JP2856495B2 - External magnetic field compensator for magnetostrictive torque sensor - Google Patents
External magnetic field compensator for magnetostrictive torque sensorInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、磁歪式トルクセンサの外部磁場補償装置に
関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an external magnetic field compensating device for a magnetostrictive torque sensor.
従来の技術 動力伝達軸に磁気異方性部を形成し、トルク伝達時に
おけるこの磁気異方性部の透磁率の変化にもとづいて伝
達トルクの大きさを測定するようにした磁歪式トルクセ
ンサが、従来から知られている。このような磁歪式トル
クセンサは、モータによって駆動されたり、渦電流式動
力計や電磁パウダーブレーキによって制動されたりする
動力伝達軸に設けられることが多い。2. Description of the Related Art A magnetostrictive torque sensor that forms a magnetically anisotropic part on a power transmission shaft and measures the magnitude of a transmission torque based on a change in the magnetic permeability of the magnetically anisotropic part during torque transmission is known. Is conventionally known. Such a magnetostrictive torque sensor is often provided on a power transmission shaft driven by a motor or braked by an eddy current type dynamometer or an electromagnetic powder brake.
たとえば第8図において、1は直流モータであり、そ
のコイル2が直流電源3に接続されている。直流モータ
1からの動力伝達軸4は負荷5に連結され、この動力伝
達軸4には、磁歪式トルクセンサ6が設けられている。For example, in FIG. 8, reference numeral 1 denotes a DC motor, and its coil 2 is connected to a DC power supply 3. A power transmission shaft 4 from the DC motor 1 is connected to a load 5, and the power transmission shaft 4 is provided with a magnetostrictive torque sensor 6.
第9図は、三相交流によって駆動される交流モータ7
から負荷5への動力伝達軸4に、磁歪式トルクセンサ6
を設けた場合を例示している。モータ7のコイル8は三
相交流電源9に接続されている。FIG. 9 shows an AC motor 7 driven by a three-phase AC.
A torque transmitting sensor 4 is attached to a power transmission shaft 4 from
Is provided as an example. The coil 8 of the motor 7 is connected to a three-phase AC power supply 9.
発明が解決しようとする課題 ところで、このように電磁気的に駆動あるいは制動を
受ける場合には、電磁機器に直結される動力伝達軸4
に、駆動電流あるいは制動電流にほぼ比例した外部磁場
が発生する。このような外部磁場が発生している動力伝
達部に磁歪式トルクセンサ6を設置すると、漏れ磁束Φ
のためにセンサの零点シフトや感度変化およびヒステリ
シスの増加が起こるという問題点がある。Problems to be Solved by the Invention By the way, in the case of being driven or braked electromagnetically, the power transmission shaft 4 directly connected to the electromagnetic equipment is not required.
Then, an external magnetic field substantially proportional to the driving current or the braking current is generated. When the magnetostrictive torque sensor 6 is installed in the power transmission unit where such an external magnetic field is generated, the leakage magnetic flux Φ
Therefore, there is a problem that a zero shift of the sensor, a change in sensitivity, and an increase in hysteresis occur.
そこで本発明はこのような問題点を解決し、外部磁場
による磁歪式トルクセンサへの悪影響を防止できるよう
にすることを目的とする。Accordingly, it is an object of the present invention to solve such a problem and prevent an adverse effect on a magnetostrictive torque sensor due to an external magnetic field.
課題を解決するための手段 上記目的を達成するため本発明は、モータや電磁ブレ
ーキなどの電磁機器のトルクを測定するための磁歪式ト
ルクセンサにおいて、前記電磁機器に流れる電流に比例
し、かつ前記電磁機器からの漏れ磁束を打ち消すことが
できる補償電流を流す補償コイルを、前記電磁機器と磁
歪式トルクセンサとを結ぶ動力伝達軸に設けたものであ
る。Means for Solving the Problems To achieve the above object, the present invention provides a magnetostrictive torque sensor for measuring the torque of an electromagnetic device such as a motor or an electromagnetic brake, wherein the torque is proportional to a current flowing through the electromagnetic device, and A compensating coil for flowing a compensating current capable of canceling out a leakage magnetic flux from an electromagnetic device is provided on a power transmission shaft connecting the electromagnetic device and a magnetostrictive torque sensor.
作用 このような構成によれば、補償コイルに補償電流を流
すことで、磁歪式トルクセンサに悪影響を及ぼす磁場を
実効的に零にすることが可能で、この磁歪式トルクセン
サが、モータの駆動状態や電磁ブレーキの制動状態など
に影響されなくなる。According to such a configuration, a magnetic field that adversely affects the magnetostrictive torque sensor can be effectively reduced to zero by flowing a compensation current through the compensation coil. It is not affected by the state or the braking state of the electromagnetic brake.
実施例 第1図は、本発明の第1実施例を示す。この第1図に
おいて、1は第8図に示したのと同様の直流モータで、
コイル2を有して、直流電源3に接続されている。コイ
ル2と直列に、巻き数を調整された補償コイル12とが接
続されている。補償コイル12は、直流モータ1と磁歪式
トルクセンサ6との間における動力伝達軸4の外周に沿
ってこの動力伝達軸4と同心状になるように巻回されて
いる。Embodiment FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is a DC motor similar to that shown in FIG.
It has a coil 2 and is connected to a DC power supply 3. A compensating coil 12 whose winding number is adjusted is connected in series with the coil 2. The compensation coil 12 is wound around the power transmission shaft 4 between the DC motor 1 and the magnetostrictive torque sensor 6 so as to be concentric with the power transmission shaft 4.
補償コイル12には、直流モータ1の励磁コイル2を流
れる励磁電流が流れ、この電流の強さに比例した補償磁
束ΦCが動力伝達軸4に発生するようになっており、そ
の巻き数を調整することにより直流モータ1からの漏れ
磁束ΦMと逆方向かつ同じ強さの補償磁束ΦCを発生さ
せることが可能である。An exciting current flowing through the exciting coil 2 of the DC motor 1 flows through the compensating coil 12, and a compensating magnetic flux Φ C proportional to the intensity of this current is generated on the power transmission shaft 4. it is possible to generate a compensation magnetic flux [Phi C of leakage flux [Phi M opposite direction and the same intensity from the DC motor 1 by adjusting.
このような構成によれば、補償コイル12はモータ1の
コイル2と直列に接続されているため、この補償コイル
12には、直流モータ1に流れる電流に比例した補償電流
が流れる。補償コイル12の巻き数を調整することにより
磁束ΦCの大きさが漏れ磁束ΦMの大きさに等しくなる
ように調節すると、両磁束ΦM,ΦCは互いに逆方向であ
るから、打ち消し合うように作用する。このため、磁歪
式トルクセンサ6に悪影響を及ぼす磁場が実効的に零に
なり、このトルクセンサ6がモータ1の駆動状態に影響
されないようにすることができる。According to such a configuration, since the compensation coil 12 is connected in series with the coil 2 of the motor 1,
In 12, a compensation current flows in proportion to the current flowing in the DC motor 1. When the magnitude of the magnetic flux Φ C is adjusted to be equal to the magnitude of the leakage magnetic flux Φ M by adjusting the number of turns of the compensating coil 12, the two magnetic fluxes Φ M and Φ C cancel each other because they are in opposite directions. Act like so. Therefore, the magnetic field that adversely affects the magnetostrictive torque sensor 6 is effectively reduced to zero, and the torque sensor 6 can be prevented from being affected by the driving state of the motor 1.
第2図は本発明の第2実施例を示し、これは第1図の
補償コイルに電流を流す仕組みを変えたものである。FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention, in which the mechanism for passing a current through the compensation coil shown in FIG. 1 is changed.
すなわち、直流モータ1の励磁回路に励磁電流検出用
の電流センス抵抗10を入れたものであり、この電流セン
ス抵抗10の両端電圧を増幅器24で増幅して可変抵抗11を
調整し、ΦMと逆方向でかつ同じ大きさの補償磁束ΦC
を発生させるのである。That, which put the current sense resistor 10 for excitation current detection in the excitation circuit of the DC motor 1, the voltage across the current sense resistor 10 is amplified by the amplifier 24 adjusts the variable resistor 11, and [Phi M Compensation magnetic flux Φ C in the opposite direction and of the same magnitude
Is generated.
かかる構成によれば、補償コイル12の巻数であまり厳
密に調整しなくても、直流増幅器24の増幅率または電流
調整用ボリューム11を微調整することにより漏れ磁束Φ
Mを補償することができるので、装置構成上便利であ
る。According to this configuration, even if the number of turns of the compensating coil 12 is not strictly adjusted, the leakage flux Φ
Since M can be compensated, it is convenient in terms of the device configuration.
第3図は、本発明の第3実施例を示す。ここでは第9
図の場合と同様の三相の交流モータ7が示されている。
モータ7のコイル8に直列に巻き数を調整された補償コ
イル12が接続され、この補償コイル12はモータ7とトル
クセンサ6とを結ぶ動力伝達軸4に設けられている。FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention. Here the ninth
A three-phase AC motor 7 similar to that in the figure is shown.
A compensation coil 12 whose winding number is adjusted is connected in series to the coil 8 of the motor 7, and the compensation coil 12 is provided on the power transmission shaft 4 connecting the motor 7 and the torque sensor 6.
この場合も、第1図に示したものと同様に、モータ7
からの漏れ磁束ΦMと打ち消し合う磁束ΦCを発生させ
て、トルクセンサ6に悪影響を及ぼす磁場を実効的に零
にすることができる。Also in this case, similarly to the motor shown in FIG.
A magnetic flux Φ C that cancels out a leakage magnetic flux Φ M from the magnetic field Φ M can effectively reduce the magnetic field that adversely affects the torque sensor 6 to zero.
第4図は本発明の第4実施例を示し、これは第3図の
補償コイルに電流を流す仕組みを第2図のもとと同じ仕
組みに変えたものである。FIG. 4 shows a fourth embodiment of the present invention, in which the mechanism for flowing a current through the compensation coil shown in FIG. 3 is changed to the same mechanism as that shown in FIG.
すなわち、3相の交流モータ7の励磁回路の1相に励
磁電流検出用の電流センス抵抗10を入れたものであり、
この電流センス抵抗10の両端電圧を増幅器25で増幅し、
可変抵抗11を調整し、ΦMと逆方向でかつ同じ大きさの
補償磁束ΦCを発生させるのである。以下、本発明の第
5〜第7実施例を説明するが、これら実施例において
は、補償磁束ΦCを発生させる仕組みを第1図と第3図
の実施例にならって説明する。That is, a current sense resistor 10 for exciting current detection is inserted in one phase of the exciting circuit of the three-phase AC motor 7,
The voltage across the current sense resistor 10 is amplified by the amplifier 25,
The variable resistor 11 is adjusted to generate a compensating magnetic flux Φ C in the opposite direction and the same magnitude as Φ M. Hereinafter will be described the fifth to seventh embodiment of the present invention, in these embodiments, will be described to follow a mechanism for generating a compensating magnetic flux [Phi C to the embodiment of Figure 1 and Figure 3.
第5図は、本発明の第5実施例を示す。ここではモー
タ13は、動力伝達軸4によって、渦電流式ブレーキや電
磁パウダーブレーキなどのような電磁ブレーキ14に連結
されている。モータ13および電磁ブレーキ14のコイル1
5,16は、それぞれ交流電源17,18に接続されている。19
はブレーキ力を調節するための可変抵抗器である。磁歪
式トルクセンサ6は、モータ13と電磁ブレーキ14との間
における動力伝達軸4の部分に設けられている。FIG. 5 shows a fifth embodiment of the present invention. Here, the motor 13 is connected by a power transmission shaft 4 to an electromagnetic brake 14 such as an eddy current brake or an electromagnetic powder brake. Coil 1 of motor 13 and electromagnetic brake 14
5 and 16 are connected to AC power supplies 17 and 18, respectively. 19
Is a variable resistor for adjusting the braking force. The magnetostrictive torque sensor 6 is provided on the power transmission shaft 4 between the motor 13 and the electromagnetic brake 14.
このようなものであると、トルクセンサ6には、モー
タ13からの漏れ磁束ΦMと、電磁ブレーキ14からの漏れ
磁束ΦBとの両者が影響を及ぼそうとする。そこで、モ
ータ13のコイル15に接続され、巻き数を調整された補償
コイル12をモータ13とトルクセンサ6との間における動
力伝達軸4の部分に設け、かつ、電磁ブレーキ14のコイ
ル16に接続されるいま一つの巻き数を調整された補償コ
イル12を、電磁ブレーキ14とトルクセンサ6との間にお
ける動力伝達軸4の部分に設ける。When it such, the torque sensor 6, a leakage flux [Phi M from the motor 13, and it Oyoboso both the influence of the leakage magnetic flux [Phi B from the electromagnetic brake 14 to. Therefore, a compensation coil 12 connected to the coil 15 of the motor 13 and having an adjusted number of windings is provided on the power transmission shaft 4 between the motor 13 and the torque sensor 6 and connected to the coil 16 of the electromagnetic brake 14. Another compensating coil 12 whose number of turns is adjusted is provided on a portion of the power transmission shaft 4 between the electromagnetic brake 14 and the torque sensor 6.
こうすることで、両方の漏れ磁束ΦM,ΦBは、各補償
コイル12,12にて発生する磁束ΦCM,ΦCBによってそれぞ
れ打ち消される。したがってこの場合も、トルクセンサ
6は漏れ磁束の影響を受けないことになる。In this way, both the leakage magnetic fluxes Φ M and Φ B are canceled by the magnetic fluxes Φ CM and Φ CB generated in the respective compensation coils 12 and 12, respectively. Therefore, also in this case, the torque sensor 6 is not affected by the leakage magnetic flux.
第6図は、本発明の第6実施例を示す。ここでは、第
5図の電磁ブレーキ14に代えて、モータ13からの動力伝
達軸4に、発電機20が連結されている。21はコイル、22
は可変負荷抵抗である。このようなものであると、発電
機20からの漏れ磁束ΦGは、この発電機20とトルクセン
サ6との間における動力伝達軸4の部分に設けられた巻
き数を調整された補償コイル12にて発生する磁束ΦCGに
より打ち消される。FIG. 6 shows a sixth embodiment of the present invention. Here, a generator 20 is connected to the power transmission shaft 4 from the motor 13 instead of the electromagnetic brake 14 in FIG. 21 is a coil, 22
Is a variable load resistance. In such a case, the leakage magnetic flux Φ G from the generator 20 is compensated by the compensation coil 12 provided between the generator 20 and the torque sensor 6 on the power transmission shaft 4 and having an adjusted number of turns. Is canceled out by the magnetic flux Φ CG generated at.
第7図は、本発明の第7実施例を示す。先の第1実施
例や第3実施例などにおいては、補償コイル12をモータ
1のコイル2などと直列に接続していたが、ここでは、
第1実施例の直列接続に代えて、モータ1のコイル2と
補償コイル12とを並列に接続している。こうすることに
よっても、補償コイル12に流れる電流をモータ1に流れ
る電流に比例させることができる。先の各実施例につい
ても同様に、直列接続を並列接続に変更することができ
る。FIG. 7 shows a seventh embodiment of the present invention. In the first and third embodiments, the compensation coil 12 is connected in series to the coil 2 of the motor 1 and the like.
Instead of the series connection of the first embodiment, the coil 2 of the motor 1 and the compensation coil 12 are connected in parallel. By doing so, the current flowing through the compensation coil 12 can be made proportional to the current flowing through the motor 1. Similarly, in each of the above embodiments, the series connection can be changed to the parallel connection.
詳細な説明は省略するが、これら第5図〜第7図に示
した第5〜第7の実施例においても、第2図および第4
図に示した実施例と同様に、電流センス抵抗と増幅器と
電流調整用ボリュームとによって補償磁束ΦCを調整す
ることが可能である。Although detailed description is omitted, FIGS. 2 and 4 also show in the fifth to seventh embodiments shown in FIGS. 5 to 7.
Similar to the embodiment shown in FIG, it is possible to adjust the compensation magnetic flux [Phi C by the current sense resistor and the amplifier and the current adjustment knob.
発明の効果 以上述べたように本発明によると、電磁機器と磁歪式
トルクセンサとを結ぶ動力伝達軸に補償コイルを設ける
ことにより、磁歪式トルクセンサに及ぼす磁場を実効的
に零にすることができ、この磁歪式トルクセンサが電磁
機器の漏れ磁束による悪影響を受けてセンサ出力に誤差
が生じるような事態の発生を防止できる。Effect of the Invention As described above, according to the present invention, by providing a compensation coil on the power transmission shaft connecting the electromagnetic device and the magnetostrictive torque sensor, the magnetic field exerted on the magnetostrictive torque sensor can be effectively reduced to zero. Thus, it is possible to prevent the magnetostrictive torque sensor from being adversely affected by the leakage magnetic flux of the electromagnetic device and causing an error in the sensor output.
第1図〜第7図は本発明の第1〜第7実施例の回路図、
第8図および第9図は従来例の回路図である。 1……直流モータ、4……動力伝達軸、6……磁歪式ト
ルクセンサ、7……交流モータ、12……補償コイル、Φ
M,ΦC……磁束、13……モータ、14……電磁ブレーキ、
20……発電機。1 to 7 are circuit diagrams of first to seventh embodiments of the present invention,
8 and 9 are circuit diagrams of a conventional example. 1 DC motor, 4 power transmission shaft, 6 Magnetostrictive torque sensor, 7 AC motor, 12 Compensating coil, Φ
M , Φ C magnetic flux, 13 motor, 14 electromagnetic brake,
20 ... Generator.
Claims (1)
ルクを測定するための磁歪式トルクセンサにおいて、前
記電磁機器に流れる電流に比例し、かつ前記電磁機器か
らの漏れ磁束を打ち消すことができる補償電流を流す補
償コイルを、前記電磁機器と磁歪式トルクセンサとを結
ぶ動力伝達軸に設けたことを特徴とする磁歪式トルクセ
ンサの外部磁場補償装置。1. A magnetostrictive torque sensor for measuring torque of an electromagnetic device such as a motor or an electromagnetic brake, wherein the compensation is proportional to a current flowing through the electromagnetic device and can cancel a leakage magnetic flux from the electromagnetic device. An external magnetic field compensating device for a magnetostrictive torque sensor, wherein a compensating coil for flowing a current is provided on a power transmission shaft connecting the electromagnetic device and the magnetostrictive torque sensor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9276490A JP2856495B2 (en) | 1990-04-06 | 1990-04-06 | External magnetic field compensator for magnetostrictive torque sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9276490A JP2856495B2 (en) | 1990-04-06 | 1990-04-06 | External magnetic field compensator for magnetostrictive torque sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03289526A JPH03289526A (en) | 1991-12-19 |
| JP2856495B2 true JP2856495B2 (en) | 1999-02-10 |
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ID=14063496
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP9276490A Expired - Fee Related JP2856495B2 (en) | 1990-04-06 | 1990-04-06 | External magnetic field compensator for magnetostrictive torque sensor |
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|---|---|
| JP (1) | JP2856495B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| GB9924046D0 (en) * | 1999-10-11 | 1999-12-15 | Fast Technology Gmbh | Torque measurement apparatus |
| JP5545642B2 (en) * | 2010-05-20 | 2014-07-09 | ホクショー株式会社 | Lowering conveyor |
-
1990
- 1990-04-06 JP JP9276490A patent/JP2856495B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH03289526A (en) | 1991-12-19 |
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