JP7201818B2 - トルク伝達装置のトルクを決定するためのセンサデバイスおよび方法 - Google Patents
トルク伝達装置のトルクを決定するためのセンサデバイスおよび方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7201818B2 JP7201818B2 JP2021533670A JP2021533670A JP7201818B2 JP 7201818 B2 JP7201818 B2 JP 7201818B2 JP 2021533670 A JP2021533670 A JP 2021533670A JP 2021533670 A JP2021533670 A JP 2021533670A JP 7201818 B2 JP7201818 B2 JP 7201818B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ferromagnetic
- layer
- transmission device
- torque transmission
- torque
- 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.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
- G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
- G01L3/101—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
- G01L3/104—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means involving permanent magnets
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
- G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
- G01L3/101—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
- G01L3/105—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means involving inductive means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
- G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
- G01L3/101—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
- G01L3/102—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means involving magnetostrictive means
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Power Steering Mechanism (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Description
第1の実施例の一部として、例示的な強磁性要素および例示的な強磁性要素の例示的な製造方法が説明される。
第2の実施例の一部として、さらなる例示的な強磁性要素および例示的な強磁性要素のさらなる例示的な製造方法が説明される。
2 磁界要素
3 測定要素
4 強磁性要素
4A 強磁性層
40A 要素
41 第1の強磁性層
42 第2の強磁性層
43 第3の強磁性層
4B、40B 中間層
4C、40C 基板
40T 絶縁性非導電性分離層
41A、42A サブ層
5 接続要素
A トルク伝達デバイスの回転軸
Claims (17)
- 動作状態においてトルク伝達デバイス(1)上に配置可能な少なくとも1つの強磁性要素(4)と、
少なくとも1つの測定要素(3)を含む測定デバイスと、
を備え、
各測定要素(3)は、少なくとも1つの強磁性要素(4)の強磁性共鳴周波数を測定するように構成され、
前記測定デバイスは、前記測定された強磁性共鳴周波数のシフトに基づいて前記トルク伝達デバイス(1)のトルクを決定するように構成される、
センサ装置。 - 前記少なくとも1つの強磁性要素(4)は、少なくとも1つの強磁性層(4A)を有する、請求項1に記載のセンサ装置。
- 前記少なくとも1つの強磁性要素(4)は、少なくとも第1の強磁性層(41)および第2の強磁性層(42)を有し、
前記少なくとも1つの強磁性要素(4)は、前記第1の強磁性層(41)と前記第2の強磁性層(42)との間に配置され、前記第1の強磁性層(41)および前記第2の強磁性層(42)を互いに磁気的に分離するように構成される少なくとも1つの絶縁性非導電性分離層(40T)を有する、請求項2に記載のセンサ装置。 - 前記少なくとも1つの強磁性層(4A)の各々は、それぞれ、最大で約500μm、好ましくは最大で約1μmおよび/または少なくとも約50nm、好ましくは少なくとも約150nmの厚さを有し、および/または、
前記それぞれの少なくとも1つの強磁性層(4A)の前記厚さおよび/または前記少なくとも1つの強磁性要素(4)の厚さは、実質的に一定である、
請求項2または3に記載のセンサ装置。 - 前記少なくとも1つの強磁性要素(4)は、前記動作状態において前記少なくとも1つの強磁性層(4A)と前記トルク伝達デバイス(1)との間に配置される少なくとも1つの中間層(4B)を有し、
前記少なくとも1つの中間層(4B)は、前記動作状態において前記少なくとも1つの強磁性層(4A)および前記トルク伝達デバイス(1)を磁気的に分離するように構成され、任意選択的に、
前記少なくとも1つの中間層(4B)は、最大で約500μm、好ましくは最大で約5μmおよび/または少なくとも約200nm、好ましくは少なくとも約750nmの厚さを有する、請求項2から4のいずれか一項に記載のセンサ装置。 - 前記少なくとも1つの強磁性要素(4)は、前記動作状態において前記少なくとも1つの強磁性層(4A)と前記トルク伝達デバイス(1)との間に配置される少なくとも1つの基板(4C)を有する、請求項2から5のいずれか一項に記載のセンサ装置。
- 前記少なくとも1つの強磁性要素(4)は、前記トルクにより引き起こされる機械的張力を前記トルク伝達デバイス(1)から前記少なくとも1つの強磁性要素(4)に伝達するために、接着、溶接、押圧、化学反応および/またはラッチ接続により前記動作状態におけるトルク伝達デバイス(1)に接続可能であり、任意選択的に、
前記測定デバイスは、前記測定された強磁性共鳴周波数のシフトに基づいて、前記トルク伝達デバイス(1)の前記トルクを決定するように構成され、前記トルク伝達デバイス(1)と前記少なくとも1つの強磁性要素(4)との前記接続を通した前記機械的張力の不完全な伝達が考慮され、任意選択的に、前記測定デバイスは、較正ステップにおいて前記トルク伝達デバイス(1)と前記少なくとも1つの強磁性要素(4)との前記接続を通した前記機械的張力の前記不完全な伝達を決定するように構成される、請求項1から6のいずれか一項に記載のセンサ装置。 - 少なくとも1つの測定要素(3)は、周波数掃引によって前記少なくとも1つの強磁性要素(4)の前記強磁性共鳴周波数を測定または決定するように構成され、および/または、
前記動作状態において、少なくとも1つの測定要素(3)と少なくとも1つの強磁性要素(4)との間の最小距離は、最大で約1500μm、好ましくは最大で約500μm、さらに好ましくは最大で約300μm、最も好ましくは最大で約150μmの値を有し、および/または、
少なくとも1つの強磁性要素(4)の前記強磁性共鳴周波数の測定の間、前記少なくとも1つの測定要素(3)の表面と前記少なくとも1つの強磁性要素(4)との間の測定角度は、少なくとも約0°、好ましくは少なくとも約12°、かつ最大で約28°、好ましくは最大で約16°の値を有し、および/または、
前記トルク伝達デバイス(1)は、シャフトとして設計される、請求項1から7のいずれか一項に記載のセンサ装置。 - 前記少なくとも1つの測定要素(3)のうちの少なくとも1つの測定要素(3)は、高周波トリプレートストリップ線路として設計され、任意選択的に、
前記高周波トリプレートストリップ線路は、画定された形で導波される高周波電磁波の反射モードで動作されるように構成され、任意選択的に、
前記高周波トリプレートストリップ線路は、前記強磁性共鳴周波数の測定のための前記反射モードにおいて少なくとも1つの反射信号を受信または測定するように構成され、前記少なくとも1つの反射信号は、固定の測定周波数において決定可能または測定可能である、請求項1から8のいずれか一項に記載のセンサ装置。 - 前記少なくとも1つの測定要素(3)は、前記動作状態において測定平面に実質的に沿って配置され、前記測定平面は、前記トルク伝達デバイス(1)の表面に対して実質的に正接となるよう設計され、または、
前記少なくとも1つの測定要素(3)は、前記動作状態において前記トルク伝達デバイス(1)の回転軸に関して周方向に実質的に沿って前記トルク伝達デバイス(1)を少なくとも部分的に取り囲む、請求項1から9のいずれか一項に記載のセンサ装置。 - 前記少なくとも1つの強磁性要素(4)は、少なくとも1つの円周強磁性要素(4)として設計され、前記少なくとも1つの円周強磁性要素(4)は、前記動作状態において前記トルク伝達デバイス(1)の回転軸に関して周方向に沿って前記トルク伝達デバイス(1)を実質的に完全に取り囲み、または、
前記少なくとも1つの強磁性要素(4)は、少なくとも2つの強磁性要素(4)を含み、前記少なくとも2つの強磁性要素(4)は、前記トルク伝達デバイス(1)の回転軸に関して周方向に前記トルク伝達デバイス上に配置され、
前記少なくとも2つの強磁性要素(4)のうちの少なくとも1つは、実質的に平面であるように設計され、前記動作状態において、前記トルク伝達デバイス(1)の前記表面の接平面と実質的に平行に向けられ、および/または、
前記少なくとも2つの強磁性要素(4)のうちの少なくとも1つは、部分的に円周強磁性要素(4)として設計され、前記動作状態において、前記トルク伝達デバイス(1)の回転軸に関して周方向に沿って前記トルク伝達デバイス(1)を少なくとも部分的に取り囲む、請求項1から10のいずれか一項に記載のセンサ装置。 - 前記少なくとも1つの強磁性要素(4)は磁気異方性を有し、および/または、
前記測定デバイスは、少なくとも1つの磁界要素(2)をさらに含み、前記少なくとも1つの磁界要素(2)は、前記少なくとも1つの強磁性要素(4)に磁気異方性を生成するまたはそれに影響を及ぼすために、前記動作状態において磁界を生成するように構成される、請求項1から11のいずれか一項に記載のセンサ装置。 - トルク伝達デバイス(1)のトルクを決定するための方法であって、
少なくとも1つの強磁性要素(4)を前記トルク伝達デバイス(1)上に配置することと、
前記少なくとも1つの強磁性要素(4)の強磁性共鳴周波数を測定することと、
前記測定された強磁性共鳴周波数のシフトに基づいて前記トルク伝達デバイス(1)の前記トルクを決定することと、
を含む方法。 - 前記少なくとも1つの強磁性要素(4)を配置することは、前記少なくとも1つの強磁性要素(4)の前記トルク伝達デバイス(1)への接着、溶接、押圧、化学反応および/またはラッチ接続を含み、任意選択的に、
前記トルク伝達デバイス(1)の前記トルクを決定することは、前記トルク伝達デバイス(1)と前記少なくとも1つの強磁性要素(4)との間の接続を通した機械的張力の不完全な伝達を考慮することを含み、任意選択的に、前記方法は、前記トルク伝達デバイス(1)と前記少なくとも1つの強磁性要素(4)との間の前記接続を通した前記機械的張力の前記不完全な伝達を決定することをさらに含む、請求項13に記載の方法。 - 少なくとも1つの強磁性層(4A)を製造することを含み、任意選択的に、
少なくとも1つの強磁性層(4A)を製造することは、少なくとも、
第1の強磁性層(41)を製造することと、
第1の絶縁性非導電性分離層(40T)を前記第1の強磁性層(41)上に製造することと、
第2の強磁性層(42)を前記第1の絶縁性非導電性分離層(40T)上に製造することと、をさらに含む、請求項13または14に記載の方法。 - 基板(4C)を製造することと、
中間層(4B)を前記基板(4C)上に製造することと、をさらに含み、
前記少なくとも1つの強磁性層(4A)の強磁性層(4A)が前記中間層(4B)上に製造され、前記中間層(4B)は、前記センサ装置の動作状態において前記少なくとも1つの強磁性層(4A)および前記トルク伝達デバイス(1)を磁気的に分離するように構成される、請求項15に記載の方法。 - 前記少なくとも1つの強磁性要素(4)の磁気異方性を生成するために、外部静磁界中で前記少なくとも1つの強磁性要素(4)をアニールすること、をさらに含む、請求項13から16のいずれか一項に記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018009834.7 | 2018-12-14 | ||
DE102018009834.7A DE102018009834A1 (de) | 2018-12-14 | 2018-12-14 | Sensorvorrichtung und Verfahren zur Bestimmung eines Drehmoments einer Drehmoment-Übertragungseinrichtung |
PCT/EP2019/085298 WO2020120795A1 (de) | 2018-12-14 | 2019-12-16 | Sensorvorrichtung und verfahren zur bestimmung eines drehmoments einer drehmoment-übertragungseinrichtung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022519982A JP2022519982A (ja) | 2022-03-28 |
JP7201818B2 true JP7201818B2 (ja) | 2023-01-10 |
Family
ID=69105790
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021533670A Active JP7201818B2 (ja) | 2018-12-14 | 2019-12-16 | トルク伝達装置のトルクを決定するためのセンサデバイスおよび方法 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20220099506A1 (ja) |
EP (1) | EP3894817A1 (ja) |
JP (1) | JP7201818B2 (ja) |
CN (1) | CN113227739B (ja) |
DE (1) | DE102018009834A1 (ja) |
WO (1) | WO2020120795A1 (ja) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2700846A1 (fr) | 1993-01-26 | 1994-07-29 | Brugidou Vincent | Dispositif de mesure de contraintes ou déformations par résonance ferromagnétique, et procédé de mise en Óoeuvre dudit dispositif. |
JP6080020B2 (ja) | 2012-03-31 | 2017-02-15 | 独立行政法人国立高等専門学校機構 | 伝送線路及び配線基板、並びに、これらを用いた高周波装置 |
JP6182126B2 (ja) | 2009-06-17 | 2017-08-16 | コーニンクラケ ダウ エグバート ビー.ブイ. | 飲料成分を容れるためのカプセル |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4416161A (en) * | 1981-09-14 | 1983-11-22 | Rockwell International Corporation | Method and apparatus for measuring torque |
JP2545365B2 (ja) * | 1986-04-21 | 1996-10-16 | 株式会社豊田中央研究所 | トルク測定装置 |
US5062306A (en) * | 1989-04-20 | 1991-11-05 | Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho | Apparatus for detecting torque of rotating shaft |
SE8902330D0 (sv) * | 1989-06-28 | 1989-06-28 | Carl H Tyren | Frequency carried mechanical stress information |
US7243557B2 (en) * | 2003-12-30 | 2007-07-17 | Nctengineering Gmbh | Torque sensor |
US7261005B2 (en) * | 2005-08-11 | 2007-08-28 | Honeywell International Inc. | Magneto-elastic resonator torque sensor |
DE102006055409A1 (de) * | 2006-11-22 | 2008-05-29 | Ab Elektronik Gmbh | Induktiver Sensor zur Erfassung von zwei Koppelelementen |
DE102007017705A1 (de) * | 2007-04-14 | 2008-10-16 | Schaeffler Kg | Wellenanordnung mit einem Wälzlager |
DE102009008075A1 (de) * | 2009-02-10 | 2010-08-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Dämpfungssystem und Verfahren zum Eliminieren der Torsionschwingungen |
US8941375B2 (en) | 2012-12-07 | 2015-01-27 | Automotive Research & Testing Center | Contactless detection apparatus and method for detecting a rotation direction |
DE102014213446A1 (de) * | 2014-07-10 | 2016-01-14 | Em-Motive Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer elektronisch kommutierten elektrischen Maschine |
DE102015206152B3 (de) | 2015-04-07 | 2016-07-07 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | 1 - 12Anordnung und Verfahren zur berührungslosen Messung eines Momentes an einem Maschinenelement |
JP7050671B2 (ja) * | 2015-11-03 | 2022-04-08 | ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア | トルク、ねじり固有振動および/またはねじり振動を非接触で検出する装置および方法 |
DE102017111055B3 (de) * | 2017-05-22 | 2018-09-06 | Helmholtz-Zentrum Dresden - Rossendorf E.V. | Vorrichtung, Anordnung und Verfahren zum Charakterisieren der Torsion, der Rotation und/oder der Positionierung einer Welle |
-
2018
- 2018-12-14 DE DE102018009834.7A patent/DE102018009834A1/de active Pending
-
2019
- 2019-12-16 EP EP19832032.7A patent/EP3894817A1/de active Pending
- 2019-12-16 US US17/344,723 patent/US20220099506A1/en active Pending
- 2019-12-16 WO PCT/EP2019/085298 patent/WO2020120795A1/de unknown
- 2019-12-16 CN CN201980083635.3A patent/CN113227739B/zh active Active
- 2019-12-16 JP JP2021533670A patent/JP7201818B2/ja active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2700846A1 (fr) | 1993-01-26 | 1994-07-29 | Brugidou Vincent | Dispositif de mesure de contraintes ou déformations par résonance ferromagnétique, et procédé de mise en Óoeuvre dudit dispositif. |
JP6182126B2 (ja) | 2009-06-17 | 2017-08-16 | コーニンクラケ ダウ エグバート ビー.ブイ. | 飲料成分を容れるためのカプセル |
JP6080020B2 (ja) | 2012-03-31 | 2017-02-15 | 独立行政法人国立高等専門学校機構 | 伝送線路及び配線基板、並びに、これらを用いた高周波装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113227739B (zh) | 2024-03-08 |
JP2022519982A (ja) | 2022-03-28 |
EP3894817A1 (de) | 2021-10-20 |
WO2020120795A1 (de) | 2020-06-18 |
US20220099506A1 (en) | 2022-03-31 |
CN113227739A (zh) | 2021-08-06 |
DE102018009834A1 (de) | 2020-06-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Dong et al. | Characterization of magnetomechanical properties in FeGaB thin films | |
JP2818522B2 (ja) | 対象体に作用するトルクまたは軸方向応力を測定する方法 | |
Greve et al. | Giant magnetoelectric coefficients in (Fe90Co10) 78Si12B10-AlN thin film composites | |
Polewczyk et al. | Unipolar and bipolar high-magnetic-field sensors based on surface acoustic wave resonators | |
Ludwig et al. | Optimization of the/spl Delta/E effect in thin films and multilayers by magnetic field annealing | |
US7307517B2 (en) | Wireless torque sensor | |
Gueye et al. | Bending strain-tunable magnetic anisotropy in Co2FeAl Heusler thin film on Kapton® | |
JP6787557B2 (ja) | ワイヤレス超音波センサ及び試験対象物 | |
Ludwig et al. | High-frequency magnetoelastic materials for remote-interrogated stress sensors | |
Yang et al. | Wireless multifunctional surface acoustic wave sensor for magnetic field and temperature monitoring | |
JP7201818B2 (ja) | トルク伝達装置のトルクを決定するためのセンサデバイスおよび方法 | |
Nesser et al. | High‐Sensitivity RFID Sensor for Structural Health Monitoring | |
JP3494018B2 (ja) | 磁界検出センサ | |
US4598595A (en) | Torque gauge for applications including robotics | |
Beirle et al. | Non-contact high-frequency measurements of mechanically loaded ferromagnetic thin films: An alternative approach for torque sensors | |
Rajput et al. | A simple and novel SAW magnetic sensor with PVA bound magnetostrictive nanopowder film | |
JP3441328B2 (ja) | 平面型インダクタンス素子 | |
Chen et al. | Wireless strain sensor based on the magnetic strain anisotropy dependent ferromagnetic resonance | |
Muhammad et al. | Sensing magnetic fields with surface acoustic wave (saw) sensors | |
Hashi et al. | Strain and Vibration Sensor Based on Inverse Magnetostriction of Amorphous Magnetostrictive Films | |
Quandt et al. | Magnetostrictive LC circuit sensors | |
Wun‐Fogle et al. | Magnetoelastic effects in amorphous wires and amorphous ribbons with nonmagnetic thin‐film coatings | |
JPH0763627A (ja) | 力学量センサ | |
Peria et al. | Anomalous temperature dependence of phonon pumping by ferromagnetic resonance in Co/Pd multilayers with perpendicular anisotropy | |
US11371823B1 (en) | Magnetoelastic strain sensor and radio-frequency identification tag including the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20211115 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220809 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220819 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20221202 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20221222 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7201818 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |