(57)【要約】【課題】一つの磁気センサを用いてシャフトの回転方向を検出することが可能な回転センサ付き回転機を提供する。【解決手段】回転センサ付き回転機１０は、ハウジング２０に回転可能に支持された磁性材からなるシャフト１２と、磁束を発生する磁石１４と、作用する磁束に応じた信号を出力する磁気センサ１６と、磁気センサ１６の出力信号の時間的な変化に基づいてシャフト１２の回転方向を検出する回転方向検出部３４と、を備える。磁石１４及び磁気センサ１６は、シャフト１２から離間した位置に、磁石１４の発生した磁束がシャフト１２及び磁気センサ１６を貫くように配置されており、シャフト１２は、回転により磁気センサ１６を貫く磁束を変化させかつ正回転と逆回転とで互いに異なる磁束変化を生じさせる磁束変化部２２を有している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング（２０）に回転可能に支持された磁性材からなるシャフト（１２）と、磁束を発生する磁石（１４）と、作用する磁束に応じた信号を出力する磁気センサ（１６）と、前記磁気センサの出力信号の時間的な変化に基づいて前記シャフトの回転方向を検出する回転方向検出部（３４）と、を備える回転センサ付き回転機（１０）であって、
前記磁石及び前記磁気センサは、前記シャフトから離間した位置に、前記磁石の発生した磁束が前記シャフト及び前記磁気センサを貫くように配置されており、
前記シャフトは、回転により前記磁気センサを貫く磁束を変化させかつ正回転と逆回転とで互いに異なる磁束変化を生じさせる磁束変化部（２２）を有する回転センサ付き回転機。
【請求項２】
前記磁石と前記磁気センサとは、一組設けられている請求項１記載の回転センサ付き回転機。
【請求項３】
前記磁束変化部は、前記シャフトの表面に形成された凹凸部である請求項１又は２記載の回転センサ付き回転機。
【請求項４】
前記磁束変化部の凹部（２４）は、形状が互いに異なる２種類以上設けられている請求項３記載の回転センサ付き回転機。
【請求項５】
前記２種類以上の前記凹部は、第１凹部（２４ｂ）と、前記第１凹部に比して開口幅の大きい第２凹部（２４ｃ）と、前記第２凹部に比して開口幅の大きい第３凹部（２４ａ）と、である請求項４記載の回転センサ付き回転機。
【請求項６】
前記凹部は、前記シャフトの重心が軸中心に一致するように周方向においてバランス配置されている請求項４又は５記載の回転センサ付き回転機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シャフトの回転を検出するための磁石及び磁気センサを備える回転センサ付き回転機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シャフトの回転を検出するための磁石及び磁気センサを備える回転センサ付き回転機が知られている（例えば、特許文献１など）。この回転機においては、磁石がシャフトに固定されており、回転センサとしての磁気センサがハウジングに固定された制御基板に設置されている。磁石は、シャフトの周方向において所定ピッチで設けられており、径方向外側に向かって交互にＮ極及びＳ極となるように着磁形成されている。磁気センサは、二つ設けられており、それぞれ、磁石の一対のＮ極及びＳ極のピッチの距離の整数倍の距離に当該ピッチの１／４倍の距離を加算又は減算した距離をおいて配置されている。
【０００３】
上記の回転機において、シャフトが回転すると、その回転に連動して磁石が回転することで、シャフト外の磁気センサに作用する磁束が変化する。磁気センサは、作用する磁束に応じた信号をシャフトの回転に応じた信号として出力する。そして、磁気センサに電気的に接続するコントロールユニットは、その磁気センサの出力信号に基づいてシャフトの回転数や回転回数，回転角度を検出する。
【０００４】
また、上記の回転機において、二つの磁気センサはそれぞれ、互いの位相が概ね１／４周期異なる信号を出力する。コントロールユニットは、二つの磁気センサの出力信号の位相の違いに基づいて、シャフトの回転方向が正回転方向であるか或いは逆回転方向であるかの回転方向検出を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１０３６１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記した回転センサ付き回転機では、シャフトの回転方向を検出するために、センサを２個設けることが必要となるので、多くの搭載スペースが必要となり、回転機が大型化してしまう。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、一つの磁気センサを用いてシャフトの回転方向を検出することが可能な回転センサ付き回転機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するためになされた本発明は、ハウジングに回転可能に支持された磁性材からなるシャフトと、磁束を発生する磁石と、作用する磁束に応じた信号を出力する磁気センサと、前記磁気センサの出力信号の時間的な変化に基づいて前記シャフトの回転方向を検出する回転方向検出部と、を備える回転センサ付き回転機であって、前記磁石及び前記磁気センサは、前記シャフトから離間した位置に、前記磁石の発生した磁束が前記シャフト及び前記磁気センサを貫くように配置されており、前記シャフトは、回転により前記磁気センサを貫く磁束を変化させかつ正回転と逆回転とで互いに異なる磁束変化を生じさせる磁束変化部を有する回転センサ付き回転機である。
【０００９】
この構成によれば、磁石が、シャフトから離間した位置に磁石の発生した磁束がシャフト及び磁気センサを貫くように配置されると共に、シャフトが、回転により磁気センサを貫く磁束を変化させる磁束変化部を有するので、磁気センサを用いたシャフトの回転を検出するうえでのセンサ機能を確保することができる。また、シャフトの磁束変化部が、磁気センサを貫く磁束にシャフトの正回転と逆回転とで互いに異なる変化を生じさせるので、磁気センサの出力信号の時間的な変化に基づいてシャフトの回転方向を検出することができる。従って、一つの磁気センサを用いてシャフトの回転方向を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る回転センサ付き回転機の要部構成図である。
【図２】本実施形態の回転センサ付き回転機が備えるシャフト、磁石、及び磁気センサの斜視図並びに磁気センサと制御ユニットとの電気的接続を表した図である。
【図３】本実施形態の回転センサ付き回転機が備えるシャフト、磁石、及び磁気センサの上面図である。
【図４】本実施形態の回転センサ付き回転機が備えるシャフトの上面図及び側面図である。
【図５】本実施形態の回転センサ付き回転機が備えるシャフトと磁石及び磁気センサとの配置位置関係を表した図である。
【図６】本実施形態の回転センサ付き回転機においてシャフトの正回転時に生じる磁気センサに作用する磁束の時間的な変化を表した図である。
【図７】本実施形態の回転センサ付き回転機においてシャフトの逆回転時に生じる磁気センサに作用する磁束の時間的な変化を表した図である。
【図８】本発明の第１変形例に係る回転センサ付き回転機が備えるシャフトの上面図及び側面図である。
【図９】本発明の第２変形例に係る回転センサ付き回転機が備えるシャフトの上面図及び側面図である。
【図１０】本発明の第３変形例に係る回転センサ付き回転機が備えるシャフトと磁石及び磁気センサとの配置位置関係を表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る回転センサ付き回転機の具体的な実施形態について、図１〜図７を参照しつつ説明する。
【００１２】
まず、本実施形態の回転センサ付き回転機１０の構成について説明する。
【００１３】
回転センサ付き回転機１０は、例えば車両に搭載されるモータなどであって、バッテリなどから電力が供給されることで駆動力を発生するものであってよい。回転センサ付き回転機１０は、シャフト１２と、磁石１４と、磁気センサ１６と、基板１８と、を備えている。
【００１４】
シャフト１２は、円筒状のハウジング２０に軸受を介して回転可能に支持されている。シャフト１２は、ハウジング２０内に収容された回転子コアに圧入される部材であって、回転子の回転に伴って回転する軸部材である。シャフト１２は、磁路形成可能な磁性材からなる。シャフト１２は、全体として略円柱状或いは略丸棒状に形成されている。
【００１５】
シャフト１２は、回転により磁気センサ１６を貫く磁束を変化させる磁束変化部２２を有している。磁束変化部２２は、シャフト１２の軸方向先端に設けられている。磁束変化部２２は、シャフト１２の表面に形成された径方向に延びる凹凸部であって、シャフト１２の回転により、磁石１４の発生する磁束がシャフト１２を通って磁石１４に環流する磁路を変化させるのに必要な凹凸形状に形成されている。
【００１６】
磁束変化部２２の凹凸形状は、それぞれ径方向に延びる凹部２４及び凸部２６が周回りにおいて交互に繰り返し並んだものである。磁束変化部２２の凹部２４は、シャフト１２本体の円柱形状を切り欠いた切欠部であって、凸部２６に対して径方向内側に凹んだ部位である。凸部２６は、凹部２４に比して径方向外側に向けて突出する部位である。凹部２４は、周方向において複数箇所設けられている。具体的には、凹部２４は、四箇所設けられており、概ね９０°間隔で配置されている。各凹部２４はそれぞれ、略半円柱状に形成されている。
【００１７】
凹部２４は、形状（具体的には、周方向における開口幅及び径方向における奥行の少なくとも何れか一つ；但し、開口幅が含まれていることが望ましい。）が互いに異なる２種類以上設けられており、具体的には、３種類設けられている。３種類の凹部２４は、切り欠かれた部分の軸方向から見た際の断面積が比較的大きな大凹部２４ａと、切り欠かれた部分の軸方向から見た際の断面積が比較的小さな小凹部２４ｂと、切り欠かれた部分の軸方向から見た際の断面積が大凹部２４ａと小凹部２４ｂとの間の中程度である中凹部２４ｃと、である。中凹部２４ｃの周方向に沿った開口幅は、小凹部２４ｂの周方向に沿った開口幅に比して大きい。大凹部２４ａの周方向に沿った開口幅は、中凹部２４ｃの周方向に沿った開口幅に比して大きい。
【００１８】
大凹部２４ａ及び小凹部２４ｂは一箇所ずつ設けられていると共に、中凹部２４ｃは二箇所設けられている。シャフト１２の各凹部２４は、シャフト１２が正回転（本実施形態では、シャフト１２の磁束変化部２２が設けられた側の軸方向外側（図１や図３において上側）から見て左回り回転或いは反時計回り回転）するときと逆回転（本実施形態では、シャフト１２の磁束変化部２２が設けられた側の軸方向外側（図１や図３において上側）から見て右回り回転或いは時計回り回転）するときとで、大凹部２４ａ、小凹部２４ｂ、及び中凹部２４ｃが異なる順序で磁気センサ１６に対向するように配置されている。具体的には、凹部２４は、軸方向外側から見て右回りに順に大凹部２４ａ→中凹部２４ｃ→中凹部２４ｃ→小凹部２４ｂが配置されるように形成されている。また、凹部２４は、その凹部２４が設けられたシャフト１２の重心がその軸中心に一致するように周方向においてバランス配置されている。
【００１９】
磁石１４は、シャフト１２の回転に関する回転数（すなわち、回転速度）や回転回数，回転角度，回転方向を検出するための磁界すなわち磁束を発生する部材である。磁石１４は、シャフト１２から離間した位置に配置されている。磁石１４は、シャフト１２の軸方向先端に対して径方向外側の位置であって、そのシャフト１２の回転時にもその軸方向先端に接触しない位置に配置されている。磁石１４は、発生した磁束がシャフト１２を貫くように配置されている。磁石１４は、径方向で異なる極性を有するようにすなわち径方向でＮ極とＳ極とが並ぶように着磁されている。磁石１４は、シャフト１２を含む回転子に固定されることなく、ハウジング２０側に固定されている。
【００２０】
上記したシャフト１２の軸方向先端の凹凸形状と磁石１４の配置位置とによれば、シャフト１２の回転時において、シャフト１２と磁石１４との離間距離（具体的には、その径方向距離）はそのシャフト回転に合わせて変化する。具体的には、シャフト１２の磁束変化部２２の凹部２４が磁石１４に対向するときは、その離間距離が長くなり、一方、シャフト１２の磁束変化部２２の凸部２６が磁石１４に対向するときは、その離間距離が短くなる。
【００２１】
磁気センサ１６は、作用する磁束（或いは、磁束密度）に応じた信号をシャフト１２の回転に応じた信号として出力するセンサである。磁気センサ１６は、例えば磁気抵抗素子や磁気インピーダンス素子などの磁気検出素子からなる。磁気センサ１６は、シャフト１２から離間した位置に配置されている。磁気センサ１６は、シャフト１２の軸方向先端に対して径方向外側の位置であって、そのシャフト１２の回転時にもその軸方向先端に接触しない位置に配置されている。磁気センサ１６は、磁石１４の発生した磁束が磁気センサ１６を貫くように配置されている。磁気センサ１６は、シャフト１２と磁石１４との間に配置されている。磁気センサ１６の配置位置は、シャフト１２の回転により、磁石１４からシャフト１２を経て環流する磁路の変化が生じ易い位置すなわち磁石１４により発生されて磁気センサ１６を貫く磁束が変化し易い位置であることが望ましい。
【００２２】
磁気センサ１６は、ハウジング２０に取り付けられた基板１８上に設置されている。磁気センサ１６は、ハウジング２０側に固定されている。磁石１４は、磁気センサ１６に対してシャフト１２側とは反対側の径方向に隣接して設けられている。磁石１４は、ハウジング２０側に固定されている。尚、磁気センサ１６と磁石１４とは、それぞれ分離して配置されていてもよいが、取り扱いの容易化などのため、互いに隣接して配置されて互いに一体化されていてもよい。
【００２３】
基板１８は、上記の磁気センサ１６やその磁気センサ１６の出力信号を処理する制御ユニット３０が載置される制御基板である。磁気センサ１６は、制御ユニット３０に電気的に接続されている。磁気センサ１６の出力信号は、制御ユニット３０に入力される。制御ユニット３０は、回転検出部３２と回転方向検出部３４とを有している。回転検出部３２は、磁気センサ１６の出力信号に基づいて、シャフト１２の回転数や回転回数，回転角度を検出する。例えば、その出力信号に基づく磁束が通常時のものよりも低く設定された閾値を下回るごとに一つの凹部２４が磁気センサ１６に対向したと判断して、シャフト１２の回転数や回転回数，回転角度を検出する。回転方向検出部３４は、磁気センサ１６の出力信号の変化に基づいて、シャフト１２の回転方向を検出する。
【００２４】
次に、回転センサ付き回転機１０の動作について説明する。
【００２５】
シャフト１２が回転していないときは、シャフト１２と磁石１４との離間距離は時間が経過しても一定に保たれるので、磁石１４からシャフト１２を経て磁石１４に環流する磁路の時間的な変化は発生しない。このため、磁気センサ１６の配置位置における磁束の時間的変化は発生せず、その磁束は上記の離間距離に応じた一定値に維持される。この場合、磁気センサ１６は、上記の離間距離に基づく磁束に応じた信号を出力するので、その出力信号は、時間が経過しても一定の磁束を示すものとなる。
【００２６】
一方、シャフト１２が回転しているときは、シャフト１２と磁石１４との離間距離がシャフト回転に応じて周期的に変化するので、磁石１４からシャフト１２を経て磁石１４に環流する磁路の時間的な変化が発生する。このため、磁気センサ１６の配置位置における磁束はシャフト１２の軸方向先端形状に合わせて時間的に変化する。シャフト１２の磁束変化部２２の四箇所の凹部２４は、凸部２６に対して径方向内側に凹んでいるので、その磁束は、磁気センサ１６と凹部２４とが対向するごとに、凹部２４が設けられていない部位すなわち凸部２６が設けられている部位に対向するとき（以下、通常時と称す。）に比べて減少したものとなる。この場合、磁気センサ１６は、時間経過に伴ってシャフト回転に応じて周期的に変化する磁束に応じた信号を出力する。
【００２７】
また、凹部２４は、形状が互いに異なる複数種類設けられている。磁気センサ１６に対向する凹部２４（具体的には、その開口幅の大きさ）が大きいほど、磁気センサ１６を貫く磁束が通常時に比して減少する期間（すなわち、シャフト一回転当たりの比率；以下同じ。）が長くなる。具体的には、シャフト回転中、磁気センサ１６に対向する凹部２４が大凹部２４ａであるときは、磁束が通常時に比して減少する期間が比較的長くなる。磁気センサ１６に対向する凹部２４が小凹部２４ｂであるときは、その期間が比較的短くなる。また、磁気センサ１６に対向する凹部２４が中凹部２４ｃであるときは、その期間が中程度の長さとなる。
【００２８】
尚、磁気センサ１６に対向する凹部２４が同じ大きさのものであっても、磁束が通常時に比して減少する時間的な長さはシャフト１２の回転速度に応じて変化するが、シャフト１２が一回転する間に磁束が通常時に比して減少する期間（すなわち、シャフト一回転当たりの比率）はシャフト１２の回転速度にかかわらず一定である。
【００２９】
シャフト１２が正回転しているときは、その回転中に磁気センサ１６に対向する凹部２４が、大凹部２４ａ→中凹部２４ｃ→中凹部２４ｃ→小凹部２４ｂ→大凹部２４ａの順に切り替わる。一方、シャフト１２が逆回転しているときは、その回転中に磁気センサ１６に対向する凹部２４が、大凹部２４ａ→小凹部２４ｂ→中凹部２４ｃ→中凹部２４ｃ→大凹部２４ａの順に切り替わる。凹部２４ごとの磁気センサ１６の出力信号が磁束を減少させる期間は、その凹部２４の大きさに応じて変化する。
【００３０】
制御ユニット３０は、予め、シャフト一回転当たりの大凹部２４ａ、小凹部２４ｂ、及び中凹部２４ｃそれぞれの期間長さ（比率）に対応するデータを記憶している。これらのデータは、シャフト１２の回転数（すなわち回転速度）に応じて変化する時間長さに対応するものであってもよい。制御ユニット３０は、また、予め、シャフト１２の正回転に対応した凹部２４の切り替わり順を示す図６に示す如き正回転パターンのデータ及びシャフト１２の逆回転に対応した凹部２４の切り替わり順を示す図７に示す如き逆回転パターンのデータを記憶している。
【００３１】
制御ユニット３０は、磁気センサ１６の出力信号に基づいて磁束を検出して、シャフト一回転当たりの期間長さを含むその磁束の時間的な変化を測定し、回転検出部３２にてその測定結果に基づいてシャフト１２の回転数や回転回数，回転角度を検出すると共に、回転方向検出部３４にてシャフト１２が正回転しているか或いは逆回転しているかの回転方向検出を行う。この検出されたシャフト１２の回転パラメータは、回転センサ付き回転機１０の回転制御などに用いられる。
【００３２】
制御ユニット３０の回転方向検出部３４は、回転方向検出を行ううえで、具体的にはまず、磁気センサ１６を用いて検出した磁束の時間的な変化に基づいて、現に磁束が通常時に比して減少したときの期間長さを、記憶する大凹部２４ａ、小凹部２４ｂ、及び中凹部２４ｃの期間長さのデータと照合し、その照合結果に基づいて磁束が通常時に比して減少したときに磁気センサ１６に対向する凹部２４が大凹部２４ａ、小凹部２４ｂ、及び中凹部２４ｃのうちの何れであるかの判定を行う。そして、磁束が通常時に比して減少するごとに磁気センサ１６に対向する凹部２４が切り替わるパターンを検出し、その検出パターンを、記憶する正回転パターン及び逆回転パターンと照合し、その照合結果に基づいてシャフト１２の回転方向を検出する。
【００３３】
例えば、上記の検出パターンが大凹部２４ａ→中凹部２４ｃ→中凹部２４ｃ→小凹部２４ｂ→大凹部２４ａの順に切り替わる正回転パターンに合致するときは、シャフト１２が正回転していると判定する。また、上記の検出パターンが大凹部２４ａ→小凹部２４ｂ→中凹部２４ｃ→中凹部２４ｃ→大凹部２４ａの順に切り替わる逆回転パターンに合致するときは、シャフト１２が逆回転していると判定する。
【００３４】
このように、本実施形態の回転センサ付き回転機１０においては、磁石１４をシャフト１２から離間した位置に磁石１４の発生した磁束がシャフト１２及び磁気センサ１６を貫くように配置してハウジング２０側に固定すると共に、シャフト１２に回転により磁気センサ１６を貫く磁束を変化させる磁束変化部２２を設けることにより、磁気センサ１６を用いてシャフト１２の回転を検出することが可能である。
【００３５】
本実施形態においては、シャフト１２の回転を検出するうえで用いる磁石１４が、シャフト１２に固定されたものでなく、そのシャフト１２から離間した位置に配置されてハウジング２０側に固定されている。かかる構成においては、磁石１４がシャフト１２の回転に伴って回転することが無いので、磁石１４にシャフト回転に伴う遠心力が作用することは回避される。このため、シャフト１２の高速回転時を含む回転時に、磁石１４がその回転に伴う遠心力によって破損するのを確実に回避することができると共に、シャフト１２への固定が外れるのを確実に回避することができる。
【００３６】
この点、本実施形態の構成においては、シャフト回転に伴う遠心力によって磁石１４の破損などが生じるのを回避するうえで、磁石１４をカバーする補強材などをシャフト１２側に取り付けることは不要である。このため、シャフト１２に固定される磁石１４に対する補強材などの存在に起因してシャフト１２のバランスが損なわれるのを回避することができる。また、回転センサ付き回転機１０の製造工程においてそのアンバランス修正のための工程を追加することは不要であり、また、その補強材などを取り付ける工程自体を追加することは不要であるので、製造工程数の増加や製造コストアップが招来するのを防止することができる。
【００３７】
また、本実施形態の回転機１０においては、シャフト１２の磁束変化部２２が、シャフト１２の正回転と逆回転とで互いに異なる磁束変化を生じさせる。具体的には、磁束変化部２２として形状が互いに異なる２種類以上の凹部２４が設けられると共に、その２種類以上の凹部２４がシャフト１２の正回転と逆回転とで互いに異なる順序で磁気センサ１６に対向するように配置されている。かかる構成においては、磁気センサ１６を貫く磁束がシャフト１２の正回転と逆回転とで互いに異なる変化パターンを示すこととなるので、回転方向検出部３４にてその磁気センサ１６の出力信号の時間的な変化に基づいてシャフト１２の回転方向を検出することが可能である。
【００３８】
この点、本実施形態の構成においては、シャフト１２の回転方向を検出するうえで、位相差を設けた二つの磁気センサを用いることは不要であって、磁気センサ１６を唯一つ用いることとすれば十分である。従って、本実施形態の回転センサ付き回転機１０によれば、一つの磁気センサ１６を用いてシャフト１２が回転する回転方向を検出することができる。
【００３９】
また、本実施形態においては、磁石１４及び磁気センサ１６がシャフト１２に対して径方向外側に配置されている。かかる構造においては、シャフト１２に対して径方向外側に空いたスペースに磁石１４及び磁気センサ１６を配置することができるので、シャフト１２に対して径方向外側に空いたスペースを有効利用することができると共に、回転センサ付き回転機１０の軸方向全長を短くすることができる。
【００４０】
また、本実施形態においては、シャフト１２に形成された凹部２４が、シャフト１２の重心がその軸中心に一致するように周方向においてバランス配置されている。このため、シャフト１２の回転時にそのシャフト１２に軸振れが生じ易くなるのを防止することができる。
【００４１】
以上、詳述したように、回転センサ付き回転機１０は、ハウジング２０に回転可能に支持された磁性材からなるシャフト１２と、磁束を発生する磁石１４と、作用する磁束に応じた信号を出力する磁気センサ１６と、磁気センサ１６の出力信号の時間的な変化に基づいてシャフト１２の回転方向を検出する回転方向検出部３４と、を備え、磁石１４及び磁気センサ１６は、シャフト１２から離間した位置に、磁石１４の発生した磁束がシャフト１２及び磁気センサ１６を貫くように配置されており、シャフト１２は、回転により磁気センサ１６を貫く磁束を変化させかつ正回転と逆回転とで互いに異なる磁束変化を生じさせる磁束変化部２２を有している。
【００４２】
この構成によれば、磁石１４が、シャフト１２から離間した位置に磁石１４の発生した磁束がシャフト１２及び磁気センサ１６を貫くように配置されると共に、シャフト１２が、回転により磁気センサ１６を貫く磁束を変化させる磁束変化部２２を有するので、磁気センサ１６を用いたシャフト１２の回転を検出するうえでのセンサ機能を確保することができる。また、シャフト１２の磁束変化部２２が、磁気センサ１６を貫く磁束にシャフト１２の正回転と逆回転とで互いに異なる変化を生じさせるので、磁気センサ１６の出力信号の時間的な変化に基づいてシャフト１２の回転方向を検出することができる。従って、一つの磁気センサ１６を用いてシャフト１２の回転方向を検出することができる。
【００４３】
回転センサ付き回転機１０において、磁石１４と磁気センサ１６とは、一組設けられている。この構成によれば、一つの磁気センサ１６と一つの磁石１４とを用いてシャフト１２の回転方向を検出することができる。
【００４４】
回転センサ付き回転機１０において、磁束変化部２２は、シャフト１２の表面に形成された凹凸部である。この構成によれば、シャフト表面の凹凸により磁気センサ１６を貫く磁束を変化させることができる。
【００４５】
回転センサ付き回転機１０において、磁束変化部２２の凹部２４は、形状が互いに異なる２種類以上設けられている。この構成によれば、磁気センサ１６に対向する凹部２４の種類によって磁気センサ１６を貫く磁束を変えることができるので、２種類以上の凹部２４を周回りにおいて適切に配置することで、磁気センサ１６を貫く磁束をシャフト１２の正回転と逆回転とで互いに異なるパターンで変化させることができ、磁気センサ１６の出力信号の時間的な変化に基づいてシャフト１２の回転が正回転であるか逆回転であるかの回転方向検出を行うことができる。
【００４６】
回転センサ付き回転機１０において、２種類以上の凹部２４は、小凹部２４ｂと、小凹部２４ｂに比して開口幅の大きい中凹部２４ｃと、中凹部２４ｃに比して開口幅の大きい大凹部２４ａと、である。この構成によれば、磁気センサ１６を貫く磁束をシャフト１２の正回転と逆回転とで互いに異なるパターンで変化させることができ、磁気センサ１６の出力信号の時間的な変化に基づいてシャフト１２の回転が正回転であるか逆回転であるかの回転方向検出を行うことができる。
【００４７】
また、回転センサ付き回転機１０において、凹部２４は、シャフト１２の重心が軸中心に一致するように周方向においてバランス配置されている。この構成によれば、シャフト１２の回転時に軸振れが生じ易くなるのを防止することができる。
【００４８】
尚、上記の実施形態においては、小凹部２４ｂが特許請求の範囲に記載した「第１凹部」に、中凹部２４ｃが特許請求の範囲に記載した「第２凹部」に、大凹部２４ａが特許請求の範囲に記載した「第３凹部」に、それぞれ相当している。
【００４９】
ところで、上記の実施形態においては、シャフト１２の磁束変化部２２の凹部２４が、形状が互いに異なる３種類設けられ、周方向において一つずつの大凹部２４ａ及び小凹部２４ｂと二つの中凹部２４ｃとの合計で四箇所設けられ、概ね９０°間隔で配置されていると共に、それぞれ略半円柱状に形成されている。
【００５０】
しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、シャフト１２の磁束変化部２２の凹部２４は、２種類以上設けられて、回転により磁気センサ１６を貫く磁束を変化させかつ正回転と逆回転とで互いに異なる磁束変化を生じさせるものであればよい。例えば、図８に示す如く、凹部２４が、形状が互いに異なる３種類設けられ、周方向において一つずつの大凹部２４ａ、小凹部２４ｂ、及び中凹部２４ｃの合計三箇所設けられ、概ね１２０°間隔で配置されていると共に、それぞれ略円柱状に形成されていてもよい。また、図９に示す如く、凹部２４が、形状が互いに異なる３種類設けられ、周方向において一つずつの大凹部２４ａ、小凹部２４ｂ、及び中凹部２４ｃの合計三箇所設けられ、概ね１２０°間隔で配置されていると共に、それぞれシャフト軸に沿って平面状にカットした状態に形成されていてもよい。図９に示す変形例において、大凹部２４ａの開口幅は、中凹部２４ｃの開口幅に比して大きく、中凹部２４ｃの開口幅は、小凹部２４ｂの開口幅に比して大きい。これらの変形例においても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５１】
また、上記の実施形態においては、磁気センサ１６を貫く磁石１４からの磁束をシャフト１２の回転により変化させかつ正回転と逆回転とで互いに異なる磁束変化を生じさせる磁束変化部２２として、シャフト１２の表面に凹凸形状を設けることとしている。このシャフト１２の凹凸形状は、シャフト回転時に磁石１４とシャフト１２との離間距離が変化するように、シャフト１２の磁石１４との対向部位である外壁に、それぞれ径方向に延びる凹部２４及び凸部２６が周回りにおいて交互に繰り返し並んだものである。
【００５２】
しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、磁束変化部２２として、シャフト回転時に磁石１４とシャフト１２との離間距離を変化させることなくすなわちシャフト１２の全体形状を円柱状に保ったまま、シャフト１２の磁石１４との対向部位に周回りにおいて周期的に異ならせた素材や材質からなる部材を埋め込んだものを採用することとしてもよい。すなわち、シャフト１２の本体形状を、それぞれ径方向に延びる凹部２４及び凸部２６が周回りにおいて交互に繰り返し並ぶ凹凸形状としつつ、その凹部２４にシャフト１２本体と異なる素材や材質からなる部材を埋め込むこととしてもよい。かかる変形例においても、シャフト回転時に磁気センサ１６を貫く磁束の変化を生じさせかつ正回転と逆回転とで互いに異なる磁束変化を生じさせることができるので、上記した実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５３】
また、上記の実施形態においては、シャフト１２の磁束変化部２２がその軸方向先端に設けられ、磁石１４及び磁気センサ１６がシャフト１２の軸方向先端に対して径方向外側の位置に配置されている。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、シャフト１２の凹凸形状がその軸方向先端ではなくその軸方向中途に設けられ、磁石１４及び磁気センサ１６がシャフト１２の軸方向中途に対して径方向外側の位置に配置されていてもよい。
【００５４】
また、上記の実施形態においては、磁石１４及び磁気センサ１６がシャフト１２に対して径方向外側の位置に配置されている。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、磁石１４及び磁気センサ１６が図１０に示す如くシャフト１２に対して軸方向外側の位置に配置されていてもよい。この変形例において、シャフト１２の磁束変化部２２は、軸方向先端に形成されている。かかる変形例においては、磁気センサ１６によるセンサ機能を確保するため、磁石１４及び磁気センサ１６の配置位置を、シャフト１２の軸中心に対して径方向にオフセットしていることが必要である。また、かかる変形例においては、磁気センサ１６を、シャフト１２の軸方向先端から軸方向外側に離れて配置された基板１８に直接接合することが可能であるので、基板１８とは別途に磁気センサ１６を保持するためのホルダなどを設けることは不要である。
【００５５】
また、上記の実施形態においては、シャフト１２の磁束変化部２２としての凹凸形状がその外壁に設けられ、磁石１４及び磁気センサ１６がシャフト１２に対して径方向外側の位置に配置されている。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、シャフト１２の凹凸形状がその内壁に設けられ、磁石１４及び磁気センサ１６がシャフト１２に対して径方向内側の位置に配置されていてもよい。すなわち、シャフト１２は、軸方向先端側に磁石１４及び磁気センサ１６を収容可能な中空孔が設けられた中空形状に形成されるものとし、その中空孔の内壁に径方向に延びる凹凸形状が設けられ、磁石１４及び磁気センサ１６がシャフト１２に対して径方向内側（軸中心側）の位置（具体的には、中空孔内）に配置されていてもよい。かかる変形例においても、上記の実施形態と同様の効果を得ることが可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１０・・・回転センサ付き回転機、１２・・・シャフト、１４・・・磁石、１６・・・磁気センサ、１８・・・基板、２０・・・ハウジング、２２・・・磁束変化部、２４・・・凹部、２４ａ・・・大凹部、２４ｂ・・・小凹部、２４ｃ・・・中凹部、２６・・・凸部、３０・・・制御ユニット、３４・・・回転方向検出部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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