特許 7575000 磁歪式トルクセンサのステータ構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-21

(45)【発行日】2024-10-29

(54)【発明の名称】磁歪式トルクセンサのステータ構造

(51)【国際特許分類】

   G01L 3/10 20060101AFI20241022BHJP

【ＦＩ】

G01L3/10 301J

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020175999

(22)【出願日】2020-10-20

(65)【公開番号】P2022067336

(43)【公開日】2022-05-06

【審査請求日】2023-10-18

(73)【特許権者】

【識別番号】000203634

【氏名又は名称】多摩川精機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110423

【弁理士】

【氏名又は名称】曾我 道治

(74)【代理人】

【識別番号】100111648

【弁理士】

【氏名又は名称】梶並 順

(74)【代理人】

【識別番号】100221729

【弁理士】

【氏名又は名称】中尾 圭介

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 貴広

(72)【発明者】

【氏名】古平 健幸

(72)【発明者】

【氏名】石橋 和之

【審査官】松山 紗希

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１４８７５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－１９３８９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２１０３４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１２４６３９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｌ ３／００－３／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

磁性膜を付与された軸（２０）の周囲に複数の磁気コアブロック（１００Ａ）が環状に配置される磁歪式トルクセンサのステータ構造であって、
前記磁気コアブロック（１００Ａ）は、
前記軸（２０）に対向する端面（１０２）を有する中央ティース（１０１）と、
前記軸（２０）に対向する端面（１１２）を有する第１ティース（１１１）と、
前記軸（２０）に対向する端面（１２２）を有する第２ティース（１２１）と、
軸方向に対して第１の傾きを有し、第１巻線が巻回される第１巻線コア（１１５）と、
軸方向に対して前記第１の傾きと反対向きの第２の傾きを有し、第２巻線が巻回される第２巻線コア（１２５）と、を備え、
前記中央ティース（１０１）は、
窪み（１５０）が設けられ、
前記第１巻線コア（１１５）を介して前記第１ティース（１１１）と一体に形成され、
前記第２巻線コア（１２５）を介して前記第２ティース（１２１）と一体に形成されて構成される、
磁歪式トルクセンサのステータ構造。

【請求項2】

前記磁気コアブロック（１００Ａ）は、
一対の基礎磁気コアブロック（１００）同士が接合され、
前記基礎磁気コアブロック（１００）に設けられた前記窪み（１５０）同士が向かい合い、
前記端面（１０２）に垂直な方向の穴（１６０）が形成される、
請求項１に記載の磁歪式トルクセンサのステータ構造。

【請求項3】

前記磁気コアブロック（１００Ａ）は、
前記軸（２０）に対向する端面（１３２）を有する第３ティース（１３１）と、
前記軸（２０）に対向する端面（１４２）を有する第４ティース（１４１）と、
前記第１の傾きを有し、第３巻線が巻回される第３巻線コア（１３５）と、
前記第２の傾きを有し、第４巻線が巻回される第４巻線コア（１４５）と、
を更に備え、
前記中央ティース（１０１）は、
前記窪み（１５０）により、前記端面（１０２）に垂直な方向の穴（１６０）が形成され、
前記第３巻線コア（１３５）を介して前記第３ティース（１３１）と一体に形成され、
前記第４巻線コア（１４５）を介して前記第４ティース（１４１）と一体に形成されて構成される、
請求項１に記載の磁歪式トルクセンサのステータ構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、磁歪式トルクセンサのステータ構造に関し、特に、磁歪式トルクセンサの渦電流による影響の改善に関する。

【背景技術】

【0002】

トルク検出において、トルクが作用する軸の表面に磁歪特性を有する磁性膜を設けておき、磁性膜の磁歪特性の変化を巻線によって測定することにより、軸に作用するトルクを検出する手法が知られている。

【0003】

磁性膜を設けた軸にトルクを作用させると、軸表面の磁性膜に歪みが生じ、ビラリ（Villari）効果により磁性膜の透磁率が変化する。この磁性膜の透磁率の変化に応じて、軸の周囲に設けられた磁歪式トルクセンサの巻線のインピーダンスが変化する。この結果、磁歪式トルクセンサにおいて、軸に作用するトルクに応じたインピーダンス変化から検出電圧を得ることができる。

【0004】

また、磁歪式トルクセンサは、軸の軸方向に対して＋４５°の透磁率の変動と－４５°の透磁率の変動とを、それぞれの角度に応じて配置された巻線の検出電圧を測定することにより、軸に印加されたトルクの向き及び大きさを検出することができる。このような構成の磁歪式トルクセンサは、特許文献１に記載されている。

【0005】

特許文献１に記載の従来の磁歪式トルクセンサにおいて、巻線及びコアを有する巻線部と、軸及び巻線部の間に磁束を流すステータとの間で、磁路が分離された構成になっている。このような磁路の分離により、磁気的損失が発生し、更に加工及び組立のばらつきにより個体差が発生する課題を存在していた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１０－５４２３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

磁歪式トルクセンサにおいて、磁気的損失を改善し、ばらつきによる個体差を抑えるため、ステータと巻線部とを一体化した磁路一体型に構成することが考えられる。一方、磁歪式トルクセンサの巻線部とステータと一体化した磁路一体型の構成とした場合、ステータの中央付近に、励磁巻線からの励磁磁束に起因した渦電流が発生する可能性がある。そして、この渦電流により励磁磁束の発生を妨げられるため、磁路一体型に構成された磁歪式トルクセンサの感度が低下するという新たな課題を生じる。

【0008】

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、渦電流による影響を改善可能な磁路一体型の磁歪式トルクセンサのステータ構造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】

【0009】

この発明に係る磁歪式トルクセンサのステータ構造は、磁性膜を付与された軸の周囲に複数の磁気コアブロックが環状に配置される磁歪式トルクセンサのステータ構造であって、磁気コアブロックは、軸に対向する端面を有する中央ティースと、軸に対向する端面を有する第１ティースと、軸に対向する端面を有する第２ティースと、軸方向に対して第１の傾きを有し、第１巻線が巻回される第１巻線コアと、軸方向に対して第１の傾きと反対向きの第２の傾きを有し、第２巻線が巻回される第２巻線コアと、を備え、中央ティースは、窪みが設けられ、第１巻線コアを介して第１ティースと一体に形成され、第２巻線コアを介して第２ティースと一体に形成されて構成される、ことを特徴とする。

【0010】

この発明に係る磁歪式トルクセンサのステータ構造において、磁気コアブロックは、一対の基礎磁気コアブロック同士が接合され、一対の基礎磁気コアブロックの窪み同士が向かい合い、端面に垂直な方向の穴が形成される、ことを特徴とする。

【0011】

この発明に係る磁歪式トルクセンサのステータ構造において、磁気コアブロックは、端面が軸に対向する第３ティースと、端面が軸に対向する第４ティースと、第１の傾きを有し、第３巻線が巻回される第３巻線コアと、第２の傾きを有し、第４巻線が巻回される第４巻線コアと、を更に備え、中央ティースは、窪みにより端面に垂直な方向の穴が形成され、第３巻線コアを介して第３ティースと一体に形成され、第４巻線コアを介して第４ティースと一体に形成されて構成される、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

この発明に係る磁歪式トルクセンサのステータ構造は、それぞれの磁気コアブロックにおいて、中央ティースは、窪みが設けられ、軸方向に対して第１の傾きを有する第１巻線コアを介して第１ティースと一体に形成され、軸方向に対して第１の傾きと反対向きの第２の傾きを有する第２巻線コアを介して第２ティースと一体に形成されることで、磁路一体型になっている。これにより磁歪式トルクセンサは、軸方向に対して第１の傾きの軸の透磁率の変動と、軸方向に対して第２の傾きの軸の透磁率の変動とを、それぞれの角度に応じて配置された第１巻線及び第２巻線の検出電圧により検出することで、軸に印加されたトルクを検出することができる。そして、中央ティースには、第１励磁磁束と第２励磁磁束とが軸２０に向かって共通して通るが、窪み１５０により磁気抵抗が上昇する。これにより、窪み１５０の周囲に励磁磁束を分散させ、渦電流を細分化させる。このため、磁路一体型に構成した磁歪式トルクセンサにおいて、ステータに生じる渦電流の影響を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施の形態１に係る磁歪式トルクセンサにおける基礎磁気コアブロックを示す構成図である。

【図2】本発明の実施の形態１に係る磁歪式トルクセンサにおける一対の基礎磁気コアブロックが接合された磁気コアブロックを示す構成図である。

【図3】図２の磁気コアブロックを複数組み合わせたステータを用いる磁歪式トルクセンサの全体構成を示す斜視図である。

【図4】比較例の磁気コアブロックに巻線を装着し、巻線に生じる磁束とティースに生じる渦電流とを示す模式図である。

【図5】図２の磁気コアブロックに巻線を装着し、巻線に生じる磁束とティースに生じる渦電流とを示す模式図である。

【図6】本発明の実施の形態２に係る磁歪式トルクセンサにおける磁気コアブロックを示す構成図である。

【図7】図６の磁気コアブロックを複数組み合わせた磁歪式トルクセンサの全体構成を示す斜視図である。

【図8】比較例の磁気コアブロックに巻線を装着し、巻線に生じる磁束とティースに生じる渦電流とを示す模式図である。

【図9】図７の磁気コアブロックに巻線を装着し、巻線に生じる磁束とティースに生じる渦電流とを示す模式図である。

【図10】磁気コアブロックの変形例を示す構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の磁歪式トルクセンサのステータ構造の実施の形態につき、図面を用いて説明する。なお、各図において、同一部分には同一符号を付している。

【0015】

実施の形態１．
はじめに、実施の形態１における磁歪式トルクセンサ１のステータ構造について、図１～図３を参照して説明する。

【0016】

図１は、本発明の実施の形態１に係る磁歪式トルクセンサ１における基礎磁気コアブロック１００を示す構成図である。ここで、図１の（ａ）は、基本となる１個の基礎磁気コアブロック１００を示している。図１の（ｂ）は、図１の（ａ）に示した基礎磁気コアブロック１００を上下に１８０°回転させた状態の基礎磁気コアブロック１００を示している。

【0017】

図２は、本発明の実施の形態１に係る磁歪式トルクセンサ１における一対の基礎磁気コアブロック１００が接合された磁気コアブロック１００Ａを示す構成図である。

【0018】

［磁歪式トルクセンサの構成］
まず、図３を用いて、磁歪式トルクセンサ１の構成を説明する。図３は、図２の磁気コアブロック１００Ａを複数組み合わせたステータ１０を用いる磁歪式トルクセンサ１の全体構成を示す斜視図である。

【0019】

磁歪式トルクセンサ１は、図３に示すように、主に、ステータ１０と、軸２０とを有している。ステータ１０は、軸２０の周囲に環状に配置された複数の磁気コアブロック１００Ａにより構成されている。

【0020】

図３は、軸２０の周囲に環状に配置された複数の磁気コアブロック１００Ａの様子を分かりやすく示すため、手前側の磁気コアブロック１００Ａを省略した状態の破線で示している。磁気コアブロック１００Ａのそれぞれには、後述するように、巻線コアに巻線が巻回される。また、図３において、磁気コアブロック１００Ａの軸２０に対向する各端面が曲面であるように示しているが、軸２０に対向する各端面は平面であってもよい。

【0021】

軸２０には、表面に磁歪特性を有する磁性膜が付与されている。軸２０は、トルクを与えられると、表面の磁性膜に歪みが生じ、磁性膜の透磁率が変化する。

【0022】

磁歪式トルクセンサ１は、軸２０に作用するトルクに応じた磁性膜の磁歪特性の変化を、ステータ１０に巻回された巻線によって測定することにより、軸２０に作用するトルクを検出することができる。

【0023】

［磁気コアブロックの構成］
次に、図１及び図２を用いて、ステータ１０の構成要素である基礎磁気コアブロック１００及び磁気コアブロック１００Ａの構成を説明する。

【0024】

図１の（ａ）と（ｂ）とにおいて、基礎磁気コアブロック１００は、中央ティース１０１と、第１ティース１１１と、第２ティース１２１と、第１巻線コア１１５と、第２巻線コア１２５と、を備えている。

【0025】

中央ティース１０１は、軸２０に対向する端面１０２を有する。中央ティース１０１には、窪み１５０が設けられている。第１ティース１１１は、軸２０に対向する端面１１２を有する。第２ティース１２１は、軸２０に対向する端面１２２を有する。

【0026】

中央ティース１０１と第１ティース１１１とは、軸方向に対して第１の傾きを有する第１巻線コア１１５を介して一体に形成されている。第１巻線コア１１５には、後述する第１巻線１７１が巻回される。中央ティース１０１と第２ティース１２１とは、軸方向に対して第１の傾きと反対向きの第２の傾きを有する第２巻線コア１２５を介して一体に形成されている。第２巻線コア１２５には、後述する第２巻線１７２が巻回される。ここで、中央ティース１０１、第１巻線コア１１５、第１ティース１１１、第２巻線コア１２５、及び第２ティース１２１は、強磁性体の連続体として構成されている。

【0027】

図１の具体例において、第１の傾きは、軸２０に対して＋４５°程度であり、第２の傾きは、軸２０に対して－４５°程度である。これら第１の傾きと第２の傾きは、軸２０に印加されたトルクの向き及び大きさを検出するためのものであり、±４５°付近であることが望ましいが、厳密に±４５°に設定する必要はない。

【0028】

中央ティース１０１は、端面１０２に垂直な接合面１０３を備えている。この接合面１０３は、一対の基礎磁気コアブロック１００により、後述する磁気コアブロック１００Ａを構成する際に使用される。この接合面１０３には、端面１０２から、端面１０２とは反対側の端面に向かって伸びる溝状の窪み１５０が設けられている。

【0029】

図２に示すように、図１の（ａ）と（ｂ）とに示す一対の基礎磁気コアブロック１００の接合面１０３同士を接合することにより、磁気コアブロック１００Ａが形成される。磁気コアブロック１００Ａは、上下及び左右が対称になり、安定した形状を有している。このため、図３に示したように、複数の磁気コアブロック１００Ａを、軸２０の周囲に環状に配置することにより、ステータ１０を構成することができる。
図２において、図１の（ａ）と（ｂ）とに示す一対の基礎磁気コアブロック１００の接合面１０３同士を接合すると、一対の基礎磁気コアブロック１００それぞれの窪み１５０同士が向かい合うことにより、端面１０２に垂直な方向の穴１６０が形成される、

【0030】

［磁気コアブロックの巻線と渦電流の説明］
次に、図４及び図５を用いて、比較例の磁気コアブロック１００Ｘと実施の形態１の磁気コアブロック１００Ａとにおける、巻線による磁束と渦電流の関係とについて説明する。ここで、比較例の磁気コアブロック１００Ｘと、実施の形態１の磁気コアブロック１００Ａとを構成する左右の磁気コアブロックは、強磁性体の連続体として構成されている。

【0031】

図４は、比較例として窪み１５０を有さない磁気コアブロック１００Ｘに第１巻線１７１及び第２巻線１７２を装着し、第１巻線１７１及び第２巻線１７２に生じる磁束と、中央ティース１０１に生じる渦電流とを示す模式図である。図５は、図２の磁気コアブロック１００Ａに第１巻線１７１及び第２巻線１７２を装着し、第１巻線１７１及び第２巻線１７２に生じる磁束と、中央ティース１０１に生じる渦電流とを示す模式図である。図４及び図５において、第１巻線１７１及び第２巻線１７２に生じる磁束は、第１巻線１７１及び第２巻線１７２の巻回方向と直交する方向の両矢印により模式的に示している。

【0032】

図４及び図５において、中央ティース１０１と第１ティース１１１とは、軸方向に対して第１の傾きを有する第１巻線コア１１５を介して一体に形成されている。中央ティース１０１と第２ティース１２１とは、軸方向に対して第１の傾きと反対向きの第２の傾きを有する第２巻線コア１２５を介して一体に形成されている。第１巻線コア１１５には、第１巻線１７１が巻回される。この第１巻線１７１の内部には、第１励磁巻線と第１検出巻線とが含まれている。第２巻線コア１２５には、第２巻線１７２が巻回される。この第２巻線１７２の内部には、第２励磁巻線と第２検出巻線とが含まれている。

【0033】

以上のような構成において、第１巻線１７１中の第１励磁巻線に励磁電流を流すことより発生する第１励磁磁束は、第１巻線コア１１５、中央ティース１０１、軸２０、第１ティース１１１、第１巻線コア１１５、の経路で循環する。そして、このように循環する第１励磁磁束を、第１巻線１７１中の第１検出巻線によって検出する。ここで、第１検出巻線に現れる検出電圧は、軸２０に作用したトルクによる磁性膜の透磁率の変化に対応している。従って、第１検出巻線に現れる検出電圧の変化により、軸２０に作用したトルクを検知することができる。
同様に、第２巻線１７２中の第２励磁巻線に励磁電流を流すことより発生する第２励磁磁束は、第２巻線コア１２５、中央ティース１０１、軸２０、第２ティース１２１、第２巻線コア１２５、の経路で循環する。そして、このように循環する第２励磁磁束を、第２巻線１７２中の第２検出巻線によって検出する。ここで、第２検出巻線に現れる検出電圧は、軸２０に作用したトルクによる磁性膜の透磁率の変化に対応している。従って、第２検出巻線に現れる検出電圧の変化により、軸２０に作用したトルクを検知することができる。更に、第１検出巻線に現れる検出電圧と第２検出巻線に現れる検出電圧との差分をとることにより、検出精度を高めることができる。

【0034】

図４に示す比較例の磁気コアブロック１００Ｘの構成において、左右の基礎磁気コアブロックそれぞれにおいて、第１巻線１７１中の第１励磁巻線により発生する第１励磁磁束と、第２巻線１７２中の第２励磁巻線により発生する第２励磁磁束とは、共に、中央ティース１０１を通って軸２０に向かう。ここで、中央ティース１０１は、第１励磁磁束と第２励磁磁束との貫通方向に大きな断面を有しており、渦電流損を発生しやすい。従って、左側の基礎磁気コアブロックの中央ティース１０１の中央付近に、第１励磁磁束と第２励磁磁束とに起因した渦電流１８０ａが発生する。同様に、右側の基礎磁気コアブロックの中央ティース１０１の中央付近に、第１励磁磁束と第２励磁磁束とに起因した渦電流１８０ｂが発生する。これら渦電流１８０ａ及び１８０ｂは、磁束の変化を妨げる性質を有するため、励磁電流に対して生じる励磁磁束を弱めて、磁歪式トルクセンサ１の感度を低下させる不具合を有している。

【0035】

図５に示す実施の形態１の磁気コアブロック１００Ａの構成において、左右の基礎磁気コアブロックそれぞれにおいて、第１巻線１７１中の第１励磁巻線により発生する第１励磁磁束と、第２巻線１７２中の第２励磁巻線により発生する第２励磁磁束とは、共に、中央ティース１０１を通って軸２０に向かう。ここで、左右の中央ティース１０１には、それぞれ窪み１５０が設けられている。左右の中央ティース１０１それぞれに設けられた窪み１５０は、窪み１５０付近における中央ティース１０１の磁気抵抗を上昇させる。このため、第１励磁磁束と第２励磁磁束とは、中央ティース１０１上で窪み１５０を避けて分散する。この結果、渦電流も窪み１５０の周囲に分散し、渦電流１８１及び１８２、渦電流１８３及び１８４のように細分化された状態で発生する。このように中央ティース１０１に窪み１５０を設けることにより、細分化された渦電流１８１及び１８２、渦電流１８３及び１８４において、励磁磁束の変化を妨げる性質は比較例よりも小さくなる。
このため、図５に示す実施の形態１の磁歪式トルクセンサ１は、中央ティース１０１に窪み１５０を設けることにより、渦電流の影響を改善し、比較例よりも感度の向上を実現できる。この感度向上に伴って、処理回路の増幅度を抑えることにより、ノイズ耐性も向上する。また、磁歪式トルクセンサ１全体で励磁電流を低く抑え、省電力に貢献できる。

【0036】

実施の形態２．
次に、実施の形態２における磁歪式トルクセンサ１のステータ１０の構造について、図６及び図７を参照して説明する。

【0037】

図６は、本発明の実施の形態２に係る磁歪式トルクセンサ１における磁気コアブロック１００Ｂを示す構成図である。ここで、図６に示す磁気コアブロック１００Ｂは、一対の基礎磁気コアブロック１００が接合された磁気コアブロック１００Ａ（図２参照）を、１つの連続体の磁気コアブロックとした構成になっている。

【0038】

［磁歪式トルクセンサの構成］
まず、図７を用いて、磁歪式トルクセンサ１の構成を説明する。
図７は、図６の磁気コアブロック１００Ｂを複数組み合わせたステータ１０を用いる磁歪式トルクセンサ１の全体構成を示す斜視図である。

【0039】

磁歪式トルクセンサ１は、図７に示すように、主に、ステータ１０と、軸２０とを有している。ステータ１０は、軸２０の周囲に環状に配置された複数の磁気コアブロック１００Ｂにより構成されている。

【0040】

図７は、軸２０の周囲に環状に配置された複数の磁気コアブロック１００Ｂの様子を分かりやすく示すため、手前側の磁気コアブロック１００Ｂを省略した状態の破線で示している。このステータ１０の磁気コアブロック１００Ｂのそれぞれには、後述するように、巻線コアに巻線が巻回される。

【0041】

［磁気コアブロックの構成］
次に、図６を用いて、ステータ１０の構成要素である磁気コアブロック１００Ｂの構成を説明する。
図６において、磁気コアブロック１００Ｂは、中央ティース１０１と、第１ティース１１１と、第２ティース１２１と、第３ティース１３１と、第４ティース１４１と、第１巻線コア１１５と、第２巻線コア１２５と、第３巻線コア１３５と、第４巻線コア１４５と、を備えている。

【0042】

中央ティース１０１は、軸２０に対向する端面１０２を有する。中央ティース１０１には、端面１０２から、端面１０２とは反対側の端面に向かって伸びる窪み１５０が、穴１６０として貫通した状態に設けられている。第１ティース１１１は、軸２０に対向する端面１１２を有する。第２ティース１２１は、軸２０に対向する端面１２２を有する。第３ティース１３１は、軸２０に対向する端面１３２を有する。第４ティース１４１は、軸２０に対向する端面１４２を有する。

【0043】

中央ティース１０１と第１ティース１１１とは、軸方向に対して第１の傾きを有する第１巻線コア１１５を介して、一体に形成されている。中央ティース１０１と第２ティース１２１とは、軸方向に対して第１の傾きと反対向きの第２の傾きを有する第２巻線コア１２５を介して一体に形成されている。中央ティース１０１と第３ティース１３１とは、軸方向に対して第１の傾きを有する第３巻線コア１３５を介して、一体に形成されている。中央ティース１０１と第４ティース１４１とは、軸方向に対して第１の傾きと反対向きの第２の傾きを有する第４巻線コア１４５を介して一体に形成されている。

【0044】

ここで、中央ティース１０１、第１巻線コア１１５、第１ティース１１１、第２巻線コア１２５、第２ティース１２１、第３巻線コア１３５、第３ティース１３１、第４巻線コア１４５、及び第４ティース１４１は、強磁性体の連続体として構成されている。第１巻線コア１１５～第４巻線コア１４５には、それぞれ後述する第１巻線～第４巻線が巻回される。

【0045】

図６の具体例において、第１巻線コア１１５と第３巻線コア１３５における第１の傾きは、軸２０に対して＋４５°程度である。第２巻線コア１２５と第４巻線コア１４５における第２の傾きは、軸２０に対して－４５°程度である。これら第１の傾きと第２の傾きは、軸２０に印加されたトルクの向き及び大きさを検出するためのものであり、±４５°付近であることが望ましいが、厳密に±４５°に設定する必要はない。なお、図６と図７とにおいて、磁気コアブロック１００Ｂの軸２０に対向する各端面が曲面であるように示しているが、軸２０に対向する各端面は平面であってもよい。

【0046】

［磁気コアブロックの巻線と渦電流の説明］
次に、図８及び図９を用いて、比較例の磁気コアブロック１００Ｙと実施の形態２の磁気コアブロック１００Ｂとにおける、巻線による磁束と渦電流の関係とについて説明する。

【0047】

図８は、比較例として穴１６０を有さない磁気コアブロック１００Ｙに第１巻線１７１～第４巻線１７４を装着し、第１巻線１７１～第４巻線１７４に生じる磁束と、中央ティース１０１に生じる渦電流とを示す模式図である。
図９は、図６に示した磁気コアブロック１００Ｂに第１巻線１７１～第４巻線１７４を装着し、第１巻線１７１～第４巻線１７４に生じる磁束と、中央ティース１０１に生じる渦電流とを示す模式図である。図８及び図９において、第１巻線１７１～第４巻線１７４に生じる磁束は、第１巻線１７１～第４巻線１７４の巻回方向と直交する方向の両矢印により模式的に示している。

【0048】

図８及び図９において、中央ティース１０１、第１ティース１１１、第２ティース１２１、第３ティース１３１、第４ティース１４１、第１巻線コア１１５、第２巻線コア１２５、第３巻線コア１３５、及び第４巻線コア１４５は、一体に形成されている。

【0049】

第１巻線コア１１５～第４巻線コア１４５のそれぞれには、第１巻線１７１～第４巻線１７４が巻回される。

【0050】

図８に示す比較例の磁気コアブロック１００Ｙの構成において、第１巻線１７１中の第１励磁巻線により発生する第１励磁磁束と、第２巻線１７２中の第２励磁巻線により発生する第２励磁磁束と、第３巻線１７３中の第３励磁巻線により発生する第３励磁磁束と、第４巻線１７４中の第４励磁巻線により発生する第４励磁磁束とは、共に、中央ティース１０１を通って軸２０に向かう。

【0051】

ここで、中央ティース１０１は、第１励磁磁束～第４励磁磁束の貫通方向に大きな断面を有しており、渦電流損を発生しやすい。従って、磁気コアブロック１００Ｙの中央ティース１０１の中央付近に、第１励磁磁束～第４励磁磁束に起因した渦電流１８０が発生する。この渦電流１８０は、磁束の変化を妨げる性質を有するため、励磁電流に対して生じる励磁磁束を弱めて、磁歪式トルクセンサ１の感度を低下させる不具合を有している。

【0052】

図９に示す実施の形態２の磁気コアブロック１００Ｂの構成において、第１巻線１７１中の第１励磁巻線により発生する第１励磁磁束と、第２巻線１７２中の第２励磁巻線により発生する第２励磁磁束と、第３巻線１７３中の第３励磁巻線により発生する第３励磁磁束と、第４巻線１７４中の第４励磁巻線により発生する第４励磁磁束とは、共に、中央ティース１０１を通って軸２０に向かう。

【0053】

ここで、中央ティース１０１の中央付近には、穴１６０が設けられている。中央ティース１０１それぞれに設けられた穴１６０は、穴１６０付近における中央ティース１０１の磁気抵抗を上昇させる。このため、第１励磁磁束～第４励磁磁束とは、中央ティース１０１上で穴１６０を避けて分散する。この結果、渦電流は穴１６０の周囲に分散し、渦電流１８１～１８４のように細分化された状態になる。

【0054】

このように中央ティース１０１に穴１６０を設けることにより、細分化された渦電流１８１～１８４において、励磁磁束の変化を妨げる性質は比較例よりも小さくなる。このため、図９に示す実施の形態２の磁歪式トルクセンサ１は、中央ティース１０１に穴１６０を設けることにより、渦電流の影響を改善し、比較例よりも感度の向上を実現できる。この感度向上に伴って、処理回路の増幅度を抑えることにより、ノイズ耐性も向上する。また、磁歪式トルクセンサ１全体で励磁電流を低く抑え、省電力に貢献できる。

【0055】

［その他の実施の形態］
実施の形態１における基礎磁気コアブロック１００について、中央ティース１０１の窪み１５０は、中央ティース１０１を貫通した状態を示しているが、これに限定されるものではない。例えば、図１０に示すように、窪み１５０は、中央ティース１０１を貫通せず、一部で塞がった状態であってもよい。
この場合も、中央ティース１０１において、窪み１５０が磁気抵抗を上昇させるため、渦電流を抑えることができる。
実施の形態２における磁気コアブロック１００Ｂにおける中央ティース１０１の穴１６０についても、同様に非貫通とする変形が可能である。

【0056】

［実施の形態により得られる効果］
以上説明したように、本発明の実施の形態１及び２の磁歪式トルクセンサ１によると、以下のような効果を得ることができる。
磁性膜を付与された軸２０の周囲に複数の磁気コアブロック１００Ａが環状に配置される磁歪式トルクセンサ１のステータ構造であって、中央ティース１０１と第１ティース１１１とは、軸方向に対して第１の傾きを有する第１巻線コア１１５を介して一体に形成され、中央ティース１０１と第２ティース１２１とは、軸方向に対して第１の傾きと反対向きの第２の傾きを有する第２巻線コア１２５を介して一体に形成され、中央ティース１０１には、窪み１５０が設けられている。
これにより磁歪式トルクセンサ１は、軸方向に対して第１の傾きの軸の透磁率の変動と、軸方向に対して第２の傾きの軸の透磁率の変動とを、それぞれの角度に応じて配置された第１巻線及び第２巻線の検出電圧により検出することで、軸２０に印加されたトルクの向き及び大きさを検出することができる。
中央ティースには、第１励磁磁束と第２励磁磁束とが軸２０に向かって共通して通るが、窪み１５０が磁気抵抗を上昇させる。これにより、窪み１５０の周囲に励磁磁束を分散させることで、渦電流は細分化された状態になる。このため、磁路一体型に構成した磁歪式トルクセンサにおいて、ステータに生じる渦電流の影響を改善することができる。

【0057】

一対の基礎磁気コアブロック１００が接合された磁気コアブロック１００Ａが環状に複数配置される磁歪式トルクセンサ１のステータ構造であって、磁気コアブロック１００Ａは、各基礎磁気コアブロック１００同士が接合され、窪み１５０同士が向かい合い、端面１０２に垂直な方向の穴１６０が形成される。中央ティース１０１において、向かい合った窪み１５０による穴１６０は、中央ティース１０１の磁気抵抗を上昇させ、窪み１５０の周囲に励磁磁束を分散させることで、渦電流を細分化させる。このため、磁路一体型に構成した磁歪式トルクセンサにおいて、ステータに生じる渦電流の影響を改善することができる。

【0058】

磁歪式トルクセンサ１において、磁気コアブロック１００Ｂは、更に、中央ティース１０１と第３ティース１３１とは、第１の傾きを有する第３巻線コア１３５を介して一体に形成され、中央ティース１０１と第４ティース１４１とは、軸方向に対して第２の傾きを有する第４巻線コア１４５を介して一体に形成され、窪み１５０により、端面１０２に垂直な方向の穴１６０が形成される。中央ティースには、第１励磁磁束～第４励磁磁束が軸２０に向かって共通して通るが、窪み１５０による穴１６０が磁気抵抗を上昇させ、穴１６０の周囲に励磁磁束を分散させることで、渦電流を細分化させる。このため、磁路一体型に構成した磁歪式トルクセンサにおいて、ステータに生じる渦電流の影響を改善することができる。

【符号の説明】

【0059】

１ 磁歪式トルクセンサ、１０ ステータ、２０ 軸、１００ 基礎磁気コアブロック、１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｘ，１００Ｙ 磁気コアブロック、１０１ 中央ティース、１０２ 端面、１１１ 第１ティース、１１２ 端面、１１５ 第１巻線コア、１２１ 第２ティース、１２２ 端面、１２５ 第２巻線コア、１３１ 第３ティース、１３２ 端面、１３５ 第３巻線コア、１４１ 第４ティース、１４２ 端面、１４５ 第４巻線コア、１５０ 窪み、１６０ 穴、１７１ 第１巻線、１７２ 第２巻線、１７３ 第３巻線、１７４ 第４巻線、１８０，１８０ａ，１８０ｂ 渦電流、１８１～１８４ 渦電流。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】