JPH0580603B2 - - Google Patents

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JPH0580603B2
JPH0580603B2 JP59021902A JP2190284A JPH0580603B2 JP H0580603 B2 JPH0580603 B2 JP H0580603B2 JP 59021902 A JP59021902 A JP 59021902A JP 2190284 A JP2190284 A JP 2190284A JP H0580603 B2 JPH0580603 B2 JP H0580603B2
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coil
phase
linear position
rod
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Wataru Ichikawa
Juji Matsuki
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SG KK
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は直線位置検出装置に関し、特にコイ
ルに対するコアの相対的変位に応じて誘導係数を
変化させ、それに応じた出力信号を得るようにし
た誘導形の検出装置に関し、更に詳しくは、磁気
抵抗変化（透磁性変化）と渦電流損の両方をパラ
メータとした誘導係数変化が相乗的に得られるよ
うにし、高精度な検出を可能にした直線位置検出
装置に関する。
従来技術 可変磁気抵抗型の直線位置検出器として差動ト
ランスが従来からよく知られている。また、可変
磁気抵抗型の検出器を用いて位相シフト方式によ
つて直線位置を検出するようにした検出装置は、
本出願人によつて出願された実開昭57−135917号
あるいは実開昭58−136718号あるいは実願昭58−
68591号などにおいて開示されている。このよう
な従来の検出装置はいずれも磁性体の変位による
磁気抵抗変化（透磁性変化）のみに応じてコイル
の誘導係数を変化させるようにしていたため、検
出精度に限界があり、特に微少変位に対する検出
精度が機械的構造によつて限界づけられる傾向に
あつた。
この点につき第１図を参照して説明すると、第
１図に示された従前の可変磁気抵抗型直線位置検
出器１０は、所定の配置で相対的に固定された１
次コイル１Ａ〜１Ｄ及び２次コイル２Ａ〜２Ｄ
と、これらのコイル空間内に相対的に直線移動可
能に挿入されたコア部３とを含んでいる。コア部
３は、直線変位方向（図の矢印Ｌ，方向）に所
定間隔で配された複数個の磁性体コア３ａと、そ
の間に介在する非磁性体スペーサ３ｂしから成
り、一例としてコア３ａはほぼＰ／２の長さの円筒 形状であり、スペーサ３ｂの長さもほぼＰ／２であ る。コイルは４つの相で動作するように設けられ
ており、これらの相を便宜上Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄなる
符号を用いて区別する。コイルに対するコア３ａ
の相対的位置に応じて各相Ａ〜Ｄに生じる磁気抵
抗が90度づつずれるようになつており、例えばＡ
相をコサイン相とすると、Ｂ相はサイン相、Ｃ相
はマイナスコサイン相、Ｄ相はマイナスサイン相
となるように、各コイルの配置及びコア３ａの寸
法形状が決定されている。
第１図の例では、各相Ａ〜Ｄの１次コイル１Ａ
〜１Ｄと２次コイル２Ａ〜２Ｄは対応するもの同
士が同じ位置に巻かれており、個々のコイルのコ
イル長はほぼ「Ｐ／２」（Ｐは任意の数）である。そ して、Ａ相とＣ相のコイル１Ａ，２Ａ，１Ｃ，２
Ｃが隣合つて設けられており、Ｂ相とＤ相のコイ
ル１Ｂ，２Ｂ，１Ｄ，２Ｄも隣合つて設けられて
おり、Ａ，Ｃ相のコイルグループとＢ，Ｄ相のコ
イルグループの間隔が「Ｐ（ｎ±１／４）」（ｎは任意 の自然数）となつている。
Ａ相及びＣ相のコイル１Ａ，２Ａ，１Ｃ，２Ｃ
は鉄のような磁性体から成る円筒ケース４に収納
されており、Ｂ相及びＤ相のコイル１Ｂ，２Ｂ，
１Ｄ，２Ｄも同様の円筒ケース５に収納されてい
る。これらの鉄製ケース４，５は各コイル間のク
ロストークを防止すると共に各コイルの磁力線を
集中し磁気回路の結合を高めるためのものであ
る。
位相シフト方式によつて出力信号を得る場合、
磁気抵抗変化が互に逆相であるＡ相とＣ相のコイ
ルグループは共通の１次交流信号（例えば正弦波
信号）によつて励磁して差動出力を得、同じく互
に逆相の磁気抵抗変化を示すＢ相とＤ相のコイル
グループも前記１次交流信号とは所定位相ずれた
共通の１次交流信号（例えば余弦波信号）によつ
て励磁して差動出力を得る。その結果、Ａ，Ｃ相
及びＢ，Ｄ相の各差動出力信号を加算合成した信
号として、コア３ａの直線位置（距離Ｐ内の直線
変位量）に応じた位相角だけ１次交流信号の電気
角の位相シフトした信号が得られる。
上述のような検出装置において、各相の磁気抵
抗はコア３ａの相対的変位量（コイル内への磁性
体コア３ａの侵入度）に応じて決定されるわけで
あるが、各相磁気回路の磁気抵抗のオフセツト量
としてコア部３とコイル部との間のギヤツプによ
つて定まる固定値が関与する。一方、微小変位に
対する検出分解能を高めるにはコア３ａの配設間
隔Ｐを短かくすればよいのであるが、上述のコア
部３とコイル部との間の固定ギヤツプ量は間隔Ｐ
の縮小に比例して縮小できるわけではなく、機械
的構造によつて当然にも限度がある。そうする
と、間隔Ｐを縮小して検出分解能を高めようとす
る場合、コア３ａの変位に対する磁気抵抗変化幅
すなわち２次側誘導電圧レベルに占める変位対応
レベル変化幅の割合が相対的に低下し、十分な精
度が得られなくおそれがある。
発明の目的 この発明は上述の点に鑑みてなされたもので、
変位に応じた磁気抵抗変化を生ぜしめる型式の直
線位置検出装置において、検出精度をより一層高
めることができるようにすることを目的とする。
別の目的は、検出装置を小型化し、微小変位検出
に適合させようとする場合において、十分な精度
が得られるようにすることにある。
発明の概要 この発明は、誘導形の直線位置検出装置におい
て、磁気抵抗変化（透磁性変化）のみならず渦電
流損をもパラメータとした誘導係数変化が相乗的
に得られるようにしたことを特徴とするものであ
る。
すなわち、この発明の直線位置検出装置は、交
流信号によつて励磁されると共にその誘導出力信
号を取り出すためのコイル部と、このコイル部に
対して相対的に直線変位可能に配されたロツド部
とを具えたものであり、そこにおいて前記ロツド
部が、前記相対的直線変位方向に沿つて周期的な
パターンで設けられ、前記コイル部を通る磁気回
路の磁気抵抗を前記相対的直線変位に応じて所定
距離ごとに周期的に変化せしめる磁性体部分と、
前記磁性体部分よりも相対的に弱磁性又は非磁性
であると共に相対的に良導電体から成り、前記前
記コイル部による磁束に応じた渦電流路を該良導
電体において形成し、かつ前記コイル部を通る磁
気回路の前記磁気抵抗が前記磁性体部分によつて
相対的に増大せしめられる箇所において前記渦電
流路による渦電流損が相対的に増大するような周
期的なパターンで設けられた誘電体部分とを具備
するものであることを特徴としている。
ロツド部において、磁性体部分を相対的直線変
位方向に沿つて周期的なパターンで設け、前記コ
イル部を通る磁気回路の磁気抵抗を前記相対的直
線変位に応じて所定距離ごとに周期的に変化せし
めるようにしたため、この周期に対応して周期的
な誘導出力信号を得ることができ、長い範囲にわ
たつて直線位置を検出することが可能である。そ
して、磁気抵抗が前記磁性体部分によつて相対的
に増大せしめられる箇所において渦電流損が相対
的に増大するような周期的なパターンで誘電体部
分を更に設けたので、渦電流損の相対的増大によ
り実質的な磁気抵抗が更に増大せしめられる。
こうして、磁性体部分の変位による磁気抵抗変
化（透磁性変化）のみならず誘電体部分の変位に
よる渦電流損をもパラメータとした誘導係数変化
（コイル巻線数その他の条件は固定であるため、
実質的には磁気抵抗変化と等価である）が相乗的
に得られることになる。すなわち、コイル部磁気
抵抗変化回路へのコア部の磁性体部分の侵入によ
つて磁気抵抗が相対的に減少せしめられる範囲
（パーミアンスが相対的に増大せしめられる範囲）
においては誘電体部分による渦電流損の影響が及
ばず、従つて相対的に十分に高いレベルの電圧を
２次側に誘導することができる。他方、コイル部
磁気回路からのロツド部の磁性体部分の離脱によ
つて磁気抵抗が相対的に増大せしめられる範囲で
は該ロツド部の誘電体部分が該コイル部磁気回路
に侵入して渦電流損が生ぜしめられ、磁性体部分
の離脱による相対的磁気抵抗増大に加えて誘電体
部分の渦電流損による相対的磁気抵抗増大が加算
され、従つて２次側に誘導される電圧レベルをよ
り一層下げることができる。こうして、２次側誘
起電圧の高レベル時と低レベル時の差すなわち変
位に対する２次出力の変化幅を十分に大きくする
ことができるようになり、これにより精度の良い
直線変位検出を行うことができるようになる。例
えば、微小変位幅に対する２次出力の変化幅が従
来のものより確実に大きくとれるので、高精度な
微小変位検出が可能である。
更にこの発明に係る直線位置検出装置は、前記
コイル部が、複数の１次コイルを含み、各１次コ
イルを位相のずれた複数の１次交流信号を用いて
励磁し、これにより前記１次交流信号を前記ロツ
ド部の相対的直線位置に応じて位相シフトした出
力信号が該コイル部より得られるようにしたこと
を特徴とするものである。これにより、出力交流
信号の電気的位相角にもとづきロツド部の相対的
直線位置を検出することができるようになり、温
度変化等による誘導出力電圧レベルの変動の影響
を受けることなく、精度のよい位置検出を行うこ
とができるようになる。
実施例 以下添付図面を参照してこの発明の実施例を詳
細に説明しよう。
第２図及び第３図において、コイル部の構造及
び配置は第１図に示したものとほぼ同様であり、
Ａ相の１次及び２次コイル１Ａ，２ＡとＣ相の１
次及び２次コイル１Ｃ，２Ｃが隔壁を介して円筒
状磁性体ケース４に収納され、Ｂ相の１次及び２
次コイル１Ｂ，２ＢとＤ相の１次及び２次コイル
１Ｄ，２Ｄが隔壁を介して円筒状磁性体ケース５
に収納されている。コイルを収納した両ケース
４，５は、中空の中心軸が一致し、中央間の距離
が軸方向にＰ（１＋１／４）だけずれた配置で相互に 固定されている。このケース内空間つまりコイル
内空間に、コイル部に対して相対的に直線変位可
能に、ロツド部６が挿入されている。
ロツド部６の中心部分６ｃは磁性体から成り、
この中心部分６ｃの周囲にリング状に突出した磁
性体部分６ａが直線変位方向（矢印Ｌ，方向）
に所定の幅Ｐ／２で設けられており、この磁性体部 分６ａが直線変位方向に所定間隔Ｐ／２毎に複数設 けられている。各磁性体部分６ａの間のリング状
の凹みには複数の導電体部分６ｂが夫々リング状
に嵌設されている。各リング状導電体部分６ａの
幅もＰ／２である。中心部分６ｃ及び磁性体部分６ ａは鉄その他の強磁性材質から成り、導電体部分
６ｂは磁性体部分６ａよりも相対的に弱磁性又は
非磁性であると共に相対的に良導電性の材質（例
えば銅あるいはアルミニウムあるいは真鍮など、
若しくはそれらのような良導電体物質と他の物質
の混合したもの）から成る。
以上の構成において、各相の１次コイル１Ａ〜
１Ｄによる磁束は磁性体ケース４，５及びロツド
部６の中心部分６ｃを通るものとなる。ケース
４，５の内周端部とロツド部６の突出した磁性体
部分６ａとの間のギヤツプは、該内周端部とロツ
ド部６の導電体部分６ｂの下層の中心部分６ｃの
表面との間のギヤツプよりも狭い。また、磁性体
部分６ａ及び導電体部分６ｂの幅Ｐ／２は各コイル の長さにほぼ対応している。従つて、ロツド部６
がコイル部に対して相対的に直線変位するとき、
各相コイルに対する磁性体部分６ａの相対的位置
に応じて各相の磁気回路の磁気抵抗が夫々変化す
る。周知のように、コイル内により多くの磁性体
部分６ａが侵入している状態（例えば最大では第
２図のＣ相の状態）ほど磁気抵抗が小さく、従つ
て、パーミアンスが大である。このことから明ら
かなように、各磁性体部分６ａの間に設けられた
導電体部分６ｂは、ロツド部６における磁気抵抗
が相対的に増大せしめられる箇所（パーミアンス
が相対的に減少せしめられる箇所）に対応して設
けられていることになる。また、導電体部分６ｂ
は磁路をなす中心部分６ｃに対してリング状をな
しており、いわゆるシヨートリングとして機能
し、磁束に対して渦電流路を形成し得るものであ
る。従つて、この導電体部分６ｂがコイル内によ
り多く侵入している状態（例えば最大では第２図
のＡ相の状態）ほどより多くの渦電流が流れ、渦
電流損によつて実質な磁気抵抗が増大せしめられ
る。一方、前述の通り、この導電体部分６ｂでは
磁性体部分６ａの欠落によつて磁気抵抗が相対的
に増大せしめられている。従つて、相乗的に磁気
抵抗が増大され、２次側誘起電圧のレベルが相乗
的に減衰せしめられる。
上述の事柄を作図によつて模式的に示すと、或
る１相の２次コイル（例えば２Ａ）における磁性
体部分６ａのみによる誘起電圧のレベルは距離Ｐ
の範囲の相対的直線変位に関して第４図の実線の
ようであるが、レベルが相対的に減衰している部
分において導電体部分６ｂの渦電流損による誘起
電圧のレベル減衰が破線のように相乗され、一定
変位量に対する誘起電圧レベルの変化幅（例えば
VL１，VL２）が磁性体部分６ａのみの場合
（VL１）に比べて磁性体部分６ａと導電体部分６
ｂの相乗効果による場合（VL２）の方が大きく
なる。
上記実施例ではロツド部６の中心部分６ｃが磁
性体部分６ａと同様の磁性材質から成るものとし
ているが、これに限らず適宜の非磁性材質又は空
間等であつてもよい。
第５図乃至第７図は第２図のロツド部６と置換
し得るロツド部の異なる構造例を夫々示すもので
ある。第５図のロツド部７は、非磁性材質から成
るチユーブ７ｃの内部に幅Ｐ／２のリング状の磁性 体部分７ａと導電体部分７ｂを交互に嵌装したも
のであり、中心部分は空間となつている。中心部
分の空洞により軽量化することができるという利
点がある。第６図のロツド部８は、非磁性材質か
ら成るチユーブ８ｃの内部に幅Ｐ／２の円板状の磁 性体部分８ａと導電体部分８ｂを交互に嵌装した
ものである。チユーブ７ｃ，８ｃは合成樹脂等に
よるモールド又はコーテンイグであつてもよい。
このような非磁性材質から成る表面のモールド又
はコーテイングはロツド部６その他全べてのタイ
プのロツド部に施してあつてもよい。第７図のロ
ツド部９は、不導電及び非磁性材質から成る心棒
９ｃの周囲に幅Ｐ／２のリング状の磁性体部分９ａ と導電体部分９ｂを交互に形成したものである。
心棒９ｃは磁性体部分９ａと同様の磁性材質であ
つてもよく、その場合は第２図と実質的に同様と
なる。また、心棒９ｃは導電体部分９ｂと同様に
弱磁性又は非磁性の良導電材質であつてもよい。
勿論、各磁性体部分７ａ，８ａ，９ａ及び各導電
体部分７ｂ，８ｂ，９ｂの材質等の条件は第２図
の磁性体部分６ａ、導電体部分６ｂと同様であ
る。
第２図の実施例では各相のコイルが円筒状磁性
体ケース４，５に収納され、これらケース４，５
が導磁路を形成し得るようになつているが、この
ような磁性体ケースを設けずに本発明を実施する
ことも可能である。第８図はその場合の一例を示
すもので、各相Ａ〜Ｄのコイル１Ａ〜１Ｄ，２Ａ
〜２Ｄが磁性体ケースではなく図示しない非磁性
不導電性ケースに収納されている点を除けば第２
図と同様の構成である。第８図のロツド部６に置
換して第５図乃至第７図のロツド部７〜９を用い
ることが可能である。また、第２図及び第８図の
場合共、ロツド部６の磁性体部分６ａの断面が図
示のように直角とはせずに、第９図に示す６a′の
ようにテーパーを設けてもよい。６′はロツド部、
６a′はテーパー状の磁性体部分、６b′は導電体部
分、である。
コイル部の配置及び数は第２図、第８図に示し
たものに限らず、必要に応じて適宜設計変更でき
る。例えば第１０図は、距離Ｐを略３等分してＡ
相の２次コイル２Ａ，Ａ，Ｃ相共通の１次コイル
１AC，Ｃ相の２次コイル２Ｃを配し、これらを
磁性体ケース４′に収納したものであり、Ｂ，Ｄ
相に関しても同様に磁性体ケース５′に２次コイ
ル２Ｂ、共通１次コイル１BD、２次コイル２Ｄ
が収納されている。前述と同様にロツド部６の代
わりに第５図〜第７図、第９図のロツド部７〜
９，６′を使用してもよい。また、磁性体ケース
４′，５′を用いなくてもよい。
上記各実施例ではロツド部がコイル内の空間に
挿入される構造であつたが、これに限らず、必要
に応じて適宜設計変更できる。
第１１図はコイル部の変更例を示すもので、第
１２図はその−線断面図である。各相Ａ
〜Ｄに対応する１次及び２次コイル部１Ａ〜１
Ｄ，２Ａ〜２Ｄが夫々各相毎に設けられたコの字
形の磁性体コア１１，１２，１３，１４の両足に
夫々巻回されている。各相Ａ〜Ｄのコイル部コア
１１〜１４は、磁気抵抗変化のサイクルが隣合う
相間で1/4サイクル（90度）づつずれるように、
所定の配置で相互に固定されている。例えば、隣
合う相間のコア１１〜１４の間隔が3P／４（広義に はＰ（１±１／４）であればよい）となつている。ロ ツド部６は第２図に示したものと同様の構造であ
る。各コの字形コア１１〜１４における両端部の
間隔は磁性体部分６ａ及び導電体部分６ｂの幅
Ｐ／２にほぼ対応しており、各相ではコの字形コア １１〜１４の一端部からロツド部６を通り他端部
に抜ける磁気回路が夫々形成される。この実施例
においても、ロツド部６の代わりに第５図〜第７
図、第９図に示すロツド部７〜９，６′を使用す
ることができる。また、第１１図では各相のコア
１１〜１４が直線変位方向に一直線に並んでいる
が、これに限らず、第１２図の破線１２′，１
３′，１４′に示すように円周方向に適宜ずらして
配置してもよい。その場合、隣合う相間の直線変
位方向の間隔は3P／４に限らずもつと短かく（例え ばＰ／４）することができる。第１１図の例では、 導電体部分６ｂに生じる渦電流路は、リング形状
に沿つて形成されるというよりはむしろ各コア１
１〜１４の端部に垂直な磁束路の周囲に形成され
る。従つて、各ロツド部６，７，８，９，６′の
導電体部分６ｂ〜９ｂ，６a′は必らずしもリング
形状である必要はなく、コア１１〜１４の端部に
対向する箇所において或る程度の面積を有してい
ればよい。
また、ロツド部は上記実施例で示したような丸
棒形状に限らず、以下示すような細長の平板型で
あつてもよい。平板状ロツド部を持つ検出装置
は、丸棒ロツド部の取付に適していない箇所に取
付けるとき有利である。
第１３図に示す実施例において、コイル部は、
第１１図と同様に直線変位方向に所定間隔3P／４で 一列に並んだ各相Ａ〜Ｄ毎のコの字形コア１１〜
１４と、各コア１１〜１４に夫々巻回された１次
及び２次コイル１Ａ〜１Ｄ，２Ａ〜２Ｄとを含
む。このコア１１〜１４の端部に対して所定のギ
ヤツプを介在させて対向して平板状ロツド部１５
が配設され、前述の各ロツド部６〜９，６′と同
様にコイル部に対して相対的に直線変位可能であ
る。平板状ロツド部１５は、コア１１〜１４の端
部との対向面側に、複数の磁性体部分１５ａと導
電体部分１５ｂとが所定間隔Ｐ／２で交互に設けら れている。第１４図は平板状ロツド部１５の平面
図である。一例として、平板状ロツド部１５の基
板部材１５ｃと磁性体部分１５ａは同材質であ
り、この基板部材１５ｃの一面に所定間隔Ｐ／２で 複数の突出部を設けてこれを磁性体部分１５ａと
し、その間の凹部に導電体部分１５ｂを充填す
る。勿論、磁性体部分１５ａと導電体部分１５ｂ
は第２図のロツド部６の磁性体部分６ａ、導電体
部分６ｂと同様の材質から成る。第１５図は第１
３図のXV−XV線断面図である。尚、基板部材
１５ｃは磁性体に限らず、非磁性及び不導電材質
のものあるいは導電体部分１５ｂと同様の材質の
もの等を適宜に選ぶことが可能である。
第１３図では各相Ａ〜Ｄのコイル部コア１１〜
１４が直線変位方向に一直線に並んでいるが、第
１６図の実施例のように直線変位方向には相互に
Ｐ／４の間隔を保ちながら横方向に並ぶようにして もよく、また第１７図の実施例のように各相Ａ〜
Ｄのコア１１〜１４を横方向に（直線変位方向に
直角方向に）一直線に並べ、各相Ａ〜Ｄに対応す
る磁性体部分１７ａと導電体部分１７ｂの配列パ
ターンをＰ／４づつずらすようにしてもよい。第１ ６図及び第１７図は共に平面図であり、各相Ａ〜
Ｄのコイル部コア１１〜１４には第１３図のもの
と同様に１次及び２次コイルが各々の両足に巻回
されている。平板状ロツド部１６は第１３図の平
板状ロツド部１５と全く同様に複数の磁性体部分
１６ａと導電体部分１６ｂとを交互に具えている
が、ロツド部１５よりは横幅が広い。平板状ロツ
ド部１７は、個々の相Ａ〜Ｄに対応する磁性体部
分１７ａと導電体部分１７ｂの配列間隔は交互に
Ｐ／２の間隔であるが、隣合う相間ではこの配列パ ターンが直線変位方向にＰ／４づつずれている。
第１３図〜第１７図の実施例ではコイル部のコ
ア１１〜１４がコの字形であり、それらの両端部
が平板状ロツド部の片面側のみに対向している
が、第１８図のように各相コイル部のコア１８〜
２１をｃ字形とし、それら各コアの両端部の間に
平板状ロツド部２２を挿入するようにしてもよ
い。第１９図は平板状ロツド部２２の平面図、第
２０図は第１８図の−線断面図である。
各相Ａ〜Ｄのコア１８〜２１には前述と同様に１
次及び２次コイル１Ａ〜１Ｄが巻回されている。
平板状ロツド部２２の両面には、直線変位方向に
沿つて交互に所定間隔Ｐ／２で磁性体部分２２ａと 導電体部分２２ｂが設けられている。なお、磁性
体部分２２ａと導電体部分２２ｂの配列は片面だ
けでもよい。
第２１図の実施例は第１８図と同様に各相コイ
ル部のコア１８〜２１をＣ字形とし、それら各コ
アの両端部の間に平板状ロツド部４５を挿入した
ものである。第２２図は平板状ロツド部４５の平
面図、第２３図は第２１図の−線断
面図である。平板状ロツド部４５の両面にはリン
グ状のパターンの導電体部分４５ｂが設けられて
いる。ロツド部４５の基材は磁性体から成り、そ
の両面には3P／４の間隔でＰ／４の幅の突起部が直線 変位方向に複数設けられており、この突起部が磁
性体部分４５ａとなつている。各突起部（磁性体
部分４５ａ）の間の3P／４の幅の凹部内に四角いリ ング状の導電体部分４５ｂが設けられている。前
述と同様に磁性体部分４５ａと導電体部分４５ｂ
は片面だけでもよい。
第２４図の実施例では、ロツド部４６において
１ピツチ幅がＰから成る１条ねじの配列で磁性体
部分４６ａと導電体部分４６ｂが交互にら旋状に
設けられている。ねじの山部が磁性体部分４６ａ
に相当し、ねじの谷部４６b′に導電体部分４６ｂ
（前述の導電体部分と同様に相対的に低磁性又は
非磁性で良導電性のものである）が設けられてい
る。第２４図では図示の便宜上、ねじ山部（磁性
体部分）４６ａと谷部４６b′は側面図で示し、こ
の谷部４６b′に充填される導電体部分４６ｂは断
面で示してある。第２５図は第２４図のＶ−Ｖ線
断面図であり、同図に示すように、ロツド部４６
の周囲に90度の間隔で各相Ａ〜Ｄのコの字形コア
４７〜５０が設けられており、各コア４７〜５０
には１次コイル１Ａ〜１Ｄと２次コイル２Ａ〜２
Ｄが巻回され、各コア４７〜５０の端部とロツド
部４６の外周面との間には所定のギヤツプが存在
する。
第２６図の実施例では、ロツド部５１において
１ピツチ幅が2Pから成る２条ねじの配列で磁性
体部分５１ａと導電体部分５１ｂが交互にら旋状
に設けられている。前述と同様に、ねじの山部が
磁性体部分５１ａであり、谷部５１b′に導電体部
分５１ｂが設けられている。第２４図と同様に山
部（磁性体部分）５１ａと谷部５１b′が側面図で
示されており、導電体部分５１ｂは断面図で示さ
れている。第２７図は第２６図の−線断面図
であり、ロツド部５１の周囲に４５度の間隔で８
個のコア５２〜５９が設けられている。180度の
間隔で夫々対向している２個のコアは夫々同相で
あり、２個のコアから成るコア対が４対有り、各
対が夫々Ａ相〜Ｄ相に対応する。各相Ａ〜Ｄのコ
ア５２〜５９には前述と同様に１次コイル１Ａ〜
１Ｄと２次コイル２Ａ〜２Ｄが夫々巻回されてい
る。同相の２次コイル出力は夫々加算される。
第２４図〜第２７図において、各相Ａ〜Ｄのコ
イル部コア４７〜５０又は５２〜５９は図示の配
置で相互に固定されており、このコイル部に対し
てロツド部４６，５１が相対的に直線変位する
（矢印Ｌ又は方向に変位可能である）。従つて、
これまで述べてきた実施例と同様に動作する。第
２７図に示したような８極型のコイル部（180度
対称位置に同相のコイルが有るもの）は、ロツド
部５１の中心が各コア５２〜５９内の空間の中心
から多少偏倚してギヤツプ幅にばらつきが出て
も、180度対称位置にある同相出力の加算によつ
て誤差が打消されるので、有利である。尚、磁性
体部分４６ａ，５１ａと導電体部分４６ｂ，５１
ｂは各相のコア４７〜５０，５２〜５９に対応す
る位置にだけ設けてもよい。
以上の実施例ではすべて、ロツド部において複
数の磁性体部分と導電体部分を交互に設け、長い
範囲にわたつて周期的な磁気抵抗変化が得られる
ようにしているが、限られた直線変位範囲で１周
期分の磁気抵抗変化だけが得られるようにしても
よい。その一例を示すと第２８図のようであり、
コイル部はＡ相及びＣ相の１次及び２次コイル１
Ａ，２Ａ，１Ｃ，２Ｃから成り、そのコイル空間
に丸棒状のロツド部２３が挿入されている。ロツ
ド部２３の中央部分は所定幅Ｐ／２の導電体部分２ ３ｂとなつており、その両側は磁性体部分２３ａ
となつている。この構成により、Ｐの範囲で１周
期分の磁気抵抗変化だけが得られる。ロツド部２
３は第２９図又は第３０図、第３１図のロツド部
２４，２５，２６によつて置換し得る。ロツド部
２４は導電体部分２４ｂリング状になつており、
ロツド部２５は導電体部分２５ｂと磁性体部分２
５ａの配置がロツド部２３とは逆転しており、ロ
ツド部２６は導電体部分２６ｂがリング状になつ
ている。２７は不導電及び非磁性のチユーブであ
る。
第２図乃至第２７図の実施例では位相シフト方
式によつてロツド部の相対的直線位置に応じた出
力信号を得ることができるようになつている。す
なわち、各相Ａ〜Ｄではロツド部の直線変位量Ｐ
を１周期として周期的な磁気抵抗変化が生じ、こ
の磁気抵抗変化の位相は隣合う相間では90度
（Ｐ／４）づつずれている。従つて、直線変位に対応 する位相角をφで表わしたとすると、各相Ａ〜Ｄ
の２次コイル２Ａ〜２Ｄに誘起される電圧のレベ
ルはロツド部の相対的直線位置（つまりφ）に応
じて概ねＡ相ではcosφ、Ｂ相ではsinφ、Ｃ相で
は−cosφ、Ｄ相では−sinφ（但し2πはＰに相当す
る）なる略式で表わすことができる。Ａ，Ｃ相の
１次コイル１Ａ，１Ｃは正弦波信号sinωtによつ
て励磁し、Ｂ，Ｄ相の１次コイル１Ｂ，１Ｄは余
弦波信号cosωtによつて励磁する。そして、Ａ，
Ｃ相対ではその２次コイル２Ａ，２Ｃの出力信号
を差動的に加算し、Ｂ，Ｄ相対でもその２次コイ
ル２Ｂ，２Ｄの出力を差動的に加算し、各対の差
動出力信号を加算合成して最終的な出力信号Ｙを
得る。そうすると、出力信号Ｙは次のような略式
て実質的に表現することができる。
Ｙ＝sinωt cosφ−（−sinωt cosφ） ＋cosωt sinφ−（−cosωt sinφ） ＝2sinωt cosφ＋2cosωtsinφ ＝2sin（ωt＋φ） 上記式で便宜的に「２」と示された係数を諸種
の条件に応じて定まる定数Ｋで置換えると、 Ｙ＝Ksin（ωt＋φ） と表現できる。ここで、φはロツド部の相対的直
線位置に対応しているので、１次交流信号sinωt
（またはCOSωt）に対する出力信号Ｙの位相ずれ
φを測定することにより直線位置を検出するひと
ができる。
２次コイルの出力合成信号Ｙと基準交流信号
sinωt（又はcosωt）との位相ずれφを求めるため
の手段は適宜に構成できる。第３２図は位相ずれ
φをデイジタル量で求めるようにした回路例を示
すものである。尚、特に図示しないが、積分回路
を用いて基準交流信号sinωtと出力信号Ｙ＝Ksin
（ωt＋φ）との位相角０度の時間差分を求めるこ
とにより、位相ずれφをアナログ量で求めること
もできる。
第３２図において、発振部３２は基準の正弦信
号sinωtと余弦信号cosωtを発生する回路、位相
差検出回路３７は上記位相ずれφを測定するため
の回路である。クロツク発振器３３から発振され
たクロツクパルスCPがカウンタ３０でカウント
される。カウンタ３０は例えばモジユロＭ（Ｍは
任意の整数）であり、そのカウント値がレジスタ
３１に与えられる。カウンタ３０の４／Ｍ分周出力 からは、クロツクパルスCPを４／Ｍ分周したパルス Pcが取り出され、1/2分周用のフリツプフロツプ
３４のＣ入力に与えられる。このフリツプフロツ
プ３４のＱ出力から出たパルスPbがフリツプフ
ロツプ３５に加わり、出力から出たパルスPa
がフリツプフロツプ３６に加わり、これら３５及
び３６の出力がローパスフイルタ３８，３９及び
増幅器４０，４１を経由して、余弦信号cosωtと
正弦信号sinωtが得られ、各相Ａ〜Ｄの１次コイ
ル１Ａ〜１Ｄに印加される。カウンタ３０におけ
るＭカウントがこれら基準信号cosωt，sinωtの
2πラジアン分の位相角に相当する。すなわち、
カウンタ３０の１カウント値は2π／Ｍラジアンの位 相角を示している。
２次コイル２Ａ〜２Ｄの合成出力信号Ｙは増幅
器４２を介してコンパレータ４３に加わり、該信
号Ｙの正・負極性に応じた方形波信号が該コンパ
レータ４３から出力される。このコンパレータ４
３の出力信号の立上りに応答して立上り検出回路
４４からパルスTsが出力され、このパルスTsに
応じてカウンタ３０のカウント値をレジスタ３１
にロードする。その結果、位相ずれφに応じたデ
イジタル値D〓がレジスタ３１に取り込まれる。
こうして、所定範囲Ｐ内の直線位置をアブソリユ
ートで示すデータD〓を得ることができる。
なお、丸棒状ロツド部６あるいはら旋状ロツド
部４６，５１の製造方法の一例を示すと、磁性体
から成る丸棒に導電体部分６ｂ，４６ｂ，５１ｂ
の位置に対応してリング状の溝又はねじ溝を機械
加工し、その後、めつき又は溶射又はパターン焼
付その他適宜の表面加工処理によつて所定の導電
材質を丸棒表面に付着させ、その後丸棒表面を研
磨して溝内のみに導電体部分６ｂ，４６ｂ，５１
ｂが残るようにするとよい。勿論、導電体部分を
形成すべき所定のパターンに沿つてのみ所定の導
電物質を表面加工処理（例えば溶射又はパターン
焼付）によつて付着させるようにしてもよく、そ
の場合は最後の表面研磨は不要となる。平板状ロ
ツド部１５，１６，１７，２２，４５も上述と同
様の方法で製造することができるが、導電体部分
を充填する溝を機械加工ではなく、エツチング等
によつて形成することもでき、その場合は任意の
パターンの導電体部分を微細加工するのに適して
いる。
この発明に係る直線位置検出装置を複数個用い
て、各々のＰの長さを変え、特願昭57−188865号
に示したようなアブソリユート直線位置検出装置
に適用するとともに可能である。その場合、同体
のロツド部に異るＰのパターンを複数列形成する
ようにするとよい。
また、１次コイルと２次コイルは必らずしも
別々に設ける必要はなく、実開昭58−2621号ある
いは実開昭58−39507号に示されたもののように
共通であつてもよい。
発明の効果 以上の通りこの発明によれば、磁性体部分の変
位による磁気抵抗変化と導電体部分の変位による
渦電流損に応じた等価的な磁気抵抗変化との相乗
効果により、変位に対する２次出力電圧レベルの
変化幅を大きくすることができ、精度の良い検出
が行えるようになる。特に、小型検出器において
機械的構造による限界から従来は十分な２次出力
電圧レベル変化幅をとることができなかつたもの
が、本発明を適用することにより該変化幅を十分
にとることができるようなり、精度の良い超小型
検出器を提供することができる。
また、複数の１次コイルを位相のずれた複数の
１次交流信号を用いて励磁し、これにより前記１
次交流信号を前記ロツド部の相対的直線位置に応
じて位相シフトした出力信号が該コイル部より得
られるようにしたので、出力交流信号の電気的位
相角にもとづきロツド部の相対的直線位置を検出
することができるようになり、温度変化等による
誘導出力電圧レベルの変動の影響を受けることな
く、精度のよい位置検出を行うことができるよう
になる、という優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の可変磁気抵抗型直線位置検出装
置の一例を示す縦断面図、第２図はこの発明に係
る直線位置検出装置の一実施例を示す縦断面図、
第３図は第２図の−矢視線断面図、第４図は
同実施例における２次出力電圧レベルと変位量と
の関係を例示するグラフ、第５図乃至第７図は第
２図におけるロツド部の別の実施例を夫々示す縦
断面図、第８図は第２図の変更例を示す縦断面
図、第９図はこの発明におけるロツド部の他の実
施例を示す縦断面図、第１０図はこの発明の別の
実施例を示す縦断面図、第１１図はこの発明の更
に他の実施例を示す縦断面図、第１２図は第１１
図の−線矢視断面図、第１３図はこの発
明の更に別の実施例を示す縦断面図、第１４図は
第１３図の平板状ロツド部の平面図、第１５図は
第１３図の−線矢視断面図、第１６図は
この発明の他の実施例を示す平面図、第１７図は
この発明の更に他の実施例を示す平面図、第１８
図はこの発明の別の実施例を示す縦断面図、第１
９図は第１８図における平板状ロツド部の平面
図、第２０図は第１８図の−線矢視断面
図、第２１図はこの発明の他の実施例を示す縦断
面図、第２２図は第２１図における平板状ロツド
部の平面図、第２３図は第２１図の−
線矢視断面図、第２４図はこの発明の更に他の
実施例を示す一部断面側面図、第２５図は第２４
図の−線矢視断面図、第２６図はこの発明の
別の実施例を示す一部断面側面図、第２７図は第
２６図の−線矢視断面図、第２８図はこの発
明の更に他の実施例を示す縦断面図、第２９図乃
至第３１図は第２８図におけるロツド部の変更例
を夫々示す縦断面図、第３２図はこの発明の直線
位置検出装置を位相シフト方式によつて動作さ
せ、直線位置に応じた電気的位相シフト量の測定
を行うための回路の一例を示すブロツク図、であ
る。 １Ａ〜１Ｄ……１次コイル、２Ａ〜２Ｄ……２
次コイル、４，５……磁性体のコイルケース、
６，６′，７，８，９，２３，２４，２５，２６
……丸棒状のロツド部、１５，１６，１７，２
２，４５……平板状のロツド部、４６，５１……
ねじ状のロツド部、６ａ，６a′，７ａ，８ａ，９
ａ，１５ａ，１６ａ，１７ａ，２２ａ，２３ａ，
２４ａ，２５ａ，２６ａ，４５ａ，４６ａ，５１
ａ……磁性体部分、６ｂ，６b′，７ｂ，８ｂ，９
ｂ，１５ｂ，１６ｂ，１７ｂ，２２ｂ，２３ｂ，
２４ｂ，２５ｂ，２６ｂ，４５ｂ，４６ｂ，５１
ｂ……導電体部分、１１，１２，１３，１４，１
８，１９，２０，２１，４７〜５０，５２〜５９
……各相コイル部のコア。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の１次コイルを有し、各１次コイルを位
    相のずれた複数の１次交流信号によつてそれぞれ
    別々に励磁することにより、該各１次コイルを通
    る磁気回路の磁気抵抗の相違に従つて前記１次交
    流信号を位相シフトした誘導出力信号を取り出す
    コイル部と、 このコイル部に対して相対的に直線変位可能に
    配されてなり、前記相対的直線変位方向に沿つて
    周期的なパターンで設けられ、前記コイル部を通
    る磁気回路の磁気抵抗を前記相対的直線変位に応
    じて所定距離ごとに周期的に変化せしめる磁性体
    部分と、前記磁性体部分よりも相対的に弱磁性又
    は非磁性であると共に相対的に良導電体から成
    り、前記コイル部による磁束に応じた渦電流路を
    該良導電体において形成し、かつ前記コイル部を
    通る磁気回路の前記磁気抵抗が前記磁性体部分に
    よつて相対的に増大せしめられる箇所において前
    記渦電流路による渦電流損が相対的に増大するよ
    うな周期的なパターンで設けられた誘電体部分と
    を具備するロツド部と、 前記コイル部からの前記誘導出力信号における
    前記位相シフト量をデイジタル的に測定すること
    によつて、前記ロツド部の前記コイル部に対する
    相対的直線位置に対応する位置検出データを出力
    する測定回路と、 を具えた直線位置検出装置。 ２ 前記ロツド部が、前記磁性体部分と前記導電
    体部分とを交互に複数設けてなるものである特許
    請求の範囲第１項記載の直線位置検出装置。 ３ 前記ロツド部は、全体として丸棒形状であ
    り、前記コイル部のコイル空間内に挿入されたも
    のである特許請求の範囲第１項又は第２項記載の
    直線位置検出装置。 ４ 前記ロツド部は、全体として細長の平板状で
    あり、前記コイル部は、コイルを巻回した磁性体
    コアを含み、このコアの両端部が前記平板状ロツ
    ド部の一面側にギヤツプを介して対向している特
    許請求の範囲第１項又は第２項記載の直線位置検
    出装置。 ５ 前記ロツド部は、全体として細長の平板状で
    あり、前記コイル部は、コイルを巻回した磁性体
    コアを含み、このコアの両端部が前記平板状ロツ
    ド部の両面を挟み、各面にギヤツプを介して対向
    している特許請求の範囲第１項又は第２項記載の
    直線位置検出装置。 ６ 前記ロツド部は、前記磁性体部分と前記誘電
    体部分を交互にリング状に配列して成るものであ
    る特許請求の範囲第２項記載の直線位置検出装
    置。 ７ 前記ロツド部は、前記磁性体部分と前記誘電
    体部分を交互にら旋状に配列して成るものである
    特許請求の範囲第２項記載の直線位置検出装置。 ８ 前記磁性体部分は、前記ロツド部の基部をな
    す磁性部材において突出部として形成されてお
    り、前記導電体部分は前記磁性部材の凹部内に設
    けられている特許請求の範囲第１項乃至第７項の
    何れかに記載の直線位置検出装置。 ９ 前記誘電体部分は、前記磁性部材よりも相対
    的に弱磁性又は非磁性であると共に相対的に良導
    電体から成る物質を該磁性部材の凹部内に所定の
    パターンで表面加工処理によつて付着させたもの
    である特許請求の範囲第８項記載の直線位置検出
    装置。 １０ 前記ロツド部は、非磁性体かせ成るチユー
    ブと、このチユーブ内に交互に収納された複数の
    リング状の前記磁性体部分及び誘電体部分とから
    成るものである特許請求の範囲第２項記載の直線
    位置検出装置。 １１ 前記コイル部は、前記１次コイルとそれに
    対応して設けられた２次コイルを含み、該１次及
    び２次コイルは４相のコイルグループから成り、
    前記ロツド部の相対的直線位置に応じた各相磁気
    回路の磁気抵抗変化の位相がほぼ90度づつずれる
    ようにこれらコイルが配置されており、その中で
    磁気抵抗変化が180度隔つた２つの相を正弦波信
    号によつて励磁して２次コイル出力を差動的に取
    出し、磁気抵抗変化が180度隔つた別の２つの相
    を余弦波信号によつて励磁して２次コイル出力を
    差動的に取出し、各相対の２次コイル差動出力信
    号を加算合成して前記位相シフトを含む出力信号
    を得るようにした特許請求の範囲第１項記載の直
    線位置検出装置。
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