JP2001264187A - Magnetostrictive detection type force sensor - Google Patents

Magnetostrictive detection type force sensor

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JP2001264187A
JP2001264187A JP2000075141A JP2000075141A JP2001264187A JP 2001264187 A JP2001264187 A JP 2001264187A JP 2000075141 A JP2000075141 A JP 2000075141A JP 2000075141 A JP2000075141 A JP 2000075141A JP 2001264187 A JP2001264187 A JP 2001264187A
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JP
Japan
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magnetostrictive
magnetostrictive element
force sensor
type force
detection type
Prior art date
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Pending
Application number
JP2000075141A
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Japanese (ja)
Inventor
Keiji Kishimoto
圭司 岸本
Kazunobu Yokoya
和展 横谷
Hideaki Aoki
英明 青木
Minoru Nakanishi
稔 中西
Fumitake Kondo
文剛 近藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetostrictive detection type force sensor which can detect external stress with high sensitivity by improving the use efficiently of a magnetostrictive element. SOLUTION: The magnetostrictive detection type force sensor is equipped with a coil 5 for detection which has cylindrical winding, a magnetostrictive element 6 which is shorter than the winding width of the winding of the coil 5, and positioning member 7 and 8 which position the magnetostrictive element almost in the center in the winding width direction of the coil 5 and the positioning members 7 and 8 are made of ferromagnetic bodies.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、磁歪素子の透磁率
の変化を検出用コイルで検出することにより、磁歪素子
に作用する外部応力を測定する磁歪検出型力センサに関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetostrictive detection type force sensor for measuring external stress acting on a magnetostrictive element by detecting a change in magnetic permeability of the magnetostrictive element with a detecting coil.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の磁歪検出型センサ10は、例え
ば、図4に示すように、有底円筒形状のケース20に、
ボビン40に巻回された検出用コイル50を挿入配置す
るとともに、ボビン内側に円柱状の磁歪素子60を収納
し、更に、この磁歪素子60の上側端面に当接する蓋体
30が取り付けられている。
2. Description of the Related Art As shown in FIG. 4, a conventional magnetostriction detection type sensor 10 includes a cylindrical case 20 having a bottom.
The detection coil 50 wound around the bobbin 40 is inserted and arranged, the columnar magnetostrictive element 60 is housed inside the bobbin, and the lid 30 that is in contact with the upper end face of the magnetostrictive element 60 is attached. .

【0003】そして、この磁歪検出型力センサ10に圧
縮応力が加わると、その圧縮応力は蓋体30を介して磁
歪素子60に伝達され、磁歪素子60の透磁率が変化す
る。この透磁率の変化が、検出用コイル50にて検出さ
れる。
When a compressive stress is applied to the magnetostrictive detection type force sensor 10, the compressive stress is transmitted to the magnetostrictive element 60 via the lid 30, and the magnetic permeability of the magnetostrictive element 60 changes. This change in the magnetic permeability is detected by the detection coil 50.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
磁歪検出型力センサ10は、ケース20内側の底面が平
坦に形成されているため、検出用コイル50が巻回され
たボビン40の下端面と磁歪素子50の下端面とがそろ
っているだけでなく、蓋体30の下面が平坦に形成され
ているため、検出用コイル50が巻回されたボビン40
の上側端面と磁歪素子60の上側端面がそろってしま
い、磁歪素子60が検出用コイル50の巻線幅と同じか
それよりも長くなってしまう。
However, in the conventional magnetostriction detection type force sensor 10, the bottom surface inside the case 20 is formed flat, so that the lower end surface of the bobbin 40 around which the detection coil 50 is wound. Not only is the lower end surface of the magnetostrictive element 50 aligned, but also the lower surface of the lid 30 is formed flat, so that the bobbin 40 around which the detection coil 50 is wound.
Is aligned with the upper end surface of the magnetostrictive element 60, and the magnetostrictive element 60 becomes equal to or longer than the winding width of the detection coil 50.

【0005】これにより、磁歪素子60の両端面付近に
おいては、磁歪素子60の透磁率が低いため、多くの漏
れ磁束が発生することになる。このため、磁歪素子60
の利用効率が低下、すなわち磁歪素子60を通る単位体
積当たりの磁束の量が減少してしまうという問題があ
る。
As a result, near the two end faces of the magnetostrictive element 60, a large amount of leakage magnetic flux is generated because the magnetic permeability of the magnetostrictive element 60 is low. Therefore, the magnetostrictive element 60
However, there is a problem that the utilization efficiency of the magnetic field decreases, that is, the amount of magnetic flux per unit volume passing through the magnetostrictive element 60 decreases.

【0006】そこで、本発明は、磁歪素子の端面付近に
おける漏れ磁束を少なくし、磁歪素子の利用効率を向上
させて、感度の高い外部応力の検出を行うことができる
磁歪検出型力センサを提供することを目的とする。
Therefore, the present invention provides a magnetostrictive detection type force sensor capable of reducing the leakage magnetic flux near the end face of the magnetostrictive element, improving the use efficiency of the magnetostrictive element, and detecting a highly sensitive external stress. The purpose is to do.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の磁歪検出型力セ
ンサは、筒状に巻線が施された検出用コイルと、該検出
用コイルの巻線の巻幅より短い柱状の磁歪素子と、該磁
歪素子を前記検出用コイルの巻幅方向において略中央に
位置決めする位置決め部材とを備える磁歪検出型力セン
サであって、その位置決め部が磁性体からなることを特
徴とする。これにより、磁歪素子が検出用コイルの巻幅
方向において略中央に配置される。
According to the present invention, there is provided a magnetostrictive detection type force sensor comprising: a detecting coil having a cylindrical winding; a columnar magnetostrictive element having a winding width shorter than the winding width of the detecting coil; And a positioning member for positioning the magnetostrictive element substantially at the center in the winding width direction of the detection coil, wherein the positioning portion is made of a magnetic material. Thereby, the magnetostrictive element is arranged substantially at the center in the winding width direction of the detection coil.

【0008】また、前記位置決め部材は、前記磁歪素子
の一端に当接する第1の部材と、他端に当接する第2の
部材とを含み、前記第1及び第2の部材が磁性体からな
るものである。これにより、磁歪素子は、第1及び第2
の部材で挟まれた状態で位置決めされることになる。こ
のとき、第1及び第2の部材が磁性体で構成されている
ため、磁歪素子を通る磁束の多くは、検出用コイル側に
漏れることなく透磁率の高い第1及び第2の部材を通る
ことになる。
Further, the positioning member includes a first member abutting on one end of the magnetostrictive element and a second member abutting on the other end, wherein the first and second members are made of a magnetic material. Things. Thereby, the first and second magnetostrictive elements are formed.
Is positioned in a state of being sandwiched between the members. At this time, since the first and second members are made of a magnetic material, most of the magnetic flux passing through the magnetostrictive element passes through the first and second members having high magnetic permeability without leaking to the detection coil side. Will be.

【0009】また、本発明の磁歪検出型力センサは、前
記第1及び第2の位置決め部材のうち少なくとも一方の
端面中央部に、前記磁歪素子が嵌る凹部が凹設されてい
るものである。磁歪素子は、通常、圧縮応力を加えるこ
とにより磁歪素子の径方向に僅かに変形するものである
ため、磁歪素子が検出用コイルやボビン等に接触して配
置されているような場合には、その変形を妨げることに
なり、そうでない場合と比較して磁束の変化が小さくな
ってしまう。このため、磁歪素子をその径方向において
略中央に位置決めすることにより、磁歪素子における磁
束変化のバラツキがなくなり、信頼性の高いセンサが構
成される。
Further, in the magnetostrictive detection type force sensor of the present invention, a concave portion into which the magnetostrictive element fits is formed in the center of at least one end face of the first and second positioning members. Since the magnetostrictive element is usually slightly deformed in the radial direction of the magnetostrictive element by applying a compressive stress, when the magnetostrictive element is arranged in contact with a detection coil, a bobbin, or the like, The deformation is hindered, and the change in the magnetic flux is smaller than in the case where it is not. For this reason, by positioning the magnetostrictive element substantially at the center in the radial direction, the variation of the magnetic flux change in the magnetostrictive element is eliminated, and a highly reliable sensor is configured.

【0010】また、前記凹部の底面が、前記磁歪素子の
端面と等しいかそれよりも大きな平面からなり、また、
前記凹部の側面が前記底面に向かって傾斜するテーパー
面からなるものである。これにより、磁歪素子の端面
は、凹部の側面にそって底面に案内され、磁歪素子にお
ける端面と位置決め部材における凹部の底面とが面接触
するようになる。
[0010] The bottom surface of the concave portion may be a flat surface which is equal to or larger than the end surface of the magnetostrictive element.
The side surface of the concave portion is formed of a tapered surface inclined toward the bottom surface. Thus, the end surface of the magnetostrictive element is guided to the bottom surface along the side surface of the concave portion, and the end surface of the magnetostrictive element comes into surface contact with the bottom surface of the concave portion of the positioning member.

【0011】また、前記磁歪素子、前記検出用コイル、
前記位置決め部材を囲むフレームを備え、該フレームが
磁性体からなるものである。これにより、磁歪素子、検
出用コイル、前置決め部材の周囲に磁路が形成される。
Further, the magnetostrictive element, the detecting coil,
A frame surrounding the positioning member is provided, and the frame is made of a magnetic material. Thereby, a magnetic path is formed around the magnetostrictive element, the detection coil, and the pre-determining member.

【0012】また、前記第1または第2の部材のうち、
少なくとも一方が前記フレームに固定されているもので
ある。これにより、フレームに固定された部材を基準に
検出用コイルと磁歪素子とが配置される。
Further, among the first and second members,
At least one is fixed to the frame. Thereby, the detection coil and the magnetostrictive element are arranged based on the member fixed to the frame.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。
Embodiments of the present invention will be described below.

【0014】図1及び図2は第1の実施の形態における
磁歪検出型力センサの概略構成を示している。
FIGS. 1 and 2 show a schematic configuration of a magnetostrictive detection type force sensor according to the first embodiment.

【0015】同図に示すように、本実施の形態における
磁歪検出型力センサ1は、フェライト、鉄などの強磁性
体で構成されたコ字状の第1フレーム2と、この第1フ
レーム2の両端部においてかしめ固定される平板状の第
2フレーム3とを備えており、両フレーム2、3で囲ま
れる領域にボビン4、検出用コイル5、磁歪素子6、第
1の位置決め部材7、第2の位置決め部材8などが配置
される。
As shown in FIG. 1, a magnetostrictive detection type force sensor 1 according to the present embodiment includes a U-shaped first frame 2 made of a ferromagnetic material such as ferrite or iron, and a first frame 2 made of the same. And a flat plate-shaped second frame 3 fixed at both ends of the bobbin 4, a bobbin 4, a detection coil 5, a magnetostrictive element 6, a first positioning member 7, The second positioning member 8 and the like are arranged.

【0016】第1の位置決め部材7は、フェライト系磁
性材料で構成された高さT1の円柱状の部材であり、第
1のフレーム2の底面略中央部に接着剤等を用いて貼り
付け固定されている。
The first positioning member 7 is a columnar member made of a ferrite-based magnetic material and having a height T1. The first positioning member 7 is attached and fixed to the substantially center of the bottom surface of the first frame 2 using an adhesive or the like. Have been.

【0017】第2の位置決め部材8は、フェライト系磁
性材料で構成された高さT1の円柱状の部材であり、そ
の上面略中央部には磁歪素子6と略同径の円柱状の突起
81が突設されている。この突起81は、先端が球面状
に形成されており、その球面状の先端部が第2のフレー
ム3の中央部に設けられた円形開口部31を貫通して測
定対象物9に当接している。
The second positioning member 8 is a columnar member made of a ferrite-based magnetic material and having a height T1. Is protruding. The protrusion 81 has a spherical end, and the spherical end penetrates the circular opening 31 provided at the center of the second frame 3 to abut on the object 9 to be measured. I have.

【0018】そして、第1の位置決め部材7の上側端面
とテフロン(登録商標)シート61を介して一端が当接
するとともに、第2の位置決め部材8の下面とテフロン
シート62を介して他端が当接するように高さT0の円
柱状の磁歪素子6が配置されている。
The upper end face of the first positioning member 7 contacts one end via a Teflon (registered trademark) sheet 61, and the other end contacts the lower face of the second positioning member 8 via a Teflon sheet 62. A columnar magnetostrictive element 6 having a height T0 is arranged so as to be in contact therewith.

【0019】磁歪素子6は、希土類金属元素および鉄を
含有する磁歪材料、すなわち、磁界印加により変位が生
じる材料、また、変位を与えることにより磁界が発生す
るという逆磁歪(ビラリ効果)を有する材料で、たとえ
ばNi−Fe系磁歪材料、RFe系磁歪材料等で構成さ
れる。特に、磁歪量が極めて大きく超磁歪材料と呼ばれ
るRFe系磁歪材料で構成することが望ましい。この場
合は、極めて大きな磁気抵抗の変化、大きな出力電圧、
安定した温度特性等を有するセンサが得られる。
The magnetostrictive element 6 is made of a magnetostrictive material containing a rare earth metal element and iron, that is, a material that generates a displacement when a magnetic field is applied, or a material that has reverse magnetostriction (Villary effect) in which a magnetic field is generated by applying a displacement. And made of, for example, a Ni—Fe magnetostrictive material, an RFe magnetostrictive material, or the like. In particular, it is desirable to use an RFe-based magnetostrictive material having an extremely large magnetostriction and called a giant magnetostrictive material. In this case, a very large change in magnetoresistance, a large output voltage,
A sensor having stable temperature characteristics and the like can be obtained.

【0020】また、検出用コイル5は、両端に厚さS1
のフランジ部41を有する円筒状のボビン4に、通常の
エナメル被覆された適宜の太さの銅線を巻回して構成さ
れ、第1のフレーム2の底面略中央部において第1及び
第2の位置決め部材7、8と磁歪素子6の周囲を囲むよ
うに配置される。更に、この検出用コイル5の巻き幅S
0は、磁歪素子6の長さT0よりも長い寸法となってい
る。すなわち、磁歪素子6の長さT0と検出用コイル5
の巻き幅S0との関係は、下記数式1を満たすように構
成されている。
The detection coil 5 has a thickness S1 at both ends.
Is formed by winding a normal enamel-coated copper wire of an appropriate thickness on a cylindrical bobbin 4 having a flange portion 41, and a first and a second portion at a substantially central portion of the bottom surface of the first frame 2. The positioning members 7 and 8 and the magnetostrictive element 6 are arranged so as to surround them. Further, the winding width S of the detection coil 5
0 is a dimension longer than the length T0 of the magnetostrictive element 6. That is, the length T0 of the magnetostrictive element 6 and the detection coil 5
Is configured to satisfy Expression 1 below.

【0021】[0021]

【数1】 (Equation 1)

【0022】このような構成の磁歪検出型力センサ1に
おいて、測定対象物9より突起81に圧縮応力が作用す
ると、この圧縮応力は第2の位置決め部材8とテフロン
シート62とを介して磁歪素子6に伝達される。これに
より、磁歪素子6に歪み変位が生じ、磁歪素子6の透磁
率が変化する。このため、磁歪素子6の磁束密度が変化
し、検出用コイル5と鎖交する磁束が変化して、検出用
コイル5のインダクタンスが変化する。そして、このイ
ンダクタンスの変化から、磁歪素子6に作用した応力の
大きさを検知することができる。なお、検出用コイル5
のインダクタンス変化を検出する方法としては、検出用
コイル5に発振回路を接続し、その発振周波数を検出す
るなど、種々の方法が考えられる。
In the magnetostrictive detection type force sensor 1 having such a configuration, when a compressive stress acts on the projection 81 from the object 9 to be measured, the compressive stress is transmitted via the second positioning member 8 and the Teflon sheet 62 to the magnetostrictive element. 6 is transmitted. Thereby, a strain displacement occurs in the magnetostrictive element 6, and the magnetic permeability of the magnetostrictive element 6 changes. For this reason, the magnetic flux density of the magnetostrictive element 6 changes, the magnetic flux linked to the detection coil 5 changes, and the inductance of the detection coil 5 changes. Then, from the change in the inductance, the magnitude of the stress applied to the magnetostrictive element 6 can be detected. The detection coil 5
Various methods can be considered as a method of detecting the change in inductance of, for example, connecting an oscillation circuit to the detection coil 5 and detecting the oscillation frequency.

【0023】以上説明したように本実施の形態における
磁歪検出型力センサ1によれば、検出用コイル5の巻き
幅方向における磁歪素子6の位置を、強磁性体で構成さ
れる第1及び第2の位置決め部材7、8により検出用コ
イル5の中央付近に位置決めしているため、磁歪素子6
の両端面付近における漏れ磁束が減少する。これによ
り、磁歪素子6の利用効率を向上、すなわち磁歪素子6
を通る単位体積当たりの磁束の量を増加させることがで
きる。このため、磁歪素子6として従来の技術において
説明した磁歪素子60と同じ形状のものを用いた場合に
は、従来よりも磁束の変化が顕著に表れ、センサとして
の感度の向上を図ることできる。
As described above, according to the magnetostrictive detection type force sensor 1 of the present embodiment, the position of the magnetostrictive element 6 in the winding width direction of the detecting coil 5 is determined by the first and second ferromagnetic materials. 2 is positioned near the center of the detection coil 5 by the positioning members 7 and 8 of the magnetostrictive element 6.
, The leakage flux near both end faces decreases. Thereby, the utilization efficiency of the magnetostrictive element 6 is improved, that is, the magnetostrictive element 6
Can increase the amount of magnetic flux per unit volume passing through. For this reason, when the magnetostrictive element 6 having the same shape as the magnetostrictive element 60 described in the related art is used, a change in magnetic flux appears more remarkably than in the related art, and the sensitivity as a sensor can be improved.

【0024】また、本実施の形態における磁歪検出型力
センサ1によれば、磁歪素子6、検出用コイル5、第1
及び第2の位置決め部材7、8を、強磁性体からなる第
1及び第2のフレーム2、3で囲って磁路を形成してい
るため、より感度の高い検出を行うことができる。好ま
しくは、磁歪素子6、検出用コイル5、第1及び第2の
位置決め部材7、8を、全て包囲するフレームを用いれ
ばよい。
Further, according to the magnetostrictive detection type force sensor 1 of the present embodiment, the magnetostrictive element 6, the detecting coil 5, the first
Since the magnetic path is formed by surrounding the second positioning members 7 and 8 with the first and second frames 2 and 3 made of a ferromagnetic material, detection with higher sensitivity can be performed. Preferably, a frame that surrounds all of the magnetostrictive element 6, the detection coil 5, and the first and second positioning members 7, 8 may be used.

【0025】また、本実施の形態における磁歪検出型の
力センサ1によれば、第1の位置決め部材7を第1のフ
レーム2の底面略中央部に固定しているため、その位置
を基準に磁歪素子6、第2の位置決め部材8、検出用コ
イル5が巻回されたボビン4を配置することでき、組み
立てが容易になる。
Further, according to the magnetostrictive detection type force sensor 1 of the present embodiment, since the first positioning member 7 is fixed to substantially the center of the bottom surface of the first frame 2, the position is used as a reference. The bobbin 4 around which the magnetostrictive element 6, the second positioning member 8, and the detection coil 5 are wound can be arranged, and assembly is facilitated.

【0026】図3は本発明の第2の実施の形態における
磁歪検出型力センサの概略構成を示している。なお、第
1の実施の形態と同様の構成については、同一の図番を
付してその説明を省略する。
FIG. 3 shows a schematic configuration of a magnetostriction detection type force sensor according to a second embodiment of the present invention. In addition, about the structure similar to 1st Embodiment, the same figure number is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.

【0027】同図に示すように、本実施の形態における
磁歪検出型力センサ1は、第1の実施の形態における第
1の位置決め部材7の上側端面略中央部に、第1の凹部
72が凹設されるとともに、第2の位置決め部材8の下
面略中央部に第2の凹部82が凹設されたものである。
As shown in the figure, the magnetostriction detecting type force sensor 1 according to the present embodiment has a first concave portion 72 substantially at the center of the upper end surface of the first positioning member 7 according to the first embodiment. The second positioning member 8 is provided with a second concave portion 82 at a substantially central portion on the lower surface thereof.

【0028】第1の凹部72は、磁歪素子6の下側端面
と略同形状の円形平面からなる底面72aと、その底面
72aに向かって傾斜するテーパー面が全周にわたって
形成された側面72bとから構成されている。
The first concave portion 72 has a bottom surface 72a formed of a circular flat surface having substantially the same shape as the lower end surface of the magnetostrictive element 6, and a side surface 72b formed with a tapered surface inclined toward the bottom surface 72a over the entire circumference. It is composed of

【0029】また、第2の凹部82は、第1の凹部72
と同様に、磁歪素子6の上側端面と略同形状の円形平面
からなる底面82aと、その底面82aに向かって周囲
から傾斜するテーパー面が全周にわたって形成された側
面82bとから構成されている。
Further, the second recess 82 is provided with the first recess 72.
Similarly to the above, it is composed of a bottom surface 82a formed of a circular flat surface having substantially the same shape as the upper end surface of the magnetostrictive element 6, and a side surface 82b having a tapered surface inclined from the periphery toward the bottom surface 82a over the entire circumference. .

【0030】そして、磁歪素子6は、下側端面が第1の
位置決め部材7の上側端面にテフロンシート61を介し
て当接するように配置されるとともに、上側端面が第2
の位置決め部材8の下面にテフロンシート62を介して
当接するように配置される。
The magnetostrictive element 6 is arranged such that the lower end face is in contact with the upper end face of the first positioning member 7 via the Teflon sheet 61, and the upper end face is the second end face.
Is arranged so as to contact the lower surface of the positioning member 8 via the Teflon sheet 62.

【0031】このとき、第1の位置決め部材7の凹部7
2は、側面72bがテーパー状に形成されているため、
この側面72bに沿って磁歪素子6の下側端面が凹部7
2の底面72aと面接触する位置に導かれる。同様にし
て、第2の位置決め部材8の凹部82bは、側面82b
がテーパー状に形成されているため、この側面82bに
沿って磁歪素子6の上側端面が凹部82の底面82aと
面接触する位置に導かれる。
At this time, the concave portion 7 of the first positioning member 7
2, the side surface 72b is formed in a tapered shape,
Along the side surface 72b, the lower end surface of the magnetostrictive element 6 is
It is guided to a position where it makes surface contact with the bottom surface 72a of the second. Similarly, the concave portion 82b of the second positioning member 8 is
Is formed in a tapered shape, so that the upper end surface of the magnetostrictive element 6 is guided along the side surface 82b to a position where the upper end surface comes into surface contact with the bottom surface 82a of the concave portion 82.

【0032】このように、本実施の形態によれば、磁歪
素子6が検出用コイル5を巻回したボビン4の径方向に
おいて略中央に導かれるため、ボビン4の径方向におけ
る磁歪素子6の位置決めを容易に行うことができる。こ
れにより、磁歪素子6をその側面がボビン4の内周面に
接しないように配置することができ、磁歪素子6とボビ
ン4の径方向における相対位置の変化に伴う測定誤差
や、磁歪素子6とボビン4の側面との接触による測定値
のバラツキがなくなり、信頼性の高い測定を行うことが
できる。
As described above, according to the present embodiment, the magnetostrictive element 6 is guided substantially at the center in the radial direction of the bobbin 4 around which the detection coil 5 is wound. Positioning can be easily performed. Thereby, the magnetostrictive element 6 can be arranged so that its side surface does not contact the inner peripheral surface of the bobbin 4, and a measurement error due to a change in the relative position between the magnetostrictive element 6 and the bobbin 4 in the radial direction, and the magnetostrictive element 6 There is no variation in measured values due to contact between the bobbin 4 and the side surface of the bobbin 4, and highly reliable measurement can be performed.

【0033】なお、本実施の形態においては、第1及び
第2の位置決め部材の両方に凹部を設けた場合について
説明したが、第1及び第2の位置決め部材のうちいずれ
一方にだけ凹部を設けてもよい。この場合、磁歪素子の
径方向における位置は、凹部が設けられた側の位置決め
部材によって位置決めされることになる。
Although the present embodiment has been described with reference to the case where the concave portions are provided in both the first and second positioning members, the concave portions are provided in only one of the first and second positioning members. You may. In this case, the position in the radial direction of the magnetostrictive element is determined by the positioning member on the side where the concave portion is provided.

【0034】また、本実施の形態においては、凹部の側
面が底面に対して傾斜するテーパー状に形成された場合
について説明したが、凹部の側面は底面に対して任意の
角度に設定してもよい。この場合、磁歪素子の径方向に
おける位置決めは、磁歪素子を位置決め部材の凹部に嵌
め込むことにより行われる。
In this embodiment, the case where the side surface of the concave portion is formed in a tapered shape inclined with respect to the bottom surface has been described, but the side surface of the concave portion may be set at an arbitrary angle with respect to the bottom surface. Good. In this case, positioning of the magnetostrictive element in the radial direction is performed by fitting the magnetostrictive element into a concave portion of the positioning member.

【0035】また、本実施の形態においては、第1及び
第2の位置決め部材における凹部の底面を磁歪素子の端
面と略同形状に構成した場合について説明したが、凹部
の底面は、それより大きく構成してもよく、磁歪素子の
端面全体と面接触が可能な形状及び大きさであればよ
い。
In this embodiment, the case where the bottom surfaces of the concave portions of the first and second positioning members are formed to have substantially the same shape as the end surface of the magnetostrictive element has been described. It may be configured as long as it has a shape and size capable of making surface contact with the entire end face of the magnetostrictive element.

【0036】なお、上述した各実施の形態においては、
第1及び第2の位置決め部材として円柱状の部材を用い
たが、磁歪素子の端面より大きな当接面を有する部材で
あればよく、たとえば、角柱形状や円錐台形状の部材等
が使用できる。
In each of the above-described embodiments,
Although the columnar member is used as the first and second positioning members, any member having a contact surface larger than the end surface of the magnetostrictive element may be used. For example, a prismatic or frustoconical member can be used.

【0037】また、この発明による磁歪検出型力センサ
1の用途例としては、たとえば電動モータおよびその電
源となるバッテリを搭載した電動補助自転車(アシスト
電動自転車)において、踏力トルクセンサとして使用さ
れる。この場合、センサは自転車のペダル部に取り付け
られて踏力トルクを検出し、必要に応じて電動モータよ
り補助動力を付加して坂道等の走行を容易とする。ま
た、他の用途例としては、マイコンを用いた全自動洗濯
機において、洗濯物の重量を検出する重量センサとして
使用される。そして、この場合にはセンサにより検出さ
れた洗濯物の重量に応じて洗濯時間等が自動的に設定さ
れることになる。
As an application example of the magnetostrictive detection type force sensor 1 according to the present invention, for example, it is used as a pedaling torque sensor in an electric assisted bicycle (assisted electric bicycle) equipped with an electric motor and a battery serving as a power source thereof. In this case, the sensor is attached to a pedal portion of the bicycle to detect a pedaling torque, and if necessary, adds an auxiliary power from an electric motor to facilitate traveling on a slope or the like. Further, as another application example, it is used as a weight sensor for detecting the weight of laundry in a fully automatic washing machine using a microcomputer. In this case, the washing time and the like are automatically set according to the weight of the laundry detected by the sensor.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明によれば、検出用コイルの巻き幅
方向における磁歪素子の位置を、強磁性体で構成される
位置決め部材により検出用コイルの中央付近に位置決め
しているため、磁歪素子の端面付近における漏れ磁束が
減少する。これにより、磁歪素子の利用効率を向上、す
なわち磁歪素子を通る単位体積当たりの磁束の量を増加
させることができ、センサとしての感度の向上を図るこ
とできる。
According to the present invention, the position of the magnetostrictive element in the direction of the winding width of the detecting coil is positioned near the center of the detecting coil by the positioning member made of a ferromagnetic material. , The leakage magnetic flux near the end face decreases. Thereby, the utilization efficiency of the magnetostrictive element can be improved, that is, the amount of magnetic flux per unit volume passing through the magnetostrictive element can be increased, and the sensitivity as a sensor can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の第1の実施の形態における磁歪検出
型力センサの概略構成を表す上面図である。
FIG. 1 is a top view illustrating a schematic configuration of a magnetostriction detection type force sensor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 図1の磁歪検出型力センサの概略構成を表す
一部破断側面図である。
FIG. 2 is a partially cutaway side view showing a schematic configuration of the magnetostrictive detection type force sensor of FIG.

【図3】 本発明の第2の実施の形態における磁歪検出
型力センサの概略構成を表す一部破断側面図である。
FIG. 3 is a partially cutaway side view illustrating a schematic configuration of a magnetostriction detection type force sensor according to a second embodiment of the present invention.

【図4】 従来の磁歪検出型力センサの概略構成を表す
一部破断側面図である。
FIG. 4 is a partially broken side view showing a schematic configuration of a conventional magnetostriction detection type force sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 :磁歪検出型力センサ 2 :第1のフレーム 3 :第2のフレーム 4 :ボビン 5 :検出用コイル 6 :磁歪素子 7 :第1の位置決め部材 8 :第2の位置決め部材 9 :測定対称物 1: Magnetostrictive detection type force sensor 2: First frame 3: Second frame 4: Bobbin 5: Detection coil 6: Magnetostrictive element 7: First positioning member 8: Second positioning member 9: Measurement object

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) (72)発明者 青木 英明 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 中西 稔 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 近藤 文剛 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification FI FI Theme Court ゛ (Reference) (72) Inventor Hideaki Aoki 2-5-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd. ( 72) Inventor Minoru Nakanishi 2-5-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Bungo Kondo 2-5-2-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd. In company

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 筒状に巻線が施された検出用コイルと、
該検出用コイルの巻線の巻幅より短い柱状の磁歪素子
と、該磁歪素子を前記検出用コイルの巻幅方向において
略中央に位置決めする位置決め部材とを備える磁歪検出
型力センサであって、該位置決め部が磁性体からなるこ
とを特徴とする磁歪検出型力センサ。
1. A detection coil having a cylindrical winding,
A magnetostrictive detection type force sensor including a columnar magnetostrictive element shorter than the winding width of the winding of the detection coil, and a positioning member that positions the magnetostrictive element substantially at the center in the winding width direction of the detection coil, A magnetostrictive detection type force sensor, wherein the positioning portion is made of a magnetic material.
【請求項2】 前記位置決め部材は、前記磁歪素子の一
端に当接する第1の部材と、他端に当接する第2の部材
とを含み、前記第1及び第2の部材が磁性体からなるも
のである請求項1記載の磁歪検出型力センサ。
2. The positioning member includes a first member in contact with one end of the magnetostrictive element and a second member in contact with the other end, and the first and second members are made of a magnetic material. 2. The magnetostrictive detection type force sensor according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記第1及び第2の位置決め部材のうち
少なくとも一方の端面中央部に、前記磁歪素子が嵌る凹
部が凹設されている請求項2記載の磁歪検出型力セン
サ。
3. A magnetostrictive detection type force sensor according to claim 2, wherein a concave portion in which said magnetostrictive element is fitted is recessed at a central portion of at least one end face of said first and second positioning members.
【請求項4】 前記凹部の底面が、前記磁歪素子の端面
と等しいかそれよりも大きな平面からなり、また、前記
凹部の側面が前記底面に向かって傾斜するテーパー面か
らなるものである請求項3記載の磁歪検出型力センサ。
4. A bottom surface of the concave portion is formed of a plane equal to or larger than an end surface of the magnetostrictive element, and a side surface of the concave portion is formed of a tapered surface inclined toward the bottom surface. 3. The magnetostrictive detection type force sensor according to 3.
【請求項5】 前記磁歪素子、前記検出用コイル、前記
位置決め部材を囲むフレームを備え、該フレームが磁性
体からなるものである請求項1ないし4のいずれかに記
載の磁歪検出型力センサ。
5. The magnetostrictive detection type force sensor according to claim 1, further comprising a frame surrounding the magnetostrictive element, the detection coil, and the positioning member, wherein the frame is made of a magnetic material.
【請求項6】 前記第1または第2の部材のうち、少な
くとも一方が前記フレームに固定されているものである
請求項4記載の磁歪検出型力センサ。
6. The magnetostrictive detection type force sensor according to claim 4, wherein at least one of the first and second members is fixed to the frame.
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