JPS63127163A

JPS63127163A - 速度加速度検知装置

Info

Publication number: JPS63127163A
Application number: JP62231207A
Authority: JP
Inventors: ジョセフ・ジェー・スタパク・ジュニア
Original assignee: SHINETORON CORP
Current assignee: SHINETORON CORP
Priority date: 1986-09-18
Filing date: 1987-09-17
Publication date: 1988-05-31
Also published as: DE3730841A1; US4751459A

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】（発明の背景）本発明は、回転速度計及び加速度の改良に関し、特に渦
電流磁界からの加速度又は速度を検出する装置に関する
ものである。

非磁性で導電性の可動部材の速度を可動部材内の渦電流
で検知しかつ、渦電流の結果生じる渦電流磁界の強さを
検知するための装置は既知である。

このような装置は、米国特許第３．３５９．４９２号及
び第４．４４１．０７７号更にはドイツ連邦共和国特許
出願第１．２０９．７８０号に開示されており、これら
全ては、可動部材の速度に正比例する渦電流磁界の磁束
密度の大きさを検知するためにホール効果センサーを利
用している。前記ドイツ特許出願には、コイルを使用し
て渦電流磁界の磁束密度の変化率（加速度）を検知し、
そして、コイルによって加速度計として装置を使用した
ものが開示されている。

上記とは対照的に、渦電流の磁束密度の大きさよりむし
ろ通過する渦電流磁界の周波数を検知することによって
速度を検知しそして磁界センサーとしてコイルを利用す
る渦電流タイプの速度センサーは、米国特許第３．９３
２．８１３号及び第４．４３９．７２８号に開示されて
いる。

前記全ての装置の問題点に関し、これら装置は、磁界セ
ンサー用の十分な磁気回路構造に欠け、弱い渦電流磁界
を無理に検出することとなっている。

つまり、渦電流磁界は本来強くはないので、渦電流の磁
束密度の大きさは、ランダムノイズや他の漂遊電位から
の影響下で信頼性のある使用ができる程度に、センサー
により検知するにはあまりにも小さすぎる。装置の低い
検知能力は、速度表示出力信号を生じるために渦電流の
磁束密度の相対的な大きさの検出を頼みにする上記米国
特許第３、３５９．４９２号及び第４．４４１．０７７
号そしてドイツ連邦共和国特許出願第１．２０９．７８
０号に開示されているような装置において特に問題であ
る。

問題となっている低い検知能力が主な原因である上記装
置の構造的不備というのは、ホール又はコイルタイプの
磁束センサーが、センサーによって検出されるべき渦電
流の磁束を集めたり集中させたりするための高い透磁率
の磁気回路に組込まれていない点である。前記米国特許
第３．３５９．４９２号において、唯一の磁気回路は、
ホール効果センサーを有すると共に、主要磁界用の磁気
源体を有し、そしてアルニコ（Ａｌｎｉｃｏ）のような
高透磁率の永久磁性材料を使用しない限りにおいて前記
磁気源体は磁気回路に隙間を簡単に形成することができ
、このことにより、高いエネルギー及び消磁に対する高
い抵抗を呈する近代のあらゆる磁石の使用を排除し、フ
ェライト磁石やまれに存在するコバルト磁石のような低
透磁率の永久磁性材料を使用する。他の上記装置におけ
る類似した磁気回路は、可動部材が貫通する大きな空隙
部を全て含み、このことにより高導磁性の循環を阻止し
ている。

更に、米国特許第３．３５９．４９２号及び第４．４４
１．０７７号におけるように磁界センサーに有効な唯一
の磁気回路が、永久磁石を含む場合には、低透磁率の永
久磁石の大部分の境界部は、磁気循環の異なった構成要
素の間に存在し、このことによって更に、全透磁率及び
センサーによって検知される磁束を集中させる効率が減
少する。付加的に、検知される渦電流の磁束が前記装置
内で主要永久磁界の磁束と重なり合い、したがって、永
久磁界内で変化が起こり信頼性が更に悪化する。

（発明の概要）本発明は、主要磁界を発生する永久磁石又は他の磁力発
生源の磁力の磁束を入れずしかも高い透磁率のループ状
磁束通路をもった渦電流磁界センサー用磁気回路を提供
することによって、先の渦電流タイプの速度及び加速度
測定システムの特色である低検知能力及び他の作用から
影響を受けやすいという問題点を解決することにある。

好適には、前記磁束通路は、この通路と磁界センサーと
をうまく適合するのに必要とする以上の空隙部及び低透
磁性境界部をもたない高透磁性磁性材料からなる。リン
グ状の磁気回路は、磁束コレクタとして作用すると共に
、磁気センサーによって検知できる渦電流の磁束大きさ
を増加して、センサーの検知能力を大幅に改良する一方
で他の作用によって受ける影響を減らす。

更に、検知能力及び信頼性は、主要磁界の磁束と交差す
るような渦電流の磁束を検知するように磁界センサーを
方向決めすることによって改良され、したがって、セン
サーは主要磁界を検知せず他の作用の影響を受けない。

本発明の特徴は、回転タイプ又はリニアタイプのいずれ
かのものに適合する渦電流タイプの速度又は加速度セン
サーに適している。回転タイプのものにおいて、可動部
材は通常導電性を有し、好適には堅固な非磁性ディスか
らなり、一方リニアタイプのものにおいて、可動部材は
導電性を有し、好適には非磁性の堅固なバー若しくはス
トリップからなる。例えば、銅又はアルミニウムは可動
部材に適する非磁性材料である。また、スケール又は他
の導電性材料からなる導磁性の可動部材を使用しても有
効である。

（実施例）本発明に関する一実施例を以下図面に基づいて詳細に説
明する。

図面は、本発明に関して構成された回転タイプの回転速
度計／加速度計を示す。この装置は、導電性の固体から
なる可動部材すなわちディスクＩＯを備え、このディス
クｌＯは、速度の変化の比率又は角速度の測定を必要と
するシャフト１４と共同して矢印１２方向に回転する。

前記装置に対応する一次変形は、導電性のディスク１０
及びシャフト１４を、感知されるべき移動方向に沿って
移動する固体状の可動ストリップに簡単に交換できる。

第２図に示すように、ディスク１０の円周部は、対をな
す永久磁石１８の間の空隙部１６を貫通するよう配置さ
れており、したがって、主要磁界２０は、空隙部１６内
でのディスクｌＯの移動方向とほぼ垂直な方向にディス
クｌＯを貫通する。例えば鉄からな　　□る永久磁石の
ヨーク２２は、永久磁石１８の主要磁界の磁気回路を完
成する。ディスク１０が空隙部１６を通って矢印１２の
方向に回転した場合、主要電界２０は、ディスク１０の
導電材料内に渦電流２４を誘導し、続いて、渦電流磁界
２６を励起する。前記ディスク１０が矢印１２と反対方
向に回転した場合、渦電流２４及び渦電流磁界２６は第
１図に示されている方向と逆になる。

鉄のような磁性材料からなる各流動コレクタリング２８
は空隙部１６の少なくとも一辺、好適には空隙部１６の
対向側で空隙部にもっとも近接して配置されていると共
に、ループ形状をなす磁束通路を形成し、このループの
少なくとも一部は、主要磁界２０と垂直に方向決めされ
た主要磁界にさらされる。したがって、主要磁界２０の
磁束は、磁束コネクタリング２８のループ状磁束通路に
沿って進むのではなく、むしろループ状通路を垂直に通
過する。

しかしながら、渦電流磁界２６の磁束がリング２８のル
ープ状磁束通路に沿って進むように、各リング２８は、
方向決めされる。

速度又は加速度あるいはこれら両方を測定する装置にお
いて、１個以上の幾分具なったタイプの磁気センサーを
リング２８に組合わせることができる。図示されたよう
に、例えば、ホール効果センサー３０又は磁気抵抗セン
サーのような他の磁気センサーは速度を感知するために
各リング２８内に形成した隙間に挿入され、一方、コイ
ル３２は加速度を測定するために各リング２８の一部を
包囲する。

また、必要とされる機能に応じて単品の磁気センサーを
使用してもよく、そして速度と加速度の両方の測定を兼
ね備えるセンサーを使用してもよい。

前記ホール効果センサー３０及びコイル３２は、主要磁
界２０が可動部材すなわちディスク１０を貫通する方向
と垂直方向でかつ各リング２８のループ状磁束通路に沿
って流れる渦電流磁界２６の磁束を感知するよう方向決
めされて設けられており、したがって、前記ホール効果
センサー３０及びコイル３２そして、リング２８は、主
要磁界から絶縁されており、主要磁界の磁束と渦電流磁
界との磁束とが重なり合うことはない。

各リング２８のループ状磁束通路に沿って流れる渦電流
の磁束密度の大きさは、ディスク１０が空隙部１６を通
って進む場合、ディスク１００円周部の速度とほぼ正比
例し、同様に、シャフト１４の角速度にも比例する。し
たがって、各ホール効果センサーの出力電圧は同様に円
周部の速度とも比例する。

他方、各コイル３２を横切って発生する電圧は、渦電流
の磁束密度の大きさの時間に応じた変化率にほぼ正比例
すると共に、シャフト１４の速度の時間に対応した変化
率に正比例する。したがって、コイル３２により装置は
加速度計として機能する。

単一のリング２８及びこれに組合わされた磁気センサー
を空隙部１６の一方の側に用いた場合、前記装置は好適
な作用をするけれども、空隙部１６の対向側にリングと
センサーとの組立体を用いることによって、センサーの
出力は総計され、したがって、主要磁界２０の方向にお
ける空隙部１６内でのディスク１０の位置の変化が原因
で発生する出力の変動を最小限度にすることができる。

シャフト１４の速度を表示するホール効果センサー３０
の総計され増幅される出力がゼロに降下し、そして、デ
ィスクの回転方向が変化した場合、前記出力はスムーズ
に逆転する。同様に、速度が一定になった場合、コイル
３２の出力はゼロに降下し、加速度の減少及び増加が起
こった場合、前記出力はスムーズに逆転する。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請
求の範囲内で種々の変更を加えることができるのは言う
までもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る速度加速度検知装置の一実施例を
示す斜視図、第２図は第１図に係る装置の要部を示す側面図である。１０・・・可動部材（ディスク）１４・・・シャフト　　　　　１６・・・空隙部１８・
・・永久磁石　　　　　２０・・・主要磁界２２・・・
ヨーク　　　　　　２４・・・渦電流２６・・・渦電流
磁界２８・・・磁束コネクタリング３０・・・ホール効果センサー３２・・・コイル

Claims

【特許請求の範囲】１、導電性の可動部材の速度の変化又は速度を示す電気
的信号を発生する装置であって、一次磁界を発生するた
めの主要磁界発生手段を有し、前記一次磁界は二次磁界
を発生する渦電流を前記可動部材内で生ずるように、前
記可動部材の移動方向とほぼ垂直方向に前記可動部材を
貫通し、更に、前記二次磁界の磁束を感知しかつ前記磁
束に応答して信号を発生するための磁界センサーを有す
る装置において、前記磁界センサーと組合わされかつル
ープ状磁束通路を形成する磁性材料のリングを備えた磁
気回路手段を備え、前記リングは、前記第二磁界の磁束
が前記ループ状磁束通路に沿って進むように方向決めさ
て配置されていると共に、前記磁界センサーがループ状
磁束通路に沿って進む磁束に応答するよう前記磁界セン
サーと組合わされ、そして、前記磁束通路は、この磁性
材料内でいかなる隙間をも実質的にもたずかつ前記磁界
センサーによって塞がれないと共に、前記ループ状磁束
通路に沿い前記磁束通路の方向に進む前記一次磁界のい
かなる磁束をも実質的にもたないよう構成したことを特
徴とする速度加速度検知装置。２、前記磁界センサーは、前記一次磁界が前記可動部材
を貫通する方向とほぼ垂直な方向にある前記二次磁界の
磁束を感知するよう方向決めされて配置されたことを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の装置。３、前記磁界センサー及び磁性材料からなる前記リング
は、前記可動部材の対向側に設けられた実質的に同じ対
をなす組立体のうちの一つをなすことを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の装置。４、前記磁界センサーは、前記二次磁界の磁束密度の相
対的な大きさを感知しかつこの大きさを表示する信号を
発生するための手段を備えたことを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の装置。