JPH0450972B2 - - Google Patents
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- JPH0450972B2 JPH0450972B2 JP60064844A JP6484485A JPH0450972B2 JP H0450972 B2 JPH0450972 B2 JP H0450972B2 JP 60064844 A JP60064844 A JP 60064844A JP 6484485 A JP6484485 A JP 6484485A JP H0450972 B2 JPH0450972 B2 JP H0450972B2
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- Japan
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- torque
- pick
- rotating bodies
- protrusions
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
- G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
- G01L3/101—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
- G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
- G01L3/109—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving measuring phase difference of two signals or pulse trains
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の技術分野〕
この発明はトルク検出装置に係り、特に電動機
に内蔵されたトルク検出装置に関する。
に内蔵されたトルク検出装置に関する。
第5図は従来のトルク検出装置を示す。
図において、1は電動機側に設置した駆動側ピ
ツクアツプ、2は負荷側に設置した出力側ピツク
アツプ、3は駆動側の回転体、4は出力側の回転
体、5,6は波形整形器、7は位相判別器、8は
差動増幅器、9はローパスフイルタ、10は駆動
側10Dから出力負荷側10Lへトルクを伝達し
得るトーシヨンバーなど一定長さのトルク伝達手
段である。ピツクアツプ1,2は例えば電磁式ピ
ツクアツプであり、歯車である回転体3,4の突
起による磁束の変化を電気信号S1,S2として
出力する。
ツクアツプ、2は負荷側に設置した出力側ピツク
アツプ、3は駆動側の回転体、4は出力側の回転
体、5,6は波形整形器、7は位相判別器、8は
差動増幅器、9はローパスフイルタ、10は駆動
側10Dから出力負荷側10Lへトルクを伝達し
得るトーシヨンバーなど一定長さのトルク伝達手
段である。ピツクアツプ1,2は例えば電磁式ピ
ツクアツプであり、歯車である回転体3,4の突
起による磁束の変化を電気信号S1,S2として
出力する。
回転体3,4は前述のようにそれぞれ外周に複
数の突起を有する歯車であり、わずかの「ねじ
れ」が可能であるトーシヨンバー10の長手方向
に沿つて一定間隔でこのトーシヨンバー10に固
定されている。
数の突起を有する歯車であり、わずかの「ねじ
れ」が可能であるトーシヨンバー10の長手方向
に沿つて一定間隔でこのトーシヨンバー10に固
定されている。
波形整形器5,6、位相判別器7、差動増幅器
8、及びローパスフイルタ9から成る回路は、ピ
ツクアツプの出力信号S1,S2に基づいてピツ
クアツプ値を電気信号として得るためのものであ
る。
8、及びローパスフイルタ9から成る回路は、ピ
ツクアツプの出力信号S1,S2に基づいてピツ
クアツプ値を電気信号として得るためのものであ
る。
次に、この従来例の動作を説明する。
トーシヨンバー10が、電動機など駆動側10
Dから出力側10Lへトルクを伝達する。しか
し、この際トーシヨンバー10にはわずかに「ね
じれ」が生じ、歯車3,4が同じものであつたと
しても、ピツクアツプ1,2の出力信号S1,S
2には位相差が生じる。
Dから出力側10Lへトルクを伝達する。しか
し、この際トーシヨンバー10にはわずかに「ね
じれ」が生じ、歯車3,4が同じものであつたと
しても、ピツクアツプ1,2の出力信号S1,S
2には位相差が生じる。
波形整形器5,6はこれらピツクアツプ1,2
の出力位相信号S1,S2を処理し易いように整
形し、位相判別器7、差動増幅器8、及びローパ
スフイルタ9を介してトルク信号S3を得る。
の出力位相信号S1,S2を処理し易いように整
形し、位相判別器7、差動増幅器8、及びローパ
スフイルタ9を介してトルク信号S3を得る。
しかし、このような従来技術によれば次のよう
な欠点がある。
な欠点がある。
すなわち、以上のような従来技術によれば、歯
車3,4の中心が、歯車自身の加工組立の精度、
及びトーシヨンバー10の駆動軸10D並びに出
力負荷軸10Lの加工組立精度によつて回転中心
からずれることがあつた。
車3,4の中心が、歯車自身の加工組立の精度、
及びトーシヨンバー10の駆動軸10D並びに出
力負荷軸10Lの加工組立精度によつて回転中心
からずれることがあつた。
このような相対的な偏心があると、ピツクアツ
プ3,4の出力信号S1,S2の位相差が回転に
同期して変動し、回転周期に見せかけのトルク変
動が現れる。
プ3,4の出力信号S1,S2の位相差が回転に
同期して変動し、回転周期に見せかけのトルク変
動が現れる。
これを除去するのがローパスフイルタ9などで
あり、フイルタリングによる電気信号処理によつ
て見せかけのトルク変動を低減させていた。
あり、フイルタリングによる電気信号処理によつ
て見せかけのトルク変動を低減させていた。
しかし、このような方法によれば応答特性が劣
化するのは避けられない。
化するのは避けられない。
また、ピツクアツプが電磁式であると、ピツク
アツプ3,4にはフエライト磁石が含まれている
ため、ピツクアツプへ歯車3,4の歯先が接近し
たりまた遠ざかる際に、それぞれ歯車を引き入れ
又は引き戻そうとする吸引力が作用する。このた
め、トルクが一様にならずコギングトルクが発生
していた。
アツプ3,4にはフエライト磁石が含まれている
ため、ピツクアツプへ歯車3,4の歯先が接近し
たりまた遠ざかる際に、それぞれ歯車を引き入れ
又は引き戻そうとする吸引力が作用する。このた
め、トルクが一様にならずコギングトルクが発生
していた。
このようなコギングトルクは、所謂インバータ
などAC変速駆動装置で可変速運転するとき、ピ
ツクアツプの出力周波数pがトルクを伝達するト
ーシヨンバー10の固有振動数oと一致する低速
回転域で、トーシヨンバー10が「ねじれ」共振
を起こすために発生し易く、この回転数で誤差を
生じさせていた。
などAC変速駆動装置で可変速運転するとき、ピ
ツクアツプの出力周波数pがトルクを伝達するト
ーシヨンバー10の固有振動数oと一致する低速
回転域で、トーシヨンバー10が「ねじれ」共振
を起こすために発生し易く、この回転数で誤差を
生じさせていた。
しかも、共振時以外でもこのような誤差を生じ
させるコギングトルクは発生し、伝達すべきトル
クに重畳した形でトルク出力信号となる。このた
め、フイルタリング処理のしにくい低速回転域で
は全般にわたつてトルク出力に誤差が含まれるこ
ととなつていた。
させるコギングトルクは発生し、伝達すべきトル
クに重畳した形でトルク出力信号となる。このた
め、フイルタリング処理のしにくい低速回転域で
は全般にわたつてトルク出力に誤差が含まれるこ
ととなつていた。
この発明は、以上のような従来技術の欠点を除
去しようとして成されたものであり、出力信号に
含まれる誤差を排除し精度の高いトルク検出が可
能なトルク検出装置を提供することを目的とす
る。
去しようとして成されたものであり、出力信号に
含まれる誤差を排除し精度の高いトルク検出が可
能なトルク検出装置を提供することを目的とす
る。
この目的を達成するために、この発明によれ
ば、機械的に180度の位置に配置し且つ出力位相
が180度ずれるように2つのピツクアツプをそれ
ぞれの回転体に設けるようにする。
ば、機械的に180度の位置に配置し且つ出力位相
が180度ずれるように2つのピツクアツプをそれ
ぞれの回転体に設けるようにする。
すなわち、各歯車に関し、機械角で互いに180
度ずらした位置に2つのピツクアツプを配置する
ことにより、各歯車の相対的偏心の影響が除去さ
れる。
度ずらした位置に2つのピツクアツプを配置する
ことにより、各歯車の相対的偏心の影響が除去さ
れる。
また、前記歯車の個数を偶数であるN個設け、
それら2つのピツクアツプを(N/2)+(1/
2)又は(N/2)−(1/2)のピツチ間隔で配
置し、 あるいは、前記歯車の個数を奇数であるN個設
け、 それら2つのピツクアツプをN/2のピツチ間
隔で配置し、 前記各回転体に対応する前記ピツクアツプの出
力の位相差からトルクを検出する装置である。
それら2つのピツクアツプを(N/2)+(1/
2)又は(N/2)−(1/2)のピツチ間隔で配
置し、 あるいは、前記歯車の個数を奇数であるN個設
け、 それら2つのピツクアツプをN/2のピツチ間
隔で配置し、 前記各回転体に対応する前記ピツクアツプの出
力の位相差からトルクを検出する装置である。
従つて電気角で180度の位置に2つのピツクア
ツプを配置することにより、電磁式ピツクアツプ
の磁気吸引力を打ち消すことができる。
ツプを配置することにより、電磁式ピツクアツプ
の磁気吸引力を打ち消すことができる。
以下、添付図面に従つてこの発明の実施例を説
明する。なお、各図において、同一の符号は同様
の対象を示すものとする。
明する。なお、各図において、同一の符号は同様
の対象を示すものとする。
第1図はこの発明の実施例の説明図である。
この実施例が第5図の従来例と異なる点は、各
回転体3,4についてそれぞれ2つずつのピツク
アツプ1A,1B,2A,2Bを備え、また各ピ
ツクアツプの出力信号を入力する差動増幅器1
5,16を波形整流器5,6の前段に有すること
である。
回転体3,4についてそれぞれ2つずつのピツク
アツプ1A,1B,2A,2Bを備え、また各ピ
ツクアツプの出力信号を入力する差動増幅器1
5,16を波形整流器5,6の前段に有すること
である。
ピツクアツプ1A,2A,1B,2Bは、第2
図乃至第4図に見るように、それぞれU字状のヨ
ーク22の両脚部に巻線23を巻いてある。これ
らの巻線に関し、ピツクアツプ1Aの端子は増幅
器15の一方の端子11へ接続され、補償用のピ
ツクアツプ1Bの端子は増幅器15の他方の端子
12へ接続され、ピツクアツプ2Aの端子は増幅
器16の一方の端子13へ接続され、補償用のピ
ツクアツプ2Bの端子は増幅器16の他方の端子
14へ接続されている。
図乃至第4図に見るように、それぞれU字状のヨ
ーク22の両脚部に巻線23を巻いてある。これ
らの巻線に関し、ピツクアツプ1Aの端子は増幅
器15の一方の端子11へ接続され、補償用のピ
ツクアツプ1Bの端子は増幅器15の他方の端子
12へ接続され、ピツクアツプ2Aの端子は増幅
器16の一方の端子13へ接続され、補償用のピ
ツクアツプ2Bの端子は増幅器16の他方の端子
14へ接続されている。
ここで、トルク検出装置を内蔵する電動機の機
種及び容量によつて、歯車3,4の外形寸法が異
なる。このため、電磁式ピツクアツプがあらゆる
機種で使えるように汎用性を持たせると、モジユ
ールの関係で、歯車の歯数が偶数のものと奇数の
ものとが生じる。
種及び容量によつて、歯車3,4の外形寸法が異
なる。このため、電磁式ピツクアツプがあらゆる
機種で使えるように汎用性を持たせると、モジユ
ールの関係で、歯車の歯数が偶数のものと奇数の
ものとが生じる。
従つて、偶数歯車と奇数歯車とでピツクアツプ
の配置はそれぞれ歯車の歯数をNとして、次のよ
うにする。
の配置はそれぞれ歯車の歯数をNとして、次のよ
うにする。
(1) 偶数歯車の場合
第2図又は第3図に示すように、ピツクアツプ
1Aと1Bの間のピツチ及びピツクアツプ2Aと
2Bの間のピツチは、それぞれ (N/2)+(1/2)または、 (N/2)−(1/2) とする。
1Aと1Bの間のピツチ及びピツクアツプ2Aと
2Bの間のピツチは、それぞれ (N/2)+(1/2)または、 (N/2)−(1/2) とする。
この場合、電磁式ピツクアツプの磁気吸引力を
打ち消すことを優先させるため、両回転体3,4
の相対的偏心の影響は若干残るが、実用上問題な
い。
打ち消すことを優先させるため、両回転体3,4
の相対的偏心の影響は若干残るが、実用上問題な
い。
(2) 奇数歯車の場合
第4図に示すように、ピツクアツプ1Aと1B
の間のピツチ及びピツクアツプ2Aと2Bの間の
ピツチは共にN/2とする。この場合は、機械角
並びに電気角共に180度の位相差となる。
の間のピツチ及びピツクアツプ2Aと2Bの間の
ピツチは共にN/2とする。この場合は、機械角
並びに電気角共に180度の位相差となる。
次に、この実施例の動作を説明する。
各ピツクアツプ1A,1B,2A,2Bの各出
力信号SA1,SA2,SB1,SB2は正弦波状の
交番電圧であり、ピツクアツプ1A,1Bの出力
信号SA1とSB1の間、並びにピツクアツプ2
A,2Bの出力信号SA2とSB2の間の位相差は
それぞれ180度である。
力信号SA1,SA2,SB1,SB2は正弦波状の
交番電圧であり、ピツクアツプ1A,1Bの出力
信号SA1とSB1の間、並びにピツクアツプ2
A,2Bの出力信号SA2とSB2の間の位相差は
それぞれ180度である。
このため、差動増幅器15,16で補償用ピツ
クアツプ1B,2Bの出力信号SB1,SB2を反
転し、ピツクアツプ1A,2Aの出力信号SA1,
SA2に加え合わせる。
クアツプ1B,2Bの出力信号SB1,SB2を反
転し、ピツクアツプ1A,2Aの出力信号SA1,
SA2に加え合わせる。
このようにして、この発明では、2個のピツク
アツプ1A,2Aに対し、2個のピツクアツプ1
B,2Bをそれぞれ反対側近くに配置してトルク
リツプルを低減するとともに、トーシヨンバー1
0の偏心による誤差も低減しており、したがつ
て、ピツクアツプ1A,1Bに対応するピツクア
ツプ2A,2Bの出力は正弦波状電圧であつて、
それら正弦波出力は結果的に電気角が180度ずれ
たものになつている。よつて、180度ずれたピツ
クアツプ1Aと1Bの正弦波出力が差動増幅器1
5で加算されており、加算された正弦波出力信号
も2倍になり、同様にピツクアツプ2Aと2Bの
正弦波状電圧の出力が差動増幅器16で加算され
ているので、出力トルク信号S3はS(信号)/
N(雑音)に対しても強くなる。
アツプ1A,2Aに対し、2個のピツクアツプ1
B,2Bをそれぞれ反対側近くに配置してトルク
リツプルを低減するとともに、トーシヨンバー1
0の偏心による誤差も低減しており、したがつ
て、ピツクアツプ1A,1Bに対応するピツクア
ツプ2A,2Bの出力は正弦波状電圧であつて、
それら正弦波出力は結果的に電気角が180度ずれ
たものになつている。よつて、180度ずれたピツ
クアツプ1Aと1Bの正弦波出力が差動増幅器1
5で加算されており、加算された正弦波出力信号
も2倍になり、同様にピツクアツプ2Aと2Bの
正弦波状電圧の出力が差動増幅器16で加算され
ているので、出力トルク信号S3はS(信号)/
N(雑音)に対しても強くなる。
後段の信号処理は従来と同様である。すなわ
ち、差動増幅器15,16の出力信号S5,S6
を波形整流器5,6で整形し、位相判別器7で位
相判別し、出力端子T1,T2からそれぞれ位相
の進み又は遅れを現すパルス信号を得る。このパ
ルス信号を差動増幅器8で増幅し、ローパスフイ
ルタ9で平滑すればトーシヨンバー10の「ねじ
れ」の量に比例した直流電圧を出力トルク信号S
3として得ることができる。
ち、差動増幅器15,16の出力信号S5,S6
を波形整流器5,6で整形し、位相判別器7で位
相判別し、出力端子T1,T2からそれぞれ位相
の進み又は遅れを現すパルス信号を得る。このパ
ルス信号を差動増幅器8で増幅し、ローパスフイ
ルタ9で平滑すればトーシヨンバー10の「ねじ
れ」の量に比例した直流電圧を出力トルク信号S
3として得ることができる。
なお、以上の説明の差動増幅器15,16は、
ピツクアツプのインピーダンスや電圧などが後段
の処理にとつて支障のないものであれば、各回転
体のピツクアツプ毎に巻線を逆極性に直列接続し
使用しないで済む場合もあり得る。
ピツクアツプのインピーダンスや電圧などが後段
の処理にとつて支障のないものであれば、各回転
体のピツクアツプ毎に巻線を逆極性に直列接続し
使用しないで済む場合もあり得る。
この発明によれば、以上のように、機械的に
180度の位置に配置し且つ出力位相が180度ずれる
ように2つのピツクアツプをそれぞれの回転体に
設けるようにすることにより、次のような効果を
奏するトルク検出装置を提供することができる。
すなわち、 (1) 両歯車の相対偏心によつて生ずる、回転に同
期した見せかけのトルク変動が相殺でき、高い
トルク検出精度を得ることができる。
180度の位置に配置し且つ出力位相が180度ずれる
ように2つのピツクアツプをそれぞれの回転体に
設けるようにすることにより、次のような効果を
奏するトルク検出装置を提供することができる。
すなわち、 (1) 両歯車の相対偏心によつて生ずる、回転に同
期した見せかけのトルク変動が相殺でき、高い
トルク検出精度を得ることができる。
(2) ローパスフイルタによる信号処理によるもの
でないため、応答特性も向上する。
でないため、応答特性も向上する。
(3) 電磁式ピツクアツプの磁気吸引力により生じ
ていた低速域でのトルク伝達手段「ねじれ」共
振を防止できるため、特に低速域方向への計測
範囲が広がり、広い速度範囲にわたつてトルク
計測が可能となる。
ていた低速域でのトルク伝達手段「ねじれ」共
振を防止できるため、特に低速域方向への計測
範囲が広がり、広い速度範囲にわたつてトルク
計測が可能となる。
第1図はこの発明の実施例の系統図、第2図乃
至第4図は第1図の実施例の要部説明図、第5図
は従来装置の系統図である。 1A,1B,2A,2B……ピツクアツプ、
3,4……回転体、5,6……波形整形器、7…
…位相判別器、8,15,16……差動増幅器、
9……ローパスフイルタ、10……トーシヨン伝
達手段、21……フエライト磁石、22……ヨー
ク、23……コイル。
至第4図は第1図の実施例の要部説明図、第5図
は従来装置の系統図である。 1A,1B,2A,2B……ピツクアツプ、
3,4……回転体、5,6……波形整形器、7…
…位相判別器、8,15,16……差動増幅器、
9……ローパスフイルタ、10……トーシヨン伝
達手段、21……フエライト磁石、22……ヨー
ク、23……コイル。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 駆動側から出力側へトルクを伝達し得るトル
ク伝達手段と、 このトルク伝達手段の長手方向に沿つて一定間
隔で固定し、それぞれ外周に偶数であるN個の磁
性体の突起を設けた少なくとも2つの回転体と、 その各回転体の前記突起の凹凸に対応する磁束
変化を検出するピツクアツプと、 このピツクアツプは1つの回転体について2つ
備え、 それら2つのピツクアツプを(N/2)+(1/
2)又は(N/2)−(1/2)のピツチ間隔で配
置し、 前記各回転体に対応する前記ピツクアツプの出
力の位相差からトルクを検出するトルク検出手段
とを備えた ことを特徴とするトルク検出装置。 2 駆動側から出力側へトルクを伝達し得るトル
ク伝達手段と、 このトルク伝達手段の長手方向に沿つて一定間
隔で固定し、それぞれ外周に奇数であるN個の磁
性体の突起を設けた少なくとも2つの回転体と、 その各回転体の前記突起の凹凸に対応する磁束
変化を検出するピツクアツプと、 このピツクアツプは1つの回転体について2つ
備え、 それら2つのピツクアツプをN/2のピツチ間
隔で配置し、 前記各回転体に対応する前記ピツクアツプの出
力の位相差からトルクを検出するトルク検出手段
とを備えた 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 |
|---|---|---|---|
| JP6484485A JPS61223525A (ja) | 1985-03-28 | 1985-03-28 | トルク検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6484485A JPS61223525A (ja) | 1985-03-28 | 1985-03-28 | トルク検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61223525A JPS61223525A (ja) | 1986-10-04 |
| JPH0450972B2 true JPH0450972B2 (ja) | 1992-08-17 |
Family
ID=13269933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6484485A Granted JPS61223525A (ja) | 1985-03-28 | 1985-03-28 | トルク検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61223525A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6457136A (en) * | 1987-05-12 | 1989-03-03 | Nippon Denso Co | Torque detecting apparatus |
| GB2208716B (en) * | 1987-08-12 | 1991-02-27 | Smiths Industries Plc | Speed and torque sensors |
| JP2004144716A (ja) | 2002-10-28 | 2004-05-20 | Koyo Seiko Co Ltd | 回転角検出装置及びトルク検出装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS535828A (en) * | 1976-07-05 | 1978-01-19 | Yamaso Kk | Simple mortar foundation material |
-
1985
- 1985-03-28 JP JP6484485A patent/JPS61223525A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61223525A (ja) | 1986-10-04 |
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