JP7076790B2 - Torque sensor - Google Patents

Torque sensor Download PDF

Info

Publication number
JP7076790B2
JP7076790B2 JP2018155357A JP2018155357A JP7076790B2 JP 7076790 B2 JP7076790 B2 JP 7076790B2 JP 2018155357 A JP2018155357 A JP 2018155357A JP 2018155357 A JP2018155357 A JP 2018155357A JP 7076790 B2 JP7076790 B2 JP 7076790B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
coil
shaft
wound
winding
core portion
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.)
Active
Application number
JP2018155357A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2020030091A (en
Inventor
駿弥 岩澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tamagawa Seiki Co Ltd
Original Assignee
Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tamagawa Seiki Co Ltd filed Critical Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority to JP2018155357A priority Critical patent/JP7076790B2/en
Publication of JP2020030091A publication Critical patent/JP2020030091A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7076790B2 publication Critical patent/JP7076790B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Description

本発明は、トルクを検出する際に用いられるトルクセンサに関する。 The present invention relates to a torque sensor used when detecting torque.

電動機を用いた回転駆動機構や、自動車のパワーステアリング機構、エンジン制御機構、操舵システムなどには、トルクを検出するためのトルクセンサが組み込まれている。トルクセンサとしては、磁歪効果を利用してトルクを検出する磁歪式のトルクセンサが知られている。 A torque sensor for detecting torque is incorporated in a rotary drive mechanism using an electric motor, a power steering mechanism of an automobile, an engine control mechanism, a steering system, and the like. As a torque sensor, a magnetostrictive torque sensor that detects torque by utilizing the magnetostrictive effect is known.

この種のトルクセンサとして、たとえば、特許文献１には、２つに分割される半円筒状フェライト磁心を組み合わせて１つの円筒状フェライト磁心を形成するとともに、各々の半円筒状フェライト磁心の内周面に所定の傾き角度でコイル配線用の溝を形成し、この溝に沿って２つのコイルをそれぞれジグザク状に配線する技術が記載されている。この特許文献１に記載の技術では、各々の半円筒状フェライト磁心の内周面に形成された溝を利用して、一方のコイルは回転軸の中心軸に対して＋４５°傾けて配置し、他方のコイルは回転軸の中心軸に対して－４５°傾けて配置することにより、トルク検出のための異方性を付与している。 As a torque sensor of this type, for example, in Patent Document 1, one semi-cylindrical ferrite magnetic core is formed by combining two semi-cylindrical ferrite magnetic cores, and the inner circumference of each semi-cylindrical ferrite magnetic core is formed. A technique is described in which a groove for coil wiring is formed on a surface at a predetermined inclination angle, and two coils are wired in a zigzag shape along the groove. In the technique described in Patent Document 1, one coil is arranged at an angle of + 45 ° with respect to the central axis of the rotating shaft by utilizing the groove formed on the inner peripheral surface of each semi-cylindrical ferrite magnetic core. The other coil is arranged at an angle of −45 ° with respect to the central axis of the rotating shaft to impart anisotropy for torque detection.

特開２００５－１６４５３１号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-164531

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、半円筒状フェライト磁心の内周面にコイル配線用の溝を形成するための溝加工が必要になり、しかも各々の半円筒状フェライト磁心の内周面に複雑な形状でコイルを巻線する必要がある。このため、トルクセンサの製造コストが高くなるという課題があった。また、特許文献１に記載の技術では、コイルの巻線に半円筒状フェライト磁心を用いているため、トルクセンサの質量が大きくなるという課題もあった。 However, the technique described in Patent Document 1 requires groove processing for forming a groove for coil wiring on the inner peripheral surface of the semi-cylindrical ferrite magnetic core, and moreover, the inner peripheral surface of each semi-cylindrical ferrite magnetic core. It is necessary to wind the coil in a complicated shape. Therefore, there is a problem that the manufacturing cost of the torque sensor becomes high. Further, in the technique described in Patent Document 1, since a semi-cylindrical ferrite magnetic core is used for the winding of the coil, there is also a problem that the mass of the torque sensor becomes large.

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その目的は、製造コストを低減することができるとともに、センサの軽量化を図ることができるトルクセンサを提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a torque sensor capable of reducing the manufacturing cost and the weight of the sensor.

本発明は、少なくとも表層部が磁歪材料によって形成されたシャフトと、前記シャフトが同軸状に挿入される円筒状のコア部を有するとともに、非磁性材料によって形成されたボビンと、前記コア部の外周面に鋸歯状に巻かれた第１コイルおよび第２コイルと、を備え、前記第１コイルは、前記シャフトの中心軸方向に沿って巻かれた第１軸沿い巻き部と、前記シャフトの中心軸に対して第１方向に傾斜して巻かれた第１斜め巻き部とを有し、前記第２コイルは、前記シャフトの中心軸方向に沿って巻かれた第２軸沿い巻き部と、前記シャフトの中心軸に対して前記第１方向とは反対の方向となる第２方向に傾斜して巻かれた第２斜め巻き部とを有するトルクセンサである。 The present invention has a shaft whose surface layer portion is formed of a magnetic strain material, a cylindrical core portion into which the shaft is coaxially inserted, a bobbin formed of a non-magnetic material, and an outer periphery of the core portion. A first coil and a second coil wound in a serrated shape on a surface are provided, and the first coil has a winding portion along the first axis wound along the central axis direction of the shaft and a center of the shaft. The second coil has a first diagonally wound portion wound at an angle in the first direction with respect to the shaft, and the second coil has a second winding portion wound along the central axis direction of the shaft and a winding portion along the second shaft. It is a torque sensor having a second diagonally wound portion wound at an angle in a second direction opposite to the first direction with respect to the central axis of the shaft.

本発明に係るトルクセンサにおいて、前記第１軸沿い巻き部および前記第２軸沿い巻き部は、それぞれ前記コア部の円周方向に１つ設けられていてもよい。 In the torque sensor according to the present invention, one winding portion along the first axis and one winding portion along the second axis may be provided in the circumferential direction of the core portion.

本発明に係るトルクセンサにおいて、前記第１軸沿い巻き部および前記第２軸沿い巻き部は、それぞれ前記コア部の円周方向に複数設けられていてもよい。 In the torque sensor according to the present invention, a plurality of the winding portion along the first axis and the winding portion along the second axis may be provided in the circumferential direction of the core portion, respectively.

本発明に係るトルクセンサにおいて、前記第１斜め巻き部は、前記シャフトの中心軸に対して第１方向に４５°の傾斜角度で巻かれ、前記第２斜め巻き部は、前記シャフトの中心軸に対して第２方向に４５°の傾斜角度で巻かれていてもよい。 In the torque sensor according to the present invention, the first diagonally wound portion is wound at an inclination angle of 45 ° in the first direction with respect to the central axis of the shaft, and the second diagonally wound portion is the central axis of the shaft. It may be wound at an inclination angle of 45 ° in the second direction.

本発明に係るトルクセンサにおいて、前記ボビンは、前記コア部として、前記シャフトの中心軸方向に位置をずらして配置された第１コア部および第２コア部を有し、前記第１コイルは前記第１コア部の外周面に巻かれ、前記第２コイルは前記第２コア部の外周面に巻かれていてもよい。 In the torque sensor according to the present invention, the bobbin has, as the core portion, a first core portion and a second core portion arranged so as to be displaced in the central axis direction of the shaft, and the first coil is the said. The second coil may be wound around the outer peripheral surface of the first core portion, and the second coil may be wound around the outer peripheral surface of the second core portion.

本発明に係るトルクセンサにおいて、前記第１コイルおよび前記第２コイルは、共通の前記コア部の外周面に巻かれていてもよい。 In the torque sensor according to the present invention, the first coil and the second coil may be wound around a common outer peripheral surface of the core portion.

本発明に係るトルクセンサにおいて、前記第１軸沿い巻き部および前記第２軸沿い巻き部は、前記コア部の円周方向で互いに同じ位置に配置され、かつ、前記第１軸沿い巻き部を流れる電流の向きと前記第２軸沿い巻き部を流れる電流の向きが互いに逆向きに設定されていてもよい。 In the torque sensor according to the present invention, the winding portion along the first axis and the winding portion along the second axis are arranged at the same position in the circumferential direction of the core portion, and the winding portion along the first axis is formed. The direction of the flowing current and the direction of the current flowing along the winding portion along the second axis may be set to be opposite to each other.

本発明に係るトルクセンサは、前記第１軸沿い巻き部および前記第１斜め巻き部のうち、少なくとも前記第１斜め巻き部の外側を囲むように配置された第１ヨークと、前記第２軸沿い巻き部および前記第２斜め巻き部のうち、少なくとも前記第２斜め巻き部の外側を囲むように配置された第２ヨークと、を備えていてもよい。 The torque sensor according to the present invention includes a first yoke arranged so as to surround at least the outside of the first diagonally wound portion of the first diagonally wound portion and the first diagonally wound portion, and the second shaft. Of the side winding portion and the second diagonal winding portion, a second yoke arranged so as to surround at least the outside of the second diagonal winding portion may be provided.

本発明においては、ボビンを非磁性材料によって形成するとともに、そのボビンが有するコア部の外周面に第１コイルと第２コイルを鋸歯状に巻くことで、第１斜め巻き部と第２斜め巻き部を互いに反対方向に傾斜させた構成を採用している。これにより、シャフトに加わるトルクを、第１コイルと第２コイルのインピーダンス変化として検出することができる。その結果、トルクセンサの製造コストを低減することができるとともに、センサの軽量化を図ることが可能となる。 In the present invention, the bobbin is formed of a non-magnetic material, and the first coil and the second coil are wound in a sawtooth shape on the outer peripheral surface of the core portion of the bobbin, whereby the first diagonal winding portion and the second diagonal winding portion are wound. The structure is adopted in which the portions are inclined in opposite directions. As a result, the torque applied to the shaft can be detected as an impedance change between the first coil and the second coil. As a result, the manufacturing cost of the torque sensor can be reduced, and the weight of the sensor can be reduced.

本発明の第１実施形態に係るトルクセンサの構成例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structural example of the torque sensor which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態において、第１ボビンの第１コア部における第１コイルの巻線状態を示す展開図である。It is a development view which shows the winding state of the 1st coil in the 1st core part of the 1st bobbin in 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態において、第２ボビンの第２コア部における第２コイルの巻線状態を示す展開図である。It is a developed view which shows the winding state of the 2nd coil in the 2nd core part of the 2nd bobbin in 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態に係るトルクセンサの構成例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structural example of the torque sensor which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態において、ボビンのコア部における第１コイルと第２コイルの巻線状態を示す展開図である。In the second embodiment of the present invention, it is a developed view which shows the winding state of the 1st coil and the 2nd coil in the core part of a bobbin. 本発明の第３実施形態に係るトルクセンサの要部の構成例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structural example of the main part of the torque sensor which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態において、ボビンのコア部におけるコイルの巻線状態を示す展開図である。It is a developed view which shows the winding state of the coil in the core part of a bobbin in the 3rd Embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るトルクセンサの構成例を示す斜視図である。
図１に示すように、トルクセンサ１は、円柱状のシャフト１０と、シャフト１０と同軸状に配置された第１ボビン１２と、シャフト１０と同軸状に配置されるとともに、シャフト１０の中心軸方向で第１ボビン１２と隣り合わせに配置された第２ボビン１４と、第１ボビン１２に巻かれた第１コイル１６と、第２ボビン１４に巻かれた第２コイル１８と、第１コイル１６の外側を囲むように配置された第１ヨーク２０と、第２コイル１８の外側を囲むように配置された第２ヨーク２２と、を備えている。シャフト１０の中心軸方向とは、シャフト１０の中心軸２４と平行な方向をいう。 <First Embodiment>
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration example of a torque sensor according to the first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the torque sensor 1 has a columnar shaft 10, a first bobbin 12 arranged coaxially with the shaft 10, and a central axis of the shaft 10 while being arranged coaxially with the shaft 10. A second bobbin 14 arranged next to the first bobbin 12 in the direction, a first coil 16 wound around the first bobbin 12, a second coil 18 wound around the second bobbin 14, and a first coil 16. A first yoke 20 arranged so as to surround the outside of the second coil 18 and a second yoke 22 arranged so as to surround the outside of the second coil 18. The central axis direction of the shaft 10 means a direction parallel to the central axis 24 of the shaft 10.

（シャフト）
シャフト１０は、シャフト１０自身の中心軸２４を中心に回転可能に設けられている。シャフト１０は、少なくとも表層部が磁歪材料によって形成されている。このため、シャフト１０の表層部は磁歪部となる。磁歪材料としては、たとえば、ニッケル、鉄－アルミニウム合金、鉄－コバルト合金等を挙げることができる。このような磁歪材料からなるシャフト１０にトルクが加わると、シャフト１０にねじれが生じる。また、シャフト１０にねじれが生じると、シャフト１０の透磁率が変化する。 (shaft)
The shaft 10 is rotatably provided around the central shaft 24 of the shaft 10 itself. At least the surface layer of the shaft 10 is formed of a magnetostrictive material. Therefore, the surface layer portion of the shaft 10 becomes a magnetostrictive portion. Examples of the magnetostrictive material include nickel, iron-aluminum alloy, iron-cobalt alloy and the like. When torque is applied to the shaft 10 made of such a magnetostrictive material, the shaft 10 is twisted. Further, when the shaft 10 is twisted, the magnetic permeability of the shaft 10 changes.

シャフト１０の表層部を構成する磁歪材料は、正磁歪材料でも負磁歪材料でもよい。正磁歪材料は、引っ張り応力により透磁率が増加し、圧縮応力により透磁率が減少する特性を有する磁歪材料であり、負磁歪材料は、引っ張り応力により透磁率が減少し、圧縮応力により透磁率が増加する特性を有する磁歪材料である。本実施形態では、一例として、シャフト１０の表層部が正磁歪材料によって形成されているものとする。なお、シャフト１０は、シャフト全体が磁歪材料によって形成されていてもよいし、シャフト表層部のみが磁歪材料によって形成されていてもよい。 The magnetostrictive material constituting the surface layer portion of the shaft 10 may be a positive magnetostrictive material or a negative magnetostrictive material. The magnetostrictive material is a magnetostrictive material having the property that the magnetic permeability increases due to tensile stress and the magnetic permeability decreases due to compressive stress. It is a magnetostrictive material with increasing properties. In the present embodiment, as an example, it is assumed that the surface layer portion of the shaft 10 is formed of a magnetostrictive material. The entire shaft of the shaft 10 may be formed of a magnetostrictive material, or only the surface layer portion of the shaft may be formed of a magnetostrictive material.

（第１ボビン）
第１ボビン１２は、非磁性材料によって形成されている。非磁性材料としては、たとえば、樹脂を挙げることができる。第１ボビン１２は、円筒状の第１コア部２６と、一対の第１フランジ部２８，３０と、を一体に有している。第１コア部２６および一対の第１フランジ部２８，３０には、これを貫通するようにシャフト１０が同軸状に挿入されている。第１ボビン１２の内径（孔径）は、シャフト１０の外径よりも僅かに大きく設定されている。一対の第１フランジ部２８，３０は、それぞれ第１コア部２６よりも大径方向に突出している。大径方向とは、シャフト１０の中心軸２４を中心とする仮想円の半径または直径が大きくなる方向をいう。 (1st bobbin)
The first bobbin 12 is made of a non-magnetic material. Examples of the non-magnetic material include resin. The first bobbin 12 integrally has a cylindrical first core portion 26 and a pair of first flange portions 28, 30. A shaft 10 is coaxially inserted into the first core portion 26 and the pair of first flange portions 28, 30 so as to penetrate the first core portion 26 and the pair of first flange portions 28, 30. The inner diameter (hole diameter) of the first bobbin 12 is set to be slightly larger than the outer diameter of the shaft 10. The pair of first flange portions 28 and 30 each project in the larger diameter direction than the first core portion 26. The large-diameter direction means a direction in which the radius or diameter of the virtual circle centered on the central axis 24 of the shaft 10 increases.

（第２ボビン）
第２ボビン１４は、上述した第１ボビン１２と同一の材料によって形成されている。第２ボビン１４は、円筒状の第２コア部３２と、一対の第２フランジ部３４，３６と、を一体に有している。第２コア部３２および一対の第２フランジ部３４，３６には、これを貫通するようにシャフト１０が同軸状に挿入されている。第２ボビン１４の内径（孔径）は、シャフト１０の外径よりも僅かに大きく設定されている。一対の第２フランジ部３４，３６は、それぞれ第２コア部３２よりも大径方向に突出している。また、上述した第１ボビン１２と第２ボビン１４は、シャフト１０が回転したときに、シャフト１０と一緒に回転しないよう、図示しないボビン支持機構によって支持されている。 (2nd bobbin)
The second bobbin 14 is made of the same material as the first bobbin 12 described above. The second bobbin 14 integrally has a cylindrical second core portion 32 and a pair of second flange portions 34, 36. A shaft 10 is coaxially inserted into the second core portion 32 and the pair of second flange portions 34, 36 so as to penetrate the second core portion 32 and the pair of second flange portions 34, 36. The inner diameter (hole diameter) of the second bobbin 14 is set to be slightly larger than the outer diameter of the shaft 10. The pair of second flange portions 34 and 36 each project in the larger diameter direction than the second core portion 32. Further, the first bobbin 12 and the second bobbin 14 described above are supported by a bobbin support mechanism (not shown) so as not to rotate together with the shaft 10 when the shaft 10 rotates.

（第１コイル）
第１コイル１６は、マグネットワイヤによって構成されるもので、第１ボビン１２の第１コア部２６の外周面に鋸歯状に巻かれている。第１コイル１６は、シャフト１０の中心軸方向に沿って巻かれた第１軸沿い巻き部１６ａと、シャフト１０の中心軸２４に対して第１方向（図１では右上がりの方向）に傾斜して巻かれた第１斜め巻き部１６ｂと、
を有している。 (1st coil)
The first coil 16 is composed of a magnet wire, and is wound around the outer peripheral surface of the first core portion 26 of the first bobbin 12 in a serrated manner. The first coil 16 is inclined in the first direction (upward to the right in FIG. 1) with respect to the winding portion 16a along the first axis wound along the central axis direction of the shaft 10 and the central axis 24 of the shaft 10. The first diagonally wound portion 16b and the wound portion 16b
have.

図２は、本発明の第１実施形態において、第１ボビンの第１コア部における第１コイルの巻線状態を示す展開図である。なお、図２においては、説明の便宜上、第１コア部２６の円周方向の位置を角度０°、１８０°、３６０°で示している。角度０°の位置と角度３６０°の位置は、実質的に同じ位置である。 FIG. 2 is a developed view showing the winding state of the first coil in the first core portion of the first bobbin in the first embodiment of the present invention. In FIG. 2, for convenience of explanation, the positions of the first core portion 26 in the circumferential direction are shown at angles of 0 °, 180 °, and 360 °. The position at an angle of 0 ° and the position at an angle of 360 ° are substantially the same position.

図２に示すように、第１軸沿い巻き部１６ａは、第１コア部２６の円周方向（図２の左右方向）に１つ設けられている。第１コア部２６の外周面には、巻線ガイドとなるガイドピン３８，４０が設けられている。ガイドピン３８，４０は、第１コア部２６の外周面から大径方向に突出して設けられている。ガイドピン３８，４０は、第１軸沿い巻き部１６ａの巻線予定位置（図２では角度１８０°の位置）に合わせて設けられている。また、ガイドピン３８，４０は、第１コア部２６の中心軸方向（図２の上下方向）の一端と他端に配置されている。具体的には、ガイドピン３８は第１フランジ部２８（図１参照）の近傍に配置され、ガイドピン４０は第１フランジ部３０（図１参照）の近傍に配置されている。なお、シャフト１０は第１コア部２６に同軸状に挿入されているため、第１コア部２６の中心軸方向は実質的にシャフト１０の中心軸方向と同じ方向になる。 As shown in FIG. 2, one winding portion 16a along the first axis is provided in the circumferential direction (left-right direction in FIG. 2) of the first core portion 26. Guide pins 38 and 40 serving as winding guides are provided on the outer peripheral surface of the first core portion 26. The guide pins 38 and 40 are provided so as to project in the large diameter direction from the outer peripheral surface of the first core portion 26. The guide pins 38 and 40 are provided so as to be aligned with the planned winding position (position at an angle of 180 ° in FIG. 2) of the winding portion 16a along the first axis. Further, the guide pins 38 and 40 are arranged at one end and the other end in the central axis direction (vertical direction in FIG. 2) of the first core portion 26. Specifically, the guide pin 38 is arranged in the vicinity of the first flange portion 28 (see FIG. 1), and the guide pin 40 is arranged in the vicinity of the first flange portion 30 (see FIG. 1). Since the shaft 10 is coaxially inserted into the first core portion 26, the central axis direction of the first core portion 26 is substantially the same as the central axis direction of the shaft 10.

ガイドピン３８，４０は、第１ボビン１２と一体に形成してもよいし、第１ボビン１２と別体に設けてもよい。前者の場合は、たとえば樹脂成形によって第１ボビン１２と一体にガイドピン３８，４０を形成すればよい。後者の場合は、第１ボビン１２と別体で形成したガイドピン３８，４０を、たとえば、接着、圧入等によって第１コア部２６に固定すればよい。 The guide pins 38 and 40 may be formed integrally with the first bobbin 12, or may be provided separately from the first bobbin 12. In the former case, the guide pins 38 and 40 may be integrally formed with the first bobbin 12, for example, by resin molding. In the latter case, the guide pins 38 and 40 formed separately from the first bobbin 12 may be fixed to the first core portion 26 by, for example, adhesion, press fitting or the like.

第１コイル１６は、ガイドピン３８，４０を用いて所定のターン数（たとえば、数十ターン）だけ第１コア部２６の外周面に巻かれている。第１コイル１６を構成するマグネットワイヤは、ガイドピン３８とガイドピン４０に引っ掛けて巻かれている。たとえば、第１コイル１６の巻始め側のマグネットワイヤ端がガイドピン３８の位置に存在すると仮定すると、第１コイル１６を構成するマグネットワイヤは、ガイドピン３８からガイドピン４０に向かって巻かれた後、ガイドピン４０に引っ掛けられて巻き方向を曲げられ、その後、第１コア部２６の外周面上をガイドピン３８に向かって斜めに巻かれた後、ガイドピン３８に引っ掛けられて巻き方向を曲げられる。第１コイル１６は、これを１ターンとして所定のターン数だけ巻かれている。 The first coil 16 is wound around the outer peripheral surface of the first core portion 26 by a predetermined number of turns (for example, several tens of turns) using the guide pins 38 and 40. The magnet wire constituting the first coil 16 is hooked and wound around the guide pin 38 and the guide pin 40. For example, assuming that the end of the magnet wire on the winding start side of the first coil 16 is located at the position of the guide pin 38, the magnet wire constituting the first coil 16 is wound from the guide pin 38 toward the guide pin 40. After that, it is hooked on the guide pin 40 to bend the winding direction, and then it is wound diagonally on the outer peripheral surface of the first core portion 26 toward the guide pin 38, and then hooked on the guide pin 38 to change the winding direction. Can be bent. The first coil 16 is wound by a predetermined number of turns with this as one turn.

第１コイル１６が有する第１軸沿い巻き部１６ａと第１斜め巻き部１６ｂのうち、第１軸沿い巻き部１６ａは、第１コア部２６の中心軸方向において、ガイドピン３８とガイドピン４０との間に巻かれた複数本のマグネットワイヤ（マグネットワイヤの束）によって形成されている。また、第１斜め巻き部１６ｂは、第１コア部２６の円周方向において、ガイドピン４０からガイドピン３８へと至る部分に斜めに巻かれた複数本のマグネットワイヤによって形成されている。 Of the first axial winding portion 16a and the first diagonal winding portion 16b of the first coil 16, the first axial winding portion 16a has a guide pin 38 and a guide pin 40 in the central axis direction of the first core portion 26. It is formed by a plurality of magnet wires (bundles of magnet wires) wound between and. Further, the first diagonally wound portion 16b is formed by a plurality of magnet wires diagonally wound around a portion extending from the guide pin 40 to the guide pin 38 in the circumferential direction of the first core portion 26.

（第２コイル）
第２コイル１８は、上述した第１コイル１６と同様にマグネットワイヤによって構成されるもので、第２ボビン１４の第２コア部３２の外周面に鋸歯状に巻かれている。第２コイル１８は、シャフト１０の中心軸方向に沿って巻かれた第２軸沿い巻き部１８ａと、シャフト１０の中心軸２４に対して第１方向とは反対の方向となる第２方向（図１では左上がりの方向）に傾斜して巻かれた第２斜め巻き部１８ｂと、を有している。 (2nd coil)
The second coil 18 is formed of a magnet wire like the first coil 16 described above, and is wound around the outer peripheral surface of the second core portion 32 of the second bobbin 14 in a sawtooth shape. The second coil 18 has a winding portion 18a along the second axis wound along the central axis direction of the shaft 10 and a second direction (a direction opposite to the first direction with respect to the central axis 24 of the shaft 10). In FIG. 1, it has a second diagonally wound portion 18b that is wound so as to be inclined in an upward-sloping direction).

図３は、本発明の第１実施形態において、第２ボビンの第２コア部における第２コイルの巻線状態を示す展開図である。なお、図３においても、説明の便宜上、第２コア部３２の円周方向の位置を角度０°、１８０°、３６０°で示している。 FIG. 3 is a developed view showing the winding state of the second coil in the second core portion of the second bobbin in the first embodiment of the present invention. Also in FIG. 3, for convenience of explanation, the positions of the second core portion 32 in the circumferential direction are shown at angles of 0 °, 180 °, and 360 °.

図３に示すように、第２軸沿い巻き部１８ａは、第２コア部３２の円周方向（図３の左右方向）に１つ設けられている。第２コア部３２の外周面には、巻線ガイドとなるガイドピン４２，４４が設けられている。ガイドピン４２，４４は、第２コア部３２の外周面から大径方向に突出して設けられている。ガイドピン４２，４４は、第２軸沿い巻き部１８ａの巻線予定位置（図３では角度１８０°の位置）に合わせて設けられている。また、ガイドピン４２，４４は、第２コア部３２の中心軸方向（図３の上下方向）の一端と他端に配置されている。具体的には、ガイドピン４２は第２フランジ部３４（図１参照）の近傍に配置され、ガイドピン４４は第２フランジ部３６（図１参照）の近傍に配置されている。なお、シャフト１０は第２コア部３２に同軸状に挿入されているため、第２コア部３２の中心軸方向は実質的にシャフト１０の中心軸方向と同じ方向になる。 As shown in FIG. 3, one winding portion 18a along the second axis is provided in the circumferential direction (left-right direction in FIG. 3) of the second core portion 32. Guide pins 42, 44 serving as winding guides are provided on the outer peripheral surface of the second core portion 32. The guide pins 42 and 44 are provided so as to project in the large diameter direction from the outer peripheral surface of the second core portion 32. The guide pins 42 and 44 are provided so as to be aligned with the planned winding position (position at an angle of 180 ° in FIG. 3) of the winding portion 18a along the second axis. Further, the guide pins 42 and 44 are arranged at one end and the other end in the central axis direction (vertical direction in FIG. 3) of the second core portion 32. Specifically, the guide pin 42 is arranged in the vicinity of the second flange portion 34 (see FIG. 1), and the guide pin 44 is arranged in the vicinity of the second flange portion 36 (see FIG. 1). Since the shaft 10 is coaxially inserted into the second core portion 32, the central axis direction of the second core portion 32 is substantially the same as the central axis direction of the shaft 10.

ガイドピン４２，４４は、上述したガイドピン３８，４０と同様の手段により、第２ボビン１４と一体に形成してもよいし、第２ボビン１４と別体に設けてもよい。 The guide pins 42 and 44 may be formed integrally with the second bobbin 14 or may be provided separately from the second bobbin 14 by the same means as the guide pins 38 and 40 described above.

第２コイル１８は、ガイドピン４２，４４を用いて、所定のターン数（たとえば、数十ターン）だけ第２コア部３２の外周面に巻かれている。第２コイル１８を構成するマグネットワイヤは、ガイドピン４２とガイドピン４４に引っ掛けて巻かれている。たとえば、第２コイル１８の巻始め側のマグネットワイヤ端がガイドピン４４の位置に存在すると仮定すると、第２コイル１８を構成するマグネットワイヤは、ガイドピン４４からガイドピン４２に向かって巻かれた後、ガイドピン４２に引っ掛けられて巻き方向を曲げられ、その後、第２コア部３２の外周面上をガイドピン４４に向かって斜めに巻かれた後、ガイドピン４４に引っ掛けられて巻き方向を曲げられる。第２コイル１８は、これを１ターンとして、所定のターン数だけ巻かれている。 The second coil 18 is wound around the outer peripheral surface of the second core portion 32 by a predetermined number of turns (for example, several tens of turns) using the guide pins 42 and 44. The magnet wire constituting the second coil 18 is hooked and wound around the guide pin 42 and the guide pin 44. For example, assuming that the end of the magnet wire on the winding start side of the second coil 18 is located at the position of the guide pin 44, the magnet wire constituting the second coil 18 is wound from the guide pin 44 toward the guide pin 42. Later, it is hooked on the guide pin 42 to bend the winding direction, and then it is wound diagonally on the outer peripheral surface of the second core portion 32 toward the guide pin 44, and then hooked on the guide pin 44 to change the winding direction. Can be bent. The second coil 18 is wound by a predetermined number of turns, with this as one turn.

第２コイル１８が有する第２軸沿い巻き部１８ａと第２斜め巻き部１８ｂのうち、第２軸沿い巻き部１８ａは、第２コア部３２の中心軸方向において、ガイドピン４２とガイドピン４４との間に巻かれた複数本のマグネットワイヤによって形成されている。また、第２斜め巻き部１８ｂは、第２コア部３２の円周方向において、ガイドピン４２からガイドピン４４へと至る部分に斜めに巻かれた複数本のマグネットワイヤによって形成されている。 Of the second axis winding portion 18a and the second diagonal winding portion 18b of the second coil 18, the second axis winding portion 18a has the guide pin 42 and the guide pin 44 in the central axis direction of the second core portion 32. It is formed by a plurality of magnet wires wound between and. Further, the second diagonally wound portion 18b is formed by a plurality of magnet wires diagonally wound around a portion extending from the guide pin 42 to the guide pin 44 in the circumferential direction of the second core portion 32.

（トルク検出回路）
第１コイル１６と第２コイル１８は、図示しないトルク検出回路に電気的に接続される。トルク検出回路は、シャフト１０に加わるトルクを、第１コイル１６および第２コイル１８のインピーダンス変化として検出するものである。トルク検出回路は、シャフト１０にトルクが加わった場合に、これにともなうシャフト１０の透磁率の変化を第１コイル１６と第２コイル１８を用いて検出可能な構成であればよい。一例を挙げると、トルク検出回路は、図示はしないが、第１コイル１６と第２コイル１８のインピーダンス差を取り出すためのブリッジ回路と、ブリッジ回路に交流電流を供給する発振回路と、ブリッジ回路から出力される信号をトルク信号に変換する変換回路と、変換回路によって生成されるトルク信号に基づいてトルクの方向および値を演算する演算回路と、を用いて構成することができる。トルク検出回路に関しては、公知または周知のトルク検出回路を含めて、種々の回路構成が提案されているが、本発明は特にいずれかの回路構成に限定されるものではない。 (Torque detection circuit)
The first coil 16 and the second coil 18 are electrically connected to a torque detection circuit (not shown). The torque detection circuit detects the torque applied to the shaft 10 as the impedance change of the first coil 16 and the second coil 18. The torque detection circuit may have a configuration in which when a torque is applied to the shaft 10, the change in the magnetic permeability of the shaft 10 due to the torque can be detected by using the first coil 16 and the second coil 18. As an example, although not shown, the torque detection circuit is derived from a bridge circuit for extracting the impedance difference between the first coil 16 and the second coil 18, an oscillation circuit for supplying an alternating current to the bridge circuit, and a bridge circuit. It can be configured by using a conversion circuit that converts an output signal into a torque signal and an arithmetic circuit that calculates the direction and value of torque based on the torque signal generated by the conversion circuit. Regarding the torque detection circuit, various circuit configurations including a known or well-known torque detection circuit have been proposed, but the present invention is not particularly limited to any of the circuit configurations.

（第１ヨーク）
第１ヨーク２０は、たとえば鉄材などの磁性材料からなるもので、断面横Ｕ字形に形成されている。第１ヨーク２０は、第１コイル１６が発生する磁束の漏れを抑制するために設けられたものである。第１ヨーク２０は、第１コア部２６の円周方向のほぼ全周にわたって第１斜め巻き部１６ｂの外側を囲むように配置されている。ただし、図１においては、第１ヨーク２０の一部の断面のみを表示している。第１ヨーク２０は、シャフト１０の中心軸方向において、第１斜め巻き部１６ｂを跨ぐように配置されている。 (1st yoke)
The first yoke 20 is made of a magnetic material such as an iron material, and is formed in a horizontal U-shape in cross section. The first yoke 20 is provided to suppress leakage of the magnetic flux generated by the first coil 16. The first yoke 20 is arranged so as to surround the outside of the first diagonally wound portion 16b over substantially the entire circumference of the first core portion 26 in the circumferential direction. However, in FIG. 1, only a part of the cross section of the first yoke 20 is displayed. The first yoke 20 is arranged so as to straddle the first diagonal winding portion 16b in the direction of the central axis of the shaft 10.

（第２ヨーク）
第２ヨーク２２は、第１ヨーク２０と同じ材料からなるもので、第１ヨーク２０と同様に断面横Ｕ字形に形成されている。第２ヨーク２２は、第２コイル１８が発生する磁束の漏れを抑制するために設けられたものである。第２ヨーク２２は、第２コア部３２の円周方向のほぼ全周にわたって第２斜め巻き部１８ｂの外側を囲むように配置されている。ただし、図１においては、第２ヨーク２２の一部の断面のみを表示している。第２ヨーク２２は、シャフト１０の中心軸方向において、第２斜め巻き部１８ｂを跨ぐように配置されている。 (2nd yoke)
The second yoke 22 is made of the same material as the first yoke 20, and is formed in a horizontal U-shape in cross section like the first yoke 20. The second yoke 22 is provided to suppress leakage of the magnetic flux generated by the second coil 18. The second yoke 22 is arranged so as to surround the outside of the second diagonally wound portion 18b over substantially the entire circumference of the second core portion 32 in the circumferential direction. However, in FIG. 1, only a part of the cross section of the second yoke 22 is displayed. The second yoke 22 is arranged so as to straddle the second diagonally wound portion 18b in the direction of the central axis of the shaft 10.

なお、第１ヨーク２０は、第１斜め巻き部１６ｂの外側だけでなく、第１軸沿い巻き部１６ａの外側と第１斜め巻き部１６ｂの外側の両方を囲むように配置してもよい。ただし、第１コイル１６の中でトルク検出に寄与する主たる部分は第１斜め巻き部１６ｂとなるため、少なくとも第１斜め巻き部１６ｂの外側を囲むように第１ヨーク２０を配置すればよい。この点は、第２ヨーク２２についても同様である。 The first yoke 20 may be arranged so as to surround not only the outside of the first diagonally wound portion 16b but also the outside of the first diagonally wound portion 16a and the outside of the first diagonally wound portion 16b. However, since the main portion of the first coil 16 that contributes to torque detection is the first diagonally wound portion 16b, the first yoke 20 may be arranged so as to surround at least the outside of the first diagonally wound portion 16b. This point is the same for the second yoke 22.

（トルク検出）
次に、本発明の第１実施形態に係るトルクセンサ１の動作原理について説明する。
まず、図示しないトルク検出回路が有する発振回路により第１コイル１６と第２コイル１８に電流が流れると、第１コイル１６の周囲には図２に示すように磁束φ１が発生し、第２コイル１８の周囲には図３に示すように磁束φ２が発生する。このとき、第１コイル１６の周囲に発生する磁束φ１の方向は、第１コイル１６を流れる電流の向きに従ってすべて同じ方向になる。また、第２コイル１８の周囲に発生する磁束φ２の方向は、第２コイル１８を流れる電流の向きに従ってすべて同じ方向になる。 (Torque detection)
Next, the operating principle of the torque sensor 1 according to the first embodiment of the present invention will be described.
First, when a current flows through the first coil 16 and the second coil 18 by an oscillation circuit included in a torque detection circuit (not shown), a magnetic flux φ1 is generated around the first coil 16 as shown in FIG. 2, and the second coil is generated. As shown in FIG. 3, a magnetic flux φ2 is generated around the 18. At this time, the directions of the magnetic flux φ1 generated around the first coil 16 are all the same according to the direction of the current flowing through the first coil 16. Further, the directions of the magnetic flux φ2 generated around the second coil 18 are all the same direction according to the direction of the current flowing through the second coil 18.

本発明の第１実施形態においては、第１ボビン１２と第２ボビン１４がいずれも非磁性材料によって形成されている。このため、第１コア部２６と第２コア部３２を適度に薄く形成することで、第１コイル１６が発生する磁束φ１と第２コイル１８が発生する磁束φ２を、それぞれシャフト１０の内部まで回り込ませることができる。 In the first embodiment of the present invention, both the first bobbin 12 and the second bobbin 14 are formed of a non-magnetic material. Therefore, by forming the first core portion 26 and the second core portion 32 appropriately thinly, the magnetic flux φ1 generated by the first coil 16 and the magnetic flux φ2 generated by the second coil 18 can be transferred to the inside of the shaft 10, respectively. You can make it wrap around.

また、シャフト１０にトルクが加わると、シャフト１０の透磁率が変化する。たとえば、シャフト１０に対して所定方向にトルクが加わると、シャフト１０の中心軸２４に対して＋４５°の方向に引っ張り応力が作用し、－４５°の方向に圧縮応力が作用する。この場合、引っ張り応力が作用する＋４５°の方向ではシャフト１０の透磁率が増加し、圧縮応力が作用する－４５°の方向ではシャフト１０の透磁率が減少する。一方、シャフト１０に対して上記所定方向とは反対方向にトルクが加わると、シャフト１０の中心軸２４に対して＋４５°の方向に圧縮応力が作用し、－４５°の方向に引っ張り応力が作用する。この場合、圧縮応力が作用する＋４５°の方向ではシャフト１０の透磁率が減少し、引っ張り応力が作用する－４５°の方向ではシャフト１０の透磁率が増加する。 Further, when torque is applied to the shaft 10, the magnetic permeability of the shaft 10 changes. For example, when torque is applied to the shaft 10 in a predetermined direction, a tensile stress acts on the central axis 24 of the shaft 10 in the + 45 ° direction, and a compressive stress acts in the −45 ° direction. In this case, the magnetic permeability of the shaft 10 increases in the + 45 ° direction in which the tensile stress acts, and the magnetic permeability of the shaft 10 decreases in the −45 ° direction in which the compressive stress acts. On the other hand, when torque is applied to the shaft 10 in a direction opposite to the predetermined direction, compressive stress acts on the central axis 24 of the shaft 10 in the direction of + 45 °, and tensile stress acts in the direction of −45 °. do. In this case, the magnetic permeability of the shaft 10 decreases in the + 45 ° direction in which the compressive stress acts, and the magnetic permeability of the shaft 10 increases in the −45 ° direction in which the tensile stress acts.

本発明の第１実施形態においては、第１コイル１６の第１斜め巻き部１６ｂはシャフト１０の中心軸２４に対して第１方向に傾斜して巻かれ、第２コイル１８の第２斜め巻き部１８ｂはシャフト１０の中心軸２４に対して第２方向、すなわち第１斜め巻き部１６ｂとは反対の方向に傾斜して巻かれている。このようにシャフト１０の中心軸２４に対して第１斜め巻き部１６ｂの傾斜方向と第２斜め巻き部１８ｂの傾斜方向を互いに反対方向とすることにより、トルク検出のための異方性をトルクセンサ１に付与することができる。 In the first embodiment of the present invention, the first diagonally wound portion 16b of the first coil 16 is wound so as to be inclined in the first direction with respect to the central axis 24 of the shaft 10, and the second diagonally wound portion of the second coil 18 is wound. The portion 18b is wound so as to be inclined with respect to the central shaft 24 of the shaft 10 in the second direction, that is, in the direction opposite to the first diagonal winding portion 16b. In this way, by making the inclination direction of the first diagonal winding portion 16b and the inclination direction of the second diagonal winding portion 18b opposite to each other with respect to the central axis 24 of the shaft 10, the anisotropy for torque detection is torqued. It can be applied to the sensor 1.

このため、シャフト１０にトルクが加わった場合は、シャフト１０の透磁率の変化に応じて、たとえば、第１コイル１６のインピーダンスは増加し、第２コイル１８のインピーダンスは減少する。この場合、シャフト１０に加わるトルクの変化は、シャフト１０の透磁率の変化、ひいては第１コイル１６および第２コイル１８のインピーダンスの変化となって現れる。また、第１コイル１６および第２コイル１８のインピーダンスの増減関係は、シャフト１０に加わるトルクの方向が変わると反転する。 Therefore, when torque is applied to the shaft 10, for example, the impedance of the first coil 16 increases and the impedance of the second coil 18 decreases according to the change in the magnetic permeability of the shaft 10. In this case, the change in the torque applied to the shaft 10 appears as a change in the magnetic permeability of the shaft 10, and thus a change in the impedances of the first coil 16 and the second coil 18. Further, the increase / decrease relationship of the impedances of the first coil 16 and the second coil 18 is reversed when the direction of the torque applied to the shaft 10 changes.

したがって、シャフト１０にトルクが加わったときのシャフト１０自身の透磁率の変化を、上述したトルク検出回路において、第１コイル１６および第２コイル１８のインピーダンス変化として検出することにより、シャフト１０に加わるトルクを検出することができる。具体的には、たとえば、第１コイル１６および第２コイル１８を含むブリッジ回路に発振回路によって交流電流を供給し、第１コイル１６と第２コイル１８のインピーダンス差をブリッジ回路によって取り出す。そして、ブリッジ回路から出力される信号、すなわち上記インピーダンス差を反映した信号を、変換回路によってトルク信号に変換し、このトルク信号に基づいて演算回路によりトルクの方向および値を演算する。これにより、シャフト１０に加わるトルクを検出することが可能となる。 Therefore, the change in the magnetic permeability of the shaft 10 itself when torque is applied to the shaft 10 is detected as the impedance change of the first coil 16 and the second coil 18 in the above-mentioned torque detection circuit, so that the shaft 10 is added to the shaft 10. Torque can be detected. Specifically, for example, an alternating current is supplied to the bridge circuit including the first coil 16 and the second coil 18 by an oscillating circuit, and the impedance difference between the first coil 16 and the second coil 18 is taken out by the bridge circuit. Then, the signal output from the bridge circuit, that is, the signal reflecting the impedance difference is converted into a torque signal by the conversion circuit, and the direction and value of the torque are calculated by the calculation circuit based on this torque signal. This makes it possible to detect the torque applied to the shaft 10.

（第１実施形態の効果）
本発明の第１実施形態においては、第１ボビン１２の第１コア部２６の外周面に第１コイル１６を鋸歯状に巻くとともに、第２ボビン１４の第２コア部３２の外周面に第２コイル１８を鋸歯状に巻いた構成を採用している。また、シャフト１０の中心軸２４に対して第１コイル１６の第１斜め巻き部１６ｂと第２コイル１８の第２斜め巻き部１８ｂを互いに反対方向に傾斜させた構成を採用している。これにより、シャフト１０に加わるトルクを、第１コイル１６と第２コイル１８のインピーダンス変化として検出することができる。また、トルク検出のための異方性の付与を簡易な巻線によって実現することができる。また、第１ボビン１２と第２ボビン１４を樹脂などの非磁性材料によって形成しているため、フェライト等の磁性材料からなる部材にコイルを巻線する場合に比べて、トルクセンサが軽くなる。その結果、トルクセンサの製造コストを低減することができるとともに、センサの軽量化を図ることができる。 (Effect of the first embodiment)
In the first embodiment of the present invention, the first coil 16 is wound around the outer peripheral surface of the first core portion 26 of the first bobbin 12 in a sawtooth shape, and the first coil 16 is wound around the outer peripheral surface of the second core portion 32 of the second bobbin 14. A configuration in which two coils 18 are wound in a sawtooth shape is adopted. Further, a configuration is adopted in which the first diagonally wound portion 16b of the first coil 16 and the second diagonally wound portion 18b of the second coil 18 are inclined in opposite directions with respect to the central shaft 24 of the shaft 10. As a result, the torque applied to the shaft 10 can be detected as an impedance change between the first coil 16 and the second coil 18. Further, it is possible to add anisotropy for torque detection by a simple winding. Further, since the first bobbin 12 and the second bobbin 14 are formed of a non-magnetic material such as resin, the torque sensor becomes lighter than the case where the coil is wound around a member made of a magnetic material such as ferrite. As a result, the manufacturing cost of the torque sensor can be reduced, and the weight of the sensor can be reduced.

また、本発明の第１実施形態においては、第１コア部２６と第２コア部３２をシャフト１０の中心軸方向に位置をずらして配置し、第１コア部２６の外周面に第１コイル１６を巻く一方、第２コア部３２の外周面に第２コイル１８を巻いた構成を採用している。これにより、第１コイル１６と第２コイル１８を互いに干渉することなく独立して巻線することができる。 Further, in the first embodiment of the present invention, the first core portion 26 and the second core portion 32 are arranged so as to be displaced in the central axis direction of the shaft 10, and the first coil is placed on the outer peripheral surface of the first core portion 26. While the 16 is wound, the configuration in which the second coil 18 is wound on the outer peripheral surface of the second core portion 32 is adopted. As a result, the first coil 16 and the second coil 18 can be independently wound without interfering with each other.

また、本発明の第１実施形態においては、第１コイル１６の第１斜め巻き部１６ｂの外側を第１ヨーク２０で囲むとともに、第２コイル１８の第２斜め巻き部１８ｂの外側を第２ヨーク２２で囲んだ構成を採用している。これにより、異方性付与に寄与する第１斜め巻き部１６ｂが発生する磁束φ１の漏れを第１ヨーク２０によって抑制することができる。また、異方性付与に寄与する第２斜め巻き部１８ｂが発生する磁束φ２の漏れを第２ヨーク２２によって抑制することができる。したがって、トルク検出回路において第１コイル１６と第２コイル１８に電流を供給する場合に、ヨークを有しない場合に比べて、トルク検出に必要な電流値を低減することができる。 Further, in the first embodiment of the present invention, the outside of the first diagonally wound portion 16b of the first coil 16 is surrounded by the first yoke 20, and the outside of the second diagonally wound portion 18b of the second coil 18 is second. The configuration surrounded by the yoke 22 is adopted. As a result, the leakage of the magnetic flux φ1 generated by the first diagonally wound portion 16b, which contributes to imparting anisotropy, can be suppressed by the first yoke 20. Further, the leakage of the magnetic flux φ2 generated by the second diagonally wound portion 18b that contributes to imparting anisotropy can be suppressed by the second yoke 22. Therefore, when the current is supplied to the first coil 16 and the second coil 18 in the torque detection circuit, the current value required for torque detection can be reduced as compared with the case where the yoke is not provided.

なお、上記第１実施形態においては、第１ボビン１２と第２ボビン１４をそれぞれ独立した部品で構成したが、本発明はこれに限らず、第１ボビン１２と第２ボビン１４を一体構造の１つの部品として構成してもよい。その場合は、第１フランジ部３０と第２フランジ部３４を１つのフランジ部として形成すればよい。 In the first embodiment, the first bobbin 12 and the second bobbin 14 are composed of independent parts, but the present invention is not limited to this, and the first bobbin 12 and the second bobbin 14 have an integrated structure. It may be configured as one component. In that case, the first flange portion 30 and the second flange portion 34 may be formed as one flange portion.

また、上記第１実施形態においては、第１軸沿い巻き部１６ａと第２軸沿い巻き部１８ａをそれぞれに対応する第１コア部２６，第２コア部３２の円周方向で互いに同じ位置に配置したが、これに限らず、互いに異なる位置に配置してもかまわない。 Further, in the first embodiment, the winding portion 16a along the first axis and the winding portion 18a along the second axis are positioned at the same positions in the circumferential direction of the corresponding first core portion 26 and second core portion 32, respectively. Although they are arranged, the arrangement is not limited to this, and they may be arranged at different positions from each other.

＜第２実施形態＞
図４は、本発明の第２実施形態に係るトルクセンサの構成例を示す斜視図である。
なお、本発明の第２実施形態においては、上記第１実施形態と重複する内容についてはできるだけ省略しながら説明する。 <Second Embodiment>
FIG. 4 is a perspective view showing a configuration example of the torque sensor according to the second embodiment of the present invention.
In the second embodiment of the present invention, the contents overlapping with the first embodiment will be described while omitting as much as possible.

図４に示すように、トルクセンサ１００は、円柱状のシャフト１１０と、シャフト１１０と同軸状に配置されたボビン１１２と、ボビン１１２に巻かれた第１コイル１１４および第２コイル１１６と、第１コイル１１４の外側を囲むように配置された第１ヨーク１１８と、第２コイル１１６の外側を囲むように配置された第２ヨーク１２０と、を備えている。 As shown in FIG. 4, the torque sensor 100 includes a columnar shaft 110, a bobbin 112 coaxially arranged with the shaft 110, a first coil 114 and a second coil 116 wound around the bobbin 112, and a second coil. It includes a first yoke 118 arranged so as to surround the outside of one coil 114, and a second yoke 120 arranged so as to surround the outside of the second coil 116.

（シャフト）
シャフト１１０は、少なくとも表層部が磁歪材料によって形成されている。このため、シャフト１１０の表層部は磁歪部となる。磁歪材料の具体例や特性については、上記第１実施形態で述べたとおりである。シャフト１１０は、シャフト１１０自身の中心軸１２２を回転可能に設けられている。 (shaft)
At least the surface layer of the shaft 110 is formed of a magnetostrictive material. Therefore, the surface layer portion of the shaft 110 becomes a magnetostrictive portion. Specific examples and characteristics of the magnetostrictive material are as described in the first embodiment. The shaft 110 is provided so that the central shaft 122 of the shaft 110 itself can be rotated.

（ボビン）
ボビン１１２は、樹脂などの非磁性材料によって形成されている。ボビン１１２は、円筒状のコア部１２４と、一対のフランジ部１２６，１２８と、を一体に有している。コア部１２４および一対のフランジ部１２６，１２８には、これらを貫通するようにシャフト１１０が同軸状に挿入されている。ボビン１１２の内径（孔径）は、シャフト１１０の外径よりも僅かに大きく設定されている。一対のフランジ部１２６，１２８は、それぞれコア部１２４よりも大径方向に突出している。また、ボビン１１２は、シャフト１１０が回転したときに、シャフト１１０と一緒に回転しないよう、図示しないボビン支持機構によって支持されている。 (Bobbin)
The bobbin 112 is made of a non-magnetic material such as resin. The bobbin 112 integrally has a cylindrical core portion 124 and a pair of flange portions 126, 128. A shaft 110 is coaxially inserted into the core portion 124 and the pair of flange portions 126, 128 so as to penetrate the core portion 124 and the pair of flange portions 126, 128. The inner diameter (hole diameter) of the bobbin 112 is set to be slightly larger than the outer diameter of the shaft 110. The pair of flange portions 126 and 128 each project in the larger diameter direction than the core portion 124. Further, the bobbin 112 is supported by a bobbin support mechanism (not shown) so as not to rotate together with the shaft 110 when the shaft 110 rotates.

（第１コイル）
第１コイル１１４は、マグネットワイヤによって構成されるもので、ボビン１１２のコア部１２４の外周面に鋸歯状に巻かれている。第１コイル１１４は、シャフト１１０の中心軸方向に沿って巻かれた第１軸沿い巻き部１１４ａと、シャフト１１０の中心軸１２２に対して第１方向（図４では右上がりの方向）に傾斜して巻かれた第１斜め巻き部１１４ｂと、を有している。シャフト１１０の回転軸方向とは、シャフト１１０の中心軸１２２と平行な方向をいう。 (1st coil)
The first coil 114 is composed of a magnet wire, and is wound around the outer peripheral surface of the core portion 124 of the bobbin 112 in a sawtooth shape. The first coil 114 is inclined in the first direction (upward to the right in FIG. 4) with respect to the winding portion 114a along the first shaft wound along the central axis direction of the shaft 110 and the central axis 122 of the shaft 110. It has a first diagonally wound portion 114b, which is wound in the same manner. The rotation axis direction of the shaft 110 means a direction parallel to the central axis 122 of the shaft 110.

（第２コイル）
第２コイル１１６は、上述した第１コイル１１４と同様にマグネットワイヤによって構成されるもので、ボビン１１２のコア部１２４の外周面に鋸歯状に巻かれている。第２コイル１１６は、シャフト１１０の中心軸方向に沿って巻かれた第２軸沿い巻き部１１６ａと、シャフト１１０の中心軸１２２に対して第１方向とは反対の方向となる第２方向（図４では左上がりの方向）に傾斜して巻かれた第２斜め巻き部１１６ｂと、を有している。 (2nd coil)
The second coil 116 is formed of a magnet wire like the first coil 114 described above, and is wound around the outer peripheral surface of the core portion 124 of the bobbin 112 in a sawtooth shape. The second coil 116 has a winding portion 116a along the second axis wound along the central axis direction of the shaft 110 and a second direction (a direction opposite to the first direction with respect to the central axis 122 of the shaft 110). In FIG. 4, it has a second diagonally wound portion 116b that is wound so as to be inclined in an upward-sloping direction).

図５は、本発明の第２実施形態において、ボビンのコア部における第１コイルと第２コイルの巻線状態を示す展開図であって、図中の角度０°、１８０°、３６０°は、それぞれコア部の円周方向の位置を示している。
図５に示すように、第１軸沿い巻き部１１４ａと第２軸沿い巻き部１１６ａは、それぞれコア部１２４の円周方向に１つずつ設けられている。コア部１２４の外周面には、巻線ガイドとなるガイドピン１３０，１３２，１３４，１３６が設けられている。第１コイル１１４は、ガイドピン１３０，１３２を用いて所定のターン数だけコア部１２４の外周面に巻かれ、第２コイル１１６は、ガイドピン１３４，１３６を用いて第１コイル１１４と同じターン数だけコア部１２４の外周面に巻かれている。 FIG. 5 is a developed view showing the winding state of the first coil and the second coil in the core portion of the bobbin in the second embodiment of the present invention, in which angles 0 °, 180 ° and 360 ° are shown. , Each shows the position of the core part in the circumferential direction.
As shown in FIG. 5, one winding portion 114a along the first axis and one winding portion 116a along the second axis are provided in the circumferential direction of the core portion 124, respectively. Guide pins 130, 132, 134, 136 that serve as winding guides are provided on the outer peripheral surface of the core portion 124. The first coil 114 is wound around the outer peripheral surface of the core portion 124 by a predetermined number of turns using the guide pins 130 and 132, and the second coil 116 uses the guide pins 134 and 136 to make the same turns as the first coil 114. As many as the number are wound around the outer peripheral surface of the core portion 124.

第１コイル１１４を構成するマグネットワイヤは、ガイドピン１３０とガイドピン１３２に引っ掛けて巻かれている。たとえば、第１コイル１１４の巻始め側のマグネットワイヤ端がガイドピン１３０の位置に存在すると仮定すると、第１コイル１１４を形成するマグネットワイヤは、ガイドピン１３０からガイドピン１３２に向かって巻かれた後、ガイドピン１３２に引っ掛けられて巻き方向を曲げられ、その後、コア部１２４の外周面をガイドピン１３０に向かって斜めに巻かれた後、ガイドピン１３０に引っ掛けられて巻き方向が曲げられる。第１コイル１１４は、これを１ターンとして所定のターン数だけ巻かれている。 The magnet wire constituting the first coil 114 is hooked and wound around the guide pin 130 and the guide pin 132. For example, assuming that the end of the magnet wire on the winding start side of the first coil 114 is located at the position of the guide pin 130, the magnet wire forming the first coil 114 is wound from the guide pin 130 toward the guide pin 132. Later, it is hooked on the guide pin 132 to bend the winding direction, and then the outer peripheral surface of the core portion 124 is wound diagonally toward the guide pin 130, and then hooked on the guide pin 130 to bend the winding direction. The first coil 114 is wound by a predetermined number of turns with this as one turn.

第１コイル１１４が有する第１軸沿い巻き部１１４ａと第１斜め巻き部１１４ｂのうち、第１軸沿い巻き部１１４ａは、コア部１２４の中心軸方向において、ガイドピン１３０とガイドピン１３２との間に巻かれた複数本のマグネットワイヤによって形成されている。また、第１斜め巻き部１１４ｂは、コア部１２４の円周方向において、ガイドピン１３２からガイドピン１３０へと至る部分に斜めに巻かれた複数本のマグネットワイヤによって形成されている。 Of the first axial winding portion 114a and the first diagonal winding portion 114b of the first coil 114, the first axial winding portion 114a has the guide pin 130 and the guide pin 132 in the central axis direction of the core portion 124. It is formed by a plurality of magnet wires wound between them. Further, the first diagonally wound portion 114b is formed by a plurality of magnet wires diagonally wound around a portion extending from the guide pin 132 to the guide pin 130 in the circumferential direction of the core portion 124.

一方、第２コイル１１６を構成するマグネットワイヤは、ガイドピン１３４とガイドピン１３６に引っ掛けて巻かれている。たとえば、第２コイル１１６の巻始め側のマグネットワイヤ端がガイドピン１３６の位置に存在すると仮定すると、第２コイル１１６を構成するマグネットワイヤは、ガイドピン１３６からガイドピン１３４に向かって巻かれた後、ガイドピン１３４に引っ掛けられて巻き方向を曲げられ、その後、コア部１２４の外周面上をガイドピン１３６に向かって斜めに巻かれた後、ガイドピン１３６に引っ掛けられて巻き方向が曲げられる。第２コイル１１６は、これを１ターンとして、所定のターン数だけ巻かれている。 On the other hand, the magnet wire constituting the second coil 116 is hooked and wound around the guide pin 134 and the guide pin 136. For example, assuming that the end of the magnet wire on the winding start side of the second coil 116 is located at the position of the guide pin 136, the magnet wire constituting the second coil 116 is wound from the guide pin 136 toward the guide pin 134. Later, it is hooked on the guide pin 134 to bend the winding direction, and then it is wound diagonally on the outer peripheral surface of the core portion 124 toward the guide pin 136, and then hooked on the guide pin 136 to bend the winding direction. .. The second coil 116 is wound by a predetermined number of turns, with this as one turn.

第２コイル１１６が有する第２軸沿い巻き部１１６ａと第２コイル１１６のうち、第２軸沿い巻き部１１６ａは、コア部１２４の中心軸方向において、ガイドピン１３４とガイドピン１３６との間に巻かれた複数本のマグネットワイヤによって形成されている。また、第２軸沿い巻き部１１６ａは、コア部１２４の円周方向において、第１軸沿い巻き部１１４ａと同じ位置に配置されている。具体的には、第２軸沿い巻き部１１６ａは、第１軸沿い巻き部１１４ａと同じ位置となる角度１８０°の位置に、第１軸沿い巻き部１１４ａに重ねてまたは隣接して巻かれている。一方、第２斜め巻き部１１６ｂは、コア部１２４の円周方向において、ガイドピン１３６からガイドピン１３４へと至る部分に斜めに巻かれた複数本のマグネットワイヤによって形成されている。また、第２斜め巻き部１１６ｂは、角度０°（角度３６０°）の位置では第１斜め巻き部１１４ｂと交差し、それ以外の位置では、第１斜め巻き部１１４ｂと重なったり交差したりせず、第１斜め巻き部１１４ｂとはコア部１２４の中心軸方向に位置をずらして巻かれている。コア部１２４の中心軸方向における第１斜め巻き部１１４ｂと第２斜め巻き部１１６ｂの離間距離は、角度０°の位置から角度１８０°の位置に向かって徐々に拡大し、かつ、角度１８０°°の位置から角度３６０°の位置に向かって徐々に縮小している。 Of the second coil 116a and the second coil 116 having the second coil 116, the second coil 116a is located between the guide pin 134 and the guide pin 136 in the central axis direction of the core portion 124. It is formed by a plurality of wound magnet wires. Further, the winding portion 116a along the second axis is arranged at the same position as the winding portion 114a along the first axis in the circumferential direction of the core portion 124. Specifically, the winding portion 116a along the second axis is wound so as to be overlapped with or adjacent to the winding portion 114a along the first axis at an angle of 180 °, which is the same position as the winding portion 114a along the first axis. There is. On the other hand, the second diagonally wound portion 116b is formed by a plurality of magnet wires diagonally wound around a portion extending from the guide pin 136 to the guide pin 134 in the circumferential direction of the core portion 124. Further, the second diagonally wound portion 116b intersects with the first diagonally wound portion 114b at a position of 0 ° (angle 360 °), and overlaps or intersects with the first diagonally wound portion 114b at other positions. However, it is wound so as to be displaced from the first diagonally wound portion 114b in the central axis direction of the core portion 124. The separation distance between the first diagonally wound portion 114b and the second diagonally wound portion 116b in the central axis direction of the core portion 124 gradually increases from the position at an angle of 0 ° toward the position at an angle of 180 °, and the angle is 180 °. It gradually shrinks from the ° position to the 360 ° angle position.

（トルク検出回路）
第１コイル１１４と第２コイル１１６は、図示しないトルク検出回路に電気的に接続される。トルク検出回路は、シャフト１１０に加わるトルクを、第１コイル１１４および第２コイル１１６のインピーダンス変化として検出するものである。トルク検出回路の具体例に関しては、上記第１実施形態で述べたとおりである。 (Torque detection circuit)
The first coil 114 and the second coil 116 are electrically connected to a torque detection circuit (not shown). The torque detection circuit detects the torque applied to the shaft 110 as the impedance change of the first coil 114 and the second coil 116. Specific examples of the torque detection circuit are as described in the first embodiment.

（第１ヨーク）
第１ヨーク１１８は、たとえば鉄材などの磁性材料からなるもので、断面横Ｕ字形に形成されている。第１ヨーク１１８は、第１コイル１１４が発生する磁束の漏れを抑制するために設けられたものである。第１ヨーク１１８は、コア部１２４の円周方向のほぼ全周にわたって第１斜め巻き部１１４ｂの外側を囲むように配置されている。ただし、図４においては、第１ヨーク１１８の一部の断面のみを表示している。第１ヨーク１１８は、シャフト１１０の中心軸方向において、第１斜め巻き部１１４ｂを跨ぐように配置されている。 (1st yoke)
The first yoke 118 is made of a magnetic material such as an iron material, and is formed in a horizontal U-shape in cross section. The first yoke 118 is provided to suppress leakage of the magnetic flux generated by the first coil 114. The first yoke 118 is arranged so as to surround the outside of the first diagonally wound portion 114b over substantially the entire circumference of the core portion 124 in the circumferential direction. However, in FIG. 4, only a part of the cross section of the first yoke 118 is shown. The first yoke 118 is arranged so as to straddle the first diagonally wound portion 114b in the direction of the central axis of the shaft 110.

（第２ヨーク）
第２ヨーク１２０は、第１ヨーク１１８と同じ材料からなるもので、第１ヨーク１１８と同様に断面横Ｕ字形に形成されている。第２ヨーク１２０は、第２コイル１１６が発生する磁束の漏れを抑制するために設けられたものである。第２ヨーク１２０は、コア部１２４の円周方向のほぼ全周にわたって第２斜め巻き部１１６ｂの外側を囲むように配置されている。ただし、図４においては、第２ヨーク１２０の一部の断面のみを表示している。第２ヨーク１２０は、シャフト１１０の中心軸方向において、第２斜め巻き部１１６ｂを跨ぐように配置されている。 (2nd yoke)
The second yoke 120 is made of the same material as the first yoke 118, and is formed in a horizontal U-shape in cross section like the first yoke 118. The second yoke 120 is provided to suppress leakage of the magnetic flux generated by the second coil 116. The second yoke 120 is arranged so as to surround the outside of the second diagonally wound portion 116b over substantially the entire circumference of the core portion 124 in the circumferential direction. However, in FIG. 4, only a part of the cross section of the second yoke 120 is displayed. The second yoke 120 is arranged so as to straddle the second diagonally wound portion 116b in the direction of the central axis of the shaft 110.

なお、第１ヨーク１１８は、第１斜め巻き部１１４ｂの外側だけでなく、第１軸沿い巻き部１１４ａの外側と第１斜め巻き部１１４ｂの外側の両方を囲むように配置してもよい。ただし、第１コイル１１４の中でトルク検出に寄与する主たる部分は第１斜め巻き部１１４ｂとなるため、少なくとも第１斜め巻き部１１４ｂの外側を囲むように第１ヨーク１１８を配置すればよい。この点は、第２ヨーク１２０についても同様である。 The first yoke 118 may be arranged so as to surround not only the outside of the first diagonally wound portion 114b but also the outside of the first diagonally wound portion 114a and the outside of the first diagonally wound portion 114b. However, since the main portion of the first coil 114 that contributes to torque detection is the first diagonally wound portion 114b, the first yoke 118 may be arranged so as to surround at least the outside of the first diagonally wound portion 114b. This point is the same for the second yoke 120.

（トルク検出）
次に、本発明の第２実施形態に係るトルクセンサ１００の動作原理について説明する。
まず、図示しないトルク検出回路が有する発振回路により第１コイル１１４と第２コイル１１６に電流が流れると、図５に示すように、第１コイル１１４の周囲には磁束φ１１が発生し、第２コイル１１６の周囲には磁束φ１２が発生する。このとき、第１コイル１１４の周囲に発生する磁束φ１１の方向は、第１コイル１１４を流れる電流の向きに従ってすべて同じ方向になる。また、第２コイル１１６の周囲に発生する磁束φ１２の方向は、第２コイル１１６を流れる電流の向きに従ってすべて同じ方向になる。また、ボビン１１２が非磁性材料によって形成されているため、コア部１２４を適度に薄く形成することで、第１コイル１１４が発生する磁束φ１１と第２コイル１１６が発生する磁束φ１２を、それぞれシャフト１１０の内部まで回り込ませることができる。 (Torque detection)
Next, the operating principle of the torque sensor 100 according to the second embodiment of the present invention will be described.
First, when a current flows through the first coil 114 and the second coil 116 by an oscillation circuit included in a torque detection circuit (not shown), a magnetic flux φ11 is generated around the first coil 114 as shown in FIG. 5, and a second coil is generated. A magnetic flux φ12 is generated around the coil 116. At this time, the directions of the magnetic flux φ11 generated around the first coil 114 are all the same according to the direction of the current flowing through the first coil 114. Further, the directions of the magnetic flux φ12 generated around the second coil 116 are all the same direction according to the direction of the current flowing through the second coil 116. Further, since the bobbin 112 is made of a non-magnetic material, by forming the core portion 124 appropriately thin, the magnetic flux φ11 generated by the first coil 114 and the magnetic flux φ12 generated by the second coil 116 are respectively shafts. It can be made to go around to the inside of 110.

ここで、本発明の第２実施形態においては、第１コイル１１４と第２コイル１１６に電流を供給する場合に、第１軸沿い巻き部１１４ａを流れる電流の向きと第２軸沿い巻き部１１６ａを流れる電流の向きが互いに逆向きになるように設定されている。これにより、第１軸沿い巻き部１１４ａを流れる電流の向きが図５の下向きであるときは、第２軸沿い巻き部１１６ａを流れる電流の向きが図５の上向きとなる。また、第１軸沿い巻き部１１４ａを流れる電流の向きが図５の上向きであるときは、第２軸沿い巻き部１１６ａを流れる電流の向きが図５の下向きとなる。このため、第１軸沿い巻き部１１４ａに電流が流れたときに発生する磁束と、第２軸沿い巻き部１１６ａに電流が流れたときに発生する磁束が、互いに打ち消し合う。 Here, in the second embodiment of the present invention, when the current is supplied to the first coil 114 and the second coil 116, the direction of the current flowing through the winding portion 114a along the first axis and the winding portion 116a along the second axis The directions of the currents flowing through the are set to be opposite to each other. As a result, when the direction of the current flowing through the winding portion 114a along the first axis is downward in FIG. 5, the direction of the current flowing through the winding portion 116a along the second axis is upward in FIG. Further, when the direction of the current flowing through the winding portion 114a along the first axis is upward in FIG. 5, the direction of the current flowing through the winding portion 116a along the second axis is downward in FIG. Therefore, the magnetic flux generated when the current flows through the winding portion 114a along the first axis and the magnetic flux generated when the current flows through the winding portion 116a along the second axis cancel each other out.

また、シャフト１１０にトルクが加わると、シャフト１１０の透磁率が変化する。シャフト１１０に加わるトルクの方向と、シャフト１１０の透磁率が変化する傾向との関係については、上記第１実施形態で述べたとおりである。 Further, when torque is applied to the shaft 110, the magnetic permeability of the shaft 110 changes. The relationship between the direction of the torque applied to the shaft 110 and the tendency of the magnetic permeability of the shaft 110 to change is as described in the first embodiment.

本発明の第２実施形態においては、第１コイル１１４の第１斜め巻き部１１４ｂはシャフト１１０の中心軸１２２に対して第１方向に傾斜して巻かれ、第２コイル１１６の第２斜め巻き部１１６ｂはシャフト１１０の中心軸１２２に対して第２方向、すなわち第１斜め巻き部１１４ｂとは反対の方向に傾斜して巻かれている。このようにシャフト１１０の中心軸１２２に対して第１斜め巻き部１１４ｂと第２斜め巻き部１１６ｂの傾斜方向を互いに反対方向とすることにより、トルク検出のための異方性をトルクセンサ１００に付与することができる。 In the second embodiment of the present invention, the first diagonally wound portion 114b of the first coil 114 is wound so as to be inclined in the first direction with respect to the central axis 122 of the shaft 110, and the second diagonally wound portion of the second coil 116 is wound. The portion 116b is wound so as to be inclined with respect to the central axis 122 of the shaft 110 in the second direction, that is, in the direction opposite to the first diagonal winding portion 114b. By setting the inclination directions of the first diagonally wound portion 114b and the second diagonally wound portion 116b to be opposite to each other with respect to the central axis 122 of the shaft 110 in this way, the anisotropy for torque detection is made to the torque sensor 100. Can be granted.

このため、シャフト１１０にトルクが加わった場合は、シャフト１１０の透磁率の変化に応じて、たとえば、第１コイル１１４のインピーダンスは増加し、第２コイル１１６のインピーダンスは減少する。この場合、シャフト１１０に加わるトルクの変化は、シャフト１１０の透磁率の変化、ひいては第１コイル１１４および第２コイル１１６のインピーダンスの変化となって現れる。また、第１コイル１１４および第２コイル１１６のインピーダンスの増減関係は、シャフト１１０に加わるトルクの方向が変わると反転する。したがって、上記第１実施形態と同様に、シャフト１１０にトルクが加わったときのシャフト１１０自身の透磁率の変化を、図示しないトルク検出回路において、第１コイル１１４および第２コイル１１６のインピーダンス変化として検出することにより、シャフト１１０に加わるトルクを検出することができる。 Therefore, when torque is applied to the shaft 110, for example, the impedance of the first coil 114 increases and the impedance of the second coil 116 decreases according to the change in the magnetic permeability of the shaft 110. In this case, the change in the torque applied to the shaft 110 appears as a change in the magnetic permeability of the shaft 110 and, by extension, a change in the impedances of the first coil 114 and the second coil 116. Further, the increase / decrease relationship of the impedances of the first coil 114 and the second coil 116 is reversed when the direction of the torque applied to the shaft 110 changes. Therefore, as in the first embodiment, the change in the magnetic permeability of the shaft 110 itself when torque is applied to the shaft 110 is used as the impedance change of the first coil 114 and the second coil 116 in a torque detection circuit (not shown). By detecting, the torque applied to the shaft 110 can be detected.

（第２実施形態の効果）
本発明の第２実施形態においては、ボビン１１２のコア部１２４の外周面に、第１コイル１１４と第２コイル１１６をそれぞれ鋸歯状に巻くとともに、第１コイル１１４の第１斜め巻き部１１４ｂと第２コイル１１６の第２斜め巻き部１１６ｂを互いに反対方向に傾斜させた構成を採用している。これにより、シャフト１１０に加わるトルクを、第１コイル１１４と第２コイル１１６のインピーダンス変化として検出することができる。また、トルク検出のための異方性の付与を簡易な巻線によって実現することができる。また、ボビン１１２を樹脂などの非磁性材料によって形成しているため、フェライト等の磁性材料からなる部材にコイルを巻線する場合に比べて、トルクセンサが軽くなる。その結果、トルクセンサの製造コストを低減することができるとともに、センサの軽量化を図ることができる。 (Effect of the second embodiment)
In the second embodiment of the present invention, the first coil 114 and the second coil 116 are wound around the outer peripheral surface of the core portion 124 of the bobbin 112 in a sawtooth shape, and the first diagonally wound portion 114b of the first coil 114 is wound. A configuration in which the second diagonally wound portion 116b of the second coil 116 is inclined in opposite directions is adopted. As a result, the torque applied to the shaft 110 can be detected as an impedance change between the first coil 114 and the second coil 116. Further, it is possible to add anisotropy for torque detection by a simple winding. Further, since the bobbin 112 is formed of a non-magnetic material such as resin, the torque sensor becomes lighter than the case where the coil is wound around a member made of a magnetic material such as ferrite. As a result, the manufacturing cost of the torque sensor can be reduced, and the weight of the sensor can be reduced.

また、本発明の第２実施形態においては、第１コイル１１４と第２コイル１１６を、共通のコア部１２４の外周面に巻いた構成を採用している。これにより、各々のコイルを別々のコア部に巻く場合に比べて、ボビンの小型化やトルクセンサの軽量化を図ることができる。 Further, in the second embodiment of the present invention, the configuration in which the first coil 114 and the second coil 116 are wound around the outer peripheral surface of the common core portion 124 is adopted. As a result, it is possible to reduce the size of the bobbin and the weight of the torque sensor as compared with the case where each coil is wound around a separate core portion.

また、本発明の第２実施形態においては、第１軸沿い巻き部１１４ａと第２軸沿い巻き部１１６ａをコア部１２４の円周方向で互いに同じ位置に配置し、かつ、第１軸沿い巻き部１１４ａを流れる電流の向きと第２軸沿い巻き部１１６ａを流れる電流の向きを互いに逆向きに設定した構成を採用している。これにより、第１軸沿い巻き部１１４ａに電流が流れたときに発生する磁束と、第２軸沿い巻き部１１６ａに電流が流れたときに発生する磁束とを相殺することができる。このため、異方性付与に寄与する第１斜め巻き部１１４ｂと第２斜め巻き部１１６ｂだけを有効に利用してトルク検出を行うことができる。その結果、トルクの検出精度を高めることができる。 Further, in the second embodiment of the present invention, the winding portion 114a along the first axis and the winding portion 116a along the second axis are arranged at the same position in the circumferential direction of the core portion 124, and are wound along the first axis. A configuration is adopted in which the direction of the current flowing through the portion 114a and the direction of the current flowing through the winding portion 116a along the second axis are set to be opposite to each other. Thereby, the magnetic flux generated when the current flows through the winding portion 114a along the first axis and the magnetic flux generated when the current flows through the winding portion 116a along the second axis can be canceled out. Therefore, torque detection can be performed by effectively utilizing only the first diagonally wound portion 114b and the second diagonally wound portion 116b that contribute to imparting anisotropy. As a result, the torque detection accuracy can be improved.

また、本発明の第２実施形態においては、第１コイル１１４の第１斜め巻き部１１４ｂの外側を第１ヨーク１１８で囲むとともに、第２コイル１１６の第２斜め巻き部１１６ｂの外側を第２ヨーク１２０で囲んだ構成を採用している。これにより、異方性付与に寄与する第１斜め巻き部１１４ｂが発生する磁束φ１１の漏れを第１ヨーク１１８によって抑制することができる。また、異方性付与に寄与する第２斜め巻き部１１６ｂが発生する磁束φ１２の漏れを第２ヨーク１２０によって抑制することができる。したがって、トルク検出において第１コイル１１４と第２コイル１１６に電流を供給する場合に、ヨークを有しない場合にくべて、トルク検出に必要な電流値を低減することができる。 Further, in the second embodiment of the present invention, the outside of the first diagonally wound portion 114b of the first coil 114 is surrounded by the first yoke 118, and the outside of the second diagonally wound portion 116b of the second coil 116 is second. The configuration surrounded by the yoke 120 is adopted. As a result, the leakage of the magnetic flux φ11 generated by the first diagonally wound portion 114b, which contributes to imparting anisotropy, can be suppressed by the first yoke 118. Further, the leakage of the magnetic flux φ12 generated by the second diagonally wound portion 116b, which contributes to imparting anisotropy, can be suppressed by the second yoke 120. Therefore, when the current is supplied to the first coil 114 and the second coil 116 in the torque detection, the current value required for the torque detection can be reduced as compared with the case where the yoke is not provided.

なお、上記第２実施形態においては、第１コイル１１４と第２コイル１１６をそれぞれ別々のガイドピンを用いて巻線するとしたが、これに限らず、第１コイル１１４と第２コイル１１６を共通のガイドピンを用いて巻線した構成を採用してもよい。 In the second embodiment, the first coil 114 and the second coil 116 are wound by using different guide pins, but the present invention is not limited to this, and the first coil 114 and the second coil 116 are common. You may adopt the structure which wound using the guide pin of.

＜第３実施形態＞
図６は、本発明の第３実施形態に係るトルクセンサの要部の構成例を示す斜視図である。
本発明の第３実施形態においては、上述した第１実施形態および第２実施形態と比較して、ボビンに対するコイルの巻き方が異なる。以下、詳しく説明する。
図６において、ボビン１５０は、樹脂などの非磁性材料によって形成されている。ボビン１５０は、円筒状のコア部１５２と、一対のフランジ部１５４，１５６とを一体に有し、それらにシャフト（不図示）が同軸状に挿入される構成となっている。 <Third Embodiment>
FIG. 6 is a perspective view showing a configuration example of a main part of the torque sensor according to the third embodiment of the present invention.
In the third embodiment of the present invention, the winding method of the coil around the bobbin is different from that of the first embodiment and the second embodiment described above. Hereinafter, it will be described in detail.
In FIG. 6, the bobbin 150 is made of a non-magnetic material such as resin. The bobbin 150 has a cylindrical core portion 152 and a pair of flange portions 154 and 156 integrally, and a shaft (not shown) is coaxially inserted into them.

一方、コイル１５８は、マグネットワイヤによって構成されるもので、ボビン１５０のコア部１５２の外周面に鋸歯状に巻かれている。コイル１５８は、軸沿い巻き部１５８ａと、斜め巻き部１５８ｂとを有している。軸沿い巻き部１５８ａは、図示しないシャフトの中心軸方向に沿って巻かれるもので、斜め巻き部１５８ｂは、そのシャフトの中心軸に対して一方向に傾斜して巻かれるものである。斜め巻き部１５８ｂの外側は、上記第１実施形態および第２実施形態と同様に、ヨーク１６２によって囲まれている。 On the other hand, the coil 158 is composed of a magnet wire and is wound in a sawtooth shape on the outer peripheral surface of the core portion 152 of the bobbin 150. The coil 158 has an axial winding portion 158a and an oblique winding portion 158b. The axial winding portion 158a is wound along the central axis direction of a shaft (not shown), and the diagonal winding portion 158b is wound so as to be inclined in one direction with respect to the central axis of the shaft. The outside of the diagonally wound portion 158b is surrounded by the yoke 162, as in the first embodiment and the second embodiment.

本発明の第３実施形態においては、軸沿い巻き部１５８ａがコア部１５２の円周方向に複数設けられ、これに対応して斜め巻き部１５８ｂも同方向に複数設けられている。複数の軸沿い巻き部１５８ａは、コア部１５２の円周方向に一定の間隔で配置されている。
図７は、本発明の第３実施形態において、ボビンのコア部におけるコイルの巻線状態を示す展開図である。図７においては、図示しないシャフトの中心軸１６０に対して、各々の斜め巻き部１５８ｂが４５°の傾斜角度θで巻かれている。このため、コイル１５８に電流を供給すると、コイル１５８の周囲に磁束φ３１が発生する。また、磁束φ３１の向きは、コイル１５８を流れる電流の向きに従ってすべて同じ方向になる。 In the third embodiment of the present invention, a plurality of axially wound portions 158a are provided in the circumferential direction of the core portion 152, and a plurality of diagonally wound portions 158b are also provided in the same direction correspondingly. The plurality of winding portions 158a along the axis are arranged at regular intervals in the circumferential direction of the core portion 152.
FIG. 7 is a developed view showing the winding state of the coil in the core portion of the bobbin in the third embodiment of the present invention. In FIG. 7, each diagonally wound portion 158b is wound at an inclination angle θ of 45 ° with respect to the central axis 160 of a shaft (not shown). Therefore, when a current is supplied to the coil 158, a magnetic flux φ31 is generated around the coil 158. Further, the directions of the magnetic flux φ31 are all the same according to the direction of the current flowing through the coil 158.

本発明の第３実施形態によれば、コア部１５２の円周方向に軸沿い巻き部１５８ａを複数設けた構成を採用しているため、ボビン１５０の高さ寸法をそれほど大きくしなくても、斜め巻き部１５８ｂの傾斜角度θを４５°に近づけることができる。また、シャフトにトルクが加わった場合は、シャフトの中心軸１６０に対して４５°の方向に引っ張り応力や圧縮応力が作用するため、斜め巻き部１５８ｂの傾斜角度を４５°またはこれに近い角度に設定することにより、高い感度でトルクを検出することができる。 According to the third embodiment of the present invention, since the configuration is adopted in which a plurality of winding portions 158a along the axis are provided in the circumferential direction of the core portion 152, the height dimension of the bobbin 150 does not need to be increased so much. The inclination angle θ of the diagonally wound portion 158b can be brought close to 45 °. Further, when torque is applied to the shaft, tensile stress and compressive stress act in the direction of 45 ° with respect to the central axis 160 of the shaft, so that the inclination angle of the diagonally wound portion 158b is set to 45 ° or an angle close thereto. By setting, torque can be detected with high sensitivity.

なお、図６および図７は、それぞれボビン１５０とコイル１５８を模式的に示すもので、実際の巻線状態を忠実に表しているわけではない。また、図７においては、巻線ガイドとなるガイドピンの表記を省略している。ガイドピンは、各々の軸沿い巻き部１５８ａの巻線予定位置に合わせてコア部１５２の外周面に設けられる。 Note that FIGS. 6 and 7 schematically show the bobbin 150 and the coil 158, respectively, and do not faithfully represent the actual winding state. Further, in FIG. 7, the notation of the guide pin serving as the winding guide is omitted. The guide pin is provided on the outer peripheral surface of the core portion 152 in accordance with the planned winding position of the winding portion 158a along each axis.

また、本発明の第３実施形態に係るトルクセンサの要部構成は、上述した第１実施形態と第２実施形態のいずれにも適用することが可能である。たとえば、本発明の第３実施形態に係るトルクセンサの要部構成を第１実施形態に適用する場合は、第１ボビン１２の第１コア部２６の円周方向に第１軸沿い巻き部１６ａを複数設けるとともに、第２ボビン１４の第２コア部３２の円周方向に第２軸沿い巻き部１８ａを複数設けた構成を採用すればよい。その場合、第１斜め巻き部１６ｂは、シャフト１０の中心軸２４に対して第１方向に４５°の傾斜角度に巻き、第２斜め巻き部１８ｂは、シャフト１０の中心軸２４に対して第２方向に４５°の傾斜角度に巻いた構成を採用することが好ましい。一方、本発明の第３実施形態に係るトルクセンサの要部構成を第２実施形態に適用する場合は、ボビン１１２のコア部１２４の円周方向に第１軸沿い巻き部１１４ａと第２斜め巻き部１１６ｂをそれぞれ複数設けた構成を採用すればよい。その場合、第１斜め巻き部１１４ｂは、シャフト１１０の中心軸１２２に対して第１方向に４５°の傾斜角度で巻き、第２斜め巻き部１１６ｂは、シャフト１１０の中心軸１２２に対して第２方向に４５°の傾斜角度で巻いた構成を採用することが好ましい。 Further, the main part configuration of the torque sensor according to the third embodiment of the present invention can be applied to both the first embodiment and the second embodiment described above. For example, when the main part configuration of the torque sensor according to the third embodiment of the present invention is applied to the first embodiment, the winding portion 16a along the first axis in the circumferential direction of the first core portion 26 of the first bobbin 12. A plurality of winding portions 18a may be provided along the second axis in the circumferential direction of the second core portion 32 of the second bobbin 14. In that case, the first diagonally wound portion 16b is wound at an inclination angle of 45 ° in the first direction with respect to the central shaft 24 of the shaft 10, and the second diagonally wound portion 18b is the first with respect to the central shaft 24 of the shaft 10. It is preferable to adopt a configuration in which the product is wound at an inclination angle of 45 ° in two directions. On the other hand, when the main part configuration of the torque sensor according to the third embodiment of the present invention is applied to the second embodiment, the winding portion 114a along the first axis and the second oblique portion 114a in the circumferential direction of the core portion 124 of the bobbin 112. A configuration in which a plurality of winding portions 116b are provided may be adopted. In that case, the first diagonally wound portion 114b is wound with an inclination angle of 45 ° in the first direction with respect to the central shaft 122 of the shaft 110, and the second diagonally wound portion 116b is the first with respect to the central shaft 122 of the shaft 110. It is preferable to adopt a configuration in which the product is wound at an inclination angle of 45 ° in two directions.

また、上述した各実施形態では、巻線ガイドの一例としてガイドピンを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、たとえば、コイルの巻線方向に沿うガイド壁あるいはガイド溝によって巻線ガイドを構成してもよい。 Further, in each of the above-described embodiments, the guide pin has been described as an example of the winding guide, but the present invention is not limited to this, and for example, the coil is wound by a guide wall or a guide groove along the winding direction of the coil. A line guide may be configured.

１，１００ トルクセンサ
１０，１１０ シャフト
１４ 第２ボビン
１６，１１４ 第１コイル
１６ａ，１１４ａ 第１軸沿い巻き部
１６ｂ，１１４ｂ 第１斜め巻き部
１８，１１６ 第２コイル
１８ａ，１１６ａ 第２軸沿い巻き部
１８ｂ，１１６ｂ 第２斜め巻き部
２０，１１８ 第１ヨーク
２２，１２０ 第２ヨーク
２４，１２２ 中心軸
２６ 第１コア部
３２ 第２コア部
１１２，１５０ ボビン
１２４，１５２ コア部
１５８ コイル
１５８ａ 軸沿い巻き部
１５８ｂ 斜め巻き部
１６２ ヨーク 1,100 Torque sensor 10,110 Shaft
14 2nd bobbin 16,114 1st coil 16a, 114a 1st axis winding part 16b, 114b 1st diagonal winding part 18,116 2nd coil 18a, 116a 2nd axis winding part 18b, 116b 2nd diagonal winding part 20,118 1st yoke 22,120 2nd yoke 24,122 Central axis
26 1st core part
32 2nd core part 112,150 Bobbin 124,152 Core part
158 coil
158a Winding along the axis
158b Diagonal winding part
162 York

Claims (8)

少なくとも表層部が磁歪材料によって形成されたシャフトと、
前記シャフトが同軸状に挿入される円筒状のコア部を有するとともに、非磁性材料によって形成されたボビンと、
前記コア部の外周面に鋸歯状に巻かれた第１コイルおよび第２コイルと、
を備え、
前記第１コイルは、前記シャフトの中心軸方向に沿って巻かれた第１軸沿い巻き部と、前記シャフトの中心軸に対して第１方向に傾斜して巻かれた第１斜め巻き部とを有し、
前記第２コイルは、前記シャフトの中心軸方向に沿って巻かれた第２軸沿い巻き部と、前記シャフトの中心軸に対して前記第１方向とは反対の方向となる第２方向に傾斜して巻かれた第２斜め巻き部とを有する
トルクセンサ。 At least the shaft whose surface layer is made of magnetostrictive material,
The shaft has a cylindrical core portion to be coaxially inserted, and a bobbin formed of a non-magnetic material.
The first coil and the second coil wound in a sawtooth shape on the outer peripheral surface of the core portion, and
Equipped with
The first coil includes a first winding portion wound along the central axis direction of the shaft and a first diagonal winding portion wound inclined in the first direction with respect to the central axis of the shaft. Have,
The second coil is inclined in a second direction opposite to the first direction with respect to the winding portion along the second axis wound along the central axis direction of the shaft and the central axis of the shaft. A torque sensor having a second diagonally wound portion wound around the shaft. 前記第１軸沿い巻き部および前記第２軸沿い巻き部は、それぞれ前記コア部の円周方向に１つ設けられている
請求項１に記載のトルクセンサ。 The torque sensor according to claim 1, wherein the winding portion along the first axis and the winding portion along the second axis are each provided one in the circumferential direction of the core portion. 前記第１軸沿い巻き部および前記第２軸沿い巻き部は、それぞれ前記コア部の円周方向に複数設けられている
請求項１に記載のトルクセンサ。 The torque sensor according to claim 1, wherein the winding portion along the first axis and the winding portion along the second axis are each provided in a plurality in the circumferential direction of the core portion. 前記第１斜め巻き部は、前記シャフトの中心軸に対して第１方向に４５°の傾斜角度で巻かれ、
前記第２斜め巻き部は、前記シャフトの中心軸に対して第２方向に４５°の傾斜角度で巻かれている
請求項１～３のいずれか一項に記載のトルクセンサ。 The first diagonally wound portion is wound at an inclination angle of 45 ° in the first direction with respect to the central axis of the shaft.
The torque sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the second diagonally wound portion is wound at an inclination angle of 45 ° in a second direction with respect to the central axis of the shaft. 前記ボビンは、前記コア部として、前記シャフトの中心軸方向に位置をずらして配置された第１コア部および第２コア部を有し、
前記第１コイルは前記第１コア部の外周面に巻かれ、前記第２コイルは前記第２コア部の外周面に巻かれている
請求項１～４のいずれか一項に記載のトルクセンサ。 The bobbin has, as the core portion, a first core portion and a second core portion arranged so as to be displaced in the central axis direction of the shaft.
The torque sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein the first coil is wound around the outer peripheral surface of the first core portion, and the second coil is wound around the outer peripheral surface of the second core portion. .. 前記第１コイルおよび前記第２コイルは、共通の前記コア部の外周面に巻かれている
請求項１～４のいずれか一項に記載のトルクセンサ。 The torque sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein the first coil and the second coil are wound around a common outer peripheral surface of the core portion. 前記第１軸沿い巻き部および前記第２軸沿い巻き部は、前記コア部の円周方向で互いに同じ位置に配置され、かつ、前記第１軸沿い巻き部を流れる電流の向きと前記第２軸沿い巻き部を流れる電流の向きが互いに逆向きに設定されている
請求項６に記載のトルクセンサ。 The winding portion along the first axis and the winding portion along the second axis are arranged at the same positions in the circumferential direction of the core portion, and the direction of the current flowing through the winding portion along the first axis and the second winding portion. The torque sensor according to claim 6, wherein the directions of the currents flowing along the winding portion along the shaft are set to be opposite to each other. 前記第１軸沿い巻き部および前記第１斜め巻き部のうち、少なくとも前記第１斜め巻き部の外側を囲むように配置された第１ヨークと、
前記第２軸沿い巻き部および前記第２斜め巻き部のうち、少なくとも前記第２斜め巻き部の外側を囲むように配置された第２ヨークと、
を備える請求項１～７のいずれか一項に記載のトルクセンサ。 A first yoke arranged so as to surround at least the outside of the first diagonally wound portion among the first diagonally wound portion and the first diagonally wound portion.
A second yoke arranged so as to surround at least the outside of the second diagonally wound portion among the second diagonally wound portion and the second diagonally wound portion.
The torque sensor according to any one of claims 1 to 7.
JP2018155357A 2018-08-22 2018-08-22 Torque sensor Active JP7076790B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018155357A JP7076790B2 (en) 2018-08-22 2018-08-22 Torque sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018155357A JP7076790B2 (en) 2018-08-22 2018-08-22 Torque sensor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020030091A JP2020030091A (en) 2020-02-27
JP7076790B2 true JP7076790B2 (en) 2022-05-30

Family

ID=69622286

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018155357A Active JP7076790B2 (en) 2018-08-22 2018-08-22 Torque sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7076790B2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005321272A (en) 2004-05-07 2005-11-17 Hitachi Cable Ltd Magnetostrictive torque sensor
US20080173102A1 (en) 2007-01-24 2008-07-24 Nehl Thomas W Villari torque sensor excitation and pickup arrangement for magnetrostrictive shafts
JP2016200552A (en) 2015-04-14 2016-12-01 日立金属株式会社 Torque sensor

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2827025B2 (en) * 1990-01-23 1998-11-18 株式会社クボタ Magnetostrictive torque sensor
JP2783118B2 (en) * 1992-11-06 1998-08-06 三菱電機株式会社 Torque detector

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005321272A (en) 2004-05-07 2005-11-17 Hitachi Cable Ltd Magnetostrictive torque sensor
US20080173102A1 (en) 2007-01-24 2008-07-24 Nehl Thomas W Villari torque sensor excitation and pickup arrangement for magnetrostrictive shafts
JP2016200552A (en) 2015-04-14 2016-12-01 日立金属株式会社 Torque sensor

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020030091A (en) 2020-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5563549B2 (en) Torque sensor
JP5843099B2 (en) Torque detection device and electric power steering device
JP6483778B1 (en) Magnetostrictive torque detection sensor
WO2015087381A1 (en) Rotation angle detector, rotating electrical machine, and elevator hoist
JP7099699B2 (en) Core structure and strain detector for detecting changes in permeability
JP7076780B2 (en) Core structure and strain detector for detecting changes in permeability
US10753771B2 (en) Brushless resolver and rotation-angle detection device
EP1298032B1 (en) Device for measuring torque with high accuracy
JP2018040665A (en) Coil for torque sensor, and torque sensor
JP5843100B2 (en) Torque detection device and electric power steering device
JP7076790B2 (en) Torque sensor
JP4971805B2 (en) Torque sensor
JP6687560B2 (en) Torque sensor
JP2013213843A (en) Current sensor and method for manufacturing current sensor
JP5490448B2 (en) Magnetic sensor and current measuring device
JP2011022101A (en) Current sensor and method for manufacturing current sensor
JP5995885B2 (en) Rotation angle detector
JP4456163B2 (en) Rotation angle detector
JP2005121501A (en) Tandem rotation detector
JP6284908B2 (en) Stator and resolver using the same
JP6393229B2 (en) Stator and resolver
JP5331672B2 (en) Rotation angle sensor
JP7495873B2 (en) Rotating Electric Machine
JP4834878B2 (en) VR type redundant resolver structure
JP2006047188A (en) Torque sensor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210708

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220427

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220510

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220511

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7076790

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150