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WO2019044562A1 - トルク検出装置、及び、磁気センサモジュール - Google Patents

トルク検出装置、及び、磁気センサモジュール Download PDF

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WO2019044562A1
WO2019044562A1 PCT/JP2018/030667 JP2018030667W WO2019044562A1 WO 2019044562 A1 WO2019044562 A1 WO 2019044562A1 JP 2018030667 W JP2018030667 W JP 2018030667W WO 2019044562 A1 WO2019044562 A1 WO 2019044562A1
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WO
WIPO (PCT)
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magnetic
magnetic flux
yoke
flux guiding
guiding member
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2018/030667
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English (en)
French (fr)
Inventor
俊朗 鈴木
智 神野
深谷　繁利
田中　健
研介 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Soken Inc
Original Assignee
Denso Corp
Soken Inc
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Publication date
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Application filed by Denso Corp, Soken Inc filed Critical Denso Corp
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Priority to CN201880055725.7A priority patent/CN111051836B/zh
Publication of WO2019044562A1 publication Critical patent/WO2019044562A1/ja
Priority to US16/748,934 priority patent/US11255931B2/en
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    • G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/07—Hall effect devices

Definitions

  • the present disclosure relates to a torque detection device and a magnetic sensor module used for the torque detection device.
  • a torque detection device that detects a change in magnetic flux caused by relative rotation between a multipolar magnet and a yoke with a magnetic sensor, and detects a torque applied to a torsion bar based on an output signal of the magnetic sensor.
  • a configuration is known that uses a magnetic flux guiding member that collects the magnetic flux of the yoke and guides it to the magnetic sensor.
  • the magnet collection ring corresponding to the magnetic flux guiding member has a multipole magnet (or yoke) in which the distance from the central axis of the multipole magnet (or yoke) to the inner edge of the magnet collection ring is In the direction connecting the central axis of the magnetic sensor and the magnetic sensor).
  • This suppresses the periodic fluctuation of the magnetic flux generated in the magnetic circuit when the multipole magnet and the yoke rotate in synchronization with a constant torque.
  • noise due to the periodic fluctuation of the magnetic flux is referred to as “rotation noise”.
  • the output voltage of the magnetic sensor is amplified by an amplifier and transmitted to the control device. Therefore, it is important to improve the SN ratio by increasing the signal and reducing the noise.
  • the axial facing area of the magnetic flux guiding member and the yoke becomes relatively small at a portion near the magnetic sensor, and in some embodiments, the facing area of the magnetic flux guiding member and the yoke is It is 0. Therefore, when the magnetic flux guiding member and the yoke are made to face each other at a portion away from the magnetic sensor to collect the magnetic flux, the magnetic resistance is higher than when collecting the magnetic flux near the magnetic sensor, and the amount of magnetic flux collected by the sensor decreases. Therefore, the fluctuation noise and the signal become smaller, and there is a problem that improvement in the SN ratio can not be expected.
  • the objective of this indication is providing the torque detection apparatus which improves the SN ratio of the magnetic flux which a magnetic sensor detects, and the magnetic sensor module used for the torque detection apparatus.
  • the torque detection device of the present disclosure includes a torsion bar, a multipolar magnet, a set of yokes, one or more magnetic flux guiding members, and one or more magnetic sensors.
  • the torsion bar coaxially connects the first axis and the second axis, and converts a torque applied between the first axis and the second axis into a torsional displacement.
  • the multipolar magnet is fixed to the first axis or one end of the torsion bar, and N poles and S poles are alternately arranged in the circumferential direction.
  • One set of yokes is formed of a soft magnetic material and is fixed to the second shaft or the other end of the torsion bar on the radially outer side of the multipolar magnet, axially faces each other, and a magnetic circuit in the magnetic field of the multipolar magnet
  • the magnetic flux guiding member is formed of a soft magnetic material, and at least one of the yoke and the main body face each other to induce the magnetic flux of the magnetic circuit.
  • the magnetic sensor is disposed on the main body of the magnetic flux guiding member or an extension portion branched from the main body, and detects a magnetic flux induced by the magnetic flux guiding member.
  • the magnetic sensor and the central axis of the yoke are connected, and in the case of a plurality of magnetic sensors, the intermediate position of the plurality of magnetic sensors and the central axis of the yoke Let the connecting virtual straight line be a reference line.
  • a portion corresponding to both ends in the circumferential direction of the yoke in the opposing range of the main body of the magnetic flux guiding member and the yoke is defined as the peripheral end portion of the main body of the magnetic flux guiding member.
  • the magnetic flux guiding member is “per unit area between the magnetic flux guiding member and the yoke at the branching portion to the installation position or the extension portion of the magnetic sensor in the main body, compared to the peripheral end portion.
  • the reference numerals corresponding to the magnetic flux guiding member of the first aspect correspond to the general numerals “51, 52” excluding “560, 570” of the second aspect.
  • the distance from the central axis of the yoke to the central axis of the yoke is smaller than the distance from the peripheral end to the central axis of the yoke.
  • the side on the central axis side of the yoke is a straight line orthogonal to the reference line.
  • the magnetic flux guiding member can be miniaturized by forming the main body of the magnetic flux guiding member in a rectangular strip shape. Further, for example, in the case of manufacturing a magnetic flux guiding member by punching a sheet metal material with a press, it is possible to improve the yield by designing the shape of the magnetic flux guiding member.
  • the magnetic flux is branched from the reference line side of the magnetic flux guiding member toward the two magnetic sensors. It is believed that the transmitted noise is reduced. As a result, the SN ratio of the magnetic flux detected by the magnetic sensor can be further improved.
  • the present disclosure is also provided in the above-described torque detection device, and the magnetic flux guiding member and the magnetic sensor are provided as an integrally configured magnetic sensor module.
  • the magnetic sensor module is configured by resin molding integrally.
  • the magnetic sensor module can be manufactured and sold independently as a component of the torque detection device, and has an effect of improving the SN ratio when used in the torque detection device.
  • the torque detection device comprises two magnetic sensors. Further, in the magnetic flux guiding member, the side on the central axis side of the yoke is a straight line orthogonal to the reference line, and the two magnetic sensors are disposed symmetrically with respect to the reference line.
  • the magnetic flux guiding member is configured such that the magnetic permeance per unit area between the magnetic flux guiding member and the yoke is smaller at the installation site of the magnetic sensor in the main body or at the branch site to the extension portion than in the reference line. It is done.
  • the signal detected by the magnetic sensor is smaller than that in the first aspect.
  • the magnetic flux guiding member can be miniaturized by forming the main body of the magnetic flux guiding member in a rectangular strip shape.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a torque detection device according to each embodiment (a magnetic sensor module is a first embodiment),
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an electric power steering apparatus to which the torque detection device of each embodiment is applied
  • FIG. 3A is a plan view of the magnetic sensor module according to the first embodiment
  • FIG. 3B is a side view of the same.
  • FIG. 4 is an axial sectional view of the magnetic sensor module according to the first embodiment
  • FIG. 5A is a correlation diagram of the distance from the reference line and the magnetic permeance in the first embodiment
  • FIG. 5B is a diagram for explaining the reduction of swinging fluctuation according to the first embodiment
  • FIG. 6 is a diagram for explaining improvement in manufacturing yield by the magnetic flux guiding member of the first embodiment
  • FIG. 7 is a plan view of the magnetic sensor module of the second embodiment
  • FIG. 8A is a plan view of the magnetic sensor module of the third embodiment
  • FIG. 8B is a side view of the same.
  • FIG. 9A is a plan view of a magnetic sensor module according to a fourth embodiment
  • FIG. 9B is a side view of the same.
  • FIG. 10 is an axial sectional view of a magnetic sensor module according to a fourth embodiment
  • FIG. 11 is an axial sectional view of a magnetic sensor module according to a fifth embodiment
  • FIG. 12 is an axial sectional view of a magnetic sensor module according to a sixth embodiment
  • 13A is a plan view of the magnetic sensor module and the yoke of the seventh embodiment
  • FIG. 13B is a side view of the same.
  • FIG. 14 is an axial sectional view of a magnetic sensor module and a yoke according to a seventh embodiment
  • FIG. 15A is a plan view of a magnetic sensor module according to an eighth embodiment
  • FIG. 15B is a side view of the same.
  • FIG. 16 is a plan view of the magnetic sensor module of the ninth embodiment
  • FIG. 17A is a plan view of a magnetic sensor module according to a tenth embodiment
  • FIG. 17B is a side view of the same.
  • FIG. 18 is a correlation diagram of the distance from the reference line and the magnetic permeance in the tenth embodiment
  • FIG. 19 is a plan view of a magnetic sensor module according to an eleventh embodiment
  • FIG. 20 is a plan view of the magnetic sensor module of the twelfth embodiment
  • FIG. 21A is a plan view of a magnetic sensor module according to a thirteenth embodiment
  • FIG. 21B is an axial sectional view of the above
  • FIG. 22A is a plan view of a magnetic sensor module according to a fourteenth embodiment
  • FIG. 22B is an axial sectional view of the above
  • FIG. 23 is a view showing a preferable main body length of the linear magnetic flux guiding member of the first embodiment
  • FIG. 24 is a diagram showing the relationship between the number of radiation range magnetic poles in a linear magnetic flux guiding member and run-around noise
  • FIG. 25 is a view showing a preferable main body length of the arc-shaped magnetic flux guiding member of the third embodiment
  • FIG. 26 is a diagram showing the relationship between the number of radiation range magnetic poles in the arc-shaped magnetic flux guiding member and the whirling noise
  • FIG. 27A is a diagram showing the relationship between the number of radiation range magnetic poles and run-around noise when the number of magnetic poles of the multipolar magnet is 12
  • FIG. 27B is a diagram showing the relationship between the number of radiation range magnetic poles and run-around noise when the number of magnetic poles of the multipolar magnet is 20, FIG.
  • FIG. 28A is a view showing the form of a magnetic flux guiding member according to another embodiment
  • FIG. 28B is a view showing the form of a magnetic flux guiding member according to another embodiment
  • FIG. 29A is a view showing the form of a magnetic flux guiding member according to another embodiment
  • FIG. 29B is a view showing the form of a magnetic flux guiding member according to another embodiment
  • FIG. 30 is a view showing the form of a magnetic flux guiding member according to another embodiment
  • FIG. 31 is a view showing the form of a magnetic flux guiding member according to another embodiment
  • FIG. 32A is a plan view of a yoke of another embodiment
  • FIG. 32B is a partial perspective view of the same.
  • FIG. 33 is a reference drawing showing the flow of magnetic flux from the claws of the yoke to the ring.
  • the torque detection device of the present embodiment is applied to an electric power steering device for assisting a steering operation of a vehicle.
  • FIG. 2 a schematic configuration of an electric power steering apparatus to which the torque detection device of each embodiment is applied will be described.
  • the electric power steering apparatus 90 shown in FIG. 2 is a column assist type, it can be similarly applied to a rack assist type electric power steering apparatus.
  • the steering shaft 94 connected to the steering wheel 93 is provided with a torque detection device 10 for detecting a steering torque.
  • a pinion gear 96 is provided at the tip of the steering shaft 94, and the pinion gear 96 meshes with the rack shaft 97.
  • a pair of wheels 98 is rotatably connected to both ends of the rack shaft 97 via tie rods or the like. The rotational movement of the steering shaft 94 is converted into linear movement of the rack shaft 97 by the pinion gear 96, and the pair of wheels 98 is steered.
  • the torque detection device 10 is provided between the input shaft 11 and the output shaft 12 that constitute the steering shaft 94, detects a steering torque applied to the steering shaft 94, and outputs the detected steering torque to the ECU 91.
  • the ECU 91 controls the output of the motor 92 in accordance with the detected steering torque.
  • the steering assist torque generated by the motor 92 is decelerated via the reduction gear 95 and transmitted to the steering shaft 94.
  • a mode in which the torque detection device 10 includes two magnetic sensors 71 and 72 and outputs two values trq1 and trq2 as steering torque corresponds to the first to tenth embodiments and the like. Even if one torque information becomes unusable due to failure of the magnetic sensor or the arithmetic circuit by providing redundantly outputting the torque information used for the control of the ECU 91, the ECU 91 uses the other torque information to output the motor 92. Drive can continue. Therefore, such a redundant configuration is particularly effective in an electric power steering apparatus 90 that requires high reliability.
  • the torque detection device 10 may be configured to include one magnetic sensor 71.
  • the torque detection device 10 includes a torsion bar 13, a multipolar magnet 14, a pair of yokes 31 and 32, one or more magnetic flux induction members 51 and 52, and one or more magnetic sensors 71. , 72 mag. Further, a unit including one or more magnetic flux guiding members 51 and 52 and one or more magnetic sensors 71 and 72 is referred to as a magnetic sensor module 50.
  • FIG. 2 schematically showing the shapes of the constituent members
  • “50” is used as a code that includes the magnetic sensor modules of the embodiments
  • “51, 52” is a code that includes the magnetic flux guiding members of each embodiment.
  • the specific shapes of the magnetic flux guiding members 51 and 52 and the number of the magnetic sensors 71 and 72 are different.
  • only the entire configuration of the torque detection device 10 is referred to without referring to the detailed shapes of the magnetic flux guiding members 511 and 521 in FIG. 1.
  • the torsion bar 13 is fixed at one end to the input shaft 11 as the "first shaft” and at the other end to the output shaft 12 as the “second shaft” by the fixing pins 15 respectively. And coaxially connect the input shaft 11 and the output shaft 12 on the central axis O.
  • the torsion bar 13 is a rod-like elastic member, and converts a steering torque applied to the steering shaft 94 into a torsional displacement.
  • the multipolar magnet 14 is fixed to the input shaft 11, and N poles and S poles are alternately arranged in the circumferential direction. In the present embodiment, eight N poles and eight S poles, and a total of 16 poles are disposed at 22.5 ° intervals.
  • the pair of yokes 31 and 32 is formed of a soft magnetic material in an annular shape, and is fixed to the output shaft 12 on the radially outer side of the multipolar magnet 14 so as to axially face each other via a gap.
  • the pair of yokes 31, 32 has the same number of claws 33, 34 as the N pole and the S pole of the multipolar magnet 14, respectively, provided at equal intervals all around the inner edge of the ring.
  • the claws 33 of one yoke 31 and the claws 34 of the other yoke 32 are alternately arranged in a circumferentially shifted manner.
  • the pair of yokes 31, 32 form a magnetic circuit in the magnetic field generated by the multipole magnet 14.
  • the central axis O may be defined with reference to any of them.
  • the central axis O of the yokes 31 and 32 is basically described with reference to the yokes 31 and 32 in which the opposing relationship with the magnetic flux guiding members 51 and 52 is focused.
  • the axial direction and radial direction of the torsion bar 13, the multipolar magnet 14, and the pair of yokes 31 and 32 are simply referred to as “axial direction” and “radial direction”.
  • the plan view in the description of the drawings means a view as seen from the side of the first axis 11 in the axial direction, and the side view means a view as seen from the radial direction. “In plan view” is synonymous with “in axial projection”.
  • the magnetic flux guiding members 51 and 52 are formed of a soft magnetic material, and the main body 60 is opposed in the axial direction or radial direction to at least one of the pair of yokes 31 and 32, and the magnetic sensor 71 Guide to 72. In many embodiments other than the fourteenth embodiment, a set of magnetic flux guiding members 51, 52 is provided.
  • the yoke 31 and the magnetic flux guiding member 51 disposed on the side of the first shaft 11 in FIGS. 1 and 2 will be referred to as “upper yoke 31” and “upper magnetic flux guiding member 51”.
  • the yoke 32 and the magnetic flux guiding member 52 disposed on the second shaft 12 side are referred to as “lower yoke 32" and “lower magnetic flux guiding member 52".
  • the upper magnetic flux guiding member 51 faces the upper yoke 31, and the lower magnetic flux guiding member 52 faces the lower yoke 32.
  • the pair of yokes 31 and 32 are axially symmetrically disposed and axially opposed to each other.
  • the pair of magnetic flux guiding members 511 and 521 in the first embodiment has two sets of extension portions 61 and 62 branched from the main body 60.
  • the extension portions 61, 62 extend from the main body 60 radially outward of the yokes 31, 32.
  • the two magnetic sensors 71 and 72 are disposed between the extended portions 61 and 62, respectively.
  • the extension portions 61 and 62 have steps in the axial direction so as to minimize the gap at the portion where the magnetic sensors 71 and 72 are disposed.
  • the steps of the extension parts 61 and 62 can be formed by bending a sheet metal or the like.
  • the magnetic sensors 71, 72 detect magnetic flux induced by the magnetic flux guiding members 51, 52 from the pair of yokes 31, 32, convert them into voltage signals, and output them to the external ECU 91 via the lead wires 73, 74.
  • the magnetic sensors 71 and 72 are formed of a substantially rectangular IC package in which a Hall element, a magnetoresistive element, and the like are resin-molded.
  • the magnetic flux passing through the magnetic circuit periodically fluctuates when the multipole magnet 14 and the yokes 31 and 32 rotate synchronously.
  • the periodic fluctuation of the magnetic flux can become "a whirling noise" with respect to the output signal from the magnetic sensors 71, 72 to the ECU 91.
  • FIG. 33 is a reference diagram showing the flow of magnetic flux from the claws of the yoke to the ring.
  • the distance between the yokes 31 and 32 and the claws 33 and 34 of the yokes 31 and 32 facing the magnetic flux source causes a difference in magnetic flux density at the ring portions of the yokes 31 and 32. That is, the magnetic flux density is high in the portion close to the claws 33 and 34, and the magnetic flux density is small in the portion distant from the claws 33 and 34.
  • the shape of the magnet collection ring is determined so as to maximize the distance.
  • the magnet collection ring is formed in an elliptical arc shape in which the direction connecting the central axis O and the magnetic sensor is the major axis.
  • the axial facing area of the magnetic flux guiding member and the yoke becomes relatively small at a portion near the magnetic sensor, and in some embodiments, the facing area of the magnetic flux guiding member and the yoke is It is 0. Therefore, when the magnetic flux guiding member and the yoke are made to face each other at a portion away from the magnetic sensor to collect the magnetic flux, the magnetic resistance is higher than when collecting the magnetic flux near the magnetic sensor, and the amount of magnetic flux collected by the sensor decreases. Therefore, the fluctuation noise and the signal become smaller, and there is a problem that improvement in the SN ratio can not be expected.
  • this embodiment basically aims to improve the SN ratio of the magnetic flux detected by the magnetic sensor by suppressing whirling noise while increasing the signal toward the portion closer to the magnetic sensor.
  • the tenth embodiment is to improve the SN ratio only by the noise suppression effect without increasing the signal.
  • the size reduction and the assemblability of the magnetic sensor module 50 are improved as a further object.
  • the semi-annular magnetic flux collecting ring disclosed in Patent Document 1 has an assembling property in that it can be assembled from the radial direction as compared with an annular magnetic flux collecting ring in which the torsion bar 13 and the multipolar magnet 14 need to be passed therethrough. Excellent.
  • the magnetic sensor module 50 can be assembled in the radial direction, but also the magnetic sensor module 50 can be miniaturized, the manufacturing yield can be improved, and the space for component management can be reduced and the assembly performance can be further improved.
  • the reference numerals of the magnetic sensor modules are given the number of the embodiment in the third digit following "50", and the reference numerals of one set of magnetic flux guiding members are "51", " The third digit following “52” is assigned the embodiment number.
  • the reference numerals of the magnetic sensor modules indicate “1” to “4” in the third digit following “55”.
  • the reference numerals of the magnetic flux guiding members in the pair are given “0” to “3” in order in the third digit following “56” and “57”.
  • the symbol of the magnetic flux guiding member on only one side is “564”.
  • the configuration of the magnetic sensor module of each embodiment is shown by three views of a plan view, a side view, and an axial sectional view.
  • any figure is substantially the same as that of the above-mentioned embodiment, the above-mentioned figure is used suitably.
  • "in a plan view” means "when a plan view is viewed”.
  • FIG. 3A is a plan view
  • FIG. 3B is a side view
  • FIG. 4 is an axial sectional view.
  • the “plan view” is strictly a radial cross-sectional view in which the multipolar magnet 14 and the claws 33 and 34 of the yokes 31 and 32 are cut at the upper portion of the upper magnetic flux guiding member 51.
  • each plan view a "reference line X" extending in the left-right direction through the central axis O is described.
  • the reference line X is defined as an imaginary straight line connecting the center position of the two magnetic sensors 71 and 72 with the central axis O in the diagram of FIG. In other words, the two magnetic sensors 71, 72 are arranged symmetrically with respect to the reference line X.
  • the reference line X is defined as a virtual straight line connecting the one magnetic sensor 71 and the central axis O.
  • Each plan view is a diagram of a neutral state in which no torsion displacement is added to the torsion bar 13. In the neutral state, the center line of the magnetic pole (the S pole in the example of FIG. 3A) coincides with the reference line X.
  • the side view is a view of the magnetic sensor module 50 viewed from the outer side in the radial direction along the reference line X.
  • the alternate long and two short dashes lines show the outlines of the claws 33 and 34.
  • the torsion bar 13 and the multipolar magnet 14 are not shown.
  • the axial sectional view is a sectional view in a plane including the central axis O and the reference line X. In the axial sectional view, illustration of the torsion bar 13 is omitted, and the multipole magnet 14 shows only the outline.
  • FIG. 1 In the magnetic sensor module 501 of the first embodiment, the main bodies of the magnetic flux guiding members 511 and 521 are formed in a rectangular strip symmetrical with respect to the reference line X in plan view. The sides on the central axis O side of the magnetic flux guiding members 511 and 521 are straight lines orthogonal to the reference line X inside the yokes 31 and 32.
  • the magnetic flux guiding members 511, 521 have extension portions 61, 62 extending radially outward from the main body 60, and "a branch portion of the main body 60 to the extension portions 61, 62" will be referred to as an S portion.
  • the “branching to the extended portions 61, 62” substantially means the vicinity of the magnetic sensors 71, 72.
  • the "S part" is the same symbol as the S pole of the multipolar magnet 14, their distinction is self-explanatory and there is no risk of confusion.
  • peripheral end portions 63 and 64 of the main body 60 It is defined as “,” and is indicated by dashed hatching in the figure.
  • the peripheral end portions 63 and 64 are portions corresponding to “circumferential ends in the opposing range of the main body 60 and the yokes 31 and 32”, and the peripheral end portions 63 and 64 themselves are opposed to the yokes 31 and 32. It does not have to be included directly in the range.
  • the circumferential end portions 63 and 64 may correspond to “both circumferential ends in the direct facing range” on the outer side of the direct facing range, that is, on the side away from the reference line X.
  • the distance ds from the S portion to the central axis O is shorter than the distance de from the peripheral ends 63, 64 to the central axis O.
  • the magnetic flux guiding members 511, 521 face the annular surfaces of the yokes 31, 32 with a constant gap on the inner side in the axial direction, and the opposing area is close to the magnetic sensors 71, 72. It becomes relatively large at the intermediate portion 65, and becomes smaller toward the peripheral end portions 63, 64.
  • the facing area is larger than the peripheral end portions 63 and 64, so the magnetic field per unit area between the magnetic flux guiding members 511 and 521 and the yokes 31 and 32. Permeance increases.
  • the meaning of “per unit area” is to clearly indicate that the area of the range in which the magnetic permeance is compared is made the same for each part.
  • the description of “per unit area” in each case is omitted, and “magnetic permeance” is interpreted as meaning “magnetic permeance per unit area”.
  • the two magnetic sensors 71 and 72 are disposed between the extended portions 61 and 62, respectively.
  • the extended contact portions 61 and 62 are bent in the axial direction so as to minimize the gap at portions where the magnetic sensors 71 and 72 are disposed, and have steps.
  • the configuration of such extension portions 61 and 62 is common to the following second to seventh and ninth to eleventh embodiments.
  • FIG. 5A is a correlation diagram of the distance or the rotation angle from the reference line X and the magnetic permeance with respect to the magnetic permeance between the magnetic flux guiding members 51 and 52 and the yokes 31 and 32.
  • the magnetic flux guiding members 51, 52 are formed of a single soft magnetic material, the larger the facing area A between the magnetic flux guiding members 51, 52 and the yokes 31, 32, or the gap length As L is shorter, the magnetic permeance P is larger.
  • the gap between the magnetic flux guiding members 51 and 52 and the yokes 31 and 32 is constant, but the opposing area decreases as going from the intermediate portion 65 to the peripheral end portions 63 and 64.
  • the facing areas of the magnetic flux guiding members 51 and 52 and the yokes 31 and 32 are constant, but the gap increases from the middle portion 65 to the peripheral end portions 63 and 64. Therefore, in any of the embodiments, the magnetic permeance of the middle portion 65 is larger than the magnetic permeance of the peripheral ends 63, 64.
  • the correlation characteristic is any characteristic such as a straight line like P1, a simple curve without an inflection point like P2, a S-shaped curve like P3 or a step-like broken line in FIG. 5A. Good.
  • Patent No. 5090162 and US Patent No. 7,644,635 disclose that “the magnetic permeance between the flux guiding member and the yoke is determined independently of the relative radius and the angular position”. It is disclosed. This means that the magnetic permeance is constant regardless of the distance from the reference line X. This characteristic is shown by a broken line in FIG. 5A as a comparative example. The characteristics of the present embodiment are clearly different from the characteristics of the comparative example in that the magnetic permeance changes in accordance with the distance from the reference line X or the rotation angle.
  • magnetic sensors 71 and 72 are installed in extended parts 61 and 62 which branched from main part 60 near main part 65, or main part 60.
  • “installed” includes a mode in which the magnetic sensors 71 and 72 are disposed in a non-contact manner at positions close to the extension portions 61 and 62, and the magnetic sensors 71 and 72 do not necessarily extend. It does not mean to touch 62.
  • the installation site of the magnetic sensors 71, 72 in the main body 60 of the magnetic flux guide members 51, 52 or the branch site to the extension portions 61, 62 substantially means "near the magnetic sensors 71, 72".
  • the magnetic flux guiding members 51, 52 are “the magnetic flux guiding members 51, 52 at the installation site of the magnetic sensors 71, 72 in the main body 60 or at the branch sites to the extension portions 61, 62, compared to the peripheral end portions 63, 64.
  • the magnetic permeance per unit area between Y and the yokes 31 and 32 is increased. Thereby, the signal of the magnetic sensors 71 and 72 can be enlarged.
  • the shape of the magnet collection ring is formed in an annular shape, a semicircular shape, a semielliptical shape, etc. along the ring of the yoke.
  • the magnetic flux is collected from the wide area of the magnet collection ring to the magnetic sensor part, so that the signal becomes large to some extent and the magnetic flux fluctuation of each part is also collected. There will be fluctuations.
  • the magnetic permeance between the yokes 31 and 32 and the magnetic flux guiding members 51 and 52 is reduced at the peripheral end portions 63 and 64 apart from the magnetic sensors 71 and 72. Is configured.
  • magnetic flux flows between the yokes 31, 32 and the magnetic flux guiding members 511, 521, particularly in the S portion where the magnetic permeance is large. Then, the magnetic flux flowing into the magnetic flux guiding members 511 and 521 flows so as to leak and spread toward the peripheral end portions 63 and 64 as shown by the broken line arrow B. This is because the magnetic flux density is low and the magnetic resistance is small at the peripheral end portions 63 and 64 of the magnetic flux guiding members 511 and 521, unlike the magnetic flux collecting ring of the prior art torque detection device. As a result, the fluctuation of the magnetic flux flowing through the extended portions 61 and 62 toward the magnetic sensors 71 and 72 can be suppressed, that is, the magnetic flux can be smoothed.
  • the prior art magnet collection ring only collects the magnetic flux.
  • Loud swing noise occurs.
  • the magnetic flux guiding members 511 and 521 of the first embodiment are configured to suppress the fluctuation of the collected magnetic flux, the fluctuation of the whirling noise becomes small as shown in FIG. 5B.
  • the magnetic flux induced from the yokes 31 and 32 branches from the reference line X side toward the two magnetic sensors 71 and 72, and to the circumferential end portions 63 and 64. It will spread toward you. By this action, it is possible to reduce the propagated run-around noise.
  • the magnetic permeance between the magnetic flux guiding members 511 and 521 and the yokes 31 and 32 in the vicinity of the magnetic sensors 71 and 72 having the highest contribution to the amount of collected magnetic flux also for the signals of the magnetic sensors 71 and 72 Because the magnetic flux is collected by making From the above, in each embodiment except the tenth embodiment, it is possible to suppress swing noise (N) while obtaining a large signal (S) as compared with the prior art. Therefore, the SN ratio of the magnetic flux detected by the magnetic sensors 71 and 72 can be improved.
  • the main bodies 60 are arranged so that the extended portions 61 and 62 face each other, and are laid out so that the concavities and convexities fit each other. Since the side opposite to the extending portions 61 and 62 is a straight line, the width of the material used to take the two magnetic flux guiding members 511 and 512 is W1.
  • arc-shaped magnetic flux guiding members 513 and 523 in the third embodiment are indicated by a two-dot chain line.
  • waste of material can be minimized, and the manufacturing yield is improved.
  • the magnetic flux guiding members 511 and 521 have a small width in the direction of the reference line X, they can be assembled into the torque detection device 10 by sliding as shown by the block arrow IN in the space of width Win shown in FIG. 3A. Therefore, as compared with the case where, for example, a semi-annular magnetic flux guide member is assembled, the assemblability can be further improved.
  • the side view and the axial sectional view refer to FIGS. 3B and 4 of the first embodiment.
  • the reference numerals of the magnetic flux guiding members including the lower magnetic flux guiding member are denoted as “512, 522”.
  • the main bodies of the magnetic flux guiding members 512 and 522 are formed in a band shape having opposite concentric arcs symmetrical to the reference line X in plan view. It is done.
  • the concentric circular arc has a curvature smaller than that of a circular arc centered on the central axis O, centering on a point Q located on the reference line X on the opposite side to the magnetic sensors 71 and 72 with respect to the central axis O.
  • the distance ds from the S portion, which is a branched portion to the extension portions 61 and 62 in the main body 60, to the central axis O is from the distance de from the peripheral end portions 63 and 64 to the central axis O Too short.
  • the magnetic flux guiding members 512, 522 face the yokes 31, 32 with a constant gap inside in the axial direction.
  • the opposing area is relatively large at the intermediate portion 65 close to the magnetic sensors 71 and 72, and decreases toward the peripheral end portions 63 and 64.
  • the facing area is larger than that of the peripheral end portions 63 and 64, so the magnetic permeance between the magnetic flux guiding members 512 and 522 and the yokes 31 and 32 is increased. Therefore, the second embodiment exhibits the SN ratio improvement effect as in the first embodiment.
  • the first embodiment in which the side on the central axis O side of the magnetic flux guiding member is a straight line is interpreted as a special form in which the point Q in the second embodiment is at infinity and the curvature of the arc is infinitesimally small. Ru.
  • derivation member 513 is formed in strip shape which makes concentric arc centering on central axis O an opposite side in planar view. It is done.
  • the magnetic flux guiding members 513 and 523 face the yokes 31 and 32 on the inner side in the axial direction, and the facing areas thereof are constant in the circumferential direction of the yokes 31 and 32.
  • the axial gap between the magnetic flux guiding members 513 and 523 and the yokes 31 and 32 is from the gap gc at the intermediate portion 65 close to the magnetic sensors 71 and 72 to the gap ge at the peripheral ends 63 and 64 , Becomes larger toward the circumferential end portions 63, 64.
  • the third embodiment exhibits the SN ratio improvement effect as in the first embodiment.
  • the main bodies of the magnetic flux guiding members 514 and 524 are positioned radially outward of the outer shapes of the yokes 31 and 32 in plan view. And a rectangular strip symmetrical to the reference line X.
  • the sides on the central axis O side of the magnetic flux guiding members 514 and 524 are straight lines orthogonal to the reference line X. Therefore, the fourth embodiment achieves the effects of downsizing and yield improvement as in the first embodiment.
  • the magnetic flux guiding members 514 and 524 are opposed to the side surfaces of the yokes 31 and 32 in the radial direction in a side view and an axial sectional view.
  • the axial height of the facing portion is constant.
  • the radial gaps between the magnetic flux guiding members 514 and 524 and the yokes 31 and 32 increase from the intermediate portion 65 closer to the magnetic sensors 71 and 72 toward the peripheral end portions 63 and 64.
  • the gap is smaller than the peripheral end portions 63 and 64, so the magnetic permeance between the magnetic flux guiding members 514 and 524 and the yokes 31 and 32 is increased. Therefore, the fourth embodiment exhibits the SN ratio improvement effect as in the first embodiment.
  • FIGS. 11 and 12 show axial sectional views of the magnetic sensor modules 505 and 506 of the fifth and sixth embodiments.
  • the fifth and sixth embodiments are other variations relating to the facing configuration of the magnetic flux guiding member and the yoke.
  • the planar view shape of the main body of the magnetic flux guiding members 515, 525, 516, 526 in the fifth and sixth embodiments is a rectangular strip as in the first and fourth embodiments or an arc as in the second embodiment. It may be in the form of an opposite belt.
  • the magnetic flux guiding members 511, 521, etc. of the first embodiment face the annular surfaces of the yokes 31, 32 at the inner side in the axial direction, while the magnetic flux guiding members 515, 525 of the fifth embodiment are shown in FIG. Are disposed axially outside and face the annular surfaces of the yokes 31, 32 at the axially outside. Further, as shown in FIG. 12, the magnetic flux guiding members 516, 526 of the sixth embodiment face the annular surfaces and the side surfaces of the yokes 31, 32 in the axial outer side and in the radial direction. As described above, the magnetic flux guiding members of the respective embodiments may be disposed to be opposed to the yokes 31 and 32 by appropriately combining the axial direction, the radial direction, or both of the directions.
  • the main bodies of the magnetic flux guiding members 517 and 527 are radially outward of the outer shapes of the yokes 31 and 32 in plan view. It is formed in the shape of a band which is located and has concentric arcs centered on the central axis O as opposite sides.
  • a wall 35 for securing an axial height is formed at the peripheral edge of the yokes 31, 32 in a side view and an axial sectional view.
  • the plate thickness of the yokes 31 and 32 may be simply increased.
  • the magnetic flux guiding members 517 and 527 face the side surfaces of the yokes 31 and 32 in the radial direction, and the radial gap is constant. Further, the axial height of the main body of the magnetic flux guiding member 517, 527 decreases from the intermediate portion 65 closer to the magnetic sensors 71, 72 toward the peripheral end portions 63, 64.
  • the facing areas of the magnetic flux guiding members 517 and 527 and the yokes 31 and 32 become smaller as going from the intermediate portion 65 to the peripheral end portions 63 and 64.
  • the opposing area is larger than that of the peripheral end portions 63 and 64, so the magnetic permeance between the magnetic flux guiding members 517 and 527 and the yokes 31 and 32 becomes large. . Therefore, the seventh embodiment exhibits the SN ratio improvement effect as in the first embodiment.
  • the magnetic flux guiding members 518 and 528 are formed of only a rectangular strip-shaped main body, and do not have the extending portions 61 and 62.
  • the magnetic sensors 71, 72 are disposed between the sensor holding portions 66, 67 which are bent so as to be close to each other in the axial direction in the magnetic flux guiding members 518, 528.
  • the installation site of the magnetic sensors 71 and 72 in the main body 60 substantially corresponds to “near the magnetic sensors 71 and 72”.
  • the eighth embodiment can achieve the SN ratio improvement effect similarly to the first embodiment, and can make the magnetic sensor module 506 more compact.
  • the ninth embodiment The side view and the axial sectional view of the magnetic sensor module 509 of the ninth embodiment are omitted.
  • the reference numerals of the magnetic flux guiding members including the lower magnetic flux guiding member are denoted as “519, 529”.
  • the magnetic flux guiding members 519 and 529 are formed separately on one side and the other side of the reference line X, respectively.
  • the ninth embodiment is the same as the first embodiment.
  • the manufacturing yield of the magnetic flux guiding member can be further improved by omitting the intermediate portion 65.
  • a configuration in which two magnetic sensors 71 and 72 or four or more even magnetic sensors are symmetrically arranged with respect to the reference line X is premised.
  • FIG. 4 Tenth Embodiment About the magnetic sensor module 510 of 10th Embodiment, axial direction sectional drawing uses FIG. 4 of 1st Embodiment.
  • the magnetic flux guiding members 560 and 570 extend from the magnetic flux guiding members 511 and 521 of the first embodiment. The difference is that they are provided near the peripheral ends 63, 64. That is, in the tenth embodiment, the facing areas of the magnetic flux guiding members 560 and 570 and the yokes 31 and 32 at the S portion, which is a branched portion to the extension portions 61 and 62, are smaller than that of the middle portion 65. .
  • the magnetic sensors 71 and 72 may be installed directly on the main body 60 without providing the extended contact portion as in the eighth embodiment.
  • the magnetic sensors 71, 72 have peripheral edge portions 63, 64. Be placed close by. Therefore, the magnetic flux guiding members 560 and 570 of the tenth embodiment are S portions which are branched portions to the extension portions 61 and 62 in the main body 60, compared with the magnetic flux guiding members 560 and 570 as compared with the portion on the reference line X. The magnetic permeance between the yokes 31 and 32 is reduced.
  • the magnetic permeance between the flux guiding member and the yoke is determined independently of the relative radius and the angular position”, that is, the magnetic permeance is constant regardless of the distance from the reference line X.
  • the tenth embodiment is common to the first embodiment in that it differs from the characteristic.
  • the tenth embodiment does not have the effect of enlarging the signal as in the first embodiment.
  • the magnetic flux induced from the yokes 31 and 32 branches from the reference line X side toward the two magnetic sensors 71 and 72 as shown by the dashed arrow M.
  • the SN ratio of the magnetic flux detected by the magnetic sensors 71 and 72 is improved. Due to such characteristics, in the tenth embodiment, as in the ninth embodiment, a configuration in which two or more even magnetic sensors are symmetrically arranged with respect to the reference line X is premised.
  • the magnetic sensor module may be configured such that one magnetic sensor is disposed on the reference line X.
  • the eleventh and twelfth embodiments an embodiment in which the magnetic sensor is changed to one with respect to the first and eighth embodiments will be described as the eleventh and twelfth embodiments.
  • the side view and the axial sectional view of the magnetic sensor module 551 of the eleventh embodiment are omitted.
  • the reference numerals of the magnetic flux guiding members including the lower magnetic flux guiding member are denoted as “561, 571”.
  • the magnetic flux guiding members 561 and 571 are different from the magnetic flux guiding members 511 and 521 of the first embodiment in that one extending portion 61 corresponding to one magnetic sensor 71 is formed. .
  • the side view and the axial sectional view of the magnetic sensor module 552 according to the twelfth embodiment are omitted.
  • the reference numerals of the magnetic flux guiding members, including the lower magnetic flux guiding member, are denoted as “562, 572”.
  • the magnetic flux guiding members 562 and 572 are different from the magnetic flux guiding members 518 and 528 of the eighth embodiment in that one sensor holding portion 66 corresponding to one magnetic sensor 71 is formed. .
  • the number of magnetic sensors applied to the magnetic sensor module of each embodiment is one or two, except for the ninth and tenth embodiments assuming that two magnetic sensors 71 and 72 are provided. Or three or more. Specifically, the number of extending portions or sensor holding portions of the magnetic flux guiding member may be adjusted according to the number of applied magnetic sensors.
  • the magnetic sensors 71 and 72 are arranged such that the wide surface of the substantially rectangular IC package is orthogonal to the axis (so-called sideways).
  • the magnetic sensor module 553 according to the thirteenth embodiment shown in FIGS. 21A and 21B is disposed such that the wide surface of the substantially rectangular IC package is parallel to the axis (so-called vertical orientation).
  • FIG. 21A the reference numerals of the peripheral end portions 63 and 64 and the hatching are omitted.
  • the main body of the magnetic flux guiding members 563 and 573 is located on the outer side in the radial direction than the outer shape of the yokes 31 and 32 in plan view, and a rectangular strip symmetrical with respect to the reference line X And radially opposed to the yokes 31 and 32.
  • An extending portion 611 which bends and extends downward from the upper magnetic flux guiding member 563 holds the radially outer side of the magnetic sensor 71.
  • An extending portion 612 which bends and extends upward from the lower magnetic flux guiding member 573 holds the radially inner side of the magnetic sensor 71.
  • the thirteenth embodiment is effective, for example, when it is desired to set the lead-out direction of the lead wire 73 in the axial direction.
  • the thirteenth embodiment is also applicable to a single magnetic sensor.
  • a set of flux guiding members is provided to face each of the set of yokes.
  • the magnetic flux guiding member is provided only on one yoke side and is not provided on the other yoke side.
  • the magnetic flux guiding member 564 is disposed between the pair of yokes 31 and 32 in the axial direction, and the upper end thereof faces the upper yoke 31.
  • the magnetic sensor 71 is disposed between the lower end portion of the magnetic flux guiding member 564 and the lower yoke 32.
  • the magnetic flux is directly transmitted from the lower yoke 32 without the magnetic flux guiding member.
  • the magnetic flux guiding members do not necessarily have to be provided to face each of the pair of yokes.
  • the fourteenth embodiment is also applicable to a single magnetic sensor.
  • the main body 60 of the magnetic flux guiding members 51 and 52 As the shape of the main body 60 of the magnetic flux guiding members 51 and 52, “rectangular strip-shaped magnetic flux guiding members 511 and 521 having sides in the longitudinal direction orthogonal to the reference line X” in the first embodiment and “a third embodiment It is assumed that belt-like magnetic flux guiding members 513 and 523 having opposite sides with concentric arcs. In either case, the main body 60 is disposed symmetrically with respect to the reference line X.
  • the shapes of the magnetic flux guiding members 511 and 521 of the first embodiment are simply referred to as “linear”, and the shapes of the magnetic flux guiding members 513 and 523 of the third embodiment are simply referred to as “arc”.
  • FIG. 23 shows a plan view corresponding to FIG. 3A of the first embodiment.
  • division is performed by two straight lines OM1 and OM2 connecting the central axis O of the multipole magnet 14 and arbitrary points M1 and M2 of both peripheral end portions 63 and 64.
  • the range in the circumferential direction that is defined as “magnetic flux radiation range” is defined.
  • the S pole on the reference line X on the side of the magnetic flux guiding members 511 and 521 is referred to as a “reference pole”, and two N poles adjacent to both sides of the reference pole are referred to as “reference adjacent poles”.
  • reference adjacent poles two N poles adjacent to both sides of the reference poles.
  • the length of the linear magnetic flux guiding members 511 and 521 in the direction orthogonal to the reference line X of the main body 60 is referred to as "the number of magnetic poles of the multipole magnet included in the magnetic flux emission range” ""
  • the relationship between the number of radiation range magnetic poles and the whirling noise determined by simulation is shown in FIG. Swing noise decreases as the number of radiation range poles increases from one pole, becomes minimum at about 2.0 poles, and increases as it increases from two poles to three poles.
  • the length of the main body 60 of the magnetic flux guiding members 511 and 521 is preferably set so that the number of radiation range magnetic poles is included in the range of 1.2 to 2.8.
  • the tolerable threshold of the wobble noise when the tolerable threshold of the wobble noise is set to Th2 lower than Th1, the swirling noise falls below the tolerable threshold Th2 in the range of 1.5 to 2.5 poles of the number of magnetic poles in the radiation range. Therefore, in the range where the number of magnetic poles in the radiation range is 1.5 poles to 2.5 poles, the effect of reducing run-around noise is further increased. In particular, when the number of magnetic poles in the radiation range is 2.0, the effect of reducing run-out noise is maximized.
  • FIG. 25 shows a plan view corresponding to FIG. 8A of the third embodiment.
  • the terms and the illustrated notes use the matters related to FIG.
  • the straight lines OM1 and OM2 pass through the centers of the reference adjacent magnetic poles, and the number of magnetic poles of the multipolar magnet 14 included in the flux emission range is two.
  • the length in the circumferential direction of the main body 60 of the arc-shaped magnetic flux guiding members 513 and 523 is expressed by the number of radiation range magnetic poles, and the relationship between the number of radiation range magnetic poles obtained by simulation and the whirling noise is shown in FIG. .
  • Swing noise is maximum when the number of radiation poles is 2.5 or more, and decreases monotonically as the number of radiation poles decreases in a range where the number of magnetic poles is less than 2.5. Therefore, it is preferable that the circumferential length of the main body 60 of the magnetic flux guiding members 513 and 523 be set so that the number of radiation range magnetic poles is less than 2.5.
  • FIG. 27A and FIG. 27B show simulation results of the linear magnetic flux guiding members 511 and 521 in the case where the number of magnetic poles of the multipolar magnet is other than 16 poles.
  • the whirling noise is reduced when the number of magnetic poles in the radiation range indicated by the broken line is about 2.0 or more.
  • the distance between the magnetic flux guiding members 511 and 521 and the yokes 31 and 32 is long, and the influence of the magnet magnetic flux is eliminated.
  • the number of radiation range magnetic poles is in the range of 1.5 poles to 2.0 poles, the tendency of the runaway noise to rapidly decrease with the increase in the number of radiation range magnetic poles coincides with the case of 16 poles.
  • the number of magnetic poles of the multipole magnet is not limited to 16 poles, and in the case of 12 poles or 20 poles, the number of radiation range poles is 1.5 for the length of the main body 60 of the linear magnetic flux guiding members 511 and 521 It is preferable to fall within the range of ⁇ 2.5.
  • the main body 60 of the magnetic flux guiding members 511 and 521 is formed in a rectangular strip symmetrical with respect to the reference line X in plan view.
  • "rectangular strip shape” is illustrated as a shape where four sides are ideally comprised by a straight line.
  • the rectangular strip may be any one as long as the overall appearance exhibits a substantially rectangular shape.
  • a V-shaped cut concave toward the reference line X is formed on the short side constituting the peripheral end portions 63 and 64 of the main body 60.
  • the magnetic flux guiding member 565B of the magnetic sensor module 555B shown in FIG. 28B is formed in a trapezoidal shape in which the long sides on the extension contact portions 61 and 62 side of the main body 60 are shorter than the long sides on the central axis O side of the yokes 31 and 32. .
  • the magnetic flux guiding member 565C of the magnetic sensor module 555C shown in FIG. 29A is formed into a trapezoidal shape in which the long sides on the extended contact portions 61 and 62 side of the main body 60 are longer than the long sides on the central axis O side of the yokes 31 and 32. It is done.
  • the magnetic flux guiding member 565D of the magnetic sensor module 555D shown in FIG. 29B is a V-shaped member that is recessed toward the extended contact portions 61, 62 along the reference line X at the long side of the yokes 31, 32 of the main body 60 on the central axis O side. A cut is being formed.
  • the shape in which the long side of the substantially rectangular shape of the main body 60 is formed in a wavelike manner is also interpreted as being included in the “rectangular strip”.
  • the number of waves and the size of the unevenness are not limited to the illustrated example, and the shape of the waves may be triangular teeth or sawtooth.
  • the surface that looks straight with the naked eye is also considered to be a wavy surface on a microscopic basis.
  • opposite sides of the arc may be formed in a wave shape.
  • the magnetic flux guiding members 512 and 513 of the second and third embodiments have the main body 60 formed in an arc shape, but like the magnetic flux guiding member 567 of the magnetic sensor module 557 shown in FIG.
  • the main body 60 may be formed in a shape that forms a part of a polygon.
  • the main body 60 is formed of three straight parts in which both ends of the main straight part are bent radially inward, but in the other example, two V-shaped straight parts or four
  • the main body 60 may be configured from the above linear portion.
  • the pair of yokes 31 and 32 have an annular shape with a constant width, and the claws 33 and 34 are formed to axially bend from the inner periphery of the yokes 31 and 32 There is.
  • the inside of the ring is notched at the portion between the adjacent claws 38 and 39 and the width of the ring is narrowed.
  • the claws 38, 39 are formed so as to axially bend after projecting radially inward from the ring. Thereby, the area of the magnetic circuit of the claws 38 and 39 can be enlarged, and the magnetic flux collected in the yokes 36 and 37 can be increased.
  • the multipole magnet 14 is fixed to the input shaft 11 and the pair of yokes 31 and 32 are fixed to the output shaft 12. Conversely, the multipole magnet 14 is fixed to the output shaft 12.
  • the yokes 31 and 32 may be fixed to the input shaft 11.
  • the multipolar magnet 14 may be fixed to one end of the torsion bar 13 and the pair of yokes 31 and 32 may be fixed to the other end of the torsion bar 13.
  • the torque detection device of the present disclosure is not limited to the electric power steering device, and can be applied to various devices that detect an axial torque.

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Abstract

トルク検出装置（１０）のトーションバー（１３）は、入力軸（１１）と出力軸（１２）との間に加わるトルクを捩じれ変位に変換する。一組のヨーク（３１、３２）は、軟磁性体で形成され、出力軸（１２）に固定され、軸方向に互いに対向し、入力軸（１１）に固定された多極磁石（１４）の磁界内に磁気回路を形成する。一組の磁束誘導部材（５１、５２）は、軟磁性体で形成され、一組のヨーク（３１、３２）と本体（６０）が対向し、磁気回路の磁束を誘導する。磁気センサ（７１、７２）は、延接部（６１、６２）に設置され、磁束誘導部材（５１、５２）により誘導された磁束を検出する。磁束誘導部材（５１、５２）は、本体（６０）における延接部（７１、７２）への分岐部位で、周端部に比べ、磁束誘導部材（５１、５２）とヨーク（３１、３２）との間の単位面積当たりの磁気パーミアンスが大きくなるように構成されている。

Description

トルク検出装置、及び、磁気センサモジュール 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１７年９月１日に出願された特許出願番号２０１７－１６８７３０号、及び、２０１８年７月２０日に出願された特許出願番号２０１８－１３６６８５号に基づくものであり、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、トルク検出装置、及び、トルク検出装置に用いられる磁気センサモジュールに関する。
　従来、多極磁石とヨークとの相対的回転によって生ずる磁束の変化を磁気センサで検出し、磁気センサの出力信号に基づいて、トーションバーに加わるトルクを検出するトルク検出装置が知られている。また、この種のトルク検出装置において、ヨークの磁束を集めて磁気センサに誘導する磁束誘導部材を用いた構成が知られている。例えば特許文献１に開示された構成では、磁束誘導部材に相当する集磁リングは、多極磁石（またはヨーク）の中心軸から集磁リングの内縁部までの距離が、多極磁石（またはヨーク）の中心軸と磁気センサとを結ぶ方向において最大となるように形成されている。これにより、トルクが一定の状態で、多極磁石とヨークとが同期して回転する時に磁気回路に生ずる磁束の周期的変動が抑制される。以下、本明細書では、この磁束の周期的変動によるノイズを「振れ回りノイズ」という。
特開２０１２－２３７７２７号公報
　この種のトルク検出装置では、磁気センサの出力電圧がアンプで増幅されて制御装置に伝送されるため、信号を大きく、且つノイズを小さくすることによりＳＮ比を向上させることが重要である。しかし、特許文献１の構成では、磁気センサの近くの部位において磁束誘導部材とヨークとの軸方向の対向面積が相対的に小さくなり、実施形態によっては、磁束誘導部材とヨークとの対向面積が０となっている。そのため、磁気センサから離れた部分で磁束誘導部材とヨークとを対向させ磁束を集める場合、磁気センサ近傍で集める場合よりも磁気抵抗が高くなるため、センサに集められる磁束量が減少する。したがって、振れ回りノイズが小さくなるとともに信号も小さくなることから、ＳＮ比の向上が見込めないという問題がある。
　本開示の目的は、磁気センサが検出する磁束のＳＮ比を向上させるトルク検出装置、及び、そのトルク検出装置に用いられる磁気センサモジュールを提供することにある。
　本開示のトルク検出装置は、トーションバーと、多極磁石と、一組のヨークと、一つ以上の磁束誘導部材と、一つ以上の磁気センサと、を備える。トーションバーは、第１軸と第２軸とを同軸上に連結し、第１軸と第２軸との間に加わるトルクを捩じれ変位に変換する。多極磁石は、第１軸またはトーションバーの一端側に固定され、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に配置されている。一組のヨークは、軟磁性体で形成され、多極磁石の径外側で第２軸またはトーションバーの他端側に固定され、軸方向に互いに対向し、多極磁石の磁界内に磁気回路を形成する。
　磁束誘導部材は、軟磁性体で形成され、少なくとも一方のヨークと本体が対向し、磁気回路の磁束を誘導する。磁気センサは、前記磁束誘導部材の本体、又は、当該本体から分岐した延接部に設置され、磁束誘導部材により誘導された磁束を検出する。ここで、ヨークの軸方向の投影において、磁気センサが一つの場合、磁気センサとヨークの中心軸とを結び、磁気センサが複数の場合、複数の磁気センサの中間位置とヨークの中心軸とを結ぶ仮想直線を基準線とする。また、基準線を挟み、磁束誘導部材の本体とヨークとの対向範囲におけるヨークの周方向両端に対応する部位を磁束誘導部材の本体の周端部と定義する。
　本開示の第１の態様において、磁束誘導部材は、本体における磁気センサの設置部位又は延接部への分岐部位で、周端部に比べ、「磁束誘導部材とヨークとの間の単位面積当たりの磁気パーミアンス」が大きくなるように構成されている。なお、第１の態様の磁束誘導部材に対応する参照符号は、総括符号である「５１、５２」から第２の態様の「５６０、５７０」を除外したものに相当する。これにより、磁気センサが検出する信号が大きくなるため、ＳＮ比を向上させることができる。
　好ましくは、磁束誘導部材の本体における磁気センサの設置部位又は延接部への分岐部位からヨークの中心軸までの距離は、周端部からヨークの中心軸までの距離よりも短い。例えば磁束誘導部材は、ヨークの中心軸側の辺が基準線に直交する直線であることが好ましい。特に磁束誘導部材の本体が長方形帯状に形成されることで、磁束誘導部材を小型にすることができる。また、例えば板金材料をプレスで打ち抜いて磁束誘導部材を製造する場合には、磁束誘導部材の形状設計により歩留まりを向上させることができる。
　また、トルク検出装置が基準線に対して対称に配置される二つの磁気センサを備える構成では、磁束誘導部材の基準線側から二つの磁気センサに向かって磁束が分岐することにより、磁気センサに伝播されるノイズが低減すると考えられる。その結果、磁気センサが検出する磁束のＳＮ比をより向上させることができる。
　本開示は、また、上記のトルク検出装置に用いられ、磁束誘導部材及び磁気センサが、一体に構成されている磁気センサモジュールとして提供される。例えば磁気センサモジュールは、一体に樹脂モールドされることにより構成される。この磁気センサモジュールは、トルク検出装置を構成する部品として独立して製造販売されることができ、トルク検出装置に用いられたときＳＮ比を向上させる効果を奏する。
　本開示の第２の態様において、トルク検出装置は、二つの磁気センサを備える。また、磁束誘導部材は、ヨークの中心軸側の辺が基準線に直交する直線であり、二つの磁気センサは、基準線に対して対称に配置されている。磁束誘導部材は、本体における磁気センサの設置部位又は延接部への分岐部位で、基準線上の部位に比べ、磁束誘導部材とヨークとの間の単位面積当たりの磁気パーミアンスが小さくなるように構成されている。第２の態様では、磁気センサが検出する信号は第１の態様に比べ小さくなる。しかし、磁束誘導部材の基準線側から二つの磁気センサに向かって磁束が分岐することによるノイズ低減効果の方が大きい場合には、ＳＮ比の向上が図られる。特に磁束誘導部材の本体が長方形帯状に形成されることで、磁束誘導部材を小型にすることができる。
　本開示についての上記目的及びその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、各実施形態（磁気センサモジュールは第１実施形態）によるトルク検出装置の分解斜視図であり、 図２は、各実施形態のトルク検出装置が適用される電動パワーステアリング装置の概略構成図であり、 図３Ａは、第１実施形態の磁気センサモジュールの平面図であり、 図３Ｂは、同上の側面図であり、 図４は、第１実施形態の磁気センサモジュールの軸方向断面図であり、 図５Ａは、第１実施形態における基準線からの距離と磁気パーミアンスとの相関図であり、 図５Ｂは、第１実施形態による振れ回り変動の低減を説明する図であり、 図６は、第１実施形態の磁束誘導部材による製造歩留まり向上を説明する図であり、 図７は、第２実施形態の磁気センサモジュールの平面図であり、 図８Ａは、第３実施形態の磁気センサモジュールの平面図であり、 図８Ｂは、同上の側面図であり、 図９Ａは、第４実施形態の磁気センサモジュールの平面図であり、 図９Ｂは、同上の側面図であり、 図１０は、第４実施形態の磁気センサモジュールの軸方向断面図であり、 図１１は、第５実施形態の磁気センサモジュールの軸方向断面図であり、 図１２は、第６実施形態の磁気センサモジュールの軸方向断面図であり、 図１３Ａは、第７実施形態の磁気センサモジュール及びヨークの平面図であり、 図１３Ｂは、同上の側面図であり、 図１４は、第７実施形態の磁気センサモジュール及びヨークの軸方向断面図であり、 図１５Ａは、第８実施形態の磁気センサモジュールの平面図であり、 図１５Ｂは、同上の側面図であり、 図１６は、第９実施形態の磁気センサモジュールの平面図であり、 図１７Ａは、第１０実施形態の磁気センサモジュールの平面図であり、 図１７Ｂは、同上の側面図であり、 図１８は、第１０実施形態における基準線からの距離と磁気パーミアンスとの相関図であり、 図１９は、第１１実施形態の磁気センサモジュールの平面図であり、 図２０は、第１２実施形態の磁気センサモジュールの平面図であり、 図２１Ａは、第１３実施形態の磁気センサモジュールの平面図であり、 図２１Ｂは、同上の軸方向断面図であり、 図２２Ａは、第１４実施形態の磁気センサモジュールの平面図であり、 図２２Ｂは、同上の軸方向断面図であり、 図２３は、第１実施形態の直線状磁束誘導部材の好ましい本体の長さを示す図であり、 図２４は、直線状磁束誘導部材での放射範囲磁極数と振れ回りノイズとの関係を示す図であり、 図２５は、第３実施形態の円弧状磁束誘導部材の好ましい本体の長さを示す図であり、 図２６は、円弧状磁束誘導部材での放射範囲磁極数と振れ回りノイズとの関係を示す図であり、 図２７Ａは、多極磁石の磁極数が１２極の場合の放射範囲磁極数と振れ回りノイズとの関係を示す図であり、 図２７Ｂは、多極磁石の磁極数が２０極の場合の放射範囲磁極数と振れ回りノイズとの関係を示す図であり、 図２８Ａは、その他の実施形態の磁束誘導部材の形態を示す図であり、 図２８Ｂは、その他の実施形態の磁束誘導部材の形態を示す図であり、 図２９Ａは、その他の実施形態の磁束誘導部材の形態を示す図であり、 図２９Ｂは、その他の実施形態の磁束誘導部材の形態を示す図であり、 図３０は、その他の実施形態の磁束誘導部材の形態を示す図であり、 図３１は、その他の実施形態の磁束誘導部材の形態を示す図であり、 図３２Ａは、その他の実施形態のヨークの平面図であり、 図３２Ｂは、同上の部分斜視図であり、 図３３は、ヨークの爪からリングへの磁束の流れを示す参考図である。
　以下、トルク検出装置の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
　また、以下の第１～第１４実施形態を包括して「本実施形態」という。本実施形態のトルク検出装置は、車両のステアリング操作をアシストするための電動パワーステアリング装置に適用される。
　最初に図２を参照し、各実施形態のトルク検出装置が適用される電動パワーステアリング装置の概略構成について説明する。なお、図２に示す電動パワーステアリング装置９０はコラムアシスト式であるが、ラックアシスト式電動パワーステアリング装置にも同様に適用可能である。ハンドル９３に接続されたステアリングシャフト９４には操舵トルクを検出するためのトルク検出装置１０が設置されている。ステアリングシャフト９４の先端にはピニオンギア９６が設けられており、ピニオンギア９６はラック軸９７に噛み合っている。ラック軸９７の両端には、タイロッド等を介して、一対の車輪９８が回転可能に連結されている。ステアリングシャフト９４の回転運動は、ピニオンギア９６によってラック軸９７の直線運動に変換され、一対の車輪９８が操舵される。
　トルク検出装置１０は、ステアリングシャフト９４を構成する入力軸１１と出力軸１２との間に設けられ、ステアリングシャフト９４に加わる操舵トルクを検出してＥＣＵ９１に出力する。ＥＣＵ９１は、検出された操舵トルクに応じて、モータ９２の出力を制御する。モータ９２が発生した操舵アシストトルクは、減速ギア９５を介して減速され、ステアリングシャフト９４に伝達される。
　ここで、トルク検出装置１０が二つの磁気センサ７１、７２を備え、操舵トルクとして二つの値ｔｒｑ１、ｔｒｑ２を出力する形態は第１～第１０実施形態等に対応する。ＥＣＵ９１の制御に用いるトルク情報を冗長出力する構成とすることで、仮に磁気センサや演算回路の故障により一方のトルク情報が使用不能となっても、ＥＣＵ９１は、他方のトルク情報を用いてモータ９２の駆動を継続することができる。そのため、このような冗長構成は、高い信頼性が要求される電動パワーステアリング装置９０において特に有効である。ただし、第１１、第１２実施形態のように、トルク検出装置１０は一つの磁気センサ７１を備える構成としてもよい。
　次に、トルク検出装置１０の全体構成について、図１、図２を参照して説明する。図２に示すように、トルク検出装置１０は、トーションバー１３、多極磁石１４、一組のヨーク３１、３２、一つ以上の磁束誘導部材５１、５２、及び、一つ以上の磁気センサ７１、７２等から構成される。また、一つ以上の磁束誘導部材５１、５２及び一つ以上の磁気センサ７１、７２を含むユニットを磁気センサモジュール５０と表す。
　ここで、構成部材の形状を模式的に示す図２では、各実施形態の磁気センサモジュールを包括する符号として「５０」を用い、各実施形態の磁束誘導部材を包括する符号として「５１、５２」を用いる。一方、第１実施形態の磁束誘導部材の形状を具体的に表した図１では、第１実施形態の磁気センサモジュールの符号「５０１」、及び、第１実施形態の磁束誘導部材の符号「５１１、５２１」を用いる。このように各実施形態は、磁束誘導部材５１、５２の具体的形状や磁気センサ７１、７２の数が異なる。ただし、この部分での説明では、図１における磁束誘導部材５１１、５２１の詳細な形状には言及せず、トルク検出装置１０の全体構成のみを参照する。
　図１、図２に示すように、トーションバー１３は、一端側が「第１軸」としての入力軸１１に、他端側が「第２軸」としての出力軸１２に、それぞれ固定ピン１５で固定され、入力軸１１と出力軸１２とを中心軸Ｏの同軸上に連結する。トーションバー１３は、棒状の弾性部材であり、ステアリングシャフト９４に加わる操舵トルクを捩じれ変位に変換する。多極磁石１４は、入力軸１１に固定され、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に配置されている。本実施形態では、Ｎ極とＳ極とが各８極、計１６極が２２．５°間隔で配置されている。
　一組のヨーク３１、３２は、軟磁性体で環状に形成され、多極磁石１４の径外側で出力軸１２に固定され、軸方向にギャップを介して互いに対向している。一組のヨーク３１、３２は、それぞれ、多極磁石１４のＮ極及びＳ極と同数の爪３３、３４が環の内縁に沿って全周に等間隔に設けられる。一方のヨーク３１の爪３３と他方のヨーク３２の爪３４とは、周方向にずれて交互に配置される。こうして、一組のヨーク３１、３２は、多極磁石１４が発生する磁界内に磁気回路を形成する。
　トーションバー１３に捩じれ変位が加わると、多極磁石１４と一組のヨーク３１、３２との相対回転に伴って磁気回路を通る磁束が変化し、その磁束を検出することで回転角度の情報が得られる。その検出原理は特許文献１（特開２０１２－２３７７２７号公報）の図５、図６等に記載されている。
　トーションバー１３、多極磁石１４、及び、一組のヨーク３１、３２は同軸に構成されるため、それらのいずれを基準として中心軸Ｏが定義されてもよい。本明細書では、磁束誘導部材５１、５２との対向関係が着目されるヨーク３１、３２を基準として、基本的に「ヨーク３１、３２の中心軸Ｏ」と記載する。
　また、実施形態の説明では、トーションバー１３、多極磁石１４、一組のヨーク３１、３２等の軸方向及び径方向を、単に「軸方向」及び「径方向」という。また、図面の説明における平面図は軸方向の第１軸１１側から視た図を意味し、側面図は径方向から視た図を意味する。「平面視にて」は、「軸方向の投影において」と同義である。
　磁束誘導部材５１、５２は、軟磁性体で形成され、一組のヨーク３１、３２のうち少なくとも一方のヨークと軸方向または径方向で本体６０が対向し、磁気回路の磁束を磁気センサ７１、７２に誘導する。第１４実施形態を除く多くの実施形態では、一組の磁束誘導部材５１、５２が備えられる。
　以下、説明の便宜上、図１、図２において第１軸１１側に配置されるヨーク３１及び磁束誘導部材５１を「上側のヨーク３１」及び「上側の磁束誘導部材５１」という。また、第２軸１２側に配置されるヨーク３２及び磁束誘導部材５２を「下側のヨーク３２」及び「下側の磁束誘導部材５２」という。上側の磁束誘導部材５１は上側のヨーク３１と対向し、下側の磁束誘導部材５２は下側のヨーク３２と対向する。第１３実施形態を除く多くの実施形態では、一組のヨーク３１、３２は軸方向に対称に配置され、軸方向に互いに対向する。
　図１に示すように、第１実施形態の一組の磁束誘導部材５１１、５２１は、本体６０から分岐した二組の延接部６１、６２を有している。詳しくは、延接部６１、６２は、本体６０からヨーク３１、３２の径方向外側に延びる。二つの磁気センサ７１、７２は、それぞれ延接部６１、６２の間に配置される。延接部６１、６２は、磁気センサ７１、７２が間に配置される部分においてギャップが最小となるように、軸方向に段差を有している。例えば磁束誘導部材５１、５２がプレス成形される場合、延接部６１、６２の段差は、板金を折り曲げること等によって形成可能である。
　磁気センサ７１、７２は、一組のヨーク３１、３２から磁束誘導部材５１、５２により誘導された磁束を検出して電圧信号に変換し、リード線７３、７４を経由して外部のＥＣＵ９１に出力する。例えば磁気センサ７１、７２は、ホール素子、磁気抵抗素子等が樹脂モールドされた略直方体のＩＣパッケージで構成されている。
　以上の構成のトルク検出装置において、トーションバー１３に加わるトルクが一定の状態で、多極磁石１４とヨーク３１、３２とが同期して回転する時に、磁気回路を通る磁束が周期的に変動する。この磁束の周期的変動は、磁気センサ７１、７２からＥＣＵ９１への出力信号に対し「振れ回りノイズ」となり得る。
　ここで、ヨークの爪からリングへの磁束の流れを示す参考図である図３３を参照し、振れ回りノイズについて説明する。磁束源となる多極磁石１４に面するヨーク３１、３２の爪３３、３４との距離によって、ヨーク３１、３２のリング部分には磁束密度の差が生じる。つまり、爪３３、３４に近い部分では磁束密度が高くなり、爪３３、３４から離れた部分では磁束密度が小さくなる。
　そのため、多極磁石１４とヨーク３１、３２とが同期して回転する場合、ヨーク３１、３２のリング間の特定の位置に配置された磁気センサでは、回転に伴った磁束の変動が検知される。さらに、回転に伴って、爪３３、３４同士の間から漏れる漏れ磁束が加わり、磁束の変動が大きくなる。これが振れ回りノイズとして磁気センサで検出される。このように、磁気センサで検出される信号に比べ振れ回りノイズが相対的に大きくなると、ＳＮ比が低下することとなる。
　このノイズに対し、特許文献１の従来技術では、中心軸Ｏと磁気センサとを結ぶ方向において、中心軸Ｏから集磁リング（ずなわち、本実施形態の磁束誘導部材）の内縁部までの距離が最大となるように、集磁リングの形状が決められている。例えば集磁リングは、中心軸Ｏと磁気センサとを結ぶ方向が長径となる楕円弧状に形成されている。このように磁気センサを多極磁石から遠ざけることで、磁束変動による磁気センサへの影響を抑制しようとしている。
　しかし、特許文献１の構成では、磁気センサの近くの部位において磁束誘導部材とヨークとの軸方向の対向面積が相対的に小さくなり、実施形態によっては、磁束誘導部材とヨークとの対向面積が０となっている。そのため、磁気センサから離れた部分で磁束誘導部材とヨークとを対向させ磁束を集める場合、磁気センサ近傍で集める場合よりも磁気抵抗が高くなるため、センサに集められる磁束量が減少する。したがって、振れ回りノイズが小さくなるとともに信号も小さくなることから、ＳＮ比の向上が見込めないという問題がある。
　そこで本実施形態は、基本的に、磁気センサの近傍の部位ほど信号を大きくしつつ振れ回りノイズを抑制することで、磁気センサが検出する磁束のＳＮ比を向上させることを目的とする。ただし、例外的に第１０実施形態は、信号を大きくすることなくノイズの抑制効果のみによってＳＮ比を向上させるものである。
　また、一部の実施形態では、さらなる目的として、磁気センサモジュール５０の小型化及び組み付け性の向上を図る。例えば特許文献１に開示された半環状の集磁リングは、トーションバー１３や多極磁石１４を中に通す必要のある環状の集磁リングに比べ、径方向から組み付け可能である点で組み付け性に優れる。一部の実施形態では、径方向から組み付け可能というだけでなく、磁気センサモジュール５０を小型化し、製造歩留まりを向上させると共に、部品管理のスペース低減や組み付け性の一層の向上を図る。
　次に、図３Ａ～図２２Ｂを参照し、実施形態毎に磁気センサモジュール５０の詳細な構成を説明する。以下の第１～第９実施形態について、磁気センサモジュールの符号は、「５０」に続く３桁目に実施形態の番号を付し、一組の磁束誘導部材の符号は、「５１」、「５２」に続く３桁目に実施形態の番号を付す。第１０～第１４実施形態については、磁気センサモジュールの符号は、「５５」に続く３桁目に順に「１」～「４」を付す。また、第１０～第１３実施形態について、一組の磁束誘導部材の符号は、「５６」、「５７」に続く３桁目に順に「０」～「３」を付す。第１４実施形態については、片側のみの磁束誘導部材の符号を「５６４」とする。
　各実施形態の磁気センサモジュールの構成は、原則として、平面図、側面図、軸方向断面図の三図によって示す。ただし、いずれかの図が前出の実施形態と実質的に同じである場合、適宜、前出の図を援用する。また、明細書中、例えば「平面視にて」とは、「平面図を視たとき」の意味である。第１実施形態では、図３Ａが平面図、図３Ｂが側面図、図４が軸方向断面図である。「平面図」は、厳密には上側の磁束誘導部材５１の上部で多極磁石１４及びヨーク３１、３２の爪３３、３４を切断した径方向断面図であるが、磁束誘導部材５１の視点から「平面図」と記す。また、径方向断面視にて実際に環が見えるのは下側のヨーク３２のみであるが、説明の都合上、上側のヨーク３１を含めて符号を「３１、３２」と付す。
　各平面図には、中心軸Ｏを通って左右方向に延びる「基準線Ｘ」が記載される。図３Ａ等、二つの磁気センサ７１、７２を備える構成の図では、基準線Ｘは、二つの磁気センサ７１、７２の中間位置と中心軸Ｏとを結ぶ仮想直線と定義される。言い換えれば、二つの磁気センサ７１、７２は、基準線Ｘに対して対称に配置される。図１９等、一つの磁気センサ７１を備える構成の図では、基準線Ｘは、一つの磁気センサ７１と中心軸Ｏとを結ぶ仮想直線と定義される。また、各平面図は、トーションバー１３に捩じれ変位が加わっていない中立状態の図である。中立状態では、磁極（図３Ａの例ではＳ極）の中心線が基準線Ｘに一致する。
　側面図は、基準線Ｘに沿って、磁気センサモジュール５０を径方向外側から視た図である。二点鎖線は爪３３、３４の外形を示す。側面図では、トーションバー１３、多極磁石１４の図示を省略する。軸方向断面図は、中心軸Ｏ及び基準線Ｘを含む平面での断面図である。軸方向断面図ではトーションバー１３の図示を省略し、多極磁石１４は外形線のみを示す。
　（第１実施形態）
　図３Ａ、図３Ｂ、図４を参照し、第１実施形態について説明する。第１実施形態の磁気センサモジュール５０１では、平面視にて、磁束誘導部材５１１、５２１の本体は、基準線Ｘに対して対称な長方形帯状に形成されている。磁束誘導部材５１１、５２１の中心軸Ｏ側の辺は、ヨーク３１、３２の内部で基準線Ｘに直交する直線である。
　磁束誘導部材５１１、５２１は、本体６０から径方向外側に延びる延設部６１、６２を有しており、「本体６０における延接部６１、６２への分岐部位」をＳ部と記す。「延接部６１、６２への分岐部位」は、実質的に磁気センサ７１、７２の近傍を意味する。なお、「Ｓ部」は多極磁石１４のＳ極と同じ記号であるが、それらの区別は自明であり、混同のおそれはない。
　また、基準線Ｘを挟み、磁束誘導部材５１１、５２１の本体６０とヨーク３１、３２との対向範囲におけるヨーク３１、３２の周方向両端に対応する部位を「本体６０の周端部６３、６４」と定義し、図中、破線ハッチングで示す。周端部６３、６４は、「本体６０とヨーク３１、３２との対向範囲における周方向両端」に「対応する」部位であって、周端部６３、６４自体がヨーク３１、３２との対向範囲に直接含まれていなくてもよい。例えば周端部６３、６４は、直接的な対向範囲よりも外側、すなわち基準線Ｘから離れた側において、「直接的な対向範囲における周方向両端」に対応していればよい。Ｓ部から中心軸Ｏまでの距離ｄｓは、周端部６３、６４から中心軸Ｏまでの距離ｄｅよりも短い。
　側面視及び軸方向断面視にて、磁束誘導部材５１１、５２１は、軸方向の内側において一定のギャップでヨーク３１、３２の環状面に対向し、その対向面積は、磁気センサ７１、７２に近い中間部６５で相対的に大きく、周端部６３、６４に向かうほど小さくなる。延設部６１、６２への分岐部位であるＳ部では、周端部６３、６４に比べ対向面積が大きいため、磁束誘導部材５１１、５２１とヨーク３１、３２との間の単位面積当たりの磁気パーミアンスが大きくなる。
　ここで、「単位面積当たり」の意味は、部位毎に磁気パーミアンスを比較する範囲の面積を同一とすることを明確に記すことにある。以下の実施形態の説明では、都度の「単位面積当たり」の記載を省略し、「磁気パーミアンス」とは「単位面積当たりの磁気パーミアンス」を意味するものとして解釈する。
　二つの磁気センサ７１、７２は、それぞれ延接部６１、６２の間に配置される。延接部６１、６２は、磁気センサ７１、７２が間に配置される部分においてギャップが最小となるように軸方向に折り曲げられ、段差を有している。このような延接部６１、６２の構成は、以下の第２～第７、第９～第１１実施形態において共通である。
　次に図５Ａ、図５Ｂ、図６を参照し、第１０実施形態を除く各実施形態の磁気センサモジュール５０の作用効果について説明する。まず、信号が大きくなる理由を説明する。図５Ａに、磁束誘導部材５１、５２とヨーク３１、３２との間の磁気パーミアンスについて、基準線Ｘからの距離または回転角度と磁気パーミアンスとの相関図を示す。磁気パーミアンスＰは、材の透磁率μ、対向面積Ａ、ギャップ長Ｌを用いて、式（１）で表される。
　　Ｐ＝μ（Ａ／Ｌ）　・・・（１）
　ここで、磁束誘導部材５１、５２は単一の軟磁性材質で形成されることを前提とすると、磁束誘導部材５１、５２とヨーク３１、３２との対向面積Ａが大きいほど、又は、ギャップ長Ｌが短いほど、磁気パーミアンスＰは大きくなる。
　第１実施形態等では、磁束誘導部材５１、５２とヨーク３１、３２とのギャップは一定であるが、対向面積が中間部６５から周端部６３、６４に向かうほど小さくなる。一方、後述の第３実施形態等では、磁束誘導部材５１、５２とヨーク３１、３２との対向面積は一定であるが、ギャップが中間部６５から周端部６３、６４に向かうほど大きくなる。したがって、いずれの実施形態でも、中間部６５の磁気パーミアンスが周端部６３、６４の磁気パーミアンスよりも大きくなる。その相関特性は、図５Ａ中、Ｐ１のような直線、Ｐ２のような変曲点の無い単純な曲線、Ｐ３のようなＳ字曲線或いはステップ状の折れ線等、どのような特性であってもよい。
　ところで、特許第５０９０１６２号公報及び米国特許ＵＳ７，６４４，６３５号明細書には、「磁束誘導部材とヨークとの間の磁気パーミアンスが、相対的半径及び角度位置とは独立に決められる」構成が開示されている。これは、基準線Ｘからの距離によらず磁気パーミアンスが一定となる特性を有することを意味する。この特性を比較例として、図５Ａに破線で示す。本実施形態の特性は、基準線Ｘからの距離または回転角度に応じて磁気パーミアンスが変化するという点で、比較例の特性とは明らかに異なるものである。
　そして、第１０実施形態を除く各実施形態では、磁気センサ７１、７２は、中間部６５の近くの本体６０、又は、本体６０から分岐した延設部６１、６２に設置される。ここで、「設置される」には、延接部６１、６２に近接した位置に磁気センサ７１、７２が非接触で配置される形態を含み、必ずしも磁気センサ７１、７２が延設部６１、６２に接触することを意味しない。磁束誘導部材５１、５２の本体６０における磁気センサ７１、７２の設置部位又は延接部６１、６２への分岐部位は、実質的に「磁気センサ７１、７２の近傍」を意味する。そして、磁束誘導部材５１、５２は、本体６０における磁気センサ７１、７２の設置部位又は延接部６１、６２への分岐部位で、周端部６３、６４に比べ、「磁束誘導部材５１、５２とヨーク３１、３２との間の単位面積当たりの磁気パーミアンス」が大きくなるように構成されている。これにより、磁気センサ７１、７２の信号を大きくすることができる。
　次に、振れ回りノイズが低減する理由を説明する。特許文献１等の従来技術のトルク検出装置では、集磁リングの形状は、ヨークのリングに沿った円環状、半円状、半楕円状等に形成されている。これらの形状では、集磁リングの広範囲の部分から磁気センサ部分に磁束を集めてくることになるため、信号がある程度大きくなると同時に、各部位の磁束変動も集めてしまい、その結果、大きな振れ回り変動が生じる。一方、第１０実施形態を除く各実施形態では、磁気センサ７１、７２から離れた周端部６３、６４で、ヨーク３１、３２と磁束誘導部材５１、５２との間の磁気パーミアンスが低下するように構成されている。
　第１実施形態の図３Ａにおいて、特に、磁気パーミアンスが大きいＳ部で、ヨーク３１、３２と磁束誘導部材５１１、５２１との間に磁束が流れる。そして、磁束誘導部材５１１、５２１に流れ込んだ磁束は、破線矢印Ｂで示すように、周端部６３、６４に向かって漏れ広がるように流れていく。これは、従来技術のトルク検出装置の集磁リングと違い、磁束誘導部材５１１、５２１の周端部６３、６４では、磁束密度が低く、磁気抵抗が小さい状態になっているためである。これにより、延設部６１、６２を通って磁気センサ７１、７２側に流れる磁束の変動が抑制、つまり磁束が平滑化される効果が生まれる。
　例えば、多極磁石１４の磁極が二つのヨーク３１、３２の爪３３、３４の間にある中立状態、すなわちトルクが加わっていない状態で、従来技術の集磁リングは、磁束を集めるだけであり、大きな振れ回りノイズが発生する。それに対し、第１実施形態の磁束誘導部材５１１、５２１は、集めた磁束の変動を抑える構造となっているため、図５Ｂに示すように振れ回りノイズの変動が小さくなる。加えて、二つの磁気センサ７１、７２を備える構成では、ヨーク３１、３２から誘導された磁束は基準線Ｘ側から二つの磁気センサ７１、７２に向かって分岐し、周端部６３、６４に向かって広がっていく。この作用により、伝播される振れ回りノイズを低減させることができる。
　なお、磁気センサ７１、７２の信号についても、集められる磁束量に対して最も寄与度の高い磁気センサ７１、７２の近傍で、磁束誘導部材５１１、５２１とヨーク３１、３２との間の磁気パーミアンスが大きくされて磁束が集められるため、信号の低下に対する影響は小さい。以上のことから、第１０実施形態を除く各実施形態では、従来技術に対し、大きな信号（Ｓ）を得つつ、振れ回りノイズ（Ｎ）を抑制することが可能となる。よって、磁気センサ７１、７２が検出する磁束のＳＮ比を向上させることができる。
　次に図６を参照し、第１実施形態の磁束誘導部材５１１、５１２を用いることによる製造歩留まり向上について説明する。例えば板金材料をプレスで打ち抜いて二枚の磁束誘導部材５１１、５１２を取る場合、延設部６１、６２が向かい合うように本体６０を並べ、互いに凹凸が嵌り合うようにレイアウトする。延設部６１、６２と反対側の辺は直線であるため、二枚の磁束誘導部材５１１、５１２を取るために使用される材料の幅はＷ１となる。
　比較のため、第３実施形態における円弧状の磁束誘導部材５１３、５２３を二点鎖線で示す。この形態では二枚の磁束誘導部材５１１、５１２を取るために幅Ｗ３の材料を使用する必要があり、ムダが大きい。これに対し、第１実施形態では材料のムダを最小限に抑えることができ、製造歩留まりが向上する。また、磁束誘導部材５１１、５２１は基準線Ｘ方向の幅が小さいため、図３Ａに示す幅Ｗｉｎのスペースで、ブロック矢印ＩＮのようにスライドさせてトルク検出装置１０に組み付けることができる。したがって、例えば半環状の磁束誘導部材を組み付ける場合に比べ、さらに組み付け性を向上させることができる。
　（第２実施形態）
　第２実施形態の磁気センサモジュール５０２について、側面図及び軸方向断面図は第１実施形態の図３Ｂ及び図４を援用する。図７の平面図において、下側の磁束誘導部材を含め、磁束誘導部材の符号を「５１２，５２２」と記す。
　図７に示すように、第２実施形態の磁気センサモジュール５０２では、平面視にて、磁束誘導部材５１２、５２２の本体は、基準線Ｘに対して対称な同心円弧を対辺とする帯状に形成されている。この同心円弧は、基準線Ｘ上で中心軸Ｏに対し磁気センサ７１、７２とは反対側に位置する点Ｑを中心とし、中心軸Ｏを中心とする円弧よりも曲率が小さい。第１実施形態と同様に、本体６０における延設部６１、６２への分岐部位であるＳ部から中心軸Ｏまでの距離ｄｓは、周端部６３、６４から中心軸Ｏまでの距離ｄｅよりも短い。
　磁束誘導部材５１２、５２２は、軸方向の内側において一定のギャップでヨーク３１、３２と対向する。その対向面積は、磁気センサ７１、７２に近い中間部６５で相対的に大きく、周端部６３、６４に向かうほど小さくなる。延設部６１、６２への分岐部位では、周端部６３、６４に比べ対向面積が大きいため、磁束誘導部材５１２、５２２とヨーク３１、３２との間の磁気パーミアンスが大きくなる。したがって、第２実施形態は、第１実施形態と同様にＳＮ比向上効果を奏する。なお、磁束誘導部材の中心軸Ｏ側の辺が直線である第１実施形態は、第２実施形態の点Ｑが無限遠に存在し、円弧の曲率が無限小となる特殊な形態として解釈される。
　（第３実施形態）
　第３実施形態の磁気センサモジュール５０３について、軸方向断面図は第１実施形態の図４を援用する。図８Ａ、図８Ｂに示すように、第３実施形態の磁気センサモジュール５０３では、平面視にて、磁束誘導部材５１３の本体は、中心軸Ｏを中心とする同心円弧を対辺とする帯状に形成されている。磁束誘導部材５１３、５２３は、軸方向の内側においてヨーク３１、３２と対向し、その対向面積はヨーク３１、３２の周方向について一定である。
　側面視にて、磁束誘導部材５１３、５２３とヨーク３１、３２との軸方向のギャップは、磁気センサ７１、７２に近い中間部６５でのギャップｇｃから周端部６３、６４でのギャップｇｅまで、周端部６３、６４に向かうほど大きくなる。延設部６１、６２への分岐部位では、周端部６３、６４に比べギャップが小さいため、磁束誘導部材５１３、５２３とヨーク３１、３２との間の磁気パーミアンスが大きくなる。したがって、第３実施形態は、第１実施形態と同様にＳＮ比向上効果を奏する。
　（第４実施形態）
　図９Ａ、図９Ｂ、図１０に示すように、第４実施形態の磁気センサモジュール５０４では、磁束誘導部材５１４、５２４の本体は、平面視にてヨーク３１、３２の外形より径方向外側に位置し、且つ、基準線Ｘに対して対称な長方形帯状に形成されている。磁束誘導部材５１４、５２４の中心軸Ｏ側の辺は、基準線Ｘに直交する直線である。したがって、第４実施形態は、第１実施形態と同様に小型化、歩留まり向上の効果を奏する。
　側面視及び軸方向断面視にて、磁束誘導部材５１４、５２４は、径方向においてヨーク３１、３２の側面と対向する。対向部分の軸方向の高さは一定である。磁束誘導部材５１４、５２４とヨーク３１、３２との径方向のギャップは、磁気センサ７１、７２に近い中間部６５から周端部６３、６４に向かうほど大きくなる。延設部６１、６２への分岐部位では、周端部６３、６４に比べギャップが小さいため、磁束誘導部材５１４、５２４とヨーク３１、３２との間の磁気パーミアンスが大きくなる。したがって、第４実施形態は、第１実施形態と同様にＳＮ比向上効果を奏する。
　（第５、第６実施形態）
　図１１、図１２に、第５、第６実施形態の磁気センサモジュール５０５、５０６の軸方向断面図を示す。第５、第６実施形態は、磁束誘導部材とヨークとの対向構成に係る他のバリエーションである。第５、第６実施形態の磁束誘導部材５１５、５２５、５１６、５２６の本体の平面視形状は、第１、第４実施形態のような長方形帯状、又は、第２実施形態のような円弧を対辺とする帯状のいずれでもよい。
　第１実施形態の磁束誘導部材５１１、５２１等が軸方向の内側においてヨーク３１、３２の環状面と対向するのに対し、図１１に示すように、第５実施形態の磁束誘導部材５１５、５２５は、軸方向の外側に配置され、軸方向の外側においてヨーク３１、３２の環状面と対向する。また、図１２に示すように、第６実施形態の磁束誘導部材５１６、５２６は、軸方向の外側及び径方向において、ヨーク３１、３２の環状面及び側面と対向する。このように、各実施形態の磁束誘導部材は、ヨーク３１、３２に対し軸方向、径方向、又は、その両方向を適宜組み合わせて対向するように配置されればよい。
　（第７実施形態）
　図１３Ａ、図１３Ｂ、図１４に示すように、第７実施形態の磁気センサモジュール５０７では、磁束誘導部材５１７、５２７の本体は、平面視にて、ヨーク３１、３２の外形より径方向外側に位置し、且つ、中心軸Ｏを中心とする同心円弧を対辺とする帯状に形成されている。
　側面視及び軸方向断面視にて、ヨーク３１、３２の周縁部に軸方向高さを確保する壁部３５が形成されている。なお、壁部３５の形成に代えて、単純にヨーク３１、３２の板厚を厚くしてもよい。磁束誘導部材５１７、５２７は、径方向においてヨーク３１、３２の側面と対向し、その径方向のギャップは一定である。また、磁束誘導部材５１７、５２７の本体の軸方向高さは、磁気センサ７１、７２に近い中間部６５から周端部６３、６４に向かうほど小さくなる。したがって、磁束誘導部材５１７、５２７とヨーク３１、３２との対向面積は、中間部６５から周端部６３、６４に向かうほど小さくなる。延設部６１、６２への分岐部位（Ｓ部）では、周端部６３、６４に比べ対向面積が大きいため、磁束誘導部材５１７、５２７とヨーク３１、３２との間の磁気パーミアンスが大きくなる。したがって、第７実施形態は、第１実施形態と同様にＳＮ比向上効果を奏する。
　（第８実施形態）
　第８実施形態の磁気センサモジュール５０８について、軸方向断面図を省略する。図１５Ａ、図１５Ｂに示すように、第８実施形態の磁気センサモジュール５０６では、磁束誘導部材５１８、５２８は長方形帯状の本体のみで構成され、延設部６１、６２を有していない。磁束誘導部材５１８、５２８において、軸方向に互いに近接するように折り曲げられたセンサ保持部６６、６７の間に磁気センサ７１、７２が配置される。この形態では、本体６０における磁気センサ７１、７２の設置部位が実質的に「磁気センサ７１、７２の近傍」に相当する。第８実施形態は、第１実施形態と同様にＳＮ比向上効果を奏する他、磁気センサモジュール５０６をより小型にすることができる。
　（第９実施形態）
　第９実施形態の磁気センサモジュール５０９について、側面図及び軸方向断面図を省略する。図１６の平面図において、下側の磁束誘導部材を含め、磁束誘導部材の符号を「５１９、５２９」と記す。図１６に示すように、第９実施形態の磁気センサモジュール５０９では、磁束誘導部材５１９、５２９は、それぞれ、基準線Ｘの一方側と他方側とに分割して形成される。それ以外の点では、第９実施形態は第１実施形態と同様である。第９実施形態では、第１実施形態の効果に加え、中間部６５を省くことで磁束誘導部材の製造歩留まりをより向上させることができる。なお、第９実施形態では、二つの磁気センサ７１、７２、又は四つ以上の偶数個の磁気センサが基準線Ｘに対して対称に配置される構成が前提となる。
　（第１０実施形態）
　第１０実施形態の磁気センサモジュール５１０について、軸方向断面図は第１実施形態の図４を援用する。図１７Ａ、図１７Ｂに示すように、第１０実施形態の磁気センサモジュール５５０では、磁束誘導部材５６０、５７０は、第１実施形態の磁束誘導部材５１１、５２１に対し、延設部６１、６２が周端部６３、６４近くに設けられている点が異なる。つまり、第１０実施形態では、延接部６１、６２への分岐部位であるＳ部での磁束誘導部材５６０、５７０とヨーク３１、３２との対向面積が中間部６５に比べて小さくなっている。なお、第８実施形態のように延接部が設けられず、磁気センサ７１、７２が本体６０に直接設置されてもよい。
　図５Ａに対応する図１８に示すように、第１０実施形態では、基準線Ｘからの距離または回転角度と磁気パーミアンスとの相関図において、磁気センサ７１、７２は、周端部６３、６４の近くに配置される。したがって、第１０実施形態の磁束誘導部材５６０、５７０は、本体６０における延接部６１、６２への分岐部位であるＳ部で、基準線Ｘ上の部位に比べ、磁束誘導部材５６０、５７０とヨーク３１、３２との間の磁気パーミアンスが小さくなるように構成されている。また、「磁束誘導部材とヨークとの間の磁気パーミアンスが、相対的半径及び角度位置とは独立に決められる」、すなわち、基準線Ｘからの距離によらず磁気パーミアンスが一定となる比較例の特性とは異なるという点では、第１０実施形態は第１実施形態と共通する。
　ＳＮ比を向上させるという観点から考えると、第１０実施形態は、第１実施形態のように信号を大きくするという効果は奏しない。ただし、ヨーク３１、３２から誘導された磁束は、破線矢印Ｍに示すように、基準線Ｘ側から二つの磁気センサ７１、７２に向かって分岐する。これにより、伝播される振れ回りノイズを低減させることができる。よって、第１０実施形態においても、磁気センサ７１、７２が検出する磁束のＳＮ比が向上する。なお、このような特性上、第１０実施形態は、第９実施形態と同様に、二つ以上の偶数個の磁気センサが基準線Ｘに対して対称に配置される構成が前提となる。
　（第１１、第１２実施形態）
　磁気センサ７１、７２を二つ備える上記第１～第１０実施形態に対し、磁気センサモジュールは、一つの磁気センサが基準線Ｘ上に配置される構成としてもよい。ここでは、第１及び第８実施形態に対し磁気センサを一つに変更した実施形態を第１１及び第１２実施形態として説明する。
　第１１実施形態の磁気センサモジュール５５１について、側面図及び軸方向断面図を省略する。図１９の平面図において、下側の磁束誘導部材を含め、磁束誘導部材の符号を「５６１、５７１」と記す。図１９に示すように、磁束誘導部材５６１、５７１は、第１実施形態の磁束誘導部材５１１、５２１に対し、一つの磁気センサ７１に対応する一つの延設部６１が形成される点が異なる。
　第１２実施形態の磁気センサモジュール５５２について、側面図及び軸方向断面図を省略する。図２０の平面図において、下側の磁束誘導部材を含め、磁束誘導部材の符号を「５６２、５７２」と記す。図２０に示すように、磁束誘導部材５６２、５７２は、第８実施形態の磁束誘導部材５１８，５２８に対し、一つの磁気センサ７１に対応する一つのセンサ保持部６６が形成される点が異なる。
　このように、二つの磁気センサ７１、７２を備えることを前提とした第９、第１０実施形態を除き、各実施形態の磁気センサモジュールに適用される磁気センサの数は、一つでも二つでもよく、或いは三つ以上であってもよい。具体的には、適用される磁気センサの数に応じて磁束誘導部材の延設部またはセンサ保持部の数が調整されればよい。
　（第１３実施形態）
　上記実施形態ではいずれも、磁気センサ７１、７２は、略直方体のＩＣパッケージの広い面が軸に直交するように（いわゆる横向きに）配置されている。これに対し図２１Ａ、図２１Ｂに示す第１３実施形態の磁気センサモジュール５５３は、略直方体のＩＣパッケージの広い面が軸に平行となるように（いわゆる縦向きに）配置される。なお、図２１Ａでは、周端部６３、６４の符号及びハッチングの記載を省略する。
　例えば磁束誘導部材５６３、５７３の本体は、第４実施形態と同様に、平面視にて、ヨーク３１、３２の外形より径方向外側に位置し、且つ、基準線Ｘに対して対称な長方形帯状に形成されており、ヨーク３１、３２と径方向に対向する。上側の磁束誘導部材５６３から下向きに曲がって延びる延設部６１１は磁気センサ７１の径方向外側を保持する。下側の磁束誘導部材５７３から上向きに曲がって延びる延設部６１２は磁気センサ７１の径方向内側を保持する。第１３実施形態は、例えばリード線７３の取り出し方向を軸方向としたい場合等に有効である。なお、第１３実施形態は、磁気センサが一つの構成にも適用可能である。
　（第１４実施形態）
　上記実施形態ではいずれも、一組のヨークのそれぞれと対向する一組の磁束誘導部材が設けられる。これに対し図２２Ａ、図２２Ｂに示す第１４実施形態の磁気センサモジュール５５４では、磁束誘導部材は、一方のヨーク側にのみ設けられ、他方のヨーク側には設けられない。例えば磁束誘導部材５６４は、一組のヨーク３１、３２の軸方向の間に配置され、上端部が上側のヨーク３１と対向する。磁気センサ７１は、磁束誘導部材５６４の下端部と下側のヨーク３２との間に配置される。すなわち、磁気センサ７１の下面は、磁束誘導部材を介することなく、下側のヨーク３２から直接磁束が伝達される。このように、磁束誘導部材は、必ずしも一組のヨークのそれぞれと対向するように一組設けられなくてもよい。なお、第１４実施形態は、磁気センサが一つの構成にも適用可能である。
　［磁束誘導部材の本体長さと振れ回りノイズとの関係］
　上記の図５Ｂを参照する説明において、磁束誘導部材５１１、５２１に流れ込んだ磁束が中間部６５から周端部６３、６４に向かって漏れ広がるように流れていくことにより、振れ回りノイズが低減することを説明した。次に、振れ回りノイズ低減を最適化する磁束誘導部材の本体長さの条件について、図２３～図２７を参照して説明する。多極磁石１４の磁極数は、まず１６極の場合を想定する。ここでは、二つの磁気センサ７１、７２を有し、磁束誘導部材５１、５２の本体６０の中間部６５寄りに延設部６１、６２が設けられている形態において、多極磁石１４の磁極数との対応関係に着目し、本体６０の長さの最適条件を検討する。
　磁束誘導部材５１、５２の本体６０の形状としては、第１実施形態の「長手方向の辺が基準線Ｘに直交する長方形帯状の磁束誘導部材５１１、５２１」、及び、第３実施形態の「同心円弧を対辺とする帯状の磁束誘導部材５１３、５２３」を想定する。いずれも本体６０は基準線Ｘに対して対称に配置される。以下、第１実施形態の磁束誘導部材５１１、５２１の形状を簡単に「直線状」と表し、第３実施形態の磁束誘導部材５１３、５２３の形状を簡単に「円弧状」と表す。
　図２３に第１実施形態の図３Ａに対応する平面図を示す。ここで、ヨーク３１、３２の軸方向の投影において、多極磁石１４の中心軸Ｏと、両周端部６３、６４の任意の点Ｍ１、Ｍ２とを結ぶ二本の直線ＯＭ１、ＯＭ２で区画される周方向の範囲を「磁束放射範囲」と定義する。図２３において、磁束誘導部材５１１、５２１側にある基準線Ｘ上のＳ極を「基準磁極」といい、基準磁極の両側に隣接する二つのＮ極を「基準隣接磁極」という。図２３に示す例では、直線ＯＭ１、ＯＭ２は基準隣接磁極の中心を通っている。したがって、磁束放射範囲に含まれる多極磁石１４の磁極数は２極である。なお、図中、直線ＯＭ１、ＯＭ２について、「ＯＭ１」、「ＯＭ２」の上に横棒を記載して表す。
　このように、直線状の磁束誘導部材５１１、５２１の本体６０の基準線Ｘに直交する方向の長さを「磁束放射範囲に含まれる多極磁石の磁極数」（以下、「放射範囲磁極数」）により表現する。そして、シミュレーションにより求めた放射範囲磁極数と振れ回りノイズとの関係を図２４に示す。振れ回りノイズは、放射範囲磁極数が１極から増加するにつれて低減し、約２．０極で最小となり、２極から３極に増加するにしたがって増加する。
　そして、振れ回りノイズの許容閾値をＴｈ１に設定した場合、放射範囲磁極数が１．２極～２．８極の範囲で振れ回りノイズが許容閾値Ｔｈ１を下回る。したがって、磁束誘導部材５１１、５２１の本体６０の長さは、放射範囲磁極数が１．２極～２．８極の範囲に含まれるように設定されることが好ましい。
　さらに、振れ回りノイズの許容閾値をＴｈ１よりも低いＴｈ２に設定した場合、放射範囲磁極数が１．５極～２．５極の範囲で振れ回りノイズが許容閾値Ｔｈ２を下回る。したがって、放射範囲磁極数が１．５極～２．５極となる範囲では振れ回りノイズの低減効果がより大きくなる。特に放射範囲磁極数が２．０極の場合、振れ回りノイズの低減効果が最大となる。
　図２５に第３実施形態の図８Ａに対応する平面図を示す。用語や図示の注記は、図２３に関する事項を援用する。図２５に示す例では、図２３と同様に、直線ＯＭ１、ＯＭ２は基準隣接磁極の中心を通り、磁束放射範囲に含まれる多極磁石１４の磁極数は２極である。また、円弧状の磁束誘導部材５１３、５２３の本体６０の円周方向の長さを放射範囲磁極数により表現し、シミュレーションにより求めた放射範囲磁極数と振れ回りノイズとの関係を図２６に示す。
　振れ回りノイズは、放射範囲磁極数が２．５極以上の範囲で最大となり、放射範囲磁極数が２．５極未満の範囲で、放射範囲磁極数が減少するにつれて単調減少する。そのため、磁束誘導部材５１３、５２３の本体６０の円周方向の長さは、放射範囲磁極数が２．５極未満となるように設定されることが好ましい。
　次に図２７Ａ、図２７Ｂに、多極磁石の磁極数が１６極以外の場合について、直線状の磁束誘導部材５１１、５２１でのシミュレーション結果を示す。図２７Ａに示すように、多極磁石の磁極数が１２極の場合、破線で示す放射範囲磁極数が約２．０極以上の範囲で振れ回りノイズが低下する。ただし、これは、磁束誘導部材５１１、５２１とヨーク３１、３２との距離が遠くなり、磁石磁束の影響を受けなくなるためである。一方、放射範囲磁極数が１．５極～２．０極の範囲において、放射範囲磁極数の増加に伴って振れ回りノイズが急激に低下する傾向は、磁極数１６極の場合と一致する。
　また、図２７Ｂに示すように、多極磁石の磁極数が２０極の場合、同等サイズの磁気センサ７１、７２を使用する前提では、放射範囲磁極数が２．５極以下の範囲で磁束誘導部材５１１、５２１の形状が成立しなくなる。ただし、より小さいサイズの磁気センサを使用することを想定すると、破線で示すように放射範囲磁極数が２．０極～２．５極の範囲において、磁極数１６極の場合と同様に、放射範囲磁極数が２．０極に近づくほど振れ回りノイズが低下すると考えられる。
　したがって、多極磁石の磁極数は１６極に限らず１２極又は２０極の場合にも、直線状の磁束誘導部材５１１、５２１の本体６０の長さについて、放射範囲磁極数が１．５極～２．５極の範囲に含まれることが好ましい。
　（その他の実施形態）
　（ａ）上記第１実施形態では、磁束誘導部材５１１、５２１の本体６０は、平面視にて基準線Ｘに対して対称な長方形帯状に形成されている。また、図３等では「長方形帯状」は、理想的に四辺が直線で構成される形状として図示されている。しかし、長方形帯状とは、全体の外観が略長方形を呈するものであればよい。
　例えば図２８Ａに示す磁気センサモジュール５５５Ａの磁束誘導部材５６５Ａは、本体６０の周端部６３、６４を構成する短辺に基準線Ｘに向かって凹むＶ字カットが形成されている。図２８Ｂに示す磁気センサモジュール５５５Ｂの磁束誘導部材５６５Ｂは、本体６０の延接部６１、６２側の長辺がヨーク３１、３２の中心軸Ｏ側の長辺より短い台形状に形成されている。
　逆に、図２９Ａに示す磁気センサモジュール５５５Ｃの磁束誘導部材５６５Ｃは、本体６０の延接部６１、６２側の長辺がヨーク３１、３２の中心軸Ｏ側の長辺より長い台形状に形成されている。図２９Ｂに示す磁気センサモジュール５５５Ｄの磁束誘導部材５６５Ｄは、本体６０のヨーク３１、３２の中心軸Ｏ側の長辺に基準線Ｘに沿って延接部６１、６２側に向かって凹むＶ字カットが形成されている。
　また、図３０に示す磁気センサモジュール５５６の磁束誘導部材５６６のように、本体６０の略長方形の長辺が波状に形成されている形状も「長方形帯状」に含まれるものとして解釈する。波の数や凹凸の大きさは図示の例に限らず、波の形も三角歯状や鋸歯状であってもよい。そもそも現実には、肉眼で直線に見える面もミクロ的には波状面であると考えられる。また同様に、上記第３実施形態のような円弧状の本体について、円弧の対辺が波状に形成されてもよい。
　（ｂ）また、上記第２、第３実施形態の磁束誘導部材５１２、５１３は本体６０が円弧状に形成されているのに対し、図３１に示す磁気センサモジュール５５７の磁束誘導部材５６７のように、本体６０が多角形の一部をなす形状に形成されてもよい。図３１に示す例では、主の直線部の両端が径方向内側に折れ曲がった三つの直線部から本体６０が構成されているが、他の例ではＶ字状の二つの直線部、又は四つ以上の直線部から本体６０が構成されるようにしてもよい。
　（ｃ）上記実施形態の図１等では、一組のヨーク３１、３２は一定幅の環状であり、爪３３、３４は、ヨーク３１、３２の内周から軸方向に折れ曲がるように形成されている。これに対し、図３２Ａ、図３２Ｂに示す一組のヨーク３６、３７は、隣接する爪３８、３９同士の間の部分で環の内側が切り欠かれ環の幅が狭くなっている。言い換えれば、爪３８、３９は、環から径内方向へ突出してから軸方向に折れ曲がるように形成されている。これにより、爪３８、３９部分の磁気回路の面積を拡大し、ヨーク３６、３７に集められる磁束を増大させることができる。
　（ｄ）上記実施形態の磁束誘導部材５１、５２は単一の軟磁性材質で形成されることを前提とし、ヨーク３１、３２との対向面積又はギャップの差によって、部位による磁気パーミアンスを変化させている。この他、式（１）によると、透磁率μの異なる二種以上の材質を貼り合わせて磁束誘導部材を構成することにより、部位による磁気パーミアンスを変化させることも理論的には可能である。
　（ｅ）上記実施形態では、多極磁石１４が入力軸１１に、一組のヨーク３１、３２が出力軸１２に固定されるが、逆に、多極磁石１４が出力軸１２に、一組のヨーク３１、３２が入力軸１１に固定されてもよい。また、多極磁石１４がトーションバー１３の一端側に、一組のヨーク３１、３２がトーションバー１３の他端側に固定されてもよい。
　（ｆ）本開示のトルク検出装置は、電動パワーステアリング装置に限らず、軸トルクを検出する様々な装置に適用することができる。
　以上、本開示はこのような実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
　本開示は、実施形態に準拠して記述された。しかしながら、本開示は当該実施形態および構造に限定されるものではない。本開示は、様々な変形例および均等の範囲内の変形をも包含する。また、様々な組み合わせおよび形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせおよび形態も本開示の範疇および思想範囲に入るものである。

Claims (14)

  1. 　第１軸（１１）と第２軸（１２）とを同軸上に連結し、前記第１軸と前記第２軸との間に加わるトルクを捩じれ変位に変換するトーションバー（１３）と、
    　前記第１軸または前記トーションバーの一端側に固定され、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に配置されている多極磁石（１４）と、
    　軟磁性体で形成され、前記多極磁石の径外側で前記第２軸または前記トーションバーの他端側に固定され、軸方向に互いに対向し、前記多極磁石の磁界内に磁気回路を形成する一組のヨーク（３１、３２）と、
    　軟磁性体で形成され、少なくとも一方の前記ヨークと本体（６０）が対向し、前記磁気回路の磁束を誘導する一つ以上の磁束誘導部材（５１、５２）と、
    　前記磁束誘導部材の本体、又は、当該本体から分岐した延接部（６１、６２）に設置され、前記磁束誘導部材により誘導された磁束を検出する一つ以上の磁気センサ（７１、７２）と、
    　を備え、
    　前記ヨークの軸方向の投影において、
    　前記磁気センサが一つの場合、前記磁気センサと前記ヨークの中心軸とを結び、前記磁気センサが複数の場合、複数の前記磁気センサの中間位置と前記ヨークの中心軸とを結ぶ仮想直線を基準線（Ｘ）とし、
    　前記基準線を挟み、前記磁束誘導部材の本体と前記ヨークとの対向範囲における前記ヨークの周方向両端に対応する部位を前記磁束誘導部材の本体の周端部（６３、６４）と定義すると、
    　前記磁束誘導部材は、本体における前記磁気センサの設置部位又は前記延接部への分岐部位で、前記周端部に比べ、前記磁束誘導部材と前記ヨークとの間の単位面積当たりの磁気パーミアンスが大きくなるように構成されているトルク検出装置。
  2. 　前記磁束誘導部材の本体における前記磁気センサの設置部位又は前記延接部への分岐部位から前記ヨークの中心軸までの距離は、前記周端部から前記ヨークの中心軸までの距離よりも短い請求項１に記載のトルク検出装置。
  3. 　前記ヨークの軸方向の投影において、
    　前記磁束誘導部材は、前記ヨークの中心軸側の辺が直線である請求項２に記載のトルク検出装置。
  4. 　前記ヨークの軸方向の投影において、
    　前記磁束誘導部材は、前記ヨークの中心軸側の辺が前記基準線に直交する直線である請求項３に記載のトルク検出装置。
  5. 　前記基準線に対して対称に配置される二つの前記磁気センサを備える請求項１～４のいずれか一項に記載のトルク検出装置。
  6. 　前記磁束誘導部材は、少なくとも前記ヨークの軸方向において、前記ヨークと対向する請求項１～５のいずれか一項に記載のトルク検出装置。
  7. 　前記磁束誘導部材は、少なくとも前記ヨークの径方向において、前記ヨークと対向する請求項１～６のいずれか一項に記載のトルク検出装置。
  8. 　前記一組のヨークのそれぞれと対向する一組の前記磁束誘導部材を備える請求項１～７のいずれか一項に記載のトルク検出装置。
  9. 　各前記磁束誘導部材は、本体から前記ヨークの径方向外側に延びる前記延接部を有し、
    　前記磁気センサは、一組の前記磁束誘導部材の前記延接部の間に配置される請求項８に記載のトルク検出装置。
  10. 　一組の前記磁束誘導部材の前記延接部は、前記磁気センサが間に配置される部分においてギャップが最小となるように、前記ヨークの軸方向に段差を有している請求項９に記載のトルク検出装置。
  11. 　前記ヨークの軸方向の投影において、
    　前記磁束誘導部材の本体は、前記基準線に対して対称に配置され、長手方向の辺が前記基準線に直交する長方形帯状であり、
    　前記多極磁石の中心軸と、前記磁束誘導部材の本体の両側の前記周端部とを結ぶ二本の直線で区画される周方向範囲を磁束放射範囲と定義すると、前記磁束放射範囲に含まれる前記多極磁石の磁極数は１．２～２．８極の範囲に含まれる請求項９または１０に記載のトルク検出装置。
  12. 　前記ヨークの軸方向の投影において、
    　前記磁束誘導部材の本体は、前記基準線に対して対称に配置され、前記ヨークに沿って周方向に延びる同心円弧を対辺とする帯状であり、
    　前記多極磁石の中心軸と、前記磁束誘導部材の本体の両側の前記周端部とを結ぶ二本の直線で区画される周方向範囲を磁束放射範囲と定義すると、前記磁束放射範囲に含まれる前記多極磁石の磁極数は２．５極未満である請求項９または１０に記載のトルク検出装置。
  13. 　請求項１～１２のいずれか一項に記載のトルク検出装置に用いられ、
    　前記磁束誘導部材及び前記磁気センサが一体に構成されている磁気センサモジュール。
  14. 　　第１軸（１１）と第２軸（１２）とを同軸上に連結し、前記第１軸と前記第２軸との間に加わるトルクを捩じれ変位に変換するトーションバー（１３）と、
    　前記第１軸または前記トーションバーの一端側に固定され、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に配置されている多極磁石（１４）と、
    　軟磁性体で形成され、前記多極磁石の径外側で前記第２軸または前記トーションバーの他端側に固定され、軸方向に互いに対向し、前記多極磁石の磁界内に磁気回路を形成する一組のヨーク（３１、３２）と、
    　軟磁性体で形成され、少なくとも一方の前記ヨークと本体（６０）が対向し、前記磁気回路の磁束を誘導する一つ以上の磁束誘導部材（５６０、５７０）と、
    　前記磁束誘導部材の本体、又は、当該本体から分岐した延接部（６１、６２）に設置され、前記磁束誘導部材により誘導された磁束を検出する二つの磁気センサ（７１、７２）と、
    　を備え、
    　前記ヨークの軸方向の投影において、
    　前記磁気センサが一つの場合、前記磁気センサと前記ヨークの中心軸とを結び、前記磁気センサが複数の場合、複数の前記磁気センサの中間位置と前記ヨークの中心軸とを結ぶ仮想直線を基準線（Ｘ）とすると、
    　前記磁束誘導部材は、前記ヨークの中心軸側の辺が前記基準線に直交する直線であり、
    　二つの前記磁気センサは、前記基準線に対して対称に配置されており、
    　前記磁束誘導部材は、本体における前記磁気センサの設置部位又は前記延接部への分岐部位で、前記基準線上の部位に比べ、前記磁束誘導部材と前記ヨークとの間の単位面積当たりの磁気パーミアンスが小さくなるように構成されているトルク検出装置。
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