JP7179911B1

JP7179911B1 - 磁石ユニット及びその製造方法

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Publication number: JP7179911B1
Application number: JP2021084460A
Authority: JP
Inventors: 将太郎谷口; 康英臼井; 和樹浜田; 孝規都築; 佳史大橋
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Daido Electronics Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Daido Electronics Co Ltd; Aisin Corp
Priority date: 2021-05-19
Filing date: 2021-05-19
Publication date: 2022-11-29
Anticipated expiration: 2041-05-19
Also published as: US20220375669A1; JP2022180678A; CN115371530A

Abstract

【課題】保持部材と保持部材の内部に形成される磁石との間の固定強度を高めることが可能な磁石ユニットを提供する。【解決手段】磁石ユニット１は筒状の保持部材２と、保持部材２の一端側１１の内部に形成されたボンド磁石４と、を備える。ボンド磁石４は、中心軸Ｐと交差する方向に延びる端面３２と保持部材２の内周面１０ａに沿って形成された外周面３４とが交わる角部に、軸方向に突出して保持部材２との接触部を拡張させる突出部４０を備えている。【選択図】図２

Description

この発明は、回転体の回転位置の検出等の用途で用いられる磁石ユニット及びその製造方法に関する。

従来、回転体の回転位置の検出等の用途で磁気式の位置検出装置が用いられている。この位置検出装置は、検出対象である回転体に取り付けられる磁石と、磁石による磁気を検出する磁気センサと、を含んで構成されている。

検出対象である回転体に磁石を取り付けるための手段として、例えば下記特許文献１で示されているように、筒状をなした保持部材を用い、保持部材の内部に磁石を取り付け、この保持部材を介して磁石を回転体に取り付けることが行われている。

特開２０１６－１５３７６５号公報

ここで回転体の位置を精度良く検出するためには、磁気センサと回転体に取り付けられた磁石との相対位置が重要となる。検出対象の回転体が自動車の構成部品であった場合、回転体に取り付けられる保持部材及び磁石には、エンジンからの振動や走行中に加えられる振動等に起因する外力が長期に亘って作用するため、保持部材と磁石との間にはこのような外力によって変形やガタツキが生じない十分な強度が求められる。一方で、寸法的な制約や小型化、コスト低減等の要請から十分な強度を確保することが難しい場合も想定される。
本発明は以上のような事情を背景とし、保持部材と保持部材の内部に形成される磁石との間の固定強度を高めることが可能な磁石ユニット及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、下記のように本発明に想到した。
この発明の第１の局面の磁石ユニットは次のように規定される。即ち、
筒状の保持部材と、
該保持部材の一端側の内部に形成されたボンド磁石と、
を備え、
前記ボンド磁石は、中心軸と交差する方向に延びる端面と前記保持部材の内周面に沿って形成された外周面とが交わる角部に、軸方向に突出して前記保持部材との接触部を拡張させる突出部を備えている。

このように規定される第１の局面の磁石ユニットによれば、磁石ユニットを構成する保持部材及びボンド磁石の形状を大きく変更することなく、保持部材とボンド磁石との接触面積を増大させることができ、保持部材と磁石との間の固定強度を高めることができる。

この発明の第２の局面は次のように規定される。即ち、
第１の局面で規定の磁石ユニットにおいて、前記突出部は、前記中心軸に沿った断面視において、軸方向に延びて前記保持部材に接する外面と、前記端面側から先端側に向かうにつれて前記中心軸から離間するテーパ状の内面と、を備えている。
このような形態の突出部は、射出成形の際、前記保持部材の内部に挿入される成形金型部位の先端角部に、前記突出部に対応するテーパ部を形成することで実現することができる。かかるテーパ部は成形金型挿入時のガイドとしての機能を有し、成形金型と保持部材との干渉を防いで、射出成形時における磁石ユニットの製造性を高めることができる。

また発明の第３の局面では、第１又は第２の局面で規定の磁石ユニットにおいて、前記突出部は、前記保持部材の内周面に沿って無端環状に形成されている。
このように規定される第３の局面の磁石ユニットによれば、保持部材とボンド磁石との接触面積を周方向に最大化させることができる。

この発明の第４の局面の磁石ユニットの製造方法は次のように規定される。即ち、
第２又は第３の局面に記載の磁石ユニットを製造する方法であって、
前記保持部材の内部に成形金型を挿入させて前記保持部材の内部にキャビティを規定し、該キャビティ内にボンド磁石用材料を射出して磁石成形体を形成するステップを備え、
前記成形金型の、前記保持部材の内部に挿入される部位の先端角部に、前記ボンド磁石の突出部に対応するテーパ部が形成されている。
このように規定される第４の局面の製造方法によれば、ボンド磁石に突出部を形成するため成形金型の先端角部に形成したテーパ部が成形金型挿入時のガイドとしての機能を有し、成形金型と保持部材との干渉を防いで、射出成形時における磁石ユニットの製造性を高めることができる。

本発明の一実施形態に係る磁石ユニットの斜視図である。（Ａ）は図１の磁石ユニットの縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ部を拡大して示した図である。図１の保持部材を単体で示した図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は縦断面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＣ－Ｃ断面図である。図１の磁石ユニットの製造方法についての説明図である。図４に続く磁石ユニットの製造方法についての説明図である。突起部を無端環状に設けた変形例を示した図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は縦断面図である。

次に本発明の一実施形態の磁石ユニットを図面に基づいて詳しく説明する。
図１は本発明の一実施形態の磁石ユニット１を示した斜視図、図２は磁石ユニット１の縦断面図である。
磁石ユニット１は、回転体Ｗの回転位置を検出するに際し、回転体Ｗに取り付けられるもので、円筒状の保持部材２と、保持部材２の内部に形成された磁石４とを備えている。磁石４には中心軸Ｐ周りの周方向の異なる位置にＮ極とＳ極が着磁されている。また、場合によっては厚み方向の異なる位置にＮ極とＳ極が着磁されていてもよい。
回転体Ｗに取り付けられた磁石ユニット１は、回転体Ｗが回転すると、回転体Ｗとともに回転する。この際の磁力の変化が磁石４の上向きの端面３１の直上に配置された磁気センサ（図示省略）により検出され、回転体Ｗの回転位置が検出される。

図３は、磁石ユニット１の一部を構成する保持部材２を単体で示した図である。同図で示すように保持部材２は、両端が軸方向に開放された円筒状の部材で、その周壁部１０は軸方向に沿って外径及び内径が変化しないストレート形状とされている。保持部材２（詳しくは周壁部１０）の一端側１１には径方向外側に向かって延びる環状のフランジ部１２が設けられている。フランジ部１２は保持部材２の強度を高める効果を有し、保持部材２の円筒形状を維持するのに有効である。

フランジ部１２が設けられた保持部材２の一端側１１は磁石４が形成される部位で、その内部は磁石４を形成し保持する空間とされている。周壁部１０における一端側の内周面１０aからは、径方向内側に（即ち、中心軸Ｐ側に）突出する突起部１５が、周方向に間隔を隔てて複数（ここでは４箇所）形成されている。突起部１５は磁石４の抜止め等を目的としたもので、突起部１５は磁石４が形成される空間の軸方向における略中央の位置に形成されている。

一方、保持部材２の他端側２２は回転体Ｗと嵌合する部位で、その内部は回転体Ｗを収容する空間とされている。周壁部１０における他端側の内周面１０aには、軸方向他端側の開口縁に向かって延びて他端側に開放する溝２３が周方向に間隔を隔てて複数（ここで３箇所）形成されている。かかる溝２３は、回転体Ｗを内嵌させた際に、保持部材２内の空気を外部に排出するための空気抜きとして機能するものである。

このように構成された保持部材２は、金属製の非磁性材であることが好ましい。非磁性材としては、アルミニウム、銅、真鍮、ステンレス等を例示することができる。また、磁気回路を構成する目的でＳＰＣＣ等の鉄あるいはＳＵＳ４２０を使用することもできる。

なお、保持部材２に形成される突起部の長さや数は適宜変更可能である。図６は、保持部材２における突起部の変形例を示している。この変形例では、保持部材２の内周面１０ａの全周に亘って突起部１５Ｂが無端環状に形成されている。また、突起部の突起は、形状も適宜変更可能であり、突起の数は必要に応じて増減可能である。保持部材２と磁石４との強度が確保できれば、０個でもよい。

次に磁石４について説明する。本例の磁石４は、磁石材料と樹脂を混合し、保持部材２の内部に射出成形して得られたボンド磁石である。磁石材料は、Ｓｍ、Ｎｄ、Ｐｒ等の希土類元素の１種または２種以上を含む磁性材料を意味し、例えば、ＳｍＦｅＮ系、ＮｄＦｅＢ系の希土類磁性粉やフェライト系磁性粉及びこれらの混合物を用いることができる。
また磁石材料との混合に用いられる樹脂としては、熱可塑性のポリアミド１２、ポリアミド６、ＰＰＳ、ＰＢＴ、ＥＶＡ、ポリプロピレン等を例示することができる。

磁石４は、略円板状をなし、図２で示すように、中心軸Ｐと交差する方向（図中左右方向）に延びる第１の端面３１及び第２の端面３２が軸方向に間隔を隔てて形成されている。ここで、第１の端面３１は一端側１１の端部開口の近くに形成された軸方向外側の端面で、第２の端面３２は第１の端面３１よりも他端側２２に形成された軸方向内側の端面である。また、第１の端面３１と第２の端面３２との間には、保持部材２の内周面１０aと接する外周面３４が形成されている。

この磁石４は、外周面３４の軸方向の略中央において、保持部材２の突起部１５が埋設されている。本例では、突起部１５と磁石４との嵌合により磁石４の軸方向への抜止めおよび周方向への回り止めが図られている。

また軸方向内側に位置する第２の端面３２と外周面３４とが交わる角部には、軸方向に突出して保持部材２との接触部を拡張させる突出部４０が、保持部材２の内周面１０aに沿って無端環状に形成されている。

この突出部４０は、図２（Ｂ）で示すように、中心軸Ｐに沿った断面視において、軸方向に延びて保持部材２に接する外面４２と、第２の端面３２側から突出部先端側に向かうにつれて中心軸Ｐから離間するテーパ状の内面４４と、を備えている。突出部４０の断面形状は略三角形状で、基端側から先端側に向かって肉厚が漸次減少する形状とされている。

突出部４０が形成された本例の磁石ユニット１においては、仮想的に突出部４０が形成されていない場合と比較して、図２（Ｂ）で示す軸方向長さδだけ、磁石４と保持部材２との接触部が拡張されるため、保持部材２と磁石４との間の固定強度を高めることができる。例えば、磁石４の直径Ｄが７～１０ｍｍ、厚みｔが２～４ｍｍである場合に、本例では突出部４０の軸方向長さδを０．３～２．０ｍｍの範囲で形成することができ、より好ましくは０．５～１．０ｍｍの範囲で形成することができる。

図４、図５に基づいて、本例の磁石ユニット１の製造方法について説明する。図４、図５において、５０は成形金型で、この成形金型５０は磁石ユニット１の軸方向に分割された分割型（第１分割型）５０Ａと、分割型（第２分割型）５０Ｂと、に分割されている。

第１分割型５０Ａは、保持部材２の下方に位置して保持部材２を支持する金型で、位置決め用の環状の凹溝５２と、その内側にあって凹溝５２よりも上方に突出させた底面部５３とを備えている。
また第２分割型５０Ｂは、保持部材２の上方から保持部材２の内部に挿入させる柱状の成形部５５を備えている。柱状の成形部５５の先端角部には磁石４に形成される突出部４０に対応するテーパ部５７が形成されている。

まず、図４（Ｉ）で示すように、所定の形状に加工された保持部材２を、フランジ部１２を下に向けた状態とし、該フランジ部１２を第１分割型５０Ａに形成された凹溝５２に嵌め合わせる。このとき保持部材２の一端側１１の端部開口が第１分割型５０Ａの底面部５３で閉塞される。

続いて、保持部材２の、上向きに開放された他端側２２の端部開口から、第２分割型５０Ｂの柱状の成形部５５を保持部材２の内部に挿入する。そして、第１分割型５０Ａと第２分割型５０Ｂとが閉じた状態で、図４（II）で示すように、保持部材２と、第１分割型５０Ａの底面部５３と、第２分割型５０Ｂの成形部５５とでキャビティ５８が形成される。

第２分割型５０Ｂの成形部５５の中央部にはボンド磁石材料を注入するための通路５６が設けられており、キャビティ５８内に通路５６を通じてボンド磁石材料が射出されると、図５（III）で示すように、保持部材２の内部に磁石成形体４Ａが形成される。尚、形成された磁石成形体４Ａの端面３２における通路５６との接続部には、ゲート残りに起因する図示を省略する突出部が形成されてもよい。

その後、形成された磁石成形体４Ａに着磁を施し磁石４とすることで、本実施形態の磁石ユニット１が得られる。

以上のように、本実施形態の磁石ユニット１によれば、ボンド磁石４の、中心軸Ｐと交差する方向に延びる端面３２と保持部材２の内周面１０ａに沿って形成された外周面３４とが交わる角部に、軸方向に突出して保持部材２との接触部を拡張させる突出部４０が形成されており、磁石ユニット１を構成する保持部材２やボンド磁石４の形状を大きく変更することなく、保持部材２とボンド磁石４との接触面積を増大させることができ、保持部材２とボンド磁石４との間の固定強度を高めることができる。

本実施形態の磁石ユニット１では、突出部４０が、中心軸Ｐに沿った断面視において、軸方向に延びて保持部材２に接する外面４２と、端面３２側から先端側に向かうにつれて中心軸Ｐから離間するテーパ状の内面４４と、を備えている。
このような形態の突出部４０は、射出成形の際、保持部材２の内部に挿入される成形金型５０Ｂの成形部５５の先端角部に、突出部４０に対応するテーパ部５７を形成することで実現することができる。かかるテーパ部５７は成形金型５０Ｂ挿入時のガイドとしての機能を有し、成形金型５０Ｂと保持部材２との干渉を防いで、射出成形時における製造性を高めることができる。

また本実施形態の磁石ユニット１では、突出部４０を、保持部材２の内周面１０ａに沿って無端環状に形成することで、保持部材２と磁石４との接触面積を周方向に最大化させることができる。

以上本発明の実施形態について詳述したが、本発明はこれに限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々変更して実施可能である。例えば上記実施形態では円筒形状の保持部材としたが、多角形や長円形の筒状部材を保持部材として採用することも可能である。また回転体と嵌合させる他端側を一端側に対して縮径若しくは拡径された形状の保持部材を採用することも可能であるなど、請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様も本発明に含まれる。

１磁石ユニット
２保持部材
４磁石（ボンド磁石）
４Ａ磁石成形体
１０ａ内周面
３２端面
３４外周面
４０突出部
４２外面
４４内面
５０Ａ，５０Ｂ分割型（成形金型）
５７テーパ部
５８キャビティ
Ｐ中心軸

Claims

筒状の保持部材と、
該保持部材の一端側の内部に形成されたボンド磁石と、
を備え、
前記ボンド磁石は、中心軸と交差する方向に延びる端面と前記保持部材の内周面に沿って形成された外周面とが交わる角部に、軸方向に突出して前記保持部材との接触部を拡張させる突出部を備え、
前記突出部は、前記突出部における前記中心軸と交差する方向である軸交差方向において外向きの外面のみを前記保持部材に接触させていることを特徴とする磁石ユニット。
前記突出部は、前記中心軸に沿った断面視において、軸方向に延びて前記保持部材に接する前記外面と、前記端面側から先端側に向かうにつれて前記中心軸から離間するテーパ状の内面と、を備えていることを特徴とする請求項１に記載の磁石ユニット。
前記突出部は、前記保持部材の内周面に沿って無端環状に形成されていることを特徴とする請求項１，２の何れかに記載の磁石ユニット。
請求項２，３の何れかに記載の磁石ユニットを製造する方法であって、
前記保持部材の内部に成形金型を挿入させて前記保持部材の内部にキャビティを規定し、該キャビティ内にボンド磁石用材料を射出して磁石成形体を形成するステップを備え、
前記成形金型の、前記保持部材の内部に挿入される部位の先端角部に、前記ボンド磁石の突出部に対応するテーパ部が形成されていることを特徴とする磁石ユニットの製造方法。