JPH06323930A - 磁歪式トルクセンサの外乱磁界ノイズ補償装置 - Google Patents
磁歪式トルクセンサの外乱磁界ノイズ補償装置Info
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- JPH06323930A JPH06323930A JP13547093A JP13547093A JPH06323930A JP H06323930 A JPH06323930 A JP H06323930A JP 13547093 A JP13547093 A JP 13547093A JP 13547093 A JP13547093 A JP 13547093A JP H06323930 A JPH06323930 A JP H06323930A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 トルクセンサをモータや電磁ブレーキの近傍
に構成したときに生じる外乱磁界ノイズを除去する。 【構成】 トルク伝達軸の回転軸心方向と４５°に形成
された磁歪膜と前記トルク伝達軸の回転軸心方向と−４
５°に形成された磁歪膜と、２つの励磁コイルと２つの
検出コイルと、ダミー励磁コイルとダミー検出コイル
と、前記磁歪膜上の前記検出コイル信号をそれぞれ全波
整流する全波整流回路と、前記全波整流回路の出力信号
を差動増幅する第１の差動増幅回路と、前記ダミー検出
コイルの信号から励磁周波数成分を除去するノッチフィ
ルタ回路と、前記ダミー検出コイルの信号レベルを調節
するゲイン調節回路と、前記ゲイン調節回路の出力信号
と前記第１の差動増幅回路の出力信号との差動をとる第
２の差動増幅回路とを備える。
に構成したときに生じる外乱磁界ノイズを除去する。 【構成】 トルク伝達軸の回転軸心方向と４５°に形成
された磁歪膜と前記トルク伝達軸の回転軸心方向と−４
５°に形成された磁歪膜と、２つの励磁コイルと２つの
検出コイルと、ダミー励磁コイルとダミー検出コイル
と、前記磁歪膜上の前記検出コイル信号をそれぞれ全波
整流する全波整流回路と、前記全波整流回路の出力信号
を差動増幅する第１の差動増幅回路と、前記ダミー検出
コイルの信号から励磁周波数成分を除去するノッチフィ
ルタ回路と、前記ダミー検出コイルの信号レベルを調節
するゲイン調節回路と、前記ゲイン調節回路の出力信号
と前記第１の差動増幅回路の出力信号との差動をとる第
２の差動増幅回路とを備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁歪式のトルクセンサ
の外乱磁界に起因するノイズの補償装置に関する。
の外乱磁界に起因するノイズの補償装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の磁歪式トルクセンサの構成例、及
び信号処理回路の構成を図３及び図４に示す。図３にお
いて、３０１はトルク伝達軸、３０２、３０３は軸方向
に対し各々４５°及び−４５°方向に形成された磁歪
膜、３０４は励磁コイル、３０５は検出コイルである。
図４において、４０１、４０２は初段アンプ、４０３、
４０４は全波整流回路、４０５は差動アンプ、４０６は
フィルタ回路、４０７は発振回路、４０８はパワーアン
プである。図３の矢印の方向にトルクが印加されると磁
歪膜３０２には引っ張り応力、磁歪膜３０３には圧縮応
力がかかり、それぞれの磁歪膜の透磁率は反対方向に変
化する。図４の４０７、４０８で構成される励磁回路に
より図３の３０４の励磁コイルを励磁することにより、
この透磁率の変化を検出コイルの電圧変化でとらえ、図
４の信号処理回路で処理することにより正負両方向のト
ルクを検出する。
び信号処理回路の構成を図３及び図４に示す。図３にお
いて、３０１はトルク伝達軸、３０２、３０３は軸方向
に対し各々４５°及び−４５°方向に形成された磁歪
膜、３０４は励磁コイル、３０５は検出コイルである。
図４において、４０１、４０２は初段アンプ、４０３、
４０４は全波整流回路、４０５は差動アンプ、４０６は
フィルタ回路、４０７は発振回路、４０８はパワーアン
プである。図３の矢印の方向にトルクが印加されると磁
歪膜３０２には引っ張り応力、磁歪膜３０３には圧縮応
力がかかり、それぞれの磁歪膜の透磁率は反対方向に変
化する。図４の４０７、４０８で構成される励磁回路に
より図３の３０４の励磁コイルを励磁することにより、
この透磁率の変化を検出コイルの電圧変化でとらえ、図
４の信号処理回路で処理することにより正負両方向のト
ルクを検出する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが従来法では、
このトルクセンサをモータや電磁ブレーキに組み込んだ
時、モータや電磁ブレーキの回転により生じる外乱磁界
をトルク伝達軸の偏心により、トルク出力信号にノイズ
が生じるという問題があった。外乱磁界によるノイズ問
題は、トルクセンサをモータや電磁ブレーキの近傍に構
成すればするほどますます顕著になる。そこで本発明は
このノイズを除去することを目的とする。
このトルクセンサをモータや電磁ブレーキに組み込んだ
時、モータや電磁ブレーキの回転により生じる外乱磁界
をトルク伝達軸の偏心により、トルク出力信号にノイズ
が生じるという問題があった。外乱磁界によるノイズ問
題は、トルクセンサをモータや電磁ブレーキの近傍に構
成すればするほどますます顕著になる。そこで本発明は
このノイズを除去することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明はトルク伝達軸の回転軸心方向と４５°に形
成された磁歪膜と前記トルク伝達軸の回転軸心方向と−
４５°に形成された磁歪膜と、２つの励磁コイルと２つ
の検出コイルと、ダミー励磁コイルとダミー検出コイル
と、前記磁歪膜上の前記検出コイル信号をそれぞれ全波
整流する全波整流回路と、前記全波整流回路の出力信号
を差動増幅する第１の差動増幅回路と、前記ダミー検出
コイルの信号から励磁周波数成分を除去するノッチフィ
ルタ回路と、前記ダミー検出コイルの信号レベルを調節
するゲイン調節回路と、前記ゲイン調節回路の出力信号
と前記第１の差動増幅回路の出力信号との差動をとる第
２の差動増幅回路とを備える。
め、本発明はトルク伝達軸の回転軸心方向と４５°に形
成された磁歪膜と前記トルク伝達軸の回転軸心方向と−
４５°に形成された磁歪膜と、２つの励磁コイルと２つ
の検出コイルと、ダミー励磁コイルとダミー検出コイル
と、前記磁歪膜上の前記検出コイル信号をそれぞれ全波
整流する全波整流回路と、前記全波整流回路の出力信号
を差動増幅する第１の差動増幅回路と、前記ダミー検出
コイルの信号から励磁周波数成分を除去するノッチフィ
ルタ回路と、前記ダミー検出コイルの信号レベルを調節
するゲイン調節回路と、前記ゲイン調節回路の出力信号
と前記第１の差動増幅回路の出力信号との差動をとる第
２の差動増幅回路とを備える。
【０００５】
【作用】上記手段により、印加トルクに依存ぜずにモー
タや電磁ブレーキの回転により生じる外乱磁界とトルク
伝達軸の偏心の影響のみによって検出コイルに生じるノ
イズを検出できる。これにより、トルク検出信号からノ
イズ成分だけを除去することができる。
タや電磁ブレーキの回転により生じる外乱磁界とトルク
伝達軸の偏心の影響のみによって検出コイルに生じるノ
イズを検出できる。これにより、トルク検出信号からノ
イズ成分だけを除去することができる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図１は本発明のトルクセンサの構成図、図２はその
信号処理回路ブロック図である。図１において、１０１
はトルク伝達軸、１０２、１０３は磁歪膜、１０４は励
磁コイル、１０５は検出コイル、１０６はダミー励磁コ
イル、１０７はダミー検出コイルである。図では検出コ
イルを励磁コイルの外側に示しているが、検出コイルと
励磁コイルの配置を入れ変えてもよい。また、図２にお
いて、２０１、２０２は初段アンプ、２０３、２０４は
全波整流回路、２０５は差動アンプ、２０６は初段アン
プ、２０７はノッチフィルタ回路、２０８はゲイン調節
回路、２０９は差動アンプ、２１０はフィルタ回路、２
１１は発振回路、２１２は発振回路の出力信号を電力に
増幅するパワーアンプである。次に図２の信号処理ブロ
ック図の動作を説明する。検出コイル１０５の信号は、
各々初段アンプ２０１、２０２に入力され、信号増幅し
た後、全波整流回路２０３、２０４で全波整流された
後、差動増幅回路２０５により差動増幅され、次の差動
増幅回路２０９の入力信号となる。一方ダミー検出コイ
ル１０７により検出された信号は、初段アンプ２０６に
入力され、信号増幅した後、励磁周波数ｆ0 をカットオ
フ周波数とするノッチフィルタ２０７で励磁周波数成分
を取り除いた後、ゲイン調節回路２０８へ供給され、次
の差動増幅回路２０９の入力信号となる。差動増幅回路
２０９で、トルク信号からノイズ成分を除去した後、フ
ィルタ回路２１０を通して、トルク出力信号を出力す
る。図１のトルクセンサがモータもしくは電磁ブレーキ
に組み込まれた場合、モータの回転あるいは電磁ブレー
キの作動によって磁歪膜１０２、１０３上の検出コイル
にモータ（または電磁ブレーキ）の回転角に応じた磁界
の影響がノイズとなって現れる。これらの外乱磁界の大
きさが２つの検出コイルに対して同じ大きさならば、２
０５の差動アンプによりこの磁界の影響はキャンセルさ
れるが、磁歪膜１０２と１０３では磁界発生源からの距
離が異なるため、これら検出コイルに現れる外乱磁界の
影響にはアンバランスを生じ、差動増幅後にもノイズと
なって現れる。ダミーコイル１０６、１０７を設置した
部分には、磁歪膜がないため、ダミー検出コイル１０７
にはトルクに依存せず磁界の影響と偏心による影響のみ
が現れる。このダミー検出コイル信号に励磁周波数をカ
ットオフ周波数とするノッチフィルタ２０７をかけて、
励磁周波数成分を取り除き磁界に応じた信号のみを取り
出す。次にゲイン調節回路によりこの信号レベルを調節
する。この信号レベルの調節は、モータまたは電磁ブレ
ーキを回転させ、差動アンプ２０５に現れる回転角に応
じた磁界によるリップルレベルに合わせるようにする。
実際には、モータまたは電磁ブレーキを動作させ、最終
のトルク信号をモニタし、磁界によるリップルがなくな
るように調節すれば良い。差動アンプ２０５の出力とゲ
イン調節回路２０８の出力の差動をとることにより、外
乱磁界によるリップルは除去される。
る。図１は本発明のトルクセンサの構成図、図２はその
信号処理回路ブロック図である。図１において、１０１
はトルク伝達軸、１０２、１０３は磁歪膜、１０４は励
磁コイル、１０５は検出コイル、１０６はダミー励磁コ
イル、１０７はダミー検出コイルである。図では検出コ
イルを励磁コイルの外側に示しているが、検出コイルと
励磁コイルの配置を入れ変えてもよい。また、図２にお
いて、２０１、２０２は初段アンプ、２０３、２０４は
全波整流回路、２０５は差動アンプ、２０６は初段アン
プ、２０７はノッチフィルタ回路、２０８はゲイン調節
回路、２０９は差動アンプ、２１０はフィルタ回路、２
１１は発振回路、２１２は発振回路の出力信号を電力に
増幅するパワーアンプである。次に図２の信号処理ブロ
ック図の動作を説明する。検出コイル１０５の信号は、
各々初段アンプ２０１、２０２に入力され、信号増幅し
た後、全波整流回路２０３、２０４で全波整流された
後、差動増幅回路２０５により差動増幅され、次の差動
増幅回路２０９の入力信号となる。一方ダミー検出コイ
ル１０７により検出された信号は、初段アンプ２０６に
入力され、信号増幅した後、励磁周波数ｆ0 をカットオ
フ周波数とするノッチフィルタ２０７で励磁周波数成分
を取り除いた後、ゲイン調節回路２０８へ供給され、次
の差動増幅回路２０９の入力信号となる。差動増幅回路
２０９で、トルク信号からノイズ成分を除去した後、フ
ィルタ回路２１０を通して、トルク出力信号を出力す
る。図１のトルクセンサがモータもしくは電磁ブレーキ
に組み込まれた場合、モータの回転あるいは電磁ブレー
キの作動によって磁歪膜１０２、１０３上の検出コイル
にモータ（または電磁ブレーキ）の回転角に応じた磁界
の影響がノイズとなって現れる。これらの外乱磁界の大
きさが２つの検出コイルに対して同じ大きさならば、２
０５の差動アンプによりこの磁界の影響はキャンセルさ
れるが、磁歪膜１０２と１０３では磁界発生源からの距
離が異なるため、これら検出コイルに現れる外乱磁界の
影響にはアンバランスを生じ、差動増幅後にもノイズと
なって現れる。ダミーコイル１０６、１０７を設置した
部分には、磁歪膜がないため、ダミー検出コイル１０７
にはトルクに依存せず磁界の影響と偏心による影響のみ
が現れる。このダミー検出コイル信号に励磁周波数をカ
ットオフ周波数とするノッチフィルタ２０７をかけて、
励磁周波数成分を取り除き磁界に応じた信号のみを取り
出す。次にゲイン調節回路によりこの信号レベルを調節
する。この信号レベルの調節は、モータまたは電磁ブレ
ーキを回転させ、差動アンプ２０５に現れる回転角に応
じた磁界によるリップルレベルに合わせるようにする。
実際には、モータまたは電磁ブレーキを動作させ、最終
のトルク信号をモニタし、磁界によるリップルがなくな
るように調節すれば良い。差動アンプ２０５の出力とゲ
イン調節回路２０８の出力の差動をとることにより、外
乱磁界によるリップルは除去される。
【０００７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によればモー
タまたは電磁ブレーキにより生じる外乱磁界に影響され
ないトルク信号を得ることができるという効果がある。
タまたは電磁ブレーキにより生じる外乱磁界に影響され
ないトルク信号を得ることができるという効果がある。
【図１】本発明の実施例を示すトルクセンサの構成図
【図２】本発明の実施例を示すトルクセンサ信号処理回
路ブロック図
路ブロック図
【図３】トルクセンサの従来例
【図４】従来のトルクセンサ信号処理回路ブロック図
１０１、３０１ トルク伝達軸 １０２、１０３、３０２、３０３ 磁歪膜 １０４、３０４ 励磁コイル １０５、３０５ 検出コイル １０６ ダミー励磁コイル １０７ ダミー検出コイル ２０１、２０２、２０６、４０１、４０２ 初段アンプ ２０３、２０４、４０３、４０４ 全波整流回路 ２０５、２０９、４０５ 差動増幅回路（差動アンプ） ２０７ ノッチフィルタ回路 ２０８ ゲイン調節回路 ２１０、４０６ フィルタ回路 ２１１、４０７ 発振回路 ２１２、４０８ パワーアンプ
フロントページの続き (72)発明者 池田 満昭 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石２番１号 株式会社安川電機内
Claims (1)
- 【請求項１】 トルク伝達軸に印加されるトルクを、磁
歪膜の透磁率の変化として非接触、検出するトルクセン
サにおいて、 前記トルク伝達軸の回転軸心方向と４５°に形成された
磁歪膜と前記トルク伝達軸の回転軸心方向と−４５°に
形成された磁歪膜と、 ２つの励磁コイルと２つの検出コイルと、 ダミー励磁コイルとダミー検出コイルと、 前記磁歪膜上の前記検出コイル信号をそれぞれ全波整流
する全波整流回路と、 前記全波整流回路の出力信号を差動増幅する第１の差動
増幅回路と、 前記ダミー検出コイルの信号から励磁周波数成分を除去
するノッチフィルタ回路と、 前記ダミー検出コイルの信号レベルを調節するゲイン調
節回路と、 前記ゲイン調節回路の出力信号と前記第１の差動増幅回
路の出力信号との差動をとる第２の差動増幅回路とから
なることを特徴とする磁歪式トルクセンサの外乱磁界ノ
イズ補償装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13547093A JPH06323930A (ja) | 1993-05-12 | 1993-05-12 | 磁歪式トルクセンサの外乱磁界ノイズ補償装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13547093A JPH06323930A (ja) | 1993-05-12 | 1993-05-12 | 磁歪式トルクセンサの外乱磁界ノイズ補償装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06323930A true JPH06323930A (ja) | 1994-11-25 |
Family
ID=15152471
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13547093A Pending JPH06323930A (ja) | 1993-05-12 | 1993-05-12 | 磁歪式トルクセンサの外乱磁界ノイズ補償装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06323930A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003511691A (ja) * | 1999-10-11 | 2003-03-25 | ファースト テクノロジー アーゲー | トルク測定装置 |
| WO2016129572A1 (ja) * | 2015-02-10 | 2016-08-18 | 日本精工株式会社 | トルクセンサ及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置 |
| CN111751033A (zh) * | 2019-03-28 | 2020-10-09 | 株式会社昭和 | 扭矩检测装置以及助力转向装置 |
| US10983019B2 (en) | 2019-01-10 | 2021-04-20 | Ka Group Ag | Magnetoelastic type torque sensor with temperature dependent error compensation |
| US11486776B2 (en) | 2016-12-12 | 2022-11-01 | Kongsberg Inc. | Dual-band magnetoelastic torque sensor |
| US11821763B2 (en) | 2016-05-17 | 2023-11-21 | Kongsberg Inc. | System, method and object for high accuracy magnetic position sensing |
| US12025521B2 (en) | 2020-02-11 | 2024-07-02 | Brp Megatech Industries Inc. | Magnetoelastic torque sensor with local measurement of ambient magnetic field |
| US12292350B2 (en) | 2019-09-13 | 2025-05-06 | Brp Megatech Industries Inc. | Magnetoelastic torque sensor assembly for reducing magnetic error due to harmonics |
-
1993
- 1993-05-12 JP JP13547093A patent/JPH06323930A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003511691A (ja) * | 1999-10-11 | 2003-03-25 | ファースト テクノロジー アーゲー | トルク測定装置 |
| WO2016129572A1 (ja) * | 2015-02-10 | 2016-08-18 | 日本精工株式会社 | トルクセンサ及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置 |
| JPWO2016129572A1 (ja) * | 2015-02-10 | 2017-05-25 | 日本精工株式会社 | トルクセンサ及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置 |
| US11821763B2 (en) | 2016-05-17 | 2023-11-21 | Kongsberg Inc. | System, method and object for high accuracy magnetic position sensing |
| US11486776B2 (en) | 2016-12-12 | 2022-11-01 | Kongsberg Inc. | Dual-band magnetoelastic torque sensor |
| US10983019B2 (en) | 2019-01-10 | 2021-04-20 | Ka Group Ag | Magnetoelastic type torque sensor with temperature dependent error compensation |
| CN111751033A (zh) * | 2019-03-28 | 2020-10-09 | 株式会社昭和 | 扭矩检测装置以及助力转向装置 |
| US12292350B2 (en) | 2019-09-13 | 2025-05-06 | Brp Megatech Industries Inc. | Magnetoelastic torque sensor assembly for reducing magnetic error due to harmonics |
| US12025521B2 (en) | 2020-02-11 | 2024-07-02 | Brp Megatech Industries Inc. | Magnetoelastic torque sensor with local measurement of ambient magnetic field |
| US12281951B2 (en) | 2020-02-11 | 2025-04-22 | Brp Megatech Industries Inc. | Magnetoelastic torque sensor with local measurement of ambient magnetic field |
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