KR20140043368A - 자기 탄성 토크 센서 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 토크를 검출하고자 하는 객체(3) 내에 자계를 발생시키기 위한 송신 코일(7)과, 상기 송신 코일로부터 이격되어 있는 2개 이상의 수신 코일(9, 33, 43)을 포함하는 자기 탄성 토크 센서(1)에 관한 것으로서, 상기 송신 코일(7, 31, 41)은 축방향(A) 및 객체(3)로 접근될 수 있는 축방향 송신 코일 단부면(15)을 가지며, 상기 수신 코일들은 객체(3)로 접근될 수 있는 수신 코일 단부면(17)을 각각 가지며, 송신 코일(7, 31, 41)의 자계에 의해 객체(3) 내에 유도된 응답 신호를 수신한다. 수신 코일들 중 하나의 적어도 수신 코일 단부면(17)은 송신 코일 단부면(15)보다 돌출된다.
Description
본 발명은, 토크를 검출하고자 하는 객체 내에 자계를 발생시키기 위한 송신 코일과, 이 송신 코일의 자계에 의해 객체 내에 유도된 응답 신호를 수신하는 2개 이상의 수신 코일을 포함하는 자기 탄성 토크 센서에 관한 것이다.
자기 탄성 토크 센서는 역자기변형 효과, 즉 기계 응력이 발생할 때 강자성 재료의 자화율이 변하는 효과에 근거한다. 기계 응력들은 인장력 및 압축력 외에 비틀림(torsion)에 의해서도 유도되기 때문에, 역자기변형 효과는 토크 측정을 위해, 예컨대 샤프트 관련 토크를 비접촉 방식으로 측정하기 위해 이용될 수 있다. 강자성 층, 예컨대 샤프트 내에 자계가 유도되면, 이 층 안에서 발생 응력에 따라 응답 신호가 발생하고, 이 응답 신호는 수신 코일들에 의해 검출될 수 있다. 응답 신호는 강자성 재료들 안에서 비틀림으로 인해 발생하는 응력의 영향을 받고, 상기 응력은 토크에 기인하므로, 응답 신호로부터 샤프트의 토크가 추론될 수 있다. 검출된 측정 신호는 강자성 층에서부터 토크 센서까지의 간격 및 강자성 층의 온도에 좌우된다. 그러므로 응답 신호를 토대로 토크를 결정할 때 그 정확성은, 특히 토크 측정 대상 객체와 관련하여 토크 센서가 얼마나 적절하게 배치되는지에 따라 좌우된다.
본 발명의 과제는 유리한 포지셔닝을 가능케 하는 자기 탄성 토크 센서를 제공하는 것이다.
상기 과제는 제1항에 따른 자기 탄성 토크 센서에 의해 해결된다. 종속항들은 본 발명의 바람직한 실시예들을 포함한다.
본 발명에 따른 자기 탄성 토크 센서는 토크를 검출하려는 객체 내에 자계를 유도하기 위한 하나의 송신 코일과, 이 송신 코일과 이격되어 송신 코일의 자계에 의해 객체 내에 발생한 응답 신호를 수신하는 2개 이상의 수신 코일을 포함한다. 송신 코일은 축방향을 가지며, 객체로 접근될 수 있는 축방향 송신 코일 단부면을 포함한다. 이에 상응하게 수신 코일들은 각각 객체로 접근될 수 있는 수신 코일 단부면을 포함하며, 적어도 수신 코일들 중 하나의 수신 코일 단부면은 송신 코일 단부면보다 더 돌출된다.
예컨대 구동 샤프트 및 힘을 전달하는 다른 샤프트의 경우에서처럼, 그 토크가 검출될 객체들은 종종 원대칭 형상을 갖는다. 하나 이상의 수신 코일의 수신 코일 단부면이 송신 코일 단부면보다 더 돌출됨에 따라, 객체로 접근될 수 있는 센서 단부면의 기하구조를 객체의 곡면에 맞추어 적절히 조정할 수 있다.
특히, 예컨대 센서 코일을 에워싸는 2개의 수신 코일 쌍이 제공될 수 있으며, 이들 각각은 송신 코일의 둘레에서 서로 마주하도록 배치된 2개의 수신 코일을 포함한다. 수신 코일 쌍의 수신 코일들은 각각 객체로 접근될 수 있는 수신 코일 단부면을 포함하며, 송신 코일의 자계에 의해 객체 안에 발생하는 응답 신호를 수신한다. 이때, 적어도 일 수신 코일 쌍의 수신 코일들의 수신 코일 단부면들은 송신 코일 단부면보다 더 돌출된다. 이 경우, 예컨대 다른 수신 코일 쌍의 수신 코일 단부면들은 송신 코일 단부면과 동일 평면 내에 놓일 수 있다. 또는, 대안으로서 모든 수신 코일 단부면이 송신 코일 단부면보다 더 돌출될 수도 있다. 상기 두 대안 중 어느 것이 이용될지는 특히 객체와 관련한 수신 코일 단부면의 배향 관점에서 결정될 수 있다. 예컨대 일 수신 코일 쌍의 수신 코일들 사이의 연결선이 샤프트의 회전축에 평행하면, 수신 코일 단부면들이 송신 코일 단부면과 동일 평면 내에 놓일 수 있다. 제2 수신 코일 쌍의 연결선이 제1 수신 코일 쌍의 연결선과 직각으로 교차하도록 배치되면, 제2 수신 코일 쌍의 연결선은 샤프트 둘레의 접선에 평행하게 연장된다. 수신 코일 단부면들이 송신 코일 단부면보다 더 돌출되면, 제2 수신 코일 쌍의 수신 코일 단부면들은 샤프트 표면으로부터, 송신 코일 단부면들 및 이와 동일 평면에 놓이는 제1 수신 코일 쌍의 수신 코일 단부면들과 동일한 간격을 갖는다. 그에 반해 송신 코일과 수신 코일 쌍들로 형성된 전술한 배열이 샤프트와 관련하여 송신 코일 축을 중심으로 45°만큼 회전하여 배치된다면, 모든 수신 코일 단부면들이 동일 평면에 놓이고 송신 코일 단부면보다 더 돌출되는 것이 바람직하다.
코일의 인덕턴스를 증가시키고, 그리고/또는 자계를 유도하기 위해, 송신 코일 및/또는 수신 코일들은 코어, 예컨대 페라이트 코어를 포함할 수 있다. 특히 송신 코일과 수신 코일이 공통 코어, 예컨대 공통 페라이트 코어에 배치될 수 있다. 이런 경우, 코어는 하나의 송신 코일 코어 영역 및 수신 코일 코어 영역들을 포함하며, 이 송신 코일 코어 영역 및 수신 코일 코어 영역들은 송신 코일 단부면 또는 수신 코일 단부면들과 동일 평면 내에 놓이는 코어 단부면들을 포함한다. 공통 코어를 이용하여, 공통 코어의 적절한 설계를 통해 토크 센서의 감지 영역의 고정 기하구조가 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 자기 탄성 토크 센서는 특히 고정 기하구조로, 즉 센서로 그 토크가 검출될 객체의 관점에서 고유하게 구성될 수 있다. 또는 자기 탄성 토크 센서가 가변적으로 형성될 수도 있다. 이는 적어도 송신 코일 단부면의 위치가 수신 코일 단부면들과 관련하여 송신 코일의 축방향을 따라 변위됨으로써 달성된다. 이와 같은 방식으로, 하나 이상의 수신 코일 단부면이 송신 코일 단부면보다 더 돌출되는 정도는 가변적일 수 있다. 이는 상기 토크 센서를 다양한 객체들에, 예컨대 상이한 샤프트 직경을 갖는 샤프트들에 적합하게 구성할 수 있게 한다. 공통 코어의 경우, 예컨대 송신 코일 코어 영역 및 그 위에 배치된 송신 코일을 송신 코일의 축방향을 따라 변위시키기 위한 조정 기구가 제공될 수 있다. 예컨대, 송신 코일 코어 영역이 나머지 코어에 대해 독립적인, 예컨대 원통형인 코어부로서 형성되고, 상기 코어부의 송신 코일 쪽 단부에 나사산이 구비된 조정 기구가 구현될 수 있다. 이 경우, 나머지 코어는 특히 수신 코일 코어 영역들 사이의 코어의 대략 중심부에, 원통형 코어부의 나사산과 상호작용하는 상대 나사산을 갖는다. 송신 코일 코어부의 회전을 통해, 수신 코일 단부면들이 송신 코일 단부면보다 더 돌출하는 정도의 정밀한 조정을 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 토크 센서는, 객체로부터 측방으로 약간 떨어진 위치에서 객체의 토크를 검출하도록 설계된다. 이때, 송신 코일 및 수신 코일들은 모두 같은 정도로 가깝게 객체로 접근될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징들, 특성들 및 장점들은 첨부 도면들에 기초한 하기의 실시예들의 설명을 참초한다.
도 1은 본 발명에 따른 토크 센서의 일 실시예를 토크를 검출하고자 하는 객체를 향하는 측면을 바라보고 도시한 개략도이다.
도 2는 도 1의 선 II-II을 따라 절개한 토크 센서의 단면도이다.
도 3은 도 1 및 도 2의 실시예의 한 변형을 보여주는 도이다.
도 4는 도 1 및 도 2의 실시예의 또 다른 한 변형을 보여주는 도이다.
도 5는 도 1 및 도 2의 실시예의 또 다른 한 변형을 보여주는 도이다.
도 6은 종래 기술에 따른 토크 센서에 관한 도이다.
도 2는 도 1의 선 II-II을 따라 절개한 토크 센서의 단면도이다.
도 3은 도 1 및 도 2의 실시예의 한 변형을 보여주는 도이다.
도 4는 도 1 및 도 2의 실시예의 또 다른 한 변형을 보여주는 도이다.
도 5는 도 1 및 도 2의 실시예의 또 다른 한 변형을 보여주는 도이다.
도 6은 종래 기술에 따른 토크 센서에 관한 도이다.
도 1 및 도 2를 참고하여 본 발명에 따른 토크 센서의 실시예를 설명하기 전에, 먼저 도 6을 참고하여 종래 기술에 따른 자기 탄성 토크 센서를 설명한다. 도 6에는 토크를 검출하고자 하는 샤프트(103)와 함께 종래 기술에 따른 토크 센서(101)가 개략적으로 도시되어 있다.
종래 기술에 따른 토크 센서(101)는 하나의 페라이트 코어(105), 하나의 송신 코일(107) 및 4개의 수신 코일(109)을 포함하며, 도 6에서는 4개의 수신 코일 중 2개만 볼 수 있다. 송신 코일(107) 및 수신 코일들(109)은 페라이트 코어(105)의 송신 코일 코어 영역(111) 또는 수신 코일 코어 영역(109)에 감겨있다. 상기 코일들은 각자 축방향(A)을 가지지만, 이 축방향은 송신 코일(107)에 대해서만 표시되어 있다. 송신 코일(107) 및 수신 코일(109)은 송신 코일 단부면(115) 또는 수신 코일 단부면들(117)을 가지며, 이들 단부면은 각 코어 영역(111, 113)의 단부면들과 일직선으로 정렬되어 있다. 종래 기술에 따른 토크 센서에서는 송신 코일 단부면(115)과 모든 수신 코일 단부면(117)이 하나의 공통 평면 내에 위치하며, 이 공통 평면은 도 6에서 파선(E)으로 표시되어 있다. 그러므로 적어도 일부의 수신 코일 단부면들(117)은 샤프트(103)로부터 송신 코일 단부면(115)보다 훨씬 더 큰 간격을 갖는다. 검출되는 측정 신호는 간격의 함수이고, 특히 그 간격이 클수록 더 약해지기 때문에, 종래 기술에 따른 토크 센서의 평면 기하구조는, 기하구조를 최적화했을 때보다 더 약한 신호가 검출되는 단점이 있다. 이는, 송신 코일과 수신 코일들 사이의 거리에 비해 샤프트(103)의 직경이 더 작을수록 더 적확하게 적용된다.
하기에서는 도 1 및 도 2를 참고하여, 방금 설명한 문제가 나타나지 않는 본 발명에 따른 토크 센서에 대한 일 실시예를 설명하며, 상기 도면에는 각각 토크 측정 대상 샤프트(3)와 함께 토크 센서(1)가 도시되어 있다. 도 1에는 샤프트(3)의 위치에서 본 토크 센서(1)가 도시되어 있는 반면, 도 2에는 도 1의 선 II-II을 따라 절개한 토크 센서(1)가 도시되어 있다.
종래 기술에 따른 토크 센서처럼, 본 발명에 따른 토크 센서(1) 역시 하나의 중앙 송신 코일 코어 섹션(11) 및 이 송신 코일 코어 섹션(11)을 에워싸고 있는 4개의 수신 코일 코어 섹션(13)을 갖는 페라이트 코어(5)를 포함하며, 상기 수신 코일 코어 섹션들은 본 실시예에서 원형 링 세그먼트의 형상을 취하지만, 다른 형태로도, 예컨대 원통형으로도 형성될 수 있다. 송신 코일 섹션(11)은 원통형 기하구조를 취하고 있다. 송신 코일 코어 섹션(11)에는 송신 코일(7)이 감겨 있고, 수신 코일 코어 섹션(13)에는 각각 수신 코일(9)이 감겨 있다. 모든 코어 섹션이 평면의 원형 지지 섹션(6)으로부터 돌출된다.
본 발명에 따른 토크 센서(1)에서 송신 코일 코어 섹션(11)은 송신 코일(7)의 축방향(A)으로 수신 코일 코어 섹션(13)보다 더 짧다. 그러므로 수신 코일 단부면들(17)은 모두 송신 코일 단부면(15)보다 더 돌출된다. 송신 코일 코어 섹션(11)이 수신 코일 코어 섹션(13)보다 더 짧은 정도는 토크 측정 대상 샤프트(3)의 반경에 따라 정해진다. 이와 같은 방식으로, 종래 기술에 따른 토크 센서(101)의 경우보다 수신 코일 단부면(17)이 샤프트(3)에 훨씬 더 가까이 접근될 수 있다. 다시 말하면, 코일들의 축방향이 각각 같은 경우 수신 코일들(9)과 관련하여 송신 코일(7)이 축방향으로 변위됨으로써, 코일들의 각각 동일한 축방향 정렬 시 송신 코일(7)과 수신 코일들(9)이 측정을 위해 최적으로 측정 객체 가까이에 배치되는 방식으로, 토크 센서(1)가 측정 객체[본 실시예에서는 샤프트(3)]의 기하구조에 적합하게 구성될 수 있다. 이때, 모든 코일은 객체까지 실질적으로 같은 간격을 취한다.
사전 제작된 형상의 페라이트 코어에 의해, 도 2에 도시된 토크 센서(1)의 기하구조는 토크 측정 대상 객체(3)의 기하구조에 대해 비탄력적으로 조정된다. 토크를 검출하려는 다양한 객체에 이용하기 위해 토크 센서(1)의 더욱 높은 유연성을 원한다면, 적어도 송신 코일의 위치가 축방향(A)을 따라 변위될 수 있도록 토크 센서를 형성할 수도 있다.
축방향(A)을 따른 송신 코일의 변위를 가능케 하는, 도 1 및 도 2에 도시된 실시예의 한 변형예가 도 3에 도시되어 있다. 도 3에는 도 1의 선 II-II을 따라 절개한 토크 센서(1)의 변형예가 도시되어 있다. 하기에서는, 도 1 및 도 2에 도시된 토크 센서와의 차이점만을 설명한다. 도 3에서, 도 1 및 도 2에 도시된 토크 센서(1)의 요소들과 다르지 않거나, 약간만 다른 요소들은 도 1 및 도 2에서와 동일한 도면 부호로 표시되어 있으며 다시 설명하지 않는다.
도 3의 토크 센서(1)는 먼저 페라이트 코어(5)의 형성에 있어서 도 1 및 도 2의 토크 센서와 구별된다. 페라이트 코어는 변형예에 따르면 송신 코일 코어 영역(11) 대신 원통형의 독립적인 송신 코일 코어부(19)를 갖는다. 상기 송신 코일 코어부(19)의 송신 코일(7) 쪽 단부에 수 나사산(21)이 구비되어 있다. 페라이트 코어(5)의 지지 섹션(6)은, 도 1 및 도 2에 도시된 실시예에서 송신 코일 코어 영역(11)이 배치되어 있던 자리에 암나사 형태의 개구를 가지며, 이 개구 내에 송신 코일 코어부(19)가 나사 체결된다. 송신 코일 코어부(19)의 회전을 통해 송신 코일(7)이 축방향(A)을 따라 안내될 수 있다. 나사산의 이용에 의해, 축방향(A)을 따르는 송신 코일(7)의 매우 정확한 포지셔닝이 가능하다. 그러나 나사산 외에 송신 코일 코어부(19)를 축방향(A)으로 변위시킬 수 있는 다른 장치들, 예컨대 복수의 축방향 위치에 고정될 수 있는 캐리지도 고려될 수 있다. 나사산이 없는, 단지 핀 형태의 송신 코일 코어부도 가능하고, 그런 경우 상기 코어부는 나사산이 없는 코어(5)의 개구 내에서 슬라이딩할 수 있게 배치된다. 희망하는 위치에의 고정은 예를 들어 하나 또는 복수의 고정 나사에 의해 수행될 수 있다.
도 3에서는 송신 코일(7)만이 축방향(A)을 따라 변위될 수 있지만, 하나 또는 복수의 수신 코일(9)이 축방향으로 변위될 수 있는 가능성도 존재한다. 이는 예컨대 토크 센서가 측정 객체(3)와 관련해 도 1에 도시된 배향으로만 사용되어야 하는 것이 아닌 경우에 유리할 수 있다.
도 1에서 알 수 있는 것처럼, 수신 코일들(13)은 짝을 이뤄 배치되며, 이때 각각의 수신 코일 쌍은 송신 코일(11)을 기준으로 서로 마주보는 2개의 수신 코일(13)로 형성된다. 도 1에서 양 수신 코일 쌍의 연결선들은 직각으로 교차하며, 샤프트(3)의 회전축(R)의 방향에 대하여 45°의 각도(α) 만큼 회전되어 있다. 그 결과, 각 수신 코일(13)은, 수신 코일 단부면들(17)이 모두 동일 평면 내에 놓일 경우, 샤프트(3)로부터 동일한 간격을 취한다.
그러나 도 4에 도시된 것처럼 샤프트(3)의 회전축(R)과 관련하여 토크 센서(1)가 도 1의 배향에 비해 45°만큼 회전된 배향으로 배치되면, 샤프트(3)의 회전축(R)에 평행한 연결선을 갖는 수신 코일 쌍의 수신 코일 단부면들(17)이 송신 코일 단부면(15)과 동일 평면에 놓이게 된다. 그에 반해, 회전축(R)에 대해 수직인 연결선을 가지는 수신 코일 쌍의 수신 코일 단부면들(17)은 송신 코일 단부면(15)보다 더 돌출되고 그 결과 다른 수신 코일 쌍의 수신 코일 단부면들(17)보다도 더 돌출되므로, 모든 코일 단부면과 샤프트(3) 사이의 간격이 같아질 수 있다.
지금까지 설명한 자기 탄성 토크 센서들은, 한 쌍의 수신 코일들 사이의 연결선이 다른 쌍의 수신 코일들 사이의 연결선과 직각으로 교차하는 각각 2개의 수신 코일 쌍을 포함하지만, 이와 같은 연결선들이 직각이 아닌 각도로 교차할 수도 있다. 그외에도, 수신 코일이 4개 이하 또는 4개 이상인 자기 탄성 토크 센서도 고려될 수 있다. 그러한 변형예들이 도 5에 도시되어 있다. 도 5에는 각각 2개의 수신 코일만을 가지는 2가지 가능한 변형예들이 도시되어 있다.
도 5의 좌측에 도시된 변형예에서, 수신 코일들(33)은 송신 코일(31)과 함께 샤프트(3)에서 볼 때 V자 형상인 페라이트 코어(35) 상에 배치되어 있다. 이 경우, 도 1 및 도 4와 유사하게 양 수신 코일 단부면들이 (도 5의 배향으로 놓일 때) 송신 코일 단부면 평면보다 돌출된 하나의 공통 평면에 놓일 수 있거나, 송신 코일 단부면과 수신 코일 단부면들 중 하나가 공통 평면에 놓일 수 있으며, 그런 경우 다른 수신 코일의 수신 코일 단부면이 상기 평면보다 더 돌출된다. 이와 같은 구성은, 특히 토크 센서(30)가 도 5에 도시된 배향에 비해 송신 코일축을 기준으로 45°만큼 회전되는 경우에 유용하다.
자기 탄성 토크 센서의 또 다른 가능한 변형예가 도 5의 우측에 도시되어 있다. 이 토크 센서는 선형 구조를 가지며, 수신 코일들(41)은 코어(45)의 선형 지지 섹션의 단부들에 배치되고, 그 중앙에 송신 코일(43)이 위치한다. 도 5에 도시되어 있는 배향에서 수신 코일 단부면들은 송신 코일 단부면보다 더 돌출된다. 이때, 돌출 정도는 수신 코일 단부면들 사이의 연결선이 샤프트(3)의 회전축과 이루는 각도(α)에 따라 결정된다.
도 1 내지 도 5와 관련하여 예시적으로 설명한 자기 탄성 토크 센서에서, 특히 코일들의 동일한 축방향 정렬 시 측정 객체와 관련하여 모든 코일의 간격 조정이 최적화되어 토크 측정의 정확도가 향상될 수 있으며, 그 결과 상기 자기 탄성 토크 센서는 샤프트 직경이 매우 작은 경우 또는 센서 헤드 기하구조가 큰 구성에도 사용될 수 있다.
측정 객체의 직경과 관련하여 큰 센서 헤드들이 사용될 경우, 모든 코일들이 측정 객체의 표면에 최대한 근접할 수 있도록 하기 위해, 오목한 표면 상에 코일을 배치하는 것이 바람직하다. 그럼으로써 측정 신호의 더 양호한 감도가 획득된다.
Claims (10)
- 자기 탄성 토크 센서(1, 30, 40)이며, 상기 자기 탄성 토크 센서는,
- 토크를 검출하고자 하는 객체(3) 안에 자계를 발생시키기 위한 송신 코일(7, 31, 41)로서, 축방향(A) 및 객체(3)로 접근될 수 있는 축방향 송신 코일 단부면(15)을 가진 송신 코일(7, 31, 41)과,
- 상기 송신 코일로부터 이격되어 있는 수신 코일(9, 33, 43)로서, 각각 객체(3)로 접근될 수 있는 수신 코일 단부면(17)을 가지며 송신 코일(7, 31, 41)의 자계에 의해 객체(3) 내에 유도된 응답 신호를 수신하는 2개 이상의 수신 코일을 포함하며,
- 상기 수신 코일들 중 하나의 적어도 수신 코일 단부면(17)은 송신 코일 단부면(15)보다 돌출되는, 자기 탄성 토크 센서(1, 30, 40). - 제1항에 있어서, 송신 코일(7)을 에워싸는 2개의 수신 코일 쌍이 제공되며, 이들 각각은 송신 코일(17)의 둘레에 서로 마주보며 배치된 2개의 수신 코일(9)을 가지며, 상기 수신 코일들은 각각 객체(3)로 접근될 수 있는 수신 코일 단부면(17)을 포함하고, 송신 코일(7)의 자계에 의해 객체(3) 내에 유도된 응답 신호를 수신하며, 일 수신 코일 쌍의 수신 코일들(9)의 적어도 수신 코일 단부면들(17)은 송신 코일 단부면(15)보다 더 돌출되는, 자기 탄성 토크 센서(1).
- 제2항에 있어서, 일 수신 코일 쌍의 수신 코일 단부면들(17)이 송신 코일 단부면(15)과 일직선으로 정렬되는, 자기 탄성 토크 센서(1).
- 제2항에 있어서, 모든 수신 코일 단부면들(17)이 송신 코일 단부면(15)보다 더 돌출되는, 자기 탄성 토크 센서(1).
- 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 수신 코일 쌍들이 서로 직각으로 배치되는, 자기 탄성 토크 센서(1).
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 송신 코일(7, 31, 41) 및/또는 수신 코일들(9, 33, 43)이 하나의 코어(5, 35, 45)를 포함하는, 자기 탄성 토크 센서(1, 30, 40).
- 제6항에 있어서, 송신 코일(7, 31, 41)과 수신 코일들(9, 33, 43)은, 송신 코일 코어 영역(11)과 수신 코일 코어 영역들(13)을 포함하는 하나의 공통 코어(5, 35, 45) 상에 배치되며, 송신 코일 코어 영역과 수신 코일 코어 영역들(13)은, 송신 코일 단부면(15) 또는 수신 코일 단부면들(17)과 일직선으로 정렬된 코어 단부면들을 포함하는, 자기 탄성 토크 센서(1, 30, 40).
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 수신 코일 단부면들(17)과 관련한 송신 코일 단부면(15)의 위치는 송신 코일(7)의 축방향(A)을 따라 변위될 수 있는, 자기 탄성 토크 센서(1).
- 제7항 및 제8항에 있어서, 송신 코일(7)이 배치되어 있는 송신 코일 코어 영역(11)을 송신 코일(7)의 축방향(A)을 따라 변위시키기 위한 조정 기구(21)가 제공되는, 자기 탄성 토크 센서(1).
- 제9항에 있어서,
- 송신 코일 코어 영역(11)은 나머지 코어(5)에 대해 독립적인 코어부(19)로서 형성되고, 상기 코어부의 송신 코일(7) 쪽 단부에 나사산(21)이 제공되며,
- 나머지 코어(5)는 코어부(19)의 나사(21)와 상호작용하는 상대 나사산을 가지는, 자기 탄성 토크 센서(1).
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US10323960B2 (en) * | 2014-12-31 | 2019-06-18 | Ingersoll-Rand Company | Method of making sensing mechanism and machine system using same |
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WO2017076876A1 (de) * | 2015-11-03 | 2017-05-11 | Basf Se | Vorrichtung und verfahren zur berührungslosen erfassung von drehmomenten, torsionseigenfrequenzen und/oder torsionspendelungen |
DE102016205784A1 (de) * | 2016-04-07 | 2017-10-12 | Robert Bosch Gmbh | Drehmomenterfassungseinrichtung und Fahrzeug |
US10359324B2 (en) | 2016-08-18 | 2019-07-23 | General Electric Company | Non-contact magnetostrictive sensors and methods of operation of such sensors |
US10184846B2 (en) * | 2016-08-31 | 2019-01-22 | General Electric Company | Systems and methods for compensating for air gap sensitivity in torque sensors |
DE102017107716B4 (de) * | 2017-04-03 | 2018-11-29 | Trafag Ag | Drehmomentmessgeber und Drehmomentsensor sowie Herstellverfahren und Messverfahren |
DE102017111055B3 (de) * | 2017-05-22 | 2018-09-06 | Helmholtz-Zentrum Dresden - Rossendorf E.V. | Vorrichtung, Anordnung und Verfahren zum Charakterisieren der Torsion, der Rotation und/oder der Positionierung einer Welle |
DE102017112913A1 (de) * | 2017-06-12 | 2018-12-13 | Trafag Ag | Belastungsmessverfahren, Belastungsmessvorrichtung und Belastungsmessanordnung |
CN107806949A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-03-16 | 广州市快易达工贸有限公司 | 一种动态传感器结构 |
US10871409B2 (en) | 2017-12-15 | 2020-12-22 | G.E. Avio S.r.l. | SMD-coil-based torque-sensor for tangential field measurement |
JP7076780B2 (ja) * | 2018-05-16 | 2022-05-30 | 多摩川精機株式会社 | 透磁率の変化を検出するためのコア構造体および歪み検出装置 |
JP7076781B2 (ja) * | 2018-05-22 | 2022-05-30 | 多摩川精機株式会社 | 透磁率の変化を検出するためのコアおよび歪み検出装置 |
EP3811046B1 (de) * | 2018-06-21 | 2024-08-07 | Trafag AG | Belastungsmessanordnung, herstellverfahren hierfür und damit durchführbares belastungsmessverfahren |
US11493407B2 (en) | 2018-09-28 | 2022-11-08 | Ge Avio S.R.L. | Torque measurement system |
DE102019108898B4 (de) * | 2019-04-04 | 2022-08-04 | Trafag Ag | Vorrichtung und Anordnung zur Belastungsmessung an einem Testobjekt, insbesondere einer Fahrwerkskomponente |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0136086A2 (en) * | 1983-08-30 | 1985-04-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | A torque sensor of the noncontact type |
US5062306A (en) * | 1989-04-20 | 1991-11-05 | Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho | Apparatus for detecting torque of rotating shaft |
JP2003075273A (ja) * | 2001-09-07 | 2003-03-12 | Toyoda Mach Works Ltd | トルクセンサ |
Family Cites Families (10)
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---|---|---|---|---|
DE1948042U (de) * | 1966-08-18 | 1966-10-20 | Loewe Opta Gmbh | Hochfrequenzspule mit gewinde-abgleichkern. |
DE3206008C1 (de) * | 1982-02-19 | 1983-08-25 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Verfahre zur beruehrungslosen Messung statischer und dynamischer Drehmomente |
JPS6088335A (ja) | 1983-10-19 | 1985-05-18 | Nissan Motor Co Ltd | トルク検出装置 |
US4566338A (en) * | 1984-07-20 | 1986-01-28 | Trw Inc. | Noncontact torque sensor |
US4823620A (en) * | 1986-02-10 | 1989-04-25 | Nissan Motor Company, Ltd. | Magnetostrictive device for measuring torsional torque |
CN1030642A (zh) | 1987-07-15 | 1989-01-25 | 冶金工业部第一冶金地质勘探公司探矿技术研究所 | 磁弹性扭矩传感器 |
US5617025A (en) | 1994-10-19 | 1997-04-01 | Syron Engineering & Manufacturing Corporation | Side part sensor for determining the presence or absence of a nut and a hole disposed adjacent the nut |
JP2001133337A (ja) * | 1999-11-01 | 2001-05-18 | Honda Motor Co Ltd | 磁歪式トルクセンサ及び磁歪式トルクセンサを搭載した電動パワーステアリング装置 |
DE102006017727A1 (de) * | 2006-04-15 | 2007-10-25 | Daimlerchrysler Ag | Berührungslose Sensorvorrichtung und Verfahren zur Bestimmung von Eigenschaften einer Welle |
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Patent Citations (3)
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---|---|---|---|---|
EP0136086A2 (en) * | 1983-08-30 | 1985-04-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | A torque sensor of the noncontact type |
US5062306A (en) * | 1989-04-20 | 1991-11-05 | Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho | Apparatus for detecting torque of rotating shaft |
JP2003075273A (ja) * | 2001-09-07 | 2003-03-12 | Toyoda Mach Works Ltd | トルクセンサ |
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