JP2002303659A

JP2002303659A - 磁束検出装置

Info

Publication number: JP2002303659A
Application number: JP2001104266A
Authority: JP
Inventors: Shigenobu Sekiya; 重信関谷; Yosuke Shionoya; 陽介塩ノ谷
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2001-04-03
Filing date: 2001-04-03
Publication date: 2002-10-18
Anticipated expiration: 2021-04-03
Also published as: US6603307B2; US20020163331A1; DE10214734A1; CA2374424A1; DE10214734B4; CA2374283A1; CA2374283C; JP3523607B2; CA2374424C; MXPA02003379A; MXPA02003378A

Abstract

(57)【要約】【課題】サーチコイルを用いて磁束検出を行うとき
に、温度変化による内部抵抗の変化に起因する測定誤差
を小さく抑える。【解決手段】磁束検出装置は、励磁コイル１３への励
磁電流の供給を受けて磁束を発生させるコア部材１２お
よびアーマチュア部材１１を備え、励磁電流制御器３０
により励磁コイル１３への励磁電流の供給制御を行う。
このとき磁束が通る磁路内に配設されたサーチコイル１
４から磁束の変化に応じて発生する誘導起電圧を測定し
て磁束を算出する磁束算出器４０を備える。磁束算出器
４０は、電位設定抵抗４３を有し、その抵抗値Ｂはサー
チコイル１４の内部抵抗値Ａより十分大きな値（Ａ＝Ｂ
／３〜Ｂ／３０程度）に設定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁束が通る磁路内
に配設されてこの磁束を検出する磁束検出装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】励磁コイルへ励磁電流を流して磁束を発
生させるように構成した電磁装置は従来から良く知られ
ており、このような電磁装置による電磁力をクラッチ係
合力として用いてなる電磁クラッチも良く知られてい
る。例えば、特開平４−３１２２１７号公報には、自動
車のリアディファレンシャルギヤにメインクラッチの係
合により作動する差動制限装置を設け、このメインクラ
ッチを電磁クラッチからなるパイロットクラッチを介し
て係合させる構成が開示されている。この電磁クラッチ
は、その係合力（締結力）を検出してコイルに供給する
電流のデューティ値をフィードバック制御するように構
成されている。このため、クラッチ係合力の検出が必要
であり、コイルが発生する主磁束の漏れ磁束をホール素
子からなる磁束密度センサで検出してクラッチ係合力を
検出し、上記フィードバック制御を行うようになってい
る。

【０００３】ところで、上記のように主磁束の漏れ磁束
をホール素子を用いて磁束密度として検出する構成の場
合には、ホール素子からなる磁束密度センサの取付位置
の若干のずれが検出精度に影響を与えるため、正確な磁
束検出が難しいという問題がある。さらに、磁気回路の
効率を高めようとすると漏れ磁束が減少して検出精度が
低下するという問題、すなわち、漏れ磁束を小さくすれ
ば効率が高くなるのであるが漏れ磁束を小さくすると磁
束検出精度が低下するという問題もある。

【０００４】本出願人はこのようなことに鑑みて、磁束
が通る磁路内にサーチコイルを配設し、この磁路内に磁
束が発生したときに、磁束の変化に対応してサーチコイ
ルに発生する誘導起電力を測定し、この誘導起電力を時
間積分して磁束を検出するようにした磁束検出装置を考
えついた。このような磁束検出装置を用いれば、サーチ
コイルは磁路内を通る主磁束そのものを検出するため、
上記ホール素子を用いた磁束検出装置の有する問題を解
決できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、サーチ
コイルが配設される磁路は電磁力を発生させる装置とし
て、例えばクラッチ機構内に組み込まれるものであり、
クラッチの使用条件に伴い大きく変化する使用環境下に
置かれる。このため、サーチコイルが配設された周囲環
境の温度変化の影響を受けてサーチコイルの使用温度が
大きく変動してその内部抵抗値が大きく変動しやすく、
このようにサーチコイルの内部抵抗が変動すると、磁路
を通る磁束が一定であってもサーチコイルに発生する誘
導起電圧が変動し、正確な磁束検出ができなくなるとい
う問題がある。

【０００６】本発明はこのような問題に鑑みたもので、
磁路を流れる主磁束そのものを磁路内に配設したサーチ
コイルにより直接検出するように構成して漏れ磁束を小
さくしても精度の高い磁束検出を行えるように構成した
上で、サーチコイルの使用温度変動に応じてその内部抵
抗値が変動するときにも正確な磁束検出を行うことがで
きるような構成の磁束検出装置を提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的達成のた
め、本発明に係る磁束検出装置は、磁束を発生させる磁
束発生器（例えば、実施形態における励磁コイル１３、
アーマチュア部材１１、コア部材１２等から構成され
る）と、磁束発生器により発生される磁束が通る磁路内
に配設されて磁束の変化に応じて誘導起電圧を発生させ
るサーチコイルと、このサーチコイルにおいて発生した
誘導起電圧を測定して磁束発生器により発生された磁束
を算出する磁束算出器とを備え、サーチコイルの内部抵
抗値より大きな抵抗値を有する電位設定抵抗を磁束算出
器の入力部に設けて構成される。

【０００８】このような構成の磁束検出装置を用いれ
ば、まず、サーチコイルは磁束発生器により発生された
磁束（いわゆる主磁束）が通る磁路内に配設されている
ためこの磁束そのものの変化に応じてサーチコイルに起
電力を発生し、この起電力を積分すれば磁路内を通る磁
束を正確に算出することができる。これにより、ホール
素子のようなセンサで漏れ磁束を検出して磁束を求める
場合に問題となる、センサの取付位置のバラツキによる
検出誤差の発生や、磁気回路の効率向上に伴う漏れ磁束
の減少による検出精度の低下を回避できる。

【０００９】さらに、サーチコイルの内部抵抗値より大
きな抵抗値を有する電位設定抵抗を磁束算出器の入力部
に設けて構成されている。ここで、サーチコイルの内部
抵抗値が変動するときの影響度はサーチコイルの内部抵
抗値と電位設定抵抗の抵抗値の比に対応しており、サー
チコイルの抵抗値の変動があってもサーチコイルの誘導
起電圧に対する影響は小さい。すなわち、サーチコイル
の抵抗値に変動があってもサーチコイルから発生する誘
導起電圧の変動は小さく抑えられ、サーチコイルの使用
温度が変動してその内部抵抗値が変動しても磁束の検出
誤差があまり低下せず、正確な磁束検出が可能である。

【００１０】なお、磁束算出器を、サーチコイルの一端
に繋がって所定の高電圧を付与する高電位設定回路と、
サーチコイルの他端に電位設定抵抗を介して繋がり所定
の低電圧を付与する低電位設定回路と、サーチコイルの
他端と電位設定抵抗との間の所定位置に繋がり所定位置
の電位を測定する電位測定器とから構成することができ
る。この構成においては、高電位設定回路により設定さ
れる高電圧と低電位設定回路により設定される低電圧が
一定の状態で、サーチコイルの内部抵抗が変動しても、
上記電位測定器による上記所定位置の電圧は、サーチコ
イルの内部抵抗値と電位設定抵抗の抵抗値の比に対応し
た影響を受けるだけである。ここで、サーチコイルの内
部抵抗値より電位設定抵抗の抵抗値が大きく設定されて
この比は小さく設定されているため、サーチコイルの内
部抵抗値の変動があっても誘導起電圧の測定誤差は小さ
く抑えられる。

【００１１】また、上記構成において、高電位設定回路
により付与される高電圧および低電位設定回路により付
与される低電圧がともに正の値となるように構成するの
が好ましい。このようにすれば、電位測定器は常に正の
電圧を測定すればよく、測定器の回路構成を簡単にする
ことができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る磁束検出装置の好ましい実施形態について説明する。
本発明に係る磁束検出装置を用いた電磁ブレーキ装置を
図１に示している。この電磁ブレーキ装置は、固定保持
された円筒状のブレーキハウジング１内に、多板ブレー
キ機構ＢＭと、この多板ブレーキ機構ＢＭに係合力を付
与する電磁力付与機構１０とを配設して構成される。こ
のブレーキハウジング１の中心部を貫通するとともにボ
ールベアリング２４によりブレーキハウジング１に対し
て回転自在に支持されて回転シャフト２３が配設されて
おり、電磁ブレーキ装置はこの回転シャフト２３の回転
を制動する。なお、この回転制動のため、回転シャフト
２３の上にブレーキハブ２１がスプライン２２により結
合されて取り付けられている。

【００１３】多板ブレーキ機構ＢＭは、ブレーキハウジ
ング１内に配設された複数のセパレータプレート３およ
び複数のフリクションプレート４と有する。セパレータ
プレート３は外周部においてブレーキハウジング１の内
周に形成されたインナースプライン１ａと噛合して軸方
向に移動可能であるが、回転は規制されている。一方、
フリクションプレート４は金属製の円盤状部材の両側面
にフェーシング材を貼り付けて構成され、それぞれセパ
レータプレート３の間に配設されている。すなわち、セ
パレータプレート３とフリクションプレート４とが軸方
向に交互に並んで配設されている。フリクションプレー
ト４は内周部においてブレーキハブ２１の外周に形成さ
れたアウタースプライン２１ａと噛合しており、軸方向
に移動可能であるが、回転シャフト２３と一体回転する
ようになっている。

【００１４】このようにして交互に位置してブレーキハ
ウジング１内に配設された両プレート３，４の左側にエ
ンドプレート５がリテーニングリング６により軸方向左
側への移動が規制されて配設されている。一方、これら
両プレート３，４の右側にプレッシャプレート２が配設
されており、プレッシャプレート２を左方向に押圧して
両プレート３，４をエンドプレート５に押し付けると、
セパレータプレート３の側面とフリクションプレート４
のフェーシング材との摩擦により両プレート３，４を同
一回転させて、フリクションプレート４の回転を制動さ
せることができる。すなわち、セパレータプレート３は
ブレーキハウジング１とスプライン結合されて固定保持
されており、フリクションプレート４はブレーキハブ２
１とスプライン結合されて回転シャフト２３と一体回転
しているため、プレッシャプレート２を左方向に押圧す
ることにより、フリクションプレート４の回転すなわち
回転シャフト２３の回転を制動することができる。

【００１５】このようにプレッシャプレート２に左方向
への押圧力を付与するために電磁押圧機構１０がブレー
キハウジング１内に設けられている。この電磁押圧機構
１０は、断面コ字状でリング状に形成されるとともにブ
レーキハウジング１内に配設されたコア部材もしくはヨ
ーク部材（以下、コア部材と称する）１２と、このコア
部材のコ字状断面内に設けられたリング状の励磁コイル
１３と、励磁コイル１３に隣接して配設されたリング状
のサーチコイル１４と、コア部材１２のコ字状断面開口
側と対向して配設された円盤状のアーマチュア部材１１
と、アーマチュア部材１１の外周に結合された円筒状の
押圧部材１５とを有して構成される。コア部材１２はブ
レーキハウジング１内に保持リング１６により固定され
て配設されている。また、励磁コイル１３およびサーチ
コイル１４はコア部材１２のコ字状断面空間内に固定さ
れて配設されている。アーマチュア部材１１は押圧部材
１５に結合された状態でブレーキハウジング１内に軸方
向に移動可能に配設されており、押圧部材１５の左端面
はプレッシャプレート２の右端面と当接可能となってい
る。なお、プレッシャプレート２と押圧部材１５とを、
一体に形成しても良い。

【００１６】このような構成の電磁押圧機構１０の作動
構成を図２に模式的に示しており、コントロールユニッ
トＣＵの励磁電流制御器３０から励磁コイル１３に励磁
電流Ｉを供給することにより、コア部材１２内を通ると
ともにアーマチュア部材１１を通る磁束φ（図中に破線
で示す）が発生し、アーマチュア部材１１をコア部材１
２の方に吸引する力Ｆが作用する。このようにアーマチ
ュア部材１１に吸引力Ｆが作用すると、アーマチュア部
材１１が押圧部材１５とともに、図１において左方に移
動し、押圧部材１５の左端面がプレッシャプレート２の
右端面と当接し、プレッシャプレート２を左方に押圧す
る。これにより、上述したように、プレッシャプレート
２はセパレータプレート３およびフリクションプレート
４をエンドプレート５に押し付け、回転シャフト２３の
回転を制動する。

【００１７】このときの制動力は、アーマチュア部材１
１に作用する吸引力Ｆに対応し、このことから分かるよ
うに、コントロールユニットＣＵの励磁電流制御器３０
から励磁コイル１３に励磁電流Ｉの供給制御を行うこと
により回転シャフト２３の回転制動制御を行うことがで
きる。ここで、アーマチュア部材１１に作用する吸引力
Ｆをプレッシャプレート２にそのまま作用させるため
に、押圧部材１５がプレッシャプレート２と当接した状
態で、コア部材１２の右端面とアーマチュアプレート１
１の左端面との間に間隙（これをエアギャップＡＧと称
する）が発生するように設定されている。このエアギャ
ップＡＧはフリクションプレート４のフェーシング材が
摩耗するに応じて小さくなるため、エアギャップＡＧの
変化に応じて励磁電流Ｉの供給制御を補正し、常に所望
の吸引力Ｆを作用させるような制御を行う必要がある。
このため、エアギャップＡＧの変化に対応して変化する
磁束φをサーチコイル１４により正確に検出するように
なっており、サーチコイル１４を用いた磁束の検出につ
いて、以下に説明する。

【００１８】励磁コイル１３に励磁電流Ｉが供給されて
磁束φが発生すると、この磁束φの変化率（ｄφ／ｄ
ｔ）に対応した誘導起電圧ｅがサーチコイル１４に発生
する。このようにサーチコイル１４に発生する誘導起電
圧ｅを検出するため、サーチコイル１４は図２に示すよ
うにシールドケーブル３５を介してコントロールユニッ
トＣＵ内の磁束算出器４０に繋がっている。磁束算出器
４０においては、サーチコイル１４に発生した誘導起電
圧ｅを検出するとともにこの誘導起電圧ｅから励磁コイ
ル１３により発生された磁束φを算出する。

【００１９】この磁束φの算出について説明するため
に、まず、励磁電流Ｉと、吸引力Ｆと、磁束（有効磁
束）φと、エアギャップＡＧとの関係について説明す
る。図１に示す構成の電磁ブレーキ装置において、エア
ギャップＡＧをそれぞれ０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．
４ｍｍ、０．５ｍｍと設定した場合に、励磁電流Ｉの変
化に対する吸引力Ｆの変化特性を図３に示している。こ
の図から分かるように、エアギャップＡＧが一定であれ
ば、励磁電流Ｉが増加するのに応じて吸引力Ｆも増加す
る。一方、励磁電流が同一であればエアギャップＡＧが
大きくなると吸引力Ｆは小さくなる関係にあることが分
かる。

【００２０】一方、励磁コイル１４により発生する有効
磁束φと吸引力Ｆとの関係はエアギャップＡＧの影響を
受けることがなく、図４に示すように、有効磁束φが増
加するに応じて吸引力が増加するという関係にある。そ
こで、図３の関係と図４の関係を合わせれば分かるよう
に、励磁電流Ｉと有効磁束φとを求めればエアギャップ
ＡＧの大きさもしくは変化を知ることができ、これに基
づいて、励磁コイル１３に対する励磁電流Ｉの供給制御
を正確に行うことができる。また、図４の関係から分か
るように、有効磁束φを求めればアーマチュア部材１１
に作用する吸引力Ｆすなわちブレーキ力を求めることが
できる。

【００２１】このようなことから、磁束算出器４０にお
いては、サーチコイル１４の誘導起電圧ｅから有効磁束
φを求めている。ここで、サーチコイル１４の誘導起電
圧ｅと、サーチコイル１４の巻き数Ｎと、励磁コイル１
３により発生する磁束φの時間変化率ｄφ／ｄｔとの間
には、次式（１）の関係が存在する（ファラデーの法
則）。

【００２２】

【数１】ｅ＝Ｎ・（ｄφ／ｄｔ）・・・（１）

【００２３】磁束φはその時間変化率ｄφ／ｄｔを時間
に対して積分すれば算出できるため、磁束算出器４０に
おいては式（１）を変形して時間積分する次式（２）に
より磁束φを算出する。

【００２４】

【数２】 φ＝（１／Ｎ）・∫ｅｄｔ＋Ｃ・・・（２）但し、Ｃは積分定数であり、励磁コイル１３に励磁電流
Ｉが供給される度にリセットされる。

【００２５】以上のことから分かるように、磁束算出器
４０を用いて行う本発明の磁束検出では、サーチコイル
１４は磁束φ内に配設されてその時間変化に応じて発生
する誘導起電圧ｅを検出するものであり、従来のように
ホール素子からなる磁束密度センサを用いることなく磁
束φを精密に検出することができる。なお、このように
して磁束φが算出されると、アーマチュア部材１１が受
ける吸引力（多板ブレーキ機構ＢＭに作用する押圧力）
Ｆは、アーマチュア部材１１とコア部材１２との間のエ
アギャップ断面積Ｓおよび透磁率μを用いて次式（３）
により求めることができる。

【００２６】

【数３】Ｆ＝φ²／（２μＳ）・・・（３）

【００２７】以上の説明から分かるように、磁束φはサ
ーチコイル１４の誘導起電圧ｅを時間積分して求められ
るが（上記式（２）参照）、誘導起電圧ｅは励磁電流Ｉ
の印加パターンに応じて変化するものであり、本発明で
は、図５（ａ）に示すようなパターンの励磁電流Ｉを印
加して磁束φやエアギャップＡＧの大きさもしくは変化
量を求めている。すなわち、図５（ａ）に示すように、
時間ｔ0からｔ3までの第１所定時間Ｔ１にわたって零電
流値から所定電流値Ｉsまで増加する励磁電流を加え、
これに続いて時間ｔ3からｔ6まで第２所定時間Ｔ２にわ
たって所定電流Ｉsから零電流値まで減少する励磁電流
を加える。

【００２８】このように図５（ａ）に示すパターンの励
磁電流Ｉを励磁コイル１４に加えると、励磁電流が増加
する間（時間ｔ1からｔ2の間）に正の誘導起電圧＋ｅ₀
が発生し、励磁電流が減少する間（時間ｔ4からｔ5の
間）に負の誘導起電圧−ｅ₀が発生する。なお、この例
では励磁電流の増加率および減少率をその絶対値が等し
く且つ一定となるように設定しており、図５（ｂ）に示
すように誘導起電圧＋ｅ ₀および−ｅ₀はその大きさの絶
対値が等しく且つ一定値となる。

【００２９】このような励磁電流Ｉを励磁コイル１３に
加えた場合に、所定電流値Ｉsが作用しているとき（時
間ｔ2からｔ4の間）における発生磁束φは、上記式
（２）から分かるように、零電流値から所定電流値Ｉs
まで増加させるときに発生する誘導起電圧ｅの積分値
（第１所定時間Ｔ１での誘導起電圧の積分値）として算
出でき、同様に所定電流値Ｉsから零電流値まで減少さ
せるときに発生する誘導起電圧ｅの積分値（第２所定時
間Ｔ１での誘導起電圧の積分値）として算出できる。す
なわち、図５（ｂ）における時間ｔ0からｔ3までの間
（図５（ｂ）の場合には時間ｔ1からｔ2までの間）の誘
導起電圧ｅを示す面積Ａ１が所定電流値Ｉsが作用する
ときの磁束φに該当する。また、図５（ｂ）における時
間ｔ3からｔ6までの間（図５（ｂ）の場合には時間ｔ4
からｔ5までの間）の誘導起電圧ｅを示す面積Ａ２も所
定電流値Ｉsが作用するときの磁束φに該当する。この
ため、理論的には、上記面積Ａ１およびＡ２のいずれか
一方の検出のみでも磁束φを求めることが可能である。

【００３０】しかしながら、図５（ｃ）に示すように、
励磁電流Ｉが零電流値のときにドリフト起電圧と呼ばれ
る誤差誘導起電圧ｅdが発生することが多く、このよう
なドリフト起電圧ｅdが発生した状態では、第１所定時
間Ｔ１における誘導起電圧ｅの積分（もしくは第２所定
時間Ｔ２における誘導起電圧ｅの積分）を行ったのでは
ドリフト起電圧ｅdに対応する誤差を含んだ磁束φを求
めることになり、正確な磁束検出が難しいという問題が
ある。このようなことから、磁束算出器４０において、
第１所定時間Ｔ１における誘導起電圧の積分値（これを
増加起電圧積分値と称する）から第２所定時間Ｔ２にお
ける誘導起電圧の積分値（これを減少起電圧積分値と称
する）を減算して求めた値を２で除した値から磁束φを
算出している。

【００３１】ここで図５（ｃ）から良く分かるように、
ドリフト起電圧ｅdは常に一定の値であるため、Ｔ１＝
Ｔ２という関係が成り立つ限り、増加起電圧積分値から
減少起電圧積分値を減算するとドリフト起電圧ｅdの積
分値が相殺されて零となり、ドリフト起電圧ｅdを含ま
ない正確な磁束φを算出することができる。すなわち、
この場合には、図５（ｃ）における面積Ａ３１とＡ３２
との合計面積から面積Ａ４１とＡ４２との合計面積が減
算されて零となり、励磁電流が実際に変化して発生する
誘導起電圧に対応する面積Ａ３とＡ４との平均値から磁
束φを求めることになり、ドリフト起電圧ｅdの影響の
ない正確な磁束φの検出が可能である。なお、図５
（ｂ）に示すようにドリフト起電圧ｅdが零のときに
は、面積Ａ１（正の値）から面積Ａ２（負の値）を減算
することにより、両面積Ａ１，Ａ２を合わせた面積が求
まり、これを２で除して平均面積を算出するため、この
場合にも同様に正確な磁束φの算出が可能である。

【００３２】ところで、図５（ａ）においては、励磁電
流の増加率と減少率の絶対値を等しくしており、増加時
の誘導起電圧＋ｅ0と減少時の誘導起電圧−ｅ0の絶対値
が等しくなるように設定しているが、増加率と減少率を
相違させても良い。但し、これらを同一に設定する方
が、誤差の小さな磁束検出が可能である。

【００３３】以上のようにして磁束φを算出する場合、
誘導起電圧ｅは励磁電流が増加するときに正の値とな
り、減少するときに負の値となるため、磁束算出器４０
においては正負両方の電圧を検出できるような回路が必
要で、回路構成が複雑化しやすい。このため、磁束算出
器４０を図６のように構成して、常に正の誘導起電圧ｅ
が発生するようにしても良い。

【００３４】図６に示す磁束算出器４０は、高電位設定
回路４１と、低電位設定回路４２と、電位設定抵抗４３
と、誘導起電圧測定ライン４４と、保護回路４５と、Ｃ
ＰＵ４８とから構成される。高電位設定回路４１におい
ては、＋５Ｖの電源電圧を抵抗値が等しい二つの抵抗４
１ａ，４１ｂの間からオペアンプ４１ｃを介して取り出
して高電位ＶH＝＋２．５Ｖの電圧をシールドケーブル
３５のライン３５ａからサーチコイル１４に作用させ
る。なお、図６においてはサーチコイル１４の内部抵抗
を符号１４ａで示し、誘導起電圧発生機能を符号１４ｂ
で示している。一方、低電位設定回路４２においては、
＋５Ｖの電源電圧を抵抗値が異なる二つの抵抗４２ａ，
４２ｂ（抵抗４２ａの抵抗値の方が大きい）の間からオ
ペアンプ４２ｃを介して低電位ＶL＝＋０．５Ｖの電圧
として取り出す。

【００３５】このオペアンプ４２ｃの出力端は電位設定
抵抗４３を通るとともにシールドケーブル３５のライン
３５ｂを通ってサーチコイル１４に繋がる。そして、電
位設定抵抗４３とライン３５ｂの間の位置Ｐに、この位
置Ｐでの電位を測定する電位測定ライン４４が繋がって
いる。電位測定ライン４４は保護回路４５を通ってＣＰ
Ｕ４８に繋がり、位置Ｐの電圧をＡ／Ｄ変換して取り込
み検出し、これを時間積分して磁束φの算出を行う。な
お、保護回路４５は電位測定ライン４４の電圧が許容幅
（例えば、０．３Ｖ〜５．３Ｖ）を越えないようにして
ＣＰＵ４８に異常電圧が作用しないように保護するため
の回路である。

【００３６】ここで、サーチコイル１４の抵抗値Ａ（例
えば、Ａ＝１００Ω）に対して電位設定抵抗４３は十分
に大きな抵抗値Ｂ（例えば、Ｂ＝１ｋΩ）に設定してお
り、サーチコイル１４の誘導起電圧ｅが零のときにおけ
る位置Ｐの電圧ＶPは高電位設定回路４１により設定さ
れる電圧ＶH＝＋２．５Ｖに近い所定の電圧となる。な
お、正確には、この所定電圧ＶPは、次式（４）で示す
ようになるが、この電圧が位置Ｐにオフセット起電圧と
して作用する。すなわ、ＣＰＵ４８により検出される誘
導起電圧はこのオフセット起電圧が常時作用した状態と
なり、このオフセット起電圧にサーチコイル１４から発
生する実際の誘導起電圧ｅが加わった電圧がＣＰＵ４８
において検出される。

【００３７】

【数４】ＶP ＝（ＶH−ＶL）×｛Ｂ／（Ａ＋Ｂ）｝＋ＶL ＝（２．５−０．５）×（１０００／１１００）＋０．５＝２．３１・・・（４）

【００３８】このような構成の磁束算出器４０におい
て、励磁コイル１３に図７（ａ）に示すようなパターン
の励磁電流（これは図５（ａ）に示す励磁電流のパター
ンと同一である）を供給すると、ＣＰＵ４８により検出
される誘導起電圧ｅは、オフセット起電圧ｅ2（＝ＶP）
を有しているため、図７（ｂ）に示すように、時間ｔ1
からｔ2の間においてサーチコイル１４から発生される
（誘導起電圧発生機能１４ｂから発生される）正の誘導
起電圧が加わった誘導起電圧ｅ1が発生し、時間ｔ4から
ｔ5の間においてサーチコイル１４から発生される（誘
導起電圧発生機能１４ｂから発生される）負の誘導起電
圧が加わった誘導起電圧ｅ3が発生する。ＣＰＵ４８に
おいては、図７（ｂ）に示す誘導起電圧ｅが測定される
のであるが、この場合においても、第１所定時間Ｔ１の
間の誘導起電圧ｅを時間積分した増加起電圧積分値から
第２所定時間Ｔ２の間の誘導起電圧ｅを時間積分した減
少起電圧積分値を減算して求めた値を２で除した値から
磁束φを算出する。

【００３９】このように増加起電圧積分値から減少起電
圧積分値を減算すると、オフセット起電圧ｅ2の積分値
が相殺され、正確な正確な磁束φの算出が行える。具体
的には、図７（ｂ）においてハッチングを施した面積Ａ
１１とＡ１３との合計面積から面積Ａ２１とＡ２３との
合計面積が減算されて零となり、さらに、時間ｔ1〜ｔ2
における面積Ａ１２から時間ｔ4〜ｔ5における面積Ａ２
２を減算することにより、面積１５（サーチコイル１４
から実際に発生する正の誘導起電圧の積分値に対応す
る）と面積Ａ２５（サーチコイル１４から実際に発生す
る負の誘導起電圧の積分値に対応する）とを合わせた面
積が積分値として算出され、これを半分にした積分値
（平均値）から正確な磁束φを算出できる。

【００４０】ところで、図６に示すように構成された磁
束検出装置において、サーチコイル１４は、図１に示し
たように電磁ブレーキ装置内に配設されており、電磁ブ
レーキ装置の使用環境下に置かれる。電磁ブレーキ装置
は作動により摩擦熱を発生するため使用環境温度が高く
なり、サーチコイル１４の温度も高くなるなど、大きな
温度変動を伴う。このため、サーチコイル１４の内部抵
抗１４ａの抵抗値は温度変化に応じて大きく変化し、電
位測定ライン４４を介してＣＰＵ４８において測定され
る位置Ｐの電位が変動し、この電位変動がＣＰＵ４８に
おいて求められる磁束φの値に誤差として影響するとい
う問題がある。

【００４１】この電位変動の影響度は、サーチコイル１
４の内部抵抗１４ａの抵抗値Ａと電位設定抵抗４３の抵
抗値Ｂとに応じて変化し、抵抗値Ａに対して抵抗値Ｂが
大きいほど小さくなる。例えば、上記実施例のように、
Ａ＝１００Ω、Ｂ＝１０００Ωに設定した場合におい
て、サーチコイル１４の使用温度が変動して内部抵抗１
４ａの抵抗値Ａ＝５０Ωとなった場合を考える。サーチ
コイル１４の誘導起電圧ｅ＝０のときには、サーチコイ
ル１４の内部抵抗値Ａ＝１００Ωであれば上記式（４）
に示したように図６の回路の位置Ｐにおける電圧ＶP＝
２．３１Ｖであるが、この内部抵抗値Ａ＝５０Ωになれ
ば、下記式（５）に示すようになる。

【００４２】

【数５】ＶP ＝（ＶH−ＶL）×｛Ｂ／（Ａ＋Ｂ）｝＋ＶL ＝（２．５−０．５）×（１０００／１０５０）＋０．５＝２．４０・・・（５）

【００４３】このようにサーチコイル１４の内部抵抗１
４ａの値Ａが１００Ωから５０Ωに変動しても、位置Ｐ
の電圧ＶPは２．３１Ｖから２．４０Ｖに変動するだけ
であり、変動が小さく抑えられている。これは、上記実
施例では、電位設定抵抗４３の抵抗値Ｂをサーチコイル
１４の内部抵抗１４ａの抵抗値Ａよりかなり大きく（上
記例では１０倍、すなわちＡ＝Ｂ／１０となるように）
設定しているためであり、これによりサーチコイル１４
の温度変化により内部抵抗値が変動しても位置Ｐの電圧
値ＶPの変動が小さく抑えられる。

【００４４】次に、サーチコイル１４の内部抵抗１４ａ
の抵抗値Ａ＝１００Ωのままで（すなわち、サーチコイ
ル１４はそのままで）、電位設定抵抗４３の抵抗値Ｂ＝
１００Ωとなるように、すなわち、Ａ＝Ｂとなるように
設定した場合を考える。このときにおける位置Ｐの電圧
ＶPは、下記式（６）により求まる。

【００４５】

【数６】ＶP ＝（ＶH−ＶL）×｛Ｂ／（Ａ＋Ｂ）｝＋ＶL ＝（２．５−０．５）×（１００／２００）＋０．５＝１．５・・・（６）

【００４６】このようにサーチコイル１４の内部抵抗１
４ａの抵抗値Ａに対して電位設定抵抗４３の抵抗値Ｂを
大きくしない場合には、サーチコイル１４の温度変動に
より内部抵抗１４ａの抵抗値Ｂが１００Ωから５０Ωに
変動したときに、位置Ｐの電圧ＶPは２．３１Ｖから
１．５０Ｖまで大きく変動する。このため、この場合に
は、サーチコイル１４の温度変動が磁束φの検出結果に
大きく影響し、検出誤差が大きくなる。

【００４７】以上の説明から分かるように、サーチコイ
ル１４の内部抵抗値Ａに対して電位設定抵抗４３の抵抗
値Ｂを大きくするとサーチコイル１４の温度変動に伴う
検出誤差を小さく抑えることができる。そこで、上記抵
抗値の関係をＡ＝Ｂ、Ａ＝Ｂ／３、Ａ＝Ｂ／３０
とした場合それぞれについて、サーチコイル１４の温度
変化に対する位置Ｐの電圧ＶPの読込値の変化率（％）
の関係を求め、これを図８に示している。この図８の関
係から分かるように、内部抵抗値Ｂに対して電位設定抵
抗値Ａが大きいほど変化率は小さく抑えられ、正確な磁
束検出が可能となることが分かる。なお、Ａ＝Ｂ／３〜
Ｂ／３０の範囲であれば、実用上問題のない所望の精度
での磁束検出が可能であった。

【００４８】このようにサーチコイル内部抵抗値Ａに対
して電位設定抵抗値Ｂが大きいほうが好ましいのである
が、この場合にサーチコイル１４の内部抵抗値Ａを小さ
くしても、電位設定抵抗値Ｂを大きくしても良い。但
し、サーチコイル１４の内部抵抗値Ａを小さくするには
電気抵抗の小さなコイル材料を使用したり、コイル径を
太くすれば良いのであるが、コストとの兼ね合いで最小
とできる抵抗値に限度がある。このため、一般的にはコ
スト的にみて可能な最小の内部抵抗となるサーチコイル
を作製するとともに、この内部抵抗に対応して十分大き
な（例えば、３倍〜３０倍程度大きな）抵抗を有した電
位設定抵抗を設定する。

【００４９】なお、図６に示すように構成された磁束検
出装置によれば、サーチコイル１４と離れた位置に磁束
算出器４０を集約して配設しており、磁束算出器４０を
使用雰囲気温度変化が小さな、また使用振動条件が小さ
な位置に配設したり、防水処理を施したりするのが容易
である。さらに、サーチコイル１４と磁束算出器４０を
繋ぐ二本のライン３５ａ，３５ｂをシールドケーブル３
５により構成して電磁波障害を受けにくくしている。

【００５０】以上においては、本発明に係る磁束検出装
置を用いた電磁ブレーキ装置について説明したが、本発
明に係る磁束検出装置の適用対象はこれに限定されるも
のではなく、電磁クラッチにも適用され、さらに、励磁
コイルを用いて電磁力を発生させる装置であればどのよ
うなものにも適用可能である。また、図６の磁束算出器
においては誘導起電圧が常に正の電圧となるようにオフ
セットさせているが、誘導起電圧が常に負の電圧となる
ようにオフセットさせても良い。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
まず、サーチコイルは磁束発生器により発生された磁束
（いわゆる主磁束）が通る磁路内に配設されているため
この磁束そのものの変化に応じてサーチコイルに起電力
を発生し、この起電力を積分すれば磁路内を通る磁束を
正確に算出することができ、ホール素子のようなセンサ
で漏れ磁束を検出して磁束を求める場合に問題となる、
センサの取付位置のバラツキによる検出誤差の発生や、
磁気回路の効率向上に伴う漏れ磁束の減少による検出精
度の低下を回避できる。

【００５２】さらに、サーチコイルの内部抵抗値より大
きな抵抗値を有する電位設定抵抗を磁束算出器の入力部
に設けて構成されているので、サーチコイルの抵抗値の
変動があってもサーチコイルの誘導起電圧に対する影響
は小さい。すなわち、サーチコイルの抵抗値に変動があ
ってもサーチコイルから発生する誘導起電圧の変動は小
さく抑えられ、サーチコイルの使用温度が変動してその
内部抵抗値が変動しても磁束の検出誤差があまり低下せ
ず、正確な磁束検出が可能である。

【００５３】なお、磁束算出器を、サーチコイルの一端
に繋がって所定の高電圧を付与する高電位設定回路と、
サーチコイルの他端に電位設定抵抗を介して繋がり所定
の低電圧を付与する低電位設定回路と、サーチコイルの
他端と電位設定抵抗との間の所定位置に繋がり所定位置
の電位を測定する電位測定器とから構成することができ
る。この構成においてサーチコイルの内部抵抗が変動し
ても、上記電位測定器による上記所定位置の電圧はサー
チコイルの内部抵抗値と電位設定抵抗の抵抗値の比に対
応した影響を受けるだけであり、サーチコイルの内部抵
抗値の変動に対する誘導起電圧の測定誤差は小さく抑え
られる。

【００５４】また、上記構成において、高電位設定回路
により付与される高電圧および低電位設定回路により付
与される低電圧がともに正の値となるように構成するの
が好ましい。このようにすれば、電位測定器は常に正の
電圧を測定すればよく、測定器の回路構成を簡単にする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る磁束検出装置を用いて電磁ブレー
キ装置を示す断面図である。

【図２】上記電磁ブレーキ装置を構成する電磁押圧機構
の構成を模式的に示す説明図である。

【図３】上記電磁押圧機構における励磁電流Ｉと吸引力
Ｆとの関係を示すグラフである。

【図４】上記電磁押圧機構における有効磁束φと吸引力
Ｆとの関係を示すグラフである。

【図５】図５（ａ）は上記電磁押圧機構に供給される励
磁電流Ｉの時間変化パターンを示し、図５（ｂ）はこの
ときにドリフト起電圧がない状態でサーチコイルから発
生する誘導起電圧ｅの変化パターンを示し、図５（ｃ）
はドリフト起電圧がある状態でサーチコイルから発生す
る誘導起電圧ｅの変化パターンを示すグラフである。

【図６】オフセット起電圧を発生させるようになった磁
束算出器の構成を示す電気回路図である。

【図７】図６（ａ）は上記電磁押圧機構に供給される励
磁電流Ｉの時間変化パターンを示し、図６（ｂ）はこの
ときに図６の磁束算出器により検出される誘導起電圧ｅ
の変化パターンを示すグラフである。

【図８】サーチコイルの温度変化に対するサーチコイル
の誘導起電圧の読込値の変化率の関係を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１３励磁コイル１４サーチコイル１４ａ内部抵抗３０励磁電流制御器４０磁束算出器４３電位設定抵抗

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2G017 AA04 AB05 AB07 AD02 BA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁束を発生させる磁束発生器と、前記磁束発生器により発生される磁束が通る磁路内に配
設されて、前記磁束の変化に応じて誘導起電圧を発生さ
せるサーチコイルと、前記サーチコイルにおいて発生した誘導起電圧を測定し
て前記磁束発生器により発生された磁束を算出する磁束
算出器とを備え、前記サーチコイルの内部抵抗値より大きな抵抗値を有す
る電位設定抵抗を前記磁束算出器の入力部に設けたこと
を特徴とする磁束検出装置。
【請求項２】前記磁束算出器が、前記サーチコイルの
一端に繋がって所定の高電圧を付与する高電位設定回路
と、前記サーチコイルの他端に前記電位設定抵抗を介し
て繋がり所定の低電圧を付与する低電位設定回路と、前
記サーチコイルの他端と前記電位設定抵抗との間の所定
位置に繋がり前記所定位置の電位を測定する電位測定器
とから構成されることを特徴とする請求項１に記載の磁
束検出装置。
【請求項３】前記高電位設定回路により付与される前
記高電圧および前記低電位設定回路により付与される前
記低電圧がともに正の値であることを特徴とする請求項
２に記載の磁束検出装置。