JPH0736011U

JPH0736011U - Magnetic sensor

Info

Publication number: JPH0736011U
Application number: JP6602493U
Authority: JP
Inventors: 桂友瀧
Original assignee: セイコー精機株式会社
Priority date: 1993-12-10
Filing date: 1993-12-10
Publication date: 1995-07-04

Abstract

(57)【要約】【目的】加工が簡単で、主軸の大径化にも、精度を落
とさずに対応できる低コストの磁気センサを提供する。【構成】Ｕ字断面を有する固定部材２２を円環状に並
べてフランジ部６のステータ用溝１３に嵌め込み、固定
部材２２の凹所２６に一方向に円環状に巻いたコイル１
６を嵌め込んでモールドすることにより形成した磁気セ
ンサ２０。 (57) [Abstract] [Purpose] To provide a low-cost magnetic sensor that is easy to machine and can cope with an increase in the diameter of the spindle without sacrificing accuracy. A coil 1 in which fixing members 22 having a U-shaped cross section are arranged in an annular shape, fitted into the stator groove 13 of the flange portion 6 and wound in a recess 26 of the fixing member 22 in one direction in an annular shape
A magnetic sensor 20 formed by fitting and molding 6.

Description

[Detailed description of the device]

【０００１】[0001]

[Industrial applications]

本考案は、磁気センサに係り、例えば、磁気軸受を用いたスピンドル装置において主軸の軸方向の位置を検知するために用いられる磁気センサに関する。 The present invention relates to a magnetic sensor, for example, a magnetic sensor used for detecting the axial position of a main shaft in a spindle device using a magnetic bearing.

【０００２】[0002]

[Prior art]

磁気軸受を用いたスピンドル装置では、主軸が電磁石によって磁気浮上されることで非接触に支持される。主軸を所定の浮上位置で支持するためには、主軸の位置変位に応じて電磁石の磁力を制御する必要がある。従って、磁気軸受においては、主軸の軸方向と径方向の位置変位を検出するための磁気（変位）センサが設けられ、この磁気センサの出力を基に電磁石の励磁電流をフィードバック制御するようになっている。 In a spindle device using a magnetic bearing, the main shaft is magnetically levitated by an electromagnet and is supported in a non-contact manner. In order to support the main shaft at a predetermined levitation position, it is necessary to control the magnetic force of the electromagnet according to the position displacement of the main shaft. Therefore, the magnetic bearing is provided with a magnetic (displacement) sensor for detecting the axial and radial position displacement of the main shaft, and the exciting current of the electromagnet is feedback-controlled based on the output of this magnetic sensor. Has become.

【０００３】一般に、主軸の径方向の位置変位を検出するための磁気センサは、主軸の外周部に設けられ、軸方向の位置変位を検出するための磁気センサは、主軸の先端部に設けられる。しかし、主軸の先端部に工具等を固定しなければならない場合には、磁気センサを配置することができないので、主軸に段部を形成し、軸方向の磁気センサを、その段部に対して軸方向に対向するように設置する。Generally, a magnetic sensor for detecting the radial displacement of the spindle is provided on the outer periphery of the spindle, and a magnetic sensor for detecting the axial displacement of the spindle is provided on the tip of the spindle. . However, if a tool or the like has to be fixed to the tip of the spindle, a magnetic sensor cannot be placed, so a step is formed on the spindle and the magnetic sensor in the axial direction is attached to the step. Install so that they face each other in the axial direction.

【０００４】図４及び図５は、主軸の軸方向の位置変位を検出するための磁気センサを表したものである。図４に示すように、磁気センサ１は、主軸２に形成された段部３に対向するように、スピンドル装置４におけるフレーム５のフランジ部６に一体的に固定されている。4 and 5 show a magnetic sensor for detecting a positional displacement of the main shaft in the axial direction. As shown in FIG. 4, the magnetic sensor 1 is integrally fixed to the flange portion 6 of the frame 5 of the spindle device 4 so as to face the step portion 3 formed on the main shaft 2.

【０００５】図５に示すように、磁気センサ１は、フランジ部６のステータ用溝１３に嵌め込まれる断面Ｕ字形状のステータ１４と、一方向に円環状に巻かれ、ステータ１４の円環状のコイル用溝１５に嵌め込まれたコイル１６とで構成されている。ステータ１４に嵌め込まれたコイル１６は、エキポシ系樹脂でモールドされる。As shown in FIG. 5, the magnetic sensor 1 and a stator 14 having a U-shaped cross section that is fitted into the stator groove 13 of the flange portion 6 are wound in an annular shape in one direction to form a circle of the stator 14. The coil 16 is fitted in the annular coil groove 15. The coil 16 fitted in the stator 14 is molded with an epoxy resin.

【０００６】この磁気センサ１は、コイル１６のインピーダンス変化により位置を検出する誘導型のセンサである。すなわち、コイル１６には、図示しない高周波電源によって高周波電流が供給され、磁性体である主軸２の段部３に対して磁界を形成するようになっている。そして、主軸２が移動するとコイル１６の電流値が変化するので、この変化を出力として取り出すことで、段部３とステータ１４との隙間変化を検出するようになっている。ステータ１４は、ソフトフェライト等の高透磁率のフェライト系材料であり、コイル１６の発生する磁界が、フランジ部６側へと漏れるのを防止するために設けられている。The magnetic sensor 1 is an inductive sensor that detects a position by changing the impedance of the coil 16. That is, a high frequency current is supplied to the coil 16 by a high frequency power source (not shown), and a magnetic field is formed on the step portion 3 of the main shaft 2 which is a magnetic body. Then, when the main shaft 2 moves, the current value of the coil 16 changes. Therefore, the change in the gap between the step portion 3 and the stator 14 is detected by extracting this change as an output. The stator 14 is a ferrite material having a high magnetic permeability such as soft ferrite, and is provided to prevent the magnetic field generated by the coil 16 from leaking to the flange portion 6 side.

【０００７】このタイプの磁気センサは、測定できる範囲が比較的広く、リニアリティのあるセンサ出力が得られる。また、円環状に巻かれたコイル１６によって段部３の全周にわたる位置変化を平均的に検出するようにしているので、主軸２の傾きが変位として検出されず、軸方向のセンサとして優れている。This type of magnetic sensor has a relatively wide measurable range, and a linear sensor output can be obtained. Further, since the position change over the entire circumference of the step portion 3 is detected on average by the coil 16 wound in an annular shape, the inclination of the main shaft 2 is not detected as a displacement, which is excellent as an axial sensor. There is.

【０００８】[0008]

[Problems to be solved by the device]

しかし、フェライト系材料のステータ１４は脆性材料であるため、加工をするのが難しく、特にＵ字断面にするための溝を形成する加工が難しい。また、ステータ１４は、円環状に成形する必要があるため、内径と外径の収縮率を考慮した高精度な成形が要求される。特に、主軸２の径が大きい場合（例えば、５００ｍｍ以上）、その径に合わせてステータ１４の径も大きくする必要があるが、大径のステータの成形は非常に難しいため、精度が悪くなったり、あるいは精度良く成形できても製造コストが高くなったりする。 However, since the ferrite-based stator 14 is a brittle material, it is difficult to process it, and in particular, it is difficult to process a groove for forming a U-shaped cross section. Further, since the stator 14 needs to be formed into an annular shape, it is required to be formed with high precision in consideration of shrinkage rates of the inner diameter and the outer diameter. In particular, when the diameter of the main shaft 2 is large (for example, 500 mm or more), it is necessary to increase the diameter of the stator 14 in accordance with the diameter, but it is very difficult to mold a large-diameter stator, and the accuracy becomes poor. Or, even if it can be molded with high accuracy, the manufacturing cost will increase.

【０００９】そこで、本考案の目的は、加工が簡単で、主軸等の被測定物の径の大型化にも、精度を落とさずに対応できる低コストの磁気センサを提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to provide a low-cost magnetic sensor that can be easily processed and can cope with an increase in the diameter of an object to be measured such as a spindle without deteriorating accuracy.

【００１０】[0010]

【課題を解決するための手段】本考案では、溝が形成された高透磁率材料からなる複数の固定部材を前記溝が円周上に整列するように並べて形成されたステータと、このステータに形成された溝内に固定された環状のコイルとを磁気センサに具備させて前記目的を達成する。Means for Solving the Problems In the present invention, a stator formed by arranging a plurality of fixing members made of a high-permeability material having grooves formed therein so that the grooves are aligned on the circumference, and a stator formed on the stator. The magnetic sensor is provided with an annular coil fixed in the formed groove to achieve the above object.

【００１１】[0011]

[Action]

本考案の磁気センサでは、電流が供給されることでコイルが磁界を発生させる。ステータは、例えば、スピンドル装置のフレーム側に固定され、発生した磁界のフレーム側への漏れを防止する。 In the magnetic sensor of the present invention, the coil generates a magnetic field when an electric current is supplied. The stator is fixed to the frame side of the spindle device, for example, and prevents the generated magnetic field from leaking to the frame side.

【００１２】[0012]

【Example】

以下、本考案の磁気センサにおける一実施例を図１ないし図３を参照して詳細に説明する。図１は、本実施例による磁気センサのコイルを固定するための固定部材２２の形状を表したものである。 Hereinafter, an embodiment of the magnetic sensor of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 1 shows the shape of a fixing member 22 for fixing the coil of the magnetic sensor according to the present embodiment.

【００１３】固定部材２２には、コイル１６を固定するための溝として凹所２６が形成されており、この凹所２６によって断面がＵ字形状となっている。また、固定部材２２は、高透磁率のフェライト系材料からなり、本実施例では、トランス用のＵ字鉄心を用いる。A recess 26 is formed in the fixing member 22 as a groove for fixing the coil 16, and the recess 26 has a U-shaped cross section. The fixing member 22 is made of a ferrite material having a high magnetic permeability, and in this embodiment, a U-shaped iron core for a transformer is used.

【００１４】図２は、本実施例による磁気センサ２０を表したものである。なお、従来と同様の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明は適宜省略することとする。磁気センサ２０は、図１に示すようなＵ字断面の固定部材２２を複数用いてステータを構成する。すなわち、図２に示すように、凹所２６が円環状につながるように各固定部材２２を並べ、これらをフランジ部６のステータ用溝１３に嵌め込むことによって、ステータ２４を構成するようになっている。固定部材２２の底面２３は長方形であるので、環状に並べると互いに隙間ａが生じるが、固定部材２２は、この隙間ａが、一定になるように配置される。また、固定部材２２の内側部分でも若干の隙間、例えば、０．１〜０．２ｍｍを残すようにする。FIG. 2 shows a magnetic sensor 20 according to this embodiment. The same components as those of the conventional one are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be appropriately omitted. The magnetic sensor 20 constitutes a stator by using a plurality of fixing members 22 having a U-shaped cross section as shown in FIG. That is, as shown in FIG. 2, the stator 24 is configured by arranging the fixing members 22 so that the recesses 26 are connected to each other in an annular shape and fitting the fixing members 22 into the stator grooves 13 of the flange portion 6. ing. Since the bottom surface 23 of the fixing member 22 is rectangular, a gap a is formed between them when they are arranged in an annular shape, but the fixing member 22 is arranged so that the gap a is constant. Also, a slight gap, for example, 0.1 to 0.2 mm is left even in the inner portion of the fixing member 22.

【００１５】フランジ部６に嵌め込まれた固定部材２２の凹所２６には、コイル１６が埋め込まれ、この埋め込まれたコイル１６と固定部材２２とはエキポシ系樹脂でモールドされる。すなわち、各固定部材２２の内側部分の若干の隙間や外側部分の隙間ａにエキポシ系樹脂が流れ込むことで各固定部材２２が互いに接着されると共に、フランジ部６に対して固定される。また、コイル１６も固定部材２２に対して固定される。The coil 16 is embedded in the recess 26 of the fixing member 22 fitted in the flange portion 6, and the embedded coil 16 and the fixing member 22 are molded with an epoxy resin. That is, when the epoxy resin flows into the slight gaps in the inner portions of the fixing members 22 and the gaps a in the outer portions, the fixing members 22 are adhered to each other and are fixed to the flange portion 6. . The coil 16 is also fixed to the fixing member 22.

【００１６】磁気センサ２０をフランジ部６に固定した時の断面形状は、図４に示した従来のものと同じであり、主軸２の小径部２７は、フランジ部６の孔２８に挿通され、その段部３は、磁気センサ２０に対向配置される。また、本実施例による磁気センサ２０も、従来と同様に、コイル１６のインピーダンス変化により位置を検出する誘導型のセンサである。The sectional shape when the magnetic sensor 20 is fixed to the flange portion 6 is the same as the conventional one shown in FIG. 4, and the small diameter portion 27 of the main shaft 2 is inserted into the hole 28 of the flange portion 6, The step portion 3 is arranged to face the magnetic sensor 20. Further, the magnetic sensor 20 according to the present embodiment is also an inductive sensor that detects the position by changing the impedance of the coil 16, as in the conventional case.

【００１７】なお、固定部材２２は、互いに隙間ａを有しているが、主軸２の位置変位は、コイル１６の全周で平均的に処理された信号として検出されるので、隙間ａによる精度低下は殆どない。従って、各固定部材２２の間隔を大きくしてもよく、例えば、図３に示すように配置した固定部材２２で磁気センサを構成してもよい。Although the fixing members 22 have a gap a between them, the positional displacement of the main shaft 2 is detected as a signal which is averaged over the entire circumference of the coil 16, so that the gap a is determined. There is almost no decrease in accuracy. Therefore, the interval between the fixing members 22 may be increased, and for example, the fixing members 22 arranged as shown in FIG. 3 may constitute a magnetic sensor.

【００１８】本実施例によれば、一般に市販されているトランス用のフェライト系材料を用いているので、磁気センサ２０の製造コストを低くすることができる。また、各固定部材２２間の隙間を大きくすることで、重量を小さくすることができる。According to this embodiment, since a ferrite material for transformers which is generally commercially available is used, the manufacturing cost of the magnetic sensor 20 can be reduced. Further, the weight can be reduced by increasing the gap between the fixing members 22.

【００１９】更に、大径の主軸に対しても、固定部材２２の並べる数を増やすことにより対応することができるので、精度を下げずに大径の主軸に対しても取付けることができる。なお、以上の実施例では、固定部材としてトランス用のＵ字鉄心を用いたが、他の高透磁率材料であってもよい。Further, since it is possible to cope with a large-diameter main shaft by increasing the number of the fixing members 22 arranged, it is possible to attach to a large-diameter main shaft without lowering the accuracy. Although the U-shaped iron core for the transformer is used as the fixing member in the above embodiments, other high magnetic permeability materials may be used.

【００２０】また、以上の実施例では、スピンドル装置における主軸の位置検出用に磁気センサ２０を用いたが、本考案は、他の装置、例えば、磁気軸受式ターボ分子ポンプ等に用いられる軸方向センサに対しても適用可能である。固定部材２２は、他の形状、例えば、Ｖ字形状の凹所が形成されたものや、あるいは、円環状に並べた時に互いに隙間の生じない扇形状のものであってもよい。Further, in the above embodiments, the magnetic sensor 20 is used for detecting the position of the main shaft in the spindle device, but the present invention is used in another device, for example, a magnetic bearing type turbo-molecular pump or the like. It can also be applied to an axial sensor. The fixing member 22 may have another shape, for example, one in which a V-shaped recess is formed, or may have a fan shape in which no gap is formed between the fixing members 22 when arranged in an annular shape.

【００２１】[0021]

[Effect of device]

本考案の磁気センサによれば、低いコストで製造することができ、大径の被測定物にも精度を下げることなく対応することができる。 According to the magnetic sensor of the present invention, it can be manufactured at a low cost, and it is possible to cope with a large-diameter object to be measured without lowering the accuracy.

[Brief description of drawings]

【図１】本考案の一実施例による磁気センサの固定部材
の形状を示した斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a shape of a fixing member of a magnetic sensor according to an embodiment of the present invention.

【図２】同磁気センサを示した斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing the magnetic sensor.

【図３】同磁気センサの変形例を示した平面図である。FIG. 3 is a plan view showing a modified example of the magnetic sensor.

【図４】従来の磁気センサを示した側断面図である。FIG. 4 is a side sectional view showing a conventional magnetic sensor.

【図５】同磁気センサの斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of the magnetic sensor.

[Explanation of symbols]

６フランジ部１３ステータ用溝１６コイル２０磁気センサ２２固定部材２４ステータ２６凹所２８孔 6 Flange 13 Groove for Stator 16 Coil 20 Magnetic Sensor 22 Fixing Member 24 Stator 26 Recess 28 Hole

Claims

[Scope of utility model registration request]

1. A stator formed by arranging a plurality of fixing members made of a high-permeability material in which grooves are formed so that the grooves are aligned on the circumference, and fixed in the grooves formed in the stator. And a ring-shaped coil formed therein.