JPH0210233A - 歪検出器 - Google Patents
歪検出器Info
- Publication number
- JPH0210233A JPH0210233A JP63162805A JP16280588A JPH0210233A JP H0210233 A JPH0210233 A JP H0210233A JP 63162805 A JP63162805 A JP 63162805A JP 16280588 A JP16280588 A JP 16280588A JP H0210233 A JPH0210233 A JP H0210233A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- alloy
- magnetostrictive
- passive member
- magnetostrictive layer
- strain detector
- Prior art date
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- Pending
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- 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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は歪検出器に関するものである。
第２図は例えば特開昭５７−２１１０３０号公報あるい
は特開昭５８−９０３４号公報に示された従来の歪検出
器を示し、■はトルクを受ける軸状の受動部材、２は受
動部材１に帯状に固着され、受動部材１に印加されたト
ルクによって発生する内部歪量に応じてｉ３磁率が変化
する一対の高透磁率軟磁性材からなる磁歪層、３は各磁
歪層２の外周にそれぞれ設けられ、そのｉＪ １ｆｆ率
の変化量を検出する一対の検出コイルである。各磁歪層
２は複数個の短冊状素片から構成されており、左右対称
に±４５゛の角度をなすよう配設さ、れている。
は特開昭５８−９０３４号公報に示された従来の歪検出
器を示し、■はトルクを受ける軸状の受動部材、２は受
動部材１に帯状に固着され、受動部材１に印加されたト
ルクによって発生する内部歪量に応じてｉ３磁率が変化
する一対の高透磁率軟磁性材からなる磁歪層、３は各磁
歪層２の外周にそれぞれ設けられ、そのｉＪ １ｆｆ率
の変化量を検出する一対の検出コイルである。各磁歪層
２は複数個の短冊状素片から構成されており、左右対称
に±４５゛の角度をなすよう配設さ、れている。
次に、動作について説明する。受動部材１に外部からト
ルクが印加されると、短冊状素片からなる磁歪Ｍ２の長
軸方向を主軸とする主応力が発生する。この主応力は例
えば一方の磁歪Ｎ２の素片群について引張力であるとす
れば、他方のけ歪層２の素片群については圧縮力である
。一般に、磁歪定数がゼロではない磁性材料に応力が加
わるとその磁気的性質が変化し、結果として透磁率が変
化する。この現象は機械エネルギを電気エネルギに変換
するいわゆる磁歪変換器で使われるものであり、磁性体
を変形させると変形量に応じて透磁率が変化するＶｉｌ
ｌａｒｉ効果に該当する。又、磁歪の大きさを定量的に
表わす量である磁歪常数が正の場合は、引張力が働くと
きに透磁率が増大し、圧縮力が働くときは透磁率が減少
すること、及び磁歪定数が負の場合にその逆の結果とな
ることが知られている。従って、外部より印加されたト
ルク量に応じた変形を磁歪層２の透磁率変化として検出
し、このｉ３磁率変化を検出コイル３により磁気的イン
ピーダンスの変化として検出することにより、受動部材
１に印加されたトルク量及びこれに伴う歪量を検出する
。
ルクが印加されると、短冊状素片からなる磁歪Ｍ２の長
軸方向を主軸とする主応力が発生する。この主応力は例
えば一方の磁歪Ｎ２の素片群について引張力であるとす
れば、他方のけ歪層２の素片群については圧縮力である
。一般に、磁歪定数がゼロではない磁性材料に応力が加
わるとその磁気的性質が変化し、結果として透磁率が変
化する。この現象は機械エネルギを電気エネルギに変換
するいわゆる磁歪変換器で使われるものであり、磁性体
を変形させると変形量に応じて透磁率が変化するＶｉｌ
ｌａｒｉ効果に該当する。又、磁歪の大きさを定量的に
表わす量である磁歪常数が正の場合は、引張力が働くと
きに透磁率が増大し、圧縮力が働くときは透磁率が減少
すること、及び磁歪定数が負の場合にその逆の結果とな
ることが知られている。従って、外部より印加されたト
ルク量に応じた変形を磁歪層２の透磁率変化として検出
し、このｉ３磁率変化を検出コイル３により磁気的イン
ピーダンスの変化として検出することにより、受動部材
１に印加されたトルク量及びこれに伴う歪量を検出する
。
（発明が解決しようとする課題〕
上記した従来の歪検出器においては、磁歪層２としてア
モルファス磁性材料が用いられているが、アモルファス
磁性材料はキュリー温度が３５０℃程度と低いために磁
気特性が温度によって変化し易く、歪検出の誤差を生じ
易かった。又、アモルファス磁性材料は表面に酸化膜が
形成され易く、エポキシ系接着剤によって受動部材１に
接着した場合、剥離強度が弱く、信鎖小菫に欠けるもの
であった。
モルファス磁性材料が用いられているが、アモルファス
磁性材料はキュリー温度が３５０℃程度と低いために磁
気特性が温度によって変化し易く、歪検出の誤差を生じ
易かった。又、アモルファス磁性材料は表面に酸化膜が
形成され易く、エポキシ系接着剤によって受動部材１に
接着した場合、剥離強度が弱く、信鎖小菫に欠けるもの
であった。
この発明は上記のような課題を解決するために成された
ものであり、温度特性を改善することができるとともに
、磁歪層の受動部材に対する接着強度を高めることがで
き、かつ検出感度を向上することができる歪検出器を得
ることを目的とする。
ものであり、温度特性を改善することができるとともに
、磁歪層の受動部材に対する接着強度を高めることがで
き、かつ検出感度を向上することができる歪検出器を得
ることを目的とする。
この発明に係る歪検出器は、磁歪層をＮｉを３５〜６０
重間％含んだ、Ｆｅ−Ｎｉ合金により形成したものであ
る。
重間％含んだ、Ｆｅ−Ｎｉ合金により形成したものであ
る。
この発明における磁歪層は３５〜６０重盪％のＮｉを含
んだＦｅ−旧合金により形成されており、キュリー温度
が高く、化学的に比較的安定であり、かつ磁歪常数も大
きい。
んだＦｅ−旧合金により形成されており、キュリー温度
が高く、化学的に比較的安定であり、かつ磁歪常数も大
きい。
以下、この発明の実施例を図面とともに説明する。第１
図において、磁歪層４はＮｉを３５〜６０ｆｆｉｆｆｉ
％含みかつモリブデンなどのその他の成分も多少含んだ
Ｆｅ −Ｎｉ合金（パーマロイとも言う。）により形成
し、このＰｅ−Ｎｉ合金は１０００℃以上のＩ＋。
図において、磁歪層４はＮｉを３５〜６０ｆｆｉｆｆｉ
％含みかつモリブデンなどのその他の成分も多少含んだ
Ｆｅ −Ｎｉ合金（パーマロイとも言う。）により形成
し、このＰｅ−Ｎｉ合金は１０００℃以上のＩ＋。
等の還元性雰囲気中で熱処理を施し、内部応力除去処理
を行なう。その後、Ｆｅ −Ｎｉ合金をエポキシ系熱硬
化性接着剤５によって受動部材１に接着し、加圧しなが
ら接着剤５を加熱硬化させ、徐冷する。
を行なう。その後、Ｆｅ −Ｎｉ合金をエポキシ系熱硬
化性接着剤５によって受動部材１に接着し、加圧しなが
ら接着剤５を加熱硬化させ、徐冷する。
その後、マスクを用いてＦｅ−Ｎｉ合金のフォトエツチ
ング処理を行ない、所望のシェブロンパターンの磁歪層
４を形成する。磁歪層４及び検出コイル３は従来同様に
２つずつ設けられる。
ング処理を行ない、所望のシェブロンパターンの磁歪層
４を形成する。磁歪層４及び検出コイル３は従来同様に
２つずつ設けられる。
上記構成において、歪検出器としての動作は従来同様で
ある。第３図はＮｉ含有量とキュリー温度との関係を示
し、Ｎｉ含有壁が４０〜６０％のＦｅ −Ｎｉ合金の場
合キュリー温度が４００〜６００℃と高くなり、磁歪層
４の磁気的特性の温度依存性が小さくなり、歪検出器と
しての温度特性が改善される。又、Ｎｉを３５〜６０％
含んだＦｅ−Ｎｉ合金は透磁率が多少低いが、異方性エ
ネルギＫｖの影響が小さく、急冷処理が不要である。又
、第４図に示すように飽和磁束密度Ｂｓが大きく、また
第５図に示すように抵抗率Ｐが大きく高周波で用いる場
合の渦電流損が低くてロスが小さく、高周波大振幅駆動
に適している。又、Ｎｉ含有壁が少ないため、安価とな
る。さらに、第６図に示すようにＦｅ−Ｎｉ合金多結晶
の磁歪は、磁界強度Ｈが数Ｏｅ以下の領域ではＮｉ含有
量３０〜６０％にピークがあり・この付近で用いること
により磁歪定数がアモルファス磁性材より大きくなり、
感度が向上する。又、Ｆｅ −Ｎｉ合金はアモルファス
磁性材より化学的に安定であり、より接着強度の高いも
のが得られる。
ある。第３図はＮｉ含有量とキュリー温度との関係を示
し、Ｎｉ含有壁が４０〜６０％のＦｅ −Ｎｉ合金の場
合キュリー温度が４００〜６００℃と高くなり、磁歪層
４の磁気的特性の温度依存性が小さくなり、歪検出器と
しての温度特性が改善される。又、Ｎｉを３５〜６０％
含んだＦｅ−Ｎｉ合金は透磁率が多少低いが、異方性エ
ネルギＫｖの影響が小さく、急冷処理が不要である。又
、第４図に示すように飽和磁束密度Ｂｓが大きく、また
第５図に示すように抵抗率Ｐが大きく高周波で用いる場
合の渦電流損が低くてロスが小さく、高周波大振幅駆動
に適している。又、Ｎｉ含有壁が少ないため、安価とな
る。さらに、第６図に示すようにＦｅ−Ｎｉ合金多結晶
の磁歪は、磁界強度Ｈが数Ｏｅ以下の領域ではＮｉ含有
量３０〜６０％にピークがあり・この付近で用いること
により磁歪定数がアモルファス磁性材より大きくなり、
感度が向上する。又、Ｆｅ −Ｎｉ合金はアモルファス
磁性材より化学的に安定であり、より接着強度の高いも
のが得られる。
第７図は受動部材ｌとして１６φの５ｐｃｃ鋼棒を用い
、磁歪層を各種材料により形成した場合のセンサ出力の
比較を示し、イはＦｅ１５Ｎ＋１゜ＭｏＢのの場合、口
はアモルファス磁性材の場合、ハはＦｅ５＠Ｎｉ５゜の
場合であり、ハの場合はイの場合よりほぼ２倍の感度を
有することが判る。
、磁歪層を各種材料により形成した場合のセンサ出力の
比較を示し、イはＦｅ１５Ｎ＋１゜ＭｏＢのの場合、口
はアモルファス磁性材の場合、ハはＦｅ５＠Ｎｉ５゜の
場合であり、ハの場合はイの場合よりほぼ２倍の感度を
有することが判る。
以上のようにこの発明によれば、磁歪層のキュリー温度
が高くなるので温度依存性が小さくなり、歪検出器の温
度特性を向上することができる。又、Ｆｅ−Ｎｉ合金は
アモルファス磁性材より化学的に安定しているので、磁
歪層を受動部材に接着した場合に大きな接着強度が得ら
れる。さらに、磁歪層の磁歪定数が大きいので、検出感
度を向上することができる。
が高くなるので温度依存性が小さくなり、歪検出器の温
度特性を向上することができる。又、Ｆｅ−Ｎｉ合金は
アモルファス磁性材より化学的に安定しているので、磁
歪層を受動部材に接着した場合に大きな接着強度が得ら
れる。さらに、磁歪層の磁歪定数が大きいので、検出感
度を向上することができる。
第１図はこの発明による歪検出器の要部断面図・第２図
は従来の歪検出器の構成図、第３図はＦｅＮｉ合金のキ
ュリー温度特性図、第４図はＦｅ−Ｎｉ合金の飽和磁束
密度特性図、第５図はＦｅ −Ｎｉ合金の抵抗率特性図
、第６図はＰｅ−Ｎｉ合金の磁歪特性図、第７図は歪検
出器の出力特性図である。 １・・・受動部材、３・・・検出コイル、４・・・磁歪
層。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 雄 第 図 第 図 ｔ ｍ％ 〃Ωｃｍ ｗｔ％
は従来の歪検出器の構成図、第３図はＦｅＮｉ合金のキ
ュリー温度特性図、第４図はＦｅ−Ｎｉ合金の飽和磁束
密度特性図、第５図はＦｅ −Ｎｉ合金の抵抗率特性図
、第６図はＰｅ−Ｎｉ合金の磁歪特性図、第７図は歪検
出器の出力特性図である。 １・・・受動部材、３・・・検出コイル、４・・・磁歪
層。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 雄 第 図 第 図 ｔ ｍ％ 〃Ωｃｍ ｗｔ％
Claims (1)
- 外力を受ける受動部材と、受動部材の表面に形成された
Ｎｉを３５〜６０重量％含んだＦｅ−Ｎｉ合金からなる
磁歪層と、磁歪層の周囲に配設され、磁歪層の上記外力
に応じた歪による透磁率変化を検出する検出コイルを備
えたことを特徴とする歪検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63162805A JPH0210233A (ja) | 1988-06-29 | 1988-06-29 | 歪検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63162805A JPH0210233A (ja) | 1988-06-29 | 1988-06-29 | 歪検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0210233A true JPH0210233A (ja) | 1990-01-16 |
Family
ID=15761556
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63162805A Pending JPH0210233A (ja) | 1988-06-29 | 1988-06-29 | 歪検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0210233A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0634458A (ja) * | 1992-07-20 | 1994-02-08 | Hitachi Powdered Metals Co Ltd | 磁歪式トルクセンサ用磁歪検出体およびその製造方法 |
| US5450755A (en) * | 1992-10-21 | 1995-09-19 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Mechanical sensor having a U-shaped planar coil and a magnetic layer |
-
1988
- 1988-06-29 JP JP63162805A patent/JPH0210233A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0634458A (ja) * | 1992-07-20 | 1994-02-08 | Hitachi Powdered Metals Co Ltd | 磁歪式トルクセンサ用磁歪検出体およびその製造方法 |
| US5450755A (en) * | 1992-10-21 | 1995-09-19 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Mechanical sensor having a U-shaped planar coil and a magnetic layer |
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