JPH09263907A - トルク・センサ用軟質磁性高強度材料 - Google Patents

トルク・センサ用軟質磁性高強度材料

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JPH09263907A
JPH09263907A JP7222896A JP7222896A JPH09263907A JP H09263907 A JPH09263907 A JP H09263907A JP 7222896 A JP7222896 A JP 7222896A JP 7222896 A JP7222896 A JP 7222896A JP H09263907 A JPH09263907 A JP H09263907A
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torque
torque sensor
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high strength
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JP7222896A
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Kazunori Tokoro
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Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd
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Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高センサ出力、温度安定性にすぐれたセンサ
特性及び高強度特性を備えた非接触型磁歪式トルク・セ
ンサ用のトルク検出材料を提供する。 【解決手段】 重量百分率でNi:5〜20%、Al:
0.03〜0.5%、Ti:0.1〜1.5%、Cr:
0.5〜5%を含み、Mo:0.5〜6%又はW:0.
5〜6%のいずれか1種又は2種を含み、残部はFe及
び不可避不純物よりなるもの、およびさらにCo:0.
5〜20%を含むもの。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、非接触型磁歪式ト
ルク・センサ用のトルク検出材料に関するもので、高セ
ンサ出力、温度安定性に秀れたセンサ特性及び高強度特
性を備えたものである。
【0002】
【従来の技術】産業機械、自動車をはじめとする輸送用
機器、計測機器などにおいて、回転系の回転軸及び捩り
系の捩り軸に負荷しているトルクを非接触で計測するの
は困難であったが、近年になり非接触型磁歪式トルク・
センサが実用化されてトルクを非接触で計測できるよう
になり、トルクを使った制御が行われている。磁歪式は
磁歪効果に基づいてトルクを検出する方法であって、特
徴は非接触検出法、検出感度良好、小型、簡単な構造な
どがあげられる。トルク検出用材料に必要な機能は、磁
気的性質については強磁性、軟質磁性、磁歪、磁歪効果
など、機械的性質については強度、繰返しトルク負荷に
耐えられる機械的性質などがあげられる。
【0003】トルク検出用材料としては、トルクに耐え
られること、すなわち機械的強度が優先しており、例え
ば機械構造用鋼(JIS SC、SNCMなど)、マル
エージ鋼などが用いられる。これらのトルク検出用材料
を使用したトルク・センサは室温近傍の温度環境条件に
限定して使用されることが多い。磁歪式トルク・センサ
のトルク検出軸に使用されている機械構造用鋼及びマル
エージ鋼の室温における強度は0.2%耐力(σ0.2
で50〜240kgf/mm2程度であるが、元来機械
構造用であることもあって、保磁力(Bc)は20〜4
0 Oe程度、透磁率は最大透磁率(μm)で150〜
250程度と十分に軟質磁性でなく、磁歪効果は十分に
大きくなくトルク検出材料に基づく単位トルク当りのセ
ンサ出力は低い。更にセンサ特性が使用環境温度条件に
より変化する。高強度化に伴って保磁力は大きくなり透
磁率及び飽和磁束密度(B100で代用)は低下し、十分
に軟質磁性でなくなりセンサ出力は低下する。強度を高
めながら高センサ出力化し、更にセンサ特性が−40〜
180℃あるいは200℃程度まで温度安定性に秀れた
トルク検出用材料が求められている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は強度が高く、
単位トルク当りのセンサ出力が高く、センサ特性の温度
安定性が秀れたトルク・センサ用のトルク検出用材料を
提供するものである。そのためトルク・センサ用のトル
ク検出用材料は低保磁力、高透磁率、高飽和磁束密度と
し、磁歪定数(λ)を高め、これらの磁性の温度安定性
を高める必要がある。具体的には引張強さ60kgf/
mm2以上の強度を有し、トルク検出材料に依存する単
位トルク当りのセンサ出力を高め、センサ特性の温度安
定性を高めるためには、強度特性を付与した上で、保磁
力を15 Oe以下、最大透磁率を300以上、飽和磁
束密度を15KG以上とした軟質磁性で磁歪定数及び磁
歪効果を高め、これらの磁気特性の温度安定性を高める
ことが目標である。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は低炭素Fe−N
i合金のマルテンサイト組織の軟質磁性、磁歪定数及び
磁歪効果をできる限り損うことなく、強度が高く、延性
及び靭性を備え、温度安定性に秀れたセンサ特性を備え
たトルク・センサ用軟質磁性高強度材料を得るため、強
度、延性及び靭性を兼ね備えるのにAl,Ti,Co,
Mo,Wなどを添加して析出硬化させ、磁気特性の温度
安定性を得るためにAl,Ti及びCrを添加し、Co
は強度を改善するだけでなくNi,Al,Ti,Mo,
W,Crなどの添加による飽和磁束密度の低下を補い、
磁気特性の改善を意図して添加したものである。
【0006】すなわち本発明は重量百分率でNi5〜2
0%、Al0.03〜0.5%、Ti0.1〜1.5
%、Cr0.5〜5%を含み、Mo0.5〜6%又はW
0.5〜6%のいずれか1種又は2種を含み、残部は鉄
及び不可避な不純物よりなることを特徴とするトルク・
センサ用軟質磁性高強度材料〔請求項1〕である。本発
明はまた上記化学組成にCo0.5〜20%を加えたも
の〔請求項2〕である。このような化学組成の本発明は
トルク・センサのトルク検出軸の全体に適用してもよい
し、またスリーブ状として適用したり、軸の両端を除い
た部分など、軸の一部分を対象として適用しても良い。
又、トルク検出部に軸長方向と斜め方向に複数のシェブ
ロン状の溝を設けたもの、設けていないものも本発明の
対象として適用してよい。
【0007】次に本発明のトルク・センサ用軟質磁性高
強度材料の化学組成における各元素の作用及び化学組成
の限定理由を詳細に説明する。 Ni:低炭素Fe−Ni合金をγ相単相に加熱後、室温
に冷却してマルテンサイト単相にするには、Ni含有量
約24%以下にする必要がある。室温に冷却後、γ相が
残留すると保磁力が大きくなり、飽和磁束密度は低下し
て透磁率が小さくなり、磁歪効果が低下してセンサ出力
が低下する。低炭素マルテンサイト組織では、Ni量を
増加すると、センサ出力は高くなるが、Ni含有量が2
0%を超えると、飽和磁束密度の低下、保磁力の増加は
若干急になるので、上限は20%とする。Ni含有量5
%未満ではセンサ出力の低いことと強度が不足するの
で、下限は5%とする。
【0008】Al:Alは低炭素Fe−Ni合金の高セ
ンサ出力を極力損わずに析出強化する元素である。Al
含有量0.03%以下では主として脱酸剤として効果を
有する。Al含有量が0.5%を超えると、センサ特性
の温度依存性が高くなるので、Al含有量の下限を0.
03%、上限を0.5%とする。 Ti:Tiは低炭素Fe−Ni合金の高センサ出力を極
力損わずに析出強化する元素である。Ti含有量0.1
%未満では析出速度が遅く、得られる析出強化量が少な
いので、少なくとも0.1%以上必要である。同一析出
強化量を得るのに、Alの方が保磁力が小さく、最大透
磁率が大きく、センサ出力が高い。しかしながら温度安
定性が低い。AlとTiを添加することで磁気特性を極
力損わずに温度安定性を高められる。Ti含有量が1.
5%を超えると、強度増加が緩やかになることと保磁力
が大きくなるので上限を1.5%とする。
【0009】Cr:Crは強度増加の効果だけでなく、
磁気特性の温度安定性を高める効果がある。Cr含有量
は0.5%未満では温度安定性を高める効果が少なく、
5%を超えると延性及び靭性が低下するので、下限を
0.5%、上限を5%とする。 Mo,W:MoあるいはWの単独添加又は複合添加は強
度増加による延性及び靭性の低下を改善し、良好な延性
及び靭性の得られる効果がある。MoあるいはW含有量
は0.5%以上で効果があり、5%を超えると効果が飽
和する傾向があるので、下限を0.5%、上限を6%と
する。
【0010】Co:Coの添加は飽和磁束密度の向上に
有効であるばかりでなく、強度の改善にも有効である。
Fe−Ni合金にAl及びTiを複合添加して析出硬化
させたときにみられる延性低下の抑止効果もある。Co
含有量は0.5%から有効であって、添加量を増加する
と飽和磁束密度が向上しセンサ出力を高め、強度を高め
るが、Co含有量は20%を超えると、延性を低下させ
るとともに保磁力を高めるので、Co含有量の下限は
0.5%、上限は20%とする。その他、本発明では、
C,Si,Mn,P,Sを含有してもよい。CはFe−
Ni合金の低炭素マルテンサイト組織の優れた延性、靭
性を損い、保磁力を高めるとともに最大透磁率を低下さ
せるのでC含有量は0.02%以下が望ましい。Siは
脱酸剤として使用する場合でも、Si含有量は0.5%
以下で十分である。0.5%を超えると、引張強さ15
0kgf/mm2以上の高強度材料の延性及び靭性を低
下させる。
【0011】Mnは脱酸剤及び加工性向上剤として使用
する。脱酸効果及び加工性向上の面からMn含有量は
0.6%以下で十分であり、それを超えた添加は保磁力
を高めて透磁率を低下させる。P,Sについては高強度
材料の延性及び靭性を低下させるのでできるだけ少ない
のが望ましい。PあるいはS含有量は0.01%以下で
あれば実用材料レベルの強度では延性及び靭性の低下は
わずかである。本発明を適用した非接触型磁歪式トルク
センサのトルク測定軸に関して、ベアリング装着面及び
トルク測定軸両端の接続個所の摩耗防止又は低減のため
に窒化処理などの表面硬化処理を必要に応じて施す。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明では、前記各請求項に記載
の組成の材料を、マルテンサイト組織にするための溶体
化処理を施した後、強度を高めるとともにセンサ特性を
極力損うことのない条件で析出硬化処理を施す。溶体化
処理温度は780℃以下では均一なγ相単相が得られ
ず、室温に冷却後γ相が残留して保磁力が高くなり、飽
和磁束密度及び強度が低下する。1000〜1100℃
を超えると結晶粒が粗大化して延性及び靭性が低下する
ので基本的には800〜1000℃が望ましく、溶体化
時間は15分間〜5時間が望ましい。本発明では、合金
の化学組成に基づいて温度及び保持時間を決定する。8
50〜900℃×1時間保持後空冷の溶体化処理を施
す。析出硬化処理は550℃を超えるとマルテンサイト
組織の一部が逆変態γ相を生成して飽和磁束密度を低下
させるとともに、保磁力を大きくさせる結果センサ出力
を低下させ、強度も低下させる。450℃以下ではマル
テンサイト組織中の析出速度が遅く、析出硬化処理に長
時間を要するので実用的でない。470〜545℃が望
ましく、析出硬化処理時間は0.5〜10時間が望まし
い。
【0013】
【実施例】実施例について説明する。表1、表3に示す
化学組成の合金を高周波誘導溶解炉を使用して溶解し、
上記条件の範囲で均質化処理後熱間鍛造した後、熱間圧
延した材料を供試材として各種試験に供した。試験結果
を表2、表4に示す。
【0014】
【表1】
【0015】
【表2】
【0016】
【表3】
【0017】
【表4】
【0018】本発明合金の引張特性、磁性、磁歪定数、
透磁率、−40〜180℃間の磁気特性の温度特性を従
来材及びFe−Ni−Al系合金と比較した。表2に請
求項1の合金、表4に請求項2の合金の試験結果を示
す。本発明合金の引張強さはいずれも60kgf/mm
2以上、伸びは10%以上あり、Ni含有量の多い方が
少量のAl含有量、Ti含有量で同一強度が得られる。
Ni含有量とAl含有量、Ti含有量の増加に伴い引張
強さは増加する。引張強さ150kgf/mm2以上で
も伸び10%以上の十分な延性が得られる。磁性につい
てはB100は15KG以上、Bcは15 Oe以下、透
磁率は300以上あって軟質磁性と強度の機能が両立し
ている。磁気特性の温度係数は従来材のI−9、比較材
のI−10が室温を基準にしてBc10〜5×10-3
℃、B 100−8〜−4×10-3/℃、λ−10〜−5×
10-3/℃、μm1.10〜0.60/℃(絶対値)、
本発明合金はBc≦4×10-3/℃、B100≦−2×1
-3/℃、λ≦−3×10-3/℃、μm≦0.10/℃
(絶対値)と秀れている。
【0019】
【発明の効果】本発明の材料は60kgf/mm2以上
の強度を有し、トルク・センサ用材料としては十分な高
強度を有すると共に、15 Oe以下の保磁力で、しか
も温度安定性に秀れたものである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量百分率でNi5〜20%、Al0.
    03〜0.5%、Ti0.1〜1.5%、Cr0.5〜
    5%を含み、Mo0.5〜6%又はW0.5〜6%のい
    ずれか1種又は2種を含み、残部は鉄及び不可避な不純
    物よりなることを特徴とするトルク・センサ用軟質磁性
    高強度材料。
  2. 【請求項2】 重量百分率でNi5〜20%、Al0.
    03〜0.5%、Ti0.1〜1.5%、Cr0.5〜
    5%、Co0.5〜20%を含み、Mo0.5〜6%又
    はW0.5〜6%のいずれか1種又は2種を含み、残部
    は鉄及び不可避な不純物よりなることを特徴とするトル
    ク・センサ用軟質磁性高強度材料。
JP7222896A 1996-03-27 1996-03-27 トルク・センサ用軟質磁性高強度材料 Pending JPH09263907A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0962543A1 (en) * 1998-06-03 1999-12-08 Printronix, Inc. High strength alloys with high magnetic saturation inductivity, and process for their manufacture
US6767414B2 (en) * 1999-12-24 2004-07-27 Hitachi Metals, Ltd. Maraging steel having high fatigue strength and maraging steel strip made of same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0962543A1 (en) * 1998-06-03 1999-12-08 Printronix, Inc. High strength alloys with high magnetic saturation inductivity, and process for their manufacture
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