JPH09210610A - High-frequency excitation differential transformer for preventing influence of external magnetism and metal, etc. - Google Patents

High-frequency excitation differential transformer for preventing influence of external magnetism and metal, etc.

Info

Publication number
JPH09210610A
JPH09210610A JP3421796A JP3421796A JPH09210610A JP H09210610 A JPH09210610 A JP H09210610A JP 3421796 A JP3421796 A JP 3421796A JP 3421796 A JP3421796 A JP 3421796A JP H09210610 A JPH09210610 A JP H09210610A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
primary coil
differential transformer
bobbin
magnetic
magnetic field
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.)
Pending
Application number
JP3421796A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Taro Oshiro
太郎 尾城
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NOBLE SANGYO KK
Original Assignee
NOBLE SANGYO KK
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NOBLE SANGYO KK filed Critical NOBLE SANGYO KK
Priority to JP3421796A priority Critical patent/JPH09210610A/en
Publication of JPH09210610A publication Critical patent/JPH09210610A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the influence to an output voltage due to the fluctuation of external magnetism and metal, etc. SOLUTION: A bobbin 1 made of bakelite, and a primary coil 2 which is wound over the entire length of the bobbin 1 by one to two layers are provided. A current power supply feeds an excitation current for exciting the primary coil 2 and has a current frequency of 50-2MHz. Further, the winding ratio with the primary coil 2 is approximately 0.5-2 and a pair of left and right secondary coils 4 are wound around the primary coil 2 while they are directly in contact with the primary coil 2, namely they are wound within the effective magnetic flux of the primary coil 2. A movable core 5 is sealed to a nonmagnetic support rod 5a and is made of a nonmagnetic conductive metal provided within the bobbin 1. Finally, a nonmagnetic protection case 6 protects the movable core 5 and the coils 2 and 4.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、広くは電気部品に関す
るものであり、特にアナログ的に変位を計測する電気的
センサである差動トランスに関するものである。就中、
磁場が作用する場所や金属が接近したり離れたりする場
所でも使用できる差動トランスであって、外部磁気や金
属等の影響を受けにくい高周波で励磁する差動トランス
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention generally relates to electric parts, and more particularly to a differential transformer which is an electric sensor for measuring displacement in an analog manner. Above all,
The present invention relates to a differential transformer that can be used in a place where a magnetic field acts and a place where a metal approaches and separates, and is a high-frequency exciting differential transformer that is hardly affected by external magnetism, metal, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】温度、湿度、振動、ガスなどに起因す
る、いわゆる悪い環境での変位の計測には、差動トラン
スがよく用いられる。小型で堅牢なアナログ変位センサ
には、ポテンシオメータ、ストレーンゲージ、差動トラ
ンスなどがある。この差動トランスは、コイルが完全に
密封でき、芯は無接触でボビンの中を動く強固な構造の
上に、差動回路を使うため同相ノイズが打ち消されて安
定に測定できると共に出力電圧が大きくきわめて使いや
すい。
2. Description of the Related Art A differential transformer is often used to measure displacement in a so-called bad environment caused by temperature, humidity, vibration, gas and the like. Small and robust analog displacement sensors include potentiometers, strain gauges and differential transformers. In this differential transformer, the coil can be completely sealed, the core moves in the bobbin without contact, and because a differential circuit is used, common mode noise is canceled and stable measurement is possible, and the output voltage is stable. Large and extremely easy to use.

【0003】一般に、差動トランスの構造は、円筒ボビ
ンに巻かれた3ケのコイル(すなわち、1ケの1次コイ
ルと、1次コイルで励磁される2ケの2次コイル)と、
そのボビンの中を移動する金属の芯とからできている。
そして、芯の変位量と差動トランスの出力電圧とが比例
関係を保つ性質を利用して、出力電圧の値を測定するこ
とにより、芯の変位量を知ることができる。したがっ
て、変位センサとして使用できる。この際、芯の変位量
を示す出力電圧は、分解能力が無限大と言われる程高い
ので高精度の測定が可能である。
In general, the structure of a differential transformer includes three coils wound on a cylindrical bobbin (that is, one primary coil and two secondary coils excited by the primary coil).
It is made of a metal core that moves inside the bobbin.
Then, the displacement amount of the core can be known by measuring the value of the output voltage by utilizing the property that the displacement amount of the core and the output voltage of the differential transformer maintain a proportional relationship. Therefore, it can be used as a displacement sensor. At this time, the output voltage indicating the amount of displacement of the core is so high that the resolving ability is said to be infinite, so that highly accurate measurement is possible.

【0004】そして、その1次コイルを励磁する励磁電
流は、低周波のものが一般的であるが、その小型化を図
った高周波のものもある。
The exciting current for exciting the primary coil is generally of a low frequency, but there is also a high frequency of which the size is reduced.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】差動トランスは、上述
のごとく堅牢で精度が高く、悪い環境での使用に耐えら
れるものである。しかし、磁力線を利用するセンサであ
るので、それにともなった欠点を有する。すなわち、こ
の磁力線は電流の場合とは異なり導体の外部に漏曳し易
い性質を持つ。そのために、外部の磁場内で使用される
場合や金属が接近している場合には、それらの影響を受
けやすく安定で高精度の測定が困難になることが多い。
As described above, the differential transformer is robust, has high accuracy, and can withstand use in a bad environment. However, since it is a sensor that uses lines of magnetic force, it has drawbacks associated with it. That is, unlike the case of current, this magnetic field line has a property of easily leaking to the outside of the conductor. Therefore, when used in an external magnetic field or when metals are close to each other, it is likely to be affected by them and stable and highly accurate measurement is often difficult.

【0006】先ず、磁場の影響について説明する。たと
えば、差動トランスを電磁石の近くで使用する場合と
か、永久磁石で差動トランスを固定する場合あるいは超
電導磁石の近くで計測する場合などでは、1,000ガウス
〜4,000ガウスに達する強い磁場が作用することがしば
しば起きる。かかる強い磁場では、鉄やニッケル等の強
磁性体の部品は、強く磁化されて吸引力が発生してしま
う。そればかりでなく、磁化されることによって発生し
た強い磁力線が、差動トランスの1次コイルから発生し
ている磁力線の分布状態を変化させてしまう。そのため
に、2磁コイルの誘起電圧が変わり差動トランスの出力
電圧が変動してしまう。
First, the effect of the magnetic field will be described. For example, when using a differential transformer near an electromagnet, fixing a differential transformer with a permanent magnet, or measuring near a superconducting magnet, a strong magnetic field of up to 1,000 gauss to 4,000 gauss acts. Often happens. In such a strong magnetic field, the ferromagnetic parts such as iron and nickel are strongly magnetized and an attractive force is generated. Not only that, the strong magnetic field lines generated by being magnetized change the distribution state of the magnetic field lines generated from the primary coil of the differential transformer. Therefore, the induced voltage of the two magnetic coils changes and the output voltage of the differential transformer changes.

【0007】もちろん、差動トランスを磁気シールドす
ることは出来るが、場所的に余裕がない場合が殆どであ
る。すなわち、鉄板やパーマロイの板を何層にも重ねた
磁気シールドカバーを差動トランスの回りに取り付けれ
ば、上記の変動の問題は起こらない。しかし、このよう
に大きくて強固な磁気シールドカバーを取り付ける場所
がないのが普通である。そのために、差動トランスは、
強い磁場にさらされるのが通常である。
Of course, the differential transformer can be magnetically shielded, but in most cases there is no room in space. That is, if a magnetic shield cover in which iron plates or permalloy plates are stacked in multiple layers is attached around the differential transformer, the above fluctuation problem does not occur. However, there is usually no place to attach such a large and strong magnetic shield cover. Therefore, the differential transformer
It is usually exposed to strong magnetic fields.

【0008】励磁周波数が10KHz以下の低周波励磁差
動トランスでは、透磁性を利用しているので鉄芯を用い
る。また、後述するように低周波励磁の差動トランスの
1次コイルの発生する磁力線は強く、コイルから10mm
程度に達し外部磁場や外部金属の影響を受け易い。その
ため、通常1mm程度の肉厚の鉄のシールドケースを用い
ている。しかし、1mm程度の鉄のケースではシールド効
果は不充分で、外部の磁場や金属の影響に常に煩わされ
ているのが現状である。
In the low frequency excitation differential transformer having an excitation frequency of 10 KHz or less, the iron core is used because the magnetic permeability is used. Also, as will be described later, the magnetic lines of force generated by the primary coil of the low frequency excitation differential transformer are strong and are 10 mm from the coil.
It reaches a certain degree and is easily affected by external magnetic fields and external metals. Therefore, an iron shield case with a wall thickness of about 1 mm is usually used. However, in the case of iron of about 1 mm, the shielding effect is insufficient, and it is the current situation that the external magnetic field and the influence of metals are always bothered.

【0009】つまり、低周波励磁の差動トランスが強い
磁場におかれる場合には、その差動トランスの鉄のシー
ルドケースや芯に吸引力が生ずることに加えて、磁化し
た鉄ケースによって差動トランスの出力電圧が変化して
しまう。実験によると、2,000 ガウス程度の永久磁石を
その鉄ケースに近づけると、その出力電圧の変動は10
%に達する。かくのごとく、強い磁場においては、低周
波励磁の差動トランスは安定した高い精度での測定は出
来ない。
That is, when the low frequency excitation differential transformer is exposed to a strong magnetic field, in addition to the attractive force generated in the iron shield case and core of the differential transformer, the differential transformer is differentiated by the magnetized iron case. The output voltage of the transformer changes. According to the experiment, when a permanent magnet of about 2,000 gauss is brought close to the iron case, the output voltage changes by 10%.
%. Thus, in a strong magnetic field, a low frequency excitation differential transformer cannot perform stable and highly accurate measurement.

【0010】つぎに、近接する金属の影響について説明
する。低周波励磁差動トランスの鉄のシールドケース中
の磁力線は、そのケースに近づいた金属の影響を受け
て、やはりその磁力線の分布状態が変わる。鉄のシール
ドケースの中の磁力線の分布状態が変われば、それは内
部に影響して、1次コイルの発生している磁力線の分布
状態を変えてしまう。それで、差動トランスの出力電圧
が変動してしまう。実験によると、30mm角の軟鋼をケ
ースに近づけると、約2%程度の出力電圧が生じた。以
上のごとく、低周波励磁差動トランスでは外部の磁場や
近接する金属の影響がかなり大きく、計測に当たって充
分に配慮しなければならない。
Next, the influence of adjacent metals will be described. The magnetic field lines in the iron shield case of the low-frequency excitation differential transformer are affected by the metal approaching the case, and the distribution state of the magnetic field lines also changes. If the distribution state of the magnetic field lines in the iron shield case changes, it affects the inside and changes the distribution state of the magnetic field lines generated by the primary coil. Therefore, the output voltage of the differential transformer fluctuates. According to the experiment, when a 30 mm square mild steel was brought close to the case, an output voltage of about 2% was generated. As described above, in the low frequency excitation differential transformer, the influence of the external magnetic field and the adjacent metal is considerably large, and it is necessary to give sufficient consideration to the measurement.

【0011】本願特許出願人が、以前に発明して特許出
願した(特公平1-54845号)差動トランスは、50KHz
〜2MHzの高い励磁周波数を用いるいわゆる高周波励磁
の差動トランスである。この高周波励磁差動トランスの
場合は、後述するが、その1次コイルに発生する磁力線
の強さは、低周波励磁型のものの約10分の1である。
それゆえに、外部の磁場や外部の金属の影響を受けるこ
とは比較的少ない。しかし、磁力線は、漏洩し易く、か
なり遠くまで分布する性質がある。したがって、低周波
励磁の差動トランスの場合と同様に、外部磁7場および
外部の金属の影響を受けることは当然である。
The differential transformer which the applicant of the present invention previously invented and applied for a patent (Japanese Patent Publication No. 1-54845) has a differential transformer of 50 KHz.
It is a so-called high frequency excitation differential transformer that uses a high excitation frequency of up to 2 MHz. In the case of this high frequency excitation differential transformer, as will be described later, the strength of the magnetic field lines generated in the primary coil thereof is about 1/10 of that of the low frequency excitation type.
Therefore, it is relatively unaffected by external magnetic fields and external metals. However, the lines of magnetic force tend to leak and are distributed over a considerable distance. Therefore, as in the case of the low frequency excitation differential transformer, it is natural that the external magnetic field 7 and the external metal are affected.

【0012】そこで、この高周波励磁差動トランスに関
して検討する。まず、高周波励磁差動トランスの磁場の
影響について述べる。鉄心と鉄のシールドケースを使っ
ている高周波励磁差動トランスは、その鉄芯と鉄のシー
ルドケースに吸引力が発生する。そして、それと共に、
鉄のシールドケースが磁化して、その磁力線が内部に影
響する。それゆえに、差動トランスの出力電圧が変動し
てしまう。鉄芯の代わりに銅やアルミのごとき渦電流効
果を発生する非磁性の導電性金属を芯とし、鉄のシール
ドケースを使う高周波励磁差動トランスでは、その芯は
磁化されない。したがって、そのシールドケースには吸
引力は発生しない。しかし、鉄のシールドケースは、前
の場合と同じく磁化されて吸引力を発生すると共に、磁
化によって生じた磁力線のため、差動トランスの出力電
圧を変動してしまう。
Therefore, the high frequency excitation differential transformer will be examined. First, the influence of the magnetic field of the high frequency excitation differential transformer will be described. In a high-frequency excitation differential transformer that uses an iron core and an iron shield case, attractive force is generated between the iron core and the iron shield case. And with it,
The iron shield case is magnetized, and the lines of magnetic force affect the inside. Therefore, the output voltage of the differential transformer fluctuates. In a high-frequency excitation differential transformer that uses a non-magnetic conductive metal that produces an eddy current effect such as copper or aluminum instead of an iron core and uses an iron shield case, the core is not magnetized. Therefore, no suction force is generated in the shield case. However, the iron shield case is magnetized as in the previous case to generate an attractive force, and the magnetic flux generated by the magnetization causes the output voltage of the differential transformer to fluctuate.

【0013】この出力変動は、低周波励磁差動トランス
の場合より少ないが、実験によると(後述)2,000 ガウ
ス程度の永久磁石を鉄のシールドケースを使う高周波励
磁差動トランス近づけたときに、その出力変動は約5%
であった。以上のことから、高周波励磁差動トランス
も、強い磁場においてはその出力電圧が変動して高い精
度での計測は不可能といえる。
This output fluctuation is smaller than that of the low-frequency excitation differential transformer, but according to experiments, it is observed that when a permanent magnet of about 2,000 gauss is brought close to the high-frequency excitation differential transformer using an iron shield case (described later). Output fluctuation is about 5%
Met. From the above, it can be said that the high-frequency excitation differential transformer cannot measure with high accuracy because its output voltage fluctuates in a strong magnetic field.

【0014】つぎに、高周波励磁差動トランスに近接し
たり離れたりする金属の影響について説明する。その影
響は磁場に比較すれば小さいが、近接したり離れたりす
る金属によっても差動トランスの出力電圧は若干変動す
る。これは、鉄のシールドケースの磁力線の分布状態
が、近接したり離れたりする金属によって変わるためで
ある。ただし、高周波励磁の差動トランスの1次コイル
に発生する磁力線の強さは、低周波励磁差動トランスに
比較して小さいので変動する量も小さい。実験によると
(後述する)、30mm角の軟鉄を近づけたときのその出
力電圧変動は、0.2 %であった。
Next, the influence of the metal that comes close to or away from the high frequency excitation differential transformer will be described. The effect is small compared to the magnetic field, but the output voltage of the differential transformer slightly changes depending on the metal that approaches or leaves. This is because the distribution state of magnetic lines of force in the iron shield case changes depending on the metal that approaches or leaves. However, since the strength of the magnetic field lines generated in the primary coil of the high frequency excitation differential transformer is smaller than that of the low frequency excitation differential transformer, the amount of fluctuation is small. According to the experiment (described later), the output voltage fluctuation when the 30 mm square soft iron was brought close to was 0.2%.

【0015】以上の結果を総合すると、低周波励磁差動
トランスでも高周波励磁差動トランスでも強い磁場では
かなりの出力電圧の変動が起こり、近接する金属によっ
ては僅かではあるが、やはり出力電圧が変動する。かく
のごとく、従来の差動トランスは磁場がある場合とか、
接近した金属がある場合には安定した高い精度での計測
をすることは困難である。
Summarizing the above results, in both the low-frequency excitation differential transformer and the high-frequency excitation differential transformer, the output voltage fluctuates considerably in a strong magnetic field, and the output voltage also fluctuates slightly depending on the adjacent metal. To do. As you can see, the conventional differential transformer has a magnetic field,
When there is a metal approaching, it is difficult to perform stable and highly accurate measurement.

【0016】本発明にかかる外部磁気や金属等の影響防
止の高周波励磁差動トランスは、これらの欠点を除くた
めに改良されたもので、結論的に述べると、アルミや銅
などの非磁性の導電性金属を芯として用いた高周波励磁
差動トランスにおいて、非磁性体の材料でつくった保護
ケースを用いる構造のものである。差動トランス自体の
基本構造は上記の発明のものと全く変わらないが、保護
ケースの材質を非磁性体にすることによって外部磁場に
対しても、また接近する金属に対しても殆ど影響を受け
ず、差動トランスの出力電圧は殆ど変化しない安定的に
高い精度の計測を行うことができものである。
The high frequency excitation differential transformer according to the present invention for preventing the influence of external magnetism or metal is improved in order to eliminate these drawbacks. In conclusion, a non-magnetic material such as aluminum or copper is used. This is a structure of a high frequency excitation differential transformer using a conductive metal as a core, which uses a protective case made of a non-magnetic material. Although the basic structure of the differential transformer itself is completely the same as that of the above-mentioned invention, by making the material of the protective case a non-magnetic material, it is hardly affected by the external magnetic field and the approaching metal. Therefore, the output voltage of the differential transformer hardly changes, and stable and highly accurate measurement can be performed.

【0017】非磁性体のケースの効果を説明する前に、
高周波励磁差動トランスでは非磁性体のケースを使用し
ても性能は変化しないことを説明する。その理由は簡単
で、後述するが高周波励磁差動トランスの1次コイルに
発生する磁力線の有効到達距離は、僅かに約1mm程度で
あるから、1次コイルから1mm以上離れたところにケー
スを設置する場合には、ケースによる磁界に対するシー
ルド効果の必要性はなくなるので、非磁性体たとえば、
黄銅、アルミ、ステンレス、ベークライトなどでよいこ
とが判る。
Before explaining the effect of the non-magnetic material case,
It will be explained that the performance of the high frequency excitation differential transformer does not change even if the case of a non-magnetic material is used. The reason for this is simple, but as will be described later, the effective reach of the magnetic field lines generated in the primary coil of the high-frequency excitation differential transformer is only about 1 mm, so the case is installed at a position 1 mm or more away from the primary coil. In that case, there is no need for a shield effect against the magnetic field due to the case, so a non-magnetic material such as
It turns out that brass, aluminum, stainless steel, bakelite, etc. are all appropriate.

【0018】なお、一般に差動トランスでは、そのコイ
ルからのリード線をそのコイル素線にハンダ付するた
め、コイル上に2mm以上の空間を設けるのが普通であ
る。このため、通常そのケースは、1次コイルから2mm
位離れて設置されている。このケースに非磁性体の材質
のものを使えばよいのであるから、この改良は実用上問
題はない。
Generally, in a differential transformer, a lead wire from the coil is soldered to the coil wire, so that it is usual to provide a space of 2 mm or more on the coil. Therefore, the case is usually 2 mm from the primary coil.
It is installed far away. Since it suffices to use a non-magnetic material for this case, this improvement has no practical problem.

【0019】つぎに、説明の各所で引用した差動トラン
スの1次コイルに発生する磁力線の強さについて数値的
に説明する。結論的に言うと、その1次コイルに発生す
る有効磁力線の到達する距離は、低周波励磁差動トラン
スでは約10mmであり、高周波励磁差動トランスでは約
1mmになるということであって、これを実用的な差動ト
ランスの例でもって以下に説明する。
Next, the strength of the lines of magnetic force generated in the primary coil of the differential transformer quoted in various parts of the description will be described numerically. In conclusion, the effective magnetic field lines generated in the primary coil reach about 10 mm in the low frequency excitation differential transformer and about 1 mm in the high frequency excitation differential transformer. Will be described below with an example of a practical differential transformer.

【0020】一般に、差動トランスの1次コイルの設計
においては、2〜3Vの印加電圧で10〜30ma位の励
磁電流が流れるようにする。そして、低周波励磁差動ト
ランスも高周波励磁差動トランスも、1次コイルのイン
ピーダンスは約200Ω〜500Ωで大体同じ大きさにする。
インピーダンスは、直流抵抗と交流抵抗を合成した値で
あるから、高周波励磁差動トランスでは殆ど(95%)が
交流抵抗で低周波励磁差動トランスでは直流と交流抵抗
はほぼ等しくなる。いま、低周波励磁および高周波励磁
差動トランスの1次コイルのインピーダンスを 200Ωに
したとすると、高周波励磁差動トランスの1次コイルの
交流インピーダンスは約 190Ωであり、低周波励磁差動
トランスの交流インピーダンスは、
Generally, in designing a primary coil of a differential transformer, an exciting current of about 10 to 30 ma is made to flow at an applied voltage of 2 to 3V. The impedance of the primary coil of both the low-frequency excitation differential transformer and the high-frequency excitation differential transformer is approximately 200Ω to 500Ω, which are about the same.
Since the impedance is a value obtained by combining the DC resistance and the AC resistance, most (95%) of the high-frequency excitation differential transformer is AC resistance, and the DC and AC resistance of the low-frequency excitation differential transformer are almost equal. Now, assuming that the impedance of the primary coil of the low frequency excitation and high frequency excitation differential transformer is 200Ω, the AC impedance of the primary coil of the high frequency excitation differential transformer is about 190Ω, and the AC of the low frequency excitation differential transformer is The impedance is

【0022】200/√2 ≒ 140Ω Z= コイルの交流インピーダンス f= 磁周波数 N= コイルの巻数 D= コイルの直径 K1= 比例常数200 / √2 ≈ 140Ω Z = AC impedance of coil f = Magnetic frequency N = Number of turns of coil D = Diameter of coil K1 = Proportional constant

【0023】とすると、一般に次式が成立する。 Z= K1・f・(D×N)2 ・・・・・・・(1) 高周波励磁差動トランスと低周波励磁差動トランスのコ
イルの径Dは同じとし、高周波励磁差動トランスの励磁
周波数を 100KHz、巻数をN1 として、低周波励磁差動
トランスの励磁周波数を1KHzで、巻数をN2 とすると
(1)式から、 190 = K1・100・(D × N1)2 140 = K1・1・(D × N2)2 の2式が成立する。この式から、次式が導かれる。
Then, the following equation is generally established. Z = K1 · f · (D × N) 2 ··· (1) The coil diameter D of the high frequency excitation differential transformer and the low frequency excitation differential transformer is the same, and the excitation of the high frequency excitation differential transformer If the frequency is 100 KHz, the number of turns is N1, the excitation frequency of the low frequency excitation differential transformer is 1 KHz, and the number of turns is N2, then from equation (1), 190 = K1 · 100 · (D × N1) 2 140 = K1 · 1 -Two equations of (D x N2) 2 are established. From this equation, the following equation is derived.

【0024】[0024]

【式1】 (2)式から判ることは低周波励磁差動トランスのコイ
ルの巻数N2 は、高周波励磁差動トランスの巻数N1 の
9倍、すなわち約10倍に近いと言うことである。つぎ
に、磁力線の強さ(アンペア・ターン)を計算する。 S = 磁力線の強さ I = 励磁電流 N = コイルの巻数 K2 = 比例常数
(Equation 1) It can be seen from the equation (2) that the number of turns N2 of the coil of the low frequency excitation differential transformer is close to 9 times, that is, about 10 times the number of turns N1 of the high frequency excitation differential transformer. Next, the strength of the magnetic field line (ampere turn) is calculated. S = strength of magnetic field line I = exciting current N = number of turns of coil K2 = proportional constant

【0025】とすると、一般に次の式が成立する。 S = K2・I・N ・・・・・・・・・・・・(3) 励磁電圧は等しく、インピーダンスも等しいので高周波
と低周波励磁差動トランスの励磁電流Iは同じ値にな
る。今、S1 を高周波励磁差動トランスの1次コイルの
磁力線の強さ、S2 を低周波励磁差動トランスの1次コ
イルの磁力線の強さとすると(3)式から、 S1 = K2・I・N1 S2 = K2・I・N2
Then, the following equation is generally established. S = K2 · I · N (3) Since the excitation voltage is the same and the impedance is the same, the excitation current I of the high frequency and low frequency excitation differential transformers is the same value. Now, let S1 be the strength of the magnetic field lines of the primary coil of the high frequency excitation differential transformer, and S2 be the strength of the magnetic field lines of the primary coil of the low frequency excitation differential transformer. From equation (3), S1 = K2 · I · N1 S2 = K2, I, N2

【0026】となる。したがって、双方の差動トランス
の磁力線の強さの比は、 S2/S1 = N2/N1 = 9 (式(2)を代入する) となる。つまり、低周波励磁差動トランスの1次コイル
の磁力線の強さは高周波励磁差動トランスの磁力線の9
倍程度であることが判る。したがって、低周波励磁差動
トランスの1次コイルの有効磁力線の到達距離が約10
mmあるとすると、高周波励磁差動トランスの1次コイル
の有効磁力線の到達距離は約1mm程度になることが判
る。
## EQU1 ## Therefore, the ratio of the magnetic field lines of both differential transformers is S2 / S1 = N2 / N1 = 9 (substituting equation (2)). That is, the strength of the magnetic field lines of the primary coil of the low frequency excitation differential transformer is 9 times that of the magnetic field lines of the high frequency excitation differential transformer.
It turns out that it is about double. Therefore, the reaching distance of the effective magnetic field lines of the primary coil of the low frequency excitation differential transformer is about 10
If it is mm, it can be seen that the effective magnetic field line of the primary coil of the high frequency excitation differential transformer reaches about 1 mm.

【0027】このことは、低周波励磁差動トランスで
は、1次コイルの磁力線は強く、コイルからかなり離れ
たところまで届いてしまう。そのため、鉄のシールドケ
ースを設けて外部の影響を遮断しなければならない。こ
れに対して、高周波励磁差動トランスでは磁力線は僅か
1mm程度までしか到達しない。それゆえに、その外にケ
ースを設置した場合は、磁場に対するシールド効果を考
える必要はない。したがって、単にコイルの損傷を防ぐ
保護の機能を果たせばよいので非磁性体のケースを用い
てもよく、性能は全く変わらないことが判る。
This means that in the low frequency excitation differential transformer, the magnetic field lines of the primary coil are strong and reach a considerable distance from the coil. Therefore, it is necessary to provide an iron shield case to block external influences. On the other hand, in the high frequency excitation differential transformer, the magnetic field lines reach only about 1 mm. Therefore, when the case is installed outside it, it is not necessary to consider the shield effect against the magnetic field. Therefore, it can be seen that the case of a non-magnetic material may be used since the protective function of merely preventing the damage of the coil may be fulfilled, and the performance is not changed at all.

【0028】[0028]

【課題を解決するための手段】本発明にかかる外部磁気
や金属等の影響防止の高周波励磁差動トランスは、以上
の技術的な問題点に鑑みて、50KHz〜2MHzの励磁周
波数の高周波励磁差動トランスにおいて銅やアルミニウ
ムなどの渦電流効果を発生する非磁性の導電性金属を芯
とし、非磁性体すなわち銅やアルミニウムやステンレス
やベークライトなどの材質のケースをもつ構造のものと
した。
In view of the above technical problems, a high frequency excitation differential transformer for preventing the influence of external magnetism, metal, etc. according to the present invention has a high frequency excitation difference of an excitation frequency of 50 KHz to 2 MHz. In a dynamic transformer, a nonmagnetic conductive metal that produces an eddy current effect such as copper or aluminum is used as a core, and a structure having a case of a nonmagnetic material, that is, copper, aluminum, stainless steel, bakelite, or the like is used.

【0029】以下に、本発明にかかる外部磁気や金属等
の影響防止の高周波励磁差動トランスの具体的な構成を
詳細に記載する。最初に、本発明の請求項1に記載した
発明の構成を説明する。これはまず、ボビンがある。つ
ぎに、1次コイルがある。この1次コイルは、上記のボ
ビンの全長にわたり1〜2層巻かれたものである。そし
て、励磁電流電源がある。この励磁電流電源は、上記の
1次コイルを励磁する励磁電流を送るものであって、そ
の電流の周波数が50KHz〜2MHzのものである。
The specific structure of the high-frequency excitation differential transformer for preventing the influence of external magnetism, metal, etc. according to the present invention will be described below in detail. First, the configuration of the invention described in claim 1 of the present invention will be described. First of all, there is a bobbin. Next is the primary coil. The primary coil is formed by winding one or two layers over the entire length of the bobbin. And there is an exciting current power supply. This exciting current power source sends an exciting current for exciting the primary coil, and has a frequency of the current of 50 KHz to 2 MHz.

【0030】さらに、左右1対の2次コイルがある。こ
の左右1対の2次コイルは、上記の1次コイルとの巻回
数比率が 0.5〜2倍程度のものであり、且つ上記の1次
コイル上に直接密着して巻かれた、すなわち上記の1次
コイルの有効磁束内に巻かれたものである。そして、非
磁性の支持棒に固着した可動芯、がある。この可動芯
は、上記のボビン内に設けられた非磁性の導電性金属か
ら成るものである。最後に、非磁性体保護ケースがあ
る。この非磁性体保護ケースは、上記の可動芯と上記の
コイルを保護するものである。
Further, there is a pair of left and right secondary coils. The pair of left and right secondary coils has a winding ratio of about 0.5 to 2 times with the above primary coil, and is wound directly on the above primary coil. It is wound within the effective magnetic flux of the primary coil. Then, there is a movable core fixed to a non-magnetic support rod. The movable core is made of a non-magnetic conductive metal provided inside the bobbin. Finally, there is a non-magnetic protective case. The non-magnetic protective case protects the movable core and the coil.

【0031】つぎに、本発明にかかる請求項2に記載し
た発明の構成を説明する。この発明は、以下の点以外は
上記の請求項1の発明の構成と同一である。それゆえ
に、上記の請求項1の発明の構成の説明の全文をここに
援用し、以下の構成の説明をこれに追加する。上記の請
求項1の発明の構成との差異は、上記のケースである。
このケースは、非磁性の支持棒に固着した可動芯と上記
のコイルを保護する銅や黄銅等の比透磁率が1に近い反
磁性体から成るものである。
Next, the structure of the invention according to claim 2 of the present invention will be described. The present invention is the same as the configuration of the first aspect of the present invention except for the following points. Therefore, the entire text of the above description of the configuration of the invention of claim 1 is incorporated herein, and the following description of the configuration is added thereto. The difference from the configuration of the invention of claim 1 is the above case.
This case is composed of a movable core fixed to a non-magnetic support rod and a diamagnetic material having a relative magnetic permeability close to 1 such as copper or brass that protects the coil.

【0032】[0032]

【作用】本発明にかかる外部磁気や金属等の影響防止の
高周波励磁差動トランスは、以上のごとき構成に為した
ゆえに以下のごとき作用が生じた。すなわち、芯とケー
スは非磁性体である。したがって、外部磁場によって磁
化されないので吸引力は発生しない。また、磁化に起因
した磁力線の変化が起こらない。それゆえに、差動トラ
ンスの出力電圧の変動はない。なお、その保護ケース
は、磁化しないので外部に金属が接近しても磁力線の変
化を起こすことがなく、その2次コイルからの出力電圧
の変動はない。
The high-frequency excitation differential transformer for preventing the influence of external magnetism, metal, etc. according to the present invention has the following actions because of the above-mentioned configuration. That is, the core and the case are non-magnetic materials. Therefore, since it is not magnetized by the external magnetic field, no attractive force is generated. In addition, the magnetic field lines do not change due to the magnetization. Therefore, there is no fluctuation in the output voltage of the differential transformer. Since the protective case is not magnetized, the line of magnetic force does not change even when a metal approaches the outside, and the output voltage from the secondary coil does not change.

【0033】したがって、渦電流効果を発生する非磁性
で導電性金属を芯とし、非磁性体のケースを用いる高周
波励磁差動トランスは、外部磁場や外部に金属が接近し
てもその影響を受けない。それゆえに、差動トランスの
出力電圧は変動しないから、安定した高い精度で計測す
ることができる。
Therefore, the high frequency excitation differential transformer which uses a non-magnetic and conductive metal that produces an eddy current effect as a core and uses a case of a non-magnetic material is affected by the external magnetic field or even when the metal approaches the outside. Absent. Therefore, since the output voltage of the differential transformer does not change, stable and highly accurate measurement can be performed.

【0034】ここで、磁場の種々な場合について簡単に
説明する。一般に静的磁場と動的磁場(交番磁場を含め
て)がある。そして、通常の計測で遭遇する磁場の多く
は、時間的に変化しない一様な静的磁場か或はゆっくり
変動する一様な動的磁場の場合である。これ以外に、動
力線によって発生する商用周波数の交番磁場とか、強力
な磁場が高速で通過する場合(たとえば、リニア新幹線
では超電導による磁場が500km/h の速度で移動するの
で、幅10cmを通過する時間は 0.7msである)などがあ
る。
Here, various cases of the magnetic field will be briefly described. Generally, there are static magnetic fields and dynamic magnetic fields (including alternating magnetic fields). Most of the magnetic fields encountered in normal measurement are the case of a uniform static magnetic field that does not change with time or a uniform dynamic magnetic field that slowly changes. In addition to this, when a commercial frequency alternating magnetic field generated by a power line or a strong magnetic field passes at high speed (for example, the magnetic field due to superconductivity moves at a speed of 500 km / h on the Linear Shinkansen, so it passes a width of 10 cm. The time is 0.7ms).

【0035】これらの中で、磁場が高速で移動する状態
を除いた場合は、磁場が変化する領域に対し、差動トラ
ンスのサイズは極めて小さ。たとえば、通常5mm程度の
ボビンに巻かれたコイルに対しては、磁場が一様に作用
すると考えてもよい。一様な磁場が差動トランスに作用
する場合は、2つの2次コイルに同様の大きさの変化を
与える。そして、2次コイルは差動接続されているゆえ
に、あたかも同相ノイズに相当するこの変化は、互いに
打ち消されて差動トランスの出力電圧は変動しない。
Of these, the size of the differential transformer is extremely small with respect to the region where the magnetic field changes, except for the state where the magnetic field moves at high speed. For example, it may be considered that the magnetic field acts uniformly on a coil wound on a bobbin of about 5 mm in general. If a uniform magnetic field acts on the differential transformer, it will give a similar magnitude change to the two secondary coils. Since the secondary coils are differentially connected, this change corresponding to in-phase noise is canceled by each other, and the output voltage of the differential transformer does not change.

【0036】磁場が高速で通過する場合には、差動トラ
ンスの置き方を工夫して磁場の変化が2つの2次コイル
に同相に作用するように配置すればよい。すなわち、差
動トランスのボビンの方向と磁場の方向とを一致させれ
ば、同じ磁力線は同時に2つの2次コイルを通過する。
したがって、同じ大きさの変化が各々の2次コイルに生
じるので、その変化は互いに打ち消されて差動トランス
の出力電圧は変動しない。
When the magnetic field passes at a high speed, the placement of the differential transformer may be devised so that the change in the magnetic field acts on the two secondary coils in the same phase. That is, if the direction of the bobbin of the differential transformer and the direction of the magnetic field are made to coincide with each other, the same line of magnetic force simultaneously passes through the two secondary coils.
Therefore, the same magnitude of change occurs in each secondary coil, so that the changes cancel each other out and the output voltage of the differential transformer does not change.

【0037】[0037]

【実施例】以下に、本発明にかかる外部磁気や金属等の
影響防止の高周波励磁差動トランスをその一実施例を用
いて添付の図面と共に詳細に述べる。これは、図1に示
すこの差動トランスSの断面図と図2に示すその配線図
のごとくに、まずベークライトのボビン1がある。この
ボビン1には、3個の円板状の鍔1aがそのボビン1の
両端と中央に接着されている。この3個の円板状の鍔1
aは、0.5〜3mm程度のスリット加工が施されているゆ
えに、コイルを巻く際やコイルの線の処理の場合に、こ
のスリットを通して自由に配線できる構成になってい
る。つぎに、1次コイル2がある。この1次コイル2
は、上記のボビン1の全長にわたり1〜2層巻かれたも
のである。そして、励磁電流電源3がある(図2の配線
図と図3に示す断面・配線図を参照)。この励磁電流電
源3は、上記の1次コイル2を励磁する励磁電流を送る
ものであって、その電流の周波数が50KHz〜2MHzの
ものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A high frequency excitation differential transformer for preventing the influence of external magnetism, metal, etc. according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings using an embodiment thereof. As shown in the sectional view of the differential transformer S shown in FIG. 1 and its wiring diagram shown in FIG. 2, there is a bakelite bobbin 1 first. On this bobbin 1, three disk-shaped collars 1a are adhered to both ends and the center of the bobbin 1. These three disk-shaped collars 1
Since a has a slit process of about 0.5 to 3 mm, it can be freely wired through this slit when winding a coil or when processing a coil wire. Next is the primary coil 2. This primary coil 2
Is obtained by winding one to two layers over the entire length of the bobbin 1. Then, there is an exciting current power source 3 (see the wiring diagram of FIG. 2 and the cross section / wiring diagram shown in FIG. 3). The exciting current power supply 3 sends an exciting current for exciting the primary coil 2 and has a frequency of 50 KHz to 2 MHz.

【0038】さらに、左右1対の2次コイル4がある。
この左右1対の2次コイル4は、上記の1次コイル2と
の巻回数比率が 0.5〜2倍程度のものであり、且つ上記
の1次コイル2上に直接密着して巻かれた、すなわち上
記の1次コイルの有効磁束内に巻かれたものである。そ
して、可動芯5がある。この可動芯5は、非磁性の支持
棒5aに固着したものであって、上記のボビン1内に設
けられた非磁性の導電性金属から成るものである。最後
に、非磁性体保護ケース6がある。この非磁性体保護ケ
ース6は、上記の可動芯5と上記のコイル2と4とを保
護するものである。なお、このケース6は、可動芯と上
記のコイルを保護する銅や黄銅等の比透磁率が1に近い
反磁性体から成るものと為すとよい。
Further, there is a pair of left and right secondary coils 4.
The pair of left and right secondary coils 4 has a winding number ratio of about 0.5 to 2 times with the above-mentioned primary coil 2, and is wound in close contact with the above-mentioned primary coil 2 directly. That is, it is wound within the effective magnetic flux of the above primary coil. Then, there is a movable core 5. The movable core 5 is fixed to a non-magnetic support rod 5a and is made of a non-magnetic conductive metal provided in the bobbin 1. Finally, there is a non-magnetic protective case 6. The nonmagnetic protective case 6 protects the movable core 5 and the coils 2 and 4. The case 6 may be made of a diamagnetic material having a relative magnetic permeability close to 1 such as copper or brass that protects the movable core and the coil.

【0039】しかして、渦電流効果による可動芯5を用
いる高周波励磁差動トランスSにおいて、非磁性体のケ
ースを使った場合は、鉄のケースの場合と異なり、外部
磁場および接近する金属の影響を殆ど受けないことを実
証するために図1のケース6に種々の材質でつくったも
のを用意し、各々のケースを用いたときの磁場および金
属の影響を測定した。使用した高周波励磁差動トランス
の構造は、図2と同じで各部品の材質および寸法は以下
のようなものである。
However, in the high frequency excitation differential transformer S using the movable core 5 due to the eddy current effect, when the case of the non-magnetic material is used, the influence of the external magnetic field and the approaching metal is different from the case of the iron case. In order to demonstrate that the case 6 shown in FIG. 1 is hardly received, the cases 6 made of various materials were prepared, and the influence of the magnetic field and the metal when each case was used was measured. The structure of the high frequency excitation differential transformer used is the same as that of FIG. 2, and the materials and dimensions of each component are as follows.

【0040】(1) ボビン1は、ベークライトパイプで、
外径5.3mm、内径4.3mm、長さ46mmである。 (2) 鍔1aは、ベークライト円板で外径9.8mm、内径5.3
mm、幅2mmでボビン1に接着される。 (3) 1次コイル2は、径が0.1mm のポリウレタン線を
ボビン1の全長に亘つて1層に密着平行巻きしたもの
で、巻数は350ターンである。 (4)、(5) 2つの2次コイル4は、ボビン1の中央から
左右に分けて、径0.1mm のポリウレタン線を2層に1次
コイル2の上に直接密着巻(一般には、2次コイルがき
れいに巻けるように、1次コイルの上に絶縁紙等を巻い
た上で、その上に2次コイルを巻くが、これをしないで
直に巻く)したもので、巻数は各々 350ターンである。
(1) Bobbin 1 is a bakelite pipe,
The outer diameter is 5.3 mm, the inner diameter is 4.3 mm, and the length is 46 mm. (2) The collar 1a is a bakelite disc with an outer diameter of 9.8 mm and an inner diameter of 5.3.
mm, width 2 mm, and bonded to bobbin 1. (3) The primary coil 2 is a polyurethane wire having a diameter of 0.1 mm wound closely in parallel in one layer over the entire length of the bobbin 1, and the number of turns is 350 turns. (4), (5) The two secondary coils 4 are divided from the center of the bobbin 1 into the right and left, and two layers of polyurethane wire with a diameter of 0.1 mm are directly wound on the primary coil 2 in close contact (generally 2 In order to wind the next coil neatly, the primary coil is wrapped with insulating paper, etc., and then the secondary coil is wound on it, but it is wound directly without this). The number of turns is 350 turns each. Is.

【0041】(6) 可動芯5は、黄銅パイプで外径4mm、
内径3mm、長さ22mmで支持棒5aに接着されている。 (7) 支持棒5aは、非磁性のステンレス丸棒であって、
直径は3mm、長さ約70mmである。ここで保護ケース6
は、外径12mm、内径10mmで長さは46mmのパイプ
で、以下に述べるごとく鉄、ステンレス、アルミ、ベー
クライト、黄銅の材質のものを用意した。
(6) The movable core 5 is a brass pipe with an outer diameter of 4 mm,
It has an inner diameter of 3 mm and a length of 22 mm and is adhered to the support rod 5a. (7) The support rod 5a is a non-magnetic stainless round bar,
The diameter is 3 mm and the length is about 70 mm. Protective case 6 here
Is a pipe having an outer diameter of 12 mm, an inner diameter of 10 mm and a length of 46 mm, and is made of iron, stainless steel, aluminum, bakelite and brass as described below.

【0042】なお、この差動トランスSの電気的条件は
次のようにした。1次コイル2を励磁する励磁電流電源
3の周波数は100KHz で、励磁電圧は2Vを用い、可動
芯5の変位±5mmに対し、出力電圧±5Vが得られるよ
うに、その電気回路を調整した。また、磁場式は、接近
した金属の影響により生ずる出力電圧の変動を測定する
時の可動芯5の位置は+3V〜+5Vの適当な出力電圧
に固定して行なった。外部磁場による影響は、2,000 ガ
ウスの永久磁石Mgを、図4のごとくにその保護ケース
6に近ずけた時に生じた出力電圧の変動の大きさで測定
した。外部の金属の影響は30mm角で長さが約50mmの
鉄と黄銅とを用意し、各々の金属Mtを図5に示すごと
くに差動トランスのケースに近ずけた時に生ずる出力電
圧の変動の大きさで測定した。
The electrical conditions of this differential transformer S are as follows. The frequency of the exciting current power source 3 for exciting the primary coil 2 is 100 KHz, the exciting voltage is 2 V, and its electric circuit is adjusted so that the output voltage ± 5 V can be obtained for the displacement of the movable core 5 ± 5 mm. . Further, the magnetic field method was performed with the position of the movable core 5 at the time of measuring the fluctuation of the output voltage caused by the influence of the approaching metal being fixed to an appropriate output voltage of + 3V to + 5V. The influence of the external magnetic field was measured by the magnitude of the fluctuation of the output voltage generated when the 2,000 Gauss permanent magnet Mg was moved closer to the protective case 6 as shown in FIG. The effect of external metal is to prepare iron and brass with a length of 30 mm and a length of about 50 mm, and the fluctuation of the output voltage that occurs when each metal Mt is brought close to the case of the differential transformer as shown in FIG. The size was measured.

【0043】つぎに、各々の測定における出力電圧の変
動率を示すと以下のようである。 鉄ケースでは 磁石による変動・・・5% 鋼による変動・・・・・0.2% 黄銅による変動・・・0% 非磁性ステンレスケースでは 磁石による変動・・・0.5% 鋼による変動・・・・・0.05% 黄銅による変動・・・0.05%
Next, the fluctuation rate of the output voltage in each measurement is shown below. In the iron case, variation by magnet: 5% Variation by steel: 0.2% Variation by brass: 0% In non-magnetic stainless case Variation by magnet: 0.5% Variation by steel: 0.05% Fluctuation due to brass ... 0.05%

【0044】アルミケースでは 磁石による変動・・・0.6% 鋼による変動・・・・・0% 黄銅いよる変動・・・0% ベークライトケースでは 磁石による変動・・・0.2% 鋼による変動・・・・・0.2% 黄銅による変動・・・0.2% 黄銅ケースでは 磁石による変動・・・0.06% 鋼による変動・・・・・0% 黄銅による変動・・・0%Fluctuations due to magnets in aluminum case ・ ・ ・ 0.6% Fluctuations due to steel ・ ・ ・ 0% Fluctuations due to brass ・ ・ ・ 0% Fluctuations due to magnets in Bakelite case ・ ・ ・ 0.2% Fluctuations due to steel ・ ・ ・・ ・ 0.2% Fluctuation due to brass ・ ・ ・ 0.2% Fluctuation due to magnet in brass case ・ ・ ・ 0.06% Fluctuation due to steel ・ ・ ・ 0% Fluctuation due to brass ・ ・ ・ 0%

【0045】以上の測定結果から判るように、磁場によ
る出力電圧の変動は鉄ケースでは5%と言うかなり大き
い値であるが、非磁性材料のケースではすべて1%以下
で極めて良好である。また、金属による影響は、非磁性
材料のケースでは 0.2%以下で極めて小さく実用上充分
である。かくのごとく、渦電流効果による非磁性の導電
体の銅やアルミなどを可動芯5とする高周波励磁差動ト
ランスSにおいて、非磁性のケース6を用いることによ
って、外部磁場Mgおよび外部の金属Mtの影響を極め
て少なくすることができる。それゆえに、外部磁場Mg
や外部金属Mtが存在する所においても安定に高い精度
で計測することができる。
As can be seen from the above measurement results, the variation of the output voltage due to the magnetic field is 5% which is a considerably large value in the iron case, but is 1% or less in all cases of the non-magnetic material, which is extremely good. The effect of metal is 0.2% or less in the case of non-magnetic material, which is extremely small and practically sufficient. As described above, in the high frequency excitation differential transformer S having the movable core 5 such as copper or aluminum which is a non-magnetic conductor due to the eddy current effect, by using the non-magnetic case 6, the external magnetic field Mg and the external metal Mt are The influence of can be extremely reduced. Therefore, the external magnetic field Mg
It is possible to perform stable and highly accurate measurement even in the presence of the external metal Mt.

【0046】変動する外部磁場Mgや接離する金属Mt
の影響を少なくするためには、非磁性体のケース6を用
いることで可能であることは実施例で示した。この実施
例の中で、黄銅のケースは特に効果が大きい。効果が大
きい理由はこの材質の特性によるもので、銅の非透磁率
は他のものに比較してきわめて1に近い。その上、反磁
性という性質をもっていることによる。すなわち、比透
磁率が1に近い反磁性体のケースを用いることによっ
て、外部磁場および近接する金属の影響の極めて少ない
高周波励磁差動トランスをつくることができるのでその
効果が大変に大きい。
Fluctuating external magnetic field Mg and contacting / separating metal Mt
In order to reduce the influence of the above, it is possible to use the case 6 of the non-magnetic material, as shown in the embodiment. In this embodiment, the brass case is particularly effective. The reason for the large effect is due to the characteristics of this material, and the non-permeability of copper is extremely close to 1 as compared with other materials. Moreover, it has a property of diamagnetism. That is, by using a case of a diamagnetic material having a relative magnetic permeability close to 1, it is possible to manufacture a high frequency excitation differential transformer which is extremely less affected by an external magnetic field and a nearby metal, so that the effect is very large.

【0047】一般に、非磁性体という言葉は、鉄やニッ
ケルやコバルトなどの強磁性体に対するものである。す
べての物質は僅かではあるが磁化するが、非磁性体は磁
化の程度が少ないものである。通常、強い磁場が作用す
ることがない場合とか、精密な測定が必要でない場合は
問題にはならないが、センサの計測では磁化の程度に応
じた影響を与えるゆえに問題になる。非磁性体には、磁
場の方向に磁化する常磁性体(たとえば、アルミ、白
金、空気など)と、磁場と反対方向に磁化する反磁性体
(たとえば、銅、亜鉛、金、水など)とがある。
In general, the term non-magnetic material refers to ferromagnetic materials such as iron, nickel and cobalt. All materials are slightly magnetized, but non-magnetic materials are less magnetized. Usually, it does not cause a problem when a strong magnetic field does not act or when precise measurement is not necessary, but it causes a problem because the measurement of the sensor has an influence depending on the degree of magnetization. Non-magnetic materials include paramagnetic materials that magnetize in the direction of the magnetic field (eg, aluminum, platinum, air, etc.) and diamagnetic materials that magnetize in the direction opposite to the magnetic field (eg, copper, zinc, gold, water, etc.). There is.

【0048】つぎに、いくつかの材料の比透磁率(真空
では1)を示す。 アルミ・・・ 1.00022 水 ・・・ 1.000088 空気 ・・・ 1.000037 銅 ・・・ 1.0000094
Next, the relative magnetic permeability (1 in vacuum) of some materials is shown. Aluminum: 1.00022 Water: 1.000088 Air: 1.000037 Copper: 1.0000094

【0049】この比透磁率の値から判るように、他の材
料と比較して銅はきわめて1に近い値である。真空が1
であるから、1に近いことは磁化され難い材料であるこ
とを示している。すなわち、磁化され難いので、黄銅ケ
ースの場合、外部磁場や金属の影響を極めて受けにくい
のである。また、反磁性体であることは磁化された場合
に、磁場と反対方向に磁化される。それゆえに、外部磁
場の影響を打ち消す方向に作用する。したがって、外部
磁場の影響は更に受けにくくなる。もちろん、磁化する
方向よりも磁化する程度(比透磁率)の方が外部磁場に
対してより大きい影響を与えることは当然であって、比
透磁率が1に、より近い材料の方が効果的である。
As can be seen from the value of the relative magnetic permeability, copper has a value extremely close to 1 as compared with other materials. Vacuum is 1
Therefore, a value close to 1 indicates that the material is hard to be magnetized. That is, since it is difficult to magnetize, the brass case is extremely unlikely to be affected by the external magnetic field or metal. Further, being a diamagnetic material, when magnetized, it is magnetized in the direction opposite to the magnetic field. Therefore, it acts in a direction to cancel the influence of the external magnetic field. Therefore, the influence of the external magnetic field is further reduced. Of course, it is natural that the degree of magnetization (relative permeability) has a greater influence on the external magnetic field than the direction of magnetization, and a material having a relative permeability closer to 1 is more effective. Is.

【0050】[0050]

【発明の効果】本発明にかかる外部磁気や金属等の影響
防止の高周波励磁差動トランスは、以上のごとくになし
たゆえに以下のごとき多大な効果が生じた。すなわち、
非磁性体のケースを用いることで、変動する外部磁場や
近接したり離れたりする金属の影響が非常に少なくなっ
た。
The high-frequency excitation differential transformer for preventing the influence of external magnetism, metal, etc. according to the present invention has the following great effects because of the above-mentioned effects. That is,
By using the case of non-magnetic material, the influence of fluctuating external magnetic field and metal moving close to and away from it has been greatly reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明にかかる外部磁気や金属等の影響防止の
高周波励磁差動トランスの正面断面図である。
FIG. 1 is a front cross-sectional view of a high frequency excitation differential transformer for preventing the influence of external magnetism, metal, etc. according to the present invention.

【図2】図1のものの配線図を示している。FIG. 2 shows a wiring diagram of that of FIG.

【図3】図1のものの正面断面図と配線図を示してい
る。
FIG. 3 shows a front sectional view and a wiring diagram of that of FIG.

【図4】図1の差動トランスとその変動する外部磁場を
磁石に代えて表した説明斜視図である。
FIG. 4 is an explanatory perspective view showing the differential transformer of FIG. 1 and its fluctuating external magnetic field in place of a magnet.

【図5】図1の差動トランスとその変動する外部金属を
金属棒に代えて表した説明斜視図を示したものである。
5 is an explanatory perspective view showing the differential transformer of FIG. 1 and its varying external metal in place of a metal rod.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ボビン 2 1次コイル 3 励磁電流電源 4 2次コイル 5 可動芯 5a 支持棒 6 非磁性体保護ケース 1 bobbin 2 primary coil 3 exciting current power source 4 secondary coil 5 movable core 5a support rod 6 non-magnetic protective case

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ボビン、該ボビンの全長にわたり1〜2層
巻かれた1次コイル、該1次コイルを励磁するものであ
ってその周波数が50KHz〜2MHzの励磁電流電源、上
記の1次コイルとの巻回数比率が 0.5〜2倍程度のもの
であり且つ上記の1次コイル上に直接密着して巻かれた
すなわち上記の1次コイルの有効磁束内に巻かれた左右
1対の2次コイル、上記のボビン内に設けられた非磁性
の導電性金属から成る非磁性の支持棒に固着した可動
芯、該可動芯と上記のコイルを保護する非磁性体から成
る保護ケース、より構成されることを特徴とした外部磁
気や金属等の影響防止の高周波励磁差動トランス。
1. A bobbin, a primary coil wound in one or two layers over the entire length of the bobbin, an exciting current power source for exciting the primary coil, the frequency of which is 50 KHz to 2 MHz, and the primary coil described above. And a pair of left and right secondary windings having a winding number ratio of about 0.5 to 2 times and wound directly in close contact with the primary coil, that is, in the effective magnetic flux of the primary coil. A coil, a movable core fixed to a non-magnetic support rod made of a non-magnetic conductive metal provided in the bobbin, and a protective case made of a non-magnetic material for protecting the movable core and the coil. A high-frequency excitation differential transformer that prevents the effects of external magnetism and metals.
【請求項2】ボビン、該ボビンの全長にわたり1〜2層
巻かれた1次コイル、該1次コイルを励磁するものであ
ってその周波数が50KHz〜2MHzの励磁電流電源、上
記の1次コイルとの巻回数比率が 0.5〜2倍程度のもの
であり且つ上記の1次コイル上に直接密着して巻かれた
すなわち上記の1次コイルの有効磁束内に巻かれた左右
1対の2次コイル、上記のボビン内に設けられた非磁性
の導電性金属から成る非磁性の支持棒に固着した可動
芯、該可動芯と上記のコイルを保護する銅や黄銅等の比
透磁率が1に近い反磁性体から成る保護ケース、より構
成されることを特徴とした外部磁気や金属等の影響防止
の高周波励磁差動トランス。
2. A bobbin, a primary coil wound by one to two layers over the entire length of the bobbin, an exciting current power source for exciting the primary coil, the frequency of which is 50 KHz to 2 MHz, and the primary coil described above. And a pair of left and right secondary windings having a winding number ratio of about 0.5 to 2 times and wound directly in close contact with the primary coil, that is, in the effective magnetic flux of the primary coil. A coil, a movable core fixed to a non-magnetic support rod made of a non-magnetic conductive metal provided in the bobbin, and a relative magnetic permeability of 1 such as copper or brass for protecting the movable core and the coil. A high-frequency excitation differential transformer for preventing the influence of external magnetism, metal, etc., which is composed of a protective case made of a close diamagnetic material.
JP3421796A 1996-01-30 1996-01-30 High-frequency excitation differential transformer for preventing influence of external magnetism and metal, etc. Pending JPH09210610A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3421796A JPH09210610A (en) 1996-01-30 1996-01-30 High-frequency excitation differential transformer for preventing influence of external magnetism and metal, etc.

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3421796A JPH09210610A (en) 1996-01-30 1996-01-30 High-frequency excitation differential transformer for preventing influence of external magnetism and metal, etc.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09210610A true JPH09210610A (en) 1997-08-12

Family

ID=12407994

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3421796A Pending JPH09210610A (en) 1996-01-30 1996-01-30 High-frequency excitation differential transformer for preventing influence of external magnetism and metal, etc.

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH09210610A (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000058330A (en) * 1998-08-12 2000-02-25 Ricoh Co Ltd Device for inspecting differential transformer
JP2008122254A (en) * 2006-11-13 2008-05-29 Ulvac Japan Ltd Differential transformer for displacement sensor in probe type step profiler
JP2010276482A (en) * 2009-05-28 2010-12-09 Shindengen Electric Mfg Co Ltd Position detection device
JP2011133317A (en) * 2009-12-24 2011-07-07 Koyo Mach Ind Co Ltd Displacement measurement apparatus
CN102231316A (en) * 2011-03-24 2011-11-02 西北工业大学 Two-section-type double-iron-core differential transformer
JP2015068818A (en) * 2013-10-01 2015-04-13 多摩川精機株式会社 Linear type differential transformer structure, and thermal expansion prevention method of resin bobbin of the same
JP2015184093A (en) * 2014-03-24 2015-10-22 多摩川精機株式会社 Linear type differential transformer sensor device and temperature correction method thereof
CN112393705A (en) * 2020-12-09 2021-02-23 格瑞拓动力股份有限公司 Magnetic bearing displacement sensor testing arrangement

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000058330A (en) * 1998-08-12 2000-02-25 Ricoh Co Ltd Device for inspecting differential transformer
JP2008122254A (en) * 2006-11-13 2008-05-29 Ulvac Japan Ltd Differential transformer for displacement sensor in probe type step profiler
JP2010276482A (en) * 2009-05-28 2010-12-09 Shindengen Electric Mfg Co Ltd Position detection device
JP2011133317A (en) * 2009-12-24 2011-07-07 Koyo Mach Ind Co Ltd Displacement measurement apparatus
CN102231316A (en) * 2011-03-24 2011-11-02 西北工业大学 Two-section-type double-iron-core differential transformer
JP2015068818A (en) * 2013-10-01 2015-04-13 多摩川精機株式会社 Linear type differential transformer structure, and thermal expansion prevention method of resin bobbin of the same
JP2015184093A (en) * 2014-03-24 2015-10-22 多摩川精機株式会社 Linear type differential transformer sensor device and temperature correction method thereof
CN112393705A (en) * 2020-12-09 2021-02-23 格瑞拓动力股份有限公司 Magnetic bearing displacement sensor testing arrangement

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8564281B2 (en) Noncontact measuring of the position of an object with magnetic flux
USRE31613E (en) Measuring transformer
US4309655A (en) Measuring transformer
US3777255A (en) Position sensor utilizing a primary and secondary shielded from one another by a ferromagnetic shield and a magnet whose position relative to the shield changes the shielding
US3986105A (en) Dual purpose electromagnetic thickness gauge
JPH0769130B2 (en) Magnetic displacement sensor
JPH01206268A (en) Current detector
JPH09210610A (en) High-frequency excitation differential transformer for preventing influence of external magnetism and metal, etc.
US2033654A (en) Magnetic measurement
US5541503A (en) Alternating current sensor based on concentric-pipe geometry and having a transformer for providing separate self-powering
JP4385340B2 (en) Displacement sensor using Helmholtz coil
US3491321A (en) Rotary variable differential transformer used as a sine-cosine generator
US20050083040A1 (en) Probe
EP0069459B1 (en) Measuring device of electromagnetic flowmeter
JPS59501838A (en) Inductive length and angle measuring device
EP1553420A1 (en) Current transformer for metering alternating current
JPH01155282A (en) Magnetic sensor
JP2668785B2 (en) Small differential transformer
JPH01158365A (en) Method and apparatus for detecting small current
JPH0320078B2 (en)
JP3093532B2 (en) DC current sensor
JP2002116242A (en) Magnetic detecting device
JPH095361A (en) Dc current sensor
JP2000055940A (en) Dc current sensor
SU769331A1 (en) Differential transformer sensor