CN113884229A - 转矩检测传感器 - Google Patents

Abstract

本发明可以使传感器小型化并且廉价地批量生产，在不降低检测灵敏度的情况下检测被检测体的整个外周的压缩应力和/或拉伸应力的产生。在环状的芯部(2)沿周向以梳齿配置的方式突出设置有多个极齿(3)，在各极齿(3)的周围分别卷绕有线圈(5)，通过使各线圈(5)通电来使对应的极齿(3)励磁，并在极齿(3)与相对的被检测体(S)之间形成有相对于该被检测体(S)的轴心方向具有+45度或者‑45度的倾斜的多个磁路。

Description

转矩检测传感器

技术领域

本发明涉及一种自励磁型的转矩检测传感器。

背景技术

作为不接触地对作用于旋转轴等被检测体的转矩进行检测的方法，存在有一种磁致伸缩式转矩检测装置。例如，通过在作为要检测应变的被检测体的轴(轴部)的表面施加增加磁致伸缩特性的表面处理(例如镀覆或者槽加工等)，测量磁致伸缩效果来检测转矩。通过配置与轴部同轴地卷绕的线圈，对由于基于阻抗的大小的维拉里效果而产生的轴部的导磁率的变化进行读取来进行磁致伸缩效果的测量。

作为转矩检测装置，申请人提供一种磁致伸缩式转矩检测传感器，通过分别增加形成于被检测体与多个芯部之间的磁路，以提高转矩检测灵敏度，多个所述芯部以使形成于被检测体的磁路相对于所述芯部的轴心形成为规定角度的方式组装于绝缘筒体。多个芯部相对于被检测体的轴心方向倾斜规定角度地排列，两侧腿部的端面组装成从绝缘筒体的内周面面向被检测体。此外，形成为コ字状的芯部相对于被检测体的轴心倾斜规定角度地排列，从而形成穿过一方的腿部(端面)－被检测体－另一方的腿部(端面)－架桥部的独立的磁路。这样，构成为，通过使同一线圈穿过多个芯部以在线圈的周围产生同一磁场，因此成为同极，所以不会形成不希望的磁路，通过使磁通集中在芯部而形成有将相邻的芯部之间彼此连接的磁路，因此提高了检测灵敏度(参照专利文献1：专利第6483778号)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第6483778号公报

然而，在上述专利文献的转矩检测装置中，需要在绝缘筒体的外周面设置槽，并沿该槽卷绕多个检测线圈，并且，以使检测线圈穿过将两侧腿部连结的架桥部所围城的コ字形空间部的方式将多个芯部组装于绝缘筒体。

因此，由于需要利用绝缘筒体的径向厚度来埋设检测线圈和芯部，因此传感器容易在径向和轴向上大型化。此外，构成芯部的两侧腿部的端面设置成面向被检测体，因此需要将端面形成为弧状的曲面而不形成为平面，增加了加工成本。

此外，还需要在不降低检测灵敏度的情况下，在被检测体的整个外周非常细致地检测转矩。

发明内容

本发明是为了解决上述技术问题而作出的，其目的在于提供一种自励磁型的转矩检测传感器，能使传感器小型化并且廉价地批量生产，能在不降低检测灵敏度的情况下检测被检测体的整个外周所产生的压缩应力和/或拉伸应力。

为了实现上述目的，本发明包括以下结构。

一种转矩检测传感器，在使卷绕于从设置于被检测体的周围的环状的芯部于多处突出设置的极齿的线圈通电而形成于所述极齿与被检测体之间的磁路中，利用线圈阻抗的变化来测量导磁率的变化，其特征是，在环状的芯部沿周向以梳齿配置的方式突出设置有多个极齿，在各极齿的周围分别卷绕有线圈，通过使各线圈通电来使对应的极齿励磁，并在所述极齿与相对的被检测体之间形成有相对于所述被检测体的轴心方向具有+45度或者-45度的倾斜的多个磁路。

根据上述结构，通过在环状的芯部沿周向以梳齿配置的方式突出设置有多个极齿，并使与卷绕于各极齿的周围、且与同一通电电路串联连接的线圈通电，以使沿周向相邻的极齿被励磁为不同磁极，并在极齿与相对的被检测体之间形成有相对于轴心方向具有+45度或者-45度的倾斜的多个磁路。因此，可以检测被检测体的整个外周所产生的压缩应力和拉伸应力。此外，即使从N极极齿经由被检测体回到S极极齿的磁路沿周向形成，磁路分量也不会对转矩检测作出贡献，因此不影响检测灵敏度。

优选的是，多个所述极齿卷绕有与同一通电电路串联连接的线圈，沿周向相邻的极齿被交替地励磁为N极和S极。

由此，只要卷绕有与同一通电电路串联连接的线圈的、沿周向相邻的极齿交替地励磁为N极和S极，就可以例如一笔绘制状且连续地对多个线圈进行配线，并且增加了配线变化还容易进行配线。

也可以是，所述芯部具有第一芯部、中间芯部以及第二芯部，在所述第一芯部的周向形成有多个的第一极齿和在所述第二芯部的周向形成有多个的第二极齿隔着所述中间芯部层叠，所述第一极齿和所述第二极齿沿周向以梳齿配置的方式突出设置。

第一芯部和第二芯部可以通过与电动机的定子芯部所使用的层叠芯部相同的制造工序来制造，并且可以在径向和轴向上小型化、廉价地批量生产。此外，可以通过在第一芯部与第二芯部之间设置中间芯部来设置绕组空间。因此，能增加卷绕于第一极齿和第二极齿的线圈的匝数，从而产生更多的磁通，提高检测灵敏度。

也可以是，转矩检测传感器是如下所述的自励磁型传感器：在使卷绕于以梳齿配置的方式突出设置于所述芯部的多个极齿的所述线圈通电而形成于所述极齿与所述被检测体之间的磁路中，利用线圈阻抗的变化来测量导磁率的变化。

在这种情况下，可以通过在任意的时刻使线圈通电来检测作用于被检测体的压缩应力或者拉伸应力。

一种转矩检测传感器，包括设置于被检测体的周围的多个环状芯部，在使卷绕于从多个所述环状芯部于多处突出设置的极齿的线圈通电而形成于所述极齿与被检测体之间的磁路中，利用线圈阻抗的变化来测量导磁率的变化，其特征是，包括：第一转矩检测部，该第一转矩检测部具有第一芯部、中间芯部以及第二芯部，在所述第一芯部的周向形成有多个的第一极齿和在所述第二芯部的周向形成有多个的第二极齿隔着所述中间芯部层叠并使所述第一极齿和所述第二极齿沿周向以梳齿配置的方式突出设置，在各极齿的周围分别卷绕有线圈，通过使各线圈通电来进行励磁并在所述极齿与相对的被检测体之间形成有相对于轴心方向具有+45度的倾斜的多个磁路；以及第二转矩检测部，该第二转矩检测部具有第三芯部、中间芯部以及第四芯部，在所述第三芯部的周向形成有多个的第三极齿和在所述第四芯部的周向形成有多个的第四极齿隔着所述中间芯部层叠，并使所述第三极齿和所述第四极齿沿周向以梳齿配置的方式突出设置，在各极齿的周围分别卷绕有线圈，通过使各线圈通电来进行励磁并在所述极齿与相对的被检测体之间形成有相对于轴心方向具有-45度的倾斜的多个磁路，所述第一转矩检测部和所述第二转矩检测部经由中间芯部层叠成，使所述第一转矩检测部和所述第二转矩检测部以与所述被检测体的轴心方向正交的对称面为中心呈镜面配置。

根据上述结构，通过使第一转矩检测部的线圈通电以使相邻的第一极齿和第二极齿被励磁为不同磁极并在极齿与相对的被检测体之间形成有相对于轴心方向具有+45度的倾斜的多个磁路，并使第二转矩检测部的线圈通电，以使相邻的第三极齿和第四极齿被励磁为不同磁极，并在极齿与相对的被检测体之间形成有相对于轴心方向具有-45度的倾斜的多个磁路。因此，可以检测被检测体的整个外周所产生的压缩应力和拉伸应力。

此外，当形成有具有+45度的倾斜的多个磁路的第一转矩检测部和形成有具有-45度的倾斜的多个磁路的第二转矩检测部层叠成以与被检测体的轴心方向正交的对称面呈中心镜面配置时，由于通电而形成于第一极齿与第二极齿之间的具有+45度的倾斜的磁路和形成于第三极齿与第四极齿之间的具有-45度的倾斜的磁路可以在不会互相抵消磁通的情况下进行转矩检测。

构成第一转矩检测部的第一极齿、中间芯部以及第二极齿、构成第二转矩检测部的第三极齿、中间芯部以及第四极齿可以用与电动机的定子芯部相同的制造工序来制造，并且可以在径向上和轴向上小型化、廉价地批量生产。

此外，通过在多个极齿之间设置中间芯部，可以增加分别卷绕于第一极齿～第四极齿的周围的的线圈的匝数，通过产生更多的磁通能提高检测灵敏度。

当在所述第一转矩检测部和所述第二转矩检测部中，夹着对称面沿轴心方向相邻的极齿彼此被励磁为相同磁极时，由于夹着对称面沿轴心方向上位于对称位置的第二极齿和第四极齿为相同磁极，因此在被检测体的轴心方向上不会形成有在第二极齿与第四极齿之间跨过对称面的磁路，不会降低检测灵敏度。

在所述第一转矩检测部和所述第二转矩检测部中，夹着对称面沿轴心方向相邻的极齿彼此被励磁为不同磁极时，由于夹着对称面在轴心方向上位于对称位置的第二极齿和第四极齿为不同磁极，因此在被检测体的轴心方向上形成有在第二极齿与第四极齿之间跨过对称面的磁路，但是该磁路分量不对转矩检测作贡献，因此不影响检测灵敏度。

也可以是，所述第一转矩检测部和所述第二转矩检测部是如下所述的自励磁型传感器：在分别使卷绕于以梳齿配置的方式突出设置于多个芯部的极齿的线圈通电而形成于所述极齿与所述被检测体之间的磁路中，利用线圈阻抗的变化来测量导磁率的变化。

在这种情况下，通过在任意时刻使第一转矩检测部和第二转矩检测部的卷绕于以梳齿配置的方式突出设置的极齿的线圈通电，可以对作用于被检测体的压缩应力和拉伸应力进行检测。

本发明可以提供一种自励磁型的转矩检测传感器，可以使传感器小型化并且廉价地批量生产，能在不降低检测灵敏度的情况下检测被检测体的整个外周所产生的压缩应力和/或拉伸应力。

附图说明

图1是转矩检测传感器的主视图、箭头Y-Y方向剖视图以及立体图。

图2是转矩检测传感器的主视图、右视图以及箭头Y-Y方向剖视图。

图3是在芯部的周向上突出设置的极齿的配置以及利用通电形成的磁极的配置图。

图4是卷绕于图3的多个极齿的线圈的接线图。

图5是利用线圈通电形成的磁极的配置图。

图6是另一例的转矩检测传感器的分解主视图、箭头X-X剖视图和分解立体图以及第一芯部的主视图、箭头X-X方向剖视图以及第一芯部的端面图。

图7是示出了另一例的芯部和极齿的组装结构的说明图。

图8-1是示出了另一例的转矩检测传感器的分解状态的主视图、侧视图以及立体图。

图8-2是图8-1的转矩检测传感器的主视图、箭头Y-Y方向剖视图以及立体图。

图9是另一例的转矩检测传感器的主视图、右视图以及立体图。

图10是另一例的转矩检测传感器的主视图、右视图、箭头Y-Y方向剖视图以及立体图。

图11是在图9的芯部的周向上突出设置的极齿的配置以及利用通电形成的磁路的配置图。

图12是在图11的另一例的芯部的周向上突出设置的极齿的配置以及利用通电形成的磁路的说明图。

图13是无法应用于图1的转矩检测传感器的利用通电形成于极齿的磁极的配置比较图。

图14是无法应用于图9的转矩检测传感器的芯部和利用通电形成于极齿的磁极的配置比较图。

图15是无法应用于图9的转矩检测传感器的芯部和利用通电形成于极齿的磁极的配置比较图。

图16是另一例的转矩检测传感器和被检测体的主视图、右视图以及立体图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的转矩检测传感器的一实施方式进行说明。首先，参照图1A、1B对磁致伸缩式转矩检测传感器的示意结构进行说明。

作为被检测体S的一个示例，较为理想的是采用逆磁致伸缩效应大的材料。例如，作为逆磁致伸缩效应大的材料，存在波明德合金(日语：パーメンジュール)、Fe-Al(铝铁合金)、Fe-Nix(坡莫合金)以及球状石墨铸铁(JIS：FCD70)等。另外，逆磁致伸缩效应是若从外部向磁体施加应力，则磁特性发生变化的现象。此外，如果根据需要预先对被检测体S进行磁性退火，那么，如后述详细记载的，能合适地检测出作用于被检测体S的转矩。此外，即使是非磁性材料，也可以通过喷镀金属磁性材料等进行涂覆或者将磁性圆筒压入轴，以进行转矩检测。另外，虽然图1A～1C所例示的被检测体S是圆柱状，但是不限定于此。只要被检测体S的外形是圆柱状即可，内部结构不限。例如，也可以是内径在轴向上恒定的圆筒状或者内径随着轴向上的位置不同而不同的圆筒状。此外，被检测体S可以是预定要旋转的构件，也可以是预定不旋转的构件。

此外，被检测体S可以是实心的轴材料，也可以是空心状的筒体。

如图1A～1C所示，磁致伸缩式转矩检测传感器1以覆盖被检测体S的外周的方式同心状地组装。在环状的芯部2沿周向以梳齿配置的方式突出设置有多个极齿3，在各极齿3的周围隔着绝缘体4分别卷绕有与同一通电电路串联连接的线圈5。通过给各线圈5通电而使沿周向相邻的极齿3被励磁为不同磁极(N极或者S极)，在与相对的被检测体S之间形成有相对于轴心方向具有+45度或者-45度的倾斜的多个磁路。

对于转矩检测传感器1，使用如下所述的自励磁型转矩检测传感器：在卷绕于在被检测体S的周围于多处对置的极齿3的线圈5通电而形成于极齿3与被检测体S之间的磁路中，利用线圈阻抗的变化来测量导磁率的变化。

对芯部2和极齿3的结构进行说明。芯部2和极齿3例如可以是将使电磁钢板冲压成型得到的构件层叠而成的构件，也可以是将磁性材料一体形成为块状的构件。此外，也可以是用烧结体、金属粉末注塑成型、压粉体制造而成的构件。以下，对层叠类型的结构进行说明。

在第一芯部2a中，向径向内侧突出设置于环状的芯背部2a1的第一极齿3a1以在周向上设置60度的相位差的方式设置于设置于共计六处。在各第一极齿3a1嵌入有筒状的绝缘树脂制的第一绝缘体4a1，在周围卷绕有线圈5。

在第二芯部2b中，与第一芯部2a相同地向径向内侧突出设置于环状的芯背部2b1的第二极齿3a2以在周向上设置60度的相位差的方式设置于共计六处。在各第二极齿3a2嵌入有筒状的绝缘树脂制的第二绝缘体4a2，在周围卷绕有线圈5。

另外，各极齿之间的相位差既可以全部相同，也可以参差不齐。此外，极齿的数量既可以是偶数也可以是奇数，但是如后所述，为了在周向上交替地励磁为N极和S极，偶数会更有效率。

在第一芯部2a与第二芯部2b之间设置有环状的中间芯部2c。中间芯部2c兼用作在第一芯部2a与第二芯部2b之间确保在芯部的周围卷绕线圈5的空间的间隔件和第一芯部2a与第二芯部2b之间的磁路。另外，在中间芯部2c并未设置朝向径向内侧的极齿。

第一芯部2a和第二芯部2b隔着中间芯部2c层叠并通过铆接、粘接或者它们的组合而一体化，从而形成芯部2。互为相邻的第一极齿3a1和第二极齿3a2以在周向上相位差45度相位的方式层叠。更准确地说，第一极齿3a1的与被检测体相对的前端部与第二极齿3a2的与被检测体相对的前端部隔着中间芯部2c以在周向上相位差45度相位的方式层叠。因此，如图3A、3B的芯部2的展开图所示，在芯部2的内周面上，沿周向以梳齿配置的方式突出设置有第一极齿3a1和第二极齿3a2。

图3A的上部简单示出了对拉伸方向(CW方向)和压缩方向(CCW方向)的应力进行测量的极齿3(第一极齿3a1和第二极齿3a2)的配置。卷绕于各极齿3的线圈5与同一通电电路6串联连接，通过像图3A下部所示的那样利用交流电源进行通电，以使沿周向相邻的第一极齿3a1或者第二极齿3a2互相被励磁为不同磁极(N极或者S极)。此处，将线圈5作为A线圈进行说明。图中NA表示被励磁为N极的A线圈，SA表示被励磁为S极的A线圈，被励磁为N极还是被励磁为S极能通过使将线圈卷绕于极齿3的方向反向来实现。此外，包围NA和SA的长框E表示在形成于第一极齿3a1与第二极齿3a2之间的磁路中磁路相对于轴心方向(图的上下方向)的倾斜(例如+45度的磁路的倾斜)。

图3B的上部简单示出了测量压缩方向(CCW方向)和拉伸方向(CW方向)上的应力的极齿3(第一极齿3a1和第二极齿3a2)的配置。卷绕于各极齿3的线圈5与同一通电电路6串联连接，通过像图3B下部所示的那样利用交流电源进行通电，以使沿周向相邻的第一极齿3a1或者第二极齿3a2互相被励磁为不同磁极(N极或者S极)。此处，将线圈5作为B线圈进行说明。图中NB表示被励磁为N极的B线圈，SB表示被励磁为S极的B线圈，被励磁为N极还是被励磁为S极能使将B线圈卷绕于极齿3的方向反向来实现。此外，包围NB和SB的长框E表示在形成于第一极齿3a1与第二极齿3a2之间的磁路中磁路相对于轴心方向(图的上下方向)的倾斜(例如-45度的磁路的倾斜)。

图4A、4B、4C示出了在芯部2的展开图中对于卷绕于各极齿3(第一极齿3a1和第二极齿3a2)的线圈5的通电图案的一例。图中的黑线是线圈5，虽然在图中被省略但是线圈5卷绕于极齿3。此外，与图3中的说明相同地，通过使将线圈卷绕于极齿3的方向反向来改变励磁的极。优选将沿周向以梳齿配置的方式突出设置于芯部2的多个极齿3中的、卷绕有与同一通电电路串联连接的线圈5的极齿3交替地被励磁为沿周向相邻的N极和S极。由此，只要卷绕有与同一通电电路串联连接的线圈5的、沿周向相邻的极齿3被交替地励磁为N极和S极，就可以像例如如以下说明的那样一笔绘制状地连续对多个线圈5进行配线，并且增加了配线变化还容易进行配线。

图4A中例示了用第一极齿3a1和第二极齿3a2来锯齿状地通电的通电电路6a和形成于第一极齿3a1以及第二极齿3a2的磁极(-SA-SA-NA-NA-…)。图4B中例示了用第一极齿3a1和第二极齿3a2来矩形波状地通电的通电电路6b和形成于第一极齿3a1以及第二极齿3a2的磁极(-SA-SA-NA-NA-…)。图4C中例示了沿周向使第一极齿3a1通电后U形拐弯并沿周向使第二极齿3a2通电的通电电路6c和形成于第一极齿3a1以及第二极齿3a2的磁极(-SA-NA-SA-NA-…)。在图4A～图4C所示的任意一个通电图案中，最有助于转矩检测的磁路是在沿周向以相位差±45度配置的第一极齿3a1与第二极齿3a2之间形成的磁路(参照图5)。但是，在即使降低灵敏度也不会受到限制的情况下，也可以不设置成相位差±45度，例如也可以设置成相位差±30度等。

图5是CW方向和CCW方向的转矩检测传感器的芯部2的展开图，图中箭头示出了形成于第一极齿3a1和第二极齿3a2的磁路。

在图5上部示出的CW方向的转矩检测传感器1中沿第一极齿3a1的周向产生于不同磁极之间(NA-SA之间)的磁路以及沿第二极齿3a2的周向产生于不同磁极之间(NA-SA之间)的磁路是几乎不会对转矩检测作出贡献的磁路分量。因此，几乎不影响检测灵敏度。

同样地在图5下部示出的CCW方向的转矩检测传感器1中产生于沿第一极齿3a1的周向相邻的不同磁极之间(NB-SB之间)的磁路以及产生于沿第二极齿3a2的周向相邻的不同磁极之间(NB-SB之间)的磁路是不会对转矩检测作出贡献的磁路分量。因此，几乎不影响检测灵敏度。

此处，参照图6和图7对转矩检测传感器1的另一个结构例进行说明。图6A～图6G是转矩检测传感器的分解主视图、箭头X-X剖视图和分解立体图以及第一芯部的主视图、箭头X-X方向剖视图以及第一芯部的端面图。

虽然在图6A中，在芯部2层叠有环状的第一芯部2a、中间芯部2c以及第二芯部2b这一点上与图2A至图2C相同，但是如图6B～图6D所示，在第一极齿3a1没有与芯背部2a1一体，第一极齿3a2也没有与芯背部2b1一体这一点上不同。

如图6E～图6G所示，在第一芯部2a中，多个第一极齿3a1在周向上设置60度的相位差并向径向内侧突出设置，配置于共计六处。如图6D所示，第二芯部2b也相同地，多个第二极齿3a2在周向上设置60度的相位差并向径向内侧突出设置，配置于共计六处。

如图6A、图6D所示，第一芯部2a和第二芯部2b隔着中间芯部2c层叠，并且第一极齿3a1和第二极齿3a2以45度的相位差在周向上重合并组装成一体。图6C示出了组装后的转矩检测传感器1的状态。

此外，图7A、7B、7C是示出了另一例的芯部和极齿的组装结构的说明图。如图7A所示，使设置于第一极齿3a1的外径端部的卡合部3a4沿轴心方向嵌合于在芯背部2a1的内周面设置的燕尾槽2a2，以组装第一极齿3a1。第一极齿3a1在从芯背部2a1拆除的状态下嵌入有第一绝缘体4a1，并在第一绝缘体4a1卷绕有线圈5。使卡合部3a4沿轴心方向嵌合于在第一芯部2a的芯背部2a1形成的燕尾槽2a2，以组装第一极齿3a1。第二极齿3a2相对于第二芯部2b的芯背部2b1的组装结构也与第一极齿3a1相同地，通过使卡合部3b4沿轴心方向嵌合于燕尾槽2b2而进行组装(参照图6D)。

此外，也可以如图7B所示，在芯背部2a1的内周面形成有凸部2a3，在第一极齿3a1的径向外侧端部设置有凹部3a3，使凸部2a3凹凸嵌合于凹部3a3而使第一极齿3a1朝向径向内侧组装于芯背部2a1。当设成上述芯部形态时，由于第一极齿3a1相对于第一芯部2a的组装和第二极齿3a2相对于第二芯部2b的组装的自由度较高，因此组装性较好。

此外，也可以如图7C所示，2a1’将第一极齿3a1沿径向突出设置于分割成圆弧状的芯背部2a1’的芯部部段2aa连结成环状来代替环状的芯背部2a1，以组装第一芯部2a’。第二芯部2b′(未图示)也相同。

在各芯部部段2aa的芯背部2a1’的周向一端形成有凸部2a4，在周向另一端形成有凹部2a5。也可以将绝缘体安装于第一极齿3a1并将卷绕了线圈(未图示)的芯部部段2aa彼此的凸部2a4和凹部2a5凹凸嵌合，以组装第一芯部2a’。由此，由于对极齿的卷绕作业变得容易并且芯部部段2aa是共用的结构，因此提高了组装性。

图8-1A～图8-1C是示出了另一例的转矩检测传感器的组装结构的说明图，图8-2A～图8-2C是图8-1的转矩检测传感器的主视图、箭头Y-Y方向剖视图以及立体图。

在上述实施例中，与图2A～图2C相同地，同径的环状的第一芯部2a、中间芯部2c、第二芯部2b在轴线方向上层叠而一体组装成芯部2，但是也可以是，例如中间芯部2c的外径比第一芯部2a和第二芯部2b大并且它们从中间芯部2c的两端开口同心状地嵌入。

图8-1A～图8-1C是表示第一芯部2a和第二芯部2b插入中间芯部2c之前的分解状态的开口端的主视图、侧视图以及立体图。图8-2A～图8-2C是表示第一芯部2a和第二芯部2b从两端开口嵌入到中间芯部2c后的状态的开口端的主视图、箭头Y-Y剖视图以及立体图。图8-1C、图8-2C是表示第一芯部2a和第二芯部2b插入中间芯部2c前后的状态的立体图。也可以如图8-2B所示，从中间芯部2c的两端开口插入的第一芯部2a和第二芯部2b以空开规定间隔的方式嵌入。由于中间芯部2c也是磁体，因此,相差45度相位的第一极齿3a1和第二极齿3a2经由中间芯部2c形成有磁路。

接着，参照图9～图12对转矩检测传感器1的另一例进行说明。

本实施例也是如下所述的自励磁型的转矩检测传感器1：在使卷绕于在多个部位从设置于被检测体S的周围的环状的芯部2突出设置的极齿3的线圈5通电而形成于极齿3与被检测体S之间的磁路中，利用线圈阻抗的变化来测量导磁率的变化。

在图9C、图10C中，第一转矩检测部7a中，在环状的第一芯部2a-1在周向上朝向径向内侧突出设置有多个第一极齿3a1，在环状的第二芯部2a-2在周向上朝向径向内侧突出设置有多个第二极齿3a2。通过使第一芯部2a-1和第二芯部2a-2隔着中间芯部2c1重合，以将第一极齿3a1和第二极齿3a2设置成梳齿配置。在各第一极齿3a1、第二极齿3a2的周围分别嵌入有第一绝缘体4a1、第二绝缘体4a2，并分别卷绕有与同一通电电路连接的第一线圈5a，通过使各第一线圈5a通电而将相邻的第一极齿3a1、第二极齿3a2被励磁为不同磁极，在与相对的被检测体S之间形成有相对于轴心方向具有+45度的倾斜的多个磁路。

第二转矩检测部7b中，在环状的第三芯部2b-1在周向上朝向径向内侧突出设置有多个第三极齿3b1，在环状的第四芯部2b-2上在周向上朝向径向内侧突出设置有多个第四极齿3b2。通过使第三芯部2b-1和第四芯部2b-2隔着中间芯部2c2重合，将第三极齿3b1和第四极齿3b2设置成梳齿配置。通过在各第三极齿3b1、第四极齿3b2的周围分别嵌入有第三绝缘体4b1、第四绝缘体4b2，并分别卷绕有与同一通电电路连接的第二线圈5b，并且使各第二线圈5b通电，以将沿周向相邻的第三极齿3b1、第四极齿3b2被励磁为不同磁极，在与相对的被检测体S之间形成有相对于轴心方向具有-45度的倾斜的多个磁路。

如图11的第一芯部2a-1、第二芯部2a-2、第三芯部2b-1以及第四芯部2b-2的展开图所示，上述第一转矩检测部7a和上述第二转矩检测部7b层叠成，使第一转矩检测部7a和第二转矩检测部7b以与被检测体S的轴心方向(图的上下方向)正交的对称面M为中心呈镜面配置。

在图10A、图10D中，在第一芯部2a-1中，朝向径向内侧突出设置于环状的芯背部2a1的第一极齿3a1以在周向上设置60度的相位差的方式设置于共计六处。在各第一极齿3a1嵌入有筒状的绝缘树脂制的第一绝缘体4a1，在周围卷绕第一线圈5a。

如图10B、图10C所示，第一芯部2a-1隔着中间芯部2c1与第二芯部2a-2层叠。在第二芯部2a-2中，朝向径向内侧突出设置于环状的芯背部2a1的第二极齿3a2以在周向上设置60度的相位差的方式设置于共计六处。在各第二极齿3a2嵌入有筒状的绝缘树脂制的第二绝缘体4a2，在周围卷绕第一线圈5a。

第一芯部2a-1和第二芯部2a-2层叠成，使第一极齿3a1和第二极齿3a2在周向上错开+45度相位(参照图11芯部展开图上部)。

在图10C中，与第一芯部2a-1相同，在第三芯部2b-1中，朝向径向内侧突出设置于环状的芯背部2b1的第三极齿3b1以在周向上设置60度的相位差的方式设置于共计六处。在各第三极齿3b1嵌入有筒状的绝缘树脂制的第三绝缘体4b1，在周围卷绕第二线圈5b。

如图10C所示，第三芯部2b-1隔着中间芯部2c2与第四芯部2b-2层叠。在第四芯部2b-2中，朝向径向内侧突出设置于环状的芯背部2b1的第四极齿3b2以在周向上设置60度的相位差的方式设置于共计六处。在各第四极齿3b2嵌入有筒状的绝缘树脂制的第四绝缘体4b2，在周围卷绕第二线圈5b。

第三芯部2b-1和第四芯部2b-2层叠成，使第三极齿3b1和第四极齿3b2在周向上错开-45度相位(参照图11芯部展开图下部)。

如图9B、图10B所示，在第二芯部2a-2与第四芯部2b-2之间隔着环状的中间芯部2c3层叠。中间芯部2c1、2c2、2c3兼用作在第一芯部2a-1与第二芯部2a-2之间、第三芯部2b-1与第四芯部2b-2之间、或者第二芯部2a-2与第四芯部2b-2之间确保将第一线圈5a卷绕于第一极齿3a1、第二极齿3a2的周围的空间、或者在第三极齿3b1、第四极齿3b2的周围卷绕第二线圈5b的空间的间隔件，以及第一芯部2a-1、第二芯部2a-2、第三芯部2b-1、第四芯部2b-2或者第二芯部2a-2与第四芯部2b-2之间的磁路。另外，在中间芯部2c1、中间芯部2c2、中间芯部2c3没有设置朝向径向内侧的极齿。

第一芯部2a-1、中间芯部2c1、第二芯部2a-2、中间芯部2c3、第四芯部2b-2、中间芯部2c2、第三芯部2b-1层叠并通过铆接或者粘接或者它们的组合来进行一体化。

在第一转矩检测部7a中互为相邻的第一极齿3a1、第二极齿3a2以梳齿配置的方式层叠成在周向上相差+45度相位。此外，在第二转矩检测部7b中互为相邻的第三极齿3b1、第四极齿3b2以梳齿配置的方式层叠成在周向上相差-45度相位。

因此，如图11的芯部的展开图所示，第一转矩检测部7a的沿周向以梳齿配置的方式形成于第一芯部2a-1、第二芯部2a-2的第一极齿3a1、第二极齿3a2以及第二转矩检测部7b的沿周向以梳齿配置的方式形成于第三芯部2b-1、第四芯部2b-2的第三极齿3b1、第四极齿3b2层叠成以对称面M为中心呈镜面配置。另外，包围NA和SA的长框E表示在形成于第一极齿3a1与第二极齿3a2之间的磁路中磁路相对于轴心方向(图的上下方向)的倾斜。同样地，包围NB和SB的长框E表示在形成于第三极齿3b1与第四极齿3b2之间的磁路中磁路相对于轴心方向(图的上下方向)的倾斜。

根据上述结构，通过使第一转矩检测部7a的第一线圈5a通电来使相邻的第一极齿3a1、第二极齿3a2被励磁为不同磁极(N极或者S极)，并在与相对的被检测体S之间形成有相对于轴心方向具有+45度的倾斜的多个磁路。此外，通过使第二转矩检测部7b的第二线圈5b通电来使相邻的第三极齿3b1、第四极齿3b2被励磁为不同磁极(N极或者S极)，并在与相对的被检测体S之间形成有相对于轴心方向具有-45度的倾斜的多个磁路。

因此，可以在被检测体S的整个外周检测压缩应力和拉伸应力的产生。此外，第一极齿3a1、第二极齿3a2沿周向以规定间隔在环状的第一芯部2a-1、第二芯部2a-2突出设置有多个，第三极齿3b1、第四极齿3b2沿周向以规定间隔在第三芯部2b-1、第四芯部2b-2突出设置有多个，因此可以与电动机的定子芯部(层叠芯部)相同地进行制造，并且可以在径向和轴向上实现小型化、廉价地批量生产。

此外，如图11所示，对于第一转矩检测部7a和第二转矩检测部7b，当夹着对称面M沿轴心方向相邻的第二极齿3a2和第四极齿3b2被励磁为相同磁极时，夹着对称面M沿轴心方向位于对称位置的第二极齿3a2和第四极齿3b2成为相同的磁极，因此不会横跨对称面M在第二芯部2a-2与第四芯部2b-2之间形成有磁路。

此外，如图12所示，在第一转矩检测部7a和第二转矩检测部7b中，当夹着对称面M沿轴心方向相邻的第二极齿3a2和第四极齿3b2被励磁为不同磁极(N极或者S极)时，夹着对称面M沿轴心方向位于对称位置的第二极齿3a2和第四极齿3b2成为不同的磁极，因此会横跨对称面M在第二芯部2a-2与第四芯部2b-2之间形成有磁路，但是该磁路分量几乎不对转矩检测作出贡献。因此，几乎不影响检测灵敏度。

此外在图11、图12中，在形成于芯部2(第一芯部2a-1、第二芯部2a-2、第三芯部2b-1以及第四芯部2b-1)的周向的不同磁极(NA、SA)(NB、SB)之间沿周向形成的磁路是几乎不对转矩检测作出贡献的磁路分量。因此，几乎不影响检测灵敏度。

此处，参照图13～图15对与上述实施例对应的比较例进行说明。以下，参照芯部的展开图来进行对比说明。

图13是无法应用于图1的转矩检测传感器1的利用通电形成于极齿的磁极的配置比较图。如图3所示，通过使各线圈5通电而使相邻的极齿3被励磁为不同磁极(N极或者S极)，在与相对的被检测体S之间形成有相对于轴心方向具有+45度或者-45度的倾斜的多个磁路。与此相对，在图13中，在芯部2(第一芯部2a、第二芯部2b)中，在梳齿配置的极齿3的两侧与相邻的极齿3之间分别形成有相对于轴心方向(图的上下方向)具有+45度和-45度的倾斜的磁路(SA-NA-SA)。在这种情况下，由于要测量的转矩分量的方向完全相反，因此会无法进行测量。

图14是无法应用于图9的转矩检测传感器1的芯部和利用通电形成于极齿的磁极的配置比较图。在图11的转矩检测传感器1的磁路和极齿的配置图中，在将第一转矩检测部7a和第二转矩检测部7b的配置设置成沿周向错开一个间距(45度)的配置中，第一转矩检测部7a的第一极齿3a1、第二极齿3a2和第二转矩检测部7b的第三极齿3b1、第四极齿3b2不是以对称面M为中心的镜面配置。在这种情况下，形成有以+45度和-45度跨过第二芯部2a-2的第二极齿3a2与第四芯部2b-2的第四极齿3b2之间的磁路(NB-SA、NA-SB)，形成有与同一磁极(NB、SB)相差+45度的磁路(NB-SA、NA-SB)以及相差-45度的磁路(NB-SB)，因此使磁通抵消而不对测量作出贡献，检测灵敏度降低。

图15是无法应用于图9的转矩检测传感器1的芯部和利用通电形成于极齿的磁极的配置比较图。在图11的转矩检测传感器1的磁路和极齿的配置图中，第一转矩检测部7a的第一极齿3a1、第二极齿3a2以及第二转矩检测部7b的第三极齿3b1、第四极齿3b2呈以对称面M为中心的镜面配置，但是沿第一芯部2a-1的周向设置的第一极齿3a1(SA)和沿第三芯部2b-1的周向设置的第三极齿3b1(SB)为相同的极性。

在这种情况下，例如在第一转矩检测部7a中，在以梳齿配置的方式设置于第一芯部2a-1、第二芯部2a-2的第一极齿3a1、第二极齿3a2之间分别形成有+45度的磁路(NA-SA)和-45度的磁路(NA-SA)。此外，在第二转矩检测部7b中，在以梳齿配置的方式设置于第三芯部2b-1、第四芯部2b-2的第三极齿3b1、第四极齿3b2之间分别形成有+45度的磁路(NB-SB)和-45度的磁路(NB-SB)。在这种情况下，在第一转矩检测部7a和第二转矩检测部7b中，当夹着对称面M沿轴心方向相邻的第二极齿3a2和第四极齿3b2被励磁为相同磁极时，夹着对称面M沿被检测体的轴心方向位于对称位置的第二极齿3a2和第四极齿3b2成为相同的磁极，因此不会横跨对称面M在第二芯部2a-2与第四芯部2b-2之间形成有磁路。此外，在第一芯部2a-1和第二芯部2a-2中，在第一极齿3a1、第二极齿3a2的两侧与相邻的极齿之间分别形成有相对于轴心方向(图的上下方向)具有+45度和-45度的倾斜的磁路(SA-NA-SA)。同样地，在第三芯部2b-1和第四芯部2b-2中，在第三极齿3b1、第四极齿3b2的两侧与相邻的极齿之间分别形成有相对于被检测体的轴心方向(图的上下方向)具有+45度和-45度的倾斜的磁路(SB-NB-SB)。在这种情况下，由于要测量的转矩分量的方向完全相反，因此会无法进行测量。

综上，由于在环状的芯部2沿周向以梳齿配置的方式突出设置多个极齿3，因此能与电动机的定子芯部(层叠芯部)的制造工序相同地进行制造，并且能在径向上实现小型化、廉价地批量生产，并且由于能沿周向以梳齿配置的方式突出设置有多个极齿3，因此能在被检测体S的整个外周检测压缩应力或者拉伸应力的产生。

在形成有相对于被检测体S的轴线方向具有+45度的倾斜的多个磁路的第一转矩检测部7a和形成有相对于被检测体S的轴线方向具有-45度的倾斜的多个磁路的第二转矩检测部7b层叠成以与轴心方向正交的对称面M为中心为镜面配置的情况下，可以在被检测体S的整个外周检测压缩应力和拉伸应力的产生。

虽然本实施例对检测实心状的轴即被检测体S的转矩的转矩检测传感器进行了说明，但是也可以检测中空轴的被检测体S的转矩。在这种情况下，芯部2的形状设置成从环状的芯背部2a1、2b1朝向径向外侧形成有极齿3。

在图16A～图16C中，芯部2一体地层叠有环状的第一芯部2a、中间芯部2c以及第二芯部2b。第一芯部2a突出设置有例如共计四个第一极齿3a1，该四个第一极齿3a1在环状的芯背部2a1沿周向设置规定的相位差，并且在相对位置处朝向径向外侧。第二芯部2b突出设置有例如共计四个第二极齿3a2，该四个第二极齿3a2在环状的芯背部2b1在周向上设置规定的相位差，并且在相对位置处朝向径向外侧。在第一极齿3a1隔着第一绝缘体4a1卷绕有第一线圈5a，在第二极齿3a2隔着第二绝缘体4a2卷绕有第二线圈5b。第一芯部2a和第二芯部2b隔着中间芯部2c层叠，并且第一极齿3a1和第二极齿3a2以45度的相位差在周向上重合并设置有例如四组。

上述转矩检测传感器1如图16B、16C所示地同心状地插入被检测体S(中空轴)的中空孔，第一极齿3a1和第二极齿3a2组装成与被检测体S的内周面对置。由此，如图16A所示，在梳齿配置的第一极齿3a1与第二极齿3a2之间形成有包括被检测体S的磁路，可以根据±45度的磁路分量来检测转矩变化。

这样，被检测体S不限于实心轴，也可以检测中空轴的转矩变化，提高了通用性。

此外，虽然已经说明了芯部2和极齿3的层叠类型，但是不限定于此，也可以通过切削、线切割等来形成块状的磁性材料。

Claims (8)

1.一种转矩检测传感器，

在使卷绕于从设置于被检测体的周围的环状的芯部于多处突出设置的极齿的线圈通电而形成于所述极齿与被检测体之间的磁路中，利用线圈阻抗的变化来测量导磁率的变化，其特征在于，

在环状的芯部沿周向以梳齿配置的方式突出设置有多个极齿，在各极齿的周围分别卷绕有线圈，通过使各线圈通电来使对应的极齿励磁，并在所述极齿与相对的被检测体之间形成有相对于所述被检测体的轴心方向具有+45度或者-45度的倾斜的多个磁路。

2.如权利要求1所述的转矩检测传感器，其特征在于，

多个所述极齿卷绕有与同一通电电路串联连接的线圈，沿周向相邻的极齿被交替地励磁为N极和S极。

3.如权利要求1或2所述的转矩检测传感器，其特征在于，

所述芯部具有第一芯部、中间芯部以及第二芯部，沿所述第一芯部的周向形成有多个的第一极齿和沿所述第二芯部的周向形成有多个的第二极齿隔着所述中间芯部层叠，所述第一极齿和所述第二极齿沿周向以梳齿配置的方式突出设置。

4.如权利要求1至3中任一项所述的转矩检测传感器，其特征在于，

所述转矩检测传感器是如下所述的自励磁型传感器：在使卷绕于以梳齿配置的方式突出设置于所述芯部的多个极齿的所述线圈通电而形成于所述极齿与所述被检测体之间的磁路中，利用线圈阻抗的变化来测量导磁率的变化。

5.一种转矩检测传感器，包括设置于被检测体的周围的多个环状芯部，在使卷绕于从多个所述环状芯部于多处突出设置的极齿的线圈通电而形成于所述极齿与被检测体之间的磁路中，利用线圈阻抗的变化来测量导磁率的变化，其特征在于，包括：

第一转矩检测部，该第一转矩检测部具有第一芯部、中间芯部以及第二芯部，在所述第一芯部的周向形成有多个的第一极齿和在所述第二芯部的周向形成有多个的第二极齿隔着所述中间芯部层叠，并使所述第一极齿和所述第二极齿沿周向以梳齿配置的方式突出设置，在各极齿的周围分别卷绕有线圈，通过使各线圈通电来进行励磁并在所述极齿与相对的被检测体之间形成有相对于轴心方向具有+45度的倾斜的多个磁路；以及

第二转矩检测部，该第二转矩检测部具有第三芯部、中间芯部以及第四芯部，在所述第三芯部的周向形成有多个的第三极齿和在所述第四芯部的周向形成有多个的第四极齿隔着所述中间芯部层叠，并使所述第三极齿和所述第四极齿沿周向以梳齿配置的方式突出设置，在各极齿的周围分别卷绕有线圈，通过使各线圈通电来进行励磁并在所述极齿与相对的被检测体之间形成有相对于轴心方向具有-45度的倾斜的多个磁路，

所述第一转矩检测部和所述第二转矩检测部经由中间芯部层叠成，使所述第一转矩检测部和所述第二转矩检测部以与所述被检测体的轴心方向正交的对称面为中心呈镜面配置。

6.如权利要求5所述的转矩检测传感器，其特征在于，

在所述第一转矩检测部和所述第二转矩检测部中，夹着对称面沿轴心方向相邻的极齿彼此被励磁为相同磁极。

7.如权利要求5所述的转矩检测传感器，其特征在于，

在所述第一转矩检测部和所述第二转矩检测部中，夹着对称面沿轴心方向相邻的极齿彼此被励磁为不同磁极。

8.如权利要求5至7中任一项所述的转矩检测传感器，其特征在于，

所述第一转矩检测部和所述第二转矩检测部是如下所述的自励磁型传感器：在分别使卷绕于以梳齿配置的方式突出设置于多个芯部的极齿的线圈通电而形成于所述极齿与所述被检测体之间的磁路中，利用线圈阻抗的变化来测量导磁率的变化。

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