WO2020170859A1 - 磁石ホルダ、磁石ユニット - Google Patents

磁石ホルダ、磁石ユニット Download PDF

Info

Publication number
WO2020170859A1
WO2020170859A1 PCT/JP2020/004839 JP2020004839W WO2020170859A1 WO 2020170859 A1 WO2020170859 A1 WO 2020170859A1 JP 2020004839 W JP2020004839 W JP 2020004839W WO 2020170859 A1 WO2020170859 A1 WO 2020170859A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
magnet
peripheral surface
holding portion
magnet holder
shaft mounting
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/004839
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
翔平 鈴木
利啓 ▲高▼楠
大輔 竹田
Original Assignee
Ntn株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2019179401A external-priority patent/JP7370207B2/ja
Application filed by Ntn株式会社 filed Critical Ntn株式会社
Priority to EP20758793.2A priority Critical patent/EP3928901A4/en
Priority to CN202080015130.6A priority patent/CN113453821B/zh
Priority to US17/425,050 priority patent/US20220099118A1/en
Publication of WO2020170859A1 publication Critical patent/WO2020170859A1/ja

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B4/00—Shrinkage connections, e.g. assembled with the parts at different temperature; Force fits; Non-releasable friction-grip fastenings
    • F16B4/004—Press fits, force fits, interference fits, i.e. fits without heat or chemical treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/10—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of articles with cavities or holes, not otherwise provided for in the preceding subgroups
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G01D5/145—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/24428—Error prevention
    • G01D5/24433—Error prevention by mechanical means
    • G01D5/24442—Error prevention by mechanical means by mounting means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/21—Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
    • H02K11/215—Magnetic effect devices, e.g. Hall-effect or magneto-resistive elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T403/00—Joints and connections
    • Y10T403/47—Molded joint
    • Y10T403/473—Socket or open cup for bonding material

Definitions

  • the present invention relates to a magnet holder and a magnet unit including the magnet holder.
  • Some rotation angle detection devices for detecting the rotation angle of a rotating body detect a rotation angle by detecting a change in a magnetic field formed by a magnet rotating integrally with the rotating body by a magnetic sensor.
  • a rotation angle detection device of this type is provided to detect the rotation angle of an electric motor mounted in a power steering device of an automobile.
  • Patent Document 1 describes a rotation angle detection device in which a holder member attached to one end side in the axial direction of a rotating body holds a magnet on the side opposite to the side attached to the rotating shaft in the axial direction. There is.
  • the magnetic sensor provided facing the magnet detects the change in the magnetic field and detects the rotation angle of the rotary shaft. can do.
  • a retaining mechanism is generally provided.
  • a cylindrical holder member 101 is provided, and a magnet member is provided in a recess 101a provided on the inner peripheral surface side of the holder member 101 and opening to one end side in the axial direction.
  • 102 is integrally molded.
  • the inner peripheral wall of the holder member 101 forming the recess 101a is an undercut portion 101b whose diameter increases from one side in the axial direction to the other side.
  • the magnet member 102 is locked by the undercut portion 101b, and the magnet member 102 can be prevented from falling out of the opening portion of the holder member 101 on the one axial side.
  • Patent Document 2 discloses that the undercut portion 101b is formed by mechanical processing such as lathe processing.
  • the method of performing the post-processing as described above has a problem that the number of steps is increased and the manufacturing cost is increased.
  • the present invention comprises a shaft mounting portion in which a shaft is press-fitted and fixed, and a magnet holding portion which is provided on one axial side of the shaft mounting portion and holds the periphery of the magnet,
  • a magnet holder in which an undercut portion that axially engages with the magnet is provided on an inner surface of the magnet holding portion that faces the magnet, the magnet holding portion and the shaft mounting portion are integrally formed of sintered metal.
  • An outer peripheral surface and an end surface of the magnet holding portion, and an inner peripheral surface of the shaft mounting portion are respectively sized, and the undercut portion is formed by plastic deformation of the magnet holding portion.
  • the magnet holding portion and the shaft mounting portion are integrally formed of sintered metal, and by sizing the inner peripheral surface of the shaft mounting portion, a plurality of highly accurate inner peripheral surfaces can be formed. It is possible to perform molding in one shot without requiring the step of. Further, by forming the undercut portion by plastic deformation, it is possible to reduce the processing cost as compared with the case of machining. From the above, the cost of the magnet holder can be reduced.
  • a recess that engages with the magnet in the circumferential direction can be provided on the end surface of the shaft mounting portion on the magnet side. Thereby, the relative rotation of the magnet with respect to the magnet holder can be prevented.
  • a groove portion that extends in the axial direction and opens on the end surface of the shaft mounting portion opposite to the side where the magnet is provided can be provided on the inner peripheral surface of the shaft mounting portion.
  • the undercut portion can be formed with a tapered surface.
  • the undercut portion can be formed by the protruding portion.
  • the above magnet holder can be made of austenitic stainless steel. This makes it possible to provide a magnet holder that does not affect the magnetic field of the magnet.
  • a magnet unit having the above magnet holder and a magnet held by the magnet holding portion of the magnet holder can be used.
  • the manufacturing cost of the magnet holder can be reduced.
  • FIG. 2B is a sectional view taken along line AA of FIG. 2A. It is sectional drawing which shows the recessed part of a structure different from the said embodiment. It is sectional drawing which shows the sintered compact which is an intermediate molded product of the magnet holder of FIG. It is sectional drawing which shows a sizing process. It is sectional drawing which shows a sizing process. It is sectional drawing which shows a sizing process. It is sectional drawing which shows a sizing process. It is sectional drawing which shows a sizing process. It is a top view which shows the magnet holder which concerns on different embodiment. FIG.
  • FIG. 6B is a sectional view taken along line BB of FIG. 6A. It is sectional drawing which shows the sintered compact which is an intermediate molded product of the magnet holder of FIG. It is sectional drawing which shows a sizing process. It is sectional drawing which shows a sizing process. It is sectional drawing which shows a sizing process. It is sectional drawing which shows the magnet unit which concerns on different embodiment. It is sectional drawing which shows the conventional rotation angle detection apparatus. It is a top view which shows the magnet holder which concerns on another embodiment.
  • FIG. 11B is a sectional view taken along line CC of FIG. 11A. It is sectional drawing which shows the sintered compact which is an intermediate molded product of the magnet holder of FIG. It is sectional drawing which shows a sizing process. It is sectional drawing which shows a sizing process. It is sectional drawing which shows a sizing process. It is sectional drawing which shows a sizing process.
  • the rotation angle detection device 1 includes a magnet unit 3 and a magnetic sensor 6.
  • the magnet unit 3 includes a magnet holder 4 and a magnet 5, and is attached to one end of the rotary shaft 2 as an axis in the axial direction.
  • the magnet holder 4 is made of a sintered metal obtained by powder metallurgy, and is particularly made of a non-magnetic material so as not to affect the magnetic field of the magnet 5. For example, it is preferable to select an austenitic stainless steel material that can be plastically deformed in the sizing step described below.
  • the magnet 5 is a bond magnet formed by injecting a magnetic material into the magnet holder 4 and magnetizing it.
  • the magnet holder 4 has a substantially cylindrical shape (see FIG. 2A), and one end side in the axial direction (upper side in FIG. 1) has a larger diameter than the other end side in the axial direction.
  • the magnet holder 4 holds the magnet 5 on one end side in the axial direction on the inner peripheral surface side thereof.
  • the magnet 5 has a configuration in which N poles and S poles are alternately arranged in the circumferential direction, and changes the magnetic field to be formed by rotating integrally with the rotating shaft 2.
  • the magnetic sensor 6 is arranged to face the magnet 5 and can detect a change in the magnitude or direction of the magnetic field formed by the magnet 5.
  • a known magnetic sensor can be appropriately used.
  • the rotary shaft 2 is rotatably provided around the axis Z.
  • the magnet unit 3 attached to one end of the rotary shaft 2 rotates integrally with the rotary shaft 2.
  • the magnetic sensor 6 can detect the rotation angle of the rotary shaft 2 by detecting this change.
  • the extending direction of the axis Z will be simply referred to as the axial direction.
  • the magnet holder 4 is provided with a hollow cylindrical shaft mounting portion 41 for press-fitting and fixing the rotating shaft 2 and one side in the axial direction of the shaft mounting portion 41, and surrounds the magnet 5. It has a configuration in which a hollow cylindrical magnet holding portion 42 for holding is integrated.
  • the inner peripheral space of the shaft mounting portion 41 and the inner peripheral space of the magnet holding portion 42 are continuous in the axial direction.
  • the inner peripheral surface (inner side surface) 43 of the magnet holding portion 42 faces the periphery of the magnet 5, and the inner diameter dimension of the inner peripheral surface 43 is larger than the inner diameter dimension of the inner peripheral surface of the shaft mounting portion 41.
  • the magnet-side end surface 44 of the shaft mounting portion 41 facing the end surface of the magnet 5 and the inner peripheral surface 43 of the magnet holding portion 42 form a magnet housing portion 4a that is a space for housing the magnet 5.
  • the inner peripheral surface 43 of the magnet holding portion 42 is provided with a taper portion 43a and an inverse taper portion 43b continuously from one axial side thereof.
  • the taper portion 43a is a portion whose diameter decreases from one side in the axial direction to the other side.
  • the reverse taper portion 43b is a portion whose diameter increases from one side in the axial direction to the other side, and an undercut portion 50 is formed by the taper portion 43a and the reverse taper portion 43b.
  • a recess 44 a for preventing the magnet 5 from rotating with respect to the magnet holder 4 is provided on the end surface 44 of the shaft mounting portion 41. At least one recess 44a may be provided, and in this embodiment, four recesses 44a are provided at equal intervals in the circumferential direction. However, the position where the concave portion for preventing the rotation of the magnet 5 is provided is not limited to the end surface 44.
  • the reverse taper portion 43 may be provided with a recess 431. At least one recess 431 may be provided, and for example, four recesses 431 can be provided at equal intervals in the circumferential direction.
  • a groove portion 45 extending in the axial direction is provided on the inner peripheral surface of the shaft mounting portion 41.
  • the groove portion 45 is provided in a partial area in the circumferential direction, and is open to the other side in the axial direction of the shaft mounting portion 41.
  • the rotary shaft 2 is press-fitted into the shaft mounting portion 41 in a state where the magnet 5 is held in the magnet holding portion 42, so that a sealed space is formed in the magnet holder 4.
  • the groove portion 45 that opens to the other side in the axial direction the inside of the magnet holder 4 and the outside communicate with each other through the groove portion 45. You can escape. Accordingly, it is possible to prevent the internal pressure of the magnet holder 4 from increasing and the magnet 5 to come off or the magnet unit 3 to be damaged during the press-fitting of the rotating shaft 2.
  • the magnet holder 4 is molded by powder metallurgy. That is, after the metal powder is compression-molded by the molding die, the green compact thus obtained is heated and sintered to obtain a sintered body. Then, the magnet holder 4 is completed by correcting the dimensions of the sintered body by sizing.
  • FIG. 4 shows a sintered body 4′ of this embodiment obtained in the above process.
  • a portion 41 ′ corresponding to the shaft mounting portion 41 (including the recess 44 a and the groove portion 45 ), and a portion 42 ′ corresponding to the magnet holding portion 42 are formed in the sintered body 4 ′.
  • the outer diameter dimension of the' is larger than the outer diameter dimension of the shaft mounting portion 41 and the magnet holding portion 42 by the sizing margin.
  • the shape of the magnet holding portion corresponding portion 42 ′ is different from the shape of the magnet holding portion 42. That is, the inner peripheral surface 43' of the magnet holding portion corresponding portion 42' is formed into a cylindrical surface having a uniform diameter, and the inner peripheral surface 43' does not have the undercut portion 50 shown in FIG. 2B. Further, an annular convex portion 81 is formed in a region on the one axial side of the outer peripheral surface of the magnet holding portion corresponding portion 42′. The sizing margin of the outer peripheral surface of the convex portion 81 is larger than the sizing margin of the outer peripheral surface of the other region of the magnet holder 4.
  • the sintered body 4 ′ is inserted into the annular cavity X 1 formed between the annular core 71 and the die 72.
  • 5A to 5C only one section in the circumferential direction of the sintered body 4'is shown, but the entire sintered body 4'is inserted into the annular cavity X1.
  • the core 71 has the same outer diameter in the axial direction, and the outer peripheral surface 71a is formed in a cylindrical surface shape.
  • the inner peripheral surface 72a of the die 72 has a diameter that gradually decreases from the upper side to the lower side in the drawing, and has a plurality of step surfaces. That is, the width of the cavity X1 decreases from the upper side to the lower side in the drawing, and the upper end thereof has a sufficient width for inserting the sintered body 4'.
  • the sintered body 4'inserted in the cavity X1 is pushed down by the upper punch 73 (FIG. 5A), and after being pressed by the upper and lower punches 73 and 74 (FIG. 5B), the upper punch 73 and the lower punch 74 are raised. By doing so, the mold is released (FIG. 5C).
  • the sintered body 4 ′ is pressed by the die 72 in the inner diameter direction. Due to this pressing force, the inner peripheral surface of the sintered body 4 ′ is reduced in diameter and pressed against the core 71. Therefore, the outer peripheral surface of the sintered body 4 ′ is molded by the inner peripheral surface 72 a of the die 72, and the inner peripheral surface of the shaft mounting portion equivalent portion 41 ′ of the sintered body 4 ′ is molded by the outer peripheral surface 71 a of the core 71. .. Further, both end faces of the sintered body 4 ′ are molded by the upper punch 73 and the lower punch 74.
  • the convex portion 81 has the largest sizing margin on the outer peripheral surface of the sintered body 4'. Further, as shown in FIGS. 4(A) and 4(B), there is a space between the magnet holding portion corresponding portion 42 ′ of the sintered body 4 ′ and the core 71, and a pressing force from the die 72 to the inner diameter side is received.
  • the portion 42' corresponding to the magnet holding portion is in a state of being freely deformable toward the inner diameter side. Therefore, when the convex portion 81 is narrowed down, the inner peripheral surface of the convex portion 81 projects toward the inner diameter side due to the plastic flow in the inner diameter direction. As a result, as shown in the enlarged view of FIG. 4B, the undercut portion 50 including the taper portion 43a and the reverse taper portion 43b is formed on the inner peripheral surface 43 of the magnet holding portion 42.
  • the sizing of the inner peripheral surface of the shaft mounting portion 41 and the formation of the undercut portion 50 can be simultaneously performed in one shot.
  • the outer peripheral surfaces of the shaft mounting portion 41 and the magnet holding portion 42 are compressed while sliding on the die 72, so that the outer peripheral surfaces are crushed.
  • the inner peripheral surface 43 of the magnet holding portion 42 does not slide with the mold and is not subjected to a compression action, so that the inner peripheral surface 43 is hardly crushed with holes. Therefore, the porosity of the inner peripheral surface of the magnet holding portion 42 is higher than the porosity of the outer peripheral surfaces of the shaft mounting portion 41 and the magnet holding portion 42.
  • the porosity is represented by the area ratio occupied by pores when an image of a micrograph of the surface is analyzed.
  • the magnet containing portion 4a (see FIG. 2) is filled with the magnetic material, and the magnet material is injection-molded. At this time, the surface of the magnet material on one side in the axial direction is present in the area of the tapered portion 43a. After that, the magnet 5 can be obtained by magnetizing the magnet material by an appropriate means. Further, when injection molding is performed, the magnetic material is filled into the concave portion 44a (see FIG. 2B), so that the magnet 5 is closely attached to the concave portion 44a, and a convex portion that engages with the concave portion 44a in the circumferential direction is formed. .. As described above, by providing the concave portion 44a in the magnet holder 4, the convex portion can be formed in the magnet 5 by the subsequent injection molding, and the rotation stopping mechanism for the magnet 5 can be provided with a simple configuration.
  • the magnet unit 3 in which the magnet 5 and the magnet holder 4 are integrated is completed.
  • the magnet 5 has a larger coefficient of linear expansion than the magnet holder 4 formed of sintered metal. Therefore, when the injection-molded magnet 5 is cooled and contracts, there is a possibility that backlash may occur between the magnet 5 and the magnet holder 4, or the magnet 5 may fall out of the magnet holder 4.
  • the undercut portion 50 is provided on the inner peripheral surface 43 of the magnet holding portion 42, and the undercut portion 50 is formed over the undercut portion 50 and the undercut portion 50. Since the magnet 5 is in close contact with the magnet 5, the magnet 5 is restrained by the magnet holder 4, and the movement of the magnet 5 in the axial direction with respect to the magnet holder 4 is restricted. Therefore, the magnet 5 can be prevented from falling out of the magnet holder 4. Further, the play of the magnet 5 in the magnet holder 4 mainly in the axial direction can be suppressed, and the detection accuracy of the rotation angle by the rotation angle detection device 1 can be improved.
  • the magnet holding portion 42 and the shaft mounting portion 41 are integrally formed of sintered metal.
  • Sintered metal is rich in plastic fluidity, and high surface accuracy can be obtained by sizing. Therefore, by sizing the inner peripheral surface of the shaft mounting portion 41 made of sintered metal, a highly accurate inner peripheral surface can be formed by a plurality of machines. It can be molded in one shot without requiring a processing step. Further, by forming the undercut portion 50 by plastic deformation, it is possible to reduce the processing cost. From the above, the cost of the magnet holder 4 can be reduced.
  • the undercut portion 50 is formed by plastically deforming the magnet holding portion 42 by the pressing force in the inner diameter direction that acts on the magnet holding portion 42 with the sizing, the dimension of the shaft mounting portion 41 with respect to the inner peripheral surface is reduced. The accuracy can be corrected and the undercut portion 50 can be formed at the same time, and the productivity of the magnet holder 4 can be improved.
  • the protrusion of the magnet 5 fits into the plurality of recesses 44a provided in the circumferential direction of the magnet holder 4, whereby the rotation of the magnet 5 in the circumferential direction with respect to the magnet holder 4 can be prevented. Thereby, the detection accuracy of the rotation angle by the rotation angle detection device 1 can be improved.
  • the inner peripheral surface 43 forming the magnet holding portion 42 is provided on one axial side thereof and projects in the inner diameter direction.
  • the undercut portion 50 is formed on the inner peripheral surface 43 of the magnet holding portion 42 by the protruding portion 43c.
  • the end surface 46 of the magnet holding portion 42 is formed into a stepped flat surface.
  • the end surface 46 is provided one step lower than the end surface on the outer diameter side (retracted to the right in FIG. 6B), and these end surfaces are connected by the tapered surface 46a.
  • a groove portion 47 extending in the axial direction is formed in a partial area in the circumferential direction of the magnet holder 4.
  • the groove portion 47 specifies the circumferential position of the magnet holder 4, and is used for determining the magnetizing direction.
  • the groove portion 47 may be a cutout portion or a recess portion having a specific shape, as long as the shape of this portion can be distinguished from the outside.
  • the powder compact thus obtained is heated and sintered to obtain the sintered body 4'.
  • the inner peripheral surface of the magnet holding portion corresponding portion 42' is formed in a cylindrical surface shape with a constant diameter.
  • a convex portion 82 protruding to one side in the axial direction is formed on the inner diameter side of the end surface of the magnet holding portion corresponding portion 42'.
  • the end surface at the inner diameter end of the convex portion 82 is a flat surface 82b, and an inclined surface 82a having an inclination angle of 45° or less (inclination angle with respect to the radial direction) is provided on the outer diameter side thereof.
  • a flat surface 83 is formed on the outer diameter side of the inclined surface 82a, and a tapered surface 84 having an inclination angle (same as above) of 90° or less is provided on the outer diameter side of the flat surface 83a.
  • a tapered surface 84 having an inclination angle (same as above) of 90° or less is provided on the outer diameter side of the flat surface 83a.
  • the sintered body 4' is inserted into an annular cavity X2 formed between the annular core 75 and the die 76.
  • the sintered body 4'inserted in the cavity X2 is pushed down by the upper punch 77 (Fig. 8A) and is pressed by the upper and lower punches 77, 78 (Fig. 8B), and then the upper punch 77 and the lower punch 78 are lifted. By doing so, the mold is released (FIG. 8C).
  • the sizing process shown in FIGS. 8(A) to (C) is basically common to the sizing process shown in FIGS. 5(A) to (C). Therefore, the description of the common part is omitted, and different parts will be described below.
  • the convex portion 82 has the maximum sizing margin on the end surface of the magnet holding portion equivalent portion 42' of the sintered body 4'. Since the inner diameter side of the convex portion 82 is a gap without a die, the inner peripheral surface 43' of the magnet holding portion corresponding portion 42' can be freely deformed.
  • a protruding portion 43c is formed on the inner peripheral surface 43 of the holding portion 42.
  • the area where the convex portion 82 was present becomes a flat surface, and the end surface 46 of the magnet holding portion 42 is molded.
  • the outer peripheral surfaces of the shaft mounting portion 41 and the magnet holding portion 42 are slid and compressed with the die 76, while the inner peripheral surface of the magnet holding portion 42 is not in contact with the mold.
  • the porosity of the inner peripheral surface 43 of the magnet holding portion 42 is larger than the porosity of the outer peripheral surfaces of the shaft mounting portion 41 and the magnet holding portion 42.
  • the magnet 5 is formed in the magnet accommodating portion 4a by the same process as that of the above-described embodiment, using the taken out magnet holder 4 as a molding die. As a result, as shown in FIG. 9, the magnet unit 3 in which the magnet holder 4 and the magnet 5 are integrated is formed. The surface of the magnet 5 on one side in the axial direction is present in the area of the tapered surface 46a.
  • the magnet 5 is closely attached to the protruding portion 43c serving as an undercut portion, when the magnet 5 contracts, the rattling of the magnet 5 with respect to the magnet holder 4 is suppressed, and the magnet 5 is removed from the magnet holder 4. It can be prevented from falling out.
  • FIGS. 11(A) and 11(B) a magnet unit having a magnet holder according to another embodiment will be described with reference to FIGS. 11(A) and 11(B).
  • the description of the same configuration as the above embodiment will be appropriately omitted.
  • the inner peripheral surface 43 forming the magnet holding portion 42 is provided on one side in the axial direction and has a substantially constant diameter.
  • an inverse taper portion 43f that is provided on the other side of the flat surface 43e in the axial direction.
  • the reverse taper portion 43f is an inclined surface whose diameter decreases from one side in the axial direction to the other side.
  • the reverse taper portion 43f forms the undercut portion 50 on the inner peripheral surface 43 of the magnet holding portion 42.
  • a step portion 44b is provided on the end surface 44 of the shaft mounting portion 41. Due to the step portion 44b, the radially inner side of the end surface 44 is one step lower than the radially outer side.
  • the end surface 44 of the shaft mounting portion 41 is provided with a recess 44c extending in the circumferential direction.
  • Three recesses 44c are provided at equal intervals in the circumferential direction.
  • the powder compact thus obtained is heated and sintered to obtain the sintered body 4'.
  • the inner peripheral surface of the magnet holding portion corresponding portion 42' is formed into a cylindrical surface having a constant diameter.
  • a convex portion 85 protruding toward the outer diameter side is provided on the outer peripheral surface side of the magnet holding portion corresponding portion 42', and the outer dimension of the magnet holding portion corresponding portion 42' is increased by the sizing allowance. ..
  • the convex portion 85 has, on its outer peripheral surface side, an inclined surface whose diameter decreases from one side in the axial direction to the other side. Further, no step is provided on the end surface 44 of the shaft mounting portion equivalent portion 41', and the end surface 44 has a flat surface shape.
  • the sintered body 4' is inserted into an annular cavity X3 formed between an annular core 91 and a die 92.
  • the sintered body 4'inserted in the cavity X3 is pushed down by the upper punch 93 (Fig. 13A) and pressed by the upper and lower punches 93, 94 (Fig. 13B), and then the upper punch 93 and the lower punch 94 are raised. By doing so, the mold is released (FIG. 13C).
  • the sizing process shown in FIGS. 13A to 13C is basically common to the sizing process shown in FIGS. 5A to 5C. Therefore, description of common parts is omitted, and different parts will be described below.
  • the inner peripheral surface 92a of the die 92 exerts a compressive force on the inner peripheral surface side on the convex portion 85 on the outer peripheral surface side of the magnet holding portion corresponding portion 42′. Occurs.
  • This compressive force causes plastic flow toward the inner diameter side, and as shown in the enlarged view of FIG. 13B, the outer peripheral surface side of the magnet holding portion equivalent part 42 ′ is a flat surface along the inner peripheral surface 92 a of the die 92. And the material on the convex portion 85 side projects to the inner diameter side.
  • the outer peripheral surfaces of the shaft mounting portion 41 and the magnet holding portion 42 are slid and compressed with the die 92, while the inner peripheral surface of the magnet holding portion 42 is not in contact with the mold.
  • the porosity of the inner peripheral surface 43 of the magnet holding portion 42 is larger than the porosity of the outer peripheral surfaces of the shaft mounting portion 41 and the magnet holding portion 42.
  • the magnet 5 since the magnet 5 closely adheres to the reverse taper portion 43f which is the undercut portion, when the magnet 5 contracts, the rattling of the magnet 5 with respect to the magnet holder 4 is suppressed, and the magnet 5 causes the magnet holder 4 to move. It can be prevented from falling out.
  • the undercut portions 50 are formed to prevent the magnet holder 4 from coming off as described above, and require strict dimensional accuracy. Not a thing. Therefore, it can be formed by the sizing process as described above. Therefore, as shown in FIGS. 5(A), 8(A), and 13(A), plastic deformation is possible without restraining the inner diameter side of the magnet holding portion equivalent portion 42' with a mold. Even in such a case, the undercut portion 50 that satisfies the required function can be formed.
  • rotation angle detection device rotation axis (axis) 3 magnet unit 4 magnet holder 4a magnet accommodating portion 41 shaft mounting portion 42 magnet holding portion 43 inner peripheral surface (inner side surface) 43a taper part 43b reverse taper part 43c protruding part 43f reverse taper part 44 end face 44a, 44b recessed part 45 groove part 50 undercut part 4'sintered body 81,82,85 convex part 5 magnet 6 magnetic sensor X1, X2, X3 cavity

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)

Abstract

軸２が圧入固定される軸取付部４１と、軸取付部４１の軸方向一方側に設けられ、磁石５の周囲を保持する磁石保持部４２とを備え、磁石保持部４２の磁石５と対向する内周面４３に、磁石５と軸方向で係合するアンダーカット部５０を設けた磁石ホルダ４において、磁石保持部４２と軸取付部４１が焼結金属で一体に形成され、磁石保持部４２の外周面および端面、並びに、軸取付部４１の内周面がそれぞれサイジングされており、アンダーカット部５０が、磁石保持部４２の塑性変形で形成されている。

Description

磁石ホルダ、磁石ユニット
　本発明は、磁石ホルダ、磁石ホルダを備えた磁石ユニットに関する。
　回転体の回転角度を検知するための回転角検知装置には、回転体と一体的に回転する磁石の形成する磁界の変化を、磁気センサによって検知することで回転角度を検知するものが存在しており、例えば、この種の回転角検知装置が、自動車のパワーステアリング装置に搭載された電動モータの、回転角度を検知するために設けられる。
　上記の回転角検知装置には、磁石や磁石を保持するための磁石ホルダが設けられる。例えば特許文献１では、回転体の軸方向の一端側に取り付けられたホルダ部材が、回転軸に取り付けられた側と軸方向の反対側に磁石を保持した構成の回転角検知装置が記載されている。この装置では、回転軸の回転により、ホルダ部材および磁石がこれと一体的に回転した際に、磁石に対向して設けられた磁気センサが磁界の変化を検知し、回転軸の回転角度を検知することができる。
　上記のような装置では、磁石がホルダ部材から抜け落ちることを防止するために、抜け止め機構を設けることが一般的になされている。例えば特許文献２では、図１０に示すように、円筒状のホルダ部材１０１が設けられ、このホルダ部材１０１の内周面側に設けられた、軸方向の一端側に開口する凹部１０１ａにマグネット部材１０２が一体成形される。凹部１０１ａを形成するホルダ部材１０１の内周壁は、軸方向一方側から他方側へ向けて拡径するアンダーカット部１０１ｂである。このアンダーカット部１０１ｂによってマグネット部材１０２が係止され、マグネット部材１０２が、ホルダ部材１０１の軸方向一方側の開口部からの抜け落ちを防止できる。
特許第５１４１７８０号公報 特開２０１６－２０５９７７号公報
　特許文献２のようなアンダーカット形状は、型成形によってホルダ部材を成形する際に一体的に成形することが困難である。このため、例えば特許文献２では、旋盤加工等の機械加工により、アンダーカット部１０１ｂを形成することが示されている。しかし、このように後加工を施す方法では、工程数が増え、製造コストの増加を招いてしまうという問題があった。
　このような事情から、本発明では、磁石の抜け止め機構を有する磁石ホルダを安価に製造することを目的とする。
　上記の課題を解決するため、本発明は、軸が圧入固定される軸取付部と、前記軸取付部の軸方向一方側に設けられ、磁石の周囲を保持する磁石保持部とを備え、前記磁石保持部の前記磁石と対向する内側面に、前記磁石と軸方向で係合するアンダーカット部を設けた磁石ホルダにおいて、前記磁石保持部と前記軸取付部が焼結金属で一体に形成され、前記磁石保持部の外周面および端面、並びに、前記軸取付部の内周面がそれぞれサイジングされており、前記アンダーカット部が、前記磁石保持部の塑性変形で形成されていることを特徴とする。
　焼結金属は、塑性流動性に富むため、サイジングにより高い面精度を得ることができる。従って、本発明の上記構成のように、磁石保持部と軸取付部を焼結金属で一体に形成し、軸取付部の内周面をサイジングすることで、高精度の内周面を、複数の工程を要することなく、１ショットで成形することができる。また、アンダーカット部を塑性変形で形成することにより、機械加工する場合に比べて、加工コストの低廉化を図ることができる。以上から、磁石ホルダの低コスト化を図ることができる。さらに、軸取付部の内周面を高精度化することで、軸を軸取付部に圧入する際の圧入代の制御が容易となり、磁石ホルダに対する軸の取り付け精度（同軸度等）を向上させることができる。
　上記の磁石ホルダとして、サイジングに伴って磁石保持部に作用する内径方向の圧迫力で、当該磁石保持部を塑性変形させることができる。サイジングに伴う圧迫力で磁石保持部を塑性変形させることにより、軸取付部の内周面のサイジングとアンダーカット部の形成とを同時に行うことができる。このため、磁石ホルダの生産性を高めることができる。
　上記の磁石ホルダとして、軸取付部の磁石側の端面に、磁石と円周方向で係合する凹部を設けることができる。これにより、磁石の磁石ホルダに対する相対回転を防止することができる。
　上記の磁石ホルダとして、軸取付部の内周面に、軸方向に延び、軸取付部の磁石を設けた側とは反対側の端面に開口する溝部を設けることができる。これにより、軸圧入時に、磁石ホルダ内部の空気を、溝部を介して外部へ逃がすことができ、磁石ホルダの破損や磁石の磁石ホルダからの抜け落ちを防止できる。
　上記の磁石ホルダとして、アンダーカット部をテーパ面で形成することができる。
　上記の磁石ホルダとして、アンダーカット部を突出部で形成することができる。
　上記の磁石ホルダをオーステナイト系のステンレス材により形成することができる。これにより、磁石の磁界に影響を与えないような磁石ホルダとすることができる。
　上記の磁石ホルダと、磁石ホルダの磁石保持部に保持された磁石とを有する磁石ユニットとすることができる。
　本発明では、磁石ホルダの製造コストを低減することができる。
本発明の一実施形態に係る磁石ユニットを備えた回転角検知装置の断面図である。 上記実施形態に係る磁石ホルダを示す平面図である。 図２ＡのＡ－Ａ線断面図である。 上記実施形態と異なる構成の凹部を示す断面図である。 図２の磁石ホルダの中間成形品である焼結体を示す断面図である。 サイジング工程を示す断面図である。 サイジング工程を示す断面図である。 サイジング工程を示す断面図である。 異なる実施形態に係る磁石ホルダを示す平面図である。 図６ＡのＢ－Ｂ線断面図である。 図６の磁石ホルダの中間成形品である焼結体を示す断面図である。 サイジング工程を示す断面図である。 サイジング工程を示す断面図である。 サイジング工程を示す断面図である。 異なる実施形態に係る磁石ユニットを示す断面図である。 従来の回転角検知装置を示す断面図である。 さらに異なる実施形態に係る磁石ホルダを示す平面図である。 図１１ＡのＣ－Ｃ線断面図である。 図１１の磁石ホルダの中間成形品である焼結体を示す断面図である。 サイジング工程を示す断面図である。 サイジング工程を示す断面図である。 サイジング工程を示す断面図である。
　以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照して説明する。
　図１に示すように、回転角検知装置１は、磁石ユニット３と、磁気センサ６とを備える。磁石ユニット３は、磁石ホルダ４と、磁石５とによって構成され、軸としての回転軸２の軸方向一端に取り付けられる。
　磁石ホルダ４は、粉末冶金による焼結金属にて形成され、特に、磁石５の磁界に影響を与えないように非磁性の材料により形成される。例えば、後述するサイジング工程で塑性変形可能なオーステナイト系のステンレス材を選定することが好ましい。磁石５は、磁性材料を磁石ホルダ４に射出して着磁することにより成形される、ボンド磁石である。
　磁石ホルダ４は略円筒状をなし（図２Ａ参照）、軸方向一端側（図１の上側）の方が軸方向他端側よりも、その径が大きく設けられている。磁石ホルダ４は、その内周面側の軸方向一端側に磁石５を保持する。
　磁石５は、周方向に対してＮ極とＳ極が交互に配置される構成となっており、回転軸２と一体的に回転することにより、形成する磁界を変化させる。
　磁気センサ６は、磁石５に対向して配置され、磁石５の形成する磁界の大きさまたは方向の変化を検知することができる。磁気センサ６には、公知の磁気センサを適宜用いることができる。
　回転軸２は、軸心Ｚを中心に回転可能に設けられる。回転軸２が回転すると、回転軸２の一端側に取り付けられた磁石ユニット３が、回転軸２と一体的に回転する。これにより、磁石５の形成する磁界の大きさまたは方向が変化する。そして、磁気センサ６が、この変化を検知することにより、回転軸２の回転角度を検知することができる。以下、軸心Ｚの延在方向を単に軸方向とも呼ぶ。
　図２（Ｂ）に示すように、磁石ホルダ４は、回転軸２を圧入固定する中空円筒状の軸取付部４１と、軸取付部４１の軸方向一方側に設けられ、磁石５の周囲を保持する中空円筒状の磁石保持部４２とを一体化した構成を有する。軸取付部４１の内周空間と磁石保持部４２の内周空間とは軸方向で連続している。磁石保持部４２の内周面（内側面）４３は磁石５の周囲と対向しており、内周面４３の内径寸法は、軸取付部４１の内周面の内径寸法よりも大きい。磁石５の端面と対向する、軸取付部４１の磁石側の端面４４と、磁石保持部４２の内周面４３とで、磁石５を収容する空間である磁石収容部４ａが形成されている。
　図２（Ｂ）の部分拡大図に示すように、磁石保持部４２の内周面４３には、その軸方向一方側から、テーパ部４３ａと、逆テーパ部４３ｂとが連続して設けられる。テーパ部４３ａは、軸方向一方側から他方側へ向けて縮径する部分である。また、逆テーパ部４３ｂは、軸方向一方側から他方側へ向けて拡径する部分であり、テーパ部４３ａと、逆テーパ部４３ｂとによりアンダーカット部５０が形成されている。
　軸取付部４１の端面４４には、磁石５の磁石ホルダ４に対する回転を防止するための凹部４４ａが設けられる。凹部４４ａは、少なくとも一つ設けられればよく、本実施形態では、周方向に等間隔に４つの凹部４４ａが設けられる。ただし、磁石５の回転防止のための凹部を設ける位置は、端面４４に限らない。例えば図３に示すように、逆テーパ部４３に凹部４３１を設けることもできる。凹部４３１は、少なくとも一つ設けられればよく、例えば、周方向に等間隔に４つの凹部４３１を設けることができる。
　軸取付部４１の内周面には、軸方向に延在する溝部４５が設けられる。溝部４５は、周方向の一部領域に設けられ、軸取付部４１の軸方向他方側に開口している。磁石ホルダ４は、磁石保持部４２に磁石５を保持した状態で、軸取付部４１に回転軸２が圧入されるため、磁石ホルダ４内に密閉空間が形成される。これに対して、軸方向他方側に開口する溝部４５を設けることにより、溝部４５を介して、磁石ホルダ４内部と外部とが連通するため、圧入に伴って磁石ホルダ４内の空気を外部へ逃がすことができる。これにより、回転軸２の圧入中に、磁石ホルダ４の内圧が高まって磁石５が外れたり、磁石ユニット３が破損することを防止できる。
　次に、上記の磁石ユニット３を製造する方法について説明する。
　本実施形態では、粉末冶金によって磁石ホルダ４を成形する。つまり、成形型で金属粉末を圧縮成形した後、これにより得られた圧粉体を加熱して焼結することで、焼結体を得る。そして、焼結体をサイジングにより寸法を矯正することで磁石ホルダ４が完成する。
　上記過程で得られる本実施形態の焼結体４’を図４に示す。
　焼結体４’には、軸取付部４１（凹部４４ａおよび溝部４５も含む）に相当する部分４１’、および磁石保持部４２に相当する部分４２’が形成されている。軸取付部４１に相当する部分（以下、「軸取付部相当部分」と称する）４１’の外径寸法および磁石保持部４２に相当する部分（以下、「磁石保持部相当部分」と称する）４２’の外径寸法は、軸取付部４１および磁石保持部４２の各外径寸法よりもサイジング代分だけ大きい。磁石保持部相当部分４２’の形状は、磁石保持部４２の形状とは異なる。すなわち、磁石保持部相当部分４２’の内周面４３’は均一径の円筒面状に形成され、当該内周面４３’には、図２（Ｂ）に示すアンダーカット部５０が存在しない。また、磁石保持部相当部分４２’の外周面のうち、軸方向一方側の領域には、環状の凸部８１が形成される。凸部８１の外周面のサイジング代は、磁石ホルダ４の他の領域の外周面のサイジング代よりも大きい。
　次に、焼結体４’をサイジングすることにより、各部の寸法精度を高めると共に、上記のアンダーカット部５０を形成し、磁石ホルダ４を得る。
　具体的には、まず、図５（Ａ）に示すように、環状のコア７１とダイス７２との間に形成された環状のキャビティＸ１に、焼結体４’を挿入する。なお、図５（Ａ）～（Ｃ）では、焼結体４’の周方向の一断面のみを示しているが、焼結体４’全体が環状のキャビティＸ１に挿入されている。
　コア７１は、軸方向にその外径が等しく、その外周面７１ａは円筒面状に形成される。一方、ダイス７２の内周面７２ａは、その径が図の上側から下側へ向けて段階的に小さくなっており、複数の段差面を有する。つまり、キャビティＸ１は、その幅が図の上側から下側へ向けて小さくなっており、その上端では、焼結体４’を挿入するだけの十分な幅が設けられている。
　キャビティＸ１に挿入された焼結体４’は、上パンチ７３によって押し下げられ（図５Ａ），上下のパンチ７３，７４で加圧された後（図５Ｂ）、上パンチ７３および下パンチ７４を上昇させることで、金型から離型される（図５Ｃ）。
　図５（Ａ）から図５（Ｂ）に至る過程で、焼結体４’は、ダイス７２から内径方向の圧迫力を受けて絞られる。この圧迫力により焼結体４’の内周面が縮径してコア７１に押し付けられる。そのため、焼結体４’の外周面がダイス７２の内周面７２ａによって成形され、焼結体４’の軸取付部相当部４１’の内周面がコア７１の外周面７１ａによって成形される。また、焼結体４’の両端面が上パンチ７３および下パンチ７４によって成形される。
　既に述べたように、焼結体４’の外周面におけるサイジング代は、凸部８１が最も大きい。また、図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、焼結体４’の磁石保持部相当部分４２’とコア７１の間には空間があり、ダイス７２から内径側への圧迫力を受けた磁石保持部相当部分４２’は内径側にフリーに変形可能な状態にある。そのため、凸部８１を絞り込んだ際には、内径方向への塑性流動によって凸部８１の内周面が内径側に張り出す。これにより、図４（Ｂ）の拡大図に示すように、磁石保持部４２の内周面４３に、テーパ部４３ａおよび逆テーパ部４３ｂからなるアンダーカット部５０が形成される。
　これにより、軸取付部４１の内周面のサイジングと、アンダーカット部５０の形成とを１ショットで同時に行うことができる。
　なお、このサイジング中は、軸取付部４１および磁石保持部４２の各外周面がダイス７２と摺動しつつ圧縮作用を受けるため、各外周面で空孔潰しが行われる。一方、磁石保持部４２の内周面４３は、金型と摺動せず、圧縮作用も受けないため、当該内周面４３での空孔潰しは殆ど行われない。そのため、軸取付部４１および磁石保持部４２の各外周面の空孔率に比べ、磁石保持部４２の内周面の空孔率が大きくなる。空孔率は、表面の顕微鏡写真を画像解析した時の空孔が占める面積比で表される。
　そして、取り出した磁石ホルダ４を成形型の一部として、磁石収容部４ａ（図２参照）に磁性材料を充填し、磁石素材を射出成形する。この時、磁石素材の軸方向一方側の表面をテーパ部４３ａの領域中に存在させる。その後、磁石素材に対して、適宜の手段で着磁を行うことで、磁石５を得ることができる。また、射出成形の際に、凹部４４ａ（図２Ｂ参照）に磁性材料が充填されることで、磁石５に凹部４４ａと密着し、凹部４４ａに円周方向で係合する凸部が形成される。このように、磁石ホルダ４に凹部４４ａを設けることで、その後の射出成形で磁石５に凸部を形成することができ、簡易な構成により、磁石５の回り止め機構を設けることができる。
　以上のようにして、図１に示すように、磁石５と磁石ホルダ４とを一体的にした、磁石ユニット３が完成する。
　磁石５は、焼結金属により成形される磁石ホルダ４と比較すると、その線膨張係数が大きい。従って、射出成形された磁石５が冷却されて収縮すると、磁石５と磁石ホルダ４との間にガタが生じてしまったり、磁石５が磁石ホルダ４から抜け落ちるおそれがある。しかし、本実施形態では、磁石保持部４２の内周面４３にアンダーカット部５０が設けられ、このアンダーカット部５０が、アンダーカット部５０およびアンダーカット部５０の上方に亘って形成されたが磁石５に密着するため、磁石５が磁石ホルダ４に拘束され、磁石５の磁石ホルダ４に対する軸方向の移動が規制される。従って、磁石５が磁石ホルダ４から抜け落ちることを防止できる。また、磁石ホルダ４内における磁石５の、主に軸方向のガタを抑制することができ、回転角検知装置１による回転角度の検知精度を向上させることができる。
　本実施形態では、磁石保持部４２と軸取付部４１を焼結金属で一体に形成している。焼結金属は塑性流動性に富み、サイジングにより高い面精度が得られるため、焼結金属からなる軸取付部４１の内周面をサイジングすることにより、高精度の内周面を、複数の機械加工工程を要することなく、１ショットで成形することができる。また、アンダーカット部５０を塑性変形で形成することにより、加工コストの低廉化を図ることができる。以上から、磁石ホルダ４の低コスト化を図ることができる。軸取付部４１の内周面をサイジングにより高精度化することで、回転軸２を軸取付部４１に圧入する際の圧入代の制御が容易となり、磁石ホルダ４に対する回転軸２の取付精度（同軸度等）を向上させることができる。また、サイジングに伴って磁石保持部４２に作用する内径方向の圧迫力で、磁石保持部４２を塑性変形させてアンダーカット部５０を形成しているので、軸取付部４１の内周面に対する寸法精度の矯正と、アンダーカット部５０の形成とを同時に行うことができ、磁石ホルダ４の生産性を高めることができる。
　また、本実施形態では、磁石ホルダ４の周方向に複数設けられた凹部４４ａに磁石５の凸部が嵌合することで、磁石５の磁石ホルダ４に対する周方向の回転を防止できる。これにより、回転角検知装置１による回転角度の検知精度を向上させることができる。
　次に、異なる実施形態の磁石ホルダを有する磁石ユニットについて、図６（Ａ）および図６（Ｂ）を用いて説明する。以下、上記実施形態と同様の構成については、その説明を適宜省略する。
　図６（Ｂ）の拡大図に示すように、本実施形態の磁石ホルダ４では、磁石保持部４２を形成する内周面４３は、その軸方向一方側に設けられた、内径方向へ突出する突出部４３ｃと、突出部４３ｃに連続してその軸方向他方側に設けられた、その径が均一の平坦面４３ｄとによって構成される。この突出部４３ｃにより、磁石保持部４２の内周面４３にアンダーカット部５０が形成される。
　磁石保持部４２の端面４６は、段付きの平坦面状に形成される。端面４６は、その外径側の端面よりも一段低く設けられており（図６Ｂの右方向へ後退しており）、これらの端面がテーパ面４６ａによってつながっている。
　図６（Ａ）に示すように、磁石保持部４２の外周面から軸取付部４１の外周面に至る領域で、磁石ホルダ４の周方向の一部領域に、軸方向に延在する溝部４７が設けられる。溝部４７は、磁石ホルダ４の周方向位置を特定するもので、着磁方向の判別に利用される。ただし、溝部４７は、この部分の形状が外部から判別できればよく、例えば、特定の形状の切り欠き部や凹部とすることもできる。
　次に、本実施形態の磁石ホルダ４を製造する過程について説明する。
　前述した実施形態と同様に、成形型で金属粉末を圧縮成形した後、これにより得られた圧粉体を加熱して焼結することで、焼結体４’を得る。
　図７に示すように、本実施形態の焼結体４’では、磁石保持部相当部分４２’の内周面は径一定の円筒面状に形成される。磁石保持部相当部分４２’の端面の内径側には、拡大図に示すように、軸方向一方側に突出する凸部８２が形成される。凸部８２の内径端の端面は平坦面８２ｂであり、その外径側には４５°以下の傾斜角（半径方向に対する傾斜角）を有する斜面８２ａが設けられる。また、斜面８２ａの外径側に平坦面８３が形成され、平坦面８３の外径側に、傾斜角（同上）９０°以下のテーパ面８４が設けられる。斜面８２ａの傾斜角が４５°を超えると、サイジング時に凸部８２を塑性変形させ難くなる。また、テーパ面８４の傾斜角が９０°を超えると、当該テーパ面８４がアンダーカットとなるため、成形が困難となる。このため、上記のように角度を設定することで、磁石ホルダ４の成形性を確保している。
　次に、上記の焼結体４’をサイジングして、磁石ホルダ４を成形する過程について説明する。
　図８（Ａ）に示すように、焼結体４’は環状のコア７５とダイス７６との間に形成される環状のキャビティＸ２に挿入される。
　キャビティＸ２に挿入された焼結体４’は、上パンチ７７によって押し下げられ（図８Ａ），上下のパンチ７７，７８で加圧された後（図８Ｂ）、上パンチ７７および下パンチ７８を上昇させることで、金型から離型される（図８Ｃ）。
　図８（Ａ）～（Ｃ）に示すサイジング工程は、図５（Ａ）～（Ｃ）に示すサイジング工程と基本的に共通する。従って、共通部分の説明は省略し、以下では、異なる部分を説明する。
　このサイジング工程では、図８（Ａ）の拡大図に示すように、磁石保持部４２の端面を成形する上パンチ７７の端面７７ａの内径側が、外径側よりも図の下側に突出した形状になっている。従って、焼結体４’の磁石保持部相当部４２’の端面では、凸部８２が最大のサイジング代を有する。凸部８２の内径側は金型のない隙間になっており、そのため、磁石保持部相当部４２’の内周面４３’はフリー変形可能となる。この凸部８２を上パンチ７７の端面の内径側領域で軸方向に加圧することで、凸部８２の肉が内径側に塑性流動し、図７（Ｂ）の拡大図に示すように、磁石保持部４２の内周面４３に突出部４３ｃが形成される。また、凸部８２が存在していた領域は平坦面となり、磁石保持部４２の端面４６が成形される。
　本実施形態でも、軸取付部４１および磁石保持部４２の各外周面がダイス７６と摺動して圧縮されるのに対し、磁石保持部４２の内周面は金型と非接触であるため、磁石保持部４２の内周面４３の空孔率は、軸取付部４１および磁石保持部４２の各外周面の空孔率よりも大きくなる。
　その後、取り出した磁石ホルダ４を成形型として、前述した実施形態と同様の工程により、磁石収容部４ａに磁石５が形成される。これにより、図９に示すように、磁石ホルダ４と磁石５とを一体化した磁石ユニット３が形成される。なお、磁石５の軸方向一方側の表面は、テーパ面４６ａの領域中に存在させる。
　本実施形態においては、アンダーカット部となる突出部４３ｃに磁石５が密着するため、磁石５が収縮した際に、磁石５の磁石ホルダ４に対するガタを抑制すると共に、磁石５が磁石ホルダ４から抜け落ちることを防止できる。
　次に、さらに異なる実施形態の磁石ホルダを有する磁石ユニットについて、図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）を用いて説明する。以下、上記実施形態と同様の構成については、その説明を適宜省略する。
　図１１（Ｂ）の拡大図に示すように、本実施形態の磁石ホルダ４では、磁石保持部４２を形成する内周面４３は、その軸方向一方側に設けられた、その径が略一定の平坦面４３ｅと、平坦面４３ｅに連続してその軸方向他方側に設けられた、逆テーパ部４３ｆとによって構成される。逆テーパ部４３ｆは、軸方向一方側から他方側へ向けて縮径する傾斜面である。この逆テーパ部４３ｆにより、磁石保持部４２の内周面４３にアンダーカット部５０が形成される。
　軸取付部４１の端面４４には段差部４４ｂが設けられる。段差部４４ｂにより、端面４４はその径方向内側が径方向外側よりも一段低くなっている。
　図１１（Ａ）に示すように、軸取付部４１の端面４４には周方向に沿って延在する凹部４４ｃが設けられる。凹部４４ｃは、周方向に等間隔に３つ設けられる。凹部４４ｃに磁石の凸部が嵌合することで、磁石の磁石ホルダに対する周方向の回転を防止できる。周方向に複数の凹部４４ｃが形成されることで、磁石の回転を防止する際に各凹部４４ｃにかかる圧力が分散することができる。特に各凹部４４ｃを等間隔に配置することで、各凹部４４ｃにかかる圧力を均等に分散することができる。
　次に、本実施形態の磁石ホルダ４を製造する過程について説明する。
　前述した実施形態と同様に、成形型で金属粉末を圧縮成形した後、これにより得られた圧粉体を加熱して焼結することで、焼結体４’を得る。
　図１２に示すように、本実施形態の焼結体４’では、磁石保持部相当部分４２’の内周面は径一定の円筒面状に形成される。また、磁石保持部相当部分４２’の外周面側には外径側へ突出した凸部８５が設けられており、磁石保持部相当部分４２’の外形寸法はサイジング代の分だけ大きくなっている。凸部８５は、軸方向一方側から他方側へ向けて縮径する傾斜面をその外周面側に有する。さらに軸取付部相当部４１’の端面４４には段差部が設けられておらず、平坦面状をなしている。
　次に、上記の焼結体４’をサイジングして、磁石ホルダ４を成形する過程について説明する。
　図１３（Ａ）に示すように、焼結体４’は環状のコア９１とダイス９２との間に形成される環状のキャビティＸ３に挿入される。
　キャビティＸ３に挿入された焼結体４’は、上パンチ９３によって押し下げられ（図１３Ａ），上下のパンチ９３，９４で加圧された後（図１３Ｂ）、上パンチ９３および下パンチ９４を上昇させることで、金型から離型される（図１３Ｃ）。
　図１３（Ａ）～（Ｃ）に示すサイジング工程は、図５（Ａ）～（Ｃ）に示すサイジング工程と基本的に共通する。従って、共通部分の説明は省略し、以下では、異なる部分を説明する。
　図１３（Ａ）から図１３（Ｂ）に至る過程で、ダイス９２の内周面９２ａによって磁石保持部相当部分４２’の外周面側である凸部８５に内周面側への圧迫力が生じる。この圧迫力により内径側への塑性流動が生じ、図１３（Ｂ）の拡大図に示すように、磁石保持部相当部分４２’の外周面側はダイス９２の内周面９２ａに沿った平坦面に成形されると共に、凸部８５側の材料が内径側へ張り出す。この際、厚みの大きい軸方向一方側（図の上側）は上パンチ９３の外周面に当接する位置まで張り出し、軸方向他方側へ向かうに従って、その張り出し量は小さくなる。従って、磁石保持部相当部分４２’の内周面側に平坦面４３ｅと逆テーパ部４３ｆとが形成される。
　また図１３（Ａ）から図１３（Ｂ）に至る過程で、軸取付部相当部４１’の端面４４の内径側の一部が上パンチ９３によって加圧されることで凹み、端面４４に段差部４４ｂが形成される。また、このように端面４４が上パンチ９３によって押圧されることで、押圧部分を平坦化することができる。
　本実施形態でも、軸取付部４１および磁石保持部４２の各外周面がダイス９２と摺動して圧縮されるのに対し、磁石保持部４２の内周面は金型と非接触であるため、磁石保持部４２の内周面４３の空孔率は、軸取付部４１および磁石保持部４２の各外周面の空孔率よりも大きくなる。
　本実施形態においても、アンダーカット部となる逆テーパ部４３ｆに磁石５が密着するため、磁石５が収縮した際に、磁石５の磁石ホルダ４に対するガタを抑制すると共に、磁石５が磁石ホルダ４から抜け落ちることを防止できる。
　なお、それぞれのアンダーカット部５０（逆テーパ部４３ｂ、４３ｆおよび突出部４３ｃ）は、前述のように、磁石ホルダ４の抜け止めのために形成するものであり、厳密な寸法精度を必要とするものではない。このため、上記のようなサイジング工程により形成することができる。このため、図５（Ａ）、図８（Ａ）、および、図１３（Ａ）に示すように、磁石保持部相当部分４２’の内径側を金型で拘束せず、自由に塑性変形可能とした場合でも要求機能を満たすアンダーカット部５０を形成することができる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。
　　１　　　　回転角検知装置
　　２　　　　回転軸（軸）
　　３　　　　磁石ユニット
　　４　　　　磁石ホルダ
　　４ａ　　　磁石収容部
　　４１　　　軸取付部
　　４２　　　磁石保持部
　　４３　　　内周面（内側面）
　　４３ａ　　テーパ部
　　４３ｂ　　逆テーパ部
　　４３ｃ　　突出部
　　４３ｆ　　逆テーパ部
　　４４　　　端面
　　４４ａ、４４ｂ　凹部
　　４５　　　溝部
　　５０　　　アンダーカット部
　　４’　　　焼結体
　　８１，８２，８５　凸部
　　５　　　　磁石
　　６　　　　磁気センサ
　　Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３　キャビティ

Claims (8)

  1. 　軸が圧入固定される軸取付部と、前記軸取付部の軸方向一方側に設けられ、磁石の周囲を保持する磁石保持部とを備え、前記磁石保持部の前記磁石と対向する内側面に、前記磁石と軸方向で係合するアンダーカット部を設けた磁石ホルダにおいて、
    　前記磁石保持部と前記軸取付部が焼結金属で一体に形成され、
    　前記磁石保持部の外周面および端面、並びに、前記軸取付部の内周面がそれぞれサイジングされており、
    　前記アンダーカット部が、前記磁石保持部の塑性変形で形成されていることを特徴とする磁石ホルダ。
  2. 　前記サイジングに伴って前記磁石保持部に作用する内径方向の圧迫力で、当該磁石保持部を塑性変形させた請求項１に記載の磁石ホルダ。
  3. 　前記軸取付部の磁石側の端面に、前記磁石と円周方向で係合する凹部を設けた請求項１または２に記載の磁石ホルダ。
  4. 　前記軸取付部の内周面に、軸方向に延び、前記軸取付部の磁石を設けた側とは反対側の端面に開口する溝部を設けた請求項１から３何れか１項に記載の磁石ホルダ。
  5. 　前記アンダーカット部をテーパ面で形成した請求項１から４何れか１項に記載の磁石ホルダ。
  6. 　前記アンダーカット部を突出部で形成した請求項１から４何れか１項に記載の磁石ホルダ。
  7. 　オーステナイト系のステンレス材により形成された請求項１から６いずれか１項に記載の磁石ホルダ。
  8. 　請求項１から７のいずれかに記載された磁石ホルダと、前記磁石ホルダの磁石保持部に保持された磁石とを有する磁石ユニット。
     
    　
PCT/JP2020/004839 2019-02-20 2020-02-07 磁石ホルダ、磁石ユニット WO2020170859A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP20758793.2A EP3928901A4 (en) 2019-02-20 2020-02-07 MAGNET HOLDER AND MAGNET UNIT
CN202080015130.6A CN113453821B (zh) 2019-02-20 2020-02-07 磁铁保持架和磁铁单元
US17/425,050 US20220099118A1 (en) 2019-02-20 2020-02-07 Magnet holder and magnet unit

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019-028339 2019-02-20
JP2019028339 2019-02-20
JP2019179401A JP7370207B2 (ja) 2019-02-20 2019-09-30 磁石ホルダ、磁石ユニット
JP2019-179401 2019-09-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020170859A1 true WO2020170859A1 (ja) 2020-08-27

Family

ID=72143657

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2020/004839 WO2020170859A1 (ja) 2019-02-20 2020-02-07 磁石ホルダ、磁石ユニット

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20220099118A1 (ja)
WO (1) WO2020170859A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021149660A1 (ja) * 2020-01-23 2021-07-29 株式会社デンソー 磁石ホルダ

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2592611A (en) * 2020-03-03 2021-09-08 Zf Automotive Uk Ltd A magnetic encoder

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5141780B2 (ja) 1971-11-17 1976-11-11
JPH07332363A (ja) * 1994-06-03 1995-12-22 Pooraito Kk 内径中間空洞状軸受およびその製造方法
JP2014057431A (ja) * 2012-09-12 2014-03-27 Denso Corp 回転位置検出装置
JP2016205977A (ja) 2015-04-22 2016-12-08 日立オートモティブシステムズ株式会社 回転角検出装置
JP2017173035A (ja) * 2016-03-22 2017-09-28 Tdk株式会社 磁石構造体及び回転角度検出器

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3734697A (en) * 1970-07-13 1973-05-22 Roth Co Roy E Pump impeller making
WO2015008622A1 (ja) * 2013-07-16 2015-01-22 Ntn株式会社 磁気エンコーダ装置および回転検出装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5141780B2 (ja) 1971-11-17 1976-11-11
JPH07332363A (ja) * 1994-06-03 1995-12-22 Pooraito Kk 内径中間空洞状軸受およびその製造方法
JP2014057431A (ja) * 2012-09-12 2014-03-27 Denso Corp 回転位置検出装置
JP2016205977A (ja) 2015-04-22 2016-12-08 日立オートモティブシステムズ株式会社 回転角検出装置
JP2017173035A (ja) * 2016-03-22 2017-09-28 Tdk株式会社 磁石構造体及び回転角度検出器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3928901A4

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021149660A1 (ja) * 2020-01-23 2021-07-29 株式会社デンソー 磁石ホルダ

Also Published As

Publication number Publication date
US20220099118A1 (en) 2022-03-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020170859A1 (ja) 磁石ホルダ、磁石ユニット
US9976874B2 (en) Magnetic encoder device and rotation detection device
US7837391B2 (en) Bearing retainer unit and electric motor furnished therewith
JP6275406B2 (ja) 磁気エンコーダ装置および回転検出装置
GB2365498A (en) Bearing ring and the production thereof
JP7370207B2 (ja) 磁石ホルダ、磁石ユニット
US20210071716A1 (en) Bearing and method for producing a bearing
TW508414B (en) Method of molding a bearing housing and motor using the bearing housing
US7103974B2 (en) Process for mounting bearing rings
JP5018529B2 (ja) 脆性リングのインサート成形方法および金型
JP2004316671A (ja) 内輪付きシェル型ころ軸受
CN108779803A (zh) 动压轴承及其制造方法
CN110193576B (zh) 转子毂的锻造模，以及转子毂的制造方法
JP2007100905A (ja) 自動調心すべり軸受および該自動調心すべり軸受の外輪の製造方法
JP3726394B2 (ja) ボールねじのボール循環チューブ
JP6227971B2 (ja) 磁気エンコーダ装置および回転検出装置
JPH04324880A (ja) マグネットロールの製造方法
JP6211381B2 (ja) 磁気エンコーダ装置および回転検出装置
JP3578297B2 (ja) 内径溝付き軸受の製造方法
JP4228190B2 (ja) 軸受用シールの製造方法及び軸受用シール
JPH08296641A (ja) スプラインユニットおよびスプラインユニットの外筒成形方法
JP2023118973A (ja) インサート焼結部品
JP2016180496A (ja) 軸受部材及びその製造方法
JP2002372153A (ja) シールリングの製造方法
JP2023520292A (ja) 電子膨張弁及び電子膨張弁の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20758793

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020758793

Country of ref document: EP

Effective date: 20210920