JP5684442B2 - 磁気センサ装置 - Google Patents
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Garshelis, Ivan J.,「New types of Magnetoelastic Transducers for Sensing Force Related Parameters」,「SAE Paper」,No.910856,「Sensors and Actuators」,1991年
磁束を検知する磁気センサが複数個配置されるセンサ部と、
前記磁気センサのそれぞれの出力を差動した値をセンサ出力として出力する差動出力部と、
前記センサ部の温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部によって検出した前記センサ部の温度に基づいて、すべての前記磁気センサへの供給電圧を制御することにより、感度の温度特性を補償する電圧制御部と、を有し、
前記センサ部は、磁歪を有する磁性部材と、前記磁性部材に近接した永久磁石と、を含み、前記磁気センサによって、前記磁性部材に作用する応力に依存して変化する前記磁性部材から外部に漏れている漏れ磁束の変化を検知することによって、前記磁性部材に作用する応力を検出する磁歪式応力センサを構成し、
磁歪式応力センサを構成する前記センサ部は、前記磁性部材に作用する応力の方向と、前記永久磁石の着磁方向とがほぼ直交してなる。
図14(A)において、201は永久磁石、202は磁気センサであり、中央に位置するコア203は磁歪を有している。永久磁石201の磁束は図示のように分布し、コア203を矢印で示すように磁化する。永久磁石201の磁束は、コア203をも通っている。
図1(A)は、本発明の第1の実施形態に係る磁気センサ装置101のセンサ部110を示す断面図、図1(B)は、トルクが印加されると発生する漏れ磁束の説明に供する図、図2は、同磁気センサ装置101における温度補償回路を説明するためのブロック図である。第1の実施形態の磁気センサ装置101は、磁歪方式によってトルクを計測するために適用されている。
図4(A)は、本発明の第2の実施形態に係る磁気センサ装置102のセンサ部110を示す断面図、図4(B)は、永久磁石117の漏れ磁束の説明に供する図、図5は、磁歪式応力センサのセンサ特性を示すグラフ、図6は、2つの磁気センサ111、112の出力特性についての説明図、図7は、同磁気センサ装置102における温度補償回路を説明するためのブロック図である。第2の実施形態の磁気センサ装置102は、磁歪方式によって応力を計測するために適用されている。第1の実施形態と共通する部材には同じ符号を付して、その説明は一部省略する。
図9は、本発明の第3の実施形態に係る磁気センサ装置103における温度補償を説明するためのブロック図である。第3の実施形態の磁気センサ装置103は、第2の実施形態と同様に、磁歪方式によって応力を計測するために適用されているが、センサ信号処理の点で第2の実施形態と相違している。
図10(A)は、本発明の第4の実施形態に係る磁気センサ装置104のセンサ部110の前提となる磁歪式応力センサ11の基本構成を示す断面図、図10(B)は、図10(A)の10B−10B線に沿う断面図、図10(C)は、図10(A)に示される磁歪式応力センサを、応力が作用する部材に取り付けた状態を示す断面図である。図11は、本発明の第4の実施形態に係る磁気センサ装置104のセンサ部110の詳細を示す断面図である。図12は、同磁気センサ装置104における温度補償回路を説明するためのブロック図である。第4の実施形態の磁気センサ装置104は、磁歪方式によって応力を計測するために適用されている。
センサ部110を第4の実施形態と同様に構成し、図12に示した温度補償に代えて、第3の実施形態と同様の、図9に示した温度補償を行った。
21 磁性部材に作用する応力の方向を示す矢印、
22 起歪部、
23 脚部、
24 フランジ部、
30 永久磁石、
31 永久磁石の着磁方向を示す矢印、
32a、32b 永久磁石の両端面、
40 アクティブ側の磁気センサ、
40a、40b 磁気センサの両面、
45 ダミー側の磁気センサ(参照機能を果たす側の磁気センサ)、
60 ヨーク、
70 磁気センサ40用のヨーク、
75 磁気センサ45用のヨーク、
101、102、103、104 磁気センサ装置、
110 センサ部、
111、112 磁気センサ、
113 軸部材、
114 磁歪リング(磁性部材)、
115 ヨーク、
116 磁歪パイプ(磁性部材)、
117 永久磁石、
121、124 差動出力部、
122 温度検出部、温度センサ、
123、126、127 電圧制御部、
125 加算回路、
Vcc 磁気センサへの供給電圧。
Claims (7)
- 磁束を検知する磁気センサが複数個配置されるセンサ部と、
前記磁気センサのそれぞれの出力を差動した値をセンサ出力として出力する差動出力部と、
前記センサ部の温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部によって検出した前記センサ部の温度に基づいて、すべての前記磁気センサへの供給電圧を制御することにより、感度の温度特性を補償する電圧制御部と、を有し、
前記センサ部は、磁歪を有する磁性部材と、前記磁性部材に近接した永久磁石と、を含み、前記磁気センサによって、前記磁性部材に作用する応力に依存して変化する前記磁性部材から外部に漏れている漏れ磁束の変化を検知することによって、前記磁性部材に作用する応力を検出する磁歪式応力センサを構成し、
磁歪式応力センサを構成する前記センサ部は、前記磁性部材に作用する応力の方向と、前記永久磁石の着磁方向とがほぼ直交してなる、磁気センサ装置。 - 磁歪式応力センサを構成する前記センサ部は、前記磁性部材に対して前記永久磁石と反対側における漏れ磁束を検知する方式であることを特徴とする請求項1に記載の磁気センサ装置。
- 磁歪式応力センサを構成する前記センサ部は、前記磁性部材が板形状を有することを特徴とする請求項1に記載の磁気センサ装置。
- 磁歪式応力センサを構成する前記センサ部は、前記磁性部材の、前記応力の方向に対して直交する断面形状における両端部の厚みが中央部に比べて厚いことを特徴とする請求項3に記載の磁気センサ装置。
- 前記永久磁石の両端面のうち前記磁性部材に向かい合う端面とは反対側の端面に向かい合って、前記磁性部材と同じ材料から形成されたヨークが配置されていることを特徴とする請求項1に記載の磁気センサ装置。
- 前記永久磁石の前記両端面のうちの一方が向かい合う部分における前記磁性部材の厚みと、前記永久磁石の前記両端面のうちの他方が向かい合う部分における前記ヨークの厚みとが同じであることを特徴とする請求項5に記載の磁気センサ装置。
- 前記磁性部材がマルエージング鋼から形成されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載の磁気センサ装置。
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