JP2001076598A

JP2001076598A - 検出コイルとこの検出コイルを用いた近接スイッチ

Info

Publication number: JP2001076598A
Application number: JP25030799A
Authority: JP
Inventors: Fumitaka Oota; 文崇大田; Makoto Tami; 誠田見; Hiroyuki Tsuchida; 裕之土田
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1999-09-03
Filing date: 1999-09-03
Publication date: 2001-03-23

Abstract

(57)【要約】【課題】検出部の発生磁束量が増大して検出感度が向
上し、検出距離の長距離化を可能にする近接スイッチを
提供する。【解決手段】本体ケース１４に検出部２２を設け、こ
の検出部２２に検出物体が接近すると、検出物体の接近
を検知して検出信号を発する近接スイッチにおいて、検
出部２２を、コイル部２１Ａのコイル巻き断面形状が検
出物体の検出方向イに向かって広がった形状である検出
コイル２１と、この検出コイル２１を収納して磁束を検
出方向イに向かって誘導するフェライトコア２０とで構
成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、検出コイルとこの
検出コイルを用いた近接スイッチに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２１に示すように、従来の近接スイッ
チは金属製ケース１を備えており、この金属製ケース１
の前端側にはコイルケース２が、金属製ケース１の後端
側には樹脂製ケース３がそれぞれ取付けてあり、これら
金属製ケース１とコイルケース２と樹脂製ケース３とで
本体ケース４を構成している。

【０００３】そして、本体ケース４内には、コイルケー
ス２側にフェライトコア５が接するようにして、このフ
ェライトコア５と検出コイル６からなる検出部７が配置
してあり、また、本体ケース４内には電子回路基板８が
収容してあり、本体ケース４内には充填樹脂９が充填し
てある。

【０００４】そして、検出部７の検出コイル６は、図２
４に示すようにコイル部６Ａのコイル巻き断面が検出物
体の検出方向イに向かって同じ幅形状に巻かれたもので
ある。また、図２２及び図２３に示すようにフェライト
コア５のコア本体５Ａには、検出コイル６を収納するコ
イル収納部５Ｂが形成してあり、このコイル収納部５Ｂ
はコア本体５Ａの検出物体対向面５Ｃに設けたリング状
の溝であり、コア部５Ｄは、その直径が検出方向イに変
化しない円柱形状である。

【０００５】そして、電子回路基板８には検出コイル７
に接続され且つ検出物体に応じて発振状態が変化する発
振回路（図示せず）と、この発振回路の発振状態の変化
を検出する検出回路（図示せず）とが実装してあり、検
出コイル７が発振周波数を決める一要素となるように回
路構成してある。また、電子回路基板８にはケーブル９
が接続してあり、このケーブル９は樹脂製ケース３側か
ら外部に導出してある。

【０００６】そして、検出コイル６に高周波電流を流し
ておき、この検出コイル６に金属などの検出物体が接近
すると、検出物体に磁気誘導による渦電流が流れて交流
磁界が発生し、この交流磁界が検出コイル６に作用し
て、この検出コイル６のインピーダンスが変化し、この
検出コイル６のインピーダンス変化で発振周波数が変わ
ったり、停止したりするものであり、この発振回路の発
振状態によって検出物体の接近を検知するものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の近接スイッチにあっては、検出距離が短いた
めに、検出物体に近付きすぎて取り付けたり、検出物体
ががたついたりしたときに、近接スイッチと検出物体と
が擦れたり衝突したりして近接スイッチを壊してしまう
という問題点があった。さらに、検出距離が必要な場
合、よりサイズの大きい近接スイッチが必要になるため
装置が大型化するという問題点があった。

【０００８】検出距離の長距離化のため、検出感度を向
上させる手段として、回路定数変更等の改善をおこなっ
てきたが、検出距離の長距離化には限度があった。その
ために、近接スイッチの検出距離を長距離化するために
は、フェライトコア５と検出コイル６から得られる検出
信号の感度をあげる対策に加え、検出感度ばらつきによ
る誤差を受けない対策が必要になった。

【０００９】しかし、従来の検出コイル６は近接スイッ
チに必要な発信、検出信号を得るための設計であったた
め単純な方形形状での巻き方であって、検出信号感度を
あげる改善はなされていなかった。

【００１０】また、フェライトコア５の製法としてプレ
ス工法（一方向圧縮）が広く知られている。この製法に
よるフェライトコア５の成形によれば、フェライト材の
充填密度が低く組成が緻密化されていない（焼結後の密
度８３〜８７％程度）のため、３次元形状のコアを成
形、焼結しようとすると、コア材内部に空孔や欠けが発
生じ、収縮率が異なるため形状がひずみ、設計された形
状通りに加工できないという問題点があった。そのため
に、従来の製法では単純形状のフェライトコア５しか製
造できなかった。

【００１１】このように、プレス工法が単純形状のフェ
ライトコア５の成形に限られていたために、発生磁束を
向上させるためのコア形状の工夫や検出コイル変更に適
応したフェライトコア５を製作することができないの
で、最適な検出特性が得られなかった。

【００１２】さらに、プレス工法では単純形状のフェラ
イトコア５においても、上記した理由により焼結後のコ
ア形状の寸法がばらつき、その結果、検出コイル６との
位置が一定せず、検出特性がばらつくといった問題や、
発生した空孔や欠けのため磁気損失が発生し、発生磁束
量が少なく不均一となり、必要な検出特性が得られない
などの問題があった。このように、従来から知られてい
るフェライトコア５では、近接スイッチの長距離検出を
実現することが困難であった。

【００１３】これ以外にも、従来の近接スイッチには、
フェライトコア５と検出コイル６の相対位置関係から起
因する検出特性ばらつきをなくすために、検出回数定数
を、その都度変更する対処をしていたために製造上大変
な手間がかかり、コストアップの要因となっていたし、
また、従来の近接スイッチにおけるフェライトコア５は
側面への漏れ磁束があるため、近接スイッチの取付時、
近接スイッチ周辺に金属があると、その金属の影響で検
出特性が変動してしていまうという問題点があった。

【００１４】本発明は、上記の問題点に着目して成され
たものであって、その第１の目的とするところは、発生
磁束量が増大して検出感度が向上する検出コイルを提供
することにある。

【００１５】また、本発明の第２の目的とするところ
は、検出部の発生磁束量が増大して検出感度が向上し、
検出距離の長距離化を可能にする近接スイッチを提供す
ることにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記した第１の目的を達
成するために、請求項１の発明に係る検出コイルは、コ
イル部における発生磁束量を、このコイル部の検出物体
対向面側で増大させる発生磁束量増大手段を備えたもの
である。

【００１７】かかる構成により、発生磁束量増大手段に
より、コイル部における発生磁束量を、このコイル部の
検出物体対向面側で増大させることにより、検出コイル
の発生磁束量を増大させて検出感度を向上させることが
できる。

【００１８】また、上記した第１の目的を達成するため
に、請求項２の発明に係る検出コイルは、請求項１に記
載の検出コイルにおいて、発生磁束量増大手段を、コイ
ル部のコイル巻き断面形状を検出物体の検出方向に向か
って広がった形状にすることで構成したものである。

【００１９】かかる構成により、コイル部のコイル巻き
断面形状が検出物体の検出方向に向かって広がった形状
であると、検出コイルの発生磁束量が増大するようにな
り、検出感度を向上させることができる。

【００２０】また、上記した第１の目的を達成するため
に、請求項３の発明に係る検出コイルは、請求項１に記
載の検出コイルにおいて、発生磁束量増大手段を、コイ
ル部の検出物体対向面側で且つコイル部の内、外周側の
双方もしくはいずれか一方にコイル線を集中させて巻回
して、コイル部のコイル巻き断面形状を、検出物体の検
出方向に向かって広がった形状にすることで構成したも
のである。

【００２１】かかる構成により、コイル部の検出物体対
向面側で且つコイル部の内、外周側の双方もしくはいず
れか一方にコイル線を集中させて巻回し、コイル部のコ
イル巻き断面形状を検出物体の検出方向に向かって広が
った形状にすることで、検出コイルの発生磁束量が増大
し検出感度を向上させることができる。

【００２２】また、上記の第２の目的を達成するため
に、請求項４の発明に係る近接スイッチは、本体ケース
に検出部を設け、この検出部に検出物体が接近すると検
出物体の接近を検知して検出信号を発する近接スイッチ
において、検出部を、コイル部における発生磁束量を、
コイル部の検出物体対向面側で増大させる発生磁束量増
大手段を備えた検出コイルと、この検出コイルを収納し
て磁束を検出方向に向かって誘導するコアとで構成した
ものである。

【００２３】かかる構成により、発生磁束量増大手段に
より、検出コイルのコイル部における発生磁束量をコイ
ル部の検出物体対向面側で増大させることができて、検
出コイルの発生磁束量が増大し、しかも、コアにより磁
束を検出方向に向かって誘導することができて、検出部
の発生磁束量が増大して検出感度が向上し、検出距離の
長距離化を可能にすることができる。

【００２４】また、上記の第２の目的を達成するため
に、請求項５の発明に係る近接スイッチは、本体ケース
に検出部を設け、この検出部に検出物体が接近すると検
出物体の接近を検知して検出信号を発する近接スイッチ
において、検出部を、コイル部のコイル巻き断面形状が
検出物体の検出方向に向かって広がった形状である検出
コイルと、検出コイルを収納して磁束を検出方向に向か
って誘導するコアとで構成したものである。

【００２５】かかる構成により、検出部の検出コイル
を、コイル部のコイル巻き断面形状が検出物体の検出方
向に向かって広がった形状にしたことにより、検出コイ
ルの発生磁束量が増大し、しかも、コアにより磁束を検
出方向に向かって誘導することができて、検出部の発生
磁束量が増大して検出感度が向上し、検出距離の長距離
化を可能にすることができる。

【００２６】また、上記の第２の目的を達成するため
に、請求項６の発明に係る近接スイッチは、請求項４又
は請求項５に記載の近接スイッチにおいて、コアが、フ
ェライト材料を射出成形により成形加工し、この成形体
を焼結したフェライトコアである。

【００２７】かかる構成により、上記した請求項４の発
明の作用効果と同様な作用効果を奏し得るばかりか、フ
ェライトコアを、フェライト材料を射出成形により成形
加工し、この成形体を焼結して製作することにより、フ
ェライトコアの充填密度が高く（焼結後の密度は約９８
％）、均一に得られるため空孔や欠けが発生しない。こ
のために、複雑な３次元構造のフェライトコアを成形す
ることができ、従来工法であるプレス成形より約１０〜
１００倍精度が向上する。

【００２８】このように、フェライトコアの形状ばらつ
きを少なくすることができるので、フェライトコアと検
出コイルとの相対位置関係を一定にでき、検出感度を安
定化、且つ最大化することができる。また、安定した検
出信号が得られるために、感度安定化の調整がいらなく
なるため安価に製造できるようになる。

【００２９】また、上記の第２の目的を達成するため
に、請求項７の発明に係る近接スイッチは、請求項６に
記載の近接スイッチにおいて、フェライトコアに、コイ
ル部のコイル巻き断面形状が検出物体の検出方向に向か
って広がった形状である検出コイルを隙間なく収納し且
つ中心部にコア部を有するコイル収納部を設けたもので
ある。

【００３０】かかる構成により、上記した請求項６の発
明の作用効果と同様な作用効果を奏し得るばかりか、コ
アと検出コイルとの間には隙間ができず、磁束損失が減
少するようになり、検出部の発生磁束量をさらに増大さ
せることができる。

【００３１】また、上記の第２の目的を達成するため
に、請求項８の発明に係る近接スイッチは、請求項７に
記載の近接スイッチにおいて、検出コイルを収納するコ
イル収納部がコア本体に設けたリング状の溝もしくはリ
ング状の切欠き部であり、コア部が、その直径が検出方
向に順次に小径となるテーパを有する形状である。

【００３２】かかる構成により、上記した請求項７の発
明の作用効果と同様な作用効果を奏し得るばかりか、一
般に、フェライトコアのコア部は、その直径が検出方向
に同径にしてあり、このフェライトコアに、コイル部の
断面形状が検出物体の検出方向に向かって広がった形状
の検出コイルを収納した場合、フェライトコアと検出コ
イルとの間に隙間ができて、この隙間で磁束が損失す
る。

【００３３】しかし、フェライトコアのコア部が、その
直径が検出方向に順次に小径となるテーパを有する形状
であるために、フェライトコアと検出コイルとの間には
隙間ができず、磁束損失が減少するようになり、検出部
の発生磁束量が増大されて検出感度を向上させることが
できる。

【００３４】また、上記の第２の目的を達成するため
に、請求項９の発明に係る近接スイッチは、請求項６に
記載の近接スイッチにおいて、フェライトコアを多層構
造にしたものである。

【００３５】かかる構成により、上記した請求項６の発
明の作用効果を奏し得るばかりか、フェライトコアを多
層構造にすることにより、磁気特性の異なるフェライト
の多層コアを作成することができる。

【００３６】また、上記の第２の目的を達成するため
に、請求項１０の発明に係る近接スイッチは、請求項９
に記載の近接スイッチにおいて、一次射出成形で磁気損
失の少ないフェライト材料により一次射出成形体を成形
し、二次射出成形で周波数や温度特性に合わした高透磁
率特性材料で、一次射出成形体の外面に二次射出成形体
を成形して多層コア構成にした。

【００３７】かかる構成により、上記した請求項９の発
明の作用効果を奏し得るばかりか、一次射出成形体を磁
気損失の少ないフェライト材料で成形して磁路の磁気損
失を低減し、二次射出成形体を周波数や温度特性に合わ
した高透磁率特性材料で成形して磁束を集中的に誘導
し、外部への磁気漏洩を低減させることができる。

【００３８】また、上記の第２の目的を達成するため
に、請求項１１の発明に係る近接スイッチは、請求項９
に記載の近接スイッチにおいて、一次射出成形でフェラ
イト材料により一次射出成形体を成形し、二次射出成形
で、一次射出成形体にシールドとしての表面層を成形し
て多層コア構成したものである。

【００３９】かかる構成により、上記した請求項９の発
明の作用効果を奏し得るばかりか、静電シールドを保つ
フェライトコアが製作できる。

【００４０】また、上記の第２の目的を達成するため
に、請求項１２の発明に係る近接スイッチは、請求項６
に記載の近接スイッチにおいて、フェライトコアに、こ
のフェライトコアを前記本体ケースに対して位置決め固
定する位置決め固定手段を設けたものである。

【００４１】かかる構成により、上記した請求項６の発
明の作用効果を奏し得るばかりか、フェライトコアと本
体ケースとの位置決め固定を、位置決め固定手段により
容易に且つ正確に行うことができる。すなわち、従来に
おけるはめあいによる位置固定が、位置決め固定手段に
より容易且つ正確にできるので、フェライトコアを本体
ケースとの位置が常に一定になり、検出ばらつきがなく
なり、検出感度を安定化できる。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００４３】図１は本発明に係る近接スイッチの斜視
図、図２は本発明に係る近接スイッチの縦断面図、図３
は同近接スイッチの検出部の断面図、図４は同近接スイ
ッチの検出コイルの断面図である。

【００４４】本発明に係る近接スイッチ１０は金属製ケ
ース１１を備えており、この金属製ケース１１の前端側
にはコイルケース１２が、金属製ケース１１の後端側に
は樹脂製ケース１３がそれぞれ取付けてあり、これら金
属製ケースコイルケース１１とコイルケース１２と樹脂
製ケース１３とで本体ケース１４を構成している。

【００４５】そして、本体ケース１４内には、コイルケ
ース１２側にフェライトコア２０が接するようにして、
このフェライトコア２０と検出コイル２１からなる検出
部２２が配置してあり、また、本体ケース１４内には電
子回路基板１５が収容してあり、この電子回路基板１５
には検出コイル２１に接続され且つ検出物体に応じて発
振状態が変化する発振回路（図示せず）と、この発振回
路の発振状態の変化を検出する検出回路（図示せず）と
が実装してあり、検出コイル２１が発振周波数を決める
一要素となるように回路構成されている。また、電子回
路基板１５にはケーブル１６が接続してあり、このケー
ブル１６は樹脂製ケース１３側から外部に導出してあ
る。また、本体ケース１４内には充填樹脂１９が充填し
てある。

【００４６】そして、検出コイル２１は、コイル部２１
Ａにおける発生磁束量を、このコイル部２１Ａの検出物
体対向面２１ａ側で増大させる発生磁束量増大手段を備
えている。すなわち、この発生磁束量増大手段は後述す
るコイル形状のＣＡＥ解析の結果得られたものであり、
一例として、コイル部２１Ａのコイル巻き断面形状を検
出物体の検出方向イに向かって広がった形状にすること
で構成してある。すなわち、そのコイル部２１Ａの検出
物体対向面２１ａ側で且つコイル部２１Ａの内周部２１
ｃ側にコイル線を集中させてボビン２１Ｂに巻回して、
そのコイル部２１Ａのコイル巻き断面形状を検出物体の
検出方向イに向かって広がった形状にしてある。

【００４７】また、フェライトコア２０はコア本体２０
Ｆを備えており、このコア本体２０Ｆには、検出コイル
２１を隙間なく収納するリング状の溝からなるコイル収
納部２３が形成してあり、コイル収納部２３の中心部に
はコア部２０Ａが設けてあり、このコア部２０Ａは、そ
の直径が検出方向イに順次に小径となるテーパを有する
形状である。

【００４８】そして、検出部２２は、フェライトコア２
０のコイル収納部２３に、コイル部２１Ａの検出物体対
向面２１ａ側で且つコイル部２１Ａの内周側にコイル線
を集中させて巻回した検出コイル２１を収納して構成し
てあり、フェライトコア２０は検出コイル２１の発生磁
束を検出方向イに向かって誘導するものである。

【００４９】そして、検出コイル２１に高周波電流を流
しておき、この検出コイル２１に金属などの検出物体が
接近すると、検出物体に磁気誘導による渦電流が流れて
交流磁界が発生し、この交流磁界が検出コイル２１に作
用して、この検出コイル２１のインピーダンスが変化
し、この検出コイル２１のインピーダンス変化で発振周
波数が変わったり、停止したりするものであり、この発
振回路の発振状態によって検出物体の接近を検知する。

【００５０】したがって、近接スイッチ１０は、その検
出部２２を、コイル部２１Ａのコイル巻き断面形状が検
出物体の検出方向イに向かって広がった形状である検出
コイル２１と、この検出コイル２１を収納して磁束を検
出方向イに向かって誘導するフェライトコア２０とで構
成することにより、この検出部２２の発生磁束量が増大
して検出感度が向上し、検出距離の長距離化を可能にす
ることができるようになる。

【００５１】コイル形状の理論解析によると、コイル部
のコイル巻き断面形状が検出物体の検出方向イに向かっ
て広がった形状にすることにより、検出部の発生磁束量
を増大することができて、検出感度を向上させることが
推定できる。

【００５２】図７はコイル形状のＣＡＥ解析結果のグラ
フであり、このグラフにおける発生磁束量の大きさの分
布の色分けを同図に明記する。また、図８は、このＣＡ
Ｅ解析結果に基づいて作成された検出コイル２１であ
る。

【００５３】コイル形状のＣＡＥ解析結果のグラフによ
れば、検出コイルのエリア（２．５ｍｍ×３．５ｍｍ）
を３０分割し、その個別エリアごとに発生磁束量の傾向
を見た結果、コイル部２１Ａの検出物体対向面（検出
面）２１ａ側でグラフ高さ方向０〜０．５ｍｍの範囲Ａ
とコイル部２１Ａの外周部２１ｂ側でグラフ水平方向
２．０〜２．５ｍｍの範囲Ｂに発生する磁束が特に高い
箇所があることを示しており、このエリアに重点的にコ
イル線を巻回して検出コイル２１を構成することで、発
生磁束量が増大できると推測される。なお、ＣＡＥ解析
結果のグラフにおけるグラフ高さ方向は、図８に示すよ
うにコイル部２１の高さｈの方向であり、グラフ水平方
向はコイル部２１Ａの厚さｄの方向である。

【００５４】上記したコイル形状のＣＡＥ解析結果を基
づいて製作された検出コイル２１は、図８に示すように
そのコイル部２１Ａの検出物体対向面２１ａ側とコイル
部２１Ａの外周部２１ｂ側に、必要なインダクタンス分
のコイル線が集中的に巻いてあり、検出コイル２１は、
そのコイル部２１Ａのコイル巻き断面形状が検出物体の
検出方向イに向かって広がった形状になっている。

【００５５】このように構成された検出コイル２１を、
図９の（１）に示すようにフェライトコア２０のコイル
収納部２３、すなわち、その直径が検出方向イに同径の
コア部２０Ａを有するコイル収納部２３に収納して検出
部２２が構成してある。この検出部２２の場合、フェラ
イトコア２０と検出コイル２１との間に隙間２４ができ
て、この隙間２４があることにより磁束損失が生じるこ
とがある。

【００５６】この隙間２４による磁束損失を無くすため
には、図９の（２）に示すようにコイル収納部２３の外
周面２３ａを検出コイル２１の外周部２１ｂに合せた円
錐面にして、コイル収納部２３に検出コイル２１を収納
した場合に隙間２４が生じないようにすればよい。

【００５７】また、検出コイル２１は、そのコイル部２
１Ａのコイル巻き断面形状が検出物体の検出方向イに向
かって広がった形状であれば、上記したコイル形状のＣ
ＡＥ解析結果に基づいて製作された検出コイルであると
言える。したがって、図４に示すように、検出コイル２
１を、その検出物体対向面２１ａ側とコイル部２１Ａの
内周部２１ｃ側に、必要なインダクタンス分のコイル線
を集中的に巻いても、そのコイル部２１Ａのコイル巻き
断面形状が検出物体の検出方向イに向かって広がった形
状になり、上記したコイル形状のＣＡＥ解析結果に基づ
いて製作された検出コイルになる。

【００５８】したがって、図３、図５に示すように、フ
ェライトコア２０に、その直径が検出方向イに順次に小
径となるようなテーパを有するコア部２０Ａを有するコ
イル収納部２３を設け、このコイル収納部２３に検出コ
イル２１を収容して、図３及び図６の（１）に示すよう
な隙間２４による磁束損失の無い検出部２２が構成でき
る。

【００５９】この検出部２２の構成であれば、図６の
（１）に示すように、隙間２４による磁束損失が無く、
フェライトコア２０は検出コイル２１の磁束を検出方向
イに向かって誘導して発生磁束ロが増大して、検出感度
が向上するものとなる。図６の（２）に、比較例として
従来のコイル形状の検出コイル６を有する検出部の発生
磁束ロ´を示す。

【００６０】上記したフェライトコア２０は射出成形法
により製作される。すなわち、この射出成形法では、フ
ェライト粉末（Ｎｉ−Ｚｎ系）と有機バインダ（４０〜
５０容積％）とを加熱混練するペレット製作工程と、混
練されたペレット材を射出成形機により金型内に射出充
填する射出成形工程と、得られた成形体を、約４００〜
６００度で２４〜７２時間程度加熱して、成形体の有機
バインダを分解蒸発させる脱脂工程と、有機バインダを
分解蒸発させた成形体を約９００〜１３００度（ピーク
温度）で約２４時間程度加熱して焼結させる焼結工程と
備えており、この焼結工程において、図１０に示すよう
に高周波が１０ＭＨｚ付近では磁気特性ｔａｎδ／μが
急激に大きくなることから、この１０ＭＨｚ付近の高周
波で焼結することによりフェライトコア２０の高周波磁
気特性が改善される。

【００６１】フェライトコア２０を上記した射出成形法
により製作することにより、フェライトコア２０の充填
密度が高く（焼結後の密度は約９８％）、均一に得られ
るため空孔や欠けが発生しない。このために、複雑な３
次元構造のフェライトコア２０を成形することができ、
従来工法であるプレス成形より約１０〜１００倍精度が
向上する。例えば、図１１に示すように外形、すなわち
直径Ｌ、高さＨのフェライトコア２０の場合、形状公差
が従来Ｌ＆Ｈ±０．３ｍｍだったものが、形状公差がＬ
＆Ｈ±０．０３ｍｍのフェライトコア２０を実現でき
た。

【００６２】このように、フェライトコア２０の形状ば
らつきを少なくすることができるので、フェライトコア
２０と検出コイル２１との相対位置関係を一定にでき、
検出感度を安定化、且つ最大化することができる。ま
た、安定した検出信号が得られるために、感度安定化の
調整がいらなくなり、安価に製造できるようになる。

【００６３】また、フェライトコア２０を上記した射出
成形法により製作することにより、図１２に示すよう
に、フェライトコア２０に、その直径が検出方向イに順
次に小径となるようなテーパを有するコア部２０Ａを有
したコイル収納部２３を形成し、しかも、その底部を薄
肉にすることができる。

【００６４】また、図１３に示すように、フェライトコ
ア２０の底部に凹部２５を形成して、コア肉厚を均一化
することもできて、金型構造、射出条件を安価に且つ簡
素化することができるし、また、図１４に示すようにフ
ェライトコア２０の中心に中空部２６を加工することも
できる。この中空部２６を加工することで、フェライト
コア２０の背面から樹脂材を充填しやすくなるために、
この樹脂材の硬化が簡易になる。

【００６５】また、フェライトコア２０の射出成形を複
数に分けて多層構造とすることも可能である。すなわ
ち、図１５に示すように一次射出成形で磁気損失（例え
ば、透磁率μ１００〜１０００程度で損失係数ｔａｎδ
が低い）の少ないフェライト材料により一次射出成形体
２７を成形し、二次射出成形で周波数や温度特性に合わ
した高透磁率特性材料（例えば、透磁率μ２０００以
上）で、一次射出成形体２７に二次射出成形体２８を成
形して多層コア構成にすることができる。

【００６６】この場合、一次射出成形体２７で磁路の磁
気損失を低減し、二次射出成形体２８で磁束を集中的に
誘導し、外部への磁気漏洩を低減させることができる。

【００６７】また、図１６に示すように一次射出成形で
フェライト材料により一次射出成形体２９を成形し、二
次射出成形で、一次射出成形体２９にシールドとしての
表面層３０を成形して多層コア構成にすることができ
る。この場合、静電シールドを保つフェライトコア２０
が製作できる。

【００６８】また、フェライトコア２０を上記した射出
成形法により製作することにより、図１７及び図１８に
示すようにフェライトコア２０の外周部に位置決め固定
手段である突起部２９を形成して、このフェライトコア
２０をコイルケース１２や金属ケース１１との位置決め
固定を容易に且つ正確に行うことができる。すなわち、
従来はめあいによる位置固定が突起部２９により検出コ
イル２１との位置固定が容易且つ正確にできるので、フ
ェライトコア２０をコイルケース１２や金属ケース１１
との位置が常に一定になり、検出ばらつきがなくなり、
検出感度を安定化できる。

【００６９】また、フェライトコア２０を上記した射出
成形法により製作することにより、図１９に示すよう
に、Ｅ字型コアではなくＴ字型コアを製作することがで
きる。すなわち、その直径が検出方向イに順次に小径と
なるようなテーパを有するコア部２０Ａを有する切欠き
状のコイル収納部２３を形成したフェライトコア２０を
製作することができる。そして、図２０に示すようにコ
イル収納部２３に検出コイル２１を収納して検出部２２
を構成することになる。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る検出
コイルによれば、コイル部における発生磁束量を、この
コイル部の検出物体対向面側で増大させる発生磁束量増
大手段を備えることにより、この発生磁束量増大手段に
より、コイル部における発生磁束量を、このコイル部の
検出物体対向面側で増大させて、検出コイルの発生磁束
量を増大させ検出感度を向上させることができる。

【００７１】この場合、発生磁束量増大手段を、コイル
部のコイル巻き断面形状を検出物体の検出方向に向かっ
て広がった形状にすることで構成してもよいし、また、
発生磁束量増大手段を、コイル部の検出物体対向面側で
且つコイル部の内、外周側の双方もしくはいずれか一方
にコイル線を集中させて巻回して、コイル部のコイル巻
き断面形状を、検出物体の検出方向に向かって広がった
形状にすることで構成してもよい。

【００７２】また、本発明に係る近接スイッチによれ
ば、検出部を、コイル部における発生磁束量を、コイル
部の検出物体対向面側で増大させる発生磁束量増大手段
を備えた検出コイルと、この検出コイルを収納して磁束
を検出方向に向かって誘導するコアとで構成することに
より、発生磁束量増大手段により、検出コイルのコイル
部における発生磁束量をコイル部の検出物体対向面側で
増大させることができて、検出コイルの発生磁束量が増
大し、しかも、コアにより磁束を検出方向に向かって誘
導することができて、検出部の発生磁束量が増大して検
出感度が向上し、検出距離の長距離化を可能にすること
ができる。

【００７３】また、本発明に係る近接スイッチによれ
ば、検出部を、コイル部のコイル巻き断面形状が検出物
体の検出方向に向かって広がった形状である検出コイル
と、検出コイルを収納して磁束を検出方向に向かって誘
導するコアとで構成することにより、検出コイルの発生
磁束量が増大し、しかも、コアにより磁束を検出方向に
向かって誘導することができて、検出部の発生磁束量が
増大して検出感度が向上し、検出距離の長距離化を可能
にすることができる。

【００７４】また、本発明に係る近接スイッチによれ
ば、コアが、フェライト材料を射出成形により成形加工
し、この成形体を焼結したフェライトコアであることに
より、フェライトコアの充填密度が高く（焼結後の密度
は約９８％）、均一に得られるため空孔や欠けが発生し
ない。このために、複雑な３次元構造のフェライトコア
を成形することができ、従来工法であるプレス成形より
約１０〜１００倍精度が向上する。

【００７５】このように、フェライトコアの形状ばらつ
きを少なくすることができるので、フェライトコアと検
出コイルとの相対位置関係を一定にでき、検出感度を安
定化、且つ最大化することができる。また、安定した検
出信号が得られるために、感度安定化の調整がいらなく
なるため安価に製造できるようになる。

【００７６】また、本発明に係る近接スイッチによれ
ば、フェライトコアに、コイル部のコイル巻き断面形状
が検出物体の検出方向に向かって広がった形状である検
出コイルを隙間なく収納し且つ中心部にコア部を有する
コイル収納部を設けたことにより、コアと検出コイルと
の間には隙間ができず、磁束損失が減少するようにな
り、検出部の発生磁束量をさらに増大させることができ
る。

【００７７】また、本発明に係る近接スイッチによれ
ば、コイル収納部がコア本体に設けたリング状の溝もし
くはリング状の切欠き部であり、コア部が、その直径が
検出方向に順次に小径となるテーパを有する形状である
ことにより、フェライトコアと検出コイルとの間には隙
間ができず、磁束損失が減少するようになり、検出部の
発生磁束量が増大されて検出感度を向上させることがで
きる。

【００７８】また、本発明に係る近接スイッチによれ
ば、フェライトコアを多層構造にしたことにより、磁気
特性の異なるフェライトの多層コアを作成することがで
きる。

【００７９】また、本発明に係る近接スイッチによれ
ば、一次射出成形で磁気損失の少ないフェライト材料に
より一次射出成形体を成形し、二次射出成形で周波数や
温度特性に合わした高透磁率特性材料で、一次射出成形
体の外面に二次射出成形体を成形して多層コア構成にし
たことにより、一次射出成形体で磁路の磁気損失を低減
し、二次射出成形体で磁束を集中的に誘導し、外部への
磁気漏洩を低減させることができる。

【００８０】また、本発明に係る近接スイッチによれ
ば、一次射出成形でフェライト材料により一次射出成形
体を成形し、二次射出成形で、一次射出成形体にシール
ドとしての表面層を成形して多層コア構成にしたことに
より、静電シールドを保つフェライトコアが製作でき
る。

【００８１】また、本発明に係る近接スイッチによれ
ば、フェライトコアに、このフェライトコアを本体ケー
スに対して位置決め固定する位置決め固定手段を設けた
ことにより、フェライトコアと本体ケースとの位置決め
固定を、位置決め固定手段により容易に且つ正確に行う
ことができる。すなわち、従来におけるはめあいによる
位置固定が、位置決め固定手段により容易且つ正確にで
きるので、フェライトコアを本体ケースとの位置が常に
一定になり、検出ばらつきがなくなり、検出感度を安定
化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る近接センサの斜視図である。

【図２】本発明に係る近接センサの縦断面図である。

【図３】同近接センサの検出部の断面図である。

【図４】同近接センサの検出コイルの断面図である。

【図５】同近接センサの検出部におけるフェライトコア
の斜視図である。

【図６】（１）は同近接センサの検出部における発生磁
束の説明図である。（２）は従来の近接センサの検出部
における発生磁束の説明図である。

【図７】コイル形状の理論解析結果のグラフである。

【図８】コイル形状の理論解析結果により作成された検
出コイルの縦断面図である。

【図９】（１）はコイル形状の理論解析結果により作成
された検出コイルを用いた検出部の縦断面図である。
（２）は検出コイルを用いた他の検出部の縦断面図であ
る。

【図１０】高周波磁気特性のグラフである。

【図１１】射出成形によるフェライトコアの加工精度の
説明図である。

【図１２】射出成形によるフェライトコア成形品の縦断
面図である。

【図１３】射出成形によるフェライトコア成形品の縦断
面図である。

【図１４】射出成形によるフェライトコア成形品の縦断
面図である。

【図１５】射出成形によるフェライトコア成形品（多層
構造）の縦断面図である。

【図１６】射出成形によるフェライトコア成形品（多層
構造）の縦断面図である。

【図１７】射出成形によるフェライトコア成形品の斜視
図である。

【図１８】同フェライトコア成形品の縦断面図である。

【図１９】フェライトコア成形品の斜視図である。

【図２０】同フェライトコア成形品を用いた検出部構造
の縦断面図である。

【図２１】従来の近接センサの縦断面図である。

【図２２】同近接センサにおけるフェライトコアの斜視
図である。

【図２３】同近接センサにおける検出部の縦断面図であ
る。

【図２４】同検出部の検出コイルの縦断面図である。

【符号の説明】

１０近接センサ１１金属ケース１２コイルケース１３樹脂ケース１４本体ケース１５電子回路基板１６ケーブル１９充填樹脂２０フェライトコア（コア）２０Ａコア部２０Ｆコア本体２１検出コイル２１Ａコイル部２１ａ検出物対向面２１ｂ外周部２１ｃ内周部２２検出部２３コイル収納部２４隙間２５凹部２６中空部２７一次射出成形体２８二次射出成形体２９一次射出成形体３０表面層３１突起部（位置決め固定手段）イ検出方向

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者土田裕之京都府京都市右京区花園土堂町10番地オムロン株式会社内Ｆターム(参考） 5G046 AA02 AB01 AC03 AC10 AD03 AD17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コイル部における発生磁束量を、前記コ
イル部の検出物体対向面側で増大させる発生磁束量増大
手段を備えたことを特徴とする検出コイル。
【請求項２】前記発生磁束量増大手段を、前記コイル
部のコイル巻き断面形状を検出物体の検出方向に向かっ
て広がった形状にすることで構成した請求項１に記載の
検出コイル。
【請求項３】前記発生磁束量増大手段を、前記コイル
部の検出物体対向面側で且つ前記コイル部の内、外周側
の双方もしくはいずれか一方にコイル線を集中させて巻
回して、前記コイル部のコイル巻き断面形状を、前記検
出物体の検出方向に向かって広がった形状にすることで
構成した請求項１に記載の検出コイル。
【請求項４】本体ケースに検出部を設け、この検出部
に検出物体が接近すると前記検出物体の接近を検知して
検出信号を発する近接スイッチにおいて、前記検出部
を、コイル部における発生磁束量を、前記コイル部の検
出物体対向面側で増大させる発生磁束量増大手段を備え
た検出コイルと、前記検出コイルを収納して磁束を前記
検出方向に向かって誘導するコアとで構成したことを特
徴とする近接スイッチ。
【請求項５】本体ケースに検出部を設け、この検出部
に検出物体が接近すると前記検出物体の接近を検知して
検出信号を発する近接スイッチにおいて、前記検出部
を、前記コイル部のコイル巻き断面形状が前記検出物体
の検出方向に向かって広がった形状である検出コイル
と、前記検出コイルを収納して磁束を前記検出方向に向
かって誘導するコアとで構成したことを特徴とする近接
スイッチ。
【請求項６】前記コアが、フェライト材料を射出成形
により成形加工し、この成形体を焼結したフェライトコ
アである請求項４又は請求項５に記載の近接スイッチ。
【請求項７】前記フェライトコアに、前記コイル部の
コイル巻き断面形状が前記検出物体の検出方向に向かっ
て広がった形状である前記検出コイルを隙間なく収納し
且つ中心部にコア部を有するコイル収納部を設けた請求
項６に記載の近接スイッチ。
【請求項８】前記コイル収納部が、コア本体に設けた
リング状の溝もしくはリング状の切欠き部であり、前記
コア部が、その直径が前記検出方向に順次に小径となる
テーパを有する形状である請求項７に記載の近接スイッ
チ。
【請求項９】前記フェライトコアを多層構造にした請
求項６に記載の近接スイッチ。
【請求項１０】一次射出成形で磁気損失の少ないフェ
ライト材料により一次射出成形体を成形し、二次射出成
形で周波数や温度特性に合わした高透磁率特性材料で、
前記一次射出成形体の外面に二次射出成形体を成形して
多層コア構成にした請求項９に記載の近接スイッチ。
【請求項１１】一次射出成形でフェライト材料により
一次射出成形体を成形し、二次射出成形で、前記一次射
出成形体にシールドとしての表面層を成形して多層コア
構成した請求項９に記載の近接スイッチ。
【請求項１２】前記フェライトコアに、このフェライ
トコアを前記本体ケースに対して位置決め固定する位置
決め手段を設けた請求項６に記載の近接スイッチ。