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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022019092
(43)【公開日】2022-01-27
(54)【発明の名称】トルク検出センサ
(51)【国際特許分類】
G01L 3/10 20060101AFI20220120BHJP
【ＦＩ】
G01L3/10 301J
【審査請求】有
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020122674
(22)【出願日】2020-07-17
(71)【出願人】
【識別番号】000106944
【氏名又は名称】シナノケンシ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001726
【氏名又は名称】特許業務法人綿貫国際特許・商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】古川 顕秀
(57)【要約】 （修正有）
【課題】被検出体の全周にわたって発生した圧縮応力及び引張応力を、トルク検出に有効な磁路を増やしてきめ細かく検出することができる自己励磁タイプのトルク検出センサを提供する。
【解決手段】第一トルク検出部７ａと第二トルク検出部７ｂが被検出体の軸心方向と直交する対称面Ｍを中心に第一の通電回路６ａ１と第三の通電回路６ｂ１及び第二の通電回路６ａ２と第四の通電回路６ｂ２が鏡面配置となるように積層されており、第一トルク検出部７ａ及び第二トルク検出部７ｂにおいて±４５度の傾きを有するティース間で複数の磁路が各々形成される。
【選択図】図２
【解決手段】第一トルク検出部７ａと第二トルク検出部７ｂが被検出体の軸心方向と直交する対称面Ｍを中心に第一の通電回路６ａ１と第三の通電回路６ｂ１及び第二の通電回路６ａ２と第四の通電回路６ｂ２が鏡面配置となるように積層されており、第一トルク検出部７ａ及び第二トルク検出部７ｂにおいて±４５度の傾きを有するティース間で複数の磁路が各々形成される。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被検出体の周囲に設けられた環状のコアから複数箇所で突設されたティースに巻き付けられたコイルに通電して被検出体との間に形成される磁気回路において透磁率の変化をコイルインピーダンスの変化で測定するトルク検出センサであって、
環状の第一コア及び第二コアに周方向に第一ティース及び第二ティースが千鳥配置で複数突設され、前記被検出体の軸心方向に対して＋４５度の傾きで配置された第一ティースに巻かれた第一コイル及び第二ティースに巻かれた第二コイルが直列に接続された第一の通電回路と、前記被検出体の軸心方向に対して－４５度の傾きで配置された前記第一ティースに巻かれた前記第一コイル及び前記第二ティースに巻かれた前記第二コイルが直列に接続された第二の通電回路を有する第一トルク検出部と、
環状の第三コア及び第四コアに周方向に第三ティース及び第四ティースが千鳥配置で複数突設され、前記被検出体の軸心方向に対して＋４５度の傾きで配置された第三ティースに巻かれた第三コイル及び第四ティースに巻かれた第四コイルが直列に接続された第三の通電回路と、前記被検出体の軸心方向に対して－４５度の傾きで配置された前記第三ティースに巻かれた前記第三コイル及び第四ティースに巻かれた前記第四コイルが直列に接続された第四の通電回路を有する第二トルク検出部と、を備え、
前記第一トルク検出部と前記第二トルク検出部が、前記被検出体の軸心方向と直交する対称面を中心に前記第一の通電回路と前記第三の通電回路及び第二の通電回路と第四の通電回路が鏡面配置となるように積層されていることを特徴とするトルク検出センサ。
環状の第一コア及び第二コアに周方向に第一ティース及び第二ティースが千鳥配置で複数突設され、前記被検出体の軸心方向に対して＋４５度の傾きで配置された第一ティースに巻かれた第一コイル及び第二ティースに巻かれた第二コイルが直列に接続された第一の通電回路と、前記被検出体の軸心方向に対して－４５度の傾きで配置された前記第一ティースに巻かれた前記第一コイル及び前記第二ティースに巻かれた前記第二コイルが直列に接続された第二の通電回路を有する第一トルク検出部と、
環状の第三コア及び第四コアに周方向に第三ティース及び第四ティースが千鳥配置で複数突設され、前記被検出体の軸心方向に対して＋４５度の傾きで配置された第三ティースに巻かれた第三コイル及び第四ティースに巻かれた第四コイルが直列に接続された第三の通電回路と、前記被検出体の軸心方向に対して－４５度の傾きで配置された前記第三ティースに巻かれた前記第三コイル及び第四ティースに巻かれた前記第四コイルが直列に接続された第四の通電回路を有する第二トルク検出部と、を備え、
前記第一トルク検出部と前記第二トルク検出部が、前記被検出体の軸心方向と直交する対称面を中心に前記第一の通電回路と前記第三の通電回路及び第二の通電回路と第四の通電回路が鏡面配置となるように積層されていることを特徴とするトルク検出センサ。
【請求項2】
前記第一の通電回路及び前記第二の通電回路によって励磁される第一ティース及び第二ティースの磁極配置と、前記第三の通電回路及び前記第四の通電回路によって励磁される第三ティース及び第四ティースの磁極配置は、前記対称面を介して鏡面配置となる請求項1記載のトルク検出センサ。
【請求項3】
前記第一コアの周方向に隣り合う第一ティース、前記第二コアの周方向に隣り合う第二ティース、前記第三コアの周方向に隣り合う第三ティース及び前記第四コアの周方向に隣り合う第四ティースは、同じ極性に励磁される請求項１又は請求項２記載のトルク検出センサ。
【請求項4】
前記第一トルク検出部と前記第二トルク検出部の前記対称面を介して対称位置にある第一コアの第一ティースと第三コアの第三ティース、前記対称面を介して対称位置にある第二コアの第二ティースと第四コアの第四ティースは、同じ極性に励磁される請求項１又は請求項２記載のトルク検出センサ。
【請求項5】
前記第一トルク検出部と前記第二トルク検出部の前記対称面を介して対称位置にある第一コアの第一ティースと第三コアの第三ティース、対称面を介して対称位置にある第二コアの周方向に隣り合う第二ティースと第四コアの第四ティースは、異なる極性に励磁される請求項１又は請求項２記載のトルク検出センサ。
【請求項6】
被検出体の周囲に設けられた環状のコアから複数箇所で突設されたティースに巻き付けられたコイルに通電して被検出体との間に形成される磁気回路において透磁率の変化をコイルインピーダンスの変化で測定するトルク検出センサであって、
環状の第一コア及び第二コアに周方向に第一ティース及び第二ティースが千鳥配置で複数突設され、前記被検出体の軸心方向に対して＋４５度の傾きで配置された第一ティースに巻かれた第一コイル及び第二ティースに巻かれた第二コイルが直列に接続された第一の通電回路と、前記被検出体の軸心方向に対して－４５度の傾きで配置された前記第一ティースに巻かれた前記第一コイル及び前記第二ティースに巻かれた前記第二コイルが直列に接続された第二の通電回路を有する第一トルク検出部と、
環状の第三コア及び第四コアに周方向に第三ティース及び第四ティースが千鳥配置で複数突設され、前記被検出体の軸心方向に対して＋４５度の傾きで配置された第三ティースに巻かれた第三コイル及び第四ティースに巻かれた第四コイルが直列に接続された第三の通電回路と、前記被検出体の軸心方向に対して－４５度の傾きで配置された前記第三ティースに巻かれた前記第三コイル及び前記第四ティースに巻かれた前記第四コイルが直列に接続された第四の通電回路を有する第二トルク検出部と、を備え、
前記第一トルク検出部と前記第二トルク検出部は、前記第一の通電回路と前記第三の通電回路、前記第二の通電回路と前記第四の通電回路の前記被検出体の軸心方向及び周方向のレイアウトが同じになるように積層されていることを特徴とするトルク検出センサ。
環状の第一コア及び第二コアに周方向に第一ティース及び第二ティースが千鳥配置で複数突設され、前記被検出体の軸心方向に対して＋４５度の傾きで配置された第一ティースに巻かれた第一コイル及び第二ティースに巻かれた第二コイルが直列に接続された第一の通電回路と、前記被検出体の軸心方向に対して－４５度の傾きで配置された前記第一ティースに巻かれた前記第一コイル及び前記第二ティースに巻かれた前記第二コイルが直列に接続された第二の通電回路を有する第一トルク検出部と、
環状の第三コア及び第四コアに周方向に第三ティース及び第四ティースが千鳥配置で複数突設され、前記被検出体の軸心方向に対して＋４５度の傾きで配置された第三ティースに巻かれた第三コイル及び第四ティースに巻かれた第四コイルが直列に接続された第三の通電回路と、前記被検出体の軸心方向に対して－４５度の傾きで配置された前記第三ティースに巻かれた前記第三コイル及び前記第四ティースに巻かれた前記第四コイルが直列に接続された第四の通電回路を有する第二トルク検出部と、を備え、
前記第一トルク検出部と前記第二トルク検出部は、前記第一の通電回路と前記第三の通電回路、前記第二の通電回路と前記第四の通電回路の前記被検出体の軸心方向及び周方向のレイアウトが同じになるように積層されていることを特徴とするトルク検出センサ。
【請求項7】
前記第一の通電回路及び前記第二の通電回路によって励磁される第一ティース及び第二ティースの磁極と、前記第三の通電回路及び前記第四の通電回路によって励磁される第三ティース及び第四ティースの磁極は、非対称配置となる請求項６記載のトルク検出センサ。
【請求項8】
前記第一コアの周方向に隣り合う第一ティース、前記第二コアの周方向に隣り合う第二ティース、前記第三コアの周方向に隣り合う第三ティース及び前記第四コアの周方向に隣り合う第四ティースは、同じ極性に励磁されている請求項６又は請求項７記載のトルク検出センサ。
【請求項9】
前記第一コアの周方向に隣り合う第一ティース、前記第二コアの周方向に隣り合う第二ティース、前記第三コアの周方向に隣り合う第三ティース及び前記第四コアの周方向に隣り合う第四ティースは、異なる極性に励磁されている請求項６又は請求項７記載のトルク検出センサ。
【請求項10】
前記第一の通電回路及び前記第二の通電回路、前記第三の通電回路及び前記第四の通電回路に通電して被検出体との間に形成される磁気回路において透磁率の変化をコイルインピーダンスの変化で測定する自己励磁型センサである請求項１乃至請求項９のいずれかに記載のトルク検出センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、自己励磁型のトルク検出センサに関する。
【背景技術】
【0002】
回転軸等の被検出体に作用するトルクを非接触で検出する方法として、磁歪式のトルク検出装置がある。例えば、歪みを検出する被検出体となる軸（シャフト）の表面に、磁歪特性を増加させる表面処理（たとえば、メッキまたは溝加工等）を施し、磁歪効果を測定することによってトルクを検出する。磁歪効果の測定は、シャフトと同軸に巻かれたコイルを配置し、インピーダンスの大きさに基づくビラリ効果により発生したシャフトの透磁率の変化を読み取ることによって行われる。
【0003】
トルク検出装置として、出願人は、被検出体に形成される磁路がその軸心に対して所定角度となるように絶縁筒体に組み付けられた複数のコアとの間に形成される磁路を各々増やすことでトルク検出感度を向上させた磁歪式トルク検出センサを提案した。複数のコアが被検出体の軸心方向に対して所定角度で傾斜して配列され、両側脚部の端面が絶縁筒体の内周面より被検出体に臨むように組み付けられている。また、コ字状に形成されたコアは被検出体の軸心に対して所定角度で傾斜して配列することで、一方の脚部（端面）－被検出体－他方の脚部（端面）－架橋部を通る独立した磁路が形成される。このように、複数のコアに同一のコイルが通っていることでコイルの周りに同一の磁界が発生するため同極となり、そのためコアに磁束を集中させることで隣り合うコア間同士を結ぶ磁路が形成されにくいため、検出感度が向上する構造となっている（特許文献１：特許第６４８３７７８号参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第６４８３７７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上述した特許文献のトルク検出装置においては、絶縁筒体の外周面に溝を設け、該溝に沿って複数の検出コイルを巻き付ける必要があり、かつ両側脚部を連結する架橋部に囲まれたコ字状空間部を検出コイルが通過するように複数のコアが絶縁筒体に組み付けられる。
【0006】
このため、検出コイル及びコアを絶縁筒体の径方向の厚みを利用して埋設する必要があることから、センサが径方向及び軸方向に大型化し易い。またコアを構成する両側脚部の端面は、被検出体に臨むように設けられることから、端面形状が平面ではなく弧状の曲面に形成する必要があり、加工コストがかかる。
また、被検出体の全周にわたって、トルク検出に有効な磁路を増やしてきめ細かくトルクを検出したいというニーズもある。
また、被検出体の全周にわたって、トルク検出に有効な磁路を増やしてきめ細かくトルクを検出したいというニーズもある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
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、センサを小型化し安価に量産可能であり、被検出体の全周にわたって発生した圧縮応力及び引張応力を、トルク検出に有効な磁路を増やしてきめ細かく検出することができる自己励磁タイプのトルク検出センサを提供することにある。
【0008】
本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
被検出体の周囲に設けられた環状のコアから複数箇所で突設されたティースに巻き付けられたコイルに通電して被検出体との間に形成される磁気回路において透磁率の変化をコイルインピーダンスの変化で測定するトルク検出センサであって、環状の第一コア及び第二コアに周方向に第一ティース及び第二ティースが千鳥配置で複数突設され、前記被検出体の軸心方向に対して＋４５度の傾きで配置された第一ティースに巻かれた第一コイル及び第二ティースに巻かれた第二コイルが直列に接続された第一の通電回路と、前記被検出体の軸心方向に対して－４５度の傾きで配置された前記第一ティースに巻かれた前記第一コイル及び前記第二ティースに巻かれた前記第二コイルが直列に接続された第二の通電回路を有する第一トルク検出部と、環状の第三コア及び第四コアに周方向に第三ティース及び第四ティースが千鳥配置で複数突設され、前記被検出体の軸心方向に対して＋４５度の傾きで配置された第三ティースに巻かれた第三コイル及び第四ティースに巻かれた第四コイルが直列に接続された第三の通電回路と、前記被検出体の軸心方向に対して－４５度の傾きで配置された前記第三ティースに巻かれた前記第三コイル及び第四ティースに巻かれた前記第四コイルが直列に接続された第四の通電回路を有する第二トルク検出部と、を備え、前記第一トルク検出部と前記第二トルク検出部が、前記被検出体の軸心方向と直交する対称面を中心に前記第一の通電回路と前記第三の通電回路及び第二の通電回路と第四の通電回路が鏡面配置となるように積層されていることを特徴とする。
被検出体の周囲に設けられた環状のコアから複数箇所で突設されたティースに巻き付けられたコイルに通電して被検出体との間に形成される磁気回路において透磁率の変化をコイルインピーダンスの変化で測定するトルク検出センサであって、環状の第一コア及び第二コアに周方向に第一ティース及び第二ティースが千鳥配置で複数突設され、前記被検出体の軸心方向に対して＋４５度の傾きで配置された第一ティースに巻かれた第一コイル及び第二ティースに巻かれた第二コイルが直列に接続された第一の通電回路と、前記被検出体の軸心方向に対して－４５度の傾きで配置された前記第一ティースに巻かれた前記第一コイル及び前記第二ティースに巻かれた前記第二コイルが直列に接続された第二の通電回路を有する第一トルク検出部と、環状の第三コア及び第四コアに周方向に第三ティース及び第四ティースが千鳥配置で複数突設され、前記被検出体の軸心方向に対して＋４５度の傾きで配置された第三ティースに巻かれた第三コイル及び第四ティースに巻かれた第四コイルが直列に接続された第三の通電回路と、前記被検出体の軸心方向に対して－４５度の傾きで配置された前記第三ティースに巻かれた前記第三コイル及び第四ティースに巻かれた前記第四コイルが直列に接続された第四の通電回路を有する第二トルク検出部と、を備え、前記第一トルク検出部と前記第二トルク検出部が、前記被検出体の軸心方向と直交する対称面を中心に前記第一の通電回路と前記第三の通電回路及び第二の通電回路と第四の通電回路が鏡面配置となるように積層されていることを特徴とする。
【0009】
上記構成によれば、第一トルク検出部と第二トルク検出部が被検出体の軸心方向と直交する対称面を中心に第一の通電回路と第三の通電回路及び第二の通電回路と第四の通電回路が鏡面配置となるように積層されていると、第一トルク検出部及び第二トルク検出部において±４５度の傾きを有するティース間で複数の磁路が各々形成されるので、被検出体の全周にわたって発生した圧縮応力及び引張応力を、トルク検出に有効な磁路を増やしてきめ細かく検出することができる。
【0010】
前記第一の通電回路及び前記第二の通電回路によって励磁される第一ティース及び第二ティースの磁極配置と、前記第三の通電回路及び前記第四の通電回路によって励磁される第三ティース及び第四ティースの磁極配置は、前記対称面を介して鏡面配置となってもよい。
これにより、千鳥配置されたティース間で±４５度の傾きを有するトルク検出に有効な磁路を多数形成して検出感度を向上させることができる。
これにより、千鳥配置されたティース間で±４５度の傾きを有するトルク検出に有効な磁路を多数形成して検出感度を向上させることができる。
【0011】
前記第一コアの周方向に隣り合う第一ティース、前記第二コアの周方向に隣り合う第二ティース、前記第三コアの周方向に隣り合う第三ティース及び前記第四コアの周方向に隣り合う第四ティースは、同じ極性に励磁されもよい。
この場合には、第一トルク検出部と第二トルク検出部の対称面を跨いでティース間で磁路が形成されることなく、検出感度を向上させることができる。
この場合には、第一トルク検出部と第二トルク検出部の対称面を跨いでティース間で磁路が形成されることなく、検出感度を向上させることができる。
【0012】
前記第一トルク検出部と前記第二トルク検出部の前記対称面を介して対称位置にある第一コアの第一ティースと第三コアの第三ティース、前記対称面を介して対称位置にある第二コアの第二ティースと第四コアの第四ティースは、同じ極性に励磁されてもよい。
この場合には、第一トルク検出部と第二トルク検出部の対称面を跨いで磁路が形成されることないが、第一ティース及び第四ティースにおいて周方向に隣り合うティースとの間に磁路が形成される。しかしながら、トルク検出にほとんど影響しない磁路成分であるので検出感度にほとんど影響しない。
この場合には、第一トルク検出部と第二トルク検出部の対称面を跨いで磁路が形成されることないが、第一ティース及び第四ティースにおいて周方向に隣り合うティースとの間に磁路が形成される。しかしながら、トルク検出にほとんど影響しない磁路成分であるので検出感度にほとんど影響しない。
【0013】
また、前記第一トルク検出部と前記第二トルク検出部の前記対称面を介して対称位置にある第一コアの第一ティースと第三コアの第三ティース、対称面を介して対称位置にある第二コアの第二ティースと第四コアの第四ティースは、異なる極性に励磁されてもよい。
この場合には、第一ティース及び第三ティースにおいて周方向に隣り合うティースとの間に磁路が形成される他に、第一トルク検出部と第二トルク検出部の対称面を跨いで第二ティースと第四ティースとの間に被検出体の軸心方向に磁路が形成される。しかしながら、これらの磁路成分はトルク検出にほとんど影響しない磁路成分であるので検出感度にほとんど影響しない。
この場合には、第一ティース及び第三ティースにおいて周方向に隣り合うティースとの間に磁路が形成される他に、第一トルク検出部と第二トルク検出部の対称面を跨いで第二ティースと第四ティースとの間に被検出体の軸心方向に磁路が形成される。しかしながら、これらの磁路成分はトルク検出にほとんど影響しない磁路成分であるので検出感度にほとんど影響しない。
【0014】
また、被検出体の周囲に設けられた環状のコアから複数箇所で突設されたティースに巻き付けられたコイルに通電して被検出体との間に形成される磁気回路において透磁率の変化をコイルインピーダンスの変化で測定するトルク検出センサであって、環状の第一コア及び第二コアに周方向に第一ティース及び第二ティースが千鳥配置で複数突設され、前記被検出体の軸心方向に対して＋４５度の傾きで配置された第一ティースに巻かれた第一コイル及び第二ティースに巻かれた第二コイルが直列に接続された第一の通電回路と、前記被検出体の軸心方向に対して－４５度の傾きで配置された前記第一ティースに巻かれた前記第一コイル及び前記第二ティースに巻かれた前記第二コイルが直列に接続された第二の通電回路を有する第一トルク検出部と、環状の第三コア及び第四コアに周方向に第三ティース及び第四ティースが千鳥配置で複数突設され、前記被検出体の軸心方向に対して＋４５度の傾きで配置された第三ティースに巻かれた第三コイル及び第四ティースに巻かれた第四コイルが直列に接続された第三の通電回路と、前記被検出体の軸心方向に対して－４５度の傾きで配置された前記第三ティースに巻かれた前記第三コイル及び前記第四ティースに巻かれた前記第四コイルが直列に接続された第四の通電回路を有する第二トルク検出部と、を備え、前記第一トルク検出部と前記第二トルク検出部は、前記第一の通電回路と前記第三の通電回路、前記第二の通電回路と前記第四の通電回路の前記被検出体の軸心方向及び周方向のレイアウトが同じになるように積層されていることを特徴とする。
【0015】
この場合には、第一トルク検出部と第二トルク検出部の第一の通電回路と第三の通電回路、第二の通電回路と第四の通電回路の被検出体の軸心方向及び周方向のレイアウトが同じであるので、例えば第一トルク検出部を、複数用意して被検出体の軸心方向に重ねて配置するだけで、±４５度の傾きを有する複数の磁路が軸方向に沿って各々多数形成されるので、被検出体の全周にわたって発生した圧縮応力及び引張応力を、トルク検出に有効な磁路を増やしてきめ細かく検出することができる。
【0016】
尚、前記第一の通電回路及び前記第二の通電回路によって励磁される第一ティース及び第二ティースの磁極と、前記第三の通電回路及び前記第四の通電回路によって励磁される第三ティース及び第四ティースの磁極は、非対称配置となるよう積層される。よって、例えば第一トルク検出部を複数作成して通電回路の軸心方向及び周方向のレイアウトをそろえて積層するだけで、検出感度の高いトルク検出センサを製造することができる。
【0017】
前記第一コアの周方向に隣り合う第一ティース、前記第二コアの周方向に隣り合う第二ティース、前記第三コアの周方向に隣り合う第三ティース及び前記第四コアの周方向に隣り合う第四ティースは、同じ極性に励磁されていてもよい。
この場合、第一ティースから４５度の位相差を有する第二ティースへ向かう磁路と第一ティースから軸心方向に積層面を跨いで第三ティースに向かう磁路が形成される。
また、第四ティースから４５度の位相差を有する第三ティースへ向かう磁路と第四ティースから軸心方向に積層面を跨いで第二ティースに向かう磁路が形成される。
上記第一ティースから軸心方向に積層面を跨いで第三ティースに向かう磁路及び第四ティースから軸心方向に積層面を跨いで第二ティースに向かう磁路は、トルク検出にほとんど影響しない磁路成分であるので検出感度にほとんど影響しない。よって、±４５度の傾きを有する複数の磁路が軸方向に沿って各々形成されるので、効率は低下するが、トルク検出は可能となる。
この場合、第一ティースから４５度の位相差を有する第二ティースへ向かう磁路と第一ティースから軸心方向に積層面を跨いで第三ティースに向かう磁路が形成される。
また、第四ティースから４５度の位相差を有する第三ティースへ向かう磁路と第四ティースから軸心方向に積層面を跨いで第二ティースに向かう磁路が形成される。
上記第一ティースから軸心方向に積層面を跨いで第三ティースに向かう磁路及び第四ティースから軸心方向に積層面を跨いで第二ティースに向かう磁路は、トルク検出にほとんど影響しない磁路成分であるので検出感度にほとんど影響しない。よって、±４５度の傾きを有する複数の磁路が軸方向に沿って各々形成されるので、効率は低下するが、トルク検出は可能となる。
【0018】
前記第一コアの周方向に隣り合う第一ティース、前記第二コアの周方向に隣り合う第二ティース、前記第三コアの周方向に隣り合う第三ティース及び前記第四コアの周方向に隣り合う第四ティースは、異なる極性に励磁されていてもよい。
この場合には、第一ティースから４５度の位相差を有する第二ティースへ向かう磁路、第一ティースの周方向で隣り合うティースに向かう磁路及び第一ティースから軸心方向に積層面を跨いで第三ティースに向かう磁路が形成される。
また、第二ティースの周方向で隣り合うティースに向かう磁路、第二ティースから４５度の位相差を有する第一ティースへ向かう磁路及び第二ティースから軸心方向に積層面を跨いで第四ティースに向かう磁路が形成される。
また、第三ティースの周方向で隣り合うティースに向かう磁路、第三ティースから４５度の位相差を有する第二ティースへ向かう磁路、第三ティースから軸心方向に積層面を跨いで第一ティースに向かう磁路及び第三ティースから４５度の位相差を有する第四ティースへ向かう磁路が各々形成される。
更には、第四ティースから４５度の位相差を有する第三ティースへ向かう磁路、第四ティースの周方向で隣り合うティースに向かう磁路及び第四ティースから軸心方向に積層面を跨いで第二ティースに向かう磁路が形成される。
上記第一～第四ティースから軸心方向に積層面を跨いで形成される磁路及び各ティースから周方向に隣り合うティースに向かう磁路は、トルク検出にほとんど影響しない磁路成分であるので検出感度にほとんど影響しない。よって、±４５度の傾きを有する複数の磁路が軸方向に沿って各々形成されるので、効率は低下するが、トルク検出は可能となる。
この場合には、第一ティースから４５度の位相差を有する第二ティースへ向かう磁路、第一ティースの周方向で隣り合うティースに向かう磁路及び第一ティースから軸心方向に積層面を跨いで第三ティースに向かう磁路が形成される。
また、第二ティースの周方向で隣り合うティースに向かう磁路、第二ティースから４５度の位相差を有する第一ティースへ向かう磁路及び第二ティースから軸心方向に積層面を跨いで第四ティースに向かう磁路が形成される。
また、第三ティースの周方向で隣り合うティースに向かう磁路、第三ティースから４５度の位相差を有する第二ティースへ向かう磁路、第三ティースから軸心方向に積層面を跨いで第一ティースに向かう磁路及び第三ティースから４５度の位相差を有する第四ティースへ向かう磁路が各々形成される。
更には、第四ティースから４５度の位相差を有する第三ティースへ向かう磁路、第四ティースの周方向で隣り合うティースに向かう磁路及び第四ティースから軸心方向に積層面を跨いで第二ティースに向かう磁路が形成される。
上記第一～第四ティースから軸心方向に積層面を跨いで形成される磁路及び各ティースから周方向に隣り合うティースに向かう磁路は、トルク検出にほとんど影響しない磁路成分であるので検出感度にほとんど影響しない。よって、±４５度の傾きを有する複数の磁路が軸方向に沿って各々形成されるので、効率は低下するが、トルク検出は可能となる。
【0019】
前記第一の通電回路及び前記第二の通電回路、前記第三の通電回路及び前記第四の通電回路に通電して被検出体との間に形成される磁気回路において透磁率の変化をコイルインピーダンスの変化で測定する自己励磁型センサであってもよい。
この場合、任意のタイミングで第一の通電回路～第四の通電回路に通電することで被検出体の軸心方向に対して＋４５度の傾きを有する複数の磁路及び－４５度の傾きを有する複数の磁路を被検出体との間で形成して被検出体に作用する圧縮応力及び引張応力を検出することができる。
この場合、任意のタイミングで第一の通電回路～第四の通電回路に通電することで被検出体の軸心方向に対して＋４５度の傾きを有する複数の磁路及び－４５度の傾きを有する複数の磁路を被検出体との間で形成して被検出体に作用する圧縮応力及び引張応力を検出することができる。
【発明の効果】
【0020】
センサを小型化し安価に量産可能であり、被検出体の全周にわたって発生した圧縮応力及び引張応力を、トルク検出に有効な磁路を増やしてきめ細かく検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】トルク検出センサの正面図、右側面図、矢印Ｙ－Ｙ方向断面図及び斜視図である。
【図2】実施例１のコアの積層状態を示す展開図及び通電回路の説明図である。
【図4】実施例２の通電回路に通電してティース間に形成される磁路の説明図である。
【図5】実施例３の通電回路に通電してティース間に形成される磁路の説明図である。
【図6】実施例４のコアの積層状態を示す展開図及び通電回路の説明図である。
【図9】他例に係るトルク検出センサのコアの展開図と通電回路の説明図である。
【図11】他例に係るトルク検出センサのコアの展開図と通電回路の説明図である。
【図15】他例に係るトルク検出センサと被検出体の正面図、右側面図、及び斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、本発明に係る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、トルク検出センサ１の概略構成について図１乃至図１４を参照して説明する。
被検出体の一例としては、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、被検出体は、円柱状であるがこれに限定されない。被検出体は、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、被検出体は、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。更には、被検出体は、中実な軸材料でもよいし、中空状の中空軸等であってもよい。
被検出体の一例としては、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、被検出体は、円柱状であるがこれに限定されない。被検出体は、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、被検出体は、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。更には、被検出体は、中実な軸材料でもよいし、中空状の中空軸等であってもよい。
【0023】
トルク検出センサ１は、被検出体の周囲に設けられた環状のコアから複数箇所で突設されたティースに巻き付けられたコイルに通電して被検出体との間に形成される磁気回路において透磁率の変化をコイルインピーダンスの変化で測定する。
【0024】
図１Ｃにおいて、第一トルク検出部７ａは、環状の第一コア２ａ－１，環状の第二コア２ａ－２に周方向に複数の第一ティース３ａ１，第二ティース３ａ２が径方向内側に向けて突設されている。第一コア２ａ－１と第二コア２ａ－２は中間コア２ｃ１を介して重ね合わせることで、第一ティース３ａ１と第二ティース３ａ２が千鳥配置に設けられている。なお、より正確には第一ティース３ａ１の被検出体と対向する先端部と第二ティース３ａ２の被検出体と対向する先端部が中間コア２ｃ１を介して周方向に＋４５度の位相差を有するように積層されている。各第一ティース３ａ１，第二ティース３ａ２の周囲には第一インシュレータ４ａ１，第二インシュレータ４ａ２が各々嵌め込まれ、後述する第一，第二の通電回路６ａ１，６ａ２に接続された第一コイル５ａ１，第二コイル５ａ２が各々巻かれている。第一，第二の通電回路６ａ１，６ａ２に接続された第一コイル５ａ１，第二コイル５ａ２に通電することにより隣接する第一ティース３ａ１，第二ティース３ａ２が異磁極に励磁されて対向する被検出体との間で軸心方向に対して＋－４５度の傾きを有する複数の磁路が形成されるようになっている。尚、直列に接続される第一コイル５ａ１，第二コイル５ａ２は巻方向を逆にすることで第一ティース３ａ１，第二ティース３ａ２が異磁極に励磁される。
【0025】
図２の第一コア２ａ－１，第二コア２ａ－２の展開図に示すように、第一トルク検出部７ａには、被検出体の軸心方向（図２の上下方向）に対して＋４５度の傾きを有する第一ティース３ａ１及び第二ティース３ａ２に第一コイル５ａ１及び第二コイル５ａ２が各々巻かれて直列接続された第一の通電回路６ａ１（破線参照）と、被検出体の軸心方向（図２の上下方向）に対して－４５度の傾きを有する第一ティース３ａ１及び第二ティース３ａ２に第一コイル５ａ１及び第二コイル５ａ２が各々巻かれて直列接続された第二の通電回路６ａ２（実線参照）を有する。第一の通電回路６ａ１と第二の通電回路６ａ２は交差配置されている。
【0026】
図１Ｃにおいて、第二トルク検出部７ｂは、環状の第三コア２ｂ－１，環状の第四コア２ｂ－２に周方向に複数の第三ティース３ｂ１，第四ティース３ｂ２が径方向内側に向けて突設されている。第三コア２ｂ－１と第四コア２ｂ－２は中間コア２ｃ２を介して重ね合わせることで、第三ティース３ｂ１と第四ティース３ｂ２が千鳥配置に設けられている。なお、より正確には第三ティース３ｂ１の被検出体と対向する先端部と第四ティース３ｂ２の被検出体と対向する先端部が中間コア２ｃ２を介して周方向に－４５度の位相差を有するように積層されている。各第三ティース３ｂ１，第四ティース３ｂ２の周囲には第三インシュレータ４ｂ１，第四インシュレータ４ｂ２が各々嵌め込まれ、後述する第三、第四の通電回路６ｂ１，６ｂ２に直列接続された第三コイル５ｂ１、第四コイル５ｂ２が各々巻かれている。第三、第四の通電回路６ｂ１，６ｂ２に直列接続された第三コイル５ｂ１，第四コイル５ｂ２に通電することにより対向する被検出体との間で軸心方向に対して±４５度の傾きを有する複数の磁路が形成されるようになっている。尚、直列に接続される第三コイル５ｂ１，第四コイル５ｂ２は巻方向を逆にすることで第三ティース３ｂ１，第四ティース３ｂ２が異磁極に励磁される。
【0027】
図２の第一コア２ａ－１，第二コア２ａ－２の展開図に示すように、第二トルク検出部７ｂには、被検出体の軸心方向に対して＋４５度の傾きを有する第三ティース３ｂ１及び第四ティース３ｂ２に第三コイル５ｂ１及び第四コイル５ｂ２が各々巻かれて直列接続された第三の通電回路６ｂ１（破線参照）と、軸心方向に対して－４５度の傾きを有する第三ティース３ｂ１及び第四ティース３ｂ２に第三コイル５ｂ１及び第四コイル５ｂ２が各々巻かれて直列接続された第四の通電回路６ｂ２（実線参照）を有する。第三の通電回路６ｂ１と第四の通電回路６ｂ２は交差配置されている。なお、各ティース間の位相差は全て同じであってもよいし、ばらばらであっても良い。また、ティースの本数は偶数でも奇数でも良い。
【0028】
上述した第一トルク検出部７ａと第二トルク検出部７ｂは、図２の第一コア２ａ－１，第二コア２ａ－２及び第三コア２ｂ－１，第四コア２ｂ－２ｂの展開図に示すように、被検出体の軸心方向と直交する対称面Ｍを中心に第一の通電回路６ａ１と第三の通電回路６ｂ１が鏡面配置となり、第二の通電回路６ａ２と第四の通電回路６ｂ２が鏡面配置となるように積層されている。尚、対称面Ｍは図１Ｂに示すように中間コア２ｃ３の積層方向中央部に位置する。
このように、第一トルク検出部７ａ及び第二トルク検出部７ｂにおいて±４５度の傾きを有するティース間で複数の磁路が各々形成されるので、被検出体の全周にわたって発生した圧縮応力及び引張応力を、トルク検出に有効な磁路を増やしてきめ細かく検出することができる。
このように、第一トルク検出部７ａ及び第二トルク検出部７ｂにおいて±４５度の傾きを有するティース間で複数の磁路が各々形成されるので、被検出体の全周にわたって発生した圧縮応力及び引張応力を、トルク検出に有効な磁路を増やしてきめ細かく検出することができる。
【0029】
また、図２の第一コア２ａ－１，第二コア２ａ－２及び第三コア２ｂ－１，第四コア２ｂ－２ｂの展開図に示すように、第一の通電回路６ａ１及び第二の通電回路６ａ２によって励磁される第一ティース３ａ１及び第二ティース３ａ２の磁極と、第三の通電回路６ｂ１及び第四の通電回路６ｂ２によって励磁される第三ティース３ｂ１及び第四ティース３ｂ２の磁極は、対称面Ｍを介して鏡面配置となっている。これにより、千鳥配置されたティース間で±４５度の傾きを有するトルク検出に有効な磁路を多数形成して検出感度を向上させることができる。
【0030】
図１Ａ，Ｄにおいて、第一コア２ａ－１には環状のコアバック部２ａ１に径方向内側に向かって突設された第一ティース３ａ１が、周方向に６０度の位相差を設けて合計６か所に設けられている。各第一ティース３ａ１には筒状の絶縁樹脂製の第一インシュレータ４ａ１が嵌め込まれ、周囲には第一コイル５ａ１が巻き付けられている。
【0031】
図１Ｂ，Ｃに示すように、第一コア２ａ－１は中間コア２ｃ１を介して第二コア２ａ－２と積層されている。第二コア２ａ－２には環状のコアバック部２ａ１に径方向内側に向かって突設された第二ティース３ａ２が、周方向に６０度の位相差を設けて合計６か所に設けられている。各第二ティース３ａ２には筒状の絶縁樹脂製の第二インシュレータ４ａ２が嵌め込まれ、周囲には第二コイル５ａ２巻き付けられている。第一コア２ａ－１と第二コア２ａ―２は、第一ティース３ａ１と第二ティース３ａ２が周方向に４５度位相がずれて積層されるようになっている（図２コア展開図上段参照）。
【0032】
図１Ｃにおいて、第一コア２ａ－１と同様に第三コア２ｂ－１には環状のコアバック部２ｂ１に径方向内側に向かって突設された第三ティース３ｂ１が、周方向に６０度の位相差を設けて合計６か所に設けられている。各第三ティース３ｂ１には筒状の絶縁樹脂製の第三インシュレータ４ｂ１が嵌め込まれ、周囲には第三コイル５ｂ１が巻き付けられている。
【0033】
図１Ｃに示すように、第三コア２ｂ－１には中間コア２ｃ２を介して第四コア２ｂ－２が積層されている。第四コア２ｂ－２には環状のコアバック部２ｂ１に径方向内側に向かって突設された第四ティース３ｂ２が、周方向に６０度の位相差を設けて合計６か所に設けられている。各第四ティース３ｂ２には筒状の絶縁樹脂製の第四インシュレータ４ｂ２が嵌め込まれ、周囲には第四コイル５ｂ２が巻き付けられている。第三コア２ｂ－１と第四コア２ｂ―２は、第三ティース３ｂ１と第四ティース３ｂ２が周方向に４５度位相がずれて積層されるようになっている（図２コア展開図下段参照）。
【0034】
図１Ｂに示すように、第二コア２ａ－２と第四コア２ｂ－２の間には、環状の中間コア２ｃ３を介して積層されている。中間コア２ｃ１，２ｃ２，２ｃ３は、第一コア２ａ－１，第二コア２ａ－２間、第三コア２ｂ－１，第四コア２ｂ－２間、或いは第二コア２ａ－２と第四コア２ｂ－２間に第一ティース３ａ１，第二ティース３ａ２の周囲に第一コイル５ａ１、第二コイル５ａ２又は第三ティース３ｂ１，第四ティース３ｂ２の周囲に第三コイル５ｂ１，第四コイル５ｂ２を巻くスペースを確保するスペーサとしての役割と、第一コア２ａ－１，第二コア２ａ－２、第三コア２ｂ－１，第四コア２ｂ－２或いは第二コア２ａ－２と第四コア２ｂ－２間の磁路を兼用している。尚、中間コア２ｃ１，２ｃ２，２ｃ３には径方向内側に向かうティースは設けられていない。
【0035】
第一コア２ａ－１、中間コア２ｃ１、第二コア２ａ―２、中間コア２ｃ３、第四コア２ｂ－２、中間コア２ｃ２、第三コア２ｂ－１は積層されてかしめ又は接着若しくはこれらの併用により一体化される。
【0036】
図２のコアの展開図に示すように、第一トルク検出部７ａの第一コア２ａ－１，第二コア２ａ－２に周方向に千鳥配置で形成された第一ティース３ａ１，第二ティース３ａ２と、第二トルク検出部７ｂの第三コア２ｂ－１，第四コア２ｂ－２に周方向に千鳥配置で形成された第三ティース３ｂ１，第四ティース３ｂ２が対称面Ｍを中心として鏡面配置で積層されている。尚、各コアには、コイルが巻かれていないティースが設けられていてもよい。これにより、±４５度の傾きを有するトルク検出に有効な磁路を多数形成して検出感度を向上させることができる。
以下では、第一の通電回路６ａ１及び第二の通電回路６ａ２、第三の通電回路６ｂ１及び第四の通電回路６ｂ２を通じた励磁パターンの実施例について説明する。
以下では、第一の通電回路６ａ１及び第二の通電回路６ａ２、第三の通電回路６ｂ１及び第四の通電回路６ｂ２を通じた励磁パターンの実施例について説明する。
【0037】
［実施例１］
図３は、上述した第一，第二の通電回路６ａ１，６ａ２及び第三，第四の通電回路６ｂ１，６ｂ２に通電して形成される磁路を例示している。図中ＮＡはコイルＡによりＮ極に励磁されたティース、ＳＡはコイルＡによりＳ極に励磁されたティースを表示するものとし、同様に図中ＮＢはＢコイルによりＮ極に励磁されたティース、ＳＢはＢコイルによりＳ極に励磁されたティースを表示するものとする。より正確には被検出体Ｓと対向するティースの先端部がＮ極またはＳ極に励磁される。Ｎ極に励磁されるかＳ極に励磁されるかはＡコイル及びＢコイル（第一コイル５ａ１及び第二コイル５ａ２、第三コイル５ｂ１及び第四コイル５ｂ２）の巻く向きを反対にすれば実現することができる。また、ＮＡ及びＳＡを囲む長枠Ｅ１，Ｅ２は第一ティース３ａ１及び第二ティース３ａ２間に形成される磁路において軸心方向（図の上下方向）に対する磁路の傾きを示す。同様にＮＢ及びＳＢを囲む長枠Ｅ３，Ｅ４は第三ティース３ｂ１及び第四ティース３ｂ２との間に形成される磁路において軸心方向（図の上下方向）に対する磁路の傾きを示す。
図３は、上述した第一，第二の通電回路６ａ１，６ａ２及び第三，第四の通電回路６ｂ１，６ｂ２に通電して形成される磁路を例示している。図中ＮＡはコイルＡによりＮ極に励磁されたティース、ＳＡはコイルＡによりＳ極に励磁されたティースを表示するものとし、同様に図中ＮＢはＢコイルによりＮ極に励磁されたティース、ＳＢはＢコイルによりＳ極に励磁されたティースを表示するものとする。より正確には被検出体Ｓと対向するティースの先端部がＮ極またはＳ極に励磁される。Ｎ極に励磁されるかＳ極に励磁されるかはＡコイル及びＢコイル（第一コイル５ａ１及び第二コイル５ａ２、第三コイル５ｂ１及び第四コイル５ｂ２）の巻く向きを反対にすれば実現することができる。また、ＮＡ及びＳＡを囲む長枠Ｅ１，Ｅ２は第一ティース３ａ１及び第二ティース３ａ２間に形成される磁路において軸心方向（図の上下方向）に対する磁路の傾きを示す。同様にＮＢ及びＳＢを囲む長枠Ｅ３，Ｅ４は第三ティース３ｂ１及び第四ティース３ｂ２との間に形成される磁路において軸心方向（図の上下方向）に対する磁路の傾きを示す。
【0038】
図３に示すように、第一コア２ａ－１の周方向に隣り合う第一ティース３ａ１はＮ極（又はＳ極）に励磁され、第二コア２ａ－２の周方向に隣り合う第二ティース３ａ２はＳ極（又はＮ極）に励磁されている。
また、第三コア２ｂ－１の周方向に隣り合う第三ティース３ｂ１はＮ極（又はＳ極）に励磁され、第四コア２ｂ－２の周方向に隣り合う第四ティース３ｂ２は、Ｓ極（又はＮ極）に励磁されている。
このように、各コアに周方向に形成されたティースを同じ極性となるように励磁されると、第一トルク検出部７ａと第二トルク検出部７ｂの対称面Ｍを跨いで磁路が形成されることなく、トルク検出に有効な±４５度の磁路を複数形成できるので検出感度を向上させることができる。
また、第三コア２ｂ－１の周方向に隣り合う第三ティース３ｂ１はＮ極（又はＳ極）に励磁され、第四コア２ｂ－２の周方向に隣り合う第四ティース３ｂ２は、Ｓ極（又はＮ極）に励磁されている。
このように、各コアに周方向に形成されたティースを同じ極性となるように励磁されると、第一トルク検出部７ａと第二トルク検出部７ｂの対称面Ｍを跨いで磁路が形成されることなく、トルク検出に有効な±４５度の磁路を複数形成できるので検出感度を向上させることができる。
【0039】
［実施例２］
また、図４において、第一コア２ａ―１の周方向に隣り合う第一ティース３ａ１、第二コア２ａ－２の周方向に隣り合う第二ティース３ａ２、第三コア２ｂ－１の周方向に隣り合う第三ティース３ｂ１及び第四コア２ｂ－２の周方向に隣り合う第四ティース３ｂ２は、異なる極性に励磁されていてもよい。
この場合には、対称面Ｍを介して対称位置にある第二ティース３ａ２と第四ティース３ｂ２、第一ティース３ａ１と第三ティース３ｂ１が同磁極となるため、第一トルク検出部７ａと第二トルク検出部７ｂの対称面Ｍを跨いで磁路が形成されることないが、第一ティース３ａ１及び第三ティース３ｂ１において周方向に隣り合うティースとの間に磁路（ＮＢ→ＳＡ）（ＮＡ→ＳＢ）が形成される。しかしながら、これらはトルク検出にほとんど影響しない磁路成分であるので効率が低下するものの検出感度にほとんど影響しない。
また、図４において、第一コア２ａ―１の周方向に隣り合う第一ティース３ａ１、第二コア２ａ－２の周方向に隣り合う第二ティース３ａ２、第三コア２ｂ－１の周方向に隣り合う第三ティース３ｂ１及び第四コア２ｂ－２の周方向に隣り合う第四ティース３ｂ２は、異なる極性に励磁されていてもよい。
この場合には、対称面Ｍを介して対称位置にある第二ティース３ａ２と第四ティース３ｂ２、第一ティース３ａ１と第三ティース３ｂ１が同磁極となるため、第一トルク検出部７ａと第二トルク検出部７ｂの対称面Ｍを跨いで磁路が形成されることないが、第一ティース３ａ１及び第三ティース３ｂ１において周方向に隣り合うティースとの間に磁路（ＮＢ→ＳＡ）（ＮＡ→ＳＢ）が形成される。しかしながら、これらはトルク検出にほとんど影響しない磁路成分であるので効率が低下するものの検出感度にほとんど影響しない。
【0040】
［実施例３］
また、図５に示すように、第一トルク検出部７ａと第二トルク検出部７ｂの対称面Ｍを介して対称位置にある第一コア２ａ－１の第一ティース３ａ１はＳ極（又はＮ極）に励磁され第三コア２ｂ－１の第三ティース３ｂ１はＮ極（又はＳ極）に励磁されている。また、対称面Ｍを介して対称位置にある第二コア２ａ－２の第二ティース３ａ２はＳ極（又はＮ極）に励磁され、第三コア２ｂ－１の第三ティース３ｂ１はＮ極（又はＳ極）に励磁されている。
この場合には、第一ティース３ａ１及び第三ティース３ｂ１において周方向に隣り合うティースとの間に磁路（ＮＢ→ＳＡ）（ＮＡ→ＳＢ）が形成される他に、第一トルク検出部７ａと第二トルク検出部７ｂの対称面Ｍを跨いで第二ティース３ａ２と第四ティース３ｂ２との間に被検出体の軸心方向（図５の上下方向）に磁路（ＮＡ→ＳＡ）（ＮＢ→ＳＢ）が形成される。しかしながら、これらの磁路成分はトルク検出にほとんど影響しない磁路成分であるので効率は低下するが検出感度にほとんど影響しない。
また、図５に示すように、第一トルク検出部７ａと第二トルク検出部７ｂの対称面Ｍを介して対称位置にある第一コア２ａ－１の第一ティース３ａ１はＳ極（又はＮ極）に励磁され第三コア２ｂ－１の第三ティース３ｂ１はＮ極（又はＳ極）に励磁されている。また、対称面Ｍを介して対称位置にある第二コア２ａ－２の第二ティース３ａ２はＳ極（又はＮ極）に励磁され、第三コア２ｂ－１の第三ティース３ｂ１はＮ極（又はＳ極）に励磁されている。
この場合には、第一ティース３ａ１及び第三ティース３ｂ１において周方向に隣り合うティースとの間に磁路（ＮＢ→ＳＡ）（ＮＡ→ＳＢ）が形成される他に、第一トルク検出部７ａと第二トルク検出部７ｂの対称面Ｍを跨いで第二ティース３ａ２と第四ティース３ｂ２との間に被検出体の軸心方向（図５の上下方向）に磁路（ＮＡ→ＳＡ）（ＮＢ→ＳＢ）が形成される。しかしながら、これらの磁路成分はトルク検出にほとんど影響しない磁路成分であるので効率は低下するが検出感度にほとんど影響しない。
【0041】
［実施例４］
次にトルク検出センサ１の他の構成について図６乃至図８を参照して説明する。
図６に示すコアの展開図において、被検出体の軸心方向と直交する対称面Ｍを中心に第一の通電回路６ａ１と第三の通電回路６ｂ１が鏡面配置となり、第二の通電回路６ａ２と第四の通電回路６ｂ２が鏡面配置となるように積層されている点は図２と同様である。第一トルク検出部７ａの第一コア２ａ－１，第二コア２ａ－２に周方向に千鳥配置で形成された第一ティース３ａ１，第二ティース３ａ２と、第二トルク検出部７ｂの第三コア２ｂ－１，第四コア２ｂ－２に周方向に千鳥配置で形成された第三ティース３ｂ１，第四ティース３ｂ２が対称面Ｍを中心として鏡面配置で積層されている点も図２と同様である。
次にトルク検出センサ１の他の構成について図６乃至図８を参照して説明する。
図６に示すコアの展開図において、被検出体の軸心方向と直交する対称面Ｍを中心に第一の通電回路６ａ１と第三の通電回路６ｂ１が鏡面配置となり、第二の通電回路６ａ２と第四の通電回路６ｂ２が鏡面配置となるように積層されている点は図２と同様である。第一トルク検出部７ａの第一コア２ａ－１，第二コア２ａ－２に周方向に千鳥配置で形成された第一ティース３ａ１，第二ティース３ａ２と、第二トルク検出部７ｂの第三コア２ｂ－１，第四コア２ｂ－２に周方向に千鳥配置で形成された第三ティース３ｂ１，第四ティース３ｂ２が対称面Ｍを中心として鏡面配置で積層されている点も図２と同様である。
【0042】
しかしながら、図６に示すように第一トルク検出部７ａに備えた第一の通電回路６ａ１（破線部分）と第二の通電回路６ａ２（実線部分）は交差配置されていない。また、第二トルク検出部７ｂに備えた第三の通電回路６ｂ１（破線部分）と第四の通電回路６ｂ２（実線部分）は交差配置されていない点が異なっている。
【0043】
図７は、図６に示す第一，第二の通電回路６ａ１，６ａ２及び第三，第四の通電回路６ｂ１，６ｂ２に通電して形成される磁路を例示している。図７に示すように、第一コア２ａ－１の周方向に隣り合う第一ティース３ａ１はＮ極又はＳ極に交互に励磁され、第二コア２ａ－２の周方向に隣り合う第二ティース３ａ２もＳ極又はＮ極に交互に励磁されている。
また、第三コア２ｂ－１の周方向に隣り合う第三ティース３ｂ１はＮ極又はＳ極に交互に励磁され、第四コア２ｂ－２の周方向に隣り合う第四ティース３ｂ２は、Ｓ極又はＮ極に交互に励磁されている。
また、第三コア２ｂ－１の周方向に隣り合う第三ティース３ｂ１はＮ極又はＳ極に交互に励磁され、第四コア２ｂ－２の周方向に隣り合う第四ティース３ｂ２は、Ｓ極又はＮ極に交互に励磁されている。
【0044】
この場合には、第一トルク検出部７ａと第二トルク検出部７ｂの対称面Ｍを跨いで磁路が形成されることないが、第一トルク検出部７ａにおいて第一ティース３ａ１及び第二ティース３ａ２と周方向に隣り合うティースとの間に磁路（ＮＡ→ＳＡ）（ＮＢ→ＳＢ）（ＮＡ→ＳＢ）が形成される。また、第二トルク検出部７ｂにおいて第三ティース３ｂ１及び第四ティース３ｂ２と周方向に隣り合うティースとの間にも同様の磁路が形成される。
しかしながら、これらはトルク検出にほとんど影響しない磁路成分であるので効率が低下するものの検出感度にほとんど影響しない。
しかしながら、これらはトルク検出にほとんど影響しない磁路成分であるので効率が低下するものの検出感度にほとんど影響しない。
【0045】
［実施例５］
図８は図６に示す第一，第二の通電回路６ａ１，６ａ２及び第三，第四の通電回路６ｂ１，６ｂ２に通電して形成される磁路を例示している。図８に示すように、第一コア２ａ－１の周方向に隣り合う第一ティース３ａ１はＮ極又はＳ極に交互に励磁され、第二コア２ａ－２の周方向に隣り合う第二ティース３ａ２もＳ極又はＮ極に交互に励磁されている。
また、第三コア２ｂ－１の周方向に隣り合う第三ティース３ｂ１はＮ極又はＳ極に交互に励磁され、第四コア２ｂ－２の周方向に隣り合う第四ティース３ｂ２は、Ｓ極又はＮ極に交互に励磁されている。
図８は図６に示す第一，第二の通電回路６ａ１，６ａ２及び第三，第四の通電回路６ｂ１，６ｂ２に通電して形成される磁路を例示している。図８に示すように、第一コア２ａ－１の周方向に隣り合う第一ティース３ａ１はＮ極又はＳ極に交互に励磁され、第二コア２ａ－２の周方向に隣り合う第二ティース３ａ２もＳ極又はＮ極に交互に励磁されている。
また、第三コア２ｂ－１の周方向に隣り合う第三ティース３ｂ１はＮ極又はＳ極に交互に励磁され、第四コア２ｂ－２の周方向に隣り合う第四ティース３ｂ２は、Ｓ極又はＮ極に交互に励磁されている。
【0046】
この場合には、第一ティース３ａ１～第四ティース３ｂ２に周方向に隣り合うティース間で磁路（ＮＡ→ＳＡ）（ＮＡ→ＳＢ）（ＮＢ→ＳＢ）（ＮＢ→ＳＡ）が各々形成される他に、第一トルク検出部７ａと第二トルク検出部７ｂの対称面Ｍを跨いで磁路が形成される。即ち、第一トルク検出部７ａの第二ティース３ａ２と対称面Ｍを跨いで対向配置された第二トルク検出部７ｂの第四ティース３ｂ２との間に磁路（ＮＡ→ＳＡ）（ＮＢ→ＳＢ）が形成される。
しかしながら、これらはトルク検出にほとんど影響しない磁路成分であるので効率が低下するものの検出感度にほとんど影響しない。
しかしながら、これらはトルク検出にほとんど影響しない磁路成分であるので効率が低下するものの検出感度にほとんど影響しない。
【0047】
［実施例６］
次にトルク検出センサ１の他の構成について図９及び図１０を参照して説明する。トルク検出センサ１が有する第一トルク検出部７ａ及び第二トルク検出部７ｂの概略構成は図１と同様である。
図９において、第一トルク検出部７ａには、環状の第一コア２ａ―１及び第二コア２ａ－２に周方向に第一ティース３ａ１及び第二ティース３ａ２が千鳥配置で複数突設されている点は実施例１と同様である。また、軸心方向に対して＋４５度の傾きを有する第一ティース３ａ１及び第二ティース３ａ２に第一コイル５ａ１及び第二コイル５ａ２が各々巻かれて直列接続された第一の通電回路６ａ１（破線部分）及び軸心方向に対して－４５度の傾きを有する第一ティース３ａ１及び第二ティース３ａ２に第一コイル５ａ１及び第二コイル５ａ２が各々巻かれて直列接続された第二の通電回路６ａ２（実線部分）を有する点も同様である。
次にトルク検出センサ１の他の構成について図９及び図１０を参照して説明する。トルク検出センサ１が有する第一トルク検出部７ａ及び第二トルク検出部７ｂの概略構成は図１と同様である。
図９において、第一トルク検出部７ａには、環状の第一コア２ａ―１及び第二コア２ａ－２に周方向に第一ティース３ａ１及び第二ティース３ａ２が千鳥配置で複数突設されている点は実施例１と同様である。また、軸心方向に対して＋４５度の傾きを有する第一ティース３ａ１及び第二ティース３ａ２に第一コイル５ａ１及び第二コイル５ａ２が各々巻かれて直列接続された第一の通電回路６ａ１（破線部分）及び軸心方向に対して－４５度の傾きを有する第一ティース３ａ１及び第二ティース３ａ２に第一コイル５ａ１及び第二コイル５ａ２が各々巻かれて直列接続された第二の通電回路６ａ２（実線部分）を有する点も同様である。
【0048】
また、第二トルク検出部７ｂには、環状の第三コア２ｂ－１及び第四コア２ｂ－２に周方向に第三ティース３ｂ１及び第四ティース３ｂ２が千鳥配置で複数突設されている点は実施例１と同様である。また、軸心方向に対して＋４５度の傾きを有する第三ティース３ｂ１及び第四ティース３ｂ２に第三コイル５ｂ１及び第四コイル５ｂ２が各々巻かれて直列接続された第三の通電回路６ｂ１（破線部分）と、軸心方向に対して－４５度の傾きを有する第三ティース３ｂ１及び第四ティース３ｂ２に第三コイル５ｂ１及び第四コイル５ｂ２が各々巻かれて直列接続された第四の通電回路６ｂ２（実線部分）を有する点も同様である。
【0049】
しかしながら、図９に示すように、第一トルク検出部７ａと第二トルク検出部７ｂは、第一の通電回路６ａ１と第三の通電回路６ｂ１（破線部分）、第二の通電回路６ａ２と第四の通電回路６ｂ２（実線部分）の被検出体の軸心方向（図９の上下方向）及び周方向（図９の左右方向）のレイアウトが同じになるように積層されている。第一の通電回路６ａ１と第二の通電回路６ａ２は交差位置されており、第三の通電回路６ｂ１と第四の通電回路６ｂ２も交差配置されている。
【0050】
この場合には、第一の通電回路６ａ１と第三の通電回路６ｂ１、第二の通電回路６ａ２と第四の通電回路６ｂ２の被検出体の軸心方向及び周方向のレイアウトが同じであるので、例えば第一トルク検出部７ａ又は第二トルク検出部７ｂを、複数用意しておいて被検出体の軸心方向に重ねて配置するだけで、±４５度の傾きを有する複数の磁路が軸方向に沿って各々多数形成することができる。よって、被検出体の全周にわたって発生した圧縮応力及び引張応力を、トルク検出に有効な磁路を増やしてきめ細かく検出することができる。
【0051】
尚、第一の通電回路６ａ１及び第二の通電回路６ａ２によって励磁される第一ティース３ａ１及び第二ティース３ａ２の磁極と、第三の通電回路６ｂ１及び第四の通電回路６ｂ２によって励磁される第三ティース３ｂ１及び第四ティース３ｂ２の磁極は、非対称配置となるよう積層される。この場合、尚、第二コア２ａ－２と第三コア２ｂ－１が中間コア２ｃ３を介して積層されるため、中間コア２ｃ３の積層方向中央部が積層面Ｍ´となる。
よって、第一トルク検出部７ａ又は第二トルク検出部７ｂを複数作成して通電回路のレイアウトをそろえて積層するだけで、検出感度の高いトルク検出センサを製造することができる。
よって、第一トルク検出部７ａ又は第二トルク検出部７ｂを複数作成して通電回路のレイアウトをそろえて積層するだけで、検出感度の高いトルク検出センサを製造することができる。
【0052】
図１０は図９に示す第一，第二の通電回路６ａ１，６ａ２及び第三，第四の通電回路６ｂ１，６ｂ２に通電して形成される磁路を例示している。図１０に示すように、第一コア２ａ－１の周方向に隣り合う第一ティース３ａ１はＮ極（又はＳ極）に励磁され、第二コア２ａ－２の周方向に隣り合う第二ティース３ａ２もＳ極（又はＮ極）に励磁されている。
第三コア２ｂ－１の周方向に隣り合う第三ティース３ｂ１はＮ極（又はＳ極）に励磁され、第四コア２ｂ－２の周方向に隣り合う第四ティース３ｂ２もＳ極（又はＮ極）に励磁されている。
第三コア２ｂ－１の周方向に隣り合う第三ティース３ｂ１はＮ極（又はＳ極）に励磁され、第四コア２ｂ－２の周方向に隣り合う第四ティース３ｂ２もＳ極（又はＮ極）に励磁されている。
【0053】
この場合、被検出体の軸心方向に対向する第一ティース３ａ１と第三ティース３ｂ１、第二ティース３ａ２と第四ティース３ｂ２との間に積層面Ｍ´を跨いで磁路（ＮＡ→ＳＡ）（ＮＢ→ＳＢ）が各々形成される。
しかしながら、これらの磁路はトルク検出にほとんど影響しない磁路成分であるので効率が低下するものの検出感度にほとんど影響しない。
しかしながら、これらの磁路はトルク検出にほとんど影響しない磁路成分であるので効率が低下するものの検出感度にほとんど影響しない。
【0054】
［実施例７］
次に図９に示すトルク検出センサ１の他の構成について図１１を参照して説明する。第一トルク検出部７ａと第二トルク検出部７ｂは、第一の通電回路６ａ１と第三の通電回路６ｂ１（破線部分）、第二の通電回路６ａ２と第四の通電回路６ｂ２（実線部分）の被検出体の軸心方向（図１１の上下方向）及び周方向（図１１の左右方向）のレイアウトが同じになるように積層されている構成は図９と同様である。但し、第一の通電回路６ａ１と第二の通電回路６ａ２は交差位置されておらず、第三の通電回路６ｂ１と第四の通電回路６ｂ２も交差配置されていない点が異なっている。
次に図９に示すトルク検出センサ１の他の構成について図１１を参照して説明する。第一トルク検出部７ａと第二トルク検出部７ｂは、第一の通電回路６ａ１と第三の通電回路６ｂ１（破線部分）、第二の通電回路６ａ２と第四の通電回路６ｂ２（実線部分）の被検出体の軸心方向（図１１の上下方向）及び周方向（図１１の左右方向）のレイアウトが同じになるように積層されている構成は図９と同様である。但し、第一の通電回路６ａ１と第二の通電回路６ａ２は交差位置されておらず、第三の通電回路６ｂ１と第四の通電回路６ｂ２も交差配置されていない点が異なっている。
【0055】
図１２は図１１に示す第一，第二の通電回路６ａ１，６ａ２及び第三，第四の通電回路６ｂ１，６ｂ２に通電して形成される磁路を例示している。図１２に示すように、第一コア２ａ－１の周方向に隣り合う第一ティース３ａ１はＮ極又はＳ極に交互に励磁され、第二コア２ａ－２の周方向に隣り合う第二ティース３ａ２もＳ極又はＮ極に交互に励磁されている。
第三コア２ｂ－１の周方向に隣り合う第三ティース３ｂ１はＳ極又はＮ極に交互に励磁され、第四コア２ｂ－２の周方向に隣り合う第四ティース３ｂ２もＮ極又はＳ極に交互に励磁されている。
第三コア２ｂ－１の周方向に隣り合う第三ティース３ｂ１はＳ極又はＮ極に交互に励磁され、第四コア２ｂ－２の周方向に隣り合う第四ティース３ｂ２もＮ極又はＳ極に交互に励磁されている。
【0056】
この場合、図１２の丸印に示す第三ティース３ｂ１（磁極ＮＡ）に注目すると、第二ティース３ａ２（磁極ＳＡ）との間の磁路（ＮＡ→ＳＡ）と第四ティース３ｂ２（磁極ＳＡ）との間の磁路（ＮＡ→ＳＡ）が互いに打ち消しい合うが、第一トルク検出部７ａ内及び第二トルク検出部７ｂ内には±４５度の磁路が複数形成される。また、第一ティース３ａ１と第三ティース３ｂ１との間に積層面Ｍ´を跨いで形成される磁路（ＮＡ→ＳＡ）、第二ティース３ａ２と第四ティース３ｂ２との間に積層面Ｍ´を跨いで形成される磁路（ＮＡ→ＳＡ）や第一ティース３ａ１～第四ティース３ｂ２に周方向に隣り合うティース間で形成される磁路（ＮＡ→ＳＡ）も、トルク検出にほとんど影響しない磁路成分であるので効率が低下するものの検出感度にほとんど影響しない。
【0057】
ここで図９に示す実施例６の比較例について図１３を参照して説明する。図１３は、図９に示す第一，第二の通電回路６ａ１，６ａ２及び第三，第四の通電回路６ｂ１，６ｂ２に通電して形成される磁路を例示している。
第二トルク検出部７ｂの第三ティース３ｂ１（磁極ＮＡ，ＮＢ）に注目すると、第二ティース３ａ２との間に＋４５度の傾きを有する磁路（ＮＡ→ＳＡ）（ＮＢ→ＳＢ）が形成され、かつ第四ティース３ｂ２（磁極ＳＡ，ＳＢ）との間に－４５度の傾きを有する磁路（ＮＡ→ＳＡ）（ＮＢ→ＳＢ）が形成され、磁路が互いに相殺されるため、検出感度が低下する。このため、このような励磁は好ましくない。
第二トルク検出部７ｂの第三ティース３ｂ１（磁極ＮＡ，ＮＢ）に注目すると、第二ティース３ａ２との間に＋４５度の傾きを有する磁路（ＮＡ→ＳＡ）（ＮＢ→ＳＢ）が形成され、かつ第四ティース３ｂ２（磁極ＳＡ，ＳＢ）との間に－４５度の傾きを有する磁路（ＮＡ→ＳＡ）（ＮＢ→ＳＢ）が形成され、磁路が互いに相殺されるため、検出感度が低下する。このため、このような励磁は好ましくない。
【0058】
ここで図１１に示す実施例７の比較例について図１４を参照して説明する。図１４は、図１１に示す第一，第二の通電回路６ａ１，６ａ２及び第三，第四の通電回路６ｂ１，６ｂ２に通電して形成される磁路を例示している。
第一トルク検出部７ａの第二ティース３ａ２（磁極ＮＡ）に注目すると、第一ティース３ａ１との間に＋４５度の傾きを有する磁路（ＮＡ→ＳＡ）が形成され、かつ第三ティース３ｂ１との間に－４５度の傾きを有する磁路（ＮＡ→ＳＡ）が形成され、磁路が互いに相殺されるため、検出感度が低下する。このため、このような励磁は好ましくない。
第一トルク検出部７ａの第二ティース３ａ２（磁極ＮＡ）に注目すると、第一ティース３ａ１との間に＋４５度の傾きを有する磁路（ＮＡ→ＳＡ）が形成され、かつ第三ティース３ｂ１との間に－４５度の傾きを有する磁路（ＮＡ→ＳＡ）が形成され、磁路が互いに相殺されるため、検出感度が低下する。このため、このような励磁は好ましくない。
【0059】
次にトルク検出センサ１の他例を示す。上述した実施例は、すべて被検出体が中実な軸材料を想定したインナータイプのセンサである。即ち、コアには径方向内側にティースが突設されていた。しかしながらこれに限定されるものではなく、被検出体が筒状の材料（中空軸）であっても、トルク変化を検出できるアウタータイプのセンサであってもよい。即ち、コアには径方向外側にティースが突設されている。
【0060】
図１５Ａ～Ｃは他例に係るトルク検出センサ１の正面図、組み付け前の状態を示す側面図及び斜視図である。図１５Ａ乃至図１５Ｃにおいて、第一トルク検出部７ａの構成を示す。環状の第一コア２ａ－１、中間コア２ｃ１、第二コア２ａ－２が一体に積層されている。第一コア２ａ－１は、環状のコアバック部２ａ１に周方向に所定の位相差を設けかつ対向位置において径方向外側に向かって第一ティース３ａ１が合計４本突設されている。第二コア２ａ－２は、環状のコアバック部２ａ２に周方向に所定の位相差を設けかつ対向位置において径方向外側に向かって第二ティース３ａ２が合計４本突設されている。第一ティース３ａ１には第一インシュレータ４ａ１を介して第一コイル５ａ１が巻かれており、第二ティース３ａ２には第二インシュレータ４ａ２を介して第二コイル５ａ２が巻かれている。第一コア２ａ－１と第二コア２ａ－２は、中間コア２ｃ１を介して積層され、かつ第一ティース３ａ１と第二ティース３ａ２は周方向に４５度の位相差で重ね合わせて４組設けられている。尚、直列接続された第一コイル５ａ１及び第二コイル５ａ２を含む第一の通電回路６ａ１，第二の通電回路６ａ２の構成は、図２と同様である。また、図示しないが第三コア２ｂ－１と中間コア２ｃ２を介して第四コア２ｂ－２が積層されている。第三コア２ｂ－１には環状のコアバック部２ｂ１に径方向外側に向かって第三ティース３ｂ１が突設され、第四コア２ｂ－２には環状のコアバック部２ｂ２に径方向外側に向かって突設されている。第三ティース３ｂ１と第四ティース３ｂ２は周方向に４５度の位相差で重ね合わせて４組設けられる。尚、直列接続された第三コイル５ｂ１及び第四コイル５ｂ２を含む第三の通電回路６ｂ１，第四の通電回路６ｂ２の構成は、図２と同様である。第二コア２ａ－２と第四コア２ｂ－２の間には、環状の中間コア２ｃ３を介して積層される。
【0061】
上述のトルク検出センサ１は、被検出体Ｓ（中空軸）の中空孔に同心状に挿入され、第一ティース３ａ１、第二ティース３ａ２、第三ティース３ｂ１、第四ティース３ｂ２が、被検出体Ｓの内周面と対峙するように組み付けられる。これにより千鳥配置されたティース間に被検出体を含む複数の磁路が形成され、±４５度の磁路成分からトルク変化を検出することができる。
このように、被検出体Ｓが中実な軸に限らず、中空軸のトルク変化も検出できるので、汎用性が向上する。
このように、被検出体Ｓが中実な軸に限らず、中空軸のトルク変化も検出できるので、汎用性が向上する。
【0062】
以上説明したように、第一トルク検出部７ａ及び第二トルク検出部７ｂにおいて±４５度の傾きを有するティース間でトルク検出に有効な複数の磁路が各々形成されるので、被検出体の全周にわたって発生した圧縮応力及び引張応力を、トルク検出に有効な磁路を増やしてきめ細かく検出することができる。
【符号の説明】
【0063】
１ トルク検出センサ ２ コア ２ａ－１ 第一コア ２ａ－２ 第二コア ２ｂ－１ 第三コア ２ｂ－２ 第四コア ２ａ１，２ｂ１ コアバック部 ２ｃ１，２ｃ２，２ｃ３ 中間コア ３ａ１ 第一ティース ３ａ２ 第二ティース ３ｂ１ 第三ティース ３ｂ２ 第四ティース ４ａ１ 第一インシュレータ ４ａ２ 第二インシュレータ ４ｂ１ 第三インシュレータ ４ｂ２ 第四インシュレータ ５ａ１ 第一コイル ５ａ２ 第二コイル ５ｂ１ 第三コイル ５ｂ２ 第四コイル ６ａ１ 第一の通電回路 ６ａ２ 第二の通電回路 ６ｂ１ 第三の通電回路 ６ｂ２ 第四の通電回路 ７ａ 第一トルク検出部 ７ｂ 第二トルク検出部 Ｍ 対称面 Ｍ´ 積層面 Ｓ 被検出体
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
