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
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- 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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- Physics & Mathematics (AREA)
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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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