JP5187099B2 - 磁歪式応力センサ - Google Patents
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Description
Garshelis, Ivan J.,「New types of Magnetoelastic Transducers for Sensing Force Related Parameters」,「SAE Paper」,No.910856,「Sensors and Actuators」,1991年
料から形成され歪を生じる起歪部と、応力が作用する対象部材に起歪部を接続するための
接続部材と、起歪部に近接して配置された永久磁石と、起歪部に対して永久磁石と反対側
における漏れ磁束を検知する磁気センサと、を備えている。この磁歪式応力センサは、対
象部材から接続部材を経由して起歪部に作用する応力に依存して変化する漏れ磁束の変化
を磁気センサによって検知することによって、起歪部に作用する応力を検出する。ここで
、接続部材は、起歪部に設けられた対をなす脚部と、脚部のそれぞれの先端に設けられた
取り付け板と、を含んでいる。さらに、取り付け板は、取り付け板面に平行な断面における脚部の断面積よりも大きな面積を有し、かつ、対象部材に設けた突起部をカシメて対象部材に対して固定されている。
図1(A)は、本発明の第1の実施形態に係る磁歪式応力センサ11を、対象部材50に取り付けた状態を示す平面図、図1(B)は、図1(A)の1B−1B線に沿う断面図である。図2(A)は、図1(A)の2A−2A線に沿う断面図、図2(B)は、図1(A)の2B−2B線に沿う断面図である。
図4は、取り付け板24の変形例を示す断面図である。
図7は、本発明の第2の実施形態を示す断面図である。第1の実施形態と共通する部材には同一の符号を付し、その説明は一部省略する。
図8は、本発明の第3の実施形態を示す断面図である。第1の実施形態と共通する部材には同一の符号を付し、その説明は一部省略する。
図1および図2に示した、起歪部22および接続部材25(脚部23および取り付け板24)をパーメンデュール(Fe49Co49V2合金)を用いて機械加工にて一体的に作製した。図2(B)において、起歪部22の板厚さは0.7mm、薄板部の幅は7mm、フランジ部26を含む全幅は8mmである。両端部フランジ部26の厚さは1.0mmである。接続部材25の脚部23の断面は3mm×11mmである。脚部23の高さは4.5mmである。脚部23に設けた取り付け板24の厚さは1.5mm、面の大きさは5.5mm×13mmである。すなわち、脚部断面に対して長手方向(センサ外方向)以外は1.0mm大きく、長手方向(センサ外方向)には1.5mm大きい。機械加工した起歪部22は、熱処理(水素中840℃で2hr保持、100℃/hrで400℃以下まで炉冷)を行った。
図9は、比較例に係る磁歪式応力センサ100を、対象部材50に取り付けた状態を示す断面図である。第1の実施形態と共通する部材には同一の符号を付してある。
起歪部および接続部材(脚部および取り付け板)を、マルエージング鋼(日立金属(株)製、商品名YAG300、18%Ni−9%Co−5%Mo−Fe)を用いて機械加工にて一体的に作製した。永久磁石用のヨークも、マルエージング鋼から作製した。これらを機械加工によって作製した後、固溶化および時効熱処理を施した。固溶化処理は真空中にて820℃×1時間保持し、その後、室温まで冷却した。その後、時効処理は真空中にて490℃×5時間保持し、その後、空冷した。これら以外は実施例1と同じとした。
図8に示したに第3の実施形態に係る磁歪式応力センサ12を作製した。すなわち、実施例2に対して、永久磁石33と磁気センサ40との向き、磁気センサ40用のヨーク71、71を変更した。永久磁石33はSmCoで、大きさは2.5mm×5mm×7mmである。7mmの方向が着磁方向である。磁気センサ40用のヨーク71、71は、PBパーマロイから作製した。
21 起歪部に作用する応力の方向を示す矢印、
22 起歪部、
23 脚部、
24 取り付け板、
25 接続部材、
26 フランジ部、
27 内方空間、
30、33 永久磁石、
31、34 永久磁石の着磁方向を示す矢印、
40 磁気センサ、
50 対象部材、
51 突起部、
52 平坦部、
53 嵌合部、
54 凹所(嵌合部)、
55 凸状部、
56 凹所(嵌合部)、
57 本体部、
57a 凹所、
58 センサ受け部、
60 永久磁石用のヨーク、
70 磁気センサ用のヨーク、
71 磁気センサ用のヨーク。
Claims (7)
- 磁歪を有する材料から形成され歪を生じる起歪部と、応力が作用する対象部材に前記起歪部を接続するための接続部材と、前記起歪部に近接して配置された永久磁石と、前記起歪部に対して前記永久磁石と反対側における漏れ磁束を検知する磁気センサと、を備え、前記対象部材から前記接続部材を経由して前記起歪部に作用する応力に依存して変化する漏れ磁束の変化を前記磁気センサによって検知することによって、前記起歪部に作用する応力を検出する磁歪式応力センサであって、
前記接続部材は、前記起歪部に設けられた対をなす脚部と、前記脚部のそれぞれの先端に設けられた取り付け板と、を含み、前記取り付け板は、取り付け板面に平行な断面における前記脚部の断面積よりも大きな面積を有し、かつ、前記対象部材に設けた突起部をカシメて前記対象部材に対して固定されてなる磁歪式応力センサ。 - 前記起歪部は、板形状を有し、
前記取り付け板は、前記起歪部と平行をなし、前記対象部材に設けた平坦部に固定される請求項1に記載の磁歪式応力センサ。 - 前記取り付け板は、その一部が脚部同士の間の内方空間に伸びて設けられている請求項1または請求項2に記載の磁歪式応力センサ。
- 前記取り付け板は、前記対象部材に設けた嵌合部に嵌り合って固定される請求項1〜3のいずれか1つに記載の磁歪式応力センサ。
- 前記取り付け板は、前記対象部材の本体部とは別体に形成されるとともに前記本体部に一体的に接合されたセンサ受け部に固定される請求項1〜4のいずれか1つに記載の磁歪式応力センサ。
- 前記起歪部に作用する応力の方向と、前記永久磁石の着磁方向とが、ほぼ直交している請求項1〜5のいずれか1つに記載の磁歪式応力センサ。
- 前記起歪部の、前記応力の方向に対して直交する断面形状における両端部の厚みが中央部に比べて厚い請求項1〜6のいずれか1つに記載の磁歪式応力センサ。
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