JPH0531091B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0531091B2 JPH0531091B2 JP58033298A JP3329883A JPH0531091B2 JP H0531091 B2 JPH0531091 B2 JP H0531091B2 JP 58033298 A JP58033298 A JP 58033298A JP 3329883 A JP3329883 A JP 3329883A JP H0531091 B2 JPH0531091 B2 JP H0531091B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- yoke
- permanent magnet
- electromagnetic force
- coils
- opposite
- 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 - Lifetime
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/08—Measuring force or stress, in general by the use of counterbalancing forces
- G01L1/086—Measuring force or stress, in general by the use of counterbalancing forces using electrostatic or electromagnetic counterbalancing forces
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnets (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(イ) 産業上の利用分野
本発明は電磁力発生装置に関する。
(ロ) 従来技術
電磁力平衡型の天びん等に用いられる、磁気回
路と電磁コイルから成る従来の電磁力発生装置
は、例えば第１図に示すような構造を有し、永久
磁石１１、磁極片１２、および内周上部に磁極部
１４を有する底付円筒型のヨーク１５から成る静
磁気回路の、磁極片１２と磁極部１４の間に生ず
る磁場と、この磁場に直交して流れる電磁コイル
１３の面に直角な方向、即ち、永久磁石の軸方向
に発生するよう構成されている。しかしこのよう
な構造の装置では永久磁石が磁路の縦方向部分に
挿入されているので装置の高さを低くする上で制
限があり、特に天びんの平衡力発生手段に用いる
場合、他の付属機構と合いまつて秤量皿の位置を
低くすることが非常に困難である。また、このよ
うな装置では電磁コイル１３に流れる電流のつく
る磁場が静磁気回路の磁場にも影響をおよぼし、
発生する電磁力と電流の間に厳密には線形関係が
成りたたなくなるので、高精度が要求される場合
には、補償コイル１６により磁場の補正を行う必
要がある。なお、実開昭55−164519の考案のよう
に、円筒型電磁石の１つの直径に関して対称な両
半円部のそれぞれに、コイル面に垂直で、かつ、
互いに逆向きの静磁場を加え、電磁コイル面内の
上記に直径に垂直な方向に電磁力が発生するよう
構成された電磁力発生装置では、電磁コイルのつ
くる磁場が静磁場におよぼす影響は静磁場の全回
路のわたつて打ち消され、補償コイルによる磁場
補正の必要はない。しかし、この装置では、電磁
力の発生に係わる電磁コイル導体部の有効長さが
幾何学的長さの２／πに減少するという欠点があ
る。これらの欠点を克服し、装置全体の高さが低
く、静磁場の補償手段を要せず、電磁力の発生に
関して電磁コイル導線部の全長が100％有効に作
用する装置として第２図に示すような構成を有す
るものがある。図において、同じ強磁性体より成
る円筒型外側ヨーク３と円筒型内側ヨーク７は同
軸２重円筒型ヨークを構成し、外側ヨーク３の内
面に、磁化の向きが円筒軸の半径方向に向いた環
状の永久磁石２と磁化の向きが反対の永久磁石１
が固着されている。永久磁石２および１と内側ヨ
ーク７の間の間隙にはそれぞれ同軸に形成された
コイル４および５が位置し、共通の巻枠６に保持
されている。巻枠６はヨークの軸方向に可動に保
持されている（保持機構は省略されている）。な
お、外側ヨーク３と内側ヨーク７は、非磁性体よ
り成る支持板８により支持されている。第３図は
第２図におけるコイル部分近傍の部分拡大図であ
り、図において点線と矢印は静磁場の方向を示
し、コイル４および５の断面にはそれぞれコイル
に電流の向きが示されている。図示した磁場およ
び電流の向きでは、コイル全体に下向きの電磁力
が発生するが、図から明らかなように、両コイル
の電流の向きが互いに反対であるため、それらが
つくる磁場の、静磁場への影響は相殺され、従つ
て、静磁場の補償手段は不必要になつている。
路と電磁コイルから成る従来の電磁力発生装置
は、例えば第１図に示すような構造を有し、永久
磁石１１、磁極片１２、および内周上部に磁極部
１４を有する底付円筒型のヨーク１５から成る静
磁気回路の、磁極片１２と磁極部１４の間に生ず
る磁場と、この磁場に直交して流れる電磁コイル
１３の面に直角な方向、即ち、永久磁石の軸方向
に発生するよう構成されている。しかしこのよう
な構造の装置では永久磁石が磁路の縦方向部分に
挿入されているので装置の高さを低くする上で制
限があり、特に天びんの平衡力発生手段に用いる
場合、他の付属機構と合いまつて秤量皿の位置を
低くすることが非常に困難である。また、このよ
うな装置では電磁コイル１３に流れる電流のつく
る磁場が静磁気回路の磁場にも影響をおよぼし、
発生する電磁力と電流の間に厳密には線形関係が
成りたたなくなるので、高精度が要求される場合
には、補償コイル１６により磁場の補正を行う必
要がある。なお、実開昭55−164519の考案のよう
に、円筒型電磁石の１つの直径に関して対称な両
半円部のそれぞれに、コイル面に垂直で、かつ、
互いに逆向きの静磁場を加え、電磁コイル面内の
上記に直径に垂直な方向に電磁力が発生するよう
構成された電磁力発生装置では、電磁コイルのつ
くる磁場が静磁場におよぼす影響は静磁場の全回
路のわたつて打ち消され、補償コイルによる磁場
補正の必要はない。しかし、この装置では、電磁
力の発生に係わる電磁コイル導体部の有効長さが
幾何学的長さの２／πに減少するという欠点があ
る。これらの欠点を克服し、装置全体の高さが低
く、静磁場の補償手段を要せず、電磁力の発生に
関して電磁コイル導線部の全長が100％有効に作
用する装置として第２図に示すような構成を有す
るものがある。図において、同じ強磁性体より成
る円筒型外側ヨーク３と円筒型内側ヨーク７は同
軸２重円筒型ヨークを構成し、外側ヨーク３の内
面に、磁化の向きが円筒軸の半径方向に向いた環
状の永久磁石２と磁化の向きが反対の永久磁石１
が固着されている。永久磁石２および１と内側ヨ
ーク７の間の間隙にはそれぞれ同軸に形成された
コイル４および５が位置し、共通の巻枠６に保持
されている。巻枠６はヨークの軸方向に可動に保
持されている（保持機構は省略されている）。な
お、外側ヨーク３と内側ヨーク７は、非磁性体よ
り成る支持板８により支持されている。第３図は
第２図におけるコイル部分近傍の部分拡大図であ
り、図において点線と矢印は静磁場の方向を示
し、コイル４および５の断面にはそれぞれコイル
に電流の向きが示されている。図示した磁場およ
び電流の向きでは、コイル全体に下向きの電磁力
が発生するが、図から明らかなように、両コイル
の電流の向きが互いに反対であるため、それらが
つくる磁場の、静磁場への影響は相殺され、従つ
て、静磁場の補償手段は不必要になつている。
しかしながら、これら従来の電磁力発生装置に
おいては、いずれも磁石の強度の可逆温度変化に
よる発生電磁力の温度依存性については何も考慮
されておらず、温度変動があるときは高精度な線
形関係を維持することができず、温度変化の影響
による誤差が問題となつていた。すなわち、一般
に永久磁石の磁場の強さは温度が高くなるほど弱
くなる傾向を有するため、たとえば第２図におい
て磁石２および１付近の温度が高くなるとこれら
磁石による磁場が弱くなりこの磁場に直交して流
れる電磁コイル１３の電流との相互作用により発
生する電磁力もまた弱くなるように変動するとい
う問題があつた。
おいては、いずれも磁石の強度の可逆温度変化に
よる発生電磁力の温度依存性については何も考慮
されておらず、温度変動があるときは高精度な線
形関係を維持することができず、温度変化の影響
による誤差が問題となつていた。すなわち、一般
に永久磁石の磁場の強さは温度が高くなるほど弱
くなる傾向を有するため、たとえば第２図におい
て磁石２および１付近の温度が高くなるとこれら
磁石による磁場が弱くなりこの磁場に直交して流
れる電磁コイル１３の電流との相互作用により発
生する電磁力もまた弱くなるように変動するとい
う問題があつた。
(ハ) 目的
本発明の目的は従来技術に伴う上記問題を克服
し、磁石の強度の可逆温度変化すなわち温度変動
の影響も抑制されるよう構成された電磁力発生装
置を提供することにある。
し、磁石の強度の可逆温度変化すなわち温度変動
の影響も抑制されるよう構成された電磁力発生装
置を提供することにある。
(ニ) 構成
上記の目的を達成するために、本発明による電
磁力発生装置では、 強磁性体の同軸２重円筒型に形成された外側ヨ
ーク内周面と内側ヨーク外周面のうち少なくとも
一方の面に、同軸２重円筒の軸方向に所定の間隔
を隔てて、磁化の向きが同軸２重円筒半径方向外
向きで全体として環状形状を有する第１の永久磁
石と、磁化の向きが第１の永久磁石と反対で全体
として環状形状を有する第２の永久磁石とが固着
されて成る磁気回路と、ヨーク軸方向で内外両ヨ
ークの環状間隙に可動に保持された枠体を巻枠と
して第１および第２の環状コイルが前記第１、第
２の永久磁石に対向して巻回されて成る電磁コイ
ルユニツトとを構成要素とし、第１および第２の
コイルの間にこれら両コイルに流れる電流の向き
が互いに逆向きになるよう回路接続がなされた電
磁力発生機構において、 内外両ヨークの少なくとも一方のヨークは円筒
軸線方向のスリツトで分割形成し、このヨークを
ヨーク自身とは熱膨張係数が異なる支持体により
保持することによつて前記内外両ヨークの間隙を
温度変化に応じて微調整するようにしたことを特
徴とする。
磁力発生装置では、 強磁性体の同軸２重円筒型に形成された外側ヨ
ーク内周面と内側ヨーク外周面のうち少なくとも
一方の面に、同軸２重円筒の軸方向に所定の間隔
を隔てて、磁化の向きが同軸２重円筒半径方向外
向きで全体として環状形状を有する第１の永久磁
石と、磁化の向きが第１の永久磁石と反対で全体
として環状形状を有する第２の永久磁石とが固着
されて成る磁気回路と、ヨーク軸方向で内外両ヨ
ークの環状間隙に可動に保持された枠体を巻枠と
して第１および第２の環状コイルが前記第１、第
２の永久磁石に対向して巻回されて成る電磁コイ
ルユニツトとを構成要素とし、第１および第２の
コイルの間にこれら両コイルに流れる電流の向き
が互いに逆向きになるよう回路接続がなされた電
磁力発生機構において、 内外両ヨークの少なくとも一方のヨークは円筒
軸線方向のスリツトで分割形成し、このヨークを
ヨーク自身とは熱膨張係数が異なる支持体により
保持することによつて前記内外両ヨークの間隙を
温度変化に応じて微調整するようにしたことを特
徴とする。
(ホ) 実施例
以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。第６図は本発明の一実施例の構成を示す図
であり、第５図は本実施例の内側ヨークの構成を
示す斜視図である。図において同じ強磁性体より
成る円筒型外側ヨーク３と円筒型内側ヨーク７は
同軸２重円筒型ヨークを構成し、外側ヨーク３の
内面に、磁化の向きが円筒軸の半径方向に向いた
環状の永久磁石２と、この永久磁石２と磁化の向
きが反対の永久磁石１が固着されている。永久磁
石２および１と内側ヨーク７の間の間隙にはそれ
ぞれ同軸２重円筒型ヨークと同軸に形成されたコ
イル４および５が位置し、共通の巻枠６に保持さ
れている。巻枠６はヨークの軸方向に可動に保持
されている（保持機構は省略されている）。なお、
外側ヨーク３と内側ヨーク７は、非磁性体より成
る支持板８により支持されている。内側ヨーク７
はこのヨーク７自身がもつ熱膨張係数より大きい
熱膨張係数を有する物質から成る円筒９に固着さ
れるとともに、ヨーク自身は同軸２重円筒の軸線
方向に設けられたスリツトにより分割形成され
る。本実施例による構成によれば、円筒９の熱膨
張係数をこのヨーク７自身がもつ熱膨張係数より
大きい熱膨張係数の範囲で適当に選ぶことによ
り、温度変化による内外両ヨーク間の間隙を小さ
くするような変化を与えることができるので、磁
場の強度の可逆変化による発生電磁力の温度依存
性が抑制される。
する。第６図は本発明の一実施例の構成を示す図
であり、第５図は本実施例の内側ヨークの構成を
示す斜視図である。図において同じ強磁性体より
成る円筒型外側ヨーク３と円筒型内側ヨーク７は
同軸２重円筒型ヨークを構成し、外側ヨーク３の
内面に、磁化の向きが円筒軸の半径方向に向いた
環状の永久磁石２と、この永久磁石２と磁化の向
きが反対の永久磁石１が固着されている。永久磁
石２および１と内側ヨーク７の間の間隙にはそれ
ぞれ同軸２重円筒型ヨークと同軸に形成されたコ
イル４および５が位置し、共通の巻枠６に保持さ
れている。巻枠６はヨークの軸方向に可動に保持
されている（保持機構は省略されている）。なお、
外側ヨーク３と内側ヨーク７は、非磁性体より成
る支持板８により支持されている。内側ヨーク７
はこのヨーク７自身がもつ熱膨張係数より大きい
熱膨張係数を有する物質から成る円筒９に固着さ
れるとともに、ヨーク自身は同軸２重円筒の軸線
方向に設けられたスリツトにより分割形成され
る。本実施例による構成によれば、円筒９の熱膨
張係数をこのヨーク７自身がもつ熱膨張係数より
大きい熱膨張係数の範囲で適当に選ぶことによ
り、温度変化による内外両ヨーク間の間隙を小さ
くするような変化を与えることができるので、磁
場の強度の可逆変化による発生電磁力の温度依存
性が抑制される。
なお、本発明は環状の永久磁石２および１を、
第４図部分切欠斜視図に示すように、円弧上分割
構成して実施することもできる。
第４図部分切欠斜視図に示すように、円弧上分割
構成して実施することもできる。
また、本実施例では内側ヨーク７をこの内外ヨ
ーク自身がもつ熱膨張係数より大きい熱膨張係数
を有する物質から成る円筒９の外周面に固着され
たが、これとは逆に外側ヨーク３をこの内外ヨー
ク自身がもつ熱膨張係数より小さい熱膨張係数を
有する物質から成る環状支持体の内周面に固着し
てもよい。
ーク自身がもつ熱膨張係数より大きい熱膨張係数
を有する物質から成る円筒９の外周面に固着され
たが、これとは逆に外側ヨーク３をこの内外ヨー
ク自身がもつ熱膨張係数より小さい熱膨張係数を
有する物質から成る環状支持体の内周面に固着し
てもよい。
(ヘ) 効果
以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、電磁力発生装置に温度変化が発生して永久磁
石の磁場の強さが変動したときでも、熱膨張係数
の違いを利用して内外両ヨークの間隙をその温度
変化に応じて微調整できるようにし、これにより
磁石の磁場の強さの変動分を打ち消すようにした
ことで、発生する電磁力の変動を抑制することが
でき、温度変動があつても高精度な線形関係を有
する電磁力発生装置を提供できる。
ば、電磁力発生装置に温度変化が発生して永久磁
石の磁場の強さが変動したときでも、熱膨張係数
の違いを利用して内外両ヨークの間隙をその温度
変化に応じて微調整できるようにし、これにより
磁石の磁場の強さの変動分を打ち消すようにした
ことで、発生する電磁力の変動を抑制することが
でき、温度変動があつても高精度な線形関係を有
する電磁力発生装置を提供できる。
第１図は従来技術による電磁力発生装置の構成
図である。第２図は従来技術による電磁力発生装
置の他の例の構成図である。第３図は第２図に示
す従来例の作用を説明するための部分拡大図であ
る。第４図は本発明の他の実施例における外側ヨ
ークと永久磁石の構成を示す部分切欠斜視図であ
る。第５図は第６図に示す本発明実施例における
内側ヨークの構成を示す斜視図であり、第６図は
本発明による電磁力発生装置の実施例の構成図で
ある。 １，２，１１……永久磁石、３……外側ヨー
ク、４，５，１３……電磁コイル、６……巻枠、
７……内側ヨーク、８……支持板、９……内側ヨ
ーク支持円筒、１６……補償コイル。
図である。第２図は従来技術による電磁力発生装
置の他の例の構成図である。第３図は第２図に示
す従来例の作用を説明するための部分拡大図であ
る。第４図は本発明の他の実施例における外側ヨ
ークと永久磁石の構成を示す部分切欠斜視図であ
る。第５図は第６図に示す本発明実施例における
内側ヨークの構成を示す斜視図であり、第６図は
本発明による電磁力発生装置の実施例の構成図で
ある。 １，２，１１……永久磁石、３……外側ヨー
ク、４，５，１３……電磁コイル、６……巻枠、
７……内側ヨーク、８……支持板、９……内側ヨ
ーク支持円筒、１６……補償コイル。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 強磁性体の同軸２重円筒型に形成された外側
ヨーク内周面と内側ヨーク外周面のうち少なくと
も一方の面に、同軸２重円筒の軸方向に所定の間
隔を隔てて、磁化の向きが同軸２重円筒半径方向
外向きで全体として環状形状を有する第１の永久
磁石と、磁化の向きが第１の永久磁石と反対で全
体として環状形状を有する第２の永久磁石とが固
着されて成る磁気回路と、ヨーク軸方向で内外両
ヨークの環状間隙に可動に保持された枠体を巻枠
として第１および第２の環状コイルが前記第１、
第２の永久磁石に対向して巻回されて成る電磁コ
イルユニツトとを構成要素とし、第１および第２
のコイルの間にこれら両コイルに流れる電流の向
きが互いに逆向きになるよう回路接続がなされた
電磁力発生機構において、 内外両ヨークの少なくとも一方のヨークは円筒
軸線方向のスリツトで分割形成し、このヨークを
ヨーク自身とは熱膨張係数が異なる支持体により
保持することによつて前記内外両ヨークの間隙を
温度変化に応じて微調整するようにしたことを特
徴とする電磁力発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3329883A JPS59159034A (ja) | 1983-02-28 | 1983-02-28 | 電磁力発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3329883A JPS59159034A (ja) | 1983-02-28 | 1983-02-28 | 電磁力発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59159034A JPS59159034A (ja) | 1984-09-08 |
| JPH0531091B2 true JPH0531091B2 (ja) | 1993-05-11 |
Family
ID=12382636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3329883A Granted JPS59159034A (ja) | 1983-02-28 | 1983-02-28 | 電磁力発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59159034A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5485748A (en) * | 1994-01-26 | 1996-01-23 | Zeamer; Geoffrey H. | Magnetically levitated force/weight measurement system |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3955638A (en) * | 1975-03-05 | 1976-05-11 | Voland Corporation | Precision balance |
| CH586897A5 (ja) * | 1975-07-22 | 1977-04-15 | Mettler Instrumente Ag | |
| CH654411A5 (de) * | 1981-06-02 | 1986-02-14 | Mettler Instrumente Ag | Elektrische waage. |
-
1983
- 1983-02-28 JP JP3329883A patent/JPS59159034A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59159034A (ja) | 1984-09-08 |
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