JP6640006B2 - Displacement sensor - Google Patents

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Description

本発明は、コイルと磁性体コアを備えた変位センサに関する。   The present invention relates to a displacement sensor including a coil and a magnetic core.

回転体の回転角計測や、移動体の位置計測などに、非接触の変位センサが用いられている。例えば特許文献1には、ロータに偏心して取り付けられたセンサターゲットと、センサターゲットの径方向の位置を測定するためのステータコイルユニットと、ステータコイルユニットにキャリア信号を供給する発振器と、ステータコイルの誘導電圧を検出する手段を備えた回転軸の回転角検出器が記載されている。   Non-contact displacement sensors are used for measuring the rotation angle of a rotating body, the position of a moving body, and the like. For example, Patent Document 1 discloses a sensor target eccentrically mounted on a rotor, a stator coil unit for measuring a radial position of the sensor target, an oscillator for supplying a carrier signal to the stator coil unit, and a stator coil. A rotation angle detector of a rotation shaft including means for detecting an induced voltage is described.

特開平11−94589JP-A-11-94589

このようなコイルを用いた変位センサは、温度が変化したときセンサ出力が変動して、計測誤差が増大するという問題がある。   The displacement sensor using such a coil has a problem that the sensor output fluctuates when the temperature changes, and the measurement error increases.

これを防止する方法として、2組のセンサターゲットとコイルで構成し、ブリッジ回路や演算回路を用いて温度補償を行う方法や、温度センサを設置し、温度とセンサ出力との相関データを用いて補正する方法などがある。   As a method to prevent this, a method of compensating for temperature using a bridge circuit and an arithmetic circuit using two sets of sensor targets and coils, or installing a temperature sensor and using correlation data between temperature and sensor output There is a correction method.

しかし、温度が変化したときのセンサ出力変動には、コイル毎の特性のバラツキに起因したバラツキがあり、上記方法ではこれを補正することができない。   However, variations in sensor output when the temperature changes include variations due to variations in characteristics of each coil, and cannot be corrected by the above method.

そこで本発明は、コイル毎の特性のバラツキに起因したセンサ出力変動を抑制し、計測誤差が小さい変位センサを提供する。   Thus, the present invention provides a displacement sensor that suppresses sensor output fluctuations due to variations in characteristics of each coil and has a small measurement error.

上記課題を解決するために本発明は、コイルの内側に磁性体を挿入し、少なくともコイルの内面と磁性体の外周との一部は所定の間隔を空けて配置されており、コイルと磁性体を2組備え、一方の磁性体の中心と他方の磁性体の中心とを結ぶ方向を第一の方向とし、少なくとも第一の方向におけるコイルの内面と磁性体の外面との距離の一方が、第一の方向と略垂直な方向におけるコイルの内面と磁性体の外面との距離の一方よりも短い変位センサを提供する。 The present invention in order to solve the above problems, a magnetic material is inserted inside the coil, which is part of the outer periphery of at least the coil of the inner surface and the magnetic material is arranged at a predetermined interval, the coil and the magnetic The first direction is a direction connecting the center of one magnetic body and the center of the other magnetic body, and at least one of the distance between the inner surface of the coil and the outer surface of the magnetic material in at least the first direction is: A displacement sensor that is shorter than one of a distance between an inner surface of a coil and an outer surface of a magnetic body in a direction substantially perpendicular to the first direction .

本発明によれば、コイル毎の特性のバラツキに起因したセンサ出力変動を抑制し、計測誤差が小さい変位センサを提供することができる。   Advantageous Effects of Invention According to the present invention, it is possible to provide a displacement sensor that suppresses sensor output fluctuation due to variation in characteristics of each coil and has a small measurement error.

実施例1における変位センサの構成を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a displacement sensor according to the first embodiment. 実施例1におけるコイルと磁性体コアの構造を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a structure of a coil and a magnetic core according to the first embodiment. 実施例1における磁束の様子を示した図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a state of a magnetic flux in the first embodiment. 実施例1における磁性体コアの別の例を示した断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating another example of the magnetic core according to the first embodiment. 実施例2における変位センサおよびセンサターゲットの構成を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of a displacement sensor and a sensor target according to a second embodiment. 実施例3における変位センサおよびセンサターゲットの構成を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of a displacement sensor and a sensor target according to a third embodiment. 実施例4における変位センサおよびセンサターゲットの構成を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration of a displacement sensor and a sensor target according to a fourth embodiment. 実施例5における変位センサおよびセンサターゲットの構成を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration of a displacement sensor and a sensor target according to a fifth embodiment. 実施例6における変位センサおよびセンサターゲットの構成を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration of a displacement sensor and a sensor target according to a sixth embodiment. 実施例6におけるセンサターゲットの別の例を示した図である。FIG. 21 is a diagram illustrating another example of the sensor target according to the sixth embodiment. 本発明におけるコイル形状の別の例を示した図である。It is a figure showing another example of a coil shape in the present invention. 実施例6における磁性体コア形状の別の例を示した図である。FIG. 21 is a diagram showing another example of the shape of the magnetic core in the sixth embodiment.

以下、本発明に係る変位センサの実施の形態について、図面を基に説明する。   Hereinafter, embodiments of a displacement sensor according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施例1における変位センサの構成を示す断面図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the displacement sensor according to the first embodiment of the present invention.

実施例1における変位センサ1は、コイル2と、磁性体コア3と、回路部4とを備えており、これらは筐体5の内側に収納されている。   The displacement sensor 1 according to the first embodiment includes a coil 2, a magnetic core 3, and a circuit unit 4, which are housed inside a housing 5.

回路部4は、コイル2に交流電圧を発生させる発振回路を備え、コイル2のインピーダンスの変化に対応した所定の電圧を出力する出力回路を備えている。   The circuit section 4 includes an oscillation circuit that generates an AC voltage to the coil 2 and an output circuit that outputs a predetermined voltage corresponding to a change in the impedance of the coil 2.

図2は、実施例1におけるコイル2と、磁性体コア3を検知面から見た図である。   FIG. 2 is a diagram of the coil 2 and the magnetic core 3 according to the first embodiment viewed from the detection surface.

磁性体コア3は、鉄などの磁性体金属や、フェライトなどの磁性体セラミックス、からなり、検知面を除いてコイル2を囲う形状に形成され、更に、コイル2の内側に挿入される挿入部3aを備えている。   The magnetic core 3 is made of a magnetic metal such as iron or a magnetic ceramic such as ferrite. The magnetic core 3 is formed in a shape surrounding the coil 2 except for a detection surface, and further, an insertion portion inserted inside the coil 2. 3a.

コイル2は、挿入部3aの中心を中心として円形状に巻かれている。コイル2の内面と磁性体コア3の挿入部3aの外面との間に空隙部6が設けられている。   The coil 2 is wound in a circular shape around the center of the insertion portion 3a. A gap 6 is provided between the inner surface of the coil 2 and the outer surface of the insertion portion 3a of the magnetic core 3.

空隙部6は、空間、樹脂、非磁性ガラス、非磁性セラミックス、非磁性金属などの透磁率が低い材料からなる。   The cavity 6 is made of a material having a low magnetic permeability, such as a space, a resin, a non-magnetic glass, a non-magnetic ceramic, and a non-magnetic metal.

ここで、空隙部6の効果について説明する。   Here, the effect of the gap 6 will be described.

温度が変化したときのセンサ出力変動バラツキの要因を調査した結果、コイルのインダクタンスの変化率がコイル毎に異なり、これがセンサ出力変動バラツキの要因であることが分かった。更に、コイルのインダクタンスの変化率のバラツキは、コイルに挿入した磁性体コアの透磁率の変化率のバラツキが原因であることが分かった。   As a result of investigating the cause of the variation in sensor output variation when the temperature changes, it was found that the rate of change in the inductance of the coil differs for each coil, and this is the factor of the variation in sensor output variation. Furthermore, it was found that the variation in the change rate of the inductance of the coil was caused by the variation in the change rate of the magnetic permeability of the magnetic core inserted into the coil.

ここで、空隙部6を設けた場合、空隙部6を設けずコイル2の内側を磁性体コア3の挿入部3aで満たした場合に比べて、磁性体コア3によって増幅されていた磁束が減少してインダクタンスが低下する。即ち、インダクタンスに対する、磁性体コア3の透磁率の影響が小さくなる。その結果、温度変化時におけるインダクタンスに対する磁性体コア3の透磁率の変化率のバラツキの影響が小さくなるので、インダクタンスの変化率のバラツキが低減され、センサ出力変動バラツキを低減することができる。   Here, when the gap 6 is provided, the magnetic flux amplified by the magnetic core 3 is reduced as compared with the case where the inside of the coil 2 is filled with the insertion portion 3a of the magnetic core 3 without providing the gap 6. As a result, the inductance decreases. That is, the influence of the magnetic permeability of the magnetic core 3 on the inductance is reduced. As a result, the influence of the variation in the rate of change of the magnetic permeability of the magnetic core 3 on the inductance when the temperature changes is reduced, so that the variation in the rate of change in the inductance is reduced, and the variation in the sensor output variation can be reduced.

また、空隙部6を設けた場合の最大計測距離と、空隙部6を設けず磁性体コア3の挿入部3aで満たした場合の最大計測距離はほぼ同等であり、計測性能を損なうことは無い。この理由を図3を用いて説明する。図3(a)は空隙部6を設けた場合、図3(b)は空隙部6を設けずコイル2の内側を磁性体コア3の挿入部3aで満たした場合の磁束の様子をそれぞれ示した図である。磁束は透磁率の高い磁性体コア3に集中するので、空隙部6を通る磁束は少なく、多くが磁性体コア3の挿入部3aを通過する。磁性体コア3の挿入部3aを通過する磁束は、コイル2からの距離が長いので、磁路が大きく遠くまで磁束が広がる。この磁束の広がりは、図3(b)に示した空隙部6を設けない場合において最も広がっている磁束のものと同様である。したがって、空隙部6を設けた場合であっても、磁束の到達距離は空隙部6を設けない場合と同様であり、その結果、最大計測距離も同等である。   In addition, the maximum measurement distance when the gap 6 is provided and the maximum measurement distance when the gap 6 is filled with the insertion portion 3a of the magnetic core 3 without the gap 6 are almost equal, and the measurement performance is not impaired. . The reason will be described with reference to FIG. 3A shows the state of the magnetic flux when the gap 6 is provided, and FIG. 3B shows the state of the magnetic flux when the inside of the coil 2 is filled with the insertion portion 3a of the magnetic core 3 without providing the gap 6. FIG. Since the magnetic flux concentrates on the magnetic core 3 having high magnetic permeability, the magnetic flux passing through the gap 6 is small, and most of the magnetic flux passes through the insertion portion 3 a of the magnetic core 3. Since the magnetic flux passing through the insertion portion 3a of the magnetic core 3 has a long distance from the coil 2, the magnetic flux is large and the magnetic flux spreads far. The spread of the magnetic flux is the same as that of the magnetic flux that is spread most when the gap 6 is not provided as shown in FIG. Therefore, even when the air gap 6 is provided, the reach distance of the magnetic flux is the same as when the air gap 6 is not provided, and as a result, the maximum measurement distance is the same.

このように本実施例によれば、最大計測距離に対する影響を抑えつつ、温度変化時のセンサ出力変動を低減することができる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to reduce the sensor output fluctuation at the time of temperature change while suppressing the influence on the maximum measurement distance.

なお、本実施例では、磁性体コアの形状として、検知面を除いてコイル2を囲う形状の例を示したが、図4(a)に示すような外側の突出部を除いた形状であっても良い。外側の突出部を除くことで、コイル2の周りを周回する磁路における磁性体コア8の内部を通る割合が低下し、インダクタンスが低下するので、センサ出力変動バラツキを低減することができる。更に、センサを小型化する場合、磁性体コアの外側の突出部を除いた分、コイル径を広くすることができるので、磁束の広がりを拡大して計測感度を向上させることができる。   In the present embodiment, the example of the shape of the magnetic core, which surrounds the coil 2 except for the detection surface, has been described. However, the shape of the magnetic core does not include the outer protrusion as shown in FIG. May be. By removing the outer protruding portion, the ratio of the magnetic path orbiting around the coil 2 passing through the inside of the magnetic core 8 is reduced, and the inductance is reduced, so that variation in sensor output fluctuation can be reduced. Further, when the size of the sensor is reduced, the coil diameter can be increased by removing the protrusion outside the magnetic core, so that the magnetic flux can be expanded and the measurement sensitivity can be improved.

また、磁性体コアの形状として、図4(b)に示すような棒形状であっても同様の効果が期待できる。また、磁性体コアの別の例として、図4(c)〜(e)に示すような形状であってもよい。   Similar effects can be expected even if the magnetic core has a rod shape as shown in FIG. 4B. Further, as another example of the magnetic core, shapes as shown in FIGS. 4C to 4E may be used.

また、本実施例においてコイル2の断面形状は、検知面方向の幅に対して、検知方向の幅が狭い方が望ましい。コイル2の周りを周回する磁路における磁性体コアの内部を通る割合が低下してインダクタンスが減少するので、インダクタンスに対する磁性体コアの透磁率の変化率のバラツキの影響が小さくなり、センサ出力変動バラツキを低減することができる。   In this embodiment, it is desirable that the cross-sectional shape of the coil 2 be smaller in the detection direction than in the detection surface. Since the ratio of the magnetic path orbiting around the coil 2 passing through the inside of the magnetic core is reduced and the inductance is reduced, the influence of the variation in the rate of change of the permeability of the magnetic core on the inductance is reduced, and the sensor output fluctuation is reduced. Variation can be reduced.

本実施例では、実施例1で説明した変位センサにおいて、計測感度を向上させることができる例を説明する。   In the present embodiment, an example will be described in which the measurement sensitivity can be improved in the displacement sensor described in the first embodiment.

図5は、本実施例における変位センサおよびセンサターゲットの構成を示す図である。図5(a)は側面から見た図5(b)のB−B断面図、図5(b)は正面から見た図5(a)のA−A断面図、図5(c)は変位センサを検知面から見た図である。なお、本実施例における磁性体コア13および空隙部6の材質は実施例1のものと同一であるので、説明は省略する。   FIG. 5 is a diagram illustrating the configuration of the displacement sensor and the sensor target according to the present embodiment. 5A is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 5B viewed from the side, FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 5A viewed from the front, and FIG. It is the figure which looked at the displacement sensor from the detection surface. The materials of the magnetic core 13 and the gap 6 in the present embodiment are the same as those of the first embodiment, and therefore the description is omitted.

センサターゲット14は、回転軸15に固定されている。回転軸15の中心からセンサターゲット14の外面までの距離は、回転軸15の回転角に依存して変化するように構成されている。その結果、回転角に依存してセンサターゲット14と変位センサとの距離が変化するので、変位センサでこの距離を計測することで回転角を計測することができる。   The sensor target 14 is fixed to a rotating shaft 15. The distance from the center of the rotation shaft 15 to the outer surface of the sensor target 14 is configured to change depending on the rotation angle of the rotation shaft 15. As a result, since the distance between the sensor target 14 and the displacement sensor changes depending on the rotation angle, the rotation angle can be measured by measuring this distance with the displacement sensor.

磁性体コア13は、コイル2の内側に挿入される挿入部13aを備えている。挿入部13aは、楕円形状に形成され、センサターゲット14の回転方向に長径を向けている。   The magnetic core 13 has an insertion portion 13 a inserted inside the coil 2. The insertion portion 13a is formed in an elliptical shape, and has a major axis oriented in the rotation direction of the sensor target 14.

コイル2は、挿入部13aの中心を中心として円形状に巻かれている。空隙部6は、コイル2の内面と挿入部13aの外面との間に設けられている。   The coil 2 is wound in a circular shape around the center of the insertion portion 13a. The gap 6 is provided between the inner surface of the coil 2 and the outer surface of the insertion portion 13a.

本実施例では、挿入部13aはセンサターゲット14に対向するように形成されているので、センサターゲット14に対して多くの磁束を送ることができる。更に、空隙部6はセンサターゲット14に対向しない領域に設けられているので、センサターゲット14を経由しない磁束を低減することができる。これにより、磁束を効率良くセンサターゲット14に送ることができるので、計測感度を向上させることができる。   In this embodiment, since the insertion portion 13a is formed so as to face the sensor target 14, a large amount of magnetic flux can be sent to the sensor target 14. Furthermore, since the gap 6 is provided in a region that does not face the sensor target 14, magnetic flux that does not pass through the sensor target 14 can be reduced. Thereby, the magnetic flux can be efficiently sent to the sensor target 14, so that the measurement sensitivity can be improved.

なお、本実施例では、挿入部13aとして楕円形状の例を示したが、長方形やトラック形状等、センサターゲット14の回転方向に長手方向を有する形状であれば良い。   In the present embodiment, an example in which the insertion portion 13a has an elliptical shape is described, but any shape having a longitudinal direction in the rotation direction of the sensor target 14, such as a rectangle or a track, may be used.

本実施例では、実施例1で説明した変位センサにおいて、計測精度を向上させることができる例を説明する。   In this embodiment, an example will be described in which the measurement accuracy of the displacement sensor described in the first embodiment can be improved.

図6は、本実施例における変位センサおよびセンサターゲットの構成を示す図である。図6(a)は側面から見た図6(b)のB−B断面図、図6(b)は正面から見た図6(a)のA−A断面図、図6(c)は変位センサを検知面から見た図である。なお、本実施例における磁性体コア16および空隙部6の材質は実施例1のものと同一であるので、説明は省略する。   FIG. 6 is a diagram illustrating the configuration of the displacement sensor and the sensor target according to the present embodiment. 6A is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 6B viewed from the side, FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 6A viewed from the front, and FIG. It is the figure which looked at the displacement sensor from the detection surface. Note that the materials of the magnetic core 16 and the gap 6 in the present embodiment are the same as those of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

磁性体コア16は、コイル2の内側に挿入される挿入部16aを備えている。挿入部16aは、楕円形状に形成され、センサターゲット17の回転軸方向に長径を向けている。   The magnetic core 16 has an insertion portion 16 a inserted inside the coil 2. The insertion portion 16a is formed in an elliptical shape, and has a major axis oriented in the rotation axis direction of the sensor target 17.

コイル2は、挿入部16aの中心を中心として円形状に巻かれている。空隙部6は、コイル2の内面と挿入部16aの外面との間に設けられている。   The coil 2 is wound in a circular shape around the center of the insertion portion 16a. The gap 6 is provided between the inner surface of the coil 2 and the outer surface of the insertion portion 16a.

本実施例では、挿入部16aはセンサターゲット17の回転方向に対して対向する幅が狭くなるように形成されているので、センサターゲット17の回転方向に対する磁束の広がりを抑制して狭い領域に磁束が送ることができる。これにより、変位センサの中心近傍に対向する領域の距離を検知することができるので、回転角を高い精度で計測することができる。   In this embodiment, since the insertion portion 16a is formed so as to have a narrow width facing the rotation direction of the sensor target 17, the spread of the magnetic flux in the rotation direction of the sensor target 17 is suppressed, and the Can be sent. This makes it possible to detect the distance of the region facing the vicinity of the center of the displacement sensor, and thus to measure the rotation angle with high accuracy.

なお、本実施例では、挿入部16aとして楕円形状の例を示したが、長方形やトラック形状等、センサターゲット17の回転方向に直交する方向に長手方向を有する形状であれば良い。   In the present embodiment, an example in which the insertion portion 16a has an elliptical shape is described, but any shape having a longitudinal direction in a direction orthogonal to the rotation direction of the sensor target 17 such as a rectangle or a track may be used.

本実施例では、実施例1で説明した変位センサにおいて、2つのコイルと2つのセンサターゲットで構成して計測精度を向上させる例を説明する。   In this embodiment, an example will be described in which the displacement sensor described in the first embodiment is configured with two coils and two sensor targets to improve measurement accuracy.

図7は、本実施例における変位センサおよびセンサターゲットの構成を示す図である。図7(a)は側面から見た図7(b)のB−B断面図、図7(b)は正面から見た図7(a)のA−A断面図、図7(c)は変位センサを検知面から見た図であり、構成を把握しやすくするために図7(a)ではターゲット20bを点線で示している。なお、本実施例における磁性体コア18および空隙部6の材質は実施例1のものと同一であるので、説明は省略する。   FIG. 7 is a diagram illustrating the configuration of the displacement sensor and the sensor target according to the present embodiment. 7A is a sectional view taken along the line BB of FIG. 7B viewed from the side, FIG. 7B is a sectional view taken along the line AA of FIG. 7A viewed from the front, and FIG. FIG. 7 is a view of the displacement sensor as viewed from a detection surface, and in FIG. 7A, a target 20b is indicated by a dotted line to facilitate understanding of the configuration. Note that the materials of the magnetic core 18 and the gap 6 in the present embodiment are the same as those of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

センサターゲット20は、2つのターゲット20a、20bからなり、回転軸15に固定されている。ターゲットのうち少なくとも一方は、回転軸15の中心からターゲットの外面までの距離が回転軸15の回転角に依存して変化するように構成されていて、回転角に依存してターゲットと変位センサとの距離が変化する。更に、ターゲット20aと変位センサとの距離をギャップa、ターゲット20bと変位センサとの距離をギャップb、とすると、ギャップaとギャップbの差が回転軸15の回転角に依存して変化するように構成されている。   The sensor target 20 includes two targets 20a and 20b, and is fixed to the rotating shaft 15. At least one of the targets is configured such that the distance from the center of the rotation shaft 15 to the outer surface of the target changes depending on the rotation angle of the rotation shaft 15, and the target, the displacement sensor, and the like depend on the rotation angle. Distance changes. Further, assuming that the distance between the target 20a and the displacement sensor is a gap a and the distance between the target 20b and the displacement sensor is a gap b, the difference between the gap a and the gap b varies depending on the rotation angle of the rotating shaft 15. Is configured.

磁性体コア18a、18bは、それぞれコイル19a、19bの内側に挿入される挿入部18c、18dを備えている。   The magnetic cores 18a and 18b include insertion portions 18c and 18d inserted inside the coils 19a and 19b, respectively.

コイル19a、19bは、それぞれセンサターゲット20a、20bを検知するように配置される。コイル19a、bの内側に磁性体コア18a、18bの挿入部18c、18dがセンサの中心側に偏心して配置される。空隙部6は、コイル19a、19bの内面と磁性体コア18a、18bの挿入部18c、18dの外面との間に設けられている。   The coils 19a and 19b are arranged to detect the sensor targets 20a and 20b, respectively. The insertion portions 18c and 18d of the magnetic cores 18a and 18b are disposed eccentrically toward the center of the sensor inside the coils 19a and 19b. The gap 6 is provided between the inner surfaces of the coils 19a and 19b and the outer surfaces of the insertion portions 18c and 18d of the magnetic cores 18a and 18b.

本実施例では、2つのコイル19a、19bを用いて、それぞれターゲット20a、20bとの距離を計測し、それぞれの計測値の差、または比を用いて、コイルやターゲットの温度特性や、変位センサと回転軸15との距離のバラツキ・変動に起因するセンサ出力の変動を補償することができる。更に、磁性体コア18の挿入部を、センサの中心側に偏心して配置することで、センサターゲット20に対して多くの磁束が送られるので、計測感度を向上させることができる。   In this embodiment, two coils 19a and 19b are used to measure the distances to the targets 20a and 20b, respectively, and the difference or ratio between the measured values is used to calculate the temperature characteristics of the coils and the target and the displacement sensor. Fluctuations in the sensor output due to variations and fluctuations in the distance between the sensor and the rotating shaft 15 can be compensated. Furthermore, by disposing the insertion portion of the magnetic core 18 eccentrically toward the center of the sensor, a large amount of magnetic flux is sent to the sensor target 20, so that the measurement sensitivity can be improved.

なお、本実施例では回転軸15の回転角を計測する方法として、2つのコイルでターゲットとの距離を計測し、それぞれの差、または比を用いる例を説明したが、2つのコイルを直列に接続し、その中点の電圧を用いてもよい。   In the present embodiment, as an example of a method of measuring the rotation angle of the rotating shaft 15, an example has been described in which the distance to the target is measured by two coils and the difference or ratio between the two is used. It may be connected and the voltage at the midpoint may be used.

本実施例では、実施例4で説明した変位センサにおいて、変位センサを小型化できる例を説明する。   In the present embodiment, an example in which the displacement sensor described in the fourth embodiment can be downsized will be described.

図8は、本実施例における変位センサおよびセンサターゲットの構成を示す図である。図8(a)は側面から見た図8(b)のB−B断面図、図8(b)は正面から見た図8(a)のA−A断面図、図8(c)は変位センサを検知面から見た図であり、構成を把握しやすくするために図8(a)ではターゲット20bを点線で示している。なお、本実施例におけるセンサターゲット20は実施例4のものと同一であるので、説明は省略する。また、磁性体コア21および空隙部6の材質は実施例1のものと同一であるので、説明は省略する。   FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of the displacement sensor and the sensor target according to the present embodiment. 8A is a sectional view taken along the line BB of FIG. 8B viewed from the side, FIG. 8B is a sectional view taken along the line AA of FIG. 8A viewed from the front, and FIG. FIG. 8A is a view of the displacement sensor as viewed from a detection surface, and in FIG. 8A, a target 20b is indicated by a dotted line to facilitate understanding of the configuration. The sensor target 20 according to the present embodiment is the same as that according to the fourth embodiment, and a description thereof will be omitted. The materials of the magnetic core 21 and the gap 6 are the same as those of the first embodiment, and the description is omitted.

コイル22a、22bは、センサターゲット20a、20bの回転方向を長径として楕円形状に巻かれており、それぞれセンサターゲット20a、20bを検知するように配置される。コイル22a、22bの内側に磁性体コア21a、21bの挿入部21c、21dがコイル22a、22bの中心を中心として配置される。空隙部6は、コイル22a、22bの内面と磁性体コア21a、21bの挿入部21c、21dの外面との間に設けられている。   The coils 22a and 22b are wound in an elliptical shape with the rotation direction of the sensor targets 20a and 20b as the major axis, and are arranged to detect the sensor targets 20a and 20b, respectively. The insertion portions 21c and 21d of the magnetic cores 21a and 21b are arranged inside the coils 22a and 22b with the centers of the coils 22a and 22b as centers. The gap 6 is provided between the inner surfaces of the coils 22a and 22b and the outer surfaces of the insertion portions 21c and 21d of the magnetic cores 21a and 21b.

本実施例では、2つのコイルが並置される方向(x方向)における空隙部6の幅を狭くし、一方、x方向に垂直な方向(y方向)における空隙部6の幅を広くしている。これによって、変位センサの中心からコイルの最外部までのセンサ幅を低減することができ、一方、y方向に空隙部6を確保することで、温度変化時のセンサ出力変動を低減することができる。   In this embodiment, the width of the gap 6 in the direction in which the two coils are juxtaposed (x direction) is reduced, while the width of the gap 6 in the direction perpendicular to the x direction (y direction) is increased. . Thereby, the sensor width from the center of the displacement sensor to the outermost part of the coil can be reduced. On the other hand, by securing the gap 6 in the y direction, the sensor output fluctuation at the time of temperature change can be reduced. .

本実施例では、実施例5で説明した変位センサにおいて、計測精度の低下を抑制できる例を説明する。   In this embodiment, an example will be described in which the displacement sensor described in the fifth embodiment can suppress a decrease in measurement accuracy.

図9は、本実施例における変位センサおよびセンサターゲットの構成を示す図である。図9(a)は側面から見た図9(b)のB−B断面図、図9(b)は正面から見た図9(a)のA−A断面図、図9(c)は変位センサを検知面から見た図であり、構成を把握しやすくするために図9(a)ではターゲット20bを点線で示している。なお、本実施例におけるセンサターゲット20、コイル22は実施例5のものと同一であるので、説明は省略する。また、磁性体コア23および空隙部6の材質は実施例1のものと同一であるので、説明は省略する。   FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of a displacement sensor and a sensor target according to the present embodiment. 9A is a sectional view taken along the line BB of FIG. 9B viewed from the side, FIG. 9B is a sectional view taken along the line AA of FIG. 9A viewed from the front, and FIG. FIG. 9A is a view of the displacement sensor as viewed from a detection surface, and in FIG. 9A, a target 20b is indicated by a dotted line to facilitate understanding of the configuration. The sensor target 20 and the coil 22 according to the present embodiment are the same as those according to the fifth embodiment, and thus description thereof is omitted. Further, the materials of the magnetic core 23 and the gap 6 are the same as those of the first embodiment, and the description is omitted.

コイル22a、22bは、センサターゲット20a、20bの回転方向を長径として楕円形状に巻かれており、それぞれセンサターゲット20a、20bを検知するように配置される。コイルの内側に磁性体コア23a、23bの挿入部23c、23dが変位センサの外側に偏心して配置される。空隙部6は、コイルの内面と磁性体コアの挿入部の外面との間に設けられている。   The coils 22a and 22b are wound in an elliptical shape with the rotation direction of the sensor targets 20a and 20b as the major axis, and are arranged to detect the sensor targets 20a and 20b, respectively. The insertion portions 23c and 23d of the magnetic cores 23a and 23b are eccentrically arranged outside the displacement sensor inside the coil. The air gap 6 is provided between the inner surface of the coil and the outer surface of the insertion portion of the magnetic core.

本実施例では、磁性体コア23a、23bの挿入部23c、23dを変位センサの外側に偏心して配置することで、コイル22a、22bから発せられる磁束の一部が、それぞれに対応するターゲットに隣接するターゲット20b、20aに漏れることを抑制できる。これにより、それぞれのコイル22a、22bに対応したターゲットとの距離を正確に計測することができる。   In the present embodiment, by disposing the insertion portions 23c and 23d of the magnetic cores 23a and 23b eccentrically outside the displacement sensor, a part of the magnetic flux emitted from the coils 22a and 22b is adjacent to the corresponding target. Leakage to the target 20b, 20a. As a result, the distance from the target corresponding to each of the coils 22a and 22b can be accurately measured.

更に、センサターゲットとして、図10に示す形状のもので構成してもよい。センサターゲット24は、2つのターゲット24a、24bからなり、それぞれ磁性体コア23a、23bに対向する位置に、間隔を持って配置されている。ターゲットのうち少なくとも一方は、回転軸15の中心からターゲットの外面までの距離が回転軸15の回転角に依存して変化するように構成されていて、回転角に依存してターゲットと変位センサとの距離が変化する。更に、ターゲット24aと変位センサとの距離をギャップa、ターゲット24bと変位センサとの距離をギャップb、とすると、ギャップaとギャップbの差が回転軸15の回転角に依存して変化するように構成されている。   Further, a sensor target having a shape shown in FIG. 10 may be used. The sensor target 24 includes two targets 24a and 24b, and is disposed at a position facing the magnetic cores 23a and 23b with an interval. At least one of the targets is configured such that the distance from the center of the rotation shaft 15 to the outer surface of the target changes depending on the rotation angle of the rotation shaft 15, and the target, the displacement sensor, and the like depend on the rotation angle. Distance changes. Further, assuming that the distance between the target 24a and the displacement sensor is a gap a and the distance between the target 24b and the displacement sensor is a gap b, the difference between the gap a and the gap b varies depending on the rotation angle of the rotary shaft 15. Is configured.

このようにターゲット間に間隔を設けることで、コイル22a、22bから発せられる磁束の一部が、それぞれに対応するターゲットに隣接するターゲット24b、24aに漏れることを抑制できる。これにより、それぞれのコイル22a、22bに対応したターゲットとの距離を正確に計測することができる。   By providing an interval between the targets in this manner, a part of the magnetic flux emitted from the coils 22a and 22b can be suppressed from leaking to the targets 24b and 24a adjacent to the corresponding targets. As a result, the distance from the target corresponding to each of the coils 22a and 22b can be accurately measured.

なお、上記実施例では、コイル形状として円形状や楕円形状の例を示したが、図11(a)に示すような半円形や、図11(b)に示すような矩形としても良い。コイルの内側の面積を大きくする程、空隙部6の領域が拡大し、インダクタンスに対する磁性体コアの透磁率の変化率のバラツキの影響が小さくなるので、センサ出力変動バラツキを低減することができる。   In the above embodiment, the example of the coil shape is a circle or an ellipse. However, the coil may be a semicircle as shown in FIG. 11A or a rectangle as shown in FIG. 11B. As the area inside the coil increases, the area of the gap 6 increases, and the influence of the variation in the rate of change of the magnetic permeability of the magnetic core on the inductance decreases, so that the variation in sensor output variation can be reduced.

また、上記実施例では、磁性体コアの挿入部の形状として円形状や楕円形状の例を示したが、図12に27a、28bで示すように空隙部6を残しつつコイル22a、bの内側を埋めるような形状としても良い。ターゲットに対向する面積が大きい程、コイルからターゲットに送られる磁束が多いので、計測感度が向上する。   Further, in the above-described embodiment, the example of the shape of the insertion portion of the magnetic core is circular or elliptical. However, as shown by 27a and 28b in FIG. May be filled in. As the area facing the target is larger, more magnetic flux is sent from the coil to the target, so that the measurement sensitivity is improved.

また、上記実施例では、センサターゲットとして回転体の例を示したが、平行移動体に固定されて移動位置に依存して変位センサとの距離が変化するものや、変位センサに対して検知方向に移動するものであっても良い。   Further, in the above-described embodiment, the example of the rotating body is shown as the sensor target. However, the sensor target is fixed to the parallel moving body and the distance from the displacement sensor changes depending on the moving position. It may be the one that moves to.

1 変位センサ
2、19、22、25、26 コイル
3、8〜13、16、18、21、23、27 磁性体コア
4 回路部
5 筐体
6 空隙部
7 磁束
14、17、20、24 センサターゲット
15 回転軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Displacement sensor 2, 19, 22, 25, 26 Coil 3, 8-13, 16, 18, 21, 23, 27 Magnetic core 4 Circuit part 5 Housing 6 Air gap part 7 Magnetic flux 14, 17, 20, 24 Sensor Target 15 Rotation axis

Claims (7)

コイルの内側に磁性体を挿入した変位センサにおいて、
少なくとも前記コイルの内面と前記磁性体の外周との一部は所定の間隔を空けて配置されており、
前記コイルと前記磁性体を2組備え、
一方の磁性体の中心と他方の磁性体の中心とを結ぶ方向を第一の方向とし、少なくとも前記第一の方向におけるコイルの内面と磁性体の外面との距離の一方が、前記第一の方向と略垂直な方向におけるコイルの内面と磁性体の外面との距離の一方よりも短い変位センサ。
In a displacement sensor with a magnetic material inserted inside the coil,
At least a part of the inner surface of the coil and the outer periphery of the magnetic body are arranged at a predetermined interval ,
Comprising two sets of the coil and the magnetic material,
The direction connecting the center of one magnetic body and the center of the other magnetic body is the first direction, and at least one of the distance between the inner surface of the coil and the outer surface of the magnetic material in the first direction is the first direction. A displacement sensor that is shorter than one of the distance between the inner surface of the coil and the outer surface of the magnetic body in a direction substantially perpendicular to the direction .
請求項1に記載の変位センサにおいて、前記磁性体は、センサの検知面内の異なる2つの方向における幅が異なる変位センサ。   2. The displacement sensor according to claim 1, wherein the magnetic body has different widths in two different directions within a detection surface of the sensor. 3. 請求項2に記載の変位センサにおいて、前記磁性体の長手方向が、変位センサに対向するセンサターゲットの長手方向と略一致している変位センサ。   3. The displacement sensor according to claim 2, wherein a longitudinal direction of the magnetic body substantially coincides with a longitudinal direction of a sensor target facing the displacement sensor. 請求項2に記載の変位センサにおいて、前記磁性体の長手方向が、変位センサに対向するセンサターゲットの短手方向と略一致している変位センサ。   3. The displacement sensor according to claim 2, wherein a longitudinal direction of the magnetic body substantially coincides with a lateral direction of a sensor target facing the displacement sensor. 請求項に記載の変位センサにおいて、少なくとも一方の磁性体の中心がコイルの中心から偏心している変位センサ。 2. The displacement sensor according to claim 1 , wherein the center of at least one magnetic body is eccentric from the center of the coil. 請求項に記載の変位センサにおいて、中心がコイルの中心から偏心している前記磁性体の中心は、他方の磁性体に近い方向に偏心している変位センサ。 The displacement sensor according to claim 5 , wherein the center of the magnetic body whose center is eccentric from the center of the coil is eccentric in a direction closer to the other magnetic body. 請求項に記載の変位センサにおいて、中心がコイルの中心から偏心している前記磁性体の中心は、他方の磁性体から離れた方向に偏心している変位センサ。 6. The displacement sensor according to claim 5 , wherein the center of the magnetic body whose center is eccentric from the center of the coil is eccentric in a direction away from the other magnetic body.
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