JP6620645B2 - トルクセンサ - Google Patents
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Description
以下、本発明の第1の実施の形態について、図1乃至図4を参照して説明する。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係るトルクセンサを示す図であり、(a)は分解斜視図、(b)は回転軸に取り付けた際の断面図である。
図2は、ボビン3の斜視図である。図1及び図2に示すように、ボビン3は、全体として中空円筒状に形成されている。また、ボビン3は、樹脂からなり、回転軸2に対して離間して設けられ、かつ回転軸2と同軸に設けられる。
本発明は、第1乃至第4検出コイルを、それぞれがボビン3の外周に積層された複数の層にわたって形成し、かつ複数の層にわたって形成された第1検出コイル4の層間に第2検出コイル5及び第3検出コイル6の層が介在し、複数の層にわたって形成された第2検出コイル5の層間に第1検出コイル4及び第4検出コイル7の層が介在し、複数の層にわたって形成された第3検出コイル6の層間に第1検出コイル4及び第4検出コイル7の層が介在し、複数の層にわたって形成された第4検出コイル7の層間に第2検出コイル5及び第3検出コイル6の層が介在した積層構造を特徴としている。次に、この積層構造を具現化するための第1乃至第4検出コイル4〜7の巻き付け方法について、具体例に基づいて説明する。
第1検出コイル4及び第4検出コイル7を構成する2本の絶縁電線8は、第1傾斜案内路30と周方向案内路32,33に沿って巻き付けられる。具体的には、まず図3(a)に示すように、第1検出コイル4及び第4検出コイル7を構成する2本の絶縁電線8を束ねた状態で、一つ一つ閉じた平行四辺形を形成するように、符号B1,B2で示す凸部34,35に1回巻き付け、次に、符号B3,B4で示す凸部34,35に1回巻き付け、次に、符号B5,B6で示す凸部34,35に1回巻き付け、次に、符号B7,B8で示す凸部34,35に1回巻き付け、次に、符号B9,B10で示す凸部34,35に1回巻き付け、次に、符号B11,B12で示す凸部34,35に1回巻き付ける。以上で第1検出コイル4及び第4検出コイル7を構成する2本の絶縁電線8の1周分(1ターン)の巻き付けが終わる。
第2検出コイル5及び第3検出コイル6を構成する2本の絶縁電線8は、第2傾斜案内路31と周方向案内路32,33に沿って巻き付けられる。具体的には、図3(b)に示すように、第2検出コイル5及び第3検出コイル6を構成する2本の絶縁電線8を束ねた状態で、一つ一つ閉じた平行四辺形を形成するように、符号B1,B12で示す凸部34,35に1回巻き付け、次に、符号B11,B10で示す凸部34,35に1回巻き付け、次に、符号B9,B8で示す凸部34,35に1回巻き付け、次に、符号B7,B6で示す凸部34,35に1回巻き付け、次に、符号B5,B4で示す凸部34,35に1回巻き付け、次に、符号B3,B2で示す凸部34,35に1回巻き付ける。以上で第2検出コイル5及び第3検出コイル6を構成する2本の絶縁電線8の1周分(1ターン)の巻き付けが終わる。
図4は、トルクセンサ1の検出信号により回転軸2に付与されたトルクを測定する測定部41の構成例を示す回路図である。測定部41は、第1乃至第4検出コイル4〜7のインダクタンスの変化を検出することにより、回転軸2に付与されたトルクを測定する。
以上説明したように、第1の実施の形態に係るトルクセンサ1では、第1検出コイル4及び第4検出コイル7を第1層、第2検出コイル5及び第3検出コイル6を第2層とし、これら第1層及び第2層を交互にボビン3の外周に積層して、第1乃至第4検出コイル4〜7をそれぞれが連続しない複数の層に形成している。この結果、第1乃至第4検出コイル4〜7をそれぞれ単一の層に形成した場合と比べて第1乃至第4検出コイル4〜7のインダクタンス及び抵抗の差が小さくなる。このため、温度変化によるオフセット電圧の変動が小さくなり、温度特性を向上させることができる。
図5は、本発明の第2の実施の形態に係るボビン3を展開した状態を模式的に示す平面図である。本実施の形態は、第1の実施の形態とは第1乃至第4検出コイル4〜7の巻き付け方法が異なる。以下、第1の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
まず、図5(a)に示すように、第1検出コイル4を、絶縁電線8を一つ一つ閉じた平行四辺形を形成するように、符号B1,B2で示す凸部34,35に1回巻き付け、次に、符号B3,B4で示す凸部34,35に1回巻き付け、次に、符号B5,B6で示す凸部34,35に1回巻き付け、次に、符号B7,B8で示す凸部34,35に1回巻き付け、次に、符号B9,B10で示す凸部34,35に1回巻き付け、次に、符号B11,B12で示す凸部34,35に1回巻き付ける。以上で第1検出コイル4の1周分(1ターン)の巻き付けが終わる。第1検出コイル4の絶縁電線8は、第1傾斜案内路30と周方向案内路32,33に沿って巻き付けられる。
次に、図5(b)に示すように、第2検出コイル5を、絶縁電線8を一つ一つ閉じた平行四辺形を形成するように、符号B1,B12で示す凸部34,35に1回巻き付け、次に、符号B11,B10で示す凸部34,35に1回巻き付け、次に、符号B9,B8で示す凸部34,35に1回巻き付け、次に、符号B7,B6で示す凸部34,35に1回巻き付け、次に、符号B5,B4で示す凸部34,35に1回巻き付け、次に、符号B3,B2で示す凸部34,35に1回巻き付ける。以上で第2検出コイル5の1周分(1ターン)の巻き付けが終わる。第2検出コイル5の絶縁電線8は、第2傾斜案内路31と周方向案内路32,33に沿って巻き付けられる。
次に、図5(c)に示すように、第3検出コイル6を、第2検出コイル5と同様に、符号B1,B12で示す凸部34,35から巻き始めて、符号B3,B2で示す凸部34,35まで巻き付ける。以上で第3検出コイル6の1周分(1ターン)の巻き付けが終わる。第3検出コイル6の絶縁電線8は、第2傾斜案内路31と周方向案内路32,33に沿って巻き付けられる。
次に、図5(d)に示すように、第4検出コイル7を、第1検出コイル4と同様に、符号B1,B2で示す凸部34,35から巻き始めて符号B11,B12で示す凸部34,35まで巻き付ける。以上で第4検出コイル7の1周分(1ターン)の巻き付けが終わる。第4検出コイル7の絶縁電線8は、第1傾斜案内路30と周方向案内路32,33に沿って巻き付けられる。
以上説明したように、第2の実施の形態に係るトルクセンサ1では、第1検出コイル4を第1層、第2検出コイル5を第2層、第3検出コイル6を第3層、第4検出コイル7を第4層とし、これら第1〜第4層をこの順序でボビン3の外周に順次積層して、第1乃至第4検出コイル4〜7をそれぞれが連続しない複数の層に形成している。この結果、第1乃至第4検出コイル4〜7をそれぞれ単一の層に形成した場合と比べて第1乃至第4検出コイル4〜7のインダクタンス及び抵抗の差が小さくなる。このため、温度変化によるオフセット電圧の変動が小さくなり、温度特性を向上させることができる。
図6は、本発明の第3の実施の形態に係るボビン3を展開した状態を模式的に示す平面図である。本実施の形態は、第1の実施の形態とはボビン3及び第1乃至第4検出コイル4〜7の巻き付け方法が異なる。以下、第1の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
まず、図6(a)に示すように、第1検出コイル4及び第4検出コイル7を構成する2本の絶縁電線8を束ねた状態で、一つ一つ閉じた平行四辺形を形成するように、符号B1,B2で示す凸部34,35に1回巻き付け、次に、符号B3,B4で示す凸部34,35に1回巻き付け、次に、符号B5,B6で示す凸部34,35に1回巻き付け、次に、符号B7,B8で示す凸部34,35に1回巻き付け、次に、符号B9,B10で示す凸部34,35に1回巻き付け、次に、符号B11,B12で示す凸部34,35に1回巻き付ける。また、前述のように、凸部34,35の間には四角形状の凸部36が配置されているので、凸部36は、それぞれの凸部34,35に巻き付けられた絶縁電線8に、凸部34,35と共に囲まれる。
次に、図6(b)に示すように、第2検出コイル5及び第3検出コイル6を構成する2本の絶縁電線8を束ねた状態で、一つ一つ閉じた平行四辺形を形成するように、符号B12,B3で示す凸部34,35に1回巻き付け、次に、符号B2,B5で示す凸部34,35に1回巻き付け、次に、符号B4,B7で示す凸部34,35に1回巻き付け、次に、符号B6,B9で示す凸部34,35に1回巻き付け、次に、符号B8,B11で示す凸部34〜36に1回巻き付け、次に、符号B10,B1で示す凸部34,35に1回巻き付ける。以上で第2検出コイル5及び第3検出コイル6を構成する2本の絶縁電線8の1周分(1ターン)の巻き付けが終わる。第2検出コイル5及び第3検出コイル6を構成する2本の絶縁電線8は、第2傾斜案内路31と周方向案内路32,33に沿って巻き付けられる。
以上説明したように、第3の実施の形態に係るトルクセンサ1では、第1の実施の形態と同様に、第1検出コイル4及び第4検出コイル7を第1層、第2検出コイル5及び第3検出コイル6を第2層とし、これら第1層及び第2層を交互にボビン3の外周に積層して、第1乃至第4検出コイル4〜7をそれぞれが連続しない複数の層に形成した。このため、第1の実施の形態と同様に、第1乃至第4検出コイル4〜7のインダクタンス及び抵抗の差が小さくなり、温度変化によるオフセット電圧の変動が小さくなることにより、温度特性を向上させることができる。
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号等は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。
2…回転軸
3…ボビン
4…第1検出コイル
5…第2検出コイル
6…第3検出コイル
7…第4検出コイル
8…絶縁電線
9…磁性体リング
10…固定リング、
30…第1傾斜案内路
31…第2傾斜案内路
32,33…周方向案内路
42…ブリッジ回路
Claims (5)
- 磁歪特性を有する回転軸の周囲に取り付けられ、前記回転軸に付与されたトルクを測定するトルクセンサであって、
前記回転軸と離間して同軸に設けられ、中空円筒状に形成されるとともに、その外周面に軸方向に対して所定角度傾斜した複数の第1傾斜案内路と、軸方向に対して前記第1傾斜案内路と反対方向に前記所定角度傾斜した複数の第2傾斜案内路とが形成された非磁性体からなるボビンと、
前記第1傾斜案内路に沿って絶縁電線を前記ボビンに巻き付けて形成される第1検出コイル及び第4検出コイルと、
前記第2傾斜案内路に沿って絶縁電線を前記ボビンに巻き付けて形成される第2検出コイル及び第3検出コイルとを備え、
前記第1乃至第4検出コイルは、それぞれが前記ボビンの外周に積層された複数の層にわたって形成されており、
前記第1検出コイル、前記第2検出コイル、前記第4検出コイル、及び前記第3検出コイルが、この順序で環状に接続されてブリッジ回路を構成し、
前記複数の層にわたって形成された前記第1検出コイルの層間に前記第2検出コイル及び前記第3検出コイルの層が介在し、
前記複数の層にわたって形成された前記第2検出コイルの層間に前記第1検出コイル及び前記第4検出コイルの層が介在し、
前記複数の層にわたって形成された前記第3検出コイルの層間に前記第1検出コイル及び前記第4検出コイルの層が介在し、
前記複数の層にわたって形成された前記第4検出コイルの層間に前記第2検出コイル及び前記第3検出コイルの層が介在している、
トルクセンサ。 - 前記第1検出コイル及び前記第4検出コイルが同じ層に形成され、前記第2検出コイル及び前記第3検出コイルが同じ層に形成された、
請求項1に記載のトルクセンサ。 - 前記第1検出コイルの層、前記第2の検出コイルの層、前記第3検出コイルの層、及び前記第4の検出コイルの層が順次積層された、
請求項1に記載のトルクセンサ。 - 前記ボビンの周囲に設けられた中空円筒状の磁性体からなる磁性体リングをさらに備えた、
請求項1乃至3の何れか1項に記載のトルクセンサ。 - 前記ボビンは、ポリフタルアミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、又はポリフェニレンサルファイド樹脂からなる、
請求項1乃至4の何れか1項に記載のトルクセンサ。
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