特開 2024-97105 回転電機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024097105

(43)【公開日】2024-07-18

(54)【発明の名称】回転電機

(51)【国際特許分類】

   H02K 29/12 20060101AFI20240710BHJP

   G01D 5/20 20060101ALI20240710BHJP

【ＦＩ】

H02K29/12

G01D5/20 K

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021084845

(22)【出願日】2021-05-19

(71)【出願人】

【識別番号】000000011

【氏名又は名称】株式会社アイシン

(74)【代理人】

【識別番号】110002871

【氏名又は名称】弁理士法人坂本国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】古賀 清隆

(72)【発明者】

【氏名】柴田 裕章

(72)【発明者】

【氏名】枡谷 智矢

【テーマコード（参考）】

2F077

5H019

【Ｆターム（参考）】

2F077AA21

2F077FF13

2F077FF31

2F077UU26

2F077VV02

5H019AA04

5H019BB01

5H019BB06

5H019BB15

5H019BB17

5H019CC03

5H019DD07

(57)【要約】

【課題】回転電機において、渦電流を利用するセンサの検出結果に対するロータによる影響を低減する。
【解決手段】ロータと、非回転部と、ロータと一体に回転するセンサロータと、センサロータに軸方向に対向するコイルを有し、コイルへの通電により生じる磁束によってセンサロータに渦電流を発生させることでロータの回転に係るパラメータの値に応じた電気信号を生成するセンシング部と、を備え、センサロータは、センシング部と軸方向に対向する周方向位置での外径等が、ロータの回転角度が所定角度変化するごとに周期的に変化する部位を有し、ロータは、センサロータに対してセンシング部とは逆側から隣接するセンサ隣接部を有し、センサ隣接部における磁束により発生する渦電流の大きさは、ロータの回転角度が所定角度又はその整数倍変化するごとに周期的に変化する、回転電機が開示される。
【選択図】図９

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロータと、
ロータを回転可能に支持する非回転部と、
前記ロータと一体に回転するセンサロータと、
前記センサロータに軸方向に対向するコイルを有し、前記コイルへの通電により生じる磁束によって前記センサロータに渦電流を発生させることで前記ロータの回転に係るパラメータの値に応じた電気信号を生成するセンシング部と、を備え、
前記センサロータは、前記センシング部と軸方向に対向する周方向位置での外径又は軸方向の厚みが、前記ロータの回転角度が所定角度変化するごとに周期的に変化する部位を有し、
前記ロータは、前記センサロータに対して前記センシング部とは逆側から軸方向に隣接するセンサ隣接部を有し、
前記センサ隣接部における前記磁束により発生する渦電流の大きさは、前記ロータの回転角度が前記所定角度変化するごとに又は前記所定角度の整数倍の角度変化するごとに、周期的に変化する、回転電機。

【請求項2】

前記センサ隣接部は、ベース部位と、前記センシング部と軸方向に対向したときに前記磁束により発生する渦電流の大きさが前記ベース部位とは異なる特定部位とを有し、
前記特定部位は、前記ロータの回転角度が前記所定角度変化するごとに又は前記所定角度の整数倍の角度変化するごとに、前記センシング部と軸方向に対向する、請求項１に記載の回転電機。

【請求項3】

ロータと、
ロータを回転可能に支持する非回転部と、
前記ロータと一体に回転するセンサロータと、
前記センサロータに軸方向に対向するコイルを有し、前記コイルへの通電により生じる磁束によって前記センサロータに渦電流を発生させることで前記ロータの回転に係るパラメータの値に応じた電気信号を生成するセンシング部と、を備え、
前記センサロータは、前記センシング部と軸方向に対向する周方向位置での外径又は軸方向の厚みが、前記ロータの回転角度が所定角度変化するごとに周期的に変化する部位を有し、
前記ロータは、前記センサロータに対して前記センシング部とは逆側から軸方向に隣接するセンサ隣接部を有し、
前記センサ隣接部における前記磁束により発生する渦電流の大きさは、前記ロータの回転角度が変化しても略一定を維持する、回転電機。

【請求項4】

前記センサ隣接部は、ベース部位と、前記センシング部と軸方向に対向したときに前記磁束により発生する渦電流の大きさが前記ベース部位とは異なる特定部位とを有し、
前記センサロータは、軸方向に視て、前記ベース部位及び前記特定部位に重なるように配置される、請求項３に記載の回転電機。

【請求項5】

前記特定部位は、前記ベース部位よりも外径が大きい凸部、及び、前記ベース部位よりも外径が小さい凹部のうちの少なくともいずれか一方を含む、請求項２又は４に記載の回転電機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、回転電機に関する。

【背景技術】

【0002】

センシング部のコイルで発生させた磁界によりセンサロータにおいて発生する渦電流を利用して、ロータの回転に係るパラメータ（例えば回転角度）の値に応じた電気信号をセンシング部にて生成する回転検出器が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２－２３１６４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

回転電機においては、ケース内の限られた空間に多様な構成要素が配置されているので、センシング部の周辺にセンサロータ以外の金属部材が位置する場合も多い。従って、渦電流を利用するセンサの検出結果は、このような周辺の金属部材による影響を受けやすくなる。この点、周辺の金属部材のうちのロータは、センサロータに軸方向に隣接する部位が径方向外側に延在するため、センサの検出結果に対して影響を与えやすい。

【0005】

そこで、１つの側面では、本開示は、回転電機において、渦電流を利用するセンサの検出結果に対するロータによる影響を低減することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

１つの側面では、ロータと、
ロータを回転可能に支持する非回転部と、
前記ロータと一体に回転するセンサロータと、
前記センサロータに軸方向に対向するコイルを有し、前記コイルへの通電により生じる磁束によって前記センサロータに渦電流を発生させることで前記ロータの回転に係るパラメータの値に応じた電気信号を生成するセンシング部と、を備え、
前記センサロータは、前記センシング部と軸方向に対向する周方向位置での外径又は軸方向の厚みが、前記ロータの回転角度が所定角度変化するごとに周期的に変化する部位を有し、
前記ロータは、前記センサロータに対して前記センシング部とは逆側から軸方向に隣接するセンサ隣接部を有し、
前記センサ隣接部における前記磁束により発生する渦電流の大きさは、前記ロータの回転角度が前記所定角度変化するごとに又は前記所定角度の整数倍の角度変化するごとに、周期的に変化する、回転電機が提供される。

【発明の効果】

【0007】

１つの側面では、本開示によれば、回転電機において、渦電流を利用するセンサの検出結果に対するロータによる影響を低減することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1A】本実施例によるモータの断面構造を概略的に示す断面図である。

【図1B】図１ＡのＱ１部の拡大図である。

【図2】本実施例による回転センサにおけるセンサロータとセンシング部を示す斜視図である。

【図3】本実施例による回転センサのセンシング部とセンサロータとの関係を示す図である。

【図4】本実施例によるセンサロータにおけるセンシング部と軸方向に対向する部分を、軸方向に視て示す図である。

【図5】本実施例によるセンシング部により生成されるセンサ出力の波形を説明する概略図である。

【図6】本実施例の構成の特徴を概念的に説明する説明図であり、センサロータとその周辺の一部（ロータの一部）をＸ１側から視た斜視図である。

【図7】図６からセンサロータを取り除いた斜視図

【図8】図６からセンサロータを取り除いた平面図である。

【図9】図６を軸方向に視た平面図であり、回転軸よりも上側半分だけを示す図である。

【図10】ロータのセンサ隣接部によるセンサ出力への影響の説明図である。

【図11】センシング部により生成されるセンサ出力の波形であって、センサ隣接部により影響を受けたセンサ出力の波形を示す図である。

【図12】比較例によるセンサ隣接部とセンサロータとを概略的に示す軸方向の平面図である。

【図13】センシング部により生成されるセンサ出力の波形であって、比較例によるセンサ隣接部により影響を受けたセンサ出力の波形を示す図である。

【図14】実施例２によるモータにおけるセンサ隣接部とセンサロータとを概略的に示す軸方向の平面図である。

【図15】実施例３によるモータにおけるセンサ隣接部とセンサロータとを概略的に示す軸方向の平面図である。

【図16】実施例３によるセンサロータの斜視図である。

【図17】実施例３におけるセンシング部により生成されるセンサ出力の波形であって、センサ隣接部により影響を受けたセンサ出力の波形を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。なお、図面の寸法比率はあくまでも一例であり、これに限定されるものではなく、また、図面内の形状等は、説明の都合上、部分的に誇張している場合がある。

【0010】

［実施例１］
図１Ａは、本実施例によるモータ１の断面構造を概略的に示す断面図である。図１Ｂは、図１ＡのＱ１部の拡大図である。

【0011】

図１Ａには、モータ１の回転軸１２が図示されている。以下の説明において、軸方向とは、モータ１の回転軸（回転中心）１２が延在する方向を指し、径方向とは、回転軸１２を中心とした径方向を指す。従って、径方向外側とは、回転軸１２から離れる側を指し、径方向内側とは、回転軸１２に向かう側を指す。また、周方向とは、回転軸１２まわりの回転方向に対応する。

【0012】

また、図１Ａには、回転軸１２の方向（すなわち軸方向）に平行なＸ方向に沿ったＸ１側とＸ２側が定義されている。以下の説明において、Ｘ１側とＸ２側の各用語は、相対的な位置関係を表すために用いられる場合がある。

【0013】

モータ１は、例えばハイブリッド車両や電気自動車で使用される車両駆動用のモータであってよい。ただし、モータ１は、他の任意の用途に使用されるものであってもよい。

【0014】

モータ１は、インナロータタイプであり、ステータ２１がロータ３０の径方向外側を囲繞するように設けられる。ステータ２１は、径方向外側がモータハウジング１０に固定される。ステータ２１は、例えば円環状の磁性体の積層鋼板からなるステータコア２１１を備え、ステータコア２１１の径方向内側には、コイル２２が巻回される複数のスロット（図示せず）が形成される。

【0015】

ロータ３０は、ステータ２１の径方向内側に配置される。ロータ３０は、ロータコア３２と、ロータシャフト３４とを備える。ロータコア３２は、ロータシャフト３４の径方向外側の表面に固定され、ロータシャフト３４と一体となって回転する。ロータコア３２は、ロータシャフト３４に焼き嵌め又はその類により固定されてよい。ロータシャフト３４は、モータハウジング１０にベアリング１４ａ、１４ｂを介して回転可能に支持される。なお、ロータシャフト３４は、モータ１の回転軸１２を画成する。

【0016】

ロータコア３２は、例えば円環状の磁性体の積層鋼板からなる。ロータコア３２の磁石孔３２４には、永久磁石３２１が埋め込まれる。あるいは、永久磁石３２１のような永久磁石は、ロータコア３２の外周面に埋め込まれてもよい。なお、永久磁石３２１の配列等は任意である。

【0017】

ロータコア３２の軸方向の両側には、エンドプレート３５Ａ、３５Ｂが取り付けられる。エンドプレート３５Ａ、３５Ｂは、ロータコア３２の軸方向の端面を覆う。エンドプレート３５Ａ、３５Ｂは、ロータコア３２からの永久磁石３２１の離脱を防止する離脱防止機能の他、ロータ３０のアンバランスの調整機能（切削等されることでアンバランスをなくす機能）を有してよい。

【0018】

エンドプレート３５Ａ、３５Ｂは、非磁性材料により形成される。エンドプレート３５Ａ、３５Ｂは、好ましくは、アルミにより形成される。この場合、切削が容易となり、エンドプレート３５Ａ、３５Ｂによるロータ３０のアンバランスの調整機能を効果的に実現できる。ただし、変形例では、エンドプレート３５Ａ、３５Ｂは、ステンレス鋼等により形成されてもよい。

【0019】

ロータシャフト３４は、図１Ａに示すように、中空部３４Ａを有する。中空部３４Ａは、ロータシャフト３４の軸方向の全長にわたり延在する。中空部３４Ａは、軸方向の両側で軸方向に開口してよい。中空部３４Ａは、冷却用の油が通る油路８０１として機能してもよい。

【0020】

なお、本実施例において、ロータコア３２の磁極構成は、任意である。例えば、磁極数が８極又は８極以外であってもよいし、永久磁石３２１に代えて又は加えて、各磁極を形成する対の永久磁石が、径方向外側に向かうほど周方向の距離が広がる態様で配置されてもよい。また、ロータコア３２は、フラックスバリアや油路等が形成されてもよい。

【0021】

また、本実施例では、ロータシャフト３４は、中空部３４Ａを有するが、中実であってよい。また、ロータシャフト３４は、２パーツ以上が結合されることで形成されてもよい。また、モータ１は、油に代えて又は加えて、冷却水（例えばライフロングクーラント）により冷却されてもよい。また、本実施例では、モータ１は、インナロータタイプであるが、アウタロータタイプであってもよい。

【0022】

本実施例では、モータ１は、ロータ３０の回転に係るパラメータの値を検出する回転センサ８０を有する。ロータ３０の回転に係るパラメータは、任意であり、例えば、ロータ３０の回転の有無や、ロータ３０の所定基準角度からの回転角度、回転速度、磁極位置等であってよい。以下では、一例として、回転センサ８０は、ロータ３０の回転角度を検出するものとする。

【0023】

回転センサ８０は、ロータシャフト３４の一端側に設けられる。本実施例では、回転センサ８０は、図１Ａに示すように、ロータシャフト３４のＸ１側端部に設けられるが、Ｘ２側端部に設けられてもよい。

【0024】

図２は、回転センサ８０におけるセンサロータ８１とセンシング部８２をＸ１側から視て示す斜視図である。なお、図２（後出の図３も同様）には、センサ支持部８４の図示が省略されている。

【0025】

回転センサ８０は、センサロータ８１と、センシング部８２と、センサ支持部８４とを備える。

【0026】

センサロータ８１は、導体により形成され、ロータ３０と一体に回転する。センサロータ８１は、回転軸１２を中心とした円形状の中心孔８１１を有する円環状の形態である。センサロータ８１は、その中心孔８１１にロータシャフト３４が通されることで、ロータシャフト３４とともに回転するように取り付けられてよい。例えば、センサロータ８１は、ロータシャフト３４に径方向の凹部又は凸部が形成され、センサロータ８１の中心孔８１１の内周縁に、ロータシャフト３４の径方向の凹部又は凸部に嵌合する径方向の凸部又は凹部が形成されてもよい。

【0027】

センサロータ８１は、周期的に変化する外径を有する。これにより、センサロータ８１は、センシング部８２と軸方向に対向する周方向位置での外径が、ロータ３０の回転角度が所定角度変化するごとに周期的に変化する。所定角度は、設計時に、磁極数等に応じて適宜決定されてよい。本実施例では、センサロータ８１は、１周あたり、８つの径方向の凸部と凹部とを交互に有する。この場合、センサロータ８１は、センシング部８２と軸方向に対向する周方向位置での外径が、ロータ３０の回転角度が４５度変化するごとに周期的に変化する。

【0028】

なお、変形例では、センサロータ８１は、周期的に変化する外径に代えて又は加えて、周期的に変化する厚み（軸方向の厚み）を有してもよい。この場合、センサロータ８１は、センシング部８２と軸方向に対向する周方向位置での厚みが、ロータ３０の回転角度が所定角度変化するごとに周期的に変化する。

【0029】

センシング部８２は、基板８２０の形態であり、センサロータ８１に軸方向に対向しつつ近接するように配置される。基板８２０は、図２に示すように、軸方向に視て円弧状であってよく、全周のうちの一部の周区間のみに延在してよい。また、基板８２０は円弧状だけでなく、全周に延在してもよい。センシング部８２は、センサ支持部８４（図１Ｂ参照）によりモータ１の非回転部（本実施例ではモータハウジング１０）に支持される。

【0030】

センシング部８２は、渦電流を利用して、ロータ３０の回転角度を検出する。図３から図５は、センシング部８２による検出原理の説明図である。図３は、回転センサ８０のセンシング部８２とセンサロータ８１との関係を示す図であり、図４は、センサロータ８１におけるセンシング部８２と軸方向に対向する部分を、軸方向に視て示す図である。図５は、センシング部８２により生成されるセンサ出力（電気信号）の波形を説明する概略図である。図５では、横軸にロータ３０の回転角度を取り、縦軸にセンサ出力の大きさを取り、センシング部８２により生成されるセンサ出力（電気信号）の時系列波形が模式的に示されている。なお、図５では、ロータ３０の回転角度における所定角度（本実施例では４５度）分の時系列波形が模式的に示されている。

【0031】

センシング部８２は、図２に示すように、センサコイル８２１及び処理回路部８２２が実装された基板８２０の形態であってよい。なお、処理回路部８２２の機能の一部又は全部は、外部の制御装置（図示せず）により実現されてもよい。

【0032】

センサコイル８２１は、例えば図３に示すように、基板８２０の両側の表面に形成されてもよい。なお、変形例では、センサコイル８２１は、基板８２０の両側の表面に代えて又は加えて、基板８２０の内層に形成されてもよい。センサコイル８２１は、例えばプリントされた導体により形成されてよい。センサコイル８２１は、Ｘ方向に平行な中心軸Ｏまわりに巻回されてなる。

【0033】

処理回路部８２２は、センサコイル８２１への通電によりセンサロータ８１に渦電流を発生させる。具体的には、図３に模式的に示すように、センサコイル８２１が通電されると、センサコイル８２１を貫く磁束Ｂ１が発生する。センサコイル８２１を貫く磁束Ｂ１は、センサコイル８２１に軸方向に対向するセンサロータ８１の表面に接触すると、センサロータ８１の表面に渦電流が発生する。図４には、渦電流の発生態様が矢印Ｉｅで模式的に示されている。なお、図４においては特定の向きの渦電流が模式的に示されているが、渦電流の向きは、センサコイル８２１を流れる電流の向きに応じて決まる。渦電流は、磁束Ｂ１を減らす磁束を発生させる向きに生じる。従って、渦電流に起因して、磁束Ｂ１を減らす磁束Ｂ２（図示せず）が発生する。磁束Ｂ２の大きさは、渦電流の大きさに比例する。渦電流の大きさは、センサコイル８２１に軸方向に対向するセンサロータ８１の部位の表面積が増加するほど大きくなる。本実施例では、上述したようにセンサロータ８１は、周期的に変化する外径を有するので、センサコイル８２１に軸方向に対向するセンサロータ８１の部位の表面積は、ロータ３０の回転角度が変化すると変化する。より具体的には、センサコイル８２１に軸方向に対向するセンサロータ８１の部位の表面積は、ロータ３０の回転角度が変化すると、正弦波状に変化する。このため、本実施例では、センシング部８２により生成されるセンサ出力（電気信号）の時系列波形は、図５に示すように、ロータ３０の回転角度が４５度変化するごとに、１周期の正弦波を描く。従って、このようなセンサ出力（電気信号）に基づいて、ロータ３０の回転角度を検出できる。

【0034】

センサ支持部８４は、モータ１の非回転部（本実施例ではモータハウジング１０）に固定され（図１Ａ及び図１Ｂに模式的に図示）、センシング部８２を支持する。センサ支持部８４は、接着剤や固定具、嵌合のような任意の手段で、センシング部８２を支持してもよい。本実施例では、一例として、センサ支持部８４は、例えば、封止用のポッティング樹脂部８６を介してセンシング部８２を支持する。この場合、ポッティング樹脂部８６は、センシング部８２とセンサ支持部８４とに接合することで、センシング部８２とセンサ支持部８４とを一体化する。この場合、センシング部８２とセンサ支持部８４とが別々の部品である場合に比べて、部品点数を低減できる。また、モータハウジング１０にセンサ支持部８４を組み付けることでセンシング部８２の組み付けが実現されるので、センシング部８２とセンサ支持部８４とが別々の部品である場合に比べて、組付け性が良好である。ポッティング樹脂部８６は、センサ支持部８４のＸ２側の開口から充填されてよい。

【0035】

センサ支持部８４は、好ましくは、センサロータ８１にセンシング部８２が軸方向に近接するようにセンシング部８２を支持する。この場合、センサ支持部８４は、センサロータ８１とセンシング部８２との間の軸方向の位置関係として、センサロータ８１とセンシング部８２との間の軸方向の隙間が、可動部と固定部との間に必要な最小クリアランスに対応するような位置関係を実現してもよい。

【0036】

ここで、図６から図１１を参照して、本実施例の構成の特徴を概念的に説明する。

【0037】

図６から図９は、本実施例の構成の特徴を概念的に説明する説明図であり、図６は、センサロータ８１とその周辺の一部（ロータ３０の一部）をＸ１側から視た斜視図であり、図７は、図６からセンサロータ８１を取り除いた斜視図であり、図８は、図６からセンサロータ８１を取り除いた平面図（軸方向に視た平面図）である。図９は、図６を軸方向に視た平面図であり、回転軸１２よりも上側半分だけを示す図である。なお、図６から図９は、概念図であり、特にロータ３０の構成は非常に概略的に示されている。図１０は、ロータ３０のセンサ隣接部３００によるセンサ出力への影響の説明図であり、磁束の流れを模式的に示す図である。なお、図１０で示す磁束の流れは、センサ隣接部３００やセンサロータ８１の影響を受ける前の状態で模式的に示されている。図１１は、本実施例においてセンシング部８２により生成されるセンサ出力（電気信号）の波形であって、センサ隣接部３００により影響を受けたセンサ出力の波形を示す図である。図１１では、横軸にロータ３０の回転角度を取り、縦軸にセンサ出力の大きさを取り、センシング部８２により生成されるセンサ出力（電気信号）の時系列波形が模式的に示されている。なお、図１１（後出の図１３及び図１７についても同様）では、ロータ３０の回転角度における所定角度（本実施例では４５度）の２倍分（２周期分）の時系列波形が模式的に示されている。

【0038】

ロータ３０は、センサロータ８１に対してセンシング部８２とは逆側（本実施例ではＸ２側）から軸方向に隣接するセンサ隣接部３００を有する。センサ隣接部３００は、ロータ３０の任意の１つ以上の構成要素（ロータシャフト３４とともに回転する構成要素）により実現されてよく、例えば図１Ａに示す例では、ロータシャフト３４のＸ１側端部、ロータコア３２のＸ１側端部、エンドプレート３５Ａ、ワッシャ３９等であってよい。なお、ワッシャ３９は、軸方向でフランジ部３４６（ロータシャフト３４のＸ１側端部の部位）とロータコア３２との間に設けられ、フランジ部３４６からエンドプレート３５Ａ（及びエンドプレート３５Ａを介してロータコア３２）に付与される軸力に起因してロータコア３２に生じうる応力を低減する機能を有してよい。

【0039】

ところで、センサ隣接部３００は、センサロータ８１に対してセンシング部８２とは逆側（本実施例ではＸ２側）に配置されるものの、センサロータ８１の近傍に配置されかつセンサロータ８１よりも径方向外側に延在するがゆえに、センサコイル８２１を貫く磁束Ｂ１（図１０の磁束Ｂ１－１参照）に影響を与える可能性がある。すなわち、センサコイル８２１を貫く磁束Ｂ１に起因してセンサ隣接部３００において渦電流が発生する可能性がある。かかる渦電流は、センサロータ８１における渦電流と同様、磁束Ｂ１を減らす方向の磁束Ｂ３（図示せず）を発生する。

【0040】

この点、本実施例では、センサ隣接部３００は、センサ隣接部３００における磁束Ｂ１により発生する渦電流の大きさが、ロータ３０の回転角度が所定角度（本実施例では４５度）変化するごとに周期的に変化するように、構成される。

【0041】

具体的には、図６から図９に示すように、センサ隣接部３００は、外径が一定の第１部位３０１と、第１部位３０１よりも外径が有意に大きい第２部位３０２とを周方向に沿って周期的に有する。すなわち、センサ隣接部３００は、センサロータ８１と同様の位相且つ周期で、周期的に変化する外径を有する。更に換言すると、センサロータ８１は、第１部位３０１に対応する周方向位置に、小径部８１０を有し、センサロータ８１は、第２部位３０２に対応する周方向位置に、大径部８１２を有する。この場合、大径部８１２の外径は、第２部位３０２の外径よりも有意に小さい（図９参照）。このようにして本実施例では、センサ隣接部３００は、センシング部８２と軸方向に対向する周方向位置での外径が、ロータ３０の回転角度が所定角度（本実施例では４５度）変化するごとに周期的に変化する。なお、本明細書において「２つの部位の一方の外径が他方よりも有意に大きい又は小さい」とは、一方の部位がセンサコイル８２１に軸方向に対向したときと他方の部位がセンサコイル８２１に軸方向に対向したときとの間で、センサ出力に有意な差（例えば、センサ出力の最小分解能を超えるような差）を生むような態様を指す。

【0042】

ところで、センサ隣接部３００における渦電流の大きさは、上述したセンサロータ８１の場合と同様、センサコイル８２１に軸方向に直接的に対向するセンサ隣接部３００の部位の表面積が増加するほど大きくなる。なお、センサ隣接部３００がセンサコイル８２１に軸方向に直接的に対向するとは、センサコイル８２１から磁束Ｂ１がセンサロータ８１により遮断されることなく到達できる位置関係を指す。本実施例では、上述したようにセンサ隣接部３００は、周期的に変化する外径を有するので、センサコイル８２１に軸方向に直接的に対向するセンサロータ８１の部位の表面積は、ロータ３０の回転角度が変化すると変化する。より具体的には、センサコイル８２１に軸方向に対向するセンサ隣接部３００の部位の表面積は、ロータ３０の回転角度が４５度変化するごとに、１周期分の正弦波、矩形波、三角波、又はその類に対応した変化態様で変化する。

【0043】

このため、本実施例では、磁束Ｂ１に起因してセンサ隣接部３００において発生する渦電流は、ロータ３０の回転角度が４５度変化するごとに、１周期の正弦波又は矩形波若しくは三角波を描く態様で周期的に変化する。従って、このようなセンサ隣接部３００において発生する渦電流に起因して生じる磁束Ｂ３も、ロータ３０の回転角度が４５度変化するごとに、１周期の正弦波、矩形波、三角波、又はその類を描く態様で周期的に変化する。

【0044】

また、本実施例においては、センサロータ８１は、センシング部８２と軸方向に対向する周方向位置での外径が、ロータ３０の回転角度が４５度変化するごとに周期的に変化する部位（小径部８１０及び大径部８１２）を有する。この結果、本実施例では、センシング部８２により生成されるセンサ出力（電気信号）の時系列波形は、センサロータ８１の小径部８１０及び大径部８１２に起因した基本波形に対して、センサ隣接部３００（軸方向に視てセンサロータ８１よりも径方向外側に延在する部位）に起因した略一定のオフセットを有する波形となる。具体的には、本実施例では、センシング部８２により生成されるセンサ出力（電気信号）の時系列波形は、図１１に示すように、図５に示した理想的な波形５００に対して、磁束Ｂ３に対応する一定のオフセット量（図１１のΔ１参照）だけオフセットする波形５０１となる。本実施例では、上述したように、磁束Ｂ３はロータ３０の回転角度が所定角度（本実施例では４５度）変化するごとに周期的に変化するので、オフセットする波形５０１も、ロータ３０の回転角度が４５度変化するごとに、周期的に変化する（図１１では、正弦波を描く態様で周期的に変化する）。従って、このようなセンサ出力（電気信号）に基づいて、ロータ３０の回転角度を精度良く検出できる。

【0045】

なお、図６から図９に示す例では、第２部位３０２が第１部位３０１に対して径方向の凸部となり、第１部位３０１が第２部位３０２に対して径方向の凹部となる。この場合、第１部位３０１及び第２部位３０２のうちの、いずれか一方が、特許請求の範囲における「ベース部位」の一例であり、他方が、特許請求の範囲における「特定部位」の一例である。

【0046】

このようなセンサ隣接部３００に係る凸部や凹部は、センサ隣接部３００がエンドプレート３５Ａを含む場合、エンドプレート３５Ａに形成されうる油溝（油孔や油路等の形態を含む、以下同様）やバランス調整孔（ロータ３０のアンバランスの調整用の孔）により実現されてもよい。また、エンドプレート３５Ａを設けない構成の場合、センサ隣接部３００はロータコア３２のＸ１側の端部を含んでよい。この場合、凸部や凹部は、ロータコア３２のＸ１側の端部に形成されうる油溝やフラックスバリア、加締め部等により実現されてもよい。この場合、加締め部は、ロータシャフト３４にロータシャフト３４を固定するための加締め部であってよい。また、凸部や凹部は、センサ隣接部３００がロータシャフト３４（モータハブ）を含む場合、ロータシャフト３４に形成されうる油溝や溶接部等により実現されてもよい。

【0047】

ここで、図１２及び図１３を参照して比較例と対比して、本実施例の効果を説明する。図１２は、比較例によるセンサ隣接部３００’とセンサロータ８１とを概略的に示す軸方向の平面図であり、図９と同様、回転軸１２よりも上側半分だけを示す図である。図１３は、比較例においてセンシング部８２により生成されるセンサ出力（電気信号）の波形であって、比較例によるセンサ隣接部３００’により影響を受けたセンサ出力の波形を示す図である。図１３では、横軸にロータ３０の回転角度を取り、縦軸にセンサ出力の大きさを取り、センシング部８２により生成されるセンサ出力（電気信号）の時系列波形が模式的に示されている。

【0048】

比較例によるセンサ隣接部３００’は、図１２に模式的に示すように、外径が一定の第１部位３０１’と、第１部位３０１’よりも外径が有意に大きい第２部位３０２’とを周方向に沿って不規則に有する。例えば、第２部位３０２’－１は、第２部位３０２’－２よりも周方向の延在範囲が広く、４５度以上の角度にわたって連続的に延在している。このような不規則な構成では、図１３に示すように、センシング部８２により生成されるセンサ出力（電気信号）の時系列波形が、不規則となる。すなわち、比較例では、センサ出力は、ロータ３０の回転角度が４５度変化するごとに、１周期の正弦波を描くような規則性を有さない。図１３に示す例では、ある一周期分の角度範囲Ａ１では、センサ出力の中心値は、図１３において点線１３００で示す理想的な中央値（例えば、図５に示した理想的な波形５００に係る振幅の中心値）に対して上側にオフセット（矢印Ｒ１３０１参照）するのに対して、続く一周期分の角度範囲Ａ２では、センサ出力の中心値は、理想的な中央値に対して下側（矢印Ｒ１３０２参照）にオフセットするといった具合に、オフセット量が一定とならない。このような場合、このようなセンサ出力（電気信号）に基づいて、ロータ３０の回転角度を精度良く検出できない。例えば、センサ出力のオフセットを補正することが難しく、回転センサ８０からのセンサ情報の信頼性が低下するおそれがある。

【0049】

これに対して、本実施例によれば、上述したように、磁束Ｂ３に対応する一定のオフセット量だけオフセットする波形５０１（図１１参照）のセンサ出力を得ることができる。従って、本実施例によれば、センサ隣接部３００に起因して回転センサ８０からのセンサ情報の信頼性が低下する可能性を、効果的に低減できる。

【0050】

なお、本実施例では、センサ隣接部３００は、上述したように、センサ隣接部３００における磁束Ｂ１により発生する渦電流の大きさが、ロータ３０の回転角度が所定角度（本実施例では４５度）変化するごとに周期的に変化するように、構成されるが、これに限られない。例えば、変形例では、センサ隣接部３００は、センサ隣接部３００における磁束Ｂ１により発生する渦電流の大きさが、ロータ３０の回転角度が所定角度の整数倍の角度（例えば９０度）変化するごとに周期的に変化するように、構成されてもよい。この場合、オフセット量（図１１のΔ１参照）は、一定とならないものの、センサロータ８１の外径の変化周期（所定角度に対応する周期）の２以上の整数倍の周期で周期的に変化する。従って、この場合も、比較例に比べてロータ３０の回転角度を精度良く検出可能なセンサ出力を得ることができる。

【0051】

［実施例２］
以下の実施例２の説明において、上述した実施例１と同様であってよい構成要素については、同一の参照符号を付して説明を省略する場合がある。

【0052】

図１４は、実施例２によるモータ１Ａにおけるセンサ隣接部３００とセンサロータ８１Ａとを概略的に示す軸方向の平面図であり、図９と同様、回転軸１２よりも上側半分だけを示す図である。

【0053】

実施例２によるモータ１Ａは、上述した実施例１によるモータ１に対して、センサロータ８１がセンサロータ８１Ａで置換された点が異なる。

【0054】

上述した実施例１では、センシング部８２からの磁束Ｂ１に起因してセンサ隣接部３００において生じる渦電流の大きさを、センシング部８２からの磁束Ｂ１に起因してセンサロータ８１において生じる渦電流の大きさとともに、ロータ３０の回転角度が所定角度変化するごとに周期的に変化させている。

【0055】

これに対して、本実施例では、センサロータ８１Ａの構成によって、センシング部８２からの磁束Ｂ１に起因してセンサ隣接部３００において生じうる渦電流の大きさを、ロータ３０の回転角度とは無関係に略一定値に維持させることで、同様の効果を得る。

【0056】

具体的には、本実施例では、センサロータ８１Ａは、図１４に示すように、軸方向に視て、センサ隣接部３００の第１部位３０１及び第２部位３０２に重なるように配置される。センサロータ８１Ａは、第１部位３０１に対応する周方向位置に、小径部８１０Ａを有し、センサロータ８１Ａは、第２部位３０２に対応する周方向位置に、大径部８１２Ａを有し、小径部８１０Ａの外径は、第１部位３０１の外径以上であり、かつ、大径部８１２Ａの外径は、第２部位３０２の外径以上であってよい。なお、センサ隣接部３００における第２部位３０２よりも径方向外側の部位３０４は、凹凸や孔等を有さない部位であり、センシング部８２からの磁束Ｂ１に起因して生じうる渦電流が略一定となる部位である。

【0057】

この場合、センサ隣接部３００の第１部位３０１及び第２部位３０２がセンサコイル８２１に軸方向に直接的に対向することがなくなるので、センシング部８２からの磁束Ｂ１に起因してセンサ隣接部３００において生じる渦電流の大きさは、センサ隣接部３００における第２部位３０２よりも径方向外側の部位３０４（凹凸や孔等を有さない部位）に起因した略一定値となる。この結果、センシング部８２からの磁束Ｂ１に起因してセンサ隣接部３００において生じうる渦電流の大きさを、ロータ３０の回転角度とは無関係に略一定値に維持できる。なお、略一定値とは、変動量の１０％程度に収まる態様を含む概念である。

【0058】

また、本実施例においても、センサロータ８１Ａは、センシング部８２と軸方向に対向する周方向位置での外径が、ロータ３０の回転角度が所定角度変化するごとに周期的に変化する部位（小径部８１０Ａ及び大径部８１２Ｂ）を有する。この結果、本実施例では、センシング部８２により生成されるセンサ出力（電気信号）の時系列波形は、小径部８１０Ａ及び大径部８１２Ａに起因した波形に対して、センサ隣接部３００における第２部位３０２よりも径方向外側の部位３０４（凹凸や孔等を有さない部位）に起因した略一定のオフセット量を有する波形となる。具体的には、本実施例では、センシング部８２により生成されるセンサ出力（電気信号）の時系列波形は、図１１に示した波形５０１と同様となる。従って、このようなセンサ出力（電気信号）に基づいて、ロータ３０の回転角度を精度良く検出できる。

【0059】

なお、本実施例によるセンサロータ８１Ａは、第１部位３０１よりも外径が大きい第２部位３０２を軸方向で覆う形態であることから、上述した実施例１のような、第２部位３０２を軸方向で覆うことのないセンサロータ８１よりも径方向外側まで延在する。すなわち、本実施例によるセンサロータ８１Ａの小径部８１０Ａ及び大径部８１２Ａは、上述した実施例１によるセンサロータ８１の小径部８１０及び大径部８１２よりも、それぞれ外径が大きい。これに対応して、本実施例では、センシング部８２は、上述した実施例１の搭載位置（図１Ａ及び図１Ｂ参照）よりも径方向外側に配置されてよい。

【0060】

また、本実施例によるセンサロータ８１Ａは、第２部位３０２を軸方向で覆う形態であることから、センシング部８２のセンサ出力は、第２部位３０２による影響を実質的に受けない。従って、本実施例によるセンサロータ８１Ａは、センサ隣接部３００に代えて、第２部位３０２を周期的に有さないセンサ隣接部に対して適用されてもよい。すなわち、本実施例の場合、センサ隣接部３００における１つ以上の第２部位３０２は、センサロータ８１Ａの大径部８１２Ａのいずれかに対応する径方向位置に配置されればよく、センサロータ８１Ａの大径部８１２Ａのそれぞれに対して、１対１の対応関係で第２部位３０２が配置される必要はない。例えば、センサ隣接部は、８つに代えて、７つだけ第２部位３０２を有してもよく、この場合、７つの第２部位３０２のそれぞれが、センサロータ８１Ａの大径部８１２Ａの対応する１つの径方向位置に配置されればよい。

【0061】

［実施例３］
以下の実施例３の説明において、上述した実施例１と同様であってよい構成要素については、同一の参照符号を付して説明を省略する場合がある。

【0062】

図１５は、実施例３によるモータ１Ｂにおけるセンサ隣接部３００とセンサロータ８１Ｂとを概略的に示す軸方向の平面図であり、図９と同様、回転軸１２よりも上側半分だけを示す図である。図１６は、本実施例によるセンサロータ８１Ｂの斜視図であり、図１７は、本実施例においてセンシング部８２により生成されるセンサ出力（電気信号）の波形であって、センサ隣接部３００により影響を受けたセンサ出力の波形を示す図である。図１７では、横軸にロータ３０の回転角度を取り、縦軸にセンサ出力の大きさを取り、センシング部８２により生成されるセンサ出力（電気信号）の時系列波形が模式的に示されている。

【0063】

実施例３によるモータ１Ｂは、上述した実施例１によるモータ１に対して、センサロータ８１がセンサロータ８１Ｂで置換された点が異なる。

【0064】

上述した実施例１では、センシング部８２からの磁束Ｂ１に起因してセンサ隣接部３００において生じる渦電流の大きさを、センシング部８２からの磁束Ｂ１に起因してセンサロータ８１において生じる渦電流の大きさとともに、ロータ３０の回転角度が所定角度変化するごとに周期的に変化させている。

【0065】

これに対して、本実施例では、センサロータ８１Ｂの構成によって、センシング部８２からの磁束Ｂ１に起因してセンサ隣接部３００において生じうる渦電流の大きさを、ロータ３０の回転角度とは無関係に略一定値に維持させることで、同様の効果を得る。

【0066】

具体的には、本実施例では、センサロータ８１Ｂは、図１５及び図１６に示すように、小径部８１０及び大径部８１２のそれぞれの径方向外側に、カバー部８１３Ｂを有する。カバー部８１３Ｂは、小径部８１０及び大径部８１２のそれぞれよりも薄肉で形成されてよい。カバー部８１３Ｂは、小径部８１０及び大径部８１２と同じ材料により形成されるが、変形例では、小径部８１０及び大径部８１２とは異なる材料（例えば高透磁率材料）により形成されてもよい。カバー部８１３Ｂは、小径部８１０及び大径部８１２のそれぞれの径方向外側の縁部から連続し、センサロータ８１Ｂ全体を外径が一定となるように径方向に延在する。この場合、センサロータ８１Ｂの外径は、カバー部８１３Ｂの径方向外側縁部によって定まる。カバー部８１３Ｂは、軸方向に視て、センサ隣接部３００の第２部位３０２（図１５では、カバー部８１３Ｂにより可視でない）に重なるように径方向に延在する。センサロータ８１Ｂの外径は、センサ隣接部３００の第２部位３０２（図８参照）の外径以上であってよい。

【0067】

この場合、センサ隣接部３００の第１部位３０１及び第２部位３０２がセンサコイル８２１に軸方向に直接的に対向することがなくなるので、センシング部８２からの磁束Ｂ１に起因してセンサ隣接部３００において生じうる渦電流の大きさは、センサ隣接部３００におけるカバー部８１３Ｂよりも径方向外側の部位３０４（凹凸や孔等を有さない部位）に起因した略一定値となる。この結果、センシング部８２からの磁束Ｂ１に起因してセンサ隣接部３００において生じうる渦電流の大きさを、ロータ３０の回転角度とは無関係に略一定値に維持できる。

【0068】

また、本実施例においても、センサロータ８１Ｂは、センシング部８２と軸方向に対向する周方向位置での外径が、ロータ３０の回転角度が所定角度変化するごとに周期的に変化する部位（小径部８１０及び大径部８１２）を有する。また、本実施例では、センサロータ８１Ｂのカバー部８１３Ｂがセンサコイル８２１に軸方向に直接的に対向することになるが、センシング部８２からの磁束Ｂ１に起因してカバー部８１３Ｂにおいて生じうる渦電流の大きさは、略一定値となる。これは、上述したように、カバー部８１３Ｂの外径は、一定であるためである。この結果、本実施例では、センシング部８２により生成されるセンサ出力（電気信号）の時系列波形は、小径部８１０及び大径部８１２に起因した波形に対して、カバー部８１３Ｂ及び部位３０４に起因した略一定のオフセット量を有する波形となる。具体的には、本実施例では、図１７に示すように、図５に示した理想的な波形５００に対して略一定のオフセット量（図１７のΔ２参照）を有する波形５０２となる。従って、このようなセンサ出力（電気信号）に基づいて、ロータ３０の回転角度を精度良く検出できる。

【0069】

なお、本実施例によるセンサロータ８１Ｂは、カバー部８１３Ｂにより第２部位３０２を軸方向で覆う形態であることから、センシング部８２のセンサ出力は、第２部位３０２による影響を実質的に受けない。従って、センサ隣接部３００に代えて、第２部位３０２を周期的に有さないセンサ隣接部に対して適用されてもよい。特に、本実施例の場合、カバー部８１３Ｂは全周にわたって形成されるので、第２部位３０２は、周方向の任意の位置に形成されてもよい。従って、本実施例によれば、センサ隣接部３００の設計自由度を効果的に高めることができる。

【0070】

以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。また、各実施例の効果のうちの、従属項に係る効果は、上位概念（独立項）とは区別した付加的効果である。

【0071】

例えば、上述した実施例１（実施例２及び実施例３も同様）では、センサロータ８１は、周期的に沿って周期的に変化する外径を有しているが、周期的に変化する外径に代えて又は加えて、周期的に変化する厚み（軸方向の厚み）を有してもよい。この場合、センサロータ８１は、センシング部８２と軸方向に対向する周方向位置での厚みが、ロータ３０の回転角度が所定角度変化するごとに周期的に変化する。

【符号の説明】

【0072】

１・・・モータ（回転電機）、１０・・・モータハウジング（非回転部）、３０・・・ロータ、３００・・・センサ隣接部、３０１・・・第１部位（ベース部位又は特定部位、凹部）、３０２・・・第２部位（ベース部位又は特定部位、凸部）、８１・・・センサロータ、８１０、８１０Ａ・・・小径部（部位）、８１２、８１２Ａ・・・大径部（部位）、８２・・・センシング部、８２１・・・センサコイル（コイル）

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】