JP2018182161A - 磁石、磁石構造体、及び、回転角度検出器 - Google Patents

磁石、磁石構造体、及び、回転角度検出器 Download PDF

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Abstract

【課題】高精度の角度の検出を可能とする、磁石、磁石構造体、及び、回転角度検出器を提供する。【解決手段】磁石４は、円柱又は円筒形状を有し、多数の磁性結晶粒を含有する磁石であって、磁石４の磁化の向きは円柱又は円筒の軸に直交する方向であり、磁性結晶粒の磁化容易軸の方向が等方的である。【選択図】図１

Description

本発明は、磁石、磁石構造体、及び、回転角度検出器に関する。
近年、自動車のステアリングの回転位置の検出等の種々の用途で、磁気式の回転角度検出器が広く利用されている。磁気式の回転角度検出器としては、例えば、特許文献１及び２に記載されている回転角度検出器が知られている。
上記回転角度検出器は、回転軸に設けられる磁石と、磁石による磁界を検出する磁気センサとを備え、磁気センサの検出出力に基づいて磁石の回転角度を検出するものである。
特許第４９４７３２１号公報 特許第５１４１７８０号公報
しかしながら、従来の磁石では、十分な精度で角度の検出ができない場合があった。
本発明は、高精度の回転角度の検出を可能とする、磁石、磁石構造体、及び、回転角度検出器を提供することを目的とする。
本発明に掛かる磁石は、円柱又は円筒形状を有し、多数の磁性結晶粒を含有する磁石であって、前記磁石の磁化の向きは前記円柱又は円筒の軸に直交する方向であり、前記磁性結晶粒の磁化容易軸の方向が等方的である。
本発明にかかる磁石によれば、磁石を軸周りに回転させたときに、磁石の回転角度に応じて当該軸上において磁界の向きが軸周りに回転して変化する。そして、磁石が円柱形状であり、かつ、磁化の向きが円柱の軸に直交する方向であるため、軸から磁気センサの位置が少しずれても、軸上にある場合に比べて磁気センサに供給される磁界の大きさや向きがそれほど変化しない。したがって、磁気センサの取り付け位置に軸から離れる方向に少し誤差が生じても、高い精度の角度測定が可能となる。
さらに、磁石中の磁性結晶粒の磁化容易軸の方向が等方的であるため、磁化容易軸の方向が異方的である磁石に比べて、磁石中の磁化の方向を制御しやすいためより角度検出の精度を高めることができる。
ここで、上記磁石はさらに樹脂を含有することができる。
また、上記磁石において、前記軸に直交するひとつの面は、前記軸と交わる点の周りに、前記軸と交わる点の磁束密度に対して±２％の範囲内となる磁束密度を持つ領域を有し、前記領域の内接円の半径が０．５ｍｍ以上であることができる。
このような磁石は、当該面において磁気センサの位置がずれても高い精度を保ちやすい。
また、上記磁石において、前記軸に直交するひとつの面は、前記軸と交わる点の周りに、前記軸と交わる点の面内磁界の向きに対する傾きが±０．６°の範囲内となる面内磁界の向きを持つ領域を有し、前記領域の内接円の半径が０．５ｍｍ以上であることができる。
また、前記磁性結晶粒は、希土類元素、遷移元素、及び、ホウ素を含むことができる。
本発明に掛かる磁石構造体は、上記の磁石と、前記磁石を保持する磁石保持体と、を備える。
本発明に掛かる回転角度検出器は、上記の磁石構造体と、磁界の向きを検出する磁気センサと、を備える。
本発明によれば、高精度の回転角度の検出を可能とする、磁石、磁石構造体、及び、回転角度検出器が提供される。
図１は、第一実施形態にかかる磁石構造体の斜視図である。 図２は、図１の軸Ｃに沿う断面図である。 図３の（ａ）は磁石中の各磁性結晶粒の磁化容易軸が等方的である場合を示す模式図であり、図３の（ｂ）は磁石中の各磁性結晶粒の磁化容易軸が異方的である場合を示す模式図である。 図５は、第一実施形態にかかる磁石構造体を用いた回転角度検出器の斜視図である。 図５は、第二実施形態にかかる磁石構造体の軸Ｃに沿う断面図である。 図６は、第三実施形態にかかる磁石構造体の斜視図である。 図７の（ａ）はシミュレーション及び実験した円柱磁石（磁石Ａ）の形状及び磁化の向きを示す上面図であり、図７の（ｂ）は、図７の（ａ）の磁石の上面（端面）からＣ軸方向の距離Ｇａｐが２ｍｍ離れた平面Ｐの各点における、軸Ｃと交わる点Ｐ１の面内磁界の向きに対する傾きの大きさを示す図である。 図８の（ａ）はシミュレーション及び実験した正方形柱磁石（磁石Ｂ）の形状及び磁化向きを示す上面図であり、図８の（ｂ）は、図８の（ａ）の磁石の上面（端面）からＣ軸方向の距離Ｇａｐが２ｍｍ離れた平面Ｐの各点における、軸Ｃと交わる点Ｐ１の面内磁界の向きに対する傾きの大きさを示す図である。 図９は、図７の（ａ）の磁石Ａの上面（端面）からＣ軸方向の距離Ｇａｐが２ｍｍ離れた平面Ｐの各点における実測された磁束密度の分布を示す図である。 図１０は、図７の（ａ）の磁石Ａの、磁石の上面（端面）からＣ軸方向の距離Ｇａｐが２ｍｍ離れた平面Ｐ上の各点における、Ｃ軸と交わる点の面内磁界の向きに対する傾きの実測値の分布を示す図である。 図１１は、図７の（ａ）の磁石Ａにおいて、距離Ｇａｐに対する、軸Ｃと交わる点の面内磁界の向きに対する傾きが±０．１°の範囲内となる面内磁界の向きを持つ領域の内接円半径、及び、Ｃ軸上の磁束密度の変化を示すグラフである。 図１２の（ａ）は、異方性のフェライト磁石で有る以外は磁石Ａと同じ形状の磁石Ｃについて、磁石の上面（端面）からＣ軸方向の距離Ｇａｐが２ｍｍ離れた平面Ｐ上の各点における、Ｃ軸と交わる点の面内磁界の向きに対する傾きの実測値のグラフである。図１２の（ｂ）は、比較対象となる磁石Ａについての実測値のグラフである。
図面を参照して、本発明の実施形態に係る磁石、及び、磁石構造体について説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態にかかる磁石４を有する磁石構造体１０の斜視図である。本実施形態の磁石構造体１０は、磁石４と、筒状の磁石保持体２とを備える。図２は、第一実施形態に係る磁石４及び磁石保持体２の中心軸となる軸Ｃを含む断面図である。
磁石４は円柱形状を有し、軸Ｃに垂直な上面（端面）４ｔ及び下面４ｓを有する。
磁石４における上面４ｔと下面４ｓとの距離（すなわち、磁石４の厚みＨ４）は、センサの精度を高める観点から、例えば、１ｍｍ以上、２ｍｍ以上であることができ、小型化、軽量化の観点から、４ｍｍ以下、２ｍｍ以下とすることができる。
磁石４の外径（直径）Ｄ４は、５〜２０ｍｍであることができる。
図１に示すように、磁石４のＮ極及びＳ極は、中心軸である軸Ｃに垂直な方向に離間している。すなわち、磁石４の磁化の向きは、円柱の中心軸である軸Ｃに対して垂直方向となる。ここで、磁石保持体２及び磁石４の軸Ｃに平行な方向をＺ方向とし、磁化の向きの方向をＸ方向とし、Ｚ方向及びＺ方向に垂直な方向をＹ方向と呼ぶ。
磁石は、永久磁石であり、多数の磁性粉末を含む。磁性粉末の例は、希土類磁石粉末及びフェライト磁石粉末などの硬磁性粉末である。小型化の観点から、磁性粉末は希土類磁石粉末であることが好ましい。希土類磁石粉末は、希土類元素を含む合金粉末である。
希土類元素は、長周期型周期表の３族に属するスカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）及びランタノイドからなる群より選ばれる１種以上の元素を含む。ここで、ランタノイドは、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）及びルテチウム（Ｌｕ）を含む。
なかでも、希土類元素がネオジムを含むことが好適である。
遷移元素の例は、Ｆｅ、Ｃｏ、ＣｕおよびＺｒであるが、Ｆｅを必須とすることが好適である。
希土類合金の具体例は、ＳｍＣｏ系合金、ＮｄＦｅＢ系合金、ＳｍＦｅＮ系合金である。これらのなかでも、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂで表されるＮｄＦｅＢ系合金が好ましい。ＮｄＦｅＢ系合金は、Ｎｄ、Ｆｅ、及び、ホウ素を含む。希土類磁石は、他の添加元素を含むことができる。
磁性粉末の平均粒径は、例えば、３０〜２５０μｍであることができる。磁石４は、１種類の磁石粉末を単独で含んでいてもよく、２種類以上の磁石粉末を含んでいてもよい。
各磁性粉末は、粒径に応じて１又は複数の磁性結晶粒を有し、各磁性結晶粒は磁化容易軸を有する。例えば、磁性結晶がＮｄ２Ｆｅ１４Ｂの場合、その磁化容易軸はｃ軸となる。図３の（ａ）は、磁石４の断面中の磁性結晶粒Ｇ及びそれぞれの磁化容易軸を示す模式図である。本実施形態において、磁石４に多数存在する磁性結晶粒Ｇの磁化容易軸の向きは等方的、すなわち、ランダムである。
このような磁石は、磁石４の成形時に実質的に磁界を印加させず、成形後の磁石に磁界を印加して着磁することにより、得ることができる。
磁石４は、磁性粉末以外にバインダーを含む、いわゆるボンド磁石であってもよい。バインダーの例は、樹脂バインダーである。
樹脂バインダーの例は、熱硬化性樹脂の硬化物又は熱可塑性樹脂である。硬化性樹脂の例は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂である。熱可塑性樹脂の例は、ナイロン（たとえば、ＰＡ１２、ＰＡ６、ＰＡ６６）等のポリアミド；ポリフェニレンサルファイドである。磁石４は、１種類の樹脂を単独で含んでいてもよく、２種類以上の樹脂を含んでいてもよい。
磁石４が、ボンド磁石である場合、磁石中の樹脂の体積比率は３０〜９０％、磁性粉末の体積比率は１０〜７０％であることができる。
図１及び図２に戻って、磁石保持体２は、一端２ｄ及び他端２ｅが開放され、内部に貫通した空洞部分を有する円筒型の形状を有し、空洞部分内に磁石４が固定されている。
磁石保持体２の一端２ｄ側には、径方向外側に向かって延びるフランジ部２ｆが設けられている。フランジ部２ｆの形状は磁石保持体２の外周面に沿った環状である。磁石保持体はフランジ部２ｆを有さなくてもよい。
磁石保持体２は、フランジ部２ｆ及び内部空間等の形成のためにプレス加工にて製造することができる。
磁石保持体２の高さ（中心軸である軸Ｃ方向の長さ）Ｈ２は、例えば、３〜２５ｍｍ、５〜２０ｍｍであることができる。磁石保持体２の外径Ｄ２は、例えば、３〜２５ｍｍ、５〜２０ｍｍであることができる。磁石保持体２の厚みは、例えば、０．３〜３ｍｍ、０．５〜２ｍｍであることができる。磁石保持体２のフランジ部２ｆを含めた外径は、例えば、３〜３０ｍｍ、５〜２５ｍｍであることができる。
図２に示すように、磁石４は、磁石保持体２の一端２ｄ側の内部を占めており、磁石４は、磁石保持体２の内周面２ｉｓの一端２ｄ側の部分と接触している。
磁石４と磁石保持体２とは接着剤で固定されていてもよい。例えば、磁石保持体２の外で成形（圧縮成型及び押出成型等等）して得た、又は、磁石原体からの切り出しにより得た磁石４を、接着剤等で磁石保持体２内に固定することができる。
また、磁石４がボンド磁石であればボンド磁石中の樹脂の接着性により磁石４を磁石保持体に固定することもできる。例えば、射出成型により磁石保持体２内に磁石４を一体に形成することもできる。具体的には、バインダー樹脂及び磁石粉末を含む原料組成物を加熱等により流動化し、磁石保持体内に射出し、冷却等により固化することにより、磁石保持体２内に円柱状の磁石４を形成することができる。射出工程を無磁場で行うことにより、磁性結晶粒の磁化容易軸を等方的に配向させることができる。
また、図示は省略するが、磁石４と磁石保持体２との接触面において、凹凸を設け、一方の凸部が他方の凹部に嵌まることにより、磁石４と磁石保持体２とが固定されていてもよい。
磁石４の凹凸が磁石が形成する磁界を乱さない観点から、磁石４の外周面に対して、磁石の径方向の凹凸の大きさは±０．５ｍｍ以内であることが好適である。
上記実施形態では、図２に示すように、磁石４の上面４ｔと、磁石保持体の一端２ｄとが、Ｃ軸に垂直な同一面上にあるが、これらがＣ軸方向において互いに段差があってもよい。段差の例は、０．０５〜０．５ｍｍである。
磁石保持体２の材質は、非磁性体であることが好ましい。非磁性体としては、例えば、アルミニウム、銅、真鍮及びステンレス等が挙げられる。
［回転角度検出器］
続いて、図４を参照して、第一実施形態の磁石構造体１０を用いた回転角度検出器２０の１例について説明する。回転角度検出器２０は、磁石構造体１０、及び、磁界の向きを検出する磁気センサ１２を備え、自動車のステアリング軸１４のＣ軸周りの回転Ｒの回転角度を測定する。
磁気センサ１２は、ステアリング軸１４の回転と連動しない固定治具Ｆの表面（下面）に固定されている。磁気センサ１２の固定方法の１例は接着剤である。
磁気センサ１２の例は、ＡＭＲ素子、ＧＭＲ素子、及び、ＴＭＲ素子である。特に、ＴＭＲ素子は感度が高いので、精度の高い確度の測定に資する。例えば、ピン留め層の磁化の向きが互いに直交する２種類のＴＭＲ素子を有する磁気センサによれば、磁石４が形成する磁界の向きに応じて、サイン信号と、コサイン信号とがサインカーブに沿った歪みのない波形として出力され、これらに基づいて、磁界の向きを精度良く求めることができる。
磁石構造体１０の磁石４と磁気センサ１２との距離Ｇａｐは、例えば、１〜６ｍｍとすることができる。
ＴＭＲ素子を有する磁気センサの場合、磁気センサ１２の位置は、磁界の強さが２０〜８０ｍＴである位置にあることが好適である。
磁石構造体１０の磁石保持体２には、例えば、自動車のステアリング軸１４が挿入され、磁石構造体１０と固定されていることができる。ステアリング軸１４には、電動パワーステアリング（ＥＰＳ）用のモータＭが接続されていることができる。回転角度検出器２０が磁石構造体１０の回転角度を検出することにより、ステアリング軸１４の回転角度を精度良く検出することができ、電動パワーステアリングの精度の向上が図れる。
本実施形態にかかる磁石構造体１０によれば、磁石４により図１のＭに示すような磁界が生成し、ステアリング軸１４を軸Ｃ周りにＲ方向に回転させたときに、ステアリング軸１４の回転角度に応じて当該軸Ｃ上において磁界の向きがＣ軸周りに回転して変化する。そして、磁石４が円柱形状であり、かつ、磁化の向きが円柱の軸Ｃに直交する方向であるため、Ｃ軸上からＸＹ面内において磁気センサ１２の位置が少しずれても、Ｃ軸上にある場合と比べて磁気センサ１２が受ける磁界の大きさや向きがそれほど変化しない。したがって、磁気センサ１２の取り付け位置にＣ軸から離れる方向に少し誤差が生じても、高い精度の角度測定が可能となる。
さらに、本実施形態にかかる磁石４によれば、磁石４中の磁性結晶粒Ｇの磁化容易軸の方向が等方的であるため、磁化容易軸の方向が異方的である磁石に比べて、より角度検出の精度を高めることができる。
具体的には、各磁性結晶粒の磁化容易軸の方向が等方的でなく異方性を有する磁石では、図３の（ｂ）に示すように、磁化容易軸が曲線に沿って配置されている場合がある。たとえば、磁石を磁場中で成形する時に磁場発生用コイルの中心軸から少し離れた場所で磁石が磁場を受けると、磁力線ＣＬが曲線となるため、得られる磁石中の磁性結晶粒Ｇの磁化容易軸も当該曲線の磁力線ＣＬに沿って配置される。そして、このような磁石に対して、後からどのように着磁を行っても、磁化容易軸の方向は変わらないため、磁石の磁化の向きは磁石の持つ磁化容易軸が並ぶ曲線に沿って曲がってしまう。
これに対して図３の（ａ）に示すように、磁性結晶粒Ｇの磁化容易軸の方向が等方的、すなわち、ランダムであると、着磁の際の磁界の直線性に応じて、磁石の磁化の向きを磁界に沿って精度良く制御できる。さらに、着磁の不良が生じても、再度の着磁により正しい磁化の向きに矯正することもできる。したがって、高精度の角度検出が可能な磁石の歩留まりも向上する。
図１に示すように、本実施形態において、磁石４は、軸Ｃに直交するひとつの平面Ｐ（図１参照）において、軸Ｃと交わる点Ｐ１の周りに、軸Ｃと交わる点Ｐ１の磁束密度に対して±２％の範囲内となる磁束密度を持つ領域Ａを与えることができ、領域Ａの内接円の半径が０．５ｍｍ以上であることができる。
また、上記実施形態において、磁石４は、軸Ｃに直交するひとつの平面Ｐにおいて、軸Ｃと交わる点Ｐ１の周りに、軸Ｃと交わる点Ｐ１の面内磁界の向きに対する傾きが±０．６°の範囲内となる面内磁界の向きを持つ領域Ｂを与えることができ、領域Ｂの内接円の半径が０．５ｍｍ以上であることができる。
このような特性を有する磁石４及び磁石構造体１０によれば、当該平面Ｐ上の点Ｐ１に磁界の向きを測定する磁気センサ１２を配置することにより、精度良く角度の検出が可能となる。特に、磁気センサの取り付け位置は、軸Ｃ上からＸＹ面内に離れやすいが、本実施形態によれば、磁気センサ１２の位置が軸ＣからＸＹ面内にある程度離れても、精度が高く維持されて好ましい。
例えば、磁気センサ１２のＸＹ面内の設置精度が±０．５ｍｍ程度となる場合が多く、このように位置がずれる場合であっても検出精度を高く維持できることとなる。
また、磁石の構成が直径１３ｍｍ以上、高さ２ｍｍ以上の場合には、上記の領域Ａ及びＢの内接円の半径が１．８ｍｍ以上であることもできる。例えば、冗長性の確保のために独立した２つの磁気センサを有し、２つの磁気センサ間の距離が２．６ｍｍ程度離れているセンサユニットを使用する場合もある。この場合、２つの磁気センサ間の中心がＣ軸上に配置されるようにセンサユニットを固定治具Ｆ上に配置するが、上記のように領域Ａ，Ｂが広いと、センサユニットのＸＹ面における設置精度が±０．５ｍｍ程度となっても、角度検出の精度を高くできる。
当該領域Ａ及びＢを実現できる平面Ｐの、磁石４からの距離Ｇａｐは、１〜３ｍｍであることができる。
（第二実施形態）
図５は本発明の第二実施形態に係る磁石４及び磁石構造体１０の軸を含む断面図である。第二実施形態が第一実施形態と異なる第１の点は、磁石保持体２が、細管部２ａ、太管部２ｂ、及び、拡径部２ｃを有する円筒であり、磁石保持体２の外径及び内径が軸方向に沿って変化する点である。また、第２の点は、これに対応して、磁石４は、細径部４ａ、及び、太径部４ｂを有し、磁石４の形状は、外径が軸方向に沿って変化する円柱となっている点である。
磁石の太径部４ｂの径は、第１実施形態と同様とできる。磁石の細径部４ａの径は、５〜２０ｍｍとすることができる。
本実施形態においても、第１実施形態と同様の作用効果を奏する。
（第三実施形態）
図６は本発明の第三実施形態に係る磁石構造体１０の中心軸である軸Ｃを含む断面図である。
本実施形態が第一実施形態と相違する点は、磁石４の形状が円柱では無く円筒であり、磁石４が磁石保持体２の内部では無く外周面上に設けられている点である。
磁石４のＺ方向の厚みＨ４は第一実施形態と同様とすることができる。磁石４の内径Ｄ２（磁石保持体２の外径Ｄ２）は４〜１０ｍｍとすることができる。磁石４の外径Ｄ４は、１０〜５０ｍｍとすることができる。
磁石保持体２の厚みは、第一実施形態と同様とすることができる。
本実施形態でも、磁石４の上面４ｔと、磁石保持体の一端２ｄとが、Ｃ軸に垂直な同一面上にあるが、これらがＣ軸方向において互いに段差があってもよい。段差の例は、０．０５〜０．５ｍｍである。
また、図示は省略するが、磁石４と磁石保持体２との接触面において、第１実施形態で説明したように、凹凸を有することもできる。これにより、磁石４と磁石保持体２との固定をより確実にすることができる。
本実施形態では、磁石保持体２はフランジ部を有していないが、フランジ部を有していてもよい。
磁石保持体２の外周面２ｐ上に磁石４を形成する方法の一例として、第一実施形態と同様の射出成型、及び、接着剤による接着が挙げられる。本実施形態においても、第１実施形態と同様の作用効果を奏する。
本発明は上記実施形態に限定されず様々な変形態様をとることが可能である。
（その他の形態）
磁石の形態は、円柱又は円筒であれば上記実施形態の形状以外の形状でもよい。例えば、磁石の円柱又は円筒は、第二実施形態（図５参照）のように軸方向に沿って外径が変化してもよい。例えば、変化の仕方としては、図５のように外径が軸方向の途中でステップ状に変化する段付き形状の他に、外径が軸方向の途中でテーパー状に変化するテーバー部を途中に有する形状、軸方向の全体に亘って外径が変化するテーパー形状がある。
第三実施形態（図６参照）のように、磁石が円筒の場合でも、軸方向に沿って磁石の外径が変化してもよく、軸方向に沿って磁石の内径が変化してもよく、軸方向に沿って磁石の外径及び内径が変化してもよい。
磁石保持体の形状は、磁石を保持できる形状を有せば、円筒に限定されず、角筒でもよい。また、第三実施形態のように磁石が円筒である場合には、磁石保持体は円柱でもよい。さらに、上記実施形態では、ステアリング軸などの回転軸との接続を考慮して、磁石保持体２の他端（一端）２ｅが開放されているが、磁石保持体２の他端が閉じられていてもよい。磁石保持体２はさらに自動車のハンドルシャフト等の回転軸を固定可能な接続構造を備えていることがきる。接続構造の例は、凹状の受入部である。
［実施例及び計算例］
Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ磁石粉とナイロンＰＡ１２とからなるボンド磁石に関し、図７の（ａ）のように磁石が円柱形状であって磁化の向きが柱の軸（Ｚ軸）に垂直（Ｘ方向）な場合（磁石Ａと呼ぶ）と、図８の（ａ）のように磁石が正方形柱形状であって磁化の向きが柱の軸（Ｚ軸）に垂直かつ一の辺から対向する辺に向かう場合（磁石Ｂと呼ぶ）とで、磁石の上面（端面）からＣ軸方向の距離Ｇａｐが２ｍｍ離れた平面Ｐの各点における、軸Ｃと交わる点Ｐ１の面内磁界の向きに対する傾きの大きさを、それぞれ図７の（ｂ）及び図８の（ｂ）に示す。なお、図７の（ａ）の円柱形状の磁石の直径（ＸＹ面）は１３ｍｍで、厚み（Ｚ方向）は２ｍｍである。また、図８の（ａ）の正方形柱形状の磁石の辺（Ｘ方向、及び、Ｙ方向）の長さは１１．５ｍｍであり、厚み（Ｚ方向）は２ｍｍである。磁界の傾きの大きさは、シミュレーションにより計算した。
図７の（ｂ）及び図８の（ｂ）に示すように、磁石が円柱形状の場合には、角度の誤差が０．１°以下の領域が広くなり、磁気センサの取り付け精度の余裕が増える。
図７の（ｂ）では、角度の傾きが±０．６°の範囲内となる領域の内接円の半径は２．４ｍｍとなり、図８の（ｂ）では、０．８ｍｍとなった。また、図７の（ｂ）では、Ｃ軸からの距離が１．２ｍｍの円周上における角度誤差の平均は０．００３°であったのに対して、図８の（ｂ）では、０．２５°であった。
Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ磁石粉とナイロンＰＡ１２とからなる上記の円柱形状の磁石Ａについて、磁石の上面（端面）からＣ軸方向の距離Ｇａｐが２ｍｍ離れた平面Ｐにおける磁束密度分布を実測した結果を図９に示す。
軸Ｃと交わる点のまわりに、磁束密度の一定の領域が大きく広がっていることがわかる。軸Ｃと交わる点の磁束密度に対して±２％の範囲内となる磁束密度を持つ領域の内接円の半径の大きさは、３ｍｍであった。
さらに、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ磁石粉とナイロンＰＡ１２とからなる上記の円柱形状の磁石Ａについて、磁石の上面（端面）からＣ軸方向の距離Ｇａｐが２ｍｍ離れた平面Ｐ上の各点における、Ｃ軸と交わる点の面内磁界の向きに対する傾きの実測値を図１０に示す。
シミュレーション結果と同様の傾向があることがわかる。軸Ｃと交わる点の面内磁界の向きに対する傾きが±０．６°の範囲内となる面内磁界の向きを持つ領域を定めた場合に、当該領域の内接円の半径は２．８ｍｍとなった。
さらに、図１１は、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ磁石粉とナイロンＰＡ１２とからなる上記の円柱形状の磁石Ａにおいて、Ｃ軸上の距離Ｇａｐを変化させつつ、軸Ｃと直交する各面において、軸Ｃと交わる点の面内磁界の向きに対する傾きが±０．１°の範囲内となる面内磁界の向きを持つ領域を求め、その領域の内接円半径を距離Ｇａｐに対してグラフに表したものである。さらに、図１１には、Ｃ軸上の距離Ｇａｐを変化させた場合の磁束密度の変化も示す。
この磁石では、一定の距離Ｇａｐ（２．０ｍｍ）の時に角度誤差が少ない領域が極めて多くなるという特性を示した。
この磁石は、残留磁束密度は６１５ｍＴ，保磁力Ｈｃｂは４１０ｋＡ／ｍ、保磁力Ｈｃｊは７４８ｋＡ／ｍ、最大エネルギー積ＢＨｍａｘは、６３ｋＪ／ｍ３であった。
図１２の（ａ）は、磁化容易軸が異方性に配置されたフェライト磁石で有る以外は磁石Ａと同じ形状の磁石Ｃについて、磁石の上面（端面）からＣ軸方向の距離Ｇａｐが２ｍｍ離れた平面Ｐ上の各点における、Ｃ軸と交わる点の面内磁界の向きに対する傾きの実測値のグラフである。図１２の（ｂ）は、比較対象となる磁石Ａについての実測値のグラフである。磁石Ａの方が、角度誤差の低い範囲は広い。
２…磁石保持体、４…磁石、１０…磁石構造体、１２…磁気センサ、２０…回転角度検出器。

Claims (7)

  1. 円柱又は円筒形状を有し、多数の磁性結晶粒を含有する磁石であって、前記磁石の磁化の向きは前記円柱又は円筒の軸に直交する方向であり、前記磁性結晶粒の磁化容易軸の方向が等方的である、磁石。
  2. さらに樹脂を含有する、請求項１記載の磁石。
  3. 前記軸に直交するひとつの面は、前記軸と交わる点の周りに、前記軸と交わる点の磁束密度に対して±２％の範囲内となる磁束密度を持つ領域を有し、前記領域の内接円の半径が０．５ｍｍ以上である、請求項１又２記載の磁石。
  4. 前記軸に直交するひとつの面は、前記軸と交わる点の周りに、前記軸と交わる点の面内磁界の向きに対する傾きが±０．６°の範囲内となる面内磁界の向きを持つ領域を有し、前記領域の内接円の半径が０．５ｍｍ以上である、請求項１又２記載の磁石。
  5. 前記磁性結晶粒は、希土類元素、遷移元素、及び、ホウ素を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の磁石。
  6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の磁石と、前記磁石を保持する磁石保持体と、を備える、磁石構造体。
  7. 請求項６に記載の磁石構造体と、磁界の向きを検出する磁気センサと、を備える、回転角度検出器。
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