JP5205855B2 - 磁石モールド軸材 - Google Patents

Description

本発明は、磁石モールド軸材に関する。より詳しくは、本発明は、トルク検出装置などのロータとして用いることができる磁石モールド軸材及びその製造方法、並びに、例えば、電動パワーステアリング装置などのトルクを検出することができるトルク検出装置に関するものである。

現在、例えば、トルク検出装置をはじめとする種々の分野において、軸本体の外周面に磁石を備えた磁気軸材が用いられている。前記磁気軸材としては、例えば、軸本体の外周面に円筒状の焼結磁石が固定された磁気軸材、軸本体の外周面にボンド磁石が固定された磁石モールド軸材などが挙げられる。

前記軸本体の外周面に円筒状の焼結磁石が固定された磁気軸材としては、例えば、樹脂６などにより円筒状の焼結磁石７が軸本体１に固定された磁気軸材（例えば、図５参照）、周面に円筒状の焼結磁石７が固定されたスリーブ８が軸本体１に同軸状に連結した磁気軸材（例えば、図６参照）などが挙げられる。図５に示される磁気軸材は、例えば、焼結磁石７と軸本体１との間に樹脂６などを充填して該軸本体１に円筒状の焼結磁石７を固定する方法により製造される。また、図６に示される磁気軸材は、例えば、鋳鉄などからなるスリーブ８に焼結磁石７を固定し、その後、得られたスリーブ８を軸本体１に固定する方法により製造される。

一方、磁石モールド軸材としては、軸本体の外周部にボンド磁石材料を射出成形により成形することにより得られる、軸本体の外周面全体がボンド磁石で覆われている磁石モールド軸材、外周部にボンド磁石が射出成形により成形された金属スリーブに金属シャフトを挿入・固定することにより得られる磁石モールド軸材、ボンド磁石と軸本体との間に樹脂層を介在させた磁石モールド軸材（例えば、特許文献１参照）などが挙げられる。
特開平３−１９０５４１号公報（第１図〜第３図参照）

しかしながら、前記軸本体の外周面に焼結磁石が固定された磁気軸材には、製造に際し、多くの工程を要し、多くの時間を要するという欠点がある。また、前記磁気軸材には、焼結磁石が用いられているため、例えば、組み付けに際する取扱いによっては、該焼結磁石にクラックが発生することがあるという欠点がある。

また、前記特許文献１記載の磁石モールド軸材は、気温などの温度の変化により、軸本体とボンド磁石との間の線膨張係数差が生じ、ボンド磁石の破損などが発生することがあるという欠点がある。

本発明は、前記従来技術の欠点に鑑みてなされたものであり、温度変化、成形歪などによるボンド磁石の破損の発生が抑制される、磁石モールド軸材を提供することを１つの課題とする。また、本発明は、得られる磁石モールド軸材に、耐久性を付与することができる、前記磁石モールド軸材の製造方法を提供することを１つの課題とする。さらに、本発明は、安定した検出特性を得ること、高い耐久性を発揮することなどの少なくともいずれかを達成する、トルク検出装置を提供することをさらに他の課題とする。

本発明は、１つの側面では、軸本体と、この軸本体の外周面に射出成形により固着され、当該軸本体とは熱膨張率が異なる筒状のボンド磁石とからなる磁石モールド軸材であって、
前記ボンド磁石は、前記軸本体の円周方向に隙間を有して配置されるとともに、前記軸本体の外周面に射出成形された複数の成形体片が着磁されて構成された、複数のボンド磁石片よりなり、
前記ボンド磁石片の円周方向に対する滑り止めを行う滑り止め加工部と、前記ボンド磁石片が径方向及び軸方向に移動しないように固定する固定加工部とが前記軸本体の外周面に形成され、
前記固定加工部は、前記軸本体の外周面の径方向内方に深さを有する複数の有底孔からなる孔加工部、又は前記軸本体の径方向内方に深さを有し、その軸本体の外周面の円周方向に伸びる溝からなり、かつ前記溝の幅が径方向外方位置よりも径方向内方位置に向けて大きくすべくヌスミ加工により形成されているヌスミ加工部であることを特徴とする。

本発明の磁石モールド軸材では、前記ボンド磁石が、前記軸本体の円周方向に隙間を有して配置された複数のボンド磁石片よりなるものであるため、温度変化などに伴う熱膨張による応力が緩和されるとともに、成形歪が小さくなる。そのため、本発明の磁石モールド軸材では、前記温度変化、成形歪などによるボンド磁石の破損の発生が抑制される。また、本発明の磁石モールド軸材は、前記ボンド磁石の破損の発生が抑制されるため、耐久性に優れる。

また、本発明の磁石モールド軸材では、前記ボンド磁石片の円周方向に対する滑り止めを行う滑り止め加工部と、前記ボンド磁石片が径方向及び軸方向に移動しないように固定する固定加工部とが、前記軸本体の外周面に形成されているため、使用時における円周方向に対するボンド磁石の滑りの発生、径方向及び軸方向に対するボンド磁石の移動の発生などが抑制される。そのため、本発明の磁石モールド軸材によれば、安定した回転特性を得ることができるので、当該磁石モールド軸材をトルク検出装置のロータとして用いた場合、安定した検出特性を得ることができる。

本発明の磁石モールド軸材では、前記固定加工部は、前記軸本体の外周面の径方向内方に深さを有する複数の有底孔からなる孔加工部、又は前記軸本体の径方向内方に深さを有し、その軸本体の外周面の円周方向に伸びる溝からなり、かつ前記溝の幅が径方向外方位置よりも径方向内方位置に向けて大きくすべくヌスミ加工により形成されているヌスミ加工部である。これにより、かかる磁石モールド軸材では、使用時における径方向及び軸方向に対するボンド磁石の移動の発生がより効果的に抑制される。そのため、本発明の磁石モールド軸材では、安定した回転特性を得ることができるので、当該磁石モールド軸材をトルク検出装置のロータとして用いた場合、安定した検出特性を得ることができる。

本発明は、さらに他の側面では、同軸状に連結された第一軸及び第二軸と、その第一軸の外周面に形成され、当該第一軸とは熱膨張率が異なるボンド磁石と、前記ボンド磁石の磁界内において磁気回路を構成すべく第二軸に取り付けられた複数の軟磁性体と、この軟磁性体で発生した磁束を検出する検出器とを備えているトルク検出装置であって、
前記ボンド磁石は、前記第一軸の円周方向に隙間を有して配置されるとともに、前記第一軸の外周面に射出成形された複数の成形体片が着磁されて構成された、複数のボンド磁石片よりなり、全体としてＳ極とＮ極とを円周方向に均等かつ交互に有し、
前記ボンド磁石片の円周方向に対する滑り止めを行う滑り止め加工部と、前記ボンド磁石片が径方向及び軸方向に移動しないように固定する固定加工部とが、前記第一軸の外周面に形成され、
前記固定加工部は、前記第一軸の外周面の径方向内方に深さを有する複数の有底孔からなる孔加工部、又は前記第一軸の径方向内方に深さを有し、その第一軸の外周面の円周方向に伸びる溝からなり、かつ前記溝の幅が径方向外方位置よりも径方向内方位置に向けて大きくすべくヌスミ加工により形成されているヌスミ加工部であることを特徴とするトルク検出装置に関する。

本発明のトルク検出装置では、第一軸の外周面に形成されたボンド磁石が前記第一軸の外周面に円周方向に所定間隔離れて均等に配置された複数のボンド磁石片よりなるものであるため、温度変化、成形歪などによるボンド磁石の破損の発生が抑制される。したがって、本発明のトルク検出装置は、高い耐久性を発揮する。

また、本発明のトルク検出装置においては、前記第一軸の円周方向に対して前記ボンド磁石の滑り止めを行う滑り止め加工部と、前記ボンド磁石片が径方向及び軸方向に移動しないように固定する固定加工部とが、前記第一軸の外周面に形成されているため、使用時における第一軸の円周方向に対するボンド磁石の滑りの発生、径方向及び軸方向に対するボンド磁石の移動の発生などが抑制される。したがって、本発明のトルク検出装置によれば、安定した検出特性を得ることができる。

前述のように、本発明の磁石モールド軸材では、温度変化、成形歪などによるボンド磁石の破損の発生が抑制される。また、本発明の磁石モールド軸材の製造方法によれば、得られる磁石モールド軸材に、耐久性を付与することができる。さらに、本発明のトルク検出装置によれば、安定した検出特性を得ること、高い耐久性を発揮することなどの少なくともいずれかを達成することができる。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の磁石モールド軸材の実施態様を説明する。図１〜図４は、それぞれ、本発明の磁石モールド軸材の一実施態様を示す概略説明図である。図１（ａ）、図２（ａ）、図３（ａ）及び図４（ａ）それぞれは、本発明の磁石モールド軸材の断面図である。また、図１（ｂ）、図２（ｂ）、図３（ｂ）及び図４（ｂ）それぞれは、前記図１（ａ）、図２（ａ）、図３（ａ）及び図４（ａ）それぞれのＡＡ線での横断面図である。また、図１（ｃ）、図２（ｃ）、図３（ｃ）及び図４（ｃ）それぞれは、前記図１（ａ）、図２（ａ）、図３（ａ）及び図４（ａ）それぞれのＢＢ線での横断面図である。

本発明の磁石モールド軸材は、１つの実施態様では、図１に示されるように、軸本体１と、この軸本体１の外周面に射出成形により固着された筒状のボンド磁石５とからなる磁石モールド軸材であり、ボンド磁石５は、軸本体１の円周方向に隙間２を有して配置された複数のボンド磁石片５ａ，５ｂよりなり、ボンド磁石片５ａ，５ｂの円周方向に対する滑り止めを行う滑り止め加工部３と、ボンド磁石片５ａ，５ｂが径方向及び軸方向に移動しないように固定する固定加工部４とが軸本体１の外周面に形成されていることを特徴とする磁石モールド軸材である（実施態様１）。

本発明の磁石モールド軸材は、ボンド磁石５が、軸本体１の円周方向に隙間を有して配置された複数のボンド磁石片５ａ，５ｂよりなる点に１つの大きな特徴がある。

従来、例えば、図７に示される磁石モールド軸材では、軸本体１の外周面の全周に、一体としてボンド磁石５が配置されている。そのため、図７に示される磁石モールド軸材は、温度変化などが生じた場合には、軸本体１とボンド磁石５との間の熱膨張率の差によりボンド磁石５に応力集中が発生し、ボンド磁石５にクラックが生じることがあるという欠点がある。また、図７に示される磁石モールド軸材では、軸本体１の外周面の全周を覆うようにボンド磁石５が一体として配置されているため、製造に際して、成形歪が生じやすいという欠点がある。

しかしながら、本発明の磁石モールド軸材では、例えば、図１に示されるように、ボンド磁石５が、軸本体１の円周方向に隙間を有して配置された複数のボンド磁石片５ａ，５ｂよりなるものであるため、例えば、図７に示される従来の磁石モールド軸材に比べ、温度変化に伴う熱膨張などによる応力の発生が抑制される。また、前述のように、ボンド磁石５が、軸本体１の円周方向に隙間を有して配置された複数のボンド磁石片５ａ，５ｂよりなるものであるため、本発明の磁石モールド軸材では、例えば、図７に示される従来の磁石モールド軸材に比べ、成形歪がより一層抑制される。そのため、本発明の磁石モールド軸材によれば、温度変化、成形歪などによるボンド磁石５の破損の発生が抑制される。したがって、本発明の磁石モールド軸材は、耐久性に優れる。

ボンド磁石片５ａ，５ｂは、ボンド磁石材料を成形し、着磁させることにより得られる。前記ボンド磁石材料としては、例えば、磁性粉末と結合材料とを含有し、該磁性粉末同士が結合材料によって結合された状態となっている材料などが挙げられる。前記磁性粉末としては、特に限定されないが、例えば、希土類系磁石などが挙げられる。前記結合材料としては、特に限定されないが、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などが挙げられる。また、前記熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などが挙げられる。また、前記熱可塑性樹脂としては、スチレン系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂などが挙げられる。

ボンド磁石５を構成する各ボンド磁石片５ａ，５ｂは、軸本体１の円周方向に隙間を有するように配置されている。軸本体１における各ボンド磁石片５ａ，５ｂの位置は、良好な回転特性を発現させる観点から、軸本体１の中心軸上に重心をとるように配置された位置であればよい。

ボンド磁石５の径方向の厚さは、磁石モールド軸材の用途などに応じて、適宜設定され、十分な総磁束密度を確保する厚さとなる。

滑り止め加工部３は、ローレット加工により形成されていてもよく、軸本体の径方向内方に深さを有する複数のくぼみを加工することにより形成されていてもよい。これにより、滑り止め加工部３では、軸本体１とボンド磁石片５ａ，５ｂとの間の締結力をより強くすることができるため、本発明の磁石モールド軸材では、使用時における円周方向に対するボンド磁石片５ａ，５ｂの滑りの発生が抑制される。このように、本発明の磁石モールド軸材では、滑り止め加工部３を有するため、使用時における円周方向に対するボンド磁石片５ａ，５ｂの滑りの発生が抑制され、ひいては、円周方向に対するボンド磁石５の滑りの発生が抑制される。

前記ローレット加工としては、特に限定されないが、例えば、ＪＩＳ Ｂ ０９５１に規定される平目加工、アヤ目加工などが挙げられる。前記ローレット加工部におけるローレット目の寸法は、ボンド磁石片５ａ，５ｂと軸本体１との間の締結力が十分に得られる範囲であればよい。

前記くぼみは、軸本体１の外周面に、その軸本体の径方向内方に深さを有するように、複数のくぼみを加工することにより形成される。前記くぼみの大きさ及び数は、軸本体１とボンド磁石片５ａ，５ｂとの間の締結力を十分に発現する範囲であればよい。

実施態様１の磁石モールド軸材では、固定加工部４は、軸本体１の外周面の径方向内方に深さを有する複数の有底孔からなる孔加工部、又は軸本体１の径方向内方に深さを有し、軸本体１の外周面の円周方向に伸びる溝からなり、かつ前記溝の幅が径方向外方位置よりも径方向内方位置に向けて大きくすべくヌスミ加工により形成されているヌスミ加工部であることが好ましい。これにより、実施態様１の磁石モールド軸材では、径方向及び軸方向に対するボンド磁石片５ａ，５ｂの移動の発生が効果的に抑制され、例えば、使用時において、当該磁石モールド軸材の回転により軸本体１の径方向への遠心力が生じたときにも、軸本体１の径方向に対するボンド磁石片５の移動の発生が抑制される点で有利である。このように、本発明の磁石モールド軸材では、固定加工部４を有するため、使用時における径方向及び軸方向に対するボンド磁石片５ａ，５ｂの移動の発生が効果的に抑制され、ひいては、径方向及び軸方向に対するボンド磁石５の移動の発生が抑制される。

図１に示される磁石モールド軸材は、固定加工部４がヌスミ加工部である磁石モールド軸材の一例である。図１に示される磁石モールド軸材では、前記ヌスミ加工部は、図１（ａ）に示されるように、軸本体１の径方向内方に深さを有し、軸本体１の外周面の円周方向に伸びる溝の幅が径方向外方位置よりも径方向内方位置に向けて大きくすべくヌスミ加工により形成されており、軸本体１の外周面に設けられている。また、図１（ｂ）に示されるように、前記ヌスミ加工部は、軸本体１の外周面の円周方向に伸びている。図１に示される磁石モールド軸材の場合、かかるヌスミ加工部には、ボンド磁石５が入り込んだ状態となっている。かかるヌスミ加工部により、ボンド磁石５は、径方向及び軸方向の両方への移動が抑止された状態となっている。これにより、実施態様１の磁石モールド軸材によれば、使用時における径方向及び軸方向に対するボンド磁石片５ａ，５ｂの移動の発生が効果的に抑制され、ひいては、径方向及び軸方向に対するボンド磁石５の移動の発生が抑制される。

本発明の磁石モールド軸材は、他の実施態様では、図２〜図４に示されるように、軸本体１と、軸本体１の外周面に射出成形により固着された筒状のボンド磁石５とからなる磁石モールド軸材であって、ボンド磁石５は、軸本体１の円周方向に隙間を有して配置された複数のボンド磁石片５ａ，５ｂよりなり、ボンド磁石片５ａ，５ｂの円周方向に対する滑り止めを行う滑り止め加工部３と、ボンド磁石片５ａ，５ｂが径方向及び軸方向に移動しないように固定する固定加工部４とが軸本体１の外周面に形成され、前記隙間が、その軸本体の円周方向に幅を有し、径方向内方に深さを有し、かつ軸方向に伸びる溝部２ａ又はその軸本体の円周方向に幅を有し、径方向外方に高さを有し、かつ軸方向に伸びる突出部２ｂにより形成されていることを特徴とする磁石モールド軸材である（実施態様２）。

実施態様２の磁石モールド軸材においても、固定加工部４は、図２及び図３に示されるように、軸本体１の径方向内方に深さを有し、軸本体１の外周面の円周方向に伸びる溝からなり、かつ前記溝の幅が径方向外方位置よりも径方向内方位置に向けて大きくすべくヌスミ加工により形成されているヌスミ加工部、又は図４に示されるように、軸本体１の外周面の径方向内方に深さを有する複数の有底孔からなる孔加工部であることが好ましい。

図２〜図４に示される実施態様２の磁石モールド軸材において、溝部２ａ又は突出部２ｂは、当該磁石モールド軸材の製造に際して、対応する円周方向位置に前記隙間を生成し、それにより、複数のボンド磁石片５ａ，５ｂが軸本体１の円周方向に前記隙間を有して配置されるように、軸本体１の外周面に円周方向に所定間隔離れて配置されている。

実施態様２のボンド磁石モールド軸材において、溝部２ａ又は突出部２ｂは、良好な回転特性を発現させる観点から、当該磁石モールド軸材が軸本体１の中心軸上に重心を有するように配置されていればよい。この場合、ボンド磁石片５ａ，５ｂは、射出成形に際して、軸本体の外周面に円周方向に所定間隔離れて配置された溝部２ａ又は突出部２ｂと外周面に形成された固定加工部４と外周面に形成された滑り止め加工部３とを有する軸本体１に嵌合された金型内をボンド磁石材料で充填して、軸本体の円周方向に隙間を有して配置された複数の成形体片を成形する同時又は成形し。その後、前記成形体片を着磁させることにより、軸本体１の外周面に形成される。

溝部２ａ又は突出部２ｂの数は、特に限定されるものではなく、ボンド磁石片の数に応じて適宜設定されうる。

図２に示される磁石モールド軸材では、図１における隙間２は、軸本体１の円周方向に幅を有し、径方向内方に深さを有し、かつ軸方向に伸びる溝部２ａに対応する。溝部２ａの深さの範囲及び幅の範囲は、それぞれ、製造に際して、複数のボンド磁石片５ａ，５ｂを形成させるに十分な範囲であればよい。

また、図３に示される磁石モールド軸材では、図１における隙間２は、軸本体１の円周方向に幅を有し、径方向外方に高さを有し、かつ軸方向に伸びる突出部２ｂに対応する。

また、本発明の磁石モールド軸材では、固定加工部４は、図４に示されるように、軸本体１の外周面の径方向内方に深さを有する複数の有底孔からなる孔加工部であってもよい。かかる孔加工部の数は、適宜設定される。前記孔加工部には、ボンド磁石５が入り込んだ状態となっている。かかる孔加工部により、ボンド磁石５は、径方向及び軸方向の両方への移動が抑止された状態となっている。これにより、実施態様１の磁石モールド軸材では、使用時における径方向及び軸方向に対するボンド磁石片５ａ，５ｂの移動の発生が効果的に抑制され、ひいては、径方向及び軸方向に対するボンド磁石５の移動の発生が抑制される。

本発明の磁石モールド軸材において、ボンド磁石５は、全体としてＳ極とＮ極とを円周方向に均等かつ交互に有していてもよい。ボンド磁石５が全体としてＳ極とＮ極とを円周方向に均等かつ交互に有するものである場合、当該磁石モールド軸材によれば、軸本体１の中心軸を回転中心として回転させた際には、周期的な磁極の変化を示す。したがって、かかる磁石モールド軸材は、例えば、トルク検出装置などのロータとして好適である。

本発明は、他の側面では、下記工程（１）〜（３）：
（１） ボンド磁石片の円周方向に対する滑り止めを行う滑り止め加工部と、前記ボンド磁石片が径方向及び軸方向に移動しないように固定する固定加工部とを前記軸本体の外周面に形成させる工程、
（２） ボンド磁石材料を射出させるゲートを有し、前記軸本体の外周面に円周方向に隙間を有して配置させるように複数の成形体片をその外周面に形成させるための金型を、前記工程（１）で得られた軸本体の外周側にセットする工程、及び
（３） 前記工程（２）でセットした金型のゲートからボンド磁石材料を射出させてその金型内を当該材料で充填して、前記軸本体の円周方向に隙間を有して配置された複数の成形体片を成形すると同時又は成形した後に、前記複数の成形体片を着磁させ、前記軸本体の円周方向に隙間を有して配置された複数のボンド磁石片よりなるボンド磁石をその外周面に形成させる工程を含む、軸本体の外周面を、ボンド磁石で覆う磁石モールド軸材の製造方法に関する。

本発明の製造方法では、ボンド磁石片の円周方向に対する滑り止めを行う滑り止め加工部と、前記ボンド磁石片が径方向及び軸方向に移動しないように固定する固定加工部とを前記軸本体の外周面に形成させる〔工程（１）〕。

本発明の製造方法は、前記工程（１）において、ボンド磁石片の円周方向に対する滑り止めを行う滑り止め加工部を前記軸本体の外周面に形成させることに１つの大きな特徴がある。これにより、本発明の製造方法によれば、得られる磁石モールド軸材の軸本体とボンド磁石片との間の締結力を、円周方向において高めることができる。したがって、本発明の製造方法によれば、得られる磁石モールド軸材に、円周方向に対するボンド磁石の滑りの発生を抑制する性質を付与することができる。

前記工程（１）において、前記滑り止め加工部は、例えば、前記軸本体の外周面に、例えば、ローレット加工（ＪＩＳ Ｂ ０９５１に規定される平目加工、アヤ目加工など）を施すこと、前記軸本体の径方向内方に深さを有するように、複数のくぼみを加工することなどにより形成させることができる。

また、本発明の製造方法は、前記工程（１）において、前記ボンド磁石片が径方向及び軸方向に移動しないように固定する固定加工部を前記軸本体の外周面に形成させる点にも１つの大きな特徴がある。これにより、本発明の製造方法によれば、得られる磁石モールド軸材の軸本体とボンド磁石片との間の締結力を、径方向及び軸方向において、高めることができる。したがって、本発明の製造方法によれば、得られる磁石モールド軸材に、径方向及び軸方向に対するボンド磁石の移動を抑制する性質を付与することができる。

前記工程（１）において、前記固定加工部は、例えば、前記軸本体の外周面の径方向内方に深さを有する複数の有底孔を設けること、前記軸本体の径方向内方に深さを有し、その軸本体の外周面の円周方向に伸びる溝からなり、かつ前記溝の幅が径方向外方位置よりも径方向内方位置に向けて大きくなるようにヌスミ加工を行うことにより、ヌスミ加工部を設けることなどにより、形成させることができる。

このように、本発明の製造方法によれば、前記工程（１）を行うため、得られる磁石モールド軸材に、使用時における円周方向に対するボンド磁石の滑りの発生を抑制する性質、並びに径方向及び軸方向に対するボンド磁石の移動の発生を抑制する性質を付与することができる。

その後、ボンド磁石材料を射出させるゲートを有し、前記軸本体の外周面に円周方向に隙間を有して配置させるように複数の成形体片をその外周面に形成させるための金型を、前記工程（１）で得られた軸本体の外周側にセットする〔工程（２）〕。

本発明の製造方法では、前記工程（２）において、軸本体の外周面に円周方向に隙間を有して配置させるように複数の成形体片をその外周面に形成させるための金型を、前記工程（１）で得られた軸本体の外周側にセットする点に１つの大きな特徴がある。かかる工程を行うことにより、本発明の製造方法では、前記軸本体にセットされた金型内に、その軸本体の円周方向に隙間を有するように配置された複数の成形体片を成形するための空間が形成される。したがって、本発明の製造方法では、前記軸本体の円周方向に隙間を有して配置された複数の成形体片を容易に成形することができる。

前記金型は、前記軸本体の外周側にセットされた際に、軸本体の円周方向に隙間を有するように配置された複数の成形体片を成形するための空隙を形成する構造を有する。また、かかる金型は、例えば、ボンド磁石材料を射出させるゲートを有する金型上型と、金型下型とからなる。

本発明の製造方法では、金型上型に設けられるゲートの数及び前記ゲートの内径は、特に限定されるものではなく、製造対象の磁石モールド軸材の大きさなどに応じて適宜設定されうる。

前記金型を軸本体の外周側にセットした際に、前記金型と軸本体とにより形成される空隙の寸法は、十分な表面磁束密度を確保できるボンド磁石片５ａ，５ｂそれぞれの径方向の厚さとなる。

本発明の製造方法では、その後、前記工程（２）でセットした金型のゲートからボンド磁石材料を射出させてその金型内を当該材料で充填して、前記軸本体の円周方向に隙間を有して配置された複数の成形体片を成形すると同時又は成形した後に、前記成形体片を着磁させ、前記軸本体の円周方向に隙間を有して配置された複数のボンド磁石片よりなるボンド磁石をその外周面に形成させる〔工程（３）〕。

本発明の製造方法では、前記工程（３）において、前記工程（２）でセットした金型のゲートからボンド磁石材料を射出させてその金型内を当該材料で充填する点にも１つの大きな特徴がある。そのため、本発明の製造方法によれば、前記軸本体の円周方向に隙間を有して配置された複数の成形体片を、当該軸本体の外周面に、容易に成形することができる。

また、本発明の製造方法では、前記工程（３）において、前記成形体片を成形すると同時又は成形した後に、当該成形体片を着磁させることにも１つの大きな特徴がある。したがって、本発明の製造方法によれば、前記軸本体の円周方向に隙間を有して配置された複数のボンド磁石片よりなるボンド磁石を、前記軸本体の外周面に容易に形成させることができる。また、本発明の製造方法では、前記軸本体の円周方向に隙間を有して配置された複数のボンド磁石片よりなるボンド磁石を前記軸本体の外周面に形成させるため、本発明の製造方法によれば、温度変化、成形歪などによるボンド磁石の破損の発生が抑制されること、使用時における円周方向に対するボンド磁石の滑りの発生、径方向及び軸方向に対するボンド磁石の移動の発生などが抑制されることなどの少なくともいずれかを達成する磁石モールド軸材が得られる。このように、本発明の製造方法によれば、得られる磁石モールド軸材に耐久性を付与することができる。

金型内をボンド磁石材料で充填する際の充填速度は、ボンド磁石材料の粘度などに応じて適宜設定されうる。

本発明の製造方法において、ボンド磁石の成形は、用いられるボンド磁石材料中に含まれる樹脂の種類に応じた方法により行われる。例えば、樹脂が熱硬化性樹脂である場合、前記方法としては、金型内をボンド磁石材料で充填した後、該樹脂の硬化温度で該ボンド磁石材料を保温する方法などが挙げられる。また、例えば、樹脂が熱可塑性樹脂である場合、前記方法としては、該樹脂の融点以上に加熱されたボンド磁石材料で金型内を充填し、その後、前記ボンド磁石材料を該樹脂の融点未満の温度で保温する方法などが挙げられる。

成形体片の着磁処理は、成形体片を成形すると同時に行ってもよく、前記成形体片を成形した後に行ってもよい。かかる成形体片の着磁処理は、例えば、ボンド磁石材料で充填され、成形が行われている金型若しくは成形後に得られたモールド軸材の外周側に、形成されうる磁場内に位置するように着磁ヨークを設置し、定常的に又は間欠的に磁場を発生させること等により行われる。

本発明の製造方法では、前記着磁ヨークを用いて着磁処理を行うことにより、全体としてＳ極とＮ極とを円周方向に均等かつ交互に有するように、複数のボンド磁石片よりなるボンド磁石を形成させることができる。

本発明の製造方法によれば、温度変化、成形歪などによるボンド磁石の破損の発生が抑制されること、使用時における軸本体の円周方向に対するボンド磁石の滑りの発生、軸本体の径方向外方と軸方向とに対するボンド磁石の位置ずれの発生などが抑制されることなどの少なくともいずれかを達成する磁石モールド軸材を容易に得ることができる。

本発明は、別の側面では、同軸状に連結された第一軸及び第二軸と、その第一軸の外周面に形成されたボンド磁石と、前記ボンド磁石の磁界内において磁気回路を構成すべく第二軸に取り付けられた複数の軟磁性体と、この軟磁性体で発生した磁束を検出する検出器とを備えているトルク検出装置であって、
前記ボンド磁石は、前記第一軸の円周方向に隙間を有して配置された複数のボンド磁石片よりなり、全体としてＳ極とＮ極とを円周方向に均等かつ交互に有し、
前記ボンド磁石片の円周方向に対する滑り止めを行う滑り止め加工部と、前記ボンド磁石片が径方向及び軸方向に移動しないように固定する固定加工部とが、前記第一軸の外周面に形成されていることを特徴とするトルク検出装置に関する。

本発明のトルク検出装置の１つの実施態様の構成を示す概略説明図を図８に示す。図８（ａ）は、分解斜視図であり、図８（ｂ）は、縦断面図である。

本発明のトルク検出装置は、図８に示されるように、第一軸１０１の外周面に形成されたボンド磁石１０５は、第一軸１０１の円周方向に隙間を有して配置された複数のボンド磁石片１０５ａよりなる。したがって、本発明のトルク検出装置は、温度変化、成形歪などによるボンド磁石５の破損の発生が抑制されるため、耐久性に優れる。

本発明のトルク検出装置においては、図８（ａ）に示されるように、ボンド磁石１０５は、第一軸１０１の円周方向に隙間を有して配置された複数のボンド磁石片１０５ａ，１０５ｂよりなり、全体としてＳ極とＮ極とを円周方向に均等かつ交互に有する。さらに、本発明のトルク検出装置においては、図示しないが、ボンド磁石片１０５ａ，１０５ｂの円周方向に対する滑り止めを行う滑り止め加工部と、ボンド磁石片１０５ａ，１０５ｂが第一軸１０１の径方向及び軸方向に移動しないように固定する固定加工部とが、第一軸１０１の外周面に形成されているため、使用時における円周方向に対するボンド磁石１０５の滑りの発生、径方向及び軸方向に対するボンド磁石１０５の移動の発生などが抑制される。したがって、本発明のトルク検出装置によれば、安定した検出特性を得ることができる。

図８に示されるトルク検出装置は、第一軸１０１と第二軸１０２とが、細径のトーションバー１０３を介して同軸状に連結されている。第一軸１０１及び第二軸１０２は、それぞれピン１０８によりトーションバー１０３に連結されている。

第一軸１０１には、その第一軸１０１の外周面にボンド磁石１０５が形成されている。ボンド磁石１０５は、複数のボンド磁石片１０５ａ，１０５ｂからなり、Ｓ極とＮ極とを円周方向に交互に有する。

第二軸１０２には、半径方向に適当な隙間を設けてボンド磁石１０５を囲む２つの軟磁性体１０４ａ，１０４ｂが、同軸に固設されている。軟磁性体１０４ａ，１０４ｂは、板状のリングに、その板面に垂直な一方向に延びる１２個の二等辺三角形状の爪１０９が等間隔に周設されている。２つの軟磁性体４ａ，４ｂは、それぞれの爪１０９が周方向に適当な間隔でずれるように対向している。

軟磁性体１０４ａ，１０４ｂは、ボンド磁石１０５のＳ極及びＮ極の位置に対応して生じる磁界内に配置されており、それらの間のギャップに生じる磁束を検出する１又は複数の検出器１０６が、ギャップに挿入されている。

検出器１０６としては、例えば、ホールＩＣなどが挙げられる。検出器１０６は、例えば、ハウジングに固定され、検出器１０６のリード線１０７は、例えば、基板に半田付けされ、検出器６が作動する為の電源を供給し、検出器１０６が検出した出力を得ている。軟磁性体１０４ａ，１０４ｂは、トルクが加えられない中立状態で、それぞれの爪１０９の先端が、ボンド磁石１０５のＮ極及びＳ極の境界を指すように配置される。

本発明のトルク検出装置において、第一軸１０１又は第二軸１０２にトルクが加えられないとき、軟磁性体１０４ａ，１０４ｂの各爪１０９は、図９（ｂ）に示すように、ボンド磁石１０５のＮ極及びＳ極に対向する面積が等しくなり、Ｎ極から入る磁束とＳ極へ出る磁束とが等しくなるので、軟磁性体１０４ａ及び軟磁性体１０４ｂ間には磁束は生じない。

第一軸１０１又は第二軸１０２に一方向のトルクが加えられたとき、トーションバー１０３にねじれが生じて、軟磁性体１０４ａ，１０４ｂの各爪１０９及びボンド磁石１０５のＮ極及びＳ極が変化する。このとき、例えば、図９（ａ）に示すように、軟磁性体１０４ａの各爪１０９に対向する面積が、Ｎ極の方がＳ極より大きくなり、Ｎ極から入る磁束の方がＳ極へ出る磁束より大きくなる。また、軟磁性体１０４ｂの各爪１０９に対向する面積が、Ｎ極の方がＳ極より小さくなり、Ｎ極から入る磁束の方がＳ極へ出る磁束より小さくなる。その結果、軟磁性体１０４ａから軟磁性体１０４ｂへの磁束が生じ、該磁束の磁束密度は、各爪１０９に対向するＮ極及びＳ極の面積の差が大きい程、大きくなる。

一方、第一軸１０１又は第二軸１０２に他方向のトルクが加えられたとき、上記とは逆方向に、トーションバー１０３にねじれが生じて、軟磁性体１０４ａ，１０４ｂの各爪１０９とボンド磁石１０５のＳ極及びＮ極との相対位置が変化する。このとき、例えば、図９（ｃ）に示すように、軟磁性体１０４ａの各爪１０９に対向する面積が、Ｎ極の方がＳ極より小さくなり、Ｎ極から入る磁束の方がＳ極へ出る磁束より小さくなる。また、軟磁性体１０４ｂの各爪１０９に対向する面積が、Ｎ極の方がＳ極より大きくなり、Ｎ極から入る磁束の方がＳ極へ出る磁束より大きくなる。その結果、軟磁性体１０４ｂから軟磁性体１０４ａへの磁束が生じ、該磁束の磁束密度は、各爪１０９に対向するＮ極及びＳ極の面積の差が大きい程大きくなる。

軟磁性体１０４ａ及び軟磁性体１０４ｂ間のギャップに生じる磁束密度の変化を、トーションバー１０３のねじれ角である電気角−１８０〜１８０ｄｅｇ．（機械角−１５〜１５ｄｅｇ．）に対応させて図示すると、図９（ｄ）に示すような正弦波状となる。実際に使用される範囲は、トーションバー１０３の剛性から、−９０〜９０ｄｅｇ．を超えることはなく、加えられたトルクに応じた磁束密度を検出することができる。つまり、検出した磁束密度に基づき、加えられたトルクを知ることができる。

本発明のトルク検出装置は、前記軟磁性体に磁気結合され、該軟磁性体からの磁束を誘導する複数の補助軟磁性体をさらに備えてもよい。この場合、検出器は、前記補助軟磁性体に発生した磁束を検出する。

図１は、本発明の磁石モールド軸材の一実施態様を示す概略説明図である。 図２は、本発明の磁石モールド軸材の一実施態様を示す概略説明図である。 図３は、本発明の磁石モールド軸材の一実施態様を示す概略説明図である。 図４は、本発明の磁石モールド軸材の一実施態様を示す概略説明図である。 図５は、従来の磁石モールド軸材を示す概略説明図である。 図６は、従来の磁石モールド軸材を示す概略説明図である。 図７は、従来の磁石モールド軸材を示す概略説明図である。 図８は、本発明のトルク検出装置の構成を示す概略説明図である。 図９は、本発明のトルク検出装置の動作を示す概略説明図である。

符号の説明

１ 軸本体
２ 隙間
２ａ 溝部
２ｂ 突出部
３ 滑り止め加工部
４ 固定加工部
５ ボンド磁石
５ａ，５ｂ ボンド磁石片
６ 樹脂
７ 焼結磁石
８ スリーブ
１０１ 第一軸
１０２ 第二軸
１０３ トーションバー
１０４ａ，１０４ｂ 軟磁性体
１０５ ボンド磁石
１０５ａ，１０５ｂ ボンド磁石片
１０６ 検出器
１０７ リード線
１０８ ピン
１０９ 爪

Claims (2)

1. 軸本体と、この軸本体の外周面に射出成形により固着され、当該軸本体とは熱膨張率が異なる筒状のボンド磁石とからなる磁石モールド軸材であって、
   前記ボンド磁石は、前記軸本体の円周方向に隙間を有して配置されるとともに、前記軸本体の外周面に射出成形された複数の成形体片が着磁されて構成された、複数のボンド磁石片よりなり、
   前記ボンド磁石片の円周方向に対する滑り止めを行う滑り止め加工部と、前記ボンド磁石片が径方向及び軸方向に移動しないように固定する固定加工部とが前記軸本体の外周面に形成され、
   前記固定加工部は、前記軸本体の外周面の径方向内方に深さを有する複数の有底孔からなる孔加工部、又は前記軸本体の径方向内方に深さを有し、その軸本体の外周面の円周方向に伸びる溝からなり、かつ前記溝の幅が径方向外方位置よりも径方向内方位置に向けて大きくすべくヌスミ加工により形成されているヌスミ加工部であることを特徴とする磁石モールド軸材。
2. 同軸状に連結された第一軸及び第二軸と、その第一軸の外周面に形成され、当該第一軸とは熱膨張率が異なるボンド磁石と、前記ボンド磁石の磁界内において磁気回路を構成すべく第二軸に取り付けられた複数の軟磁性体と、この軟磁性体で発生した磁束を検出する検出器とを備えているトルク検出装置であって、
   前記ボンド磁石は、前記第一軸の円周方向に隙間を有して配置されるとともに、前記第一軸の外周面に射出成形された複数の成形体片が着磁されて構成された、複数のボンド磁石片よりなり、全体としてＳ極とＮ極とを円周方向に均等かつ交互に有し、
   前記ボンド磁石片の円周方向に対する滑り止めを行う滑り止め加工部と、前記ボンド磁石片が径方向及び軸方向に移動しないように固定する固定加工部とが、前記第一軸の外周面に形成され、
   前記固定加工部は、前記第一軸の外周面の径方向内方に深さを有する複数の有底孔からなる孔加工部、又は前記第一軸の径方向内方に深さを有し、その第一軸の外周面の円周方向に伸びる溝からなり、かつ前記溝の幅が径方向外方位置よりも径方向内方位置に向けて大きくすべくヌスミ加工により形成されているヌスミ加工部であることを特徴とするトルク検出装置。

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