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JP2019132808A - Rotation angle detection device - Google Patents

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JP2019132808A
JP2019132808A JP2018017497A JP2018017497A JP2019132808A JP 2019132808 A JP2019132808 A JP 2019132808A JP 2018017497 A JP2018017497 A JP 2018017497A JP 2018017497 A JP2018017497 A JP 2018017497A JP 2019132808 A JP2019132808 A JP 2019132808A
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magnetic
circuit board
magnetic track
rotating shaft
rotation angle
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Japanese (ja)
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小池 孝誌
Takashi Koike
孝誌 小池
靖之 福島
Yasuyuki Fukushima
靖之 福島
勇介 澁谷
Yusuke Shibuya
勇介 澁谷
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NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
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Abstract

To provide a rotation angle detection device capable of suppressing an increase in size of a circuit board for mounting a magnetic sensor and electronic components.SOLUTION: A rotation angle detection device comprises a rotation shaft 2, a housing 31 rotatably supporting the rotation shaft 2, a magnetic encoder 5 fixed on the rotation shaft 2, and a circuit board 7 provided oppositely to one end face 2c of the rotation shaft 2 and supported by the housing 31. The magnetic encoder 5 includes a magnetic track 5b in which an N-pole and an S-pole are alternately magnetized in a ring shape along a plane orthogonal to the rotation shaft 2. A surface 5c, on a circuit board 7 side, of the magnetic track 5b projects further to the circuit board 7 side than the one end face 2c. A magnetic sensor 6 detecting a magnetic field of the magnetic track 5b and electronic components 20 that are opposite to the one end face 2c and process a detection signal of the magnetic sensor 6 are mounted on the circuit board 7.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、各種の機器における回転角度を検出可能な回転角検出装置に関する。   The present invention relates to a rotation angle detection device capable of detecting a rotation angle in various devices.

特開2009−080058号公報(特許文献1)には、同心のリング状に設けられた互いに磁極数が異なる2つの磁気エンコーダと、各磁気エンコーダの磁界をそれぞれ検出する2つの磁気センサとを備えた回転検出装置が開示されている。各磁気センサは、磁気エンコーダの磁極内における位置の情報を検出する。各磁気センサの検出した磁界信号の位相差が求められ、当該位相差に基づいて磁気エンコーダの絶対角度が算出される。   Japanese Patent Laying-Open No. 2009-080058 (Patent Document 1) includes two magnetic encoders provided in concentric rings and having different numbers of magnetic poles, and two magnetic sensors that respectively detect the magnetic fields of the magnetic encoders. A rotation detection device is disclosed. Each magnetic sensor detects position information in the magnetic pole of the magnetic encoder. The phase difference of the magnetic field signal detected by each magnetic sensor is obtained, and the absolute angle of the magnetic encoder is calculated based on the phase difference.

特開2009−080058号公報JP 2009-080058 A

特開2009−080058号公報に開示された回転検出装置では、絶対角度を精度良く検出するために、磁気エンコーダと磁気センサとの隙間が小さく設定される。そのため、磁気センサが実装された回路基板における磁気センサ付近の領域と磁気エンコーダとの距離が小さく、当該領域に背の高い電子部品を実装することができない。したがって、背の高い電子部品の実装領域を確保するために、回路基板が大型化する必要がある。   In the rotation detection device disclosed in Japanese Patent Laying-Open No. 2009-080058, the gap between the magnetic encoder and the magnetic sensor is set small in order to detect the absolute angle with high accuracy. Therefore, the distance between the area near the magnetic sensor on the circuit board on which the magnetic sensor is mounted and the magnetic encoder is small, and a tall electronic component cannot be mounted in the area. Therefore, it is necessary to increase the size of the circuit board in order to secure a mounting area for tall electronic components.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、磁気センサおよび電子部品を実装するための回路基板の大型化を抑制できる回転角検出装置を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a rotation angle detection device capable of suppressing an increase in size of a circuit board for mounting a magnetic sensor and an electronic component. is there.

本開示のある局面に係る回転角検出装置は、回転軸と、回転軸を回転自在に支持するハウジングと、回転軸に固定される磁気エンコーダと、回転軸の一方端面と対向して設けられ、ハウジングに支持される回路基板とを備える。磁気エンコーダは、回転軸に直交する平面に沿ってリング状にN極およびS極が交互に着磁された少なくとも1つの磁気トラックを含む。少なくとも1つの磁気トラックにおける回路基板側の表面は、回転軸の一方端面よりも回路基板側に突出する。回路基板には、少なくとも1つの磁気トラックに対向し、少なくとも1つの磁気トラックの磁界を検出する磁気センサと、回転軸の一方端面に対向し、磁気センサの検出信号を処理する電子部品とが実装される。   A rotation angle detection device according to an aspect of the present disclosure is provided to face a rotating shaft, a housing that rotatably supports the rotating shaft, a magnetic encoder fixed to the rotating shaft, and one end surface of the rotating shaft, And a circuit board supported by the housing. The magnetic encoder includes at least one magnetic track in which N and S poles are alternately magnetized in a ring shape along a plane perpendicular to the rotation axis. The surface on the circuit board side of the at least one magnetic track protrudes to the circuit board side from one end face of the rotating shaft. Mounted on the circuit board are a magnetic sensor that faces at least one magnetic track and detects a magnetic field of at least one magnetic track, and an electronic component that faces one end surface of the rotating shaft and processes a detection signal of the magnetic sensor Is done.

好ましくは、回転軸の一方端面には凹部が形成される。電子部品は、凹部に対向するように回路基板に実装される。   Preferably, a concave portion is formed on one end surface of the rotation shaft. The electronic component is mounted on the circuit board so as to face the recess.

好ましくは、少なくとも1つの磁気トラックは、第1磁気トラックと第2磁気トラックとを含む。第1磁気トラックの磁極対数と第2磁気トラックの磁極対数との差は1極対である。   Preferably, the at least one magnetic track includes a first magnetic track and a second magnetic track. The difference between the number of magnetic pole pairs of the first magnetic track and the number of magnetic pole pairs of the second magnetic track is one pole pair.

好ましくは、電子部品は、検出信号を、検出信号の仕様とは異なる仕様の信号に変換して出力する処理を行なう。   Preferably, the electronic component performs a process of converting the detection signal into a signal having a specification different from the specification of the detection signal and outputting the signal.

本開示の回転角検出装置によれば、磁気センサおよび電子部品を実装するための回路基板の大型化を抑制できる。   According to the rotation angle detection device of the present disclosure, an increase in size of a circuit board for mounting a magnetic sensor and an electronic component can be suppressed.

実施の形態に係る回転角検出装置の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the rotation angle detection apparatus which concerns on embodiment. 図1に示す回転角検出装置が備える磁気エンコーダ付近の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the magnetic encoder vicinity with which the rotation angle detection apparatus shown in FIG. 1 is provided. 磁気エンコーダを示す断面図である。It is sectional drawing which shows a magnetic encoder. 磁気エンコーダを示す平面図である。It is a top view which shows a magnetic encoder. 回路基板に実装される電子部品によって構成される機能ブロックの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the functional block comprised by the electronic component mounted in a circuit board.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.

図1は、実施の形態に係る回転角検出装置の一例を示す断面図である。図2は、図1に示す回転角検出装置が備える磁気エンコーダ付近の拡大断面図である。図1に示されるように、回転角検出装置1は、回転軸2と、軸受9と、ハウジング31と、磁気エンコーダ5と、回路基板7とを備える。   FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an example of a rotation angle detection device according to an embodiment. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the magnetic encoder provided in the rotation angle detection device shown in FIG. As shown in FIG. 1, the rotation angle detection device 1 includes a rotation shaft 2, a bearing 9, a housing 31, a magnetic encoder 5, and a circuit board 7.

回転軸2は、段付軸である。回転軸の大径部2aは、一対の軸受9によって回転自在に支持されている。大径部2aの外周面の中間には環状の突部2bが設けられている。突部2bは、一対の軸受9に予圧をかけた状態で一対の軸受9の内輪間に挟み込まれている。一対の軸受9の外輪間には薄肉の外輪間座10が挟み込まれている。一対の軸受9の各々は、たとえばシール付きの深溝玉軸受等から構成される。   The rotating shaft 2 is a stepped shaft. The large-diameter portion 2 a of the rotating shaft is rotatably supported by a pair of bearings 9. An annular protrusion 2b is provided in the middle of the outer peripheral surface of the large diameter portion 2a. The protrusion 2b is sandwiched between the inner rings of the pair of bearings 9 in a state where a preload is applied to the pair of bearings 9. A thin outer ring spacer 10 is sandwiched between the outer rings of the pair of bearings 9. Each of the pair of bearings 9 is constituted by, for example, a deep groove ball bearing with a seal.

ハウジング31は、回転軸2の一部を収容するとともに、一対の軸受9の外輪を固定する。ハウジング31は、ハウジング本体3とハウジング蓋4とを含む。   The housing 31 accommodates a part of the rotating shaft 2 and fixes the outer rings of the pair of bearings 9. The housing 31 includes a housing body 3 and a housing lid 4.

ハウジング本体3は筒状である。ハウジング本体3の一方の開口部3aの口径は、他方の開口部3bの口径よりも小さい。ハウジング本体3の内面は、回転軸2に直交する環状の平面3cと、回転軸2と同軸の内周面3dとを含む。平面3cは開口部3aに隣接する。内周面3dは、平面3cに隣接し、平面3cよりも開口部3b側に位置する。内周面3dの内径は、開口部3bの口径よりも小さく、軸受9の外輪の外径よりも僅かに大きい。一対の軸受9は、開口部3bから差し込まれ、内周面3dの内側に収容される。   The housing body 3 is cylindrical. The diameter of one opening 3a of the housing body 3 is smaller than the diameter of the other opening 3b. The inner surface of the housing body 3 includes an annular flat surface 3 c orthogonal to the rotation shaft 2 and an inner peripheral surface 3 d coaxial with the rotation shaft 2. The plane 3c is adjacent to the opening 3a. The inner peripheral surface 3d is adjacent to the flat surface 3c, and is located closer to the opening 3b than the flat surface 3c. The inner diameter of the inner peripheral surface 3d is smaller than the diameter of the opening 3b and slightly larger than the outer diameter of the outer ring of the bearing 9. A pair of bearing 9 is inserted from the opening part 3b, and is accommodated inside 3d of internal peripheral surfaces.

ハウジング蓋4は、軸受9がハウジング本体3の内周面3dの内側に収容された状態で、ハウジング本体3の開口部3bを閉じるように、ボルト14によってハウジング本体3に装着される。このとき、ハウジング蓋4は、回転軸2における軸方向の一方端面2cを覆う。ハウジング蓋4とハウジング本体3との間にはOリング13が配置される。さらに、ハウジング蓋4と一対の軸受9のうちハウジング蓋4側の軸受9の外輪との間に、断面L字形状のスペーサ11が配置される。ハウジング蓋4がボルト14によってハウジングに装着されると、一対の軸受9は、ハウジング蓋4およびスペーサ11によってハウジング本体3の平面3cに押し付けられる。これにより、一対の軸受9がハウジング本体3内に固定される。その結果、ハウジング31は、一対の軸受9を介して、回転軸2を回転自在に支持する。なお、スペーサ11を省略し、ハウジング蓋4が軸受9の外輪に直接接触してもよい。   The housing lid 4 is attached to the housing body 3 with bolts 14 so as to close the opening 3b of the housing body 3 in a state where the bearing 9 is accommodated inside the inner peripheral surface 3d of the housing body 3. At this time, the housing lid 4 covers the one end surface 2 c in the axial direction of the rotating shaft 2. An O-ring 13 is disposed between the housing lid 4 and the housing body 3. Further, a spacer 11 having an L-shaped cross section is disposed between the housing lid 4 and the outer ring of the bearing 9 on the housing lid 4 side of the pair of bearings 9. When the housing lid 4 is attached to the housing by the bolts 14, the pair of bearings 9 are pressed against the flat surface 3 c of the housing body 3 by the housing lid 4 and the spacer 11. As a result, the pair of bearings 9 are fixed in the housing body 3. As a result, the housing 31 rotatably supports the rotary shaft 2 via the pair of bearings 9. The spacer 11 may be omitted and the housing lid 4 may be in direct contact with the outer ring of the bearing 9.

一対の軸受9がハウジング31内に固定されると、一対の軸受9に支持された回転軸2の小径部2dは、ハウジング本体3の開口部3aから突出する。開口部3a内にはオイルシール16aが設けられ、開口部3aの外側にはスリンガ16bが配置される。   When the pair of bearings 9 are fixed in the housing 31, the small diameter portion 2 d of the rotating shaft 2 supported by the pair of bearings 9 protrudes from the opening 3 a of the housing body 3. An oil seal 16a is provided in the opening 3a, and a slinger 16b is disposed outside the opening 3a.

回路基板7は、たとえばガラスエポキシ系の平らな円板状のプリント基板であり、回転軸2の一方端面2cと対向して設けられ、ハウジング蓋4に支持される。回路基板7の表面は、主平面7aと主平面7aの裏側の平らな裏面7bとを含む。主平面7aと裏面7bとは平行である。ハウジング蓋4における回転軸2側の面には平面視円形状の凹部4aが形成され、凹部4a内に回路基板7が配置される。このとき、回路基板7の主平面7aが回転軸2の一方端面2cと対向し、回路基板7の裏面7bが凹部4aの底面に接する。平面視円形状の凹部4aは、回転軸2と同軸になるように加工される。回路基板7の直径は、凹部4aの直径よりも僅かに小さい。そのため、回路基板7は、微小な隙間を介して凹部4aに収まる。回路基板7は、ねじ8によりハウジング蓋4に支持される。   The circuit board 7 is, for example, a glass epoxy flat disk-shaped printed board, is provided to face the one end surface 2 c of the rotating shaft 2, and is supported by the housing lid 4. The surface of the circuit board 7 includes a main plane 7a and a flat back surface 7b on the back side of the main plane 7a. The main plane 7a and the back surface 7b are parallel. A concave portion 4a having a circular shape in plan view is formed on the surface of the housing lid 4 on the rotating shaft 2 side, and the circuit board 7 is disposed in the concave portion 4a. At this time, the main plane 7a of the circuit board 7 faces the one end face 2c of the rotating shaft 2, and the back surface 7b of the circuit board 7 is in contact with the bottom surface of the recess 4a. The concave portion 4 a having a circular shape in plan view is processed so as to be coaxial with the rotation shaft 2. The diameter of the circuit board 7 is slightly smaller than the diameter of the recess 4a. Therefore, the circuit board 7 is accommodated in the recess 4a through a minute gap. The circuit board 7 is supported on the housing lid 4 by screws 8.

磁気エンコーダ5は、回転軸2に固定される。具体的には、磁気エンコーダ5は、回転軸2における回路基板7側の一方端部2f(図1参照)の外周面にリング部材12を介して固定される。なお、リング部材12を省略し、回転軸2の一方端部2fの外周面に圧入等で磁気エンコーダ5を直接固定してもよい。回転軸2が一対の軸受9によって支持されるため、磁気エンコーダ5は、回転軸2に作用する外乱にほとんど影響されず、安定して回転する。   The magnetic encoder 5 is fixed to the rotating shaft 2. Specifically, the magnetic encoder 5 is fixed to the outer peripheral surface of one end portion 2 f (see FIG. 1) of the rotating shaft 2 on the circuit board 7 side via the ring member 12. Note that the ring member 12 may be omitted, and the magnetic encoder 5 may be directly fixed to the outer peripheral surface of the one end 2f of the rotating shaft 2 by press-fitting or the like. Since the rotating shaft 2 is supported by the pair of bearings 9, the magnetic encoder 5 rotates stably without being affected by the disturbance acting on the rotating shaft 2.

図3は、磁気エンコーダを示す断面図である。図4は、磁気エンコーダを示す平面図である。図3および図4に示されるように、磁気エンコーダ5は、芯金5aと、2列の磁気トラック5b1,5b2とを含む。なお、以下では、磁気トラック5b1,5b2を特に区別しない場合、磁気トラック5b1,5b2の各々を「磁気トラック5b」という。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing the magnetic encoder. FIG. 4 is a plan view showing the magnetic encoder. As shown in FIGS. 3 and 4, the magnetic encoder 5 includes a cored bar 5a and two rows of magnetic tracks 5b1 and 5b2. Hereinafter, when the magnetic tracks 5b1 and 5b2 are not particularly distinguished, each of the magnetic tracks 5b1 and 5b2 is referred to as a “magnetic track 5b”.

芯金5aは、環状の薄板を断面L字形状にプレス成形することにより得られる。芯金5aの内周面は、リング部材12を介して回転軸2に固定される。芯金5aのフランジ部分は、回転軸2の半径方向外側に突出している。   The metal core 5a is obtained by press-molding an annular thin plate into an L-shaped cross section. The inner peripheral surface of the cored bar 5 a is fixed to the rotary shaft 2 via the ring member 12. The flange portion of the core metal 5 a protrudes outward in the radial direction of the rotating shaft 2.

磁気トラック5bは、芯金5aにおける回転軸2に直交する平面に沿ってリング状にN極およびS極が交互に着磁されている。リング状の磁気トラック5bは、回転軸2と同軸であり、回転軸2の半径方向外側に突出している。磁気トラック5bは、磁性材料を混練した未加硫のゴム材料を加硫接着させたゴム磁性体であり、芯金5aのフランジ部分の回路基板7側の表面上に形成される。磁気トラック5b2は磁気トラック5b1の内側に位置する。磁気トラック5b1の磁極対数と磁気トラック5b2の磁極対数との差は1極対であり、たとえば磁気トラック5b1が64極対を有し、磁気トラック5b2が63極対を有する。磁気トラック5b1は角度算出のための基準となる主トラックであり、磁気トラック5b2は位相位置を検出ための副トラックである。   The magnetic track 5b has N poles and S poles alternately magnetized in a ring shape along a plane perpendicular to the rotation axis 2 of the metal core 5a. The ring-shaped magnetic track 5 b is coaxial with the rotating shaft 2 and protrudes outward in the radial direction of the rotating shaft 2. The magnetic track 5b is a rubber magnetic body obtained by vulcanizing and bonding an unvulcanized rubber material kneaded with a magnetic material, and is formed on the surface of the flange portion of the cored bar 5a on the circuit board 7 side. The magnetic track 5b2 is located inside the magnetic track 5b1. The difference between the number of magnetic pole pairs of the magnetic track 5b1 and the number of magnetic pole pairs of the magnetic track 5b2 is one pole pair. For example, the magnetic track 5b1 has 64 pole pairs, and the magnetic track 5b2 has 63 pole pairs. The magnetic track 5b1 is a main track serving as a reference for calculating the angle, and the magnetic track 5b2 is a subtrack for detecting the phase position.

図2に示されるように、磁気トラック5bにおける回路基板7側の表面5cは、回転軸2の一方端面2cよりも回路基板7側に突出する。   As shown in FIG. 2, the surface 5 c on the circuit board 7 side of the magnetic track 5 b projects from the one end face 2 c of the rotating shaft 2 toward the circuit board 7.

回路基板7には、磁気センサ6と複数の電子部品20とが実装される。磁気センサ6と複数の電子部品20とは、回路基板7における回転軸2側の主平面7aにのみ実装され、裏面7bには実装されない。これにより、回転角検出装置1の大型化が抑制される。   A magnetic sensor 6 and a plurality of electronic components 20 are mounted on the circuit board 7. The magnetic sensor 6 and the plurality of electronic components 20 are mounted only on the main plane 7a on the rotating shaft 2 side of the circuit board 7, and are not mounted on the back surface 7b. Thereby, the enlargement of the rotation angle detection apparatus 1 is suppressed.

さらに、回路基板7には、磁気センサ6および複数の電子部品20とに電気的に接続されるケーブル15が接続される。ケーブル15の先端は、回路基板7における回転軸2の一方端面2cと対向する領域において裏面7bから主平面7aに向けて貫通する。ケーブル15の先端は、主平面7aにおいて、配線回路を介して、磁気センサ6と複数の電子部品20とに接続される。ケーブル15は、ハウジング蓋4の凹部4aの底面に形成された貫通孔4bを通って外部に引き出される。貫通孔4bには樹脂材料が充填される。   Furthermore, a cable 15 that is electrically connected to the magnetic sensor 6 and the plurality of electronic components 20 is connected to the circuit board 7. The tip of the cable 15 penetrates from the back surface 7b toward the main plane 7a in a region facing the one end surface 2c of the rotating shaft 2 in the circuit board 7. The tip of the cable 15 is connected to the magnetic sensor 6 and the plurality of electronic components 20 via the wiring circuit on the main plane 7a. The cable 15 is drawn out through a through hole 4b formed in the bottom surface of the recess 4a of the housing lid 4. The through hole 4b is filled with a resin material.

回路基板7の表面に結露や軸受9のグリースが付着しても問題とならないように、撥油および撥水作用を有する撥液剤が回路基板7および電子部品20の表面に塗布されていてもよい。もしくは、回路基板7に実装された電子部品20の表面が合成樹脂等によりモールド処理されていてもよい。合成樹脂としては、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂などを用いることができる。   A liquid repellent having oil and water repellency may be applied to the surface of the circuit board 7 and the electronic component 20 so that condensation or grease on the bearing 9 does not pose a problem on the surface of the circuit board 7. . Alternatively, the surface of the electronic component 20 mounted on the circuit board 7 may be molded with a synthetic resin or the like. As the synthetic resin, urethane resin, epoxy resin, or the like can be used.

磁気センサ6は、回路基板7における磁気トラック5bに対向する位置に実装され、磁気トラック5b1と磁気トラック5b2との磁束をそれぞれ検出する。上述したように、回路基板7が収まる凹部4aと回転軸2とが同軸であり、かつ、リング状の磁気トラック5bと回転軸2とが同軸であるため、磁気トラック5bと磁気センサ6とを容易に位置合わせできる。磁気センサ6の表面は、磁気トラック5bの表面から微小な隙間(たとえば0.4mm程度)だけを空けて離間される。これにより、磁気センサ6による磁気トラック5bの磁束の検出精度が高くなる。さらに、上述したように、回転軸2が一対の軸受9によって支持されるため、磁気エンコーダ5は、回転軸2に作用する外乱にほとんど影響されず、安定して回転する。そのため、磁気トラック5bと磁気センサ6との微小な隙間を一定に保つことができ、磁気トラック5bの磁束の検出精度が一層高くなる。   The magnetic sensor 6 is mounted on the circuit board 7 at a position facing the magnetic track 5b, and detects the magnetic fluxes of the magnetic track 5b1 and the magnetic track 5b2. As described above, since the concave portion 4a in which the circuit board 7 is accommodated and the rotary shaft 2 are coaxial, and the ring-shaped magnetic track 5b and the rotary shaft 2 are coaxial, the magnetic track 5b and the magnetic sensor 6 are connected to each other. Easy alignment. The surface of the magnetic sensor 6 is separated from the surface of the magnetic track 5b with a minute gap (for example, about 0.4 mm). Thereby, the detection accuracy of the magnetic flux of the magnetic track 5b by the magnetic sensor 6 is increased. Further, as described above, since the rotary shaft 2 is supported by the pair of bearings 9, the magnetic encoder 5 is stably affected by the disturbance acting on the rotary shaft 2 and is stably rotated. For this reason, a minute gap between the magnetic track 5b and the magnetic sensor 6 can be kept constant, and the magnetic flux detection accuracy of the magnetic track 5b is further increased.

磁気センサ6は、磁気トラック5b1の磁極対数と磁気トラック5b2の磁極対数との差が1極対であることを利用して、磁気エンコーダ5の絶対角度(回転軸2の絶対角度)を検出し、検出結果を示す検出信号を出力する。磁気トラック5b1が64極対であり、磁気トラック5b2が63極対である場合、回転軸2の1回転あたり18bit程度の分解能(0.0014度)で角度を検出することができる。これにより、組み立て誤差を考慮しても、角度精度±0.1度以下での測定が可能である。   The magnetic sensor 6 detects the absolute angle of the magnetic encoder 5 (the absolute angle of the rotating shaft 2) by utilizing the fact that the difference between the number of magnetic pole pairs of the magnetic track 5b1 and the number of magnetic pole pairs of the magnetic track 5b2 is one pole pair. The detection signal indicating the detection result is output. When the magnetic track 5b1 is a 64 pole pair and the magnetic track 5b2 is a 63 pole pair, the angle can be detected with a resolution (0.0014 degrees) of about 18 bits per rotation of the rotating shaft 2. Thereby, even if an assembly error is taken into consideration, measurement with an angular accuracy of ± 0.1 degrees or less is possible.

電子部品20は、磁気センサ6の検出信号を処理する。電子部品20は、回路基板7の主平面7aにおける回転軸2の一方端面2cに対向する位置に実装される。図2に示されるように、磁気トラック5bにおけるハウジング蓋4側の表面5cが回転軸2の一方端面2cよりもハウジング蓋4側に突出しているため、磁気トラック5bの内径側領域17における回路基板7と一方端面2cとの距離は、回路基板7と磁気トラック5bの表面5cとの距離よりも長い。そのため、磁気センサ6よりも背の高い電子部品20を回路基板7に実装することができる。   The electronic component 20 processes the detection signal of the magnetic sensor 6. The electronic component 20 is mounted at a position facing the one end surface 2 c of the rotating shaft 2 on the main plane 7 a of the circuit board 7. As shown in FIG. 2, since the surface 5c on the housing lid 4 side of the magnetic track 5b protrudes toward the housing lid 4 side from the one end surface 2c of the rotating shaft 2, the circuit board in the inner diameter side region 17 of the magnetic track 5b. 7 and the one end face 2c are longer than the distance between the circuit board 7 and the surface 5c of the magnetic track 5b. Therefore, the electronic component 20 that is taller than the magnetic sensor 6 can be mounted on the circuit board 7.

さらに、回転軸2の一方端面2cには凹部2eが形成される。これにより、回路基板7と凹部2eの底面との距離は、回路基板7と一方端面2cとの距離よりも長くなる。そのため、回路基板7における凹部2eと対向する位置には、より背の高い電子部品20を実装することができる。   Further, a concave portion 2 e is formed on the one end surface 2 c of the rotating shaft 2. Thereby, the distance between the circuit board 7 and the bottom surface of the recess 2e is longer than the distance between the circuit board 7 and the one end face 2c. Therefore, a taller electronic component 20 can be mounted at a position facing the recess 2e in the circuit board 7.

図5は、回路基板7に実装される電子部品20によって構成される機能ブロックの一例を示す図である。図5に示す例では、回路基板7には、磁気センサ6から出力される検出信号に演算処理を行なう演算処理部18と、検出信号の仕様とは異なる仕様の信号を出力する出力部19とを構成する電子部品が実装される。演算処理部18は、シリアル通信仕様の検出信号を、別の仕様の信号(たとえばCAN(Controller Area Network)信号、PWM(Pulse Width Modulation)信号、アナログ信号)に変換する処理を行なう。出力部19は、演算処理部18によって変換された信号(たとえばCAN信号、PWM信号、アナログ信号)を出力する。磁気センサ6から出力される検出信号を外部に出力する場合であれば回路基板7に実装される電子部品20の個数は少ないが、演算処理部18および出力部19を構成する電子部品20の個数は多くなる。さらに、演算処理部18および出力部19は、たとえばワンチップマイコン、電解コンデンサ、保護回路素子などの背の高い電子部品20によって構成される。図1および図2に示す回転角検出装置1であれば、このような背の高い複数の電子部品20を回路基板7に実装することができる。   FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a functional block configured by the electronic component 20 mounted on the circuit board 7. In the example illustrated in FIG. 5, the circuit board 7 includes an arithmetic processing unit 18 that performs arithmetic processing on the detection signal output from the magnetic sensor 6, and an output unit 19 that outputs a signal having a specification different from the specification of the detection signal. Are mounted on the electronic components. The arithmetic processing unit 18 performs processing for converting the detection signal of the serial communication specification into a signal of another specification (for example, a CAN (Controller Area Network) signal, a PWM (Pulse Width Modulation) signal, an analog signal). The output unit 19 outputs a signal (for example, CAN signal, PWM signal, analog signal) converted by the arithmetic processing unit 18. If the detection signal output from the magnetic sensor 6 is output to the outside, the number of electronic components 20 mounted on the circuit board 7 is small, but the number of electronic components 20 constituting the arithmetic processing unit 18 and the output unit 19 is small. Will be more. Furthermore, the arithmetic processing unit 18 and the output unit 19 are configured by tall electronic components 20 such as a one-chip microcomputer, an electrolytic capacitor, and a protection circuit element. With the rotation angle detection device 1 shown in FIGS. 1 and 2, such a plurality of tall electronic components 20 can be mounted on the circuit board 7.

上記の説明では、磁気トラック5b1の磁極対数と磁気トラック5b2の磁極対数との差を1極対としたが、2以上の極対であってもよい。また、磁気エンコーダ5の相対位置を検出する場合には、磁気エンコーダ5が1列の磁気トラック5bのみを含み、磁気センサ6として逓倍処理が可能なものを用いてもよい。   In the above description, the difference between the number of magnetic pole pairs of the magnetic track 5b1 and the number of magnetic pole pairs of the magnetic track 5b2 is one pole pair, but two or more pole pairs may be used. When the relative position of the magnetic encoder 5 is detected, the magnetic encoder 5 may include only one row of magnetic tracks 5b, and a magnetic sensor 6 that can be multiplied is used.

また、回路基板7に実装される電子部品20の個数は、特に限定されるものではなく、1つであってもよいし、2以上であってもよい。   Further, the number of electronic components 20 mounted on the circuit board 7 is not particularly limited, and may be one or two or more.

以上のように、実施の形態に係る回転角検出装置1は、回転軸2を回転自在に支持するハウジング31と、回転軸2に固定される磁気エンコーダ5と、回転軸2の一方端面2cを覆うようにハウジング31に支持される回路基板7とを備える。磁気エンコーダ5は、回転軸2に直交する平面に沿ってリング状にN極およびS極が交互に着磁された少なくとも1つの磁気トラック5bを含む。磁気トラック5bにおけるハウジング蓋4側の表面5cは、一方端面2cよりもハウジング蓋4側に突出する。回路基板7には、磁気トラック5bに対向し、磁気トラック5bの磁界を検出する磁気センサ6と、一方端面2cに対向し、磁気センサ6の検出信号を処理する電子部品20とが実装される。   As described above, the rotation angle detection device 1 according to the embodiment includes the housing 31 that rotatably supports the rotating shaft 2, the magnetic encoder 5 that is fixed to the rotating shaft 2, and the one end surface 2 c of the rotating shaft 2. And a circuit board 7 supported by the housing 31 so as to cover. The magnetic encoder 5 includes at least one magnetic track 5b in which N and S poles are alternately magnetized in a ring shape along a plane orthogonal to the rotation axis 2. A surface 5c on the housing lid 4 side of the magnetic track 5b protrudes toward the housing lid 4 from the one end face 2c. On the circuit board 7, a magnetic sensor 6 that faces the magnetic track 5b and detects the magnetic field of the magnetic track 5b, and an electronic component 20 that faces the one end face 2c and processes the detection signal of the magnetic sensor 6 are mounted. .

上記の構成によれば、回路基板7と一方端面2cとの距離は、回路基板7と磁気トラック5bの表面5cとの距離よりも長い。そのため、回路基板7における一方端面2cに対向する位置に、磁気センサ6よりも背の高い電子部品20を実装することができる。回路基板7における一方端面2cに対向する位置は、回路基板7における磁気トラック5bに対向する位置の内径側である。その結果、磁気センサ6および電子部品20を実装するための回路基板7の大型化を抑制できる。   According to said structure, the distance of the circuit board 7 and the one end surface 2c is longer than the distance of the circuit board 7 and the surface 5c of the magnetic track 5b. Therefore, an electronic component 20 that is taller than the magnetic sensor 6 can be mounted at a position facing the one end surface 2 c of the circuit board 7. The position facing the one end surface 2 c in the circuit board 7 is the inner diameter side of the position facing the magnetic track 5 b in the circuit board 7. As a result, an increase in size of the circuit board 7 for mounting the magnetic sensor 6 and the electronic component 20 can be suppressed.

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明でなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiment but by the scope of the claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.

1 回転角検出装置、2 回転軸、2a 大径部、2b 突部、2c 一方端面、2d 小径部、2e 凹部、2f 一方端部、3 ハウジング本体、3a,3b 開口部、3c 平面、3d 内周面、4 ハウジング蓋、4a 凹部、4b 貫通孔、5 磁気エンコーダ、5a 芯金、5b1,5b2,5b 磁気トラック、5c 表面、6 磁気センサ、7 回路基板、7a 主平面、7b 裏面、8 ねじ、9 軸受、10 外輪間座、11 スペーサ、12 リング部材、13 リング、14 ボルト、15 ケーブル、16a オイルシール、16b スリンガ、17 内径側領域、18 演算処理部、19 出力部、20 電子部品、31 ハウジング。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotation angle detection apparatus, 2 Rotating shaft, 2a Large diameter part, 2b Projection part, 2c One end surface, 2d Small diameter part, 2e Recessed part, 2f One end part, 3 Housing body, 3a, 3b Opening part, 3c Plane, 3d Peripheral surface, 4 housing lid, 4a recess, 4b through hole, 5 magnetic encoder, 5a cored bar, 5b1, 5b2, 5b magnetic track, 5c surface, 6 magnetic sensor, 7 circuit board, 7a main plane, 7b back surface, 8 screw , 9 Bearing, 10 Outer ring spacer, 11 Spacer, 12 Ring member, 13 Ring, 14 Bolt, 15 Cable, 16a Oil seal, 16b Slinger, 17 Inner diameter side region, 18 Arithmetic processing unit, 19 Output unit, 20 Electronic component, 31 Housing.

Claims (4)

回転軸と、
前記回転軸を回転自在に支持するハウジングと、
前記回転軸に固定される磁気エンコーダと、
前記回転軸の一方端面と対向して設けられ、前記ハウジングに支持される回路基板とを備え、
前記磁気エンコーダは、前記回転軸に直交する平面に沿ってリング状にN極およびS極が交互に着磁された少なくとも1つの磁気トラックを含み、
前記少なくとも1つの磁気トラックにおける前記回路基板側の表面は、前記回転軸の一方端面よりも前記回路基板側に突出し、
前記回路基板には、前記少なくとも1つの磁気トラックに対向し、前記少なくとも1つの磁気トラックの磁界を検出する磁気センサと、前記回転軸の一方端面に対向し、前記磁気センサの検出信号を処理する電子部品とが実装される、回転角検出装置。
A rotation axis;
A housing that rotatably supports the rotating shaft;
A magnetic encoder fixed to the rotating shaft;
A circuit board provided opposite to one end surface of the rotating shaft and supported by the housing;
The magnetic encoder includes at least one magnetic track in which N and S poles are alternately magnetized in a ring shape along a plane orthogonal to the rotation axis,
The surface on the circuit board side of the at least one magnetic track protrudes to the circuit board side from one end face of the rotating shaft,
The circuit board is opposed to the at least one magnetic track, detects a magnetic field of the at least one magnetic track, and faces one end surface of the rotating shaft, and processes a detection signal of the magnetic sensor. A rotation angle detection device on which electronic components are mounted.
前記回転軸の一方端面には凹部が形成され、
前記電子部品は、前記凹部に対向するように前記回路基板に実装される、請求項1に記載の回転角検出装置。
A concave portion is formed on one end surface of the rotating shaft,
The rotation angle detection device according to claim 1, wherein the electronic component is mounted on the circuit board so as to face the recess.
前記少なくとも1つの磁気トラックは、第1磁気トラックと第2磁気トラックとを含み、
前記第1磁気トラックの磁極対数と前記第2磁気トラックの磁極対数との差は1極対である、請求項1または2に記載の回転角検出装置。
The at least one magnetic track includes a first magnetic track and a second magnetic track;
The rotation angle detection device according to claim 1 or 2, wherein a difference between the number of magnetic pole pairs of the first magnetic track and the number of magnetic pole pairs of the second magnetic track is one pole pair.
前記電子部品は、前記検出信号を、前記検出信号の仕様とは異なる仕様の信号に変換して出力する処理を行なう、請求項1から3のいずれか1項に記載の回転角検出装置。   4. The rotation angle detection device according to claim 1, wherein the electronic component performs a process of converting the detection signal into a signal having a specification different from the specification of the detection signal and outputting the converted signal. 5.
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