JPH01292226A - トルク検出装置 - Google Patents
トルク検出装置Info
- Publication number
- JPH01292226A JPH01292226A JP12060088A JP12060088A JPH01292226A JP H01292226 A JPH01292226 A JP H01292226A JP 12060088 A JP12060088 A JP 12060088A JP 12060088 A JP12060088 A JP 12060088A JP H01292226 A JPH01292226 A JP H01292226A
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- torque
- phase
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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】
（発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は回転軸等に印加されたトルクを非接触で検出す
るトルク検出装置に関する。
るトルク検出装置に関する。
（従来の技術）
トルクは１例えば回転駆動系の制御を行なう際に検出す
べき基本量の１つである。従来、トルクを検出する装置
としては、コイルばねや板ばねを用いた機械式のものが
知られているが、回転制御系のようにトルクを精密に検
出しなければならない用途には、非接触式のトルク検出
装置が要求される。
べき基本量の１つである。従来、トルクを検出する装置
としては、コイルばねや板ばねを用いた機械式のものが
知られているが、回転制御系のようにトルクを精密に検
出しなければならない用途には、非接触式のトルク検出
装置が要求される。
そこで、近年、このような要求を満たすトルク検出装置
としてアモルファス磁性合金の薄帯に生ずる磁気歪み効
果を利用したものが提案されている（電気学会マグネテ
ィクス研究会資料ＷＡＧ−８１−７２）。
としてアモルファス磁性合金の薄帯に生ずる磁気歪み効
果を利用したものが提案されている（電気学会マグネテ
ィクス研究会資料ＷＡＧ−８１−７２）。
このトルク検出装置の原理を第４図を参照して説明する
。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薄帯からな
る環状磁心２が巻回されて固定されている。この環状磁
心２には、予めその周方向に対して角度θの方向を磁化
容易軸とする誘導磁気異方性に。が付与されている。ま
た、この環状磁心２に近接して図示しない検出コイルが
配置され、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。
。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薄帯からな
る環状磁心２が巻回されて固定されている。この環状磁
心２には、予めその周方向に対して角度θの方向を磁化
容易軸とする誘導磁気異方性に。が付与されている。ま
た、この環状磁心２に近接して図示しない検出コイルが
配置され、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。
このような構成のトルク検出装置を用い、以下のように
してトリルを検出することができる。ここで、説明を簡
単にするために・θ〉４５°、飽和磁歪定数λ８〉０と
する。いま、トルク伝達軸１に破線矢印で示すトルクＴ
が加わると、トルク伝達軸１に発生した歪み応力σ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。
してトリルを検出することができる。ここで、説明を簡
単にするために・θ〉４５°、飽和磁歪定数λ８〉０と
する。いま、トルク伝達軸１に破線矢印で示すトルクＴ
が加わると、トルク伝達軸１に発生した歪み応力σ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。
これに伴って環状磁心２には磁気歪み効果によって＋４
５°の方向に誘導磁気異方性Ｍ１（＝３λ８σ）が誘導
される。この結果、阿。とＭｌとが合成されて環状磁心
２の誘導磁気異方性はＭ２に変化する。この場合、環状
磁心２の内部を通過する磁束の向きが一定であれば、誘
導磁気異方性の方向が変化することにより環状磁心２に
おける磁束貫通方向の透磁率が変化する。したがって、
この透磁率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Ｔを求
めることができる。
５°の方向に誘導磁気異方性Ｍ１（＝３λ８σ）が誘導
される。この結果、阿。とＭｌとが合成されて環状磁心
２の誘導磁気異方性はＭ２に変化する。この場合、環状
磁心２の内部を通過する磁束の向きが一定であれば、誘
導磁気異方性の方向が変化することにより環状磁心２に
おける磁束貫通方向の透磁率が変化する。したがって、
この透磁率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Ｔを求
めることができる。
なお、上記トルク検出装置の説明では、環状磁心２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−＾Ｑ−５Ｌ合金）、Ｆｅ −Ｎｉ合金など
他の磁性体を用いることができる。
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−＾Ｑ−５Ｌ合金）、Ｆｅ −Ｎｉ合金など
他の磁性体を用いることができる。
以上のように磁性金属薄帯からなる環状磁心の周囲に近
接して検出コイルや検出ヘッドを設置すればトルクの検
出を行なうことができる。
接して検出コイルや検出ヘッドを設置すればトルクの検
出を行なうことができる。
ところで、検出コイルから信号を増幅検波する検出回路
は、トルク検出装置の性能を作用する重要な要素である
。
は、トルク検出装置の性能を作用する重要な要素である
。
そこで、本発明者等はトルク検出装置において第５図に
示すような回路構成を考え用いてきた。
示すような回路構成を考え用いてきた。
第５図においては、検出ヘッドのコイルに誘起された検
出信号を増幅器２２で増幅し、発振器２１からの参照信
号とで位相検波を行った後に積分器２５を通して直流化
している。位相検波器２４に入力されるトルク検出信号
と参照信号とに位相差があると出力電圧が減少するので
参照信号発生器２６により位相を合せている。しかしな
がら、このようなトルク検出回路に、あっては１次のよ
うな問題点があることがわかってきた。
出信号を増幅器２２で増幅し、発振器２１からの参照信
号とで位相検波を行った後に積分器２５を通して直流化
している。位相検波器２４に入力されるトルク検出信号
と参照信号とに位相差があると出力電圧が減少するので
参照信号発生器２６により位相を合せている。しかしな
がら、このようなトルク検出回路に、あっては１次のよ
うな問題点があることがわかってきた。
トルク伝達軸に固定するアモルファス磁性合金などの軟
磁性体の磁気特性の不均一性、トルク伝達軸としてＦｅ
系などの強磁性体を用いた場合の材質の不均一性やトル
ク伝達軸に固定した磁性金属薄帯と検出ヘッドとの機械
的な位置精度などによって透磁率変化が生ずる。従って
、トルク検出信号と位相検波後の波形は第６図に示すよ
うに発振器２１からの参照信号とトルク検出信号とに位
相差が生じトルク検出精度の低下をまねいていた。
磁性体の磁気特性の不均一性、トルク伝達軸としてＦｅ
系などの強磁性体を用いた場合の材質の不均一性やトル
ク伝達軸に固定した磁性金属薄帯と検出ヘッドとの機械
的な位置精度などによって透磁率変化が生ずる。従って
、トルク検出信号と位相検波後の波形は第６図に示すよ
うに発振器２１からの参照信号とトルク検出信号とに位
相差が生じトルク検出精度の低下をまねいていた。
（発明が解決しようとする課題）
上述したように従来のトルク検出装置においては、トル
ク伝達軸に固定する磁性合金、トルク伝達軸の材質の特
性不均一や、検出ヘッドの誤差等により透磁率変化が生
じ、発振器からの参照信号とトルク検出信号との間で位
相差が生じトルク検出精度が低下するという問題が生じ
ていた。
ク伝達軸に固定する磁性合金、トルク伝達軸の材質の特
性不均一や、検出ヘッドの誤差等により透磁率変化が生
じ、発振器からの参照信号とトルク検出信号との間で位
相差が生じトルク検出精度が低下するという問題が生じ
ていた。
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであ
り、トルク検出信号から位相検波器の参照信号をつくり
位相検波することにより、トルク検出信号と参照信号と
の位相差がずれをなくし、高精度のトルク検出が可能な
トルク検出装置を提供することを目的とすφ。
り、トルク検出信号から位相検波器の参照信号をつくり
位相検波することにより、トルク検出信号と参照信号と
の位相差がずれをなくし、高精度のトルク検出が可能な
トルク検出装置を提供することを目的とすφ。
（課題を解決するための手段）
本発明のトルク検出装置は、磁歪を有する磁性金属薄帯
をトルク伝達軸に固着し、該トルク伝達軸に加えられた
回転トルクに応じた上記磁性金属薄帯の磁気特性の変化
を検出ヘッドで非接触検出するもので、検出信号から位
相検波回路の参照信号を得て位相検波することを特徴と
する。
をトルク伝達軸に固着し、該トルク伝達軸に加えられた
回転トルクに応じた上記磁性金属薄帯の磁気特性の変化
を検出ヘッドで非接触検出するもので、検出信号から位
相検波回路の参照信号を得て位相検波することを特徴と
する。
（作 用）
本発明のトルク検出装置の検出回路では、位相検波器に
入力する参照信号をセンサ励磁信号より位相器を通して
入力せずに、トルク検出信号よりつくった信号を参照信
号としトルク検出信号とで位相検波を行っているため、
位相ずれのない信号が得られ精度の高い計測が可能とな
る。
入力する参照信号をセンサ励磁信号より位相器を通して
入力せずに、トルク検出信号よりつくった信号を参照信
号としトルク検出信号とで位相検波を行っているため、
位相ずれのない信号が得られ精度の高い計測が可能とな
る。
（実施例）
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図は本発明の一実施例に係るトルク検出装置の概略
的な構成図である。第１図において１図示しないモータ
等の駆動源によって回転する強磁性体からなるトルク伝
達軸１１の外周の一部には。
的な構成図である。第１図において１図示しないモータ
等の駆動源によって回転する強磁性体からなるトルク伝
達軸１１の外周の一部には。
１対の磁性金属薄帯１２ｉ、 １２□が固定されている
。
。
これら磁性金属薄帯１２□、１２２はアモルファス磁性
合金からなり、それぞれ周方向に対して角度θ及び角度
−〇の方向に予め誘導磁気異方性が付与されている。
合金からなり、それぞれ周方向に対して角度θ及び角度
−〇の方向に予め誘導磁気異方性が付与されている。
トルク伝達軸１１外周には磁性金属薄帯１２．．１２□
に対向し所定のギャップを隔てて近接するように、１対
の検出ヘッドが配置されている。これら検出ヘッドは、
磁性金属薄帯１２１．１２２を周方向に励磁するように
配置された、例えば酸化物磁性体からなるＵ字状に検出
磁心１３ｚ −１３２に、それぞれ励磁巻線１４１．１
４２及び検出巻線１５１．１５．を施して構成されてい
る。
に対向し所定のギャップを隔てて近接するように、１対
の検出ヘッドが配置されている。これら検出ヘッドは、
磁性金属薄帯１２１．１２２を周方向に励磁するように
配置された、例えば酸化物磁性体からなるＵ字状に検出
磁心１３ｚ −１３２に、それぞれ励磁巻線１４１．１
４２及び検出巻線１５１．１５．を施して構成されてい
る。
第２図は上記トルク検出装置の回路図である。
第２図において、検出磁心１３８．１３□に施された励
磁巻線１４□、１４□は和動結合され、検出巻線１５１
゜１５□は差動結合されている。上記励磁巻線１４□、
１４２には発振器２１から正弦波が印加され、相互誘導
によりトルク変化に応じた検出巻線１５１．１５．のイ
ンピーダンス変化による電圧変化分がトルク検出信号と
して増幅器２２へ入力される。
磁巻線１４□、１４□は和動結合され、検出巻線１５１
゜１５□は差動結合されている。上記励磁巻線１４□、
１４２には発振器２１から正弦波が印加され、相互誘導
によりトルク変化に応じた検出巻線１５１．１５．のイ
ンピーダンス変化による電圧変化分がトルク検出信号と
して増幅器２２へ入力される。
増幅器２２は、波形ひずみの少ない正弦波を位相検波器
２４へ入力するためバンドパスフィルタと増幅器も含ま
れている。増幅器２２で増幅されたトルク検出信号を位
相検波器２４へ入力すると同時に、この増幅されたトル
ク検出信号を参照信号発生器２３へ入力し、矩形波状の
波形へ変換を行う。矩形波状の波形を位相検波器２４の
参照信号として入力し位相検波を行っている。
２４へ入力するためバンドパスフィルタと増幅器も含ま
れている。増幅器２２で増幅されたトルク検出信号を位
相検波器２４へ入力すると同時に、この増幅されたトル
ク検出信号を参照信号発生器２３へ入力し、矩形波状の
波形へ変換を行う。矩形波状の波形を位相検波器２４の
参照信号として入力し位相検波を行っている。
ここで、各部の波形を第３図に示すと、検出巻［１５１
，１５□の差動出力を増幅器２２で増幅したトルク検出
信号波形は第３図（ａ）、この信号を波形整形回路を通
過させて得た参照信号の波形は第３図（ｂ）の波形とな
る。 すなわち、トルク検出信号から位相検波器２４へ
入力する参照信号を得ているため、トルク検出信号と参
照信号の位相ずれがまったくない検波ができる６位相検
波器２４の出力波形を第３図（ｃ）に示す。この検波波
形を積分器２５を通し直流化してトルク値に対応した電
圧を得ている。
，１５□の差動出力を増幅器２２で増幅したトルク検出
信号波形は第３図（ａ）、この信号を波形整形回路を通
過させて得た参照信号の波形は第３図（ｂ）の波形とな
る。 すなわち、トルク検出信号から位相検波器２４へ
入力する参照信号を得ているため、トルク検出信号と参
照信号の位相ずれがまったくない検波ができる６位相検
波器２４の出力波形を第３図（ｃ）に示す。この検波波
形を積分器２５を通し直流化してトルク値に対応した電
圧を得ている。
上記のようなトルク検出装置によれば、位相検波器２４
へ入力するトルク検出信号と参照信号との位相を合わせ
るのを発振器からの参照信号を用いて位相器によって合
わせるのに比べて、トルク検出信号から直接参照信号を
得ているため常に最適位相に設定され、位相ずれのない
検波ができ精度の向上を計ることができる。
へ入力するトルク検出信号と参照信号との位相を合わせ
るのを発振器からの参照信号を用いて位相器によって合
わせるのに比べて、トルク検出信号から直接参照信号を
得ているため常に最適位相に設定され、位相ずれのない
検波ができ精度の向上を計ることができる。
以上詳述したように本発明のトルク検出装置によれば、
トルク伝達軸の材質や磁性金属薄帯の磁気特性の不均一
、トルク伝達軸に固着した磁性金属薄帯と検出ヘッドと
の機械的位置精度による透磁率変化によって生じる位相
検波のトルク検出信号と参照信号との位相ずれがなくな
り、精度の高い安定したトルク検出を提供することがで
きる。
トルク伝達軸の材質や磁性金属薄帯の磁気特性の不均一
、トルク伝達軸に固着した磁性金属薄帯と検出ヘッドと
の機械的位置精度による透磁率変化によって生じる位相
検波のトルク検出信号と参照信号との位相ずれがなくな
り、精度の高い安定したトルク検出を提供することがで
きる。
第１図は１本発明の実施例におけるトルク検出装置の概
略構成図、第２図は、同トルク検出装置の回路図、第３
図は、同トルク検出装置の検出信号の波形図、第４図は
、本発明に係るトルク検出装置の原理を示す説明図、第
５図は、同トルク検出装置の回路図、第６図は、同トル
ク検出装置の検出信号の波形図である。 １１・・・トルク伝達軸 １２、、１２２・・・磁性金属薄帯 １３１−１３□・・・検出磁心（検出手段）１４０．１
４２・・・励磁巻線 １５１．１５□・・・検出巻線 ２１・・・発振器 ２２・・・増幅器 ２３・・・参照信号発生器（参照信号発生手段）２４・
・・位相検波器（位相検波手段）代理人 弁理士 則
近 憲 倍 量 松山先走 第１図 第２図 第４図 第５図 第６図
略構成図、第２図は、同トルク検出装置の回路図、第３
図は、同トルク検出装置の検出信号の波形図、第４図は
、本発明に係るトルク検出装置の原理を示す説明図、第
５図は、同トルク検出装置の回路図、第６図は、同トル
ク検出装置の検出信号の波形図である。 １１・・・トルク伝達軸 １２、、１２２・・・磁性金属薄帯 １３１−１３□・・・検出磁心（検出手段）１４０．１
４２・・・励磁巻線 １５１．１５□・・・検出巻線 ２１・・・発振器 ２２・・・増幅器 ２３・・・参照信号発生器（参照信号発生手段）２４・
・・位相検波器（位相検波手段）代理人 弁理士 則
近 憲 倍 量 松山先走 第１図 第２図 第４図 第５図 第６図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 磁歪を有する磁性金属薄帯をトルク伝達軸に固定し、
このトルク伝達軸に加えられた回転トルクに応じた前記
磁性金属薄帯の磁気特性の変化を検出手段により検出す
るトルク検出装置において、前記検出手段からのトルク
検出信号と同位相の参照信号を得る参照信号発生手段と
、 前記トルク検出信号と前記参照信号とを位相検波する位
相検波手段とを具備し、前記位相検波後の信号を回転ト
ルクに応じたトルク信号とすることを特徴とするトルク
検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12060088A JPH01292226A (ja) | 1988-05-19 | 1988-05-19 | トルク検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12060088A JPH01292226A (ja) | 1988-05-19 | 1988-05-19 | トルク検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01292226A true JPH01292226A (ja) | 1989-11-24 |
Family
ID=14790271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12060088A Pending JPH01292226A (ja) | 1988-05-19 | 1988-05-19 | トルク検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01292226A (ja) |
-
1988
- 1988-05-19 JP JP12060088A patent/JPH01292226A/ja active Pending
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