JPH0242419B2 - - Google Patents
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- JPH0242419B2 JPH0242419B2 JP58099473A JP9947383A JPH0242419B2 JP H0242419 B2 JPH0242419 B2 JP H0242419B2 JP 58099473 A JP58099473 A JP 58099473A JP 9947383 A JP9947383 A JP 9947383A JP H0242419 B2 JPH0242419 B2 JP H0242419B2
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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
- G01L3/102—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
-
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- 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
- G01L3/103—Details about the magnetic material used
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は非接触でトルクを検出するトルクセン
サの製造方法に関する。
サの製造方法に関する。
近年、回転体のトルクを正確に検出することが
求められている。この要望に対しては、回転体に
検出体が接触しない非接触方式が適している。
求められている。この要望に対しては、回転体に
検出体が接触しない非接触方式が適している。
従来、非接触方式によるトルクセンサとして
は、軸のねじり角を光や磁気により検出して間接
的にトルクを検出する間接方式によるもの、或い
は回転体に磁性体を設け、磁性体の回転による磁
気ひずみ現象を利用してトルクを検出する直接方
式等が試みられている。しかしながら実用上、使
用に耐えるものではない。
は、軸のねじり角を光や磁気により検出して間接
的にトルクを検出する間接方式によるもの、或い
は回転体に磁性体を設け、磁性体の回転による磁
気ひずみ現象を利用してトルクを検出する直接方
式等が試みられている。しかしながら実用上、使
用に耐えるものではない。
上記直接方式は間接方式に比較すると、簡便
で、かつ静止、正転、逆転時のトルクの検出が可
能で応用上好ましいが、従来のものでは磁性体の
磁気的特性が不均一により正確なトルク検出が困
難であつた。
で、かつ静止、正転、逆転時のトルクの検出が可
能で応用上好ましいが、従来のものでは磁性体の
磁気的特性が不均一により正確なトルク検出が困
難であつた。
ところで、最近アモルフアス磁性合金の磁気ひ
ずみ特性を利用し、直接、非接触でトルクを検出
するトルクセンサが提案されている（電気学会マ
グネテイツクス研究会資料、MAG−81−71）。
ずみ特性を利用し、直接、非接触でトルクを検出
するトルクセンサが提案されている（電気学会マ
グネテイツクス研究会資料、MAG−81−71）。
これは、大きな磁気ひずみ特性を有するアモル
フアス磁性合金薄帯を回転軸に巻いて固定し、ト
ルクによる軸のひずみ応力がアモルフアス磁性合
金薄帯に導入されるようにして、磁気ひずみ現象
によるアモルフアス磁性合金薄帯の磁気特性の変
化を外部から非接触で検出することによりトルク
を検出するものである。
フアス磁性合金薄帯を回転軸に巻いて固定し、ト
ルクによる軸のひずみ応力がアモルフアス磁性合
金薄帯に導入されるようにして、磁気ひずみ現象
によるアモルフアス磁性合金薄帯の磁気特性の変
化を外部から非接触で検出することによりトルク
を検出するものである。
即ち、前記トルクセンサは第１図に示す如く回
転軸１に嵌装されたアモルフアス磁性合金薄帯か
らなる環状磁芯２を有する。今、トルク３を回転
軸１に加えると、回転軸１にはその周方向に対し
て±45°の方向にひずみ応力が加わり、これに伴
つて回転軸１に完全密着した環状磁芯２にも同第
１図に示す如くその周方向に対してひずみ応力
σ4が生じる。
転軸１に嵌装されたアモルフアス磁性合金薄帯か
らなる環状磁芯２を有する。今、トルク３を回転
軸１に加えると、回転軸１にはその周方向に対し
て±45°の方向にひずみ応力が加わり、これに伴
つて回転軸１に完全密着した環状磁芯２にも同第
１図に示す如くその周方向に対してひずみ応力
σ4が生じる。
このトルクセンサでは、第２図に示す如く、環
状磁芯２に、その周方向に対して例えばθ＝45°
の方向に一軸磁気異方性Ku(5)を予め導入し、こ
の方向に磁化しやすいようにしている。前述した
ように、トルク３を加えると、それに応じて環状
磁芯２に生じたひずみ応力σによつて誘起された
誘導磁気異方性が加わり、一軸磁気異方性はKu
(5)からKu′(6)へ変化する。したがつて、この一軸
磁気異方性の変化量を電気的に検出することによ
り、回転軸１に加わるトルク３を検出することが
できる。具体的には、例えば環状磁芯２の周囲に
励磁巻線７及び検出巻線８を配設し、励磁巻線７
に電源回路（図示せず）を、検出巻線８に検出回
路（図示せず）をそれぞれ接続する。そして、励
磁巻線７により環状磁芯２を励磁する。回転軸１
にトルク３が加わることにより、環状磁芯２の一
軸磁気異方性が変化すると、磁束貫通方向におけ
る環状磁芯２の透磁率が変化する。この透磁率の
変化は、検出巻線７及び検出回路により、電圧変
化として検出される。したがつて、トルク３の大
きさと電圧変化の大きさとの対応関係から、トル
クを検出することができる。
状磁芯２に、その周方向に対して例えばθ＝45°
の方向に一軸磁気異方性Ku(5)を予め導入し、こ
の方向に磁化しやすいようにしている。前述した
ように、トルク３を加えると、それに応じて環状
磁芯２に生じたひずみ応力σによつて誘起された
誘導磁気異方性が加わり、一軸磁気異方性はKu
(5)からKu′(6)へ変化する。したがつて、この一軸
磁気異方性の変化量を電気的に検出することによ
り、回転軸１に加わるトルク３を検出することが
できる。具体的には、例えば環状磁芯２の周囲に
励磁巻線７及び検出巻線８を配設し、励磁巻線７
に電源回路（図示せず）を、検出巻線８に検出回
路（図示せず）をそれぞれ接続する。そして、励
磁巻線７により環状磁芯２を励磁する。回転軸１
にトルク３が加わることにより、環状磁芯２の一
軸磁気異方性が変化すると、磁束貫通方向におけ
る環状磁芯２の透磁率が変化する。この透磁率の
変化は、検出巻線７及び検出回路により、電圧変
化として検出される。したがつて、トルク３の大
きさと電圧変化の大きさとの対応関係から、トル
クを検出することができる。
なお、環状磁芯２に予め一軸磁気異方性Kuを
導入していない場合、トルク検出特性（電圧変
化）がヒステリシスを示すため、センサとして使
用できなくなる。
導入していない場合、トルク検出特性（電圧変
化）がヒステリシスを示すため、センサとして使
用できなくなる。
従来、上述した一軸磁気異方性Kuを付与する
具体的な方法としては、回転軸の径に合わせてア
モルフアス磁性合金薄帯の環状磁芯を作製し、熱
処理して内部応力を除去した後、これを前記回転
軸に嵌挿して軸にねじりを与えた状態で接着し、
軸のねじりをもどすという方法が知られている。
具体的な方法としては、回転軸の径に合わせてア
モルフアス磁性合金薄帯の環状磁芯を作製し、熱
処理して内部応力を除去した後、これを前記回転
軸に嵌挿して軸にねじりを与えた状態で接着し、
軸のねじりをもどすという方法が知られている。
しかしながら、この方法は予めシヤフトの径に
合わせた環状磁芯を作製する必要があること、回
転軸にねじりを与える必要があることなど工程が
繁雑になるという欠点があつた。
合わせた環状磁芯を作製する必要があること、回
転軸にねじりを与える必要があることなど工程が
繁雑になるという欠点があつた。
本発明は上記欠点を解消するためになされたも
のであり、簡便な工程で非接触型のトルクセンサ
を製造し得る方法を提供することを目的とするも
のである。
のであり、簡便な工程で非接触型のトルクセンサ
を製造し得る方法を提供することを目的とするも
のである。
本発明のトルクセンサの製造方法は、アモルフ
アス磁性合金薄帯に予め一軸磁気異方性を付与し
た後、前記薄帯を回転軸に固定することを特徴と
するものである。
アス磁性合金薄帯に予め一軸磁気異方性を付与し
た後、前記薄帯を回転軸に固定することを特徴と
するものである。
アモルフアス磁性合金薄帯に予め一軸磁気異方
性を付与する方法としては、アモルフアス磁性合
金薄帯の長手方向に対してある角度θを持つ方向
に外部から直流磁場を印加したまま加熱すればよ
い。この時の磁場の強さはアモルフアス磁性合金
の形状に依存するが、アモルフアス磁性合金が充
分飽和する程度の強さが必要で約100Oe以上あれ
ばよい。加熱温度はアモルフアス磁性合金のキユ
リー温度以下であることが必要である。前記θの
値は45°のときトルクセンサとしての最大出力が
得られるが、必ずしも45°でなくともその付近で
あればよい。
性を付与する方法としては、アモルフアス磁性合
金薄帯の長手方向に対してある角度θを持つ方向
に外部から直流磁場を印加したまま加熱すればよ
い。この時の磁場の強さはアモルフアス磁性合金
の形状に依存するが、アモルフアス磁性合金が充
分飽和する程度の強さが必要で約100Oe以上あれ
ばよい。加熱温度はアモルフアス磁性合金のキユ
リー温度以下であることが必要である。前記θの
値は45°のときトルクセンサとしての最大出力が
得られるが、必ずしも45°でなくともその付近で
あればよい。
本発明方法に用いられるアモルフアス磁性合金
としては磁歪定数が大きく、飽和磁化が高いほど
大きな出力が得られるので望ましい。このような
アモルフアス磁性合金としては一般式 （Fe1-aMa）zSixBy 〔但し、Ｍ：Ti、Ｖ、Cr、Mn、Co、Ni、Ｙ、
Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、Ｗ、Ｒ（Ｒは希土類金
属）のうち少なくとも１種、ａはＭがNi、Coの
ときは0.5以下、その他のＭに対しては0.1以下、
ｘ＝０〜20、ｙ＝５〜30、ｘ＋ｙ＋ｚ＝100〕で
表わされる鉄基アモルフアス磁性合金が望まし
い。
としては磁歪定数が大きく、飽和磁化が高いほど
大きな出力が得られるので望ましい。このような
アモルフアス磁性合金としては一般式 （Fe1-aMa）zSixBy 〔但し、Ｍ：Ti、Ｖ、Cr、Mn、Co、Ni、Ｙ、
Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、Ｗ、Ｒ（Ｒは希土類金
属）のうち少なくとも１種、ａはＭがNi、Coの
ときは0.5以下、その他のＭに対しては0.1以下、
ｘ＝０〜20、ｙ＝５〜30、ｘ＋ｙ＋ｚ＝100〕で
表わされる鉄基アモルフアス磁性合金が望まし
い。
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
まず、（Fe0.985Nb0.015）81Si6B13アモルフアス磁
性合金の薄帯を単ロール法を用いて作製した。得
られた薄帯の幅は約10mm、平均の板厚は18μｍで
あつた。次に、この薄帯から長さ10cmを切取り、
長手方向に対して45°の方向に2KOeの直流磁場を
印加し、300℃の温度で20分間熱処理した。この
試料の長手方向に磁場をかけて磁化曲線を測定
し、長手方向に対して45°の方向に一軸磁気異方
性が付与されていることを確認した。つづいて、
このようにして一軸磁気異方性が付与されたアモ
ルフアス磁性合金を回転軸に巻きつけ接着した
後、内部応力除去のための熱処理を施した。
性合金の薄帯を単ロール法を用いて作製した。得
られた薄帯の幅は約10mm、平均の板厚は18μｍで
あつた。次に、この薄帯から長さ10cmを切取り、
長手方向に対して45°の方向に2KOeの直流磁場を
印加し、300℃の温度で20分間熱処理した。この
試料の長手方向に磁場をかけて磁化曲線を測定
し、長手方向に対して45°の方向に一軸磁気異方
性が付与されていることを確認した。つづいて、
このようにして一軸磁気異方性が付与されたアモ
ルフアス磁性合金を回転軸に巻きつけ接着した
後、内部応力除去のための熱処理を施した。
上述したトルクセンサを用い、軸を回転させ、
トルクを変化させて動トルクを検出したところ、
第３図に示す如く、トルクが検出できることを確
認した。
トルクを変化させて動トルクを検出したところ、
第３図に示す如く、トルクが検出できることを確
認した。
なお、上記実施例で用いた（Fe0.985Nb0.015）
81Si6B13アモルフアス磁性合金以外の他のアモル
フアス磁性合金についても同様な結果を得た。
81Si6B13アモルフアス磁性合金以外の他のアモル
フアス磁性合金についても同様な結果を得た。
本発明によれば、簡便な工程で非接触型のトル
クセンサを製造し得る方法を提供できるものであ
る。
クセンサを製造し得る方法を提供できるものであ
る。
第１図及び第２図は本発明方法における非接触
型のトルクセンサの原理図、第３図は本発明方法
によつて製造されたトルクセンサの動トルク検出
特性図である。 １……回転軸、２……環状磁芯、３……トル
ク、４……ひずみ応力、５，６……一軸磁気異方
性。
型のトルクセンサの原理図、第３図は本発明方法
によつて製造されたトルクセンサの動トルク検出
特性図である。 １……回転軸、２……環状磁芯、３……トル
ク、４……ひずみ応力、５，６……一軸磁気異方
性。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 大きな磁歪定数を有するアモルフアス磁性合
金の薄帯を回転軸に固定し、該回転軸に加えられ
たトルクにより前記アモルフアス磁性合金薄帯の
磁気特性が変化することを利用してトルクの非接
触検出を行うトルクセンサを製造する方法におい
て、前記アモルフアス磁性合金薄帯に予め一軸磁
気異方性を付与した後、該薄帯を回転軸に固定す
ることを特徴とするトルクセンサの製造方法。 ２ 一軸磁気異方性の付与を、磁場中で熱処理を
施すことにより行うことを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載のトルクセンサの製造方法。 ３ 一軸磁気異方性の方向を、アモルフアス磁性
合金薄帯の長手方向に対して45度の方向とするこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項もしくは第
２項記載のトルクセンサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58099473A JPS5961732A (ja) | 1983-06-06 | 1983-06-06 | トルクセンサの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58099473A JPS5961732A (ja) | 1983-06-06 | 1983-06-06 | トルクセンサの製造方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57171347 Division | 1982-09-30 | 1982-09-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5961732A JPS5961732A (ja) | 1984-04-09 |
| JPH0242419B2 true JPH0242419B2 (ja) | 1990-09-21 |
Family
ID=14248282
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58099473A Granted JPS5961732A (ja) | 1983-06-06 | 1983-06-06 | トルクセンサの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5961732A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4627298A (en) * | 1983-08-30 | 1986-12-09 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Torque sensor of the noncontact type |
| JPS60257334A (ja) * | 1984-06-04 | 1985-12-19 | Nissan Motor Co Ltd | トルク検出装置 |
| DE3502008A1 (de) * | 1985-01-23 | 1986-07-24 | Standard Elektrik Lorenz Ag, 7000 Stuttgart | Dehnungsaufnehmer |
| JPS61190838U (ja) * | 1985-05-21 | 1986-11-27 | ||
| JP2624672B2 (ja) * | 1986-10-30 | 1997-06-25 | 株式会社東芝 | トルク検出装置 |
| US4896544A (en) * | 1986-12-05 | 1990-01-30 | Mag Dev Inc. | Magnetoelastic torque transducer |
| JPH01189971A (ja) * | 1988-01-26 | 1989-07-31 | Toshiba Corp | トルクセンサ |
-
1983
- 1983-06-06 JP JP58099473A patent/JPS5961732A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5961732A (ja) | 1984-04-09 |
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