JPS6042628A - トルクセンサ - Google Patents
トルクセンサInfo
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- JPS6042628A JPS6042628A JP58150988A JP15098883A JPS6042628A JP S6042628 A JPS6042628 A JP S6042628A JP 58150988 A JP58150988 A JP 58150988A JP 15098883 A JP15098883 A JP 15098883A JP S6042628 A JPS6042628 A JP S6042628A
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- shaft
- film
- magnetic
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-
- 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
- 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
- G01L3/105—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
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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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〕
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。
トルクは回転駆動系の制御を行なう際の基本量の一つで
ある。トルクを精密に検出するためには、その検出機構
が非接触方式であることが必巽である。
ある。トルクを精密に検出するためには、その検出機構
が非接触方式であることが必巽である。
近年、上述したような非接触方式のトルクセンサとして
アモルファス磁性合金の薄帯を利用したものが提案され
ている（電気学会マダネティックス研究会資料ＭＡＧ−
８１−７２）。
アモルファス磁性合金の薄帯を利用したものが提案され
ている（電気学会マダネティックス研究会資料ＭＡＧ−
８１−７２）。
このトルクセンサの概略構成図は第１図に示すようなも
のである。図中１はトルクを検出すべき回転軸、すなわ
ちトルク伝達軸であり、このトルク伝達軸１にはアモル
ファス磁性合金から形成された環状磁心２が巻回されて
固定されている。この環状磁心２には予めその周方向３
に対して角度θの傾き方向に訪導磁気異方性Ｋｕ’４が
付与されている。なお、前記環状磁心２の周囲には例え
ば図示しない検出コイルが近接して配設されており、更
にこの検出コイルは図示しない検出回路に接続式れてい
る。
のである。図中１はトルクを検出すべき回転軸、すなわ
ちトルク伝達軸であり、このトルク伝達軸１にはアモル
ファス磁性合金から形成された環状磁心２が巻回されて
固定されている。この環状磁心２には予めその周方向３
に対して角度θの傾き方向に訪導磁気異方性Ｋｕ’４が
付与されている。なお、前記環状磁心２の周囲には例え
ば図示しない検出コイルが近接して配設されており、更
にこの検出コイルは図示しない検出回路に接続式れてい
る。
上記トルクセンサの原理を概略的に説明する。
ここで、説明を簡単にするためにθ〉４５°、飽和磁歪
定数λ８〉Ｏとする。いま、トルク伝達軸１にトルク５
が加わると、トルク伝達軸１に発生したひずみ応力５が
環状磁心２に伝達され、環状磁心２には＋４５°の方向
に張力σが、−４５゜の方向に圧縮応力−〇がそれぞれ
発生する。これに伴い、環状磁心２には磁気ひずみ効果
により＋４５°方向に誘導磁気異方性ＫｕＩ ６Ｃ＝３
λ８・σ）が誘導される。この結果、Ｋｕ′とＫ ｕ、
／／の合成として誘導磁気異方性はＫｕ７へ変化する。
定数λ８〉Ｏとする。いま、トルク伝達軸１にトルク５
が加わると、トルク伝達軸１に発生したひずみ応力５が
環状磁心２に伝達され、環状磁心２には＋４５°の方向
に張力σが、−４５゜の方向に圧縮応力−〇がそれぞれ
発生する。これに伴い、環状磁心２には磁気ひずみ効果
により＋４５°方向に誘導磁気異方性ＫｕＩ ６Ｃ＝３
λ８・σ）が誘導される。この結果、Ｋｕ′とＫ ｕ、
／／の合成として誘導磁気異方性はＫｕ７へ変化する。
一般に、磁性体の透磁率は励磁方向に対する訪導磁気訳
方件の方向によって変化する。したがって、環状磁心２
の誘導磁気異方性の方向の変化に伴う透磁率の変化を、
例えば検出コイル及びこれに接続された検出回路によシ
ミ圧の変化として測定することができ、その値からトル
ク伝達軸１に加えられたトルク５を検出することができ
る。
方件の方向によって変化する。したがって、環状磁心２
の誘導磁気異方性の方向の変化に伴う透磁率の変化を、
例えば検出コイル及びこれに接続された検出回路によシ
ミ圧の変化として測定することができ、その値からトル
ク伝達軸１に加えられたトルク５を検出することができ
る。
なお、上記トルクセンサの説明では環状磁心を構成する
磁性体としてアモルファス磁性合金を用いた場合につい
て述べたが、これに限らず軟質磁性を示すものであれば
、例えば・ぐ−マロイ（Ｆｅ−Ｎｉ合金）、センダスト
（Ｆｅ−Ａｔ−８１合金）、１ｉ”ｅ −８１合金など
他の磁性体を用いることができる。
磁性体としてアモルファス磁性合金を用いた場合につい
て述べたが、これに限らず軟質磁性を示すものであれば
、例えば・ぐ−マロイ（Ｆｅ−Ｎｉ合金）、センダスト
（Ｆｅ−Ａｔ−８１合金）、１ｉ”ｅ −８１合金など
他の磁性体を用いることができる。
ところで、従来、トルク伝達軸に磁性金属薄帯から形成
される環状磁心を固定するには合成樹脂の接着剤が用い
られていた。しかしながら、本発明者らの実験によれば
、合成樹脂の接着剤を用いた場合、以下のような種々の
問題点が生じることが判明した。
される環状磁心を固定するには合成樹脂の接着剤が用い
られていた。しかしながら、本発明者らの実験によれば
、合成樹脂の接着剤を用いた場合、以下のような種々の
問題点が生じることが判明した。
（１）温度上昇あるいけくり返しトルクを印加すること
によって接着がゆるむため、磁性金属薄帯に伝達される
ひずみ応力が変化し、検出すべきトルクの値に変動をき
たし、トルクを正確に検出することができなくなる。
によって接着がゆるむため、磁性金属薄帯に伝達される
ひずみ応力が変化し、検出すべきトルクの値に変動をき
たし、トルクを正確に検出することができなくなる。
０１）合成樹脂の接着剤は一般に剛性が小さいため、ト
ルク伝達軸に加わるトルクが正確に磁性金属薄帯に伝達
されに＜＜、また、接着剤の種類によってトルク値が大
きく変動するなどトルクを正確に検出し離い。
ルク伝達軸に加わるトルクが正確に磁性金属薄帯に伝達
されに＜＜、また、接着剤の種類によってトルク値が大
きく変動するなどトルクを正確に検出し離い。
Ｇ１１） ｕ導磁気異方性を付与させるためには、予め
トルク伝達軸にねじりによりトルクを与え、その状態で
磁性金属薄帯を巻いて接着剤により固定し、トルク伝達
軸のねじりをもどす方法が取られているが、こうした方
法は量産性に乏しい。
トルク伝達軸にねじりによりトルクを与え、その状態で
磁性金属薄帯を巻いて接着剤により固定し、トルク伝達
軸のねじりをもどす方法が取られているが、こうした方
法は量産性に乏しい。
本発明は上記欠点を解消するためになされたものであシ
、接着によるトルク変動の影響がなく、正確にトルクを
検出することができ、しかも誘導磁気異方性の付与が容
易なトルクセンサを提供することを目的とするものであ
る。
、接着によるトルク変動の影響がなく、正確にトルクを
検出することができ、しかも誘導磁気異方性の付与が容
易なトルクセンサを提供することを目的とするものであ
る。
本発明のトルクセンサは、トルク伝達軸に磁性金属を気
相成長法を用いて固着させたことを骨子とするものであ
る。
相成長法を用いて固着させたことを骨子とするものであ
る。
本発明における気相成長法としてはスノ４ ｙり法、蒸
着法、イオンル−ティング法などのいずれの方法でもよ
いが、特にスパッタ法を用いた場合、磁性金属と基体（
トルク伝達軸）との接着強度が強いので好ましい。この
ように気相５− 成長法を用いて磁性金属を固着すれば、合成樹脂の接着
剤を用いた場合のようなトルク変動がなくなる。
着法、イオンル−ティング法などのいずれの方法でもよ
いが、特にスパッタ法を用いた場合、磁性金属と基体（
トルク伝達軸）との接着強度が強いので好ましい。この
ように気相５− 成長法を用いて磁性金属を固着すれば、合成樹脂の接着
剤を用いた場合のようなトルク変動がなくなる。
本発明における磁性金属としては非晶質合金。
ノ臂−マロイ、センダスト、Ｆ・−８１合金カドのいず
れでもよいが、非晶質合金は本質的に結晶磁気異方性が
零であ夛、高透磁率が得やすいので好ましい。形成され
た磁性金属の膜厚はできるだけ厚い方が出力を大きく取
れるので、１０００Ｘ以上であることが望ましい。
れでもよいが、非晶質合金は本質的に結晶磁気異方性が
零であ夛、高透磁率が得やすいので好ましい。形成され
た磁性金属の膜厚はできるだけ厚い方が出力を大きく取
れるので、１０００Ｘ以上であることが望ましい。
また、本発明においてはトルク伝達軸に直接磁性金属の
薄膜を固着させてもよいし、例えばリング状の他の材料
に磁性金属の薄膜を固着し、これをトルク伝達軸にしり
かシ固定して一体化してもよい。トルク伝達軸が特に大
きかったシ、複雑な形状であるような場合には後者の方
が量産性があるので好ましい。
薄膜を固着させてもよいし、例えばリング状の他の材料
に磁性金属の薄膜を固着し、これをトルク伝達軸にしり
かシ固定して一体化してもよい。トルク伝達軸が特に大
きかったシ、複雑な形状であるような場合には後者の方
が量産性があるので好ましい。
また、本発明において磁性金属に誘導磁気異方性を付与
する方法としては、例えば磁性金属の気相成長時に所望
の方向に外部磁場を印加し６− ておくなどの方法を用いることができる。こうした方法
では、合成樹脂の接着剤を用いる場合のようにトルク伝
達軸のねじりなどで誘導磁気異方性を付与するという手
間が省けるので、はるかに量産的である。
する方法としては、例えば磁性金属の気相成長時に所望
の方向に外部磁場を印加し６− ておくなどの方法を用いることができる。こうした方法
では、合成樹脂の接着剤を用いる場合のようにトルク伝
達軸のねじりなどで誘導磁気異方性を付与するという手
間が省けるので、はるかに量産的である。
更に、形成された磁性金属の薄膜上に保護膜として例え
ば５１０２膜などを形成させれば、耐酸化性等の耐環境
性を向上することができ、好ましいＯ 〔発明の実施例〕 以下、本発明の実施例を第２図（ａ） 、 （ｂ）及び
第３図を参照して説明する。
ば５１０２膜などを形成させれば、耐酸化性等の耐環境
性を向上することができ、好ましいＯ 〔発明の実施例〕 以下、本発明の実施例を第２図（ａ） 、 （ｂ）及び
第３図を参照して説明する。
まず、高周波２極スパ、り装置を用いて、第２図（ＩＬ
）に示す如く、後記するトルク伝達軸の外径よりわずか
に大きい内径を有し、トルク伝達軸に固定されて一体化
され、トルク伝達軸の一部となるステンレス製のリング
１１の外周に非晶質合金薄膜１２を形成した。ここで、
ターゲットは、原子俤でＦ・７５Ｓ１．。Ｂ１５に配合
し、アーク溶解することにより得られた母合金を加工し
たものを用いた。また、スノＪ？ツタは通常の方法に従
い、前記スパッタ装置をＩ ０−７ｔｏｒｒの真空に排
気した後、３ Ｘ １０−’ｔｏｒｒのアルコ９ン雰囲
気中で行なった。また、基体となる前記リング１１を水
冷しながら、リング１１の周方向に対して４５°方向に
磁場を印加した状態で、このリング１１の外周にスノマ
ッタして”７５””１０Ｂ１５非晶質合金薄膜１２を固
着した。この際、膜厚が一様になるように基体であるリ
ング１１を回転した。得られた非晶質合金薄膜１２の膜
厚は約２μｍであった。
）に示す如く、後記するトルク伝達軸の外径よりわずか
に大きい内径を有し、トルク伝達軸に固定されて一体化
され、トルク伝達軸の一部となるステンレス製のリング
１１の外周に非晶質合金薄膜１２を形成した。ここで、
ターゲットは、原子俤でＦ・７５Ｓ１．。Ｂ１５に配合
し、アーク溶解することにより得られた母合金を加工し
たものを用いた。また、スノＪ？ツタは通常の方法に従
い、前記スパッタ装置をＩ ０−７ｔｏｒｒの真空に排
気した後、３ Ｘ １０−’ｔｏｒｒのアルコ９ン雰囲
気中で行なった。また、基体となる前記リング１１を水
冷しながら、リング１１の周方向に対して４５°方向に
磁場を印加した状態で、このリング１１の外周にスノマ
ッタして”７５””１０Ｂ１５非晶質合金薄膜１２を固
着した。この際、膜厚が一様になるように基体であるリ
ング１１を回転した。得られた非晶質合金薄膜１２の膜
厚は約２μｍであった。
このように外周に非晶質合金薄膜１２が固着されたリン
グ１１を２５０℃で一時間加熱して非晶質合金薄膜１２
中の内部応力を除去した後、同図（ｂ）に示す如く、こ
のりング１２をトルク伝達軸１３に挿入し、固定して一
体化した。
グ１１を２５０℃で一時間加熱して非晶質合金薄膜１２
中の内部応力を除去した後、同図（ｂ）に示す如く、こ
のりング１２をトルク伝達軸１３に挿入し、固定して一
体化した。
次に、第３図に示す如くＵ型の磁心１４を非晶質合金薄
膜１２上に１■のギャップを保って固定し、これに巻線
１５を施した後、２０ ｋＨｚの史流を印加してトルク
伝達軸１３０回転時のトルクを測定した。
膜１２上に１■のギャップを保って固定し、これに巻線
１５を施した後、２０ ｋＨｚの史流を印加してトルク
伝達軸１３０回転時のトルクを測定した。
上記トルクセンサの系全体を８０℃に保って回転をくり
返し１００回行なったところ、常に一定のトルク値を示
した。
返し１００回行なったところ、常に一定のトルク値を示
した。
一方、従来の非晶質合金薄帯をトルク伝達軸に巻いて合
成樹脂で接着したトルクセンサでは、上記実施例と同様
に系全体を８０℃に保ってトルクを測定した場合、約１
０回のくり返し測定で、初回の測定値と比較して約２０
係のトルク変動を生じた。
成樹脂で接着したトルクセンサでは、上記実施例と同様
に系全体を８０℃に保ってトルクを測定した場合、約１
０回のくり返し測定で、初回の測定値と比較して約２０
係のトルク変動を生じた。
なお、本発明のトルクセンサは第４図に示す如く、トル
ク伝達軸１３外周に直接非晶質合金薄膜１２を固着した
ものでもよい。こうしたトルクセンサでもくり返し測定
によるトルク変動が生じないことが確かめられた。
ク伝達軸１３外周に直接非晶質合金薄膜１２を固着した
ものでもよい。こうしたトルクセンサでもくり返し測定
によるトルク変動が生じないことが確かめられた。
以上詳述した如く、本発明によればトルク変動が表＜、
常に正確なトルクを測定することができ、しかも量産性
に優れたトルクセンサを提供できるものである。
常に正確なトルクを測定することができ、しかも量産性
に優れたトルクセンサを提供できるものである。
９−
第１図は非接触方式のトルクセンサの原理図、第２図（
ａ）及び（ｂ）は本発明の実施例におけるトルクセンサ
を得るだめの方法を示す斜視図、第３図は同トルクセン
サを用いたトルクの測定方法を示す斜視図、第４図は本
発明の他の実施例におけるトルクセンサの斜視図である
。 １・・・トルク伝達軸、２・・・譲状磁芯、３・・・周
方向、４ｅ６ｖ７・・・誘導磁気異方性、５・・・トル
ク、１１・・・リング、１２・・・非晶質合金薄膜、１
３・・・トルク伝達軸、１４・・・磁心、１５・・・巻
線。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 Ｊ 第２図 ２ 特開昭ＧＯ−４２Ｇ２８ （４） 第３図 第４図
ａ）及び（ｂ）は本発明の実施例におけるトルクセンサ
を得るだめの方法を示す斜視図、第３図は同トルクセン
サを用いたトルクの測定方法を示す斜視図、第４図は本
発明の他の実施例におけるトルクセンサの斜視図である
。 １・・・トルク伝達軸、２・・・譲状磁芯、３・・・周
方向、４ｅ６ｖ７・・・誘導磁気異方性、５・・・トル
ク、１１・・・リング、１２・・・非晶質合金薄膜、１
３・・・トルク伝達軸、１４・・・磁心、１５・・・巻
線。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 Ｊ 第２図 ２ 特開昭ＧＯ−４２Ｇ２８ （４） 第３図 第４図
Claims (2)
- （１）磁歪を有する磁性金属をトルク伝達軸に固定し、
該軸に加えられたトルクにより前記磁性金属の磁気特性
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、前記トルク伝達軸に前記磁性金属
を気相成長法を用いて固着させたことを特徴とするトル
クセンサ。 - （２）気相成長法がス・そツタ法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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58150988A JPS6042628A (ja) | 1983-08-19 | 1983-08-19 | トルクセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58150988A JPS6042628A (ja) | 1983-08-19 | 1983-08-19 | トルクセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6042628A true JPS6042628A (ja) | 1985-03-06 |
Family
ID=15508826
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58150988A Pending JPS6042628A (ja) | 1983-08-19 | 1983-08-19 | トルクセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6042628A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6247935U (ja) * | 1985-09-11 | 1987-03-24 | ||
| FR2608279A1 (fr) * | 1986-12-16 | 1988-06-17 | Renault | Dispositif capteur de couple |
| JPH01123487A (ja) * | 1987-11-06 | 1989-05-16 | Yaskawa Electric Mfg Co Ltd | トルクセンサ |
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| US5105667A (en) * | 1988-06-15 | 1992-04-21 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Strain measuring device employing magnetostriction and having a magnetic shielding layer |
| US5400656A (en) * | 1992-01-30 | 1995-03-28 | Mercedes-Benz Ag | Device for measuring mechanical states of stress in components |
| EP0867703A1 (en) * | 1997-03-25 | 1998-09-30 | Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho | Torque sensor installing method |
| JP2007225347A (ja) * | 2006-02-21 | 2007-09-06 | Honda Motor Co Ltd | 磁歪式力学量センサ及び磁歪式力学量センサの製造方法 |
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| EP1998157A3 (en) * | 2007-05-30 | 2008-12-31 | Honda Motor Co., Ltd | Magnetostrictive torque sensor |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5323110A (en) * | 1976-08-17 | 1978-03-03 | Nippon Telegraph & Telephone | Method of heat insulating construction of outer wall |
-
1983
- 1983-08-19 JP JP58150988A patent/JPS6042628A/ja active Pending
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