JP2019158410A - 磁石構造体、回転角度検出器、及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】対称性の高い磁界を発生させることが可能な磁石構造体、これを用いて得られる回転角度検出器、及び、この回転角度検出器を用いて得られる電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】磁石構造体３０は、ＭＲ素子としてのＴＭＲ素子用の磁石構造体３０であって、ＴＭＲ素子に対向する第１の主面３２ａ及び第１の主面３２ａとは反対側の第２の主面３２ｂを有するボンド磁石成型体３２と、ボンド磁石成型体３２を支持する筒状部材３４と、を備え、ボンド磁石成型体３２は、射出成型によるゲート跡３３Ｂを含むゲート部３３を第２の主面３２ｂに有し、第２の主面３２ｂ側から見て、ゲート部３３は第２の主面３２ｂの中心と重なる位置に設けられている。【選択図】図５

Description

本発明は、磁石構造体、回転角度検出器、及び電動パワーステアリング装置に関する。

従来、自動車の電動パワーステアリング装置等においては、電動モータの回転位置を検出する等の目的で磁気式の回転角度検出器が用いられている。例えば、特許文献１には、電動モータと、電動モータの一端に組み付けられたセンサ磁石と、センサ磁石が発生させる磁界を検知する回転センサと、を備える電動パワーステアリング装置が記載されている。

国際公開第２０１５／１４０９６１号公報

本発明者らは、上述のような電動パワーステアリング装置に、回転センサとして磁気抵抗効果素子を用いることを検討した。磁気抵抗効果素子を用いる場合、磁石構造体（センサ磁石）が発生させる磁界の向きに応じて磁気抵抗効果素子の抵抗値が連続的に変化することを利用して回転位置の検出がなされる。このような原理に基づいて鋭意研究を行った結果、本発明者らは、磁気抵抗効果素子を用いて高精度な検出を実現するためには、磁石構造体によって形成される磁界の対称性を高める必要があることを見出した。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、対称性の高い磁界を発生させることが可能な磁石構造体、これを用いて得られる回転角度検出器、及び、この回転角度検出器を用いて得られる電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。

本発明の一形態に係る磁石構造体は、磁気抵抗効果素子用の磁石構造体であって、磁気抵抗効果素子に対向する第１の主面及び第１の主面とは反対側の第２の主面を有する磁石成型体と、磁石成型体を支持する支持部と、を備え、磁石成型体は、射出成型によるゲート跡を含むゲート部を第２の主面に有し、第２の主面側から見て、ゲート部は第２の主面の中心と重なる位置に設けられている。

この磁石構造体の磁石成型体は、射出成型によるゲート跡を含むゲート部を第２の主面に有し、第２の主面側から見て、ゲート部は第２の主面の中心と重なる位置に設けられている。このように、ゲート部を第２の主面に設けることにより、トンネル磁気抵抗効果素子と対向する第１の主面を平坦に形成することができるので、第１の主面側において対称性の高い磁界を発生させることが可能である。また、磁石成型体が発生させる磁界に影響を与え得るゲート部が第２の主面の中心と重なる位置に設けられていることにより、ゲート部による第１の主面側の磁界の対称性への影響を低減できる。したがって、当該磁石構造体によって対称性の高い磁界を発生させることが可能である。

一形態において、支持部は、一端側において磁石成型体の側面を支持する筒状部材であり、磁石成型体の第１の主面は、支持部の一端側に配置され、第２の主面は、支持部の一端側とは逆の他端側において、他端よりも一端側に配置されてもよい。この構成によれば、筒状部材の他端を介して、磁石構造体を外部部品（電動モータ等）の回転部（回転シャフト等）に取り付けることができる。この場合、第２の主面は支持部の他端より一端側に配置されているので、回転部に当該磁石構造体が取り付けられた状態において、第２の主面、支持部、及び回転部によって閉空間が形成される。これにより、ゲート部が閉空間内に位置する状態となるので、ゲート跡によるコンタミの発生を抑制できる。

一形態において、支持部は、磁石成型体よりも外径が小さく、第２の主面側に取り付けられ、第２の主面に交差する方向に延びる筒状のシャフトであり、第２の主面側から見て、ゲート部はシャフトの内側に位置してもよい。この構成によれば、シャフトを介して、磁石構造体を外部部品（電動モータ等）の回転部（回転シャフト等）に取り付けることができる。この場合、回転部に当該磁石構造体が取り付けられた状態において、第２の主面、シャフト、及び回転部によって閉空間が形成される。ゲート部はシャフトの内側に位置しているので、ゲート部が閉空間内に位置する状態となる。したがって、ゲート跡によるコンタミの発生を抑制できる。

本発明の一形態に係る回転角度検出器は、磁石構造体と、磁石構造体の第１の主面に対向して配置される磁気抵抗効果素子と、を備える。この回転角度検出器は、対称性の高い磁界を発生させることが可能な上記の磁石構造体を備えているので、回転角度の検出精度を高めることが可能である。

一形態において、磁気抵抗効果素子の磁気抵抗比は９０％以上であってもよい。このように、磁気抵抗比が９０％以上である場合、磁気抵抗効果素子から大きな出力を得ることができる。したがって、回転角度の検出精度を更に高めることが可能である。

一形態において、磁気抵抗効果素子は、トンネル磁気抵抗効果素子であってもよい。トンネル磁気抵抗効果素子の磁気抵抗比は９０％以上であるので、トンネル磁気抵抗効果素子を用いることで回転角度の検出精度を高めることが可能である。

本発明の一形態に係る電動パワーステアリング装置は、回転角度検出器を備える。この電動パワーステアリング装置は、回転角度の検出精度を高めることが可能な上記の回転角度検出器を備えているので、高精度なトルクアシストを行うことができる。

本発明によれば、対称性の高い磁界を発生させることが可能な磁石構造体、これを用いて得られる回転角度検出器、及び、この回転角度検出器を用いて得られる電動パワーステアリング装置が提供される。

図１は、実施形態に係る回転角度検出器を備えたモータ組立体を示す概略断面図である。 図２は、図１のモータ組立体が用いられる電動パワーステアリング装置を示すブロック構成図である。 図３は、図１の回転角度検出器を示す概略斜視図である。 図４は、第２の主面側から見た磁石構造体を概略的に示す図である。 図５は、図３の磁石構造体を概略的に示す断面図である。 図６は、変形例に係る磁石構造体を概略的に示す断面図である。 図７は、他の変形例に係る磁石構造体を概略的に示す断面図である。

以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１を参照して、本実施形態に係る回転角度検出器を備えたモータ組立体１０について説明する。図１に示されるように、モータ組立体１０は、回転角度検出器１５及び電動モータ２０が筐体１２内に収容された構成を有する。

電動モータ２０は、トルク側端部２２ａとセンサ側端部２２ｂとを有する回転シャフト２２を備えている。回転シャフト２２のトルク側端部２２ａは、筐体１２に設けられたボールベアリング１４Ａによって回動自在に保持されている。センサ側端部２２ｂ、筐体１２に設けられたボールベアリング１４Ｂによって回動自在に保持されている。

センサ側端部２２ｂには、回転角度検出器１５が配置されている。回転角度検出器１５は、磁石構造体３０と、磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子：Magnetoresistance Effect素子）とを備えている。ＭＲ素子としては、異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ素子：Anisotropic Magnetoresistance Effect素子）、巨大抵抗効果素子（ＧＭＲ素子：Giant Magnetoresistance Effect素子）、トンネル磁気抵抗効果素子（ＴＭＲ素子：Tunnel Magnetoresistance Effect素子）等を用いることができる。ＭＲ素子の抵抗の変化の割合は、磁気抵抗比（ＭＲ比：Magnetoresistance Ratio）で表される。ＭＲ比とは、２つの磁化状態での抵抗値の差を、平衡状態での抵抗値で割ったものである。すなわち、ＭＲ比は、ＭＲ素子の磁化方向が反対向きのときの抵抗値が、磁化方向が同じ向きの時の抵抗値に対してどれほど大きいかを示すものであり、ＭＲ比が高いほど高感度なＭＲ素子であると言える。ＡＭＲ素子、ＧＭＲ素子のＭＲ比は、それぞれ３％、１２％程度であるのに対して、ＴＭＲ素子のＭＲ比は９０％以上である。高感度なＭＲ素子を回転角度検出器１５の回転センサとして用いることで、回転角度検出器１５から大きな出力を得ることができる。回転センサとしてＴＭＲ素子を用いた場合の出力は、ＡＭＲ素子を用いた場合の出力の約２０倍程度、ＧＭＲ素子を用いた場合の出力の約６倍程度である。このため、回転角度検出器１５の出力を得るためには、ＴＭＲ素子を用いることが好ましく、これにより回転角度の検出精度を高めることができる。以下では、回転角度検出器１５の回転センサとしてＴＭＲ素子４０を用いる場合について説明する。また、回転センサとしてＴＭＲ素子４０を用いることで、回転角度検出器１５を小型化することができる。回転センサは、２つのＭＲ素子を有する二軸型であることができ、磁石構造体３０の中心軸に対して直交する面内の磁場の方向を検出する。

磁石構造体３０は、電動モータ２０の回転シャフト２２のセンサ側端部２２ｂに取り付けられている。これにより、磁石構造体３０は回転シャフト２２と共に回転するので、磁石構造体３０が発生させる磁界の向きは電動モータ２０の回転に応じて変化する。また、ＴＭＲ素子（ＭＲ素子）４０は、磁石構造体３０に対向する位置において、筐体１２の内部に配置されている。回転角度検出器１５は、磁石構造体３０が発生させる磁界の向きに応じてＴＭＲ素子４０の抵抗値が連続的に変化することを利用して、電動モータ２０の回転角度を検出する。ＴＭＲ素子４０の抵抗値の変化は、例えばホイートストンブリッジ回路等で構成される検出回路によって計測される。

ここで、図２を参照してモータ組立体１０が用いられる電動パワーステアリング装置５０について説明する。

電動パワーステアリング装置５０は、上述のモータ組立体１０に加えて、一般的にＥＣＵ（Electronic Control Unit）と呼ばれる制御部５２と、ステアリングホイール５４とを備えている。制御部５２は、車両からの車速信号、モータ組立体１０の回転角度検出器１５が検出する回転シャフト２２の回転角に関する情報、及び、ステアリングホイール５４の操舵力に関するトルクセンサ５６のトルク信号を受け付けることができるように構成されている。また、制御部５２は、電動モータ２０を駆動する電流を調整できるように構成されている。制御部５２は、上記の車速信号及びトルク信号を受け付けると、それらに応じた電流をパワーアシスト用の電動モータ２０に送って電動モータ２０を駆動し、回転シャフト２２のトルクにより操蛇力のアシストを行う。このとき、制御部５２は、回転角度検出器１５から受け付ける回転シャフト２２の回転角に応じて、電動モータ２０の電流をフィードバック制御し、パワーアシストの量を調整する。

次に、図３、図４、及び図５を参照して回転角度検出器１５の磁石構造体３０及びＴＭＲ素子４０の構成について説明する。図３は、図１の回転角度検出器を示す概略斜視図である。図４は、第２の主面側から見た磁石構造体を概略的に示す図である。図５は、図３の磁石構造体を概略的に示す断面図である。

図３〜図５に示されるように、磁石構造体３０は、ボンド磁石成型体（磁石成型体）３２と、筒状部材（支持部）３４とを備えている。ボンド磁石成型体３２は射出成型によって形成されており、円板状（又は円柱状）の外径を呈している。また、ボンド磁石成型体３２は、ＴＭＲ素子４０に対向する第１の主面３２ａ及び第１の主面３２ａとは反対側の第２の主面３２ｂを有している。ボンド磁石成型体３２は、例えば第１の主面３２ａ及び第２の主面３２ｂに沿った径方向に着磁されている。

ボンド磁石成型体３２の厚さ（第１の主面３２ａ側から第２の主面３２ｂ側へ向かう方向の長さ）は、例えば１ｍｍ以上２５ｍｍ以下とすることができ、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることもできる。ボンド磁石成型体３２の外径（直径）は、例えば５ｍｍ以上２５ｍｍ以下とすることができ、１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下とすることもできる。

ボンド磁石成型体３２は、樹脂と磁石粉末とを含む。樹脂の種類は特に限定されないが、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂であることができる。熱硬化性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂及びフェノール樹脂等が挙げられる。熱可塑性樹脂としては、エラストマー、アイオイノマー、エチレンプロピレン共重合体（ＥＰＭ）、及びエチレン−エチルアクリレート共重合体等が挙げられる。また、エラストマーとしては、具体的には、スチレン系、オレフィン系、ウレタン系、ポリエステル系、及びポリアミド系等が挙げられる。上記樹脂は、整形方法、成型性、耐熱性、及び機械的特性等に応じて選択される。

ボンド磁石成型体３２は射出成型により形成されるので、上記樹脂として熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。ボンド磁石成型体３２の製造には、これらの樹脂の他に、カップリング剤及びその他の添加剤等を用いる場合がある。熱可塑性樹脂を用いる場合、その融点は、成型性及び耐久性等の観点から、例えば１００℃以上３５０℃以下とすることができ、１２０℃以上３３０℃以下とすることもできる。ボンド磁石成型体３２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。

磁石粉末体としては、例えば、希土類磁石粉末及びフェライト磁石粉末等が挙げられる。高い磁気特性を得るという観点から、磁石粉末は希土類磁石粉末であることが好ましい。希土類磁石としては、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系、Ｒ−Ｃｏ系、及びＲ−Ｆｅ−Ｎ系等が挙げられる。Ｒは希土類元素を指す。なお、本明細書において、希土類元素は、長周期型周期表の第３族に属するスカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、及びセンタノイド元素を意味する。ランタノイド元素には、例えば、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビニウム（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）等が含まれる。また、希土類元素は、軽希土類元素及び重希土類元素に分類することができる。本明細書における「重希土類元素」はＧｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、及びＬｕを示し、「軽希土類元素」はＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、及びＥｕを示す。

磁石粉末は、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末であることがより好ましい。Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末は、Ｒ（希土類元素）としてＮｄ及びＰｒの少なくとも一方を含んだＲ（Ｎｄ、Ｐｒ）−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末であることが好ましい。Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末は、Ｒ、Ｆｅ、及びＢ以外に、必要に応じてＣｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｇａ、Ｚｎ及びＳｉ等の他の元素、又は不可避的不純物を含んでいてもよい。

ボンド磁石成型体３２が等方性ボンド磁石成型体である場合、磁石粉末の形状は特に制限されず、球状、破砕状、針状、及び板状等のいずれであってもよい。一方、ボンド磁石成型体３２が異方性ボンド磁石成型体である場合、磁石粉末の形状は、針状又は板状等であることが好ましい。磁石粉末の平均粒径は、３０μｍ以上２５０μｍ以下であることが好ましく、５０μｍ以上２００μｍ以下であることがより好ましい。ボンド磁石成型体３２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。なお、平均粒径の定義はレーザ回折式粒度測定法における体積基準の粒度分布のｄ５０である。

また、樹脂の含有量は、所望の磁気特性及び成型性を得る観点から、ボンド磁石成型体３２の全体積に対して、４０〜９０体積％とすることができ、５０〜８０体積％とすることもできる。また、磁石粉末の含有量は、同様の観点から、ボンド磁石成型体３２の全体積に対して、１０〜６０体積％とすることができ、２０〜５０体積％とすることもできる。

ボンド磁石成型体３２は、射出成型によるゲート跡３３Ｂを含むゲート部３３を有している（図４参照）。ゲート部３３は、第２の主面３２ｂに形成されている。ゲート部３３は、第２の主面３２ｂに設けられた凹部３３Ａを有しており、ゲート跡３３Ｂは、凹部３３Ａ内において、凹部３３Ａの底面上に形成されている。

第２の主面３２ｂ側から見て、凹部３３Ａは円形状を呈している。凹部３３Ａの直径Ｌはゲート部３３の直径に相当する。ここで、凹部３３Ａの直径とは、第２の主面３２ｂ側における凹部３３Ａの直径である。一例として、凹部３３Ａの直径Ｌは、０．３ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である。凹部３３Ａの直径Ｌが０．３ｍｍ未満である場合には射出成型が困難になり、凹部３３Ａの直径Ｌが２．０ｍｍより大きい場合にはゲートの切断が難しくなる。なお、凹部３３Ａの側壁は傾斜しており、凹部３３Ａの第１の主面３２ａ側の直径は、第２の主面３２ｂ側の直径より小さくなっている。

第２の主面３２ｂ側から見て、ゲート部３３は、第２の主面３２ｂの中心Ｃと重なる位置に設けられている。本実施形態においては、ゲート部３３の中心と第２の主面３２ｂの中心Ｃとは互いに略一致している。なお、ゲート部３３の中心は、第２の主面３２ｂの中心Ｃと一致していなくてもよい。すなわち、第２の主面３２ｂ側から見て、ゲート部３３の領域内に第２の主面３２ｂの中心Ｃが位置していればよく、例えば第２の主面３２ｂの中心Ｃがゲート部３３の外周上に位置していてもよい。

筒状部材３４は、両端（一端３４ａ及び他端３４ｂ）が解放され、内部に空洞部分を有する円筒形状を有している。本実施形態では、一端３４ａの開口幅と他端３４ｂの開口幅とは、互いに略同一である。筒状部材３４の一端３４ａ側には、径方向外側に延びるフランジ部３４ｆが設けられている。フランジ部３４ｆの形状は筒状部材３４の外周面に沿った環状である。フランジ部３４ｆの表面には、例えばボンド磁石成型体３２の磁界の向きを示すためのマークが設けられていてもよい。マークは、例えば印刷や、フランジ部３４ｆの変形等による凹凸を設けることによって形成される。

筒状部材３４の高さ（一端３４ａ側から他端３４ｂ側へ向かう方向の長さ）は、例えば、３ｍｍ以上２５ｍｍ以下とすることができ、５ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることが好ましい。なお、筒状部材３４の高さは、ボンド磁石成型体３２の厚さより大きくなっている。筒状部材３４の外径は、例えば３ｍｍ以上２５ｍｍ以下とすることができ、５ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることが好ましい。筒状部材３４の内径は、例えば２ｍｍ以上２５ｍｍ以下とすることができ、３ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることが好ましい。筒状部材３４のフランジ部３４ｆを含めた外径は、例えば３ｍｍ以上３０ｍｍ以下とすることができ、５ｍｍ以上２５ｍｍ以下であることが好ましい。

筒状部材３４を構成する材料としては、例えば非磁性材料から選択することができる。筒状部材３４を構成する非磁性材料としては、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。なお、ボンド磁石成型体３２が発生させる磁界への影響を低減する観点から、筒状部材３４は非磁性材料によって構成されていることが好ましいが、筒状部材３４は磁性材料によって構成されていてもよい。筒状部材３４は、例えばプレス加工によって製造することができる。

筒状部材３４の内部（空洞部分）にはボンド磁石成型体３２が配置されている。ボンド磁石成型体３２の側面（第１の主面３２ａと第２の主面３２ｂとを接続する面）は筒状部材３４の内周面に接触している。すなわち、筒状部材３４は、ボンド磁石成型体３２の側面を保持している。筒状部材３４の一端３４ａ側にはボンド磁石成型体３２の第１の主面３２ａが配置され、筒状部材３４の他端３４ｂ側にはボンド磁石成型体３２の第２の主面３２ｂが配置されている。なお、筒状部材３４の内周面には、例えば、筒状部材３４に対するボンド磁石成型体３２の位置ずれを抑制するための窪み及び／又は突起が設けられていてもよい。

図５に示されるように、ボンド磁石成型体３２は、筒状部材３４の一端３４ａ側に偏在して配置されている。本実施形態では、ボンド磁石成型体３２の第１の主面３２ａと筒状部材３４の一端３４ａ側の一端とは略一致している。また、ボンド磁石成型体３２の厚さは筒状部材３４の高さより小さくなっているので、ボンド磁石成型体３２の第２の主面３２ｂは、筒状部材３４の他端３４ｂより一端３４ａ側に配置され、筒状部材３４の内側において他端３４ｂより凹んだ状態となっている。

磁石構造体３０は、筒状部材３４を介して電動モータ２０の回転シャフト２２に取り付けられる。より具体的には、筒状部材３４の他端３４ｂに電動モータ２０の回転シャフト２２を圧入することにより、磁石構造体３０の取付けが行われる。電動モータ２０の回転シャフト２２に磁石構造体３０が取り付けられた状態においては、ボンド磁石成型体３２の第２の主面３２ｂ、筒状部材３４の内周面、及び回転シャフト２２によって閉空間Ｓが形成されている。ゲート部３３は、閉空間Ｓ内に閉じ込められた状態となる。

筒状部材３４内にボンド磁石成型体３２を形成する方法の一例として、射出成型（インサート成型）が挙げられる。まず、第１の金型を準備し、筒状部材３４の一端３４ａが第１の金型内側を向くように、筒状部材３４を第１の金型内に固定する。次に、ボンド磁石成型体３２の厚さを設定するために、筒状部材３４の他端３４ｂ側から一端３４ａ側に突出する柱状の突出部を有する第２の金型を第１の金型に取り付ける。これにより、金型が閉じられた状態となり、ボンド磁石成型体３２を製造可能なキャビティが形成される。続いて、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、ゲートを介して上記金型内のキャビティに射出する。その後、冷却等により原料組成物を固化することにより、筒状部材３４内の一端３４ａ側にボンド磁石成型体３２が形成される。ボンド磁石成型体３２をゲート及び金型から取り外す際に、ゲートとボンド磁石成型体３２との接続部分がゲート跡３３Ｂとなる。この結果、ゲート跡３３Ｂを含むゲート部３３が形成される。ボンド磁石成型体３２が等方性ボンド磁石成型体である場合、射出成型は外部磁界を印加しないで行われる。一方、ボンド磁石成型体３２が異方性ボンド磁石成型体である場合、射出成型は磁場中で行われる。最後に、ボンド磁石成型体３２に対して着磁を行い、Ｎ極及びＳ極を形成する。

図３に戻り、磁石構造体３０において、ボンド磁石成型体３２のＮ極及びＳ極は、ボンド磁石成型体３２の径方向に離間して形成されている。これにより、磁石構造体３０の周りには、図示のＭのような静磁界が発生し、筒状部材３４の高さ方向に対して垂直な方向の磁界が生じる。磁界Ｍの方向は、磁石構造体３０の回転方向Ｒにおける回転位置に応じて変化するため、一端３４ａ側において磁石構造体３０と対向配置されたＴＭＲ素子４０が磁界Ｍの方向を検出することで、磁石構造体３０の回転角度を検出することができる。

回転角度検出器１５では、電動モータ２０の回転シャフト２２が筒状部材３４の他端３４ｂに取り付けられている。すると、磁石構造体３０は回転シャフト２２の回動に連動して回転方向Ｒに回転する。したがって、磁石構造体３０の回転角度を検出することにより、電動モータ２０の回転シャフト２２の回転角度を検出することができる。

以上説明したように、磁石構造体３０のボンド磁石成型体３２は、射出成型によるゲート跡３３Ｂを含むゲート部３３を第２の主面３２ｂに有し、第２の主面３２ｂ側から見て、ゲート部３３は第２の主面３２ｂの中心Ｃと重なる位置に設けられている。このように、ゲート部３３を第２の主面３２ｂに設けることにより、ＴＭＲ素子４０と対向する第１の主面３２ａを平坦に形成することができるので、第１の主面３２ａ側において対称性の高い磁界を発生させることが可能である。また、ボンド磁石成型体３２が発生させる磁界に影響を与え得るゲート部３３が第２の主面３２ｂの中心Ｃと重なる位置に設けられていることにより、ゲート部３３による第１の主面３２ａ側の磁界の対称性への影響を低減できる。したがって、当該磁石構造体３０によって対称性の高い磁界を発生させることが可能である。

また、ゲート跡３３Ｂが第２の主面３２ｂの中心Ｃと重なる位置に設けられている場合、射出成型によってボンド磁石成型体３２を形成する際に、金型のキャビティの中央部から樹脂及び磁石粉末を含む原料組成物が注入される。この場合、原料組成物はキャビティの中央部から外周側へ広がるように流動するので、原料組成物の流れが合流して融着することによるウェルドラインが形成されない。このように、ボンド磁石成型体３２が発生させる磁界に影響を与え得るウェルドラインの形成が抑制されるので、磁石構造体３０によってより対称性の高い磁界を発生させることが可能である。

筒状部材３４は、一端３４ａ側においてボンド磁石成型体３２の側面を支持しており、ボンド磁石成型体３２の第１の主面３２ａは、筒状部材３４の一端３４ａ側に配置され、第２の主面３２ｂは、筒状部材３４の一端３４ａ側とは逆の他端３４ｂ側において、他端３４ｂよりも一端３４ａ側に配置されている。これにより、筒状部材３４の他端３４ｂを介して、磁石構造体３０を電動モータ２０の回転シャフト２２に取り付けることができる。この場合、第２の主面３２ｂは他端３４ｂより一端３４ａ側（内側）に配置されているので、回転シャフト２２に当該磁石構造体３０が取り付けられた状態において、第２の主面３２ｂ、筒状部材３４、及び回転シャフト２２によって閉空間Ｓが形成される。これにより、ゲート部３３が閉空間Ｓ内に位置する状態となるので、ゲート跡３３Ｂによるコンタミの発生を抑制できる。

回転角度検出器１５は、磁石構造体３０と、磁石構造体３０の第１の主面３２ａに対向して配置されるＭＲ素子としてのＴＭＲ素子４０と、を備える。この回転角度検出器１５は、対称性の高い磁界を発生させることが可能な上記の磁石構造体３０を備えているので、回転角度の検出精度を高めることが可能である。

電動パワーステアリング装置５０は、回転角度検出器１５を備える。この電動パワーステアリング装置５０は、回転角度の検出精度を高めることが可能な上記の回転角度検出器１５を備えているので、高精度なトルクアシストを行うことができる。

次に図６を参照して、磁石構造体３０の変形例について説明する。図６に示されるように、変形例に係る磁石構造体１３０は、磁石構造体３０と同様にボンド磁石成型体１３２を有している。ボンド磁石成型体１３２は、第１の主面１３２ａ、第２の主面１３２ｂ、及びゲート跡１３３Ｂを含むゲート部１３３を有している。磁石構造体１３０では、ボンド磁石成型体１３２を支持する支持部として、筒状部材３４に替えて、ボンド磁石成型体１３２よりも小さい外径を有するシャフト１３４を備えている。

シャフト１３４は、ボンド磁石成型体１３２の中心軸に沿って延在する筒状の長尺部材であり、略円筒状の外径を有している。シャフト１３４は、ボンド磁石成型体１３２の第２の主面１３２ｂ側に取り付けられ、第２の主面１３２ｂに交差する方向に延びている。シャフト１３４は第２の主面１３２ｂに直交している。第２の主面１３２ｂ側から見て、シャフト１３４の中心軸はボンド磁石成型体１３２の中心と略一致している。ゲート跡１３３Ｂを含むゲート部１３３はシャフト１３４の内側に位置している。

なお、シャフト１３４の中心軸とボンド磁石成型体１３２の中心とをずらして、ボンド磁石成型体１３２の中心から外れた位置にシャフト１３４が取り付けられてもよい。また、シャフト１３４の外形は円形状に限定されず、矩形状や楕円形状であってもよい。

シャフト１３４は、ボンド磁石成型体１３２が取り付けられる第１端部１３５と、電動モータ２０の回転シャフト２２に取り付けられる第２端部１３６とを有する。シャフト１３４の第１端部１３５側の部分は、ボンド磁石成型体１３２の内部に入り込んだ状態となっている。第２端部１３６には、シャフト１３４の中心軸に沿って延びる穴１３６ａが設けられている。シャフト１３４に対して同軸配置された回転シャフト２２をシャフト１３４に取り付ける際、第２端部１３６の穴１３６ａに電動モータ２０の回転シャフト２２が圧入される。電動モータ２０の回転シャフト２２に磁石構造体１３０が取り付けられた状態においては、ボンド磁石成型体１３２の第２の主面１３２ｂ、シャフト１３４の内周面、及び回転シャフト２２によって閉空間Ｓが形成されている。ゲート部１３３は、閉空間Ｓ内に閉じ込められた状態となる。

シャフト１３４の長さは、例えば３ｍｍ以上２０ｍｍ以下とすることができ、５ｍｍ以上１５ｍｍ以下とすることもできる。また、シャフト１３４の直径は、例えば３ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることができる。

シャフト１３４の第１端部１３５へのボンド磁石成型体１３２の取付けは、射出成型によるボンド磁石成型体１３２の形成と共に行われる。射出成型を行う際には、筒状部材３４を用いる場合と同様に金型にシャフト１３４を固定した後、ゲートを介して樹脂及び磁石粉末を含む原料組成物を上記金型内のキャビティに射出する。このとき、ゲートは筒状のシャフト１３４の内側から挿入される。その後、冷却等により原料組成物を固化することにより、シャフト１３４の第１端部１３５にボンド磁石成型体１３２が形成される。

上記の磁石構造体１３０では、支持部は、第２の主面１３２ｂ側に取り付けられ、第２の主面１３２ｂに交差する方向に延びる筒状のシャフト１３４であり、第２の主面１３２ｂ側から見て、ゲート部１３３はシャフト１３４の内側に位置している。この構成によれば、シャフト１３４を介して、磁石構造体１３０を電動モータ２０の回転シャフト２２に取り付けることができる。この場合、回転シャフト２２に当該磁石構造体１３０が取り付けられた状態において、第２の主面１３２ｂ、シャフト１３４、及び回転シャフト２２によって閉空間Ｓが形成される。ゲート部１３３はシャフト１３４の内側に位置しているので、ゲート部１３３が閉空間Ｓ内に位置する状態となる。したがって、ゲート跡１３３Ｂによるコンタミの発生を抑制できる。

次に図７を参照して、磁石構造体３０の他の変形例について説明する。図７に示されるように、他の変形例に係る磁石構造体２３０は、ボンド磁石成型体２３２と、筒状部材２３４とを備えている。ボンド磁石成型体２３２は、第１の主面２３２ａ、第２の主面２３２ｂ、及びゲート部２３３を有している。筒状部材２３４は、筒状部材の内側に突出する絞り部２３７を更に有する点で、筒状部材３４と相違している。絞り部２３７は、筒状部材２３４の一端２３４ａと他端２３４ｂとの間に形成されており、他端２３４ｂの開口幅は一端２３４ａの開口幅より小さくなっている。絞り部２３７には、ボンド磁石成型体２３２の第２の主面２３２ｂが当接している。

上記の磁石構造体２３０では、磁石構造体３０と同様に、ボンド磁石成型体２３２は、一端２３４ａ側において筒状部材２３４内に配置され、第２の主面２３２ｂは、他端２３４ｂより一端２３４ａ側（内側）に配置されている。したがって、磁石構造体２３０においても磁石構造体３０と同様の効果を得ることができる。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上記の実施形態に限定されず、種々の変更を行うことができる。例えば、上記の実施形態では、ボンド磁石成型体３２が円板状である例について説明したが、ボンド磁石成型体３２の形状は特に限定されない。例えば、ボンド磁石成型体３２の外形は、円板状に限らず、その他の板状（例えば、円柱状、四角形板状や六角形板状等の多角形板状）の外形であってもよい。なお、磁石構造体３０は、ボンド磁石成型体３２の外径が点対称である場合に、対称性の高い磁界を発生させることができる。ボンド磁石成型体３２の外形が多角形板状である場合には、例えば第２の主面３２ｂ上の対角線同士の交点を中心Ｃとすることができ、また、第２の主面３２ｂの重心とすることができる。

また、上記の実施形態では、ボンド磁石成型体３２の第１の主面３２ａ及び第２の主面３２ｂに沿う径方向から着磁を行う例について説明したが、着磁方向は特に限定されない。例えば、ボンド磁石成型体３２の第１の主面３２ａ及び第２の主面３２ｂに直交する方向から着磁を行ってもよいし、いわゆる両面４極着磁等、他の着磁方法を用いてもよい。

また、上記の実施形態では、ゲート部３３が円形状である場合について説明したが、ゲート部３３の形状は特に限定されず、射出成型に用いられるゲートの形状に応じて適宜変更可能である。また、ゲート部３３は凹部３３Ａを有していなくてもよい。この場合、ゲート跡３３Ｂは第２の主面３２ｂに形成される。

また、上記の実施形態では、支持部が筒状である例について説明したが、支持部は筒状でなくてもよい。例えば、支持部はその一端側のみに開口を有し、この開口にボンド磁石成型体３２が収容されることにより、第２の主面３２ｂ側に閉空間Ｓが形成されてもよい。

また、上記の実施形態では、ＭＲ素子としてＴＭＲ素子４０を用いる例について説明したが、ＭＲ素子の種類は特に限定されず、適宜変更可能である。なお、ＭＲ比が９０％以上である高感度なＭＲ素子を用いることが好適であり、その場合、本発明による効果がより顕著となる。

１５…回転角度検出器、２０…電動モータ、２２…回転シャフト、３０…磁石構造体、３２…ボンド磁石成型体（磁石成型体）、３２ａ…第１の主面、３２ｂ…第２の主面、３３…ゲート部、３３Ｂ…ゲート跡、３４…筒状部材（支持部）、３４ａ…一端、３４ｂ…他端、４０…ＴＭＲ素子（磁気抵抗効果素子）、５０…電動パワーステアリング装置、１３４…シャフト（支持部）、Ｃ…中心、Ｓ…閉空間。

Claims (7)

1. 磁気抵抗効果素子用の磁石構造体であって、
   前記磁気抵抗効果素子に対向する第１の主面及び前記第１の主面とは反対側の第２の主面を有する磁石成型体と、
   前記磁石成型体を支持する支持部と、を備え、
   前記磁石成型体は、射出成型によるゲート跡を含むゲート部を前記第２の主面に有し、
   前記第２の主面側から見て、前記ゲート部は前記第２の主面の中心と重なる位置に設けられている、磁石構造体。
2. 前記支持部は、一端側において前記磁石成型体の側面を支持する筒状部材であり、
   前記磁石成型体の前記第１の主面は、前記支持部の前記一端側に配置され、
   前記第２の主面は、前記支持部の前記一端側とは逆の他端側において、前記他端よりも前記一端側に配置される、請求項１に記載の磁石構造体。
3. 前記支持部は、前記磁石成型体よりも外径が小さく、前記第２の主面側に取り付けられ、前記第２の主面に交差する方向に延びる筒状のシャフトであり、
   前記第２の主面側から見て、前記ゲート部は前記シャフトの内側に位置する、請求項１に記載の磁石構造体。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の磁石構造体と、
   前記磁石構造体の前記第１の主面に対向して配置される磁気抵抗効果素子と、を備える、回転角度検出器。
5. 前記磁気抵抗効果素子の磁気抵抗比は９０％以上である、請求項４に記載の回転角度検出器。
6. 前記磁気抵抗効果素子は、トンネル磁気抵抗効果素子である、請求項４又は５に記載の回転角度検出器。
7. 請求項４〜６の何れか一項に記載の回転角度検出器を備える、電動パワーステアリング装置。

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