JP6818329B2 - Wheel detector - Google Patents

Wheel detector Download PDF

Info

Publication number
JP6818329B2
JP6818329B2 JP2019108286A JP2019108286A JP6818329B2 JP 6818329 B2 JP6818329 B2 JP 6818329B2 JP 2019108286 A JP2019108286 A JP 2019108286A JP 2019108286 A JP2019108286 A JP 2019108286A JP 6818329 B2 JP6818329 B2 JP 6818329B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
coil
magnetic flux
wheel
receiving coil
magnetic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019108286A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2020199884A (en
Inventor
熊野 勝文
勝文 熊野
広志 塚本
広志 塚本
聖也 加藤
聖也 加藤
Original Assignee
熊野 勝文
勝文 熊野
東邦電機工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 熊野 勝文, 勝文 熊野, 東邦電機工業株式会社 filed Critical 熊野 勝文
Priority to JP2019108286A priority Critical patent/JP6818329B2/en
Publication of JP2020199884A publication Critical patent/JP2020199884A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6818329B2 publication Critical patent/JP6818329B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)

Description

本発明は、列車の車輪(車軸)を検知する装置に関する。 The present invention relates to a device for detecting a train wheel (axle).

従来より、列車の車軸数をカウントするために、レール上を通過する車輪(車軸)を検知する車輪(車軸)検知器が知られている。従来の車輪検知器においては、レールの両側に一対のコイル(送信コイル及び受信コイル)を配置し、両コイルによって、交流の磁気回路を構成し、車輪が両コイル間に位置する際、車輪によって磁気回路に変化が生じる結果、受信コイルに入力される磁界が変化することを利用して車輪の存在を検知している。 Conventionally, a wheel (axle) detector that detects a wheel (axle) passing on a rail has been known in order to count the number of axles of a train. In a conventional wheel detector, a pair of coils (transmit coil and receive coil) are arranged on both sides of the rail, and both coils form an AC magnetic circuit. When the wheels are located between the two coils, the wheels As a result of the change in the magnetic circuit, the presence of the wheel is detected by utilizing the change in the magnetic field input to the receiving coil.

このような構成の車輪検知器においては、一般に、車輪非検知時(車輪無し時)に受信コイルに誘起される誘導電圧V1と、車輪検知時(車輪有り時)に受信コイルに誘起される誘導電圧V2との比(V1/V2)ができるだけ大きいことが望ましい。 In a wheel detector having such a configuration, generally, the induction voltage V1 induced in the receiving coil when the wheel is not detected (when there is no wheel) and the induction voltage V1 induced in the receiving coil when the wheel is detected (when there is a wheel). It is desirable that the ratio to the voltage V2 (V1 / V2) is as large as possible.

なお、実公平7−15807号公報には、レールを挾んでその両側に送信コイルと受信コイルを設け、送信コイルに電流を流して磁束を発生させ、これを受信コイルで受けるようにし、車輪が両コイル間に進入した場合に受信レベルが低下することを利用して、車輪を検出する車輪検出器が開示されている。 It should be noted that, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-15807, a transmission coil and a reception coil are provided on both sides of the rail, and a current is passed through the transmission coil to generate a magnetic flux, which is received by the reception coil. A wheel detector that detects a wheel by utilizing the fact that the reception level drops when entering between both coils is disclosed.

実公平7−15807号公報(第4a図)Jikken No. 7-15807 (Fig. 4a)

本発明の目的は、車輪非検知時(車輪無し時)に受信コイルに誘起される誘導電圧V1と、車輪検知時(車輪有り時)に受信コイルに誘起される誘導電圧V2との比(V1/V2)を大きくすることが可能な車輪検知器を提供することにある。 An object of the present invention is the ratio (V1) of the induced voltage V1 induced in the receiving coil when the wheel is not detected (without the wheel) and the induced voltage V2 induced in the receiving coil when the wheel is detected (when the wheel is present). / V2) is to provide a wheel detector capable of increasing.

本発明に係る車輪検知器は、レールを挟むように配置される送信コイル及び受信コイルを備えた車輪検知器であって、前記受信コイルは、平面型コイル(単一の平面コイル又は積層された平面コイルによって構成されるもの)によって構成されており、当該平面型コイルは、前記送信コイルによって形成される磁束に沿うように配置されることを特徴とする。すなわち、受信コイルの平面コイル面を垂直に貫く前記磁束による起電力を近似的に無視でき、ゆるやかな磁束拡散面内に平面コイル面が近似的に入るような位置に配置されることを特徴とする。 The wheel detector according to the present invention is a wheel detector including a transmitting coil and a receiving coil arranged so as to sandwich a rail, and the receiving coil is a planar coil (single planar coil or laminated coil). It is composed of a flat coil), and the flat coil is characterized in that it is arranged along a magnetic flux formed by the transmission coil. That is, the electromotive force due to the magnetic flux that vertically penetrates the plane coil surface of the receiving coil can be approximately ignored, and the plane coil surface is arranged at a position that approximately falls within the gentle magnetic flux diffusion surface. To do.

この場合において、前記平面型コイルは、平面コイルによって構成されているようにしてもよい。更に、この場合、前記平面型コイルは、前記平面コイルを複数備え、当該複数の平面コイルは、上下方向に積層されているようにしてもよい。更に、この場合、第一の平面コイルと、当該第一の平面コイルに隣接する第二の平面コイルとを接続する接続線が、前記平面コイルのコイル面を横切らないようにしてもよい。更に、この場合、第一の平面コイルの終了端と、当該第一の平面コイルに隣接する第二の平面コイルの開始端は、共に、コイル中心付近に配置されているようにしてもよい。 In this case, the planar coil may be configured by a planar coil. Further, in this case, the planar coil may include a plurality of the planar coils, and the plurality of planar coils may be stacked in the vertical direction. Further, in this case, the connecting line connecting the first planar coil and the second planar coil adjacent to the first planar coil may not cross the coil surface of the planar coil. Further, in this case, both the end end of the first flat coil and the start end of the second flat coil adjacent to the first flat coil may be arranged near the center of the coil.

また、以上の場合において、前記平面コイルは、矩形状に巻回されており、長辺がレールと平行になるように配置されるようにしてもよい。 Further, in the above case, the flat coil may be wound in a rectangular shape and may be arranged so that the long side is parallel to the rail.

また、以上の場合において、前記平面型コイルは、静電シールド部材を更に備えるようにしてもよい。この場合において、静電シールド部材は、片側接地されたすだれ状ワイヤで構成されているようにしてもよい。 Further, in the above case, the planar coil may further include an electrostatic shield member. In this case, the electrostatic shield member may be composed of a blind wire grounded on one side.

また、以上の場合において、前記送信コイルは、筒型コイルによって構成されているようにしてもよい。 Further, in the above case, the transmission coil may be formed of a tubular coil.

また、以上の場合において、前記送信コイルの後方に、当該送信コイルの磁束を調整するための金属板を更に備えるようにしてもよい。この場合において、前記金属板は、前記送信コイルの主軸に対する角度を調節可能に構成されているようにしてもよい。 Further, in the above case, a metal plate for adjusting the magnetic flux of the transmission coil may be further provided behind the transmission coil. In this case, the metal plate may be configured so that the angle of the transmission coil with respect to the main shaft can be adjusted.

また、以上の場合において、前記送信コイルの前方に、筒状磁性部材を更に備えるようにしてもよい。 Further, in the above case, a tubular magnetic member may be further provided in front of the transmission coil.

また、以上の場合において、前記受信コイルの下方に、磁性部材を更に備えるようにしてもよい。更に、この場合、前記受信コイルの下方のレール側に、第二の磁性部材を更に備えるようにしてもよい。 Further, in the above case, a magnetic member may be further provided below the receiving coil. Further, in this case, a second magnetic member may be further provided on the rail side below the receiving coil.

また、以上の場合において、軌道電流の影響を補償するための補償コイルを更に備えるようにしてもよい。この場合において、前記補償コイルは、平面型コイルによって構成され、前記受信コイルの近傍に配置されるようにしてもよい。更に、この場合において、前記補償コイルの出力から、前記送信コイルの駆動周波数の信号を除去するためフィルタを更に備えるようにしてもよい。 Further, in the above cases, a compensation coil for compensating for the influence of the orbital current may be further provided. In this case, the compensation coil may be formed of a planar coil and may be arranged in the vicinity of the receiving coil. Further, in this case, a filter may be further provided to remove the signal of the drive frequency of the transmission coil from the output of the compensation coil.

本発明によれば、車輪検知時(車輪有り時)に受信コイルに誘起される誘導電圧V2を雑音レベル程度にまで最小化することができるので、従来より、車輪非検知時(車輪無し時)に受信コイルに誘起される誘導電圧V1と、車輪検知時(車輪有り時)に受信コイルに誘起される誘導電圧V2との比(V1/V2)を大きくすることが可能となる。 According to the present invention, the induced voltage V2 induced in the receiving coil at the time of wheel detection (with wheels) can be minimized to about the noise level. Therefore, conventionally, when wheels are not detected (without wheels). It is possible to increase the ratio (V1 / V2) of the induced voltage V1 induced in the receiving coil to the induced voltage V2 induced in the receiving coil when the wheel is detected (when there is a wheel).

送信コイルL1からの磁束発散の様子を示す図(その1)である。It is a figure (the 1) which shows the state of the magnetic flux divergence from a transmission coil L1. 送信コイルL1からの磁束発散の様子を示す図(その2)である。It is a figure (the 2) which shows the state of the magnetic flux divergence from a transmission coil L1. 車輪が通過する際に受信コイルL2によって検出される電圧の変化の様子を示す図である。It is a figure which shows the state of the change of the voltage detected by the receiving coil L2 when a wheel passes. 本発明の実施形態の概要を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the outline of embodiment of this invention. 本発明の効果を説明するための図(その1)である。It is a figure (the 1) for demonstrating the effect of this invention. 本発明の効果を説明するための図(その2)である。It is a figure (the 2) for demonstrating the effect of this invention. 本発明で用いる平面型コイルの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the planar coil used in this invention. 平面型コイルを構成する平面コイルの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the planar coil which constitutes the planar coil. 本発明による第一の車輪検知器(第一実施形態)の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the 1st wheel detector (1st Embodiment) by this invention. 本発明による第二の車輪検知器(第二実施形態)の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the 2nd wheel detector (second embodiment) by this invention. 本発明による第三の車輪検知器(第三実施形態)の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the 3rd wheel detector (third embodiment) by this invention. 本発明による第四の車輪検知器(第四実施形態)の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the 4th wheel detector (fourth embodiment) by this invention. 本発明による第五の車輪検知器(第五実施形態)の構成を説明するための図(その1)である。It is a figure (the 1) for demonstrating the structure of the fifth wheel detector (fifth embodiment) by this invention. 本発明による第五の車輪検知器(第五実施形態)の構成を説明するための図(その2)である。It is a figure (the 2) for demonstrating the structure of the 5th wheel detector (fifth embodiment) by this invention. 受信コイルL2及び補償コイルL3の出力信号を処理する信号処理システムの構成例を示す図である。It is a figure which shows the configuration example of the signal processing system which processes the output signal of the receiving coil L2 and the compensation coil L3.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

まず、本発明の原理の概要について説明する。 First, the outline of the principle of the present invention will be described.

本発明は、レールを挟んで配置される一対のコイル(送信コイルL1及び受信コイルL2)間の磁束結合を用いる車輪検知器であって、両コイル間を車輪が通過する際に、車輪が磁束を最大遮蔽する位置より所定距離前(又は最大遮蔽する位置より所定距離後)の位置にあるとき(以下、「車輪無し時」という)に、送信コイルL1の発する高周波磁束によって、受信コイルL2に誘起される誘導電圧V1を極大化することと、車輪が磁束を最大遮蔽する位置にあるとき(以下、「車輪有り時」という)に、受信コイルL2に誘起される誘導電圧V2を極小化することを同時に達成できるようにするものである。 The present invention is a wheel detector that uses magnetic flux coupling between a pair of coils (transmit coil L1 and receive coil L2) arranged across a rail, and when the wheels pass between both coils, the wheels have a magnetic flux. When the position is a predetermined distance before the maximum shielding position (or a predetermined distance after the maximum shielding position) (hereinafter referred to as "without wheels"), the high-frequency magnetic flux generated by the transmitting coil L1 causes the receiving coil L2 to receive the voltage. The induced voltage V1 is maximized, and the induced voltage V2 induced in the receiving coil L2 is minimized when the wheel is in a position where the magnetic flux is maximally shielded (hereinafter, referred to as “when the wheel is present”). It makes it possible to achieve things at the same time.

受信コイルL2において観測される上記電圧V1,V2には、通常、磁束雑音と回路雑音に起因するノイズ電圧V3が重畳しているので、車輪有無判断の評価指標としてのS/Nは、以下の式1で表される。 Since the noise voltage V3 caused by the magnetic flux noise and the circuit noise is usually superimposed on the voltages V1 and V2 observed in the receiving coil L2, the S / N as an evaluation index for determining the presence or absence of wheels is as follows. It is represented by Equation 1.

S/N=(V1+V3)/(V2+V3) ・・・・・(1) S / N = (V1 + V3) / (V2 + V3) ... (1)

通常、V3はV1に比べ無視できる程度に小さいので、S/N最大化のためにはV1の極大化とV2+V3の極小化が同時に満たされるようにすればよい。また、L1,L2コイル間距離とコイルの主軸角度が固定されると、V1は主として送信コイルL1の励磁電流によって決まるので、S/Nの最大化は、V2+V3を励磁電流によらず雑音レベルに最小化することに帰することになる。 Normally, V3 is negligibly smaller than V1, so in order to maximize S / N, the maximization of V1 and the minimization of V2 + V3 may be satisfied at the same time. Further, when the distance between the L1 and L2 coils and the spindle angle of the coils are fixed, V1 is mainly determined by the exciting current of the transmitting coil L1, so maximizing the S / N makes V2 + V3 a noise level regardless of the exciting current. It will be attributed to minimization.

従来は、送信コイルL1及び受信コイルL2それぞれを多層巻した円筒型や角筒型の同心軸長を有するソレノイドで構成しており、一定のL1励磁電流下で、送信コイルL1及び受信コイルL2のコイル相対位置とコイル主軸間の相対角調整によって、V1の最大化とV2の最小化を図っていた。しかしながら、送信コイルL1からコイル主軸対称に発散する磁束ベクトル場は、受信コイルL2位置においても、受信コイルL2の主軸方向及び断面方向ともに不均一な分布を有することに加え、車輪有り時においても遮蔽の影響を受けずに、レールと車輪を周りこむ漏洩磁束が残留する結果、V2には、L1駆動電流に比例し、V2>>V3なる電圧成分が残ることになり、S/Nは、例えば、15dB程度が限界であった。 Conventionally, it is composed of a solenoid having a concentric shaft length of a cylindrical type or a square cylinder type in which each of the transmitting coil L1 and the receiving coil L2 is wound in multiple layers, and under a constant L1 exciting current, the transmitting coil L1 and the receiving coil L2 By adjusting the relative position of the coil and the relative angle between the coil spindles, V1 was maximized and V2 was minimized. However, the magnetic flux vector field diverging from the transmitting coil L1 symmetrically with respect to the coil spindle has a non-uniform distribution in both the spindle direction and the cross-sectional direction of the receiving coil L2 even at the position of the receiving coil L2, and is shielded even when there are wheels. As a result of the remaining leakage magnetic flux that surrounds the rail and the wheel without being affected by the above, a voltage component of V2 >> V3 remains in V2 in proportion to the L1 drive current, and the S / N is, for example, , About 15 dB was the limit.

本発明においては、受信コイルL2を平面型コイル(単一の平面コイル又は積層された平面コイルによって構成されるもの)で構成し、送信コイルL1からの拡散磁束ベクトル流に沿い平面近似できる感度領域Sに、受信コイルL2を配置する。更に、送信コイルL1の背面側に、受信コイルL2面を貫通するL1磁束ベクトル調整用の調整部材(具体的には、金属板)を設けることにより、V2がほぼ0になるよう調整できるようにするものである。 In the present invention, the receiving coil L2 is composed of a planar coil (consisting of a single planar coil or a laminated planar coil), and a sensitivity region capable of planar approximation along the diffusion magnetic flux vector flow from the transmitting coil L1. The receiving coil L2 is arranged in S. Further, by providing an adjusting member (specifically, a metal plate) for adjusting the L1 magnetic flux vector penetrating the surface of the receiving coil L2 on the back side of the transmitting coil L1, V2 can be adjusted to be almost 0. It is something to do.

以上のような構成を採用することにより、S/N=V1/V3となり、V1はL1駆動電流に比例することから、例えば、30〜60dB程度の高S/Nを得ることが可能となる。 By adopting the above configuration, S / N = V1 / V3, and V1 is proportional to the L1 drive current. Therefore, for example, a high S / N of about 30 to 60 dB can be obtained.

ここで、平面近似できる感度領域Sとは、送信コイルL1の形成する磁束が、同コイル軸長方向距離とともに還流磁界を形成しない範囲(磁束反転が起こっていない範囲)において、平面型コイルの厚み程度のスケール範囲において、磁束のゆるやかなベクトル変化量が線形とみなせる範囲を意味し、当該感度領域Sにおいては、車輪移動方向(図1におけるX軸方向)に関しては、平面型コイルの最大幅と同程度の範囲にわたって、磁束がほぼ均一とみなすことができ、車輪移動に伴う電圧変化はゆるやかとなり、信号検出帯域上メリットとなる。これに対し、車輪移動方向に直交する方向では、磁束がコイル面を貫通するので、平面近似できる磁束ベクトル角度範囲は狭くなり、調整部材(金属板)による磁束調整が有効となる。 Here, the sensitivity region S that can be approximated in a plane is the thickness of the flat coil in a range in which the magnetic flux formed by the transmission coil L1 does not form a recirculation magnetic field together with the axial length distance of the coil (a range in which magnetic flux inversion does not occur). In a scale range of about, it means a range in which the amount of gradual vector change of magnetic flux can be regarded as linear, and in the sensitivity region S, the maximum width of the planar coil is defined as the wheel movement direction (X-axis direction in FIG. 1). The magnetic flux can be regarded as almost uniform over the same range, and the voltage change due to the wheel movement becomes gradual, which is an advantage in the signal detection band. On the other hand, in the direction orthogonal to the wheel moving direction, the magnetic flux penetrates the coil surface, so that the magnetic flux vector angle range that can be approximated by a plane becomes narrow, and the magnetic flux adjustment by the adjusting member (metal plate) becomes effective.

次に、本発明の原理の詳細について説明する。 Next, the details of the principle of the present invention will be described.

図1及び図2は、送信コイルL1からの磁束発散の様子を示す図である。図1は、YZ面(車軸移動方向からみた断面)における磁束発散の様子を示し、図2は、XY面(レール上面)における磁束発散の様子を示す。 1 and 2 are views showing the state of magnetic flux divergence from the transmission coil L1. FIG. 1 shows the state of magnetic flux divergence on the YZ plane (cross section viewed from the axle movement direction), and FIG. 2 shows the state of magnetic flux divergence on the XY plane (rail upper surface).

なお、ここでは、レール10に沿った方向(車輪移動方向11)をX軸方向、これに直交し、送信コイルL1及び受信コイルL2を結ぶ方向をY軸方向、対地垂直方向をZ軸方向としている。そして、例えば、X軸方向といった場合には、基本的に、正負両方の方向を含むものとする。また、簡単のため、図1においては、レール10は省略してある。 Here, the direction along the rail 10 (wheel moving direction 11) is the X-axis direction, orthogonal to this, the direction connecting the transmitting coil L1 and the receiving coil L2 is the Y-axis direction, and the direction perpendicular to the ground is the Z-axis direction. There is. Then, for example, in the case of the X-axis direction, it is basically assumed that both positive and negative directions are included. Further, for the sake of simplicity, the rail 10 is omitted in FIG.

筒状に巻き上げられた送信コイルL1に励磁電流を印加することで発生する磁束は、コイル主軸について対称に発散し、コイル外空間を経て回り込む磁束ループを形成する。送信コイルL1のインダクタンスは、例えば、数mH程度であり、通常、高効率の磁束発生のために共振を用いる。 The magnetic flux generated by applying an exciting current to the transmission coil L1 wound up in a tubular shape diverges symmetrically with respect to the coil spindle, and forms a magnetic flux loop that goes around through the outer space of the coil. The inductance of the transmission coil L1 is, for example, about several mH, and resonance is usually used to generate a highly efficient magnetic flux.

なお、送信コイルL1及び受信コイルL2ともに、実設置環境下での温度や安定性などの制約から、通常、空芯コイルが用いられる。また、種々の列車運行システム信号や商用電源周波数との干渉を避けるために、L1励磁電流としては、通常30kHz程度の交流電流が用いられる。 For both the transmitting coil L1 and the receiving coil L2, an air-core coil is usually used due to restrictions such as temperature and stability in an actual installation environment. Further, in order to avoid interference with various train operation system signals and commercial power frequency, an alternating current of about 30 kHz is usually used as the L1 exciting current.

図2に示すように、送信コイルL1の磁束はレール10によって一部遮断されるが全体として発散し、磁束ループを形成する。空芯コイルである送信コイルL1から放散される磁束は、個々の巻線輪の漏洩磁束のベクトル和として、コイル近くにおいては、同コイル側面に沿う急峻な還流磁束を形成する。主軸方向では磁束密度がコイル端から距離とともに減衰し、また主軸から外れる方向においては、磁束の一部が還流ベクトルとして回転折り返す位置が主軸に直交する方向にシフトする。 As shown in FIG. 2, the magnetic flux of the transmission coil L1 is partially cut off by the rail 10 but diverges as a whole to form a magnetic flux loop. The magnetic flux radiated from the transmission coil L1 which is an air-core coil forms a steep return magnetic flux along the side surface of the coil near the coil as the vector sum of the leakage magnetic flux of each winding ring. In the direction of the main axis, the magnetic flux density decreases with the distance from the coil end, and in the direction deviating from the main axis, the position where a part of the magnetic flux rotates and turns back as a recirculation vector shifts in the direction orthogonal to the main axis.

V1については、送信コイルL1と受信コイルL2との間隔が小さい方がS/N的に有利であるが、その時、送信コイルL1と受信コイルL2との距離の下限は、L1還流磁束ベクトルの折り返し位置が受信コイルL2位置に達しない範囲で決まる。これは、実レール寸法から決まる送信コイルL1の拡がりと同程度の寸法距離として、例えば、100〜200mm程度となる。 For V1, it is advantageous in terms of S / N that the distance between the transmitting coil L1 and the receiving coil L2 is small, but at that time, the lower limit of the distance between the transmitting coil L1 and the receiving coil L2 is the folding back of the L1 reflux magnetic flux vector. The position is determined within the range where the position does not reach the receiving coil L2 position. This is, for example, about 100 to 200 mm, which is the same dimensional distance as the spread of the transmission coil L1 determined from the actual rail size.

車輪(とレール)が送信コイルL1の磁束ループの一部をさえぎる時、送信コイルL1の磁束は、金属表面の高周波表皮効果深さ範囲に渦電流を生じさせる。これは、レールや車輪など鉄材の電気抵抗により大部分がジュール熱として消費される結果、これら鉄材渦電流からの逆磁束の発生は無視できるレベルとなり、送信コイルL1の磁束は、車輪及びレールによって単純遮蔽されることになる。車輪通過に伴い、この磁束遮蔽の領域が受信コイルL2の置かれた感度領域Sを移動する結果、固定されている受信コイルL2を貫通する磁束量が時間変化し、誘導電圧が誘起される。 When the wheels (and rails) block part of the magnetic flux loop of the transmit coil L1, the magnetic flux of the transmit coil L1 creates an eddy current in the high frequency skin effect depth range of the metal surface. As a result of most of the electrical resistance of iron materials such as rails and wheels being consumed as Joule heat, the generation of reverse magnetic flux from these iron material eddy currents is at a negligible level, and the magnetic flux of the transmission coil L1 is determined by the wheels and rails. It will be simply shielded. As the wheel passes, the magnetic flux shielding region moves in the sensitivity region S where the receiving coil L2 is placed, and as a result, the amount of magnetic flux penetrating the fixed receiving coil L2 changes with time, and an induced voltage is induced.

図1及び図2に示した例では、便宜的に、送信コイルL1の主軸は、レール方向に向けて、水平(Y軸方向)になるよう配置しているが、YZ面での角度配置については、車輪有り時の磁束遮蔽が極大となる適正角度が存在する。実際の車輪検知においては、V1が最大となる角度が採用されることになる。 In the examples shown in FIGS. 1 and 2, for convenience, the main shaft of the transmission coil L1 is arranged so as to be horizontal (Y-axis direction) toward the rail direction, but regarding the angular arrangement on the YZ plane. There is an appropriate angle that maximizes the magnetic flux shielding when there are wheels. In the actual wheel detection, the angle at which V1 is maximized is adopted.

送信コイルL1の主軸をY軸方向に向けた場合、図1に示すような発散磁束ベクトルが生ずる。例えば、送信コイルL1の寸法が、50×50×50mm(約10mH)の場合、XY面内で送信コイルL1端から受信コイルL2領域(100mm程度)にわたる平面近似できる領域への発散角度θは、約60度となる。 When the main axis of the transmission coil L1 is oriented in the Y-axis direction, a divergent magnetic flux vector as shown in FIG. 1 is generated. For example, when the size of the transmitting coil L1 is 50 × 50 × 50 mm 3 (about 10 mH), the divergence angle θ from the end of the transmitting coil L1 to the region that can be approximated in a plane over the receiving coil L2 region (about 100 mm) in the XY plane is , About 60 degrees.

送信コイルL1の主軸方向に発散する磁束の密度は、送信コイルL1と受信コイルL2との間の距離とともに急速に低下するなかで、車輪通過時、受信コイルL2への磁束遮蔽効果が有効な感度領域Sとして、Y軸方向には車輪に近接し、X軸方向には磁束発散角で決まる範囲を用いる。 The density of the magnetic flux diverging in the main axis direction of the transmitting coil L1 rapidly decreases with the distance between the transmitting coil L1 and the receiving coil L2, and the sensitivity that the magnetic flux shielding effect on the receiving coil L2 is effective when passing through the wheels. As the region S, a range determined by the magnetic flux divergence angle is used in the Y-axis direction and close to the wheel in the X-axis direction.

従来は、車輪通過時の検出電圧パルスの過渡応答伝達特性を損なうことなく、高S/Nを得るために、受信コイルとして、送信コイルとほぼ同じ形状・断面積で多層巻線を施し、相当のコイル軸長を有する筒型広帯域ソレノイドであって、自己インダクタンスが10mH程度のものが用いられていた。 Conventionally, in order to obtain a high S / N without impairing the transient response transmission characteristics of the detection voltage pulse when passing through the wheel, a multi-layer winding is applied as the receiving coil with almost the same shape and cross-sectional area as the transmitting coil. A tubular broadband solenoid having a coil shaft length of about 10 mH has been used.

受信コイルL2に対し磁束遮蔽効果が見込める感度領域Sは、Z軸方向には車輪のフランジ位置で制約を受けるので、レール上面より数cm程度の垂下部に上限がくる。受信コイルL2として、筒型コイルを使用した場合、筒型コイルでは軸長があるので、コイル下端と上端とで、漏洩磁束回り込み状況が異なることに加え、車輪による磁束遮蔽効果も受信コイルL2の上面に比べ下面で減少し、S/Nに寄与する有効な巻き線比率が少なくなるという問題があった。 Since the sensitivity region S where the magnetic flux shielding effect can be expected with respect to the receiving coil L2 is restricted by the flange position of the wheel in the Z-axis direction, the upper limit comes to a hanging portion of about several cm from the upper surface of the rail. When a tubular coil is used as the receiving coil L2, since the tubular coil has a shaft length, the leakage magnetic flux wraparound condition differs between the lower end and the upper end of the coil, and the magnetic flux shielding effect by the wheels is also obtained by the receiving coil L2. There is a problem that it decreases on the lower surface as compared with the upper surface, and the effective winding ratio that contributes to S / N decreases.

図2に示したレール10上の位置a,b,cのうち、b点は、送信コイルL1の主軸を含むYZ面がレール10と交叉する位置として、車輪有り時に対応する。車輪有り時、感度領域S内に置かれた受信コイルL2を貫通する送信コイルL1の磁束ベクトルは、このb点におけるYZ面を境界として、受信コイルL2面において、X軸方向(レール方向)に対称分布していることから、b点で極小電圧V2を示し、通過前a点および通過後c点で極大電圧V1を示すことになる。 Of the positions a, b, and c on the rail 10 shown in FIG. 2, the point b corresponds to the position where the YZ surface including the main shaft of the transmission coil L1 intersects the rail 10 when there are wheels. When there are wheels, the magnetic flux vector of the transmitting coil L1 penetrating the receiving coil L2 placed in the sensitivity region S is in the X-axis direction (rail direction) on the receiving coil L2 surface with the YZ plane at this point b as a boundary. Since the distribution is symmetrical, the minimum voltage V2 is shown at point b, and the maximum voltage V1 is shown at point a before passing and point c after passing.

図3は、車輪が通過する際に受信コイルL2によって検出される電圧の変化の様子を示す図である。 FIG. 3 is a diagram showing a state of change in voltage detected by the receiving coil L2 when the wheel passes through.

同図に示すように、受信コイルL2によって検出される電圧は、車輪がb点に位置する際に、極小値を示す。 As shown in the figure, the voltage detected by the receiving coil L2 shows a minimum value when the wheel is located at point b.

同図に示す車輪移動に伴う各位置での検出電圧は、最終的に列車速度で決まるパルス電圧信号として検出される。通常ac間隔は数cm程度なので、列車速度100km/hとすると、このパルス波形はおよそ1m秒程度の過渡応答信号となり、これを増幅など広帯域信号処理するためには、この帯域で、20dB以上のS/Nが必要とされる。 The detected voltage at each position due to the wheel movement shown in the figure is finally detected as a pulse voltage signal determined by the train speed. Normally, the ac interval is about several cm, so if the train speed is 100 km / h, this pulse waveform becomes a transient response signal of about 1 msec, and in order to process this as a wideband signal such as amplification, it is 20 dB or more in this band. S / N is required.

本発明では、まず受信コイルL2を平面型コイル(単一の平面コイル又は積層された平面コイルによって構成されるもの)とする。車輪検知におけるコイル対は、レール及び(通過時の)車輪に近くなるよう、例えば、送信コイルL1と受信コイルL2との間隔が20cm程度となり、受信コイルL2は、感度領域S内で、水平、垂直両方向ともに(通過時の)車輪から数cm程度離れた位置に配置される。 In the present invention, first, the receiving coil L2 is a flat coil (consisting of a single flat coil or a laminated flat coil). For example, the distance between the transmitting coil L1 and the receiving coil L2 is about 20 cm so that the coil pair in the wheel detection is close to the rail and the wheel (when passing), and the receiving coil L2 is horizontal in the sensitivity region S. It is placed at a position several cm away from the wheel (when passing) in both vertical directions.

次に、本発明の実施形態の概要について説明する。 Next, the outline of the embodiment of the present invention will be described.

図4は、本発明の実施形態の概要を説明するための図である。同図においては、YZ面における発散磁束を示している。また、同図では、比較のために、本発明の平面型コイルと共に、従来の円筒型コイル41をあわせて示している。 FIG. 4 is a diagram for explaining an outline of an embodiment of the present invention. In the figure, the divergent magnetic flux on the YZ plane is shown. Further, in the figure, for comparison, the conventional cylindrical coil 41 is shown together with the planar coil of the present invention.

平面型コイルは、矩形状に巻回された平面コイルによって構成されており、矩形状に巻回された平面コイルの長辺がレールと平行、かつ、送信コイルL1の主軸に対しXY面で対称となるよう(送信コイルL1の主軸を含むYZ面が長辺の中央を通るよう)配置される。平面型コイルは、感度領域S内の車輪進行方向(X軸方向)でb点(車輪有り時の平衡位置)からのずれに対し、面内貫通磁束の変化が少なくほとんど感度を有しないので、V2を極小とするための受信コイルL2の調整は、コイル主軸からの垂直位置ずれhと角度φの調整に集約される。 The flat coil is composed of a flat coil wound in a rectangular shape, the long side of the flat coil wound in a rectangular shape is parallel to the rail, and is symmetrical with respect to the main axis of the transmission coil L1 in the XY plane. (The YZ plane including the main shaft of the transmission coil L1 passes through the center of the long side). Since the planar coil has little change in the in-plane magnetic flux with respect to the deviation from point b (equilibrium position when the wheel is present) in the wheel traveling direction (X-axis direction) in the sensitivity region S, it has almost no sensitivity. The adjustment of the receiving coil L2 for minimizing V2 is concentrated in the adjustment of the vertical positional deviation h from the coil spindle and the angle φ.

これに対して、受信コイルL2が円筒型コイルの場合は、コイル主軸長があるために、どの相対配置においても、送信コイルL1の磁束発散面が、受信コイルL2軸に沿って湾曲分布することから、平面型コイルのような角度及び位置での調整はできず、貫通磁束残留があり、V2最小化に限界がある。 On the other hand, when the receiving coil L2 is a cylindrical coil, the magnetic flux divergence surface of the transmitting coil L1 is curved and distributed along the receiving coil L2 axis in any relative arrangement because of the coil spindle length. Therefore, unlike the flat coil, it cannot be adjusted at an angle and position, there is residual magnetic flux through it, and there is a limit to minimizing V2.

平面型コイルを構成する平面コイルでは巻き線がすべて単一平面内にあるので、巻き線材の直径とコイル形状広がりで決まる角度精度で平面コイル面を、送信コイルL1の磁束面に近似的に一致あるいは沿わせることができる。 Since all the windings of the flat coil constituting the flat coil are in a single plane, the flat coil surface approximately matches the magnetic flux surface of the transmission coil L1 with an angular accuracy determined by the diameter of the winding material and the spread of the coil shape. Or you can follow along.

V1極大化のために、送信コイルL1は、通常、レール上面近くに配置されるが、受信コイルL2については、車輪のフランジに接触せぬよう、垂直方向の制約を受け、送信コイルL1の主軸から垂直方向に所定距離hだけずれた位置に配置される。その結果、車輪有り時、受信コイルL2面は、拡散磁束流に一致または沿うためには、YZ面内でずれhに対応する回転角φにおいて、V2極小値を与える。この条件下で遮蔽される磁束は、車輪無し時に回復し、受信コイルL2面を貫通する磁束として、V1を出力する。 In order to maximize V1, the transmitting coil L1 is usually arranged near the upper surface of the rail, but the receiving coil L2 is restricted in the vertical direction so as not to come into contact with the flange of the wheel, and the main shaft of the transmitting coil L1 is restricted. It is arranged at a position displaced by a predetermined distance h in the vertical direction from the above. As a result, when there are wheels, the receiving coil L2 surface gives a V2 minimum value at the rotation angle φ corresponding to the deviation h in the YZ surface in order to match or follow the diffusion magnetic flux flow. The magnetic flux shielded under this condition recovers when there is no wheel, and V1 is output as the magnetic flux penetrating the receiving coil L2 surface.

このようにしてS/Nの極大化は、受信コイルL2平面の位置・角度調整で行えるが、概略20dB以上の高S/Nの実現には、受信コイルL2面と送信コイルL1の磁束発散面の平行性に残る不完全性(L1磁束発散ベクトルの曲率によるもの)を取り除き、V2下限値を可能な限りゼロに近づける必要がある。しかし、送信コイルL1の磁束拡散は三次元的であるので、平面型コイルL2の角度調整のみで、L2面を貫通する磁束成分を完全に消すことはできない。平面コイル面内の磁束ベクトル曲率の変化は、貫通磁束が平面コイルに誘起する電流が、L2巻線にわたる経路積分として平均化されているので微調整は容易である。 In this way, the S / N can be maximized by adjusting the position and angle of the receiving coil L2 plane, but in order to realize a high S / N of approximately 20 dB or more, the magnetic flux diverging surface of the receiving coil L2 surface and the transmitting coil L1 It is necessary to remove the imperfections remaining in parallelism (due to the curvature of the L1 magnetic flux divergence vector) and bring the lower limit of V2 as close to zero as possible. However, since the magnetic flux diffusion of the transmission coil L1 is three-dimensional, it is not possible to completely eliminate the magnetic flux component penetrating the L2 surface only by adjusting the angle of the planar coil L2. The change in the magnetic flux vector curvature in the plane coil plane is easy to fine-tune because the current induced in the plane coil by the through magnetic flux is averaged as a path integral over the L2 winding.

本実施形態では、受信コイルL2面近傍における発散磁束ベクトルの微調整手段として、送信コイルL1の背面側(受信コイルL2と逆側)に、低電気抵抗の金属(例えば、銅(Cu)やアルミニウム(Al))からなる調整板Mを配置し、発生する渦電流磁束ベクトルを利用する。渦電流磁束は、調整板Mの面に垂直な法線にそって拡散放射され、その放射面での強度分布は入射磁束分布に相似であるので、送信コイルL1に対し離れた位置にある受信コイルL2におけるL1発散磁束の平面性からのずれを補正することができ、V2を概ね0とすることが可能となる。このとき、S/N=V1/V3となり、送信コイルL1の駆動電流に比例するS/Nを得ることができる。 In the present embodiment, as a means for finely adjusting the divergent magnetic flux vector near the surface of the receiving coil L2, a metal having low electrical resistance (for example, copper (Cu) or aluminum) is placed on the back side (opposite side of the receiving coil L2) of the transmitting coil L1. The adjusting plate M made of (Al)) is arranged, and the generated eddy current magnetic flux vector is used. The eddy current magnetic flux is diffused and radiated along the normal line perpendicular to the plane of the adjusting plate M, and the intensity distribution on the radiating plane is similar to the incident magnetic flux distribution, so that the reception is located at a position away from the transmission coil L1. The deviation of the L1 divergent magnetic flux in the coil L2 from the flatness can be corrected, and V2 can be set to approximately 0. At this time, S / N = V1 / V3, and S / N proportional to the drive current of the transmission coil L1 can be obtained.

図5及び図6は、本発明の効果を説明するための図である。図5は、L1駆動電流と、L2検出電圧との関係を示すものであり、同図の横軸は、L1駆動電流(単位:A)を示し、同図の縦軸は、L2検出電圧(単位:mV)を示す。また、図6は、L1駆動電流と、S/Nとの関係を示すものであり、同図の横軸は、L1駆動電流(単位:A)を示し、同図の縦軸は、S/Nを示す。 5 and 6 are diagrams for explaining the effect of the present invention. FIG. 5 shows the relationship between the L1 drive current and the L2 detection voltage. The horizontal axis of the figure shows the L1 drive current (unit: A), and the vertical axis of the figure shows the L2 detection voltage (L2 detection voltage). Unit: mV) is shown. Further, FIG. 6 shows the relationship between the L1 drive current and the S / N, the horizontal axis of the figure shows the L1 drive current (unit: A), and the vertical axis of the figure shows the S / N. Indicates N.

従来の円筒型コイル対では、V2に、L1磁束比例成分が残留するために、図5のグラフ511,512に示すように、L1駆動電流増大に対し、V1,V2とも比例的に増大するので、図6のグラフ610に示すように、S/N=V1/V2は一定値にとどまる。 In the conventional cylindrical coil pair, since the L1 magnetic flux proportional component remains in V2, as shown in the graphs 511 and 512 of FIG. 5, both V1 and V2 increase proportionally with the increase in the L1 drive current. , As shown in the graph 610 of FIG. 6, S / N = V1 / V2 remains a constant value.

一方、本実施形態においては、平面型コイルと補正金属板を用いることで、図5のグラフ522に示すように、V2をL1駆動電流によらず残留雑音レベルまで下げることができ、かつ、同図のグラフ521に示すように、V1はL1駆動電流に比例するようになっているので、図6のグラフ620に示すように、S/N=V1/V3を任意設定することが可能となる。 On the other hand, in the present embodiment, by using the flat coil and the correction metal plate, V2 can be lowered to the residual noise level regardless of the L1 drive current, as shown in the graph 522 of FIG. As shown in the graph 521 of the figure, V1 is proportional to the L1 drive current, so that S / N = V1 / V3 can be arbitrarily set as shown in the graph 620 of FIG. ..

車輪通過時の信号は、受信コイルL2のレールに沿った方向(X軸方向)の寸法を列車速度で除算した時間パルス波形となるが、本発明の平面型コイルでは、筒型コイルに比べ、レール方向に感度域を長く設定できるので、パルス幅を数倍大きくとることが可能となる。これにより過渡応答信号周波数が下がり、信号処理システムの帯域制約が軽減するので、信号から車輪検出への演算システムの信頼性向上やコストの点で実用上のメリットを有する。調整板Mと送信コイルL1端面との距離f1は、例えば、0〜10mm程度であり、調整板Mのあおり角は、例えば、0〜45度の範囲で、V2=0とするような調整が可能となる。 The signal when passing through the wheels is a time pulse waveform obtained by dividing the dimension in the direction (X-axis direction) along the rail of the receiving coil L2 by the train speed. However, the planar coil of the present invention has a time pulse waveform as compared with the tubular coil. Since the sensitivity range can be set longer in the rail direction, the pulse width can be increased several times. As a result, the transient response signal frequency is lowered and the band constraint of the signal processing system is reduced, so that there is a practical merit in terms of improving the reliability of the calculation system from the signal to the wheel detection and the cost. The distance f1 between the adjusting plate M and the end face of the transmission coil L1 is, for example, about 0 to 10 mm, and the tilt angle of the adjusting plate M is adjusted to be V2 = 0, for example, in the range of 0 to 45 degrees. It will be possible.

次に、本発明で用いる平面型コイルの詳細について説明する。 Next, the details of the planar coil used in the present invention will be described.

図7は、本発明で用いる平面型コイルの構成例を示す図である。同図(a)は平面図を示し、同図(b)は正面図を示す。 FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of a planar coil used in the present invention. The figure (a) shows a plan view, and the figure (b) shows a front view.

同図に示すように、平面型コイル700は、2つの平面コイル711,712を備え、2つの平面コイル711,712は、上下方向に積層されている。 As shown in the figure, the planar coil 700 includes two planar coils 711 and 712, and the two planar coils 711 and 712 are stacked in the vertical direction.

本実施形態においては、各平面コイル711,712は、30kHz帯の高周波電流による損失を低減するために、直径50μm程度の銅素線20〜30本を撚糸したリッツ線を用い、これを矩形状に平面巻線することで形成されており、厚み0.5mm以下の平面コイルシートとして実装されている。矩形状の平面コイルの形状寸法の最大値は、送信コイルL1磁束の発散角と送信コイルL1からの距離で決まり、車輪移動方向に沿う長辺は、例えば、10cm程度となる。 In the present embodiment, each of the planar coils 711 and 712 uses a litz wire obtained by twisting 20 to 30 copper strands having a diameter of about 50 μm in order to reduce the loss due to a high frequency current in the 30 kHz band, and has a rectangular shape. It is formed by winding in a plane, and is mounted as a flat coil sheet with a thickness of 0.5 mm or less. The maximum value of the shape dimension of the rectangular flat coil is determined by the divergence angle of the magnetic flux of the transmission coil L1 and the distance from the transmission coil L1, and the long side along the wheel moving direction is, for example, about 10 cm.

このような単層平面コイルを用いた場合、100km/h程度の列車速度において、例えば、パルス幅が1m秒程度と処理しやすい過渡信号を得ることができる。 When such a single-layer flat coil is used, it is possible to obtain a transient signal that is easy to process, for example, with a pulse width of about 1 ms at a train speed of about 100 km / h.

送信コイルL1と受信コイルL2との間の距離が離れるとともに発散磁束密度が下がり、また車輪による磁束遮蔽効果も減ずるので、平面コイル短辺の有効長は、例えば、3〜8cm程度となる。平面コイルは非共振で信号検出するので、磁束検出感度を上げるために、巻線はコイルの自己共振周波数がL1駆動周波数以下にならない範囲で最大巻線長とする必要があり、巻線が長短両辺で囲まれる領域に収まるよう、リッツ線径が決まることになる。通常、平面コイル一枚あたり最大インダクタンスとして1〜2mH程度なので、複数の平面コイルを積層することで、検出感度が上げられる。 As the distance between the transmitting coil L1 and the receiving coil L2 increases, the divergent magnetic flux density decreases, and the magnetic flux shielding effect of the wheels also decreases. Therefore, the effective length of the short side of the flat coil is, for example, about 3 to 8 cm. Since the flat coil detects signals in a non-resonant manner, in order to increase the magnetic flux detection sensitivity, the winding must have the maximum winding length within the range where the self-resonant frequency of the coil does not fall below the L1 drive frequency, and the winding length is long or short. The litz wire diameter will be determined so that it fits in the area surrounded by both sides. Normally, the maximum inductance per flat coil is about 1 to 2 mH, so the detection sensitivity can be increased by stacking a plurality of flat coils.

図7では、2層コイルの例を示しているが、例えば、10層程度積層させて、コイル厚み5mm以下、自己インダクタンス10〜20mH程度の多層コイルとすることもできる。磁束変化の角度分解精度については、例えば、短辺5cmの平面コイルで得られる精度は、±0.5度程度となり、V2最小化のために送信コイルL1の拡散磁束面内での受信コイルL2の配置位置調整で高精度な調整が可能となる。積層平面コイルの厚みについては、例えば、コイル辺長さの1〜10%が実用範囲となる。 Although an example of a two-layer coil is shown in FIG. 7, for example, about 10 layers can be laminated to form a multi-layer coil having a coil thickness of 5 mm or less and a self-inductance of about 10 to 20 mH. Regarding the angular resolution accuracy of the magnetic flux change, for example, the accuracy obtained with a flat coil having a short side of 5 cm is about ± 0.5 degrees, and the receiving coil L2 in the diffused magnetic flux plane of the transmitting coil L1 is used to minimize V2. Highly accurate adjustment is possible by adjusting the placement position of. Regarding the thickness of the laminated flat coil, for example, 1 to 10% of the coil side length is in the practical range.

積層コイルではインピーダンスが高くなるが、静電シールドを用いることにより、雑音電圧V3を下げることができる。図7に示した例では、平面コイル711,712を挟むように、一対の静電シールド部材721,722が設けられている。各静電シールド部材721,722は、例えば、線径0.3mm程度の銅線すだれ(すれだ状ワイヤ)によって構成されており、当該銅線すだれの一端をシールド接地とすることで高周波磁束透過に影響することなく、静電遮蔽をおこなうことが可能となる。 Although the impedance of the laminated coil is high, the noise voltage V3 can be lowered by using the electrostatic shield. In the example shown in FIG. 7, a pair of electrostatic shield members 721 and 722 are provided so as to sandwich the flat coils 711 and 712. Each electrostatic shield member 721, 722 is composed of, for example, a copper wire blind (sliding wire) having a wire diameter of about 0.3 mm, and by using one end of the copper wire blind as a shield ground, high-frequency magnetic flux is transmitted. It is possible to perform electrostatic shielding without affecting the voltage.

図8は、図7に示した平面型コイルを構成する各平面コイルの構成例を示す図である。図8(a)は、上側に配置される平面コイルの平面図を示し、同図(b)は、下側に配置される平面コイルの平面図を示す。 FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of each planar coil constituting the planar coil shown in FIG. 7. FIG. 8A shows a plan view of the flat coil arranged on the upper side, and FIG. 8B shows a plan view of the flat coil arranged on the lower side.

同図に示すように、上側平面コイル810は、コイル外縁付近に配置された巻線開始端811から、コイル中心付近に配置された巻線終了端812に向かって、左巻きに巻回されている。 As shown in the figure, the upper flat coil 810 is wound counterclockwise from the winding start end 811 arranged near the outer edge of the coil toward the winding end end 812 arranged near the center of the coil. ..

一方、下側平面コイル820は、コイル中心付近に配置された巻線開始端821から、コイル外縁付近に配置された巻線終了端822に向かって、左巻きに巻回されている。 On the other hand, the lower flat coil 820 is wound counterclockwise from the winding start end 821 arranged near the center of the coil toward the winding end end 822 arranged near the outer edge of the coil.

上下方向に隣接する一対の平面コイルを、同図に示すように巻回することにより、上側平面コイル810の巻線終了点812と、下側平面コイル820の巻線開始端821とは、共に、コイル中心付近に配置されることとなるので、上側平面コイル810(巻線終了端812)と下側平面コイル820(巻線開始端821)との結線が容易に行えるようになる。例えば、プリント配線基板の両面に形成された配線パターンによって二層の平面コイルを実装する場合にも、同図に示すような巻線パターンを形成することにより、一つの貫通接続孔で、プリント配線基板の両面に形成された平面コイル間の結線が実現できるようになる。また、線材で平面コイルを実装する場合は、隣接する平面コイルを接続する接続線がコイル面を横切らないので、積層面に凹凸が生じず、平面型コイルの平面性を確保することが可能となる。 By winding a pair of flat coils adjacent to each other in the vertical direction as shown in the figure, the winding end point 812 of the upper flat coil 810 and the winding start end 821 of the lower flat coil 820 are both. Since the coil is arranged near the center of the coil, the connection between the upper flat coil 810 (winding end end 812) and the lower flat coil 820 (winding start end 821) can be easily performed. For example, even when a two-layer flat coil is mounted by a wiring pattern formed on both sides of a printed wiring board, by forming a winding pattern as shown in the figure, the printed wiring can be made with one through connection hole. Wiring between the flat coils formed on both sides of the substrate can be realized. In addition, when a flat coil is mounted with a wire rod, the connecting wire connecting the adjacent flat coils does not cross the coil surface, so that the laminated surface does not have irregularities and the flatness of the flat coil can be ensured. Become.

また、上側平面コイル810の巻線開始端811と、下側平面コイル820の巻線終了端822とは、共に、コイル外縁付近に配置されることとなるので、外部との結線も容易に行えるようになる。 Further, since the winding start end 811 of the upper flat coil 810 and the winding end end 822 of the lower flat coil 820 are both arranged near the outer edge of the coil, they can be easily connected to the outside. Will be.

《第一実施形態》
図9は、本発明による第一の車輪検知器(第一実施形態)の構成を説明するための図である。
<< First Embodiment >>
FIG. 9 is a diagram for explaining the configuration of the first wheel detector (first embodiment) according to the present invention.

同図に示すように、本発明による第一の車輪検知器900は、送信コイルL1と、受信コイルL2と、調整板Mとを備える。送信コイルL1と、受信コイルL2とは、レール10を挟むようにレール10の両側に配置される。 As shown in the figure, the first wheel detector 900 according to the present invention includes a transmission coil L1, a reception coil L2, and an adjustment plate M. The transmitting coil L1 and the receiving coil L2 are arranged on both sides of the rail 10 so as to sandwich the rail 10.

送信コイルL1は、筒型コイルによって構成され、水平面(地面)に対して所定の角度をなすように配置される。一方、受信コイルL2は、平面型コイルによって構成され、送信コイルL1によって形成される磁束に沿うように配置される。すなわち、受信コイルL2の平面コイル面を垂直に貫くL1磁束による起電力を近似的に無視でき、ゆるやかな磁束拡散面内に平面コイル面が近似的に入るような位置に配置される。 The transmission coil L1 is composed of a tubular coil and is arranged so as to form a predetermined angle with respect to a horizontal plane (ground). On the other hand, the receiving coil L2 is composed of a planar coil and is arranged along the magnetic flux formed by the transmitting coil L1. That is, the electromotive force due to the L1 magnetic flux that vertically penetrates the flat coil surface of the receiving coil L2 can be approximately ignored, and the plane coil surface is arranged at a position that approximately falls within the gentle magnetic flux diffusion surface.

調整板Mは、金属板によって構成されており、送信コイルL1の後方に配置される。調整板Mを構成する金属板は、銅やアルミニウム等の高導電率材料からなるものであり、例えば、最小サイズの場合は、送信コイルL1のコイル断面と同程度の大きさに形成され、最大サイズの場合は、受信コイルL2と同程度の大きさに形成される。また、調整板Mは、角度調節機構(不図示)によって、送信コイルL1の主軸901に対する板面の角度を調節できるように構成されている。 The adjusting plate M is composed of a metal plate and is arranged behind the transmission coil L1. The metal plate constituting the adjusting plate M is made of a highly conductive material such as copper or aluminum. For example, in the case of the minimum size, the metal plate is formed to have the same size as the coil cross section of the transmission coil L1 and has a maximum size. In the case of the size, it is formed to have the same size as the receiving coil L2. Further, the adjusting plate M is configured so that the angle of the plate surface with respect to the main shaft 901 of the transmission coil L1 can be adjusted by an angle adjusting mechanism (not shown).

受信コイルL2のZ軸方向位置は、車輪20のフランジ21との接触を避けるために、レール10の上面から、例えば、5cm以上垂直下方に位置する。送信コイルL1と受信コイルL2との間隔gは、L1磁束の発散が少ない範囲として上限は、例えば、40cm程度であり、また下限は、車輪20による磁束遮蔽効果が高く、かつ、受信コイルL2位置での磁束面が平面近似できる範囲として、例えば、25cm程度の範囲内で最適化される。 The position of the receiving coil L2 in the Z-axis direction is, for example, 5 cm or more vertically downward from the upper surface of the rail 10 in order to avoid contact with the flange 21 of the wheel 20. The upper limit of the distance g between the transmitting coil L1 and the receiving coil L2 is, for example, about 40 cm as the range in which the divergence of the L1 magnetic flux is small, and the lower limit is the position where the receiving coil L2 has a high magnetic flux shielding effect by the wheels 20. As a range in which the magnetic flux plane can be approximated in a plane, for example, it is optimized within a range of about 25 cm.

受信コイルL2近傍での磁束は、送信コイルL1の主軸901について軸対称になるよう、ゆるやかに発散する磁束面を形成している。 The magnetic flux in the vicinity of the receiving coil L2 forms a magnetic flux surface that gently diverges so as to be axisymmetric with respect to the main shaft 901 of the transmitting coil L1.

同図に示した車輪検知器900の調整は、例えば、次のようにして行われる。 The adjustment of the wheel detector 900 shown in the figure is performed, for example, as follows.

まず、受信コイルL2面を垂直貫通する磁束成分による起電力を車輪有り時にゼロに調整するが、このとき受信コイル面をZ軸方向に貫通する磁束は、車輪による遮蔽から外れたL1磁束のほか、磁束発散面が曲率を有することによる平面性からの「ずれ」が残留する。この残留磁束を消すために、調整板Mが有効なコイル間距離gは、例えば、送信コイルL1が50mm角矩形コイルの場合、20〜30cmの範囲にある。 First, the electromotive force due to the magnetic flux component that vertically penetrates the L2 surface of the receiving coil is adjusted to zero when there are wheels. At this time, the magnetic flux that penetrates the receiving coil surface in the Z-axis direction is the L1 magnetic flux that is not shielded by the wheels. , The "deviation" from the flatness due to the magnetic flux diverging surface having a curvature remains. In order to eliminate this residual magnetic flux, the distance g between the coils for which the adjusting plate M is effective is, for example, in the range of 20 to 30 cm when the transmission coil L1 is a 50 mm square rectangular coil.

車輪有り条件でV2を最小(ゼロ)にする調整は、まず、例えば、調整板Mの位置が送信コイルL1からの距離f1=0〜5mmにおいて、L1軸交叉角β=0とし、受信コイルL2を設定許容範囲で、車輪フランジ21に最近接する位置に配置し、V2が極小となるよう、YZ面内で煽り角δを調整する。この段階では、必ずしも最小値V2=0とはならない。 To adjust V2 to the minimum (zero) under the condition of having wheels, first, for example, when the position of the adjustment plate M is a distance f1 = 0 to 5 mm from the transmission coil L1, the L1 axis cross angle β = 0 and the reception coil L2 Is placed at a position closest to the wheel flange 21 within the allowable setting range, and the fanning angle δ is adjusted in the YZ plane so that V2 becomes the minimum. At this stage, the minimum value V2 = 0 is not always obtained.

次に、車輪無し条件で、V1が最大となるよう、YZ面内で、送信コイルL1の主軸901の煽り角αとコイル間隔gを調整する。この時、受信コイルL2は、軸901から垂直距離hだけ外れた所に位置するので、L1磁束の発散ベクトル面は、ほぼδと同程度の傾斜面となる。この傾きは主としてコイル間距離gと、送信コイルL1のコイル角αで決まり、例えば、gが250mm、αが20〜30度のとき、δはおよそ20〜30度となる。 Next, the fan angle α of the spindle 901 of the transmission coil L1 and the coil spacing g are adjusted in the YZ plane so that V1 is maximized under the condition without wheels. At this time, since the receiving coil L2 is located at a position deviated from the axis 901 by a vertical distance h, the divergence vector plane of the L1 magnetic flux is an inclined plane substantially equal to δ. This inclination is mainly determined by the distance between the coils g and the coil angle α of the transmission coil L1. For example, when g is 250 mm and α is 20 to 30 degrees, δ is about 20 to 30 degrees.

次に、再度、車輪有り条件で、受信コイルL2の煽り角δをV2が極小となるよう微調整すると、送受信コイル対の平衡位置として、V2が極小となる位置が定まる。最終調整として、調整板Mの煽り角βを調整することによって、V2をほぼ0とすることができる。β角調整によって、受信コイルL2位置における磁束拡散面をYZ面内で微小角変化させることで、V2のL1磁束に比例する成分を打ち消すことができる。 Next, when the fanning angle δ of the receiving coil L2 is finely adjusted so that V2 becomes the minimum again under the condition of having wheels, the position where V2 becomes the minimum is determined as the equilibrium position of the transmission / reception coil pair. As a final adjustment, V2 can be set to almost 0 by adjusting the tilt angle β of the adjustment plate M. By adjusting the β angle, the magnetic flux diffusion surface at the position of the receiving coil L2 is changed by a minute angle in the YZ surface, so that the component proportional to the L1 magnetic flux of V2 can be canceled.

一連の調整は、コイル間距離gが決まれば、設置現場で行う必要があるのはβの調整のみとなり、g、α、δは、予め別の場所(例えば、出荷前の工場内)で決めることができる。これにより、V2=0を含むS/N最大化における車輪検知器の現地調整作業が著しく簡単になる。 Once the distance g between the coils is determined, a series of adjustments only need to be performed at the installation site for β, and g, α, and δ are determined in advance at another location (for example, in the factory before shipment). be able to. This greatly simplifies the on-site adjustment work of the wheel detector in S / N maximization including V2 = 0.

《第二実施形態》
次に、車輪検知器の別の実施形態について説明する。以下では、基本的に、前述した第一実施形態と相違する部分についてのみ説明する。第一実施形態と同様の構成要素については、同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
<< Second Embodiment >>
Next, another embodiment of the wheel detector will be described. In the following, basically, only the parts different from the above-described first embodiment will be described. The same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

図10は、本発明による第二の車輪検知器(第二実施形態)の構成を説明するための図である。 FIG. 10 is a diagram for explaining the configuration of the second wheel detector (second embodiment) according to the present invention.

同図に示すように、本発明による第二の車輪検知器1000は、送信コイルL1と、受信コイルL2と、調整板Mと、筒状磁性部材D1と、磁性板D2とを備える。第二の車輪検知器1000は、前述した第一の車輪検知器900に、筒状磁性部材D1と、磁性板D2とを追加したものである。 As shown in the figure, the second wheel detector 1000 according to the present invention includes a transmitting coil L1, a receiving coil L2, an adjusting plate M, a tubular magnetic member D1, and a magnetic plate D2. The second wheel detector 1000 is obtained by adding a tubular magnetic member D1 and a magnetic plate D2 to the first wheel detector 900 described above.

筒状磁性部材D1は、筒状の形状を有する磁性体であって、送信コイルL1の前方に配置される。磁性板D2は、板状の形状を有する磁性体であって、受信コイルL2の下方に配置される。 The tubular magnetic member D1 is a magnetic material having a tubular shape, and is arranged in front of the transmission coil L1. The magnetic plate D2 is a magnetic material having a plate-like shape, and is arranged below the receiving coil L2.

本発明における平面型コイルと調整板による効果は、V2をほぼ0とすることを可能とするところにあるが、さらにL1軸上の磁束放射部に、筒状磁性部材D1を磁極部材として挿入し、L1磁束発散を受信コイルL2位置方向に誘導することにより、例えば、V1を20〜30%改善することができ、S/N=60dBを超す性能を実現することが可能となる。 The effect of the flat coil and the adjusting plate in the present invention is that V2 can be set to almost 0, but a tubular magnetic member D1 is further inserted as a magnetic pole member into the magnetic flux radiating portion on the L1 axis. By inducing the L1 magnetic flux divergence in the receiving coil L2 position direction, for example, V1 can be improved by 20 to 30%, and performance exceeding S / N = 60 dB can be realized.

平面コイル面が、L1磁束の緩やかな発散面にあるときに、検出電圧は平面コイル面にわたる経路積分の結果として得られるので、車輪有り時の最終的な微調整を、受信コイル面の一部に微小な磁束ベクトル変化を与えることで実現できる。 When the planar coil surface is on the gentle divergence surface of the L1 magnetic flux, the detected voltage is obtained as a result of the path integral over the planar coil surface, so the final fine adjustment with wheels can be made part of the receiving coil surface. It can be realized by giving a minute magnetic flux vector change to.

また、受信コイルL2の下方に磁性板D2を挿入することにより、受信コイルL2近傍での磁束発散面を局部的に垂直方向に引き下げ、調整板Mによる調整をさらに容易とすることができる。磁性板D2は、例えば、受信コイルL2を構成する平面コイルの10〜50%程度の面積のもので十分な効果を得ることができる。 Further, by inserting the magnetic plate D2 below the receiving coil L2, the magnetic flux diverging surface in the vicinity of the receiving coil L2 can be locally lowered in the vertical direction, and the adjustment by the adjusting plate M can be further facilitated. The magnetic plate D2 has an area of about 10 to 50% of the flat coil constituting the receiving coil L2, and a sufficient effect can be obtained.

筒状磁性部材D1及び磁性板D2は、車輪検知時の動作環境に適合する必要があり、例えば、高温まで安定動作の可能なフェライトや磁性金属微粒子系材料、アモルファス金属磁性体などによって構成される。 The tubular magnetic member D1 and the magnetic plate D2 need to be adapted to the operating environment at the time of wheel detection, and are composed of, for example, ferrite, magnetic metal fine particle material, amorphous metal magnetic material, etc., which can operate stably up to high temperatures. ..

《第三実施形態》
図11は、本発明による第三の車輪検知器(第三実施形態)の構成を説明するための図である。
<< Third Embodiment >>
FIG. 11 is a diagram for explaining the configuration of the third wheel detector (third embodiment) according to the present invention.

同図に示すように、本発明による第三の車輪検知器1100は、送信コイルL1と、受信コイルL2と、調整板Mと、筒状磁性部材D1と、磁性板D2と、第二の磁性板D3とを備える。第二の磁性板D3は、受信コイルL2の下方であって、レール10寄りの位置に配置される。第三の車輪検知器1100は、前述した第二の車輪検知器1000に、第二の磁性板D3を追加したものである。 As shown in the figure, the third wheel detector 1100 according to the present invention includes a transmission coil L1, a reception coil L2, an adjustment plate M, a tubular magnetic member D1, a magnetic plate D2, and a second magnetism. It is provided with a plate D3. The second magnetic plate D3 is arranged below the receiving coil L2 and at a position closer to the rail 10. The third wheel detector 1100 is obtained by adding a second magnetic plate D3 to the second wheel detector 1000 described above.

磁性板D2に加え、さらに、第二の磁性板D3を、受信コイルL2より垂直位置下方のレール10側に挿入することにより、磁性板D2調整時の平面コイル内磁束バランスの操作を拡大することができる。受信コイルL2を固定したうえで、磁性板D2及び磁性板D3として、受信コイルL2面積の20%程度の広がりをもつ磁性体を使用したとき、V2を概ね0とする調整時の磁性板D2の位置操作が、例えば、30mm程度にわたって可能となり、調整作業の効率化とコイルの安定動作に寄与する。 In addition to the magnetic plate D2, the second magnetic plate D3 is further inserted into the rail 10 side vertically below the receiving coil L2 to expand the operation of the magnetic flux balance in the flat coil when adjusting the magnetic plate D2. Can be done. After fixing the receiving coil L2, when a magnetic material having an area of about 20% of the area of the receiving coil L2 is used as the magnetic plate D2 and the magnetic plate D3, the magnetic plate D2 at the time of adjustment to make V2 approximately 0. The position operation can be performed over, for example, about 30 mm, which contributes to the efficiency of the adjustment work and the stable operation of the coil.

第二の磁性板D3についても、筒状磁性部材D1及び磁性板D2と同様、車輪検知時の動作環境に適合する必要があり、例えば、高温まで安定動作の可能なフェライトや磁性金属微粒子系材料、アモルファス金属磁性体などによって構成される。 Like the tubular magnetic member D1 and the magnetic plate D2, the second magnetic plate D3 also needs to be suitable for the operating environment at the time of wheel detection. For example, ferrite or magnetic metal fine particle material capable of stable operation up to high temperature. , Amorphous metal magnetic material and the like.

《第四実施形態》
図12は、本発明による第四の車輪検知器(第四実施形態)の構成を説明するための図である。
<< Fourth Embodiment >>
FIG. 12 is a diagram for explaining the configuration of the fourth wheel detector (fourth embodiment) according to the present invention.

同図に示すように、本発明による第四の車輪検知器1200は、送信コイルL1と、受信コイルL2と、調整板M1,M2と、筒状磁性部材D1と、磁性板D2と、第二の磁性板D3とを備える。 As shown in the figure, the fourth wheel detector 1200 according to the present invention includes a transmission coil L1, a reception coil L2, adjustment plates M1 and M2, a tubular magnetic member D1, a magnetic plate D2, and a second. The magnetic plate D3 of the above is provided.

本実施形態においては、L1磁束補正用の調整部材が、2つの調整板、すなわち、粗調用の調整板M1と,微調用の調整板M2とによって構成されている。調整板M1,M2はそれぞれ、角度調節機構(不図示)によって、送信コイルL1の主軸901に対する板面の角度を調節できるように構成されている。 In the present embodiment, the adjusting member for L1 magnetic flux correction is composed of two adjusting plates, that is, an adjusting plate M1 for coarse adjustment and an adjustment plate M2 for fine adjustment. The adjusting plates M1 and M2 are each configured to be able to adjust the angle of the plate surface with respect to the main shaft 901 of the transmission coil L1 by an angle adjusting mechanism (not shown).

粗調用の調整板M1は、送信コイルL1に近い位置に配置されて、補正のほとんどを担うものである。一方、微調用の調整板M2は、粗調用の調整板M1の後方に配置され、微調整のために使用されるものである。 The adjustment plate M1 for coarse adjustment is arranged at a position close to the transmission coil L1 and is responsible for most of the correction. On the other hand, the adjustment plate M2 for fine adjustment is arranged behind the adjustment plate M1 for coarse adjustment and is used for fine adjustment.

本実施形態においては、L1磁束補正用の調整部材を2つの調整板M1,M2によって構成するようにしているので、高S/N時のV2を0にする調整を設置現場で行うときの作業がさらに容易となり、実装信頼性を高くすることが可能となる。 In the present embodiment, since the adjusting member for L1 magnetic flux correction is composed of two adjusting plates M1 and M2, the work when adjusting V2 at high S / N to 0 is performed at the installation site. Is even easier, and mounting reliability can be improved.

《第五実施形態》
図13及び図14は、本発明による第五の車輪検知器(第五実施形態)の構成を説明するための図である。
<< Fifth Embodiment >>
13 and 14 are diagrams for explaining the configuration of the fifth wheel detector (fifth embodiment) according to the present invention.

図13及び図14に示すように、本発明による第五の車輪検知器1300は、送信コイルL1と、受信コイルL2と、調整板Mと、磁性板D2と、補償コイルL3とを備える。第五の車輪検知器1300は、前述した第一の車輪検知器900に、磁性板D2と、補償コイルL3とを追加したものである。 As shown in FIGS. 13 and 14, the fifth wheel detector 1300 according to the present invention includes a transmission coil L1, a reception coil L2, an adjustment plate M, a magnetic plate D2, and a compensation coil L3. The fifth wheel detector 1300 is a combination of the first wheel detector 900 described above, the magnetic plate D2, and the compensation coil L3.

補償コイルL3は、受信コイルL2と同様に、平面型コイルによって構成される。 The compensation coil L3 is composed of a flat coil like the reception coil L2.

図13と図14とでは、補償コイルL3の配置位置が異なっている。すなわち、図13は、磁性板D2が、受信コイルL2と補償コイルL3とによって挟まれるように、補償コイルL3を配置した例を示し、図14は、受信コイルL2と磁性板D2とによって挟まれるように、補償コイルL3を配置した例を示している。 The arrangement position of the compensation coil L3 is different between FIGS. 13 and 14. That is, FIG. 13 shows an example in which the compensation coil L3 is arranged so that the magnetic plate D2 is sandwiched between the receiving coil L2 and the compensation coil L3, and FIG. 14 shows an example in which the compensation coil L3 is sandwiched between the receiving coil L2 and the magnetic plate D2. As described above, an example in which the compensation coil L3 is arranged is shown.

前述したように、調整板Mと磁性板D2によって、V2を極小化でき、高S/Nが、V1のみの調整で得られるようになるが、コイル駆動電力を低減するためには、V3は小なることが望ましい。通常、レールには、区間制御等のために数十Hz〜kHzの信号電流(軌道電流)が流れており、L1駆動電流が低く、V1が小さくなるか、もしくは、軌道電流レベルが高いとき、当該電流に起因する磁束Ψ2からの電圧が、受信コイルL2の検出電圧に信号雑音として重畳し、S/N低下の要因となる。車輪有り時に、送信コイルL1からの磁束Ψ1が受信コイルL2を貫通することによる誘起電圧は、調整板Mや磁性板D2等によりゼロとすることができるが、軌道電流は、送信コイルL1と空間的に独立成分であることから、受信コイルL2に対し、磁束Ψ2による電圧成分ゼロの条件とは一致しない。 As described above, the adjusting plate M and the magnetic plate D2 can minimize V2, and a high S / N can be obtained by adjusting only V1. However, in order to reduce the coil drive power, V3 is used. It is desirable to be small. Normally, a signal current (orbital current) of several tens of Hz to kHz flows through the rail for section control, etc., and when the L1 drive current is low and V1 is small or the orbital current level is high, The voltage from the magnetic flux Ψ2 caused by the current is superimposed on the detection voltage of the receiving coil L2 as signal noise, which causes a decrease in S / N. When there are wheels, the induced voltage due to the magnetic flux Ψ1 from the transmitting coil L1 penetrating the receiving coil L2 can be set to zero by the adjusting plate M, the magnetic plate D2, etc., but the orbital current is in space with the transmitting coil L1. Since it is an independent component, it does not match the condition of zero voltage component due to the magnetic flux Ψ2 with respect to the receiving coil L2.

本実施形態においては、磁束Ψ2の寄与を補償するために、補償コイルL3を用いる。補償電圧が有効となるためには、補償コイルL3の検出電圧位相が受信コイルL2の検出電圧位相と合致する必要があることから、補償コイルL3は、受信コイルL2近傍に設置することになる。その結果、補償コイルL3の信号には、送信コイルL1の磁束による誘起電圧を含むことになり、そのままでは、S/N低下を引き起こすことになる。 In this embodiment, the compensation coil L3 is used to compensate for the contribution of the magnetic flux Ψ2. Since the detection voltage phase of the compensation coil L3 needs to match the detection voltage phase of the reception coil L2 in order for the compensation voltage to be effective, the compensation coil L3 is installed in the vicinity of the reception coil L2. As a result, the signal of the compensation coil L3 includes the induced voltage due to the magnetic flux of the transmission coil L1, and if it is left as it is, it causes an S / N decrease.

図15は、車輪検知器1300において、受信コイルL2及び補償コイルL3の出力信号を処理する信号処理システムの構成例を示す図である。 FIG. 15 is a diagram showing a configuration example of a signal processing system that processes the output signals of the receiving coil L2 and the compensation coil L3 in the wheel detector 1300.

同図に示すように、信号処理システム1500は、受信コイルL2と、補償コイルL3と、帯域除去フィルタ1510と、差動アンプ1520とを備える。 As shown in the figure, the signal processing system 1500 includes a receiving coil L2, a compensation coil L3, a band elimination filter 1510, and a differential amplifier 1520.

帯域除去フィルタ1510は、補償コイルL3の出力から、送信コイルL1の駆動周波数の信号を除去するためのものであって、帯域除去フィルタ1510の出力は、差動アンプ1520の一方(−)の入力端子に接続されている。 The band-stop filter 1510 is for removing the signal of the drive frequency of the transmission coil L1 from the output of the compensation coil L3, and the output of the band-stop filter 1510 is the input of one (-) of the differential amplifier 1520. It is connected to the terminal.

差動アンプ1520は、受信コイルL2の出力から、軌道電流の影響を除去するためのものであって、例えば、オペアンプによって構成される。差動アンプ1520の一方(+)の入力端子には、受信コイルL2の出力が接続され、差動アンプ1520の他方(−)の入力端子には、帯域除去フィルタ1510の出力が接続されており、差動アンプ1520は、受信コイルL2の出力信号(電圧)と、帯域除去フィルタ1510の出力信号(電圧)の差に比例した信号(電圧)を出力する。 The differential amplifier 1520 is for removing the influence of the orbital current from the output of the receiving coil L2, and is composed of, for example, an operational amplifier. The output of the receiving coil L2 is connected to one (+) input terminal of the differential amplifier 1520, and the output of the band elimination filter 1510 is connected to the other (-) input terminal of the differential amplifier 1520. The differential amplifier 1520 outputs a signal (voltage) proportional to the difference between the output signal (voltage) of the receiving coil L2 and the output signal (voltage) of the band removal filter 1510.

以上のような構成を有する信号処理システム1500を使用することにより、補償コイルL3の検出電圧から、送信コイルL1の磁束成分による電圧を排除することができ、これによってS/N低下なく、受信コイルL2の検出信号に含まれる軌道電流の影響を補償することが可能となる。 By using the signal processing system 1500 having the above configuration, the voltage due to the magnetic flux component of the transmission coil L1 can be excluded from the detection voltage of the compensation coil L3, whereby the reception coil does not decrease in S / N. It is possible to compensate for the influence of the orbital current included in the detection signal of L2.

補償コイルL3及び受信コイルL2位置における磁束ベクトルは、Ψ1、Ψ2ともに異なる曲率を有するので、軌道電流磁束補償のための補償コイルL3の仰角γは、受信コイルL2の仰角δと異なる値となる。 Since the magnetic flux vectors at the positions of the compensating coil L3 and the receiving coil L2 have different curvatures for both Ψ1 and Ψ2, the elevation angle γ of the compensating coil L3 for compensating the orbital current magnetic flux has a value different from the elevation angle δ of the receiving coil L2.

以上説明したように、上述した車輪検知器によれば、高S/Nを実現することが可能となる。 As described above, according to the wheel detector described above, it is possible to realize a high S / N.

また、一度送信コイルL1及び受信コイルL2の位置・角度を固定すると、その後のV2をほぼ0とする調整が、例えば、調整板Mの仰角と磁性板D2の水平位置の調整のみで行え、実用時の調整が簡素となる。また、V2がほぼ0となる磁束遮蔽が、車輪寸法規模の物体の近接によってのみ検出信号として得られるので、車輪検出システムの信頼性が高くなる。 Further, once the positions and angles of the transmission coil L1 and the reception coil L2 are fixed, the subsequent adjustment to set V2 to almost 0 can be performed only by adjusting the elevation angle of the adjustment plate M and the horizontal position of the magnetic plate D2, which is practical. Time adjustment is simple. Further, since the magnetic flux shielding in which V2 becomes almost 0 is obtained as a detection signal only by the proximity of an object having a wheel size scale, the reliability of the wheel detection system is improved.

L1 送信コイル
L2 受信コイル
L3 補償コイル
S 感度領域
M,M1,M2 調整板
D1 筒状磁性部材
D2 磁性板
D3 第二の磁性板
10 レール
11 車輪移動方向
20 車輪
21 フランジ
41 円筒型コイル
700 平面型コイル
711,712 平面コイル
721,722 静電シールド部材
810 上側平面コイル
811 巻線開始端
812 巻線終了端
820 下側平面コイル
821 巻線開始端
822 巻線終了端
900 第一の車輪検知器
901 送信コイルL1の主軸
1000 第二の車輪検知器
1100 第三の車輪検知器
1200 第四の車輪検知器
1300 第五の車輪検知器
1500 信号処理システム
1510 帯域除去フィルタ
1520 差動アンプ
L1 Transmit coil L2 Receive coil L3 Compensation coil S Sensitivity area M, M1, M2 Adjusting plate D1 Cylindrical magnetic member D2 Magnetic plate D3 Second magnetic plate 10 Rail 11 Wheel movement direction 20 Wheels 21 Flange 41 Cylindrical coil 700 Flat type Coil 711,712 Flat coil 721,722 Electrostatic shield member 810 Upper flat coil 81 Winding start end 812 Winding end end 820 Lower flat coil 821 Winding start end 822 Winding end end 900 First wheel detector 901 Main shaft of transmission coil L1 1000 Second wheel detector 1100 Third wheel detector 1200 Fourth wheel detector 1300 Fifth wheel detector 1500 Signal processing system 1510 Band removal filter 1520 Differential amplifier

Claims (5)

レールを挟むように配置される送信コイル及び受信コイルを備えた車輪検知器であって、
前記受信コイルは、平面型コイルによって構成されており、
当該平面型コイルは、前記送信コイルによって形成される磁束に沿うように、平面コイル面を垂直に貫く前記磁束による起電力を近似的に無視でき、ゆるやかな磁束拡散面内に平面コイル面が近似的に入るような位置に配置される
ことを特徴とする車輪検知器。
A wheel detector equipped with a transmitting coil and a receiving coil arranged so as to sandwich a rail.
The receiving coil is composed of a flat coil.
The planar coil can approximately ignore the electromotive force generated by the magnetic flux that vertically penetrates the planar coil surface so as to follow the magnetic flux formed by the transmission coil , and the planar coil surface is approximated within the gentle magnetic flux diffusion surface. A wheel detector characterized by being placed in a position where it can be targeted.
前記平面型コイルは、平面コイルによって構成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の車輪検知器。
The wheel detector according to claim 1, wherein the flat coil is composed of a flat coil.
前記平面型コイルは、前記平面コイルを複数備え、
当該複数の平面コイルは、積層されている
ことを特徴とする請求項2に記載の車輪検知器。
The planar coil includes a plurality of the planar coils.
The wheel detector according to claim 2, wherein the plurality of flat coils are laminated.
前記送信コイルの後方に、当該送信コイルの磁束を調整するための金属板を更に備える
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の車輪検知器。
The wheel detector according to any one of claims 1 to 3, further comprising a metal plate for adjusting the magnetic flux of the transmission coil behind the transmission coil.
前記受信コイルの下方に、磁性部材を
更に備えることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の車輪検知器。
The wheel detector according to any one of claims 1 to 4, wherein a magnetic member is further provided below the receiving coil.
JP2019108286A 2019-06-10 2019-06-10 Wheel detector Active JP6818329B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019108286A JP6818329B2 (en) 2019-06-10 2019-06-10 Wheel detector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019108286A JP6818329B2 (en) 2019-06-10 2019-06-10 Wheel detector

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020199884A JP2020199884A (en) 2020-12-17
JP6818329B2 true JP6818329B2 (en) 2021-01-20

Family

ID=73741779

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019108286A Active JP6818329B2 (en) 2019-06-10 2019-06-10 Wheel detector

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6818329B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020199884A (en) 2020-12-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI499783B (en) Radio frequency sensor system and radio frequency sensing method
US6208135B1 (en) Inductive noise cancellation circuit for electromagnetic pickups
CN102680567B (en) Vortex finder
EP3685198B1 (en) Device and method for foreign object detection in wireless energy transfer
US10059212B2 (en) Safety system, a method of operating a safety system and a method of building a safety system
JP2544322B2 (en) Device for measuring the distance between a normal reaction reaction rail and a sensor having a coil system
US10508932B2 (en) Measuring the position of an object using eddy-currents
US20180158601A1 (en) Wireless power transfer systems with shield openings
EP0710434A1 (en) Active electromagnetic shielding
US10444086B2 (en) System and method of magnetic shielding for sensors
JP2557531B2 (en) Electromagnetic flow meter
WO2015008662A1 (en) Foreign matter detection device and method for contactless power supply device
JPS61742A (en) High-frequency coil device for nuclear magnetic resonance (nmr) mapping device
WO2020056288A1 (en) Coupler element shapes for inductive position sensors
JP6818329B2 (en) Wheel detector
JPS5997005A (en) Sensor detecting magnetic field strain or measuring parameter which can be drawn out of magnetic field strain
JP7289782B2 (en) current detector
US20070013370A1 (en) Magnetic material detecting apparatus
JP2013186053A (en) Magnetic inspection system for magnetic sensors
JP2012247191A (en) Current detection device
US20230040496A1 (en) Current sensor
JP6985317B2 (en) Discharge measurement circuit
Sun et al. A tunable radio-frequency magnetic probe
JP2005017118A (en) Metal detector and paper-like article inspector
JP2012002689A (en) Current sensor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190621

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200728

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200908

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20201208

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20201218

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6818329

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250