JPH079043Y2 - 非接触変位センサ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、例えばミニターボコンプレッサのスラスト磁
気軸受用センサ等、各種スラスト用センサに用いられる
非接触変位センサに関する。

［従来の技術］ 一般の非接触変位計の検出コイルは、回転軸径より小さ
い円筒状を有している。このため、回転軸の軸方向移動
を計測する場合、一般には回転軸中心をターゲットにし
て計測するが、軸中心をターゲットにできないときに、
軸中心より離れた位置に検出用コイルを置くと、ターゲ
ットである円板の傾きの影響などにより正確な軸移動を
計測できなかった。

このような場合には、回転軸を中心に同円心上に複数の
センサコイルを取付け、各センサコイルの出力信号を演
算処理することにより軸移動量を計測していた。

第４図は従来の非接触変位計の検出コイルの一例を示す
図、第５図は従来の非接触変位計検出コイルを１個使用
した検出装置の構成を示す図、第６図は従来の非接触変
位計検出コイルを回転軸対称に２個使用した検出装置の
構成を示す図である。

第５図は、従来の検出コイルを１個用いて回転軸の軸方
向移動を計測する場合で、回転軸04に円板形ターゲット
05を設け、検出コイルは固定側のホルダ06に取付けてあ
る。この際の従来の検出コイルは、第４図に示すような
ボビン01に銅線（導体）02を巻回したものである。今、
第５図に於いて、破線で示すように、ターゲット05の測
定対象面に傾きがあると、軸04の移動がなくとも、回転
に従い、隙間が変化することになり、軸04が移動したよ
うに読取ってしまう。それを解決するため、第６図に示
すように、回転軸04と対称に複数の検出コイルを用い、
それぞれの検出コイルから出力される信号を演算処理し
て軸移動計測を行なっている。しかしながら、この手段
に於いては、検出コイル、変換器等を複数用意しなけれ
ばならない。

［考案が解決しようとする課題］ 回転体に於いて、従来の変位計の検出用コイルで軸方向
の移動を計測しようとすると、回転軸をターゲットにし
ない限り、ターゲット面のうねり、傾き、表面粗さの不
均一などがあると、１個の検出コイルではターゲットと
センサの隙間がバラついているとして計測されるので、
２個あるいはそれ以上の検出用コイルを回転軸の同心円
上に配置し、それぞれの検出コイルから出力される信号
を読み取り、演算処理することにより、軸移動の計測を
行なっている。この場合は、多数の検出用コイルが必要
なので、その取付けや、信号の変換器などコスト増にな
っていた。

［課題を解決するための手段］ 円板形ターゲットに対し、ギャップセンサが１個である
ときは、ターゲット面が円板のため、軸の傾きなどがあ
ると、一回転中に周期的にギャップが変り、その都度、
出力も変わるので、出力された信号をそのまま制御に用
いると軸方向の振動を起こす原因となる。

この問題を解決するため、センサを回転軸の同心円上に
複数配置し、それぞれのセンサから出力される信号を演
算処理することで軸移動計測を行なっていたが、このよ
うな構成はセンサの数も増えて、後処理が面倒になる。

そこで、本考案に於いては、軸を中心に同心円状に巻い
たコイルをセンサとして用いる。このような構成を採る
と、軸の傾きによる１回転当りのインダクタンス変化
や、Ｑの変化が平均に取り出されるのでターゲットの円
板が軸方向に移動しない限り、出力される信号は変動し
ない。

［作用］ 非接触変位計の基本原理は、高周波コイルの磁界内に電
導体が近づくと電導体内部に発生する渦電流による導磁
率の変化や、高周波コイルのインダクタンスの変化及び
Ｑの変化が発生することを利用したものである。従っ
て、磁界をリング状に発生させてもターゲットがリング
状の磁界に掛かっていれば高周波コイルにインダクタン
スの変化やＱの変化が発生することになる。

回転中心をターゲットにできない場合は、第２図に示す
ように、円板形ターゲット（５）を設け、リング状に巻
いたコイル（DC）により磁界を発生させれば、ターゲッ
ト面が傾いても、１回転当りのインダクタンスやＱの変
化が平均されるため、出力は変わらない。しかし、軸
（４）が動くとインダクタンスやＱが相対的変化し、ギ
ャップセンサとして使用することができる。

［実施例］ 第１図は本考案の一実施例による非接触変位計のリング
状検出コイルの構成を示す断面図、第２図は本考案の一
実施例によるリング状検出コイルの使用例を示す図であ
る。又、第３図は他の実施例に於ける樹脂製の板または
フィルムに導体をプリント配線した非接触変位計のリン
グ状検出コイルの構成を示す図である。

本考案の一実施例に於けるリング状検出コイル（DC）
は、第１図に示すように、中心に回転軸用穴を持つリン
グ状のボビン１に銅線２を巻回したもので、同軸ケーブ
ル３によって変換器に接続されている。

本考案の一実施例に於ける検出コイル（DC）を第２図に
示すように、リング状の溝に嵌め込んで使用すると、タ
ーゲットの円板５が傾いても１回転当りのインダクタン
スやＱの変化が平均化されるため、出力される信号は軸
移動によってターゲットの位置の変わらない限り変化す
ることはない。

従って、本考案の一実施例に於けるリング状検出コイル
（DC）は１個で、かつ演算処理することなく、軸移動を
計測できる。

第３図は円筒状の巻線でなく、プリント配線により平面
に巻線を設けたものである。図中、２は螺旋状の導体
で、樹脂製の板またはフィルムによりベース板７に焼付
けてあり、リード線３を端子部に半田付けして信号取り
出しを行なう。このようなプリント配線による検出コイ
ルは、そのまま軸受側に貼付けて使用できる。検出され
た信号は同軸ケーブルによるリード線で変換器に接続さ
れている。

［考案の効果］ 従来の検出用コイルを用いたときは、回転軸中心がター
ゲットとして使えないため、円板によるターゲットを用
いる場合、回転軸の軸方向移動量を計測するために回転
軸の同心円周上に複数の検出コイルを設けなければなら
なかったが、本考案によるリング状検出コイルを使用す
れば１個で従来複数の検出コイルを用いて設けられた性
能以上を得ることができ、十分な感度と耐ノイズ性も有
している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係る非接触変位計のリング
状検出コイル構成を示す断面図、第２図は本考案の一実
施例に於けるリング状検出コイルの使用例を示す図、第
３図は本考案の他の実施例に於けるリング状検出コイル
の構成を示す平面図、第４図は従来の非接触変位計の検
出コイルの一例を示す断面図、第５図は第４図に示す検
出コイルを１個使用した例を示す図、第６図は第４図に
示す検出コイルを軸対称に２個使用した例を示す図であ
る。 １……ボビン、２……銅線（導体）、３……リード線、
４……回転軸、５……ターゲット、６……検出コイル受
付ホルダ、７……ベース板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 小沼 浩 神奈川県相模原市田名3000番地 三菱重工 業株式会社相模原製作所内 (72)考案者 神吉 博 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)考案者 桜井 義昭 神奈川県相模原市田名3000番地 エム・エ イチ・アイさがみハイテック株式会社内 (72)考案者 石田 精 福岡県北九州市八幡西区大字藤田2346番地 株式会社安川電機製作所内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】検出器に高周波コイルを使用し、同検出器
   磁界内に電導体又は磁性体が位置したとき、電導体内に
   発生する渦電流、又は磁性体による導磁率変化により、
   上記コイルのインダクタンス変化及びＱの変化が生ずる
   原理を利用して、回転体の軸方向移動を計測する非接触
   変位センサに於いて、検出コイルを、回転軸を中心に同
   心円上にリング状に巻回し、又はプリント基板に螺旋状
   に導体を焼付けて構成したことを特徴とする非接触変位
   センサ。