磁致伸缩式扭矩传感器制造技术

本发明专利技术的磁致伸缩式扭矩传感器具有：旋转轴，其具有在中心轴的周围旋转的磁致伸缩特性；圆筒状铁氧体磁芯，其与前述旋转轴的外周具有规定的间隔，并与前述旋转轴同轴配置，而且在内周面具有检测前述旋转轴变形且具有绝缘覆盖层的线圈。前述圆筒状铁氧体磁芯，具有一对对置的线圈形成用内周面，其通过由包含前述中心轴的平面将前述内周面分为两部分来形成。前述线圈在前述一对对置的线圈形成用内周面上分别形成：第一线圈，其包括串联连接的往电流用线圈及回流电流用线圈，该两线圈相对前述中心轴倾斜＋４５°来配置于同一位置上，且使往电流及回流电流向同一方向流动；第二线圈，其包括串联连接的往电流用线圈及回流电流用线圈，该两线圈相对前述中心轴倾斜－４５°来与前述第一线圈正交，且配置于同一位置上，并使往电流及回流电流向同一方向流动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及非接触磁致伸缩式扭矩传感器，尤其涉及一种下列非接触磁致伸缩式扭矩传感器其通过基于导磁率变化的检测线圈的电感变化，来非接触地检测施加于具有磁致伸缩特性的旋转轴的扭矩。
技术介绍
在汽车的动力转向机构、发动机控制机构及动力传输机构等中，检测施加于旋转轴即操纵轴及其它从动轴等上的扭矩的必要性很高。一般对具有磁致伸缩特性的材料而言，在施加力时，比导磁率便发生变化，比导磁率在压缩力方向减小，且比导磁率在张力方向增加。利用了该原理的磁致伸缩式扭矩检测装置，比如记载在现有技术1及2中。现有技术1(JP特开平1-94230号公报)中，公开了图1(a)所示的磁致伸缩式扭矩检测装置。在该磁致伸缩式扭矩检测装置中，在从动轴即旋转轴11的外周，相对旋转轴11成±45°角来固定多个磁致伸缩膜13、13，且在其外周上，与±45°磁致伸缩膜13、13对应来配有环形检测线圈12、12。当从外部对旋转轴11施加扭矩时，磁致伸缩膜13、13中的一个便发生张力，而另一个则发生压缩力，从而产生变形，磁致伸缩膜13、13的导磁率便发生变化。对基于该磁致伸缩膜13、13的导磁率变化的环形检测线圈12、12的电感变化进行检测并输出。在现有技术2(特开平6-194239号公报)中，公开了图1(b)所示的磁致伸缩式扭矩检测装置。在该磁致伸缩式扭矩检测装置中，使相对磁致伸缩旋转轴11倾斜±45°角的两个检测线圈12、12重合，来固定到环形磁芯14的内面，并将其配置到磁致伸缩旋转轴11的周围，检测并输出磁致伸缩旋转轴11的导磁率变化(图4～图6及实施例4)。图1(c)表示另一种磁致伸缩式扭矩检测装置(现有技术3)。在该磁致伸缩式扭矩检测装置中，使用在与磁致伸缩旋转轴11对置配置的U形磁芯14上卷绕的检测线圈12、12，由此来检测并输出磁致伸缩旋转轴11的导磁率变化。然而，在现有技术1的磁致伸缩式扭矩检测装置中，由于在旋转轴11上固定±45°磁致伸缩膜13、13，因而存在着必须加工旋转轴11的问题。在现有技术2的磁致伸缩式扭矩检测装置中，虽然不必加工旋转轴11，但由于需要对在环形磁芯14的内面以±45°倾斜角来重合配置的两个检测线圈12、12的电感之差进行检测，因而为检测扭矩的方向而有必要检测电感的增减方向。此外，为了设定零点，有必要检测出两个检测线圈12、12的电感达到相等的状态，因而零点的设定并非容易。此外，由于旋转轴11构成为贯通环形磁芯14，因而难以安装检测线圈12。此外，在现有技术3的磁致伸缩式扭矩检测装置中，尽管不必加工旋转轴11，而且易于安装到旋转轴11上，但存在以下问题。即，卷绕有检测线圈12的U形磁芯14，不像环形磁芯那样相对旋转轴11旋转对称，而且存在着旋转轴11不与U形磁芯14相面对的部分，因而输出信号的零点会随着旋转轴11的旋转而发生大的变动。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种伴随旋转轴旋转的输出信号的零点变动得到抑制的非接触磁致伸缩式扭矩传感器，从而提高扭矩检测精度。本专利技术的另一目的在于，提供一种易于在旋转轴上安装的非接触磁致伸缩式扭矩传感器。本专利技术的又一目的在于，提供一种可正确且容易地进行检测线圈电路的零点调整的非接触磁致伸缩式扭矩传感器。本专利技术提供一种磁致伸缩式扭矩传感器，具有旋转轴，其具有在中心轴的周围旋转的磁致伸缩特性；圆筒状铁氧体磁芯，其与前述旋转轴的外周具有规定的间隔，并与前述旋转轴同轴配置，且在内周面具有检测前述旋转轴的变形且具有绝缘覆盖层的线圈，该磁致伸缩式扭矩传感器的特征在于，前述圆筒状铁氧体磁芯，具有一对对置的线圈形成用内周面，该内周面通过由包括前述中心轴的平面将前述内周面分为两部分来形成，前述线圈在前述一对对置的线圈形成用内周面上分别具有第一线圈，其包括串联连接的往电流用线圈及回流电流用线圈，该两线圈相对前述中心轴倾斜+45°来配置于同一位置上，并使往电流及回流电流向同一方向流动；第二线圈，其包括串联连接的往电流用线圈及回流电流用线圈，该两线圈相对前述中心轴倾斜-45°来与前述第一线圈正交，且配置于同一位置上，并使往电流及回流电流向同一方向流动。(i)前述圆筒状铁氧体磁芯，最好包括由包括前述中心轴的平面而分为两部分的一对半圆筒状铁氧体磁芯。(ii)前述第一及第二线圈的前述往电流用线圈及前述回流电流用线圈，最好包括由多个水平导线及多个垂直导线而连续延伸的多个往电流用线圈及多个回流电流用线圈。(iii)在前述第一及第二线圈的前述多个水平导线及前述多个垂直导线中，最好在同一位置流动不同方向的电流。(iv)前述第一线圈及前述第二线圈，最好在柔性基板的表面及背面上曲折状形成，且通过将该柔性基板折叠180度来形成。(v)前述第一线圈及前述第二线圈，最好连接成为，在前述一对半圆筒状铁氧体磁芯之间构成桥接电路。(vi)在前述第一线圈及前述第二线圈中，最好使各自的第一端子与振荡器的第一及第二端子连接，使各自的第二端子与歪扭检测用端子连接，而构成桥接电路。(vii)来自前述桥接电路的差动信号，最好由锁定放大器来检测。(viii)前述第一线圈及前述第二线圈，最好被收容于在前述一对对置线圈形成用内周面上形成的沟槽内。(ix)前述一对对置线圈形成用内周面，最好具有由下述来表示的长度L及内面半圆周长P(其中，D表示前述旋转轴的直径)， LπD/2N(N＝1，2，3...)PπD/2而且，在其两端上，具有由下述式来表示的前述沟槽间隔G，GπD/4N(N＝1，2，3...)。附图说明图1(a)～(c)是表示现有的磁致伸缩式扭矩传感器的概略图。图2是表示本专利技术第一实施例的磁致伸缩式扭矩传感器的概略图。图3是表示第一实施例的磁致伸缩式扭矩传感器的分解立体图。图4(a)～(c)是表示第一实施例的磁致伸缩式扭矩传感器的线圈卷绕方式的模式图。图5(a)是表示第一实施例的磁致伸缩式扭矩传感器的动作原理的模式图，图5(b)是用于检测施加于磁致伸缩旋转轴上的扭矩的检测电路图。图6(a)～(d)是表示本专利技术第二实施例的磁致伸缩式扭矩传感器的构成及制造方法的概略图。具体实施例方式以下参照附图，来说明本专利技术的优选实施例。图2表示本专利技术第一实施例的磁致伸缩式扭矩传感器。该磁致伸缩式扭矩传感器由以下部件来构成旋转轴1，其具有磁致伸缩特性，比如Ni、Fe-Al合金、Fe-Co合金等；两个半圆筒状铁氧体磁芯3、3，其中，相对旋转轴1的轴O倾斜+45°的线圈2及倾斜-45°的线圈4在内面重合卷绕。两个半圆筒状铁氧体磁芯3、3，在与磁致伸缩旋转轴1的轴O垂直的面上，与磁致伸缩旋转轴1同心状地紧密对置配置。图3是图2的磁致伸缩式扭矩传感器的分解立体图，省略了±45°线圈2、4的图示。如图3所示，在半圆筒状铁氧体磁芯3的内面，为了配置+45°线圈2及-45°线圈4的布线，而设有相对磁致伸缩旋转轴1倾斜±45°的多个沟槽5。图4(a)～(c)表示图2的磁致伸缩式扭矩传感器的线圈卷绕方式。如半圆筒状铁氧体磁芯的内面展开图即图4(a)所示，设置于半圆筒状铁氧体磁芯3的内面上的沟槽5，相对旋转轴1的轴O倾斜±45°。沟槽5的宽度为1mm，深度为1mm。如以下所示，沟槽与沟槽之间的距离G，取决于磁芯3的长度L及磁芯3的内面半圆周长P。如上所述，在内本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁致伸缩式扭矩传感器，具有：旋转轴，其具有在中心轴的周围旋转的磁致伸缩特性；圆筒状铁氧体磁芯，其与前述旋转轴的外周具有规定的间隔，并与前述旋转轴同轴配置，而且在内周面具有检测前述旋转轴的变形且具有绝缘覆盖层的线圈，该磁致伸缩式扭矩传感器的特征在于，前述圆筒状铁氧体磁芯，具有一对对置的线圈形成用内周面，该内周面通过由包含前述中心轴的平面将前述内周面分为两部分来形成，前述线圈在前述一对对置的线圈形成用内周面上分别具有：第一线圈，其包括串联连接的往电流用线圈及回 流电流用线圈，该两线圈相对前述中心轴倾斜＋４５°来配置于同一位置上，并使往电流及回流电流向同一方向流动；第二线圈，其包括串联连接的往电流用线圈及回流电流用线圈，该两线圈相对前述中心轴倾斜－４５°来与前述第一线圈正交，且配置于同一位置上，并使往电流及回流电流向同一方向流动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳松，毛受良一，
申请(专利权)人：日立电线株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]