CN113945313A - 转矩检测传感器 - Google Patents

Abstract

本发明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在被检测体的整个外周产生的压缩应力和拉伸应力。包括：多个第一极齿(3a)和第二极齿(3b)，其在环状的芯部(2)的周向以梳齿配置的方式突出设置；以及多个通电电路(6a、6b)，其与在第一极齿(3a)和第二极齿(3b)的周围卷绕的卷绕方向不同的第一线圈(5a)和第二线圈(5b)串联连接，通过对多个通电电路(6a、6b)通电而在所述第一极齿(3a)与第二极齿(3b)之间分别形成有相对于通过被检测体形成的轴心方向具有+45度的倾斜的多个磁路以及具有‑45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)，测量磁致伸缩效应来检测转矩。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应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应的测量。

作为转矩检测装置，申请人提出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被检测体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，组装成两侧腿部的端面比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，所以通过使磁通集中在芯部而难以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：日本专利特许第6483778号)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特许第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成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，其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在被检测体的整个外周所产生的压缩应力和拉伸应力。

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，该转矩检测传感器利用线圈阻抗的变化来测量形成于极齿与被检测体之间的磁路中的导磁率的变化，所述磁路是使卷绕于从设置于被检测体的周围的环状的芯部在多处突出设置的极齿的线圈通电而形成的，其特征在于，包括：多个第一极齿和第二极齿，该多个第一极齿和第二极齿在环状的芯部的周向以梳齿配置的方式突出设置；以及多个通电电路，该多个通电电路与在所述第一极齿和所述第二极齿的周围卷绕的卷绕方向不同的第一线圈和第二线圈串联连接，通过对多个所述通电电路通电而在所述第一极齿与所述第二极齿之间分别形成有相对于通过被检测体形成的轴心方向具有+45度的倾斜的多个磁路以及具有-45的倾斜的多个磁路。

根据上述结构，包括：多个第一极齿和第二极齿，其在环状的芯部的周向以梳齿配置的方式突出设置；以及多个通电电路，其与在所述第一极齿和所述第二极齿的周围卷绕的卷绕方向不同的第一线圈和第二线圈串联连接，因此环状的芯部和第一极齿、第二极齿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，并且第一线圈和第二线圈也可以使用绕线设备来卷绕，所以能在径向上和轴向上小型化并且廉价地批量生产。

此外，通过对多个通电电路通电而在所述第一极齿与所述第二极齿之间分别形成有相对于通过被检测体形成的轴心方向具有+45度的倾斜的多个磁路以及具有-45度的倾斜的多个磁路，因此通过在多个磁路中将导磁率的变化作为线圈阻抗的变化来测量，能在不降低检测灵敏度的情况下非常细致地检测在被检测体的整个外周产生的压缩应力和拉伸应力。

优选的是，在形成相对于轴心方向具有+45度的倾斜的磁路的第一极齿和第二极齿处，分别卷绕有与同一通电电路串联连接的第一线圈和第二线圈，在形成相对于轴心方向具有-45度的倾斜的磁路的第一极齿和第二极齿处，分别卷绕有与同一通电电路串联连接的第一线圈和第二线圈，在所述环状的芯部沿周向相邻的第一极齿彼此和第二极齿彼此交替励磁为N极和S极。

由此，在形成具有±45度的倾斜的磁路的第一极齿和第二极齿分别卷绕有与同一通电电路串联连接的第一线圈和第二线圈，当沿周向相邻的第一极齿彼此和第二极齿彼此交替励磁成N极和S极时，可以分别形成相对于轴心方向具有+45度的倾斜的多个磁路以及具有-45度的倾斜的多个对转矩检测有效的磁路，从而以任意的布局增加通电电路的布线变化，布线也变得容易。

优选的是，包括第一通电电路和第二通电电路，所述第一通电电路从卷绕于第一极齿的第一线圈向卷绕于在周向具有+45度的相位差的第二极齿的第二线圈通电，并且从卷绕于周向的另一第二极齿的第二线圈向卷绕于具有+45度的相位差的周向的另一第一极齿的第一线圈通电，所述第二通电电路从卷绕于第一极齿的第一线圈向卷绕于具有-45度的相位差的第二极齿的第二线圈通电，并且从卷绕于周向的另一第二极齿的第二线圈向卷绕于具有-45度的相位差的周向的另一第一极齿的第一线圈通电。

由此，当使第一通电电路通电时，从卷绕于第一极齿的第一线圈向卷绕于沿周向具有+45的相位差的第二极齿的第二线圈通电，并且从沿周向布线的卷绕于另一第二极齿的第二线圈向卷绕于具有+45度的相位差的另一第一极齿的第一线圈通电，从而形成有相对于轴心方向具有+45度的倾斜的多个磁路。

此外，当使第二通电电路通电时，从卷绕于第一极齿的第一线圈向卷绕于具有+45的相位差的第二极齿的第二线圈通电，并且从沿周向布线的卷绕于另一第二极齿的第二线圈向卷绕于具有-45度的相位差的另一第一极齿的第一线圈通电，从而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。

转矩检测传感器也可以是如下所述的自励磁型传感器：利用线圈阻抗的变化来测量形成于极齿与被检测体之间的磁路中的导磁率的变化，所述磁路是使卷绕于以梳齿配置的方式突出设置于所述芯部的第一极齿的所述第一线圈和卷绕于第二极齿的第二线圈通电而形成的。

在这种情况下，通过在任意的时刻使第一线圈和第二线圈通电而在极齿与被检测体之间形成相对于轴心方向具有+45度的倾斜的多个磁路以及具有-45度的倾斜的多个磁路，从而可以检测作用于被检测体的压缩应力和拉伸应力。

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在被检测体的整个外周产生的压缩应力和拉伸应力。

附图说明

图1是实施例1的芯部的展开图、通电电路的说明图以及形成于极齿之间的磁路的说明图。

图2是图1的形成于极齿之间的磁路的说明图。

图3是实施例2的芯部的展开图、通电电路的说明图以及形成于极齿之间的磁路的说明图。

图4是图3的形成于芯部磁极之间的磁路的说明图。

图5是实施例3的芯部的展开图、通电电路的说明图以及形成于极齿之间的磁路的说明图。

图6是图5的形成于极齿之间的磁路的说明图。

图7是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8是图7的另一例的转矩检测传感器的主视图、右视图以及立体图。

图9是图7的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是示出了另一例的轭部和芯部的组装结构的说明图。

图11是另一例的转矩检测传感器的分解主视图、俯视图以及分解立体图。

图12是示出了图11的轭部和芯部的组装结构的说明图。

图13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。

图14是示出了实施例1的比较例的芯部的展开图、通电电路的说明图以及形成于芯部磁极之间的磁路的说明图。

图15是在一个极齿卷绕多个线圈的结构的说明图。

图16是示出了实施例2的比较例的芯部的展开图、通电电路的说明图以及形成于芯部磁极之间的磁路的说明图。

图17是示出了实施例3的比较例3的芯部的展开图、通电电路的说明图以及形成于芯部磁极之间的磁路的说明图。

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1～图13对转矩检测传感器1的大致结构进行说明。

作为被检测体的一个示例，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，被检测体S是圆柱状但不限定于此。只要被检测体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，被检测体既可以是实心的轴材料，也可以是中空状的中空轴等。

如图1所示，多个第一极齿3a和第二极齿3b在周向上以梳齿配置的方式突出设置于环状的芯部2。如图7B所示，环状的芯部2中，第一芯部2a和第二芯部2b隔着中间芯部2c层叠并且通过铆接或者粘接或者它们的组合而一体化。在第一芯部2a中，沿周向以规定的相位差在相对位置处朝向径向内侧突出设置有共计四个第一极齿3a。在第二芯部2b中，沿周向以规定的相位差在相对位置处朝向径向内侧突出设置有共计四个第二极齿3b。如图7A～7D所示，第一芯部2a和第二芯部2b隔着中间芯部2c层叠成，使第一极齿3a和第二极齿3b在周向上相差45度相位。因此，如图1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3a和第二极齿3b。另外，在中间芯部2c并未设置朝向径向内侧的极齿。以下，在展开图，将层叠有多个芯部2a～2c的构件简单表示为芯部2来进行说明。

具有第一极齿3a的第一芯部2a、具有第二极齿3b的第二芯部2b、中间芯部2c可以是例如使对电磁钢板进行冲压成型而成的构件层叠的构件，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。

第一芯部2a中，多个第一极齿3a在环状的芯背部2a1上以在周向上设置规定的相位差的方式在相对位置处朝向径向内侧突出设置有共计四个。在各第一极齿3a嵌入有筒状的绝缘树脂制的第一绝缘件4a，在周围卷绕第一线圈5a。

第二芯部2b中，与第一芯部2a相同地，多个第二极齿3b在环状的芯背部2b1上以在周向上设置规定的相位差的方式在相对位置处朝向径向内侧突出设置有共计四个。在各第三极齿3b嵌入有筒状的绝缘树脂制的第二绝缘件4b，在周围卷绕第二线圈5b。

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。

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兼用作间隔件的功能以及磁路，上述间隔件在第一芯部2a与第二芯部2b之间确保在第一极齿3a、第二极齿3b的周围分别卷绕第一线圈5a、第二线圈5b的空间，上述磁路形成于第一芯部2a与第二层叠芯部2b之间。

图1是实施例1的芯部2的展开图、通电电路的说明图以及形成于极齿之间的磁路的说明图。在图1中，卷绕于第一极齿3a的周围的第一线圈5a和卷绕于第二极齿3b的周围的第二线圈5b以卷绕方向相反的方式卷绕。此外，包括与第一线圈5a和第二线圈5b串联连接的多个通电电路。具体地，第一通电电路6a(图1的上部虚线)从卷绕于第一极齿3a的第一线圈5a向卷绕于在周向上具有+45度的相位差的第二极齿3b的第二线圈5b通电，并且从沿周向布线的卷绕于另一第二极齿3b的第二线圈5b向卷绕于具有+45度的相位差的另一第一极齿3a的第一线圈5a通电。另外，更准确地说，第一极齿3a的与被检测体相对的前端部和第二极齿3b的与被检测体相对的前端部隔着中间芯部2c以在周向上具有+45度的相位差的方式层叠。通过对上述第一通电电路6a(图1的上部虚线)进行通电，在第一极齿3a与第二极齿3b之间形成有相对于通过被检测体形成的轴心方向具有+45度的倾斜的多个磁路(图1的下部)。

此外，第二通电电路6b(图1的上部实线)从卷绕于第一极齿3a的第一线圈5a向卷绕于具有-45度的相位差的第二极齿3b的第二线圈5b通电，并且从沿周向布线的卷绕于另一第二极齿3b的第二线圈5b向卷绕于具有-45度的相位差的另一第一极齿3a的第一线圈5a通电。另外，更准确地说，第一极齿3a的与被检测体相对的前端部与第二极齿3b的与被检测体相对的前端部隔着中间芯部2c以在周向上具有-45度相位差的方式层叠。通过对上述第二通电电路6b(图1的上部实线)进行通电，在第一极齿3a与第二极齿3b之间形成有相对于通过被检测体形成的轴心方向具有-45度的倾斜的多个磁路(图1的下部)。此外，将形成第一通电电路6a的线圈设为线圈A，将形成第二通电电路6b的线圈设为线圈B，图中NA表示被线圈A励磁成N极的极齿，SA表示被线圈A励磁成S极的极齿，同样地图中NB表示被线圈B励磁成N极的极齿，SB表示被线圈B励磁成S极的极齿。更准确地说，与被检测体S相对的极齿的前端部被励磁为N极或者S极。被励磁成N极还是被励磁成S极可以通过使线圈A和线圈B(第一线圈5a和第二线圈5b)的卷绕方向相反来实现。

此外，如图1的下部所示，包围NA和SA的长框E1以及包围NB和SB的长框E2表示在形成于第一极齿3a与第二极齿3b之间的磁路中磁路相对于轴心方向(图的上下方向)的倾斜。另外，也可以是，梳齿配置的第一极齿3a和第二极齿3b中存在没有卷绕线圈的极齿。

以上说明的转矩检测传感器1使用如下所述的自励磁型转矩检测传感器：利用线圈阻抗的变化来测量形成于极齿3与被检测体S之间的磁路中的导磁率的变化，上述磁路是使卷绕于在被检测体S的周围于多处对置的极齿3的线圈5通电而形成的。

图2是形成于第一极齿3a与第二极齿3b之间的磁路的说明图。示出了第一极齿3a被励磁成N极、第二极齿3b被励磁成S极的多个磁路。包围NA和SA的长框E1示出了使第一通电电路6a通电时的磁路相对于轴心方向(图2的上下方向)的倾斜(+45度)。此外，包围NB和SB的长框E2示出了使第二通电电路6b通电时的磁路相对于轴心方向(图2的上下方向)的倾斜(-45度)。倾斜+45度的磁路和倾斜-45度的磁路在芯部的周向上交替地形成(参照长框E1、E2)

在这种情况下，沿周向相邻的第一极齿3a的磁极的极性相同(N极)，沿周向相邻的第二极齿3b的磁极的极性也相同(S极)，因此仅形成转矩检测所需的磁路分量(±45度)，所以能更有效地实现转矩检测。

图3是实施例2的芯部的展开图、通电电路的说明图以及形成于极齿之间的磁路的说明图。在图3的上部中，通过对第一通电电路6a(图3的上部虚线)进行通电，在第一极齿3a与第二极齿3b之间形成有相对于通过被检测体形成的轴心方向具有+45度的倾斜的多个磁路(图3的下部)。通过对第二通电电路6b(图3的上部实线)进行通电，在第一极齿3a与第二极齿3b之间形成有相对于通过被检测体形成的轴心方向具有-45度的倾斜的多个磁路(图3的下部)。与实施例1(图1)的不同之处在于，卷绕于第一极齿3a的第一线圈5a和卷绕于第二极齿3b的第二线圈5b的卷绕方向相反。因此，第一极齿3a被励磁成S极，第二极齿3b被励磁成N极。如图3的下部所示，包围SA、NA的长框E1和包围SB、NB的长框E2表示在形成于第一极齿3a与第二极齿3b之间的磁路中磁路相对于轴心方向(图的上下方向)的倾斜。另外，在图3中，长框E2例示了两个，且两者均是第一极齿3a为NB、第二极齿3b为SB的组合。作为另一例，也可以构成为一个长框E2是第一极齿3a为SB、第二极齿3b为NB的组合，另一个长框E2是第一极齿3a为NB、第二极齿3b为SB的组合。除此之外，也可以构成为一个长框E1是第一极齿3a为SA、第二极齿3b为NA的组合，另一个长框E2是第一极齿3a为NA、第二极齿3b为SA的组合。这样，在长框E1和长框E2内，将第一极齿3a和第二极齿3b励磁成N极还是励磁成S极是自由的。

图4是形成于第一极齿3a与第二极齿3b之间的磁路的说明图。示出了第一极齿3a被励磁成S极或者N极、第二极齿3b被励磁成N极或者S极的多个磁路。包围SA和NA的长框E1示出了使第一通电电路6a通电时的磁路相对于轴心方向(图4的上下方向)的倾斜(+45度)。此外，包围SB和NB的长框E2示出了使第二通电电路6b通电时的磁路相对于轴心方向(图4的上下方向)的倾斜(-45度)。倾斜+45度的磁路和倾斜-45度的磁路在芯部2的周向上交替地形成。

在这种情况下，沿周向相邻的第一极齿3a的磁极的极性不同，沿周向相邻的第二极齿3b的磁极的极性也不同，因此与实施例1不同的是，在图4的沿周向相邻的第一极齿3a之间分别形成有从N极朝向S极的箭头方向的磁路(NB-SA)。然而，上述磁路是对转矩检测基本没有帮助的磁路分量。因此，基本不影响检测灵敏度。

图5是实施例3的芯部的展开图、通电电路的说明图以及形成于极齿之间的磁路的说明图。在图5中，通过对第一通电电路6a(图5的上部虚线)进行通电，在第一极齿3a与第二极齿3b之间形成有相对于通过被检测体形成的轴心方向具有+45度的倾斜的多个磁路(图5的下部)。此外，通过对第二通电电路6b(图5的上部实线)进行通电，在第一极齿3a与第二极齿3b之间形成有相对于通过被检测体形成的轴心方向具有-45度的倾斜的多个磁路(图5的下部)。包围SA和NA的长框E1示出了使第一通电电路6a通电时的磁路相对于轴心方向(图5的上下方向)的倾斜(+45度)。此外，包围SB和NB的长框E2示出了使第二通电电路6b通电时的磁路相对于轴心方向(图5的上下方向)的倾斜(-45度)。与实施例1、2不同的是，倾斜+45度的磁路和倾斜-45度的磁路没有在芯部的周向上交替地形成(参照长框E1、E2)

图6是形成于第一极齿3a与第二极齿3b之间的磁路的说明图。第一极齿3a在芯部的周向上被交替励磁为N极和S极，第二极齿3b在芯部的周向上被交替励磁为S极和N极。

在这种情况下，沿周向相邻的第一极齿3a的磁极的极性不同，沿周向相邻的第二极齿3b的磁极的极性也不同，因此除了形成于第一极齿3a与第二极齿3b之间的倾斜±45度的磁路之外，还在图6的沿周向相邻的第一极齿3a之间分别形成有从N极朝向S极的箭头方向的磁路(NA-SA)(NB-SB)。此外，在沿周向相邻的第二极齿3b之间分别形成有从N极朝向S极的箭头方向的磁路(NA-SA)(NB-SB)。然而，由于上述磁路是基本不会有助于转矩检测的磁路分量，因此基本不会影响检测灵敏度。

接着，参照图7～图13对转矩检测传感器的结构例进行说明。在图7A～图7C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突出设置有共计四个第一极齿3a，该四个第一极齿3a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突出设置有共计四个第二极齿3b，该四个第二极齿3b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。

如图7A、图7D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3a和第二极齿3b在周向上以45度的相位差重叠并设有四组。此外，如图7B、7C所示，通过在第一极齿3a与第二极齿3b之间设置中间芯部2c来设置绕组空间，从而可以增加卷绕于第一极齿3a的第一线圈5a和卷绕于第二极齿3b的第二线圈5b的匝数，从而产生更多的磁通并提高检测灵敏度。

图8A～图8C所示的转矩检测传感器1与图7的结构相同，但是设于第一芯部2a的第一极齿3a的数量和设于第二芯部2b的第二极齿3b的数量不同。第一芯部2a中，第一极齿3a在周向的六个部位以沿周向设置60度的相位差的方式在相对位置处朝向径向内侧突出设置于环状的芯背部2a1。第二芯部2b中，第二极齿3b在周向的六个部位以沿周向设置60度的相位差的方式在相对位置处朝向径向内侧突出设置于环状的芯背部2b1(未图示)。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3a和第二极齿3b在周向上以45度的相位差重叠并设置有六组。

这样，由于增加了以梳齿配置的方式突出设置于第一芯部2a、第二芯部2b的周向的第一极齿3a、第二极齿3b的数量，可以更加细致地检测作用于被检测体的转矩变化。

图9A～图9C所示的转矩检测传感器1与图7、图8的结构相同，但是设于第一芯部2a的第一极齿3a的数量和设于第二芯部2b的第二极齿3b的数量不同。第一芯部2a中，第一极齿3a在周向的八个部位以沿周向设置45度的相位差的方式在相对位置处朝向径向内侧突出设置于环状的芯背部2a1。第二芯部2b中，第二极齿3b在周向的八个部位以沿周向设置45度的相位差的方式在相对位置处朝向径向内侧突出设置于环状的芯背部2b1(未图示)。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3a和第二极齿3b在周向上以45度的相位差重叠并设置有八组。

这样，由于增加了以梳齿配置的方式突出设置于第一芯部2a、第二芯部2b的周向的第一极齿3a、第二极齿3b的数量，可以进一步细致地检测作用于被检测体的转矩变化。

图10A～图10C是示出了其他例的转矩检测传感器的组装结构的说明图。

在上述实施例中，与图7A～图7D相同地，同径的环状的第一芯部2a、中间芯部7c、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10A是表示第一芯部2a和第二芯部2b插入中间芯部2c之前的状态的开口端的俯视图以及分解主视图。图10B是示出了第一芯部2a和第二芯部2b从两端开口嵌入中间芯部2c的状态的开口端的俯视图和主视图。图10C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10C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3a和第二极齿3b经由中间芯部2c形成有磁路。

图11和图12示出了转矩检测传感器1的另一结构。

与图7～图9的转矩检测传感器的不同之处在于，环状的芯背部2a1和第一极齿3a不是一体，环状的芯背部2b1和第二极齿3b不是一体的。

如图11A～11C所示，第一芯部2a中，第一极齿3a在环状的芯背部2a1以在周向上设置规定的相位差的方式在相对位置处朝向径向内侧突出设置有共计四个。第二极齿3b在环状的芯背部2b1以在周向上设置规定的相位差的方式在相对位置处朝向径向内侧突出设置有共计四个。相同之处是，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3a和第二极齿3b在周向上以45度的相位差重叠设置。

如图12A所示，使设置于第一极齿3a的外侧端部的卡合部3a1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3a。第一极齿3a在从芯背部2a1拆除的状态下嵌入有第一绝缘件4a，并在第一绝缘件4a卷绕有第一线圈5a。使卡合部3a1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3a。第二极齿3b相对于第二芯部2b的芯背部2b1的组装结构也与第一极齿3a相同地，通过使卡合部3b1沿轴心方向嵌合于燕尾槽2b2而进行组装(参照图11)。

此外，也可以如图12B所示，在芯背部2a1的内周面形成有凸部2a3，在第一极齿3a的径向外侧端部设置有凹部3a2，使凸部2a3与凹部3a2凹凸嵌合而使第一极齿3a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3a相对于第一芯部2a的组装和第二极齿3b相对于第二芯部2b的组装的自由度较高，因此组装性较好。

图13示出了转矩检测传感器的另一例。图7～图12的实施例是假设所有被检测体是实心的轴材料的内部类型的传感器。即，在芯部向径向内侧突出设置有极齿。然而，不限定于此，也可以是即使被检测体是筒状的材料(中空轴)，也能检测转矩变化的外部类型的传感器。即，在芯部向径向外侧突出设置有极齿。

图13A～图13C是转矩检测传感器的主视图、表示组装前的状态的侧视图以及立体图。

在图13A～图13C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突出设置有共计四个第一极齿3a，该四个第一极齿3a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突出设置有共计四个第二极齿3b，该四个第二极齿3b在环状的芯背部2b1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。在第一极齿3a隔着第一绝缘件4a1卷绕有第一线圈5a，在第二极齿3b隔着第二绝缘件4b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3a和第二极齿3b在周向上以45度的相位差重叠并设置有四组。

上述转矩检测传感器1同心状地插入被检测体S(中空轴)的中空孔，第一极齿3a和第二极齿3b组装成与被检测体S的内周面对置。由此，在梳齿配置的第一极齿3a与第二极齿3b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。

此处，参照图14～图17对与上述实施例对应的比较例进行说明。以下，参照芯部2的展开图进行对比说明。

图14是无法应用于实施例1(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14的上部所示，以梳齿配置的方式设于芯部2的第一极齿3a和第二极齿3b必须在一个极齿卷绕两个线圈。

例如，如图14的上部所示，与第一通电电路6a(参照虚线)连接的第一线圈5a(NA)和与第二通电电路6b(参照实线)连接的第一线圈5a(NB)共用第一极齿3a来进行卷绕。

具体地，如图15A所示，当在第一极齿3a的内周侧卷绕有NA线圈，在外周侧卷绕有NB线圈时，如图15B所示，存在沿着第一极齿3a的长度方向在径向外侧卷绕NA线圈，在径向内侧卷绕有NB线圈的情况。

在这种情况下，如图14的下部所示，在第一极齿3a与第二极齿3b之间，倾斜不同的箭头方向的磁路(NA→SA)、(NB→SA)以及磁路(NA→SB)、(NB→SB)分别以在同一个第一极齿3a处重叠的方式形成(参照长框E1、E2)。

这样，在同一个第一极齿3a与多个第二极齿3b之间，分别形成有箭头方向的+45度的磁路(NA→SA、NB→SA)和箭头方向的-45度的磁路(NA→SB、NB→SB)。由此，在形成于第一极齿3a与第二极齿3b之间的相邻的磁路中，磁通由于方向彼此相反而抵消，使测量灵敏度降低。此外，由于在一个极齿部(第一极齿3a)卷绕多个线圈，导致产生的磁通量减少，从而使测量灵敏度进一步降低。

图16是无法应用于实施例2(图3)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。

如图16的上部所示，无法测量在同一个通电电路中方向不同的转矩分量。即，对于梳齿配置于芯部2的第一极齿3a和第二极齿3b，第一通电电路6a(参照虚线)卷绕于沿周向+45度地配置的第一极齿3a和第二极齿3b，并且还卷绕于沿周向-45度地配置的第一极齿3a和第二极齿3b。

此外，同样地，第二通电电路6b(参照实线)卷绕于沿周向+45度地配置的第一极齿3a和第二极齿3b，并且还卷绕于沿周向-45度地配置的第一极齿3a和第二极齿3b。

其结果是，如图16的下部所示，在第一通电电路6a和第二通电电路6b中，在第一极齿3a与第二极齿3b之间分别形成有相对于轴心方向(图的上下方向)具有箭头方向的+45度的倾斜的磁路(NA→SA)以及具有-45的倾斜的磁路(NB→SB)(参照长框E1、E2)。由此，在形成于第一极齿3a与第二极齿3b之间的相邻的磁路中，磁通由于方向彼此相反而抵消，变得无法测量转矩。

图17是无法应用于实施例3(图5)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17的上部中，对于梳齿配置于芯部2的第一极齿3a和第二极齿3b，第一通电电路6a(参照虚线)和第二通电电路6b(参照实线)的布线与图5相同。然而，如图17的下部所示，卷绕于第一极齿3a的第一线圈5a的方向相反。

其结果是，如图17的下部所示，例如在第一通电电路6a中，在同一个第一极齿3a与多个第二极齿3b之间，分别形成有箭头方向的+45度的磁路(NA→SA)和-45度的磁路(NA→SA)。由此，在形成于第一极齿3a与第二极齿3b之间的相邻的磁路中，磁通由于方向彼此相反而抵消，使灵敏度降低。

同样地，在第二通电电路6b中，在同一个第一极齿3a与多个第二极齿3b之间，分别形成有箭头方向的+45度的磁路(NB→SB)和-45度的磁路(NB→SB)。由此，在形成于第一极齿3a与第二极齿3b之间的相邻的磁路中，磁通由于方向彼此相反而抵消，使灵敏度降低。

综上，包括：多个第一极齿3a和第二极齿3b，其沿周向以梳齿配置的方式突出设置于环状的芯部2；以及多个通电电路，其与在第一极齿3a和第二极齿3b的周围卷绕的卷绕方向不同的第一线圈5a和第二线圈5b串联连接，因此环状的芯部2和第一极齿3a、第二极齿3b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，并且第一线圈5a和第二线圈5b也可以使用绕线设备来进行卷绕，因此能在径向上小型化并且廉价地批量生产。

此外，在通过对多个通电电路通电而在第一极齿3a与第二极齿3b之间形成有相对于通过被检测体形成的轴心方向具有+45度的倾斜的多个磁路以及具有-45度的倾斜的多个磁路，因此通过在多个磁路中将导磁率的变化作为线圈阻抗的变化来测量，能在不降低检测灵敏度的情况下非常细致地检测在被检测体的整个外周产生的压缩应力和拉伸应力。

本实施例的转矩检测传感器1可以对被检测体S是实心状的轴以及被检测体S是中空轴的任意一种情况的转矩进行检测。

此外，虽然已经说明了芯部2和极齿3为层叠类型的情况，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 (4)

1.一种转矩检测传感器，

该转矩检测传感器是自励磁型的转矩检测传感器，利用线圈阻抗的变化来测量形成于极齿与被检测体之间的磁路中的导磁率的变化，所述磁路是使卷绕于从设置于被检测体的周围的环状的芯部在多处突出设置的极齿的线圈通电而形成的，其特征在于，

包括：多个第一极齿和第二极齿，该多个第一极齿和第二极齿在环状的芯部的周向以梳齿配置的方式突出设置；以及多个通电电路，该多个通电电路与在所述第一极齿和所述第二极齿的周围卷绕的卷绕方向不同的第一线圈和第二线圈串联连接，

通过对多个所述通电电路通电而在所述第一极齿与所述第二极齿之间分别形成有相对于通过被检测体形成的轴心方向具有+45度的倾斜的多个磁路以及具有-45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，

在形成相对于轴心方向具有+45度的倾斜的磁路的第一极齿和第二极齿处，分别卷绕有与同一通电电路串联连接的第一线圈和第二线圈，在形成相对于轴心方向具有-45度的倾斜的磁路的第一极齿和第二极齿处，分别卷绕有与同一通电电路串联连接的第一线圈和第二线圈，在所述环状的芯部沿周向相邻的第一极齿彼此和第二极齿彼此交替励磁为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，

包括第一通电电路和第二通电电路，所述第一通电电路从卷绕于第一极齿的第一线圈向卷绕于在周向具有+45度的相位差的第二极齿的第二线圈通电，并且从沿周向布线的卷绕于另一第二极齿的第二线圈向卷绕于具有+45度的相位差的另一第一极齿的第一线圈通电，所述第二通电电路从卷绕于第一极齿的第一线圈向卷绕于具有-45度的相位差的第二极齿的第二线圈通电，并且从沿周向布线的卷绕于另一第二极齿的第二线圈向卷绕于具有-45度的相位差的另一第一极齿的第一线圈通电。

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：利用线圈阻抗的变化来测量形成于极齿与被检测体之间的磁路中的导磁率的变化，所述磁路是使卷绕于以梳齿配置的方式突出设置于所述芯部的第一极齿的所述第一线圈及卷绕于第二极齿的第二线圈通电而形成的。

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