JP3268089B2 - Magnetostrictive torque detector - Google Patents
Magnetostrictive torque detectorInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、磁歪式トルク検出装置
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetostrictive torque detector.
【0002】[0002]
【従来技術】従来、磁歪性を有する回転軸の表面に近接
してその周方向及び軸方向に対し斜めに磁性コア(磁気
ヘッド)を配設し、磁性コアに巻装される検出コイルに
交流電流を供給してそのインピーダンスに関連する状態
量に基づいて回転軸のトルクを検出する磁歪式トルク検
出装置が知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, a magnetic core (magnetic head) is disposed close to the surface of a rotating shaft having magnetostriction and oblique to its circumferential direction and axial direction, and an alternating current is applied to a detection coil wound around the magnetic core. 2. Description of the Related Art There is known a magnetostrictive torque detection device that supplies a current and detects a torque of a rotating shaft based on a state quantity related to the impedance.
【0003】特開昭61−8639号公報及び特開昭6
1−82126号公報は、上記装置において、交流電流
の周波数に対して検出コイルがコンデンサとともに共振
回路を構成することを開示している。[0003] JP-A-61-8639 and JP-A-6-8639
Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-82126 discloses that in the above device, the detection coil forms a resonance circuit together with the capacitor with respect to the frequency of the alternating current.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
従来の磁歪式トルク検出装置は、なお、トルク検出感度
が低いという問題があった。本発明は上記問題点に鑑み
なされたものであり、感度向上を実現可能な磁歪式トル
ク検出装置を提供することを、その解決すべき課題とし
ている。However, the conventional magnetostrictive torque detecting device described above has a problem that the torque detecting sensitivity is still low. The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a magnetostrictive torque detecting device capable of improving sensitivity.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明の磁歪式トルク検
出装置は、磁歪性を有する回転軸と、前記回転軸の表面
に軸方向に対し固定され、両端部が前記回転軸の表面に
止着されるとともに前記回転軸とともに閉磁気回路を構
成する磁性コアと、前記磁性コアに巻装される検出コイ
ルと、前記検出コイルに交流電流を供給するとともに、
前記検出コイルのインピーダンスに関連する状態量に基
づいて前記回転軸のトルクを検出する回路部とを備える
ことを特徴としている。According to the present invention, there is provided a magnetostrictive torque detector according to the present invention, wherein a rotating shaft having magnetostriction is fixed to the surface of the rotating shaft in the axial direction, and both ends are fixed to the surface of the rotating shaft. A magnetic core that is attached and forms a closed magnetic circuit together with the rotating shaft, a detection coil wound around the magnetic core, and an alternating current is supplied to the detection coil,
A circuit for detecting the torque of the rotating shaft based on a state quantity related to the impedance of the detection coil.
【0006】好適な態様において、前記回転軸は、前記
磁性コアの前記両端部に密着する磁歪膜を有する。好適
な態様において、検出コイルとともに共振回路を構成す
るコンデンサが前記回転軸に固定される。好適な態様に
おいて、回転軸に配設されて前記検出コイルに給電する
回転コイルと、前記回転コイルに近接配置されて前記回
転コイルに交流電力を非接触状態で送電するとともに前
記回転コイルから非接触状態で受信した信号電圧を前記
回路部に出力する固定コイルとを備える。[0006] In a preferred aspect, the rotating shaft has a magnetostrictive film in close contact with the both ends of the magnetic core. In a preferred aspect, a capacitor forming a resonance circuit together with the detection coil is fixed to the rotating shaft. In a preferred aspect, a rotating coil disposed on a rotating shaft to supply power to the detection coil, and an AC power disposed in close proximity to the rotating coil and transmitting AC power to the rotating coil in a non-contact state, and in a non-contact manner from the rotating coil A fixed coil that outputs the signal voltage received in the state to the circuit unit.
【0007】好適な態様において、前記固定コイルは、
送電用の送電コイルと、受信用の受信コイルとからな
る。In a preferred embodiment, the fixed coil is
It consists of a power transmission coil for power transmission and a reception coil for reception.
【0008】[0008]
【作用及び発明の効果】回路部が検出コイルに交流電流
を供給すると、磁性コアに交番磁束が形成され、この交
番磁束は磁性コアを通じて磁歪性を有する回転軸を貫通
する。回転軸に加えられるトルクに応じて磁歪性を有す
る回転軸の透磁率が変調されると、検出コイルのインピ
ーダンス(リアクタンス)が変調され、このインピーダ
ンス変化を検出してトルクが検出される。When the circuit supplies an alternating current to the detection coil, an alternating magnetic flux is formed in the magnetic core, and the alternating magnetic flux penetrates the magnetostrictive rotating shaft through the magnetic core. When the magnetic permeability of the rotating shaft having magnetostriction is modulated according to the torque applied to the rotating shaft, the impedance (reactance) of the detection coil is modulated, and the change in the impedance is detected to detect the torque.
【0009】特に本発明では、検出コイルが巻装される
磁性コアが回転軸に固定され、磁性コアの両端部が回転
軸の表面に密着される。その結果、以下の理由により、
信号感度が向上する。第一に、磁性コアが回転軸の表面
に対してギャップを隔てて配置される従来の磁歪式トル
ク検出装置の磁気回路に比較して、上記ギャップが解消
されるので、交番磁束が大幅に増加する。したがって、
信号電圧が増大し、種々の雑音電圧に対するSN比が向
上する。更に言えば、検出コイルの全インピーダンスの
内のトルクで変調されるインピーダンス成分が上記全イ
ンピーダンスに対して相対的及び絶対的に増加し、この
ために雑音電圧に対して検出コイルの信号電圧が相対的
に増強され、SN比が向上する。Particularly, in the present invention, the magnetic core around which the detection coil is wound is fixed to the rotating shaft, and both ends of the magnetic core are brought into close contact with the surface of the rotating shaft. As a result, for the following reasons:
Signal sensitivity is improved. First, compared to the magnetic circuit of a conventional magnetostrictive torque detector in which the magnetic core is disposed with a gap from the surface of the rotating shaft, the gap is eliminated, and the alternating magnetic flux is greatly increased. I do. Therefore,
The signal voltage increases, and the S / N ratio for various noise voltages improves. Furthermore, the impedance component, which is modulated by the torque, of the total impedance of the detection coil increases relatively and absolutely with respect to the total impedance, and therefore, the signal voltage of the detection coil becomes relative to the noise voltage. And the S / N ratio is improved.
【0010】第二に、回転軸の表面が磁性コアに対して
回転しないので、回転軸の表面の周方向の磁気特性のば
らつきに応じて発生する検出コイルのインピーダンス変
動により雑音又は偽信号が生じることもなく、SN比が
改善される。第三に、従来のように、磁性コアの磁極端
面と回転軸の表面との間のギャップ長が、回転軸の回転
とともに周期変動し、それにより偽信号が生じることが
なく、SN比が改善される。Second, since the surface of the rotating shaft does not rotate with respect to the magnetic core, noise or spurious signals are generated due to impedance fluctuations of the detection coil generated in accordance with variations in the magnetic characteristics of the rotating shaft surface in the circumferential direction. Without that, the SN ratio is improved. Third, unlike the conventional case, the gap length between the pole tip surface of the magnetic core and the surface of the rotating shaft fluctuates periodically with the rotation of the rotating shaft, thereby preventing spurious signals from occurring and improving the SN ratio. Is done.
【0011】[0011]
(実施例1)以下、図1〜図4を参照して具体的に説明
する。この磁歪式トルク検出装置は、図1に示すよう
に、回転軸1の表面に固着された磁性コア2と、磁性コ
ア2に巻装された検出コイル3と、検出コイル3にコン
デンサ4を通じて給電する回転コイル5と、回転コイル
5に近接して配設されて回転コイル5とともにロータリ
ートランスを構成する給電コイル6及び受信コイル7
と、給電コイル6に交流電流を給電するとともに受信コ
イル7から信号電圧を受け取る回路部8とからなる。(Embodiment 1) Hereinafter, a specific description will be given with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the magnetostrictive torque detecting device supplies a magnetic core 2 fixed to the surface of a rotating shaft 1, a detecting coil 3 wound on the magnetic core 2, and a detecting coil 3 through a capacitor 4. Rotating coil 5, and a feeding coil 6 and a receiving coil 7 which are arranged close to the rotating coil 5 and constitute a rotary transformer together with the rotating coil 5.
And a circuit unit 8 that supplies an alternating current to the feeding coil 6 and receives a signal voltage from the receiving coil 7.
【0012】更に、上記した磁性コア2、検出コイル
3、コンデンサ4、回転コイル5、給電コイル6及び受
信コイル7からなる共振回路Aと同じ構成の共振回路B
が配設されており、共振回路Bは、回転軸1の表面の同
一周上に磁性コア2と180度離れて固着された不図示
の磁性コア20(図4参照)と、この磁性コア20に巻
装された検出コイル30(図4参照)と、この検出コイ
ル30に不図示のコンデンサを通じて給電する回転コイ
ル50と、回転コイル50に近接して配設されて回転コ
イル50とともにロータリートランスを構成する給電コ
イル60及び受信コイル70とからなり、回路部8は、
給電コイル60に交流電流を給電するとともに受信コイ
ル70から信号電圧を受け取る。Further, a resonance circuit B having the same configuration as the resonance circuit A including the magnetic core 2, the detection coil 3, the capacitor 4, the rotating coil 5, the power supply coil 6, and the reception coil 7 described above.
The resonance circuit B includes a magnetic core 20 (see FIG. 4) fixed to the magnetic core 2 on the same circumference of the surface of the rotating shaft 1 at a distance of 180 degrees from the magnetic core 2 (see FIG. 4). , A rotary coil 50 for supplying power to the detection coil 30 through a capacitor (not shown), and a rotary transformer disposed close to the rotary coil 50 together with the rotary coil 50. The circuit unit 8 includes a power supply coil 60 and a reception coil 70,
An AC current is supplied to the power supply coil 60 and a signal voltage is received from the reception coil 70.
【0013】回転軸1は、材質がS45Cで直径が20
mmとされ、回転軸1の表面には、一対の条溝11が軸
方向に対して+45度の捩じれ角で幅0.6mm、長さ
25mm、深さ0.5μmに凹設されている。また、こ
れら条溝11と周方向反対側に位置し、かつ−45度の
捩じれ角で一対の不図示の条溝が同じ形状に凹設されて
いる。The rotating shaft 1 is made of S45C and has a diameter of 20 mm.
mm, a pair of grooves 11 is formed in the surface of the rotating shaft 1 with a torsion angle of +45 degrees with respect to the axial direction, with a width of 0.6 mm, a length of 25 mm, and a depth of 0.5 μm. In addition, a pair of not-shown grooves are formed in the same shape at a twist angle of -45 degrees, which are located on the opposite side of the grooves 11 in the circumferential direction.
【0014】なお、条溝を凹設する代わりに磁性コア2
の近傍において回転軸1の所定の表面領域に、無電解め
っきなどにより鉄、ニッケル、ボロン(Fe−Ni−
B)からなる厚さ約20〜40μmのアモルファス磁歪
膜を形成してもよい。なお、回転軸1の不要な部分への
着膜はマスキング処理することにより防止される。磁性
コア2、2aは、パーマロイ又は軟磁性フェライトを素
材として門形に形成されている。磁性コア2、2aは樹
脂からなる環状のホルダ10(図4参照、図1では省
略)の内周に凹設されたコア収容溝に埋め込まれてお
り、このホルダ10は回転軸1に嵌着されたあと、接着
剤により回転軸1に接着されている。そして、磁性コア
2、2aの両端の磁極端面は一対の条溝11の間の回転
軸1の表面に密着している。It is to be noted that the magnetic core 2
, Nickel, boron (Fe-Ni-
An amorphous magnetostrictive film having a thickness of about 20 to 40 μm made of B) may be formed. It is to be noted that deposition on unnecessary portions of the rotating shaft 1 is prevented by performing a masking process. The magnetic cores 2 and 2a are formed in a gate shape using permalloy or soft magnetic ferrite as a material. The magnetic cores 2 and 2a are embedded in core receiving grooves formed in the inner periphery of an annular holder 10 (see FIG. 4 and omitted in FIG. 1) made of resin. After that, it is adhered to the rotating shaft 1 with an adhesive. The magnetic pole ends at both ends of the magnetic cores 2 and 2a are in close contact with the surface of the rotating shaft 1 between the pair of grooves 11.
【0015】なお、回転軸1の直径が各種変化する場合
に備えて、各種内径のホルダ10を製造しておき、適
宜、磁性コア2、2aを埋め込めばよい。もちろんホル
ダ10は金属製(例えばアルミダイキャスト品)などで
もよく、また、ホルダ10に金属線を埋め込んでもよ
い。回転コイル5、50は、それぞれ一対のコイル5
a、5bからなり、両コイル5a、5bは互いに逆方向
に巻装されるとともに軸方向にギャップdを隔てて配置
されている。It should be noted that in preparation for a case where the diameter of the rotating shaft 1 changes variously, the holders 10 having various inner diameters may be manufactured, and the magnetic cores 2 and 2a may be appropriately embedded. Of course, the holder 10 may be made of metal (for example, an aluminum die-cast product), or a metal wire may be embedded in the holder 10. The rotating coils 5 and 50 each include a pair of coils 5.
a and 5b, and both coils 5a and 5b are wound in opposite directions and are arranged in the axial direction with a gap d therebetween.
【0016】給電コイル6、60は、ギャップdに面す
る位置にて回転軸1の表面に近接して配置され、それら
の軸心は回転軸1の径方向へ伸びている。受信コイル
7、70も、ギャップdに面する位置にて回転軸1の表
面に近接して配置され、それらの軸心は回転軸1の径方
向へ伸びている。以下、図1に示すこの実施例の磁歪式
トルク検出装置の動作を図2の等価回路図を参照して説
明する。The power supply coils 6 and 60 are arranged close to the surface of the rotary shaft 1 at positions facing the gap d, and their axes extend in the radial direction of the rotary shaft 1. The receiving coils 7 and 70 are also disposed close to the surface of the rotating shaft 1 at positions facing the gap d, and their axes extend in the radial direction of the rotating shaft 1. Hereinafter, the operation of the magnetostrictive torque detecting device of this embodiment shown in FIG. 1 will be described with reference to the equivalent circuit diagram of FIG.
【0017】ただし、共振回路Bの動作は、共振回路A
の動作と同じであるので、共振回路Aの動作だけを代表
して説明する。回路部8は、発振回路81、受信回路8
2、トルク信号電圧出力回路83からなり、発振回路8
1が、給電コイル6に交流電流を給電すれば、回転コイ
ル5に交流電圧が誘導され、回転コイル5とコンデンサ
4と検出コイル3とからなる共振回路Aに交流電流が流
れ、受信コイル7には回転コイル5に流れる交流電流に
応じて交流信号電圧が誘導される。受信コイル7に誘導
された交流信号電圧は受信回路82により処理され、受
信回路82はこの交流信号電圧に基づいて発振回路81
の発振周波数を共振回路Aの共振周波数に制御する制御
信号を出力するとともに、受信した交流信号電圧をトル
ク信号電圧出力回路83に出力する。トルク信号電圧出
力回路83は入力された交流信号電圧の周波数に基づい
て回転軸1のトルクを検出する。なお、回路83につい
ては、マイコン構成としてもよいし、アナログ又はデジ
タル回路構成としてもよいが、その詳細な回路構成は本
発明の趣旨ではないので説明を省略する。However, the operation of the resonance circuit B is the same as that of the resonance circuit A.
Therefore, only the operation of the resonance circuit A will be described as a representative. The circuit section 8 includes an oscillation circuit 81, a reception circuit 8
2. Oscillation circuit 8 comprising torque signal voltage output circuit 83
1 supplies an AC current to the feeding coil 6, an AC voltage is induced in the rotating coil 5, an AC current flows through a resonance circuit A including the rotating coil 5, the capacitor 4, and the detection coil 3, and the AC current flows through the receiving coil 7. The AC signal voltage is induced according to the AC current flowing through the rotating coil 5. The AC signal voltage induced in the receiving coil 7 is processed by a receiving circuit 82, and the receiving circuit 82 generates an oscillation circuit 81 based on the AC signal voltage.
A control signal for controlling the oscillation frequency of the resonance circuit A to the resonance frequency of the resonance circuit A is output, and the received AC signal voltage is output to the torque signal voltage output circuit 83. The torque signal voltage output circuit 83 detects the torque of the rotating shaft 1 based on the frequency of the input AC signal voltage. Note that the circuit 83 may have a microcomputer configuration or an analog or digital circuit configuration, but the detailed circuit configuration is not the gist of the present invention, and a description thereof will be omitted.
【0018】なお、図1の装置において、一対の条溝1
1の凹設により、どちらかの方向へトルクが加わると、
一対の条溝11間のギャップに引っ張り力又は圧縮力が
加えられ、一対の不図示の条溝間のギャップに圧縮力又
は引っ張り力が加えられ、これにより検出コイル3のリ
アクタンスと不図示の検出コイルのリアクタンスは逆方
向へ変化する。In the apparatus shown in FIG. 1, a pair of grooves 1
When the torque is applied in either direction due to the recess of 1,
A tensile force or a compressive force is applied to the gap between the pair of grooves 11, and a compressive force or a tensile force is applied to the gap between the pair of not-shown grooves, whereby the reactance of the detection coil 3 and the detection (not shown) are detected. The reactance of the coil changes in the opposite direction.
【0019】したがって、上記トルク変化により検出コ
イル3のリアクタンスが変動すれば、それに基づいて受
信回路82に入力される交流信号電圧が変化し、それに
基づいて発振回路81の発振周波数を共振回路Aの共振
周波数に調整し、この共振周波数に基づいてそれに対応
するトルク値をトルク信号電圧出力回路83から出力す
ればよい。Therefore, if the reactance of the detection coil 3 fluctuates due to the torque change, the AC signal voltage input to the receiving circuit 82 changes based on the change, and the oscillation frequency of the oscillation circuit 81 changes based on the change. The resonance frequency may be adjusted, and a torque value corresponding to the resonance frequency may be output from the torque signal voltage output circuit 83 based on the resonance frequency.
【0020】以下、発振回路81及び受信回路82の一
例を図3を参照して説明する。なお、上記したコンデン
サ4は検出コイル3と直列接続されて直列共振回路を構
成しているが、コンデンサ4を検出コイル3と並列接続
して並列共振回路を構成してもよい。この回路におい
て、電圧制御発振器815は給電コイル6を介して共振
回路Aを励振し、回転コイル5を流れる電流により受信
コイル7に受信電圧V2が誘起される。Hereinafter, an example of the oscillation circuit 81 and the reception circuit 82 will be described with reference to FIG. Although the above-described capacitor 4 is connected in series with the detection coil 3 to form a series resonance circuit, the capacitor 4 may be connected in parallel with the detection coil 3 to form a parallel resonance circuit. In this circuit, the voltage controlled oscillator 815 excites the resonance circuit A via the feeding coil 6, and a current flowing through the rotating coil 5 induces a reception voltage V <b> 2 in the reception coil 7.
【0021】ここで、励振周波数、すなわち、給電コイ
ル6に印加される励振電圧V1の周波数が、共振回路A
の共振周波数と等しければ、励振電圧V1と受信電圧V
2との位相差はπ/2になる。したがって、電圧制御発
振器815を制御して、受信電圧V2と励振電圧V1と
の位相差をπ/2に調節し、その時の受信電圧V2の周
波数値を共振周波数frとして検出することができる。Here, the excitation frequency, that is, the frequency of the excitation voltage V1 applied to the feeding coil
Excitation voltage V1 and reception voltage V
The phase difference from 2 is π / 2. Therefore, by controlling the voltage-controlled oscillator 815, the phase difference between the reception voltage V2 and the excitation voltage V1 can be adjusted to π / 2, and the frequency value of the reception voltage V2 at that time can be detected as the resonance frequency fr.
【0022】更に詳しく説明すれば、電圧制御発振器
(以下、VCOと略称する)815は、共振回路Aの共
振周波数付近で動作するように設計されている。受信電
圧V2の波形はシュミットトリガ(受信回路)82によ
り受信電圧V2と同相の矩形波電圧に変換され、排他的
論理和回路811においてVCO815の出力電圧V1
と比較される。排他的論理和ゲ−ト811の出力電圧
は、V1が矩形波電圧に等しければロ−レベル、異なっ
ていればハイレベルとなる。排他的論理和ゲ−ト811
の出力電圧は、低域フィルタ812によりそのデュ−テ
ィ−比によりレベルが異なる直流電圧に変換され、この
直流電圧は制御電圧発生器814において基準電圧発生
器813の参照電圧と比較される。More specifically, a voltage controlled oscillator (hereinafter abbreviated as VCO) 815 is designed to operate near the resonance frequency of the resonance circuit A. The waveform of the reception voltage V2 is converted into a rectangular wave voltage having the same phase as the reception voltage V2 by the Schmitt trigger (reception circuit) 82, and the exclusive OR circuit 811 outputs the output voltage V1 of the VCO 815.
Is compared to The output voltage of the exclusive OR gate 811 goes low if V1 is equal to the rectangular wave voltage, and goes high if V1 is different. Exclusive OR gate 811
Is converted by a low-pass filter 812 into a DC voltage having a different level depending on the duty ratio, and this DC voltage is compared with a reference voltage of a reference voltage generator 813 in a control voltage generator 814.
【0023】制御電圧発生器814は、上記直流電圧と
参照電圧との差電圧が0となるように出力電圧を出力
し、VCO815は制御電圧発生器814の出力電圧の
値により決定される周波数の矩形波を出力する。ここ
で、シュミットトリガ(受信回路)82から出力される
矩形波電圧とVCO815の出力信号V1との位相差が
π/2であれば、排他的論理和ゲ−ト811の出力電圧
のデュ−ティ−比は0.5となるように構成されてお
り、このときの低域フィルタ812の出力電圧は、排他
的論理和ゲ−ト811の出力電圧の波高値の2分の1と
なる。従って、基準電圧発生器813から出力される参
照電圧の値を排他的論理和ゲ−ト811の出力電圧の半
分とすることにより、VCO815の発振周波数は常に
共振回路の共振周波数になる。The control voltage generator 814 outputs an output voltage so that the difference voltage between the DC voltage and the reference voltage becomes 0, and the VCO 815 outputs a signal having a frequency determined by the output voltage value of the control voltage generator 814. Output a square wave. Here, if the phase difference between the rectangular wave voltage output from the Schmitt trigger (receiving circuit) 82 and the output signal V1 of the VCO 815 is π / 2, the duty of the output voltage of the exclusive OR gate 811 is used. The ratio is set to 0.5, and the output voltage of the low-pass filter 812 at this time is half the peak value of the output voltage of the exclusive OR gate 811. Therefore, by setting the value of the reference voltage output from the reference voltage generator 813 to half of the output voltage of the exclusive OR gate 811, the oscillation frequency of the VCO 815 always becomes the resonance frequency of the resonance circuit.
【0024】上記説明では共振回路Aの信号処理により
周波数f1を求める方法を説明したが、共振回路Bの信
号処理により周波数f2も同様に求められる。そして、
回路部8のトルク信号電圧出力回路83は、周波数f1
から対応するトルクT1を出力し、周波数f2から対応
するトルクT2を出力し、トルクT1とT2との絶対値
の和としてトルクTを求める。 (実施例2)他の実施例を図5を参照して説明する。In the above description, the method of obtaining the frequency f1 by the signal processing of the resonance circuit A has been described. However, the frequency f2 can be similarly obtained by the signal processing of the resonance circuit B. And
The torque signal voltage output circuit 83 of the circuit section 8 outputs the frequency f1
, A corresponding torque T1 is output, a corresponding torque T2 is output from the frequency f2, and the torque T is obtained as the sum of the absolute values of the torques T1 and T2. (Embodiment 2) Another embodiment will be described with reference to FIG.
【0025】この実施例では給電コイル6を磁気ヘッド
6aに巻装し、受信コイル7を磁気ヘッド7aに巻装す
るとともに、回転コイル5を磁気ヘッド6a、7aの両
磁極端面の間に配置している。このようにすれば、この
ロータリートランスの電磁変換効率が向上する。 (実施例3)他の実施例を図6を参照して説明する。In this embodiment, the feeding coil 6 is wound around the magnetic head 6a, the receiving coil 7 is wound around the magnetic head 7a, and the rotating coil 5 is arranged between the magnetic pole faces of the magnetic heads 6a, 7a. ing. This improves the electromagnetic conversion efficiency of the rotary transformer. (Embodiment 3) Another embodiment will be described with reference to FIG.
【0026】この実施例では、磁歪性を有する回転軸1
00の外周面に、電気絶縁性を有する絶縁膜101とし
てセラミック膜またはアモルファス磁性膜又は樹脂膜が
被着され、その上に無電界めっきなどの方法で渦巻きコ
イル102が形成され、その上に電気絶縁性を有する磁
性膜103(たとえばフェライト膜やアモルファス磁性
膜)が塗布又は無電界めっきなどの方法で形成される。
ただし、本発明でいう磁性コアを構成する磁性膜103
は回転軸1の表面に直接接触していわゆるギャップレス
の閉磁気回路を構成する。In this embodiment, the rotating shaft 1 having magnetostriction is used.
A ceramic film, an amorphous magnetic film, or a resin film is applied as an insulating film 101 having an electrical insulation property to the outer peripheral surface of the coil 00, and a spiral coil 102 is formed thereon by a method such as electroless plating. A magnetic film 103 having an insulating property (for example, a ferrite film or an amorphous magnetic film) is formed by a method such as coating or electroless plating.
However, the magnetic film 103 constituting the magnetic core referred to in the present invention
Directly contact the surface of the rotating shaft 1 to form a so-called gapless closed magnetic circuit.
【0027】このようにすれば、磁性コアを回転軸1に
固定するのに伴う耐遠心力などの問題点を回避しつつ本
発明の効果を奏することができる。 (変形態様)共振回路A,Bの2回路を用いる代わりに
どちらか一方の回路だけでもトルク検出できることは当
然である。In this manner, the effects of the present invention can be achieved while avoiding problems such as centrifugal resistance associated with fixing the magnetic core to the rotating shaft 1. (Modification) As a matter of course, torque can be detected using only one of the resonance circuits A and B instead of using two circuits.
【0028】給電コイル6は受信コイル7を兼用でき
る。検出コイル3のリアクタンス変化による発振周波数
の変化に基づいてトルクを検出する代わりに、検出コイ
ル3のリアクタンス変化による検出コイル3の電流や位
相や電圧の変化に基づいてトルクを検出することもでき
る。回転軸1に被着したアモルファス磁歪膜9は、磁性
コア2の磁極端面に接する領域にのみ被着すればよく、
また、アモルファス磁歪膜9の代わりに他の磁歪膜を形
成してもよく、又は、磁歪膜を形成せず、回転軸1自体
の磁歪性を利用してもよい。The feeding coil 6 can also serve as the receiving coil 7. Instead of detecting the torque based on a change in the oscillation frequency due to a change in the reactance of the detection coil 3, the torque can be detected based on a change in the current, phase, or voltage of the detection coil 3 due to a change in the reactance of the detection coil 3. The amorphous magnetostrictive film 9 applied to the rotating shaft 1 may be applied only to a region in contact with the magnetic pole end surface of the magnetic core 2,
Further, another magnetostrictive film may be formed instead of the amorphous magnetostrictive film 9, or the magnetostrictive property of the rotating shaft 1 itself may be used without forming the magnetostrictive film.
【0029】回転軸1の同一周上にて180度離れて一
対の磁性コア2、2aを配置する代わりに、一対の磁性
コアを回転軸1の同一周上にて同位置に配置し、両磁性
コアのリード角度を+45度、−45度としたいわゆる
クロスヘッド構造を採用してもよいが、この場合には条
溝11は省略される。以上説明した本実施例の磁歪式ト
ルク検出装置の作用効果を説明する。Instead of arranging the pair of magnetic cores 2 and 2a 180 degrees apart on the same circumference of the rotating shaft 1, a pair of magnetic cores are arranged at the same position on the same circumference of the rotating shaft 1, A so-called crosshead structure in which the lead angle of the magnetic core is +45 degrees or -45 degrees may be adopted, but in this case, the groove 11 is omitted. The operation and effect of the magnetostrictive torque detection device of the present embodiment described above will be described.
【0030】まず、磁性コア2が回転軸1の表面に固定
されているので、磁性コア2と回転軸1(正確にはアモ
ルファス磁歪膜9)との間のギャップが解消されるの
で、信号電圧が増大し、SN比が向上する。また、磁性
コア2が回転軸1の表面に固定されているので、回転軸
1(又はそれに被着されたアモルファス磁歪膜9)の磁
気特性が周方向にばらついてもその影響が生じない。First, since the magnetic core 2 is fixed to the surface of the rotating shaft 1, the gap between the magnetic core 2 and the rotating shaft 1 (more precisely, the amorphous magnetostrictive film 9) is eliminated, so that the signal voltage is reduced. Is increased, and the SN ratio is improved. Further, since the magnetic core 2 is fixed to the surface of the rotating shaft 1, even if the magnetic characteristics of the rotating shaft 1 (or the amorphous magnetostrictive film 9 attached to the rotating shaft 1) vary in the circumferential direction, the influence does not occur.
【0031】また、回転軸1は、斜めに条溝11を有
し、アモルファス磁歪膜9が被着されるので高感度化を
図ることができる。更に、一対の磁性コア(一方は図示
せず)2が回転軸1の同一周上に被着されるので、回転
軸1の軸方向に温度勾配があっても、その影響を相殺す
ることができる。Further, since the rotating shaft 1 has the groove 11 obliquely and the amorphous magnetostrictive film 9 is attached, the sensitivity can be increased. Further, since a pair of magnetic cores (one not shown) 2 is attached on the same circumference of the rotating shaft 1, even if there is a temperature gradient in the axial direction of the rotating shaft 1, the influence can be offset. it can.
【図1】本発明の第1実施例の全体構成を示す模式平面
図、FIG. 1 is a schematic plan view showing the entire configuration of a first embodiment of the present invention,
【図2】図1の装置の等価回路図、2 is an equivalent circuit diagram of the device of FIG. 1,
【図3】図2の装置の具体的回路図、FIG. 3 is a specific circuit diagram of the device of FIG. 2,
【図4】磁性コアの固定方式を示す要部拡大断面図、FIG. 4 is an enlarged sectional view of a main part showing a fixing method of a magnetic core;
【図5】給電コイルの変形態様を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a modification of the power supply coil.
【図6】磁性コア及び検出コイルの変形態様を示す断面
図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a modification of the magnetic core and the detection coil.
1は回転軸、2は磁性コア、3は検出コイル、4はコン
デンサ、5は回転コイル、6は給電コイル、7は受信コ
イル、8は回路部。1 is a rotating shaft, 2 is a magnetic core, 3 is a detection coil, 4 is a capacitor, 5 is a rotating coil, 6 is a feeding coil, 7 is a receiving coil, and 8 is a circuit unit.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−26949(JP,A) 特開 平7−63627(JP,A) 特開 昭63−317732(JP,A) 特開 昭64−9339(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01L 3/10 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-6-26949 (JP, A) JP-A-7-63627 (JP, A) JP-A-63-317732 (JP, A) JP-A 64-64 9339 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01L 3/10
Claims (5)
記回転軸の表面に止着されるとともに前記回転軸ととも
に閉磁気回路を構成する磁性コアと、 前記磁性コアに巻装される検出コイルと、 前記検出コイルに交流電流を供給するとともに、前記検
出コイルのインピーダンスに関連する状態量に基づいて
前記回転軸のトルクを検出する回路部とを備えることを
特徴とする磁歪式トルク検出装置。1. A rotating shaft having magnetostriction, fixed to the surface of the rotating shaft in the axial direction, and both ends are fixed to the surface of the rotating shaft and constitute a closed magnetic circuit together with the rotating shaft. A magnetic core, a detection coil wound around the magnetic core, and a circuit unit for supplying an alternating current to the detection coil and detecting a torque of the rotary shaft based on a state quantity related to an impedance of the detection coil. And a magnetostrictive torque detector.
に密着する磁歪膜を有する請求項1記載の磁歪式トルク
検出装置。2. The magnetostrictive torque detecting device according to claim 1, wherein said rotating shaft has a magnetostrictive film in close contact with said both ends of said magnetic core.
るコンデンサが前記回転軸に固定される請求項1記載の
磁歪式トルク検出装置。3. The magnetostrictive torque detecting device according to claim 1, wherein a capacitor forming a resonance circuit together with the detecting coil is fixed to the rotating shaft.
給電する回転コイルと、前記回転コイルに近接配置され
て前記回転コイルに交流電力を非接触状態で送電すると
ともに前記回転コイルから非接触状態で受信した信号電
圧を前記回路部に出力する固定コイルとを備える請求項
1記載の磁歪式トルク検出装置。4. A rotating coil disposed on the rotating shaft to supply power to the detecting coil, and an AC power source disposed in close proximity to the rotating coil for transmitting AC power to the rotating coil in a non-contact state, and further comprising: The magnetostrictive torque detecting device according to claim 1, further comprising: a fixed coil that outputs a signal voltage received in a contact state to the circuit unit.
と、受信用の受信コイルとからなる請求項4記載の磁歪
式トルク検出装置。5. The magnetostrictive torque detector according to claim 4, wherein said fixed coil comprises a power transmission coil for power transmission and a reception coil for reception.
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---|---|---|---|
JP26092193A JP3268089B2 (en) | 1993-10-19 | 1993-10-19 | Magnetostrictive torque detector |
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JP26092193A JP3268089B2 (en) | 1993-10-19 | 1993-10-19 | Magnetostrictive torque detector |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH07113699A JPH07113699A (en) | 1995-05-02 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7310870B2 (en) | 2003-05-12 | 2007-12-25 | Honda Motor Co., Ltd. | Method for forming an annular magnetostrictive coat on an outer peripheral surface of a rotational shaft of magnetostrictive torque sensor |
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KR100479128B1 (en) * | 2002-07-22 | 2005-03-28 | 학교법인 한양학원 | Micro-magnetoelastic biosensor arry for detection of DNA hybridization and fabricating method thereof |
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1993
- 1993-10-19 JP JP26092193A patent/JP3268089B2/en not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7310870B2 (en) | 2003-05-12 | 2007-12-25 | Honda Motor Co., Ltd. | Method for forming an annular magnetostrictive coat on an outer peripheral surface of a rotational shaft of magnetostrictive torque sensor |
US7621368B2 (en) | 2003-05-12 | 2009-11-24 | Honda Motor Co., Ltd. | Magnetostrictive coat forming method, magnetostrictive torque sensor manufacturing method, and electric power steering apparatus employing the sensor |
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JPH07113699A (en) | 1995-05-02 |
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