JPH11118628A - Torque sensor - Google Patents

Torque sensor

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Publication number
JPH11118628A
JPH11118628A JP28400597A JP28400597A JPH11118628A JP H11118628 A JPH11118628 A JP H11118628A JP 28400597 A JP28400597 A JP 28400597A JP 28400597 A JP28400597 A JP 28400597A JP H11118628 A JPH11118628 A JP H11118628A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
torque
coil
current
detection
switching
Prior art date
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Pending
Application number
JP28400597A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Taiji Oodate
泰治 大立
Katsuaki Tanaka
勝章 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyoda Automatic Loom Works Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyoda Automatic Loom Works Ltd filed Critical Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Priority to JP28400597A priority Critical patent/JPH11118628A/en
Publication of JPH11118628A publication Critical patent/JPH11118628A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve detecting sensitivity by saving dissipation power necessary to detect torque or without increasing the dissipation power. SOLUTION: Magnetostrictive material 6 is externally engaged with a shaft 2 to be detected for its torque. AC current of a predetermined frequency converted from DC from a DC power source 12 by inverters 13, 14 is supplied to exciting coils 10, thereby generating a magnetic flux for passing the material 6. When torque 13 is applied on the shaft 2, magnetic characteristics of the material 6 are changed so that the magnetic flux is altered with the result that output values of detecting coils 11 are varied. A CPU 18 inputs detected voltages obtained by processing output values of the coils 11 by a processor 16 or the like. The CPU 18 calculates torque from detected voltage at each input of a sampling trigger signal, for example, at each several tens of milliseconds. The CPU 18 controls to switch switching elements 22, 23 contained in the inverters 13, 14 so that currents just flow to the coils 10 at the time of inputting the trigger signal.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、被検出軸のトルク
を磁歪特性など応力磁気特性を有する磁性体を使用して
検出するトルクセンサに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a torque sensor for detecting a torque of a shaft to be detected by using a magnetic material having a stress magnetic property such as a magnetostrictive property.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種のトルクセンサでは、シャ
フトに応力磁気特性を有する磁性体を固定し、その磁性
体に磁束が通る磁気回路を励磁用コイルにより形成して
おき、シャフトのトルクに応じた応力が磁性体に働いて
その透磁率が変化したときのインダクタンス変化を検出
用コイルにより検出するようにしていた(例えば特開平
5−118938号公報、特開昭59−77326号公
報等)。トルクセンサには、歪み−磁気特性を利用する
磁歪式や、応力−磁気特性を利用するインダクタンス式
がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, in this type of torque sensor, a magnetic material having stress magnetic properties is fixed to a shaft, and a magnetic circuit through which a magnetic flux passes is formed by an exciting coil, and the torque of the shaft is reduced. A corresponding coil acts on the magnetic body to detect a change in inductance when the magnetic permeability changes (for example, JP-A-5-118938, JP-A-59-77326, etc.). . Torque sensors include a magnetostrictive type using strain-magnetic characteristics and an inductance type using stress-magnetic characteristics.

【0003】図5は磁歪式のトルクセンサの摸式図を示
す。トルクセンサ51は、シャフト52に外嵌された磁
歪材53と、磁歪材53に磁束が通る磁気回路を形成す
るための励磁用コイル54と、磁歪材53を通る磁束の
変化を検出する検出用コイル55とを備える。磁歪材5
3の外周面には軸線方向に対して45°と−45°に延
びる切溝53aが周方向に多数形成された2つの被検出
領域が軸方向に分かれて形成されている。2つの被検出
領域のそれぞれに対向するように励磁用コイル54と検
出用コイル55は2つずつ設けられている。励磁用コイ
ル54に交流電源56により電流が流れることで、コイ
ル54→磁歪材53→コイル54を磁束が通る磁気回路
が形成される。
FIG. 5 is a schematic view of a magnetostrictive torque sensor. The torque sensor 51 includes a magnetostrictive material 53 externally fitted to the shaft 52, an exciting coil 54 for forming a magnetic circuit through which magnetic flux passes through the magnetostrictive material 53, and a detection sensor for detecting a change in magnetic flux passing through the magnetostrictive material 53. And a coil 55. Magnetostrictive material 5
On the outer peripheral surface of No. 3, two detection areas formed with a large number of cut grooves 53a extending in the circumferential direction at 45 ° and −45 ° with respect to the axial direction are formed separately in the axial direction. Two excitation coils 54 and two detection coils 55 are provided so as to face each of the two detection areas. When a current flows through the exciting coil 54 from the AC power supply 56, a magnetic circuit in which a magnetic flux passes through the coil 54 → the magnetostrictive material 53 → the coil 54 is formed.

【0004】シャフト52にトルクが作用すると、磁歪
材53の2つの被検出領域には一方に引張力、他方に圧
縮力が働き、磁歪材53はそのときの歪みの正負に応じ
て透磁率が変化する。このため、磁歪材53の2つの被
検出領域を通る磁束は一方が増加し、他方が減少する。
検出用コイル55には磁束の強さに応じた起電力が誘起
され、2つの検出用コイル55の各出力は処理回路57
に入力される。処理回路57では入力した2つの入力値
が減算された後に整流され、その出力信号はA/D変換
回路58を介してコンピュータ(マイコン)59内のC
PU60に検出電圧Vとして入力される。CPU60は
入力した検出電圧Vのレベルからトルクの向きと大きさ
を算出する。
When a torque acts on the shaft 52, a tensile force acts on one of the two detection areas of the magnetostrictive material 53 and a compressive force acts on the other, and the magnetostrictive material 53 has a magnetic permeability according to the positive or negative of the distortion at that time. Change. Therefore, one of the magnetic fluxes passing through the two detection areas of the magnetostrictive material 53 increases, and the other decreases.
An electromotive force is induced in the detection coil 55 in accordance with the strength of the magnetic flux.
Is input to In the processing circuit 57, the two input values are subtracted and then rectified, and the output signal is passed through an A / D conversion circuit 58 to a C (microcomputer) 59 in a computer (microcomputer) 59.
The detection voltage V is input to the PU 60. The CPU 60 calculates the direction and magnitude of the torque from the level of the input detection voltage V.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、通常、CP
U60によるトルク検出は所定時間間隔に行われる。す
なわち、図6に示すように、CPU60は例えばサンプ
リングトリガ信号を入力すると、そのときの軸歪み(磁
歪材の歪み)εに応じた検出電圧Vからトルクの向きお
よび大きさを算出する演算処理を行う。このようにCP
U60におけるトルク検出は、サンプリングトリガ信号
入力時に行われるだけである。しかし、従来技術におい
ては、トルクセンサ51の作動中は図6に示すように
(同図においてv1が交流電圧,i1が交流電流であ
る)、励磁用コイル54に電流を流し続けていたため、
トルク検出しないときでも励磁用コイル54に電流が流
れ、電力が無駄であった。また、トルクの検出感度を高
めるために励磁用コイル54に流す電流を増加させよう
とすると、トルクセンサ51の消費電力が増えるという
問題があった。
By the way, usually, CP
The torque detection by U60 is performed at predetermined time intervals. That is, as shown in FIG. 6, when the CPU 60 receives, for example, a sampling trigger signal, the CPU 60 performs an arithmetic process for calculating the direction and magnitude of the torque from the detected voltage V corresponding to the axial distortion (strain of the magnetostrictive material) ε at that time. Do. Thus CP
The torque detection in U60 is only performed when a sampling trigger signal is input. However, in the prior art, as shown in FIG. 6 (v1 is an AC voltage and i1 is an AC current) during the operation of the torque sensor 51, the current continues to flow through the exciting coil 54.
Even when the torque is not detected, current flows through the exciting coil 54, and power is wasted. Further, if the current flowing through the exciting coil 54 is increased in order to increase the torque detection sensitivity, the power consumption of the torque sensor 51 increases.

【0006】本発明は上記問題点を解消するためになさ
れたものであって、その第1の目的は、トルクを検出す
るために必要な消費電力を節約する、あるいは消費電力
を増やさずに検出感度の向上を図ることができるトルク
センサを提供することにある。第2の目的は、第1の目
的を達するする際に、検出精度の低下を招かないように
することにある。第3の目的は、コンピュータ等による
トルク検出処理のように検出の時間間隔が例えば10〜
1000ミリ秒と非常に短くても、検出精度を落とさず
に消費電力の節約を可能にすることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and a first object of the present invention is to reduce power consumption required for detecting torque or to detect power without increasing power consumption. An object of the present invention is to provide a torque sensor capable of improving sensitivity. A second object is to prevent the detection accuracy from lowering when the first object is achieved. A third object is that the time interval of detection is, for example, 10 to
An object of the present invention is to make it possible to save power consumption without deteriorating the detection accuracy even if it is as short as 1000 milliseconds.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記第1の目的を達成す
るために請求項1に記載の発明では、トルクセンサにお
いて、被検出軸に固定された応力磁気特性を有する磁性
体と、前記磁性体を通る磁束を発生させるためのコイル
と、前記コイルに電流を流すための電源と、前記被検出
軸に作用するトルクに応じた応力を受けることによる前
記磁性体を通る前記磁束の変化をトルク検出値として予
め定められたタイミングで検出する検出手段と、前記検
出手段による前記トルク検出時毎に断続的に前記コイル
に電流を流すように、前記コイルへの電流の供給を切換
制御するスイッチング手段とを備えている。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a torque sensor, comprising: a magnetic body having a stress magnetic property fixed to a shaft to be detected; A coil for generating a magnetic flux passing through the body, a power supply for passing a current to the coil, and a torque corresponding to a change in the magnetic flux passing through the magnetic body caused by receiving a stress corresponding to a torque acting on the detected shaft. Detecting means for detecting the detection value at a predetermined timing; and switching means for switching and controlling the supply of the current to the coil so that the current flows intermittently each time the torque is detected by the detecting means. And

【0008】第2の目的を達成するために請求項2に記
載の発明では、請求項1に記載の発明において、前記ス
イッチング手段は、前記検出手段によるトルク検出時よ
りも、該トルク検出時に前記コイルに流れる電流が安定
するまでに要する所定時間以上前に前記コイルへの電流
の供給を予め開始するようにした。
In order to achieve the second object, according to the second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the switching means is configured to detect the torque at the time of detecting the torque rather than at the time of detecting the torque by the detecting means. The supply of the current to the coil is started before the predetermined time required for the current flowing through the coil to stabilize.

【0009】請求項3に記載の発明では、請求項1又は
請求項2に記載の発明において、前記電源は直流電源で
あって、該直流電源と前記コイルとの間に直流を交流に
変換するインバータを備え、前記スイッチング手段は該
インバータの出力を切換制御するようにした。
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the power supply is a DC power supply, and converts DC to AC between the DC power supply and the coil. An inverter is provided, and the switching means switches and controls the output of the inverter.

【0010】第3の目的を達成するために請求項4に記
載の発明では、請求項3に記載の発明において、前記ス
イッチング手段は、前記電源と前記励磁用コイルとで作
られる回路上に設けられたスイッチング回路と、該スイ
ッチング回路のオン・オフを切換えるための切換制御手
段とを備え、前記スイッチング回路は前記インバータに
内蔵されたどのコンデンサよりも前記コイル側に設けら
れている。
According to a fourth aspect of the present invention, in order to achieve a third object, the switching means is provided on a circuit formed by the power supply and the exciting coil. And a switching control means for switching on / off of the switching circuit, wherein the switching circuit is provided on the coil side with respect to any capacitor built in the inverter.

【0011】(作用)従って、請求項1に記載の発明に
よれば、コイルに電流が流れると、コイル→磁性体→コ
イルの経路を磁束が通る磁気回路が形成される。被検出
軸にトルクが作用すると、磁性体にそのトルクによる応
力が働いて磁性体の磁気特性が変化し、磁性体を通る磁
束がトルクに応じて変化する。検出手段はこの磁束変化
をトルク検出値として予め定められたタイミングで検出
する。コイルへの電流の供給は、スイッチング手段によ
る切換制御によりトルク検出時毎に断続的に行われ、検
出手段によるトルク検出時にコイルに丁度電流が流れる
ようになる。従って、トルク検出時以外のときにはコイ
ルに電流が流れず、電流を流し続ける構成に比べ消費電
力が少なくなる。また、このことは消費電力の割りに検
出感度が高くなることを意味し、消費電力を増やさずに
検出感度を高くすることも可能になる。
(Operation) Therefore, according to the first aspect of the present invention, when a current flows through the coil, a magnetic circuit is formed in which the magnetic flux passes through the path from the coil to the magnetic body to the coil. When a torque acts on the shaft to be detected, a stress due to the torque acts on the magnetic body, so that the magnetic characteristics of the magnetic body change, and the magnetic flux passing through the magnetic body changes according to the torque. The detecting means detects this magnetic flux change at a predetermined timing as a torque detection value. The supply of current to the coil is performed intermittently every time torque is detected by switching control by the switching means, and the current just flows through the coil when torque is detected by the detecting means. Therefore, at times other than the time of torque detection, current does not flow through the coil, and power consumption is reduced as compared with a configuration in which current continues to flow. In addition, this means that the detection sensitivity is higher than the power consumption, and the detection sensitivity can be increased without increasing the power consumption.

【0012】請求項2に記載の発明によれば、スイッチ
ング手段によりトルク検出時よりも所定時間以上前にコ
イルへの電流供給が開始されるため、トルク検出時には
コイルに流れる電流が安定することになる。このため、
コイルに流れる電流が安定した不安定要因のない一定条
件下で常にトルク検出がなされる。
According to the second aspect of the present invention, the current supply to the coil is started at least a predetermined time before the torque is detected by the switching means. Become. For this reason,
The torque is always detected under a constant condition in which the current flowing through the coil is stable and there is no unstable factor.

【0013】請求項3に記載の発明によれば、直流電源
からの直流をインバータが変換した交流がコイルを流れ
る。コイルへの交流電流の供給の切換えは、スイッチン
グ手段がインバータの出力を切換制御することにより行
われる。
According to the third aspect of the present invention, the AC obtained by converting the DC from the DC power supply by the inverter flows through the coil. The switching of the supply of the alternating current to the coil is performed by the switching means switching and controlling the output of the inverter.

【0014】請求項4に記載の発明によれば、スイッチ
ング回路がインバータに内蔵されたどのコンデンサより
もコイル側に設けられているため、スイッチング回路が
切換制御手段により切られている間もコンデンサは充電
される。このため、スイッチング回路がコイルに電流を
流す(オン)状態に切換えられたとき、コイルにおける
電流がコンデンサの充電による遅れを伴わず高速に立ち
上がり直ちに安定状態に移行する。従って、検出手段に
よる定期的なトルク検出がコンピュータ等の処理によっ
て例えば10〜1000ミリ秒の範囲の非常に短い時間
間隔で行われても十分対応可能となる。つまり、コンピ
ュータ等による検出処理のため検出時間間隔が非常に短
くても、トルク検出時毎にコイルに流れる電流をその安
定性を確保したうえで断続的に切換えることが可能にな
る。
According to the fourth aspect of the present invention, since the switching circuit is provided on the coil side with respect to any of the capacitors built in the inverter, the capacitor is maintained even while the switching circuit is turned off by the switching control means. Charged. For this reason, when the switching circuit is switched to a state in which a current flows through the coil (on), the current in the coil rises at high speed without delay due to charging of the capacitor and immediately transitions to a stable state. Therefore, even if the periodic torque detection by the detecting means is performed by a computer or the like at very short time intervals in the range of, for example, 10 to 1000 milliseconds, it is possible to sufficiently cope with the situation. In other words, even if the detection time interval is very short due to the detection processing by the computer or the like, it becomes possible to intermittently switch the current flowing through the coil every time the torque is detected, while ensuring its stability.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
形態を図1〜図4に基づいて説明する。図4はトルクセ
ンサ1が組付けられた部分におけるシャフト構造の断面
図である。被検出軸としてのシャフト2は、略円筒状の
ハウジング3の内部に挿通された状態でベアリング4を
介して回転可能に支持されている。シャフト2にはスリ
ーブ5を介して磁性体としての磁歪特性を有する円筒状
の磁歪材6が外嵌されている。磁歪材6はスリーブ5を
介してシャフト2に対して一体回転可能に溶接されてい
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 4 is a sectional view of a shaft structure in a portion where the torque sensor 1 is mounted. The shaft 2 as a shaft to be detected is rotatably supported via a bearing 4 while being inserted into a substantially cylindrical housing 3. A cylindrical magnetostrictive material 6 having a magnetostrictive property as a magnetic material is externally fitted to the shaft 2 via a sleeve 5. The magnetostrictive material 6 is welded to the shaft 2 via the sleeve 5 so as to be integrally rotatable.

【0016】磁歪材6は磁気歪み効果を有するものであ
って、パーマロイ、鉄・ニッケル・クロム合金、Ni
SpanC等の高透磁率軟磁性材料が使用され、芯材に磁歪
膜を形成してなる。磁歪材8の表面(磁歪膜領域)に
は、軸線方向に45と−45°をなす多数の切溝6aが
それぞれ周方向に等間隔に形成された2つの被検出領域
A,Bが形成されている。なお、磁歪材6には、鉄−ア
ルミニウム系の磁歪材料、アモルファス磁歪材料を使用
することもできる。
The magnetostrictive material 6 has a magnetostrictive effect, and is made of permalloy, iron / nickel / chromium alloy, Ni
A high permeability soft magnetic material such as SpanC is used, and a magnetostrictive film is formed on a core material. On the surface (magnetostrictive film area) of the magnetostrictive material 8, two detection areas A and B are formed, each of which has a large number of cut grooves 6a that form 45 ° and −45 ° in the axial direction and are formed at equal intervals in the circumferential direction. ing. The magnetostrictive material 6 may be an iron-aluminum-based magnetostrictive material or an amorphous magnetostrictive material.

【0017】ヨーク7はその両端部に嵌合された2つの
略円筒状の支持材8にそれぞれ嵌入された2つのベアリ
ング9を介してシャフト2に対して相対回転可能に設け
られている。ヨーク7の内周面には磁歪材6の各被検出
領域A,Bと対向する位置に2つの凹部が形成され、各
凹部には内側にコイルとしての励磁用コイル10が、外
側に検出用コイル11が二層に巻回された状態で組付け
らている。つまり、励磁用コイル10と検出用コイル1
1はそれぞれ被検出領域A,Bに対向するように2つず
つ設けられている。ヨーク7はベアリング9を介してシ
ャフト2に対して支持されているため、シャフト2がハ
ウジング3に対して偏心して組付けられても、ヨーク7
と磁歪材6との軸心の一致が図られ、両者間のギャップ
を周方向に高い精度で一定に確保される。
The yoke 7 is provided so as to be rotatable relative to the shaft 2 via two bearings 9 respectively fitted into two substantially cylindrical support members 8 fitted at both ends thereof. Two concave portions are formed on the inner peripheral surface of the yoke 7 at positions opposed to the detection areas A and B of the magnetostrictive material 6, and each of the concave portions has an exciting coil 10 as a coil inside and a detection coil outside. The coil 11 is assembled in a state of being wound in two layers. That is, the exciting coil 10 and the detecting coil 1
1 is provided two each so as to face the detection areas A and B, respectively. Since the yoke 7 is supported on the shaft 2 via the bearing 9, even if the shaft 2 is mounted eccentrically with respect to the housing 3, the yoke 7
And the magnetostrictive material 6 are aligned with each other, and the gap between the two is kept constant with high accuracy in the circumferential direction.

【0018】図1はトルクセンサ1の電気的構成を示
す。この実施形態では、トルクセンサ1の電源として直
流電源12を使用している。直流電源12はインバータ
13,14の入力端子に接続され、前記2つの励磁用コ
イル10,10はインバータ13,14の出力端子にそ
れぞれ接続されている。インバータ13,14は直流電
源12から入力した直流を所定周波数(Hz)の交流に
変換して励磁用コイル10,10に出力する。インバー
タ13,14は、後述するようにコントローラ15によ
り駆動制御される。
FIG. 1 shows an electrical configuration of the torque sensor 1. In this embodiment, a DC power supply 12 is used as a power supply for the torque sensor 1. The DC power supply 12 is connected to input terminals of inverters 13 and 14, and the two exciting coils 10 and 10 are connected to output terminals of inverters 13 and 14, respectively. The inverters 13 and 14 convert the DC input from the DC power supply 12 into an AC having a predetermined frequency (Hz) and output the AC to the exciting coils 10 and 10. The drive of the inverters 13 and 14 is controlled by a controller 15 as described later.

【0019】検出用コイル11,11の2つずつの端子
は、一方が接地されるとともに他方がコントローラ15
に備えられた処理回路16の入力端子に接続されてい
る。処理回路16は差動回路および整流回路(いずれも
図示せず)を内蔵する。処理回路16は検出用コイル1
1,11からの各入力電圧(高周波電圧)を差動回路で
減算し、その差動回路からの出力電圧を整流回路にて整
流して出力端子から出力する。差動回路における減算処
理のため、温度変化等による外乱ノイズを相殺する補償
ができ、精度の高いトルク検出が可能になる。
One of two terminals of the detecting coils 11 and 11 is grounded and the other is connected to the controller 15.
Is connected to the input terminal of the processing circuit 16 provided in the first stage. The processing circuit 16 includes a differential circuit and a rectifier circuit (both are not shown). The processing circuit 16 includes the detection coil 1
Each input voltage (high-frequency voltage) from 1 and 11 is subtracted by a differential circuit, and the output voltage from the differential circuit is rectified by a rectifier circuit and output from an output terminal. Because of the subtraction processing in the differential circuit, compensation for canceling disturbance noise due to temperature change or the like can be performed, and highly accurate torque detection can be performed.

【0020】コントローラ15はマイクロコンピュータ
17を内蔵する。マイクロコンピュータ17には切換制
御手段としての中央処理装置(以下、CPUという)1
8、読出し専用メモリ(ROM)19および読出し書替
え可能メモリ(RAM)20が備えられている。CPU
18はROM19に記憶されたプログラムデータに基づ
いて、インバータ13,14の駆動制御処理、および処
理回路16からA/D変換回路21を介して入力する入
力値(検出電圧V)からトルクの向きおよび大きさを算
出するトルク演算処理を行う。なお、検出用コイル1
1,11、処理回路16およびCPU18により検出手
段が構成される。
The controller 15 has a built-in microcomputer 17. The microcomputer 17 has a central processing unit (hereinafter referred to as a CPU) 1 as a switching control means.
8, a read only memory (ROM) 19 and a read / write rewritable memory (RAM) 20 are provided. CPU
Reference numeral 18 denotes a drive control process for the inverters 13 and 14 based on the program data stored in the ROM 19, and a direction and a torque direction based on an input value (detection voltage V) input from the processing circuit 16 via the A / D conversion circuit 21. A torque calculation process for calculating the magnitude is performed. The detection coil 1
1, 11, the processing circuit 16 and the CPU 18 constitute detection means.

【0021】インバータ13,14には各種素子が内蔵
されており、その中にコンデンサ(インバータの種類に
もよるが例えば平滑用コンデンサや転流用コンデンサ
等)(図示せず)と、スイッチング回路としてのスイッ
チング素子22,23がある。CPU18はスイッチン
グ素子22,23にオン・オフのための信号を出力可能
にインバータ13,14と接続されている。スイッチン
グ素子22,23はインバータ13,14内のどのコン
デンサよりも下流側、すなわち励磁用コイル10,10
側に接続されている。なお、CPU18とスイッチング
素子22,23によりスイッチング手段が構成される。
The inverters 13 and 14 have various elements incorporated therein, and include therein a capacitor (for example, a smoothing capacitor or a commutation capacitor depending on the type of the inverter) (not shown) and a switching circuit. There are switching elements 22 and 23. The CPU 18 is connected to the inverters 13 and 14 so as to be able to output on / off signals to the switching elements 22 and 23. The switching elements 22 and 23 are located downstream of any of the capacitors in the inverters 13 and 14, that is, the exciting coils 10 and 10.
Connected to the side. Switching means is constituted by the CPU 18 and the switching elements 22 and 23.

【0022】次にインバータ13,14の駆動制御処理
について説明する。CPU18には上位のCPU(図示
せず)から所定時間間隔(例えば50〜100ミリ秒
毎)にサンプリングトリガ信号Strが入力される(図2
参照)。サンプリングトリガ信号Strは、CPU18に
より実行される後述するトルク演算処理、すなわちトル
ク検出を行うためのタイミングを図るための検出指令信
号である。
Next, a drive control process of the inverters 13 and 14 will be described. A sampling trigger signal Str is input to the CPU 18 at predetermined time intervals (for example, every 50 to 100 milliseconds) from an upper CPU (not shown) (FIG. 2).
reference). The sampling trigger signal Str is a detection command signal for setting a timing for performing torque calculation processing, which will be described later, which is executed by the CPU 18, that is, torque detection.

【0023】CPU18はサンプリングトリガ信号Str
の入力時に励磁用コイル11,11に丁度電流が流れて
いるように、インバータ13,14の出力をサンプリン
グトリガ信号Strの周期に合わせてオン・オフを断続的
に繰り返す駆動制御をする。本実施形態では、サンプリ
ングトリガ信号Strの入力時間間隔が一定であるため、
サンプリングトリガ信号Strをインバータ13,14の
オン・オフ制御のためのタイミング信号として利用して
いる。
The CPU 18 generates a sampling trigger signal Str
The drive control is performed such that the outputs of the inverters 13 and 14 are turned on and off intermittently in synchronism with the cycle of the sampling trigger signal Str so that the current just flows through the exciting coils 11 and 11 at the time of input. In the present embodiment, since the input time interval of the sampling trigger signal Str is constant,
The sampling trigger signal Str is used as a timing signal for on / off control of the inverters 13 and 14.

【0024】CPU18はサンプリングトリガ信号Str
の入力から所定時間T1経過後にインバータ13,14
にオン信号を出力し、インバータ13,14の出力端子
からの電圧出力を開始する。そして、CPU18はオン
信号の出力から一定時間T2経過後にオン信号の出力を
停止し、インバータ13,14の出力端子からの電圧出
力を停止する。
The CPU 18 generates a sampling trigger signal Str
After a lapse of a predetermined time T1 from the input of the inverters 13 and 14,
To output a voltage from the output terminals of the inverters 13 and 14. Then, the CPU 18 stops the output of the ON signal after a lapse of a predetermined time T2 from the output of the ON signal, and stops the voltage output from the output terminals of the inverters 13 and 14.

【0025】所定時間T1は、次のサンプリングトリガ
信号Strの入力時に励磁用コイル10,10を流れる電
流が安定状態になっているように、その入力時よりも所
定時間早めに励磁用コイル10,10への電流供給が開
始されるように設定されている。また、所定時間T2
は、CPU18が次のサンプリングトリガ信号Strの入
力を契機に開始するトルク演算処理のための入力値(検
出電圧V)を取得し終わるまで励磁用コイル10,10
に電流を流すように設定されている。なお、トルクセン
サ1の作動開始時の最初のサンプリングトリガ信号Str
はインバータ13,14の最初の出力開始時期を決める
ためだけに使用され、2回目以後のサンプリングトリガ
信号Strがトルク演算処理にも使用される。
The predetermined time T1 is set a predetermined time earlier than the input of the exciting coil 10, 10 so that the current flowing through the exciting coil 10, 10 is in a stable state when the next sampling trigger signal Str is input. It is set so that current supply to 10 is started. Also, a predetermined time T2
Are the excitation coils 10 and 10 until the CPU 18 finishes acquiring the input value (detection voltage V) for the torque calculation process that starts when the next sampling trigger signal Str is input.
The current is set to flow. The first sampling trigger signal Str at the start of the operation of the torque sensor 1
Is used only to determine the first output start timing of the inverters 13 and 14, and the second and subsequent sampling trigger signals Str are also used for torque calculation processing.

【0026】次にトルク演算処理について説明する。励
磁用コイル10に所定周波数の交流電流が流れるとき、
ヨーク7→磁歪材6→ヨーク7の経路で磁束が通る磁気
回路が形成される。このとき、磁歪材6には2つの被検
出領域A,Bに磁束が切溝6a間の各領域に沿って軸線
方向に対して45°または−45°の方向に通る2種類
の磁気回路が形成される。
Next, the torque calculation processing will be described. When an alternating current of a predetermined frequency flows through the exciting coil 10,
A magnetic circuit through which a magnetic flux passes through the path of the yoke 7 → the magnetostrictive material 6 → the yoke 7 is formed. At this time, the magnetostrictive member 6 has two types of magnetic circuits in which magnetic flux passes through the two detection regions A and B along the respective regions between the cut grooves 6a in the direction of 45 ° or −45 ° with respect to the axial direction. It is formed.

【0027】シャフト2にトルクが働いたとき、その際
の回転方向に応じて2つの被検出領域A,Bには一方に
圧縮力が他方に引張力が作用する。磁歪材6は正の歪み
ε(引張時)を受けた被検出領域で透磁率が大きく、負
の歪みε(圧縮時)を受けた被検出領域で透磁率が小さ
くなる。このため、各検出用コイル11,11のインダ
クタンスLは、引張力を受けた被検出領域に対向する側
で大きく、圧縮力を受けた被検出領域に対向する側で小
さくなる。検出用コイル11,11に誘起される起電力
は、シャフト2にトルクが働かないときの起電力に対し
て、トルクの向きに応じて一方で大きく他方で小さくな
る。そして、処理回路16において2つの検出用コイル
11,11からの各入力値を減算してさらに整流した後
の電圧がA/D変換器21を介してCPU18に検出電
圧Vとして入力される。
When a torque acts on the shaft 2, a compressive force acts on one of the two detection areas A and B and a tensile force acts on the other in the two detection areas A and B according to the rotation direction at that time. The magnetic permeability of the magnetostrictive material 6 is large in the detection region that has received the positive strain ε (during tension), and small in the detection region that has received the negative strain ε (during compression). For this reason, the inductance L of each of the detection coils 11 and 11 is large on the side facing the detection area that has received the tensile force, and is small on the side facing the detection area that has received the compressive force. The electromotive force induced in the detection coils 11, 11 is larger on one side and smaller on the other side in accordance with the direction of the torque with respect to the electromotive force when no torque acts on the shaft 2. Then, the processing circuit 16 subtracts each input value from the two detection coils 11, 11 and further rectifies the voltage, and inputs the voltage as a detection voltage V to the CPU 18 via the A / D converter 21.

【0028】ROM19には磁歪材6に歪みがないとき
に相当するトルク「0」時の零レベルVo(図2参照)
が予め設定されており、CPU18は入力した検出電圧
Vのレベルが零レベルVoに対して正負どちら側にどれ
だけの値をとるかをみることで、トルクの向きと大きさ
を計算する。
The ROM 19 stores a zero level Vo at a torque "0" corresponding to a case where the magnetostrictive material 6 has no distortion (see FIG. 2).
Is set in advance, and the CPU 18 calculates the direction and magnitude of the torque by checking the value of the input detection voltage V on the positive or negative side with respect to the zero level Vo.

【0029】このトルクセンサ1によれば次のような作
用が得られる。CPU18はサンプリングトリガ信号S
trの入力があると、その入力時から所定時間T1経過後
に各インバータ13,14にオン信号の出力を開始し、
この出力開始時から一定時間T2経過後にオン信号の出
力を停止する。この結果、オン信号が出力される所定時
期の間、すなわち図2に示すように次のサンプリングト
リガ信号Strの入力時よりも少し早めの所定時から一定
時間T2の間、励磁用コイル10,10に電圧v1が印
加されて電流i1が流れる。このとき励磁用コイル1
0,10を流れる電流i1は、次のサンプリングトリガ
信号Strの入力時までに少なくとも安定状態になってい
る。こうして励磁用コイル10,10にはサンプリング
トリガ信号Strの入力時を含む所定時期の間だけ断続的
に電流が流れることになる。
According to the torque sensor 1, the following operation can be obtained. The CPU 18 generates a sampling trigger signal S
When tr is input, output of an ON signal to each of the inverters 13 and 14 is started after a lapse of a predetermined time T1 from the input of tr.
After a lapse of a predetermined time T2 from the start of the output, the output of the ON signal is stopped. As a result, during the predetermined time when the ON signal is output, that is, for a predetermined time T2 from a predetermined time slightly earlier than the input of the next sampling trigger signal Str as shown in FIG. And a current i1 flows. At this time, the exciting coil 1
The current i1 flowing through 0 and 10 is at least in a stable state before the next sampling trigger signal Str is input. Thus, current flows intermittently through the exciting coils 10 and 10 only for a predetermined period including the time when the sampling trigger signal Str is input.

【0030】ここで、インバータ13,14内のスイッ
チング素子22,23がオフ状態にあってその電圧出力
が停止されているとき、インバータ13,14内のどの
コンデンサも充電され得る状態にある。このため、スイ
ッチング素子22,23がオンされたとき、コンデンサ
は既に充電状態にあるため出力電流の立ち上がり遅れが
発生せず、励磁用コイル10,10を流れる電流は直ち
に安定状態になる。従って、励磁用コイル10,10に
電流が流される時間が検出時間間隔の短さ(例えば50
〜100ミリ秒)からその検出時間間隔の数分の1の短
さであっても、励磁用コイル10,10を流れる電流は
安定状態に達し得る。
Here, when the switching elements 22 and 23 in the inverters 13 and 14 are off and their voltage output is stopped, any capacitors in the inverters 13 and 14 can be charged. Therefore, when the switching elements 22 and 23 are turned on, the capacitor is already in the charged state, so that the rising of the output current does not occur, and the current flowing through the exciting coils 10 and 10 immediately becomes stable. Accordingly, the time during which the current flows through the exciting coils 10 and 10 is short (for example, 50 times).
The current flowing through the exciting coils 10, 10 can reach a stable state even if the detection time interval is as short as a fraction of the detection time interval.

【0031】CPU18はサンプリングトリガ信号Str
の入力があると、トルク演算処理を行う。すなわち、そ
のとき処理回路16から入力した検出電圧Vが予め設定
された零レベルVoに対して正負どちら側にどれだけの
値をとるかをみることで、トルクの向きと大きさを計算
する。トルク演算処理に使用される検出電圧Vは、励磁
用コイル10,10を流れる電流が安定しているときの
ものであるため、トルクの検出精度は、励磁用コイルに
電流を流し続ける従来構成と比較して劣ることはない。
The CPU 18 generates a sampling trigger signal Str
Is input, a torque calculation process is performed. In other words, the direction and magnitude of the torque are calculated by observing which value the detection voltage V input from the processing circuit 16 has on the positive or negative side with respect to the preset zero level Vo. Since the detection voltage V used in the torque calculation processing is a value when the current flowing through the exciting coils 10 and 10 is stable, the detection accuracy of the torque is the same as that of the conventional configuration in which the current continues to flow through the exciting coil. There is no inferior compared.

【0032】例えば図2に示すように、励磁用コイル1
0,10に電流が流れる時間が従来のトルクセンサのそ
れの3分の1であれば、電流が同じ強さの下で消費電力
は3分の1になる。また、図3は従来のトルクセンサと
本実施形態のトルクセンサにおける消費電力を同じにし
たときに得られる励磁用コイルの電流強度を比較したグ
ラフである。同図左側が従来の電流強度のグラフ、右側
が本実施形態の電流強度のグラフである。励磁用コイル
10,10に電流を流す時間を同図右側のグラフに示す
ように3分の1にした場合は、同図に示すように、本実
施形態の励磁用コイル10,10に従来の電流値Ioの
3倍の電流値3Ioを確保することが可能である。つま
り、トルクセンサ1の消費電力を増やさずにトルクセン
サ1のS/N比が向上してトルクの検出感度を高くする
ことが可能になる。
For example, as shown in FIG.
If the time during which the current flows through 0, 10 is one third of that of the conventional torque sensor, the power consumption becomes one third under the same strength of the current. FIG. 3 is a graph comparing the current intensity of the exciting coil obtained when the power consumption of the conventional torque sensor and the torque sensor of the present embodiment are made equal. The left side of the figure is a graph of the conventional current intensity, and the right side is a graph of the current intensity of the present embodiment. When the time for flowing the current to the exciting coils 10 and 10 is reduced to one third as shown in the graph on the right side of the figure, as shown in FIG. It is possible to secure a current value 3Io that is three times the current value Io. That is, the S / N ratio of the torque sensor 1 is improved without increasing the power consumption of the torque sensor 1, and the torque detection sensitivity can be increased.

【0033】以上詳述したようにこの実施形態によれ
ば、以下の効果が得られる。 (1)CPU18がトルク検出を行うときに励磁用コイ
ル10,10に電流が丁度流れるように、励磁用コイル
10,10に断続的に電流を流すようにしたので、トル
クセンサ1の消費電力を低く抑えることができる。ま
た、励磁用コイル10,10に流す電流強度を大きくし
ても、消費電力を増やすことなくトルクセンサ1の検出
感度を高めることができる。
As described in detail above, according to this embodiment, the following effects can be obtained. (1) Since the current is intermittently supplied to the exciting coils 10 and 10 so that the current just flows to the exciting coils 10 and 10 when the CPU 18 performs the torque detection, the power consumption of the torque sensor 1 is reduced. It can be kept low. Even if the intensity of the current flowing through the exciting coils 10 and 10 is increased, the detection sensitivity of the torque sensor 1 can be increased without increasing the power consumption.

【0034】(2)インバータ13,14における電圧
出力の開始時期を、サンプリングトリガ信号Strの入力
時に励磁用コイル10,10に流れる電流が安定状態に
なるように、その信号Strの入力時よりも所定時間早め
に設定したので、検出精度を落とすことなく、トルクセ
ンサ1の消費電力に対する検出感度の向上を図ることが
できる。
(2) The start timing of the voltage output in the inverters 13 and 14 is set to be longer than that in the input of the signal Str so that the current flowing through the exciting coils 10 and 10 becomes stable when the sampling trigger signal Str is input. Since the predetermined time is set earlier, it is possible to improve the detection sensitivity of the torque sensor 1 with respect to the power consumption without lowering the detection accuracy.

【0035】(3)インバータ13,14の出力を切換
制御するために内蔵されたスイッチング素子22,23
を、インバータ13,14に内蔵されたどのコンデンサ
よりも励磁用コイル10,10側に接続したので、スイ
ッチング素子22,23のオン後、直ちに励磁用コイル
10,10に流れる電流を安定状態に移行させることが
できる。このため、CPU18によるトルク検出が例え
ば50〜100ミリ秒と非常に短い時間間隔で高速処理
にて行われても、検出精度を落とさずに消費電力の節約
等を図ることができる。
(3) Built-in switching elements 22 and 23 for switching the outputs of inverters 13 and 14
Is connected to the exciting coils 10 and 10 more than any of the capacitors built in the inverters 13 and 14, and immediately after the switching elements 22 and 23 are turned on, the current flowing through the exciting coils 10 and 10 shifts to a stable state. Can be done. For this reason, even if the torque detection by the CPU 18 is performed in a high-speed process at a very short time interval of, for example, 50 to 100 milliseconds, power consumption can be reduced without lowering the detection accuracy.

【0036】(4)励磁用コイル10,10に電流を流
す時期の決定に、トルク検出タイミングを図るためのサ
ンプリングトリガ信号Strを利用したので、電流供給時
期の決定のためのトリガ信号を新たに用意しなくて済
む。
(4) Since the sampling trigger signal Str for determining the torque detection timing is used to determine the timing of supplying the current to the exciting coils 10 and 10, a trigger signal for determining the current supply timing is newly provided. No need to prepare.

【0037】なお、実施形態は上記に限定されず、以下
のように実施してもよい。 ○ 励磁用コイル10,10に電流を流すタイミングを
図るための専用のトリガ信号を上位のCPUからCPU
18に入力するようにし、このトリガ信号に基づいてイ
ンバータ13,14を駆動制御してもよい。この構成に
よれば、トリガ信号が増えることになるが、サンプリン
グトリガ信号Strに同期させて電流を流すタイミングを
より精度良くすることができ、トルクの検出精度の信頼
性を高めることができる。また、CPU18によるトル
ク検出の時間間隔は一定時間でなくても構わず、このよ
うな場合でも専用のトリガ信号を用意することで電流供
給時期のタイミングを正確に図ることができる。
The embodiment is not limited to the above, and may be carried out as follows. ○ A dedicated trigger signal for timing the flow of current to the exciting coils 10 and 10 is sent from the upper CPU to the CPU.
18 and drive control of the inverters 13 and 14 based on this trigger signal. According to this configuration, although the number of trigger signals increases, the timing of flowing a current in synchronization with the sampling trigger signal Str can be made more accurate, and the reliability of torque detection accuracy can be increased. Further, the time interval of the torque detection by the CPU 18 does not need to be a fixed time. Even in such a case, the timing of the current supply timing can be accurately set by preparing a dedicated trigger signal.

【0038】○ 2つの検出用コイル11,11からの
出力値をA/D変換器を介してCPUに直接入力し、C
PUにおいて減算および整流処理(平均化処理)をして
トルクに応じた検出値を得る構成としてもよい。この構
成によれば、処理回路16を削減できる。
The output values from the two detection coils 11, 11 are directly input to the CPU via the A / D converter,
The PU may perform a subtraction and rectification process (averaging process) to obtain a detection value corresponding to the torque. According to this configuration, the number of processing circuits 16 can be reduced.

【0039】○ 励磁用コイルへの電流供給を切換える
ためのスイッチング素子等のスイッチング回路は、イン
バータ内に設けることに限定されず、例えばインバータ
と励磁用コイルとの間に設け、該スイッチング回路をC
PUにより切換制御する構成とすることもできる。
The switching circuit such as a switching element for switching the current supply to the exciting coil is not limited to being provided in the inverter. For example, the switching circuit is provided between the inverter and the exciting coil, and
The switching control may be performed by the PU.

【0040】○ CPUによるトルク検出の時間間隔は
50〜100ミリ秒に限定されない。10〜1000ミ
リ秒の範囲、あるいはトルクセンサが採用される装置の
必要に応じてこの範囲以外であっても構わない。例えば
10〜1000ミリ秒以下と検出時間間隔の非常に短い
CPUによるトルク検出のときには、励磁用コイルへの
電流供給を切換えるためのスイッチング素子等のスイッ
チング回路を、電源と励磁用コイルとで作られる回路上
におけるどのコンデンサよりもコイル側に設けることに
より、CPU(コンピュータ)による高速処理にも対応
できる。
The time interval for torque detection by the CPU is not limited to 50 to 100 milliseconds. The range may be outside the range of 10 to 1000 milliseconds, or may be outside this range as necessary for the device employing the torque sensor. For example, when torque is detected by a CPU having an extremely short detection time interval of 10 to 1000 milliseconds or less, a switching circuit such as a switching element for switching the current supply to the exciting coil is formed by a power supply and the exciting coil. By providing the capacitor closer to the coil than any of the capacitors on the circuit, it is possible to cope with high-speed processing by a CPU (computer).

【0041】○ 電源と励磁用コイルとで作られる回路
の電力変化からトルク検出を行う、検出用コイルを備え
ないトルクセンサにおいて実施することもできる。ま
た、磁歪式のトルクセンサに限定されない。インダクタ
ンス式のトルクセンサにおいて実施することもできる。
The present invention can also be implemented in a torque sensor that does not have a detecting coil, which detects torque from a change in power of a circuit formed by a power supply and an exciting coil. The invention is not limited to the magnetostrictive torque sensor. It can also be implemented in an inductance type torque sensor.

【0042】○ 励磁用コイルのための電源を従来技術
で述べたような交流電源を使用した構成としてもよい。 ○ 励磁用コイルを流れる交流は矩形波でも正弦波でも
周波数可変のものであってもよい。
The power supply for the exciting coil may be an AC power supply as described in the related art. The alternating current flowing through the exciting coil may be a rectangular wave, a sine wave, or a variable frequency.

【0043】○ 磁歪材6をその表面に切溝6aのない
平滑スリーブとし、平滑スリーブをクロスヘッド型ピッ
クアップで検出する構成のトルクセンサにおいて実施し
てもよい。
The magnetostrictive member 6 may be formed as a smooth sleeve having no kerf 6a on its surface, and may be implemented in a torque sensor configured to detect the smooth sleeve with a crosshead type pickup.

【0044】前記各実施形態から把握される請求項に係
る発明以外の技術的思想をその効果とともに以下に記載
する。 (イ)請求項4に係る発明において、前記検出手段はコ
ンピュータを備え、該コンピュータはトルク検出を10
〜1000ミリ秒の範囲内の時間間隔で高速処理で行
う。この構成によれば、トルク検出がコンピュータによ
り10〜1000ミリ秒の範囲内の時間間隔で高速処理
で実行されても、トルク検出時毎にコイルに流れる電流
をその安定性を確保したうえで断続的に切換えることが
できる。
The technical ideas other than the claimed invention grasped from the above embodiments are described below together with their effects. (A) In the invention according to claim 4, the detecting means includes a computer, and the computer detects the torque by 10 times.
High-speed processing is performed at time intervals within a range of up to 1000 milliseconds. According to this configuration, even if the torque detection is executed by the computer at high-speed processing at time intervals within the range of 10 to 1000 milliseconds, the current flowing through the coil is intermittently determined every time the torque is detected, while ensuring its stability. Can be switched.

【0045】(ロ)請求項1〜請求項3のいずれか一項
に係る発明において、前記スイッチング手段は、前記検
出手段によるトルク検出時期を決めるためのトリガ信号
を利用して前記コイルに電流を流すタイミングを図って
いる。この構成によれば、トリガ信号1つでコイルへの
電流供給時期の決定と、検出手段によるトルク検出時期
の決定ができる。
(B) In the invention according to any one of claims 1 to 3, the switching means applies a current to the coil using a trigger signal for determining a torque detection timing by the detection means. The timing of the flow is planned. According to this configuration, the timing of supplying the current to the coil and the timing of detecting the torque by the detecting means can be determined by one trigger signal.

【0046】(ハ)請求項1〜請求項4のいずれか一項
に係る発明において、前記磁性体には被検出軸にトルク
が働いたときに磁束が増加する領域と、磁束が減少する
領域の2つの被検出領域が形成され、該各被検出領域の
それぞれに磁束が通るにように前記コイルは2つ設けら
れており、前記検出手段は前記磁性体の2つの被検出領
域における磁束の変化をそれぞれ検出する2つの検出用
コイルと、該各検出用コイルの出力値を減算および整流
してトルク検出値を得る処理手段とを備えている。この
構成によれば、トルクの検出感度および検出精度の信頼
性を高くできる。なお、処理回路16により処理手段が
構成される。
(C) In the invention according to any one of claims 1 to 4, the magnetic material has a region where the magnetic flux increases when a torque acts on the detected shaft and a region where the magnetic flux decreases. Are formed, and two coils are provided so that the magnetic flux passes through each of the detected areas. The detecting means detects the magnetic flux in the two detected areas of the magnetic body. There are provided two detection coils for detecting changes, and processing means for subtracting and rectifying the output value of each detection coil to obtain a torque detection value. According to this configuration, the reliability of torque detection sensitivity and detection accuracy can be increased. The processing circuit 16 constitutes processing means.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上詳述したように請求項1及び請求項
3に記載の発明によれば、検出手段によるトルク検出が
行われるときにだけコイルに電流を流すようにしたの
で、トルクセンサの消費電力を少なくでき、あるいは消
費電力を増やさずにトルクの検出感度の向上を図ること
ができる。
As described in detail above, according to the first and third aspects of the present invention, the current flows through the coil only when the torque is detected by the detecting means. Power consumption can be reduced, or torque detection sensitivity can be improved without increasing power consumption.

【0048】請求項2及び請求項3に記載の発明によれ
ば、トルク検出時よりもコイルに流れる電流が安定する
までに要する所定時間以上前に予めコイルへの電流の供
給を開始するようにしたので、検出精度を落とさずに、
トルクセンサの消費電力の低減や消費電力に対する検出
感度の向上を図ることができる。
According to the second and third aspects of the present invention, the current supply to the coil is started in advance at least a predetermined time required for the current flowing through the coil to stabilize before the torque is detected. So, without lowering the detection accuracy,
The power consumption of the torque sensor can be reduced and the detection sensitivity to the power consumption can be improved.

【0049】請求項4に記載の発明によれば、スイッチ
ング回路をインバータに内蔵されたどのコンデンサより
もコイル側に設けたので、スイッチング回路をコイルに
電流が流れる状態に切換えたときにコンデンサの充電を
伴わず、コイルに流れる電流を直ぐに安定状態にするこ
とができる。従って、コンピュータ等によりトルク検出
が検出の時間間隔が非常に短い高速処理で行われても、
検出精度を落とさずに消費電力の節約等を図ることに対
して十分対応できる。
According to the fourth aspect of the present invention, since the switching circuit is provided on the coil side with respect to any of the capacitors built in the inverter, the capacitor is charged when the switching circuit is switched to a state in which current flows through the coil. , The current flowing through the coil can be immediately brought into a stable state. Therefore, even if torque detection is performed by a computer or the like in a high-speed process in which the detection time interval is very short,
It is possible to sufficiently cope with saving power consumption without lowering the detection accuracy.

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

【図1】一実施形態におけるトルクセンサの電気的構成
図。
FIG. 1 is an electrical configuration diagram of a torque sensor according to an embodiment.

【図2】トルク検出におけるタイミングチャート。FIG. 2 is a timing chart in torque detection.

【図3】励磁用コイルを流れる電流を比較するためのグ
ラフ。
FIG. 3 is a graph for comparing a current flowing through an exciting coil.

【図4】シャフトに組付けられたトルクセンサを示す側
断面図。
FIG. 4 is a side sectional view showing a torque sensor assembled to a shaft.

【図5】従来技術におけるトルクセンサの電気的構成
図。
FIG. 5 is an electrical configuration diagram of a torque sensor according to the related art.

【図6】同じくトルク検出におけるタイミングチャー
ト。
FIG. 6 is a timing chart for torque detection.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…トルクセンサ、2…被検出軸としてのシャフト、6
…磁性体としての磁歪材、7…ヨーク、10…コイルと
しての励磁用コイル、11…検出手段を構成する検出用
コイル、12…電源としての直流電源、13,14…イ
ンバータ、16…検出手段を構成する処理回路、18…
検出手段およびスイッチング手段を構成するとともに切
換制御手段としてのCPU、22,23…スイッチング
手段を構成するとともにスイッチング回路としてのスイ
ッチング素子。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Torque sensor, 2 ... Shaft as shaft to be detected, 6
... Magnetostrictive material as magnetic material, 7 ... Yoke, 10 ... Exciting coil as coil, 11 ... Detection coil constituting detection means, 12 ... DC power supply as power supply, 13, 14 ... Inverter, 16 ... Detection means , 18 ...
CPUs as detection means and switching means and switching control means, 22 and 23... Switching elements as switching means and switching circuits.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被検出軸に固定された応力磁気特性を有
する磁性体と、 前記磁性体を通る磁束を発生させるためのコイルと、 前記コイルに電流を流すための電源と、 前記被検出軸に作用するトルクに応じた応力を受けるこ
とによる前記磁性体を通る前記磁束の変化をトルク検出
値として予め定められたタイミングで検出する検出手段
と、 前記検出手段による前記トルク検出時毎に断続的に前記
コイルに電流を流すように、前記コイルへの電流の供給
を切換制御するスイッチング手段とを備えたトルクセン
サ。
1. A magnetic body having a stress magnetic property fixed to a detected shaft, a coil for generating a magnetic flux passing through the magnetic body, a power supply for flowing a current through the coil, and the detected shaft Detecting means for detecting, at a predetermined timing, a change in the magnetic flux passing through the magnetic body due to receiving a stress corresponding to a torque acting on the magnetic body at a predetermined timing as a torque detection value; Switching means for controlling the supply of current to the coil so that the current flows through the coil.
【請求項2】 前記スイッチング手段は、前記検出手段
によるトルク検出時よりも、該トルク検出時に前記コイ
ルに流れる電流が安定するまでに要する所定時間以上前
に前記コイルへの電流の供給を予め開始する請求項1に
記載のトルクセンサ。
2. The switching unit starts the supply of the current to the coil in advance at least a predetermined time required before the current flowing in the coil is stabilized at the time of detecting the torque, at the time of detecting the torque by the detecting unit. The torque sensor according to claim 1.
【請求項3】 前記電源は直流電源であって、該直流電
源と前記コイルとの間に直流を交流に変換するインバー
タを備え、前記スイッチング手段は該インバータの出力
を切換制御する請求項1又は請求項2に記載のトルクセ
ンサ。
3. The power supply is a DC power supply, further comprising an inverter for converting DC to AC between the DC power supply and the coil, and wherein the switching means switches and controls the output of the inverter. The torque sensor according to claim 2.
【請求項4】 前記スイッチング手段は、前記電源と前
記励磁用コイルとで作られる回路上に設けられたスイッ
チング回路と、該スイッチング回路のオン・オフを切換
えるための切換制御手段とを備え、前記スイッチング回
路は前記インバータに内蔵されたどのコンデンサよりも
前記コイル側に設けられている請求項3に記載のトルク
センサ。
4. The switching means includes: a switching circuit provided on a circuit formed by the power supply and the exciting coil; and switching control means for switching on / off of the switching circuit. 4. The torque sensor according to claim 3, wherein the switching circuit is provided on the coil side with respect to any of the capacitors built in the inverter.
JP28400597A 1997-10-16 1997-10-16 Torque sensor Pending JPH11118628A (en)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002139390A (en) * 2000-11-06 2002-05-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd Torque detector, electric assist motor using it, and power assisted bicycle therewith
JP2004191066A (en) * 2002-12-06 2004-07-08 Honda Motor Co Ltd Torque sensor
JP2007309925A (en) * 2006-04-19 2007-11-29 Honda Motor Co Ltd Magnetostrictive torque sensor
JP2018146512A (en) * 2017-03-08 2018-09-20 株式会社ショーワ Torque detection device, failure diagnosis method and electric power steering device

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