JP2000114615A - 磁歪検出型力センサ - Google Patents
磁歪検出型力センサInfo
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- JP2000114615A JP2000114615A JP10288218A JP28821898A JP2000114615A JP 2000114615 A JP2000114615 A JP 2000114615A JP 10288218 A JP10288218 A JP 10288218A JP 28821898 A JP28821898 A JP 28821898A JP 2000114615 A JP2000114615 A JP 2000114615A
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- magnetostrictive
- magnetostriction
- housing case
- force sensor
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/12—Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress
- G01L1/127—Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress by using inductive means
-
- G—PHYSICS
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- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/12—Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress
- G01L1/125—Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress by using magnetostrictive means
Abstract
(57)【要約】
【構成】 基板１２に、円柱状の磁歪素子１４およびこ
の磁歪素子を同軸状に挿入する円筒状の磁歪検出コイル
１６を接着剤等で貼り付け固定するとともに、磁性体に
より形成されるハウジングケース２０を基板１２に取付
けて磁歪素子１４および磁歪検出コイル１６を略密封状
態に収納する。このハウジングケース２０には磁歪素子
１４の先端面と面接触する突出部２８および測定対象物
に当接する球状端面３２を形成している。 【効果】 ハウジングケース２０の球状端面３２で圧縮
応力は分散され、磁歪素子１４に過大な応力が作用せず
耐衝撃性は向上する。また、磁束の漏洩はなくなり、測
定精度も良くなる。
の磁歪素子を同軸状に挿入する円筒状の磁歪検出コイル
１６を接着剤等で貼り付け固定するとともに、磁性体に
より形成されるハウジングケース２０を基板１２に取付
けて磁歪素子１４および磁歪検出コイル１６を略密封状
態に収納する。このハウジングケース２０には磁歪素子
１４の先端面と面接触する突出部２８および測定対象物
に当接する球状端面３２を形成している。 【効果】 ハウジングケース２０の球状端面３２で圧縮
応力は分散され、磁歪素子１４に過大な応力が作用せず
耐衝撃性は向上する。また、磁束の漏洩はなくなり、測
定精度も良くなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は磁歪検出型力センサに
関し、特にたとえば磁歪素子を用いて外部応力を検出す
る磁歪検出型力センサに関する。
関し、特にたとえば磁歪素子を用いて外部応力を検出す
る磁歪検出型力センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の磁歪検出型力センサ１は、たとえ
ば図２に示すように、取付基板を兼用する円筒状の収納
ケース２にコイルボビン３に巻回された磁歪検出コイル
４を挿入配置するとともに、コイルボビン３に円柱状の
磁歪素子５を収納し、さらに、この磁歪素子５の端部に
球状端面６を有するキャップ体７を設けている。
ば図２に示すように、取付基板を兼用する円筒状の収納
ケース２にコイルボビン３に巻回された磁歪検出コイル
４を挿入配置するとともに、コイルボビン３に円柱状の
磁歪素子５を収納し、さらに、この磁歪素子５の端部に
球状端面６を有するキャップ体７を設けている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の磁歪検出型力セ
ンサ１は、上述のような構造のため、たとえば測定対象
物８からの荷重力はキャップ体７を介して全て磁歪素子
５に加わることになり、衝撃性に対して弱いという欠点
があった。また、磁歪素子５を収納する収納ケース２と
キャップ体７との間に間隙が存在するために、十分な磁
路が確保できず磁束が漏れることになり、検出精度が悪
くなるという問題もある。
ンサ１は、上述のような構造のため、たとえば測定対象
物８からの荷重力はキャップ体７を介して全て磁歪素子
５に加わることになり、衝撃性に対して弱いという欠点
があった。また、磁歪素子５を収納する収納ケース２と
キャップ体７との間に間隙が存在するために、十分な磁
路が確保できず磁束が漏れることになり、検出精度が悪
くなるという問題もある。
【０００４】それゆえに、この発明の主たる目的は、耐
衝撃性に優れた小型でしかも精度の良い磁歪検出型力セ
ンサを提供することである。
衝撃性に優れた小型でしかも精度の良い磁歪検出型力セ
ンサを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明は、磁性体で構
成される基板、この基板に設けた柱状の磁歪素子、磁歪
素子を同軸状に挿入する筒状の磁歪検出コイル、および
磁歪検出コイルを覆うように基板に設けられかつ磁歪素
子の先端面に接触するハウジングケースを備える、磁歪
検出型力センサである。
成される基板、この基板に設けた柱状の磁歪素子、磁歪
素子を同軸状に挿入する筒状の磁歪検出コイル、および
磁歪検出コイルを覆うように基板に設けられかつ磁歪素
子の先端面に接触するハウジングケースを備える、磁歪
検出型力センサである。
【０００６】
【作用】強磁性体の基板に設けた柱状の磁歪素子および
この素子を挿入する磁歪検出コイルを、球状端面を有す
るハウジングケースで収納保護しているので、測定対象
物からの圧縮応力は球状端面により磁歪素子と基板に分
散する。また、ハウジングケースにより磁路が確保され
るので磁束の漏れもない。
この素子を挿入する磁歪検出コイルを、球状端面を有す
るハウジングケースで収納保護しているので、測定対象
物からの圧縮応力は球状端面により磁歪素子と基板に分
散する。また、ハウジングケースにより磁路が確保され
るので磁束の漏れもない。
【０００７】
【発明の効果】この発明によれば、磁歪素子に加わる外
部応力を減少でき、耐荷重性および耐衝撃性が向上す
る。また、理想的な磁路を構成でき、センシング感度が
向上し、周囲の磁場の影響を遮断する。さらに、センサ
の小型化も可能となる。この発明の上述の目的，その他
の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の
実施例の詳細な説明により一層明らかとなろう。
部応力を減少でき、耐荷重性および耐衝撃性が向上す
る。また、理想的な磁路を構成でき、センシング感度が
向上し、周囲の磁場の影響を遮断する。さらに、センサ
の小型化も可能となる。この発明の上述の目的，その他
の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の
実施例の詳細な説明により一層明らかとなろう。
【０００８】
【実施例】図１で示されるこの発明の一実施例の磁歪検
出型力センサ１０は、強度の高い磁性体、たとえばフェ
ライト系磁性材料で構成された方形状の基板１２，この
基板１２の中央部に接着剤等を用いて貼り付け固定され
た応力により透磁率が変化する円柱状の磁歪素子１４，
この磁歪素子１４を同軸状に挿入するとともに、基板１
２に固定される円筒状の磁歪検出コイル１６およびこの
基板１２に開口端面１８が固定されて磁歪素子１４と磁
歪検出コイル１６を収納保護するハウジングケース２０
を含む。
出型力センサ１０は、強度の高い磁性体、たとえばフェ
ライト系磁性材料で構成された方形状の基板１２，この
基板１２の中央部に接着剤等を用いて貼り付け固定され
た応力により透磁率が変化する円柱状の磁歪素子１４，
この磁歪素子１４を同軸状に挿入するとともに、基板１
２に固定される円筒状の磁歪検出コイル１６およびこの
基板１２に開口端面１８が固定されて磁歪素子１４と磁
歪検出コイル１６を収納保護するハウジングケース２０
を含む。
【０００９】磁歪素子１４は、希土類金属元素および鉄
を含有する磁歪材料、すなわち、磁界印加により変位が
生じる材料、また、変位を与えることにより磁界が発生
するという逆磁歪（ビラリ効果）を有する材料で、たと
えばＮｉ−Ｆｅ系磁歪材料、ＲＦｅ系磁歪材料等で構成
される。特に、磁歪量が極めて大きく超磁歪材料と呼ば
れるＲＦｅ系磁歪材料で構成することが望ましい。この
場合は、極めて大きな磁気抵抗の変化、大きな出力電
圧、安定した温度特性等を有するセンサが得られる。
を含有する磁歪材料、すなわち、磁界印加により変位が
生じる材料、また、変位を与えることにより磁界が発生
するという逆磁歪（ビラリ効果）を有する材料で、たと
えばＮｉ−Ｆｅ系磁歪材料、ＲＦｅ系磁歪材料等で構成
される。特に、磁歪量が極めて大きく超磁歪材料と呼ば
れるＲＦｅ系磁歪材料で構成することが望ましい。この
場合は、極めて大きな磁気抵抗の変化、大きな出力電
圧、安定した温度特性等を有するセンサが得られる。
【００１０】また、磁歪検出コイル１６は両端にフラン
ジ部２２および２２を有する円筒状コイルボビン２４
に、通常のエナメル被覆された適宜の太さの銅線からな
るコイル２６を巻回して構成され、コイルボビン２４を
含む長さは磁歪素子１４の長さよりも長い寸法としてい
る。さらに、ハウジングケース２０は磁性体により有底
円筒状に構成され内底面側の中央部には磁歪素子１４と
略同径で磁歪素子１４の端面に接触する円柱状の突出部
２８を有しかつ測定対象物３０に当接する外面側に球状
端面３２を形成している。そして、磁歪素子１４とこの
磁歪素子１４を同軸状に挿入する磁歪検出コイル１６は
基板１２およびハウジングケース２０により略密封状態
に収納されている。また、ハウジングケース２０の内面
側に形成された円柱状の突出部２８は磁歪検出コイル１
６に挿入されて磁歪素子１４の端面と突き合わせ状態で
接触している。
ジ部２２および２２を有する円筒状コイルボビン２４
に、通常のエナメル被覆された適宜の太さの銅線からな
るコイル２６を巻回して構成され、コイルボビン２４を
含む長さは磁歪素子１４の長さよりも長い寸法としてい
る。さらに、ハウジングケース２０は磁性体により有底
円筒状に構成され内底面側の中央部には磁歪素子１４と
略同径で磁歪素子１４の端面に接触する円柱状の突出部
２８を有しかつ測定対象物３０に当接する外面側に球状
端面３２を形成している。そして、磁歪素子１４とこの
磁歪素子１４を同軸状に挿入する磁歪検出コイル１６は
基板１２およびハウジングケース２０により略密封状態
に収納されている。また、ハウジングケース２０の内面
側に形成された円柱状の突出部２８は磁歪検出コイル１
６に挿入されて磁歪素子１４の端面と突き合わせ状態で
接触している。
【００１１】上述の構成において、測定対象物３０より
ハウジングケース２０に圧縮応力が加えられた場合、こ
の圧縮応力はハウジングケース２０の球状端面３２によ
り突出部２８および開口端面１８に分散するので、磁歪
素子１４に直接作用する応力は小さくなる。すなわち、
圧縮応力の大きさをＦ、ハウジングケース２０の突出部
２８と開口端面１８の各平坦面の面積をＳ１およびＳ２
とすると、突出部２８に作用する圧縮応力Ｆ１＝Ｆ×Ｓ
１／（Ｓ１＋Ｓ２）となり、また、開口端面１８に作用
する圧縮応力Ｆ２＝Ｆ×Ｓ２／（Ｓ１＋Ｓ２）となる。
そして、突出部２８に働く圧縮応力Ｆ１により磁歪素子
１４に歪み変位が生じると、磁歪素子１４の透磁率が変
化する。このため、磁歪素子１４の磁束密度が変化し、
磁歪検出コイル１６と鎖交する磁束が変化し、磁歪検出
コイル１６のインダクタンスが変化する。このインダク
タンスの変化から磁歪素子１４に印加された外部応力や
トルクの大きさを検知することができる。
ハウジングケース２０に圧縮応力が加えられた場合、こ
の圧縮応力はハウジングケース２０の球状端面３２によ
り突出部２８および開口端面１８に分散するので、磁歪
素子１４に直接作用する応力は小さくなる。すなわち、
圧縮応力の大きさをＦ、ハウジングケース２０の突出部
２８と開口端面１８の各平坦面の面積をＳ１およびＳ２
とすると、突出部２８に作用する圧縮応力Ｆ１＝Ｆ×Ｓ
１／（Ｓ１＋Ｓ２）となり、また、開口端面１８に作用
する圧縮応力Ｆ２＝Ｆ×Ｓ２／（Ｓ１＋Ｓ２）となる。
そして、突出部２８に働く圧縮応力Ｆ１により磁歪素子
１４に歪み変位が生じると、磁歪素子１４の透磁率が変
化する。このため、磁歪素子１４の磁束密度が変化し、
磁歪検出コイル１６と鎖交する磁束が変化し、磁歪検出
コイル１６のインダクタンスが変化する。このインダク
タンスの変化から磁歪素子１４に印加された外部応力や
トルクの大きさを検知することができる。
【００１２】したがって、磁歪検出コイル１６のインダ
クタンスの変化を検出することにより、測定対象物３０
からハウジングケース２０の球状端面３２に付加された
圧縮応力Ｆ（＝Ｆ１＋Ｆ２）の大きさが測定される。ま
た、基板１２および磁性体で構成されたハウジングケー
ス２０により磁歪素子１４との間で空隙のない完全な磁
路が形成されるので、磁束の漏洩はなく測定誤差も解消
される。その結果、測定精度も一段と向上する。
クタンスの変化を検出することにより、測定対象物３０
からハウジングケース２０の球状端面３２に付加された
圧縮応力Ｆ（＝Ｆ１＋Ｆ２）の大きさが測定される。ま
た、基板１２および磁性体で構成されたハウジングケー
ス２０により磁歪素子１４との間で空隙のない完全な磁
路が形成されるので、磁束の漏洩はなく測定誤差も解消
される。その結果、測定精度も一段と向上する。
【００１３】なお、この発明による磁歪検出型力センサ
１０の用途例としては、たとえば電動モータおよびその
電源となるバッテリを搭載した電動補助自転車（アシス
ト電動自転車）において、踏力トルクセンサとして使用
される。この場合、センサは自転車のペダル部に取り付
けられて踏力トルクを検出し、必要に応じて電動モータ
より補助動力を付加して坂道等の走行を容易とする。ま
た、他の用途例としては、マイコンを用いた全自動洗濯
機において、洗濯物の重量を検出する重量センサとして
使用される。そして、この場合にはセンサにより検出さ
れた洗濯物の重量に応じて洗濯時間等が自動的に設定さ
れることになる。
１０の用途例としては、たとえば電動モータおよびその
電源となるバッテリを搭載した電動補助自転車（アシス
ト電動自転車）において、踏力トルクセンサとして使用
される。この場合、センサは自転車のペダル部に取り付
けられて踏力トルクを検出し、必要に応じて電動モータ
より補助動力を付加して坂道等の走行を容易とする。ま
た、他の用途例としては、マイコンを用いた全自動洗濯
機において、洗濯物の重量を検出する重量センサとして
使用される。そして、この場合にはセンサにより検出さ
れた洗濯物の重量に応じて洗濯時間等が自動的に設定さ
れることになる。
【図１】この発明の一実施例を示す磁歪検出型力センサ
の図解図である。
の図解図である。
【図２】図１に相当する従来例の図解図である。
１０ …磁歪検出型力センサ １２ …基板 １４ …磁歪素子 １６ …磁歪検出コイル ２０ …ハウジングケース ２８ …突出部 ３２ …球状端面
Claims (5)
- 【請求項１】磁性体で形成される基板、 前記基板に設けた柱状の磁歪素子、 前記磁歪素子を同軸状に挿入する筒状の磁歪検出コイ
ル、および前記磁歪検出コイルを覆うように前記基板に
設けられ、かつ前記磁歪素子の先端面に接触するハウジ
ングケースを備える、磁歪検出型力センサ。 - 【請求項２】前記磁歪検出コイルは前記磁歪素子より突
出する、請求項１記載の磁歪検出型力センサ。 - 【請求項３】前記ハウジングケースは内面側に前記磁歪
素子の先端面に当接する突出部を含む、請求項１または
２記載の磁歪検出型力センサ。 - 【請求項４】前記ハウジングケースは外面側に球状端面
を含む、請求項１ないし３のいずれかに記載の磁歪検出
型力センサ。 - 【請求項５】前記ハウジングケースは磁性体により形成
される、請求項１ないし４のいずれかに記載の磁歪検出
型力センサ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10288218A JP2000114615A (ja) | 1998-10-09 | 1998-10-09 | 磁歪検出型力センサ |
| EP99119715A EP0992776A1 (en) | 1998-10-09 | 1999-10-05 | Magnetostriction detection type sensor |
| US09/414,433 US6389911B1 (en) | 1998-10-09 | 1999-10-07 | Magnetostriction detection type sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10288218A JP2000114615A (ja) | 1998-10-09 | 1998-10-09 | 磁歪検出型力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000114615A true JP2000114615A (ja) | 2000-04-21 |
Family
ID=17727356
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10288218A Withdrawn JP2000114615A (ja) | 1998-10-09 | 1998-10-09 | 磁歪検出型力センサ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6389911B1 (ja) |
| EP (1) | EP0992776A1 (ja) |
| JP (1) | JP2000114615A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006030172A (ja) * | 2004-06-14 | 2006-02-02 | Yamaha Motor Co Ltd | 磁歪式荷重センサ |
| JP2017135977A (ja) * | 2013-02-06 | 2017-08-03 | グレート プレインズ ディーゼル テクノロジーズ，エル．シー． | 磁歪アクチュエータ |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7081801B2 (en) * | 2004-03-05 | 2006-07-25 | Key Safety Systems, Inc. | Magnetostrictive stress wave sensor |
| US7104137B2 (en) * | 2004-04-20 | 2006-09-12 | Delphi Technologies, Inc. | Magnetostrictive fluid-pressure sensor |
| US20060157240A1 (en) * | 2004-10-14 | 2006-07-20 | Shaw Brian S | Methods and apparatus for monitoring components of downhole tools |
| CN113566870B (zh) * | 2021-07-20 | 2024-01-26 | 安徽理工大学 | 一种超磁致伸缩传感器自动检测装置及其检测方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4161665A (en) * | 1977-12-27 | 1979-07-17 | General Motors Corporation | Magnetostrictive engine detonation sensor |
| JPH0719971A (ja) * | 1993-05-07 | 1995-01-20 | Unisia Jecs Corp | トルク検出装置 |
| US5396266A (en) * | 1993-06-08 | 1995-03-07 | Technical Research Associates, Inc. | Kinesthetic feedback apparatus and method |
| US5952823A (en) * | 1996-03-22 | 1999-09-14 | Mts Systems Corporation | Magnetostrictive linear displacement transducer for a shock absorber |
-
1998
- 1998-10-09 JP JP10288218A patent/JP2000114615A/ja not_active Withdrawn
-
1999
- 1999-10-05 EP EP99119715A patent/EP0992776A1/en not_active Withdrawn
- 1999-10-07 US US09/414,433 patent/US6389911B1/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006030172A (ja) * | 2004-06-14 | 2006-02-02 | Yamaha Motor Co Ltd | 磁歪式荷重センサ |
| JP4726549B2 (ja) * | 2004-06-14 | 2011-07-20 | ヤマハ発動機株式会社 | 磁歪式荷重センサ |
| JP2017135977A (ja) * | 2013-02-06 | 2017-08-03 | グレート プレインズ ディーゼル テクノロジーズ，エル．シー． | 磁歪アクチュエータ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6389911B1 (en) | 2002-05-21 |
| EP0992776A1 (en) | 2000-04-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060110 |