JPH03160337A - Torque sensor and method for controlling magnetic anisotropy - Google Patents
Torque sensor and method for controlling magnetic anisotropyInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明は回転軸などに加えられたトルクを非接触で検出
するトルクセンサ及び磁気異方性制御方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a torque sensor that non-contact detects torque applied to a rotating shaft, etc., and a magnetic anisotropy control method.
(従来の技術)
電動機、自動車などの回転駆動部の制御又は監視を行う
場合、回転駆動部に加えられるトルクは、最も基本的な
パラメータとして利用される。(Prior Art) When controlling or monitoring a rotary drive unit such as an electric motor or an automobile, the torque applied to the rotary drive unit is used as the most basic parameter.
近年、トルクを検出するために、非品質磁性合金の薄帯
に生ずる磁気歪み効果を利用したトルクセンサが提案さ
れている(電気学会マグネティクス研究会資料MAG−
81mm72)。In recent years, torque sensors that utilize the magnetostrictive effect that occurs in thin strips of non-quality magnetic alloys have been proposed to detect torque (IEE of Japan Magnetics Study Group Materials MAG-
81mm72).
このトルクセンサの原理を第1図を参照して説明する。The principle of this torque sensor will be explained with reference to FIG.
第1図において、トルクを検出すべき回転軸、すなわち
トルク伝達軸1には非品質磁性合金薄帯からなる磁性体
2が巻回されて固定されている。この磁性体2には、予
めその周方向3に対して角度θ(≠0)の方向を磁化容
易軸とする誘導磁気異方性K,。が付与されている。ま
た、この磁性体2に近接して図示しない検出コイルが配
置され、この検出コイルは図示しない検出回路に接続さ
れている。In FIG. 1, a magnetic body 2 made of a non-quality magnetic alloy ribbon is wound around and fixed to a rotating shaft on which torque is to be detected, that is, a torque transmission shaft 1. As shown in FIG. This magnetic body 2 has an induced magnetic anisotropy K, whose axis of easy magnetization is in a direction at an angle θ (≠0) with respect to its circumferential direction 3. has been granted. Further, a detection coil (not shown) is arranged close to the magnetic body 2, and this detection coil is connected to a detection circuit (not shown).
このような構成のトルクセンサを用い、以下のようにし
てトルクを検出することができる。ここで、説明を簡単
にするために90”>θ〉45@飽和磁歪定数λs>0
とする。いま、軸1に破線矢印で示すトルクTが加わる
と、軸1に発生した歪み応力σが磁性体2に伝達され、
磁性体2には+45”の方向に張力σが、−45#の方
向に圧縮応力ーσがそれぞれ発生する。これに伴って磁
性体2には磁気歪み効果によって+45″の方向に誘導
磁気異方性Ku,(−3λS・σ)が誘導される。この
結果、KuoとKulとが合成されて磁性体2の誘導磁
気異方性はKu2に変化する。この場合、磁性体2の内
部を通過する磁束の向きが一定であれば、誘導磁気異方
性の方向が変化することにより磁性体2における磁束貫
通方向の透磁率が変化する。したがって、この透磁率変
化を例えば検出コイル及びこれに接続された検出回路に
より電圧の変化として測定することができ、その値から
軸1に加えられたトルクTを求めることができる。Using the torque sensor having such a configuration, torque can be detected in the following manner. Here, to simplify the explanation, 90''>θ>45@saturated magnetostriction constant λs>0
shall be. Now, when a torque T shown by a broken line arrow is applied to the shaft 1, the strain stress σ generated in the shaft 1 is transmitted to the magnetic body 2,
A tension force σ is generated in the direction of +45" in the magnetic body 2, and a compressive stress -σ is generated in the direction of -45#. Along with this, an induced magnetic anomaly is generated in the magnetic body 2 in the direction of +45" due to the magnetostriction effect. The orientation Ku, (-3λS·σ) is induced. As a result, Kuo and Kul are synthesized, and the induced magnetic anisotropy of the magnetic body 2 changes to Ku2. In this case, if the direction of the magnetic flux passing through the inside of the magnetic body 2 is constant, the magnetic permeability of the magnetic body 2 in the magnetic flux penetration direction changes as the direction of the induced magnetic anisotropy changes. Therefore, this change in magnetic permeability can be measured as a change in voltage using, for example, a detection coil and a detection circuit connected thereto, and the torque T applied to the shaft 1 can be determined from that value.
ところで、前述したトルクセンサにおいては、磁性体2
に予め誘導磁気異方性Kuoを付与しておく必要がある
。特に、このようなトルクセンサにより、正逆トルクを
直線性よく検出するためには、軸の周方向に対してそれ
ぞれ+θ及び−θ(θ一〇@ 90° 180° 27
0’を除く)の方向に予め誘導磁気異方性を付与した1
対の磁性体と、これら各磁性体の磁気特性変化を検出す
るための差動結合された1対の検出コイル又は検出ヘッ
ドとでトルクセンサを構成する必要がある。By the way, in the torque sensor described above, the magnetic body 2
It is necessary to provide the induced magnetic anisotropy Kuo in advance. In particular, in order to detect forward and reverse torque with good linearity using such a torque sensor, +θ and -θ (θ1〇@90° 180° 27
1 with induced magnetic anisotropy in the direction (excluding 0')
It is necessary to configure a torque sensor with a pair of magnetic bodies and a pair of differentially coupled detection coils or detection heads for detecting changes in the magnetic properties of each of these magnetic bodies.
このように、磁性体に予め誘導磁気異方性Kuoを付与
するための具体的な手段としては、従来、?下のような
方法が知られている。As described above, as a concrete means for imparting induced magnetic anisotropy Kuo to a magnetic material in advance, conventionally, ? The following methods are known.
例えば、軸の径に合わせて磁性合金薄帯からなる環状の
磁性体を作製し、熱処理して内部応力を除去した後、こ
れを軸に挿着し、軸にねじりを与えた状態で接着し、軸
のねじりを戻すという方法が知られている。しかし、こ
の方法では、予め軸の径に合わせて環状の磁性体を作製
する必要がある、軸にねじりを与える必要がある、など
工程の煩雑化を招くという問題がある。For example, an annular magnetic material made of a magnetic alloy ribbon is made to match the diameter of the shaft, heat-treated to remove internal stress, and then inserted into the shaft and bonded with the shaft twisted. , a method of untwisting the shaft is known. However, this method has the problem of complicating the process, such as the need to prepare an annular magnetic body in advance to match the diameter of the shaft and the need to twist the shaft.
また、例えば磁性体を軸に接着固定する前に、予め磁性
体に磁界中熱処理・冷却を施すことにより誘導磁気異方
性を導入する方法が考えられている。しかし、この方法
では磁性体を軸に■接着して固定すると、誘導磁気異方
性が安定に維持できないおそれがあり、その結果トルク
センナの信頼性にも問題が生じる。Further, for example, a method has been considered in which induced magnetic anisotropy is introduced by subjecting the magnetic material to heat treatment and cooling in a magnetic field before adhesively fixing the magnetic material to the shaft. However, in this method, if the magnetic material is fixed by adhesion to the shaft, there is a risk that the induced magnetic anisotropy cannot be stably maintained, and as a result, a problem arises in the reliability of the torque sensor.
(発明が解決しようとする課1fi)
以上のように磁性体に磁気異方性を導入することに関し
ては、トルクセンサに限らず第2図に示す歪センサ,第
3図に示す電流センサ等の磁気歪効果を利用する場合、
重要である。(Issue 1fi to be solved by the invention) As described above, introducing magnetic anisotropy into a magnetic material is not limited to torque sensors, but also applies to strain sensors shown in Fig. 2, current sensors shown in Fig. 3, etc. When using the magnetostrictive effect,
is important.
本発明は、十分な磁気異方性を容易に導入することので
きる方法を提供し、また、それを用いた高.感度のトル
クセンサを提供することを目的とする。The present invention provides a method that can easily introduce sufficient magnetic anisotropy, and also provides a method that can easily introduce sufficient magnetic anisotropy. The purpose is to provide a sensitive torque sensor.
[発明の構成]
(課題を解決するための手段と作用)
本発明は磁性体表面に、磁気特性の異なる2種以上の領
域からなり、所定方向間隔0.05乃至10−で、幅1
μm乃至1鳳■の領域のパターン化することを特徴とす
る磁気異方性制御方法である。[Structure of the Invention] (Means and Effects for Solving the Problems) The present invention consists of two or more types of regions having different magnetic properties on the surface of a magnetic body, with a predetermined directional spacing of 0.05 to 10 −, and a width of 1.
This is a magnetic anisotropy control method characterized by patterning a region of 1 μm to 1 μm.
また磁歪を有する磁性体をトルク伝達軸表面に固定する
か若しくは少なくとも表面が磁性体であるトルク伝達軸
を用い、該軸に加えられたトルクにより前記磁性体の磁
気特性が変化することを利用してトルクの検出を行うト
ルクセンサにおいて、前記磁性体が、磁気特性の異なる
2種以上の領域からなり、所定方向間隔に0.05乃至
10■厘で、幅1μm乃至11■の領域でパターン化さ
れ、磁気異方性が導入されたものであることを特徴とす
るトルクセンサである。Alternatively, a magnetostrictive magnetic material is fixed to the surface of the torque transmission shaft, or at least a torque transmission shaft whose surface is magnetic is used, and the fact that the magnetic properties of the magnetic material change due to the torque applied to the shaft is utilized. In a torque sensor that detects torque using a magnetic material, the magnetic body is made up of two or more types of regions having different magnetic properties, and is patterned into regions with a width of 1 μm to 11 μm at intervals of 0.05 to 10 μm in a predetermined direction. This torque sensor is characterized in that it incorporates magnetic anisotropy.
また、本発明の磁気異方性制御方法では、磁気特性の異
なる領域のパターンは、線状または不連続点状の磁気特
性の異なる領域を用いたものなど、各種のパターンが考
えられる。しかしながら、線状領域で分割するのが製造
容易であり、この場合、縞状に分割された領域中に分割
方向にほぼ直交する向きに幅o.ooi〜1mmの短冊
状の磁区が形成されることが好ましい。In addition, in the magnetic anisotropy control method of the present invention, various patterns can be considered as the pattern of regions with different magnetic properties, such as a pattern using linear or discontinuous dot-like regions with different magnetic properties. However, it is easier to manufacture if the area is divided into linear areas, and in this case, the area divided into stripes has a width o. It is preferable that rectangular magnetic domains of ooi to 1 mm are formed.
本発明の磁気特性の異なる領域のパターンを形或するに
は例えば以下のような方法が用いられる。For example, the following method may be used to form a pattern of regions having different magnetic properties according to the present invention.
すなわち、レーザビームの径を1μm〜1im+程度と
して磁性体に照射し、所定の方向に走査させる操作を5
0μm〜10mmの所定のピッチで繰り返す。レーザビ
ームが照射された領域では、磁性体が構造を変化させ、
元の磁性体とは磁気特性の異なる領域が幅1μm〜1l
Imで形成される。一例を第9図に示す。X領域,Y領
域の2種からなり、Yがレ〜ザ照射領域である、このよ
うな方法により、磁性体に一軸磁気異方性を導入するこ
とができる。この改変領域は面積比で40%以下である
ことが好ましい。なお、一軸磁気異方性の方向について
は、レーザビームの照射幅、ピッチなどによって、レー
ザビーム照射方向の場合もあれば、それに対する垂直方
向の場合もあるなど、種々の変更ができる。また、一軸
磁気異方性の大きさについても、レーザビームの照射幅
、ピッチなどによって、任意に設定することができるの
で、応用製品に応じた最適化をすればよい。ただし、磁
気特性の異なる領域の間隔が103mを越えても50μ
m未満でも導入される磁気異方性が小さすぎて、製品に
応用することは困難である。また磁気特性の異なる領域
の幅が1mmを越えるとバルクの熱処理と差がなくなり
局所熱処理効果が得られない。That is, the operation of irradiating a magnetic material with a laser beam with a diameter of about 1 μm to 1 im+ and scanning it in a predetermined direction is performed in 5 steps.
Repeat at a predetermined pitch of 0 μm to 10 mm. In the area irradiated with the laser beam, the magnetic material changes its structure,
A region with different magnetic properties from the original magnetic material has a width of 1 μm to 1 l.
Formed by Im. An example is shown in FIG. Uniaxial magnetic anisotropy can be introduced into a magnetic material by such a method, which consists of two regions, an X region and a Y region, where Y is a laser irradiation region. This modified region is preferably 40% or less in terms of area ratio. Note that the direction of the uniaxial magnetic anisotropy can be changed in various ways depending on the irradiation width, pitch, etc. of the laser beam, such as in the laser beam irradiation direction and in other cases perpendicular to the laser beam irradiation direction. Furthermore, the magnitude of the uniaxial magnetic anisotropy can be arbitrarily set depending on the irradiation width, pitch, etc. of the laser beam, so it can be optimized depending on the applied product. However, even if the distance between regions with different magnetic properties exceeds 103 m, the
Even if it is less than m, the magnetic anisotropy introduced is too small and it is difficult to apply it to products. Furthermore, if the width of the region with different magnetic properties exceeds 1 mm, there will be no difference from the bulk heat treatment, and no local heat treatment effect will be obtained.
また1μm未満では導入される磁気異方性が小さすぎる
。Moreover, if it is less than 1 μm, the magnetic anisotropy introduced is too small.
磁気異方性導入の原因はいろいろ考えられるが、例えば
局所加熱領域が溶融状態となり、凝固することにより、
異なる結晶質又は非晶質相になっており、溶融部と未溶
融部との内部応力分布に起因した磁気異方性が生じるこ
とが考えられる。また加熱処理による磁区の再配列も考
えられる。There are various possible causes for the introduction of magnetic anisotropy, but for example, when a locally heated region becomes molten and solidifies,
It is considered that the magnetic anisotropy occurs due to the internal stress distribution between the melted part and the unmelted part because they have different crystalline or amorphous phases. Rearrangement of magnetic domains by heat treatment is also considered.
ここで、応用分野の一であるトルクセンサについて説明
すると、トルク伝達軸の表面に結晶質ないし非品質の磁
性体を以下のような方法■メッキ法により軸の表面に磁
性体を形或する方法、
■熱間静水圧圧縮法(HIP)により軸の表面に磁性体
を形戊する方法、
■スパッタ法などの気相成長法により、軸の表面に磁性
体を形或する方法、
■溶接法により、軸の表面に磁性体を形成する方法、
■溶射法により、袖の表面に磁性体を形或する方法、
■軸の表面に非品質磁性体粉末を供給しながら、レーザ
ビームを照射して非晶質磁性体を形成する方法、
などにより、固定した後、該磁性体の一部に選択的にレ
ーザビームを照射して磁気特性の異なる領域のパターン
を以下のような方法で形成する。すなわち、レーザビー
ムの径を1μm〜1l一程度としてトルク伝達軸上の磁
性体に照射し、軸の周方向に対して所定角度をなして走
査させる操作を50μm〜10Illの所定のピッチで
繰り返す。レ〜ザビームが照射された領域では、或膜さ
れた結晶質相ないし非晶質が構造を変化させ、元の結晶
質相ないし非晶質とは磁気特性の異なる結晶質ないし非
晶質が幅1μm〜0.2mmで形威される。このような
方法により、磁性体に軸の周方向に対して任意の角度を
有する一軸磁気異方性を容易に導入することができる。Here, to explain about torque sensors, which is one of the application fields, there are two methods of forming a crystalline or non-quality magnetic material on the surface of the torque transmission shaft: ■ A method of forming a magnetic material on the surface of the shaft using a plating method. ■Method of forming magnetic material on the surface of the shaft using hot isostatic pressing (HIP), ■Method of forming magnetic material on the surface of the shaft using vapor phase growth methods such as sputtering, ■Welding method 1) A method of forming a magnetic material on the surface of the sleeve using a thermal spraying method; 2) A method of irradiating a laser beam while supplying non-quality magnetic powder to the surface of the shaft. After fixing the magnetic material by a method such as forming an amorphous magnetic material by using a method such as a method of forming an amorphous magnetic material, a part of the magnetic material is selectively irradiated with a laser beam to form a pattern of regions with different magnetic properties by the following method. . That is, the operation of irradiating the magnetic material on the torque transmission shaft with a laser beam having a diameter of approximately 1 μm to 1 l and scanning it at a predetermined angle with respect to the circumferential direction of the shaft is repeated at a predetermined pitch of 50 μm to 10 l. In the area irradiated with the laser beam, the crystalline or amorphous film changes its structure, and the crystalline or amorphous material, which has magnetic properties different from the original crystalline phase or amorphous material, becomes wide. It has a shape of 1 μm to 0.2 mm. By such a method, uniaxial magnetic anisotropy having an arbitrary angle with respect to the circumferential direction of the shaft can be easily introduced into the magnetic body.
また、一軸磁気異方性を生じさせる方向は、主応力方向
すなわち周方向に対し、±45°が好ましいが、トルク
伝達軸周方向に対し、Oaより大きく、90#未満の任
意の角度をなす方向であればよい。また、例えば走査速
度などのレーザビーム照射条件に応じて、レーザビーム
照射領域の結晶質相の構造及び特性が変化する領域の幅
が変化し、それに伴ってその領域の磁気特性が変化し、
この結果トルクセンサの感度にも影響が生じる。したが
って、良好な感度を得るためには、レーザビームの照射
条件を適当に設定することが好ましい。Further, the direction in which uniaxial magnetic anisotropy is produced is preferably ±45° with respect to the principal stress direction, that is, the circumferential direction, but it may form an arbitrary angle greater than Oa and less than 90# with respect to the circumferential direction of the torque transmission axis. Any direction is fine. Furthermore, depending on the laser beam irradiation conditions such as the scanning speed, the width of the region where the structure and properties of the crystalline phase in the laser beam irradiation region change changes, and the magnetic properties of that region change accordingly.
As a result, the sensitivity of the torque sensor is also affected. Therefore, in order to obtain good sensitivity, it is preferable to appropriately set the laser beam irradiation conditions.
本発明のトルクセンサでは、レーザなどにより磁性体に
磁気特性の異なる領域を所定方向に磁気異方性が生じる
ように所定ピッチでパターン化すれば高いセンサ感度が
得られる。In the torque sensor of the present invention, high sensor sensitivity can be obtained by patterning regions of different magnetic properties in a magnetic material at a predetermined pitch using a laser or the like so that magnetic anisotropy occurs in a predetermined direction.
このように本発明によれば、磁性体に容易に磁気異方性
を導入することができ、それを用いたデバイスで十分な
高感度を得ることができる。As described above, according to the present invention, magnetic anisotropy can be easily introduced into a magnetic material, and a device using the same can obtain sufficiently high sensitivity.
以上、トルクセンサを用いて説明したと同様のことが、
歪みセンサや電流センサなど磁性体を用いる種々の分野
についても言える。The same thing as explained above using the torque sensor,
The same can be said of various fields that use magnetic materials, such as strain sensors and current sensors.
(実施例) 以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。(Example) Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第4図は本発明の一実施例に係るトルクセンサ゛の概略
的な構成図である。第4図において、図示しないモータ
等の駆動源によって回転する強磁性体(f!4えばS4
5C)からなる直径20m−のトル?伝達軸Hの表面の
2t!!i所には、幅10l、厚さ15μmの1対の磁
性体12、12■が軸11の全周1
にわたって固定されている。これら磁性体12l,l2
2は、スパッタされた
C O as Z r to F e sなる組成の非
品質合金膜から成っている。この合金膜には、その表面
にビーム径50μmのYAGレーザビームを照射し、軸
11の周方向に対して、磁性体l2 では+45’
磁性体l2■ではl
−45’の方向に5m/−inの走査速度で走査させる
操作を、1mmピツチで繰返して施している。FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a torque sensor according to an embodiment of the present invention. In FIG. 4, a ferromagnetic material (for example, f!4, S4
5C) with a diameter of 20m? 2t on the surface of the transmission shaft H! ! A pair of magnetic bodies 12, 12, each having a width of 10 l and a thickness of 15 μm, is fixed at the position i over the entire circumference 1 of the shaft 11. These magnetic bodies 12l, l2
2 consists of a sputtered non-quality alloy film of the composition C O as Z r to F e s. The surface of this alloy film is irradiated with a YAG laser beam with a beam diameter of 50 μm, and the magnetic material l2 is +45' with respect to the circumferential direction of the axis 11.
The magnetic material 12■ is repeatedly scanned at a scanning speed of 5 m/-in in the direction 1-45' at a pitch of 1 mm.
この結果、この合金膜は、成膜されたままの非晶質相X
(15)と、レーザビームの照射により元の結晶質相
と異なる磁気特性を有する非晶質相Y (1B)とが縞
状に交互に配列された構造となっている。As a result, this alloy film has an amorphous phase X
(15) and an amorphous phase Y (1B), which has magnetic properties different from the original crystalline phase due to laser beam irradiation, are arranged alternately in a striped pattern.
結晶質相Y (18)は準安定状態の非晶質相である。The crystalline phase Y (18) is an amorphous phase in a metastable state.
こうした構造により、レーザビーム照射方向が磁化容易
軸方向となり、周方向に対して、磁性体?、磁性体12
■では−45°の方向に誘導磁気異?性Kuo2が付与
される。With this structure, the laser beam irradiation direction becomes the axis of easy magnetization, and the magnetic material ? , magnetic material 12
■Is there an induced magnetic difference in the -45° direction? The gender Kuo2 is given.
軸1lの外周には磁性体12、12■に非接触の状l 態で円筒状の検出巻線l3、132が施されている。On the outer periphery of the shaft 1l, there is a shape l that does not contact the magnetic bodies 12, 12■. A cylindrical detection winding l3, 132 is provided in this state.
l
また、検出巻線13、13■の外周には円筒状の励l
磁巻線14が施されている。これら検出巻線t3、、1
3■及び励磁巻線l4は、図示しない非磁性体からなる
巻粋に0.3se径の導線を、検出巻線l3■、l3■
の場合100回、励磁巻線l4の場合300回巻回した
ものである。Further, a cylindrical excitation winding 14 is provided on the outer periphery of the detection windings 13 and 13. These detection windings t3,,1
3■ and the excitation winding l4 are made of a non-magnetic material (not shown) with a conductor wire having a diameter of 0.3 se, and the detection windings l3■ and l3■
In the case of the excitation winding l4, it is wound 100 times, and in the case of the excitation winding l4, it is wound 300 times.
第5図は、トルク伝達軸表面の磁性体薄膜にレーザビー
ムを照射する方法をしめずブロック図である。このよう
に他の方法では磁気異方性の導入が難しい複雑形状でも
容易に磁気異方性を導入できる。FIG. 5 is a block diagram showing a method for irradiating a laser beam onto a magnetic thin film on the surface of a torque transmission shaft. In this way, magnetic anisotropy can be easily introduced even into complex shapes where it is difficult to introduce magnetic anisotropy using other methods.
第6図は本実施例のトルクセンサの回路構成を示すブロ
ック図である。第6図において、発振器2lにて100
KHzの正弦波励磁電流を発生させ、増幅器22にて増
幅し、励磁巻線l4に印加する。この結果、磁性体12
、12■には交番磁界が加わる。FIG. 6 is a block diagram showing the circuit configuration of the torque sensor of this embodiment. In Fig. 6, 100 at oscillator 2l
A sine wave excitation current of KHz is generated, amplified by the amplifier 22, and applied to the excitation winding l4. As a result, the magnetic body 12
, 12■ are applied with an alternating magnetic field.
l
そして、検出巻線13、13。にて前述した原理にl
従って得られる検出信号が差動増幅器23、24、25
、を介して同期検波器28にて整流されて、トルク変化
に応じて変化する直流のトルク信号が得られる。l and detection windings 13, 13. According to the principle described above, the detection signal obtained is transmitted to the differential amplifiers 23, 24, 25
, and is rectified by a synchronous detector 28 to obtain a DC torque signal that changes in accordance with torque changes.
このトルクセンサを用い、トルクの検出特性を測定した
結果を第7図に示す。第7図から明らかなように、本実
゛施例のトルクセンサは、広いトルク範囲にわたって良
好な直線性を示す。FIG. 7 shows the results of measuring the torque detection characteristics using this torque sensor. As is clear from FIG. 7, the torque sensor of this embodiment exhibits good linearity over a wide torque range.
最適なレーザ走査速度を得るために、照射領域の熱容量
及び熱伝導性などに依存し、相互に関連しあうレーザビ
ーム走査速度、レーザ照射パワーレーザビーム径などを
最適になるように決定することが好ましい。In order to obtain the optimum laser scanning speed, it is necessary to optimally determine the laser beam scanning speed, laser irradiation power, laser beam diameter, etc., which depend on the heat capacity and thermal conductivity of the irradiation area, and are related to each other. preferable.
次に、以上のように決定された最′適なレーザ照剃条件
において、レーザビームを照射するピッチとセンサ感度
との関係を第8図に示す。第8図から明らかなように、
良好な感度を得るために、最適なレーザ照射ピッチが存
在する。レーザビームを照射するピッチは50μm〜1
0l量であることが好ましく、ピッチが10mmを越え
ると導入すべき磁気特性が充分得られないため、良好な
トルクセンサとはならない。Next, FIG. 8 shows the relationship between the laser beam irradiation pitch and the sensor sensitivity under the optimal laser shaving conditions determined as above. As is clear from Figure 8,
There is an optimal laser irradiation pitch to obtain good sensitivity. The pitch of laser beam irradiation is 50 μm ~ 1
It is preferable that the amount is 0l, and if the pitch exceeds 10 mm, sufficient magnetic properties to be introduced will not be obtained, and a good torque sensor will not be obtained.
上記実施例は、トルクセンサへの適用例を示したが、本
発明の磁気異方性制御方法を用いれば、例えば歪みセン
サ、圧カセンサにも適用でき、また、電流センサ等の各
種センサデバイスへも用いることができる。Although the above embodiment shows an example of application to a torque sensor, the magnetic anisotropy control method of the present invention can also be applied to, for example, a strain sensor, a pressure sensor, and various sensor devices such as a current sensor. can also be used.
[発明の効果]
以上詳述したように本発明によれば、種々の応用分野を
持つ磁歪を有する磁性体に磁気異方性を複雑な形状でも
任意の方向に確実かつ十分に付与することができ、工業
上顕著な効果を奏するものである。[Effects of the Invention] As detailed above, according to the present invention, it is possible to reliably and sufficiently impart magnetic anisotropy in any direction even in a complex shape to a magnetic material having magnetostriction that has various application fields. It has a remarkable industrial effect.
第1図は本発明に係るトルクセンサの原理を示す特性図
、第2図は本発明の一応用例である歪みセンサの概略構
成図、第3図は本発明の一応用例である電流センサの概
略構或図、第4図は本発明の実施例におけるトルクセン
サの概略構成図、第5図は同トルクセンサを製造する際
のレーザ照射方法を示すブロック図、第6図は同トルク
センサ?回路図、第7図は同トルクセンサによるトルク
検出特性を示す特性図、第8図はレーザ照射ピッチとセ
ンサ感度との関係を示す特性図、第9図は磁区パターン
の模式図。
l1・・・トルク伝達軸、12、12。・・・磁性体、
l
13、l3■、13。・・・検出巻線、l4・・・励磁
巻線、l5・・・結晶質相X%i6・・・結晶質相Y,
21・・・発振器、22・・・増幅器、23、24、2
5・・・差動増幅器、2G・・・同期検波器、31・・
・プリントコイル、32・・・一軸異方性非晶質箔帯、
33・・・コア、34・・・被測定電流用巻線、35・
・・レーザ発振器、36・・・レンズ、37・・・ミラ
ーFig. 1 is a characteristic diagram showing the principle of a torque sensor according to the present invention, Fig. 2 is a schematic configuration diagram of a strain sensor which is an application example of the invention, and Fig. 3 is a schematic diagram of a current sensor which is an application example of the invention. 4 is a schematic configuration diagram of a torque sensor according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is a block diagram showing a laser irradiation method when manufacturing the torque sensor, and FIG. 6 is a diagram of the same torque sensor. FIG. 7 is a characteristic diagram showing the torque detection characteristics of the torque sensor, FIG. 8 is a characteristic diagram showing the relationship between laser irradiation pitch and sensor sensitivity, and FIG. 9 is a schematic diagram of a magnetic domain pattern. l1... Torque transmission shaft, 12, 12. ...magnetic material,
l 13, l3■, 13. ...Detection winding, l4...Excitation winding, l5...Crystalline phase X%i6...Crystalline phase Y,
21... Oscillator, 22... Amplifier, 23, 24, 2
5... Differential amplifier, 2G... Synchronous detector, 31...
・Printed coil, 32... Uniaxially anisotropic amorphous foil strip,
33... Core, 34... Winding for current to be measured, 35...
...Laser oscillator, 36...Lens, 37...Mirror
Claims (3)
からなり、所定方向に間隔0.05乃至10mmで、幅
1μm乃至1mmの領域のパターン化することを特徴と
する磁気異方性制御方法。(1) Magnetic anisotropy characterized by forming a pattern on the surface of a magnetic material, consisting of two or more types of regions with different magnetic properties, with an interval of 0.05 to 10 mm in a predetermined direction, and a width of 1 μm to 1 mm. Control method.
、該軸に加えられたトルクにより前記磁性体の磁気特性
が変化することを利用してトルクの検出を行なうトルク
センサにおいて、前記磁性体が、磁気特性の異なる2種
以上の領域からなり、所定方向に間隔0.05乃至10
mmで、幅1μm乃至1mmの領域でパターン化され、
磁気異方性が導入されたものであることを特徴とするト
ルクセンサ。(2) A torque sensor in which a magnetic material having magnetostriction is fixed to the surface of a torque transmission shaft and detects torque by utilizing the fact that the magnetic properties of the magnetic material change due to the torque applied to the shaft. The body is made up of two or more types of regions with different magnetic properties, with an interval of 0.05 to 10 in a predetermined direction.
mm, patterned in a region with a width of 1 μm to 1 mm,
A torque sensor characterized by incorporating magnetic anisotropy.
ルク伝達軸に加えられたトルクにより磁気特性が変化す
ることを利用してトルクの検出を行うトルクセンサにお
いて、前記トルク伝達軸表面が、磁気特性の異なる2種
以上の領域からなり、所定方向に間隔0.05乃至10
mmで、幅1μm乃至1mmの領域でパターン化され、
磁気異方性が導入されたものであることを特徴とするト
ルクセンサ。(3) In a torque sensor that detects torque by utilizing changes in magnetic properties due to torque applied to a torque transmission shaft made of a magnetic material having at least a magnetostrictive surface, the surface of the torque transmission shaft has magnetic properties. Consisting of two or more areas with different values, spaced apart from 0.05 to 10
mm, patterned in a region with a width of 1 μm to 1 mm,
A torque sensor characterized by incorporating magnetic anisotropy.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29758289A JP2710165B2 (en) | 1989-11-17 | 1989-11-17 | Torque sensor and magnetic anisotropy control method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP29758289A JP2710165B2 (en) | 1989-11-17 | 1989-11-17 | Torque sensor and magnetic anisotropy control method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03160337A true JPH03160337A (en) | 1991-07-10 |
JP2710165B2 JP2710165B2 (en) | 1998-02-10 |
Family
ID=17848420
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29758289A Expired - Lifetime JP2710165B2 (en) | 1989-11-17 | 1989-11-17 | Torque sensor and magnetic anisotropy control method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2710165B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5449418A (en) * | 1992-06-09 | 1995-09-12 | Nippondenso Co., Ltd. | Method of formation of magnetostrictive layer and strain sensor using same |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021148556A (en) * | 2020-03-18 | 2021-09-27 | 臼井国際産業株式会社 | Shaft for magnetostrictive torque sensor and method for measuring the same |
-
1989
- 1989-11-17 JP JP29758289A patent/JP2710165B2/en not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US5449418A (en) * | 1992-06-09 | 1995-09-12 | Nippondenso Co., Ltd. | Method of formation of magnetostrictive layer and strain sensor using same |
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Publication number | Publication date |
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JP2710165B2 (en) | 1998-02-10 |
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