JPH0718766B2 - 磁気ひずみ検出形トルクセンサ - Google Patents
磁気ひずみ検出形トルクセンサInfo
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- JPH0718766B2 JPH0718766B2 JP60100873A JP10087385A JPH0718766B2 JP H0718766 B2 JPH0718766 B2 JP H0718766B2 JP 60100873 A JP60100873 A JP 60100873A JP 10087385 A JP10087385 A JP 10087385A JP H0718766 B2 JPH0718766 B2 JP H0718766B2
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-
- 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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- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、磁気ひずみ効果を用いたトルクセンサに関す
るものである。
るものである。
従来の技術 磁気ひずみ効果に基づくトルクの検出原理は、トルク伝
達用部材の軸方向に対して±45度の角度で発生する応力
によって、トルク伝達用部材の軸方向＋45度と−45度で
は透磁率に差が生じることを利用したものである。
達用部材の軸方向に対して±45度の角度で発生する応力
によって、トルク伝達用部材の軸方向＋45度と−45度で
は透磁率に差が生じることを利用したものである。
従来、この透磁率の差を非接触で検出する方法として
は、文献（O.Dahle:ASEA Journal Vol.33,p.23,1960）
に見られるような励磁用磁芯と検出用磁芯から成る磁気
ブリッジ回路を用いたトルクセンサが実用化されてい
た。
は、文献（O.Dahle:ASEA Journal Vol.33,p.23,1960）
に見られるような励磁用磁芯と検出用磁芯から成る磁気
ブリッジ回路を用いたトルクセンサが実用化されてい
た。
発明が解決しようとする問題点 上述したように、励磁用磁芯と検出用磁芯とから成る磁
気ブリッジ回路を用いたトルクセンサによると、その形
状が大きく、かつ構造も複雑であるという問題があっ
た。
気ブリッジ回路を用いたトルクセンサによると、その形
状が大きく、かつ構造も複雑であるという問題があっ
た。
そこで、本発明は、上記問題を解決し得る磁気ひずみ検
出形トルクセンサを提供することを目的とする。
出形トルクセンサを提供することを目的とする。
問題を解決するための手段 上記問題を解決するため、本発明の磁気ひずみ検出形ト
ルクセンサは、磁気ひずみ効果を有するトルク伝達用部
材と、このトルク伝達用部材の外周に、かつそのトルク
伝達軸心に垂直な断面に対して所定の傾斜角度を有する
ように巻き付けられた第１検出コイル、およびこの第１
検出コイルに差動接続されるとともに第１検出コイルと
反対方向に、上記断面に対して所定の傾斜角度を有する
ように巻き付けられた第２検出コイルと、上記両検出コ
イルが作る２つの交差部の内、いずれかの交差部の内側
に、トルクを受けないように配置された磁束通路部材
と、磁気トルク伝達軸心に垂直な断面と平行な方向で、
トルク伝達用部材に巻き付けられた交流励磁コイルと、
この交流励磁コイルに交流電源を供給する交流励磁電源
と、上記両検出コイルからの出力を、交流励磁電源の一
部を使用して同期整流する同期整流回路とから構成した
ものである。
ルクセンサは、磁気ひずみ効果を有するトルク伝達用部
材と、このトルク伝達用部材の外周に、かつそのトルク
伝達軸心に垂直な断面に対して所定の傾斜角度を有する
ように巻き付けられた第１検出コイル、およびこの第１
検出コイルに差動接続されるとともに第１検出コイルと
反対方向に、上記断面に対して所定の傾斜角度を有する
ように巻き付けられた第２検出コイルと、上記両検出コ
イルが作る２つの交差部の内、いずれかの交差部の内側
に、トルクを受けないように配置された磁束通路部材
と、磁気トルク伝達軸心に垂直な断面と平行な方向で、
トルク伝達用部材に巻き付けられた交流励磁コイルと、
この交流励磁コイルに交流電源を供給する交流励磁電源
と、上記両検出コイルからの出力を、交流励磁電源の一
部を使用して同期整流する同期整流回路とから構成した
ものである。
作用 上記の構成において、トルクを検出する場合、交流励磁
コイルに交流電源を作用させると、互いに傾斜して設け
られた２個の検出コイルに、トルクにより発生した引張
応力および圧縮応力に応じた電圧が発生する。そして、
これら両検出コイルに発生した電圧の差が同期整流回路
に入力され、ここで作用したトルクが検出される。
コイルに交流電源を作用させると、互いに傾斜して設け
られた２個の検出コイルに、トルクにより発生した引張
応力および圧縮応力に応じた電圧が発生する。そして、
これら両検出コイルに発生した電圧の差が同期整流回路
に入力され、ここで作用したトルクが検出される。
実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明する。
本発明の要旨は、トルク伝達用部材上に生じる磁気ひず
みを利用することによって、トルク伝達用部材に所定の
傾斜角度を持たせて巻いた２個の検出コイル、およびト
ルクを受けないようにかつこの２個の検出コイルの交差
部に配置された磁束通路部材を使用して、トルクを高感
度に検出するものである。
みを利用することによって、トルク伝達用部材に所定の
傾斜角度を持たせて巻いた２個の検出コイル、およびト
ルクを受けないようにかつこの２個の検出コイルの交差
部に配置された磁束通路部材を使用して、トルクを高感
度に検出するものである。
以下、第１図および第２図に基づき詳細に説明する。
トルク伝達用部材１に生じる磁気ひずみ効果はトルク伝
達軸心に＋45度の方向で透磁率を大きくするよう作用す
るならば、−45度の方向で透磁率を小さくするよう作用
する。したがって、交流励磁コイル５によって作られた
トルク伝達用部材１上の磁束のうち、トルク伝達軸心に
垂直な断面に対して所定の傾斜角度Ａを持たせて巻いた
第１および第２検出コイル2,3に交差する磁束は、両検
出コイル2,3の作る２つの交差部の内、一方の交差部８
付近に着目すれば、＋Ａ度の角度で設けられた一方の検
出コイルでは減少するが、−Ａ度の傾斜角度で設けられ
た他方の検出コイルでは増加する。そして、他方の交差
部９付近では同じだけの磁束が逆の増減となる。このた
め、単に傾斜角度を持たせてコイルを巻いただけではト
ルク伝達用部材を一周すると、検出コイル２または３に
交差する磁束はトルクによる増減がなくなる。
達軸心に＋45度の方向で透磁率を大きくするよう作用す
るならば、−45度の方向で透磁率を小さくするよう作用
する。したがって、交流励磁コイル５によって作られた
トルク伝達用部材１上の磁束のうち、トルク伝達軸心に
垂直な断面に対して所定の傾斜角度Ａを持たせて巻いた
第１および第２検出コイル2,3に交差する磁束は、両検
出コイル2,3の作る２つの交差部の内、一方の交差部８
付近に着目すれば、＋Ａ度の角度で設けられた一方の検
出コイルでは減少するが、−Ａ度の傾斜角度で設けられ
た他方の検出コイルでは増加する。そして、他方の交差
部９付近では同じだけの磁束が逆の増減となる。このた
め、単に傾斜角度を持たせてコイルを巻いただけではト
ルク伝達用部材を一周すると、検出コイル２または３に
交差する磁束はトルクによる増減がなくなる。
そこで、他方の交差部９付近においては、検出コイル2,
3とトルク伝達用部材１との間に、トルクを受けない磁
束通路部材（透磁率の高い物質により構成されたもの
で、磁気遮蔽を行うもの）４を配置し、交流励磁コイル
５によって作られる磁束が一方の交差部８でのみ磁気ひ
ずみ効果を受けるようにされている。
3とトルク伝達用部材１との間に、トルクを受けない磁
束通路部材（透磁率の高い物質により構成されたもの
で、磁気遮蔽を行うもの）４を配置し、交流励磁コイル
５によって作られる磁束が一方の交差部８でのみ磁気ひ
ずみ効果を受けるようにされている。
また、トルク伝達用部材１のトルク伝達軸心に垂直な断
面における円周部において、磁束通路部材４の円周方向
における長さと、磁束通路部材４が配置されていない部
分の円周方向の長さとが、互いに異なるようにされてい
る。
面における円周部において、磁束通路部材４の円周方向
における長さと、磁束通路部材４が配置されていない部
分の円周方向の長さとが、互いに異なるようにされてい
る。
こうすることによって、磁気ひずみ、すなわちトルクを
検出することができる。また、検出感度を大きくするた
め、第１および第２検出コイル2,3は差動接続とし、同
期整流回路７で同期整流を行う。なお、傾斜角度Ａは45
度前後で検出感度が最大となる。
検出することができる。また、検出感度を大きくするた
め、第１および第２検出コイル2,3は差動接続とし、同
期整流回路７で同期整流を行う。なお、傾斜角度Ａは45
度前後で検出感度が最大となる。
また、そのトルク検出原理から、トルク伝達用部材１の
同じ磁気ひずみ効果を持つすべての位置で同じようにト
ルクを検出できるから、傾斜角度Ａを持たせて巻く検出
コイル2,3は幾何学的に交差させる必要はなく、トルク
伝達用部材１上で、互いに離して（分離させて）、配置
してもよい。なお、この場合には、各検出コイルに応じ
て、交流励磁コイルが配置される。
同じ磁気ひずみ効果を持つすべての位置で同じようにト
ルクを検出できるから、傾斜角度Ａを持たせて巻く検出
コイル2,3は幾何学的に交差させる必要はなく、トルク
伝達用部材１上で、互いに離して（分離させて）、配置
してもよい。なお、この場合には、各検出コイルに応じ
て、交流励磁コイルが配置される。
さらに、各検出コイル2,3とトルク伝達用部材１とが感
応する交差部８はトルクを受けない磁束通路部材が存在
しない部分であるから、トルク伝達用部材の軸心中心か
ら外周（軸周）を見ると、両検出コイル2,3がそのまま
見えるような状態となる。
応する交差部８はトルクを受けない磁束通路部材が存在
しない部分であるから、トルク伝達用部材の軸心中心か
ら外周（軸周）を見ると、両検出コイル2,3がそのまま
見えるような状態となる。
そこで、外周上で両検出コイル2,3が交互に見えたり見
えなかったりする構造を考え、第３図に示すように、見
えている部分において、両検出コイル2,3同士を交差さ
せ、しかもトルク伝達軸心に対する検出コイル2,3の傾
斜が磁気ひずみ効果の極性に関して同じにすれば、上述
したように、トルクを検出することができる。この場合
は、外周上で見えている部分がｎ（自然数）カ所あれ
ば、2nヶ所の交差部ができることになる。
えなかったりする構造を考え、第３図に示すように、見
えている部分において、両検出コイル2,3同士を交差さ
せ、しかもトルク伝達軸心に対する検出コイル2,3の傾
斜が磁気ひずみ効果の極性に関して同じにすれば、上述
したように、トルクを検出することができる。この場合
は、外周上で見えている部分がｎ（自然数）カ所あれ
ば、2nヶ所の交差部ができることになる。
また、第４図（ａ）および（ｂ）に、交差部が２（ｎ＝
１）の場合、および第４図（Ｃ）に４（ｎ＝２）の場合
について、各コイルを、その軸周長Ｌに亘って展開した
図を示す。なお、第４図（ｂ）は、交差部が２の場合
で、かつその交差部の位置が（ａ）のものよりずれてい
る場合を示す。
１）の場合、および第４図（Ｃ）に４（ｎ＝２）の場合
について、各コイルを、その軸周長Ｌに亘って展開した
図を示す。なお、第４図（ｂ）は、交差部が２の場合
で、かつその交差部の位置が（ａ）のものよりずれてい
る場合を示す。
発明の効果 以上のように本発明の構成によると、磁気ひずみ効果を
有するトルク伝達用部材の外周に、その軸心と垂直な断
面に対して、所定の傾斜角度でもって互いに対称な方向
で、２個の検出コイルを巻き付けるとともに、この両検
出コイルを差動接続し、かつ両検出コイルの交差部のい
ずれかの部分に、磁束通路部材を配置したので、簡単な
構成でありながら、トルク伝達用部材に作用するトルク
を、正確に検出することができる。
有するトルク伝達用部材の外周に、その軸心と垂直な断
面に対して、所定の傾斜角度でもって互いに対称な方向
で、２個の検出コイルを巻き付けるとともに、この両検
出コイルを差動接続し、かつ両検出コイルの交差部のい
ずれかの部分に、磁束通路部材を配置したので、簡単な
構成でありながら、トルク伝達用部材に作用するトルク
を、正確に検出することができる。
第１図は本発明の一実施例のトルクセンサにおける検出
コイルの巻き付け状態を示す要部斜視図、第２図は同実
施例のトルクセンサの電気系統図、第３図は両検出コイ
ルの交差部を多数設けたトルクセンサの要部斜視図、第
４図は検出コイルの交差部の配置状態および交差部の変
形例を示す展開図である。 １……トルク伝達用部材、２……第１検出コイル、３…
…第２検出コイル、４……磁束通路部材、５……交流励
磁コイル、６……交流励磁電源、７……同期整流回路、
8,9……検出コイルの交差部。
コイルの巻き付け状態を示す要部斜視図、第２図は同実
施例のトルクセンサの電気系統図、第３図は両検出コイ
ルの交差部を多数設けたトルクセンサの要部斜視図、第
４図は検出コイルの交差部の配置状態および交差部の変
形例を示す展開図である。 １……トルク伝達用部材、２……第１検出コイル、３…
…第２検出コイル、４……磁束通路部材、５……交流励
磁コイル、６……交流励磁電源、７……同期整流回路、
8,9……検出コイルの交差部。
Claims (4)
- 【請求項１】磁気ひずみ効果を有するトルク伝達用部材
（１）と、このトルク伝達用部材の外周に、かつそのト
ルク伝達軸心に垂直な断面に対して所定の傾斜角度
（Ａ）を有するように巻き付けられた第１検出コイル
（２）、およびこの第１検出コイルに差動接続されると
ともに第１検出コイル（２）と反対方向に、上記断面に
対して所定の傾斜角度（Ａ）を有するように巻き付けら
れた第２検出コイル（３）と、上記両検出コイルが作る
２つの交差部の内、いずれかの交差部の内側に、トルク
を受けないように配置された磁束通路部材（４）と、上
記トルク伝達軸心に垂直な断面と平行な方向で、トルク
伝達用部材に巻き付けられた交流励磁コイル（５）と、
この交流励磁コイルに交流電源を供給する交流励磁電源
（６）と、上記両検出コイルからの出力を、交流励磁電
源の一部を使用して同期整流する同期整流回路（７）と
から構成したことを特徴とする磁気ひずみ検出形トルク
センサ。 - 【請求項２】トルク伝達用部材のトルク伝達軸心に垂直
な断面における円周部において、磁束通路部材の円周方
向における長さと、磁束通路部材が配置されていない部
分の円周方向の長さとが、互いに異なるようにしたこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の磁気ひずみ検
出形トルクセンサ。 - 【請求項３】第１検出コイル（２）と第２検出コイル
（３）とを、トルク伝達軸心方向で、互いに交差するこ
となくずらせて配置させたことを特徴とする特許請求の
範囲第１項または第２項記載の磁気ひずみ検出形トルク
センサ。 - 【請求項４】第１検出コイル（２）と第２検出コイル
（３）とが、2n（ｎは自然数）の交差部を持つように巻
き付けるとともに、磁束通路部材を、上記交差部に１つ
置きとなるように交互に配置したことを特徴とする特許
請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の磁気
ひずみ検出形トルクセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60100873A JPH0718766B2 (ja) | 1985-05-13 | 1985-05-13 | 磁気ひずみ検出形トルクセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60100873A JPH0718766B2 (ja) | 1985-05-13 | 1985-05-13 | 磁気ひずみ検出形トルクセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61258132A JPS61258132A (ja) | 1986-11-15 |
| JPH0718766B2 true JPH0718766B2 (ja) | 1995-03-06 |
Family
ID=14285434
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60100873A Expired - Lifetime JPH0718766B2 (ja) | 1985-05-13 | 1985-05-13 | 磁気ひずみ検出形トルクセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0718766B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005054803A1 (ja) * | 2003-12-05 | 2005-06-16 | Hitachi Cable, Ltd. | 磁歪式トルクセンサ |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE8703418D0 (sv) * | 1987-09-03 | 1987-09-03 | Olsson Konsult Ab | Anordning for beroringsfri uppmetning av pakenningar i en stangformig kropp |
| DE102016205784A1 (de) | 2016-04-07 | 2017-10-12 | Robert Bosch Gmbh | Drehmomenterfassungseinrichtung und Fahrzeug |
| JP7111315B2 (ja) * | 2018-09-06 | 2022-08-02 | 多摩川精機株式会社 | 歪みセンサ構造 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59107229A (ja) * | 1982-12-11 | 1984-06-21 | Nissan Motor Co Ltd | トルク検出装置 |
| JPS6044841A (ja) * | 1983-08-23 | 1985-03-11 | Mitsubishi Electric Corp | トルク検出装置 |
-
1985
- 1985-05-13 JP JP60100873A patent/JPH0718766B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005054803A1 (ja) * | 2003-12-05 | 2005-06-16 | Hitachi Cable, Ltd. | 磁歪式トルクセンサ |
| US7389702B2 (en) | 2003-12-05 | 2008-06-24 | Hitachi Cable, Ltd. | Magnetostrictive torque sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61258132A (ja) | 1986-11-15 |
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