JPS5961731A - トルクセンサ - Google Patents
トルクセンサInfo
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- JPS5961731A JPS5961731A JP58099472A JP9947283A JPS5961731A JP S5961731 A JPS5961731 A JP S5961731A JP 58099472 A JP58099472 A JP 58099472A JP 9947283 A JP9947283 A JP 9947283A JP S5961731 A JPS5961731 A JP S5961731A
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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
-
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- 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
- G01L3/103—Details about the magnetic material used
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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】
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。
近年、回転体のトルクを正確に検出することが求められ
ている。この要望に対しては、回転体に検出体が接触し
ない非接触方式が適している0 従来、非接触方式によるトルクセンサとしては、軸のね
じシ角を光や磁気によシ検出して間接的にトルクを検出
する間接方式によるもの、或いは回転体に磁性体を設け
、磁性体の回転による磁気ひずみ現象を利用してトルク
を検出する直接方式等が試みられている。しかしながら
実用」−1使用に剛えるものではない。
ている。この要望に対しては、回転体に検出体が接触し
ない非接触方式が適している0 従来、非接触方式によるトルクセンサとしては、軸のね
じシ角を光や磁気によシ検出して間接的にトルクを検出
する間接方式によるもの、或いは回転体に磁性体を設け
、磁性体の回転による磁気ひずみ現象を利用してトルク
を検出する直接方式等が試みられている。しかしながら
実用」−1使用に剛えるものではない。
上記直接方式は間接方式に比較すると、簡便で、かつ静
止、正転、逆転時のトルクの検出が可能で応用上好まし
いが、従来のものでは磁性体の磁気的特性の不均一によ
り正確なトルク検出が困難であった。
止、正転、逆転時のトルクの検出が可能で応用上好まし
いが、従来のものでは磁性体の磁気的特性の不均一によ
り正確なトルク検出が困難であった。
ところで、最近アモルファス磁性合金の磁気ひずみ特性
を利用し1、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(鶏7気学会マグネティックス研
究合資刺、M、A(J−81−71,)。
を利用し1、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(鶏7気学会マグネティックス研
究合資刺、M、A(J−81−71,)。
これは、大きな磁気ひずみ特性を有するアモルファス磁
性合金薄帯を回転軸に巻いて固定し、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
うにして、磁気ひずみ現象によるアモルファス磁性合金
れり、帯の磁気特性の変化を外部から非接触で検出する
ことによりトルクを検出するものである。
性合金薄帯を回転軸に巻いて固定し、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
うにして、磁気ひずみ現象によるアモルファス磁性合金
れり、帯の磁気特性の変化を外部から非接触で検出する
ことによりトルクを検出するものである。
即ち、前記トルクセンサは第1図に示す如く回転軸1に
嵌装されたアモルファス磁性合金薄帯からなる環状磁、
し2を有する。今、トルク3を回転軸1に加えると、回
転軸1にはその長手ぐノ 方向に対して±45°の方向にひすみ応力が加わシ、こ
れに伴って回転軸1に完全密着した環状率 ことによシ生じたひずみ応力σによって、そのK u
5はKu’6に変化する。しだがって、前記−軸異方性
の変化檜を電気的に検出することによシ回転軸に加わる
トルクを検出できる。
嵌装されたアモルファス磁性合金薄帯からなる環状磁、
し2を有する。今、トルク3を回転軸1に加えると、回
転軸1にはその長手ぐノ 方向に対して±45°の方向にひすみ応力が加わシ、こ
れに伴って回転軸1に完全密着した環状率 ことによシ生じたひずみ応力σによって、そのK u
5はKu’6に変化する。しだがって、前記−軸異方性
の変化檜を電気的に検出することによシ回転軸に加わる
トルクを検出できる。
上述した誘導磁気異方性KLtを伺与する具体的な方法
としては、回転軸の径に合わせてアモルファス磁性合金
薄帯の環状磁芯を作製し、熱処理して内部応力を除去し
た後、これを前記回転軸に嵌装して軸にねじりを与えた
状態で接着し、軸のねじシをもどすという方法が挙げら
れる。
としては、回転軸の径に合わせてアモルファス磁性合金
薄帯の環状磁芯を作製し、熱処理して内部応力を除去し
た後、これを前記回転軸に嵌装して軸にねじりを与えた
状態で接着し、軸のねじシをもどすという方法が挙げら
れる。
この際、アモルファス磁性合金に加えられるトルクをT
。、検出すべき回転軸のトルクをTとすると出力はλ+
1(To−T)に比例する。ここで、λ8はアモルファ
ス磁性合金の磁歪定数である。
。、検出すべき回転軸のトルクをTとすると出力はλ+
1(To−T)に比例する。ここで、λ8はアモルファ
ス磁性合金の磁歪定数である。
上記トルクセンナにおいては、アモルファスイ1+2件
合金として(l−1磁歪定数が大きく、W=和磁化が1
、・、いはと大きな出力が得られるので望ましい。
合金として(l−1磁歪定数が大きく、W=和磁化が1
、・、いはと大きな出力が得られるので望ましい。
甘た、大きなトルクTを検出するために−T。
を予め大きくしでおけばよい。すなわち、回転軸に大き
なねじりを加えた状態でアモルファス仙ネ性合金を接着
ずればよい。
なねじりを加えた状態でアモルファス仙ネ性合金を接着
ずればよい。
ところが、本発明者らが上記資料にht3載されている
Metglas 2826 MB (米国アライド社商
品名F@4oN13Bλ104B+8アモルファス磁性
合金)を用いて上述したプロセスによってトルクを検出
しようとしたところ、とのアモルファスイ1゛・i性台
金?・、i帯のりη状(磁芯は内部応力除去のために熱
処理を行った段階で非常にもろくなり、検出しようとす
るトルクTが大きくなるのに元、してアモルファス磁性
合金薄帯の環状磁芯に与えるトルクT。
Metglas 2826 MB (米国アライド社商
品名F@4oN13Bλ104B+8アモルファス磁性
合金)を用いて上述したプロセスによってトルクを検出
しようとしたところ、とのアモルファスイ1゛・i性台
金?・、i帯のりη状(磁芯は内部応力除去のために熱
処理を行った段階で非常にもろくなり、検出しようとす
るトルクTが大きくなるのに元、してアモルファス磁性
合金薄帯の環状磁芯に与えるトルクT。
か大きくなると、その応力により環状磁芯にクラックが
発生し、大きなトルクの検出ができないという欠点のあ
ることが判明した。
発生し、大きなトルクの検出ができないという欠点のあ
ることが判明した。
本発明は上記欠点を解消するためになされたものであり
、大きなトルクを検出し皆るトルクセンサを提供するこ
とを目的とするものである。
、大きなトルクを検出し皆るトルクセンサを提供するこ
とを目的とするものである。
本発明者らは上述したトルクセンサに用いられるアモル
ファス磁性合金として各極アモルファス磁性合金につい
て鋭意研究を行った結果、結晶化温度の高い鉄基アモル
ファス磁性合金を用いれば上記目的を達成できることを
見出した。
ファス磁性合金として各極アモルファス磁性合金につい
て鋭意研究を行った結果、結晶化温度の高い鉄基アモル
ファス磁性合金を用いれば上記目的を達成できることを
見出した。
すなわち、本発明のトルクセンサは、アモルファス磁性
合金として結晶化温度Txが450°以上の鉄基アモル
ファス磁性合金を用いるととを特徴とするものである。
合金として結晶化温度Txが450°以上の鉄基アモル
ファス磁性合金を用いるととを特徴とするものである。
本発明において鉄基アモルファス(1n性合金の結晶化
温度を450℃以上としたのは450℃未満であるとア
モルファス磁性合金薄帯の環状磁芯は内部応力除去のた
めに熱処理を行った段階でもろくなり、予め大きなトル
クToを力えるとクラックが発生して大きなトルクTを
検出することかできなくなるためである。
温度を450℃以上としたのは450℃未満であるとア
モルファス磁性合金薄帯の環状磁芯は内部応力除去のた
めに熱処理を行った段階でもろくなり、予め大きなトル
クToを力えるとクラックが発生して大きなトルクTを
検出することかできなくなるためである。
こうした鉄基アモルファス磁性合金としては一般式
%式%
Nb 、 Mo 、 Hf 、 Ta 、Wのうち少な
くとも1種、aはMがNl、Coのときは02以下、そ
の他のMについては0.1以下、x = O〜20、y
=5〜30、x十y+z = 100 :] にて表わされるものが望ましい。
くとも1種、aはMがNl、Coのときは02以下、そ
の他のMについては0.1以下、x = O〜20、y
=5〜30、x十y+z = 100 :] にて表わされるものが望ましい。
ここで、Mは結晶化温度を上昇させるのに効果があるが
、その割合がある限度を超えると磁歪定数が小さくなる
とともに飽和磁化も小さくなり実用的でなくなる。その
限度はMがCo、Niの場合はa = 0.2、その他
の上記Mに対し又はa = O,I−Cある。S+は結
晶化温度を上昇させるのに効果のある元素であるが、そ
の含有率を上記範囲に限定したのは、Xが20を超える
とアモルファス合金の製造が困難になるためである。
、その割合がある限度を超えると磁歪定数が小さくなる
とともに飽和磁化も小さくなり実用的でなくなる。その
限度はMがCo、Niの場合はa = 0.2、その他
の上記Mに対し又はa = O,I−Cある。S+は結
晶化温度を上昇させるのに効果のある元素であるが、そ
の含有率を上記範囲に限定したのは、Xが20を超える
とアモルファス合金の製造が困難になるためである。
また、Bはアモルファス合金の製造に不可欠の元素であ
るが、その含有率を上記範囲に限定したのはyが5未満
になると450℃以上の結晶化温度を得るのが困難とな
シ、3oを超えるとアモルファス合金の製造が困難にな
るためである。
るが、その含有率を上記範囲に限定したのはyが5未満
になると450℃以上の結晶化温度を得るのが困難とな
シ、3oを超えるとアモルファス合金の製造が困難にな
るためである。
本発明に用いられるアモルファス磁性合金薄帯の板厚は
薄い方が良く、平均の板厚(重量と比重から求めた板厚
)として20μm以下であることが好ましい。これは、
板厚が20μmを超えると、アモルファス磁性合金薄帯
と検出すべきトルクを発生する回転軸との接着が充分で
なくなシ、トルクを正しく検出することが困難となるた
めである。
薄い方が良く、平均の板厚(重量と比重から求めた板厚
)として20μm以下であることが好ましい。これは、
板厚が20μmを超えると、アモルファス磁性合金薄帯
と検出すべきトルクを発生する回転軸との接着が充分で
なくなシ、トルクを正しく検出することが困難となるた
めである。
以下、本発明の実施例に基づいて説明する。
実施例1〜13及び比較例1〜3
下記表に示す組成の各アモルファス磁性合金の薄帯を単
ロール法を用いて作製した。得られた薄帯の幅は約10
調、平均の板厚は約18μmであった。これらのアモル
ファス磁性合金薄帯について、示差熱分析器(DTA)
を用いて昇温スピード10℃/分の条件で結晶化温度(
Tx)を、ストレイン・ゲージ法を用いて磁歪定数(λ
S)を夫々測定した。これらの結果を下記表にg上記す
る。
ロール法を用いて作製した。得られた薄帯の幅は約10
調、平均の板厚は約18μmであった。これらのアモル
ファス磁性合金薄帯について、示差熱分析器(DTA)
を用いて昇温スピード10℃/分の条件で結晶化温度(
Tx)を、ストレイン・ゲージ法を用いて磁歪定数(λ
S)を夫々測定した。これらの結果を下記表にg上記す
る。
次に、これらアモルファス磁性合金薄帯を予めN転軸の
径(10g、)に合わせて巻き、環状磁芯を作製した後
、内部応力除去のための熱処理を施した。つづいて、環
状(16芯を前記回転軸に嵌挿し、5kg・m までの
トルクTを測定しようとして軸にねじシを与えた状態で
接着剤により固定した後、軸のねじりをもどして前記環
状磁芯に誘導磁気異方性Kuをカえた。この段1偕で環
状磁芯にクラックが発生した比較例1〜3についてはク
シツクが発生した時に環状磁芯に与えたトルクToを下
記表に併記する。
径(10g、)に合わせて巻き、環状磁芯を作製した後
、内部応力除去のための熱処理を施した。つづいて、環
状(16芯を前記回転軸に嵌挿し、5kg・m までの
トルクTを測定しようとして軸にねじシを与えた状態で
接着剤により固定した後、軸のねじりをもどして前記環
状磁芯に誘導磁気異方性Kuをカえた。この段1偕で環
状磁芯にクラックが発生した比較例1〜3についてはク
シツクが発生した時に環状磁芯に与えたトルクToを下
記表に併記する。
実施例1〜13のトルクセンサについては軸を回転させ
、トルクを変化させて動トルクを検出した。測定すべき
トルクTが5kg・mの時の出方(mV)を下記表に併
記する。また、実施例1のトルクセンサについてはその
動トルク検出特性を第2図に示す。
、トルクを変化させて動トルクを検出した。測定すべき
トルクTが5kg・mの時の出方(mV)を下記表に併
記する。また、実施例1のトルクセンサについてはその
動トルク検出特性を第2図に示す。
しかして、上記表の実施例1〜13のトルクセンサに用
いられるアモルファス磁性合金は、いずれも結晶化温度
Txが450℃以上であり、内部応力除去のための熱処
理(例えば実施例1でVi450℃×10分間)を施し
てももろくならなかった。したがって、環状磁芯に大き
なトルクToを与えてもクラックは発生せず、実験範囲
内の5 kg・mのトルクまで充分検出することができ
た。
いられるアモルファス磁性合金は、いずれも結晶化温度
Txが450℃以上であり、内部応力除去のための熱処
理(例えば実施例1でVi450℃×10分間)を施し
てももろくならなかった。したがって、環状磁芯に大き
なトルクToを与えてもクラックは発生せず、実験範囲
内の5 kg・mのトルクまで充分検出することができ
た。
これに対して上記表の比較例1〜3のトルクセンサに用
いられるアモルファス磁性合金はいずれも結晶化温度T
xが450℃未満であり、内部応力除去のための熱処理
(例えば比較例1では370℃×30分間)を〃iすと
もろくなり、環状磁芯に大きなトルクToを与えるとク
ラックが発生し、トルク検出ができなかった。
いられるアモルファス磁性合金はいずれも結晶化温度T
xが450℃未満であり、内部応力除去のための熱処理
(例えば比較例1では370℃×30分間)を〃iすと
もろくなり、環状磁芯に大きなトルクToを与えるとク
ラックが発生し、トルク検出ができなかった。
以上詳述した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を提供できるものである。
し得るトルクセンサを提供できるものである。
第1図及び第2図は非接触型のトルクセンサの原理図、
第3図は本発明の実施例1におけるトルクセンサのトル
ク検出特性図である。 1・・・回転軸、2・・・環状磁芯、3・・・トルク、
4・・・ひずみ応力、5,6・・・誘導磁気異方性、出
願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦オ1図 第2図 第3図 トルク(kgom)
第3図は本発明の実施例1におけるトルクセンサのトル
ク検出特性図である。 1・・・回転軸、2・・・環状磁芯、3・・・トルク、
4・・・ひずみ応力、5,6・・・誘導磁気異方性、出
願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦オ1図 第2図 第3図 トルク(kgom)
Claims (3)
- (1)大きな磁歪定数を有するアモルファス磁性合金の
薄帯を回転軸に巻いて固定し、該回転軸に加えられたト
ルクにより前記アモルファス磁性合金薄帯の磁気特性が
変化することを利用してトルクの非接触検出を行うトル
クセンサにおいて、前記アモルファス磁性合金として結
晶化温度が450℃以上の鉄基アモルファス磁性合金を
用いたことを特徴とするトルクセンサ。 - (2) 鉄基アモルファス磁性合金が一般式%式% Nb 、 Mo 、 Hf 、 Ta 、 Wのうち少
なくとも1種、a=0〜0.2 (M=Co 、Niの
場合)、a=0〜01(M、= Co 、 Nl以外の
上記元素)、x=0〜20.y−5〜30 、 x+y
+z=100 )で表わされるものであることを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載のトルクセンサ。 - (3)鉄基アモルファス磁性合金の薄帯の板厚が20μ
m以下であることを特徴とする特許請求の範囲第1項も
しくは第2項記載のトルクセンサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58099472A JPS5961731A (ja) | 1983-06-06 | 1983-06-06 | トルクセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58099472A JPS5961731A (ja) | 1983-06-06 | 1983-06-06 | トルクセンサ |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57171346 Division | 1982-09-30 | 1982-09-30 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5961731A true JPS5961731A (ja) | 1984-04-09 |
JPH0242418B2 JPH0242418B2 (ja) | 1990-09-21 |
Family
ID=14248254
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58099472A Granted JPS5961731A (ja) | 1983-06-06 | 1983-06-06 | トルクセンサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5961731A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5585574A (en) * | 1993-02-02 | 1996-12-17 | Mitsubishi Materials Corporation | Shaft having a magnetostrictive torque sensor and a method for making same |
CN103409707A (zh) * | 2013-07-18 | 2013-11-27 | 北京航空航天大学 | 一种MnaMAbMBc块体非晶合金及其制备方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5735633A (en) * | 1980-08-08 | 1982-02-26 | Hitachi Ltd | Heat treatment of metallic thin strip |
-
1983
- 1983-06-06 JP JP58099472A patent/JPS5961731A/ja active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5735633A (en) * | 1980-08-08 | 1982-02-26 | Hitachi Ltd | Heat treatment of metallic thin strip |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPH0242418B2 (ja) | 1990-09-21 |
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