JPH0769130B2 - 磁気的変位センサ - Google Patents

磁気的変位センサ

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JPH0769130B2
JPH0769130B2 JP62071324A JP7132487A JPH0769130B2 JP H0769130 B2 JPH0769130 B2 JP H0769130B2 JP 62071324 A JP62071324 A JP 62071324A JP 7132487 A JP7132487 A JP 7132487A JP H0769130 B2 JPH0769130 B2 JP H0769130B2
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バク−ムシユメルツエ、ゲゼルシヤフト、ミツト、ベシユレンクテル、ハフツング
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    • G01D5/20—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、測定対象物の位置を測定するための磁気的変
位センサに関する。
〔従来の技術〕
測定対象物が、交流電流を供給される２つの励磁コイル
により磁化される軟磁性コアに沿って無接触で運動可能
に配置されており、また、その位置に関係して、軟磁性
コアの位置に仮想空隙を発生し、それによってシステム
の漏れ磁束および少なくとも１つの二次コイルに発生さ
れる電圧に影響する磁気的変位センサは、例えば雑誌
『テヒニシェス・メッセン（Technisches Messen）』、
第50巻、1983年、第10号、第373〜378頁に記載されてい
る。この変位センサは、長く延びた長方形状の閉ループ
をなす軟磁性コアを含んでおり、その狭い辺に各１つの
一次コイルおよび二次コイルが配置されている。変位セ
ンサにより位置を検出されるべき測定対象物は、軟磁性
コア長いほうの辺の１つを取り巻く導電材料製の閉ルー
プをなす短絡環から成っており、この短絡環は軟磁性コ
アに沿って変位する。軟磁性コアの一次コイルに交流電
流が流されることにより軟磁性コア内に交流磁界が発生
し、その結果短絡環内に電流が誘起され、この電流は叉
一次コイルの電流による交流磁界の逆向きの交流磁界を
生じる。短絡環内の電流に対する抵抗は極めて小さいか
ら、短絡環は、軟磁性コアの短絡環により囲まれている
位置においては軟磁性コア内に交流磁束が実際上流れ得
ないように作用する。したがって短絡環の位置に関係し
二次コイル内の誘起電圧に影響する漏れ磁束が生じ、二
次コイル内の誘起電圧によりた短絡環の軟磁性コアに対
する位置を推定することができる。
測定対象物（短絡環）が軟磁性コアの長く延びた脚の中
央に位置するときには、それぞれ一次コイルおよび二次
コイルから成る両コイルシステムは同一の漏れ磁界を有
し、従って二次コイルに発生される電圧は互いに等し
く、差回路で互いに打ち消される。
測定対象物が中央位置から変位すると、二次コイルの一
方における誘導電圧は増大し、他方における誘導電圧は
減少する。すなわち、測定対象物の位置に関係する大き
さの電圧が得られるので、測定対象物の変位が測定され
得る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明の目的は、このような測定装置を少なくとも同一
の精度において著しく簡単化し、またその応用可能性を
拡大することである。
〔問題点を解決するための手段〕
上述の目的を達成するため、本発明においては、長く延
びたストリップとして構成された軟磁性コアの周りに互
いに間隔をおいて２つの励磁コイルが巻かれ、励磁コイ
ルを流れる励磁電流が軟磁性コアを逆方向に磁化するよ
うに励磁コイルが交流電圧源に接続され、励磁コイルの
間に、測定可能な変位に一致する長さの二次コイルが軟
磁性コアの上に巻かれ、二次コイルの範囲内で、軟磁性
コア内に仮想空隙を発生し得る測定対象物が軟磁性コア
に沿って運動可能に配置され、二次コイルの出力電圧に
より測定対象物の位置が測定される。
仮想空隙を発生し得る測定対象物としては例えば永久磁
石を用いることができる。
本発明においては、先に述べた従来技術と異なり、長く
延び、閉ループを形成しない軟磁性コアを用いるもので
あり、この軟磁性コアは空気に対し著しく高い透磁率を
持っている。従って一次コイルに流れる交流電流は極め
て大きな交流磁束を軟磁性コア内に生じる。今位置を測
定すべき測定対象物、例えば永久磁石が軟磁性コアのあ
る位置の近傍に来た場合、永久磁石の磁束は軟磁性コア
を通り、軟磁性コアを飽和せしめる。それ故軟磁性コア
は近傍に永久磁石が存在する位置において極めて低い、
空気と殆ど差のない透磁率を持ち、この位置において交
流磁束は遮断される。近傍に存在する永久磁石により生
ずる軟磁性コアの飽和は、軟磁性コアが永久磁石の存在
する位置にあたかも空隙を有するのと同じように作用す
る。それ故、実際には空隙が存在しないが、軟磁性コア
の飽和により永久磁石の存在する位置において急激に透
磁率が低下し、あたかもこの個所に高透磁率の材料がな
く空気が存在するかの如くに作用するので、この個所を
仮想空隙と称する。
本発明の有利な実施態様は特許請求の範囲第２項以下に
あげられている。
〔実施例〕
以下、図面に示されている実施例により本発明を一層詳
細に説明する。
第１図には、本発明による変位センサの構成が、取付
部、ケースなどを除いて概要図で示されている。この変
位センサは、たとえば合成樹脂ストリップから成ってい
てよい保持体１と、保持体１の上に接着されている、軟
磁性コア２を形成する無定形金属から成るストリップと
から成っている。
そのためにはどの軟磁性材料も使用され得るが、曲げに
敏感でなくかつ高い透磁率を有する点で無定形金属が優
れている。磁気ひずみがごく小さいコバルト基合金から
成る無定形金属を弾性的保持体と一緒に使用すれば、非
直線的変位センサを製造することも容易である。
保持体１および軟磁性コア２の終端の範囲に２つの励磁
コイル３および４が配置されている。二次コイル５は励
磁コイル３および４の間に位置しており、これらの励磁
コイルの間の全空間を満たしている。
測定対象物11としては、矢印６および７の方向に、すな
わち軟磁性コア２に沿って変位し得る永久磁石が用いら
れている。二次コイル５または軟磁性コア２からの測定
対象物11の間隔は、軟磁性コア２が磁石によりまさに飽
和されるような大きさに選定されている。測定対象物11
の位置での軟磁性コア２の飽和により、ここに仮想空隙
を生ぜしめることができる。
本発明による変位センサにおいても、公知の変位センサ
の場合と同じく、短絡環を使用することができる。本発
明による変位センサの場合には、短絡環は横から簡単に
軟磁性コア２に嵌められるので、短絡環の使用は常に簡
単化を意味するが、公知の変位センサの場合には、短絡
環は１つの閉じられた長方形コアの１つの脚の周りに巻
かれなければならない。
二次コイル５の巻線が互いに同一の間隔を有することは
有利である。なぜならば、測定対象物11の変位にほぼ直
線的に関係する出力信号が得られるので、本発明による
変位センサのアナログ出力信号の直線化のための特別な
費用は必要とされないからである。
第２図には、保持体１の幅が軟磁性コア２の長さよりも
若干大きく選定されており、また保持体の周縁部に二次
コイル５の巻線を収容するための刻み８を有することに
より、二次コイル５の個々の巻線の相互間隔の均等性が
簡単な仕方で達成されることが示されている。
第３図には、第１図および第２図に示されている装置の
回路が示されている。励磁コイル３および４は直列に交
流電圧源９に、軟磁性コア２を逆方向に磁化するように
接続されている。中央位置の測定対象物11により、励磁
コイル３および４の間の中央に、軟磁性コア２の中断に
より示されている仮想空隙10が生ずる。この位置にはい
ずれにせよ軟磁性コア２の端の逆方向磁化のゆえに磁束
が位置していないので、この位置における仮想空隙は二
次コイル５に誘導される電圧に影響しない。これらの電
圧は符号uaおよびubを付されており、また第３図中に示
されているように互いに逆向きである（180゜だけ位相
がずれている）。従って、二次コイル５の端子12および
13に生ずる和電圧usの値は、第３図中に示されている測
定対象物11の位置では零である。
第４図には、同一の装置で測定対象物11が左方にずらさ
れている場合について第３図に相当する図が示されてい
る。この場合には電圧uaが減少し、また電圧ubが増大し
ているので、測定対象物11の位置に関係する値の和電圧
usが生ずる。仮想空隙10の偏心位置により、励磁コイル
３および４の間の中央で励磁コイル３から出発する磁束
が弱められ、従って励磁コイル４の磁化影響が優勢とな
るようにすることができる。
測定対象物11として永久磁石を有する上記の本発明によ
る装置では、直流磁界がその強さおよび方向に応じて、
測定対象物11により発生される仮想空隙10の大きさおよ
び位置に影響し得る。それにより生ずる測定値（和電圧
us）の誤差は、第５図に示すように二次コイル５の両側
に互いに向かい合って配置されている２つの永久磁石14
および15を合わせて測定対象物11として使用することに
より顕著に減ぜられる。両磁石を測定対象物11として使
用すれば、その位置で軟磁性コア２を飽和させ、従って
また仮想空隙を発生させることを条件として、両磁石は
軟磁性コア２に比べて任意の方向を有し得る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による変位センサの構成を示す概要図、
第２図は二次コイルの個々の巻線の相互間隔の均等性を
得るのに適した実施例の構成を示す概要図、第３図は第
１図および第２図に示されている実施例の回路図、第４
図は測定対象物が左方にずらされている場合について第
３図に相当する図、第５図は外部直流磁界の影響を減ず
るのに適した実施例の構成を示す概要図である。 １……保持体、２……軟磁性コア、３、４……励磁コイ
ル、５……二次コイル、10……仮想空隙、11……測定対
象物（永久磁石）、14、15……永久磁石。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】長く延びたストリップとして構成された軟
    磁性コア（２）の周りに互いに間隔をおいて２つの励磁
    コイル（３、４）が巻かれ、励磁コイル（３、４）を流
    れる励磁電流が軟磁性コア（２）を逆方向に磁化するよ
    うに励磁コイル（３、４）が交流電圧源（９）に接続さ
    れ、励磁コイル（３、４）の間に、測定可能な変位に一
    致する長さの二次コイル（５）が軟磁性コア（２）の上
    に巻かれ、二次コイル（５）の範囲内で、軟磁性コア
    （２）内に仮想空隙（10）を発生し得る測定対象物（1
    1）が軟磁性コア（２）に沿って運動可能に配置され、
    二次コイル（５）の出力電圧により測定対象物（11）の
    位置が測定されることを特徴とする磁気的変位センサ。
  2. 【請求項２】測定対象物（11）として、軟磁性コア
    （２）の付近に配置された永久磁石が設けられているこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の磁気的変位
    センサ。
  3. 【請求項３】軟磁性コア（２）の２つの側に測定対象物
    （11）として各１つの磁石（14、15）が、相異なる極を
    隣接するコア（２）のほうに向けて配置されていること
    を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の磁気的変位セ
    ンサ。
  4. 【請求項４】軟磁性コア（２）として、無定形金属から
    成るストリップが設けられていることを特徴とする特許
    請求の範囲第１項記載の磁気的変位センサ。
  5. 【請求項５】軟磁性コア（２）を形成する無定形金属か
    ら成るストリップが保持体（１）の上に接着されている
    ことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の磁気的変
    位センサ。
  6. 【請求項６】保持体（１）が互いに間隔をおいて二次コ
    イル（５）の巻線の収容および固定のための刻み（８）
    を有することを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の
    磁気的変位センサ。
  7. 【請求項７】二次コイル（５）が、その巻線が至る所で
    互いに同一の間隔を有するように巻かれていることを特
    徴とする特許請求の範囲第１項記載の磁気的変位セン
    サ。
  8. 【請求項８】無定形金属から成るストリップの材料とし
    て、低い磁気ひずみを有するコバルト合金が使用される
    ことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の磁気的変
    位センサ。
  9. 【請求項９】無定形金属から成るストリップが弾性的保
    持体（１）の上に接着され、軟磁性コア（２）が保持体
    （１）と共に湾曲可能であり、非直線運動をも検出し得
    るようになっていることを特徴とする特許請求の範囲第
    ８項記載の磁気的変位センサ。
JP62071324A 1986-03-27 1987-03-24 磁気的変位センサ Expired - Lifetime JPH0769130B2 (ja)

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JPS62237301A JPS62237301A (ja) 1987-10-17
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