JP2722296B2 - Magnetostrictive torque sensor - Google Patents

Magnetostrictive torque sensor

Info

Publication number
JP2722296B2
JP2722296B2 JP18188292A JP18188292A JP2722296B2 JP 2722296 B2 JP2722296 B2 JP 2722296B2 JP 18188292 A JP18188292 A JP 18188292A JP 18188292 A JP18188292 A JP 18188292A JP 2722296 B2 JP2722296 B2 JP 2722296B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
detection
magnetostrictive
excitation
coils
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP18188292A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH05346360A (en
Inventor
英樹 狩野
洋一 片平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Unisia Automotive Ltd
Original Assignee
Unisia Jecs Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Unisia Jecs Corp filed Critical Unisia Jecs Corp
Priority to JP18188292A priority Critical patent/JP2722296B2/en
Publication of JPH05346360A publication Critical patent/JPH05346360A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2722296B2 publication Critical patent/JP2722296B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車用エンジ
ンの出力軸トルク等を検出するのに用いて好適な磁歪式
トルクセンサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetostrictive torque sensor suitable for detecting, for example, an output shaft torque of an automobile engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】自動変速機を備えたオートマチック車等
では、例えば自動変速機の変速タイミングを適正化する
目的でアウトプットシャフト等に磁歪式トルクセンサを
取付けることが提案されている。
2. Description of the Related Art For an automatic vehicle or the like having an automatic transmission, it has been proposed to attach a magnetostrictive torque sensor to an output shaft or the like for the purpose of optimizing the shift timing of the automatic transmission.

【0003】そこで、図3ないし図6に基づいてこの種
の従来技術による磁歪式トルクセンサを説明する。
A conventional magnetostrictive torque sensor of this type will be described with reference to FIGS.

【0004】図中、1はトルクセンサ本体を構成するケ
ーシングを示し、該ケーシング1は非磁性材料により段
付筒状に形成され、自動変速機のケース(図示せず)等
に固定されるようになっている。2はケーシング1内に
軸受3,3を介して回転自在に配設された磁歪シャフト
を示し、該磁歪シャフト2はクロムモリブデン鋼等の正
磁歪材料によって棒状に形成され、その両端側2A,2
Bはケーシング1外に突出してアウトプットシャフトを
構成している。また、該磁歪シャフト2の軸方向中間部
はケーシング1内に位置してスリット形成部2Cとな
り、該スリット形成部2Cの外周面には斜め下向きに4
5°、斜め上向きに45°の角度をもってそれぞれスリ
ット溝4,4,…、5,5,…が刻設されている。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a casing constituting a torque sensor main body. The casing 1 is formed of a nonmagnetic material in a stepped cylindrical shape, and is fixed to a case (not shown) of an automatic transmission. It has become. Reference numeral 2 denotes a magnetostrictive shaft rotatably disposed in the casing 1 via bearings 3 and 3. The magnetostrictive shaft 2 is formed in a rod shape from a positive magnetostrictive material such as chromium molybdenum steel, and has both ends 2A and 2A.
B projects out of the casing 1 and constitutes an output shaft. The axially intermediate portion of the magnetostrictive shaft 2 is located in the casing 1 to be a slit forming portion 2C, and the outer peripheral surface of the slit forming portion 2C is inclined obliquely downward.
The slit grooves 4, 4,..., 5, 5,.

【0005】ここで、該各スリット溝4,5は磁歪シャ
フト2の軸方向に所定間隔をもって離間し、スリット形
成部2Cの外周面に全周に亘り等間隔をもって形成され
ている。そして、磁歪シャフト2のスリット形成部2C
には各スリット溝4間に第1の磁気異方性部6が形成さ
れると共に、各スリット5間に第2の磁気異方性部7が
形成され、これらの磁気異方性部6,7には表面磁界に
よる磁路が形成されることになる。
The slit grooves 4, 5 are spaced at a predetermined interval in the axial direction of the magnetostrictive shaft 2 and are formed at equal intervals on the entire outer peripheral surface of the slit forming portion 2C. Then, the slit forming portion 2C of the magnetostrictive shaft 2
A first magnetic anisotropic portion 6 is formed between each slit groove 4 and a second magnetic anisotropic portion 7 is formed between each slit 5. 7, a magnetic path is formed by the surface magnetic field.

【0006】8はケーシング1の内周面に固着され、磁
歪シャフト2のスリット形成部2Cを径方向外側から取
囲んだコア部材を示し、該コア部材8は鉄等の磁性材料
により段付筒状に形成され、その内周側には後述の各励
磁および検出コイル9,10が配設されている。
Reference numeral 8 denotes a core member fixed to the inner peripheral surface of the casing 1 and surrounding the slit forming portion 2C of the magnetostrictive shaft 2 from the outside in the radial direction. The core member 8 is a stepped cylinder made of a magnetic material such as iron. Exciting and detecting coils 9 and 10 to be described later are arranged on the inner peripheral side.

【0007】9,10は磁歪シャフト2の磁気異方性部
6,7に径方向で対向した一対のコイルとしての励磁お
よび検出コイルをそれぞれ示し、該各励磁および検出コ
イル9,10はコア部材8の内周側にそれぞれコイルボ
ビン(図示せず)を介して設けられ、後述の発振器12
により周波数fを有する交流電圧Vが印加されて励磁作
用と検出作用とを行う。また、該各励磁および検出コイ
ル9,10は図4に示す如く自己インダクタンスL1 ,
L2 を有し、その鉄損および直流抵抗分はr1,r2 と
なる。
Reference numerals 9 and 10 denote excitation and detection coils as a pair of coils radially opposed to the magnetically anisotropic portions 6 and 7 of the magnetostrictive shaft 2, respectively. The excitation and detection coils 9 and 10 are core members. 8 are provided on the inner peripheral side via coil bobbins (not shown), respectively.
, An AC voltage V having a frequency f is applied to perform an exciting action and a detecting action. Each of the exciting and detecting coils 9, 10 has a self inductance L1,
L2, and its iron loss and DC resistance are r1 and r2.

【0008】ここで、各励磁および検出コイル9,10
には発振器12から交流電圧Vが印加されているから、
各励磁および検出コイル9,10のインピーダンスZ1
,Z2 は数1のようになる。
Here, each excitation and detection coil 9, 10
Is supplied with the AC voltage V from the oscillator 12,
Impedance Z1 of each excitation and detection coil 9,10
, Z2 are as shown in Equation 1.

【0009】[0009]

【数1】 ただし、数1中のL1 ,L2 は数2により設定される自
己インダクタンスである。
(Equation 1) Here, L1 and L2 in Equation 1 are self-inductances set by Equation 2.

【0010】[0010]

【数2】 (Equation 2)

【0011】次に、図4は従来技術による磁歪式トルク
センサの検出処理回路を示しており、この検出処理回路
はブリッジ回路11、交流電圧印加手段としての発振器
12、差動増幅器13、同期検波処理回路14等によっ
て構成されている。ここで、ブリッジ回路11は各励磁
および検出コイル9,10および調整抵抗R,Rにより
構成され、各励磁および検出コイル9,10間の接続点
aおよび調整抵抗R,R間の接続点bは、例えば30k
Hz 程度の周波数fを有する交流電圧Vの発振器12と
接続されている。
FIG. 4 shows a detection processing circuit of a magnetostrictive torque sensor according to the prior art. This detection processing circuit comprises a bridge circuit 11, an oscillator 12 as an AC voltage applying means, a differential amplifier 13, a synchronous detection circuit. It is composed of a processing circuit 14 and the like. Here, the bridge circuit 11 is composed of the excitation and detection coils 9 and 10 and the adjustment resistors R and R. A connection point a between the excitation and detection coils 9 and 10 and a connection point b between the adjustment resistors R and R are , For example, 30k
It is connected to an oscillator 12 of an AC voltage V having a frequency f on the order of Hz.

【0012】さらに、ブリッジ回路11において、一方
の励磁および検出コイル9のL1 ,r1 は調整抵抗R
に、他方の励磁および検出コイル10のL2 ,r2 は調
整抵抗Rにそれぞれ直列接続されているから、各励磁お
よび検出コイル9,10を流れる電流i1 ,i2 は、
Further, in the bridge circuit 11, L1 and r1 of one of the excitation and detection coils 9 are adjusted resistances R1 and R1.
Since the other excitation and detection coils L2 and r2 are connected in series to the adjustment resistor R, the currents i1 and i2 flowing through the excitation and detection coils 9 and 10 are:

【0013】[0013]

【数3】 により算出され、接続点c,dの検出電圧V1 ,V2
は、
(Equation 3) And the detection voltages V1 and V2 at the connection points c and d
Is

【0014】[0014]

【数4】 ただし、α1 ,α2 :位相角により算出される。(Equation 4) Here, α1, α2 are calculated from phase angles.

【0015】また、前記各励磁および検出コイル9,1
0と調整抵抗R,Rとの接続点c,dは差動増幅器13
の入力端子にそれぞれ接続され、各励磁および検出コイ
ル9,10からのそれぞれの検出電圧V1 ,V2 を差動
増幅器13に出力する。そして、該差動増幅器13の出
力端子13Aは発振器12と共に同期検波処理回路14
の入力側に接続され、該同期検波処理回路14は差動増
幅器13からの出力電圧E0 を発振器12からの交流電
圧Vに同期させて整流し、直流の出力電圧Eを出力す
る。
Further, each of the excitation and detection coils 9, 1
0 and the connection points c and d between the adjustment resistors R and R are connected to the differential amplifier 13.
And outputs the respective detection voltages V 1 and V 2 from the respective excitation and detection coils 9 and 10 to the differential amplifier 13. The output terminal 13A of the differential amplifier 13 is connected to the synchronous detection processing circuit 14 together with the oscillator 12.
The synchronous detection processing circuit 14 rectifies the output voltage E0 from the differential amplifier 13 in synchronization with the AC voltage V from the oscillator 12, and outputs a DC output voltage E.

【0016】このように構成される従来技術の磁歪式ト
ルクセンサでは、発振器12からの交流電圧Vを各励磁
および検出コイル9,10に印加すると、磁歪シャフト
2のスリット形成部2Cには各スリット溝4,5間の磁
気異方性部6,7に沿ってそれぞれ表面磁界による磁路
が形成される。この場合、図4に示す調整抵抗Rは磁歪
シャフト2に作用するトルクが零の状態で差動増幅器1
3からの出力電圧E0が零となるように調整される。
In the conventional magnetostrictive torque sensor having the above-described configuration, when an AC voltage V from the oscillator 12 is applied to the excitation and detection coils 9 and 10, the slit forming portion 2C of the magnetostrictive shaft 2 has the slit A magnetic path is formed by the surface magnetic field along the magnetic anisotropic portions 6 and 7 between the grooves 4 and 5, respectively. In this case, the adjustment resistor R shown in FIG. 4 is connected to the differential amplifier 1 when the torque acting on the magnetostrictive shaft 2 is zero.
3 is adjusted so that the output voltage E0 is zero.

【0017】そして、この従来技術においては、磁歪シ
ャフト2に正の磁歪材を用いているから、磁歪シャフト
2に図3中の矢示T方向にトルクを作用させると、磁歪
シャフト2のスリット形成部2Cでは各スリット溝4間
の磁気異方性部6に沿って引張り応力+σが作用し、各
スリット溝5間の磁気異方性部7に沿って圧縮応力−σ
が作用する。これにより、磁気異方性部6では引張り応
力+σによって透磁率μが増加し、磁気異方性部7では
圧縮応力−σによって透磁率μが減少する。
In this prior art, since a positive magnetostrictive material is used for the magnetostrictive shaft 2, when a torque is applied to the magnetostrictive shaft 2 in the direction of arrow T in FIG. In the portion 2C, a tensile stress + σ acts along the magnetic anisotropic portion 6 between the slit grooves 4, and a compressive stress −σ along the magnetic anisotropic portion 7 between the slit grooves 5.
Works. Thereby, the magnetic permeability μ increases in the magnetic anisotropic part 6 due to the tensile stress + σ, and decreases in the magnetic anisotropic part 7 due to the compressive stress −σ.

【0018】一方、磁歪シャフト2の磁気異方性部6と
対向配設された励磁および検出コイル9は、透磁率μの
増加に基づき自己インダクタンスL1 が増大し、励磁お
よび検出コイル9を流れる電流i1 が減少する。また、
磁気異方性部7と対向配設された励磁および検出コイル
10は透磁率μの減少に基づき自己インダクタンスL2
が減少し、励磁および検出コイル10を流れる電流i2
が増大する。
On the other hand, the self-inductance L1 of the excitation and detection coil 9 arranged opposite to the magnetic anisotropic part 6 of the magnetostrictive shaft 2 increases due to the increase of the magnetic permeability μ, and the current flowing through the excitation and detection coil 9 i1 decreases. Also,
The excitation and detection coil 10 disposed opposite to the magnetic anisotropic part 7 has a self-inductance L2 based on the decrease in the magnetic permeability μ.
And the current i2 flowing through the excitation and detection coil 10
Increase.

【0019】この結果、励磁および検出コイル9からの
検出電圧V1 は減少し、励磁および検出コイル10から
の検出電圧V2 は増大するので、差動増幅器13では、
As a result, the detection voltage V1 from the excitation and detection coil 9 decreases, and the detection voltage V2 from the excitation and detection coil 10 increases.

【0020】[0020]

【数5】E0 =A×(V1 −V2 ) ただし、 A:増幅率 なる増幅が行われ、差動増幅器13の出力端子13Aか
ら交流の出力電圧E0 が同期検波処理回路14へと出力
される。そして、該同期検波処理回路14は発振器12
からの交流電圧Vにより出力電圧E0 を同期検波処理し
て整流し、直流の出力電圧Eを磁歪シャフト2に作用す
るトルクに対応した出力信号として出力する。
E0 = A × (V1−V2) where A is the amplification factor, and the AC output voltage E0 is output from the output terminal 13A of the differential amplifier 13 to the synchronous detection processing circuit 14. . The synchronous detection processing circuit 14 is connected to the oscillator 12
The output voltage E0 is synchronously detected and rectified by the AC voltage V from the DC power supply, and the DC output voltage E is output as an output signal corresponding to the torque acting on the magnetostrictive shaft 2.

【0021】[0021]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術では、正の磁性材料の磁歪シャフト2に形成され
ているから、各スリット溝4,5間に形成された磁気異
方性部6,7に対応した位置に設けられた各励磁および
検出コイル9,10のインピーダンスZ1 ,Z2は、図
5および図6に示すようになる。
In the prior art described above, since the magnetostrictive shaft 2 is made of a positive magnetic material, the magnetic anisotropic portions 6, 6 formed between the slit grooves 4, 5 are formed. The impedances Z1 and Z2 of the excitation and detection coils 9 and 10 provided at positions corresponding to 7 are as shown in FIGS.

【0022】即ち、磁歪シャフト2に正方向(図3中の
矢示T方向)のトルクを加えた場合には、スリット溝4
により磁歪シャフト2の励磁および検出コイル9側には
引張り応力+σが作用し、スリット溝5により励磁およ
び検出コイル10側には圧縮応力−σが作用する。ま
た、磁歪シャフト2に逆方向(図3中の矢示Tの逆方
向)のトルクを加えた場合には、磁歪シャフト2の励磁
および検出コイル9側には圧縮応力−σが作用し、励磁
および検出コイル10側には引張り応力+σが作用す
る。
That is, when a torque is applied to the magnetostrictive shaft 2 in the positive direction (the direction indicated by the arrow T in FIG. 3), the slit grooves 4
Accordingly, a tensile stress + σ acts on the exciting and detecting coil 9 side of the magnetostrictive shaft 2, and a compressive stress −σ acts on the exciting and detecting coil 10 side by the slit groove 5. When a torque is applied to the magnetostrictive shaft 2 in the opposite direction (the opposite direction of the arrow T in FIG. 3), a compressive stress −σ acts on the excitation of the magnetostrictive shaft 2 and the detection coil 9 side, and the excitation is performed. Further, a tensile stress + σ acts on the detection coil 10 side.

【0023】このため、磁歪シャフト2は正磁性の材料
により形成されていると共に、各スリット溝4,5によ
り、励磁および検出コイル9側では、正方向のトルクを
加えた場合のインピーダンスZ1 は前記数1および数2
により算出できる値になるものの、逆方向のトルクを加
えた場合のインピーダンスZ1 は数1および数2により
算出できない未知のバラツキを有する値となる。
For this reason, the magnetostrictive shaft 2 is formed of a positive magnetic material, and the impedance Z1 when the positive direction torque is applied to the exciting and detecting coil 9 side by the respective slit grooves 4 and 5 as described above. Equation 1 and Equation 2
, But the impedance Z1 when a torque in the reverse direction is applied is a value having unknown variation that cannot be calculated by the equations (1) and (2).

【0024】また、励磁および検出コイル10側におい
ては、逆方向のトルクを加えた場合のインピーダンスZ
2 は数1および数2により算出できる値となるものの、
正方向のトルクを加えた場合のインピーダンスZ2 は数
1および数2により算出できない未知のバラツキを有す
る値となる。
On the excitation and detection coil 10 side, the impedance Z when a reverse torque is applied
Although 2 is a value that can be calculated from Equations 1 and 2,
The impedance Z2 when a positive torque is applied is a value having unknown variation that cannot be calculated by the equations (1) and (2).

【0025】そして、従来技術では、各励磁および検出
コイル9,10をブリッジ回路11に接続し、各励磁お
よび検出コイル9,10のインピーダンスZ1 ,Z2 の
差を差動増幅器13で検出するようにしているから、前
述したように、磁歪シャフト2に正方向のトルクを加え
た場合には、励磁および検出コイル9のトルクに対応し
た正確な値と、励磁および検出コイル10のバラツキの
ある値との差を検出している。また、磁歪シャフト2に
逆方向のトルクを加えた場合には、励磁および検出コイ
ル9のバラツキのある値と、励磁および検出コイル10
のトルクに対応した正確な値との差を検出している。
In the prior art, the exciting and detecting coils 9 and 10 are connected to a bridge circuit 11, and the difference between the impedances Z 1 and Z 2 of the exciting and detecting coils 9 and 10 is detected by a differential amplifier 13. Therefore, as described above, when a positive torque is applied to the magnetostrictive shaft 2, an accurate value corresponding to the torque of the excitation and detection coil 9 and a value with variation in the excitation and detection coil 10 are obtained. Is detected. When a torque in the opposite direction is applied to the magnetostrictive shaft 2, the value of the excitation and detection coil 9 having a variation and the value of the excitation and detection coil 10
The difference from the accurate value corresponding to the torque of is detected.

【0026】このため、従来技術による検出処理回路で
は、磁歪シャフト2に加わるトルクの方向により、各励
磁および検出コイル9,10のうち、どちらか一方はト
ルクに対応した値を検出するが、他方はバラツキのある
値を検出し、この差を差動増幅器13で検出しているか
ら、正確なトルク検出を行なうことができないという問
題がある。
For this reason, in the detection processing circuit according to the prior art, one of each of the excitation and detection coils 9 and 10 detects a value corresponding to the torque according to the direction of the torque applied to the magnetostrictive shaft 2, but the other one. Has a problem in that accurate detection of torque cannot be performed because a difference value is detected by the differential amplifier 13.

【0027】また、検出処理回路を各励磁および検出コ
イル9,10を直列接続し、その接続点から電圧を検出
するように構成した場合においても、同様にどちらか一
方の励磁および検出コイル9,10がバラツキのある値
となるため、正確なトルク検出を行なうことができな
い。
Also, in the case where the detection processing circuit is configured such that the excitation and detection coils 9 and 10 are connected in series and a voltage is detected from the connection point, one of the excitation and detection coils 9 and 10 is similarly connected. Since 10 has a variation, accurate torque detection cannot be performed.

【0028】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明はトルクに対応したコイルからの
検出信号を選択し、バラツキのあるコイルからの検出信
号を棄却することにより、高精度なトルク検出を行なう
ことのできる磁歪式トルクセンサを提供することを目的
としている。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and the present invention selects a detection signal from a coil corresponding to a torque and rejects a detection signal from a coil having a variation, thereby achieving high efficiency. It is an object of the present invention to provide a magnetostrictive torque sensor capable of performing accurate torque detection.

【0029】[0029]

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、第1の発明が採用する磁歪式トルクセンサは、
磁性材料により形成され、軸方向に離間して外周側に一
対の磁気異方性部を有する磁歪シャフトと、該磁歪シャ
フトの各磁気異方性部と径方向に対向して設けられた一
対のコイルと、前記各磁気異方性部が正の磁性材料によ
り形成された場合には、引張り応力側となるコイル側の
検出信号のみを検出処理する検出処理回路とから構成し
たことにある。
In order to solve the above-mentioned problems, a magnetostrictive torque sensor employed in the first invention is:
A magnetostrictive shaft formed of a magnetic material and having a pair of magnetically anisotropic portions on an outer peripheral side spaced apart in the axial direction, and a pair of magnetically anisotropic portions provided on the magnetostrictive shaft and provided in a radially opposed manner. When the respective magnetic anisotropic parts are formed of a positive magnetic material, the coil and the detection processing circuit for detecting only the detection signal on the coil side which is the tensile stress side.

【0030】また、第2の発明が採用する磁歪式トルク
センサは、磁性材料により形成され、軸方向に離間して
外周側に一対の磁気異方性部を有する磁歪シャフトと、
該磁歪シャフトの各磁気異方性部と径方向に対向して設
けられた一対のコイルと、前記各磁気異方性部が負の磁
性材料により形成された場合には、圧縮応力側となるコ
イル側の検出信号のみを検出処理する検出処理回路とか
ら構成したことにある。
The magnetostrictive torque sensor adopted in the second invention is a magnetostrictive shaft formed of a magnetic material and having a pair of magnetically anisotropic parts on an outer peripheral side spaced apart in an axial direction.
A pair of coils provided radially opposite to each magnetic anisotropic part of the magnetostrictive shaft, and when each of the magnetic anisotropic parts is formed of a negative magnetic material, it is on the compressive stress side. And a detection processing circuit for detecting only the detection signal on the coil side.

【0031】さらに、前記検出処理回路は、前記各コイ
ルのインピーダンスを検出信号として検出する一対の信
号検出手段と、該各信号検出手段からのそれぞれの検出
信号を比較し、大きい方の検出信号を選択する比較選択
手段とから構成することが好ましい。
Further, the detection processing circuit compares a pair of signal detection means for detecting the impedance of each of the coils as a detection signal with each detection signal from each of the signal detection means, and outputs a larger detection signal. It is preferable that it is composed of a comparing and selecting means for selecting.

【0032】さらにまた、前記各比較検出手段には、磁
歪シャフトにトルクが加わっていないときに、該各信号
検出手段により検出された各コイルからの検出信号を所
定値に設定する補正手段を設けることが好ましい。
Further, each of the comparison and detection means is provided with a correction means for setting a detection signal from each of the coils detected by each of the signal detection means to a predetermined value when no torque is applied to the magnetostrictive shaft. Is preferred.

【0033】[0033]

【作用】上記構成により、比較選択手段により選択され
る各コイルからの検出信号は、磁気異方性部が正の磁性
材料から形成されているときには、引張り応力側となる
コイルからの検出信号を選択し、磁気異方性部が負の磁
性材料から形成されているときには、圧縮応力側となる
コイルからの検出信号を選択し、磁歪シャフトに加わる
トルクに対応した検出信号を出力することができる。
According to the above construction, the detection signal from each coil selected by the comparison and selection means is the detection signal from the coil on the tensile stress side when the magnetic anisotropic portion is formed of a positive magnetic material. When the selected magnetic anisotropic portion is formed of a negative magnetic material, a detection signal from the coil on the compressive stress side can be selected, and a detection signal corresponding to the torque applied to the magnetostrictive shaft can be output. .

【0034】[0034]

【実施例】以下、本発明の実施例を図1および図2に基
づき説明する。なお、実施例では前述した従来技術と同
一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略する
ものとする。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In the embodiments, the same components as those of the above-described conventional technology are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0035】図1は本実施例による検出処理回路を示
し、該検出処理回路は発振器12と、該発振器12の出
力側にそれぞれ並列に接続された各励磁および検出コイ
ル9,10と、該各励磁および検出コイル9,10のそ
れぞれのインピーダンスZ1 ,Z2 を検出する後述のイ
ンピーダンス検出回路21,22と、該各インピーダン
ス検出回路21,22からの各検出信号VZ1,VZ2を比
較する比較回路23と、該比較回路23により切換えら
れる切換スイッチ24と、前記各インピーダンス検出回
路21,22から各検出信号VZ1,VZ2を補正する補正
回路25とから大略構成されている。なお、前記各励磁
および検出コイル9,10は従来技術と同様に磁歪シャ
フト2の磁気異方性部7,8に対向した位置に設けられ
ている。
FIG. 1 shows a detection processing circuit according to the present embodiment. The detection processing circuit comprises an oscillator 12, excitation and detection coils 9, 10 connected in parallel to the output side of the oscillator 12, and Impedance detection circuits 21 and 22 for detecting the respective impedances Z1 and Z2 of the excitation and detection coils 9 and 10, and a comparison circuit 23 for comparing the detection signals VZ1 and VZ2 from the impedance detection circuits 21 and 22; And a correction circuit 25 for correcting the detection signals VZ1 and VZ2 from the impedance detection circuits 21 and 22, respectively. The excitation and detection coils 9 and 10 are provided at positions facing the magnetically anisotropic parts 7 and 8 of the magnetostrictive shaft 2 as in the prior art.

【0036】図中、21,22は一対の信号検出手段と
してのインピーダンス検出回路をそれぞれ示し、該各イ
ンピーダンス検出回路21,22の入力側には、それぞ
れ各励磁および検出コイル9,10が接続されている。
In the figure, reference numerals 21 and 22 denote impedance detecting circuits as a pair of signal detecting means, respectively, and excitation and detecting coils 9 and 10 are connected to the input sides of the impedance detecting circuits 21 and 22, respectively. ing.

【0037】そして、前記各インピーダンス検出回路2
1,22では各励磁および検出コイル9,10の各イン
ピーダンスZ1 ,Z2 を前記数1のように検出し、比較
回路23および切換スイッチ24の入力側に各インピー
ダンスZ1 ,Z2 に対応した電圧として各検出信号VZ
1,VZ2を出力する。また、各励磁および検出コイル
9,10の一端はそれぞれ発振器12の出力側に接続さ
れ、他端はそれぞれアースに接続されている。
Each of the impedance detection circuits 2
In Steps 1 and 22, the impedances Z1 and Z2 of the excitation and detection coils 9 and 10 are detected as shown in Equation 1, and the input side of the comparison circuit 23 and the changeover switch 24 is set as a voltage corresponding to the impedances Z1 and Z2. Detection signal VZ
1, VZ2 is output. One end of each of the excitation and detection coils 9 and 10 is connected to the output side of the oscillator 12, and the other end is connected to the ground.

【0038】23は比較回路を示し、該比較回路23は
前記各インピーダンス検出回路21,22からの検出信
号VZ1,VZ2を比較し、大きい方の検出信号を選択する
ように切換スイッチ24に切換信号を信号線23Aを介
して出力する。
Reference numeral 23 denotes a comparison circuit. The comparison circuit 23 compares the detection signals VZ1 and VZ2 from the impedance detection circuits 21 and 22, and sends a switching signal to the changeover switch 24 so as to select the larger one. Is output via the signal line 23A.

【0039】24は切換スイッチを示し、該切換スイッ
チ24の入力側は前記各インピーダンス検出回路21,
22に接続され、出力側は従来技術で述べた同期検波処
理回路14等に接続されている。
Reference numeral 24 denotes a changeover switch. The input side of the changeover switch 24 is connected to each of the impedance detection circuits 21 and
The output side is connected to the synchronous detection processing circuit 14 described in the related art.

【0040】ここで、比較回路23および切換スイッチ
24は本実施例による比較選択手段を構成している。
Here, the comparison circuit 23 and the changeover switch 24 constitute comparison selection means according to the present embodiment.

【0041】25は補正手段としての補正回路を示し、
該補正回路25は前記各インピーダンス検出回路21,
22に接続され、該各インピーダンス検出回路21,2
2から出力される検出信号VZ1,VZ2の補正を行なうよ
うになっている。
Reference numeral 25 denotes a correction circuit as correction means.
The correction circuit 25 includes the impedance detection circuits 21,
22, each of the impedance detection circuits 21 and
The correction of the detection signals VZ1 and VZ2 output from the control unit 2 is performed.

【0042】ここで、補正回路25は横軸にトルクを、
縦軸に各励磁および検出コイル9,10のインピーダン
スZ1 ,Z2 を取った図2のような特性線図に示すよう
に、トルク零のときに、点線で示した各特性線26,2
7との交点が縦軸のインピーダンスZ1 ,Z2 上に来な
い場合の補正を行なうものである。
Here, the correction circuit 25 indicates the torque on the horizontal axis,
As shown in a characteristic diagram of FIG. 2 in which the impedances Z1 and Z2 of the excitation and detection coils 9 and 10 are plotted on the vertical axis, when the torque is zero, the characteristic lines 26 and 2 indicated by dotted lines are shown.
Correction is made when the intersection with 7 does not fall on the impedances Z1 and Z2 on the vertical axis.

【0043】即ち、この場合では、特性線26のトルク
零の点Z10を所定値Z00になるように下側にシフトさせ
補正特性線26′とし、特性線27のトルク零の点Z20
を所定値Z00になるように上側にシフトさせ補正特性線
27′にして、トルク零のときに所定値Z00で各補正特
性線26′,27′が交わるように補正する。
That is, in this case, the point Z10 of the characteristic line 26 at which the torque is zero is shifted downward so as to become the predetermined value Z00 to obtain the correction characteristic line 26 ', and the point Z20 of the characteristic line 27 where the torque is zero.
Is shifted upward to a predetermined value Z00 to make a correction characteristic line 27 '. When the torque is zero, the correction characteristic lines 26' and 27 'are crossed at the predetermined value Z00.

【0044】このように構成される本実施例による検出
処理回路においては、従来技術で述べたように磁歪シャ
フト2の磁気異方性部6,7を正の磁性材料により形成
した場合には、本実施例による比較回路23および切換
スイッチ24により、磁歪シャフト2に正方向のトルク
を加えたときには、太線となる第1象限の補正特性線2
6′を選択し、逆方向のトルクを加えたときには、太線
となる第2象限の補正特性線27′を選択する。
In the detection processing circuit according to the present embodiment configured as described above, when the magnetic anisotropic portions 6 and 7 of the magnetostrictive shaft 2 are formed of a positive magnetic material as described in the related art, When a positive torque is applied to the magnetostrictive shaft 2 by the comparison circuit 23 and the changeover switch 24 according to the present embodiment, the correction characteristic line 2 in the first quadrant becomes a thick line.
When 6 'is selected and a torque in the reverse direction is applied, the correction characteristic line 27' in the second quadrant, which is a thick line, is selected.

【0045】これにより、磁歪シャフト2にどちらの方
向のトルクを加えた場合でも、比較回路23および切換
スイッチ24によって引張り応力(+σ)となる側の磁
気異方性部6,7側に対応して設けられた一方の励磁お
よび検出コイル9,10からの検出信号VZ1,VZ2を選
択して出力する。そして、安定した出力を常に得ること
ができる。一方、圧縮応力(−σ)となる側の他方の励
磁および検出コイル9または10においては、その検出
信号VZ1,VZ2は出力しない。
Thus, no matter which direction the torque is applied to the magnetostrictive shaft 2, the comparison circuit 23 and the changeover switch 24 correspond to the magnetic anisotropic parts 6 and 7 on the side where the tensile stress (+ σ) is generated. The detection signals VZ1 and VZ2 from one of the excitation and detection coils 9 and 10 provided are selected and output. And a stable output can always be obtained. On the other hand, the other excitation and detection coils 9 or 10 on the side where the compression stress (-σ) is applied do not output the detection signals VZ1 and VZ2.

【0046】さらに、補正回路25により各励磁および
検出コイル9,10による検出信号VZ1,VZ2の補正を
確実に行なうことができ、正確な検出信号VZ1,VZ2を
出力することができる。
Furthermore, the correction signals 25 and VZ1 and VZ2 can be reliably corrected by the excitation and detection coils 9 and 10 by the correction circuit 25, and accurate detection signals VZ1 and VZ2 can be output.

【0047】従って、トルクセンサから出力されるトル
ク感度のバラツキを大幅に低減でき、トルクの高精度検
出を行なうことができる。
Therefore, the variation in the torque sensitivity output from the torque sensor can be greatly reduced, and the torque can be detected with high accuracy.

【0048】次に、前記実施例では、磁歪シャフト2の
磁気異方性部6,7を正の磁性材料により形成した場合
について述べたが、本発明はこれに限らず、磁気異方性
部6,7を負の磁性材料により形成した場合に用いるこ
とができる。この場合には、圧縮応力(−σ)となる側
の励磁および検出コイル9または10の検出信号VZ1ま
たはVZ2を選択することにより、トルクの高精度検出を
行なう。
Next, in the above-described embodiment, the case where the magnetically anisotropic portions 6 and 7 of the magnetostrictive shaft 2 are formed of a positive magnetic material has been described. However, the present invention is not limited to this. It can be used when 6 and 7 are formed of a negative magnetic material. In this case, high-accuracy torque detection is performed by selecting the excitation signal on the side where the compression stress (-σ) is to be generated and the detection signal VZ1 or VZ2 of the detection coil 9 or 10.

【0049】即ち、磁気異方性部6,7を負の磁性材料
で形成したときには、図2において、励磁および検出コ
イル9により検出される検出信号が特性線27となり、
励磁および検出コイル10により検出される検出信号が
特性線26となる。この結果、検出処理回路では、圧縮
応力(−σ)側となる励磁および検出コイル9または1
0の検出信号を選択する。
That is, when the magnetic anisotropic parts 6 and 7 are formed of a negative magnetic material, the detection signal detected by the excitation and detection coil 9 in FIG.
A detection signal detected by the excitation and detection coil 10 becomes a characteristic line 26. As a result, in the detection processing circuit, the excitation and detection coil 9 or 1 on the compressive stress (-σ) side
Select the 0 detection signal.

【0050】なお、前記実施例では、比較回路24およ
び切換スイッチ24により本発明による比較選択手段を
構成したが、本発明はこれに限らず、1個の回路で構成
するようにしてもよい。
In the above embodiment, the comparison and selection means according to the present invention is constituted by the comparison circuit 24 and the changeover switch 24. However, the present invention is not limited to this, and may be constituted by a single circuit.

【0051】さらに、前記実施例では磁歪シャフト2は
その全体を磁性材料により形成するものとして述べた
が、本発明はこれに限らず、一対の磁気異方性部6,7
の部位のみを磁性材料で形成する構成としてもよく、こ
の場合には、磁気異方性部6,7は熱処理、材料組成の
選択等により形成することができる。
Further, in the above-described embodiment, the magnetostrictive shaft 2 is described as being formed entirely of a magnetic material. However, the present invention is not limited to this.
In this case, the magnetically anisotropic portions 6 and 7 can be formed by heat treatment, selection of a material composition, or the like.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上詳述した如く、本発明によれば、磁
歪シャフトに形成された各磁気異方性部が正の磁性材料
により形成された場合には、引張り応力側となるコイル
側の検出信号のみを検出処理し、各磁気異方性部が負の
磁性材料により形成された場合には、圧縮応力となるコ
イル側の検出信号のみを検出処理するように検出処理回
路を構成したから、磁歪シャフトにどの方向のトルクが
加わった場合でも、高精度のトルク検出を行なうことが
できる。
As described above in detail, according to the present invention, when each of the magnetically anisotropic portions formed on the magnetostrictive shaft is formed of a positive magnetic material, the portion on the coil side which is on the tensile stress side is formed. Because the detection processing circuit is configured to detect only the detection signal and detect only the detection signal on the coil side that becomes a compressive stress when each magnetic anisotropic portion is formed of a negative magnetic material. Even when torque in any direction is applied to the magnetostrictive shaft, highly accurate torque detection can be performed.

【0053】また、前記検出処理回路は、前記各コイル
のインピーダンスを検出信号として検出する一対の信号
検出手段と、該各信号検出手段からのそれぞれの検出信
号を比較し、大きい方の検出信号を選択する比較選択手
段とから構成すればよく、前記各信号検出手段に、検出
された各コイルからの検出信号を所定値に設定する補正
手段を加えることにより、より高精度なトルク検出を行
なうことができる。
The detection processing circuit compares a pair of signal detection means for detecting the impedance of each of the coils as a detection signal with each detection signal from each of the signal detection means, and outputs a larger detection signal. And a comparing / selecting means for selecting, and a correction means for setting a detected signal from each of the detected coils to a predetermined value is added to each of the signal detecting means, so that more accurate torque detection can be performed. Can be.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例による検出処理回路を示す回路
構成図である。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing a detection processing circuit according to an embodiment of the present invention.

【図2】本実施例による磁気異方性部が正の磁性材料に
より形成されているときの、一対の励磁および検出コイ
ルにより検出されるトルクに対するインピーダンスの変
化を示す特性線図である。
FIG. 2 is a characteristic diagram illustrating a change in impedance with respect to torque detected by a pair of excitation and detection coils when a magnetic anisotropic portion according to the present embodiment is formed of a positive magnetic material.

【図3】従来技術による磁歪式トルクセンサの構成図で
ある。
FIG. 3 is a configuration diagram of a conventional magnetostrictive torque sensor.

【図4】従来技術による検出処理回路を示す回路図であ
る。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a detection processing circuit according to the related art.

【図5】従来技術による磁気異方性部が正の磁性材料に
より形成されているときの、一方の励磁および検出コイ
ルにより検出されるトルクに対するインピーダンスの変
化を示す特性線図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a change in impedance with respect to torque detected by one of the excitation and detection coils when a magnetic anisotropic portion according to the related art is formed of a positive magnetic material.

【図6】従来技術による磁気異方性部が正の磁性材料に
より形成されているときの、他方の励磁および検出コイ
ルにより検出されるトルクに対するインピーダンスの変
化を示す特性線図である。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing a change in impedance with respect to torque detected by the other excitation and detection coils when the magnetic anisotropic portion according to the related art is formed of a positive magnetic material.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 磁歪シャフト 6,7 磁気異方性部 9,10 励磁および検出コイル 12 発振器 21,22 インピーダンス検出回路(信号検出手段) 23 比較回路(比較選択手段) 24 切換スイッチ(比較選択手段) 25 補正回路(補正手段) 2 Magnetostrictive shaft 6,7 Magnetic anisotropic part 9,10 Excitation and detection coil 12 Oscillator 21,22 Impedance detection circuit (Signal detection means) 23 Comparison circuit (Comparison / selection means) 24 Changeover switch (Comparison / selection means) 25 Correction circuit (Correction means)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 磁性材料により形成され、軸方向に離間
して外周側に一対の磁気異方性部を有する磁歪シャフト
と、該磁歪シャフトの各磁気異方性部と径方向に対向し
て設けられた一対のコイルと、前記各磁気異方性部が正
の磁性材料により形成された場合には、引張り応力側と
なるコイル側の検出信号のみを検出処理する検出処理回
路とから構成してなる磁歪式トルクセンサ。
1. A magnetostrictive shaft formed of a magnetic material and having a pair of magnetically anisotropic parts on an outer peripheral side spaced apart in an axial direction, and radially opposed to each magnetically anisotropic part of the magnetostrictive shaft. A pair of coils provided, and a detection processing circuit that detects and processes only a detection signal on a coil side that is a tensile stress side when each of the magnetic anisotropic parts is formed of a positive magnetic material. Magnetostrictive torque sensor.
【請求項2】 磁性材料により形成され、軸方向に離間
して外周側に一対の磁気異方性部を有する磁歪シャフト
と、該磁歪シャフトの各磁気異方性部と径方向に対向し
て設けられた一対のコイルと、前記各磁気異方性部が負
の磁性材料により形成された場合には、圧縮応力側とな
るコイル側の検出信号のみを検出処理する検出処理回路
とから構成してなる磁歪式トルクセンサ。
2. A magnetostrictive shaft formed of a magnetic material and having a pair of magnetically anisotropic parts on an outer peripheral side spaced apart in an axial direction, and radially opposed to each magnetically anisotropic part of the magnetostrictive shaft. A pair of coils provided, and a detection processing circuit that detects and processes only a detection signal on a coil side that is a compressive stress side when each of the magnetic anisotropic parts is formed of a negative magnetic material. Magnetostrictive torque sensor.
【請求項3】 前記検出処理回路は、前記各コイルのイ
ンピーダンスを検出信号として検出する一対の信号検出
手段と、該各信号検出手段からのそれぞれの検出信号を
比較し、大きい方の検出信号を選択する比較選択手段と
から構成してなる請求項1または2記載の磁歪式トルク
センサ。
3. The detection processing circuit compares a pair of signal detection means for detecting the impedance of each of the coils as a detection signal with each detection signal from each of the signal detection means, and outputs a larger detection signal. 3. A magnetostrictive torque sensor according to claim 1, wherein said magnetostrictive torque sensor comprises a comparison selecting means.
【請求項4】 前記各比較検出手段には、磁歪シャフト
にトルクが加わっていないときに、該各信号検出手段に
より検出された各コイルからの検出信号を所定値に設定
する補正手段を設けてなる請求項3記載の磁歪式トルク
センサ。
4. Each of the comparison and detection means is provided with a correction means for setting a detection signal from each of the coils detected by each of the signal detection means to a predetermined value when no torque is applied to the magnetostrictive shaft. The magnetostrictive torque sensor according to claim 3.
JP18188292A 1992-06-16 1992-06-16 Magnetostrictive torque sensor Expired - Fee Related JP2722296B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18188292A JP2722296B2 (en) 1992-06-16 1992-06-16 Magnetostrictive torque sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18188292A JP2722296B2 (en) 1992-06-16 1992-06-16 Magnetostrictive torque sensor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05346360A JPH05346360A (en) 1993-12-27
JP2722296B2 true JP2722296B2 (en) 1998-03-04

Family

ID=16108525

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP18188292A Expired - Fee Related JP2722296B2 (en) 1992-06-16 1992-06-16 Magnetostrictive torque sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2722296B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017199063A1 (en) 2016-05-17 2017-11-23 Kongsberg Inc. System, method and object for high accuracy magnetic position sensing
US11486776B2 (en) 2016-12-12 2022-11-01 Kongsberg Inc. Dual-band magnetoelastic torque sensor
US10983019B2 (en) 2019-01-10 2021-04-20 Ka Group Ag Magnetoelastic type torque sensor with temperature dependent error compensation

Also Published As

Publication number Publication date
JPH05346360A (en) 1993-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3691551B2 (en) Current sensor based on compensation principle
JP2673636B2 (en) Processing circuit for magnetostrictive torque sensor
US5608318A (en) Inductive sensor circuit with coil resistance compensation
JP2722296B2 (en) Magnetostrictive torque sensor
JPH0329801A (en) Method of compensating temperature dependency of output signal
JP2608498B2 (en) Magnetostrictive torque sensor
JP2529980Y2 (en) Magnetostrictive torque sensor
JP3161867B2 (en) Magnetostrictive torque sensor
JP2003075106A (en) Position detection device
JP2541859Y2 (en) Magnetostrictive torque sensor
JPH0743521U (en) Magnetostrictive torque sensor
JP2532351B2 (en) Position detector using differential transformer
JPH07159258A (en) Magnetostrictive torque sensor
JPH0545537U (en) Magnetostrictive torque sensor
JPH0543040U (en) Magnetostrictive torque sensor
JP2816528B2 (en) Torque detector
JP3048327B2 (en) Load discriminator in high frequency transmission lines
JPH04299226A (en) Device for compensating temperature of torque sensor
JPS6145450Y2 (en)
JPH0747712Y2 (en) Magnetostrictive torque sensor
JPH11211758A (en) Load current detector and transformer
JPS6212288Y2 (en)
JPH0540848U (en) Magnetostrictive torque sensor
JP2594939B2 (en) Speed signal detection circuit of electromagnetic drive
JPH0663876B2 (en) Method of manufacturing magnetostrictive torque sensor

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees