扭矩传感器用软磁性部件、使用该部件的扭矩传感器制造技术

一种扭矩传感相对磁导率器用软磁性部件(7、8、9、10)，其通过对饱和磁致伸缩在－4.0ppm以上且低于0ppm的软磁性材料进行树脂铸模而形成，其中，软磁性材料含有Ni、以质量比的百分率计Fe/(Fe+Ni)在10.0％～16.0％的范围的Fe、和以质量％计3.5％～7.5％的M(其中，上述M为选自Mo、Nb、Cr、Cu、Ti、W中的1种以上的元素)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于利用轴的旋转检测扭矩机或角速度的扭矩传感器用软磁性部件，特别是涉及用于环形芯或磁轭的扭矩传感器用软磁性部件，涉及使用上述部件的扭矩传感器，特别是涉及用于电动转向装置(Electric Power Steering，以下，简称为“EPS”)的扭矩传感器。
技术介绍
EPS是通过扭矩传感器检测来自方向盘的操舵力，将该检测信号作为扭矩信号传送至控制单元，进行控制使得与扭矩信号对应的电流流向电机，从而进行操舵力的适当辅助的系统。用于这样的EPS的扭矩传感器例如具备与方向盘连结的输入轴、与操舵机构连结的输出轴、连结这两个轴的扭力杆、设置于该扭力杆的周围的磁铁的N极和S极、磁轭、环形芯、和由检测磁通量的霍尔元件等构成的检测部。另外，也有磁轭或环形芯等通过树脂铸模而得到的部件。在这样的扭矩传感器中，施加操舵力时，输入轴旋转，扭力杆扭转，因此，在磁铁与磁轭之间产生角度差。对应于角度差，磁铁的磁通量从磁轭传达至环形芯，由检测部检测与扭力杆的扭转角成比例的磁通量。这样操作，能够检测对应于操舵力的操舵扭矩。一般而言，对磁性体交替施加包括逆向的外部磁界(磁场)时的磁通密度(B)和外部磁界的强度(H)所示的磁化曲线(B-H曲线)构成磁滞曲线。将该磁滞曲线的斜率称为磁导率μ(＝B/H、SI单位体系中为[H/m])，将原点附近的斜率称为初始磁导率μi，将最大的斜率称为最大磁导率μm。其中，磁导率一般使用与真空的磁导率(μ0＝4π×10-7[H/m])之比(相对磁导率)，因此，以下也遵循这个用法。上述的相对磁导率越大，磁性体越容易被弱磁场磁化。因此，为了提高扭矩传感器的灵敏度，优选使用以尽可能弱的磁场大幅磁化的磁性体。即，优选使用具有大的相对磁导率的磁性体。为此，优选表示用于使磁性体的磁通密度为零所需要的外部磁界的强度的矫顽力(Hc)尽可能小。扭矩传感器所使用的环形芯或磁轭例如可以使用SUS410L所规定的材料、专利文献1所公开的形变感受性小的Fe系材料、专利文献2所公开的相对磁导率大且磁心损失(core lose)少的Fe-Ni系材料、JIS-C2531所规定的Fe-Ni系材料等。特别是作为Fe-Ni系材料的、添加约78质量％的Ni、Fe、以及Mo、Cu、Cr等而增大了初始相对磁导率和最大相对磁导率的JIS-C2531所规定的坡莫合金C(PC)对于磁通量变化的感受性优异，因此在提高检测精度方面是有效的。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2003-309007号公报专利文献2：日本特开昭64-68982号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题近年来，对于扭矩传感器，为了减少部件件数、降低工序数、轻质化等，大多在含有软磁性材料的构件的成型中应用树脂铸模。通常，对软磁性材料进行树脂铸模时，由于树脂铸模后树脂的收缩，在软磁性材料的内部产生压缩应力，与树脂铸模前相比，初始相对磁导率、最大相对磁导率、实效相对磁导率降低，矫顽力上升。也就是说，由于树脂铸模，含有软磁性材料的软磁性部件的磁特性变差。因此，使用经过树脂铸模的扭矩传感器用软磁性部件的扭矩传感器，由于磁滞的增大、响应性和灵敏度的降低，存在扭矩的检测精度较以往降低的问题。本专利技术的目的在于提供一种能够抑制树脂铸模前后的软磁性材料的磁特性的变化、有助于扭矩传感器的检测精度提高的扭矩传感器用软磁性部件。另外，提供使用该扭矩传感器用软磁性部件构成的、提高了检测精度的扭矩传感器。用于解决课题的方法本专利技术的专利技术人着眼于由于树脂铸模后树脂的收缩而在软磁性材料的内部产生的压缩应力引起软磁性材料的磁特性劣化的问题，发现通过应用具有在施加磁场时收缩的性质的软磁性材料，能够解决上述课题，实现了本专利技术。即，本专利技术为一种扭矩传感器用软磁性部件，其通过对饱和磁致伸缩在－4.0ppm以上且低于0ppm的软磁性材料进行树脂铸模而形成，上述软磁性材料含有Ni、以质量比的百分率计Fe/(Fe+Ni)在10.0％～16.0％的范围的Fe、和以质量％计3.5％～7.5％的M(其中，上述M为选自Mo、Nb、Cr、Cu、Ti、W中的1种以上的元素)。本专利技术中，上述M可以为以质量％计3.5％～6.5％的Mo。另外，上述M可以为以质量％计5.0％～6.5％的Nb。另外，上述M可以为以质量％计3.5％～6.0％的Cr。另外，上述M可以为以质量％计3.5％～5.0％的Mo与1.5％～2.5％的C的组合。另外，上述M可以为以质量％计1.5％～6.0％的Mo与0.5％～3.0％的Ti的组合。另外，上述M可以为以质量％计1.0％～4.5％的Mo与2.5％～5.0％的Nb的组合。另外，上述M可以为以质量％计1.5％～4.5％的Mo、1.0％～3.0％的Ti与0.2％～1.0％的W的组合。另外，上述M可以为以质量％计2.5％～3.5％的Nb、1.5％～2.5％的W与0.5％～1.5％的Ti的组合。另外，上述软磁性材料优选矫顽力在0～2.0(A/m)以下。另外，上述软磁性材料优选最大相对磁导率在100000以上。本专利技术的扭矩传感器用软磁性部件优选用于扭矩传感器用环形芯。另外，优选用于扭矩传感器用磁轭。能够使用上述的本专利技术的扭矩传感器用软磁性部件构成扭矩传感器。另外，上述扭矩传感器优选用于电动转向装置(EPS)。专利技术的效果根据本专利技术，能够抑制树脂铸模前后软磁性材料的磁特性的变化，因而能够得到具有在扭矩传感器用途中有效的磁特性的扭矩传感器用软磁性部件。另外，通过使用该扭矩传感器用软磁性部件，能够得到可以期待高的检测精度的扭矩传感器。附图说明图1是示意性地表示用于EPS的扭矩传感器的主要部分的一例的图。图2是示意性地表示图1所示的扭矩传感器的剖面的图。图3是示意性地表示用于图1所示的扭矩传感器的树脂铸模前的磁轭的图。图4是示意性地表示用于图1所示的扭矩传感器的树脂铸模前的环形芯的图。图5是用于对比相对于饱和磁致伸缩树脂铸模前后的矫顽力的变化的图(图表)。图6是用于对比相对于饱和磁致伸缩树脂铸模前后的最大相对磁导率的变化的图(图表)。具体实施方式本专利技术的重要特征在于，在树脂铸模中应用具有施加磁场时发生收缩的性质的软磁性材料中、饱和磁致伸缩小于零为“－4.0ppm以上且低于0ppm”的软磁性材料。为了得到这样的软磁性材料，发现了作为磁致伸缩调整元素的添加元素(M)，并且需要优化上述M、Ni与Fe的比例。另外，同时，还需要确保规定的作为扭矩传感器用软磁性部件所期望的矫顽力、最大相对磁导率、初始相对磁导率等的各种磁特性和机械特性。此外，为了使软磁性材料具有规定的各种磁特性，需要进行磁性退火，但是，根据添加元素的种类和化学成分的平衡，需要缺乏实用性的磁性退火条件。也就是说，尝试将作为Fe-Ni系软磁性材料的添加元素的现在已知的单独的元素、或者将单纯组合的几种元素在现在已知的范围内添加时，难以发现具有规定的磁特性和机械特性、且具有“－4.0ppm以上且低于0ppm”的饱和磁致伸缩的、适用于树脂铸模的软磁性材料。本专利技术中，通过树脂铸模而得到的软磁性材料的饱和磁致伸缩为负值。磁致伸缩(λ)是在对磁性体(本专利技术中为软磁性材料)施加磁场时该磁性体的长度发生变化的性质，在本专利技术中通过饱和磁致伸缩(λs)来表示其程度。磁性体形成原子大小且本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种扭矩传感器用软磁性部件(7、8、9、10)，其特征在于：通过对饱和磁致伸缩在－4.0ppm以上且低于0ppm的软磁性材料进行树脂铸模而形成，所述软磁性材料含有Ni、以质量比的百分率计Fe/(Fe+Ni)在10.0％～16.0％的范围的Fe、和以质量％计3.5％～7.5％的M，其中，所述M为选自Mo、Nb、Cr、Cu、Ti、W中的1种以上的元素。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.28 JP 2014-0685501.一种扭矩传感器用软磁性部件(7、8、9、10)，其特征在于：通过对饱和磁致伸缩在－4.0ppm以上且低于0ppm的软磁性材料进行树脂铸模而形成，所述软磁性材料含有Ni、以质量比的百分率计Fe/(Fe+Ni)在10.0％～16.0％的范围的Fe、和以质量％计3.5％～7.5％的M，其中，所述M为选自Mo、Nb、Cr、Cu、Ti、W中的1种以上的元素。2.如权利要求1所述的扭矩传感器用软磁性部件，其特征在于：所述M为以质量％计3.5％～6.5％的Mo。3.如权利要求1所述的扭矩传感器用软磁性部件，其特征在于：所述M为以质量％计5.0％～6.5％的Nb。4.如权利要求1所述的扭矩传感器用软磁性部件，其特征在于：所述M为以质量％计3.5％～6.0％的Cr。5.如权利要求1所述的扭矩传感器用软磁性部件，其特征在于：所述M为以质量％计3.5％～5.0％的Mo与1.5％～2.5％的Cu的组合。6.如权利要求1所述的扭矩传感器用软磁性部件，其特征在于：所述M为以质量％计1.5％～6.0％的Mo与0.5％～3.0％的Ti的组合。7.如权利要求1所述的扭...

【专利技术属性】
技术研发人员：桥本旭令，森下晓夫，
申请(专利权)人：日立金属株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP