CN102365537A - 磁致伸缩式转矩传感器以及电动动力转向装置 - Google Patents

磁致伸缩式转矩传感器以及电动动力转向装置 Download PDF

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CN102365537A CN2010800138064A CN201080013806A CN102365537A CN 102365537 A CN102365537 A CN 102365537A CN 2010800138064 A CN2010800138064 A CN 2010800138064A CN 201080013806 A CN201080013806 A CN 201080013806A CN 102365537 A CN102365537 A CN 102365537A
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Abstract

在磁致伸缩式转矩传感器以及电动动力转向装置中，第1转矩传感器(50A)具有：设置于操舵轴(22)的一个磁致伸缩膜(80)；检测该磁致伸缩膜(80)的磁特性的变化的第一线圈(82a)以及第二线圈(82b)；和至少收纳操舵轴(22)、磁致伸缩膜(80)、第一线圈(82a)以及第二线圈(82b)的第一外壳部(88a)。第一外壳部(88a)具有树脂部(90)、由软磁性的金属构成的圆筒部(92)和由软磁性的金属构成的凸缘部(94)，并且，树脂部(90)、圆筒部(92)和凸缘部(94)一体地形成而构成第一外壳部(88a)。

Description

磁致伸缩式转矩传感器以及电动动力转向装置
技术领域
本发明涉及根据由磁致伸缩引起的磁特性的变化来检测转矩的磁致伸缩式转矩传感器、和具备该磁致伸缩式转矩传感器的电动动力转向装置。
背景技术
作为非接触式转矩传感器，已知根据起因于磁致伸缩的磁特性的变化来检测转矩的磁致伸缩式转矩传感器。磁致伸缩式转矩传感器被使用于车辆用转向装置的操舵转矩检测用等(参照JP特开2004-309184号公报)。
这种磁致伸缩式转矩传感器，将磁各向异性不同的两个磁致伸缩膜(第1磁致伸缩膜以及第2磁致伸缩膜)设置于传动轴(shaft)，并且与第1磁致伸缩膜以及第2磁致伸缩膜对置地分别配置第1线圈以及第2线圈而构成。并且，若对传动轴施加了转矩(扭力)，则第1磁致伸缩膜以及第2磁致伸缩膜的导磁率发生变化，且第1线圈以及第2线圈的各电感与之相应地变化，因此能够检测转矩作为第1线圈以及第2线圈的阻抗或感应电压的变化。
另外，JP特开2004-309184号公报等所公开的现有的磁致伸缩式转矩传感器，操舵轴通过轴承在由铝合金构成的外壳(housing)可自由旋转地被支撑。在操舵轴的轴方向中央部的外周面，如上所述，通过电镀法等设置了第1磁致伸缩膜以及第2磁致伸缩膜。此外，在与第1磁致伸缩膜以及第2磁致伸缩膜对应的位置上配置有第1线圈以及第2线圈。这些第1线圈以及第2线圈的绕线的末端，连接于和外壳分开设置的连接器的针脚。并且，第1线圈以及第2线圈经由连接器而被交流通电，由此与操舵转矩相应的第1磁致伸缩膜以及第2磁致伸缩膜的导磁率的变化成为阻抗变化，通过将该阻抗变化变换为电信号，来检测操舵转矩。
现有的磁致伸缩式转矩传感器，在铝合金制的外壳内，插入组装了收纳多重卷绕的第1线圈和第2线圈的树脂制的绕线管(bobbin)之后，将第1线圈和第2线圈各自的卷绕始端和卷绕末端集中到连接器的插入孔附近。
在将电绝缘的连接器从外壳的外部插入之前，将集中到连接器的插入孔附近的第1线圈和第2线圈的卷绕始端和卷绕末端预先与针脚(pin)连接。然后，用螺栓等将连接器固定于外壳。
此时，存在如下问题：铝合金制的外壳与第1线圈和第2线圈的各自的卷绕始端和卷绕末端接触，引起导通不良。
为了解决此问题，可以考虑例如图31所示的结构的转矩传感器300。即，将收纳于树脂制的绕线管302的第1线圈304a和第2线圈304b各自的卷绕始端和卷绕末端与连接器306的对应的针脚308预先连接，并用树脂材料对包括连接器306在内的整体进行模制来制作树脂制外壳310。然后，将该树脂制外壳310用螺栓314(例如3个部位)固定于铝合金制成的盖子312，并且，用螺栓316固定于由铝合金构成的第2外壳318。由此，能够解决上述导通不良。另外，在操舵轴320上，如上所述，设有磁各向异性不同的两个磁致伸缩膜(第1磁致伸缩膜322a以及第2磁致伸缩膜322b)。
但是，存在如下新的问题：例如在汽油汽车或电动机驱动的电动汽车中，在周围存在发电机、燃料喷射装置的螺线管、电动机等电磁设备，如图32的实线所示，交流磁通量Φ通过操舵轴320、第1磁致伸缩膜322a以及第2磁致伸缩膜322b、第1线圈304a、第2线圈304b从而在转矩检测信号中混入噪声。当然，在上述现有的磁致伸缩式转矩传感器中也存在同样的问题。
若将这种磁致伸缩式转矩传感器使用于电动动力转向装置，则从对驾驶者的方向盘进行助推(assist)的电动机传递噪声所产生的振动，从而无法得到流畅的操舵感觉。
作为此噪声的对策，可以考虑用低通滤波器来除去的方法，但由于低通滤波器所产生的延迟，检测信号的响应性降低，无法得到动态范围较宽的输出信号。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种解决了这些课题的磁致伸缩式转矩传感器、和利用该磁致伸缩式转矩传感器提高了操舵感觉的电动动力转向装置。
[1]第1本发明所涉及的磁致伸缩式转矩传感器的特征在于，具有：磁致伸缩材料，其设置于轴部件；线圈，其检测该磁致伸缩材料的磁特性的变化；和外壳，其至少收纳所述轴部件、所述磁致伸缩材料以及线圈，所述外壳具有树脂部、由金属构成的圆筒部和由金属构成的凸缘部，并且，所述树脂部、所述圆筒部和所述凸缘部一体地形成而构成所述外壳。
由此，交流磁通量不通过轴部件或磁致伸缩材料或线圈，不易受到交变磁场的影响。这带来操舵转矩的检测精度的提高。
[2]在第1本发明中，所述圆筒部也可以由软磁性的金属构成，所述凸缘部也可以由软磁性的金属构成。由此，交流磁通量将通过凸缘部以及圆筒部，而不通过轴部件或磁致伸缩膜或线圈，不易受到交变磁场的影响。
[3]在第1本发明中，特征在于，所述圆筒部由非磁性的金属构成，所述凸缘部由非磁性的金属构成。由此，交流磁通量将通过圆筒部以及凸缘部的外侧，而不通过轴部件或磁致伸缩膜或线圈，不易受到交变磁场的影响。
[4]在第1本发明中，所述圆筒部和所述凸缘部也可以由相同的金属一体地形成。由此，由圆筒部以及凸缘部构成一个金属部件。其结果，交流磁通量容易通过金属部件，或者容易通过金属部件的外侧，更加不易受到交变磁场的影响。
[5]在第1本发明中，也可以为如下结构，即所述外壳具有：第1外壳部，其配置于靠近所述轴部件的一个端部并且收纳所述磁致伸缩材料和所述线圈的位置，具有所述树脂部、所述圆筒部、和所述凸缘部；和金属制的第2外壳部，其配置于靠近所述轴部件的另一个端部的位置，所述圆筒部位于所述第1外壳中的收纳所述线圈的部位，所述凸缘部位于所述第1外壳部和所述第2外壳部的连接部分，所述树脂部位于所述线圈和所述圆筒部之间。
[6]在第1本发明中，所述圆筒部也可以相对于所述轴部件的轴方向倾斜。利用圆筒部的斜度，能够对交流磁通量进行集磁从而导向轴部件的前端部。其结果，交流磁通量更加不会通过轴部件或磁致伸缩膜或线圈，更不易受到交变磁场的影响。
[7]在第1本发明中，也可以为如下结构，即所述磁致伸缩材料以及所述线圈靠近所述轴部件的一个端部而设置，所述圆筒部被设定为靠近所述轴部件的一个端部的开口的大小小于靠近所述轴部件的另一个端部的开口的大小。在此情况下，也能够对交流磁通量进行集磁从而导向轴部件的前端部，因此交流磁通量更加不会通过轴部件或磁致伸缩膜或线圈，更不易受到交变磁场的影响。
[8]在第1本发明中，也可以为如下结构，即所述外壳还具有外部连接部件，所述外部连接部件收纳连接所述线圈的卷绕始端的针脚、和连接所述线圈的卷绕末端的针脚，并与外部设备电连接，所述外部连接部件与所述树脂部一体地形成。由此，线圈的各种端部不会接触其他金属部件，能够解决导通不良。
[9]在第1本发明中，也可以在所述线圈的附近设置软磁性的金属部件。在此情况下，线圈附近的磁通量将通过软磁性的金属部件，因此检测值稳定。
[10]在第1本发明中，所述软磁性的金属部件也可以具有空心的圆筒状。由于成为圆筒状的环，因此能够在轴部件上直接设置。
[11]在第1本发明中，所述软磁性的金属部件也可以为与所述轴部件分开制作的部件。与在轴部件上一体地形成的情况不同，可以将1个或多个金属部件自由地组装于检测值稳定的位置上。
[12]在第1本发明中，所述软磁性的金属部件也可以设置于所述线圈的轴方向两端。由于在线圈的轴方向两端存在软磁性的金属部件，从而磁通量只从其中通过，因此检测值稳定。
[13]在第1本发明中，在所述软磁性的金属部件的一部分也可以形成有狭缝。由于在软磁性的金属部件上有狭缝，从而在软磁性的金属部件中不产生涡电流，因此不在抵消线圈的磁通量的方向上产生磁通量，能够不降低灵敏度地检测转矩。
[14]在第1本发明中，也可以为如下结构，即具有收纳所述磁致伸缩式转矩传感器的外壳，所述外壳在所述轴部件的轴方向上具备开口部，在所述开口部设置有所述软磁性的金属部件。由于要出到外壳的外侧的线圈的磁通量将会通过软磁性的金属部件，因此检测值稳定。
[15]在第2本发明中，电动动力转向装置的特征在于，具有检测通过驾驶者对车辆的方向盘进行操舵而产生的操舵转矩的操舵转矩传感器，使电动机的动力直接作用于操舵系统，来减轻驾驶者的所述操舵转矩，所述操舵转矩传感器具有：磁致伸缩膜，其设置于操舵轴；线圈，其检测该磁致伸缩膜的磁特性的变化；和外壳，其至少收纳所述操舵轴、所述磁致伸缩膜以及线圈，所述外壳具有树脂部、由金属构成的圆筒部、和由金属构成的凸缘部，并且，所述树脂部、所述圆筒部、和所述凸缘部一体地形成而构成所述外壳。
由此，即使在包围电动动力转向的环境中，产生发动机、发电机、或者电动汽车用电动机的交变磁场，其也不会通过操舵轴中，因此不产生噪声，且振动减少，不仅能够得到安静且响应性良好的流畅的操舵感觉，而且不会对其他的例如舵角传感器等设置于操舵轴或其附近的传感器产生不良影响。
如上所述，根据本发明所涉及的磁致伸缩式转矩传感器，交流磁通量不通过轴部件或磁致伸缩材料或线圈，不易受到交变磁场的影响。其结果，能够正确地检测操舵转矩。
此外，根据本发明所涉及的电动动力转向装置，即使在周边设备产生交变磁场，也不会通过操舵轴中，因此不产生噪声，且振动减少，不仅能够得到安静且响应性良好的流畅的操舵感觉，而且不会对其他的例如舵角传感器等设置于操舵轴或其附近的传感器产生不良影响。
附图说明
图1是表示本实施方式所涉及的电动动力转向装置的结构图。
图2是将第1转矩传感器部分截断来表示的侧面图。
图3是表示第1转矩传感器的信号处理的一例的说明图。
图4是表示转矩检测值(检测数据)相对于第1转矩传感器的操舵转矩的变化的特性图。
图5是表示第1转矩传感器对交变磁通量的作用的说明图。
图6的图6A是表示通过树脂模制而制作了第1树脂部的状态的工序图，图6B是表示组装了第1树脂部和金属部件的状态的工序图，图6C是表示通过模制模具来进行树脂模制，从而制作了包含第1树脂部、金属部件以及第2树脂部在内的树脂模制部件的状态的工序图。
图7的图7A是表示将树脂模制部件从模制模具中脱模后的状态的工序图，图7B是表示通过在树脂模制部件的上部插入密封部件而制作了第1外壳部的状态的工序图。
图8是表示第1圆板以及第2圆板的立体图。
图9是与第1线圈以及第2线圈的交变磁通量的磁路一起表示不存在第1圆板以及第2圆板的情况的结构的说明图。
图10是表示基于第1线圈以及第2线圈的交变磁通量的转矩检测值(检测数据)的影响的特性图。
图11的图11A是表示第1圆板以及第2圆板的作用的说明图，图11B是表示没有狭缝的圆板的作用的说明图。
图12是与第1线圈以及第2线圈的交变磁通量的磁路一起表示具有第1圆板以及第2圆板的第1转矩传感器的说明图。
图13是表示转矩检测值(检测数据)相对于第1转矩传感器的操舵转矩的变化的特性图。
图14的图14A是省略一部分来表示第1转矩传感器的主要部分的侧面图，图14B是省略一部分来表示现有的转矩传感器的主要部分的侧面图。
图15是表示在现有的转矩传感器中，将操舵轴掩蔽而形成了磁致伸缩膜的状态的工序图。
图16的图16A是表示在用电镀处理来形成第1磁致伸缩膜以及第2磁致伸缩膜的过程中，电镀膜表面的电流密度的轴方向的偏差的特性图，图16B是表示第1磁致伸缩膜以及第2磁致伸缩膜的膜厚的轴方向的偏差的特性图。
图17是表示第1线圈以及第2线圈、与第1磁致伸缩膜以及第2磁致伸缩膜的各自膜厚不均匀的部分对置的情况下的输出特性的说明图。
图18是表示第1线圈以及第2线圈、与第1磁致伸缩膜以及第2磁致伸缩膜的各自膜厚均匀的部分对置的情况下的输出特性的说明图。
图19是表示本实施方式所涉及的磁致伸缩式转矩传感器的制造方法的工序方框图。
图20是表示对操舵轴进行掩蔽而形成了磁致伸缩膜的状态的工序图。
图21的图21A是表示在用电镀处理形成磁致伸缩膜的过程中，电镀膜表面的电流密度的轴方向的偏差的特性图，图21B是表示磁致伸缩膜的膜厚的轴方向的偏差的特性图。
图22的图22A是表示对磁致伸缩膜的上部进行了高频加热的状态的工序图，图22B表示是对磁致伸缩膜的下部进行了高频加热的状态的工序图。
图23是表示向操舵轴的转矩的施加、高频加热、冷却、转矩释放的定时的时序图。
图24是在第1转矩传感器中将第1优选的具体例部分截断来表示的侧面图。
图25是表示固定于第1转矩传感器的操舵轴上的环的立体图。
图26的图26A是表示在通常的磁致伸缩式转矩传感器中，交变磁通量通过操舵轴的状态的说明图，图26B是表示在第1转矩传感器中，阻止了交变磁通量通过操舵轴的状态的说明图。
图27是表示在第1转矩传感器中，将具有中间膜的构造部分截断来表示的侧面图。
图28是表示在第1转矩传感器中，将第2优选的具体例部分截断来表示的侧面图。
图29是将第2转矩传感器部分截断来表示的侧面图。
图30是表示第2转矩传感器对交变磁通量的作用的说明图。
图31是将提案例所涉及的转矩传感器部分截断来表示的侧面图。
图32是表示提案例所涉及的转矩传感器对交变磁通量的作用的说明图。
具体实施方式
以下，参照图1～图30来说明本发明所涉及的磁致伸缩式转矩传感器以及电动动力转向装置的实施方式例。
首先，参照图1来说明应用本实施方式所涉及的磁致伸缩式转矩传感器的电动动力转向装置10。
该电动动力转向装置10，如图1所示，通过驾驶者操纵方向盘12而产生的操舵转矩和操舵角，经由转向轴14、第1万向接头16a、中间轴18、第2万向接头16b、连结部17(例如锯齿(serration))而被输入到转向齿轮箱(steering gearbox)20的操舵轴22。
转向齿轮箱20具有：上述操舵轴22(轴部件)；作为检测驾驶者的操舵转矩的操舵转矩传感器的第1实施方式所涉及的磁致伸缩式转矩传感器(以下，记作“第1转矩传感器50A”)；对驾驶者的操舵进行动力辅助的电动机52(例如无刷电动机)；对该电动机52的旋转转矩进行放大的减速装置54(蜗杆56以及蜗轮58：参照图2)；齿条小齿轮传动装置(rack pinion gear)60；以及形成有该齿条小齿轮传动装置60的齿条62的齿条轴64。
操舵轴22在一个端部经由转向轴14、第1万向接头16a、中间轴18以及第2万向接头16b而连结了方向盘12，另一个端部构成了齿条小齿轮传动装置60的小齿轮66。
并且，被减速装置54放大后的旋转转矩，通过齿条小齿轮传动装置60的小齿轮66，变换为齿条轴64的轴方向的推力，并通过转向横拉杆(tierod)68a以及68b传递给左右的轮胎70a以及70b。由此，轮胎70a以及70b根据方向盘12的操舵角以铅垂方向为中心而转动，车辆的方向改变。
此时，控制装置72(ECU)至少以来自第1转矩传感器50A的信号为基础，基于例如车速传感器74等的信号来对电动机52进行驱动控制。另外，在图1中，省略了各种布线、例如控制装置72和第1转矩传感器50A之间的布线、控制装置72和电动机52之间的布线等来进行了表示。
通过第1转矩传感器50A来检测例如驾驶者进行了操纵时的操舵转矩，并通过控制装置72根据第1转矩传感器50A的输出信号并根据来自车速传感器74等的信号来对电动机52进行驱动控制。此时的电动机产生转矩作用于齿条小齿轮传动装置60的小齿轮66，其结果，减轻了为了转动方向盘12所需要的转矩，减轻了驾驶者的操舵转矩负荷。
例如，若假设操舵转矩为Ts、助推量AH的系数为例如一定的kA，则
AH＝kA×Ts
因此，若考虑负荷为小齿轮转矩Tp±，则
Tp＝Ts+AH
＝Ts+kA×Ts
其结果，操舵转矩Ts为，
Ts＝Tp/(1+kA)。
因此，操舵转矩Ts被减轻为非助推时的小齿轮转矩Tp的1/(1+kA)。在此情况下，kA＞0或kA＝0。
另外，随着车速变为高速行驶，从路面向轮胎的反作用力减少，因此操纵方向盘12时的反馈感减少，而通过将常数kA作为车速的函数，伴随车速的增大而减小，由此能够抑制随着车辆变为高速行驶而反馈感减少。此时也可以增大操舵转矩Ts来赋予反馈感。
并且，第1转矩传感器50A，如图2所示，由如下部件构成：1个磁致伸缩膜80(磁致伸缩材料)，其设置于在另一个端部设置有小齿轮66的操舵轴22的外周面；第1线圈82a以及第2线圈82b，其检测根据作用于操舵轴22的扭矩而变化的磁致伸缩膜80的导磁率的变化；1个绕线管84，其收纳这些第1线圈82a和第2线圈82b；第1圆板86a以及第2圆板86b，其分别设置于该绕线管84的两端，形成有狭缝85(参照图8)并由软磁性的良导体(例如低碳铁合金)构成；以及外壳88，其至少收纳操舵轴22、磁致伸缩膜80、第1线圈82a以及第2线圈82b、绕线管84、第1圆板86a以及第2圆板86b。操舵轴22至少通过设置于中央部分的轴承、设置于另一个端部的轴承而在外壳88能够自由转动地被支撑。另外，在第1线圈82a以及第2线圈82b上分别安装有未图示的磁屏蔽用的后轭(back yoke)。
外壳88，如图2所示，具有：第1外壳部88a，其配置于靠近操舵轴22的一个端部(方向盘12侧的端部)、且至少收纳磁致伸缩膜80、第1线圈82a以及第2线圈82b、绕线管84、第1圆板86a以及第2圆板86b的位置；和金属制的第2外壳部88b，其配置于靠近操舵轴22的另一个端部、且至少收纳减速装置54的位置。
第1外壳部88a具有树脂部90、由软磁性的金属构成的圆筒部92、和由软磁性的金属构成的凸缘部94，并且，树脂部90、圆筒部92、凸缘部94一体地形成而构成。在此，“一体地形成”也包含“一体成型”的意思。
具体来说，圆筒部92位于第1外壳部88a中的、至少收纳第1线圈82a以及第2线圈82b的部位，凸缘部94位于第1外壳部88a和第2外壳部88b之间的连接部分，树脂部90位于从第1线圈82a以及第2线圈82b与圆筒部92之间开始到靠近操舵轴22的一个端部的位置。在图2的例子中，圆筒部92和凸缘部94由相同的软磁性的金属一体地形成。因此，在以下的说明中，将圆筒部92和凸缘部94一体地形成的部件记作金属部件96。
并且，圆筒部92的靠近操舵轴22的一个端部的开口的大小被设定得小于靠近操舵轴22的另一个端部的开口的大小。因此，圆筒部92，在纵剖面上来观察时，成为相对于操舵轴22的轴方向倾斜的状态。
此外，第1外壳部88a具有与外部设备电连接的连接器98(外部连接部件)。该连接器98收纳连接了第1线圈82a以及第2线圈82b的各种端部(卷绕始端、卷绕末端)的多个针脚100(连接了第1线圈82a的卷绕始端的针脚、连接了第1线圈82a的卷绕末端的针脚、连接了第2线圈82b的卷绕始端的针脚以及连接了第2线圈82b的卷绕末端的针脚)。此外，该连接器98通过树脂模制与树脂部90一体地形成，并构成为树脂部90的一部分。
在圆筒部92的上表面和树脂部90之间，隔着第1O型环102a，在与圆筒部92成为一体的凸缘部94的下表面和第2外壳部88b之间，隔着第2O型环102b，在树脂部90的上部和操舵轴22之间放入了密封部件104，并且，凸缘部94和第2外壳部88b例如通过3条螺栓106而一体地固定。在此情况下，通过第1O型环102a、第2O型环102b以及密封部件104，能够保持第1转矩传感器50A的内部和转向齿轮箱20(参照图1)内的气密。
如上所述，在靠近操舵轴22的一个端部的外周面，通过电镀法(也可以为喷镀法、溅射法、蒸镀法、粘接法等制法)而设置了厚度5～100μm的由Fe-Ni系(也可以为Fe-Co合金或SmFe合金等)的磁致伸缩材料构成的1个磁致伸缩膜80。由此，能够在操舵轴22的外周面以大致均匀的膜厚贴紧性良好地成膜。当然，操舵轴22中的形成磁致伸缩膜80的外周部分，在机械加工后适当实施了碱洗、水洗、酸洗等，提高了对磁致伸缩膜80的贴紧性。
对该磁致伸缩膜80赋予各自不同的、即各自相反的第1各向异性部108a和第2各向异性部108b，能够得到图4的输出特性所示的检测数据DT1和DT2这种具有相反的斜度的特性。
对磁致伸缩膜80的各向异性的赋予，在后面详述，例如一边施加5～200Nm左右(根据要求不同既可以为该范围以上也可以为该范围以下)的各自反方向的转矩，一边用例如高频感应加热这种热处理方法，来进行数秒到数百秒的加热，使之成为例如300～500℃左右。由此，经由操舵轴22而施加于磁致伸缩膜80的各自反方向的转矩所产生的变形消除，因此，此后，大体成为应力不产生作用的状态。在此状态下冷却到常温。另外，通过加热而消除了转矩所产生的变形的原因，可以认为是由于通过加热而在磁致伸缩膜80上产生了蠕变。并且，若释放了已施加的转矩，则对磁致伸缩膜80赋予了各自相反的第1各向异性部108a和第2各向异性部108b。
第1线圈82a以及第2线圈82b的各种端部与连接器98的多个针脚100中的各自对应的针脚连接，并经由该连接器98通过控制装置72对第1线圈82a以及第2线圈82b进行交流通电。通过该交流通电，根据操舵转矩而产生的磁致伸缩膜80的第1各向异性部108a和第2各向异性部108b的导磁率的变化分别被检测为阻抗变化，如图3所示，在接口部110的检测电路中，分别被变换为第1检测电压VT1以及第2检测电压VT2，并且在接口部110的A/D变换器中，被变换为数字的第1检测数据DT1、第2检测数据DT2而输出。另外，该接口部110既可以设置于控制装置72内，也可以设置于外壳88内。
这些导磁率的变化、即第1检测数据DT1、第2检测数据DT2经由接口部110被取入到控制装置72内的运算部112中，例如基于下式，能够得到具有图4的输出特性的数字数据(转矩检测数据DT3)。
DT3＝k×(DT1-DT2)+Da(k为比例常数)
基于得到的转矩检测数据DT3，如上所述来实施电动机52的控制。
像这样，在第1转矩传感器50A中，用树脂将树脂部90与连接器98一体地构成，其中该连接器98收纳卷绕了第1线圈82a和第2线圈82b的绕线管84，并且，收纳连接了第1线圈82a以及第2线圈82b的各种端部的多个针脚100，因此第1线圈82a和第2线圈82b的各种端部不再接触其他金属部件，能够解决导通不良。
并且，即使像例如汽油汽车或电动机驱动的电动汽车等那样，在周围有发电机、燃料喷射装置的螺线管、电动机等电磁设备，也如图5的实线所示，交流磁通量Φ穿过外壳88的金属部分，即，由铁合金构成的金属部件96(圆筒部92以及凸缘部94)以及操舵轴22的一个端部，而不通过磁致伸缩膜80、第1线圈82a、第2线圈82b，因此能够解决在第1检测电压VT1、第2检测电压VT2等检测信号中混入噪声的课题。
金属部件96，如上所述，具有纵剖面稍有斜度的圆筒部92和凸缘部94，因此能够利用圆筒部92的斜度，对交流磁通量Φ进行集磁并导向操舵轴22的前端(第2万向接头16b侧)，更加不会通过操舵轴22的轴方向中央部分、磁致伸缩膜80或第1线圈82a以及第2线圈82b，不再受到交变磁场Φ的影响。
若将这种第1转矩传感器50A导入到电动动力转向装置10中，则不会从对驾驶者的方向盘12进行助推的电动机52传递噪声所产生的振动，能够得到流畅的操舵感觉。
并且，在现有技术中，需要用作为该噪声的对策的低通滤波器来进行除去，而在第1转矩传感器50A中可以不用低通滤波器，因此没有低通滤波器所产生的延迟，能够提高第1检测电压VT1以及第2检测电压VT2等各种信号的响应性，能够得到动态范围较宽的输出信号(转矩检测数据DT3)，并能够得到没有电动机52的助推延迟的流畅的操舵感觉。
此外，在第1转矩传感器50A中，还有如下优点：不会对舵角传感器等设置于操舵轴22或其附近的传感器产生磁性不良影响。
接下来，参照图6A～图7B，说明第1转矩传感器50A的制造方法，特别是第1外壳部88a的制造方法的一例。
首先，如图6A所示，对卷绕了第1线圈82a和第2线圈82b的绕线管84、和连接了第1线圈82a以及第2线圈82b的各种端部的多个针脚100进行树脂模制，来制作由树脂一体地形成了连接器98的第1树脂部90a。
之后，如图6B所示，准备由相同的软磁性的金属一体地形成了圆筒部92和凸缘部94的金属部件96，并隔着第1O型环102a来组装第1树脂部90a和金属部件96。
之后，如图6C所示，将组装后的第1树脂部90a和金属部件96投入到模制模具112a以及112b内，在圆筒部92和第1树脂部90a之间注入树脂而形成第2树脂部90b。此时，第1树脂部90a和第2树脂部90b成为一体而构成树脂部90，至少对第1线圈82a、第2线圈82b、绕线管84、圆筒部92以及凸缘部94进行树脂模制，从而完成了一体地形成了连接器98的树脂模制部件114。
然后，如图7A所示，将树脂模制部件114从模制模具112a以及112b中取出后，如图7B所示，在树脂模制部件114的上部插入密封部件104，由此第1外壳部88a完成。
通过采用上述制造方法，能够容易地制作第1外壳部88a，该第1外壳部88a具有树脂部90、由软磁性的金属构成的圆筒部92、和由软磁性的金属构成的凸缘部94，并且，该第1外壳部88a通过一体地形成树脂部90、圆筒部92和凸缘部94而构成。
在此，利用图8～图13，对形成了狭缝85的第1圆板86a以及第2圆板86b的作用和效果进行说明。
首先，参照图9以及图10，对没有第1圆板86a或第2圆板86b的情况下的影响进行说明。
如图9所示，包围第1线圈82a的周围的交变磁通量(第1线圈82a的磁通量Ф1)、和包围第2线圈82b的周围的交变磁通量(第2线圈82b的磁通量Φ2)的各自的路径的长度不同(不对称)，且在第1线圈82a和第2线圈82b检测出的输出不同。由此，第1检测数据DT1的大小与设计值不同，例如如图10所示，转矩的中央值(第1检测数据DT1和第2检测数据DT2一致的转矩值)从基准值(转矩值＝零)偏离了Ta，运算求出的转矩检测数据DT3的倾斜度和转矩的中央值也随之从设计值较大地偏离。其结果，有可能产生在右转(+)和左转(-)时检测转矩的大小不同的问题。具体而言，若输入+c的操舵转矩，则输出为基准值Da+de的值，但若输入-c，则输出基准值Da-df，破坏了对称性。由此，有可能使电动动力转向装置的操舵感觉降低。
并且，即使实际上没有发生故障，通过DT1+DT2而求出的诊断判定值DT4也容易脱离安全范围ha，其结果，有可能误判定为故障，并停止电动机52的助推控制。
第1线圈82a的磁通量Ф1受到安装于操舵轴22和方向盘12之间的第1万向接头16a、第2万向接头16b、中间轴18、转向轴14等铁合金的磁性影响。
因此，在工厂中装配并调整了转向齿轮箱单体后，若在将其组装到汽车中之后，组装第1万向接头16a、中间轴18、第2万向接头16b、转向轴14，则第1线圈82a的磁通量Ф1将通到转向轴14，并将通过与第2线圈82b的磁通量Φ2的路径的长度有很大不同的路径，即使在工厂中装配并调整了转向齿轮箱单体，装配为汽车后检测转矩的值也会出现偏差。
并且，磁通量Ф1和磁通量Φ2还有可能对其他的例如舵角传感器等设置于操舵轴或其附近的传感器产生不良影响。
与此相对，在第1转矩传感器50A中，安装了第1圆板86a以及第2圆板86b。第1圆板86a和第2圆板86b由作为软磁性体的低碳铁合金构成，因此如图11A所示，具有如下性质：虽然通过控制装置72来进行交流通电，并使例如交变磁通量Ф1通过，但其自身不被磁化。因此，如图12所示，包围第1线圈82a的周围的交变磁通量(第1线圈82a的交变磁通量Φ1)的路径成为通过第1圆板86a的路径，此外，包围第2线圈82b的周围的交变磁通量(第2线圈82b的交变磁通量Φ2)的路径成为通过第2圆板86b的路径，并分别形成对称的磁路。
接下来，对图8所示的狭缝85的作用进行说明。首先，如图11B所示，在没有设置狭缝85的圆板86的情况下，例如交变磁通量Ф1通过圆板86时，产生涡电流ia，由此，在抵消交变磁通量Ф1的方向上产生磁通量，比交变磁通量Ф1小的交变磁通量Φ3(Φ3＜Ф1)将包围第1线圈82a的周围。即，在没有设置狭缝85的情况下，无法流过较大的磁通量，灵敏度和稳定性降低。
另一方面，在本实施方式中，如图11A所示，在第1圆板86a和第2圆板86b上分别设有狭缝85。在此情况下，由于不产生涡电流，因此能够流过较大的磁通量，灵敏度和稳定性提高。此外，如图12所示，由于交变磁通量Ф1的磁路和交变磁通量Φ2的磁路具有对称性，因此即使如图1所示，存在第1万向接头16a、中间轴18、第2万向接头16b、转向轴14，操舵转矩的中央值(操舵转矩为零时的检测值)也不会在第1各向异性部108a以及第2各向异性部108b产生偏差，如图13所示，能够得到稳定的第1检测电压VT1以及第2检测电压VT2。其结果，作为运算值的转矩检测数据DT3稳定。而且，能够增大相互对称的第1检测电压VT1以及第2检测电压VT2的倾斜度，能够提高作为运算值的转矩检测数据DT3的灵敏度。
并且，如图13所示，通过第1检测数据DT1和第2检测数据DT2的加法而求出的诊断判定值DT4也不会脱离安全范围ha，因此不会误判定为故障。
因此，在工厂中装配并调整了转向齿轮箱20后，即使在将其组装于汽车中之后，组装第1万向接头16a、中间轴18、第2万向接头16b、转向轴14，第1线圈82a的交变磁通量Φ1、和第2线圈82b的交变磁通量Φ2也分别沿着对称的路径前进，因此能够得到稳定的输出。
而且，交变磁通量Ф1的磁路是在第1线圈82a的周围且通过第1圆板86a的狭小范围的磁路，交变磁通量Φ2的磁路是在第2线圈82b的周围且通过第2圆板86b的狭小范围的磁路，因此交变磁通量Ф1或交变磁通量Φ2不会对其他的例如舵角传感器等设置于操舵轴或其附近的传感器产生不良影响。
当然，在并不那么要求灵敏度和稳定度的降低的情况下，也可以不在第1圆板86a和第2圆板86b上设置狭缝85。
在上述例子中，在绕线管84的两端分别设置了第1圆板86a以及第2圆板86b，但除此之外，也可以在操舵轴22中的、相对于磁致伸缩膜80的轴方向中央上下对称的位置上，设置第1圆板86a以及第2圆板86b。例如，在操舵轴22中的、与绕线管84的上端面相接的部分设置第1圆板86a，在与绕线管84的下端面相接的部分设置第2圆板86b等。此外，也可以在第1外壳部88a中的、相对于磁致伸缩膜80的轴方向中央上下对称的位置上，设置第1圆板86a以及第2圆板86b。例如，在第1外壳部88a中的、上部的开口部附近设置第1圆板86a，在下部的开口部附近设置第2圆板86b等。在此情况下，要出到第1外壳部88a的外侧的第1线圈82a的交变磁通量Ф1将通过第1圆板86a，要出到第1外壳部88a的外侧的第2线圈82b的交变磁通量Φ2将通过第2圆板86b，因此检测值稳定，能够正确地检测转矩。而且，不会对其他传感器等产生不良影响。
此外，第1圆板86a以及第2圆板86b为具有空心的圆筒状，因此如上所述，只要将第1圆板86a以及第2圆板86b直接设置于操舵轴22，或者设置于卷绕了第1线圈82a以及第2线圈82b的绕线管84等即可，因此安装场所的自由度较高，而且，也不需要调整，因此第1转矩传感器50A的制作变得容易，并且能够小型化。
此外，第1圆板86a以及第2圆板86b由与操舵轴22分开制作的部件构成，因此与操舵轴22一体地形成的情况不同，能够将第1圆板86a以及第2圆板86b自由地组装于使检测值稳定的位置上，能够容易地制作第1转矩传感器50A。
接下来，参照图14A～图18，对赋予了各自相反的第1各向异性部108a和第2各向异性部108b的磁致伸缩膜80进行说明。
第1转矩传感器50A，如图14A所示，对形成于操舵轴22的1个磁致伸缩膜80，赋予各自不同的、即各自相反的第1各向异性部108a和第2各向异性部108b，能够得到图4的输出特性所示的检测数据DT1和DT2那样的具有相反的斜度的特性。在第1转矩传感器50A的第1线圈82a以及第2线圈82b上分别安装有磁屏蔽用的第1后轭150a以及第2后轭150b。
另一方面，现有的磁致伸缩式转矩传感器208，如图14B所示，在操舵轴202的表面通过例如Ni-Fe电镀处理，按照轴方向的规定宽度进行成膜，使得两个磁致伸缩膜(第1磁致伸缩膜244a以及第2磁致伸缩膜244b)分别成为上下的位置关系，并且，成为各自反方向的磁各向异性。另外，在第1线圈246a以及第2线圈246b上，分别安装有磁屏蔽用的第1后轭250a以及第2后轭250b。
具体来说，现有的磁致伸缩式转矩传感器208，在用Ni-Fe电镀处理来设置第1磁致伸缩膜244a以及第2磁致伸缩膜244b的情况下，如图15所示，在用第1掩膜256a～第3掩膜256c掩蔽了操舵轴210的状态下，浸入到电镀浴中来进行电场电镀处理，由此在操舵轴210上设置了第1磁致伸缩膜244a以及第2磁致伸缩膜244b。作为导电体的操舵轴210和第1掩膜256a～第3掩膜256c之间的边界部分电力线集中，因此如图16A所示，操舵轴210中的、露出的部分(形成第1磁致伸缩膜244a以及第2磁致伸缩膜244b的部分)的轴方向上端和下端的电流密度变高，其结果，如图16B所示，第1磁致伸缩膜244a以及第2磁致伸缩膜244b的轴方向上端和下端的膜厚局部变厚，形成膜厚不均匀的部分。如图17所示，若第1线圈246a以及第2线圈246b与该不均匀的部分对置，则输出特性(来自第1线圈246a的检测信号VT1以及来自第2线圈246b的检测信号VT2)发生变化，例如，产生如下缺陷：操舵转矩为零时的电压(中点电压)以及增益，在第1磁致伸缩膜244a以及第2磁致伸缩膜244b处不同，或者电压(中点电压)以及增益和不与不均匀的部分对置时不同。
为了避免此缺陷，在现有技术中，如图18所示，使第1磁致伸缩膜244a以及第2磁致伸缩膜244b的轴方向尺寸相对于第1线圈246a以及第2线圈246b较长，按照第1线圈246a以及第2线圈246b、与第1磁致伸缩膜244a以及第2磁致伸缩膜244b的各中央部的膜厚一定的部分对置的方式进行定位，使中点电压以及增益在第1磁致伸缩膜244a以及第2磁致伸缩膜244b处一致。膜厚不均匀的部分，在第1磁致伸缩膜244a为上下两处，在第2磁致伸缩膜244b为上下两处，合计4处，为了躲开这些部位来配置第1线圈246a以及第2线圈246b，需要增大第1磁致伸缩膜244a以及第2磁致伸缩膜244b的沿着轴方向的长度，而且，第1磁致伸缩膜244a以及第2磁致伸缩膜244b间的间隙248也由于第3掩膜256c的关系而无法变窄，因此存在磁致伸缩式转矩传感器208的整体的长度变大，设置磁致伸缩式转矩传感器208的电动动力转向装置大型化的问题。
而第1转矩传感器50A在设置于操舵轴22的外周面的1个磁致伸缩膜80上，设置了不同的多个磁各向异性(第1各向异性部108a以及第2各向异性部108b)，因此如图20所示，作为掩膜，有第1掩膜256a以及第2掩膜256b即可(不需要第3掩膜256c)，膜厚不均匀的部分仅为磁致伸缩膜80的上端和下端。第1线圈82a以及第2线圈82b只要躲开这两处即可，因此能够缩短磁致伸缩膜80的轴方向长度，并能够使第1转矩传感器50A的整体的长度比现有技术更短。
假定具体的尺寸来说明第1转矩传感器50A和现有的磁致伸缩式转矩传感器208之间的差异。
例如，在现有的磁致伸缩式转矩传感器208中，如图14B所示，第1磁致伸缩膜244a的膜厚均匀的部分的轴方向的长度La，若考虑与第1线圈246a之间的位置偏差则为8～10mm，膜厚不均匀的部分(上端部分以及下端部分)的轴方向的长度Lb1以及Lb2分别为1～2mm。第2磁致伸缩膜244b也同样，膜厚均匀的部分的轴方向的长度Lc，若考虑与第2线圈246b之间的位置偏差则为8～10mm，膜厚不均匀的部分(上端部分以及下端部分)的轴方向的长度Ld1以及Ld2分别为1～2mm。而且，第1磁致伸缩膜244a和第2磁致伸缩膜244b之间的间隙248的长度Lg受到第3掩膜256c(参照图15)的尺寸的支配，为7～10mm程度。因此，从第1磁致伸缩膜244a的上端到第2磁致伸缩膜244b的下端的长度Le为27～38mm。
另一方面，在第1转矩传感器50A中，如图14A所示，磁致伸缩膜80的膜厚不均匀的部分(上端部分以及下端部分)的轴方向的长度Lf1以及Lf2分别为1～2mm，因此膜厚均匀的部分的轴方向的长度Li是从整体长度Lh中减去2～4mm后的长度。当然，磁致伸缩膜80的轴方向中央需要能够区别磁各向异性的程度的长度Lj(＝1～2mm)，因此考虑到与第1线圈82a之间的位置偏差而将第1各向异性部108a的轴方向长度LK1设定为8～10mm，考虑到与第2线圈82b之间的位置偏差而将第2各向异性部108b的轴方向长度LK2设定为8～10mm，此时从磁致伸缩膜80的上端到下端的长度Lh为19～26mm，能够比现有的情况大幅缩短。
像这样，第1转矩传感器50A与现有技术相比能够大幅缩短磁致伸缩膜80的轴方向的长度，其结果，操舵轴22整体的轴方向的长度也能够缩短，能够有效地实现设置第1转矩传感器50A的电动动力转向装置10的小型化。
接下来，参照图19～图23，对第1转矩传感器50A的制造方法进行说明。
本实施方式的制造方法，如图19所示，具有：磁致伸缩膜形成工序S1；第1转矩施加工序S2；转矩施加状态下的第1高频加热工序S3；转矩施加状态下的第1冷却工序S4；第1转矩释放工序S5；第2转矩施加工序S6；转矩施加状态下的第2高频加热工序S7；转矩施加状态下的第2冷却工序S8；第2转矩释放工序S9；和线圈配置工序S10。
磁致伸缩膜形成工序S1，如图20所示，例如在操舵轴22的一个端部设置第1掩膜256a，并从操舵轴22的另一个端部到长边方向中央部设置第2掩膜256b，只使在后面形成磁致伸缩膜80的部分露出。现有技术中使用的第3掩膜256c(参照图15)不需要设置。之后，将设置了第1掩膜256a以及第2掩膜256b的操舵轴22浸入到电镀浴中来实施电场电镀处理(例如Ni-Fe电镀处理)，在露出的部分形成膜厚为约40μm的磁致伸缩膜80。
通过上述电镀处理，作为导电体的操舵轴22与第1掩膜256a以及第2掩膜256b之间的各边界部电力线集中。因此，如图21A所示，操舵轴22中的、露出的部分(形成磁致伸缩膜80的部分)的轴方向上端和下端的电流密度变高，其结果，如图21B所示，磁致伸缩膜80的轴方向上端和下端的膜厚局部变厚，在磁致伸缩膜80的轴方向上端和下端形成膜厚不均匀的部分。
第1转矩施加工序S2是对操舵轴22向一个方向施加扭矩的工序。若磁致伸缩膜80的主要成分为铁镍，则施加于操舵轴22的扭矩为50Nm以上、100Nm以下。
转矩施加状态下的第1高频加热工序S3，如图22A所示，是在将第1掩膜256a以及第2掩膜256b取下之后，在对操舵轴22施加了规定的扭矩的状态下进行热处理的工序，目的在于在磁致伸缩膜80的上部设置规定方向的磁各向异性。此时的热处理，用加热线圈152包围磁致伸缩膜80中的上部的周围，在该加热线圈152中流过高频的电流，并对磁致伸缩膜80进行规定时间加热。
转矩施加状态下的第1冷却工序S4是在对操舵轴22施加了规定的扭矩的状态下冷却到常温的工序。
第1转矩释放工序S5是通过从操舵轴22释放扭矩，来在磁致伸缩膜80的上部设置磁各向异性的工序。由此，在磁致伸缩膜80的上部设置了第1各向异性部108a。
接下来，第2转矩施加工序S6是本次对操舵轴22向另一方向施加扭矩(与一个方向相反的方向)的工序。施加于操舵轴22的扭矩为50Nm以上、100Nm以下。
转矩施加状态下的第2高频加热工序S7，如图22B所示，是在对操舵轴22施加了规定的扭矩的状态下进行热处理的工序，目的在于在磁致伸缩膜80的下部设置规定方向的磁各向异性。此时的热处理，用加热线圈152包围磁致伸缩膜80中的下部的周围，在该加热线圈152中流过高频的电流，并对磁致伸缩膜80进行规定时间加热。
转矩施加状态下的第2冷却工序S8是在对操舵轴22施加了规定的扭矩的状态下冷却到常温的工序。
第2转矩释放工序S9是通过从操舵轴22释放扭矩，来在磁致伸缩膜80的下部设置磁各向异性的工序。由此，在磁致伸缩膜80的下部设置了第2各向异性部108b。
线圈配置工序S10是在磁致伸缩膜80的周围配置对磁致伸缩特性的变化进行检测的多重卷绕线圈(第1线圈82a以及第2线圈82b)的工序。
通过经过上述工序，来制作本实施方式所涉及的磁致伸缩式转矩传感器50A。
接下来，详细地说明作为上述工序中的主要工序的转矩施加工序(S2、S6)、高频加热工序(S3、S7)、冷却工序(S4、S8)、转矩释放工序(S5、S9)。
操舵轴22的材质是例如铬钼钢钢材(JIS-G-4105，记号：SCM)。磁致伸缩膜80是通过电镀处理在操舵轴22的外周面形成的Ni-Fe系的合金膜。该合金膜的厚度优选为5～40μm。在Ni-Fe系的合金膜大致含有35％重量的Fe的情况下，磁致伸缩常数变大，因此处于磁致伸缩效应提高的倾向，优选使用这种Fe含有量的材料。
然后，如图22A所示，进行用于对磁致伸缩膜80赋予一个方向的各向异性的处理。即，按照包围磁致伸缩膜80的上部(成为第1各向异性部108a的部分)的方式配置加热线圈152，接着，对操舵轴22向一个方向施加例如100Nm的扭矩(第1转矩施加工序S2)。然后，一边向一个方向施加扭矩，一边在加热线圈152中流过1～10秒的500kHz～3MHz程度的高频电流，来对磁致伸缩膜80的上部进行高频加热(第1高频加热工序S3)。
图23是表示对操舵轴22的转矩施加、高频加热、冷却、转矩释放的定时的时序图。横轴是时间，纵轴是施加的转矩或温度。在施加高频之前，对操舵轴22施加扭矩Tr。之后，在加热线圈152中流过时间Tu(＝1～10秒)的高频电流。在磁致伸缩膜80的上部的温度上升到Tmp(300℃)的时间点停止向加热线圈152提供高频电流。之后，在施加了扭矩Tr的状态下进行冷却(第1冷却工序S4)。该冷却也可以为自然冷却。在磁致伸缩膜80的上部的温度降低，且成为温度Tmh(例如室温)时，停止施加扭矩Tr(第1转矩释放工序S5)。通过经过这些工序，在磁致伸缩膜80的上部形成第1各向异性部108a。
接下来，进行用于对磁致伸缩膜80赋予另一方向的各向异性的处理。即，如图22B所示，按照包围磁致伸缩膜80的下部(成为第2各向异性部108b的部分)的方式配置加热线圈152，接着，对操舵轴22向另一方向(与一个方向相反的方向)施加例如100Nm的扭矩(第2转矩施加工序S6)。一边向另一方向施加扭矩，一边在加热线圈152中流过Tu＝1～10秒的500kHz～3MHz程度的高频电流，来对磁致伸缩膜80的上部进行高频加热(第2高频加热工序S7)。之后，与上述同样地，在磁致伸缩膜80的下部的温度上升到Tmp(300℃)的时间点停止向加热线圈152提供高频电流，在施加了扭矩的状态下进行冷却(第2冷却工序S8)，并在磁致伸缩膜80的下部的温度成为温度Tmh(例如室温)时，停止转矩施加(第2转矩释放工序S9)。通过经过这些工序，来在磁致伸缩膜80的下部形成第2各向异性部108b。
像这样，因为通过高频加热来对磁致伸缩膜80进行加热，所以能够如图22A以及图22B所示那样对磁致伸缩膜80进行局部加热，能够在1个磁致伸缩膜80上正确地设置不同的多个磁各向异性。
接下来，参照图24～图28，对第1转矩传感器50A的进一步优选的形态进行说明。
首先，第1优选的具体例是，如图24所示，在操舵轴22中的靠近一个端部的位置上固定环154。环154例如固定于操舵轴22中的磁致伸缩膜80的上端和密封部件104的下端之间。从环154的上端到密封部件104的下端的间隔为例如0mm以上、5mm以下的范围。环154由作为良导体(电阻值小)的非磁性材料，例如金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、铝(A1)等构成，体积电阻率较小。在本例中，由Al材料构成。此外，该环154优选具有能够向操舵轴22的径方向外侧产生涡电流的厚度。例如，如图25所示，作为尺寸，可以列举轴方向的长度h为1～5mm、径方向的厚度t为1～5mm，但除此之外也可以。
在此，对环154的作用进行说明。
若在例如发动机、发电机、工业用电动机等的附近，设置第1转矩传感器50A，则转动机械的磁通量Φ泄露，从而如图26A所示，贯通操舵轴22的母材中，而在图24所示的第1转矩传感器50A中，因为在操舵轴22上设有环154，所以即使转动机械的磁通量泄露，如图26B所示，也不会贯通操舵轴22的母材中。
这是因为，若图26A所示的交变磁通量Φ要贯通操舵轴22而通过环154，则在环154中产生涡电流，在抵消要通过操舵轴22内的交变磁通量Φ的方向上产生磁通量。其结果，能够有效地阻止交变磁通量Φ通过操舵轴22内。当然，因为环154的电阻值较小，所以交变磁通量Φ的一部分变为热而被消耗。被阻止通过操舵轴22内的交变磁通量Φ将通过其他的路径。体积电阻率越小，则在环154中产生的涡电流越大，因此交变磁通量Φ的阻止效果更大。此外，在磁致伸缩膜80的两端附近分别设置环154，也能够使交变磁通量Φ的阻止效果更大。
像这样，在第1转矩传感器50A中，抑制了交变磁通量Φ通过操舵轴22，因此从第1转矩传感器50A输出的传感器信号几乎不受到交变磁通量Φ的影响，其结果，能够抑制噪声所引起的振动的产生或异音的产生。
此外，由于不需要设置作为上述异音产生的对策的低通滤波器，因此没有起因于低通滤波器的延迟，能够得到高响应性、即动态范围较宽的输出信号。此外，因为用铝材来制作环154，所以装配制作容易，而且因为是价格便宜容易得到(与金或银相比)的材料，所以能够以低价格来制作第1转矩传感器50A，并能够稳定地向市场提供。
并且，由于采用了圆筒状的环154，因此只要将环154直接设置于操舵轴22，或设置于第1线圈82a和第2线圈82b的附近等即可，因此安装场所的自由度较高，而且，也不需要调整，因此第1转矩传感器50A的制作变得容易，并且能够小型化。
此外，因为环154由与操舵轴22分别制作的部件构成，所以与在操舵轴22上一体地形成的情况不同，可以将1个或多个环154自由组装于有效阻止交变磁通量Φ通过操舵轴22的位置上，能够容易地制作第1转矩传感器50A。
此外，如图27所示，在磁致伸缩膜80和操舵轴22之间，设置了由锡(Sn)、铅(Pb)、铋(Bi)、铟(In)、镉(Cd)中的任意一种金属、或者以任意一种金属为主要成分的合金构成的中间膜156的情况下也是同样。在本例中，操舵轴22也需要机械强度。因此，必须以铁合金为母材，并且，通过热处理来确保强度，容易受到磁化的影响。
但是，因为将圆筒状的环154通过压入而一体地固定于磁致伸缩膜80的附近、例如图27中的中间膜156的右端的附近，所以能够阻止交变磁通量Φ通过操舵轴22内。另外，从中间膜156的右端到环154的左端的间隔dc优选为0≤间隔≤10mm的范围，但也可以为该范围以上。在此情况下也同样地，环154既可以设置于图27中的中间膜156的左端附近，也可以设置于中间膜156的两端附近。
接下来，对第2优选的具体例进行说明。该第2优选的具体例，如图28所示，在如下这一点上不同：在第1外壳部88a中的树脂部90的内壁面中的上部的开口部91附近固定了圆筒状的环154。具体来说，在设置于树脂部90的开口部91的附近的密封部件104和树脂部90之间，固定环154。当然，环154除了固定于上述开口部91的附近之外，也可以固定于靠近蜗轮58的部分。在该第2优选的具体例中，也与上述第1优选的具体例同样地，抑制了交变磁通量Φ通过操舵轴22，因此从第1转矩传感器50A输出的传感器信号几乎不受到交变磁通量Φ的影响，其结果，能够抑制噪声所导致的振动的产生或异音的产生。
接下来，参照图29以及图30，对第2实施方式所涉及的磁致伸缩式转矩传感器(以下，记作第2转矩传感器50B)进行说明。
该第2转矩传感器50B具有与上述第1转矩传感器50A大致相同的结构，但具备圆筒部92和凸缘部94的金属部件96的结构不同。
即，金属部件96没有被树脂模制于树脂部90，而是被弯曲为纵剖面大致呈L字状而构成，通过将上部端面抵接于树脂部90的包含连接器98的下表面的凸缘部分，并在将圆筒部92按压于树脂部90的状态下将金属部件96的凸缘部94通过螺栓106固定于第2外壳部88b来安装。因此，圆筒部92在纵剖面上观察时，成为相对于操舵轴22的轴方向稍微倾斜的状态。另外，为了使金属部件96的上部端面可靠地抵接于树脂部90的凸缘部分，也可以使环状的调整板116介于金属部件96的弯曲部分和树脂部90之间。
此外，在第1转矩传感器50A中，使用了由铁合金构成的金属部件96，而在该第2转矩传感器50B中，金属部件96(以及调整板116)由非磁性的良导体(例如铝合金或铜合金等)构成。在此以铝合金为例来说明。
金属部件96，如上所述，具有圆筒部92和凸缘部94，其中圆筒部92在纵剖面上观察时，具有相对于操舵轴22的轴方向稍微倾斜的斜度。因为铝合金是非磁性的，所以不使交变磁通量Φ通过。而且，若交变磁通量Φ要通过圆筒部92内，则在圆筒部92的圆周上流过涡电流，阻止交变磁通量Φ的通过。在此情况下，导电率越高(电阻值越低)则阻止交变磁通量Φ的通过的效果越大。因此，与铝合金相比铜合金更有效，与铜合金相比银和金更有效。
此外，在非磁性的良导体、例如铝合金的情况下，即使不在圆筒部92的纵剖面形状上设计斜度也具有充分的效果。
像这样，在该第2转矩传感器50B中，也与第1转矩传感器50A相同地，用树脂将树脂部90与收纳卷绕了第1线圈82a和第2线圈82b的绕线管84，并且，收纳连接了第1线圈82a以及第2线圈82b的各种端部的多个针脚100的连接器98一体地构成，因此第1线圈82a和第2线圈82b的各种端部不再接触，能够解决导通不良。
并且，即使例如像汽油汽车或电动机驱动的电动汽车那样，在周围存在发电机、燃料喷射装置的螺线管、电动机等电磁设备，也如图30的实线所示，交流磁通量Φ通过外壳88的由铝合金构成的金属部件96(圆筒部92以及凸缘部94)的外侧，并穿过操舵轴22的一个端部，不仅不会通过磁致伸缩膜80、第1线圈82a、第2线圈82b，而且会通过更远的位置，因此能够进一步解决在第1检测电压、第2检测电压等检测信号中混入噪声的课题。
若将这种第2转矩传感器50B导入到电动动力转向装置10中，则不会从对驾驶者的方向盘12进行助推的电动机52传递噪声所产生的振动，因此能够得到流畅的操舵感觉。
并且，在现有技术中，需要用作为该噪声的对策的低通滤波器进行除去，但在第2转矩传感器50B中可以不用低通滤波器，因此没有低通滤波器所产生的延迟，能够提高第1检测电压、第2检测电压等检测信号的响应性，能够得到动态范围较宽的输出信号(转矩检测数据DT3)，并能够得到没有电动机52的助推延迟的流畅的操舵感觉。
此外，在第2转矩传感器50B中，还具有如下优点：不对舵角传感器等设置于操舵轴或其附近的传感器产生磁性不良影响。
在上述例子中，在操舵轴22上成膜1个磁致伸缩膜80，并对该磁致伸缩膜80赋予各自相反的第1各向异性部108a和第2各向异性部108b，但除此之外，也可以在操舵轴22上成膜各自磁各向异性不同的两个磁致伸缩膜(第1磁致伸缩膜以及第2磁致伸缩膜)。
在该第2转矩传感器50B中，也可以如图24～图28所示，采用第1优选具体例以及第2优选具体例。
另外，本发明所涉及的磁致伸缩式转矩传感器以及电动动力转向装置不限于上述实施方式，可以不脱离本发明的主旨的情况下采用各种各样的结构是不言而喻的。

Claims (15)

1.一种磁致伸缩式转矩传感器，其特征在于，
具有：
磁致伸缩材料(80)，其设置于轴部件(22)；
线圈(82a、82b)，其检测该磁致伸缩材料(80)的磁特性的变化；和
外壳(88)，其至少收纳所述轴部件(22)、所述磁致伸缩材料(80)以及所述线圈(82a、82b)，
所述外壳(88)具有树脂部(90)、由金属构成的圆筒部(92)、和由金属构成的凸缘部(94)，并且，所述树脂部(90)、所述圆筒部(92)和所述凸缘部(94)一体地形成而构成所述外壳(88)。
2.根据权利要求1所述的磁致伸缩式转矩传感器，其特征在于，
所述圆筒部(92)由软磁性的金属构成，
所述凸缘部(94)由软磁性的金属构成。
3.根据权利要求1所述的磁致伸缩式转矩传感器，其特征在于，
所述圆筒部(92)由非磁性的金属构成，
所述凸缘部(94)由非磁性的金属构成。
4.根据权利要求1所述的磁致伸缩式转矩传感器，其特征在于，
所述圆筒部(92)和所述凸缘部(94)由相同的金属一体地形成。
5.根据权利要求1所述的磁致伸缩式转矩传感器，其特征在于，
所述外壳(88)具有：
第1外壳部(88a)，其配置于靠近所述轴部件(22)的一个端部并且收纳所述磁致伸缩材料(80)和所述线圈(82a、82b)的位置，具有所述树脂部(90)、所述圆筒部(92)、和所述凸缘部(94)；和
金属制的第2外壳部(88b)，其配置于靠近所述轴部件(22)的另一个端部的位置，
所述圆筒部(92)位于所述第1外壳(88a)中的收纳所述线圈(82a、82b)的部位，
所述凸缘部(94)位于所述第1外壳部(88a)和所述第2外壳部(88b)的连接部分，
所述树脂部(90)位于所述线圈(82a、82b)和所述圆筒部(92)之间。
6.根据权利要求1所述的磁致伸缩式转矩传感器，其特征在于，
所述圆筒部(92)相对于所述轴部件(22)的轴方向倾斜。
7.根据权利要求1所述的磁致伸缩式转矩传感器，其特征在于，
所述磁致伸缩材料(80)以及所述线圈(82a、82b)靠近所述轴部件(22)的一个端部而设置，
所述圆筒部(92)被设定为靠近所述轴部件(22)的一个端部的开口的大小小于靠近所述轴部件(22)的另一个端部的开口的大小。
8.根据权利要求1所述的磁致伸缩式转矩传感器，其特征在于，
所述外壳(88)还具有外部连接部件(98)，所述外部连接部件(98)收纳连接所述线圈(82a、82b)的卷绕始端的针脚、和连接所述线圈(82a、82b)的卷绕末端的针脚，并与外部设备电连接，
所述外部连接部件(98)与所述树脂部(90)一体地形成。
9.根据权利要求1所述的磁致伸缩式转矩传感器，其特征在于，
在所述线圈(82a、82b)的附近设置有软磁性的金属部件(86a、86b)。
10.根据权利要求9所述的磁致伸缩式转矩传感器，其特征在于，
所述软磁性的金属部件(86a、86b)具有空心的圆筒状。
11.根据权利要求9所述的磁致伸缩式转矩传感器，其特征在于，
所述软磁性的金属部件(86a、86b)是与所述轴部件(22)分开制作的部件。
12.根据权利要求9所述的磁致伸缩式转矩传感器，其特征在于，
所述软磁性的金属部件(86a、86b)设置于所述线圈(82a、82b)的轴方向两端。
13.根据权利要求9所述的磁致伸缩式转矩传感器，其特征在于，
在所述软磁性的金属部件(86a、86b)的一部分形成有狭缝(85)。
14.根据权利要求9所述的磁致伸缩式转矩传感器，其特征在于，
具有收纳所述磁致伸缩式转矩传感器的外壳(88)，
所述外壳(88)在所述轴部件(22)的轴方向上具备开口部，在所述开口部设置有所述软磁性的金属部件(86a、86b)。
15.一种电动动力转向装置，其特征在于，
具有检测通过驾驶者对车辆的方向盘(12)进行操舵而产生的操舵转矩的操舵转矩传感器(50A)，使电动机(52)的动力直接作用于操舵系统，来减轻驾驶者的所述操舵转矩，
所述操舵转矩传感器(50A)具有：
磁致伸缩膜(80)，其设置于操舵轴(22)；
线圈(82a、82b)，其检测该磁致伸缩膜(80)的磁特性的变化；和
外壳(88)，其至少收纳所述操舵轴(22)、所述磁致伸缩膜(80)以及线圈(82a、82b)，
所述外壳(88)具有树脂部(90)、由金属构成的圆筒部(92)和由金属构成的凸缘部(94)，并且，所述树脂部(90)、所述圆筒部(92)和所述凸缘部(94)一体地形成而构成所述外壳(88)。
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