JPH0645852Y2

JPH0645852Y2 - 回転式磁気誘導型無接触ポテンショメータ

Info

Publication number: JPH0645852Y2
Application number: JP12597888U
Authority: JP
Inventors: 昭和地; 三男三上; 利昭森村
Original assignee: 大倉電気株式会社
Priority date: 1988-09-27
Filing date: 1988-09-27
Publication date: 1994-11-24
Anticipated expiration: 2003-09-27
Also published as: JPH0247516U

Description

【考案の詳細な説明】産業上の利用分野本考案は、回転式磁気誘導型無接触ポテンショメータに
関するものであり、更に詳しくは、機械的な軸の回転角
をそれに対応したアナログ電圧に変換する回転式磁気誘
導型の無接触ポテンショメータに関する。

従来の技術従来におけるこの種の回転型アナログポテンショメータ
の代表例として、巻線式ポテンショメータが最も多く使
用されている。

しかるに、この巻線式ポテンショメータは、巻線抵抗と
ブラッシとの間の磨耗による接触不良、断線、分解能が
巻線の素線径に影響される等の欠点があり、最近は巻線
抵抗の代わりに導電性プラスチックを使用したポテンシ
ョメータが使用分野を拡大している。しかしながら、こ
の場合でもブラッシと導電性プラスチック間の摺動によ
る磨耗のために十分な信頼性が得られていない。特に磨
耗粉末が酸化して、絶縁性を示すようになり、これが摺
動部にまきこまれて、急に大きなノイズ等が発生すると
いう原理的な欠点が避けられない。機械的な磨耗による
トラブルを完全に無くするには無接触化するのが有効な
手段である。

アナログ式の回転式無接触ポテンショメータとして、実
公昭60-33369号公報に示された装置は、円板状の印刷配
線板（以下PCB板と略記する）に特殊なパターンを形成
する。Ｕ字状の高透磁率材製のコアで、この円板をはさ
むようにする。このＵ字コアを一定の交流電源で励磁す
ることにより、PCB板上のパターンに交流電圧を誘起す
る。PCB板とＵ字コアの相対的な変位により、パターン
の誘起電圧が、例えば回転角に比例するようにパターン
の形を決めている。

考案が解決しようとする課題しかしながら、上記実公昭60-33369号公報に記載された
装置の構造は一般に外径が大きくなり、外部の磁気的な
ノイズに対して弱い上に温度特性も悪く、組立も難しい
という欠点を持っている。

本考案は、従来の技術に内在する上記諸欠点を解消する
為になされたものであり、従って本考案の目的は、小型
で廉価な信頼性の高い新規な回転式無接触ポテンショメ
ータを得ることにある。

課題を解決するための手段上記目的を達成するために、本考案に係る回転式磁気誘
導型無接触ポテンショメータは、回転軸と一体になって
回転する回転コアの端面とギャップｇを隔ててケースに
固定された円板コアまたは円筒コアを対向させ、該円板
コアまたは円筒コアの表面にフレキシブルPCBを接着
し、該フレキシブルPCB上に回転角に応じて幅の変わる
ピックアップコイルと幅一定のコントロールコイルを形
成し、励磁コイルにより前記回転コアと前記円板コアま
たは円筒コア間に交流磁束を発生させ、前記コントロー
ルコイルへの誘導電圧が一定になるように前記励磁コイ
ルの電流を制御し、前記ピックアップコイルから回転角
に応じた出力電圧を得るように構成され、しかして、安
定性を確保すると同時に外部磁界のノイズを受けないよ
うに、薄いフレキシブルPCB上の導電パターンを高透磁
率材料製のコアに張り付けて機械的な安定性を確保する
と共に、軸受けの磨耗等の経年変化があってもその悪影
響を受けないように励磁電流をコントロールすることに
より、経年変化、温度変化等による悪影響を軽減し、信
頼性、寿命等を向上させている。

実施例次に本考案をその好ましい各実施例について図面を参照
しながら具体的に説明する。

第１図は本考案を適用したポテンショメータの第１の実
施例を示す平面図、第２図は第１図のA-A′線に沿った
縦断面図である。

第１図、第２図に於いて、参照番号１はケース、２はパ
ネル（図示せず）への取付用ねじ穴をそれぞれ示す。３
は回転軸であり、ボールベアリング４、５でケース１と
キャップ６に軸支されている。キャップ６は締付けリン
グ７をねじ８で締付けることにより、ケース１に固着さ
れている。

10は高透磁率材料製の円板コアであり、材質としてフェ
ライトが最も適している。円板コア10はケース１に接着
されていて、脱落しない。円板コア10の上面にはフレキ
シブルPCB11が張り付けられている。フレキシブルPCB11
の上面には励磁コイルN₀が接着されている。

軸３にはストップリング17が挿入され、カラー９がセッ
トスクリュー12で軸３に固定されスラスト方向のがたの
発生を防止している。

高透磁率材料製の回転コア13が、接着剤14で軸３に固定
されて、回転コア13と円板コア10とのギャップｇを一定
に保持している。ハイブリッドIC15から、励磁コイルN₀
に交流電流を流すと、交流磁束φが矢印のように発生す
る。

第３図は説明を容易にするために、円板コア10と回転コ
ア13だけを抜き出した状態を示している。第３図に於い
て、円板コア10の上面にはフレキシブルPCB11が張り付
けられている。ギャップｇだけあけて、回転コア13が接
着剤14で軸３に接着されている。

フレキシブルPCB11の下面（円板コア10の上面側）には
コントロールコイルN₁が破線のように形成されている。
端子Ａから入りＢに出るコントロールコイルN₁は巻数が
図では１ターンだけ巻回されているが、実際には数回の
巻数になっている。図が見にくくなるので、便宜上１タ
ーンだけしか描かれていない。端子Ｃから入りＤに抜け
るピックアップコイルN₂はフレキシブルPCB11の上面に
実線のように形成されている。実際にはピックアップコ
イルN₂も複数ターンになっている点はコントロールコイ
ルN₁と同じである。コントロールコイルN₁の半径方向の
幅は一定であるが、ピックアップコイルN₂の半径方向の
幅は先に行くほど細くなっている。磁束φが一定である
とすれば、幅ｂの回転コア13によるピックアップコイル
N₂への誘導電圧はピックアップコイルN₂と回転コア13の
交差面積に比例する。したがって、回転コア13が時計方
向に回転するにつれてピックアップコイルN₂への誘導電
圧は増加する。これに反して、コントロールコイルN₁へ
の誘導電圧は軸３の回転によりほとんど変化しない。端
子BC間を回転コア13が通過する場合にわずか誘導電圧が
下がるだけである。

第４図は本考案の実現に適した従来の代表的なコントロ
ール系を示している。各コイルN₀、N₁、N₂、は省略され
て１ターンだけ示されている。コントロールコイルN₁の
誘導電圧は演算増幅器52で増幅後整流されて、直流フィ
ードバック電圧Efになる。この電圧Efと一定の直流基準
電圧Esとの差が、演算増幅器53で増幅され、この増幅器
53の出力により発振器54の出力レベルを制御する。発振
器54の発振周波数は約10kHz程度が適当である。第２の
ギャップｇが増加すれば、磁気抵抗が増加し、時速φが
減少する。そのために、コントロールコイルN₁の誘導電
圧が減少し、フィードバック電圧Efが減少する。その際
に、演算増幅器53はその出力が発振器54の出力レベルを
上げるように動作して、ギャップｇが変化してもφが変
化しないように自動的に励磁コイルN₀の励磁アンペアタ
ーンを制御する。したがって、ピックアップコイルN₂の
出力電圧Exはギャップｇの変化あるいは温度による透磁
率の変化等に作用されず、ただ回転角だけに比例する。

ギャップｇの変化の原因としては、軸３のスラスト方向
のがたあるいはボールベアリング４、５の経年的ながた
の増加等があげられる。

ハイブリッドIC15上の演算増幅器用の直流電源あるいは
出力電圧Exはキャプタイヤコード16を軽油して外部装置
と接続されている。

第５図は本考案による第２の実施例を示す縦断面図であ
る。

第５図を参照するに、本第２の実施例においては円板コ
ア10の代わりに円筒コア40を使用している。その内面に
はフレキシブルPCB41が張り付けられている。フレキシ
ブルPCB41の内外面にはピックアップコイルN₂とコント
ロールコイルN₁が形成されている。軸３にはアーム42が
接着され、その先端にはヨの字状の回転コア43が固着さ
れ、軸３と一体になって回転する。回転コア43と円筒コ
ア40は一定ギャップｇを保持している。回転コア43には
励磁コイルN₀が巻かれていて、回転コア43と一体になっ
て回転する。フレキシブルPCB製のリガメント44を介し
て励磁コイルN₀に交流電流が給電される。したがって、
第５図の場合には軸３の回転角に制限を受ける。この第
２の実施例が第４図のような制御系で制御される点は第
２図に示された第１の実施例の場合と同様である。

第５図に示された第２の実施例は第２図に示された第１
の実施例に比べて組立工数が少し多くなるが、分解能の
点で優れているので、外径の制限される用途に特に適す
る。

以上説明した実施例においては、円板コア10あるいは回
転コア13をフェライトとして説明したが、これに制限さ
れるものではない。例えばゼンダストコアあるいはアモ
ルファス板を積み重ねたものであってもよい。高透磁率
材料であり、高周波損失の少ない磁性材料ならば何でも
よい。但し、気胞などの不均質部があると、局部的にリ
ニヤリティが悪くなるので望ましくない。これに反し
て、ゆるやかな材質の変化はコントロール系で補償され
るので有害にはならない。

考案の効果以上詳細に説明した如く、本考案による回転式磁気誘導
型無接触ポテンショメータは、ケースあるいはキャップ
に高導電率材料を使用しているので、高周波ノイズの侵
入、発散を防止することができる。さらに円板コア10あ
るいは円筒コア40が磁気シールド効果も兼ねているの
で、電磁的ノイズの大きな悪環境下で使用されても、悪
影響を受けない。フレキシブルPCBはコアに張り付けら
れているので、温度による変形等が発生せず、軸受の磨
耗等による経年変化が生じにくく、温度特性が良好であ
り、信頼性の極めて高い無接触ポテンショメータが得ら
れ、工業上の利益が大きい。

またフレキシブルPCBは極めて薄いので、ギャップｇを
小さくすることができる。そのために、ギャップの磁気
抵抗が減少し、小さな励磁電流でも、大きな出力が得ら
れS/N比が向上する利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による第１の実施例を示す平面図、第２
図は第１図のA-A′線に沿って切断した矢印の方向に見
た縦断面図、第３図は説明の便宜上円板コア10と回転コ
ア13のみを抜出して示した概略平面図、第４図は本考案
が適用されるコントロール系を示したブロック図、第５
図は本考案による第２の実施例を示す縦断面図である。１…ケース、２…ねじ穴、３…回転軸、4,5…ボールベ
アリング、６…キャップ、７…締付けリング、８…ね
じ、９…カラー、10…円板コア、11,41…フレキシブルP
CB、12…セットスクリュー、13,43…回転コア、14…接
着剤、15…ハイブリッドIC、16…キャプタイヤコード、
17…ストップリング、40…円筒コア、42…アーム、44…
リガメント

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】回転軸と一体になって回転する回転コアの
端面とギャップｇを隔ててケースに固定された円板コア
または円筒コアを対向させ、該円板コアまたは円筒コア
の表面にフレキシブルPCBを接着し、該フレキシブルPCB
上に回転角に応じて幅の変わるピックアップコイルと幅
一定のコントロールコイルを形成し、励磁コイルにより
前記回転コアと前記円板コアまたは円筒コア間に交流磁
束を発生させ、前記コントロールコイルへの誘導電圧が
一定になるように前記励磁コイルの電流を制御し、前記
ピックアップコイルから回転角に応じた出力電圧を得る
ことを特徴とする回転式磁気誘導型無接触ポテンショメ
ータ。