JPS6182126A - トルクセンサ - Google Patents
トルクセンサInfo
- Publication number
- JPS6182126A JPS6182126A JP59204466A JP20446684A JPS6182126A JP S6182126 A JPS6182126 A JP S6182126A JP 59204466 A JP59204466 A JP 59204466A JP 20446684 A JP20446684 A JP 20446684A JP S6182126 A JPS6182126 A JP S6182126A
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- JP
- Japan
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- detection
- torque
- magnetic
- transmission shaft
- cores
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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
-
- G—PHYSICS
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- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- 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】
〔発明の技術分野〕
本発明は非接触でトルクを検出する1〜ルクセンサに関
する。
する。
トルクは回転駆動系の制御を行なう際の基本但の一つで
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要である。
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要である。
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(電気学会マグネテ、イツクス研究会資料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(電気学会マグネテ、イツクス研究会資料MAG
−81−72>。
このトルクセンサの概略構成は第4図に示すようなもの
である。第4図において、トルクを検出すべき回転軸、
すなわちトルク伝達軸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
き方向に誘導磁気異方性Ku’ 4が付与されている。
である。第4図において、トルクを検出すべき回転軸、
すなわちトルク伝達軸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
き方向に誘導磁気異方性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されている。
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されている。
上記トルクは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λsho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−σ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+4゛5°の方向に誘導磁気異方性Ku″6 (K
u” =3λS・σ)が誘導される。この結果、KU’
とKL+“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誘
導磁気異方性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
路により電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。
定数λsho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−σ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+4゛5°の方向に誘導磁気異方性Ku″6 (K
u” =3λS・σ)が誘導される。この結果、KU’
とKL+“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誘
導磁気異方性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
路により電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
、例えばパーマロイ(Fe−Ni合金)、センダスト(
Fe−AR−8i合金)、Fe−8t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
、例えばパーマロイ(Fe−Ni合金)、センダスト(
Fe−AR−8i合金)、Fe−8t合金など他の磁性
体を用いることができる。
ところで、上述したように磁性金属薄帯からなる環状磁
心の周囲に近接して検出コイルを配設すればトルクの検
出ができるが、その検出機構はトルクセンサの性能を左
右する重要な因子となる。
心の周囲に近接して検出コイルを配設すればトルクの検
出ができるが、その検出機構はトルクセンサの性能を左
右する重要な因子となる。
従来、上述した検出機構としては第5図(a>及び(b
)に示すようなものが知られている。
)に示すようなものが知られている。
第5図(a)は中空のトルク伝達軸11に磁性金属薄帯
の環状磁心を固定し、ソレノイドコイル13を用いて環
状磁心12の周方向に励磁し、更に検出巻線14を巻い
て出力を検出するものである。また、同図(b)はトル
ク伝達軸11に磁性金ぶ薄布の環状磁心12を固定し、
その外周に巻かれたソレノイドコイル13′を用いて環
状磁心12の幅方向に励磁し、さらにその外側に検出巻
線14′を巻いて出力を検出するものである。
の環状磁心を固定し、ソレノイドコイル13を用いて環
状磁心12の周方向に励磁し、更に検出巻線14を巻い
て出力を検出するものである。また、同図(b)はトル
ク伝達軸11に磁性金ぶ薄布の環状磁心12を固定し、
その外周に巻かれたソレノイドコイル13′を用いて環
状磁心12の幅方向に励磁し、さらにその外側に検出巻
線14′を巻いて出力を検出するものである。
すなわち、第5図(a>及び(b)の検出機構ではいず
れも透磁率の変化をソレノイドコイルと検出巻線との相
互誘導による電圧の変化としてとらえ、増幅回路を経て
出力を得るものである。
れも透磁率の変化をソレノイドコイルと検出巻線との相
互誘導による電圧の変化としてとらえ、増幅回路を経て
出力を得るものである。
上述したような検出機構で回転時のトルク検出出力を実
用レベルにするためには、増幅度の大きくとれる高価な
増幅回路が必要となる。
用レベルにするためには、増幅度の大きくとれる高価な
増幅回路が必要となる。
また、第5図(b)のように環状磁心の幅方向に励磁す
るものは小形化が困難で、狭い空間に収納することがで
きず、しかも励磁用のソレノイドコイルには100mA
以上の励磁電流を必要とするため、磁気回路上不都合な
点が生じる。
るものは小形化が困難で、狭い空間に収納することがで
きず、しかも励磁用のソレノイドコイルには100mA
以上の励磁電流を必要とするため、磁気回路上不都合な
点が生じる。
本発明は上記欠点を解消するためになされたものであり
、大きな出力を安定して得ることができるトルクセンサ
を提供しようとするものである。
、大きな出力を安定して得ることができるトルクセンサ
を提供しようとするものである。
本発明は、磁歪を有する磁性金属薄帯をトルク伝達軸に
固定し、この磁性金属薄帯を励磁し、トルクによる磁性
金属薄帯の磁気特性の変化を検出磁心で検出しトルクの
非接触検出を行なうトルクセンサにおいて、前記磁性金
属薄帯の励磁を、前記検出磁心が構成する回路が共振現
象を生ずる周波数で行なうことを特徴とするトルクセン
サである。
固定し、この磁性金属薄帯を励磁し、トルクによる磁性
金属薄帯の磁気特性の変化を検出磁心で検出しトルクの
非接触検出を行なうトルクセンサにおいて、前記磁性金
属薄帯の励磁を、前記検出磁心が構成する回路が共振現
象を生ずる周波数で行なうことを特徴とするトルクセン
サである。
すなわち、非接触のトルク検出を行なう場合、磁性金属
薄帯を励磁する励磁磁心と、磁気特性変化を検出する検
出磁心とが必要である。この場合、1個の磁心を共通に
用い、巻線を2個設けてもよい。一般に検出磁心で検出
される磁性金属薄帯の磁気特性変化は小さいため増幅器
が接続される。
薄帯を励磁する励磁磁心と、磁気特性変化を検出する検
出磁心とが必要である。この場合、1個の磁心を共通に
用い、巻線を2個設けてもよい。一般に検出磁心で検出
される磁性金属薄帯の磁気特性変化は小さいため増幅器
が接続される。
この増幅器の有無にかかわらず、検出磁心を含む回路が
共振現象を示すことを見出した。これは検出磁心のイン
ダクタンスLと配線間容量等のキャパシタンスCとで共
振回路を形成するためであると考えられる。トルクによ
り前記磁性金属薄帯の透磁率が変化し、検出磁心からの
出力は変動する。
共振現象を示すことを見出した。これは検出磁心のイン
ダクタンスLと配線間容量等のキャパシタンスCとで共
振回路を形成するためであると考えられる。トルクによ
り前記磁性金属薄帯の透磁率が変化し、検出磁心からの
出力は変動する。
このとき、共振現象を生じる周波数で励磁していると、
共振現象を生じない周波数領域で励磁する場合に比べて
出力の変化が大となり、より高感度の検出が可能となる
のである。
共振現象を生じない周波数領域で励磁する場合に比べて
出力の変化が大となり、より高感度の検出が可能となる
のである。
以下、本発明の実施例を第1図〜第3図を参照して説明
する。
する。
第1図において直径55mmの強磁性体からなるトルク
伝達軸21には一対の環状磁心221.222が固定さ
れている。これら磁性金属薄帯22r 、222は単ロ
ール法により作製された幅5■、厚さ3oJIrtの (Fe Nio Cro )7ssitt814
o、as −s 、osアモルファス
磁磁性合金帯帯前記トルク伝達軸21に一周巻いて固定
したものである。また、これらの磁性金属薄帯221,
222にはそれぞれその周方向に対して角度45°と角
度−45°の傾き方向に誘導磁気異方性が付与されてい
る。更に、環状磁心221.222の回転面の外周には
1mFaのギャップを隔てて、酸化物磁性体からなる一
対のU型の検出磁心231.232が配設されている。
伝達軸21には一対の環状磁心221.222が固定さ
れている。これら磁性金属薄帯22r 、222は単ロ
ール法により作製された幅5■、厚さ3oJIrtの (Fe Nio Cro )7ssitt814
o、as −s 、osアモルファス
磁磁性合金帯帯前記トルク伝達軸21に一周巻いて固定
したものである。また、これらの磁性金属薄帯221,
222にはそれぞれその周方向に対して角度45°と角
度−45°の傾き方向に誘導磁気異方性が付与されてい
る。更に、環状磁心221.222の回転面の外周には
1mFaのギャップを隔てて、酸化物磁性体からなる一
対のU型の検出磁心231.232が配設されている。
これら検出磁心231.232には、第2図に示すよう
にそれぞれ励磁巻線(1次巻線)241.242及び検
出巻線(2次巻線)251.252が施されている。こ
の検出磁心23+ 、232により環状磁心22z 、
222の周方向に励磁することができる。また、検出巻
1(2次巻線)2!llz 、252は差動接続されて
いる。なお、励磁は構成により幅方向に行なうこともで
きるが、環状磁心221.222の形状から反磁場係数
の小さい周方向に励磁した方が励磁電流が小さくてすむ
ため有効である。
にそれぞれ励磁巻線(1次巻線)241.242及び検
出巻線(2次巻線)251.252が施されている。こ
の検出磁心23+ 、232により環状磁心22z 、
222の周方向に励磁することができる。また、検出巻
1(2次巻線)2!llz 、252は差動接続されて
いる。なお、励磁は構成により幅方向に行なうこともで
きるが、環状磁心221.222の形状から反磁場係数
の小さい周方向に励磁した方が励磁電流が小さくてすむ
ため有効である。
まず、発撮器26により得られる正弦波を検出用磁心2
31.232に施した励磁巻線241.242に加える
。いま、トルク伝達軸21にトルクが加わると、環状磁
心22s 、222の透磁率はそれぞれ増減の変化を生
じる。この変化は検出磁心251.252のインダクタ
ンス変化として置換えられる。また、検出磁心25r
、252の直流抵抗成分を含んだ抵抗271.272は
等価的にインダクタンスと直列に接続される。更に、検
出磁心251,252の線間容量等を含んだコンデンサ
28は等価的にインダクタンスと抵抗に並列接続された
共振回路となる。これら等価的に共振回路を構成してな
る検出磁心の出力は増幅器29で増幅されて検出される
。
31.232に施した励磁巻線241.242に加える
。いま、トルク伝達軸21にトルクが加わると、環状磁
心22s 、222の透磁率はそれぞれ増減の変化を生
じる。この変化は検出磁心251.252のインダクタ
ンス変化として置換えられる。また、検出磁心25r
、252の直流抵抗成分を含んだ抵抗271.272は
等価的にインダクタンスと直列に接続される。更に、検
出磁心251,252の線間容量等を含んだコンデンサ
28は等価的にインダクタンスと抵抗に並列接続された
共振回路となる。これら等価的に共振回路を構成してな
る検出磁心の出力は増幅器29で増幅されて検出される
。
この際、検出磁心25r、25’2を各周波数にて励振
すると、第3図に示す如く共振現象が得られる。なお、
共振現象を示す周波数は図中fであり、定常状態の傾き
からはずれた周波数領域をいう。例えば下記表に示すよ
うに任意増幅後の実施例と比較例の周波数ではトルク検
出出力が約20したがって、トルクの検出感度を大幅に
改善することができ、増幅器29も低増幅度のものでよ
い。
すると、第3図に示す如く共振現象が得られる。なお、
共振現象を示す周波数は図中fであり、定常状態の傾き
からはずれた周波数領域をいう。例えば下記表に示すよ
うに任意増幅後の実施例と比較例の周波数ではトルク検
出出力が約20したがって、トルクの検出感度を大幅に
改善することができ、増幅器29も低増幅度のものでよ
い。
なお、上記実施例と同様な効果は磁性金属薄帯としてパ
ーマロイ、センダスト、Fe−8i合金等を用いた場合
、また検出磁心としてアモルファス合金、パーマロイ、
センダスト、Fe−8t合金等を用いた場合にも得られ
た。
ーマロイ、センダスト、Fe−8i合金等を用いた場合
、また検出磁心としてアモルファス合金、パーマロイ、
センダスト、Fe−8t合金等を用いた場合にも得られ
た。
また、上記実施例のトルクセンサではトルク伝達軸の全
周に環状磁心を固定したが、トルク伝達軸の周方向の一
部分にのみ磁性金属薄帯を固定してトルクを検出した場
合でも同様な効果を得ることができる。
周に環状磁心を固定したが、トルク伝達軸の周方向の一
部分にのみ磁性金属薄帯を固定してトルクを検出した場
合でも同様な効果を得ることができる。
更に、上記実施例では周方向励磁を行なう検出顕構を用
いたが、第5図(b)と同様な幅方向励磁を行なう検出
機構を用いてもよい。
いたが、第5図(b)と同様な幅方向励磁を行なう検出
機構を用いてもよい。
以上詳述した如く本発明によれば、トルクの検出感度を
大幅に改善して大きなトルクを安定して検出し得るトル
クセンサを提供することができ、ひいてはトルクセンサ
の小型化、高精度化を達成できる等実用上顕著な効果を
奏するものである。
大幅に改善して大きなトルクを安定して検出し得るトル
クセンサを提供することができ、ひいてはトルクセンサ
の小型化、高精度化を達成できる等実用上顕著な効果を
奏するものである。
第1図は本発明の実施例におけるトルクセンサの概略構
成図、第2図は同トルクセンサの回路構成図、第3図は
共振現象を示す周波数−検出出力特性図、第4図は非接
触方式のトルクセンサの原理図、第5図(a)及び(b
)はそれぞれ従来のトルクセンサの概略構成図である。 21・・・トルク伝達軸、221.222・・・環状磁
心、231.232・・・検出磁心、24t 、242
・・・励磁巻線、25K、252・・・検出巻線、26
・・・発振器、271.272・・・抵抗、28・・・
コンデンサ、29・・・増幅器。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 第3図 周矢杖(にHz) 第4図
成図、第2図は同トルクセンサの回路構成図、第3図は
共振現象を示す周波数−検出出力特性図、第4図は非接
触方式のトルクセンサの原理図、第5図(a)及び(b
)はそれぞれ従来のトルクセンサの概略構成図である。 21・・・トルク伝達軸、221.222・・・環状磁
心、231.232・・・検出磁心、24t 、242
・・・励磁巻線、25K、252・・・検出巻線、26
・・・発振器、271.272・・・抵抗、28・・・
コンデンサ、29・・・増幅器。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 第3図 周矢杖(にHz) 第4図
Claims (1)
- 磁歪を有する磁性金属薄帯をトルク伝達軸に固定し、こ
の磁性金属薄帯を励磁し、トルクによる磁性金属薄帯の
磁気特性の変化を検出磁心で検出しトルクの非接触検出
を行なうトルクセンサにおいて、前記磁性金属薄帯の励
磁を、前記検出磁心が構成する回路が共振現象を生ずる
周波数で行なうことを特徴とするトルクセンサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59204466A JPS6182126A (ja) | 1984-09-29 | 1984-09-29 | トルクセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59204466A JPS6182126A (ja) | 1984-09-29 | 1984-09-29 | トルクセンサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6182126A true JPS6182126A (ja) | 1986-04-25 |
Family
ID=16490997
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59204466A Pending JPS6182126A (ja) | 1984-09-29 | 1984-09-29 | トルクセンサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6182126A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7703986B2 (en) | 2004-06-03 | 2010-04-27 | Ntn Corporation | Synthetic resin retainer and ball bearing using such synthetic resin retainer |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS589034A (ja) * | 1981-07-09 | 1983-01-19 | Kosuke Harada | アモルフアス磁性薄帯によるトルクセンサ |
JPS618639A (ja) * | 1984-06-25 | 1986-01-16 | Nissan Motor Co Ltd | 磁歪式トルク検出装置 |
-
1984
- 1984-09-29 JP JP59204466A patent/JPS6182126A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS589034A (ja) * | 1981-07-09 | 1983-01-19 | Kosuke Harada | アモルフアス磁性薄帯によるトルクセンサ |
JPS618639A (ja) * | 1984-06-25 | 1986-01-16 | Nissan Motor Co Ltd | 磁歪式トルク検出装置 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7703986B2 (en) | 2004-06-03 | 2010-04-27 | Ntn Corporation | Synthetic resin retainer and ball bearing using such synthetic resin retainer |
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