JPS60173434A - トルク検出装置 - Google Patents
トルク検出装置Info
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- JPS60173434A JPS60173434A JP3174684A JP3174684A JPS60173434A JP S60173434 A JPS60173434 A JP S60173434A JP 3174684 A JP3174684 A JP 3174684A JP 3174684 A JP3174684 A JP 3174684A JP S60173434 A JPS60173434 A JP S60173434A
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- 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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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】
〔発明の技術分野〕
この発Ｅ９４は例えは回転軸などの受動軸の慣１１トル
クケ非接触で測定するトルク検出装置に関するものであ
る。
クケ非接触で測定するトルク検出装置に関するものであ
る。
従来、受動軸例えば回転軸の軸トルクを測定する方法と
しては、ストレンゲージを回転軸に貼り付けて、トルク
による軸のねじれに起因するストレンゲージの抵抗１１
頁変化によりトルク（Ｉ−検出する方法、既知のヤング
率ケ廟する中間軸を駆＝伸と負荷Ｉｌ＋１との間に挿入
して、その中間軸のねじれ全位相差として検出する方法
、さらには外力つまりトルクにより磁性４７ ｒ＠＋即
ち回転軸の透磁率が変化するいわゆる磁歪効果を利用す
る方法等かめる。
しては、ストレンゲージを回転軸に貼り付けて、トルク
による軸のねじれに起因するストレンゲージの抵抗１１
頁変化によりトルク（Ｉ−検出する方法、既知のヤング
率ケ廟する中間軸を駆＝伸と負荷Ｉｌ＋１との間に挿入
して、その中間軸のねじれ全位相差として検出する方法
、さらには外力つまりトルクにより磁性４７ ｒ＠＋即
ち回転軸の透磁率が変化するいわゆる磁歪効果を利用す
る方法等かめる。
ストレンゲージを（ロ）転軸に県り付ける方法は、スト
レンゲージの貼り付けの良否ｙ旧ｉ′＋１により精度か
左右されるという不都合かあるうえ、加λて出力イー号
の取り出Ｌ７に、スリップリング、テレメータ等ケ取り
刊ける必壺があり、装置Ｖか大きくなる。
レンゲージの貼り付けの良否ｙ旧ｉ′＋１により精度か
左右されるという不都合かあるうえ、加λて出力イー号
の取り出Ｌ７に、スリップリング、テレメータ等ケ取り
刊ける必壺があり、装置Ｖか大きくなる。
さらに加えて、筒速回転、長時間Ｊψ転になると。
スリップリングの霜気抵抗値か変化してノイズか発生し
やすいなどの欠点かある。中間軸のねじねによる位相差
を検出する方法は、′中気回路か初紺となるため畠価で
あり、また回転軸の四速回転時と低速回転時の検出か両
立しかたいという不都合をもつ。＆Ｌ性柱材ケ用いて磁
歪効果を第１」用する方法は、実際の軸がオリ用できる
という利点けあるか。
やすいなどの欠点かある。中間軸のねじねによる位相差
を検出する方法は、′中気回路か初紺となるため畠価で
あり、また回転軸の四速回転時と低速回転時の検出か両
立しかたいという不都合をもつ。＆Ｌ性柱材ケ用いて磁
歪効果を第１」用する方法は、実際の軸がオリ用できる
という利点けあるか。
しかし一方では通常の軸は強度にその多くの注意が払わ
れ、磁気特性についてはあまり考慮されていないので、
磁気的にけばなけだ不均一である。
れ、磁気特性についてはあまり考慮されていないので、
磁気的にけばなけだ不均一である。
このため、この軸の磁気的不均一性による出力の回転角
依存性すなわち軸の回転に伴なう出力のドリフトに持つ
５挾百すれば回転角によって出力が変動するという欠点
を持っている。もつともこの出力のドリフトつまり出力
変動は、軸のまわりに初数個の検出器を設けることなど
によって補正することにできるが、構造がそれだけ？、
Ｎ ’ＪｆＩになり。
依存性すなわち軸の回転に伴なう出力のドリフトに持つ
５挾百すれば回転角によって出力が変動するという欠点
を持っている。もつともこの出力のドリフトつまり出力
変動は、軸のまわりに初数個の検出器を設けることなど
によって補正することにできるが、構造がそれだけ？、
Ｎ ’ＪｆＩになり。
好ましい方法とけいえない。
捷だ、こｈら多くの方法は１曲げ応力による誤差９周囲
篇度変化に伴なう材質の喘”件変化による１走を生じ、
悪填境下例えば振動を伴なう環境。
篇度変化に伴なう材質の喘”件変化による１走を生じ、
悪填境下例えば振動を伴なう環境。
高Ｙ晶、低温のもとての使用がむずかしいという欠点を
有する。
有する。
この発明は上記のような従来のもの＼欠点を除去するた
めになされたものであり、受動軸の外周に２つの磁性層
全固着し、この各１ｉｈ性層をそれぞれ包囲するように
上記受動＠Ｈに回転対称ＶＣ２つの検出コイルを巻回し
、この各検出コイルを用いて各磁性層を磁心とする２つ
の発振回路を構成し。
めになされたものであり、受動軸の外周に２つの磁性層
全固着し、この各１ｉｈ性層をそれぞれ包囲するように
上記受動＠Ｈに回転対称ＶＣ２つの検出コイルを巻回し
、この各検出コイルを用いて各磁性層を磁心とする２つ
の発振回路を構成し。
トルク印加時の上記磁性層の透磁率変化ＶＣよって生ず
る各発振回路の出力絢波数変化の差を検出することによ
り、印加されたトルクの大きさと方向を１曲は応力や周
囲温度の影響を受けずに検出しようとするものである。
る各発振回路の出力絢波数変化の差を検出することによ
り、印加されたトルクの大きさと方向を１曲は応力や周
囲温度の影響を受けずに検出しようとするものである。
〔発明の実施１り１１〕
第１図はこの発明の動作原理を説明するための図である
。一般に、磁性相に応力を加えると、その磁気特性が変
化することはよく知られており。
。一般に、磁性相に応力を加えると、その磁気特性が変
化することはよく知られており。
引張応力によって透磁率げ増加し、圧縮応力によって透
磁率は減少する。ところで第１１ン＋ＶＣ示すように受
動軸…にトルクＴを印力ａすると、中心軸（２）に対し
、＋４５°方向に応力σか生じる。っ首り中心軸（２）
に対し＋４５°の角駄紮もつ線上に引張応力σが発生し
、 −４５’の角度會もつ線上に圧稲応カー〇が生じる
。したかつて受動ｌ１ｌｌｌｌＩ１１の外向に高磁歪材
からなる磁性層を固かし、トルクがカロわっだ時の磁気
ひずみ効果を利用すれば、トルクの検出かＣＩ］′能と
なる。
磁率は減少する。ところで第１１ン＋ＶＣ示すように受
動軸…にトルクＴを印力ａすると、中心軸（２）に対し
、＋４５°方向に応力σか生じる。っ首り中心軸（２）
に対し＋４５°の角駄紮もつ線上に引張応力σが発生し
、 −４５’の角度會もつ線上に圧稲応カー〇が生じる
。したかつて受動ｌ１ｌｌｌｌＩ１１の外向に高磁歪材
からなる磁性層を固かし、トルクがカロわっだ時の磁気
ひずみ効果を利用すれば、トルクの検出かＣＩ］′能と
なる。
第２図はこの発明の一実＠Ｉ！／ｌ＋を示す構成ＩＩＩ
でｈす、（１１は中心−１１（２１を持つ回転軸などの
受動軸（以下回転軸として説明を進める）であり、軸受
（３）。
でｈす、（１１は中心−１１（２１を持つ回転軸などの
受動軸（以下回転軸として説明を進める）であり、軸受
（３）。
（４）により回転自在に支承されている。この回転軸（
１１けトルクに耐え傅る十分な機械的強度をもつものと
する。＋５１． （６１は高磁歪材からなる第１及び第
２の磁性層でｈす、中心軸（２１に対して第１の磁性層
ｔ５１は＋４５°方向に磁気異方性が、第２の磁性層（
６）は−４５°方向に磁気異方性か与えられるように。
１１けトルクに耐え傅る十分な機械的強度をもつものと
する。＋５１． （６１は高磁歪材からなる第１及び第
２の磁性層でｈす、中心軸（２１に対して第１の磁性層
ｔ５１は＋４５°方向に磁気異方性が、第２の磁性層（
６）は−４５°方向に磁気異方性か与えられるように。
受１ｔＩＪ＠ｔｌ＋の外周にそれぞね固着されている。
これらの谷伽柱層＋ｆｉｌ、 （６１をなす磁性材とし
ては、軟磁性で高磁気ひすみ特性をもつものが望ましく
２非晶質金属かよい。何故なら、非晶負金属は高磁気ひ
ずみ特性を持ち１機械的強度にもすぐ台でいるからであ
る。（７）は回転軸（１１と同一の中心軸を持つ。
ては、軟磁性で高磁気ひすみ特性をもつものが望ましく
２非晶質金属かよい。何故なら、非晶負金属は高磁気ひ
ずみ特性を持ち１機械的強度にもすぐ台でいるからであ
る。（７）は回転軸（１１と同一の中心軸を持つ。
非磁性材の円筒状のコイルボビン、（８ａ）、 （”ｂ
）は上記第１の磁性層（５）を包囲するようにコイルボ
ビンｉ７１を介して回転軸（１）の外周に巻回された第
１の検出コイル、（９ａ）、 （９ｂ）は上記第２の磁
性層（６）を包囲するようにコイルボビン（７）を介し
て回転軸ｉｌ＋の外８に巻回された第２の検出コイルで
ある。
）は上記第１の磁性層（５）を包囲するようにコイルボ
ビンｉ７１を介して回転軸（１）の外周に巻回された第
１の検出コイル、（９ａ）、 （９ｂ）は上記第２の磁
性層（６）を包囲するようにコイルボビン（７）を介し
て回転軸ｉｌ＋の外８に巻回された第２の検出コイルで
ある。
第３図はこの発明の一実施例を示すへ気回路図である。
この′山気回路は上記第２図における回転軸（１）への
印加トルクを電気信号に変換して導出すルｆ、−メ（Ｄ
モＩ）テ’ｌ：、＃）、 ００１． ａｕｌｌ−Ｉｎ性
柱層５＋、 ＋６１が固着された回転！１１１ｔｌｌｆ
：磁心とした第１及び第２の発振回路であり、この実施
例では１周知の自励式プッシュプル型発振し１路でめる
抵抗結合型インバータ回路により構成されている。（１
ｏ１）、 （１ｏ２）及び（１１１）、 （１１２）は
トランジスタ、（１０３）、（＋０４）、（＋０５）。
印加トルクを電気信号に変換して導出すルｆ、−メ（Ｄ
モＩ）テ’ｌ：、＃）、 ００１． ａｕｌｌ−Ｉｎ性
柱層５＋、 ＋６１が固着された回転！１１１ｔｌｌｆ
：磁心とした第１及び第２の発振回路であり、この実施
例では１周知の自励式プッシュプル型発振し１路でめる
抵抗結合型インバータ回路により構成されている。（１
ｏ１）、 （１ｏ２）及び（１１１）、 （１１２）は
トランジスタ、（１０３）、（＋０４）、（＋０５）。
（１０６）及び（１１３）、（１１４）、（１１，５）
、（１１６）は結合抵抗。
、（１１６）は結合抵抗。
（１０７）、（１０Ｂ）及び（１１７）、（１１Ｂ）は
結合コ／テンサ。
結合コ／テンサ。
ＶｃＣは駆動電源である。つまり、第１の発振回路（１
０）は、磁心として回転軸（１１のうち第１の磁性層（
５）が固着されている部分を利用し、この磁性層（５１
を囲んで巻回した第１の検出コイル（８ａ）、（８ｂ）
（ｉ、発振回路のコレクタ巻線としてそれぞれオリ用
している。また第２の発振回路（１１）は、磁心として
回転−１１（１）のうちの２の磁性層（６１が同着され
ている部分音オＵ用し、この磁性層（６）を囲んで巻回
した第２の検出コイル（９ａ）、（９ｂ）を発振回路の
コレクタ巻線としてそれぞれ利用している。なお、これ
ら検出コイル（ｓａ）、（ｓｂ）、（９ａ）＋（９ｂ）
は互いに巻数が等しくなるようにコイルボビン（７１に
巻回する。さて、上記第１及び第２の発振回路ＱＯＩ、
Ｑ漫のトランジスタ（１０１）。
０）は、磁心として回転軸（１１のうち第１の磁性層（
５）が固着されている部分を利用し、この磁性層（５１
を囲んで巻回した第１の検出コイル（８ａ）、（８ｂ）
（ｉ、発振回路のコレクタ巻線としてそれぞれオリ用
している。また第２の発振回路（１１）は、磁心として
回転−１１（１）のうちの２の磁性層（６１が同着され
ている部分音オＵ用し、この磁性層（６）を囲んで巻回
した第２の検出コイル（９ａ）、（９ｂ）を発振回路の
コレクタ巻線としてそれぞれ利用している。なお、これ
ら検出コイル（ｓａ）、（ｓｂ）、（９ａ）＋（９ｂ）
は互いに巻数が等しくなるようにコイルボビン（７１に
巻回する。さて、上記第１及び第２の発振回路ＱＯＩ、
Ｑ漫のトランジスタ（１０１）。
（１０２）、（１１１）、（１１２）の導通時間け、コ
レクタ巻線のインタクタンス、コンテンサ、トランジス
タ等の回路定数で決まり、それはトランジスタがＯＮし
てから、コレクタ電流がトランジスタの飽和を維持でき
なくなる値までに増加するまでの時間となる。したがっ
て磁心の透磁率か変化すると、コレクタ巻線のインダク
タンスが変化するために、その変化に応じてその導通時
間も変化してくる。故に、それぞれの発振回路００）、
Ｑｌｌの発振周波数は。
レクタ巻線のインタクタンス、コンテンサ、トランジス
タ等の回路定数で決まり、それはトランジスタがＯＮし
てから、コレクタ電流がトランジスタの飽和を維持でき
なくなる値までに増加するまでの時間となる。したがっ
て磁心の透磁率か変化すると、コレクタ巻線のインダク
タンスが変化するために、その変化に応じてその導通時
間も変化してくる。故に、それぞれの発振回路００）、
Ｑｌｌの発振周波数は。
発振回路のコレクタ巻線となる第１の検出コイル（８ａ
）、（８ｂ）及び第２の検出コイル（９ａ） ＋ （９
ｂ）の磁心となる第１及び第２の磁性層＋５１ 、 ＋
６１の透磁率変化に応じて変化することになる。上述し
たように、上２１第１及び第２の磁性層１５＋ 、 ｔ
６）は回転軸１１＋に互いに異なる方向に同着されてい
るので１回転＠（１）にトルクが加わると、透磁率が逆
向きに変化する応力か加わることになり、一方は引張応
力によって透磁率が増加し、他方は圧縮応力によって透
磁率は減少する。そのために一方の発振回路の発振周波
数は増加し、もう一方の発振回路の発振周波数は減少す
る。本発明げこの２つの発振回路の発振周波数の変化の
差を検出してトルクを検出するものである。第１及び第
２の発振回路（＋＋ｕ 、 Ｑｌｌのコレクタ出力箪ａ
ＥＶｏ１１ Ｖｏ２は、デユーティ比５０チの疑似矩形
波信号となるか、このそれぞれのコレクタ出力霜圧Ｖ。
）、（８ｂ）及び第２の検出コイル（９ａ） ＋ （９
ｂ）の磁心となる第１及び第２の磁性層＋５１ 、 ＋
６１の透磁率変化に応じて変化することになる。上述し
たように、上２１第１及び第２の磁性層１５＋ 、 ｔ
６）は回転軸１１＋に互いに異なる方向に同着されてい
るので１回転＠（１）にトルクが加わると、透磁率が逆
向きに変化する応力か加わることになり、一方は引張応
力によって透磁率が増加し、他方は圧縮応力によって透
磁率は減少する。そのために一方の発振回路の発振周波
数は増加し、もう一方の発振回路の発振周波数は減少す
る。本発明げこの２つの発振回路の発振周波数の変化の
差を検出してトルクを検出するものである。第１及び第
２の発振回路（＋＋ｕ 、 Ｑｌｌのコレクタ出力箪ａ
ＥＶｏ１１ Ｖｏ２は、デユーティ比５０チの疑似矩形
波信号となるか、このそれぞれのコレクタ出力霜圧Ｖ。
１ｎｖ０２は、波形整形回路ｕ２１ 、 ＋１３）に入
力され、電諒知圧ｖｃｃでリミットされた矩形波信号Ｖ
１．Ｖ２にそれぞれ変換される。なおこの波形整形回路
０２］、 ＋１３１は、抵抗（、＋２１）、（１２２）
、（１２３）、 （１３１）（１５２）、’（１５３）
に加えてそれぞれオペアンプ（１２４）。
力され、電諒知圧ｖｃｃでリミットされた矩形波信号Ｖ
１．Ｖ２にそれぞれ変換される。なおこの波形整形回路
０２］、 ＋１３１は、抵抗（、＋２１）、（１２２）
、（１２３）、 （１３１）（１５２）、’（１５３）
に加えてそれぞれオペアンプ（１２４）。
（１３４） ｋ用いて構成されており、バッファの役割
も兼ねそなえている。波形整形さねたそれぞれの矩形波
信号ｖ１．ｖ２は、ｌＩ！ｄ波数−”ｋＥ変？Ａ＆ｒ（
１４＋ 。
も兼ねそなえている。波形整形さねたそれぞれの矩形波
信号ｖ１．ｖ２は、ｌＩ！ｄ波数−”ｋＥ変？Ａ＆ｒ（
１４＋ 。
ａωに入力され１発振周波数に対応した血流Ｖベル信号
ｖ３＋ｖ４に変換されて１次段の差動増幅回路αｅに入
力される。差動増幅回路００は、抵抗（１６１）。
ｖ３＋ｖ４に変換されて１次段の差動増幅回路αｅに入
力される。差動増幅回路００は、抵抗（１６１）。
（１６２）、（１６３）、（１６の及びオペアンプ（１
６５）により構成され、抵抗（１６１）、（１６２）を
介してオペアンプ（１６５）の逆相入力端子、正相入力
端子に入力される上記直流レベル係号■Ａｒｖ４の差電
圧を、抵抗（１６１）。
６５）により構成され、抵抗（１６１）、（１６２）を
介してオペアンプ（１６５）の逆相入力端子、正相入力
端子に入力される上記直流レベル係号■Ａｒｖ４の差電
圧を、抵抗（１６１）。
（１６４）で決められたゲインで増幅し、トルク信号と
して出力する。
して出力する。
第４図は上記実施例の動作を説明するための各熱出力波
形図である。回転ｆ１＋ ＋１１にトルクが加わらない
状態では、第１及び第２の磁性層＋５１． ＋６１の透
磁率は等しいので、第１及び第２の発振回路００）。
形図である。回転ｆ１＋ ＋１１にトルクが加わらない
状態では、第１及び第２の磁性層＋５１． ＋６１の透
磁率は等しいので、第１及び第２の発振回路００）。
０υの発振周波数は原理的に等しくなり１周波数−知、
圧変換器０４１． Ｑりの出力Ｖ３． Ｖ４ も第４図
（ｃ） ＋ （Ｄ）の一点鎖線で示したように共に等し
いｖｚ となるので、差動増幅回路αｅの出力は零とな
り、零トルクを指示する。
圧変換器０４１． Ｑりの出力Ｖ３． Ｖ４ も第４図
（ｃ） ＋ （Ｄ）の一点鎖線で示したように共に等し
いｖｚ となるので、差動増幅回路αｅの出力は零とな
り、零トルクを指示する。
次に回転軸（１）にトルクが加わった状態を考える。
！＋＋＋ （ｔ ＋の外周に固着された第１及び第２の
磁性層（５）。
磁性層（５）。
（６）は、前述したようにその磁気異方性が一方は軸ｉ
ｌ＋の中心軸（２）に対して＋４５°方向に、他力は−
４５゜方向に与えられているの′ｔ″、軸１１１にトル
クが加わると一方は引張応力によって透磁率が増加し、
−方は圧縮応力によって透磁率が減少する。そのために
第１及び第２の発振回路１１１＋１ 、 （１１１の発
振周波数は互いに逆向きに変化し、つまり、磁心の磁性
層が引張応力を受けて磁性層の透磁率が高くなっている
発振回路の発振周波数は低くなり、圧縮応力を受けて
磁性層の透磁率が低くなっている発振回路の発振周波数
は藁くなる。第４図（Ａ）、（Ｂ）は。
ｌ＋の中心軸（２）に対して＋４５°方向に、他力は−
４５゜方向に与えられているの′ｔ″、軸１１１にトル
クが加わると一方は引張応力によって透磁率が増加し、
−方は圧縮応力によって透磁率が減少する。そのために
第１及び第２の発振回路１１１＋１ 、 （１１１の発
振周波数は互いに逆向きに変化し、つまり、磁心の磁性
層が引張応力を受けて磁性層の透磁率が高くなっている
発振回路の発振周波数は低くなり、圧縮応力を受けて
磁性層の透磁率が低くなっている発振回路の発振周波数
は藁くなる。第４図（Ａ）、（Ｂ）は。
トルクが加わることにより第１の磁性層（５）の透磁率
が増加し、第２の磁性層（６）の透磁率が減少した時ノ
波形整形後のａ号■ｉ ＋ ｖ２ ｆｒ： （Ｃｌ（Ｄ
〕は■１．ｖ２の周波数−電圧変換後の出力信号Ｖ３１
Ｖ４ ｋ、 （Ｅ）はそのＶ３． Ｖ４を入力とした
差動増幅回路０６）の出力信号ＶＯ（ｉ７示したもので
りる。上述の場合は周波数−電圧変換後の信号けｖ５が
ｖ４より低くなるので、差動増幅回路１６１の出力信号
ｖｏは正の稙（第４図（Ｅ）実＆りとなる。上述の場合
と逆向きのトルクが加わった場合には、磁性層（５）、
（６）の透磁率変化は上述の場合と逆向きになるので１
周波数−電圧変換後の出力信号は今度はｖ６がｖ４ よ
り高くなり、差動増幅器（１６；の出力係号ＶＯは負の
値（第４図（Ｅ）破線）となる。以上のように差動増幅
回路（１６）の出力信号Ｖ（１ｉ’Ｌけ、トルクに比例
した第４図（椀の実線あるいけ破線で示すような電圧か
出力され、加えられたトルクの向きは出力′電圧ＶＯの
正負によって判別することかできる。また回転廟旧１）
には使用状態によっては時としてねじりトルクの他に曲
は応力か加わることかあるが、これも磁性層の透磁率変
化をひきおこす要因となる。しかし本発明の構成におい
ては、この曲は応力は第１及び第２の磁性層（５１，（
６１で同様に加わるので。
が増加し、第２の磁性層（６）の透磁率が減少した時ノ
波形整形後のａ号■ｉ ＋ ｖ２ ｆｒ： （Ｃｌ（Ｄ
〕は■１．ｖ２の周波数−電圧変換後の出力信号Ｖ３１
Ｖ４ ｋ、 （Ｅ）はそのＶ３． Ｖ４を入力とした
差動増幅回路０６）の出力信号ＶＯ（ｉ７示したもので
りる。上述の場合は周波数−電圧変換後の信号けｖ５が
ｖ４より低くなるので、差動増幅回路１６１の出力信号
ｖｏは正の稙（第４図（Ｅ）実＆りとなる。上述の場合
と逆向きのトルクが加わった場合には、磁性層（５）、
（６）の透磁率変化は上述の場合と逆向きになるので１
周波数−電圧変換後の出力信号は今度はｖ６がｖ４ よ
り高くなり、差動増幅器（１６；の出力係号ＶＯは負の
値（第４図（Ｅ）破線）となる。以上のように差動増幅
回路（１６）の出力信号Ｖ（１ｉ’Ｌけ、トルクに比例
した第４図（椀の実線あるいけ破線で示すような電圧か
出力され、加えられたトルクの向きは出力′電圧ＶＯの
正負によって判別することかできる。また回転廟旧１）
には使用状態によっては時としてねじりトルクの他に曲
は応力か加わることかあるが、これも磁性層の透磁率変
化をひきおこす要因となる。しかし本発明の構成におい
ては、この曲は応力は第１及び第２の磁性層（５１，（
６１で同様に加わるので。
それぞれの透磁率変化はそれぞれの磁性層＋５１． ＋
６１で同一方向となり、そのためその影％は差動増幅回
路０６）で互いに相殺され、出力信号ＶＱにはトルクに
よる信号のみかあられれる。また周囲温度変化による磁
性層の特性変化９回路素子の特性変化も差動増幅回路を
用いているために同様に相殺される。
６１で同一方向となり、そのためその影％は差動増幅回
路０６）で互いに相殺され、出力信号ＶＱにはトルクに
よる信号のみかあられれる。また周囲温度変化による磁
性層の特性変化９回路素子の特性変化も差動増幅回路を
用いているために同様に相殺される。
なお、上記実施例では１回転軸に向看する２つの磁性層
ｆ５＋、 ＋６１を、 Ｉｌｌの中心軸に対して＋４５
°の角度にそれぞれ磁気異方性ケもたせて１ｂ］着する
ものとしたが、第５図に下すように卸Ｉ長い磁性層０７
１゜側ヲ、一方では軸の中心軸に対して＋４５°の角度
ケカすように、他方では一４５°の角度をなすようにそ
れぞれ軸外周に同着しても同様の効果を奏する。これは
、トルク印力０による引張応力、圧縮応力が最大となる
軸表面±４５°方向ＶＣｐ着する磁性１曽０７］、 ａ
ｅが十分に細長い形状であれは、軸にトルクが加わった
とき、−万の磁性層はほとんど引張応力のみを受け、他
方の磁性層はほとんど圧縮応力のみを受けることになり
２両磁性層が上記実施例と同様の透磁率変化ケ生ずるこ
とになるからである。また上記説明では受動軸が回転軸
てめる場合ＩＬＣついて述べたか１回転軸に限定される
ものでないことはいうまでもない。
ｆ５＋、 ＋６１を、 Ｉｌｌの中心軸に対して＋４５
°の角度にそれぞれ磁気異方性ケもたせて１ｂ］着する
ものとしたが、第５図に下すように卸Ｉ長い磁性層０７
１゜側ヲ、一方では軸の中心軸に対して＋４５°の角度
ケカすように、他方では一４５°の角度をなすようにそ
れぞれ軸外周に同着しても同様の効果を奏する。これは
、トルク印力０による引張応力、圧縮応力が最大となる
軸表面±４５°方向ＶＣｐ着する磁性１曽０７］、 ａ
ｅが十分に細長い形状であれは、軸にトルクが加わった
とき、−万の磁性層はほとんど引張応力のみを受け、他
方の磁性層はほとんど圧縮応力のみを受けることになり
２両磁性層が上記実施例と同様の透磁率変化ケ生ずるこ
とになるからである。また上記説明では受動軸が回転軸
てめる場合ＩＬＣついて述べたか１回転軸に限定される
ものでないことはいうまでもない。
以上のようにこの発明によれば、受動軸外周に固着され
た異なる方向の磁気異方性をもつ第１及び第２の磁性層
と、これらを包囲するように受動軸に所定のギャップを
おいて巻回された第１及び第２の検出コイルを用いて第
１及び第２の発振回路を構成し、受動軸そのものを発振
回路の帰還要素として用い、トルク印加時に生じる上記
各磁性層の透磁率変化を上記２つの発振回路のそれぞれ
の発振周波数の亥゛化の差としてトルクを検出するよう
にしたので、非接触で静止時及び回転時双方のトルクか
方向を含めて検出でき、しかも曲げ応力による影尼ン及
び周囲温度変化による影偽イを受けずにトルクが検出で
き−るという効果を壱する。また検出コイルを受動軸に
回転対称に巻回しているから出力が軸の回転角依存性分
持たせることなく検出できるという効果も有する。
た異なる方向の磁気異方性をもつ第１及び第２の磁性層
と、これらを包囲するように受動軸に所定のギャップを
おいて巻回された第１及び第２の検出コイルを用いて第
１及び第２の発振回路を構成し、受動軸そのものを発振
回路の帰還要素として用い、トルク印加時に生じる上記
各磁性層の透磁率変化を上記２つの発振回路のそれぞれ
の発振周波数の亥゛化の差としてトルクを検出するよう
にしたので、非接触で静止時及び回転時双方のトルクか
方向を含めて検出でき、しかも曲げ応力による影尼ン及
び周囲温度変化による影偽イを受けずにトルクが検出で
き−るという効果を壱する。また検出コイルを受動軸に
回転対称に巻回しているから出力が軸の回転角依存性分
持たせることなく検出できるという効果も有する。
さらに、検出部分が磁性層とこれを包囲する２組の検出
コイルとでこと足り２回路構成も非児に簡単であるとい
う効果もある。
コイルとでこと足り２回路構成も非児に簡単であるとい
う効果もある。
第１図はこの発明の動作原理を説明するための図、第２
図はこの発明の一実施例を示す構造図で。 第３図はその′−気回路図、第４図は第３図の動作を説
明するための各部出力波形し１．第５図はこの発明の他
の実施例を示すｌ１ｖｌ：造園でめり９図において（１
）は受動軸、 ＋５１． （６１は第１及び第２の磁性
層。 （８ａ）、（８ｂ）は第１の検出コイル、 ’ （９ａ
）、（９ｂ）は第２の横比コイル、 （１０１，αυけ
第１及び８ｇ２の発振回路。 ａａ、 （１３１は波形整形回路、 、Ｕ、 ａＳは尚
波数−電圧変換器、 （Ｉｌｉｌは差動増幅回路、 ｏ
７＋、 Ｑ８１は祁１長い磁性材からなる磁性層である
。 なお、各図中、同一符号は同一またけ相当部分を示すも
のとする。 代理人大岩増 雄 （はが２名） 第１図 第２図 第 ４ 図
図はこの発明の一実施例を示す構造図で。 第３図はその′−気回路図、第４図は第３図の動作を説
明するための各部出力波形し１．第５図はこの発明の他
の実施例を示すｌ１ｖｌ：造園でめり９図において（１
）は受動軸、 ＋５１． （６１は第１及び第２の磁性
層。 （８ａ）、（８ｂ）は第１の検出コイル、 ’ （９ａ
）、（９ｂ）は第２の横比コイル、 （１０１，αυけ
第１及び８ｇ２の発振回路。 ａａ、 （１３１は波形整形回路、 、Ｕ、 ａＳは尚
波数−電圧変換器、 （Ｉｌｉｌは差動増幅回路、 ｏ
７＋、 Ｑ８１は祁１長い磁性材からなる磁性層である
。 なお、各図中、同一符号は同一またけ相当部分を示すも
のとする。 代理人大岩増 雄 （はが２名） 第１図 第２図 第 ４ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （］１ トルクを受ける受動軸の外周上に、互いに異な
る方向ｔかつ軸方向に対し４５°の磁気異方性をもたせ
て固着された第１及び第２の（み柱層、こねら各磁性層
のそれ士れを包囲するように上記受動軸に所定のギャッ
プを隔てて巻回された第１及び第２の検出コイル、上記
第１の磁性層を磁心として上記第１の検出コイルを用い
て構成された第１の発振回路、上記第２の仕・柱層ケ（
１″熱心として上記第２の検出コイルを用いて構成され
た第２の発掘回路をψｉｆｆえ、トルクによる上記各磁
性層の透磁率変化を上記各発振回路の発振周波数変化の
差として検出するようにしたことを％徽とするトルク検
出装置。 ｔ２＋ｆｉＲ１及び第２の発振回路か、＠１及び第２の
４’に出コイルをそれぞれコレクタ巻線とする抵抗結合
型インバータ回路からなることｔ％徴とする時計請求の
範囲第１項記載のトルク検出装色。 （３１各磁性層が、互いに搦なる方向でかつ軸方向に対
し４５°の傾きをもって受動叫１の外周に固着さねた細
長い磁性材からなること？％命とする特許請求の範囲第
１項記載のトルク検出装置。 （４） 各磁性層が、軟磁性の非晶質金属であること全
特徴とする特許請求の範囲第１項及び第３項＝ａ載のト
ルク検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3174684A JPS60173434A (ja) | 1984-02-20 | 1984-02-20 | トルク検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3174684A JPS60173434A (ja) | 1984-02-20 | 1984-02-20 | トルク検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60173434A true JPS60173434A (ja) | 1985-09-06 |
Family
ID=12339586
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3174684A Pending JPS60173434A (ja) | 1984-02-20 | 1984-02-20 | トルク検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60173434A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61155827A (ja) * | 1984-12-28 | 1986-07-15 | Toshiba Corp | トルク検出装置 |
| JPH0281434U (ja) * | 1988-12-09 | 1990-06-22 | ||
| JPH02280023A (ja) * | 1989-04-20 | 1990-11-16 | Kubota Corp | 磁歪式トルクセンサ軸の製造方法 |
| US4989460A (en) * | 1987-12-26 | 1991-02-05 | Nissan Motor Company, Limited | Magnetostriction type torque sensor with temperature dependent error compensation |
| US5134371A (en) * | 1989-01-18 | 1992-07-28 | Nippondenso Co., Ltd. | Magnetic detection device using an oscillator whose detection element is a magnetoresitance effective element |
| US5289135A (en) * | 1990-01-25 | 1994-02-22 | Nippon Soken, Inc. | Pulse phase difference encoding circuit |
| US5686835A (en) * | 1989-01-18 | 1997-11-11 | Nippondenso Co., Ltd | Physical quantity detection device for converting a physical quantity into a corresponding time interval |
| US7762148B2 (en) | 2006-05-12 | 2010-07-27 | Honda Motor Co., Ltd. | Magnetostrictive torque sensor and electric power steering apparatus |
| JP2015001438A (ja) * | 2013-06-14 | 2015-01-05 | 株式会社アミテック | トルクセンサ |
-
1984
- 1984-02-20 JP JP3174684A patent/JPS60173434A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61155827A (ja) * | 1984-12-28 | 1986-07-15 | Toshiba Corp | トルク検出装置 |
| US4989460A (en) * | 1987-12-26 | 1991-02-05 | Nissan Motor Company, Limited | Magnetostriction type torque sensor with temperature dependent error compensation |
| JPH0281434U (ja) * | 1988-12-09 | 1990-06-22 | ||
| US5134371A (en) * | 1989-01-18 | 1992-07-28 | Nippondenso Co., Ltd. | Magnetic detection device using an oscillator whose detection element is a magnetoresitance effective element |
| US5359287A (en) * | 1989-01-18 | 1994-10-25 | Nippondenso Co., Ltd. | Magnetic detecting circuit having magnetoresistance effective elements oriented in at least two different directions |
| US5686835A (en) * | 1989-01-18 | 1997-11-11 | Nippondenso Co., Ltd | Physical quantity detection device for converting a physical quantity into a corresponding time interval |
| JPH02280023A (ja) * | 1989-04-20 | 1990-11-16 | Kubota Corp | 磁歪式トルクセンサ軸の製造方法 |
| US5289135A (en) * | 1990-01-25 | 1994-02-22 | Nippon Soken, Inc. | Pulse phase difference encoding circuit |
| US5568071A (en) * | 1990-01-25 | 1996-10-22 | Nippon Soken Inc. | Pulse phase difference encoding circuit |
| US7762148B2 (en) | 2006-05-12 | 2010-07-27 | Honda Motor Co., Ltd. | Magnetostrictive torque sensor and electric power steering apparatus |
| JP2015001438A (ja) * | 2013-06-14 | 2015-01-05 | 株式会社アミテック | トルクセンサ |
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