JPH0194230A - 歪検出装置 - 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〕 この発明は例えば回転軸などの受動軸の歪を検出する歪
検出装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第２図は従来装置の構成を示し、ｌは回転軸からなる受
動軸、２は受動軸ｌの中心軸、３，４は受動軸ｌを回転
自在に支持する軸受である。受動軸ｌの外周面上には軸
方向に間隔をあけて高磁性材から成る第１及び第２の磁
性層５，６が固着される。ｉｌｌの磁性層５は中心軸２
に対して＋４５度方向に、第２の磁性層６は中心軸２に
対して一４５度方向にそれぞれ細長く複数条形成されて
いる。又、各磁性層５，６の外周には円筒状のコイルデ
ビン７が受動軸１と同軸状に配設される。

コイル？ビン７の外周には第１及び第２の磁性層５．６
に対応して第１及び第２の検出コイル８゜９が巻装され
、各検出コイル８，９は検出回路１４に接続されている
。工０は第１の検出コイル８の周囲に巻回あるいは嵌合
された第１の磁気収束層、１１は第２の検出コイル９の
周囲に巻回あるいは嵌合された第２の磁気収束層である
。磁気収束層１０．１１は非晶質合金あるいは珪素鋼板
などの透磁率が高い軟磁性材から成る。

上記構成において、受動軸１に外部からトルクが印加さ
れると、各磁性層５，６の一方に引張力が発生すると他
方には圧縮力が発生し、歪が生じる。この歪が生じると
透磁率が変化し、引張力による場合と圧縮力による場合
では透磁率が逆方向に変化する。検出コイル８，９は透
磁率の変化を磁気的インピーダンスの変化として検出し
、検出回路１４は各検出コイル８，９の出力全入力され
、受動軸ｌの歪量に応じた検出電圧Ｖ′ｆｆ：出力する
。

第３図（ａ）　、　（ｂ）は上記した従来装置の磁気回
路図及びその電気的等価回路図全示し、Ｒ８は検出コイ
ル８と磁性層５、または検出コイル９と磁性層６のギャ
ップを通る磁束を示し、Ｆｅｆｆは磁性層５または磁性
層６を通る磁束を示し、Ｆｓは受動軸１を通る磁束を示
す。磁気収束層１　’０　、１１は軟磁性で透磁率が空
間より非常に大きく、検出コイル８゜９の外周側では磁
束Ｆｇ　＋　Ｆｅｆｆ　ｌ　ＦＳはすべて磁気収束層１
０．１１全通過する。

又、第３図（ｂ）において、電流Ｉｇ　ｒ　Ｉｅｆｆ　
＋　Ｉｓは磁束Ｆｇ　＋　Ｆｅｆｆ　＋　Ｆｓを変換し
たものであり、電圧Ｅは検出コイル８，９の起磁力に対
応する。又、Ｒｇ　＋　Ｒｅｆｆ　＋　Ｒｓ　”それぞ
れギャップ、磁性層５゜６及び受動軸１の磁気抵抗であ
り、Ｒ６ｘｆｆ検出コイル８，９の外周側での磁気抵抗
である。さらに、磁気収束層１０．１１の磁気抵抗Ｒｙ
がＲｅＸ　　と並列に挿入される。ここで、検出コイル
８，９のインダクタンス変化を検出することは、等価回
路の総磁気抵抗、ひいては総電流Ｉを検出することに等
しい。総量流■は となる。ＲｙハＲ８Ｘ　　に比べて十分に小さいので（
１）式の分母の第１項は無視することができ、となり、
■が大きくなるとともに工の変化に占めるＲ８ｆｆの割
合が大きくなる。

以上のように上記した従来装置では、磁気収束層１０．
ｌｌ’に設けたことにょシ磁気抵抗が減少し、磁性層５
，６の磁束密度が大きくなシ、磁気抵抗Ｒｅｆｆの変化
率が大きくなって感度が上昇する。

又、磁束′（ｉｌ−磁気収束層１０．１１に集中するこ
とによシ磁束の拡がりを防ぎ、外部からのノイズに対す
る耐性を向上し、磁気遮蔽を行う場合の小形化も達成す
ることができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記した従来装置においては非晶質合金あるいは珪素鋼
板からなる磁気収束層１０．１１を検出コイル８，９の
外周に配置し、磁束を磁気収束層１０、ｌｉに集中させ
閉じ込めるようにしているが、この磁束の閉じ込めは不
充分であシ、例えば透磁率約１万の非晶質合金を厚さ３
００μｍにして磁気収束層１０．１１を形成したとして
も閉じ込め率は９０チ程度にしかならなかった。従って
、感度の向上、ノイズ耐量の向上及び小形化はいずれも
満足すべきものではなかった。

この発明は上記のような問題点を解決するために成され
たものであシ、感度の向上、ノイズ耐量の向上及び小形
化をいずれも満足すべきものとすることができる歪検出
装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明による歪検出装置は、磁気収束層の外周にさら
に非磁性高導電率の金属ヨーク層を設けたものである。

〔作　用〕

この発明による金属ヨーク層は非磁性高導電率であるの
で表皮効果によシ磁束の浸透深さが小さい。このため、
磁気収束層の外側を通過しようとする磁束は金属ヨーク
層の表皮部分より外側を通過することがなくなる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面とともに説明する。第１
図は一実施例の構成を示し、符号１〜１１で示す部分は
従来と同様である。１２は第１の磁気収束層１０の外周
に設けられた第１の金属ヨーク層、１３は第２の磁気収
束層１１の外周に設けられた巣２の金属ヨーク１−であ
シ、各金属ヨークＩｆｉｉ１２．ｔ：Ｈよ銅やアルミニ
ウム等の非磁性高導電率の拐料により円筒状に形成され
る。

上記構成において、金属ヨーク層１２．１３は非磁性高
導電率の材料によシ形成されて因るために表皮効果によ
！ｌＩ磁来が穴部にしか浸透しない。

即ち、検出コイル８，９の電源の角周波数（磁束周波数
）をω、金属ヨーク層１０（１１）の導電率をσ、透磁
率をμとすると、磁束の浸透深さδはに小さくなる。こ
の九め、第４図に示すように、検出コイル８，９の外周
側において磁気収束層１０．１１を通過しなめ磁束も余
慶ヨーク層１２゜１３の表皮部分より外側に拡散して通
過することはなくな９、磁束の閉じ込め甲は向上する。

従って、外部からの影響を受は雛〈なシ、ノイズ耐性が
向上し、磁気遮蔽の場会の小形化が可能、となる。

第５図はこの発明の第２の実施例を示す。第１の実施例
では金属ヨーク層１２．１３の長さを検出コイル８，９
及び磁気収束層１０．１１とほぼ同一にしたが、第２の
実施例では金属ヨーク層１２゜１３の拶さを・積出コイ
ル８，９及び磁気収束層１０゜ＩＪの長さよ〕長くして
おち、磁束が金属ヨーク層１２．１３の端面をまわシ込
んで外側に漏れるのを防止するとともに、金属ヨーク層
１２．１３を検出コイル８，９及び磁気収束層１０．１
１の支持部材として用いることができる。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれは、磁気収束層の外周に非
磁性高導電率の金属ヨーク層勿設けたので、磁気収束層
に収束されない磁束も表皮効果により金属ヨーク層の表
皮部分より外側に以上れ出ることはなくなる。従って、
ノイズ耐量が向上するととも磁気抵抗の減少によシ検出
感匿が向上し、かつ磁気遮蔽の際の小形化も可能となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明装置の第ｉｏ笑施例による断面面、第
２図は従来装置の断面図、第３図（ａ）　、　（ｂ）は
従来装置の磁気回路図及び電気的＠−価回路図、第４図
はこの発明装置の第１の実施例による磁気回路図、第５
図はこの発明装置の第２の実施例による装部断面図であ
る。 １・・・受動軸、５，６・−・磁性ｌ―、８，９・・・
検出フィル、１ｏ、ｉｉ・・・磁気収束層、１２．１３
・・・金属ヨーク層。 なお、図中同一符号は同−又は相轟部分を示す。 代理人　　　大　　岩　　増　　雄 第１図 １　：受動軸 ５．６：磁性層 第３図 （ｂ） （ａ） 第４図 第５図 手続補正書（自発） １．事件の表示　　　特願昭６２−２５１９３３号２、
発明の名称 歪検出装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　　　　東京都千代田区丸の内二丁目２番３号名
　称　　（６０１）三菱電機株式会社代表者志岐守哉 ４、代理人 住　所　　　　東京都千代田区丸の内二丁目２番３月−
三菱電機株式会社内 ５、　補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄。 ６　補正の内容 （１）第２頁第１〜２行の「高磁性材から成る」を［高
磁歪定数を有する磁性材からなる」と補正する。 （２）　　第２頁第１８〜１９行の「引張力が発生する
と」を「引張力が、」と補正する。 （３）第３頁第１３行の「すべて」を「はとんど」と補
正する。 （４）第４頁第４行の「総電流Ｉ」を「総電流Ｉの変化
」と補正する。 （５）第８頁第９行の「ととも」を「とともに」と補正
する。 以　　上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）応力を受ける受動軸と、この受動軸の外周上に固
   着された高透磁率を有する磁性層と、磁性層の周囲にギ
   ャップを隔てて配設され、磁性層の上記応力に応じた歪
   による透磁率変化を検出する検出コイルと、検出コイル
   の外周に設けられた高透磁率の磁気収束層と、磁気収束
   層の外周に設けられた非磁性高導電率の金属ヨーク層を
   備えたことを特徴とする歪検出装置。