JP4827167B2 - Method for producing composite magnetic material - Google Patents
Method for producing composite magnetic material Download PDFInfo
- Publication number
- JP4827167B2 JP4827167B2 JP2005241130A JP2005241130A JP4827167B2 JP 4827167 B2 JP4827167 B2 JP 4827167B2 JP 2005241130 A JP2005241130 A JP 2005241130A JP 2005241130 A JP2005241130 A JP 2005241130A JP 4827167 B2 JP4827167 B2 JP 4827167B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic
- coil
- soft magnetic
- rotating shaft
- shaft
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims description 21
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 6
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 title description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 10
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 10
- 239000006247 magnetic powder Substances 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 22
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 17
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 12
- 230000008859 change Effects 0.000 description 10
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 9
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 9
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 8
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 5
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 5
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 3
- 229910018125 Al-Si Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018520 Al—Si Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910017518 Cu Zn Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910017752 Cu-Zn Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910017943 Cu—Zn Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- TVZPLCNGKSPOJA-UHFFFAOYSA-N copper zinc Chemical compound [Cu].[Zn] TVZPLCNGKSPOJA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 210000003298 dental enamel Anatomy 0.000 description 1
- 238000004512 die casting Methods 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 1
- DDTIGTPWGISMKL-UHFFFAOYSA-N molybdenum nickel Chemical compound [Ni].[Mo] DDTIGTPWGISMKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002707 nanocrystalline material Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 1
- 229910000702 sendust Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Power Steering Mechanism (AREA)
Description
本発明は、磁歪特性を利用して回転軸の軸トルクを非接触で検出する装置に関するもので、特に自動車分野、産業機械分野などに適用するものである。 The present invention relates to an apparatus for detecting the axial torque of a rotating shaft in a non-contact manner using magnetostrictive characteristics, and is particularly applicable to the automobile field, industrial machine field, and the like.
自動車のパワーステアリング機構やエンジン制御機構、動力伝達機構などでは軸トルクを正確に検出する手段が古くから望まれている。検出精度を高めることにより、精密制御や効率向上が可能となるため、これまでに様々な手法が提案されてきた。なかでも回転軸の磁歪特性を利用して非接触で軸トルクを検出する手法は、応答性に優れ、高感度化が比較的容易であり、過負荷耐量も大きいことから、トーションバーのねじれ量からトルク検出を行なう従来手法に代わる方式として注目されている。 For the power steering mechanism, engine control mechanism, power transmission mechanism, and the like of automobiles, a means for accurately detecting shaft torque has long been desired. Various techniques have been proposed so far because precise control and efficiency can be improved by increasing detection accuracy. In particular, the non-contact method of detecting shaft torque using the magnetostriction characteristics of the rotating shaft is excellent in responsiveness, is relatively easy to increase sensitivity, and has a large overload capability. Therefore, it is attracting attention as an alternative to the conventional method for detecting torque.
例えば特許文献1では、図6(a)に示す様に、回転軸に傾斜角を有する磁性膜115を固着させて、回転軸外周のソレノイドコイルで励磁・検出を行なう手法が提案されている。ところが、この方式は回転軸へ追加工を施す必要があるため、磁性膜の剥離など信頼性を損なう恐れがある。さらに、軸の専用化や大径化が必須となるため、装着性が悪いと思われる。
For example, Patent Document 1 proposes a method in which a
また特許文献2では、図6(b)に示す様に、回転軸を無加工とし、ループコイルを一定の傾斜角を保ちながら配置することで特許文献1と同様にトルク検出を行なう手法が提案されている。この方式は軸への追加工が不要であるが、感度を高めるために軸の長手方向へ向かって広い領域を検出する必要があるので、装置の大型化が懸念される。
Further, in
さらに特許文献3では、図6(c)に示す様に、特許文献2の課題を克服すべくコイル部分を大幅にコンパクト化する構造が提案されているが、コイル構造が複雑なため多数巻が困難であり、コイルの巻回数に依存した高感度化は実現し難いと思われる。
Furthermore, in Patent Document 3, as shown in FIG. 6 (c), a structure that greatly reduces the coil portion is proposed to overcome the problem of
そしてさらに上記3種の構造は、何れもコイルが回転軸に隣接しているため、軸の回転振れや異物混入などの影響を受けてコイルが断線する危険性も高く、それらを防止して構造信頼性を確保するためにコイル部分を樹脂などで覆って補強したり、軸とコイル間の空隙を拡大して感度を犠牲にしたりといった回避策が必要になると思われる。 In addition, the above three types of structures all have a high risk of disconnection of the coil due to the influence of rotational runout of the shaft and contamination of foreign matter because the coil is adjacent to the rotation shaft. In order to ensure reliability, it may be necessary to take measures such as covering and reinforcing the coil part with resin or the like, or enlarging the gap between the shaft and the coil to sacrifice sensitivity.
また特許文献4では、図6(d)に示す様に、回転軸の外周にU字形鉄心を設ける構造が記載されている。しかし、U字形鉄心を回転軸の外周に複数並べようとすると、構造が複雑化してコンパクト化が困難になり、生産性も悪く、さらに磁極の作用面積が増やし難いために高感度化が困難であると思われる。 Patent Document 4 describes a structure in which a U-shaped iron core is provided on the outer periphery of a rotating shaft, as shown in FIG. However, if a plurality of U-shaped iron cores are arranged on the outer periphery of the rotating shaft, the structure becomes complicated and it becomes difficult to downsize, the productivity is poor, and it is difficult to increase the working area of the magnetic poles. It appears to be.
本発明は、上述した従来の磁歪検出型のトルク検出装置に関わる装着性、信頼性、小型化、高感度化、生産性に関わる課題を解決することを目的とするものである。 The object of the present invention is to solve the problems related to the mountability, reliability, downsizing, high sensitivity, and productivity associated with the conventional magnetostriction detection type torque detection device.
上記課題を解決するため、本発明ではセンサの磁気回路を形成する、軟磁性の磁気ヘッド部分に構造上の特徴を持たせることで、回転軸への加工を不要とし、励磁・検出コイルの構造を複雑化することなく、高感度なトルク検出装置を実現するものである。 In order to solve the above problems, in the present invention, the structure of the excitation / detection coil is eliminated by providing a structural feature to the soft magnetic magnetic head portion that forms the magnetic circuit of the sensor, thereby eliminating the need for processing on the rotating shaft. Thus, a highly sensitive torque detecting device can be realized without complicating the above.
本願第一の発明は、結合材および軟磁性粉末を主とする軟磁性部と、結合材および非磁性粉末を主とする非磁性部とを、螺旋状に周方向へ交互に並べて圧縮成形し一体化したことを特徴とする複合磁性体である。
The present first invention, a soft magnetic portion mainly containing a binder and a soft magnetic powder, a nonmagnetic portion which mainly binder and nonmagnetic powder, alternately arranged spirally in the circumferential direction compression A composite magnetic body characterized by being molded and integrated.
中心軸に対する前記螺旋状の傾斜角度が35〜55度であることが好ましい。 The spiral inclination angle with respect to the central axis is preferably 35 to 55 degrees.
本願第二の発明は、前記の複合磁性体にコイルを巻回してなる複合磁気ヘッドである。 A second invention of the present application is a composite magnetic head formed by winding a coil around the composite magnetic body.
本発明の複合磁性体は周方向へ分割した構造とすることができる。 The composite magnetic body of the present invention may have a structure divided in the circumferential direction.
本願第三の発明は、主に結合材および軟磁性粉末からなる材料を加圧して螺旋状に仮成
形して軟磁性部を形成し、主に結合材および非磁性粉末からなる材料を加圧して螺旋状に仮成形して非磁性部を形成し、前記軟磁性部と前記非磁性部とを組み合わせて仮成形圧力よりも高い圧力で本成形し一体化することを特徴とする複合磁性体の製造方法である。
The present third invention, the main binder and a material made of a soft magnetic powder under pressure to form a soft magnetic portion is temporarily formed into a spiral shape, material consisting primarily binder and nonmagnetic powder A composite characterized in that a non-magnetic portion is formed by pressurizing and temporarily forming a non-magnetic portion, and the soft magnetic portion and the non-magnetic portion are combined and finally formed and integrated at a pressure higher than the temporary forming pressure. It is a manufacturing method of a magnetic body.
以下に、磁歪検出型の回転軸トルク検出装置の原理を説明しながら、本発明の特長を示す。センサに設けられた励磁コイルへ電流を流すと、コイル周辺には図7(a)に示す様な磁束201が発生する。コイルで発生する磁束201は、コイルと直交する面内で右ネジの法則に従って閉ループを形成する。また、コイルの巻き方など磁気回路の工夫によって、複数の閉磁路を形成する場合が多い。なお、軸の回転によってセンサとの相対位置が変化しても、軸に回転トルクが加わって歪が生じない限り透磁率が変化しないため、コイルのインダクタンスにも変化は生じない。
The features of the present invention will be described below while explaining the principle of the magnetostrictive detection type rotating shaft torque detection device. When a current is passed through the exciting coil provided in the sensor, a
図7(a)の無負荷状態から、図7(b)の様に軸へ回転トルクを付与すると、軸の長手方向に対して+45°と−45°傾斜する方向に、引張応力(−σ)と圧縮応力(+σ)とがそれぞれ直交しながら同時に発生する。ここで、軟磁性材料に引張応力が加わると透磁率が増加し、逆に圧縮応力が加わると透磁率が減少することを利用することができる。 When rotational torque is applied to the shaft as shown in FIG. 7B from the no-load state in FIG. 7A, tensile stress (−σ in the directions inclined by + 45 ° and −45 ° with respect to the longitudinal direction of the shaft. ) And compressive stress (+ σ) are simultaneously generated while being orthogonal to each other. Here, it can be used that the magnetic permeability increases when a tensile stress is applied to the soft magnetic material, whereas the magnetic permeability decreases when a compressive stress is applied.
つまり、励磁コイルで発生した磁束が、引張応力の加わる方向へは流れ易く、反対に圧縮応力の加わる方向へは流れ難くなるので、この変化量や差分量を検出すれば、トルクの正負や絶対量を推定することができる。例えば、図7に示す様に軸に対して+45°傾斜する方向に螺旋状の励磁コイルがあると仮定する。コイルで発生する磁束は、右ネジの法則に従って閉磁路を形成するので、コイルとは直交する−45°方向の面内における透磁率変化の影響を大きく受ける。ここで、−45°方向に引張応力が加わったと仮定すると、無負荷時に比べて磁束が流れ易くなるので、コイルのインダクタンスは無負荷時に比べて増加する。反対に圧縮応力が加わると、インダクタンスは減少することになる。 In other words, the magnetic flux generated by the exciting coil is easy to flow in the direction in which tensile stress is applied, and on the other hand, it is difficult to flow in the direction in which compressive stress is applied. The amount can be estimated. For example, as shown in FIG. 7, it is assumed that there is a spiral exciting coil in a direction inclined by + 45 ° with respect to the axis. Since the magnetic flux generated in the coil forms a closed magnetic circuit according to the right-handed screw law, the magnetic flux is greatly affected by the permeability change in the −45 ° direction perpendicular to the coil. Here, assuming that a tensile stress is applied in the −45 ° direction, the magnetic flux flows more easily than when there is no load, so the coil inductance increases compared to when there is no load. Conversely, when compressive stress is applied, the inductance decreases.
前述の様に、軸へ回転トルクを付与すると+45°と−45°の両方向へ、向きの異なる応力が同時に発生するので、無負荷時に対するインダクタンスの変化量からトルクを推定する方式では、+45°か−45°のどちらか一方向の透磁率変化を検出すれば良いことになる。また、+45°と−45°の両方向を同時に検出して、その差分量を検出することで、より高精度にトルクを推定することも可能になる。+45°と−45°の両方向を同時に検出する手段としては、図3(b)に示す様に回転軸2に対して時計回りに傾斜角を有するものと、反時計回りに傾斜角を有するものとを組み合わせて、1対で利用することで実現可能となる。
As described above, when rotational torque is applied to the shaft, stresses having different directions are generated simultaneously in both directions of + 45 ° and −45 °. Therefore, in the method of estimating the torque from the amount of change in inductance with respect to no load, + 45 ° Or a change in magnetic permeability in one direction of −45 ° may be detected. Further, by detecting both the + 45 ° and −45 ° directions at the same time and detecting the difference amount, it is possible to estimate the torque with higher accuracy. As means for detecting both + 45 ° and -45 ° directions simultaneously, as shown in FIG. 3 (b), there are those having a tilt angle clockwise with respect to the
いずれにせよ、磁歪式の回転軸トルク検出装置では、軸に対して+45°および、または−45°傾斜方向の透磁率変化を読み取ることが重要であり、特許文献1ではコイルを軸の回転方向に沿って傾斜角なくソレノイド状に巻回する代わりに、回転軸へ±45°傾斜する方向に磁性膜を設けることで傾斜方向のみに磁束が流れる様に工夫している。また、特許文献2や特許文献3ではコイルに傾斜角を持たせることで軸トルクを検出可能にしている。
In any case, in the magnetostrictive rotating shaft torque detection device, it is important to read the change in permeability in the direction of inclination of + 45 ° and −45 ° with respect to the shaft. Instead of winding in the form of a solenoid without an inclination angle, a magnetic film is provided in a direction inclined by ± 45 ° with respect to the rotation axis so that the magnetic flux flows only in the inclination direction. Moreover, in
特許文献1の構造は、コイルが単純なソレノイド状のために多数巻が容易で、高感度化し易いという大きな特長を有するものの、軸への加工が必要なことが信頼性や装着性を悪化させていた。 Although the structure of Patent Document 1 has a great feature that a coil is a simple solenoid and can be easily wound in a large number and is easy to achieve high sensitivity, the need for machining on the shaft deteriorates reliability and mountability. It was.
そこで本方式では回転軸を無加工とし、回転軸に対して空隙を介して軟磁性部と非磁性部とが周方向へ交互に並んだ複数の磁極部を形成し、その軟磁性部が回転軸に対して傾斜角を有するとともに、磁極部へ励磁するためのコイルが単純なソレノイド状であることを構造上の主な特徴としている。 Therefore, in this method, the rotating shaft is not processed, and a plurality of magnetic pole portions are formed in which the soft magnetic portions and the nonmagnetic portions are alternately arranged in the circumferential direction through gaps with respect to the rotating shaft, and the soft magnetic portions rotate. The main structural features are that the coil has an inclination angle with respect to the shaft and the coil for exciting the magnetic pole portion is a simple solenoid.
軸への複雑な加工を不要にすることで、装着性や信頼性を大幅に改善することができる。なお、回転軸が非磁性SUSなどの様に磁歪特性を持たないものであっても、軸の外周部に磁歪特性を有するリングを被せるだけで済むので、特許文献1の様に信頼性を損なうことがない。また、コイルをソレノイド状にできるので、巻回数に依存した高感度化が容易になる。さらに、コイルを磁気ヘッドの外周面にも配置できるので、コイルが断線する危険性を回避することもできる。そしてさらに、回転軸と磁気ヘッドとの空隙を大幅に縮小して、高感度化を図るのも容易になる。 By eliminating the need for complicated machining on the shaft, it is possible to greatly improve the mounting and reliability. Even if the rotating shaft does not have magnetostriction characteristics such as non-magnetic SUS, it is only necessary to cover the outer peripheral portion of the shaft with a ring having magnetostriction characteristics. There is nothing. Further, since the coil can be formed in a solenoid shape, high sensitivity depending on the number of turns is facilitated. Furthermore, since the coil can be arranged also on the outer peripheral surface of the magnetic head, it is possible to avoid the risk of the coil being disconnected. Furthermore, it becomes easy to achieve high sensitivity by greatly reducing the gap between the rotating shaft and the magnetic head.
磁気ヘッドの構造として、前記軟磁性部は35〜55°の傾斜角であって、前記非磁性部の周方向の幅が、前記軟磁性部の傾斜角方向長さの0.7〜1.5倍であると、軟磁性部の数と同数だけ発生する複数の閉磁路どうしの磁気的な干渉が起き難くなるため、軸に対して45°傾斜する方向の透磁率変化を効率良く検出することができる。 As the structure of the magnetic head, the soft magnetic part has an inclination angle of 35 to 55 °, and the width of the nonmagnetic part in the circumferential direction is 0.7 to 1 of the length of the soft magnetic part in the inclination angle direction. If the number is five times, magnetic interference between a plurality of closed magnetic paths that is generated in the same number as the number of soft magnetic portions is difficult to occur, so that a change in permeability in a direction inclined by 45 ° with respect to the axis is efficiently detected. be able to.
軟磁性部と非磁性部とが周方向へ交互に並んだ複合磁気ヘッドを得る手段として、例えば従来技術では互いの部品を切削や鍛造、鋳造法などで個別に製作した後に、接着やネジ止め等によって組立てを行なう手法が考えられる。しかし、この方式は部品点数が増えるために組立て作業が困難であり、さらに接合強度がばらつくことや、構造信頼性が低くなることが懸念される。また別の方式として、軟磁性部だけを製作した後に、その軟磁性体片を等間隔でリング状に複数並べて樹脂等でインサート成型する手法や、アルミダイキャストで鋳包む手法なども考えられる。しかし、この方式では樹脂やアルミなどの非磁性部分の機械強度が、軟磁性部を包み込む構造体として強固でなければならないため、接合強度とコンパクト化の両立は困難と思われる。 As a means of obtaining a composite magnetic head in which soft magnetic parts and non-magnetic parts are alternately arranged in the circumferential direction, for example, in the prior art, after each part is individually manufactured by cutting, forging, casting, etc., bonding and screwing A method of assembling by, for example, is conceivable. However, this method is difficult to assemble because of the increased number of parts, and there are concerns that the bonding strength may vary and the structural reliability may be lowered. As another method, a method in which only a soft magnetic part is manufactured and then a plurality of soft magnetic pieces are arranged in a ring shape at equal intervals and insert-molded with a resin or the like, or a method of casting by aluminum die casting can be considered. However, in this method, since the mechanical strength of a nonmagnetic part such as resin or aluminum must be strong as a structure that wraps the soft magnetic part, it seems difficult to achieve both joint strength and compactness.
そこで本発明では、軟磁性部と非磁性部の各々を、樹脂バインダー(結合剤)を含む各種微粉末から成る圧縮成形体で形成すると共に、各々の圧縮成形体において製造初期の段階で成形体表面の微粉末が脱落可能な程度に弱く結合するよう低圧力で仮成形する。その後、得られた軟磁性部と非磁性部とを最終的に得られる複合磁性体の形状に応じて組み合わせて高圧力で本成形する。このようにして製造した複合磁性体は接合面の微粉末どうしが良く噛み込み、熱硬化後の樹脂バインダーの結合力を、界面においても安定して生じさせることができるという特長を有している。 Therefore, in the present invention, each of the soft magnetic part and the non-magnetic part is formed of a compression molded body made of various fine powders including a resin binder (binder), and each compression molded body is molded at the initial stage of manufacture. Temporary molding is performed at a low pressure so that the fine powder on the surface is bonded weakly enough to be removed. Thereafter, the obtained soft magnetic part and the non-magnetic part are combined according to the shape of the finally obtained composite magnetic body and subjected to main molding at high pressure. The composite magnetic body produced in this way has the feature that fine powder on the joint surface can be well bitten and the binding force of the resin binder after thermosetting can be generated stably even at the interface. .
軟磁性粉末には、平均粒径が200μm以下の純Fe粉、Fe−Al−Si系のセンダスト粉、Fe基ナノ結晶材料のファインメット粉、などを使用するのが好ましい。非磁性粉末には平均粒径が200μm以下のCu−Zn系、Al-Si系などの混合粉を使用するのが好ましい。また、結合材には各原料粉への分散性などを考慮して、平均粒径が100μm以下の熱可塑性樹脂を使用するのが好ましい。 As the soft magnetic powder, it is preferable to use pure Fe powder having an average particle size of 200 μm or less, Fe—Al—Si based sendust powder, fine met powder of Fe-based nanocrystalline material, and the like. For the non-magnetic powder, it is preferable to use a mixed powder such as Cu—Zn type or Al—Si type having an average particle diameter of 200 μm or less. Moreover, it is preferable to use a thermoplastic resin having an average particle size of 100 μm or less in consideration of dispersibility in each raw material powder and the like.
本発明により、トルクを検出する回転軸への複雑な追加工が不要になる。また、磁気ヘッド部分の構造信頼性が向上するとともに、コンパクト化も容易になる。さらに、励磁・検出コイルの巻線処理が容易なため、装置全体としての生産性も向上する。 The present invention eliminates the need for complicated additional work on the rotating shaft that detects torque. In addition, the structural reliability of the magnetic head portion is improved, and compactness is facilitated. Further, since the winding process of the excitation / detection coil is easy, the productivity of the entire apparatus is improved.
以下、本発明の実施形態について図面とともに説明する。ここで、結合材および軟磁性粉末を主とする軟磁性部と、結合材および非磁性粉末を主とする非磁性部とを、螺旋状に周方向へ交互に並べて圧縮成形し一体化した、リング状の複合磁性体を得る製造方法を、図1に示す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, the soft magnetic part mainly composed of the binder and the soft magnetic powder, and the nonmagnetic part mainly composed of the binder and the nonmagnetic powder are alternately arranged in the circumferential direction in a helical manner, and are integrally formed by compression molding. A manufacturing method for obtaining a ring-shaped composite magnetic material is shown in FIG.
図1に示す様に、軟磁性部10と非磁性部11とは、個別の圧縮成形装置30,31において低圧力で仮成形される。なお、複雑な螺旋形状であっても、成形体の密度を必要以上に高める必要がないために、金型構造を簡素化したり、1回の成形で多数の成形体を得る構成にしたりすることも可能である。仮成形圧力の目安としては、製品のハンドリングが容易な300MPa程度が好ましい。次に、螺旋形状の軟磁性体片と非磁性体片とを周方向へ交互に並べて、圧縮成形装置32の円筒状の圧縮成形キャビティ内へ投入し、1000MPa程度の高圧力で本成形する。なお、本成形の際に螺旋形状の軟磁性体片および非磁性体片の各々の全長が一様に短くなるため、所望の角度が得られる様に仮成形体の角度を予め変えておく必要がある。
As shown in FIG. 1, the soft
上記の圧縮成形法によって得られる、軟磁性部と非磁性部とが螺旋状に交互に並んだ複合磁性リング12に対して、図2に示す様にガイド13を両端部に勘合し、外周面に励磁・検出用のコイル14を巻回し、内周側へ被検物である回転軸2を挿入することでトルク検出装置に用いる複合磁気ヘッド1が得られる。
As shown in FIG. 2, a
(全体構成)
図2(a)〜(c)に、本発明の磁歪式トルク検出装置の一実施形態を示す。図2(a)および(b)は複合磁性リング12とガイド13の斜視図を示したものである。磁気回路の鉄心となる部分は、斜め45度の傾斜角を有する4つの軟磁性体10と、それらの間に配置する4つの非磁性部11と、外周両端部のガイド13で構成されている。軟磁性部には、平均粒径が約50μmの純Fe粉に熱可塑性樹脂を1質量%添加したものを使用した。また非磁性部には平均粒径が約80μmのCu-Zn粉に熱可塑性樹脂を3質量%添加したものを使用した。また、仮成形圧力は300MPa、本成形圧力は1000MPaとした。本成形後に、200℃で2時間の熱硬化処理を行なった。図2(c)は前記複合磁性リングの外周側へ励磁・検出用のコイルを巻回し、内周側へ被検物である回転軸を挿入し、コイルの両端部に交流電流を印加している様子を示した斜視図である。回転軸にはニッケル・モリブデン鋼に浸炭処理を施したものを使用した。
(overall structure)
2 (a) to 2 (c) show an embodiment of the magnetostrictive torque detector of the present invention. FIGS. 2A and 2B are perspective views of the composite
回転軸の外径はΦ20mm、複合磁性リングの内径はΦ20.6mm、外径はΦ25mmとした。励磁・検出コイルにはΦ0.5mmのエナメル線を使用し、複合磁気ヘッドの外周側へ120ターン巻回し、交流電流の周波数を100kHzとした。 The outer diameter of the rotating shaft was Φ20 mm, the inner diameter of the composite magnetic ring was Φ20.6 mm, and the outer diameter was Φ25 mm. The excitation / detection coil used was an enamel wire with a diameter of 0.5 mm, wound 120 turns around the outer periphery of the composite magnetic head, and the frequency of the alternating current was 100 kHz.
回転軸へ−200〜+200Nmのトルクを付与した時の、コイルのインダクタンス変化を実測したものを図8に示す。図8より、トルクを付与した時のインダクタンス変化に良好な直線性を示すことが解かる。従って、本発明の構成に回路処理を加えれば、極めて直線性の良い出力信号が得られることになる。 FIG. 8 shows an actual measurement of the change in inductance of the coil when a torque of −200 to +200 Nm is applied to the rotating shaft. It can be seen from FIG. 8 that good linearity is shown in the inductance change when torque is applied. Therefore, if circuit processing is added to the configuration of the present invention, an output signal with extremely good linearity can be obtained.
また図5に示す様に、複合磁性リング12を周方向へ2分割にすることで、軸を挟み込む様に装着可能とし、軸への装着性をより良好にすることもできる。
Further, as shown in FIG. 5, by dividing the composite
励磁・検出コイルの巻線方法としては、図6(d)の特許文献4に記載のごとく軟磁性体片の各々へソレノイド状に巻き付ける方式の他に、図4(a)〜(c)に記載のごとく磁気ヘッド全体を取り囲む様に巻回することができる。 As a winding method of the excitation / detection coil, in addition to a method of winding the magnets around each of the soft magnetic pieces as described in Patent Document 4 of FIG. 6D, FIGS. 4A to 4C are used. As described, it can be wound so as to surround the entire magnetic head.
1:複合磁気ヘッド
2:回転軸
10:軟磁性部
11:非磁性部
12:複合磁性リング
13:ガイド
14:励磁・検出コイル
102:回転軸
110:軟磁性ヨーク
113:励磁・検出コイル
115:磁性膜
201:磁束
1: Composite magnetic head 2: Rotating shaft
10: Soft magnetic part
11: Non-magnetic part
12: Composite magnetic ring
13: Guide
14: Excitation / detection coil
102: Rotation axis
110: Soft magnetic yoke
113: Excitation / detection coil
115: Magnetic film
201: Magnetic flux
Claims (1)
Mainly material composed of soft magnetic powder and binder pressurized by preliminarily molded spirally to form a soft magnetic portion mainly material composed of a non-magnetic powder and binding material is pressurized in a spiral A method for producing a composite magnetic body, comprising: forming a non-magnetic portion by temporary molding, combining the soft magnetic portion and the non-magnetic portion, and forming and integrating them at a pressure higher than a temporary molding pressure.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005241130A JP4827167B2 (en) | 2005-08-23 | 2005-08-23 | Method for producing composite magnetic material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005241130A JP4827167B2 (en) | 2005-08-23 | 2005-08-23 | Method for producing composite magnetic material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007057312A JP2007057312A (en) | 2007-03-08 |
| JP4827167B2 true JP4827167B2 (en) | 2011-11-30 |
Family
ID=37920944
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005241130A Expired - Fee Related JP4827167B2 (en) | 2005-08-23 | 2005-08-23 | Method for producing composite magnetic material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4827167B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2025027782A1 (en) * | 2023-08-01 | 2025-02-06 | 多摩川精機株式会社 | Shaft for magnetic torque angle sensor |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04337465A (en) * | 1991-05-14 | 1992-11-25 | Ono Sokki Co Ltd | Rotation count tape |
| JPH11166607A (en) * | 1997-12-05 | 1999-06-22 | Hitachi Metals Ltd | Ball screw mechanism |
| JP2004264136A (en) * | 2003-02-28 | 2004-09-24 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | Position detector |
| JP2005208008A (en) * | 2004-01-26 | 2005-08-04 | Hitachi Ltd | Torque sensor |
| JP4305271B2 (en) * | 2004-05-07 | 2009-07-29 | 日立電線株式会社 | Magnetostrictive torque sensor |
-
2005
- 2005-08-23 JP JP2005241130A patent/JP4827167B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2007057312A (en) | 2007-03-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5861695A (en) | Composite inductor for electric rotary machines comprising sintered permanent magnets coated with a ferromagnetic binder | |
| JP4796788B2 (en) | Coreless motor | |
| EP1326319A2 (en) | Rotor, method of manufacturing the same and rotary machine | |
| US20050225190A1 (en) | Rotor for brushless motor and brushless motor | |
| JP2005184916A (en) | Dust core and stator core | |
| JP5870567B2 (en) | Bow magnets and magnetic field molds | |
| CN115398777A (en) | Iron core sheet, stator core, stator, rotating electrical machine, and method for manufacturing iron core sheet | |
| TW201626692A (en) | Axial gap type rotating electrical machine | |
| JP4062943B2 (en) | Rotating motor having split stator structure | |
| JP4827167B2 (en) | Method for producing composite magnetic material | |
| JP4827166B2 (en) | Composite magnetic head and rotating shaft torque detector | |
| JP2006014436A (en) | motor | |
| CN113945313A (en) | Torque detecting sensor | |
| JP5177661B2 (en) | Torque sensor | |
| JP2010054237A (en) | Torque sensor | |
| JP6562701B2 (en) | Coil parts | |
| JP2006280066A (en) | Stator and rotating electric machine | |
| JP2010054238A (en) | Torque sensor | |
| CN112740511A (en) | Stator core, rotating electrical machine, and method for manufacturing stator core | |
| JP2006180677A (en) | Iron core integrated skew magnet rotor and method of manufacturing the same | |
| JP7067141B2 (en) | Manufacturing method of magnet structure, rotation angle detector, electric power steering device, and magnet structure | |
| JP2008182782A (en) | Electric motor stator and electric motor | |
| JPH0686484A (en) | Motor | |
| JP4680875B2 (en) | Stator core manufacturing method | |
| JP6933851B2 (en) | Hysteresis rotor, brake mechanism, and manufacturing method of hysteresis rotor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080509 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110225 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110425 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110909 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110909 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140922 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4827167 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |