JP2020020762A - センサ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】集磁部における磁束密度の分布の偏りを抑制することができるセンサ装置を提供する。【解決手段】第１段差部５３は、磁気センサ７０に対して対向する部位である第１センサ対向部５４と、第１センサ対向部５４よりも第１集磁部５２の第１リング部側に位置する第１基端側折曲部５５と、第１センサ対向部５４よりも第１集磁部５２の先端側に位置する第１先端側折曲部５６とを有している。第２段差部６３は、磁気センサ７０に対して対向する部位である第２センサ対向部６４と、第２センサ対向部６４よりも第２集磁部６２の第２リング部側に位置する第２基端側折曲部６５と、第２センサ対向部６４よりも第２集磁部６２の先端側に位置する第２先端側折曲部６６とを有している。磁気センサ７０は、第１センサ対向部５４と第２センサ対向部６４との間に挟み込まれている。【選択図】図３

Description

本発明は、センサ装置に関する。

特許文献１に示すように、ステアリングシャフトに加わるトルクを検出するトルクセンサが知られている。ステアリングシャフトは、入力軸と出力軸とを有している。入力軸と出力軸とは、トーションバーにより接続されている。

トルクセンサは、入力軸に固定されている永久磁石と、出力軸に固定されているとともに永久磁石が形成する磁界内に配置された一対の磁気ヨークと、磁気ヨークからの磁束を誘導する一対の集磁リングと、集磁リングに誘導された磁束に基づいて検出信号を生成する磁気センサとを有している。特許文献１では、集磁リングには、磁気ヨークを取り囲むリング部が一対設けられている。各リング部には、径方向外側に延びる集磁部が設けられている。これら集磁部は、上記径方向外側の先端部が互いに対向する集磁部側に近付くように段差形状を有するものである。これら互いに対向する各集磁部には、磁気センサに対して対向する部分であるセンサ対向部がそれぞれ設けられている。これらセンサ対向部の間に磁気センサは挟みこまれている。

特開２０１７−１２０２４９号公報

特許文献１に記載のトルクセンサの場合、集磁部のセンサ対向部よりもリング部側の基端部のみに段差があるため、段差の角の部分は基端部のみに位置している。この段差の角の部分には磁束が集中するため、基端部とリング部側と反対側となる先端部との間で磁束密度の分布が異なることになる。互いに対向する集磁部の間を通る磁束は、基端部に近付くほど多くなる一方、先端部に近づくほど少なくなる。このため、センサ素子が先端部側へ配置されることになるほど、互いに対向する集磁部の間を通る磁束のうちのセンサ素子を通る有効な磁束の割合が減少することになるため、有効な磁束に基づいてセンサ素子により生成される検出信号のＳ／Ｎ比が低下することになりかねない。

上記課題を解決するセンサ装置は、第１軸に取り付けられるとともに、周方向に着磁された永久磁石と、連結軸を介して前記第１軸と連結された第２軸に固定されるとともに、前記永久磁石が形成する磁界内に配置された磁気ヨークと、前記磁気ヨークを取り囲むように配置されるとともに、前記磁気ヨークの磁束を集める集磁リングと、前記永久磁石、前記磁気ヨーク、及び前記集磁リングにより形成される磁気回路の磁束を検出する磁気センサと、を備え、前記集磁リングは、前記第２軸の軸方向に並んで配置されている第１集磁リング及び第２集磁リングを有し、前記第１集磁リングは、前記磁気ヨークを取り囲む環状の第１リング部と、前記第１リング部の径方向外側に向かって延びる部位を含む第１集磁部とを有し、前記第２集磁リングは、前記磁気ヨークを取り囲む環状の第２リング部と、前記第２リング部の径方向外側に向かって延びる部位を含む第２集磁部とを有し、前記第１集磁部は、前記第１集磁部の先端よりも前記第１リング部側の途中部位において段差形状をなしている第１段差部を有し、前記第２集磁部は、軸方向において前記第１段差部と対向するとともに、前記第２集磁部の先端よりも前記第２リング部側の途中部位において段差形状をなしている第２段差部を有し、前記第１段差部は、前記磁気センサに対して対向する部位である第１センサ対向部と、前記第１センサ対向部よりも前記第１集磁部の前記第１リング部側に位置する第１基端側折曲部と、前記第１センサ対向部よりも前記第１集磁部の先端側に位置する第１先端側折曲部とを有し、前記第２段差部は、前記磁気センサに対して対向する部位である第２センサ対向部と、前記第２センサ対向部よりも前記第２集磁部の前記第２リング部側に位置する第２基端側折曲部と、前記第２センサ対向部よりも前記第２集磁部の先端側に位置する第２先端側折曲部とを有し、前記磁気センサは、前記第１センサ対向部と前記第２センサ対向部との間に挟み込まれており、前記第１センサ対向部と前記第２センサ対向部との間を軸方向において二等分する仮想平面を基準として、前記第１センサ対向部及び前記第２センサ対向部の少なくとも対向面は面対称をなしている。

上記構成によれば、第１集磁部の先端よりも第１リング部側の途中部位に段差形状をなしている第１段差部を設け、第２集磁部の先端よりも第２リング部側の途中部位に段差形状をなしている第２段差部を設けている。このため、第１集磁部にしても、第２集磁部にしても、各センサ対向部よりも基端側のみならず先端側にも折曲部が位置することになる。このように、第１集磁部及び第２集磁部について、仮想平面を基準として各センサ対向部の少なくとも対向面を面対称とするとともに、リング部側及び先端側の両方に折曲部を設ける場合は、第１集磁部及び第２集磁部のリング部側のみに折曲部を設ける場合と比べると、折曲部を増やすことができることから、磁束が１箇所に集中することを抑制することができる。これにより、第１集磁部及び第２集磁部における磁束密度の分布の偏りを抑制することができる。この結果、磁気センサの配置によって互いに対向する集磁部の間を通る磁束のうちの磁気センサを通る有効な磁束の割合が減少することを抑制できるため、磁気センサにより生成される検出信号のＳ／Ｎ比が低下することを抑えることができる。

上記のセンサ装置は、前記第１段差部は、前記第１センサ対向部が対向する前記第２集磁部側に近付くように折曲形状を呈するものであり、前記第２段差部は、前記第２センサ対向部が対向する前記第１集磁部側に近付くように折曲形状を呈するものであることが好ましい。

第１センサ対向部と第２センサ対向部との間を通る磁束は、第１センサ対向部と第２センサ対向部との間に配置されている磁気センサによって検出することのできる有効な磁束である。一方、第１センサ対向部と第２センサ対向部との間を通らない磁束は、磁気センサによって検出することのできない漏れ磁束である。この漏れ磁束が多いほど、磁気センサを通る有効な磁束が減少するため、互いに対向する第１集磁部と第２集磁部との間を通る磁束のうち、磁気センサを通る有効な磁束の割合は減少することになる。この点、第１集磁部と第２集磁部との間が近接している部分は、第１集磁部と第２集磁部との間が離間している部分よりも磁束が通りやすい。そこで、上記構成によれば、第１段差部及び第２段差部は、第１センサ対向部及び第２センサ対向部が互いに対向する集磁部側に近づくように折曲形状を呈している。このことから、第１集磁部と第２集磁部との間における折曲形状を設けていない部分を、第１集磁部と第２集磁部との間における第１センサ対向部と第２センサ対向部との間の部分よりも磁束を通り難くすることができる。この結果、漏れ磁束を抑えることにより磁気センサを通る有効な磁束を確保することができるため、磁気センサにより生成される検出信号のＳ／Ｎ比を高くすることができる。

上記のセンサ装置によれば、前記第１段差部は、全体として有底円筒状に形成されていて、前記第１センサ対向部は、円板状をなしており、前記第１基端側折曲部及び前記第１先端側折曲部は、それぞれ半円筒形状をなしており、前記第２段差部は、全体として有底円筒状に形成されていて、前記第２センサ対向部は、円板状をなしており、前記第２基端側折曲部及び前記第２先端側折曲部は、それぞれ半円筒形状をなしていることが好ましい。

上記構成によれば、第１集磁部及び第２集磁部のリング部側のみに折曲部を設ける場合と比べると、第１集磁部及び第２集磁部の周方向全域における磁束密度の分布の偏りを抑制することができる。第１集磁部及び第２集磁部の周方向全域における磁束密度の分布の偏りを抑制し易いため、磁気センサにより生成される検出信号のＳ／Ｎ比のばらつきを抑えることができる。

上記のセンサ装置において、前記第１センサ対向部及び前記第２センサ対向部は、軸方向から見たとき、前記磁気センサを覆う大きさをなしていることが好ましい。
上記構成によれば、軸方向から見たときにおいて、第１センサ対向部及び第２センサ対向部と重なる領域内に磁気センサを収容しているため、磁気センサよりも外側の全周域において磁束が集中する折曲部が位置することになる。これにより、軸方向から見たときにおいて、第１センサ対向部及び第２センサ対向部と重なる領域内の周方向における磁束密度の分布の偏りをさらに抑制することができる。

本発明のセンサ装置によれば、集磁部における磁束密度の分布の偏りを抑制することができる。

トルクセンサの一実施形態についてその分解斜視構造を示す斜視図。 永久磁石及び磁気ヨークを平面上に展開した展開図。 （ａ）は、第１集磁部及び第２集磁部の軸方向に沿った断面図、（ｂ）は、第１集磁部及び第２集磁部を軸方向から見たときの上面図。 他の実施形態において、第１集磁部及び第２集磁部を軸方向から見たときの上面図。 他の実施形態において、第１集磁部及び第２集磁部を軸方向から見たときの上面図。

トルクセンサの一実施形態について説明する。
図１に示すように、センサ装置としてのトルクセンサ１は、例えばステアリングシャフト等の回転軸１０に付与されたトルクを検出するものであり、トーションバー１３と、円筒状の永久磁石２０と、円筒状の磁気ヨーク３０と、磁気ヨーク３０を取り囲むように配置されている円筒状の集磁リング４０と、磁気センサ７０とを備えている。

回転軸１０は、第１軸としての入力軸１１、第２軸としての出力軸１２、及び連結軸としてのトーションバー１３により構成されている。トーションバー１３は、入力軸１１と、出力軸１２との間に配置されている。入力軸１１及び出力軸１２は、トーションバー１３を介して同一軸線ｍ上に連結されている。

永久磁石２０は、入力軸１１に連結されている。永久磁石２０は、円筒状の保持部２１と、多極磁石２２とを有している。保持部２１は、入力軸１１における出力軸１２側の端部に外嵌されている。保持部２１は、入力軸１１と一体回転可能に取り付けられている。保持部２１の外周面には、多極磁石２２が取り付けられている。多極磁石２２は、保持部２１の周方向にＮ極及びＳ極の各磁極を交互に配置した構造からなる。

磁気ヨーク３０は、出力軸１２に連結されている。磁気ヨーク３０は、円環状の第１磁気ヨーク３１と、円環状の第２磁気ヨーク３２とを有している。第１磁気ヨーク３１及び第２磁気ヨーク３２は出力軸１２と同軸に配置された状態で、出力軸１２と一体回転可能に固定されている。第１磁気ヨーク３１及び第２磁気ヨーク３２は、多極磁石２２を取り囲むように多極磁石２２の外周に所定の隙間を空けて配置されている。第１磁気ヨーク３１及び第２磁気ヨーク３２は、多極磁石２２が形成する磁界内に配置されている。第１磁気ヨーク３１と第２磁気ヨーク３２とは、軸方向Ｘに所定の隙間を空けて互いに対向配置されている。この軸方向Ｘは、軸線ｍと平行な方向である。第１磁気ヨーク３１は、円環状の第１環状部３１ａと、第１環状部３１ａの内周面から第２磁気ヨーク３２に向かって延びる複数の第１爪部３１ｂとを有している。第１爪部３１ｂは、第１環状部３１ａの内周面において、周方向に等間隔を空けて配置されている。第２磁気ヨーク３２は、円環状の第２環状部３２ａと、第２環状部３２ａの内周面から第１磁気ヨーク３１に向かって延びる複数の第２爪部３２ｂとを有している。第２爪部３２ｂは、第２環状部３２ａの内周面において、周方向に等間隔を空けて配置されている。第１磁気ヨーク３１と第２磁気ヨーク３２とは、第１爪部３１ｂと第２爪部３２ｂとが互いに周方向に一定の間隔でずれた状態で組み付けられている。第１磁気ヨーク３１及び第２磁気ヨーク３２は、磁性材料により構成されている。

図２は、永久磁石２０、第１磁気ヨーク３１、及び第２磁気ヨーク３２を平面上に展開した図である。図２に示すように、第１磁気ヨーク３１の第１爪部３１ｂと第２磁気ヨーク３２の第２爪部３２ｂとは、周方向に交互に配置されている。入力軸１１と出力軸１２との間のトーションバー１３が捩られていない中立状態においては、第１磁気ヨーク３１の第１爪部３１ｂの先端と第２磁気ヨーク３２の第２爪部３２ｂの先端とは、永久磁石２０の多極磁石２２のＮ極とＳ極との間の境界を指している。

図１に示すように、集磁リング４０は、第１磁気ヨーク３１の磁束を誘導して集める円環状の第１集磁リング５０と、第２磁気ヨーク３２の磁束を誘導して集める円環状の第２集磁リング６０とを有している。第１集磁リング５０と第２集磁リング６０とは、軸方向Ｘに並んで配置されている。第１集磁リング５０及び第２集磁リング６０は、磁性材料により構成されている。

第１集磁リング５０は、第１磁気ヨーク３１を取り囲むように第１磁気ヨーク３１の外周に所定の隙間を空けて配置されている円環状の第１リング部５１、及び第１集磁部５２を有している。第１リング部５１における第２集磁リング６０側の端面には、その周方向における一部において第１集磁部５２が形成されている。第１集磁部５２は、第１リング部５１の第２集磁リング６０側の端面から第２集磁リング６０側へ延びているとともに、第１リング部５１の径方向外側に折り曲げ形成されている第１接続部５７を有している。第１集磁部５２は、第１接続部５７に接続されているとともに、第１リング部５１の径方向外側に向かって延びている第１基部５８を有している。第１基部５８には、第１集磁部５２の先端よりも第１リング部５１側の途中部位において段差形状をなしている第１段差部５３が形成されている。

第２集磁リング６０は、第２磁気ヨーク３２を取り囲むように第２磁気ヨーク３２の外周に所定の隙間を空けて配置されている第２リング部６１、及び第２集磁部６２を有している。第２リング部６１における第１集磁リング５０側の端面には、その周方向における一部において第２集磁部６２が形成されている。第２集磁部６２は、第２リング部６１の第１集磁リング５０側の端面から第１集磁リング５０側へ延びているとともに、第２リング部６１の径方向外側に折り曲げ形成されている第２接続部６７を有している。第２集磁部６２は、第２接続部６７に接続されているとともに、第２リング部６１の径方向外側へ向かって延びている第２基部６８を有している。第２基部６８には、第２集磁部６２の先端よりも第２リング部６１側の途中部位において段差形状をなしている第２段差部６３が形成されている。第２集磁部６２と第１集磁部５２とは同一形状をなしている。

第１集磁リング５０が第１磁気ヨーク３１の外周に配置され、第２集磁リング６０が第２磁気ヨーク３２の外周に配置された状態において、第１集磁部５２と第２集磁部６２とは、軸方向Ｘに所定の隙間を空けて互いに対向配置されている。

磁気センサ７０は、第１集磁部５２の第１段差部５３と第２集磁部６２の第２段差部６３との間に挟み込まれている。磁気センサ７０は、永久磁石２０、第１磁気ヨーク３１、第２磁気ヨーク３２、第１集磁リング５０、及び第２集磁リング６０によって構成される磁気回路の磁束を検出する。磁気センサ７０は、直方体状をなしている。磁気センサ７０には、ホール素子等の磁気検出素子７１が内蔵されている。磁気検出素子７１は、付与される磁気の強さに応じた電圧値を検出信号Ｓとして出力する。磁気センサ７０は、信号配線７２と接続されている。磁気センサ７０は、信号配線７２を通じて検出信号Ｓを出力する。

トルクセンサ１では、例えば回転軸１０が回転操作されることにより、入力軸１１と出力軸１２との間に相対的な回転変位が生じると、永久磁石２０と第１磁気ヨーク３１及び第２磁気ヨーク３２との位置関係が変化するため、第１磁気ヨーク３１及び第２磁気ヨーク３２に集磁される磁気が変化する。これにより、第１集磁部５２と第２集磁部６２との間を通る磁束が変化するため、磁気センサ７０に付与される磁気の強さが変化する。磁気センサ７０に付与される磁気の強さは、トーションバー１３の捩れ角に応じて変化する。したがって、磁気センサ７０により出力される検出信号Ｓに基づいてトーションバー１３の捩れ角を演算することができるため、トーションバー１３の捩れ角に基づいて回転軸１０に付与されたトルクを演算することができる。

第１集磁部５２及び第２集磁部６２について説明する。
図３（ａ），（ｂ）に示すように、第１集磁部５２と第２集磁部６２とは軸方向Ｘにおいて並んで配置されるとともに、第１集磁部５２の第１段差部５３と第２集磁部６２の第２段差部６３とが軸方向Ｘにおいて対向している。第１段差部５３と第２段差部６３との間を軸方向Ｘにおいて二等分する仮想平面Ｐを想定したとき、第１段差部５３と第２段差部６３とは当該平面を基準として面対称に同一形状をなしている。

第１段差部５３は、第１集磁部５２において第２集磁部６２側に向けて突出するように凹み形成されている。第１段差部５３は、全体として有底円筒状に形成されている。第１段差部５３は、磁気センサ７０に対して対向する部位である第１センサ対向部５４と、第１センサ対向部５４よりも第１集磁部５２の第１リング部５１側に位置する第１基端側折曲部５５と、第１センサ対向部５４よりも第１集磁部５２の先端側に位置する第１先端側折曲部５６とを有している。第１基端側折曲部５５は、半円筒形状をなしている。第１基端側折曲部５５は、第１基部５８における第１リング部５１側の基端部から第２段差部６３側に向けて軸方向Ｘに延びている。第１先端側折曲部５６は、半円筒形状をなしている。第１先端側折曲部５６は、第１基部５８における第１リング部５１と反対側の先端部から第２段差部６３側に向けて軸方向Ｘに延びている。第１基端側折曲部５５の周方向における端面は、第１先端側折曲部５６の周方向における端面にそれぞれ接続されている。これにより、第１基端側折曲部５５及び第１先端側折曲部５６は、全体として円筒状をなしている。第１センサ対向部５４は、円板状をなしている。第１センサ対向部５４は、軸方向Ｘから見たとき、磁気センサ７０を覆う大きさをなしている。第１センサ対向部５４の外周面は、第１基端側折曲部５５の内周面における第２集磁部６２側の部分及び第１先端側折曲部５６の内周面における第２集磁部６２側の部分に接続されている。第１センサ対向部５４、第１基端側折曲部５５、第１先端側折曲部５６、及び第１基部５８は、一体物として形成されている。第１段差部５３は、ハーフパンチ加工が行われることにより形成されたダボである。第１段差部５３は、全体として第１センサ対向部５４を第２集磁部６２側に近付けるように折曲形状をなしている。第１基部５８における第２集磁部６２と反対側の面を延長した仮想面と、第１センサ対向部５４における第２集磁部６２側と反対側の面との間の軸方向Ｘにおける距離、換言すれば第１段差部５３の凹み量は、第１基部５８の軸方向Ｘにおける厚みよりも短く設定されている。磁気センサ７０は、軸方向Ｘから見たとき、第１センサ対向部５４の中心軸上に磁気センサ７０の中心が位置するように配置されている。

第２段差部６３は、第２集磁部６２において第１集磁部５２側に向けて突出するように凹み形成されている。第２段差部６３は、全体として有底円筒状に形成されている。第２段差部６３は、磁気センサ７０に対して対向する部位である第２センサ対向部６４と、第２センサ対向部６４よりも第２集磁部６２の第２リング部６１側に位置する第２基端側折曲部６５と、第２センサ対向部６４よりも第２集磁部６２の先端側に位置する第２先端側折曲部６６とを有している。第２基端側折曲部６５は、半円筒形状をなしている。第２基端側折曲部６５は、第２基部６８における第２リング部６１側の基端部から第１段差部５３側に向けて軸方向Ｘに延びている。第２先端側折曲部６６は、半円筒形状をなしている。第２先端側折曲部６６は、第２基部６８における第２リング部６１と反対側の先端部から第１段差部５３側に向けて軸方向Ｘに延びている。第２基端側折曲部６５の周方向における端面は、第２先端側折曲部６６の周方向における端面にそれぞれ接続されている。これにより、第２基端側折曲部６５及び第２先端側折曲部６６は、全体として円筒状をなしている。第２センサ対向部６４は、円板状をなしている。第２センサ対向部６４は、軸方向から見たとき、磁気センサ７０を覆う大きさをなしている。第２センサ対向部６４の外周面は、第２基端側折曲部６５の内周面における第１集磁部５２側の部分及び第２先端側折曲部６６の内周面における第１集磁部５２側の部分に接続されている。第２センサ対向部６４は、第１段差部５３と第２段差部６３との間を軸方向Ｘにおいて二等分する仮想平面Ｐを基準として、第１センサ対向部５４と面対称をなしている。すなわち、第１センサ対向部５４と第２センサ対向部６４とは、同一形状かつ同じ大きさをなしている。また、仮想平面Ｐを基準として、第１センサ対向部５４及び第２センサ対向部６４の少なくとも対向面は面対称をなしている。第２センサ対向部６４、第２基端側折曲部６５、第２先端側折曲部６６、及び第２基部６８は、一体物として形成されている。第２段差部６３は、ハーフパンチ加工によって形成されたダボである。第２段差部６３は、全体として第２センサ対向部６４を第１集磁部５２側に近付けるように折曲形状をなしている。第２基部６８における第１集磁部５２と反対側の面を延長した仮想面と、第２センサ対向部６４における第１集磁部５２側と反対側の面との間の軸方向Ｘにおける距離、換言すれば第２段差部６３の凹み量は、第２基部６８の軸方向Ｘにおける厚みよりも短く設定されている。磁気センサ７０は、軸方向Ｘから見たとき、第２センサ対向部６４の中心軸上に磁気センサ７０の中心が位置するように配置されている。

第１基部５８における第２集磁部６２側の端面と第２基部６８における第１集磁部５２側の端面との間の軸方向Ｘにおける長さである第１長さＨは、第１センサ対向部５４における第２集磁部６２側の端面と第２センサ対向部６４における第１集磁部５２側の端面との間の軸方向Ｘにおける長さである第２長さｈよりも長く設定されている。第１長さＨと第２長さｈとの偏差は、第１段差部５３及び第２段差部６３の突出量と関係している。第１段差部５３における第２集磁部６２側への突出量、及び第２段差部６３における第１集磁部５２側への突出量は、例えば次の要因（ア）〜（オ）を含む各種の要因に基づいて設定されている。

要因（ア）：第１集磁部５２と第２集磁部６２との間の軸方向Ｘにおける距離である。
要因（イ）：第１集磁リング５０と第１磁気ヨーク３１との径方向における隙間、及び第２集磁リング６０と第２磁気ヨーク３２との径方向における隙間である。

要因（ウ）：第１磁気ヨーク３１の第１爪部３１ｂと第２磁気ヨーク３２の第２爪部３２ｂとの間の周方向における隙間である。
要因（エ）：永久磁石２０と第１磁気ヨーク３１との径方向における隙間、及び永久磁石２０と第２磁気ヨーク３２との径方向における隙間である。

要因（オ）：第１集磁部５２の軸方向Ｘにおける厚み、及び第２集磁部６２の軸方向Ｘにおける厚みである。
本実施形態の作用及び効果を説明する。

（１）本実施形態では、第１集磁部５２の先端よりも第１リング部５１側の途中部位に段差形状をなしている第１段差部５３を設け、第２集磁部６２の先端よりも第２リング部６１側の途中部位に段差形状をなしている第２段差部６３を設けている。このため、第１センサ対向部５４と第２センサ対向部６４とを二等分する仮想平面Ｐを基準として第１センサ対向部５４と第２センサ対向部６４とを面対称とするとともに、第１集磁部５２にしても、第２集磁部６２にしても、第１センサ対向部５４及び第２センサ対向部６４よりも基端側のみならず先端側にも折曲部が位置することになる。これにより、第１集磁部５２の第１リング部５１側及び先端側の両方に第１基端側折曲部５５及び第１先端側折曲部５６を設ける場合は、第１集磁部５２の第１リング部５１側のみに折曲部を設ける場合と比べると、折曲部を増やすことができる。また、第２集磁部６２の第２リング部６１側及び先端側の両方に第２基端側折曲部６５及び第２先端側折曲部６６を設ける場合は、第２集磁部６２の第２リング部６１側のみに折曲部を設ける場合と比べると、折曲部を増やすことができる。このように、折曲部を増やすことができることから、磁束が１箇所に集中することを抑制することができる。これにより、第１集磁部５２及び第２集磁部６２における磁束密度の分布の偏りを抑制することができる。この結果、磁気センサ７０の配置によって互いに対向する第１集磁部５２と第２集磁部６２との間を通る磁束のうちの磁気センサ７０を通る有効な磁束の割合が減少することを抑制できるため、磁気センサ７０により生成される検出信号ＳのＳ／Ｎ比が低下することを抑えることができる。

（２）第１センサ対向部５４と第２センサ対向部６４との間を通る磁束は、第１センサ対向部５４と第２センサ対向部６４との間に配置されている磁気センサ７０によって検出することのできる有効な磁束である。一方、第１センサ対向部５４と第２センサ対向部６４との間を通らない磁束は、磁気センサ７０によって検出することのできない漏れ磁束である。この漏れ磁束が多いほど、磁気センサ７０を通る有効な磁束が減少するため、互いに対向する第１集磁部５２と第２集磁部６２との間を通る磁束のうち、磁気センサ７０を通る有効な磁束の割合は減少することになる。

第１集磁部５２と第２集磁部６２との間では、第１集磁部５２と第２集磁部６２との間の距離が短い部分ほど、当該部分の間で磁束が通りやすい。そこで、本実施形態によれば、第１段差部５３及び第２段差部６３は、第１センサ対向部５４及び第２センサ対向部６４が互いに対向する集磁部側に近づくように折曲形状を呈している。すなわち、第１集磁部５２における第１段差部５３よりも第１リング部５１側の部分、及び第１集磁部５２における第１段差部５３よりも先端側の部分を、第１センサ対向部５４の位置よりも対向する第２集磁部６２から遠ざかるように形成している。また、第２集磁部６２における第２段差部６３よりも第２リング部６１側の部分、及び第２集磁部６２における第２段差部６３よりも先端側の部分を、第２センサ対向部６４の位置よりも対向する第１集磁部５２から遠ざかるように形成している。これらにより、第１基部５８における第２集磁部６２側の端面と第２基部６８における第１集磁部５２側の端面との間の軸方向Ｘにおける長さである第１長さＨを、第１センサ対向部５４における第２集磁部６２側の端面と第２センサ対向部６４における第１集磁部５２側の端面との間の軸方向Ｘにおける長さである第２長さｈよりも長くしている。このことから、第１集磁部５２の第１基部５８と第２集磁部６２の第２基部６８との間の部分を、第１集磁部５２の第１センサ対向部５４と第２集磁部６２の第２センサ対向部６４との間の部分よりも磁束が通り難くすることができる。この結果、漏れ磁束を抑えることにより磁気センサ７０を通る有効な磁束を確保することができるため、磁気センサ７０により生成される検出信号ＳのＳ／Ｎ比を高くすることができる。

（３）第１基端側折曲部５５、第１先端側折曲部５６、第２基端側折曲部６５、及び第２先端側折曲部６６をそれぞれ半円筒形状に形成していることにより、第１センサ対向部５４及び第２センサ対向部６４を円板状としている場合、第１集磁部５２及び第２集磁部６２のリング部側のみに折曲部を設ける場合と比べると、磁束が１箇所に集中することを抑制することができる。これにより、第１集磁部５２及び第２集磁部６２の周方向全域における磁束密度の分布の偏りを抑制することができる。第１集磁部５２及び第２集磁部６２の周方向全域における磁束密度の分布の偏りを抑制し易いため、磁気センサ７０により生成される検出信号ＳのＳ／Ｎ比のばらつきを抑えることができる。また、これによって、第１センサ対向部５４及び第２センサ対向部６４に対する磁気センサ７０の配置におけるロバスト性を向上させることができる。

（４）軸方向Ｘから見たときにおいて、第１センサ対向部５４及び第２センサ対向部６４と重なる領域内に磁気センサ７０を収容しているため、磁気センサ７０よりも外側の全領域において磁束が集中する第１基端側折曲部５５、第１先端側折曲部５６、第２基端側折曲部６５、及び第２先端側折曲部６６が位置することになる。これにより、軸方向Ｘから見たときにおいて、第１センサ対向部５４及び第２センサ対向部６４と重なる領域内における磁束密度の分布の偏りをさらに抑制することができる。

本実施形態は次のように変更してもよい。また、以下の他の実施形態は、技術的に矛盾しない範囲において、互いに組み合わせることができる。
・第１接続部５７における第１集磁部５２の延びる方向と直交する幅方向の長さは、第１基部５８における幅方向の長さよりも短く設定されていてもよい。また、第２接続部６７における幅方向の長さは、第２基部６８における幅方向の長さよりも短く設定されていてもよい。

・第１基部５８における第１集磁部５２の延びる方向と直交する幅方向の長さは、第１基部５８における第１段差部５３よりも第１リング部５１側の部分において幅狭に設定されていてもよい。また、第２基部６８における幅方向の長さは、第２基部６８における第２段差部６３よりも第２リング部６１側の部分において幅狭に設定されていてもよい。

・第１センサ対向部５４及び第２センサ対向部６４は、軸方向Ｘから見たとき、磁気センサ７０と同程度の大きさであってもよいし、磁気センサ７０よりも小さくてもよい。
・仮想平面Ｐを基準として、第１センサ対向部５４及び第２センサ対向部６４の少なくとも対向面が面対称をなしていればよく、例えば第１センサ対向部５４の軸方向Ｘの厚みと第２センサ対向部６４の軸方向Ｘの厚みとは異なっていてもよい。また、第１センサ対向部５４及び第２センサ対向部６４の対向していない面の形状は異なっていてもよい。

・第１段差部５３及び第２段差部６３は、全体として有底円筒状に形成されていたが、これに限らない。
例えば、図４に示すように、第１センサ対向部５４及び第２センサ対向部６４は、軸方向Ｘから見たとき、六角形状をなしていてもよい。この場合、第１集磁部５２の第１リング部５１側のみ及び第２集磁部６２の第２リング部６１側のみに折曲部を設ける場合と比べると、また第１センサ対向部５４及び第２センサ対向部６４が軸方向Ｘから見たときに四角形状をなしている場合と比べると、磁束が１箇所に集中することを抑制することができる。このように、第１段差部５３及び第２段差部６３は、軸方向Ｘから見たときに五角形以上の多角形状をなした、全体として有底多角筒状に形成されていてもよい。

例えば、図５に示すように、第１センサ対向部５４及び第２センサ対向部６４は、軸方向Ｘから見たとき、十字形状をなしていてもよい。十字形状の第１センサ対向部５４は、四角形状の中央部８０と、中央部８０の４辺から延びる４つの四角形状の延出部８１とを有している。４つの延出部８１のうち２つの延出部８１の延びる方向は、第１集磁部５２の延びる方向と一致している。また、４つの延出部８１のうち残る２つの延出部８１の延びる方向は、第１集磁部５２の延びる方向と直交する幅方向と一致している。十字形状の第２センサ対向部６４は、四角形状の中央部９０と、中央部９０の４辺から延びる４つの四角形状の延出部９１とを有している。これら第１センサ対向部５４の中央部８０と第２センサ対向部６４の中央部９０との間に磁気センサ７０が配置されている。第１センサ対向部５４の中央部８０及び第２センサ対向部６４の中央部９０は、軸方向Ｘから見たとき、磁気センサ７０を覆う大きさをなしている。この場合においても、第１集磁部５２の第１リング部５１側のみ及び第２集磁部６２の第２リング部６１側のみに折曲部を設ける場合と比べると、磁束が１箇所に集中することを抑制することができる。

・第１基端側折曲部５５の周方向における端面と第１先端側折曲部５６の周方向における端面とはそれぞれ接続されていなくてもよい。また、第２基端側折曲部６５の周方向における端面と第２先端側折曲部６６の周方向における端面とは接続されていなくてもよい。この場合、例えば第１センサ対向部５４の第１集磁部５２の延びる方向と直交する方向における一部は、第１基端側折曲部５５及び第１先端側折曲部５６と接続されてなく、当該部分の幅は第１基部５８の幅と同一になる。

・第１基端側折曲部５５及び第１先端側折曲部５６は、第１基部５８から第２段差部６３と反対側に向けて軸方向Ｘに延びていてもよい。また、第２基端側折曲部６５及び第２先端側折曲部６６は、第２基部６８から第１段差部５３と反対側に向けて軸方向Ｘに延びていてもよい。

・第１集磁部５２は、第１接続部５７を有していたが、第１接続部５７は設けなくてもよい。この場合、第１基部５８は、第１リング部５１の外周面における第２集磁リング６０側の部分から径方向外側に向かって延びている。また、第２集磁部６２は、第２接続部６７を有していたが、第２接続部６７は設けなくてもよい。この場合、第２基部６８は、第２リング部６１の外周面における第１集磁リング５０側の部分から径方向外側に向かって延びている。

・第１集磁リング５０に複数の集磁部を設けるとともに、第２集磁リング６０に複数の集磁部を設け、これらの集磁部の間にそれぞれ磁気センサ７０を配置、すなわち磁気センサ７０の冗長化を実現するようにしてもよい。

・磁気検出素子７１として、ホール素子が採用されたが、磁気抵抗素子が採用されてもよい。
・センサ装置として、トルクを検出するためのトルクセンサ１に具体化したが、例えば回転軸１０の回転角度を検出するための回転角度検出装置に具体化してもよい。

１…トルクセンサ、１０…回転軸、１１…入力軸、１２…出力軸、１３…トーションバー、２０…永久磁石、２１…保持部、２２…多極磁石、３０…磁気ヨーク、３１…第１磁気ヨーク、３１ａ…第１環状部、３１ｂ…第１爪部、３２…第２磁気ヨーク、３２ａ…第２環状部、３２ｂ…第２爪部、４０…集磁リング、５０…第１集磁リング、５１…第１リング部、５２…第１集磁部、５３…第１段差部、５４…第１センサ対向部、５５…第１基端側折曲部、５６…第１先端側折曲部、５７…第１接続部、５８…第１基部、６０…第２集磁リング、６１…第２リング部、６２…第２集磁部、６３…第２段差部、６４…第２センサ対向部、６５…第２基端側折曲部、６６…第２先端側折曲部、６７…第２接続部、６８…第２基部、７０…磁気センサ、７１…磁気検出素子、７２…信号配線、Ｈ…第１長さ、ｈ…第２長さ、ｍ…軸線、Ｐ…仮想平面、Ｓ…検出信号、Ｘ…軸方向。

Claims (4)

1. 第１軸に取り付けられるとともに、周方向に着磁された永久磁石と、
   連結軸を介して前記第１軸と連結された第２軸に固定されるとともに、前記永久磁石が形成する磁界内に配置された磁気ヨークと、
   前記磁気ヨークを取り囲むように配置されるとともに、前記磁気ヨークの磁束を集める集磁リングと、
   前記永久磁石、前記磁気ヨーク、及び前記集磁リングにより形成される磁気回路の磁束を検出する磁気センサと、を備え、
   前記集磁リングは、前記第２軸の軸方向に並んで配置されている第１集磁リング及び第２集磁リングを有し、
   前記第１集磁リングは、前記磁気ヨークを取り囲む環状の第１リング部と、前記第１リング部の径方向外側に向かって延びる部位を含む第１集磁部とを有し、
   前記第２集磁リングは、前記磁気ヨークを取り囲む環状の第２リング部と、前記第２リング部の径方向外側に向かって延びる部位を含む第２集磁部とを有し、
   前記第１集磁部は、前記第１集磁部の先端よりも前記第１リング部側の途中部位において段差形状をなしている第１段差部を有し、
   前記第２集磁部は、軸方向において前記第１段差部と対向するとともに、前記第２集磁部の先端よりも前記第２リング部側の途中部位において段差形状をなしている第２段差部を有し、
   前記第１段差部は、前記磁気センサに対して対向する部位である第１センサ対向部と、前記第１センサ対向部よりも前記第１集磁部の前記第１リング部側に位置する第１基端側折曲部と、前記第１センサ対向部よりも前記第１集磁部の先端側に位置する第１先端側折曲部とを有し、
   前記第２段差部は、前記磁気センサに対して対向する部位である第２センサ対向部と、前記第２センサ対向部よりも前記第２集磁部の前記第２リング部側に位置する第２基端側折曲部と、前記第２センサ対向部よりも前記第２集磁部の先端側に位置する第２先端側折曲部とを有し、
   前記磁気センサは、前記第１センサ対向部と前記第２センサ対向部との間に挟み込まれており、
   前記第１センサ対向部と前記第２センサ対向部との間を軸方向において二等分する仮想平面を基準として、前記第１センサ対向部及び前記第２センサ対向部の少なくとも対向面は面対称をなしているセンサ装置。
2. 前記第１段差部は、前記第１センサ対向部が対向する前記第２集磁部側に近付くように折曲形状を呈するものであり、
   前記第２段差部は、前記第２センサ対向部が対向する前記第１集磁部側に近付くように折曲形状を呈するものである請求項１に記載のセンサ装置。
3. 前記第１段差部は、全体として有底円筒状に形成されていて、
   前記第１センサ対向部は、円板状をなしており、
   前記第１基端側折曲部及び前記第１先端側折曲部は、それぞれ半円筒形状をなしており、
   前記第２段差部は、全体として有底円筒状に形成されていて、
   前記第２センサ対向部は、円板状をなしており、
   前記第２基端側折曲部及び前記第２先端側折曲部は、それぞれ半円筒形状をなしている請求項１または２に記載のセンサ装置。
4. 前記第１センサ対向部及び前記第２センサ対向部は、軸方向から見たとき、前記磁気センサを覆う大きさをなしている請求項１〜３のいずれか一項に記載のセンサ装置。