JPS59181575A - トルクセンサ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は非接触でトルクを検出するトルクセンサに１タ
ーする。

［発明の技術的背址とその問題点］ トルクは回転駆動系のｆ！ｉ制御を行う場合の基本」ｊ
ｌで、それを精密に検出するためには非接触構造である
ことが８沙である。

最近、アモルファス磁性合金の磁気ひずみ特性を利用し
、直接非接触でトルクを検出するトルクセンサが提案き
れている（　’Ｍ、気学会−７ダネティノクス研究会貝
料Ｍ）＼Ｇ−８１−７１）。

これは、大きな磁気ひずみ特性を有するアモルファス磁
性薄帯を回転軸に壱いて１４１定し、トルクに伴う回転
軸のひずみ応力を、磁気歪みに伴うアモルファス合金の
磁気特性の変化を検出するこみによりトルクを非接触で
検出するものである。

このトルクセンサを第１図に従って更に詳しく説明する
３、第１図９Ｉ１１：アモルファス磁１斗名釜の？＋￥
　”ｉｔ：’から形成された環状磁芯であり、この環状
磁芯１（・（は、七の周方向２（で対して角度θの何１
き方向ｊ（誘導磁・〉を異方７’ｊＨＫｕ　　：３が付
与されて回転軸２に昏；１″１１シて固定さｔしている
。説明を簡単にするため（で、θ＞　４５０　、飽和磁
歪定数λ５．〉Ｏと仮Ｗする。回１（（へ僧１１４にト
ルり５を印加すると、■には＋ｔ１５０の方向に張力ａ
が、−・１５°の方向に（ｄ圧縮応カーａが加わり、磁
気ひずみ効果Ｖこより訪導磁気異方ｉ生Ｋｕ“＝３λｓ
−ａが＋１５°方向に誘導される。その結果Ｋｔ＋’　
七Ｋｕ　　の合成、として誘導磁気真気異方性ばに、ｕ
（５−＼変（ヒする。

一般と、１１８性体の透磁率は励磁方向に対する超、・
！ｉ磁気異方・注の方向によって変化するから、第１図
に示す如く、回転軸に加えられたトルクによ−］てアモ
ルファス磁性合金薄帯の環状磁芯の誘導磁気異方性が変
化するようにすれば、この環状磁芯の周囲に近Ｊ〆して
検出コイルを配設し、検出回路で透磁率の変化を′電圧
の変化として出力することによって、トルクを検出する
ことができる。

上記トルクセンサにおいては、詩へ９．磁気異方性Ｋｕ
’　３を付６ルておく必をが、ン）るが、その具体＋’
ｉ’Ｊな方法としては回転軸の径に合わせ一〇アモルフ
ァス磁性合金薄帝の」ｉｔ、（伏磁芯を作・視し、熱射
ｊ！ｆ！　して内部応力を除去した後、これを前記回転
１１１１１Ｉに巻回して軸にねｌ〕りを与えた状態で接
”Ａ’ｊ　Ｌ、軸のｉｗじりをもどすきいう方法が知ら
れている。（′市気学会マグネティノクスイυｆ　５Ｐ
会資＄；１．　ＭＡＯ−８１−７１）。

しかしながら、と（θ方法は予め／ヤフトの匝知合わせ
たｊ来状磁芯を作製−ｊ−る必９があること、回・艇軸
にねじ、シを与える８吸があることなど工程が繁雑にな
るという欠点かあった。

これに対しで、本発明者ら（・オアモルファスイ商）」
−合金薄帯に予め誘祷呟気Ｒ方性を付与した後、８げ記
薄帝を回転軸に巻いて１１１ｊＪ定するという方法を兄
出し、先に出−４した。この具体的な方法の１つとして
は、アモルファス磁性合金前帯の長手方向に対しである
角度θを持つ方向に外部から直流磁場を印加した一ｆ−
１加熱する方法であるっ本発明者らは（・ｎ々のアモル
ファスｔｄｉ性合金に夕・Ｊして、上記磁場中熱処理を
施して誘導磁気異方性をイづ勺したきころ、合金刊成に
よりその大きざがかなり変化することをＡ、出した。

「発ｃ男の目１１勺」 本発明（ｄ磁嚇中熱射３’ｌｌにより大きな誘導磁気異
方性を付与［７得るアモルファス磁・註合金ｔ−見い出
し、容易に２・っ検出、出力の大きなトルクセンサを提
供することを目的さするものである。

し発明の概彎９ 不発（す１渚らは士述したトルクセンサに用いられ’＋
　Ｔ　モ／Ｌ、〕ｆスイ１ノ≦仕合金として各、陳アモ
ルファス磁性什金について鋭意研究を行なった結果、下
Ｂ己合金ポ１↓成から成るアモルファス磁性合金を用い
れげ」―記目的を達成できることを見出した。すなわち
、本う６明のトルクセンサは原子％表示で、（Ｊ’ｅ＋
　−；＋　−ｈ　Ｍａｉｖｆ’ｂ　）ｚ　Ｓｉ　ｘ　Ｂ
ｙ〔但し、〜にＣＯ千だけＮｉの少くとも１批、Ｍ’　
＝　Ｔ　ｉ　、Ｚｒ　、Ｈｆ、　Ｖ、Ｎｂ　、Ｔａ、Ｃ
ｒ　、Ｍｏ　、Ｗ、Ｍｎ、　Ｒｅ　。

Ｒｕ、Ｒ，ｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、
Ｚｎ、、Ａ）。

（＋ａ　、　Ｉｎ　、Ｇｅ　、　Ｓｎ　、Ｐｂ、Ｓｂ、
　Ｂｉ　、Ｙ、希土類金属のうちから選択される少くと
も１ 種、 Ｍ−歯の場合　　０１９已０４ ？’（＝　　Ｃｕ　　の　’：）Ａ　８　　　　　　０
．１　　Ｓ、　ａ　　：壬−０８０Ｓ　ｌ〕≦０１．５ Ｑ　＜ｘ≦”’　　＋　　４＜ｙ＜３５Ｘ　＋’／　十
ｚ二］（１０〕 にて表わされるアモルファス磁性合金を用いたものであ
る。ここで１ＮＩは誘導磁気異方性の大きな１直がイυ
られるた１つの必須成分であるが、ぞのイ１１１が４＼
Ｉ　＝　Ｎｉ　ｔ：Ｑ　塾舎　ａく０．Ｊ　またけａ＞
Ｑ、４ではその１′直が小σくイ１゛効でなく、ｉ’ｖ
Ｉ　＝　Ｃｏの流台　２　＜　０．　］斗たはａ＞０．
８ではそのＩ：ｆｊが小ざく南“効でない。１〜・１′
はアモルファス合金の結目１．化渦度を上昇させ、熱安
定性を１ｂ］上させるとともに熱彰叛係数の大きさを調
整することが出来、回転ノヤフト材のＰＡ膨張係数の大
きさに合わせることが出来、信頓性の商いトルクセンサ
を得ることに有効な元素であるが、その大きさが１）　
：；　Ｑ、Ｉ５を越えるとアモルファス化することが困
難になる。Ｓ＋は結晶化温度を上テ１．ざのるの（メζ
、ＪＪ栄のある元素であるが、−その官有率を１７．　
ｉ部面ｉ　ｉ＋ｉｉ　Ｖこｌ沢定し／”このにＪ、Ｘが
廁を越えるとアモルファス合金の製造が困チＷになるた
めである。寸、！ね、１３（ｒまアモルファス合金の製
造に不６Ｊ火の元素であるが、−そ−の含イイ率を上記
範囲に限定したのばｙが・１未満および、３５を超える
とアモルクア；く合金の製］貨が１・ｉ・ｉ　ｍｉＰ’
ｉＣＩ（る／このである。

不発明に用いられるアモルファス磁１生合金薄帯の板厚
（ｒＪ、ｉ’ｔ’ｉい力が良く、平均の板厚（重量と比
重から求めた板）凄／）として２（ｌμｎ−１以−ドで
あることが好１１〜い。こｉｔ　（づ：、板厚がａＪμ
【ηを超えると、アモルファス１１磁性合金薄帯と検出
すべきトルクを発生する回転１ＩＱ１＋との接后が充分
でなくなシ、トルクを正しく逆出することが困員ｉ［と
なるためである。

１］光明の実姉例］ 以下、本発明を実施例に基弓いて説ツ」する。

’；１４　ｈ但例］〜１４お支び比較例１〜３として第
１表（／Ｃ／）りすｆ１］成の各アモルファス磁性合金
のへｑ帯を単「ノール法金用いて作製し７た。得られた
博弗の幅は約１０ｔｔ＋ｍ、平均の板厚は約１８μ【ｎ
であっノζ。これらのアモルファス磁・１′土合金（て
ついて、値場甲熱処理を行い、訪導蜂気異方性定故Ｊ（
ＩＪ金求め／こＯ１伽の丞め方として１ｄ、長さ１０ｃ
ｍの上ｉ己の各アモルファス合金の長さ方向お」：びｒ
ｌＪ方向（／（磁」易をがけ−Ｃ熱熱射１１ノしその磁
化曲１１４）を（則′）ｔし５て、第２１ｉｉｉ）に模
テい灼に／Ｊぐすように、・■」豊川（ｌこ涙げＺ７２
つの磁化面線（長手方向に磁場（す、１１〕刀向に磁Ｊ
易■）が囲むｕｎｉ　ＡＡからＫｕを？）、出した。こ
れらの；ｊ′ｌｌｌ果金第１♂モに併記する０ また、上５己各種アモルファス磁性合金の熱＃張係数−
を引張ツノ［１１式の熱膨張に１°ＩＩ″用いて測雉し
、だ〇結果を同じく第１衣に示しプｃ。

以　　上　　余　　白 図ｄ′ｄ矛尋磁気異方性を不める方法をン廖した概略図
０（ｆゴか１名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 磁歪を有する磁性金属薄帯を回転軸に同定し、該回転軸
   に０口えられたトルクによ、り前記磁性金属薄帯の磁気
   特性が変化することを利用してトルりの非接触検出を行
   うトルクセンサにおいて、前記磁性金属として、 （Ｆｅ、−３１，Ｍ’ｈ）ｚ　５ｉｘＢｙ〔但し、ｒ〜
   イ＝Ｃ０４たはＮＩの少くとも１種、［ｖｌ’　＝　Ｔ
   ｉ　、Ｚｒ、Ｉ−（ｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、
   Ｗ、Ｎｉｎ、Ｒｅ。 ■もｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、ＰＬ、Ａ、ｇ、Ａｕ、Ｃｕ
   、Ｚｎ、Ａｎ。 Ｇａ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｙ、希土
   類金属のうちから選択される少くとも１ 佃、 Ｍ　＝　工＼ＩＩの場合０．１≦ａ＜０．４　　、　　
   Ｍ　＝Ｃｏの場合０．１≦ａ≦０８゜ Ｏ≦　ｂ≦０１５ ０≦Ｘ≦加　、　４≦ｙ≦３５ ｘ　＋ｙ’＋　ｚ　＝　１００　） の組成からなるアモルファス１白１化合金を用いｆ　４
   ｋ（を特徴とするトルク七ン→ノー。