JPH0239265Y2

JPH0239265Y2 -

Info

Publication number: JPH0239265Y2
Application number: JP1981134247U
Authority: JP
Priority date: 1981-09-11
Filing date: 1981-09-11
Publication date: 1990-10-22
Also published as: JPS5839587U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は、鉄製の物体の運動や存在を検知する
ための、例えば工作機械等の近接スイツチ、無接
点スイツチに利用されるコイル方式磁気センサー
に関する。

物体を直接触れることなしに検知する方法に
は、２種類の方法が考えられる。例えば、人間の
眼の視覚のように、外界に存在する光の信号を受
動的に検知する場合のような受動的検知方法と、
蝙蝠の聴覚のように、自分自身で超音波を発振
し、その反射波を聴覚で検知するような能動的検
知方法である。本考案にかかわる磁気センサー
は、センサーから磁界を発生させておき、この磁
界によって鉄製の物体を磁化し、その磁束の変化
で物体を検知するという意味で一種の能動的検知
装置である。

この種の磁気センサーとして、従来、磁気低抗
効果素子やホール素子を磁石と対にて使用される
簡単な装置があるが、感度が低いので単純な機能
しか発揮できないという欠点があつた。また、工
作機械等の近接スイツチ、無接点スイツチとして
利用されるフラツクスゲートコイル方式誘導形コ
イルに代表される高感度磁気センサーがあるが、
構成が非常に複雑となるという欠点があつた。

第１図は、従来のコイル方式磁気センサーを示
した構成図である。図に於て、１は検知コイル、
２は励磁コイル、３はそれらコイルを一体化する
ための構成体、４は発振器及び増幅器等からなる
信号変換回路、５は検知すべき鉄製の対象物体で
ある。このように、検知コイル１の他に励磁コイ
ル２も必要とすると共に、信号変換回路４には、
励磁コイル２を励磁するための発振器を内蔵しな
ければならず、構成が複雑で大形なものとなつ
た。更に、検知すべき対象物体５の検知コイル１
への対向面積は、ある程度広いことが要求され、
比較的遠くにある小さい対象物体の検知は不可能
に近い。一方、比較的遠くにある小さい対象物体
をも検知しようとすると、励磁コイル２に大きな
電流を流さなければならず、消費電力が大きなも
のとなる。また、検知の際に体象物体５以外の他
の鉄製構造物の運動や存在の影響を受けるという
欠点があつた。

本考案の目的は、構成が簡単で小形な、かつ比
較的遠くにある小さな検知対象物にも有効で、周
りの鉄製構造物の影響を受けない、省電力のコイ
ル方式磁気センサーを提供することにある。

本考案によると、検出部の構成が、鉄製の被検
出物の発生する磁束の変化を検出するための検知
コイルと、その被検出物を磁化させるため、従来
の励磁コイルの替わりに永久磁石を使用し、かつ
その永久磁石と前記検知コイルを一体に構成した
磁気センサーが得られる。永久磁石は、発生磁界
が遠方まで集中して達するようなパーミアンスを
持つ長手方向に着磁された棒状の永久磁石であつ
て、被検出物から発生する磁束が検知コイルと効
果的に鎖交するように、その磁極の方向が検知コ
イルの軸と実質上平行で検知コイルと隣接して配
置される。なお、ここでいう「検知コイルと隣接
し」とは、検知コイルの周囲は勿論のこと、検知
コイルの内部も含むことに注意されたい。

以下、本考案の実施例を図面を参照して詳細に
説明する。第２図は、本考案の一実施例を示した
構成図である。図に於て、第１図と同一符号は、
同じ機能を有するものとする。６は、永久磁石で
第１図の励磁コイルと同じく対象物体５を磁化さ
せるためのものであり、構成体３により検知コイ
ル１と一体に構成されている。永久磁石６は、丸
棒状で長手方向に着磁されており、発生磁界が遠
方まで集中して達するようなパーミアンスを持
つ。また、永久磁石６は、図示の如く、その磁極
の方向が検知コイル１の軸と実質上平行で検知コ
イル１の内部のほぼ中心部に配置されている。こ
の長手方向に着磁された棒状の永久磁石６によ
り、対象物体５を磁化させて対象物体５より磁束
を発生させることができる。また、永久磁石６を
上記のように配置しているので、対象物体５から
発生する磁束を検知コイル１と効果的に鎖交させ
ることができる。また、７は、信号変換回路であ
るが、第１図の信号変換回路４と違い、発振器を
含まず増幅器及びフイルタ、積分回路等で構成さ
れている。

このように構成することにより、励磁コイルを
必要とせず発振器も必要としないので、構成が簡
単で小形である。永久磁石６として、保磁力や最
大エネルギー積の大きな、例えば最近市販されて
いる希土類系磁石等を使用することにより、非常
に小形にすることができる。また、発生磁界が遠
方まで達するようなパーミアンスを持つ長手方向
に着磁された棒状永久磁石６を使用しているた
め、比較的遠くにある小さな検知対象物体にも有
効に動作する。更に、第１図の従来例のように、
励磁コイル２を励磁するための電流を必要としな
いので省電力化が計れる。

鉄製の対象物体は、それ自体の残留磁気のた
め。微少の磁気を帯びている。又、地球磁界によ
り多少磁化されている。この状態で、地球磁界よ
り更に強い磁界を対象物体に印加すると、それに
よつて対象物体が更に大きく磁化される。この磁
気誘導による磁束が検知コイルと鎖交し、この鎖
交数の変化により検知コイルに逆起電力が発生す
る。一方、永久磁石の発生する磁界の強さは、永
久磁石の面からの距離の約３乗に反比例する。第
４図は、対象物体と磁気センサー間の距離Ｄと、
磁気センサーの出力感度Ｓの関係を示したグラフ
である。図に於て、実線は本考案の特性曲線、破
線は従来の特性曲線を示している。従つて、検知
コイルに発生する逆起電力は、対象物体と検知コ
イル間の距離Ｄと、その変化率dD／dt（ｔは時
間）の関数であり、距離Ｄが小さく、変化率
dD／dtが大きい程発生する逆起電力は大きくな
る。この性質のため、工作機械等の近接スイツ
チ、無接点スイツチに使用する場合、他の鉄製構
造物の運動があつたとしても、対象物体が磁気セ
ンサーと近接している限り確実に検知が可能とな
り、他の鉄製構造物の影響をほとんど受けること
がない。

第３図は、本考案の他の実施例を示した構成図
である。本実施例では、図示の如く、２個の検知
コイル１と５個の永久磁石６は一体に構成されて
おり、２個の検知コイル１の間に配置された５個
の永久磁石６の磁極の方向は、同一方向でかつ検
知コイル１の軸と実質上平行である。本実施例の
永久磁石６も、第２図の実施例と同様に、丸棒状
で長手方向に着磁されており、発生磁界が遠方ま
で集中して達するようなパーミアンスを持つ。従
つて、第２図の実施例と同様に、対象物体５を磁
化させて対象物体５より磁束を発生させることが
できるとともに、対象物体５から発生する磁束を
検知コイル１と効果的に鎖交させることができ
る。この実施例では、検知コイル１を２個、永久
磁石６を５個使用しているので、第２図の実施例
より更に出力感度が良くなつている。

上記のように、検知コイルは１個に限定しない
し、永久磁石を数個使用しても良い。また永久磁
石の形状は、発生磁界が遠方まで集中して達する
ようなパーミアンスを持つ長手方向に着磁された
棒状（板状も含む）のものを用いる。更に、対象
物体の形状、寸法で決まる反磁界係数を考慮する
などして、対象物体の磁気誘導による磁束が、検
知コイルに効果的に鎖交するように、永久磁石
を、その磁極の方向が検知コイルの軸と実質上平
行で検知コイルと隣接して配置することにより、
性能を向上させている。

以上は、本考案を鉄製の物体を検出するときの
例について述べてきた。本考案の他の応用例とし
ては、円板の円周上にNSに着磁して並んでいる
被検出物の円周に近接して、磁気センサーを１個
配置することにより、その円板の回転したとき正
確に極性の数をカウントするような極性カウント
へ適用可能である。また、円板の円周の一カ所に
磁性の性質の異なる不連続箇所があり、その円板
の円周の外側に近接して、複数個の磁気センサー
を配置することにより、円板が回転しそれら磁気
センサーの近傍を、その不連続箇所が通過する所
の磁気センサーのみオンとなることを利用した角
度検出や、更に、往復する非磁性体の一部に鉄製
の物体を取付け、その鉄製物体の動く範囲内に、
それに近接して複数個の磁気センサーを並べて配
置することにより、位置計測も可能である。

以上の説明で明らかなように、本考案による
と、構成が簡単で小形な、かつ比較的遠くにある
小さな検知対象物にも有効で、周りの鉄製構造物
の影響を受けない、省電力のコイル方式磁気セン
サーが得られ、これを使用することにより、種々
の検出器として応用が可能であり、その効果は大
きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のコイル方式磁気センサーを示
した構成図、第２図は、本考案による磁気センサ
ーの一実施例を示した構成図、第３図は、本考案
による他の実施例を示した構成図、第４図は、対
象物体と磁気センサー間の距離と出力感度の関係
を示した図である。図に於て、１は検知コイル、２は励磁コイル、
４，７は信号変換回路、５は検知対象物、６は永
久磁石である。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

鉄製の被検出物の発生する磁束の変化を検出す
るための検知コイルを有する磁気センサに於て、
前記被検出物を磁化させて該被検出物より磁束を
発生させるために、発生磁界が遠方まで集中して
達するようなパーミアンスを持つ長手方向に着磁
された棒状の永久磁石を備え、該永久磁石は、前
記被検出物から発生する磁束が前記検知コイルと
効果的に鎖交するように、その磁極の方向が前知
検知コイルの軸と実質上平行で該検知コイルと隣
接して配置され、かつ前記検知コイルと一体に構
成されていることを特徴とする磁気センサー。