JPH0861906A - 磁気式位置センサ - Google Patents

磁気式位置センサ

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JPH0861906A
JPH0861906A JP7199156A JP19915695A JPH0861906A JP H0861906 A JPH0861906 A JP H0861906A JP 7199156 A JP7199156 A JP 7199156A JP 19915695 A JP19915695 A JP 19915695A JP H0861906 A JPH0861906 A JP H0861906A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 帯状シートからなる磁心を備えた位置センサ
において、一方では閉鎖した磁気回路を備えた位置セン
サに対してより経済的に製造可能で、また他方では干渉
磁界に対してより鈍感になるように改善する。 【構成】 測定対象９の位置を検出するための磁気式位
置センサは結晶質の帯状シート４とアモルファスの帯状
シート５を含む磁心３からなる。定電流源１によって給
電される測定巻線２はコイル６、７に互いに反対向きに
電圧を発生させ、その結果測定対象９の位置に関係した
差電圧が生ずる。これにより干渉磁界に対して鈍感な位
置センサが実現される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、長手方向に延びた帯
状シートとして形成され、検出されるべき位置の全長に
わたって延びる測定巻線を備えた軟磁性の磁心に沿って
無接触で可動の測定対象の位置を検出するための磁気式
位置センサであって、測定対象が磁心をその測定対象に
隣接せる位置において飽和させて仮想の空隙を作り、磁
心の両端に互いに直列に接続された２つのコイルが配置
されているものに関する。
【０００２】
【従来の技術】このような磁気センサはヨーロッパ特許
第２３８９２２号公報により公知である。この場合互い
に直列に配置されたコイルは交流電圧源に、磁心がコイ
ルによって反対向きに磁化されるように接続され、他方
長く延びた測定巻線は誘起された電圧差を検出するため
の評価回路に接続されている。
【０００３】この位置センサは測定巻線の各巻線相互が
等間隔のとき測定対象の位置に対して直線形に変化する
出力電圧を供給し、基本的に測定対象の位置を正確に検
出するのに適しているが、長く延びた二次巻線に誘起さ
れる電圧の差電圧からなる出力信号が、直流磁界或いは
低周波磁界が長手方向に磁心に作用するとき、直流磁界
によって仮想空隙の位置がまた交流磁界によって測定巻
線に誘起された差電圧が影響を受けるので、変化すると
いう欠点を有している。
【０００４】磁心材料としてはこの場合、結晶質の材料
に比べてずっとよい軟磁性特性（通常の結晶質材料の場
合よりも保磁力が小さく、転磁損失が小さい）を備えて
いるアモルファス或いはナノクリスタルの軟磁性の帯状
シートが用いられる。勿論、アモルファス或いはナノク
リスタル材料の場合、溶融状態から急速焼入れするアモ
ルファスシートの製造方法上の制約により、約２０乃至
４０μｍの厚さの薄いシートしか製造できないので、非
常に薄い磁気断面しか得られない。このような断面は誘
起された交流磁界を通すには充分ではあるが、干渉磁界
の作用によって急速に飽和する要因となる。
【０００５】交流電流が流れる長く延びた１つの一次巻
線と、互いに反対向きに接続された２つの二次巻線とを
備えた位置センサはドイツ連邦共和国特許出願公開第２
００６９９６号公報により公知である。この場合一次巻
線はそれ自体で閉回路を形成する磁心の２つの二次巻線
の間に配置されている。仮想空隙を作るために漏洩磁束
の原因となる短絡環が用いられている。一次巻線のどの
位置に短絡環が置かれるかによって、多少の差はある
が、その両側に置かれる二次巻線に給電するための一次
巻線のターンが電圧を発生させる。互いに反対向きの直
列接続によって発生する、二次巻線に形成される差電圧
は、それ故、短絡環の位置、従ってその位置が求められ
るべき測定対象の位置に関係する。
【０００６】このような構成は干渉磁界に対して比較的
鈍感である。干渉磁界は閉鎖磁心の互いに平行な脚に反
対向きに作用して殆ど打ち消し合うからである。
【０００７】しかしながら、この構成は閉鎖された磁気
回路と、この回路を２つの部分回路に分ける磁気分路を
測定対象として必要とする。従ってこの構成は他の磁気
式位置センサに比較してその製造コストが高く、またそ
の磁心が互いに接続されている２つの長く延びた脚を必
要とするので構造が大きくなる。さらに巻線のインダク
タンスは巻数の二乗に関係するので、一次巻線のインダ
クタンスが分路、従って測定対象の位置に関係して変化
する。それにより測定位置の構造だけでなく、測定対象
の位置にも関係した出力信号が得られる。測定対象の位
置との直線形の関係は従って実現されにくい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、帯
状シートの磁心を備えた冒頭に挙げた位置センサを、一
方では閉鎖した磁気回路を備えた位置センサに対してよ
り経済的に製造可能で、また他方では出力信号と測定対
象との直線形の関係を容易に実現する可能性を維持しな
がら干渉磁界に対してより鈍感になるように改善するこ
とにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この課題は、この発明に
よれば、誘起された差電圧を検出するための評価回路が
コイルに直列接続されるとともに測定巻線に測定巻線の
リアクタンスに無関係に一定振幅の交流電流を生ずる定
電流源が接続されることによって解決される。なお有利
な実施態様は請求項２以下に記載される。
【００１０】
【実施例】図に本発明の１つの実施例を示す。一定振幅
の交流を発生する定電流源１に磁心３を取り囲む長く延
びた測定巻線２が接続されている。定電流源１は測定対
象９の位置とともに変化する測定巻線２のインダクタン
スと無関係に定電流Ｉｐを供給するので、コイル６及び
７に誘起される電圧は測定対象９によって生ずる仮想空
隙の両側にある測定巻線２のターン数にのみ関係する。
【００１１】磁心３は軟磁性で結晶質の材料からなる長
く延びた帯状シート４と、この結晶質材料からなる帯状
シート４の両側に配置された軟磁性のアモルファス材料
からなる複数の帯状シート５とからなる。磁心３の両端
には互いに間隔を置いて２つのコイルが設けられ、この
コイルは磁心３の磁束によって誘起される電圧が互いに
反対向きになるように相互に接続されている。コイル６
及び７には、公知のように例えば永久磁石である測定対
象９の位置に対する測定値を評価する評価回路８が接続
される。
【００１２】磁心３を貫通する低周波交流磁界が、公知
の構成とは異なり、同様にコイル６及び７に互いに打ち
消し合う電圧を誘起することによってヨーロッパ特許第
２３８９２２号による装置に比べて干渉磁界に対してよ
り鈍感にすることができる。磁心３を貫通する磁界は測
定対象９の位置に無関係にコイル６並びにコイル７の範
囲において同一の大きさを持つからである。
【００１３】測定巻線２において加えられる電流は、測
定対象９の位置及びこれにより起因する、仮想空隙によ
って２つの部分に磁気的に分割された測定巻線２の異な
るインダクタンスに無関係に、常に一定振幅の電流が各
ターンを通って流れ、その結果それぞれ２つの隣接する
各ターンの等間隔においてコイル６と７との直列接続に
加わる出力電圧と測定対象の位置との直線形の関係が生
ずることを保証している。他方ターン間隔を異ならせる
ことによって他の特定の関係を設定することができる。
【００１４】直流磁界の作用による干渉感度を改善する
ためには、アモルファス材料からなる帯状シート４及び
５に対して大きな断面並びに高い透磁率を持ち得る軟磁
性で結晶質の磁心３が、非常に多くの帯状シートを重ね
ることなしに役立つ。これにより比較的大きな直流磁界
も磁心３の飽和、従って測定対象９によって生ずる仮想
の空隙のずれを生じない。
【００１５】この発明による構成は、以上の如く、閉鎖
した磁気回路を必要としないので、非常に構造が簡単で
かつその寸法を比較的小さくすることのできる、干渉磁
界に対して無関係な測定装置を提供する。結晶質の帯状
シート４及びアモルファス帯状シート５とが互いに貼着
されるのでなく、測定巻線２の巻線によって結合保持さ
れるときには、その構造は特に簡単となる。このように
して特にコスト的に有利な製造方法を達成することがで
きる。勿論、帯状シート４及び５を互いに接着すること
も或いは他の方法で結合することも可能である。なお帯
状シート５はアモルファスシートの結晶化によって作ら
れるナノクリスタル材料からなるのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による磁気式位置センサの一実施例の
構成図。
【符号の説明】
１ 定電流源 ２ 測定巻線 ３ 磁心 ４ 結晶質の帯状シート ５ アモルファス帯状シート ６、７ コイル ８ 評価回路 ９ 測定対象

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】長手方向に延びた帯状シート（４、５）と
    して形成され、検出されるべき位置の全長にわたって延
    びる測定巻線（２）を備えた軟磁性の磁心（３）に沿っ
    て無接触で可動の測定対象（９）の位置を検出するため
    の磁気式位置センサであって、測定対象（９）が磁心
    （３）をその測定対象（９）に隣接せる位置において飽
    和させて仮想の空隙を作り、磁心（３）の両端に互いに
    直列に接続された２つのコイル（６、７）が配置されて
    いるものにおいて、誘起された差電圧を検出するための
    評価回路（８）がコイル（６、７）に直列接続されると
    ともに測定巻線（２）には測定巻線（２）のリアクタン
    スに無関係に一定振幅の交流電流（Ｉｐ）を生ずる定電
    流源（１）が接続されていることを特徴とする磁気式位
    置センサ。
  2. 【請求項２】磁心（３）が一方は軟磁性、結晶質の材料
    からなる長く延びた１つの帯状シート（４）と、他方は
    アモルファス或いはナノクリスタル材料からなる１つ或
    いは複数の帯状シート（５）とからなることを特徴とす
    る請求項１記載の磁気式位置センサ。
  3. 【請求項３】軟磁性物質からなる帯状シート（４）とア
    モルファス或いはナノクリスタル材料からなる帯状シー
    ト（５）とが磁心（３）の上に巻回された測定巻線
    （２）によって互いに結合されていることを特徴とする
    請求項１記載の磁気式位置センサ。
JP19915695A 1994-07-21 1995-07-12 磁気式位置センサ Expired - Lifetime JP3457102B2 (ja)

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