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JP3457102B2 - 磁気式位置センサ - Google Patents

磁気式位置センサ

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JP3457102B2
JP3457102B2 JP19915695A JP19915695A JP3457102B2 JP 3457102 B2 JP3457102 B2 JP 3457102B2 JP 19915695 A JP19915695 A JP 19915695A JP 19915695 A JP19915695 A JP 19915695A JP 3457102 B2 JP3457102 B2 JP 3457102B2
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    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
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    • G01D5/22—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature differentially influencing two coils
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    • G—PHYSICS
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    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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    • G01B7/003—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring position, not involving coordinate determination

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】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
が配置されている磁気式位置センサに関する。
【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号明細書により公知である。この磁気セ
ンサにおいては、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的に変化する
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
リスタルの材料の場合、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号明細書により公知である。この位置セン
サにおいては、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の影響を比較的
受け難い。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影響されないように改善する
ことにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するた
め、この発明によれば、軟磁性の磁心と測定対象とを備
え、磁心は軟磁性の結晶質の材料からなる長く延びた帯
状シートとアモルファス又はナノクリスタル材料からな
る１つ又は複数の帯状シートとからなり、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、測定対
象は測定対象に隣接する位置において磁心を飽和させ仮
想の空隙を作るため磁心に沿って無接触で動き得るよう
になっており、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、コイルの出力側には誘起された
差電圧を検出するための評価回路が接続され、測定巻線
には測定巻線のリアクタンスに無関係に一定振幅の交流
電 流を生じさせるため定電流源が接続される。
【００１０】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面に
示す実施例について説明する。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６、７が設けら
れ、このコイル６、７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の影響を
より受け難くすることができる。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及びコイル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】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
されるのではなく、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
作られた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
構造図である。
【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 コイル ７ コイル ８ 評価回路 ９ 測定対象
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−332912（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−24510（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−237301（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−93910（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−55808（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−144700（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 7/00 G01D 5/20

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 軟磁性の磁心（３）と測定対象（９）と
    を備え、磁心（３）は軟磁性の結晶質の材料からなる長
    く延びた帯状シート（４）とアモルファス又はナノクリ
    スタル材料からなる１つ又は複数の帯状シート（５）と
    からなり、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、測定対象（９）は測定対象
    （９）に隣接する位置において磁心（３）を飽和させ仮
    想の空隙を作るため磁心（３）に沿って無接触で動き得
    るようになっており、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、コイル
    （６、７）の出力側には誘起された差電圧を検出するた
    めの評価回路（８）が接続され、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）を生じさせるため定電流源（１）が接続さ
    れていることを特徴とする測定対象の位置を検出するた
    めの磁気式位置センサ。
  2. 【請求項２】 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）とが両シート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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DE4425904.2 1994-07-21
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JPH0861906A JPH0861906A (ja) 1996-03-08
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