JPH01260332A - 磁歪式トルクセンサ - Google Patents
磁歪式トルクセンサInfo
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- JPH01260332A JPH01260332A JP8957388A JP8957388A JPH01260332A JP H01260332 A JPH01260332 A JP H01260332A JP 8957388 A JP8957388 A JP 8957388A JP 8957388 A JP8957388 A JP 8957388A JP H01260332 A JPH01260332 A JP H01260332A
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- Japan
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- layer
- magnetostrictive
- magnetostriction
- magnetostrictive layer
- shaft
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- Pending
Links
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- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 17
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Landscapes
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、回転軸に加わるトルクを、その軸表面に設け
られた磁歪層の透磁率の変化として非接触検出する磁歪
式トルクセンサの改良に関する。
られた磁歪層の透磁率の変化として非接触検出する磁歪
式トルクセンサの改良に関する。
電動機、工作機械、自動車等における回転駆動系の回転
軸に加わるトルクを非接触検出するセンサとして、回転
軸の適所に、軸周面を一周する磁歪層を形成し、これに
周方向に対し傾斜する方向を磁化容易軸とする磁気異方
性をもたせておき、その磁歪層の近傍に配置された励磁
・検出巻線により、軸方向の交番磁界を磁歪層に印加す
ると共に、回転軸にトルクが加わることにより生じる磁
歪層の軸方向の透磁率の変化を電気量として検出するよ
うにした磁歪式トルクセンサが広く使用されている。こ
れを第２図により説明すると、 （２゜２）は回転軸（
１）に形成された磁歪層、（４）は励磁巻線、（５，５
）は検出巻線であり、図は、２つの磁歪層（２）と（２
）とを軸（１）に形成するとともに、各磁歪層のそれぞ
れに検出巻線（５） （５）を対向配置し、磁歪層（２
）と（２）の透磁率の変化による電気量を差動的に取出
すようにした差動型構成の例を示している。
軸に加わるトルクを非接触検出するセンサとして、回転
軸の適所に、軸周面を一周する磁歪層を形成し、これに
周方向に対し傾斜する方向を磁化容易軸とする磁気異方
性をもたせておき、その磁歪層の近傍に配置された励磁
・検出巻線により、軸方向の交番磁界を磁歪層に印加す
ると共に、回転軸にトルクが加わることにより生じる磁
歪層の軸方向の透磁率の変化を電気量として検出するよ
うにした磁歪式トルクセンサが広く使用されている。こ
れを第２図により説明すると、 （２゜２）は回転軸（
１）に形成された磁歪層、（４）は励磁巻線、（５，５
）は検出巻線であり、図は、２つの磁歪層（２）と（２
）とを軸（１）に形成するとともに、各磁歪層のそれぞ
れに検出巻線（５） （５）を対向配置し、磁歪層（２
）と（２）の透磁率の変化による電気量を差動的に取出
すようにした差動型構成の例を示している。
磁歪層（２，２）は、例えば、金属スリーブを軸（１）
に嵌着固定するか、あるいはアモルファス磁性薄帯を軸
（１）の周面を一周するように巻きつけて接着剤で固定
すること等により形成されている。
に嵌着固定するか、あるいはアモルファス磁性薄帯を軸
（１）の周面を一周するように巻きつけて接着剤で固定
すること等により形成されている。
励磁巻線（４）および検出巻線（５，５）は、軸（１）
に回転対称に巻装されたソレノイドコイルであり、その
励磁巻線（４）には交番励磁電源として高周波電源（図
示せず）が、他方検出巻線（５，５）には、磁歪７１
（２，２）の透磁率の変化を電気量として取出す検出回
路がそれぞれ接続されている。
に回転対称に巻装されたソレノイドコイルであり、その
励磁巻線（４）には交番励磁電源として高周波電源（図
示せず）が、他方検出巻線（５，５）には、磁歪７１
（２，２）の透磁率の変化を電気量として取出す検出回
路がそれぞれ接続されている。
上記従来のトルクセンサにおいては、その磁歪層に軸方
向の励磁々界（交番磁界）が印加されると、磁歪層内に
生じる起電力により、円周方向に渦電流が流れる。この
ため、渦電流損Ｐ＝Ｉ”Ｒ（１：磁歪層を周回する渦電
流値、Ｒ：磁歪層の周方向の電気抵抗）による電力消費
量の増加を免れない。
向の励磁々界（交番磁界）が印加されると、磁歪層内に
生じる起電力により、円周方向に渦電流が流れる。この
ため、渦電流損Ｐ＝Ｉ”Ｒ（１：磁歪層を周回する渦電
流値、Ｒ：磁歪層の周方向の電気抵抗）による電力消費
量の増加を免れない。
そればかりでなく、渦電流の発生に伴って励磁々昇方向
と逆向きの磁界が生じることによるトルク検出感度の低
下や、環境温度の変化に伴う検出々力の変動を免れない
。すなわち、渦電流による励磁々昇方向と逆向きに生じ
る磁界により磁歪層に対する実効励磁々界が減少するた
め、トルク検出々力が低下し、また環境温度変化により
磁歪層の温度が変化すると、磁歪層の電気抵抗の変化と
、それに伴う渦電流値の変化により、磁歪層の実効励磁
々界が変化するため、トルク検出々力が変動することと
なり、トルク検出の信頼性が大きく損なわれてしまう。
と逆向きの磁界が生じることによるトルク検出感度の低
下や、環境温度の変化に伴う検出々力の変動を免れない
。すなわち、渦電流による励磁々昇方向と逆向きに生じ
る磁界により磁歪層に対する実効励磁々界が減少するた
め、トルク検出々力が低下し、また環境温度変化により
磁歪層の温度が変化すると、磁歪層の電気抵抗の変化と
、それに伴う渦電流値の変化により、磁歪層の実効励磁
々界が変化するため、トルク検出々力が変動することと
なり、トルク検出の信頼性が大きく損なわれてしまう。
本発明は、トルク検出感度の低下や検出々力の変動の原
因となる渦電流の発生を防止し、精度良く回転軸の印加
トルクを検出することができる改良された磁歪式トルク
センサを提供しようとするものである。
因となる渦電流の発生を防止し、精度良く回転軸の印加
トルクを検出することができる改良された磁歪式トルク
センサを提供しようとするものである。
本発明の磁歪式トルクセンサは、
磁歪層と回転軸との界面を電気絶縁層で絶縁すると共に
、磁歪層の一部に、磁歪層を軸方向に横切る不連続部を
設けたことを特徴としている。
、磁歪層の一部に、磁歪層を軸方向に横切る不連続部を
設けたことを特徴としている。
第１図は、本発明の磁歪層トルクセンサにおける回転軸
表面の磁歪層の形設態様の例を示している。（３）は回
転軸（１）と磁歪層（２）との界面を絶縁する電気絶縁
層であり、（Ｇ）は磁歪層（２）を、その軸方向に横切
る不連続部である。その磁歪層（２）は、従来のトルク
センサにおけるそれと同じように、所要の磁歪効果を有
する金属スリーブ、またはアモルファス磁性薄帯等を用
いて形成することができ、金属スリーブを用いる場合は
、その円周方向の一部に軸方向に延在する切欠溝を設け
たものを軸（１）に嵌着固定することにより、その切欠
溝を不連続部（Ｇ）とする磁歪層（２）が形成され、ま
たアモルファス磁性薄帯を用いる場合には、薄帯の巻き
っけ始端縁とその終端縁との間に隙間をもたせて軸（１
）表面に接着すれば、その隙間を不連続部（Ｇ）とする
磁歪層（２）が形成される。磁歪層（２）の磁気異方性
は、軸（１）に固定する前に、または軸に固定した後に
常法に従って付与すればよい。
表面の磁歪層の形設態様の例を示している。（３）は回
転軸（１）と磁歪層（２）との界面を絶縁する電気絶縁
層であり、（Ｇ）は磁歪層（２）を、その軸方向に横切
る不連続部である。その磁歪層（２）は、従来のトルク
センサにおけるそれと同じように、所要の磁歪効果を有
する金属スリーブ、またはアモルファス磁性薄帯等を用
いて形成することができ、金属スリーブを用いる場合は
、その円周方向の一部に軸方向に延在する切欠溝を設け
たものを軸（１）に嵌着固定することにより、その切欠
溝を不連続部（Ｇ）とする磁歪層（２）が形成され、ま
たアモルファス磁性薄帯を用いる場合には、薄帯の巻き
っけ始端縁とその終端縁との間に隙間をもたせて軸（１
）表面に接着すれば、その隙間を不連続部（Ｇ）とする
磁歪層（２）が形成される。磁歪層（２）の磁気異方性
は、軸（１）に固定する前に、または軸に固定した後に
常法に従って付与すればよい。
なお、磁歪層（２）の不連続部（Ｇ）は、磁歪層（２）
の一端から他端に亘って、その周方向の連続性を分断す
るものであれば、必ずしも図示のように軸方向に平行で
ある必要はなく、軸方向に対し傾斜する方向に形成して
もよく、あるいは曲線をなすものであってもよい。
の一端から他端に亘って、その周方向の連続性を分断す
るものであれば、必ずしも図示のように軸方向に平行で
ある必要はなく、軸方向に対し傾斜する方向に形成して
もよく、あるいは曲線をなすものであってもよい。
他方、上記磁歪層（２）と回転軸（１）との界面を電気
的に絶縁する層（３）は、例えばエポキシ樹脂などであ
り、これを軸（１）表面、または磁歪層（２）として軸
に固定される金属スリーブやアモルファス磁性薄帯の裏
面に塗布することにより形成される。
的に絶縁する層（３）は、例えばエポキシ樹脂などであ
り、これを軸（１）表面、または磁歪層（２）として軸
に固定される金属スリーブやアモルファス磁性薄帯の裏
面に塗布することにより形成される。
磁歪層（２）がアモルファス磁性薄帯のように接着剤で
接着固定されるものである場合において、その接着剤と
して電気絶縁性を有するものを使用して接着剤層に電気
絶縁層の役目を兼ねさせれば、あらためて電気絶縁層を
設ける必要はない。
接着固定されるものである場合において、その接着剤と
して電気絶縁性を有するものを使用して接着剤層に電気
絶縁層の役目を兼ねさせれば、あらためて電気絶縁層を
設ける必要はない。
前記第１図は、１つの磁歪層（２）が軸（１）表面に形
成されている状態を示しているが、第２図のように差動
型トルクセンサを構成しようとする場合は、不連続部（
Ｇ）を有する磁歪層（２）を、軸（１）の表面の隣り合
う２個所のそれぞれに電気絶縁層（３）を介して形成す
ればよい。また、軸（１）表面に設けられた磁歪層（２
）の近傍に配置される励磁・検出巻線の配置態様および
励磁方式や、透磁率の変化による出力検出方式等は、従
来のトルクセンサにおけるそれと同様のものであってよ
いことはいうまでもない。
成されている状態を示しているが、第２図のように差動
型トルクセンサを構成しようとする場合は、不連続部（
Ｇ）を有する磁歪層（２）を、軸（１）の表面の隣り合
う２個所のそれぞれに電気絶縁層（３）を介して形成す
ればよい。また、軸（１）表面に設けられた磁歪層（２
）の近傍に配置される励磁・検出巻線の配置態様および
励磁方式や、透磁率の変化による出力検出方式等は、従
来のトルクセンサにおけるそれと同様のものであってよ
いことはいうまでもない。
なお、磁歪層（２）の不連続部（Ｇ）は、円周方向の電
気的連続性を遮断するに必要な最小限の隙間が確保され
ればよく、それ以上の隙間幅を必要としないことはいう
までもない。その磁歪層（２）を金属スリーブなどの肉
厚の部材で形成する場合において、不連続部（Ｇ）の隙
間幅を可及的に小さく、かつ確実な不連続性をもたせる
ために、切欠溝間に絶縁性のテープあるいは樹脂等を介
装することもできる。また、磁歪層（２）に不連続部（
Ｇ）が存在することにより、印加トルクの瞬時値検出特
性の低下が予想されるが、検出巻線（５）がソレノイド
コイルであれば、仮に不連続部（Ｇ）の隙間幅が数躯で
あっても実質的な影響は全くなく、また開磁路鉄心入り
巻線（磁気ヘッド）を用いて励磁と検出を行う場合にお
いても、その隙間幅が約１肛程度以下であれば、瞬時ト
ルクの検出に実質的な妨げとはならない。
気的連続性を遮断するに必要な最小限の隙間が確保され
ればよく、それ以上の隙間幅を必要としないことはいう
までもない。その磁歪層（２）を金属スリーブなどの肉
厚の部材で形成する場合において、不連続部（Ｇ）の隙
間幅を可及的に小さく、かつ確実な不連続性をもたせる
ために、切欠溝間に絶縁性のテープあるいは樹脂等を介
装することもできる。また、磁歪層（２）に不連続部（
Ｇ）が存在することにより、印加トルクの瞬時値検出特
性の低下が予想されるが、検出巻線（５）がソレノイド
コイルであれば、仮に不連続部（Ｇ）の隙間幅が数躯で
あっても実質的な影響は全くなく、また開磁路鉄心入り
巻線（磁気ヘッド）を用いて励磁と検出を行う場合にお
いても、その隙間幅が約１肛程度以下であれば、瞬時ト
ルクの検出に実質的な妨げとはならない。
本発明は、回転軸（１）表面の磁歪層（２）に不連続部
（Ｇ）を形成して周方向の連続性を分断しているので、
磁歪層（２）に軸方向の励磁々界が印加されている状態
においても、磁歪Ｎ（２）内に周方向の渦電流を生じる
ことはなく、また磁歪層（２）と回転軸（１）の界面に
電気絶縁Ｎ（３）を設けているので、回転軸（１）の表
皮層を還流経路として渦電流が生じることもない。
（Ｇ）を形成して周方向の連続性を分断しているので、
磁歪層（２）に軸方向の励磁々界が印加されている状態
においても、磁歪Ｎ（２）内に周方向の渦電流を生じる
ことはなく、また磁歪層（２）と回転軸（１）の界面に
電気絶縁Ｎ（３）を設けているので、回転軸（１）の表
皮層を還流経路として渦電流が生じることもない。
本発明の磁歪式トルクセンサは、従来のそれと異なって
、磁歪層の渦電流の発生とそれに伴うトルク検出感度の
低下や、検出々力の変動等がなく、高精度にして信頼性
のあるトルク検出を可能とする。
、磁歪層の渦電流の発生とそれに伴うトルク検出感度の
低下や、検出々力の変動等がなく、高精度にして信頼性
のあるトルク検出を可能とする。
第１図は本発明の磁歪式トルクセンサにおける磁歪層の
回転軸への形設態様の例を示す斜視図、第２図は磁歪式
トルクセンサの回転軸磁歪部と励磁・検出巻線の配置態
様の例を示す正面図である。 に回転軸、２：磁歪層、３：電気絶縁層、４：励磁巻線
、５：検出巻線。
回転軸への形設態様の例を示す斜視図、第２図は磁歪式
トルクセンサの回転軸磁歪部と励磁・検出巻線の配置態
様の例を示す正面図である。 に回転軸、２：磁歪層、３：電気絶縁層、４：励磁巻線
、５：検出巻線。
Claims (1)
- １．回転軸の表面に形成された軸周面を一周する磁歪層
に軸方向の励磁々界を加え、軸に印加されるトルクに比
例して生じる磁歪層の透磁率の変化を電気量として非接
触検出する磁歪式トルクセンサにおいて、 磁歪層と回転軸との界面を電気絶縁層で絶縁すると共に
、磁歪層の一部に、磁歪層を軸方向に横切る不連続部を
設けたことを特徴とする磁歪式トルクセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8957388A JPH01260332A (ja) | 1988-04-12 | 1988-04-12 | 磁歪式トルクセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8957388A JPH01260332A (ja) | 1988-04-12 | 1988-04-12 | 磁歪式トルクセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01260332A true JPH01260332A (ja) | 1989-10-17 |
Family
ID=13974545
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8957388A Pending JPH01260332A (ja) | 1988-04-12 | 1988-04-12 | 磁歪式トルクセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01260332A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008256480A (ja) * | 2007-04-03 | 2008-10-23 | Honda Motor Co Ltd | 磁歪式トルクセンサの製造方法 |
| US7752923B2 (en) * | 2007-05-30 | 2010-07-13 | Honda Motor Co., Ltd. | Magnetostrictive torque sensor |
-
1988
- 1988-04-12 JP JP8957388A patent/JPH01260332A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008256480A (ja) * | 2007-04-03 | 2008-10-23 | Honda Motor Co Ltd | 磁歪式トルクセンサの製造方法 |
| US7752922B2 (en) | 2007-04-03 | 2010-07-13 | Honda Motor Co., Ltd. | Magnetostrictive torque sensor and method for manufacturing same |
| US7752923B2 (en) * | 2007-05-30 | 2010-07-13 | Honda Motor Co., Ltd. | Magnetostrictive torque sensor |
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