JP7067141B2 - 磁石構造体、回転角度検出器、電動パワーステアリング装置、および磁石構造体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、磁石構造体、回転角度検出器、電動パワーステアリング装置、および磁石構造体の製造方法に関する。

近年、電動パワーステアリング装置の電動モータの回転角度を、磁気センサを用いて検出する技術の開発が進んでいる。例えば、特許文献１には、電動モータと、電動モータの回転軸の一端に取り付けられたセンサ磁石組立体のセンサ磁石と、センサ磁石の磁界の向きを検知する回転センサと、により電動モータの回転軸の回転角を検出する技術が開示されている。

国際公開第２０１５／１４０９６１号

上記の回転角を検出する回転角度検出器が取り付けられる電動モータでは、磁性体を含んで構成された部品が使用される場合がある。このような場合、この磁性体の部品がセンサ用の磁石によって磁化されてしまう可能性がある。本発明者らは、センサ用の磁石以外の部品が磁化されてしまうと、これがセンサが検知する磁界の強度や向きに影響を与えてしまい、センサによる測定精度が低下する可能性があることを見出した。

本発明は上記を鑑みてなされたものであり、磁気抵抗効果素子の対向面での磁界が適切に形成される磁石構造体、これを用いて得られる回転角度検出器、この回転角度検出器を含む電動パワーステアリング装置、および磁石構造体の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る磁石構造体は、磁気抵抗効果素子用の磁石構造体であって、一対の主面のうち、前記磁気抵抗効果素子に対向する第１の主面と、前記第１の主面とは異なる第２の主面と、を有し、前記第１の主面にＮ極およびＳ極が現れている、等方性磁石からなる磁石成型体と、前記磁石成型体を支持する支持部と、を備え、前記磁石成型体は、前記第１の主面側の磁界の強さが、前記第２の主面側の磁界の強さよりも大きい。

上記の磁石構造体では、Ｎ極およびＳ極が現れる第１の主面側の磁界の強さが、第２の主面側の磁界の強さよりも大きい。そのため、磁気抵抗効果素子の対向面での磁界が適切に形成される。

ここで、前記第２の主面側に形成される磁界の強さは、前記第１の主面側に形成される磁界の強さに対して１／５以下である態様とすることができる。

上記のように、第２の主面側に形成される磁界の強さは、前記第１の主面側に形成される磁界の強さに対して１／５以下である態様とすることで、磁気抵抗効果素子の対向面とは異なる面で形成される磁界を十分に弱くすることができ、対向面での磁界が適切に形成されるとともに、磁気抵抗効果素子用の磁石以外の部品が磁化されることを好適に防ぐことができる。

前記磁石成型体の前記第２の主面よりも前記磁気抵抗効果素子から離間する側において、前記一対の主面と交差する方向で見たときに前記磁石成型体と重なる位置に設けられるヨーク部をさらに備える態様とすることができる。

上記のように、第２の主面よりも磁気抵抗効果素子から離間する側に磁石成型体の一対の主面と交差する方向で見た時に磁石成型体と重なる位置にヨーク部が設けられることで、第２の主面側において磁石成型体からの磁束をヨーク部に集中させることができる。そのため、第２の主面側では、外部に形成される磁界をさらに弱くすることができる。

本発明の一形態に係る回転角度検出器は、上記の磁石構造体と、前記第１の主面側において前記磁石構造体と対向配置された磁気センサとを備える態様とすることができる。また、本発明の一形態に係る電動パワーステアリング装置は、上記の回転角度検出器を備える態様とすることができる。

本発明の一形態に係る磁石構造体の製造方法は、磁気抵抗効果素子用の磁石構造体の製造方法であって、前記磁石構造体は、一対の主面のうち、前記磁気抵抗効果素子に対向する第１の主面と、前記第１の主面とは異なる第２の主面と、を有し、前記一対の主面のうちの第１の主面にＮ極およびＳ極が現れている、等方性磁石からなる磁石成型体と、前記磁石成型体を支持すると支持部と、を備え、前記磁石成型体を片面２極着磁により着磁する工程を有する。

上記の磁石構造体の製造方法によれば、第１の主面に対する片面２極着磁により磁化されるため、第２の主面側に形成される磁界の強さが、第１の主面側に形成される磁界の強さよりも弱くなる。そのため、磁気抵抗効果素子の対向面での磁界が適切に形成される。

本発明によれば、センサの対向面とは異なる面で形成される磁界を弱くすることができる磁石構造体、これを用いて得られる回転角度検出器、この回転角度検出器を含む電動パワーステアリング装置、および磁石構造体の製造方法が提供される。

本発明の実施形態に係る回転角度検出器を備えたモータ組立体を示す概略断面図である。 図１に示すモータ組立体が用いられる電動パワーステアリング装置を示すブロック構成図である。 図１に示す回転角度検出器を示す概略斜視図である。 図１に示す回転角度検出器およびその周辺の概略断面図である。 磁石構造体の変形例を説明する図である。 磁石構造体の変形例を説明する図である。 磁石構造体の変形例を説明する図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、実施形態に係る回転角度検出器を備えたモータ組立体１０を示す概略断面図である。モータ組立体１０は、筐体１２内に、回転角度検出器１５および電動モータ２０が収容された構成を有する。

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

センサ側端部２２ｂには、後述する磁石構造体３０が取り付けられている。また、筐体１２の内部には、磁石構造体３０に近接して対向する位置に、回転センサ（磁気センサ）４０が配置されている。本実施形態では、磁石構造体３０と回転センサ４０とで回転角度検出器１５が構成されている。回転センサ４０は磁石構造体３０から発生する磁界を検出する。回転センサ４０は、例えばホイートストンブリッジ回路等で構成される検出回路を有し、上記ホイートストンブリッジ回路の磁気検出素子として、磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）を有する。ＭＲ素子としては、例えば、トンネル磁気抵抗効果素子（ＴＭＲ素子）、異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ素子）、及び巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）等が挙げられる。本実施形態では、回転センサ４０としてＴＭＲ素子が用いられる。ＴＭＲ素子を用いることで、その他の素子よりも高い出力が得られ、回転角度を高い精度で検出することができる。また、ＴＭＲ素子を用いることで、回転角度検出器１５を小型化することができる。回転センサ４０は、２つのＭＲ素子を有する二軸型であることができ、磁石構造体３０の中心軸に対して直交する面内の磁場の方向を検出する。

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

電動パワーステアリング装置５０は、上述のモータ組立体１０に加えて、一般的にＥＣＵ（Electronic Control Unit）と呼ばれる制御部５２と、ステアリングホイール５４の操舵力を検出するトルクセンサ５６とを備えている。制御部５２は、車両からの車速信号、モータ組立体１０の回転角度検出器１５が検出する回転シャフト２２の回転角に関する情報、および、ステアリングホイール５４の操舵力に関するトルクセンサ５６のトルク信号を受け付けることができるように構成されている。また、制御部５２は、電動モータ２０を駆動する電流を調整できるように構成されている。制御部５２は、上記の車速信号およびトルク信号を受け付けると、それらに応じた電流をパワーアシスト用の電動モータ２０に送って電動モータ２０を駆動し、回転シャフト２２のトルクにより操舵力のアシストをおこなう。このとき、制御部５２は、回転センサ４０から受け付ける回転シャフト２２の回転角に応じて、電動モータ２０の電流をフィードバック制御し、パワーアシストの量を調整する。

次に、図３および図４を参照して回転角度検出器１５の磁石構造体３０および回転センサ４０の構成について説明する。

図３および図４に示すように、磁石構造体３０は、磁石成型体３２、および、シャフト３６（支持部）を含んで構成される。

磁石成型体３２は、円板状の外形を有している。磁石成型体３２は円板状外形の中心軸を有し、この中心軸は磁石構造体３０の中心軸に対応する。図３に示すように、磁石成型体３２は、一対の主面となる端面３２ａ（第１の主面）および端面３２ｂ（第２の主面：図４参照）を有し、回転センサ４０に対向する端面３２ａにＮ極とＳ極の両方が現れている。

磁石成型体３２は、等方性ボンド磁石成型体、または、等方性焼結磁石成型体などの等方性磁石により構成することができる。生産性およびコスト低減の観点から、磁石成型体３２として等方性ボンド磁石成型体を好適に用いることができる。

磁石成型体３２は、所謂片面２極着磁により磁石成型体３２の一対の主面となる端面３２ａおよび端面３２ｂと交差する方向、すなわち、磁石成型体３２の厚さ方向（シャフト３６の軸３６ａ方向）に着磁される。したがって、磁石成型体３２の端面３２ａにおけるＮ極およびＳ極は、シャフト３６の軸３６ａに対して垂直な方向に離間して配置されている。また、図４に示すように、端面３２ａ表面側でのＮ極およびＳ極における磁化の方向（着磁の方向）は磁石成型体３２の端面３２ａおよび端面３２ｂと交差する方向（厚さ方向：シャフト３６の軸３６ａ方向）である。本実施形態に係る磁石成型体３２は、端面３２ａの表面における磁化の方向が磁石成型体３２の厚さ方向であって、且つ、端面３２ａにＮ極およびＳ極が形成されていればよい。なお、端面３２ａとは逆側の端面３２ｂでは、シャフト３６の軸３６ａ方向の磁化は弱くされている。その結果、磁石成型体３２では、図４において磁化の方向を矢印Ａとして示すように、端面３２ａ側でＳ極とＮ極とを接続するように磁化される。また、上記のように端面３２ｂ側での磁化方向が厚さ方向から変化していると端面３２ｂの周囲に形成される磁界の強さは、端面３２ａの周囲に形成される磁界の強さに対して十分小さくなる。端面３２ｂの周囲に形成される磁界の強さは、端面３２ａの周囲に形成される磁界の強さに対して１／５以下とされていると、端面３２ｂの周囲に形成される磁界による影響を小さくすることができる。

磁石成型体３２の厚さ（中心軸方向長さ）は、例えば１～１２ｍｍとすることができ、３～１０ｍｍとすることもできる。磁石成型体３２の外径（外形の直径）は、例えば５～２５ｍｍとすることができ、１０～２０ｍｍとすることもできる。貫通孔３３の直径は、例えば１～１５ｍｍとすることができ、３～１２ｍｍとすることもできる。

磁石成型体３２に含まれる磁石粉末としては、例えば、希土類磁石粉末及びフェライト磁石粉末等が挙げられる。高い磁気特性を得る観点から、磁石粉末は希土類磁石粉末であることが好ましい。希土類磁石としては、Ｒ－Ｆｅ－Ｂ系、Ｒ－Ｃｏ系及びＲ－Ｆｅ－Ｎ系等が挙げられる。Ｒは希土類元素を指す。なお、本明細書において、希土類元素は、長周期型周期表の第３族に属するスカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）及びランタノイド元素を意味する。ランタノイド元素には、例えば、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビニウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）及びルテチウム（Ｌｕ）等が含まれる。また、希土類元素は、軽希土類元素及び重希土類元素に分類することができる。本明細書における「重希土類元素」はＧｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕを示し、「軽希土類元素」はＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ及びＥｕを示す。

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

また、磁石成型体３２が等方性ボンド磁石成型体である場合、磁石成型体３２は樹脂と磁石粉末とを含む。

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

ボンド磁石成型体からなる磁石成型体３２を射出成型により製造する場合、上記樹脂は熱可塑性樹脂とすることができる。また、磁石成型体３２の製造には、これら樹脂の他に、カップリング剤及びその他の添加剤等を用いる場合がある。上記熱可塑性樹脂の融点は、成型性及び耐久性等の観点から、例えば１００～３５０℃とすることができ、１２０～３３０℃とすることもできる。磁石成型体３２は、１種類の樹脂を単独で含んでいてもよく、２種類以上の樹脂を含んでいてもよい。

磁石成型体３２が等方性ボンド磁石成型体である場合、磁石成型体３２に用いられる磁石粉末の形状は特に制限されず、球状、破砕状、針状及び板状等のいずれであってもよい。一方、磁石成型体３２が異方性ボンド磁石成型体である場合、磁石成型体３２に用いられる磁石粉末の形状は針状又は板状等であることが好ましい。磁石粉末の平均粒径は３０～２５０μｍであることが好ましく、５０～２００μｍであることがより好ましい。磁石成型体３２は、１種類の磁石粉末を単独で含んでいてもよく、２種類以上の磁石粉末を含んでいてもよい。なお、平均粒径の定義はレーザー回折式粒度測定法における体積基準の粒度分布のｄ５０である。

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

シャフト３６は、磁石成型体３２を支持する支持部としての機能を有する。シャフト３６は、磁石成型体３２の一対の主面のうちの端面３２ｂに対して固定されるとともに、磁石成型体３２の中心軸に沿って延在する長尺状の部材であり、略円柱状の外径を有している。シャフト３６の長さは、例えば３～２０ｍｍとすることができ、５～１５ｍｍとすることもできる。また、シャフト３６の直径は、磁石構造体３０が取り付けられる電動モータ２０の回転シャフト２２の外径等に基づいて設定される。

シャフト３６を構成する材料は、非磁性材料から選択することができる。シャフト３６を構成する非磁性材料としては、例えばアルミニウム、銅、真鍮およびステンレス等が挙げられる。シャフト３６は、本実施形態では真鍮で構成されている。

シャフト３６は、磁石成型体３２と接続される側の第１の端部３７ａと、電動モータ２０の回転シャフト２２に取り付けられる第２の端部３７ｂとを有する。第２の端部３７ｂには、シャフト３６の軸３６ａに沿って延びる開口３７ｃが設けられている。なお、本実施形態では、シャフト３６とヨーク部３４とが個別の部品である場合について説明するが、シャフト３６とヨーク部３４とが一体化された部品として構成されていてもよい。

上記の磁石構造体３０の組み立ては、シャフト３６と磁石成型体３２とを接続する工程と、を含む。

磁石成型体３２が等方性ボンド磁石成型体である場合、シャフト３６と磁石成型体３２との接続（接合）は、例えば、磁石成型体の射出成型時に行われる。射出成型をおこなう際には、シャフト３６を金型内に固定する。次に、樹脂および磁石粉末を含む原料組成物を加熱等により流動化し、上記金型内に射出し、冷却等により固化することにより、シャフト３６に対して一体成型された磁石成型体３２が形成される。なお、磁石成型体３２を形成する方法としては、射出成型の他、圧縮成型および押出成型等が挙げられる。また、磁石成型体３２は、熱硬化性樹脂を用いた、いわゆるトランスファー成形を用いて形成してもよい。また、シャフト３６と磁石成型体３２との接続（接合）を磁石成型体の射出成型時に行ってもよい。

なお、磁石成型体３２がフェライト焼結磁石である場合には、磁石成型体３２の原料に対して微量添加物を加えて混合、仮焼成した後に、これを粉砕して磁性粉を得る。その後、この磁性粉を成型した後、焼結炉に入れ焼成することで、着磁前の磁石成型体３２（フェイライト焼結磁石）が得られる。磁石成型体３２とヨーク部３４との接続（接合）は、例えば、接着剤等を利用して行うことができる。また、フェライト焼結磁石は、異方性であってもよく、等方性であってもよい。さらに、Ｒ－Ｆｅ－Ｂ系焼結磁石等の希土類焼結磁石を用いることもできる。

磁石成型体３２とシャフト３６とを一体化した後に、磁石成型体３２に対して磁界を印加して着磁することで、磁石構造体３０を得ることができる。なお、磁石成型体３２への着磁のタイミングは適宜変更することができる。

上述のように磁石構造体３０を構成する磁石成型体３２は、端面３２ａに対する片面２極着磁により着磁される。したがって、磁石成型体３２の端面３２ａにおけるＮ極およびＳ極は、シャフト３６の軸３６ａに対して垂直な方向に離間して配置されている。また、図４に示すように、端面３２ａ表面でのＮ極およびＳ極における磁力線の向きは磁石成型体３２の一対の主面である端面３２ａおよび端面３２ｂと交差する方向（厚さ方向：シャフト３６の軸３６ａ方向）に伸びる。

その結果、磁石構造体３０の周囲には、図示のＭのような静磁界が発生する。静磁界の方向は、磁石構造体３０の回転方向Ｒにおける回転位置に応じて変化するため、磁石構造体３０の磁石成型体３２の端面３２ａと対向配置された回転センサ４０が磁界の方向を検出することで、磁石構造体３０の回転角度を検出することができる。

回転角度検出器１５では、電動モータ２０の回転シャフト２２がシャフト３６の第２の端部３７ｂに対して取り付けられている。そのため、磁石構造体３０は回転シャフト２２の回動に連動してシャフト３６の軸３６ａを中心として方向Ｒに回転する。回転センサ４０が、磁石構造体３０の回転角度を検出することにより、電動モータ２０の回転シャフト２２の回転角度を検出することができる。

一方、磁石成型体３２の回転センサ４０側の端面３２ａとは逆側の端面３２ｂ側では、磁石成型体３２の磁化方向が端面３２ｂに沿った方向となっている。たのため、磁石成型体３２内の内部では、図４において矢印Ａとして示すようにＳ極およびＮ極を通過する断面で見たときの磁化の方向が略円弧状となる。これにより、磁石構造体３０は、回転角度検出器１５の回転センサ４０の対向面とは異なる面で形成される磁界を弱くすることができる。また、回転角度検出器１５の回転センサ４０では、磁石構造体３０の回転を適切に検知することが可能となるため、より高い精度で回転角度検出を行うことができる。この点について、図４を参照しながら説明する。

図４は、磁石構造体３０を電動モータの回転シャフト２２に取り付けた状態を示している。このとき、回転シャフト２２のセンサ側端部２２ｂの近傍には、筐体１２に設けられたボールベアリング１４Ｂが設けられる。ボールベアリング１４Ｂは、磁性体材料により構成される場合がある。このような配置となっている場合、ボールベアリング１４Ｂが磁石成型体３２の磁力により磁化される場合がある。図４では、磁石成型体３２により形成される静磁界Ｍとして回転センサ４０側の静磁界のみを示しているが、磁石成型体３２がボールベアリング１４Ｂ側にも静磁界を形成するため、ボールベアリング１４Ｂが磁化される可能性がある。ボールベアリング１４Ｂが磁化されることで、ボールベアリング１４Ｂにより図示のＥのような静磁界が形成される場合がある。ボールベアリング１４Ｂにより形成される静磁界を回転センサ４０が検知すると、本来の磁石成型体３２による磁界の方向を回転センサ４０が正確に検知することができず、回転センサ４０による磁石構造体３０の回転角度の検出精度が低下する可能性がある。

このように、電動モータの回転シャフト２２のセンサ側端部２２ｂの周囲、すなわち、磁石構造体３０の周囲には、磁性体材料により構成された部品が配置される場合がある。このような状態において、磁性体材料により構成された部品が配置される側に、磁石構造体３０による磁界が形成されると、磁性体材料により構成された部品が磁化する可能性がある。この磁化された部品により形成された磁界を回転センサ４０が検知すると、回転センサ４０による磁石構造体３０の回転角度の検出精度が低下する可能性がある。

これに対して、本実施形態に係る磁石構造体３０では、Ｎ極およびＳ極が現れる第１の主面としての端面３２ａとは逆側の第２の主面としての端面３２ｂ側では、磁化方向が磁石成型体３２の厚さ方向（シャフト３６の軸３６ａ方向）とは異なる方向となっている。このため、端面３２ｂ側では、外部に形成される磁界を弱くすることができる。その結果、磁石成型体３２の第１の主面（端面３２ａ）を磁気抵抗効果素子（回転センサ４０）の対向面とすることで、磁気抵抗効果素子の対向面とは異なる面で形成される磁界が弱くなる。そのため、磁気抵抗効果素子の対向面である第１の主面（端面３２ａ）側において磁界を好適に形成することができる。回転角度検出器１５としても、回転センサ４０において磁石構造体３０の回転角度を精度よく検知することができるため、精度が向上する。

また、磁石成型体３２によって端面３２ｂ側に形成される磁界は、端面３２ａ側に形成される磁界よりも弱いため、端面３２ｂの周囲に設けられる部品等が磁界の影響を受けて磁化することを防ぐことができる。特に、端面３２ｂ側に形成される磁界の強さは、端面３２ａ側に形成される磁界の強さに対して１／５以下であると、端面３２ｂの周囲に形成される磁界による影響を小さくすることができる。

また、回転角度検出器１５は、上記の磁石構造体３０と、端面３２ａ側において磁石構造体３０と対向配置された磁気センサとを備える態様とすることができる。この回転角度検出器１５は、磁石構造体３０に含まれる磁石成型体３２の端面３２ｂ側において、外部に形成される磁界を弱くすることができる。そのため、センサの対向面とは異なる面で形成される磁界を弱くすることができ、磁気センサにおける回転角度の検出精度が向上する。

また、電動パワーステアリング装置５０は、上記の回転角度検出器１５を備える態様とすることができる。この電動パワーステアリング装置５０は、回転角度の検出精度が向上した上記の回転角度検出器１５を備えるので、高精度なトルクアシストを行うことができる。

また、本実施形態に係る磁気抵抗効果素子用の磁石構造体３０の製造方法は、磁石成型体３２を片面２極着磁により着磁する工程を有する。図４に示すように、磁石成型体３２の磁化の方向を矢印Ａで示すように制御するには、片面２極着磁が好適に用いられる。具体的には、着磁ヨークから発生する着磁磁界を、着磁ヨークに通電する電流を適宜調整することにより図４における矢印Ａとして示すような略円弧状（略Ｕ形状）の磁化方向が得られる。ただし、磁石成型体３２は、少なくとも端面３２ｂの周囲に形成される磁界が端面３２ａの周囲に形成される磁界よりも弱ければよい。したがって、端面３２ａ側と比較して端面３２ｂ側の周囲に形成される磁界が小さくなるように磁石成型体３２を着磁すればよく、その手法は適宜変更することができる。

また、磁石構造体３０の形状は適宜変更することができる。

図５に示す磁石構造体３０Ａは、磁石構造体３０と比較して、シャフト３６の第１の端部３７ａが磁石成型体３２の凹部３２ｃ内に挿入されている点が相違する。磁石構造体３０Ａでは、磁石成型体３２の端面３２ｂに、シャフト３６の外形に対応した凹部３２ｃが設けられる。凹部３２ｃは、シャフト３６に対応した形状となっていて、シャフト３６の第１の端部３７ａが凹部３２ｃ内に挿入された状態で、磁石成型体３２とシャフト３６とが固定される。このような構造とした場合でも、磁石構造体３０と同様に、磁石成型体３２の端面３２ｂ側において外部に形成される磁界を弱くすることができる。なお、磁石構造体３０Ａの磁石成型体３２においても、端面３２ｂ側での磁化の方向は、端面３２ｂに沿ってＳ極側からＮ極側へ向かうことになるが、凹部３２ｃを避けた方向に磁力線が向かうように磁化される。ため、図５では磁化の方向を示す矢印Ａが記載されていない。

上記のように、磁石構造体における磁石成型体３２およびシャフト３６の組み合わせ方についても適宜変更することができる。また、磁石成型体３２およびシャフト３６の組み合わせ方に応じて、これらの形状は適宜変更することができる。磁石成型体３２とシャフト３６とをより強固に接続（接合）するために、磁石成型体３２およびシャフト３６の形状を変更してもよい。

図６に示す磁石構造体３０Ｂは、磁石成型体３２を支持する支持部として、シャフト３６に代えて、ホルダ３５が用いられている。ホルダ３５は、略円筒状の部材であり、側面支持部３５ａ、主面支持部３５ｂ、および、筒状部３５ｃを有する。側面支持部３５ａは、円筒状であり、一方側の端部に、磁石成型体３２の側面に対して接する。また、主面支持部３５ｂは円板状であり、磁石成型体３２の端面３２ｂに接し、端面３２ｂを支持する。また、筒状部３５ｃは、主面支持部３５ｂの内側端部から連続して伸びる円筒状の部材である。なお、ホルダ３５の形状を変更して、筒状部３５ｃが中実の円柱状とすることもできる。

ホルダ３５の側面支持部３５ａおよび主面支持部３５ｂの形状は、磁石成型体３２の形状に基づいて設定される。また、ホルダ３５の筒状部３５ｃの長さは、例えば３～２０ｍｍとすることができ、５～１５ｍｍとすることもできる。また、ホルダ３５の筒状部３５ｃの直径は、磁石構造体３０Ｂが取り付けられる電動モータ２０の回転シャフト２２の外径等に基づいて設定される。

磁石構造体３０Ｂのホルダ３５のように、磁石成型体３２を支持する支持部の形状についても適宜変更することができる。また、上記の磁石構造体３０Ｂにおいても、磁石構造体３０と同様に、磁石成型体３２の端面３２ｂ側において外部に形成される磁界を弱くすることができる。

なお、ホルダ３５は、主面支持部３５ｂを有していない構造としてもよい。この場合、ホルダ３５は、側面支持部３５ａと筒状部３５ｃとが接続された円筒形状とすることができる。このような構造であっても、磁石成型体３２の側面がホルダ３５により支持されることで、磁石構造体を形成することができる。

図７に示す磁石構造体３０Ｃは、磁石構造体３０と比較して、磁石成型体３２とシャフト３６との間に、磁石成型体３２に積層されたヨーク部３４が設けられている点が相違する。ヨーク部３４は、磁石成型体３２の端面３２ｂにおいて磁石成型体３２に対して当接した状態で配置され、磁石成型体３２に対応した円板状の外形を有している。ヨーク部３４の厚さ（中心軸方向長さ）は、例えば０．５～６ｍｍとすることができ、１～４ｍｍとすることもできる。磁石成型体３２の外径（外形の直径）は、例えば５～２５ｍｍとすることができ、１０～２０ｍｍとすることもできる。ヨーク部３４は、磁性材料であれば特に限定されず、例えば、純鉄、低炭素鋼、または、磁性を有するステンレス鋼（例えば、マルテンサイト系ステンレス鋼）等が用いられる。

磁石構造体３０Ｃでは、磁石成型体３２とヨーク部３４とが当接した状態とされ、シャフト３６の第１の端部３７ａがヨーク部３４の端面３４ｂに対して固定されている。磁石成型体３２とヨーク部３４との接続（接合）は、例えば、磁石成型体３２の成形時（射出成型時）に行うことができる。また、シャフト３６とヨーク部３４との接続（接合）は、例えば、溶接等によって行うことができる。ただし、これらの接続方法に限定されるものではない。

磁石構造体３０Ｃのように、ヨーク部３４が磁石成型体３２の端面３２ｂよりも筒状部３５ｃ側（回転センサ４０から離間する側）に設けることで、端面３２ｂ側において磁石成型体３２からの磁束をヨーク部３４に集中させることができる。したがって、ヨーク部３４を設けない場合と比較して端面３２ｂ側の外部に形成される磁界をさらに弱くすることができる。図７において矢印Ａで示すように、磁石成型体３２の端面３２ｂ側での磁化の方向が端面３２ｂに沿った方向である場合、端面３２ｂ側の外部に形成される磁界は端面３２ａ側と比較して大幅に弱くすることができるが、ヨーク部３４を設けることで、端面３２ｂ側の磁界をさらに弱くすることができる。

なお、ヨーク部３４は、磁石成型体３２の厚さ方向で見たときに磁石成型体３２を全て覆うように設けられる態様とすることができる。このような構成とすることで、端面３２ｂ側での磁石成型体３２からの磁束のヨーク部３４への集中をより好適に行うことができる。ただし、磁石成型体３２の磁石成型体３２の厚さ方向で見たときに磁石成型体３２を全て覆うようにヨーク部３４が設けられていない場合でも、ヨーク部３４に対して磁束を集中させることができるため、端面３２ｂ側の外部に形成される磁界を弱くする効果を得ることができる。

ヨーク部３４の形状および配置は適宜変更することができる。例えば、支持部として磁石構造体３０Ｂに用いられるホルダ３５を使用する場合にも、ヨーク部３４を組み合わせて用いることができる。また、ホルダ３５のホルダ３５の主面支持部３５ｂよりも筒状部３５ｃ側にヨーク部３４を配置することもできる。この場合、磁石成型体３２の中心軸に沿って、磁石成型体３２、主面支持部３５ｂ、ヨーク部３４がこの順で配置されることになり、磁石成型体３２とヨーク部３４とが離間することになる。このような構造とした場合であっても、ヨーク部３４よりも外側（筒状部３５ｃ側）に形成される磁界を弱くする効果を得ることができる。また、端面３２ｂ側のヨーク部３４が、端面３２ａ（回転センサ４０との対向面）側で現れるＮ極とＳ極とを接続する領域に対応して設けられていない場合（例えば、端面３２ａ側で現れるＮ極に対応する領域にのみヨーク部３４が設けられる場合）でも、ヨーク部３４により端面３２ｂ側で発生する磁束を集中させることができるため、外部に形成される磁界を弱くすることができる。また、ヨーク部３４は、磁石成型体３２の端面３２ｂ側だけではなく、磁石成型体３２の側面も覆うように設けられていてもよい。

また、本発明は上記実施形態に限定されず様々な変形態様をとることが可能である。

例えば、上記実施形態では、円柱形状の外形を有するシャフトを用いているが、角柱状の外形や楕円柱状の外形を有するシャフトを用いてもよい。また、磁石成型体の貫通孔の形状は、シャフトの外形に応じて、適宜変形できる。さらに、磁石成型体の外形は、円板状に限らず、その他の板状（例えば、四角形板状や六角形板状等の多角形板状）の外形であってもよい。さらに、上記実施形態では、磁石成型体について、磁石成型体の厚さ（一対の主面と交差する方向）が磁石成型体の主面の径よりも小さい板状である場合について説明したが、磁石成型体の厚さ（一対の主面と交差する方向）が磁石成型体の主面の径よりも大きい柱状であってもよい。上記実施形態では、シャフトと磁石成型体とを同軸配置する態様を示したが、シャフトの軸と磁石成型体の軸とをずらして、磁石成型体の中心軸から外れた位置にシャフトが取り付けられた態様とすることもできる。

また、上記実施形態では、磁石構造体３０のシャフト３６と電動モータ２０の回転シャフト２２とが圧入により連結される構造として、シャフト３６の第２の端部３７ｂ側に設けた開口７ｃに回転シャフト２２を挿入する態様を示したが、回転シャフト２２側に穴を設けてその穴にシャフト３６の第２の端部３７ｂを挿入する態様とすることもできる。

さらに、シャフト３６は、電動モータ２０の回転シャフト２２と圧入により連結される構造であれば、中空部材や筒状部材であってもよい。

１０…モータ組立体、１５…回転角度検出器、２０…電動モータ、２２…回転シャフト、３０…磁石構造体、３２…磁石成型体、３２ａ…端面（第１の主面）、３２ｂ…端面（第２の主面）、３４…ヨーク部、３５…ホルダ、３６…シャフト、４０…回転センサ。

Claims (9)

1. 磁気抵抗効果素子用の磁石構造体であって、
   円板状の外形を有し、一対の主面のうち、磁気抵抗効果素子に対向する第１の主面と、前記第１の主面とは異なる第２の主面と、を有し、前記第１の主面にＮ極およびＳ極が現れている、等方性磁石からなる磁石成型体と、
   前記磁石成型体を支持する、非磁性材料からなる支持部と、
   を備え、
   前記磁石成型体の前記第１の主面は、前記磁石構造体の中心軸に沿って前記磁石構造体の端部に設けられ、
   前記磁石成型体は、前記第１の主面に現れる、１組の前記Ｎ極および前記Ｓ極のみが設けられていて、前記第１の主面側の磁界の強さが、前記第２の主面側の磁界の強さよりも大きい、磁石構造体。
2. 前記第２の主面側に形成される磁界の強さは、前記第１の主面側に形成される磁界の強さに対して１／５以下である、請求項１に記載の磁石構造体。
3. 前記磁石成型体の前記第２の主面よりも前記磁気抵抗効果素子から離間した側において、前記一対の主面と交差する方向で見たときに前記磁石成型体と重なる位置に設けられるヨーク部をさらに備える、請求項１または２に記載の磁石構造体。
4. 前記支持部は、前記磁石成型体の側面に接する筒状の側面支持部と、前記磁石成型体の前記第２の主面に対して接する主面支持部とを含んで構成される、請求項１～３のいずれか一項に記載の磁石構造体。
5. 請求項１～４のいずれか一項に記載の磁石構造体と、前記第１の主面側において前記磁石構造体と対向配置された磁気抵抗効果素子とを備える、回転角度検出器。
6. 前記支持部は、電動モータの回転シャフトに対して取り付けられ、
   前記回転シャフトの前記磁石構造体側の端部近傍に、磁性体材料により構成されたボールベアリングが設けられる、請求項５に記載の回転角度検出器。
7. 前記磁気抵抗効果素子は、ＴＭＲ素子である、請求項５または６に記載の回転角度検出器。
8. 請求項５～７のいずれか一項に記載の回転角度検出器を備える、電動パワーステアリング装置。
9. 磁気抵抗効果素子用の磁石構造体の製造方法であって、
   前記磁石構造体は、一対の主面のうち、磁気抵抗効果素子に対向する第１の主面と、前記第１の主面とは異なる第２の主面と、を有する、円板状の外形の等方性磁石からなる磁石成型体と、前記磁石成型体を支持する、非磁性材料からなる支持部と、
   を備え、
   前記磁石成型体の前記第１の主面は、前記磁石構造体の中心軸に沿って前記磁石構造体の端部に設けられ、
   前記磁石成型体を片面２極着磁により着磁することによって、前記第１の主面に１組のＮ極およびＳ極を設ける工程を有し、
   前記着磁後の前記磁石成型体には、前記第１の主面に現れる、前記１組の前記Ｎ極および前記Ｓ極のみが設けられている、磁石構造体の製造方法。
   

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