JPH0544609B2 - - Google Patents

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JPH0544609B2
JPH0544609B2 JP58104729A JP10472983A JPH0544609B2 JP H0544609 B2 JPH0544609 B2 JP H0544609B2 JP 58104729 A JP58104729 A JP 58104729A JP 10472983 A JP10472983 A JP 10472983A JP H0544609 B2 JPH0544609 B2 JP H0544609B2
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JP
Japan
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magnetic pole
cylindrical
permanent magnet
electromagnetic force
plate
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JP58104729A
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English (en)
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JPS59230117A (ja
Inventor
Norio Kawahara
Yoshibumi Shibahara
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Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Publication date
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Priority to US06/592,583 priority patent/US4494022A/en
Priority to EP84302613A priority patent/EP0129308B1/en
Priority to DE8484302613T priority patent/DE3480869D1/de
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Publication of JPH0544609B2 publication Critical patent/JPH0544609B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01GWEIGHING
    • G01G7/00Weighing apparatus wherein the balancing is effected by magnetic, electromagnetic, or electrostatic action, or by means not provided for in the preceding groups
    • G01G7/02Weighing apparatus wherein the balancing is effected by magnetic, electromagnetic, or electrostatic action, or by means not provided for in the preceding groups by electromagnetic action
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/08Measuring force or stress, in general by the use of counterbalancing forces
    • G01L1/086Measuring 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)
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  • Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
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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し、特に電磁力平
衡天びんに用いるのに適した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に用いられる電磁力発生
装置は、静的磁場内に可動コイルを設け、この可
動コイルに天びんの秤量皿に連動するビームを連
結し、その可動コイルの変位を検出してその変位
が0となるよう可動コイルに流す電流を制御し、
その電流から天びんの秤量皿上の荷重が検出され
る。このような電磁力発生装置の従来例の代表的
な構造を第1図に示す。永久磁石1、磁極片2お
よび内周上部に磁極部3aを有するヨーク3から
なる静磁気回路の、磁極片2と磁極部3aの間に
生ずる磁場内に、この磁場に直交して電流が流れ
るよう巻回された電磁コイル4を設け、その電磁
コイル4を上下方向に変位自在の可動巻枠5に配
設し、その可動巻枠5が天びんの秤量皿に連動す
るビームに連結され、秤量皿上の荷重に対向し
て、可動巻枠5の変位が0となる電磁力が発生す
るような電流が電磁コイル4に流されるよう構成
されている。このような従来装置では、電磁コイ
ル4に流れる電流のつくる磁場が静磁気回路の磁
場に影響を及ぼし、電磁コイル4に流れる電流と
発生電磁力との間に直線性を有さなくなるので、
別途補償コイル6を設けて磁場の補正を行う必要
がある。この補償コイル6は電磁力発生に寄与せ
ず、所定の電磁力を発生させる為には静磁気回路
の磁束密度を相当高くする必要があるとともに、
装置の高さを低くする上で制限があつて、天びん
の他の付属機構とあいまつて秤量皿の位置を低く
することが困難であつた。
また、他の従来装置、実開昭55−164519に提案
されている装置では、円筒形電磁コイルの中心に
対して相対称の両半円部分のそれぞれに、コイル
面に垂直で、かつ、互いに逆向きの静磁場を加え
て電磁力を発生させるように構成されている。こ
の装置によれば、1つの電磁コイルを用いて、し
かも電磁コイルの作る磁場の静磁場に及ぼす影響
は静磁場の全回路にわたつて打消されるので、磁
場の補正をすることなく直線性を得ることができ
る。しかし、この装置では、電磁力の発生に関し
て電磁コイルの巻線に幾何学的長さの2/πしか
有効でないという欠点を有している。
更に、永久磁石が発生する磁力は、一般に温度
依存性が比較的大きく、そのため、コイルに同じ
電流を流しても永久磁石の温度が相違すると発生
電磁力の大きさが変わるという問題がある。電磁
力平衡天びん等のように、コイル電流と発生電磁
力との関係が高精度であることが要求される使用
においては、従来、永久磁石の温度を検出するセ
ンサを設けて、このセンサの出力により両者の関
係を補償する対策がなされているが、電磁力発生
装置自体でこのような補償動作を行えることが望
ましい。
(ハ) 目的 本発明は上記従来装置の諸欠点を解消すべくな
されたもので、磁場の補正手段を用いることなく
線型特性を有し、装置の高さを低くして、かつ、
電磁力の発生に関して電磁コイルの全巻線長が
100%有効に作用し、しかも、永久磁石近傍の温
度が変化しても、発生電磁力の変化量を小さくす
ることのできる電磁力発生装置の提供を目的とす
る。
(ニ) 構成 本発明の電磁力発生装置は、磁化の方向を自己
の板厚方向に有する板状永久磁石の上、下面に、
上部および下部磁極片をそれぞれ配設し、その上
部および下部磁極片の外周を所定の空隙をあけて
囲むよう筒状ヨークを設け、その筒状ヨークと上
記部磁極片および下部磁極片とによつてそさぞれ
形成される筒状空隙に、それぞれ該当筒状空隙と
同軸に巻回され、かつ、互いに電流の向きが反対
となるよう回路接続された第1および第2のコイ
ルを設け、これらコイルを上記筒状空隙に沿つて
その軸方向に可動の1つの巻枠に支持せしめると
ともに、上記筒状ヨークを、その筒の母線に沿つ
て形成された複数本のスリツトによつて分割構成
し、また、温度変化に起因する板状永久磁石から
の磁束密度変化を補償する方向に、上記したた筒
状空〓の半径方向厚みが温度によつて変化するよ
う、保持部材の熱膨張係数を上部、下部磁極片お
よび筒状ヨークの熱膨張係数と相違させたことに
よつて特徴づけられる。
(ホ) 実施例 本発明従来例を、以下、図面に基いて説明す
る。第2図は本発明実施例の構成を示す断面図で
ある。また、図3はその筒状ヨーク15の概略の
外観図である。
磁化方向が自己の板厚方向である板状永久磁石
11の上面および下面には、それぞれ上部磁極片
12および下部磁極片13が固着されている。下
部磁極片13の底面は保持部材14上に固着さ
れ、その保持部材14によつて筒状ヨーク15
が、上部および下部磁極片12および13の外周
を所定の空隙をあけてとり囲むよう保持されてい
る。この保持部材14は非磁性材料で形成されて
おり、板状永久磁石11、上部および下部磁極片
12および13、および筒状ヨーク15によつて
静磁気回路が形成され、上部磁極片12と筒状ヨ
ーク15の上部、下部磁極片13と筒状ヨーク1
5の下部によつてそれぞれ形成される上部および
下部の筒状空隙には、それぞれ逆向きの磁場が生
ずるよう構成されている。
筒状ヨーク15は、図3に示すように、実際に
は一体形の構造ではなく、筒の母線に沿う複数本
のスリツトによつて複数個のセグメント15a…
…15aに分割されており、そのそれぞれのセグ
メント15a……15aの下端部が保持部材14
に固着されている。
また、保持部材14の熱膨張係数は、筒状ヨー
ク15の各セグメント15a……15aと、上部
および下部磁極片12および13の熱膨張係数と
相違しており、例えば永久磁石11の温度特性
が、温度上昇に従つて磁力が低下するものを使用
する場合には、保持部材14は、その熱膨張係数
が筒状ヨークの各セグメント15a……15aと
上部および下部磁極片12および13の熱膨張係
数よりも小さい材質によつて構成されている。
これにより、周囲温度が上昇した場合には、筒
状ヨーク15の各セグメント15a……15aや
上部および下部磁極片12および13の膨張量に
比して保持部材14の膨張量が小さいため、上述
した上部および下部の筒状空〓の半径方向の厚み
が減少することになる。
なお、永久磁石11として温度上昇に従つて磁
力が増大するものを用いる場合には、保持部材1
4の材質として、筒状15の各セグメント15a
……15aと上部および下部磁極片12および1
3の熱膨張係数よりも大きい熱膨張係数を持つも
のが使用される。この場合には、周囲温度が上昇
したとき、筒状ヨーク15の各セグメント15a
……15aや上部および下部磁極片12および1
3の膨張量に比して、保持部材14の膨張量が大
きいため、上部および下部の筒状空〓の半径方向
の厚みは増大することになる。
上部および下部の筒状空隙には、それぞれ筒状
空隙と同一軸心上に巻回されたた第1および第2
のコイル16および17が設けられ、これらコイ
ルは筒状空隙に沿つてその軸方向に可動の巻枠1
8によつて支持されており、第1および第2のコ
イル16および17は、互いの電流の向きが反対
となるよう、巻方向を逆にするか、あるいは電源
部への接続を互いに正負逆転されている。なお、
巻枠18に天びんの秤量皿に連動するビーム19
が結合される。
以上の本発明実施例によれば、第4図に第2図
要部拡大図にて示す作用説明図を示す如く、第1
および第2のコイル16および17に電流が流れ
ると、それぞれのコイルに上向きの電磁力が発生
して巻枠18を持ち上げる。この電磁力は、第1
図に示す従来装置の電磁力に比して、静磁場の磁
束密度が同一でコイルの電流が同一であるなら
ば、可動コイルを2個有している為2倍の力とな
る。云いかえれば、同一の電磁力を発生する為に
は、従来の1/2の磁束密度でよいことになり、更
に、その構造上電磁力の発生に関してコイルの長
さが100%有効に作用する。
また、第5図にコイルに流れる電流に基づく磁
場に係る作用説明図を示す如く、第1のコイル1
6と第2のコイル17は、互いの電流の向きが反
対であるので、それぞれのコイルにより発生され
る磁場の向きが互いに逆向きとなつて相殺され、
補償コイル等の静磁場補正手段を要することなく
電流と発生電磁力との直線性が保たれる。
更に、保持部材14の熱膨張係数が、永久磁石
11の温度特性との関連で前記したように設定さ
れていることから、例えば周囲温度が上昇した場
合には、永久磁石11の温度特性が温度上昇に従
つて磁力の低下(増大)するものであれば、上部
および下部の筒状空〓の半径方向厚みが小さく
(大きく)なり、永久磁石の磁力が低下(増大)
しても磁束密度の変化は小さくなり、発生電磁力
の温度依存性を小さく抑制することができる。
(ヘ) 効果 以上説明したように、本発明によれば、板状永
久磁石の上、下面に磁極片をそれぞれ設けるとと
もに2個の可動コイルに同方向に電磁力が発生す
るよう構成したので、装置の高さを低く、かつ、
コンパクトにすることができ、熱容量が小さくな
つて周囲温度に追従しやすく、温度変化による各
種性能変化の遅れが小さくなつて制御しやすくな
る。また、従来装置に比してヨーク内での磁路長
が短かく、従つてその損失が小さくなるので、静
磁気回路の効率が高くなる。更に、補償コイル等
を設けなくともコイル電流と発生電磁力との直線
性が保たれ、しかも、コイル長さが100%有効に
電磁力発生に寄与している。更に、筒状ヨークを
その母線に沿つて分割構成し、その保持部材の熱
膨張係数をこの筒状ヨークおよび上部、下部磁極
片の熱膨張係数と相違させて、上部および下部の
筒状空〓の半径方向の厚みを、永久磁石の温度変
化に起因する磁力変化があつても磁束密度の変化
を抑制するように構成しているから、発生電磁力
の温度依存性を従来のものに比して大幅に低減す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の電磁力発生装置の構成を示す断
面図、第2図は本発明実施例の構成を示す断面
図、第3図はその筒状ヨーク15の概略の外観
図、第4図は本発明実施例のコイル近傍の拡大図
で示す作用説明図、第5図は本発明実施例のコイ
ル電流に基づく磁場に係る作用説明図である。 11……板状永久磁石、12……上部磁極片、
13……下部磁極片、14……保持部材、15…
…筒状ヨーク、16……第1のコイル、17……
第2のコイル、18……巻枠。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 磁化の方向を自己の板厚方向に有する板状永
    久磁石と、その板状永久磁石の上、下面にそれぞ
    れ配設された上部および下部磁極片と、その上
    部、下部磁極片および上記板状永久磁石の周囲を
    所定の空〓をあけて囲むよう、保持部材によつて
    上記下部磁極片と結合されてその位置が規制され
    た筒状ヨークと、その筒状ヨークと上記上部およ
    び下部磁極片とによつてそれぞれ形成される筒状
    空〓に、それぞれ当該筒状空〓と同軸に巻回さ
    れ、かつ、互いの電流の向きが反対となるよう回
    路接続された第1および第2のコイルと、その第
    1および第2のコイルを支持し、かつ、上記筒状
    空〓に沿つてその軸方向上に可動の巻枠とを備
    え、上記筒状ヨークは、当該筒の母線に沿つて形
    成された複数本のスリツトによつて分割構成され
    ているとともに、温度変化に起因する上記板状永
    久磁石からの磁束密度変化を補償する方向に上記
    筒状空〓の半径方向厚みが温度によつて変化する
    よう、上記保持部材の熱膨張係数が上記上部、下
    部磁極片および上記筒状ヨークの熱膨張係数と相
    違してなる電磁力発生装置。 2 上記下部磁極片と上記筒状ヨークとを結合す
    る保持部材が、非磁性材料で形成されていること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の電磁力
    発生装置。
JP58104729A 1983-06-10 1983-06-10 電磁力発生装置 Granted JPS59230117A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58104729A JPS59230117A (ja) 1983-06-10 1983-06-10 電磁力発生装置
US06/592,583 US4494022A (en) 1983-06-10 1984-03-23 Electromagnetic force-transducer
EP84302613A EP0129308B1 (en) 1983-06-10 1984-04-17 Electromagnetic force-transducer
DE8484302613T DE3480869D1 (de) 1983-06-10 1984-04-17 Elektromagnetischer kraftwandler.

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JP58104729A JPS59230117A (ja) 1983-06-10 1983-06-10 電磁力発生装置

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JPS59230117A JPS59230117A (ja) 1984-12-24
JPH0544609B2 true JPH0544609B2 (ja) 1993-07-06

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ID=14388582

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EP (1) EP0129308B1 (ja)
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DE (1) DE3480869D1 (ja)

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