JPS59180338A - トルクセンサ - Google Patents
トルクセンサInfo
- Publication number
- JPS59180338A JPS59180338A JP58053758A JP5375883A JPS59180338A JP S59180338 A JPS59180338 A JP S59180338A JP 58053758 A JP58053758 A JP 58053758A JP 5375883 A JP5375883 A JP 5375883A JP S59180338 A JPS59180338 A JP S59180338A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- torque
- amorphous alloy
- magnetic
- torque sensor
- magnetic core
- 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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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
- G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
- G01L3/101—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
- G01L3/102—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means involving magnetostrictive means
-
- G—PHYSICS
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- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
- G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
- G01L3/101—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
- G01L3/105—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means involving inductive means
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は非接触でトルクを検出するトルクセンサに関す
る。
る。
電ｉｔｂ機、自動車等の回転駆動部において、トルクは
制御を行う場合の最も基本的な変量であり、また／ステ
ムの老朽化の程度を示すパラメータとして故障診断に利
用することもできる。トルクを精密に検出するには非接
触方式であることが必要であり、正転、逆転及び静止時
のトルクが検出でき、しかも精度が良（、信頼性の高い
ことが要求される。
制御を行う場合の最も基本的な変量であり、また／ステ
ムの老朽化の程度を示すパラメータとして故障診断に利
用することもできる。トルクを精密に検出するには非接
触方式であることが必要であり、正転、逆転及び静止時
のトルクが検出でき、しかも精度が良（、信頼性の高い
ことが要求される。
従来、非接触検出方式のトルクセンサ゛としては光や磁
気を利用して軸のねじ９角からトルクを検出する間接方
式のものや磁性体で形成された回転軸の磁気ひずみ現象
全利用して直接トルクを検出する直接方式のものが試み
られているが、いずれの方式のものも定着するには至っ
ていない。その原凶として間接方式の場合は、トルク全
ねじり変位に変換するために専用のトーションバーが必
要であること、また光の使用は耐環境性の点から問題で
あることなどが挙げられる。一方、磁性体で形成された
回転軸の磁気ひずみ現象全利用した直接方式の場合は、
簡便で信頼性の点で優れているが、元来回転軸は機械的
強度のみに注意が注がれてお）、磁気的性質は軸の回転
方向に対し一様でないため、検出出力に回転むらが生じ
、また出力に回転数依存性のあることが大きい欠点とさ
れていた。
気を利用して軸のねじ９角からトルクを検出する間接方
式のものや磁性体で形成された回転軸の磁気ひずみ現象
全利用して直接トルクを検出する直接方式のものが試み
られているが、いずれの方式のものも定着するには至っ
ていない。その原凶として間接方式の場合は、トルク全
ねじり変位に変換するために専用のトーションバーが必
要であること、また光の使用は耐環境性の点から問題で
あることなどが挙げられる。一方、磁性体で形成された
回転軸の磁気ひずみ現象全利用した直接方式の場合は、
簡便で信頼性の点で優れているが、元来回転軸は機械的
強度のみに注意が注がれてお）、磁気的性質は軸の回転
方向に対し一様でないため、検出出力に回転むらが生じ
、また出力に回転数依存性のあることが大きい欠点とさ
れていた。
ところで、最近アモルファス磁性合金の磁気ひずみ特性
全利用し、直接、非接触でトルクを検出するトルクセン
サが提案されている（電気学会マグネティックス研究会
資料ＭＡＧ−８１−７２）。
全利用し、直接、非接触でトルクを検出するトルクセン
サが提案されている（電気学会マグネティックス研究会
資料ＭＡＧ−８１−７２）。
これは、大きな磁気ひずみ特性を有するアモル磁性合金
博蛍を回転軸に巻いて固足し、トルクによる軸のひずみ
応力がアモルファス磁性合金薄帯に導入されるよりにし
て、磁気ひずみ現象によるアモルファス磁性合金薄帯の
磁気特性の変化全外部から非凄触で検出することにょク
トルク全検出するものである。
博蛍を回転軸に巻いて固足し、トルクによる軸のひずみ
応力がアモルファス磁性合金薄帯に導入されるよりにし
て、磁気ひずみ現象によるアモルファス磁性合金薄帯の
磁気特性の変化全外部から非凄触で検出することにょク
トルク全検出するものである。
このトルクセンナを第１図（ａｌ〜（ｃＨｃ従って更に
詳しくｔ況明する。第１図（ａｌ中１はアモルファス磁
性合金の薄帯から形成された環状磁芯であり、この環状
磁芯１にはその周方向２に対し角αの１ｄきを侍って一
様に誘導磁気異方性Ｋｕ３が付与される。
詳しくｔ況明する。第１図（ａｌ中１はアモルファス磁
性合金の薄帯から形成された環状磁芯であり、この環状
磁芯１にはその周方向２に対し角αの１ｄきを侍って一
様に誘導磁気異方性Ｋｕ３が付与される。
ｈ兄明’ｃ ｆ？ｊｌ単にするために、α−４５°、磁
歪定数λＳ〉０と仮定する。同図（ｂ）はこの環状磁芯
１’ｔ−回転軸４に嵌挿して固定し、トルク５を加えた
状態を示す。回転軸４にトルク５が加わると環状磁芯１
には同図（ｂ）に示す如（±４５° の方向にひずみ応
力゛σ６が生じ、σの正の方向にも磁気ひずみ効果によ
シー軸７ｊ１！を地異方性が誘導され、結果として合成
された誘導磁気異方性はＫｕ３からＫｕ’ ７へ変化す
る。同図（ｃｌは前記トルク５と逆方向のトルク８が加
えられた状態全示し、この場合合成された誘導磁気異方
性Ｋｕ”９は最初に付与された誘導磁気異方性Ｋｕ３に
対称軸として前記誘導磁気異方性Ｋｕ’７と対称な方向
となる。
歪定数λＳ〉０と仮定する。同図（ｂ）はこの環状磁芯
１’ｔ−回転軸４に嵌挿して固定し、トルク５を加えた
状態を示す。回転軸４にトルク５が加わると環状磁芯１
には同図（ｂ）に示す如（±４５° の方向にひずみ応
力゛σ６が生じ、σの正の方向にも磁気ひずみ効果によ
シー軸７ｊ１！を地異方性が誘導され、結果として合成
された誘導磁気異方性はＫｕ３からＫｕ’ ７へ変化す
る。同図（ｃｌは前記トルク５と逆方向のトルク８が加
えられた状態全示し、この場合合成された誘導磁気異方
性Ｋｕ”９は最初に付与された誘導磁気異方性Ｋｕ３に
対称軸として前記誘導磁気異方性Ｋｕ’７と対称な方向
となる。
一般に、磁性体の透磁率は励磁方向に対する誘導磁気異
方性の方向によって変化するから、第１図（ｂｌ及び（
Ｃ）図示の如く、回転軸に加えられたトルクによってア
モルファス磁性合金薄帯の環状磁芯の誘導磁気異方性が
変化するようにすれは、この環状磁芯の周囲に近接して
瑛出コイル全配設し、検出回路で透磁率の変化を電圧の
変化として出力することによってトルク全検出すること
ができる。
方性の方向によって変化するから、第１図（ｂｌ及び（
Ｃ）図示の如く、回転軸に加えられたトルクによってア
モルファス磁性合金薄帯の環状磁芯の誘導磁気異方性が
変化するようにすれは、この環状磁芯の周囲に近接して
瑛出コイル全配設し、検出回路で透磁率の変化を電圧の
変化として出力することによってトルク全検出すること
ができる。
以上のようなアモルファス磁性合金薄帯を用いたトルク
センサは、従来の磁性体で形成された回転軸の磁気ひず
み現象全利用した直接゛方式のトルクセンサの欠点上解
消できるものである。
センサは、従来の磁性体で形成された回転軸の磁気ひず
み現象全利用した直接゛方式のトルクセンサの欠点上解
消できるものである。
出力検出方法としては第２図および第３図に示すよりな
方法が知られている。
方法が知られている。
第２図においてはアモルファス環状磁芯（１１）’を回
転シャツｌ−（１２）に固定し、それぞれ薄帯の円周方
向（第２図（ａ））および巾方向（第２ｔＶｆｂ））Ｋ
／レノイド（１３） ｋ用いて励磁し、励磁コイルの外
側にさらに検出巻緋（１４）ｉ巻いて出方を検出してい
る。
転シャツｌ−（１２）に固定し、それぞれ薄帯の円周方
向（第２図（ａ））および巾方向（第２ｔＶｆｂ））Ｋ
／レノイド（１３） ｋ用いて励磁し、励磁コイルの外
側にさらに検出巻緋（１４）ｉ巻いて出方を検出してい
る。
一方、第３図は、エンジントルク用の検出装置例全示す
ものであフ、ンレノイドの代ゎ’） ＶＣｍ 心（２１
）全用い、それに励磁コイル（２２）七暎出コイル（２
３）を巻いて出力を得ている。従来、上記磁心材料とし
てはＦｅ−Ｎ１合雀（パーマロイ）が用いられている。
ものであフ、ンレノイドの代ゎ’） ＶＣｍ 心（２１
）全用い、それに励磁コイル（２２）七暎出コイル（２
３）を巻いて出力を得ている。従来、上記磁心材料とし
てはＦｅ−Ｎ１合雀（パーマロイ）が用いられている。
しかし、パーマロイは応力に対する磁気特性の変化が大
きく、磁心装造中あるいは巻線工程中に磁気特性が劣化
し、所定の出方が得られないなどの信頼性に問題があっ
た。また、高周波における透磁率が小さく、高周波動作
に対してば充分な出力が得られないという問題もあった
。なお図中の大願矢印Ｂは磁束を示す。
きく、磁心装造中あるいは巻線工程中に磁気特性が劣化
し、所定の出方が得られないなどの信頼性に問題があっ
た。また、高周波における透磁率が小さく、高周波動作
に対してば充分な出力が得られないという問題もあった
。なお図中の大願矢印Ｂは磁束を示す。
不発明は非接触形トルクセンサにおいテ、大キな出力を
安定して得られるトルクセンサ會提供すること全目的と
している。
安定して得られるトルクセンサ會提供すること全目的と
している。
本発明の目的は磁気を利用した非接雌形トルクセンサに
おいて、励磁あるいは・演出用磁心に非晶質合金音用い
ることにょフ達せられる。
おいて、励磁あるいは・演出用磁心に非晶質合金音用い
ることにょフ達せられる。
非晶質合金は一般に間透磁率、低保磁力なと優れた軟質
磁気特性を示すことが知られているが、本発明に用いら
れる非晶質合金としては、大きな飽和磁化と大きな透磁
率が得られるＦｅ、またはＣ。
磁気特性を示すことが知られているが、本発明に用いら
れる非晶質合金としては、大きな飽和磁化と大きな透磁
率が得られるＦｅ、またはＣ。
の一種または二種から成る非晶質合金が望ましい。
特ＫＦｅを１０原子条以下含むＣｏ基非晶質合金におい
ては磁歪が小さく、外部応力による磁気特性の劣化が軽
減できるため望ましい。
ては磁歪が小さく、外部応力による磁気特性の劣化が軽
減できるため望ましい。
また、上記非晶質合金において、Ｆｅ またはｃ。
の一部を４０原子チ以下のＮｉ １５原子チ以下のＴｒ
＊ Ｖ ｇ Ｃｒ Ｈｉｖｌ ｎ＋ Ｃｕ ＠ Ｚ
ｒ ｊＨｆ ＃ Ｎ ｂ ｇ Ｔ ａ ｇ １ｖｌ ｏ
、Ｒｕ ＋Ｒ１１，Ｐｄ 、Ｗ＊ Ｒｅ 、 Ｐ Ｌ
、Ａｕから選ばれる少くとも１値の元素で置換したも
のでもよい。
＊ Ｖ ｇ Ｃｒ Ｈｉｖｌ ｎ＋ Ｃｕ ＠ Ｚ
ｒ ｊＨｆ ＃ Ｎ ｂ ｇ Ｔ ａ ｇ １ｖｌ ｏ
、Ｒｕ ＋Ｒ１１，Ｐｄ 、Ｗ＊ Ｒｅ 、 Ｐ Ｌ
、Ａｕから選ばれる少くとも１値の元素で置換したも
のでもよい。
本発明の非晶質合金を本発明のトルクセンサにおける励
磁あるいは検出用磁心として用いることにより、同一形
状でパーマロイ７該磁心として用いた」局舎よりも大き
な出力を得ることができる。
磁あるいは検出用磁心として用いることにより、同一形
状でパーマロイ７該磁心として用いた」局舎よりも大き
な出力を得ることができる。
−１た、同一出力を得るためにはパーマロイ磁心ヲ用い
た場合よりも磁心の大きさを小形化できる。
た場合よりも磁心の大きさを小形化できる。
以下、不発明金実ＩＭ例に基づいて説明する。
実施例
原子係表示で（ＣＯｏ、０９ Ｆｅｏ、ｏ６Ｃｒｏ、ｏ
４）、Ｓｉ、。
４）、Ｓｉ、。
ＢＩｓから成る非晶質合金薄帯を単ロール法を用いて作
製した。得られた薄帯の幅は約５ｍｍ、平均の板厚は約
２０μ瓜であった。この非晶質合金薄帝全用いて第４図
に示す如きＵ形コア３を積層により作製し、トルク測定
を行った。
製した。得られた薄帯の幅は約５ｍｍ、平均の板厚は約
２０μ瓜であった。この非晶質合金薄帝全用いて第４図
に示す如きＵ形コア３を積層により作製し、トルク測定
を行った。
トルクの測定法は、第４図に示す如き回転シャフト１に
磁歪の大きい非晶質合金２を巻いて固定し、その上にＵ
形【′こ作製した本非晶質合金からなる磁心３を、ギャ
ップを１ｍｍ に保って固定し、それに巻線４全施し
て２０ ＫＨｚ の交流全印加して測定した。また、
本非晶質合金Ｕ形コア２の代わフに同一大きさのパーマ
ロイから成るＵ形コアを用いたトルクの測定も行なった
。その時のトルクに対する出力゛電圧特性を第５図に示
す。第５図より非晶質合金からなる磁心を用いた場合（
曲線ａ）の方がパーマロイを用いた場合（曲ｍｂ）よυ
も大きな出力電圧が得られるごとがわかる。
磁歪の大きい非晶質合金２を巻いて固定し、その上にＵ
形【′こ作製した本非晶質合金からなる磁心３を、ギャ
ップを１ｍｍ に保って固定し、それに巻線４全施し
て２０ ＫＨｚ の交流全印加して測定した。また、
本非晶質合金Ｕ形コア２の代わフに同一大きさのパーマ
ロイから成るＵ形コアを用いたトルクの測定も行なった
。その時のトルクに対する出力゛電圧特性を第５図に示
す。第５図より非晶質合金からなる磁心を用いた場合（
曲線ａ）の方がパーマロイを用いた場合（曲ｍｂ）よυ
も大きな出力電圧が得られるごとがわかる。
Ｕ形コアとして本発明の−その他の非晶質合金を用いた
ときにも同様に全てパーマロイよりも大きな出力電圧が
得られた。
ときにも同様に全てパーマロイよりも大きな出力電圧が
得られた。
以下の如く本発明によれば、大きなトルクを検出し得る
トルクセンサ全提供できるものである。
トルクセンサ全提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は非接触形のトルクセンサの原理図、第２図およ
び第３図は従来のトルクセンサの構成例を示す原理図、
第４図は本発明の非晶質合金からなる磁心を用いたトル
クセンサを示す原理図、第５図は本発明の笑施例におけ
るトルクセンサのトルク検出特性図。 代理人弁理士 則 近 憲 佑（他１名）第 １ 図 第２図 ３ 第３図 第４図 第５図 に トルク（ｋ６・ｈす
び第３図は従来のトルクセンサの構成例を示す原理図、
第４図は本発明の非晶質合金からなる磁心を用いたトル
クセンサを示す原理図、第５図は本発明の笑施例におけ
るトルクセンサのトルク検出特性図。 代理人弁理士 則 近 憲 佑（他１名）第 １ 図 第２図 ３ 第３図 第４図 第５図 に トルク（ｋ６・ｈす
Claims (1)
- 大きな磁歪定数に有する磁性金属の薄帯を回転軸に巻い
て固定し、該回転軸に加えられたトルクにより前起磁性
金属薄帯の磁気特性が変化すること全利用してトルクの
非接触検出全行うトルクセンサにおいて、非晶質合金か
ら成る磁心を用いて前記磁性金属薄帯の磁気特性の変化
の検出を行うこと全特徴とするトルクセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58053758A JPS59180338A (ja) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | トルクセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58053758A JPS59180338A (ja) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | トルクセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59180338A true JPS59180338A (ja) | 1984-10-13 |
Family
ID=12951712
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58053758A Pending JPS59180338A (ja) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | トルクセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59180338A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61155827A (ja) * | 1984-12-28 | 1986-07-15 | Toshiba Corp | トルク検出装置 |
| DE3940220A1 (de) * | 1988-12-06 | 1990-06-13 | Mitsubishi Electric Corp | Belastungsdetektor |
| US5267476A (en) * | 1990-09-11 | 1993-12-07 | Mitsubishi Denki K.K. | Strain detector |
| CN107525983A (zh) * | 2017-07-10 | 2017-12-29 | 许昌锦荣食品有限公司 | 一种非晶铁芯测试桌 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52128115A (en) * | 1976-04-20 | 1977-10-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Magnetic head and its production |
| JPS5599707A (en) * | 1979-01-26 | 1980-07-30 | Mitsubishi Electric Corp | Inductor |
| JPS56158967A (en) * | 1980-05-13 | 1981-12-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Magnetism detector |
| JPS589034A (ja) * | 1981-07-09 | 1983-01-19 | Kosuke Harada | アモルフアス磁性薄帯によるトルクセンサ |
-
1983
- 1983-03-31 JP JP58053758A patent/JPS59180338A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52128115A (en) * | 1976-04-20 | 1977-10-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Magnetic head and its production |
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|---|---|---|---|---|
| JPS61155827A (ja) * | 1984-12-28 | 1986-07-15 | Toshiba Corp | トルク検出装置 |
| DE3940220A1 (de) * | 1988-12-06 | 1990-06-13 | Mitsubishi Electric Corp | Belastungsdetektor |
| US5267476A (en) * | 1990-09-11 | 1993-12-07 | Mitsubishi Denki K.K. | Strain detector |
| CN107525983A (zh) * | 2017-07-10 | 2017-12-29 | 许昌锦荣食品有限公司 | 一种非晶铁芯测试桌 |
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