JPH0569447B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明の電磁式パルス発生器は、移動する物体
の位置を検知するパルス信号を出力したり、多数
の連続的なパルス信号を必要とする電気・電子機
器および自動制御装置に適用されるものである。

また自動車における各種のコンピユータ制御用
信号やガソリンエンジンにおける最適点火動作、
あるいはスターリングエンジンのガス圧変化に対
する最適加熱、冷却動作を可能にする高精度の動
作時期制御装置として利用することのできるパル
ス発生器である。

(ロ) 従来の技術 永久磁石の回転動作を利用したパスル発生器と
して、回転軸に取り付けた歯車状磁極の回転にも
とづき１回転当りその磁極数と同数のパルス起電
力を、外周に固定した検出コイルに発生する電磁
式ピツクアツプがあり、多く使用されている。

この場合、歯車状磁極の直径が例えば30mm位の
ものであれば、１パルス当りの回転角は10〜15°
程度が実用上の限界とされており、さらに高分解
能のパルス発生器が要望されている。

また、このような電磁誘導により発生する起電
力の大きさは、検出コイルに鎖交する磁束の時間
的変化割合に依存するのが普通であるから、その
回転速度が極めて小さくなると遂には起電力を発
生しなくなるものとされてきた。

しかるに特公昭59−12142号公報の感磁要素と
呼ぶ複合磁性体に対し、検出コイルを巻いて構成
したパルス発生器は、これに負方向の次に正方向
の非対称磁界を作用させた時点で特異なパルス起
電力を発生する。そして、鎖交磁束の変化割合に
は依存せず、その大きさだけに依存してパルスを
誘発させることができるという特異な性能を備え
たものである。

故にこのような特殊な複合磁性体を用いれば、
例え磁界が超低速で鎖交したとしても、高速鎖交
時と殆ど同一の波高値のパルス起電力を確実に発
生するので、各種の機器に対する多くの利用がは
かられている。

(ハ) 発明の目的 多数の複合磁性体に、移動する大きさと方向が
互いに非対称の特殊な磁石磁界を順次作用させる
と連続的なパルス出力を発生させることができ
る。本発明の目的は、多数の複合磁性体のうちで
パルスの発生に寄与した複合磁性体の位置を判定
する機能を付加することにより、各種の機械装置
における位置や回転角などの検出および制御信号
として適用できる電磁式パルス発生器を提供する
ことにある。

(ニ) 発明の概要 本発明の電磁式パルス発生器は、補助磁石の作
用により保磁力の比較的小さい部分の磁化方向の
みを負方向に転位させておき、これをその次の主
磁石の作用によつて保磁力の大きい部分と同じ正
方向に反転させた場合には殊更に急速に転位する
ように処理された複合磁性体を用い、該複合磁性
体の複数を互いに平行に配列した全体に第１検出
コイルを巻くと共に、該複合磁性体のうちの特定
のものに対して単独に第２検出コイルを捲回して
成る感磁装置と、これらに磁界を鎖交させる補助
磁石と主磁石および配向磁石とで構成したパルス
発生器により、前記第１および第２検出コイルか
らそれぞれパルス信号を発生させるように構成し
たことを特徴とするものである。

また本発明は円筒状の感磁装置を固定子とし、
その内面に沿つて回動する少なくとも前記主磁石
を装着して成る回転子とから構成されるパルス発
生器においても、前記と同様に第２検出コイルか
ら同時にパルス信号を発生するように構成したこ
とにより、前記主磁石の回転角をも判定できるよ
うにしたことを特徴とするものである。

(ホ) 発明の作用と実施例 本発明の作用原理および実施例を図面について
説明する。

第１図は、複合磁性体１の複数を互いに平行に
配列し、これらと直交させて全体を覆うように第
１検出コイル２を捲回した感磁装置３において、
特定の複合磁性体例えば１番目と５番目の複合磁
性体１と５に対して、さらにそれぞれに専用の第
２検出コイル６あるいは７を捲回したものであ
る。

この場合、第１検出コイル２としては外にも幾
つかの形状が考えられるが、例えば各複合磁性体
の表面に個別に捲回した各コイルの両端子を互い
に直列または並列に接続して１個の第１検出コイ
ルとしてもよく、また配列した各複合磁性体を横
糸と見なしコイル用導線を縦糸と見なして織成し
たうえで端部を結線して１個の第１検出コイルを
形成したものであつてもよい。

こゝで本発明の作用原理の理解を容易にするた
め、まず本発明に用いる複合磁性体の性状につい
て説明する。

例えば細いバイカロイ線の如き強磁性体にひね
り等の外部応力を加えて処理したものは、線軸方
向に単軸磁気異方性を備え、その線心部付近に比
較的保磁力の大きい部分を有し、これと隣接する
外周部に保磁力の小さい部分を持つような複合磁
性体が形成される。

あるいは異種の強磁性金属や金属酸化物および
アモルフアス磁性体などの組成と保磁力とが異な
る複数の強磁性分子の異方性を互いに同軸方向に
処理して成る強磁性層の複合磁性体、または異種
の磁性材料をメツキやクラツドしたり積層して成
る複合磁性体も、本発明に適用することができ
る。

この場合、いずれにしても本発明に適用するこ
とができる複合磁性体は、次の磁気的性質を備え
たものである。

第２図は比較的保磁力の小さい部分８と配向磁
化された保磁力の大きい部分９とを有する複合磁
性体１の内部挙動を説明するためにモデル化して
示したものである。

黒矢印１０，１１および１２はそれぞれ次のよ
うな役目をもつた外部磁界である。

あらかじめ配向磁界１０を作用させて複合磁性
体１の全体を正方向（図では上向き）に磁化し、
その磁界を除去しておく。

これに補助磁界１１を作用させて、比較的保磁
力の小さい部分＋８のみを−８のように負方向
（図では下向き）に転位させておく。この場合、
負方向に転位させた−８の部分は単軸磁気異方性
を備えているので、補助磁界１１を除去したとし
てもその状態を保持している。

次に主磁界１２を作用させて比較的保磁力の小
さい部分を再び＋８のように正方向に転位させる
時は、保磁力の大きい配向磁化の部分９と同一方
向への転位であるため、その時の転位速度は極め
て急速であるという特異な性状を有する。

故に複合磁性体に検出コイルを捲回しておけ
ば、急峻なパルス起電力を誘起させることができ
る。

なお、主磁界１２は配向磁界１０を兼ねること
ができ、その作用原理は同じである。

従つて第１図の複合磁性体１に対し、まず配向
磁石Moを図の位置から矢印のように右方向に移
動して、正方向の配向磁化を施しておく。引き続
き補助磁石Maを右方向に移動させて、比較的保
磁力の小さい部分のみを負方向に転位させてお
く。

その次に主磁石Mmを右方向に移動させると、
その磁界を順次受ける複合磁性体ごとに、その比
較的保磁力の小さい部分を急速に変転するので、
第１検出コイル２の端子間に急峻なパルス起電力
Vsが順次連続的に誘起される。

この時、第２検出コイル６あるいは７からもパ
ルス信号を発生するので、その時点で主磁石Mm
の通過位置が判定できると共に、このパルスを２
次的な制御対象の信号として利用することができ
る。

以上の述べたような作用効果は、感磁装置３が
円筒状に形成され、その内部で磁石を回動させる
ように構成しても同様であり、この場合には回転
角の判定が可能なパルス発生器になる。

すなわち第３図において、複合磁性体の複数を
円筒１３の周辺に所定の間隔で配列して、その全
周にソレノイド状の第１検出コイル１４を捲回
し、さらに特定の複合磁性体１′と５′とにそれぞ
れ単独に第２検出コイル６′と７′とを捲回して構
成した感磁装置を固定子１５とする。

そして固定子１５の内面に沿つて回動する配向
磁石Moと補助磁石Maおよび主磁石Mmを、図の
ように上部の磁極がそれぞれＮ極とＳ極およびＮ
極となるように、回転軸１６に装着して回転子１
７としてものである。

このような回転パルス発生器におけるパルスの
発生原理は、先に第１図で述べたものとほぼ同様
であるが、その態様をタイムチヤートで例示する
と第４図および第５図のようになる。

すなわち第４図の１は、１個の複合磁性体に着
目した時の、各磁石による作用磁界の時間的経過
を示したものでる。図中の記号Hoは配向磁界、
Haは補助磁界そしてHmは主磁界を示す。

これらの磁界の鎖交により第１検出コイル１４
に誘起するパルスは同図２のようになる。

これを第１検出コイル１４が発生するパルスの
時間的経過で示すと、第５図１の如く主磁界Hm
がｎ個の各複合磁性体に鎖交するたびごとに順次
連続的にパルス起電力Vsを発生する。そして第
２検出コイル６′あるいは７′がそれぞれ単独に発
生するパルス信号は、同図２のVd６あるいは同
図３のVd７のようになる。

この場合、各検出コイルの設定位置は予めそれ
ぞれ規定されている。故に第１検出コイルが順次
連続的に発生するパルスが、どの位置の複合磁性
体の磁気挙動で発生したものかを判定したり、そ
の時点における回転子の回転角を正確に検出した
りすることができることになる。そして同時に第
２検出コイルのパルス信号を、その時点における
他の制御対象への信号にすることができる。

上記回転子１７においては３種の磁石を１組と
してその作用硬化を述べたが、これを複数組で構
成することにより発生パルス数の増大をはかるこ
ともできる。

なお本発明において、パルスを発生させる磁界
の作用方式として幾つかの手段をとり得るが、例
えば第６図のような構成による回転パルス発生器
も安定にパルスを発生させることができる。

これは円筒１３の周辺に複合磁性体を所定の間
隔で配列し、その周辺に前記第１検出コイルおよ
び第２検出コイルを捲回して構成した円筒状感磁
装置に対し、その外周に上部をＳ極とする円筒状
補助磁石Maを装着した固定子を構成する。そし
てその内面に沿つて、上部をＮ極とする少なくと
も１個の主磁石Mm（配向磁石Moを兼用させても
よい）を有する回転子が回動するようにしたもの
である。

この場合、１個の複合磁性体に着目した磁界の
態様は第７図のようになる。すなわち同図１は固
定された補助磁石Maによる補助磁界Haと、回動
する主磁石Mmによる主磁界Hmであり、両者の
合成磁界は同図２のようになる。従つて同図３の
ように主磁界Hmがその複合磁性体と鎖交するた
びごとにパルス起電力Vsを発生する。そして前
例と同様に第２検出コイルは所定のパルス信号を
単独に発生することはいうまでもない。

なお第６図では円筒状補助磁石Maを感磁装置
の外周に装着したが、これは内周に装着してもよ
く、またその磁束が有効に作用するような形状で
あれば必ずしも円筒状に限定するものではない。

そして上記回転子用の各磁石の形状について
も、角または円柱状のもので通常の動作には一向
に差し支えない。しかしながら位置や回転角の分
解能を極めて高精度にする必要がある場合には、
例えば棒状磁石をコの字状にして複合磁性体の上
下から磁力線を作用させるとか、配列したそれぞ
れの複合磁性体と刃形の部分で対向する形状の磁
石にして磁界強度が鋭角的に印加されるように構
成すればよい。あるいは磁石に沿つて強磁性体の
保磁子を装着することにより鋭角的に磁界を鎖交
させることも効果的である。

(ヘ) 発明の効果 平面的に配列した多数の複合磁性体の全体を一
括して１つの第１検出コイルを捲回した感磁装置
に対し、例えば直線的に移動する磁石磁界を作用
させると、その第１検出コイルの端子から連続的
なパルス出力を発生させることができる。

そしてさらに、あらかじめ規定した特定の複合
磁性体には第２検出コイルが単独に捲回してある
ため、位置の指定ができる前記連続的なパルス信
号と同時に、その特定の位置で発生するパルス信
号により、他の制御対象を迅速に動作させ得るこ
とに成功したものである。これは例えば固定側と
移動側とを有する実際の各種の電気、電子機器や
機械装置の自動化などに広く適用できる。

また円筒状の感磁装置を固定子とし磁石を回転
子として構成した本発明に係る回転パルス発生器
においては、本文に詳記したように第１検出コイ
ルから回転子の回転角を指定する連続的な出力パ
ルスを発生させながら、同時に連動する制御信号
として使えるパルスを極めて高精度、高分解能で
発生できるようになつたので利用価値が著しく増
大した。

殊に、ガソリンエンジンでの最適点火時期を制
御するためにはデイストリビユータの回転角を規
定するパルス信号と、エンジンのどの気筒の点火
であるかを判別するパルス信号との両方が必要で
ある。そのため２台のパルス発生器が電磁誘導障
害等の防止のため隔離して設置されているのが現
状である。これが本発明によつて１台で済むうえ
に一層の小型が期待できるようになつた。

また本発明は、車両のように高速から超低速に
わたる回転部の状況をパルス情報として確実に得
ることを可能にしており、従来は不可能とされて
きた超低速回転時においてもパルス情報が確実に
得られる効果は大きいといえよう。

さらに、補助磁石を固定して常時作用させてお
く方式のものでは、その補助磁界を打ち消して主
磁界を作用させるためには、より強い主磁石を用
いる必要がある。しかしながら、実用的な見地か
ら主磁界は或る程度大きい方が、外部からの擾乱
磁界の影響を受け憎く安定であると言う効果を具
備することになる。

その他、車載のマイクロコンピユータ等と連動
させて車内、車外の各種の運転情報の授受に本発
明に係るパルス信号が適用できる。

そして軽量、小型で高性能かつ安価という厳し
い制約にも適合させ得るなど、本発明は極めて大
きな効用を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図、第３図と第６図は本発明に係る電磁式
パルス発生器の構成例を示す概観図、第２図は複
合磁性体の動作を説明するためのモデル図であ
り、第４図と第５図および第７図は作用磁界およ
びパルス起電力のタイムチヤートを例示したもの
である。 符号１と５および１′と５′は複合磁性体、２と
１４は第１検出コイル、３は感磁装置、６と７お
よび６′と７′は第２検出コイル、８は保磁力の小
さい部分、９は保磁力の大きい部分、１０は配向
磁界、１１は補助磁界、１２は主磁界、１３は円
筒、１５は固定子、１６は回転軸、１７は回転
子、Moは配向磁石、Hoは配向磁界、Mmは主磁
石、Hmは主磁界、Maは補助磁石、Haは補助磁
界、Vsはパルス起電力。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 補助磁石の作用により保磁力の比較的小さい
   部分の磁化方向のみを負方向に転位させておき、
   これをその次の主磁石の作用によつて保磁力の大
   きい部分と同じ正方向に反転させた場合には殊更
   に急速に転位するように処理された複合磁性体を
   用い、該複合磁性体の複数を互いに平行に配列し
   た全体に第１検出コイルを巻くと共に、該複合磁
   性体のうちの特定のものに対して単独に第２検出
   コイルを捲回して成る感磁装置と、これらに磁界
   を鎖交させる補助磁石と主磁石および配向磁石と
   で構成したパルス発生器により、前記第１および
   第２検出コイルからそれぞれパルス信号を発生さ
   せるように構成したことを特徴とする電磁式パル
   ス発生器。 ２ 前記複合磁性体の近くに固定した補助磁石の
   磁界が常時作用するように配置し、これに対して
   移動する前記主磁石および配向磁石とで構成され
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   電磁式パルス発生器。 ３ 前記複数の複合磁性体の全体を一括してソレ
   ノイド状に第１検出コイルを巻いて感磁装置を構
   成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の電磁式パルス発生器。 ４ 前記複合磁性体の複数を円筒状の周辺に中心
   軸と平行に配列したものに第１検出コイルを巻く
   と共に、前記複数の複合磁性体のうちの特定のも
   のに対して単独に第２検出コイルを捲回して成る
   円筒状感磁装置を固定子とし、これに前記補助磁
   石および回転子に装着した主磁石などの磁界を作
   用させるように構成し、前記第１および第２検出
   コイルからそれぞれパルス信号を発生する回転パ
   ルス発生器を構成したことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の電磁式パルス発生器。 ５ 前記円筒状感磁装置の近くに固着させた補助
   磁石の磁界が前記複数の複合磁性体に常時作用す
   るように配置した固定子と、前記主磁石を主体と
   する回転子とで構成したことを特徴とする特許請
   求の範囲第４項記載の電磁式パルス発生器。