JPH09511832A

JPH09511832A - 円形の磁極化された非接触式トルク検出装置及びそれを使用してトルクを測定する方法

Info

Publication number: JPH09511832A
Application number: JP8501075A
Authority: JP
Inventors: ジェイ．ガーシェリスイヴァン
Original assignee: マグネトエラスチックデバイシーズ，インコーポレーテッド
Priority date: 1994-06-02
Filing date: 1995-06-02
Publication date: 1997-11-25
Anticipated expiration: 2014-07-05
Also published as: WO1995033982A1; JP2914526B2; EP0803053A4; DE69527983D1; CA2190974C; DE69527983T2; EP0803053B1; EP0803053A1; CA2190974A1; US5520059A

Abstract

(57)【要約】トルク検出装置は、磁気弾性活性要素と、磁気弾性活性部分の磁界を感知するホール効果センサ等の磁気センサとを備える。一実施形態では、磁気弾性活性部分が、ほぼ軸線として円周方向を有する事実上の１軸磁気異方性が付与されかつ円周方向に磁極化された材料からなるリングを備えている。リングは回転シャフト等のトルクを受ける部材に取り付けられ、シャフトに付加されたトルクがリングに伝達される。リングに付加されたトルクは、リングの円周方向の磁気配向を再方向付けして、円周方向及び軸方向の両成分を有する螺旋状の磁気配向を生成する。磁気ベクトルセンサが、リングに対して所定位置に取り付けられて方向決めされ、リングの軸方向磁気成分に起因する磁界のみを最大限に感知する。それにより、センサの出力は、シャフトに付加されてリングに伝達されたトルクから発生した磁気配向の変化に比例する。別の実施形態では、磁気弾性活性部分が、円周方向に互いに反対に磁極化された軸方向に別個で磁気的に隣設する２以上の円周領域を備える。それら円周領域は、別個のリングで構成されていてもよいし、１個のリング上に形成されていてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】円形の磁極化された非接触式トルク検出装置及びそれを使用してトルクを測定する方法発明の分野本発明は、トルク検出装置に関し、特にシャフトに加えられるトルクを測定するための非接触磁気弾性トルク変換器に関するものである。発明の背景回転する駆動シャフトを有する機構の制御においては、基本的にトルクと回転速度とが重要なパラメータである。従って、正確で信頼性があり、廉価な方法でトルクの検出及び測定を行うことが、数十年来、当業者の主要な目的である。比較的最近には、車両のハンドル操作に応じて駆動される電動モータがそこへ供給される電流を制御することにより発生トルクを制御する、原型としてのパワーステアリングシステムが開発されたが、これに関しては、ステアリングシャフトから発生したトルクを正確に検出し得るトルク検出装置の要望が高まっている。トルク検出装置は、長足の進歩を遂げたが、厳しい環境や操作状況にもかかわらず、長期間に渡って連続してトルクの測定能力を有する廉価なトルク検出装置が強く要望されている。従来、トルクの測定は、シャフトに直接取り付けられた接触式のセンサを使って行われていた。その種のセンサとしては、ひずみゲージ式トルク検出装置がある。この装置は、１個以上のひずみゲージがシャフトの外周面に直接取り付けられており、ひずみにより生じる抵抗の変化をブリッジ回路や既知の手段により測定するようになっている。ところが、接触式センサは、回転シャフトに直接接触しているため、相対的に不安定であり、信頼性に欠ける。また、非常に高価であるため、車両のステアリングシステムに使用するには、実用的ではない。さらに最近では、回転シャフトと共に使用される磁気ひずみ式の非接触トルクセンサが開発されている。例えば、Garshelis の米国特許4,896,544 号に開示されたセンサは、適切な強磁性と磁気ひずみ性とを有する表面と、それぞれ左右対称で、螺旋状に方向付けられた残留応力及び誘導された磁気異方性が付与される２本の別個の周方向の帯体とを備えるトルク伝達部材を有しており、また、トルクを受ける上記部材に接触せずに、同じ軸方向の磁力に対する上記２本の帯体の反応の相違を検出する磁気弁別装置を有している。最も典型的には、磁化及び検出は、上記帯体を覆って取り囲む一対の励磁コイル又は磁性コイルを備えることにより行われており、上記コイルは、直列に接続され、交流電流により作動されるようになっている。トルクは、一対の互いに逆方向に接続された検出コイルを用いて検出され、この検出コイルは、２本の帯体の磁束から発生する異なる信号を測定するようになっている。しかしながら、上記センサが使用される装置上及び装置回りに、上記必要な励磁コイル及び検出コイルにとって十分なスペースを設けることは、スペースが割り増しされたことで、実用面で様々な問題を発生させる。また、その種のセンサは、車両のステアリングシステム等の価格競合性の高い装置に使用するには、非実用的なほど高価である。従来の非接触式磁気弾性トルク変換器の出力信号は、トルクによって相関的に機械的な応力を受けるように設置されている部材の磁気特性の変化の結果として発生する。従来のこの種の全ての装置では、効果的に検出される磁気特性は、一種類以上の透磁率μである。このことは、これら装置の出力信号が、Ｂ＝μＨにより励磁磁界Ｈに応じて生じる磁束の磁束密度から得られるという事実から分かる。μは、応力すなわち伝達されたトルクにより明らかに変化するが、そのいかなる応力の実数値も、温度に依存すると同様に、上記部材を形成する磁気弾性的に活性な材料に固有の特質及び構造的な特質に大いに依存している。さらに、μ は、Ｈに対して線形的でも単調でもなく強く依存している。実際上の磁界Ｈ自体は、通常、その関係する磁気回路のパーミアンスの分布と同様に電流の振幅及び周波数から発生し、これらに敏感である。コイルの抵抗に対する温度の影響、エアギャップの程度、ヨーク及び磁気回路の他の付随部分の透磁率に関連する漏れ磁束、巻線と他の導電要素との間の寄生キャパシタンスの誘電率等の要因は、全てトルクの変動とは関係なく、Ｂの検出値に重大な影響を及ぼす。このような磁気弾性トルク変換器に対する従来技術の取組み方の欠点は、Ｂに関して検出された変化がトルクの変化を正確に示さないという望ましくない結果により、検出量すなわちＢが、多くの変数に大きくかつ複雑に依存しているのに比べて、ねじり応力にはあまり依存していないと判断される点である。従来技術において、上記問題を克服する試みでは、２種類の別々のＢに属する信号、すなわち、等しい静止値を有するがトルクには互いに逆に反応する信号を供給する構成を使用しており、また、上記２種類の信号を区別して組み合わせる手段も備えている。この手段の思想は、トルクに関連する変化に対する感度を増幅させながら、Ｂにおける共通モードの変化を除去するということである。発生トルクが０である場合に０の出力信号を要求することは、２個のＢセンサに正確な対称を確保すると共に、検知される部材の２つの区域における静止値μと励磁磁界とにおけるμの正確な一様性を確保するという多分な配慮が必要になる。励磁電流及び信号条件を補正するような温度を必要とする関連の電気回路と同様に、センサ部分自体においても、上記構造を実現するのに必要な複雑性は、変換器全体の費用とサイズとを増加させると共に、その融通性、メインテナンス性及び信頼性を低下させる。発明の概要そこで、本発明は、測定されるトルクが０のとき本質的に０である量を検出するよう作動すると共に、測定されるトルクに応じてその方向と大きさとを変える磁気弾性トルク変換器を提供することを目的とする。また、トルクが０の状態の検出量の数値０が温度と、回転トルク部材の角度位置と、回転速度と、トルク部材及びそのトルク量検出手段の間の径方向又は長さ方向のエアギャップとによって実質的に影響されない磁気弾性トルク変換器を提供することを目的とする。さらに、励磁磁界を必要としない磁気弾性トルク変換器を提供することを目的とする。さらにまた、励磁電流もコイルも必要としない磁気弾性トルク変換器を提供することを目的とする。また、ほぼ軸線として円周方向を有する事実上の１軸磁気異方性が付与されており、実質的に円周方向に磁極化されている磁気弾性的に活性な部分を備えている磁気弾性トルク変換器を提供することを目的とする。さらに、励磁電流もコイルも必要とせず、検出量がソリッドステート装置で電気出力信号に変換される磁気弾性トルク変換器を提供することを目的とする。さらにまた、励磁電流もコイルも必要とせず、集積回路装置が温度変化により生じる伝達関数の変数を補正する手段を有している磁気弾性トルク変換器を提供することを目的とする。また、励磁電流もコイルも必要とせず、集積回路装置が、出力の線形的領域を拡張する補償作用を備えている磁気弾性トルク変換器を提供することを目的とする。さらに、励磁電流もコイルも必要とせず、簡単で、低コストで製造可能で、極めて信頼性を必要とする適用法、例えば、自動車のステアリングシステムに入力されるトルクを検出する場合に適した磁気弾性トルク変換器を提供することを目的とする。さらにまた、事実上の１軸磁気異方性が付与されかつ円周方向に磁極化されると共に、応力に応じて変化する磁界を発生する環状の変換器を回転トルク部材に取り付けた後、回転トルク部材上のトルクを表示するためにその変換器の磁界出力成分を測定する非接触式のトルク測定方法を提供することを目的とする。また、周辺の磁界に起因する検出磁界変化を避けるためのシールド構造の必要性を最小化又は排除する磁気弾性トルク変換器を提供することを目的とする。さらに、例えば周辺磁界のような外部磁界源は実質的に検出されない磁気弾性トルク変換器を提供することを目的とする。さらにまた、互いに反対に磁極化された軸方向に別個で磁気的に隣設する２以上の円周領域を有する磁気弾性的に活性な部分を備えている磁気弾性トルク変換器を提供することを目的とする。また、互いに反対に磁極化された軸方向に別個で磁気的に隣設する２以上の円周領域を有する磁気弾性活性変換器を製造する方法を提供することを目的とする。上記諸目的を達成するため、本発明のトルク検出装置は、磁気弾性活性要素と、磁気弾性的に活性な部分の磁界に反応するホール効果センサ等の磁気センサとを備える。好ましくは、磁気弾性活性部分は、例えば円周方向をほぼ軸線とするような事実上の１軸磁気異方性が付与され、実質的に円周方向に磁極化された材料のリングからなる。このリングは、例えば回転シャフトのようなトルク部材に取り付けられ、そのシャフトに加えられるトルクはそのリングに伝達される。そのリング上のトルクは、リングの円周方向の磁気方向性を偏向させ、円周方向及び軸方向の両成分を有する螺旋状の磁気方向性を発生させる。そのリングと対向する所定の位置には、磁界ベクトルセンサが設けられており、リング内の磁気の軸方向の成分から発生する磁界に対応するように方向付けられている。この磁界ベクトルセンサが磁束収束器に設けられた場合、センサの出力は、シャフトに加えられてリングに伝達されたトルクにより発生するリング内の磁気方向性の変化に比例するようになっている。本発明の他の形態では、磁気弾性的に活性な部分が、円周方向に互いに反対に磁極化された軸方向に別個で磁気的に隣設する２以上の円周領域からなるトルクセンサによって上記諸目的が達成される。その各領域は物理的に別個のリングで構成されていてもよく、１つのリングに複数の領域が形成されていてもよい。図面の簡単な説明図１は、本発明の検出装置を示す組立図である。図２は、本発明で使用されるホール効果センサの線形変換作用を示すグラフである。図３ａ〜図３ｇは、磁束収束ヨークを組込んだ本発明の種々の形態を示す図である。図４は、本発明の検出装置に取り付けられた新たな磁石を示す組立図である。図５ａ及び図５ｂは、本発明の変換器内の残留磁気の磁界増大効果を示すグラフである。図６は、磁石の磁界内での回転による本発明の変換器の磁極化を示す図である。図７は、環状コイル状に巻かれた導線に電流を流すことによる本発明の変換器の磁極化を示す図である。図８は、変換器の外側に沿って磁石を並進させることによる本発明の変換器の磁極化を示す図である。図９は、本発明の変換器と機械シャフトとの間に取り付けられた低透磁性のスペーサを示す断面図である。図１０は、機械シャフトの切断部を覆うように設けられた接続スリーブと、その後に装着された変換器とを示す断面図である。図１１は、シャフト上の同様の構造と噛合させるため、軸方向に形成された溝を内周面に有する変換器を示す斜視図である。図１２は、シャフトと噛合するように端面に形成された溝を有する変換器を示す平面図である。図１３は、変換器とシャフトとを結合させる接着剤を受け入れる周面上の貫通孔を有する変換器の平面図である。図１４は、マンドレルを使用して変換器をシャフト内部から膨脹ばめさせる状態を示す断面図である。図１５は、図１４のシャフト膨脹後の組立状態を示す。図１６は、変換器の軸方向中心部の膨脹を減少させるためにこの中心部が切削された図１４の膨脹工程に最適なシャフト構造を示す。図１７は、変換器リングに軸方向圧縮力を付加するための一実施例を示す断面図である。図１８は、変換器リングに軸方向圧縮力を付加するための他の実施例を示す断面図である。図１９は、変換器リングに径方向圧縮力を付加するための一実施例を示す断面図である。図２０ａ〜図２０ｅは、端効果問題を避けるための種々の変換器リング及びシャフトを示す。図２１は、トルクを増大させて伝達するために変換器リングをシャフトに取り付ける１つの方法を示す。図２２は、トルク伝達及びフープ応力を達成するための組立前の変換器リング及びシャフトの典型構造を示す。図２３は、変換器リングをシャフト上に取り付けた図２２の構造を示す。図２４は、変換器リングをその端部で固着した図２３の構造を示す。図２５は、互いに反対方向に磁極化された２つの変換器リングを利用した本発明の検出装置を示す組立図である。図２６は、１個のシングル幅リング、１個のダブル幅リング及び２個のシングル幅リングにおけるリングに沿う軸方向位置の関数としての径方向の検出磁界強度を示すグラフである。図２７は、互いに反対に磁極化された軸方向に別個の２つの円周領域を有する１つの変換器リングを利用した本発明の検出装置を示す組立図である。図２８は、非磁極化円周端面領域とその領域間の互いに反対に磁極化された軸方向に別個の２つの円周領域とを有する１つの変換器リングを利用した本発明の検出装置を示す。図２９は、非磁極化円周端面領域と互いに反対に磁極化された軸方向に別個の２つの円周領域とがシャフトの表面部に形成された本発明の検出装置を示す。図３０（ａ）は、３つの磁極化された領域を有する本発明の検出装置を示し、図３０（ｂ）は、このような検出装置での軸方向位置に対する検出される磁界の強さを示すグラフである。図３１（ａ）は、４つの磁極化された領域を有する本発明の検出装置を示し、図３１（ｂ）は、このような検出装置での軸方向位置に関する検出磁界の強さを示すグラフである。図３２は、１つのリングに互いに反対に磁極化された軸方向に別個で隣設する複数の円周領域を形成するための装置及びその方法の最初のステップを示す。図３３は、図３２の方法の次のステップを示す。図３４は、図３２の方法のさらに次のステップを示す。図３５は、図３２の方法の最後のステップを示す。図３６は、図３２〜図３５の方法によって製造されたリングを示す。図３７は、図３３の方法及び装置で閉じた電流とリングに沿った位置との関係を示すグラフである。図３８は、変換器リング上に複数の領域を同時に磁極化するための方法及び装置を示す。図３９は、変換器リング上に複数の領域を同時に磁極化するための他の方法及び装置を示す。図４０は、変換器リング上に複数の領域を同時に磁極化するためのさらに他の方法及び装置を示す。実施形態の詳細な説明まず、図１において、２は本発明に係るトルク検出装置を示す。このトルク検出装置センサ２は、変換器４と磁界ベクトルセンサ６とを備えている。トルク検出装置２は、機械（図示せず）の一部であって長さ方向の中心軸１０回りに回転するシャフト８上に取り付けられている。トルク１２は、シャフト８の一部に加えられると、シャフトの他の部分にも伝達され、そこではトルク１２に起因するシャフト８の動きが何らかの有用な働きをするようになっている。トルク１２は、図のシャフト８の一端側で時計回り方向に示されているが、シャフト８を内蔵する機械の性質次第で時計回り及び反時計回りのいずれか一方向にも両方向にもシャフト８を回転させるよう付与され得ることは言うまでもない。変換器４は、後に詳述する多くの方法のうちの一つによりシャフト８に固設されており、シャフト８上に軸方向又は径方向に識別可能な磁気弾性的活性領域を備える手段として作用する。実際には、変換器４は、通常、端面１８，２０、内周面２２及び外周面２４を有する円筒状のスリーブ又はリングの形状をなし、シャフト８のねじり応力を受ける領域内の軸線１０に沿った適宜の位置に適切に取り付けられる。変換器４には、前処理により又はシャフト８への取付手段に付随する効果として、円周方向をほぼ軸線とする事実上の１軸磁気異方性が付与されている。加えて、変換器４は、後にいくつか例示されている何らかの効果的な方法により、一円周方向又は異なる円周方向に磁極化されるようになっている。要するに、変換器４は、トルク１２が存在しない状態（静止状態）では少なくとも軸線１０の方向にも径方向にも正味の磁気成分が全く存在しない程度まで、ほぼ純粋な円周方向１４に磁極化されている。これにより、本来的に逆円周方向の磁気成分を有していた領域がほぼなくなる。円周方向の異方性が適切に優位を占めている状態であるならば、領域中のすべての磁気は、最大限±４５°の範囲内に存在し、しかも、リングの十分に小さい範囲内に対称的に配分されるので、補償されていない外部からのいかなる磁束も磁界ベクトルセンサ６に確実に感知されなくなる。変換器４の閉じた円筒形状により、完全な回路を準備することで変換器４の磁極化の安定度を高めることができる。変換器４の構成及び処理により、シャフト８延いては変換器４へねじり応力が付加されると、変換器４の磁極化された磁気が再度方向付けされる。磁極化された磁気は、ねじり応力が増大するにつれてますます螺旋の度合いが強くなる。変換器４の磁気の螺旋度合いは伝達されたトルク１２の大きさに依存し、カイラリティは伝達されたトルクの方向性と変換器４の磁気弾性特性とに依存する。変換器４のねじれに起因する螺旋状の磁気は、円周方向１４の成分と軸線１０に沿う軸方向成分との両成分を有している。特に重要なことは、軸方向成分の大きさが変換器４のねじれに完全に依存していることである。磁界ベクトルセンサ６は、変換器４に対して対向して設置された磁界ベクトル検出装置であり、静止状態の円周方向からより勾配の大きい又は小さい螺旋方向へ磁極化された磁気が再度方向付けされる結果、変換器４回りの空間に発生するその磁界の大きさ及び極性を検出するようになっている。磁界ベクトルセンサ６はトルク１２の大きさに応じた信号出力を発生する。好ましくは、磁界ベクトルセンサ６は集積回路ホール効果センサである。配線１６は、磁界ベクトルセンサ６を直流電源に接続すると共に、磁界ベクトルセンサ６の信号出力を、シャフト８を内蔵する機械又はシステムの制御回路やモニター回路等の受信装置（図示せず）に伝達するようになっている。変換器４の領域が正確に円周方向に磁極化されていない場合の対称性のために、また他の領域における異なる磁気配向による真円状の磁界のために、静止状態でトルクが存在しない状態の変換器４の外部の空間には検出可能な磁界はない。実際には、変換器４が実際に磁極化されたことを認識する受動的な外部手段は存在しない。変換器４の材料に固有の磁気弾性的相互作用を介したトルクの伝達に伴う２軸の主応力の作用により、各磁気領域の均衡状態の方向付けに対して異方性の影響が与えられて、すべての領域の事実上のほぼ軸方向が直近の主応力（正の磁気ひずみを有する材料内では引張応力、負の磁気ひずみを有する材料内では圧縮応力）の方向に変更される。これにより、磁気の本来の対称性や真円性がトルクの付与によって破壊され、変換器４内の磁気に正味の螺旋性が出現する。この螺旋性は、磁極化された唯一の円周方向と結合し円周方向成分と軸方向成分との２つの成分に分解可能な磁気となる。上記円周方向成分は、上述の如く、変換器４の外部空間における検出可能な磁界源ではないが、上記軸方向の成分は容易に検出可能である。変換器４は、トルクを受けると、各領域の螺旋状に配向された磁気の量的に平均化された軸方向成分と等しい軸方向の磁気を有する管状の棒磁石の磁界と外部からは区別のつかない磁界を発生する。このようにして、付加トルクの方向は、（変換器４の材料の有効な磁気ひずみの正負と共に）同等物である棒磁石の極性を決定し、トルクの大きさは同等物としての棒磁石の磁気強度を決定する。図３ａ〜図３ｇに示すように、好ましい実施の形態では、磁性的に弱い（低保磁力、高透磁率の）材料からなるヨーク２６が、１つ又は複数の磁気センサ６と共に設けられている。ヨーク２６は、磁界ベクトルセンサ６を通過する磁束経路のパーミアンスを増大させる手段であり、磁界ベクトルセンサ６から離れた変換器４の円周部から磁束を集める手段でもある。ヨーク２６は、特に、ホール効果集積回路と共に使用される。この装置は、周波数の低下と共に上昇する比較的高いノイズレベルを有する傾向があるからである。従って、Ｓ／Ｎ（信号／ノイズ）比を高めるためには、低い磁界強度よりはむしろ高い磁界強度を使用する上記装置を操作することが好ましい。図３ａに示すように、磁界ベクトルセンサ６は、変換器４の端面１８（又は端面２０）の近くに位置している。これは、変換器４からの磁界の方向付けにより、変換器４に近接する他の領域よりも、変換器４の端面１８，２０の近傍においてより大きな磁界強度が存在するようになっているからである。本実施の形態では、ヨーク２６は、変換器４及びシャフト８の一方の側に設けられた通常の棒状磁束集束器である。ヨーク２６は、変換器４の両端面１８，２０に近い両端に突出部２８，３０を有している。磁界ベクトルセンサ６は、ヨーク２６と変換器４との間の突出部３０に取り付けられている。図３ｂは、２つのセグメント３２，３４からなるヨーク２６を示し、両セグメント３２，３４はそれぞれ変換器４に向かって延びる突出部２８，３０を備えている。磁界ベクトルセンサ６は、ヨークセグメント３２とヨークセグメント３４との間の（シャフト８の）軸方向に設置されており、変換器４の一方の端面１８からエアギャップ３６、ヨークセグメント３２、磁界ベクトルセンサ６、ヨークセグメント３４及びエアギャップ３８を経て変換器４の他方の端面２０へ至る磁気路を形成させている。図３ｃは、ヨーク２６の別の実施の形態を示し、ほぼ図３ｂの実施の形態と同様の構成であるが、この実施の形態では、磁界ベクトルセンサ６は、両ヨークセグメント３２，３４間の径方向に設置されており、磁気経路は、ヨークセグメント３２からシャフト８の径方向に沿って外側へ向かい、磁界ベクトルセンサ６を通ってさらに径方向の外側へ向かい、ヨークセグメント３４へ至っている。図３ｄは、ヨーク２６のさらに別の実施の形態を示す上面図である。この実施の形態は、図３ｃの実施の形態とほぼ同様の構成であるが、ヨークセグメント３２，３４がそれぞれ棒状に形成されていると共に、変換器４の外周面２４の近くにおいて、それぞれシャフト８の軸線１０と平行で互いに異なる中心軸に沿って配設されている。磁界ベクトルセンサ６は、両ヨークセグメント３２，３４の端部間に設置されている。従って、ヨークセグメント３２から磁界ベクトルセンサ６を通過してヨークセグメント３４に至る磁気経路は、変換器４及びシャフト８回りに円周状であり、ヨークセグメント３２，３４の両中心軸を横切るようになっている。図３ｅは、本発明のさらにまた別の実施の形態を示し、２個の磁気センサ６が使用されている。上記両磁気センサ６は、それぞれ変換器４の端面１８，２０の近くで、変換器４の相対する端部に配設されており、１本の棒状のヨーク２６により連結されている。複数のセンサの使用は装置のコストを上昇させることになるが、上記磁気センサ６は、温度変化、電圧変化及び周辺の磁界の信号に対して共通モードを排除するために別々に接続可能である点で、複数のセンサの使用は望ましい。或いは、周辺の磁界の影響を少なくするため、磁気センサ６を、極めて低い透磁率を有する材料からなるシールド３９によって覆うように構成してもよい。上記シールド３９は、変換器４から磁束を受ける方向以外のすべての方向で磁気センサ６を取り囲んでいる。当然ながら、より多数の磁気センサ６が使用されてもよい。図３ｆに示す実施の形態では、４個の磁気センサ６が使用されており、２個の磁気センサが、他の２個に対して変換器４を挟んで径方向に正反対の位置に配設されている。図３ｇは、本発明のトルク検出装置２のさらに別の実施の形態を示し、この実施の形態では、ヨーク２６は、２個の直角に曲げられた棒状セグメント４０，４２から形成されている。棒状セグメント４０，４２の脚部４４は、変換器４の端面１８，２０の領域においてシャフト８の近くまで達している。上記脚部４４は、その末端部にヨーク２６の湾曲部４１を接合させている。湾曲部４１は、シャフト８の全周又は一部を取り囲んでおり、変換器４の円周領域からの磁束を集めるようになっている。上記磁束は、一方の脚部４４からテーパー状の小さなエアギャップ４６に導かれ、このエアギャップ４６では、周辺部の磁束が磁界ベクトルセンサ６を経て他方の棒状セグメント４０，４２へ向けられるようになっている。エアギャップ４６は、その最も狭い地点では、数千分の１インチ以下の寸法であるので、その領域に強い磁界を提供するようになっている。このエアギャップは、軸方向に形成されているが、変換器４の径方向又は円周方向に向かうように形成されていてもよい。図３ａ〜図３ｇに示すヨーク２６は、いくつかの機能を実行するようになっている。より広い範囲から集められた磁束を集中させる機能及び磁界ベクトルセンサ６へ向かわせ又は通過させる機能以外に、ヨーク２６は、変換器４の回りのそれぞれ異なる円周位置に存在する軸方向の磁気モーメントの不均衡性の影響を削減するようになっている。このような不均衡性やシャフト８の径方向への偏り（偏心）が甚だしい場合には、変換器４を完全に取り囲むヨーク２６を設けるように構成してもよい。このようなヨークを、変換器４の各端部の近くに、変換器４から径方向に離すようにして、弱い磁性材料からなる同軸のリングで構成してもよい。この場合、ヨーク２６の磁束集束片は、集められた磁束を磁界ベクトルセンサ６へ導くように形成された他方の磁束集束片に（最小限の相互対面間のエアギャップを有して）固設される。本発明による磁極化された変換器４に関する実験は、その磁気特性が、時間、温度超過、振動（様々なモードでの応力）及び連続的なトルクサイクルに対して安定していることを示している。特に、閉じた環状を有する磁極化された変換器４は、最低限動作可能な活性状態にあり、それ故、最も安定した状態である。消磁化された状態では、非コヒーレントの自発的な磁気ひずみを有する領域の非順応性による局部の応力や、局所の磁気が方向を変えるその領域の近くの微視的な磁界におけるのと同様に、領域壁部においても潜在的な活性能力を有している。変換器４により発生した磁界の長期間の安定性に問題が生じる場合には、図４に示すように、固定された新たな磁石４７を、回転する変換器４の近くの機械又はシステムに設けることができる。この磁石要素の追加により、変換器４の望ましい極性を維持しようとする低レベルの連続的な磁力を変換器４上に付与することができる。磁石４７は、変換器４全体を実際に磁極化する程の強い磁力を持つ必要がないので、比較的弱い磁力で構成され得るが、磁界内の装置の長期に亘る作動の間に広がった不安定な領域を補正し得る程度でなければならない。上記磁石４７として、軸線１０に沿う変換器４の長さにほぼ等しい長さを有し、その厚み方向に（一方の面にＮ極を他方の面にＳ極をそれぞれ有するように）磁極化された小型の積層型フェライト磁石４７が使用されてもよい。磁気センサ構造磁界ベクトルセンサ６は、ホール効果センサ、磁気抵抗センサ、磁気トランジスタ（「マグニスタ」）センサ、磁気ダイオードセンサ、MAGFET（磁界効果トランジスタセンサ）等の１以上のソリッドステートセンサ装置を備えている。これら以外のセンサとしては、Ｈと共に変化する磁気特性を有する非線形コア、磁力計、フラックスゲート磁力計及び（環状にも近接位置にも設けられ、磁束を遮り、ｄφ／ｄｔに比例する誘導起電力を有する）コイルがある。ソリッドステートセンサは、小型で低コストであり、集積されたパッケージ内で、温度補正、信号調整、電圧調整等の操作機能にとって望ましい電子工学技術を合体させることができるので、使用に適している。ホール効果センサは、図２に示すように、線形であって極性に敏感でもある理想的な伝達特性を有しているので、特に適用に好ましい。磁界ベクトルセンサ６としての使用に適切な集積回路ホール効果センサには、Texas Instruments 社製のModel TL173C、Analog Dev ices社製のModel No．AD22150、Allegro MicroSystems社製のModel UGN3505UやM odel UGN3503UA 等がある。同様に、潜在的に適用可能な装置には、MicroSwitch 社、Siemens 社及びWolff Controls社で製造されたものがある。磁界ベクトルセンサ６は、トルクの伝達と共に生じる外部の磁界に対して最大限の反応をするように配置されかつ方向付けされている。トルクを受けた変換器４の等価物及び軸方向に磁極化された棒磁石によれば、最も強い磁界は、磁極の近傍、すなわち、変換器４の両端面１８，２０の近くに見出される。磁界ベクトルセンサ６は、シャフト８の近くに固設され、回転しないようになっている。トルク変換器に最大のトルクを付与する場合はシャフト８等のトルク部材の回転を伴うので、磁界ベクトルセンサ６は、回転時におけるシャフト８と物理的な接触を避けるために、シャフト８から径方向に離される必要がある。磁界ベクトルセンサ６の正しい位置及び方向は、変換器４の幾何学的磁気的特性（コーナー部分の鋭さ、径方向の厚み、軸方向の長さ、直径等）や必要な径方向の空間と同様、その特殊な操作原理、パッケージの大きさ、磁気の活性領域及びその他構造上の詳細部分に依存しているが、磁界ベクトルセンサ６のほぼ最適の設定位置は、通常、径方向の磁束を検出するために方向付けられた、端面１８，２０の一方から径方向外側の位置に見出だされる。磁界ベクトルは変換器４の回りの空間内でその方向を変化させる。センサ６、例えばホール効果装置が１軸の検出軸を有していることが認識できれば、その検出装置をシャフト軸に対して有利に方向付けることが可能になる。センサ６が有利に方向付けられると、変換器４から距離が離れるにつれて減衰する磁界強度（Ｈ）を、磁界ベクトルの方向が検出軸の方向により近づく程磁界ベクトルに対する磁界センサ６の感度が上昇することによって補償することができる。言い換えれば、Θがセンサ６の唯一の検出軸と磁界ベクトルとの間の角度であり、センサ６の出力がＨcos Θに比例するならば、変換器の端部から離れるにつれてＨが減少するのと同様にΘも減少する（検出軸と磁界ベクトルの方向とが一致するようになる）としても、cos ΘはＨの減少を相殺するように増加する。従って、変換器４とセンサ６との間の径方向のギャップを正確に制御する必要が軽減される。本発明の大きな長所は、変換器４に生じる円周方向の不均衡性が、例えば局所にセンサを用いた従来のトルク変換器における不均衡性と比べて、かなり小さい点である。上記従来のセンサは、シャフト上の小さな局部領域（１点）のみを検出するに過ぎないが、本発明の磁界ベクトルセンサ６は、変換器４の軸方向全長に亘る領域から軸方向の磁界を検出する。従って、磁界ベクトルセンサ６は、線上のただ１点を検出するよりはむしろ１線に沿う多くの領域から発生する複数の局所モーメントを平均化するようになっている。本発明の検出において、もう一つの重要な長所は、磁界ベクトルセンサ６により検出される磁界が、伝達されるトルクの方向と大きさによってのみ調節されるという点である。一様なトルクの状態では、磁界の瞬間的な変動はないので、検出された磁束が、変化する極性、高い周波数起磁力によって循環的に作用する従来の大多数のトルク変換器とは異なり、変換器からのトルクの情報は、瞬間的な磁束密度に完全に依存しており、周期的搬送波又はその変化の時間比率に依存していない。このことは、ソリッドステート磁気センサ６がμ（透磁率）＝１であるエアギャップに位置することにより、Ｂ（磁束密度）又はＨ（磁束強度）に比例する電気出力を提供するような上記センサ６の使用を可能にしている。上述したように、コイルを必要としないことが本発明の長所であるが、コイルを用いる磁気センサ６が、適切に変換器４と共に用いられてもよい。特に一般的に入手可能なソリッドステートセンサ装置には環境条件が厳しすぎる場合等に、小型で、フラックスゲート（可飽和鉄心）型又は同型の磁界センサを使用してもよい。鎖交磁束型の磁界センサも使用可能であるが、これらは、ｄφ／ｄｔの信号をφに変換する積分回路を必要とするので、望ましくない。変換器構造本発明にかかる効果的な変換器４の構造は、変換器４の適確なサイズ化、適確な材料選択、及び適確な磁気方向付けを必要とする。まず、変換器４の典型的なサイズ化について説明する。図示の好適な例では、直径２分の１インチのシャフトに対して、変換器４は１８％ニッケルマルエージング鋼（Ｔ−２５０）からなり、中心軸に沿って２分の１インチの長さを有する。また、シャフト８にプレスばめするために０．４９９〜０．４９８インチの中心孔を有し、０．０３０〜０．０５０インチの範囲の壁厚を有する。しかしながら、変換器４のサイズは、以下の一般的な原則に従って特定の適用により変化する。変換器４は、壁厚が比較的薄いほうがよい。変換器４の応力は、その中央部（変換器４が固い筒体であれば）では、０から線形的に変化し、内周面２２では幾らか大きな数値に変化し、外周面２４で最大値になる。変換器４を固い筒体に形成することは可能であり、それにより、シャフト８の裂け目に嵌まりこませることができる。しかし、固い筒体形状の変換器４は、機械的にも磁気的にも非効果的な材料になる。その材料では、中央部分であまりトルクが伝達されないばかりか、表面上で最も高い値を示す軸方向の磁気成分のグラジエントは、表面の磁束が内側の材料をより軸方向に磁化しようとするように転換されてしまい、磁界ベクトルセンサ６による測定に使用可能な磁束量を減少させるということを意味する。別の極端な例では、変換器４が薄すぎると、外部の磁界に寄与するような材料の体積が不十分になる。磁界は、これを発生させる磁気モーメントに比例し、その磁気モーメントは、ＭＶで表現される。ここで、Ｍは、軸方向の磁気成分であり、Ｖは磁化された材料の体積である。変換器４の軸方向の長さは、シャフトの厚みに一部依存している。直径に対して不均衡に小さい軸方向の長さを有する筒体は、シャフト８に組み付けたり、シャフト８に取り付けたりすることが難しい。例えば、変換器４が締まりばめでシャフト８に保持される場合、そのはめ合いは、変換器４が厚く長いほど堅く締まるようになっている。変換器４の軸方向の長さが短すぎると、軸方向の磁気成分に起因する磁界が不均一になり検出が困難になる。上述の如く、ねじり応力を受けた変換器４は、各端部に磁極を有する棒磁石の磁界と等価の磁界を発生する。上記両磁極間が互いに近付くほど、磁石内部の磁界の消磁化が甚だしくなる。変換器４の磁気配向に影響する３つのエネルギー条件がある。それは、（１）材料の異方性が磁気を円周方向に保持する傾向を有している点、（２）磁気弾性力が磁気を４５°の螺旋状に調整する傾向がある点、（３）消磁磁界が磁界の軸方向成分を減衰させる傾向がある点である。消磁磁界は、磁気の軸方向成分と共に増大する。従って、消磁磁界は、磁気弾性力が異方性の力に優るほど大きくなる。消磁率（一般に０と４＊ＰＩとの間の値）は、軸方向の長さが小さくなるにつれて大きくなり、また、厚みが増すにつれて（急激にではなく）大きくなる。さらに別の極端な例では、変換器４が長すぎると、極めて大きな磁石の外部構造は、局所の磁界センサを通して磁気回路を接続することが必要になる。小さなシャフトにとっては、シャフトの径にほぼ等しい幅を有することが設計上好ましい出発点になる。変換器４を作るに当たり、材料の選択は重要である。材料は、採用し得る材料の特性を変換器の性能要求に合わせると共に、シャフト８の材料選択とも関連して選択される。最適の実施の形態では、変換器４は、１８％ニッケルマルエージング鋼等のニッケルマルエージング鋼から構成されている。選択される材料は、磁気領域の存在を確保するために強磁性を有している必要があり、磁気の方位が、付与されるトルクに伴う応力により変更されるように、磁気ひずみ性を有している必要がある。ニッケルマルエージング鋼以外の材料も、適用物の特性次第で変換器に適用させることができる。材料は、以下の一般的な基準を考慮して選択される。変換器適用において、トルクと共に生じる磁界は、活性領域の両端部で磁気の軸方向成分の非連続性に起因する。これら両端部は、実際上、棒磁石の磁極になる。磁界は、活性材料の飽和磁気Ｍｓと共に増大する。Ｍｓが大きくなるほど、非連続性も大きくなる。数式で表現すれば、ｄｉｖＨ＝−ｄｉｖＭ＝（極限で） −０．７０７１ｄｉｖＭｓである。ここで、０．７０７１はｓｉｎ４５°である。極性は、静止異方性Ｋｕにより乱れる磁界に抗して維持される。従って、Ｋｕが大きいほど好ましい。しかし、磁気は、λｓ／Ｋｕが大きい場合、より容易に（トルクをあまり要求しない）応力によって再び方向付けられる。ここで、λｓは飽和磁気ひずみである。従って、高い感度が要求される時は、λｓはＫｕに比べて大きい必要がある。大きなダイナミックレンジが要求される場合は、λｓ／Ｋｕは３λｓΣ／Ｋｕが最高必要トルク時の線形レンジ内でとどまるのに十分に小さい値である必要がある。上記の基準をほぼ満たし、それ故変換器４の構成に使用可能な他の材料は以下の通りである。他のニッケルマルエージング鋼。二元合金及び鋼の双方を含む他のニッケル−鉄合金。二元合金は、鋼が9-4-20 又はAISI 9310を含むのに対し、（４０％〜５０％の）より高い割合のニッケル合金を含む必要がある。代表的なものとしてAlfer （13% Al-Bal Fe）等の１３％アルミニウムを含むアルミニウムマルエージング鋼。ニッケルマルエージング鋼ほど高価ではないという利点を有するマンガンマルエージング鋼。非常に高い磁気ひずみを有する49Co、49Fe 2V 等のパーメンジュールタイプの合金。バナジウムは、材料を扱いやすくすると共にその強度を高めるために加えられる。より少量のコバルトを含有する同様の合金も使用可能である。４１０，４１６又は４４０型等の純粋クロムを含むマルテンサイト系ステンレス鋼。 AISI 430等のフェライトステンレス鋼。 15-5PHあるいは17-4PH等の降水硬化鋼。アモルファス材料及びナノ結晶材料。変換器４は、適切な材料製作工程により、選択された材料から基本的な形状に製造される。変換器４の製作に続いて、変換器４の材料に所望の円周方向の磁界方向付けを行うために、２つのステップが実行される。まず、変換器４は、前処理により又はシャフト８への取付に付随する効果として、円周方向をほぼ軸線とする事実上１軸の異方性が付与される。次に、変換器４は、一方の又は他方の円周方向に極性が付与される。必要な磁界方向付けを設定する第１のステップは、変換器４の構造に円周方向の静止磁気異方性を付与するものである。すべての磁気領域、すなわち変換器４の全体を有効に使用するためには、各領域の静止異方性が円周方向から４５度以上離れていない必要がある。全ての磁気領域が等しい効果で時計回り、反時計回りの両トルクに対称に作用するためには、静止異方性は全て真円状、正確には円周方向でなければならない。しかしながら、この点に関して絶対的に完全であることは良い作用結果を得るためには必要ではなく、各領域の磁界方向付けは理想の４５度の範囲内であればよい。磁気異方性は、変換器４の材料の物理的加工によって生成される。磁気異方性のいかなる物理的な発生源も、静止領域に対して所望の配分で磁気方向付けを行うために、すなわち、異方性が±４５°の範囲内の円周方向であるように、単独で又は組合せにより使用される。磁気異方性の一つの発生源として、磁気結晶体、すなわち結晶を利用した異方性がある。これは、結晶構造を決定する軸と相互に関係する様々な方向の原子（強磁性原子）の磁気モーメント（スピン）の好適な方向付けに関連している。磁気異方性の第２の発生源として、方向上の配列がある。これは、原子部分の配列、結晶格子欠陥、含有物（除外物）又は１方向（若しくは２方向以上だが全方向ではない）に見い出される他の化学的又は構造的特徴に関連している。磁気異方性の第３の発生源は磁気弾性であり、これは、自発性磁気モーメント（強磁性磁気ひずみ）と互いに関連する自発性磁気ひずみを有する材料中の応力の方向性に関連している。磁気異方性の第４の発生源は材料形状であり、これは、材料境界におけるＭ（軸方向の磁気成分）の発散に関連している。特に、消磁磁界は、磁化された本体の磁極から生じ、磁極間の間隔が近い場合に、より甚だしくなる。球形以外の形状は、他よりも磁気的に緩やかな複数の軸を本来的に有している。上記異方性の物理的な発生源のうちのいずれか又はその全てが、変換器４を構成する際に使用され得る。一例として、結晶構造は、機械的作業及び熱処理の様々な組み合わせにより生じる。結晶は異方性の強度と堅固さを有するので、圧延等の機械的作業により結晶を整える傾向がある。これにより、所望の磁気異方性は、変換器４の中心軸に平行な複数の軸回りに回転しかつ間隔を置いて近接する２個の作動ローラ間で変換器４を冷間圧延することにより導入される。必要な異方性を実現する別の方法では、変換器４の材料の連続する細長いストリップを機械を用いて長さ方向に圧延し、そのストリップを接着剤を用いてシャフト８回りに螺旋状に包んで定位置に保持することにより変換器４を構成する。上記圧延された材料に対して、引き続いて熱処理を行うと、その材料は圧延方向に応じた方向で結晶を成長させながら再結晶化する。その結果、所望の磁気異方性が高められる。別の例としては、変換器４の外周面２４が、（応力異方性を有し、又は有さずに）形状異方性を発揮するために、一連の円周方向の隆起部及び窪み部（円周方向の凹凸）を持つように圧延されている（又は機械製作されている）。上記方法は、特にある種の適用に有効であるが、本発明の好適な実施の形態では、変換器４が、プレスばめ、焼ばめ又はその他の締まりばめによってシャフトに組み付けられている。そこでは、変換器４の内径は、接触面でシャフト外径よりも小さく形成されている。この構成により、変換器４は円周方向の引張力（「フープ応力」と称する）を受ける。変換器４が正の磁気ひずみを有する材料からなっていれば、この引張応力は、本来、所望の円状の異方性を備えている。この方法は、磁気異方性を機械結合の本来の機能として発生させ、変換器４に磁気異方性を確保させるための前処理ステップの必要を省くので、特に有利である。特に好適な処理では、変換器４の内径及び／又はシャフト８の外径は、変換器４及び／又はシャフト８に適切な材料が選択される限り、フープ応力状態を得るための組み付けの後に、調整される。もし、変換器４がマルエージング鋼からなっていれば、それはエージング処理の間に収縮する。同様に、シャフト８に上昇された温度から急冷することによりマルテンサイト転化処理がなされるならば、シャフト８は膨脹する。もし、マルテンサイトが適度に焼戻しされていないならば、磁気を通しにくいままであるので、シャフト８として低い透磁率を必要とする。この変換器４のシャフト８への焼ばめは、正の磁気ひずみと共に所望の磁気異方性を提供する変換器４に、円周方向のフープ応力を本来的に発生させる。変換器のリングを、応力を受けた状態で維持することに基づいて得られる円周方向異方性は、円周方向引張力（すなわちフープ応力）だけでなく軸方向又は径方向の圧縮力によっても得ることができる。フープ応力は明確な円周方向の軸を発生させるが、直交方向の圧縮力だけでは同じことが当てはまらない。従って、軸方向圧縮力に関しては、好ましい磁気配向がシャフトの軸から９０°であり、径方向及び円周方向のどちらの磁気とも適切に出会う配向である。それは、軸方向の圧縮応力異方性と径方向の磁気配向よりも円形成に好都合な薄いリングによる形状異方性との組合せである。径方向の圧縮力に関しては、形状異方性のみでは、特に適切な大きさの軸方向の磁界が存在する場合において磁気が軸方向の配向となることを防止する十分な効果をもたらさない。径方向の圧縮力に加えていくらかの軸方向圧縮力及び／又は周方向引張力が存在する場合に、円周方向の磁気方向付けを安定化させるのに有利になる。軸方向の圧縮力は、様々な螺刻面構造や、楔の設置、又は変換器のリングに一時的に外部から圧縮力を付加し、シャフトにカラー等の部材をピン止めしたりはめ込んだりして外部から加えられた力が取り除かれた後も変換器リングを圧縮状態に維持することにより容易に確保されかつ維持される。いずれの場合においても、圧縮応力は磁気弾性的活性領域（組立品の接触部分内での弾性応力による変換器リング）内に保持される。リングを軸方向圧縮力の状態下に維持するいくつかの簡単な方法を図１７及び図１８に示す。図１７では、変換器リング４が、その一端をシャフト肩部２００に突き合わせ、他端をシャフト８の雄ねじ部２０２に隣接する位置まで達するようにして、シャフト８上に取り付けられている。シャフトの雄ねじ部２０２に螺着された雌ねじナット２０４が、リング４に向かって螺進されリング４に対してワッシャ２０６を押圧することによりリング４を軸方向圧縮力状態に置くように使用されている。図１８では、変換器リング４が両シャフト片８ａ，８ｂの肩部２１０，２１２間に取り付けられている。シャフト片８ａはシャフト片８ｂの雄ねじスタッド２１６を受け入れるよう設けられた雌ねじ穴２１４を有している。スタッド２１６がねじ穴２１４内に螺着されると、変換器リング４は両シャフト片の肩部２１０，２１２間で軸方向に圧縮される。変換器リング４を軸方向に圧縮する別の構造として、両先端に左巻きの雄ねじと右巻きの雄ねじをそれぞれ有する別々のスタッド片が上記両シャフト片のそれぞれに形成された対応する雌ねじ穴と螺合するターンバックル構造を採用してもよい。リング内の圧縮応力はその螺合するねじ部材を締結することにより発生する。変換器リング４は、様々な外部クランプ手段、例えば、密着スリーブ等の中空部材を変換器リング上に嵌めて変換器リングを径方向内側に押圧することにより径方向の圧縮状態に置くこともできる。焼ばめ部材が使用されてもよい。スリーブをリングに焼ばめする特に興味深い方法として、冶金学上の位相変化、例えばニティノール(Nitinol)等の形状記憶合金のマルテンサイト転化処理に伴う寸法変化を利用する方法がある。図１９はその方法を示しており、焼ばめスリーブ２２０が、シャフト８上の変換器リング４を覆って径方向内側に圧縮することによりリング４を径方向圧縮状態に置いている。変換器４への磁気異方性の導入に続いて、変換器４は、変換器４の円周の時計回り又は反時計回りのどちらか所望の方向に磁極化される。変換器４（又はより包括的には、活性要素）への磁極化は、所望の円周方向の十分に広い磁界に対して全ての部分をさらすことを必要とする。磁極化用の磁界に必要な大きさは、実際には飽和効果により制限される。より大きい磁界を使用することによって、適切に磁極化された装置の動作が顕著に変化することはない。変換器４は、必要な磁界の磁極化効果を起こすため、また渦電流を抑止するため、さらに磁界が長期間維持された場合でも何事も起こらないようにするために、十分な期間、磁界にさらされる。図５ａは、Ａ点からＢ点、Ｃ点、Ｄ点まで磁極化用磁界が増大する効果と、その結果としてのＡ点からＢ点、Ｃ点、Ｄ点までの残留磁気Ｍ_Rの増加を示す。図５ｂに示すように、あるレベルＨ＝Ｈ_SATでは、Ｍ_Rは事実上飽和状態になり、さらにＨが増加しても、Ｍ_Rはさらに増大することはない。変換器４を磁極化する好適な方法を図６に示す。この方法では、変換器４は、例えば馬蹄形磁石５０が設けられたとき、２つの相反する磁極４８，４９の近くの磁界で、変換器４は回転させられることで磁極化される。変換器４の回転中、磁石５０は、変換器４に対して径方向の内側へ接近移動し（変換器４は、磁石５０の接近中、連続して回転している）、磁石５０は、その効果を安定させるため、変換器４が数回転させられた後、変換器４の磁化に影響を及ぼさない程離れた位置へゆっくりと移動させられる。この方法において磁石５０により与えられた極性は、磁石５０の両極の向きに依存し、変換器４の回転方向には依存しない。円周方向に磁界を発生させる別の方法は、変換器４の近くに軸方向の電流を供給することである。例えば、適当な大きさの１方向の電流を、変換器４が組み付けられたシャフト８を通じて直接に変換器４に導入すればよい。或いは、上記のような電流を、変換器４のシャフト８への組み付けよりも以前に、変換器４の中心孔に挿通された同軸の導体を通じて導入してもよい。さらに、図７に示すように、１方向のみの電流５４を通過させる導線５２が変換器４の内側と外側の回りに螺旋状に巻回され、変換器４の内周面２２及び外周面２４の各面に近接して１列の導線を形成させるようにしてもよい。変換器４の内側と外側とで相反する軸方向に流れる電流は、同じ円周方向への磁界を作る。このように螺旋状に巻き、その後それを取り除くことは、変換器４を磁極化するにはあまり好ましくない。しかしながら、大きなリングの場合、図７に示す導線５２が２つの部分で構成された磁極化器具が形成されてもよい。この実施の形態では、導線部分は、変換器４の挿通を可能にするよう破線５６の位置で変換器４の中心軸に沿う移動により軸方向に分離可能になっており、上記挿通の後、螺旋状の回路を完成させるために互いに近づく方向へ移動させられる。磁極化処理終了後、導線部分は、変換器４から取り外すために変換器４の中心軸に沿ってそれぞれ反対方向へ再び移動させられる。上記１本の導線を使用する方法においては、比較的大きな電流が必要であり、特に大径の変換器４の場合は、電流Ｉアンペアを流す長く丸い導線の表面の磁界は、Ｈ＝２Ｉ／１０ｒ（Ｈはエルステッド、ｒはセンチメートル単位の導線の半径）である。直径２cm（約０．８インチ）の変換器４の場合、Ｈ＝２Ｉ／（１０×１cm）＝０．２Ｉであり、２００エルステッドの磁界を得るには、１０００アンペアの電流を必要とする。この方法において導線５２を使って磁化する（磁極化する）便利な方法は、６０ヘルツ交流の２分の１波、すなわち、スイッチが閉じた後の最初の２分の１波を通過させるワンショット回路を使って電流５４を制御することである。大きな電流パルスは、コンデンサの電荷を放電することから、又はフリーホイール発電機の慣性から、若しくはこの技術分野でよく知られた方法によっても得られる。図８に示すように、連続的に変換器４を回転させる一方で、変換器４よりも幅の広くない磁石５３を使って経路５５に沿って変換器４と軸方向にすれ違うように給送することにより、変換器４を磁化させることも可能である。この方法は、特に、かなり大きな変換器４を磁極化するために有利である。シャフト構造シャフト８の構造は、シャフト８が検出装置２の作動を妨げてはならないという点で重要である。トルクから発生している可能なかぎり多くの軸方向の磁束を導いて磁界ベクトルセンサ６に通すことは、センサの感度のために有利である。シャフト８と変換器４とは、全ての平行な経路のパーミアンスを最小限にする一方で、センサを通過する閉じた磁束経路のパーミアンスを最大限にするために、共に働くように設定されている。これにより、変換器４の両端面１８，２０に軸方向又は径方向に近接して高透磁率の材料を設けることを避けることが重要である。一般に、シャフト８の透磁性材料は、変換器４に磁気経路を作り出させないようになっている。この制限は、いくつかの方法で実現可能である。図１に示すように、好ましい実施の形態では、シャフト８は、低透磁率の（すなわち常磁性の）材料で構成されており、変換器４は、シャフト８に直接に取り付けられている。別の実施の形態では、図９に示すように、シャフト８は強磁性であり、低透磁率のスペーサ６０がシャフト８と変換器４との間に設けられている。図１０に示すさらに別の実施の形態では、シャフト８は、変換器４の近接位置にある領域６２が、実質的により小径に形成されており、又は（図示の如く）シャフト８は、領域６２内で完全に切りとられている。このどちらの場合でも、低透磁率の材料からなる接続スリーブ６４がシャフト８の切り取りによって形成された隙間を掛け渡すようにして設けられている。変換器４は、接続スリーブ６４上に取り付けられている。図９及び図１０の方法を用いて設けられた装置の適切な作動は、その構成部品のいかなる部品境界面間においてもすべりがないことが必要である。各組立品は、定格トルクの全てのレンジに亘って一体物として働かねばならない。すなわち、変換器４は、その部品境界面の表面剪断ひずみが、両境界面間で同じになるように、すなわち、すべらない状態であるように、トルク部材に取り付けられている。変換器４を含むいかなる断面部分においてもシャフト８内に非弾性ひずみが存在しないことは重要な要件である。従って、トルクの伝達に伴う全てのひずみが、トルクが収まったときには完全に回復可能でなければならない。原子レベル間でのすべり又は同様の状況によって塑性ひずみが発生するので、上記要件は構成部品間のすべりに関するより明白な制限事項の拡張に過ぎない。たとえいかなる規模であってもすべりが発生すれば、変換器４内の応力はシャフトに加えられたトルクを表現しない。さらに、トルクが０に落ち着くと、断面部分全体に亘って残留応力が分散した状態になり、変換器４やその各部分が逆向きの応力状態になる。すべりは、変換器の伝達機能における負のヒステリシスとして現れる。これらの各構成は、変換器４を直下の構成部品に押圧させたり圧縮させたりする。引張フープ応力により円周方向に支配的な異方性が得られる場合には、上記特徴は重要である。円周方向の引張以外の手段、例えば、磁界内でエージング若しくは熱処理されることにより、又は円周方向の引張状態若しくは軸方向の圧縮状態により変換器４の異方性が得られる場合、又は上記支配的な異方性が存在せずとも装置の作動が十分可能である場合には、他の構造も可能である。低透磁率のシャフトが使用される場合には、（変換器４に対する）熱膨脹率だけでなく強度特性についても注意が必要である。一般のオーステナイト鋼（ステンレス鋼）は、通常、マルテンサイト鋼よりも強度的に弱い。さらに、上記オーステナイト鋼は単相材料であるので、熱処理で強度を高めることはできない。降伏強度を高めることは、圧延、引抜き等の冷間加工によってのみ可能である。広範囲にわたる冷間加工は、オーステナイトを強磁性のマルテンサイトへ転化させる。低透磁率のシャフトに好ましい材料は、ニトロニック系であり、一般に、クロムと共に少量のニッケルを有するマンガンを含んでいる。これらの鋼は、厳しい冷間加工の下でも完全にオーステナイトを維持し、焼きなましされた状態でさえ一般のオーステナイト鋼の２倍の降伏強度を有している。特に好ましい材料は、Armco 社製のニトロニック32（又は33）である。他に使用可能な好ましい材料としては、インコネル(International Nickel Co.)等の様々なニッケル合金、ベリリウム銅、過時効マルエージング鋼である。この鋼の過時効はオーステナイトへの再転化を引き起こす。過時効マルエージング鋼の特に有利な点は、変換器４内に使用される材料と化学的に同質であるという点である。この同質性は、部品境界面の腐食を防ぐ傾向がある。全体が硬化された又は表面が硬化された炭素鋼シャフト若しくは合金入り炭素鋼シャフトを使用してもよい。このような機械的に硬化された鋼は、低透磁性も備えている。変換器のシャフトへの取付け既に述べたように、変換器４と下方のシャフトとは、一つの機械ユニットとして働くようになっている。変換器４をシャフト８に直接又は間接に堅く取り付けることは、変換器４の正確な作動にとって極めて重要である。この要件を満たすため、原則的に、変換器４はその両端部で取り付けられる必要がある。取付方法は、シャフトに沿ったトルク伝達のための力配分点に従って分類される。力配分点は、突出により配分される（範囲毎に）か又は拡散により配分される。突出による力配分は、変換器４の多角形状又は楕円形状の孔と嵌合する非円形のシャフト等、相互に嵌め合う形状を有する変換器４及びシャフト８に噛合表面を設けることにより達成される。図１１に示すように、噛合する内外周面のスプライン、ギザギザ面、又は歯６６が、変換器４の内周面２２に刻設されており、シャフト８に刻設された同様の構造と噛合するようになっている。図１２は、別の実施の形態を示し、ここでは、歯６８は、変換器４の両端面１８，２０に刻設されている。シャフト８の２か所の端部（１つのみ図示）にも噛合する歯７０が刻設されている。また、突出部７２がシャフト８上に設けられて変換器４の中心孔と嵌合するようになっている。変換器４がシャフト８の上記２か所に組み付けられると、歯７０は、歯６８と噛合してシャフト８及び変換器４を相対的に回転不能にする。他の実施の形態では、キー、ピン、止めネジ等が使用されるが、これらの締結方法は、堅固な構造を要求する適用物にはあまり好ましくない。力の配分による伝達は、シャフト８に対する変換器４の摩擦又は接着結合により行われる。結合部は、伝達されるのと同じ剪断応力を受ける。この結合は、最大測定可能トルクを、シャフト８単独で又は変換器４単独で扱われるよりは低い量に限定する。しかし、前に述べたような理由で利点がある。プレスばめ又は焼ばめが使用され、好ましい円形異方性を得ることができると共に、実用上の問題として、シャフト８上の予想されるトルクによって壊れることのない充分に大きなグリップ力を備えることができる。クリーンでガスぬきされた（そして還元された）表面を有しているので、有効な摩擦係数がいつまでも発生し得ると共に、多少は溶接のように作用することができる。嫌気性接着剤を使用することもできる。この接着剤は、硬化したときに微視的な隙間の中まで浸透することにより、堅い嵌合をさらに堅くすることができるようになっている。温度及び環境条件が接着剤の使用を妨げない場合は、接着剤を、変換器４又はその結合部のどちらの断面積と比較しても接着面積が大きくなるような変換器４の構成で使用することも可能である。このことは、変換器４を上述のような層間接着剤を使用して螺旋状に巻かれたストリップから製作することによって実現される。図１３は、その径を貫く複数の孔７４を有する変換器４の実施の形態を示し、その孔７４は、接着剤で満たされ、変換器４をシャフト８に接合させるようになっている。変換器リングが締りばめに伴う摩擦によりシャフトに取り付けられる場合には、リングの端縁まで均一な締結状態をもたらすことは難しい。従って、内周面のＣ面取りやＲ面取り、工具マーク、刻み目等が、シャフトから変換器リングの端縁における円周上の全ての部分への均一なトルク伝達を妨げている。上記幾何学上の不完全性に伴う局部応力や局部応力の変動は、所定のトルクと全くトルクが付加されていない真のゼロ磁界からの円周方向への逸脱とによって生成された磁界の円周方向の変動によって現れる。リング端部を幾何学的に完全にしようとするよりは、各リング端部に軸方向に小範囲の応力フリー区域を設けることによって上記「端効果」の問題を回避するほうがより現実的である。これらの区域の軸方向長さを、変換器リングのどちらの端部の面に関しても、リング及びシャフト間の最初の安定接触点の円周方向の位置変動に比べて大きくすることにより、上記非応力区域が局部的な磁界の変化を平均化するのに役立つ。このことを実現するいくつかの方法を図２０に示す。図２０(a)では、リング端部との接触を避けるため、シャフトが削り取られている。図２０(b)では、シャフトとの接触を避けるため、リング自体の端部内面が削られている。図２０(c)では、リング端部のトルクに伴う応力を減衰させるため、リング端部が外側に膨出されている。図２０(d)及び図２０(e)では、高透磁率、低磁気ひずみの（従って応力の影響がない）材料がリング端部に付加されて端効果を均一化するようになっている。さらに、図１０の実施の形態の特殊な場合として、図１４に示すように、シャフト８が中空であれば、孔７８にサイズ超過のマンドレル７６を押し込むことにより又は油圧やローリングにより、変換器４を内側から膨脹させることができる。その他の利用可能な適切な膨脹方法としては、管状のシートにボイラー管を取り付けるという内容で良く知られた方法がある。図１５は、マンドレル７６が孔７８に押し通された後の図１４の組立品を示す。この取付け方法は、変換器４を径方向の外側へ膨脹させ、変換器４にフープ応力を生じさせるのに望ましい。フープ応力が望ましくない場合には、図１６に示すように、変換器４の軸心回りの領域８０が切り取られたシャフト８の構造を用いることによって、変換器４の両端部にのみ緊密な膨張ばめが付与される。図１４〜図１６における結合部のトルク伝達能力は、シャフト８が、その膨脹の間に、変換器４の内径に局部的に切れ込むか又はこれを変形させるような軸方向の凸部（ギザギザ面）を有している場合に、高められる。拡散による力の配分は、溶接又はろう付けにより行われる。溶接は、（図１３に示すように）変換器４の両端部に対して、又は貫通孔を通して行われる。スポット溶接、連続ライン（シーム）溶接、又は変換器４領域の一部若しくは全部に亘る溶接（鍛接）も使用され得る。変換器４は、型内でシャフト回りに成形されてもよいし、金属吹付け鋳造（溶融状態）されても良いし、爆圧溶接、電気メッキ、イオン注入による接続、又はその他のシャフト表面の表面変形等によっても成形可能であり、それにより、変換器が直接若しくは間接にシャフト表面の一部に取り付けられ、又はシャフト表面の一部を形成する。これらの方法の組み合わせも可能であり、特定の適用にのみ適合可能であってもよい。いくつかの適用においては、例えば、パワーアシステッドステアリング装置のトルクセンサとして適用される場合には、リング及びシャフトが、変換器が測定可能とされる最大トルクの２０倍以上のトルクにおいてさえ１つの機械ユニットとして作用することが重要である。単体よりも大きな摩擦係数を得る手段が開発されるまでは、キー、スプライン、溝又は多角形断面等の機械的相互締結方法を使用することが必要であると思われる。しかしながら、それら全ての場合において、変換器リングに円周方向異方性を設定することが未だ必要である。リングが組み立て以前に処理される場合、例えば、応力を受けた状態又は円周方向の磁界の中で焼きなましされる場合等には、特別な組立方法は何ら必要ない。しかしながら、円周方向の異方性を得るために経済的理由で非常に望ましいフープ応力を利用する場合には、以下に記述する基本的な組付けの調整が必要である。例えば、組立の一形態として、図２１(a)に示すように、丸い変換器リングがシャフトの溝形成部（又は軸方向のギザギザ面やスプラインを有するもの）を覆うように嵌め込まれている。リングは、スエージ加工、油圧、磁気による形成又は同様の形成方法により、図２１(b)に示すようなシャフトの外形に強制的に沿わされる。そのような形成の後のリングの周部の範囲は円筒形状であった時点よりも拡大しているので、実際の応力は新たな外形の突出部と谷部とで異なってはいるが、リングは明らかにある程度の均一な円周方向引張状態下にある。従って、この技術は摩擦によるトルク伝達の限界を回避するという点でトルク伝達にとって望ましい技術であるが、結果的に円周方向の不均一性をもたらすことになり、そのことはフープ応力を生成するための望ましい技術としては質が低下したことになる。上記方法で変換器リングを全長に亘って形成する必要はないことがわかった。むしろ、付加トルクが最大の時にリング及びシャフト間でスリップが発生するのを防ぐために、リング及びシャフトの端部でリングをシャフトにロックしさえすればよい。それと同時に、リング長の大部分に亘って単純なフープ応力を得るために上記摩擦技術を採用してもよい。図２２に示すように、変換器リング４はシャフト８の筒部２４０の直径（Ｄｓ）より幾分小さい内径（Ｄｒ）を有している。リング４は、少なくともシャフト８の筒部２４０と溝条面を有する端部２４２，２４４を覆うように、シャフトに嵌め込まれるのに十分な内径に拡がるまで加熱される（図２４参照）。低温時（リング及びシャフトが同じ温度の時）には、シャフト筒部を覆っているリング部分は均一なフープ応力を受けた状態にあり、それ故円周方向に均一な異方性が発生する。その後、リング端部は強制的に（例えば、上述のいずれかの処理により）シャフトの溝条面を有する部分と噛み合わされる（図２３参照）。これにより、シャフトによって伝達されるトルクは、噛み合っている円筒状表面間の摩擦とは無関係にリングと共有される。以上、回転するシャフト上のトルクを検出する新規な改良方法について述べた。本発明に係る方法の好ましい一実施の形態の第１ステップは、変換器４が組み立てられ、上述の方法の１つにより、機械シャフト８の周面に取り付けられる。取り付け作業前か取り付け作業中に、上述の如く、変換器４は、必要な異方性の磁気特性が付与され、異方性の磁気特性付与前か付与後のいつでも磁極化される。その後、シャフト８−変換器４のユニットは、機械に装着される。本発明に係る磁界ベクトルセンサ６は、変換器４に近接して設けられ、変換器４の応力誘発磁界を受け入れるように方向決めされる。機械の作動時には、磁界ベクトルセンサ６は、シャフト８上のトルクを線形に表示する信号を発し、その信号は、磁界ベクトルセンサ６に接続されたフィードバック制御回路や他のモニター回路によってモニターされるようになっている。上述したことからわかるように、円周方向に磁極化された磁気ひずみ材料の薄いリングにより生成された磁界は、リング内のねじり応力のほぼ完全な線形類似物である。そのようなリングが強固にシャフトに取り付けられた場合、シャフトにより伝達されるトルクを測定するためには、リングに近い空間の磁界を測定するだけでよい。低コストの磁気検出装置を簡単に入手できると共に、装置外部に磁気発生源を必要としないので、工業用のトルク変換器に対しても自動車用のトルク変換器に対してもこの簡単な構成の適用を促進することができる。にもかかわらず、適用によっては、例えば地磁気等の周辺磁界内で変換器ユニットの向きを変更したり、電気モータや磁化された機械部品に近づくように変更したりすることにより発生する検出磁界の変動は、トルク表示の精度を損なう。従って、既に指摘したように、本発明の変換器の実際の実施形態では、全体的にサイズが大きくなるシールド構造か、大幅な複雑化を伴う積極的な補償方法かのどちらかを採用する必要がある。本発明の第２の実施の形態では、検出磁界に及ぼす外部磁気発生源の影響を十分に削減するため、対称性のみに依存する上記基本的な変換器構造の変形例を開示する。図１は基本のトルク検出装置２の機能的部品の配置を示す。好ましい実施の形態では、リング状又はスリーブ状変換器４は、このリング変換器４の内径より幾分大きな直径を有する非磁性（例えば、ステンレス鋼製の）シャフト８上に押し嵌められる。その結果、リング及びシャフトの界面の接触圧により、リング変換器４はシャフト８により伝達されるトルク（Ｔ）に比例して摩擦によるねじり応力を受けることができる。また、この接触圧は、正の磁気ひずみ（λ）を有するリング材料内に、円周方向の１軸磁気異方性（Ｋｕ）を発生させるリング内の円周方向引張（フープ）応力を維持する。一円周方向（＋）又は異なる円周方向（ −）の飽和磁界にさらした後、円周方向の異方性がリングの範囲内で安定した残留磁気＋Ｍｒ又は−Ｍｒを維持する。すなわち、リングが磁極化される。トルクがシャフトに付加されると、それに応じて、直交する引張応力と圧縮応力によって特徴付けられるリング内剪断応力が、支配的な主応力を再度方向付けし、角度Θ_Tを介してＭｒを傾斜させる。この傾きを伴うＭｒの磁気成分はリングの端面では明らかに不連続であり、この磁気発散性はトルクの付加により発生する磁界源である。図３ａの構成では、径方向の磁界を検出するよう方向決めされた磁界センサ６が変換器４の一端の近くに配置されているのがわかる。一般的な実用例では、第２の（同一の）センサがリング他端の径方向反対側位置又は対称的位置に配置される（図３ｅ、図３ｆ参照）。どちらの場合においても、第２のセンサは第１のセンサ６と同じ平面上に位置し同様に方向決めされているので、変換器リング４により生成された磁束はこのセンサと第１のセンサ６とを互いに逆方向に通過する。一方、周囲の磁界は、通常、離れた位置の発生源から発生し、従って両磁界センサ位置間で同じ方向及びほぼ等しい強度を有するよう十分に低いグラジエントを有している。さらに、外部発生源からの径方向の磁界が異方性磁界に比べて小さい限り、その径方向の磁界がリングの磁気の方向や配向を変えることはない。従って、既に述べたように、この構成の場合、２個のセンサ間の出力信号の差は、最大でも、Ｍｒの再配向を介してリング自体により生成された磁界のみによるものである。径方向の磁界を感知しない一方で、リング内の磁気の配向は軸方向の磁界（Ｈａ）の影響を受けやすい。付与された軸方向磁界に反応して生じる磁界は、＋Ｍｒ又は−Ｍｒのどちらかの極性を有するリングと同じ極性（すなわちＨａの極性）を有することになる。検出される磁界は一般に以下の式で表現される。Ｈ＝ａＴ＋ｂＨａ上記式において、ａ及びｂはどのような変換器構造にも関係する定数である。したがって、Ｈａ項を適切に減少させるステップ（例えば、シールド化）がなされない限り、上記実施の形態では曖昧なトルク表示しかなされないことになる。トルクと軸方向の磁界とが検出磁界に及ぼす影響自体は認識不可能であるが、それぞれが円形状の磁気の方向に及ぼす影響が異なる依存性を示すことにより、それらを分離する手段がもたらされることがわかった。図２５は検出磁界の軸方向磁界に対するいかなる依存性をも効果的に除去するために２個の互いに反対に磁極化されたリング１０４，１０５を利用したトルク検出装置構造１００を示す。この構造では、変換器リング１０４，１０５がシャフト１０８上に取り付けられており、リング間の接触面１１０の上方及び下方のリング表面に近接してそれぞれ磁界ベクトルセンサ１０６が取り付けられている。リング１０４，１０５は突き合わせ状態で示されているが、物理的に接触している必要はない。リング１０４，１０５は個々に発生した磁界の径方向成分が同じ磁界センサによって検出可能な程度に近接していればそれで十分である。このような構造であれば、リングが磁気的に隣設していると言うことができる。トルク検出装置１００の作用は、シャフト１０８がトルクを受けるか軸方向の磁界に置かれた時に各リング１０４，１０５が検出磁界に対して別々に寄与していることを考えれば容易に理解されるであろう。よく知られているように、付加トルクの効果は、＋Ｍｒの極性を有するリングでは右方向に磁気を回転させ、−Ｍｒの極性を有するリングでは左方向に磁気を回転させることである（図２５の破線で示す磁気ベクトルを参照）。従って、＋Ｍｒのリングの右端は−Ｍｒのリングの左端と同じ極性を発現することになる。＋Ｍｒのリングの右端と−Ｍｒのリングの左端とが互いに十分近接した位置に配置されてそれらリングで個々に発生した磁界の径方向成分が同じ磁界センサで検出可能であるならば、２つの因子を有する検出磁界はどちらか一方のリングのみからの検出磁界よりも大きくなる。軸方向の磁界では、どちらかの円周磁気方向を有するリング内の磁気が磁界の方向に向かって回転する。従って、リングの右端はその極性が（＋）であるか（ −）であるかにかかわらず左端と反対の極性を発現する。すなわち、一方のリングの右端が他方のリングの左端に近接配置されると、それらの軸方向の磁界から個々に発生した磁界の径方向成分が磁界センサの位置では互いに逆方向になる。同じトルクと同じ軸方向の磁界を受ける２個の同一のリング（１と２）の場合、その総検出磁界は、同一リングのためにａ₁＝ａ₂でありかつｂ₁＝ｂ₂であることから、Ｈ＝ａ₁Ｔ＋ａ₂Ｔ＋ｂ₁Ｈａ−ｂ₂Ｈａ＝２ａ₁Ｔとなる。検出磁界は付加トルクに完全に依存し、Ｈａに伴う曖昧さはなくなる。既に述べたように、２個の磁界センサを使用することにより、径方向の磁界からの変換器の出力信号を独立させることができる。外部磁気発生源からの任意の磁界は径方向成分及び軸方向成分の両方を有していてもよいので、この新しい２個のリング構造により、全ての外部磁界からほぼ独立した出力信号を発することができる。この周辺磁界からの独立性は磁界センサの出力信号内の「磁気ノイズ」を大幅に減少させ、このことで、大きくて高価なシールドの必要性を減するか又はなくすることができる。２個のリング構造に伴うＳ／Ｎ比の増加は、信号磁界が比較的弱い自動車のパワーステアリングへの適用にとって大きな意味をもつ。磁気ノイズが十分に低ければ、磁界センサの電気出力信号を電気的に増幅して所望のいかなる有効感度をも実現することができる。これと全く同じ効果が、両リングの磁気ひずみがそれぞれ逆の極性を有している場合に両リングを同じ円周方向に磁極化することで実現することができる。しかしながら、磁気特性と機械特性との適切な組合せを有する材料が非常に限られているので、上記可能性は商業的には実現の見込みはない。並行して比較するために、２個の実験上のトルクセンサとして１８％ニッケルマルエージング鋼からなるものを使用し、一方に２個の反対方向に磁極化された１０mm幅の変換器リングを取り付け、他方に１個の２０mm幅の変換器リングを取り付けた。リングは所望のフープ応力が容易に得られるよう内側にテーパーが付けられた。変換器リングを、それぞれシャフトに押し嵌める前に、同軸方向に流された６００Ａピークの半正弦波交流の８．３ms期間の磁界により円周方向に磁化した。各トルクセンサに１０N-m のトルクを付加して発生した磁界の径方向成分を、調整済み（２．２２mV/Oe）のポール効果プローブを用いて測定した。（第２のリングの装着前の）１個の１０mm幅リングに沿った軸方向位置の関数としての磁界の測定と、一対のリングに沿う軸方向位置の関数としての磁界測定と、２０mm 幅のリングに沿う軸方向位置の関数としての磁界測定とを、図２６のグラフで示す。１個のリングの磁界強度は予想通り一端側近くの最大値から軸方向中心部の０を経て他端側近傍の逆極性の最大値まで変動がみられる。さらに、予想通り、２個のリング変換器は、リング接触面で最大強度の磁界を示し、２つの外側端部でそれより小さな逆極性のピーク値を示した。第２のリングの装着後に第１の１０ mmリングの外側端部のピーク磁界が減少したことは、第２のリングにより発生した磁界の消磁効果を反映したものである。２個のリングユニットの中心部の高いピーク強度は、各リングからの軸方向の磁界が他方のリング全体に亘って均一でなく、その共通の境界部分で最大の強度を有することから、２つの端部の合計よりも低い。図２６に示さない別のテストでは、各リングの他方のリングに及ぼす消磁効果が変換器のトルク感度を低減させないことを示し、上記ピーク値は、１個の２０mmのリングの場合に算出されたピーク値の１１０％〜１２０％に達した。２個の互いに反対に磁極化された磁気的に隣設するリングにより、周辺の磁界が表示トルクに及ぼす影響が低減され得るだけでなく、その成果を、物理的には別個であるが機能的には協調する円周方向のリングがいかなる数設置されても達成することができる。加えて、２個の分離したリングの代わりに、２つ以上の互いに反対に磁極化された軸方向に別個の円周領域に区分され、それぞれ領域壁で分離されかつそれぞれねじり応力を受けて近接空間で生成した磁界によって区別される、磁気的に隣設する互いに反対に磁極化された一対の領域を有する１個のリングを設けることができることもわかった。それら領域は突き合わせられていてもよいし、両領域間に別の非磁極化円周領域を置いて軸方向に分離してもよい。両領域は物理的に異なる領域であってもそうでなくてもよく、また、そのそれぞれの軸方向配置や磁気の状態を定めるために、ねじり応力以外の非破壊的方法が使用されてもされなくてもよい。例えば、図２７に示すように、トルク検出装置１２０は、シャフト１２２上にプレスばめ又は締まりばめされかつ軸方向に別個で互いに反対に磁極化された円周領域１２４，１２６を有する１個の変換器リング又はスリーブ１２１を備えている。変換器リングが締まりばめによってシャフトに取り付けられようと、摩擦係数に依存しない堅固な接続を得るためにリング両端をシャフトのギザギザ面上にスエージ加工する等の既に述べた方法で取り付けられようと、（ピン、キー等の）他の機械的取付手段を用いようと、又は溶接により取り付けられようとも、問題なのは、リングのねじり応力が取付領域で不均一になるという点である。それ故、図２７に示すようにリングの軸方向の全ての範囲が磁極化された場合、「磁極」の強さは円周方向で不均一になる。このような厄介な影響は、磁極化されるべき領域を、取り付けに伴う応力集中を感知しない程度に取付部から離れた位置のリング部分に限定することで低減される。例えば、図２８に示すように、トルク検出装置１３０はシャフト１３２上に取り付けられた１個の変換器リング１３１を備えており、この変換器リング１３１は、局部的に配置されかつ軸方向に別個で互いに反対に磁極化された円周領域１３４，１３６と、非磁極化端部円周領域１３８，１４０とを備えている。図面では、リング１３１はその左端円周領域では溶接により、右端円周領域ではピンによりシャフト１３２に取り付けられるよう表現されている。互いに反対に磁極化された円周領域は必ずしもシャフト上に、例えば、変換器リングのシャフト表面への取り付けによって、配置される必要はない。むしろ、互いに反対に磁極化された円周領域はシャフト表面の一部として構成することもできる。例えば、図２９に示すように、トルク検出装置１５０は管状のシャフト１５２を備え、このシャフト１５２内には、プラグ１５４がプレスばめされてその部分のシャフト表面領域をプラグ軸方向範囲内でフープ応力状態に置いている。さらに、軸方向に別個で互いに反対に磁極化された円周領域１５６，１５８は極性を配すると共に、非磁極化端部円周領域１６０，１６２を設定している。磁極化領域１５６，１５８をプラグ１５４端部から十分離れた位置に配置することにより、フープ応力とねじり応力の不変性が確保される。シャフト全体が磁気弾性的であってよい（必ずしもそうである必要はないが）にもかかわらず、トルク付加時に出現する「磁極」はフープ応力下のシャフト部分の範囲内の磁極化領域１５６，１５８端部においてのみ磁気弾性的である。この局部磁極化の考えは、磁極化領域を２つ設定することに限定されるものではなく、２つより多い又は少ない（例えば、１つ、３つ、４つの）磁極化領域を有するトルク検出装置を構成する場合に利用されてもよい。同様に、この考えは、別個のものからなる複数のリングにも、多数の領域が形成される１個のリングにも、シャフト表面上に又はその一部を形成する磁気弾性活性領域を設けるための既述のいかなる方法にも適用可能である。この接続形態において、シャフト表面の「上」という表現は、シャフトのいかなる表面をも含み、特に管状シャフトの内径面をも含む。例えば、ニッケル、高ニッケル合金、多くのフェライト等の負の磁気ひずみ性を有する変換器リングが、管状シャフトの開口内に挿入されてシャフト内径面と締まりばめを形成し、それによりそのような逆の構成から発生する圧縮「フープ」応力がリングに所望の円形異方性を実現するよう構成されてもよい。その場合、磁界センサは中空リング内で磁極が形成されるどの場所でも突出するように取り付けられることになる。このような構成はシャフト端部近傍に取り付けられたプーリ（又はスプロケット若しくはギヤ）に対して又はそこから伝達されたトルクの測定を容易にし、例えば、モータシャフトの端部で有用である。図２５に示すように、軸方向に別個で２つの磁気的に隣設する互いに反対に磁極化された円周領域が設けられる場合、磁界センサの好ましい設置個所は２つの互いに反対に磁極化された領域間の領域壁か又は両領域の接触面である。しかしながら、多くの場合、磁界センサを正確に配置したり領域壁の正確な位置を特定することは困難である。適用によっては、軸受けの隙間や熱膨張等によりシャフトが軸方向に移動して、細心の注意を払って位置調整した磁界センサでさえだめにしてしまうことがある。３つ以上の磁極化領域を使用すれば、シャフト／リングユニット及びセンサユニットの位置調整に必要とされる精度を低減させ得ることがわかった。図３０及び図３１にそれぞれ示すように、図３０(a)は３つの磁極化領域を有するシャフト取付変換器リングであり、図３１(a)は４つの磁極化領域を有する同じものである。互いに反対に磁極化された領域若しくは非磁極化領域の領域壁又は接触面がＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ及びＥで示されており、壁間又は接触面間距離（以下、２個の接触リングの接触面に事実上の領域壁が存在することから、「壁間」距離と称する）が「ａ」又はその倍数で示されている。磁界センサＦＳは、それらの間の距離が領域壁間距離「ａ」又はその倍数（２ａ，３ａ等）と等しくならないよう意識的に位置決めされている。磁界強度を変換器リングの軸方向位置の関数としてグラフ化した図３０(b)及び図３１(b)からわかるように、磁界は領域壁の位置で最も強い。最大強度の磁界を検出するためには領域壁の位置に磁界センサを設置することが望ましいが、そうすることが必ずしも実用的であるとは言えない。磁界センサをａ，２ａ，３ａ等よりも大きいか又は小さい距離、すなわちそれら以外の距離で離せば、両センサは最大強度の磁界を同時に検出することはできない。各磁界センサの好ましい位置は領域壁の直上ではないが近接した位置である。図３０(b)及び図３１(b)からわかるように、シャフトの軸方向への少しのずれ、例えば、磁界センサに本来検出されるべき磁界より左側（破線で示す）へずれた磁界を検出させるようなシャフトの軸方向右側へのずれにより、一方のセンサ位置の磁界を増加させると共に、他方のセンサ位置の磁界を減少させることになる。もしトルク検出装置の出力信号が２つの磁界センサのそれぞれからの信号の絶対値の合計であるならば、この合計は、たとえこのような軸方向の動きによって個々のセンサの信号が変わったとしても、一定のままである。それ故に、シャフト／リングユニットとセンサユニットとの間の位置決めの精度は、シャフト／リングユニットの小さい軸方向移動が容易に感知できるほど出力信号を変更することはないので、さほど重要ではない。別個で互いに反対に磁極化されかつ突き合わされたリングが使われる場合、それらの接触面の位置を識別することはそれほど困難ではない。しかしながら、多数の反対に磁極化された軸方向に異なる円周領域を有する１個のリングにおいては、それらの存在及び位置のいずれもシャフトがトルクを受けるまで検出できないので、領域壁の位置を正確に突き止めることは難しい。領域壁がどこにあるかを随時判断しようと試みるよりは、その正確な位置を前もって決定して望まない移動を防止するようその位置を固定するほうがはるかに簡単である。これを最良に実現するには、領域壁が位置するよう定めたリングの選択個所に刻み目を付けたり、エッチングを行ったり、手書きしたり又は細幅の円周状の帯状物を用いたりして物理的にマークを付すことによって達成される。或いは、鋭利な道具、レーザー、ローラー等を使って行ってもよい。また、細幅で高透磁率のリング（ホモジナイザー）を、領域壁が位置する個所上のシャフト回りに円周方向に配置してもよい。領域壁の設定の結果として発生する物理的な境界線、応力グラジエント、構成上のグラジエント、質的なグラジエント等は、所定の正確な位置に効率的に領域壁を固定する活力源となる。種々の領域を磁極化する方法に話を戻せば、別々のリングが各領域に使われる場合、各リングが、シャフト上に組み付けられる前に磁極化されてもよいことがわかる。この「前磁極化」は既に述べた方法のいずれを使っても行うことができる。２つ以上の局所的な磁極化領域が１個のリング（シャフト自体から独立していようと機能的にそれと等しいシャフト自体の帯状部であろうと）に導入される場合は、上記方法のすべてが実行可能であるとは限らない。磁極化方法の選択は多くの要因によって決められる。例えば、それは、リングがシャフトに既に組み付けられているかどうか、リング及びシャフトの物理的なサイズ、１個のトルク変換器が作られるのか又は多くの変換器が大量生産されるのか等である。方法の具体的な選択が何であろうと、いかなる円周領域を磁極化するにも２つの一般的な方法がある。すなわち、同時に行うか順番に行うかである。同時に円周部分全体を磁極化するには、シャフト自体か又はリングに通された同軸の導線を通じて電流を流すことによって実現される。この方法により多数の反対に磁極化された隣接する円周領域が、どのようにしてリングに生成されるかの一例を図３２、図３３、図３４及び図３５に示し、以下に説明する。図３２に示すように、導電性容器１７０が、その容器１７０中の導電液１７８、導線１７２及び直流電源１７４を介して電気接続されている。導線１７２は、最初、導電液１７６と接触しないように支持されたリング１７８を同軸方向に通過している直流電源１７４の極性が図示の通りに配置されていれば、導線１７２を通過する電気の流れに基づいて、リングの軸方向全長が最初の方向（＋で示される）に磁極化される。図３３で示される第２のステップでは、リング１７８が円周位置Ａまで導電液１７６に浸漬され、直流電源１７４の極性が反転され、電流パルスが導線１７２、導電液１７６及びリング１７８の導電液に浸漬されていない部分を通って流れるようになっている。このようにして、リング１７８の電流が流れている部分、すなわち、リング１７８の導電液１７６に浸漬されなかった部分の極性が反転される（−で表示）。図３４に示すように、第３のステップでは、リング１７８が円周位置Ｂまでさらに導電液１７６に浸される。直流電源１７４の極性が再び反転させられ、再度電流がリングの導電液に浸漬されなかった部分に流され、非浸漬部分の極性を再度反転させる（＋で表示）。図３５に示すように、最終ステップでは、リング１７８が円周位置Ｃまでさらに導電液に浸漬される。直流電源１７４の極性は再び反転され、再び電流がリングの非浸漬部分を通って流れてそれら部分の極性を反転させる（−で表示）。結果として生じる磁極化されたリング１７８は、図３６に示すように、軸方向に別個で反対に磁極化された４つの隣接円周領域を備え、それらは領域壁Ａ，Ｂ，Ｃで分離されている。同様にして、所望の数の反対に磁極化された円周領域をリング１７８に形成してもよい。いずれかの領域間に又はリング端部に非磁極化帯域を設けることが望ましい場合、これらは、リングの非浸漬部分を「非磁極化」するため、図３２〜図３５のいずれかと同様にリングを位置決めして減衰された交流電流を導線１７２に通すことによって形成可能である。導電液は水銀、溶けたウッド合金等であってもよいし、必ずしも実際の液体でなくてもよい。どちらかと言うと、それは、例えば、銅、アルミニウム、黒鉛等の導電性固体の細かく分けられた流体化層であってもよい。シャフトが不都合に長くない場合は、シャフトにすでに組み付けられたリングに多数の領域を作るために上記方法を使用することができる。液体の代わりに、リングを取り囲みリングのほぼ全周にわたって良好な電気接点を形成するスプリングフィンガーを備えた導電性の管に「浸漬」してもよい。この意図は、もちろん、流された電流が、それ以上の磁極化が望ましくない部分でリング内に（同軸方向に）流れるのを妨げることである。一度電流が、リングの最外側の導体でない領域に入ると、電流は径方向に広がり導電性の全区域に拡散する。リング内のいかなる半径においても作用する磁界は、閉ざされた軸方向電流に直接比例している。（Ｈ＝０．２Ｉ／ｒ、ただし、Ｈはエルステッドを単位とする磁界、Ｉはアンペア単位の閉ざされた電流、ｒはセンチメートル単位の半径である。）図３３に示す条件において閉じた電流とリングに沿った位置との関係を示す図３７のグラフについて考察する。「Ａ」よりも下側の短い距離での閉じた電流に起因する磁界は、リング材料の強制的な力よりも小さくなり、それによりリングの（浸漬された）部分の磁気を反転させることは不可能である。円周部分全体を順番に磁極化するにはリングの回転が必要である一方、各領域（又はその一部）の磁極化は、必要な極性を有する局所磁界に任せられる。領域の１つ、若干数、又はすべてをこの方法で同時に磁極化することが可能である。図３８、図３９及び図４０に示すように、電流又は永久磁石を局所磁界の発生源として使用することが可能である。図３８に示すように、リング１８０はシャフト１８２上に上述のいかなる方法でも取り付けられる。導線１８４は、リング領域ＢＣに隣接した部分に対してリング領域ＡＢ，ＣＤに隣接した両部分で電流が逆方向に流れるように、リング１８０に隣接する任意のヨーク１８６内に配置される。このようにして、リング１８０及びシャフト１８２が１方向に回転させられると、リング領域ＢＣとは逆極性の磁界がリング領域ＡＢ，ＣＤで発生する。数回の回転後、隣接した領域は互いに反対に磁極化される。永久磁石１９０，１９２，１９４がリング領域ＡＢ，ＢＣ，ＣＤにそれぞれ隣接して配置された図３９の構成においても同じ結果が達成される。磁石１９０，１９４の極性が同一で磁石１９２の極性と逆に設定されているので、リング１８０及びシャフト１８２が１方向に回転させられかつ磁石が同時に後退させられたとき（又は両磁極を横切って保磁子が挿入されたとき）、リング領域ＡＢ，ＣＤがリング領域ＢＣと逆極性になる。リング２００がシャフト２０２上に取り付けられ磁石２０４，２０６がリング領域ＡＢ，ＢＣと隣接するリング２００の径方向対向面にそれぞれ配置された図４０の構成においても類似の結果が達成される。いかなる数の領域もリングに沿って形成可能であるが、簡単に記述するために、２つの領域のみがリング２００について表現されている。磁石２０４，２０６の極性は同じに設定される。しかしながら、それらがリング２００の対向面上にそれぞれ位置するため、リング２００とシャフト２０２とが１方向に回転させられて磁石が同時に後退させられる（又は両磁極を横切る保磁子が挿入される）と、両リング領域ＡＢ，ＢＣが互いに逆極性になる。

【手続補正書】【提出日】１９９７年４月２５日【補正内容】補正後の特許請求の範囲の全文を記載した書面１．部材の軸方向に延びる軸の回りに加えられるトルクを表示する出力信号を発生する磁気弾性トルク検出装置であって、上記部材に加えられるトルクが比例して伝達されるように該部材の表面の一部に直接又は間接に取り付け又は形成されると共に、ほぼ軸線として円周方向を有する事実上の１軸磁気異方性が付与されかつ円周方向に互いに反対に磁極化された軸方向に別個で磁気的に隣設する２以上の円周領域からなり、トルクが上記部材に加えられたときにそのトルクにより変化する磁界を発生する磁気弾性活性要素と、上記磁気弾性活性要素の近接位置に対向して設けられ、上記磁界の大きさを検出しかつ上記磁界の大きさに応じて出力信号を発生する磁界センサ手段とを備えているトルク検出装置。２．上記磁気弾性活性要素は、上記部材に加えられるトルクが存在しないときに、上記軸方向に正味の磁気成分が存在しない円周磁気方位を有する請求項１のトルク検出装置。３．上記磁気弾性活性要素は、上記部材にトルクが加えられたときに、円周方向及び軸方向の両成分を備える螺旋状の磁気方位を打し、上記磁界センサ手段は、上記軸方向の磁気成分から発生する磁界を検出するように配置されかつ方向付けられている請求項２のトルク検出装置。４．上記磁界センサ手段は、ソリッドステートセンサからなる請求項１のトルク検出装置。５．上記磁界センサ手段は、ホール効果センサからなる請求項４のトルク検出装置。６．上記磁界センサ手段は、磁気抵抗器からなる請求項４のトルク検出装置。７．上記磁界センサ手段は、磁力計からなる請求項１のトルク検出装置。８．上記磁気弾性活性要素は、強磁性磁気ひずみ変換器手段からなる請求項１のトルク検出装置。９．上記変換器手段は、上記部材の表面の強磁性磁気ひずみ変換層からなる請求項８のトルク検出装置。１０．上記変換器手段は、少なくとも１つのリングからなる請求項８のトルク検出装置。１１．上記リングは、両端面と該両端面間で軸方向に延びる円周部分を有する管状である請求項１０のトルク検出装置。１２．上記変換器手段は、軸方向に配列され磁気的に隣設して互いに反対に磁極化された２以上のリングからなる請求項１１のトルク検出装置。１３．上記変換器手段は、各円周領域毎のリングからなる請求項１２のトルク検出装置。１４．上記変換器手段は、上記円周領域を含みかつその各１対の隣設する領域が領域壁によって分割されている１つのリングからなる請求項１１のトルク検出装置。１５．上記リングは、上記部材の表面に同軸に取り付けられている請求項１１のトルク検出装置。１６．上記リングは、上記部材にリングの内径と部材の外径との締まりばめにより取り付けられている請求項１５のトルク検出装置。１７．上記磁界センサ手段を通過する磁束経路のパーミアンスを増大させるパーミアンス増大手段をさらに備えている請求項１のトルク検出装置。１８．上記磁気弾性活性要素及び磁界センサ手段に近接して固設され、磁気弾性活性要素からの磁束を集めてその磁束を磁界センサ手段に導くヨーク手段をさらに備えている請求項１のトルク検出装置。１９．上記磁界センサ手段は、複数の磁界検出器からなる請求項１のトルク検出装置。２０．上記部材は、低透磁率の材料で形成されている請求項１のトルク検出装置。２１．上記部材と磁気弾性活性要素との間隔をあける低透磁率スペース手段を備えている請求項１のトルク検出装置。２２．軸方向に延びるトルク部材に加えられるトルクを検出する方法であって、（ａ）ほぼ軸線として円周方向を有する事実上の１軸磁気異方性が付与されかつ円周方向に互いに反対に磁極化された軸方向に別個で磁気的に隣設する２以上の円周領域からなると共に、上記トルク部材に加えられるトルクが比例して伝達されるように該部材の表面の一部に直接又は間接に取り付け又は形成された磁気弾性活性要素を準備するステップと、（ｂ）上記部材に加えられるトルクに応じて磁界を発生させるステップと、（ｃ）上記部材に加えられるトルクの大きさを表示するために、上記磁気弾性活性要素の近接位置で磁界の大きさを検出するステップとを備えているトルク検出方法。２３．上記磁気弾性活性要素は、上記部材の円周面の回りに取り付けられている請求項２２のトルク検出方法。２４．上記磁気弾性活性要素は、上記部材に締まりばめにより取り付けられている請求項２３のトルク検出方法。２５．ステップ（ｃ）は、磁界検出器を上記磁気弾性活性要素近傍に間隔をあけて配置することにより少なくとも部分的に成し遂げられる請求項２２のトルク検出方法。２６．上記磁気弾性活性要素は、上記部材にトルクを加えると円周方向及び軸方向の両成分を備える螺旋状の磁気方位を発生し、上記検出ステップは、上記軸方向の磁気成分から発生する磁界を検出するように構成する請求項２２のトルク検出方法。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】上に形成されていてもよい。

Claims

【特許請求の範囲】１．部材の軸方向に延びる軸の回りに加えられるトルクを表示する出力信号を発生する磁気弾性トルク検出装置であって、上記部材に加えられるトルクが比例して伝達されるように該部材の表面の一部に直接又は間接に取り付け又は形成されると共に、ほぼ軸線として円周方向を有する事実上の１軸磁気異方性が付与されかつ円周方向に互いに反対に磁極化された軸方向に別個で磁気的に隣設する２以上の円周領域からなり、トルクが上記部材に加えられたときにそのトルクにより変化する磁界を発生する磁気弾性活性要素と、上記磁気弾性活性要素の近接位置に対向して設けられ、上記磁界の大きさを検出しかつ上記磁界の大きさに応じて出力信号を発生する磁界センサ手段とを備えているトルク検出装置。２．上記磁気弾性活性要素は、上記部材に加えられるトルクが存在しないときに、上記軸方向に正味の磁気成分が存在しない円周磁気方位を有する請求項１のトルク検出装置。３．上記磁気弾性活性要素は、上記部材にトルクが加えられたときに、円周方向及び軸方向の両成分を備える螺旋状の磁気方位を有し、上記磁界センサ手段は、上記軸方向の磁気成分から発生する磁界を検出するように配置されかつ方向付けられている請求項２のトルク検出装置。４．上記磁界センサ手段は、ソリッドステートセンサからなる請求項１のトルク検出装置。５．上記磁界センサ手段は、ホール効果センサからなる請求項４のトルク検出装置。６．上記磁界センサ手段は、磁気抵抗器からなる請求項４のトルク検出装置。７．上記磁界センサ手段は、磁力計からなる請求項１のトルク検出装置。８．上記磁気弾性活性要素は、強磁性磁気ひずみ変換器手段からなる請求項１のトルク検出装置。９．上記変換器手段は、上記部材の表面の強磁性磁気ひずみ変換層からなる請求項８のトルク検出装置。１０．上記変換器手段は、上記部材の表面領域からなる請求項８のトルク検出装置。１１．上記変換器手段は、少なくとも１つのリングからなる請求項８のトルク検出装置。１２．上記部材と変換器手段との境界における剪断応力が該部材及び変換器手段と同じである請求項１１のトルク検出装置。１３．上記リングは、両端面と該両端面間で軸方向に延びる円周部分を有する管状である請求項１１のトルク検出装置。１４．上記変換器手段は、軸方向に配列され磁気的に隣設して互いに反対に磁極化された２以上のリングからなる請求項１３のトルク検出装置。１５．上記変換器手段は、各円周領域毎のリングからなる請求項１４のトルク検出装置。１６．上記変換器手段は、上記円周領域を含みかつその各１対の隣設する領域が領域壁によって分割されている１つのリングからなる請求項１３のトルク検出装置。１７．上記磁界センサ手段は、上記磁気弾性活性要素近傍の固定した位置に設けられている請求項１のトルク検出装置。１８．上記センサ手段は、上記隣設するリング同士のその隣設端面に近接して位置付けられている請求項１４のトルク検出装置。１９．上記センサ手段は、上記隣設するリング同士のその隣設端面に近接して位置付けられている請求項１５のトルク検出装置。２０．上記センサ手段は、上記領域間の領域壁に近接して位置付けられている請求項１６のトルク検出装置。２１．上記円周領域は、軸方向に配列され磁気的に隣設して互いに反対に磁極化された２以上のリング又はその円周領域を含みかつその１対の隣設する領域が領域壁によって分割されている１つのリングで明確に定められていると共に、上記センサ手段は、少なくとも２つのセンサからなり、そのセンサは、そのリングに近接して位置付けられている一方、領域壁に近接されずかつその壁間距離又はその整数倍以外の距離だけ軸方向に離れている請求項１３のトルク検出装置。２２．上記リングは、上記部材の表面に同軸に取り付けられている請求項１３のトルク検出装置。２３．上記リングは、上記部材にリングの内径と部材の外径との締まりばめにより取り付けられている請求項２２のトルク検出装置。２４．上記リングの内径は、上記部材の外径よりも小さい請求項２３のトルク検出装置。２５．上記磁界センサ手段を通過する磁束経路のパーミアンスを増大させるパーミアンス増大手段をさらに備えている請求項１のトルク検出装置。２６．上記磁気弾性活性要素及び磁界センサ手段に近接して固設され、磁気弾性活性要素からの磁束を集めてその磁束を磁界センサ手段に導くヨーク手段をさらに備えている請求項１のトルク検出装置。２７．上記変換器手段及び磁界センサ手段に近接して固設され、変換器手段からの磁束を集めてその磁束を磁界センサ手段に導くヨーク手段をさらに備えている請求項１３のトルク検出装置。２８．上記磁界センサ手段は、複数の磁界検出器からなる請求項１のトルク検出装置。２９．上記磁界検出器のうちの少なくとも２つは別々に接続されている請求項２８のトルク検出装置。３０．上記出力信号は、上記部材に加えられるトルクの大きさを線形的に表示するように構成されている請求項１のトルク検出装置。３１．上記出力信号は電気信号である請求項３０のトルク検出装置。３２．上記部材は、低透磁率の材料で形成されている請求項１のトルク検出装置。３３．上記部材と磁気弾性活性要素との間隔をあける低透磁率スペース手段を備えている請求項１のトルク検出装置。３４．上記磁気弾性活性要素は、ニッケルマルエージング鋼で形成されている請求項１のトルク検出装置。３５．上記磁気弾性活性要素は、軸方向に別個で非磁極化された円周領域を少なくとも１つ有する請求項１のトルク検出装置。３６．変換器手段は、上記リングの両軸端に非磁極化された円周領域をさらに有する請求項１６のトルク検出装置。３７．上記リングの内径と上記部材の外径とに、互いに対応してテーパが形成されている請求項２３のトルク検出装置。３８．軸方向に延びるトルク部材に加えられるトルクを検出する方法であって、（ａ）ほぼ軸線として円周方向を有する事実上の１軸磁気異方性が付与されかつ円周方向に互いに反対に磁極化された軸方向に別個で磁気的に隣設する２以上の円周領域からなると共に、上記トルク部材に加えられるトルクが比例して伝達されるように該部材の表面の一部に直接又は間接に取り付け又は形成された磁気弾性活性要素を準備するステップと、（ｂ）上記部材に加えられるトルクに応じて磁界を発生させるステップと、（ｃ）上記部材に加えられるトルクの大きさを表示するために、上記磁気弾性活性要素の近接位置で磁界の大きさを検出するステップとを備えているトルク検出方法。３９．上記検出された磁界の大きさを表示する出力信号を発生させるステップをさらに備えている請求項３８のトルク検出方法。４０．上記出力信号は電気信号である請求項３９のトルク検出方法。４１．上記電気信号は、上記部材に加えられるトルクの大きさを線形的に表示する請求項４０のトルク検出方法。４２．上記磁気弾性活性要素は、上記部材の円周面の回りに取り付けられている請求項３８のトルク検出方法。４３．上記磁気弾性活性要素は、上記部材に締まりばめにより取り付けられている請求項４２のトルク検出方法。４４．上記磁気弾性活性要素は管状であり、上記締まりばめは、上記部材に対する磁気弾性活性要素の焼ばめ処理によってなされる請求項４３のトルク検出方法。４５．上記締まりばめは、上記部材の外側表面に、該部材の外径よりも小さい内径を有する管状磁気弾性活性要素を押し込むことによりなされる請求項４３のトルク検出方法。４６．上記締まりばめは、上記部材の外側表面にテーパを形成し、そのテーパが形成された外側表面に、対応したテーパを内径に有する管状磁気弾性活性要素を押し込むことによりなされる請求項４３のトルク検出方法。４７．上記部材は中空であり、上記締まりばめは、該部材の外径を径方向に大きくして上記要素に接触させるように中空部分に力を加えることによりなされる請求項４３のトルク検出方法。４８．上記磁気弾性活性要素は、上記部材上にその要素の層を形成することによりその部材の一部を形成する請求項３８のトルク検出方法。４９．上記層は、上記部材の表面領域を加工することにより形成されている請求項４８のトルク検出方法。５０．上記層は、上記部材の表面に強磁性磁気ひずみ材料を配置することにより形成されている請求項４８のトルク検出方法。５１．ステップ（ｃ）は、磁界検出器を上記磁気弾性活性要素近傍に間隔をあけて配置することにより少なくとも部分的に成し遂げられる請求項３８のトルク検出方法。５２．上記要素は２つの円周領域からなり、ステップ（ｃ）は、磁界検出器を隣設する領域の領域壁近傍に配置することにより成し遂げられる請求項５１のトルク検出方法。５３．ステップ（ｃ）は、磁界検出器を、磁束を集めるヨークと共に上記磁気弾性活性要素近傍に間隔をあけて配置することにより少なくとも部分的に成し遂げられる請求項３８のトルク検出方法。５４．上記磁気弾性活性要素は、上記部材にトルクを加えると円周方向及び軸方向の両成分を備える螺旋状の磁気方位を発生し、上記検出ステップは、上記軸方向の磁気成分から発生する磁界を検出するように構成する請求項３８のトルク検出方法。５５．上記要素は、軸方向に配列され磁気的に隣設する２以上のリングからなる請求項３８のトルク検出方法。５６．上記要素は、各円周領域毎のリングからなる請求項３８のトルク検出方法。５７．上記要素は、円周領域を有する１つのリングからなる請求項３８のトルク検出方法。５８．軸方向に延びる軸の回りにトルクが加えられる部材に、その部材に加えられるトルクが比例して伝達されるように直接又は間接に取り付けられる変換器リングであって、ほぼ軸線として円周方向を有する事実上の１軸磁気異方性が付与されかつ円周方向に互いに反対に磁極化された軸方向に別個で磁気的に隣設する２以上の円周領域からなり、トルクが上記部材に加えられていないときには、円周方向成分のみを備える円周磁気方位を有し、トルクが上記部材に加えられたときには、円周方向及び軸方向の両成分を備える螺旋状の磁気方位を有する磁気弾性活性要素からなり、上記部材に加えられるトルクにより変化する磁界を発生する変換器リング。５９．軸トルクが加えれる部材に取り付ける磁気弾性トルク変換器の製造方法であって、（ａ）強磁性磁気ひずみ材料から変換器を構成するステップと、（ｂ）上記変換器に、ほぼ軸線として円周方向を有する事実上の１軸磁気異方性を付与するステップと、（ｃ）上記変換器を、円周方向に互いに反対に磁極化された軸方向に別個で磁気的に隣設する２以上の円周領域を形成するように磁極化するステップとを備えている磁気弾性トルク変換器の製造方法。