JPH0545538U - Magnetostrictive torque sensor - Google Patents

Magnetostrictive torque sensor

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Publication number
JPH0545538U
JPH0545538U JP10424191U JP10424191U JPH0545538U JP H0545538 U JPH0545538 U JP H0545538U JP 10424191 U JP10424191 U JP 10424191U JP 10424191 U JP10424191 U JP 10424191U JP H0545538 U JPH0545538 U JP H0545538U
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JP
Japan
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magnetostrictive
magnetostrictive shaft
magnetic flux
magnetic
shaft
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Pending
Application number
JP10424191U
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Japanese (ja)
Inventor
一徳 千崎
治 桜井
政彦 島村
英樹 狩野
秀樹 上岡
信章 小林
敦巳 保科
洋一 片平
Original Assignee
日本電子機器株式会社
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Filing date
Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁歪シャフト内に侵入した磁束が外部に飛び
出して洩れ磁束となるのを防止し、トルクの検出感度を
向上する。 【構成】 磁歪シャフト2の外周側に、各コア部材6,
7の各脚部6B,7B間に位置して、各スリット溝4,
5を覆う筒状の皮膜層21,21を設け、該各皮膜層2
1を空気よりも透磁率の低い非磁性で、かつ導電性を有
する材料から形成する構成とした。従って、該各皮膜層
21は、非磁性であるから、各脚部6B,7Bから磁歪
シャフト2内に侵入した磁束が外部(エアギャップδ
内)に飛び出すのを阻止する。また、各皮膜層21は導
電性を有するから、磁歪シャフト2内の磁束が該各皮膜
層21内に侵入した場合でも、この磁束はうず電流損に
よって低減される。さらに、導電率が高くなると、表皮
効果の生じる範囲である表面からの厚さ寸法S1 が小さ
くなり、磁歪シャフト2内を流れる磁束の密度が高くな
る。
(57) [Summary] [Purpose] To prevent the magnetic flux that has entered the magnetostrictive shaft from leaking out and becoming a leakage magnetic flux, and improve the torque detection sensitivity. [Structure] On the outer peripheral side of the magnetostrictive shaft 2, each core member 6,
7 is located between the leg portions 6B and 7B, and the slit grooves 4,
5, cylindrical coating layers 21 and 21 are provided to cover the respective coating layers 2
No. 1 has a configuration in which it is made of a non-magnetic material having a magnetic permeability lower than that of air and having conductivity. Therefore, since each coating layer 21 is non-magnetic, the magnetic flux penetrating into the magnetostrictive shaft 2 from each leg 6B, 7B is exposed to the outside (air gap δ).
To prevent you from jumping in). Further, since each coating layer 21 has conductivity, even when the magnetic flux inside the magnetostrictive shaft 2 enters into each coating layer 21, this magnetic flux is reduced by the eddy current loss. Further, as the conductivity increases, the thickness dimension S1 from the surface, which is the range where the skin effect occurs, decreases, and the density of the magnetic flux flowing in the magnetostrictive shaft 2 increases.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the device]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】[Industrial applications]

本考案は、例えば自動車用エンジンの出力軸等に発生するトルクを検出するの に用いて好適な磁歪式トルクセンサに関する。 The present invention relates to a magnetostrictive torque sensor suitable for use in detecting torque generated in an output shaft of an automobile engine, for example.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior Art]

図3ないし図5に従来技術による磁歪式トルクセンサを自動車用エンジンのト ルク検出に用いた場合を例に挙げて示す。 FIGS. 3 to 5 show examples in which the magnetostrictive torque sensor according to the related art is used for torque detection of an automobile engine.

【0003】 図において、1は自動車の車体(図示せず)に固定された筒状のケーシング、 2は該ケーシング1内に軸受3,3を介して回転自在に配設され、プロペラシャ フト、アウトプットシャフト、ドライブシャフトをなす磁歪シャフトをそれぞれ 示し、該磁歪シャフト2は、例えばクロムモリブデン鋼等の磁歪材料から円柱状 に形成され、その軸方向中間部にはセンサ部2Aが一体形成されている。また、 該センサ部2Aの外周面には、下向き45°の角度をもって刻設された多数の一 側スリット溝4,4,…と、該各一側スリット溝4に対向して位置し、上向き4 5°の角度をもって刻設された多数の他側スリット溝5,5,…とが設けられて いる。In the figure, 1 is a cylindrical casing fixed to a vehicle body (not shown) of an automobile, 2 is rotatably disposed in the casing 1 via bearings 3 and 3, and a propeller shaft, Magnetostrictive shafts forming an output shaft and a drive shaft are respectively shown. The magnetostrictive shaft 2 is formed of a magnetostrictive material such as chrome molybdenum steel into a cylindrical shape, and a sensor portion 2A is integrally formed at an axially intermediate portion thereof. .. Further, on the outer peripheral surface of the sensor portion 2A, a large number of one-side slit grooves 4, 4, ... Engraved at an angle of 45 ° downward, and facing the respective one-side slit grooves 4 are provided. A large number of other side slit grooves 5, 5, ... Engraved at an angle of 45 ° are provided.

【0004】 6は各一側スリット溝4の外周側に位置し、ケーシング1の内周面に設けられ た一側コア部材を示し、該一側コア部材6は図4にも示す如く、フェライト等の 磁性材料から有底の段付筒状に形成された一対のコア片6A,6Aを衝合するこ とにより筒状に形成され、該各コア片6Aの内周側には径方向内向きに伸長する 環状の脚部6Bがそれぞれ形成されている。7は該一側コア部材6と対向して各 他側スリット溝5の外周側に設けられた他側コア部材を示し、該他側コア部材7 も一側コア部材6とほぼ同様に、フェライト等の磁性材料からなる一対のコア片 7A,7Aから形成され、該各コア片7Aには環状の脚部7Bがそれぞれ形成さ れている。また、該各コア部材6,7と磁歪シャフト2との間には、例えば1m m程度の微小なエアギャップδが形成されている。そして、該各コア部材6,7 は磁歪シャフト2等と共に図5に示す磁気回路を形成するものである。Reference numeral 6 denotes a one-side core member that is located on the outer peripheral side of each one-side slit groove 4 and is provided on the inner peripheral surface of the casing 1. The one-side core member 6 is a ferrite member as shown in FIG. Is formed into a cylindrical shape by abutting a pair of core pieces 6A, 6A formed in a bottomed stepped cylindrical shape from a magnetic material such as The annular leg portions 6B extending in the respective directions are formed. Reference numeral 7 denotes the other side core member provided on the outer peripheral side of each of the other side slit grooves 5 so as to face the one side core member 6, and the other side core member 7 also has a ferrite core similar to the one side core member 6. It is formed of a pair of core pieces 7A, 7A made of magnetic material such as, and each of the core pieces 7A is formed with an annular leg portion 7B. A small air gap δ of, for example, about 1 mm is formed between the core members 6 and 7 and the magnetostrictive shaft 2. The core members 6 and 7 form the magnetic circuit shown in FIG. 5 together with the magnetostrictive shaft 2 and the like.

【0005】 8,9は各コア部材6,7の内周側に設けられた一側コイルボビン,他側コイ ルボビン、10,11は該各コイルボビン8,9に巻回された励磁および検出コ イルとしての一側コイル,他側コイルをそれぞれ示し、該各コイル10,11は 、調整抵抗と共にブリッジ回路に形成され、発振器および差動増幅器等からなる 検出回路(いずれも図示せず)に接続されている。ここで、該各コイル10,1 1は、前記発振器からの高周波電圧により励磁されて磁束を発生する励磁コイル と、後述の磁気回路15中を流れる磁束を検出する検出コイルとを兼ねて構成さ れている。Reference numerals 8 and 9 denote one side coil bobbin and the other side coil bobbin provided on the inner peripheral side of the core members 6 and 7, and 10 and 11 denote excitation and detection coils wound around the coil bobbins 8 and 9. One coil and the other coil are shown, respectively, and each of the coils 10 and 11 is formed in a bridge circuit together with an adjusting resistor, and is connected to a detection circuit (not shown) including an oscillator and a differential amplifier. ing. Here, each of the coils 10 and 11 is configured as an exciting coil that is excited by a high frequency voltage from the oscillator to generate a magnetic flux and a detecting coil that detects a magnetic flux flowing in a magnetic circuit 15 described later. Has been.

【0006】 12,12は各コア部材6,7の端部に設けられた外側スペーサ、13は各コ ア部材6,7間に配設された内側スペーサをそれぞれ示し、該各スペーサ12, 13は各コア部材6,7の各コア片6A,7Aと係合して位置決めするものであ る。そして、該各スペーサ12,13によって一体化された各コア部材6,7等 は、Cリング14,14によってケーシング1の内周面に固定されている。Reference numerals 12 and 12 denote outer spacers provided at the ends of the core members 6 and 7, and 13 denotes inner spacers disposed between the core members 6 and 7, respectively. Is to engage and position the core pieces 6A and 7A of the core members 6 and 7, respectively. The core members 6, 7 and the like integrated by the spacers 12, 13 are fixed to the inner peripheral surface of the casing 1 by the C rings 14, 14.

【0007】 さらに、15は各コイル10,11で発生した磁束により、各コア部材6,7 から磁歪シャフト2に亘って形成された磁気回路を示し、該磁気回路15は、図 5に示す如く各コア部材6,7内に形成され、磁気抵抗R1 を有するコア内磁路 15Aと、各コア部材6,7の各脚部6B,7Bと磁歪シャフト2との間に形成 され、磁気抵抗R2 を有する一対のコア−シャフト間磁路15B,15Bと、各 脚部6B,7B間に各コイルボビン8,9を介して形成され、磁気抵抗R3 を有 する脚部間磁路15Cと、エアギャップδ内に位置して前記各コア−シャフト間 磁路15Bをバイパスして形成され、磁気抵抗R4 を有するシャフト外磁路15 Dと、磁歪シャフト2内に各スリット溝4,5に沿って形成され、磁気抵抗R5 を有するシャフト内磁路15Eとから構成されている。ここで、前記各磁気抵抗 R1 ,R2 ,R3 ,R4 ,R5 は、Further, reference numeral 15 denotes a magnetic circuit formed from the core members 6, 7 to the magnetostrictive shaft 2 by the magnetic flux generated by the coils 10, 11, and the magnetic circuit 15 is as shown in FIG. An in-core magnetic path 15A formed in each core member 6, 7 and having a magnetic resistance R1 is formed between each leg 6B, 7B of each core member 6, 7 and the magnetostrictive shaft 2, and a magnetic resistance R2 is formed. And a pair of core-shaft magnetic paths 15B and 15B having a magnetic resistance R3 between the legs 6B and 7B via the coil bobbins 8 and 9, respectively, and an air gap. It is formed in δ by bypassing the magnetic paths 15B between the core and the shaft, and is formed along the slit grooves 4 and 5 in the magnetostrictive shaft 2 and the shaft outer magnetic path 15D having the magnetic resistance R4. And has a magnetic resistance R5 And a shaft within the magnetic path 15E. Here, each of the magnetic resistances R1, R2, R3, R4, R5 is

【0008】[0008]

【数1】 S:磁路断面積 μ:透磁率 として求められるものである。[Equation 1] S: magnetic path cross-sectional area μ: magnetic permeability

【0009】 なお、16,16は、磁歪シャフト2をケーシング1に固定するCリングであ る。Reference numerals 16 and 16 are C rings for fixing the magnetostrictive shaft 2 to the casing 1.

【0010】 従来技術による磁歪式トルクセンサは上述の如き構成を有するもので、各コイ ル10,11に検出回路の発振器から交流電圧を印加すると、例えば図4中に二 点鎖線で示す如く、該各コイル10,11から磁束が発生する。そして、この磁 束は、各コア部材6,7からエアギャップδを介して磁歪シャフト2内に侵入し 、該磁歪シャフト2の表面を各スリット溝4,5に沿って流れつつ、磁歪シャフ ト2からエアギャップδを介してコア部材6,7内に還流し、これにより図5に 示す磁気回路15が形成される。ここで、各コイル10,11の自己インダクタ ンスLは、各磁気抵抗R1 〜R5 を合成した総磁気抵抗をRt、コイル巻数をN とすると、The magnetostrictive torque sensor according to the prior art has the above-described configuration. When an AC voltage is applied to the coils 10 and 11 from the oscillator of the detection circuit, for example, as shown by a chain double-dashed line in FIG. Magnetic flux is generated from each of the coils 10 and 11. Then, this magnetic flux enters the magnetostrictive shaft 2 from the core members 6 and 7 through the air gap δ and flows along the slit grooves 4 and 5 on the surface of the magnetostrictive shaft 2, while the magnetostrictive shaft 2 is being moved. It flows back into the core members 6 and 7 from 2 through the air gap δ, whereby the magnetic circuit 15 shown in FIG. 5 is formed. Here, the self-inductance L of each coil 10, 11 is Rt and the number of coil turns is N, where Rt is the total magnetic resistance obtained by combining the magnetic resistances R1 to R5.

【0011】[0011]

【数2】 L=N2 /Rt として求めることができる。## EQU00002 ## It can be obtained as L = N2 / Rt.

【0012】 また、発振器の発振周波数が高くなると、いわゆる表皮効果が生じ、磁歪シャ フト2内の磁束は、磁歪シャフト2の表面から下記数3で求められる所定の厚さ 寸法Sの範囲内を集中的に流れるようになる。Further, when the oscillation frequency of the oscillator becomes high, a so-called skin effect occurs, and the magnetic flux in the magnetostrictive shaft 2 falls within a predetermined thickness dimension S range obtained from the surface of the magnetostrictive shaft 2 by the following mathematical formula 3. It will flow intensively.

【0013】[0013]

【数3】 但し、α:導電率 ω:角周波数[Equation 3] Where α: conductivity ω: angular frequency

【0014】 そして、磁歪シャフト2の一端側に図3に示す如く、反時計方向のトルクTが 加えられると、一側スリット溝4に沿って引っ張り応力+σが発生すると共に、 他側スリット溝5に沿って圧縮応力−σが発生する。これにより、一側スリット 4側の磁歪シャフト2の透磁率μは引っ張り応力+σにより大きくなってシャフ ト内磁路15Eの磁気抵抗R5 が減少し、一方、他側スリット5側の透磁率μは 圧縮応力−σにより小さくなって磁気抵抗R5 が大きくなる。この結果、一側コ イル10は総磁気抵抗Rtが小さくなって自己インダクタンスLが増大し、一方 、他側コイル11は総磁気抵抗Rtが大きくなって自己インダクタンスLが減少 するため、ブリッジ回路の平衡が崩れて差動増幅器にトルクTに応じた出力電圧 が現われる。When a counterclockwise torque T is applied to one end side of the magnetostrictive shaft 2 as shown in FIG. 3, tensile stress + σ is generated along the one side slit groove 4 and the other side slit groove 5 is generated. A compressive stress −σ is generated along the line. As a result, the magnetic permeability μ of the magnetostrictive shaft 2 on the one side slit 4 side increases due to the tensile stress + σ, and the magnetic resistance R5 of the in-shutter magnetic path 15E decreases, while the magnetic permeability μ on the other side slit 5 side decreases. It becomes smaller due to the compressive stress −σ, and the magnetic resistance R5 becomes larger. As a result, the total magnetic resistance Rt of the one-side coil 10 decreases and the self-inductance L increases, while the other side coil 11 increases the total magnetic resistance Rt and the self-inductance L of the other coil 11 decreases. The balance is lost and an output voltage corresponding to the torque T appears in the differential amplifier.

【0015】 また、これとは逆に、磁歪シャフト2の一端側に時計方向のトルクを加えたと きは、一側スリット溝4に沿って圧縮応力−σが生じて透磁率μが小さくなり、 他側スリット溝5に沿って引っ張り応力+σが生じて透磁率μが大きくなるから 、一側コイル10の自己インダクタンスLが減少し、他側コイル11の自己イン ダクタンスLが増大して、差動増幅器からこの逆向きのトルクに応じた電圧が出 力される。On the contrary, when a clockwise torque is applied to the one end side of the magnetostrictive shaft 2, a compressive stress −σ is generated along the one side slit groove 4 to reduce the magnetic permeability μ, Since tensile stress + σ is generated along the other side slit groove 5 and the magnetic permeability μ increases, the self-inductance L of the one side coil 10 decreases and the self-inductance L of the other side coil 11 increases, resulting in a differential A voltage corresponding to this reverse torque is output from the amplifier.

【0016】[0016]

【考案が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the device]

ところで、上述した従来技術による磁歪式トルクセンサでは、各コイル10, 11に交流電圧を印加して磁束を生じせしめ、各コア部材6,7、エアギャップ δ、磁歪シャフト2に亘る磁気回路15を形成し、外部から伝達されたトルクに よりシャフト内磁路15Eの磁気抵抗R5 が変化するのを利用して、このトルク を検出している。しかし、各コア部材6,7の各脚部6B,7Bからエアギャッ プδを介して磁歪シャフト2内に侵入した磁束は、その全てがシャフト内磁路1 5Eを流れる訳ではなく、図4中に点線で示す如く、その一部は各スリット溝4 ,5に沿って流れずに、磁歪シャフト2からエアギャップδ内に飛び出して洩れ 磁束となり、シャフト内磁路15Eをバイパスするシャフト外磁路15Dを形成 してしまう。 By the way, in the above-described conventional magnetostrictive torque sensor, an AC voltage is applied to each coil 10 and 11 to generate a magnetic flux, and the magnetic circuit 15 extending over each core member 6 and 7, the air gap δ, and the magnetostrictive shaft 2 is generated. This torque is detected by utilizing the fact that the magnetic resistance R5 of the in-shaft magnetic path 15E changes due to the torque generated and transmitted from the outside. However, the magnetic flux that has entered the magnetostrictive shaft 2 from the legs 6B and 7B of the core members 6 and 7 via the air gap δ does not all flow in the magnetic path 15E in the shaft. As shown by the dotted line in FIG. 3, a part of the magnetic flux does not flow along the slit grooves 4 and 5 but jumps out of the magnetostrictive shaft 2 into the air gap δ to form a leakage magnetic flux, which bypasses the internal magnetic path 15E of the shaft. 15D will be formed.

【0017】 このため、上述した従来技術によるものでは、シャフト内磁路15Eを流れる 磁束が減少してしまい、これによりトルクの検出感度が大幅に低下するばかりか 、トルク検出信号が小さくなるため、車両の振動等によって生じるノイズの影響 を受け易くなり、検出精度や信頼性が大幅に低下するという問題がある。Therefore, according to the above-described conventional technique, the magnetic flux flowing through the in-shaft magnetic path 15E is reduced, which not only significantly reduces the torque detection sensitivity but also reduces the torque detection signal. There is a problem in that it is easily affected by noise generated by vehicle vibrations, etc., and detection accuracy and reliability are greatly reduced.

【0018】 本考案は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、磁歪シャフト内に侵 入した磁束が外部に飛び出して洩れ磁束となるのを防止し、トルクの検出感度を 向上できるようにした磁歪式トルクセンサを提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and prevents the magnetic flux that has entered the magnetostrictive shaft from leaking out and becoming a leakage magnetic flux, so that the torque detection sensitivity can be improved. An object of the present invention is to provide a magnetostrictive torque sensor.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

上述した課題を解決するために、第1の考案が採用する構成の特徴は、磁歪シ ャフトの外周側に、コア部材の各脚部の間に位置して皮膜層を設け、該皮膜層は 非磁性材料から形成したことにある。 In order to solve the above problems, the feature of the configuration adopted by the first invention is that a coating layer is provided on the outer peripheral side of the magnetostrictive shaft between each leg of the core member, and the coating layer is It is made of a non-magnetic material.

【0020】 また、第2の考案が採用する構成の特徴は、磁歪シャフトの外周側に、コア部 材の各脚部の間に位置して皮膜層を設け、該皮膜層は導電性材料から形成したこ とにある。The feature of the configuration adopted by the second invention is that a coating layer is provided on the outer peripheral side of the magnetostrictive shaft between each leg of the core member, and the coating layer is made of a conductive material. It has been formed.

【0021】[0021]

【作用】[Action]

第1の考案の構成により、非磁性材料からなる皮膜層は、コア部材の各脚部か ら磁歪シャフト内に侵入した磁束が外部に飛び出すのを阻止し、洩れ磁束の発生 を防止することができる。 With the configuration of the first invention, the coating layer made of a non-magnetic material prevents the magnetic flux that has entered the magnetostrictive shaft from each leg of the core member from jumping out and prevents the generation of leakage magnetic flux. it can.

【0022】 また、第2の考案の構成により、コア部材の各脚部から磁歪シャフト内に侵入 した磁束が、該磁歪シャフトから飛び出して導電性材料からなる皮膜層に侵入す ると、該皮膜層内にうず電流が発生し、これにより、この磁束を低減して洩れ磁 束の発生を防止することができる。According to the structure of the second invention, when the magnetic flux that has entered the magnetostrictive shaft from each leg of the core member jumps out of the magnetostrictive shaft and enters the coating layer made of a conductive material, the coating film is formed. Eddy currents are generated in the layers, which can reduce this magnetic flux and prevent the generation of leakage flux.

【0023】[0023]

【実施例】【Example】

以下、本考案の実施例を図1および図2に基づき説明する。なお、実施例では 前述した従来技術と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するも のとする。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. In the embodiments, the same components as those of the above-described conventional technique are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0024】 図中、21,21は各コア部材6,7の各脚部6B,7B間にそれぞれ位置し 、各スリット溝4,5を覆うようにして磁歪シャフト2の外周側に設けられた筒 状の皮膜層を示し、該各皮膜層21は、空気よりも低い透磁率μを有する非磁性 で、かつ導電性を有する例えば銅、アルミニウム、金、銀等の材料から所定の長 さ寸法Lと厚さ寸法tをもって形成されている。In the figure, reference numerals 21 and 21 are located between the leg portions 6 B and 7 B of the core members 6 and 7, respectively, and are provided on the outer peripheral side of the magnetostrictive shaft 2 so as to cover the slit grooves 4 and 5. A cylindrical coating layer is shown, and each coating layer 21 is a non-magnetic material having a magnetic permeability μ lower than that of air and a conductive material such as copper, aluminum, gold, silver, etc. It is formed with L and a thickness t.

【0025】 ここで、前記長さ寸法Lは、各コア部材6,7の各脚部6B,7Bからエアギ ャップδを介して磁歪シャフト2内に磁束が侵入するのを許すべく、該各脚部6 B間,7B間の長さ寸法とほぼ等しくなるように形成され、また、前記厚さ寸法 tは、各皮膜層21が各コイルボビン8,9に摺接するのを防止すべく、エアギ ャップδよりも小さくなるように形成されている。Here, the length dimension L is set to allow the magnetic flux to enter the magnetostrictive shaft 2 from the legs 6B and 7B of the core members 6 and 7 via the air gap δ. The air gap is formed so as to be substantially equal to the length between the portions 6B and 7B, and the thickness t is set so as to prevent the film layers 21 from slidingly contacting the coil bobbins 8 and 9. It is formed to be smaller than δ.

【0026】 本実施例による磁歪式トルクセンサは上述の如き構成を有するもので、その基 本的な作動については従来技術によるものと格別差異はない。The magnetostrictive torque sensor according to the present embodiment has the above-described configuration, and its basic operation is not significantly different from that of the conventional art.

【0027】 然るに、本実施例による磁歪式トルクセンサでは、磁歪シャフト2の外周側に 、各コア部材6,7の各脚部6B,7B間に位置して、各スリット溝4,5を覆 う筒状の皮膜層21,21を設け、該各皮膜層21を空気よりも透磁率μの低い 非磁性で、かつ導電性を有する銅、アルミニウム、金、銀等の材料から形成する 構成としたから、以下の効果を奏する。However, in the magnetostrictive torque sensor according to the present embodiment, the slit grooves 4 and 5 are located on the outer peripheral side of the magnetostrictive shaft 2 between the leg portions 6B and 7B of the core members 6 and 7, respectively. The cylindrical coating layers 21 and 21 are provided, and each coating layer 21 is formed of a material such as copper, aluminum, gold, or silver which has a magnetic permeability μ lower than that of air and is nonmagnetic and has conductivity. Therefore, the following effects are achieved.

【0028】 第1に、各皮膜層21は非磁性であるから、該各皮膜層21によって、各脚部 6B,7Bから磁歪シャフト2内に侵入した磁束が外部(エアギャップδ内)に 飛び出すのを阻止して効果的に遮蔽することができ、エアギャップδ内に洩れ磁 束が生じるのを防止して、磁気回路15のシャフト外磁路15Dを流れる磁束を 大幅に低減できる。この結果、磁歪シャフト2内を流れる磁束が低下するのを防 止でき、トルクの検出感度を大幅に高めて、検出精度や信頼性を向上することが できる。First, since each coating layer 21 is non-magnetic, the magnetic flux that has entered the magnetostrictive shaft 2 from each leg 6B, 7B is ejected to the outside (in the air gap δ) by each coating layer 21. Can be effectively shielded by preventing the magnetic flux from leaking, the leakage magnetic flux from being generated in the air gap δ, and the magnetic flux flowing in the shaft outer magnetic path 15D of the magnetic circuit 15 can be greatly reduced. As a result, it is possible to prevent the magnetic flux flowing in the magnetostrictive shaft 2 from decreasing, greatly improve the torque detection sensitivity, and improve the detection accuracy and reliability.

【0029】 第2に、各皮膜層21は導電性を有するから、磁歪シャフト2内の磁束が該各 皮膜層21内に侵入した場合でも、この磁束をうず電流損によって効果的に低減 することができ、洩れ磁束が発生するのを防止して、トルクの検出感度等を大幅 に向上できる。さらに、前記数3に示す如く、導電率αが高くなると、表皮効果 の生じる範囲、即ち、表面からの厚さ寸法Sは小さくなるから、各皮膜層21に よって、従来技術で述べた厚さ寸法Sよりも小さい厚さ寸法S1 (S1 <S)を 効果的に得ることができる。この結果、磁歪シャフト2内を流れる磁束の密度を 向上することができ、より一層、トルクの検出感度を向上することができる。Secondly, since each coating layer 21 has conductivity, even if the magnetic flux inside the magnetostrictive shaft 2 penetrates into each coating layer 21, this magnetic flux can be effectively reduced by eddy current loss. As a result, leakage magnetic flux can be prevented from being generated, and torque detection sensitivity can be greatly improved. Further, as shown in the above mathematical expression 3, when the conductivity α becomes higher, the range in which the skin effect occurs, that is, the thickness dimension S from the surface becomes smaller. A thickness dimension S1 (S1 <S) smaller than the dimension S can be effectively obtained. As a result, the density of magnetic flux flowing in the magnetostrictive shaft 2 can be improved, and the torque detection sensitivity can be further improved.

【0030】 なお、前記実施例では、各皮膜層21は、各スリット溝4,5を覆うようにし て筒状に形成するものとして述べたが、本考案はこれに限らず、例えば図2に示 す変形例の如く、各皮膜層31に各スリット溝4,5と対応する突部31Aをそ れぞれ形成し、該各突部31Aを各スリット溝4,5内に嵌合して設ける構成と してもよい。この場合には、磁歪シャフト2内を流れる磁束が各スリット溝4, 5内に侵入して、磁路長が短くなるのを効果的に防止できるから、より一層、ト ルクの検出感度や検出精度を向上することができる。In the above-mentioned embodiment, each coating layer 21 is described as being formed in a cylindrical shape so as to cover each slit groove 4 and 5, but the present invention is not limited to this, and for example, FIG. As shown in the modified example, each film layer 31 is formed with a projection 31A corresponding to each slit groove 4 and 5, and each projection 31A is fitted into each slit groove 4 and 5. It may be provided. In this case, it is possible to effectively prevent the magnetic flux flowing in the magnetostrictive shaft 2 from entering the slit grooves 4 and 5 and shortening the magnetic path length. The accuracy can be improved.

【0031】 また、前記実施例では、各皮膜層21は、銅、アルミニウム、金、銀等の空気 よりも透磁率μが低い非磁性で、かつ導電性を有する材料から形成するものとし て述べたが、これに替えて、例えば非磁性による磁気遮蔽効果のみを必要とする 場合は、石英ガラス等の導電性のない非磁性材料から形成してもよい。In addition, in the above-mentioned embodiments, each coating layer 21 is described as being formed from a material such as copper, aluminum, gold, and silver which is non-magnetic and has conductivity lower than that of air and which is electrically conductive. However, instead of this, for example, when only the magnetic shielding effect due to non-magnetism is required, it may be formed from a non-magnetic material having no conductivity such as quartz glass.

【0032】 また、前記実施例では、2コイル式の磁歪式トルクセンサを例に挙げて説明し たが、本考案はこれに限らず、例えば4コイル式の磁歪式トルクセンサに用いて もよい。Further, in the above-described embodiment, the two-coil type magnetostrictive torque sensor has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and may be used, for example, in a four-coil type magnetostrictive torque sensor. ..

【0033】 さらに、前記実施例では、自動車用エンジンのトルク検出に用いた場合を例に 挙げて説明したが、電動モータの回転軸のトルク等の他のトルク検出にも用いる ことができる。Further, in the above-described embodiment, the case where it is used for the torque detection of the automobile engine has been described as an example, but it can be used for other torque detection such as the torque of the rotating shaft of the electric motor.

【0034】[0034]

【考案の効果】[Effect of the device]

以上詳述した如く、第1の考案によれば、非磁性材料からなる皮膜層は、コア 部材の各脚部から磁歪シャフト内に侵入した磁束が外部に飛び出すのを阻止する ことができる。この結果、磁歪シャフト内の磁束が外部に飛び出して洩れ磁束と なるのを効果的に防止でき、該磁歪シャフト内を流れる磁束が低下するのを防止 し、トルクの検出感度を高めて、検出精度や信頼性を向上できる。 As described in detail above, according to the first invention, the coating layer made of the non-magnetic material can prevent the magnetic flux that has entered the magnetostrictive shaft from each leg of the core member from jumping out. As a result, it is possible to effectively prevent the magnetic flux in the magnetostrictive shaft from leaking out and becoming a leakage magnetic flux, prevent the magnetic flux flowing in the magnetostrictive shaft from decreasing, enhance the torque detection sensitivity, and improve the detection accuracy. And reliability can be improved.

【0035】 また、第2の考案によれば、コア部材の各脚部から磁歪シャフト内に侵入した 磁束が、該磁歪シャフトから飛び出して導電性材料からなる皮膜層に侵入すると 、該皮膜層内にうず電流が発生し、これにより、この磁束を低減して洩れ磁束の 発生を防止することができる。この結果、前記第1の考案とほぼ同様に、トルク の検出感度、検出精度等を向上することができる。さらに、導電率が高くなると 、表皮効果の生じる範囲が小さくなるから、磁歪シャフト内を流れる磁束の密度 を向上することができ、より一層トルクの検出感度を向上できる。According to the second invention, when the magnetic flux that has entered the magnetostrictive shaft from each leg of the core member jumps out of the magnetostrictive shaft and enters the coating layer made of a conductive material, the inside of the coating layer An eddy current is generated, which reduces this magnetic flux and prevents the generation of leakage magnetic flux. As a result, it is possible to improve the torque detection sensitivity, the torque detection accuracy, and the like, as in the first device. Further, as the conductivity increases, the range in which the skin effect occurs is reduced, so that the density of the magnetic flux flowing in the magnetostrictive shaft can be improved, and the torque detection sensitivity can be further improved.

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

【図1】本考案の実施例による磁歪式トルクセンサの要
部を拡大して示す縦断面図である。
FIG. 1 is an enlarged longitudinal sectional view showing a main part of a magnetostrictive torque sensor according to an embodiment of the present invention.

【図2】本考案の変形例による磁歪式トルクセンサの要
部を拡大して示す縦断面図である。
FIG. 2 is an enlarged vertical cross-sectional view showing an essential part of a magnetostrictive torque sensor according to a modified example of the present invention.

【図3】従来技術による磁歪式トルクセンサを示す縦断
面図である。
FIG. 3 is a vertical sectional view showing a magnetostrictive torque sensor according to a conventional technique.

【図4】図3中の要部を拡大して示す縦断面図である。FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing an enlarged main part in FIG.

【図5】コア部材、磁歪シャフト等に形成される磁気回
路を示す回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a magnetic circuit formed on a core member, a magnetostrictive shaft, and the like.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ケーシング 2 磁歪シャフト 6 一側コア部材 6B,7B 脚部 7 他側コア部材 8 一側コイルボビン 9 他側コイルボビン 10 一側コイル(励磁および検出コイル) 11 他側コイル(励磁および検出コイル) 21 皮膜層 1 Casing 2 Magnetostrictive shaft 6 One side core member 6B, 7B Leg part 7 Other side core member 8 One side coil bobbin 9 Other side coil bobbin 10 One side coil (excitation and detection coil) 11 Other side coil (excitation and detection coil) 21 Coating layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 狩野 英樹 群馬県伊勢崎市粕川町1671番地1 日本電 子機器株式会社内 (72)考案者 上岡 秀樹 群馬県伊勢崎市粕川町1671番地1 日本電 子機器株式会社内 (72)考案者 小林 信章 群馬県伊勢崎市粕川町1671番地1 日本電 子機器株式会社内 (72)考案者 保科 敦巳 群馬県伊勢崎市粕川町1671番地1 日本電 子機器株式会社内 (72)考案者 片平 洋一 群馬県伊勢崎市粕川町1671番地1 日本電 子機器株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Hideki Kano Inventor Hideki Kanogawa, Isesaki-shi, Gunma 1167-1 Nippon Electric Equipment Co., Ltd. Incorporated (72) Inventor Nobuaki Kobayashi 1671, Kasukawa-cho, Isesaki-shi, Gunma Nippon Electric Equipment Co., Ltd. (72) Inventor Atsumi Hoshina 1671, Kasukawa-cho, Isesaki-shi, Gunma Prefecture (72) Yoichi Katahira, Inventor Yoichi Katahira 167-1 Kasukawa-cho, Isesaki-shi, Gunma Nippon Electric Equipment Co., Ltd.

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】 筒状のケーシングと、該ケーシング内に
回転自在に配設された磁歪シャフトと、該磁歪シャフト
の外周側を取り囲むように前記ケーシング内に設けら
れ、両端側に径方向内向きに伸長する環状の脚部が形成
されたコア部材と、該コア部材の内周側に設けられたコ
イルボビンと、前記磁歪シャフトに作用するトルクを電
気信号として検出すべく、該コイルボビンに巻回された
少なくとも一対の励磁および検出コイルとからなる磁歪
式トルクセンサにおいて、前記磁歪シャフトの外周側に
は、前記コア部材の各脚部の間に位置して皮膜層を設
け、該皮膜層は非磁性材料から形成したことを特徴とす
る磁歪式トルクセンサ。
1. A cylindrical casing, a magnetostrictive shaft rotatably arranged in the casing, a magnetostrictive shaft provided in the casing so as to surround an outer peripheral side of the magnetostrictive shaft, and radially inward facing both ends. In order to detect a torque acting on the magnetostrictive shaft as an electric signal, a core member formed with an annular leg portion extending in the direction of the core member, a coil bobbin provided on the inner peripheral side of the core member, and wound around the coil bobbin. In a magnetostrictive torque sensor including at least a pair of excitation and detection coils, a coating layer is provided on the outer peripheral side of the magnetostrictive shaft between the legs of the core member, and the coating layer is nonmagnetic. A magnetostrictive torque sensor characterized by being formed of a material.
【請求項2】 筒状のケーシングと、該ケーシング内に
回転自在に配設された磁歪シャフトと、該磁歪シャフト
の外周側を取り囲むように前記ケーシング内に設けら
れ、両端側に径方向内向きに伸長する環状の脚部が形成
されたコア部材と、該コア部材の内周側に設けられたコ
イルボビンと、前記磁歪シャフトに作用するトルクを電
気信号として検出すべく、該コイルボビンに巻回された
少なくとも一対の励磁および検出コイルとからなる磁歪
式トルクセンサにおいて、前記磁歪シャフトの外周側に
は、前記コア部材の各脚部の間に位置して皮膜層を設
け、該皮膜層は導電性材料から形成したことを特徴とす
る磁歪式トルクセンサ。
2. A tubular casing, a magnetostrictive shaft rotatably disposed in the casing, a magnetostrictive shaft provided in the casing so as to surround an outer peripheral side of the magnetostrictive shaft, and radially inward facing both ends. In order to detect a torque acting on the magnetostrictive shaft as an electric signal, a core member formed with an annular leg portion extending in the direction of the core member, a coil bobbin provided on the inner peripheral side of the core member, and wound around the coil bobbin. In a magnetostrictive torque sensor consisting of at least a pair of excitation and detection coils, a coating layer is provided on the outer peripheral side of the magnetostrictive shaft between the leg portions of the core member, and the coating layer is conductive. A magnetostrictive torque sensor characterized by being formed of a material.
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