JP3264929B2 - 永久磁石及び感磁探子式位置検出器 - Google Patents

永久磁石及び感磁探子式位置検出器

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JP3264929B2 JP51996193A JP51996193A JP3264929B2 JP 3264929 B2 JP3264929 B2 JP 3264929B2 JP 51996193 A JP51996193 A JP 51996193A JP 51996193 A JP51996193 A JP 51996193A JP 3264929 B2 JP3264929 B2 JP 3264929B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は直線軌跡上の位置を測定するための、感磁探
子式位置検出器に関するものである。ドイツ特許292364
4は磁性的に絶縁された２つの部分で形成された強磁性
固定子からなる探子を記載している。固定子はその中を
二極永久磁石が移動することのできるエアギャップを形
成する長手方向の孔を備えている。先行技術による検出
器はさらに信号が差増幅器に伝達される２個の感磁探子
を備えている。
本発明の目的は製造と組立が容易であり、信頼性が高
く、ほぼ線形の信号を発生する検出器を提供することで
ある。
そのため、本発明はより具体的には２個の強磁性部分
によって境界が限られた薄い主エアギャップ内部で移動
する二極永久磁石式位置検出器に関するものである。
永久磁石は移動方向に測定した極の幅に対して薄いの
で、誘導は感磁探子が配置された溝によって分離された
固定子の極のそれぞれに沿ったある位置に対してほぼ一
定である。一般的に、磁石の極の幅は磁化方向で測定し
た磁石の厚みＬの少なくとも６倍を越える。
磁石の可逆透過性は１に近く、応答の良好な線形性を
得るためには1.2以下であることが望ましい。
強磁性の２個の部品は非磁性の連結部品によって結合
される。可動磁石の移動方向に沿って測定したエアギャ
ップの長さは２（Ｃ＋Ｅ）以上で、Ｃは磁石の行程を、
Ｅはエアギャップの幅を表すものとする。磁石の長さは
少なくとも（Ｃ＋Ｅ）に等しい。エアギャップの幅に沿
って磁化された、可動磁石の行程は、主エアギャップに
垂直で、感磁探子を含む副エアギャップに対して±C/2
である。
この様な検出器は製作が容易で経済的であり、小型化
を徹底することができる。
好適実施態様によれば、２個の強磁性部品は真鍮など
の非磁性側板によって結合される。強磁性部分は鉄・ニ
ッケル50/50で製造するのが望ましい。
有利な変型例によれば、可動性磁石は強磁性部品の間
に置かれた気密の管状部品の内部を移動する。この変型
例による検出器はジャッキの制御弁用の検出器などの用
途向けに、気密検出器の製作を可能にする。
できれば、磁石をテフロンなどの摩擦係数の低い材料
の外装で被覆するのが有利である。
平らな磁石から成る製作例では、移動方向と磁化方向
に垂直な軸に沿って測定したこれらの磁石の幅Ｚは、磁
化方向に測定した磁石の長さをＬとするとき、3L以上で
あることが望ましい。
気密線形検出器の実施の変型例によれば、本発明によ
る装置は上部に連結棒との結合のための鐙金具を備えた
軸受から成る可動部材を有し、前記軸受はその中に第１
の強磁性部分と薄い磁石が配置された空洞を有し、第２
の強磁性部分が非磁性材料製のケースの底の外面に接着
され、第２の感磁探子が可動部材の移動方向に垂直な第
２のエアギャップ内に配置されている。
連結棒の回転自由度を可能にする特殊な実施態様によ
れば、連結棒は２個の止金並びにそれぞれ後部止金と鐙
金具の後面の間と、前部止金と鐙金具の前面の間に配置
された２個のバネを有する。
本発明は図面を参照して下記の説明を読むことによっ
ていっそう深く理解できるだろう。
図１は本発明の検出器の長手方向の断面を表してい
る。
図２は検出器の垂直横断面を表している。
図３は円筒形の検出器の軸方向の断面を表している。
図４は本発明による気密検出器の断面を表している。
図５はBB断面に沿った気密検出器の図である。
図１と２に５倍の倍率で表した本発明による検出器の
行程は約8mmである。
検出器はその中に薄い磁石（３）が配置されたエアギ
ャップ（２）を有する固定子（１）から成る。
固定子は鉄・ニッケル50/50製の、上部強磁性部分
（４）と下部外側の強磁性部分（５）とから成る。２個
の強磁性部分（４、５）はその間に幅が3mmの主エアギ
ャップ（２）を形成する。「幅」は磁石の主たる面に垂
直な、磁石の磁化方向に沿って測定した寸法とする。
２個の強磁性部分（４、５）は２個の側面板（10、1
1）によって結合されている。
強磁性部分の一方、すなわち上述の実例では上部強磁
性部分（４）は主エアギャップ（２）に対して垂直な副
エアギャップ（６）を備えている。
SIEMENS社がKSY14という品番で市販している感磁探子
などの１個の感磁探子（７）がこの副エアギャップ
（６）内に位置付けられている。感磁探子は増幅及び出
力回路の構成部品との電気的接続を保証するプリント回
路（８）上に取付けられている。
磁石（３）は上記の実例ではサマリウム・コバルトSm
lCo5型である。磁石のＮ極は上部強磁性部分（４）に向
けられ、Ｓ極は強磁性部分（５）に向けられている。磁
石は位置を知りたい部品との連結を確保する結合部材
（12）と一体である。上記の実例の磁石の厚さは1mm、
長さは11mmである。
位置を測定する部品と検出器の間の気密性を確保する
ために、結合部材（12）に相対する端（14）が閉じられ
た気密管（13）がエアギャップ内に配置されている。こ
の管（13）の特性値は、上記の実例の場合は、弁制御ジ
ャッキの位置測定に対応する作動流体の圧力に管が抵抗
できるように決定される。
この気密管（13）はその中を磁石（３）が移動する内
部空間の境界を形成する。
図３は円筒形の、軸方向の幾何の検出器の実施態様の
断面図を示している。
この実施態様による検出器は、下部に軸の通路（21）
を備えた、円筒形の、硬質かつ気密のケース（20）を有
する。ケースは電磁弁の位置測定用途のために、必要な
らば350barsの圧力に耐えられる、非磁性材料で製作さ
れている。軸通路（21）に相対する面は蓋（22）で閉塞
されている。Ｏリング（23、23'、23"）は検出器の気密
性を確保している。
固定子は円筒形の下部強磁性部分（24）と鉄・ニッケ
ル50/50製の環状の外側強磁性部分（25）とから成る。
２個の強磁性部分（24、25）はその間に幅が１から3m
m程度の環状の主エアギャップを形成する。ここで
「幅」は磁石の磁化方向に沿って、すなわちこの実施態
様では放射状に測定した寸法を意味するものとする。
外側強磁性部分（25）はケース（20）と一体である。
下部強磁性部分は非磁性リング（29）によって分離さ
れた、同軸で重ねられた、鉄・ニッケル50/50製の２個
の円筒形の部品（27、28）で形成されている。Ｏリング
（23"）が気密性を保証する。２個の円筒状の部品（2
7、28）は、リング（29）の厚みによって高さが決定さ
れたその高さがこのエアギャップ内に置かれた感磁探子
（31）を収納するのに十分である。すなわち0.8から1mm
である、副エアギャップ（30）をその間に形成してい
る。感磁探子（31）の電線（32）はケース（20）の内部
に対して気密の孔（33）を介して検出器から出ている。
薄い永久磁石（35）はSEIKO社から「サムレット9R」
という商品名で市販されている磁石などの、放射状磁化
型とする。磁石（35）の長さは最大限で半径に等しいこ
とが望ましい。
永久磁石は例えば120゜の瓦形の３個の磁石などの、
瓦形の磁石の組合わせによって構成することもできる。
磁石（35）は、気密性の有無を問わず通路（21）を介
してケース（20）の底を貫通している連結軸（37）と一
体の、円筒状の非磁性材料製の支柱（36）と一体であ
る。図３の実施態様では、連結軸（37）は軸方向の移動
の測定を妨げることなく軸方向に回転することができ
る。
軸の通路（21）が気密でない場合は、磁石（35）の支
柱（32）が軸方向に移動するときに空気または流体の通
過を可能にする循環穴（38、39）を備えるのがよい。
必要ならば、検出器のケース（20）とそれが接続され
ている装置の間の気密をＯリング（40）によって確保す
る。
図４と５は本発明による線形検出器の変型例を、垂直
な２枚の断面によって表している。
検出器はアルミニウムまたはアルミ合金などの、非磁
性材料で製作した気密ケース（51）から成る。このケー
スは円筒状の空洞（52）を備えている。ケースは蓋（5
4）によって閉じられた下部部分（53）によって構成さ
れている。Ｏリング（55）がケースの気密性を確保して
いる。前面（56）には連結軸（59）通過のための孔（5
7）がある。軸受（60）が連結軸（59）の誘導を確保
し、機械的な遊びを制限している。この軸受は必ずしも
気密ではない。連結棒（59）は結合装置（61）を介して
可動部分（61）と協働する。
可動部材（61）は、上部に鐙金具（64）のある例えば
青銅製の、非磁性材料製の軸受（63）から成る。この鐙
金具（64）は連結軸（59）の先端直径に対してきわめて
小さな遊びに調節されたＵ字形の溝（65）を備えてい
る。連結軸は軸方向の遊びを妨げ、可動部材（62）に対
する連結軸（59）の回転を可能にする２個の止金（80,8
1）を備えている。
可動部材（61）と棒（59）の間の連結は図４に３倍に
拡大して表した。バネ（84）が連結棒（59）の肩（86）
と前部止金（81）の間に配置されている。このバネ（8
4）が止金（81）を鐙金具（64）に押しつけて、可動部
材の移動方向の遊びを阻止する。反対に、可動部材（6
2）が行程の終りに来たとき、バネが機械的応力を制限
するのを可能にする。
青銅製の軸受（63）の下部は全体として円筒形の空洞
を備え、その中に第１の強磁性部分を形成する軟鉄製の
静止部品（66）が挿入されている。軟鉄製のこの部品は
下面にケースの底と平行な平面（67）を備えている。薄
い磁石（68）は空洞の下部内に配置されている。軟鉄製
部品（66）の長さLfdは磁石の長さLaに可動部材の行程
を加えたものに少なくとも等しい。上述の例において磁
石（68）はサマリウム・コバルトSmlCo5型である。磁石
のＮ極は上部強磁性部分（66）に向けられ、Ｓ極は強磁
性部分（70、70'）に向けられているか、あるいはその
逆になっている。磁石は位置を知りたい部品との連結を
確保する連結棒（59）の並進と一体である。上述の例に
おいて、磁石の厚みは1mm、長さは11mmである。
第２の強磁性部分はアルミニウム製のケースの底（7
1）の外面に対して接着された、副エアギャップ（73）
を有する軟鉄製の２個の部品（70、70'）とから成る。
SIEMENS社がKSY14という品番で市販している感磁探子
などの感磁探子（72）がこの副エアギャップ内に位置付
けられている。
主エアギャップは軟鉄製の２個の部分（66）と（70、
70'）の間の距離によって構成されている。この距離に
はケースが耐えなければならない圧力に応じて決定され
た、ケースの底（71）の厚みと、磁石（68）の上面と上
部強磁性部品（66）の平面の間に備えられた空間（74）
を含んでいる。磁石（68）は２個の鉄製部分の間で不安
定な平衡状態にあり、この均衡の故にそれに対して働く
磁力は連結軸の移動を妨げることはない。
青銅製の軸受（63）は強磁性部品（66）上を摺動して
移動し、永久磁石（68）を担持する。
この実施態様による検出器は、測定方向に沿った線形
自由度の外に、回転自由度を有する装置との接続を可能
にする。
上記のごとく本発明を非制限的な実例として説明し
た、そして当業者が本発明を特定の用途に対応する制約
に適応させるためにそれに対して修正を加えることがで
きることは自明である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−169251（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−6964（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−103223（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭62−469（ＪＰ，Ｂ２) 特表 平４−500300（ＪＰ，Ａ) 特表 平５−505883（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 7/00 G01D 5/12

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】薄い永久磁石がその中で移動する主エアギ
    ャップ（２）を有する強磁性部分から成り、さらに感磁
    探子（７）によって構成される誘導測定手段とから成る
    種類の位置検出器において、さらにその中に前記感磁探
    子（７）が配置された主エアギャップ（２）に対して垂
    直な副エアギャップ（６、73）を有し、磁石（３）が二
    極型であり、曲線Ｂ（Ｈ）の第２象限内で直線特性を示
    し、可逆透過性が1.2未満で、２個の非磁性連結部品（1
    0、11）によって連結された２個の強磁性部分（４、
    ５）によって境界が形成される薄い主エアギャップ
    （２）内を移動し、可動磁石（３）の移動方向に沿って
    測定した主エアギャップ（２）の長さが、Ｃは磁石
    （３）の行程を、Ｅはエアギャップ（２）の幅を表すと
    き、２（Ｃ＋Ｅ）以上で、磁石（３）の長さが少なくと
    も（Ｃ＋Ｅ）に等しく、行程が副エアギャップ（６、7
    3）に対して±C/2に等しいことを特徴とする位置検出
    器。
  2. 【請求項２】２個の強磁性部分（４、５）が非磁性側面
    板（10、11）によって結合されていることを特徴とする
    請求項１に記載の位置検出器。
  3. 【請求項３】磁石（３）が気密の管状部品（13）内を移
    動することを特徴とする前記いずれかの請求項に記載の
    位置検出器。
  4. 【請求項４】磁石（３）がテフロンなどの摩擦係数の小
    さい材料の外装によって被覆されていることを特徴とす
    る前記いずれかの請求項の一つに記載の位置検出器。
  5. 【請求項５】移動方向と磁化方向に垂直な軸に沿って測
    定した、永久磁石の幅Ｚが、Ｌが磁石の磁化方向に測定
    した磁石（３）の長さであるとき、3L以上であることを
    特徴とする前記いずれかの請求項の一つに記載の位置検
    出器。
  6. 【請求項６】磁石（35）が円筒状であり、測定行程が軸
    方向なので回転が自由であり、さらに固定子が円筒状の
    外側強磁性部分（25）と、その中に感磁探子が配置され
    ている副エアギャップ（30）をその間に形成する２個の
    内側強磁性部分（27、28）とから成ることを特徴とする
    前記１から４のいずれか一つの請求項に記載の位置検出
    器。
  7. 【請求項７】上部に連結軸（59）との結合のための鐙金
    具（64）を備えた軸受（63）から成る可動部材（61）を
    有し、前記軸受が平面を有する円筒状の第１の強磁性部
    分の上を摺動し、前記平面に平行に薄い磁石（68）を位
    置付ける空洞を有し、第２の強磁性部分（70）が非磁性
    材料で製作されたケースの底（71）の外面に接着され、
    感磁探子（72）が可動部材（62）の移動方向に垂直な副
    エアギャップ（73）内に配置されていることを特徴とす
    る請求項１に記載の位置検出器。
  8. 【請求項８】連結軸（59）が２個の止金（80、81）並び
    に、それぞれ前部止金（81）と連結軸（59）の肩（86）
    の間に配置されたバネ（84）を有することを特徴とする
    請求項７に記載の位置検出器。
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