JP2003511691A - トルク測定装置 - Google Patents

トルク測定装置

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JP2003511691A
JP2003511691A JP2001530548A JP2001530548A JP2003511691A JP 2003511691 A JP2003511691 A JP 2003511691A JP 2001530548 A JP2001530548 A JP 2001530548A JP 2001530548 A JP2001530548 A JP 2001530548A JP 2003511691 A JP2003511691 A JP 2003511691A
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ラッツ アクセル メイ
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ファースト テクノロジー アーゲー
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    • G01—MEASURING; TESTING
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Abstract

(57)【要約】 シャフト（６１）内のトルクは、周方向又は長手方向に磁化されたシャフト（６１）の一体的変換領域（６４、３２）により発生するトルク依存磁界を検出する非接触型センサー（２３、２４）により検出される。シャフト（６１）はモータ（６３）により駆動され、干渉性磁界として作用する長手方向磁界（６０）を受ける。本発明の一実施形態では、コイル（Ｌ１、Ｌ２；Ｌ３、Ｌ４）が励磁され、干渉性磁界（６０）を補償するために反対に作用する磁界を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 発明の分野 本発明は、駆動シャフト内に発生するトルクの測定に関するものである。さら
に詳しくは、本発明は、磁気変換器を用いた非接触型測定に関し、干渉性磁界の
影響を除去するかあるいは回避するための補償を行おうとするものである。
【０００２】 発明の背景 従来、トルク測定のために磁気変換素子を用いることが提案されており、該変
換素子はトルクを受けるシャフトに取り付けられたリング又はシャフト自身であ
った。これに関しては、米国特許第５，３５１，５５５号、同５，４６５，６２
７号及び同５，５２０，０５９号、並びに公開されたＰＣＴ出願ＷＯ９９／２１
１５０、同ＷＯ９９／２１１５１及び同ＷＯ９９／５６０９９を参照されたい。
これらの明細書において、リング又はシャフトは周方向に磁化された磁気弾性材
料からなる。すなわち、磁化はシャフトの周りに閉ループを形成する。このよう
な変換素子が本発明の実施において使用可能である場合、他のパターンの磁化も
使用可能であり、また他の形状の変換素子も用いることができる。本発明の実施
において使用することができる他のパターンの１つは、変換領域の長手方向の磁
化である。長手方向の磁化の１つの形態は、２０００年８月１４日に出願され、
公開番号ＷＯ／ として公開された国際出願ＰＣＴ／ＧＢ００／０３１１９に開
示されている
【０００３】 上記で略述した種類の磁気変換素子を利用した変換システムの特徴は、該変換
素子により提供されるトルク依存成分が該変換素子と近接しているが接触はして
いない１以上のセンサーにより検出できることである。非接触型センサー構成は
回転シャフトのトルク測定において特に評価されるべきものである。
【０００４】 上記技術は磁気的原理に基づいており、従って、例えば電気モータにより発生
する磁界のような他の干渉性磁界により影響を受ける。ある場合には、非常に強
い磁界が検出系の長手軸に存在しているときに、シャフトのトルクを測定するこ
とが望まれる。この性質の典型的な応用は、モータから突出するシャフトを有す
る電気モータの延長軸である。
【０００５】 発明の概要 本発明は多数の異なったアプローチに基づくものである。第１のアプローチは
、干渉性磁界の補償あるいは反対作用として広く表現することができる。第２の
アプローチは、選択的信号アプローチとして広く表現することができ、詳しくは
、主は数選択要素を、測定すべきトルク依存磁束に導入することにより、干渉性
磁界に起因する信号と区別できるようにしたものである。第３のアプローチは、
「干渉性」磁界を、ソース磁界として用い、それからトルク依存信号を得るよう
にしたものである。第４のアプローチは、周波数選択要素を適用した新規なトル
ク測定方法である。これらのアプローチは結合して使用するこができ、特に第１
のアプローチは第２又は第３のアプローチと結合される。
【０００６】 上述した第１のアプローチに従う本発明の一実施態様は、内部に変換磁界が形
成されている変換領域と、トルク依存信号を発生させるため該変換領域に近接す
る少なくとも１つの非接触型センサーを有する種類の回転シャフト内のトルクを
測定するためのトルク変換装置であって、動作中に該シャフトは、該変換領域の
外側で手段により形成された長手方向磁束を受け、手段は該シャフトに磁気的に
結合され、該変換領域にて該長手方向磁束に反対に作用する補償用磁束を形成す
ることを特徴とするトルク変換装置を提供するものである。
【０００７】 該補償用磁束を形成するために該シャフトに結合される該手段は、該シャフト
の周りの少なくとも１つの通電コイルであることが好ましい。該手段は、一対の
軸方向に離間配置されたコイルからなり、これらの間に変換領域が位置するよう
にしてもよい。上記の代わりに、あるいは上記に追加して、該シャフトに沿って
離間配置された磁極を有する磁気構造体を設けるとともに、該磁気構造体の周り
に少なくとも１つの通電コイルを巻回するようにしてもよい。
【０００８】 上記第３のアプローチによる本発明による実施態様は、回転シャフト内のトル
クを測定するためのトルク変換装置であって、該シャフトは動作中に該シャフト
に沿って延びる長手方向磁界を有し、少なくとも１つのセンサーが該シャフトの
一部に近接して非接触で配置され、該シャフト中のトルクに起因して該長手方向
磁束から生じる横方向磁束成分に依存する信号を検出しかつ提供するトルク変換
装置を提供する。より詳しくは、横方向成分が回転軸に対して横方向であり、シ
ャフト部分の表面で周方向成分又は接線方向成分として一般に検出される。 好ましい実施例では、さらに少なくとも１の非接触センサーが設けられ、該非
接触センサーは、該シャフト内のトルクの値を求めるために使用される、該長手
方向磁束に依存する基準信号を提供するために、該長手方向磁束を検出するもの
である。
【０００９】 本発明の別の実施態様では、上記第２の選択信号アプローチに従い、回転シャ
フト内のトルクを測定するためのトルク変換装置は、変換素子として動作する、
シャフトのある部分もしくは領域を含み、該部分もしくは領域は、シャフトを囲
む一対のコイル間に配置され、該コイルは該コイルを励磁した際に該変換領域を
通る長手方向磁界を誘起するように接続される。コイルはある選択された周波数
で動作する直流電源、好ましくはパルス電源に接続され、該変換領域は交流極性
の磁界を受ける。センサー構成は該交流磁界のトルク依存成分に応答し、交流出
力を提供する。この交流出力は電源周波数とリンクする周波数選択的に処理され
、存在してもよい任意の他のノイズ（直流又は交流）から必要な成分を抽出する
電源周波数とリンクする選択的な方法で処理される。周波数選択的処理は、フィ
ルター周波数と電源周波数を同期させる交流電源とリンクする、選択周波数で動
作するハードウェア又はソフトウェア的に設けられたフィルタにより行うことが
できる。同期的検出スキームは、固有のフィルタリング動作を提供するため交流
電源出力の助けによりセンサー出力信号を検出することができる。
【００１０】 別の実施の態様によれば、回転シャフト内のトルクを好ましくは非接触で測定
するための変換器アセンブリは、該シャフトが回転するとき該シャフトのゾーン
をクリーニングするための消去ヘッドと、該クリーニングされたゾーン上に所定
幅の磁気トラックを書き込むために回転方向において該消去ヘッドの下流側に設
けられた書き込みヘッドと、該磁気トラックに応答するため軸方向に離間配置さ
れ、各信号を形成するため該トラックの対向する側部上、該側部に向かって、あ
るいは該側部に近接して設けられた一対の読み取りヘッドと、該シャフト内のト
ルクに依存する信号を提供する該各信号に感応する差動手段とを具備する。該書
き込みヘッドは、交流変調されたトラックから得られる読み取りヘッドの交流出
力を検出するため、交流信号、好ましくはパルス信号で励磁することが望ましい
。この検出は、周波数選択的方法で行うことができ、存在してもよい他の信号磁
界からの区別化を高める。書き込みヘッドは周方向又は接線方向においてヘッド
ギャップを持って配向していることが好ましい。
【００１１】 本発明の観点及び特徴は、本明細書に続く特許請求の範囲に示されている。 本発明の実施形態を添付の図面を参照して例を挙げながら以下に詳述する。
【００１２】 好ましい実施の形態 図１〜図３は上述した周方向磁化の技法を用いたシャフト・トルクの検出法を
説明する図である。図１は、軸Ａ−Ａの周りを回転可能なシャフト４の変換領域
（transducer region）３における無トルク状態での矢印２で示される周方向磁
化を示している。図２は、領域３の表面近傍ゾーンにおける閉ループ磁界の性質
を示す図である。領域３は磁気弾性を示す。「無トルク」状態では、領域３の周
方向磁界２は領域４に完全に含まれ、周辺磁界（fringe field）はない。トルク
のもとでは、図３に示すように、磁界２が斜めになり、軸方向に向いたＮＳ磁化
が形成され、そのＮＳ磁化は、極性及び大きさがトルクの方向（時計回り又は反
時計回り）及び大きさに依存する。この軸方向の磁化はトルクに依存する外部周
辺磁界を発生し、その磁界はセンサー７によって、より一般的には複数のセンサ
ーからなるセンサー構成により検出される。この１又は複数のセンサーは、ホー
ル効果型のものであってもよいし、磁気抵抗効果型のものであってもよいが、公
開された国際出願ＷＯ９８／５２０６３に開示されているような、ある回路に接
続された飽和コア型のものであることが好ましい。
【００１３】 図４及び図５はシャフト４の領域３’の長手方向磁化を用いたシャフト・トル
クの検出法を示すものである。領域３’は磁性体からなる。長手方向磁界８は表
面近傍の環内にてシャフトに沿って位置しており、該環は、トーラス状磁束を形
成し、該磁束は閉じたトロイダル状の閉ループを形成する領域３’の内側ゾーン
に主として閉じこめられている。この表面磁界はすべて同じ方向である。小さな
長手方向の静止磁界（quiescent field）１０が存在し、これは図４からわかる
ようにシャフトから漏洩している。議論している長手方向磁化の形状では、磁界
２’はトルクのもとで、点線の矢印２”で示されるように斜めになっており（図
５）、センサー２２で検出できる小さな横方向又は周方向成分を形成する。長手
方向成分はセンサー２１によって検出できる。既に述べたタイプのセンサーは、
指向的な応答性を有し、所望の磁界成分に応答するように配置される。
【００１４】 上記で議論した長手方向磁界の形状及び該磁界を形成する手段に関するさらな
る情報は、国際特許出願ＰＣＴ／ＧＢ００／０３１１９（ＷＯ ）に見出すこと
ができ、それは本明細書に組み込まれる。
【００１５】 ここでシャフト４が駆動され、電気モータのような機械によりトルク下に置か
れた場合に生じる問題について考慮してみる。
【００１６】 電気モータ６３を図６に模式的に示す。この電気モータ６３は一体の出力シャ
フト６１を有し、該出力シャフト６１は、動作中に該モータにより発生する磁界
の経路の形成に影響を受けやすい。該モータ及びそれにより駆動されるシャフト
の特定の設計に応じて、ある磁界が矢印６０で示すようにモータ６３の駆動シャ
フト６１を介して（意図的にあるいは不測に）モータアセンブリから出る。これ
は、シャフトが強磁性体からなり、かつシャフトの中間部分において上述した種
類の変換領域を支持することができるためであると推測される。
【００１７】 シャフト６１の磁気変換領域６４を含む適正な変換器アセンブリ６２で上述し
た方法を用いてシャフト６１内に電気モータ６３により発生する機械的トルクを
測定しようとする場合、駆動シャフト６１の変換領域６４内に存在するモータ誘
起長手方向磁束６０が大きなセンサー・オフセット信号を発生する。駆動シャフ
ト自体は変換領域のための磁気センサー・ホストとなる。このオフセット信号は
モータ軸上の機械的負荷の変化及びモータに供給される電流により変調する。従
って、このオフセットは動的であり、容易に補償することができない。
【００１８】 図６を参照して説明した問題に対する解法は、図７に示される。一対のコイル
Ｌ１、Ｌ２が変換領域６４の近傍に軸方向に離間配置され、これらはモータ６３
による磁界と反対に作用する、領域６４内に長手方向磁界を形成するために励磁
される。
【００１９】 図７に示すように、干渉性磁界強度レベルは（例えばセンサー７あるいは２１
のような）軸方向に配向したセンサーによってリアルタイムで測定することがで
きる。該センサーは変換器アセンブリ６２の一部をなし、モータ誘起磁界６０を
打ち消すために、直列に接続されたコイルＬ１、Ｌ２をある大きさの電流Ｉで励
磁する補償用電流源６５を制御する。
【００２０】 変換領域の長手方向（軸方向）の磁界成分を測定するため、周方向磁化に対す
る無トルク条件下で補償処理を行い、その値を維持する。あるいは、あらかじめ
設定した電流値に自動的に調整するようにしてもよい。最も適切な技術は各装置
の状況に依存する。
【００２１】 図８ａ及び図８ｂは図７の有効的補償技術の好ましい実施例を示すものである
。これらの図は、後述する種々の別の実施例での適用に見られる継ぎ輪状構造（
collar structure）を示す。図８ａ及び図８ｂにおいて、シャフト６１は２０の
所で継ぎ輪状となり、凹部２５が形成され、該凹部２５の底部は変換領域６４の
所で延び、長手方向の内部磁束をシャフトから外部に「漏洩」させ、検出可能に
する助けをする。長手方向の外部磁界はセンサー２４により検出され、センサー
２４は、前述したように長手方向の外部磁束に反対に作用させるためにコイルＬ
１、Ｌ２を励磁させる電流発生手段を制御することができる。また、センサー２
４は、トルク測定方法のための一部品であってもよく、電流発生手段制御をする
もの及び制御部品の両方であってもよい。領域６４が長手方向に磁化される場合
、トルクはセンサー２３（好ましくは直径方向に対向する一対のセンサー）を用
いて測定され、外部磁束のトルク依存成分が検出される。図７において、変換領
域６４はセンサー構成内のコイルＬ１とコイルＬ２の間にあり、該センサー構成
はシャフトに近接しているが、接触はしていない。同様に、図８ａ及び図８ｂに
おいて、磁気変換領域は、非接触型センサー２３、２４を有する凹部２５の底部
を形成する領域内に位置する。継ぎ輪状構造は周方向又は長手方向に磁化された
変換領域に適用可能である。図８ａ及び図８ｂにおいては、センサー構成は長手
方向の磁化に好適である。
【００２２】 図９及び図９ｂは図７及び図８と同様な構成を示し、シャフト６１内のモータ
漏洩磁束を打ち消そうとするものである。この構成は、より大きなレベルの磁束
に対するものである。Ｌ１及びＬ２は、例えば２４で検出される磁束に依存して
、前述のようにして励磁される。磁気シールドを行う磁性体からなるハウジング
７０はシャフト６１の変換領域６４とそれに隣接するコイルＬ１、Ｌ２を取り囲
む。シールド７０は７２ａ及び７２ｂの所でシャフトを通すために開口しており
、これらの開口は、反対極性で軸方向に離間している磁極を形成し、これらの間
に継ぎ輪領域６４が位置する。これら磁極はシャフト６１に作用し、変換領域６
４を通る長手方向磁束を誘起し、駆動モータによるシャフト内の長手方向磁束に
反対に作用する。磁極７２ａ、７２ｂはハウジング７０の周りに巻回された１又
は複数のコイルにより磁化される。詳しくは、一対のコイルＬ３及びＬ４が図示
され、Ｌ３／Ｌ４は２４の所で検出される磁束に依存する電流Ｉ’により励磁さ
れる。これら磁極はシールド磁束を集中させる。誘起される極性はコイルＬ１、
Ｌ２と同様である。小径のシャフトに対しては、この磁気シールド及びコイルＬ
３／Ｌ４構造は、大きな漏洩磁束のために調整されるべきアンペアターン比をよ
り高いものにすることができる。一方のＬ３／Ｌ４とシールドとの組み合わせと
、他方のコイルＬ１／Ｌ２は、別々に適用してもよい。このシールド構成は、変
換器の近傍に漂遊磁界の別のより強い源がある場合に有利である。例えば、この
シールドは１００ガウス以上のオーダーの磁界から変換器を保護することができ
、一方、コイルＬ１及びＬ２は通常、１０ガウスのオーダーの磁界に対する保護
を行う。
【００２３】 別のアプローチが、図１０ａ、図１０ｂ及び図１１の装置において採用されて
いる。これは、モータからの長手方向磁束を打ち消すよりもむしろ、長手方向磁
化型測定における変換器ソースとして使用される。ここで再び、継ぎ輪状構造２
０は長手方向（軸方向）外部磁界を形成するために、領域６４内の長手方向磁束
を外側に偏向させる助けをする。長手方向のセンサー２４は長手方向の磁束（ど
のような値でも）を測定する。横方向のセンサー２３は周方向成分を測定する。
トルク計算は、これを基準値として用いることにより、シャフト内の実際の磁束
に無関係に行われる。センサー２４からの測定値は基準値として使用され、これ
に対してセンサー２３からはトルク依存成分が測定される。
【００２４】 （２４によって測定される）軸方向成分は、センサー領域のトルクを測定する
ための最大利用磁界を決定するために使用される。この測定の結果は、トルクを
表す信号を形成する処理回路の利得を制御するために使用される。長手方向の磁
界６０が大きくなればなるほど、周方向に配置された磁界センサーによって測定
される磁界の感度はより大きくなる。従って、周方向磁界センサーのための信号
調整回路における増幅利得は、長手方向の磁界の増加に比例して低減されなけれ
ばならない。
【００２５】 図１１に示すように、領域６４を通って延びている長手方向磁界６０は、駆動
シャフト６１に加わるトルク力に関係して６０ａで示されるように偏向する。シ
ャフト全体が力センサーとして効果的に作用する。トルクが大きくなるに従い、
センサー２３により測定される周方向磁界成分も大きくなる
【００２６】 図７、図８ａ及び図８ｂの実施例では、コイルＬ１及びＬ２への電流は、ルー
プ状磁界が干渉性磁界を補償するか打ち消すように加えられる。図７、図８ａ及
び図８ｂと同様なコイル構成が別の技術を用いた別の方法で使用できる。その技
術は、干渉性磁界を打ち消すかあるいは補償するというよりむしろ、トルク検出
操作から干渉性磁界の影響をなくすことを目的とする。この技術は図１２に示さ
れている。
【００２７】 図１２において、コイルＬ１及びＬ２は検出された磁界に依存して励磁はされ
ないが、干渉性磁界と区別できる磁界を形成するために励磁される。この目的の
ため、コイルＬ１及びＬ２はＡＣ電源３０に、好ましくはパルスタイプの電源に
接続され、これらコイル間の変換領域３２内に交流磁界を誘起させる。これは長
手方向の磁界である。この電源周波数は、主電源周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ
）、あるいは該シャフトが関連するモータもしくは機械の動作によって課せられ
た任意の周波数との関係を回避すべきである。この電源周波数は、可聴周波数範
囲、例えば５００Ｈｚと１０ｋＨｚの間であるのが都合がよい。１ｋＨｚ付近の
周波数が好適である。それは飽和コア型センサーの検出性能内の周波数でもある
。ホール効果型センサーあるいは磁気抵抗効果型センサーは高周波応答が期待で
きるが、コイルＬ１及びＬ２の駆動に周波数制限が課せられる。
【００２８】 該交流磁界はセンサー２３によって検出される電源周波数でトルク依存交流成
分を形成する。センサー２３が感応する全トルク依存成分は、機械誘起干渉性磁
界からの直流成分、主電源周波数、あるいはシャフトを駆動するモータから発生
する周波数に関連する別の交流成分を含むことができる。必要な電源周波数成分
は信号処理ユニット３８にデータを与え、あるいは信号処理ユニット３８内に含
まれるフィルタ３４により不要なノイズ成分から引き出され、トルクを表す信号
Ｔが該信号処理ユニット３８から得られる。フィルタ３４はハードウェア又はソ
フトウェアで実現することができ、点線３６により示される電源からの駆動フィ
ルター周波数は電源周波数を該フィルターがトラッキングすることを保証する。
検出器が電源３０からの信号により駆動される同期検出系を使用することもでき
る。これらすべての技術は公知である。
【００２９】 センサー２４は、センサー２３によって与えられるトルク依存成分からトルク
を求めるための基準信号を得るために使用することができる。この場合、基準信
号は電源周波数での成分であり、トルク依存成分のフィルターリングと同様な方
法で３１の所でフィルタリングを受ける。この点では、動作は図１０ａ、１０ｂ
及び図１１の実施例と同様である。
【００３０】 トルク測定に対する別のアプローチが図１２ａ及び図１２ｂに示されている。
シャフト６１が回転すると、周を取り巻くバンド１６は磁気記録で使用される種
類の磁気消去ヘッドによってクリーニングされる。消去ヘッドに続く（下流側）
書き込みヘッド１３は幅ｗの（任意の種類の）磁気トラック１５を書き込む。シ
ャフトは、この技術を使用するときには、少なくとも１００ｒｐｍで回転するこ
とが好ましい。書き込みヘッド１３は軸のシャフトの回転軸に対して横方向に、
好ましくは回転軸に対して垂直にヘッドギャップを持つように配向され、該ギャ
ップが回転シャフト表面に対して接線方向又は周方向に配置される。
【００３１】 ２つの読み取りヘッド１４ａ及び１４ｂは幅ｗだけ離間しており、シャフトが
わずかにしか回転しないときにゼロ信号を形成するか、又はゼロ化する既知の平
衡信号を提供する。シャフトにトルクが発生すると、読み出しヘッド１４ａ及び
１４ｂからの信号は、トルク値にある程度依存する非平衡状態となる。トルクに
対するこの反応は、あたかも磁化されたトラック１５又はそれと関連する磁束が
回転方向に依存してある方向又は別の方向にわずかに偏向するようなものであり
、トルク測定値である、読み取りヘッド１４ａ及び１４ｂからの非平衡出力を与
える。
【００３２】 書き込みヘッド１３は何らかの方法でトラック１５を変調し、ノイズから分離
できる信号を各書き込みヘッドで形成できることが好ましい。この目的のため、
書き込みヘッドを所定の周波数のパルス波形で励磁することができる。
【００３３】 電源周波数でのフィルタリングは読み取りヘッド１４ａ及び１４ｂに適用され
る。この周波数選択動作モードは図１２の実施例で記載したものと同様である。
図１３の読み取りパルスは、回転速度の測定値として使用できる程度に、書き込
みパルスに対して遅延している。
【図面の簡単な説明】
【図１】 周方向磁化を用いたシャフト・トルクの測定の説明図である。
【図２】 周方向磁化を用いたシャフト・トルクの測定の説明図である。
【図３】 周方向磁化を用いたシャフト・トルクの測定の説明図である。
【図４】 長手方向磁化を用いたシャフト・トルクの測定の説明図である。
【図５】 長手方向磁化を用いたシャフト・トルクの測定の説明図である。
【図６】 典型的な電気モータのシャフトに形成される長手方向磁束を示す図である。
【図７】 本発明の第１実施例による電気モータによって発生した干渉性磁界を打ち消す
ための装置を示す図である。
【図８】 図８ａは本発明の第１実施例による電気モータによって発生した干渉性磁界を
打ち消すための装置を示す図、図８ｂは図８ａに示すシャフトの端面図である。
【図９】 図９ａ及び図９ｂは本発明の第２の実施例によるシールドされかつ効果的に補
償された変換器の側面図及び端面図である。
【図１０】 図１０ａ及び図１０ｂはそれぞれ本発明の第３の実施例によるシャフト内の磁
界を用いてシャフト・トルクを測定するための装置の側面図及び端面図である。
【図１１】 図１０ａのシャフト内の偏向した磁界を示す図である。
【図１２】 本発明の第４の実施例による、選択的周波数で動作する変換器システムを用い
て干渉性磁界の影響を除去するための構成を示す図である。
【図１３】 図１３ａ及び図１３ｂは本発明の第５の実施例による、シャフトの近接した消
去ヘッド、読み取りヘッド及び書き込みヘッドを使用したシャフト・トルクを測
定するための構成の側面図及び端面図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年１１月１５日（２００１．１１．１５）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内部に変換磁界が形成されている変換領域（６４）と、トル
    ク依存信号を発生させるため該変換領域に近接する少なくとも１つの非接触型セ
    ンサー（２３、２４）を有する種類の回転シャフト（６１）内のトルクを測定す
    るためのトルク変換装置であって、動作中に該シャフトは、該変換領域（６４）
    の外側で手段（６３）により形成された長手方向磁束（６０）を受け、手段（６
    ５）は該シャフト（６１）に磁気的に結合され、該変換領域（６４）にて該長手
    方向磁束に反対に作用する補償用磁束を形成することを特徴とするトルク変換装
    置。
  2. 【請求項２】 該長手方向磁束に依存する信号を検出して提供する手段（２
    ４）をさらに備え、該補償用磁束を形成する該手段（６５）は該信号に応答性を
    示す請求項１に記載のトルク変換装置。
  3. 【請求項３】 該補償用磁束を形成する該手段が、該シャフトの周りに少な
    くとも１つの通電コイル（Ｌ１、Ｌ２）を有し、該シャフトと該通電コイルは磁
    気的に結合していることを特徴とする請求項１又は２に記載のトルク変換装置。
  4. 【請求項４】 該補償用磁束を形成する該手段（６５）が、該シャフト（６
    １）に沿って離間配置された磁極（７２ａ、７２ｂ）を有する磁気構造体（７０
    ）と、該磁気構造体（７０）の周りに巻回された少なくとも１つの通電コイル（
    Ｌ３、Ｌ４）を含む請求項１又は２に記載のトルク変換装置。
  5. 【請求項５】 回転シャフト（６１）内のトルクを測定するためのトルク変
    換装置であって、該シャフトは動作中に該シャフトに沿って延びる長手方向磁界
    （６０）を有し、少なくとも１つのセンサー（２３）が該シャフトの一部に近接
    して非接触で配置され、該シャフト（６１）中のトルクに起因して該長手方向磁
    束から生じる横方向磁束成分に依存する信号を検出しかつ提供するトルク変換装
    置。
  6. 【請求項６】 さらに非接触センサー（２４）が設けられ、該非接触センサ
    ー（２４）は、該シャフト内のトルクの値を求めるために使用される、該長手方
    向磁束に依存する基準信号を提供するために、該長手方向磁束を検出するもので
    ある請求項５に記載のトルク変換装置。
  7. 【請求項７】 回転シャフト（６１）のためのトルク変換装置であって、該
    シャフトの部分（６４）内に長手方向に延びる磁束を形成するための磁束形成手
    段（Ｌ１、Ｌ２）を有し、該磁束形成手段（Ｌ１、Ｌ２）は軸方向に離間した位
    置にて該シャフトと磁気的に結合され、該位置間に該部分（６４）があり、かつ
    、少なくとも１つのセンサー（２３）が該部分に近接して非接触で設けられ、該
    シャフト（６１）内のトルクに起因して該部分（６４）内の該長手方向磁束から
    発生する横方向磁束成分に依存する信号を提供し、 該磁束形成手段は選択された周波数で交流磁界を形成し、かつ、該少なくとも
    １つのセンサーの信号は該交流磁界から得られる、シャフト（６１）内のトルク
    を表す信号を提供する該選択された周波数で動作可能な周波数選択手段（３４）
    により処理されるトルク変換装置。
  8. 【請求項８】 該シャフト（６１）は、該磁束形成手段（Ｌ１、Ｌ２；Ｌ３
    、Ｌ４）によって形成されない別の長手方向磁束（６０）を伝達し、該選択され
    た周波数は、該周波数選択手段（３４）による処理における該別の長手方向磁束
    に起因する任意の信号から、該横方向磁束成分に依存する信号を分離しうる請求
    項７に記載のトルク変換装置。
  9. 【請求項９】 該磁束形成手段が、パルスモードで動作する請求項８に記載
    のトルク変換装置。
  10. 【請求項１０】 該磁束形成手段が、該シャフト（６１）の周りに巻回され
    た一対の離間配置されたコイル（Ｌ１、Ｌ２）を含み、該コイル間に該部分（６
    ４）があり、かつ、該選択された周波数で該コイル（Ｌ１、Ｌ２）を励磁する手
    段（３０）を含む請求項７、８又は９に記載のトルク変換装置。
  11. 【請求項１１】 該磁束形成手段が、一対の離間配置された磁極（７２ａ、
    ７２ｂ）を有する磁気構造体（７０）を含み、該磁極は該シャフト（６１）と磁
    気的に結合し、該磁極間に該部分（６４）があり、かつ、該磁気構造体の周りを
    巻回する少なくとも１つのコイル（Ｌ３、Ｌ４）と、該選択された周波数で該少
    なくとも１つのコイル（Ｌ３、Ｌ４）を励磁するための手段（３０）を含む請求
    項７、８又は９に記載のトルク変換装置。
  12. 【請求項１２】 回転シャフト（６１）内のトルクを好ましくは非接触で測
    定するための変換器アセンブリであって、該シャフトが回転するとき該シャフト
    のゾーン（１６）をクリーニングするための消去ヘッド（１２）と、該クリーニ
    ングされたゾーン（１６）上に所定幅の磁気トラック（１５）を書き込むために
    回転方向において該消去ヘッド（１２）の下流側に設けられた書き込みヘッド（
    １４）と、該磁気トラック（１５）に応答するため軸方向に離間配置され、各信
    号を形成するため該トラック（１５）の対向する側部上、該側部に向かって、あ
    るいは該側部に近接して設けられた一対の読み取りヘッド（１４ａ、１４ｂ）と
    、該シャフト（６１）内のトルクに依存する信号を提供する該各信号に応答する
    差動手段とを具備する変換器アセンブリ。
  13. 【請求項１３】 該書き込みヘッド（１３）が選択された周波数にて交流信
    号で励磁される請求項１２に記載の変換器アセンブリ。
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