JPS63118627A - トルクセンサ - Google Patents
トルクセンサInfo
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- JPS63118627A JPS63118627A JP26456386A JP26456386A JPS63118627A JP S63118627 A JPS63118627 A JP S63118627A JP 26456386 A JP26456386 A JP 26456386A JP 26456386 A JP26456386 A JP 26456386A JP S63118627 A JPS63118627 A JP S63118627A
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- Japan
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- torque
- coils
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- magnetic
- transmission shaft
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Links
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Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (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
本発明は、非接触でトルクの大きさおよび方向を検出で
きるトルクセンサに関する。
きるトルクセンサに関する。
従来の技術
第４図は従来のトルクセンサの構成を示している。第４
図において２１は回転トルク伝達軸、２２は応力磁気効
果（磁歪を有する磁性材料に応力を印加すると透磁率等
の磁気特性が変化する現象）を示す軟磁性薄帯の非晶質
合金を形状による一軸異方性を付与するためストリップ
状にトルク伝達軸２１の長手方向に対し＋４５５°およ
び一４６°をなして該軸２１上に固着した。その外側に
一定の距離を隔てて同心円状に、それぞれ一対のコイル
２３を配設し、トルクにより軸表面に発生した歪を前記
軟磁性体の透磁率の変化を介して前記コイルのインダク
タンス変化として検出し、前記２つのコイルのインダク
タンス差からトルクを検出する差動検出回路２６を構成
している（これらの具体例は例えば特開昭５７−２１１
０３０号公報に記載されている。）。
図において２１は回転トルク伝達軸、２２は応力磁気効
果（磁歪を有する磁性材料に応力を印加すると透磁率等
の磁気特性が変化する現象）を示す軟磁性薄帯の非晶質
合金を形状による一軸異方性を付与するためストリップ
状にトルク伝達軸２１の長手方向に対し＋４５５°およ
び一４６°をなして該軸２１上に固着した。その外側に
一定の距離を隔てて同心円状に、それぞれ一対のコイル
２３を配設し、トルクにより軸表面に発生した歪を前記
軟磁性体の透磁率の変化を介して前記コイルのインダク
タンス変化として検出し、前記２つのコイルのインダク
タンス差からトルクを検出する差動検出回路２６を構成
している（これらの具体例は例えば特開昭５７−２１１
０３０号公報に記載されている。）。
発明が解決しようとする問題点
トルクセンナの実用化を考えた場合、できる限り小型化
することが必要であるが、前記従来の構成のトルクセン
ナでは、一対の応力磁気効果を示す軟磁性薄帯の非晶質
合金を接近させると同時にインダクタンス検出用コイル
も同時に接近させる必要がある。しかし一定距離以下に
これらを接近させると相互の磁気的影響を受けるように
なり、個々のトルク検出単位に出力低下などの悪影響を
与えることになり、さらに接近させるとトルクの方向性
検出が不可能となる。以上のように、従来のトルクセン
サの小型化を実現しようとした場合、前述のような問題
があった。
することが必要であるが、前記従来の構成のトルクセン
ナでは、一対の応力磁気効果を示す軟磁性薄帯の非晶質
合金を接近させると同時にインダクタンス検出用コイル
も同時に接近させる必要がある。しかし一定距離以下に
これらを接近させると相互の磁気的影響を受けるように
なり、個々のトルク検出単位に出力低下などの悪影響を
与えることになり、さらに接近させるとトルクの方向性
検出が不可能となる。以上のように、従来のトルクセン
サの小型化を実現しようとした場合、前述のような問題
があった。
問題点を解決するための手段
本発明は、従来の一軸異方性を付与した応力磁気効果を
有する軟磁性薄帯を、該一軸異方性の方向をトルク伝達
軸に対し角α°（ｐ＞ｏ）および−α°をなして該軸上
に固着し、その外側に一定の距離を隔てて同心円状に、
それぞれ一対のコイルを配設し、該コイルの外側に同心
円状にそれぞれ一対の軟磁性体を配置し、該軟磁性体間
に空隙あるいは非磁性体物質を介在させたトルクセンサ
であシ、前述の問題点を解決することができるものであ
る。
有する軟磁性薄帯を、該一軸異方性の方向をトルク伝達
軸に対し角α°（ｐ＞ｏ）および−α°をなして該軸上
に固着し、その外側に一定の距離を隔てて同心円状に、
それぞれ一対のコイルを配設し、該コイルの外側に同心
円状にそれぞれ一対の軟磁性体を配置し、該軟磁性体間
に空隙あるいは非磁性体物質を介在させたトルクセンサ
であシ、前述の問題点を解決することができるものであ
る。
作 用
上記本発明の構成によれば、トルクにより軸表面に発生
した歪を応力磁気効果を有する前記軟磁性体の透磁率の
変化を介して前記コイルのインダクタンス変化として検
出し、前記２つのコイルのインダクタンス差からトルク
を得るが、この時、コイルによって軸上の軟磁性薄帯に
誘起された磁束は、そのコイルの外側に構成された軟磁
性体内に集中的に流れ、隣接するコイル内には極めて流
れにくくなる。このためコイル間相互の磁気的影響を極
めて受けにくくなり、軸上の応力磁気効果を示す軟磁性
薄帯およびコイルを近接させても、近接させない場合と
同様のトルク方向をも検出でキルトルクセンサ出力を得
ることができる。
した歪を応力磁気効果を有する前記軟磁性体の透磁率の
変化を介して前記コイルのインダクタンス変化として検
出し、前記２つのコイルのインダクタンス差からトルク
を得るが、この時、コイルによって軸上の軟磁性薄帯に
誘起された磁束は、そのコイルの外側に構成された軟磁
性体内に集中的に流れ、隣接するコイル内には極めて流
れにくくなる。このためコイル間相互の磁気的影響を極
めて受けにくくなり、軸上の応力磁気効果を示す軟磁性
薄帯およびコイルを近接させても、近接させない場合と
同様のトルク方向をも検出でキルトルクセンサ出力を得
ることができる。
また本トルクセンサにおいて、応力磁気効果を有する軟
磁性薄帯の一軸異方性の方向をトルク伝達軸の長手方向
に対しα°の角度をもたせることにより、トルクの方向
に非対称なインダクタンス変化を得ることができ、−α
°のユニットと組合せることによりトルクの方向をも同
時に検出しうるトルクセンサを得ることができる。ここ
でａ＝４６゜の場合表面応力方向と一致し、最も感度が
良い。
磁性薄帯の一軸異方性の方向をトルク伝達軸の長手方向
に対しα°の角度をもたせることにより、トルクの方向
に非対称なインダクタンス変化を得ることができ、−α
°のユニットと組合せることによりトルクの方向をも同
時に検出しうるトルクセンサを得ることができる。ここ
でａ＝４６゜の場合表面応力方向と一致し、最も感度が
良い。
実施例
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
実施例１
第１図は本発明の一実施例を示すトルクセンサである。
第１図において１はトルク伝達回転軸、２ａは、トルク
伝達軸１の長手方向に対し、＋４５゜傾斜させたストリ
ップ状の応力磁気効果を有する鉄系非晶質合金（飽和磁
歪定数λ５＝１０×１０ ）をトルク伝達軸周上に接着
剤で固定したものであり、２ｂは同様に一４６°傾斜さ
せた非晶質合金である。これらの非晶質合金に対し、そ
れぞれコイル３ａ、３ｂを外側に同心円状に巻回形成し
、さらにその外側に、軟磁性体であるフェライ）４ａ。
伝達軸１の長手方向に対し、＋４５゜傾斜させたストリ
ップ状の応力磁気効果を有する鉄系非晶質合金（飽和磁
歪定数λ５＝１０×１０ ）をトルク伝達軸周上に接着
剤で固定したものであり、２ｂは同様に一４６°傾斜さ
せた非晶質合金である。これらの非晶質合金に対し、そ
れぞれコイル３ａ、３ｂを外側に同心円状に巻回形成し
、さらにその外側に、軟磁性体であるフェライ）４ａ。
４ｂがそれぞれコイル３ａ、３ｂを覆うように配置しで
ある。さらに５は、非磁性体であるチタニウム板であり
４ａ、４ｂのフェライトを接着し、かつ２つのトルク検
出ユニット間に大きな磁気抵抗を持たせである。また各
コイルａａ、３ｂは差動検出６と結合されていて、２つ
のコイルのインダクタンス差からトルクが検出できる。
ある。さらに５は、非磁性体であるチタニウム板であり
４ａ、４ｂのフェライトを接着し、かつ２つのトルク検
出ユニット間に大きな磁気抵抗を持たせである。また各
コイルａａ、３ｂは差動検出６と結合されていて、２つ
のコイルのインダクタンス差からトルクが検出できる。
ここで２の非晶質合金は巾２０ ｍ 、厚さ２５μｍで
あり、エツチングにより２ａ、２ｂの傾斜をもつストリ
ップ状パターンを形成した。またその中央部には細い空
隙スリット８も形成しである。
あり、エツチングにより２ａ、２ｂの傾斜をもつストリ
ップ状パターンを形成した。またその中央部には細い空
隙スリット８も形成しである。
これによると長さ２０ｒｍのトルクの方向検知可能な小
型軽量トルクセンサを得ることができる。
型軽量トルクセンサを得ることができる。
また小型、軽量化により低価格化も実現できる。
本発明のセンサの出力と、コイル外側に同心円状の軟磁
性体を有さない、同形状の従来例のトルクセンサの出力
比較をすると第２図のようになる。
性体を有さない、同形状の従来例のトルクセンサの出力
比較をすると第２図のようになる。
従来例のトルクセンサでは、コイル間に相互の磁気的影
響が生じトルク検出領域での出方は小さい。
響が生じトルク検出領域での出方は小さい。
これに比較して本発明のトルクセンサは同トルク検出領
域での出力幅は大きい。これは２つのトルク検出ユニッ
）ａ、ｂでほぼ独立に、閉じた磁気回路をコイル、非晶
質合金およびコイル外軟磁性体間で形成し、トルクによ
って各非晶質合金に与えられた応力を磁気的変化として
それぞれの検出ユニットで隣接ユニットの磁気的影響を
受けず独立に検出できるためである。
域での出力幅は大きい。これは２つのトルク検出ユニッ
）ａ、ｂでほぼ独立に、閉じた磁気回路をコイル、非晶
質合金およびコイル外軟磁性体間で形成し、トルクによ
って各非晶質合金に与えられた応力を磁気的変化として
それぞれの検出ユニットで隣接ユニットの磁気的影響を
受けず独立に検出できるためである。
実施例２
第３図は本発明の他の実施例を示す。第３図において、
１１はトルク伝達軸、１２ａは、トルク伝達軸１の長手
方向に対し＋４５° 傾斜させて一軸磁気異方性を付与
した、応力磁気効果を有するコバルト系非晶質合金（飽
和磁歪定数λｓ＝６×１Ｏ−６）でありトルク伝達軸上
に接着しである。−軸磁気異方性は、付与する方向に磁
界を印加し、非晶質合金のキュリー点以上、結晶化温度
以上の温度まで昇温させ、同印加磁界中で冷却して得ら
れた。
１１はトルク伝達軸、１２ａは、トルク伝達軸１の長手
方向に対し＋４５° 傾斜させて一軸磁気異方性を付与
した、応力磁気効果を有するコバルト系非晶質合金（飽
和磁歪定数λｓ＝６×１Ｏ−６）でありトルク伝達軸上
に接着しである。−軸磁気異方性は、付与する方向に磁
界を印加し、非晶質合金のキュリー点以上、結晶化温度
以上の温度まで昇温させ、同印加磁界中で冷却して得ら
れた。
さらにその外側に同心円状にコイル１３ａを構成し、さ
らにそれを覆うように軟磁性体である４６％Ｎｉ−Ｆｅ
合金１４ａを同心円状に配置し、１つのトルク検出ユニ
ットを形成している。また隣接して、−４５°方向に一
軸磁気異方性を付与した非晶゛質合金１２ｂを同様に形
成した他の１つのトルク検出ユニットであり、２つの４
６％Ｎｉ−Ｆｅ合金１４ａ、１４ｂの間には約１簡の空
隙１５を設けである。また各コイル１３ａ、１３ｂは差
動検出回路１６と結合されていて、２うのコイルのイン
ダクタンス値の差からトルクが検出できる。ここでセン
サ長は２０ ｍであり、極めて小型である。
らにそれを覆うように軟磁性体である４６％Ｎｉ−Ｆｅ
合金１４ａを同心円状に配置し、１つのトルク検出ユニ
ットを形成している。また隣接して、−４５°方向に一
軸磁気異方性を付与した非晶゛質合金１２ｂを同様に形
成した他の１つのトルク検出ユニットであり、２つの４
６％Ｎｉ−Ｆｅ合金１４ａ、１４ｂの間には約１簡の空
隙１５を設けである。また各コイル１３ａ、１３ｂは差
動検出回路１６と結合されていて、２うのコイルのイン
ダクタンス値の差からトルクが検出できる。ここでセン
サ長は２０ ｍであり、極めて小型である。
本発明のトルクセンサの出力と、コイル外側に同心円状
の軟磁性体を有しない同形状の従来例のトルクセンサの
出力を比較すると第２図と同様な出力特性が得られ、本
発明においても実施例１と同様な現象が生じていること
が明らかになった。
の軟磁性体を有しない同形状の従来例のトルクセンサの
出力を比較すると第２図と同様な出力特性が得られ、本
発明においても実施例１と同様な現象が生じていること
が明らかになった。
このことにより、本実施例２においても２つのトルク検
出ユニットを極めて近接することが可能となり、小型、
軽量化、それによる低価格化が図れる。
出ユニットを極めて近接することが可能となり、小型、
軽量化、それによる低価格化が図れる。
実施例では軸径等の大きさについては特に言及しなかっ
たが、トルクの大きさによって軸径を決めることができ
、どのような大きさについても本発明は適用できる。
たが、トルクの大きさによって軸径を決めることができ
、どのような大きさについても本発明は適用できる。
発明の効果
本発明によれば隣接するトルク検出ユニットからの磁気
的影響を低減でき、トルク方向検出に必要な２つのトル
ク検出ユニットを近接できる。このことにより、センサ
を大幅に小型化することができる。
的影響を低減でき、トルク方向検出に必要な２つのトル
ク検出ユニットを近接できる。このことにより、センサ
を大幅に小型化することができる。
これらによりトルクの方向検出可能な小型、軽量化、低
価格汎用トルクセンサが実現でき、自動車のトルク、モ
ータのトルク検出など広範囲な用途に供給可能となった
。
価格汎用トルクセンサが実現でき、自動車のトルク、モ
ータのトルク検出など広範囲な用途に供給可能となった
。
第１図は本発明の一実施例におけるトルクセンサの構成
図、第２図は本発明のトルクセンサと従来のトルクセン
サの出力特性図、第３図は本発明の第２の実施例におけ
るトルクセンサの構成図、第４図は従来のトルクセンナ
の構成図である。 １．１１，２１・・・・・・トルク伝達回転軸、２ａ。 ２ｂ、１２ａ、１２ｂ、２２・・・・・・応力磁気効果
を有する非晶質合金、ｓａ、３ｂ、１３ａ、１３ｂ。 ２３・・・・・・インダクタンス検出コイル、４ａ、４
ｂ。 １４ａ、１４ｂ・・・・・・軟磁性体、６・・・・・・
非磁性体、１６・・・・・・空隙、６，１６，２６・・
・・・・差動検出回路。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名／−
）ルクィ云邊回ｌｊ、釉 ゐ、２ｂ−作品賛合金 讃、３ｂ−コイル 勘、４ｂ−軟磁性体フェライト ５− 非磁性体 ６− 差動波８ロ路 第１図 乙 第２図 ＩＩ−）ルグ伝１幹 １２ａ、ｌ２ｂ−矢印方向１；−釉磁気美方性ン付壬し
た井晶貰合金 １３ａ、１３ｂ−−−コイル ／４．１４ｂ ４５％ ＮｉＦｅ Ｒ磁性体１５−
空 隙 １６− 差１２７膚＄回膝 第３図 ２１−一回ｈａ ２２−井品賃磁性合金 ２３−コイル 第 ４ 図
図、第２図は本発明のトルクセンサと従来のトルクセン
サの出力特性図、第３図は本発明の第２の実施例におけ
るトルクセンサの構成図、第４図は従来のトルクセンナ
の構成図である。 １．１１，２１・・・・・・トルク伝達回転軸、２ａ。 ２ｂ、１２ａ、１２ｂ、２２・・・・・・応力磁気効果
を有する非晶質合金、ｓａ、３ｂ、１３ａ、１３ｂ。 ２３・・・・・・インダクタンス検出コイル、４ａ、４
ｂ。 １４ａ、１４ｂ・・・・・・軟磁性体、６・・・・・・
非磁性体、１６・・・・・・空隙、６，１６，２６・・
・・・・差動検出回路。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名／−
）ルクィ云邊回ｌｊ、釉 ゐ、２ｂ−作品賛合金 讃、３ｂ−コイル 勘、４ｂ−軟磁性体フェライト ５− 非磁性体 ６− 差動波８ロ路 第１図 乙 第２図 ＩＩ−）ルグ伝１幹 １２ａ、ｌ２ｂ−矢印方向１；−釉磁気美方性ン付壬し
た井晶貰合金 １３ａ、１３ｂ−−−コイル ／４．１４ｂ ４５％ ＮｉＦｅ Ｒ磁性体１５−
空 隙 １６− 差１２７膚＄回膝 第３図 ２１−一回ｈａ ２２−井品賃磁性合金 ２３−コイル 第 ４ 図
Claims (1)
- 形状あるいは磁気的に一軸異方性をもたせた応力磁気効
果を有する軟磁性薄帯を、前記一軸異方性の方向をトル
ク伝達軸の長手方向に対し角α°（α＞０）および−α
°をなして前記軸上に固着し、その外側に一定の距離を
隔てて同心円状に、それぞれ一対のコイルを配設し、ト
ルクにより軸表面に発生した歪を前記軟磁性体の透磁率
の変化を介して前記コイルのインダクタンス変化として
検出し、前記２つのコイルのインダクタンス差からトル
クを得るように構成したトルク検出器において、該コイ
ルの外側に同心円状にそれぞれ一対の軟磁性体を配置し
、これらの軟磁性体間に空隙あるいは非磁性体物質を介
在させたことを特徴とするトルクセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26456386A JPS63118627A (ja) | 1986-11-06 | 1986-11-06 | トルクセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26456386A JPS63118627A (ja) | 1986-11-06 | 1986-11-06 | トルクセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63118627A true JPS63118627A (ja) | 1988-05-23 |
Family
ID=17405020
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26456386A Pending JPS63118627A (ja) | 1986-11-06 | 1986-11-06 | トルクセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63118627A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02130439A (ja) * | 1988-11-10 | 1990-05-18 | Kubota Ltd | トルク測定装置 |
| JPH04145334A (ja) * | 1990-10-05 | 1992-05-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 荷重センサ |
| JPH0614939U (ja) * | 1992-07-29 | 1994-02-25 | 日本電子機器株式会社 | 磁歪式トルクセンサ |
-
1986
- 1986-11-06 JP JP26456386A patent/JPS63118627A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02130439A (ja) * | 1988-11-10 | 1990-05-18 | Kubota Ltd | トルク測定装置 |
| JPH04145334A (ja) * | 1990-10-05 | 1992-05-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 荷重センサ |
| JPH0614939U (ja) * | 1992-07-29 | 1994-02-25 | 日本電子機器株式会社 | 磁歪式トルクセンサ |
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