扭矩傳感器用軟磁性部件、使用該部件的扭矩傳感器制造技術(shù)

一種扭矩傳感相對(duì)磁導(dǎo)率器用軟磁性部件(7、8、9、10)，其通過(guò)對(duì)飽和磁致伸縮在－4.0ppm以上且低于0ppm的軟磁性材料進(jìn)行樹(shù)脂鑄模而形成，其中，軟磁性材料含有Ni、以質(zhì)量比的百分率計(jì)Fe/(Fe+Ni)在10.0％～16.0％的范圍的Fe、和以質(zhì)量％計(jì)3.5％～7.5％的M(其中，上述M為選自Mo、Nb、Cr、Cu、Ti、W中的1種以上的元素)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及用于利用軸的旋轉(zhuǎn)檢測(cè)扭矩機(jī)或角速度的扭矩傳感器用軟磁性部件，特別是涉及用于環(huán)形芯或磁軛的扭矩傳感器用軟磁性部件，涉及使用上述部件的扭矩傳感器，特別是涉及用于電動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置(Electric Power Steering，以下，簡(jiǎn)稱為“EPS”)的扭矩傳感器。
技術(shù)介紹
EPS是通過(guò)扭矩傳感器檢測(cè)來(lái)自方向盤的操舵力，將該檢測(cè)信號(hào)作為扭矩信號(hào)傳送至控制單元，進(jìn)行控制使得與扭矩信號(hào)對(duì)應(yīng)的電流流向電機(jī)，從而進(jìn)行操舵力的適當(dāng)輔助的系統(tǒng)。用于這樣的EPS的扭矩傳感器例如具備與方向盤連結(jié)的輸入軸、與操舵機(jī)構(gòu)連結(jié)的輸出軸、連結(jié)這兩個(gè)軸的扭力桿、設(shè)置于該扭力桿的周圍的磁鐵的N極和S極、磁軛、環(huán)形芯、和由檢測(cè)磁通量的霍爾元件等構(gòu)成的檢測(cè)部。另外，也有磁軛或環(huán)形芯等通過(guò)樹(shù)脂鑄模而得到的部件。在這樣的扭矩傳感器中，施加操舵力時(shí)，輸入軸旋轉(zhuǎn)，扭力桿扭轉(zhuǎn)，因此，在磁鐵與磁軛之間產(chǎn)生角度差。對(duì)應(yīng)于角度差，磁鐵的磁通量從磁軛傳達(dá)至環(huán)形芯，由檢測(cè)部檢測(cè)與扭力桿的扭轉(zhuǎn)角成比例的磁通量。這樣操作，能夠檢測(cè)對(duì)應(yīng)于操舵力的操舵扭矩。一般而言，對(duì)磁性體交替施加包括逆向的外部磁界(磁場(chǎng))時(shí)的磁通密度(B)和外部磁界的強(qiáng)度(H)所示的磁化曲線(B-H曲線)構(gòu)成磁滯曲線。將該磁滯曲線的斜率稱為磁導(dǎo)率μ(＝B/H、SI單位體系中為[H/m])，將原點(diǎn)附近的斜率稱為初始磁導(dǎo)率μi，將最大的斜率稱為最大磁導(dǎo)率μm。其中，磁導(dǎo)率一般使用與真空的磁導(dǎo)率(μ0＝4π×10-7[H/m])之比(相對(duì)磁導(dǎo)率)，因此，以下也遵循這個(gè)用法。上述的相對(duì)磁導(dǎo)率越大，磁性體越容易被弱磁場(chǎng)磁化。因此，為了提高扭矩傳感器的靈敏度，優(yōu)選使用以盡可能弱的磁場(chǎng)大幅磁化的磁性體。即，優(yōu)選使用具有大的相對(duì)磁導(dǎo)率的磁性體。為此，優(yōu)選表示用于使磁性體的磁通密度為零所需要的外部磁界的強(qiáng)度的矯頑力(Hc)盡可能小。扭矩傳感器所使用的環(huán)形芯或磁軛例如可以使用SUS410L所規(guī)定的材料、專利文獻(xiàn)1所公開(kāi)的形變感受性小的Fe系材料、專利文獻(xiàn)2所公開(kāi)的相對(duì)磁導(dǎo)率大且磁心損失(core lose)少的Fe-Ni系材料、JIS-C2531所規(guī)定的Fe-Ni系材料等。特別是作為Fe-Ni系材料的、添加約78質(zhì)量％的Ni、Fe、以及Mo、Cu、Cr等而增大了初始相對(duì)磁導(dǎo)率和最大相對(duì)磁導(dǎo)率的JIS-C2531所規(guī)定的坡莫合金C(PC)對(duì)于磁通量變化的感受性優(yōu)異，因此在提高檢測(cè)精度方面是有效的。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2003-309007號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2：日本特開(kāi)昭64-68982號(hào)公報(bào)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
專利技術(shù)所要解決的課題近年來(lái)，對(duì)于扭矩傳感器，為了減少部件件數(shù)、降低工序數(shù)、輕質(zhì)化等，大多在含有軟磁性材料的構(gòu)件的成型中應(yīng)用樹(shù)脂鑄模。通常，對(duì)軟磁性材料進(jìn)行樹(shù)脂鑄模時(shí)，由于樹(shù)脂鑄模后樹(shù)脂的收縮，在軟磁性材料的內(nèi)部產(chǎn)生壓縮應(yīng)力，與樹(shù)脂鑄模前相比，初始相對(duì)磁導(dǎo)率、最大相對(duì)磁導(dǎo)率、實(shí)效相對(duì)磁導(dǎo)率降低，矯頑力上升。也就是說(shuō)，由于樹(shù)脂鑄模，含有軟磁性材料的軟磁性部件的磁特性變差。因此，使用經(jīng)過(guò)樹(shù)脂鑄模的扭矩傳感器用軟磁性部件的扭矩傳感器，由于磁滯的增大、響應(yīng)性和靈敏度的降低，存在扭矩的檢測(cè)精度較以往降低的問(wèn)題。本專利技術(shù)的目的在于提供一種能夠抑制樹(shù)脂鑄模前后的軟磁性材料的磁特性的變化、有助于扭矩傳感器的檢測(cè)精度提高的扭矩傳感器用軟磁性部件。另外，提供使用該扭矩傳感器用軟磁性部件構(gòu)成的、提高了檢測(cè)精度的扭矩傳感器。用于解決課題的方法本專利技術(shù)的專利技術(shù)人著眼于由于樹(shù)脂鑄模后樹(shù)脂的收縮而在軟磁性材料的內(nèi)部產(chǎn)生的壓縮應(yīng)力引起軟磁性材料的磁特性劣化的問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)通過(guò)應(yīng)用具有在施加磁場(chǎng)時(shí)收縮的性質(zhì)的軟磁性材料，能夠解決上述課題，實(shí)現(xiàn)了本專利技術(shù)。即，本專利技術(shù)為一種扭矩傳感器用軟磁性部件，其通過(guò)對(duì)飽和磁致伸縮在－4.0ppm以上且低于0ppm的軟磁性材料進(jìn)行樹(shù)脂鑄模而形成，上述軟磁性材料含有Ni、以質(zhì)量比的百分率計(jì)Fe/(Fe+Ni)在10.0％～16.0％的范圍的Fe、和以質(zhì)量％計(jì)3.5％～7.5％的M(其中，上述M為選自Mo、Nb、Cr、Cu、Ti、W中的1種以上的元素)。本專利技術(shù)中，上述M可以為以質(zhì)量％計(jì)3.5％～6.5％的Mo。另外，上述M可以為以質(zhì)量％計(jì)5.0％～6.5％的Nb。另外，上述M可以為以質(zhì)量％計(jì)3.5％～6.0％的Cr。另外，上述M可以為以質(zhì)量％計(jì)3.5％～5.0％的Mo與1.5％～2.5％的C的組合。另外，上述M可以為以質(zhì)量％計(jì)1.5％～6.0％的Mo與0.5％～3.0％的Ti的組合。另外，上述M可以為以質(zhì)量％計(jì)1.0％～4.5％的Mo與2.5％～5.0％的Nb的組合。另外，上述M可以為以質(zhì)量％計(jì)1.5％～4.5％的Mo、1.0％～3.0％的Ti與0.2％～1.0％的W的組合。另外，上述M可以為以質(zhì)量％計(jì)2.5％～3.5％的Nb、1.5％～2.5％的W與0.5％～1.5％的Ti的組合。另外，上述軟磁性材料優(yōu)選矯頑力在0～2.0(A/m)以下。另外，上述軟磁性材料優(yōu)選最大相對(duì)磁導(dǎo)率在100000以上。本專利技術(shù)的扭矩傳感器用軟磁性部件優(yōu)選用于扭矩傳感器用環(huán)形芯。另外，優(yōu)選用于扭矩傳感器用磁軛。能夠使用上述的本專利技術(shù)的扭矩傳感器用軟磁性部件構(gòu)成扭矩傳感器。另外，上述扭矩傳感器優(yōu)選用于電動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置(EPS)。專利技術(shù)的效果根據(jù)本專利技術(shù)，能夠抑制樹(shù)脂鑄模前后軟磁性材料的磁特性的變化，因而能夠得到具有在扭矩傳感器用途中有效的磁特性的扭矩傳感器用軟磁性部件。另外，通過(guò)使用該扭矩傳感器用軟磁性部件，能夠得到可以期待高的檢測(cè)精度的扭矩傳感器。附圖說(shuō)明圖1是示意性地表示用于EPS的扭矩傳感器的主要部分的一例的圖。圖2是示意性地表示圖1所示的扭矩傳感器的剖面的圖。圖3是示意性地表示用于圖1所示的扭矩傳感器的樹(shù)脂鑄模前的磁軛的圖。圖4是示意性地表示用于圖1所示的扭矩傳感器的樹(shù)脂鑄模前的環(huán)形芯的圖。圖5是用于對(duì)比相對(duì)于飽和磁致伸縮樹(shù)脂鑄模前后的矯頑力的變化的圖(圖表)。圖6是用于對(duì)比相對(duì)于飽和磁致伸縮樹(shù)脂鑄模前后的最大相對(duì)磁導(dǎo)率的變化的圖(圖表)。具體實(shí)施方式本專利技術(shù)的重要特征在于，在樹(shù)脂鑄模中應(yīng)用具有施加磁場(chǎng)時(shí)發(fā)生收縮的性質(zhì)的軟磁性材料中、飽和磁致伸縮小于零為“－4.0ppm以上且低于0ppm”的軟磁性材料。為了得到這樣的軟磁性材料，發(fā)現(xiàn)了作為磁致伸縮調(diào)整元素的添加元素(M)，并且需要優(yōu)化上述M、Ni與Fe的比例。另外，同時(shí)，還需要確保規(guī)定的作為扭矩傳感器用軟磁性部件所期望的矯頑力、最大相對(duì)磁導(dǎo)率、初始相對(duì)磁導(dǎo)率等的各種磁特性和機(jī)械特性。此外，為了使軟磁性材料具有規(guī)定的各種磁特性，需要進(jìn)行磁性退火，但是，根據(jù)添加元素的種類和化學(xué)成分的平衡，需要缺乏實(shí)用性的磁性退火條件。也就是說(shuō)，嘗試將作為Fe-Ni系軟磁性材料的添加元素的現(xiàn)在已知的單獨(dú)的元素、或者將單純組合的幾種元素在現(xiàn)在已知的范圍內(nèi)添加時(shí)，難以發(fā)現(xiàn)具有規(guī)定的磁特性和機(jī)械特性、且具有“－4.0ppm以上且低于0ppm”的飽和磁致伸縮的、適用于樹(shù)脂鑄模的軟磁性材料。本專利技術(shù)中，通過(guò)樹(shù)脂鑄模而得到的軟磁性材料的飽和磁致伸縮為負(fù)值。磁致伸縮(λ)是在對(duì)磁性體(本專利技術(shù)中為軟磁性材料)施加磁場(chǎng)時(shí)該磁性體的長(zhǎng)度發(fā)生變化的性質(zhì)，在本專利技術(shù)中通過(guò)飽和磁致伸縮(λs)來(lái)表示其程度。磁性體形成原子大小且本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種扭矩傳感器用軟磁性部件(7、8、9、10)，其特征在于：通過(guò)對(duì)飽和磁致伸縮在－4.0ppm以上且低于0ppm的軟磁性材料進(jìn)行樹(shù)脂鑄模而形成，所述軟磁性材料含有Ni、以質(zhì)量比的百分率計(jì)Fe/(Fe+Ni)在10.0％～16.0％的范圍的Fe、和以質(zhì)量％計(jì)3.5％～7.5％的M，其中，所述M為選自Mo、Nb、Cr、Cu、Ti、W中的1種以上的元素。

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】2014.03.28 JP 2014-0685501.一種扭矩傳感器用軟磁性部件(7、8、9、10)，其特征在于：通過(guò)對(duì)飽和磁致伸縮在－4.0ppm以上且低于0ppm的軟磁性材料進(jìn)行樹(shù)脂鑄模而形成，所述軟磁性材料含有Ni、以質(zhì)量比的百分率計(jì)Fe/(Fe+Ni)在10.0％～16.0％的范圍的Fe、和以質(zhì)量％計(jì)3.5％～7.5％的M，其中，所述M為選自Mo、Nb、Cr、Cu、Ti、W中的1種以上的元素。2.如權(quán)利要求1所述的扭矩傳感器用軟磁性部件，其特征在于：所述M為以質(zhì)量％計(jì)3.5％～6.5％的Mo。3.如權(quán)利要求1所述的扭矩傳感器用軟磁性部件，其特征在于：所述M為以質(zhì)量％計(jì)5.0％～6.5％的Nb。4.如權(quán)利要求1所述的扭矩傳感器用軟磁性部件，其特征在于：所述M為以質(zhì)量％計(jì)3.5％～6.0％的Cr。5.如權(quán)利要求1所述的扭矩傳感器用軟磁性部件，其特征在于：所述M為以質(zhì)量％計(jì)3.5％～5.0％的Mo與1.5％～2.5％的Cu的組合。6.如權(quán)利要求1所述的扭矩傳感器用軟磁性部件，其特征在于：所述M為以質(zhì)量％計(jì)1.5％～6.0％的Mo與0.5％～3.0％的Ti的組合。7.如權(quán)利要求1所述的扭...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：橋本旭令，森下曉夫，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：日立金屬株式會(huì)社，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：日本;JP