JPS5943324A - 電磁ストレスセンサ - Google Patents
電磁ストレスセンサInfo
- Publication number
- JPS5943324A JPS5943324A JP57154997A JP15499782A JPS5943324A JP S5943324 A JPS5943324 A JP S5943324A JP 57154997 A JP57154997 A JP 57154997A JP 15499782 A JP15499782 A JP 15499782A JP S5943324 A JPS5943324 A JP S5943324A
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- JP
- Japan
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- magnetic
- magnetic core
- stress
- permeability
- inductance
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- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
- G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
- G01L3/101—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
- G01L3/102—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means involving magnetostrictive means
-
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- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
- G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
- G01L3/101—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
- G01L3/105—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means involving inductive means
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (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
【発明の詳細な説明】
本発明(・1、応力を測5Fテ1べき併検体に関連する
磁心手段と、この磁JIS)手段の周囲に設Gづだコイ
ル手段と、応力しく−より牛する磁ル?手段の変形とコ
イル1段のインぐクタンスとの相関し←−1(づいて応
力を検出”する検出手段とを具ρる電磁スト1.−ス十
ン)、1−にF、fl−f−る1、史にント発BFjは
、11イ←二回転軸の軸トルクを測足゛する電磁ストレ
スセンサに閂するものである。
磁心手段と、この磁JIS)手段の周囲に設Gづだコイ
ル手段と、応力しく−より牛する磁ル?手段の変形とコ
イル1段のインぐクタンスとの相関し←−1(づいて応
力を検出”する検出手段とを具ρる電磁スト1.−ス十
ン)、1−にF、fl−f−る1、史にント発BFjは
、11イ←二回転軸の軸トルクを測足゛する電磁ストレ
スセンサに閂するものである。
従来の電磁ストレスセンサとし7てン;t 、第1図に
示すよう彦ものがある。1は応力せ/こは←111・月
りを測輩すべき被検体と12ての回転軸、2(:1回転
軸1に同軸状に取(=Jけた磁心手段と(7ての磁歪材
、8は磁歪材2の周囲に設けたコイル丁py、4.け磁
歪材の変形に相関する自己インダクタンスの変化から回
転軸1の回転トルクを検量する外部W気回路である。従
ってこのセン+Iは、強磁性体のピラリ−効果全応用し
た磁なストレスセンサてを)る。
示すよう彦ものがある。1は応力せ/こは←111・月
りを測輩すべき被検体と12ての回転軸、2(:1回転
軸1に同軸状に取(=Jけた磁心手段と(7ての磁歪材
、8は磁歪材2の周囲に設けたコイル丁py、4.け磁
歪材の変形に相関する自己インダクタンスの変化から回
転軸1の回転トルクを検量する外部W気回路である。従
ってこのセン+Iは、強磁性体のピラリ−効果全応用し
た磁なストレスセンサてを)る。
強磁性体は、その磁トの内部で自発磁化の方向に結晶格
子が変形し2ているため、企みを−tjえるとその方向
の磁ドが安定式[1,くけ不安力でとηす、磁化特性が
変イヒするので、この磁イ)拐苓ココイノしの磁心とし
て自己インダクタンスの変化により回転軸の回転トルク
を検出可能とした。ものである1、しかし2ながら、ピ
ラリ−効果に1n′l軸の引り[、りおよび圧縮に対1
7.千顕著であるが、ねじりG′t1対[2−Cけ効果
はそ)′を程顕茗で(・」、なく、回転トルクの精j扶
の高い測定を行うことができないという問題点があった
。
子が変形し2ているため、企みを−tjえるとその方向
の磁ドが安定式[1,くけ不安力でとηす、磁化特性が
変イヒするので、この磁イ)拐苓ココイノしの磁心とし
て自己インダクタンスの変化により回転軸の回転トルク
を検出可能とした。ものである1、しかし2ながら、ピ
ラリ−効果に1n′l軸の引り[、りおよび圧縮に対1
7.千顕著であるが、ねじりG′t1対[2−Cけ効果
はそ)′を程顕茗で(・」、なく、回転トルクの精j扶
の高い測定を行うことができないという問題点があった
。
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされた
もので、磁心手段を、l漸透磁率材刺の環状体により構
成(−7、この環状体の−・部に切れ目を形成j〜、応
力による磁心手段の笑形の自由度を増大して応力による
磁気抵抗変動ひいてV1インダクタンス変動が顕著に現
われるよう(・(するととによって−I−記問題点を解
決することを[1的としている。
もので、磁心手段を、l漸透磁率材刺の環状体により構
成(−7、この環状体の−・部に切れ目を形成j〜、応
力による磁心手段の笑形の自由度を増大して応力による
磁気抵抗変動ひいてV1インダクタンス変動が顕著に現
われるよう(・(するととによって−I−記問題点を解
決することを[1的としている。
以下、本発明を図面に基づいて鮪、明する。
以下の実施例において、第1図の従来例と同一部分ケよ
同一の参照才1月゛を牛1して説明する1、第2図は本
発明の一実施例を示す図である。第2図に示す実1nl
lfll VC,おいては、第J図Vこ示す従来例とほ
ぼ回−・の構成であるが、磁心手段を強磁性体部分によ
り形成(−7、回転軸1に同+il+状に取付け、周囲
に:1イル手段3を設置−3だ本体部2aと、との本体
部に一゛体のループ部21〕とにより構成し、このルー
プ>IIS 2 bの−・部1iC空隙部2Cを設けた
点が異なる。
同一の参照才1月゛を牛1して説明する1、第2図は本
発明の一実施例を示す図である。第2図に示す実1nl
lfll VC,おいては、第J図Vこ示す従来例とほ
ぼ回−・の構成であるが、磁心手段を強磁性体部分によ
り形成(−7、回転軸1に同+il+状に取付け、周囲
に:1イル手段3を設置−3だ本体部2aと、との本体
部に一゛体のループ部21〕とにより構成し、このルー
プ>IIS 2 bの−・部1iC空隙部2Cを設けた
点が異なる。
空隙部2Cは大気の透磁率乏・示し、従ってこの磁心手
段は、相対的に大きい透磁率を有する部分2a、2bと
、小さい透磁率を有する部分2Cとより々る閉回路手段
全力し、電磁的に磁気回路を構成する。5は磁心と回転
軸との間において磁束漏れを防ぐ反磁性体であり、コイ
ルど外部電気回路4との接続はスリップリング(図示せ
ず)を介して行われる。
段は、相対的に大きい透磁率を有する部分2a、2bと
、小さい透磁率を有する部分2Cとより々る閉回路手段
全力し、電磁的に磁気回路を構成する。5は磁心と回転
軸との間において磁束漏れを防ぐ反磁性体であり、コイ
ルど外部電気回路4との接続はスリップリング(図示せ
ず)を介して行われる。
次に作用′ff説明する。
磁気回路の磁気抵抗R[A、T/Wb:]は、透磁率μ
[H/m )と、磁気回路の断面積S(m2)と、磁気
回路の長さ4(m)とにより、 R= f (cil、、/pS) ・・ ・・・
・ (1)と表わされる5、 第2図の実施例においてC1、強磁性体の透磁率・が、
空隙の大気の透磁率と比較すると十分大きく、差が極め
て大きいので、磁心の磁気+1(抗R1&;I、間隙部
分に大きく影響さtl、強磁性体部分の磁気抵抗をRo
とすると、空隙部の間隙d0が小良い場合に、大気の透
磁率を/l、、空隙部における強磁’ R体のルーフ部
2bの隣接へl; rl!lの刊−バーラツフ部分の面
積?、、 81とすると、 R1埃d、//lIS、 十R1・・・・・・(2)と
表わさノ1−る。
[H/m )と、磁気回路の断面積S(m2)と、磁気
回路の長さ4(m)とにより、 R= f (cil、、/pS) ・・ ・・・
・ (1)と表わされる5、 第2図の実施例においてC1、強磁性体の透磁率・が、
空隙の大気の透磁率と比較すると十分大きく、差が極め
て大きいので、磁心の磁気+1(抗R1&;I、間隙部
分に大きく影響さtl、強磁性体部分の磁気抵抗をRo
とすると、空隙部の間隙d0が小良い場合に、大気の透
磁率を/l、、空隙部における強磁’ R体のルーフ部
2bの隣接へl; rl!lの刊−バーラツフ部分の面
積?、、 81とすると、 R1埃d、//lIS、 十R1・・・・・・(2)と
表わさノ1−る。
同転軸のトルクにより磁心にねじりが発生する化し、(
2)式中の刊−バーラノソ面1’ds1が変化する。、
一方、強磁性体部分の磁気、抵抗R8は磁心のねじ′i
’lによってもIりとんど笑化看・受り庁いので、磁心
の磁気抵抗R1tま、?’AはS□の関数となる。
2)式中の刊−バーラノソ面1’ds1が変化する。、
一方、強磁性体部分の磁気、抵抗R8は磁心のねじ′i
’lによってもIりとんど笑化看・受り庁いので、磁心
の磁気抵抗R1tま、?’AはS□の関数となる。
コイルのインダクタンス■、□(H)は、コイルの巻数
j〜N□とすると、 L□= N1/R,、・・・・・・(3)と示され、ま
たトルクと・インダクタンスの関係は、第4図に示すよ
うになることがわかっている/こd)、この・インダク
タンスに関係する’rlt ’;a:り[部電気回路4
により測>2することによって回転軸の軸トルクを検知
することが可能となる1、 との構成によれば、ねじれによるインダクタンス変動が
太きく、従って測定精度が同士−する。
j〜N□とすると、 L□= N1/R,、・・・・・・(3)と示され、ま
たトルクと・インダクタンスの関係は、第4図に示すよ
うになることがわかっている/こd)、この・インダク
タンスに関係する’rlt ’;a:り[部電気回路4
により測>2することによって回転軸の軸トルクを検知
することが可能となる1、 との構成によれば、ねじれによるインダクタンス変動が
太きく、従って測定精度が同士−する。
第5図に、本発明による第2の実施例を示す。
この実施例は第2図に示す第1の実施例とほぼ同一であ
るが、磁心手段に空隙部を設置t−)る代りに、ループ
部2bを部分2dにおいて切断(7、隣接(’:l+:
面相互が接触またばほぼ接触する状態である点が異なる
。この実施例の場合、所5j′、の1・71zり1゛J
、十の軸トルクを受けると、第6図(a、)に示す状態
から第6図(b)の状態のように磁心手段のループ部2
bは離れ、磁心の磁気抵抗d、急変1〜、トルクと:J
イルのインダクタンスとの関係は第7図に示すようにな
り、やはりインダクタンスに関係する情を測定すること
により回転軸の軸トルクを検知−J゛ることか可能とな
る。更にこの実施例の351合、(4す断t、 7’i
r各端部の形状全截頭円錐形状にすると軸I・、JLり
変化の感度は一層よくなる。
るが、磁心手段に空隙部を設置t−)る代りに、ループ
部2bを部分2dにおいて切断(7、隣接(’:l+:
面相互が接触またばほぼ接触する状態である点が異なる
。この実施例の場合、所5j′、の1・71zり1゛J
、十の軸トルクを受けると、第6図(a、)に示す状態
から第6図(b)の状態のように磁心手段のループ部2
bは離れ、磁心の磁気抵抗d、急変1〜、トルクと:J
イルのインダクタンスとの関係は第7図に示すようにな
り、やはりインダクタンスに関係する情を測定すること
により回転軸の軸トルクを検知−J゛ることか可能とな
る。更にこの実施例の351合、(4す断t、 7’i
r各端部の形状全截頭円錐形状にすると軸I・、JLり
変化の感度は一層よくなる。
この第5図に示す実施例(([、成るItb力三のトル
ク値を検知するのに好適である。
ク値を検知するのに好適である。
第8図(a、+およびΦ)に本発明の第、3および4の
実施例の磁心手段を示す。この第3の実施例の磁心手段
はループ部を回転軸の軸線に対1−7で軸対称となるよ
う対にしてJFg成したものであり、第8図(a)はル
ープ部に空隙を設けた実施例、第8図(b)は7t−ブ
部の一部を切断I〜ん実施例である。、こノ1らの実施
例は高速で回転する軸のトルクを測定するのに好適であ
る、高速で@]が回転する場合、ループ部が1個である
とこのループ部も独自にねじれ、回転軸自体の1−ルク
を測定することができなくなるが、軸対称を彦すよう対
にして設りるとループ部自体のねじノし全相殺すること
ができる。
実施例の磁心手段を示す。この第3の実施例の磁心手段
はループ部を回転軸の軸線に対1−7で軸対称となるよ
う対にしてJFg成したものであり、第8図(a)はル
ープ部に空隙を設けた実施例、第8図(b)は7t−ブ
部の一部を切断I〜ん実施例である。、こノ1らの実施
例は高速で回転する軸のトルクを測定するのに好適であ
る、高速で@]が回転する場合、ループ部が1個である
とこのループ部も独自にねじれ、回転軸自体の1−ルク
を測定することができなくなるが、軸対称を彦すよう対
にして設りるとループ部自体のねじノし全相殺すること
ができる。
上述の名実流側において、コイル手段を1個のコイルf
fi’+>:けだものと]〜て説明し7たが、回−磁
心にコイ、/lを2個設置す、−万全励磁コ・fル、他
方全検出コイルと1−でコイル間の電磁性4全利用し7
た測定も可能である。。
fi’+>:けだものと]〜て説明し7たが、回−磁
心にコイ、/lを2個設置す、−万全励磁コ・fル、他
方全検出コイルと1−でコイル間の電磁性4全利用し7
た測定も可能である。。
更に、第2および5図に示シ5.た実施例において強磁
性体を単体の構1戊部拐と(−で構成したが、襟数個の
構1戊部分により両+シーを構成し、磁気抵抗の変化に
あずかる部分やそれを検出する部分に分割するととも可
能である。
性体を単体の構1戊部拐と(−で構成したが、襟数個の
構1戊部分により両+シーを構成し、磁気抵抗の変化に
あずかる部分やそれを検出する部分に分割するととも可
能である。
以上説明してきたように、本発明によれば磁心手段?、
高透磁率イ9料の環状体により4P(成[7、この環状
体の一部に切れ目を形成し7た構成と17たため、応力
による磁心手段の変形は切11− 「lにおいて自由度
が増大l〜、また、切i1.目における磁気抵抗変化が
大きくなり、従ってコイ/L手段のインダクタンス変化
も鋭敏になり、よって応力状ル[!看一部゛度よく測定
することができるという効果がイ(Iられる占。
高透磁率イ9料の環状体により4P(成[7、この環状
体の一部に切れ目を形成し7た構成と17たため、応力
による磁心手段の変形は切11− 「lにおいて自由度
が増大l〜、また、切i1.目における磁気抵抗変化が
大きくなり、従ってコイ/L手段のインダクタンス変化
も鋭敏になり、よって応力状ル[!看一部゛度よく測定
することができるという効果がイ(Iられる占。
第1図は、従来の電磁ストレスセン→〕としてのトルク
七ンザの線図、 第2図は、本発明電磁ストレス+ンザの第1の実施例の
線図、 第3図は、第2図の電磁ストレス+ンーリ−の空隙部に
おける変形状態の変化を示すh兄明図、第4図は、第2
図の実施例のトルクとインダクタンスの関係全示すグラ
フ、 第5図は、本発明M1磁ス)L/ス十ン→ノの第2の実
施例の線図、 第6図は、第5図の実施6・11の切断部分における状
態変化を示す説明図、 第7図は、第5図の実施例のトノ1りとインダクタンス
の関係を示すグラフ、 第8図(2+、) 、 (b)はそ−れ−そ“わ本発明
i/(’よる電磁ストレスセンーリの?I’+ 3およ
び、tの実施例C)両心手段を示す線図である。、 1 回転軸、2 磁Il:?手段(磁歪拐)、2a・・
磁心本体ytt3.2 b −iiζl心ノし・−ブ部
、2C空隙部、2d・・切断部、;3・コ(、u、手段
4・・外部電気10]路、511゛磁性体1、 一1/ 第1図 第;)図 (a)(t))(c) 第4図 トルク(KLj−rn)−〜 第5図 第6図 (a)(b)
七ンザの線図、 第2図は、本発明電磁ストレス+ンザの第1の実施例の
線図、 第3図は、第2図の電磁ストレス+ンーリ−の空隙部に
おける変形状態の変化を示すh兄明図、第4図は、第2
図の実施例のトルクとインダクタンスの関係全示すグラ
フ、 第5図は、本発明M1磁ス)L/ス十ン→ノの第2の実
施例の線図、 第6図は、第5図の実施6・11の切断部分における状
態変化を示す説明図、 第7図は、第5図の実施例のトノ1りとインダクタンス
の関係を示すグラフ、 第8図(2+、) 、 (b)はそ−れ−そ“わ本発明
i/(’よる電磁ストレスセンーリの?I’+ 3およ
び、tの実施例C)両心手段を示す線図である。、 1 回転軸、2 磁Il:?手段(磁歪拐)、2a・・
磁心本体ytt3.2 b −iiζl心ノし・−ブ部
、2C空隙部、2d・・切断部、;3・コ(、u、手段
4・・外部電気10]路、511゛磁性体1、 一1/ 第1図 第;)図 (a)(t))(c) 第4図 トルク(KLj−rn)−〜 第5図 第6図 (a)(b)
Claims (1)
- 1 応力全測定すべき招゛検体に関連Jる磁ルア・手段
−8この磁心・手段の/J>なくとも一部の周囲にコイ
ノし′ff巻きイボけたコイル手段と、応力により41
゛する磁心手V、ンの変形々コイル手段のインダクタン
スとの相関に基づいて応力を検出する検出手段とを具え
る霜磁ストレス士ンサlIら訃いて、前記磁心手段を、
高透磁イ1月峯・1の環状体により構成し2、この環状
体の一部に切IL目に一形成1−. lζことを4’4
徴と」る′i11磁ストレス+ンーリ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57154997A JPS5943324A (ja) | 1982-09-06 | 1982-09-06 | 電磁ストレスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57154997A JPS5943324A (ja) | 1982-09-06 | 1982-09-06 | 電磁ストレスセンサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5943324A true JPS5943324A (ja) | 1984-03-10 |
Family
ID=15596441
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57154997A Pending JPS5943324A (ja) | 1982-09-06 | 1982-09-06 | 電磁ストレスセンサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5943324A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5092568A (en) * | 1989-03-31 | 1992-03-03 | Nhk Spring Co., Ltd. | Coil spring device |
-
1982
- 1982-09-06 JP JP57154997A patent/JPS5943324A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5092568A (en) * | 1989-03-31 | 1992-03-03 | Nhk Spring Co., Ltd. | Coil spring device |
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