JPS61102530A - 磁歪形トルクセンサ - Google Patents
磁歪形トルクセンサInfo
- Publication number
- JPS61102530A JPS61102530A JP22481084A JP22481084A JPS61102530A JP S61102530 A JPS61102530 A JP S61102530A JP 22481084 A JP22481084 A JP 22481084A JP 22481084 A JP22481084 A JP 22481084A JP S61102530 A JPS61102530 A JP S61102530A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shaft
- torque
- coil
- magnetic material
- output
- 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
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- 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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は例えば電動機などの回転軸に加わるトルクを
検出する磁歪形トルクセンサ、特Iニトルクを検出する
コイルの構造(−関するものである。
検出する磁歪形トルクセンサ、特Iニトルクを検出する
コイルの構造(−関するものである。
第7図は例えば特開昭58−9034号公報に示された
従来のアモルファス磁性薄帯によるトルクセンサの構造
を示す構成図であり、図において、(1)は回転軸、(
2)はこの回転軸に巻装し接着された薄帯状のアモルフ
ァス磁性材、(3)はアモルファス磁性材1;非接触状
態で巻装され非回転部(:固定された筒状の入力コイル
、(4)はこの入力コイルに加える高周波信号、(5)
は上記アモルファス磁性材(2目:非接触の状態で巻装
され非回転部に固定された出力コイルである。
従来のアモルファス磁性薄帯によるトルクセンサの構造
を示す構成図であり、図において、(1)は回転軸、(
2)はこの回転軸に巻装し接着された薄帯状のアモルフ
ァス磁性材、(3)はアモルファス磁性材1;非接触状
態で巻装され非回転部(:固定された筒状の入力コイル
、(4)はこの入力コイルに加える高周波信号、(5)
は上記アモルファス磁性材(2目:非接触の状態で巻装
され非回転部に固定された出力コイルである。
従来の磁性薄帯トルクセンサは上記のように構成され、
たとえば、ねじυトルクTが加わった場合、回転軸(1
)ととも(:アモルファス磁性材(2)がねじり歪を受
け、アモルファス磁性材(2)の全磁率が変化する。一
種のトランスを形成する入力コイル(3)と出力コイル
(5)間において、間に置かれたアモルファス磁性材(
2)の透磁率が変化すると、出力コイル(51に生じる
高周波電圧が変化する。そこで、整流回路などを利用し
てこの高周波電圧を信号処理することC二よってねじり
トルクTを検出することができる。
たとえば、ねじυトルクTが加わった場合、回転軸(1
)ととも(:アモルファス磁性材(2)がねじり歪を受
け、アモルファス磁性材(2)の全磁率が変化する。一
種のトランスを形成する入力コイル(3)と出力コイル
(5)間において、間に置かれたアモルファス磁性材(
2)の透磁率が変化すると、出力コイル(51に生じる
高周波電圧が変化する。そこで、整流回路などを利用し
てこの高周波電圧を信号処理することC二よってねじり
トルクTを検出することができる。
ところが上記のような従来の磁性薄帯トルクセンサは第
8図の出力特性図に示すような特性になる。図においが
、横軸は入力のねじりトルク、縦軸は出力電圧の比率を
示し、入力トルクがゼロの場合を1として示す。同図(
=明らかなように、+T(第7図と同一方向)のねじり
トルクが加わった場合も1、−T(第7図と逆方向)の
ねじりトルクが加わった場合も出力電圧の変化は同一に
なる。このため、出力電圧C二よって、入力トルクを識
別して測定できなかった。
8図の出力特性図に示すような特性になる。図においが
、横軸は入力のねじりトルク、縦軸は出力電圧の比率を
示し、入力トルクがゼロの場合を1として示す。同図(
=明らかなように、+T(第7図と同一方向)のねじり
トルクが加わった場合も1、−T(第7図と逆方向)の
ねじりトルクが加わった場合も出力電圧の変化は同一に
なる。このため、出力電圧C二よって、入力トルクを識
別して測定できなかった。
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、被トルク検出軸(二加わる入力トルクが順、逆方
向に係わらずそのトルクを正しく測定することを目的と
する。
ので、被トルク検出軸(二加わる入力トルクが順、逆方
向に係わらずそのトルクを正しく測定することを目的と
する。
この発明の磁歪形トルクセンサは、第1及び第2の出力
コイルの一部を被トルク検出軸の軸方向より互いC二連
方向に傾斜させて軸に近接して周回し、他部を軸より離
して突設するように周回させたものである。
コイルの一部を被トルク検出軸の軸方向より互いC二連
方向に傾斜させて軸に近接して周回し、他部を軸より離
して突設するように周回させたものである。
この発明における出力コイルは、第1及び第2の出力コ
イルを軸方向に対し互い(二進方向に傾斜させて軸に近
接して周回しているから、被トルク検出軸にトルクが加
わった場合(=磁性材が引張りと圧縮を受けるのと同一
方向に設置されることになり、それぞれの出力コイルに
発生する高周波電圧に差が生じる。差が生じた高周波電
圧を信号処理することによってトルクに比例した信号が
得られる。
イルを軸方向に対し互い(二進方向に傾斜させて軸に近
接して周回しているから、被トルク検出軸にトルクが加
わった場合(=磁性材が引張りと圧縮を受けるのと同一
方向に設置されることになり、それぞれの出力コイルに
発生する高周波電圧に差が生じる。差が生じた高周波電
圧を信号処理することによってトルクに比例した信号が
得られる。
第1図の構成図、第2図の断面図はこの発明の一実施例
を示しており、fl+は被トルク検出軸で、この場合は
回転軸、(2)は回転軸1)+に巻着した磁性材で、こ
の場合はアモルファス磁性材、(31は入力コイル、(
4)は高周波信号、(61は回転軸(1)に非接触で非
回転部C二固定されるコイルボビン、(7a)はコイル
ボビン上で左下45度方向に傾斜させて周回した第1出
力コイル、(7b)はボビン上で右下45度方向Lし傾
斜させて周回した第2出力コイル、(13a)は第1出
力コイル(7a)の取出し口、(8b)は第2出力コイ
ル(7b)の取出し口である。
を示しており、fl+は被トルク検出軸で、この場合は
回転軸、(2)は回転軸1)+に巻着した磁性材で、こ
の場合はアモルファス磁性材、(31は入力コイル、(
4)は高周波信号、(61は回転軸(1)に非接触で非
回転部C二固定されるコイルボビン、(7a)はコイル
ボビン上で左下45度方向に傾斜させて周回した第1出
力コイル、(7b)はボビン上で右下45度方向Lし傾
斜させて周回した第2出力コイル、(13a)は第1出
力コイル(7a)の取出し口、(8b)は第2出力コイ
ル(7b)の取出し口である。
上記のように構成されたトルクセンサにおいては、第1
出力コイル(7a)の一部、この場合は半周部(71a
)がコイルボビン(61に接し、他部、この場合は残り
の半周部(72a)がコイルボビン(6)から離れて設
けられ、かつ、第1出力コイル半周部(71a)が回転
軸(1)の軸方向と45度の角度をなしているため、ね
じりトルクTが加わった場合に@1及び第2出力コイル
(7a) 、 (7F))へ発生する電圧が異なる、こ
の理由については、第3図の応力発生の説明図を用いて
詳細に説明する。第3図に示すように、ねじりトルクT
が加わった場合には、アモルファス磁性材(2)の中央
口において右上45度・左下45度方向の応力が+α(
引張り歪)、左上45度・右下45度方向の応力が−α
(圧縮歪)となる。−万、入力コイル(3)に加わる高
周波信号(4)によってもたらされる高周波磁界の分布
は、高透磁率をもつアモルファス磁性材(21内が一番
大きく回転軸(1)から遠ざかるほど小さい。これによ
り第1出力コイルの軸に近接部分(71a)に誘起され
る高周波出力の割合は大きく、第1出力コイルの軸から
離れた部分(72a) −二誘起される高周波出力の割
合は小さい。
出力コイル(7a)の一部、この場合は半周部(71a
)がコイルボビン(61に接し、他部、この場合は残り
の半周部(72a)がコイルボビン(6)から離れて設
けられ、かつ、第1出力コイル半周部(71a)が回転
軸(1)の軸方向と45度の角度をなしているため、ね
じりトルクTが加わった場合に@1及び第2出力コイル
(7a) 、 (7F))へ発生する電圧が異なる、こ
の理由については、第3図の応力発生の説明図を用いて
詳細に説明する。第3図に示すように、ねじりトルクT
が加わった場合には、アモルファス磁性材(2)の中央
口において右上45度・左下45度方向の応力が+α(
引張り歪)、左上45度・右下45度方向の応力が−α
(圧縮歪)となる。−万、入力コイル(3)に加わる高
周波信号(4)によってもたらされる高周波磁界の分布
は、高透磁率をもつアモルファス磁性材(21内が一番
大きく回転軸(1)から遠ざかるほど小さい。これによ
り第1出力コイルの軸に近接部分(71a)に誘起され
る高周波出力の割合は大きく、第1出力コイルの軸から
離れた部分(72a) −二誘起される高周波出力の割
合は小さい。
以上のことから、第1出力コイル(7a)の発生電圧は
アモルファス磁性材(21の引張りの影響を大きく受け
、出力第2コイル(7b)の発生電圧は圧縮の影響を大
きく受け、両コイルの出力1:差が生じることになる。
アモルファス磁性材(21の引張りの影響を大きく受け
、出力第2コイル(7b)の発生電圧は圧縮の影響を大
きく受け、両コイルの出力1:差が生じることになる。
トルク特性の測定の結果もこれを裏付けており、第4図
の出力特性図(二示すデータが得られた。第4図1=お
いて、鍬は第1出力コイル(7a)、Soは第2出力コ
イル(7b)の特性を示す。この特性(二よればねじり
トルクが順方向(+T)と逆方向(−T)とではそれぞ
れのコイルの出力が異なる。そこで、たとえば第5図の
ブロック図に示す回路構成を利用することで、最終的に
目標とするトルク特性が得られる。
の出力特性図(二示すデータが得られた。第4図1=お
いて、鍬は第1出力コイル(7a)、Soは第2出力コ
イル(7b)の特性を示す。この特性(二よればねじり
トルクが順方向(+T)と逆方向(−T)とではそれぞ
れのコイルの出力が異なる。そこで、たとえば第5図の
ブロック図に示す回路構成を利用することで、最終的に
目標とするトルク特性が得られる。
第5図でFe2はプリアンプ、(10a)は正電圧な得
る整流回路、(10b)は負電圧を得る整流回路、aυ
は和算回路である。第4図の特性から、十Tのトルクが
加わった場合には、和算回路αυの出力が(Sa−8b
)となり第6図のトルク検出図の右半分の特性か得られ
、 −Tのトルクが加わった場合には左半分の特性が得
られる。
る整流回路、(10b)は負電圧を得る整流回路、aυ
は和算回路である。第4図の特性から、十Tのトルクが
加わった場合には、和算回路αυの出力が(Sa−8b
)となり第6図のトルク検出図の右半分の特性か得られ
、 −Tのトルクが加わった場合には左半分の特性が得
られる。
なお、上記実施例では、アモルファス磁性材に近接する
第1及び第2出力コイル(7a) 、 (7b)を回転
軸(1)に対し45度傾斜させる構成としたが、特に4
5度に限定する必要はなく、30度や60度であっても
第6図に近似した特性が得られる。さらに、アモルファ
ス磁性材に近接する出力コイルをコイルボビンの半周に
限定する必要はなく、7周というように短かくてもよく
、半周を多少越えても略定の特性が得られる、また、実
施例では、たばにした第1及び第2出力コイル(7a)
、 (7D)の組合わせを一組としたが、複数組にす
るとさらに高感度の特性が得られる。
第1及び第2出力コイル(7a) 、 (7b)を回転
軸(1)に対し45度傾斜させる構成としたが、特に4
5度に限定する必要はなく、30度や60度であっても
第6図に近似した特性が得られる。さらに、アモルファ
ス磁性材に近接する出力コイルをコイルボビンの半周に
限定する必要はなく、7周というように短かくてもよく
、半周を多少越えても略定の特性が得られる、また、実
施例では、たばにした第1及び第2出力コイル(7a)
、 (7D)の組合わせを一組としたが、複数組にす
るとさらに高感度の特性が得られる。
この発明は以上説明したとおり、第1及び第2の出力コ
イルの一部を被トルク検出軸の軸方向より互いに逆方向
に傾斜させて軸に近接して周回し、他部を軸よシ離して
突設するように周回させることにより、順方向と逆方向
のトルクを識別し測定できる磁歪形トルクセンサが得ら
れる効果がある。
イルの一部を被トルク検出軸の軸方向より互いに逆方向
に傾斜させて軸に近接して周回し、他部を軸よシ離して
突設するように周回させることにより、順方向と逆方向
のトルクを識別し測定できる磁歪形トルクセンサが得ら
れる効果がある。
第1図はこの発明の一実施例を示す構成図、第2図はこ
の発明の一実施例の断面図、第3図は応力発生の説明図
、第4図はこの発明の一実施例によるトルク検出信号の
特性図、第5図はこの発明(−係わるトルク検出信号の
信号処理の一例を示す回路ブロック図、第6図はこの発
明の一実施例と信号処理の一実施例とから得られるトル
ク検出特性図、第7図は従来のトルクセンサの構成図、
第8図は従来のトルクセンサの特性図である。 図において、(1)は被トルク検出軸、この場合は回転
軸、(2;は磁性材、この場合はアモルファス磁性材、
(3)は入力コイル、(4)は高周波信号、(61はコ
イルホビン、(7a) ハ! 1出方コイル、(7b)
ハ第2出力コイルである。 なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。
の発明の一実施例の断面図、第3図は応力発生の説明図
、第4図はこの発明の一実施例によるトルク検出信号の
特性図、第5図はこの発明(−係わるトルク検出信号の
信号処理の一例を示す回路ブロック図、第6図はこの発
明の一実施例と信号処理の一実施例とから得られるトル
ク検出特性図、第7図は従来のトルクセンサの構成図、
第8図は従来のトルクセンサの特性図である。 図において、(1)は被トルク検出軸、この場合は回転
軸、(2;は磁性材、この場合はアモルファス磁性材、
(3)は入力コイル、(4)は高周波信号、(61はコ
イルホビン、(7a) ハ! 1出方コイル、(7b)
ハ第2出力コイルである。 なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (2)
- (1)磁性材を巻着した被トルク検出軸の周りに巻装し
た入力コイル及び出力コイルよりなるものにおいて、第
1出力コイルの一部を上記軸の軸方向より傾斜させて上
記軸に近接して周回し、他部を上記軸より離し突設する
ように周回するとともに、第2出力コイルの一部を上記
軸方向より第1出力コイルの一部とは逆方向に傾斜させ
て上記軸に近接して周回し、他部を上記軸より離し突設
するように周回したことを特徴とする磁歪形トルクセン
サ。 - (2)第1出力コイルの一部を軸方向より45°傾斜さ
せて周回し、第2出力コイルの一部を軸方向より第1出
力コイルとは逆に45°傾斜させて周回したことを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の磁歪形トルクセンサ
。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22481084A JPS61102530A (ja) | 1984-10-24 | 1984-10-24 | 磁歪形トルクセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22481084A JPS61102530A (ja) | 1984-10-24 | 1984-10-24 | 磁歪形トルクセンサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61102530A true JPS61102530A (ja) | 1986-05-21 |
Family
ID=16819559
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22481084A Pending JPS61102530A (ja) | 1984-10-24 | 1984-10-24 | 磁歪形トルクセンサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61102530A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5020378A (en) * | 1987-09-03 | 1991-06-04 | Ab Skf | Device for non-contact measuring of stresses in a bar-shaped body |
DE4337852A1 (de) * | 1992-11-06 | 1994-06-16 | Mitsubishi Electric Corp | Drehmomentdetektor und Drehmomentdetektorelement |
WO2005054803A1 (ja) * | 2003-12-05 | 2005-06-16 | Hitachi Cable, Ltd. | 磁歪式トルクセンサ |
-
1984
- 1984-10-24 JP JP22481084A patent/JPS61102530A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5020378A (en) * | 1987-09-03 | 1991-06-04 | Ab Skf | Device for non-contact measuring of stresses in a bar-shaped body |
DE4337852A1 (de) * | 1992-11-06 | 1994-06-16 | Mitsubishi Electric Corp | Drehmomentdetektor und Drehmomentdetektorelement |
US5431063A (en) * | 1992-11-06 | 1995-07-11 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Torque detector and torque detecting element |
DE4337852C2 (de) * | 1992-11-06 | 1998-07-30 | Mitsubishi Electric Corp | Drehmomentdetektor und Drehmomentdetektorelement |
WO2005054803A1 (ja) * | 2003-12-05 | 2005-06-16 | Hitachi Cable, Ltd. | 磁歪式トルクセンサ |
US7389702B2 (en) | 2003-12-05 | 2008-06-24 | Hitachi Cable, Ltd. | Magnetostrictive torque sensor |
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