(57)【要約】【課題】磁気コア同士の磁気干渉を低減し、センサの感度を高め、トルクの付与方向の識別を可能にする簡易な構造の磁歪型トルクセンサを提供する。【解決手段】  ２つのヨーク端部と、１つのヨーク中央部と、コイルを巻いたヨーク接続部とを有し、前記ヨーク中央部の両端側に前記ヨーク接続部を介して前記ヨーク端部が接続される磁気コアを複数備え、  前記磁気コアは、おのおの、前記ヨーク端部と前記ヨーク中央部に形成される磁歪検出面の中央同士を結ぶ線がトルクセンサで検知しようとする回転軸の軸方向と所定の角度を為し、  この複数の前記磁気コアが絶縁部材を介して支持されて磁気コアユニットを構成していることを特徴とするトルクセンサ。【選択図】図１
2010054237.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つのヨーク端部と、１つのヨーク中央部と、コイルを巻いたヨーク接続部とを有し、前記ヨーク中央部の両端側に前記ヨーク接続部を介して前記ヨーク端部が接続される磁気コアを複数備え、
前記磁気コアは、おのおの、前記ヨーク端部と前記ヨーク中央部に形成される磁歪検出面の中央同士を結ぶ線がトルクセンサで検知しようとする回転軸の軸方向と所定の角度を為し、
この複数の前記磁気コアが絶縁部材を介して支持されて磁気コアユニットを構成していることを特徴とするトルクセンサ。
【請求項２】
一方の前記ヨーク端部と前記ヨーク中央部に形成される磁歪検出面の中央同士を結ぶ線がトルクセンサで検知しようとする回転軸の軸方向に対して＋略４５°に設定され、他方の前記ヨーク端部と前記ヨーク中央部に形成される磁歪検出面の中央同士を結ぶ線がトルクセンサで検知しようとする回転軸の軸方向に対して−略４５°に設定されていることを特徴とする請求項１に記載のトルクセンサ。
【請求項３】
前記磁気コアは、コイルに流れる電流で励磁されたときに、前記ヨーク端部と前記ヨーク中央部に形成される磁歪検出面の中央同士を結ぶ線に沿った磁束成分が隣り合う磁気コアで逆向きとなるように前記磁気コアを構成することを特徴とするトルクセンサ。
【請求項４】
前記コイルは、一方の前記ヨーク端部と前記ヨーク中央部の間のヨーク接続部に巻かれたコイルと、他方の前記ヨーク端部と前記ヨーク中央部の間のヨーク接続部に巻かれたコイルが、電気的に交互に繋がっていることを特徴とする請求項１に記載のトルクセンサ。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかのトルクセンサにおいて、
前記所定の角度が、略４５°に設定されていること特徴とするトルクセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁歪特性を利用して回転軸の軸トルクを非接触で検出するトルクセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のパワーステアリング機構やエンジン制御機構、動力伝達機構などでは軸トルクを正確に検出する手段が古くから望まれている。この検出精度を高めることにより、精密制御や効率向上が可能となるため、これまでに様々な手法が提案されてきた。なかでも回転軸の磁歪特性を利用して非接触で軸トルクを検出する手法は、過負荷耐量も大きいことから、トーションバーのねじれ量からトルク検出を行う従来手法に代わる方式として注目されている。
【０００３】
この方式のトルクセンサとして、各種のものが提案されているが、いずれも、トルクによって発生する透磁率の変動、より具体的には、回転軸の軸方向に対して＋４５°と−４５°の方向での透磁率の変動を検出コイルによって検出している。例えば特許文献１に開示の技術では、図２３（ａ）に示すように、トルクを検出すべき回転軸５０２に、その軸方向に対して傾斜角を有する磁性膜５０３を固着させて、回転軸外周のソレノイドコイル５０４で励磁・検出を行う。ところが、この方式は回転軸へ追加工を施す必要があるため、磁性膜５０３の剥離など信頼性を損なうおそれがある。さらに、軸の専用化や大径化が必須となるため、装着性が悪いという問題もある。
【０００４】
このため、回転軸に全く加工を施さずに同様の機能を有するトルクセンサが提案された。例えば、特許文献２に開示の技術では、突起部を有する多数の磁気片を磁気ピンで磁気リングに取り付け磁気コアを構成し、さらに各磁気ピンにコイルを巻いてトルクセンサを構成している。
【０００５】
また、特許文献３では、回転軸の周囲に非接触で巻回され回転軸を軸方向に沿って励磁する励磁コイルと、回転軸との間で独立した検出磁気回路を形成する複数の検出コアを、回転軸の励磁領域周囲に等間隔にリング状に配置して成る一体型成形の検出コア輪と、トルク伝達により変化する各コア内の磁界を検出する磁気検出部を含む構成をとっている。
【０００６】
【特許文献１】特開平１−９４２３０号公報
【特許文献２】特開昭６３−９０７３０号公報
【特許文献３】特開昭６２−２４９０２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、改良が施された特許文献の技術であっても、依然として克服すべき課題があった。
【０００８】
例えば、特許文献２では、磁気リングが一体物であり、周方向で隣り合うコアは分離されておらず、磁気干渉により出力にノイズが発生した。この場合、トルクセンサの感度が低下するだけでなく、トルクの付与方向が識別できない。また、多数設けられた磁気ピン毎にコイルを巻くため、隣り合うコイル同士が干渉し、コイルの巻数を増やすことに限界があった。そのため、得られる出力が小さく感度が低かった。
【０００９】
また、特許文献３の第１実施例では、先に述べた特許文献２と同様に、磁気リングが一体物のため、隣接する検出コア先端部において磁気干渉が生じ、トルクセンサとしての感度は極めて低かった。さらに同センサの励磁コイルは回転軸に対してソレノイド状に巻回され、検出コアは回転軸の軸方向に対して垂直に配置していた。回転軸に対してトルクが付与されると軸の軸方向に対して＋４５°と−４５°に透磁率変化が生じるが、同センサでは、これらを切り分けて測定できない構造であった。すなわちトルクの付与方向を識別できないといった課題があった。
【００１０】
さらに特許文献３の第３実施例では上記磁気リングを用いないで、各々独立した検出用Ｕ字型コアとしていたが、隣り合うコア同士の間隔が狭く、コア同士で磁気干渉が生じ、感度が低下した。この場合も、上記した理由によって、トルクの絶対値は測定できるが、トルクの付与方向を識別できないので、同コア形状はトルクセンサとして不適であった。磁気干渉を考慮し、仮にＵ字型コアを１個乃至２個としても、軸表面の磁気特性が均一でない実用鋼材を用いた場合、出力電圧に変動が生じ、正確にトルクを測定することができなかった。すなわちゼロ点変動が大きくなり、トルクセンサとして不適であった。当然、この場合もトルクの付与方向を識別することはできなかった。
【００１１】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構造のトルクコアで、磁気コア同士の磁気干渉を低減し、センサの感度を高め、トルクの付与方向の識別を可能にするトルクコアの提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のトルクセンサは、２つのヨーク端部と、１つのヨーク中央部と、コイルを巻いたヨーク接続部とを有し、前記ヨーク中央部の両端側に前記ヨーク接続部を介して前記ヨーク端部が接続される磁気コアを複数備え、前記磁気コアは、おのおの、前記ヨーク端部と前記ヨーク中央部に形成される磁歪検出面の中央同士を結ぶ線がトルクセンサで検知しようとする回転軸の軸方向と所定の角度を為し、この複数の前記磁気コアが絶縁部材を介して支持されて磁気コアユニットを構成していることを特徴とするものである。
【００１３】
上記トルクセンサは、一方の前記ヨーク端部と前記ヨーク中央部に形成される磁歪検出面の中央同士を結ぶ線がトルクセンサで検知しようとする回転軸の軸方向に対して＋略４５°に設定され、他方の前記ヨーク端部と前記ヨーク中央部に形成される磁歪検出面の中央同士を結ぶ線がトルクセンサで検知しようとする回転軸の軸方向に対して−略４５°に設定されているものが好ましい。
【００１４】
前記磁気コアは、コイルに流れる電流で励磁されたときに、前記ヨーク端部と前記ヨーク中央部に形成される磁歪検出面の中央同士を結ぶ線に沿った磁束成分が隣り合う磁気コアで逆向きとなるように前記磁気コアを構成することが好ましい。
隣り合う磁気コアがコイルを巻いた向きが逆であり、前記コイルを直列接続すると共に、直列接続状態にある隣り合う磁気コアのコイル同士は異なる側で接続されているものが適用できる。また、隣り合う磁気コアがコイルを巻いた向きが同じであり、前記コイルを直列接続すると共に、直列接続状態にある隣り合う磁気コアのコイル同士は同じ側で接続されているものが適用できる。
【００１５】
前記コイルは、一方の前記ヨーク端部と前記ヨーク中央部の間のヨーク接続部に巻かれたコイルと、他方の前記ヨーク端部と前記ヨーク中央部の間のヨーク接続部に巻かれたコイルが、電気的に交互に繋がっていることが好ましい。
【００１６】
前記所定の角度が、略４５°に設定されていることが好ましい。略４５°としては４５°±１０°程度が許容される（−略４５°は、−４５°±１０°程度に相当する。）。
【００１７】
前記ヨーク接続部は前記ヨーク端部同士を磁気回路的につなげる部材であり、回転軸の軸方向において、ヨーク接続部の厚さ＜ヨーク接続部の幅という構成を除外するものではない。ヨーク接続部の断面のアウトラインは、円形、楕円形、矩形、四角形及び６角形等の多角形のいずれとしてもよい。ただし、成形・焼結で作製するフェライトコアでヨーク接続部を構成するには、成形性がよく、欠けを抑制し歩留りが良いという観点から、断面のアウトラインが円形であるヨーク端部が好ましい。
【００１８】
上記本発明のトルクセンサにおいて、前記ヨーク端部は線対称の２組の形状のものを作り、ヨーク中央部と組み合わせて磁気コアを構成することができる。部品形状の共通化によって、製造プロセスの数を抑え、組み立ての際の部品取り間違いを防げる。ヨーク端部は板状のものが好ましい。磁気コアユニットを組み立てた際に小型化を図ることができる。また、前記ヨーク中央部は、前記２組のヨーク接続部を張り合わせた一体の構造を用いることもできる。
【００１９】
上記本発明のトルクセンサにおいて、前記ヨーク端部および前記ヨーク接続部が、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトで構成されていることが望ましい。Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトの焼結体コアのなかでも抵抗率ρが高いものを用いると、磁気的な励磁と検出の効率を高くすることができる。さらに、特に高周波特性に優れるものを用いると、磁気的なロスが低く、キュリー温度が高いので自動車用途に適用し易い。
【００２０】
磁気コアの数Ｎは４以上の偶数であり、例えばＮは４〜３６の範囲内の偶数とすることが好ましい。工作機械装置の場合、回転軸の直径を大きくすることもあり、回転軸のトルクを検知する際のゼロ点変動を抑制するためにはＮを大きくすることが望ましい。自動車用途のように回転軸の直径がある程度の範囲に抑えられる場合、小型化及び軽量化の観点から、Ｎは４，６及び８のいずれかであることが好ましい。
【００２１】
前記コイルは、具体的には励磁用コイルと検出用コイルで構成される。いずれのコイルについても、励磁用コイルと検出用コイルは同じ向きに巻くことが好ましい。
【００２２】
Ｎ個の磁気コアを支持する絶縁部材は、環状の非磁性部材で支持することが好ましい。前記環状の非磁性部材は、例えば一体成形できる樹脂を用いるが、８０℃程度の環境温度に耐えられれば他の材料（非磁性の有機材料）に代替可能である。軟磁性体のヨーク端部同士を任意の間隔で、かつヨーク端部と回転軸表面間の空隙（磁気ギャップ）が一定に保てれば、円盤状でなくてもよい。ただし、前記環状の非磁性部材の中央には、回転軸を通すための軸孔が必要である。
【００２３】
ヨーク端部とヨーク接続部、ヨーク中央部とヨーク接続部は嵌合してもよい。この場合、いずれか一方に凹部を設け、その凹部に嵌る凸部を他方が有するのがよい。前記ヨーク端部とヨーク接続部は接着剤によって接着してもよい。前記ヨーク端部は、環状の非磁性部材（例えば非磁性リング）と嵌合してもよい。前記ヨーク端部と環状の非磁性部材は接着剤によって接着してもよい。
【００２４】
また、前記ヨーク端部、ヨーク中央部の軸孔側の端面（磁歪検出面）は平面にすることもできる。ただし、好ましくは、磁歪検出面は対向する回転軸表面の形状に沿った曲面にする。回転軸の軸芯を基準にしてみたときに、曲面状の磁歪検出面と回転軸間の距離が均一になっていると、磁気的な励磁と検出の効率を良くすることができる。すなわち、ヨーク端部、ヨーク中央部と回転軸の磁気ギャップは機械的な寸法誤差、あるいは回転時に生ずる回転ぶれなどが生じても機械的に干渉しない寸法を設定しているのであるが、ヨーク端部、ヨーク中央部に形成された磁歪検出面を曲面状にすることによって、ヨーク端部、ヨーク中央部と回転軸との間の磁気抵抗を低減する事が可能となる。したがって、コイルのターン数やコイルに流す電流を大きくしなくても、高い磁束密度で磁気コアから回転軸に磁束を印加できる。また、ヨーク端部、ヨーク中央部の磁歪検出面を曲面状にすることによって、各々のヨーク端部においてヨーク端部と回転軸の間の磁気ギャップ長を均一にする事が可能となり、その結果、回転軸に印加される磁界が平均化され、いわゆる励磁ムラが抑制され、かつ、ヨーク端部、ヨーク中央部と回転軸の対向面積が大きい事から、回転軸表面で生じている透磁率変化を効率よく検出できる。すなわち、磁気コアの数を特に多くしなくても、ゼロ点変動を低減できる。
【００２５】
また、前記磁気コアを複数設け、磁気コア同士を磁気的に離隔して配置することは、ゼロ点変動を抑制する上で好ましい。
【００２６】
また、磁路を形成可能な材料で構成された外装ヨーク部を付加し、その内部に該外装ヨーク部と磁気的に分離された前記磁気コアユニットを備える構成としてもよい。また、前記外装ヨーク部は円筒状とし、該外装ヨーク部は円環状の磁石を有する場合、前記外装ヨーク部の中には前記Ｎ個の磁気コアを収める。
【００２７】
また、前記ヨーク端部及びヨーク接続部の材料としては、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト、鉄粉、Ｆｅ基アモルファス（薄帯を積層または粉砕・成形したものをヨークとする。）、Ｆｅ基ナノ結晶材料（薄帯を積層または粉砕・成形したものをヨークとする。）のいずれかを用いることもできる。
【００２８】
前記ヨーク接続部は励磁用コイルと検出用コイルが環状に巻回される。これらコイルは、各々、コイルを巻いて樹脂で固めたもの或いはコイルをボビンに巻きつけたもので構成できる。樹脂で固める形状やボビンの形状は円形や矩形等としてもよい。さらに、ヨーク端部には、前記励磁用コイルと検出用コイルに加え、環状に巻回されたシェイキング磁界重畳用コイルを備えてもよい。また、シェイキング磁界重畳用コイルは前記ヨーク端部と回転軸表面の間に、回転軸の周囲を取り巻くように環状に巻回してもよい。ここでシェイキング磁界とは、ヒステリシスの原因の１つである回転軸表面近傍のピンニングの影響を低減する目的でシャフトに印加する磁界である。シェイキング磁界は前記励磁用コイルまたはシェイキング磁界重畳用コイルに、励磁周波数とは異なる周波数の交流電圧を印加することによって得られる。ヒステリシス低減を実現するために、回転軸表面に磁性膜を貼り付ける等の特別な加工を施す手法が提案されているが、回転軸の信頼性を損なう。一方、シェイキング磁界の重畳は、回転軸に特別な加工を施すことなく、回転軸に対して非接触でヒステリシスの低減が可能となる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、簡易な構造でありながら、磁気コア同士の磁気的干渉が抑えられるトルクセンサを提供できる。その結果、トルクセンサによって高い出力が得られ、さらにトルク付与方向の識別が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
つぎに、本発明を実施するための最良の形態（以下、単に「実施形態」という）を、図面を参照して具体的に説明する。
【００３１】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るトルクセンサ１０の構造を示す図である。図１（ａ）は上部から見た図を示し、図２（ｂ）はＡ−Ａ’の断面図を示している。なお、以下に示す図面においては、図面が煩雑になるのを避け理解を容易にするために適宜符号を省略する。
【００３２】
このトルクセンサ１０は、磁歪特性を利用して回転軸９０に印加されるトルクを検出する。背景技術で上述した通り磁歪特性を利用するため、トルクセンサ１０は、回転軸９０の軸方向に対して＋４５°の透磁率の変動を検出する図中下側と、−４５°の透磁率の変動を検出する図中上側の測定ユニットを有する。この２方向の透磁率変化を測定することにより、回転軸９０に印加されたトルクの向き及び大きさを検出する。回転軸９０は磁歪材料で形成され、例えばニッケル・クロム・モリブデン鋼で形成される。この材料は例えば自動車のエンジンにおけるクランクシャフト材として一般に使用される。
【００３３】
また、ヨーク端部は、一般的なハウジング（図示せず）に収容されており、例えばモールド材（図示せず）を用いて固定される。また、ハウジングには、導出部が設けられ、この中に外部回路が設けられる。外部回路には、後述する各コイルに電力を供給したり、検出された出力信号を取得する。また、ハウジングの周囲に設けられた固定用ボルト孔に固定用ボルトを貫通させ、外部の固定箇所にネジ止めすることによってハウジングが固定される。
【００３４】
図２は、磁気コアユニット２０の外観を示す斜視図である。また図３は１個の磁気コアユニットを説明するための斜視図である。ここで１個の磁気コアユニットとは板状のヨーク端部２２０ａ及びそれと左右対称に作られた板状のヨーク端部２２０ｂ（ヨーク端部の具体例）と、この２つのヨーク端部の平面同士を接触させた形状のヨーク中央部と、ヨーク中央部の上下側両方でヨーク端部との接続をなしている円筒状のヨーク接続部２４０（ヨーク接続部の具体例）で構成されたユニットを指す。それぞれのヨーク接続部２４０には励磁用コイル２１４ａ〜２１４ｄと検出用コイル２１５ａ〜２１５ｄが巻回されたボビン２５０が取り付けられる。第１非磁性リング２３０ａ、第２非磁性リング２３０ｂの中心には、回転軸９０が挿入可能な軸孔２２８が形成されている。なお、磁気コアユニット２０は、前記磁気コアが４個含まれる構成となる。
【００３５】
図４（ａ）（ｂ）はそれぞれ第１ヨーク端部２２０ａの上面および底面から見た斜視図である。また図５は４個の板状のヨーク端部２２０ａを第１非磁性リング２３０ａに取り付けたときの斜視図である。同図（ａ）はヨーク端部の上面からみた斜視図であり、同図（ｂ）は第１非磁性リングの底面からみた斜視図である。ヨーク端部２２０ａは、第１非磁性リング２３０ａの軸孔の中心からみて等角度な間隔で周方向に並べて（０°，９０°，１８０°，２７０°の位置）、第１非磁性リング２３０ａに取り付けられる。非磁性リングおよびヨーク端部には所定の位置に孔２７０が設けられている。これらは、孔を有するヨーク接続部２４０、励磁用コイル及び検出用コイルを巻回したボビン２５０、ヨーク中央部２２０ｃ、他方のヨーク接続部２２０ｂ、そして第２非磁性リング２３０ｂとともに孔の位置を揃えてボルト及びナットで締結するために用いられる。なお、図示は省略したが、他方のヨーク端部２２０ｂも同様に第２非磁性リング２３０ｂに取り付けられる。但し、図５に示すものとは左右対称の形状となる。
【００３６】
非磁性リング２３０ａ及び２３０ｂには、所定の位置に凸部２３１ａを設けることで、等間隔にヨーク端部を取り付けることができる。磁気コアユニット２０に軸を挿入した場合、それぞれ等間隔に取り付けられたそれぞれのヨーク端部とヨーク中央部は、その軸孔側の端面と回転軸表面間の空隙（磁気ギャップ）が同じ寸法になる。ここで回転軸表面と対向するヨーク端部の軸孔側の端面（磁歪検出面）は回転軸表面の形状に沿った曲面を有する。ヨーク端部２２０ａが有する磁歪検出面を２６０ａ、ヨーク端部が有するこの曲面（磁極面）を２６０ｂとする。
【００３７】
図６は図５を平面図及び断面図で示した。図６（ａ）は平面図を示し、図６（ｂ）はＡ−Ａ’の断面図、図６（ｃ）は下面図を示している。なお、同図では非磁性リングの一部の図示を省略している。ヨーク端部２２０ａにおいて低く（厚さを薄く）形成されている面をヨーク板状部２２１といい、外周が直径Ｒ１１で高さｈ１のリング形状の一部である。なお、この高さｈ１は、ヨーク接続部２２１の底面２２４を基準としており、以下の高さｈ２も同様である。
【００３８】
ヨーク端部２２０ａにおいてヨーク板状部２２１より高く形成されている凸部２２３は空隙（磁気ギャップ）を介して回転軸の軸表面と対向し、回転軸の励磁とトルク付与によって生じる透磁率変化の検出に大きく寄与する。２２３は外周が直径Ｒ１２、内周が直径Ｒ１３のリングの１部分と同形状であって、高さｈ２となるように形成されている。したがって、ヨーク板状部２２１と凸部２２３の間には高さｈ２−ｈ１の段差が形成されている。また、第２ヨーク端部２２０ｂは、上述の通りヨーク端部２２０ａと同様の形状である。
【００３９】
ヨーク端部２２０ａ，２２０ｂ，ヨーク中央部の材料には、フェライトではＭｎ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトが好ましい。この他、粉末では純鉄粉、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系センダスト粉、Ｆｅ基アモルファス材やＦｅ基ナノ結晶材である非晶質金属粉などが好ましく、さらに、それら材料の粒径は２００μｍ以下が好ましい。また非磁性リングに用いられる非磁性材としては８０℃程度で熱変形が生じ難い樹脂や真鍮などのＣｕ−Ｚｎ系合金やＡｌ−Ｓｉ系合金などが好ましい。真鍮などのＣｕ−Ｚｎ系合金やＡｌ−Ｓｉ系合金などをプレス加工で成形する場合、それら材料の粒径は２００μｍ以下が好ましい。また、軟磁性体（ヨーク端部、ヨーク中央部や円筒状ヨーク）と非磁性リングを上記した粉末材料で作製する場合は、それぞれ別々に仮成形体として形成され、第１及び第２ヨーク端部２２０ａ，２２０ｂと非磁性部とを組み合わせ、高圧により本成形することでリング形状とする（以下、この成形方法を２色成形と呼ぶ）。なお、バインダとして、各材料粉への分散性等を考慮して、平均粒径が１００μｍ以下の熱可塑性樹脂を使用できる。なお、円筒状ヨーク２４０はヨーク端部２２０ａ，２２０ｂに関する材料及び形成手順と同じでよい。
【００４０】
図７はヨーク中央部を説明するための図である。図は図６のヨーク端部と組み合わせる場合の配置で書かれている。ヨーク中央部は図７（ａ）に示すように、投影図でみれば図６のヨーク端部と左右対称の形をしている。また、板状部分２２９の厚さは図６のヨーク端部のヨーク板状部２２１よりも厚く形成されている。板状部分２２９の厚さは図６のヨーク端部のヨーク板状部２２１に対して２杯の厚さを持つことが好ましい。これは上下側に両方ヨーク端部が設置され、両方からの磁束がこのヨーク中央部に集中するために磁束をその分だけ通過させやすくするためである。また、同様の理由で磁歪検出面となる凸部２２５での磁歪検出面の面積は、ヨーク中央部のそれと比べて２倍となることが好ましい。また、ヨーク中央部は図７（ｂ）に示すように上下で対照になるように形成され、一方にはヨーク端部２２０ａが、他方にはヨーク端部２２０ｂがヨーク接続部２４０を介して配置される。
【００４１】
つづいて、磁気コアユニット２０の組立手順を簡単に説明する。円筒状ヨーク２４０が、第１非磁性リングで支持したヨーク端部２２０ａに上から載せるように貫通孔２７０で結合される。次に円筒状のヨーク接続部２４０に励磁用コイルと検出用コイルを巻回したボビン２５０を挿入する。さらにヨーク中央部を被せてヨーク接続部が貫通孔２８０で結合される。さらに、ヨーク中央部の他方の側にヨーク接続部２４０が設置され、さらに上面にヨーク端部２２０ｂを結合させる。この際、各々の部材に形成しておいた貫通孔２７０の位置を合わせ、連なった貫通孔にボルトを通し、ナットで締結することもできる。
【００４２】
これによって、ヨーク端部２２０ａ、ヨーク接続部２４０、ヨーク中央部２２０ｃ、ヨーク接続部２４０、そしてヨーク端部２２０ｂの順に重ねて接合され、図２に示したように、励磁用コイル及び検出用コイルを巻回したボビン２５０を有する４個の磁気コアを含む磁気コアユニット２０が完成する。
【００４３】
非磁性リング及びヨーク端部が環状部を構成しているので、磁気コアユニットの組立が容易になっている。非磁性リングには、４つの凸部が形成されており、隣り合う凸部の間の凹みはヨーク端部を嵌めこめる形状となっている。さらに、凸部と非磁性リングの周縁の間には前記凹みと同じ深さの溝が形成されており、ヨーク端部を嵌めこみ易い。非磁性リングによって隣り合う磁気コアは磁気的に離隔されている。広い磁極面を有する磁気コアが回転軸を密に取り囲んでおり、回転軸表面の磁束密度分布をほぼ均一にすることができる。
【００４４】
従来技術のようにリングコア内周の突出した磁極にコイルを巻くことは難しく工数がかかる。これに対して本発明の構成では、柱状のヨーク接続部毎にコイル又はコイル付きボビンを挿入し易く、工数を短縮できる。
なお、一方のヨーク端部とヨーク接続部を予め一体に成形しておけば、ボビンを前記円筒状ヨークに挿入し、ヨーク中央部と組合わせて１組の磁気コアを構成することもできる。さらに、ヨーク接続部の高さを調整することにより、一方のヨーク端部とヨーク接続部を予め一体に成形し、ヨーク接続部とヨーク中央部を一体に成形して、両者を組み合わせて磁気コアを構成することも可能である。
【００４５】
図８は、任意の１個の磁気コアおけるヨーク端部２２０ａ、ヨーク中央部２２０ｃ及びヨーク端部２２０ｂの、回転軸９０に対向する端面２６０ａ，２６０ｂ，２６０ｃと、回転軸９０との位置関係を模式的に示した図である。本図に示すように、２つの端面２６０ｂ，２６０ｃの中心を結ぶ線Ｌ１と、回転軸９０の軸方向とは、＋４５°をなす。２つの端面２６０ｃ，２６０ａの中心を結ぶ線Ｌ２と、回転軸９０の軸方向とは、−４５°をなす。
【００４６】
図９は、トルクセンサ１０における、回路結線を示した図であり、図１０はトルクと出力電圧の関係を示したグラフである。第１磁気コアユニット２０で検出される第１出力ＶＬ１と第２磁気コアユニット１２０で検出される第２出力ＶＲ１は、同期検波回路９９ａを通り、オペアンプ９９ｂに入力される。その結果、最終出力ＶＯ１が得られる。なお、第２出力ＶＲ１は、オペアンプ９９ｂに反転入力される。トルクセンサ１０では、磁気コア及び回転軸は電気回路的にはトランスの磁芯のように機能する。そこで、図９では、磁気コア及び回転軸を２本の太線で表わす。
【００４７】
なお、図９では隣り合う励磁用コイル同士は逆方向に巻回した。また隣り合う検出用コイル同士に関しても同様である。したがって同じボビンに巻回される励磁用コイルと検出用コイルの巻回方向は同じである。コイル２１４ａ及びコイル２１４ｃは、図１（ａ）の平面図でみると、時計回りとなるように導線が巻かれているものである。図１（ｂ）で紙面の手前側に位置するコイル２１４ｂは、図１（ａ）でみると、反時計回りに導線が巻かれているものである。図１（ｂ）で紙面の後背側に位置するコイル２１４ｄは、図１（ａ）でみると、反時計回りに導線が巻かれているものである。
【００４８】
一方、隣り合う励磁用コイル同士を同じ方向に巻回し、かつ、隣り合う検出用コイル同士も同じ方向に巻回した場合、磁気コアユニット内に含まれる磁気コア数によって、最終出力はＶ０１と異なる傾向を示す場合がある。例えば、図１に示すように、１つの磁気コアユニット内に４個の磁気コアユニット（０°,９０°,１８０°,２７０°の位置）を含む場合、隣り合う磁気コア同士の間隔が狭いために磁気干渉が生じ、トルクの付与方向を識別できない。例えば＋４５°方向に生じている透磁率変化を検出しようとしても、隣接する磁気コアから磁束が流れ込む。この流れ込む磁束は−４５°方向の成分であり、最終出力Ｖ０２はＶＬ１とＶＲ１を足し合わせたものになる。図１０に示すように、Ｖ０２からは、トルクの絶対値は測定できるものの、トルクの付与方向が識別できない。
【００４９】
この他、１つの磁気コアユニットに含まれる磁気コア数を２個（０°と１８０°の位置または９０°と２７０°の位置）とした場合、第１及び第２ヨーク端部間の距離、すなわち２６０ａと２６０ｂ間の距離に比べ、隣り合う磁気コア同士の間隔の方が十分に広いため、上記したような隣り合う磁気コア同士の磁気干渉は生じ難い。したがって、励磁コイルと検出コイルを全て同方向に巻回しても、トルクの絶対値とトルクの付与方向は識別が可能である。１つの磁気コアユニット内の磁気コア数を１個とした場合は、磁気干渉を生じる相手となる磁気コアが軸の周方向に存在しないので、当然、トルクの絶対値とトルクの付与方向は識別できる。ただし、磁気コア数を１個または２個とした場合では、磁気コア数４個とした場合よりも感度が低く、ヒステリシスとゼロ点変動は大きい。これはコア数の減少に伴い、軸表面に対向するコア面積が減少し励磁および検出への寄与が小さくなることに起因する。特に磁気コア数が１個の場合、軸表面の磁気特性が不均一であれば、ゼロ点変動が極めて大きくなり、トルクセンサとしては不適である。したがって、隣り合う励磁用コイル同士及び検出用コイル同士を逆方向に巻回した磁気コアを多数用いた方が出力電圧が大きく、感度が高く、ヒステリシスとゼロ点変動が小さいので、トルクセンサとして好適である。
【００５０】
励磁用コイルに印加される交流電圧波形は、所定の周波数と振幅を有する正弦波とする。このとき、当該所定の周波数と振幅が異なる交流電圧を、励磁用コイルに重畳しても良い。また、上記交流電圧を重畳するために、各ボビンに重畳用コイルを巻回しても良い。この場合、１個のボビンには励磁用、検出用、重畳用の３つのコイルが巻回されることになる。また、重畳用コイルはヨーク端部２２０ａ、及びヨーク端部２２０ｂの凸部２２３、ヨーク中央部の凸部２２５の外周側に、回転軸９０の周りを周回するように、巻回しても良い。
【００５１】
（実施例１）
図１で示す構成のトルクセンサにおいて、本実施例では、励磁周波数２０ｋＨｚ、励磁電流５０ｍＡ、励磁用コイル１００ターン、検出用コイル２００ターン、ヨーク端部２２０ａ，２２０ｂの凸部２２３と回転軸表面の空隙ｇ（磁気ギャップ）を１ｍｍとした。磁気コアにはＭｎ−Ｚｎフェライトの焼結体を用いた。非磁性リングには繊維状の素材を固めたベーク板を用いた。回転軸には高周波焼き入れを施した、φ１８ｍｍのニッケル・クロム・モリブデン鋼鋼材を用い、±１４０Ｎｍのトルクを付与した。本実施例では感度Ｓが１．０ｍＶ／Ｎｍ、ヒステリシスεは０．２７％、ゼロ点変動ηは０．９％が得られた。なお感度とヒステリシス、ゼロ点変動は図１１、図１２下記の数式（数１〜３）で定義した。
【００５２】
【数１】
2010054237.tif 000003
【００５３】
【数２】
2010054237.tif 000004
【００５４】
【数３】
2010054237.tif 000005
【００５５】
ここで、Ｔｍは付与したトルクの絶対値、Ｖｓは最大トルクが付与されたときの出力電圧と最小トルクが付与されたときの出力電圧の電圧差、Ｖｈはトルクが付与されていないときの出力電圧の差、Ｖｋはトルクを付与していない状態で回転軸を１周回転させ、得られた出力電圧の最大値と最小値の差である。
【００５６】
図１３に本発明における実施例１と特許文献２、３のトルクセンサの特徴を表で示す。特許文献２では磁気リングが一体物であるため、検出コアを軸方向に対して±４５°に装着しても、隣接する検出コア先端部同士において磁気干渉が生じ、感度が極めて低く、かつトルクの付与方向を識別することができない。また、特許文献３の第３実施例では各々独立した検出用Ｕ字型コアを用いているが、コアの装着角度が軸方向に対して＋４５°または−４５°ではないので、トルクの付与によって生じる透磁率変化を＋４５°または−４５°に分離して測定することができない。すなわちトルクの付与方向が識別できない。一方、本発明の実施例１では、磁気コアが一体物の磁気リングを介することなく、軸方向に対して±４５°に装着している。さらに、隣り合う磁気コアにおける励磁コイル及び検出コイルは逆方向に巻回されている。よって、実施例１ではトルク絶対値とトルクの付与方向が同時に測定できる。
【００５７】
（実施例に係る励磁用コイルを巻く向きと磁束成分の向き）
図１４は、請求項３に関する、第１の実施形態に係る励磁用コイルを巻き回す向きと磁束成分の向きを説明する概略図であり、（ａ）回転軸模式図、（ｂ）回転軸表面の展開図、（ｃ）は励磁用コイルの回路結線の例を示した回路図である。図１４（ｂ）は（ａ）の回転軸の表面（周面）を平面に展開した図であり、回転軸表面９０ｆ上に示した点線の四角形の領域は図２及び図３の磁気コアの端面と対向する領域に相当する。
【００５８】
より詳細にいうと、図３、図４における磁気コアのヨーク端部、ヨーク中央部の端面（磁歪検出面）２６０ａ，２６０ｂ、２６０ｃは、おのおの図１４（ｂ）の破線で囲う四角い領域に対向するよう配置される。
領域の番号で頭にＮと記載されているものは励磁用コイルによって発せられた磁束が出て行く磁歪検出面の位置であり、Ｓと記載されているものは磁束が入り込む磁歪検出面の位置である。２番目のａ，ｂ，ｃの文字は、ヨーク端部２２０ａ，２２０ｂ、及びヨーク中央部２２０ｃのいずれの磁歪検出面かを示すものであり、各ヨークのアルファベットと対応している。
実線矢印（太線）で示した向きの磁束が回転軸表面９０ｆ上に流される。図１４（ｂ）の一番左側の磁気コアではヨーク中央部の磁歪検出面Ｎｃ１から発せられた磁束が、両側のヨーク端部の磁歪検出面Ｓａ１，Ｓｂ１に向かって流される。２番目の磁気コアでは、両ヨーク端部Ｎａ１，Ｎｂ１から発せられた磁束が、ヨーク中央部の磁歪検出面Ｓｃ１に向かって流される。３番目と４番目の磁気コアでは１番目と２番目の磁気コアと同じように磁束が流れる。
【００５９】
すなわち、図１４（ｂ）では、磁気コアの一対の磁歪検出面によって回転軸表面に流される磁束の向きは隣り合う磁気コアで逆向きとなっている。このような磁束の向きを実現するには、（ｂ）の回転軸表面上に磁気コアを配置したときに、図１４（ｃ）の回路結線となるように各々の磁気コアの励磁用コイルを配置・接続する。トルクセンサの回路全体の構成は、図９の構成になっている。
【００６０】
まず、図１４（ｃ）において、４個の励磁用コイル２１４ａ，２１４ｂ，２１４ｃ及び２１４ｄは直列に接続され、各々の励磁用コイルの軸線が回転軸軸方向を向いている。
１個目の磁気コアでは、励磁用コイル２１４ａは左ネジ巻き（コイルの回路図形の左側に示した点線矢印はコイルが左ネジ巻きであることを示す。）であり且つ電流ｉが回転軸軸方向（図１４の下側から上側に向かう向き）に平行な向きに沿って流されている。すると、励磁用コイル２１４ａが巻かれた磁気コアのヨーク接続部には回転軸軸方向と反対向きの磁束（コイルの回路図形の右側に示した実線矢印は磁束の向きを示す。）が励磁される。
２個目の磁気コアでは、励磁用コイル２１４ｂは右ネジ巻き（コイルの回路図形の左側に示した鎖線矢印はコイルが右ネジ巻きであることを示す。）であり且つ電流ｉが回転軸軸方向に平行な向きに沿って流されている。すると、励磁用コイル２１４ｂが巻かれた磁気コアのヨーク接続部には回転軸軸方向と同じ向きの磁束が励磁される。
３個目の磁気コアでは、励磁用コイル２１４ｃは左ネジ巻きであり且つ電流ｉが回転軸軸方向に平行な向きに沿って流されている。すると、励磁用コイル２１４ｃが巻かれた磁気コアのヨーク接続部には回転軸軸方向と反対向き（反平行の向き）の磁束が励磁される。
４個目の磁気コアでは、励磁用コイル２１４ｄは右ネジ巻きであり且つ電流ｉが回転軸軸方向に平行な向きに沿って流されている。すると、励磁用コイル２１４ｄが巻かれた磁気コアのヨーク接続部には回転軸軸方向と同じ向きの磁束が励磁される。
【００６１】
従って、図１４（ｃ）に示す向きで電流ｉが励磁用コイルに流されているとき（回路の端子電圧はＶ１＞Ｖ２の関係にある。）、図１４（ｂ）に示すように番号の頭にＮがつく各領域と対向する磁気コアの端面はＮ極となり、番号の頭にＳがつく各領域と対向する磁気コアの端面はＳ極となる。すなわち、磁気コアの端面の中央同士を結ぶ線に沿った磁束成分が隣り合う磁気コアで逆向きとなる。ただし、（ｃ）に図示する電流ｉの向きを逆にすると（Ｖ１＜Ｖ２）、各領域のＮ極、Ｓ極は逆になる。なお図１４（ｃ）の回路結線だけでなく、他の回路結線の方法でも各領域で同じくＮ極、Ｓ極とすることができ、適宜変更してよい。
【００６２】
図１５は、請求項４に関する、巻線の回路結線について説明するための模式図である。４つのヨーク２４０Ｒａ、２４０Ｒｂ、２４０Ｒｃ、２４０Ｒｄは磁気コアユニット２０のヨーク端部２２０ｂとヨーク中央部２２０ｃの間に設置されるヨーク接続部を示し（図中では実際に巻線を巻くボビンの図で記載している）、４つのヨーク２４０Ｌａ、２４０Ｌｂ、２４０Ｌｃ、２４０Ｌｄは、ヨーク中央部２２０ｃとヨーク端部２２０ａの間に設置されるヨーク接続部を示している。
ヨーク接続部２４０ａ〜２５０ｄにはボビンを介して励磁用コイル２１４ａ〜２１４ｄと検出用コイル２１５ａ〜２１５ｄが、ボビン２４０ｅ〜２４０ｈには励磁用コイル２１４ｅ〜２１４ｈと検出用コイル２１５ｅ〜２１５ｈが巻かれている。各コイルは、ヨーク端部２２０ｂとヨーク中央部２２０ｃの間に設置されるヨーク接続部と、ヨーク中央部２２０ｃとヨーク端部２２０ａの間に設置されるヨーク接続部を交互につなぐように配線されている。図１５中では、励磁コイル２１４ｃ、２１４ｈ、２１４ａ、２１４ｆと、励磁コイル２１４ｄ、２１４ｇ、２１４ｂ、２１４ｅが繋がっている。また、検出コイル２１５ｃ、２１５ｈ、２１５ａ、２１５ｆと、励磁コイル２１５ｄ、２１５ｇ、２１５ｂ、２１５ｅが繋がっている。このように各コイルを一方の磁気コアユニットと他方の磁気コアユニットのヨークに交互につなぐことで、オフセット電圧が改善されるので、各ヨークへの印加される電圧のバラツキが小さくなり、トルクセンサとしての感度を向上させることができる。トルクセンサの回路全体の構成は、図１６の構成になっている。
【００６３】
図１７、１８、１９は、請求項４に関する他の回路結線の例を示すものである。図１４ではヨーク端部とヨーク中央部の磁歪検出面の位置関係が全て同じであるが、図１８，１９では位置関係が左右対称の磁気コアが２つずつ配置される。ヨーク端部、ヨーク中央部、非磁性リングなどもそれに伴った形状に変更される。磁歪検出面をなるべく広く形成するのであれば、図１４や図１７のように、ヨーク端部とヨーク中央部の磁歪検出面の位置関係が全て同じ磁気コアを用いることが好ましい。つまり、全て同じ磁気コアを用いることができる。
【００６４】
図２０は、ヨーク端部２２０ａ、ヨーク中央部２２０ｃ、ヨーク端部２２０ｂ及びヨーク接続部２４０に用いられる軟磁性材料と、非磁性リング２３０ａ，２３０ｂに用いられる非磁性材料との組合せと、出力の感度の関係を示す表である。ここでは、組合せ１〜３の３種類を例示している。
【００６５】
組合せ１では、ヨーク端部２２０ａ、ヨーク中央部２２０ｃ、ヨーク端部２２０ｂ、ヨーク接続部は、鉄粉及びバインダの混合粉を低圧でプレス成形した仮成形体である。非磁性リング２３０ａ及び２３０ｂは、真鍮粉とバインダの混合粉を低圧でプレス成形した仮成形体である。それら２種類の仮形成体を合わせ、高圧でプレス成形することで図５に示す部品が接着剤やネジ等を用いることなく作製できる。
【００６６】
組合せ２では、ヨーク端部２２０ａ、ヨーク中央部２２０ｃ、ヨーク端部２２０ｂ及びヨーク接続部２４０はフェライト粉を成形・焼結した焼結体（フェライトコア）である。非磁性リング２３０ａ及び２３０ｂは、樹脂等で成形されたもの、若しくは真鍮粉とバインダの混合粉をプレス成形した圧粉体である。そして軟磁性の焼結体と非磁性体とを接着剤で組み立て、図５に示す部品が得られる。
【００６７】
組合せ３では、ヨーク端部２２０ａ、ヨーク中央部２２０ｃ、ヨーク端部２２０ｂ及びヨーク接続部２４０は、鉄粉及びバインダの混合粉をプレス成形した圧粉体である。非磁性リング２３０ａ，２３０ｂは、真鍮粉とバインダの混合粉をプレス成形した圧粉体である。そして軟磁性の焼結体と非磁性の圧粉体とを接着剤で組みたて、ヨーク端部２２０ａ，２２０ｂ、ヨーク中央部２２０ｃ、ヨーク２４０接続部が形成されている。この場合、非磁性部は８０℃の環境温度に耐え得る樹脂等で作製された部品を用いてもよい。
【００６８】
組合せ１〜３のいずれの場合も、トルク検出時に良好な感度が得られたが、特に組合せ２の材料を用いた場合、最も良好な感度が得られる。なお、いずれの組合せにおいても、成形するプレスの方向は、各部品を組み立てたときの回転軸の軸方向と同じである。
【００６９】
以上、第１の実施形態によれば、磁気コアユニットを４要素で構成し、さらにその組立が容易とすることができる。また、第１及び第２ヨーク端部、円筒状ヨークおよびボビンを含む磁気コアユニットはリング形状を有し、回転軸を挿入するだけで、容易に装着することができる。つまり、ハンドリングが容易になるとともに、回転軸表面と磁極間の空隙（磁気ギャップ）の寸法精度を適正にする作業が容易となる。また、回転軸円周方向に配列した複数の磁気コアによって、安定した出力電圧が得られる。より具体的には、ゼロ点変動とヒステリシスが改善され、かつ軸ぶれ対策が容易となる。
【００７０】
（第２の実施形態）
図２１，２２に磁気コアユニット２０で用いることができるヨーク端部の代表的な形状の一部を平面図で示す。なお、板状部の投影図の形状としてみれば、ヨーク中央部も同じ形状にできる。図２１（ａ）は第１の実施形態で用いたヨーク端部２２０ａである。本発明のヨーク端部は、所定の寸法を有するボビン２５０と円筒状ヨーク２４０の取り付けが可能であり、第１ヨーク端部は図２１（ｂ）〜（ｇ）に示す形状であってもよい。なお、磁気コアユニット２０で用いられる他方のヨーク端部は図２１に示した形状と鏡像対称である。具体的には、図２１（ａ）のヨーク端部２２０ａを、エッジ部分５２０ｃ及び５２０ｄを結ぶ辺を軸として反転させた形状となる。
【００７１】
例えば、図２１（ｂ）〜（ｇ）のヨーク端部３２０〜３２５に示すように、図２１（ａ）のヨーク端部のエッジ部分５２０ａ〜５２０ｄ、に比べ、４２０ａ、４２０ｄ、４２１ａ〜４２１ｄ、４２２ａ、４２２ｄ、４２３ａ〜４２３ｄ、４２４ａ、４２５ａ、４２５ｂ、４２５ｃは丸みを帯びている。エッジ部分に丸みを持たせることによって、軟磁性体を金型でプレス加工する際、原料粉の噛み込みが少なくなり、量産性が向上する。
【００７２】
また図２１（ａ）を図２１（ｂ）〜（ｇ）のように変形してもよい。図１のようにトルクセンサ１０に回転軸を挿入し、所定の励磁電流を励磁用コイルに流したとき、各軟磁性体が磁気飽和を起こさなければ、ヨーク端部と円筒状ヨークとの接合部近傍は図２１（ｂ）〜（ｇ）のように小型化してもよい。特に図２１（ｆ）、（ｇ）は図２１（ａ）に比べ、軟磁性体の原料が少なくて済むことから、コスト的に優れ、小型化、軽量化が実現できる。
【００７３】
図２１に示す第１及び第２ヨーク端部は第１の実施形態と同様に、その材料として、フェライトではＭｎ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトが好ましい。この他、粉末では純鉄粉、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系センダスト粉、Ｆｅ基アモルファス材やＦｅ基ナノ結晶材である非晶質金属粉などが好ましく、それら材料の粒径は２００μｍ以下が好ましい。
【００７４】
原料としてフェライトを用いる場合、金型を用いたプレス加工で作製しても良い。また、上記の粉末原料を用いる場合は、上述したように２色成形で第１及び第２ヨーク端部と非磁性リングを作製しても良い。
【００７５】
磁気コアユニットを構成する際には、隣り合う励磁用コイル同士は逆方向に巻回する。このとき隣り合う検出用コイル同士も逆方向に巻回する。すなわち同じボビンには励磁用コイルと検出用コイルが同方向に巻回される。また図２１に示す第１及び第２ヨーク端部を用いた場合でも、図９と同様の磁気回路が構成される。
【００７６】
励磁用コイルに印加される交流電圧波形は、所定の周波数と振幅を有する正弦波とする。このとき、当該所定の周波数と振幅が異なる交流電圧を、励磁用コイルに重畳しても良い。また、上記交流電圧を重畳するために、各ボビン２５０に重畳用コイルを巻回しても良い。また、重畳用コイルを第１及び第２ヨーク端部における凸部２２３の外周側に対応する部分に巻回しても良い。
【００７７】
以上、第２の実施形態によれば、第１の実施形態における実施例１で示した効果が得られる。さらに、第１及び第２ヨーク端部のエッジ部分に丸みを持たせ、かつ、円筒状ヨークとの接合部近傍を小型化することで、実施例１に比べ量産性が良く、小型、軽量な磁気コア及び磁気コアユニットの作製が可能となる。
【００７８】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、磁歪特性を利用するトルクセンサに広く利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の磁気コアユニットを示した図である。
【図２】磁気コアユニットの外観を示す斜視図である。
【図３】磁気コアの外観を示す斜視図である。
【図４】ヨーク端部を示す斜視図である。
【図５】４個のヨーク端部を非磁性リングに取り付けた状態を示す斜視図である。
【図６】４個のヨーク端部を非磁性リングに取り付けた状態を示す平面図及び断面図である。
【図７】ヨーク中央部４個の平面図である。
【図８】第１の磁気コアにおける第１及び第２ヨーク端部の、回転軸に対向する面と、回転軸との位置関係を模式的に示した図である。
【図９】トルクセンサの回路結線を示した回路図である。
【図１０】印加されるトルクと検出出力の関係を示したグラフである。
【図１１】トルクセンサの出力電圧特性を示したグラフである。
【図１２】トルクセンサの出力電圧特性を示したグラフである。
【図１３】（ａ）第１の実施形態の実施例１と比較例に用いられたトルクセンサの構造上の特徴を示した表、（ｂ）第１の実施形態の実施例１と参考例に用いられたトルクセンサの感度、ゼロ点変動及びヒステリシスを示した表である。
【図１４】第１の実施形態に係る（ａ）回転軸の模式図、（ｂ）回転軸表面の展開図、（ｃ）及び（ｄ）コイルの回路結線を示した回路図である。
【図１５】（ａ）〜（ｄ）コイルの回路結線を示した回路図である。
【図１６】他の実施形態に係るトルクセンサの回路結線を示した回路図である。
【図１７】他のコイルの回路結線を示した回路図である。
【図１８】他のコイルの回路結線を示した回路図である。
【図１９】他のコイルの回路結線を示した回路図である。
【図２０】軟磁性部と非磁性部に用いられる材料の組合せと、出力の感度の関係を示した表である。
【図２１】第２の実施形態に係る第１及び第２ヨーク端部の形状を示した平面図である。
【図２２】第２の実施形態に係る第１及び第２ヨーク端部の形状を示した平面図である。
【図２３】従来技術に係る、磁歪式トルクセンサの構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００８１】
１０：トルクセンサ
２０：磁気コアユニット
９０，５０２：回転軸
９０ｆ，１９０ｆ：回転軸表面
９９ａ：同期検波回路
９９ｂ：オペアンプ
２１４ａ〜ｈ：励磁用コイル
２１５ａ〜ｈ：検出用コイル
２２０ａ、２２０ｂ：ヨーク端部
２２０ｃ：ヨーク中央部
２２１：ヨーク端部のヨーク接続部
２２３：ヨーク端部の凸部
２２４：ヨーク端部の底面
２２５：ヨーク中央部の凸部
２２８：軸孔
２３０ａ：第１非磁性リング
２３０ｂ：第２非磁性リング
２３１ａ：第１非磁性リングの凸部
２４０：円筒状ヨーク
２５０：ボビン
２６０ａ、２６０ｂ：回転軸表面と対向するヨーク端部の磁歪検出面
２６０ｃ：回転軸表面と対向するヨーク中央部の磁歪検出面
２７０，２８０，：貫通孔
４２０ａ〜４２０ｄ，４２１ａ〜４２１ｄ，４２２ａ〜４２２ｄ，４２３ａ〜４２３ｄ，４２４ａ〜４２４ｄ，４２５ａ〜４２５ｄ，５２０ａ〜５２０ｄ：ヨーク端部のエッジ部分
５０３：磁性膜
５０４：励磁・検出用ソレノイドコイル
５０５，５０６：検出用磁気コア
５０７，５０８：励磁用磁気コア
【図１】
2010054237.tif 000006
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2010054237.tif 000016
【図１２】
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【図１３】
2010054237.tif 000018
【図１４】
2010054237.tif 000019
【図１５】
2010054237.tif 000020
【図１６】
2010054237.tif 000021
【図１７】
2010054237.tif 000022
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
2010054237.tif 000026
【図２２】
2010054237.tif 000027
【図２３】
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