JPS60234948A - トルクセンサ−用非晶質合金 - Google Patents
トルクセンサ−用非晶質合金Info
- Publication number
- JPS60234948A JPS60234948A JP59088424A JP8842484A JPS60234948A JP S60234948 A JPS60234948 A JP S60234948A JP 59088424 A JP59088424 A JP 59088424A JP 8842484 A JP8842484 A JP 8842484A JP S60234948 A JPS60234948 A JP S60234948A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- alloy
- amorphous
- torque
- amorphous alloy
- torque sensor
- Prior art date
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- Pending
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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】
［発明の技術分野］
この発明は例えば非接触でトルクを検出するトルクセン
サーに用いられる非晶質合金に係り、特に耐環境性にす
ぐれた非晶質合金に関する。
サーに用いられる非晶質合金に係り、特に耐環境性にす
ぐれた非晶質合金に関する。
［発明の技術的背景とその問題点］
近年回転体のトルクを正確に検出することがめられてい
て、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。
て、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。
従来このような非接触方式によるトルクセンサーとして
は、軸のねじり角を光や磁気により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、あるいけ回転体に
磁性体を設けこの磁性体の回転による磁気歪現象を利用
してトルクを検出する直接方式によるもの等が試みられ
ている。しかしながら実用上これらは使用に耐えるもの
ではない。
は、軸のねじり角を光や磁気により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、あるいけ回転体に
磁性体を設けこの磁性体の回転による磁気歪現象を利用
してトルクを検出する直接方式によるもの等が試みられ
ている。しかしながら実用上これらは使用に耐えるもの
ではない。
前記直接方式のものは間接方式のものに比べ、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の検出が困難であった。
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の検出が困難であった。
ところで最近非晶質磁性合金の磁気歪特性を利用し、直
接非接触でトルクを検出するトルクセンサーが提案され
ている。（１！気学会マグネテイツクス研究余資刺、
ＭＡＧ−８１−７１）。こｎは大きな磁気歪特性を有す
る非晶質磁性合金薄帯を回転軸に巻いて固足し、トルク
による軸の歪応力が非晶質磁性合金薄帯に導入されるよ
うにして、磁気歪現象による非晶質磁性合金薄帯の磁、
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。すなわち前記トルクセンサ
ーは第１図に示すように回転軸（１）に嵌装された非晶
質磁性合金薄帯からなる環状磁芯（２）を有する。
接非接触でトルクを検出するトルクセンサーが提案され
ている。（１！気学会マグネテイツクス研究余資刺、
ＭＡＧ−８１−７１）。こｎは大きな磁気歪特性を有す
る非晶質磁性合金薄帯を回転軸に巻いて固足し、トルク
による軸の歪応力が非晶質磁性合金薄帯に導入されるよ
うにして、磁気歪現象による非晶質磁性合金薄帯の磁、
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。すなわち前記トルクセンサ
ーは第１図に示すように回転軸（１）に嵌装された非晶
質磁性合金薄帯からなる環状磁芯（２）を有する。
このようなトルクセンサーにおいては、トルク（８１を
回転軸（１）に加えると、回転軸（１）にはその長手方
向に対して１４５度の方向に歪応力（４）が加わり、こ
れに伴って回転軸（１）に完全密着した環状磁芯（２）
にも第１図に示すようにその長手方向に対して１４５度
のφ応力の（４）が生ずる。一方環状磁芯（２）として
第２図に示すようにたとえば０＝４５度の方向に一軸異
方性Ｋｕ（５）が付与されたものを用いれば、前記トル
ク（８１を加えることによって生じた歪応力？（４）に
より、そのＫｕ（５）はＫｕ’（６）に変化する。した
がって前記−軸異方性の変化量を電気的に検出すること
により回転軸に加わるトルクを検出することができる。
回転軸（１）に加えると、回転軸（１）にはその長手方
向に対して１４５度の方向に歪応力（４）が加わり、こ
れに伴って回転軸（１）に完全密着した環状磁芯（２）
にも第１図に示すようにその長手方向に対して１４５度
のφ応力の（４）が生ずる。一方環状磁芯（２）として
第２図に示すようにたとえば０＝４５度の方向に一軸異
方性Ｋｕ（５）が付与されたものを用いれば、前記トル
ク（８１を加えることによって生じた歪応力？（４）に
より、そのＫｕ（５）はＫｕ’（６）に変化する。した
がって前記−軸異方性の変化量を電気的に検出すること
により回転軸に加わるトルクを検出することができる。
上述した誘導磁気異方性を付与する具体的な方法として
は、回転軸の径に合わせて非晶質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く二ねじりを与えた状態で接着し
、軸のねじりをもどすをＴとすると、出力はλｓ （Ｔ
ｏ −Ｔ ）に比例する。
は、回転軸の径に合わせて非晶質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く二ねじりを与えた状態で接着し
、軸のねじりをもどすをＴとすると、出力はλｓ （Ｔ
ｏ −Ｔ ）に比例する。
ここで１ｍは非晶質磁性合金の磁歪定数である。
前記のトルクセンサーにおいそは、非晶質磁性合金とし
ては磁歪定数が大きく、飽和磁化が高い＃１と大きな出
力が得られるので、このような特性をもったものを用い
ることが望ましい。また大きなトルクＴを検出するため
にはｓ ＴＱを予め大きくしておけばよい。すなわち回
転軸に大きなねじりを加えた状態で非晶質磁性合金を接
着すればよい。
ては磁歪定数が大きく、飽和磁化が高い＃１と大きな出
力が得られるので、このような特性をもったものを用い
ることが望ましい。また大きなトルクＴを検出するため
にはｓ ＴＱを予め大きくしておけばよい。すなわち回
転軸に大きなねじりを加えた状態で非晶質磁性合金を接
着すればよい。
さらに実際仁使用される状態を考慮した場合には、すべ
ての非晶質磁性合金がトルクセンサーとして適するもの
ではまく、たとえば耐食性が悪いと、表面にさびが発生
し、トルクの検出出力が劣化することがあるので、耐環
境性にすぐれた非晶質合金が要望されていた。
ての非晶質磁性合金がトルクセンサーとして適するもの
ではまく、たとえば耐食性が悪いと、表面にさびが発生
し、トルクの検出出力が劣化することがあるので、耐環
境性にすぐれた非晶質合金が要望されていた。
［発明の目的］
この発明ｔまこのような要望に対してなされたものであ
って、トルクを良好に検出することのできるトルクセン
サー用として改善され、磁気特性とともに耐環境性のす
ぐれたトルクセンサー用非晶質合金を提供することを目
的とするものである。
って、トルクを良好に検出することのできるトルクセン
サー用として改善され、磁気特性とともに耐環境性のす
ぐれたトルクセンサー用非晶質合金を提供することを目
的とするものである。
「発明の仙、要」
この発明の合金は、上述の特性を有する非晶質合金とし
て、本発明者が研究して得られたもので、Ｃｒ、白金族
元素の少なくとも１種を含有させた鉄基非晶質合金ある
いＶｉＣｒ、白金族元素の少なくとも１ 種とＮｌ、Ｃ
ｏの少なくとも１種を含鳴させた鉄基非晶質合金にして
、一般式ＦｅａＭｂＳｊＯＢｄ（ここにＭはＣｒ、白金
族元素の少なくとも１種、ａ＋ｂ＋ｃｏｄ ＝ １００
ｓ １≦ｂ≦１０．０≦Ｃ≦２０．５≦ｄ≦３０．１
５≦ｃｏｄ≦３０）あるいはＦｅの一部なＮｉ、Ｃｏノ
少なくとも１ａにて０〜ａｏａｔｓｃ Ｏは含まず）置
換してなるもので表わされる非晶質合金である。このも
のは高飽和磁束密度と高磁歪を有し、耐環境性にすぐれ
たものでおる。
て、本発明者が研究して得られたもので、Ｃｒ、白金族
元素の少なくとも１種を含有させた鉄基非晶質合金ある
いＶｉＣｒ、白金族元素の少なくとも１ 種とＮｌ、Ｃ
ｏの少なくとも１種を含鳴させた鉄基非晶質合金にして
、一般式ＦｅａＭｂＳｊＯＢｄ（ここにＭはＣｒ、白金
族元素の少なくとも１種、ａ＋ｂ＋ｃｏｄ ＝ １００
ｓ １≦ｂ≦１０．０≦Ｃ≦２０．５≦ｄ≦３０．１
５≦ｃｏｄ≦３０）あるいはＦｅの一部なＮｉ、Ｃｏノ
少なくとも１ａにて０〜ａｏａｔｓｃ Ｏは含まず）置
換してなるもので表わされる非晶質合金である。このも
のは高飽和磁束密度と高磁歪を有し、耐環境性にすぐれ
たものでおる。
［発明の実施例］
この発明のトルクセンサー用の非晶質磁性合金の実施例
について以下説明する。第１表にこの発明の非晶質合金
の組成を示す。例１．〜例５．ｌｄこの発明のものにし
て、例６．と例７．は比較例として示す従来のものでお
る。
について以下説明する。第１表にこの発明の非晶質合金
の組成を示す。例１．〜例５．ｌｄこの発明のものにし
て、例６．と例７．は比較例として示す従来のものでお
る。
第１宍
例 組 成
１・（Ｆ”０．８？ＣｒＯ，０８ＮｉＯ，ＩＯ）？９８
ｉ８Ｂ１Ｂ２、（Ｆｅｏ、５７Ｃｒｏ、ｏｓＣｏｏ、ｔ
ｏ）ｎ８１７Ｂｔ。
ｉ８Ｂ１Ｂ２、（Ｆｅｏ、５７Ｃｒｏ、ｏｓＣｏｏ、ｔ
ｏ）ｎ８１７Ｂｔ。
３、（Ｆｅｏ、ｏａＲｕｏ、ｏ４）７ｓ８ｉｏＢｕ４、
（ＦｅＯ，９０ＰｔＯ，０６Ｃ００，０５）８０Ｓｉ５
Ｂ１５５、（Ｆｅｏ、５ａＣｒｏ、ｏ２”ｏ、ｏ２ｃ’
ｏ、ｌｏ）？７８ｓＢ１ｓ６＝ （Ｆｅｏ、ｏｖＭｎｏ
、ｏｓ）ｙ７８１１ｏＢ１ｇ７、Ｆｅ７ｇ５ＩＢＢＩＢ この各合金を単ロール法を用いて作製し、幅約１ｏ ｌ
ｊ１平均板厚約１８μｍの薄帯な形成する。次いでこれ
らの合金薄帯を予め回転軸の径（１ｏｗ）に合わせて巻
き、環状磁芯を作製して後内部応力除去のための熱処理
を施した。つづいて環状磁芯を前記回転軸に嵌挿し、５
Ｋｇ−ｍまでのトルクを測定しようとして軸にねじりを
与えた状態で接着剤によって固定した後、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を与えた。
（ＦｅＯ，９０ＰｔＯ，０６Ｃ００，０５）８０Ｓｉ５
Ｂ１５５、（Ｆｅｏ、５ａＣｒｏ、ｏ２”ｏ、ｏ２ｃ’
ｏ、ｌｏ）？７８ｓＢ１ｓ６＝ （Ｆｅｏ、ｏｖＭｎｏ
、ｏｓ）ｙ７８１１ｏＢ１ｇ７、Ｆｅ７ｇ５ＩＢＢＩＢ この各合金を単ロール法を用いて作製し、幅約１ｏ ｌ
ｊ１平均板厚約１８μｍの薄帯な形成する。次いでこれ
らの合金薄帯を予め回転軸の径（１ｏｗ）に合わせて巻
き、環状磁芯を作製して後内部応力除去のための熱処理
を施した。つづいて環状磁芯を前記回転軸に嵌挿し、５
Ｋｇ−ｍまでのトルクを測定しようとして軸にねじりを
与えた状態で接着剤によって固定した後、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を与えた。
次いで軸を回転させ、トルクを変化させて動トルクを検
出した。測定すべきトルクが５Ｋｆ−ｍの時の出力（ｍ
Ｖ）を次の第２表に示す。
出した。測定すべきトルクが５Ｋｆ−ｍの時の出力（ｍ
Ｖ）を次の第２表に示す。
第２表
例 出力
６４０
２、 ７２０
６８０
７００
５、 ６９０
６８０
７．７００
さらに耐環境試験として、■ｐＨ３の酸性油中（２５℃
）と、■温度８０℃、湿度８０％の２つの条件下で、各
々１０００時間放置し、このものを前記と同一条件で出
力を測定し、初期値に対する相対値として、その値を次
の第３表に示す。（単位％）第３表 例 １． ２． ３． ４． ５． ６． ７゜試験条
件■ ９８．１ ９７．７ ９８．２９８．５９９．０
ｇ９．２８２．５試験条件■ ９Ｂ、９ ９９．０
９９．２９９．４９９．５９０，１８４．０この表から
分るように、この発明によるものは長期間にわたる苛酷
な外的状況に対してもその特性を劣化させることなく、
表面にさびの発生もみられず、耐環境性が極めてすぐれ
ているものである０ この発明の合金において、Ｃｒ、白金族元素は耐食性を
改善するのに最も効果があるもので、その効果は１８１
％以上で顕著である。ただ１Ｑａｔ％をこえると飽和磁
束密度がＩＱ ＫＯ以下となり、また磁歪も小さくなる
ので、添加割合は１〜１Ｑａｔ％（好ましぐは１〜８ａ
ｔ％）が適当である。
）と、■温度８０℃、湿度８０％の２つの条件下で、各
々１０００時間放置し、このものを前記と同一条件で出
力を測定し、初期値に対する相対値として、その値を次
の第３表に示す。（単位％）第３表 例 １． ２． ３． ４． ５． ６． ７゜試験条
件■ ９８．１ ９７．７ ９８．２９８．５９９．０
ｇ９．２８２．５試験条件■ ９Ｂ、９ ９９．０
９９．２９９．４９９．５９０，１８４．０この表から
分るように、この発明によるものは長期間にわたる苛酷
な外的状況に対してもその特性を劣化させることなく、
表面にさびの発生もみられず、耐環境性が極めてすぐれ
ているものである０ この発明の合金において、Ｃｒ、白金族元素は耐食性を
改善するのに最も効果があるもので、その効果は１８１
％以上で顕著である。ただ１Ｑａｔ％をこえると飽和磁
束密度がＩＱ ＫＯ以下となり、また磁歪も小さくなる
ので、添加割合は１〜１Ｑａｔ％（好ましぐは１〜８ａ
ｔ％）が適当である。
Ｂは非晶質合金の製造に不可欠の元素であって、含有謝
が５ａｔ％より少ないときあるいは３Ｑａｔ％より多い
ときけ非晶質の状態が得られにくくなるので５〜３Ｑａ
ｔ％の範囲が好ましい。
が５ａｔ％より少ないときあるいは３Ｑａｔ％より多い
ときけ非晶質の状態が得られにくくなるので５〜３Ｑａ
ｔ％の範囲が好ましい。
又、ＳＩは結晶化温度を上昇させ非晶質の状態を安定化
させるのに効果のある元素であって、 ２９ａｔチをこ
えると非晶質状態が得られにくくなるので２０ ａｔ
％以下が好ましい。このような非晶質合金とするに必要
な元素であるＢとＳｉとはその合量が１５〜３Ｑａｔ％
の範囲にあることがきわめて好ましいものである。
させるのに効果のある元素であって、 ２９ａｔチをこ
えると非晶質状態が得られにくくなるので２０ ａｔ
％以下が好ましい。このような非晶質合金とするに必要
な元素であるＢとＳｉとはその合量が１５〜３Ｑａｔ％
の範囲にあることがきわめて好ましいものである。
さらに、Ｎｉ、Ｃｏは飽和磁化、磁歪を高めるのに効果
のある元素であって、耐食性をも改善し助長するが、３
Ｑａｔ％をこえると飽和磁化、磁歪とも小さくなるので
、あまり実用的ではなくなる。
のある元素であって、耐食性をも改善し助長するが、３
Ｑａｔ％をこえると飽和磁化、磁歪とも小さくなるので
、あまり実用的ではなくなる。
また前記のものをくみあわせた非晶質合金にＴｉ、 Ｚ
ｒ、 Ｈｆ１Ｖ、Ｎｂ、 Ｔａ、 Ｗ、 Ｍｏ％Ｍｎ
、希土類金属などの非磁性遷移金属を少量添加すること
は磁気特性を改善する効果をもたらす。
ｒ、 Ｈｆ１Ｖ、Ｎｂ、 Ｔａ、 Ｗ、 Ｍｏ％Ｍｎ
、希土類金属などの非磁性遷移金属を少量添加すること
は磁気特性を改善する効果をもたらす。
［発明の効果］
この発明の非晶質合金は、Ｃｒ、白金族元素の少なくと
も１種あるいはさらにＮｉ、 Ｃｏの少なくとも１種を
添加したことによって、耐食性をきわめて良好にし、長
時間苛酷な外的状態のもとでもさびの発生をみることな
く、高飽和磁束密度と高磁歪を有し、トルクセンサーに
使用されてきわめて好適な、工業的に有用な非晶質合金
である。
も１種あるいはさらにＮｉ、 Ｃｏの少なくとも１種を
添加したことによって、耐食性をきわめて良好にし、長
時間苛酷な外的状態のもとでもさびの発生をみることな
く、高飽和磁束密度と高磁歪を有し、トルクセンサーに
使用されてきわめて好適な、工業的に有用な非晶質合金
である。
第１図と第２図は非接触型のトルクセンサーの原理図で
ある。 ｌ・・・回転軸 ２・・・環状磁芯 ３・・・トルク ４・・・歪応力 代理人 弁理士 井 上 −男
ある。 ｌ・・・回転軸 ２・・・環状磁芯 ３・・・トルク ４・・・歪応力 代理人 弁理士 井 上 −男
Claims (2)
- （１）Ｆｅ −８ｉ −Ｂ系非晶質合金にして、一般式
％式％ ここにＭはＣｒ、白金族元素の少なくとも１種の元素に
して、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００．１≦ｂ≦１０．０≦Ｃ
≦２０．５≦ｄ≦３０．１５≦ｃｏｄ≦３０で表わされ
ることを特徴とするトルクセンサー用非晶質合金。 - （２） Ｆｅの一部なＮｉ、Ｃｏの少なくとも１種（二
て０〜３Ｑａｔ％（０は含まず）置換してなる特許請求
の範囲第１項記載のトルクセンサー用非晶質合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59088424A JPS60234948A (ja) | 1984-05-04 | 1984-05-04 | トルクセンサ−用非晶質合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59088424A JPS60234948A (ja) | 1984-05-04 | 1984-05-04 | トルクセンサ−用非晶質合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60234948A true JPS60234948A (ja) | 1985-11-21 |
Family
ID=13942396
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59088424A Pending JPS60234948A (ja) | 1984-05-04 | 1984-05-04 | トルクセンサ−用非晶質合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60234948A (ja) |
Cited By (1)
| 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 |
-
1984
- 1984-05-04 JP JP59088424A patent/JPS60234948A/ja active Pending
Cited By (1)
| 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 |
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