JPH02107910A - 磁歪式トルク検出器 - Google Patents
磁歪式トルク検出器Info
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- JPH02107910A JPH02107910A JP26125688A JP26125688A JPH02107910A JP H02107910 A JPH02107910 A JP H02107910A JP 26125688 A JP26125688 A JP 26125688A JP 26125688 A JP26125688 A JP 26125688A JP H02107910 A JPH02107910 A JP H02107910A
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- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
（産業上の利用分野）
この発明は、磁気ひずみ効果を利用してトルクの検出を
行うのに利用される磁歪式トルク検出器に関するもので
ある。 （従来の技術） 第２図および第３図はこの種の磁気ひずみ効果を利用し
たトルク検出器の概略構造を例示するものであって、こ
の磁歪式トルク検出器１１は、被測定軸１２として磁気
ひずみ効果を有する例えばＦｅ−１３重量％Ａｎ合金や
機械構造用鋼（ＳＣＭ、ＳＮＣＭなど）を用い、第３図
（＆）（ｂ）にも示すように、表面に中心軸１２Ａの方
向と±４５度の角度をなし且つ円周方向に複数の部分ら
せん状溝１３ａ、１３ｂを左右において対称となるよう
に形成してこれらの部分で透磁率の表皮効果による形状
的な磁気異方性部１４ａ。 １４ｂを設け、この被測定軸１２の近傍、すなわち、左
右の部分らせん状溝１３ａ、１３ｂの各々の中心１３ａ
−ｃ 、 １３ｂ−ｃにコイル１５ａ。 １５ｂ（７）中心１５ａ−ｃ、１５ｂ−ｃを一致させた
位置に当該コイル１５ａ、１５ｂを配設し、前記コイル
１５ａ、１５ｂの外周部に、被測定軸１２との間で間隙
１６をおいて、高透磁率材料よりなるヨーク１７を設け
た構造をなすものである。 また、第４図（ａ）（ｂ）に示すように、被測定軸１２
として例えば同じ（Ｆｅ−１３重量％Ａ文合金や機械構
造用鋼（ＳＣＭ、ＳＮＣＭなど）を用い、その表面に非
磁性の電気良導体例えば銅よりなる部分らせん状薄膜１
８ａ、１８ｂをめっきによって形成することにより、こ
れらの部分に形状的な磁気異方性部１４ａ、１４ｂを設
けるようにしたものもあった。さらには、第３図（ａ）
（ｂ）に示した部分らせん状溝１３ａ。 １３ｂの中に非磁性の電気良導体例えば銅を埋め込んで
被測定軸１２の表面を円周方向に滑らかなものにしたも
のもあった（例えば特開昭６２−１８５１３６号公報）
。 このような構造をもつ磁歪式トルク検出器１１を用いて
トルクを検出する要領について説明すると、まず、トル
クの検出に先立って、第５図に示すように、二つのコイ
ル１５ａ、１５ｂと二つの抵抗１９ａ、１９ｂとでブリ
ッジ回路を形成し、対向する一方の接続点Ｃ−０間を交
流電源２０の供給側（Ｖｉｎ）とし、対向する他方の接
続点Ａ−Ｂ間を出力側（ＶＤ＝ＶＢ−ＶＡ）とした回路
構成とし、接続点Ｃ−０間を介して両コイル１５ａ、１
５ｂに各々交流の一定電圧（Ｖ ｉ ｎ）を加えておく
。このようにすると、部分らせん状溝１３ａ、１３ｂに
よって形成された形状磁気異方性部１４ａ、１４ｂ、間
隙１６．ヨーク１７を通る磁気回路が両コイル１５ａ、
１５ｂのまわりにそれぞれ形成される。 この状態において、被測定軸１２に対して右方向にねじ
りトルクＴが加わると、一方の部分らせん状溝１３ａに
よって形成された一方の磁気異方性部１４ａは引張変形
を受けるとともに他方の部分らせん状溝１３ｂによって
形成された他方の磁気異方性部１４ｂは圧縮変形を受け
る。例えば、磁歪定数入〉０を有する被測定軸１２を用
いた場合には、引張変形では透磁率が増加し、圧縮変形
では透磁率が減少する。これによって、一方のコイル１
５ａのインダクタンスＬＡは増加し、他方のコイル１５
ｂのインダクタンスＬＢは減少することになる。そして
、被測定軸１２に対して上記とは逆に左方向のねじりト
ルクが付加されたときには上記の場合と逆になる。 そこで、交流電源２０により交流の一定電圧（Ｖｉｎ）
を加えた状態で被測定軸１２にトルクＴが加えられると
、接続点Ａ−Ｂ間における出力電圧ＶＤ （＝ＶＢ−Ｖ
Ａ） は、 ＸＲｏ ＸＶ ｉ ｎ −
（１）となる。 （発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来のトルク検出器１１にお
いては、被測定軸１２に形成した左右の部分らせん状溝
１３ａ、１３ｂのそれぞれの中心１３ａ−ｃ 、 １３
ｂ−ｃにコイル１５ａ、１５ｂの中心１５ａ−ｃ、１５
ｂ−ｃを一致させるようにして前記二つのコイル１５ａ
、１５ｂを配設する構造としていたが、第７図に示すよ
うに、インダクタンスＬおよび抵抗Ｒを測定する計測器
２１に接続したリング状検出コイル２２に被測定軸１２
を挿入して被測定軸１２をその軸方向に移動させ、被測
定軸１２の中心軸方向におけるインダクタンスＬおよび
抵抗Ｒの変化を調べたところ、第６図に示すように、被
測定軸１２に形成した部分らせん状溝１３ａ、１３ｂの
中心１３ａ−ｃ 、 １３ｂ−ｃとインダクタンスＬ（
７）山の中心ＬＡ−Ｃ，ＬＢ−Ｃとがずれ量δ、δ′だ
けずれていることが明らかとなり、このため、部分らせ
ん状溝１３ａ、１３ｂの中心１３ａ−ｃ 、 １３ｂ−
ｃとコイル１５ａ、１５ｂの中心１５ａ−ｃ、１５ｂ−
ｃとを一致させている従来の場合には、第８図の従来例
で示すように中心軸１２Ａ方向変位（スラスト方向変位
）によるインダクタンス差（ΔＬ＝ＬＢ−ＬＡ）の絶対
値が比較的大きなものとなり、例えば、被測定軸１２を
支持している軸受のがたつきなどによって被測定軸１２
がそのスラスト方向に変位した場合には、前記式（１）
における分子のうち（ΔＬ＝ＬＢ−ＬＡ）の値が大きく
なるため、第５図に示したブリッジ回路の出力端ＶＡ−
ＶＢ間に、第９図の従来例に示すようなスラスト方向変
位による比較的大きなブリッジ差動出力（誤差出力）を
生ずるという課題があった。 （発明の目的） この発明は、上述した従来の課題に着目してなされたも
ので、被測定軸の磁気ひずみ効果を利用してトルクの検
出を行うトルク検出器において、被測定軸がその中心軸
方向（スラスト方向）に変位したときでもトルク検出の
際の誤差出力を大幅に低減することが可能であるように
することを目的としている。
行うのに利用される磁歪式トルク検出器に関するもので
ある。 （従来の技術） 第２図および第３図はこの種の磁気ひずみ効果を利用し
たトルク検出器の概略構造を例示するものであって、こ
の磁歪式トルク検出器１１は、被測定軸１２として磁気
ひずみ効果を有する例えばＦｅ−１３重量％Ａｎ合金や
機械構造用鋼（ＳＣＭ、ＳＮＣＭなど）を用い、第３図
（＆）（ｂ）にも示すように、表面に中心軸１２Ａの方
向と±４５度の角度をなし且つ円周方向に複数の部分ら
せん状溝１３ａ、１３ｂを左右において対称となるよう
に形成してこれらの部分で透磁率の表皮効果による形状
的な磁気異方性部１４ａ。 １４ｂを設け、この被測定軸１２の近傍、すなわち、左
右の部分らせん状溝１３ａ、１３ｂの各々の中心１３ａ
−ｃ 、 １３ｂ−ｃにコイル１５ａ。 １５ｂ（７）中心１５ａ−ｃ、１５ｂ−ｃを一致させた
位置に当該コイル１５ａ、１５ｂを配設し、前記コイル
１５ａ、１５ｂの外周部に、被測定軸１２との間で間隙
１６をおいて、高透磁率材料よりなるヨーク１７を設け
た構造をなすものである。 また、第４図（ａ）（ｂ）に示すように、被測定軸１２
として例えば同じ（Ｆｅ−１３重量％Ａ文合金や機械構
造用鋼（ＳＣＭ、ＳＮＣＭなど）を用い、その表面に非
磁性の電気良導体例えば銅よりなる部分らせん状薄膜１
８ａ、１８ｂをめっきによって形成することにより、こ
れらの部分に形状的な磁気異方性部１４ａ、１４ｂを設
けるようにしたものもあった。さらには、第３図（ａ）
（ｂ）に示した部分らせん状溝１３ａ。 １３ｂの中に非磁性の電気良導体例えば銅を埋め込んで
被測定軸１２の表面を円周方向に滑らかなものにしたも
のもあった（例えば特開昭６２−１８５１３６号公報）
。 このような構造をもつ磁歪式トルク検出器１１を用いて
トルクを検出する要領について説明すると、まず、トル
クの検出に先立って、第５図に示すように、二つのコイ
ル１５ａ、１５ｂと二つの抵抗１９ａ、１９ｂとでブリ
ッジ回路を形成し、対向する一方の接続点Ｃ−０間を交
流電源２０の供給側（Ｖｉｎ）とし、対向する他方の接
続点Ａ−Ｂ間を出力側（ＶＤ＝ＶＢ−ＶＡ）とした回路
構成とし、接続点Ｃ−０間を介して両コイル１５ａ、１
５ｂに各々交流の一定電圧（Ｖ ｉ ｎ）を加えておく
。このようにすると、部分らせん状溝１３ａ、１３ｂに
よって形成された形状磁気異方性部１４ａ、１４ｂ、間
隙１６．ヨーク１７を通る磁気回路が両コイル１５ａ、
１５ｂのまわりにそれぞれ形成される。 この状態において、被測定軸１２に対して右方向にねじ
りトルクＴが加わると、一方の部分らせん状溝１３ａに
よって形成された一方の磁気異方性部１４ａは引張変形
を受けるとともに他方の部分らせん状溝１３ｂによって
形成された他方の磁気異方性部１４ｂは圧縮変形を受け
る。例えば、磁歪定数入〉０を有する被測定軸１２を用
いた場合には、引張変形では透磁率が増加し、圧縮変形
では透磁率が減少する。これによって、一方のコイル１
５ａのインダクタンスＬＡは増加し、他方のコイル１５
ｂのインダクタンスＬＢは減少することになる。そして
、被測定軸１２に対して上記とは逆に左方向のねじりト
ルクが付加されたときには上記の場合と逆になる。 そこで、交流電源２０により交流の一定電圧（Ｖｉｎ）
を加えた状態で被測定軸１２にトルクＴが加えられると
、接続点Ａ−Ｂ間における出力電圧ＶＤ （＝ＶＢ−Ｖ
Ａ） は、 ＸＲｏ ＸＶ ｉ ｎ −
（１）となる。 （発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来のトルク検出器１１にお
いては、被測定軸１２に形成した左右の部分らせん状溝
１３ａ、１３ｂのそれぞれの中心１３ａ−ｃ 、 １３
ｂ−ｃにコイル１５ａ、１５ｂの中心１５ａ−ｃ、１５
ｂ−ｃを一致させるようにして前記二つのコイル１５ａ
、１５ｂを配設する構造としていたが、第７図に示すよ
うに、インダクタンスＬおよび抵抗Ｒを測定する計測器
２１に接続したリング状検出コイル２２に被測定軸１２
を挿入して被測定軸１２をその軸方向に移動させ、被測
定軸１２の中心軸方向におけるインダクタンスＬおよび
抵抗Ｒの変化を調べたところ、第６図に示すように、被
測定軸１２に形成した部分らせん状溝１３ａ、１３ｂの
中心１３ａ−ｃ 、 １３ｂ−ｃとインダクタンスＬ（
７）山の中心ＬＡ−Ｃ，ＬＢ−Ｃとがずれ量δ、δ′だ
けずれていることが明らかとなり、このため、部分らせ
ん状溝１３ａ、１３ｂの中心１３ａ−ｃ 、 １３ｂ−
ｃとコイル１５ａ、１５ｂの中心１５ａ−ｃ、１５ｂ−
ｃとを一致させている従来の場合には、第８図の従来例
で示すように中心軸１２Ａ方向変位（スラスト方向変位
）によるインダクタンス差（ΔＬ＝ＬＢ−ＬＡ）の絶対
値が比較的大きなものとなり、例えば、被測定軸１２を
支持している軸受のがたつきなどによって被測定軸１２
がそのスラスト方向に変位した場合には、前記式（１）
における分子のうち（ΔＬ＝ＬＢ−ＬＡ）の値が大きく
なるため、第５図に示したブリッジ回路の出力端ＶＡ−
ＶＢ間に、第９図の従来例に示すようなスラスト方向変
位による比較的大きなブリッジ差動出力（誤差出力）を
生ずるという課題があった。 （発明の目的） この発明は、上述した従来の課題に着目してなされたも
ので、被測定軸の磁気ひずみ効果を利用してトルクの検
出を行うトルク検出器において、被測定軸がその中心軸
方向（スラスト方向）に変位したときでもトルク検出の
際の誤差出力を大幅に低減することが可能であるように
することを目的としている。
（課題を解決するための手段）
この発明は、少なくとも表面で磁気ひずみ効果を有し且
つ中心軸方向に対して所定の角度をなす磁気異方性部を
設けた被測定軸の近傍にコイルを配設して、前記コイル
より発生した磁束が前記被測定軸の磁気異方性部を通る
磁気回路を形成させ、前記被測定軸に加えられるねじり
トルクによる当該被測定軸の変形に起因する磁気ひずみ
を利用して前記トルクを検出する磁歪式トルク検出器に
おいて、前記被測定軸のもつ透磁率分布特性における透
磁率の山の位置（山の位置の近傍を含む。）に合わせて
前記コイルの中心を配設した構成としたことを特徴とし
ており、このようなトルク検出器の構成を上述した従来
の課題を解決するための手段としている。 本発明に係る磁歪式トルク検出器において適用される被
測定軸は、少なくとも表面で磁気ひずみ効果を有するも
のであり、磁気ひずみ効果を有しないかあるいは小さい
素材からなる軸本体部の表面に軸ひずみ効果を有する材
質のものを設けた構成のものとすることが可能であり、
また、磁気ひずみ効果を有する一体の素材からなるもの
とすることも可能である。 そして、被測定軸は、その中心軸方向に対して所定の角
度をなす磁気異方性部を設けた構成を有するものである
が、この場合の磁気異方性部は、第３図に示したような
部分らせん状の溝（１３ａ、１３ｂ）を形成することに
よって設けることが可能であるが、第４図に示したよう
な非磁性の電気良導体からなるらせん状の薄膜（１８ａ
、１８ｂ）を形成することによって設けることも可能で
あり、溝状部やこれと相対形状をなす突状部を形成する
ことによって磁気異方性部を設ける場合にのみ限定され
ない。 さらに、前記被測定軸の磁気異方性部に近接して設ける
コイルの個数においても特に限定されず、例えば２つ設
けてブリッジ回路の一部を構成させるようにしたり、４
つ設けてブリッジ回路と温度補償回路の一部を構成させ
るようにしたりすることもできる。 そして、この発明に係るトルク検出器では、前記被測定
軸の中心軸方向においてもつ透磁率分布特性における透
磁率の山の位置ないしはその近傍に前記コイルの中心を
配設するようにしており、透磁率の山はインダクタンス
の山であるようにしたり、インピータンスの山であるよ
うにしたりすることかできる。 （発明の作用） この発明は、被測定軸が有する磁気ひずみ効果を利用し
てトルクの検出を行うトルク検出器において、前記被測
定軸のもつ透磁率分布特性における透磁率の山の位置（
山の位置の近傍を含む。）に合わせてコイルの中心を配
設した構成としているので、被測定軸がその中心軸方向
に左右いずれの方向にずれたときでも、透磁率が低下す
る方向に変化することとなり、従来のように、例えば二
つのコイル１５ａ、１５ｂを設けた場合に第５図および
第６図に示すごとく一方のコイル１５ａのインダクタン
スＬＡが減少すると同時に他方のコイル１５ｂのインダ
クタンスＬＢが増大するというようなインダクタンスＬ
Ａ 、ＬＢの差ＩＬＢ−ＬＡＩが拡大する変化を生ずる
ようなことがなくなるので、被測定軸の中心軸方向（ス
ラスト方向）の変位による誤差出力の発生を低減させる
作用がもたらされる。 （実施例） 第１図は、この発明に係る磁歪式トルク検出器の一実施
例を示しており、この磁歪式トルク検出器１は、磁気ひ
ずみ効果を有する被測定軸２の表面部分に、被測定軸２
の中心軸２Ａの方向と±４５度の角度をなし且つ円周方
向に複数の部分らせん状溝３ａ、３ｂを左右において対
称となるように形成してこれらの部分で透磁率の表皮効
果による形状的な磁気異方性部４ａ 、４ｂを設け、こ
の磁気異方性部４ａ 、４ｂの近傍にコイル５ａ。 ５ｂを設けた構造をなすものであり、この場合、コイル
５ａ、５ｂはポビン６ａ 、６ｂに巻かれたものとなっ
ていると共に、コイル５ａ、５ｂの中心５ａ−ｃ、５ｂ
−ｃが透磁率の山の位置２ａ−ｃ、２ｂ−ｃ、すなわち
第６図に示したインダクタンスの山の位置ＬＡ−ｃ、Ｌ
Ｂ−ｃと一致するようにしてポビン６ａ 、６ｂを連結
部材７により連結してコイル位置を固定した構造をなし
ており、従来のようにらせん状溝３ａ、３ｂの中心３ａ
−ｃ、３ｂ−ｃにコイル５ａ、５ｂｃ７）中心５ａ−ｃ
、５ｂ−ｃを合わせるのではなく透磁率の山の位置２ａ
−ｃ、２ｂ−ｃ （インダクタンスＬ（７）山の位置Ｌ
Ａ−ｃ 、 ＬＢ−ｃ）にコイル５ａ、５ｂの中心５ａ
−ｃ、５ｂ−ｃを合わせるようにして、従来よりも間隔
δだけずれた位置に配設した構造をなしている。 このような構造をもつトルク検出器１においても第５図
に示したブリッジ回路を用いることによってトルクＴの
検出が行われ、前記（１）式によってトルクＴの値が電
圧ＶＤの値として検出される。 このトルク検出器１においては、コイル５ａ。 ５ｂ（７）中心５ａ−ｃ、５ｂ−ｃを第６図に示したイ
ンダクタンスＬの山の位置ＬＡ−ｃ、ＬＢ−ｃ（第１図
に示した透磁率の山の位置２ａ−ｃ。 ２ｂ−ｃ）に合わせるようにしているので、インダクタ
ンスＬＡ 、ＬＢの差（ΔＬ＝ＬＢ−ＬＡ）の値が第８
図の本発明例で示したように従来例の場合に比べて著し
く小さなもの（零に近いもの）となり、被測定軸２の中
心軸２Ａ方向における変位すなわちスラスト方向変位に
対してΔＬの傾きはフラットに近い特性を有するものと
なる。つまり、前記式（１）において分子にある（ＬＢ
−ＬＡ）の値がかなり小さなもの（零に近いもの）とな
り、第９図の本発明例で示したようにブリッジ差動出力
は従来例の場合に比べて著しく小さなもの（零に近いも
の）となり、被測定軸２の中心軸２Ａ方向における変位
すなわちスラスト方向変位に対してトルクの検出誤差は
著しく小さいものとなる。 また、インダクタンスＬの山の位置ではインダクタンス
ＬＡ 、ＬＢの値が大きいため、インピーダンスＲＡ
、ＲＢの値が大きくなり、前記の分母が大きくなるため
、差動出力ＶＤは小さなものとなり、トルクの検出をよ
り一層正確に行うことができるようになる。
つ中心軸方向に対して所定の角度をなす磁気異方性部を
設けた被測定軸の近傍にコイルを配設して、前記コイル
より発生した磁束が前記被測定軸の磁気異方性部を通る
磁気回路を形成させ、前記被測定軸に加えられるねじり
トルクによる当該被測定軸の変形に起因する磁気ひずみ
を利用して前記トルクを検出する磁歪式トルク検出器に
おいて、前記被測定軸のもつ透磁率分布特性における透
磁率の山の位置（山の位置の近傍を含む。）に合わせて
前記コイルの中心を配設した構成としたことを特徴とし
ており、このようなトルク検出器の構成を上述した従来
の課題を解決するための手段としている。 本発明に係る磁歪式トルク検出器において適用される被
測定軸は、少なくとも表面で磁気ひずみ効果を有するも
のであり、磁気ひずみ効果を有しないかあるいは小さい
素材からなる軸本体部の表面に軸ひずみ効果を有する材
質のものを設けた構成のものとすることが可能であり、
また、磁気ひずみ効果を有する一体の素材からなるもの
とすることも可能である。 そして、被測定軸は、その中心軸方向に対して所定の角
度をなす磁気異方性部を設けた構成を有するものである
が、この場合の磁気異方性部は、第３図に示したような
部分らせん状の溝（１３ａ、１３ｂ）を形成することに
よって設けることが可能であるが、第４図に示したよう
な非磁性の電気良導体からなるらせん状の薄膜（１８ａ
、１８ｂ）を形成することによって設けることも可能で
あり、溝状部やこれと相対形状をなす突状部を形成する
ことによって磁気異方性部を設ける場合にのみ限定され
ない。 さらに、前記被測定軸の磁気異方性部に近接して設ける
コイルの個数においても特に限定されず、例えば２つ設
けてブリッジ回路の一部を構成させるようにしたり、４
つ設けてブリッジ回路と温度補償回路の一部を構成させ
るようにしたりすることもできる。 そして、この発明に係るトルク検出器では、前記被測定
軸の中心軸方向においてもつ透磁率分布特性における透
磁率の山の位置ないしはその近傍に前記コイルの中心を
配設するようにしており、透磁率の山はインダクタンス
の山であるようにしたり、インピータンスの山であるよ
うにしたりすることかできる。 （発明の作用） この発明は、被測定軸が有する磁気ひずみ効果を利用し
てトルクの検出を行うトルク検出器において、前記被測
定軸のもつ透磁率分布特性における透磁率の山の位置（
山の位置の近傍を含む。）に合わせてコイルの中心を配
設した構成としているので、被測定軸がその中心軸方向
に左右いずれの方向にずれたときでも、透磁率が低下す
る方向に変化することとなり、従来のように、例えば二
つのコイル１５ａ、１５ｂを設けた場合に第５図および
第６図に示すごとく一方のコイル１５ａのインダクタン
スＬＡが減少すると同時に他方のコイル１５ｂのインダ
クタンスＬＢが増大するというようなインダクタンスＬ
Ａ 、ＬＢの差ＩＬＢ−ＬＡＩが拡大する変化を生ずる
ようなことがなくなるので、被測定軸の中心軸方向（ス
ラスト方向）の変位による誤差出力の発生を低減させる
作用がもたらされる。 （実施例） 第１図は、この発明に係る磁歪式トルク検出器の一実施
例を示しており、この磁歪式トルク検出器１は、磁気ひ
ずみ効果を有する被測定軸２の表面部分に、被測定軸２
の中心軸２Ａの方向と±４５度の角度をなし且つ円周方
向に複数の部分らせん状溝３ａ、３ｂを左右において対
称となるように形成してこれらの部分で透磁率の表皮効
果による形状的な磁気異方性部４ａ 、４ｂを設け、こ
の磁気異方性部４ａ 、４ｂの近傍にコイル５ａ。 ５ｂを設けた構造をなすものであり、この場合、コイル
５ａ、５ｂはポビン６ａ 、６ｂに巻かれたものとなっ
ていると共に、コイル５ａ、５ｂの中心５ａ−ｃ、５ｂ
−ｃが透磁率の山の位置２ａ−ｃ、２ｂ−ｃ、すなわち
第６図に示したインダクタンスの山の位置ＬＡ−ｃ、Ｌ
Ｂ−ｃと一致するようにしてポビン６ａ 、６ｂを連結
部材７により連結してコイル位置を固定した構造をなし
ており、従来のようにらせん状溝３ａ、３ｂの中心３ａ
−ｃ、３ｂ−ｃにコイル５ａ、５ｂｃ７）中心５ａ−ｃ
、５ｂ−ｃを合わせるのではなく透磁率の山の位置２ａ
−ｃ、２ｂ−ｃ （インダクタンスＬ（７）山の位置Ｌ
Ａ−ｃ 、 ＬＢ−ｃ）にコイル５ａ、５ｂの中心５ａ
−ｃ、５ｂ−ｃを合わせるようにして、従来よりも間隔
δだけずれた位置に配設した構造をなしている。 このような構造をもつトルク検出器１においても第５図
に示したブリッジ回路を用いることによってトルクＴの
検出が行われ、前記（１）式によってトルクＴの値が電
圧ＶＤの値として検出される。 このトルク検出器１においては、コイル５ａ。 ５ｂ（７）中心５ａ−ｃ、５ｂ−ｃを第６図に示したイ
ンダクタンスＬの山の位置ＬＡ−ｃ、ＬＢ−ｃ（第１図
に示した透磁率の山の位置２ａ−ｃ。 ２ｂ−ｃ）に合わせるようにしているので、インダクタ
ンスＬＡ 、ＬＢの差（ΔＬ＝ＬＢ−ＬＡ）の値が第８
図の本発明例で示したように従来例の場合に比べて著し
く小さなもの（零に近いもの）となり、被測定軸２の中
心軸２Ａ方向における変位すなわちスラスト方向変位に
対してΔＬの傾きはフラットに近い特性を有するものと
なる。つまり、前記式（１）において分子にある（ＬＢ
−ＬＡ）の値がかなり小さなもの（零に近いもの）とな
り、第９図の本発明例で示したようにブリッジ差動出力
は従来例の場合に比べて著しく小さなもの（零に近いも
の）となり、被測定軸２の中心軸２Ａ方向における変位
すなわちスラスト方向変位に対してトルクの検出誤差は
著しく小さいものとなる。 また、インダクタンスＬの山の位置ではインダクタンス
ＬＡ 、ＬＢの値が大きいため、インピーダンスＲＡ
、ＲＢの値が大きくなり、前記の分母が大きくなるため
、差動出力ＶＤは小さなものとなり、トルクの検出をよ
り一層正確に行うことができるようになる。
この発明は、被測定軸が有する磁気ひずみ効果を利用し
てトルクの検出を行うトルク検出器において、前記被測
定軸に設けた磁気異方性部を通る磁気回路を形成させる
磁束を発生するコイルの中心を、被測定軸のもつ透磁率
分布特性における透磁率の山の位置に合わせて配設する
ようにしたから、被測定軸がその中心軸方向（スラスト
方向）に変位したときでもトルク検出の際の誤差出力を
大幅に低減させることが可能であり、被測定軸に磁気的
なむらがある場合にはその回転によって零トルクの状態
であっても出力が発生するが、前述したようにコイル中
心を透磁率の山の位置に合わせることにより前記磁気的
なむらによる影響を低減することが可能であり、トルク
の検出精度をかなり向上させることができるようになる
という著しく優れた効果がもたらされる。
てトルクの検出を行うトルク検出器において、前記被測
定軸に設けた磁気異方性部を通る磁気回路を形成させる
磁束を発生するコイルの中心を、被測定軸のもつ透磁率
分布特性における透磁率の山の位置に合わせて配設する
ようにしたから、被測定軸がその中心軸方向（スラスト
方向）に変位したときでもトルク検出の際の誤差出力を
大幅に低減させることが可能であり、被測定軸に磁気的
なむらがある場合にはその回転によって零トルクの状態
であっても出力が発生するが、前述したようにコイル中
心を透磁率の山の位置に合わせることにより前記磁気的
なむらによる影響を低減することが可能であり、トルク
の検出精度をかなり向上させることができるようになる
という著しく優れた効果がもたらされる。
第１図はこの発明の一実施例によるトルク検出器の説明
図、第２図は従来のトルク検出器の説明図、第３図（ａ
）（ｂ）はトルク検出器に使用される被測定軸の一例を
示す各々部分正面図および断面図、第４図（ａ）（ｂ）
はトルク検出器に使用される被測定軸の他の例を示す各
々部分正面図および断面図、第５図はトルク検出器に接
続される電気回路の一例を示す説明図、第６図は被測定
軸の中心軸方向におけるインダクタンス変化および抵抗
変化を示す説明図、第７図は被測定軸の中心軸方向にお
けるインダクタンス変化および抵抗変化を測定した要領
を示す説明図、第８図は従来例と本発明例における被測
定軸のスラスト方向変位とインダクタンス差との関係を
示すグラフ、第９図は従、米例と本発明例における被測
定軸のスラスト方向変位とブリッジ差動出力との関係を
示すグラフである。 １・・・トルク検出器、２・・・被測定軸、２Ａ・・・
被測定軸の中心軸、２ａ−ｃ、２ｂ−ｃ・・・透磁率の
山の位置、４ａ、４ｂ・・・磁気異方性部、５ａ。 ５ｂ・・・コイル、５ａ−ｃ、５ｂ−ｃ・・・コイルの
中心。 特許出願人 日産自動車株式会社
図、第２図は従来のトルク検出器の説明図、第３図（ａ
）（ｂ）はトルク検出器に使用される被測定軸の一例を
示す各々部分正面図および断面図、第４図（ａ）（ｂ）
はトルク検出器に使用される被測定軸の他の例を示す各
々部分正面図および断面図、第５図はトルク検出器に接
続される電気回路の一例を示す説明図、第６図は被測定
軸の中心軸方向におけるインダクタンス変化および抵抗
変化を示す説明図、第７図は被測定軸の中心軸方向にお
けるインダクタンス変化および抵抗変化を測定した要領
を示す説明図、第８図は従来例と本発明例における被測
定軸のスラスト方向変位とインダクタンス差との関係を
示すグラフ、第９図は従、米例と本発明例における被測
定軸のスラスト方向変位とブリッジ差動出力との関係を
示すグラフである。 １・・・トルク検出器、２・・・被測定軸、２Ａ・・・
被測定軸の中心軸、２ａ−ｃ、２ｂ−ｃ・・・透磁率の
山の位置、４ａ、４ｂ・・・磁気異方性部、５ａ。 ５ｂ・・・コイル、５ａ−ｃ、５ｂ−ｃ・・・コイルの
中心。 特許出願人 日産自動車株式会社
Claims (1)
- （１） 少なくとも表面で磁気ひずみ効果を有し且つ中
心軸方向に対して所定の角度をなす磁気異方性部を設け
た被測定軸の近傍にコイルを配設して、前記コイルより
発生した磁束が前記被測定軸の磁気異方性部を通る磁気
回路を形成させ、前記被測定軸に加えられるねじりトル
クによる当該被測定軸の変形に起因する磁気ひずみを利
用して前記トルクを検出する磁歪式トルク検出器におい
て、前記被測定軸のもつ透磁率分布特性における透磁率
の山の位置に合わせて前記コイルの中心を配設したこと
を特徴とする磁歪式トルク検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26125688A JPH087104B2 (ja) | 1988-10-17 | 1988-10-17 | 磁歪式トルク検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26125688A JPH087104B2 (ja) | 1988-10-17 | 1988-10-17 | 磁歪式トルク検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02107910A true JPH02107910A (ja) | 1990-04-19 |
| JPH087104B2 JPH087104B2 (ja) | 1996-01-29 |
Family
ID=17359303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26125688A Expired - Fee Related JPH087104B2 (ja) | 1988-10-17 | 1988-10-17 | 磁歪式トルク検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH087104B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05215620A (ja) * | 1992-02-03 | 1993-08-24 | Nissan Motor Co Ltd | トルク検出装置 |
| US5280729A (en) * | 1991-04-30 | 1994-01-25 | Nissan Motor Co., Ltd. | Magnetostrictive torque detecting apparatus |
-
1988
- 1988-10-17 JP JP26125688A patent/JPH087104B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5280729A (en) * | 1991-04-30 | 1994-01-25 | Nissan Motor Co., Ltd. | Magnetostrictive torque detecting apparatus |
| JPH05215620A (ja) * | 1992-02-03 | 1993-08-24 | Nissan Motor Co Ltd | トルク検出装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH087104B2 (ja) | 1996-01-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |