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鋼軸に内在する磁気ひずみ効果を用いる非接触検出形トルクセンサを、直交8の字コイル対からなる薄形磁気ヘッドと、最終段を同期整流回路とするブリッジ形検出回路とによって構成し、感度特性の評価、入出力間ヒステリシスのメカニズムの解明、軸回転に伴うゼロ点変動の評価、およびセンサに用いられる鋼軸材の評価を行った。これらの結果、印加トルクによる検出コイルのインピーダンスの変化の仕方から、感度を高くした状態で、ヒステリシスをゼロとすることのできる条件の存在を調べる方法を確立し、トルクセンサの最適設計のための指針を得た。また、本研究の副産物として磁気異方性をイメージングする方法を開発した。
感度特性については、浸炭による表面硬化処理を施した鋼軸からでも十分トルク検出が可能なことがわかった。測定を行った4種の鋼軸、SNCM420浸炭処理軸、SNCM616浸炭処理軸、SNCM447焼入れ軸、SCM420浸炭処理軸の比較では、Niを多く含有するSNCM616が最も高い感度を示し、SNCM420、SNCM447が両者同程度でこれに続き、最も低いのがSCM420であった。
軸回転に伴うゼロ点変動は、感度が高く、ヒステリシスがゼロとなる条件が存在したSNCM420浸炭軸に絞った。磁気ヘッドを2個用いるフルブリッジ構成のトルクセンサにおいて、ヒステリシスがゼロとなる励磁周波数60kHz、励磁電流0.3Aで、ゼロ点変動が±1.3%/FS(FS=1000Nm、軸径25mm)程度となることを示した。
磁気異方性イメージングによって、軸材には製造過程で特有の螺旋の組織パターンのあることがわかった。これは、トルクセンサの回転に伴うゼロ点変動の点で好ましくないが、変態点以上の熱処理(鉄の再結晶をともなう熱処理)で消せることを明らかにした。
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