JP2012193979A - リニアセンサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明によるリニアセンサは、長手状磁性部材(40)の両側部(43,44)の波形をなす側部長手方向(43a,44a)が、E型コア(31)のコア長さ方向(B)と直交するコア幅方向(C)に対して非直交方向となるように設定され、長手状磁性部材(40)と検出ステータ(30)との非接触状態による相対移動を第1、第2検出コイル(2,2A)によりSIN,COS信号からなる二相で検出する構成である。
【選択図】図2
Description
また、使用温度範囲が広く取れる構成としては、リニアレゾルバ、LVDT、磁歪式リニアセンサが存在するが、ギャップが狭いという問題が存在していた。
従来例として代表的な構成としては、図9に示される特許文献1の直線位置検出装置を挙げることができる。
前記固定子31の下方位置には、この固定子31の長さよりも長い形状の可動子40が矢印の方向に沿って移動可能に配設されており、この可動子40の上面には波形に形成された波形部40aが形成されている。
前記各突出歯32には、励磁コイル2Bと出力コイル2,2Aとが巻回して設けられており、各突出歯32と波形部40aとの間の隙間dは前記可動子40の移動に応じて変化するように構成されている。
即ち、図8において、符号30で示されるものは検出ステータであり、この検出ステータ30は、全体形状がE型をなすE型コア31と、このE型コア31に一体に形成され、かつ、互いに間隔をあけて位置する第1、第2突出歯部32,33,34と、前記各突出歯部32,34に巻回された第1、第2検出コイル2,2Aと、中央位置の前記第2突出歯部33に巻回された励磁コイル2Bと、から構成されている。
従って、この長手状磁性部材40の両側部43,44の側部長手方向43a,44aは、前記E型コア31のコア厚さ方向Bと直交するコア幅方向Cに対して非直交方向となるように設定されている。
従って、長手状部材42上に長手状磁性部材40を貼り付けた後の長手状部材42上の残り部分42a,42bは、細長い三角形状となり、長手状磁性部材40の存在がその長手方向全体にわたり連続的に変化していることが明らかである。
すなわち、前述のリニアセンサは、出力コイルが巻回されている固定子1と可動子5との隙間の変化を位置信号として利用していたため、出力コイルと可動子間のギャップを大きくすると、ギャップ長の変化での位置検出信号が小さくなるため、ギャップを大きくすることは極めて困難であった。
すなわち、出力コイルが設けられている突出歯と可動子の波形部との間のギャップ長の変化を位置信号として利用しているため、突出歯と波形部との間のギャップを大きくすると、このギャップ長の変化での位置信号が小さくなるため、このギャップを広くすることは、リニアセンサ自体の位置検出信号のレベルが小さくなると共に、形状の小型化に逆行することになっていた。
また、図8で示される構成の場合、得られる出力信号は直線的な出力信号のみであるため、直線移動の検出のみで、その用途としては限られたものであった。
すなわち、第1、第2及び第3突出歯部を有し検出ステータとしてのE型コアと、前記第1突出歯部に巻回された第1検出コイルと、前記第3突出歯部に巻回された第2検出コイルと、前記第1突出歯部と第3突出歯部間に位置する前記第2突出歯部に巻回された励磁コイルと、前記各突出歯部の各先端面の近傍位置に配設された長手状磁性部材と、を備え、前記長手状磁性部材は板又は薄膜状の帯状磁性材よりなり、前記長手状磁性部材の両側部の側部長手方向は、前記E型コアのコア厚さ方向と直交するコア幅方向に対して非直交方向となるように波形に形成され、前記長手状磁性部材と検出ステータとの非接触状態による相対移動を前記第1、第2検出コイルでSIN波及びCOS波として検出することにより、従来のリニアセンサに比較すると、極めて簡単な構成により検出できる。また、出力信号が二相であるため、リニアセンサの用途が広がる。
また、前記長手状磁性部材は、長手状部材上に貼り付けられていることにより、組立てが極めて容易であった。
また、前記E型コアの前記コア幅方向に沿うコア幅寸法は、前記長手状磁性部材の磁性部材幅寸法より大であることにより、各検出コイルによるエアギャップ面積の検出が容易となる。
また、前記第2突出歯部に設けられている前記励磁コイルの外周には、第1、第2補正コイルが筒状でかつ二層状に設けられていることにより、オフセット調整により、出力信号の感度の補正を行うことができる。
また、前記第2突出歯部に設けられている前記励磁コイルの下方位置には、各々独立した一対の輪状ボビンを介して第1、第2補正コイルが前記第2突出歯部の長手方向に沿って積層されていることにより、前述と同様の補正ができる。
また、前記第2突出歯部に設けられている前記励磁コイルの下方位置には、前記励磁コイルを設けるための励磁コイル用ボビンと一体に形成された補正コイル用ボビンを介して第1、第2補正コイルが前記第2突出歯部の長手方向と直交する方向に沿って積層されていることにより、前述と同様の補正を行うことができる。
また、前記第2突出歯部に設けられている前記励磁コイルの下方位置には、前記励磁コイルを設けるための励磁コイル用ボビンと一体に形成された補正コイル用ボビンを介して第1、第2補正コイルが前記第2突出歯部の長手方向と沿う方向において積層されていることにより、前述と同様の補正を行うことができる。
尚、従来例と同一又は同等部分については同一符号を用いて説明する。
図1及び図2において、符号30で示されるものは検出ステータであり、この検出ステータ30は、全体形状がE型をなすE型コア31と、このE型コア31に一体に形成され、かつ、互いに間隔をあけて位置する第1〜第3突出歯部32,33,34と、前記各突出歯部32,34に巻回された第1、第2検出コイル2,2Aと、中央位置の前記第2突出歯部33に巻回された励磁コイル2Bと、から構成されている。
従って、この長手状磁性部材40の両側部43,44の側部長手方向43a,44aは、前記E型コア31のコア厚さ方向Bと直交するコア幅方向Cに対して非直交方向となるように設定されている。
従って、前述の場合、長手状磁性部材40の各側部43,44が波状に形成されているため、第1、第2検出コイル2,2Aから得られる前記電圧レベルの各検出信号は、SIN,COSの互いに位相がずれた二相の検出信号として出力することができる。
2A 第2検出コイル
2B 励磁コイル
30 検出ステータ
31 E型コア
32 第1突出歯部
32a 第1先端面
33 第2突出歯部
33a 第2先端面
34 第3突出歯部
34a 第3先端面
40 長手状磁性材料
41 コア厚さ
42 長手状部材
43 側部
43a,44a 側部長手方向
W1 コア幅寸法
W2 磁性部材幅寸法
B コア厚さ方向
C コア幅方向
50 第1補正コイル
51 第2補正コイル
52 励磁コイル用ボビン
53 第1輪状ボビン
53A 第1補正コイル用ボビン
53B 第2補正コイル用ボビン
53C 補正コイル用ボビン
54 第2輪状ボビン
Claims (7)
- 第1、第2及び第3突出歯部(32,33,34)を有し検出ステータ(30)としてのE型コア(31)と、前記第1突出歯部(32)に巻回された第1検出コイル(2)と、前記第3突出歯部(34)に巻回された第2検出コイル(2A)と、前記第1突出歯部(32)と第3突出歯部(34)間に位置する前記第2突出歯部(33)に巻回された励磁コイル(2B)と、前記各突出歯部(32,33,34)の各先端面(32a,33a,34a)の近傍位置に配設された長手状磁性部材(40)と、を備え、
前記長手状磁性部材(40)は板又は薄膜状の帯状磁性材よりなり、前記長手状磁性部材(40)の両側部の側部長手方向(43a,44a)は、前記E型コア(31)のコア厚さ方向(B)と直交するコア幅方向(W1)に対して非直交方向となるように波形に形成され、前記長手状磁性部材(40)と検出ステータ(30)との非接触状態による相対移動を前記第1、第2検出コイル(2,2A)でSIN波及びCOS波として検出することを特徴とするリニアセンサ。 - 前記長手状磁性部材(40)は、長手状部材(42)上に貼り付けられていることを特徴とする請求項1記載のリニアセンサ。
- 前記E型コア(31)の前記コア幅方向(C)に沿うコア幅寸法(W1)は、前記長手状磁性部材(40)の磁性部材幅寸法(W2)より大であることを特徴とする請求項1又は2記載のリニアセンサ。
- 前記第2突出歯部(33)に設けられている前記励磁コイル(2B)の外周には、第1、第2補正コイル(50,51)が筒状でかつ二層状に設けられていることを特徴とする請求項1ないし3の何れかに記載のリニアセンサ。
- 前記第2突出歯部(33)に設けられている前記励磁コイル(2B)の下方位置には、各々独立した一対の輪状ボビン(53,54)を介して第1、第2補正コイル(50,51)が前記第2突出歯部(33)の長手方向(G)に沿って積層されていることを特徴とする請求項1ないし3の何れかに記載のリニアセンサ。
- 前記第2突出歯部(33)に設けられている前記励磁コイル(2B)の下方位置には、前記励磁コイル(2B)を設けるための励磁コイル用ボビン(52)と一体に形成された補正コイル用ボビン(53C)を介して第1、第2補正コイル(50,51)が前記第2突出歯部(33)の長手方向(G)と直交する方向に沿って積層されていることを特徴とする請求項1ないし3の何れかに記載のリニアセンサ。
- 前記第2突出歯部(33)に設けられている前記励磁コイル(2B)の下方位置には、前記励磁コイル(2B)を設けるための励磁コイル用ボビン(52)と一体に形成された補正コイル用ボビン(53A,53B)を介して第1、第2補正コイル(50,51)が前記第2突出歯部(33)の長手方向(G)と沿う方向において積層されていることを特徴とする請求項1ないし3の何れかに記載のリニアセンサ。
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