(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁束を検知する磁気センサが複数個配置されるセンサ部と、
前記磁気センサのそれぞれの出力を差動した値をセンサ出力として出力する差動出力部と、
前記センサ部の温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部によって検出した前記センサ部の温度に基づいて、すべての前記磁気センサへの供給電圧を制御することにより、感度の温度特性を補償する電圧制御部と、を有し、
前記センサ部は、磁歪を有する磁性部材と、前記磁性部材に近接した永久磁石と、を含み、前記磁気センサによって、前記磁性部材に作用する応力に依存して変化する前記磁性部材から外部に漏れている漏れ磁束の変化を検知することによって、前記磁性部材に作用する応力を検出する磁歪式応力センサを構成し、
磁歪式応力センサを構成する前記センサ部は、前記磁性部材に作用する応力の方向と、前記永久磁石の着磁方向とがほぼ直交してなる、磁気センサ装置。
【請求項２】
磁歪式応力センサを構成する前記センサ部は、前記磁性部材に対して前記永久磁石と反対側における漏れ磁束を検知する方式であることを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ装置。
【請求項３】
磁歪式応力センサを構成する前記センサ部は、前記磁性部材が板形状を有することを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ装置。
【請求項４】
磁歪式応力センサを構成する前記センサ部は、前記磁性部材の、前記応力の方向に対して直交する断面形状における両端部の厚みが中央部に比べて厚いことを特徴とする請求項３に記載の磁気センサ装置。
【請求項５】
前記永久磁石の両端面のうち前記磁性部材に向かい合う端面とは反対側の端面に向かい合って、前記磁性部材と同じ材料から形成されたヨークが配置されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ装置。
【請求項６】
前記永久磁石の前記両端面のうちの一方が向かい合う部分における前記磁性部材の厚みと、前記永久磁石の前記両端面のうちの他方が向かい合う部分における前記ヨークの厚みとが同じであることを特徴とする請求項５に記載の磁気センサ装置。
【請求項７】
前記磁性部材がマルエージング鋼から形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の磁気センサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気センサによってトルクや応力などを計測する装置に係り、温度特性を補償した磁気センサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁束を検知する磁気センサを有するトルクセンサや応力センサなどの磁気センサ装置においては、使用する温度範囲において、磁気センサ装置のゼロ点および感度を要求精度内に収めるために、温度補償を行う必要がある。磁気センサ装置のゼロ点を温度補償する方式として差動方式がよく知られており、広く採用されている。
【０００３】
差動方式によって磁気センサ装置の感度も幾分温度補償されるものの十分なものではないことから、マイクロコンピュータを搭載した磁気センサ装置も登場している。この種の磁気センサ装置にあっては、センサ部に温度センサを設け、温度多点において磁気センサ装置のゼロ点および感度をマイクロコンピュータのメモリに記憶させ、信号処理によって温度補償をしている。しかしながら、温度校正には長時間の工程を経る必要があるため、磁気センサ装置の価格が高価なものとなってしまう。
【０００４】
ところで、自動車の構成部品に作用するトルクや応力をモニタするためには、ロバスト性が要求されるため、磁歪式トルクセンサや磁歪式応力センサの適用が期待されている。例えば、磁歪の逆効果を利用した応力センサ（磁歪式応力センサ）が、提案されている（非特許文献１参照。）。
【非特許文献１】Ｇａｒｓｈｅｌｉｓ，  Ｉｖａｎ  Ｊ．，「Ｎｅｗ  ｔｙｐｅｓ  ｏｆ  Ｍａｇｎｅｔｏｅｌａｓｔｉｃ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ  ｆｏｒ  Ｓｅｎｓｉｎｇ  Ｆｏｒｃｅ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ」，「ＳＡＥ  Ｐａｐｅｒ」，Ｎｏ．９１０８５６，「Ｓｅｎｓｏｒｓ  ａｎｄ  Ａｃｔｕａｔｏｒｓ」，１９９１年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、簡素な構成で感度の温度特性を補償し得る磁気センサ装置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】
【０００６】
本発明者らは、上記課題の解決に向けて鋭意検討した結果、磁気センサとして用いるホール素子やリニアホールＩＣへの供給電圧を変えると磁気センサのゼロ点のみならず磁気センサ感度も変わることに着目し、磁気センサへの供給電圧を制御することによって、磁気センサ装置の感度の温度特性を補償できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
本発明は上記知見に基づくものであり、請求項１に記載の本発明の磁気センサ装置は、
磁束を検知する磁気センサが複数個配置されるセンサ部と、
前記磁気センサのそれぞれの出力を差動した値をセンサ出力として出力する差動出力部と、
前記センサ部の温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部によって検出した前記センサ部の温度に基づいて、すべての前記磁気センサへの供給電圧を制御することにより、感度の温度特性を補償する電圧制御部と、を有し、
前記センサ部は、磁歪を有する磁性部材と、前記磁性部材に近接した永久磁石と、を含み、前記磁気センサによって、前記磁性部材に作用する応力に依存して変化する前記磁性部材から外部に漏れている漏れ磁束の変化を検知することによって、前記磁性部材に作用する応力を検出する磁歪式応力センサを構成し、
磁歪式応力センサを構成する前記センサ部は、前記磁性部材に作用する応力の方向と、前記永久磁石の着磁方向とがほぼ直交してなる。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載の本発明の磁気センサ装置は、温度検出部によって検出したセンサ部の温度に基づいて、すべての磁気センサへの供給電圧を制御することによって、磁気センサ装置のゼロ点を補償するとともに、感度の温度特性をも補償することができる。さらに、磁歪式応力センサを構成するセンサ部は、磁性部材に作用する応力の方向と、永久磁石の着磁方向とがほぼ直交しているので、永久磁石が発生している磁束のレベルに比べて、漏れ磁束のレベルが低くなっている状態で、応力に依存する変化分を磁気センサによって検知することになるので、磁性部材に作用している応力を精度よく的確に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態を説明する。
【００１４】
まず、図１４を参照して、前述した非特許文献１により提案されている磁歪式応力センサの構造および原理について説明する
図１４（Ａ）において、２０１は永久磁石、２０２は磁気センサであり、中央に位置するコア２０３は磁歪を有している。永久磁石２０１の磁束は図示のように分布し、コア２０３を矢印で示すように磁化する。永久磁石２０１の磁束は、コア２０３をも通っている。
【００１５】
コア２０３に引張応力が働くと、永久磁石２０１の磁束がコア２０３をより多く通るようになるために、磁気センサ２０２を通過する磁束が減少する。一方、コア２０３に圧縮応力が作用すると、磁束はコア２０３を通り難くなるため、磁気センサ２０２を通過する磁束が増加する。このようにして、磁気センサ２０２からの信号の大きさはコア２０３に働く応力の大きさを反映することになる。
【００１６】
以上が提案されている磁歪式応力センサの原理である。磁束を発生させるのに電源がいらない点が特徴である。磁気センサ２０２の位置としては、図１４（Ｂ）に示すように、ＡまたはＢの位置でもよいことが述べられている。
【００１７】
引張応力と圧縮応力では、磁気センサ２０２の信号の変化の仕方は、圧縮の方が大きく、そのセンサの定格の範囲において、圧縮にて３０から８０％の変化があることがデータで示されている。
【００１８】
しかしながら、上記提案においては、パイプ状のコア２０３の中に円筒状のアルニコ磁石を配置し、パイプの表面に、リニアホールＩＣを置いてデータが取られているものの、原理確認段階の域を出ないものである。さらに、ゼロ点の温度特性はよくない。また、感度の温度補償に関する詳細な記述はない。応力を精度良く的確に検出して磁歪式応力センサの実用化を図るためには、ゼロ点とともに感度の温度特性も補償されることが重要である。
【００１９】
本発明の磁気センサ装置は、温度特性に優れた実用的なものとすべく、以下のように構成されている。
【００２０】
本発明の磁気センサ装置は、磁束を検知する磁気センサが複数個配置されるセンサ部と、磁気センサのそれぞれの出力を差動した値をセンサ出力として出力する差動出力部と、を有している。磁気センサのそれぞれは、ホール素子またはリニアホールＩＣである。
【００２１】
磁気センサ装置によってトルクを計測する態様においては、センサ部は、軸部材に嵌め合わされるリング形状を有しかつ磁歪を有する磁性部材を含み、磁気センサによって、軸部材に作用するトルクに依存して変化する磁性部材からの漏れ磁束の変化を検知することによって、軸部材に作用するトルクを検出する磁歪式トルクセンサを構成している。
【００２２】
また、磁気センサ装置によって応力を計測する態様においては、センサ部は、磁歪を有する磁性部材と、磁性部材に近接した永久磁石と、を含み、磁気センサによって、磁性部材に作用する応力に依存して変化する磁性部材からの漏れ磁束の変化を検知することによって、磁性部材に作用する応力を検出する磁歪式応力センサを構成している。
【００２３】
応力を計測する他の態様においては、センサ部は、磁歪を有する磁性部材と、磁性部材に近接した永久磁石と、を含み、参照機能を果たす側の磁気センサによって、永久磁石の磁束を磁性部材に作用する応力に依存しない状態においてモニタし、他の磁気センサによって、磁性部材に作用する応力に依存して変化する磁性部材からの漏れ磁束の変化を検知することによって、磁性部材に作用する応力を検出する磁歪式応力センサを構成している。
【００２４】
トルクを計測する態様において、磁性材料に関連する温度特性として、主として、リング形状を有する磁性部材（以下、「磁歪リング」とも言う）の温度特性がある。磁歪リングの温度特性は、いわゆる逆磁歪の温度特性であり、温度に対して負であり、１００℃あたり数％と推定される。
【００２５】
応力を計測する態様において、磁性材料に関連する温度特性として、主として、磁性部材のうち歪が生じる起歪部の温度特性と、磁束源である永久磁石の温度特性とがある。起歪部の温度特性は、磁歪リングの場合と同様に、逆磁歪の温度特性であり、温度に対して負であり、１００℃あたり数％と推定される。永久磁石、例えば、２−１７系のサマリウムコバルト（ＳｍＣｏ）磁石の場合の温度特性は、磁束の減少量が１００℃あたり−３％程度ある。磁歪式応力センサの感度は永久磁石の磁束量の関数でもある。
【００２６】
一方、ホール素子またはリニアホールＩＣのゼロ点、感度も温度に依存する。いずれも負で、ゼロ点は１００℃あたり数％程度であり、感度は１０％程度と大きい。
【００２７】
磁気センサ装置からの出力のゼロ点は差動により温度補償可能であるが、感度の温度補償はできない。磁気センサ装置の感度は１００℃あたり負で２０％程度となってしまうため、感度の温度補償が必須である。
【００２８】
このように、磁歪方式によってトルクや応力などの力学量を計測するに際しては、温度特性を如何に確保するかが課題としてつきまとう。ホール素子またはリニアホールＩＣのゼロ点、感度は温度に依存する。また、永久磁石の磁束も温度に依存して変わる。さらに、逆磁歪の温度依存性もある。ホール素子またはリニアホールＩＣのゼロ点は差動で相殺できる。残された分の温度依存性は、ホール素子またはリニアホールＩＣへの供給電圧を制御することにより相殺できることを見出し、本発明を完成させた。
【００２９】
磁気センサ装置は、力学量センサであり、ゼロ点を補償するとともに、感度の温度特性をも補償した力学量センサを提供できる。
【００３０】
力学量センサは、具体的には、磁歪式トルクセンサや、磁歪式応力センサである。磁歪式であるので、ロバスト性に優れ、温度特性に優れた、廉価なセンサを提供できることになる。
【００３１】
（第１の実施形態）
図１（Ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る磁気センサ装置１０１のセンサ部１１０を示す断面図、図１（Ｂ）は、トルクが印加されると発生する漏れ磁束の説明に供する図、図２は、同磁気センサ装置１０１における温度補償回路を説明するためのブロック図である。第１の実施形態の磁気センサ装置１０１は、磁歪方式によってトルクを計測するために適用されている。
【００３２】
図２を参照して、第１の実施形態の磁気センサ装置１０１は、概説すれば、磁束を検知する磁気センサ１１１、１１２が複数個配置されるセンサ部１１０と、磁気センサ１１１、１１２のそれぞれの出力を差動した値をセンサ出力として出力する差動出力部１２１と、センサ部１１０の温度を検出する温度検出部１２２と、電圧制御部１２３と、を有している。電圧制御部１２３は、温度検出部１２２によって検出したセンサ部１１０の温度に基づいて、すべての磁気センサ１１１、１１２への供給電圧Ｖｃｃを制御することにより、磁気センサ装置１０１の感度の温度特性を補償する。センサ部１１０の温度信号をもとに、感度の温度特性を補償することから、簡素な回路方式で温度特性を補償することができる。
【００３３】
磁気センサ１１１、１１２としては、リニアホールＩＣを用いることができる。省電力で小型であり、センサ特性が良好な磁歪式トルクセンサとなるからである。各磁気センサ１１１、１１２からの出力信号Ａｏｕｔ、Ｂｏｕｔは、差動出力部１２１に入力される。
【００３４】
温度検出部１２２として、温度センサを用いることができる。温度センサとしては、例えば熱電対を用いることができる。
【００３５】
室温を基準に温度特性を補償する場合を例に挙げて説明する。温度が上がった場合、逆磁歪の温度依存分だけ感度は下がる。一方、ホール素子やリニアホールＩＣの感度も温度が上がった分減少する。ホール素子やリニアホールＩＣへの供給電圧Ｖｃｃを室温での感度と同じになるように上げる。この操作により、逆磁歪分と、ホール素子やリニアホールＩＣ分との両者を併せた分の感度の温度補償をすることになる。一方、ホール素子やリニアホールＩＣのゼロ点も供給電圧Ｖｃｃを上げることにより上がってしまうが、ゼロ点が変わる分は差動により相殺される。室温と例えば１００℃との２点で校正を行い、それら間の温度では、センサ部１１０に設けた例えば熱電対による温度信号をもとにリニアな温度補正、すなわち供給電圧制御を行えば、温度特性の補償が行えることになる。
【００３６】
図１（Ａ）を参照して、センサ部１１０は、磁歪式トルクセンサを構成しており、軸部材１１３に嵌め合わされるリング形状を有しかつ磁歪を有する磁性部材１１４（磁歪リング１１４とも称する）を含んでいる。磁気センサ１１１、１１２によって、軸部材１１３に作用するトルクに依存して変化する磁歪リング１１４からの漏れ磁束の変化を検知することによって、軸部材１１３に作用するトルクを検出する。軸部材１１３に嵌め合わされた磁歪リング１１４を用いる方式の磁歪式トルクセンサであるから、省電力・小型なセンサとして有用である。
【００３７】
磁歪リング１１４の外周面に近接して、２個の磁気センサ１１１、１１２が配置されている。磁歪リング１１４は周方向に着磁されている。このため、軸部材１１３にトルクが印加されていないときには、磁歪リング１１４からの漏れ磁束は発生しない。一方、軸部材１１３にトルクが印加されたときには、図１（Ｂ）に示すように漏れ磁束が発生する。２個の磁気センサ１１１、１１２が図１（Ａ）のように配置されているので、それぞれの磁気センサ１１１、１１２に入力する磁束は逆向きとなる。なお、磁気センサ１１１、１１２のそれぞれは、径方向の磁束成分を検知している。
【００３８】
磁性部材１１４は、マルエージング鋼から形成することが好ましい。マルエージング鋼は高強度であるため、応力レベルを高くでき、十分な検出感度を得ることができるからである。また、同材を用いると、ヒステリシスのない良好なセンサ特性である磁歪式トルクセンサとすることができるからである。このように、マルエージング鋼の適用は、磁歪式応力センサのロバスト性、感度およびセンサ特性に関して好ましい。
【００３９】
磁性部材１１４は、１８％Ｎｉ系のマルエージング鋼（１８％Ｎｉ−９％Ｃｏ−５％Ｍｏ−Ｆｅ）から形成することがより好ましい。１８％Ｎｉ系のマルエージング鋼は磁歪が大きいからである。
【００４０】
さらに、磁性部材１１４は、１８％Ｎｉ系のマルエージング鋼から形成され、時効処理されていることが好ましい。時効状態で使用すると、ヒステリシスのない良好なセンサ特性となるからである。
【００４１】
磁気センサ１１１、１１２の外側には、板状のヨーク１１５が配置されている。ヨーク１１５は、軟磁性材から形成され、集磁効果等の機能を果たしている。
【００４２】
ヨーク１１５に、温度センサ１２２が取り付けられている。温度センサ１２２によって、センサ部１１０の温度をモニタする。
【００４３】
図２に示すように、温度センサ１２２により計測される温度によって、磁気センサ１１１、１１２への供給電圧Ｖｃｃを制御することにより、磁歪式トルクセンサの温度補償を達成することができる。図のように磁気センサ１１１、１１２からの出力信号が差動出力部１２１に入力され、差動された出力が、磁歪式トルクセンサのセンサ出力となる。
【００４４】
温度センサ１２２からの信号は、電圧制御部１２３へ入力され、温度センサ１２２からの信号に基づいて、磁気センサ１１１、１１２への供給電圧Ｖｃｃが制御される。磁気センサ１１１、１１２の感度、逆磁歪の温度依存が供給電圧Ｖｃｃの制御により、温度補償される。
【００４５】
温度補償を行うには、温度の異なる２点における感度が同じになるように、予め電圧制御部１２３を校正する必要がある。２点の温度の間は線形補間し、その外側では線形で外挿する。
【００４６】
温度校正は、次のようにして行う。まず、基準温度（例えば、２０℃）において、磁気センサ装置１０１の感度を測定する。その後、センサ部１１０を例えば１００℃として、磁気センサ装置１０１の感度を測定する。すると感度が減少してしまう。磁歪感度が温度に依存すること、および磁気センサ１１１、１１２であるリニアホールＩＣの感度が温度に依存することが主な要因である。特に後者の温度依存性が大きい。センサ部１１０が１００℃のときにも、磁気センサ装置１０１の感度が基準温度のときと同じになるように、磁気センサ１１１、１１２への供給電圧Ｖｃｃを上げるように、電圧制御部１２３を設定する。このようにすれば、任意の温度で感度のリニア補正を行うことができる。但し、基準温度よりも低温のときは、リニアの外挿とはなる。なお、供給電圧Ｖｃｃを変えると磁気センサ１１１、１１２のゼロ点が変わるが、ゼロ点の変動は差動により相殺される。
【００４７】
第１の実施形態のセンサ部１１０を製作した。
【００４８】
磁歪リング１１４の幅は１３ｍｍ、外径は１４．１６ｍｍ、軸径は１２．６４ｍｍであった。磁歪リング１１４は、マルエージング鋼（日立金属（株）製、商品名ＹＡＧ３００、１８％Ｎｉ−９％Ｃｏ−５％Ｍｏ−Ｆｅ）を用いて作製した。固溶化および時効熱処理を施した。固溶化処理は真空中にて８２０℃×１時間保持し、その後、室温まで冷却した。その後、時効処理は真空中にて４９０℃×５時間保持し、その後、空冷した。
【００４９】
軸部材１１３は、ＳＵＳ３０３を用いて作製した。この軸部材１１３に磁歪リング１１４を冷やし嵌めした。磁歪リング１１４への周着磁は、軸部材１１３にリングを嵌め合わせた後で、軸部材１１３に約１００００Ａの電流を通電することに行った。図１（Ａ）の状態におけるセンサ感度はトルク１５Ｎｍ印加したときに、約３６Ｇであった。
【００５０】
ヨーク１１５はＰＢ（Ｎｉ−Ｆｅ）パーマロイ（軟磁性材）製で、厚さ１ｍｍの板状のものを用いた。ヨーク形状に機械加工後、１２００℃で２ｈｒ、純水素中にて熱処理を行った。
【００５１】
磁気センサ１１１、１１２として、ＩｎＡｓ高感度ホール素子を用いた、リニアホールＩＣを使用した。磁気感度は約７ｍＶ／Ｇであった。
【００５２】
温度校正は、次のように行った。まず、２０℃において、磁気センサ装置１０１の感度を測定した。その後、センサ部１１０を１００℃として、磁気センサ装置１０１の感度を測定した。感度は減少した。センサ部１１０が１００℃のときにも、磁気センサ装置１０１の感度が２０℃のときと同じになるように、磁気センサ１１１、１１２であるリニアホールＩＣへの供給電圧Ｖｃｃを上げるように、電圧制御部１２３を設定した。
【００５３】
磁気センサ装置１０１の温度特性の測定結果を図３に示す。縦軸の感度比は、センサ出力を２０℃における値を基準として正規化した感度である。供給電圧Ｖｃｃの制御をしないときの感度は破線によって示され、供給電圧Ｖｃｃの制御をしたときの感度は実線によって示される。１００℃のときには、供給電圧Ｖｃｃの制御をしないと、磁気センサ装置１０１の感度が約１０％も減少してしまう。供給電圧Ｖｃｃの制御をすることにより、温度が変化しても、感度は略一定となっており、−２０℃から１００℃の範囲において良好に感度の温度補償が行われていることが確認できた。したがって、磁気センサ装置１０１の精度を保障するためには、磁気センサ装置１０１の感度の温度補償が必須であり、本技術が必要不可欠であることがわかった。
【００５４】
（第２の実施形態）
図４（Ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る磁気センサ装置１０２のセンサ部１１０を示す断面図、図４（Ｂ）は、永久磁石１１７の漏れ磁束の説明に供する図、図５は、磁歪式応力センサのセンサ特性を示すグラフ、図６は、２つの磁気センサ１１１、１１２の出力特性についての説明図、図７は、同磁気センサ装置１０２における温度補償回路を説明するためのブロック図である。第２の実施形態の磁気センサ装置１０２は、磁歪方式によって応力を計測するために適用されている。第１の実施形態と共通する部材には同じ符号を付して、その説明は一部省略する。
【００５５】
図７を参照して、第２の実施形態の磁気センサ装置１０２は、磁束を検知する磁気センサ１１１、１１２が複数個配置されるセンサ部１１０と、磁気センサ１１１、１１２のそれぞれの出力を差動した値をセンサ出力として出力する差動出力部１２４と、センサ部１１０の温度を検出する温度検出部１２２と、電圧制御部１２３と、を有している。電圧制御部１２３は、温度検出部１２２によって検出したセンサ部１１０の温度に基づいて、すべての磁気センサ１１１、１１２への供給電圧Ｖｃｃを制御することにより、磁気センサ装置１０２の感度の温度特性を補償する。
【００５６】
磁気センサ１１１、１１２としては、リニアホールＩＣを用いることができる。各磁気センサ１１１、１１２からの出力信号Ａｏｕｔ、Ｂｏｕｔは、差動出力部１２４に入力される。
【００５７】
温度検出部１２２として、温度センサ１２２を用いることができる。温度センサ１２２としては、例えば熱電対を用いることができる。
【００５８】
図４（Ａ）を参照して、センサ部１１０は、磁歪式応力センサを構成しており、磁歪を有する磁性部材１１６と、磁性部材１１６に近接した永久磁石１１７と、を含んでいる。磁気センサ１１１、１１２によって、磁性部材１１６に作用する応力に依存して変化する磁性部材１１６からの漏れ磁束の変化を検知することによって、磁性部材１１６に作用する応力を検出する。
【００５９】
磁性部材１１６は、中空パイプ形状を有している。このパイプ状の磁性部材１１６を、「磁歪パイプ１１６」とも称する。応力（引張応力または圧縮応力）は、磁歪パイプ１１６の軸方向に印加される（矢印１１６ａを参照）。磁歪パイプ１１６の中空穴内に、円筒磁石が配置されている。円筒磁石は、軸方向（矢印１１７ａを参照）に着磁されている。円筒磁石は、永久磁石１１７から形成されている。永久磁石１１７としては、サマリウムコバルト（ＳｍＣｏ）磁石が好適であるが、これに限定されるものではない。永久磁石１１７は、磁束を発生させるための電源および巻き線が不要であり、省電力化、小型化およびコスト低減の点で好ましい。永久磁石１１７の磁束は、図４（Ｂ）に示すように、磁歪パイプ１１６の外部に漏れている。２個の磁気センサ１１１、１１２が図４（Ａ）のように配置されているので、それぞれの磁気センサ１１１、１１２に入力する磁束は逆向きとなる。なお、磁気センサ１１１、１１２のそれぞれは、径方向の磁束成分を検知している。
【００６０】
磁歪パイプ１１６に引張応力が働くと、磁束は磁歪パイプ１１６を通りやすくなるため、磁歪パイプ１１６の外への漏れ磁束は少なくなる。逆に、磁歪パイプ１１６に圧縮応力が働くと、磁束は磁歪パイプ１１６を通り難くなるため、磁歪パイプ１１６の外への漏れ磁束が増す。磁気センサ１１１、１１２によって外部への漏れ磁束の変化を検知することにより、軸力を検知することができる。
【００６１】
磁性部材１１６は、第１の実施形態と同様に、マルエージング鋼から形成することが好ましい。
【００６２】
磁気センサ１１１、１１２の外側には、第１の実施形態と同様に、板状のヨーク１１５が配置されている。
【００６３】
ヨーク１１５に、温度センサ１２２が取り付けられている。温度センサ１２２によって、センサ部１１０の温度をモニタする。
【００６４】
第２の実施形態のセンサ部１１０を製作した。
【００６５】
磁歪パイプ１１６の外径は１３ｍｍ、内径は１１ｍｍであった。磁歪パイプ１１６は、第１の実施形態と同様のマルエージング鋼を用いて作製した。ヨーク１１５も第１の実施形態と同様に形成した。磁気センサ１１１、１１２も第１の実施形態と同様のものを用いた。永久磁石１１７には、直径φ１０ｍｍ、長さ７ｍｍのＳｍＣｏ磁石を用いた。磁石単体での端面での磁束密度は約４ｋＧであった。
【００６６】
センサ特性を図５に示した。横軸は応力換算した値である。感度は、圧縮応力が作用したときの方が、引張応力が作用したときよりも多少高くなっていた。
【００６７】
図６を参照して、リニアホールＩＣを用いた磁気センサ１１１、１１２の出力特性について説明する。圧縮応力のときには、Ａ（磁気センサ１１１）は増加し、Ｂ（磁気センサ１１２）も増加するが、逆方向に増加する。また引張応力のときには、Ａは減少し、Ｂも減少するが、逆方向で減少する。磁束は両方とも増加、または減少するが、リニアホールＩＣを通過する向きが逆なので、上述した説明のようになる。Ａ，Ｂを差動するとＡ０−Ｂ０分がゼロ点での値として残り、しかも、この分が変化分に対して大きいので、不都合である。したがってＡ０−Ｂ０分を差し引いたものをセンサ出力とする方が好ましい。図７にセンサ信号処理のブロック図において差動出力部１２４と示してあるが、第１の実施形態の差動出力部１２１と符号を異ならせたのは、単なる差動でないことを示しており、ゼロ点での値をゼロにする（差し引いている）ことを示している。
【００６８】
さて、Ａ，Ｂにおける変化分の大きさはほぼ同じであり、向きのみ反対なので、Ａ＋Ｂの値はほぼ一定である（図６参照）ことにも注目する必要がある。
【００６９】
第１の実施形態と本質的に異なる点は、外力ゼロにおいても、Ａ，Ｂはかなりの大きさの出力になっている点である。すなわち、図６において、外力ゼロにおけるＡ０，Ｂ０の値はそれなりに大きい。それは、図４（Ｂ）において、外力ゼロでも、永久磁石１１７の漏れ磁束が最初からそれなりの大きさであるからである。それに比べると、第１の実施形態の場合においては、トルクゼロにおける漏れ磁束はかなり小さい。したがって、Ａ０、Ｂ０の値は、リニアホールＩＣのゼロ点と感度の両方により決められているのである。
【００７０】
感度の温度補償は、第１の実施形態と同様に、センサ部１１０に温度センサ１２２を設けてあり、温度を検知しながら、リニアホールＩＣへの供給電圧Ｖｃｃを制御すれば行える。
【００７１】
温度校正は、第１の実施形態と同様に、まず、２０℃において、磁気センサ装置１０２の感度を測定し、その後、センサ部１１０を１００℃として、磁気センサ装置１０２の感度を測定した。センサ部１１０が１００℃のときにも、磁気センサ装置１０２の感度が２０℃のときと同じになるように、磁気センサ１１１、１１２であるリニアホールＩＣへの供給電圧Ｖｃｃを上げるように、電圧制御部１２３を設定した。
【００７２】
磁気センサ装置１０２の温度特性の測定結果を図８に示す。縦軸の感度比は、センサ出力を２０℃における値を基準として正規化した感度である。供給電圧Ｖｃｃの制御をしないときの感度は破線によって示され、供給電圧Ｖｃｃの制御をしたときの感度は実線によって示される。１００℃のときには、供給電圧Ｖｃｃの制御をしないと、磁気センサ装置１０２の感度が約１６％も減少してしまう。供給電圧Ｖｃｃの制御をすることにより、温度が変化しても、感度は略一定となっており、−２０℃から１００℃の範囲において良好に感度の温度補償が行われていることが確認できた。したがって、磁気センサ装置１０２の精度を保障するためには、磁気センサ装置１０２の感度の温度補償が必須であり、本技術が必要不可欠であることがわかった。センサ感度が減少する主な要因には、第１の実施形態の場合の要因に加えて、永久磁石１１７の磁束の温度依存性分が加わる。
【００７３】
（第３の実施形態）
図９は、本発明の第３の実施形態に係る磁気センサ装置１０３における温度補償を説明するためのブロック図である。第３の実施形態の磁気センサ装置１０３は、第２の実施形態と同様に、磁歪方式によって応力を計測するために適用されているが、センサ信号処理の点で第２の実施形態と相違している。
【００７４】
図９を参照して、第３の実施形態の磁気センサ装置１０３にあっては、電圧制御部１２６は、磁気センサ１１１、１１２のそれぞれの出力の和に基づいて、すべての磁気センサ１１１、１１２への供給電圧Ｖｃｃを制御している。より詳しくは、電圧制御部１２６は、磁気センサ１１１、１１２のそれぞれの出力の和を一定に保つように、すべての磁気センサ１１１、１１２への供給電圧Ｖｃｃを制御している。この磁気センサ装置１０３によっても、磁気センサ装置１０３のゼロ点を補償するとともに、感度の温度特性をも補償することができる。
【００７５】
磁気センサ１１１、１１２であるリニアホールＩＣの両出力が加算回路１２５に入力され、磁気センサ１１１、１１２の出力が加算された加算回路１２５からの信号が、電圧制御部１２６に入力される。電圧制御部１２６では、加算回路１２５からの信号（リニアホールＩＣの出力の和を表す信号）が常に一定に保たれるように、供給電圧Ｖｃｃが制御される。
【００７６】
センサ部１１０は、第２の実施形態と同様の、磁歪式応力センサを構成している。但し、センサ部１１０の温度をモニタする温度センサ１２２は設けられていない。
【００７７】
第２の実施形態において説明したように、Ａ＋Ｂの値はほぼ一定であるから、和が一定になるように、リニアホールＩＣへの供給電圧Ｖｃｃを制御すればよい。このようなセンサ信号処理が図９のブロック図に示されている。図８に示した結果とほぼ同様な結果が得られた。
【００７８】
第３の実施形態における温度補償方式の有利な点は、上述した第１と第２の実施形態では少なくとも２点で温度校正を行う必要があったのに対して、このような温度校正が不必要になる点である。すなわち、室温にて、Ａ＋Ｂがコンスタントになるように、リニアホールＩＣへの供給電圧Ｖｃｃの制御を設定すれば事足りる。感度の温度補償が行われる理由は、第２の実施形態において既に説明したように、リニアホールＩＣの感度がＡ，Ｂ（磁気センサ１１１、１１２）の出力の大きさを決めているからである。
【００７９】
電圧制御部１２６は、磁気センサ１１１、１１２のそれぞれの出力のうち、室温における最初のゼロ点分を差し引いた出力の和を一定に保つように、すべての磁気センサ１１１、１１２への供給電圧Ｖｃｃを制御してもよい。出力の和、または感度分の和を用いてもゼロ点と感度の温度補償を行うことができる。
【００８０】
（第４の実施形態）
図１０（Ａ）は、本発明の第４の実施形態に係る磁気センサ装置１０４のセンサ部１１０の前提となる磁歪式応力センサ１１の基本構成を示す断面図、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）の１０Ｂ−１０Ｂ線に沿う断面図、図１０（Ｃ）は、図１０（Ａ）に示される磁歪式応力センサを、応力が作用する部材に取り付けた状態を示す断面図である。図１１は、本発明の第４の実施形態に係る磁気センサ装置１０４のセンサ部１１０の詳細を示す断面図である。図１２は、同磁気センサ装置１０４における温度補償回路を説明するためのブロック図である。第４の実施形態の磁気センサ装置１０４は、磁歪方式によって応力を計測するために適用されている。
【００８１】
図１０（Ａ）を参照して、磁歪式応力センサ１１は、磁歪を有する磁性部材２０と、磁性部材２０に近接して配置された永久磁石３０と、磁性部材２０に対して永久磁石３０と反対側における漏れ磁束を検知する磁気センサ４０と、を備えている。磁性部材２０に作用する応力に依存して漏れ磁束が変化するが、その漏れ磁束の変化を磁気センサ４０によって検知することによって、磁性部材２０に作用する応力を検出する。磁歪式応力センサ１１にあっては、磁性部材２０に作用する応力の方向（矢印２１参照）と、永久磁石３０の着磁方向（矢印３１参照）とが、ほぼ直交している。
【００８２】
磁性部材２０は、板形状を有し、歪を生じる起歪部２２と、起歪部２２の両端に設けられた一対の脚部２３とを含んでいる。着磁方向に直交する永久磁石３０の両端面３２ａ、３２ｂのうち一方の端面３２ａが起歪部２２に向かい合っている。永久磁石３０は、起歪部２２に接した状態で配置されている。
【００８３】
図１０（Ｂ）を参照して、磁性部材２０は、応力の方向に対して直交する断面形状における両端部の厚みが中央部に比べて厚いフランジ部２４が設けられている。
【００８４】
図１０（Ｃ）を参照して、磁歪式応力センサ１１は、磁性部材２０の脚部２３を介して、応力が作用する対象部材５０に取り付けられている。応力が作用する対象部材５０として、例えば、自動車の足回り部品を挙げることができる。脚部２３を対象部材５０に接合することにより、対象部材５０に作用する応力を検知する。起歪部２２は一対の脚部２３を介して対象部材５０に接合されるため、対象部材５０の変形が不均一であっても、平均的な応力が、起歪部２２に負荷される。脚部２３と対象部材５０との接合は、電子ビームによる溶接や、ロー付けなどの公知の接合方法を適宜採用することができる。
【００８５】
この磁歪式応力センサ１１では、磁性部材２０に作用する応力方向（矢印２１）と、永久磁石３０の着磁方向（矢印３１）とがほぼ直交している。図１４に示した従来提案されている磁歪式応力センサにあっては、磁性部材に作用する応力方向と、永久磁石の着磁方向とがほぼ平行である。この点において磁歪式応力センサ１１は、従来例とは異なっている。本件の発明者らは、鋭意検討の結果、磁性部材２０に作用する応力方向と永久磁石３０の着磁方向とがほぼ直交するレイアウトにすることによって、安定かつ良好な特性が得られることを見出した。
【００８６】
すなわち、板状の磁性部材２０の磁化は、永久磁石３０の磁界によって拘束されているが、磁性部材２０に圧縮力が働くと、磁歪の逆効果によって、板面に垂直な磁化が増え（磁歪が正の場合、負の場合は逆となる）、漏れ磁束が増えるものと考えられる。逆に、磁性部材２０に引張力が働くと、板面に平行な磁化が増えるため、漏れ磁束が減ると解釈される。
【００８７】
磁性部材２０に作用する応力方向と永久磁石３０の着磁方向とがほぼ直交しており、磁性部材２０に対して永久磁石３０と反対側における漏れ磁束の、応力に依存する変化分を検知している。永久磁石３０が発生している磁束のレベルに比べて、漏れ磁束のレベルが低くなっている。この状態で、応力に依存する変化分を磁気センサ４０によって検知することになるので、磁性部材２０に作用している応力を精度よく的確に検出することができる。
【００８８】
また、磁性部材２０を板形状としたので、実応力が高くでき、部材に働く応力検知を感度よく行うことができる。
【００８９】
さらに、磁性部材２０の応力方向に対する垂直な断面形状において、両端部の厚さが厚くなっているので、圧縮力が働いても板が座屈することがないから、板を薄くでき、圧縮の応力レベルを上げられることになる。したがって、引張力ばかりでなく圧縮力をも感度よく検知することができ、圧縮力にも高感度なセンサを得ることができる。
【００９０】
磁性部材２０は、第１の実施形態と同様に、マルエージング鋼から形成することが好ましい。
【００９１】
永久磁石３０としては、サマリウムコバルト（ＳｍＣｏ）磁石が好適であるが、これに限定されるものではない。
【００９２】
漏れ磁束を検知する磁気センサ４０としては、リニアホールＩＣを用いることができる。省電力で小型であり、センサ特性が良好な磁歪式応力センサとなるからである。
【００９３】
なお、本明細書において、「応力方向と着磁方向とがほぼ直交する」とは、図１４の従来の磁歪式応力センサとの対比において用いた概念であり、応力方向と着磁方向とが厳密に直交する場合のほか、図１４の磁歪式応力センサとの対比において応力を精度よく的確に検出できる範囲である限りにおいて、若干傾斜する場合も含まれると理解されなければならない。
【００９４】
図１１を参照して、センサ部１１０には、着磁方向に直交する永久磁石３０の両端面３２ａ、３２ｂのうち磁性部材２０に向かい合う端面３２ａとは反対側の端面３２ｂに向かい合って、磁性部材２０と同じ材料から形成されたヨーク６０が配置されている。ヨーク６０は、永久磁石３０の端面３２ｂに接し、永久磁石３０を覆うように設けられ、さらには、磁性部材２０の起歪部２２における歪を阻害することがないように配置されている。
【００９５】
永久磁石３０にヨーク６０を設けることによって、磁石のパーミアンスを上げることと等価になるため、パーミアンスが高い状態で永久磁石３０を利用でき、安定した磁石特性を利用することができる。したがって、薄い磁石を用いることができ、磁歪式応力センサ１１の小型化を図ることができる。また、磁性部材２０と同じ材料からヨーク６０を作製してあるので、後述するが、磁歪式応力センサにおける温度特性を確保できる。
【００９６】
永久磁石３０の両端面３２ａ、３２ｂのうちの一方の端面３２ａが向かい合う部分における磁性部材２０の厚みと、永久磁石３０の両端面３２ａ、３２ｂのうちの他方の端面３２ｂが向かい合う部分におけるヨーク６０の厚みとが同じであることが好ましい。つまり、磁性部材２０の起歪部２２の厚みと、ヨーク６０のうち起歪部２２に向かい合う部分の厚みとが同じであることが好ましい。磁歪式応力センサにおける温度特性を良好なものとすることができるからである。
【００９７】
センサ部１１０は、磁気センサ４０とは別個に、永久磁石３０の磁束を磁性部材２０に作用する応力に依存しない状態においてモニタするセンサ４５をさらに有している。センサ４５は、ヨーク６０の外側に配置されている。センサ４５により、永久磁石３０の磁束を検知している。そして、磁気センサ４０およびセンサ４５の両者の出力を差動した出力をセンサ出力としている。センサ４５も、磁気センサである。磁気センサ４０、４５は、起歪部の板面に垂直な方向の磁束成分を検知している。
【００９８】
磁気センサ４５の働きは第２の実施形態の場合とは大きく異なっている。第２の実施形態の場合には応力検知機能を担っていたが、本実施形態の場合には、その役割は無く、永久磁石３０の磁束レベルをモニタする機能を果たす（磁気センサ４５の出力は、ほとんど応力に依存しないが、完全に依存しないわけではない）。
【００９９】
応力を検知する磁気センサ４０と、永久磁石３０の磁束を応力に依存しない状態においてモニタする磁気センサ４５との２つを設け、両者の出力を差動した出力を磁歪式応力センサの出力とすることによって、温度特性に優れた磁歪式応力センサとすることができる。すなわち、ヨーク６０と起歪部２２とが同じ材料、同じ厚さであるから、応力の印加がないときのアクティブな磁気センサ４０の配置位置における漏れ磁束と、磁石磁束モニタ用のダミーの磁気センサ４５の配置位置における漏れ磁束とを、ほぼ同じ大きさにすることができる。そして、アクティブな磁気センサ４０とダミーの磁気センサ４５とを差動させて、磁歪式応力センサの出力とすることによって、温度特性に優れた磁歪式応力センサとすることができる。
【０１００】
アクティブ側の磁気センサ４０の両面４０ａ、４０ｂのうち磁性部材２０に向かい合う面４０ａとは反対側の面４０ｂに向かい合って、軟磁性材料から形成された磁気センサ４０用のヨーク７０が配置されている。ヨーク７０は、磁気センサ４０を覆うように設けられ、さらには、磁性部材２０の起歪部２２における歪を阻害することがないように配置されている。
【０１０１】
軟磁性材料としては、保磁力が小さい材料である、電磁鋼板、電磁軟鉄、ソフトフェライト、パーマロイなどを用いることができる。
【０１０２】
磁気センサ４０にヨーク７０を設けることによって、集磁効果があるので、磁気センサ４０の感度を約倍程度に高めることができる。また、磁気センサ４０の位置設定に対して磁気センサ特性が鈍感になるというメリットがある。さらに、外部からの磁界に対して、磁気センサ４０をシールドすることになるから、外部磁界に対する耐性を向上させることができる。
【０１０３】
ダミー側の磁気センサ４５にも、ヨーク７５を設けてある。ダミー側の磁気センサ４５の両面４５ａ、４５ｂのうちヨーク６０に向かい合う面４５ａとは反対側の面４５ｂに向かい合って、磁気センサ４５用のヨーク７５が配置されている。ヨーク７５も上述した軟磁性材料から形成されている。ヨーク７５は、磁気センサ４５を覆うように設けられている。このヨーク７５も、ヨーク７０と同様の機能を発揮する。
【０１０４】
ヨーク７０、７５を対称な構造にすることにより、リニアホールＩＣにおける漏れ磁束量をほぼ同じとすることができる。
【０１０５】
第４の実施形態のセンサ部１１０を製作した。
【０１０６】
磁歪を有する磁性部材２０は、マルエージング鋼（日立金属（株）製、商品名ＹＡＧ３００、１８％Ｎｉ−９％Ｃｏ−５％Ｍｏ−Ｆｅ）を用いて作製した。磁性部材２０の板形状の起歪部２２は、最小厚さ０．５ｍｍ、幅１０ｍｍであった。幅方向の両端に設けたフランジ部２４は、幅１．５ｍｍ、厚さ１．５ｍｍであった。磁性部材２０を機械加工によって作製した後、固溶化および時効熱処理を施した。固溶化処理は真空中にて８２０℃×１時間保持し、その後、室温まで冷却した。その後、時効処理は真空中にて４９０℃×５時間保持し、その後、空冷した。
【０１０７】
永久磁石３０として、円筒状の薄肉磁石を、軸方向に着磁して用いた。直径φ３ｍｍ、長さ３．５ｍｍのＳｍＣｏ磁石を用いた。磁石は１０Ｔのパルス磁界で着磁してから、２００℃で１時間、熱枯らしを行った。熱枯らし後の磁石単体での端面の磁束密度は約４．１ｋＧであった。
【０１０８】
磁気センサ４０、４５として、高感度ＩｎＡｓホール素子を内臓したリニアホールＩＣを用いた。磁気感度は約７ｍＶ／Ｇであった。
【０１０９】
永久磁石３０用のヨーク６０も、マルエージング鋼を用いて作製した。ヨーク６０の厚さは０．５ｍｍとした。
【０１１０】
磁気センサ４０、４５用のヨーク７０、７５は、ＰＢパーマロイを用いて作製した。機械加工後、１２００℃で２時間、純水素中にて熱処理を行った。
【０１１１】
磁性部材２０の脚部２３を鋼製の板状部材（図１０（Ｃ）の対象部材５０に相当）に電子ビーム溶接にて接合した。
【０１１２】
そして、板状部材に荷重を印加して試験したところ、ヒステリシスのない良好なセンサ特性が得られた。起歪部２２にて応力換算したとき、圧縮にて２００ＭＰａで２５Ｇの感度となっていた。引張では感度が若干小さかった。
【０１１３】
図１２は、第４の実施形態の温度補償回路のブロック図である。
【０１１４】
第４の実施形態の磁気センサ装置１０４は、概説すれば、磁束を検知する磁気センサ４０、４５が複数個配置されるセンサ部１１０と、磁気センサ４０、４５のそれぞれの出力を差動した値をセンサ出力として出力する差動出力部１２１と、電圧制御部１２７と、を有している。電圧制御部１２７は、複数の磁気センサ４０、４５のうち参照機能を果たす側の磁気センサ４５の出力に基づいて、すべての磁気センサ４０、４５への供給電圧Ｖｃｃを制御することにより、磁気センサ装置１０４の感度の温度特性を補償する。より詳しくは、電圧制御部１２７は、参照機能を果たす側の磁気センサ４５の出力を一定に保つように、すべての磁気センサ４０、４５への供給電圧Ｖｃｃを制御している。ＡがアクティブなリニアホールＩＣであり、Ｂが参照機能を果たす側のダミーリニアホールＩＣである。Ｂの出力を常に一定になるように供給電圧Ｖｃｃを制御した。
【０１１５】
磁歪式応力センサとしての磁気センサ装置１０４の場合には、永久磁石３０の磁束をモニタしている磁気センサ４５の出力を、トルクセンサの場合（第１の実施形態）の温度情報の代わりに用いている。永久磁石３０、起歪部２２（逆磁歪分も含めて）等の磁性材料分の温度情報と、磁気センサ４０、４５分の温度情報とを、モニタ出力が含んでいるわけである。したがって、第４の実施形態のように、モニタ出力（参照機能を果たす側の磁気センサ４５の出力）が例えば室温での値と変わらないように、両磁気センサ４０、４５への供給電圧Ｖｃｃを制御することにより、感度の温度補償を達成することができる。供給電圧Ｖｃｃを上げると磁気センサ４０、４５のゼロ点も上がるが、差動によって、ゼロ点の変更された分は相殺される。磁性材料よる感度の温度依存分と磁気センサ４０、４５の感度の温度依存分を併せて補償していることになる。応力センサにおける、逆磁歪感度は、永久磁石３０の磁束量にも依存している。この温度補償方式の優れた点は、温度試験による校正が不要であるという点である。
【０１１６】
このように、磁気センサ装置１０４のゼロ点を差動によって補償でき、磁気センサ４０、４５の感度の温度依存性、磁石磁束の温度依存性、逆磁歪の温度依存性を補償でき、温度特性に優れた磁歪式応力センサとすることができる。基本的な原理は、供給電圧Ｖｃｃが増すと、ホールＩＣのゼロ点、および感度が増加するという点にある。この点に着目して、本発明を完成することができた。
【０１１７】
逆磁歪の温度依存性は、磁石磁束が、マルエージング鋼の磁化の温度依存性を介して感知されているために、補償できていると考えられる。そのような構成に磁石ヨークを同材で作製していることに工夫が入れてあるわけである。
【０１１８】
磁気センサ装置１０４の温度特性の測定結果を図１３に示す。縦軸の感度比は、センサ出力を２０℃における値を基準として正規化した感度である。供給電圧Ｖｃｃの制御をしないときの感度は破線によって示され、供給電圧Ｖｃｃの制御をしたときの感度は実線によって示される。１００℃のときには、供給電圧Ｖｃｃの制御をしないと、磁気センサ装置１０４の感度が約１６％も減少してしまう。供給電圧Ｖｃｃの制御をすることにより、温度が変化しても、感度は略一定となっており、−２０℃から１００℃の範囲において良好に感度の温度補償が行われていることが確認できた。したがって、磁気センサ装置１０４の精度を保障するためには、磁気センサ装置１０４の感度の温度補償が必須であり、本技術が必要不可欠であることがわかった。
【０１１９】
磁気センサ４０、４５のゼロ点が大きい場合の対処方法として、電圧制御部１２７は、参照機能を果たす側の磁気センサ４５の出力のうち、室温における最初のゼロ点分を差し引いた出力を一定に保つように、すべての記磁気センサ４０、４５への供給電圧Ｖｃｃを制御してもよい。
【０１２０】
磁気センサ４０、４５のゼロ点はゼロＶに近いほうがよいが、いつもそうであるとは限らない。例えばゼロ点が絶対値で０．１Ｖより離れている場合には、モニタの感度分が常に一定になるように、供給電圧Ｖｃｃを制御すればよい。このような制御により、より一層良好な感度の温度補償を達成することができる。
【０１２１】
（第５の実施形態）
センサ部１１０を第４の実施形態と同様に構成し、図１２に示した温度補償に代えて、第３の実施形態と同様の、図９に示した温度補償を行った。
【０１２２】
磁気センサ装置の温度特性の測定結果は図１３に示した結果とほぼ同様の結果が得られた。
【０１２３】
つまり、応力検知用の磁気センサ４０と、永久磁石３０の磁束をモニタするもう一つの磁気センサ４５とを備え、磁歪式応力センサとしての磁気センサ装置の出力として、両磁気センサ４０、４５の出力を差動するとともに、両磁気センサ４０、４５の出力の和を常に一定に保つように、両磁気センサ４０、４５への供給電圧Ｖｃｃを制御することによっても、良好に感度の温度補償を行うことができ、ゼロ点と感度の温度特性を補償した磁歪式応力センサとすることができる。
【０１２４】
以上説明してきたように、本発明によれば、省電力小型の力学量センサである磁歪式のトルクセンサ、ならびに応力センサを実現できる。しかも、磁歪式ならではのロバスト性があり、温度特性も補償されていることから、その有用性は飛躍的に向上している。また、センサの温度校正試験つまり校正工程が簡素でよいので、コストの点で有利であり、廉価な磁気センサ装置を提供できる。
【０１２５】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。
【０１２６】
例えば、磁気センサ１１１，１１２、４０、４５は、リニアホールＩＣに限定されず、省電力化および小型化の観点から、ホール素子やＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  Ｅｆｆｅｃｔ）センサを適用することも可能である。
【０１２７】
磁性部材１１４、１１６、２０には、マルエージング鋼に限定されず、例えば、良好な磁歪効果を有するＦｅＡｌ合金（例えば、アルフェル）、ＦｅＣｏＶ合金（例えば、パーメンジュール）、ＦｅＧａ合金、ＦｅＧａＡｌ合金（例えば、ガルフェノール）を適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】図１（Ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る磁気センサ装置のセンサ部を示す断面図、図１（Ｂ）は、トルクが印加されると発生する漏れ磁束の説明に供する図である。
【図２】同磁気センサ装置における温度補償回路を説明するためのブロック図である。
【図３】同磁気センサ装置の温度特性の測定結果を示すグラフである。
【図４】図４（Ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る磁気センサ装置のセンサ部を示す断面図、図４（Ｂ）は、永久磁石の漏れ磁束の説明に供する図である。
【図５】磁歪式応力センサのセンサ特性を示すグラフである。
【図６】２つの磁気センサの出力特性についての説明図である。
【図７】同磁気センサ装置における温度補償回路を説明するためのブロック図である。
【図８】同磁気センサ装置の温度特性の測定結果を示すグラフである。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る磁気センサ装置における温度補償を説明するためのブロック図である。
【図１０】図１０（Ａ）は、本発明の第４の実施形態に係る磁気センサ装置のセンサ部の前提となる磁歪式応力センサの基本構成を示す断面図、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）の１０Ｂ−１０Ｂ線に沿う断面図、図１０（Ｃ）は、図１０（Ａ）に示される磁歪式応力センサを、応力が作用する部材に取り付けた状態を示す断面図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態に係る磁気センサ装置のセンサ部の詳細を示す断面図である。
【図１２】同磁気センサ装置における温度補償回路を説明するためのブロック図である。
【図１３】同磁気センサ装置の温度特性の測定結果を示すグラフである。
【図１４】図１４（Ａ）（Ｂ）は、従来の磁歪式応力センサの構造および原理を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１２９】
２０    磁性部材、
２１    磁性部材に作用する応力の方向を示す矢印、
２２    起歪部、
２３    脚部、
２４    フランジ部、
３０    永久磁石、
３１    永久磁石の着磁方向を示す矢印、
３２ａ、３２ｂ    永久磁石の両端面、
４０    アクティブ側の磁気センサ、
４０ａ、４０ｂ    磁気センサの両面、
４５    ダミー側の磁気センサ（参照機能を果たす側の磁気センサ）、
６０    ヨーク、
７０    磁気センサ４０用のヨーク、
７５    磁気センサ４５用のヨーク、
１０１、１０２、１０３、１０４    磁気センサ装置、
１１０    センサ部、
１１１、１１２    磁気センサ、
１１３    軸部材、
１１４    磁歪リング（磁性部材）、
１１５    ヨーク、
１１６    磁歪パイプ（磁性部材）、
１１７    永久磁石、
１２１、１２４    差動出力部、
１２２    温度検出部、温度センサ、
１２３、１２６、１２７    電圧制御部、
１２５    加算回路、
Ｖｃｃ    磁気センサへの供給電圧。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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