次に、本発明の実施形態について、図面� ��基づいて説明する。ただし、図面に示す波� ��には、実際の検出波形とシミュレーション� ��形が含まれる。

[第一実施形態]
 図1は、本発明の第一実施形態に係る磁歪式 トルクセンサの構成を示すブロック図である 。この図に示される磁歪式トルクセンサ1は� �軸表面に生じる磁歪の逆効果を利用して回� �軸S(又は静止軸)のトルクを検出するもので� �り、第一共振回路2、第二共振回路3及び検出 回路4を備えて構成されている。第一共振回� �2は、軸表面において第一方向(例えば、+45°� ��向)の透磁率変化を検出すべく配置される第 一検出コイルL1に、第一コンデンサC1を直列� �は並列に接続して構成され、検出回路4から� ��力される駆動信号により駆動される。第二� ��振回路3は、軸表面において第二方向(例え� �、-45°方向)の透磁率変化を検出すべく配置� �れる第二検出コイルL2に、第二コンデンサC2� ��直列又は並列に接続して構成され、検出回� ��4から出力される駆動信号により駆動される 。

 本実施形態の検出コイルL1、L2は、軸表面 における検出領域及び検出方向を限定するた めに、高透磁率材料を用いて形成されコアと 、該コアに巻装されるコイルとを備えて構成 されている。具体的には、フェライトからな るU字コア2a、3aに、コイルを巻装して構成さ� ��ており、U字コア2a、3aの両端を軸表面に近� �させることにより、軸表面との間で閉磁路� �構成するようになっている。これにより、� �表面の限られた領域に第一方向及び第二方� �の磁路を形成し、該磁路における透磁率変� �を検出することが可能になる。

 検出回路4は、例えば、CPU、ROM、RAM、I/O、 比較器(コンパレータ)などが内蔵されたマイ� ��ン(1チップマイコン)を用いて構成され、ROM� ��書き込まれたプログラムに従って後述する� ��ルク検出処理を行う。なお、検出回路4は、 複数のマイコンで構成したり、一又は複数の ICで構成することもできる。

 検出回路4は、第一共振回路2に対して駆� �信号を出力し、該駆動信号の出力停止後に� �一共振回路2から減衰状に出力される自由振� ��波の位相ズレ成分にもとづいて、第一方向� ��透磁率変化を検出する第一方向透磁率検出� ��段と、第二共振回路3に対して駆動信号を出 力し、該駆動信号の出力停止後に第二共振回 路3から減衰状に出力される自由振動波の位� �ズレ成分にもとづいて、第二方向の透磁率� �化を検出する第二方向透磁率検出手段と、� �一方向の透磁率と第二方向の透磁率との差� �にもとづいて、回転軸Sのトルクを検出する� ��ルク検出手段とを備えている。

 このようにすると、磁歪式トルクセンサ1 の検出精度を向上させることができる。つま り、上記のように構成された第一共振回路2� �第二共振回路3から減衰状に出力される自由� ��動波においては、軸表面の透磁率変化が位� ��ズレとなって明確に現れ、しかも、自由振� ��波における位相ズレは、振動波の数だけ蓄� ��されるので、第一方向及び第二方向の透磁� ��変化を高精度に検出できるだけでなく、そ� ��差分から回転軸Sのトルクを高精度に検出す ることが可能になる。

 また、本実施形態の検出回路4は、共振回 路2、3に対して所定数の駆動信号を出力する� ��共に、駆動信号出力停止後に共振回路2、3� �ら減衰状に出力される自由振動波の数をカ� �ントし、該カウント数が所定数に達したか� �かを判断する自由振動波カウント処理を行� �、該自由振動波カウント処理に要した時間� �定にもとづいて自由振動波の位相ズレ成分� �検出するようになっている。このようにす� �と、自由振動波の位相ズレ成分を安価なデ� �タル回路を用いて測定することができる。� �かも、トルク検出の分解能は、時間測定用� �カウンタ速度により決まり、共振回路2、3の 基準共振周波数に依存しないので、検出対象 に応じて共振回路2、3の基準共振周波数を最� ��化しつつ、高分解能のトルク検出を行うこ� ��ができる。

 また、本実施形態の検出回路4は、自由振 動波カウント処理における自由振動波のカウ ント数が所定数に達したタイミングを基準と して、自由振動波カウント処理を所定回数だ け繰り返すことにより、自由振動波の位相ズ レ成分を増幅させるようになっている。この ようにすると、回路構成を複雑にすることな く、自由振動波カウント処理の繰り返し回数 を増やすだけで、自由振動波の位相ズレ成分 を任意に増幅させることができるので、磁歪 式トルクセンサ1の検出精度を飛躍的に向上� �せることができる。

 検出回路4には、一回の自由振動波カウン ト処理における自由振動波のカウント数Nや� �一回の検出処理における自由振動波カウン� �処理の繰り返し回数Mを変更する設定数変更� ��段を設けることができる。このようにする� ��、使用条件に応じて自由振動波カウント数N や繰り返し回数Mを変更し、検出精度や応答� �能を調整することができる。例えば、検出� �度が優先される状況では、一回の検出処理� �おける合計カウント数(N×M)が多くなるよう� �自由振動波カウント数Nや繰り返し回数Mを増 やし、また、応答性能が優先される状況では 、一回の検出処理における合計カウント数(N� �M)が少なくなるように自由振動波カウント数 Nや繰り返し回数Mを減らすことができる。ま� ��、自由振動波の減衰が大きく、自由振動波� ��カウント数Nを多くできない状況にあっては 、自由振動波カウント数Nを減らし、かつ、� �り返し回数Mを増やすことにより、要求精度� ��満たすことができる。なお、自由振動波カ� ��ント数Nや繰り返し回数Mの変更は、検出回� �4の内部判断で実行しても良いし、外部から� ��設定数変更信号にもとづいて実行するよう� ��しても良い。

 第一検出コイルL1及び第二検出コイルL2は 、軸表面における検出領域及び検出方向を限 定するために、軸表面との間で閉磁路を構成 することが好ましい。つまり、本発明の磁歪 式トルクセンサ1では、トルクに応じた自由� �動波の位相ズレを、自由振動波の数だけ蓄� �して検出するので、自由振動波の位相ズレ� �含まれる誤差成分も蓄積されてしまうこと� �なるが、軸表面における検出領域や検出方� �を限定することにより、SN比を高めることが できるので、蓄積される誤差成分を抑制し、 検出精度を向上させることができる。また、 検出コイルL1、L2側で検出方向を限定するこ� �ができるので、軸表面に、溝、スリット、� �膜などで縞模様を加工する必要がない。そ� �結果、これらの加工が許容されない回転軸S� ��あっても、本発明によるトルク検出の適用� ��可能となる。

 また、第一共振回路2と第二共振回路3は� �相互干渉を避けるために、交互に駆動され� �ことが好ましい。例えば、第一共振回路2に� ��る自由振動波カウント処理(M回)を実行した� ��、第二共振回路3に係る自由振動波カウント 処理(M回)を実行し、その後、各自由振動波カ ウント処理に要した測定時間の差分を求める ようにする。このようにすると、相互干渉に よる検出精度の低下を回避することができる 。しかも、第一検出コイルL1の検出領域と第� ��検出コイルL2の検出領域を、相互干渉を考� �することなく、任意に設定することができ� �ので、使用条件に応じた検出領域の最適化� �容易となる。なお、交互駆動とは、1回の駆� ��を交互に行うという意味だけでなく、上記� ��例に示すように、複数回(M回)の駆動を1セッ トとし、該1セットを交互に行うという意味� �含まれる。

 磁歪式トルクセンサ1でトルクを検出する 回転軸Sの軸表面は、メッキ法により成膜さ� �た磁歪膜5であることが好ましい。例えば、� ��転軸Sの一部又は全体の領域に、ニッケル合 金からなる磁歪膜5を全周に亘ってメッキす� �。このようにすると、トルクに応じた磁歪� �5における磁歪の逆効果にもとづいて、トル� ��を高精度に検出できるだけでなく、トルク� ��出におけるヒステリシスを抑えることがで� ��る。しかも、本発明の磁歪式トルクセンサ1 では、メッキ法により成膜された磁歪膜5で� �っても、十分な検出精度が得られるので、� �着法、スパッタ法、真空蒸着法などでアモ� �ファスなどの磁歪膜を形成する場合に比べ� �大幅なコストダウンが図れるだけでなく、� �ッケルメッキなどが施された既存の部材(樹� ��を含む)を対象として、高精度なトルク検出 を行うことができる。

 次に、磁歪式トルクセンサ1の具体的な構 成について説明する。

 共振回路2、3は、検出コイルL1、L2にコン� ��ンサC1、C2を並列に接続した並列共振回路で あってもよいが、検出コイルL1、L2にコンデ� �サC1、C2を直列に接続した直列共振回路であ� ��ことが好ましい。このようにすると、直列� ��振回路の作用によって、最大でソース電圧( 例えば5V)のQ倍(例えば8倍)の電圧を検出コイ� �L1、L2に印加できるので、共振回路2、3から� �幅の大きい自由振動波を出力することがで� �る。これにより、自由振動波カウント数を� �くし、測定精度を更に高めることができる� �けでなく、ノイズにも強いものとできる。� �かも、振幅の大きい自由振動波は、増幅器� �介さずに検出回路4に直接入力できるので、� ��路構成がよりシンプルになり、更なるコス� ��ダウンが可能になる。

 なお、検出コイルL1、L2に印加される最大電 圧V _LMAX は、以下に示す式で求めることができる。た だし、ω ₀ は共振角周波数、Lは検出コイルL1、L2のイン� ��クタンス、Rは検出コイルL1、L2の抵抗、Cは� ��ンデンサC1、C2のキャパシタンス、V _S はソース電圧、Qは共振回路の良好度である� �

 検出回路4は、駆動パルス信号によって共振 回路2、3を強制振動させるにあたり、複数の� ��動パルス信号により共振回路2、3を強制振� �させた後、駆動信号出力を停止させること� �できる。このようにすると、単発の駆動パ� �ス信号で共振回路2、3を強制振動させる場合 に比べ、強制振動波の振幅を大きくできる。 特に、強制振動波の振幅が最大になるように 所定の共振周波数で数発(例えば6発)の駆動パ ルス信号を出力すれば、駆動信号出力停止後 に共振回路2、3から出力される自由振動波の� ��幅をより大きくし、測定精度を更に高める� ��とが可能になる。
 ちなみに、共振回路2、3を強制振動させる� �振周波数fは、以下に示す式で求めることが� ��きる。

 次に、自由振動波における位相ズレの蓄� ��作用(増幅作用)について、図2~図10を参照し� ��説明する。

 図2は、駆動パルス信号波形(a点)及び共振 回路の振動波形(b点)を示す説明図である。こ の図に示すように、検出回路4は、所定電圧(� ��えば5V)の駆動パルス信号を出力し、共振回� ��2、3を強制振動させる。このとき、所定の� �振周波数で数発(例えば6発)の駆動パルス信� �を出力することにより、検出コイルL1、L2に� ��大電圧(例えば40V)を印加させることができ� �。そして、駆動パルス信号の出力を停止し� �後は、共振回路2、3から複数の自由振動波が 減衰状に出力される。

 図3は、十数個目の自由振動波を拡大した 説明図、図4は、回転軸に大きなトルクを加� �たときの位相ズレを示す説明図、図5は、回� ��軸に小さなトルクを加えたときの位相ズレ� ��示す説明図である。これらの図に示すよう� ��、共振回路2、3から出力される自由振動波� �、十数個目であっても検出に十分な振幅を� �っている。ここで、回転軸Sにトルクを加え� ��と、軸表面の透磁率変化に応じて、検出コ� ��ルL1、L2のインダクタンスが変化し、自由振 動波に位相ズレが生じる。この自由振動波の 位相ズレは、強制振動波に比べて明確に現れ るだけでなく、自由振動波の個数分だけ蓄積 されるので、低速なカウンタでも高精度に位 相ズレを測定することが可能になる。また、 図4及び図5に示すように、自由振動波の位相� ��レは、回転軸Sに作用するトルクに比例して 大きくなるので、自由振動波の位相ズレにも とづいて、回転軸Sに作用するトルクを高精� �に測定することが可能になる。また、各共� �回路2、3から出力される自由振動波の位相ズ レは、磁歪の逆効果にもとづいて背反方向に 現れるので、その差分にもとづいて回転軸S� �トルク量及びトルク極性を検出できるだけ� �なく、温度誤差や変位誤差が相殺された検� �値を得ることができる。

 図6は、自由振動波形(b点)と比較器出力(c� ��)の関係を示す説明図、図7は、回転軸にト� �クが加えられていないときの比較器出力を� �す拡大図、図8は、回転軸に小さなトルクが� ��えられたときの比較器出力を示す説明図、� ��9は、回転軸に大きなトルクが加えられたと きの比較器出力を示す説明図である。これら の図に示すように、共振回路2、3から出力さ� ��る自由振動波は、十数個目であっても検出� ��十分な振幅を保っているので、比較器によ� ��て明確な矩形波に変換することができる。� ��こで、回転軸Sにトルクを加えると、比較器 出力波形の位相が進む。図8及び図9から明ら� ��なように、この位相ズレは、自由振動波の� ��数が増えるほど蓄積され、測定が容易にな� ��。

 次に、自由振動波カウント処理の繰り返� ��による位相ズレの増幅作用(蓄積作用)につ� �て、図10を参照して説明する。

 図10は、自由振動波カウント数を5、その� ��り返し回数を10とした場合における位相ズ� �の増幅作用を示す説明図である。この図に� �す波形は、一回の検出処理における共振回� �2、3の出力波形であって、2発の駆動パルス� �号を出力して、共振回路2、3を強制振動させ た後、共振回路2、3から減衰状に出力される� ��由振動波の数をカウントし、カウント数が� ��定数5に達したか否かを判断する自由振動波 カウント処理を行い、該自由振動波カウント 処理に要した時間測定にもとづいて自由振動 波の位相ズレ成分を検出するにあたり、自由 振動波カウント処理における自由振動波のカ ウント数が所定数5に達したタイミングを基� �として、自由振動波カウント処理を10回繰り 返した場合の波形であり、上側の波形は、下 側の波形よりも大きなトルクを回転軸Sに加� �た場合を示している。この図から明らかな� �うに、自由振動波カウント処理における自� �振動波のカウント数が所定数に達したタイ� �ングを基準として、自由振動波カウント処� �を所定回数繰り返すと、自由振動波の位相� �レが増幅される。これにより、回路構成を� �雑にすることなく、自由振動波カウント処� �の繰り返し回数を増やすだけで、位相ズレ� �測定精度を飛躍的に向上させることができ� �。

 次に、自由振動波カウント数及びその繰� ��返し回数を変更した場合における位相ズレ� ��増幅作用(蓄積作用)について、図11及び図12� ��参照して説明する。

 図11は、自由振動波カウント数を1、その� ��り返し回数を100とした場合における位相ズ� ��の増幅作用(検出波形始端部を拡大)を示す� �明図、図12は、自由振動波カウント数を1、� �の繰り返し回数を100とした場合における位� �ズレの増幅作用(検出波形終端部を拡大)を示 す説明図である。これらの図に示す波形は、 一回の検出処理における共振回路2、3の出力� ��形であって、1発の駆動パルス信号を出力し て、共振回路2、3を強制振動させた後、共振� ��路2、3から減衰状に出力される自由振動波� �数をカウントし、カウント数が所定数1に達� ��たか否かを判断する自由振動波カウント処� ��を行い、該自由振動波カウント処理に要し� ��時間測定にもとづいて自由振動波の位相ズ� ��成分を検出するにあたり、自由振動波カウ� ��ト処理における自由振動波のカウント数が� ��定数1に達したタイミングを基準として、自 由振動波カウント処理を100回繰り返した場合 の波形であり、上側の波形は、回転軸Sにト� �クを加えない場合を示し、下側の波形は、� �転軸Sにトルクを加えた場合を示している。� ��れらの図から明らかなように、検出波形の� ��端部、つまり自由振動波カウント処理の繰� ��返し回数が少ない段階では、位相ズレがあ� ��り増幅されていないが(図11参照)、自由振動 波カウント処理の繰り返し回数が多くなると 、自由振動波の位相ズレが増幅され、その検 出が容易になることがわかる(図12参照)。

 次に、検出回路4の具体的な検出処理手順 について、図13~図16を参照して説明する。

 図13に示すトルク検出処理(トルク検出手� ��)では、まず、初期設定(S11:比較器の基準電� ��設定、自由振動波カウント数N及び繰り返し 回数Mの初期値設定を含む)を行った後、設定� ��変更処理(S12)、第一方向透磁率検出処理(S13: 第一方向透磁率検出手段)及び第二方向透磁� �検出処理(S14:第二方向透磁率検出手段)を順� �に実行する。そして、透磁率検出処理(S13、S 14)で得られた第一方向透磁率検出値と第二方 向透磁率検出値の差分を演算すると共に(S15)� ��演算した差分(トルク検出値)を所定の検出� �号形式に変換して出力することにより(S16)、 一回のトルク検出処理が終了する。

 図14に示す設定数変更処理では、まず、� �定数変更信号の入力を判断し(S21)、該判断結 果がYESの場合は、設定数変更信号に含まれる 自由振動波カウント数及び繰り返し回数を読 み取り(S22)、これに従って自由振動波カウン� ��数N及び繰り返し回数Mを変更する(S23)。

 図15に示す第一方向透磁率検出処理では� �カウンタクリア処理(S31)と、第一共振回路2� �係る自由振動波カウント処理(S32~S34)と、第� �共振回路2に係る自由振動波カウント処理の� ��り返し処理(S35、S36)と、時間測定処理(S37)を 実行する。

 カウンタクリア処理は、繰り返し回数カ� ��ンタ及び時間計測カウンタをクリアする処� ��である(S31)。また、自由振動波カウント処� �は、第一共振回路2に対して所定数の駆動パ� ��ス信号を出力した後(S32)、自由振動波カウ� �タをクリアし(S33)、第一共振回路2から減衰� �に出力される自由振動波の数をカウントす� �と共に、カウント数が所定数Nに達したか否� ��を判断する処理である(S34)。また、繰り返� �処理は、自由振動波のカウント数が所定数N� ��達したタイミングで、繰り返し回数カウン� ��をインクリメントすると共に(S35)、繰り返� �回数カウンタが所定数Mに達したか否かを判� ��し(S36)、該判断結果がYESになるまで、自由� �動波カウント処理(S32~S34)を繰り返す処理で� �る。また、時間測定処理は、自由振動波カ� �ント処理の繰り返し回数が所定数Mになった� ��、時間計測カウンタ値(第一方向透磁率検出 値)を読み込む処理である(S37)。

 図16に示す第二方向透磁率検出処理では� �カウンタクリア処理(S41)と、第二共振回路3� �係る自由振動波カウント処理(S42~S44)と、第� �共振回路3に係る自由振動波カウント処理の� ��り返し処理(S45、S46)と、時間測定処理(S47)を 実行する。

 カウンタクリア処理は、繰り返し回数カ� ��ンタ及び時間計測カウンタをクリアする処� ��である(S41)。また、自由振動波カウント処� �は、第二共振回路3に対して所定数の駆動パ� ��ス信号を出力した後(S42)、自由振動波カウ� �タをクリアし(S43)、第二共振回路3から減衰� �に出力される自由振動波の数をカウントす� �と共に、カウント数が所定数Nに達したか否� ��を判断する処理である(S44)。また、繰り返� �処理は、自由振動波のカウント数が所定数N� ��達したタイミングで、繰り返し回数カウン� ��をインクリメントすると共に(S45)、繰り返� �回数カウンタが所定数Mに達したか否かを判� ��し(S46)、該判断結果がYESになるまで、自由� �動波カウント処理(S42~S44)を繰り返す処理で� �る。また、時間測定処理は、自由振動波カ� �ント処理の繰り返し回数が所定数Mになった� ��、時間計測カウンタ値(第二方向透磁率検出 値)を読み込む処理である(S47)。

 叙述の如く構成された本実施形態によれ� ��、軸表面に生じる磁歪の逆効果を利用して� ��転軸Sのトルクを検出する磁歪式トルクセン サ1であって、軸表面において第一方向の透� �率変化を検出すべく配置される第一検出コ� �ルL1と、軸表面において第一方向と交差する 第二方向の透磁率変化を検出すべく配置され る第二検出コイルL2と、第一検出コイルL1に� �して直列又は並列に接続される第一コンデ� �サC1と、第二検出コイルL2に対して直列又は� ��列に接続される第二コンデンサC2と、第一� �出コイルL1及び第一コンデンサC1からなる第� ��共振回路2に対して駆動信号を出力し、該駆 動信号の出力停止後に第一共振回路2から減� �状に出力される自由振動波の位相ズレ成分� �もとづいて、第一方向の透磁率変化を検出� �る第一方向透磁率検出手段と、第二検出コ� �ルL2及び第二コンデンサC2からなる第二共振� ��路3に対して駆動信号を出力し、該駆動信号 の出力停止後に第二共振回路3から減衰状に� �力される自由振動波の位相ズレ成分にもと� �いて、第二方向の透磁率変化を検出する第� �方向透磁率検出手段と、第一方向の透磁率� �第二方向の透磁率との差分にもとづいて、� �転軸Sのトルクを検出するトルク検出手段と� ��備えるので、従来の磁歪式トルクセンサに� ��べ、回転軸Sのトルクを高精度に検出するこ とができる。つまり、上記のように構成され た第一共振回路2や第二共振回路3から減衰状� ��出力される自由振動波においては、軸表面� ��透磁率変化が位相ズレとなって明確に現れ� ��しかも、自由振動波における位相ズレは、� ��動波の数だけ蓄積されるので、第一方向及� ��第二方向の透磁率変化を高精度に検出でき� ��だけでなく、その差分から回転軸Sのトルク を高精度に検出することが可能になる。

 また、第一方向透磁率検出手段や第二方� ��透磁率検出手段は、共振回路2、3に対して� �定数の駆動信号を出力すると共に、駆動信� �出力停止後に共振回路2、3から減衰状に出力 される自由振動波の数をカウントし、該カウ ント数が所定数に達したか否かを判断する自 由振動波カウント処理を行い、該自由振動波 カウント処理に要した時間測定にもとづいて 自由振動波の位相ズレ成分を検出するので、 自由振動波の位相ズレ成分を安価なデジタル 回路を用いて測定することができる。しかも 、トルク検出の分解能は、時間測定用のカウ ンタ速度により決まり、共振回路2、3の基準� ��振周波数に依存しないので、検出対象に応� ��て共振回路2、3の基準共振周波数を最適化� �つつ、高分解能のトルク検出を行うことが� �きる。

 また、第一方向透磁率検出手段や第二方� ��透磁率検出手段は、自由振動波カウント処� ��における自由振動波のカウント数が所定数� ��達したタイミングを基準として、自由振動� ��カウント処理を所定回数だけ繰り返すこと� ��より、自由振動波の位相ズレ成分を増幅さ� ��るので、回路構成を複雑にすることなく、� ��由振動波カウント処理の繰り返し回数を増� ��すだけで、自由振動波の位相ズレ成分を任� ��に増幅させることができ、その結果、磁歪� ��トルクセンサ1の検出精度を飛躍的に向上さ せることが可能になる。

 また、一回の検出処理における前記自由� ��動波カウント処理の繰り返し回数や、一回� ��自由振動波カウント処理における自由振動� ��のカウント数を変更できるようにしたので� ��使用条件に応じて自由振動波カウント数や� ��り返し回数を変更し、トルク検出の検出精� ��や応答性能を調整することができる。

 また、第一検出コイルL1及び第二検出コ� �ルL2は、軸表面における検出領域や検出方向 を限定するために、軸表面との間で閉磁路を 構成するので、トルクの検出精度をさらに向 上させることができる。つまり、本発明の磁 歪式トルクセンサ1では、トルクに応じた自� �振動波の位相ズレを、自由振動波の数だけ� �積して検出するので、自由振動波の位相ズ� �に含まれる誤差成分も蓄積されてしまうこ� �になるが、軸表面における検出領域や検出� �向を限定することにより、SN比を高めること ができるので、蓄積される誤差成分を抑制し 、検出精度を向上させることができる。また 、検出コイルL1、L2側で検出方向を限定する� �とができるので、軸表面に、溝、スリット� �薄膜などで縞模様を加工する必要がない。� �の結果、これらの加工が許容されない回転� �Sであっても、本発明によるトルク検出の適� ��が可能となる。

 また、第一検出コイルL1及び第二検出コ� �ルL2は、高透磁率材料を用いて形成され、軸 表面との間で閉磁路を構成するコアと、該コ アに巻装されるコイルとを備えて構成される ので、閉磁路に生じる磁束密度を高めて、軸 表面の透磁率変化を高精度に検出することが できる。

 また、第一共振回路2と第二共振回路3は� �相互干渉を避けるために、交互に駆動され� �ので、相互干渉による検出精度の低下を回� �することができる。しかも、第一検出コイ� �L1の検出領域と第二検出コイルL2の検出領域� ��、相互干渉を考慮することなく、任意に設� ��することができるので、使用条件に応じた� ��出領域の最適化が容易となる。

 また、軸表面は、メッキ法により成膜さ� ��た磁歪膜5であるため、トルクに応じた磁歪 膜5における磁歪の逆効果にもとづいて、ト� �クを高精度に検出できるだけでなく、トル� �検出におけるヒステリシスを抑えることが� �きる。しかも、本発明の磁歪式トルクセン� �1では、メッキ法により成膜された磁歪膜(例 えば、ニッケルメッキ)であっても、十分な� �出精度が得られるので、接着法、スパッタ� �、真空蒸着法などでアモルファスなどの磁� �膜を形成する場合に比べ、大幅なコストダ� �ンが図れるだけでなく、ニッケルメッキな� �が施された既存の部材(樹脂を含む)を対象と して、高精度なトルク検出を行うことができ る。

[第二実施形態]
 つぎに、本発明の第二実施形態に係る磁歪� ��トルクセンサ11について、図17~図19を参照し て説明する。ただし、第一実施形態と共通の 部分については、第一実施形態と同一符号を 付し、第一実施形態の説明を援用する。

 図17に示すように、第二実施形態に係る� �歪式トルクセンサ11は、各共振回路2、3がそ� ��ぞれ複数の検出コイルL1、L2を備える点が第 一実施形態と相違している。具体的に説明す ると、第一共振回路2は、直列(又は並列)に接 続された複数(例えば、4つ)の第一検出コイル L1を備え、第二共振回路3は、直列(又は並列)� ��接続された複数(例えば、4つ)の第二検出コ� ��ルL2を備える。このようにすると、第一検� �コイルL1及び第二検出コイルL2を、軸表面に� ��れぞれ複数配置することにより、軸表面に� ��在する温度や材質のばらつき、さらには、� ��出コイルL1、L2と軸表面との間のギャップ変 動などを平均化することができるので、これ らの誤差要因による検出精度の低下を回避で きる。

 図18及び図19に示すように、複数の第一検 出コイルL1と複数の第二検出コイルL2は、回� �軸Sの同一円周上に並ぶように配置すること� ��好ましい。このようにすると、軸表面の円� ��方向に存在する温度や材質のばらつき、さ� ��には、検出コイルL1、L2と軸表面との間のギ ャップ変動などを平均化することができるの だけでなく、軸方向に存在する温度勾配の影 響を最小化し、これらの誤差要因による検出 精度の低下を回避できる。なお、複数の第一 検出コイルL1及び複数の第二検出コイルL2は� �環状のボビンBで所定の位置に保持される。� ��ビンBは、一体型でも良いし、分割型であっ ても良い。

 複数の第一検出コイルL1と複数の第二検� �コイルL2を、回転軸Sの同一円周上に並ぶよ� �に配置する場合、図18に示すように、第一検 出コイルL1の検出領域と第二検出コイルL2の� �出領域とが交互になるような配置構成とす� �ことができる。このようにすると、第一検� �コイルL1の検出領域と第二検出コイルL2の検� ��領域とのズレに起因する誤差の発生を抑制� ��きるだけでなく、この誤差を回転軸Sの回転 にもとづいて排除することができる。

 また、複数の第一検出コイルL1と複数の� �二検出コイルL2を、回転軸Sの同一円周上に� �ぶように配置する場合、図19に示すように、 第一検出コイルL1の検出領域と第二検出コイ� ��L2の検出領域とが重なるような配置構成と� �てもよい。例えば、第一検出コイルL1と第二 検出コイルL2の高さ寸法を相違させ、平面視� ��交差するように配置する。このようにする� ��、第一検出コイルL1の検出領域と第二検出� �イルL2の検出領域とのズレに起因する誤差の 発生を防止することができる。

 なお、本発明は、前記実施形態に限定さ� ��ないことは勿論であって、例えば、前記実� ��形態では、検出回路から出力される駆動信� ��で共振回路を直接駆動しているが、検出コ� ��ルとは別個に設けられる励磁コイルを介し� ��共振回路を間接的に駆動させる磁歪式トル� ��センサやトルク検出方法でも実施すること� ��できる。また、前記実施形態では、一回の� ��出処理において自由振動波カウント処理をM 回繰り返すが、本発明は、一回の検出処理に おいて自由振動波カウント処理を繰り返さな い磁歪式トルクセンサやトルク検出方法とし ても実施することができる。また、前記実施 形態では、回転軸を対象としてトルクを検出 しているが、静止軸のトルク検出も高精度に 行うことができる。