JPS5961730A - トルクセンサ - Google Patents
トルクセンサInfo
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- JPS5961730A JPS5961730A JP9947183A JP9947183A JPS5961730A JP S5961730 A JPS5961730 A JP S5961730A JP 9947183 A JP9947183 A JP 9947183A JP 9947183 A JP9947183 A JP 9947183A JP S5961730 A JPS5961730 A JP S5961730A
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- JP
- Japan
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- torque
- shaft
- rotating shaft
- magnetic
- alloy
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- Pending
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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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
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- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
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- 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
- G01L3/103—Details about the magnetic material used
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (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】
〔発明の技術分野〕
本発明は非接触でトルクを検出するトルクセンサに関す
る。
る。
近年、回転体のトルクを正確に検出することが求められ
ている。この要望に対しては、回転体に検出体が接触し
ない非接触方式が適している０ 従来、非接触方式によるトルクセンサとしては、軸のね
じシ角を光や磁気により検出して間接的にトルクを検出
する間接方式によるもの、或いは回転体に磁性体を設け
、磁性体の回転による磁気ひずみ現象を利用してトルク
を検出する直接方式等が試みられている。しかしながら
実用上、使用に耐えるものではない。
ている。この要望に対しては、回転体に検出体が接触し
ない非接触方式が適している０ 従来、非接触方式によるトルクセンサとしては、軸のね
じシ角を光や磁気により検出して間接的にトルクを検出
する間接方式によるもの、或いは回転体に磁性体を設け
、磁性体の回転による磁気ひずみ現象を利用してトルク
を検出する直接方式等が試みられている。しかしながら
実用上、使用に耐えるものではない。
上記直接方式は間接方式に比較すると、簡便で、かつ静
止、正転、逆転時のトルクの検出が可能で応用上好脣し
いが、従来のものでは磁性体の磁気的特性の不均一によ
り正確なトルク検出が困難であった。
止、正転、逆転時のトルクの検出が可能で応用上好脣し
いが、従来のものでは磁性体の磁気的特性の不均一によ
り正確なトルク検出が困難であった。
ところで、最近アモルファスイ１１ρ件合金の磁気ひず
み特性を利用し、直接、非接触でｌ・ルクを検出するト
ルクセンサが提案されている（電気学会マグネティック
ス研究会資料、Ｉ’ｔ（ＡＯ−８１−７１）。
み特性を利用し、直接、非接触でｌ・ルクを検出するト
ルクセンサが提案されている（電気学会マグネティック
ス研究会資料、Ｉ’ｔ（ＡＯ−８１−７１）。
これは、大きな磁気ひずみ！磁性を有するアモルファス
磁性合金薄帯を回転軸に巻いて固定し、トルクによる軸
のひずみ応力がアモルファス磁性合金薄帯に導入される
ようにして、磁気ひずみ現象によるアモルファス磁性合
金尚帯の磁気特性の変化を外部から非接触で検出するこ
とによシトルクを検出するものである。
磁性合金薄帯を回転軸に巻いて固定し、トルクによる軸
のひずみ応力がアモルファス磁性合金薄帯に導入される
ようにして、磁気ひずみ現象によるアモルファス磁性合
金尚帯の磁気特性の変化を外部から非接触で検出するこ
とによシトルクを検出するものである。
即ち、前記トルクセンサは第１図に示す如く回転軸１に
嵌装されたアモルファス磁性合金薄帯からなる環状磁芯
２を有する。今、トルク３を回転軸１に加えると、回転
軸１にはその長手方向に対して±４５°の方向にひずみ
応力が加わり、これに伴って回転軸１に完全密着した環
状ことＫより生じたひずみ応力σによって、そのＫ ｕ
５はＫｕ’６に変化する。したがって、前記−軸異方
性の変化量を電気的に検出することによシ回転軸に加わ
るトルクを検出できる。
嵌装されたアモルファス磁性合金薄帯からなる環状磁芯
２を有する。今、トルク３を回転軸１に加えると、回転
軸１にはその長手方向に対して±４５°の方向にひずみ
応力が加わり、これに伴って回転軸１に完全密着した環
状ことＫより生じたひずみ応力σによって、そのＫ ｕ
５はＫｕ’６に変化する。したがって、前記−軸異方
性の変化量を電気的に検出することによシ回転軸に加わ
るトルクを検出できる。
上述した誘導磁気異方性に１を付与する具体的な方法と
しては、回転軸の径に合わせてアモルファス磁性合金薄
帯の環状磁芯を作製し、熱処理して内部応力を除去した
後、これを前記回転軸に嵌装して軸にねじシを与えた状
態で接着し、軸のねじシをもどすという方法が劃げられ
る。
しては、回転軸の径に合わせてアモルファス磁性合金薄
帯の環状磁芯を作製し、熱処理して内部応力を除去した
後、これを前記回転軸に嵌装して軸にねじシを与えた状
態で接着し、軸のねじシをもどすという方法が劃げられ
る。
この際、アモルファス磁性合金に加えられるトルクをＴ
。、検出すべき回転軸のトルクをＴとすると出力は２ｇ
（’Ｉ’。−丁）に比例する。ここで、λＳはアモルフ
ァス磁性合金の磁歪定数である０ 上記トルクセンサにおいては、アモルファス磁性合金と
しては磁歪定数が大きく、飽和磁化が高いほど大きな出
力が得られるので望咬しい。
。、検出すべき回転軸のトルクをＴとすると出力は２ｇ
（’Ｉ’。−丁）に比例する。ここで、λＳはアモルフ
ァス磁性合金の磁歪定数である０ 上記トルクセンサにおいては、アモルファス磁性合金と
しては磁歪定数が大きく、飽和磁化が高いほど大きな出
力が得られるので望咬しい。
また、大きなトルクＴを検出するためにはＴ。
を予め大きくしておけばよい。すなわち、回転軸に大き
なねじりを加えた状態でアモルファス磁性合金を接着す
ればよい◇ ところで、本発明者らは上記資料に基づいて追試を行っ
たところ、アモルファス磁性合金には重大な欠点のある
ことが判明した。すなわち、アモルファス磁性合金は疲
労特性に劣や、くシ返し７使用時に弾性率が変化する。
なねじりを加えた状態でアモルファス磁性合金を接着す
ればよい◇ ところで、本発明者らは上記資料に基づいて追試を行っ
たところ、アモルファス磁性合金には重大な欠点のある
ことが判明した。すなわち、アモルファス磁性合金は疲
労特性に劣や、くシ返し７使用時に弾性率が変化する。
この結果回転軸からアモルファス磁性合金に加わる応力
がくり返し使用に対して変化するため、トルク検出特性
がくり返し使用に対して変動する。特に、測定されるト
ルクが大きい場合、この傾向が顕著となる。
がくり返し使用に対して変化するため、トルク検出特性
がくり返し使用に対して変動する。特に、測定されるト
ルクが大きい場合、この傾向が顕著となる。
本発明は上記欠点全解消するためになされたものであシ
、くυ返し使用に対してトルク検出特性に変動がなく、
大きなトルクを検出し得るトルクセンサを提供すること
を目的とするものである。
、くυ返し使用に対してトルク検出特性に変動がなく、
大きなトルクを検出し得るトルクセンサを提供すること
を目的とするものである。
本発明のトルクセンサは回転軸に固定する磁性金属とし
て磁歪定数の絶対値が２０ Ｘ ］、 ０ ’以上の結
晶質磁性金属を用いることを特徴とするものである。
て磁歪定数の絶対値が２０ Ｘ ］、 ０ ’以上の結
晶質磁性金属を用いることを特徴とするものである。
こうした結晶質磁性金属としてはニッケル単体あるいは
ＦｅａＮｉｌｏｏ−３合金（但しａく１０あるいは４５
くａ≦６ｏ ） 、”１００−ｂ”ｂ合金（但し、ｂ
’Ｚ ２０ ） ＋ Ｃｏ １００−ｃＦｅ ｃ合金（
但し４０ ＜ ｃ＜６０ ）。
ＦｅａＮｉｌｏｏ−３合金（但しａく１０あるいは４５
くａ≦６ｏ ） 、”１００−ｂ”ｂ合金（但し、ｂ
’Ｚ ２０ ） ＋ Ｃｏ １００−ｃＦｅ ｃ合金（
但し４０ ＜ ｃ＜６０ ）。
Ｆｅ １００−ｄ”ｄ合金（但し１０≦ａく１５）など
の結晶質磁性合金を挙げることができる。結晶質磁性合
金の組成について、ａ、ｂ、ｃ及びｄを上記範囲に限定
したのは、この範囲を逸脱すると、磁歪定数の絶対値が
２０ Ｘ １０−６以上とならないからである。
の結晶質磁性合金を挙げることができる。結晶質磁性合
金の組成について、ａ、ｂ、ｃ及びｄを上記範囲に限定
したのは、この範囲を逸脱すると、磁歪定数の絶対値が
２０ Ｘ １０−６以上とならないからである。
本発明ノトルクセンサにおいて結晶質磁性金属を用いる
のは、結晶質磁性金属はくシ返し使用しても弾性率が変
化することはなく、トルク検出特性が〈シ返し使用に対
して変動するととかないためである。
のは、結晶質磁性金属はくシ返し使用しても弾性率が変
化することはなく、トルク検出特性が〈シ返し使用に対
して変動するととかないためである。
また、結晶質磁性金円の磁歪定数の絶対値を２０Ｘ１０
−６以」二としｆｃ （７） ｔｒｉ、２０ Ｘ １０
−’未満では検出出力が小さくな９、実用的でないため
である。
−６以」二としｆｃ （７） ｔｒｉ、２０ Ｘ １０
−’未満では検出出力が小さくな９、実用的でないため
である。
本発明に用いられる結晶質磁性体の薄帯の板厚は薄い方
が良く、５ｏｌｉｍ以下、好壕しくけ２０μｍ以下がよ
い。これは板厚が厚いと磁性合金と回転軸との接着が充
分でなく、トルクを正しく検出するのが困難となるから
である。上記薄帯は多段圧延によシ作製することができ
るが、融体急冷法を用いると直接薄帯を製造することが
できるため有用である。
が良く、５ｏｌｉｍ以下、好壕しくけ２０μｍ以下がよ
い。これは板厚が厚いと磁性合金と回転軸との接着が充
分でなく、トルクを正しく検出するのが困難となるから
である。上記薄帯は多段圧延によシ作製することができ
るが、融体急冷法を用いると直接薄帯を製造することが
できるため有用である。
以下、本発明を実施例に基づき説明する。
実施例１〜６
まず、下記表に示す６種の結晶質磁性金属の薄帯を融体
急冷法の一種である単ロール法にょシ作製した。得られ
た薄帯は幅約１０ｍｍ、厚さ２０〜２５μｍであった。
急冷法の一種である単ロール法にょシ作製した。得られ
た薄帯は幅約１０ｍｍ、厚さ２０〜２５μｍであった。
これらの薄帯についてストレイン・ゲージ法を用いて磁
歪定数を測定した。その結果を下記表に併記する。
歪定数を測定した。その結果を下記表に併記する。
次いで、これらの薄帯を予め回転軸の径２０簡に合わせ
て巻くことによ、！ｌｌｌ環状磁芯を作製し、１０００
℃で３０分間熱処理して内部応力を除去した。つづいて
、これら環状磁芯を回転軸に嵌挿し、軸にねじシを与え
た状態で接着剤によｐ固定した後、軸のねじ９をもどし
て前記環状磁芯に誘導磁気異方性ＫＬｔを付与した。
て巻くことによ、！ｌｌｌ環状磁芯を作製し、１０００
℃で３０分間熱処理して内部応力を除去した。つづいて
、これら環状磁芯を回転軸に嵌挿し、軸にねじシを与え
た状態で接着剤によｐ固定した後、軸のねじ９をもどし
て前記環状磁芯に誘導磁気異方性ＫＬｔを付与した。
上述した各トルクセンサを用い、軸を回転させ、トルク
を変化させて動トルク特性を調べた。
を変化させて動トルク特性を調べた。
その結果、本発明の各トルクセンサはくり返し実験して
も、動トルク特性の変動はなく、常に一定の動トルク特
性を得ることができた。まだ、実験範囲内の５敗・ｍと
いう動トルクを充分に検出することができだ。
も、動トルク特性の変動はなく、常に一定の動トルク特
性を得ることができた。まだ、実験範囲内の５敗・ｍと
いう動トルクを充分に検出することができだ。
以上詳述した如く本発明によれば、くり返し使用に対し
てトルク検出特性に変動がなく、大きなトルクを検出し
得るトルクセンサを提供できるものである。
てトルク検出特性に変動がなく、大きなトルクを検出し
得るトルクセンサを提供できるものである。
第１図及び第２図は非接触型のトルクセンサの原理図で
ある。 １・・・回転軸、２・・・環状磁芯、３・・・トルク、
４・・・ひずみ応力、５，６・・・誘導磁気異方性。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦和図 ＊２図
ある。 １・・・回転軸、２・・・環状磁芯、３・・・トルク、
４・・・ひずみ応力、５，６・・・誘導磁気異方性。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦和図 ＊２図
Claims (3)
- （１）大きな磁歪定数を有する磁性金属の薄帯を回転軸
に巻いて固定し、該回転軸に加えられたトルクによシ前
記磁性金属薄帯の磁気特性が変化することを利用してト
ルクの非接触検出を行うトルクセンサにおいて、前記磁
性金属として磁歪定数の絶月値が２０ Ｘ １ 、Ｏ−
６以上の結晶質磁性金属を用いたことを特徴とするトル
クセンサ。 - （２）結晶質磁性金属がニッケルであることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載のトルクセンサ。 - （３） 結晶質磁性金属がＦ ｅ ａＮ ｉ 、。。 １合金（但し、ａ≦１０あるいは４５＜ａり６ ｏ ）
。 Ｎｉ １００−ｂ”ｂ合金（但し、ｂ≦２０）。 ” １００−０Ｆｅｃ合金（但し、４０ ＜ ｃ ’；
；、 ６０ ） ＋Ｆ ｅ １ｏａ−ａＡＬａ合金（但
し、１０≦ｄ≦１５）のいずれか１種類からなることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載のトルクセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9947183A JPS5961730A (ja) | 1983-06-06 | 1983-06-06 | トルクセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9947183A JPS5961730A (ja) | 1983-06-06 | 1983-06-06 | トルクセンサ |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57171345 Division |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5961730A true JPS5961730A (ja) | 1984-04-09 |
Family
ID=14248225
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9947183A Pending JPS5961730A (ja) | 1983-06-06 | 1983-06-06 | トルクセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5961730A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6468982A (en) * | 1987-09-09 | 1989-03-15 | Daido Steel Co Ltd | Torque sensor |
| EP0338227A2 (en) * | 1988-03-04 | 1989-10-25 | Nissan Motor Co., Ltd. | Magnetostrictive torque sensor |
| US5585574A (en) * | 1993-02-02 | 1996-12-17 | Mitsubishi Materials Corporation | Shaft having a magnetostrictive torque sensor and a method for making same |
| JP2008256662A (ja) * | 2007-04-09 | 2008-10-23 | Honda Motor Co Ltd | 磁歪式トルクセンサの製造方法 |
| WO2022059296A1 (ja) | 2020-09-16 | 2022-03-24 | 日本精工株式会社 | トルク測定装置 |
| WO2022059295A1 (ja) | 2020-09-16 | 2022-03-24 | 日本精工株式会社 | トルク測定装置 |
| US11473988B2 (en) | 2020-09-16 | 2022-10-18 | Nsk Ltd. | Torque measuring device |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5323110A (en) * | 1976-08-17 | 1978-03-03 | Nippon Telegraph & Telephone | Method of heat insulating construction of outer wall |
-
1983
- 1983-06-06 JP JP9947183A patent/JPS5961730A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5323110A (en) * | 1976-08-17 | 1978-03-03 | Nippon Telegraph & Telephone | Method of heat insulating construction of outer wall |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2022059296A1 (ja) | 2020-09-16 | 2022-03-24 | 日本精工株式会社 | トルク測定装置 |
| WO2022059295A1 (ja) | 2020-09-16 | 2022-03-24 | 日本精工株式会社 | トルク測定装置 |
| US11473988B2 (en) | 2020-09-16 | 2022-10-18 | Nsk Ltd. | Torque measuring device |
| US11703403B2 (en) | 2020-09-16 | 2023-07-18 | Nsk Ltd. | Torque measurement device |
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