JPH01314932A - 歪測定方法及び歪測定装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は歪測定方法及び歪測定装置に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

一般に、外力を印加される受動部材が磁性材である場合
には、外力によって受動部材に歪が生じ、この歪に応じ
てその透磁率が変化する。従って、受動部材に磁束を通
すことにより歪の度合を透磁率の変化として検出するこ
とができる。

第２図は例えば特開昭５７−２１１０３０号公報に示さ
れた従来の歪測定装置を示し、１はトルクを受ける軸状
の受動部材、２は受動部材Ｉに帯状に固着され、受動部
材１に印加されたトルクによって発住する内部歪量に応
じて透磁率が変化する一対の磁歪層、３は各磁歪層２の
外周にそれぞれヂけられ、その透磁率の変化量を検出す
る一対の検出コイルである。各磁歪層２は複数個の帯状
即ち短冊状素片から構成されており、左右対称に±４５
６の角度を成すよう配置されている。

次に、動作について説明する。受動部材１に外部からト
ルクが印加されると、短冊状素片からなる磁歪層２の長
軸方向を主軸とする主応力が発生する。この主応力は例
えば一方の磁歪層２の素片　群が引張力であるとすれば
、他方の磁歪層２の素片群は圧縮力である。一般に、磁
歪定数がゼロではない磁性材料に応力が加わるとそ′の
磁気的性質が変化し、結果として透磁率の変化をもたら
すこ　−とは前述した通りであるが、この現象は機械エ
ネルギを電気エネルギに変換するいわゆる磁歪変換器で
使われるものであり、磁性体を変形させると変形量に応
じて透磁率が変化するＶｉｌｌａｒｉ効果に該当する。

又、磁歪の大きさを定量的に表わす量である磁歪定数が
正の場合は、引張力が働くときに透磁率が増大し、圧縮
力が働くときは透磁率が減少すること、及び磁歪定数が
負の場合にその逆の結果となることが知られている。従
って、外部より印加されたトルク量に応じた変形を磁歪
層２の透磁率変化として検出し、この透磁率変化を検出
コイル３により磁気的インピーダンスの変化として検出
することにより、受動部材１に印加されたトルク量及び
これ°に伴う歪量を検出する。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記した従来の歪測定方法及び歪測定装
置では、受動軸１とこれの表面に固着された磁歪層２と
の間に線膨張係数の大きな差違があるために磁歪層２に
熱応力が発生し、この熱応力が歪により発生する応力と
重畳して歪量測定を正確に行うことができないという課
題があった。

又、上記した従来のものにおいては、磁歪層２を短冊状
に形成しなければならないが、磁歪層２は比較的硬いも
のであるため加工が容易でないという課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するために成された
ものであり、温度依存性がなく、高精度で信幀性の高い
歪測定方法及び歪測定装置を得ることを目的とする。

又、この発明は実質的な磁歪層の形成が容易な歪測定方
法及び歪測定装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る歪検出方法は、受動部材の表面に磁歪層
を形成した後、この磁歪層の表面に磁気の浸入を遮蔽す
る磁気遮蔽層を選択的に形成し、磁歪層における磁気遮
蔽層非形成部分に磁束を通流させて歪量に応じた透磁率
変化を検知するものである。

又、この発明に係る歪測定装置は、受動部材の表面に形
成された高透磁率軟磁性材からなる磁歪層と、磁歪層の
表面に選択的に形成された非磁性あるいは反磁性の高導
電材からなる磁気遮蔽層と、磁歪層における磁気遮蔽層
非形成部分に磁束を通流させる磁気駆動源を備えたもの
である。

又、この発明に係る他の歪測定装置は、高透磁率軟磁性
材からなる受動部材の表面に選択的に形成された非磁性
あるいは反磁性の高導電材からなる磁気遮蔽層と、受動
部材における磁気遮蔽層非形成部分に磁束を通流させる
磁気駆動源を備えたものである。

又、この発明に係るさらに他の歪測定装置は、磁気遮蔽
層を高温超電導材により形成したものである。

〔作　用〕

この発明においては、磁歪層の表面に磁気遮蔽層が選択
的に形成されることにより実質的な磁歪層が形成される
。

又、受動部材が磁歪層となり、線膨張係数の相違は生じ
ない。

又、高温超電導材はマイスナー効果により磁気遮蔽する
。

〔実施Ｎ′Ｊ 以下、この発明の実施例を図面とともに説明する。第１
図はこの発明の第１の実施例を示し、４は５０％Ｎ＋の
パーマロイ丸棒などの高透磁率軟磁性材料から成る受動
部材、５は受動部材６の周囲に接着剤や半田等の固着Ｎ
６を介して固着された磁気遮蔽層であり、磁気遮蔽Ｎ５
は例えばＡｕ、ＡＩ。

Ｃｕ、　Ａｇ、　Ｐｔ等の非磁性あるいは反磁性であっ
て高導電率の材料からなり、第２図に示すように短冊状
に形成される。各磁気遮蔽層７の外周には検出コイル３
が形成される。

次に、動作を説明する。軸状の受動部材４の周囲に磁気
遮蔽層５を短冊状に設けることにより、受動部材４の磁
気遮蔽層５間部分に短冊状（両端が相互に連結されてい
る。）の部分７が複数個形成され、この各短冊状部分７
によって第２図の磁歪層２と同様な磁歪層が形成される
。検出コイル３に高周波電流を流すと高周波磁束を発生
する。

の角周波数、σは導体の導電率、μは導体の透磁率であ
る。従って、磁束の表皮深さδは、δ＝Ｊ−；＝−で表
わされ、磁気遮蔽Ｎ５はσが大きくωも大きいのでσは
小さくなる。Ｃｕの場合、第３図に示すように５０ＫＨ
ｚでσ＝２５０４程度である。このため、磁気遮蔽ＩＩ
５の厚さをσより厚（しておけば、磁束は受動部材４に
おける磁気遮蔽層５に覆われた部分には浸入せず、短冊
状部分９にのみ浸入する。ここで、受動部材４にトルク
などの外力が印加されると、受動部材４は歪を生じて透
磁率が変化し、従って磁束に対する磁気的インピーダン
スが変化する。このため、検出コイル３の出力も変化し
、その差動出力の変化の度合から歪量を測定することが
できる。この実施例では磁歪層が受動部材４によって形
成されているので、従来のような熱応力は発生せず、高
精度で歪量を測定することができる。又、磁気遮蔽層５
は非磁性又は反磁性の材料で形成されているので、その
磁気的バラツキや着磁などの影響により測定誤差を生じ
ることがない。さらに、磁歪層は受動部材４の表面に磁
気遮蔽層５を形成することにより形成されるので、磁歪
層の形状は磁気遮蔽層５によって決定されるが、磁気遮
蔽Ｎ５は加工が容易であり、磁歪層の形状が容易となる
。

第４図はこの発明の第２の実施例を示し、この実施例で
はパーマロイなどの高透磁率軟磁性材から成る受動部材
４に蒸着、メツキ、イオンブレーティング等により非磁
性あるいは反磁性の高導電性金属からなる磁気遮蔽Ｎ５
を直接固着しており、構成を簡単にすることができる。

第５図はこの発明の第３の実施例を示し、この実施例で
は従来と同様な受動部材１の周囲にパーマロイなどの高
透磁率軟磁性材からなる磁歪層８を形成し、磁歪層８の
表面に高導電性で非磁性あるいは反磁性の磁気遮蔽層５
を蒸着などにより形成している。この実施例でも実質的
な磁歪層の形成が容易であり、かつ磁気遮蔽層５による
磁気的悪影響もない。又、受動部材４は高価な磁歪材を
用いなくともよいので、安価に構成することができる。

第６図〜第８図はこの発明の第４〜第６の実施例を示し
、第５図に示した第３の実施例に比べて固着Ｎ６を受動
部材１と磁歪層８の間、あるいは磁歪Ｎ８と磁気遮蔽層
５の間のいずれか又は双方に設けたものであり、効果と
しては第３の実施例と同様である。

さらに、この発明の第７の実施例では、第１図あるいは
第４図〜第８図に示した歪測定装置において磁気遮蔽層
５を高温超電導材により形成している。高温超電導材と
しては、例えばＮｂ　　Ｔｉ系、ＮｂａＳｎ系、Ｂａ−
Ｙ−Ｃｕ−０系、Ｓｃ　−Ｓｒ　−ＣｕＯ系、Ｌａ−Ｂ
ａ−Ｃｕ−０系のものを用いる。超電導材は反磁性作用
即ちマイスナー効果により磁気遮蔽を行う。従って、表
皮深さσ＝Ｏであり、磁気遮蔽層５は非常に膜厚の薄い
ものでよく、小形安価にすることができる。他の効果は
各実施例において述べた通りである。高温超電導材から
なる磁気遮蔽層５の取付に際しては、固着層６によって
固着してもよいし、あるいは蒸着、メツキ、イオンブレ
ーティング、スパッタ法などにより直接取付けてもよい
。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、磁歪層を直接受動部材
に形成したので熱応力の問題が発生せず、測定精度を向
上することができる。又、磁歪層の形状を加工の容易な
磁気遮蔽層の形状によって定めることができ、磁歪層の
形状が容易となる。又、磁気遮蔽層を超電導材により形
成することにより、小形で安価なものにすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る歪測定装置の第１の実施例によ
る要部断面図、第２図は従来装置の構成図、第３図はＣ
ｕの表皮深さ特性図、第４図〜第８図はこの発明の第２
〜第６の実施例による要部断面図である。 １．４・・・受動部材、３・・・検出コイル、５・・・
磁気遮蔽層、８・・・磁歪層。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）外力を受ける受動部材の表面部に磁歪材からなる
   磁歪層を形成した後、この磁歪層の表面に磁束が磁歪層
   に浸入するのを遮蔽する磁気遮蔽層を選択的に形成し、
   磁歪層における磁気遮蔽層非形成部分に磁束を通流させ
   て歪による透磁率の変化を検知することを特徴とする歪
   測定方法。
2. （２）外力を受ける受動部材と、受動部材の表面に形成
   された高透磁率軟磁性材からなる磁歪層と、磁歪層の表
   面に選択的に形成された非磁性あるいは反磁性の高導電
   材からなる磁気遮蔽層と、磁歪層における磁気遮蔽層非
   形成部分に磁束を通流させる磁気駆動源を備えたことを
   特徴とする歪測定装置。
3. （３）外力を受ける高透磁率軟磁性材からなる受動部材
   と、受動部材の表面に選択的に形成された非磁性あるい
   は反磁性の高導電材からなる磁気遮蔽層と、受動部材に
   おける磁気遮蔽層非形成部分に磁束を通流させる磁気駆
   動源を備えたことを特徴とする歪測定装置。（４）上記
   磁気遮蔽層を高温超電導材により形成したことを特徴と
   する請求項２、３のいずれかに記載の歪測定装置。