JP6555023B2 - トルクセンサ - Google Patents

Description

本発明は、トルクセンサに関する。

従来、磁歪式のトルクセンサが知られている。磁歪式のトルクセンサでは、応力が付与された際に透磁率が変化する磁歪特性を有する回転軸を用い、トルクが付与された際の回転軸の透磁率の変化を検出コイルのインダクタンスの変化として検出することにより、回転軸に付与されたトルク（回転トルク）を検出するように構成されている。

回転軸にトルクが付与されると、軸方向に対して＋４５度傾斜した方向に圧縮（または引張）の応力が作用し、軸方向に対して−４５度傾斜した方向に引張（または圧縮）の応力が作用する。よって、軸方向に対して＋４５および−４５度度傾斜した方向の透磁率の変化を２つの検出コイルでそれぞれ検出するように構成し、かつ、ブリッジ回路等を用いて両検出コイルの両端電圧の差分を測定するように構成することで、回転軸に付与されたトルクを感度よく検出することが可能になる。

従来の磁歪式のトルクセンサとして、特許文献１がある。

特許文献１では、フレキシブル基板に形成した配線パターンにより、回転軸の軸方向に対して＋４５度および−４５度傾斜した直線部を有する検出コイルを形成し、当該フレキシブル基板を磁性体リングの内周面に装着した基板コイル型のトルクセンサが提案されている。特許文献１では、４層の配線層を有する多層構造のフレキシブル基板を用いて、＋４５度傾斜した直線部を有する検出コイルと、−４５度傾斜した直線部を有する検出コイルとを２つずつ形成しており、両検出コイルを交互にかつ環状に接続したブリッジ回路を用いて回転軸に付与されたトルクを検出している。

特許第４８８８０１５号公報

ところで、フレキシブル基板を用いた基板コイル型のトルクセンサでは、配線の重なりを避けるためにビア（接続ビア、スルーホール）を用いる必要があり、このビアを形成するために、外層に形成される配線層にはめっきが施された構成となる。具体的には、例えば、内層の２層の配線層は圧延銅箔から構成され、外層の２層の配線層は、薄い電解銅箔上に銅めっきを施して構成される。このように、各配線層では製法に差異があり、この製法の差異によって配線層間で特性差（特に抵抗差）が生じてしまう。

また、圧延銅箔からなる内層の配線層では、エッチングにより高精度にパターニングを行うことができるが、めっきによりパターニングを行う外層の配線層では、内層と比較してパターニング精度が低くなってしまう。そのため、このパターニング精度の差異に起因して、配線パターンの幅等が各配線層間で異なってしまい、配線層間で特性差が生じてしまう。

このような配線層間の特性差は、製造条件の厳格化や選別では事実上対応不可能であり、配線層間で特性差が生じてしまうことは避けられない。具体的には、内層の配線層に形成される検出コイルのインピーダンスと、外層の配線層に形成される検出コイルのインピーダンスとの差異を１０％未満とすることは困難である。

ブリッジ回路では、例えば、トルクが非印加であるときに各検出コイルの抵抗とインダクタンスが同じとなり、出力電圧がゼロとなるように構成される。しかし、上述の配線層間の特性差が、検出コイル間の特性差、すなわち、各検出コイルの抵抗やインダクタンスのばらつきを生じ、これにより、ブリッジ回路にアンバランスが生じて、トルクが非印加であるときにも電圧が出力されてしまう。トルクの非印加にブリッジ回路から出力される電圧（設定電圧からの電圧差）をオフセット電圧という。

このオフセット電圧は、温度によって変動することが知られている。なお、温度に応じてオフセット電圧を補正することも考えられるが、オフセット電圧が大きいと補正量も大きくなり、補正誤差も大きくなってしまう。

よって、配線層間で特性差がある場合であっても、オフセット電圧をできるだけ小さくし、測定精度を向上させることが望まれている。

なお、ここでは検出コイルを４つ用いてブリッジ回路を構成する場合について述べたが、検出コイルを２つ用いた場合も同様の問題が生じる。検出コイルを２つ用いた場合、例えば、両検出コイルを直列接続して交流電圧を印加し、何れか一方のコイルの両端電圧を測定し、その両端電圧を基にトルクを検出することが考えられるが、この場合にも、配線層間の特性差に起因して、トルクが非印加であるときの両端電圧が予め設定した設定電圧（例えば印加した交流電圧の１／２）とはならず、オフセット電圧が生じてしまう。

そこで、本発明は、配線層間の特性差に起因した測定誤差を抑制し、測定精度を向上させることが可能なトルクセンサを提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決することを目的として、磁歪特性を有する回転軸の周囲に取り付けられ、前記回転軸に付与されたトルクを測定するトルクセンサであって、少なくとも２層の配線層を有し、前記回転軸と離間して同軸に配置されるフレキシブル基板と、前記フレキシブル基板の前記配線層に形成され、前記回転軸の軸方向に対して所定角度傾斜した第１直線部を有する第１検出コイルと、前記フレキシブル基板の前記配線層に形成され、前記回転軸の軸方向に対して前記第１直線部と反対方向に前記所定角度傾斜した第２直線部を有する第２検出コイルと、前記両検出コイルのインダクタンスの変化を検出することにより、前記回転軸に付与されたトルクを測定する測定部と、を備え、２層の前記配線層の一方に前記第１直線部を含む前記第１検出コイルの一部を形成すると共に、２層の前記配線層の他方に前記第１直線部を含む前記第１検出コイルの他部を形成し、かつ、２層の前記配線層の他方に前記第２直線部を含む前記第２検出コイルの一部を形成すると共に、２層の前記配線層の一方に前記第２直線部を含む前記第２検出コイルの他部を形成し、２層の前記配線層にわたって前記両検出コイルが形成されるように構成した、トルクセンサを提供する。

本発明によれば、配線層間の特性差に起因した測定誤差を抑制し、測定精度を向上させることが可能なトルクセンサを提供できる。

本発明の一実施の形態に係るトルクセンサを回転軸に取り付けた際の斜視図である。 （ａ）はフレキシブル基板の積層構造を示す断面図、（ｂ）はフレキシブル基板の各配線層に形成される配線パターンの一例を示す図である。 測定部の概略構成図である。

［実施の形態］
以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

（トルクセンサの全体構成）
図１は、本実施の形態に係るトルクセンサを回転軸に取り付けた際の斜視図である。

図１に示すように、トルクセンサ１は、磁歪特性を有する回転軸２の周囲に取り付けられ、回転軸２に付与されたトルク（回転トルク）を測定するものである。

回転軸２は、磁歪特性を有する材料から構成され、円柱状（棒状）に形成されている。磁歪特性を有する材料としては、例えば、ニッケル、鉄−アルミニウム合金、鉄−コバルト合金等が挙げられる。なお、回転軸２に用いる材料としては、圧縮時に透磁率が低下し引張時に透磁率が増加する正磁歪材料、圧縮時に透磁率が増加し引張時に透磁率が低下する負磁歪材料のどちらを用いても構わない。回転軸２は、例えば、パワートレイン系のトルク伝達に用いられるシャフト、あるいは車両のエンジンのトルク伝達に用いられるシャフトである。

トルクセンサ１は、回転軸２と離間して同軸に配置されるフレキシブル基板３と、フレキシブル基板３の周囲に同軸に配置される磁性体リング４と、を備えている。

磁性体リング４は、磁性体（強磁性体）からなり、中空円筒状に形成されている。フレキシブル基板３は、磁性体リング４の内周面に接着固定されている。磁性体リング４は、後述する検出コイル６，７で生じた磁束が外部に漏れて感度が低下することを抑制する役割を果たす。

トルクセンサ１では、フレキシブル基板３と回転軸２との間には隙間５が形成され、トルクセンサ１が回転軸２に接触しないように構成されている。トルクセンサ１は、ハウジング等の固定部材に固定され、回転軸２の回転に伴って回転しないようにされる。

（フレキシブル基板３の積層構造の説明）
図２（ａ）は、フレキシブル基板３の積層構造を示す断面図である。

図２（ａ）に示すように、フレキシブル基板３は、少なくとも２層の配線層２１を有している。ここでは、第１配線層２１ａ、第２配線層２１ｂ、第３配線層２１ｃ、第４配線層２１ｄの４層の配線層２１を有する場合を説明するが、配線層２１の層数はこれに限定されない。

第１配線層２１ａは、ポリイミドからなる第１ベース樹脂層２２ａの表面に形成されており、第１ベース樹脂層２２ａの裏面は接着層２３ｂを介して第２配線層２１ｂに接着固定されている。第１配線層２１ａの表面には、接着層２３ａを介してポリイミドからなる第１カバーレイ層２４ａが設けられ、絶縁処理が施されている。第１ベース樹脂層２２ａの厚さは２５μｍ、第１カバーレイ層２４ａの厚さは１２．５μｍ、接着層２３ａ，２３ｂの厚さはそれぞれ１５μｍ、２５μｍとした。

第２配線層２１ａは、ポリイミドからなる第２ベース樹脂層２２ｂの表面に形成されており、第２ベース樹脂層２２ｂの裏面には、第３配線層２１ｃが形成されている。

第４配線層２１ｄは、ポリイミドからなる第３ベース樹脂層２２ｃの裏面に形成されており、第３ベース樹脂層２２ｃの表面は接着層２３ｃを介して第３配線層２１ｃに接着固定されている。第４配線層２１ｂの表面には、接着層２３ｄを介してポリイミドからなる第２カバーレイ層２４ｂが設けられ、絶縁処理が施されている。第３ベース樹脂層２２ｃの厚さは２５μｍ、第２カバーレイ層２４ｂの厚さは１２．５μｍ、接着層２３ｃ，２３ｄの厚さはそれぞれ２５μｍ、１５μｍとした。

第２カバーレイ層２４ａには、厚さ５０μｍの両面テープ２５が貼付され、この両面テープ２５を介して、フレキシブル基板３が磁性体リング４に接着固定される。これにより、回転軸２側から磁性体リング４側にかけて、第１配線層２１ａ、第２配線層２１ｂ、第３配線層２１ｃ、第４配線層２１ｄが順次形成されることになる。

フレキシブル基板３の内層となる第２配線層２１ｂと第３配線層２１ｃとは、厚さ１８μｍの圧延銅箔からなる。フレキシブル基板３の外層となる第１配線層２１ａと第４配線層２１ｄとは、厚さ２μｍの電解銅箔に厚さ１６μｍの銅めっきを施したものからなる。詳細は後述するが、トルクセンサ１では、フレキシブル基板３にビア（スルーホール）を形成する必要があるため、外層である第１，４配線層２１ａ，２１ｄでは、めっきを施した構成となる。

（検出コイルの説明）
図２（ｂ）は、フレキシブル基板３の各配線層２１に形成される配線パターンの一例を示す図である。図２（ｂ）では、フレキシブル基板３を展開して平面とした際の各配線層２１の配線パターンを模式的に示している。

図２（ｂ）に示すように、トルクセンサ１は、フレキシブル基板３の配線層２１に形成され、回転軸２の軸方向に対して所定角度傾斜した第１直線部６１を有する第１検出コイル６と、フレキシブル基板３の配線層２１に形成され、回転軸２の軸方向に対して第１直線部６１と反対方向に所定角度傾斜した第２直線部７１を有する第２検出コイル７と、を備えている。

ここでは、４層の配線層２１ａ〜２１ｄに、２つの第１検出コイル６と２つの第２検出コイル７とを形成し、合計４つの検出コイル６，７を形成する場合を説明する。なお、図２（ｂ）では、第１検出コイル６を実線で示し、第２検出コイル７を破線で示している。

トルクセンサ１では、回転軸２にトルクが付与された際の透磁率の変化は軸方向に対して±４５度の方向で最も大きくなる。よって、第１直線部６１を軸方向に対して＋４５度傾斜するように形成し、第２直線部７１を軸方向に対して−４５度傾斜するように形成することで、検出感度を向上できる。

なお、直線部６１，７１の軸方向に対する傾斜角度は±４５度に限定されない。ただし、直線部６１，７１の軸方向に対する傾斜角度が小さすぎたり大きすぎたりすると感度が低下するため、直線部６１，７１の軸方向に対する傾斜角度は±３０〜６０度の範囲とすることが望ましい。

さて、従来のトルクセンサでは、４層の配線層２１のそれぞれに検出コイル６，７を形成していたが、この場合、配線層２１間の特性差に起因して各検出コイル６，７に特性差が生じてしまう。

そこで、本実施の形態に係るトルクセンサ１では、第１検出コイル６を形成する配線層２１と、第２検出コイル７を形成する配線層２１の配線パターンを一部入れ替え、２層の配線層２１にわたって両検出コイル６，７が形成されるように構成している。

すなわち、本実施の形態に係るトルクセンサ１では、２層の配線層２１の一方に第１検出コイル６の一部を形成すると共に、２層の配線層２１の他方に第１検出コイル６の他部を形成し、かつ、２層の配線層２１の他方に第２検出コイル７の一部を形成すると共に、２層の配線層２１の一方に第２検出コイル７の他部を形成し、２層の配線層２１にわたって両検出コイル６，７が形成されるように構成している。

一方の配線層２１に形成される第１検出コイル６と、他方の配線層２１に形成される第１検出コイル６とは、ビアを介して電気的に接続される。第１検出コイル６は、少なくとも、第１直線部６１が２層の配線層２１の両方にそれぞれ形成されるように、２層の配線層２１にわたって形成される。

同様に、一方の配線層２１に形成される第２検出コイル７と、他方の配線層２１に形成される第２検出コイル７とは、ビアを介して電気的に接続される。第２検出コイル７は、少なくとも、第２直線部７１が２層の配線層２１の両方にそれぞれ形成されるように、２層の配線層２１にわたって形成される。

両検出コイル６，７を２層の配線層２１にわたって形成することで、両検出コイル６，７を用いてブリッジ回路を構成した際に、２層の配線層２１の特性差を相殺し、オフセット電圧を小さくすることが可能になる。つまり、配線層２１間の特性差に起因した測定誤差を抑制し、測定精度を向上させることが可能になる。

両検出コイル６，７は、その全長のうち半分が２層の配線層２１の一方に形成され、残りの半分が２層の配線層２１の他方に形成されることが望ましい。これにより、２層の配線層２１に両検出コイル６，７が半分ずつ形成されることになるので、両検出コイル６，７の特性差をより低減することが可能になる。

本実施の形態では、隣り合う内層と外層の配線層２１、すなわち、第１配線層２１ａと第２配線層２１ｂ、第３配線層２１ｃと第４配線層２１ｄをペアとし、第１配線層２１ａと第２配線層２１ｂとにわたって両検出コイル６ａ，７ａを形成すると共に、第３配線層２１ｃと第４配線層２１ｄとにわたって両検出コイル６ｂ，７ｂを形成するように構成した。

このように構成することで、第２配線層２１ｂと第３配線層２１ｃ間にビアを形成する必要がなくなるので、製造コストを低減できる。また、特性差の大きい銅箔からなる内層の配線層２１（第２配線層２１ｂ、第３配線層２１ｃ）と、銅箔と銅めっきとからなる外層の配線層２１（第１配線層２１ａ、第４配線層２１ｄ）とにわたって両検出コイル６，７を形成することになるため、両検出コイル６，７でブリッジ回路を構成した際に内層と外層の配線層２１の特性差を相殺し、オフセット電圧を小さくすることが可能になる。

本実施の形態では、第１配線層２１ａと第３配線層２１ｃ、および、第２配線層２１ｂと第４配線層２１ｄに形成される配線パターンは、略同じパターンとされる。また、第１配線層２１ａと第３配線層２１ｃ、および、第２配線層２１ｂと第４配線層２１ｄに形成される配線パターンに流れる電流（第１検出コイル６ａ，６ｂに流れる電流、および第２検出コイル７ａ，７ｂに流れる電流）は、同じ向きとなるようにされる。図２（ｂ）では、白抜き矢印で電流の向きを示している。また、図２（ｂ）では、第１検出コイル６ａ，６ｂの入力側電極を符号６２ａ，６３ａ、出力側電極を符号６２ｂ，６３ｂで示し、第２検出コイル７ａ，７ｂの入力側電極を符号７２ａ，７３ａ、出力側電極を符号７２ｂ，７３ｂで示している。なお、図２（ｂ）に示す各配線層２１の配線パターンはあくまで一例であり、配線パターンの具体的な構造はこれに限定されるものではない。各配線層２１の配線パターンの幅は、例えば５０〜１００μｍである。

なお、基板コイル型のトルクセンサ１では、各配線層２１においてループ状に配線を行い、検出コイル６，７を形成する必要があるため、配線の重なりを避けるためにビアを介して他の配線層２１（ペアとなる配線層２１）に配線の一部を逃がすように構成されている。図２（ｂ）における符号ａ〜ｙ，Ａ〜Ｙは、ビアによる接続関係を便宜的に表すものであり、同じ符号同士がビアを介して電気的に接続されていることを表している。

（測定部の構成）
図３に示すように、トルクセンサ１は、第１検出コイル６と第２検出コイル７のインダクタンスの変化を検出することにより、回転軸２に付与されたトルクを測定する測定部４１を備えている。

以下、第１配線層２１ａと第２配線層２１ｂとにわたって形成される第１検出コイル６ａのインピーダンスをＺ１（抵抗Ｒ１、インダクタンスＬ１）、第１配線層２１ａと第２配線層２１ｂとにわたって形成される第２検出コイル７ａのインピーダンスをＺ２（抵抗Ｒ２、インダクタンスＬ２）、第３配線層２１ｃと第４配線層２１ｄとにわたって形成される第２検出コイル７ｂのインピーダンスをＺ３（抵抗Ｒ３、インダクタンスＬ３）、第３配線層２１ｃと第４配線層２１ｄとにわたって形成される第１検出コイル６ｂのインピーダンスをＺ４（抵抗Ｒ４、インダクタンスＬ４）とする。

測定部４１は、２つの第１検出コイル６と２つの第２検出コイル７とを交互にかつ環状に順次接続して構成されるブリッジ回路４２と、ブリッジ回路４２における第１検出コイル６と第２検出コイル７の４つの接続点Ｃ１〜Ｃ４のうち、隣り合わない２つの接続点Ｃ１，Ｃ３に交流電圧を印加する発振器４３と、発振器４３により交流電圧が印加されていない２つの接続点Ｃ２，Ｃ４間の電圧を測定する電圧測定回路４４と、電圧測定回路４４で測定した電圧を基に回転軸２に付与されたトルクを演算するトルク演算部４５と、を備えている。

ここでは、第１検出コイル６ａ、第２検出コイル７ｂ、第１検出コイル６ｂ、第２検出コイル７ａの順に環状に接続してブリッジ回路４２を構成したが、これに限らず、第１検出コイル６ａ、第２検出コイル７ａ、第１検出コイル６ｂ、第２検出コイル７ｂの順に環状に接続してブリッジ回路４２を構成してもよい。

また、ここでは、第１検出コイル６ａと第２検出コイル７ａ間の接続点Ｃ１と、第１検出コイル６ｂと第２検出コイル７ｂ間の接続点Ｃ２との間に発振器４３により交流電圧を印加し、かつ、第１検出コイル６ａと第２検出コイル７ｂ間の接続点Ｃ２と、第１検出コイル６ｂと第２検出コイル７ａ間の接続点Ｃ４との間の電圧を電圧測定回路４４により測定するように構成したが、接続点Ｃ２，Ｃ４間に発振器４３により交流電圧を印加し、接続点Ｃ１，Ｃ３間の電圧を電圧測定回路４４により測定するように構成してもよい。

本実施の形態では、各検出コイル６，７が２層の配線層２１にわたって形成されているため、配線層２１間の特性差が相殺され、各検出コイル６，７の抵抗Ｒ１〜Ｒ４は略等しくなる。回転軸２にトルクが付与されない状態では、各検出コイル６，７のインダクタンスＬ１〜Ｌ４も略等しくなり、Ｚ１・Ｚ４＝Ｚ２・Ｚ３の平衡条件が満たされ、電圧測定回路４４で検出される電圧が略０となる。つまり、トルクセンサ１によれば、オフセット電圧を略０に抑制することができる。

回転軸２にトルクが付与されると、軸方向に対して＋４５度の方向の透磁率が減少（または増加）し、軸方向に対して−４５度方向の透磁率が増加（または減少）する。よって、発振器４３から交流電圧を印加した状態で回転軸２にトルクが付与されると、第１検出コイル６ではインダクタンスが減少（または増加）し、第２検出コイル７ではインダクタンスが増加（または減少）する。その結果、電圧測定回路４４で検出される電圧が変化するので、この電圧の変化を基に、トルク演算部４５が回転軸２に付与されたトルクを演算する。

各検出コイル６，７は直線部６１，７１の傾き方向が異なる以外は略同じ構成であるから、図３のようなブリッジ回路４２を用いることで、温度による各検出コイル６，７のインダクタンスへの影響をキャンセルすることが可能であり、精度よく回転軸２に付与されたトルクを検出することができる。また、トルクセンサ１では、第１検出コイル６でインダクタンスが増加（または減少）すれば、必ず第２検出コイル７ではインダクタンスが減少（または増加）するため、図３のようなブリッジ回路４２を用いることで、検出感度をより向上することができる。

（実施の形態の作用及び効果）
以上説明したように、本実施の形態に係るトルクセンサ１では、２層の配線層２１の一方に第１直線部６１を含む第１検出コイル６の一部を形成すると共に、２層の配線層２１の他方に第１直線部６１を含む第１検出コイル７の他部を形成し、かつ、２層の配線層２１の他方に第２直線部７１を含む第２検出コイル７の一部を形成すると共に、２層の配線層２１の一方に第２直線部７１を含む第２検出コイル７の他部を形成し、２層の配線層２１にわたって両検出コイル６，７が形成されるように構成している。

このように構成することで、製法の差異やパターニング精度の差異に起因して配線層２１間に特性差が存在する場合であっても、両検出コイル６，７を用いてブリッジ回路４２を形成した際に、配線層２１の特性差を相殺してオフセット電圧を小さくすることが可能になり、配線層２１間の特性差に起因した測定誤差を抑制し、測定精度を向上させることが可能になる。

また、従来は配線層２１間のパターニング精度の差異による影響が大きかったために、オフセット電圧を抑制しつつ各配線層２１の配線パターンの幅を小さくすることは困難であったが、本実施の形態によれば、オフセット電圧を増加させることなく、各配線層２１の配線パターンの幅を、例えば５０〜１００μｍと狭くし、検出コイル６，７の密度（ターン数）を増加させて、測定精度をより向上させることも可能になる。

なお、トルクセンサ１においては、２層の配線層２１にわたって検出コイル６，７を形成する必要があるため、２層の配線層２１を電気的に接続するビアは必須となる。しかし、基板コイル型のトルクセンサ１では、そもそも配線の重なりを避けるためにビアは必須であるから、２層の配線層２１にわたって検出コイル６，７を形成することによるコストの増加は殆どない。つまり、本実施の形態によれば、コストを増加させることなく、測定精度を向上させることが可能である。

（実施の形態のまとめ）
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号等は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。

［１］磁歪特性を有する回転軸（２）の周囲に取り付けられ、前記回転軸（２）に付与されたトルクを測定するトルクセンサ（１）であって、少なくとも２層の配線層（２１）を有し、前記回転軸（２）と離間して同軸に配置されるフレキシブル基板（３）と、前記フレキシブル基板（３）の前記配線層（２１）に形成され、前記回転軸（２）の軸方向に対して所定角度傾斜した第１直線部（６１）を有する第１検出コイル（６）と、前記フレキシブル基板（３）の前記配線層（２１）に形成され、前記回転軸（２）の軸方向に対して前記第１直線部（６１）と反対方向に前記所定角度傾斜した第２直線部（７１）を有する第２検出コイル（７）と、前記両検出コイル（６，７）のインダクタンスの変化を検出することにより、前記回転軸（２）に付与されたトルクを測定する測定部（４１）と、を備え、２層の前記配線層（２１）の一方に前記第１直線部（６１）を含む前記第１検出コイル（６）の一部を形成すると共に、２層の前記配線層（２１）の他方に前記第１直線部（６１）を含む前記第１検出コイル（６）の他部を形成し、かつ、２層の前記配線層（２１）の他方に前記第２直線部（７１）を含む前記第２検出コイル（７）の一部を形成すると共に、２層の前記配線層（２１）の一方に前記第２直線部（７１）を含む前記第２検出コイル（７）の他部を形成し、２層の前記配線層（２１）にわたって前記両検出コイル（６，７）が形成されるように構成した、トルクセンサ（１）。

［２］前記両検出コイル（６，７）は、その全長のうち半分が２層の前記配線層（２１）の一方に形成され、残りの半分が２層の前記配線層（２１）の他方に形成されている、［１］に記載のトルクセンサ（１）。

［３］前記第１直線部（６１）は、前記軸方向に対して＋４５度傾斜するように形成され、前記第２直線部（７１）は、前記軸方向に対して−４５度傾斜するように形成される、［１］または［２］に記載のトルクセンサ（１）。

［４］前記フレキシブル基板（３）は、２層の前記配線層（２１）を２ペア有し、ペアとなる２層の前記配線層（２１）に前記第１検出コイル（６）と前記第２検出コイル（７）をそれぞれ形成して構成される、［１］乃至［３］の何れか１項に記載のトルクセンサ（１）。

［５］前記測定部（４１）は、２つの前記第１検出コイル（６）と２つの前記第２検出コイル（７）とを交互にかつ環状に順次接続して構成されるブリッジ回路（４２）と、前記ブリッジ回路（４２）における前記第１検出コイル（６）と前記第２検出コイル（７）の４つの接続点のうち、隣り合わない２つの接続点に交流電圧を印加する発振器（４３）と、前記４つの接続点のうち、前記発振器（４３）により交流電圧が印加されていない２つの接続点間の電圧を測定する電圧測定回路（４４）と、前記電圧測定回路（４４）で測定した電圧を基に前記回転軸（２）に付与されたトルクを演算するトルク演算部（４５）と、を備えている、［４］に記載のトルクセンサ（１）。

［６］ペアとなる前記２層の配線層（２１）の一方が、銅箔からなる内層の配線層（２１）であり、他方が、銅箔と銅めっきとからなる外層の配線層（２１）である、［４］または［５］に記載のトルクセンサ（１）。

［７］中空円筒状の磁性体からなる磁性体リング（４）をさらに備え、前記フレキシブル基板（３）は、前記磁性体リング（４）の内周面に固定されている、［１］乃至［６］の何れか１項に記載のトルクセンサ（１）。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。

また、上記実施の形態では、ブリッジ回路４２を用いた測定部４１について説明したが、測定部４１の構成はこれに限定されるものではない。

また、上記実施の形態では、第１検出コイル６と第２検出コイル７をそれぞれ２つ形成する場合について説明したが、検出コイル６，７の数はこれに限定されず、１つあるいは３つ以上であってもよい。

１…トルクセンサ
２…回転軸
３…フレキシブル基板
６…第１検出コイル
６１…第１直線部
７…第２検出コイル
７１…第２直線部
２１…配線層
４１…測定部

Claims (7)

1. 磁歪特性を有する回転軸の周囲に取り付けられ、前記回転軸に付与されたトルクを測定するトルクセンサであって、
   少なくとも２層の配線層を有し、前記回転軸と離間して同軸に配置されるフレキシブル基板と、
   前記フレキシブル基板の前記配線層に形成され、前記回転軸の軸方向に対して所定角度傾斜した第１直線部を有する第１検出コイルと、
   前記フレキシブル基板の前記配線層に形成され、前記回転軸の軸方向に対して前記第１直線部と反対方向に前記所定角度傾斜した第２直線部を有する第２検出コイルと、
   前記両検出コイルのインダクタンスの変化を検出することにより、前記回転軸に付与されたトルクを測定する測定部と、を備え、
   ２層の前記配線層の一方に前記第１直線部を含む前記第１検出コイルの一部を形成すると共に、２層の前記配線層の他方に前記第１直線部を含む前記第１検出コイルの他部を形成し、前記配線層の一方に形成される前記第１検出コイルの一部と、前記配線層の他方に形成される前記第１検出コイルの他部とをビアを介して電気的に接続し、
   かつ、２層の前記配線層の他方に前記第２直線部を含む前記第２検出コイルの一部を形成すると共に、２層の前記配線層の一方に前記第２直線部を含む前記第２検出コイルの他部を形成し、前記配線層の他方に形成される前記第２検出コイルの一部と、前記配線層の一方に形成される前記第２検出コイルの他部とをビアを介して電気的に接続し、
   ２層の前記配線層にわたって前記両検出コイルが形成されるように構成した、
   トルクセンサ。
2. 前記両検出コイルは、その全長のうち半分が２層の前記配線層の一方に形成され、残りの半分が２層の前記配線層の他方に形成されている、
   請求項１に記載のトルクセンサ。
3. 前記第１直線部は、前記軸方向に対して＋４５度傾斜するように形成され、
   前記第２直線部は、前記軸方向に対して−４５度傾斜するように形成される、
   請求項１または２に記載のトルクセンサ。
4. 前記フレキシブル基板は、２層の前記配線層を２ペア有し、
   ペアとなる２層の前記配線層に前記第１検出コイルと前記第２検出コイルをそれぞれ形成して構成される、
   請求項１乃至３の何れか１項に記載のトルクセンサ。
5. 前記測定部は、２つの前記第１検出コイルと２つの前記第２検出コイルとを交互にかつ環状に順次接続して構成されるブリッジ回路と、
   前記ブリッジ回路における前記第１検出コイルと前記第２検出コイルの４つの接続点のうち、隣り合わない２つの接続点に交流電圧を印加する発振器と、
   前記４つの接続点のうち、前記発振器により交流電圧が印加されていない２つの接続点間の電圧を測定する電圧測定回路と、
   前記電圧測定回路で測定した電圧を基に前記回転軸に付与されたトルクを演算するトルク演算部と、を備えている、
   請求項４に記載のトルクセンサ。
6. ペアとなる前記２層の配線層の一方が、銅箔からなる内層の配線層であり、他方が、銅箔と銅めっきとからなる外層の配線層である、
   請求項４または５に記載のトルクセンサ。
7. 中空円筒状の磁性体からなる磁性体リングをさらに備え、
   前記フレキシブル基板は、前記磁性体リングの内周面に固定されている、
   請求項１乃至６の何れか１項に記載のトルクセンサ。

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