(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外形が円柱状でありトルク検出を行なう対象である対象体に非接触で巻回されたコイルと、
前記コイルが内部に配置された筒部、前記コイルを前記対象体の軸方向から挟む第１リング部及び第２リング部、を有し、前記コイルへの通電により発生した磁束が前記対象体を介して通過するコアと、を備え、
前記第１リング部は、前記第２リング部側に突出し前記対象体と対向した第１歯を有し、
前記第２リング部は、前記第１リング部側に突出し前記対象体と対向した第２歯を有し、
前記第１歯及び第２歯は、前記対象体の軸線と交差する方向にずれた位置に設けられ、
前記第１歯及び第２歯のそれぞれの前記対象体と対向する対向面は、根元部と先端部とを有し、
前記第１歯の前記根元部と前記対象体との間隔は、前記第１歯の前記先端部と前記対象体との間隔よりも大きく、
前記第２歯の前記根元部と前記対象体との間隔は、前記第２歯の前記先端部と前記対象体との間隔よりも大きく、
前記第１歯及び第２歯の前記先端部は、前記対象体の軸線と交差する方向にずれた位置に設けられている、磁歪式トルク検出装置。
【請求項２】
前記コアは、前記第１歯及び第２歯の対を複数有し、
前記一対の歯と前記一対の歯に隣接する他の一対の歯との前記対象体の周方向での間隔は、前記一対の歯の前記第１歯と前記第２歯との前記周方向での間隔よりも大きい、請求項１の磁歪式トルク検出装置。
【請求項３】
外形が円柱状でありトルク検出を行なう対象である対象体に非接触で巻回されたコイルと、
前記コイルが内部に配置された筒部、前記コイルを前記対象体の軸方向から挟む第１リング部及び第２リング部、を有し、前記コイルへの通電により発生した磁束が前記対象体を介して通過するコアと、を備えた磁歪式トルク検出装置であって、
前記第１リング部は、前記第２リング部側に突出し前記対象体と対向した第１歯を有し、
前記第２リング部は、前記第１リング部側に突出し前記対象体と対向した第２歯を有し、
前記第１歯及び第２歯は、前記対象体の軸線と交差する方向にずれた位置に設けられ、
前記コアは、前記第１歯及び第２歯の対を複数有し、
前記一対の歯と前記一対の歯に隣接する他の一対の歯との前記対象体の周方向での間隔は、前記一対の歯の前記第１歯と前記第２歯との前記周方向での間隔よりも大きく、
前記第１及び第２歯のそれぞれの前記対象体と対向する対向面は、根元部と先端部とを有し、
前記対象体の軸線に直交する方向での前記対向面の幅は、前記根元部から前記先端部にかけて細くなっており、
前記対象体の前記軸線を含む面を断面として当該磁歪式トルク検出装置を見た場合に、前記第１歯の前記根元部及び先端部は前記軸線に平行な線分上に位置し、
前記対象体の前記軸線を含む面を断面として当該磁歪式トルク検出装置を見た場合に、前記第２歯の前記根元部及び先端部は前記軸線に平行な線分上に位置する、磁歪式トルク検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁歪式トルク検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から様々なタイプのトルク検出装置が提案されている。特許文献１〜４は、このようなトルク検出装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−９１５０６号公報
【特許文献２】特開平１０−２２１１８５号公報
【特許文献３】特開２０００−２６６６１９号公報
【特許文献４】特開２００１−２８９７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献３、４に開示されているトルク検出装置は、励磁用のコイルと検出用のコイルとを備えている。このため、コイル数が増大している。また、トルクの検出精度を向上させるためには、検出用のコイルの数が多く必要となり、構造が複雑化し、装置が大型化する。
【０００５】
そこで本発明は、小型化され構造も簡素化された磁歪式トルク検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的は、外形が円柱状でありトルク検出を行なう対象である対象体に非接触で巻回されたコイルと、前記コイルが内部に配置された筒部、前記コイルを前記対象体の軸方向から挟む第１リング部及び第２リング部、を有し、前記コイルへの通電により発生した磁束が前記対象体を介して通過するコアと、を備え、前記第１リング部は、前記第２リング部側に突出し前記対象体と対向した第１歯を有し、前記第２リング部は、前記第１リング部側に突出し前記対象体と対向した第２歯を有し、前記第１及び第２歯は、前記対象体の軸線と交差する方向にずれた位置に設けられている、磁歪式トルク検出装置によって達成できる。
【０００７】
第１リングの第１歯と第２リングの第２歯とが対象体に対向しているので、磁束は、第１歯から対象体に流れて第２歯を通過する。また、第１及び第２歯は、対象体の軸線と交差する方向にずれた位置に設けられているので、対象体を通過する磁束は対象体の軸線に対して傾斜するように通過する。ここで、対象体にトルクが作用する場合、対象体の軸線に対して±４５°の方向に圧縮応力又は引張応力が作用する。対象体には磁束が軸線に対して傾斜した方向に通過するので、対象体にトルクが作用することにより対象体を通過する磁束の方向に圧縮応力又は引張応力が作用する。対象体に応力が作用すると対象体の比透磁率が変化する。このため、対象体にトルクが作用すると、磁束が通過する対象体の部分では、対象体の比透磁率が変化する。磁束が通過する対象体の部分の比透磁率が変化することにより、コイルのインダクタンスが変化する。このコイルのインダクタンスの変化を検出することにより、対象体に作用するトルクを検出できる。このように、単一のコイルによっても対象体のトルクを検出できるので、本磁歪式トルク検出装置は小型化され構造も簡素化されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、小型化され構造も簡素化された磁歪式トルク検出装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施例１のトルク検出装置の説明図である。
【図２】図２は、実施例１のトルク検出装置の説明図である。
【図３】図３は、実施例１のトルク検出装置の説明図である。
【図４】図４は、歯の間隔の説明図である。
【図５】図５は、トルク検出装置を用いてトルクを検出するための回路の説明図である。
【図６】図６は、実施例１のトルク検出装置を用いた場合のコイルのインダクタンス化の変化を示す表である。
【図７】図７は、実施例２のトルク検出装置のコアの分解斜視図である。
【図８】図８は、リング部の拡大図である。
【図９】図９は、対象体と歯との間隔の説明図である。
【図１０】図１０は、実施例２のトルク検出装置の断面図である。
【図１１】図１１は、実施例２のトルク検出装置を用いた場合でのコイルのインダクタンスの変化を示す表である。
【図１２】図１２Ａ、１２Ｂは、実施例２の変形例の説明図である。
【図１３】図１３は、従来のトルク検出装置の説明図である。
【図１４】図１４は、従来のトルク検出装置の説明図である。
【図１５】図１５は、従来のトルク検出装置と実施例２のトルク検出装置の出力電圧の変化を示した表である。
【図１６】図１６は、実施例３のトルク検出装置の外観図である。
【図１７】図１７は、実施例３のトルク検出装置を用いて対象体に作用するトルクを検出するための回路の説明図である。
【図１８】図１８は、実施例３のトルク検出装置を用いた場合の位相検波器の出力電圧の変化を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に複数の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１〜図３は、実施例１の磁歪式のトルク検出装置１の説明図である。図１は、トルク検出装置１の外観図である。図２は、コア５ａとコイル３ａとの分解斜視図である。図３は、トルク検出装置１の断面図である。トルク検出装置１は、コイル３ａ、３ｂ、コア５ａ、５ｂを有している。トルク検出装置１は、コイル３ａ、３ｂ、コア５ａ、５ｂが対象体Ｓに接触することなく対象体Ｓに作用するトルクを検出することができる。コイル３ａ、３ｂは、対象体Ｓの周りに非接触で巻回される。尚、図１においてはコイル３ａは省略してある。図３においては、対象体Ｓは省略してある。
【００１２】
対象体Ｓは軟磁性材の金属製である。例えば、軟磁性を有したステンレス、鉄、ニッケル等である。対象体Ｓの材料として、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、ＳＵＳ６３０等のマルテンサイト系ステンレスやニッケルクロムモリブデン鋼（ＳＮＣＭ系）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、対象体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対象体Ｓに作用するトルクを好適に検出できる。尚、図２に例示した対象体Ｓは、円柱状であるがこれに限定されない。対象体Ｓは、外形が円柱状であれば、内部の構造は問わない。例えば、内径が軸方向において一定である円筒状、または内径が軸方向に位置により異なっている円筒状であってもよい。 また、対象体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、予定されていないものであってもよい。
【００１３】
コア５ａは、コイル３ａへの通電により発生する磁束の磁路を画定する機能を有し、具体的には、磁束は対象体Ｓを介してコイル３ａ周囲に流れる。コア５ａは、コイル３ａが内部に配置された筒部１０ａ、筒部１０ａの両端のそれぞれに接続されたリング部２０ａ、３０ａを含む。筒部１０ａ、リング部２０ａ、３０ａの材料は、例えば、軟磁性材料であることが望ましく、比較的透磁率が高いケイ素鋼や純鉄などを使用することができるがこれに限定されない。尚、筒部１０ａ、リング部２０ａ、３０ａの材料は、互いに異なっていてもよいし同一であってもよい。
【００１４】
コア５ｂも同様に、筒部１０ｂ、リング部２０ｂ、３０ｂを含む。リング部２０ａ、３０ａ、２０ｂ、３０ｂの形状、寸法は、略同一であるがこれに限定されない。筒部１０ａ、１０ｂの、形状、寸法も略同一であるがこれに限定されない。コイル３ａ、３ｂの材料、巻数、径も略同一であるがこれに限定されない。したがって、コア５ａ、５ｂは、略同一のものであるが、これに限定されない。
【００１５】
リング部２０ａは、それぞれリング状の薄い平板であり、内周部２２ａに複数の歯２４ａが設けられている。本実施例では歯２４ａは等角度間隔で６つ設けられている。同様に、リング部３０ａも、内周部３２ａに６つの歯３４ａが設けられている。図２に示すように、歯２４ａはリング部３０ａ側に突出し、歯３４ａはリング部２０ａ側に突出している。歯２４ｂ、３４ｂも、歯２４ａ、３４ａと同様の形状であるがこれに限定されない。
【００１６】
コア５ａ、５ｂは、対象体Ｓの軸線Ａに直交する線分に対して対称に配置されている。即ち、歯３４ａ、３４ｂは、対象体Ｓの軸線Ａの方向に並ぶように位置し、歯２４ａ、２４ｂも同様に、対象体Ｓの軸線Ａの方向に並ぶように位置している。
【００１７】
コイル３ａに交流電流が通電されると、コイル３ａ周囲に磁界が発生する。コイル３ａの周囲に発生する磁束が筒部１０ａ、リング部２０ａ、歯２４ａ、対象体Ｓ、歯３４ａ、リング部３０ａ、筒部１０ａの順に流れるように、コイル３ａに交流電流が通電される。また、コイル３ｂの周囲に発生する磁束が筒部１０ｂ、リング部３０ｂ、歯３４ｂ、対象体Ｓ、歯２４ｂ、リング部２０ｂ、筒部１０ｂの順に流れるように、コイル３ｂに交流電流が通電される。
【００１８】
また、歯２４ａ、３４ａの位置は、対象体Ｓの軸線Ａの方向に交差する方向にずれている。同様に、歯２４ｂ、３４ｂの位置も、対象体Ｓの軸線Ａに交差する方向にずれている。このため、歯２４ａから歯３４ａへ向かう対象体Ｓに流れる磁束の方向は、軸線Ａに対して傾斜している。具体的には、歯２４ａから歯３４ａへ向かう対象体Ｓに流れる磁束の方向は軸線Ａに対して＋４５°程度に傾斜するように、歯２４ａ、３４ａの位置が調整されている。一方、歯３４ｂから歯２４ｂへ向かう対象体Ｓに流れる磁束の方向が軸線Ａに対して−４５°程度に傾斜するように、歯２４ｂ、３４ｂの位置が調整されている。図３には、対象体Ｓを流れる磁束の方向を矢印により図示している。
【００１９】
尚、図３においては、一対の歯２４ａ、３４ａのみを介して対象体Ｓに流れる磁束の方向を示しているが、同様に他の対の歯２４ａ、３４ａを介して磁束は対象体Ｓに流れる。このように、複数対の歯が設けられていることにより、トルクの検出精度が向上する。尚、各リング部に設けられている歯は、軸線Ａを中心に１８０°対称の位置に設けられていることが望ましい。対象体Ｓを流れる磁束の方向は、必ずしも軸線Ａに対して±４５°程度傾斜している必要はない。対象体Ｓを流れる磁束の方向は、軸線Ａに平行でなければよい。
【００２０】
次に、対象体Ｓにトルクが作用した場合について説明する。対象体Ｓに作用するトルクの方向に応じて、対象体の軸線Ａ方向に対して＋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し、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。
【００２１】
対象体Ｓとして例えば低炭素鋼のような磁歪定数が正の材料を用いれば、引張応力が作用する部分では比透磁率が増加して磁気抵抗が減少し、圧縮応力が作用する部分では比透磁率が減少して磁気抵抗が増加することになる。上述したように、対象体Ｓには磁束が軸線に対して傾斜した方向に通過するので、対象体Ｓに作用する応力の方向に沿うように磁束が通過する。対象体Ｓの比透磁率が変化することにより、コイル３ａ、３ｂのインダクタンスが変化する。このコイル３ａ、３ｂのインダクタンスの変化を検出することにより、対象体に作用するトルクを検出する。トルクの具体的な検出方法については後述する。
【００２２】
次に、歯２４ａ、３４ａの間隔について説明する。図４は、歯の間隔の説明図である。図４には、一対の歯２４ａ１、３４ａ１と、隣接する他の一対の歯２４ａ２、３４ａ２とを示している。尚図４は、リング部２０ａ、３０ａを平面上に展開して示している。また、便宜上、リング部２０ａ側の歯を、歯２４ａ１、２４ａ２と符号を付し、リング部２０ｂ側の歯を歯２４ｂ１、２４ｂ２と符号を付している。
【００２３】
歯２４ａ１と歯３４ａ１との間隔Ｃ２と、歯２４ａ２と歯３４ａ２との間隔Ｃ２とは等しい。一対の歯２４ａ１、３４ａ１と、隣接する他の一対の歯２４ａ２、４３ａ２との間隔Ｃ１は、歯２４ａ１と歯３４ａ１との間隔Ｃ２よりも大きい。この理由は、歯２４ａ１から対象体Ｓに流れた磁束が歯３４ａ２側に流れることを防止するためである。一対の歯と他の対の歯との間隔を大きくすることにより、対象体Ｓを通過する磁束の方向を所望の方向にすることができる。
【００２４】
次に、本実施例のトルク検出装置１を用いてコイル３ａ、３ｂのインダクタンスの変化に基づいてトルクを検出する方法について具体的に説明する。図５は、トルク検出装置１を用いてトルクを検出するための回路の説明図である。コイル３ａ、３ｂと抵抗器Ｒａ、Ｒｂとによりブリッジ回路が構成される。
【００２５】
コイル３ａと抵抗器Ｒａとの直列回路と、抵抗器Ｒｂとコイル３ｂとの直列回路とを接続する接点Ｐ１、Ｐ２間に、発振器１１０により交流電圧が印加される。コイル３ａと抵抗器Ｒａとの接点Ｐ３と、抵抗器Ｒｂとコイル３ｂとの接点Ｐ４とは発振器１１０に接続されている。発振器１１０は、発振器１１０から接点Ｐ１に流れる交流電圧の波形の周波数と同一の周波数の矩形波を位相検波器１３０に出力する。
【００２６】
増幅器１２０では、接点Ｐ３、Ｐ４に現れる電圧を検出してこれらを減算する。ここで、接点Ｐ３に現れる電圧波形と、接点Ｐ４に現れる電圧波形とは、０Ｖを介して略対称形状となる。増幅器１２０は、接点Ｐ３、Ｐ４に現れる電圧を減算することにより、接点Ｐ３に現れる電圧に対して振幅が略２倍となる増幅された電圧を位相検波器１３０に出力する。位相検波器１３０は、増幅された電圧と発振器１１０からの矩形波とに基づいて、対象体Ｓに作用するトルクを算出する。具体的には、位相検波器１３０は、増幅された電圧と矩形波とを乗算した波形を、所定時間にわたって積分した値に基づいて、対象体Ｓに作用するトルクを検出する。
【００２７】
発振器１１０から位相検波器１３０に出力される矩形波は、対象体Ｓにトルクが作用していない場合に、発振器１１０から接点Ｐ１、Ｐ２間に現れる電圧の位相が一致するように設定される。また、増幅器１２０で増幅された電圧と発振器１１０からの矩形波とを乗算した波形を所定時間で積分した値を、対象体Ｓにトルクが作用していない場合の位相検波器１３０の出力電圧の基準値として設定する。
【００２８】
対象体Ｓにトルクが作用している場合、対象体Ｓの比透磁率が変化しコイル３ａ、３ｂのインダクタンスが変化する。例えば、コイル３ａのインダクタンスは増大し、コイル３ｂのインダクタンスは低下する。これにより接点Ｐ３を流れる電圧波は、発振器１１０の矩形波に対して位相がずれる。位相がずれた電圧波は増幅器１２０により増幅され、位相検波器１３０では矩形波と乗算されて積分される。この積分した値を対象体Ｓにトルクが作用している場合の出力電圧とし、対象体Ｓにトルクが作用していない場合の出力電圧との差に基づいて、対象体Ｓに作用するトルクを検出する。このように、コイル３ａ、３ｂのインダクタンスの変化を利用して、対象体Ｓに作用するトルクを検出することができる。
【００２９】
以上のように、本実施例は、２つのコイル３ａ、３ｂを用いて対象体Ｓのトルクを検出する。尚、接点Ｐ１、Ｐ２間に交流を流すための発信器と、位相検波器１３０に矩形波を送る発信器とを個別に設けても良い。
【００３０】
図６は、実施例１のトルク検出装置１を用いた場合のコイル３ａ，３ｂのインダクタンス変化量を示す表である。図６の表は、周波数０．１ＫＨｚ、０．３ＫＨｚの交流電圧を印加した場合における、対象体Ｓが無負荷の場合、対象体Ｓにトルクが作用した場合での、インダクタンスを測定した表である。対象体Ｓに時計方向（ＣＷ方向）、反時計方向（ＣＣＷ方向）にそれぞれ１０Ｎｍのトルクを作用させた場合、無負荷の場合に比してインダクタンスが変化した。このインダクタンスの変化量の値に基づいて、対象体Ｓに作用しているトルクを検出することができる。
【実施例２】
【００３１】
次に、実施例２のトルク検出装置１Ｃについて説明する。尚、実施例１と類似の部分については類似の符号を付することにより重複する説明を省略する。図７は、実施例２のトルク検出装置１Ｃのコア５ｃの分解斜視図である。図８は、リング部３０ｃの拡大図である。歯３４ｃは、根元部３５ｃ、先端部３６ｃを有している。先端部３６ｃは、根元部３５ｃに比べて径方向内側に突出している。歯２４ｃも先端部３６ｃと同様の形状である。
【００３２】
図９は、対象体Ｓと歯３４ｃとの間隔の説明図である。図９に示すように、先端部３６ｃと対象体Ｓとの間隔Ｓ１は、根元部３５ｃと対象体Ｓとの間隔Ｓ２よりも狭い。このため、歯２４ｃから対象体Ｓに流れた磁束は、先端部３６ｃを介して歯３４ｃに流れる。これにより、対象体Ｓと歯３４ｃとの間を流れる。
【００３３】
図１０は、実施例２のトルク検出装置１Ｃの断面図である。図１０に示すように、歯２４ｃも同様に根元部２５ｃ、先端部２６ｃを有している。先端部２６ｃと対象体Ｓとの間隔は、根元部２５ｃと対象体Ｓとの間隔よりも狭い。これにより、図１０に示すように、磁束が歯２４ｃから対象体Ｓに流れ込む位置と、対象体Ｓか歯３４ｃに磁束が流れ込む位置を規定することができる。これにより、対象体Ｓに流れる磁束は、歯２４ｃの先端部２６ｃから歯３４ｃの先端部３６ｃへ向かうように流れる。これにより、対象体Ｓを流れる磁束の方向を所望の方向にすることができる。
【００３４】
また、歯２４ｃは、リング部３０ｃ側に延びており、歯２４ｃの先端部２６ｃは、内周部２２ｃよりも内周部３２ｃに近い。また、歯３４ｃは、リング部２０ｃ側に延びており、歯３４ｃの先端部３６ｃは、内周部３２ｃよりも内周部２２ｃに近い。換言すれば、歯２４ｃの先端部２６ｃとリング部３０ｃの内周部３２ｃとの距離は、歯３４ｃの先端部３６ｃとリング部３０ｃの内周部３２ｃとの距離よりも小さい。このため、図１０に示すように、歯２４ｃの先端部２６ｃから歯３４ｃの先端部３６ｃへ向かう磁束の方向は、リング部３０ｃ側からリング部２０ｃ側を向いている。また、歯３４ｄの先端部３６ｄから歯２４ｄの先端部２６ｄへ向かう磁束の方向は、リング部２０ｄ側からリング部３０ｄ側を向いている。
【００３５】
図１１は、実施例２のトルク検出装置１Ｃを用いた場合でのコイル３ｃ、３ｄのインダクタンスの変化を示す表である。また、各条件も実施例１の場合と同様である。図１１と図６とを比較すると、実施例１よりも実施例２の方が、インダクタンスの変化量が大きいことがわかった。これにより、実施例２の方がトルクの検出感度が向上していることがわかった。
【００３６】
次に、実施例２の変形例について説明する。図１２Ａ、１２Ｂは、実施例２の変形例の説明図である。図１２Ａは、第１変形例のトルク検出装置１Ｅの断面図である。歯２４ｅの先端部２６ｅと歯３４ｅの先端部３６ｅとは、軸線Ａに対して直交する方向に並んでいる。これにより、歯２４ｅから歯３４ｅへ向かう対象体Ｓを流れる磁束の方向、及び歯２４ｆから歯３４ｆへ向かう対象体Ｓを流れる磁束の方向は、軸線Ａに対して略直交する方向に流れ、互いに逆方向に流れる。このように、対象体Ｓを流れる磁束の方向は、軸線Ａに対して略直交する方向であってもよい。例えば、軸線Ａの方向でのコイル３ｅ、３ｆが厚い場合に、第１変形例のトルク検出装置１Ｅのようにリング部２０ｅ、３０ｅ、２０ｆ、３０ｆが配置されていてもよい。
【００３７】
図１２Ｂは、第２変形例のトルク検出装置１Ｇの断面図である。歯２４ｇと歯３４ｇとのそれぞれの長さは、軸線Ａに直交し筒部１０ｇの高さ方向の中心を通過する線分を交差しない程度の長さである。これにより、歯２４ｇの先端部２６ｇから歯３４ｇの先端部３６ｇへ向かう対象体Ｓを流れる磁束の方向は、リング部２０ｇ側からリング部３０ｇ側を向いている。同様に、歯２４ｈの先端部２６ｈから歯３４ｈの先端部３６ｈへ向かう対象体Ｓを流れる磁束の方向は、リング部３０ｈ側からリング部２０ｈ側を向いている。例えば、軸線Ａの方向でのコイル３ｇ、３ｇが更に厚い場合に、第２変形例のトルク検出装置１Ｇのようにリング部２０ｇ、３０ｇ、２０ｈ、３０ｈが配置されていてもよい。
【００３８】
次に、比較例として従来のトルク検出装置１ｘについて説明する。図１３、図１４は、従来のトルク検出装置１ｘの説明図である。図１３は、トルク検出装置１ｘの外観図である。図１４は、トルク検出装置１ｘの分解斜視図である。
【００３９】
トルク検出装置１ｘは、コイル３ｘ、３ｙ、励振コア２０ｘ、２０ｙ、ヨーク３０ｘ、３０ｙ、検出コア５０ｘを含む。励振コア２０ｘの内周部２２ｘには、互いに向き合うように径方向に突出した２つの突部２４ｘが設けられている。励振コア２０ｙも同様に２つの突部２４ｙが設けられている。コイル３ｘ、３ｙは、それぞれヨーク３０ｘ、３０ｙの内部に配置される。ヨーク３０ｘ、３０ｙとの間に検出コア５０ｘが配置される。検出コア５０ｘの内縁には、径方向に突出した４本の突起が設けられ、この突起周囲にコイル４ｘが巻回されている。従って、コイル４ｘは４つ設けられている。即ち、コイル４ｘは、対象体Ｓの軸線方向に直交する方向周りに巻回されている。このように、トルク検出装置１ｘは、２つのコイル３ｘ、３ｙと、４つのコイル４ｘとが設けられている。
【００４０】
コイル３ｘ、３ｙが通電されると、磁束が対象体Ｓ内を通過する。この状態で、対象体Ｓにトルクが作用すると、対象体Ｓの比透磁率が変化し、例えば対象体Ｓの軸線Ａの方向に対して＋４５°の方向に磁化が容易となり、−４５°の方向に磁化が困難となる。この結果、コイル４ｘに流れる磁束が変化する。これによりコイル４ｘに誘起される電圧の差分に基づいて、対象体Ｓに作用するトルクを出力電圧として検出できる。このように、トルク検出装置１ｘでは、励磁用のコイル３ｘと、検出用のコイル４ｘとが必要である。また、検出精度を考慮すれば、コイル３ｘは２つ必要であり、コイル４ｘは４つ必要となる。
【００４１】
実施例２のトルク検出装置１Ｃでは、検出用のコイルは不要となるため、比較例のトルク検出装置１ｘと比較して、コイル点数が減少されている。また、トルク検出装置１ｘにおいては、コイル４ｘが軸線Ａと直交する方向回りに巻回された状態で対象体Ｓ周辺に配置されている。このため、構造が大型化し、特に軸線Ａと直交する方向での大きさが増大する。また、このようなコイル４ｘが巻回される検出コア５０ｘの構造が複雑化している。実施例２のトルク検出装置１Ｃでは、コイル４ｘは不要なので検出コア５０ｘも不要となる。これにより、部品点数が削減されており、構造も簡素化されている。尚、実施例１のトルク検出装置１についても、同様に部品点数が削減されており構造も簡素化されている。
【００４２】
図１５は、従来のトルク検出装置１ｘと実施例２のトルク検出装置１Ｃの出力電圧の変化を示した表である。尚、対象体Ｓの材質として、双方の場合ともニッケルクロモリモリブデン鋼（ＳＮＣＭ６１６）を使用した。また、励振コア２０ｘ、２０ｙ、ヨーク３０ｘ、３０ｙ、検出コア５０ｘの材料として、電磁軟鉄（ＳＵＹＢ）を使用した。また、大きさが５０ｍＡであり周波数が１００Ｈｚの交流電流を使用した。トルク検出装置１ｘを使用した場合の出力電圧の変化量の最大値は０．０４７Ｖであるのに対し、トルク検出装置１を使用した場合の出力電圧の変化量の最大値は１．４Ｖであった。これにより、トルク検出装置１Ｃのほうが検出感度が良いことがわかった。
【実施例３】
【００４３】
図１６は、実施例３のトルク検出装置１Ｉの外観図である。図１６に示すように、実施例３のトルク検出装置１Ｉは、単一のコア５ａが設けられている。コア５ａは、実施例１のコア５ａと同様の構造である。コア５ａ内にはコイル３ａが設けられている。
【００４４】
図１７は、実施例３のトルク検出装置１Ｉを用いて対象体Ｓに作用するトルクを検出するための回路の説明図である。図１７に示すように、コイル３ａに抵抗器Ｒｉが直列に接続されている。ここで、抵抗器Ｒｉの抵抗値とコイル３ａの抵抗値とは同一の値に設定されている。発振器１１０ｉは、接点Ｐ５、Ｐ８間に交流電圧を印加する。抵抗器Ｒｉにかかる電圧は位相検波器１３０ｉに送信される。コイル３ａにかかる電圧は増幅器１２０ｉで検出される。また、増幅器１２０ｉは、増幅した電圧波形を位相検波器１３０ｉに出力する。位相検波器１３０ｉは、抵抗器Ｒｉにかかる電圧波形と、増幅器１２０ｉから出力される増幅した電圧波形とを乗算し、その値に基づいて対象体Ｓに作用するトルクを検出する。
【００４５】
図１８は、実施例３のトルク検出装置１ｉを用いた場合の位相検波器１３０ｉの出力電圧の変化を示す表である。尚、各条件は、実施例１の場合と同じである。無負荷の場合と比較し、位相検波器１３０ｉの出力電圧が増大している。このため、この変化量基づいて対象体Ｓに作用しているトルクを検出することができる。
【００４６】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１、１Ｃ、１Ｅ、１Ｇ、１Ｅ  トルク検出装置
３ａ〜３ｈ  コイル
５ａ〜５ｈ  コア
１０ａ〜１０ｈ  筒部
２０ａ〜２０ｈ、３０ａ〜３０ｈ  リング部
２４ａ〜２４ｈ、３４ａ〜３４ｈ  歯
２５ｃ〜２５ｈ、３５ｃ〜３５ｈ  根元部
２６ｃ〜２６ｈ、３６ｃ〜３６ｈ  先端部
１１０、１１０ｉ  発振器
１２０、１２０ｉ  増幅器
１３０、１３０ｉ  位相検波器
Ｓ  対象体
Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｉ  抵抗器
【図１】
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【図２】
0005683001.tif 000003
【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】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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