JPH0682041B2 - 非接触変位検出器 - Google Patents
非接触変位検出器Info
- Publication number
- JPH0682041B2 JPH0682041B2 JP16470887A JP16470887A JPH0682041B2 JP H0682041 B2 JPH0682041 B2 JP H0682041B2 JP 16470887 A JP16470887 A JP 16470887A JP 16470887 A JP16470887 A JP 16470887A JP H0682041 B2 JPH0682041 B2 JP H0682041B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- yoke
- plane
- magnet
- contact displacement
- displacement detector
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 title claims description 10
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 17
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
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- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は移動物体の変位を検出する非接触変位検出器
に関し、特に感磁性素子及び磁気回路を用いた非接触変
位検出器に関するものである。
に関し、特に感磁性素子及び磁気回路を用いた非接触変
位検出器に関するものである。
この発明の先行技術としては、この発明の出願人が昭和
62年６月７日に（非接触変位検出器〕と題して出願した
発明（以下、先出願という）がある。第４図は先出願の
構成を示す立面図で、図において、１はヨーク、２は磁
石、３はホール効果素子（一般的には感磁性素子、以下
単に素子という）、４は移動体、20、21、22、・・・
・、は磁束を表す。Ｘ−Ｙ−Ｚは直交座標を想定し、移
動体４の移動方向をＺ方向、素子３が想定する磁界の方
向をＸ方向とし、磁石２はＸ方向に磁化しているとすれ
ば、磁石２のＸ方向の寸法をＺ方向に直線的にテーパー
することによって移動体４のＺ方向の位置と素子３の出
力とを比較的広い範囲で比例させることができる。
62年６月７日に（非接触変位検出器〕と題して出願した
発明（以下、先出願という）がある。第４図は先出願の
構成を示す立面図で、図において、１はヨーク、２は磁
石、３はホール効果素子（一般的には感磁性素子、以下
単に素子という）、４は移動体、20、21、22、・・・
・、は磁束を表す。Ｘ−Ｙ−Ｚは直交座標を想定し、移
動体４の移動方向をＺ方向、素子３が想定する磁界の方
向をＸ方向とし、磁石２はＸ方向に磁化しているとすれ
ば、磁石２のＸ方向の寸法をＺ方向に直線的にテーパー
することによって移動体４のＺ方向の位置と素子３の出
力とを比較的広い範囲で比例させることができる。
〔発明が解決しようとする問題点〕 第４図に示す構造では、磁石２のＺ方向の寸法を長くし
た場合すなわち、この非接触変位検出器の測定範囲を大
きくした場合、磁石２の右（図面における方向）の端に
近づくにつれて磁束が集中し飽和してしまう場合があ
る。この場合には、符号20で示すように漏れ磁束が生じ
てしまい結果的に出力の直線性が損なわれてしまう欠点
があった。
た場合すなわち、この非接触変位検出器の測定範囲を大
きくした場合、磁石２の右（図面における方向）の端に
近づくにつれて磁束が集中し飽和してしまう場合があ
る。この場合には、符号20で示すように漏れ磁束が生じ
てしまい結果的に出力の直線性が損なわれてしまう欠点
があった。
本発明はこの点に鑑みてなされたもので、上記先出願に
ついてその解析を施すとともに、発展させ、上記欠点を
改善しようとする目的を有するものである。
ついてその解析を施すとともに、発展させ、上記欠点を
改善しようとする目的を有するものである。
この発明ではＸ−Ｙ平面に平行な平面を持つヨークを除
去し他の平面を持つヨークによって磁気回路を完成す
る。
去し他の平面を持つヨークによって磁気回路を完成す
る。
ギャップにＸ方向の磁界を発生するにはＸ−Ｚ平面に平
行な平面を有するヨークは必要であるが、Ｘ−Ｙ平面に
平行な平面を持つヨークは無くても磁気回路を完結する
ことができる。
行な平面を有するヨークは必要であるが、Ｘ−Ｙ平面に
平行な平面を持つヨークは無くても磁気回路を完結する
ことができる。
以下、この発明の実施例を図面を用いて説明する。第１
図はこの発明の一実施例を示す立面図と側面図であっ
て、第４図と同一符号は同一または相当部分を示し、第
４図に示す構造と異なる点は第１図に示す構造ではＸ−
Ｙ平面に平行なヨークは存在せず、Ｘ−Ｚ平面に平行な
平面を有するヨークによって磁気回路が完結されている
ことである。またＸ−Ｚ平面に平行な平面のヨークの位
置は素子３の移動する移動路において、このヨークのた
めに素子３の場所の磁界が実質的に乱されることがない
距離に設けられている。
図はこの発明の一実施例を示す立面図と側面図であっ
て、第４図と同一符号は同一または相当部分を示し、第
４図に示す構造と異なる点は第１図に示す構造ではＸ−
Ｙ平面に平行なヨークは存在せず、Ｘ−Ｚ平面に平行な
平面を有するヨークによって磁気回路が完結されている
ことである。またＸ−Ｚ平面に平行な平面のヨークの位
置は素子３の移動する移動路において、このヨークのた
めに素子３の場所の磁界が実質的に乱されることがない
距離に設けられている。
この場合、第１図に示す磁石２によって発生される磁束
（ここでその単一磁束として符号10で示す磁束を考え
る。）10は磁石２から下側のＹ−Ｚ平面に平行な平面を
有するヨークに入り、このヨークからＸ−Ｚ平面に平行
なヨーク、さらに、上側のＹ−Ｚ平面に平行な平面を有
するヨークを通り磁石２に入る径路を取ることになる。
すなわち、この第１図に示すヨークの構成においては磁
石２の任意の位置Ｚから発した磁束はそれ以外の位置
Ｚ′（Ｚ′≠Ｚ）から発生する磁束と交差または合成さ
れない。従って、任意の位置Ｚにおけるヨークと磁石２
のギャップ内における磁束密度はその位置における磁界
強度に依存する。また、Ｘ−Ｙ平面に平行な平面が存在
しないので磁束の集中がなくそのため、この第１図に示
すヨーク構成にすることにより磁束の飽和を防止するこ
とができる。
（ここでその単一磁束として符号10で示す磁束を考え
る。）10は磁石２から下側のＹ−Ｚ平面に平行な平面を
有するヨークに入り、このヨークからＸ−Ｚ平面に平行
なヨーク、さらに、上側のＹ−Ｚ平面に平行な平面を有
するヨークを通り磁石２に入る径路を取ることになる。
すなわち、この第１図に示すヨークの構成においては磁
石２の任意の位置Ｚから発した磁束はそれ以外の位置
Ｚ′（Ｚ′≠Ｚ）から発生する磁束と交差または合成さ
れない。従って、任意の位置Ｚにおけるヨークと磁石２
のギャップ内における磁束密度はその位置における磁界
強度に依存する。また、Ｘ−Ｙ平面に平行な平面が存在
しないので磁束の集中がなくそのため、この第１図に示
すヨーク構成にすることにより磁束の飽和を防止するこ
とができる。
第２図はこの発明の他の実施例を示す立面図と側面図
（１部断面を示す）であって、第１図と同一符号は同一
または相当部分を示し、第１図に示す構造と異なり、Ｘ
−Ｚ平面に平行な平面のヨークを素子１の移動する移動
路の両側に備えている点である。このヨーク構造もまた
第１図に示すと同様の磁気回路を構成することができ磁
側の飽和を防止することができる。第１図、第２図に示
す構造によって漏れ磁束の発生を極力避け出力の直線性
範囲を増大することができる。
（１部断面を示す）であって、第１図と同一符号は同一
または相当部分を示し、第１図に示す構造と異なり、Ｘ
−Ｚ平面に平行な平面のヨークを素子１の移動する移動
路の両側に備えている点である。このヨーク構造もまた
第１図に示すと同様の磁気回路を構成することができ磁
側の飽和を防止することができる。第１図、第２図に示
す構造によって漏れ磁束の発生を極力避け出力の直線性
範囲を増大することができる。
これらの非接触変位検出器の原理を数式で示せば以下の
通りとなる。
通りとなる。
ギャップ内において、位置Ｚを通る微小磁束について起
磁力の保存を考えると、 Hm（Ｚ）1m（Ｚ）＋Hg（Ｚ）1g（Ｚ）＝０ （１） Hm:磁石内の磁界強度、1m:磁石の長さ、 Hg:ギャップ内のＺの位置の磁界強度 ギャップ内では 微小磁束がＺ軸に直角方向とすれば、 Bm（Ｚ）＝Bg（Ｚ） （３） 式（２），（３）で式（１）を変形すると、 従って、パーミアンス係数ｐ（Ｚ）は となりＺに依存する。つまり位置により磁石の動作点が
変位することになる。
磁力の保存を考えると、 Hm（Ｚ）1m（Ｚ）＋Hg（Ｚ）1g（Ｚ）＝０ （１） Hm:磁石内の磁界強度、1m:磁石の長さ、 Hg:ギャップ内のＺの位置の磁界強度 ギャップ内では 微小磁束がＺ軸に直角方向とすれば、 Bm（Ｚ）＝Bg（Ｚ） （３） 式（２），（３）で式（１）を変形すると、 従って、パーミアンス係数ｐ（Ｚ）は となりＺに依存する。つまり位置により磁石の動作点が
変位することになる。
また、クリニック点を持たない希土類磁石の減磁界特性
は、 Br:残量磁束密度、Hc:抗磁力 と近似できる。
は、 Br:残量磁束密度、Hc:抗磁力 と近似できる。
この式と式（４）により、 となる。
この時、希土類磁石ではμμｏと近似できるから分母
のBr−μoHc＝０であり、分母は定数となり、整理する
と 式（３）より これがギャップ内の磁束分布である。磁束密度はＺ＝０
で最大値をとりＺ＋方向にリニアに減少していくことが
わかる。
のBr−μoHc＝０であり、分母は定数となり、整理する
と 式（３）より これがギャップ内の磁束分布である。磁束密度はＺ＝０
で最大値をとりＺ＋方向にリニアに減少していくことが
わかる。
これらの数式の結果から、この発明をより効果的に実現
するためにはリコイル透磁率がほぼ真空（空気）に等
しい例えば希土類が望ましいことおよびクニック点を
もつ磁石を用いる場合はパーミアンス関数Ｐ（Ｚ）がＺ
の変化範囲内でクニック点より上の交点をもつように設
定することが必要である。
するためにはリコイル透磁率がほぼ真空（空気）に等
しい例えば希土類が望ましいことおよびクニック点を
もつ磁石を用いる場合はパーミアンス関数Ｐ（Ｚ）がＺ
の変化範囲内でクニック点より上の交点をもつように設
定することが必要である。
第３図は第１図又は第２図に示す実施例により得られた
測定結果を示す図で、横軸は素子３のＺ方向の相対位
置、縦軸は素子３の出力電圧を増幅する増幅器の出力電
圧を示している。
測定結果を示す図で、横軸は素子３のＺ方向の相対位
置、縦軸は素子３の出力電圧を増幅する増幅器の出力電
圧を示している。
以上のようにこの発明によれば、非接触変位検出器の特
性の直線性範囲を増大することができる。
性の直線性範囲を増大することができる。
第１図はこの発明の一実施例を示す立面図及び側面図、
第２図はこの発明の他の実施例を示す立面図及び側面
図、第３図はこの発明により得られた測定結果を示す
図、第４図は先行技術の一実施例を示す立面図。 １はヨーク、２は磁石、３は感磁性素子、４は移動体、 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
第２図はこの発明の他の実施例を示す立面図及び側面
図、第３図はこの発明により得られた測定結果を示す
図、第４図は先行技術の一実施例を示す立面図。 １はヨーク、２は磁石、３は感磁性素子、４は移動体、 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】Ｘ−Ｙ−Ｚ直交座標軸を想定したとき、Ｘ
方向に磁化されかつＸ方向の寸法がＺ方向にテーパーさ
れて形成された磁石と、この磁石から空間ギャップ内で
Ｘ方向の磁界を形成するように配置されたヨークと、上
記ギャップ内で上記磁石と相対的にＺ方向に移動しギャ
ップ内のＸ方向の磁界の強さを表す信号を出力する感磁
性素子とからなる非接触変位検出器において、 上記ヨークは、Ｙ−Ｚ平面に平行な平面を有するヨーク
と、Ｘ−Ｚ平面に平行なヨークとによって構成されるこ
とを特徴とする非接触変位検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16470887A JPH0682041B2 (ja) | 1987-07-01 | 1987-07-01 | 非接触変位検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16470887A JPH0682041B2 (ja) | 1987-07-01 | 1987-07-01 | 非接触変位検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS649302A JPS649302A (en) | 1989-01-12 |
| JPH0682041B2 true JPH0682041B2 (ja) | 1994-10-19 |
Family
ID=15798372
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16470887A Expired - Lifetime JPH0682041B2 (ja) | 1987-07-01 | 1987-07-01 | 非接触変位検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0682041B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02109204U (ja) * | 1989-02-15 | 1990-08-31 | ||
| DE69310577T2 (de) * | 1992-02-27 | 1997-11-13 | Philips Electronics Nv | Positionssensorsystem |
| US6552532B1 (en) * | 1998-07-24 | 2003-04-22 | Next Corporation | Displacement detector with relatively movable magnet and sensor |
| JP2005195481A (ja) * | 2004-01-08 | 2005-07-21 | Japan Servo Co Ltd | 磁気式リニアポジションセンサ |
| US8711089B2 (en) | 2004-11-29 | 2014-04-29 | Fujitsu Component Limited | Position detection device, pointing device and input device |
| JP4587791B2 (ja) * | 2004-11-29 | 2010-11-24 | 富士通コンポーネント株式会社 | 位置検出装置 |
| TW200736813A (en) * | 2005-12-16 | 2007-10-01 | Asahi Kasei Denshi Kk | Position detector |
| JP4832358B2 (ja) * | 2007-05-16 | 2011-12-07 | アルプス電気株式会社 | 位置検知装置 |
-
1987
- 1987-07-01 JP JP16470887A patent/JPH0682041B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS649302A (en) | 1989-01-12 |
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