JP2008304263A - トルクセンサ用磁気コア、磁気コアユニット及びトルクセンサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】板状ヨークと前記板状ヨークを支持する非磁性部材とを有する第1の環状部と、柱状ヨークと前記柱状ヨークに巻かれたコイルとを有する柱状部と、板状ヨークと前記板状ヨークを支持する非磁性部材とを有する第2の環状部を備えるトルクセンサ用の磁気コアユニットであり、前記柱状部の端面に前記第1及び第2の環状部が取り付けられ、前記第1及び第2の環状部の板状ヨークと前記柱状部の柱状ヨークとで1組の磁気コアを構成している。
【選択図】図1
Description
前記柱状ヨークの端面に前記第1及び第2の板状ヨークが取り付けられ、
前記第1及び第2の板状ヨークの端面の中央同士を結ぶ線が、トルクセンサで検知しようとする回転軸における軸方向と略45°の角度を為すものであることを特徴とする。
前記柱状ヨークは筒状ヨークであり、
前記第1及び第2の板状ヨークには、前記筒状ヨークに対応するように、貫通孔が形成されており、
前記貫通孔の各々と前記筒状ヨークとを通すように、ねじで締結ことを特徴とする。
(イ)連なった貫通孔にボルトを通し、対になるナットで締結すること。
(ロ)連なった貫通孔にボルト(おねじ)を通し、端の貫通孔内に予め形成しておいためねじで締結すること。
(ハ)連なった貫通孔にボルト(おねじ)を通し、トルクセンサ用磁気コアの部品を保持する基体に予め形成しておいためねじで締結すること。
前記第1の板状ヨーク、前記柱状ヨーク及び前記第2の板状ヨークが、Mn−Zn系フェライトで構成されていることが望ましい。抵抗率ρの高いMn−Zn系フェライトの焼結体コアを用いると、磁気的な励磁と検出の効率を高くすることができる。さらに、高周波特性に優れるので磁気的なロスが低く、キュリー温度が高いので自動車用途に適用し易い。
板状ヨークと前記板状ヨークを支持する非磁性部材とを有する第1の環状部と、
柱状ヨークと前記柱状ヨークに巻かれたコイルとを有する柱状部と、
板状ヨークと前記板状ヨークを支持する非磁性部材とを有する第2の環状部を備えるトルクセンサ用の磁気コアユニットであり、
前記柱状部の端面に前記第1及び第2の環状部が取り付けられ、
前記第1及び第2の環状部の板状ヨークと、前記柱状部の柱状ヨークとで1組の磁気コアを構成していることを特徴とする。
前記第1及び第2の環状部の板状ヨークと前記柱状部の柱状ヨークとが、各々N個設けられており(Nは2以上の偶数である。)、
前記磁気コアをN個有し、隣り合う磁気コアは磁気的に離隔されていることが好ましい。
前記柱状ヨークは筒状ヨークであり、
前記第1及び第2の環状部の板状ヨークには、前記筒状ヨークに対応するように、貫通孔が形成されており、
前記貫通孔の各々と前記筒状ヨークとを通すように、ねじで締結することを特徴とする。
前記第1及び第2の環状部は、内周の開口がトルクセンサ用の軸孔になっており、
前記第1及び第2の環状部における板状ヨークの前記軸孔側の端面の中央同士を結ぶ線が、前記軸孔の軸方向と所定の角度を為すことを特徴とする。
さらに、前記所定の角度が、略45°に設定されていることが望ましい。
前記所定の角度が+略45°に設定された第1の磁気コアユニットと前記所定の角度とが−略45°に設定された第2の磁気コアユニットとを備えることを特徴とする。
略45°としては45°±10°程度が許容される。(−略45°は、−45°±10°程度に相当する。)
図1は、第1の実施形態に係るトルクセンサ10の構造を示す図であり、具体的には、回転軸90の軸に垂直な向きから見た断面図である。なお、以下に示す図面においては、図面が煩雑になるのを避け理解を容易にするために適宜符号を省略する。
図1〜10で示す構成のトルクセンサにおいて、本実施例では、励磁周波数20kHz、励磁電流50mA、励磁用コイル100ターン、検出用コイル200ターン、第1及び第2板状ヨーク220a,220bの凸部223と回転軸表面の空隙g(磁気ギャップ)を1mmとした。磁気コアにはMn−Znフェライトの焼結体を用いた。非磁性リングには繊維状の素材を固めたベーク板を用いた。回転軸には高周波焼き入れを施した、φ18mmのニッケル・クロム・モリブデン鋼鋼材を用い、±140Nmのトルクを付与した。本実施例では感度Sが1.0mV/Nm、ヒステリシスεは0.27%、ゼロ点変動ηは0.9%が得られた。図12に本実施例と比較例の感度S、ヒステリシスε、ゼロ点変動ηを示す。なお感度とヒステリシス、ゼロ点変動は図13、図14下記の数式(数1〜3)で定義した。
図16に磁気コアユニット20で用いることができる第1板状ヨークの代表的な形状の一部を平面図で示す。図16(a)は第1の実施形態で用いた第1板状ヨーク220aである。本発明の第1板状ヨークと第2板状ヨークは、所定の寸法を有するボビン250と円筒状ヨーク240の取り付けが可能であり、かつ、第1板状ヨーク220a及び第2板状ヨーク220bの、回転軸90に対向する端面260a,260bと回転軸90との位置関係が図9と同様であれば、第1板状ヨークは図16(b)〜(g)に示す形状であってもよい。なお、磁気コアユニット20で用いられる第2板状ヨークは図16に示した形状と同様である。また磁気コアユニット120で用いられる第1及び第2板状ヨークは図16に示す形状の鏡像対称である。具体的には、図16(a)の板状ヨーク220aを、エッジ部分520c及び520dを結ぶ辺を軸として反転させた形状となる。
本実施形態は、第1の実施形態で示したトルクセンサ10の出力及び精度を向上させるために直流バイアス磁界を印加している。なお、第2の実施形態で示した構成にも適用可能である。
20,120,400:磁気コアユニット
20a:内部磁気コアユニット
90,502:回転軸
99a:同期検波回路
99b:オペアンプ
214a〜h:励磁用コイル
215a〜h:検出用コイル
220a:第1板状ヨーク
220b:第2板状ヨーク
221:板状ヨークのヨーク接続部
223:板状ヨークの凸部
224:板状ヨークの底面
228,729a,729b:軸孔
230a:第1非磁性リング
230b:第2非磁性リング
231a:第1非磁性リングの凸部
240:円筒状ヨーク
250:ボビン
260a:回転軸表面と対向する第1板状ヨークの端面
260b:回転軸表面と対向する第2板状ヨークの端面
270,745a,745b:貫通孔
320〜325:板状ヨーク
420a〜420d,421a〜421d,422a〜422d,423a〜423d,424a〜424d,425a〜425d,520a〜520d:板状ヨークのエッジ部分
503:磁性膜
504:励磁・検出用ソレノイドコイル
505,506:検出用磁気コア
507,508:励磁用磁気コア
700:バイアス付加ユニット
710:バイアスヨーク
726:開口
728:リング磁石
746a:第1スペーサ
746b:第2スペーサ
756c:固定板
758a:上側ヨーク端部
758b:バイアス用ヨーク接続部
758c:下側ヨーク端部
768a:固定板
768b:第3スペーサ
768c:第4スペーサ
769:バイアス用コイル
790:円筒部材
Claims (10)
- 第1の板状ヨークと、柱状ヨークと、第2の板状ヨークとを備えるトルクセンサ用磁気コアであり、
前記柱状ヨークの端面に前記第1及び第2の板状ヨークが取り付けられ、
前記第1及び第2の板状ヨークの端面の中央同士を結ぶ線が、トルクセンサで検知しようとする回転軸における軸方向と略45°の角度を為すものであることを特徴とするトルクセンサ用磁気コア。 - 請求項1のトルクセンサ用磁気コアにおいて、
前記第1及び第2の板状ヨークは、同一形状であることを特徴とするトルクセンサ用磁気コア。 - 請求項1又は2のトルクセンサ用磁気コアにおいて、
前記柱状ヨークは筒状ヨークであり、
前記第1及び第2の板状ヨークには、前記筒状ヨークに対応するように、貫通孔が形成されており、
前記貫通孔の各々と前記筒状ヨークとを通すように、ねじで締結することを特徴とするトルクセンサ用磁気コア。 - 請求項1乃至3のいずれかのトルクセンサ用磁気コアにおいて、
前記第1の板状ヨーク、前記柱状ヨーク及び前記第2の板状ヨークが、Mn−Zn系フェライトで構成されていることを特徴とするトルクセンサ用磁気コア。 - 板状ヨークと前記板状ヨークを支持する非磁性部材とを有する第1の環状部と、
柱状ヨークと前記柱状ヨークに巻かれたコイルとを有する柱状部と、
板状ヨークと前記板状ヨークを支持する非磁性部材とを有する第2の環状部を備えるトルクセンサ用の磁気コアユニットであり、
前記柱状部の端面に前記第1及び第2の環状部が取り付けられ、
前記第1及び第2の環状部の板状ヨークと、前記柱状部の柱状ヨークとで1組の磁気コアを構成していることを特徴とする磁気コアユニット。 - 請求項5の磁気コアユニットにおいて、
前記第1及び第2の環状部の板状ヨークと前記柱状部の柱状ヨークとが、各々N個設けられており(Nは2以上の偶数である。)、
前記磁気コアをN個有し、隣り合う磁気コアは磁気的に離隔されていることを特徴とする磁気コアユニット。 - 請求項5又は6の磁気コアユニットにおいて、
前記柱状ヨークは筒状ヨークであり、
前記第1及び第2の環状部の板状ヨークには、前記筒状ヨークに対応するように、貫通孔が形成されており、
前記貫通孔の各々と前記筒状ヨークとを通すように、ねじで締結することを特徴とする磁気コアユニット。 - 請求項5乃至7のいずれかの磁気コアユニットにおいて、
前記第1及び第2の環状部は、内周の開口がトルクセンサ用の軸孔になっており、
前記第1及び第2の環状部における板状ヨークの前記軸孔側の端面の中央同士を結ぶ線が、前記軸孔の軸方向と所定の角度を為すことを特徴とする磁気コアユニット。 - 請求項8の磁気コアユニットにおいて、
前記所定の角度が、略45°に設定されていること特徴とする磁気コアユニット。 - 請求項9の磁気コアユニットを備えるトルクセンサであって、
前記所定の角度が+略45°に設定された第1の磁気コアユニットと前記所定の角度とが−略45°に設定された第2の磁気コアユニットとを備えることを特徴とするトルクセンサ。
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