JPS6055682A - トルクセンサ - Google Patents
トルクセンサInfo
- Publication number
- JPS6055682A JPS6055682A JP58164857A JP16485783A JPS6055682A JP S6055682 A JPS6055682 A JP S6055682A JP 58164857 A JP58164857 A JP 58164857A JP 16485783 A JP16485783 A JP 16485783A JP S6055682 A JPS6055682 A JP S6055682A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic
- cores
- detection
- winding
- torque
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Measuring Magnetic Variables (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】
〔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
ある。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要である。
ある。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要である。
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６９、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０の傾き方向に誘導磁気異方性Ｋｕ’４が付
与されている。なお、前記環状磁心２の周囲には例えば
図示しない検出コイルが近接して配設されてお〕、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６９、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０の傾き方向に誘導磁気異方性Ｋｕ’４が付
与されている。なお、前記環状磁心２の周囲には例えば
図示しない検出コイルが近接して配設されてお〕、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Ｍｒ、 トルクセンサの＆理を概略的に説明する。
ここで、説ψ］を簡単にするためにθ〉４５°、飽和磁
歪定数λ８〉０とする。い１、トルク伝達軸１にトルク
５が加わると、トルク伝達軸１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Ｑ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
よシ十４５°方向に誘導磁気異方性Ｋｕ“６（＝３λ８
・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ｒｊ：Ｋｕ７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ＦＩ
ｓ４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＃）
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。
歪定数λ８〉０とする。い１、トルク伝達軸１にトルク
５が加わると、トルク伝達軸１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Ｑ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
よシ十４５°方向に誘導磁気異方性Ｋｕ“６（＝３λ８
・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ｒｊ：Ｋｕ７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ＦＩ
ｓ４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＃）
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説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金用いた場合につい
て述べたが、これに限らず軟質磁性を示すものであれば
、例えばパーマロイ（Ｆｅ−Ｎｉ合金）、センダスト（
Ｆｅ−Ａｔ−８ノ合金）Ｆｅ−８１合金金ど他の磁性体
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金用いた場合につい
て述べたが、これに限らず軟質磁性を示すものであれば
、例えばパーマロイ（Ｆｅ−Ｎｉ合金）、センダスト（
Ｆｅ−Ａｔ−８ノ合金）Ｆｅ−８１合金金ど他の磁性体
を用いることができる。
ところで、上述したように磁性金属薄帯からなる環状磁
心の周囲に近接して検出コイル全配設すればトルクの検
出が可能であるが、こうした検出コイル等の検出機構の
構造、配設方法はトルクセンサの性能を左右する重要な
因子となる。
心の周囲に近接して検出コイル全配設すればトルクの検
出が可能であるが、こうした検出コイル等の検出機構の
構造、配設方法はトルクセンサの性能を左右する重要な
因子となる。
従来の検出機構の一例を第２図に示す。図中１１はトル
ク伝達軸であシ、このトルク伝達軸１１には磁性金属薄
帯の環状磁心１２が固定されている。この環状磁心１２
の外周にはソレノイドコイル１３が非接触で配設されて
お如、環状磁心１２の中方向に励磁するようになってい
る。さらに、このソレノイドコイル１３の外周には検出
巻ｉ１！１４が巻かれておシ、出刃を検出するようにな
っている。
ク伝達軸であシ、このトルク伝達軸１１には磁性金属薄
帯の環状磁心１２が固定されている。この環状磁心１２
の外周にはソレノイドコイル１３が非接触で配設されて
お如、環状磁心１２の中方向に励磁するようになってい
る。さらに、このソレノイドコイル１３の外周には検出
巻ｉ１！１４が巻かれておシ、出刃を検出するようにな
っている。
しかしながら、上述した検出機構ではソレノイドコイル
１３を用いて環状磁心１２の巾方向に励磁しているため
形状磁気異方性定数’４ ＮＩ：が大きく、例えば直径
１２ｍのトルク伝達軸１ノに巻いて固定された中１３ｍ
の環状磁心１２の場合、形状磁気異方性定数は２Ｘ１０
’ａｒｇ／（Ｍｌと表９、予め付与されるべき誘導磁気
異方性としてはこの形状磁気異方性をはるかに上回る値
が必要となる。また、出力検出励磁電流値も１００ｍＡ
Ｌ超える値全必要とする等磁気回路上不都合な点が多い
。更に、エンジントルク検出のようにトルク伝達軸が複
雑な形状で、がっ狭空間の場合、トルク伝達軸に直接コ
イルを巻がねばならず、配設するための作業が極めて繁
雑で実用上間組が多い。
１３を用いて環状磁心１２の巾方向に励磁しているため
形状磁気異方性定数’４ ＮＩ：が大きく、例えば直径
１２ｍのトルク伝達軸１ノに巻いて固定された中１３ｍ
の環状磁心１２の場合、形状磁気異方性定数は２Ｘ１０
’ａｒｇ／（Ｍｌと表９、予め付与されるべき誘導磁気
異方性としてはこの形状磁気異方性をはるかに上回る値
が必要となる。また、出力検出励磁電流値も１００ｍＡ
Ｌ超える値全必要とする等磁気回路上不都合な点が多い
。更に、エンジントルク検出のようにトルク伝達軸が複
雑な形状で、がっ狭空間の場合、トルク伝達軸に直接コ
イルを巻がねばならず、配設するための作業が極めて繁
雑で実用上間組が多い。
本発明ｔＪ上ｎ１シ欠点を解消するためになされたもの
であり、出力検出励磁電流値が小さく、配設がンＩｙＪ
でしかも高精度のトルク検出を行うこ５− 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
。
であり、出力検出励磁電流値が小さく、配設がンＩｙＪ
でしかも高精度のトルク検出を行うこ５− 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、トルク伝達軸に固定された磁
性金属薄帯（環状磁心）の磁気特性の変化を、磁性金属
薄帯の周方向に励磁するように配設された１個又は１対
の磁心を用いて検出することを特徴とするものである。
性金属薄帯（環状磁心）の磁気特性の変化を、磁性金属
薄帯の周方向に励磁するように配設された１個又は１対
の磁心を用いて検出することを特徴とするものである。
このように１個又は１対の磁心を磁性金属薄帯の周方向
に励磁するように配設し、磁性金属薄帯の磁気特性の変
化を検出すれば、出方検出励磁電流値を小さくすること
ができ、ソレノイドコイルを用いる場合のように配設が
困難となることもない。
に励磁するように配設し、磁性金属薄帯の磁気特性の変
化を検出すれば、出方検出励磁電流値を小さくすること
ができ、ソレノイドコイルを用いる場合のように配設が
困難となることもない。
なお、１個の磁心を用いた場合、トルクの正負反転に伴
うトルク検出特性の線形性が悪いが、１対の磁心を用い
、各々の磁心に１次巻線（励磁巻線）、２次巻線（検出
巻線）を施した検出ヘッドを用いれば、極めて優れた線
形性を有するので望ましい、また、この場合検出巻線を
差６− 動接続すれば、トルク検出特性の線形性をよシ改善する
ことができる。
うトルク検出特性の線形性が悪いが、１対の磁心を用い
、各々の磁心に１次巻線（励磁巻線）、２次巻線（検出
巻線）を施した検出ヘッドを用いれば、極めて優れた線
形性を有するので望ましい、また、この場合検出巻線を
差６− 動接続すれば、トルク検出特性の線形性をよシ改善する
ことができる。
本発明において用いられる磁心の材料としては酸化物磁
性体、アモルファス合金、パーマロイ、センダスト等を
用いることができる。
性体、アモルファス合金、パーマロイ、センダスト等を
用いることができる。
以下、本発明の実施例′ｔ−第３図（ａ） 、 （ｂ）
及び第４図を参照して説明する。
及び第４図を参照して説明する。
第３図（、）中２１は直径５５ＩｉｌｌＩのトルク伝達
軸であシ、このトルク伝達軸２ノには一対の環状磁心２
２１ ．２：１ｍが固定されている。これら環状磁心２
２１ ．２２！は単ロール法によシ作製された幅５ＩＩ
Ｉ１１厚さ３０μｍの（”０ｊ５ＮｌＯｊＣｒ（１，０
５）７５ ”’１１Ｂ１４ア％Ａ−ファ３磁性合金の薄
帯會前記トルク伝達軸２１に一周巻いて固定されている
。また、これら環状磁心２２、．２２Ｉｌにはそれぞれ
その周方向に対して角度θと角度−〇の傾き方向に誘導
磁気異方性が付与されている。更に、環状磁心２２１
。
軸であシ、このトルク伝達軸２ノには一対の環状磁心２
２１ ．２：１ｍが固定されている。これら環状磁心２
２１ ．２２！は単ロール法によシ作製された幅５ＩＩ
Ｉ１１厚さ３０μｍの（”０ｊ５ＮｌＯｊＣｒ（１，０
５）７５ ”’１１Ｂ１４ア％Ａ−ファ３磁性合金の薄
帯會前記トルク伝達軸２１に一周巻いて固定されている
。また、これら環状磁心２２、．２２Ｉｌにはそれぞれ
その周方向に対して角度θと角度−〇の傾き方向に誘導
磁気異方性が付与されている。更に、環状磁心２２１
。
２２８上にはｌ■のギャップを隔てて酸化物磁性体から
なる１対のＵ型の磁心２３１．２３゜によって構成され
る検出ヘッドが配設されている。これら磁心２３１，２
３．には第３図（ｂ）に示す如く１次巻線（励磁巻線）
２４および２次巻線（検出巻線）２５が施されている。
なる１対のＵ型の磁心２３１．２３゜によって構成され
る検出ヘッドが配設されている。これら磁心２３１，２
３．には第３図（ｂ）に示す如く１次巻線（励磁巻線）
２４および２次巻線（検出巻線）２５が施されている。
この検出ヘッドによシ環状磁心２２１ ．２２！の周方
向に励磁することができる。また、２次巻線（検出巻Ｈ
）２５は差動接続されている。
向に励磁することができる。また、２次巻線（検出巻Ｈ
）２５は差動接続されている。
上記トルクセンサを用いてトルク伝達軸２１の動トルク
を検出したところ、第４図に示す如く極めて優れた線形
性を有していることが判明した。また、従来のソレノイ
ドコイルを用いて環状磁心の巾方向に励磁するトルクセ
ンサでは１００ｍＡ程度の励磁電流を必要としていたの
に対し、上記トルクセンサでは励磁電流は２０ ｍＡ程
度であった。また、励磁電流を小さくできることから、
強磁性体からなるトルク伝達軸の影響も大巾に低減する
ことができた。更に、検出ヘッド全小型化することがで
き、センサ取シ付は空間の制御されたシステムに対して
有効に使用できる。
を検出したところ、第４図に示す如く極めて優れた線形
性を有していることが判明した。また、従来のソレノイ
ドコイルを用いて環状磁心の巾方向に励磁するトルクセ
ンサでは１００ｍＡ程度の励磁電流を必要としていたの
に対し、上記トルクセンサでは励磁電流は２０ ｍＡ程
度であった。また、励磁電流を小さくできることから、
強磁性体からなるトルク伝達軸の影響も大巾に低減する
ことができた。更に、検出ヘッド全小型化することがで
き、センサ取シ付は空間の制御されたシステムに対して
有効に使用できる。
なお、本発明のトルクセンナに用いられる１対の磁心か
らなる検出ヘッドは上記実施例で示したものに限らず、
例えば第５図（ａ） ＃ （ｂ）及び第６図（ａ） ＃
（ｂ）に示すものでもよい。
らなる検出ヘッドは上記実施例で示したものに限らず、
例えば第５図（ａ） ＃ （ｂ）及び第６図（ａ） ＃
（ｂ）に示すものでもよい。
第５図（、）及び（ｂ）図示の検出ヘッドは１対の磁
′心ｘｓｌ、ｉｓ露を橋絡体２３３で結合し、この橋絡
体ｉｓｓに１次巻線（励磁巻線） ２４”’に施し、磁
心ｘｓｌ、ｘｓｌに２次巻線（検出巻□線）２５′を施
したものである。
′心ｘｓｌ、ｉｓ露を橋絡体２３３で結合し、この橋絡
体ｉｓｓに１次巻線（励磁巻線） ２４”’に施し、磁
心ｘｓｌ、ｘｓｌに２次巻線（検出巻□線）２５′を施
したものである。
また、＃４６図（畠）及び（ｂ）図示の検出ヘッドは１
゛対の磁心２３１，２３１ＪＩＣ上記実施例と同様に１
次巻線（励磁巻ｗ）２４“を施し、２次巻線（検出巻線
）２５“を交叉させて施したものである。
゛対の磁心２３１，２３１ＪＩＣ上記実施例と同様に１
次巻線（励磁巻ｗ）２４“を施し、２次巻線（検出巻線
）２５“を交叉させて施したものである。
また、上記実施例と同様な効果は環状磁心としてノｆ−
マロイ、センダスト、Ｆ・−８１合金を用いた場合、あ
るいは検出へ、ド１！−構成する磁心としてアモルファ
ス合金、パーマロイ、センタス）、Ｆｓ−８１合金を用
いた場合にも得られることが確認された。
マロイ、センダスト、Ｆ・−８１合金を用いた場合、あ
るいは検出へ、ド１！−構成する磁心としてアモルファ
ス合金、パーマロイ、センタス）、Ｆｓ−８１合金を用
いた場合にも得られることが確認された。
９−
〔発明の効果〕
以上詳述した如く本発明によれば、小さな励磁電流でト
ルク伝達軸の材質の影響を受けずに広範囲のトルク伝達
軸のトルクを高精度で検出することができ、しかも配設
が容易である等工業上極めて実用性の高いトルクセンサ
を提供することができるものである。
ルク伝達軸の材質の影響を受けずに広範囲のトルク伝達
軸のトルクを高精度で検出することができ、しかも配設
が容易である等工業上極めて実用性の高いトルクセンサ
を提供することができるものである。
第１図は非接触方式のトルクセンサ原理図、第２図は従
来のトルクセンサの構成図、第３図（、）は本発明の実
施例におけるトルクセンサの構成図、同図（ｂ）は同ト
ルクセンサ検出ヘッドの巻線の略記図、第４図は同トル
クセンサのトルク検出特性図、第５図（、）及び第６図
（、）はそれぞれ本発明の他の実施例におけるトルクセ
ンナの検出ヘッドの斜視図、第５図（ｂ）及び第６図（
ｂ）はそれぞれ第５図（、）及び（ｂ）の検出ヘッドの
巻線の略記図である。 ２１・・・トルク伝達軸、２２・・・環状磁心、２３ｈ
２３！・・・磁心、２３１・・・橋絡体、２４．２４’
。 １０− ２４＃・・・１次巻線（励磁巻線）、２５．２５’。 ２ｊ“・・・２次巻ｌＩＭ（検出巻線）。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦１１− 第１図 第２ＷＪ 手続補止書動式） 昭φ９年２・月９ 日 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 １、事件の表示 特願昭５８−１６４８５７号 ２、発明の名称 トルクセンナ ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 （３０７） 東京芝蒲礒気株式会社 ４、代理人 ７、補正の内容 （１） 明細書第１０自第１６行〜第１８行に「第５図
（ｔｌ及び第６図（ｂｌは・・・の略記図である。」と
あるな［第５図（ｂｌ及び第６図（ｂｌはそれぞれ第５
図ｆａｔ及び第６図（ａ＋の検出ヘッドの巻線の加入す
る。 （’Ｊ 句 、〇 −ノ −ノ
来のトルクセンサの構成図、第３図（、）は本発明の実
施例におけるトルクセンサの構成図、同図（ｂ）は同ト
ルクセンサ検出ヘッドの巻線の略記図、第４図は同トル
クセンサのトルク検出特性図、第５図（、）及び第６図
（、）はそれぞれ本発明の他の実施例におけるトルクセ
ンナの検出ヘッドの斜視図、第５図（ｂ）及び第６図（
ｂ）はそれぞれ第５図（、）及び（ｂ）の検出ヘッドの
巻線の略記図である。 ２１・・・トルク伝達軸、２２・・・環状磁心、２３ｈ
２３！・・・磁心、２３１・・・橋絡体、２４．２４’
。 １０− ２４＃・・・１次巻線（励磁巻線）、２５．２５’。 ２ｊ“・・・２次巻ｌＩＭ（検出巻線）。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦１１− 第１図 第２ＷＪ 手続補止書動式） 昭φ９年２・月９ 日 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 １、事件の表示 特願昭５８−１６４８５７号 ２、発明の名称 トルクセンナ ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 （３０７） 東京芝蒲礒気株式会社 ４、代理人 ７、補正の内容 （１） 明細書第１０自第１６行〜第１８行に「第５図
（ｔｌ及び第６図（ｂｌは・・・の略記図である。」と
あるな［第５図（ｂｌ及び第６図（ｂｌはそれぞれ第５
図ｆａｔ及び第６図（ａ＋の検出ヘッドの巻線の加入す
る。 （’Ｊ 句 、〇 −ノ −ノ
Claims (2)
- （１）謙歪を有する磁性金属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、１個または１対の
磁心を前記磁性金属薄帯の周方向に励磁するように配置
して磁性金属薄帯の磁気特性の変化の検出を行うこと全
特徴とするトルクセンサ。 - （２）一対の磁心に施された検出巻線が差動接続されて
いることｔ−特徴とする特許請求の範囲第１項記載のト
ルクセンサ。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58164857A JPS6055682A (ja) | 1983-09-07 | 1983-09-07 | トルクセンサ |
| US06/643,703 US4627298A (en) | 1983-08-30 | 1984-08-24 | Torque sensor of the noncontact type |
| DE8484305819T DE3475831D1 (en) | 1983-08-30 | 1984-08-24 | A torque sensor of the noncontact type |
| EP84305819A EP0136086B1 (en) | 1983-08-30 | 1984-08-24 | A torque sensor of the noncontact type |
| CA000462058A CA1225846A (en) | 1983-08-30 | 1984-08-29 | Torque sensor of the noncontact type |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58164857A JPS6055682A (ja) | 1983-09-07 | 1983-09-07 | トルクセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6055682A true JPS6055682A (ja) | 1985-03-30 |
| JPS6320030B2 JPS6320030B2 (ja) | 1988-04-26 |
Family
ID=15801230
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58164857A Granted JPS6055682A (ja) | 1983-08-30 | 1983-09-07 | トルクセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6055682A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06249128A (ja) * | 1992-11-07 | 1994-09-06 | Naohisa Sawada | 環境保全に貢献する熱電併給方法 |
-
1983
- 1983-09-07 JP JP58164857A patent/JPS6055682A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06249128A (ja) * | 1992-11-07 | 1994-09-06 | Naohisa Sawada | 環境保全に貢献する熱電併給方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6320030B2 (ja) | 1988-04-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS6275328A (ja) | トルクセンサ | |
| US6490934B2 (en) | Circularly magnetized non-contact torque sensor and method for measuring torque using the same | |
| JPH01187424A (ja) | トルクセンサ | |
| US4891992A (en) | Torque detecting apparatus | |
| US4873874A (en) | Magnetoelastic torque transducer | |
| JPS6228413B2 (ja) | ||
| US4590807A (en) | Torque sensor of noncontact type | |
| US5982176A (en) | Geomagnetic direction sensor | |
| US4616424A (en) | Magnetic direction sensor | |
| JPS59166827A (ja) | 差動方式による磁気ひずみ形トルクセンサ | |
| JPS6320030B2 (ja) | ||
| JPS6050429A (ja) | トルクセンサ | |
| JP2566640B2 (ja) | トルク測定装置 | |
| JPH0559374B2 (ja) | ||
| JPH0522858B2 (ja) | ||
| JPH0242419B2 (ja) | ||
| JPS6182126A (ja) | トルクセンサ | |
| JPS6141935A (ja) | トルクセンサ | |
| JPH0522859B2 (ja) | ||
| JP2563512B2 (ja) | トルクセンサ | |
| JPS62140368U (ja) | ||
| JPH0624732Y2 (ja) | 差動トランス | |
| JPH07113698A (ja) | トルクセンサ | |
| JPS6055681A (ja) | トルクセンサ | |
| JPH048728B2 (ja) |