JPS6055681A - トルクセンサ - Google Patents
トルクセンサInfo
- Publication number
- JPS6055681A JPS6055681A JP58164856A JP16485683A JPS6055681A JP S6055681 A JPS6055681 A JP S6055681A JP 58164856 A JP58164856 A JP 58164856A JP 16485683 A JP16485683 A JP 16485683A JP S6055681 A JPS6055681 A JP S6055681A
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- Japan
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- magnetic
- magnetic core
- torque
- substance
- annular
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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】
〔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関す
る。
る。
トルクは回転駆動系の制御を行なう際の基本量の一つで
おる。トルクを精密に検出するためには、その検出機構
が非接触方式であることが必装である。
おる。トルクを精密に検出するためには、その検出機構
が非接触方式であることが必装である。
近年、上述したような非接触方式のトルクセンサとして
アモルファス磁性合金の薄帯を利用したものが提案され
ている（電気学会マグネティ、クス研究会資料ＭＡＧ−
８１−７２）。
アモルファス磁性合金の薄帯を利用したものが提案され
ている（電気学会マグネティ、クス研究会資料ＭＡＧ−
８１−７２）。
このトルクセンサの概略構成は第１図に示すようなもの
である。図中１はトルクを検出すべき回転軸、すなわち
トルク伝達軸であり、このトルク伝達軸１にはアモルフ
ァス磁性合金から形成された環状磁心２が巻回されて固
定されている。この環状磁心２には予めその周方向３に
対して角度θの傾き方向ＫｉＩ導磁導磁気性方性’４が
付与されている。なお、前記環状磁心２の周囲には飼え
ば図”示しない検出コイルが近接して配設されており、
更にこの検出コイルは図示しない検出回路に接続されて
いる。
である。図中１はトルクを検出すべき回転軸、すなわち
トルク伝達軸であり、このトルク伝達軸１にはアモルフ
ァス磁性合金から形成された環状磁心２が巻回されて固
定されている。この環状磁心２には予めその周方向３に
対して角度θの傾き方向ＫｉＩ導磁導磁気性方性’４が
付与されている。なお、前記環状磁心２の周囲には飼え
ば図”示しない検出コイルが近接して配設されており、
更にこの検出コイルは図示しない検出回路に接続されて
いる。
上記トルクセンナの原理を概略的に説明する。
ここで、説明を簡単にするためにθ〉４５°、飽和磁歪
定数λ８〉Ｏとする。いま、トルク伝達軸１にトルク５
が加わると、トルク伝達軸Ｊに発生したひずみ応力が環
状磁心２に伝達され、環状磁心２には＋４５”の方向に
張力σが、−４５゜の方向に圧縮応力−σがそれぞれ発
生する。これに伴い、環状磁心２には磁気ひずみ効果に
より＋４５°方向に誘導磁気異方性Ｋｕ’６（＝ａλ、
・σ）が誘導される。この結果、Ｋｕ’とＫｕ’の合成
として誘導磁気異方性１ｊＫｕ７へ変化する。一般に、
磁性体の透磁率は励磁方向に対する誘導磁気異方性の方
向によって変化する。したがって、環状磁心２の６導磁
気異方性の方向の変化に伴う透磁率の変化を、例えば検
出コイル及びこれに接続された検出回路により電圧の変
化として測定することができ、その値からトルク伝達軸
１に加えられたトルク５を検出することができる。
定数λ８〉Ｏとする。いま、トルク伝達軸１にトルク５
が加わると、トルク伝達軸Ｊに発生したひずみ応力が環
状磁心２に伝達され、環状磁心２には＋４５”の方向に
張力σが、−４５゜の方向に圧縮応力−σがそれぞれ発
生する。これに伴い、環状磁心２には磁気ひずみ効果に
より＋４５°方向に誘導磁気異方性Ｋｕ’６（＝ａλ、
・σ）が誘導される。この結果、Ｋｕ’とＫｕ’の合成
として誘導磁気異方性１ｊＫｕ７へ変化する。一般に、
磁性体の透磁率は励磁方向に対する誘導磁気異方性の方
向によって変化する。したがって、環状磁心２の６導磁
気異方性の方向の変化に伴う透磁率の変化を、例えば検
出コイル及びこれに接続された検出回路により電圧の変
化として測定することができ、その値からトルク伝達軸
１に加えられたトルク５を検出することができる。
なお、上記トルクセンサの貌明では環状磁心を構成する
磁性体としてアモルファス磁性合金音用いた場合につい
て述べたが、これに限らず軟質磁性を示すものであれば
、例えばｉ４−マロイ（Ｆ・−Ｎ１合金）、センダスト
（Ｆ・−Ａｔ−８ｉｍ）、Ｆｅ−８１合金など池の磁性
体を用いることができる。
磁性体としてアモルファス磁性合金音用いた場合につい
て述べたが、これに限らず軟質磁性を示すものであれば
、例えばｉ４−マロイ（Ｆ・−Ｎ１合金）、センダスト
（Ｆ・−Ａｔ−８ｉｍ）、Ｆｅ−８１合金など池の磁性
体を用いることができる。
上述した透磁率の変化の検出機構としては第２図（ａ）
及び（ｂ）に示すようなものが知られている。
及び（ｂ）に示すようなものが知られている。
第２図（、）は中空のトルク伝達軸１１に磁性金属薄帯
の環状磁心１２を固定し、ソレノイドコイル１３ｆ用い
て環状磁心Ｊ２の周方向に励磁し、さらに検出巻線１４
を巻いて出力を検出するものである。また、同図（ｂ）
はトルク伝達軸１１に磁性金属薄帯の環状磁心１２を固
定し、その外周に巻かれたソレノイドコイル１３′を用
いて環状磁心１２の巾方向に励磁し、さらにその外側に
検出巻線Ｊ ４’を巻いて出力を検出するものである。
の環状磁心１２を固定し、ソレノイドコイル１３ｆ用い
て環状磁心Ｊ２の周方向に励磁し、さらに検出巻線１４
を巻いて出力を検出するものである。また、同図（ｂ）
はトルク伝達軸１１に磁性金属薄帯の環状磁心１２を固
定し、その外周に巻かれたソレノイドコイル１３′を用
いて環状磁心１２の巾方向に励磁し、さらにその外側に
検出巻線Ｊ ４’を巻いて出力を検出するものである。
しかし、このようにソレノイドコイルを用いたものはエ
ンジントルク検出のような複雑がっ狭空間の回転軸トル
クを検出する場合、コイルを巻く作業が繁雑である等実
用上の問題が多い。
ンジントルク検出のような複雑がっ狭空間の回転軸トル
クを検出する場合、コイルを巻く作業が繁雑である等実
用上の問題が多い。
そこで、例えば第３図に示すようなソレノイドコイルの
代わりに磁心を用いたエンジントルク用の検出装置が知
られている。すなわち、トルク伝達軸２１に磁性金属薄
帯の環状磁心２２を固定し、この環状磁心２２上に磁心
２３を非接触状態で固定し、これに励磁コイル２４及び
検出コイル２５を巻いて出力を得るものである。
代わりに磁心を用いたエンジントルク用の検出装置が知
られている。すなわち、トルク伝達軸２１に磁性金属薄
帯の環状磁心２２を固定し、この環状磁心２２上に磁心
２３を非接触状態で固定し、これに励磁コイル２４及び
検出コイル２５を巻いて出力を得るものである。
なお、図中の太線矢印Ｂは磁束を示す。このように磁心
を用いればソレノイドコイルｔ−用いた場合のような問
題は生じない。
を用いればソレノイドコイルｔ−用いた場合のような問
題は生じない。
ところで、従来、上記磁心材料としてはＦ・−Ｎ１合金
（）ｔ−マロイ）が用いられている。
（）ｔ−マロイ）が用いられている。
しかし、パーマロイは応力に対する磁気特性の変化が大
きく、磁心製造中あるいは巻線工程中に磁気特性が劣化
し、所定の出力が得られないなど信頼性に開路があった
。また、高周波における透磁率が小さく、高周波動作に
対しては充分な出力が得られないという問題もあった。
きく、磁心製造中あるいは巻線工程中に磁気特性が劣化
し、所定の出力が得られないなど信頼性に開路があった
。また、高周波における透磁率が小さく、高周波動作に
対しては充分な出力が得られないという問題もあった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、大きな
出力を安定して得ることができるトルクセンサを提供し
ようとするものである。
出力を安定して得ることができるトルクセンサを提供し
ようとするものである。
本発明のトルクセンサは、磁性金属薄帯の磁５−
負特性の変化を酸化物磁性体からなる磁心を用いて検出
することを特徴とするものである。
することを特徴とするものである。
一般に励磁方向におけるインダクタンス変化に基づく出
力電圧の変化は次式で表わされる。
力電圧の変化は次式で表わされる。
ΔＥ＝２πｆψＮ−ΔＢ−ＡＸＩＯ″″８Ｎ：巻線数、
ΔＢ二トルク印加による磁束変化、Ａ：磁性体断面積、
ｆ：励振周波数 すなわち、出力電圧ΔＥは励振周波数ｆに比例して増大
する。
ΔＢ二トルク印加による磁束変化、Ａ：磁性体断面積、
ｆ：励振周波数 すなわち、出力電圧ΔＥは励振周波数ｆに比例して増大
する。
酸化物磁性体は一般に高周波領域での高透磁率、低鉄損
、低保磁力など優れた軟質磁気特性を示すことが知られ
ているので、酸化物磁性体からなる磁心を用いれば大き
な出力電圧を安定して得ることができる。したがって、
検出感度を大幅に改善することができ、ひいてはトルク
センサの小型化、高精度化を達成することができる。
、低保磁力など優れた軟質磁気特性を示すことが知られ
ているので、酸化物磁性体からなる磁心を用いれば大き
な出力電圧を安定して得ることができる。したがって、
検出感度を大幅に改善することができ、ひいてはトルク
センサの小型化、高精度化を達成することができる。
本発明における酸化物磁性体としては大きな透磁率が得
られるＭｕ−Ｚｎｎ系フシイ）、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライ
ト等が望ましい。
られるＭｕ−Ｚｎｎ系フシイ）、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライ
ト等が望ましい。
６一
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例を第４図を参照して説明する。
図中３１はトルク伝達軸であり、このトルク伝達軸３Ｊ
には磁歪の大きい非晶質合金薄帯からなる環状磁心３２
が巻回されて固定されている。この環状磁心３２上には
１ｍｍのギャップを保ってＵ型の磁心３３が固定されて
いる。この磁心３３は２３．７モル％ＺｎＯ，２３，８
モルチＭｎ０１５２．５モｎ、 ％ Ｆｅ１２．からな
るＭｎ −Ｚ ｎ系フェライトで形成されている。また
、この磁心Ｓ３にｔよ巻Ｉｖｉ１３４が施されている。
には磁歪の大きい非晶質合金薄帯からなる環状磁心３２
が巻回されて固定されている。この環状磁心３２上には
１ｍｍのギャップを保ってＵ型の磁心３３が固定されて
いる。この磁心３３は２３．７モル％ＺｎＯ，２３，８
モルチＭｎ０１５２．５モｎ、 ％ Ｆｅ１２．からな
るＭｎ −Ｚ ｎ系フェライトで形成されている。また
、この磁心Ｓ３にｔよ巻Ｉｖｉ１３４が施されている。
この巻線Ｓ４に１００ｋＨｚの交流を印加してトルクを
測定し友、また、上記実施例の磁心３３と同一大きさの
パーマロイからなる磁心を用い、同様にトルクを測定し
た。この時のトルクに対する出力電力特性を第５図に示
す。
測定し友、また、上記実施例の磁心３３と同一大きさの
パーマロイからなる磁心を用い、同様にトルクを測定し
た。この時のトルクに対する出力電力特性を第５図に示
す。
第５図から明らかなようにＭｎ−Ｚｎ系フェライトから
なる磁心を用いた場合（曲線ａ）の方がパーマロイから
なる磁心を用いた場合（曲線ｂ）よりも大きな出力電圧
が得られることがわかる。
なる磁心を用いた場合（曲線ａ）の方がパーマロイから
なる磁心を用いた場合（曲線ｂ）よりも大きな出力電圧
が得られることがわかる。
なお、上記実施例ではＵ型の磁心としてＭｎ−Ｚｎ系フ
ェライトからなるものを用いたが、これに限らすＮｉ−
Ｚｎ系フェライト等他の酸化物磁性体からなる磁心を用
いた場合にも、ノクーマロイからなる磁心を用いた場合
よりも大きな出力電圧が得られることが確認された。
ェライトからなるものを用いたが、これに限らすＮｉ−
Ｚｎ系フェライト等他の酸化物磁性体からなる磁心を用
いた場合にも、ノクーマロイからなる磁心を用いた場合
よりも大きな出力電圧が得られることが確認された。
以上詳述した如く本発明によれば、大きなトルクを安定
して検出し得るトルクセンサを提供でき、ひいてはトル
クセンサの小型化、高精度化を達成できる等実用上顕著
な効果を奏するものでおる。
して検出し得るトルクセンサを提供でき、ひいてはトル
クセンサの小型化、高精度化を達成できる等実用上顕著
な効果を奏するものでおる。
第１図は非接触方式のトルクセンナの原理図、第２図（
ａ） ｌ （ｂ）及び第３図はそれぞれ従来のトルクセ
ンサの構成図、第４図は本発明の実施例におけるトルク
センナの構成図、第５図は従来及び本発明の実施例のト
ルクセンサのトルク検出特性図である。 ３１・・・トルク伝達軸、３２・・・環状磁心、３３・
・・（Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト）磁心、３４・・・巻線
。 出願人代理人 弁理士 鈴江 武 彦 ９− 第３図 第４図 第５図 寸 トルク（ｋｇ・ｍ）
ａ） ｌ （ｂ）及び第３図はそれぞれ従来のトルクセ
ンサの構成図、第４図は本発明の実施例におけるトルク
センナの構成図、第５図は従来及び本発明の実施例のト
ルクセンサのトルク検出特性図である。 ３１・・・トルク伝達軸、３２・・・環状磁心、３３・
・・（Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト）磁心、３４・・・巻線
。 出願人代理人 弁理士 鈴江 武 彦 ９− 第３図 第４図 第５図 寸 トルク（ｋｇ・ｍ）
Claims (1)
- 磁歪を有する磁性金属の薄帯をトルク伝達軸に巻いて固
定し、該軸に加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クの非接触検
出を行うトルクセンサにおいて、酸化物磁性体からなる
磁心を用いて前記磁性金属薄帯の磁気特性の変化の検出
を行うことを特徴とするトルクセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58164856A JPS6055681A (ja) | 1983-09-07 | 1983-09-07 | トルクセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58164856A JPS6055681A (ja) | 1983-09-07 | 1983-09-07 | トルクセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6055681A true JPS6055681A (ja) | 1985-03-30 |
Family
ID=15801210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58164856A Pending JPS6055681A (ja) | 1983-09-07 | 1983-09-07 | トルクセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6055681A (ja) |
-
1983
- 1983-09-07 JP JP58164856A patent/JPS6055681A/ja active Pending
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