DE102021116681A1

DE102021116681A1 - Drehmomenterfassungssensor

Info

Publication number: DE102021116681A1
Application number: DE102021116681.0A
Authority: DE
Inventors: Akihide Furukawa
Original assignee: Shinano Kenshi Co Ltd
Current assignee: Shinano Kenshi Co Ltd
Priority date: 2020-07-03
Filing date: 2021-06-29
Publication date: 2022-01-05
Also published as: CN113884229A; US20220003617A1; JP2022013124A; JP7083374B2

Abstract

Mehrere Zähne (3) sind vorgesehen, um in gestaffelter Anordnung in einem ringförmigen Kern (2) in einer Umfangsrichtung hervorzustehen, Spulen (5) sind jeweils um die jeweiligen Zähne (3) gewickelt und, wenn die jeweiligen Spulen (5) gespeist werden, werden entsprechende Zähne (3) angeregt, um dabei mehrere Magnetkreise mit einer Neigung von +45 Grad oder -45 Grad bezüglich einer axialen Mittelrichtung eines zu erfassenden Objekts (S) zwischen den Zähnen und dem zugewandten zu erfassenden Objekt (S) zu bilden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Selbsterregungsdrehmomenterfassungssensor.
Stand der Technik
Es existiert eine magnetostriktive Drehmomenterfassungsvorrichtung als ein Verfahren zum Erfassen eines Drehmoments, das auf ein zu erfassendes Objekt wirkt, wie eine Drehwelle, auf kontaktlose Weise. Beispielsweise wird Oberflächenbehandlung (beispielsweise Plattieren, Auskehlen oder dergleichen) zum Erhöhen magnetostriktiver Charakteristika auf der Oberfläche einer Welle ausgeführt, um das Objekt von Verzerrung zu sein, die erfasst wird, und magnetostriktive Wirkung wird gemessen, um das Drehmoment zu erfassen. Die Messung der magnetostriktiven Wirkung wird ausgeführt, indem Spulen koaxial um die Welle gewickelt angeordnet werden, und Variation magnetischer Permeabilität der Welle, die durch den Villari-Effekt erzeugt wird, basierend auf der Impedanzgröße gelesen wird.
Als die Drehmomenterfassungsvorrichtung haben die Anmelder einen magnetostriktiven Drehmomenterfassungssensor vorgeschlagen, in dem Magnetpfade, die zwischen dem Sensor und mehreren Kernen ausgebildet sind, die an Isolationszylinderkörpern so angebracht sind, dass die Magnetpfade, die an dem zu erfassenden Objekt ausgebildet sind, einen vorgeschriebenen Winkel bezüglich ihrer Achsenmitte haben, jeweils erhöht sind, um dabei Drehmomenterfassungsempfindlichkeit zu verbessern. Die mehreren Kerne sind bezüglich einer axialen Mittelrichtung des zu erfassenden Objekts mit einem vorgeschriebenen Winkel geneigt, so dass Endflächen beider Seitenschenkelabschnitte dem zu erfassenden Objekt von inneren Umfangsflächen der Isolationszylinderkörper zugewandt sind. Da die Kerne, die U-förmig ausgebildet sind, mit dem vorgeschriebenen Winkel bezüglich der axialen Mitte des zu erfassenden Objekts angeordnet sind, wird ein unabhängiger Magnetpfad, der einen Schenkelabschnitt (Endfläche), das zu erfassende Objekt, den anderen Schenkelabschnitt (Endfläche) und einen Brückenabschnitt passiert, ausgebildet. Wie vorstehend beschrieben ist, wird das gleiche Magnetfeld um die Spule erzeugt, da dieselbe Spule die mehreren Kerne passiert, die den gleichen Pol bilden. Demzufolge wird ein unerwünschter Magnetpfad nicht ausgebildet und Magnetflüsse werden auf die Kerne konzentriert und ein Magnetpfad, der benachbarte Kerne miteinander verbindet wird nicht einfach ausgebildet. Demnach kann eine Struktur, in der Erfassungsempfindlichkeit verbessert wird, erlangt werden (Patentdokument 1: Japanisches Patent Nr. 6483778 ).
Überblick über die Erfindung
Technisches Problem
Jedoch ist es in der Drehmomenterfassungsvorrichtung des vorstehenden Patentdokuments erforderlich, Kerben auf einer Außenumfangsoberfläche der Isolationszylinderkörper auszubilden bzw. auszukehlen und die mehreren Erfassungsspulen entlang den Kerben zu wickeln, und ferner sind die mehreren Kerne so an den Isolationszylinderkörpern angebracht, dass die Erfassungsspulen durch einen U-förmigen Raum passieren, der durch den Brückenabschnitt umgeben ist, der die Schenkelabschnitte verbindet.
Dementsprechend ist es erforderlich, die Erfassungsspulen und die Kerne einzubetten, indem die Dicke der Isolationszylinderkörper in einer radialen Richtung verwendet wird. Demnach neigt der Sensor dazu, in der radialen Richtung und einer axialen Richtung größer zu werden. Da die Endflächen von beiden Seitenschenkelabschnitten, die die Kerne bilden, so vorgesehen sind, um dem zu erfassenden Objekt zugewandt zu sein, muss die Form der Endflächen nicht eine flache Oberfläche, sondern eine bogenförmig gekrümmte Oberfläche sein, was Verarbeitungskosten erhöht.
Es besteht auch der Bedarf, dass ein Drehmoment fein erfasst wird, ohne Erfassungsempfindlichkeit über die gesamte Peripherie des zu erfassenden Objekts zu reduzieren.
Lösung des Problems
In Antwort auf das vorstehende Problem sind einer oder mehrere Aspekte der vorliegenden Erfindung auf einen Selbsterregungsdrehmomenterfassungssensor gerichtet, der die Größe des Sensors reduzieren kann und mit niedrigen Kosten in Massenproduktion hergestellt werden kann sowie Druckspannung und/oder Zugspannung, die über die gesamte Peripherie eines zu erfassenden Objekts erzeugt wird, ohne Erfassungsempfindlichkeit zu reduzieren, erfassen kann.
Hinsichtlich des vorstehenden sind die nachfolgenden Ausführungsformen nachfolgend beschrieben.
Ein Drehmomenterfassungssensor misst Variation magnetischer Permeabilität durch Variation von Spulenimpedanz in Magnetkreisen, die zwischen einem Kern und einem zu erfassenden Objekt durch Speisen von Spulen ausgebildet sind, die um Zähne gewickelt sind, die vorgesehen sind, um von dem ringförmigen Kern, der um das zu erfassende Objekt vorgesehen ist, an mehreren Stellen hervorzustehen, wobei mehrere Zähne vorgesehen sind, um in gestaffelter Anordnung in dem ringförmigen Kern in einer Umfangsrichtung hervorzustehen, die Spulen um die jeweiligen Zähne gewickelt sind, und, wenn die jeweiligen Spulen gespeist werden, entsprechende Zähne angeregt werden, um dabei mehrere Magnetkreise mit einer Neigung von +45 Grad oder -45 Grad bezüglich einer axialen Mittelrichtung des zu erfassenden Objekts zwischen den Zähnen und dem zugewandten zu erfassenden Objekts auszubilden.
Gemäß der vorstehenden Konfiguration sind die mehreren Zähne vorgesehen, um in gestaffelter Anordnung in dem ringförmigen Kern in der Umfangsrichtung hervorzustehen, und die Zähne, die in der Umfangsrichtung benachbart sind, werden zu verschiedenen Magnetpolen angeregt und mehrere Magnetpfade mit der Neigung von +45 Grad oder -45 Grad bezüglich der axialen Mittelrichtung werden zwischen den Zähnen und dem zugewandten zu erfassenden Objekt ausgebildet, durch Speisen der Spulen, die mit einer gleichen bzw. derselben Speiseschaltung in Serie verbunden sind und um die jeweiligen Zähne gewickelt sind. Demzufolge ist es möglich, Druckspannung und Zugspannung zu erfassen, die über die gesamte Peripherie des zu erfassenden Objekts erzeugt werden. Sogar, wenn ein Magnetkreis, der von einem N-Pol-Zahn kommt und zu einem S-Pol-Zahn durch das zu erfassende Objekt zurückkehrt, in der Umfangsrichtung ausgebildet ist, hat der Magnetkreis eine Magnetpfadkomponente, die wenig Beitrag zur Drehmomenterfassung leistet. Demnach wird Erfassungsempfindlichkeit kaum beeinträchtigt.
Es ist bevorzugt, dass die Spulen, die mit der gleichen bzw. derselben Speiseschaltung in Serie verbunden sind, um die mehreren Zähne gewickelt sind, und dass die Zähne, die in der Umfangsrichtung benachbart sind, abwechselnd zu N-Polen und S-Polen angeregt werden.
Demzufolge, solange die Zähne, um die die Spulen, die mit der gleichen bzw. derselben Speiseschaltung in Serie verbunden sind, gewickelt sind, und die in der Umfangsrichtung benachbart sind, abwechselnd zu N-Polen und S-Polen angeregt werden, können die mehreren Spulen kontinuierlich beispielsweise in einer Hublinie (engl. stroke line) verdrahtet werden, was Verdrahtungsvariation erhöht und Verdrahtung einfach macht.
Es ist ebenso bevorzugt, dass der Kern einen ersten Kern, einen Zwischenkern und einen zweiten Kern beinhaltet, dass mehrere erste Zähne, die in der Umfangsrichtung in dem ersten Kern ausgebildet sind, und mehrere zweite Zähne, die in dem zweiten Kern in der Umfangsrichtung ausgebildet sind, durch bzw. über den Zwischenkern gestapelt sind, und dass die ersten Zähne und die zweiten Zähne vorgesehen sind, um in gestaffelter Anordnung in der Umfangsrichtung hervorzustehen.
Der erste Kern und der zweite Kern können durch ähnliche Herstellungsverarbeitungen wie ein laminierter Kern hergestellt werden, der für einen Statorkern eines Motors verwendet und in einer radialen Richtung und axialen Richtung verkleinert werden kann und mit niedrigen Kosten in Massenproduktion hergestellt werden kann. Ferner ist der Zwischenkern zwischen dem ersten Kern und dem zweiten Kern vorgesehen und stellt dadurch einen Raum zum Wickeln bereit. Demzufolge kann die Anzahl, wie oft die Spulen um die ersten Zähne und die zweiten Zähne gewickelt werden kann, erhöht werden, was mehr Magnetflüsse erzeugt und Erfassungsempfindlichkeit verbessert.
Der Drehmomenterfassungssensor kann ein Selbsterregungssensor sein, der Variation magnetischer Permeabilität durch Variation von Spulenimpedanz in Magnetkreisen misst, die zwischen Zähnen und dem zu erfassenden Objekt durch Speisen der Spulen ausgebildet sind, die um die mehreren Zähne herumgewickelt sind, die vorgesehen sind, um in dem Kern in gestaffelter Anordnung hervorzustehen.
In diesem Fall ist es möglich, Druckspannung oder Zugspannung zu erfassen, die auf das zu erfassende Objekt wird, indem die Spulen zu einem beliebigen Zeitpunkt gespeist werden.
Ein Drehmomenterfassungssensor, der eine Variation magnetischer Permeabilität durch Variation von Spulenimpedanz in Magnetkreisen misst, die zwischen mehreren ringförmigen Kernen, die um ein zu erfassendes Objekt vorgesehen sind, und dem zu erfassenden Objekt durch Speisen von Spulen ausgebildet sind, die um Zähne gewickelt sind, die vorgesehen sind, um von den mehreren ringförmigen Kernen an mehreren Stellen hervorzustehen, hat einen ersten Drehmomenterfassungsteil, der einen ersten Kern, einen Zwischenkern und einen zweiten Kern beinhaltet, wobei in dem ersten Drehmomenterfassungsteil mehrere erste Zähne, die in dem ersten Kern in einer Umfangsrichtung ausgebildet sind, und mehrere zweite Zähne, die in dem zweiten Kern in der Umfangsrichtung ausgebildet sind, durch bzw. über den Zwischenkern gestapelt sind, die ersten Zähne und die zweiten Zähne vorgesehen sind, um in der Umfangsrichtung in gestaffelter Anordnung hervorzustehen, die Spulen jeweils um die jeweiligen Zähne gewickelt sind, die Zähne durch Speisung der jeweiligen Spulen angeregt werden und mehrere Magnetkreise mit einer Neigung von +45 Grad bezüglich einer axialen Mittelrichtung zwischen den Zähnen und dem zugewandten zu erfassenden Objekt ausgebildet sind, und einen zweiten Drehmomenterfassungsteil, der einen dritten Kern, einen Zwischenkern und einen vierten Kern beinhaltet, wobei in dem zweiten Drehmomenterfassungsteil mehrere dritte Zähne, die in dem dritten Kern in der Umfangsrichtung ausgebildet sind, und mehrere vierte Zähne, die in dem vierten Kern in der Umfangsrichtung ausgebildet sind, durch bzw. über den Zwischenkern gestapelt sind, die dritten Zähne und die vierten Zähne vorgesehen sind, um in der Umfangsrichtung in gestaffelter Anordnung hervorzustehen, die Spulen jeweils um die jeweiligen Zähne gewickelt sind, die Zähne durch Speisung der jeweiligen Spulen angeregt werden und mehrere Magnetkreise mit einer Neigung von -45 Grad bezüglich der axialen Mittelrichtung zwischen den Zähnen und dem zugewandten zu erfassenden Objekt ausgebildet sind, wobei der erste Drehmomenterfassungsteil und der zweite Drehmomenterfassungsteil über den Zwischenkern so gestapelt sind, dass der erste Drehmomenterfassungsteil und der zweite Drehmomenterfassungsteil spiegelsymmetrisch bezüglich einer Symmetrieebene angeordnet sind, die orthogonal zur axialen Mittelrichtung des zu erfassenden Objekts ist.
Gemäß der vorstehenden Struktur, werden die benachbarten ersten Zähne und zweiten Zähne zu unterschiedlichen Magnetpolen angeregt und mehrere Magnetpfade mit der Neigung von +45 Grad bezüglich der axialen Mittelrichtung werden zwischen den Zähnen und dem zugewandten zu erfassenden Objekt durch Speisen der Spulen des ersten Drehmomenterfassungsteil ausgebildet und die benachbarten dritten Zähne und vierten Zähne werden zu unterschiedlichen Magnetpolen angeregt und die mehreren Magnetpfade mit der Neigung von -45 Grad bezüglich der axialen Mittelrichtung werden zwischen den Zähnen und dem zugewandten zu erfassenden Objekt durch Speisen der Spulen des zweiten Drehmomenterfassungsteils ausgebildet. Demzufolge ist es möglich, Druckspannung und Zugspannung zu erfassen, die über die gesamte Peripherie des zu erfassenden Objekts erzeugt werden.
Wenn der erste Drehmomenterfassungsteil, in dem die mehreren Magnetpfade mit der Neigung von +45 Grad ausgebildet sind, und der zweite Drehmomenterfassungsteil, in dem die mehreren Magnetpfade mit der Neigung von - 45 Grad ausgebildet sind, so gestapelt sind, dass sie spiegelsymmetrisch bezüglich der Symmetrieebene angeordnet sind, die orthogonal zur axialen Mittelrichtung des zu erfassenden Objekts ist, können die Magnetpfade mit der Neigung von +45 Grad, die zwischen den ersten Zähnen und den zweiten Zähnen ausgebildet sind, und die Magnetpfade mit der Neigung von -45 Grad, die zwischen den dritten Zähnen und den vierten Zähnen durch Speisung ausgebildet sind, das Drehmoment erfassen, ohne Magnetflüsse gegenseitig aufzuheben.
Die ersten Zähne, der Zwischenkern und die zweiten Zähne, die den ersten Drehmomenterfassungsteil bilden, und die dritten Zähne, der Zwischenkern und die vierten Zähne, die den zweiten Drehmomenterfassungsteil bilden, können in ähnlichen Herstellungsverarbeitungen wie der Statorkern des Motors hergestellt werden, der in der radialen Richtung und der axialen Richtung verkleinert werden kann und mit niedrigen Kosten in Massenproduktion hergestellt werden kann.
Wenn der Zwischenkern zwischen den mehreren Zähnen vorgesehen ist, kann die Anzahl wie oft Spulen jeweils um die ersten bis vierten Zähne gewickelt werden können erhöht werden, was mehr Magnetflüsse erzeugt und Erfassungsempfindlichkeit verbessert.
Wenn die Zähne, die in der axialen Mittelrichtung durch die Symmetrieebene zueinander benachbart sind, zu dem gleichen Magnetpol in dem ersten Drehmomenterfassungsteil und dem zweiten Drehmomenterfassungsteil angeregt werden, haben die zweiten Zähne und die vierten Zähne an symmetrischen Positionen in der axialen Mittelrichtung durch die Symmetrieebene den gleichen Magnetpol. Demnach wird der Magnetpfad, der die Symmetrieebene zwischen den zweiten Zähnen und den vierten Zähnen kreuzt, nicht in der axialen Mittelrichtung des zu erfassenden Objekts ausgebildet, was die Erfassungsempfindlichkeit nicht reduziert.
Wenn die Zähne, die in der axialen Mittelrichtung durch die Symmetrieebene zueinander benachbart sind, zu unterschiedlichen Magnetpolen in dem ersten Drehmomenterfassungsteil und dem zweiten Drehmomenterfassungsteil angeregt werden, haben die zweiten Zähne und die vierten Zähne an symmetrischen Positionen in der axialen Mittelrichtung durch die Symmetrieebene unterschiedliche Magnetpole. Demnach werden Magnetpfade, die die Symmetrieebene zwischen den zweiten Zähnen und den vierten Zähnen kreuzen, in der axialen Mittelrichtung des zu erfassenden Objekts ausgebildet. Jedoch haben die Magnetpfade Magnetpfadkomponenten, die wenig zur Drehmomenterfassung beitragen, was die Erfassungsempfindlichkeit nicht beeinträchtigt.
Es ist bevorzugt, dass der erste Drehmomenterfassungsteil und der zweite Drehmomenterfassungsteil Selbsterregungssensoren sind, die Variation magnetischer Permeabilität durch Variation von Spulenimpedanz in Magnetkreisen messen, die zwischen den Zähnen und dem zu erfassenden Objekt durch jeweiliges Speisen von Spulen ausgebildet werden, die um die Zähne gewickelt sind, die vorgesehen sind, um in den mehreren Kernen in gestaffelter Anordnung hervorzustehen.
In diesem Fall werden die Spulen, die um die Zähne gewickelt sind, die vorgesehen sind, um in gestaffelter Anordnung in dem ersten Drehmomenterfassungsteil und dem zweiten Drehmomenterfassungsteil hervorzustehen, zu einem beliebigen Zeitpunkt gespeist, um dabei Druckspannung und Zugspannung zu messen, die auf das zu erfassende Objekt wirkt.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Es ist es möglich, einen Selbsterregungsdrehmomenterfassungssensor bereitzustellen, der die Größe des Sensors reduzieren kann und mit geringen Kosten in Massenproduktion hergestellt werden kann, sowie Druckspannung und/oder Zugspannung, die über die gesamte Peripherie eines zu erfassenden Objekts erzeugt wird, erfassen kann, ohne Erfassungsempfindlichkeit zu reduzieren.
Figurenliste

1A bis 1C sind eine Vorderansicht, eine Querschnittsansicht entlang eines Pfeils Y-Y und eine perspektivische Ansicht eines Drehmomenterfassungssensors.
2A und 2C sind eine Vorderansicht, eine Ansicht von rechts und eine Querschnittsansicht entlang eines Pfeils Y-Y des Drehmomenterfassungssensors.
3A und 3B sind Ansichten, die eine Anordnung von Zähnen, die vorgesehen sind, um in einer Umfangsrichtung eines Kerns hervorzustehen, und eine Anordnung von Magnetpolen zeigen, die durch Speisung ausgebildet sind.
4A bis 4C sind Schaltbilder mehrerer Spulen, die um mehrere Zähne von 3A und 3B gewickelt sind.
5 ist eine Anordnungsansicht von Magnetpolen, die durch Spulenspeisung ausgebildet sind.
6A bis 6G sind Explosionsvorderansicht, Querschnittsansichten entlang eines Pfeils X-X, eine perspektivische Explosionsansicht, eine Vorderansicht eines ersten Kerns, eine Querschnittsexplosionsansicht in Richtung eines Pfeils X-X und eine Endansicht in einem Drehmomenterfassungssensor gemäß einer weiteren Ausführungsform.
7A bis 7C sind erläuternde Ansichten, die Anbringungskonfigurationen von Kernen und Zähnen gemäß anderer Ausführungsformen zeigen.
8-1A bis 8-1C sind eine Vorderansicht, eine Seitenansicht und eine perspektivische Ansicht, die Explosionszustände eines Drehmomenterfassungssensors gemäß einer weiteren Ausführungsform zeigen.
8-2A bis 8-2C sind eine Vorderansicht, eine Querschnittsansicht entlang eines Pfeils Y-Y und eine perspektivische Ansicht des Drehmomenterfassungssensors von 8-1A bis 8-1C.
9A bis 9C sind eine Vorderansicht, eine Ansicht von rechts und eine perspektivische Ansicht eines Drehmomenterfassungssensors gemäß einem weiteren Beispiel.
10A bis 10D sind eine Vorderansicht, eine Ansicht von rechts, eine Querschnittsansicht entlang eines Pfeils Y-Y und eine perspektivische Ansicht eines Drehmomenterfassungssensor gemäß einem weiteren Beispiel.
11 ist eine erläuternde Ansicht einer Anordnung von Zähnen, die vorgesehen sind, um in einer Umfangsrichtung eines Kerns von 9A bis 9C hervorzustehen, und von Magnetpfaden, die durch Speisung gebildet werden.
12 ist eine erläuternde Ansicht einer Anordnung von Zähnen, die vorgesehen sind, um in der Umfangsrichtung eines Kerns hervorzustehen, und von Magnetpfaden, die die durch Speisung ausgebildet werden, gemäß einem weiteren Beispiel von 11.
13 ist eine Vergleichsanordnungsansicht von Magnetpolen, die an den Zähnen durch Speisung ausgebildet werden und die nicht auf den Drehmomenterfassungssensor von 1 angewendet werden kann.
14 ist eine Vergleichsanordnungsansicht von Kernen und Magnetpolen, die an den Zähnen durch Speisung ausgebildet werden, die nicht auf den Drehmomenterfassungssensor von 9 angewendet werden kann.
15 ist eine Vergleichsanordnungsansicht von Kernen und Magnetpolen, die an den Zähnen durch Speisung ausgebildet werden, die nicht auf den Drehmomenterfassungssensor von 9 angewendet werden kann.
16A bis 16C sind eine Vorderansicht, eine Ansicht von rechts und eine perspektivische Ansicht eines Drehmomenterfassungssensors und eines zu erfassenden Objekts gemäß einer weiteren Ausführungsform.

Beschreibung von Ausführungsformen
Nachfolgend wird ein Drehmomenterfassungssensor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Als erstes wird eine schematische Konfiguration eines magnetostriktives Drehmomenterfassungssensors gemäß 1A, 1B beschrieben.
Als ein Beispiel eines zu erfassenden Objekts S wird ein Material mit hoher inverser magnetostriktiver Wirkung bevorzugt. Beispielsweise gibt es Permendur, Fe-Al (ALFE), Fe-Nix (Permalloy), kugelförmiges Graphitgusseisen (JIS: FCD70) und dergleichen als Materialien mit hoher inverser magnetostriktiver Wirkung. Die inverse magnetostriktive Wirkung ist ein Phänomen, in dem magnetische Eigenschaften geändert werden, wenn ein Magnetkörper von außen belastet wird. Wenn zuvor magnetisches Tempern auf das zu erfassende Objekt S gemäß Bedarf ausgeführt wird, kann das Drehmoment, das auf das zu erfassende Objekt S wirkt, geeignet erfasst werden, was später im Detail beschrieben wird. Sogar in einem nichtmagnetischen Material kann das Drehmoment durch Beschichten des Materials mit einem metallmagnetischen Material durch Ausführen von thermischen Sprühen oder Einpressen eines Magnetzylinders in eine Welle erfasst werden. Das zu erfassende Objekt S, das in 1A bis 1C als ein Beispiel illustriert ist, hat eine Säulenform, aber die Form ist nicht darauf beschränkt. Eine interne Struktur spielt keine Rolle, solange das zu erfassende Objekt S die Säulenform hat. Beispielsweise kann eine zylindrische Form, in der ein Innendurchmesser in einer axialen Richtung fixiert ist, oder eine zylindrische Form, in der der Innendurchmesser sich gemäß Positionen in der axialen Richtung unterscheidet, eingesetzt werden. Ferner kann das zu erfassende Objekt S ein Objekt sein, für das erwartet wird, dass es rotiert, sowie ein Objekt, für das nicht erwartet wird, dass es rotiert.
Ferner kann das zu erfassende Objekt S ein festes bzw. solides Wellenmaterial sowie ein zylindrischer Körper mit Luftkern sein.
Wie in 1A bis 1C gezeigt ist, ist ein magnetostriktiver Drehmomenterfassungssensor 1 konzentrisch zusammengebaut, um einen Außenumfang des zu erfassenden Objekts S abzudecken. Mehrere Zähne 3 sind vorgesehen, um in gestaffelter Anordnung in einem ringförmigen Kern 2 in einer Umfangsrichtung hervorzustehen, und Spulen 5, die mit einem gleichen bzw. demselben Speiseschaltung in Serie verbunden sind, sind jeweils um die jeweiligen Zähne 3 durch bzw. über Isolatoren 4 gewickelt. Wenn die jeweiligen Spulen 5 gespeist sind, werden die Zähne 3, die in der Umfangsrichtung benachbart sind, zu unterschiedlichen Magnetpolen (N-Pol oder S-Pol) angeregt und mehrere Magnetpfade mit einer Neigung von +45 Grad oder -45 Grad bezüglich einer axialen Mittelrichtung sind zwischen den Zähnen 3 und dem zugewandten zu erfassenden Objekt S ausgebildet.
Als Drehmomenterfassungssensor 1 wird ein Selbsterregungsdrehmomenterfassungssensor verwendet, der eine Variation magnetischer Permeabilität durch Variation von Spulenimpedanz in Magnetkreisen misst, die zwischen den Zähnen 3 und dem zu erfassenden Objekt S durch Speisen der Spulen 5 ausgebildet sind, die um die Zähne 3 gewickelt sind, die dem zu erfassenden Objekt S an mehreren Positionen um dieses herum zugewandt sind.
Konfigurationen des Kerns 2 und der Zähne 3 werden erläutert. Der Kern 2 und die Zähne 3 können beispielsweise durch Stapeln elektromagnetischer Stahlbleche, die pressgeformt sind, ausgebildet sein oder können integral aus magnetischen Material in einer Blockform ausgebildet sein. Es ist auch bevorzugt, den Kern 2 und die Zähne 3 zu verwenden, die unter Verwendung eines Sinterkörpers, Metallpulver-Spritzguss und „green compact“ hergestellt werden. Eine Konfiguration eines laminierten Typs wird nachstehend erläutert.
In einem ersten Kern 2a sind erste Zähne 3a1, die vorgesehen sind, um in einem ringförmigen Kernrückenabschnitt 2a1 hin zu einer Innenseite in einer radialen Richtung hervorzustehen, an insgesamt sechs Stellen mit einer Phasendifferenz von 60 Grad in der Umfangsrichtung vorgesehen. Ein zylindrischer erster Isolator 4a1, der aus Isolierharz gefertigt ist, wird an jedem der ersten Zähne 3a1 angebracht und die Spule 5 darum herumgewickelt.
In einem zweiten Kern 2b sind zweite Zähne 3a2, die vorgesehen sind, um in einem ringförmigen Kernrückenabschnitt 2b1 hin zur Innenseite in der radialen Richtung hervorzustehen, an insgesamt sechs Stellen mit der Phasendifferenz von 60 Grad in der Umfangsrichtung auf gleiche Weise wie beim ersten Kern 2a vorgesehen. Ein zylindrischer zweiter Isolator 4a2, der aus Isolierharz gefertigt ist, wird an jedem der zweiten Zähne 3a2 angebracht und die Spule 5 darum herumgewickelt.
Phasendifferenzen zwischen jeweiligen Zähnen können gleich und unterschiedlich sein. Die Anzahl von Zähnen kann sowohl eine gerade als auch eine ungerade Anzahl sein, aber die gerade Anzahl ist wirksam, da die Zähne abwechselnd zu N-Polen und S-Polen in der Umfangsrichtung, wie später beschrieben ist, angeregt werden.
Ein ringförmiger Zwischenkern 2c ist zwischen dem ersten Kern 2a und dem zweiten Kern 2b vorgesehen. Der Zwischenkern 2c dient gleichzeitig als ein Abstandshalter zum Sicherstellen eines Raums, wo die Spulen 5 um die Kerne herumgewickelt sind, zwischen dem ersten Kern 2a und dem zweiten Kern 2B und Magnetpfaden zwischen dem ersten Kern 2a und dem zweiten Kern 2b. Der Zwischenkern 2c ist nicht mit Zähnen versehen, die hin zur Innenseite in der radialen Richtung hervorstehen.
Der erste Kern 2a und der zweite Kern 2b sind durch bzw. über den Zwischenkern 2c gestapelt und integral durch Abdichten, Kleben oder Kombination davon verbunden, um den Kern 2 auszubilden. Die ersten Zähne 3a1 und die zweiten Zähne 3a2, die benachbart zueinander sind, sind so gestapelt, dass sich die Phase um 45 Grad in der Umfangsrichtung unterscheidet. Insbesondere sind Spitzenabschnitte der ersten Zähne 3a1, die dem zu erfassenden Objekt S zugewandt sind, und Spitzenabschnitte der zweiten Zähne 3a2, die dem zu erfassenden Objekt S zugewandt sind, durch bzw. über den Zwischenkern 2c so gestapelt, dass sich die Phase um 45 Grad in der Umfangsrichtung unterscheidet. Demzufolge sind auf einer Innenumfangsoberfläche des Kerns 2 die ersten Zähne 3a1 und die zweiten Zähne 3a2 vorgesehen, um in gestaffelter Anordnung in der Umfangsrichtung hervorzustehen, wie in entwickelten Ansichten von 3A und 3B gezeigt ist.
Eine obere Stufe von 3A zeigt eine Anordnung der Zähne 3 (die ersten Zähne 3a1 und die zweiten Zähne 3a2) zum Messen von Belastungen in einer Zugrichtung (CW-Richtung) und Druckrichtung (CCW-Richtung) auf vereinfachte Weise. Die Spulen 5, die um die jeweiligen Zähne 3 gewickelt sind, sind mit der gleichen Speiseschaltung 6 in Serie verbunden und die ersten Zähne 3a1 oder die zweiten Zähne 3a2, die in der Umfangsrichtung benachbart sind, werden zu unterschiedlichen Magnetpolen (N-Pol oder S-Pol) durch Speisen der Spulen 5 durch Wechselstrom angeregt, wie in einer unteren Stufe von 3A gezeigt ist. Die Spulen 5 werden in diesem Fall als A-Spulen erläutert. NA in der Zeichnung zeigt die A-Spule, die zum N-Pol angeregt wird, und SA zeigt die A-Spule, die zum S-Pol angeregt wird. Ob zum N-Pol oder zum S-Pol angeregt wird, kann durch Invertieren der Richtung bestimmt werden, in der die A-Spulen um die Zähne 3 gewickelt werden. Ein langer Rahmen E, der NA und SA umgibt, repräsentiert eine Neigung von Magnetpfaden bezüglich einer axialen Mittelrichtung (einer vertikalen Richtung in der Zeichnung) in den Magnetpfaden, die zwischen dem zu erfassenden Objekt und den ersten Zähnen 3a1/den zweiten Zähnen 3a2 ausgebildet sind (beispielsweise die Neigung von Magnetpfaden von +45 Grad).
Eine obere Stufe von 3B zeigt eine Anordnung der Zähne 3 (die ersten Zähne 3a1 und die zweiten Zähne 3a2) zum Messen von Belastungen in der Zugrichtung (CW-Richtung) und der Druckrichtung (CCW-Richtung) auf die vereinfachte Weise. Die Spulen 5, die um die jeweiligen Zähne 3 gewickelt sind, sind mit der gleichen Speiseschaltung 6 in Serie verbunden und die ersten Zähne 3a1 oder die zweiten Zähne 3a2, die in der Umfangsrichtung benachbart sind, werden zu unterschiedlichen Magnetpolen (N-Pol oder S-Pol) durch Speisen der Spulen 5 durch Wechselstrom angeregt, wie in einer unteren Stufe von 3B gezeigt ist. Die Spulen 5 werden in diesem Fall als B-Spulen erläutert. NB in der Zeichnung zeigt die B-Spule, die zum N-Pol angeregt wird, und SB zeigt die B-Spule, die zum S-Pol angeregt wird. Ob zum N-Pol oder zum S-Pol angeregt wird, kann durch Invertieren der Richtung bestimmt werden, in der die B-Spulen um die Zähne 3 gewickelt werden. Ein langer Rahmen E, der NB und SB umgibt, repräsentiert eine Neigung von Magnetpfaden bezüglich der axialen Mittelrichtung (der vertikalen Richtung in der Zeichnung) in den Magnetpfaden, die zwischen dem zu erfassenden Objekt und den ersten Zähnen 3a1/den zweiten Zähnen 3a2 ausgebildet sind (beispielsweise die Neigung von Magnetpfaden von -45 Grad).
4A, 4B und 4C zeigen Beispiele von Speisungsmustern bezüglich der Spulen 5, die um die jeweiligen Zähne 3 gewickelt sind (die ersten Zähne 3a1 und die zweiten Zähne 3a2), in entwickelten Ansichten des Kerns 2. Schwarze Linien in den Zeichnungen repräsentieren die Spulen 5 und die Spulen 5 sind um die Zähne 3 herumgewickelt, obwohl dies nicht in den Zeichnungen gezeigt ist. Die Pole, zu denen die Zähne angeregt werden, werden durch Invertieren der Richtung, in der die Spulen 5 um die Zähne 3 gewickelt sind, geändert, ähnlich zu der Erläuterung von 3A und 3B. In den mehreren Zähnen 3, die vorgesehen sind, um in gestaffelter Anordnung in dem Kern 2 in der Umfangsrichtung hervorzustehen, werden die Zähne 3, um die die Spulen 5 gewickelt sind, die mit der gleichen bzw. derselben Speiseschaltung in Serie verbunden sind, abwechselnd zu N-Polen und S-Polen angeregt, die benachbart zueinander in der Umfangsrichtung sind. Demzufolge können, solange die Zähne 3, die in der Umfangsrichtung benachbart sind und um die die Spulen 5, die mit der gleichen bzw. derselben Speiseschaltung in Serie verbunden sind, gewickelt sind, abwechselnd zu N-Polen und S-Polen angeregt werden, die mehreren Spulen 5 kontinuierlich beispielsweise in einer Hublinie (engl.: stroke line), wie nachstehend erläutert verdrahtet werden, was Verdrahtungsvariation erhöht und Verdrahtung einfach macht.
4A illustriert eine Speiseschaltung 6a, die die Spulen in einer Zickzackform in den ersten Zähnen 3a1 und den zweiten Zähnen 3a2 und Magnetpole (-SA-SA-NA-NA...) die in den ersten Zähnen 3a1 und in den zweiten Zähnen 3a2 ausgebildet sind, anregt, als ein Beispiel. 4B illustriert eine Speiseschaltung 6b, die die Spulen in einer Quadratform in den ersten Zähnen 3a1 und den zweiten Zähnen 3a2 und Magnetpole (-SA-NA-SA-NA...) die in den ersten Zähnen 3a1 und in den zweiten Zähnen 3a2 ausgebildet sind, anregt, als ein Beispiel. 4C illustriert eine Speiseschaltung 6c, die die Spulen von den ersten Zähnen 3a1 in der Umfangsrichtung speist, dann, die zweiten Zähne 3a2 durch eine Kehrtwende und Magnetpole (-SA-NA-SA-NA-...), die in den ersten Zähnen 3a1 und den zweiten Zähnen 3a2 ausgebildet sind, anregt, als ein Beispiel. In allen Speisemustern, die in 4A bis 4C illustriert sind, sind Magnetpfade, die am Meisten zur Drehmomenterfassung beitragen, Magnetpfade, die zwischen den ersten Zähnen 3a1 und den zweiten Zähnen 3a2 ausgebildet sind, die mit einer Phasendifferenz von ±45 Grad in der Umfangsrichtung angeordnet sind (vgl. 5). In einem Fall, in dem es keine Einschränkung gibt, muss, sogar, wenn die Empfindlichkeit reduziert ist, muss die Phasendifferenz nicht ±45 Grad sein, aber die Phasendifferenz kann beispielsweise ±30 Grad oder dergleichen sein.
5 zeigt entwickelte Ansichten des Kerns 2 des Drehmomenterfassungssensors 1 in der CW-Richtung und der CCW-Richtung und Pfeile in den Zeichnungen repräsentieren Magnetpfade, die in den ersten Zähnen 3a1 und den zweiten Zähnen 3a2 ausgebildet sind.
In dem Drehmomenterfassungssensor 1 in der CW-Richtung, die in einer oberen Stufe von 5 gezeigt ist, haben Magnetpfade, die zwischen unterschiedlichen Magnetpolen (zwischen NA und SA) in der Umfangsrichtung der ersten Zähne 3a1 erzeugt werden, und Magnetpfade, die zwischen unterschiedlichen Magnetpolen (zwischen NA und SA) in der Umfangsrichtung der zweiten Zähne 3a2 erzeugt werden, Magnetpfadkomponenten, die wenig zur Drehmomenterfassung beitragen. Demzufolge haben diese Magnetpfade wenig Wirkung auf die Erfassungsempfindlichkeit.
Ähnlich haben in dem Drehmomenterfassungssensor 1 in der CCW-Richtung, die in einer unteren Stufe von 5 gezeigt ist, Magnetpfade, die zwischen unterschiedlichen Magnetpolen (zwischen NB und SB), die in der Umfangsrichtung der ersten Zähne 3a1 benachbart sind, erzeugt werden, und Magnetpfade, die zwischen unterschiedlichen Magnetpolen (zwischen NB und SB), die in der Umfangsrichtung der zweiten Zähne 3a2 benachbart sind, erzeugt werden, Magnetpfadkomponenten, die nichts zur Drehmomenterfassung beitragen. Demzufolge haben diese Magnetpfade wenig Wirkung auf die Erfassungsempfindlichkeit.
Hier werden andere Konfigurationsbeispiele des Drehmomenterfassungssensors 1 mit Bezug auf 6A bis 6B und 7A und 7C erläutert. 6A bis 6G sind eine Explosionsvorderansicht, Querschnittsansichten entlang eines Pfeils X-X, eine perspektivische Explosionsansicht, eine Vorderansicht des ersten Kerns, eine Querschnittsexplosionsansicht in Richtung eines Pfeils X-X und eine Endansicht des ersten Kerns in dem Drehmomenterfassungssensor.
In 6 ist die Konfiguration die gleiche wie die, die in 2A bis 2C gezeigt ist, in einem Punkt, dass der Kern 2 durch Stapeln des ringförmigen ersten Kerns 2a, des Zwischenkerns 2c und des zweiten Kerns 2b ausgebildet ist. Jedoch unterscheidet sich die Konfiguration von 2A bis 2C in einem Punkt, dass die ersten Zähne 3a1 nicht integral mit dem Kernrückenabschnitt 2a1 ausgebildet sind und die zweiten Zähne 3a2 nicht integral mit dem Kernrückenabschnitt 2b1 ausgebildet sind, wie in 6B bis 6D gezeigt sind.
Wie in 6E bis 6G gezeigt ist, sind die mehreren ersten Zähne 3a1 vorgesehen, um hin zur Innenseite in der radialen Richtung in dem ersten Kern 2a mit einer Phasendifferenz von 60 Grad in der Umfangsrichtung hervorzustehen und sind an insgesamt sechs Stellen vorgesehen. Wie in 6D gezeigt ist, sind die mehreren zweiten Zähne 3a2 vorgesehen, um hin zur Innenseite in der radialen Richtung in dem zweiten Kern 2b mit der Phasendifferenz von 60 Grad in der Umfangsrichtung hervorzustehen und sind an insgesamt sechs Stellen auf die gleiche Weise vorgesehen.
Wie in 6A und 6D gezeigt ist, sind der erste Kern 2a und der zweite Kern 2b durch bzw. über den Zwischenkern 2c gestapelt und die ersten Zähne 3a1 und die zweiten Zähne 3a2 sind mit einer Phasendifferenz von 45 Grad in der Umfangsrichtung gestapelt um integral zusammengebaut zu werden. Ein Zustand des Drehmomenterfassungssensors 1 nach dem Zusammenbau ist in 6C gezeigt.
7A, 7B und 7C sind erläuternde Ansichten, die Anbringungskonfigurationen der Kerne und der Zähne gemäß anderer Ausführungsformen zeigen. Wie in 7A gezeigt ist, sind die ersten Zähne 3a1 so zusammengebaut bzw. angebracht, dass Eingriffsabschnitte 3a4, die an den äußeren Endabschnitten der ersten Zähne 3a1 vorgesehen sind, in der axialen Mittelrichtung in Schwalbenschwanznuten 2a2 eingepasst sind, die auf einer Innenumfangsoberfläche des Kernrückenabschnitts 2a1 vorgesehen sind. In jedem der ersten Zähne 3a1 ist der erste Isolator 4a1 in einem vom Kernrückenabschnitt 2a1 entfernten Zustand angebracht und die Spule 5 ist um den ersten Isolator 4a1 herumgewickelt. Dies ist so zusammengebaut, dass der Eingriffsabschnitt 3a4 in der axialen Mittelrichtung in die Schwalbenschwanznut 2a2 eingepasst ist, die in dem Kernrückenabschnitt 2a1 des ersten Kerns 2a ausgebildet ist. Was eine Anbringungstruktur der zweiten Zähne 3a2 bezüglich des Kernrückenabschnitts 2b1 des zweiten Kerns 2b betrifft, werden die zweiten Zähne 3a2 durch Einpassen von Eingriffsabschnitten 3b4 in Schwalbenschwanznuten 2b2 in der axialen Mittelrichtung auf gleiche Weise wie die ersten Zähne 3a1 (vgl. 6D) angebracht.
Ferner, wie in 7B gezeigt ist, ist es ebenso bevorzugt, dass Vorsprünge 2a3 auf der Innenumfangsoberfläche des Kernrückenabschnitts 2a1 ausgebildet sind und Vertiefungen 3a3 an äußeren Endabschnitten in der radialen Richtung der ersten Zähne 3a1 vorgesehen sind und dass die Vorsprünge 2a3 in die Vertiefungen 3a3 eingepasst sind, um dadurch die ersten Zähne 3a1 an dem Kernrückenabschnitt 2a1 hin zur Innenseite der radialen Richtung anzubringen. In diesem Kernzustand ist der Freiheitsgrad zum Anbringen der ersten Zähne 3a1 an dem ersten Kern 2a und Anbringen der zweite Zähne 3a2 an dem zweiten Kern 2b hoch, wodurch Zusammenbaubarkeit gut ist.
Wie in 7C gezeigt ist, ist es ebenso bevorzugt, dass Kernsegmente 2aa, auf denen die ersten Zähne 3a1 vorgesehen sind, um in der radialen Richtung hervorzustehen, in einer Ringform mit Kernrückenabschnitten 2a1' verbunden sind, die jeweils in einer Bogenform geteilt sind, anstatt mit dem ringförmigen Kernrückenabschnitt 2a1, um dabei einen ersten Kern 2a' zusammenzubauen. Ein zweiter Kern 2b' (nicht gezeigt) ist auf die gleiche Weise zusammengebaut.
Ein Vorsprung 2a4 ist an einem Ende in der Umfangsrichtung des Kernrückenabschnitts 2a1' jedes Kernsegments 2aa ausgebildet und eine Vertiefung 2a5 ist an dem anderen Ende in der Umfangsrichtung ausgebildet. Es ist ebenso bevorzugt, dass die Kernsegmente 2aa, in denen die Isolatoren an den ersten Zähne 3a1 angebracht sind und Spulen (nicht gezeigt) darum herumgewickelt sind, aneinander angebracht werden, so dass die Vorsprünge 2a4 an der Vertiefung 2a5 angebracht sind bzw. in diese eingepasst sind, um dadurch den ersten Kern 2a' zusammenzubauen. Demzufolge wird die Wicklungsarbeit bezüglich der Zähne einfach und Zusammenbaubarkeit wird verbessert, da die Kernsegmente 2aa die gemeinsame Struktur haben.
8-1A bis 8-1C sind erläuternde Ansichten, die Anbringungskonfigurationen eines Drehmomenterfassungssensors gemäß einer weiteren Ausführungsform zeigen, und 8-2A bis 8-2C zeigt eine Vorderansicht, eine Querschnittsansicht entlang eines Pfeils Y-Y und eine perspektivische Ansicht des Drehmomenterfassungssensors von 8-1A bis 8-1C.
In der vorstehenden Ausführungsform sind der ringförmige erste Kern 2a, der Zwischenkern 2c und der zweite Kern 2b mit dem gleichen Durchmesser in der axialen Richtung gestapelt, um integral auf gleiche Weise wie in 2A bis 2C als der Kern 2 zusammengebaut zu werden. Jedoch ist es ebenso bevorzugt, dass beispielsweise ein Außendurchmesser des Zwischenkerns 2c größer als die des ersten Kerns 2a und des zweiten Kerns 2b ist und dass der erste Kern 2a und der zweite Kern 2b konzentrisch von beiden Endöffnungen des Zwischenkerns 2c eingepasst bzw. angebracht sind.
8-1A bis 8-1C zeigen eine Vorderansicht eines Öffnungsendes, eine Seitenansicht und eine perspektivische Ansicht, die einen Explosionszustand zeigt, bevor der erste Kern 2a und der zweite Kern 2b in den Zwischenkern 2c eingefügt werden. 8-2A bis 8-2C zeigen die Vorderansicht des Öffnungsendes, die Querschnittsansicht entlang des Pfeils Y-Y und die perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem der erste Kern 2a und der zweite Kern 2b in den Zwischenkern 2c von beiden Endöffnungen eingepasst bzw. angebracht sind. 8-1C und 8-2C sind perspektivische Ansichten, die Zustände vor- und nachdem der erste Kern 2a und der zweite Kern 2b in den Zwischenkern 2c eingeführt sind, zeigen. Wie in 8-2B gezeigt ist, können der erste Kern 2a und der zweite Kern 2b, die von beiden Endöffnungen des Zwischenkerns 2c eingeführt werden, mit vorgeschrieben Lücken eingepasst werden. Da der Zwischenkern 2c ebenso der Magnetkörper ist, sind Magnetkreise in den ersten Zähnen 3a1 und den zweiten Zähnen 3a2 ausgebildet, in denen sich die Phasen um 45 Grad durch den Zwischenkern 2C unterscheiden.
Als nächstes wird eine weitere Ausführungsform des Drehmomenterfassungssensors 1 gemäß 9A bis 9C bis 12 erläutert.
Die Ausführungsform betrifft ebenso den Selbsterregungsdrehmomenterfassungssensor 1, der Variation magnetischer Permeabilität durch Variation von Spulenimpedanz in den Magnetkreisen misst, die zwischen dem Kern 2 und dem zu erfassenden Objekt S durch Speisen der Spulen 5 ausgebildet sind, die um die Zähne 3 gewickelt sind, die vorgesehen sind, um von dem ringförmigen Kern 2, der um das zu erfassende Objekt S herum vorgesehen ist, an mehreren Positionen hervorzustehen.
In 9C und 10C ist ein erster Drehmomenterfassungsteil 7a konfiguriert, so dass die mehreren Zähne 3a1 und zweiten Zähne 3a2 vorgesehen sind, um in einem ringförmigen ersten Kern 2a-1 und einem ringförmigen zweiten Kern 2a-2 in der Umfangsrichtung hin zur Innenseite in der radialen Richtung hervorzustehen. Die ersten Zähne 3a1 und die zweiten Zähne 3a2 sind in gestaffelter Anordnung durch Stapeln des ersten Kerns 2a-1 und des zweiten Kerns 2a-2 durch bzw. über einen Zwischenkern 2c1 vorgesehen. Die ersten Isolatoren 4a1 und die zweiten Isolatoren 4a2 sind jeweils um die jeweiligen ersten Zähne 3a1 und zweiten Zähne 3a2 herum angebracht und erste Spulen 5a, die mit der gleichen bzw. selben Speiseschaltung verbunden sind, sind jeweils darum herumgewickelt. Die ersten Zähne 3a1 und die zweiten Zähne 3a2, die benachbart zueinander sind, werden zu unterschiedlichen Magnetpolen durch Speisen der jeweiligen ersten Spulen 5a angeregt, um dabei mehrere Magnetpfade mit der Neigung von +45 Grad bezüglich der axialen Mittelrichtung zwischen den Zähnen und dem zugewandten zu erfassenden Objekt S auszubilden.
Ein zweiter Drehmomenterfassungsteil 7b ist so konfiguriert, dass mehrere dritte Zähne 3b1 und vierte Zähne 3b2 vorgesehen sind, um in einem ringförmigen dritten Kern 2b-1 und einem ringförmigen vierten Kern 2b-2 in der Umfangsrichtung hin zur Innenseite in der radialen Richtung hervorzustehen. Die dritten Zähne 3b1 und die vierten Zähne 3b2 sind in gestaffelter Anordnung durch Stapeln des dritten Kerns 2b-1 und des vierten Kerns 2b-2 durch bzw. über einen Zwischenkern 2c2 vorgesehen. Dritte Isolatoren 4b1 und vierte Isolatoren 4b2 sind jeweils um die jeweiligen dritten Zähne 3b1 und vierten Zähne 3b2 herum angebracht und zweite Spulen 5b, die mit der gleichen bzw. selben Speiseschaltung verbunden sind, sind jeweils darum herumgewickelt. Die dritten Zähne 3b1 und die vierten Zähne 3b2, die benachbart zueinander in der Umfangsrichtung sind, werden zu unterschiedlichen Magnetpolen durch Speisen der jeweiligen zweiten Spulen 5b angeregt, um dabei mehrere Magnetpfade mit der Neigung von -45 Grad bezüglich der axialen Mittelrichtung zwischen den Zähnen und dem zugewandten zu erfassenden Objekt S auszubilden.
Der erste Drehmomenterfassungsteil 7a und der zweite Drehmomenterfassungsteil 7b sind so gestapelt, dass sie spiegelsymmetrisch bezüglich einer Symmetrieebene M angeordnet sind, die orthogonal zur axialen Mittelrichtung (die vertikale Richtung der Zeichnung) des zu erfassenden Objekts S ist, wie in einer entwickelten Ansicht des ersten Kerns 2a-1, des zweiten Kerns 2a-2, des dritten Kerns 2b-1 und des vierten Kerns 2b-2 in 11 gezeigt ist.
In 10A und 10D sind die ersten Zähne 3a1, die vorgesehen sind, um in dem ringförmigen Kernrückenabschnitt 2a1 hin zur Innenseite in der radialen Richtung hervorzustehen, an insgesamt sechs Stellen mit der Phasendifferenz von 60 Grad in der Umfangsrichtung in dem ersten Kern 2a-1 vorgesehen. Die zylindrischen ersten Isolatoren 4a1, die aus Isolierharz gefertigt sind, sind an den jeweiligen ersten Zähnen 3a1 angebracht und die ersten Spulen 5a sind darum gewickelt.
Wie in 10B und 10C gezeigt ist, ist der erste Kern 2a-1 auf dem zweiten Kern 2a-2 durch bzw. über den Zwischenkern 2c1 gestapelt. Die zweiten Zähne 3a2, die vorgesehen sind, um in dem ringförmigen Kernrückenabschnitt 2a1 hin zur Innenseite in der radialen Richtung hervorzustehen, sind an insgesamt sechs Stellen mit der Phasendifferenz von 60 Grad in der Umfangsrichtung in dem zweiten Kern 2a-2 vorgesehen. Die zylindrischen zweiten Isolatoren 4a2, die aus Isolierharz gefertigt sind, sind an den jeweiligen zweiten Zähnen 3a2 angebracht und die ersten Spulen 5a sind darum herumgewickelt.
In dem ersten Kern 2a-1 und dem zweiten Kern 2a-2 sind die ersten Zähne 3a1 und die zweiten Zähne 3a2 so gestapelt, dass Phasen um +45 Grad in der Umfangsrichtung versetzt sind (vgl. eine obere Stufe einer entwickelten Ansicht des Kerns in 11).
In 10C sind die dritten Zähne 3b1, die vorgesehen sind, um in dem ringförmigen Kernrückenabschnitt 2b1 hin zur Innenseite in der radialen Richtung hervorzustehen, an insgesamt sechs Stellen mit der Phasendifferenz von 60 Grad in der Umfangsrichtung in dem dritten Kern 2b-1 auf gleiche Weise wie dem ersten Kern 2a-1 vorgesehen. Die zylindrischen dritten Isolatoren 4b1, die aus Isolierharz gefertigt sind, sind an den jeweiligen dritten Zähnen 3b1 angebracht und die zweiten Spulen 5b sind darum herumgewickelt.
Wie in 10C gezeigt ist, ist der dritte Kern 2b-1 auf den vierten Kern 2b-2 durch bzw. über den Zwischenkern 2c2 gestapelt. Die vierten Zähne 3b2, die vorgesehen sind, um in dem ringförmigen Kernrückenabschnitt 2b1 hin zur Innenseite in der radialen Richtung hervorzustehen, sind an insgesamt sechs Stellen mit der Phasendifferenz von 60 Grad in der Umfangsrichtung in dem vierten Kern 2b-2 vorgesehen. Die zylindrischen vierten Isolatoren 4b2, die aus Isolierharz gefertigt sind, sind an den jeweiligen vierten Zähnen 3b2 angebracht und die zweiten Spulen 5b sind darum herumgewickelt.
In dem dritten Kern 2b-1 und dem vierten Kern 2b-2, sind die dritten Zähne 3b1 und die vierten Zähne 3b2 so gestapelt, dass Phasen um - 45 Grad in der Umfangsrichtung versetzt sind (vgl. eine untere Stufe der entwickelten Ansicht des Kerns in 11).
Wie in 9B und 10b gezeigt ist, sind der zweite Kern 2a-2 und der vierte Kern 2b-2 durch bzw. über einen ringförmigen Zwischenkern 2c3 gestapelt. Die Zwischenkerne 2c1, 2c2 und 2c2 dienen gleichzeitig als Abstandshalter, wo die ersten Spulen 5a um die ersten Zähne 3a1 und die zweiten Zähne 3a2 gewickelt sind oder die zweiten Spulen 5b um die dritten Zähne 3b1 und die vierten Zähne 3b2 gewickelt sind, zwischen dem ersten Kern 2a-1 und dem zweiten Kern 2a-2, zwischen dem dritten Kern 2b-1 und dem vierten Kern 2b-2 oder zwischen dem zweiten Kern 2a-2 und dem vierten Kern 2b-2, und Magnetpfaden, die zwischen dem ersten Kern 2a-1 und dem zweiten Kern 2a-2, zwischen dem dritten Kern 2b-1 und dem vierten Kern 2b-2 oder zwischen dem zweiten Kern 2a-2 und dem vierten Kern 2b-2 erzeugt werden. Die Zwischenkerne 2c1, 2c2 und 2c3 sind nicht mit Zähnen versehen, die hin zur Innenseite in der radialen Richtung hervorstehen.
Der erste Kern 2a-1, der Zwischenkern 2c1, der zweite Kern 2a-2, der Zwischenkern 2c3, der vierte Kern 2b-2 der Zwischenkern 2c2 und der dritte Kern 2b-1 sind durch Abdichten, Kleben oder Kombination davon gestapelt und integriert.
Die ersten Zähne 3a1 und die zweiten Zähne 3a2, die benachbart zueinander in dem ersten Drehmomenterfassungsteil 7a sind, sind in gestaffelter Anordnung so gestapelt, dass sich die Phase um + 45 Grad in der Umfangsrichtung unterscheidet. Die dritten Zähne 3b1 und die vierten Zähne 3b2, die benachbart zueinander in dem zweiten Drehmomenterfassungsteil 7b sind, sind in gestaffelter Anordnung so gestapelt, dass sich die Phase um + 45 Grad in der Umfangsrichtung unterscheidet.
Demzufolge, wie in der entwickelten Ansicht des Kerns in 11 gezeigt ist, sind die ersten Zähne 3a1 und die zweiten Zähne 3a2, die in gestaffelter Anordnung in dem ersten Kern 2a-1 und dem zweiten Kern 2a-2 des ersten Drehmomenterfassungsteils 7a in der Umfangsrichtung ausgebildet sind, und die dritten Zähne 3b1 und die vierten Zähne 3b2, die in gestaffelter Anordnung in dem dritten Kern 2b-1 und dem vierten Kern 2b-2 des zweiten Drehmomenterfassungsteils 7b in der Umfangsrichtung ausgebildet sind, spiegelsymmetrisch bezüglich der Symmetrieebene M gestapelt. Es ist zu beachten, dass der lange Rahmen E, der NA und SA umgibt, eine Neigung von Magnetpfaden bezüglich der axialen Mittelrichtung (die vertikale Richtung in der Zeichnung) in den Magnetpfaden repräsentiert, die zwischen dem zu erfassenden Objekt und den ersten Zähnen 3a1/den zweiten Zähnen 3a2 ausgebildet sind. Ähnlich repräsentiert der lange Rahmen E, der NB und SB umgibt, eine Neigung von Magnetpfaden bezüglich der axialen Mittelrichtung (die vertikale Richtung in der Zeichnung) in den Magnetpfaden, die zwischen dem zu erfassenden Objekt und den dritten Zähnen 3b1/den vierten Zähnen 3b2 ausgebildet sind.
Gemäß der vorstehenden Konfiguration, wenn die ersten Spulen 5a des ersten Drehmomenterfassungsteils 7a gespeist sind, werden die ersten Zähne 3a1 und die zweiten Zähne 3a2, die benachbart zueinander sind, zu unterschiedlichen Magnetpolen (N-Pol oder S-Pol) angeregt und mehrere Magnetpfade mit der Neigung von +45 Grad bezüglich der axialen Mittelrichtung haben, sind zwischen den Zähnen und dem zugewandten zu erfassenden Objekt S ausgebildet. Ferner, wenn die zweiten Spulen 5b des zweiten Drehmomenterfassungsteils 7b gespeist werden, werden die dritten Zähne 3b1 und die vierten Zähne 3b2, die benachbart zueinander sind, zu unterschiedlichen Magnetpolen (N-Pol oder S-Pol) angeregt und mehrere Magnetpfade mit der Neigung von - 45 Grad bezüglich der axialen Mittelrichtung sind zwischen den Zähnen und dem zugewandten zu erfassenden Objekt S ausgebildet.
Demzufolge kann Erzeugen von Druckspannung und Zugspannung über den gesamten Umfang des zu erfassenden Objekts S erfasst werden. Da die mehreren ersten Zähne 3a1 und zweiten Zähne 3a2 vorgesehen sind, um in dem ringförmigen ersten Kern 2a-1 und zweiten Kern 2a-2 in vorbestimmten Intervallen in der Umfangsrichtung hervorzustehen, und die mehreren dritten Zähne 3b1 und vierten Zähne 3b2 vorgesehen sind, um in dem dritten Kern 2b-1 und dem vierten Kern 2b-2 in vorbestimmten Intervallen in der Umfangsrichtung hervorzustehen, kann der Sensor ähnlich zu einem Statorkern (laminierter Kern) eines Motors hergestellt werden, der in der radialen Richtung und der axialen Richtung verkleinert werden kann und mit geringen Kosten in Massenproduktion hergestellt werden kann.
Wie in 11 gezeigt ist, wenn die zweiten Zähne 3a2 und die vierten Zähne 3b2, die in der axialen Mittelrichtung über die Symmetrieebene M benachbart zueinander sind, zum gleichen Magnetpol in dem ersten Drehmomenterfassungsteil 7a und dem zweiten Drehmomenterfassungsteil 7b angeregt werden, haben die zweiten Zähne 3a2 und die vierten Zähne 3b2 an über die Symmetrieebene M in der axialen Mittelrichtung symmetrischen Positionen den gleichen Magnetpol, weshalb der Magnetpfad nicht zwischen dem zweiten Kern 2a-2 und dem vierten Kern 2b-2 über die Symmetrieebene M ausgebildet ist.
Wie in 12 gezeigt ist, wenn die zweiten Zähne 3a2 und die vierten Zähne 3b2, die in der axialen Mittelrichtung durch die Symmetrieebene M zueinander benachbart sind, zu unterschiedlichen Magnetpolen (N-Pol oder S-Pol) in dem ersten Drehmomenterfassungsteil 7a und dem zweiten Drehmomenterfassungsteil 7b angeregt werden, haben die zweiten Zähne 3a2 und die vierten Zähne 3b2 an über die Symmetrieebene M in der axialen Mittelrichtung symmetrischen Positionen unterschiedliche Magnetpole, weshalb Magnetpfade zwischen dem zweiten Kern 2a-2 und dem vierten Kern 2b-2 über die Symmetrieebene M ausgebildet sind. Jedoch sind dies Magnetpfadkomponenten die wenig zur Drehmomenterfassung beitragen. Demzufolge wird die Erfassungsempfindlichkeit kaum beeinträchtigt.
Ferner haben Magnetpfade, die in der Umfangsrichtung zwischen unterschiedlichen Magnetpolen (NA, SA) (NB, SB) ausgebildet sind, die in der Umfangsrichtung der Kerne 2 (der erste Kern 2a-1, der zweite Kern 2a-2, der dritte Kern 2b-1 und der vierte Kern 2b-2) in 11 und 12 ausgebildet sind, Magnetpfadkomponenten, die wenig zur Drehmomenterfassung beitragen. Demzufolge wird die Erfassungsempfindlichkeit kaum beeinträchtigt.
Es werden Vergleichsbeispiele bezüglich der vorstehenden Ausführungsformen gemäß 13 bis 15 erläutert. Nachfolgend wird eine vergleichende Erläuterung bezüglich entwickelter Ansichten des Kerns gegeben.
13 ist eine Vergleichsanordnungsansicht von Magnetpolen, die an den Zähnen durch Speisung ausgebildet werden, die nicht auf den Drehmomenterfassungssensor 1 von 1 angewendet werden kann. Wie in 3A und 3B gezeigt ist, werden die benachbarten Zähne 3 zu unterschiedlichen Polen (N-Pol oder S-Pol) angeregt und mehrere Magnetpfade, die mit irgendeiner Neigung von +45 Grad und -45 Grad bezüglich der axialen Mittelrichtung zwischen den Zähnen 3 und dem zugewandten zu erfassenden Objekt S sind durch Speisen der jeweiligen Spulen 5 ausgebildet. Andererseits sind in 13 Magnetpfade (SA-NA-SA) mit Neigungen von +45 Grad und -45 Grad bezüglich der axialen Mittelrichtung (die vertikale Richtung in der Zeichnung) jeweils in Zähnen 3, die auf beiden Seiten der Zähne 3 ausgebildet sind, in gestaffelter Anordnung in dem Kern 2 (dem ersten Kern 2a, dem zweiten Kern 2b) ausgebildet. In diesem Fall ist es schwierig das Drehmoment zu messen, das Richtungen von Drehmomentkomponenten, die zu messen sind, entgegengesetzt sind.
14 ist eine Vergleichsanordnungsansicht von Kernen und Magnetpolen, die an den Zähnen durch Speisung ausgebildet werden, die nicht auf den Drehmomenterfassungssensor 1 von 9 angewendet werden kann. 14 zeigt eine Anordnung, in der der erste Drehmomenterfassungsteil 7a und der zweite Drehmomenterfassungsteil 7b in der Anordnungsansicht der Magnetpfade und der Zähne des Drehmomenterfassungssensors 1 in 11 um eine Teilung (45 Grad) in der Umfangsrichtung verschoben sind und die ersten Zähne 3a1 und die zweiten Zähne 3a2 in dem ersten Drehmomenterfassungsteil 7a und die dritten Zähne 3b1 und die vierten Zähne 3b2 in dem zweiten Drehmomenterfassungsteil 7b nicht spiegelsymmetrisch bezüglich der Symmetrieebene M angeordnet sind. In diesem Fall sind Magnetpfade (NB-SA, NA-SB), die zwischen den zweiten Zähnen 3a2 des zweiten Kerns 2a-2 und den vierten Zähnen 3b2 des vierten Kerns 2b-2 bei +45 Grad und -45 Grad kreuzen, ausgebildet und Magnetpfade (NB-SA, NA-SB) von +45 Grad und Magnetpfade (NB-SB) von -45 Grad von demselben Magnetpol (NB, SB) ausgebildet, wodurch Magnetflüsse aufgehoben sind und nicht zur Messung beitragen, was Erfassungsempfindlichkeit reduziert.
15 ist eine Vergleichsanordnungsansicht von Kernen und Magnetpolen, die an den Zähnen durch Speisung ausgebildet werden, die nicht auf den Drehmomenterfassungssensor 1 von 9 angewendet werden können. Die ersten Zähne 3a1 und die zweiten Zähne 3a2 in dem ersten Drehmomenterfassungsteil 7a und die dritten Zähne 3b1 und die vierten Zähne 3b2 in dem zweiten Drehmomenterfassungsteil 7b sind spiegelsymmetrisch bezüglich der Symmetrieebene M in der Anordnungsansicht der Magnetpfade und der Zähne des Drehmomenterfassungssensors 1 in 11 angeordnet. Jedoch haben die ersten Zähne 3a1 (SA), die in der Umfangsrichtung des ersten Kerns 2a-1 angeordnet sind, und die dritten Zähne 3b1 (SB), die in der Umfangsrichtung des dritten Kern 2b-1 angeordnet sind, den gleichen Magnetpol.
In diesem Fall sind die Magnetpfade von + 45 Grad (NA-SA) und die Magnetpfade von -45 Grad (NA-SA) jeweils zwischen den ersten Zähnen 3a1 und die zweiten Zähnen 3a2 ausgebildet, die in gestaffelter Anordnung in dem ersten Kern 2a-1 und dem zweiten Kern 2a-2 beispielsweise in dem ersten Drehmomenterfassungsteil 7a angeordnet sind. Ebenso sind die Magnetpfade von +45 Grad (NB-SB) und die Magnetpfade von -45 Grad (NB-SB) jeweils zwischen den dritten Zähnen 3b1 und den vierten Zähnen 3b2 ausgebildet, die in gestaffelter Anordnung in dem dritten Kern 2b-1 und dem vierten Kern 2b-2 in dem zweiten Drehmomenterfassungsteil 7b vorgesehen sind. In diesem Fall, wenn die zweiten Zähne 3a2 und die vierten Zähne 3b2, die in der axialen Mittelrichtung durch die Symmetrieebene zueinander benachbart sind, zu dem gleichen Magnetpol in dem ersten Drehmomenterfassungsteil 7a und dem zweiten Drehmomenterfassungsteil 7b angeregt werden, haben die zweiten Zähne 3a2 und die vierten Zähne 3b2, die symmetrische Positionen in der axialen Mittelrichtung des zu erfassenden Objekts S über die Symmetrieebene M haben, den gleichen Magnetpol. Demnach ist der Magnetpfad nicht zwischen dem zweiten Kern 2a-2 und dem vierten Kern 2b-2 über die Symmetrieebene M ausgebildet. In dem ersten Kern 2a-1 und dem zweiten Kern 2a-2 sind die Magnetpfade mit Neigungen von +45 Grad und -45 Grad (SA-NA-SA) bezüglich der axialen Mittelrichtung (die vertikale Richtung in der Zeichnung) jeweils in Zähnen ausgebildet, die auf beiden Seiten in den ersten Zähnen 3a1 und den zweiten Zähnen 3a2 benachbart sind. Ähnlich sind in dem dritten Kern 2b-1 und dem vierten Kern 2b-2 die Magnetpfade mit Neigungen von +45 Grad und - 45 Grad (SA-NA-SA) bezüglich der axialen Mittelrichtung (die vertikale Richtung in der Zeichnung) des zu erfassenden Objekts S jeweils in den Zähnen ausgebildet, die auf beiden Seiten in den dritten Zähne 3b1 und den vierten Zähnen 3b2 ausgebildet sind. In diesem Fall ist es schwierig das Drehmoment zu messen, das Richtungen von Drehmomentkomponenten, die zu messen sind, entgegengesetzt sind.
Wie vorstehend erläutert ist, sind die mehreren Zähne 3 vorgesehen, um in gestaffelter Anordnung in dem ringförmigen Kern 2 in der Umfangsrichtung hervorzustehen. Demnach kann der Sensor auf ähnliche Weise zu Herstellungsverarbeitungen des Statorkerns (laminierter Kern) des Motors hergestellt werden, der in der radialen Richtung verkleinert werden kann und mit niedrigen Kosten in Massenproduktion hergestellt werden kann. Ferner können die mehreren Zähne 3 vorgesehen sein, um in gestaffelter Anordnung in der Umfangsrichtung hervorzustehen. Demnach kann Erzeugung von Druckspannung oder Zugspannung über den gesamten Umfang des zu erfassenden Objekts S erfasst werden.
In dem Fall, in dem der erste Drehmomenterfassungsteil 7a, in dem die mehreren Magnetpfade mit der Neigung von +45 Grad bezüglich der axialen Richtung des zu erfassenden Objekts S ausgebildet sind, und der zweite Drehmomenterfassungsteil 7b, in dem die mehreren Magnetpfade mit der Neigung von -45 Grad bezüglich der axialen Richtung des zu erfassenden Objekts S ausgebildet sind, spiegelsymmetrisch bezüglich der Symmetrieebene M gestapelt sind, die orthogonal zur axialen Mittelrichtung ist, kann Erzeugung von Druckspannung und Zugspannung über den gesamten Umfang des zu erfassenden Objekts S erfasst werden.
Der Drehmomenterfassungssensor, der das Drehmoment des zu erfassenden Objekts S, die eine solide Welle ist, erfasst, wurde in den vorstehenden Ausführungsformen beschrieben und es ist ebenso bevorzugt, das Drehmoment einer hohlen Welle als das zu erfassende Objekt S zu erfassen. In diesem Fall sind die Zähne 3 hin zu einer Außenseite in der radialen Richtung von den ringförmigen Kernrückenabschnitten 2a1, 2b1 als die Form des Kerns ausgebildet.
In 16A bis 16C sind der ringförmig erste Kern 2a, der Zwischenkern 2c und der zweite Kern 2b integral in dem Kern 2 gestapelt. In dem ersten Kern 2a sind beispielsweise insgesamt vier erste Zähne 3a1 vorgesehen, um in dem ringförmigen Kernrückenabschnitt 2a1 mit einer vorbestimmten Phasendifferenz in der Umfangsrichtung sowie hin zur Außenseite in der radialen Richtung an gegenüberliegenden Positionen hervorzustehen. In dem zweiten Kern 2b sind beispielsweise insgesamt vier zweite Zähne 3a2 vorgesehen, um in dem ringförmigen Kernrückenabschnitt 2b1 mit einer vorbestimmten Phasendifferenz in der Umfangsrichtung sowie hin zur Außenseite in der radialen Richtung an gegenüberliegenden Positionen hervorzustehen. Die ersten Spulen 5a sind um die ersten Zähne 3a1 durch bzw. über die ersten Isolatoren 4a1 gewickelt und die zweiten Spulen 5b sind um die zweiten Zähne 3a2 durch bzw. über die zweiten Isolatoren 4a2 gewickelt. Der erste Kern 2a und der zweite Kern 2b sind durch bzw. über den Zwischenkern 2c gestapelt und die ersten Zähne 3a1 und die zweiten Zähne 3a2 sind mit der Phasendifferenz von 45 Grad in der Umfangsrichtung gestapelt um beispielsweise vier Paare von Zähnen zu ergeben.
Der vorstehend beschriebene Drehmomenterfassungssensor 1 ist konzentrisch in ein Hohlloch des zu erfassenden Objekts S (hohle Welle) eingeführt und die ersten Zähne 3a1 und die zweiten Zähne 3a2 sind so angebracht, um einer Innenumfangsoberfläche des zu erfassenden Objekts S zugewandt zu sein, wie in 16B und 16C gezeigt ist. Demzufolge sind Magnetkreis einschließlich des zu erfassenden Objekts S zwischen den ersten Zähnen 3a1 und den zweiten Zähnen 3a2 ausgebildet, die in der gestaffelten Anordnung vorgesehen sind, wie in 16A gezeigt ist, und Drehmomentvariation kann aus den Magnetpfadkomponente von ±45 Grad erfasst werden.
Wie vorstehend beschrieben ist, kann der Sensor Drehmomentvariation von nicht nur der soliden Welle, sondern ebenso der hohlen Welle als das zu erfassende Objekt S erfassen, was Vielseitigkeit verbessert.
Der Kern 2 und die Zähne 3 in dem laminierten Typ wurden erläutert. Jedoch sind der Kern 2 und die Zähne 3 nicht darauf beschränkt, sondern können durch maschinelles Bearbeiten oder Drahtschneiden eines blockförmigen magnetischen Materials oder andere Verfahren ausgebildet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 6483778 [0003]

Claims

Drehmomenterfassungssensor (1), der eine Variation magnetischer Permeabilität durch Variation von Spulenimpedanz in Magnetkreisen misst, die zwischen einem Kern (2) und einem zu erfassenden Objekt (S) durch Speisen von Spulen (5) ausgebildet sind, die um Zähne gewickelt sind, die vorgesehen sind, um von dem ringförmigen Kern (2), der um das zu erfassende Objekt (S) herum vorgesehen ist, an mehreren Stellen hervorzustehen, wobei mehrere Zähne (3a1, 3a2) vorgesehen sind, um in gestaffelter Anordnung in dem ringförmigen Kern (2) in einer Umfangsrichtung hervorzustehen, die Spulen (5) um die jeweiligen Zähne (3a1, 3a2) gewickelt sind, und wenn die jeweiligen Spulen (5) gespeist werden, entsprechende Zähne (3a1, 3a2) angeregt werden, um dabei mehrere Magnetkreise mit einer Neigung von +45 Grad oder -45 Grad bezüglich einer axialen Mittelrichtung des zu erfassenden Objekts (S) zwischen den Zähnen und dem zugewandten zu erfassenden Objekt (S) auszubilden.
Drehmomenterfassungssensor (1) gemäß Anspruch 1, wobei die Spulen (5), die mit einer gleichen Speiseschaltung (6) in Serie verbunden sind, um die mehreren Zähne (3a1, 3a2) gewickelt sind, und die Zähne (3a1, 3a2), die in der Umfangsrichtung benachbart zueinander sind, abwechselnd zu N-Polen und S-Polen angeregt werden.
Drehmomenterfassungssensor (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Kern (2) einen ersten Kern (2a), einen Zwischenkern (2c) und einen zweiten Kern (2b) beinhaltet, die mehreren ersten Zähne (3a1), die in dem ersten Kern (2a) in der Umfangsrichtung ausgebildet sind, und die mehreren zweiten Zähne (3a2), die in dem zweiten Kern (2b) in der Umfangsrichtung ausgebildet sind, durch den Zwischenkern (2c) gestapelt sind, und die ersten Zähne (3a1) und die zweiten Zähne (3a2) vorgesehen sind, um in gestaffelter Anordnung in der Umfangsrichtung hervorzustehen.
Drehmomenterfassungssensor (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Drehmomenterfassungssensor (1) ein Selbsterregungssensor ist, der Variation magnetischer Permeabilität durch Variation von Spulenimpedanz in Magnetkreisen misst, die zwischen Zähnen und dem zu erfassenden Objekt (S) durch Speisen der Spulen (5) ausgebildet sind, die um die mehreren Zähne (3a1, 3a2) herumgewickelt sind, die vorgesehen sind, um in dem Kern (2) in gestaffelter Anordnung hervorzustehen.
Drehmomenterfassungssensor (1), der eine Variation magnetischer Permeabilität durch Variation von Spulenimpedanz in Magnetkreisen misst, die zwischen mehreren ringförmigen Kernen (2), die um ein zu erfassendes Objekt vorgesehen sind, und dem zu erfassenden Objekt (S) durch Speisen von Spulen ausgebildet sind, die um Zähne gewickelt sind, die vorgesehen sind, um von den mehreren ringförmigen Kernen (2) an mehreren Stellen hervorzustehen, wobei der Drehmomenterfassungssensor aufweist: einen ersten Drehmomenterfassungsteil (7a), der einen ersten Kern (2a-1), einen Zwischenkern (2c1) und einen zweiten Kern (2a-2) beinhaltet, wobei in dem ersten Drehmomenterfassungsteil mehrere erste Zähne (3a1), die in dem ersten Kern (2a-1) in einer Umfangsrichtung ausgebildet sind, und mehrere zweite Zähne (3a2), die in dem zweiten Kern (2a-2) in der Umfangsrichtung ausgebildet sind, durch den Zwischenkern (2c1) gestapelt sind, die ersten Zähne (3a1) und die zweiten Zähne (3a2) vorgesehen sind, um in der Umfangsrichtung in gestaffelter Anordnung hervorzustehen, Spulen (5a) jeweils um die jeweiligen Zähne (3a1, 3a2) gewickelt sind, die Zähne durch Speisung der jeweiligen Spulen (5b) angeregt werden und mehrere Magnetkreise mit einer Neigung von +45 Grad bezüglich einer axialen Mittelrichtung zwischen den Zähnen und dem zugewandten zu erfassenden Objekt (S) ausgebildet sind; und einen zweiten Drehmomenterfassungsteil (7b), der einen dritten Kern (2b-1), einen Zwischenkern (2c2) und einen vierten Kern (2b-2) beinhaltet, wobei in dem zweiten Drehmomenterfassungsteil mehrere dritte Zähne (3b1), die in dem dritten Kern (2b-1) in der Umfangsrichtung ausgebildet sind, und mehrere vierte Zähne (3b2), die in dem vierten Kern (2b-2) in der Umfangsrichtung ausgebildet sind, durch den Zwischenkern (2c2) gestapelt sind, die dritten Zähne (3b1) und die vierten Zähne (3b2) vorgesehen sind, um in der Umfangsrichtung in gestaffelter Anordnung hervorzustehen, Spulen (5b) jeweils um die jeweiligen Zähne (3b1, 3b2) gewickelt sind, die Zähne durch Speisung der jeweiligen Spulen (5b) angeregt werden und mehrere Magnetkreise mit einer Neigung von - 45 Grad bezüglich der axialen Mittelrichtung zwischen den Zähnen und dem zugewandten zu erfassenden Objekt (S) ausgebildet sind. wobei der erste Drehmomenterfassungsteil (7a) und der zweite Drehmomenterfassungsteil (7b) durch einen Zwischenkern (2c3) so gestapelt sind, dass der erste Drehmomenterfassungsteil (7a) und der zweite Drehmomenterfassungsteil (7b) spiegelsymmetrisch bezüglich einer Symmetrieebene (M) angeordnet sind, die orthogonal zur axialen Mittelrichtung des zu erfassenden Objekts (S) ist.
Drehmomenterfassungssensor (1) gemäß Anspruch 5, wobei in dem ersten Drehmomenterfassungsteil (7a) und dem zweiten Drehmomenterfassungsteil (7b), die Zähne (3a2) (3b2), die in der axialen Mittelrichtung durch die Symmetrieebene (M) zueinander benachbart sind, zu dem gleichen Magnetpol angeregt werden.
Drehmomenterfassungssensor (1) gemäß Anspruch 5, wobei in dem ersten Drehmomenterfassungsteil (7a) und dem zweiten Drehmomenterfassungsteil (7b), die Zähne (3a2) (3b2), die in der axialen Mittelrichtung durch die Symmetrieebene (M) zueinander benachbart sind, zu unterschiedlichen Magnetpolen angeregt werden.
Drehmomenterfassungssensor (1) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei der erste Drehmomenterfassungsteil (7a) und der zweite Drehmomenterfassungsteil (7b) Selbsterregungssensoren sind, die Variation magnetischer Permeabilität durch Variation von Spulenimpedanz in Magnetkreisen messen, die zwischen den Zähnen (3a1, 3a2, 3b2, 3b1) und dem zu erfassenden Objekt (S) durch jeweiliges Speisen der Spulen (5a, 5b) ausgebildet werden, die um die Zähne gewickelt sind, die vorgesehen sind, um in den mehreren Kernen (2a-1, 2a-2, 2b-2, 2b-1) in gestaffelter Anordnung hervorzustehen.