JPH05203507A - 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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- JPH05203507A JPH05203507A JP3859892A JP3859892A JPH05203507A JP H05203507 A JPH05203507 A JP H05203507A JP 3859892 A JP3859892 A JP 3859892A JP 3859892 A JP3859892 A JP 3859892A JP H05203507 A JPH05203507 A JP H05203507A
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- amorphous
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- magnetostrictive
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高温、高トルクなどの使用環境においても、
トルクの検出感度の向上を図ることができる磁歪式トル
クセンサを提供する。 【構成】 逆磁歪効果を利用して動力伝達軸１に伝わる
トルクを磁気的に検出する磁歪式トルクセンサにおい
て、上記動力伝達軸１の表面に非晶質Ｎｉ−Ｐ膜１０を
介して形成された非晶質（Ｆｅ0.9Ｃｏ0.1）78ＳｉXＢY
層２，３を有するものである。この非晶質（Ｆｅ0.9Ｃ
ｏ0.1）78ＳｉXＢY層２，３は、非晶質Ｎｉ−Ｐ膜１０
を介して動力伝達軸１に密着性よく接合される。
トルクの検出感度の向上を図ることができる磁歪式トル
クセンサを提供する。 【構成】 逆磁歪効果を利用して動力伝達軸１に伝わる
トルクを磁気的に検出する磁歪式トルクセンサにおい
て、上記動力伝達軸１の表面に非晶質Ｎｉ−Ｐ膜１０を
介して形成された非晶質（Ｆｅ0.9Ｃｏ0.1）78ＳｉXＢY
層２，３を有するものである。この非晶質（Ｆｅ0.9Ｃ
ｏ0.1）78ＳｉXＢY層２，３は、非晶質Ｎｉ−Ｐ膜１０
を介して動力伝達軸１に密着性よく接合される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、非晶質磁性合金の逆磁
歪効果を利用して、動力伝達軸に伝わるトルクを非接触
で測定する磁歪式トルクセンサに関するものである。
歪効果を利用して、動力伝達軸に伝わるトルクを非接触
で測定する磁歪式トルクセンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】強磁性体は、磁化するとその寸法が変化
し、逆に外力を加え弾性変形を与えるとその透磁率が変
化する性質を有する。前者を磁歪効果、後者を逆磁歪効
果という。これらの効果の大きさの目安としては、飽和
磁歪係数λSが用いられる。上記逆磁歪効果を利用し
て、回転軸に加えられたトルクを磁気的に検出するセン
サを磁歪式トルクセンサという。
し、逆に外力を加え弾性変形を与えるとその透磁率が変
化する性質を有する。前者を磁歪効果、後者を逆磁歪効
果という。これらの効果の大きさの目安としては、飽和
磁歪係数λSが用いられる。上記逆磁歪効果を利用し
て、回転軸に加えられたトルクを磁気的に検出するセン
サを磁歪式トルクセンサという。
【０００３】一般に、原動機、工作機械等に用いられる
動力伝達軸（回転軸）においては、出力制御または動力
変動制御のため、動力伝達軸に加わるトルクが計測され
ている。このトルクの計測には磁歪式トルクセンサが用
いられている。従来、特開昭６３−１５８４３２号公報
に示される「トルクセンサ」は、動力伝達軸の表面に磁
性金属薄帯を合成樹脂系接着剤等によって固定して磁歪
層を形成することにより製造されている。このトルクセ
ンサでは、動力伝達軸にトルクを作用させ、このトルク
による動力伝達軸の応力を磁歪層に導入し、このときの
磁歪層の逆磁歪効果による透磁率の変化を外部から非接
触で検出するものである。
動力伝達軸（回転軸）においては、出力制御または動力
変動制御のため、動力伝達軸に加わるトルクが計測され
ている。このトルクの計測には磁歪式トルクセンサが用
いられている。従来、特開昭６３−１５８４３２号公報
に示される「トルクセンサ」は、動力伝達軸の表面に磁
性金属薄帯を合成樹脂系接着剤等によって固定して磁歪
層を形成することにより製造されている。このトルクセ
ンサでは、動力伝達軸にトルクを作用させ、このトルク
による動力伝達軸の応力を磁歪層に導入し、このときの
磁歪層の逆磁歪効果による透磁率の変化を外部から非接
触で検出するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の磁歪式トルクセンサにおいては、動力伝達軸
へ加えられるトルクの大きさ、または、２００℃以上の
使用環境の温度によっては、上記磁性金属薄帯と動力伝
達軸との接合が劣化し、加えられるトルクと検出される
透磁率の変化との相関関係が崩れてしまい、トルクの検
出精度が低下してしまうという課題があった。この課題
は、動力伝達軸に加えられるトルクと合成樹脂系接着剤
の接合強度との比が、トルクが大きくなるにしたがって
小さくなり、動力伝達軸に生じる応力を磁性金属薄帯の
磁歪層へ十分に導入できなくなるからと想定される。ま
たは、合成樹脂系接着剤自体の経時変化や２００℃以上
の温度の熱による劣化等に起因しているものと想定され
る。
うな従来の磁歪式トルクセンサにおいては、動力伝達軸
へ加えられるトルクの大きさ、または、２００℃以上の
使用環境の温度によっては、上記磁性金属薄帯と動力伝
達軸との接合が劣化し、加えられるトルクと検出される
透磁率の変化との相関関係が崩れてしまい、トルクの検
出精度が低下してしまうという課題があった。この課題
は、動力伝達軸に加えられるトルクと合成樹脂系接着剤
の接合強度との比が、トルクが大きくなるにしたがって
小さくなり、動力伝達軸に生じる応力を磁性金属薄帯の
磁歪層へ十分に導入できなくなるからと想定される。ま
たは、合成樹脂系接着剤自体の経時変化や２００℃以上
の温度の熱による劣化等に起因しているものと想定され
る。
【０００５】そこで、本発明は、高温、高トルクなどの
使用環境においても、トルクの検出感度の向上を図るこ
とができる磁歪式トルクセンサを提供することを、その
目的としている。
使用環境においても、トルクの検出感度の向上を図るこ
とができる磁歪式トルクセンサを提供することを、その
目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本願の請求項１に記載の
磁歪式トルクセンサにおいては、逆磁歪効果を利用して
動力伝達軸に伝わるトルクを磁気的に検出する磁歪式ト
ルクセンサにおいて、上記動力伝達軸の表面に非鉄系の
材料からなる中間層を介して形成された非晶質磁性合金
層を有するものである。非鉄系の材料からなる中間層と
しては、例えば非晶質Ｎｉ−Ｐがあり、非晶質磁性合金
層としては、例えば（Ｆｅ0.9Ｃｏ0.1）78ＳｉXＢY［但
し、Ｘ＋Ｙ＝２２］、Ｃｏ−４０％Ｆｅ、Ｆｅ−１３％
Ａｌ、Ｆｅ3Ｏ4、ＴｂＦｅ2、Ｔｂ−３０％Ｆｅ、Ｔｂ
（ＣｏＦｅ）2、Ｔｂ（ＮｉＦｅ）2、ＴｂＦｅ3、Ｄｙ
Ｆｅ2がある。
磁歪式トルクセンサにおいては、逆磁歪効果を利用して
動力伝達軸に伝わるトルクを磁気的に検出する磁歪式ト
ルクセンサにおいて、上記動力伝達軸の表面に非鉄系の
材料からなる中間層を介して形成された非晶質磁性合金
層を有するものである。非鉄系の材料からなる中間層と
しては、例えば非晶質Ｎｉ−Ｐがあり、非晶質磁性合金
層としては、例えば（Ｆｅ0.9Ｃｏ0.1）78ＳｉXＢY［但
し、Ｘ＋Ｙ＝２２］、Ｃｏ−４０％Ｆｅ、Ｆｅ−１３％
Ａｌ、Ｆｅ3Ｏ4、ＴｂＦｅ2、Ｔｂ−３０％Ｆｅ、Ｔｂ
（ＣｏＦｅ）2、Ｔｂ（ＮｉＦｅ）2、ＴｂＦｅ3、Ｄｙ
Ｆｅ2がある。
【０００７】
【作用】請求項１に係る磁歪式トルクセンサにあって
は、非鉄系の材料からなる中間層を介して非晶質磁性合
金層は動力伝達軸の表面に密着性良く接合されるもので
ある。従って、高温・高トルクの環境下でも高感度と高
耐久性であり、十分な磁気特性を有する磁歪式トルクセ
ンサを得ることができる。
は、非鉄系の材料からなる中間層を介して非晶質磁性合
金層は動力伝達軸の表面に密着性良く接合されるもので
ある。従って、高温・高トルクの環境下でも高感度と高
耐久性であり、十分な磁気特性を有する磁歪式トルクセ
ンサを得ることができる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明に係る磁歪式トルクセンサの実
施例について、図面を参照して説明する。この磁歪式ト
ルクセンサは以下のように構成される。すなわち、図３
に示すように、動力伝達軸１を取り囲むように、円管形
状のボビン４を設けている。なお、ボビン４と動力伝達
軸１との隙間は２ｍｍ以上あけるものである。励磁コイ
ル５をボビン４の外周に巻きつけている。この励磁コイ
ル５は数ｋＨｚから数百ｋＨｚの交流電源（図示してい
ない）に接続されている。このため、動力伝達軸１表面
に形成された磁歪層２，３には十分飽和する交流磁界が
与えられる。検出コイル６は磁歪層２の上方に、検出コ
イル７は磁歪層３の上方にそれぞれ位置するように、励
磁コイル５の外周に巻きつけている。検出コイル６，７
の一端同士は接続され、他端はそれぞれ検波、増幅器
（図示していない）に接続され、検出コイル６，７は電
圧を出力するものである。
施例について、図面を参照して説明する。この磁歪式ト
ルクセンサは以下のように構成される。すなわち、図３
に示すように、動力伝達軸１を取り囲むように、円管形
状のボビン４を設けている。なお、ボビン４と動力伝達
軸１との隙間は２ｍｍ以上あけるものである。励磁コイ
ル５をボビン４の外周に巻きつけている。この励磁コイ
ル５は数ｋＨｚから数百ｋＨｚの交流電源（図示してい
ない）に接続されている。このため、動力伝達軸１表面
に形成された磁歪層２，３には十分飽和する交流磁界が
与えられる。検出コイル６は磁歪層２の上方に、検出コ
イル７は磁歪層３の上方にそれぞれ位置するように、励
磁コイル５の外周に巻きつけている。検出コイル６，７
の一端同士は接続され、他端はそれぞれ検波、増幅器
（図示していない）に接続され、検出コイル６，７は電
圧を出力するものである。
【０００９】図１は、本発明の第１実施例に係る磁歪式
トルクセンサの要部を示す断面図である。上記動力伝達
軸１の表面には上記磁歪層２，３が非鉄系の材料からな
る中間層１０を介して形成されている。これらの磁歪層
２，３は非晶質磁性合金からなる層であり、例えば非晶
質（Ｆｅ0.9Ｃｏ0.1）78ＳｉXＢY、Ｃｏ−４０％Ｆｅ、
Ｆｅ−１３％Ａｌ、Ｆｅ3Ｏ4、ＴｂＦｅ2、Ｔｂ−３０
％Ｆｅ、Ｔｂ（ＣｏＦｅ）2、Ｔｂ（ＮｉＦｅ）2、Ｔｂ
Ｆｅ3、ＤｙＦｅ2等の飽和磁歪係数が３０×１０-6以上
の磁性合金により形成される。この非鉄系の材料からな
る中間層１０は、例えば非晶質ＮｉＰにより形成され、
この非晶質磁性合金と動力伝達軸形成用鋼材との接合性
に優れた層である。また、この中間層としては、非晶質
磁性合金より高融点のものならよい。
トルクセンサの要部を示す断面図である。上記動力伝達
軸１の表面には上記磁歪層２，３が非鉄系の材料からな
る中間層１０を介して形成されている。これらの磁歪層
２，３は非晶質磁性合金からなる層であり、例えば非晶
質（Ｆｅ0.9Ｃｏ0.1）78ＳｉXＢY、Ｃｏ−４０％Ｆｅ、
Ｆｅ−１３％Ａｌ、Ｆｅ3Ｏ4、ＴｂＦｅ2、Ｔｂ−３０
％Ｆｅ、Ｔｂ（ＣｏＦｅ）2、Ｔｂ（ＮｉＦｅ）2、Ｔｂ
Ｆｅ3、ＤｙＦｅ2等の飽和磁歪係数が３０×１０-6以上
の磁性合金により形成される。この非鉄系の材料からな
る中間層１０は、例えば非晶質ＮｉＰにより形成され、
この非晶質磁性合金と動力伝達軸形成用鋼材との接合性
に優れた層である。また、この中間層としては、非晶質
磁性合金より高融点のものならよい。
【００１０】したがって、トルクがこの動力伝達軸１に
加えられると、その長手方向に張力を受ける短冊状の磁
歪層２ではその透磁率が増加する。逆に、その幅方向に
張力を受ける磁歪層３ではその透磁率が減少する。これ
らの結果、励磁コイル５と各検出コイル６，７間で相互
インダクタンスに差が生じる。これらの変化を検出する
ことにより、動力伝達軸１に加えられたトルクは計測で
きるものである。さらに、磁歪層２，３と各コイル５，
６，７間の電磁結合は回転対称となるため、動力伝達軸
１の回転に無関係に透磁率の変化を検出することができ
る。なお、上記透磁率の変化は磁気ヘッドを用いて検出
してもよい。
加えられると、その長手方向に張力を受ける短冊状の磁
歪層２ではその透磁率が増加する。逆に、その幅方向に
張力を受ける磁歪層３ではその透磁率が減少する。これ
らの結果、励磁コイル５と各検出コイル６，７間で相互
インダクタンスに差が生じる。これらの変化を検出する
ことにより、動力伝達軸１に加えられたトルクは計測で
きるものである。さらに、磁歪層２，３と各コイル５，
６，７間の電磁結合は回転対称となるため、動力伝達軸
１の回転に無関係に透磁率の変化を検出することができ
る。なお、上記透磁率の変化は磁気ヘッドを用いて検出
してもよい。
【００１１】以下、この磁歪式トルクセンサの製造方法
を説明する。まず、動力伝達軸１として、その材質がＳ
ＮＣＭ４３９鋼で、その直径が２０ｍｍ、その長さが１
００ｍｍの円柱体を準備する。次に、図２に示すよう
に、この動力伝達軸１を所定パターンのマスク１００
（図中斜線部分）で、その表面をマスキングする。この
マスク１００ではシェブロン状の開口が形成される。次
いで、このマスキングされた動力伝達軸１に非鉄系の材
料からなる中間層１０としてＮｉ−Ｐ膜を２μｍの厚さ
に電解メッキする。このＮｉ−Ｐメッキ膜のメッキ浴の
組成は、例えばＮｉＳＯ4・６Ｈ2Ｏ：１４ｇ／ｌ、Ｈ3
ＢＯ4：１５ｇ／ｌ、ＮＨ4Ｃｌ：１６ｇ／ｌ、ＮａＨ2
ＰＯ2・Ｈ2Ｏ：５ｇ／ｌである。このメッキの結果、動
力伝達軸１のシェブロン状の開口にはＮｉ−Ｐ膜が非晶
質状態で強固に接合される。この非晶質Ｎｉ−Ｐ膜１０
は融点および硬さが非晶質磁性合金に比べて大きいもの
である。なお、上記メッキをしてからマスク１００を形
成してもよい。
を説明する。まず、動力伝達軸１として、その材質がＳ
ＮＣＭ４３９鋼で、その直径が２０ｍｍ、その長さが１
００ｍｍの円柱体を準備する。次に、図２に示すよう
に、この動力伝達軸１を所定パターンのマスク１００
（図中斜線部分）で、その表面をマスキングする。この
マスク１００ではシェブロン状の開口が形成される。次
いで、このマスキングされた動力伝達軸１に非鉄系の材
料からなる中間層１０としてＮｉ−Ｐ膜を２μｍの厚さ
に電解メッキする。このＮｉ−Ｐメッキ膜のメッキ浴の
組成は、例えばＮｉＳＯ4・６Ｈ2Ｏ：１４ｇ／ｌ、Ｈ3
ＢＯ4：１５ｇ／ｌ、ＮＨ4Ｃｌ：１６ｇ／ｌ、ＮａＨ2
ＰＯ2・Ｈ2Ｏ：５ｇ／ｌである。このメッキの結果、動
力伝達軸１のシェブロン状の開口にはＮｉ−Ｐ膜が非晶
質状態で強固に接合される。この非晶質Ｎｉ−Ｐ膜１０
は融点および硬さが非晶質磁性合金に比べて大きいもの
である。なお、上記メッキをしてからマスク１００を形
成してもよい。
【００１２】次に、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｓｉ、Ｂの粉末を所定
の組成に配合する。例えば、Ｆｅ：８２.４重量％、Ｃ
ｏ：９.７重量％、Ｓｉ：４.７重量％、Ｂ：３.２重量
％の組成に配合する。この組成に配合した混合粉にビー
クルを加える。このビークルは、アクリル樹脂にα−タ
ーピネオルを５重量％配合したものである。そして、混
合粉とビークルとを充分に混練し、ビークル中に混合粉
を分散させ、濃厚な懸濁液（スラリー）にする。このス
ラリーを上記非晶質Ｎｉ−Ｐ膜１０の表面に塗布する。
この動力伝達軸１を１２０℃の温度にて１０〜２０分間
乾燥させる。例えば、スラリーが５０μｍの塗布厚にな
るまで、この塗布および乾燥を繰り返す。次に、動力伝
達軸１を３２０〜３８０℃の範囲内の温度にて１０分間
仮焼成する。この結果、非晶質Ｎｉ−Ｐ膜１０の表面に
塗布されたスラリーのビークルは分解する。非晶質Ｎｉ
−Ｐ膜１０の表面にはＦｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ膜のみが固
着される。
の組成に配合する。例えば、Ｆｅ：８２.４重量％、Ｃ
ｏ：９.７重量％、Ｓｉ：４.７重量％、Ｂ：３.２重量
％の組成に配合する。この組成に配合した混合粉にビー
クルを加える。このビークルは、アクリル樹脂にα−タ
ーピネオルを５重量％配合したものである。そして、混
合粉とビークルとを充分に混練し、ビークル中に混合粉
を分散させ、濃厚な懸濁液（スラリー）にする。このス
ラリーを上記非晶質Ｎｉ−Ｐ膜１０の表面に塗布する。
この動力伝達軸１を１２０℃の温度にて１０〜２０分間
乾燥させる。例えば、スラリーが５０μｍの塗布厚にな
るまで、この塗布および乾燥を繰り返す。次に、動力伝
達軸１を３２０〜３８０℃の範囲内の温度にて１０分間
仮焼成する。この結果、非晶質Ｎｉ−Ｐ膜１０の表面に
塗布されたスラリーのビークルは分解する。非晶質Ｎｉ
−Ｐ膜１０の表面にはＦｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ膜のみが固
着される。
【００１３】次に、マスク１００とともに、マスク１０
０上に形成された非晶質Ｎｉ−Ｐ膜１０およびＦｅ−Ｃ
ｏ−Ｓｉ−Ｂ膜をリフトオフする。この結果、短冊形状
の非晶質Ｎｉ−Ｐ膜（中間層１０）およびＦｅ−Ｃｏ−
Ｓｉ−Ｂ膜（磁歪層２，３）が互いに対となり、この磁
歪層２，３の長手方向が、動力伝達軸１の軸方向に対し
±４５゜になるように形成される（図３参照）。これら
の磁歪層２，３をこのように動力伝達軸１の軸方向に対
して±４５゜に配設するのは、動力伝達軸１の捩れによ
って発生する最大引張り応力および最大圧縮応力が、と
もに動力伝達軸１の軸方向に対して４５゜の方向に発生
するからである。なお、予めＦｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ等の
磁性合金薄帯（リボン）を準備し、この磁性合金薄帯
を、非晶質Ｎｉ−Ｐ膜１０がメッキされた動力伝達軸１
に巻き付けて、Ｃｒ線等で仮止めしておいても良い。
０上に形成された非晶質Ｎｉ−Ｐ膜１０およびＦｅ−Ｃ
ｏ−Ｓｉ−Ｂ膜をリフトオフする。この結果、短冊形状
の非晶質Ｎｉ−Ｐ膜（中間層１０）およびＦｅ−Ｃｏ−
Ｓｉ−Ｂ膜（磁歪層２，３）が互いに対となり、この磁
歪層２，３の長手方向が、動力伝達軸１の軸方向に対し
±４５゜になるように形成される（図３参照）。これら
の磁歪層２，３をこのように動力伝達軸１の軸方向に対
して±４５゜に配設するのは、動力伝達軸１の捩れによ
って発生する最大引張り応力および最大圧縮応力が、と
もに動力伝達軸１の軸方向に対して４５゜の方向に発生
するからである。なお、予めＦｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ等の
磁性合金薄帯（リボン）を準備し、この磁性合金薄帯
を、非晶質Ｎｉ−Ｐ膜１０がメッキされた動力伝達軸１
に巻き付けて、Ｃｒ線等で仮止めしておいても良い。
【００１４】次に、電子ビーム溶融急冷装置を用いて、
このＦｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ膜を非晶質化する。この電子
ビーム溶融は真空度が２×１０-4Ｔｏｒｒの真空中で行
う。例えば、電子ビーム出力：１０００Ｗ、ビーム径：
０.４ｍｍ、振幅：３０ｍｍ、周波数：２００Ｈｚ、走
査速度：７０ｍｍ／ｓ、照射時間：１０秒の条件で非晶
質化を行う。この電子ビーム溶融急冷照射法は、５０μ
ｍ以上の溶融深さを実現でき、かつ、ほぼ溶融の深さ分
布が一様にできる。さらに、電子ビームの走査幅および
走査方向をプログラムで制御することができる。また、
電子ビームは光ではないため、表面の光学的性質に全く
無関係に使用することができる。これらの結果、厚さ５
０μｍのＦｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ膜を容易に非晶質化で
き、高感度な非晶質（Ｆｅ0.9Ｃｏ0.1）78ＳｉXＢY膜に
することができる。さらに、この膜と非晶質Ｎｉ−Ｐ膜
１０とを均一に接合させることができる。また、非晶質
Ｎｉ−Ｐ膜１０は、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ膜の溶融化の
際に動力伝達軸１中のＦｅの混入を防止でき、Ｆｅ−Ｃ
ｏ−Ｓｉ−Ｂ膜の非晶質化を助成できる。この非晶質Ｎ
ｉ−Ｐ膜１０を介して非晶質（Ｆｅ0.9Ｃｏ0.1）78Ｓｉ
XＢY層が動力伝達軸１に形成された結果、非晶質（Ｆｅ
0.9Ｃｏ0.1）78ＳｉXＢY層と、動力伝達軸１との接合強
度は、２０ｋｇ／ｍｍ2以上になり、耐久性は１０7サイ
クル以上になる。なお、１サイクルは、トルク印加の際
の１回転である。さらに、非晶質（Ｆｅ0. 9Ｃｏ0.1）78
ＳｉXＢY層は組成のずれを起こすこともなく、高感度の
磁歪特性を有するものである。
このＦｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ膜を非晶質化する。この電子
ビーム溶融は真空度が２×１０-4Ｔｏｒｒの真空中で行
う。例えば、電子ビーム出力：１０００Ｗ、ビーム径：
０.４ｍｍ、振幅：３０ｍｍ、周波数：２００Ｈｚ、走
査速度：７０ｍｍ／ｓ、照射時間：１０秒の条件で非晶
質化を行う。この電子ビーム溶融急冷照射法は、５０μ
ｍ以上の溶融深さを実現でき、かつ、ほぼ溶融の深さ分
布が一様にできる。さらに、電子ビームの走査幅および
走査方向をプログラムで制御することができる。また、
電子ビームは光ではないため、表面の光学的性質に全く
無関係に使用することができる。これらの結果、厚さ５
０μｍのＦｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ膜を容易に非晶質化で
き、高感度な非晶質（Ｆｅ0.9Ｃｏ0.1）78ＳｉXＢY膜に
することができる。さらに、この膜と非晶質Ｎｉ−Ｐ膜
１０とを均一に接合させることができる。また、非晶質
Ｎｉ−Ｐ膜１０は、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ膜の溶融化の
際に動力伝達軸１中のＦｅの混入を防止でき、Ｆｅ−Ｃ
ｏ−Ｓｉ−Ｂ膜の非晶質化を助成できる。この非晶質Ｎ
ｉ−Ｐ膜１０を介して非晶質（Ｆｅ0.9Ｃｏ0.1）78Ｓｉ
XＢY層が動力伝達軸１に形成された結果、非晶質（Ｆｅ
0.9Ｃｏ0.1）78ＳｉXＢY層と、動力伝達軸１との接合強
度は、２０ｋｇ／ｍｍ2以上になり、耐久性は１０7サイ
クル以上になる。なお、１サイクルは、トルク印加の際
の１回転である。さらに、非晶質（Ｆｅ0. 9Ｃｏ0.1）78
ＳｉXＢY層は組成のずれを起こすこともなく、高感度の
磁歪特性を有するものである。
【００１５】このようにして形成された磁歪層２，３を
有する本実施例の磁歪式トルクセンサについて、動力伝
達軸１に加えられるトルクに対する磁歪層２，３のイン
ダクタンスの変化（トルク検出感度）を、常温状態にお
いて調べた結果を図４に示す。この図において、●が本
実施例に係る磁歪式トルクセンサの特性を示すものであ
る。そして○が従来の合成樹脂系接着剤（エポキシ系接
着剤）を用いて磁歪層を形成し、磁歪層の表面を非磁性
体層で覆った磁歪式トルクセンサの特性を示すものであ
る。この結果から明らかなように、本実施例の磁歪式ト
ルクセンサにおいては、トルクの幅広い領域内で、大き
な磁気特性を得ることができる。
有する本実施例の磁歪式トルクセンサについて、動力伝
達軸１に加えられるトルクに対する磁歪層２，３のイン
ダクタンスの変化（トルク検出感度）を、常温状態にお
いて調べた結果を図４に示す。この図において、●が本
実施例に係る磁歪式トルクセンサの特性を示すものであ
る。そして○が従来の合成樹脂系接着剤（エポキシ系接
着剤）を用いて磁歪層を形成し、磁歪層の表面を非磁性
体層で覆った磁歪式トルクセンサの特性を示すものであ
る。この結果から明らかなように、本実施例の磁歪式ト
ルクセンサにおいては、トルクの幅広い領域内で、大き
な磁気特性を得ることができる。
【００１６】また、使用環境温度に対する特性を調べて
みたところ、図５に示す結果が得られた。この図におい
ても、●が本実施例の磁歪式トルクセンサの特性を示
し、○が従来の磁歪式トルクセンサの特性を示す。この
結果から明らかなように、本実施例の磁歪式トルクセン
サにおいては、低温域から２００℃以上の高温域に至る
まで広い範囲において安定した検出感度が得られる。そ
して、原動機、例えば内燃機関（自動車のエンジン）に
適用した場合における環境温度は約１７０℃であるが、
この環境下においても安定した検出感度が確保されるも
のである。
みたところ、図５に示す結果が得られた。この図におい
ても、●が本実施例の磁歪式トルクセンサの特性を示
し、○が従来の磁歪式トルクセンサの特性を示す。この
結果から明らかなように、本実施例の磁歪式トルクセン
サにおいては、低温域から２００℃以上の高温域に至る
まで広い範囲において安定した検出感度が得られる。そ
して、原動機、例えば内燃機関（自動車のエンジン）に
適用した場合における環境温度は約１７０℃であるが、
この環境下においても安定した検出感度が確保されるも
のである。
【００１７】したがって、非晶質磁性合金層が、中間層
を介して動力回転軸の表面に強固に形成されているの
で、特に自動車のエンジンのような高トルク・高温など
の過酷な使用環境においても応力−磁気特性変換の感度
および直線性は優れている。
を介して動力回転軸の表面に強固に形成されているの
で、特に自動車のエンジンのような高トルク・高温など
の過酷な使用環境においても応力−磁気特性変換の感度
および直線性は優れている。
【００１８】次に、レーザ溶融急冷法でトルクセンサを
製造した第２実施例を説明する。第１実施例と同じく、
動力伝達軸１の表面に非晶質Ｎｉ−Ｐ膜およびＦｅ−Ｃ
ｏ−Ｓｉ−Ｂ膜がシェブロン状で形成されたものを準備
する。窒素雰囲気中で、例えばレーザ出力：１.０〜４.
８ｋＷ、ビーム径：０.４３ｍｍ、周速度：０.０８〜
２.０ｍ／ｓの条件でレーザ光を照射することにより、
Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ膜を非晶質化する。この結果、Ｆ
ｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ膜を容易に非晶質化でき、高感度な
非晶質（Ｆｅ0.9Ｃｏ0.1）78ＳｉXＢY膜にすることがで
きる。さらに、この膜と非晶質Ｎｉ−Ｐ膜とを均一に接
合させることができる。非晶質Ｎｉ−Ｐ膜を介した非晶
質（Ｆｅ0.9Ｃｏ0.1）78ＳｉXＢY膜と、動力伝達軸１と
の接合強度は、２０ｋｇ／ｍｍ2以上にでき、耐久性は
１０7サイクル以上にできる。第１実施例と比べると、
この実施例にあっては、上記操作を真空中で行わなくて
もよいため、装置を簡略化することができる。その他、
構成、作用は第１実施例と同じである。
製造した第２実施例を説明する。第１実施例と同じく、
動力伝達軸１の表面に非晶質Ｎｉ−Ｐ膜およびＦｅ−Ｃ
ｏ−Ｓｉ−Ｂ膜がシェブロン状で形成されたものを準備
する。窒素雰囲気中で、例えばレーザ出力：１.０〜４.
８ｋＷ、ビーム径：０.４３ｍｍ、周速度：０.０８〜
２.０ｍ／ｓの条件でレーザ光を照射することにより、
Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ膜を非晶質化する。この結果、Ｆ
ｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ膜を容易に非晶質化でき、高感度な
非晶質（Ｆｅ0.9Ｃｏ0.1）78ＳｉXＢY膜にすることがで
きる。さらに、この膜と非晶質Ｎｉ−Ｐ膜とを均一に接
合させることができる。非晶質Ｎｉ−Ｐ膜を介した非晶
質（Ｆｅ0.9Ｃｏ0.1）78ＳｉXＢY膜と、動力伝達軸１と
の接合強度は、２０ｋｇ／ｍｍ2以上にでき、耐久性は
１０7サイクル以上にできる。第１実施例と比べると、
この実施例にあっては、上記操作を真空中で行わなくて
もよいため、装置を簡略化することができる。その他、
構成、作用は第１実施例と同じである。
【００１９】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明に係る磁
歪式トルクセンサによれば、高温、高トルクなどの使用
環境においても、トルクの検出感度の向上を図ることが
できる。
歪式トルクセンサによれば、高温、高トルクなどの使用
環境においても、トルクの検出感度の向上を図ることが
できる。
【図１】本発明の第１実施例に係る磁歪式トルクセンサ
の要部の断面図である。
の要部の断面図である。
【図２】本発明の第１実施例に係る磁歪式トルクセンサ
の製造方法を説明するための動力伝達軸を示す図であ
る。
の製造方法を説明するための動力伝達軸を示す図であ
る。
【図３】本発明の第１実施例に係る磁歪式トルクセンサ
を示す概略図である。
を示す概略図である。
【図４】本発明の第１実施例および従来例に係る磁歪式
トルクセンサのトルクに対するトルク検出感度の変化を
示したグラフである。
トルクセンサのトルクに対するトルク検出感度の変化を
示したグラフである。
【図５】本発明の第１実施例および従来例に係る磁歪式
トルクセンサの使用温度に対するトルク検出感度の変化
を示したグラフである。
トルクセンサの使用温度に対するトルク検出感度の変化
を示したグラフである。
１ 動力伝達軸 ２ 磁歪層（非晶質磁性合金層） ３ 磁歪層（非晶質磁性合金層） １０ 非晶質Ｎｉ−Ｐ膜（非鉄系の材料からなる中間
層）
層）
Claims (1)
- 【請求項１】 逆磁歪効果を利用して動力伝達軸に伝わ
るトルクを磁気的に検出する磁歪式トルクセンサにおい
て、 上記動力伝達軸の表面に非鉄系の材料からなる中間層を
介して形成された非晶質磁性合金層を有することを特徴
とする磁歪式トルクセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3859892A JPH05203507A (ja) | 1992-01-29 | 1992-01-29 | 磁歪式トルクセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3859892A JPH05203507A (ja) | 1992-01-29 | 1992-01-29 | 磁歪式トルクセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05203507A true JPH05203507A (ja) | 1993-08-10 |
Family
ID=12529718
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3859892A Pending JPH05203507A (ja) | 1992-01-29 | 1992-01-29 | 磁歪式トルクセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05203507A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07190867A (ja) * | 1993-09-29 | 1995-07-28 | Daimler Benz Ag | 軸の非接触式トルクセンサとこのトルクセンサ用の測定層 |
| JP2006046987A (ja) * | 2004-08-02 | 2006-02-16 | Nissan Motor Co Ltd | トルクセンサ及びその製造方法 |
| JP4892153B2 (ja) * | 1999-12-14 | 2012-03-07 | エービービー アクチボラゲット | トルクセンサ |
-
1992
- 1992-01-29 JP JP3859892A patent/JPH05203507A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07190867A (ja) * | 1993-09-29 | 1995-07-28 | Daimler Benz Ag | 軸の非接触式トルクセンサとこのトルクセンサ用の測定層 |
| JP4892153B2 (ja) * | 1999-12-14 | 2012-03-07 | エービービー アクチボラゲット | トルクセンサ |
| JP2006046987A (ja) * | 2004-08-02 | 2006-02-16 | Nissan Motor Co Ltd | トルクセンサ及びその製造方法 |
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