(57)【要約】      （修正有）【課題】被検出体の側面に周方向にわたって発生するトルク変化を検出することができかつ、軸方向にセンサの薄型化を図ることができる磁歪式トルク検出センサを提供する。【解決手段】磁界発生部Ｍを被検出体Ｓの側面に近接して配置し、検出コイル５ｄに通電してコア５ａ，５ｂの内径側周壁及び外径側周壁と磁歪パターン４との間で形成される磁気回路のインダクタンス変化よりトルクを検出する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源から駆動伝達される出力部に設けられる被検出体の軸方向側面に作用するトルク変化を非接触で検出する磁歪式トルクセンサであって、
前記被検出体の側面に周回して形成され、磁歪材料から成る磁歪被膜層が等間隔でシェブロン状に形成された磁歪パターンと、
断面コ字状に形成された磁性体が架橋部を介して両側脚部が前記被検出体の径方向に沿って配置され、脚部端面が前記磁歪パターンと対向配置される環状コアと、前記環状コアの凹溝部内に周回して設けられた検出コイルとを備えた磁界発生部と、を具備し、
前記検出コイルに通電して前記環状コアの前記内径側脚部端面及び外径側脚部端面と対向する前記磁歪パターンとの間で磁気回路が形成されるように前記磁界発生部が前記被検出体と近接して組み付けられていることを特徴とする磁歪式トルク検出センサ。
【請求項２】
前記被検出体の側面に同心状に周回して形成された第一磁歪パターンと第二磁歪パターンが近接配置されてシェブロン状の前記磁歪パターンが形成され、前記磁歪パターンを形成する各磁歪被膜層は、前記被検出体の軸心に対して±４５°のいずれかの傾斜角度となるように形成されている請求項１記載の磁歪式トルク検出センサ。
【請求項３】
前記磁界発生部は、第一環状コアと第二環状コアが前記被検出体の径方向内側から外側に向かって並んで保持されており、前記第一環状コアと前記第一磁歪パターンが対向配置され、前記第二環状コアと前記第二磁歪パターンが対向配置されている請求項２記載の磁歪式トルク検出センサ。
【請求項４】
前記磁歪被膜層は、金属めっき、金属溶射、或いは金属箔の接着のいずれかにより形成されている請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の磁歪式トルク検出センサ。
【請求項５】
前記磁歪被膜層は、前記被検出体の側面に重ねて形成されている請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の磁歪式トルク検出センサ。
【請求項６】
前記磁歪被膜層は、前記被検出体の側面に軸方向に薄肉状に形成された凹面部に重ねて形成されている請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の磁歪式トルク検出センサ。
【請求項７】
前記被検出体の径方向に第一環状コアと第一磁歪パターン、第二環状コアと第二磁歪パターンが内外で対向して形成される各磁気回路において、互いの磁気回路におけるインダクタンスＬ1,Ｌ2が互いに等しくなるように、各環状コアの構造若しくは材質、磁歪パターンの面積若しくは材質、磁歪パターンの被検出体上のトルク発生源からの距離、コイルの巻数若しくは材質の少なくともいずれかが調整され、又は前記第一環状コアに巻かれる第一検出コイルと前記第二環状コアに巻かれる第二検出コイルがブリッジ接続されている請求項1乃至請求項６のいずれかに記載の磁歪式トルク検出センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁歪式トルク検出センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両用エンジンあるいは産業用モータなどにおいて、原動機の運転状態を分析するためにその回転数と並んでトルク測定が正確に行われている。特に、車両用エンジンにおいては、エンジン自体あるいはその駆動力伝達機構であるトランスミッション、プロペラシャフト、差動ギア等各種の駆動系のトルクを計測することにより、点火時期制御、燃料噴射量制御、変速時期あるいは変速比制御等に利用され、これらの分析結果に基づいて車両の燃費を改善しあるいは運転特性を向上させるなど各種の利用に供することができる。また、産業用モータにおいても正確なトルク測定に基づいて回転駆動系の最適制御及び診断作用を行うことができる。
【０００３】
トルク測定装置として、例えば以下のものが知られている。即ち、トルクを伝達する回転円盤の側面に軟質高磁歪材料からなる磁歪層を形成し、磁歪層のトルク歪発生領域の側面に、励磁コイル及び磁束検出要素を含む第１の磁気センサを所定間隔で対向配置し、さらに磁歪層のトルク歪非発生領域の側面に、励磁コイル及び磁束検出要素を含む第２の磁気センサを所定間隔で対向配置し、第１の磁気センサ及び第２の磁気センサの各検出信号を演算処理することにより、回転円盤を介して伝達されるトルクを各磁気センサの検出する磁気歪をもって非接触で測定する装置がある（特許文献１：特公平６−７２８２５号公報参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平６−７２８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１のトルク測定装置は、回転円盤のトルク歪発生領域の側面に、磁気コイル及び磁束検出要素を含む磁気センサを所定間隔で離隔的に対向配置し、回転円盤を介して伝達されるトルクを磁気センサの検出する回転円盤の磁気歪をもって非接触で検出することができる。
しかしながら、磁気センサは回転円盤のトルク歪発生領域の側面に局所的に配置されて磁気歪を検出するため、回転円盤の側面に伝わる部分的なトルク変化を検出できても全周にわたって均一に検出することができない。
また、回転円盤の側面に対向して一対の磁気センサを所定間隔で対向配置するため、回転円盤の停止位置との関係で磁歪層の動作点が不明となり、磁気歪の発生箇所が不明となる。
更には、コアに巻き付けるコイルを増やすと、磁気センサが軸方向に大型化し、装置に組み付けることが困難になる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、被検出体の側面全周で発生するトルクを均一に検出することができ、かつ軸方向にセンサの薄型化を図ることができる磁歪式トルク検出センサを提供することにある。
【０００７】
本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
駆動源から駆動伝達される出力部に設けられる被検出体の軸方向側面に作用するトルク変化を非接触で検出する磁歪式トルクセンサであって、前記被検出体の側面に周回して形成され、磁歪材料から成る磁歪被膜層が等間隔でシェブロン状に形成された磁歪パターンと、断面コ字状に形成された磁性体が架橋部を介して両側脚部が前記被検出体の径方向に沿って配置され、脚部端面が前記磁歪パターンと対向配置される環状コアと、前記環状コアの凹溝部内に周回して設けられた検出コイルとを備えた磁界発生部と、を具備し、前記検出コイルに通電して前記環状コアの前記内径側脚部端面及び外径側脚部端面と対向する前記磁歪パターンとの間で磁気回路が形成されるように前記磁界発生部が前記被検出体と近接して組み付けられていることを特徴とする。
これにより、磁界発生部を被検出体の側面に近接して配置し、検出コイルに通電して環状コアと対向配置された磁歪パターンとの間で形成される磁気回路のインダクタンス変化よりトルクを検出することができる。特に断面コ字状に形成された環状コアの凹溝部に検出コイルを設けて、環状コアの内径側脚部及び外径側脚部と対向する磁歪パターンとで形成される磁気回路に磁束を集中させることができるため、被検出体に作用するトルクの検出感度が向上する。よって、被検出体の側面全周で発生するトルクを均一に検出することができ、かつ軸方向にセンサの薄型化を図ることができる。
【０００８】
前記被検出体の側面に同心状に周回して形成された第一磁歪パターンと第二磁歪パターンが近接配置されてシェブロン状の前記磁歪パターンが形成され、前記磁歪パターンを形成する各磁歪被膜層は、前記被検出体の軸心に対して±４５°のいずれかの傾斜角度となるように形成されていることが好ましい。
上記構成より、被検出体の側面にトルクが作用すると、＋４５°の方向に圧縮応力が作用し−４５°の方向に引張応力が作用するか、＋４５°の方向に引張応力が作用し−４５°の方向に圧縮応力が作用する。その際、被検出体の軸心に対して±４５°のいずれかの傾斜角度となるように磁歪被膜層が形成されていることで、被検出体に生じる透磁率の変化を検出コイルのインダクタンス変化量からトルクに換算して最大に検出することができる。
【０００９】
また、前記磁界発生部は、第一環状コアと第二環状コアが前記被検出体の径方向内側から外側に向かって並んで保持されており、前記第一環状コアと前記第一磁歪パターンが対向配置され、前記第二環状コアと前記第二磁歪パターンが対向配置されていることが好ましい。
このように、磁界発生部に備えた第一環状コアと第二環状コアが径方向内側から外側に向かって並んで保持され、第一環状コアと第一磁歪パターンが対向配置され、第二環状コアと第二磁歪パターンが対向配置されているので、被検出体の側面に周方向のいずれかで＋４５°の方向に圧縮応力が作用し−４５°の方向に引張応力が作用するか、＋４５°の方向に引張応力が作用し−４５°の方向に圧縮応力が作用するいずれの場合においても、トルク変化を高感度に検出することが可能となる。
【００１０】
前記磁歪被膜層は、金属めっき、金属溶射、或いは金属箔の接着のいずれかにより形成されていてもよい。
これにより、被検出体の側面にシェブロン状の磁歪パターンを容易に形成することができる。
【００１１】
前記磁歪被膜層は、前記被検出体の側面に重ねて形成されていてもよい。この場合には、被検出体に格別な加工を要さずに磁歪パターンを形成することができる。
【００１２】
前記磁歪被膜層は、前記被検出体の側面に軸方向に薄肉状に形成された凹面部に重ねて形成されていてもよい。この場合には、磁気発生部を被検出体に対して軸方向側面に可及的に近接して配置できるので、磁束の漏れが少なくなり、軸方向のセンサの小型化を促進することができる。
【００１３】
前記被検出体の径方向に第一環状コアと第一磁歪パターン、第二環状コアと第二磁歪パターンが内外で対向して形成される各磁気回路において、互いの磁気回路におけるインダクタンスＬ１，Ｌ２が互いに等しくなるように、各環状コアの構造若しくは材質、磁歪パターンの面積若しくは材質、磁歪パターンの被検出体上のトルク発生源からの距離、コイルの巻数若しくは材質の少なくともいずれかが調整され、又は前記第一環状コアに巻かれる第一検出コイルと前記第二環状コアに巻かれる第二検出コイルがブリッジ接続されていることが好ましい。
これにより、内外の磁気回路で検出されるインダクタンスＬ1,Ｌ2が互いに等しくなるように各環状コアの構造若しくは材質、磁歪パターンの面積若しくは材質、磁歪パターンの被検出体上のトルク発生源からの距離、コイルの巻数若しくは材質の少なくともいずれかを調整しておくことで、検出される出力のオフセット量を相殺することで、信号強度を同じにすることができる。
また、第一環状コアに巻かれる第一検出コイルと第二環状コアに巻かれる第二検出コイルがブリッジ接続されていると、正負対称のトルク出力がオフセット分を零として出力される。よって、コイルの間で電磁ノイズや温度変化の影響を受け難く安定した出力が得られる。
【発明の効果】
【００１４】
被検出体の側面全周にわたって発生するトルクを均一に検出することができ、かつ軸方向に薄型化を図ることができる磁歪式トルク検出センサを提供することできる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】磁歪式トルク検出センサが組み付けられた減速機付きモータの斜視図である。
【図２】図１の出力部を一部切り欠いた斜視図である。
【図３】図１の出力部の軸方向部分断面図である。
【図４】他例に係る出力部の軸方向部分断面図である。
【図５】図４の出力部の斜視図及び側面図である。
【図６】環状コア及び磁歪パターンを含む磁気回路の模式図及び部材相互の寸法関係を示す断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る磁歪式トルク検出センサの一実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。先ず、磁歪式トルク検出センサの概略構成について図１乃至図３を参照して説明する。図１に示す磁歪式トルク検出センサが組み付けられた減速機付きモータは、駆動源であるモータ１より減速機２を介して出力部３に駆動伝達されるようになっている。以下では、モータ１から出力部３に駆動伝達される当該出力部３に組み付けられる被検出体Ｓの軸方向側面に作用するトルク変化を磁歪式トルクセンサにより非接触で検出する場合について説明する。被検出体Ｓは出力軸Ｓ１とこれより外径の大きい円盤部Ｓ２が一体に形成されている。この円盤部Ｓ２は減速機２とねじ止め固定される。磁歪式トルク検出センサは、円盤部Ｓ２に作用するトルク変化を測定するものとする。
【００１７】
被検出体Ｓの一例としては、逆磁歪効果が大きい材料が好ましい。例えば、逆磁歪効果が高い材料として、パーメンジュール、Fe-Al（アルフェル）、Fe-Nix（パーマロイ）および球状黒鉛鋳鉄( JIS :FCD70 ) などがある。尚、逆磁歪効果とは、磁性体に外部から応力を加えると磁気特性が変化する現象である。また、被検出体Ｓには、必要に応じて磁性焼鈍を予め施しておくと、詳しくは後述するが被検出体Ｓに作用するトルクを好適に検出できる。また、非磁性材料であっても金属磁性材料を溶射等してコーティングしたり、磁性円筒を軸に圧入したりすることでトルク検出することが可能となる。尚、図２に例示した被検出体Ｓは、円盤状であるがこれに限定されない。被検出体Ｓは、外形が円盤状であれば、ねじ孔や貫通孔等が存在していてもよい。本実施例は、円盤部Ｓ２が減速機２にねじ孔３ｃを介してねじ止めされるようになっている。また、被検出体Ｓは、回転することが予定されているものであってもよいし、予定されていない固定されたものでもよい。
【００１８】
図２に示すように、被検出体Ｓの円盤部Ｓ２の軸方向側面には、磁歪パターン４が周回して形成されている。磁歪パターン４は、磁歪材料から成る磁歪被膜層が等間隔でシェブロン状に形成されている。
具体的には、図２に示すように円盤部Ｓ２の内径側より第一磁歪パターン４ａが周回して等間隔で形成されており、その外側に近接して第二磁歪パターン４ｂが周回して等間隔で形成されている。径方向に隣接する第一磁歪パターン４ａと第二磁歪パターン４ｂとでシェブロン状の磁歪パターン４が形成されている。
第一、第二磁歪パターン４ａ，４ｂを形成する各磁歪被膜層は、被検出体Ｓの軸心Ｏに対して±４５°のいずれかの傾斜角度となるように形成されている。磁歪被膜層は、金属めっき、金属溶射、或いは金属箔の接着のいずれかにより形成されている。
【００１９】
磁歪被膜層は、例えば軟質高磁歪材料（例えばアモルファス合金、強磁性金属（Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ等）を含むの磁歪膜、金属ガラスを含む磁歪膜（例えばＦｅを主成分としてＦｅ含有量３０％〜８０％原子％である磁歪膜、金属ガラスがＦｅ・Ｓｉ・Ｂ・Ｍ、又はＦｅ・Ｓｉ・Ｂ・Ｐ・Ｃ・Ｍ（Ｍ＝Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｈｆ、Ｍｏ、又はＭ＝無し）の磁歪膜、金属ガラスはＦｅ76Ｓｉ5.7Ｂ9.5Ｐ5Ｃ3.8である磁歪膜等）であってもよい。
これらは、被検出体Ｓ（円盤部Ｓ２）の軸方向側面に金属めっき、金属溶射、或いは金属箔の接着のいずれかで形成することができる。金属ガラスを用いて溶射する場合、金属ガラスの膜は、例えば高速フレーム溶射法、またはプラズマ溶射法で形成され、溶射形成の後、ガラス遷移温度より低く且つ、キュリー点温度以上で熱処理することが好ましい（ＷＯ２０１１／０１６３９９号参照）。
【００２０】
図３において、磁界発生部Ｍは、磁歪パターン４と対向配置される環状コア５を備えている。環状コア５は、断面コ字状に形成された磁性体が架橋部を介して径方向両側に折り曲げ形成された脚部端面が磁歪パターン４と対向配置されている。
具体的には、一対の第一環状コア５ａ，第二環状コア５ｂと、各コアの凹溝部５ｃ内に各々周回して設けられた第一検出コイル５ｄ１、第二検出コイル５ｄ２とを備えている。第一環状コア５ａと第二環状コア５ｂは、環状に形成されたコア保持部５ｅに、凹溝部５ｃを軸方向外側に向けて開口するように径方向内側から外側に向かって並んで組み付けられている。第一環状コア５ａと第二環状コア５ｂは、磁性板材を断面コ字状に折り曲げ形成されたものが環状に連なって形成されている。磁性板材としては、軟磁性材であることが好ましく、比較的透磁率が高いケイ素鋼板や純鉄などが用いられる。第一環状コア５ａ，第二環状コア５ｂは、磁性ナノワイヤであっても良い。また、例えば、アモルファス合金（金属ガラス）のナノワイヤがあり、このワイヤを束ねたファイバーを用いることもできる。更には、第一環状コア５ａ，第二環状コア５ｂは、フェライトで構成することもできる。
【００２１】
第一環状コア５ａ，第二環状コア５ｂは、径方向断面形状がコ字状であり、両側脚部５ａ１，５ｂ１とこれらを連結する架橋部５ａ２，５ｂ２を有する。第一環状コア５ａ，第二環状コア５ｂは凹溝部５ｃに第一検出コイル５ｄ1、第二検出コイル５ｄ２が周回して通過するようにコア保持部５ｅに組み付けられる。コア保持部５ｅは、出力部３のケース体３ａの中心孔３ｂに組み付けられると、第一環状コア５ａの両側脚部５ａ１が第一磁歪パターン４ａと対向配置され、第二環状コア５ｂの両側脚部５ａ２が第二磁歪パターン４ｂと対向配置されるようになっている（図２参照）。
第一、第二検出コイル５ｄ１，５ｄ２に通電すると、第一環状コア５ａと第一磁歪パターン４ａとの間で磁気回路が形成され、第二環状コア５ｂと第二磁歪パターン４ｂとの間で磁気回路が形成されるようになっている。
【００２２】
また、図２に示すように、第一磁歪パターン４ａと第二磁歪パターン４ｂは被検出体Ｓ（円盤部Ｓ２）に形成される磁路が当該円盤部Ｓ２の軸心Ｏに対して±４５°のいずれかの傾斜角度となるように形成されている。これにより、円盤部Ｓ２の軸心Ｏに対して＋４５°の方向に圧縮応力が作用し−４５°の方向に引張応力が作用する場合、又は＋４５°の方向に引張応力が作用し−４５°の方向に圧縮応力が作用する場合に、前述した逆磁歪効果により被検出体Ｓに生じる透磁率の変化を各検出コイル５ｃのインダクタンス変化量からトルクに換算して検出することができる。尚、第一磁歪パターン４ａと第二磁歪パターン４ｂは、円盤部Ｓ２上で出力軸Ｓ１に可及的に近く形成することが好ましい。本実施例では、第一磁歪パターン４ａと第二磁歪パターン４ｂは、円盤部Ｓ２において、径方向で出力軸Ｓ１とねじ孔３ｃとの間に形成されている。
【００２３】
磁界発生部Ｍは、第一環状コア５ａと第二環状コア５ｂが径方向内側から外側に向かって並んで保持されており、第一環状コア５ａと第一磁歪パターン４ａが対向配置され、第二環状コア５ｂと第二磁歪パターン４ｂが対向配置されている。
これにより、円盤部Ｓ２の側面に周方向のいずれかで＋４５°の方向に圧縮応力が作用し−４５°の方向に引張応力が作用するか、＋４５°の方向に引張応力が作用し−４５°の方向に圧縮応力が作用するいずれの場合においても、トルク変化を高感度に検出することが可能となる。
【００２４】
ここで、被検出体Ｓに作用するトルクの検出原理について説明する。被検出体Ｓにトルクが発生すると、逆磁歪効果により被検出体Ｓの透磁率μが変化し、その結果検出コイル５ｄ（第一検出コイル５ｄ１，第二検出コイル５ｄ２）のインダクタンスの変化として測定することができる。詳細には、検出コイル５ｄのインダクタンスは、検出コイル５ｃの巻き数Ｎの２乗に比例し、検出コイル５ｄを挟み込む形で構成されている第一，第二環状コア５ａ，５ｂと被検出体Ｓの磁路を含む磁気抵抗Ｒｍに反比例する。磁気抵抗Ｒｍは、磁束が流れる磁路の断面積Ａと比透磁率μｒに反比例し、磁束が流れる磁路Ｌの長さに比例する。また、所望の方向の磁束量を増やすことで透磁率μの変化を鋭敏に取得することができる。検出コイル５ｄのインダクタンスを決定する第一，第二環状コア５ａ，５ｂから被検出体Ｓに流れ込む磁束と同じ方向に圧縮力が加わると、被検出体Ｓの透磁率μの値は低下し、その結果として検出コイル５ｄのインダクタンスは低下する。逆に、磁束の流れと同じ方向に引っ張り力が働くと、検出コイル５ｄのインダクタンスが増加する。
【００２５】
例えば、図２において円盤部Ｓ２に＋４５°方向に引っ張り力が作用すると検出コイル５ｄのインダクタンスは増大し、−４５°方向に圧縮力が作用すると検出コイル５ｄのインダクタンスは低下する。このインダクタンスの変化を、ロックインアンプを用いた位相検波方式により出力電圧の変化として検出し、被検出体Ｓにトルクが作用している場合の出力電圧値と、トルクが作用していない場合の出力電圧値との変化量に基づいて、被検出体Ｓに作用するトルクを検出するようになっている。
モータ１が起動して、減速機２を介して出力部３に駆動力が伝達される。このとき、出力軸Ｓ１と一体化した円盤部Ｓ２に作用するトルク変化を、その軸方向側面に形成された磁歪パターン４に対向配置された磁界発生部Ｍによりインダクタンス変化として検出されるようになっている。
【００２６】
このように、磁界発生部Ｍ被検出体Ｓ（円盤部Ｓ２）の側面に近接して配置し、第一，第二検出コイル５ｄ１，５ｄ２に通電して第一，第二環状コア５ａ，５ｂと対向する第一，第二磁歪パターン４ａ，４ｂとの間で形成される磁気回路の磁束変化よりトルク変化を検出することができる。特に断面コ字状に形成された第一，第二環状コア５ａ，５ｂの凹溝部５ｃに第一，第二検出コイル５ｄ１，５ｄ２を各々設けて、第一，第二環状コア５ａ，５ｂと対向する第一，第二磁歪パターン４ａ，４ｂとで形成される磁気回路に磁束を集中させることができるため、被検出体Ｓ（円盤部Ｓ２）に作用するトルクの検出感度が向上する。よって、被検出体Ｓの側面に全周にわたって発生するトルクを均一に検出することができ、かつ軸方向にセンサの薄型化を図ることができる。
【００２７】
次に磁歪式トルク検出センサの他例について、図４及び図５を参照して説明する。
前述した実施形態と同一部材には同一番号を付して説明を援用するものとする。
前記実施形態は、被検出体Ｓの円盤部Ｓ２の軸方向側面に重ねて形成されていたが、図４に示すように、円盤部Ｓ２の側面の径方向内側が軸方向（板厚方向）に薄肉となる凹面部Ｓ３が形成されている。この凹面部Ｓ３に金属めっき、金属溶射、或いは金属箔の接着のいずれかで磁歪被膜層が形成され、当該磁歪被膜層を凹面部Ｓ３と面一に研磨してシェブロン状の磁歪パターン４が形成されている。磁歪パターン４は、凹面部Ｓ３に予めシェブロンパターン状に彫り込んでおいて、金属めっき、金属溶射、或いは金属箔の接着により形成してもよい。或いは凹面部Ｓ３に重ねて金属めっき、金属溶射、或いは金属箔の接着により形成してもよい。
【００２８】
また、磁束発生部５は、コア保持部５ｅをケース体３ａとは別体に形成する必要はない。例えば、図４に示すように非磁性体であるケース体３ａに第一環状コア５ａを第一磁歪パターン４ａに対向配置し、第二環状コア５ｂを第二磁歪パターン４ｂに各々対向配置するように径方向に並んで一体に組み付けられていてもよい。第一環状コア５ａ及び第二環状コア５ｂの各凹溝部５ｃには第一検出コイル５ｄ１，第二検出コイル５ｄ２が周回して巻かれている。
この場合には、磁界発生部Ｍが円盤部Ｓ２の薄肉状の凹面部Ｓ３に軸方向（板厚方向）に近接して配置され、磁歪パターン４がシェブロンパターン状に凹面部Ｓ３と面一かそれより後退して形成され、磁気発生部５は磁歪パターン４に可及的に近接して配置できるので、磁束の漏れが少なくなり、軸方向のセンサの小型化を促進することができる。
【００２９】
また、上述した各実施例は、被検出体Ｓが出力部３にねじ孔３ｃを介してねじ止め固定される構成であったが、これに限定されない。例えば、図５Ａ、Ｂに示すように、被検出体Ｓは出力軸Ｓ１と一体に形成された円盤部の外周面に歯面６が形成された歯車Ｓ４であってもよい。歯車Ｓ４は減速機２に設けられる遊星歯車や他の伝達歯車等と歯面６が噛み合う構成であってもよい。
【００３０】
この場合、磁束発生部Ｍは、図３、図４と同様に、第一環状コア５ａ，第二環状コア５ｂは、径方向断面形状がコ字状であり、両側脚部５ａ１，５ｂ１とこれらを連結する架橋部５ａ２，５ｂ２を有し、これらに囲まれた凹溝部５ｃに第一，第二検出コイル５ｄ１，５ｄ２が通過するようにコア保持部５ｄ（図３参照）、或いはケース体３ａ（図４参照）に組み付けられる。
【００３１】
図６Ａは、磁界発生部Ｍに備えた第二環状コア５ｂから第二磁歪パターン４ｂに向かう磁気回路の模式図であり、図６Ｂは部材相互の寸法関係を示す断面図である。第一環状コア５ａから第一磁歪パターン４ａに向かう磁気回路も同様であるため省略する。内側の第一検出コイル５ｄ１の巻数Ｎ1、外側の第二検出コイル５ｄ２の巻数Ｎ2、コイル電流をＩ、第二環状コア５ｂ（両側脚部５ｂ１、架橋部５ｂ２）と第二磁歪パターン４ｂとの間に形成される磁気回路は図６Ａのように表される。尚、全体の磁気抵抗をＲ、インダクタンスＬは以下のようになる。
【数１】
2020134312.tif 000003
【００３２】
以上により、インダクタンスLは
【数２】
2020134312.tif 000004
円盤部Ｓ２（ディスク）にトルクが加わることによって比透磁率μTが変化する。すなわち
【数３】
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他の項はすべて定数とおくと
【数４】
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環状ヨークコイル（第一，第二検出コイル５ｄ１，５ｄ２）がもう一組あるとき、比透磁率をμT1，μT2、インダクタンスをＬ1，Ｌ2とすると、
【数５】
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数式５よりコイルのインダクタンスＬ1，Ｌ2を求めると
【数６】
2020134312.tif 000008
上記数式６のＬ1，Ｌ2のインダクタンス変化からトルク信号を得る。
【００３３】
これにより、式２のインダクタンスＬ1，Ｌ2の変化を電圧信号に変換し、回路によって信号処理し、トルク信号に変換する。この場合、内外センサの信号強度は異なるが、信号を検出後、増幅処理する必要がある（外側の信号感度を回路・ソフト的に増加させる）。このように、内外の磁気回路で検出されるインダクタンスＬ1,Ｌ2が互いに等しくなるように、予め第一，第二環状コア５ａ，５ｂの構造若しくは材質、第一，第二磁歪パターン４ａ，４ｂの面積若しくは材質、第一，第二磁歪パターン４ａ，４ｂの被検出体Ｓ上のトルク発生源からの距離、第一検出コイル５ｄ１と第二検出コイル５ｄ２の巻数Ｎ1，Ｎ2若しくは材質の少なくともいずれかを調整しておくことで、検出される出力のオフセット量を相殺することで、信号強度を同じにすることができる。
【００３４】
または、第一環状コア５ａ，第二環状コア５ｂの寸法を下記条件により設計し、インダクタンスＬ1，Ｌ2を等しくさせる。
【数７】
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数式７において、Ｎ1＝Ｎ２、Ａ1＝Ａ2，Ｂ1＝Ｂ2とすれば、二つのコイルは、ブリッジ接続することで正負対称のトルク出力が得られる。この場合オフセットが0になる。さらにそれぞれ、μTによる微分値を等しくすればトルクに対する正負の感度も等しくなる。
式３を満たすようにμT（シェブロンパターンの面積、中心からの距離、材質など）、N（巻き数）などを物理的に変化させ、内外のセンサが検出する信号強度を同じにしてもよい。
これにより、円盤状の被検出体Ｓ２上でシェブロンパターンを形成する第一磁歪パターン４ａと第二磁歪パターン４ｂを各々含む磁気回路において、正負対称のトルク出力がオフセット分を零として出力される。よって、コイルの間で電磁ノイズや温度変化の影響を受け難く安定した出力が得られる。
【００３５】
以上説明したように、上記構成によれば、被検出体Ｓの側面全周にわたって発生するトルクを均一に検出することができ、かつ軸方向にセンサの薄型化を図った磁歪式トルク検出センサを提供することできる。
【００３６】
上述した各実施形態では、被検出体Ｓに環状コア５ａ，５ｂの磁束鎖交面が＋４５°及び−４５°の傾斜角度で交差した一対の磁歪パターン４ａ，４ｂを形成したがいずれか一方のみを設けてもよいし、３以上の磁歪パターンを設けてもよい。
また、第一，第二環状コア５ａ，５ｂの架橋部５ａ２，５ｂ２には各コアを通過する磁束密度の変化を検出するサーチコイルが巻き付けられていてもよい。
また、第一，第二環状コア５は、磁性材料により両側脚部５ａ１，５ｂ１とこれらを連結する架橋部５ａ２，５ｂ２を有するコ字状に一体形成されていたが、両側脚部５ａ１，５ｂ１を磁性板材で形成し、架橋部５ａ２，５ｂ２をケース体３ａに設けられた環状の磁性板で構成することも可能である。
また、ケース３ａと第一環状コア５ａ，第二環状コア５ｂはインサート成形により一体に組み付けられていてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１ モータ  ２  減速機  ３  出力部  ３ａ  ケース体  ３ｂ  中心孔  ３ｃ  ねじ孔  Ｓ  被検出体  Ｓ１  出力軸  Ｓ２  円盤部  Ｓ３  凹面部  Ｓ４  歯車  ４  磁歪パターン  ４ａ  第一磁歪パターン  ４ｂ  第二磁歪パターン  ５  環状コア  ５ａ  第一環状コア  ５ａ１，５ｂ１  脚部  ５ａ２，５ｂ２  架橋部  ５ｂ  第二環状コア  ５ｃ  凹溝部  ５ｄ  検出コイル  ５ｄ１  第一検出コイル  ５ｄ２  第二検出コイル  ５ｅ  コア保持部  ６  歯面  Ｍ  磁界発生部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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