JPS63153421A - 傾斜角センサ - 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】 〔概要〕 揺動する物体の傾斜角の絶対値を非接触で計測する方法
として、同心で円弧状をなす二つの磁性体が該磁性体の
両端を磁界方向が同一の磁石で連結して鉛直方向に保持
されると共に、磁気検知素子が外装ケースに固定されて
前記磁性体の間に回動可能に設けられており、該磁気検
知素子と磁性体との相対位置が外装ケースの揺動により
変化し、磁性体間の漏洩磁束を検出して傾斜角を求める
傾斜角センサ。

〔産業上の利用分野〕

本発明は揺動する物体の傾斜角を精度よく測定する傾斜
角センサの構成に関する。

海上に停泊する船舶や港のブイは一定の周期で押し寄せ
る波により揺動を繰り返しているが、このような揺動の
際に物体が運動する傾斜角を精度よく測定する技術は確
立されておらず、この実用化が要望されていた。

〔従来の技術〕

揺動する物体の傾斜角を精度よく且つ簡便に測定する方
法は未だ実用化されてはいない。

然し、発明者らは回動する物体の回転角を磁気的に検出
する方法を見出し、既に出願を行っている。（特願昭６
１−００９５６６．６１年１月２０日出願） 第４図はかかる回転角度センサの平面図であって、磁性
体よりなり回動が可能な円環１の三等分位置に永久磁石
２と３が極性を同じくする方向に備えられており、また
磁気検知素子４は円環１の内側に設けられている。

ここで、円環１は硅素鋼、純鉄、磁性ステンレスなどの
磁性材料からなり、永久磁石２，３はフェライト、アル
ニコ、サマリウム−コバルトなどの磁性材料を用いて形
成されている。

また、磁気検知素子４は磁気抵抗素子かホール素子が用
いられている。

かかる回転角度センサの検出原理は同図に示すように永
久磁石２．３の磁界方向を揃えて配置することにより円
環１の中に閉磁路５が形成されており、また永久磁石２
，３からは矢印の方向の漏洩磁界６，７が発生している
。

然し、永久磁石２と３の漏洩磁界の方向は逆であるから
永久磁石２，３を結ふ綿に直交する直径位置８では漏洩
磁界６．７が相殺されるため漏洩磁界は存在せず、従っ
てこの位置に置かれた磁気検知素子には起電力は発生し
ない。

然し、磁気検知素子４を固定した状態で円環１を徐々に
回転させると永久磁石２或いは３が近ずくに従って漏洩
磁束密度がふえるために磁気検知素子４の起電力は増加
し、直径位置８よりも９０’回転して永久磁石と対向し
た状態で最大となる。

従来の回転角度センサはこのような構成がとられている
。

然し、回転角度センサが一個の円環１から構成されてい
るために漏洩磁界６．７を生ずる磁性体間の距離か大き
く、そのために検知感度か低いと云う問題があり、また
距離が一定しないために出力特性の直線性が悪いと云う
問題がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

回動する物体の回転角度を非接触で測定すると共に絶対
値を得る方法として、発明者等は先に記したように二個
の永久磁石で三等分した円環状の閉磁路と磁気検知素子
とからなる回転角度センサを提案しているが、かかるセ
ンサは検知感度が低く、また出力特性の直線性があまり
良くない。

そこで、これらの欠点を改良すると共に揺動現象に通し
た測定器を開発することが課題である。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の問題は同心で円弧状をなす二つの磁性体が該磁性
体の両端を磁界方向が同一の磁石で連結され、該円弧状
をなす磁性体の中心と円弧状の中央部とを結ぶ線が鉛直
方向に保持されると共に、磁気検知素子が外装ケースに
固定されて前記磁性体の間に回動可能に設けられており
、該磁気検知素子と磁性体との相対位置が外装ケースの
揺動により変化し、磁性体間の漏洩磁束を検出して傾斜
角を求める傾斜角センサの使用により解決することがて
きる。

〔作用〕

本発明は今まで閉磁路が一個の円環から形成されていた
のに対し、二つの同心円状の円弧からなる磁性体を用い
、この磁性体の両端に磁界方向が同一な永久磁石で結び
、この間に磁気検知素子を設けることにより検出出力か
大きく、また揺動の測定に通したセンサを実現するもの
である。

すなわち、磁性体からなる二個の円弧を同心円状に配置
し、この両端に永久磁石を設けて閉磁路を形成するよう
にすると、磁性体からなる円弧相互間の距離が狭く且つ
一定であるので漏洩磁界強度は大きくなり、また出力特
性の直線性も改良される。

また、揺動を測定するには二個の円弧状の磁性体を鉛直
方向に固定し、この間に磁気検知素子を揺動させればよ
い。

〔実施例〕

第１図は本発明に係る傾斜角センサの構成図であって、
純鉄、珪素鋼、磁性ステンレスなどの磁性体からなる外
側の円弧１０と内側の円弧１１は両端がフェライトやア
ルニコなどからなる永久磁石１２゜１３により一定の間
隔に保持されて回転軸１４に接続しており、固定部１５
が形成されている。

ここで、固定部１５は回転軸１４と内側および外側の円
弧１０．１１の中央とを結ぶ線が常に鉛直方向を向いて
いることが必要であって、揺動する外装ケース１６に固
定して設けである回転軸１４との間にはヘアリングがあ
り、また必要に応じて非磁性の重りが設けてあり、これ
により外装ケースの揺動とは無関係に常に鉛直方向を向
いている。

そして、内側の円弧１１と外側の円弧１０の両端に設け
た永久磁石１２．１３により閉磁路が形成されていると
共に同図に矢印で示す方向の漏洩磁界１７が発生してい
るが、この漏洩磁束密度は永久磁石１２゜１３より遠ざ
かるに従って急速に減少している。

ここで、内側の円弧１１と外側の円弧１０との間の漏洩
磁界の方向は反対であり、そのため同図で磁気検知素子
１８か存在する鉛直部では漏洩磁界は零であり、従って
起電力は発生しない。

さて、磁気検知素子１８は外装ケース１６に固定されて
おり、外装ケース１６と共に揺動するため、磁気検知素
子１８は固定部１５の内側の円弧１１と外側の円弧１０
の間の空隙部を移動し漏洩磁界を横切るために起電力が
発生する。

第２図は傾斜角センサの揺動による固定部１５と磁気検
知素子１８との相対位置の変化を示すもので、外装ケー
ス１６の揺動によって磁気検知素子１８の位置は変動す
るが、固定部１５は上下運動するだけで揺動はしない。

そのため、磁気検知素子１８には移動量に応じて起電力
が発生する。

第３図は磁性体として純鉄を、永久磁石としてアルニコ
を、磁気検知素子として磁気抵抗素子を用いた場合の傾
斜角と出力電圧の関係図であって、−９０°〜＋９０．
°の範囲に亙って直線的に変化していることが判る。

〔発明の効果〕

以上記したように本発明の実施により、傾斜角に対して
直線的に出力電圧が変化する傾斜角センサの実用化が可
能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る傾斜角センサの構成図、第２図（
Ａ）、　　（Ｂ）は傾斜角センサの揺動状態を説明する
正面図、 第３図は本発明に係る傾斜角センサの出力特性図、 第４図は従来の回転角度センサの平面図、である。 図において、 ２、　３．１２．１３は永久磁石、 ４．１８は磁気検知素子、　５は閉磁路、６．７．１７
は漏洩磁界、　１ｏは外側の円弧、１１は内側の円弧、
　　　　１４は回転軸、１５は固定部、　　　　　　１
６は外装ケース、である。 不発明１；イ命る１頃含佳角ヒンリの構成図１曙；１イ
図 （Ａ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　（８ン第３図 ２永の磁石 漏洩逸界　　、　　　へ ｌ′７／ ゝ−／／　＼　　　ｌＦｌ逼 ｌ　　＼　　　　／　　＼ ４　１　　　ヘーー 一−−−−−−８直径位置 令　　　、−８１ ＼　／−＝へ、＼ 閉ｍ路　、′−一へ＼　′　６軍（脇界〆 イ傾斜角ｔン可の謡＠株栂を説明する正面口筒２０ 従来の回転角度ヒンリの＋面目 第４０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 同心で円弧状をなす二つの磁性体（１０）、（１１）が
   該磁性体の両端を磁界方向が同一の磁石（１２）、（１
   ３）で連結され、該円弧状をなす磁性体（１０）、（１
   １）の中心と円弧状の中央部とを結ぶ線が鉛直方向に保
   持されると共に、磁気検知素子（１８）が外装ケース（
   １６）に固定されて前記磁性体（１０）、（１１）の間
   に回動可能に設けられており、該磁気検知素子（１８）
   と磁性体（１０）、（１１）との相対位置が外装ケース
   （１６）の揺動により変化し、磁性体間の漏洩磁束を検
   出して傾斜角を求めることを特徴とする傾斜角センサ。