JPH075189A - 誘導性センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 運動以外の原因によって生じる余計な磁束変
化の影響を完全に打ち消すことのできる構成とした誘導
性センサを提供する。 【構成】 速度又はトルクプローブ１０は永久磁石１４
を備え、ブレード２４の先端は磁石の一方の磁極に接近
している。更に、プローブはＴ字型の磁極片１６，１８
を備え、磁極片の第１部分はロータの接線方向に延び、
磁極片の他部分はロータの半径方向に延びる。その結
果、磁石、磁極片の第１部分、及びロータに近い他部分
の半分が可変磁路を形成し、ロータブレード２４が通過
すると、ロータに近い磁極片１６に巻かれた第１コイル
２０に渦電流が誘起される。ロータから離れた方の磁極
片１８には第２のコイル２２が巻かれて、第１のコイル
２とは逆向きに接続されており、漂遊外部磁界により第
１コイル１６に誘起された電圧は、この同じ磁界により
第２コイル２２に誘起された電圧で打ち消される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、導電性部材又は磁気部
材の運動を感知する誘導性センサに係り、より詳細に
は、ガスタービンエンジンに速度又はトルク感知プロー
ブとして使用されるセンサに係るが、これに限定される
ものではない。

【０００２】

【従来の技術】ガスタービンエンジンにおいて速度又は
トルク感知プローブとして使用される誘導性センサは、
典型的に、渦電流又は磁気抵抗の原理に基づいて動作す
る。前者のケースでは、磁極片に磁気結合された永久磁
石が、１つのエンジンロータのブレードが通過する磁束
パターンを画成するように配置される。磁極片には巻線
が設けられ、各ブレードが磁束パターンを通過するとき
に誘起される渦電流は、磁石及び磁極片によって定めら
れた磁路の磁束を変化させ、ひいては、その巻線に電圧
パルスを誘起する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これらのセンサは、ロ
ータブレードの運動で生じたものではなく例えば点火器
のようなエンジン付属品の電流変化によって生じた余計
な磁束変化でスプリアスな電圧パルスが巻線に誘起され
るという欠点がある。これらのスプリアスな電圧パルス
は、ロータブレードの運動による電圧パルスよりも大き
く、従って、大きなエラーを招くことになる。

【０００４】この欠点を克服する１つの方法が英国特許
第１ ３８６ ０３５号に開示されており、該特許に
は、３つの平行な脚をもつＥ字型の磁気コアより成る磁
路を備えた渦電流センサが説明されている。その中央の
脚は永久磁石であり、一方２つの側部の脚は磁極片とし
て働き、各々巻線が設けられている。この場合、上記の
余計な磁束変化は両方の巻線に等しく影響を及ぼし、即
ち各々に等しい電圧を誘起し、従って、２つの巻線を逆
向きに接続するだけでこれらの等しい電圧を打ち消すこ
とができる。

【０００５】しかしながら、Ｅ字型のコア形状により、
２つの巻線は特に互いに接近しておらず、一方、近代的
なエンジンでは上記余計な磁界がむしろ大きな勾配を有
することがある。それ故、実際には、これら余計な磁界
によって２つの巻線に誘起される各電圧が必ずしも等し
くならず、従って完全には打ち消されない。そこで、本
発明の目的は、このような欠点を解消することである。

【０００６】

【問題を解決するための手段】本発明によれば、導電性
部材又は磁気部材の運動を感知する誘導性センサにおい
て、物体が通過する磁束パターンを画成するように強磁
性支持部材の各端から互いに一般的に平行に突出する磁
石及び第１磁極片と、該第１磁極片と同じ上記支持部材
の端からそれとは一般的に逆方向に突出する第２磁極片
と、これら第１及び第２の磁極片に各々巻き付けられた
第１及び第２の巻線とを備え、上記磁束パターンを通る
物体の運動により上記第２巻線よりも第１巻線の方に実
質的に大きな電圧が誘起され、上記巻線の相互の接続及
び配置は、物体の運動以外の原因によってセンサの付近
に磁束変化が生じた場合に実質的に等しい逆の電圧が上
記巻線に誘起されて互いに実質的に打ち消し合うような
接続及び配置にしたことを特徴とする誘導性センサが提
供される。

【０００７】上記磁石は、好ましくは、永久磁石であ
る。

【０００８】上記第１及び第２の巻線は、第１及び第２
の磁極片と同様に、実質的に同一のものであるのが便利
である。又、第１及び第２の磁極片は、互いに実質的に
同軸的であるのが好ましい。しかし、特定の用途におい
てもし必要であれば（即ち、第１及び第２の磁極片に影
響を及ぼす磁束変化が若干異なるために）、上記実質的
に等しい逆の電圧を更に等しくする（ひいては、それら
を打ち消せるようにする）ように第２巻線のインダクタ
ンス及び／又は磁極片の軸間の角度を選択することがで
きる。従って、第２の磁極片は、軸方向に移動可能なコ
アを有することができ及び／又は第１の磁極片の軸に対
して僅かな量だけ調整可能に傾斜することができる。

【０００９】更に、センサは、上記第１の磁石と実質的
に同じもので、上記第１の磁石と同じ支持部材の端から
それとは一般に逆方向に突出する第２の磁石を備えてい
るのが好ましい。

【００１０】

【実施例】以下、添付図面を参照し、本発明を詳細に説
明する。図１には、誘導性の速度感知プローブが参照番
号１０で一般的に示されており、これは強磁性の支持部
材即ちヨーク１２を備え、その一端からは永久磁石１４
が突出しておりそしてその他端からは該磁石に一般的に
平行に第１磁極片１６が突出している。第２磁極片１８
は、第１磁極片と同様に且つ実質的にそれと同軸的に、
しかも第１磁極片とは逆方向にヨーク１２から突出して
いる。磁極片１６、１８には実質的に同一のコイル即ち
巻線２０、２２が各々巻き付けられ、これらのコイルは
直列に対向して接続される。

【００１１】使用に際し、プローブ１０はガスタービン
エンジンのケーシング（図示せず）に取り付けられ、ヨ
ーク１２はケーシングの一般的に接線方向に延び、一方
磁石１４及び第１の磁極片１６は、エンジンの１つのロ
ータのブレードの先端が横断する経路に向かってケーシ
ングの一般的に半径方向内方に突出する。このようなブ
レードが図１に２４で示されている。このブレード２４
は、図１で見て時計方向に回転するシャフト２６に取り
付けられ、従って、ブレードは矢印２７の方向に移動す
る。

【００１２】ヨーク１２、磁石１４及び第１磁極片１６
によって形成された磁路は、これら磁石及び磁極片の各
自由端間のギャップ内及びその周囲の領域に磁束パター
ンを画成し、シャフト２６が回転するときにブレード２
４の先端は次々にこの磁束パターンを通過する。各ブレ
ード２４の先端がこの磁束パターンを通過するときに
は、ブレードに渦電流が誘起され、これは次いで上記の
磁路の磁束を変化させ、従って、コイル２０に電圧パル
スを誘起する。しかしながら、コイル２２には非常に僅
かな電圧パルスしか誘起されない。というのは、コイル
２２及びその磁極片１８はブレード２４の先端から更に
離れているだけでなく、上記磁路の外側にあるからであ
る。それ故、両コイル２０、２２から導出される合成出
力信号は、実際には、第１コイル２０に誘起された電圧
パルスの振幅が若干減少されたものとなる。

【００１３】一方、例えば、図１の平面に垂直に延びる
電気導体に流れる電流の変化によって余計な磁束変化が
生じると、磁極片１６、１８の両方に等しく影響を及ぼ
す。というのは、これら磁極片１６、１８は互いに接近
していて且つ実質的に整列されているからである。これ
が図２に若干概略的に示されており、該図において導体
は２８で示されている。その結果、実質的に等しいが逆
向きの電圧がコイル１６、１８に誘起され、これらは互
いに実質的に打ち消し合う。

【００１４】又、図２には、前記英国特許第１ ３８６
０３５号に開示された形式のセンサも若干概略的に示
されている。このセンサが３０で示されており、その２
つの側部脚３２、３４は、導体２８からの距離が大巾に
異なるためにこの導体により生じる変化する磁束の大巾
に異なるレベルを受けることが明らかである。

【００１５】図２は、導体２８が図示された以外の位置
及び向きを取り得るという点で若干簡単であることが明
らかであろう。しかしながら、所与のエンジンにおいて
は、このような導体の位置及び向きは固定であり、従っ
て、これら導体により生じた磁束変化はその旨決定する
ことができる。このような環境において、これら磁束変
化の大きさが磁極片１６、１８の各位置で若干異なる場
合には、上記の電圧打ち消し作用を増大するように、コ
イル２２の巻回数を若干増加又は減少するか、及び／又
は磁極片１８の向きを磁極片１６に対して若干変更する
か、及び／又は磁極片１８に軸方向に可動の同調スラグ
即ちコアを設けるかのいずれかにより、これを考慮する
ことができる。典型的には、センサ１０の調整可能な試
作品を用いて試行錯誤により最適な構成が決定され、そ
してこの最適な構成が今度はセンサ１０の調整できない
生産品において実施される。

【００１６】本発明の上記実施例には多数の変更がなさ
れ得る。例えば、磁極片１６及び１８を含む各々の磁路
を互いにもっと類似したものにするために、磁石１４と
同一で、磁石１４と同じヨーク１２の端からそれとは逆
方向に突出するような第２の永久磁石をセンサ１０に設
けることができる。この第２の磁石が図１に点線３６で
示されている。この第２の磁石３６によって磁極片１
６、１８をベースとする各磁路間の類似性即ち対称性が
増加されることにより、コイル２０、２２が若干容易に
マッチングするようになる。別の変更においては、ヨー
ク１２及び磁極片１６、１８を強磁性材料の単一部片で
互いに一体的に作ることができる。更に、本発明は、渦
電流の原理で機能するセンサについて説明したが、可変
磁気抵抗の原理で機能するセンサにも等しく適用できる
（この場合、センサは、ブレード２４ではなくて磁気材
料で作られた歯車等と協働する）。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による誘導性速度感知プローブの概略図
である。

【図２】図１のプローブの改良された動作を説明するた
めの図である。

【符号の説明】 １０ 誘導性速度感知プローブ １２ ヨーク １４ 永久磁石 １６ 第１磁極片 １８ 第２磁極片 ２０、２２ 巻線 ２４ ブレード ２６ シャフト ３６ 第２の磁石

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性部材又は磁気部材の運動を感知す
   る誘導性センサにおいて、物体が通過する磁束パターン
   を画成するように強磁性支持部材の各端から互いに一般
   的に平行に突出する磁石及び第１磁極片と、該第１磁極
   片と同じ上記支持部材の端からそれとは一般的に逆方向
   に突出する第２磁極片と、これら第１及び第２の磁極片
   に各々巻き付けられた第１及び第２の巻線とを備え、上
   記磁束パターンを通る物体の運動により上記第２巻線よ
   りも第１巻線の方に実質的に大きな電圧が誘起され、上
   記巻線の相互の接続及び配置は、物体の運動以外の原因
   によってセンサの付近に磁束変化が生じた場合に実質的
   に等しい逆の電圧が上記巻線に誘起されて互いに実質的
   に打ち消し合うような接続及び配置としたことを特徴と
   する誘導性センサ。
2. 【請求項２】 上記磁石は永久磁石である請求項１に記
   載のセンサ。
3. 【請求項３】 上記第１及び第２の巻線は実質的に同じ
   ものである請求項１又は２に記載のセンサ。
4. 【請求項４】 上記第１及び第２の磁極片は実質的に同
   じものである請求項の前記いずれかに記載のセンサ。
5. 【請求項５】 上記第１及び第２の磁極片は実質的に互
   いに同軸的である請求項の前記いずれかに記載のセン
   サ。
6. 【請求項６】 上記第２の磁極片は軸方向に可動のコア
   を有している請求項の前記いずれかに記載のセンサ。
7. 【請求項７】 上記第２の磁極片は、第１磁極片の軸に
   対して調整可能に傾斜させることができる請求項の前記
   いずれかに記載のセンサ。
8. 【請求項８】 上記第１磁石と実質的に同じもので、上
   記第１磁石と同じ上記支持部材の端からそれとは一般的
   に逆方向に突出する第２磁石を更に備えている請求項の
   前記いずれかに記載のセンサ。