JPH0676896B2 - 残留磁気型電磁流量計の磁界発生装置 - Google Patents

残留磁気型電磁流量計の磁界発生装置

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JPH0676896B2
JPH0676896B2 JP61315675A JP31567586A JPH0676896B2 JP H0676896 B2 JPH0676896 B2 JP H0676896B2 JP 61315675 A JP61315675 A JP 61315675A JP 31567586 A JP31567586 A JP 31567586A JP H0676896 B2 JPH0676896 B2 JP H0676896B2
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義孝 天田
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    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/56Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects
    • G01F1/58Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by electromagnetic flowmeters
    • G01F1/586Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by electromagnetic flowmeters constructions of coils, magnetic circuits, accessories therefor

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Description

【発明の詳細な説明】 イ.発明の目的 イ−1.産業上の利用分野 この発明は残留磁気型電磁流量計の磁界発生装置の改良
に関する。
イ−2.従来技術 磁気回路の材料に、高透磁率で磁化しやすく、ある程度
の抗磁力を持つ半硬質磁性材料を使った残留磁気型電磁
流量計が特公昭59−7930号公報で周知である。
残留磁気型電磁流量計で、第7図に示すように、磁気回
路の磁性材料を保持性部分と軟質部分とで構成したもの
も周知である。
第7図の電磁流量計は、その端面が流路管(1)に対向
する一対のヨーク(2)(3)と、このヨーク(2)
(3)と磁気的に直列に配置されたコア(4)を有し、
コア(4)は前記保磁性部分として作用するように磁気
的に半硬質な材料で構成され、ヨーク(2)(3)は前
記軟質部分として作用するように磁気的に軟質な材料で
構成されている。この電磁流量計はコア(4)と、一対
のヨーク(2)(3)と、流路管(1)を含む磁気空隙
とで磁気回路が構成され、コア(4)の外周に線輪
(5)が設けてある。線輪(5)は半硬質磁性材料から
なるコア(4)を磁化するために、周期的に短時間の
間、狭い幅のパルス電流を流す。そして、このパルス電
流の向きは交互に逆向きにされる。一方の向きのパルス
電流を線輪(5)に流すと、コア(4)がそのパルス電
流の向きに対応した向きに磁化され、パルス電流が無く
なったあとは、コア(4)の残留磁束により流路管
(1)に磁束が印加される。この磁束と流路管(1)内
を第7図の紙面に直角な方向に流れる流体の流束に応じ
て発生する起電力を電極(6)(7)から取り出し、図
示されていない電子回路でサンプリングし、流量計測を
行なう。線輪(5)に流すパルス電流の向きは、交互に
逆向きにされるため、前記残留磁束による磁束も交互に
逆向きになり、電極(6)(7)に生じる起電力も交互
に逆向きとなる。
イ−3.本発明が解決しようとする問題点 残留磁気型電磁流量計では、線輪に供給するエネルギ
ー、すなわち消費電力を減らすには、磁気回路の半硬質
磁性材料で構成されたコアの残留磁気を有効に活用する
ことが必要で、そのためには、磁気回路の動作点がコア
のB−H曲線の磁気エネルギー積(B×H)が最大の位
置になるように定めればよい。第7図に示す構造の残留
磁気型電磁流量計で、磁気回路の動作点を磁気エネルギ
ー積が最大の位置に定めるには、動作点の位置が目標の
位置にくるように磁気回路の回路常数を変更すればよ
く、その方法として次の三つの方法が考えられる。
(a)、一対のヨーク(2)(3)の間の磁気空隙を変
えて、磁気抵抗を変える。
(b)、コア(4)の断面積を変える。
(c)、コア(4)の長さを変える。
ところが、(a)の方法は、空隙を小さくするのは流路
管(1)の直径を小さくすることになり、計測する流量
が定められているためにできなく、空隙を大きくするこ
とは、エネルギー損失が増加してしまう。(b)の方法
はコア(4)の加工工数が増すばかりでなく、コア
(4)の断面積を変える都度コアの径に合わせて線輪
(5)の寸法を変更する必要があり面倒である。(c)
の方法は、ヨーク(2)(3)とコア(4)との間に空
隙が生じないように、コア(4)の長さに応じてL字形
のヨーク(2)(3)の寸法を変更したり、線輪(5)
の長さlmをコア(4)の長さに合わせて変更する必要が
あって面倒である。
この発明は、上記にかんがみ、コアのB−H曲線上の磁
気エネルギー積が最大の位置に磁気回路の動作点を定め
られるよう、容易に調整可能な残留磁気型電磁流量計の
磁界発生装置を提供するのが目的である。又、この発明
の第2の目的は、コアを磁化する電力を極小にできる残
留磁気型電磁流量計の磁界発生装置を提供することであ
る。
ロ.発明の構成 ロ−1.問題点を解決するための手段 この発明の残留磁気型電磁流量計の磁界発生装置は、流
路管を含む磁気空隙にその端面が対向する第1のヨーク
と、コアと、前記第1のヨークとコアとの間に直列に配
置されて前記コアと面接触する第2のヨークとを設け、
この第2のヨークは低電気伝導度の高透磁率磁性材料よ
りなり、前記コアと第2のヨークの外周に線輪が形成さ
れていることを特徴とする。
ロ−2.作 用 コアを構成する半硬質磁性材料の磁気特性に応じて、コ
アの長さを決定し、コアのB−H曲線の磁気エネルギー
積が最大の位置に磁気回路の動作点が位置するように加
減する。第2のヨークは、コアの長さに応じて移動させ
その端面をコアに面接触させる。コアと第2のヨークと
が接触する磁気回路の接続部は、その外周に線輪が位置
するので、線輪の寸法を変更する必要がない。
又、第2のヨークに低電気伝導度の磁性材料を用いたの
で、線輪にパルス電流を流したとき、第2のヨークに発
生する渦電流を極小に抑えられる。そのため、パルス電
流による磁界が短時間のうちに上昇し、それだけ供給エ
ネルギーを有効に活用できる。
ロ−3.実施例 第1図と第2図の実施例において、(1)は流路管で、
電極(6)(7)が設けられている。(8)(9)とそ
の端面が流路管(1)に対向する第1のヨークで軟質磁
性材料で構成されている。(10)は半硬質磁性材料から
なるコア、(11)(12)はそれぞれ前記第1のヨーク
(8)(9)とコア(10)との間に磁気的に直列に配置
された第2のヨークで、低電気伝導度の高透磁率磁性材
料で構成されている。コア(10)と第2のヨーク(11)
(12)は同じ直径の円柱形で、一直線上に同心に配列さ
れ、それらの外周に線輪(5)が形成されている。第2
のヨーク(11)(12)はそれぞれ、第1のヨーク(8)
(9)に設けた円形の孔(8a)(9a)に殆ど隙間のない
状態で移動可能に挿入され結合されている。コア(10)
の長さlnは線輪の長さlmよりも短かく定めてあり、コア
(10)と第2のヨーク(11)(12)との端面当接部は面
接触で隙間のない状態に維持されている。次にコア(1
0)のB−H曲線上で磁気エネルギー積が最大の位置に
磁気回路の動作点がくるようにコア(10)の長さlnを決
定することについて、第3図に基づいて説明する。図の
ループは、コア(10)の材料の磁気的性質より定まるB
−H曲線で、磁気エネルギー積の最大になる位置は曲線
の曲率の大きい角のところにあり、記号P1,P1′で示
す。
図中の直線1a,2a,3a,は、磁気回路の空隙である流路管
(1)の直径や、コア(10)の長さや断面積などの回路
定数で決まる傾きを持つ動作線で、線輪(5)に電流を
流していない状態での動作線である。
直線1b,2b,3b,は、線輪(5)に電流を流したときの動
作線で、また、1aと1b,2aと2b,3aと3bと3cは互いに平行
である。
今、線輪(5)にパルス電流を流してコア(10)にマイ
ナス方向に大きな磁界Hを一時的にかけて磁化し、線輪
の電流を断つと、コア(10)の残留磁気によって、流路
管(1)に磁界がかけられる。このとき、磁気回路の定
数で決まる動作線が図中の直線3aであると、動作点は直
線3aとB−E曲線のループとの交点のA点となり、コア
(10)の残留磁束は−Br3となるため、この残留磁束に
対応する磁束が流路管を含む磁気空隙に供給される。
図中のHcは抗磁力で、コア(10)の材料が決まれば、そ
の材料固有の数値として決まる。同様に磁気エネルギー
積の最大になる位置P1,P1′も、コア(10)の材料固有
のものとしてその位置が決まる。線輪(5)に電流を流
して、磁界HをH3にしたときの動作線は直線3bとなり、
電流を断つと、動作線は直線3aに戻り、このときの動作
点は直線3aとB−H曲線のループとの交点のB点とな
り、この交点Bの残留磁束+Br3に対応する磁束が磁気
空隙の流路管(1)に供給される。これらの動作点Bや
Aは、磁気エネルギー積が最大の位置P1,P1′から離れ
ているため、磁気エネルギー積が最大の位置へ(線輪に
電流が流れていないときの)動作点を移すには、点P1,P
1′を通る直線2aが動作線になるように、コア(10)の
長さlnを長くすればよい。コアの材料は長い線材を必要
な長さに切断して用いる。そして、第2のヨーク(11)
と(12)をそれぞれ第1図において上下方向に移動させ
ればよい。コア(10)の端面は、ヨーク(11)(12)の
端面の円形部分と面接触で隙間の無い状態で当接させ
る。動作線を希望する傾きにするために、コア(10)の
長さlnをどれだけの長さに変更すればよいかは、磁気空
隙である流路管の直径や、コア(10)の磁気回路に直角
な断面積などから算出するが、この計算方法は磁気回路
の特性を計算する周知の方法であるためこゝでは詳述し
ない。
線輪(5)の電流が流れていないときの動作線が直線1a
のときは、動作点は図中のP2又はP2′点となる。これを
磁気エネルギー積最大の点P1やP1′に移すには、コア
(10)の長さlnを短かくして動作線の傾きを小さくし、
直線2aが新しい動作線になるようにする。このとき第2
のヨーク(11)(12)はコア(10)の長さに合わせて、
コアの端面に密着するまでその位置を調整する。
第1のヨークの材質は、SUS430,純鉄、又はこれらの粉
末をプラスチックで固めたもの、マンガン亜鉛フェライ
ト、ニッケル亜鉛フェライト、けい素鋼板が、第2のヨ
ークの材質は、マンガン亜鉛フェライト、ニッケル亜鉛
フェライト、又は第1のヨークに用いる純鉄などの材料
の粉末をプラスチックで固めたもの、コアの材質は、炭
素鋼、鉄銅合金、ニオブコバルト鉄合金、コバルトパラ
ジウム鉄合金を用いることができる。
第4図の実施例は、第2のヨークを符号(11)で示す1
個としたもので、コア(10)は第1のヨーク(9)の孔
(9a)に殆ど隙間のない状態で上下に移動可能に挿入結
合されている。従って、図示のようにコア(10)の上端
面と第2のヨーク(11)の下端面が接したまゝ両者を下
方に移動させると、コア(10)の実質的な長さを短か
く、第2のヨーク(11)の実質的な長さを長くでき、動
作線の傾斜を変えることができる。傾斜を逆に変えるに
は上方に移動させる。この実施例では、このようにし
て、容易に(B×H)が最大の位置へ動作線を移動する
ことができる。
尚、前記第1図及び第4図に示す実施例は第2のヨーク
とコアを同一径に形成したが、高透磁率磁性材料として
の特性が悪いものを使った場合には、第5図及び第6図
のように、第2のヨーク(11),(12)の直径をコア
(10)の直径より大径にし、かつ、コア(10)の端部を
第2のヨーク(11)に嵌合してこれらの接合面積を増大
することで、高透磁率磁性材料を使った場合と同等の効
果が得られる。
ハ.発明の効果 第2のヨーク(11)(12)に低電気伝導度の材料を用い
たため、線輪(5)にパルス電流を流してコア(10)を
磁化するに際し、第2のヨーク内に発生する渦電流を抑
えることができる。その結果線輪(5)にパルス電流を
流すと瞬間的に、ごく短時間でコア(10)磁化でき、そ
れだけパルス電流に要する消費電力を軽減できる。
又、コア(10)の長さと、第2のヨーク(11)(12)の
位置を調整するだけで動作点を磁気エネルギー積が最大
の位置に移すことができるため、供給エネルギーに対す
る磁束発生効率を容易に最大にできる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図と第2図はこの発明の実施例で、第1図は電磁流
量計を流体の流れの方向からみた断面図、第2図は上面
図、第3図はB−H曲線と動作点を説明する線図、第4
図乃至第6図はこの発明の他の実施例を示す各断面図、
第7図は従来技術の断面図である。 (1)……流路管 (5)……線輪 (8)(9)……第1のヨーク (10)……コア (11)(12)……第2のヨーク

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】流路管を含む磁気空隙にその端面が対向す
    る第1のヨークと、コアと、前記第1のヨークとコアと
    の間に直列に配置されて前記コアと面接触する第2のヨ
    ークとを設け、この第2のヨークは高透磁率磁性材料よ
    りなり、前記コアと第2のヨークの外周に線輪が形成さ
    れていることを特徴とする残留磁気型電磁流量計の磁界
    発生装置。
  2. 【請求項2】第1のヨークが軟質磁性材料からなる特許
    請求の範囲第1項記載の残留磁気型電磁流量計の磁界発
    生装置。
  3. 【請求項3】第2のヨークが低電気伝導度の高透磁率磁
    性材料からなる特許請求の範囲第1項記載の残留磁気型
    電磁流量計の磁界発生装置。
JP61315675A 1985-12-27 1986-12-26 残留磁気型電磁流量計の磁界発生装置 Expired - Fee Related JPH0676896B2 (ja)

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