JPS60210778A - 磁界検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野　゛ 本発明は線輪を用いた磁界の検出装置に関する。

背景技術とその問題点 従来この種の磁界検出装置としては、第１図に示す如き
フランクスゲートと呼ばれる高透磁率材の磁気飽和特性
を利用したもの、或いは第２図に示す如く線輪を外部磁
界Ｈの方向と直角な軸のまわりに一定速度で回転させ、
線輪が外部磁界Ｈを切ることによって、この線輪に磁界
Ｈに比例した起電力を生ずるようにし−たいわゆる回転
線輪方式等ものが実用化されている。

フラックスゲート方式の装置を示す第１図において、（
１）、（１’）は高透磁率材で作った磁性板で、これ等
にはそれぞれ励磁巻線（２１，（２’）が逆方向に巻装
され、電源（３）からこれ等巻線（２１，（２’）に、
磁性板（１）、（１’）の中に、発生する磁界ＩＬ１．
Ｈ２が、等振巾、互いに逆位相で且つ磁性板（１１，（
１’）の磁束密度が略々飽和点に達するように、交流電
流ｌが供給される。

更に、符号（３′）は検出巻線で、これは、磁性板（１
）、（１’）及び励磁巻線（２）、（２’）の外側に両
者に共通に巻装される。外部磁界Ｈがゼロの場合、磁界
Ｈ１，Ｈ２によって各磁性板Ｔｌ）、（１’）に生ずる
磁束は、方向反対で等しい為、検出巻線（３′）には何
等出力電圧は発生しない。

これをもう少しくわしく見ると、磁性板＋１１と（１′
）とは、交流電圧の１周期の間に、正又は負に飽和する
区間をもつ。こ〜では、磁性板（ｌ）。

（１′）は、磁束が飽和しているので、磁束変化はなく
、従ってその変化率に比例する検出巻線（３′）への電
圧の誘起はない。また磁性板（１１，（１’）の不飽和
のときは、それ等の磁束変化率は等しく、等しい電圧を
発生ずるが、検出巻線（３′）は、磁性板（１）、（１
’）の巻線＋２＋、（２’）の極性が逆に接続されてい
るので、この間も、打ち消しあって、検出巻線（３′）
には出力がない。一方、外部磁界Ｈが第１の矢印（Ａ）
の向きに存在すると、磁性板（１１，（１’）が飽和し
ているときは、上記と同じで、検出巻線（３′）には電
圧は発生しないが、不飽和領域では、交流磁界と重畳し
て、外部磁界Ｈが、磁性板（１１，（１’）の中へ入る
ことができることになる。このとき、外部磁界Ｈは交流
磁界と異り、第１図の状態でいえば、ＨとＨｌは同方向
、ＨとＨ２は逆方向となるので、Ｈが磁性板（ｌ）。

（１′）へ出入りするとき、検出巻線（３′）と鎮交し
て発生する電圧は、検出巻線（３′）の中で互いに加算
され、その端子から出力されることになる。

磁性板（１１，（１’）の不飽和領域は、電源（３）の
ｌサイクル中に２度あり、その度に出入りする外部磁界
Ｈは、同じ方向であるので、出力は電源（３）の１サイ
クル中に２度、同じように生ずる。このため、検出巻線
（３′）の出力は、電源電圧の倍周波を主成分とする。

一方、回転線輪方式の装置を示す第２図においては、（
１２）が回転線輪で、この回転線輪（１２）は、モータ
（１１）によって一定速度で回転される軸（１４）に固
定される。（１３）　、（１３’）は集電装置で、回転
線輪（１２）の出力電圧を固定部にとり出す為のもので
ある。（１５）は遮光板で、上記軸（１４）に固定され
、光検出器（１６）と共動して、回転線輪（１２）の回
転角を検出する回転角検出器（１７）を構成する。

この方式に於いて、回転軸（１４）と直角方向に外部磁
界Ｈが存在する場合、回転線輪（１２）の出力端には、
周波数が回転軸（１４）の回転速度に、又振巾が、外部
磁界Ｈに比例した出力電圧ｖ１が発生する。この時、出
力電圧ｖ１の位相を上記回転角検出器（１７）の出力の
位相と比較することにより、外部磁界Ｈの方向を検出で
きる。

しかしながら、第１図に示したフラックスゲート方式の
ものは、磁性板ｉ１１．　（１’）の飽和特性を用いて
いるため、温度変動による影響を受けやすく、又そら等
の磁性材料自身が耐衝撃性に劣るため、製造上の品質管
理や取扱いに注意を要する等の問題がある。

一方、第２図に示す回転線輪方式においては、モータ（
１１）による磁界が誤差となること、摩耗を伴う集電装
置（１３）　、（１３’）を用いているため、耐久性に
劣る等の問題がある。

発明の目的 本発明は、上述の如き欠点のない磁界検出装置を提供せ
んとするにある。

発明の概要 本発明に於いては、固定部、撓み部及び可動部からなり
軸線のまわりに交番運動の自由度を与えるヒンジと、該
ヒンジの可動部に取付けた線輪と、該線輪を含む上記可
動部に上記軸線のまわりの交番角振動を与えるための駆
動装置とを有する磁界検出装置に於いて、上記線輪をそ
の面が上記軸線と平行且つ該線輪全体が上記軸線に関し
、対称となるように配置したことに特徴がある。

実施例 第３図は本発明による磁界検出装置の実施例を示す斜視
図である。同図に於いて、符号（ＩＡ）は円板状の基台
で、この基台（１＾）上に、ヒンジ（２Ａ）が固定され
る。このヒンジ（２＾）は、筒状の固定部（２Ａ−１）
　、その内部に於いて放射状に配列された複数個の板状
部材（２＾−２′）からなる撓み部（２Ａ−２）及びそ
れ等のボスに供する可動部（２＾−３）からなる。撓み
部（２＾−２）の１つの板状部材（２Ａ−２’）の両側
には、圧電素子やストレーンゲージ等の偏角検出器（３
Ａ）及び圧電素子等の駆動素子（４＾）がそれぞれ対向
して固定され、これ等は、駆動回路（５八）と共動して
、ヒンジ（２＾）の可動部（２Ａ−３）と、可動部（２
＾−３）に取付けられた各部材に、軸線（Ｚ−Ｚ’）の
まわりに、交番角振動φを与える。

可動部（２Ａ−３）に、取付部材（６＾）及び軸（６Ｂ
）を介して、長方形の線輪（７＾）を、その線輪面（７
＾′）が上記軸線（Ｚ−Ｚ’）を含み、且つ長方形の線
輪（７＾）の一対向辺が軸１！　（Ｚ−Ｚ　’）と平行
で且つ対称となるように固定する。軸線（Ｚ−Ｚ’）と
直角で且つ上記線輪（７＾）の線輪面（７＾′）と平行
な方向に外部磁界Ｈが存在すると、線輪（７＾）の出力
端（８Ａ）には、振巾が、外部磁界Ｈ１角振動の振巾及
びその周波数に比例した交流電圧が発生するため、線輪
（７＾）の角振動の振巾及び周波数を、駆動回路（５＾
）等が一定に保持するようになせば、線輪（７＾）の出
力は、外部磁界Ｈに比例することになる。即ち、第３図
の装置は、本発明の磁界検出装置の一例となる。

第４図は、本発明の他の実施例の斜視図で、この第４図
の例と第３図の例との相違点は、第４図の装置において
は、４個の線輪（７＾−１）、（７＾−２）（７八−３
）、（７＾−４）より線輪（７Ａ）を構成し、これ等を
角振動の軸線（Ｚ−Ｚ’）のまわりに９０°間隔に配置
し、　１８０°対称位置にある線輪（７＾−１）と（７
Ａ−３）の出力端（８Ａ−１）と（８Ａ−３）と及び線
輪（７＾−２）と（７＾−４）の出力端（８Ａ−２）と
（８Ａ−４）とを、それぞれ出力が和となるように接続
し、これ等出力端を、方位演算部（９Ａ）に接続し、外
部磁界Ｈの方位角を演算した後、その出力を表示器（Ｉ
ＯＡ）にて指示させるようにしたことである。

尚、方位演算部（９Ａ）へ、駆動回路（５＾）より基準
電圧を供給している。第４図の例のその他の構成及び動
作は、第３図の例と略々同一であるので、その構成部分
には、第３図と同一符号を付し、それ等の詳細説明は、
省略する。

第５図は、本発明の更に他の実施例の斜視図である。同
図の例においては、線輪（７Ａ）を、２個の巻線（７＾
−５）、（７＾−６）より構成し、これ等を２方向から
見て直交十字状となるように配置し、且つ角振動の軸線
（Ｚ−Ｚ　’）と直交する如く配置し、ｔ’ｌｊＬ　（
７Ａ−５）　、（７Ａ−６）　（７）出力端（８Ａ−５
）　、（８Ａ−６）を、方位演算部（９Ａ）に接続する
。この場合、２個の巻線（７Ａ−５）　、（７＾−６）
は、例えば一段づつ交互に巻線され、両者の巻線数及び
形状が出来る限り同一となるように考慮される。その他
の構成及び動作は、第４図の例と略々同一なので、上記
以外の部分には、第４図と同一符号を付し、それ等の説
明は省略する。

第６図は本発明の更に他の実施例を示す斜視図である。

この第６図の例と第４図の例との異なる点は、第４図の
例の４個の巻線、即ちコイル（７＾−１）。

（７＾−２）、（７＾−３）、（７＾−４）の代りに角
振動の軸線（Ｚ−Ｚ’）のまわりに、１２０°の等間隔
に３個のコイル（７＾−７）　、（７Ａ−８）　、（７
Ａ−９）を配置して線輪（７Ａ）を構成したもので、こ
れ等コイルの出力端（８＾−７）　、（８Ａ−８）　、
（８＾−９）を方位演算部（９＾）に接続することによ
り、磁界の方向を検出する。その他の構成及び動作は、
第４図の例と、略々同一であるので、同一部材には、第
４図と同一符号を付し、それ等の詳細説明は、省略する
。

第７図は本発明の又更に他の実施例を示す斜視図である
。この実施例の第６図の例と異なる点は、ヒンジ（２Ａ
）の撓み部（２Ａ−２）を、　１２０°間隔で配置した
３個の板状部材（２＾’−１）、（２＾’−２）。

（２Ａ’−３）より構成し、可動部（２＾−３）をＺ方
向から見て、略々三角形とし、この可動部（２＾−３）
の外側面に第６図と同様な３個のコイル（７Ａ−７）　
。

（７＾−８）　、（７Ａ−９）を、１２０°づつの等間
隔で且つ隣接板状部材間にある如く固定したものである
。

尚、図示せずも、駆動回路（５Ａ）　、方位演算部（９
Ａ）等は、第６図の例と同様に設けられているものであ
る。

この第７図の実施例においては、線輪（Ｚ−Ｚ’）方向
に関し、線輪（７＾−７）、（７＾−８）、（７＾−９
）の重心を、撓み部（２Ａ−２）の中心位置に一致させ
ることが出来、第６図までの例と異なって、線輪（７＾
）はいわゆる片持支持ではない構造であり、撓み部（２
＾−２）にかかるモーメント荷重がないため、撓み部（
２Ａ−２）の強度が大となり、外部からの振動や衝撃に
対して強い。

発明の効果 本発明の効果は次の通りである。

＋１１　線輪に交番角振動を与えることにより外部磁界
に比例した電圧を得ているため、第１図に示した磁性材
料の飽和特性を用いるフラックスゲート方式における欠
点とされた温度の影響は非常に小さく、検出精度が高い
。

又、磁性材料を使用してないので、その取扱い時におけ
る性能劣化の問題もなくなる。

（２）　第２図に示した回転線輪型のように検出すべき
外部磁界を乱すモータや寿命の短い集電装置が不要であ
り、高精度且つ耐久性の高い磁界検出装置を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は夫々従来の磁界検出装置の斜視図、
第３図乃至第７図は夫々本発明による磁界検出装置の各
側を示す斜視図である。 図に於いて、（１＾）１よ基台、（２＾）はヒンジ、（
３＾）は偏角検出器、（４Ａ）は駆動素子、（５＾）は
駆動回路、（６Ａ）は取付部材、（６Ｂ）は軸、（７＾
）は線輪、（８Ａ）は出力端、（９＾）は方位演算部、
（ＩＯＡ　’）は表示器を夫々示す。 第１図 ２Ｈ 第２図 第３図 ア 第４図 ア

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 固定部、撓み部及び可動部からなり軸線のまわりに交番
   運動の自由度を与えるヒンジと、該ヒンジの可動部に取
   付けた線輪と、該線輪を含む上記可動部に上記軸線のま
   わりの交番角振動を与えるための駆動装置とより成り、
   上記線輪をその面が上記軸線と平行且つ該線輪全体が上
   記軸線に関し、対称となるように配置したことを特徴と
   する磁界検出装置。