JPH088351Y2 - 磁性粒子式電磁連結装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、駆動回転軸のトルクの検出を行う磁性層
の温度上昇による歪量変化を防止できるようにした磁性
粒子式電磁連結装置に関する。

〔従来の技術〕

第２図は従来の磁性粒子式断面図であり、第２図にお
ける１はステータであり、強磁性体で形成され、その内
部に励磁コイル２が内蔵されている。この励磁コイル２
は後述する磁性粒子を磁化するためのものである。

ステータ１はブラケット３により支持されており、ブ
ラケット３は、ボールベアリング4a,4bを介して駆動回
転軸５を回転自在に支承している。

この駆動回転軸５の表面において、ボールベアリング
4aと4b間に位置する部分に磁性層6a,6bが接着剤で固着
されている。磁性層6a,6bは高透磁率軟磁性材で形成さ
れており、磁性層6aは駆動回転軸５の軸心に対して＋45
°の方向に固着され、磁性層6bはこの軸心に対して−45
°の方向に固着されている。

また、上記ボールベアリング4aと4b間の位置におい
て、ブラケット３の内周面には、コイルボビン７が配設
されている。このコイルボビン７に検出コイル8a,8bが
巻装されている。

検出コイル8a,8bはそれぞれ上記磁性層6a,6bに対応し
ており、磁性層6a,6bが駆動回転軸５のトルクの変化に
より歪みが生じて透磁率の変化を生じた時に、この透磁
率の変化を検出コイル8a,8bが磁気的インピーダンスの
変化として検出するものである。

検出コイル8a,8bの検出出力は検出回路９に送られる
ようになっている。検出回路９は検出コイル8a,8bの出
力を差動増幅し、駆動回転軸５の歪量、すなわち、トル
クに応じた検出電圧を出力するようになっている。

また、上記検出コイル8a,8bの外周面には、磁気収束
層10a,10bが設けられている。この磁気収束層10a,10bは
高透磁率軟磁性材で形成されている。

一方、11は第１の連結主体となるドライブメンバであ
り、その中心部は上記駆動回転軸５の左端に固定されて
いる。ドライブメンバ11はステータ１に所定の空隙を介
して対向するように、対向部11aを有しており、また対
向部11bと所定の空隙をもって第２の連結主体となるド
リブンメンバ12の対向部12aが対向している。

ドライブメンバ11の対向部11aとドリブンメンバ12の
所定個所にはプレート13がシール14を介して固定されて
いる。シール14は磁性粒子（後述する）がボールベアリ
ング15aに侵入するのを防止するためのものである。

ドライブメンバ11の対向部11bとドリブンメンバ12の
対向部12a間の環状の空隙内には、上記磁性粒子16が充
填されている。このドリブンメンバ12の中心部分には、
被駆動回転軸17が固着されている。

この被駆動回転軸17は上記ボールベアリング15a,15b
を介して、ブラケット18により回転自在に支承されてい
る。ブラケット18は上記ブラケット13と同様に、ステー
タ１を支持している。

次に動作について説明する。図示しない駆動源と結合
された駆動回転軸５が回転され、それにともなって、ド
ライブメンバ11が駆動回転軸５と一体となって回転して
いる時に、ステータ１に内蔵された励磁コイル２に電流
を流すと、励磁コイル２が励磁される。

この結果、励磁コイル２から図中の破線で示すよう
に、磁束Φが発生する。この磁束Φはステータ１−ドラ
イブメンバ11の対向部11b−磁性粒子16−ドリブンメン
バ12の対向部12aの磁路を通る。

これにより、磁性粒子16が磁化される。この磁性粒子
16が磁化されることにより、回転しているドライブメン
バ11の対向部11bと、静止しているドリブンメンバ12の
対向部12a間を鎖状に連結する。

これにともない、ドリブンメンバ12が回転される。す
なわち、ドライブメンバ11とドリブンメンバ12が動力的
に連結されることになる。このドリブンメンバ12と一体
に被駆動回転軸17も回転する。

被駆動回転軸17には、図示しない負荷が連結されてお
り、したがって被駆動回転軸17が負荷を回転することに
なる。

この状態で、励磁コイル２の通電を断つと、磁束Φは
消失し、磁性粒子16の鎖状の連結が解除され、ドリブン
メンバ12はドライブメンバ11に対してフリーになる。

なお、伝達されるトルク値は励磁コイル２に流す電流
値にほぼ直線的に比例する。

また、駆動回転軸５に伝達されるトルクに応じて歪が
生じ、その歪に対応して磁性層6a,6bの透磁率が変化す
る。この透磁率の変化を磁気的インピーダンスの変化と
して検出コイル8a,8bが検出する。

検出コイル8a,8bの出力は検出回路９に送られ、そこ
で差動増幅をした後、駆動回転軸５の歪量、すなわち、
トルクに応じた検出電圧を出力する。

〔考案が解決しようとする課題〕

従来の磁性粒子式電磁連結装置は以上のように構成さ
れているので、磁性粒子16のスリップによる発熱、励磁
コイル２の通電による発熱、さらにはボールベアリング
4a,4b,15a,15bの摩擦による発熱等による熱が磁性層6a,
6bに伝達される。

これにより、磁性層6a,6bの温度上昇を招来し、検出
する歪量の原点が狂ったり、ゲインが変わったりして、
正確なトルク検出ができないという課題があった。

加えて、装置の過負荷使用による励磁コイル２の焼
損、磁性粒子16の焼付き、磁性層6a,6bの剥離等の課題
があった。

この考案は上記従来の課題を解消するためになされた
もので、磁性層の温度上昇による歪量変化の問題が発生
せず、トルク測定精度を向上させることができるととも
に、装置の過熱警報装置としての利用も可能となるばか
りか、長寿命化も期することができる磁性粒子式電磁連
結装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この考案に係る磁性粒子式電磁連結装置は、磁性層の
近傍にこの磁性層の温度を検出する温度センサと、駆動
回転軸のトルクに応じて磁性層の透磁率の変化を磁気的
インピーダンスの変化として検出コイルと、この検出コ
イルの出力から駆動回転軸のトルクに対応した出力を発
生するとともに温度センサの検出温度に応じて磁性層の
温度特性の補正を行う検出回路とを設けたものである。

〔作用〕

この考案における検出コイルは駆動回転軸のトルクに
応じて磁性層の透磁率の変化を磁気的インピーダンスの
変化として検出して、検出出力を検出回路に送出するこ
とにより、検出回路は駆動回転軸のトルクに対応した出
力を発生するとともに、温度センサで検出された磁性層
の温度に応じて磁性層の温度特性を補正して、磁性層が
正しい歪量に応じた透磁率を変化できるように作用す
る。

〔実施例〕

以下、この考案の磁性粒子式電磁連結装置の実施例に
ついて図面に基づき説明する。第１図はその一実施例の
構成を示す断面図である。この第１図において、第２図
と同一部分には同一符号を付してその重複説明を避け、
第２図とは異なる部分を主体に述べる。

この第１図を第２図と比較しても明らかなように、第
１図では、第２図の構成に新たに温度センサ20が設けら
れている。この温度センサ20は磁性層6a,6bの近傍、例
えば、磁性層6a,6bの間の個所において、コイルボビン
７の内周面に固定されており、この両磁性層6a,6bの温
度を検出するようになっている。

温度センサ20の検出出力は検出回路９に入力されるよ
うになっている。この検出回路９は第２図で説明したよ
うに、検出コイル8a,8bの検出出力も入力され、この検
出コイル8a,8bの検出出力に応じて駆動回転軸５のトル
クに対応する電圧を発生する機能に加えて、温度センサ
20の検出温度に応じて磁性層6a,6bの温度特性の補正を
行い、磁性層6a,6bが温度上昇しても歪量変化の発生を
防止するようにしている。その他の構成は第２図と同様
である。

次に動作について説明する。この動作の説明に際して
も、第２図と同じ動作を行う部分について、ここでの再
度の説明は割愛し、温度センサ20に関連する部分を重点
的に述べる。

いま、温度センサ20が磁性層6a,6bの温度を検出し、
その検出温度が例えば、40〜60deg上昇した場合、温度
センサ20を設けていない従来の装置では、温度上昇分検
出回路９で検出される歪量の値が狂ってしまう。

これに対して、この考案においては、温度センサ20が
磁性層6a,6bの温度を検出して、その検出出力を検出回
路９に入力すると、検出回路９内において、その検出温
度に応じて、磁性層6a,6bの温度特性を補正し、磁性層6
a,6bの温度が上昇していない時（常温）と同様な歪量を
検出することができる。

また、磁性層6a,6bと励磁コイル２、磁性粒子16、ボ
ールベアリング4a,4b,15a,15bの温度分布をあらかじめ
測定しておけば、磁性層6a,6bの温度を測定するだけ
で、上記励磁コイル２、ボールベアリング4a,4b,15a,15
bなどの各部の温度がわかり、励磁コイルの焼損、磁性
粒子16の焼付き、ボールベアリング4a,4b,15a,15bのベ
アリングロック対策としての警報装置としても利用でき
る。

〔考案の効果〕

以上のように、この考案によれば、磁性層の近傍に温
度センサを設けて、磁性層の温度を検出し、その検出温
度に応じて検出回路内で磁性層の温度特性を補正するよ
うに構成したので、磁性層の温度上昇による歪量変化を
防止することができ、駆動回転軸のトルク検出精度を向
上することができる。

また、磁性層を含む他の発熱部位の温度分布をあらか
じめ測定しておくことにより、磁性層の温度を検出すれ
ば、磁性層以外の他の発熱部位の温度を知ることがで
き、したがって、装置の過熱警報装置としても利用でき
る。

これにともない、発熱部位の保護ができ、ひいては装
置の長寿命化が可能となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例による磁性粒子式電磁連結
装置の構成を示す断面図、第２図は従来の磁性粒子式電
磁連結装置の構成を示す断面図である。 １…ステータ、２…励磁コイル、５…駆動回転軸、6a,6
b…磁性層、8a,8b…検出コイル、９…検出回路、11…ド
ライブメンバ、12…ドリブンメンバ、16…磁性粒子、17
…被駆動回転軸、20…温度センサ。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】磁性材で形成された第１の連結主体と、磁
   性材で形成され上記第１の連結主体と空隙をもって対向
   して連結可能に配設された第２の連結主体と、上記空隙
   内に充填された磁性粒子と、この磁性粒子を磁化して上
   記第１および第２の連結主体間に伝達トルクを与える励
   磁コイルと、上記第１の連結主体に固定された駆動回転
   軸と、この駆動回転軸の表面に固着され磁歪材からなる
   磁性層と、この磁性層の近傍に設けられこの磁性層の温
   度を検出する温度センサと、上記検出コイルの検出出力
   から上記駆動回転軸のトルクに応じた出力を発生すると
   ともに上記温度センサの検出温度に応じて上記磁性層の
   温度特性の補正を行う検出回路とを備えた磁性粒子式電
   磁連結装置。