JP2005114609A - 磁界発生方法およびその方法を使用するセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】大バルクハウゼン効果を有する鉄心内の磁界が反転する毎に電圧を出力するセンサの、磁石に対する取り付け精度を緩和しセンサの配置を容易にする。
【解決手段】２ｎ（ｎ：自然数）個の磁石１を円状に配置した磁石群をＭ１，Ｍ２と2組設け、群間で最短距離にある磁石の磁極は吸引し合うように配置し、磁石群Ｍ１とＭ２は互いに同期させて逆方向に、中心軸の周りを回転させる。センサ２はその長さ方向が、磁石群Ｍ１とＭ２の回転軸心を結ぶ直線と並行するように配置する。Ｍ１とＭ２が逆回転することにより発生する磁界変化をセンサに与えることにより、センサと磁石の取り付け位置に多少のずれがあっても、問題なく使用に耐えられるようにする。
【選択図】図１

Description

この発明は、磁界発生方法およびその方法を使用するセンサに関する。
かかる方法とこれを使用するセンサは例えばガスメータ，水道メータ等の流量センサ、特に大バルクハウゼン効果を利用する流量センサに用いて好適である。

従来、大バルクハウゼン効果を利用する流量センサは、例えば特許文献１により公知である。図３〜５はこのような流量センサを説明するための説明図である。センサ素子は図３に示すように、大バルクハウゼン効果を利用する鉄芯２ａに検出コイル２ｂを巻いて構成される。大バルクハウゼン効果を利用する鉄芯２ａとしては、アモルファス素子を繊維状に構成したものや強磁性体のワイヤなどが知られている。

図３のようなセンサ（素子）２を作動させるためには、図４のように複数の磁石１を円状に配置した磁石群Ｍを用い、これを円の中心軸の周りで回転させ、磁束変化をセンサ２に与えて出力を得るものが一般的である。なお、図４（ａ）は磁石群の上面図、同（ｂ）はセンサの上面図、同（ｃ）は磁石群の側面図、同（ｄ）はセンサの側面図である。
このような構成において、センサ２に対し図５（ａ）に示されるような磁界（磁束）が印加されると、印加磁界の極性が反転する度に、センサ２の検出コイル２ｂには図５（ｂ）のようなパルス電圧５ｃが誘起される。

特開２０００−２２１０６９号公報（第２−３頁、図１−３）

ところで、磁石の回転により生じる磁束変化は、磁石１とセンサ２とのセンタが一致している、すなわち図４に示すｙの値がｙ＝０であれば、図５の５ａのように急峻な磁束変化をセンサに与えることが可能であり、磁束変化に応じて図５の５ｃのようなコイル電圧を得ることが可能である。しかし、ｙ方向の取り付け位置に例えばｙ＝２．５ｍｍの差異があると、５ｂのような磁束変化となり、センサに与えることができる磁束の変化、すなわち磁束の傾きが小さくなるので、センサがコイル電圧を発生しない場合もあるという問題がある。この問題は、ｙ軸方向だけでなくｘ軸方向についても同様に言える。
したがって、この発明の課題は、センサに対して急峻な磁束変化を与えられるようにし、磁石とセンサとの位置決めに対する制約を緩和することにある。

このような課題を解決するため、請求項１の発明では、円の中心の周りに２ｎ（ｎは自然数）個の磁石を配置した磁石群を２組設けるとともに、組間で最短距離にある磁石どうしが互いに吸引するように配置し、２組の磁石群を互いに同期をとりながら逆方向に回転させることを特徴とする。

上記請求項１の発明においては、前記２組の磁石群の一方の磁石群の代わりに、２ｎ（ｎは自然数）個の磁性体を円状に配置した磁性体群を用いることができ（請求項２の発明）、または、他方の磁石群とほぼ同径の円柱形またはリング状の磁性体を用いることができる（請求項３の発明）。

請求項１ないし３のいずれかの発明を用いて、大バルクハウゼン効果を有する鉄芯に印加される磁界の極性が変化する毎に電圧を出力する素子を、その長さ方向が前記２組の磁石群の中心を結ぶ線と平行となるように配置し、前記吸引し合う磁石どうしまたは磁石と磁性体が互いに逆回転することによって発生する磁界の変化により、前記素子を動作させることができる（請求項４の発明）。

この発明によれば、互いに吸引し合う磁石を回転動作により剥がすことで、大きな磁束変化を生じさせることが可能となり、磁石とセンサとの位置決めに対する位置精度を緩和し得る利点がもたらされる。

図１はこの発明の実施の形態を示す原理構成図で、（ａ）は磁石群の上面図、（ｂ）はセンサの上面図、同（ｃ）は磁石群の側面図、同（ｄ）はセンサの側面図をそれぞれ示す。
図１からも明らかなように、これは図３のようなセンサ２に対する磁石１の配置構成を変更したものである。なお、センサ２の構造そのものは図３と同様であり、したがって、円の中心を回転軸とする磁石１を２ｎ極（２ｎ個：ｎは自然数）もつ磁石群を2つ（Ｍ１，Ｍ２）設けるとともに、磁石群Ｍ１，Ｍ２間で最短距離にある磁極は、異なる磁極として互いに吸引するように磁石１を配置し、かつ、磁石群Ｍ１とＭ２は互いに同期をとって逆方向に回転させる構造にしたものである。なお、センサ２はその長手方向が、磁石群Ｍ１，Ｍ２の各回転中心を結ぶ線とほぼ平行になるように配置される。

こうすることで、吸引し合う磁極を逆方向の回転によって引き剥がす動作が行なわれることとなり、その結果、センサ２の磁束変化は図２（ａ）に例えば符号３ａで示すように急峻となり、センサ２からは図２（ｂ）に符号３ｃで示すような正負のパルスを得ることができる。このとき、図１に示すｙで示す取り付け方向に例えば５ｍｍの差異（ずれ）が生じても、上記のような磁石の引き剥がし作用により、磁束の強さのピーク値は図２（ａ）の符号３ｂのように低くなるものの、磁束変化の傾きはｙ＝０の場合とほぼ同等の傾きがあり、センサ２からは図２（ｂ）に符号３ｃで示すような正負のパルスを得ることができる。

図１ａは図１に示すものに対し、その磁石の着磁方向を垂直から水平に変更したものであり、図１ｂは円形の磁性体１１を多極に磁化した磁石を用いるものであり、図１ｃは磁石群Ｍ２を２ｎ個の鉄のような磁性体からなるものとするものであり、また、図１ｄは磁石群Ｍ２を鉄のような材料からなるドーナツまたはリング形（円柱形でも良い）の磁性体３１とするもので、いずれの例も図１と同様の効果を期待することができる。

この発明の実施の形態を示す原理構成図 図１の第１の変形例を示す原理構成図 図１の第２の変形例を示す原理構成図 図１の第３の変形例を示す原理構成図 図１の第４の変形例を示す原理構成図 この発明の動作を説明するための波形図 従来の大バルクハウゼン効果を用いたセンサを示す外観図 図３のセンサの駆動方法を説明するための構成図 図３のセンサの駆動方法を説明するための波形図

符号の説明

１…磁石、２…センサ（素子）、２ａ…鉄芯、２ｂ…検出コイル、３…磁性体、１１…円形磁性体、３１…ドーナツ形磁性体、３ａ，３ｂ…センサ印加磁界、３ｃ…センサコイル出力。

Claims (4)

1. 円の中心の周りに２ｎ（ｎは自然数）個の磁石を配置した磁石群を２組設けるとともに、組間で最短距離にある磁石どうしが互いに吸引し合うように配置し、２組の磁石群を互いに同期をとりながら逆方向に回転させることを特徴とする磁界発生方法。
2. 前記２組の磁石群の一方の磁石群の代わりに、２ｎ（ｎは自然数）個の磁性体を円状に配置した磁性体群を用いることを特徴とする請求項１に記載の磁界発生方法。
3. 前記２組の磁石群の一方の磁石群の代わりに、他方の磁石群とほぼ同径の1個の円柱形またはリング形の磁性体を用いることを特徴とする請求項１に記載の磁界発生方法。
4. 大バルクハウゼン効果を有する鉄芯に印加される磁界の極性が変化する毎に電圧を出力する素子を、その長さ方向が前記２組の磁石群の中心を結ぶ直線と平行となるように配置し、前記吸引し合う磁石どうしまたは磁石と磁性体が互いに逆回転することによって発生する磁界の変化により、前記素子を動作させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の磁界発生方法を使用するセンサ。
   

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