JPS6131802B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPS6131802B2 JPS6131802B2 JP17970080A JP17970080A JPS6131802B2 JP S6131802 B2 JPS6131802 B2 JP S6131802B2 JP 17970080 A JP17970080 A JP 17970080A JP 17970080 A JP17970080 A JP 17970080A JP S6131802 B2 JPS6131802 B2 JP S6131802B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic flux
- annular
- displacement
- electrical converter
- detection element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- 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
- G01D5/14—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
- G01D5/20—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
- G01D5/2006—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 by influencing the self-induction of one or more coils
- G01D5/202—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 by influencing the self-induction of one or more coils by movable a non-ferromagnetic conductive element
- G01D5/2026—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 by influencing the self-induction of one or more coils by movable a non-ferromagnetic conductive element constituting a short-circuiting element
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- 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)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、回転変化量を電気信号に変換する
変位−電気変換器に関し、特に広角度の回転変位
を高精度に検出し得る変位−電気変換器に関する
ものである。
変位−電気変換器に関し、特に広角度の回転変位
を高精度に検出し得る変位−電気変換器に関する
ものである。
本出願人は、先に、磁気誘導を利用した２重環
状鉄心方式による無接触式変位−電気変換器を開
発し、特許出願を行つた。既に提案された変位−
電気変換器を例示すれば、第１図および第２図に
示す通りである。すなわち、積層鉄心またはフエ
ライト鉄心等よりなる同軸的に離間配置した略同
一寸法からなる２個の環状鉄心１０，１２と、こ
れら環状鉄心１０，１２の間に形成される空隙部
１４に配置された継鉄１６と、この継鉄１６に巻
回された巻数N1〔Ｔ〕の励磁コイル１８と、環
状鉄心１０に前記継鉄１６を挾むよう巻回された
それぞれ巻数N2〔Ｔ〕の一対の検出コイル２
０，２０と、環状鉄心にこれと鎖交するよう設け
た短絡環２２とを備え、前記短絡環２２をアーム
２４を介して回転軸２６に機械的に結合した構成
からなる。このように構成された変位−電気変換
器は、励磁コイル１８に交流電圧E1〔Ｖ〕を供
給して励磁電流I1〔Ａ〕を流せば、励磁コイル１
８と環状鉄心１０，１２とで磁気回路が形成さ
れ、この時発生する全磁束Φ〔wb〕は次式で示
される。
状鉄心方式による無接触式変位−電気変換器を開
発し、特許出願を行つた。既に提案された変位−
電気変換器を例示すれば、第１図および第２図に
示す通りである。すなわち、積層鉄心またはフエ
ライト鉄心等よりなる同軸的に離間配置した略同
一寸法からなる２個の環状鉄心１０，１２と、こ
れら環状鉄心１０，１２の間に形成される空隙部
１４に配置された継鉄１６と、この継鉄１６に巻
回された巻数N1〔Ｔ〕の励磁コイル１８と、環
状鉄心１０に前記継鉄１６を挾むよう巻回された
それぞれ巻数N2〔Ｔ〕の一対の検出コイル２
０，２０と、環状鉄心にこれと鎖交するよう設け
た短絡環２２とを備え、前記短絡環２２をアーム
２４を介して回転軸２６に機械的に結合した構成
からなる。このように構成された変位−電気変換
器は、励磁コイル１８に交流電圧E1〔Ｖ〕を供
給して励磁電流I1〔Ａ〕を流せば、励磁コイル１
８と環状鉄心１０，１２とで磁気回路が形成さ
れ、この時発生する全磁束Φ〔wb〕は次式で示
される。
Φ＝N1I1／Ｒ ……………(1)
但し、Ｒは空隙部１４の磁気抵抗
しかるに、この全磁束Φは、空隙部１４におい
ては環状鉄心１２から環状鉄心１０へ流れ、継鉄
１６においては環状鉄心１０から環状鉄心１２へ
流れる。このため、環状鉄心１０，１２の材質
が均一で、比透磁率μsが非常に大きく、環状
鉄心１０，１２間の空隙部１４の間隙ｌ〔ｍ〕が
一定であり、かつ各鉄心の断面積が等しくしかも
全周に亘つて均等であれば、環状鉄心１０，１２
間の空隙部１４を等磁束分布にすることができ
る。この結果、回転軸２６を中心とする空隙部１
４の単位角当りの磁束φ〔wb/rad〕は、次式で
示される。
ては環状鉄心１２から環状鉄心１０へ流れ、継鉄
１６においては環状鉄心１０から環状鉄心１２へ
流れる。このため、環状鉄心１０，１２の材質
が均一で、比透磁率μsが非常に大きく、環状
鉄心１０，１２間の空隙部１４の間隙ｌ〔ｍ〕が
一定であり、かつ各鉄心の断面積が等しくしかも
全周に亘つて均等であれば、環状鉄心１０，１２
間の空隙部１４を等磁束分布にすることができ
る。この結果、回転軸２６を中心とする空隙部１
４の単位角当りの磁束φ〔wb/rad〕は、次式で
示される。
φ＝Φ／２π ……………(2)
そこで、検出コイル２０，２０に鎖交する磁束
φ１，φ２は、短絡環２２の位置を分岐点として
流れ方向が異なり、次式で示される。
φ１，φ２は、短絡環２２の位置を分岐点として
流れ方向が異なり、次式で示される。
φ１＝（ｘ−θ）φ ……………(3)
φ２＝（ｘ＋θ）φ ……………(4)
この場合、検出コイル２０，２０は、巻数がそ
れぞれN2〔Ｔ〕で、しかも差動的に接続するこ
とによつて、鎖交する磁束の和φ０は次式で示さ
れる。
れぞれN2〔Ｔ〕で、しかも差動的に接続するこ
とによつて、鎖交する磁束の和φ０は次式で示さ
れる。
φ０＝φ２−φ１＝２θφ ……………(5)
従つて、検出コイル２０，２０によつて誘起さ
れる誘起電圧E2〔Ｖ〕は次式で示される。
れる誘起電圧E2〔Ｖ〕は次式で示される。
E2＝N2ｄφ０／ｄｔ ……………(6)
前記式(6)は、式(1)および式(5)より次式のように
変形される。
変形される。
E2＝θ／π・N2・ｄΦ／ｄｔ ……………(7)
ここで、全磁束Φが励磁コイル１８に鎖交すも
のとすると次式が成立する。
のとすると次式が成立する。
N1Φ＝LI1
すなわち、
Φ＝LI1／N1 ……………(8)
但し、Ｌ励磁コイル１８の自己インダクタンス
また、励磁コイル１８の交流インピーダンス分
ωＬ〔Ω〕と直流インピーダンス分ｒ〔Ω〕との
間に次式 ωＬ≫ｒ ……………(9) が成立する場合には、励磁コイル１８の励磁電圧
E1と励磁電流I1との間には、次式が成立する。
ωＬ〔Ω〕と直流インピーダンス分ｒ〔Ω〕との
間に次式 ωＬ≫ｒ ……………(9) が成立する場合には、励磁コイル１８の励磁電圧
E1と励磁電流I1との間には、次式が成立する。
E1＝ＬｄＩ１／ｄｔ ……………(10)
従つて、前記式(7)は、式(8)および式(10)に基づい
て次式のように変形される。
て次式のように変形される。
E2＝θ／π・Ｎ２／Ｎ１・E1＝Ｋθ（Ｋ＝Ｅ１／π・Ｎ
２／Ｎ１） ……………(11) 仍つて、検出コイル２０，２０から回転軸２６
の回転角θに直線的に比例した交流出力電圧E2
を取出すことができる しかしながら、入力角θに対して得られる出力
信号が前記式(11)に示されるように一次式の関係が
成り立つためには、各部品構成が理想的に製作さ
れていることが条件となる。このため、部品の材
料選定に充分な注意を要し、部品の加工精度を高
め、組立作業に高度の技術が要求される。
２／Ｎ１） ……………(11) 仍つて、検出コイル２０，２０から回転軸２６
の回転角θに直線的に比例した交流出力電圧E2
を取出すことができる しかしながら、入力角θに対して得られる出力
信号が前記式(11)に示されるように一次式の関係が
成り立つためには、各部品構成が理想的に製作さ
れていることが条件となる。このため、部品の材
料選定に充分な注意を要し、部品の加工精度を高
め、組立作業に高度の技術が要求される。
このため、入力角θが広範囲に亘り、必要精度
（直線性）を得るためには、部品材料費および製
造コストが増大し、不良品の増加に伴う歩留りの
低下や小型化できない等の問題を生じる。
（直線性）を得るためには、部品材料費および製
造コストが増大し、不良品の増加に伴う歩留りの
低下や小型化できない等の問題を生じる。
また、第１図および第２図に示す構成からなる
変位−電気変換器においては、図示されない回転
軸受や環状鉄心１０，１２を保持する保持具等
に、傾き（第３図参照）や偏心Δｒ（第４図参
照）が加工時並びに組立時に発生し易い。このよ
うな場合には、空隙部１４に流れる磁束が等磁束
分布にならなくなつたり、第４図に示すように偏
心Δｒが生じた場合には、入力角θと検出コイル
２０，２０に発生する電気的信号が直線関係にな
らなくなる。また、継鉄１６と環状鉄心１０，１
２との空隙部に発生する漏洩磁束により直線性が
損われる等の難点がある。
変位−電気変換器においては、図示されない回転
軸受や環状鉄心１０，１２を保持する保持具等
に、傾き（第３図参照）や偏心Δｒ（第４図参
照）が加工時並びに組立時に発生し易い。このよ
うな場合には、空隙部１４に流れる磁束が等磁束
分布にならなくなつたり、第４図に示すように偏
心Δｒが生じた場合には、入力角θと検出コイル
２０，２０に発生する電気的信号が直線関係にな
らなくなる。また、継鉄１６と環状鉄心１０，１
２との空隙部に発生する漏洩磁束により直線性が
損われる等の難点がある。
そこで、本発明者等は、前述した従来の変位−
電気変換器の種々の問題点を克服すべく種々検討
並びに試作を重ねた結果、適当な厚みを有する導
電性材料からなる磁気遮蔽板を相対する２つの環
状鉄心の空隙部に設けると共に、この磁気遮蔽板
を励磁コイルの位置を起点として相対する環状鉄
心の対向面が次第に減少または増加するよう構成
することにより、前記問題点を一挙に解消し得る
ことを突き止めた。
電気変換器の種々の問題点を克服すべく種々検討
並びに試作を重ねた結果、適当な厚みを有する導
電性材料からなる磁気遮蔽板を相対する２つの環
状鉄心の空隙部に設けると共に、この磁気遮蔽板
を励磁コイルの位置を起点として相対する環状鉄
心の対向面が次第に減少または増加するよう構成
することにより、前記問題点を一挙に解消し得る
ことを突き止めた。
従つて、本発明の目的は、簡単な構成でしかも
空隙部の磁束分布状態を制御し、精度の高い入出
力特性を有する変位−電気変換器を提供するにあ
る。
空隙部の磁束分布状態を制御し、精度の高い入出
力特性を有する変位−電気変換器を提供するにあ
る。
前記の目的を達成するため、本発明において
は、同一軸心上に配置された２つの環状鉄心と、
交流電圧が供給され前記２つの環状鉄心とで磁気
回路を形成する励磁コイルと、前記一方の環状鉄
心の内部を通過する磁束を検出し得るように配置
された磁束検出要素と、前記一方の環状鉄心に設
けられた短絡環とを備え、前記励磁コイルおよび
磁束検出要素と短絡環とのうち一方を固定し、他
方を前記一方の環状鉄心の軸心を中心として回動
し磁束検出要素から出力信号を取出すよう構成し
た変位−電気変換器において、相対する２つの環
状鉄心の間に形成された空隙部に、短絡環の作用
により磁束検出要素に鎖交する磁束が相対する環
状鉄心の対向面の変化する長さの関数となるよう
構成した磁気遮蔽板を固定配置したことを特徴と
する。
は、同一軸心上に配置された２つの環状鉄心と、
交流電圧が供給され前記２つの環状鉄心とで磁気
回路を形成する励磁コイルと、前記一方の環状鉄
心の内部を通過する磁束を検出し得るように配置
された磁束検出要素と、前記一方の環状鉄心に設
けられた短絡環とを備え、前記励磁コイルおよび
磁束検出要素と短絡環とのうち一方を固定し、他
方を前記一方の環状鉄心の軸心を中心として回動
し磁束検出要素から出力信号を取出すよう構成し
た変位−電気変換器において、相対する２つの環
状鉄心の間に形成された空隙部に、短絡環の作用
により磁束検出要素に鎖交する磁束が相対する環
状鉄心の対向面の変化する長さの関数となるよう
構成した磁気遮蔽板を固定配置したことを特徴と
する。
前記の変位−電気変換器において、磁束検出要
素は、励磁コイルを挾むように一方の環状鉄心に
設けた検出コイルまたは磁気抵抗素子で構成する
ことができる。
素は、励磁コイルを挾むように一方の環状鉄心に
設けた検出コイルまたは磁気抵抗素子で構成する
ことができる。
短絡環は、短絡環を一方の環状鉄心に位置固定
し、励磁コイルに対し短絡環および磁気検出要素
を一体的に回動するよう構成することができる。
また、短絡環を一方の環状鉄心に位置固定し、磁
束検出要素および励磁コイルを一体的に回動する
よう構成することもできる。さらに短絡環を一方
の環状鉄心に対し移動可能に配置し、磁気検出要
素および励磁コイルを環状鉄心と共に一体的に回
動するよう構成することもできる。
し、励磁コイルに対し短絡環および磁気検出要素
を一体的に回動するよう構成することができる。
また、短絡環を一方の環状鉄心に位置固定し、磁
束検出要素および励磁コイルを一体的に回動する
よう構成することもできる。さらに短絡環を一方
の環状鉄心に対し移動可能に配置し、磁気検出要
素および励磁コイルを環状鉄心と共に一体的に回
動するよう構成することもできる。
次に、本発明に係る変位−電気変換器の実施例
につき添付図面を参照しながら以下詳細に説明す
る。
につき添付図面を参照しながら以下詳細に説明す
る。
第５図は、本発明に係る変位−電気変換器の原
理的構成を示すものである。なお、説明の便宜上
第１図および第２図に示す従来の変位−電気変換
器と同一の構成部分については、同一の参照符号
を付してその詳細な説明は省略する。すなわち、
本実施例においては、交番磁界を有する磁気回路
の空隙部において、励磁コイル１８の中心部を起
点として環状鉄心１０または１２に沿つて２つの
環状鉄心１０，１２の対向面が次第に減少または
増加するように磁気遮蔽板３０を配置したもので
ある。なお、磁気遮蔽板３０は適当な厚みを有す
る導電性材料で構成することができる。このよう
に、磁気遮蔽板３０を環状鉄心１０，１２間の空
隙部に配置した場合、環状鉄心１０または１２を
円周方向に展開すると、短絡環２２が鎖交する環
状鉄心１０，１２相互の対向面積は第６図に示す
ようになる。従つて、今短絡環２２が回転角θ＝
θ１に位置するとすれば（第５図参照）、励磁コ
イル１８で発生した磁束は、検出コイル２０，２
０を鎖交し環状鉄心１０，１２の対向面を経由す
る磁気回路を構成する。この磁気回路において、
短絡環２２の作用により検出コイル２０，２０に
鎖交する磁束φ１，φ２は、短絡環２２の位置に
おいて２分される環状鉄心１０，１２の対向面積
S1，S2にそれぞれ比例する。この結果、環状鉄心
１０，１２の対向面積S1，S2が、第６図に示すよ
うな関係にあると、磁束φ１，φ２は長さｌの関
数の積分値となることが了解されよう。従つて、
第６図において、長さｌの関数がｌ＝ａθ＋ｂで
あれば、磁束φ１，φ２は、それぞれ次式で求め
られる。
理的構成を示すものである。なお、説明の便宜上
第１図および第２図に示す従来の変位−電気変換
器と同一の構成部分については、同一の参照符号
を付してその詳細な説明は省略する。すなわち、
本実施例においては、交番磁界を有する磁気回路
の空隙部において、励磁コイル１８の中心部を起
点として環状鉄心１０または１２に沿つて２つの
環状鉄心１０，１２の対向面が次第に減少または
増加するように磁気遮蔽板３０を配置したもので
ある。なお、磁気遮蔽板３０は適当な厚みを有す
る導電性材料で構成することができる。このよう
に、磁気遮蔽板３０を環状鉄心１０，１２間の空
隙部に配置した場合、環状鉄心１０または１２を
円周方向に展開すると、短絡環２２が鎖交する環
状鉄心１０，１２相互の対向面積は第６図に示す
ようになる。従つて、今短絡環２２が回転角θ＝
θ１に位置するとすれば（第５図参照）、励磁コ
イル１８で発生した磁束は、検出コイル２０，２
０を鎖交し環状鉄心１０，１２の対向面を経由す
る磁気回路を構成する。この磁気回路において、
短絡環２２の作用により検出コイル２０，２０に
鎖交する磁束φ１，φ２は、短絡環２２の位置に
おいて２分される環状鉄心１０，１２の対向面積
S1，S2にそれぞれ比例する。この結果、環状鉄心
１０，１２の対向面積S1，S2が、第６図に示すよ
うな関係にあると、磁束φ１，φ２は長さｌの関
数の積分値となることが了解されよう。従つて、
第６図において、長さｌの関数がｌ＝ａθ＋ｂで
あれば、磁束φ１，φ２は、それぞれ次式で求め
られる。
φ１＝∫〓−〓（ａθ＋ｂ）ｄθ
……………(12) φ２＝∫〓〓（ａθ＋ｂ）ｄθ
……………（13） 前記式(12)、（13）から、検出コイル２０，２０
に鎖交する磁束の和φ０は前記式(5)に基づいて次
式により求められる。
……………(12) φ２＝∫〓〓（ａθ＋ｂ）ｄθ
……………（13） 前記式(12)、（13）から、検出コイル２０，２０
に鎖交する磁束の和φ０は前記式(5)に基づいて次
式により求められる。
φ０＝φ１−φ２＝∫〓−〓（ａθ＋ｂ）ｄθ−∫〓〓（ａθ＋ｂ）ｄθ＝〔ａ／２θ２＋ｂθ＋Ｃ−（ａ／２π２
−ｂ
π＋Ｃ）〕 −〔ａ／２π２＋ｂπ＋Ｃ−（ａ／２θ２＋ｂθ＋Ｃ）〕＝ａθ２＋2bθ−ａπ２ ……………（14） 仍つて、前記式（14）と前記式(11)との関係か
ら、要求された磁束の和の特性曲線を微分した関
数を求めて、この関数が第６図の展開図を示した
ような曲線となるよう磁気遮蔽板３０を製作すれ
ば好適である。なお、前記式(12)〜（14）の関係を
図示すれば、第７図に示す通りである。また、磁
気回路には、若干漏洩要素が加わるため、補正係
数を適宜使用すれば、本発明の実施は容易であ
る。
−ｂ
π＋Ｃ）〕 −〔ａ／２π２＋ｂπ＋Ｃ−（ａ／２θ２＋ｂθ＋Ｃ）〕＝ａθ２＋2bθ−ａπ２ ……………（14） 仍つて、前記式（14）と前記式(11)との関係か
ら、要求された磁束の和の特性曲線を微分した関
数を求めて、この関数が第６図の展開図を示した
ような曲線となるよう磁気遮蔽板３０を製作すれ
ば好適である。なお、前記式(12)〜（14）の関係を
図示すれば、第７図に示す通りである。また、磁
気回路には、若干漏洩要素が加わるため、補正係
数を適宜使用すれば、本発明の実施は容易であ
る。
このように、交番磁界を有する磁気回路の空隙
部に磁気遮蔽を施すことにより、磁気遮蔽板３０
に交番磁界が鎖交するとそこに渦電流が流れ、磁
気回路に流れる磁束を打消す磁束が発生する。そ
こで、本実施例においては、励磁コイル１８を起
点として環状鉄心に沿つて相対する環状鉄心１
０，１２の対向面を次第に減少または増加するよ
う構成することにより、検出コイル２０，２０に
鎖交する磁束φ１，φ２の関数を変化する対向面
の長さｌの関数とすることができ、これにより出
力特性の直線性を容易に改善することができる。
部に磁気遮蔽を施すことにより、磁気遮蔽板３０
に交番磁界が鎖交するとそこに渦電流が流れ、磁
気回路に流れる磁束を打消す磁束が発生する。そ
こで、本実施例においては、励磁コイル１８を起
点として環状鉄心に沿つて相対する環状鉄心１
０，１２の対向面を次第に減少または増加するよ
う構成することにより、検出コイル２０，２０に
鎖交する磁束φ１，φ２の関数を変化する対向面
の長さｌの関数とすることができ、これにより出
力特性の直線性を容易に改善することができる。
また、磁気遮蔽板３０は、相対する環状鉄心１
０，１２に傾きや偏心が生じても、磁気遮蔽板３
０を平面方向にスライドさせて環状鉄心１０，１
２に対し磁気遮蔽する面積を制御することによ
り、出力特性の直線性を容易に改善することがで
きる。
０，１２に傾きや偏心が生じても、磁気遮蔽板３
０を平面方向にスライドさせて環状鉄心１０，１
２に対し磁気遮蔽する面積を制御することによ
り、出力特性の直線性を容易に改善することがで
きる。
第８図および第９図は、前述した本発明に係る
変位−電気変換器の原理に基づいて具体的に構成
した変位−電気変換器の実施例を示すものであ
る。すなわち、本実施例においては、一方の環状
鉄心１２を断面逆凹形のコアホルダ３６内に収納
し、これを固定部材３８で固定保持し、一方対向
する環状鉄心１０を継鉄１６を介してコアホルダ
４０に収納し、このコアホルダ４０、前記固定部
材３８に対し固定具４２を介して接合した構成か
らなる。なお、本実施例においては、前記コアホ
ルダ３６，４０は全て磁気遮蔽材料で構成する。
また、コアホルダ３６の底部には適宜スプリング
４４を配して環状鉄心１２を継鉄１６に圧接する
ようにする。固定部材３８の中心部には相対する
環状鉄心１０の中心部まで延在する回転軸挿通部
３８ａが設けられ、この挿通部３８ａ内に回転軸
２６が軸受４６を介して回転自在に挿通配置され
る。従つて、回転軸２６の先端部にはアーム２４
の一端部が固着され、このアーム２４の他端部に
環状鉄心１０を囲繞する短絡環２２が固定され
る。なお、継鉄１６には励磁コイル１８が囲繞配
置され、この励磁コイル１８と対応してコアホル
ダ４０内に一対の検出コイル２０，２０が設けら
れる。このように構成される変位−電気変換器
は、相対する環状鉄心１０，１２の空隙部１４
に、磁気遮蔽板３０を環状鉄心１２に沿つて配置
したものである。なお、環状鉄心１０側のコアホ
ルダ４０の外周部は適宜カバー４８で被覆され
る。特に、本実施例の変位−電気変換器は、固定
具４２を適宜調節することにより、磁気遮蔽板３
０および磁気遮蔽体等を含む環状鉄心１０側の下
半体を、環状鉄心１２に対し水平方向にスライド
させて、前述したように磁束分布状態を制御する
ことができる。
変位−電気変換器の原理に基づいて具体的に構成
した変位−電気変換器の実施例を示すものであ
る。すなわち、本実施例においては、一方の環状
鉄心１２を断面逆凹形のコアホルダ３６内に収納
し、これを固定部材３８で固定保持し、一方対向
する環状鉄心１０を継鉄１６を介してコアホルダ
４０に収納し、このコアホルダ４０、前記固定部
材３８に対し固定具４２を介して接合した構成か
らなる。なお、本実施例においては、前記コアホ
ルダ３６，４０は全て磁気遮蔽材料で構成する。
また、コアホルダ３６の底部には適宜スプリング
４４を配して環状鉄心１２を継鉄１６に圧接する
ようにする。固定部材３８の中心部には相対する
環状鉄心１０の中心部まで延在する回転軸挿通部
３８ａが設けられ、この挿通部３８ａ内に回転軸
２６が軸受４６を介して回転自在に挿通配置され
る。従つて、回転軸２６の先端部にはアーム２４
の一端部が固着され、このアーム２４の他端部に
環状鉄心１０を囲繞する短絡環２２が固定され
る。なお、継鉄１６には励磁コイル１８が囲繞配
置され、この励磁コイル１８と対応してコアホル
ダ４０内に一対の検出コイル２０，２０が設けら
れる。このように構成される変位−電気変換器
は、相対する環状鉄心１０，１２の空隙部１４
に、磁気遮蔽板３０を環状鉄心１２に沿つて配置
したものである。なお、環状鉄心１０側のコアホ
ルダ４０の外周部は適宜カバー４８で被覆され
る。特に、本実施例の変位−電気変換器は、固定
具４２を適宜調節することにより、磁気遮蔽板３
０および磁気遮蔽体等を含む環状鉄心１０側の下
半体を、環状鉄心１２に対し水平方向にスライド
させて、前述したように磁束分布状態を制御する
ことができる。
第１０図乃至第１２図は、本発明に係る変位−
電気変換器の別の実施例を示すものである。第１
０図は、熱電対（JISC 1602）の０〜1700℃の温
度ｔに対する熱起電力ｅの特性を示すものであ
る。第１０図において示される特性曲線は、次式
の通りである。
電気変換器の別の実施例を示すものである。第１
０図は、熱電対（JISC 1602）の０〜1700℃の温
度ｔに対する熱起電力ｅの特性を示すものであ
る。第１０図において示される特性曲線は、次式
の通りである。
ｙ＝Δｅ／Δｔ ……………（15）
但し、
Δｅ＝ｅo−ｅo-1
Δｔ＝ｔo−ｔo-1
そこで、第１０図により得られた特性を微分し
た関数に基づいて、磁気遮蔽板３０の展開した形
状を求めたものが第１１図である。従つて、第１
１図に示す展開図に従つて、前記実施例の第５図
に示すような磁気遮蔽板３０を容易に製作するこ
とができる。
た関数に基づいて、磁気遮蔽板３０の展開した形
状を求めたものが第１１図である。従つて、第１
１図に示す展開図に従つて、前記実施例の第５図
に示すような磁気遮蔽板３０を容易に製作するこ
とができる。
このようにして得られた磁気遮蔽板３０を、相
対する２つの環状鉄心の空隙部に配置して変位−
電気変換器の出力特性を測定した結果、第１２図
に示すように、前記変位−電気変換器の出力特性
は、第１０図に示す特性を有する熱電対の非直線
特性と極めて相似することが確認された。すなわ
ち、第１２図において、破線で示す特性曲線は、
熱電対（JISC 1602）の０〜1700℃の温度ｔに対
する熱起電力出力ｅの非直線性（％）を示すもの
であり、実線で示す特性曲線は、前記変位−電気
変換器の回転軸の変位角θに対する出力の非直線
性（％）を示すものである。
対する２つの環状鉄心の空隙部に配置して変位−
電気変換器の出力特性を測定した結果、第１２図
に示すように、前記変位−電気変換器の出力特性
は、第１０図に示す特性を有する熱電対の非直線
特性と極めて相似することが確認された。すなわ
ち、第１２図において、破線で示す特性曲線は、
熱電対（JISC 1602）の０〜1700℃の温度ｔに対
する熱起電力出力ｅの非直線性（％）を示すもの
であり、実線で示す特性曲線は、前記変位−電気
変換器の回転軸の変位角θに対する出力の非直線
性（％）を示すものである。
この実施例から明らかなように、本発明に係る
変位−電気変換器は、与えられた特性曲線（第１
０図参照）に対し相似性の極めて高い特性を有す
るものを容易に得ることができる。因みに、第１
２図に示す測定例では、約0.1％の確度を有する
極めて高い相似性を有することが確認された。
変位−電気変換器は、与えられた特性曲線（第１
０図参照）に対し相似性の極めて高い特性を有す
るものを容易に得ることができる。因みに、第１
２図に示す測定例では、約0.1％の確度を有する
極めて高い相似性を有することが確認された。
前述した実施例から明らかなように、本発明に
係る変位−電気変換器は、空隙部に磁気遮蔽を施
して磁気回路の磁束分布を制御することができる
ことから、環状鉄心の磁気抵抗分（比透磁率μs
に反比例）から発生する非直線成分が補償でき、
材料に与えられた制限が軽減されて材料費のコス
ト低減を図ることができ、しかも工作上の制限も
軽減されて量産化が可能となり製造コストを著し
く低減し得る。
係る変位−電気変換器は、空隙部に磁気遮蔽を施
して磁気回路の磁束分布を制御することができる
ことから、環状鉄心の磁気抵抗分（比透磁率μs
に反比例）から発生する非直線成分が補償でき、
材料に与えられた制限が軽減されて材料費のコス
ト低減を図ることができ、しかも工作上の制限も
軽減されて量産化が可能となり製造コストを著し
く低減し得る。
また、本発明によれば、空隙部の磁気回路の磁
束分布を制御することにより、出力特性曲線を任
意に設定することができ、自動平衡機器のサーボ
機構のフイードバツク信号発生部に応用したり、
被測定量を一度回転変位に変換する物理量を測定
する手段等に応用し、その特性をリニアライズ化
することが容易となる等多くの利点を有する。
束分布を制御することにより、出力特性曲線を任
意に設定することができ、自動平衡機器のサーボ
機構のフイードバツク信号発生部に応用したり、
被測定量を一度回転変位に変換する物理量を測定
する手段等に応用し、その特性をリニアライズ化
することが容易となる等多くの利点を有する。
前述した実施例においては、環状鉄心１０に対
し短絡環２２を回動する場合について説明した
が、短絡環２２を環状鉄心１０に固定し、この鉄
心の内部を通過する磁束を検出し得る磁束検出要
素として検出コイル２０，２０または磁気抵抗素
子を励磁コイル１８を挾むように環状鉄心１０に
取付けまたは埋込み配置し、環状鉄心１０はアー
ム２４を介して回転軸２６に機械的に結合し、回
転軸２６の回動により環状鉄心１０と短絡環２２
とを励磁コイル１８に対し一体的に回転させるよ
う構成しても所期の目的を達成することができ
る。
し短絡環２２を回動する場合について説明した
が、短絡環２２を環状鉄心１０に固定し、この鉄
心の内部を通過する磁束を検出し得る磁束検出要
素として検出コイル２０，２０または磁気抵抗素
子を励磁コイル１８を挾むように環状鉄心１０に
取付けまたは埋込み配置し、環状鉄心１０はアー
ム２４を介して回転軸２６に機械的に結合し、回
転軸２６の回動により環状鉄心１０と短絡環２２
とを励磁コイル１８に対し一体的に回転させるよ
う構成しても所期の目的を達成することができ
る。
また、短絡環２２を環状鉄心１０に固定し、励
磁コイル１８を挾むように配置した検出コイル２
０，２０を移動自在に構成し、検出コイル２０，
２０と励磁コイル１８（継鉄１６を含む）とをそ
れぞれアーム２４を介して回転軸２６に機械的に
結合し、回転軸２６の回動により検出コイル２
０，２０と励磁コイル１８とを一体的に回転させ
るように構成しても所期の目的を達成し得ること
は、電磁気学的に明らかである。
磁コイル１８を挾むように配置した検出コイル２
０，２０を移動自在に構成し、検出コイル２０，
２０と励磁コイル１８（継鉄１６を含む）とをそ
れぞれアーム２４を介して回転軸２６に機械的に
結合し、回転軸２６の回動により検出コイル２
０，２０と励磁コイル１８とを一体的に回転させ
るように構成しても所期の目的を達成し得ること
は、電磁気学的に明らかである。
さらに、短絡環２２を環状鉄心１０に対し移動
可能に配置し、継鉄１６を環状鉄心１０，１２に
対し機械的に結合し、継鉄１６はアーム２４を介
して回転軸２６に機械的に結合し、回転軸２６の
回動により環状鉄心１０，１２、励磁コイル１８
（継鉄１６を含む）および磁束検出要素（検出コ
イルまたは磁気抵抗素子）を一体的に回転させる
ように構成しても所期の目的を達成し得ることは
勿論である。
可能に配置し、継鉄１６を環状鉄心１０，１２に
対し機械的に結合し、継鉄１６はアーム２４を介
して回転軸２６に機械的に結合し、回転軸２６の
回動により環状鉄心１０，１２、励磁コイル１８
（継鉄１６を含む）および磁束検出要素（検出コ
イルまたは磁気抵抗素子）を一体的に回転させる
ように構成しても所期の目的を達成し得ることは
勿論である。
以上の実施例において、略同一寸法の環状鉄心
を使用する場合について説明したが、相対する環
状鉄心の寸法につき同一のものでなくてもよいこ
とは電磁気学的に明らかである。
を使用する場合について説明したが、相対する環
状鉄心の寸法につき同一のものでなくてもよいこ
とは電磁気学的に明らかである。
さらに、相対する２つの環状鉄心を上下平行に
同軸的に配置した場合について説明したが、径の
異なる環状鉄心を内外同一平面に同心的に配置し
た場合についても、前記実施例と同様にして相対
する環状鉄心を磁気遮蔽板ないしは磁気遮蔽板を
施し、所期の目的を達成することができることは
勿論である。
同軸的に配置した場合について説明したが、径の
異なる環状鉄心を内外同一平面に同心的に配置し
た場合についても、前記実施例と同様にして相対
する環状鉄心を磁気遮蔽板ないしは磁気遮蔽板を
施し、所期の目的を達成することができることは
勿論である。
以上、本発明の好適な実施例について説明した
が、本発明の精神を逸脱しない範囲内において、
種々の設計変更をなし得ることは勿論である。
が、本発明の精神を逸脱しない範囲内において、
種々の設計変更をなし得ることは勿論である。
第１図は従来の変位−電気変換器の側断面図、
第２図は第１図の一部断面平面図、第３図は従来
の変位−電気変換器の異常状態を示す側断面図、
第４図は別の異常状態を示す変位−電気変換器の
平面図、第５図は本発明に係る変位−電気変換器
の一実施例を示す要部平面図、第６図は第５図に
示す相対する環状鉄心の対向面積を示す展開図、
第７図は第５図に示す変位−電気変換器の出力特
性曲線図、第８図は第５図乃至第７図に示す実施
例の原理に基づいて具体化した変位−電気変換器
の側断面図、第９図は第８図の−線要部断面
図、第１０図乃至第１２図は本発明変位−電気変
換器の別の実施例を示すもので、第１０図は熱電
対の出力特性曲線図、第１１図は第１０図の特性
に基づいて設定した磁気遮蔽板の展開図、第１２
図は第１１図に基づいて設計した磁気遮蔽板を使
用した変位−電気変換器の出力特性と熱電対の出
力特性との非直線性を比較して表示した特性線図
である。 １０，１２……環状鉄心、１４……空隙部、１
６……継鉄、１８……励磁コイル、２０……検出
コイル、２２……短絡環、２４……アーム、２６
……回転軸、３０……磁気遮蔽板、３６……コア
ホルダ、３８……固定部材、４０……コアホル
ダ、４２……固定具、４４……スプリング、４６
……軸受、４８……カバー。
第２図は第１図の一部断面平面図、第３図は従来
の変位−電気変換器の異常状態を示す側断面図、
第４図は別の異常状態を示す変位−電気変換器の
平面図、第５図は本発明に係る変位−電気変換器
の一実施例を示す要部平面図、第６図は第５図に
示す相対する環状鉄心の対向面積を示す展開図、
第７図は第５図に示す変位−電気変換器の出力特
性曲線図、第８図は第５図乃至第７図に示す実施
例の原理に基づいて具体化した変位−電気変換器
の側断面図、第９図は第８図の−線要部断面
図、第１０図乃至第１２図は本発明変位−電気変
換器の別の実施例を示すもので、第１０図は熱電
対の出力特性曲線図、第１１図は第１０図の特性
に基づいて設定した磁気遮蔽板の展開図、第１２
図は第１１図に基づいて設計した磁気遮蔽板を使
用した変位−電気変換器の出力特性と熱電対の出
力特性との非直線性を比較して表示した特性線図
である。 １０，１２……環状鉄心、１４……空隙部、１
６……継鉄、１８……励磁コイル、２０……検出
コイル、２２……短絡環、２４……アーム、２６
……回転軸、３０……磁気遮蔽板、３６……コア
ホルダ、３８……固定部材、４０……コアホル
ダ、４２……固定具、４４……スプリング、４６
……軸受、４８……カバー。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 同一軸心上に配置された２つの環状鉄心と、
交流電圧が供給され前記２つの環状鉄心とで磁気
回路を形成する励磁コイルと、前記一方の環状鉄
心の内部を通過する磁束を検出し得るよう配置さ
れた磁束検出要素と、前記一方の環状鉄心に設け
られた短絡環とを備え、前記励磁コイルおよび磁
束検出要素と短絡環とのうち一方を固定し、他方
を前記一方の環状鉄心の軸心を中心として回動し
磁束検出要素から出力信号を取出すよう構成した
変位−電気変換器において、相対する２つの環状
鉄心の間に形成された空隙部に、短絡環の作用に
より磁束検出要素に鎖交する磁束が相対する環状
鉄心の対向面の変化する長さの関数となるよう構
成した磁気遮蔽板を固定配置したことを特徴とす
る変位−電気変換器。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の変位−電気変換
器において、磁束検出要素は励磁コイルを挾むよ
うに一方の環状鉄心に設けた検出コイルまたは磁
気抵抗素子からなる変位−電気変換器。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項記載の変
位−電気変換器において、短絡環を一方の環状鉄
心に位置固定し、励磁コイルに対し短絡環および
磁束検出要素を一体的に回動するよう構成してな
る変位−電気変換器。 ４ 特許請求の範囲第１項または第２項記載の変
位−電気変換器において、短絡環を一方の環状鉄
心に位置固定し、磁束検出要素および励磁コイル
を一体的に回動するよう構成してなる変位−電気
変換器。 ５ 特許請求の範囲第１項または第２項のいずれ
かに記載の変位−電気変換器において、短絡環を
一方の環状鉄心に対し移動可能に配置し、磁束検
出要素および励磁コイルを環状鉄心と共に一体的
に回動するよう構成してなる変位−電気変換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17970080A JPS57104811A (en) | 1980-12-20 | 1980-12-20 | Displacement-electricity converter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17970080A JPS57104811A (en) | 1980-12-20 | 1980-12-20 | Displacement-electricity converter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57104811A JPS57104811A (en) | 1982-06-30 |
| JPS6131802B2 true JPS6131802B2 (ja) | 1986-07-23 |
Family
ID=16070339
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17970080A Granted JPS57104811A (en) | 1980-12-20 | 1980-12-20 | Displacement-electricity converter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57104811A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4928089A (en) * | 1987-12-21 | 1990-05-22 | Pitney Bowes Inc. | Hall effect printwheel encoder |
| DE3824534A1 (de) * | 1988-07-20 | 1990-01-25 | Bosch Gmbh Robert | Messeinrichtung zur beruehrungslosen bestimmung einer weg- und/oder winkelaenderung |
-
1980
- 1980-12-20 JP JP17970080A patent/JPS57104811A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57104811A (en) | 1982-06-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6850053B2 (en) | Device for measuring the motion of a conducting body through magnetic induction | |
| JPS62249026A (ja) | トルク測定装置 | |
| US5180970A (en) | Mechanically adjustable current sensor and method for making same | |
| US2445455A (en) | Electrical micrometer gauge | |
| US3688187A (en) | Eddy current position transducer utilizing a coil whose impedance is made substantially ohmic | |
| US4646576A (en) | Torque detector | |
| US2266620A (en) | Thickness gauge | |
| US5939878A (en) | Angular displacement transducer having flux-directing target and multi-sectored pole piece | |
| US4291466A (en) | Transducer for measuring workpieces | |
| US3178696A (en) | Position transducers | |
| GB574618A (en) | Means for the determination of the eccentricity of the conductor with regard to the dielectric in insulated wires and cables | |
| CN106574850A (zh) | 致动器/传感器布置以及使用这种布置的方法 | |
| US3465238A (en) | Position and velocity detecting apparatus | |
| JPS6131802B2 (ja) | ||
| US2740941A (en) | Variable reactors | |
| JPS60501434A (ja) | 能動型変流器 | |
| JPS6131803B2 (ja) | ||
| US3818401A (en) | Displacement electric signal converter | |
| US3036266A (en) | Electromechanical transducer | |
| US2443661A (en) | Gauge system for measuring small variations in dimensions | |
| JPH0238883B2 (ja) | ||
| US2346683A (en) | Ratio meter | |
| US4039929A (en) | Inductive transducer for rectilinear or rotational displacement | |
| JPH0361134B2 (ja) | ||
| JP3632112B2 (ja) | 変位センサ |