JP6008806B2 - Magnetic switch device and elevator car position detection apparatus using the same - Google Patents
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Description
この発明は、磁性材料からなる被検知体の接近および/または通過を非接触で検知する磁気スイッチデバイスおよびこれを用いたエレベータかごの位置検出装置に関するものである。 The present invention relates to a magnetic switch device that detects the approach and / or passage of a detection object made of a magnetic material in a non-contact manner and an elevator car position detection apparatus using the magnetic switch device.
たとえば、特許文献1には、U字状またはC字状の磁性フレームの一端部に配置された永久磁石と、これに対向する磁性フレームの他端部に配置された磁気センサとを有する磁気式位置検出装置であって、エレベータかごの昇降路内の停止可能な着床位置に対応する複数の位置に配置された金属プレートが磁性フレームの両端部の間に位置するか否かを検出する磁気式位置検出装置が開示されている。
For example,
また、特許文献2には、パーマロイ(Fe−Ni合金)等の高透磁性材料からなり、被検査体に面した開口面を有する略矩形筐体の磁気シールドと、その内部に配置された磁気センサとを有し、被検査体に混入する磁性異物を検出する磁性物検出装置が開示されている。
上述のように、磁気スイッチデバイスは、一般に、永久磁石または磁性異物等の磁気源からの磁界強度の変化を磁気センサで検出し、その磁界強度の変化に応じて、金属プレートまたは磁性異物等の被検出磁性体の有無を検出するものである。ところが従来の磁気スイッチデバイスは、その周辺に存在する磁性部材または磁気源以外の環境磁気ノイズまたは外乱磁界に起因して、検出すべき磁界強度(磁界分布)が変化し、被検出磁性体を精度よく検出できないことがあった。 As described above, the magnetic switch device generally detects a change in magnetic field intensity from a magnetic source such as a permanent magnet or a magnetic foreign object with a magnetic sensor, and changes the magnetic field strength such as a metal plate or a magnetic foreign object. The presence / absence of the magnetic substance to be detected is detected. However, conventional magnetic switch devices change the magnetic field strength (magnetic field distribution) to be detected due to environmental magnetic noise or disturbance magnetic fields other than the magnetic members or magnetic sources existing in the vicinity of the magnetic switch device, so that the magnetic substance to be detected is accurate. Sometimes it was not detected well.
より具体的には、特許文献1に記載の磁気式位置検出装置は、金属プレートがU字状の磁性フレームの間に接近し、通過するときに、永久磁石からの磁界の強度変化を検出するものであるが、磁気スイッチデバイスの周辺に大きな磁性体または環境磁気ノイズ(外乱磁界)があるとき、磁気スイッチデバイスが検出する磁界強度が変化してしまう。その結果、磁気式位置検出装置による金属プレートの有無を検出しにくくなり、エレベータかごの接近および通過を検知する精度が低下し得るという問題があった。
More specifically, the magnetic position detection device described in
また特許文献2に記載の磁性物検出装置は、被検査体に混入する磁性異物が磁気シールドの開口面に対向する位置にあるときに、磁性異物からの磁界の強度変化を検出するように構成されているが、磁気シールドによっても遮蔽されない環境磁気ノイズがあるとき、同様に磁性物検出装置が検出する磁界強度が変化してしまう。その結果、環境磁気ノイズをできるだけ抑制するために、コストが高く、サイズの大きい磁気シールドを採用する必要があった。
In addition, the magnetic substance detection device described in
そこで、特許文献1においては、U字状の磁性フレームを永久磁石と磁気センサを取り囲むように構成して、その寸法を大きくし、特許文献2では、磁気センサを磁気シールドの開口面に対して所定の角度で傾斜して配置することにより、環境磁気ノイズによる影響を極力回避するような対策が取られてきた。
Therefore, in
しかしながら、上述のように環境磁気ノイズによる影響をできるだけ抑制するために、U字状の磁性フレームの寸法を大きくすること(特許文献1)、および磁気シールドのサイズを大きくすること(特許文献2)は、磁気センサを含む磁気式位置検出装置および磁性物検出装置の全体の寸法を大きくし、これらの設置場所に制約が生じ、生産コストも増大してしまうという問題があった。 However, in order to suppress the influence of environmental magnetic noise as much as possible as described above, the size of the U-shaped magnetic frame is increased (Patent Document 1), and the size of the magnetic shield is increased (Patent Document 2). However, there is a problem that the overall size of the magnetic position detection device including the magnetic sensor and the magnetic substance detection device is increased, the installation place thereof is restricted, and the production cost is increased.
この発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、小型の寸法を維持しつつ、かつ、高価な磁気遮蔽部材を追加することなく、磁気センサの周辺に環境磁気ノイズがあったとしても、高い検出精度を有する磁気スイッチデバイスを提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above problems, and there has been environmental magnetic noise around the magnetic sensor without adding an expensive magnetic shielding member while maintaining a small size. However, an object of the present invention is to provide a magnetic switch device having high detection accuracy.
この発明に係る磁気スイッチデバイスは、磁性材料からなり、開口部を形成する磁性本体部と、磁性本体部の第1の端部に配置された永久磁石と、磁性本体部の第1の端部に対向する第2の端部に配置された磁気センサとを備える。永久磁石の起磁力Fにより、磁性本体部、磁気センサ、および開口部を通る磁気回路が形成され、磁性本体部を貫通する磁束密度Bは、磁気回路の磁気抵抗R、永久磁石の起磁力F、および磁性本体部の磁気回路に直交する断面積Sを用いて式{B=F/(RS)}で表され、磁束密度Bが磁性本体部の飽和磁束密度BS以上であることを特徴とするものである。 A magnetic switch device according to the present invention comprises a magnetic main body portion made of a magnetic material and forming an opening, a permanent magnet disposed at a first end portion of the magnetic main body portion, and a first end portion of the magnetic main body portion. And a magnetic sensor disposed at a second end facing the first. A magnetic circuit passing through the magnetic main body, the magnetic sensor, and the opening is formed by the magnetomotive force F of the permanent magnet, and the magnetic flux density B penetrating the magnetic main body is determined by the magnetic resistance R of the magnetic circuit and the magnetomotive force F of the permanent magnet. and using the cross-sectional area S perpendicular to the magnetic circuit of the magnetic body portion represented by the formula {B = F / (RS) }, wherein the magnetic flux density B is the saturation magnetic flux density B S or more magnetic body portion It is what.
この発明によれば、磁気スイッチデバイスが大型化することを回避し、追加部材のコストも発生させずに、磁気センサ周辺に環境磁気ノイズがあっても、磁気センサの位置における磁束密度を安定させ、高い精度で被検知体を検知できる磁気スイッチデバイスを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to avoid an increase in the size of the magnetic switch device, stabilize the magnetic flux density at the position of the magnetic sensor even if there is environmental magnetic noise around the magnetic sensor without incurring the cost of additional members. Therefore, it is possible to provide a magnetic switch device that can detect a detection target with high accuracy.
添付図面を参照して、本発明に係る磁気スイッチデバイスおよびこれを用いたエレベータかごの位置検出装置の実施の形態を説明する。各実施の形態の説明において、理解を容易にするために方向を表す用語(たとえば、「X方向」、「Y方向」、「Z方向」、「上下方向」、および「左右方向」等)を適宜用いるが、これは説明のためのものであって、これらの用語は本発明を限定するものでない。 An embodiment of a magnetic switch device according to the present invention and an elevator car position detection apparatus using the same will be described with reference to the accompanying drawings. In the description of each embodiment, terms (for example, “X direction”, “Y direction”, “Z direction”, “vertical direction”, “horizontal direction”, etc.) representing directions are used for easy understanding. Although used where appropriate, this is for illustration purposes only and these terms do not limit the invention.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る磁気スイッチデバイス1を示す斜視図である。図2は、この磁気スイッチデバイス1を用いた位置検出装置6を含むエレベータかご7と、エレベータ昇降路8とを示す正面図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a
本発明に係る磁気スイッチデバイス1は、図1に示すように、概略、磁性材料からなり、開口部10を有する磁性本体部20と、磁性本体部20の一端部に配置された永久磁石22と、一端部に対向する他端部に配置された磁気センサ24とを有する。また磁気スイッチデバイス1は、図1では図示しないが、磁気センサ24からの信号を処理して、磁性材料からなる被検知体50の有無を検出する制御回路等が実装された電気回路基板26(特に、図4(a)および図4(b)等参照)を有する。
As shown in FIG. 1, a
磁性本体部20は、これに限定するものではないが、屈曲部28a,28bを含むU字状の形状を有していてもよいし、その他の形状(図示しないが、屈曲部を有しないC字状の形状または単一の屈曲部28を有するV字状等)を有するものであってもよい。
The
より具体的には、図1に示す磁性本体部20は、第1および第2のアーム部32,34ならびにこれらを磁気的に結合するベース部30を有する。図1に示す磁気スイッチデバイス1において、永久磁石22は、N極が第1のアーム部32に面するように第1のアーム部32に配置され、磁気センサ24は永久磁石22のS極に対向するように第2のアーム部34に配置される。なお、永久磁石22のN極およびS極の向きは逆であってもよい。図1の永久磁石22は、その起磁力Fにより、磁性本体部20および磁気センサ24を通る磁気回路40(図1の太破線で示す磁束密度B)を形成する。
More specifically, the magnetic
エレベータかご7は、一般に、図2に示すように、エレベータ昇降路8の上部に設けられた駆動シーブ(図示せず)に巻き掛けられた複数本の主索(メインケーブル)の一端部に連結されて吊り下げられ、図示しないが、その他端部には釣り合いおもりが連結され、巻き上げ機が駆動シーブを駆動することにより昇降するように構成されている。
As shown in FIG. 2, the
エレベータかご7の位置検出装置6は、本発明に係る磁気スイッチデバイス1と、その開口部10内を通過および静止できるように設置された磁性材料からなる被検知体(たとえば金属板等)50とを有する。図2に示すエレベータかご7は、その側壁に本発明に係る磁気スイッチデバイス1が固定され、エレベータ昇降路8の側壁の各階に対応する位置に複数の被検知体50が固定されている。択一的には、複数の磁気スイッチデバイス1をエレベータ昇降路8の側壁の各階に対応する位置に固定し、被検知体50をエレベータかご7の側壁に固定してもよい。
The
本発明に係る磁気スイッチデバイス1は、図1では、被検知体50が磁気スイッチデバイス1に対して相対的に上昇するように図示され、被検知体50が細い破線で示すように磁気スイッチデバイス1の開口部10内に位置するとき、磁気回路40が遮断され、その磁束密度Bの実質的な減少を磁気センサ24が検出することにより、被検知体50の有無を検知するものである。すなわち、本発明に係る磁気スイッチデバイス1を用いたエレベータかご7の位置検出装置6は、エレベータ昇降路8の側壁の各階に対応する位置に固定された被検知体50の有無(接近または通過を含む)を検知することにより、エレベータかご7の位置を検出するものである。
The
次に、実施の形態1の磁気スイッチデバイス1のより具体的な構成および特徴について以下説明する。図3(a)および図3(b)は、図1の磁気スイッチデバイス1の第1および第2のアーム部32,34をX方向から見た側面図であり、図3(c)は、図1の磁気スイッチデバイス1のベース部30をY方向とは逆方向(−Y方向)から見た背面図である。図4(a)および図4(b)は、図1の磁気スイッチデバイス1を上方(−Z方向)から見た平面図であって、被検知体50が開口部10内に配置される前後の磁気回路40(磁束密度B)の変化を示すものである。
Next, a more specific configuration and characteristics of the
本発明に係る磁気スイッチデバイス1は、上述のとおり、被検知体50が開口部10内に配置されていないとき(図4(a))、磁気回路40(磁束密度B)が磁性本体部20および磁気センサ24を通り、被検知体50が開口部10内にあるとき(図4(b))、磁気回路40(磁束密度B)が第1のアーム部32、ベース部30の一部、および被検知体50を通るため、磁気センサ24で検出される磁束密度Bが極めて小さくなるので、被検知体50の存在を検知することができる。なお、電気回路基板26は、支柱部材27を用いて第2のアーム部34に固定され、図4(a)および図4(b)は、明確とするために、永久磁石22および電気回路基板26を誇張して大きく図示している。
In the
図3および図4を参照すると、実施の形態1に係る第1および第2のアーム部32,34は、Y方向の長さlが約40mm〜約100mmであり、Z方向の高さhが約3mm〜約10mmであり(図3(a)および図3(b))、Y方向の厚みdが約1mm〜約2mmであってもよい(図4(a))。実施の形態1に係るベース部30は、同様に、X方向の長さl0が約40〜約100mmであり、Z方向の高さh0が約3〜約10mmであり(図3(c))、Y方向の厚みdは第1および第2のアーム部32,34と同様に約1mm〜約2mmであってもよい。また、図3(a)の破線で示す永久磁石22のZ方向の寸法は、第1のアーム部32の高さhを超えないものであってもよい。
3 and 4, the first and
ただし永久磁石22は、詳細後述するように、YZ平面に平行な表面積を大きくして、より高い磁束密度Bを形成することが好ましい。図5(a)および図5(b)は、第1および第2のアーム部32,34をX方向から見た側面図であって、図3(a)および図3(b)と同様のものである。図5(a)の第1のアーム部32は、その先端部に磁性材料からなる磁石支持部33を有する。第1のアーム部32および磁石支持部33は、それぞれ個別に作成された後に接合されるものであってもよいが、一体成形されることが好ましい。図5(a)に示す磁石支持部33およびこれに固定される永久磁石22のY方向の長さl’およびZ方向の高さh’は、約10mm〜約30mmの範囲でほぼ同程度であってもよい(図5(a))。同様に、永久磁石22に対向する電気回路基板26のY方向の長さおよびZ方向の高さは、永久磁石22のY方向の長さl’およびZ方向の高さh’と同程度であってもよい(図5(b))。
However, the
すなわち実施の形態1では、磁性本体部20のベース部30ならびに第1および第2のアーム部32,34は、X方向、Y方向、およびZ方向の寸法(とりわけ磁気回路40に直交する平面に平行な断面積S0,S1,S2)が実質的に同一となるように構成されている。
That is, in the first embodiment, the
また、ベース部30の磁気回路40に直交するYZ平面に平行な断面積S0、ならびに第1および第2のアーム部32,34の磁気回路40に直交するXZ平面に平行な断面積S1,S2は(図1)、磁石支持部33の磁気回路40に直交するYZ平面に平行な断面積S3より小さくなるように設計してもよい(図5(a))。なお、永久磁石22、U字状の磁性本体部20、電気回路基板26、および磁気センサ24の各方向の寸法は、上記具体例に限定されるものではなく、さらに必要に応じて、ベース部30と第1および第2のアーム部32,34とのY方向の長さ(l0,l)、高さ(h0,h)、および厚み(d)は異なるように設計してもよい。
The cross-sectional area S 0 parallel to the YZ plane orthogonal to the
また実施の形態1においては、永久磁石22はフェライト磁石であり、U字状の磁性本体部20は軟磁性体である鉄または鉄系合金(たとえば、冷間圧延鋼板等)からなるものであってもよく、磁気センサ24はホール素子であってもよい。
In the first embodiment, the
また永久磁石22は、フェライト磁石の他、たとえばネオジム磁石、サマリウムコバルト磁石、これらの材料を含むプラスチック磁石等、より起磁力Fの高い任意の磁石を用いてもよい。
The
磁性本体部20(ベース部30ならびに第1および第2のアーム部32,34)および磁石支持部33は、鉄、ニッケル、パーマロイ(Fe−Ni合金)、またはケイ素鋼板(シリコン鋼)等の磁性材料を用いて作製してもよい。また被検知体50も同様に、鉄または鉄系合金の他、ニッケル、パーマロイ(Fe−Ni合金)、またはケイ素鋼板(シリコン鋼)等の磁性材料を用いて作製してもよい
The magnetic body 20 (the
磁気センサ24は、ホール素子の他、AMRセンサ(異方性磁気抵抗センサ)、GMRセンサ(巨大磁気抵抗センサ、TMRセンサ(トンネル磁気抵抗センサ)、FGセンサ(フラックスゲートセンサ)、MIセンサ(磁気インピーダンスセンサ)等の磁束密度Bの変化を検知できる任意の磁気センサを用いることができる。
In addition to the Hall element, the
上述のとおり、永久磁石22の起磁力Fにより生じる磁力線の大部分は、図4(a)の太い破線で示すように、永久磁石22、U字状の磁性本体部20、磁気センサ24を通る磁気回路40を形成する。このように構成された磁気スイッチデバイス1は、被検知体50が磁性本体部20の開口部10、すなわち永久磁石22と磁気センサ24の間を通過する際に、磁気回路40が遮断され、磁束密度Bが変化することを磁気センサ24により検知して、被検知体50の接近または通過を検知することができる。
As described above, most of the lines of magnetic force generated by the magnetomotive force F of the
ところで、一般的な磁気スイッチデバイス1は、磁気センサ24が周辺磁界の強度変化を検出して被検知体50の接近や通過を検知するものであるので、磁気スイッチデバイス1の周辺に大きな磁性体や外乱磁界があれば、その周辺の磁界が乱され、磁気センサ24を通る磁束密度Bが変化し、被検知体50の接近や通過の検知精度に悪影響を与える可能性がある。
By the way, in the general
そこで従来式の磁気スイッチデバイスは、U字状の磁性本体部20の寸法(特に第2のアーム部34のY方向およびZ方向の寸法)を大きくして、磁気センサ24を実質的に覆い、永久磁石22の起磁力F以外に起因する外乱磁界を遮断または実施的に低減するように構成されていた。
Therefore, the conventional magnetic switch device increases the size of the U-shaped magnetic main body 20 (particularly, the size of the
しかし、磁気センサ24と磁性本体部20(第2のアーム部34)との間の距離にも依存するが、U字状の磁性本体部20の寸法(特にZ方向の高さ寸法)が大きいほど、磁気センサ24に対する外乱磁界の遮蔽効果は向上するものの、外乱磁界を十分に遮蔽するためには、磁性本体部20(第2のアーム部34)のY方向およびZ方向の寸法は少なくとも約40mm以上に設計する必要があった。
However, although depending on the distance between the
また、従来式の磁気スイッチデバイス1においては、磁性本体部20とは別体の外乱磁界遮蔽部材(図示せず)を、磁気センサ24を含む磁性本体部20の周囲に追加的に配置して、磁気センサ24の周りの外乱磁界を遮蔽または低減するように対策が講じられてきた。
In the conventional
しかしながら、磁性本体部20の寸法を大きくし、または磁性本体部20とは別体の外乱磁界遮蔽部材を設けると、磁気スイッチデバイス1全体の寸法が大きくなり、たとえばエレベータかご7の側壁における固定位置に制約が生じ、かつ磁気スイッチデバイス1の製造コストを増大させるという問題があった。
However, when the size of the magnetic
そこで本発明に係る磁気スイッチデバイス1は、以下に詳細説明するが、永久磁石22の起磁力F、磁性本体部20の磁気回路40に直交する断面積S、磁気回路40の磁気抵抗Rをパラメータとして磁気回路40上の磁束密度Bを算出(推定)し、算出された磁束密度Bが磁性本体部20自体の飽和磁束密度BS以上となるように構成することにより、すなわち磁性本体部20を磁気飽和させることにより、磁気回路40上の磁束密度Bに対する外乱磁界による影響を回避または最小限に抑制し、磁気センサ24により精度よく被検知体50を検知するものである。
Therefore, the
図1に示すように、磁気回路40(磁束密度B)は、一般に、永久磁石22の起磁力Fにより、永久磁石22、磁性本体部20、磁気センサ24、および開口部10を循環するように形成され、磁気抵抗Rを有する。
As shown in FIG. 1, the magnetic circuit 40 (magnetic flux density B) is generally circulated through the
図1および図3(a)〜(c)に示す磁気スイッチデバイス1は、磁性本体部20の断面積S、すなわちベース部30ならびに第1および第2のアーム部32,34の断面積S0,S1,S2を小さくすることにより磁気回路40上の磁束密度Bを大きくして、磁性本体部20を磁気飽和させるように構成されている。
The
また、起磁力Fが大きい永久磁石22を用いることにより磁気回路40上の磁束密度Bを大きくしてもよい。永久磁石22として用いられるフェライト磁石に代えて、より大きい起磁力Fを有するネオジム磁石やサマリウムコバルト磁石等を用いて、磁気回路40上の磁束密度Bを大きくしてもよい。
Further, the magnetic flux density B on the
また図5(a)に示すように、永久磁石22は、磁気回路40に直交する方向の寸法(断面積S3またはX方向の厚み)がより大きいものに置換することにより、磁気回路40上の磁束密度Bを大きくしてもよい。なお、永久磁石22の起磁力Fが永久磁石22のX方向の寸法にほぼ比例して増大するので、永久磁石22の断面積S3を大きくするよりも、永久磁石22のX方向の寸法を厚くした方が、磁気回路40上の磁束密度Bをより効率的に大きくすることができる。
Further, as shown in FIG. 5 (a), the
さらに実施の形態1に係る磁気スイッチデバイス1は、磁気回路40の磁気抵抗Rを小さくすることにより、磁気回路40上の磁束密度Bを大きくして、磁性本体部20を磁気飽和させて、磁気回路40上の磁束密度Bに対する外乱磁界による影響を回避または最小限に抑制されるように構成してもよい。
Further, the
たとえばベース部30のX方向の長さl0および永久磁石22と電気回路基板26の間の開口部10の距離をできるだけ小さくすることにより、磁気回路40上の磁束密度Bを大きくして、磁性本体部20を磁気飽和させてもよい。ただし、磁気スイッチデバイス1がエレベータかごの位置検出装置として用いられる場合、被検知体50の厚みおよび主索9の揺れを考慮して、被検知体50が永久磁石22または電気回路基板26に接触することがないように開口部10を設計する必要がある。
For example by minimizing the distance of the
また、磁気スイッチデバイス1を磁性流体に浸漬させ、開口部10を磁性流体で満たすことにより、磁気回路40の磁気抵抗Rを小さくするように構成してもよい。上記のように、永久磁石22と電気回路基板26の間の開口部10の距離をできるだけ小さくし、または開口部10を磁性流体で満たすことにより、磁気回路40の磁気抵抗Rを小さくして、磁性本体部20を磁気飽和させ、磁気回路40上の磁束密度Bに対する外乱磁界による影響を回避または最小限に抑制することができる。その結果、本発明に係る磁気スイッチデバイス1は、精度よく被検知体50を検知することができる。
Moreover, you may comprise so that the magnetic resistance R of the
要約すると、本発明によれば、起磁力Fが大きい永久磁石22を用いる手段、磁性本体部20の磁気回路40に直交する断面積Sを小さくする手段、および磁気回路40の磁気抵抗Rを小さくする手段のうちの少なくとも1つの手段を採用することにより、磁性本体部20を磁気飽和させ、永久磁石22の起磁力F、磁性本体部20の断面積S、磁気回路40の磁気抵抗Rから算出された磁気回路40の磁束密度Bを磁性本体部20の飽和磁束密度B0まで増大させ、外乱磁界に起因して、磁束密度Bがそれ以上増大することを実質的に排除することができる。
In summary, according to the present invention, the means using the
すなわち磁性本体部20が磁気飽和状態にあるとき、永久磁石22、U字状の磁性本体部20、磁気センサ24、および開口部を通る磁気回路40の磁束密度Bは、外乱磁界に影響されにくく、ほぼ一定の飽和磁束密度B0で安定する。
That is, when the magnetic
したがって、本発明の実施の形態1によれば、磁性本体部20の周辺に外乱磁界が生じたとしても、別体の外乱磁界遮蔽部材を用いることなく、磁気センサ24に安定した磁束密度B(飽和磁束密度B0)を供給できるので、高い信頼性で被検知体50を検知できる小型の磁気スイッチデバイス1を提供することができる。
Therefore, according to the first embodiment of the present invention, even if a disturbance magnetic field is generated around the magnetic
なお外乱磁界の発生源は、たとえば磁石または磁性体の他、大電流が流れるコイルまたは電源配線等がある。また外乱磁界の磁界強度は、永久磁石22の起磁力Fおよび磁性本体部20の寸法、コイルまたは電源配線に流れる電流量によっても変わり、これら外乱磁界の発生源からの距離によっても大きく変わる。
The generation source of the disturbance magnetic field includes, for example, a magnet or a magnetic material, a coil through which a large current flows, power supply wiring, and the like. The magnetic field strength of the disturbance magnetic field also varies depending on the magnetomotive force F of the
次に、上述したように、永久磁石22の起磁力F、磁性本体部20の磁気回路40に直交する断面積S、磁気回路40の磁気抵抗Rをパラメータとして磁気回路40上の磁束密度Bを算出(推定)するための計算式について以下説明する。
Next, as described above, the magnetic flux density B on the
実施の形態1に係る磁気スイッチデバイス1において、被検知体50の有無により磁気センサ24が検出する磁束密度の変動量は、数ミリテスラから数十ミリテスラ(10−3T〜10−2Tのオーダ)であり、上述のU字状の磁性本体部20を省略した場合、数ミリテスラ(10−3Tのオーダ)の外乱磁界の影響を受け得る。
In the
一般に、磁気回路40の全磁束φは、磁気回路40の磁気抵抗をR、および永久磁石22の起磁力Fを用いて次式で表される。
[数1]
φ=F/R ・・・・・・・ (1)
In general, the total magnetic flux φ of the
[Equation 1]
φ = F / R (1)
磁気回路40の磁束φのほとんどが磁性本体部20内を通ると仮定すると、磁束φは、磁性本体部20の断面積Sおよび磁性本体部20を貫通する磁束密度Bを用いて次式で表される。
[数2]
φ=BS ・・・・・・・ (2)
Assuming that most of the magnetic flux φ of the
[Equation 2]
φ = BS (2)
上式(1)および(2)から、次式が導出される。
[数3]
B=F/(RS) ・・・・・・・ (3)
From the above equations (1) and (2), the following equation is derived.
[Equation 3]
B = F / (RS) (3)
一方、磁性本体部20が磁気飽和するとき、磁束密度Bは飽和磁束密度BS以上であるので、次式が成り立つ。
[数4]
B=F/(RS)≧Bs ・・・・・・・ (4)
On the other hand, when the
[Equation 4]
B = F / (RS) ≧ Bs (4)
したがって本発明によれば、永久磁石22の起磁力F、磁性本体部20の磁気回路40に直交する断面積S、磁気回路40の磁気抵抗Rをパラメータとして磁気回路40上の磁束密度Bを上式(4)により算出し、算出された磁束密度Bが磁性本体部20の飽和磁束密度BS以上となるように構成する(磁性本体部20を磁気飽和させる)。その結果、本発明は、磁気回路40上の磁束密度Bに対する外乱磁界による影響を回避または最小限に抑制し、磁気センサ24により精度よく被検知体50を検知することができる。
Therefore, according to the present invention, the magnetic flux density B on the
なお、永久磁石22の起磁力Fは、簡易的に、永久磁石22の保磁力Hcおよび磁石長lm(図4(a))を用いて次式により算出することができる。
[数5]
F=Hc・lm ・・・・・・・ (5)
The magnetomotive force F of the
[Equation 5]
F = Hc · lm (5)
また磁気抵抗Rは、直接求めることが難しいので、一般的には、その逆数であるパーミアンス係数Pを、磁気回路40の透磁率μ、磁気回路40の長さL、および磁気回路40に直交する磁性本体部20の断面積Sを用いて次式で求める。
[数6]
R−1=P=(μS)/L ・・・・・・ (6)
In addition, since it is difficult to directly obtain the magnetic resistance R, in general, the permeance coefficient P, which is the reciprocal thereof, is orthogonal to the magnetic permeability μ of the
[Equation 6]
R −1 = P = (μS) / L (6)
よって磁気回路40上の磁束密度Bは、上式(5)および上式(6)により、次式で表すことができる。
[数7]
B=F/(RS)
=(FP)/S=μ・Hc・lm/L ・・・ (7)
Therefore, the magnetic flux density B on the
[Equation 7]
B = F / (RS)
= (FP) / S = μ · Hc · lm / L (7)
磁性本体部20の磁気回路40に直交する断面積Sが小さいほど、上式(4)を満たしやすくなるが、図3(a)に示すように、必ずしも永久磁石22の断面積S3より小さくする必要はない。また、図5(a)に示すように、磁性本体部20の断面積Sは、Y方向およびZ方向の両方において、永久磁石22の断面積S3より大きくしてもよい。図3(a)および図5(a)のいずれの場合であっても、上式(4)を満たす限り、磁性本体部20の断面積S(S0,S1,S2)および永久磁石22の断面積S3として任意に選択することができる。
The smaller the cross-sectional area S perpendicular to the
また上式(4)を満たすためには、上述のように、起磁力Fが大きい永久磁石22を採用してもよいし、磁気回路40の磁気抵抗Rを小さくするように磁気スイッチデバイス1を構成してもよい。
Further, in order to satisfy the above formula (4), as described above, the
ここで上式(4)を満たす例示的な実施例について説明する。たとえば250[kA/m]の保磁力Hc、および1センチメートルの磁石長lmを有するフェライト磁石の起磁力Fは、上式(5)を用いて算出することができる。
[数8]
Hc=250[kA/m]=2.5×105[A/m]
lm=1[cm]=0.01[m]
∴F=2.5×103[A] ・・・・・・・ (8)
An exemplary embodiment that satisfies the above equation (4) will now be described. For example, the coercive force Hc of 250 [kA / m] and the magnetomotive force F of a ferrite magnet having a magnet length lm of 1 centimeter can be calculated using the above equation (5).
[Equation 8]
Hc = 250 [kA / m] = 2.5 × 10 5 [A / m]
lm = 1 [cm] = 0.01 [m]
∴F = 2.5 × 10 3 [A] (8)
また、磁気回路40全体の比透磁率μ(=μ/μ0)を100とし、磁性本体部20の断面積Sを3[mm]×3[mm]とし、磁気回路40の長さLを10[cm]とすると、パーミアンス係数Pは、上式(5)を用いて算出することができる。
[数9]
μ=100×4π×10−7[H/m]
S=3×3[mm2]=9×10−6[m2]
L=10[cm]=0.1[m]
∴P=1.1×10−8[H] ・・・・・・・ (9)
Further, the relative permeability μ (= μ / μ 0 ) of the entire
[Equation 9]
μ = 100 × 4π × 10 −7 [H / m]
S = 3 × 3 [mm 2 ] = 9 × 10 −6 [m 2 ]
L = 10 [cm] = 0.1 [m]
∴P = 1.1 × 10 −8 [H] (9)
よって磁気回路40上の磁束密度Bは、上式(7)を用いて、次のように推定することができる。
[数10]
B=F/(RS)=(FP)/S
=2.5×105×1.1×10−8/9×10−6
≒3 [T]
Therefore, the magnetic flux density B on the
[Equation 10]
B = F / (RS) = (FP) / S
= 2.5 × 10 5 × 1.1 × 10 −8 / 9 × 10 −6
≒ 3 [T]
磁性本体部20として一般的に用いられる鉄の飽和磁束密度Bsは1.5〜2[T]程度であるので、永久磁石22の保磁力Hcおよび磁石長lm、磁気回路40の比透磁率μ、ならびに磁性本体部20の断面積Sおよび磁気回路40の長さLについて、上記条件を満たすとき、上式[4]を満たし、磁性本体部20を磁気飽和させることができる。よって本発明に係る磁気スイッチデバイス1は、小型でありながら、高い信頼性で被検知体50を検知することができる。
Since the saturation magnetic flux density Bs of iron generally used as the magnetic
なお上記具体例では、磁気回路40の磁束φのほとんどが磁性本体部20内を通ると仮定した上で、簡略的な計算方法により磁気回路40上の磁束密度Bを算出して、磁性本体部20を磁気飽和させることができるか否かを判断した。ただし、実際には永久磁石22の起磁力Fは、その形状および形態にも依存し、磁気回路40の比透磁率μおよび磁性本体部20の断面積Sが磁気回路40に沿って必ずしも一定しないので、上述の簡略的な計算方法を用いて算出した磁束密度Bには誤差が含まれる場合がある。そこで、有限要素法等による磁界解析技術を用いて、より精緻に磁束密度Bを算出することが好ましい。
In the above specific example, it is assumed that most of the magnetic flux φ of the
以上説明したとおり、本発明によれば、永久磁石22の起磁力F、磁性本体部20の断面積S、磁気回路40の磁気抵抗Rをパラメータとして磁束密度Bを算出し、算出された磁束密度Bが磁性本体部20自体の飽和磁束密度BS以上となるように構成することにより、磁束密度Bに対する外乱磁界による影響を回避または最小限に抑制し、精度よく被検知体50を検知することができる小型で安価な磁気スイッチデバイス1を提供することができる。
As described above, according to the present invention, the magnetic flux density B is calculated using the magnetomotive force F of the
本発明に係る磁気スイッチデバイス1は、エレベータかご7の位置検出装置6として採用されるものとして上記説明したが、これに限定されるものではなく、たとえばファクトリー・オートメーション機器(FA機器)におけるワークピースの位置を監視し、検知するワークピース位置検知装置等、被検知体50の有無を検知する任意の位置検出装置6に適用することができる。
The
なお本発明に係る磁気スイッチデバイス1をエレベータかご7の位置検出装置6として用いられる場合、磁性本体部20の断面積Sは、主索9の揺れによる振動や風圧等に対抗可能な十分な耐久強度を有するように決定しなければならない。この場合、同様に、被検知体50が磁気スイッチデバイス1に対して相対的に移動するとき、永久磁石22および電気回路基板26(磁気センサ24を含む)に衝突しないように開口部10寸法を決定する必要がある。たとえば実施の形態1に係る磁気スイッチデバイス1においては、永久磁石22および電気回路基板26の間の寸法を約20mm〜約24mmに設定してもよい。
When the
実施の形態2.
図6〜図9を参照しながら、本発明に係る磁気スイッチデバイスの実施の形態2について以下詳細に説明する。実施の形態2に係る磁気スイッチデバイス2は、磁性本体部20(ベース部30)の一部のZ方向の高さが小さくなるように構成された点を除き、実施の形態1に係る磁気スイッチデバイス1と同様の構成を有するので、重複する内容については説明を省略する。
A second embodiment of the magnetic switch device according to the present invention will be described in detail below with reference to FIGS. The
図6は、本発明の実施の形態2に係る磁気スイッチデバイス2を示す図1と同様の斜視図である。図7(a)および図7(b)は、図6に示す第1および第2のアーム部32,34をX方向から見た図3(a)および図3(b)と同様の側面図であり、図7(c)は、図6に示すベース部30をY方向とは逆方向(−Y方向)から見た図3(c)と同様の背面図である。実施の形態2に係る第1および第2のアーム部32,34は、YZ平面に平行な表面積が実施の形態1のものより大きく、永久磁石22および磁気センサ24のYZ平面に平行な表面積より十分大きくなるように構成されている。
FIG. 6 is a perspective view similar to FIG. 1 showing a
一方、実施の形態2に係るベース部30は、第1および第2のアーム部32,34より細い(すなわち磁気回路40に直交する断面積がより小さい)狭窄部36を有する。狭窄部36は、ベース部30の一部または全体にわたって延び、磁性本体部20の狭窄部36の断面積Sがより小さくなるように構成されているので、上式[4]で算出される磁束密度Bが飽和磁束密度BS以上に制御しやすくなる。すなわち実施の形態2に係る発明によれば、ベース部30の狭窄部36が磁気飽和しやすくなるように磁性本体部20を構成することにより、外乱磁界により影響を抑制し、磁気回路40の磁束密度Bを安定させて、精度よく被検知体50を検知できる磁気スイッチデバイス2を提供することができる。
On the other hand, the
なお上記説明では、より細い(断面積がより小さい)狭窄部36は、ベース部30に設けるものとして説明したが、第1または第2のアーム部32,34に設けてもよい。好適には、磁気センサ24が配置される第2のアーム部34に狭窄部36を設けることにより、第2のアーム部34を磁気飽和させて、磁気センサ24が受ける外乱磁界による影響をより小さくすることができる。すなわち、実施の形態2に係る磁気スイッチデバイス2は、ベース部30ならびに第1および第2のアーム部32,34のいずれかの一部または全体に狭窄部36を設け、狭窄部36を貫通する磁束密度Bが、その断面積(S0,S1,またはS2)、起磁力F、および磁気抵抗Rを用いて次式で表され、これらのうちの少なくとも1つが磁性本体部20全体の飽和磁束密度BS以上であるように構成されるものである。
[数4’]
B=F/(RS0)≧Bs
B=F/(RS1)≧Bs
B=F/(RS2)≧Bs ・・・・・・・ (4’)
In the above description, the narrower narrow portion 36 (having a smaller cross-sectional area) has been described as being provided in the
[Formula 4 ']
B = F / (RS 0 ) ≧ Bs
B = F / (RS 1 ) ≧ Bs
B = F / (RS 2 ) ≧ Bs (4 ′)
したがって、実施の形態2に係る発明によれば、実施の形態1と同様、磁束密度Bに対する外乱磁界による影響を回避または最小限に抑制し、精度よく被検知体50を検知することができる小型で安価な磁気スイッチデバイス2を提供することができる。
Therefore, according to the invention according to the second embodiment, as in the first embodiment, the influence of the disturbance magnetic field on the magnetic flux density B can be avoided or suppressed to a minimum, and the small object capable of detecting the detected
これに加え、図7(a)および図7(b)に示す磁気スイッチデバイス2は、第1および第2のアーム部32,34のYZ平面に平行な表面積を、永久磁石22および磁気センサ24のYZ平面に平行な表面積より十分大きくなるように構成されているので、永久磁石22の起磁力Fにより生じる磁束が磁性本体部20以外の空間を通ることを抑制して、磁性本体部20を通る磁束を増大させることができる。すなわち狭窄部36を貫通する磁束密度Bを、より大きくすることができ、磁性本体部20の狭窄部36が磁気飽和しやすくなる。したがって、磁束密度Bに対する外乱磁界による影響をさらに抑制することができ、より一層精度よく被検知体50を検知することができる。
In addition, the
なお上記説明では、狭窄部36の断面形状は、矩形形状を有するものとしたが、これに限定されるものではなく、円形、楕円形、多角形等、任意の形状を有していてもよい。
In the above description, the cross-sectional shape of the narrowed
(変形例1)
図6に示す磁気スイッチデバイス2は、単一の狭窄部36を有するものとして説明したが、複数の狭窄部36を有するものであってもよい。図8は、この変形例1に係る磁気スイッチデバイス2を示す図6と同様の斜視図である。図9は、図8に示すベース部30をY方向とは逆方向(−Y方向)から見た図7(c)と同様の背面図である。すなわち、変形例1に係るベース部30は、X方向に延び、互いに離間する2つの狭窄部36a,36bを有し、両者間に貫通窓38が設けられている。
(Modification 1)
Although the
このとき2つの狭窄部36a,36b断面積の総和S0が上式(4’)を満たすとき、実施の形態2に係る発明と同一の効果を実現することができる。さらに変形例1によれば、第1および第2のアーム部32,34が2つの狭窄部36a,36bにより連結されているので、堅牢で丈夫な磁気スイッチデバイス2を提供することができる。
In this case two
実施の形態3.
図10〜図14を参照しながら、本発明に係る磁気スイッチデバイスの実施の形態3について以下詳細に説明する。実施の形態3に係る磁気スイッチデバイス3は、磁性本体部20を支持構造体52に取り付けるためのねじ等の固定手段42が挿通される貫通孔44または突出部45を設けた点を除き、実施の形態2に係る磁気スイッチデバイス2と同様の構成を有するので、重複する内容については説明を省略する。
A third embodiment of the magnetic switch device according to the present invention will be described in detail below with reference to FIGS. The
図10および図11は、実施の形態3の磁気スイッチデバイス3を示す図6および図8と同様の斜視図である。図12(a)および図12(b)は、図7(c)および図9に示すベース部30をY方向とは逆方向(−Y方向)から見た図7(c)と同様の背面図である。図10〜図12に示すように、実施の形態3に係るベース部30は、上述のとおり、磁性本体部20を支持構造体52に取り付けるための固定ねじ等の固定手段42が挿通される貫通孔44を有する。ここで支持構造体52とは、エレベータかご7もしくはエレベータ昇降路8の側壁または磁気スイッチデバイス3の筐体(図示せず)であってもよい。
10 and 11 are perspective views similar to FIGS. 6 and 8 showing the
実施の形態3に係る貫通孔44は、貫通孔44は、図示のように、磁気回路40上の磁束の流れを妨げることがないように、磁束の大部分が通る領域から離れた領域、すなわちX方向に延びる狭窄部36の延長領域から離れた領域に形成されることが好ましい。
In the through
図12(a)および図12(b)に示す貫通孔44の形状は、両端部が半円形で、その間が直線的な長円形状を有するものとして図示されているが、楕円形形状または矩形形状等、その他の任意の形状を有していてもよい。ただし、支持構造体52に対する磁気スイッチデバイス3の取り付け位置を容易に調整しやすくするためには、貫通孔44の形状は、円形形状ではなく、図示のような長円形状とすることが好ましい。
The shape of the through
(変形例2)
実施の形態3の磁気スイッチデバイス3は、貫通孔44を有するものとして説明したが、これに限定されることなく、ねじ等の固定手段42を用いて磁性本体部20を支持構造体52に取り付けるための任意の構造を有していてもよい。図13は、図6に示す磁気スイッチデバイス3のベース部30をY方向から見た一部断面正面図である。図13に示すベース部30の狭窄部36は、Z方向およびその逆方向(−Z方向)に互いに平行に突出する一対の突出部45を有する。一対の突出部45は、安価に製造するためには、ベース部30の狭窄部36と一体に成形されることが好ましい。一対の突出部45の間隔によりねじ径が小さく、その間隔より大きいねじ頭を有する一対(2本)の固定ねじ42を、一対の突出部45間に挿通して、ねじ止めすることにより、ベース部30を含む磁性本体部20を筐体等の支持構造体52に固定することができる。
(Modification 2)
Although the
磁性本体部20を支持構造体52に固定するために、固定ねじ42が挿通される突出部45は、上記構成に限定されるものではなく、図14(a)〜図14(c)は、さまざまな変形例を示す図13と同様の一部断面正面図である。図14(a)に示す一対の突出部45は、図13で示すものより、Z方向および−Z方向においてより長く延びるように構成され、二対(4本)の固定ねじ42を、一対の突出部45間に挿通して、ねじ止めすることにより、より確実に、ベース部30を含む磁性本体部20を筐体等の支持構造体52に固定するものである。
In order to fix the magnetic
図14(b)に示すベース部30の狭窄部36は、Z方向および−Z方向に互いに平行に延びる3つの突出部45を有し、四対(8本)の固定ねじ42を隣接する突出部45の間に挿通して、ねじ止めすることにより、より一層確実にベース部30を含む磁性本体部20を筐体等の支持構造体52に固定するものである。
The narrowed
択一的には、図14(c)に示すベース部30は、狭窄部36以外の部分からX方向および−X方向に互いに平行に延びる四対の突出部45を有し、4本の固定ねじ42を隣接する突出部45の間に挿通して、ねじ止めすることにより、より広い領域でベース部30を含む磁性本体部20を筐体等の支持構造体52に固定するものである。なお、磁性本体部20を支持構造体52に固定するための突出部45および固定ねじ42の構成および形態は、上記説明したものに限定されるものではなく、当業者により想到される任意の構成および形態を採用することができる。たとえば貫通孔44または突出部45は、ベース部30ではなく、第1および第2のアーム部32,34のいずれか一方に設けて、固定ねじ42を用いてエレベータかご7の−X方向(図2)に延びる筐体等の支持構造体52に取り付けてもよい。
Alternatively, the
実施の形態3で説明した貫通孔44および突出部45は、磁気回路40から離れた位置にあり、磁束密度Bの流れを妨げ、または乱すことはないので、磁気スイッチデバイス3の検出精度に悪影響を及ぼすものではない。また、貫通孔44または突出部45を設けることにより、磁気スイッチデバイス3を容易に筐体等の支持構造体52に取り付けることができる。
Since the through
さらに実施の形態3に係る発明によれば、上記説明した実施の形態1および2と同様、寸法が小型なままで、かつ外乱磁界に影響されることなく、高い信頼性で安定的に被検知体50を検知できる磁気スイッチデバイス3を実現することができる。
Furthermore, according to the invention according to the third embodiment, as in the first and second embodiments described above, the dimensions remain small and are not affected by the disturbance magnetic field, and are stably detected with high reliability. The
実施の形態4.
図15を参照しながら、本発明に係る磁気スイッチデバイスの実施の形態4について以下詳細に説明する。実施の形態4に係る磁気スイッチデバイス4は、第2のアーム部34が磁気センサ24に対向する位置にアーム突起部46を有する点を除き、上記実施の形態1〜3に係る磁気スイッチデバイス1〜3と同様の構成を有するので、重複する内容については説明を省略する。
Embodiment 4 FIG.
With reference to FIG. 15, Embodiment 4 of the magnetic switch device according to the present invention will be described in detail below. The magnetic switch device 4 according to the fourth embodiment has the
図15は、実施の形態4に係る磁気スイッチデバイス4を上方(−Z方向)から見た図4(a)と同様の平面図である。上述のように、磁気スイッチデバイス4は、第2のアーム部34の先端部において磁気センサ24に対向するアーム突起部46を有する。これにより、磁性本体部20の第2のアーム部34から永久磁石22に向けて向かう磁束は、開口部10において−Y方向以外の方向に序々に分散する傾向があるので、磁気センサ24が受ける磁束密度が磁性本体部20通る磁束密度Bより小さくなる場合がある。
FIG. 15 is a plan view similar to FIG. 4A in which the magnetic switch device 4 according to Embodiment 4 is viewed from above (−Z direction). As described above, the magnetic switch device 4 has the
そこで実施の形態4に係る磁気スイッチデバイス4には、磁気センサ24に対向するアーム突起部46を第2のアーム部34に設ける。このとき、磁性本体部20通る磁束密度Bの大部分が磁気センサ24により検出され、被検知体50の有無による磁束密度の変化量を大きくすることにより、磁気スイッチデバイス4の検出精度を向上させるとともに、外乱磁界に対する影響をより低減し、被検知体50の検知安定性をより向上させることができる。
Therefore, in the magnetic switch device 4 according to the fourth embodiment, an
実施の形態5.
図16を参照しながら、本発明に係る磁気スイッチデバイスの実施の形態5について以下詳細に説明する。実施の形態5に係る磁気スイッチデバイス5は、ベース部30が開口部10に向かって延びるベース突起部48を有し、開口部10に配置された被検知体50がベース突起部48に対向するように構成された点を除き、上記実施の形態1〜4に係る磁気スイッチデバイス1〜4と同様の構成を有するので、重複する内容については説明を省略する。
Embodiment 5. FIG.
A magnetic switch device according to a fifth embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to FIG. In the magnetic switch device 5 according to the fifth embodiment, the
図16は、実施の形態5に係る磁気スイッチデバイス5を上方(−Z方向)から見た図4(a)と同様の平面図である。上述のように、磁気スイッチデバイス5は、ベース部30が開口部10(−Y方向)に向かって延びるベース突起部48を有し、開口部10に配置された被検知体50がベース突起部48に対向するように構成されている。一般に、被検知体50が開口部10内に位置するとき、永久磁石22の起磁力Fにより生じる磁束は、第1のアーム部32、ベース部30の一部、および被検知体50を通るが、実施の形態5によれば、ベース突起部48を設けたことにより、ベース部30から被検知体50に流れる磁束をより大きくし、逆に、磁気センサ24に至る磁束を小さくして、被検知体50の有無による磁束密度の変化量を大きくすることができる。こうして磁気スイッチデバイス5は、磁気スイッチデバイス5の検出精度を向上させるとともに、外乱磁界に対する影響をより低減し、被検知体50の検知安定性をより向上させることができる。
FIG. 16 is a plan view similar to FIG. 4A in which the magnetic switch device 5 according to the fifth embodiment is viewed from above (−Z direction). As described above, in the magnetic switch device 5, the
1〜5…磁気スイッチデバイス、6…位置検出装置、7…エレベータかご、8…エレベータ昇降路、9…主索(メインケーブル)、10…開口部、20…磁性本体部、22…永久磁石、24…磁気センサ、26…電気回路基板、27…支柱部材、28…屈曲部、30…ベース部、32…第1のアーム部、33…磁石支持部、34…第2のアーム部、36…狭窄部、38…貫通窓、40…磁気回路(磁束密度B)、42…固定手段(固定ねじ)、44…貫通孔、45…突出部、46…アーム突起部、48…ベース突起部、50…被検知体、52…支持構造体、R…磁気回路の磁気抵抗、S…磁性本体部の断面積、BS…磁性本体部の飽和磁束密度。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1-5 ... Magnetic switch device, 6 ... Position detection apparatus, 7 ... Elevator car, 8 ... Elevator hoistway, 9 ... Main rope (main cable), 10 ... Opening part, 20 ... Magnetic main-body part, 22 ... Permanent magnet, 24 ... Magnetic sensor, 26 ... Electric circuit board, 27 ... Strut member, 28 ... Bent part, 30 ... Base part, 32 ... First arm part, 33 ... Magnet support part, 34 ... Second arm part, 36 ... Narrowed portion, 38 ... penetrating window, 40 ... magnetic circuit (magnetic flux density B), 42 ... fixing means (fixing screw), 44 ... through hole, 45 ... projecting portion, 46 ... arm projecting portion, 48 ... base projecting portion, 50 ... detected object, 52 ... support structure, R ... magnetic resistance of magnetic circuit, S ... cross-sectional area of magnetic main body, B S ... saturation magnetic flux density of magnetic main body.
Claims (8)
前記磁性本体部の第1の端部に配置された永久磁石と、
前記磁性本体部の第1の端部に対向する第2の端部に配置された磁気センサとを備え、
前記永久磁石の起磁力Fにより、前記磁性本体部、前記磁気センサ、および前記開口部を通る磁気回路が形成され、
前記磁性本体部を貫通する磁束密度Bは、前記磁気回路の磁気抵抗R、前記永久磁石の起磁力F、および前記磁性本体部の前記磁気回路に直交する断面積Sを用いて次式で表され、前記磁束密度Bが前記磁性本体部の飽和磁束密度BS以上であることを特徴とする磁気スイッチデバイス。
[数1]
B=F/(RS)≧Bs A magnetic body made of a magnetic material and forming an opening;
A permanent magnet disposed at a first end of the magnetic body;
A magnetic sensor disposed at a second end facing the first end of the magnetic body,
A magnetic circuit passing through the magnetic main body, the magnetic sensor, and the opening is formed by the magnetomotive force F of the permanent magnet.
The magnetic flux density B penetrating the magnetic main body is expressed by the following equation using a magnetic resistance R of the magnetic circuit, a magnetomotive force F of the permanent magnet, and a cross-sectional area S orthogonal to the magnetic circuit of the magnetic main body. The magnetic switch device is characterized in that the magnetic flux density B is equal to or higher than the saturation magnetic flux density BS of the magnetic main body.
[Equation 1]
B = F / (RS) ≧ Bs
前記ベース部ならびに前記第1および第2のアーム部を貫通する磁束密度Bは、前記磁気回路に垂直な方向のこれらの断面積S0,S1,S2、前記起磁力F、および前記磁気抵抗Rを用いて次式で算出され、これらのうちの少なくとも1つの前記磁束密度Bが飽和磁束密度BS以上であることを特徴とする請求項1に記載の磁気スイッチデバイス。
[数2]
B=F/(RS0)≧Bs
B=F/(RS1)≧Bs
B=F/(RS2)≧Bs The magnetic main body has first and second arm portions and a base portion for magnetically coupling them, and forms the opening between the first and second arm portions,
The magnetic flux density B penetrating the base portion and the first and second arm portions is the cross-sectional areas S 0 , S 1 , S 2 in the direction perpendicular to the magnetic circuit, the magnetomotive force F, and the magnetic force 2. The magnetic switch device according to claim 1, wherein the magnetic switch device is calculated by the following equation using a resistance R, and at least one of the magnetic flux densities B is equal to or higher than a saturation magnetic flux density B S.
[Equation 2]
B = F / (RS 0 ) ≧ Bs
B = F / (RS 1 ) ≧ Bs
B = F / (RS 2 ) ≧ Bs
前記磁石支持部の前記磁気回路に垂直な方向の断面積S3が前記第1および第2のアーム部の断面積S1,S2より大きいことを特徴とする請求項2または3に記載の磁気スイッチデバイス。 Made of magnetic material, the permanent magnet is fixed, and has a magnet support portion disposed on the first arm portion,
According to claim 2 or 3, characterized in that the vertical direction of the cross-sectional area S 3 greater than the cross-sectional area S 1, S 2 of the first and second arm portions to the magnetic circuit of the magnet support portion Magnetic switch device.
エレベータ昇降路またはエレベータかごの他方に配置され、前記開口部内を垂直方向に移動する磁性材料からなる被検知体とを有することを特徴とするエレベータかごの位置検出装置。 A magnetic switch device according to any one of claims 1 to 7 arranged in one of an elevator hoistway or an elevator car;
An elevator car position detecting device, comprising: a detected body made of a magnetic material that is disposed on the other side of the elevator hoistway or the elevator car and moves in the opening in the vertical direction.
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