JPS5943323A - トルク検出装置 - Google Patents
トルク検出装置Info
- Publication number
- JPS5943323A JPS5943323A JP57154996A JP15499682A JPS5943323A JP S5943323 A JPS5943323 A JP S5943323A JP 57154996 A JP57154996 A JP 57154996A JP 15499682 A JP15499682 A JP 15499682A JP S5943323 A JPS5943323 A JP S5943323A
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- JP
- Japan
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- magnetic
- torque
- shaft
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- magnetic pole
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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
- G01L3/102—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 involving magnetostrictive 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
- G01L3/101—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
- G01L3/105—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 involving inductive means
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (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】
本発明はパワーステアリングの操舵トルク検出器、エン
ジンの出力トルク検出器、その他変速機の出力トルク検
出器として用いるトルク検出装置に関するものである。
ジンの出力トルク検出器、その他変速機の出力トルク検
出器として用いるトルク検出装置に関するものである。
トルク検出装置は従来より種々の型式のものが知られて
おり、例えば特公昭31−942号公報、特開昭51−
60580号公報及び特開昭51−129276号公報
に記載された型式のものがある。これら公報に記載のト
ルク検出装置はいずれも、一対のU字形磁芯を一体化し
て構成した十字交差形磁芯を具え、一方のU字形磁芯に
励磁コイルを、又他方のU字型磁芯に検出コイルを夫々
設け、伝達トルクに応じた軸の捩れにより上記励磁コイ
ルから軸表面を経て上記検出コイルに向う磁束が軸表面
においてバランスをくずされるのを利用し、くずれた磁
束分で検出コイルに誘導起動力を励起せしめることによ
りこれをもって軸トルクを検出するものである。
おり、例えば特公昭31−942号公報、特開昭51−
60580号公報及び特開昭51−129276号公報
に記載された型式のものがある。これら公報に記載のト
ルク検出装置はいずれも、一対のU字形磁芯を一体化し
て構成した十字交差形磁芯を具え、一方のU字形磁芯に
励磁コイルを、又他方のU字型磁芯に検出コイルを夫々
設け、伝達トルクに応じた軸の捩れにより上記励磁コイ
ルから軸表面を経て上記検出コイルに向う磁束が軸表面
においてバランスをくずされるのを利用し、くずれた磁
束分で検出コイルに誘導起動力を励起せしめることによ
りこれをもって軸トルクを検出するものである。
しかし、かかる従来のトルク検出装置においては、U字
形磁芯の各磁極面と軸外周面との間の隙間が軸の製造誤
差やトルク伝達中に不可避な軸の撓み等により変化する
と、上記隙間を通って軸表面に流れる磁束密度も変って
しまい、同じトルクに対しても検出コイルの出力が異な
り、トルク検出誤差を生ずる。
形磁芯の各磁極面と軸外周面との間の隙間が軸の製造誤
差やトルク伝達中に不可避な軸の撓み等により変化する
と、上記隙間を通って軸表面に流れる磁束密度も変って
しまい、同じトルクに対しても検出コイルの出力が異な
り、トルク検出誤差を生ずる。
これがため、特開昭51−60580号公報及び特開昭
51−129276号公報に示されているような補正手
段、即ち上記隙間を検出し、その変化で検出コイルの出
力を補正する手段が上記トルク検出装置には必要となり
、高価であったし、これによってもなお、隙間検出手段
の取付精度がトルク検出精度に関与することから、十分
な精度を確保し難いのが実情であった。
51−129276号公報に示されているような補正手
段、即ち上記隙間を検出し、その変化で検出コイルの出
力を補正する手段が上記トルク検出装置には必要となり
、高価であったし、これによってもなお、隙間検出手段
の取付精度がトルク検出精度に関与することから、十分
な精度を確保し難いのが実情であった。
他方、中心に1本、これを取巻くよう4本、合計5本の
脚部を持った磁芯を具え、中心脚部に励磁コイルを、又
他の4本の脚部に夫々検出コイルを巻装したトルク検出
装置も提案されている。しかしかかる磁芯は、鋳物で一
体に造る場合、鋳造後熱歪を均等にするため焼鈍しが不
可欠であることとも相俟って著しく高価になり、とても
採用できないことから、硅素鋼板等で4本の脚部を持つ
磁芯本体を先ずプレス成形し、その中心部に中心脚部を
溶接により後付けするしかなかった。しかして、後者の
方法で造った磁芯は中心脚部の接合部が対をなす脚部に
対して磁気特性上のアンバランスを生ずるのを避けられ
ず、この点でトルク検出精度の低下を否めないものであ
った。
脚部を持った磁芯を具え、中心脚部に励磁コイルを、又
他の4本の脚部に夫々検出コイルを巻装したトルク検出
装置も提案されている。しかしかかる磁芯は、鋳物で一
体に造る場合、鋳造後熱歪を均等にするため焼鈍しが不
可欠であることとも相俟って著しく高価になり、とても
採用できないことから、硅素鋼板等で4本の脚部を持つ
磁芯本体を先ずプレス成形し、その中心部に中心脚部を
溶接により後付けするしかなかった。しかして、後者の
方法で造った磁芯は中心脚部の接合部が対をなす脚部に
対して磁気特性上のアンバランスを生ずるのを避けられ
ず、この点でトルク検出精度の低下を否めないものであ
った。
本発明は、磁芯を三叉形状にし、その3個の磁極端面が
夫々トルク伝達物体の外面に一定の隙間を持って対向す
るよう三叉形磁心を設け、又当該磁芯の1個の磁極に励
磁コイルを、又残りの2個の磁極に夫々検出コイルを巻
装し、これら検出コイルの出力を入力して前記物体に加
わるトルクを検出する電気回路を設けることによってト
ルクを検出するように構成すれば、トルク伝達物体と各
磁極端面との間の隙間が変化しても、トルク検出精度が
これによる影響を受けず、高く保たれて前記の問題を解
決し得るとの観点から、この着想を具体化したトルク検
出装置を提供しようとするものである。
夫々トルク伝達物体の外面に一定の隙間を持って対向す
るよう三叉形磁心を設け、又当該磁芯の1個の磁極に励
磁コイルを、又残りの2個の磁極に夫々検出コイルを巻
装し、これら検出コイルの出力を入力して前記物体に加
わるトルクを検出する電気回路を設けることによってト
ルクを検出するように構成すれば、トルク伝達物体と各
磁極端面との間の隙間が変化しても、トルク検出精度が
これによる影響を受けず、高く保たれて前記の問題を解
決し得るとの観点から、この着想を具体化したトルク検
出装置を提供しようとするものである。
以下、図示の実施例により本発明を詳細に説明する。
第1図は本発明トルク検出装置の一実施例で、図中1は
トルク伝達物体としての軸を示し、本例装置はこの軸1
の伝達トルクを検出するのに用いる構成とする。
トルク伝達物体としての軸を示し、本例装置はこの軸1
の伝達トルクを検出するのに用いる構成とする。
本発明においては、三叉形磁芯2をで設け、これを例え
ば硅素鋼板等の磁性薄板による積層構造又はソフトフェ
ライトのプレス成形になる一体構造とする。磁芯2は軸
1の外周面に向う3個の互に平行な磁極2a、2b、2
cを有し、これら各磁極の端面は軸1の外周面に一定の
隙間を持って対向させる。そして、1個の磁極2aに励
磁コイル3を巻装すると共に、残りの2個の磁極2b、
2cに夫々検出コイル4、5を巻装し、励磁コイル3は
交流電源6に接続し、検出コイル4、5は夫々リード線
7、8に接続する。
ば硅素鋼板等の磁性薄板による積層構造又はソフトフェ
ライトのプレス成形になる一体構造とする。磁芯2は軸
1の外周面に向う3個の互に平行な磁極2a、2b、2
cを有し、これら各磁極の端面は軸1の外周面に一定の
隙間を持って対向させる。そして、1個の磁極2aに励
磁コイル3を巻装すると共に、残りの2個の磁極2b、
2cに夫々検出コイル4、5を巻装し、励磁コイル3は
交流電源6に接続し、検出コイル4、5は夫々リード線
7、8に接続する。
又、軸1の外周面と対向する各磁極2a、2b、2cの
端面は軸1の外周面に沿うよう筒形にに彎曲させ、これ
により各磁極端面がその全面に亘り軸1との間に上記の
隙間を持つようにする。そして、励磁コイル3を巻装し
た磁極2aの端面から検出コイル4、5を巻装した磁極
2b、2cの端面に至る距離が夫々等しく、磁極2aの
端面から磁極2b、2cの端面相互を結ぶ線上に下した
垂線が軸1の軸線方向(トルク軸線方向)に延在するよ
う三叉形磁芯2を構成配置する。なお、磁極2b、2c
の端面間距離は軸1の材料の磁歪効果の大小により任意
に決定することができる。
端面は軸1の外周面に沿うよう筒形にに彎曲させ、これ
により各磁極端面がその全面に亘り軸1との間に上記の
隙間を持つようにする。そして、励磁コイル3を巻装し
た磁極2aの端面から検出コイル4、5を巻装した磁極
2b、2cの端面に至る距離が夫々等しく、磁極2aの
端面から磁極2b、2cの端面相互を結ぶ線上に下した
垂線が軸1の軸線方向(トルク軸線方向)に延在するよ
う三叉形磁芯2を構成配置する。なお、磁極2b、2c
の端面間距離は軸1の材料の磁歪効果の大小により任意
に決定することができる。
磁極2a、2b、2cの断面形状を図示例では矩形断面
形状としたが、この形状は円形断面形状、三角断面形状
又はその他の多角形断面形状等それ以外の断面形状にで
きるし、磁芯2の全体形状も前記の条件を満足すれば任
意に変更可能である。
形状としたが、この形状は円形断面形状、三角断面形状
又はその他の多角形断面形状等それ以外の断面形状にで
きるし、磁芯2の全体形状も前記の条件を満足すれば任
意に変更可能である。
上述の構成において、励磁コイル3は交流電源6からの
電力を受けて交流磁束を発生し、この交流磁束は磁極2
aから軸1の外周面、磁極2b、軸1の外周面を経て磁
極2aに戻る閉磁路と、磁極2aから軸1の外周面、磁
極2c、軸1の外周面を経て磁極2aに戻る閉磁路とを
形成して、磁極2b、2c上の検出コイル4、5に夫々
誘導起電力を発生する。
電力を受けて交流磁束を発生し、この交流磁束は磁極2
aから軸1の外周面、磁極2b、軸1の外周面を経て磁
極2aに戻る閉磁路と、磁極2aから軸1の外周面、磁
極2c、軸1の外周面を経て磁極2aに戻る閉磁路とを
形成して、磁極2b、2c上の検出コイル4、5に夫々
誘導起電力を発生する。
ところで、軸1がトルクを伝達していない状態では、第
2図(a)に示す如く磁極2aと磁極2b、2cとの間
における磁束密度φ1、φ2が夫々等しく、検出コイル
4、5の誘導起電力が同レベルである。しかして、軸1
がトルクを伝達している状態では、軸1の外周面にその
軸線方向に対し±45°の方向に夫々引張応力と圧縮応
力が作用し、軸1が例えば第2図(b)に示す如く矢a
の方向にトルク伝達を行なっている場合につき述べると
、軸1の外周面は同図中+σで示す引張応力及び−σで
示す圧縮応力を夫々受ける。従って、磁極2a、2b間
の軸1の外周面は引張応力+σを受けて逆磁歪効果によ
り透磁率を増加され、磁極2a、2c間の軸1の外周面
は圧縮応力−σを受けて透磁率を低下される。これがた
め、軸1の当該トルク伝達中、磁極2a、2b間に形成
される閉磁路の磁気抵抗が減少し、第2図(b)に示す
如く磁束密度が第2図(a)中のφ1からトルクに応じ
たφ1′へと増大して検出コイル4の誘導起電力を増大
させる。同時に磁極2a、2c間に形成される閉磁路の
磁気抵抗は増大し、第2図中(b)に示す如く磁束密度
が第2図(a)中のφ2からトルクに応じたφ2′へと
減少して検出コイル5の誘導起電力を減少させる。
2図(a)に示す如く磁極2aと磁極2b、2cとの間
における磁束密度φ1、φ2が夫々等しく、検出コイル
4、5の誘導起電力が同レベルである。しかして、軸1
がトルクを伝達している状態では、軸1の外周面にその
軸線方向に対し±45°の方向に夫々引張応力と圧縮応
力が作用し、軸1が例えば第2図(b)に示す如く矢a
の方向にトルク伝達を行なっている場合につき述べると
、軸1の外周面は同図中+σで示す引張応力及び−σで
示す圧縮応力を夫々受ける。従って、磁極2a、2b間
の軸1の外周面は引張応力+σを受けて逆磁歪効果によ
り透磁率を増加され、磁極2a、2c間の軸1の外周面
は圧縮応力−σを受けて透磁率を低下される。これがた
め、軸1の当該トルク伝達中、磁極2a、2b間に形成
される閉磁路の磁気抵抗が減少し、第2図(b)に示す
如く磁束密度が第2図(a)中のφ1からトルクに応じ
たφ1′へと増大して検出コイル4の誘導起電力を増大
させる。同時に磁極2a、2c間に形成される閉磁路の
磁気抵抗は増大し、第2図中(b)に示す如く磁束密度
が第2図(a)中のφ2からトルクに応じたφ2′へと
減少して検出コイル5の誘導起電力を減少させる。
ここで、両検出コイル4、5の誘導起電力の差が軸1の
伝達トルクに対応し、又両者の和が磁束密度の総計φ1
+φ2=φ1′+φ2′に対応するため、これら和値と
差値との比を求めれば、これが各磁極2a、2b、2c
と軸1との隙間のトルク伝達中の振動等により生起され
る変動に起因した磁束密度の変動による誤差を除去した
トルク検出値を表わすこととなる。
伝達トルクに対応し、又両者の和が磁束密度の総計φ1
+φ2=φ1′+φ2′に対応するため、これら和値と
差値との比を求めれば、これが各磁極2a、2b、2c
と軸1との隙間のトルク伝達中の振動等により生起され
る変動に起因した磁束密度の変動による誤差を除去した
トルク検出値を表わすこととなる。
かかる誘導起電力の演算処理を行なうため本発明におい
ては、例えば第3図に示す電気回路を用いる。この電気
回路は検出コイル4、5からリード線7、8を経て取出
した誘導起電力を夫々、先ず整流器9、10によりアナ
ログ電圧(電流)値に変更し、次でこれらアナログ信号
を減算器11により減算して両者の差値を演算すると共
に、加算器12により加算して両者の和値を演算し、更
に割算器13によりこれら和値及び差値の比に求めた後
、フィルタ回路14によりノイズを除去して、上記の比
に関する信号Voutを出力するものである。
ては、例えば第3図に示す電気回路を用いる。この電気
回路は検出コイル4、5からリード線7、8を経て取出
した誘導起電力を夫々、先ず整流器9、10によりアナ
ログ電圧(電流)値に変更し、次でこれらアナログ信号
を減算器11により減算して両者の差値を演算すると共
に、加算器12により加算して両者の和値を演算し、更
に割算器13によりこれら和値及び差値の比に求めた後
、フィルタ回路14によりノイズを除去して、上記の比
に関する信号Voutを出力するものである。
この出力Voutは軸1の伝達トルクに対し例えば第4
図の如くに変化し、トルクの伝達方向(右又は左)はト
ルク零の時の基準電圧Vsより高いか低いかで判別でき
、又基準電圧Vsに対する出力Vout(電圧)の差が
検出トルクに対応することから、この差を読取って軸1
の伝達トルクを検知することができる。
図の如くに変化し、トルクの伝達方向(右又は左)はト
ルク零の時の基準電圧Vsより高いか低いかで判別でき
、又基準電圧Vsに対する出力Vout(電圧)の差が
検出トルクに対応することから、この差を読取って軸1
の伝達トルクを検知することができる。
かくして本発明トルク検出装置は上述の如く、三叉形磁
芯2をその3個の磁極2a、2b、2cの端面がトルク
伝達物体1の外面に一定の隙間を持って対向するよう設
け、該磁芯2の1個の磁極2aに交流電源6と接続した
励磁コイル3を巻装すると共に、残りの2個の磁極2b
、2cに夫々検出コイル4、5を巻装し、これら検出コ
イルの出力を入力して上記物体1のトルクを検出する電
気回路11〜13を設けたから、三叉形磁芯2を一体構
造で安価に製造し得ると共に、各磁極端面と物体1との
間隙が変化して対応磁極2a、2b間及び2a、2c間
の磁束密度が変動しても、これによる誤差を除去してト
ルクを検出でき、この誤差を補正するような手段を付加
せずとも正確なトルク検出が可能で、安価な構成にてト
ルク検出精度を向上させることができる。
芯2をその3個の磁極2a、2b、2cの端面がトルク
伝達物体1の外面に一定の隙間を持って対向するよう設
け、該磁芯2の1個の磁極2aに交流電源6と接続した
励磁コイル3を巻装すると共に、残りの2個の磁極2b
、2cに夫々検出コイル4、5を巻装し、これら検出コ
イルの出力を入力して上記物体1のトルクを検出する電
気回路11〜13を設けたから、三叉形磁芯2を一体構
造で安価に製造し得ると共に、各磁極端面と物体1との
間隙が変化して対応磁極2a、2b間及び2a、2c間
の磁束密度が変動しても、これによる誤差を除去してト
ルクを検出でき、この誤差を補正するような手段を付加
せずとも正確なトルク検出が可能で、安価な構成にてト
ルク検出精度を向上させることができる。
第1図は本発明トルク検出装置のピックアップに関する
斜視図、 第2図は同じくその作用説明図で、同図(a)はトルク
非伝達状態、同図(b)はトルク伝達状態を夫々示し、 第3図は本発明装置の電気回路を示すブロック線図、 第4図は本発明装置の出力信号特性図である。 1・・・軸(トルク伝達物体)2・・・三叉形磁芯2a
、2b、2c・・・磁極3・・・励磁コイル4、5・・
・検出コイル6・・・交流電源7、8・・・リード線9
、10・・・整流器11・・・減算器12・・・加算器 13・・・割算器14・・・フィルタ。 第2 t’<+ 第:S1女1 第1−」 ト1
斜視図、 第2図は同じくその作用説明図で、同図(a)はトルク
非伝達状態、同図(b)はトルク伝達状態を夫々示し、 第3図は本発明装置の電気回路を示すブロック線図、 第4図は本発明装置の出力信号特性図である。 1・・・軸(トルク伝達物体)2・・・三叉形磁芯2a
、2b、2c・・・磁極3・・・励磁コイル4、5・・
・検出コイル6・・・交流電源7、8・・・リード線9
、10・・・整流器11・・・減算器12・・・加算器 13・・・割算器14・・・フィルタ。 第2 t’<+ 第:S1女1 第1−」 ト1
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、三叉形磁芯をその3個の各磁極端面がトルク伝達物
体の外面に一定の隙間を持って対向するよう設け、該三
叉形磁芯の1個の磁極に交流電源と接続した励磁コイル
を巻装すると共に、残りの2個の磁極に夫々検出コイル
を巻装し、これら検出コイルの出力を入力して前記物体
に加わるトルクを検出する電気回路を設けたことを特徴
とするトルク検出装置。 2、前記1個の磁極の端面から前記残りの2個の磁極の
端面に至る距離が夫々等しく、前記1個の磁極の端面か
ら前記残りの2個の磁極の端面相互を結ぶ線上に下した
垂線がトルク軸線方向に延在するよう前記三叉形磁芯を
構成配置した特許請求の範囲第1項記載のトルク検出装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57154996A JPS5943323A (ja) | 1982-09-06 | 1982-09-06 | トルク検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57154996A JPS5943323A (ja) | 1982-09-06 | 1982-09-06 | トルク検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5943323A true JPS5943323A (ja) | 1984-03-10 |
Family
ID=15596419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57154996A Pending JPS5943323A (ja) | 1982-09-06 | 1982-09-06 | トルク検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5943323A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61138134A (ja) * | 1984-12-10 | 1986-06-25 | Japanese National Railways<Jnr> | 電磁式応力測定器 |
| JPS62203030A (ja) * | 1986-03-03 | 1987-09-07 | Honda Motor Co Ltd | トルクセンサ |
| EP3051265A1 (en) * | 2015-01-29 | 2016-08-03 | Torque and More (TAM) GmbH | Force measurement device |
| CN111148976A (zh) * | 2017-06-12 | 2020-05-12 | 特拉法格股份公司 | 负载测量方法、负载测量装置和负载测量配置 |
| JP2021015018A (ja) * | 2019-07-11 | 2021-02-12 | 多摩川精機株式会社 | トルクセンサのステータ構造 |
| JP2021527825A (ja) * | 2018-06-21 | 2021-10-14 | トラファグ アクツィエンゲゼルシャフトTrafag Ag | 負荷測定装備、この製造方法、及びこれでもって実行可能な負荷測定方法 |
-
1982
- 1982-09-06 JP JP57154996A patent/JPS5943323A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS61138134A (ja) * | 1984-12-10 | 1986-06-25 | Japanese National Railways<Jnr> | 電磁式応力測定器 |
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