扭矩传感器制造技术

本发明专利技术提供一种扭矩传感器（１０），具有：大致筒状的超磁致伸缩部件（１４）；轴（１２），其贯通设置在该超磁致伸缩部件（１４）的内侧空间内，可以将扭矩传递到超磁致伸缩部件（１４）；检出线圈（２２），其用于检测出超磁致伸缩部件（１４）的导磁率或剩余磁化量的变化。而且，将轴（１２）的扭矩变化作为基于超磁致伸缩部件（１４）的变形的超磁致伸缩部件（１４）的导磁率或剩余磁化量的变化而检测出，可以实现部件数量的减少、低成本化等，同时可以高灵敏度地进行扭矩变化的检出。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种使用了磁致伸缩部件的扭矩传感器。
技术介绍
现有技术中，公知使用磁致伸缩部件的应力磁效果可以检测出扭矩的变化的扭矩传感器。例如，如图21示出的现有公知的扭矩传感器1由具有钛合金制的扭矩传动轴2和呈同心圆形缠绕在该扭矩传动轴2的周围的线圈3A、3B，具有通过热处理使内部应力降低的磁致伸缩的镍-铁磁性材料薄带4A、4B，在施加了平面压缩应力的状态下连接于扭矩传动轴2的表面(参见日本专利申请特开平5-5660号公报)。该扭矩传感器1根据来自扭矩传动轴2的扭转应力，将磁性薄带4A、4B的磁特性的变化作为线圈3A、3B的阻抗变化而检测出，从而检测出扭矩传动轴2的扭矩变化。因此，由于磁致伸缩薄体4A、4B的磁特性的变化(磁致伸缩值的变化)小，所以该现有公知的扭矩传感器1需要使用电桥电路使检出灵敏度提高，会有成本变高的问题，而且检出灵敏度的提高也有限制。
技术实现思路
本专利技术是为了解决这种问题提出的，其目的是提供一种可以实现元件数量减少、低成本化等，同时可以高精度地进行扭矩变化的检出的扭矩传感器。本专利技术的专利技术人进行努力研究的结果，发现了可以实现元件数量减少、低成本化等，同时可以高灵敏度地进行扭矩变化的检出的扭矩传感器。本专利技术所述的一种扭矩传感器，其中，具有大致筒状的磁致伸缩部件；轴，其贯通设置于该磁致伸缩部件的内部空间内，可以将扭矩传递给上述磁致伸缩部件；检出装置，其用于检测出上述磁致伸缩部件的导磁率或剩余磁化量的变化，将上述轴的扭矩变化作为基于上述磁致伸缩部件的变形的该磁致伸缩部件的导磁率或剩余磁化量的变化而检测出。本专利技术所述的扭矩传感器，其中，上述磁致伸缩部件嵌合于上述轴上，且固定在上述轴的外周面上。本专利技术所述的扭矩传感器，其中，上述磁致伸缩部件通过粘结剂而粘结固定在上述轴的外周面上。本专利技术所述的扭矩传感器，其中，上述磁致伸缩部件通过压入和热装中的任意一种固定在上述轴的外周面上。本专利技术所述的扭矩传感器，其中，在上述磁致伸缩部件的内周面和上述轴的外周面之间有弹性薄膜。本专利技术所述的扭矩传感器，其中，包括大致筒状的磁致伸缩杆，其具有上述磁致伸缩部件，而且一端固定于固定部；上述轴，其在该磁致伸缩杆的另一端侧具有直径比该磁致伸缩杆的内径大的突出部；弹性部件，其对该轴的上述突出部加载而使其趋向于上述磁致伸缩杆的另一端侧，上述轴的扭矩可以通过作用在该轴的突出部和上述磁致伸缩杆之间的摩擦力而传递到上述磁致伸缩杆。本专利技术所述的扭矩传感器，其中，上述弹性部件的加载力可以调整。本专利技术所述的扭矩传感器，其中，上述轴的突出部的直径大于上述磁致伸缩杆的另一端侧的外径。本专利技术所述的扭矩传感器，其中，在上述轴的突出部和上述磁致伸缩杆之间有弹性片。本专利技术所述的扭矩传感器，其中，对上述磁致伸缩部件施加有规定的偏置磁场。本专利技术所述的扭矩传感器，其中，上述检出装置包括检出线圈，将上述磁致伸缩部件的导磁率或剩余磁化量的变化作为上述检出线圈的电感值的变化而检测出。本专利技术所述的扭矩传感器，其中，上述检出装置包括霍尔元件，将上述磁致伸缩部件的导磁率或剩余磁化量的变化作为上述霍尔元件的电动势变化而检测出。本专利技术所述的扭矩传感器，其中，上述检出装置包括磁阻效应元件，将上述磁致伸缩部件的导磁率或剩余磁化量的变化作为上述磁阻效应元件的电动势变化而检测出。本专利技术所述的扭矩传感器，其中，上述磁致伸缩部件由以超磁致伸缩元件为材料的超磁致伸缩部件构成。根据本专利技术的扭矩传感器，可以实现元件数量减少、低成本化等，同时可以高灵敏度地进行扭矩变化的检出。再有，可以对装置的损害等防范于未然，可以提高相对于扭矩的强度。附图说明图1本专利技术实施例1的扭矩传感器的简略立体图；图2是从图1的箭头II方向所见的简略侧视图；图3是表示实施例1扭矩传感器的轴的扭矩和检出线圈的电感值的关系的曲线图；图4是本专利技术实施例2的扭矩传感器的简略立体图；图5是从图4的箭头V方向所见的简略侧视图；图6是表示实施例2扭矩传感器的轴的扭矩和检出线圈的电感值的关系的曲线图；图7是本专利技术实施例3的扭矩传感器的简略立体图；图8是从图7的箭头VIII方向所见的简略侧视图；图9是表示实施例3扭矩传感器的轴的扭矩和检出线圈的电感值的关系的曲线图；图10是表示作为扭矩传感器的检出装置适用霍尔元件或磁阻效应元件的例子的简略立体图；图11是从图10的箭头XI方向所见的简略侧视图；图12是本专利技术实施例4的扭矩传感器的简略侧剖视图；图13沿着图12的XIII-XIII线的简略剖视图；图14是表示本专利技术实施例4的扭矩传感器的扭矩和电感值的测定装置的侧面剖视图；图15比较例1的扭矩传感器的扭矩和电感值的测定装置的侧面剖视图；图16是表示比较例1的扭矩传感器的扭矩和电感值的关系的曲线图；图17是表示在对本专利技术实施例4的扭矩传感器施加60kg/cm2的预加载荷的情况下的扭矩和电感值的关系的曲线图；图18是表示对相同的扭矩传感器施加80kg/cm2的预加载荷的情况下的扭矩和电感值的关系的曲线图；图19是本专利技术实施例5的扭矩传感器的简略侧面剖视图；图20是表示作为本专利技术实施例4的扭矩传感器的检出装置而适用磁阻效应元件的例子的侧面剖视图；图21是现有的扭矩传感器的简略侧面剖视图。具体实施例方式下面，使用附图对本专利技术实施例1～5的扭矩传感器进行详细说明。如图1和图2所示，本专利技术实施例1的扭矩传感器10嵌合在轴12上，而且，具有固定在该轴12的外周面上的大致圆筒状的超磁致伸缩部件14和设置在该超磁致伸缩部件14附近的磁头16。超磁致伸缩部件14通过粘结剂18而粘结固定在轴12的外周表面上。还有，该超磁致伸缩部件14以超磁致伸缩元件为材料。这里，“超磁致伸缩元件”是由以稀土类元素和/或特定的过渡金属等为主要成分(例如铽、镝、铁等)等粉末烧结合金或单晶合金制成的磁致伸缩元件，具有由于来自外部的应力而变形时产生大的导磁率或剩余磁化量的变化的性质。磁头16由开口部向着超磁致伸缩部件14侧配置的大致呈コ字形状的磁心20和缠绕在该磁心20周围的检出线圈(检出装置)22构成。检出线圈22可以将基于超磁致伸缩部件14的变形的超磁致伸缩部件14的导磁率或剩余磁化量的变化作为电感值的变化而检测出。还有，该例子中，检出线圈22的电感值可以由LCR计量器24检测出。接下来，针对根据本专利技术实施例1的扭矩传感器10的作用进行说明。当轴12在轴心周围扭转时，那么规定的转矩就会传递到固定在轴12的外周围表面上的超磁致伸缩部件14。从而超磁致伸缩部件14由于该转矩而变形，超磁致伸缩部件14的导磁率或剩余磁化量发生变化。因此，通过将该超磁致伸缩部件14的导磁率或残留磁化量的变化作为检出线圈22的电感值的变化而检测出，可以检测出轴12的转矩变化。本专利技术的专利技术人针对施加给轴12的转矩和检出线圈22中电感值之间的关系而采集数据。还有，本实验中，由环氧树脂类的粘结剂18将轴径3mm的不锈钢制的轴12和外径6mm、内径3mm、长10mm的圆筒形的超磁致伸缩部件14粘结固定。还有，检出线圈22的线种为0.12mm的UEW、卷数为600匝。其结果如图3所示，采集数据的扭矩在0(cN·m)～80(cN·m)的范围内，发现检出线圈22的电感值对应于施加给轴12的扭矩的变化而变化。根本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种扭矩传感器，其特征在于，具有：大致筒状的磁致伸缩部件；轴，其贯通设置于该磁致伸缩部件的内部空间内，可以将扭矩传递给上述磁致伸缩部件；检出装置，其用于检测出上述磁致伸缩部件的导磁率或剩余磁化量的变化，将上述轴的扭矩变化作为基于上述 磁致伸缩部件的变形的该磁致伸缩部件的导磁率或剩余磁化量的变化而检测出。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：森辉夫，铃木利博，富泽史郎，高藤今朝春，
申请(专利权)人：TDK股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]