JP2016039701A - モータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気センサによる検出結果がセンサマグネットと磁気センサとの相対的な組付誤差の影響を受けにくいモータ装置を得る。【解決手段】本ワイパモータでは、出力軸の軸線上に配置された磁気センサが、出力軸と一体回転するセンサマグネット３６の磁束の変化を検出する。このセンサマグネット３６は、磁気センサ３４に対して出力軸の軸線方向に対向しており、出力軸の半径方向に隣合うＮ極３６ＡとＳ極３６Ｂとの間に中心ＣＥが位置している。このセンサマグネット３６は、出力軸の軸線方向から見た場合に、磁軸方向と直交する磁軸直交方向の寸法が磁軸方向の寸法と同等以上に設定されると共に、Ｎ極３６ＡとＳ極３６Ｂとにおける互いに反対側の端縁３６Ａ１、３６Ｂ１が、磁軸ＡＸ側から磁軸直交方向の両端側へ向かうほど中心ＣＥから離れるように形成されている。【選択図】図５

Description

本発明は、磁気センサ及びセンサマグネットを備えたモータ装置に関する。

下記特許文献１に記載されたモータ装置では、出力軸がギヤハウジングに対して回転可能に支持されており、当該出力軸の軸線方向一端部には、ギヤハウジング内に収容されたウォームホイールが同軸的に固定されている。このウォームホイールは、モータ本体の回転力によって出力軸と一体で回転される。このウォームホイールの軸線方向一側には、ギヤハウジングに取り付けられたハウジングカバーが設けられており、当該ハウジングカバーには、電子回路基板が取り付けられている。この電子回路基板には、出力軸の回転角度を検出するための磁気センサが実装されている。

上記の磁気センサは、ウォームホイールの軸線方向一端面の軸心部に取り付けられたセンサマグネットと対向している。このセンサマグネットは、ウォームホイールの軸線方向から見て円形に形成されており、半径方向片側がＮ極に着磁され、半径方向他側がＳ極に着磁されている。このセンサマグネットがウォームホイールと一体で回転する際の磁束の変化が上記磁気センサによって検出され、当該検出結果に基づいて出力軸の回転角度が算出される。そして、算出された回転角度に基づいて出力軸の回転速度、回転停止位置、反転位置等の制御が行われる。なお、下記の特許文献２には、上記同様のモータ装置が記載されている。

特開２０１４−４２４３１号公報 特開２０１４−５０３０９号公報

上述の如きモータ装置では、円形のセンサマグネットを磁気センサ側から見た場合、当該センサマグネットの中心側においては、磁界の特性により、Ｎ極からＳ極に向かって平行に磁束が分布する。しかしながら、センサマグネットの中心側から半径方向にずれるに従って磁束同士の反発力により磁束の分布が広がり、磁束の湾曲の曲率が大きくなっていく。

また、上述の如きモータ装置では、センサマグネットがウォームホイール及び出力軸を介してギヤハウジングに支持される一方、磁気センサが電子回路基板及びハウジングカバーを介してギヤハウジングに取り付けられる。このため、製造上のバラツキにより、センサマグネットと磁気センサとの相対的な組付位置がセンサマグネットの半径方向にずれてしまう場合がある。

そのような場合、センサマグネットの中心側から半径方向にずれた位置と対向した磁気センサが、該磁気センサ側から見て湾曲の曲率が大きい磁束を検出することになり、当該検出結果に基づいて算出される出力軸の回転角度は本来検出されるべき回転角度とは異なる角度位置を算出してしまう。このように得られた回転角度は、出力軸の回転速度、回転停止位置、反転位置等の制御に影響を及ぼす。

本発明は、上記事実を考慮し、磁気センサによる検出結果がセンサマグネットと磁気センサとの相対的な組付誤差の影響を受けにくいモータ装置を得ることを目的とする。

本発明のモータ装置は、モータ本体の回転力が伝達されて回転される出力軸と、前記出力軸に対して軸線方向一方に配置され、磁束の変化を検出する磁気センサと、前記出力軸と一体回転可能に設けられ、前記磁気センサに対して前記出力軸の軸線方向に対向すると共に、前記出力軸の半径方向に隣合うＮ極とＳ極との間に外形の中心が位置し、前記軸線方向から見て磁軸方向と直交する磁軸直交方向の寸法が前記磁軸方向の寸法と同等以上に設定され、前記Ｎ極と前記Ｓ極とにおける互いに反対側の端縁が、前記磁軸側から前記磁軸直交方向の両端側へ向かうほど前記中心から離れるように形成されたセンサマグネットと、を備えている。

上記構成のモータ装置では、出力軸に対して軸線方向一方に配置された磁気センサが、出力軸と一体回転するセンサマグネットの磁束の変化を検出する。このセンサマグネットは、磁気センサに対して出力軸の軸線方向に対向しており、出力軸の半径方向に隣合うＮ極とＳ極との間に外形の中心（以下、単に中心と称する）が位置している。このセンサマグネットは、出力軸の軸線方向から見た場合に、磁軸方向と直交する磁軸直交方向の寸法が磁軸方向の寸法と同等以上に設定されると共に、Ｎ極とＳ極とにおける互いに反対側の端縁が、磁軸側から前記磁軸直交方向の両端側へ向かうほど、センサマグネットの中心から離れるように形成されている。これにより、出力軸に対して軸線方向一方に配置された磁気センサ側からセンサマグネットを見た場合に、上記中心側から出力軸の半径方向にずれるに従って磁束の湾曲の曲率が大きくなることを、従来の円形センサマグネットの場合と比較して抑制できる。その結果、センサマグネットと磁気センサとに相対的な組付誤差が生じた場合でも、磁気センサ側から見て湾曲の曲率が大きい磁束を磁気センサが検出することを防止又は抑制できるので、磁気センサによる検出結果がセンサマグネットと磁気センサとの相対的な組付誤差の影響を受けにくい正しい検出結果を得ることができる。

また、本発明のモータ装置は、上記構成に加えて、前記Ｎ極と前記Ｓ極との前記端縁は、少なくとも前記磁軸直交方向の中間部が、前記磁軸直交方向に直線状に延びている。

上記構成のモータ装置では、センサマグネットのＮ極とＳ極とにおける互いに反対側の端縁が上記のように形成されているため、磁気センサ側から見て湾曲の曲率が小さい又は湾曲していない磁束の分布領域を磁軸直交方向に拡大することができる。

さらに、本発明のモータ装置は、上記構成に加えて、前記センサマグネットは、前記Ｎ極と前記Ｓ極とを一体に備えており、前記センサマグネットにおける前記磁気センサ側の面には、前記Ｎ極と前記Ｓ極とに跨る部位を前記磁気センサとは反対側へ凹ませた凹部が形成されている。

上記構成のモータ装置では、センサマグネットに上記の凹部が形成されているため、Ｎ極とＳ極との境界側において、磁束の分布が出力軸の軸線方向に広がることを抑制できる。

またさらに、本発明のモータ装置は、上記構成に加えて、前記センサマグネットは、前記磁軸方向に間隙を隔てて並んだ一対の磁石によって構成されると共に、一方の前記磁石に設けられた前記Ｎ極と、他方の前記磁石に設けられた前記Ｓ極とが前記間隙を隔てて対向している。

上記構成のモータ装置では、センサマグネットを構成する一方の磁石に設けられたＮ極と、他方の磁石に設けられたＳ極とが間隙を隔てて対向している。このため、当該間隙の広い範囲において、磁束を平行又は略平行に分布させることができる。

また、本発明のモータ装置は、上記構成に加えて、前記センサマグネットは、前記Ｎ極と前記Ｓ極とが無着磁領域を介して一体に結合されており、前記無着磁領域における前記磁軸方向の幅寸法が、前記磁軸側から前記磁軸直交方向の両端側へ向かうほど小さくなっている。

上記構成のモータ装置では、センサマグネットの無着磁領域の幅寸法が上記のように設定されているため、Ｎ極とＳ極とにおける無着磁領域側の端縁が、磁軸側から磁軸直交方向の両端側へ向かうほど互いに接近するように湾曲又は傾斜する。これにより、各磁極の上記端縁に対して垂直に出入りしようとする磁束（磁力線）の性質により、磁束の湾曲を抑制できる。つまり、無着磁領域を跨いで分布する磁束は、磁軸側から磁軸直交方向の両端側へ向かうほど互いに反発し合って広がろうとするが、各磁極に対する磁束の出入りの方向が上記の反発を打ち消すように傾く。これにより、磁気センサ側から見て湾曲の曲率が小さい又は湾曲していない磁束の分布領域を拡大することができる。

また、本発明のモータ装置は、上記構成に加えて、前記出力軸には、回転体が同軸的に固定されており、前記磁気センサは、前記回転体の軸線方向一端面に対向離間した電子回路基板に取り付けられており、前記回転体は、前記軸線方向一端面から前記電子回路基板側へ延出された複数の保持片によって前記センサマグネットを保持しており、前記複数の保持片と前記電子回路基板との間には、前記センサマグネットが通過不能な隙間が形成されている。

上記構成のモータ装置では、回転体の軸線方向一端面から延出された複数の保持片によってセンサマグネットが回転体に保持されている。これら複数の保持片と、磁気センサが取り付けられた電子回路基板との間には、センサマグネットが通過不能な隙間が形成されている。このため、本モータ装置に対して衝撃が加わる等の何らかの理由により、複数の保持片によるセンサマグネットの保持が解除されてしまった場合でも、センサマグネットが上記の隙間を通って脱落することを防止又は抑制できる。

また、本発明のモータ装置は、前記出力軸の先端部には、車両用ワイパ装置のワイパアームが固定されるワイパアーム固定部が設けられている。

上記構成のモータ装置では、出力軸の先端部に設けられたワイパアーム固定部にワイパアームが直接固定されるため、出力軸とワイパアームの回転角度が等しくなる。この点、本発明では、前述した如く磁気センサの検出結果がセンサマグネットと磁気センサとの相対的な組付誤差の影響を受けにくいので、出力軸すなわちワイパアームの回転角度を精度良く検出することが可能になる。

本発明の第１実施形態に係るモータ装置の斜視図である。 同モータ装置の側面図であり、同モータ装置の一部を破断した状態を示す図である。 同モータ装置においてハウジングカバーを省略した状態を示す斜視図である。 同モータ装置においてギヤハウジングの一部を省略した状態を示す斜視図である。 同モータ装置の構成部材であるセンサマグネットを示し、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は平面図であり、（Ｃ）は側面図である。 図３の一部を拡大した拡大図である。 図２の一部を拡大した拡大図である。 Ｎ極から出てＳ極へ入る磁束が最短距離で進もうとすることを説明するための概念図である。 磁束同士が互いに反発し合うことにより磁束の分布が広がることを説明するための概念図である。 第１実施形態に係るセンサマグネットにおいて磁束の分布の広がりを抑制する原理を説明するための概念図である。 従来の円形センサマグネットにおける磁束の分布を説明するための概念図である。 円形センサマグネットに対する磁気センサでの磁束の測定領域を説明するための図である。 略長方形センサマグネットに対する磁気センサでの磁束の測定領域を説明するための図である。 略長方形センサマグネットと円形センサマグネットとにおいて、磁軸方向に対する位置ＯＰでの磁束の方向を比較したグラフである。 本発明の第２実施形態に係るセンサマグネットを示し、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は平面図であり、（Ｃ）は側面図である。 本発明の第３実施形態に係るセンサマグネットを示し、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は平面図であり、（Ｃ）は側面図である。 本発明の第４実施形態に係るセンサマグネットを示し、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は平面図であり、（Ｃ）は側面図である。 第４実施形態に係るセンサマグネットの変形例を示す斜視図である。 本発明の第５実施形態に係るセンサマグネットを示し、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は平面図であり、（Ｃ）は側面図である。 第５実施形態に係るセンサマグネットの磁束の分布について説明するための概念図である。 本発明の第６実施形態に係るセンサマグネットを示す平面図であり、無着磁領域にドットを付した図である。 従来の円形センサマグネットを示す平面図であり、無着磁領域にドットを付した図である。 センサマグネットの着磁器の構造について説明するための説明図である。 第６実施形態に係るセンサマグネットにおいて磁束の分布の広がりを抑制する原理を説明するための概念図である。

＜第１実施形態＞
以下、図１〜図１４を用いて本発明の第１実施形態に係るモータ装置としてのワイパモータ１０について説明する。先ず、ワイパモータ１０の全体構成について説明し、次いで本実施形態の要部について説明する。

（ワイパモータ１０の全体構成）
本実施形態に係るワイパモータ１０は、車両用ワイパ装置の駆動源であり、図１〜図４に示されるように、モータ本体１２と、金属製のギヤハウジング１４と、樹脂製のハウジングカバー１６とを備えている。このハウジングカバー１６は、複数のネジ１８（図２及び図４参照）によってギヤハウジング１４に固定されている。

モータ本体１２は、ギヤハウジング１４の側部に取り付けられており、アーマチャ軸２０がギヤハウジング１４内へ延びている。ギヤハウジング１４におけるモータ本体１２とは反対側の端部には、アーマチャ軸２０の先端部を軸支する軸受部２２が設けられている。このアーマチャ軸２０におけるギヤハウジング１４内に位置する部位には、ウォームギヤ２０Ａが転造等の手段によって形成されている。このウォームギヤ２０Ａには、ギヤハウジング１４内に収容された回転体としてのウォームホイール２４が噛合されている。

ウォームホイール２４は、ここでは樹脂製とされており、その中心部には、有底円筒状のボス部２４Ａが同軸的に形成されている。このボス部２４Ａの半径方向外側には複数のリブ２４Ｂがボス部２４Ａを中心として放射状に形成されている。このボス部２４Ａには、金属製の出力軸２６が同軸的に固定されている。この出力軸２６は、ウォームホイール２４の成形時にインサート成形されたものであり、軸線方向一側の端部である基端部がウォームホイール２４に固定され、ウォームホイール２４から軸線方向他側へ突出している。

ギヤハウジング１４には、上記の出力軸２６に対応して、出力軸支持部１４Ａが形成されている。この出力軸支持部１４Ａは、出力軸２６及びウォームホイール２４と同軸的な筒状に形成されており、ギヤハウジング１４から出力軸２６の軸線方向他側（ハウジングカバー１６とは反対側）へ向けて一体に突出している。出力軸２６は、出力軸支持部１４Ａの内側に挿通されており、出力軸支持部１４Ａの内側に取り付けられた一対の軸受（図示省略）を介して出力軸支持部１４Ａに回転可能に支持されている。

出力軸２６の先端部は、出力軸支持部１４Ａの先端側の開口からギヤハウジング１４の外側へ突出しており、当該突出部分には、ティースワッシャ２８が締着されている。このティースワッシャ２８によって出力軸２６の抜止めがなされている。

この出力軸２６の基端部に固定されたウォームホイール２４は、前述したようにアーマチャ軸２０のウォームギヤ２０Ａに噛合されている。このため、モータ本体１２が作動してアーマチャ軸２０が回転すると、この回転力がウォームギヤ２０Ａを介してウォームホイール２４に伝わり、ウォームホイール２４が出力軸２６と一体で回転する。

上記出力軸２６の先端部には、ワイパアーム固定部２６Ａが設けられている。このワイパアーム固定部２６Ａには、車両用ワイパ装置の構成部材であるワイパアーム３０の基端部３０Ａ（図２の二点鎖線参照）が直接固定される構成になっている。

また、ギヤハウジング１４における出力軸支持部１４Ａの周りには、複数（ここでは３つ）の車体側固定部１４Ｂが設けられており、この車体側固定部１４Ｂに形成された雌ねじ部にボルト等の雄ねじ部材が螺合されて本ワイパモータ１０が図示しないブラケットに固定され、当該ブラケットが車両のカウルトップ等に固定される。

そして、上記ワイパアーム固定部２６Ａに固定されたワイパアーム３０が出力軸２６と一体で回転されることにより、当該ワイパアーム３０の先端側に連結されたワイパブレードが車両のウインドシールドガラス（何れも図示省略）を払拭する。なお、ワイパアーム３０が出力軸２６に直接固定される構成に限らず、ワイパアーム３０がピボット軸やリンク機構等を介して出力軸２６に間接的に連結される構成にしてもよい。

一方、図２に示されるように、ウォームホイール２４の軸線方向一側（出力軸２６が突出した方向とは反対側）には、電子回路基板３２が配設されている。この電子回路基板３２は、複数のネジ３３（図４参照）によってハウジングカバー１６の内面側に固定されており、厚さ方向が出力軸２６の軸線方向に沿い且つウォームホイール２４の軸線方向一端面に対して間隔をあけて対向した状態で配置されている。この電子回路基板３２には、磁気センサ３４が実装されている。

磁気センサ３４は、出力軸２６に対して軸線方向一方に離間して配置されており、出力軸２６の図示しない軸線方向一端面（ボス部２４Ａの軸線方向一端面）に対して出力軸２６の軸線方向に対向している。ボス部２４Ａの軸線方向一端面には、センサマグネット３６が出力軸２６と同軸となるよう取り付けられている。このセンサマグネット３６は、ウォームホイール２４及び出力軸２６と一体回転可能とされており、磁気センサ３４に対して出力軸２６の軸線方向に対向している。

上記の磁気センサ３４は、センサマグネット３６の磁束の変化（磁束の向きや磁束密度等の変化）に応じて出力電圧が変化する構成になっており、磁気センサ３４に対するセンサマグネット３６の相対回転角度に応じて磁気センサ３４の出力電圧が変化する。この磁気センサ３４は、本実施形態ではホールＩＣとされているが、これに限らず、磁気センサ３４が磁気抵抗素子やホール素子、ＭＲＩＣ等を用いた構成にしてもよい。また、電子回路基板３２には、ＥＣＵ等の制御手段が設けられており、磁気センサ３４の出力電圧の変化に基づいて上記制御手段がセンサマグネット３６の回転角度を算出する。

センサマグネット３６の回転角度は、ウォームホイール２４及び出力軸２６の回転角度と一致している。また、この回転角度は、本実施形態ではワイパアーム３０の回動角度とも一致している。このため、上記の制御手段は、磁気センサ３４の出力電圧に基づいて、出力軸２６すなわちワイパアーム３０の回転速度、回転停止位置、反転位置等の制御を行う構成になっている。以上が本実施形態に係るワイパモータ１０の全体構成である。以下、本実施形態の要部であるセンサマグネット３６及びその周辺の構成について説明する。

（本実施形態の要部）
センサマグネット３６は、例えば合成樹脂等により構成されるバインダと、磁性粉末とが混合されて成形されると共に、当該成形品が着磁されることにより形成されたものである。このセンサマグネット３６は、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示されるように、４つの角部が円弧状に面取りされた略長方形の板状に形成されており、出力軸２６の軸線方向を板厚方向として配置されている（図２及び図３参照）。

このセンサマグネット３６は、幅方向（図５（Ｂ）の矢印Ｘ方向）の片側半分がＮ極３６Ａに着磁され、幅方向の他側半分がＳ極３６Ｂに着磁されており、ＮＳ２極の磁極を一体に備えている。Ｎ極３６ＡとＳ極３６Ｂとは、出力軸２６の半径方向に隣合っている。このセンサマグネット３６は、図５（Ｂ）に示されるように、長手方向（矢印Ｙ方向）の中央で且つ幅方向（矢印Ｘ方向）の中央に外形の中心ＣＥが設定されている。この中心ＣＥは、Ｎ極３６ＡとＳ極３６Ｂとの間でセンサマグネット３６の磁軸ＡＸ上に位置している。このセンサマグネット３６は、出力軸２６の軸線方向（図５（Ｂ）では紙面に垂直な方向）から見て磁軸方向（矢印Ｘ方向）と直交する磁軸直交方向（矢印Ｙ方向：以下、単に「磁軸直交方向」と称する）の寸法が、磁軸方向の寸法よりも長く設定されている。なお、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）では、説明の都合上、Ｎ極３６ＡとＳ極３６Ｂとの境界ＢＬを一点鎖線で示している。

また、図５（Ｂ）に示されるように、Ｎ極３６ＡとＳ極３６Ｂとにおける互いに反対側の端縁３６Ａ１、３６Ｂ１は、磁軸直交方向の両端部を除く部位が、磁軸直交方向に平行且つ直線状に延びている。また、図５（Ｂ）には、中心ＣＥを中心とし且つ端縁３６Ａ１、３６Ｂ１を接線とする仮想円ＶＣを記載しているが、上記の端縁３６Ａ１、３６Ｂ１は、磁軸ＡＸ側から磁軸直交方向の両端側へ向かうほど仮想円ＶＣから離れるように形成されている。つまり、これらの端縁３６Ａ１、３６Ｂ１は、出力軸２６の軸線方向から見た場合に、磁軸ＡＸ側から磁軸直交方向の両端側へ向かうほどセンサマグネット３６の中心ＣＥから離れるように形成されている。

上記構成のセンサマグネット３６は、図３、図６、図７に示されるように、ボス部２４Ａの軸線方向一端面から電子回路基板３２側へ延出された複数の保持片３８、４０、４２によってウォームホイール２４に保持されている（なお、図７では、ウォームホイール２４を概略的に記載している）。これらの保持片３８、４０、４２は、センサマグネット３６を取り囲むようにセンサマグネット３６の外周に沿って並んでいる。

詳細には、センサマグネット３６の磁軸直交方向（長手方向）の両側にそれぞれ保持片３８が配置されている。また、センサマグネット３６の磁軸方向（幅方向）の両側には、それぞれ保持片４０と保持片４２とがセンサマグネット３６の長手方向に並んで配置されている。そして、センサマグネット３６の幅方向一側に位置する保持片４０と、センサマグネット３６の幅方向他側に位置する保持片４２とがセンサマグネット３６の幅方向に対向しており、センサマグネット３６の幅方向他側に位置する保持片４０と、センサマグネット３６の幅方向一側に位置する保持片４２とがセンサマグネット３６の幅方向に対向している。これらの保持片３８、４０、４２がセンサマグネット３６の外周面に当接してウォームホイール２４に対して位置決めされている。

また、センサマグネット３６の幅方向両側にそれぞれ配置された保持片４２の先端部には、図６に示されるように、センサマグネット３６側へ突出した爪部４２Ａが形成されている。これらの爪部４２Ａがセンサマグネット３６の軸線方向一側面（ボス部２４Ａとは反対側の面）に係合することにより、センサマグネット３６がウォームホイール２４に保持されている。

上記のようにウォームホイール２４に保持されたセンサマグネット３６は、磁気センサ３４に対して出力軸２６の軸線方向に対向しており、ウォームホイール２４及び出力軸２６と共に磁気センサ３４に対して相対回転する。本実施形態では、センサマグネット３６の中心ＣＥと、磁気センサ３４の中心とが共に出力軸２６の軸線上に位置するように設計されている。

また、本実施形態では、図６及び図７に示されるように、保持片３８、４０は、保持片４２よりもボス部２４Ａからの突出高さが高く設定されている。これらの保持片３８、４０と電子回路基板３２との間には、図７に示されるように隙間４６が形成されており、ウォームホイール２４の回転時に保持片３８、４０が電子回路基板３２と干渉しないようになっている。但し、出力軸２６の軸線方向に沿った隙間４６の寸法ｈは、センサマグネット３６の厚さ寸法ｔよりも小さく設定されている。このため、センサマグネット３６は、上記の隙間４６を通過不能とされている。

なお、センサマグネット３６をウォームホイール２４に保持させるため（取り付けるため）の保持片の形状は、上記保持片３８、４０、４２の形状に限らず、適宜変更することができる。また、ウォームホイール２４へのセンサマグネット３６の取付方法は、上記のような保持片によるものに限らず、熱かしめや接着等の他の方法を用いてもよい。

（作用及び効果）
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

上記構成のワイパモータ１０では、出力軸２６に対して軸線方向一方に配置された磁気センサ３４が、出力軸２６と一体回転するセンサマグネット３６の磁束の変化を検出する。このセンサマグネット３６は、磁気センサ３４に対して出力軸２６の軸線方向に対向しており、出力軸２６の半径方向に隣合うＮ極３６ＡとＳ極３６Ｂとの間に外形の中心ＣＥが位置している。このセンサマグネット３６は、出力軸２６の軸線方向から見た場合に、磁軸方向と直交する磁軸直交方向の寸法が磁軸方向の寸法よりも長く設定されると共に、Ｎ極３６ＡとＳ極３６Ｂとにおける互いに反対側の端縁３６Ａ１、３６Ｂ１が、磁軸ＡＸ側から磁軸直交方向の両端側へ向かうほど中心ＣＥから離れるように形成されている。

これにより、出力軸２６に対して軸線方向一方に配置された磁気センサ３４側からセンサマグネット３６を見た場合に、中心ＣＥ側から出力軸２６の半径方向にずれるに従って磁束が湾曲することを、従来の円形センサマグネットの場合と比較して抑制できる。その結果、センサマグネット３６と磁気センサ３４とに相対的な組付誤差が生じた場合でも、磁気センサ側から見て湾曲の曲率が大きい磁束を磁気センサ３４が検出することを防止又は抑制できるので、磁気センサ３４による検出結果はセンサマグネット３６と磁気センサ３４との相対的な組付誤差の影響を受けにくい正しい検出結果を得ることができる。

上記の効果について、図８〜図１４を用いて磁石の原理に基づき説明する。図８に示されるように、Ｎ極から出てＳ極に入る磁束（磁力線）は最短距離で進もうとする。しかしながら、磁束は、極小さな磁石が連なったものとして模擬できるものであり、隣り合う磁束（磁力線）は互いに反発し合う性質があるため、図９に示されるように、磁束（磁力線）の分布が広がってしまう。この図９に示されるように、Ｎ極とＳ極との間の中心ＣＥを通る（磁軸上の）磁束（磁力線）は、磁軸直交方向の両側（図９では上側及び下側）の磁束から反発力を受けて釣り合うため広がりが少ないが、中心ＣＥ側から磁軸直交方向に離れるに従って、磁束同士の反発力により磁束の分布が広がり、磁束の湾曲の曲率が大きくなっていく。

上記の原理を踏まえると、図１０に示されるようにＮ極とＳ極とが一体に隣合った磁石において、磁軸方向と直交する磁軸直交方向の寸法（図１０の矢印Ｌ方向の寸法）を無限長にした場合、当該磁軸直交方向の中間部（該磁石の長手方向中間部）においては、磁束同士の反発力が釣り合い、磁束の分布の広がりは起こらない。

一方、図１１に示されるような従来の円形センサマグネット１００では、当該円形センサマグネット１００を軸線方向から見た場合に、中心ＣＥ側においては磁束が平行に分布しているが、中心ＣＥから半径方向に離れるに従って磁束の分布が広がり、磁束の湾曲の曲率が大きくなっていく。

このため、背景技術の欄で説明したモータ装置において、円形センサマグネットと磁気センサとの組付位置が出力軸の半径方向にずれてしまった場合、磁気センサ側から見て湾曲の曲率が大きい磁束を磁気センサが検出することになり、当該検出結果に基づいて算出される出力軸の回転角度は本来検出すべき回転角度とは異なる回転角度として算出してしまう虞がある。このような回転角度の検出は、出力軸の回転速度、回転停止位置、反転位置等の制御に影響を及ぼす。このため、例えば、２つのモータにより対向式のワイパアームをそれぞれ駆動する構成では、ワイパモータの出力軸の回転角度を本来の角度と異なる位置として検出されてしまうことにより、最悪の場合、ワイパブレード同士の干渉による破損につながる虞がある。また例えば、２つのモータによりタンデム式のワイパアームをそれぞれ駆動する構成に適用された場合においても同様に、ワイパブレードとＡピラーとの干渉などが起こり得る。上記のような問題は、出力軸に直接ワイパアームが固定される所謂ダイレクトドライブ方式において特に生じやすいが、ワイパアームがリンク機構等を介して駆動されるワイパシステムにおいても生じる場合がある。

これに対し、本実施形態では、前述した如き磁石の原理を踏まえて、センサマグネット３６の形状を従来の円形から磁極の分極方向（磁軸方向）と直交する方向に長手の略長方形に変更している。このセンサマグネット３６では、磁軸方向と直交する方向に長尺に形成されており、Ｎ極３６ＡとＳ極３６Ｂとにおける互いに反対側の端縁３６Ａ１、３６Ｂ１が上記直交する方向に直線状に延びている。これにより、センサマグネット３６の中心ＣＥから出力軸２６の半径方向にずれた位置での磁束の分布の広がりを効果的に抑制（磁気センサ側から見た磁束の湾曲の曲率が小さくなる形状に）している。その結果、出力軸２６すなわちワイパアーム３０の回転速度、回転停止位置、反転位置にズレが生じることを抑制できるので、上述の如きワイパブレード同士の干渉やワイパブレードとＡピラーとの干渉などを防止できると共に、車両用ワイパ装置の作動のフィーリングを向上させることができる。

また、２つのモータによるワイパシステムでは、ワイパブレード同士の干渉を防ぐために確保しているワイパブレード同士の間の距離や角度を、本実施形態ではワイパアーム３６の回転角度が組付け誤差の影響を受けにくい精度の良い検出がなされることにより、干渉防止のために確保している距離や角度を小さく設定することができる。

なお、本実施形態における前述した如き磁束の分布の広がりを抑制する効果は、図１２に示される円形センサマグネットと、図１３に示される略長方形センサマグネットとのシミュレーションによる比較によって確認されている。つまり、図１２に示される円形センサマグネットにおける中心ＣＥから任意の距離離れた位置ＯＰでの磁軸方向に対する磁束の方向（角度）と、図１３に示される略長方形センサマグネットにおける中心ＣＥから任意の距離離れた位置ＯＰでの磁軸方向に対する磁束の方向（角度）を、シミュレーションにより比較した。その結果、図１４に示されるように、略長方形センサマグネットでは、円形センサマグネットよりも磁軸方向に対する磁束の方向（角度）が小さく（磁軸方向に沿った方向を向いており）、大幅に磁束の分布の広がりが抑制されることが確認された（図１４の矢印Ｄ参照）。

また、本実施形態では、ウォームホイール２４の軸線方向一端面から延出された複数の保持片３８、４０、４２によってセンサマグネット３６がウォームホイール２４に保持されている。そして、保持片３８、４０と、磁気センサ３４が取り付けられた電子回路基板３２との間には、センサマグネット３６が通過不能な隙間４６が形成されている。このため、本ワイパモータ１０に対して衝撃が加わる等の何らかの理由により、複数の保持片３８、４０、４２によるセンサマグネット３６の保持が解除されてしまった場合でも、センサマグネット３６が上記の隙間４６を通って脱落することを防止又は抑制できる。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。なお、前記第１実施形態と基本的に同様の構成及び作用については、前記第１実施形態と同符号を付与しその説明を省略する。

＜第２の実施形態＞
図１５（Ａ）〜図１５（Ｃ）には、本発明の第２実施形態に係るセンサマグネット５０が示されている。このセンサマグネット５０は、略長円形（小判形）の板状に形成されており、出力軸２６（図１５（Ａ）〜図１５（Ｃ）では図示省略）の軸線方向を板厚方向として、ウォームホイール２４のボス部２４Ａ（図１５（Ａ）〜図１５（Ｃ）では図示省略）における軸線方向一端面に取り付けられる。

このセンサマグネット５０は、出力軸２６の半径方向に隣合うＮ極５０ＡとＳ極５０Ｂとを一体に備えており、出力軸２６の軸線方向から見た場合に、磁軸方向（図１５（Ｂ）の矢印Ｘ方向）と直交する磁軸直交方向（図１５（Ｂ）の矢印Ｙ方向）に長尺に形成されている。

また、Ｎ極５０ＡとＳ極５０Ｂとにおける互いに反対側の端縁５０Ａ１、５０Ｂ１は、磁軸直交方向の中間部が、磁軸直交方向に平行且つ直線状に延びている。そして、これらの端縁５０Ａ１、５０Ｂ１は、磁軸ＡＸ側から磁軸直交方向の両端側へ向かうほどセンサマグネット５０の中心ＣＥから離れるように（仮想円ＶＣから離れるように）形成されている。上記以外の構成は前記第１実施形態と同様とされている。

この実施形態においても、磁気センサ３４側からセンサマグネット５０を見た場合に、中心ＣＥ側から出力軸２６の半径方向にずれるに従って磁束の湾曲の曲率が大きくなることを、従来の円形センサマグネットの場合と比較して抑制できる。

＜第３の実施形態＞
図１６（Ａ）〜図１６（Ｃ）には、本発明の第３実施形態に係るセンサマグネット６０が示されている。このセンサマグネット６０は、４つの角部が円弧状に面取りされた略正方形の板状に形成されており、出力軸２６（図１６（Ａ）〜図１６（Ｃ）では図示省略）の軸線方向を板厚方向として、ウォームホイール２４のボス部２４Ａ（図１６（Ａ）〜図１６（Ｃ）では図示省略）における軸線方向一端面に取り付けられる。

このセンサマグネット６０は、出力軸２６の半径方向に隣合うＮ極６０ＡとＳ極６０Ｂとを一体に備えている。このセンサマグネット６０は、出力軸２６の軸線方向から見た場合に、磁軸方向（図１６（Ｂ）の矢印Ｘ方向）の寸法と、磁軸方向と直交する磁軸直交方向（図１６（Ｂ）の矢印Ｙ方向）の寸法とが同等に設定されている。

また、Ｎ極６０ＡとＳ極６０Ｂとにおける互いに反対側の端縁６０Ａ１、６０Ｂ１は、磁軸直交方向の両端部を除く部位が、磁軸直交方向に平行且つ直線状に延びている。そして、これらの端縁６０Ａ１、６０Ｂ１は、磁軸ＡＸ側から磁軸直交方向の両端側へ向かうほどセンサマグネット６０の中心ＣＥから離れるように（仮想円ＶＣから離れるように）形成されている。

さらに、このセンサマグネット６０における磁気センサ３４側の面（図１６（Ｂ）では紙面手前側の面）には、Ｎ極６０ＡとＳ極６０Ｂとに跨る部位を磁気センサ３４とは反対側へ凹ませた浅溝状の凹部６２が形成されている。この凹部６２は、センサマグネット６０における磁軸直交方向の一端から他端まで形成されており、磁軸方向の寸法が例えばセンサマグネット６０の幅寸法の半分程度に設定されている。上記以外の構成は前記第１実施形態と同様とされている。

この実施形態においても、磁気センサ３４側からセンサマグネット６０を見た場合に、中心ＣＥ側から出力軸２６の半径方向にずれるに従って磁束の湾曲の曲率が大きくなることを、従来の円形センサマグネットの場合と比較して抑制できる。しかも、このセンサマグネット６０では、上記の凹部６２が形成されることにより、Ｎ極６０ＡとＳ極６０Ｂとの境界ＢＬ側において、磁束の分布が出力軸２６の軸線方向（図１６（Ｂ）では紙面に垂直な方向）に広がることを抑制できる。

＜第４の実施形態＞
図１７（Ａ）〜図１７（Ｃ）には、本発明の第４実施形態に係るセンサマグネット７０が示されている。このセンサマグネット７０は、前記第３実施形態に係るセンサマグネット６０と基本的に同様の構成とされているが、凹部７２の構成が前記第３実施形態に係る凹部６２とは異なっている。この凹部７２は、センサマグネット７０の幅方向の両端縁７０Ａ１、７０Ｂ１からＮ極７０ＡとＳ極７０Ｂとの境界ＢＬに向けてセンサマグネット７０の厚さ寸法を漸減させるように形成されている。この実施形態においても前記第３実施形態と同様の作用効果を得ることができる。なお、図１８に示されるセンサマグネット７０’のように、凹部７２がセンサマグネット７０の幅方向中央部のみに形成された構成にしてもよい。

＜第５の実施形態＞
図１９（Ａ）〜図１９（Ｃ）には、本発明の第５実施形態に係るセンサマグネット８０が示されている。このセンサマグネット８０は、出力軸２６の半径方向に隣合う一対の磁石８２、８４を備えている。これらの磁石８２、８４は、４つの角部が円弧状に面取りされた略長方形の板状に形成されており、出力軸２６（図１９（Ａ）〜図１９（Ｃ）では図示省略）の軸線方向を板厚方向とし且つ出力軸２６の半径方向に間隙８６を隔てて平行に並んだ状態で、ウォームホイール２４のボス部２４Ａ（図１９（Ａ）〜図１９（Ｃ）では図示省略）における軸線方向一端面に取り付けられる。

各磁石８２、８４は、それぞれ幅方向（図１９（Ｂ）の矢印Ｘ方向）の片側半分がＮ極８２Ａ、８４Ａに着磁され、幅方向の他側半分がＳ極８２Ｂ、８４Ｂに着磁されている。そして、一方の磁石８２のＮ極８２Ａと、他方の磁石８４のＳ極８４Ｂとが、上記の間隙８６を隔てて対向して（出力軸２６の半径方向に隣合って）いる。このセンサマグネット８０は、一対の磁石８２、８４の磁軸ＡＸが一致するように配置されている。

このセンサマグネット８０では、一対の磁石８２、８４によって構成された外形の中心ＣＥが、一対の磁石８２、８４の間の中央で且つ一対の磁石８２、８４の長手方向の中央に位置している。そして、一方の磁石８２のＮ極８２Ａと、他方の磁石８４のＳ極８４Ｂとが、中心ＣＥを介して出力軸２６の半径方向に隣り合っている。また、Ｎ極８２Ａ及びＳ極８４Ｂにおける互いに反対側の端縁８２Ａ１、８４Ｂ１は、磁軸ＡＸ側から磁軸直交方向の両端側へ向かうほどセンサマグネット８０の中心ＣＥから離れるように（仮想円ＶＣから離れるように）形成されている。上記以外の構成は前記第１実施形態と同様とされている。

この実施形態においても、磁気センサ３４側からセンサマグネット８０を見た場合に、中心ＣＥ側から出力軸２６の半径方向にずれるに従って磁束の湾曲の曲率が大きくなることを、従来の円形センサマグネットの場合と比較して抑制できる。しかも、この実施形態では、一方の磁石８２のＮ極８２Ａと他方の磁石８４のＳ極８４Ｂとが、センサマグネット８０の中心ＣＥが設定された間隙８６を隔てて隣り合っているため、それぞれを小型のセンサマグネット８２，８４としながらも、磁気センサ３４側から見て平行又は略平行な磁束を間隙８６の広い範囲に分布させることができる（図２０参照）。

＜第６の実施形態＞
図２１には、本発明の第６実施形態に係るセンサマグネット９０が示されている。このセンサマグネット９０は、前記第１実施形態に係るセンサマグネット３６と同様の形状とされているが、Ｎ極９０ＡとＳ極９０Ｂとの間の境界部位には、製造上の理由から、無着磁領域が存在している。この無着磁領域９０Ｃは、磁軸方向（図２１の矢印Ｘ方向）の幅寸法が、磁軸ＡＸから磁軸直交方向（図２１の矢印Ｙ方向）の両端側へ向かうほど小さくなっている。

なお、図２２に示されるように、従来の円形センサマグネット１００においても、Ｎ極１００ＡとＳ極１００Ｂとの間には無着磁領域１００Ｃ存在する。これは、センサマグネット１００を着磁するための着磁器１０２（図２３参照）において、Ｎ極１００Ａを着磁する部位１０２ＡとＳ極１００Ｂを着磁する部位１０２Ｂとの間に、構造上の理由から隙間１０４が存在しているためである。また、図２２に示されるように、従来の円形センサマグネット１００では、磁軸方向（図２２の矢印Ｘ方向）に沿った無着磁領域１００Ｃの幅寸法が一定に設定されている。

つまり、本実施形態では、Ｎ極９０ＡとＳ極９０Ｂとが無着磁領域９０Ｃを介して一体に結合されたセンサマグネット９０において、当該センサマグネット９０を着磁する着磁器の形状を加工することにより、無着磁領域９０Ｃがセンサマグネット９０の中心ＣＥ側へ向かうほどＮ極９０Ａ側及びＳ極９０Ｂ側へ膨らむように構成している。なお、図２１〜図２３では、説明の都合上、無着磁領域９０Ｃ、１００Ｃにドットを付している。また、図２１において、符号９０Ａ１、９０Ｂ１が付された部位は、Ｎ極９０Ａ側及びＳ極９０Ｂにおける互いに反対側の端縁である。上記以外の構成は、第１実施形態と同様とされている。

この実施形態においても、センサマグネット９０が前記第１実施形態に係るセンサマグネット３６と同様の形状に設定されているため、前記第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。しかも、この実施形態では、センサマグネット９０に上記のように無着磁領域９０Ｃが設定されているため、Ｎ極９０ＡとＳ極９０Ｂとにおける無着磁領域９０Ｃ側の端縁が、磁軸ＡＸ側から磁軸直交方向の両側へ向かうほど互いに接近するように湾曲又は傾斜（ここでは湾曲）する。これにより、Ｎ極９０ＡとＳ極９０Ｂの上記端縁に対して垂直に出入りしようとする磁束（磁力線）の性質により、磁束の湾曲を抑制できる。つまり、無着磁領域９０Ｃを跨いで分布する磁束（磁力線）は、磁軸ＡＸ側から磁軸直交方向の両端側へ向かうほど互いに反発しあって広がろうとする（図２４（Ａ）参照）が、本実施形態では、各磁極９０Ａ、９０Ｂに対する磁束の出入りの方向が上記の反発を考慮して予め傾けられているため、上記反発が作用することで上記磁束の出入りの方向は磁軸方向に沿った方向に向けられる（図２４（Ｂ）参照）。これにより、磁気センサ３４側から見て湾曲の曲率が小さい又は湾曲していない磁束の分布領域を拡大することができる。

＜実施形態の補足説明＞
前記第１〜第４、第６実施形態では、センサマグネット３６、５０、６０、７０、９０が、略長方形、略長円形、略正方形の板状に形成された構成にしたが、センサマグネットの形状はこれらに限られるものではない。例えば、センサマグネットが楕円形の板状に形成された構成にしてもよい。

また、前記各実施形態では、センサマグネット３６として強磁性粉末と合成樹脂材等により構成されるバインダとを混合して成形する所謂「ボンド磁石」を適用したが、本発明はこれに限らず、磁性材料を焼結して形成したセンサマグネットであってもよい。

また、前記各実施形態では、回転体がウォームホイール２４である場合について説明したが、本発明はこれに限らず、平歯車等の他の種類の歯車が回転体とされた構成にしてもよい。

また、前記各実施形態では、モータ装置がワイパモータ１０である場合について説明したが、これに限らず、本発明は、車両等に搭載される各種のモータ装置に対して適用することができる。

その他、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲が上記各実施形態に限定されないことは勿論である。

１０・・・ワイパモータ（モータ装置）、１２・・・モータ本体、２４・・・ウォームホイール（回転体）、２６・・・出力軸、２６Ｂ・・・ワイパアーム固定部、３０・・・ワイパアーム、３２・・・電子回路基板、３４・・・磁気センサ、３６・・・センサマグネット、３６Ａ・・・Ｎ極、３６Ａ１・・・端縁、３６Ｂ・・・Ｓ極、３６Ｂ１、３８、４０、４２・・・保持片、５０・・・センサマグネット、５０Ａ・・・Ｎ極、５０Ａ１・・・端縁、５０Ｂ・・・Ｓ極、５０Ｂ１・・・端縁、６０・・・センサマグネット、６０Ａ・・・Ｎ極、６０Ａ１・・・端縁、６０Ｂ・・・Ｓ極、６０Ｂ１・・・端縁、６２・・・凹部、７０・・・センサマグネット、７０Ａ・・・Ｎ極、７０Ａ１・・・端縁、７０Ｂ・・・Ｓ極、７０Ｂ１・・・端縁、７２・・・凹部、７０’・・・センサマグネット、８０・・・センサマグネット、８２・・・磁石、８２Ａ・・・Ｎ極、８２Ａ１・・・端縁、８２Ｂ・・・Ｓ極、８４・・・磁石、８４Ａ・・・Ｎ極、８４Ｂ・・・Ｓ極、８４Ｂ１・・・端縁、８６・・・間隙、９０・・・センサマグネット、９０Ａ・・・Ｎ極、９０Ａ１・・・端縁、９０Ｂ・・・Ｓ極、９０Ｂ１・・・端縁、９０Ｃ・・・無着磁領域、ＡＸ・・・磁軸、ＣＥ・・・中心

Claims (7)

1. モータ本体の回転力が伝達されて回転される出力軸と、
   前記出力軸に対して軸線方向一方に配置され、磁束の変化を検出する磁気センサと、
   前記出力軸と一体回転可能に設けられ、前記磁気センサに対して前記出力軸の軸線方向に対向すると共に、前記出力軸の半径方向に隣合うＮ極とＳ極との間に外形の中心が位置し、前記軸線方向から見て磁軸方向と直交する磁軸直交方向の寸法が前記磁軸方向の寸法と同等以上に設定され、前記Ｎ極と前記Ｓ極とにおける互いに反対側の端縁が、前記磁軸側から前記磁軸直交方向の両端側へ向かうほど前記中心から離れるように形成されたセンサマグネットと、
   を備えたモータ装置。
2. 前記Ｎ極と前記Ｓ極との前記端縁は、少なくとも前記磁軸直交方向の中間部が、前記磁軸直交方向に直線状に延びている請求項１に記載のモータ装置。
3. 前記センサマグネットは、前記Ｎ極と前記Ｓ極とを一体に備えており、前記センサマグネットにおける前記磁気センサ側の面には、前記Ｎ極と前記Ｓ極とに跨る部位を前記磁気センサとは反対側へ凹ませた凹部が形成されている請求項１又は請求項２に記載のモータ装置。
4. 前記センサマグネットは、前記磁軸方向に間隙を隔てて並んだ一対の磁石によって構成されており、
   一方の前記磁石に設けられた前記Ｎ極と、他方の前記磁石に設けられた前記Ｓ極とが前記間隙を隔てて対向している請求項１又は請求項２に記載のモータ装置。
5. 前記センサマグネットは、前記Ｎ極と前記Ｓ極とが無着磁領域を介して一体に結合されており、前記無着磁領域における前記磁軸方向の幅寸法が、前記磁軸側から前記磁軸直交方向の両端側へ向かうほど小さくなっている請求項１又は請求項２に記載のモータ装置。
6. 前記出力軸には、回転体が同軸的に固定されており、
   前記磁気センサは、前記回転体の軸線方向一端面に対向離間した電子回路基板に取り付けられており、
   前記回転体は、前記軸線方向一端面から前記電子回路基板側へ延出された複数の保持片によって前記センサマグネットを保持しており、
   前記複数の保持片と前記電子回路基板との間には、前記センサマグネットが通過不能な隙間が形成されている請求項１〜請求項５の何れか１項に記載のモータ装置。
7. 前記出力軸の先端部には、車両用ワイパ装置のワイパアームが固定されるワイパアーム固定部が設けられている請求項１〜請求項６の何れか１項に記載のモータ装置。

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