JP2013186058A - Magnetic type potentiometer - Google Patents
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Description
この発明は、磁石と磁気センサとを用いた磁気式ポテンショメータに関するものである。 The present invention relates to a magnetic potentiometer using a magnet and a magnetic sensor.
従来より、電動バルブアクチュエータなどの回転角度の検出にポテンショメータが用いられている。このポテンショメータの回転角度の検出方式には、接触式と非接触式がある。接触式では摩耗による劣化の問題があるのに対して、非接触式ではそのような問題が生じず、寿命が長い。 Conventionally, a potentiometer has been used to detect a rotation angle of an electric valve actuator or the like. There are a contact type and a non-contact type as a detection method of the rotation angle of the potentiometer. The contact type has a problem of deterioration due to wear, whereas the non-contact type does not cause such a problem and has a long life.
非接触式には、主に光の透過や反射を利用した光学式と、磁界の方向の変化を検知する磁気式に大別できる。光学式は塵埃の影響を受け易いのに対して、磁気式は塵埃の影響を受け難く、電動バルブアクチュエータ用のポテンショメータとしては有望である。 The non-contact type can be broadly divided into an optical type mainly using transmission and reflection of light and a magnetic type that detects a change in the direction of the magnetic field. While the optical type is easily affected by dust, the magnetic type is hardly affected by dust, and is promising as a potentiometer for an electric valve actuator.
しかしながら、磁気式のポテンショメータは検出範囲が狭く、大きいものが多い。図6に従来の磁気式ポテンショメータの要部を示す。同図において、1は円板状の磁石、2はこの磁石1が作る磁界の方向を検出する磁気センサである。磁石1は、図7に示すように、その径方向の一方がS極、他方がN極に着磁されており、その中心Oを軸心として回転する。 However, many magnetic potentiometers have a narrow detection range and are large. FIG. 6 shows a main part of a conventional magnetic potentiometer. In the figure, reference numeral 1 denotes a disk-shaped magnet, and 2 denotes a magnetic sensor for detecting the direction of a magnetic field generated by the magnet 1. As shown in FIG. 7, the magnet 1 is magnetized so that one of its radial directions is an S pole and the other is an N pole, and rotates about its center O as an axis.
磁気センサ2としては、ホール素子やMR素子(磁気抵抗効果素子)が用いられ、所定の検出磁場範囲を有する。このため、磁石1から発せられる磁場が大きすぎてその検出磁場範囲を満たさない場合は、図8(a)に示されるように磁石1と磁気センサ2との間のギャップGを大きくしたり、図8(b)に示されるように磁石1の径φを大きくしたりする必要がある。このため、図8(a)の場合、高さ方向の寸法Lが大きくなり、図8(b)の場合、幅方向の寸法Wが大きくなり、小型化が困難となる。
As the
このような理由から、磁気式ポテンショメータは大きいものが多く、十分なスペースや現状の取付状態から改造できる自由度がないような場合、小型の接触式のポテンショメータとの置き換えが困難で、これまでの電動バルブアクチュエータでは接触式のポテンショメータが用いられ続けている。 For this reason, magnetic potentiometers are often large, and it is difficult to replace with small contact-type potentiometers if there is not enough space and the flexibility to modify from the current installation state. Contact potentiometers continue to be used in electric valve actuators.
なお、特許文献1には、磁石1と磁気センサ2との間に集磁器を設けた構成が記載されている。この場合、集磁器が磁石1からの磁束の一部を吸い込むので、磁気センサ2に作用する磁束密度が小さくなり、幅方向の寸法Wを大きくすることなく、磁石1と磁気センサ2との間のギャップGを小さくすることが可能となる。
Patent Document 1 describes a configuration in which a magnetic collector is provided between a magnet 1 and a
しかしながら、この特許文献1に示された構成では、磁石1と磁気センサ2との間に集磁器が位置しているので、集磁器の厚み以上に磁気センサ2を磁石1に近づけることができない。このため、磁石1と磁気センサ2との間のギャップGを自由に設定することができず、取り付けの自由度が低下してしまう。
However, in the configuration disclosed in Patent Document 1, since the magnetic collector is located between the magnet 1 and the
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、小型化を図るとともに、取り付けの自由度を高めることが可能な磁気式ポテンショメータを提供することにある。
また、小型化することで、磁石と磁気センサの取付誤差を小さくでき、その結果、検出誤差を小さくことが可能な磁気式ポテンショメータを提供することにある。
The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a magnetic potentiometer capable of reducing the size and increasing the degree of freedom of attachment. .
Another object of the present invention is to provide a magnetic potentiometer that can reduce the mounting error between the magnet and the magnetic sensor by reducing the size, thereby reducing the detection error.
このような目的を達成するために本発明は、磁石と、この磁石が作る磁界の方向を検出する磁気センサとを備えた磁気式ポテンショメータにおいて、磁石の磁気センサの磁界の検出部と対向する側とは反対側に集磁板を設けたことを特徴とする。 In order to achieve such an object, the present invention provides a magnetic potentiometer including a magnet and a magnetic sensor for detecting the direction of the magnetic field generated by the magnet, on the side facing the magnetic field detection unit of the magnetic sensor of the magnet. It is characterized in that a magnetism collecting plate is provided on the opposite side.
この発明によれば、集磁板が磁石からの磁束の一部を吸い込むので、磁気センサに作用する磁束密度が小さくなり、幅方向の寸法Wを大きくすることなく、磁石と磁気センサとの間のギャップGを小さくすることが可能となる。これにより、磁気式ポテンショメータの小型化を図って、電動バルブアクチュエータでの使用が可能となる。 According to the present invention, since the magnetic flux collecting plate sucks a part of the magnetic flux from the magnet, the magnetic flux density acting on the magnetic sensor is reduced, and the gap between the magnet and the magnetic sensor is not increased without increasing the dimension W in the width direction. The gap G can be reduced. As a result, the magnetic potentiometer can be miniaturized and used with an electric valve actuator.
また、この発明によれば、磁石の磁気センサの磁界の検出部と対向する側とは反対側に集磁板が位置しているので、すなわち磁石と磁気センサとの間には集磁板が位置していないので、磁石と磁気センサとの間のギャップGを自由に設定することが可能となり、取り付けの自由度が高まる。 In addition, according to the present invention, the magnetism collecting plate is located on the side opposite to the side facing the magnetic field detection portion of the magnet magnetic sensor, that is, the magnetism collecting plate is located between the magnet and the magnetic sensor. Since it is not located, it becomes possible to freely set the gap G between the magnet and the magnetic sensor, and the degree of freedom of attachment increases.
本発明によれば、磁石の磁気センサの磁界の検出部と対向する側とは反対側に集磁板を設けたので、集磁板が磁石からの磁束の一部を吸い込むものとなり、幅方向の寸法Wを大きくすることなく、磁石と磁気センサとの間のギャップGを小さくして、小型化を図り、電動バルブアクチュエータでの使用が可能となる。また、磁石と磁気センサとの間のギャップGを自由に設定することが可能となり、取り付けの自由度が高まるものとなる。また、小型化することで、磁石と磁気センサの取付誤差を小さくでき、その結果、検出誤差を小さくことが可能となる。 According to the present invention, since the magnetism collecting plate is provided on the opposite side of the magnet from the side facing the magnetic field detecting portion of the magnetic sensor, the magnetism collecting plate absorbs a part of the magnetic flux from the magnet, and the width direction Without increasing the dimension W, the gap G between the magnet and the magnetic sensor can be reduced to achieve miniaturization and use in the electric valve actuator. Further, the gap G between the magnet and the magnetic sensor can be set freely, and the degree of freedom of attachment is increased. Further, by reducing the size, the mounting error between the magnet and the magnetic sensor can be reduced, and as a result, the detection error can be reduced.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は本発明に係る磁気式ポテンショメータの一実施の形態の要部を示す図である。同図において、図8と同一符号は図8を参照して説明した構成要素と同一或いは同等構成要素を示し、その説明は省略する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a main part of an embodiment of a magnetic potentiometer according to the present invention. In FIG. 8, the same reference numerals as those in FIG. 8 denote the same or equivalent components as those described with reference to FIG.
この磁気式ポテンショメータ100では、磁石1の磁気センサ2の磁界の検出部(感磁面)2aと対向する側(上面)1aとは反対側(下面)1bに、集磁板3を接合している。集磁板3は、磁石1と同径の円板状とされ(図2参照)、厚みtを有する。
In this
また、集磁板3は、強磁性体であり、高透磁率材料からなる。強磁性体とは、平易に磁性を帯びることができる物質をいい、透磁率μが非常に大きいものをいう。地球上に存在する物質の中で常温での強磁性体元素は鉄・ニッケル・コバルトの3つしかない。
The magnetic
この磁気式ポテンショメータ100において、集磁板3としては、一般に電磁鋼板と呼ばれる強磁性体の鋼板を使用している。電磁鋼板は、磁化しやすい結晶方位が一様方向もしくは鋼板のすべての方向に均一な磁化特性が得られるように調質・製造され、一般にはモータやトランスなどに使用される。また、電磁鋼板は、JIS C 2553に規定されている厚さ(0.23,0.27,0.30,0.35)の系列を持ち、電界の強さ800〔A/m〕における磁束密度(BH)は1.78〜1.88〔T〕以上(左記の場合の透磁率μ=1770〜1870,(1〔T〕=795800〔A/m〕,B=μHより))のものである。
In the
この磁気式ポテンショメータ100では、磁石1からの磁束の一部を集磁板3に吸い込ませ、磁気センサ2に作用する磁束密度を小さくし、磁気センサ2の感磁面2aの磁場が検出磁場範囲を超えないようにしている。これにより、幅方向の寸法Wを大きくすることなく、磁石1と磁気センサ2との間のギャップGを小さくし、磁気式ポテンショメータ100の小型化を図って、電動バルブアクチュエータでの使用を可能としている。
In this
また、この磁気式ポテンショメータ100では、磁石1の磁気センサ2の感磁面2aと対向する側とは反対側に集磁板3が位置しているので、すなわち磁石1と磁気センサ2との間には集磁板3が位置していないので、磁石1と磁気センサ2との間のギャップGを自由に設定することが可能である。すなわち、集磁板3の厚みtなどを調整することにより、集磁板3に吸い込ませる磁束の量を調整し、磁気センサ2を可能な限り磁石1に近づけるなど、ギャップGを自由に設定することが可能である。これにより、取り付けの自由度が高まるものとなる。
Further, in the
図3にこの磁気式ポテンショメータ100を使用した電動バルブアクチュエータ200の要部の構造を示す。同図において、4は弁体、5は弁体4に連結されたシャフト、6はシャフト5に結合されたギヤ、7はケース、8はケース7の上蓋として設けられたキャップ、9は止め輪、10はモータ、11,12はモータ10の回転力をギヤ6に伝達する歯車、13はモータ10やケース7などの取付板である。
FIG. 3 shows the structure of the main part of an
この電動バルブアクチュエータ200では、モータ10の回転力が歯車11,12を介して図示されていない弁体に伝達される一方、その回転力がギヤ6に伝達され、この伝達力を受けてシャフト5が回転する。
In the
ケース7内において、シャフト5の後端部には磁石ホルダ14が嵌合固定されており、この磁石ホルダ14に磁石1が保持されている。磁石1の下面1bには集磁板3が接合されている。ケース7の上部にはIC固定板(非磁性部材)15が設けられており、このIC固定板15の上にプリント板16が固定されている。プリント板16の下面16aには、磁気センサ2が設けられており、その感磁面2aが磁石1の上面1aにギャップGを隔てて対向している。
In the
図3において、ケース17側の構造を開度検出部と呼び、モータ10側の構造をモータ部と呼び、開度検出部を符号201で、モータ部を符号202で示す。開度検出部201に上述した磁気式ポテンショメータ100の構成が採用されている。図4に開度検出部201の斜視図を示し、図5に開度検出部201の分解斜視図を示す。
In FIG. 3, the structure on the
なお、上述した実施の形態では、集磁板3を磁石1の下面1bに接合するようにしたが、磁石1の下面1bに対して集磁板3を離した状態で設けるようにしてもよい。また、集磁板3は、必ずしも磁石1と同径の円板状としなくてもよく、径を小さくしたり、その形を変えたりしてもよい。また、磁石1も必ずしも円板状に限られるものではなく、棒状とするなどしてもよい。
In the above-described embodiment, the
〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
[Extension of the embodiment]
The present invention has been described above with reference to the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention within the scope of the technical idea of the present invention.
1…磁石、1a…上面、1b…下面、2…磁気センサ、2a…感磁面、3…集磁板、5…シャフト、6…ギア、7…ケース、8…キャップ、9…止め輪、10…モータ、11,12…歯車、13…取付板、14…磁石ホルダ、15…IC固定板、16…プリント板、17…リターンスプリング、100…磁気式ポテンショメータ、200…電動バルブアクチュエータ、201…開度検出部、202…モータ部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Magnet, 1a ... Upper surface, 1b ... Lower surface, 2 ... Magnetic sensor, 2a ... Magnetic sensing surface, 3 ... Magnetic current collecting plate, 5 ... Shaft, 6 ... Gear, 7 ... Case, 8 ... Cap, 9 ... Retaining ring, DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記磁石の前記磁気センサの磁界の検出部と対向する側とは反対側に集磁板が設けられている
ことを特徴とする磁気式ポテンショメータ。 In a magnetic potentiometer comprising a magnet and a magnetic sensor for detecting the direction of the magnetic field produced by the magnet,
A magnetic potentiometer, wherein a magnetism collecting plate is provided on the opposite side of the magnet from the side facing the magnetic field detection part of the magnetic sensor.
前記集磁板は、前記磁石に接合されている
ことを特徴とする磁気式ポテンショメータ。 The magnetic potentiometer according to claim 1, wherein
The magnetic current collecting plate is bonded to the magnet. A magnetic potentiometer.
前記集磁板は、強磁性体であり、高透磁率材料である
ことを特徴とする磁気式ポテンショメータ。 The magnetic potentiometer according to claim 1, wherein
The magnetic flux collecting plate is made of a ferromagnetic material and a high permeability material.
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