JPH07500421A - 永久磁石及び感磁探子式位置検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ７゛　び磁−−′１″ 本発明は直線軌跡上の位置を測定するための、感磁探子式位置検出器に関するも のである。ドイツ特許２９２３６４４は磁性的に絶線された２つの部分で形成さ れた強磁性固定子からなる探子を記載している。固定子はその中を二極永久磁石 が移動することのできるエアギャップを形成する長手方向の孔を備えている。

先行技術による検出器はさらに信号が差増幅器に伝達される２個の感磁探子を両 生ずる検出器を提供することである。

そのため、本発明はより具体的には２個の強磁性部分によって境界が限られた薄 い主エアギャップ内部で移動する二極永久磁石式位置検出器に関するものである 。

永久磁石は移動方向に測定した極の幅に対して薄いので、誘導は感磁探子が配置 された溝によって分離された固定子の極のそれぞれに沿ったある位置に対してほ ぼ一定である。一般的に、磁石の極の幅は磁化方向で測定した磁石の厚みＬの少 なくとも６倍を越える。

磁石の可逆透過性はｌに近く、応答の良好な線形性を得るためには１．２以下で あることが望ましい。

強磁性の２個の部品は非磁性の連結部品によって結合される。可動磁石の移動方 向に沿って測定したエアギャップの長さは２　（Ｃ＋Ｅ）以上で、Ｃは磁石の行 程を、Ｅはエアギャップの幅を表すものとする。磁石の長さは少なくとも（Ｃ十 Ｅ）に等しい。エアギャップの幅に沿って磁化された、可動磁石の行程は、主エ アギャップに垂直で、感磁探子を含む副エアギャップに対して±Ｃ／２である。

この様な検出器は製作が容易で経済的であり、小型化を徹底することができる。

好適実施態様によれば、２個の強磁性部品は真鍮などの非磁性側板によって結合 される。強磁性部分は鉄・ニッケル５０１５０で製造するのが望ましい。

有利な変型例によれば、可動性磁石は強磁性部品の間に置かれた気密の管状部品 の内部を移動する。この変型例による検出器はジヤツキの制御弁用の検出器など の用途向けに、気密検出器の製作を可能にする。

できれば、磁石をテフロンなどの摩擦係数の低い材料の外装で被覆するのが有利 である。

平らな磁石から成る製作例では、移動方向と磁化方向に垂直な軸に沿って測定し たこれらの磁石の幅Ｚは、磁化方向に測定した磁石の長さをＬとするとき、３Ｌ 以上であることが望ましい。

気密線形検出器の実施の変型例によれば、本発明による装置は上部に連結棒との 結合のための鐙金具を備えた軸受から成る可動部材を有し、前記軸受はその中に 第１の強磁性部分と薄い磁石が配置された空洞を有し、第２の強磁性部分が非磁 性材料製のケースの底の外面に接着され、第２の感磁探子が可動部材の移動方向 に垂直な第２のエアギャップ内に配置されている。

連結棒の回転自由度を可能にする特殊な実施態様によれば、連結棒は２個の止金 並びにそれぞれ後部止金と鐙金具の後面の間と、前部止金と鐙金具の前面の間に 配置された２個のバネを有する。

本発明は図面を参照して下記の説明を読むことによっていっそう深く理解できる だろう。

図１は本発明の検出器の長手方向の断面を表している。

図２は検出器の垂直横断面を表している。

図３は円筒形の検出器の軸方向の断面を表している。

図４は本発明による気密検出器の断面を表している。

図５はＢＢ断面に沿った気密検出器の図である。

図１と２に５倍の倍率で表した本発明による検出器の行程は約８ｍｍである。

検出器はその中に薄い磁石（３）が配置されたエアギャップ（２）を有する固定 子（１）から成る。

固定子は鉄・ニッケル５０１５０製の、上部強磁性部分（４）と下部外側の強磁 性部分（５）とから成る。２個の強磁性部分（４，５）はその間に幅が３ｍｍの 主エアギャップ（２）を形成する。「輻」は磁石の主たる面に垂直な、磁石の磁 化方向に沿って測定した寸法とする。

２個の強磁性部分（４，５）は２個の側面板（１０，１１）によって結合されて いる。

強磁性部分の一方、すなわち上述の実例では上部強磁性部分（４）は主エアギャ ップ（２）に対して垂直な副エアギャップ（６）を備えている。

ＳＩＥＭＥＮＳ社がＫＳＹ１４という品番で市販している感磁探子などの１個の 感磁探子（７）がこの副エアギャップ（６）内に位置付けられている。感磁探子 は増幅及び出力回路の構成部品との電気的接続を保証するプリント回路（８）上 に取付けられている。

磁石（３）は上記の実例ではサマリウム・コバルトＳｍ１ＣｏＳ型である。磁石 のＮ極は上部強磁性部分（４）に向けられ、Ｓ極は強磁性部分（５）に向けられ ている。磁石は位置を知りたい部品との連結を確保する結合部材（１２）と一体 である。上記の実例の磁石の厚さは１ｍｍ、長さは１１ｍｍである。

位置を測定する部品と検出器の間の気密性を確保するために、結合部材（１２） に相対する端（１４）が閉じられた気密管（１３）がエアギャップ内に配置され ている。この管（１３）の特性値は、上記の実例の場合は、弁制御ジヤツキの位 置測定に対応する作動流体の圧力に管が抵抗できるように決定される。

この気密管（１３）はその中を磁石（３）が移動する内部空間の境界を形成する 。

図３は円筒形の、軸方向の幾何の検出器の実施態様の断面図を示している。

この実施態様による検出器は、下部に軸の通路（２１）を備えた、円筒形の、硬 質かつ気密のケース（２０）を有する。ケースは電磁弁の位置測定用途のために 、必要ならば３５０ｂａ　ｒｓの圧力に耐えられる、非磁性材料で製作されてい る。軸通路（２１）に相対する面は蓋（２２）で閉塞されている。０リング（２ ３，２３’　、２３”）は検出器の気密性を確保している。

固定子は円筒形の下部強磁性部分（２４）と鉄・ニッケル５０１５０製の環状の 外側強磁性部分（２５）とから成る。

２個の強磁性部分（２４，２５）はその間に幅が１から３ｍｍ程度の環状の主エ アギャップを形成する。ここで「幅」は磁石の磁化方向に沿って、すなわちこの 実施態様では放射状に測定した寸法を意味するものとする。

外側強磁性部分（２５）はケース（２０）と一体である。

下部強磁性部分は非磁性リング（２９）によって分離された、同軸で重ねられた 、鉄・ニッケル５０１５０製の２個の円筒形の部品（２７，２８）で形成されて いる。Ｏリング（２３”）が気密性を保証する。２個の円筒状の部品（２７，２ ８）は、リング（２９）の厚みによって高さが決定されたその高さがこのエアギ ャップ内に置かれた感磁探子（３１）を収納するのに十分である、すなわち０゜ ８から１ｍｍである、副エアギャップ（３０）をその間に形成している。感磁探 子（３１）の電線（３２）はケース（２０）の内部に対して気密の孔（３３）を 介して検出器から出ている。

薄い永久磁石（３５）は５ＥＩＫＯ社か゛ら「サムレット９ＲＪという商品名で 市販されている磁石などの、放射状磁化型とする。磁石（３５）の長さは最大限 で半径に等しいことが望ましい。

永久磁石は例えば１２０°の瓦形の３個の磁石などの、瓦形の磁石の組合わせに よって構成することもできる。

磁石（３５）は、気密性の有無を問わず通路（２１）を介してケース（２０）の 底を貫通している連結軸（３７）と一体の、円筒状の非磁性材料製の支柱（３６ ）と一体である。図３の実施態様では、連結軸（３７）は軸方向の移動の測定を 妨げることなく軸方向に回転することができる。

軸の通路（２１）が気密でない場合は、磁石（３５）の支柱（３２）が軸方向に 移動するときに空気または流体の通過を可能にする循環穴（３８，３９）を備え るのがよい。

必要ならば、検出器のケース（２０）とそれが接続されている装置の間の気密を Ｏリング（４０）によって確保する。

図４と５は本発明による線形検出器の変型例を、垂直な２枚の断面によって表し ている。

検出器はアルミニウムまたはアルミ合金などの、非磁性材料で製作した気密ケー ス（５１）から成る。このケースは円筒状の空洞（５２）を備えている。ケース は蓋（５４）によって閉じられた下部部分（５３）によって構成されている。

０リング（５５）がケースの気密性を確保している。前面（５６）には連結軸（ ５９）通過のための孔（５７）がある。軸受（６０）が連結軸（５９）の誘導を 確保し、機械的な遊びを制限している。この軸受は必ずしも気密ではない。連結 棒（５９）は結合装置（６１）を介して可動部分（６１）と協働する。

可動部材（６１）は、上部に鐙金具（６４）のある例えば青銅製の、非磁性材料 製の軸受（６３）から成る。この鐙金具（６４）は連結軸（５９）の先端直径に 対してきわめて小さな遊びに調節されたＵ字形の溝（６５）を備えている。連結 軸は軸方向の遊びを妨げ、可動部材（６２）に対する連結軸（５９）の回転を可 能にする２個の止金（８０，８１）を備えている。

可動部材（６１）と棒（５９）の間の連結は図４に３倍に拡大して表した。バネ （８４）が連結棒（５９）の肩（８６）と前部止金（８１）の間に配置されてい る。このバネ（８４）が止金（８１）を鐙金具（６４）に押しつけて、可動部材 の移動方向の遊びを阻止する。反対に、可動部材（６２）が行程の終りに来たと き、バネが機械的応力を制限するのを可能にする。

青銅製の軸受（６３）の下部は全体として円筒形の空洞を備え、その中に第１の 強磁性部分を形成する軟鉄製の静止部品（６６）が挿入されている。軟鉄製のこ の部品は下面にケースの底と平行な平面（６７）を備えている。薄い磁石（６８ ）は空洞の下部内に配置されている。軟鉄製部品（６６）の長さＬｅｄは磁石の 長さＬ８に可動部材の行程を加えたものに少なくとも等しい。上述の例において 磁石（６８）はサマリウム・コバルトＳｍ１ＣｏＳ型である。磁石のＮ極は上部 強磁性部分（６６）に向けられ、Ｓ極は強磁性部分（７０，７０゛）に向けられ ているか、あるいはその逆になっている。磁石は位置を知りたい部品との連結を 確保する連結棒（５９）の並進と一体である。上述の例において、磁石の厚みは １ｍｍ、長さは１１ｍｍである。

第２の強磁性部分はアルミニウム製のケースの底（７１）の外面に対して接着さ れた、副エアギャップ（７３）を有する軟鉄製の２個の部品（７０，７０゛）と から成る。

ＳＩＥＭＥＮＳ社がＫＳＹ１４という品番で市販している感磁探子などの感磁探 子（７２）がこの副エアギャップ内に位置付けられている。

主エアギャップは軟鉄製の２個の部分（６６）と（７０，７０°）の間の距離に よって構成されている。この距離にはケースが耐えなければならない圧力に応じ て決定された、ケースの底（７１）の厚みと、磁石（６８）の上面と上部強磁性 部品（６６）の平面の間に備えられた空間（７４）を含んでいる。磁石（６８） は２個の鉄製部分の間で不安定な平衡状態にあり、この均衡の故にそれに対して 働く磁力は連結軸の移動を妨げることはない。

青銅製の軸受（６３）は強磁性部品（６６）上を摺動して移動し、永久磁石（６ ８）を担持する。

この実施態様による検出器は、測定方向に沿った線形自由度の外に、回転自由度 を有する装置との接続を可能にする。

上記のごとく本発明を非制限的な実例として説明した、そして当業者が本発明を 特定の用途に対応する制約に適応させるためにそれに対して修正を加えることが できることは自明である。

Ｆｉｇ、　１ Ｆｉｇ、　３ Ｆｉｇ、　４ａ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １−薄い永久磁石がその中で移動する主エアギャップ（２）を有する強磁性部分 から成り、さらに感磁探子（７）によって構成される誘導測定手段とから成る種 類の位置検出器において、さらにその中に前記感磁探子（７）が配置された主エ アギャップ（２）に対して垂直な副エアギャップ（６、７３）を有し、磁石（３ ）が二極型であり、曲線Ｂ（Ｈ）の第２象限内で直線特性を示し、可逆透過性が １．２未満で、できれば温度係数が低く、２個の非磁性連結部品（１０、１１） によって連結された２個の強磁性部分（４、５）によって境界が形成される薄い 主エアギャップ（２）内を移動し、可動磁石（３）の移動方向に沿って測定した 主エアギャップ（２）の長さが、Ｃは磁石（３）の行程を、Ｅはエアギャップ（ ２）の幅を表すとき、２（Ｃ＋Ｅ）以上で、磁石（３）の長さが少なくとも（Ｃ ＋Ｅ）に等しく、行程が副エアギャップ（６、７３）に対して±Ｃ／２に等しい ことを特徴とする位置検出器。 ２−２個の強磁性部分（４、５）が非磁性側面板（１０、１１）によって結合さ れていることを特徴とする請求項１に記載の位置検出器。 ３−磁石（３）が気密の管状部品（１３）内を移動することを特徴とする前記い ずれかの請求項に記載の位置検出器。 ４−磁石（３）がテフロンなどの摩擦係数の小さい材料の外装によって被覆され ていることを特徴とする前記いずれかの請求項の一つに記載の位置検出器。 ５−移動方向と磁化方向に垂直な軸に沿って測定した、永久磁石の幅Ｚが、しが 磁石の磁化方向に測定した磁石（３）の長さであるとき、３Ｌ以上であることを 特徴とする前記いずれかの請求項の一つに記載の位置検出器。 ６−磁石（３５）が円筒状であり、測定行程が軸方向なので回転が自由であり、 さらに固定子が円筒状の外側強磁性部分（２５）と、その中に感磁探子が配置さ れている副エアギャップ（３０）をその間に形成する２個の内側強磁性部分（２ ７、２８）とから成ることを特徴とする前記１から４のいずれか一つの請求項に 記載の位置検出器。 ７−上部に連結軸（５９）との結合のための鐙金具（６４）を備えた軸受（６３ ）から成る可動部材（６１）を有し、前記軸受が平面を有する円筒状の第１の強 磁性部分の上を摺動し、前記平面に平行に薄い磁石（６８）を位置付ける空洞を 有し、第２の強磁性部分（７０）が非磁性材料で製作されたケースの底（７１） の外面に接着され、感磁探子（７２）が可動部材（６２）の移動方向に垂直な副 エアギャップ（７３）内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の位 置検出器。 ８−連結軸（５９）が２個の止金（８０、８１）並びに、それぞれ前部止金（８ １）と連結軸（５９）の肩（８６）の間に配置されたバネ（８４）を有すること を特徴とする請求項７に記載の位置検出器。