（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付している。
(First Embodiment)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each of the following embodiments, the same or equal parts are designated by the same reference numerals in the drawings.
＜トルク検出装置１０＞
実施形態にかかるトルク検出装置１０について、図面を参照しつつ説明する。図１に示すように、トルク検出装置１０は、例えば、車両のステアリング操作を補助するための電動パワーステアリング装置２０を備えたステアリングシステム１００に用いられる。
<Torque detector 10>
The torque detection device 10 according to the embodiment will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the torque detection device 10 is used, for example, in a steering system 100 including an electric power steering device 20 for assisting a steering operation of a vehicle.
ハンドル３０は、ステアリングシャフト４０と接続される。図２に示すように、ステアリングシャフト４０は、ハンドル３０と接続される第１軸としての入力軸４１と、入力軸４１に連結されるトーションバー４２と、トーションバー４２を介して入力軸４１と連結される第２軸としての出力軸４３を有する。
The steering wheel 30 is connected to the steering shaft 40. As shown in FIG. 2, the steering shaft 40 includes an input shaft 41 as a first shaft connected to the handle 30, a torsion bar 42 connected to the input shaft 41, and an input shaft 41 via the torsion bar 42. It has an output shaft 43 as a second shaft to be connected.
トーションバー４２は、一端側が入力軸４１に、他端側が出力軸４３にそれぞれ固定ピン４４により固定され、入力軸４１と出力軸４３とを同軸上に連結する。トーションバー４２は、棒状の弾性部材であり、ステアリングシャフト４０に加えられるねじれトルクに応じて、ねじれ変位し、弾性力を蓄える。図１に示すように、入力軸４１と出力軸４３との間には、トーションバー４２（すなわち、ステアリングシャフト４０）に加わるねじれトルクを検出するトルク検出装置１０が設けられている。
The torsion bar 42 is fixed to the input shaft 41 on one end side and to the output shaft 43 on the other end side by fixing pins 44, and coaxially connects the input shaft 41 and the output shaft 43. The torsion bar 42 is a rod-shaped elastic member, which is twisted and displaced according to the torsional torque applied to the steering shaft 40 to store elastic force. As shown in FIG. 1, a torque detecting device 10 for detecting the torsional torque applied to the torsion bar 42 (that is, the steering shaft 40) is provided between the input shaft 41 and the output shaft 43.
出力軸４３の先端には、ピニオンギヤ５０が設けられており、ピニオンギヤ５０はラック軸５１にかみ合わされている。ラック軸５１の両端には、タイロッド等を介して、一対の車輪５２が連結されている。これにより、ドライバがハンドル３０を回転させると、ハンドル３０に接続されたステアリングシャフト４０が回転する。ステアリングシャフト４０が回転すると、ピニオンギヤ５０によってラック軸５１が左右方向に直線運動する。そして、ラック軸５１の変位量に応じて、一対の車輪５２が操舵される。
A pinion gear 50 is provided at the tip of the output shaft 43, and the pinion gear 50 is engaged with the rack shaft 51. A pair of wheels 52 are connected to both ends of the rack shaft 51 via a tie rod or the like. As a result, when the driver rotates the steering wheel 30, the steering shaft 40 connected to the steering wheel 30 rotates. When the steering shaft 40 rotates, the rack shaft 51 linearly moves in the left-right direction by the pinion gear 50. Then, the pair of wheels 52 are steered according to the amount of displacement of the rack shaft 51.
電動パワーステアリング装置２０は、ドライバによるハンドル３０の操舵を補助する補助トルクを出力するモータ２１と、減速ギヤ２２と、制御装置２３等を備える。減速ギヤ２２は、モータ２１の回転を減速してステアリングシャフト４０に伝達する。本実施形態では、コラムアシストタイプであるが、モータ２１の回転をピニオンギヤ５０に伝えるピニオンアシストタイプや、モータ２１の回転をラック軸５１に伝えるラックアシストタイプでもよい。制御装置２３は、トルク検出装置１０からねじれトルクを示す電圧信号を入力し、取得した電圧信号に応じてモータ２１の駆動を制御する。
The electric power steering device 20 includes a motor 21 that outputs an auxiliary torque that assists the driver in steering the steering wheel 30, a reduction gear 22, a control device 23, and the like. The reduction gear 22 reduces the rotation of the motor 21 and transmits it to the steering shaft 40. In the present embodiment, although it is a column assist type, it may be a pinion assist type that transmits the rotation of the motor 21 to the pinion gear 50 or a rack assist type that transmits the rotation of the motor 21 to the rack shaft 51. The control device 23 inputs a voltage signal indicating a torsional torque from the torque detection device 10, and controls the drive of the motor 21 according to the acquired voltage signal.
なお、以下では、単に軸方向と示した場合には、ステアリングシャフト４０（入力軸４１、トーションバー４２、及び出力軸４３も含む。以下同様）の軸方向のことを意味する。また、単に径方向と示した場合には、ステアリングシャフト４０の径方向のことを意味し、単に周方向と示した場合には、ステアリングシャフト４０の周方向のことを意味する。また、図では、ステアリングシャフト４０の軸方向を矢印Ｚで示し、径方向を矢印Ｘで示し、周方向を矢印Ｙで示す。
In the following, when simply referred to as the axial direction, it means the axial direction of the steering shaft 40 (including the input shaft 41, the torsion bar 42, and the output shaft 43; the same applies hereinafter). Further, when simply indicated as the radial direction, it means the radial direction of the steering shaft 40, and when simply indicated as the circumferential direction, it means the circumferential direction of the steering shaft 40. Further, in the figure, the axial direction of the steering shaft 40 is indicated by an arrow Z, the radial direction is indicated by an arrow X, and the circumferential direction is indicated by an arrow Y.
図２に示すように、トルク検出装置１０は、入力軸４１に固定される磁石１１と、出力軸４３に固定される１対の磁気ヨーク１２と、１対の磁気ヨーク１２の間における磁束密度を検出する磁気センサ１３等を備える。
As shown in FIG. 2, the torque detection device 10 has a magnetic flux density between a magnet 11 fixed to the input shaft 41, a pair of magnetic yokes 12 fixed to the output shaft 43, and a pair of magnetic yokes 12. A magnetic sensor 13 or the like for detecting the above is provided.
＜磁石１１＞
図３に示すように、磁石１１は、硬磁性体により円筒状に形成される。磁石１１は、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に着磁される。本実施形態では、周方向において、Ｎ極及びＳ極の数は、１２対、計２４極である。すなわち、磁石１１は、Ｎ極とＳ極とが周方向に磁極ピッチに応じた所定角度（１５度）ごとに交互に着磁される。磁石１１の磁極数は、２４極に限らず、偶数であればよい。また、磁石１１は、軸方向においてＮ極とＳ極とが異なるように着磁される。すなわち、磁石１１の着磁方向は、軸方向であるといえる。
<Magnet 11>
As shown in FIG. 3, the magnet 11 is formed in a cylindrical shape by a hard magnetic material. In the magnet 11, the north pole and the south pole are alternately magnetized in the circumferential direction. In the present embodiment, the number of N poles and S poles in the circumferential direction is 12 pairs, for a total of 24 poles. That is, in the magnet 11, the north pole and the south pole are alternately magnetized at predetermined angles (15 degrees) according to the magnetic pole pitch in the circumferential direction. The number of magnetic poles of the magnet 11 is not limited to 24 poles, and may be an even number. Further, the magnet 11 is magnetized so that the north pole and the south pole are different in the axial direction. That is, it can be said that the magnetizing direction of the magnet 11 is the axial direction.
この磁石１１は、入力軸４１に同軸上に固定される。例えば、図４に示すように、磁石１１が、入力軸４１から径方向外側に突出するように設けられている棒状の固定部材４６を介して、入力軸４１に固定される。固定部材４６の一端は、磁石１１の内周部分に固定され、他端は、入力軸４１に固定される。
The magnet 11 is coaxially fixed to the input shaft 41. For example, as shown in FIG. 4, the magnet 11 is fixed to the input shaft 41 via a rod-shaped fixing member 46 provided so as to project radially outward from the input shaft 41. One end of the fixing member 46 is fixed to the inner peripheral portion of the magnet 11, and the other end is fixed to the input shaft 41.
＜磁気ヨーク１２＞
図５に示すように、１対の磁気ヨーク１２は、軸方向において離間した状態で配置される。なお、１対の磁気ヨーク１２を樹脂モールドすることによって、又は非磁性体のスペーサなどによって磁気ヨーク１２間の配置が固定される。ここで、入力軸４１側に配置される磁気ヨーク１２を第１ヨーク１２１と示し、出力軸４３側に配置される磁気ヨーク１２を第２ヨーク１２２と示す。第１ヨーク１２１及び第２ヨーク１２２は、共に軟磁性体により環状に形成される。第１ヨーク１２１及び第２ヨーク１２２は、出力軸４３に同軸上に固定される。例えば、図４に示すように、第１ヨーク１２１及び第２ヨーク１２２は、出力軸４３に取り付けられた円環状の固定部材４５を介して固定される。
<Magnetic yoke 12>
As shown in FIG. 5, the pair of magnetic yokes 12 are arranged so as to be separated in the axial direction. The arrangement between the magnetic yokes 12 is fixed by resin-molding the pair of magnetic yokes 12 or by using a non-magnetic spacer or the like. Here, the magnetic yoke 12 arranged on the input shaft 41 side is referred to as a first yoke 121, and the magnetic yoke 12 arranged on the output shaft 43 side is referred to as a second yoke 122. Both the first yoke 121 and the second yoke 122 are formed in an annular shape by a soft magnetic material. The first yoke 121 and the second yoke 122 are coaxially fixed to the output shaft 43. For example, as shown in FIG. 4, the first yoke 121 and the second yoke 122 are fixed via an annular fixing member 45 attached to the output shaft 43.
第１ヨーク１２１は、円環状の環状部１４１と、環状部１４１の内縁に設けられた対向部としての爪部１５１と、爪部１５１よりも径方向外側に配置される壁部１６１とを備える。第２ヨーク１２２も同様に、円環状の環状部１４２と、環状部１４２の内縁に設けられた対向部としての爪部１５２と、爪部１５２よりも径方向外側に配置される壁部１６２とを備える。なお、第１ヨーク１２１と、第２ヨーク１２２は、対称となるように設けられている。
The first yoke 121 includes an annular portion 141, a claw portion 151 as an opposing portion provided on the inner edge of the annular portion 141, and a wall portion 161 arranged radially outside the claw portion 151. .. Similarly, the second yoke 122 also has an annular portion 142, a claw portion 152 as an opposing portion provided on the inner edge of the annular portion 142, and a wall portion 162 arranged radially outside the claw portion 152. To be equipped. The first yoke 121 and the second yoke 122 are provided so as to be symmetrical.
＜環状部１４１，１４２＞
まず、環状部１４１，１４２について説明する。図５及び図６に示すように、環状部１４１，１４２の内径は、磁石１１の外径よりも大きく形成されている。環状部１４１，１４２は、磁石１１と離間し、非接触とされている。図５に示すように、第１ヨーク１２１の環状部１４１の外径は、第２ヨーク１２２の環状部１４２の外径と同じである。図７（ａ）に示すように、第１ヨーク１２１の環状部１４１の内径と、第２ヨーク１２２の環状部１４２の内径は同じである。図７（ａ）は、図６のＡ−Ａ線切断部端面図である。
<Ring road 141, 142>
First, the annular portions 141 and 142 will be described. As shown in FIGS. 5 and 6, the inner diameter of the annular portions 141 and 142 is formed to be larger than the outer diameter of the magnet 11. The annular portions 141 and 142 are separated from the magnet 11 and are not in contact with each other. As shown in FIG. 5, the outer diameter of the annular portion 141 of the first yoke 121 is the same as the outer diameter of the annular portion 142 of the second yoke 122. As shown in FIG. 7A, the inner diameter of the annular portion 141 of the first yoke 121 and the inner diameter of the annular portion 142 of the second yoke 122 are the same. FIG. 7A is an end view of the AA line cut portion of FIG.
図７に示すように、環状部１４１，１４２は、薄板状に形成され、軸方向に対して直交方向に延びるように設けられている。そして、軸方向において、第１ヨーク１２１の環状部１４１は、磁石１１の入力軸４１側における端面１１ａから所定距離離れて配置される。一方、軸方向において、第２ヨーク１２２の環状部１４２は、磁石１１の出力軸４３側における端面１１ｂから所定距離離れて配置される。軸方向において、第１ヨーク１２１の環状部１４１から第２ヨーク１２２の環状部１４２までの距離ｄ１は、磁石１１の高さよりもわずかに長くなっている。
As shown in FIG. 7, the annular portions 141 and 142 are formed in a thin plate shape and are provided so as to extend in a direction orthogonal to the axial direction. Then, in the axial direction, the annular portion 141 of the first yoke 121 is arranged at a predetermined distance from the end surface 11a on the input shaft 41 side of the magnet 11. On the other hand, in the axial direction, the annular portion 142 of the second yoke 122 is arranged at a predetermined distance from the end surface 11b on the output shaft 43 side of the magnet 11. In the axial direction, the distance d1 from the annular portion 141 of the first yoke 121 to the annular portion 142 of the second yoke 122 is slightly longer than the height of the magnet 11.
＜爪部１５１，１５２＞
次に、爪部１５１，１５２について説明する。図６に示すように、爪部１５１は、磁石１１の極対数と同数（本実施形態では１２）設けられている。爪部１５１は、環状部１４１の内縁に沿って等間隔に設けられる。つまり、爪部１５１は、磁石１１の極対数に応じて所定角度ごと（３０度ごと）に複数設けられている。なお、爪部１５２も同様に構成されている。爪部１５１，１５２の数は、磁石１１の極対数と異なっていてもよい。
<Claws 151, 152>
Next, the claw portions 151 and 152 will be described. As shown in FIG. 6, the number of claw portions 151 is the same as the number of pole pairs of the magnet 11 (12 in this embodiment). The claw portions 151 are provided at equal intervals along the inner edge of the annular portion 141. That is, a plurality of claw portions 151 are provided at predetermined angles (every 30 degrees) according to the number of pole pairs of the magnet 11. The claw portion 152 is also configured in the same manner. The number of claws 151 and 152 may be different from the number of pole pairs of the magnet 11.
図５及び図７（ｂ）に示すように、第１ヨーク１２１の爪部１５１と、第２ヨーク１２２の爪部１５２とは、周方向において同じ位置に配置されている。図７（ｂ）は、図６のＢ−Ｂ線切断部端面図である。爪部１５１，１５２の詳細については、後述する。
As shown in FIGS. 5 and 7 (b), the claw portion 151 of the first yoke 121 and the claw portion 152 of the second yoke 122 are arranged at the same position in the circumferential direction. FIG. 7B is an end view of the BB line cut portion of FIG. Details of the claw portions 151 and 152 will be described later.
＜壁部１６１，１６２＞
次に壁部１６１，１６２について説明する。図７に示すように、第１ヨーク１２１の壁部１６１の先端１６１ａと、第２ヨーク１２２の壁部１６２の先端１６２ａは、軸方向において離間している。そして、第１ヨーク１２１の壁部１６１の先端１６１ａと、第２ヨーク１２２の壁部１６２の先端１６２ａは、軸方向において、対向するように配置されている。
<Walls 161, 162>
Next, the wall portions 161, 162 will be described. As shown in FIG. 7, the tip 161a of the wall portion 161 of the first yoke 121 and the tip 162a of the wall portion 162 of the second yoke 122 are separated from each other in the axial direction. The tip 161a of the wall portion 161 of the first yoke 121 and the tip 162a of the wall portion 162 of the second yoke 122 are arranged so as to face each other in the axial direction.
具体的には、第１ヨーク１２１の壁部１６１は、第１ヨーク１２１の環状部１４１の外縁から、軸方向において第２ヨーク１２２側に向かって延びるように形成されている。第１ヨーク１２１の壁部１６１は、環状部１４１に対して直交するように設けられている。また、図６の破線に示すように、第１ヨーク１２１の壁部１６１は、環状部１４１の全周に亘って設けられている。
Specifically, the wall portion 161 of the first yoke 121 is formed so as to extend from the outer edge of the annular portion 141 of the first yoke 121 toward the second yoke 122 side in the axial direction. The wall portion 161 of the first yoke 121 is provided so as to be orthogonal to the annular portion 141. Further, as shown by the broken line in FIG. 6, the wall portion 161 of the first yoke 121 is provided over the entire circumference of the annular portion 141.
第２ヨーク１２２の壁部１６２も同様に構成されている。すなわち、第２ヨーク１２２の壁部１６２は、図７に示すように、第２ヨーク１２２の環状部１４２の外縁から、軸方向において第１ヨーク１２１側に向かって延びるように形成されている。ただし、第２ヨーク１２２の壁部１６２は、その先端１６２ａが第１ヨーク１２１に接触しないように設けられている。第２ヨーク１２２の壁部１６２は、環状部１４２に対して直交するように設けられている。また、第２ヨーク１２２の壁部１６２は、環状部１４２の全周に亘って設けられている。
The wall portion 162 of the second yoke 122 is similarly configured. That is, as shown in FIG. 7, the wall portion 162 of the second yoke 122 is formed so as to extend from the outer edge of the annular portion 142 of the second yoke 122 toward the first yoke 121 side in the axial direction. However, the wall portion 162 of the second yoke 122 is provided so that the tip 162a thereof does not come into contact with the first yoke 121. The wall portion 162 of the second yoke 122 is provided so as to be orthogonal to the annular portion 142. Further, the wall portion 162 of the second yoke 122 is provided over the entire circumference of the annular portion 142.
軸方向において、第１ヨーク１２１の壁部１６１の長さと、第２ヨーク１２２の壁部１６２の長さは、同じ長さとなるように形成されている。本実施形態では、環状部１４１，１４２間の距離ｄ１の半分よりも短く形成されている。また、環状部１４１，１４２の外径は同じに形成されており、かつ、同軸上に固定されている。このため、壁部１６１，１６２の先端１６１ａ，１６２ａは、対向するように配置されることとなる。
In the axial direction, the length of the wall portion 161 of the first yoke 121 and the length of the wall portion 162 of the second yoke 122 are formed to be the same length. In the present embodiment, the distance d1 between the annular portions 141 and 142 is formed to be shorter than half. Further, the outer diameters of the annular portions 141 and 142 are formed to be the same, and are fixed coaxially. Therefore, the tips 161a and 162a of the wall portions 161, 162 are arranged so as to face each other.
軸方向において、第１ヨーク１２１の壁部１６１と、第２ヨーク１２２の壁部１６２との間の距離ｄ２は、磁気ヨーク１２間のいずれの距離よりも短くなっている。例えば、距離ｄ２は、周方向において、隣り合う爪部１５１，１５２間の距離よりも短い。このため、磁気ヨーク１２の壁部１６１，１６２以外の部分から磁束が漏れることが抑制される。
In the axial direction, the distance d2 between the wall portion 161 of the first yoke 121 and the wall portion 162 of the second yoke 122 is shorter than any distance between the magnetic yokes 12. For example, the distance d2 is shorter in the circumferential direction than the distance between adjacent claw portions 151 and 152. Therefore, the leakage of magnetic flux from the portions other than the wall portions 161 and 162 of the magnetic yoke 12 is suppressed.
＜磁気センサ１３＞
第１ヨーク１２１の壁部１６１と、第２ヨーク１２２の壁部１６２との間には、少なくとも１つの磁気センサ１３が配置されている。磁気センサ１３は、検出される磁束密度に応じた電圧信号を出力する。磁気センサ１３としては、例えば、ホール素子、磁気抵抗素子などが使用される。
<Magnetic sensor 13>
At least one magnetic sensor 13 is arranged between the wall portion 161 of the first yoke 121 and the wall portion 162 of the second yoke 122. The magnetic sensor 13 outputs a voltage signal according to the detected magnetic flux density. As the magnetic sensor 13, for example, a Hall element, a magnetoresistive element, or the like is used.
磁気センサ１３は、軸方向において、第１ヨーク１２１の壁部１６１の先端１６１ａと、第２ヨーク１２２の壁部１６２の先端１６２ａとの間に配置される。すなわち、第１ヨーク１２１の壁部１６１と、第２ヨーク１２２の壁部１６２は、磁気センサ１３を挟んで両側に対向配置されている。本実施形態における磁気センサ１３は、軸方向において、環状部１４１，１４２間の中心に配置される。この磁気センサ１３は、軸方向における磁束密度を検出するように配置される。
The magnetic sensor 13 is arranged between the tip 161a of the wall portion 161 of the first yoke 121 and the tip 162a of the wall portion 162 of the second yoke 122 in the axial direction. That is, the wall portion 161 of the first yoke 121 and the wall portion 162 of the second yoke 122 are arranged to face each other on both sides of the magnetic sensor 13. The magnetic sensor 13 in the present embodiment is arranged at the center between the annular portions 141 and 142 in the axial direction. The magnetic sensor 13 is arranged so as to detect the magnetic flux density in the axial direction.
＜検出方法＞
ここで、磁気センサ１３によるねじれトルクの検出について説明する。まず、入力軸４１と、出力軸４３との間にねじれトルクが印加されていない場合、つまり、トーションバー４２がねじれていない中立位置である場合について説明する。この場合、図６（ｂ）に示すように、爪部１５１，１５２の中心がそれぞれ磁石１１のＮ極とＳ極との境界に一致するように配置されている。
<Detection method>
Here, the detection of the torsional torque by the magnetic sensor 13 will be described. First, a case where no torsional torque is applied between the input shaft 41 and the output shaft 43, that is, a case where the torsion bar 42 is in an untwisted neutral position will be described. In this case, as shown in FIG. 6B, the centers of the claw portions 151 and 152 are arranged so as to coincide with the boundary between the north pole and the south pole of the magnet 11, respectively.
このとき、爪部１５１，１５２には、磁石１１のＮ極及びＳ極から同数の磁力線が出入りする。このため、第１ヨーク１２１と第２ヨーク１２２の内部で、それぞれ磁力線が閉じられている。したがって、第１ヨーク１２１と、第２ヨーク１２２との間において、磁束が漏れることなく、磁気センサ１３により検出される磁束密度は、ゼロとなる。
At this time, the same number of magnetic field lines enter and exit the claw portions 151 and 152 from the north and south poles of the magnet 11. Therefore, the magnetic field lines are closed inside the first yoke 121 and the second yoke 122, respectively. Therefore, the magnetic flux density detected by the magnetic sensor 13 becomes zero between the first yoke 121 and the second yoke 122 without leaking magnetic flux.
入力軸４１と、出力軸４３との間にねじれトルクが印加されて、トーションバー４２にねじれ変位が生じると、磁石１１と一対の磁気ヨーク１２との相対位置が周方向に変位する。これにより、図６（ａ）と図６（ｃ）に示すように、磁気ヨーク１２に設けられた爪部１５１，１５２の中心と、磁石１１のＮ極とＳ極との境界が一致しなくなるため、磁気ヨーク１２には、Ｎ極又はＳ極の極性を有する磁力線が増加する。
When a torsional torque is applied between the input shaft 41 and the output shaft 43 and a torsional displacement occurs in the torsion bar 42, the relative positions of the magnet 11 and the pair of magnetic yokes 12 are displaced in the circumferential direction. As a result, as shown in FIGS. 6A and 6C, the center of the claw portions 151 and 152 provided on the magnetic yoke 12 and the boundary between the north and south poles of the magnet 11 do not match. Therefore, magnetic lines having polarities of N pole or S pole increase in the magnetic yoke 12.
この場合、第１ヨーク１２１と第２ヨーク１２２は、それぞれ逆の極性を有する磁力線が増加するので、それに応じて、第１ヨーク１２１と第２ヨーク１２２との間において検出される磁束密度が増加する。より詳しくは、磁石１１に対して磁気ヨーク１２との相対位置が周方向に変位した場合、第１ヨーク１２１の壁部１６１と、第２ヨーク１２２の壁部１６２との間には、軸方向において、ねじれ変位に応じた磁束密度が検出される。
In this case, since the magnetic field lines having opposite polarities in the first yoke 121 and the second yoke 122 increase, the magnetic flux density detected between the first yoke 121 and the second yoke 122 increases accordingly. To do. More specifically, when the relative position of the magnetic yoke 12 with respect to the magnet 11 is displaced in the circumferential direction, the axial direction is between the wall portion 161 of the first yoke 121 and the wall portion 162 of the second yoke 122. , The magnetic flux density corresponding to the torsional displacement is detected.
そして、磁気センサ１３により検出される磁束密度は、トーションバー４２のねじれ変位量に略比例し、かつ、トーションバー４２のねじれ方向に応じて極性が反転する。電圧信号の電圧は、磁束密度、すなわち、ねじれ変位量に略比例する。そして、ねじれトルクは、ねじれ変位量に比例するため、電圧信号の電圧も、ねじれトルクに比例することとなる。したがって、トルク検出装置１０は、ねじれトルクに応じた電圧信号を出力することが可能となる。
The magnetic flux density detected by the magnetic sensor 13 is substantially proportional to the amount of torsional displacement of the torsion bar 42, and the polarity is reversed according to the torsional direction of the torsion bar 42. The voltage of the voltage signal is substantially proportional to the magnetic flux density, that is, the amount of torsional displacement. Since the torsional torque is proportional to the amount of torsional displacement, the voltage of the voltage signal is also proportional to the torsional torque. Therefore, the torque detection device 10 can output a voltage signal corresponding to the torsional torque.
ところで、第１ヨーク１２１の爪部１５１が、例えば、入力軸４１側の端面１１ａにおけるＮ極に対向し、Ｎ極から磁力線を集めている場合には、第１ヨーク１２１は、入力軸４１側の端面におけるＳ極と対向しないようにすることが望ましい。なぜなら、第１ヨーク１２１は、入力軸４１側の端面におけるＳ極と対向すると、すなわち、第１ヨーク１２１とＳ極との距離が近いと、Ｎ極から集めた磁束（磁力線）が、Ｓ極へ漏れるからである。つまり、第１ヨーク１２１と近接するＳ極との間で磁力線が閉じるからである。このため、第１ヨーク１２１において、爪部１５１は、磁石１１の極対数に対応させ、磁極の極性に合わせて、所定間隔（３０度間隔）ごとに設けられている。
By the way, when the claw portion 151 of the first yoke 121 faces the N pole on the end surface 11a on the input shaft 41 side and collects magnetic field lines from the N pole, the first yoke 121 is on the input shaft 41 side. It is desirable not to face the S pole on the end face of. This is because when the first yoke 121 faces the S pole on the end surface on the input shaft 41 side, that is, when the distance between the first yoke 121 and the S pole is short, the magnetic flux (magnetic field line) collected from the N pole becomes the S pole. Because it leaks to. That is, the magnetic field lines are closed between the first yoke 121 and the adjacent S pole. Therefore, in the first yoke 121, the claw portions 151 are provided at predetermined intervals (30 degree intervals) in accordance with the polarity of the magnetic poles corresponding to the number of pole pairs of the magnet 11.
しかしながら、第１ヨーク１２１の爪部１５１が、入力軸４１側の端面１１ａにおけるＮ極に対向する際、Ｓ極の影響を受けて、爪部１５１から入力軸４１側の端面におけるＳ極へと磁束（磁力線）が少なからず漏れる。特に、対向する極性と異なる極性の磁極が近い場合には、磁束が漏れやすい。このため、磁気センサ１３により検出される磁束密度が低下する要因となっていた。
However, when the claw portion 151 of the first yoke 121 faces the N pole on the end surface 11a on the input shaft 41 side, it is affected by the S pole and moves from the claw portion 151 to the S pole on the end surface on the input shaft 41 side. Magnetic flux (lines of magnetic force) leaks not a little. In particular, when magnetic poles having a polarity different from the opposite polarity are close to each other, magnetic flux tends to leak. For this reason, the magnetic flux density detected by the magnetic sensor 13 has been a factor of decreasing.
さらに、軸方向において極性が異なるように着磁されている場合、出力軸４３側の端面１１ｂにも（入力軸４１側の端面１１ａのＳ極と対となる）Ｎ極が存在することとなる。しかしながら、第１ヨーク１２１の爪部１５１が入力軸４１側の端面１１ａのみと対向するように構成されていた場合、第１ヨーク１２１は、磁石１１の端面１１ｂにおけるＮ極から磁力線（磁束）を集めることができず、端面１１ｂのＮ極から発生する磁力線が無駄となっていた。すなわち、爪部１５２間の磁極から発生する磁力線が無駄となっていた。なお、第１ヨーク１２１と第２ヨーク１２２は、対称に形成されるため、第２ヨーク１２２における状況も同様である。
Further, when magnetized so as to have different polarities in the axial direction, the N pole (paired with the S pole of the end face 11a on the input shaft 41 side) also exists on the end face 11b on the output shaft 43 side. .. However, when the claw portion 151 of the first yoke 121 is configured to face only the end surface 11a on the input shaft 41 side, the first yoke 121 draws magnetic flux lines from the north pole of the end surface 11b of the magnet 11. It could not be collected, and the magnetic flux lines generated from the north pole of the end face 11b were wasted. That is, the magnetic field lines generated from the magnetic poles between the claw portions 152 were wasted. Since the first yoke 121 and the second yoke 122 are formed symmetrically, the situation in the second yoke 122 is the same.
そこで、各爪部１５１，１５２に、磁石１１の着磁方向とされる軸方向において磁石１１の一方側と対向する第１対向部分１５１ａ，１５２ａと、他方側と対向する第２対向部分１５１ｂ，１５２ｂと、を備えて、磁束の漏れを少なくするとともに、検出される磁束密度を向上させるようにした。以下、詳しく説明する。
Therefore, on each of the claws 151 and 152, the first facing portions 151a and 152a facing one side of the magnet 11 in the axial direction which is the magnetizing direction of the magnet 11 and the second facing portions 151b facing the other side, With 152b, the leakage of magnetic flux is reduced and the detected magnetic flux density is improved. The details will be described below.
図５に示すように、第１ヨーク１２１の爪部１５１は、磁石１１の着磁方向とされる軸方向において、磁石１１の一方側（磁石１１の入力軸４１側の端面１１ａ）と対向する第１対向部分１５１ａと、他方側（磁石１１の出力軸４３側の端面１１ｂ）と対向する第２対向部分１５１ｂと、を備える。
As shown in FIG. 5, the claw portion 151 of the first yoke 121 faces one side of the magnet 11 (end surface 11a on the input shaft 41 side of the magnet 11) in the axial direction which is the magnetizing direction of the magnet 11. It includes a first facing portion 151a and a second facing portion 151b facing the other side (end surface 11b on the output shaft 43 side of the magnet 11).
第２ヨーク１２２の爪部１５２も同様に、磁石１１の着磁方向とされる軸方向において、磁石１１の一方側（磁石１１の出力軸４３側の端面１１ｂ）と対向する第１対向部分１５２ａと、他方側（磁石１１の入力軸４１側の端面１１ａ）と対向する第２対向部分１５２ｂと、を備える。
Similarly, the claw portion 152 of the second yoke 122 also has the first facing portion 152a facing one side of the magnet 11 (the end surface 11b on the output shaft 43 side of the magnet 11) in the axial direction which is the magnetizing direction of the magnet 11. And a second facing portion 152b facing the other side (end surface 11a on the input shaft 41 side of the magnet 11).
第１対向部分１５１ａ，１５２ａは、環状部１４１，１４２の内縁に設けられている。詳しくは、第１ヨーク１２１における第１対向部分１５１ａは、磁石１１の入力軸４１側に配置されている。そして、第１ヨーク１２１における第１対向部分１５１ａは、環状部１４１の内縁に沿って周方向において３０度間隔で配置されている。すなわち、第１対向部分１５１ａは、磁石１１の磁極ピッチに応じて配置されている。
The first facing portions 151a and 152a are provided on the inner edges of the annular portions 141 and 142. Specifically, the first facing portion 151a of the first yoke 121 is arranged on the input shaft 41 side of the magnet 11. The first facing portions 151a of the first yoke 121 are arranged at intervals of 30 degrees in the circumferential direction along the inner edge of the annular portion 141. That is, the first facing portion 151a is arranged according to the magnetic pole pitch of the magnet 11.
第２ヨーク１２２における第１対向部分１５２ａは、磁石１１の出力軸４３側に配置されている。そして、第２ヨーク１２２における第１対向部分１５１ａは、環状部１４２の内縁に沿って周方向において３０度間隔で配置されている。すなわち、第１対向部分１５２ａは、磁石１１の磁極ピッチに応じて配置されている。
The first facing portion 152a of the second yoke 122 is arranged on the output shaft 43 side of the magnet 11. The first facing portions 151a of the second yoke 122 are arranged at intervals of 30 degrees in the circumferential direction along the inner edge of the annular portion 142. That is, the first facing portion 152a is arranged according to the magnetic pole pitch of the magnet 11.
周方向において、第１ヨーク１２１における第１対向部分１５１ａと、第２ヨーク１２２における第１対向部分１５２ａは、同じ位置に配置される。すなわち、図７（ｂ）に示すように、軸方向において、第１ヨーク１２１における第１対向部分１５１ａと、第２ヨーク１２２における第１対向部分１５２ａは、磁石１１を挟んで対向するように設けられている。
In the circumferential direction, the first facing portion 151a of the first yoke 121 and the first facing portion 152a of the second yoke 122 are arranged at the same position. That is, as shown in FIG. 7B, in the axial direction, the first facing portion 151a of the first yoke 121 and the first facing portion 152a of the second yoke 122 are provided so as to face each other with the magnet 11 interposed therebetween. Has been done.
また、第１対向部分１５１ａ，１５２ａは、環状部１４１，１４２の内縁から、軸心に向かって径方向に沿って延びる棒状に形成されている。図７（ｂ）に示すように、第１対向部分１５１ａ，１５２ａの先端は、磁石１１の内径よりも径方向内側に位置するように設けられている。径方向において、第１対向部分１５１ａ，１５２ａは、磁石１１の径方向における厚さよりも長く形成されている。
Further, the first facing portions 151a and 152a are formed in a rod shape extending in the radial direction from the inner edges of the annular portions 141 and 142 toward the axial center. As shown in FIG. 7B, the tips of the first facing portions 151a and 152a are provided so as to be located radially inside the inner diameter of the magnet 11. In the radial direction, the first facing portions 151a and 152a are formed to be longer than the thickness of the magnet 11 in the radial direction.
一方、図５に示すように、第１ヨーク１２１の第２対向部分１５１ｂは、磁石１１の出力軸４３側において、周方向において３０度間隔で配置されている。第１ヨーク１２１の第２対向部分１５１ｂは、軸心から見て、周方向において第１ヨーク１２１の第１対向部分１５１ａから１５度ずれて配置されている。このため、磁石１１の出力軸４３側において、第２ヨーク１２２における第１対向部分１５２ａの間に、第１ヨーク１２１の第２対向部分１５１ｂが配置されることとなる。すなわち、磁石１１の出力軸４３側において、第２ヨーク１２２における第１対向部分１５２ａと、第１ヨーク１２１における第２対向部分１５１ｂが１５度間隔で交互に配置されている。
On the other hand, as shown in FIG. 5, the second facing portions 151b of the first yoke 121 are arranged at intervals of 30 degrees in the circumferential direction on the output shaft 43 side of the magnet 11. The second facing portion 151b of the first yoke 121 is arranged so as to be displaced by 15 degrees from the first facing portion 151a of the first yoke 121 in the circumferential direction when viewed from the axial center. Therefore, on the output shaft 43 side of the magnet 11, the second facing portion 151b of the first yoke 121 is arranged between the first facing portions 152a of the second yoke 122. That is, on the output shaft 43 side of the magnet 11, the first facing portion 152a of the second yoke 122 and the second facing portion 151b of the first yoke 121 are alternately arranged at intervals of 15 degrees.
第２ヨーク１２２の第２対向部分１５２ｂは、磁石１１の入力軸４１側において、周方向において３０度間隔で配置されている。第２ヨーク１２２の第２対向部分１５２ｂは、軸心から見て、周方向において第２ヨーク１２２の第１対向部分１５２ａから１５度ずれて配置されている。このため、磁石１１の入力軸４１側において、第１ヨーク１２１における第１対向部分１５１ａの間に、第２ヨーク１２２の第２対向部分１５２ｂが配置されることとなる。すなわち、磁石１１の入力軸４１側において、第１ヨーク１２１における第１対向部分１５１ａと、第２ヨーク１２２における第２対向部分１５２ｂが１５度間隔で交互に配置されている。
The second facing portions 152b of the second yoke 122 are arranged at intervals of 30 degrees in the circumferential direction on the input shaft 41 side of the magnet 11. The second facing portion 152b of the second yoke 122 is arranged so as to be displaced by 15 degrees from the first facing portion 152a of the second yoke 122 in the circumferential direction when viewed from the axial center. Therefore, on the input shaft 41 side of the magnet 11, the second facing portion 152b of the second yoke 122 is arranged between the first facing portions 151a of the first yoke 121. That is, on the input shaft 41 side of the magnet 11, the first facing portion 151a of the first yoke 121 and the second facing portion 152b of the second yoke 122 are alternately arranged at intervals of 15 degrees.
そして、第１ヨーク１２１の第１対向部分１５１ａは、周方向において、入力軸４１側から見て、当該第１対向部分１５１ａから時計回りに１５度ずれて配置されている第１ヨーク１２１の第２対向部分１５１ｂと連結されている。より詳しくは、第１ヨーク１２１において、第２対向部分１５１ｂの径方向内側における端部は、第１対向部分１５１ａの径方向内側における端部と連結されている。具体的には、第１対向部分１５１ａの端部（先端）から第２対向部分１５１ｂの端部（基端）に延びる棒状の連結部材１５１ｃが設けられている。連結部材１５１ｃは、軸方向に対して斜めに形成されている。
The first facing portion 151a of the first yoke 121 is arranged so as to be displaced by 15 degrees clockwise from the first facing portion 151a when viewed from the input shaft 41 side in the circumferential direction. 2 It is connected to the facing portion 151b. More specifically, in the first yoke 121, the radially inner end of the second facing portion 151b is connected to the radially inner end of the first facing portion 151a. Specifically, a rod-shaped connecting member 151c extending from the end (tip) of the first facing portion 151a to the end (base end) of the second facing portion 151b is provided. The connecting member 151c is formed obliquely with respect to the axial direction.
同様に、第２ヨーク１２２の第１対向部分１５２ａは、周方向において、入力軸４１側から見て、当該第１対向部分１５２ａから反時計回りに１５度ずれて配置されている第２ヨーク１２２の第２対向部分１５２ｂと連結されている。つまり、第２ヨーク１２２の第２対向部分１５２ｂは、周方向において、入力軸４１側から見て、当該第２対向部分１５２ｂから時計回りに１５度ずれて配置されている第２ヨーク１２２の第１対向部分１５２ａと連結されている。より詳しくは、第２ヨーク１２２において、第２対向部分１５２ｂの径方向内側における端部は、第１対向部分１５２ａの径方向内側における端部と連結されている。具体的には、第１対向部分１５２ａの端部（先端）から第２対向部分１５２ｂの端部（基端）に延びる棒状の連結部材１５２ｃが設けられている。連結部材１５２ｃは、軸方向に対して斜めに形成されている。第１ヨーク１２１の連結部材１５１ｃと、第２ヨーク１２２の連結部材１５２ｃは、平行に設けられており、接触することはなく、距離も一定に保たれている。
Similarly, the first facing portion 152a of the second yoke 122 is arranged so as to be offset by 15 degrees counterclockwise from the first facing portion 152a when viewed from the input shaft 41 side in the circumferential direction. It is connected to the second facing portion 152b of the above. That is, the second facing portion 152b of the second yoke 122 is arranged so as to be offset by 15 degrees clockwise from the second facing portion 152b when viewed from the input shaft 41 side in the circumferential direction. 1 It is connected to the facing portion 152a. More specifically, in the second yoke 122, the radially inner end of the second facing portion 152b is connected to the radially inner end of the first facing portion 152a. Specifically, a rod-shaped connecting member 152c extending from the end (tip) of the first facing portion 152a to the end (base end) of the second facing portion 152b is provided. The connecting member 152c is formed obliquely with respect to the axial direction. The connecting member 151c of the first yoke 121 and the connecting member 152c of the second yoke 122 are provided in parallel, do not come into contact with each other, and the distance is kept constant.
図７（ｃ）に示すように、第２対向部分１５１ｂ，１５２ｂは、径方向に沿って直線状に延びる棒状に形成されている。その際、磁石１１の端面１１ａ，１１ｂと、対向するように設けられている。また、第２対向部分１５１ｂ，１５２ｂの先端（径方向外側端部）が磁石１１の外縁よりも径方向において内側（軸心側）に位置するように、第２対向部分１５１ｂ，１５２ｂの長さが設定されている。すなわち、第２対向部分１５１ｂ，１５２ｂは、他の磁気ヨーク１２と接触しないように設けられている。
As shown in FIG. 7C, the second facing portions 151b and 152b are formed in a rod shape extending linearly along the radial direction. At that time, it is provided so as to face the end faces 11a and 11b of the magnet 11. Further, the lengths of the second facing portions 151b and 152b are such that the tips (radial outer ends) of the second facing portions 151b and 152b are located on the inner side (axial center side) in the radial direction from the outer edge of the magnet 11. Is set. That is, the second facing portions 151b and 152b are provided so as not to come into contact with the other magnetic yoke 12.
なお、磁石１１を固定する固定部材４６は、第１ヨーク１２１の連結部材１５１ｃと、第２ヨーク１２２の連結部材１５２ｃとの間に配置されている。より詳しくは、固定部材４６は、周方向において、第１ヨーク１２１の連結部材１５１ｃと、第２ヨーク１２２の連結部材１５２ｃとの中間に配置されている。
The fixing member 46 for fixing the magnet 11 is arranged between the connecting member 151c of the first yoke 121 and the connecting member 152c of the second yoke 122. More specifically, the fixing member 46 is arranged between the connecting member 151c of the first yoke 121 and the connecting member 152c of the second yoke 122 in the circumferential direction.
このように、第１ヨーク１２１において、爪部１５１は、磁石１１の着磁方向とされる軸方向において、磁石１１の一方側（端面１１ａ）と対向する第１部分としての第１対向部分１５１ａと、他方側（端面１１ｂ）と対向する第２部分としての第２対向部分１５１ｂを有する。そして、第１対向部分１５１ａが対向する磁石１１の極性と、第２対向部分１５１ｂが対向する磁石１１の極性は同じとされている。すなわち、第１対向部分１５１ａと第２対向部分１５１ｂは、軸心から見て、磁極の極性に応じて、周方向に１５度ずれて配置されている。
As described above, in the first yoke 121, the claw portion 151 is the first opposed portion 151a as the first portion facing one side (end surface 11a) of the magnet 11 in the axial direction which is the magnetizing direction of the magnet 11. And a second facing portion 151b as a second portion facing the other side (end face 11b). The polarity of the magnet 11 with which the first facing portion 151a faces is the same as the polarity of the magnet 11 with which the second facing portion 151b faces. That is, the first facing portion 151a and the second facing portion 151b are arranged so as to be offset by 15 degrees in the circumferential direction according to the polarity of the magnetic poles when viewed from the axial center.
極性が同じとは、周方向において、第１対向部分１５１ａの中心が、Ｎ極とＳ極の境界からずれた場合には、第２対向部分１５１ｂの中心も、同様にＮ極とＳ極の境界からずれることを意味する。すなわち、第１対向部分１５１ａの中心が、Ｎ極とＳ極の境界から変位した角度が、第２対向部分１５１ｂの中心が、Ｎ極とＳ極の境界から変位した角度と同じとなることを意味する。
The same polarity means that when the center of the first facing portion 151a deviates from the boundary between the north pole and the south pole in the circumferential direction, the center of the second facing portion 151b is also the same as that of the north pole and the south pole. It means to deviate from the boundary. That is, the angle at which the center of the first facing portion 151a is displaced from the boundary between the north and south poles is the same as the angle at which the center of the second facing portion 151b is displaced from the boundary between the north and south poles. means.
これにより、第１対向部分１５１ａが対向するＮ極とＳ極の面積割合が、第２対向部分１５１ｂが対向するＮ極とＳ極の面積の割合（比率）と、同じとなる。例えば、第１対向部分１５１ａが対向するＮ極とＳ極の割合が、５対５であれば、第２対向部分１５１ｂが対向するＮ極とＳ極の割合も、５対５となる。また、第１対向部分１５１ａが対向するＮ極とＳ極の割合が、７対３であれば、第２対向部分１５１ｂが対向するＮ極とＳ極の割合も、７対３となる。なお、第２ヨーク１２２の爪部１５２も、第１ヨーク１２１の爪部１５１と同様である。
As a result, the area ratio of the N pole and the S pole facing the first facing portion 151a becomes the same as the ratio (ratio) of the areas of the N pole and the S pole facing the second facing portion 151b. For example, if the ratio of the north pole to the south pole facing the first facing portion 151a is 5 to 5, the ratio of the north pole to the south pole facing the second facing portion 151b is also 5 to 5. Further, if the ratio of the north pole to the south pole facing the first facing portion 151a is 7: 3, the ratio of the north pole to the south pole facing the second facing portion 151b is also 7: 3. The claw portion 152 of the second yoke 122 is also the same as the claw portion 151 of the first yoke 121.
このように設けられた第１対向部分１５１ａ，１５２ａと第２対向部分１５１ｂ，１５２ｂにより、どのように磁束が集められるかについて図８に基づき説明する。図８は、軸心から径方向外側に向かって磁石１１及び磁気ヨーク１２を見た様子を模式的に示した図である。図８の左右方向が、磁気ヨーク１２の周方向に対応するように、図示している。
How magnetic flux is collected by the first facing portions 151a and 152a and the second facing portions 151b and 152b provided in this way will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a diagram schematically showing a state in which the magnet 11 and the magnetic yoke 12 are viewed from the axial center toward the outer side in the radial direction. The left-right direction of FIG. 8 is shown so as to correspond to the circumferential direction of the magnetic yoke 12.
まず、入力軸４１と、出力軸４３との間にねじれトルクが印加されていない場合について説明する。この場合、図８（ｂ）に示すように、爪部１５１の第１対向部分１５１ａの中心と、第２対向部分１５１ｂの中心がそれぞれ磁石１１のＮ極とＳ極との境界に一致するように配置される。それと共に、爪部１５２の第１対向部分１５２ａの中心と、第２対向部分１５２ｂの中心がそれぞれ磁石１１のＮ極とＳ極との境界に一致するように配置される。
First, a case where no torsional torque is applied between the input shaft 41 and the output shaft 43 will be described. In this case, as shown in FIG. 8B, the center of the first facing portion 151a of the claw portion 151 and the center of the second facing portion 151b coincide with the boundary between the north pole and the south pole of the magnet 11, respectively. Placed in. At the same time, the center of the first facing portion 152a of the claw portion 152 and the center of the second facing portion 152b are arranged so as to coincide with the boundary between the north pole and the south pole of the magnet 11, respectively.
このとき、爪部１５１，１５２には、磁石１１のＮ極及びＳ極から同数の磁力線が出入りする。このため、第１ヨーク１２１と第２ヨーク１２２の内部で、それぞれ磁力線が閉じられている。したがって、第１ヨーク１２１と、第２ヨーク１２２との間に磁束が漏れることなく、磁気センサ１３が検出する磁束密度は、ゼロとなる。
At this time, the same number of magnetic field lines enter and exit the claw portions 151 and 152 from the north and south poles of the magnet 11. Therefore, the magnetic field lines are closed inside the first yoke 121 and the second yoke 122, respectively. Therefore, the magnetic flux density detected by the magnetic sensor 13 becomes zero without the magnetic flux leaking between the first yoke 121 and the second yoke 122.
次に、入力軸４１と、出力軸４３との間にねじれトルクが印加されて、トーションバー４２にねじれ変位が生じ、磁石１１と一対の磁気ヨーク１２との相対位置が周方向に変位した場合について説明する。この場合、磁気ヨーク１２に設けられた爪部１５１，１５２の中心と、磁石１１のＮ極とＳ極との境界が一致しなくなる。これにより、磁気ヨーク１２には、Ｎ極又はＳ極の極性を有する磁力線が増加する。その際、第１対向部分１５１ａが対向する磁石１１の極性と、第２対向部分１５１ｂが対向する磁石１１の極性は同じとなっているため、第１対向部分１５１ａと第２対向部分１５１ｂとは、同じ割合でＮ極（又はＳ極）の極性を有する磁力線が増加する。
Next, when a torsion torque is applied between the input shaft 41 and the output shaft 43, a torsional displacement occurs in the torsion bar 42, and the relative positions of the magnet 11 and the pair of magnetic yokes 12 are displaced in the circumferential direction. Will be described. In this case, the center of the claws 151 and 152 provided on the magnetic yoke 12 and the boundary between the north and south poles of the magnet 11 do not match. As a result, the magnetic field lines having the polarities of the north pole or the south pole increase in the magnetic yoke 12. At that time, since the polarity of the magnet 11 facing the first facing portion 151a and the polarity of the magnet 11 facing the second facing portion 151b are the same, the first facing portion 151a and the second facing portion 151b are different from each other. , The number of magnetic field lines having the polarity of N pole (or S pole) increases at the same rate.
例えば、図８（ａ）においては、第１ヨーク１２１の第１対向部分１５１ａと第２対向部分１５１ｂが、Ｎ極と対向し、第２ヨーク１２２の第１対向部分１５２ａと第２対向部分１５２ｂが、Ｓ極と対向している。このため、第１ヨーク１２１においてはＮ極の極性を有し、第２ヨーク１２２においてはＳ極の極性を有することとなる。
For example, in FIG. 8A, the first facing portion 151a and the second facing portion 151b of the first yoke 121 face the N pole, and the first facing portion 152a and the second facing portion 152b of the second yoke 122 face each other. However, it faces the S pole. Therefore, the first yoke 121 has the polarity of the N pole, and the second yoke 122 has the polarity of the S pole.
一方、図８（ｃ）においては、第１ヨーク１２１の第１対向部分１５１ａと第２対向部分１５１ｂが、Ｓ極と対向し、第２ヨーク１２２の第１対向部分１５２ａと第２対向部分１５２ｂが、Ｎ極と対向している。このため、第１ヨーク１２１においてはＳ極の極性を有し、第２ヨーク１２２においてはＮ極の極性を有することとなる。
On the other hand, in FIG. 8C, the first facing portion 151a and the second facing portion 151b of the first yoke 121 face the S pole, and the first facing portion 152a and the second facing portion 152b of the second yoke 122 face each other. However, it faces the north pole. Therefore, the first yoke 121 has the polarity of the S pole, and the second yoke 122 has the polarity of the N pole.
このように、第１ヨーク１２１と第２ヨーク１２２は、それぞれ逆の極性を有する磁力線が増加するので、それに応じて、第１ヨーク１２１と第２ヨーク１２２との間における磁束密度が増加する。第１ヨーク１２１は、磁石１１の着磁方向において、磁石１１の両側におけるＮ極（又はＳ極）からＮ極（又はＳ極）の極性を有する磁力線を集める。その一方、第２ヨーク１２２は、磁石１１の両側におけるＳ極（又はＮ極）からＳ極（又はＮ極）の極性を有する磁力線を集める。このため、磁石１１の着磁方向においていずれか一方側のＮ極（又はＳ極）からのみ磁力線を集める場合と比較して、磁気ヨーク１２間の磁束密度をより高くすることが可能となる。
As described above, since the magnetic field lines having opposite polarities in the first yoke 121 and the second yoke 122 increase, the magnetic flux density between the first yoke 121 and the second yoke 122 increases accordingly. The first yoke 121 collects magnetic field lines having polarities from N pole (or S pole) to N pole (or S pole) on both sides of the magnet 11 in the magnetizing direction of the magnet 11. On the other hand, the second yoke 122 collects magnetic field lines having polarities of S pole (or N pole) from S pole (or N pole) on both sides of the magnet 11. Therefore, it is possible to increase the magnetic flux density between the magnetic yokes 12 as compared with the case where the magnetic field lines are collected only from the N pole (or S pole) on either side in the magnetizing direction of the magnet 11.
また、周方向において、第１対向部分１５１ａ，１５２ａ間には、第２対向部分１５１ｂ、１５２ｂが配置されている。そして、第２対向部分１５１ｂ、１５２ｂが対向する磁石１１の磁極の極性は、隣接する第１対向部分１５１ａ、１５２ａが対向する磁極の極性とは異なっている。つまり、図８（ａ）や図８（ｃ）に示すように、第１対向部分１５１ａが対向する磁石１１の磁極の極性は、隣接する第２対向部分１５２ｂが対向する磁極の極性とは異なっている。同様に、第１対向部分１５２ａが対向する磁石１１の磁極の極性は、隣接する第２対向部分１５１ｂが対向する磁極の極性とは異なっている。そして、第２対向部分１５１ｂ、１５２ｂが、第１対向部分１５１ａ、１５２ａが対向する磁極と隣接する磁極から磁力線（磁束）を集めるため、第１対向部分１５１ａ、１５２ａが対向する磁極から集めた磁力線が、隣接する異なる極性を有する磁極へ漏れることを抑制する。
Further, in the circumferential direction, the second facing portions 151b and 152b are arranged between the first facing portions 151a and 152a. The polarities of the magnetic poles of the magnets 11 facing the second facing portions 151b and 152b are different from the polarities of the magnetic poles facing the adjacent first facing portions 151a and 152a. That is, as shown in FIGS. 8A and 8C, the polarity of the magnetic poles of the magnet 11 facing the first facing portion 151a is different from the polarity of the magnetic poles facing the adjacent second facing portion 152b. ing. Similarly, the polarity of the magnetic poles of the magnet 11 with which the first facing portion 152a faces is different from the polarity of the magnetic poles with which the adjacent second facing portion 151b faces. Then, since the second facing portions 151b and 152b collect magnetic flux lines from the magnetic poles adjacent to the magnetic poles facing the first facing portions 151a and 152a, the magnetic field lines collected from the magnetic poles facing the first facing portions 151a and 152a. However, it suppresses leakage to adjacent magnetic poles having different polarities.
上記構成により、以下の効果を奏する。
With the above configuration, the following effects are obtained.
第１ヨーク１２１において、爪部１５１は、着磁方向とされる軸方向において磁石１１の一方側の端面１１ａと対向する第１対向部分１５１ａと、他方側の端面１１ｂと対向する第２対向部分１５１ｂとを有する。そして、第１対向部分１５１ａが対向する磁極の極性と、第２対向部分１５１ｂが対向する磁極の極性は同じとなっている。これにより、第１ヨーク１２１は、その爪部１５１により着磁方向における磁石１１の両側のＮ極（又はＳ極）から、磁束を集めることができる。第２ヨーク１２２も第１ヨーク１２１と同様に構成されているため、第２ヨーク１２２は、その爪部１５２により着磁方向における磁石１１の両側のＳ極（又はＮ極）から、磁束を集めることができる。
In the first yoke 121, the claw portion 151 has a first facing portion 151a facing one end surface 11a of the magnet 11 and a second facing portion facing the other end surface 11b in the axial direction which is the magnetizing direction. It has 151b and. The polarities of the magnetic poles facing the first facing portion 151a and the polarities of the magnetic poles facing the second facing portion 151b are the same. As a result, the first yoke 121 can collect magnetic flux from the N poles (or S poles) on both sides of the magnet 11 in the magnetizing direction by the claw portion 151. Since the second yoke 122 is also configured in the same manner as the first yoke 121, the second yoke 122 collects magnetic flux from the S poles (or N poles) on both sides of the magnet 11 in the magnetizing direction by its claw portion 152. be able to.
また、磁石１１の着磁方向の両側において、第１ヨーク１２１の爪部１５１は、同じ極性を有する磁極に対向している。第２ヨーク１２２の爪部１５２も同様である。このため、磁石１１の一方側の磁極のみと対向する場合（片側から磁束を集める場合）と比較して、第１対向部分１５１ａ，１５２ａ又は第２対向部分１５１ｂ，１５２ｂと対向していない磁極の数を減らすことができる。これにより、磁気ヨーク１２に集めた磁束が、爪部１５１，１５２と対向していない磁極へ漏れることを抑制することができる。以上のことから、一対の磁気ヨーク間において検出される磁束密度を高め、ねじれトルクに応じて変化しやすくすることができる。このため、ねじれトルクの検出精度を向上させることができる。
Further, on both sides of the magnetizing direction of the magnet 11, the claws 151 of the first yoke 121 face magnetic poles having the same polarity. The same applies to the claw portion 152 of the second yoke 122. Therefore, as compared with the case where the magnet 11 faces only the magnetic pole on one side (when the magnetic flux is collected from one side), the magnetic poles that do not face the first facing portions 151a and 152a or the second facing portions 151b and 152b. The number can be reduced. As a result, it is possible to prevent the magnetic flux collected in the magnetic yoke 12 from leaking to the magnetic poles that are not opposed to the claws 151 and 152. From the above, it is possible to increase the magnetic flux density detected between the pair of magnetic yokes and make it easy to change according to the torsional torque. Therefore, the detection accuracy of the torsional torque can be improved.
一対の磁気ヨーク１２のうち、第１ヨーク１２１に設けられている第１対向部分１５１ａと、第２ヨーク１２２に設けられている第２対向部分１５２ｂは、軸を中心として周方向において所定角度（１５度）ごとに交互に配置されている。同様に、一対の磁気ヨーク１２のうち、第２ヨーク１２２に設けられている第１対向部分１５２ａと、第１ヨーク１２１に設けられている第２対向部分１５１ｂは、軸を中心として周方向において所定角度（１５度）ごとに交互に配置されている。これにより、周方向において、第１対向部分１５１ａ，１５２ａ間には、第２対向部分１５１ｂ、１５２ｂが配置されることとなる。そして、第２対向部分１５１ｂ、１５２ｂが対向する磁石１１の磁極の極性は、隣接する第１対向部分１５１ａ、１５２ａが対向する磁極の極性とは異なっている。このため、第２対向部分１５１ｂ、１５２ｂが、第１対向部分１５１ａ、１５２ａが対向する磁極と隣接する磁極から磁力線を集めることとなり、第１対向部分１５１ａ、１５２ａが集めた磁力線が、隣接する磁極へ漏れることを抑制することができる。
Of the pair of magnetic yokes 12, the first facing portion 151a provided on the first yoke 121 and the second facing portion 152b provided on the second yoke 122 have a predetermined angle (in the circumferential direction) about the axis. It is arranged alternately every 15 degrees). Similarly, of the pair of magnetic yokes 12, the first facing portion 152a provided on the second yoke 122 and the second facing portion 151b provided on the first yoke 121 are located in the circumferential direction about the axis. They are arranged alternately at predetermined angles (15 degrees). As a result, the second facing portions 151b and 152b are arranged between the first facing portions 151a and 152a in the circumferential direction. The polarities of the magnetic poles of the magnets 11 facing the second facing portions 151b and 152b are different from the polarities of the magnetic poles facing the adjacent first facing portions 151a and 152a. Therefore, the second facing portions 151b and 152b collect magnetic lines from the magnetic poles adjacent to the magnetic poles facing the first facing portions 151a and 152a, and the magnetic field lines collected by the first facing portions 151a and 152a collect the magnetic field lines from the adjacent magnetic poles. It is possible to suppress leakage to the magnet.
磁石１１の着磁方向とされる軸方向において、磁石１１の各端面１１ａ，１１ｂに対向する第１対向部分１５１ａ及び第２対向部分１５１ｂが連結されている。このため、第１ヨーク１２１は、磁石１１の両側における同じ極性を有する磁極から磁力線を集めることができる。第２ヨーク１２２も同様である。このため、第１ヨーク１２１と第２ヨーク１２２との間における磁束密度の変化量を大きくし、ねじれトルクに応じて変化しやすくすることができる。
In the axial direction, which is the magnetizing direction of the magnet 11, the first facing portion 151a and the second facing portion 151b facing the end faces 11a and 11b of the magnet 11 are connected. Therefore, the first yoke 121 can collect magnetic field lines from magnetic poles having the same polarity on both sides of the magnet 11. The same applies to the second yoke 122. Therefore, the amount of change in the magnetic flux density between the first yoke 121 and the second yoke 122 can be increased, and the change can be easily made according to the torsional torque.
爪部１５１の第１対向部分１５１ａと連結される第２対向部分１５１ｂは、入力軸４１側から見て、軸を中心にして時計回り所定角度（１５度）ずれて配置されている。このため、連結部材１５１ｃの長さを極力短くすることができ、また、簡単な形状とすることができる。
The second facing portion 151b connected to the first facing portion 151a of the claw portion 151 is arranged so as to be offset clockwise by a predetermined angle (15 degrees) about the axis when viewed from the input shaft 41 side. Therefore, the length of the connecting member 151c can be shortened as much as possible, and the shape can be made simple.
磁石１１の各磁極に対して、第１対向部分１５１ａ，１５２ａ及び第２対向部分１５１ｂ，１５２ｂのいずれかが対向するように配置されている。このため、磁石１１の各磁極から磁束を集めると同時に、第１対向部分１５１ａ，１５２ａ又は第２対向部分１５１ｂ，１５２ｂと対向してない磁極をなくすことができる。これにより、磁束の漏れを少なくし、磁束密度を高めることができる。
One of the first facing portions 151a and 152a and the second facing portions 151b and 152b is arranged so as to face each magnetic pole of the magnet 11. Therefore, at the same time as collecting the magnetic flux from each magnetic pole of the magnet 11, it is possible to eliminate the magnetic poles that are not facing the first facing portions 151a and 152a or the second facing portions 151b and 152b. As a result, the leakage of magnetic flux can be reduced and the magnetic flux density can be increased.
一対の磁気ヨーク１２は、非磁性体のスペーサ又はモールドにより磁気ヨーク１２間の位置が固定されている。このため、トルク検出装置１０を組み立てる場合、簡単に行うことができる。
The positions of the pair of magnetic yokes 12 are fixed between the magnetic yokes 12 by a spacer or a mold made of a non-magnetic material. Therefore, when assembling the torque detection device 10, it can be easily performed.
一対の磁気ヨーク１２は、それぞれ一方の磁気ヨーク１２側から他方の磁気ヨーク１２側に延びるように設けられ、磁気センサ１３を挟んで両側に対向配置される壁部１６１，１６２を、備える。壁部１６１，１６２により、磁気ヨーク１２間の距離を小さくし、磁束の漏れを少なくして、検出される磁束密度を高めることができる。
The pair of magnetic yokes 12 are provided so as to extend from one magnetic yoke 12 side to the other magnetic yoke 12 side, and include wall portions 161, 162 which are arranged to face each other on both sides of the magnetic sensor 13. The wall portions 161, 162 can reduce the distance between the magnetic yokes 12, reduce the leakage of magnetic flux, and increase the detected magnetic flux density.
（第２実施形態）
第２実施形態のトルク検出装置１０は、入力軸４１に固定される磁石２１０と、出力軸４３に固定される磁気ヨーク１２と、磁気ヨーク１２における磁束密度を検出する磁気センサ２３１，２３２等を備え、磁気ヨーク１２の形状等を変更している。以下、図９〜図１５に基づき、詳しく説明する。
(Second Embodiment)
The torque detection device 10 of the second embodiment includes a magnet 210 fixed to the input shaft 41, a magnetic yoke 12 fixed to the output shaft 43, magnetic sensors 231,232 and the like for detecting the magnetic flux density in the magnetic yoke 12. In preparation, the shape of the magnetic yoke 12 is changed. Hereinafter, a detailed description will be given with reference to FIGS. 9 to 15.
＜磁石２１０＞
図９に示すように、第２実施形態の磁石２１０は、Ｎ極とＳ極とが周方向に所定角度（１５度）ごとに交互に着磁される。また、磁石２１０は、径方向においてＮ極とＳ極とが異なるように着磁される。すなわち、磁石２１０の着磁方向は、径方向であるといえる。この磁石２１０は、例えば、固定部材４６を介して、入力軸４１に同軸上に固定される。
<Magnet 210>
As shown in FIG. 9, in the magnet 210 of the second embodiment, the north pole and the south pole are alternately magnetized at predetermined angles (15 degrees) in the circumferential direction. Further, the magnet 210 is magnetized so that the north pole and the south pole are different in the radial direction. That is, it can be said that the magnetizing direction of the magnet 210 is the radial direction. The magnet 210 is coaxially fixed to the input shaft 41 via, for example, a fixing member 46.
＜磁気ヨーク１２＞
図１０に示すように、第２実施形態の磁気ヨーク１２は、第１ヨーク２２１〜第４ヨーク２２４の４つの部分から構成されている。具体的には、軸方向において、磁石２１０の入力軸４１側の端面２１０ａから所定距離離れた位置には、第１ヨーク２２１及び第２ヨーク２２２が配置される。また、軸方向において、磁石２１０の出力軸４３側の端面２１０ｂから所定距離離れた位置には、第３ヨーク２２３及び第４ヨーク２２４が配置される。
<Magnetic yoke 12>
As shown in FIG. 10, the magnetic yoke 12 of the second embodiment is composed of four parts of the first yoke 221 to the fourth yoke 224. Specifically, the first yoke 221 and the second yoke 222 are arranged at positions separated from the end surface 210a of the magnet 210 on the input shaft 41 side by a predetermined distance in the axial direction. Further, in the axial direction, the third yoke 223 and the fourth yoke 224 are arranged at positions separated from the end surface 210b on the output shaft 43 side of the magnet 210 by a predetermined distance.
第１ヨーク２２１〜第４ヨーク２２４は、非磁性体のスペーサ等によってその配置が固定される。なお、第１ヨーク２２１〜第４ヨーク２２４を樹脂モールドすることによって、配置を固定してよい。第１ヨーク２２１〜第４ヨーク２２４は、共に軟磁性体により環状に形成され、例えば、出力軸４３に取り付けられた円環状の固定部材４５を介して、出力軸４３に同軸上に固定される。
The arrangement of the first yoke 221 to the fourth yoke 224 is fixed by a spacer or the like made of a non-magnetic material. The arrangement may be fixed by resin-molding the first yoke 221 to the fourth yoke 224. Both the first yoke 221 to the fourth yoke 224 are formed in an annular shape by a soft magnetic material, and are coaxially fixed to the output shaft 43 via, for example, an annular fixing member 45 attached to the output shaft 43. ..
図１０に示すように、第１ヨーク２２１は、円環状の環状部２４１と、軸方向に沿って延びるように設けられた爪部２５１とを備える。第２ヨーク２２２は、円環状の環状部２４２と、軸方向に沿って延びるように設けられた爪部２５２とを備える。第３ヨーク２２３は、円環状の環状部２４３と、軸方向に沿って延びるように設けられた爪部２５３とを備える。第４ヨーク２２４は、円環状の環状部２４４と、軸方向に沿って延びるように設けられた爪部２５４とを備える。
As shown in FIG. 10, the first yoke 221 includes an annular portion 241 and a claw portion 251 provided so as to extend in the axial direction. The second yoke 222 includes an annular portion 242 and a claw portion 252 provided so as to extend along the axial direction. The third yoke 223 includes an annular portion 243 and a claw portion 253 provided so as to extend along the axial direction. The fourth yoke 224 includes an annular portion 244 and a claw portion 254 provided so as to extend along the axial direction.
＜環状部２４１〜２４４＞
環状部２４１〜２４４について説明する。図１０及び図１１に示すように、第１ヨーク２２１の環状部２４１の内径は、磁石２１０の内径よりも大きく形成されており、かつ、磁石２１０の外径よりも小さく形成されている。また、第１ヨーク２２１の環状部２４１の外径は、磁石２１０の外径よりも大きく形成されている。なお、第１ヨーク２２１の環状部２４１は、第３ヨーク２２３の環状部２４３と同じ形状とされている。
<Ring road 241 to 244>
The annular portions 241 to 244 will be described. As shown in FIGS. 10 and 11, the inner diameter of the annular portion 241 of the first yoke 221 is formed to be larger than the inner diameter of the magnet 210 and smaller than the outer diameter of the magnet 210. Further, the outer diameter of the annular portion 241 of the first yoke 221 is formed to be larger than the outer diameter of the magnet 210. The annular portion 241 of the first yoke 221 has the same shape as the annular portion 243 of the third yoke 223.
一方、第２ヨーク２２２の環状部２４２の内径は、磁石２１０の内径よりも小さく形成されている。また、第２ヨーク２２２の環状部２４２の外径は、磁石２１０の外径よりも小さく形成されており、かつ、磁石２１０の内径よりも大きく形成されている。なお、第２ヨーク２２２の環状部２４２は、第４ヨーク２２４の環状部２４４と同じ形状とされている。図１２に示すように、環状部２４１〜２４４は、薄板状に形成され、軸方向に対して直交方向に延びるように設けられている。
On the other hand, the inner diameter of the annular portion 242 of the second yoke 222 is formed to be smaller than the inner diameter of the magnet 210. Further, the outer diameter of the annular portion 242 of the second yoke 222 is formed to be smaller than the outer diameter of the magnet 210 and larger than the inner diameter of the magnet 210. The annular portion 242 of the second yoke 222 has the same shape as the annular portion 244 of the fourth yoke 224. As shown in FIG. 12, the annular portions 241 to 244 are formed in a thin plate shape and are provided so as to extend in a direction orthogonal to the axial direction.
そして、図１０及び図１１に示すように、第１ヨーク２２１の環状部２４１の内径は、第２ヨーク２２２の環状部２４２の外径よりも大きく形成されている。第１ヨーク２２１の環状部２４１は、第２ヨーク２２２の環状部２４２と同軸上に配置されており、軸方向における位置が同じとされている。すなわち、環状部２４１と環状部２４２は、軸方向において磁石２１０からそれぞれ所定距離ずつ離れて配置されており、環状部２４１の径方向内側に、環状部２４２が配置されている。なお、第３ヨーク２２３の環状部２４３と、第４ヨーク２２４の環状部２４４も同様である。また、各環状部２４１〜２４４の径方向における長さ（幅）は、同じとされている。また、各環状部２４１〜２４４の軸方向における厚さは、同じとされている。
Then, as shown in FIGS. 10 and 11, the inner diameter of the annular portion 241 of the first yoke 221 is formed to be larger than the outer diameter of the annular portion 242 of the second yoke 222. The annular portion 241 of the first yoke 221 is arranged coaxially with the annular portion 242 of the second yoke 222, and is positioned at the same position in the axial direction. That is, the annular portion 241 and the annular portion 242 are arranged apart from the magnet 210 by a predetermined distance in the axial direction, and the annular portion 242 is arranged inside the annular portion 241 in the radial direction. The same applies to the annular portion 243 of the third yoke 223 and the annular portion 244 of the fourth yoke 224. Further, the lengths (widths) of the annular portions 241 to 244 in the radial direction are the same. Further, the thicknesses of the annular portions 241 to 244 in the axial direction are the same.
＜爪部２５１〜２５４＞
次に、爪部２５１〜２５４について説明する。爪部２５１〜２５４は、それぞれ磁石２１０の周方向における極対数と同数（本実施形態では１２）設けられている。図１０に示すように、第１ヨーク２２１の爪部２５１は、環状部２４１の外縁に沿って等間隔に設けられる。第３ヨーク２２３の爪部２５３は、環状部２４３の外縁に沿って等間隔に設けられる。一方、第２ヨーク２２２の爪部２５２は、環状部２４２の内縁に沿って等間隔に設けられる。第４ヨーク２２４の爪部２５４は、環状部２４４の内縁に沿って等間隔に設けられる。各爪部２５１〜２５４は、磁石２１０の磁極ピッチに応じて３０度毎に設けられている。なお、爪部２５１〜２５４の数は、磁石２１０の周方向における極対数と異なっていてもよい。
<Claws 251 to 254>
Next, the claw portions 251 to 254 will be described. The number of claws 251 to 254 is the same as the number of pole pairs in the circumferential direction of the magnet 210 (12 in this embodiment). As shown in FIG. 10, the claw portions 251 of the first yoke 221 are provided at equal intervals along the outer edge of the annular portion 241. The claw portions 253 of the third yoke 223 are provided at equal intervals along the outer edge of the annular portion 243. On the other hand, the claw portions 252 of the second yoke 222 are provided at equal intervals along the inner edge of the annular portion 242. The claw portions 254 of the fourth yoke 224 are provided at equal intervals along the inner edge of the annular portion 244. Each claw portion 251 to 254 is provided every 30 degrees according to the magnetic pole pitch of the magnet 210. The number of claws 251 to 254 may be different from the number of pole pairs in the circumferential direction of the magnet 210.
図１０に示すように、第１ヨーク２２１の爪部２５１と、第３ヨーク２２３の爪部２５３とは、周方向に交互に配置されている。つまり、第１ヨーク２２１の爪部２５１と、第３ヨーク２２３の爪部２５３とは、所定角度（本実施形態では１５度）ずつずれて配置されている。
As shown in FIG. 10, the claw portion 251 of the first yoke 221 and the claw portion 253 of the third yoke 223 are alternately arranged in the circumferential direction. That is, the claw portion 251 of the first yoke 221 and the claw portion 253 of the third yoke 223 are arranged so as to be offset by a predetermined angle (15 degrees in this embodiment).
同様に、第２ヨーク２２２の爪部２５２と、第４ヨーク２２４の爪部２５４とは、周方向に交互に配置されている。つまり、第２ヨーク２２２の爪部２５２と、第４ヨーク２２４の爪部２５４とは、所定角度（本実施形態では１５度）ずつずれて配置されている。
Similarly, the claw portion 252 of the second yoke 222 and the claw portion 254 of the fourth yoke 224 are alternately arranged in the circumferential direction. That is, the claw portion 252 of the second yoke 222 and the claw portion 254 of the fourth yoke 224 are arranged so as to be offset by a predetermined angle (15 degrees in this embodiment).
また、図１２（ａ）に示すように、第１ヨーク２２１の爪部２５１と、第２ヨーク２２２の爪部２５２とは、径方向において磁石１１を挟んで対向するように配置されている。すなわち、軸心から見て、第１ヨーク２２１の爪部２５１と、第２ヨーク２２２の爪部２５２とは、周方向において同じ位置となるように配置されている。
Further, as shown in FIG. 12A, the claw portion 251 of the first yoke 221 and the claw portion 252 of the second yoke 222 are arranged so as to face each other with the magnet 11 sandwiched in the radial direction. That is, when viewed from the axial center, the claw portion 251 of the first yoke 221 and the claw portion 252 of the second yoke 222 are arranged so as to be at the same position in the circumferential direction.
同様に、図１２（ｂ）に示すように、第３ヨーク２２３の爪部２５３と、第４ヨーク２２４の爪部２５４とは、径方向において磁石１１を挟んで対向するように配置されている。すなわち、軸心から見て、第３ヨーク２２３の爪部２５３と、第４ヨーク２２４の爪部２５４とは、周方向において同じ位置となるように配置されている。
Similarly, as shown in FIG. 12B, the claw portion 253 of the third yoke 223 and the claw portion 254 of the fourth yoke 224 are arranged so as to face each other with the magnet 11 sandwiched in the radial direction. .. That is, when viewed from the axial center, the claw portion 253 of the third yoke 223 and the claw portion 254 of the fourth yoke 224 are arranged so as to be at the same position in the circumferential direction.
図１０に示すように、これらの爪部２５１〜２５４は、軸方向に沿って延びるように形成されており、爪部２５１，２５３は、磁石１１の外周側と対向し、爪部２５２，２５４は、磁石１１の内周側と対向するように設けられている。第１ヨーク２２１の爪部２５１と、第３ヨーク２２３の爪部２５３は、先端の方が基端（根本）よりも周方向における幅が狭くなるように形成されている。一方、第２ヨーク２２２の爪部２５２と、第４ヨーク２２４の爪部２５４は、先端まで周方向における幅がほぼ等しく、四角柱状に形成されている。
As shown in FIG. 10, these claw portions 251 to 254 are formed so as to extend along the axial direction, and the claw portions 251,253 face the outer peripheral side of the magnet 11 and the claw portions 252,254. Is provided so as to face the inner peripheral side of the magnet 11. The claw portion 251 of the first yoke 221 and the claw portion 253 of the third yoke 223 are formed so that the width at the tip thereof is narrower in the circumferential direction than the base end (root). On the other hand, the claw portion 252 of the second yoke 222 and the claw portion 254 of the fourth yoke 224 have substantially the same width in the circumferential direction up to the tip, and are formed in a square columnar shape.
各爪部２５１〜２５４は、他の磁気ヨーク１２と接触しないように設けられている。径方向において、第１ヨーク２２１の内縁から第２ヨーク２２２の外縁までの距離ｄ３は、第１ヨーク２２１と第３ヨーク２２３との間の距離（例えば、爪部２５１の先端から第３ヨーク２２３の環状部２４３までの距離ｄ４）と比較して短く形成されている。同様に、径方向において、第１ヨーク２２１の内縁から第２ヨーク２２２の外縁までの距離ｄ３は、第２ヨーク２２２と第４ヨーク２２４との間の距離（例えば、爪部２５２の先端から第４ヨーク２２４の環状部２４４までの距離ｄ５）と比較して短く形成されている。また、径方向において、第１ヨーク２２１の内縁から第２ヨーク２２２の外縁までの距離ｄ３は、第３ヨーク２２３の内縁から第４ヨーク２２４の外縁までの距離ｄ３と等しい。
Each claw portion 251 to 254 is provided so as not to come into contact with another magnetic yoke 12. In the radial direction, the distance d3 from the inner edge of the first yoke 221 to the outer edge of the second yoke 222 is the distance between the first yoke 221 and the third yoke 223 (for example, from the tip of the claw portion 251 to the third yoke 223). It is formed shorter than the distance d4) to the annular portion 243 of. Similarly, in the radial direction, the distance d3 from the inner edge of the first yoke 221 to the outer edge of the second yoke 222 is the distance between the second yoke 222 and the fourth yoke 224 (for example, from the tip of the claw portion 252 to the first). 4 The yoke 224 is formed shorter than the distance d5) to the annular portion 244. Further, in the radial direction, the distance d3 from the inner edge of the first yoke 221 to the outer edge of the second yoke 222 is equal to the distance d3 from the inner edge of the third yoke 223 to the outer edge of the fourth yoke 224.
このように、爪部２５１は、着磁方向とされる径方向において磁石２１０の一方側（外側）に配置され、爪部２５４は、磁石２１０の他方側（内側）に配置されている。そして、爪部２５１が対向する磁極の極性と、爪部２５４が対向する磁極の極性は同じとされている。爪部２５３は、着磁方向とされる径方向において磁石２１０の一方側（外側）に配置され、爪部２５２は、磁石２１０の他方側（内側）に配置されている。そして、爪部２５３が対向する磁極の極性と、爪部２５２が対向する磁極の極性は同じとされている。第１ヨーク２２１と第４ヨーク２２４の組み合わせと、第２ヨーク２２２と第３ヨーク２２３の組み合わせとが対（対称）となってなり、一対の磁気ヨーク１２となっている。また、爪部２５１が一方の磁気ヨークにおける第１部分に相当し、爪部２５４が一方の磁気ヨークにおける第２部分に相当する。また、爪部２５３が他方の磁気ヨークにおける第１部分に相当し、爪部２５２が他方の磁気ヨークにおける第２部分に相当する。
As described above, the claw portion 251 is arranged on one side (outside) of the magnet 210 in the radial direction which is the magnetizing direction, and the claw portion 254 is arranged on the other side (inside) of the magnet 210. The polarity of the magnetic pole with which the claw portion 251 faces is the same as the polarity of the magnetic pole with which the claw portion 254 faces. The claw portion 253 is arranged on one side (outside) of the magnet 210 in the radial direction which is the magnetizing direction, and the claw portion 252 is arranged on the other side (inside) of the magnet 210. The polarity of the magnetic pole with which the claw portion 253 faces is the same as the polarity of the magnetic pole with which the claw portion 252 faces. The combination of the first yoke 221 and the fourth yoke 224 and the combination of the second yoke 222 and the third yoke 223 are paired (symmetrical) to form a pair of magnetic yokes 12. Further, the claw portion 251 corresponds to the first portion in one magnetic yoke, and the claw portion 254 corresponds to the second portion in one magnetic yoke. Further, the claw portion 253 corresponds to the first portion in the other magnetic yoke, and the claw portion 252 corresponds to the second portion in the other magnetic yoke.
＜磁気センサ２３１，２３２＞
第１ヨーク２２１の内縁と、第２ヨーク２２２の外縁との間には、第１磁気センサ２３１が配置されている。また、第３ヨーク２２３の内縁と、第４ヨーク２２４の外縁との間には、第２磁気センサ２３２が配置されている。第１磁気センサ２３１は、径方向における磁束密度を検出するように配置され、第２磁気センサ２３２は、径方向における磁束密度を検出するように配置される。
<Magnetic sensor 231,232>
A first magnetic sensor 231 is arranged between the inner edge of the first yoke 221 and the outer edge of the second yoke 222. Further, a second magnetic sensor 232 is arranged between the inner edge of the third yoke 223 and the outer edge of the fourth yoke 224. The first magnetic sensor 231 is arranged to detect the magnetic flux density in the radial direction, and the second magnetic sensor 232 is arranged to detect the magnetic flux density in the radial direction.
＜検出方法＞
ここで、ねじれトルクの検出について図１３に基づき説明する。図１３（ａ）〜（ｃ）は、磁気ヨーク１２を径方向外側から見た場合の様子を模式的に示し、図１３（ｄ）〜（ｆ）は、磁気ヨーク１２を径方向内側から見た場合の様子を模式的に示す。なお、図１３（ａ）と図１３（ｄ）を対応させ、図１３（ｂ）と図１３（ｅ）を対応させ、図１３（ｃ）と図１３（ｆ）を対応させている。
<Detection method>
Here, the detection of torsional torque will be described with reference to FIG. 13 (a) to 13 (c) schematically show a state when the magnetic yoke 12 is viewed from the radial outside, and FIGS. 13 (d) to 13 (f) show the magnetic yoke 12 when viewed from the radial inside. The state of the case is shown schematically. It should be noted that FIGS. 13 (a) and 13 (d) are associated with each other, FIGS. 13 (b) and 13 (e) are associated with each other, and FIGS. 13 (c) and 13 (f) are associated with each other.
まず、入力軸４１と、出力軸４３との間にねじれトルクが印加されていない場合について説明する。この場合、図１３（ｂ）及び図１３（ｄ）に示すように、各爪部２５１〜２５４の中心がそれぞれ磁石２１０のＮ極とＳ極との境界に一致するように配置されている。
First, a case where no torsional torque is applied between the input shaft 41 and the output shaft 43 will be described. In this case, as shown in FIGS. 13 (b) and 13 (d), the centers of the claws 251 to 254 are arranged so as to coincide with the boundary between the north and south poles of the magnet 210, respectively.
このとき、各爪部２５１〜２５４には、磁石２１０のＮ極及びＳ極から同数の磁力線が出入りする。このため、第１磁気センサ２３１により検出される磁束密度Ｖ１は、ゼロとなる。同様に、第３ヨーク２２３と、第４ヨーク２２４との間に磁束が漏れることなく、第２磁気センサ２３２により検出される磁束密度Ｖ２は、ゼロとなる。
At this time, the same number of magnetic field lines enter and exit the claws 251 to 254 from the north and south poles of the magnet 210. Therefore, the magnetic flux density V1 detected by the first magnetic sensor 231 becomes zero. Similarly, the magnetic flux density V2 detected by the second magnetic sensor 232 becomes zero without the magnetic flux leaking between the third yoke 223 and the fourth yoke 224.
次に、入力軸４１と、出力軸４３との間にねじれトルクが印加されて、トーションバー４２にねじれ変位が生じ、磁石１１と一対の磁気ヨーク１２との相対位置が周方向に変位した場合について説明する。この場合、磁気ヨーク１２に設けられた爪部２５１〜２５４の中心と、磁石１１のＮ極とＳ極との境界が一致しなくなる。これにより、第１ヨーク２２１〜第４ヨーク２２４には、Ｎ極又はＳ極の極性を有する磁力線が増加する。
Next, when a torsion torque is applied between the input shaft 41 and the output shaft 43, a torsional displacement occurs in the torsion bar 42, and the relative positions of the magnet 11 and the pair of magnetic yokes 12 are displaced in the circumferential direction. Will be described. In this case, the center of the claw portions 251 to 254 provided on the magnetic yoke 12 and the boundary between the north pole and the south pole of the magnet 11 do not match. As a result, the lines of magnetic force having the polarity of the north pole or the south pole increase in the first yoke 221 to the fourth yoke 224.
その際、爪部２５１が対向する磁石１１の極性と、爪部２５４が対向する磁石１１の極性は同じとなっているため、爪部２５１と爪部２５４とは、同じ割合でＮ極（又はＳ極）の極性を有する磁力線が増加する。同様に、爪部２５２が対向する磁石１１の極性と、爪部２５３が対向する磁石１１の極性は同じとなっているため、爪部２５２と爪部２５３とは、同じ割合でＳ極（又はＮ極）の極性を有する磁力線が増加する。
At that time, since the polarity of the magnet 11 facing the claw portion 251 and the polarity of the magnet 11 facing the claw portion 254 are the same, the claw portion 251 and the claw portion 254 have the same ratio of N poles (or The number of magnetic field lines having the polarity of S pole) increases. Similarly, since the polarity of the magnet 11 facing the claw portion 252 and the polarity of the magnet 11 facing the claw portion 253 are the same, the claw portion 252 and the claw portion 253 have the same ratio of S poles (or S poles (or). The number of magnetic field lines having polarity (N pole) increases.
例えば、図１３（ａ）及び図１３（ｄ）に示すように、第１ヨーク２２１の爪部２５１が、Ｎ極と対向し、第２ヨーク２２２の爪部２５２が、Ｓ極と対向している。このため、第１ヨーク２２１においてはＮ極の極性を有し、第２ヨーク２２２においてはＳ極の極性を有することとなる。一方、第３ヨーク２２３の爪部２５３が、Ｓ極と対向し、第４ヨーク２２４の爪部２５４が、Ｎ極と対向している。このため、第３ヨーク２２３においてはＳ極の極性を有し、第４ヨーク２２４においてはＮ極の極性を有することとなる。
For example, as shown in FIGS. 13 (a) and 13 (d), the claw portion 251 of the first yoke 221 faces the north pole, and the claw portion 252 of the second yoke 222 faces the south pole. There is. Therefore, the first yoke 221 has the polarity of the N pole, and the second yoke 222 has the polarity of the S pole. On the other hand, the claw portion 253 of the third yoke 223 faces the S pole, and the claw portion 254 of the fourth yoke 224 faces the north pole. Therefore, the third yoke 223 has the polarity of the S pole, and the fourth yoke 224 has the polarity of the N pole.
また、図１３（ｃ）及び図１３（ｆ）に示すように、第１ヨーク２２１の爪部２５１が、Ｓ極と対向し、第２ヨーク２２２の爪部２５２が、Ｎ極と対向している。このため、第１ヨーク２２１においてはＳ極の極性を有し、第２ヨーク２２２においてはＮ極の極性を有することとなる。一方、第３ヨーク２２３の爪部２５３が、Ｎ極と対向し、第４ヨーク２２４の爪部２５４が、Ｓ極と対向している。このため、第３ヨーク２２３においてはＮ極の極性を有し、第４ヨーク２２４においてはＳ極の極性を有することとなる。
Further, as shown in FIGS. 13 (c) and 13 (f), the claw portion 251 of the first yoke 221 faces the S pole, and the claw portion 252 of the second yoke 222 faces the north pole. There is. Therefore, the first yoke 221 has the polarity of the S pole, and the second yoke 222 has the polarity of the N pole. On the other hand, the claw portion 253 of the third yoke 223 faces the north pole, and the claw portion 254 of the fourth yoke 224 faces the south pole. Therefore, the third yoke 223 has the polarity of the N pole, and the fourth yoke 224 has the polarity of the S pole.
このように、第１ヨーク２２１と第２ヨーク２２２は、それぞれ逆の極性を有する磁力線が増加するので、それに応じて、第１ヨーク２２１と第２ヨーク２２２との間における磁束密度Ｖ１が増加する。第１磁気センサ２３１は、この磁束密度Ｖ１を検出し、電圧信号に変換して出力する。
In this way, since the magnetic field lines having opposite polarities in the first yoke 221 and the second yoke 222 increase, the magnetic flux density V1 between the first yoke 221 and the second yoke 222 increases accordingly. .. The first magnetic sensor 231 detects this magnetic flux density V1, converts it into a voltage signal, and outputs it.
同様に、第３ヨーク２２３と第４ヨーク２２４は、それぞれ逆の極性を有する磁力線が増加するので、それに応じて、第３ヨーク２２３と第４ヨーク２２４との間における磁束密度Ｖ２が増加する。第２磁気センサ２３２は、この磁束密度Ｖ２を検出し、電圧信号に変換して出力する。なお、第１磁気センサ２３１により検出されるねじれトルクに応じた磁束密度Ｖ１は、第２磁気センサ２３２により検出されるねじれトルクに応じた磁束密度Ｖ２と同じ大きさとなるが、検出される磁束密度の方向は逆となる。
Similarly, since the magnetic field lines having opposite polarities in the third yoke 223 and the fourth yoke 224 increase, the magnetic flux density V2 between the third yoke 223 and the fourth yoke 224 increases accordingly. The second magnetic sensor 232 detects this magnetic flux density V2, converts it into a voltage signal, and outputs it. The magnetic flux density V1 according to the torsional torque detected by the first magnetic sensor 231 has the same magnitude as the magnetic flux density V2 corresponding to the torsional torque detected by the second magnetic sensor 232, but the detected magnetic flux density. The direction of is reversed.
また、周方向において、第１ヨーク２２１の爪部２５１の間には、第３ヨーク２２３の爪部２５３が配置されている。そして、爪部２５３が対向する磁石１１の磁極の極性は、隣接する爪部２５１が対向する磁極の極性とは異なっている。つまり、図１３（ａ）や図１３（ｃ）に示すように、爪部２５１が対向する磁極の極性は、隣接する爪部２５３が対向する磁極の極性とは異なっている。そして、爪部２５３が、爪部２５１が対向する磁極と隣接する磁極から磁力線（磁束）を集めるため、爪部２５１が対向する磁極から集めた磁力線が、隣接する異なる極性を有する磁極へ漏れることを抑制する。
Further, in the circumferential direction, the claw portion 253 of the third yoke 223 is arranged between the claw portions 251 of the first yoke 221. The polarity of the magnetic poles of the magnet 11 with which the claw portion 253 faces is different from the polarity of the magnetic pole with which the adjacent claw portion 251 faces. That is, as shown in FIGS. 13 (a) and 13 (c), the polarities of the magnetic poles with which the claws 251 face are different from the polarities of the magnetic poles with which the adjacent claws 253 face. Then, since the claw portion 253 collects magnetic flux lines (magnetic flux) from the magnetic poles adjacent to the magnetic poles with which the claw portion 251 faces, the magnetic field lines collected from the magnetic poles with which the claw portion 251 faces leak to adjacent magnetic poles having different polarities. Suppress.
同様に、図１３（ｄ）や図１３（ｆ）に示すように、周方向において、第２ヨーク２２２の爪部２５２の間には、第４ヨーク２２４の爪部２５４が配置されている。このため、爪部２５４が、爪部２５２が対向する磁極と隣接する磁極から磁力線（磁束）を集め、爪部２５２が対向する磁極から集めた磁力線が、隣接する異なる極性を有する磁極へ漏れることを抑制する。
Similarly, as shown in FIGS. 13 (d) and 13 (f), the claw portion 254 of the fourth yoke 224 is arranged between the claw portions 252 of the second yoke 222 in the circumferential direction. Therefore, the claw portion 254 collects magnetic flux lines (magnetic flux) from the magnetic poles adjacent to the magnetic poles facing the claw portion 252, and the magnetic field lines collected from the magnetic poles facing the claw portion 252 leak to the adjacent magnetic poles having different polarities. Suppress.
ところで、磁気センサ２３１，２３２を用いた場合、外部からの磁界ノイズの影響を受ける場合がある。磁界ノイズとしては、例えば、車両に搭載された電装品のオン・オフによるノイズ、高圧送電線によるノイズ、道路や周辺の道路から発生するノイズ等がある。これらの磁界ノイズの影響を抑えるために、磁界ノイズを遮断する磁気シールドにより磁気センサ２３１，２３２の周りを覆うという構成が考えられる。しかしながら、この場合、部品点数が多くなるうえに、トルク検出装置１０の構成が複雑となる可能性がある。また、組み立てる際に、手間（工数）が多くなる可能性がある。
By the way, when the magnetic sensors 231,232 are used, they may be affected by magnetic field noise from the outside. Examples of magnetic field noise include noise caused by turning on / off electrical components mounted on vehicles, noise caused by high-voltage power transmission lines, noise generated from roads and surrounding roads, and the like. In order to suppress the influence of these magnetic field noises, it is conceivable to cover the magnetic sensors 231,232 with a magnetic shield that blocks the magnetic field noises. However, in this case, the number of parts is increased and the configuration of the torque detection device 10 may be complicated. In addition, there is a possibility that labor (man-hours) will increase when assembling.
そこで、第２実施形態のトルク検出装置１０では、第１磁気センサ２３１により検出された磁束密度Ｖ１と、第２磁気センサ２３２により検出された磁束密度Ｖ２に基づき、ねじれトルクに応じた磁束密度Ｖｔを演算して抽出することとした。以下、詳しく説明する。
Therefore, in the torque detection device 10 of the second embodiment, the magnetic flux density Vt corresponding to the torsional torque is based on the magnetic flux density V1 detected by the first magnetic sensor 231 and the magnetic flux density V2 detected by the second magnetic sensor 232. Was calculated and extracted. The details will be described below.
前述したように、第１ヨーク２２１と第３ヨーク２２３は対称に設けられており、第２ヨーク２２２と第４ヨーク２２４は対称に設けられている。このため、ねじれトルクが生じた場合、第１ヨーク２２１と第２ヨーク２２２との間で検出されるねじれトルクに応じた磁束密度Ｖ１（より詳しくは、磁束密度に応じた電圧信号の電圧。以下同じ）と、第３ヨーク２２３と第４ヨーク２２４との間で検出されるねじれトルクに応じた磁束密度Ｖ２は、同じ大きさとなるはずである。しかしながら、実際には、磁界ノイズの影響を受け、異なる大きさとなる。
As described above, the first yoke 221 and the third yoke 223 are provided symmetrically, and the second yoke 222 and the fourth yoke 224 are provided symmetrically. Therefore, when a torsional torque is generated, the magnetic flux density V1 according to the torsional torque detected between the first yoke 221 and the second yoke 222 (more specifically, the voltage of the voltage signal according to the magnetic flux density. The same) and the magnetic flux density V2 according to the torsional torque detected between the third yoke 223 and the fourth yoke 224 should be the same magnitude. However, in reality, they are affected by magnetic field noise and have different sizes.
例えば、図１４に示すように、径方向外側から内側に向かう磁界ノイズ（磁力線）が存在する場合、第１ヨーク２２１から第２ヨーク２２２へ通過する磁束の磁束密度Ｖ１は、ねじれトルクに応じた磁束密度（Ｖｔ）に、磁界ノイズの磁束密度（Ｖｎ）を加算したもの（Ｖｔ＋Ｖｎ）となる。なお、径方向外側から内側への方向（図１４において右方向）を正として示す。
For example, as shown in FIG. 14, when there is magnetic field noise (magnetic field lines) from the outer side to the inner side in the radial direction, the magnetic flux density V1 of the magnetic flux passing from the first yoke 221 to the second yoke 222 corresponds to the torsional torque. It is the sum of the magnetic flux density (Vt) and the magnetic flux density (Vn) of the magnetic field noise (Vt + Vn). The radial direction from the outside to the inside (right direction in FIG. 14) is shown as positive.
一方、径方向外側から内側に向かう磁界ノイズ（磁力線）が存在する場合、第３ヨーク２２３から第４ヨーク２２４へ通過する磁束の磁束密度Ｖ２は、ねじれトルクに応じた磁束密度（−Ｖｔ）に、磁界ノイズの磁束密度（Ｖｎ）を加算したもの（−Ｖｔ＋Ｖｎ）となる。このため、検出される磁束密度Ｖ１，Ｖ２と、ねじれトルクの関係は、図１５に示すようなものとなる。
On the other hand, when there is magnetic field noise (magnetic field lines) from the outer side to the inner side in the radial direction, the magnetic flux density V2 of the magnetic flux passing from the third yoke 223 to the fourth yoke 224 becomes the magnetic flux density (-Vt) corresponding to the torsional torque. , The magnetic flux density (Vn) of the magnetic field noise is added (−Vt + Vn). Therefore, the relationship between the detected magnetic flux densities V1 and V2 and the torsional torque is as shown in FIG.
そこで、磁束密度Ｖ１，Ｖ２を入力した制御装置２３は、磁束密度Ｖ１から磁束密度Ｖ２を減算して算出した値を２で除算することにより（｛（Ｖｔ＋Ｖｎ）−（−Ｖｔ＋Ｖｎ）｝／２）、ねじれトルクに応じた磁束密度Ｖｔを抽出する。そして、制御装置２３は、抽出した磁束密度Ｖｔに基づき、ねじれトルクを判定する。この場合、制御装置２３が、演算部として機能する。
Therefore, the control device 23 that has input the magnetic flux densities V1 and V2 subtracts the magnetic flux density V2 from the magnetic flux density V1 and divides the calculated value by 2 ({(Vt + Vn)-(-Vt + Vn)} / 2). , The magnetic flux density Vt corresponding to the torsional torque is extracted. Then, the control device 23 determines the torsional torque based on the extracted magnetic flux density Vt. In this case, the control device 23 functions as a calculation unit.
上記構成により、以下の効果を奏する。
With the above configuration, the following effects are obtained.
検出される磁束密度の方向が異なる第１磁気センサ２３１と、第２磁気センサ２３２がそれぞれ検出した複数の磁束密度Ｖ１，Ｖ２に基づき、ねじれトルクに応じた磁束密度Ｖｔが演算されるようにした。すなわち、磁界ノイズに基づく磁束密度Ｖｎは一方向であるため、磁気ヨーク１２間の磁束密度を複数方向から検出し、複数方向の磁束密度Ｖ１，Ｖ２を比較することにより、ねじれトルクに基づく磁束密度Ｖｔを抽出した。具体的には、制御装置２３は、磁束密度Ｖ１から磁束密度Ｖ２を減算して算出した値を２で除算することにより（｛（Ｖｔ＋Ｖｎ）−（−Ｖｔ＋Ｖｎ）｝／２）、磁束密度Ｖｔを抽出した。これにより、外部からの磁界ノイズの影響を抑制し、ねじれトルクの検出精度を向上させることができる。
The magnetic flux density Vt according to the torsional torque is calculated based on the plurality of magnetic flux densities V1 and V2 detected by the first magnetic sensor 231 and the second magnetic sensor 232, which have different directions of the detected magnetic flux densities. .. That is, since the magnetic flux density Vn based on magnetic field noise is unidirectional, the magnetic flux density between the magnetic yokes 12 is detected from a plurality of directions, and the magnetic flux densities V1 and V2 in the plurality of directions are compared to obtain the magnetic flux density based on the torsional torque. Vt was extracted. Specifically, the control device 23 divides the value calculated by subtracting the magnetic flux density V2 from the magnetic flux density V1 by 2 ({(Vt + Vn)-(-Vt + Vn)} / 2) to obtain the magnetic flux density Vt. Extracted. This makes it possible to suppress the influence of magnetic field noise from the outside and improve the detection accuracy of torsional torque.
径方向（着磁方向）において磁石２１０の両側における各磁極から磁束をそれぞれ集めるため、片側の磁極のみから磁束を集める場合と比較して、各磁束密度Ｖ１，Ｖ２を高くすることができる。また、爪部２５１〜２５４と対向していない磁極の数を減らして、磁極へ磁束が漏れることを抑制することができる。以上のことから、ねじれトルクの検出精度を向上させることができる。
Since the magnetic flux is collected from each magnetic pole on both sides of the magnet 210 in the radial direction (magnetization direction), the magnetic flux densities V1 and V2 can be increased as compared with the case where the magnetic flux is collected from only one magnetic pole. Further, it is possible to reduce the number of magnetic poles that are not opposed to the claw portions 251 to 254 and suppress the leakage of magnetic flux to the magnetic poles. From the above, it is possible to improve the detection accuracy of the torsional torque.
（第３実施形態）
第３実施形態のトルク検出装置１０は、入力軸４１に固定される磁石２１０と、出力軸４３に固定される磁気ヨーク１２と、磁気ヨーク１２における磁束密度を検出する磁気センサ１３等を備え、磁気ヨーク１２の形状等を変更している。以下、図１６〜図１９に基づき、詳しく説明する。図９に示すように、第３実施形態の磁石２１０は、第２実施形態と同様に、径方向に着磁されている。
(Third Embodiment)
The torque detection device 10 of the third embodiment includes a magnet 210 fixed to the input shaft 41, a magnetic yoke 12 fixed to the output shaft 43, a magnetic sensor 13 for detecting the magnetic flux density in the magnetic yoke 12, and the like. The shape of the magnetic yoke 12 and the like are changed. Hereinafter, a detailed description will be given with reference to FIGS. 16 to 19. As shown in FIG. 9, the magnet 210 of the third embodiment is magnetized in the radial direction as in the second embodiment.
＜磁気ヨーク１２＞
図１６及び図１７に示すように、第３実施形態の磁気ヨーク１２は、第１ヨーク３２１及び第２ヨーク３２２から構成されている。具体的には、軸方向において、磁石２１０の出力軸４３側の端面２１０ｂから所定距離離れた位置には、第１ヨーク３２１及び第２ヨーク３２２が配置される。なお、図１６は、入力軸４１側から磁気ヨーク１２を見た時における斜視図である。図１７は、出力軸４３側から磁気ヨーク１２を見た時における斜視図である。
<Magnetic yoke 12>
As shown in FIGS. 16 and 17, the magnetic yoke 12 of the third embodiment is composed of a first yoke 321 and a second yoke 322. Specifically, the first yoke 321 and the second yoke 322 are arranged at positions separated from the end surface 210b of the magnet 210 on the output shaft 43 side by a predetermined distance in the axial direction. Note that FIG. 16 is a perspective view when the magnetic yoke 12 is viewed from the input shaft 41 side. FIG. 17 is a perspective view when the magnetic yoke 12 is viewed from the output shaft 43 side.
第１ヨーク３２１及び第２ヨーク３２２は、非磁性体のスペーサ等によってその配置が固定される。なお、第１ヨーク３２１及び第２ヨーク３２２は、樹脂モールドすることによって、配置を固定してよい。第１ヨーク３２１及び第２ヨーク３２２は、共に軟磁性体により環状に形成され、例えば、出力軸４３に取り付けられた円環状の固定部材４５を介して、出力軸４３に同軸上に固定される。
The arrangement of the first yoke 321 and the second yoke 322 is fixed by a spacer or the like made of a non-magnetic material. The arrangement of the first yoke 321 and the second yoke 322 may be fixed by resin molding. Both the first yoke 321 and the second yoke 322 are formed in an annular shape by a soft magnetic material, and are coaxially fixed to the output shaft 43 via, for example, an annular fixing member 45 attached to the output shaft 43. ..
図１６及び図１７に示すように、第１ヨーク３２１は、円環状の環状部３４１と、軸方向に沿って延びるように設けられた爪部３５１とを備える。第２ヨーク３２２は、円環状の環状部３４２と、軸方向に沿って延びるように設けられた爪部３５２とを備える。
As shown in FIGS. 16 and 17, the first yoke 321 includes an annular portion 341 and a claw portion 351 provided so as to extend in the axial direction. The second yoke 322 includes an annular portion 342 and a claw portion 352 provided so as to extend along the axial direction.
＜環状部３４１，３４２＞
環状部３４１，３４２について説明する。図１８に示すように、第１ヨーク３２１の環状部３４１の内径は、磁石２１０の内径よりも大きく形成されており、かつ、磁石２１０の外径よりも小さく形成されている。また、第１ヨーク３２１の環状部３４１の外径は、磁石２１０の外径よりも大きく形成されている。
<Ring road 341, 342>
The annular portions 341 and 342 will be described. As shown in FIG. 18, the inner diameter of the annular portion 341 of the first yoke 321 is formed to be larger than the inner diameter of the magnet 210 and smaller than the outer diameter of the magnet 210. Further, the outer diameter of the annular portion 341 of the first yoke 321 is formed to be larger than the outer diameter of the magnet 210.
一方、第２ヨーク３２２の環状部３４２の内径は、磁石２１０の内径よりも小さく形成されている。また、第２ヨーク３２２の環状部３４２の外径は、磁石２１０の外径よりも小さく形成されており、かつ、磁石２１０の内径よりも大きく形成されている。環状部３４１，３４２は、薄板状に形成され、軸方向に対して直交方向に延びるように設けられている。
On the other hand, the inner diameter of the annular portion 342 of the second yoke 322 is formed to be smaller than the inner diameter of the magnet 210. Further, the outer diameter of the annular portion 342 of the second yoke 322 is formed to be smaller than the outer diameter of the magnet 210 and larger than the inner diameter of the magnet 210. The annular portions 341 and 342 are formed in a thin plate shape and are provided so as to extend in a direction orthogonal to the axial direction.
そして、図１８に示すように、第１ヨーク３２１の環状部３４１の内径は、第２ヨーク３２２の環状部３４２の外径よりも大きく形成されている。第１ヨーク３２１の環状部３４１は、第２ヨーク３２２の環状部３４２と同軸上に配置されており、軸方向における位置が同じとされている。すなわち、環状部３４１と環状部３４２は、軸方向において磁石２１０からそれぞれ所定距離ずつ離れて配置されており、環状部３４１の径方向内側に、環状部３４２が配置されている。なお、磁気センサ１３は、第１ヨーク３２１の内縁と、第２ヨーク３２２の外縁との間に配置される。
Then, as shown in FIG. 18, the inner diameter of the annular portion 341 of the first yoke 321 is formed to be larger than the outer diameter of the annular portion 342 of the second yoke 322. The annular portion 341 of the first yoke 321 is arranged coaxially with the annular portion 342 of the second yoke 322, and has the same position in the axial direction. That is, the annular portion 341 and the annular portion 342 are arranged apart from the magnet 210 by a predetermined distance in the axial direction, and the annular portion 342 is arranged inside the annular portion 341 in the radial direction. The magnetic sensor 13 is arranged between the inner edge of the first yoke 321 and the outer edge of the second yoke 322.
＜爪部３５１，３５２＞
次に、爪部３５１，３５２について説明する。爪部３５１，３５２は、それぞれ磁石２１０の周方向における極対数と同数（本実施形態では１２）設けられている。図１６及び図１７に示すように、第１ヨーク３２１の爪部３５１は、環状部３４１の外縁に沿って等間隔に設けられる。一方、第２ヨーク３２２の爪部３５２は、環状部３４２の内縁に沿って等間隔に設けられる。各爪部３５１，３５２は、磁石２１０の磁極ピッチに応じて３０度毎に設けられている。なお、爪部３５１，３５２の数は、磁石２１０の周方向における極対数と異なっていてもよい。
<Claws 351 and 352>
Next, the claw portions 351 and 352 will be described. The number of claws 351 and 352 is the same as the number of pole pairs in the circumferential direction of the magnet 210 (12 in this embodiment), respectively. As shown in FIGS. 16 and 17, the claw portions 351 of the first yoke 321 are provided at equal intervals along the outer edge of the annular portion 341. On the other hand, the claw portions 352 of the second yoke 322 are provided at equal intervals along the inner edge of the annular portion 342. The claws 351 and 352 are provided every 30 degrees according to the magnetic pole pitch of the magnet 210. The number of claws 351 and 352 may be different from the number of pole pairs in the circumferential direction of the magnet 210.
第１ヨーク３２１の爪部３５１は、磁石２１０の着磁方向とされる径方向において、磁石２１０の一方側（外側）と対向する第１対向部分３５１ａと、他方側（内側）と対向する第２対向部分３５１ｂと、を備える。
The claw portion 351 of the first yoke 321 has a first facing portion 351a facing one side (outside) of the magnet 210 and a first facing portion 351a facing the other side (inside) in the radial direction which is the magnetizing direction of the magnet 210. It includes two facing portions 351b.
第２ヨーク３２２の爪部３５２も同様に、磁石２１０の着磁方向とされる径方向において、磁石２１０の一方側（内側）と対向する第１対向部分３５２ａと、他方側（外側）と対向する第２対向部分３５２ｂと、を備える。
Similarly, the claw portion 352 of the second yoke 322 also faces the first facing portion 352a facing one side (inside) of the magnet 210 and the other side (outside) in the radial direction which is the magnetizing direction of the magnet 210. A second facing portion 352b is provided.
第１対向部分３５１ａは、環状部３４１の外縁に設けられている。そして、第１ヨーク３２１における第１対向部分３５１ａは、環状部３４１の外縁に沿って周方向において３０度間隔で配置されている。すなわち、第１対向部分３５１ａは、磁石２１０の磁極ピッチに応じて配置されている。
The first facing portion 351a is provided on the outer edge of the annular portion 341. The first facing portions 351a of the first yoke 321 are arranged at intervals of 30 degrees in the circumferential direction along the outer edge of the annular portion 341. That is, the first facing portion 351a is arranged according to the magnetic pole pitch of the magnet 210.
第１対向部分３５２ａは、環状部３４２の内縁に設けられている。そして、第２ヨーク３２２における第１対向部分３５２ａは、環状部３４２の内縁に沿って周方向において３０度間隔で配置されている。すなわち、第１対向部分３５２ａは、磁石２１０の磁極ピッチに応じて配置されている。
The first facing portion 352a is provided on the inner edge of the annular portion 342. The first facing portions 352a of the second yoke 322 are arranged at intervals of 30 degrees in the circumferential direction along the inner edge of the annular portion 342. That is, the first facing portion 352a is arranged according to the magnetic pole pitch of the magnet 210.
周方向において、第１ヨーク３２１における第１対向部分３５１ａと、第２ヨーク３２２における第１対向部分３５２ａは、同じ位置に配置される。すなわち、図１９（ｂ）に示すように、径方向において、第１ヨーク３２１における第１対向部分３５１ａと、第２ヨーク３２２における第１対向部分３５２ａは、磁石２１０を挟んで対向するように設けられている。
In the circumferential direction, the first facing portion 351a of the first yoke 321 and the first facing portion 352a of the second yoke 322 are arranged at the same position. That is, as shown in FIG. 19B, in the radial direction, the first facing portion 351a of the first yoke 321 and the first facing portion 352a of the second yoke 322 are provided so as to face each other with the magnet 210 interposed therebetween. Has been done.
また、第１対向部分３５１ａ，３５２ａは、出力軸４３側から入力軸４１側に向かって軸方向に沿って延びる棒状に形成されている。第１対向部分３５１ａ，３５２ａの先端は、磁石２１０の入力軸４１側の端面よりも入力軸４１側に位置するように設けられている。軸方向において、第１対向部分３５１ａ，３５２ａは、磁石２１０の軸方向における高さよりも長く形成されている。
Further, the first facing portions 351a and 352a are formed in a rod shape extending along the axial direction from the output shaft 43 side toward the input shaft 41 side. The tips of the first facing portions 351a and 352a are provided so as to be located closer to the input shaft 41 than the end surface of the magnet 210 on the input shaft 41 side. In the axial direction, the first facing portions 351a and 352a are formed longer than the height of the magnet 210 in the axial direction.
一方、図１６及び図１７に示すように、第１ヨーク３２１の第２対向部分３５１ｂは、磁石２１０の径方向内側（内周側）において、周方向に３０度間隔で配置されている。第１ヨーク３２１の第２対向部分３５１ｂは、軸心から見て、周方向において第１ヨーク３２１の第１対向部分３５１ａから１５度ずれて配置されている。このため、磁石２１０の内側において、第２ヨーク３２２における第１対向部分３５２ａの間に、第１ヨーク３２１の第２対向部分３５１ｂが配置されることとなる。すなわち、磁石２１０の内側において、第２ヨーク３２２における第１対向部分３５２ａと、第１ヨーク３２１における第２対向部分３５１ｂが１５度間隔で交互に配置されている。
On the other hand, as shown in FIGS. 16 and 17, the second facing portions 351b of the first yoke 321 are arranged at intervals of 30 degrees in the circumferential direction on the radial inner side (inner peripheral side) of the magnet 210. The second facing portion 351b of the first yoke 321 is arranged so as to be displaced from the first facing portion 351a of the first yoke 321 in the circumferential direction by 15 degrees when viewed from the axial center. Therefore, inside the magnet 210, the second facing portion 351b of the first yoke 321 is arranged between the first facing portions 352a of the second yoke 322. That is, inside the magnet 210, the first facing portion 352a of the second yoke 322 and the second facing portion 351b of the first yoke 321 are alternately arranged at intervals of 15 degrees.
第２ヨーク３２２の第２対向部分３５２ｂは、磁石２１０の外側において、周方向に３０度間隔で配置されている。第２ヨーク３２２の第２対向部分３５２ｂは、軸心から見て、周方向において第２ヨーク３２２の第１対向部分３５２ａから１５度ずれて配置されている。このため、磁石２１０の外側において、第１ヨーク３２１における第１対向部分３５１ａの間に、第２ヨーク３２２の第２対向部分３５２ｂが配置されることとなる。すなわち、磁石２１０の入力軸４１側において、第１ヨーク３２１における第１対向部分３５１ａと、第２ヨーク３２２における第２対向部分３５２ｂが１５度間隔で交互に配置されている。
The second opposed portion 352b of the second yoke 322 is arranged outside the magnet 210 at intervals of 30 degrees in the circumferential direction. The second facing portion 352b of the second yoke 322 is arranged so as to be displaced from the first facing portion 352a of the second yoke 322 in the circumferential direction by 15 degrees when viewed from the axial center. Therefore, on the outside of the magnet 210, the second facing portion 352b of the second yoke 322 is arranged between the first facing portions 351a of the first yoke 321. That is, on the input shaft 41 side of the magnet 210, the first facing portion 351a in the first yoke 321 and the second facing portion 352b in the second yoke 322 are alternately arranged at intervals of 15 degrees.
そして、第１ヨーク３２１の第１対向部分３５１ａは、周方向において、入力軸４１側から見て、当該第１対向部分３５１ａから時計回りに１５度ずれて配置されている第１ヨーク３２１の第２対向部分３５１ｂと連結されている。具体的には、第１対向部分３５１ａの端部（先端）から第２対向部分３５１ｂの端部（基端）に延びる棒状の連結部材３５１ｃが設けられている。連結部材３５１ｃは、径方向に対して斜めに形成されている。
The first facing portion 351a of the first yoke 321 is arranged so as to be displaced by 15 degrees clockwise from the first facing portion 351a when viewed from the input shaft 41 side in the circumferential direction. 2 It is connected to the facing portion 351b. Specifically, a rod-shaped connecting member 351c extending from the end (tip) of the first facing portion 351a to the end (base end) of the second facing portion 351b is provided. The connecting member 351c is formed obliquely with respect to the radial direction.
同様に、第２ヨーク３２２の第１対向部分３５２ａは、周方向において、入力軸４１側から見て、当該第１対向部分３５２ａから反時計回りに１５度ずれて配置されている第２ヨーク３２２の第２対向部分３５２ｂと連結されている。具体的には、第１対向部分３５２ａの端部（先端）から第２対向部分３５２ｂの端部（基端）に延びる棒状の連結部材３５２ｃが設けられている。連結部材３５２ｃは、径方向に対して斜めに形成されている。
Similarly, the first facing portion 352a of the second yoke 322 is arranged so as to be offset by 15 degrees counterclockwise from the first facing portion 352a when viewed from the input shaft 41 side in the circumferential direction. It is connected to the second facing portion 352b of the above. Specifically, a rod-shaped connecting member 352c extending from the end (tip) of the first facing portion 352a to the end (base end) of the second facing portion 352b is provided. The connecting member 352c is formed obliquely with respect to the radial direction.
第２対向部分３５１ｂ，３５２ｂは、軸方向に沿って直線状に延びる棒状に形成されている。その際、磁石２１０の外周及び内周と、それぞれ対向するように設けられている。また、第２対向部分３５１ｂ，３５２ｂの先端（出力軸４３側端部）が磁石２１０よりも軸方向において入力軸４１側に位置するように、第２対向部分３５１ｂ，３５２ｂの長さが設定されている。すなわち、第２対向部分３５１ｂ，３５２ｂは、他の磁気ヨーク１２と接触しないように設けられている。
The second facing portions 351b and 352b are formed in a rod shape extending linearly along the axial direction. At that time, the magnet 210 is provided so as to face the outer circumference and the inner circumference, respectively. Further, the lengths of the second facing portions 351b and 352b are set so that the tips (ends on the output shaft 43 side) of the second facing portions 351b and 352b are located closer to the input shaft 41 in the axial direction than the magnet 210. ing. That is, the second facing portions 351b and 352b are provided so as not to come into contact with the other magnetic yoke 12.
このように、第１ヨーク３２１において、爪部３５１は、磁石２１０の着磁方向とされる径方向において、磁石２１０の一方側（外側）と対向する第１部分としての第１対向部分３５１ａと、他方側（内側）と対向する第２部分としての第２対向部分３５１ｂを有する。そして、第１対向部分３５１ａが対向する磁石２１０の極性と、第２対向部分３５１ｂが対向する磁石２１０の極性は同じとされている。なお、第２ヨーク３２２の爪部３５２も、第１ヨーク３２１の爪部３５１と同様である。
As described above, in the first yoke 321, the claw portion 351 and the first facing portion 351a as the first portion facing one side (outside) of the magnet 210 in the radial direction which is the magnetizing direction of the magnet 210. Has a second facing portion 351b as a second portion facing the other side (inside). The polarity of the magnet 210 with which the first facing portion 351a faces is the same as the polarity of the magnet 210 with which the second facing portion 351b faces. The claw portion 352 of the second yoke 322 is also the same as the claw portion 351 of the first yoke 321.
このように設けられた第１対向部分３５１ａ，３５２ａと第２対向部分３５１ｂ，３５２ｂにより、どのように磁束が集められるかについて図１９に基づき説明する。
How magnetic flux is collected by the first facing portions 351a and 352a and the second facing portions 351b and 352b provided in this way will be described with reference to FIG.
まず、入力軸４１と、出力軸４３との間にねじれトルクが印加されていない場合について説明する。この場合、図１９（ｂ）に示すように、爪部３５１の第１対向部分３５１ａの中心と、第２対向部分３５１ｂの中心がそれぞれ磁石２１０のＮ極とＳ極との境界に一致するように配置される。それと共に、爪部３５２の第１対向部分３５２ａの中心と、第２対向部分３５２ｂの中心がそれぞれ磁石２１０のＮ極とＳ極との境界に一致するように配置される。
First, a case where no torsional torque is applied between the input shaft 41 and the output shaft 43 will be described. In this case, as shown in FIG. 19B, the center of the first facing portion 351a of the claw portion 351 and the center of the second facing portion 351b coincide with the boundary between the north pole and the south pole of the magnet 210, respectively. Placed in. At the same time, the center of the first facing portion 352a and the center of the second facing portion 352b of the claw portion 352 are arranged so as to coincide with the boundary between the north pole and the south pole of the magnet 210, respectively.
このとき、爪部３５１，３５２には、磁石２１０のＮ極及びＳ極から同数の磁力線が出入りする。このため、第１ヨーク３２１と第２ヨーク３２２の内部で、それぞれ磁力線が閉じられている。したがって、第１ヨーク３２１と、第２ヨーク３２２との間に磁束が漏れることなく、磁気センサ１３が検出する磁束密度は、ゼロとなる。
At this time, the same number of magnetic field lines enter and exit the claw portions 351 and 352 from the north and south poles of the magnet 210. Therefore, the magnetic field lines are closed inside the first yoke 321 and the second yoke 322, respectively. Therefore, the magnetic flux density detected by the magnetic sensor 13 becomes zero without the magnetic flux leaking between the first yoke 321 and the second yoke 322.
次に、入力軸４１と、出力軸４３との間にねじれトルクが印加されて、トーションバー４２にねじれ変位が生じ、磁石２１０と一対の磁気ヨーク１２との相対位置が周方向に変位した場合について説明する。この場合、磁気ヨーク１２に設けられた爪部３５１，３５２の中心と、磁石２１０のＮ極とＳ極との境界が一致しなくなる。これにより、磁気ヨーク１２には、Ｎ極又はＳ極の極性を有する磁力線が増加する。その際、第１対向部分３５１ａが対向する磁石２１０の極性と、第２対向部分３５１ｂが対向する磁石２１０の極性は同じとなっているため、第１対向部分３５１ａと第２対向部分３５１ｂとは、同じ割合でＮ極（又はＳ極）の極性を有する磁力線が増加する。
Next, when a torsional torque is applied between the input shaft 41 and the output shaft 43, a torsional displacement occurs in the torsion bar 42, and the relative positions of the magnet 210 and the pair of magnetic yokes 12 are displaced in the circumferential direction. Will be described. In this case, the center of the claws 351 and 352 provided on the magnetic yoke 12 and the boundary between the north and south poles of the magnet 210 do not match. As a result, the magnetic field lines having the polarities of the north pole or the south pole increase in the magnetic yoke 12. At that time, since the polarity of the magnet 210 facing the first facing portion 351a and the polarity of the magnet 210 facing the second facing portion 351b are the same, the first facing portion 351a and the second facing portion 351b are different from each other. , The number of magnetic field lines having the polarity of N pole (or S pole) increases at the same rate.
例えば、図１９（ａ）においては、第１ヨーク３２１の第１対向部分３５１ａと第２対向部分３５１ｂが、Ｎ極と対向し、第２ヨーク３２２の第１対向部分３５２ａと第２対向部分３５２ｂが、Ｓ極と対向している。このため、第１ヨーク３２１においてはＮ極の極性を有し、第２ヨーク３２２においてはＳ極の極性を有することとなる。
For example, in FIG. 19A, the first facing portion 351a and the second facing portion 351b of the first yoke 321 face the N pole, and the first facing portion 352a and the second facing portion 352b of the second yoke 322 face each other. However, it faces the S pole. Therefore, the first yoke 321 has the polarity of the N pole, and the second yoke 322 has the polarity of the S pole.
一方、図１９（ｃ）においては、第１ヨーク３２１の第１対向部分３５１ａと第２対向部分３５１ｂが、Ｓ極と対向し、第２ヨーク３２２の第１対向部分３５２ａと第２対向部分３５２ｂが、Ｎ極と対向している。このため、第１ヨーク３２１においてはＳ極の極性を有し、第２ヨーク３２２においてはＮ極の極性を有することとなる。
On the other hand, in FIG. 19C, the first facing portion 351a and the second facing portion 351b of the first yoke 321 face the S pole, and the first facing portion 352a and the second facing portion 352b of the second yoke 322 face each other. However, it faces the north pole. Therefore, the first yoke 321 has the polarity of the S pole, and the second yoke 322 has the polarity of the N pole.
このように、第１ヨーク３２１と第２ヨーク３２２は、それぞれ逆の極性を有する磁力線が増加するので、それに応じて、第１ヨーク３２１と第２ヨーク３２２との間における磁束密度が増加する。第１ヨーク３２１は、磁石２１０の着磁方向において、磁石２１０の両側におけるＮ極（又はＳ極）からＮ極（又はＳ極）の極性を有する磁力線を集める。その一方、第２ヨーク３２２は、磁石２１０の両側におけるＳ極（又はＮ極）からＳ極（又はＮ極）の極性を有する磁力線を集める。このため、磁石２１０の着磁方向においていずれか一方側のＮ極（又はＳ極）からのみ磁力線を集める場合と比較して、磁気ヨーク１２間の磁束密度をより高くすることが可能となる。
As described above, since the magnetic field lines having opposite polarities in the first yoke 321 and the second yoke 322 increase, the magnetic flux density between the first yoke 321 and the second yoke 322 increases accordingly. The first yoke 321 collects magnetic field lines having polarities of N pole (or S pole) to N pole (or S pole) on both sides of the magnet 210 in the magnetizing direction of the magnet 210. On the other hand, the second yoke 322 collects magnetic field lines having polarities of S pole (or N pole) from S pole (or N pole) on both sides of the magnet 210. Therefore, it is possible to increase the magnetic flux density between the magnetic yokes 12 as compared with the case where the magnetic field lines are collected only from the N pole (or S pole) on either side in the magnetizing direction of the magnet 210.
また、周方向において、第１対向部分３５１ａ，３５２ａ間には、第２対向部分３５１ｂ、３５２ｂが配置されている。そして、第２対向部分３５１ｂ、３５２ｂが対向する磁石２１０の磁極の極性は、隣接する第１対向部分３５１ａ、３５２ａが対向する磁極の極性とは異なっている。つまり、図１９（ａ）や図１９（ｃ）に示すように、第１対向部分３５１ａが対向する磁石２１０の磁極の極性は、隣接する第２対向部分３５２ｂが対向する磁極の極性とは異なっている。同様に、第１対向部分３５２ａが対向する磁石２１０の磁極の極性は、隣接する第２対向部分３５１ｂが対向する磁極の極性とは異なっている。そして、第２対向部分３５１ｂ、３５２ｂが、第１対向部分３５１ａ、３５２ａが対向する磁極と隣接する磁極から磁力線（磁束）を集めるため、第１対向部分３５１ａ、３５２ａが対向する磁極から集めた磁力線が、隣接する異なる極性を有する磁極へ漏れることを抑制する。上記構成により、第１実施形態と同様の効果を奏する。
Further, in the circumferential direction, the second facing portions 351b and 352b are arranged between the first facing portions 351a and 352a. The polarities of the magnetic poles of the magnets 210 facing the second facing portions 351b and 352b are different from the polarities of the magnetic poles facing the adjacent first facing portions 351a and 352a. That is, as shown in FIGS. 19A and 19C, the polarity of the magnetic poles of the magnet 210 facing the first facing portion 351a is different from the polarity of the magnetic poles facing the adjacent second facing portion 352b. ing. Similarly, the polarity of the magnetic poles of the magnet 210 facing the first facing portion 352a is different from the polarity of the magnetic poles facing the adjacent second facing portion 351b. Then, since the second facing portions 351b and 352b collect magnetic flux lines (magnetic flux) from the magnetic poles adjacent to the magnetic poles with which the first facing portions 351a and 352a face each other, the magnetic field lines collected from the magnetic poles with which the first facing portions 351a and 352a face each other. However, it suppresses leakage to adjacent magnetic poles having different polarities. With the above configuration, the same effect as that of the first embodiment is obtained.
（他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限定されず、例えば以下のように実施してもよい。なお、以下では、各実施形態で互いに同一又は均等である部分には同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and may be implemented as follows, for example. In the following, the parts that are the same or equal to each other in each embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be incorporated for the parts having the same reference numerals.
・第１実施形態において、磁石１１の着磁方向は、径方向であってもよい。すなわち、磁石１１が、周方向において所定角度ごとに、磁極の極性が交互に入れ替わるとともに、径方向において磁極の極性が入れ替わるように着磁されていてもよい。この場合、磁石１１の着磁方向に合わせて、爪部１５１，１５２の形状を任意に変更してもよい。すなわち、第１ヨーク１２１の爪部１５１の第１対向部分１５１ａを、軸方向に沿って延びるように形成し、径方向において磁石１１の一方側（例えば、外側）と対向させればよい。そして、第１ヨーク１２１の第２対向部分１５１ｂを、軸方向に沿って延びるように形成し、径方向において磁石１１の他方側（例えば、内側）と対向させればよい。その際、第１対向部分１５１ａと第２対向部分１５１ｂが同じ極性を有するように、軸心を中心として周方向に磁極ピッチに応じた所定角度ずれて配置されていることが望ましい。また、第１対向部分１５１ａと、第２対向部分１５１ｂとを連結する連結部材を備えていてもよい。第２ヨーク１２２は、第１ヨーク１２１と同様に構成すればよい。
-In the first embodiment, the magnetizing direction of the magnet 11 may be the radial direction. That is, the magnet 11 may be magnetized so that the polarities of the magnetic poles are alternately exchanged at predetermined angles in the circumferential direction and the polarities of the magnetic poles are exchanged in the radial direction. In this case, the shapes of the claws 151 and 152 may be arbitrarily changed according to the magnetizing direction of the magnet 11. That is, the first facing portion 151a of the claw portion 151 of the first yoke 121 may be formed so as to extend along the axial direction and face one side (for example, the outside) of the magnet 11 in the radial direction. Then, the second facing portion 151b of the first yoke 121 may be formed so as to extend along the axial direction so as to face the other side (for example, inside) of the magnet 11 in the radial direction. At that time, it is desirable that the first facing portion 151a and the second facing portion 151b are arranged with a predetermined angle deviated from each other in the circumferential direction according to the magnetic pole pitch so as to have the same polarity. Further, a connecting member for connecting the first facing portion 151a and the second facing portion 151b may be provided. The second yoke 122 may be configured in the same manner as the first yoke 121.
・上記実施形態において、すべての磁極に、対向する対向部を設けなくてもよい。例えば、一部の爪部を省略してもよい。
-In the above embodiment, it is not necessary to provide the facing portions facing each other on all the magnetic poles. For example, some claws may be omitted.
・上記実施形態において、磁石１１は、円弧状であってもよい。
-In the above embodiment, the magnet 11 may have an arc shape.
・上記第２実施形態において、磁気センサが配置される磁気ヨーク１２間の間隔は、任意の場所に設けてもよい。例えば、図２０に示すように、環状部２４１と環状部２４２と間に、径方向における磁束密度が検出される間隔を設け、爪部２５１と環状部２４３との間に、軸方向において磁束密度が検出される間隔を設けてもよい。そして、それぞれの間隔に磁気センサ２３１，２３２を設けてもよい。この場合、制御装置２３は、検出される磁束密度の方向によって、演算方法を変更する必要がある。
-In the second embodiment, the space between the magnetic yokes 12 on which the magnetic sensor is arranged may be provided at any place. For example, as shown in FIG. 20, an interval for detecting the magnetic flux density in the radial direction is provided between the annular portion 241 and the annular portion 242, and the magnetic flux density in the axial direction is provided between the claw portion 251 and the annular portion 243. May be provided at intervals at which is detected. Then, magnetic sensors 231 and 232 may be provided at each interval. In this case, the control device 23 needs to change the calculation method depending on the direction of the detected magnetic flux density.
・第２実施形態において、磁気センサが配置される磁気ヨーク１２間の間隔を３つ以上設けてもよい。例えば、図２１に示すように、環状部２４１〜２４４を軸方向において、２枚ずつ設けることにより、磁気センサ２３１，２３２が配置される磁気ヨーク１２間の間隔を４つとしている。なお、図２１において、環状部２４１と環状部２４３の外縁は、連結され、環状部２４２と環状部２４４の内縁は、連結されている。
-In the second embodiment, three or more intervals may be provided between the magnetic yokes 12 on which the magnetic sensor is arranged. For example, as shown in FIG. 21, by providing two annular portions 241 to 244 in the axial direction, the distance between the magnetic yokes 12 on which the magnetic sensors 231,232 are arranged is four. In FIG. 21, the outer edge of the annular portion 241 and the annular portion 243 are connected, and the inner edge of the annular portion 242 and the annular portion 244 is connected.
・上記第２実施形態において、磁石２１０の着磁方向が軸方向であってもよい。すなわち、磁石２１０が、周方向において所定角度ごとに、磁極の極性が交互に入れ替わるとともに、軸方向において磁極の極性が入れ替わるように着磁されていてもよい。この場合、磁石２１０の着磁方向に合わせて、爪部２５１〜２５４を任意に変更してもよい。すなわち、第１ヨーク２２１の爪部２５１を、径方向に沿って延びるように形成し、軸方向において磁石２１０の一方側（例えば、入力軸４１側）と対向させればよい。そして、第４ヨーク２２４の爪部２５４を、径方向に沿って延びるように形成し、軸方向において磁石２１０の他方側（例えば、出力軸４３側）と対向させればよい。その際、爪部１５１と爪部２５４が同じ極性を有するように、軸心を中心として周方向に磁極ピッチに応じた所定角度ずれて配置されていることが望ましい。第２ヨーク２２２は、第４ヨーク２２４と同様に構成し、第３ヨーク２２３は、第１ヨーク２２１と同様に構成すればよい。
-In the second embodiment, the magnetizing direction of the magnet 210 may be the axial direction. That is, the magnet 210 may be magnetized so that the polarities of the magnetic poles are alternately exchanged at predetermined angles in the circumferential direction and the polarities of the magnetic poles are exchanged in the axial direction. In this case, the claws 251 to 254 may be arbitrarily changed according to the magnetizing direction of the magnet 210. That is, the claw portion 251 of the first yoke 221 may be formed so as to extend along the radial direction so as to face one side of the magnet 210 (for example, the input shaft 41 side) in the axial direction. Then, the claw portion 254 of the fourth yoke 224 may be formed so as to extend along the radial direction so as to face the other side (for example, the output shaft 43 side) of the magnet 210 in the axial direction. At that time, it is desirable that the claw portion 151 and the claw portion 254 are arranged at a predetermined angle in the circumferential direction according to the magnetic pole pitch so as to have the same polarity. The second yoke 222 may be configured in the same manner as the fourth yoke 224, and the third yoke 223 may be configured in the same manner as the first yoke 221.
この場合、図２２に示すように、環状部２４１，２４３を、磁石２１０の径方向外側に設け、環状部２４２，２４４を、磁石２１０の径方向内側に設けてもよい。その際、第１磁気センサ２３１は、径方向外側に設けられる第１ヨーク２２１と第３ヨーク２２３との間隔に配置される。また、第２磁気センサ２３２は、径方向内側に設けられる第２ヨーク２２２と第４ヨーク２２４との間隔に配置される。第１磁気センサ２３１により検出される磁束密度の方向と、第２磁気センサ２３２により検出される磁束密度の方向は、逆となる。このため、第２実施形態と同様にして、制御装置２３は、ねじれトルクに応じた磁束密度の成分を演算することができる。
In this case, as shown in FIG. 22, the annular portions 241,243 may be provided on the radial outside of the magnet 210, and the annular portions 242,244 may be provided on the radial inside of the magnet 210. At that time, the first magnetic sensor 231 is arranged at a distance between the first yoke 221 and the third yoke 223 provided on the outer side in the radial direction. Further, the second magnetic sensor 232 is arranged at a distance between the second yoke 222 and the fourth yoke 224 provided on the inner side in the radial direction. The direction of the magnetic flux density detected by the first magnetic sensor 231 and the direction of the magnetic flux density detected by the second magnetic sensor 232 are opposite. Therefore, similarly to the second embodiment, the control device 23 can calculate the component of the magnetic flux density according to the torsional torque.
なお、図２３に示すように、環状部２４１，２４２を、軸方向において磁石２１０の入力軸４１側に設け、環状部２４３，２４４を、軸方向において磁石２１０の出力軸４３側に設けてもよい。
As shown in FIG. 23, the annular portions 241,242 may be provided on the input shaft 41 side of the magnet 210 in the axial direction, and the annular portions 243 and 244 may be provided on the output shaft 43 side of the magnet 210 in the axial direction. Good.
・上記実施形態において、各磁気ヨークからの磁束を集める集磁リングを備え、前記磁気センサは、集磁リングにより集められた磁束の磁束密度を検出するようにしてもよい。例えば、図２４に示すように、磁気ヨーク１２間に一対の集磁部９０を設け、磁気センサ１３は、集磁部９０間における磁束密度を検出してもよい。集磁部９０は、図２５（ａ）に示すように、入力軸４１側から見た場合（平面視）において、リング状に形成されていてもよいし、図２５（ｂ）に示すように、円弧状に形成されていてもよい。また、図２５（ｃ）に示すように、直線状に形成されていてもよい。なお、径方向外側に突出する突出部９０ａに磁気センサ１３が配置されることが望ましいが、突出部９０ａがなくてもよい。
-In the above embodiment, the magnetic flux collecting ring for collecting the magnetic flux from each magnetic yoke may be provided, and the magnetic sensor may detect the magnetic flux density of the magnetic flux collected by the magnetic collecting ring. For example, as shown in FIG. 24, a pair of magnetic collecting portions 90 may be provided between the magnetic yokes 12, and the magnetic sensor 13 may detect the magnetic flux density between the magnetic collecting portions 90. As shown in FIG. 25 (a), the magnetic collecting portion 90 may be formed in a ring shape when viewed from the input shaft 41 side (plan view), or as shown in FIG. 25 (b). , May be formed in an arc shape. Further, as shown in FIG. 25 (c), it may be formed in a straight line. It is desirable that the magnetic sensor 13 is arranged on the protruding portion 90a that protrudes outward in the radial direction, but the protruding portion 90a may not be provided.
・壁部１６１，１６２を環状部１４１，１４２に対して直交するように設けたが、直交しなくてもよい。また、例えば、図２６に示すように、壁部１６１，１６２を設けなくてもよい。
-Although the wall portions 161, 162 are provided so as to be orthogonal to the annular portions 141 and 142, they may not be orthogonal to each other. Further, for example, as shown in FIG. 26, the wall portions 161, 162 may not be provided.
・上記第１実施形態において、環状部１４１，１４２の外縁に壁部１６１，１６２を設けたが、外縁でなくてもよい。
-In the first embodiment, the wall portions 161, 162 are provided on the outer edges of the annular portions 141 and 142, but they do not have to be the outer edges.
・環状部１４１，１４２の全周に壁部１６１，１６２を設けたが、全周に設けなくてもよい。例えば、平面視円弧状の壁部１６１，１６２を設けてもよい。
-Although wall portions 161, 162 are provided on the entire circumference of the annular portions 141 and 142, they may not be provided on the entire circumference. For example, wall portions 161, 162 having an arcuate shape in a plan view may be provided.
・上記第１実施形態において、爪部１５１，１５２の形状や磁石と対向する面積を任意に変更してもよい。例えば、図２７に示すように、第１対向部１５１ａ，１５２ａの幅（周方向における幅）を、第２対向部１５１ｂ，１５２ｂと比較して、広くしてもよい。また、第１対向部１５１ａ，１５２ａが磁石１１と対向する面積を、第２対向部１５１ｂ，１５２ｂと比較して、広くしてもよい。
-In the first embodiment, the shape of the claws 151 and 152 and the area facing the magnet may be arbitrarily changed. For example, as shown in FIG. 27, the width (width in the circumferential direction) of the first facing portions 151a and 152a may be wider than that of the second facing portions 151b and 152b. Further, the area where the first facing portions 151a and 152a face the magnet 11 may be wider than that of the second facing portions 151b and 152b.
