JP2560781B2 - 歪検出装置 - Google Patents
歪検出装置Info
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- JP2560781B2 JP2560781B2 JP63117730A JP11773088A JP2560781B2 JP 2560781 B2 JP2560781 B2 JP 2560781B2 JP 63117730 A JP63117730 A JP 63117730A JP 11773088 A JP11773088 A JP 11773088A JP 2560781 B2 JP2560781 B2 JP 2560781B2
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は例えば回転軸などの受動軸の歪を検出する
歪検出装置に関するものである。
歪検出装置に関するものである。
〔従来の技術〕 従来の歪検出装置としては、例えば特願昭52-59155号
に示すように、受動軸の周囲に高磁歪材からなる歪検出
層を固着し、この歪検出層の周囲に検出コイルを配設
し、さらに検出コイルの外周に高透磁率の磁気収束層を
設けたものがあった。この装置では、受動軸に加わる応
力により歪検出層に歪が生じ、その透磁率が変化する。
検出コイルはこの透磁率変化を自らが発生する磁束に対
する磁気抵抗の変化として検出し、歪を検出する。又、
磁気収束層を設けたことにより検出コイルが発生する磁
束の拡がりが防止され、歪の検出感度が向上するととも
に耐ノイズ性が向上し、さらに小形化が可能となった。
に示すように、受動軸の周囲に高磁歪材からなる歪検出
層を固着し、この歪検出層の周囲に検出コイルを配設
し、さらに検出コイルの外周に高透磁率の磁気収束層を
設けたものがあった。この装置では、受動軸に加わる応
力により歪検出層に歪が生じ、その透磁率が変化する。
検出コイルはこの透磁率変化を自らが発生する磁束に対
する磁気抵抗の変化として検出し、歪を検出する。又、
磁気収束層を設けたことにより検出コイルが発生する磁
束の拡がりが防止され、歪の検出感度が向上するととも
に耐ノイズ性が向上し、さらに小形化が可能となった。
又、他の従来装置として、例えば特願昭62-251933号
に示すように、上記した磁気収束層の外周に非磁性高導
電率の金属ヨーク層を設け、この金属ヨーク層において
表皮効果により磁束の浸透深さが小さいことを利用して
磁束の拡がりをより一層防止しようとするものがあっ
た。
に示すように、上記した磁気収束層の外周に非磁性高導
電率の金属ヨーク層を設け、この金属ヨーク層において
表皮効果により磁束の浸透深さが小さいことを利用して
磁束の拡がりをより一層防止しようとするものがあっ
た。
しかしながら、上記した各従来装置においては、歪検
出層あるいは金属ヨーク層と検出コイルの軸方向長さが
ほぼ同一であるために、検出コイルが発生した磁束の一
部が歪検出層あるいは金属ヨーク層の外周側に回り込む
ことになり、感度向上、耐ノイズ性、小形化などが十分
に達成されないという課題があった。これを第３図を用
いて説明すると、第３図において１は受動軸、５は受動
軸１の外周に固着した歪検出層、８は歪検出層５の外周
にギャップを介して配設された検出コイル、10は検出コ
イル８の外周に設けられた磁気収束層であり、検出コイ
ル８の軸方向長さと磁気収束層10の軸方向長さがほぼ等
しいために磁束Ｆの一部が磁気収束層10の外周側に回り
込む状況を示している。
出層あるいは金属ヨーク層と検出コイルの軸方向長さが
ほぼ同一であるために、検出コイルが発生した磁束の一
部が歪検出層あるいは金属ヨーク層の外周側に回り込む
ことになり、感度向上、耐ノイズ性、小形化などが十分
に達成されないという課題があった。これを第３図を用
いて説明すると、第３図において１は受動軸、５は受動
軸１の外周に固着した歪検出層、８は歪検出層５の外周
にギャップを介して配設された検出コイル、10は検出コ
イル８の外周に設けられた磁気収束層であり、検出コイ
ル８の軸方向長さと磁気収束層10の軸方向長さがほぼ等
しいために磁束Ｆの一部が磁気収束層10の外周側に回り
込む状況を示している。
この発明は上記のような課題を解決するために成され
たものであり、感度及び耐ノイズ性の向上と小形化を十
分に達成することができる歪検出装置を得ることを目的
とする。
たものであり、感度及び耐ノイズ性の向上と小形化を十
分に達成することができる歪検出装置を得ることを目的
とする。
この発明に係る歪検出装置は、検出コイルの軸方向長
さを歪検出層の軸方向長さより長くするとともに、磁気
収束層の軸方向長さを検出コイルの軸方向長さより長く
したものである。
さを歪検出層の軸方向長さより長くするとともに、磁気
収束層の軸方向長さを検出コイルの軸方向長さより長く
したものである。
この発明における磁気収束層は検出コイルより軸方向
長さが長いために、検出コイルの外周側を通る磁束は磁
気収束層をほとんど通り、磁気回路の磁気抵抗が減少す
る。又、この発明における検出コイルは歪検出層より軸
方向長さが長いので軸方向の位置ずれに対する許容性が
増加し、歪検出層における磁束通過率が安定する。
長さが長いために、検出コイルの外周側を通る磁束は磁
気収束層をほとんど通り、磁気回路の磁気抵抗が減少す
る。又、この発明における検出コイルは歪検出層より軸
方向長さが長いので軸方向の位置ずれに対する許容性が
増加し、歪検出層における磁束通過率が安定する。
以下、この発明の実施例を図面とともに説明する。第
１図において、１は受動軸、２は受動軸１の中心軸、3,
4は受動軸１を支持する軸受、5,6は受動軸１の外周上に
固着された高磁歪材からなる第１及び第２の歪検出層で
あり、第１の歪検出層５は中心軸２に対して＋45度方向
に、第２の歪検出層６は中心軸２に対して−45度方向に
それぞれ細長く複数条形成されている。７は受動軸１の
外周にギャップを介して配設されたコイルボビン、8,9
はコイルボビン７に第１及び第２の歪検出層5,6に対応
して巻回された第１及び第２の検出コイルであり、検出
コイル8,9は検出回路14に接続されている。10,11は検出
コイル8,9の周囲に設けられた高透磁率の軟磁性材から
なる第１及び第２の磁気収束層である。
１図において、１は受動軸、２は受動軸１の中心軸、3,
4は受動軸１を支持する軸受、5,6は受動軸１の外周上に
固着された高磁歪材からなる第１及び第２の歪検出層で
あり、第１の歪検出層５は中心軸２に対して＋45度方向
に、第２の歪検出層６は中心軸２に対して−45度方向に
それぞれ細長く複数条形成されている。７は受動軸１の
外周にギャップを介して配設されたコイルボビン、8,9
はコイルボビン７に第１及び第２の歪検出層5,6に対応
して巻回された第１及び第２の検出コイルであり、検出
コイル8,9は検出回路14に接続されている。10,11は検出
コイル8,9の周囲に設けられた高透磁率の軟磁性材から
なる第１及び第２の磁気収束層である。
上記構成において、受動軸１に外部からトルクが印加
されると、各歪検出層5,6の一方の引張力が生じ他方に
圧縮力が発生して歪が生じる。この歪が生じると透磁率
が変化し、引張力による場合と圧縮力による場合では透
磁率が逆方向に変化する。検出コイル8,9は透磁率の変
化を磁気的インピーダンスの変化として検出し、検出回
路14は各検出コイル8,9の出力を入力され、受動軸１の
歪量に応じた検出電圧Ｖを出力する。又、磁気収束層1
0,11を設けたことにより検出コイル8,9の外周側では磁
束がほとんど磁気収束層10,11を通ることになり、磁束
の拡散が防止される。
されると、各歪検出層5,6の一方の引張力が生じ他方に
圧縮力が発生して歪が生じる。この歪が生じると透磁率
が変化し、引張力による場合と圧縮力による場合では透
磁率が逆方向に変化する。検出コイル8,9は透磁率の変
化を磁気的インピーダンスの変化として検出し、検出回
路14は各検出コイル8,9の出力を入力され、受動軸１の
歪量に応じた検出電圧Ｖを出力する。又、磁気収束層1
0,11を設けたことにより検出コイル8,9の外周側では磁
束がほとんど磁気収束層10,11を通ることになり、磁束
の拡散が防止される。
ここで、第２図に示すように歪検出層5,6の軸方向長
さをls、検出コイル8,9の軸方向長さをlc、磁気収束層1
0,11の軸方向長さをlyとするとly＞lc＞lsの関係にあ
り、具体的な寸法を示すとls＝10mm、lc＝13mm、ly＝23
mmである。又、受動軸１の直径l1＝16mm、受動軸１と磁
気収束層10,11との間隔l2＝1.5mm、受動軸１と検出コイ
ル8,9との間隔l3＝1mmである。この結果、第４図に示す
ように検出コイル8,9から発生した磁束Ｆは、磁気収束
層10,11の長さが長いために検出コイル8,9の外周側では
磁気収束層10,11を通るようになる。
さをls、検出コイル8,9の軸方向長さをlc、磁気収束層1
0,11の軸方向長さをlyとするとly＞lc＞lsの関係にあ
り、具体的な寸法を示すとls＝10mm、lc＝13mm、ly＝23
mmである。又、受動軸１の直径l1＝16mm、受動軸１と磁
気収束層10,11との間隔l2＝1.5mm、受動軸１と検出コイ
ル8,9との間隔l3＝1mmである。この結果、第４図に示す
ように検出コイル8,9から発生した磁束Ｆは、磁気収束
層10,11の長さが長いために検出コイル8,9の外周側では
磁気収束層10,11を通るようになる。
第５図（ａ）は検出コイル8,9の電源周波数を種種変
化させた場合において、lcとlyの大小関係と磁束の磁気
収束層10,11通過率との関係を示し、lcに比べてlyを大
きくした方が該通過率が高いことが判明した。又、第５
図（ｂ）は同じくlcとlyの大小関係と磁束の歪検出層5,
6通過率との関係を示し、該通過率はほぼ一定である。
化させた場合において、lcとlyの大小関係と磁束の磁気
収束層10,11通過率との関係を示し、lcに比べてlyを大
きくした方が該通過率が高いことが判明した。又、第５
図（ｂ）は同じくlcとlyの大小関係と磁束の歪検出層5,
6通過率との関係を示し、該通過率はほぼ一定である。
又、第６図はlsを固定してlcを変化させた場合におけ
る磁束の歪検出層5,6通過率を示し、ls＝lcの近傍ではl
cが少く変化すると当該通過率が大きく変化する。従っ
て、通過率を安定させるためにはls＞lcまたはls＜lcと
するのが良い。しかし、ls＞lcの場合にはlcが小さくな
って発生磁束量が小さくなり、感度の低下、耐ノイズ性
の低下を生じて好ましくなく、またlsを大きくすること
も磁気収束層10,11の外周側への磁束の回り込みを招い
て好ましくない。従って、ls＜lcとすることにより、安
定した上記通過率が得られる。又、ls＜lcとすることに
より、歪検出層5,6と検出コイル8,9との位置ずれの影響
が小さくなり、これらの位置合せが容易となる。
る磁束の歪検出層5,6通過率を示し、ls＝lcの近傍ではl
cが少く変化すると当該通過率が大きく変化する。従っ
て、通過率を安定させるためにはls＞lcまたはls＜lcと
するのが良い。しかし、ls＞lcの場合にはlcが小さくな
って発生磁束量が小さくなり、感度の低下、耐ノイズ性
の低下を生じて好ましくなく、またlsを大きくすること
も磁気収束層10,11の外周側への磁束の回り込みを招い
て好ましくない。従って、ls＜lcとすることにより、安
定した上記通過率が得られる。又、ls＜lcとすることに
より、歪検出層5,6と検出コイル8,9との位置ずれの影響
が小さくなり、これらの位置合せが容易となる。
第７図はこの発明の第２の実施例を示し、磁気収束層
10,11の外周に非磁性高導電率の第１及び第２の金属ヨ
ーク層12,13を設けたものである。この金属ヨーク層は
非磁性であるので表皮効果により磁束の浸透深さが小さ
い。このため、磁気収束層10,11の外周側を通る磁束も
金属ヨーク層12,13の表皮部分より外側を通らない。こ
の金属ヨーク層12,13の長さを第８図に示すようにly2と
して、ly2≧ly＞lc＞lsの関係があり、具体的にはly2＝
26mm金属ヨーク層12,13の厚さが1mmであり、電源周波数
50KHzとして磁束の浸透深さは240μｍである。
10,11の外周に非磁性高導電率の第１及び第２の金属ヨ
ーク層12,13を設けたものである。この金属ヨーク層は
非磁性であるので表皮効果により磁束の浸透深さが小さ
い。このため、磁気収束層10,11の外周側を通る磁束も
金属ヨーク層12,13の表皮部分より外側を通らない。こ
の金属ヨーク層12,13の長さを第８図に示すようにly2と
して、ly2≧ly＞lc＞lsの関係があり、具体的にはly2＝
26mm金属ヨーク層12,13の厚さが1mmであり、電源周波数
50KHzとして磁束の浸透深さは240μｍである。
第９図は金属ヨーク層12,13を設けることの効果を説
明するための図であり、金属ヨーク層12、13の表皮効果
により磁気収束層10,11の外周側への磁束のもれを抑制
するとともに、外乱磁場Φｄも金属ヨーク層12,13の表
皮効果により磁気収束層10,11へ影響を与えないように
することができる。従って、ly2＜lyでは効果が小さい
ので、ly2≧である必要がある。
明するための図であり、金属ヨーク層12、13の表皮効果
により磁気収束層10,11の外周側への磁束のもれを抑制
するとともに、外乱磁場Φｄも金属ヨーク層12,13の表
皮効果により磁気収束層10,11へ影響を与えないように
することができる。従って、ly2＜lyでは効果が小さい
ので、ly2≧である必要がある。
以上のようにこの発明によれば、磁気収束層の長さを
検出コイルより長くしたので、検出コイルの外周側にお
ける磁束の拡がりが防止され、感度の向上、耐ノイズ性
の向上及び小形化が達成される。又、検出コイルの長さ
を歪検出層より長くしたので、歪検出層における磁束の
通過率が安定して検出感度が安定するとともに、この両
者の位置合せが容易となる。
検出コイルより長くしたので、検出コイルの外周側にお
ける磁束の拡がりが防止され、感度の向上、耐ノイズ性
の向上及び小形化が達成される。又、検出コイルの長さ
を歪検出層より長くしたので、歪検出層における磁束の
通過率が安定して検出感度が安定するとともに、この両
者の位置合せが容易となる。
第１図及び第２図はこの発明の第１の実施例における歪
検出装置の断面図及び要部拡大断面図、第３図は従来装
置の磁束分布図、第４図はこの発明の第１の実施例によ
る磁束分布図、第５図（ａ），（ｂ）はこの発明の第１
の実施例による検出コイルと磁気収束層の長さの大小と
その磁束通過率との関係図、第６図はこの発明の第１の
実施例による検出コイルの長さと歪検出層の磁束通過率
との関係図、第７図〜第９図はこの発明の第２の実施例
における歪検出装置の断面図、要部拡大断面図及び磁束
分布図である。 １……受動軸、5,6……歪検出層、8,9……検出コイル、
10,11……磁気収束層、12,13……金属ヨーク層。 なお、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
検出装置の断面図及び要部拡大断面図、第３図は従来装
置の磁束分布図、第４図はこの発明の第１の実施例によ
る磁束分布図、第５図（ａ），（ｂ）はこの発明の第１
の実施例による検出コイルと磁気収束層の長さの大小と
その磁束通過率との関係図、第６図はこの発明の第１の
実施例による検出コイルの長さと歪検出層の磁束通過率
との関係図、第７図〜第９図はこの発明の第２の実施例
における歪検出装置の断面図、要部拡大断面図及び磁束
分布図である。 １……受動軸、5,6……歪検出層、8,9……検出コイル、
10,11……磁気収束層、12,13……金属ヨーク層。 なお、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】応力を受ける受動軸と、この受動軸の外周
上に固着された高磁歪材からなる歪検出層と、歪検出層
の周囲にギャップを隔てて配設され、歪検出層の上記応
力に応じた歪による透磁率変化を検出する検出コイル
と、検出コイルの外周に設けられた高透磁率の磁気収束
層を備えた歪検出装置において、検出コイルの軸方向長
さを歪検出層の軸方向長さより長くするとともに、磁気
収束層の軸方向長さを検出コイルの軸方向長さより長く
したことを特徴とする歪検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63117730A JP2560781B2 (ja) | 1988-05-12 | 1988-05-12 | 歪検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63117730A JP2560781B2 (ja) | 1988-05-12 | 1988-05-12 | 歪検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01285830A JPH01285830A (ja) | 1989-11-16 |
| JP2560781B2 true JP2560781B2 (ja) | 1996-12-04 |
Family
ID=14718866
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63117730A Expired - Fee Related JP2560781B2 (ja) | 1988-05-12 | 1988-05-12 | 歪検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2560781B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108562215A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-09-21 | 精量电子（深圳）有限公司 | 一种铁芯件及铁芯连杆组件及位移传感器 |
-
1988
- 1988-05-12 JP JP63117730A patent/JP2560781B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01285830A (ja) | 1989-11-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |