(57)【要約】【課題】  磁歪素子表面を平坦化し、その検出精度を向上させ、さらには信頼性の低下を防止することのできる磁歪素子の製造方法等を提供することを目的とする。【解決手段】  加圧面１２、１３の外周縁部１２ａ、１３ａを面取りした磁歪素子本体１１に、コーティング層１５を形成するようにし、コーティング層１５を外周縁部１２ａ、１３ａの部分の盛り上がりを抑えて、磁歪素子１０に圧力をかけた時に検出される透磁率のばらつきを少なくした。  また、コーティング層１５を形成するに際し、粘度の低いエポキシ樹脂に磁歪素子本体１１を浸漬した後、粘度の高いエポキシ樹脂をスプレーするようにした。【選択図】図１
2006173253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力が加わると透磁率が変化し、前記圧力を受けるための互いに略平行な第一の面および第二の面を有し、かつ前記第一の面および前記第二の面の外周縁部に面取り部またはＲ部が形成された磁歪素子本体と、
前記磁歪素子本体の表面を覆うように形成されたコーティング層と、
を備えることを特徴とする磁歪素子。
【請求項２】
前記コーティング層がエポキシ樹脂により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の磁歪素子。
【請求項３】
前記第一の面および前記第二の面の外周縁部の面取り部またはＲ部の寸法が、０．１〜０．４ｍｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の磁歪素子。
【請求項４】
圧力が加わると透磁率が変化する磁歪素子と、
前記磁歪素子の外周側に設けられたコイルと、を備え、
前記磁歪素子は、焼結体からなり、前記圧力を受けるための互いに略平行な第一の面および第二の面を有し、かつ前記第一の面および前記第二の面の外周縁部に面取り部またはＲ部が形成された磁歪素子本体と、前記磁歪素子本体の表面を覆うように形成されたコーティング層とを備えることを特徴とするセンサ。
【請求項５】
前記コイルが、前記磁歪素子を圧縮する方向の外力に応じた電気信号を出力することを特徴とする請求項４に記載のセンサ。
【請求項６】
磁歪材料を原料として形成された焼結体の外周縁部を面取り加工またはＲ加工する工程と、
前記焼結体の表面を、熱硬化性のコーティング剤で覆う工程と、
前記コーティング剤を熱硬化させる工程と、
を含むことを特徴とする磁歪素子の製造方法。
【請求項７】
前記焼結体の表面を前記コーティング剤で覆う工程は、第一のコーティング剤で前記焼結体の表面を覆う工程と、
前記第一のコーティング剤より高い粘度を有した第二のコーティング剤で前記焼結体の表面を覆う工程と、を有することを特徴とする請求項６に記載の磁歪素子の製造方法。
【請求項８】
磁歪材料を原料として形成された焼結体の表面を、所定の粘度を有した第一のコーティング剤で覆う工程と、
前記焼結体の表面を、前記第一のコーティング剤よりも高い粘度を有した、第二のコーティング剤で覆う工程と、
を含むことを特徴とする磁歪素子の製造方法。
【請求項９】
前記第一のコーティング剤、前記第二のコーティング剤は、同一材料であることを特徴とする請求項８に記載の磁歪素子の製造方法。
【請求項１０】
前記焼結体の表面を前記第一のコーティング剤で覆う工程では、前記焼結体を前記第一のコーティング剤に浸漬し、
前記焼結体の表面を前記第二のコーティング剤で覆う工程では、前記焼結体に前記第二のコーティング剤をスプレーすることを特徴とする請求項８または９に記載の磁歪素子の製造方法。                                                                  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁歪素子、およびそれを用いたセンサ、磁歪素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、リニアアクチュエータ、振動子、圧力センサ、トルクセンサ、振動センサ、ジャイロセンサ等に磁歪素子が用いられている。
この磁歪素子は、リニアアクチュエータ、振動子等に用いる場合、付与する磁界を変化させることで、磁歪素子の寸法を変化させて駆動力を発生している。また、磁歪素子を圧力センサ、トルクセンサ、振動センサ、ジャイロセンサ等に用いる場合は、外部から加わった圧力によって磁歪素子の寸法が変化し、これに伴って変化する透磁率を検出することで、センシングを行っている（例えば、特許文献１、２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１９４２４４号公報
【特許文献２】特開２０００−２６６６２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図８に示すように、このような磁歪素子１は、磁歪素子本体３の防錆のため、磁歪素子本体３の表面にエポキシ樹脂等でコーティングを施すことがある。
しかし、コーティングを施した磁歪素子１の表面は、エポキシ樹脂の表面張力によって、コーティング層２の外周縁部２ａが盛り上がってしまう。
例えば、熱硬化性のエポキシ樹脂を用い、２５±１０μｍの厚さのコーティングを磁歪素子１に施そうとした場合、コーティング層２は、中心部２ｂに対し外周縁部２ａが６〜１５μｍ程度盛り上がってしまう。
すると、踏力（圧力）検出の際に磁歪素子１に加わる圧力が、エポキシ樹脂が盛り上がった外周縁部２ａに集中するため、外周縁部２ａの盛り上がりの度合いによって、磁歪素子１で検出される透磁率にばらつきが生じることになる。その結果、磁歪素子１毎に検出特性に大きなばらつきが生じ、圧力センサとしての精度が低下することになる。これを回避するには、磁歪素子１を特性に応じて選別したり、回路で検出特性を調整する等の必要が生じ、これには手間やコストがかかることになる。
【０００５】
さらに、焼結体からなる磁歪素子１は、磁歪素子本体３の表面に微細な空孔が多数形成されている。コーティングを施しても、コーティング剤の表面張力等によって、空孔の部分をコーティング層２で確実に塞ぐのは困難である。このために磁歪素子本体３に錆が発生し、磁歪特性の劣化、信頼性の低下を招くことになる。
【０００６】
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、磁歪素子表面を平坦化し、その検出精度を向上させ、さらには信頼性の低下を防止することのできる磁歪素子の製造方法等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる目的のもとになされた本発明の磁歪素子は、圧力が加わると透磁率が変化する磁歪素子本体と、磁歪素子本体の表面を覆うように形成されたコーティング層と、を備えており、磁歪素子本体は、圧力を受けるための互いに略平行な第一の面および第二の面を有し、磁歪素子の第一の面および第二の面の外周縁部に、面取り部またはＲ部が形成されていることを特徴とする。ここで、第一の面および第二の面の外周縁部になされた面取り部またはＲ部の寸法は、０．１〜０．４ｍｍとするのが好ましい。
ここで、面取り部またはＲ部は、焼結後の焼結体の外周縁部を面取り加工またはＲ加工することによって形成することもできるし、焼結前の成形体の成形段階で、面取り部またはＲ部を有した形状の成形体を形成するようにしても良い。
このようにして、面取り部またはＲ部を形成することで、焼結体の平面部を覆うコーティング剤の内周部と外周部の段差を抑制することができ、この磁歪素子を圧力センサ等に組み込んだ場合、外部から加わる圧力が、焼結体の平面部に均等に作用するようになる。
ここで、コーティング層は、主に磁歪素子本体の防錆のために形成することができるが、他の目的のためであっても良い。コーティング層は、所要の目的を果たせるのであればいかなる材質で形成しても良いが、コスト、作業性、強度、防水性、耐熱性等から、エポキシ樹脂が適している。
【０００８】
本発明は、圧力が加わると透磁率が変化する磁歪素子と、磁歪素子の外周側に設けられたコイルと、を備えたセンサとすることもできる。このセンサの磁歪素子は、焼結体からなり、圧力を受けるための互いに略平行な第一の面および第二の面を有し、かつ第一の面および第二の面の外周縁部に面取り部またはＲ部が形成された磁歪素子本体と、磁歪素子本体の表面を覆うように形成されたコーティング層とを備えることを特徴とする。
また、コイルは、磁歪素子を圧縮する方向の外力に応じた電気信号を出力するものとすることができる。このようなセンサでは、磁歪素子を圧縮する方向の外力に応じた電気信号をコイルが出力することで、圧力、トルク等の外力を検出することができる。
【０００９】
本発明は、磁歪材料を原料として形成された焼結体の外周縁部を面取り加工またはＲ加工する工程と、焼結体の表面を、熱硬化性のコーティング剤で覆う工程と、コーティング剤を熱硬化させる工程と、を含むことを特徴とする磁歪素子の製造方法とすることもできる。
このとき、焼結体の表面をコーティング剤で覆う工程は、第一のコーティング剤で焼結体の表面を覆う工程と、第一のコーティング剤より高い粘度を有した第二のコーティング剤で焼結体の表面を覆う工程と、を有するものとするのが好ましい。このように、より低い粘度の第一のコーティング剤で焼結体の表面を先行して処理することで、焼結体の表面に形成されている微細な空孔を確実に塞ぐことが可能となる。粘度の低い第一のコーティング剤では、十分な膜厚が確保できない可能性があるため、第一のコーティング剤によるコーティングの後、粘度の高い第二のコーティング剤で焼結体の表面を厚くコーティングするのが好ましい。
【００１０】
本発明は、磁歪材料を原料として形成された焼結体の表面を、所定の粘度を有した第一のコーティング剤で覆う工程と、焼結体の表面を、第一のコーティング剤よりも高い粘度を有した、第二のコーティング剤で覆う工程と、を含むことを特徴とする磁歪素子の製造方法とすることもできる。
ここで、第一のコーティング剤、第二のコーティング剤は、同一材料とするのが好ましい。
【００１１】
このように、より低い粘度の第一のコーティング剤で焼結体の表面を先行して処理するには、焼結体の表面を第一のコーティング剤で覆う工程で、焼結体を第一のコーティング剤に浸漬するようにし、焼結体の表面を第二のコーティング剤で覆う工程で、焼結体に第二のコーティング剤をスプレーするようにするのが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、外周縁部に面取り加工またはＲ加工を施した磁歪素子本体の表面をコーティング剤で覆うことで、磁歪素子表面の凹凸を抑制することができる。これにより、この磁歪素子に圧力をかけた時に検出される透磁率のばらつきを少なくすることができる。また、圧力が磁歪素子全体に均等に作用するため、得られる透磁率も高くなる。つまり、磁歪素子の特性を安定させるとともに向上させることができる。
このようにして、この磁歪素子を組み込んだセンサを高精度なものとすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
本実施の形態において、リニアアクチュエータ、振動子、圧力トルクセンサ、振動センサ、ジャイロセンサ等に用いられる磁歪素子は、ＲＴy（ここで、Ｒは１種類以上の希土類金属、Ｔは１種類以上の遷移金属であり、ｙは１＜ｙ＜４を表す。）で示す組成の焼結体を用いることが望ましい。
ここで、Ｒは、Ｙを含むランタノイド系列、アクチノイド系列の希土類金属から選択される１種以上を表している。これらの中で、Ｒとしては、特に、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏの希土類金属が望ましく、Ｔｂ、Ｄｙがより一層望ましく、これらを複合して用いることができる。Ｔは、１種以上の遷移金属を表している。これらの中で、Ｔとしては、特に、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏ等の遷移金属が望ましく、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉが一層望ましく、これらを複合して用いることができる。
【００１４】
組成式ＲＴyにおいて、ｙ＝２のときにＲとＴとが形成するＲＴ2ラーベス型金属間化合物は、キュリー温度が高く、かつ磁歪値が大きいため、磁歪素子として最も適する。ここで、ｙが１以下では、焼結後の熱処理でＲＴ相が析出して磁歪値が低下する。また、ｙが４以上では、ＲＴ3相又はＲＴ5相が多くなり、磁歪値が低下する。このため、ＲＴ2相を多くするために、１＜ｙ＜４の範囲が望ましい。Ｒとして複数種の希土類金属を用いてもよく、特に、ＴｂとＤｙを用いることが望ましい。
【００１５】
本実施の形態において、上記のような磁歪素子は、特開２００２−１２９２７４号公報に示すような、３種類の異なる組成の原料粉末（以下、原料Ａ、Ｂ、Ｃと適宜称する）を混合して作製するのが好ましい。また、原料粉末となる合金粉の一部には、水素吸蔵処理される原料を含んでいることが好ましい。合金粉に水素を吸蔵させることにより、歪みが生じ、その内部応力によって割れが生ずる。このために、混合される合金粉は、成形体を形成する時に圧力を受け、混合した状態の内部で粉砕されて細かくなり、焼結したときに緻密な高密度焼結体を得ることができるからである。
【００１６】
原料Ａは、式（１）：（ＴｂxＤｙ1-x）Ｔyで表されるものを用いる。ここで、原料ＡのＴは、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉの群から選択される少なくとも１種類の金属で、特に、元素ＴはＦｅ単独でもよい。Ｆｅは、Ｔｂ、Ｄｙと磁歪特性の高い（Ｔｂ、Ｄｙ）Ｆｅ2金属間化合物を形成するからである。このときに、Ｆｅの一部をＣｏ、Ｎｉで置換するものであってもよいが、Ｃｏは磁気異方性を大きくするが透磁率を低くし、また、Ｎｉはキュリー温度を下げ、結果として常温・高磁場での磁歪値を低下させるために、Ｆｅは７０ｗｔ％以上、一層好ましくは８０ｗｔ％以上である。
原料Ａは、その他に、Ｔｂ、Ｄｙの希土類金属と合金を形成する遷移金属を含んでいてもよい。遷移金属としては、具体的にはＭｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗを挙げることができる。原料ＡのＴｂの一部は、Ｄｙを除く希土類（Ｒ'）と置換してもよい。Ｒ'として、例えば、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｇｄ、Ｙ等を挙げることができる。
【００１７】
式（１）において、ｘ、ｙは、０．３５＜ｘ≦０．５、１．７≦ｙ≦２．０の範囲とする。ｘが０．３５以下の小さい値になると、磁歪値が大きくなる［１１１］軸方向への配向が困難になり、ｘが、０．５を超えると、磁歪材料全体に対する原料Ａの比率が低下するために焼結後の［１１１］軸方向の配向度が低くなる。ｙが１．７未満では、磁歪材料全体に占める原料Ａの比率が小さくなり、焼結後の［１１１］軸方向の配向度が低くなってしまう。ｙが大きいと（Ｔｂ、Ｄｙ）Ｔ3等のＦｅリッチの相が多くなり、このため、磁場中成形による配向度が低くなり、それにつれて焼結後の磁歪材料の配向度も低くなる。したがって、ｙは２．０とする。
好ましいｘは０．３≦ｘ≦０．４５、より好ましいｘは０．３４≦ｘ≦０．４０である。また、好ましいｙは１．８≦ｙ≦２．０、より好ましいｙは１．８７≦ｘ≦１．９２である。
【００１８】
原料Ｂとして、式（２）：ＤｙtＴ1-t（Ｄｙは、ＴｂとＨｏの双方又はいずれか一方を含むことがあり、ｔは０．３７≦ｔ≦１．０の範囲）で表される組成を有するものを用いる。ｔがこの範囲内においてＤｙとＴは共晶点を有するので、ｔがこの範囲を以外の組成では、原料Ａと原料Ｃとの混合において、共晶組成であるＲ2Ｔが少なくなり、焼結密度を高くすることが難しくなる。
【００１９】
また、原料Ｂは、水素吸蔵処理を施すことにより、７０００ｐｐｍ≦水素量≦２２０００ｐｐｍの水素を含むことが好ましい。原料Ｂは水素を吸蔵することにより脆化し、これを原料Ａと原料Ｃと混合し、成形体を形成する時の圧力により混合した状態の内部で粉砕されて微細化する。したがって、主相形成を担う原料Ａの間に入り込みやすくなり、焼結したときに緻密で密度の高い焼結体を形成する。
【００２０】
原料Ｂに、吸蔵させる水素の量としては、７０００ｐｐｍ≦水素量≦２２０００ｐｐｍの範囲がよい。水素の量が７０００ｐｐｍ未満では、水素の量が少なくて原料Ｂの内部歪みが小さく、成形時の割れが少なく、密度が低く、さらに空孔（開気孔）も多くなる。さらに、長期間の使用により磁歪特性が低下する。また、水素量が２２０００ｐｐｍを超えると、原料Ｂの微細化が飽和し、これ以上吸蔵する効果がない。
【００２１】
本実施の形態においては、Ｔを含む原料Ｃを用いる。Ｔは、上述したように、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉの群から選択させる少なくとも１種類の金属であり、この中ではＦｅが最も好ましい。
【００２２】
以上説明した原料Ａ、原料Ｂ及び原料Ｃを混合、磁場中成形、焼結して、式（３）：（ＴｂvＤｙ1-v）Ｔwで表される磁歪材料を製造する。ここで、ｖ、ｗは、０．２７≦ｖ＜０．５、１．７≦ｗ≦２．０の範囲にある。ｖが０．２７未満では、常温より低い温度域で十分な磁歪値を示さず、ｖが０．５以上では常温域で十分な磁歪値を示さない。ｗが１．７未満では希土類リッチな相が多くなり、ｗが２．０を超えると、（Ｔｂ、Ｄｙ）Ｔ3相等の異相が生じ磁歪値が低下する。
好ましいｖは０．２７≦ｖ≦０．４０、より好ましいｖは０．２７≦ｖ≦０．３４である。また、好ましいｗは１．８≦ｗ≦１．９５、より好ましいｗは１．８７≦ｗ≦１．９２である。
【００２３】
原料Ａ、原料Ｂ及び原料Ｃとの混合の割合は、式（３）で表される磁歪材料になるように適宜決定することができるが、以下に従うことが好ましい。
原料Ａの重量百分率をａ、原料Ｂの重量百分率をｂ、原料Ｃの重量百分率をｃとしたとき、原料Ａは、好ましくは５０≦ａ＜１００、より好ましくは６０≦ａ≦９５とする。ａが小さすぎる場合、すなわち、磁場中成形において配向する原料Ａの比率が低い場合、焼結後の結晶の配向度が低くなる。一方、ａが大きすぎる場合、原料Ａの組成が最終組成に近いということであり、磁場配向を容易にするために原料Ａを用いる意味がなくなる。
原料Ｂは、好ましくは０＜ｂ≦４０、より好ましくは５≦ｂ≦３０とする。原料Ｂは焼結の際に融剤として働くため、ｂが小さすぎると焼結が進みにくくなって緻密な磁歪材が得にくくなる。一方、ｂが大きすぎると、ａが小さくなりすぎて、上記弊害が生ずる。
【００２４】
以上の原料Ａ、Ｂ、Ｃは、以下に示すような工程を経て、焼結体からなる磁歪材料を構成する。
原料Ａとして、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｆｅを上記式（１）に該当するように秤量して、例えばＡｒガスの不活性雰囲気中で溶融して合金を作製する。この合金を、１１５０〜１２３０℃程度の温度でアニール処理を行い、合金作製時の各金属元素の濃度分布を一様にし、また、析出した異相を消滅させることができる。次に、この原料Ａを、平均粒径で５〜２００μｍ程度まで粉砕処理する。
【００２５】
原料ＢとしてＤｙ又はＤｙ及びＴからなる合金を用意し、原料Ａと同様に粉砕処理する。次いで、粉砕された原料Ｂを水素雰囲気中又は水素と不活性ガスの混合雰囲気中に保持して、原料Ｂの結晶格子中に水素原子を侵入させ又は水素化物とする水素吸蔵処理を施す。原料Ｂに含まれる水素量は前述したように、７０００〜２２０００ｐｐｍとするのが好ましい。原料Ｂは、水素吸蔵処理が施されることで割れが発生する。原料ＢがＤｙ及びＴからなる合金から構成される場合は、割れによって５〜２００μｍ程度まで微粉化される。原料ＢがＤｙ単体で構成される場合は、水素吸蔵処理後の割れによってＤｙ及びＴからなる合金のように微粉化することが困難であるため、水素吸蔵処理後に粉砕処理を行うことが好ましい。この粉砕は、平均粒径で５〜２００μｍ程度とすればよい。なお、水素吸蔵処理を行う温度は、原料ＢがＤｙ及びＴからなる合金から構成される場合は、１００〜２００℃、原料ＢがＤｙ単体で構成される場合は、２５０〜４５０℃とすることが好ましく、この温度であれば、保持時間を１〜２０時間とすれば、原料Ｂに上記量の水素を含有させることができる。なお、保持時間による水素含有量は、原料Ｂ合金の大きさにも依存する。
【００２６】
原料Ｂに水素吸蔵処理を施すことにより、原料Ｂの耐酸化性を向上させることができる。希土類元素であるＤｙは酸化されやすいために、わずかな酸素があっても表面に融点の高い酸化膜が形成される。この酸化膜は焼結の進行を抑制する。そのために、得られる焼結体の密度は低く、さらに空孔も多くなる。この空孔が多くなると、長期間使用している間に、さらにＤｙの酸化が進み、それに伴い磁歪特性が低下する。したがって、原料Ｂに水素吸蔵処理をして焼結体を製造することで高い焼結密度を獲得し、かつ、磁歪特性の経時的な劣化を抑えることができる。
【００２７】
原料Ｃは、原料Ａ及び原料Ｂと同様に粉砕した後に、表面に付着している酸素を除去するための還元処理を行うことが好ましい。この還元処理は、例えば、３００〜６００℃の水素雰囲気中に１〜３時間程度保持すればよい。
【００２８】
以上のようにして得られた原料Ａ、原料Ｂ及び原料Ｃは、最終的に得たい組成となるように秤量、混合してから、粉砕処理される。粉砕処理では、湿式ボールミル、アトライタ、アトマイザー等の粉砕機から適宜選択することができる。特に、アトマイザーが好ましい。衝撃と剪断を同時にかけることができ、粉体の凝集を防ぎ、かつ生産性が高いからである。この粉砕後の平均粒径は、１〜１００μｍ、好ましくは５〜２０μｍとする。粒径が小さすぎると製造工程中で酸化が進行しやすく、磁歪特性を劣化させる。平均粒径が大きすぎると焼結が進みにくく、焼結密度が高くならず、空孔が多くなる。
【００２９】
混合された原料Ａ、原料Ｂ及び原料Ｃは、焼結前に所望の形状に成形する。この成形は磁場中で行うことで、主に原料Ａを一定方向に揃えて、焼結後の磁歪材料を［１１１］軸方向に配向させる。印加する磁場は、２．４×１０4Ａ／ｍ以上、好ましくは４．８×１０4Ａ／ｍ以上がよい。磁場の方向は、圧力の方向に垂直でも、平行でもよい。成形圧力は、４．９×１０4Ｐａ以上、好ましくは２．９×１０5Ｐａ以上がよい。
【００３０】
磁場中成形で得られた成形体は焼結される。焼結条件は、１１００℃以上で、好ましくは１１５０〜１２５０℃で、１〜１０時間行うことがよい。焼結の雰囲気は、非酸化性雰囲気が良く、Ａｒガス等の不活性ガス又は真空中がよい。
このようにして製造された焼結体は、式（３）：（ＴｂvＤｙ(1-v)）Ｔw（ここで、ｖ、ｗは、０．２７≦ｖ＜０．５、１．７≦ｗ≦２．０の範囲にある。）で表される多結晶体からなる磁歪材料であり、磁歪が最も大きくなる［１１１］軸方向に配向している。この磁歪材料の結晶粒の平均粒径は１０μｍ以上である。結晶粒の平均粒径が小さいと結晶粒界が多くなり外部磁場による磁化率が低くなる。結晶粒の平均粒径の上限は特にないが、２００μｍ以上になると磁歪値はほとんど飽和するためにこれ以上大きくする必要がなく、また、焼結等の時間がかかりすぎ実用的ではない。
【００３１】
上記のようにして製造された焼結体は、防錆性を高めるため、コーティングを施すのが好ましい。
図１に示すように、磁歪素子１０は、上記のようにして形成された磁歪素子本体（焼結体）１１と、磁歪素子本体１１の表面全体を覆うコーティング層１５とから形成されている。
磁歪素子本体１１は、所定の厚さを有した板状で、互いに平行な一対の加圧面（第一の面）１２および加圧面（第二の面）１３と、外周面１４とを有して形成されている。図１（ｂ）、（ｃ）に示すように、磁歪素子本体１１の加圧面１２、１３の外周縁部１２ａ、１３ａは、面取り加工またはＲ加工がなされて面取り部またはＲ部とされている。面取り加工またはＲ加工の好ましい寸法範囲は、０．１〜０．４ｍｍである。０．１ｍｍ以下とすると、コーティング層１５の表面の高低差（段差）が大きくなり（ΔＨ≧９μｍ）、コーティング層１５の平坦性を得ることができない。０．４ｍｍ以上とすると、加圧面１２、１３の有効面積が小さくなるため、磁歪素子本体１１に作用する荷重圧力が大きくなり、圧力測定範囲が小さくなる。さらに、磁歪素子本体１１の径が小さいものにおいては、接触圧力が大となると磁歪素子本体１１に対する機械的負荷が過大となりやすく、実質的な圧力測定範囲が小さくなる。
【００３２】
また、コーティング層１５は、例えば熱硬化性のエポキシ樹脂（コーティング剤）によって形成されている。このコーティング層１５は、表面の凹凸（中心部に対する外周縁部の高さの差：段差）がなるべく小さいのが好ましい。より具体的には、コーティング層１５の膜厚にもよるが、加圧面１２、１３に圧力を均等に加えるには、コーティング層１５の表面の凹凸は、概ね６μｍ以内、さらには３μｍ以内とするのが好ましい。もちろんこの数値は、コーティング層１５を形成する材質や、コーティング層１５の膜厚によって変動する余地があるが、コーディング層１５の膜厚に対し、２５％以内、さらには１５％以内に収めるのが好ましい。
【００３３】
このとき、前述したように、磁歪素子本体１１の加圧面１２、１３の外周縁部１２ａ、１３ａは、面取り加工またはＲ加工がなされているので、外周縁部１２ａ、１３ａの部分においてコーティング層１５は盛り上がることなく形成されている。
【００３４】
図２は、コーティング層１５を形成するための工程の流れを示すものである。
（面取り工程）
さて、コーティング層１５の形成に際しては、それに先立ち、磁歪素子１０の前処理として、バレル（研磨）・面取り処理、エッチング処理を施す（ステップＳ１０１）。
このとき、図１（ｂ）に示したように、磁歪素子本体１１の加圧面１２、１３の外周縁部１２ａ、１３ａを面取り加工によって面取りするのであれば、バレル加工後、回転砥石等により、図３（ａ）に示すように、外周縁部１２ａ、１３ａを０．１〜０．４ｍｍの所定寸法だけ面取り加工し、その後にエッチング処理する。また、図１（ｃ）に示したように、磁歪素子本体１１の加圧面１２、１３の外周縁部１２ａ、１３ａを、Ｒ加工するのであれば、これをバレル加工によって行うことができる。バレル加工により、Ｒ加工寸法が０．１〜０．４ｍｍの所定寸法となるようにするのである。
【００３５】
（下地処理工程）
この後、下地処理として、磁歪素子本体１１を、熱硬化性のエポキシ樹脂の液に浸漬（ディッピング）する（ステップＳ１０２）。このとき、エポキシ樹脂の液の好ましい粘度は、０．０１〜０．０３Ｐａ・ｓ、例えば０．０２Ｐａ・ｓ（２０Ｃｐ）とするのが好ましい。これにより、図３（ｂ）に示すように、磁歪素子本体１１の表面に、膜厚５μｍ程度以下のコーティング層１５を形成する。
【００３６】
（コーティング工程）
この後、金網上に複数の磁歪素子１０を置き、その状態で上面側となった一方の加圧面１２に対し、ガンスプレーで上方から熱硬化性のエポキシ樹脂を吹き付ける。これにより、加圧面１２および外周面１４にエポキシ樹脂が付着する（ステップＳ１０３）。このときの、エポキシ樹脂の好ましい粘度は、０．２５〜０．４０Ｐａ・ｓ、例えば０．３Ｐａ・ｓ（３００Ｃｐ）とするのが好ましい。
【００３７】
（硬化工程）
次いで、磁歪素子１０を、磁歪素子本体１１に吹き付けた熱硬化性のエポキシ樹脂の硬化反応（重合）が開始する温度よりも高い温度に加熱し、エポキシ樹脂を硬化させる（ステップＳ１０４）。
【００３８】
この後は、磁歪素子１０の上下を反転し（ステップＳ１０５）、今度は、加圧面１３に対し、上記と同様にして、コーティング工程、硬化工程を行う（ステップＳ１０６〜Ｓ１０７）。
これにより、図３（ｃ）に示すように、磁歪素子本体１１の全面を覆うようにエポキシ樹脂によるコーティング層１５が形成される。
【００３９】
このようにしてエポキシ樹脂によるコーティングが完了した磁歪素子１０は、図４に示したような圧力センサ（センサ）１００に組み込まれる。この圧力センサ１００は、ヨークを兼ねるハウジング１０１内に、磁歪素子１０と、この磁歪素子１０の外周側に配設されたコイル１０２とを備えている。ハウジング１０１は、磁歪素子１０を挟み込み、加圧面１２、１３に接触するように設けられた接触部１０１ａ、１０１ｂを一体に備えている。そして、一方の接触部１０１ａには、外部から圧力（トルク）の入力を受ける入力部１０３が一体に形成されている。
この圧力センサ１００は、外力によって入力部１０３を押圧すると、接触部１０１ａが加圧されてハウジング１０１が弾性変形し、磁歪素子１０の加圧面１２を押圧する。これによって磁歪素子１０が加圧面１２、１３を結ぶ方向に縮小変形し、透磁率が変化するので、これをコイル１０２で検出し、電気信号として出力することによって圧力を検出できるのである。
【００４０】
上述したように、加圧面１２、１３の外周縁部１２ａ、１３ａを面取りした磁歪素子本体１１に、コーティング層１５を形成するようにしたので、コーティング層１５を外周縁部１２ａ、１３ａの部分において盛り上がることなく形成することができる。これにより、この磁歪素子１０に圧力をかけた時に検出される透磁率のばらつきを少なくすることができる。また、圧力が磁歪素子１０の外周縁部１２ａ、１３ａのみに集中せず、全体に均等に作用するため、得られる透磁率も高くなる。つまり、磁歪素子１０の特性を安定させるとともに向上させることができる。その結果、この磁歪素子１０を組み込んだ圧力センサ１００を高精度なものとすることが可能となるのである。また、磁歪素子１０の特性を安定させかつ向上させることによって、従来のように磁歪素子を選別したり、回路で圧力センサの検出特性を調整する等の必要がなくなるため、手間やコストを低減することが可能となり、磁歪素子１０の歩留まりを向上させることができる。
また、コーティング層１５を形成するに際し、粘度の低いエポキシ樹脂に磁歪素子本体１１を浸漬した後、粘度の高いエポキシ樹脂をスプレーするようにした。このように、粘度の低いエポキシ樹脂に磁歪素子本体１１を浸漬することで、磁歪素子本体１１の表面に多数形成された微細な空孔にエポキシ樹脂が入り込み、空孔を確実に塞ぐことができる。これにより、コーティング層１５で磁歪素子本体１１を確実に覆うことができ、磁歪素子本体１１の防錆効果を高めることができ、磁歪素子１０の磁歪特性の劣化、信頼性の低下を招くのを防ぐことが可能となる。
【実施例】
【００４１】
ここで、磁歪素子本体１１の加圧面１２、１３の外周縁部１２ａ、１３ａを面取りすることによる効果を確認したのでその結果を示す。
まず、磁歪素子本体１１は、以下のようにして形成した。
原料Ａとして、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｆｅを秤量して、Ａｒガスの不活性雰囲気中で溶融して、Ｔｂ0.4Ｄｙ0.6Ｆｅ1.95の組成を有する合金を製造した。そして、この原料Ａを、１１７０℃（安定時間２０ｈｒ）でアニールする熱処理を行い、合金製造時の各金属元素の濃度分布を一様にし、また、析出した異相を消滅させてから、例えばブラウンミルで粉砕し、粗粉を得た。得られた粗粉を、目開き２ｍｍの篩に通し、２ｍｍ以上の粒径の粗粉を除去した。
原料Ｂとして、Ｄｙ、Ｆｅを秤量して、Ａｒガスの不活性雰囲気中で溶融し、Ｄｙ2.0Ｆｅの組成を有する合金を製造した。そしてこの合金に、水素雰囲気(濃度８０％)中、１５０℃（安定時間１ｈｒ）で熱処理し、約１８０００ｐｐｍの水素を吸蔵させることで、合金を粉砕し、粉砕粉を得た。この粉砕粉を、目開き２ｍｍの篩に通し、２ｍｍ以上の粒径の粗粉を除去した。
原料Ｃとして、Ｆｅの粉末を用い、このＦｅ粉末に対し、水素ガス雰囲気中で酸素を除去する還元処理（３００℃、安定時間１ｈｒ）を行った。
【００４２】
次いで、得られた原料Ａ、Ｂ、Ｃを秤量した後、混合処理し、さらにＡｒガス中でアトマイザーにより微粉砕し、組成をＴｂ0.34Ｄｙ0.66Ｆｅ1.88にした合金粉を得た。
得られた合金粉を型に入れ、１２ｋＯｅの磁場中で、５ｔｏｎ／ｃｍ2の成形圧で成形し、成形体を得た。このとき、合金粉を型に充填するに際しては、合金粉を、Ｎ2ガスを充填した配管内を通して移動させた。また、磁場は、圧力方向に対して垂直方向（いわゆる横磁場）に印加した。成形体の形状および寸法は、直径８．６×長さ３４ｍｍとした。
【００４３】
得られた成形体を、焼結用容器に収めて炉中で昇温し、１１５０〜１２３０℃の安定温度区間で３５vol％水素ガスと６５vol％Ａｒガスの混合雰囲気で焼成を行い、焼結体（磁歪素子本体１１）を得た。得られた焼結体は、所定の厚みに切断加工を行う。
【００４４】
この磁歪素子本体１１に対し、バレル・エッチング処理を施した。バレル処理の際、磁歪素子本体１１の加圧面１２、１３の外周縁部１２ａ、１３ａを、面取り寸法が０．２０±０．１０ｍｍとなるようにし、面取り加工を行った（実施例）。
この後、磁歪素子本体１１を、粘度を０．０２Ｐａ・ｓに調製した熱硬化性のエポキシ樹脂に浸漬し、さらに、磁歪素子本体１１に、粘度を０．３０Ｐａ・ｓに調製した熱硬化性のエポキシ樹脂をスプレー法により吹き付けることでコーティング層１５を形成し、磁歪素子１０を得た。用いたエポキシ樹脂は、長島特殊塗料株式会社製、Ｓ−Ｎｏ.６  超防錆プライマー  Ｃ−７２６１  グレー  主剤とした。また、エポキシ樹脂は、その膜厚が２５±１０μｍとなるように、磁歪素子本体１１に吹き付けた。
【００４５】
また、比較のため、磁歪素子本体１１の加圧面１２、１３の外周縁部１２ａ、１３ａを面取りせずに、上記と同様にコーティング層１５を形成した（比較例）。
【００４６】
そして、実施例、比較例のそれぞれについて、得られた磁歪素子１０を、１６５℃で２５分加熱してエポキシ樹脂を硬化させた。
その後、実施例、比較例のそれぞれについて、磁歪素子１０の中央部に対する外周縁部１２ａ、１３ａの高さの差（段差）を、レーザー変位計で計測した。
【００４７】
その結果、磁歪素子本体１１の加圧面１２、１３の外周縁部１２ａ、１３ａを面取りしなかった比較例においては、エポキシ樹脂によるコーティング層１５の段差が１２μｍであったものが、面取り加工を行った実施例においては、コーティング層１５の段差が３μｍ以下となった。これにより、磁歪素子本体１１の加圧面１２、１３の外周縁部１２ａ、１３ａを面取り加工することで、コーティング層１５を平坦化することができることが確認された。
【００４８】
さらに、実施例、比較例のそれぞれについて、エポキシ樹脂の硬化後、磁歪素子１０に８０、２５０ｋｇｆの荷重をかけたときの透磁率の変化を、インダクタンスの変化量△Ｌ
として計測した。
図５がその結果を示すものであり、図６は、さらにインダクタンスの変化量△Ｌの分布
を示すものである。
【００４９】
これらの結果から明らかなように、面取り加工を施さなかった磁歪素子では、インダクタンスの変化量△Ｌのσが０．０２０８であったのに対し、面取り加工を施した磁歪素子
では、σ値が０．０１５４であった。このように、面取り加工を施すことで、インダクタンスの変化量△Ｌのばらつきが小さく、σ値が小さくなることが確認できる。さらに、面
取り加工を施さなかった磁歪素子では、インダクタンスの平均値が０．４４２３であったのに対し、面取り加工を施した磁歪素子では、平均値が０．５０４１であった。このように、面取り加工を施さなかった磁歪素子に比較し、面取り加工を施した磁歪素子では、検出されるインダクタンスの変化量△Ｌの平均値自体も高くなっており、これにより磁歪素
子の特性が向上していることが確認できる。
【００５０】
また、コーティングを行った実施例の磁歪素子１０と、コーティング前の磁歪素子本体１１の外観を観察した。図７はその写真である。
図７（ａ）に示すように、コーティングを施していない磁歪素子本体１１には、その表面に多数の空孔が観察されるが、図７（ｂ）に示すように、コーティングを行った磁歪素子１０では、それらの空孔がコーティング剤１５によって塞がれていることが観察できる。
【００５１】
なお、上記実施の形態では、磁歪素子のコーティング層に熱硬化性のエポキシ樹脂を用いたが、所要の耐熱性、強度、防錆性を有するのであれば、適宜他のコーティング剤を用いることができる。
また、エポキシ樹脂を用いる場合にも、そのコーティングのための工程については、上述した例に限らず、適宜他の構成に変更することが可能である。
さらに、用いるコーティング剤等により、コーティング層の厚さやエポキシ樹脂の粘度等は適宜変更するのが好ましい。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本実施の形態における磁歪素子を示す図であり、（ａ）は磁歪素子の斜視図、（ｂ）は、外周縁部を面取りした磁歪素子の断面図、（ｃ）は外周縁部をＲ加工した磁歪素子の断面図である。
【図２】磁歪素子のコーティング層を形成するための工程の流れを示す図である。
【図３】磁歪素子をコーティングする過程における磁歪素子を示す図である。
【図４】圧力センサの構成を示す断面図である。
【図５】実施例における結果を示すものであり、面取り加工を施さなかった磁歪素子と、面取り加工を施した磁歪素子における、加えた圧力とインダクタンスの変化量の関係を示す図である。
【図６】面取り加工を施さなかった磁歪素子と面取り加工を施した磁歪素子の、インダクタンスの変化量の分布を示すものである。
【図７】（ａ）はコーティング前の磁歪素子本体を示す写真、（ｂ）はコーティング後の磁歪素子を示す写真である。
【図８】段差が生じた磁歪素子を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０…磁歪素子、１１…磁歪素子本体（焼結体）、１２…加圧面（第一の面）、１２ａ、１３ａ…外周縁部、１３…加圧面（第二の面）、１５…コーティング層、１００…圧力センサ（センサ）、１０２…コイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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