JPH1114473A - 磁歪式トルクセンサ - Google Patents
磁歪式トルクセンサInfo
- Publication number
- JPH1114473A JPH1114473A JP18078597A JP18078597A JPH1114473A JP H1114473 A JPH1114473 A JP H1114473A JP 18078597 A JP18078597 A JP 18078597A JP 18078597 A JP18078597 A JP 18078597A JP H1114473 A JPH1114473 A JP H1114473A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetostrictive
- coils
- torque
- torque sensor
- circuit
- Prior art date
- 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】
【課題】 消費電流が少なく、かつ小型の磁歪式トルク
センサを提供する。 【解決手段】 回転軸２の表面に、磁気歪効果を有する
２つの磁歪膜３ａ、３ｂを設けるとともに、前記磁歪膜
の近傍にギャップを介して配置した２つのコイル４ａ、
４ｂと閉磁気回路をなすように設けた２つの磁気ヨーク
を配置して磁気回路を形成し、前記回転軸２に加えられ
るトルクによる前記磁歪膜の変形に起因する磁歪膜３
ａ、３ｂの透磁率変化を利用して前記トルクを検出する
磁歪式トルクセンサにおいて、前記２つのコイル４ａ、
４ｂを直列接続し、２つのコイルのそれぞれの分担電圧
からトルクを求める。
センサを提供する。 【解決手段】 回転軸２の表面に、磁気歪効果を有する
２つの磁歪膜３ａ、３ｂを設けるとともに、前記磁歪膜
の近傍にギャップを介して配置した２つのコイル４ａ、
４ｂと閉磁気回路をなすように設けた２つの磁気ヨーク
を配置して磁気回路を形成し、前記回転軸２に加えられ
るトルクによる前記磁歪膜の変形に起因する磁歪膜３
ａ、３ｂの透磁率変化を利用して前記トルクを検出する
磁歪式トルクセンサにおいて、前記２つのコイル４ａ、
４ｂを直列接続し、２つのコイルのそれぞれの分担電圧
からトルクを求める。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転軸に伝わるト
ルクを非接触で検出する磁歪式トルクセンサに関する。
ルクを非接触で検出する磁歪式トルクセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】磁歪式トルクセンサは磁気歪現象のひと
つである強磁性体に機械的な歪を与えた時に透磁率が変
化する現象を利用したもので、その例としては特開平４
ー２７６５３３に示されるものなどがある。これは、軸
の長さ方向に対して磁気異方性が＋４５度と−４５度と
なる２つのアモルファス合金薄膜を軸の表面に接着形成
し、これとギャップを介して外側にボビンに巻かれて配
置した２つのコイルと閉磁気回路をなすように設けた磁
気ヨークで構成され、検出回路は図３に示す構成をして
いる。ここで７は正弦波電圧の正弦波発振回路、１１は
センサ部コイル４ａ、４ｂに直列に結線した抵抗、９は
交流信号から直流信号へ変換する整流・平滑回路で差動
増幅器１０に結線され、トルクセンサ出力を得ている。
つである強磁性体に機械的な歪を与えた時に透磁率が変
化する現象を利用したもので、その例としては特開平４
ー２７６５３３に示されるものなどがある。これは、軸
の長さ方向に対して磁気異方性が＋４５度と−４５度と
なる２つのアモルファス合金薄膜を軸の表面に接着形成
し、これとギャップを介して外側にボビンに巻かれて配
置した２つのコイルと閉磁気回路をなすように設けた磁
気ヨークで構成され、検出回路は図３に示す構成をして
いる。ここで７は正弦波電圧の正弦波発振回路、１１は
センサ部コイル４ａ、４ｂに直列に結線した抵抗、９は
交流信号から直流信号へ変換する整流・平滑回路で差動
増幅器１０に結線され、トルクセンサ出力を得ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来のトルク
センサでは、２つのコイル４ａと４ｂは正弦波発振回路
７に対して並列に結線されているため正弦波発振回路７
から供給すべき電流値が大きくなり、このため正弦波発
振回路７の出力段に大容量の電流増幅器（図示せず）が
必要となり、回路構成が複雑かつ大きくなるとともに、
消費電流も大きいという問題があった。そこで、本発明
は消費電流が少なく、かつ小型の磁歪式トルクセンサを
提供することを目的とするものである。
センサでは、２つのコイル４ａと４ｂは正弦波発振回路
７に対して並列に結線されているため正弦波発振回路７
から供給すべき電流値が大きくなり、このため正弦波発
振回路７の出力段に大容量の電流増幅器（図示せず）が
必要となり、回路構成が複雑かつ大きくなるとともに、
消費電流も大きいという問題があった。そこで、本発明
は消費電流が少なく、かつ小型の磁歪式トルクセンサを
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、回転軸の表面に、磁気歪効果を有する２
つの磁歪膜を設けるとともに、前記磁歪膜の近傍にギャ
ップを介して配置した２つのコイルと閉磁気回路をなす
ように設けた２つの磁気ヨークを配置して磁気回路を形
成し、前記回転軸に加えられるトルクによる前記磁歪膜
の変形に起因する磁歪膜の透磁率変化を利用して前記ト
ルクを検出する磁歪式トルクセンサにおいて、前記２つ
のコイルを直列接続し、２つのコイルのそれぞれの分担
電圧を検出し、トルクを求めるものである。
め、本発明は、回転軸の表面に、磁気歪効果を有する２
つの磁歪膜を設けるとともに、前記磁歪膜の近傍にギャ
ップを介して配置した２つのコイルと閉磁気回路をなす
ように設けた２つの磁気ヨークを配置して磁気回路を形
成し、前記回転軸に加えられるトルクによる前記磁歪膜
の変形に起因する磁歪膜の透磁率変化を利用して前記ト
ルクを検出する磁歪式トルクセンサにおいて、前記２つ
のコイルを直列接続し、２つのコイルのそれぞれの分担
電圧を検出し、トルクを求めるものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図に基づ
いて説明する。図１は本発明の実施例を示す磁歪式トル
クセンサの全体構成図、図２はトルクセンサヘッドの断
面図である。１はトルクセンサヘッド、２は回転軸、３
ａ、３ｂは回転軸２表面に設けられた磁歪膜で、両磁歪
膜３ａ、３ｂは、スリット上に形成されており、回転軸
２の長さ方向に対して、互いに異なる方向に傾斜するよ
うに設けられている。４ａ、４ｂは前記磁歪膜３ａ、３
ｂの近傍にギャップ５を介して配置したコイル、６ａ、
６ｂは磁気ヨーク、７は正弦波発振回路、８はコイル４
ａ、４ｂの分担電圧を検出する計装アンプ、９は計装ア
ンプからの交流信号を直流信号に変換する整流・平滑回
路、１０は２つの整流・平滑回路９の出力信号の差分を
とる差動増幅器である。次に動作について説明する。こ
の磁歪式トルクセンサを作動させるために、直列接続し
たコイル４ａ、４ｂの両端に、正弦波発振回路７から一
定の振幅Ｖr の交流電圧を印加する。このとき、各コイ
ル４ａ、４ｂの端子間にはそれぞれ分担電圧Ｖa 、Ｖb
が発生する。回転軸２にトルクが加わると、各磁歪膜３
ａ、３ｂのスリット方向に引っ張りと圧縮の相異なる力
が加わる。ここで用いた磁歪膜３ａ、３ｂは、引っ張
り、圧縮によって、透磁率がそれぞれ増加、減少する特
性を有するため、コイル４ａ、４ｂ内を貫通する磁束も
それぞれ増加、減少する。そのため、一方のコイル４ａ
に生じる分担電圧Ｖa は増加し、他方のコイル４ｂの分
担電圧Ｖb は減少する。この各コイル４ａ、４ｂの端子
間の電圧Ｖa 、Ｖb を計装アンプ８を通して交流信号と
して検出し、整流・平滑回路９にて直流信号に変換の
後、差動増幅器１０で差分をとることによって印加トル
クを印加方向も含めて検出できる。なお、整流・平滑回
路９により交流信号から直流信号に変換後差分をとる代
わりに２つのコイルの分担電圧の交流信号のピーク電圧
を検出し、両者の差分をとりトルクを検出する方法を用
いても良い。又、温度変化等の外乱に対しても、コイル
４ａ、４ｂの分担電圧は同相に変化するため、上記構成
で差動検出することにより温度変化等の外乱の影響も除
去出来る。
いて説明する。図１は本発明の実施例を示す磁歪式トル
クセンサの全体構成図、図２はトルクセンサヘッドの断
面図である。１はトルクセンサヘッド、２は回転軸、３
ａ、３ｂは回転軸２表面に設けられた磁歪膜で、両磁歪
膜３ａ、３ｂは、スリット上に形成されており、回転軸
２の長さ方向に対して、互いに異なる方向に傾斜するよ
うに設けられている。４ａ、４ｂは前記磁歪膜３ａ、３
ｂの近傍にギャップ５を介して配置したコイル、６ａ、
６ｂは磁気ヨーク、７は正弦波発振回路、８はコイル４
ａ、４ｂの分担電圧を検出する計装アンプ、９は計装ア
ンプからの交流信号を直流信号に変換する整流・平滑回
路、１０は２つの整流・平滑回路９の出力信号の差分を
とる差動増幅器である。次に動作について説明する。こ
の磁歪式トルクセンサを作動させるために、直列接続し
たコイル４ａ、４ｂの両端に、正弦波発振回路７から一
定の振幅Ｖr の交流電圧を印加する。このとき、各コイ
ル４ａ、４ｂの端子間にはそれぞれ分担電圧Ｖa 、Ｖb
が発生する。回転軸２にトルクが加わると、各磁歪膜３
ａ、３ｂのスリット方向に引っ張りと圧縮の相異なる力
が加わる。ここで用いた磁歪膜３ａ、３ｂは、引っ張
り、圧縮によって、透磁率がそれぞれ増加、減少する特
性を有するため、コイル４ａ、４ｂ内を貫通する磁束も
それぞれ増加、減少する。そのため、一方のコイル４ａ
に生じる分担電圧Ｖa は増加し、他方のコイル４ｂの分
担電圧Ｖb は減少する。この各コイル４ａ、４ｂの端子
間の電圧Ｖa 、Ｖb を計装アンプ８を通して交流信号と
して検出し、整流・平滑回路９にて直流信号に変換の
後、差動増幅器１０で差分をとることによって印加トル
クを印加方向も含めて検出できる。なお、整流・平滑回
路９により交流信号から直流信号に変換後差分をとる代
わりに２つのコイルの分担電圧の交流信号のピーク電圧
を検出し、両者の差分をとりトルクを検出する方法を用
いても良い。又、温度変化等の外乱に対しても、コイル
４ａ、４ｂの分担電圧は同相に変化するため、上記構成
で差動検出することにより温度変化等の外乱の影響も除
去出来る。
【０００６】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、正
弦波発振回路に対してコイルを直列接続するため、大電
流を流すためのアンプ回路が不要となり、この結果セン
サの正弦波発振回路が簡単かつ小型になるとともに、消
費電流も少なくてすむ効果がある。
弦波発振回路に対してコイルを直列接続するため、大電
流を流すためのアンプ回路が不要となり、この結果セン
サの正弦波発振回路が簡単かつ小型になるとともに、消
費電流も少なくてすむ効果がある。
【図１】 本発明の実施例を示す磁歪式トルクセンサの
全体構成図
全体構成図
【図２】 本発明の実施例を示すトルクセンサヘッドの
断面図
断面図
【図３】 従来の磁歪式トルクセンサの回路構成図
１ 磁歪式トルクセンサ ２ 回転軸 ３ａ、３ｂ 磁歪膜 ４ａ、４ｂ コイル ５ ギャップ ６ａ、６ｂ ヨーク ７ 正弦波発振回路 ８ 計装アンプ ９ 整流・平滑回路 １０ 差動増幅器 １１ 抵抗
Claims (1)
- 【請求項１】 回転軸の表面に、磁気歪効果を有する２
つの磁歪膜を設けるとともに、前記磁歪膜の近傍にギャ
ップを介して配置した２つのコイルと閉磁気回路をなす
ように設けた２つの磁気ヨークを配置して磁気回路を形
成し、前記回転軸に加えられるトルクによる前記磁歪膜
の変形に起因する磁歪膜の透磁率変化を利用して前記ト
ルクを検出する磁歪式トルクセンサにおいて、前記２つ
のコイルを直列接続し、２つのコイルのそれぞれの分担
電圧を検出する検出手段と、前記分担電圧の差分信号か
らトルクを演算する演算装置とからなることを特徴とし
た磁歪式トルクセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18078597A JPH1114473A (ja) | 1997-06-20 | 1997-06-20 | 磁歪式トルクセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18078597A JPH1114473A (ja) | 1997-06-20 | 1997-06-20 | 磁歪式トルクセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1114473A true JPH1114473A (ja) | 1999-01-22 |
Family
ID=16089290
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18078597A Pending JPH1114473A (ja) | 1997-06-20 | 1997-06-20 | 磁歪式トルクセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1114473A (ja) |
-
1997
- 1997-06-20 JP JP18078597A patent/JPH1114473A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20040527 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20051021 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20051027 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060228 |