JPH0674842A - 磁歪式トルクセンサ - Google Patents

磁歪式トルクセンサ

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JPH0674842A
JPH0674842A JP22764892A JP22764892A JPH0674842A JP H0674842 A JPH0674842 A JP H0674842A JP 22764892 A JP22764892 A JP 22764892A JP 22764892 A JP22764892 A JP 22764892A JP H0674842 A JPH0674842 A JP H0674842A
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torque
coil
torque sensor
exciting voltage
transmission shaft
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JP22764892A
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Akira Nakamoto
昭 中本
Takuji Mori
卓司 森
Shiro Takada
史朗 高田
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Kubota Corp
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Kubota Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 トルク伝達軸における磁気異方性部を一箇所
だけとしてトルクセンサを構成した場合であっても、そ
の測定感度を向上できるようにする。 【構成】 トルク伝達軸1の外周面の一箇所に磁気異方
性部2が形成され、この磁気異方性部2の周囲にコイル
3が配置されて、このコイル3の出力からトルク検出信
号が得られる。コイル3と交流励磁電源5との間に抵抗
4が直列に設けられ、この抵抗4の抵抗値は、コイル3
のインピーダンスにほぼ等しい。その結果、コイル3の
インピーダンス検出変化に対するトルク検出電圧変化が
きわめて大になって、トルク検出感度が向上する。 【効果】 小形でありながら高感度のトルクセンサが得
られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は磁歪式トルクセンサに関
する。
【0002】
【従来の技術】トルク伝達軸に印加されるトルクの大き
さを検出する手段として、磁歪式のトルクセンサが知ら
れている。この磁歪式のトルクセンサとしては、トルク
伝達軸の外周面に互いに逆方向に傾斜した一対の磁気異
方性部を形成し、これら磁気異方性部の周囲に励磁コイ
ルと一対の検出コイルとを設けたものが一般的である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】これに対し、磁気異方
性部をトルク伝達軸の外周面に一箇所だけ形成しただけ
のものでも、やや測定感度は低下するが、実用上何ら問
題のない磁歪式トルクセンサを構成することができる。
【0004】しかし、測定感度は高ければ高いほど好ま
しく、このように磁気異方性部を一箇所だけしか有さ
ず、しかも測定感度が高ければ、小形で高感度のトルク
センサを得ることができると期待される。
【0005】そこで本発明は、磁気異方性部を一箇所だ
けとしてトルクセンサを構成した場合に、その測定感度
を向上できるようにすることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、トルク伝達軸の外周面に形成された単一の磁
気異方性部と、この磁気異方性部の周囲に設けられたコ
イルと、このコイルに励磁電圧を供給する手段と、この
コイルからトルク検出信号を得る手段と、前記コイルと
励磁電圧供給手段との間に直列に設けられて、前記コイ
ルのインピーダンスにほぼ等しい抵抗値を有する抵抗と
を備えたものである。
【0007】
【作用】このような構成において、トルク伝達軸にトル
クが印加されると、その磁気異方性部の透磁率が変化
し、それによってコイルインピーダンスが変化する。こ
のとき、コイルインピーダンス変化に対するトルク検出
電圧変化が最大になってトルク検出感度が最大になるの
は、コイルに直列に接続された抵抗の抵抗値をコイルの
インピーダンスに等しくしたときである。したがって、
このコイルインピーダンスにほぼ等しい抵抗値を有する
抵抗をコイルに直列に接続することにより、トルク検出
感度が向上される。
【0008】
【実施例】図1は、本発明の第1実施例を示す。ここで
1はトルク伝達軸であり、その外周面には、軸心に対し
傾斜した磁気異方性部2が一箇所だけ形成されている。
この磁気異方性部2の周囲には、コイル3が配置されて
いる。
【0009】コイル3は、このコイル3に交流電流を供
給するための交流励磁電源5に接続され、これらコイル
3と交流励磁電源5との間には、抵抗4が直列に接続さ
れている。この抵抗4は、コイル3のインピーダンスに
ほぼ等しい抵抗値を有する。交流励磁電源5には、励磁
コイル3および抵抗4と並列接続となるように整流回路
6が接続され、この整流回路6の出力側には、ローパス
フィルタ7が接続されて、励磁電圧検出回路8を構成し
ている。
【0010】コイル3からの出力ラインには、整流回路
9とローパスフィルタ10とゲイン温度特性補正回路11と
が接続され、トルク検出回路12を構成している。このト
ルク検出回路12における補正回路11の出力側と、励磁電
圧検出回路8におけるローパスフィルタ7の出力側と
は、ともに減算器13の入力側に接続されている。また、
この減算器13の出力側は増幅器14に接続されている。
【0011】増幅器14の出力側は、トルク伝達軸1に印
加されるトルクの方向を検出する極性判定回路15と、ゲ
イン切換回路16とに接続されている。このゲイン切換回
路16は、極性判定回路15からの出力側を受けて、トルク
伝達軸1への印加トルクの方向にもとづき、増幅器14か
らのトルク検出信号のゲインを切換え可能とされてい
る。
【0012】このような構成において、交流励磁電源5
は、互いに直列接続された抵抗4およびコイル3に励磁
電圧Vex を供給するものとする。また、コイル3からの
出力をV1、フィルタ10の出力をV2、補正回路11の出力を
V3とする。これら出力V1、V2、V3は、軸1に印加される
トルクの大小に応じて増減する。一方、励磁電圧Vexに
対応して、フィルタ7には出力V01 が現れるとする。
【0013】トルク伝達軸1にトルクが印加されると、
磁気異方性部2の透磁率が変化し、それによってコイル
3のインピーダンスが変化する。このとき、コイル3の
インピーダンス変化に対応するトルク検出電圧すなわち
コイル出力V1の変化が最大になってトルク検出感度が最
大になるのは、このコイル3に直列に接続された抵抗4
の抵抗値をコイル3のインピーダンスに等しくしたとき
である。したがって、上述のように抵抗4の抵抗値をコ
イル3のインピーダンスにほぼ等しくしたことで、トル
ク検出感度が大きなものとなる。
【0014】何らかの原因によって励磁電圧Vex が変化
すると、これに伴って検出電圧の出力V1、V2、V3や出力
V01 も変化するが、それらの変化率は、励磁電圧Vex の
変化率と等しくなる。一方、減算器13において、励磁電
圧検出回路8のフィルタ7の出力V01 は、トルク検出回
路12の補正回路11の出力V3から差し引かれる。このた
め、いかに励磁電圧Vex が変化しても、トルク出力は変
化しないという利点がある。
【0015】あらかじめ出力V1、V2、V3、V01 の温度特
性を測定しておき、軸1にトルクが作用していないトル
クゼロのときにV3=V01 となるように、ゲイン温度特性
補正回路11の補正定数を決定しておく。こうしておけ
ば、トルクセンサに温度変化が生じても、減算器13に
は、この温度変化に対応して出力変動が補償された出力
V4が現れる。結局、減算器13の出力V4は、励磁電源5の
励磁電圧Vex の変動と温度変化とにもとづく誤差の発生
を防止したものとして現れる。この減算器13の出力V4
は、増幅器14により増幅されて出力V5となる。
【0016】上記においてはトルク検出回路12における
ローパスフィルタ10の出力側にゲイン温度特性補正回路
11を設けたが、このゲイン温度特性補正回路11は、これ
に代えて、図1において破線で示すように、励磁電圧検
出回路8ににおけるローパスフィルタ7の出力側設けて
も同様に機能する。
【0017】増幅器14の出力V5は、ゲイン切換回路16と
極性判定回路15とに入力される。一般に磁気異方性部2
を一箇所だけとした場合には、時計方向のトルクが印加
された場合と反時計方向のトルクが印加された場合とで
トルク検出感度が異なり、トルク出力V1すなわちV5が異
なったものになる。そこで、この出力V5から極性判定回
路15によって公知の方法で印加トルクの方向が判定さ
れ、この印加トルクの方向にもとづき、ゲイン切換回路
16によって出力V5のゲインが切り換えられる。これによ
って、いずれの方向のトルクであっても互い等感度で検
出され、両方向のトルクが正しく検出されて、最終的に
出力される。
【0018】図2は、本発明の第2実施例を示す。ここ
では、ゲイン温度特性補正回路11は、トルク検出回路12
におけるコイル3と整流回路9との間、あるいは励磁電
圧検出回路8における整流回路6の入力側に設けられ
る。その他の構成は、図1の第1実施例の場合と同様で
ある。
【0019】図3は、本発明の第3実施例を示す。ここ
では、ゲイン温度特性補正回路11は、トルク検出回路12
における整流回路9とフィルタ10との間、あるいは励磁
電圧検出回路8における整流回路6とフィルタ7との間
に設けられる。その他の構成は、図1の第1実施例の場
合と同様である。
【0020】図4は、本発明の第4実施例を示す。ここ
では、ゲイン温度特性補正回路11は、抵抗4と交流励磁
電源5との間、あるいはコイル3と抵抗4との間に設け
られる。この実施例では、このゲイン温度特性補正回路
11は、温度変化によって抵抗値が大きく変化する感温抵
抗によって構成される。その他の構成は、図1の第1実
施例の場合と同様である。
【0021】
【発明の効果】以上述べたように本発明によると、コイ
ルのインピーダンスにほぼ等しい抵抗値を有する抵抗を
コイルに直列に設けたため、トルク伝達軸に単一の磁気
異方性部しか有しないものであるにもかかわらず、トル
ク検出感度を最大にすることができてセンサの精度を向
上でき、このためトルク伝達軸を短く構成でき、またコ
イルやこのコイルを巻き付けるボビンの数も従来に比べ
て半減することができ、これらを収容するシールドケー
スの形状も簡略化でき、その結果、小形でありながら高
精度のトルクセンサを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の磁歪式トルクセンサの回
路図である。
【図2】本発明の第2実施例の磁歪式トルクセンサの回
路図である。
【図3】本発明の第3実施例の磁歪式トルクセンサの回
路図である。
【図4】本発明の第4実施例の磁歪式トルクセンサの回
路図である。
【符号の説明】
1 トルク伝達軸 2 磁気異方性部 3 コイル 4 抵抗 5 交流励磁電源

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トルク伝達軸の外周面に形成された単一
    の磁気異方性部と、この磁気異方性部の周囲に設けられ
    たコイルと、このコイルに励磁電圧を供給する手段と、
    このコイルからトルク検出信号を得る手段と、前記コイ
    ルと励磁電圧供給手段との間に直列に設けられて、前記
    コイルのインピーダンスにほぼ等しい抵抗値を有する抵
    抗とを備えたことを特徴とする磁歪式トルクセンサ。
  2. 【請求項2】 励磁電圧供給手段の励磁電圧値から励磁
    電圧信号を得る手段と、トルク検出信号と励磁電圧信号
    との差を演算して励磁電圧値の変動を補償する演算手段
    とを有することを特徴とする請求項1記載の磁歪式トル
    クセンサ。
  3. 【請求項3】 トルク検出信号と励磁電圧信号との少な
    くともいずれか一方のゲインを調節して、温度変化にも
    とづく測定誤差を補償する温度特性補償手段を有するこ
    とを特徴とする請求項2記載の磁歪式トルクセンサ。
  4. 【請求項4】 トルク伝達軸に印加されるトルクの方向
    を検出する手段と、印加トルクの方向にもとづきトルク
    検出信号のゲインを切り換える手段とを有することを特
    徴とする請求項1から3までのいずれか1項記載の磁歪
    式トルクセンサ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1037029A2 (en) * 1999-03-18 2000-09-20 Trw Inc. Torque sensing apparatus
CN110657914A (zh) * 2019-10-25 2020-01-07 上海工业自动化仪表研究院有限公司 用于磁弹性传感器的信号补偿装置

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JPS60260821A (ja) * 1984-06-07 1985-12-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd トルクセンサ
JPH03183924A (ja) * 1989-09-18 1991-08-09 Kubota Corp トルク測定装置のための温度補償装置

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