(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
捩りトルクが印加された磁歪式トルクセンサの円柱棒状回転軸の円周表面に形成された磁歪膜を高周波加熱した後に前記回転軸の捩りトルクを解放することによって前記磁歪膜に磁気異方性を付加する磁歪式トルクセンサの磁気異方性付加工程において、前記磁歪膜を高周波加熱する誘導加熱コイルであって、
この誘導加熱コイルは、前記磁歪膜を囲むように配置された一巻コイル部を有し、
前記一巻コイル部は、円筒形状および隙間を介して対向して配置される２つのプレート状高周波電流導入端子部を有し、前記一巻コイル部の内周面にその軸方向に平行な少なくとも１本の線状溝が前記隙間が形成する平面に含まれる位置関係で前記内周面に形成され、
前記一巻コイル部の軸方向寸法は、前記円柱棒状回転軸の磁歪膜の軸方向幅より大きく、上側開口部と下側開口部の内周面には全周にわたり突起部が形成され、
この突起部は、前記磁歪膜に対して軸方向でその外側に位置するように配置されていることを特徴とする誘導加熱コイル。
【請求項２】
前記線状溝は、一端の開口部から他端の開口部まで形成されることを特徴とする請求項１記載の磁歪式トルクセンサの製造方法での磁気異方性付加工程で使用される誘導加熱コイル。
【請求項３】
前記一巻コイル部は、隙間を介して対向して配置される２つのプレート状高周波電流導入端子部を有し、前記線状溝は、前記隙間が形成する平面に含まれる位置関係で前記内周面に形成されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の磁歪式トルクセンサの製造方法での磁気異方性付加工程で使用される誘導加熱コイル。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載される誘導加熱コイルと、
前記誘導加熱コイルに高周波を給電する高周波電源と、
を備えることを特徴とする高周波加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は誘導加熱コイルと高周波加熱装置に関し、特に、磁歪式トルクセンサの製造方法での磁気異方性付加工程で使用される誘導加熱コイルと、これを備える高周波加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車の操舵系として装備される電動パワーステアリング装置では、一般的に、運転者の操舵操作によってステアリングホイールからステアリング軸に加えられる操舵トルクを操舵トルク検出部によって検出する。操舵トルク検出部は、通常、トーションバー式トルクセンサで構成され、最近では磁歪式トルクセンサも提案されている。上記のステアリング軸は、操舵操作による回転力を受けて回転する回転軸として機能し、操舵トルク検出部でその回転軸となっている。電動パワーステアリング装置は、当該操舵トルク検出部から検出されたトルク信号に応じて、操舵力補助用のモータを駆動制御し、運転者の操舵力を軽減して快適な操舵フィーリングを与える。
【０００３】
上記電動パワーステアリング装置に用いられる操舵トルク検出部として、上記のごとく磁歪式トルクセンサが知られている。この磁歪式トルクセンサは、ステアリング軸の表面の所定の２箇所に、互いに逆向きの磁気異方性を持つ磁歪膜を備えている。磁歪式トルクセンサは、ステアリング軸にステアリングホイールからトルクが作用したときに、ステアリング軸に生じる捩れに応じた磁歪膜の磁歪特性の変化を非接触で検出するセンサ構成を有している。
【０００４】
上記のごとき磁歪式トルクセンサを製造するプロセスでは、上記ステアリング軸の一部の所定表面、すなわち回転軸における所定の軸方向幅の円周表面に磁歪膜を形成し、この磁歪膜に磁気異方性を付加する工程が必要である。磁歪式トルクセンサの製造において磁歪膜に磁気異方性を付加する従来の方法は、例えばめっき処理により磁歪材めっき部（磁歪膜）を形成した回転軸に対して捩りトルクを作用させ、回転軸の円周表面に応力を付与し、この応力付与状態にて当該回転軸を高周波による誘導加熱により所定時間の間加熱処理するという方法であった（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
また関連する従来の加熱コイルとして特許文献２に記載された一巻線誘導加熱コイルが存在する。
【特許文献１】特開２００４−３４０７４４号公報
【特許文献２】特表２００１−５０９６３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の磁歪式トルクセンサの製造方法によれば、回転軸の磁歪膜に磁気異方性を付加する工程では、磁歪材めっき部を加熱する加熱手段として、誘導加熱コイルと誘導加熱電源を使用している。従来の高周波加熱装置では、誘導加熱コイルは円筒形状の一巻コイル部を有し、一巻コイル部の内周面については、内径が内周面の全面に渡って一定で、かつ凹凸のない滑らかな面であった。このような一巻コイル部を利用した場合、一巻コイル部における高周波電流導入端子部に対応する近傍箇所での誘導加熱が不十分であり、そのため磁歪膜で温度分布の中心ずれが生じ、加熱ばらつきが生じてしまうという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、上記の課題を鑑み、磁歪式トルクセンサの回転軸の磁歪膜に磁気異方性を付加する工程で回転軸の磁歪膜基礎部分（磁歪材めっき部）を高周波加熱するとき、加熱コイル中心を温度中心と一致させることによって磁歪膜の感度性能を向上できる誘導加熱コイルと高周波加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る誘導加熱コイルと高周波加熱装置は、上記の目的を達成するため、次のように構成される。
【０００９】
本発明に係る誘導加熱コイル（請求項１に対応）は、捩りトルクが印加された磁歪式トルクセンサの円柱棒状ワーク（回転軸）の円周表面に形成された磁歪膜（磁歪材めっき部）高周波加熱した後に回転軸の捩りトルクを解放することによって磁歪膜に磁気異方性を付加する磁歪式トルクセンサの磁気異方性付加工程において、磁歪膜を高周波加熱する誘導加熱コイルであって、この誘導加熱コイルは、磁歪膜を囲むように配置された一巻コイル部（リング部）を有し、さらに一巻コイル部は、円筒形状および隙間を介して対向して配置される２つのプレート状高周波電流導入端子部を有し、一巻コイル部の内周面にその軸方向に平行な少なくとも１本の線状溝が隙間が形成する平面に含まれる位置関係で内周面に形成され、一巻コイル部の軸方向寸法は、円柱棒状ワークの磁歪膜の軸方向幅より大きく、上側開口部と下側開口部の内周面には全周にわたり突起部が形成され、この突起部は、磁歪膜に対して軸方向でその外側に位置するように配置されている。
【００１０】
上記の誘導加熱コイルでは、一巻コイル部の内周面に形成された線状溝を設けたため、磁歪膜を高周波加熱するとき当該加熱の円周方向対称性を高めることが可能となり、磁歪膜での温度分布をなくし、検出感度を向上することが可能となる。
【００１１】
他の誘導加熱コイル（請求項２に対応）は、上記の構成において、好ましくは、上記線状溝は、一端の開口部から他端の開口部まで形成されることを特徴とする。
【００１２】
さらに他の誘導加熱コイル（請求項３に対応）は、上記の各構成において、好ましくは、一巻コイル部は、隙間を介して対向して配置される２つのプレート状高周波電流導入端子部を有し、上記線状溝は、隙間が形成する平面に含まれる位置関係でその内周面に形成されることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る誘導加熱コイル（請求項４に対応）は、上述したいずれかの誘導加熱コイルと、この誘導加熱コイルに高周波を給電する高周波電源とを備えるように構成される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば次の効果を奏する。本発明に係る誘導加熱コイル、またはこれを利用して構成される高周波加熱装置によれば、加熱誘導コイルの一巻コイル部を、その内周面に所定の線状溝を形成するようにしたため、磁歪式トルクセンサ等の回転軸の磁歪膜（磁歪材めっき部）を高周波加熱するとき、回転軸中心と温度中心とを一致させることができ、これにより磁歪膜で精密でかつ均質の磁気異方性を付加することができる。
【００１５】
さらに上記回転軸を磁歪式トルクセンサに用いれば、この磁歪式トルクセンサの検出感度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の好適な実施形態（実施例）を添付図面に基づいて説明する。
【００１７】
最初に図１と図２を参照して磁歪式トルクセンサの基本的構成について説明する。図１と図２は磁歪式トルクセンサの一構造例を示している。図１は磁歪式トルクセンサの基本的構造を示す一部断面側面図を示し、図２は磁歪式トルクセンサの基本的構成を概念的に示す側面図を示している。
【００１８】
図１と図２に示すように磁歪式トルクセンサ１０は、回転軸１１と、この回転軸１１の周囲に配置される１つの励磁コイル１２と２つの検出コイル１３Ａ，１３Ｂとから構成されている。回転軸１１は、図１と図２では、説明の便宜上、上部および下部を切断し省略して示している。
【００１９】
回転軸１１は、例えばステアリング軸の一部として構成される。回転軸１１は、その軸心１１ａの周りに矢印Ａのごとく右回転（時計回り）または左回転（反時計回り）の回転力（トルク）を受ける。回転軸１１は例えばクロムモリブデン鋼材（ＳＣＭ材）等の金属棒で形成されている。回転軸１１には、軸方向にて上下２箇所に磁歪膜１４Ａ，１４Ｂが設けられている。磁歪膜１４Ａ，１４Ｂの各々は、回転軸１１の軸方向にて一定の幅（軸方向幅）を有しかつ回転軸１１の円周方向の全周に渡って形成されている。各磁歪膜１４Ａ，１４Ｂの軸方向の幅寸法、および２つの磁歪膜１４Ａ，１４Ｂの間隔寸法は条件に応じて任意に設定される。磁歪膜１４Ａ，１４Ｂは、実際には、電解めっき加工処理等により回転軸１１の表面に磁歪材めっき部として形成される。この磁歪材めっき部に磁気異方性加工を施すことにより、磁気異方性を有する磁歪膜１４Ａ，１４Ｂが形成される。
【００２０】
以下の説明では、説明の便宜上、「磁歪膜１４Ａ，１４Ｂ」と「磁歪材めっき部（１４Ａ，１４Ｂ）」は同一物を指すが、製造の段階・状況に応じて使い分けている。原則的に、磁気異方性を付加されて完成した段階を「磁歪膜１４Ａ，１４Ｂ」といい、その前の段階では「磁歪材めっき部（１４Ａ，１４Ｂ）」という。
【００２１】
上記の励磁コイル１２と検出コイル１３Ａ，１３Ｂは、図１に示すごとく、回転軸１１の表面に形成された２つの磁歪膜１４Ａ，１４Ｂのそれぞれに対応して設けられる。すなわち、図１に示されるように、磁歪膜１４Ａの周囲には隙間を介在させて検出コイル１３Ａが配置される。リング状の検出コイル１３Ａは、磁歪膜１４Ａの全周囲を囲み、かつ検出コイル１３Ａの軸方向の幅寸法は磁歪膜１４Ａの軸方向の幅寸法と略等しい。また磁歪膜１４Ｂの周囲には隙間を介在させて検出コイル１３Ｂが配置される。同様に、リング状の検出コイル１３Ｂは、磁歪膜１４Ｂの全周囲を囲み、かつ検出コイル１３Ｂの軸方向の幅寸法は磁歪膜１４Ｂの軸方向の幅寸法と略等しい。さらに、２つの検出コイル１３Ａ，１３Ｂのそれぞれの周囲にはリング状の励磁コイル１２が配置される。図１では、磁歪膜１４Ａ，１４Ｂのそれぞれに対応して個別に励磁コイル１２が設けられるように図示されているが、実際には１つの励磁コイル１２の２つの部分を分けて示したものである。検出コイル１３Ａ，１３Ｂと励磁コイル１２は、回転軸１１の周囲に回転軸１１を囲むように設けられたリング状の支持枠体部１５Ａ，１５Ｂを利用して磁歪膜１４Ａ，１４Ｂの周囲スペースに巻設されている。
【００２２】
図２では、回転軸１１の磁歪膜１４Ａ，１４Ｂに対して配置される励磁コイル１２と検出コイル１３Ａ，１３Ｂを電気的関係として概念的に示している。磁歪膜１４Ａ，１４Ｂに対して共通に配置される励磁コイル１２には、励磁用交流電流を常時に供給する交流電源１６が接続されている。また、磁歪膜１４Ａ，１４Ｂのそれぞれに対応して配置される検出コイル１３Ａ，１３Ｂの各出力端子からは、検出対象であるトルクに対応する誘導電圧ＶＡ，ＶＢが出力される。
【００２３】
回転軸１１の表面に形成された磁歪膜１４Ａ，１４Ｂは、例えばＮｉ−Ｆｅめっきによる電解めっき加工処理で作られた磁気異方性を有する磁歪膜である。２つの磁歪膜１４Ａ，１４Ｂの各々は、互いに逆方向の磁気異方性を有するように作られている。回転軸１１に対して回転力によるトルクが作用したとき、磁歪膜１４Ａ，１４Ｂの各々に生じる逆の磁歪特性を、磁歪膜１４Ａ，１４Ｂの周囲に配設した検出コイル１３Ａ，１３Ｂを利用して検出する。
【００２４】
上記磁歪式トルクセンサ１０は、例えば、電動パワーステアリング装置のステアリング軸に操舵トルク検出部として組み込まれて利用される。
【００２５】
図３についてさらに詳述する。図３は２つの磁歪膜１４Ａ，１４Ｂのそれぞれの磁歪特性曲線５１Ａ，５１Ｂを示す図である。図３において、横軸は、ステアリング軸２１に加えられた操舵トルクを意味し、正側（＋）が右回転に対応し、負側（−）が左回転に対応している。また図３の縦軸は電圧軸を意味する。
【００２６】
磁歪膜１４Ａ，１４Ｂについての上記磁歪特性曲線５１Ａ，５１Ｂは同時に検出コイル１３Ａ，１３Ｂの検出出力特性を表している。すなわち、磁歪特性曲線５１Ａ，５１Ｂを有する磁歪膜１４Ａ，１４Ｂに対して共通の励磁コイル１２により励磁用交流電流を供給し、この励磁用交流電流に感応して検出コイル１３Ａ，１３Ｂは誘導電圧を出力していることから、検出コイル１３Ａ，１３Ｂの誘導電圧の変化特性は、磁歪膜１４Ａ，１４Ｂの磁歪特性曲線５１Ａ，５１Ｂに対応している。換言すれば、磁歪特性曲線５１Ａは検出コイル１３Ａから出力される誘導電圧ＶＡの変化特性を示し、他方、磁歪特性曲線５１Ｂは検出コイル１３Ｂから出力される誘導電圧ＶＢの変化特性を示している。
【００２７】
磁歪特性曲線５１Ａによれば、検出コイル１３Ａから出力される誘導電圧ＶＡの値は、操舵トルクの値が負領域から正領域に変化しさらに操舵トルクの正の値Ｔ１に到るにつれて略線形特性にて増加し、操舵トルクが正の値Ｔ１となったときにピーク値となり、操舵トルクがＴ１よりさらに増加すると徐々に減少するという特性を有する。他方、磁歪特性曲線５１Ｂによれば、検出コイル１３Ｂから出力される誘導電圧ＶＢの値は、操舵トルクの値が負の値−Ｔ１に到るまでは徐々に増加し、操舵トルクが負の値−Ｔ１のときにピーク値をとり、操舵トルクがさらに−Ｔ１よりも増加して負領域から正領域に変化すると略線形特性にて減少するという特性を有する。
【００２８】
図３に示すように、検出コイル１３Ａに関連する磁歪特性曲線５１Ａと検出コイル１３Ｂに関連する磁歪特性曲線５１Ｂは、磁歪膜１４Ａ，１４Ｂのそれぞれで互いに逆方向となる磁気異方性を有することが反映して、両磁歪特性曲線が交わる点を含む縦軸に関して略線対称との関係になっている。
【００２９】
図３において示された線５２は、磁歪特性曲線５１Ａ，５１Ｂの共通領域であって略線形特性を有する領域において、検出コイル１３Ａの出力電圧として得られる磁歪特性曲線５１Ａの各値から、検出コイル１３Ｂの出力電圧として得られる磁歪特性曲線５１Ｂの対応する各値を差し引いた値に基づいて作成されるグラフを示す。操舵トルクがゼロのときに、各検出コイル１３Ａ，１３Ｂから出力される誘導電圧は等しいので、その差の値はゼロとなる。操舵トルク検出部２０では、上記の磁歪特性曲線５１Ａ，５１Ｂにおける操舵トルクの中立点（ゼロ点）付近の略一定勾配とみなされる領域を使用することで、上記線５２を略直線特性を有するものとして形成している。なお線５２の特性グラフに関しては、図３の縦軸は差電圧の値を示す軸を意味している。特性グラフである直線５２は、原点（０，０）を通る直線であって、縦軸および横軸の正側・負側に存在する。操舵トルク検出部２０の検出出力値は前述のごとく検出コイル１３Ａ，１３Ｂから出力される誘導電圧の差（ＶＡ−ＶＢ）として得られることから、上記直線５２を利用することに基づいて、回転軸１１に加えられた操舵トルクの方向と大きさを検出することができる。
【００３０】
次に図４〜図７を参照して磁歪式トルクセンサ１０の製造方法の全体工程を説明する。図４に示した磁歪式トルクセンサ１０の製造方法は磁歪式トルクセンサ１０の回転軸１１の製造工程である。
【００３１】
図４において、回転軸１１の製造工程は、大きく分けると、磁歪膜形成工程Ｐ１と磁気異方性付加工程Ｐ２と特性安定化工程Ｐ３と検査工程Ｐ４から構成されている。特性安定化工程Ｐ３はアニール工程Ｐ３１を含み、検査工程Ｐ４は、製造された回転軸１１の品質を抜取り検査にて検査する工程である。なお磁歪式トルクセンサ１０として完成するためには、検査工程Ｐ４の後に、回転軸１１に対して励磁コイル１２や検出コイル１３Ａ，１３Ｂ等の検出器を付設する検出器付設工程が設けられている。
【００３２】
最初に磁歪膜形成工程Ｐ１が実行される。この磁歪膜形成工程Ｐ１では、電解めっき処理により回転軸１１の表面の所定箇所に磁歪材めっき部が磁歪膜の基礎となる部分として形成される。
【００３３】
磁歪膜形成工程Ｐ１では、まず、回転軸１１の洗浄等の前処理が行われる（ステップＳ１１）。その後に電解めっきが行われる（ステップＳ１２）。この電解めっき工程では、回転軸１１の上下の箇所で磁歪材が所定の膜厚になるように施される。上下の磁歪材めっき部は、後述する後処理によって磁気異方性を有する磁歪膜１４Ａ，１４Ｂになる部分である。その後、乾燥が行われる（ステップＳ１３）。
【００３４】
上記の磁歪膜形成工程Ｐ１では、回転軸１１の表面に前述した磁歪膜１４Ａ，１４Ｂを形成するために電解めっき処理法を用いた。しかしながら、回転軸１１における磁歪膜１４Ａ，１４Ｂを形成する基礎部分は、電解めっき法以外の方法、例えばスパッタリング法、イオンプレーティング法等のＰＶＤ法、プラズマ溶射法などの方法によって形成することもできる。
【００３５】
次に、磁気異方性付加工程Ｐ２が実行される。この磁気異方性付加工程Ｐ２は、回転軸１１に形成された上下２箇所の磁歪材めっき部に対して磁気異方性を付加し前述の磁歪膜１４Ａ，１４Ｂを形成する工程である。磁気異方性付加工程Ｐ２は、上側の磁歪材めっき部に対して高周波加熱を行うステップＳ２１と、下側の磁歪材めっき部に対して高周波加熱を行うステップＳ２２とを有している。
【００３６】
図５は、磁気異方性付加工程Ｐ２の各ステップＳ２１，Ｓ２２で実施される処理工程のフローチャートを示す。図６は、磁気異方性付加工程Ｐ２の各ステップＳ２１，Ｓ２２における回転軸１１の磁歪材めっき部での軸径方向の温度分布と軸径方向の歪分布を示す図である。
【００３７】
磁気異方性付加工程Ｐ２の上側磁歪材めっき部を高周波加熱するステップＳ２１は、図５に示すごとく、トルク印加装置により回転軸１１に所定の捩りトルクを印加するステップＳ２０１、所定の捩りトルクを印加した状態の回転軸１１の上側磁歪材めっき部に対して所定時間だけ高周波電流を供給し電磁誘導により加熱処理を行う熱処理ステップＳ２０２、加熱した回転軸１１を自然に冷却するステップＳ２０３、最後に捩りトルクを解放することによって上側磁歪材めっき部に磁気異方性を付加して上記磁歪膜１４Ａを形成するトルク解放ステップＳ２０４から構成されている。
【００３８】
上記の熱処理ステップＳ２０２では、回転軸１１の上側磁歪材めっき部を囲むごとくその周囲に誘導加熱コイルを配置し、この誘導加熱コイルに誘導加熱電源の高周波発振回路から高周波を供給して上側磁歪材めっき部のみを誘導加熱する。
【００３９】
上記のステップＳ２０１〜Ｓ２０４により、回転軸１１の上側磁歪材めっき部は磁気異方性が付加され、これにより磁気異方性を有する磁歪膜１４Ａが形成される。
【００４０】
回転軸１１の下側磁歪材めっき部に対する高周波加熱ステップＳ２２においても同様に上記のステップＳ２０１〜Ｓ２０４が実行され、下側磁歪材めっき部に対して磁気異方性が付加され、これにより磁気異方性を有する磁歪膜１４Ｂが形成される。下側磁歪材めっき部に磁気異方性を付加するときには、磁歪膜１４Ｂの磁気異方性とは逆向きになるように、回転軸１１に与えるトルクの印加方向を逆向きにする。
【００４１】
次に図６と図７を参照して、磁気異方性付加工程Ｐ２で磁歪材めっき部に磁気異方性を付加し磁歪膜１４Ａを形成するメカニズムについて詳述する。
【００４２】
図６では、縦方向に示された回転軸１１の径方向の温度分布（１）と歪み分布（２）について、横方向に（ａ）トルク印加状態、（ｂ）誘導加熱状態、（ｃ）めっき部歪み解放状態、（ｄ）トルク解放状態の４つの状態が示されている。トルク印加状態（ａ）は図５に示したステップＳ２０１に対応し、誘導加熱状態（ｂ）は同図のステップＳ２０２に対応し、めっき部歪み解放状態（ｃ）は同図のステップＳ２０３に対応し、トルク解放状態（ｄ）は同図のステップＳ２０４に対応している。図６の（１）で軸６１は温度を表す軸を示し、（２）で軸６２は歪みを表す軸を示す。
【００４３】
図６の（ａ）では、捩りトルクＴｑを回転軸１１に作用させ、回転軸１１の円周表面に応力を与える。これにより捩りトルクＴｑが作用する。この場合、回転軸１１の径方向の歪み分布は、回転軸１１の中心に位置する軸心１１ａから周縁方向に向かって増加した分布ＳＴ１となる。ただし、分布ＳＴ１では、歪みの分布方向も含めて考えると、軸心１１ａの右側と左側では反対になるので、右側の歪み分布は正側（＋）に示され、左側の歪み分布は負側（−）に示されている。さらに、図６（ａ）で回転軸１１の径方向の温度分布は、破線で示すごとくなり、回転軸１１の軸心１１ａから周縁方向まで室温であって一定の分布Ｔ１となる。この室温は回転軸１１の温度の基準温度になる。
【００４４】
図６の（ｂ）では、回転軸１１に捩りトルクＴｑを作用させたまま、磁歪材めっき部の周囲を誘導加熱コイルで囲み、この誘導加熱コイルに対して高周波電流を流し、磁歪材めっき部を加熱処理する。図６の（ｂ）で、回転軸１１の径方向の歪み分布は、図６（ａ）の場合と同じである。また回転軸１１の径方向の温度分布は、回転軸１１の外周縁部に近いところから当該外周縁に向かって急激に増加する分布Ｔ２となる。
【００４５】
図６の（ｃ）では、冷却が行われ、その結果、磁歪材めっき部にクリープが生じ、磁歪材めっき部での歪みがゼロとなる。このときの回転軸１１の径方向の歪み分布は符号ＳＴ２で示される。図６（ｃ）の状態を示すステップは、加熱処理後、自然に冷却させるステップＳ２０３である。回転軸１１の径方向の温度分布Ｔ２の形状については実質的には変化がなく、冷却過程の推移と共に全体に温度は低下する。
【００４６】
図６の（ｄ）では、冷却後、回転軸１１に印加されていた捩りトルクＴｑを解除し、トルク解放を行う。これにより、歪み分布ＳＴ３に示されるごとく、回転軸１１内での径方向での歪み分布はゼロとなる。他方、反対に、歪み分布ＳＴ３に示されるごとく、磁歪材めっき部においてのみ歪み分布が生じる。この結果、当該歪み分布ＳＴ３によって磁歪材めっき部に磁気異方性を付加することができ、これにより磁気異方性を有する磁歪膜１４Ａを形成することができる。なお、図６（ｄ）で温度分布は、Ｔ３に示すごとく全体になだらかに分布するように低減する。
【００４７】
なお磁歪膜１４Ｂを作る場合には、磁歪膜１４Ａに比較して逆向きの磁気異方性を付加するため、上記の捩りトルクＴｑとは逆方向の時計回りの捩りトルクを与えて前述のプロセスを実行する。
【００４８】
図７では、回転軸１１の上下２箇所に設けられる磁歪材めっき部のインピーダンス特性Ｚ０と、磁歪材めっき部に磁気異方性を付加して形成された磁歪膜１４Ａ，１４Ｂのインピーダンス特性ＺＡ，ＺＢを示す。図７において、横軸はトルク（Ｎｍ）を意味し、縦軸はインピーダンス（Ω）を意味している。磁気異方性が付加される前の段階の磁歪材めっき部のインピーダンス特性Ｚ０は、磁気異方性が付加されることにより、磁歪膜１４Ａの場合にはインピーダンス特性ＺＡに、または磁歪膜１４Ｂの場合にはインピーダンス特性ＺＢに変化する。磁歪膜１４Ａはインピーダンス特性ＺＡを有するため、磁歪膜１４Ａに対応する検出コイル１３Ａは前述した磁歪特性曲線５１Ａを有することになる。また磁歪膜１４ＢはインピーダンスＺＢを有するため、磁歪膜１４Ｂに対応する検出コイル１３Ｂは前述した磁歪特性曲線５１Ｂを有することになる。
【００４９】
なお図７において、範囲７３は、インピーダンス特性ＺＡ，ＺＢの重複部分として略線形の変化特性が得られる範囲である。この範囲７３が磁歪式トルクセンサ１０のセンサ使用範囲として利用される。
【００５０】
上記の磁気異方性付加工程Ｐ２の後に特性安定化工程Ｐ３が行われる。特性安定化工程Ｐ３ではアニール工程Ｐ３１が行われる。アニール工程Ｐ３１では、例えば操舵トルク検出部２０が使用される状況での使用温度以上の温度で所定時間加熱処理を行う。
【００５１】
次に前述の磁気異方性付加工程Ｐ２における磁歪材めっき部の高周波加熱（誘導加熱）の工程（ステップＳ２０２）について、さらに詳述する。
【００５２】
図８〜図１０を参照して高周波加熱工程を実施する高周波加熱装置の構成を説明する。図８は誘導加熱コイルの要部側面図を示し、図９は誘導加熱電源の構成を示し、図１０は誘導加熱コイルの詳細な形状と構造を示す要部断面図である。
【００５３】
図８において、円柱棒形状の回転軸１１は誘導加熱コイル１０１の先部のリング部１０１ａに挿通させて配置されている。図８の回転軸１１は、図１等に示した回転軸１１と同じものである。回転軸１１には前述した上側磁歪材めっき部１１４Ａと下側磁歪材めっき部１１４Ｂが形成されている。
【００５４】
誘導加熱コイル１０１はその先部にリング部１０１ａを有する。このリング部１０１ａはコイル部を形成している。リング部１０１ａによるコイル部は、板状物を一巻きにして形成された一巻コイル部である。リング部１０１ａはその軸方向に所定の幅を有する。リング部１０１ａは、この図示例では、上側磁歪材めっき部１１４Ａを囲むごとく配置されている。リング部１０１ａの幅は、上側磁歪材めっき部１１４Ａの幅によりも大きくなるように設定されている。この誘導加熱コイル１０１は、全体として、板条物を、先部にリング部１０１ａを形成するように形成した一巻誘導加熱コイルである。誘導加熱コイル１０１は、図９に示すごとく狭い隙間１０２を介して近接して対向して配置される同形の２枚のプレート部１０１ｂを備える。誘導加熱コイル１０１の２枚のプレート部１０１ｂの先部には上記のリング部１０１ａが設けられ、２枚のプレート部１０１ｂはリング部１０１ａを介してつながっている。
【００５５】
図９では、回転軸１１と誘導加熱コイル１０１を上側から見ている。誘導加熱コイル１０１の２枚のプレート部１０１ｂのそれぞれは誘導加熱電源１０３のワンポートの出力端子１０４に接続されている。高周波電源である誘導加熱電源１０３の出力端子１０４から出力される高周波電流は、誘導加熱コイル１０１のプレート部１０１ｂに供給される。誘導加熱コイル１０１において、２枚のプレート部１０１ｂは、リング部１０１ａに対して高周波電流を導入するための高周波電流導入端子部として機能する。
【００５６】
誘導加熱電源１２１の入力側には、三相交流１２２を変圧する三相変圧器１２３と、三相変圧器１２３から出力される三相交流を整流する三相整流器１２４を備える。三相整流器１２４から出力される直流電流は投入電力として誘導加熱電源１２１に入力される。誘導加熱電源１２１内には高周波発振回路１２５を備える。高周波発振回路１２５は、発振用３極真空管とＬＣ回路とで構成される発振回路である。誘導加熱電源１２１に投入された直流電流は高周波発振回路１２５の３極真空管のアノードに供給される。高周波発振回路１２５は、発振作用を生じ、給電された直流電流を入力として所要周波数の高周波電流（ＩＨ）を出力する。当該高周波電流は上記出力端子１０４に供給される。
【００５７】
図１０を参照して誘導加熱コイル１０１のリング部（一巻コイル部）１０１ａの形状および構造を説明する。図１０は、円柱棒状の回転軸１１の上側磁歪材めっき部１１４Ａを誘導加熱コイル１０１で高周波加熱するときの配置状態を示している。
【００５８】
図１０に示した配置状態において、リング部１０１ａの軸方向幅ａは、回転軸１１の上側磁歪材めっき部１１４Ａの軸方向幅ｄよりも長くなるように設定されている。リング部１０１ａの上端部は上側磁歪材めっき部１１４Ａの上端部よりも上側にあり、そのリング部１０１ａの下端部は上側磁歪材めっき部１１４Ａの下端部よりも下側にある。リング部１０１ａの上側開口部と下側開口部の内周面には全周にわたり突起部１３１が形成されている。突起部１３１の軸方向幅はｃである。リング部１０１ａで、両側開口部の突起部１３１の幅を除いた部分の軸方向寸法はｂである。この軸方向寸法ｂは好ましくは上側磁歪材めっき部１１４Ａの軸方向幅ｄよりも大きい。従って、リング部１０１ａの上下端の両端開口部に形成された突起部１３１は前述の通り上側磁歪材めっき部１１４Ａに対して軸方向でその外側に位置するように配置されている。またリング部１０１ａの軸方向中央部の内径ｅに対して、突起部１３１の内径ｆは小さくなっている。リング部１０１ａの内周面において両端開口部の内周部の全周に形成された突起部１３１は、当該内周面に内径小径部を形成している。
【００５９】
さらに図１１〜図１４を参照して上記誘導加熱コイルの特徴的形状とその作用効果を説明する。図１１は誘導加熱コイル１０１の平面図を示し、図１２は図１１におけるＣ１−Ｃ１線断面図を示し、図１３は図１１におけるＣ２−Ｃ２線断面図を示し、図１４はリング部（一巻コイル部）の円周方向の温度分布とコイルの温度中心を示す。
【００６０】
図１１に示すごとく、誘導加熱コイル１０１は、前述のように２枚のプレート部１０１ｂと円筒形状のリング部（一巻コイル部）１０１ａを備え、全体として１枚の板状物に基づいて作られている。２枚のプレート部１０１ｂは隙間１０２を介在させている。誘導加熱コイル１０１において、プレート部１０１ｂは誘導加熱電源１２１の出力端子１０４に接続されており、出力端子１０４から供給された高周波電流をリング部１０１ａに導入する。一方のプレート部１０１ｂから導入された高周波電流は、リング部１０１ａをその円周方向に流れ、さらに他方のプレート部１０１ｂへ流れる。２枚のプレート部１０１ｂは、誘導加熱を行うリング部１０１ａに対して高周波電流を導入する部分となる。従ってリング部１０１ａで、その円周方向においてプレート部分１０１ｂの部分Ｄは高周波電流導入の端子部となる。
【００６１】
上記において、プレート部１０１ｂの厚みは例えば４ｍｍであり、隙間１０２の幅は例えば１ｍｍである。また、２枚のプレート部１０１ｂの間に形成される隙間１０２によって平面が定義される。隙間１０２で定義される平面は、図１１中のＣ１−Ｃ１線断面の断面線と一致している。
【００６２】
次に、リング部１０１ａの内周面には、その軸方向に平行な線状の溝１４１が形成されている。溝１４１は、上記隙間１０２で定義される上記平面に含まれ、当該隙間１０２に対向するごとく形成される。溝１４１の深さ方向は隙間１０２で定義される平面の方向である。換言すれば、誘導加熱コイル１０１のリング部（一巻コイル部）１０１ａの高周波電流導入端子部の中心対称位置に線状溝１４１を形成するようにしている。溝１４１の幅は好ましくは１ｍｍ、その深さは好ましくは１．５ｍｍである。さらに溝１４１は、好ましくは、リング部１０１ａの上側開口部から下側開口部に至るまで形成されている。溝１４１の個数、形成場所、形状は、図１１に示されたものに限定されない。例えば、複数のスリット状のものであってもよい。
【００６３】
次に上記のリング部１０１ａを備える誘導加熱コイル１０１を用いて回転軸１１の上側磁歪材めっき部１１４Ａ等を高周波加熱を行うことにより次の作用効果が生じる。
【００６４】
誘導加熱コイル１０１のリング部（一巻コイル部）１０１ａの内周面において、高周波電流導入端子部の中心対称位置に線状溝１４１を形成するようにしたため、すなわち、図１１に示すように２枚のプレート部１０１ｂの間の隙間１０２の延長線上の位置に線状溝１４１を形成するようにしたため、上側磁歪材めっき部１１４Ａでの電磁誘導加熱の円周方向における加熱分布（温度分布）を、偏りを生じさせることなく、均一にすることができる。これを図１４を参照して説明する。
【００６５】
図１４では、本実施形態に係る誘導加熱コイル１０１と従来コイルとの特性の比較を示している。図１４は、上記コイル部１０１ａを有する誘導加熱コイル１０１（以下「コイル１０１」と記す）と、上記溝１４１が形成されないコイル部を有する従来の誘導加熱コイル（以下「従来コイル」と記す）について、円周方向の温度分布を比較するためのグラフを示している。コイル１０１と従来コイルの形状と寸法を同じであり、溝１４１の有無を除いて同形である。図１４において、横軸はコイルの幾何中心（０．０）を基準として当該幾何中心からの距離（ｍｍ）を示し、縦軸は温度（℃）を示している。横軸については、さらに図１１に示すように、コイル部１０１ａで、高周波電流導入端子部の位置にを表す点Ｐ１と、溝１４１の位置を表す点Ｐ２と、点Ｐ１，Ｐ２で定義される直径上におけるコイル中心点Ｐ３とに関して、コイルの幾何中心はコイル中心点Ｐ３を意味している。従来のコイルの場合にもそのコイルの幾何中心はコイル１０１の幾何中心と同じである。
【００６６】
図１４に基づくコイル１０１と従来コイルとの比較において、結論を先に述べると、従来コイルの場合にはそのコイル温度中心Ｏ２がコイルの幾何中心に対してずれていたのに対して、コイル１０１のコイル温度中心Ｏ１はコイルの幾何中心に一致している。この結果、従来コイルの場合には、誘導加熱工程で回転軸をコイルに設置するとき、回転軸をコイルの幾何中心よりも高周波電流導入端子部側にオフセットしていた。これに対して、コイル１０１を利用する場合には、コイルの幾何中心とコイル温度中心が一致するので、位置調整が不要となり、位置調整工程が大幅に簡略化される。
【００６７】
コイル１０１の上記コイル温度中心Ｏ１は、コイル１０１の高周波電流導入端子部側の円周方向温度分布特性Ｎ１と溝側の円周方向温度分布特性Ｎ２の交点として決まる。また従来コイルの上記コイル温度中心Ｏ２は、従来コイルの高周波電流導入端子部側の円周方向温度分布特性Ｍ１と溝側の円周方向温度分布特性Ｍ２の交点として決まる。円周方向温度分布特性Ｎ１，Ｎ２，Ｍ１，Ｍ２で明らかなように、コイル１０１の円周方向温度分布特性Ｎ１，Ｎ２は、コイルの幾何中心にほぼ一致している。
【００６８】
以上によって、本実施形態に係る誘導加熱コイル１０１では、そのコイル部１０１ａの内周面の所定位置に所定形状の溝１４１を形成するようにしたため、コイル加熱による円周方向の温度分布が改善され、コイル幾何中心とコイル温度中心とを一致させることが可能となる。
【００６９】
以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎず、また数値および各構成の組成（材質）については例示にすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、電動パワーステアリング装置などで操舵トルクを検出する磁歪式トルクセンサを製造する工程で用いられる高周波加熱装置の誘導加熱コイルとして利用される。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明が利用される磁歪式トルクセンサの基本的構造を示す一部断面側面図である。
【図２】磁歪式トルクセンサの基本的構成を概念的に示す側面図である。
【図３】磁歪式トルクセンサにおける各検出コイルに関する磁歪特性曲線とセンサ検出特性を示すグラフである。
【図４】磁歪式トルクセンサの製造方法であり、回転軸の製造プロセスを示す工程図である。
【図５】磁気異方性付加工程のフローチャートである。
【図６】磁気異方性付加工程の各ステップ（ａ）〜（ｄ）での回転軸における径方向の温度分布（１）と歪み分布（２）を示す図である。
【図７】磁歪式トルクセンサの製造方法での磁歪材めっき部形成直後の磁歪式トルクセンサのインピーダンス特性と磁気異方性付加後の磁歪膜を用いた磁歪式トルクセンサのインピーダンス特性を示す図である。
【図８】誘導加熱コイルの要部側面図である。
【図９】誘導加熱電源の構成を示すブロック図である。
【図１０】誘導加熱コイルのリング部（一巻コイル部）の特徴的形状を示す要部断面図である。
【図１１】本実施形態に係る誘導加熱コイルの実際の形状を示す平面図である。
【図１２】図１１におけるＣ１−Ｃ１線断面図である。
【図１３】図１１におけるＣ２−Ｃ２線断面図である。
【図１４】本発明に係る誘導加熱コイルのリング部（一巻コイル部）と従来の誘導加熱コイルのコイル部における円周方向の温度分布とコイルの温度中心を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７２】
１０                磁歪式トルクセンサ
１１                回転軸
１２                励磁コイル
１３Ａ，１３Ｂ      検出コイル
１４Ａ，１４Ｂ      磁歪膜
５１Ａ，５１Ｂ      磁歪特性曲線（インピーダンス特性曲線）
１０１              誘導加熱コイル
１０１ａ            リング部（一巻コイル部）
１２１              誘導加熱電源
１２５              高周波発振回路
１３１              突起部（内径小径部）
１４１              線状溝
Ｐ１                磁性膜形成工程
Ｐ２                磁気異方性付加工程
Ｐ３                特性安定化工程
【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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