the rotation angle sensor 14 is mounted on the first mounting surface 46A. There is. Further, in the arrangement example 7, the choke coil 18 is connected to the wiring pattern 30 in the opposite direction to the arrangement examples 1 to 4, as in the arrangement example 5. The rotation angle sensor 14 is arranged in the downstream region A2-1 of the second region A2. Further, a part 14A of the rotation angle sensor 14 is located at a position overlapping the wiring pattern 30 in the plan view of the substrate 16.
（配置例８）
図１１に示される配置例８では、配置例４と同様に、基板１６の第一実装面１６Ａと対向して第二基板４６が配置されている。第二基板４６は、基板１６と反対側の第一実装面４６Ａと、基板１６側の第二実装面４６Ｂとを有しており、回転角度センサ１４は、第二実装面４６Ｂに実装されている。また、この配置例８では、配置例５と同様に、チョークコイル１８が配置例１〜４とは逆向きで配線パターン３０に接続されている。そして、回転角度センサ１４は、第二領域Ａ２のうちの下流側領域Ａ２−１に配置されている。また、回転角度センサ１４の一部１４Ａは、基板１６の平面視で配線パターン３０と重複する位置に位置している。
(Arrangement example 8)
In the arrangement example 8 shown in FIG. 11, the second substrate 46 is arranged so as to face the first mounting surface 16A of the substrate 16 as in the arrangement example 4. The second substrate 46 has a first mounting surface 46A on the opposite side of the substrate 16 and a second mounting surface 46B on the substrate 16 side, and the rotation angle sensor 14 is mounted on the second mounting surface 46B. There is. Further, in the arrangement example 8, the choke coil 18 is connected to the wiring pattern 30 in the opposite direction to the arrangement examples 1 to 4, as in the arrangement example 5. The rotation angle sensor 14 is arranged in the downstream region A2-1 of the second region A2. Further, a part 14A of the rotation angle sensor 14 is located at a position overlapping the wiring pattern 30 in the plan view of the substrate 16.
以上の図４〜図１１に示される配置例１〜８において、回転角度センサ１４は、本体部２６（図１参照）のみが図示されており、複数の端子部２８（図１参照）の図示が省略されている。したがって、上述の回転角度センサ１４の一部１４Ａは、本体部２６の一部に相当する。 In the arrangement examples 1 to 8 shown in FIGS. 4 to 11 above, only the main body portion 26 (see FIG. 1) of the rotation angle sensor 14 is shown, and the plurality of terminal portions 28 (see FIG. 1) are shown. Is omitted. Therefore, the part 14A of the rotation angle sensor 14 described above corresponds to a part of the main body 26.
なお、上述の回転角度センサ１４の一部１４Ａには、複数の端子部２８が含まれてもよい。つまり、回転角度センサ１４のうち基板１６の平面視で配線パターン３０と重複する部分は、本体部２６でも端子部２８でもどちらでもよい。また、回転角度センサ１４のうち基板１６の平面視で配線パターン３０と重複する部分は、本体部２６及び端子部２８でもよい。 A plurality of terminal portions 28 may be included in a part 14A of the rotation angle sensor 14 described above. That is, the portion of the rotation angle sensor 14 that overlaps with the wiring pattern 30 in the plan view of the substrate 16 may be either the main body portion 26 or the terminal portion 28. Further, the portion of the rotation angle sensor 14 that overlaps with the wiring pattern 30 in the plan view of the substrate 16 may be the main body portion 26 and the terminal portion 28.
また、第二領域Ａ２のうち回転角度センサ１４が配置される領域では、第一磁束Ｍ１が第二磁束Ｍ２によって打ち消されることで磁束密度がゼロであることが好ましいが、回転角度センサの検出精度を確保できるのであれば、第二領域Ａ２における磁束密度はゼロでなくてもよい。 Further, in the region of the second region A2 where the rotation angle sensor 14 is arranged, it is preferable that the first magnetic flux M1 is canceled by the second magnetic flux M2 so that the magnetic flux density is zero, but the detection accuracy of the rotation angle sensor The magnetic flux density in the second region A2 does not have to be zero as long as the above can be secured.
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。 Next, the operation and effect of this embodiment will be described.
以上詳述した通り、本実施形態に係る回転角度検出装置１０によれば、基板１６には、配線パターン３０に接続されたチョークコイル１８が配置されている。そして、このチョークコイル１８に電流Ｉが流れることに伴ってチョークコイル１８から第二磁束Ｍ２が発生すると、チョークコイル１８の周辺には、配線パターン３０から発生する第一磁束Ｍ１の磁束密度よりも第二磁束Ｍ２の磁束密度が高い第一領域Ａ１が形成される。また、この第一領域Ａ１の外側には、第二磁束Ｍ２によって第一磁束Ｍ１が低減される第二領域Ａ２が形成される。 As described in detail above, according to the rotation angle detection device 10 according to the present embodiment, the choke coil 18 connected to the wiring pattern 30 is arranged on the substrate 16. Then, when the second magnetic flux M2 is generated from the choke coil 18 as the current I flows through the choke coil 18, the magnetic flux density of the first magnetic flux M1 generated from the wiring pattern 30 is higher around the choke coil 18. The first region A1 having a high magnetic flux density of the second magnetic flux M2 is formed. Further, on the outside of the first region A1, a second region A2 in which the first magnetic flux M1 is reduced by the second magnetic flux M2 is formed.
ここで、上述の配置例１〜８において、回転角度センサ１４は、上述の第二領域Ａ２、すなわち、チョークコイル１８から発生する第二磁束Ｍ２によって配線パターン３０から発生する第一磁束Ｍ１が低減される領域に配置されている。したがって、配線パターン３０から発生する第一磁束Ｍ１が回転角度センサ１４に影響することが抑制される。 Here, in the above-mentioned arrangement examples 1 to 8, in the rotation angle sensor 14, the first magnetic flux M1 generated from the wiring pattern 30 is reduced by the above-mentioned second region A2, that is, the second magnetic flux M2 generated from the choke coil 18. It is placed in the area where it is. Therefore, it is suppressed that the first magnetic flux M1 generated from the wiring pattern 30 affects the rotation angle sensor 14.
さらに、この回転角度センサ１４は、上述の第一領域Ａ１の外側、すなわち、配線パターン３０から発生する第一磁束Ｍ１の磁束密度よりもチョークコイル１８から発生する第二磁束Ｍ２の磁束密度が高い領域の外側に配置されている。したがって、チョークコイル１８から発生する第二磁束Ｍ２が回転角度センサ１４に影響することも抑制される。 Further, the rotation angle sensor 14 has a magnetic flux density of the second magnetic flux M2 generated from the choke coil 18 higher than the magnetic flux density of the first magnetic flux M1 generated from the wiring pattern 30 outside the first region A1 described above. It is located outside the area. Therefore, the influence of the second magnetic flux M2 generated from the choke coil 18 on the rotation angle sensor 14 is also suppressed.
このように、本実施形態に係る回転角度検出装置１０によれば、チョークコイル１８から発生する第二磁束Ｍ２が回転角度センサ１４に影響することを抑制しつつ、配線パターン３０から発生する第一磁束Ｍ１が回転角度センサ１４に影響することを抑制できる。したがって、マグネット１２の回転角度に応じた信号を回転角度センサ１４から精度よく出力できるので、回転角度センサ１４の検出精度を確保できる。 As described above, according to the rotation angle detection device 10 according to the present embodiment, the first magnetic flux M2 generated from the choke coil 18 is suppressed from affecting the rotation angle sensor 14, and the first is generated from the wiring pattern 30. It is possible to suppress the influence of the magnetic flux M1 on the rotation angle sensor 14. Therefore, since the signal corresponding to the rotation angle of the magnet 12 can be output accurately from the rotation angle sensor 14, the detection accuracy of the rotation angle sensor 14 can be ensured.
しかも、チョークコイル１８を用いるだけの簡単な構造で、回転角度センサ１４の検出精度を確保できる。したがって、例えば、外乱磁束を予測し、この予測した外乱磁束に基づいて回転角度センサ１４の検出角度を補正する技術に比して、補正するための演算回路が不要であるため、コストダウンできる。 Moreover, the detection accuracy of the rotation angle sensor 14 can be ensured by a simple structure that only uses the choke coil 18. Therefore, for example, as compared with the technique of predicting the disturbance magnetic flux and correcting the detection angle of the rotation angle sensor 14 based on the predicted disturbance magnetic flux, a calculation circuit for correcting is not required, so that the cost can be reduced.
また、磁束密度の低いマグネット１２を用いても、回転角度センサ１４の検出精度を確保できるので、磁束密度の低いマグネット１２を用いる分、コストダウンできる。 Further, even if the magnet 12 having a low magnetic flux density is used, the detection accuracy of the rotation angle sensor 14 can be ensured, so that the cost can be reduced by the amount of using the magnet 12 having a low magnetic flux density.
さらに、回転角度センサ１４の一部１４Ａは、基板１６の平面視で配線パターン３０と重複する位置に位置している。これにより、例えば、配線パターン３０から回転角度センサ１４を離して配置する場合に比して、回転角度センサ１４を配線パターン３０に近づけて配置する分、基板１６を小型化できる。 Further, a part 14A of the rotation angle sensor 14 is located at a position overlapping the wiring pattern 30 in the plan view of the substrate 16. Thereby, for example, the substrate 16 can be miniaturized by the amount that the rotation angle sensor 14 is arranged closer to the wiring pattern 30 as compared with the case where the rotation angle sensor 14 is arranged away from the wiring pattern 30.
また、例えば、図４の配置例１に示される基板１６と、図８の配置例５に示される基板１６のような、左右対称の基板１６を作成した場合でも、チョークコイル１８の向きを変えることにより、回転角度センサ１４を第二領域Ａ２に配置できる。したがって、左右対称の基板１６を作成した場合でも、容易に対処することができる。 Further, even when a symmetrical substrate 16 such as the substrate 16 shown in the arrangement example 1 of FIG. 4 and the substrate 16 shown in the arrangement example 5 of FIG. 8 is created, the direction of the choke coil 18 is changed. As a result, the rotation angle sensor 14 can be arranged in the second region A2. Therefore, even when the symmetrical substrate 16 is produced, it can be easily dealt with.
次に、本実施形態の変形例について説明する。 Next, a modified example of this embodiment will be described.
上記実施形態において、回転角度検出装置１０は、一例として、モータ装置２２に適用されているが、モータ装置２２以外の装置に適用されてもよい。また、マグネット１２は、回転体の一例であるシャフト２０に設けられているが、シャフト２０以外の回転体に設けられてもよい。 In the above embodiment, the rotation angle detection device 10 is applied to the motor device 22 as an example, but may be applied to a device other than the motor device 22. Further, although the magnet 12 is provided on the shaft 20 which is an example of the rotating body, the magnet 12 may be provided on the rotating body other than the shaft 20.
また、上記実施形態において、回転角度センサ１４は、その一部１４Ａが基板１６の平面視で配線パターン３０と重複するように配置されているが、回転角度センサ１４の全部が基板１６の平面視で配線パターン３０と重複するように配置されてもよい。 Further, in the above embodiment, a part 14A of the rotation angle sensor 14 is arranged so as to overlap the wiring pattern 30 in the plan view of the substrate 16, but all of the rotation angle sensors 14 are arranged in the plan view of the substrate 16. It may be arranged so as to overlap with the wiring pattern 30.
また、上記実施形態では、回転角度センサ１４の配置の一例として、配置例１〜８が示されているが、回転角度センサ１４は、第二領域Ａ２に配置されるのであれば、どのような位置や向きに配置されてもよい。 Further, in the above embodiment, arrangement examples 1 to 8 are shown as an example of arrangement of the rotation angle sensor 14, but if the rotation angle sensor 14 is arranged in the second region A2, what kind of arrangement is used? It may be arranged in a position or orientation.
次に、本実施形態の効果をコンピュータシミュレーションによって検証した例を説明する。 Next, an example in which the effect of this embodiment is verified by computer simulation will be described.
図１２（Ａ）は、本実施形態の実施例を示し、図１２（Ｂ）は、比較例を示している。図１２（Ａ）、（Ｂ）において、三角形の向きは、磁束の向きを示し、三角形の大きさは、磁束密度の高さを示している。三角形で示される磁束は、配線パターン３０から発生する第一磁束とチョークコイル１８から発生する第二磁束との合成磁束である。 FIG. 12 (A) shows an embodiment of the present embodiment, and FIG. 12 (B) shows a comparative example. In FIGS. 12A and 12B, the direction of the triangle indicates the direction of the magnetic flux, and the size of the triangle indicates the high magnetic flux density. The magnetic flux represented by the triangle is a combined magnetic flux of the first magnetic flux generated from the wiring pattern 30 and the second magnetic flux generated from the choke coil 18.
図１２（Ａ）に示される本実施形態の実施例では、チョークコイル１８の周辺に、チョークコイル１８から発生する第二磁束によって磁束密度の高い第一領域Ａ１が形成されている。また、この第一領域Ａ１の外側には、チョークコイル１８から発生する第二磁束によって配線パターン３０から発生する第一磁束が低減されることにより、磁束密度の低い第二領域Ａ２が形成されている。 In the embodiment of the present embodiment shown in FIG. 12A, a first region A1 having a high magnetic flux density is formed around the choke coil 18 by the second magnetic flux generated from the choke coil 18. Further, outside the first region A1, a second region A2 having a low magnetic flux density is formed by reducing the first magnetic flux generated from the wiring pattern 30 by the second magnetic flux generated from the choke coil 18. There is.
なお、第一領域Ａ１及び第二領域Ａ２以外の第三領域Ａ３のうち、第二領域Ａ２と反対側の領域Ａ３−１では、チョークコイル１８から発生する第二磁束が配線パターン３０から発生する第一磁束と同じ向きとなり、第一磁束に第二磁束が合成されることで磁束密度が高くなっている。 Of the third region A3 other than the first region A1 and the second region A2, in the region A3-1 opposite to the second region A2, the second magnetic flux generated from the choke coil 18 is generated from the wiring pattern 30. The direction is the same as the first magnetic flux, and the magnetic flux density is increased by combining the second magnetic flux with the first magnetic flux.
一方、図１２（Ｂ）に示される比較例では、チョークコイル１８が本実施形態の実施例とは逆向きに配置されている。これにより、第二領域Ａ２は、本実施形態の実施例とは配線パターン３０の横幅方向の反対側に形成されている。 On the other hand, in the comparative example shown in FIG. 12B, the choke coil 18 is arranged in the opposite direction to that of the embodiment of the present embodiment. As a result, the second region A2 is formed on the side opposite to the embodiment of the present embodiment in the width direction of the wiring pattern 30.
しかしながら、この比較例では、回転角度センサ１４が第二領域Ａ２と反対側の領域Ａ３−１、すなわち、配線パターン３０から発生する第一磁束にチョークコイル１８から発生する第二磁束が合成されることで磁束密度が高い領域に配置されている。したがって、磁束が回転角度センサ１４に影響し、回転角度センサ１４の検出精度が低下する。 However, in this comparative example, the rotation angle sensor 14 synthesizes the second magnetic flux generated from the choke coil 18 with the first magnetic flux generated from the region A3-1 opposite to the second region A2, that is, the wiring pattern 30. Therefore, it is arranged in a region where the magnetic flux density is high. Therefore, the magnetic flux affects the rotation angle sensor 14, and the detection accuracy of the rotation angle sensor 14 is lowered.
これに対し、図１２（Ａ）に示される本実施形態の実施例では、回転角度センサ１４が第二領域Ａ２、すなわち、チョークコイル１８から発生する第二磁束によって配線パターン３０から発生する第一磁束が低減されることにより、磁束密度の低い領域に配置されている。したがって、磁束が回転角度センサ１４に影響することを抑制できるので、回転角度センサ１４の検出精度を確保できる。 On the other hand, in the embodiment of the present embodiment shown in FIG. 12A, the rotation angle sensor 14 is the first generated from the wiring pattern 30 by the second magnetic flux generated from the second region A2, that is, the choke coil 18. Since the magnetic flux is reduced, it is arranged in a region where the magnetic flux density is low. Therefore, since it is possible to suppress the influence of the magnetic flux on the rotation angle sensor 14, the detection accuracy of the rotation angle sensor 14 can be ensured.
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above, and it goes without saying that the present invention can be variously modified and implemented within a range not deviating from the gist thereof. Is.
１０…回転角度検出装置、１２…マグネット、１４…回転角度センサ、１６…基板、１８…チョークコイル、２０…シャフト（回転体の一例）、２２…モータ装置、２４…モータ本体、２６…本体部、２８…端子部、３０…配線パターン、３２…コア部、３４…コイル部、３６…端子部、４０…鉄芯部、４６…第二基板、Ａ１…第一領域、Ａ２…第二領域、Ａ３…第三領域、Ｉ…電流、Ｍ…磁束、Ｍ１…第一磁束、Ｍ２…第二磁束 10 ... Rotation angle detector, 12 ... Magnet, 14 ... Rotation angle sensor, 16 ... Board, 18 ... Choke coil, 20 ... Shaft (example of rotating body), 22 ... Motor device, 24 ... Motor body, 26 ... Main body , 28 ... Terminal part, 30 ... Wiring pattern, 32 ... Core part, 34 ... Coil part, 36 ... Terminal part, 40 ... Iron core part, 46 ... Second board, A1 ... First area, A2 ... Second area, A3 ... Third region, I ... Current, M ... Magnetic flux, M1 ... First magnetic flux, M2 ... Second magnetic flux
Claims (1)
前記マグネットと対向し、前記マグネットの回転角度に応じた信号を出力する回転角度センサと、
電流が流れることに伴って第一磁束を発生する配線パターンを有する基板と、
を備え、
前記基板には、前記配線パターンに接続され、電流が流れることに伴って第二磁束を発生するチョークコイルが配置され、
前記チョークコイルの周辺には、前記第一磁束の磁束密度よりも前記第二磁束の磁束密度が高い第一領域が形成され、
前記第一領域の外側には、前記第二磁束によって前記第一磁束が低減される第二領域が形成され、
前記回転角度センサは、前記第二領域に配置され、
前記回転角度センサの少なくとも一部は、前記基板の平面視で前記配線パターンと重複する位置に位置している、
回転角度検出装置。 With the magnet provided on the rotating body
A rotation angle sensor that faces the magnet and outputs a signal according to the rotation angle of the magnet.
A substrate having a wiring pattern that generates a first magnetic flux as a current flows,
With
A choke coil that is connected to the wiring pattern and generates a second magnetic flux as a current flows is arranged on the substrate.
A first region having a higher magnetic flux density of the second magnetic flux than the magnetic flux density of the first magnetic flux is formed around the choke coil.
A second region in which the first magnetic flux is reduced by the second magnetic flux is formed outside the first region.
The rotation angle sensor is arranged in the second region and
At least a part of the rotation angle sensor is located at a position overlapping the wiring pattern in the plan view of the substrate.
Rotation angle detector.
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