JP2004028627A - Rotation sensor - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転センサに関する。
【0002】
【従来の技術】
絶縁磁性材層と導体とを有する回転体(ロータ)と、励磁コイルを有する固定コアとを備えた回転センサとして、例えば、トーションジョイントを介して相対回転する二本の回転軸が連結された自動車のハンドルシャフトにおける回転トルクを検出する回転センサが知られている。
【0003】
このような回転センサでは、例えば、前記ハンドルシャフトの車輪側の回転軸と連動し、磁性体と非磁性金属体とを周方向に等間隔に交互に配置した第1ロータと、前記ハンドルシャフトのハンドル側の回転軸と連動し、非磁性金属体を周方向に等間隔に切り欠いて形成される第2ロータとの相対回転位置によって磁界が変化する。そこで、この磁界を横切る導電体の面積に応じて生ずる渦電流により、前記固定コアの励磁コイルに発生する実効インダクタンスを変化させ、前記両回転軸間の相対回転ずれの角度を回転トルクとして検出するものがある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記回転センサにおいては、ロータや固定コアの成形精度、ロータや固定コアの円周方向における透磁率の非均一分布、固定コアの組立精度或いはハンドルシャフトに組み付ける際のロータと固定コアとの同心度の相違によってRotational Accuracyと呼ばれる精度変化が大きくなり、所期の性能が得られなくなる。
【0005】
ここで、精度変化とは、第1及び第2のロータが相対回転することなく1回転したときの励磁コイルの実効インダクタンスの変化をいう。
しかも、精度変化を招来する前記各要因を最適に制御してロータや固定コアを成形し、組み立て或いは組み付けることは、回転センサの製造コストの面から実現性に乏しい。
【0006】
また、精度変化を招来する前記各要因は、相互に複雑に作用することから一義的に定まらないことから、製品としての回転センサの性能を予測することは非常に困難である。
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、所定規格内で製造された製品に対する精度変化を制御可能な回転センサを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明においては上記目的を達成するため、絶縁磁性材層と導体層を有し、回転する第1のシャフトの軸線方向所定位置に取り付けられる第1のロータ、固定部材に固定され、励磁コイルを有する固定コア、前記第1のロータに隣接し、前記第1のシャフトに対して相対回転する第2のシャフトに取り付けられ、遮蔽歯を有し、前記第1のロータと前記固定コアとの間に配置される第2のロータ及び前記励磁コイルと接続され、特定周波数の発振信号を発振する発振手段を備えた回転センサにおいて、前記励磁コイルの実効インダクタンスを調整する調整手段が設けられている構成としたのである。
【0008】
好ましくは、前記調整手段を、前記固定コアを収納するケースに設けられたねじとする。
また好ましくは、前記調整手段を、前記固定コアを覆うケースに設けられ、半径方向内方へ延出する延出部とする。
更に好ましくは、前記固定コアは、前記第1及び第2のロータの回転軸に直交する面に関して面対称に配置される2つの励磁コイルと当該両励磁コイルを収納するケースを有し、前記調整手段を、少なくとも一方の励磁コイルを保持する保持部材に形成されると共に、前記ケースから外方へ延出し、当該励磁コイルを前記回転軸回りに回動させる鍔部とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の回転センサに係る一実施形態としてトルクを検出するトルクセンサを図1乃至図10に基づいて詳細に説明する。
先ず、第1の実施形態に係るトルクセンサ1は、図1及び図2に示すように、第1ロータ2、固定コア3及び第2ロータ5を備え、相対回転する第1シャフトSF1と第2シャフトSF2(図2参照)の相対回転角度に基づいて相対回転に伴うトルクを検出する。トルクセンサ1は、例えば、変換ジョイント(トーションバー)JTによって回転トルクを主動シャフトから従動シャフトへ伝達することで自動車のハンドルシャフトの回転トルクを検出する場合等に用いられ、両シャフトSF1,SF2の相対回転角度は±8°の範囲内で変化する。
【0010】
ここで、図1においてArtは、第1ロータ2及び第2ロータ5の回転軸である。x軸とy軸は両者共に回転軸Artに直交する軸であり、これらx軸とy軸は互いに直交している。
第1ロータ2は、円筒状に成形され、図1及び図2に示すように、回転する第1シャフトSF1の軸線方向所定位置に取り付けられる。第1ロータ2は、図示のように、円筒軸2aの上部に半径方向外方へ延出するフランジ2bが合成樹脂によって一体に形成され、円筒軸2aの外周に絶縁磁性部材2cが取り付けられている。また、第1ロータ2は、絶縁磁性部材2cの表面に周方向に沿って所定間隔、例えば、中心角60°間隔で導体層となる複数の銅箔2dが貼付されている。
【0011】
但し、銅箔2dは、絶縁磁性部材2cの表面ではなく、内部に設けても良い。また、導体層は、導電体であれば銅箔2dの他、例えばアルミニウム,銀,鉄等の素材を使用することができる。本実施形態のトルクセンサ1は、前記のように複数の銅箔2dを中心角60°間隔で配置したので、測定可能な最大角度範囲は約30°である。
【0012】
固定コア3は、図1及び図2に示すように、第1ロータ2と半径方向に所定のギャップをおいてハンドルシャフト近傍に位置する固定部材(図示せず)に固定される。固定コア3は、絶縁磁性材からなるコア本体3a、第1ロータ2の絶縁磁性部材2cと協働して磁気回路を形成する励磁コイル3b、磁気コイル3bを保持するコイルボビン3cを有し、これらはアルミニウム製のケース4に収納されている。励磁コイル3bは、外部へ延出させた電線3d(図1参照)によって図示しない信号処理回路と接続され、この信号処理回路から交流電流が流されている。
【0013】
ケース4は、図1及び図2に示すように、本体4aの上下に上カバー4bと下カバー4cが取り付けられ、本体4aにはx軸に平行な軸線上とy軸に平行な軸線上に4個の調整ねじ4dが90度間隔で設けられている。各調整ねじ4dは、励磁コイル3bの半径方向の位置を変えることで、ポロイダル方向の磁気回路を変化させ、これにより励磁コイル3bの実効インダクタンスを調整する調整手段で、押圧部材4eを介して固定コア4、従って励磁コイル3bを半径方向へ押圧して僅かに移動させる。
【0014】
第2ロータ5は、図1及び図2に示すように、リング状の本体5aに遮蔽歯となる複数の金属歯5bをリング状に均等に配置して、各金属歯5bはそれぞれ各銅箔2dに対応する間隔を持つ。第2ロータ5は、例えば銅,銅合金,アルミニウム,アルミニウム合金,鉄,鉄合金よりなり、図1に示すように、複数の金属歯5bは銅箔2d同様リング状に均等に配置され、各銅箔2dに対応して設けられている。第2ロータ5は、次のように構成することもできる。即ち、磁性を有さない絶縁材で製作された筒状の表面あるいは内部に一定の厚さの遮蔽層(例えば0.2mmの銅箔,或いはアルミニウム,銀,鉄等の素材のもの)を銅箔2dと同数を銅箔2dに対応させてリング状に均等に配置する。第2ロータ5は、第1ロータ2に隣接し、第1シャフトSF1に対して相対回転する第2シャフトSF2(図2参照)に取り付けられ、複数の金属歯5bは、図2に示すように、第1ロータ2と固定コア3との間に配置される。
【0015】
以上のように構成されるトルクセンサ1は、第1ロータ2を第1シャフトSF1に、第2ロータ5を第2シャフトSF2に、それぞれ取り付けるとともに、固定コア3を前記固定部材に固定して組み立てられる。
そして、組み立てられたトルクセンサ1においては、励磁コイル3bを流れる交流電流による磁束が、絶縁磁性部材2cと励磁コイル3bとの間に形成される前記磁気回路に沿って流れる。これにより、第1ロータ2の複数の銅箔2dを交流磁界が横切るため、銅箔2d表面に渦電流が誘起される。この結果、銅箔2dが存在する部分では磁気抵抗が大きくなる。
【0016】
従って、トルクセンサ1においては、第1ロータ2と固定コア3との間に形成されるギャップG内に、銅箔2dが存在し、磁気抵抗が大きい領域Aspと、銅箔2dが存在せず、磁気抵抗が小さい領域Adeが周方向に交互に形成される。この結果、トルクセンサ1は、第1ロータ2と固定コア3との間のギャップG内に、間隔が中心角を60°とする不均一な磁界が周方向に形成される。ここで、図3は、第1ロータ2の円筒軸2aを図示せずに省略している。
【0017】
従って、第1ロータ2が第1シャフトSF1と共に第2ロータ5に対して相対回転すると、前記不均一な磁界も第1ロータ2と共に周方向に沿って回転する。このため、ギャップG内では、中心角60°間隔で周方向に形成された金属歯5bがこの不均一な磁界を横切り、その際第1ロータ2と第2ロータ5との相対回転によって金属歯5bが磁気抵抗が大きい領域Aspに位置する面積と、磁気抵抗が小さい領域Adeに位置する面積の割合が変化し、第1ロータ2と固定コア3の間の空間を横切るトータルの磁束の量が変化する。
【0018】
これにより、トルクセンサ1においては、コイルに自己誘導される磁束が異なり、励磁コイル3bのインダクタンスは、第1ロータ2と第2ロータ5との相対回転角度によって変動する。そこで、トルクセンサ1は、励磁コイル3bと接続された信号処理回路において公知の方法を用いて前記インダクタンスを測定すれば、第1ロータ2と第2ロータ5との相対回転角度、従ってトルクを簡単に検出することができる。
【0019】
トルクセンサ1の精度変化の測定を、第1ロータ2と第2ロータ5との相対回転角度を0°とした状態のまま、両者を固定コア3に対して相対的に1回転させて励磁コイル3bの実効インダクタンスを測定して行うと、遮蔽歯5bの数nに対応した周期360°/nの合成波が得られる。従って、トルクセンサ1においては、6枚の遮蔽歯5bを有していることから360°/6=60°周期の合成波が得られる。
【0020】
ここで、励磁コイル3bと第1ロータ2や第2ロータ5との同心度が極端に悪い場合には、360°周期の波形が顕著となり、励磁コイル3b,コア本体3a,絶縁磁性部材2cが、円形ではなく楕円形状になっていると、180°周期の波形が顕著となる。
このため、トルクセンサ1は、製造後、精度変化を測定し、顕著な波形がある場合には、その波形を可能な限り小さくして精度変化の変化幅を小さくし、精度変化を制御する必要がある。
【0021】
固定コア3の位置を変えることによってトルクセンサ1の精度変化を制御する例を説明する。まず、製造されたトルクセンサ1の精度変化の測定を、第1及び第2ロータ2,5が相対回転することなくこれらを固定コア3に対して相対的に1回転させて励磁コイル3bの実効インダクタンスの変化を測定して行う。この結果に基づき、顕著な波形がある場合は、調整ねじ4dにより固定コア3の位置をずらして微調整する。再度トルクセンサ1の精度変化を測定し、変化幅が小さくなったことを確認する。これが確認できなかった場合は、これが確認できるまで、調整ねじ4dにより固定コア3の位置を微調整して精度変化を測定する一連の作業を繰り返し行う。
【0022】
具体的な例を説明する。固定コア3を適宜の固定部材に固定し、信号処理回路から周波数100kHz、電圧振幅2Vの交流電流を励磁コイル3bに流しながら、ロータ2,5を回転ずれを起こすことなく共に1回転させ、製品として出荷する前のトルクセンサ1の精度変化を測定した。このとき、励磁コイル3bの実効インダクタンスの変化はLCR(Agilent Tech 社 4284A)メータで測定した。その結果を図3に点線で示す。
【0023】
この測定結果に基づき、調整ねじ4dを適宜操作して励磁コイル3bの位置を0.2mmだけx軸の正方向に移動させた後に、同様にして測定したトルクセンサ1の精度変化の測定結果を図3に実線で示す。
ここで、トルクセンサ1は、ケース4の上カバー4bあるいは下カバー4cの形状を変更することによってもポロイダル方向の磁気回路を変化させて、精度変化を制御することもできる。
【0024】
例えば、トルクセンサ1は、図4及び図5に示すように、ケース4の上カバー4bの内周に、周方向に沿って60°周期で正弦波状に半径方向内方に突出する延出部4fを形成する。そして、信号処理回路から周波数100kHz、電圧振幅2Vの交流電流を励磁コイル3bに流しながら、第1及び第2のロータ(図示せず)を回転ずれを起こすことなく共に固定コア3に対して相対的に1回転させて、励磁コイル3bの実効インダクタンスの変化を測定して精度変化を測定した後(図6の点線参照)、この結果に基づき上カバー4bを回転して、出荷する前のトルクセンサ1の精度変化を制御する。この作業は精度変化の変化幅が小さくなるまで行われる。前記結果に基づき、上カバー4bを2°回転させてから精度変化を測定したところ、図6に実線で示すように、60°周期の波形は、振幅が約6割減少した。
【0025】
次に、第2の実施形態に係るトルクセンサとして2重コイル方式のトルクセンサを図7乃至図9に基づいて説明する。
トルクセンサ10は、図7及び図8に示すように、第1ロータ11、固定コア12、第2ロータ13及び相対回転角度測定装置14を備えている。ここで、前記主動シャフトは、前記従動シャフトに対して±8°の範囲内で相対回転する。
【0026】
第1ロータ11は、ナイロン,ポリプロピレン(PP),ポリフェニレンスルフィド(PPS),ABS樹脂等の電気絶縁性を有する熱可塑性合成樹脂に、Ni−ZnやMn−Zn系のフェライトからなる軟磁性材粉を、軟磁性材の含有量が10〜70体積%で混合した絶縁磁性材によって円筒状に成形され、回転する前記主動シャフトの軸線方向所定位置に取り付けられる。第1ロータ11は、最内側に配置され、図7に示すように、外周に回転軸Art方向に2段に配置されると共に、周方向に所定間隔、例えば、上下で交互に位置をずらして中心角30°間隔で複数の銅箔11aが設けられている。
【0027】
ここで、銅箔11aは、回転軸Art方向に上下2段に分けた少なくともいずれか一方の外周に配置されると共に、周方向に所定間隔をおいて設ければよい。従って、銅箔11aは、上側あるいは下側のみに所定間隔で設けたり、上側あるいは下側に所定間隔で設けると共に、下側あるいは上側に全周に亘って設けてもよい。また、導体層であれば、例えばアルミニウム,銀等の素材を使用することができ、銅箔11aを含むこれら導体層は絶縁磁性材の内部に埋め込んでもよい。
【0028】
固定コア12は、第1ロータ11の外側に半径方向に数mm程度の僅かなギャップをおいて配置され、ステアリングシャフト近傍に位置する固定部材(図示せず)に固定される。固定コア12は、図8に示すように、第1ロータ11と同一の絶縁磁性材からなる2つのコア本体12aと、各コア本体12a内に収容されるコイルボビン12cと、両コア本体12aを収容する導電性部材からなる遮蔽ケース(以下、単に「ケース」という)12dとを有している。各励磁コイル12bは、ケース12dから外部へ延出させた電線12e(図7参照)によって図示しない信号処理回路と接続され、この信号処理回路から交流電流が流されている。ケース12dは、交流磁界の遮蔽性を有するアルミニウム,銅、或いはPPS(ポリフェニレンスルフィド)等の合成樹脂にカーボンを混入した体積抵抗率10−1〜10−2Ω・cm程度のカーボン混入プラスチック等の導電性部材によって、各コア本体12aを収容する2つの凹部12fを有するリング状に形成されている。
【0029】
ここで、ケース12dは、図7及び図8に示すように、側壁の上下に中心角90°の範囲で開口12gが形成されている。また、各コイルボビン12cは、励磁コイル12bが巻回され、コア本体12aから延出した鍔部12hが開口12gからケース12dの外へ突出している。
更に、固定コア12は、上側のコア本体12a及び励磁コイル12bと下側のコア本体12a及び励磁コイル12bとの間の回転軸Artに直交する面に関し、図2に示すようにケース12dを面対称に形成し、上側のコア本体12a及び励磁コイル12bと下側のコア本体12a及び励磁コイル12bとが前記面に関して面対称に配置されるようにする。更に、2つの励磁コイル12bは、それぞれ巻き方向を逆に設定したり、交流電流を流す向きを逆にすることで、第1ロータ11との間に形成される磁気回路の向きを逆にする。
【0030】
第2ロータ13は、電気絶縁性を有し、成型性に優れた合成樹脂によって、図7に示すように、フランジ13aの外周に回転軸Artと並行する複数の羽板13bを均等に配置して形成されている。複数の羽板13bは、半径方向に見て第1ロータ11と固定コア12との間に配置される。各羽板13bは、それぞれ各銅箔11aに対応する間隔で形成され、外表面には銅箔13cが設けられている。
【0031】
このとき、第2ロータ13は、各羽板13bの内表面あるいは絶縁材で製作された筒体の内表面や内部に一定の厚さの導体層(例えば0.2mmの銅箔,或いはアルミニウム,銀等の素材のもの)を銅箔11aに対応させて均等に配置してもよく、これは後述するトルクセンサにおいても同じである。第2ロータ13は、第1ロータ11と固定コア12との間に配置され、前記主動シャフトに対して相対回転する前記従動シャフトに取り付けられる。
【0032】
相対回転角度測定装置14は、配線基板の形で固定コア12の下部に取り付けられ、図9に示すように、発振信号を発振する発振回路14aと、発振信号を分周して特定周波数のパルス信号を出力する分周回路14bと、2つの励磁コイル12bにそれぞれ生じる前記パルス信号の位相をシフトする位相シフト部14cと、前記検出された各位相シフト量を検出する第1及び第2のシフト量検出部14d,14eと、前記検出されたシフト量を対応する電圧値に変換する第1及び第2のコンバータ14f,14gと、前記電圧値のシフトレベルを調整する第1及び第2のシフトレベル調整部14h,14iと、第1のコンバータ14fからのシフト量に対応する電圧と第2のシフトレベル調整部14iからの調整された電圧との差分を求める第1の差動アンプ14jと、第1のシフトレベル調整部14hからの調整された電圧と第2のコンバータ14gからのシフト量に対応する電圧との差分を求める第2の差動アンプ14kと、求められた各差分の電圧から相対回転角度を測定する相対回転角度測定部14mとを有して構成される。
【0033】
発振回路14aは、分周回路14bを介して特定周波数のパルス信号を位相シフト部14cに出力している。
位相シフト部14cは、励磁コイル12b,12bが直列接続され、かつ、直列接続されたコンデンサC1、抵抗R1及びコンデンサC2が励磁コイル12b,12bと並列に接続されて構成される。励磁コイル12b,12bは、固定コアに巻回されて交流電流が流され、第1のロータと協働して磁気回路を形成している。位相シフト部14cは、第2のロータに発生する渦電流の大きさに応じて、励磁コイル12b,12b間に接続された分周回路14bから入力されるパルス信号の位相をシフトする。
【0034】
第1及び第2のシフト量検出部14d,14eは、各励磁コイル12bの一端にそれぞれ接続され、第1のシフト量検出部14dはA点とB点とのパルス信号の位相ずれ量を検出し、第2のシフト量検出部14dはA点とC点とのパルス信号の位相ずれ量を検出することによって、位相シフト量を検出する。
第1及び第2のコンバータ14f,14gは、前記検出されたシフト量を対応する電圧値S1,S2に変換し、シフトレベル調整部14h,14iは、コンバータ14f,14gから入力するパルス信号の電圧値S1,S2のシフトレベルを調整し、第1及び第2の差動アンプ14j,14kに出力している。第1の差動アンプ14jは、コンバータ14fからのパルス信号の電圧値S1とシフトレベル調整部14iからのパルス信号の電圧値S2の差分を求め、元の信号の2倍の出力レベルからなる信号T1(電圧値)を相対回転角度測定部14mに出力する。また、差動アンプ14kは、コンバータ14gから入力するパルス信号の電圧値S2とシフトレベル調整部14hからのパルス信号の電圧値S1の差分を求め、元の信号の2倍の出力レベルからなる信号T2(電圧値)を相対回転角度測定部14mに出力する。
【0035】
相対回転角度測定部14mは、図5に示すように、信号T1,T2の電圧値に基づき、2つのロータの相対回転角度を−8°〜+8°の範囲で高精度に測定できる。
以上のように構成されるトルクセンサ10は、第1ロータ11を前記主動シャフトに、第2ロータ13を前記従動シャフトに、それぞれ取り付けるとともに、固定コア12を前記固定部材に固定してステアリング装置に組み付けられ、ステアリングハンドルの操作に伴うハンドルシャフトの回転トルクを検出する。
【0036】
トルクセンサ10において、トルクセンサ1と同様に、励磁コイル3bの実効インダクタンスの変化(精度変化)を制御するときは、ケース12dから突出している鍔部12hを開口12gに沿って周方向に回動操作する。
ここで、トルクセンサ10においては、第1及び第2のロータ11,13を回転ずれを起こすことなく共に固定コア12に対して相対的に1回転させたときの上下の各励磁コイル12bの各実効インダクタンスの変化(精度変化)をできるだけ同一にする必要がある。そこで、各実効インダクタンスの測定結果に基づき、上下各固定コア12の位置を必要に応じてずらすことにより、両者の精度変化が同一となるように制御する。
【0037】
具体的には、トルクセンサ1と同様にして、出荷する前のトルクセンサ10における各励磁コイル12bの実効インダクタンスの変化をLCRメータで測定した。その結果を、上側の励磁コイル12bのものを実線で、下側の励磁コイル12bのものを点線で、それぞれ図10(a)に示す。
そして、鍔部12hにより上側の励磁コイル12bを5°回転した後、同様にして、各励磁コイル12bの実効インダクタンスの変化をLCRメータで測定した。その結果を、上側の励磁コイル12bのものを実線で、下側の励磁コイル12bのものを点線で、それぞれ図10(b)に示す。
【0038】
図10(a),(b)から60°周期の波形の位相の変化を読み取ったところ、励磁コイル12bを5°回転させることにより、トルクセンサ10は、位相が約3.8°変化した。
【0039】
【発明の効果】
請求項1乃至4の発明によれば、所定規格内で製造された製品に対する精度変化を制御可能な回転センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の回転センサの一実施形態を示すもので、第1の実施形態に係るトルクセンサの分解斜視図である。
【図2】図1に示すトルクセンサを相対回転するシャフトに取り付けた状態の左半側における断面図である。
【図3】製造された図1のトルクセンサにおける調整前後の励磁コイルの実効インダクタンスの変化を示す図である。
【図4】図1のトルクセンサの変形例を示す上カバーの平面図である。
【図5】図4の上カバーを備えたトルクセンサにおける固定コアの左半側の断面図である。
【図6】図5の固定コアを用いたトルクセンサにおける調整前後の励磁コイルの実効インダクタンスの変化を示す図である。
【図7】本発明の回転センサの一実施形態を示すもので、第2の実施形態に係るトルクセンサの分解斜視図である。
【図8】図7のトルクセンサで用いる固定コアの左半側の断面図である。
【図9】図7のトルクセンサで用いる相対回転角度測定装置の一例を示す回路図である。
【図10】図7のトルクセンサにおける調整前後の励磁コイルの実効インダクタンスの変化を示す図である。
【符号の説明】
1 トルクセンサ(回転センサ)
2 第1ロータ
3 固定コア
4 ケース4
4b 上カバー
4c 下カバー
4d 調整ねじ(調整手段)
4f 延出部(調整手段)
5 第2ロータ
10 トルクセンサ
11 第1ロータ
12 固定コア
12c コイルボビン
12h 鍔部(調整手段)
13 第2ロータ
14 相対回転角度測定装置
Art 回転軸
SF1 第1シャフト
SF2 第2シャフト[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a rotation sensor.
[0002]
[Prior art]
As a rotation sensor including a rotating body (rotor) having an insulating magnetic material layer and a conductor, and a fixed core having an exciting coil, for example, an automobile in which two rotating shafts that rotate relative to each other via a torsion joint are connected There is known a rotation sensor that detects a rotation torque at a handle shaft.
[0003]
In such a rotation sensor, for example, a first rotor in which magnetic bodies and non-magnetic metal bodies are alternately arranged at equal intervals in a circumferential direction in conjunction with a rotation shaft on a wheel side of the handle shaft, In conjunction with the rotation shaft on the handle side, the magnetic field changes depending on the relative rotation position with respect to the second rotor formed by cutting out the non-magnetic metal body at equal intervals in the circumferential direction. Therefore, the eddy current generated according to the area of the conductor crossing the magnetic field changes the effective inductance generated in the excitation coil of the fixed core, and detects the angle of the relative rotational deviation between the two rotating shafts as the rotational torque. There is something.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the rotation sensor, the forming accuracy of the rotor and the fixed core, the non-uniform distribution of the magnetic permeability in the circumferential direction of the rotor and the fixed core, the assembling accuracy of the fixed core or the difference between the rotor and the fixed core when assembling to the handle shaft. Due to the difference in concentricity, a change in accuracy called Rotational Accuracy becomes large, and desired performance cannot be obtained.
[0005]
Here, the accuracy change means a change in the effective inductance of the exciting coil when the first and second rotors make one rotation without relative rotation.
Moreover, forming, assembling, or assembling the rotor or the fixed core by optimally controlling the above factors that cause a change in accuracy is not feasible in terms of the manufacturing cost of the rotation sensor.
[0006]
In addition, since the above-described factors that cause a change in accuracy are not uniquely determined because they act in a complicated manner, it is very difficult to predict the performance of a rotation sensor as a product.
The present invention has been made in view of the above points, and has as its object to provide a rotation sensor capable of controlling a change in accuracy of a product manufactured within a predetermined standard.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, in order to achieve the above object, a first rotor having an insulating magnetic material layer and a conductor layer, which is attached to a predetermined position in the axial direction of a rotating first shaft, is fixed to a fixing member, and an excitation coil is fixed. A fixed core having a shielding tooth attached to a second shaft adjacent to the first rotor and rotating relative to the first shaft, and having a shielding tooth between the first rotor and the fixed core; A rotation sensor that is connected to a second rotor and the excitation coil, and that includes an oscillation unit that oscillates an oscillation signal of a specific frequency, wherein an adjustment unit that adjusts an effective inductance of the excitation coil is provided. It was.
[0008]
Preferably, the adjusting means is a screw provided in a case for housing the fixed core.
Preferably, the adjusting means is an extension provided on a case covering the fixed core and extending inward in the radial direction.
More preferably, the fixed core has two exciting coils arranged in plane symmetry with respect to a plane orthogonal to the rotation axis of the first and second rotors, and a case for housing the two exciting coils, and The means is a flange formed on a holding member for holding at least one exciting coil, extending outward from the case, and rotating the exciting coil around the rotation axis.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a torque sensor for detecting torque will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 10 as an embodiment of a rotation sensor according to the present invention.
First, the torque sensor 1 according to the first embodiment includes a
[0010]
Here, in FIG. 1, Art is the rotation axis of the
The
[0011]
However, the
[0012]
As shown in FIGS. 1 and 2, the
[0013]
As shown in FIGS. 1 and 2, the
[0014]
As shown in FIGS. 1 and 2, the
[0015]
In the torque sensor 1 configured as described above, the
Then, in the assembled torque sensor 1, the magnetic flux due to the alternating current flowing through the
[0016]
Therefore, in the torque sensor 1, the
[0017]
Therefore, when the
[0018]
Thereby, in the torque sensor 1, the magnetic flux self-induced to the coil is different, and the inductance of the
[0019]
The measurement of the accuracy change of the torque sensor 1 is performed by rotating both the
[0020]
Here, when the concentricity between the
For this reason, after manufacturing, the torque sensor 1 measures the change in accuracy, and if there is a remarkable waveform, it is necessary to control the change in accuracy by making the waveform as small as possible to reduce the width of the change in accuracy. There is.
[0021]
An example in which a change in the accuracy of the torque sensor 1 is controlled by changing the position of the fixed
[0022]
A specific example will be described. The fixed
[0023]
Based on this measurement result, the position of the
Here, the torque sensor 1 can change the magnetic circuit in the poloidal direction by changing the shape of the
[0024]
For example, as shown in FIGS. 4 and 5, the torque sensor 1 has an extended portion that protrudes radially inward in a sine wave shape at a 60 ° cycle along the circumferential direction on the inner periphery of the
[0025]
Next, a double coil type torque sensor will be described as a torque sensor according to the second embodiment with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 7 and 8, the
[0026]
The
[0027]
Here, the
[0028]
The fixed
[0029]
Here, in the
Further, the fixed
[0030]
As shown in FIG. 7, the
[0031]
At this time, the
[0032]
The relative rotation
[0033]
The oscillation circuit 14a outputs a pulse signal of a specific frequency to the
The
[0034]
The first and second
The first and
[0035]
As shown in FIG. 5, the relative rotation
The
[0036]
In the
Here, in the
[0037]
Specifically, similarly to the torque sensor 1, a change in the effective inductance of each
Then, after the
[0038]
When the change in the phase of the 60 ° cycle waveform was read from FIGS. 10A and 10B, the
[0039]
【The invention's effect】
According to the first to fourth aspects of the present invention, it is possible to provide a rotation sensor capable of controlling a change in accuracy of a product manufactured within a predetermined standard.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an embodiment of a rotation sensor according to the present invention, and is an exploded perspective view of a torque sensor according to a first embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view on the left half side in a state where the torque sensor shown in FIG. 1 is attached to a relatively rotating shaft.
FIG. 3 is a diagram showing a change in effective inductance of an exciting coil before and after adjustment in the manufactured torque sensor of FIG. 1;
FIG. 4 is a plan view of an upper cover showing a modification of the torque sensor of FIG. 1;
5 is a cross-sectional view of the left half of a fixed core in the torque sensor having the upper cover of FIG. 4;
6 is a diagram showing a change in effective inductance of an exciting coil before and after adjustment in a torque sensor using the fixed core of FIG. 5;
FIG. 7 shows an embodiment of the rotation sensor of the present invention, and is an exploded perspective view of a torque sensor according to a second embodiment.
8 is a sectional view of a left half of a fixed core used in the torque sensor of FIG. 7;
9 is a circuit diagram showing an example of a relative rotation angle measuring device used in the torque sensor of FIG.
FIG. 10 is a diagram showing a change in effective inductance of an exciting coil before and after adjustment in the torque sensor of FIG. 7;
[Explanation of symbols]
1 torque sensor (rotation sensor)
2
4f Extension (adjustment means)
5
13
Claims (4)
固定部材に固定され、励磁コイルを有する固定コア、
前記第1のロータに隣接し、前記第1のシャフトに対して相対回転する第2のシャフトに取り付けられ、遮蔽歯を有し、前記第1のロータと前記固定コアとの間に配置される第2のロータ及び
前記励磁コイルと接続され、特定周波数の発振信号を発振する発振手段を備えた回転センサにおいて、
前記励磁コイルの実効インダクタンスを調整する調整手段が設けられていることを特徴とする回転センサ。A first rotor having an insulating magnetic material layer and a conductor layer and attached to a predetermined position in the axial direction of a rotating first shaft;
A fixed core fixed to a fixing member and having an excitation coil;
Attached to a second shaft adjacent to the first rotor and rotating relative to the first shaft, having shielding teeth, and disposed between the first rotor and the stationary core. A rotation sensor connected to a second rotor and the excitation coil and including an oscillation unit that oscillates an oscillation signal of a specific frequency;
A rotation sensor, comprising an adjusting unit for adjusting an effective inductance of the exciting coil.
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