JPH0424530A - 磁歪トルクセンサ - Google Patents
磁歪トルクセンサInfo
- Publication number
- JPH0424530A JPH0424530A JP12812790A JP12812790A JPH0424530A JP H0424530 A JPH0424530 A JP H0424530A JP 12812790 A JP12812790 A JP 12812790A JP 12812790 A JP12812790 A JP 12812790A JP H0424530 A JPH0424530 A JP H0424530A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- torsion bar
- magnetic
- spiral
- torque sensor
- magnetostrictive torque
- Prior art date
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- Pending
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- 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〕
この発明は、磁歪トルクセンサに関する。
磁歪トルクセンサにおいては、トーションバーの外周面
に軸線と正負４５度方向の磁気異方性帯域を形成し、ト
ーションバーを回転してトルクを与えると、一方の側の
磁気異方性帯域に沿って圧縮応力が加わり、他方の側の
磁気異方性帯域に沿って引張応力が加わる。それにより
生じる磁気的変化率は、圧縮応力付加と引張応力付加と
で正負に変化しその変化の大きさは各応力の大きさによ
る。
に軸線と正負４５度方向の磁気異方性帯域を形成し、ト
ーションバーを回転してトルクを与えると、一方の側の
磁気異方性帯域に沿って圧縮応力が加わり、他方の側の
磁気異方性帯域に沿って引張応力が加わる。それにより
生じる磁気的変化率は、圧縮応力付加と引張応力付加と
で正負に変化しその変化の大きさは各応力の大きさによ
る。
そこで、その磁気的変化を電気的出力信号として検出し
、その出力信号により各応力の大きさ、即ちトルクの大
きさを測定するのである。
、その出力信号により各応力の大きさ、即ちトルクの大
きさを測定するのである。
従来の技術における磁歪トルクセンサのトーションバー
に磁気異方性帯域の形成には、次のようなものが例示さ
れる。
に磁気異方性帯域の形成には、次のようなものが例示さ
れる。
（１）アモルファス合金の細帯を磁性体トーションバー
の外周面に所望ピッチ（所望の条数）・リード角４５度
で螺旋縞状に巻回すると共に、エポキシ樹脂系接着剤で
接着する。
の外周面に所望ピッチ（所望の条数）・リード角４５度
で螺旋縞状に巻回すると共に、エポキシ樹脂系接着剤で
接着する。
（２） ｌａｉ歪鋼歪音軸−ションバーとして、その外
周面に螺旋溝を刻設し、熱処理を施す。
周面に螺旋溝を刻設し、熱処理を施す。
（３）磁歪鋼軸をトーションバーとして、熱処理を施す
。（直交磁気センサにより測定する。）（４）トーショ
ンバーの表面に磁歪膜をメツキで形成し、シェブロン状
に写真製版をする。
。（直交磁気センサにより測定する。）（４）トーショ
ンバーの表面に磁歪膜をメツキで形成し、シェブロン状
に写真製版をする。
（５）トーションバーの表面に磁歪膜をスパッタでシェ
ブロン状に形成する。
ブロン状に形成する。
上記の従来の技術における磁歪トルクセンサのトーショ
ンバーに磁気異方性帯域の形成の方式には、次のような
欠点がある。
ンバーに磁気異方性帯域の形成の方式には、次のような
欠点がある。
（１）は、トーションバーの形状に制限があり、接着剤
の温度特性や経年変化の影響が大きいので、精度に問題
がある。
の温度特性や経年変化の影響が大きいので、精度に問題
がある。
同じく（２）は、機械加工が面倒であり、感度が悪い。
同じく（３）は、トーションバーに同期した信号処理が
必要であり、トーションバーの横揺れや磁気特性不均一
による出力ドリフトがある。又、ヒステリシスが大きい
。
必要であり、トーションバーの横揺れや磁気特性不均一
による出力ドリフトがある。又、ヒステリシスが大きい
。
同じく（４）は、磁歪膜が剥離し易い、大きな励磁電流
が必要である。トーションバーの形状に制限がある。
が必要である。トーションバーの形状に制限がある。
同じく（５）は、トーションバーに温度上昇により、磁
歪膜が影響を受ける。トーションバーの形状に制限があ
る。
歪膜が影響を受ける。トーションバーの形状に制限があ
る。
この発明による磁歪トルクセンサは、軸の外周面に巻回
され、リード角４５度の螺旋状の溶接線に沿ってのレー
ザ溶接及び徐冷により形成された結晶化域で固着された
アモルファス薄膜を備えたトーションバーとその螺旋状
溶接線域の外周面を囲繞するよう設けられた励磁コイル
とを具備しており、螺旋状のレーザ溶接線がトーション
バーの中心から片側では左巻き、他側では右巻きである
螺旋であり、その夫々に対し個別に励磁コイルが設けら
れていることが好ましい。
され、リード角４５度の螺旋状の溶接線に沿ってのレー
ザ溶接及び徐冷により形成された結晶化域で固着された
アモルファス薄膜を備えたトーションバーとその螺旋状
溶接線域の外周面を囲繞するよう設けられた励磁コイル
とを具備しており、螺旋状のレーザ溶接線がトーション
バーの中心から片側では左巻き、他側では右巻きである
螺旋であり、その夫々に対し個別に励磁コイルが設けら
れていることが好ましい。
レーザ溶接に際して、溶接箇所のアモルファス合金は、
加熱溶融した後、徐冷されることになるが、それにより
結晶化して透磁率が低下する。その結果、トーションバ
ーの外周面には、上記の溶接線に沿った螺旋縞状の低透
磁率部分と螺旋縞状の高透磁率部分とが交互に形成され
た螺旋縞状の磁気異方性をもった磁性体帯域が構成され
る。
加熱溶融した後、徐冷されることになるが、それにより
結晶化して透磁率が低下する。その結果、トーションバ
ーの外周面には、上記の溶接線に沿った螺旋縞状の低透
磁率部分と螺旋縞状の高透磁率部分とが交互に形成され
た螺旋縞状の磁気異方性をもった磁性体帯域が構成され
る。
そのトーションバーの一端に回転動力源を結合し、他端
に負荷を結合して、トーションバーを所望の計測回転速
度で回転駆動する。
に負荷を結合して、トーションバーを所望の計測回転速
度で回転駆動する。
すると、トルクにより、回転方向によりトーションバー
の外周面の一方の巻き方向の溶接線方向に沿って圧縮応
力が加わり、他方の巻き方向の溶接線に沿って引張応力
が加わる。すると、夫々における螺旋縞状の溶接線方向
に沿った磁性体帯域の透磁率は、圧縮応力付加と引張応
力付加とで正負に変化しその変化の大きさは各応力の大
きさによる。
の外周面の一方の巻き方向の溶接線方向に沿って圧縮応
力が加わり、他方の巻き方向の溶接線に沿って引張応力
が加わる。すると、夫々における螺旋縞状の溶接線方向
に沿った磁性体帯域の透磁率は、圧縮応力付加と引張応
力付加とで正負に変化しその変化の大きさは各応力の大
きさによる。
そこで、夫々の励磁コイルによる励磁において、夫々の
励磁コイルのインダクタンスの変化を検出し、その出力
により各応力の大きさが求められ、それと捩じり部の寸
法及び物理的諸元とからトルクの大きさが算出されるの
である。
励磁コイルのインダクタンスの変化を検出し、その出力
により各応力の大きさが求められ、それと捩じり部の寸
法及び物理的諸元とからトルクの大きさが算出されるの
である。
この発明の磁歪トルクセンサの製作方法について述べる
と、トーションバー１の外周面、特に捩じり部の外周面
における螺旋縞状の磁気異方性をもった磁性体帯域とす
べき範囲に鉄系のアモルファス合金の薄膜シート２（厚
さ・例えば５０〜３０μｍ）を巻付け、仮止めをする。
と、トーションバー１の外周面、特に捩じり部の外周面
における螺旋縞状の磁気異方性をもった磁性体帯域とす
べき範囲に鉄系のアモルファス合金の薄膜シート２（厚
さ・例えば５０〜３０μｍ）を巻付け、仮止めをする。
トーションバー１は、磁性体・非磁性体のいずれでもよ
く、特に捩じり部は、寸法及び物理的諸元が適宜定めら
れて製作されている。
く、特に捩じり部は、寸法及び物理的諸元が適宜定めら
れて製作されている。
それから、巻付けたアモルファス合金の薄膜シート２の
上から所望ピンチ（所望の条数）のリード角４５度の螺
旋であり、且つトーションバーの中心から片側では左巻
き、他側では右巻きである螺旋に沿ってレーザ溶接を施
した後、徐冷する。
上から所望ピンチ（所望の条数）のリード角４５度の螺
旋であり、且つトーションバーの中心から片側では左巻
き、他側では右巻きである螺旋に沿ってレーザ溶接を施
した後、徐冷する。
かくして、薄膜シート２は、トーションバー１の外周面
に固着される。
に固着される。
レーザ溶接に際して、溶接箇所のアモルファス合金は、
加熱溶融した後、徐冷されることになるが、それにより
結晶化して透磁率が低下する。その結果、第１図に示す
ように、トーションバー１の外周面に上記の溶接線に沿
った螺旋縞状の低透磁率部分３と螺旋縞状の高透磁率部
分４とが交互に形成された螺旋縞状の磁気異方性をもっ
た磁性体帯域が形成されることにより磁歪トルクセンサ
が構成される。
加熱溶融した後、徐冷されることになるが、それにより
結晶化して透磁率が低下する。その結果、第１図に示す
ように、トーションバー１の外周面に上記の溶接線に沿
った螺旋縞状の低透磁率部分３と螺旋縞状の高透磁率部
分４とが交互に形成された螺旋縞状の磁気異方性をもっ
た磁性体帯域が形成されることにより磁歪トルクセンサ
が構成される。
上記のように製作された磁歪トルクセンサの使用に際し
ては、第３図に示すようにトーションバーの螺旋縞状の
磁気異方性をもった磁性体帯域の外周面を囲繞するよう
に環状のヨーク５が設けられ、ヨーク５には、左巻き螺
旋縞状の磁気異方性をもった磁性体帯域６及び右巻き螺
旋縞状の磁気異方性をもった磁性体帯域７の夫々に対応
して個別の励磁コイル８．９が巻回されている。そして
、励磁コイル８，９は、検出回路１０に接続されている
。
ては、第３図に示すようにトーションバーの螺旋縞状の
磁気異方性をもった磁性体帯域の外周面を囲繞するよう
に環状のヨーク５が設けられ、ヨーク５には、左巻き螺
旋縞状の磁気異方性をもった磁性体帯域６及び右巻き螺
旋縞状の磁気異方性をもった磁性体帯域７の夫々に対応
して個別の励磁コイル８．９が巻回されている。そして
、励磁コイル８，９は、検出回路１０に接続されている
。
トーションバー１の一端に回転動力源を結合し、他端に
負荷を結合して、トーションバー１を所望の計測回転速
度で回転駆動する。
負荷を結合して、トーションバー１を所望の計測回転速
度で回転駆動する。
すると、トーションバー１に加わるトルクにより、回転
方向によりトーションバーの外周面の一方の側、例えば
左巻き螺旋縞状の磁気異方性をもった磁性体帯域６には
螺旋に沿って圧縮応力が加わり、他方の側１例えば右巻
き螺旋縞状の磁気異方性をもった磁性体帯域７には螺旋
に沿って引張応力が加わる６すると、夫々における螺旋
縞状の磁気異方性をもった磁性体帯域における透磁率は
、圧縮応力付加と引張応力付加とで正負に変化しその変
化の大きさは各応力の大きさによる。
方向によりトーションバーの外周面の一方の側、例えば
左巻き螺旋縞状の磁気異方性をもった磁性体帯域６には
螺旋に沿って圧縮応力が加わり、他方の側１例えば右巻
き螺旋縞状の磁気異方性をもった磁性体帯域７には螺旋
に沿って引張応力が加わる６すると、夫々における螺旋
縞状の磁気異方性をもった磁性体帯域における透磁率は
、圧縮応力付加と引張応力付加とで正負に変化しその変
化の大きさは各応力の大きさによる。
そこで、夫々の励磁コイル８．９による励磁において、
夫々の励磁コイル８，９のインダクタンスの変化を検出
し、その出力により各応力の大きさが求められ、それと
捩じり部の寸法及び物理的諸元とからトルクの大きさが
算出されるのである。
夫々の励磁コイル８，９のインダクタンスの変化を検出
し、その出力により各応力の大きさが求められ、それと
捩じり部の寸法及び物理的諸元とからトルクの大きさが
算出されるのである。
〔発明の効果）
この発明による磁歪トルクセンサは、製作が簡単であり
、品質が均一となる。
、品質が均一となる。
アモルファス合金の薄膜シートに対するレーザ溶接線が
即、磁気的目盛となるので、面倒な機械加工を要さず、
目盛精度が高く、感度もよく、励磁電流も小さくてもよ
い。
即、磁気的目盛となるので、面倒な機械加工を要さず、
目盛精度が高く、感度もよく、励磁電流も小さくてもよ
い。
しかも、レーザ溶接が目盛形成ばかりでなく、トーショ
ンバーに対するアモルファス合金の薄膜シートの固着に
用いられているので、温度特性や経年変化の影響がなく
、剥離し難い。高精度が維持される。
ンバーに対するアモルファス合金の薄膜シートの固着に
用いられているので、温度特性や経年変化の影響がなく
、剥離し難い。高精度が維持される。
トーションバーに同期した信号処理も不要であり、トー
ションバーの横揺れや磁気特性不均一による出力ドリフ
トがなく、又、ヒステリシスが小さい。
ションバーの横揺れや磁気特性不均一による出力ドリフ
トがなく、又、ヒステリシスが小さい。
第１図は、この発明の実施例における磁歪トルクセンサ
の正面図、 第２図は、この発明の実施例における磁歪トルクセンサ
の断面図。 第３図は、この発明の実施例における磁歪トルクセンサ
を用いたトルク測定装置の構成図である。 １ニド−ジョンバー ２：アモルファス合金の薄膜シート ３；螺旋縞状の低透磁率部分 ４：螺旋縞状の高透磁率部分 ５：ヨーク６：左巻き螺
旋縞状の磁気異方性をもった磁性体帯域磁性体帯域 ７：右巻き螺旋縞状磁気異方性をもった磁性体帯域磁性
体帯域 ８．９：励磁コイル
の正面図、 第２図は、この発明の実施例における磁歪トルクセンサ
の断面図。 第３図は、この発明の実施例における磁歪トルクセンサ
を用いたトルク測定装置の構成図である。 １ニド−ジョンバー ２：アモルファス合金の薄膜シート ３；螺旋縞状の低透磁率部分 ４：螺旋縞状の高透磁率部分 ５：ヨーク６：左巻き螺
旋縞状の磁気異方性をもった磁性体帯域磁性体帯域 ７：右巻き螺旋縞状磁気異方性をもった磁性体帯域磁性
体帯域 ８．９：励磁コイル
Claims (2)
- （１）トーシヨンバーとその外周面に巻回され、リード
角４５度の螺旋状の溶接線に沿つてのレーザ溶接及び徐
冷により形成された結晶化域で固着されたアモルファス
薄膜とから構成された磁歪トルクセンサ - （２）螺旋状のレーザ溶接線がトーシヨンバーの中心か
ら片側では左巻き、他側では右巻きである螺旋である特
許請求の範囲第１項に記載の磁歪トルクセンサ
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12812790A JPH0424530A (ja) | 1990-05-19 | 1990-05-19 | 磁歪トルクセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12812790A JPH0424530A (ja) | 1990-05-19 | 1990-05-19 | 磁歪トルクセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0424530A true JPH0424530A (ja) | 1992-01-28 |
Family
ID=14977064
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12812790A Pending JPH0424530A (ja) | 1990-05-19 | 1990-05-19 | 磁歪トルクセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0424530A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5585574A (en) * | 1993-02-02 | 1996-12-17 | Mitsubishi Materials Corporation | Shaft having a magnetostrictive torque sensor and a method for making same |
| EP0867703A1 (en) * | 1997-03-25 | 1998-09-30 | Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho | Torque sensor installing method |
| WO2000062031A1 (en) * | 1999-04-07 | 2000-10-19 | Koyo Seiko Co., Ltd. | Rotation angle detector, torque detector and steering device |
| US7363827B2 (en) | 2005-10-21 | 2008-04-29 | Stoneridge Control Devices, Inc. | Torque sensor system including an elliptically magnetized shaft |
| US7469604B2 (en) | 2005-10-21 | 2008-12-30 | Stoneridge Control Devices, Inc. | Sensor system including a magnetized shaft |
| WO2017057750A1 (ja) * | 2015-10-01 | 2017-04-06 | ヤマハ発動機株式会社 | 磁歪式センサ |
| WO2022043252A1 (de) * | 2020-08-26 | 2022-03-03 | Thyssenkrupp Presta Ag | Drehmomentsensoreinheit mit strukturierter oberfläche der lenkwellen |
-
1990
- 1990-05-19 JP JP12812790A patent/JPH0424530A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5585574A (en) * | 1993-02-02 | 1996-12-17 | Mitsubishi Materials Corporation | Shaft having a magnetostrictive torque sensor and a method for making same |
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| US5880379A (en) * | 1997-03-25 | 1999-03-09 | Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho | Torque sensor installing method |
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| US7895906B2 (en) | 2005-10-21 | 2011-03-01 | Stoneridge Control Devices, Inc. | Sensor system including a magnetized shaft |
| US8001850B2 (en) | 2005-10-21 | 2011-08-23 | Stoneridge Control Devices, Inc. | Sensor system including a magnetized shaft |
| WO2017057750A1 (ja) * | 2015-10-01 | 2017-04-06 | ヤマハ発動機株式会社 | 磁歪式センサ |
| JPWO2017057750A1 (ja) * | 2015-10-01 | 2018-07-26 | ヤマハ発動機株式会社 | 磁歪式センサ |
| US10281346B2 (en) | 2015-10-01 | 2019-05-07 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Magnetostrictive sensor |
| WO2022043252A1 (de) * | 2020-08-26 | 2022-03-03 | Thyssenkrupp Presta Ag | Drehmomentsensoreinheit mit strukturierter oberfläche der lenkwellen |
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