JPS5943324A - 電磁ストレスセンサ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明（・１、応力を測５Ｆテ１べき併検体に関連する
磁心手段と、この磁ＪＩＳ）手段の周囲に設Ｇづだコイ
ル手段と、応力しく−より牛する磁ル？手段の変形とコ
イル１段のインぐクタンスとの相関し←−１（づいて応
力を検出”する検出手段とを具ρる電磁スト１．−ス十
ン）、１−にＦ、ｆｌ−ｆ−る１、史にント発ＢＦｊは
、１１イ←二回転軸の軸トルクを測足゛する電磁ストレ
スセンサに閂するものである。

従来の電磁ストレスセンサとし７てン；ｔ　、第１図に
示すよう彦ものがある。１は応力せ／こは←１１１・月
りを測輩すべき被検体と１２ての回転軸、２（：１回転
軸１に同軸状に取（＝Ｊけた磁心手段と（７ての磁歪材
、８は磁歪材２の周囲に設けたコイル丁ｐｙ、４．け磁
歪材の変形に相関する自己インダクタンスの変化から回
転軸１の回転トルクを検量する外部Ｗ気回路である。従
ってこのセン＋Ｉは、強磁性体のピラリ−効果全応用し
た磁なストレスセンサてを）る。

強磁性体は、その磁トの内部で自発磁化の方向に結晶格
子が変形し２ているため、企みを−ｔｊえるとその方向
の磁ドが安定式［１，くけ不安力でとηす、磁化特性が
変イヒするので、この磁イ）拐苓ココイノしの磁心とし
て自己インダクタンスの変化により回転軸の回転トルク
を検出可能とした。ものである１、しかし２ながら、ピ
ラリ−効果に１ｎ′ｌ軸の引り［、りおよび圧縮に対１
７．千顕著であるが、ねじりＧ′ｔ１対［２−Ｃけ効果
はそ）′を程顕茗で（・」、なく、回転トルクの精ｊ扶
の高い測定を行うことができないという問題点があった
。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされた
もので、磁心手段を、ｌ漸透磁率材刺の環状体により構
成（−７、この環状体の−・部に切れ目を形成ｊ〜、応
力による磁心手段の笑形の自由度を増大して応力による
磁気抵抗変動ひいてＶ１インダクタンス変動が顕著に現
われるよう（・（するととによって−Ｉ−記問題点を解
決することを［１的としている。

以下、本発明を図面に基づいて鮪、明する。

以下の実施例において、第１図の従来例と同一部分ケよ
同一の参照才１月゛を牛１して説明する１、第２図は本
発明の一実施例を示す図である。第２図に示す実１ｎｌ
ｌｆｌｌ　ＶＣ，おいては、第Ｊ図Ｖこ示す従来例とほ
ぼ回−・の構成であるが、磁心手段を強磁性体部分によ
り形成（−７、回転軸１に同＋ｉｌ＋状に取付け、周囲
に：１イル手段３を設置−３だ本体部２ａと、との本体
部に一゛体のループ部２１〕とにより構成し、このルー
プ＞ＩＩＳ　２　ｂの−・部１ｉＣ空隙部２Ｃを設けた
点が異なる。

空隙部２Ｃは大気の透磁率乏・示し、従ってこの磁心手
段は、相対的に大きい透磁率を有する部分２ａ、２ｂと
、小さい透磁率を有する部分２Ｃとより々る閉回路手段
全力し、電磁的に磁気回路を構成する。５は磁心と回転
軸との間において磁束漏れを防ぐ反磁性体であり、コイ
ルど外部電気回路４との接続はスリップリング（図示せ
ず）を介して行われる。

次に作用′ｆｆ説明する。

磁気回路の磁気抵抗Ｒ［Ａ、Ｔ／Ｗｂ：］は、透磁率μ
［Ｈ／ｍ　）と、磁気回路の断面積Ｓ（ｍ２）と、磁気
回路の長さ４（ｍ）とにより、 Ｒ＝　ｆ　（ｃｉｌ、、／ｐＳ）　　　　・・　・・・
・　（１）と表わされる５、 第２図の実施例においてＣ１、強磁性体の透磁率・が、
空隙の大気の透磁率と比較すると十分大きく、差が極め
て大きいので、磁心の磁気＋１（抗Ｒ１＆；Ｉ、間隙部
分に大きく影響さｔｌ、強磁性体部分の磁気抵抗をＲｏ
とすると、空隙部の間隙ｄ０が小良い場合に、大気の透
磁率を／ｌ、、空隙部における強磁’　Ｒ体のルーフ部
２ｂの隣接へｌ；　ｒｌ！ｌの刊−バーラツフ部分の面
積？、、　８１とすると、 Ｒ１埃ｄ、／／ｌＩＳ、　十Ｒ１・・・・・・（２）と
表わさノ１−る。

同転軸のトルクにより磁心にねじりが発生する化し、（
２）式中の刊−バーラノソ面１’ｄｓ１が変化する。、
一方、強磁性体部分の磁気、抵抗Ｒ８は磁心のねじ′ｉ
’ｌによってもＩりとんど笑化看・受り庁いので、磁心
の磁気抵抗Ｒ１ｔま、？’ＡはＳ□の関数となる。

コイルのインダクタンス■、□（Ｈ）は、コイルの巻数
ｊ〜Ｎ□とすると、 Ｌ□＝　Ｎ１／Ｒ，、・・・・・・（３）と示され、ま
たトルクと・インダクタンスの関係は、第４図に示すよ
うになることがわかっている／こｄ）、この・インダク
タンスに関係する’ｒｌｔ　’；ａ：り［部電気回路４
により測＞２することによって回転軸の軸トルクを検知
することが可能となる１、 との構成によれば、ねじれによるインダクタンス変動が
太きく、従って測定精度が同士−する。

第５図に、本発明による第２の実施例を示す。

この実施例は第２図に示す第１の実施例とほぼ同一であ
るが、磁心手段に空隙部を設置ｔ−）る代りに、ループ
部２ｂを部分２ｄにおいて切断（７、隣接（’：ｌ＋：
面相互が接触またばほぼ接触する状態である点が異なる
。この実施例の場合、所５ｊ′、の１・７１ｚり１゛Ｊ
、十の軸トルクを受けると、第６図（ａ、）に示す状態
から第６図（ｂ）の状態のように磁心手段のループ部２
ｂは離れ、磁心の磁気抵抗ｄ、急変１〜、トルクと：Ｊ
イルのインダクタンスとの関係は第７図に示すようにな
り、やはりインダクタンスに関係する情を測定すること
により回転軸の軸トルクを検知−Ｊ゛ることか可能とな
る。更にこの実施例の３５１合、（４す断ｔ、　７’ｉ
ｒ各端部の形状全截頭円錐形状にすると軸Ｉ・、ＪＬり
変化の感度は一層よくなる。

この第５図に示す実施例（（［、成るＩｔｂ力三のトル
ク値を検知するのに好適である。

第８図（ａ、＋およびΦ）に本発明の第、３および４の
実施例の磁心手段を示す。この第３の実施例の磁心手段
はループ部を回転軸の軸線に対１−７で軸対称となるよ
う対にしてＪＦｇ成したものであり、第８図（ａ）はル
ープ部に空隙を設けた実施例、第８図（ｂ）は７ｔ−ブ
部の一部を切断Ｉ〜ん実施例である。、こノ１らの実施
例は高速で回転する軸のトルクを測定するのに好適であ
る、高速で＠］が回転する場合、ループ部が１個である
とこのループ部も独自にねじれ、回転軸自体の１−ルク
を測定することができなくなるが、軸対称を彦すよう対
にして設りるとループ部自体のねじノし全相殺すること
ができる。

上述の名実流側において、コイル手段を１個のコイルｆ
　ｆｉ’＋＞：けだものと］〜て説明し７たが、回−磁
心にコイ、／ｌを２個設置す、−万全励磁コ・ｆル、他
方全検出コイルと１−でコイル間の電磁性４全利用し７
た測定も可能である。。

更に、第２および５図に示シ５．た実施例において強磁
性体を単体の構１戊部拐と（−で構成したが、襟数個の
構１戊部分により両＋シーを構成し、磁気抵抗の変化に
あずかる部分やそれを検出する部分に分割するととも可
能である。

以上説明してきたように、本発明によれば磁心手段？、
高透磁率イ９料の環状体により４Ｐ（成［７、この環状
体の一部に切れ目を形成し７た構成と１７たため、応力
による磁心手段の変形は切１１−　「ｌにおいて自由度
が増大ｌ〜、また、切ｉ１．目における磁気抵抗変化が
大きくなり、従ってコイ／Ｌ手段のインダクタンス変化
も鋭敏になり、よって応力状ル［！看一部゛度よく測定
することができるという効果がイ（Ｉられる占。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の電磁ストレスセン→〕としてのトルク
七ンザの線図、 第２図は、本発明電磁ストレス＋ンザの第１の実施例の
線図、 第３図は、第２図の電磁ストレス＋ンーリ−の空隙部に
おける変形状態の変化を示すｈ兄明図、第４図は、第２
図の実施例のトルクとインダクタンスの関係全示すグラ
フ、 第５図は、本発明Ｍ１磁ス）Ｌ／ス十ン→ノの第２の実
施例の線図、 第６図は、第５図の実施６・１１の切断部分における状
態変化を示す説明図、 第７図は、第５図の実施例のトノ１りとインダクタンス
の関係を示すグラフ、 第８図（２＋、）　、　（ｂ）はそ−れ−そ“わ本発明
ｉ／（’よる電磁ストレスセンーリの？Ｉ’＋　３およ
び、ｔの実施例Ｃ）両心手段を示す線図である。、 １　回転軸、２　磁Ｉｌ：？手段（磁歪拐）、２ａ・・
磁心本体ｙｔｔ３．２　ｂ　−ｉｉζｌ心ノし・−ブ部
、２Ｃ空隙部、２ｄ・・切断部、；３・コ（、ｕ、手段
　４・・外部電気１０］路、５１１゛磁性体１、 一１／ 第１図 第；）図 （ａ）（ｔ））（ｃ） 第４図 トルク（ＫＬｊ−ｒｎ）−〜 第５図 第６図 （ａ）（ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　応力全測定すべき招゛検体に関連Ｊる磁ルア・手段
   −８この磁心・手段の／Ｊ＞なくとも一部の周囲にコイ
   ノし′ｆｆ巻きイボけたコイル手段と、応力により４１
   ゛する磁心手Ｖ、ンの変形々コイル手段のインダクタン
   スとの相関に基づいて応力を検出する検出手段とを具え
   る霜磁ストレス士ンサｌＩら訃いて、前記磁心手段を、
   高透磁イ１月峯・１の環状体により構成し２、この環状
   体の一部に切ＩＬ目に一形成１−．　ｌζことを４’４
   徴と」る′ｉ１１磁ストレス＋ンーリ。