JPH0522858B2 - - Google Patents

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JPH0522858B2
JPH0522858B2 JP59047907A JP4790784A JPH0522858B2 JP H0522858 B2 JPH0522858 B2 JP H0522858B2 JP 59047907 A JP59047907 A JP 59047907A JP 4790784 A JP4790784 A JP 4790784A JP H0522858 B2 JPH0522858 B2 JP H0522858B2
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torque
magnetic
transmission shaft
detection
torque transmission
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Tadahiko Kobayashi
Masashi Sahashi
Tomokazu Domon
Hironori Fukuda
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/02Rotary-transmission dynamometers
    • G01L3/04Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
    • G01L3/10Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
    • G01L3/101Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
    • G01L3/102Rotary-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
    • GPHYSICS
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    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
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    • G01L3/02Rotary-transmission dynamometers
    • G01L3/04Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
    • G01L3/10Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
    • G01L3/101Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means

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
サに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a torque sensor that detects torque without contact.

〔発明の技術的背景〕[Technical background of the invention]

トルクは回転駆動系の制御を行なう際の基本量
の一つである。トルクを精密に検出するために
は、その検出機構が非接触方式であることが必要
である。
Torque is one of the basic quantities when controlling a rotational drive system. In order to accurately detect torque, the detection mechanism must be of a non-contact type.

近年、上述したような非接触方式のトルクセン
サとしてアモルフアス磁性合金の薄帯を利用した
ものが提案されている(電気学会マグネテイツク
ス研究会資料MAG−81−72)。
In recent years, a non-contact type torque sensor as described above using a ribbon of amorphous magnetic alloy has been proposed (IEE of Japan Magnetics Study Group Material MAG-81-72).

このトルクセンサの概略構成は第1図に示すよ
うなものである。図中1はトルクを険出すべき回
転軸、すなわちトルク伝達軸であり、このトルク
伝達軸1にはアモルフアス磁性合金から形成され
た環状磁心2が巻回されて固定されている。この
環状磁心2には予めその周方向3に対して角度θ
の傾き方向に誘導磁気異方性Ku′4が付与されて
いる。なお、前記環状磁心2の周囲には例えば図
示しない検出コイルが近接して配設されており、
更にこの検出コイルは図示しない検出回路に接続
されている。
The general structure of this torque sensor is as shown in FIG. In the figure, reference numeral 1 denotes a rotating shaft for producing torque, that is, a torque transmission shaft, and an annular magnetic core 2 made of an amorphous magnetic alloy is wound around and fixed to this torque transmission shaft 1. This annular magnetic core 2 has an angle θ with respect to its circumferential direction 3 in advance.
An induced magnetic anisotropy Ku′4 is given in the direction of inclination of . Note that, for example, a detection coil (not shown) is disposed close to the annular magnetic core 2,
Furthermore, this detection coil is connected to a detection circuit (not shown).

上記トルクセンサの原理を概略的に説明する。
ここで、説明を簡単にするためにθ>45°、飽和
磁歪定数λs>0とする。いま、トルク伝達軸1
にトルク5が加わると、トルク伝達軸1に発生し
たひずみ応力が環状磁心2に伝達され、環状磁心
2には+45°の方向に張力σが、−45°の方向に圧
縮応力−σがそれぞれ発生する。これに伴い、環
状磁心2には磁気ひずみ効果により+45°方向に
誘導磁気異方性Ku″6(=3λs・σ)が誘導され
る。この結果、Ku′とKu″の合成として誘導磁気
異方性はKu7へ変化する。一般に、磁性体の透
磁率は励磁方向に対する誘導磁気異方性の方向に
よつて変化する。したがつて、環状磁心2の誘導
磁気異方性の方向の変化に伴う透磁率の変化を、
例えば検出コイル及びこれに接続された検出回路
により電圧の変化として測定することができ、そ
の値からトルク伝達軸1に加えられたトルク5を
検出することができる。
The principle of the torque sensor described above will be schematically explained.
Here, to simplify the explanation, it is assumed that θ>45° and the saturation magnetostriction constant λs>0. Now, torque transmission shaft 1
When torque 5 is applied to , the strain stress generated on the torque transmission shaft 1 is transmitted to the annular magnetic core 2, and the annular magnetic core 2 receives a tension force σ in the +45° direction and a compressive stress −σ in the −45° direction. Occur. Along with this, an induced magnetic anisotropy Ku″6 (=3λs・σ) is induced in the +45° direction in the annular magnetic core 2 due to the magnetostriction effect.As a result, the induced magnetic anisotropy Ku″6 (=3λs・σ) is The orientation changes to Ku7. Generally, the magnetic permeability of a magnetic material changes depending on the direction of induced magnetic anisotropy with respect to the excitation direction. Therefore, the change in magnetic permeability due to the change in the direction of induced magnetic anisotropy of the annular magnetic core 2 is expressed as
For example, it can be measured as a change in voltage using a detection coil and a detection circuit connected thereto, and the torque 5 applied to the torque transmission shaft 1 can be detected from that value.

なお、上記トルクセンサの説明では環状磁心を
構成する磁性体としてアモルフアス磁性合金を用
いた場合について述べたが、これに限らず軟質磁
性を示すものであれば、例えばパーマロイ(Fe
−Ni合金)、センダスト(Fe−Al−Si合金)、Fe
−Si合金などの他の磁性体を用いることができ
る。
In the above description of the torque sensor, we have described the case where an amorphous magnetic alloy is used as the magnetic material constituting the annular magnetic core.
-Ni alloy), Sendust (Fe-Al-Si alloy), Fe
Other magnetic materials such as -Si alloys can be used.

ところで、上述したように磁性金属薄帯からな
る環状磁心の周囲に近接して検出コイルを配設す
ればトルクの検出ができるが、その検出機構はト
ルクセンサの性能を左右する重要な因子となる。
By the way, as mentioned above, torque can be detected by arranging a detection coil close to the annular magnetic core made of a thin magnetic metal strip, but the detection mechanism is an important factor that affects the performance of the torque sensor. .

従来、上述した検出機構としては第2図a及び
bに示すようなものが知られている。
Conventionally, as the above-mentioned detection mechanism, the one shown in FIGS. 2a and 2b is known.

第2図aは中空のトルク伝達軸11に磁性金属
薄帯の環状磁心12を固定し、ソレノイドコイル
13を用いて環状磁心12の周方向に励磁し、さ
らに検出巻線14を巻いて出力を検出するもので
ある。また、同図bはトルク伝達軸11に磁性金
属薄帯の環状磁心12を固定し、その外周に巻か
れたソレノイドコイル13′を用いて環状磁心1
2の巾方向に励磁し、さらにその外側に検出巻線
14′を巻いて出力を検出するものである。
In Fig. 2a, an annular magnetic core 12 made of a thin magnetic metal strip is fixed to a hollow torque transmission shaft 11, the annular magnetic core 12 is excited in the circumferential direction using a solenoid coil 13, and a detection winding 14 is further wound to output an output. It is something to detect. In addition, in the same figure b, an annular magnetic core 12 made of a magnetic metal ribbon is fixed to a torque transmission shaft 11, and a solenoid coil 13' wound around the outer circumference of the annular magnetic core 12 is fixed.
The sensor is excited in the width direction of the sensor 2, and a detection winding 14' is further wound around the outer side of the sensor to detect the output.

すなわち、第2図a及びb図示の検出機構では
いずれも透磁率の変化をソレノイドコイルと検出
巻線との相互誘導による電圧の変化としてとら
え、増幅回路を経て出力を得るものである。
That is, in both of the detection mechanisms shown in FIGS. 2a and 2b, a change in magnetic permeability is interpreted as a change in voltage due to mutual induction between a solenoid coil and a detection winding, and an output is obtained through an amplifier circuit.

〔背景技術の問題点〕[Problems with background technology]

しかし、第2図bのように環状磁心の巾方向に
励磁するものは小型化が困難で、狭空間に収納す
ることができず、しかも励磁用のソレノイドコイ
ルには100mA以上の励磁電流を必要とするため、
磁気回路上不都合な点が生じる。
However, devices that excite the annular magnetic core in the width direction as shown in Figure 2b are difficult to miniaturize and cannot be stored in a narrow space, and the excitation solenoid coil requires an excitation current of 100 mA or more. In order to
Inconveniences arise in the magnetic circuit.

また、第2図aのように環状磁心の周方向に励
磁するものは環状磁心の全周の透磁率を連続して
検出するため、一周分の透磁率を一定値にする必
要がある。ところが、トルク伝達軸としてFe系
などの強磁性体を用いた場合、材質の不均一性か
ら一周のうちに透磁率変化が生じる。したがつ
て、この透磁率変化に起因する出力変動がトルク
の検出出力に重畳されるため、S/Nが著しく劣
化する。
Further, in the case where the annular magnetic core is excited in the circumferential direction as shown in FIG. 2a, the magnetic permeability of the entire circumference of the annular magnetic core is continuously detected, so the magnetic permeability for one circumference must be kept at a constant value. However, when a ferromagnetic material such as Fe-based material is used as the torque transmission shaft, magnetic permeability changes within one revolution due to non-uniformity of the material. Therefore, the output fluctuation caused by this change in magnetic permeability is superimposed on the torque detection output, resulting in a significant deterioration of the S/N ratio.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

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、小型で、必要とする励磁電流が小さ
く、しかもS/N比を向上して安定したトルク検
出を行なえるトルクセンサを提供しようとするも
のである。
The present invention has been made in order to eliminate the above-mentioned drawbacks, and aims to provide a torque sensor that is small in size, requires a small excitation current, and can improve the S/N ratio to perform stable torque detection. It is something.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明のトルクセンサは、磁歪を有し斜め方向
の誘導磁気異方性の付与された磁性金属薄帯をト
ルク伝達軸に固定し、該トルク伝達軸に加えられ
たトルクにより前記磁性金属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な
うトルクセンサにおいて、前記トルク伝達軸に固
定された1個のまたは前記トルク伝達軸の軸方向
に沿つて異なる位置に固定された1対の磁性金属
薄帯に対応して、磁性金属薄帯を周方向に励磁す
るように、前記トルク伝達軸に非接触でかつ周方
向に沿つて配置された1個または1対の磁心と、
前記トルク伝達軸の回転に同期したゲートパルス
信号を発生させる手段と、前記磁心により得られ
る前記磁性金属薄帯の周方向の特定の一部分の磁
気特性変化を検出信号として得ることによりトル
クを検出する手段とを具備したことを特徴とする
ものである。
In the torque sensor of the present invention, a magnetic metal ribbon having magnetostriction and diagonal induced magnetic anisotropy is fixed to a torque transmission shaft, and a torque applied to the torque transmission shaft causes the magnetic metal ribbon to In a torque sensor that performs non-contact detection of torque by utilizing changes in the magnetic properties of one or a pair of magnetic cores corresponding to the pair of magnetic metal ribbons and arranged along the circumferential direction without contacting the torque transmission shaft so as to excite the magnetic metal ribbons in the circumferential direction; ,
Torque is detected by means for generating a gate pulse signal synchronized with the rotation of the torque transmission shaft, and by obtaining a change in magnetic properties of a specific part of the circumferential direction of the magnetic metal ribbon obtained by the magnetic core as a detection signal. The invention is characterized by comprising means.

このようなトルクセンサによれば、回転数に同
期させたパルス周期及びパルス幅を有するゲート
パルス信号を用いるので、回転中の磁性金属薄帯
の特定の一部分の磁気特性変化を、等価的に静止
状態下で検出することができる。したがつて、磁
性金属薄帯の透磁率がトルク伝達軸の円周上で常
に一定値でなくとも、正確にトルク検出を行なう
ことができる。また、トルク伝達軸としてFe系
などの強磁性体を用いても、その透磁率変化に起
因する出力変動がなくなり、高S/N比で安定し
たトルク検出を行なうことができる。
According to such a torque sensor, since a gate pulse signal having a pulse period and a pulse width synchronized with the rotation speed is used, changes in the magnetic properties of a specific part of a rotating magnetic metal thin strip can be equivalently detected at a standstill. Can be detected under conditions. Therefore, even if the magnetic permeability of the magnetic metal ribbon is not always constant on the circumference of the torque transmission shaft, torque can be accurately detected. Furthermore, even if a ferromagnetic material such as Fe-based material is used as the torque transmission shaft, output fluctuations due to changes in its magnetic permeability are eliminated, and stable torque detection can be performed with a high S/N ratio.

またこのようなトルクセンサによれば、同じ出
力を得るのに低い励磁電流ですみ、周方向に励磁
した場合でも、S/N比の良好な出力を得ること
ができる。すなわちトルク伝達軸に磁性金属薄帯
を巻回した場合、巾方向に励磁しようとすると反
磁場係数の関係で周方向の場合に比べかなりの大
励磁電流が必要となる。これに対して周方向に励
磁の場合は低励磁電流ですむが、磁性金属薄帯の
透磁率の均一性を保つことを考えると巾方向の場
合に比べ若干の問題が残る。しかしながら本発明
によれば、その均一性をも十分カバーでき、非常
に有効である。又、この磁性金属薄帯は、完全に
巻回しなくても部分的に設けてもよい。
Further, according to such a torque sensor, a low excitation current is required to obtain the same output, and even when excited in the circumferential direction, an output with a good S/N ratio can be obtained. That is, when a magnetic metal ribbon is wound around a torque transmission shaft, excitation in the width direction requires a considerably larger excitation current than in the circumferential direction due to the demagnetizing field coefficient. On the other hand, in the case of excitation in the circumferential direction, a low excitation current is required, but when considering maintaining the uniformity of magnetic permeability of the magnetic metal ribbon, some problems remain compared to the case of excitation in the width direction. However, according to the present invention, this uniformity can be sufficiently covered and is very effective. Further, the magnetic metal ribbon may not be completely wound but may be provided partially.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明の実施例を第3図〜第5図を参照
して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 3 to 5.

第3図において、図示しないモータ等の駆動源
によつて回転する直径55mmの強磁性体からなるト
ルク伝達軸21の外周には環状磁心221,222
が固定されている。これら環状磁心221,222
は単ロール法により作製された巾5mm、厚さ30μ
mの(Fe0.65Ni0.3Cr0.0575Si11B14アモルフアス磁
性合金の薄帯を前記トルク伝達軸21に一周巻い
て固定したものである。これら環状磁心221
222には予めその周方向に対してそれぞれ角度
+θ及び角度−θの傾き方向に誘導磁気異方性が
付与されている。
In FIG. 3, an annular magnetic core 22 1 , 22 2 is attached to the outer periphery of a torque transmission shaft 21 made of a ferromagnetic material with a diameter of 55 mm and rotated by a drive source such as a motor (not shown).
is fixed. These annular magnetic cores 22 1 , 22 2
is 5mm wide and 30μ thick made by single roll method.
A thin ribbon of (Fe 0.65 Ni 0.3 Cr 0.05 ) 75 Si 11 B 14 amorphous magnetic alloy of m is wound around the torque transmission shaft 21 and fixed. These annular magnetic cores 22 1 ,
22 2 is previously provided with induced magnetic anisotropy in the inclination directions of angle +θ and angle −θ with respect to its circumferential direction, respectively.

これらの環状磁心221,222の上方にはそれ
ぞれ酸化物磁性体からなるU型の検出用磁心23
,232が非接触で周方向に配設されている。こ
れら検出用磁心231,232にはそれぞれ励磁用
コイル241,242及び検出用コイル251,2
2が施されている。
Above these annular magnetic cores 22 1 and 22 2 are U-shaped detection magnetic cores 23 made of oxide magnetic material.
1 and 23 2 are arranged in the circumferential direction without contact. These detection magnetic cores 23 1 and 23 2 include excitation coils 24 1 and 24 2 and detection coils 25 1 and 2, respectively.
5 2 has been applied.

前記トルク伝達軸21の回転数に同期させたゲ
ートパルス信号を用いて、環状磁心221,222
の特定の一部分より得られる出力電圧を1回転に
つき1つの検出信号としてトルク検出を行なうた
めの回路構成を第4図に示す。
Using a gate pulse signal synchronized with the rotation speed of the torque transmission shaft 21, the annular magnetic cores 22 1 , 22 2
FIG. 4 shows a circuit configuration for detecting torque by using the output voltage obtained from a specific portion of the motor as one detection signal per rotation.

まず、検出用磁心231,232に施した励磁用
コイル241,242は和動結合、また検出用コイ
ル251,252は差動結合とし、発振器26より
得られる正弦波を励磁用コイル241,242に加
え、環状磁心221,222をトルク伝達軸21の
周方向に励磁する。いま、トルク伝達軸21にト
ルクが加わると、予め付与された誘導磁気異方性
の方向に応じて、環状磁心221,222の透磁率
はそれぞれ増減の変化を生じる。この変化量を検
出用コイル251,252で正弦波電圧に変換し、
検波回路27に加え、更に積分回路28及びA/
Dコンバータ29を経てサンプルホールド回路3
0に導入する。
First, the excitation coils 24 1 , 24 2 applied to the detection magnetic cores 23 1 , 23 2 are summatively coupled, and the detection coils 25 1 , 25 2 are differentially coupled, and the sine waves obtained from the oscillator 26 are excited. In addition to the coils 24 1 and 24 2 , the annular magnetic cores 22 1 and 22 2 are excited in the circumferential direction of the torque transmission shaft 21 . Now, when torque is applied to the torque transmission shaft 21, the magnetic permeability of the annular magnetic cores 22 1 and 22 2 increases or decreases depending on the direction of the induced magnetic anisotropy given in advance. This amount of change is converted into a sine wave voltage by the detection coils 25 1 and 25 2 ,
In addition to the detection circuit 27, an integration circuit 28 and an A/
Sample and hold circuit 3 via D converter 29
0.

一方、トルク伝達軸21の別の位置には回転数
センサ31が配設されており、この回転数センサ
31により得られる回転数信号をゲートパルス発
生回路32に送り、更に回転数に同期させたパル
ス周期及びパルス幅を有するゲートパルス信号を
サンプルホールド回路30に導入する。
On the other hand, a rotation speed sensor 31 is disposed at another position on the torque transmission shaft 21, and a rotation speed signal obtained by this rotation speed sensor 31 is sent to a gate pulse generation circuit 32, which is further synchronized with the rotation speed. A gate pulse signal having a pulse period and a pulse width is introduced into the sample and hold circuit 30.

したがつて、サンプルホールド回路30ではゲ
ートパルス信号によりトルク伝達軸21に固定さ
れている環状磁心221,222の円周上の特定の
一部分の磁気特性変化による出力電圧を、1回転
につき1つのデジタル出力値として得ることがで
きる。更に、このデジタル出力値をD/Aコンバ
ータ33によりDCアナログ出力電圧に変換する
ことにより、高S/Nで、かつ安定したトルク検
出を行なうことができる。
Therefore, in the sample and hold circuit 30, the output voltage due to the change in the magnetic properties of a specific part on the circumference of the annular magnetic cores 22 1 and 22 2 fixed to the torque transmission shaft 21 is adjusted to 1 per rotation by the gate pulse signal. can be obtained as two digital output values. Further, by converting this digital output value into a DC analog output voltage by the D/A converter 33, stable torque detection with a high S/N ratio can be performed.

しかして、本発明のトルクセンサによれば、ト
ルク伝達軸21の回転数に同期させたパルス周期
及びパルス幅を有するゲートパルス信号を用いる
ことにより、環状磁心221,222の周方向の特
定の一部分の磁気特性変化を等価的に静止状態下
で検出することができる。したがつて、トルク伝
達軸21の円周上に固定した磁性金属薄帯221
222の透磁率が円周上に常に一定の値でなくと
も、正確にトルク検出を行なうことができる。ま
た、トルク伝達軸21としてFe系などの強磁性
体を用いても、その透磁率変化に起因する出力変
動がなくなり、高S/Nの安定したトルク検出を
行なうことができる。更に、装置全体を小型化す
ることができ、狭空間にも収納することができ
る。
According to the torque sensor of the present invention, the circumferential direction of the annular magnetic cores 22 1 and 22 2 can be determined by using a gate pulse signal having a pulse period and a pulse width synchronized with the rotation speed of the torque transmission shaft 21. It is possible to equivalently detect changes in the magnetic properties of a portion of the magnetic field under a stationary state. Therefore, the magnetic metal ribbon 22 1 fixed on the circumference of the torque transmission shaft 21,
Even if the magnetic permeability of 22 2 is not always a constant value on the circumference, torque can be detected accurately. Further, even if a ferromagnetic material such as Fe-based material is used as the torque transmission shaft 21, output fluctuations due to changes in its magnetic permeability are eliminated, and stable torque detection with a high S/N can be performed. Furthermore, the entire device can be downsized and can be housed in a narrow space.

事実、上記トルクセンサを用いてトルク伝達軸
21のN=2000rpmにおける動トルクを検出した
ところ、第5図に示す如く極めて優れた線形性を
有していることが判明した。
In fact, when the dynamic torque of the torque transmission shaft 21 at N=2000 rpm was detected using the torque sensor, it was found that it had extremely excellent linearity as shown in FIG.

なお、第5図の出力はデジタル出力値をD/A
コンバータ33により電圧に変換したものである
が、任意のD/Aコンバータにより出力を可変と
することができる。また、デジタル出力値を直接
マイクロコンピユータに導入することができるの
で付加価値が大きい。
Note that the output in Figure 5 is a digital output value that is D/A.
Although it is converted into a voltage by the converter 33, the output can be made variable by any D/A converter. Further, since the digital output value can be directly introduced into the microcomputer, there is great added value.

また、上記実施例ではデジタル信号処理を行な
つたが、A/Dコンバータ29及びD/Aコンバ
ータ33を省き、サンプルホールド回路30でア
ナログ信号を処理しても同様の結果が得られた。
Further, although digital signal processing was performed in the above embodiment, the same result could be obtained even if the A/D converter 29 and the D/A converter 33 were omitted and the sample and hold circuit 30 processed the analog signal.

なお、上記実施例と同様な効果は磁性金属薄帯
としてパーマロイ、センダスト、Fe−Si合金を
用いた場合、また検出用磁心としてアモルフアス
合金、パーマロイ、センダスト、Fe−Si合金を
用いた場合にも得られた。
Note that the same effect as in the above example can be obtained when permalloy, sendust, or Fe-Si alloy is used as the magnetic metal ribbon, and when an amorphous alloy, permalloy, sendust, or Fe-Si alloy is used as the detection core. Obtained.

また、上記実施例のトルクセンサではトルク伝
達軸の全周に環状磁心を固定したが、トルク伝達
軸の周方向の一部分にのみ磁性金属薄帯を固定し
て動トルクを検出した場合でも、同様に高S/N
比の安定した出力電圧を得ることができる。
In addition, in the torque sensor of the above embodiment, the annular magnetic core is fixed around the entire circumference of the torque transmission shaft, but even if a magnetic metal ribbon is fixed only in a part of the circumferential direction of the torque transmission shaft and dynamic torque is detected, the same method can be used. high S/N
It is possible to obtain an output voltage with a stable ratio.

更に、上記実施例では2個の検出磁心を用い、
励磁用コイルは和動結合、検出用コイルは差動結
合としたが、トルクの正負を知る必要がない場合
には、検出磁心を1個だけにしてもよい。また、
2個の検出磁心を用いる場合でも、検出用コイル
を和動結合としてもよい。ただし、正負のトルク
を線形性よく、高出力で検出するには、上記実施
例のような構成とすることが望ましい。
Furthermore, in the above embodiment, two detection magnetic cores are used,
Although the excitation coil is summatively coupled and the detection coil is differentially coupled, if it is not necessary to know whether the torque is positive or negative, only one detection core may be used. Also,
Even when two detection magnetic cores are used, the detection coil may be a summative coupling. However, in order to detect positive and negative torques with good linearity and high output, it is desirable to have a configuration like the above embodiment.

更に、上記実施例では1回転につき1つの検出
信号を得る場合について説明したが、これに限ら
ず1回転につき複数のゲートパルス信号を発生さ
せることにより、1回転につき複数の検出信号を
得るようにしてもよい。
Further, in the above embodiment, a case has been described in which one detection signal is obtained per rotation, but the present invention is not limited to this, and by generating a plurality of gate pulse signals per rotation, a plurality of detection signals can be obtained per rotation. It's okay.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上詳述した如く本発明によれば、トルク伝達
軸の材質や磁性金属薄帯内での透磁率の変化の影
響を受けず、広範囲の材質のトルク伝達軸のトル
クを高S/N比で安定して検出できる等工業上極
めて実用性の高いトルクセンサを提供できるもの
である。
As detailed above, according to the present invention, the torque of the torque transmission shaft made of a wide range of materials can be transmitted with a high S/N ratio without being affected by the material of the torque transmission shaft or the change in magnetic permeability within the magnetic metal ribbon. It is possible to provide a torque sensor that is industrially extremely practical and can perform stable detection.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は非接触方式のトルクセンサの原理図、
第2図a及びbはそれぞれ従来のトルクセンサの
構成図、第3図は本発明の実施例におけるトルク
センサの構成図、第4図は同トルクセンサの回路
構成図、第5図は同トルクセンサによる動トルク
検出特性図である。 21……トルク伝達軸、221,222……環状
磁心、231,232……検出用磁心、241,2
2……励磁用コイル、251,252……検出用
コイル、26……発振器、27……検波回路、2
8……積分回路、29……A/Dコンバータ、3
0……サンプルホールド回路、31……回路数セ
ンサ、32……ゲートパルス発生回路、33……
D/Aコンバータ。
Figure 1 is a diagram of the principle of a non-contact torque sensor.
Figures 2a and b are block diagrams of conventional torque sensors, Figure 3 is a block diagram of a torque sensor according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a circuit diagram of the same torque sensor, and Figure 5 is a diagram of the same torque sensor. FIG. 3 is a characteristic diagram of dynamic torque detection by a sensor. 21...Torque transmission shaft, 221 , 222 ...Annular magnetic core , 231,232 ...Detection magnetic core, 241,2
4 2 ... Excitation coil, 25 1 , 25 2 ... Detection coil, 26 ... Oscillator, 27 ... Detection circuit, 2
8...Integrator circuit, 29...A/D converter, 3
0...Sample hold circuit, 31...Circuit number sensor, 32...Gate pulse generation circuit, 33...
D/A converter.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 磁歪を有し斜め方向の誘導磁気異方性の付与
された磁性金属薄帯をトルク伝達軸に固定し、該
トルク伝達軸に加えられたトルクにより前記磁性
金属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なうトルクセンサにおい
て、前記トルク伝達軸に固定された1個のまたは
前記トルク伝達軸の軸方向に沿つて異なる位置に
固定された1対の磁性金属薄帯に対応して、磁性
金属薄帯を周方向に励磁するように、前記トルク
伝達軸に非接触でかつ周方向に沿つて配置された
1個または1対の磁心と、前記トルク伝達軸の回
転に同期したゲートパルス信号を発生させる手段
と、前記磁心により得られる前記磁性金属薄帯の
周方向の特定の一部分の磁気特性変化を検出信号
として得ることによりトルクを検出する手段とを
具備したことを特徴とするトルクセンサ。
1. A magnetic metal ribbon with magnetostriction and diagonal induced magnetic anisotropy is fixed to a torque transmission shaft, and the magnetic properties of the magnetic metal ribbon are changed by the torque applied to the torque transmission shaft. In a torque sensor that performs non-contact detection of torque by utilizing the one or a pair of magnetic cores disposed along the circumferential direction without contacting the torque transmission shaft so as to circumferentially excite the magnetic metal ribbon in correspondence with the torque transmission shaft; A means for generating a gate pulse signal synchronized with rotation, and a means for detecting torque by obtaining a change in magnetic properties of a specific part of the circumferential direction of the magnetic metal ribbon obtained by the magnetic core as a detection signal. A torque sensor characterized by:
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EP84308792A EP0146382B1 (en) 1983-12-17 1984-12-17 Torque sensor of noncontact type
DE8484308792T DE3481546D1 (en) 1983-12-17 1984-12-17 TOUCH-FREE TORQUE PROBE.
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JPS589034A (en) * 1981-07-09 1983-01-19 Kosuke Harada Torque sensor by thin amorphous magnetic strip
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