JPH0460431A - 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、歪検出装置に関し、さらに詳しくいうと、
回転軸などの受動軸に外力が印加された際の歪を検出す
るための歪検出装置に関するものである。

［従来の技術］ 第５図は従来のこの種の歪検出装置を示し、（１）はト
ルクを受ける受動軸で、（２）はその軸線を示している
。（３）、（４）は受動軸（１）の軸受、（５）、（６
）は適当な磁気歪定数を持ち高透磁率軟磁性材料からな
り受動軸（１）の外周面にそれぞれ＋４５度、４５度の
方向に固着された磁性層、（７）は磁受（３）。

（４）に支持されて受動軸（１）を囲んで配設されたコ
イルボビン、（８）、（９）は磁性層（５）、（６）に
それぞれ対応してコイルボビン（７）に巻回された検出
コイル、（１０）、（１１）は検出コイル（８）　、　
（９）の外周に設けられ非晶質合金あるいはけい素鋼板
などの高透磁率軟磁性材料からなるヨーク、（１２）は
ヨーク（１０）、（１１）の外周に共通に設けられた非
磁性シ−ルドで、Ｃｕ、＾１などの非磁性高導電性材か
ら形成されている。　（１３）は非磁性シールドの周囲
に設けられた磁性シールドで、非晶質合金あるいはけい
素鋼板などの高透磁率軟磁性材料からなっている。　（
１４）は検出コイル（８）、（９）に接続された検出回
路である。

以上の構成により、受動軸（１）に外部からトルクが印
加されると、磁性層（５）　、　（６）の一方に引張応
力が発生し、他方に圧縮応力が発生して歪が生じる。こ
の歪により、磁性層内では逆磁歪現象の結果として磁区
の再配列が起こり、磁性層の透磁率が変化する。この際
、引張応力の場合と圧縮応力の場合では透磁率が増加す
る場合と減少する場合と逆方向に変化する。検出コイル
（８）、（９）はこの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）の出力が入力され、受動軸（１
）の印加トルクに応じた検出電圧Ｖを出力する。ヨーク
（１０）　、　（１１）は検出コイル（８）、（９）か
ら発生した磁束を磁性層＜５）　、　（８）に集中して
通流させて磁束漏れを防ぎ、感度を増大させる。非磁性
シールド（１２）は非磁性高導電率材により形成されて
いるので交流磁束の表皮深さが非常に小さくなり、内部
磁束と外部磁束はこの非磁性シールド（１２）により磁
気分離される。そのため内部磁束の漏れが防止されて感
度が向上するとともに、外部磁界の侵入を防止して耐ノ
イズ性を向上させている。また、磁性シールド（１３）
は高透磁率軟磁性材料により形成されており、外部直流
磁界の侵入を防止する。

［発明が解決しようとする課題］ 以上のような従来の歪検出装置では、ヨーク（１０）　
、　（１１）は非晶質合金あるいはけい素鋼板などの高
透磁率軟磁性材料からなり検出コイル（８）。

（９）の外周に設けられており、検出コイル（８）。

（９）から発生した磁束を磁性層（５）、（６）に集中
して通流させて磁束漏れを防ぎ、感度を増大させる狙い
がある。

しかし、ヨークはコイルを取り囲んで構造ではなく、コ
イルの中心軸長さ方向の端部にはヨークは存在しない。

このような構造では、検出コイル（８）、（９）から発
生した磁束を磁性層（５）、（６）に集中して通流させ
、磁束の漏れを防ぐ効果が十分ではなく、検出コイル（
８）、（９）から発生した磁束は一部が軸受（３）、（
４）まで回り込み、磁束の漏れが生じ感度が低下する、
また、検出コイル（８）、（９）から発生した磁束は一
部がコイル相互で流れ、トルク検出の精度に誤差を生じ
る。

この発明は上記のような課題を解決するためになされた
ものであり、トルク検出の感度および精度を向上すると
ともに、小形でかつ安価な歪検出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装置は、検出コイルの周囲に粉末
冶金手法によって形成された軟磁性材料でなり受動軸の
軸線に平行な面による断面がコ字状のヨークを設けたも
のである。

［作　用］ この発明における断面がコ字状のヨークは検出コイルを
覆っており、検出コイルから発生した磁束を磁性層に集
中して通流させる。

「実施例］ 第１図はこの発明の第一の実施例を示し、（１５）（１
６）は粉末冶金手法で形成された軟磁性材料でＮｉＺｎ
−Ｃｕからなるフェライト磁心であり、中心軸方向端部
の内周が受動軸（１）の外周の極く近傍まてあって、検
出コイル（８）、（９）の周囲を覆うヨークで、受動軸
（１）の軸線と平行な面による断面がコ字状をなしてい
る。

その他の構成は、従来と同じである。

上記構成において、ヨーク（１５）　、　（１６）は軟
磁性材料により断面コ字状に形成されて検出コイル＜８
＞　、　（９＞を覆っており、検出コイル（８）　、　
（９）から発生した磁束を磁性層（５）、（６）に集中
して通流させて磁束漏れを防ぐ。このため、検出コイル
（８）（９）に電流を流して磁性層（５）、（６）に印
加する磁界が、有効に磁性層（５）、（６）に作用する
ので歪検出の感度が向上する。また、検出コイル（８）
・と（９）の間にもヨーク（１５）、（１６）の一部が
存在しているため、検出コイル（８）、（９）相互間を
流れる磁束も抑制できることから、歪検出の精度も向上
する。

しかも、ヨーク（１５）　、　（１６）は粉末冶金手法
で作製しているので、構造が簡単であり、組立ても容易
であるので、安価にできる。

この実施例では、ヨークは粉末冶金手法て形成された軟
磁性材料でＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕからなるフェライト磁心を
用いた場合について述べたが、Ｎｉ−Ｚｎからなるフェ
ライト磁心、あるいは磁性粉末と粘結剤からなる圧粉磁
心であってもよい。

第２図は第二の実施例を示す。図でヨーク（１５）と（
Ｉ６）は、それぞれ受動軸（１）の軸線に平行な面で分
割された部材（１７）　、　（１８）からなり、部材（
１７）　。

（１８）を組合わせて受動軸（１）の軸線に平行な面に
よる断面がコ字状のヨークを形成している。他の構成は
第１図のものと同じである。第二の実施例においても第
一の実施例と同様の効果がある。また、この場合ヨーク
（１５）　、　（１６）は受動軸の軸線に対し平行な面
により分割されているので検出コイル（８）　、　（９
）との組立てが容易になるという効果もある。

また、第３図に示すように、ヨーク（１５）と（１６）
は、それぞれ受動軸（１）の軸線（２）に垂直な面で分
割された部材（１９）　、　（２０）からなり、部材（
１９）　。

（２０）を組合わせて受動軸の軸線（２）に平行な面に
よる断面がコ字状のヨークを形成してもよい。

さらに、第４図に示すように、ヨーク（１５）と（Ｉ６
）は、それぞれ受動軸の軸線（２）に平行な部材（２１
）および受動軸の軸線（２）に垂直な部材（２２）と（
２３）を組合わせて受動軸の軸線に平行な面による断面
がコ字状のヨークを形成してもよい。

Ｕ発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、検出コイルの周囲に
、粉末冶金手法によって形成された軟磁性材料の部材で
なり受動軸の軸線に平行な面による断面がコ字状のヨー
クを設けたので、ヨークはコイルを覆っており、検出コ
イルから発生した磁束を磁性層に集中して通流させて磁
束漏れを防ぎ、感度および精度の向上が図れるとともに
、粉末冶金手法で形成しているので安価になり、小形化
が可能になるなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第一の実施例の縦断面図、第２図は
第二の実施例の一部縦断面図、第３図。 第４図はそれぞれ第二の実施例の変形の一部縦断面図、
第５図は従来の歪検出装置の縦断面図である。 （１）　　　・受動軸、（２）・・軸線、（３）、（４
）軸受、（５）、（６）　　・・磁性層、（７）・・コ
イルボビン、（８）　、　（９）　　・・検出コイル、
（１５）　、　（１６）　　・・ヨク。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 箒１図 代　　理　　人　　　　　曾　　我　　道　　照＋５．
＋６：ヨー２ 第５図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）外力を受ける受動軸と、この受動軸の外周面に固
   着され高透磁率で所定の磁気歪定数を持つ軟磁性材料か
   らなる磁性層と、この磁性層の外周に配置され前記受動
   軸に印加された外力によって引き起こされる前記磁性層
   の透磁率の変化を検出する検出コイルと、この検出コイ
   ルを囲んで配置され粉末冶金手法によって形成された軟
   磁性材料の部材でなり前記受動軸の軸線に平行な面によ
   る断面がコ字状のヨークとを備えてなる歪検出装置。
2. （２）ヨークがＮｉ−ＺｎおよびＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕのい
   ずれかを主成分とするフェライト磁心で形成された請求
   項（１）記載の歪検出装置。
3. （３）ヨークが磁性粉末と粘結剤からなる圧粉磁心で形
   成された請求項（１）記載の歪検出装置。
4. （４）ヨークは、２分割された部材を組合せて形成され
   た請求項（１）記載の歪検出装置。