JPH08193894A - 歪検出器 - Google Patents
歪検出器Info
- Publication number
- JPH08193894A JPH08193894A JP2337995A JP2337995A JPH08193894A JP H08193894 A JPH08193894 A JP H08193894A JP 2337995 A JP2337995 A JP 2337995A JP 2337995 A JP2337995 A JP 2337995A JP H08193894 A JPH08193894 A JP H08193894A
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- JP
- Japan
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- yoke
- magnetic
- measured
- shaft
- magnetic film
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 安価で、渦電流損失の小さい、低消費電力の
歪検出器を提供する。 【構成】 応力を受ける被測定軸１と、被測定軸１の表
面に固着された磁性膜２と、磁性膜２の近傍に設けた磁
性膜２を励磁するソレノイド形の励磁コイル３と、磁性
膜２の近傍に設けた磁性膜２に生じる応力に応じた歪に
よる透磁率の変化をインピーダンス変化として検出する
ソレノイド形の検出コイル４と、励磁コイル３と検出コ
イル４とを覆うように設置したリング状のヨーク５とを
備えた歪検出器において、ヨーク５に被測定軸１の軸方
向に貫通し、かつ径方向に伸びる少なくとも１個のスリ
ット５１を設けたものである。
歪検出器を提供する。 【構成】 応力を受ける被測定軸１と、被測定軸１の表
面に固着された磁性膜２と、磁性膜２の近傍に設けた磁
性膜２を励磁するソレノイド形の励磁コイル３と、磁性
膜２の近傍に設けた磁性膜２に生じる応力に応じた歪に
よる透磁率の変化をインピーダンス変化として検出する
ソレノイド形の検出コイル４と、励磁コイル３と検出コ
イル４とを覆うように設置したリング状のヨーク５とを
備えた歪検出器において、ヨーク５に被測定軸１の軸方
向に貫通し、かつ径方向に伸びる少なくとも１個のスリ
ット５１を設けたものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁歪効果を利用して回
転軸や架線などのトルクや張力を検出する歪検出器に関
する。
転軸や架線などのトルクや張力を検出する歪検出器に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電動機や工作機械の回転駆動系の
回転軸や架線などの被測定軸のトルクや張力を非接触で
検出するセンサとして、応力を受ける磁性材の被測定軸
または応力を受ける被測定軸の表面に設けた磁性膜の磁
歪効果を検出する歪検出器が開示されている（例えば、
特開平１−２６０３３２号、特開平５−７２０６４
号）。その構成は、例えば図３に示すと、１は被測定
軸、２は被測定軸の周囲の表面に形成した磁性膜、３は
磁性膜２に空隙を介して対向して被測定軸１の周方向に
巻回したソレノイド形状の励磁コイル、４は磁性膜２の
インピーダンス変化を検出する被測定軸１のソレノイド
形状の検出コイル、５は磁性膜２、励磁コイル３、検出
コイル４を覆うように形成した軟磁性体のヨークであ
る。したがって、外部からの磁気ノイズはヨーク５の外
側を抜けて行くので、磁気ノイズの検出コイル４に与え
る影響は遮蔽される。
回転軸や架線などの被測定軸のトルクや張力を非接触で
検出するセンサとして、応力を受ける磁性材の被測定軸
または応力を受ける被測定軸の表面に設けた磁性膜の磁
歪効果を検出する歪検出器が開示されている（例えば、
特開平１−２６０３３２号、特開平５−７２０６４
号）。その構成は、例えば図３に示すと、１は被測定
軸、２は被測定軸の周囲の表面に形成した磁性膜、３は
磁性膜２に空隙を介して対向して被測定軸１の周方向に
巻回したソレノイド形状の励磁コイル、４は磁性膜２の
インピーダンス変化を検出する被測定軸１のソレノイド
形状の検出コイル、５は磁性膜２、励磁コイル３、検出
コイル４を覆うように形成した軟磁性体のヨークであ
る。したがって、外部からの磁気ノイズはヨーク５の外
側を抜けて行くので、磁気ノイズの検出コイル４に与え
る影響は遮蔽される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来技術で
は、ソレノイド形状の励磁コイル３に交流電流を流す
と、励磁コイル３を覆うヨーク５に交番磁界が発生し、
この交番磁界に基づく誘導起電力がヨーク５に発生す
る。この誘導起電力は、励磁コイル３に流れる電流によ
って発生する磁束を打ち消すような周回方向に渦電流を
発生し、ヨーク５と磁性膜２によって形成される磁路の
磁気抵抗を大きくする。その結果、励磁コイル３に余分
な電圧で余分な電流を流さなければならず、低消費電力
化の妨げとなるという問題があった。また、ヨーク５に
発生する渦電流を低減するために、ヨーク５を絶縁物磁
性体であるフェライトで構成した場合、フェライトの加
工はコストが大きくかかるため、歪検出器が高価なもの
となるという問題があった。。本発明は、安価で、渦電
流損失の小さい、低消費電力の歪検出器を提供すること
を目的とするものである。
は、ソレノイド形状の励磁コイル３に交流電流を流す
と、励磁コイル３を覆うヨーク５に交番磁界が発生し、
この交番磁界に基づく誘導起電力がヨーク５に発生す
る。この誘導起電力は、励磁コイル３に流れる電流によ
って発生する磁束を打ち消すような周回方向に渦電流を
発生し、ヨーク５と磁性膜２によって形成される磁路の
磁気抵抗を大きくする。その結果、励磁コイル３に余分
な電圧で余分な電流を流さなければならず、低消費電力
化の妨げとなるという問題があった。また、ヨーク５に
発生する渦電流を低減するために、ヨーク５を絶縁物磁
性体であるフェライトで構成した場合、フェライトの加
工はコストが大きくかかるため、歪検出器が高価なもの
となるという問題があった。。本発明は、安価で、渦電
流損失の小さい、低消費電力の歪検出器を提供すること
を目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明は、応力を受ける被測定軸と、前記被測定軸
の表面に固着された磁性膜と、前記磁性膜の近傍に設け
た前記磁性膜を励磁するソレノイド形の励磁コイルと、
前記磁性膜の近傍に設けた前記磁性膜に生じる前記応力
に応じた歪による透磁率の変化をインピーダンス変化と
して検出するソレノイド形の検出コイルと、前記励磁コ
イルと前記検出コイルとを覆うように設置したリング状
のヨークとを備えた歪検出器において、前記ヨークに前
記被測定軸の軸方向に貫通し、かつ径方向に伸びる少な
くとも１個のスリットを設けたものである。また、応力
を受ける磁性材からなる被測定軸と、前記被測定軸の近
傍に設けたソレノイド形の励磁コイルと、前記被測定軸
の近傍に設け、かつ前記被測定軸に生じる応力に応じた
歪による透磁率の変化をインピーダンス変化として検出
するソレノイド形の検出コイルと、前記励磁コイルと前
記検出コイルとを覆うように設置したリング状のヨーク
とを備えた歪検出器において、前記ヨークに前記被測定
軸の軸方向に貫通し、かつ径方向に伸びる少なくとも１
個のスリットを設けたものである。また、前記ヨーク
は、複数の扇形状の磁性ブロックと電気絶縁部材とを交
互にリング状に配列して、隣接する前記各磁性ブロック
の間にスリットを形成したものである。また、前記ヨー
クは、前記スリットと前記ヨークの内面および外面との
間に隣接する磁性ブロックをつなぐ繋ぎ部を形成したも
のである。
め、本発明は、応力を受ける被測定軸と、前記被測定軸
の表面に固着された磁性膜と、前記磁性膜の近傍に設け
た前記磁性膜を励磁するソレノイド形の励磁コイルと、
前記磁性膜の近傍に設けた前記磁性膜に生じる前記応力
に応じた歪による透磁率の変化をインピーダンス変化と
して検出するソレノイド形の検出コイルと、前記励磁コ
イルと前記検出コイルとを覆うように設置したリング状
のヨークとを備えた歪検出器において、前記ヨークに前
記被測定軸の軸方向に貫通し、かつ径方向に伸びる少な
くとも１個のスリットを設けたものである。また、応力
を受ける磁性材からなる被測定軸と、前記被測定軸の近
傍に設けたソレノイド形の励磁コイルと、前記被測定軸
の近傍に設け、かつ前記被測定軸に生じる応力に応じた
歪による透磁率の変化をインピーダンス変化として検出
するソレノイド形の検出コイルと、前記励磁コイルと前
記検出コイルとを覆うように設置したリング状のヨーク
とを備えた歪検出器において、前記ヨークに前記被測定
軸の軸方向に貫通し、かつ径方向に伸びる少なくとも１
個のスリットを設けたものである。また、前記ヨーク
は、複数の扇形状の磁性ブロックと電気絶縁部材とを交
互にリング状に配列して、隣接する前記各磁性ブロック
の間にスリットを形成したものである。また、前記ヨー
クは、前記スリットと前記ヨークの内面および外面との
間に隣接する磁性ブロックをつなぐ繋ぎ部を形成したも
のである。
【０００５】
【作用】上記手段により、励磁コイルに電流を流すと、
ヨークの被測定軸の長手方向に磁束が流れる。その結
果、この磁束とは逆方向に磁束が流れるように渦電流が
流れる。したがって、ヨークには周回方向に流れる渦電
流が発生しようとする。しかし、ヨークにスリットがあ
るので、ヨークを周回方向に流れようとする渦電流は抑
制される。また、ヨークにスリットがあると、ヨークの
スリットによって区切られた磁性ブロックの範囲内で電
流が回転し、やはり渦電流が発生するが、スリットの数
が多い場合は、各磁性ブロックの渦電流が発生する方向
の長さが制限されるので、渦電流は極めて弱くなる。そ
の結果、ヨークと磁性膜によって形成される磁路の磁気
抵抗は小さくなり、励磁コイルに流す電流および電圧は
低くて済み、歪検出器の消費電力は小さくなる。
ヨークの被測定軸の長手方向に磁束が流れる。その結
果、この磁束とは逆方向に磁束が流れるように渦電流が
流れる。したがって、ヨークには周回方向に流れる渦電
流が発生しようとする。しかし、ヨークにスリットがあ
るので、ヨークを周回方向に流れようとする渦電流は抑
制される。また、ヨークにスリットがあると、ヨークの
スリットによって区切られた磁性ブロックの範囲内で電
流が回転し、やはり渦電流が発生するが、スリットの数
が多い場合は、各磁性ブロックの渦電流が発生する方向
の長さが制限されるので、渦電流は極めて弱くなる。そ
の結果、ヨークと磁性膜によって形成される磁路の磁気
抵抗は小さくなり、励磁コイルに流す電流および電圧は
低くて済み、歪検出器の消費電力は小さくなる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明を図に示す実施例について説明
する。図１（ａ）は本発明の実施例を示す正断面図
（ｂ）は側断面図である。図において、１はトルクや張
力などの応力を受けるＳＵＳ３０４からなる直径３０ｍ
ｍの被測定軸、２は被測定軸の周囲の表面に形成した磁
性膜、３は磁性膜２に空隙を介して対向して設けたソレ
ノイド形状の励磁コイル、４は磁性膜２の応力に応じた
歪による透磁率の変化をインピーダンス変化として検出
する被測定軸１のソレノイド形状の検出コイル、５は磁
性膜２、励磁コイル３、検出コイル４を覆うように形成
した３％Ｓｉ−Ｆｅからなるリング状の軟磁性体のヨー
クである。ヨーク５は、図２（ａ）に示すように、あら
かじめ扇形に形成した磁性ブロック５１をリング状に配
列し、各磁性ブロック５１の間に電気絶縁部材である絶
縁シート５２を挿入して各磁性ブロック５１と各絶縁シ
ート５２とを接着剤で固着し、隣接する磁性ブロック５
１との間に、径方向に伸びるスリット５３を備えた一体
のヨークを形成している。６はヨーク５の外周に固定し
た被磁性体からなるフレームで、複数の磁性ブロック５
２を接着などにより固定して、一体のヨーク５を形成し
ている。なお、フレーム６と各磁性ブロック５１との接
着が十分強度を備えている場合は、各磁性ブロック５１
を僅かに間隔を開けて配置することにより、上記絶縁シ
ート５２を省略することができる。
する。図１（ａ）は本発明の実施例を示す正断面図
（ｂ）は側断面図である。図において、１はトルクや張
力などの応力を受けるＳＵＳ３０４からなる直径３０ｍ
ｍの被測定軸、２は被測定軸の周囲の表面に形成した磁
性膜、３は磁性膜２に空隙を介して対向して設けたソレ
ノイド形状の励磁コイル、４は磁性膜２の応力に応じた
歪による透磁率の変化をインピーダンス変化として検出
する被測定軸１のソレノイド形状の検出コイル、５は磁
性膜２、励磁コイル３、検出コイル４を覆うように形成
した３％Ｓｉ−Ｆｅからなるリング状の軟磁性体のヨー
クである。ヨーク５は、図２（ａ）に示すように、あら
かじめ扇形に形成した磁性ブロック５１をリング状に配
列し、各磁性ブロック５１の間に電気絶縁部材である絶
縁シート５２を挿入して各磁性ブロック５１と各絶縁シ
ート５２とを接着剤で固着し、隣接する磁性ブロック５
１との間に、径方向に伸びるスリット５３を備えた一体
のヨークを形成している。６はヨーク５の外周に固定し
た被磁性体からなるフレームで、複数の磁性ブロック５
２を接着などにより固定して、一体のヨーク５を形成し
ている。なお、フレーム６と各磁性ブロック５１との接
着が十分強度を備えている場合は、各磁性ブロック５１
を僅かに間隔を開けて配置することにより、上記絶縁シ
ート５２を省略することができる。
【０００７】励磁コイル３に電流を流すと、磁性膜２に
磁束が流れると共に、ヨーク５の被測定軸１の長手方向
に磁束が流れ、その結果、ヨーク５に周回方向に流れる
渦電流が発生しようとする。しかし、ヨーク５にスリッ
ト５３があるため、ヨーク５を周回方向に流れようとす
る渦電流は抑制される。また、ヨーク５にスリット５３
があると、ヨーク５のスリット５３によって区切られた
磁性ブロック５１の範囲内で電流が回転し、やはり渦電
流が発生するが、スリットの数が多い場合は、各磁性ブ
ロック５１の渦電流が発生する方向の長さが制限される
ので、渦電流は極めて弱くなる。これにより、ヨークに
発生する渦電流を低下させることができるので、より低
い励磁電流で磁性膜を励磁することができ、歪検出器の
低消費電力化を実現できる。下記の表１は、上記実施例
で、ヨークにいれたスリットの数と、歪検出器の励磁電
流、励磁電圧、消費電力との関係を示したものである。
この結果によると、ヨークに入れたスリットの数を多く
すると、歪検出器の励磁電流、励磁電圧、消費電力共に
少なくて済むことがわかる。
磁束が流れると共に、ヨーク５の被測定軸１の長手方向
に磁束が流れ、その結果、ヨーク５に周回方向に流れる
渦電流が発生しようとする。しかし、ヨーク５にスリッ
ト５３があるため、ヨーク５を周回方向に流れようとす
る渦電流は抑制される。また、ヨーク５にスリット５３
があると、ヨーク５のスリット５３によって区切られた
磁性ブロック５１の範囲内で電流が回転し、やはり渦電
流が発生するが、スリットの数が多い場合は、各磁性ブ
ロック５１の渦電流が発生する方向の長さが制限される
ので、渦電流は極めて弱くなる。これにより、ヨークに
発生する渦電流を低下させることができるので、より低
い励磁電流で磁性膜を励磁することができ、歪検出器の
低消費電力化を実現できる。下記の表１は、上記実施例
で、ヨークにいれたスリットの数と、歪検出器の励磁電
流、励磁電圧、消費電力との関係を示したものである。
この結果によると、ヨークに入れたスリットの数を多く
すると、歪検出器の励磁電流、励磁電圧、消費電力共に
少なくて済むことがわかる。
【０００８】
【表１】
【０００９】また、上記実施例では、被測定軸の表面に
磁性膜を付着したものについて説明したが、被測定軸に
磁性材を用いて、その表面の応力による透磁率の変化を
インピーダンス変化として検出コイルにより検出するよ
うにしたものについても同様の効果がある。また、上記
実施例では、あらかじめ、扇形に形成した複数の磁性ブ
ロックをリング状に配列し、各磁性ブロックの間に絶縁
シートを挿入して、ヨークを一体に形成した例について
説明したが、図２（ｂ）に示すように、リング状のヨー
ク５に軸方向に貫通し、径方向に伸びる複数のスリット
５３を設け、内周と外周に厚さの薄い繋ぎ部５４を設け
て、隣り合うスリット５３の間に形成した磁性ブロック
５１を繋ぐようにしてもよい。また、ヨークは径方向に
スリットを設けた薄板鋼板からなる鉄心片を被測定軸の
軸方向に積層して形成すると、更にヨークに発生する渦
電流を低減することができる。また、前記スリットの中
に樹脂などの電気絶縁物を充填して固定し、ヨークの強
度を高めるようにしてもよい。
磁性膜を付着したものについて説明したが、被測定軸に
磁性材を用いて、その表面の応力による透磁率の変化を
インピーダンス変化として検出コイルにより検出するよ
うにしたものについても同様の効果がある。また、上記
実施例では、あらかじめ、扇形に形成した複数の磁性ブ
ロックをリング状に配列し、各磁性ブロックの間に絶縁
シートを挿入して、ヨークを一体に形成した例について
説明したが、図２（ｂ）に示すように、リング状のヨー
ク５に軸方向に貫通し、径方向に伸びる複数のスリット
５３を設け、内周と外周に厚さの薄い繋ぎ部５４を設け
て、隣り合うスリット５３の間に形成した磁性ブロック
５１を繋ぐようにしてもよい。また、ヨークは径方向に
スリットを設けた薄板鋼板からなる鉄心片を被測定軸の
軸方向に積層して形成すると、更にヨークに発生する渦
電流を低減することができる。また、前記スリットの中
に樹脂などの電気絶縁物を充填して固定し、ヨークの強
度を高めるようにしてもよい。
【００１０】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、リ
ング状のヨークに放射状にスリットを設て、渦電流を低
減するようにしてあるので、低い励磁電流、励磁電圧で
磁性膜を励磁することができ、安価で、渦電流損失の小
さい、低消費電力の歪検出器を提供できる効果がある。
ング状のヨークに放射状にスリットを設て、渦電流を低
減するようにしてあるので、低い励磁電流、励磁電圧で
磁性膜を励磁することができ、安価で、渦電流損失の小
さい、低消費電力の歪検出器を提供できる効果がある。
【図１】 本発明の実施例を示す（ａ）正断面図、およ
び（ｂ）Ａ−Ａ断面に沿う側断面図である。
び（ｂ）Ａ−Ａ断面に沿う側断面図である。
【図２】 本発明の実施例のヨークの一部を拡大して示
す正断面図である。
す正断面図である。
【図３】 従来例を示す（ａ）正断面図、および
（ｂ）側断面図である。
（ｂ）側断面図である。
１ 被測定軸、２ 磁性膜、３ 励磁コイル、４ 検出
コイル、５ ヨーク、５１ 磁性ブロック、５２ 絶縁
シート、５３ スリット、５４ 繋ぎ部、６フレーム
コイル、５ ヨーク、５１ 磁性ブロック、５２ 絶縁
シート、５３ スリット、５４ 繋ぎ部、６フレーム
Claims (4)
- 【請求項１】 応力を受ける被測定軸と、前記被測定軸
の表面に固着された磁性膜と、前記磁性膜の近傍に設け
た前記磁性膜を励磁するソレノイド形の励磁コイルと、
前記磁性膜の近傍に設けた前記磁性膜に生じる前記応力
に応じた歪による透磁率の変化をインピーダンス変化と
して検出するソレノイド形の検出コイルと、前記励磁コ
イルと前記検出コイルとを覆うように設置したリング状
のヨークとを備えた歪検出器において、前記ヨークに前
記被測定軸の軸方向に貫通し、かつ径方向に伸びる少な
くとも１個のスリットを設けたことを特徴とする歪検出
器。 - 【請求項２】 応力を受ける磁性材からなる被測定軸
と、前記被測定軸の近傍に設けたソレノイド形の励磁コ
イルと、前記被測定軸の近傍に設け、かつ前記被測定軸
に生じる応力に応じた歪による透磁率の変化をインピー
ダンス変化として検出するソレノイド形の検出コイル
と、前記励磁コイルと前記検出コイルとを覆うように設
置したリング状のヨークとを備えた歪検出器において、
前記ヨークに前記被測定軸の軸方向に貫通し、かつ径方
向に伸びる少なくとも１個のスリットを設けたことを特
徴とする歪検出器。 - 【請求項３】 前記ヨークは、複数の扇形状の磁性ブロ
ックと電気絶縁部材とを交互にリング状に配列し、隣接
する前記各磁性ブロックの間にスリットを形成した請求
項１または２記載の歪検出器。 - 【請求項４】 前記ヨークは、前記スリットと前記ヨー
クの内面および外面との間に隣接する磁性ブロックをつ
なぐ繋ぎ部を形成した請求項１または２記載の歪検出
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2337995A JPH08193894A (ja) | 1995-01-17 | 1995-01-17 | 歪検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2337995A JPH08193894A (ja) | 1995-01-17 | 1995-01-17 | 歪検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08193894A true JPH08193894A (ja) | 1996-07-30 |
Family
ID=12108904
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2337995A Pending JPH08193894A (ja) | 1995-01-17 | 1995-01-17 | 歪検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08193894A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1633031A2 (en) * | 2004-09-01 | 2006-03-08 | Hitachi, Ltd. | Electrical rotating machine |
| JP2009210325A (ja) * | 2008-03-03 | 2009-09-17 | Honda Motor Co Ltd | 磁歪式トルクセンサおよび車両用操舵装置 |
| CN110246732A (zh) * | 2019-06-12 | 2019-09-17 | 华中科技大学 | 一种基于开槽磁轭的电磁斥力机构线圈 |
| CN111226099A (zh) * | 2017-10-24 | 2020-06-02 | 法国大陆汽车公司 | 使用机械摩擦联接器的用于旋转元件的扭矩传感器 |
-
1995
- 1995-01-17 JP JP2337995A patent/JPH08193894A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1633031A2 (en) * | 2004-09-01 | 2006-03-08 | Hitachi, Ltd. | Electrical rotating machine |
| EP1633031A3 (en) * | 2004-09-01 | 2010-08-04 | Hitachi, Ltd. | Electrical rotating machine |
| JP2009210325A (ja) * | 2008-03-03 | 2009-09-17 | Honda Motor Co Ltd | 磁歪式トルクセンサおよび車両用操舵装置 |
| JP4732473B2 (ja) * | 2008-03-03 | 2011-07-27 | 本田技研工業株式会社 | 磁歪式トルクセンサおよび車両用操舵装置 |
| CN111226099A (zh) * | 2017-10-24 | 2020-06-02 | 法国大陆汽车公司 | 使用机械摩擦联接器的用于旋转元件的扭矩传感器 |
| CN111226099B (zh) * | 2017-10-24 | 2021-10-29 | 法国大陆汽车公司 | 使用机械摩擦联接器的用于旋转元件的扭矩传感器 |
| US11248972B2 (en) | 2017-10-24 | 2022-02-15 | Continental Automotive France | Torque sensor for a rotating element using a mechanical friction coupling |
| CN110246732A (zh) * | 2019-06-12 | 2019-09-17 | 华中科技大学 | 一种基于开槽磁轭的电磁斥力机构线圈 |
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