JPS61201128A - トルク検出装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、動力伝達用の回転軸等に加わるトルクを検出
するトルク検出装置に関するものである。

（従来の技＊） 従来、動力伝達用の回転軸等に加わるトルクを非接触で
検出する装置として、磁気ひずみ現象を利用したものが
知られている。この種のトルク検出装置は、磁性体から
なる回転軸にトルクが加わると回転軸表面が磁気的に異
方性となり、方向によって透磁率に差異が生じることか
ら、回転軸表面に近接して複数の磁極を対向配置し、そ
の一部の磁極を励磁極、他の磁極を検出極とし、励磁極
により励磁して磁極から回転軸表面を経て磁極に戻る磁
束の変化を検出極で検知してトルクを検出するものであ
る。磁極の数としては、５極、４極、３極のものがそれ
ぞれ提案されている。

本発明が適用される、４極を有するトルク検出装置の基
本構成及びその動作を図面を用いて説明する。第４図に
おいて、１はトルク検出器、２は磁性体からなる動力伝
達用の回転軸である。トルク検出器１は、略正方形の平
板４の一生面の４つの頂角部にそれぞれ柱状の脚５ａ、
　５ｂ、　５ｃ、　５ｄを立設したテーブル状のフェラ
イト磁性体コア３と、このコアの対角線上にある一組の
脚５ａ、　５ｂに装着されかつ互いに直列に接続された
励磁用コイル６ａ。

６ｂと、他の脚５ｃ、５ｄに装着され直列に接続された
検出用コイル６ｃ、　６ｄを備えている。

このように構成されたトルク検出器１は、例えば励磁極
としての脚５ａ、５ｂが回転軸２の中心軸２ａを含む面
内に位置し、検出極としての脚５ｃ、　５ｄが中心軸２
ａに垂直な面内に位置し、それらの脚の先端が回転軸２
の外周面に微小な間隙を介して対向するように配置され
る。なお、励磁極と検出極の位置が逆の場合でもよい。

次に、動作を説明する。いま、励磁用コイル６ａ。

６ｂに矢印の方向に電流ｉを流すと、励磁用コイル６ａ
、６ｂは直列に、かつ逆極性になるように接続されてい
るので、脚５ａ−回転軸２−脚５ｂ−平板４からなる磁
路に磁束φ。が流れ、それに伴って脚５ａ−回転軸２−
脚５Ｃ−平板４からなる磁路に磁束φ、が、脚５ａ−回
転軸２−脚５ｄ−平板４からなる磁路に磁束φ２が、ま
た、脚５ｂ−平板４−脚５ｃ　−回転軸２からなる磁路
に磁束φ、が１脚５ｂ−平板４−脚５ｄ−回転軸２から
なる磁路に磁束φ、がそれぞれ矢印の方向に流れる。脚
５ｃには磁束φ、とφ、が、また脚５ｄには磁束φ２と
φ４がそれぞれ逆方向に流れるので、その差に対応する
磁束により検出用コイル６ｃ、　６ｄに電圧が誘起され
、出力される。磁束φ□とφ３が等しく、φ２とφ４が
等しければ出力はＯとなる。

いま回転軸２に例えば矢印Ａ方向にトルクがかかると、
回転軸２の表面は、磁束φ１．φ４に平行な方向には圧
縮力を受け、これと直角な磁束φ２゜φ３に平行な方向
には引張力を受ける。その結果磁束φ４．φ、方向は透
磁率が低下し、他方の磁束φ２．φ、方向は透磁率が高
くなる。従って脚５ｃ及び５ｄを通る磁束φ□とφ１、
φ２とφ４の各バランスがくずれ、検出用コイル６ｃ　
、　６ｄにトルクに対応した電圧が出力されることにな
る。

第５図は、従来のトルク検出装置の、回転軸２の中心軸
に対して垂直な断面を示したものである。

１１はトルク検出器で、フェライト磁性体コア１２にコ
イル１３を装着し、全体を樹脂１４でモールドしである
。フェライト磁性体コア１２は第６図に示したように、
平板の四隅からそれぞれ脚が略垂直に立ち上がっている
。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、第５図に示したような構成では、コア１２の
磁脚先端とコイル１３との間に距離Ｑがあり、またコイ
ル間隔が製作上狭くなるため漏れ磁束が不規則に発生す
る。従って組立誤差によっても特性上に大きなバラツキ
が生じ、感度を低下させるという問題点があった。

これに対し、コイル１３を磁脚先端いっばいのところで
セットすることによって漏れ磁束を軽減し、前記問題点
を改善することはある程度可能であるが、しかしなおコ
イル間隔は狭く、回転軸２の透磁率が１０前後と低い場
合は、磁束が回転軸２を通る磁路Ａの磁気抵抗と、磁極
から磁極へ直接流れる磁路Ｂの磁気抵抗との差が小さい
ので、漏れ磁束は回転軸に集中しない。

本発明は、さらに漏れ磁束を減少させ、組立セ精度を上
げることにより特性のバラツキを軽減するようにしたト
ルク検出装置を提供するものである。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために、フェライト磁性体コアの１
０回転軸の中心軸に対して垂直な面内に配置される一組
の磁脚を、その延長線が回転軸の中心軸方向に向くよう
に、コアの平板の面に対し傾斜させるとともにその磁脚
間隔を十分離す（磁脚間距離）磁脚先端と回転軸との間
隙Ｘ２）ようにし、また磁脚に装着するコイルとしてフ
レキシブル基板に形成されたプリン１−コイルを使用し
、そのフレキシブル基板を磁脚の先端いっばいの位置に
セットするものである。

（作　用） 上記構成によりコイル間隔があき、その結果、磁束が磁
極から磁極へ直接流れる磁路Ｂの磁気抵抗が大きくなり
、さらにプリントコイルの薄形構造と相まって漏れ磁束
が減少し、磁束は回転軸に集中することになる。

（実施例の説明） 以下図面により、実施例を詳細に説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示したもので、１６はト
ルク検出器、１７はフェライト磁性体コアで、第２図に
示したように、−組の磁脚１７ａ、　１７ｂはコアの平
板部から垂直に立ち上がっているが、回転軸２の中心軸
に対して垂直な面内に配置される他の一組の磁脚１７ｃ
、　１７ｄは、第１図のように、その延長線が回転軸２
の中心軸１８と交わるように平板部に対して傾斜して設
けられている。また、コイルは第３図に示したように、
フレキシブル基板１９に形成したプリントコイル２０か
らなり、フレキシブル基板１９は磁脚の先端いっばいの
ところに貼着・セットされ、全体を樹脂でモールドして
いる。磁脚１７ｃ、　１７ｄの間隔Ｗは十分広くし、磁
脚の先端と回転軸との間隙ｇとの関係は　ｗ　＞＞　　
２・ｇ　とする。

以上のように構成された本実施例では、回転軸２の透磁
率が１０前後と低い場合でも、磁束が回転軸２を通る磁
路Ａの磁気抵抗に対し、磁極から磁極へ直接流れる磁路
Ｂの磁気抵抗が十分大きくなり、さらに薄形構造のプリ
ントコイルを磁脚先端いっばいのところにセットするこ
とにより漏れ磁束が大幅に減少し、磁束を回転軸に集中
させることができる。

なお、この場合、第２図のような形状のコアは、プレス
成形により一体物としては製作できない。

従って少なくとも傾斜した磁脚は別体のものを接着によ
り平板部に固着する必要がある。この接着による磁気抵
抗の増加分は、磁脚と回転軸との間の間隙が大きいので
、はとんど無視することができる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、漏れ磁束を減少
させることができるとともに、フレキシブル基板に形成
したプリントコイルを使用するので組立精度が出し易く
、特性のバラツキをなくしてトルク検出の信頼性を高め
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の断面図、第２図は、同フ
ェライト磁性体コアの斜視図、第３図は、フレキシブル
基板上に形成したプリントコイルを示す図、第４図は、
４極のトルク検出装置の基本構成の斜視図、第５図は、
従来例の断面図、第６図は、同フェライト磁性体コアの
斜視図である。 １．１６・・・　トルク検出器、　２　・・・回転軸。 ３．１７・・・フェライト磁性体コア、　１４・・・樹
脂、　１７ｃ、　１７ｄ・・・コアの平板部に対して傾
斜した磁脚、１８・・・中心軸、　１９・・・　フレキ
シブル基板、　２０・・・プリントコイル。 特許出願人　ティーディーケイ株式会社第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 角板、円板等の平板の一主面の略方形の四隅に位置する
   部位にそれぞれ柱状の脚を立設したテーブル状フェライ
   ト磁性体コアの対角線上の一組の脚に励磁用コイルを、
   他の一組の脚に検出用コイルをそれぞれ装着して励磁極
   及び検出極とし、各磁脚の先端を、磁性体からなる動力
   伝達用回転軸の外周面に間隙を介して対向設置して前記
   回転軸に加わるトルクを検出するトルク検出装置におい
   て、前記回転軸の中心軸に対して垂直な面内に位置する
   一組の磁脚を、その磁脚の延長線が前記回転軸の中心軸
   方向に向くように、前記コアの平板の面に対し傾斜させ
   るとともに、各磁脚に装着するコイルがフレキシブル基
   板上に形成されたプリントコイルからなり、前記フレキ
   シブル基板をその表面が磁脚先端面と略同一面となるよ
   うに固着したことを特徴とするトルク検出装置。