JP2004028627A

JP2004028627A - Rotation sensor

Info

Publication number: JP2004028627A
Application number: JP2002181557A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Matsuzaki; 松崎　和彦; Fumihiko Abe; 安倍　文彦; Kengo Tanaka; 田中　賢吾; Takeshi Nakamoto; 中本　毅; Toji Kin; 金　東治; Masakazu Matsui; 松井　正和
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2002-06-21
Filing date: 2002-06-21
Publication date: 2004-01-29
Anticipated expiration: 2022-06-21
Also published as: JP3869321B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotation sensor capable of controlling an accuracy change to a product manufactured in a prescribed specification. <P>SOLUTION: This rotation sensor 1 is equipped with an oscillation means for oscillating an oscillation signal having a specific frequency, which is connected to a first rotor 2 having an insulating magnetic material layer and a conductive layer, and mounted on a prescribed position in the axial direction of a rotating first shaft, a fixed core 3 fixed on a fixing member, and having an excitation coil, a second rotor 5 adjacent to the first rotor, mounted on a second shaft rotating relatively to the first shaft, having shielding teeth 5b, and arranged between the first rotor and the fixed core, and the excitation coil. The sensor 1 is provided with an adjustment means 4d for adjusting an effective inductance of the excitation coil. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

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 first rotor 2, a fixed core 3, and a second rotor 5, as shown in FIGS. The torque associated with the relative rotation is detected based on the relative rotation angle of the shaft SF2 (see FIG. 2). The torque sensor 1 is used, for example, in a case where the rotational torque is transmitted from a driving shaft to a driven shaft by a conversion joint (torsion bar) JT to detect the rotational torque of a handle shaft of an automobile. The relative rotation angle varies within a range of ± 8 °.
[0010]
Here, in FIG. 1, Art is the rotation axis of the first rotor 2 and the second rotor 5. The x axis and the y axis are both axes orthogonal to the rotation axis Art, and the x axis and the y axis are orthogonal to each other.
The first rotor 2 is formed in a cylindrical shape, and is attached to a predetermined position in the axial direction of the rotating first shaft SF1, as shown in FIGS. As shown in the figure, the first rotor 2 has a flange 2b extending outward in the radial direction integrally formed of a synthetic resin on an upper portion of a cylindrical shaft 2a, and an insulating magnetic member 2c attached to an outer periphery of the cylindrical shaft 2a. I have. Further, the first rotor 2 has a plurality of copper foils 2d serving as conductor layers attached to the surface of the insulating magnetic member 2c at predetermined intervals along the circumferential direction, for example, at intervals of a central angle of 60 °.
[0011]
However, the copper foil 2d may be provided inside the insulating magnetic member 2c instead of the surface. The conductor layer may be made of a material such as aluminum, silver, iron or the like, in addition to the copper foil 2d, as long as it is a conductor. In the torque sensor 1 of the present embodiment, since the plurality of copper foils 2d are arranged at intervals of the central angle of 60 ° as described above, the maximum measurable angle range is about 30 °.
[0012]
As shown in FIGS. 1 and 2, the fixed core 3 is fixed to a fixed member (not shown) located near the handle shaft with a predetermined gap in the radial direction from the first rotor 2. The fixed core 3 has a core body 3a made of an insulating magnetic material, an exciting coil 3b forming a magnetic circuit in cooperation with the insulating magnetic member 2c of the first rotor 2, and a coil bobbin 3c holding the magnetic coil 3b. Are stored in an aluminum case 4. The exciting coil 3b is connected to a signal processing circuit (not shown) by an electric wire 3d (see FIG. 1) extended to the outside, and an alternating current flows from the signal processing circuit.
[0013]
As shown in FIGS. 1 and 2, the case 4 has an upper cover 4b and a lower cover 4c attached to the upper and lower sides of a main body 4a, and the main body 4a has an axis parallel to the x-axis and an axis parallel to the y-axis. Four adjustment screws 4d are provided at 90-degree intervals. Each adjusting screw 4d changes a poloidal magnetic circuit by changing a radial position of the exciting coil 3b, thereby adjusting an effective inductance of the exciting coil 3b, and is fixed via a pressing member 4e. The core 4, and thus the exciting coil 3b, is pressed in the radial direction and slightly moved.
[0014]
As shown in FIGS. 1 and 2, the second rotor 5 has a plurality of metal teeth 5b serving as shielding teeth arranged evenly in a ring shape on a ring-shaped main body 5a, and each metal tooth 5b is a copper foil. It has an interval corresponding to 2d. The second rotor 5 is made of, for example, copper, a copper alloy, aluminum, an aluminum alloy, iron, or an iron alloy. As shown in FIG. 1, a plurality of metal teeth 5b are uniformly arranged in a ring shape like the copper foil 2d. It is provided corresponding to the copper foil 2d. The second rotor 5 can also be configured as follows. That is, a shielding layer of a certain thickness (for example, a 0.2 mm copper foil or a material of aluminum, silver, iron, or the like) is formed on a cylindrical surface or inside made of an insulating material having no magnetism. The same number as the foils 2d are evenly arranged in a ring shape corresponding to the copper foils 2d. The second rotor 5 is attached to a second shaft SF2 (see FIG. 2) which is adjacent to the first rotor 2 and rotates relative to the first shaft SF1, and a plurality of metal teeth 5b are provided as shown in FIG. , Disposed between the first rotor 2 and the fixed core 3.
[0015]
In the torque sensor 1 configured as described above, the first rotor 2 is attached to the first shaft SF1, the second rotor 5 is attached to the second shaft SF2, and the fixed core 3 is fixed to the fixing member. Can be
Then, in the assembled torque sensor 1, the magnetic flux due to the alternating current flowing through the exciting coil 3b flows along the magnetic circuit formed between the insulating magnetic member 2c and the exciting coil 3b. Thus, the alternating magnetic field crosses the plurality of copper foils 2d of the first rotor 2, so that an eddy current is induced on the surface of the copper foil 2d. As a result, the magnetic resistance increases in the portion where the copper foil 2d exists.
[0016]
Therefore, in the torque sensor 1, the copper foil 2d exists in the gap G formed between the first rotor 2 and the fixed core 3, and the region Asp having a large magnetic resistance and the copper foil 2d do not exist. The regions Ade having a small magnetic resistance are alternately formed in the circumferential direction. As a result, in the torque sensor 1, in the gap G between the first rotor 2 and the fixed core 3, a non-uniform magnetic field having a central angle of 60 ° in the circumferential direction is formed in the gap G. Here, in FIG. 3, the cylindrical shaft 2a of the first rotor 2 is omitted from illustration.
[0017]
Therefore, when the first rotor 2 rotates relative to the second rotor 5 together with the first shaft SF1, the non-uniform magnetic field also rotates along with the first rotor 2 in the circumferential direction. For this reason, in the gap G, the metal teeth 5b formed in the circumferential direction at a central angle of 60 ° cross this uneven magnetic field, and at this time, the metal teeth 5b are rotated by the relative rotation of the first rotor 2 and the second rotor 5. The ratio of the area where 5b is located in the region Asp having a high magnetic resistance and the area located in the region Ade having a low magnetic resistance changes, and the amount of the total magnetic flux crossing the space between the first rotor 2 and the fixed core 3 is reduced. Change.
[0018]
Thereby, in the torque sensor 1, the magnetic flux self-induced to the coil is different, and the inductance of the exciting coil 3b varies depending on the relative rotation angle between the first rotor 2 and the second rotor 5. Therefore, if the torque sensor 1 measures the inductance using a known method in a signal processing circuit connected to the exciting coil 3b, the relative rotation angle between the first rotor 2 and the second rotor 5, and therefore the torque, can be reduced. Can be detected.
[0019]
The measurement of the accuracy change of the torque sensor 1 is performed by rotating both the first rotor 2 and the second rotor 5 relative to the fixed core 3 by one rotation while the relative rotation angle between the first rotor 2 and the second rotor 5 is 0 °. When the measurement is performed by measuring the effective inductance of 3b, a composite wave having a period of 360 ° / n corresponding to the number n of the shielding teeth 5b is obtained. Therefore, since the torque sensor 1 has six shielding teeth 5b, a synthetic wave having a period of 360 ° / 6 = 60 ° can be obtained.
[0020]
Here, when the concentricity between the exciting coil 3b and the first rotor 2 or the second rotor 5 is extremely poor, the waveform of the 360 ° cycle becomes remarkable, and the exciting coil 3b, the core body 3a, and the insulating magnetic member 2c are If the shape is not a circle but an ellipse, a waveform having a period of 180 ° becomes prominent.
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 core 3 will be described. First, the accuracy change of the manufactured torque sensor 1 is measured by rotating the first and second rotors 2 and 5 relative to the fixed core 3 one time without rotating the first and second rotors 2 and 5 relative to each other. It measures by measuring the change in inductance. If there is a noticeable waveform based on this result, fine adjustment is made by shifting the position of the fixed core 3 with the adjustment screw 4d. The accuracy change of the torque sensor 1 is measured again to confirm that the change width has become small. If this cannot be confirmed, a series of operations for finely adjusting the position of the fixed core 3 with the adjusting screw 4d and measuring the change in accuracy are repeated until this can be confirmed.
[0022]
A specific example will be described. The fixed core 3 is fixed to an appropriate fixing member, and the rotors 2 and 5 are rotated once without causing a rotational deviation while flowing an alternating current having a frequency of 100 kHz and a voltage amplitude of 2 V from the signal processing circuit to the exciting coil 3b. The change in accuracy of the torque sensor 1 before shipment was measured. At this time, the change in the effective inductance of the exciting coil 3b was measured with an LCR (Agilent Tech 4284A) meter. The result is shown by a dotted line in FIG.
[0023]
Based on this measurement result, the position of the exciting coil 3b is moved by 0.2 mm in the positive direction of the x-axis by appropriately operating the adjusting screw 4d, and then the measurement result of the accuracy change of the torque sensor 1 similarly measured is obtained. FIG. 3 shows a solid line.
Here, the torque sensor 1 can change the magnetic circuit in the poloidal direction by changing the shape of the upper cover 4b or the lower cover 4c of the case 4 to control the change in accuracy.
[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 upper cover 4 b of the case 4. 4f is formed. Then, while passing an alternating current having a frequency of 100 kHz and a voltage amplitude of 2 V from the signal processing circuit to the exciting coil 3b, the first and second rotors (not shown) are relatively moved with respect to the fixed core 3 without causing rotational displacement. After making a full rotation, measuring the change in the effective inductance of the exciting coil 3b and measuring the change in accuracy (see the dotted line in FIG. 6), the upper cover 4b is rotated based on the result to obtain the torque before shipping. It controls the change in accuracy of the sensor 1. This operation is performed until the variation width of the precision change becomes small. Based on the above results, when the accuracy change was measured after rotating the upper cover 4b by 2 °, the amplitude of the 60 ° cycle waveform was reduced by about 60% as shown by the solid line in FIG.
[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 torque sensor 10 includes a first rotor 11, a fixed core 12, a second rotor 13, and a relative rotation angle measuring device 14. Here, the driven shaft rotates relative to the driven shaft within a range of ± 8 °.
[0026]
The first rotor 11 is made of a soft magnetic material powder made of Ni-Zn or Mn-Zn-based ferrite on a thermoplastic synthetic resin having electrical insulation such as nylon, polypropylene (PP), polyphenylene sulfide (PPS), ABS resin or the like. Is formed into a cylindrical shape with an insulating magnetic material having a soft magnetic material content of 10 to 70% by volume, and is attached to a predetermined position in the axial direction of the rotating driving shaft. As shown in FIG. 7, the first rotor 11 is disposed on the innermost side, and is disposed on the outer periphery in two stages in the direction of the rotation axis Art, and is alternately shifted at predetermined intervals in the circumferential direction, for example, vertically. A plurality of copper foils 11a are provided at central angle intervals of 30 °.
[0027]
Here, the copper foil 11a may be arranged on at least one of the outer circumferences divided into two upper and lower stages in the direction of the rotation axis Art, and may be provided at a predetermined interval in the circumferential direction. Therefore, the copper foil 11a may be provided only at a predetermined interval on the upper side or the lower side, may be provided at a predetermined interval on the upper side or the lower side, and may be provided over the entire circumference at the lower side or the upper side. Further, as long as it is a conductor layer, a material such as aluminum or silver can be used, and these conductor layers including the copper foil 11a may be embedded in the insulating magnetic material.
[0028]
The fixed core 12 is arranged outside the first rotor 11 with a slight gap of about several mm in the radial direction, and is fixed to a fixing member (not shown) located near the steering shaft. As shown in FIG. 8, the fixed core 12 houses two core bodies 12a made of the same insulating magnetic material as the first rotor 11, a coil bobbin 12c housed in each core body 12a, and houses both core bodies 12a. (Hereinafter simply referred to as “case”) 12d made of a conductive member. Each excitation coil 12b is connected to a signal processing circuit (not shown) by an electric wire 12e (see FIG. 7) extending from the case 12d to the outside, and an alternating current flows from the signal processing circuit. The case 12d is made of a material such as aluminum, copper, or synthetic resin such as PPS (polyphenylene sulfide) having a shielding property of an AC magnetic field and carbon-mixed plastic having a volume resistivity of about 10 ⁻¹ to 10 ⁻² Ω · cm. The conductive member is formed in a ring shape having two concave portions 12f for accommodating each core body 12a.
[0029]
Here, in the case 12d, as shown in FIGS. 7 and 8, openings 12g are formed above and below the side wall in a range of a central angle of 90 °. In each coil bobbin 12c, an exciting coil 12b is wound, and a flange 12h extending from the core body 12a protrudes from the opening 12g to the outside of the case 12d.
Further, the fixed core 12 is provided with a case 12d as shown in FIG. 2 with respect to a plane orthogonal to the rotation axis Art between the upper core body 12a and the excitation coil 12b and the lower core body 12a and the excitation coil 12b. The upper core body 12a and the excitation coil 12b and the lower core body 12a and the excitation coil 12b are arranged symmetrically with respect to the plane. Further, the two exciting coils 12b reverse the direction of the magnetic circuit formed between them and the first rotor 11 by setting the winding directions to be opposite to each other or by changing the direction in which the alternating current flows. .
[0030]
As shown in FIG. 7, the second rotor 13 is made of a synthetic resin having electrical insulation properties and excellent moldability, and a plurality of blades 13b parallel to the rotation axis Art are uniformly arranged on the outer periphery of the flange 13a. It is formed. The plurality of blades 13b are arranged between the first rotor 11 and the fixed core 12 when viewed in the radial direction. Each wing plate 13b is formed at an interval corresponding to each copper foil 11a, and a copper foil 13c is provided on the outer surface.
[0031]
At this time, the second rotor 13 is provided with a conductor layer having a certain thickness (for example, a copper foil of 0.2 mm, aluminum, or the like) on the inner surface of each blade 13b or the inner surface or inside of a cylindrical body made of an insulating material. (A material such as silver) may be evenly arranged in correspondence with the copper foil 11a, and the same applies to a torque sensor described later. The second rotor 13 is disposed between the first rotor 11 and the fixed core 12, and is attached to the driven shaft that rotates relative to the main shaft.
[0032]
The relative rotation angle measuring device 14 is attached to the lower part of the fixed core 12 in the form of a wiring board, and as shown in FIG. 9, an oscillation circuit 14a for oscillating an oscillation signal, and a pulse of a specific frequency by dividing the oscillation signal. A frequency divider 14b for outputting a signal, a phase shifter 14c for shifting the phase of the pulse signal generated in each of the two exciting coils 12b, and first and second shifts for detecting the detected phase shift amounts. Amount detectors 14d and 14e, first and second converters 14f and 14g for converting the detected shift amounts into corresponding voltage values, and first and second shifts for adjusting the shift levels of the voltage values. The difference between the voltage corresponding to the amount of shift from the first converter 14f and the adjusted voltage from the second shift level adjuster 14i is obtained from the level adjusters 14h and 14i. A first differential amplifier 14j, a second differential amplifier 14k for obtaining a difference between the adjusted voltage from the first shift level adjuster 14h and a voltage corresponding to the shift amount from the second converter 14g, And a relative rotation angle measuring unit 14m for measuring a relative rotation angle from the obtained voltage of each difference.
[0033]
The oscillation circuit 14a outputs a pulse signal of a specific frequency to the phase shift unit 14c via the frequency dividing circuit 14b.
The phase shift unit 14c is configured such that the exciting coils 12b, 12b are connected in series, and the capacitor C1, the resistor R1, and the capacitor C2 connected in series are connected in parallel with the exciting coils 12b, 12b. The exciting coils 12b, 12b are wound around a fixed core, an alternating current is applied thereto, and cooperate with the first rotor to form a magnetic circuit. The phase shift unit 14c shifts the phase of the pulse signal input from the frequency dividing circuit 14b connected between the exciting coils 12b, 12b according to the magnitude of the eddy current generated in the second rotor.
[0034]
The first and second shift amount detectors 14d and 14e are respectively connected to one end of each of the exciting coils 12b, and the first shift amount detector 14d detects the phase shift amount of the pulse signal between the points A and B. Then, the second shift amount detector 14d detects the amount of phase shift by detecting the amount of phase shift between the pulse signals at points A and C.
The first and second converters 14f and 14g convert the detected shift amount into the corresponding voltage values S1 and S2, and the shift level adjusting units 14h and 14i output the voltage of the pulse signal input from the converters 14f and 14g. The shift levels of the values S1 and S2 are adjusted and output to the first and second differential amplifiers 14j and 14k. The first differential amplifier 14j obtains a difference between the voltage value S1 of the pulse signal from the converter 14f and the voltage value S2 of the pulse signal from the shift level adjusting unit 14i, and obtains a signal having an output level twice that of the original signal. T1 (voltage value) is output to the relative rotation angle measurement unit 14m. Further, the differential amplifier 14k obtains a difference between the voltage value S2 of the pulse signal input from the converter 14g and the voltage value S1 of the pulse signal from the shift level adjusting unit 14h, and obtains a signal having an output level twice as high as the original signal. T2 (voltage value) is output to the relative rotation angle measurement unit 14m.
[0035]
As shown in FIG. 5, the relative rotation angle measurement unit 14m can measure the relative rotation angle of the two rotors with high accuracy in the range of −8 ° to + 8 ° based on the voltage values of the signals T1 and T2.
The torque sensor 10 configured as described above attaches the first rotor 11 to the driving shaft and the second rotor 13 to the driven shaft, and fixes the fixed core 12 to the fixed member to the steering device. It is assembled and detects the rotational torque of the handle shaft accompanying the operation of the steering handle.
[0036]
In the torque sensor 10, similarly to the torque sensor 1, when controlling a change (accuracy change) in the effective inductance of the exciting coil 3 b, the flange 12 h protruding from the case 12 d is rotated in the circumferential direction along the opening 12 g. Manipulate.
Here, in the torque sensor 10, each of the upper and lower excitation coils 12 b when the first and second rotors 11 and 13 are rotated by one rotation relative to the fixed core 12 without causing rotational displacement. It is necessary to make the change in the effective inductance (change in accuracy) as uniform as possible. Therefore, based on the measurement results of the effective inductances, the positions of the upper and lower fixed cores 12 are shifted as necessary, thereby controlling the changes in the accuracy of the two cores to be the same.
[0037]
Specifically, similarly to the torque sensor 1, a change in the effective inductance of each excitation coil 12b in the torque sensor 10 before shipment was measured by an LCR meter. The results are shown in FIG. 10A by the solid line for the upper excitation coil 12b and by the dotted line for the lower excitation coil 12b.
Then, after the upper excitation coil 12b was rotated by 5 ° by the flange 12h, similarly, the change in the effective inductance of each excitation coil 12b was measured by an LCR meter. The results are shown in FIG. 10B by a solid line for the upper excitation coil 12b and by a dotted line for the lower excitation coil 12b.
[0038]
When the change in the phase of the 60 ° cycle waveform was read from FIGS. 10A and 10B, the torque sensor 10 changed the phase by about 3.8 ° by rotating the exciting coil 12b by 5 °.
[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 First rotor 3 Fixed core 4 Case 4
4b Upper cover 4c Lower cover 4d Adjustment screw (adjustment means)
4f Extension (adjustment means)
5 Second rotor 10 Torque sensor 11 First rotor 12 Fixed core 12c Coil bobbin 12h Flange (adjustment means)
13 Second rotor 14 Relative rotation angle measuring device Art Rotation axis SF1 First shaft SF2 Second shaft

Claims

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.

前記調整手段が、前記固定コアを収納するケースに設けられたねじである、請求項１の回転センサ。The rotation sensor according to claim 1, wherein the adjusting unit is a screw provided in a case that houses the fixed core.

前記調整手段が、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である、請求項１の回転センサ。The rotation sensor according to claim 1, wherein the adjustment unit is an extension provided on a case that covers the fixed core and extending inward in a radial direction.

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、前記調整手段が、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である、請求項１の回転センサ。The fixed core has two excitation 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 excitation coils. The rotation sensor according to claim 1, wherein the rotation sensor is a flange formed on a holding member that holds one of the excitation coils, extends outward from the case, and rotates the excitation coil around the rotation axis.