JPS5834786B2 - 可動コイル型装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガルバノメータ等一定磁場内にある可動コイル
の回動角変位によって表示される可動コイル型装置に関
し、特に小型且つ軽量であってコイルの振れ角を大きく
採り高分解能を得ることができる装置に関する。

斯種可動コイル型装置にあっては特に小型の装置で横幅
に比較してコイルの振角（又はペンの振れ幅）を大きく
採る場合、入力電流と振れ角との関係は入力電流が著し
く増加すると直線性が悪化してしまう傾向があるので、
磁石の形状を改良して特性の改善を図っている。

第１図は従来の可動コイル型装置の断同図、第２図はそ
の要部斜視図であｉ／）、１．２は固定部即ち上下蓋、
３ （３ａ ｔ ３ ｂ ）は上下蓋１，２に夫夫枢着
した軸、４は軸３を有するコイル、５は磁石、６は磁石
５を取付けた合体継鉄、７（７ａ。

７ｂ）は夫々コイル４に作用する２組の独立した閉磁気
回路である。

このコイル４は軸３に夫々平行とされた一辺４ａと他辺
４ｂとを有する角枠状に形成され、閉磁気回路７ Ｃ７
ａ 、７ ｂ ）は断面がループ状と・Ｉされた継鉄６
によって形成される。

そして、このループ内にコイル４の対応する辺４ａ又は
４ｂを自由に挿通させて組立てておい、辺４ａ及び４ｂ
が閉磁気回路７の作用を夫々受けるようになしている。

又、閉磁気回路７は両合体継鉄６の間のコイル４内に軸
３を取巻く長手の空隙９が形成されるようになしている
。

更に、コイル４は角枠状のコイル枠１０に巻装され、こ
のコイル枠１０の上下辺の中央部には軸３ａ或いは３ｂ
を夫々取付けた上下部取付部１１を夫々付し、コイル枠
１０が固定部即ち上下蓋１．２に対し回動的に取付けら
れている。

１２は軸３の夫々上下軸受である。

合体継鉄６は第２図に示すように断面Σ状となされて対
向内面１３のみが円弧状に変形した内部継鉄１４と、−
面に稀土類の磁石５を接着した板状の外部継鉄１５とが
磁石５を内部に配して組付は合体されて形成される。

尚、コイル４即ちコイル枠１０の辺４ａ及び４ｂば上下
に貫通して回動するに足る断面ループ状で、且つ略等し
い幅の空所１６が軸３に泊って設けられるように外部継
鉄１５内面も円弧状となさ札磁石５は幅方向の両端部が
外部継鉄１５のそれより短かく形成されている。

更に、外部継鉄１５を内部継鉄１４よ０長く形成し、合
体継鉄６がその内部継鉄１４の上下と上下蓋１，２との
間にコイル枠１０を横方向に通す空間１７が夫々作られ
ている。

又、両合体継鉄６は磁石５からの閉磁気回路７を夫々独
立して形成している。

そして、コイル４を取付けたコイル枠１０と合体継鉄６
とは上下蓋１，２で組付けられる。

更に、空所１６内にコイル枠１０の一辺４ａ或いは他辺
４ｂを貫通させて内外部継鉄１４，１５を組付けて合体
継鉄６を構成し、両合体継鉄６をその円弧状内面１３を
互に対向させるようにして軸対称に配し、他方軸３ａ、
３ｂを夫々上或は下蓋１，２を貫通させる。

すると、上下蓋１，２で両合体継鉄６とコイル枠１０と
は上下方向に対し所定に固定され、更に蓋１，２の位置
決め突起１８に外部継鉄１５の上下の内周縁を対接させ
れば、周方向に位置決めすることができ、このとき、コ
イル枠１０を回転自在に支持して全体の組付ができる。

２２は本装置を他の装置へ取付ける際の上蓋１の取付穴
である。

ところで、上述した構成における従来の可動コイル型装
置にあってはコイル４の振角（又はペンの振巾）を大き
く採る場合、入力電流を振角の関係の直ｍ注が悪くなる
のを回避するため、第３図の要部断面図に示すように磁
石５のコイル４側の曲面中心Ｏ′をコイル４の回転中心
ＯよＯ移動させ、回転中心Ｏより半径Ｒである磁石５の
曲面を回転中心Ｏ′よ０半径Ｒ′の曲面としてコイル４
の回転角度に対してギャップ長を変化させ、ギャップ中
の磁束分布を一様にしている。

第４図は磁石５のコイル４側の曲面５ａの中心をコイル
４の回転中心Ｏより移動させない場合であって、ギャッ
プ中の磁束密度分布を曲線２３で示す。

この場合、ある角度揺れた時のコイル４にトルクとして
働く有効磁束密度はコイル４の導体４′１本毎にトルク
として働く有効磁束密度の総和をコイル巾Ｗで割ったも
ので表わすことができ、これをコイル４に作用する平均
磁束密度といい第４図において曲線２６で示す。

第５図及び第６図は従来の方法におけるギャップ中にお
ける磁束密度分布図であ０、磁石５のコイル４側の曲面
中心Ｏ′をコイル４の回転中心Ｏよ０徐々に移動させる
と、磁束密度分布は曲線２４及び２５のように変化する
。

これから分かるように、従来においては入力電流と振れ
角の関係の直線性を改善するため磁束密度分布を平坦に
している。

尚、第５図、第６図においても比較のため曲線２３を破
線で示している。

第７図の曲線２９は磁石５のコイル４側の曲面５ａの中
心を回転中心Ｏより移動させないマグネツ） ／Ｉ６．
１を使用した装置における入力電流対コイルの回転角度
の特性を示し、第８図の曲線３０はこの装置のコイルの
回転角度に対するコイルに作用する平均磁束密度の特注
を示している。

又、第７図の曲線３１はこれ等の特性を改善させるため
、磁石５のコイル４側の曲面５ａの中心を回転中心Ｏよ
りＯ′へ移動させたマグネツ）４２を使用した装置にお
ける入力電流対コイルの回転角度の直線性のやや改良さ
れた特注を示し、第８図の曲線３２はこの場合における
コイルの回転角度に対するコイルに作用する平均磁束密
度のやや平坦化された特注を示している。

しかしながら、入力電流対コイルの回転角度の直線性を
若干補正する際には有効ではあるが、ある程度以上補正
する際には第８図に示すように回転角度対磁束密度の特
注があまり平坦とはならないのでよ０一層直線性を補正
する場合にはこれ以上に磁石のコイル４側の曲面中心Ｏ
′を移動させる必要があＯコイル４の電流感度が大幅に
悪くなってしまう欠点がある。

斯かる点に鑑み、本発明は可動コイル型装置内の磁石の
構造を僅かに改良することによ０廉価にして入力電流対
振れ角の特注を改善してコイルの電流感度を改良した可
動コイル型装置を提案せんとするものである。

以下に第９図〜第１３図を参照して本発明の一実施例を
詳細に説明するも第１図〜第８図と対応する部分には同
一符号を付して説明する。

第９図は本発明の一実施例の要部断面図で、第３図に対
応して図示しである。

本例においては、第３図と同様な構造の磁石５のコイル
４と対向する面５ａのほぼ中央にコイル４の巻線の方向
（紙面と垂直の方向）に、溝状の切欠部３３を設ける。

切欠部３３の断面は、図の例では山伏であるが必ずしも
これに限る必要はない。

磁石５をコイル４の面と直角の方向に磁化し、切欠部３
３の奥部を例えばＮ極に着磁すると、面５ａの段部５ｂ
。

５ｃは同一極性のＮ極とな０、面５ａに泊う方向におい
て互いに逆方向の磁界（反磁界）を生じる。

また、切欠部３３が深ければ深い程その奥部における起
磁力が減少し、逆に磁気抵抗は増大する。

その結果、切欠部３３の奥部からコイル４の面に向かう
磁界は弱められる。

この状況を第１０図に示す。

第１０図は、磁石５付近の磁束密度の分布図であるが、
便宜上変化分のみを示す。

切欠部３３がない場合は磁束密度分布は破線２７のよう
になり、切欠部３３を設けると実線３４のようになる。

この状態ではコイル４に作用する平均磁束密Ｖ（磁束の
積分値）は曲線３５のように彎曲した略平坦な曲線とな
る。

更に、切欠部３３の形状を深く広く切込むと、第１１図
に示すように磁束は曲線３６となり、コイル４に作用す
る平均磁束密度は曲線３７のように完全に平坦なものと
なる。

ところで、この切欠部３３の幅、深さの形状を種々選択
することによって反磁界の大きさを適宜調整し、入力電
流対振角の特注及びコイルの回転角度に対するコイルに
作用する平均磁束密度の特注を任意に選択することがで
きる。

第１２図はマグネット５の形状を種々変更した場合にお
ける入力電流対コイルの回転角度の特性を示したもので
あ０１切欠部３３の形状を一定の幅３間深さを１．０
、１．３ 、１．５ 、１．７ｍｍと種々変更したマグ
ネツ）Ａ３−／１６．６を使用した装置にあっては曲線
３８．３９，４０，４１とな０入力端子及びコイルの回
転角度の広範囲に亘って直線性の良好に改善された特注
となる。

更に、第１３図はこの場合におけるコイルの回転角度に
対するコイルに作用する平均磁束密度を示したものであ
０、マグネット／１６３〜／１６６を使用した装置にお
けるコイルの回転角度の広範囲に亘って平坦な特注を曲
線４２゜４３．４４，４５で表わしている。

これ等の特注図からも明らかなように従来のようにコイ
ル４が位置するギャップ中の磁束分布を一様にするので
はなくて本発明ではコイル回転角度とコイルに作用する
平均磁束密度の関係が一様になるようにしたので、電流
感度をさ程悪化させることなく入力電流対コイルの回転
角度の特性の直線性を広範囲に亘って改善できると共に
コイルの回転角度に対するコイルに作用する平均磁束密
度の特性を広範囲に亘って平坦化させることができる。

従って、本発明によれば装置の横幅Ｗの大きさに比較し
てコイルの振幅する範囲を広く採れるので、装置を容易
に小型且つ軽量化でき、高分解能及び高精度の可動コイ
ル型装置を得ることができる。

なお、上記実施例における切欠部３３を最大限に深くし
て第１４図に示すように磁石５を２分割した形状として
もよく、また、切欠部の開口部及び奥部に丸みをつけ脆
い磁石を用いるようにすることもできる。

また、上述では１対の磁石を使用した例を示したが、単
一の磁石を使用するものにも、本発明を適用しうる。

更に、本発明は、コイル４の１辺が磁石５と外部継鉄１
５の間に配置されたものにも、或いはコイルが回転型の
ものに限らず移動型のものにも、適用しうる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の可動コイル型装置の断面図、第２図は従
来例の要部斜視図、第３図は従来例の要部断面図、第４
図 第６図は従来例の磁束密度分布図、第７図は従来例
の入力電流対コイルの回転角度の特注図、第８図は従来
例のコイルの回転角度対コイルに作用する平均磁束密度
の特性図、第９図は本発明の一例の要部断面図、第１０
図及び第１１図は本発明の一例の磁束密度分布図、第１
２図は本発明の各実施例の入力電流対コイルの回転角度
の特性図、第１３図は本発明の各実施例のコイルの回転
角度対コイルに作用する平均磁束密度の特注図、第１４
図は本発明に用いる磁石の他の例を示す略図である。 ３は軸、４はコイル、５は磁石、３３は切欠部である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 磁石及び継鉄より成る磁気回路の空隙内にほぼ角枠
   状の可動コイルの少なくとも一辺を配置した可動コイル
   型装置において、上記可動コイルの巻線が上記空隙内の
   磁束を横切るように、上記可動コイルの面に対向してこ
   の面と直角の方向に磁化された磁石を配置し、該磁石の
   上記可動コイルと対向する面のほぼ中央部に上記可動コ
   イルの巻線の方向に溝状の切欠部を設け、該切欠部の幅
   及び深さく最大限は上記磁石の厚さ）を選択することに
   より上記可動コイルに作用する平均磁束密度をほぼ一定
   ならしめたことを特徴とする可動コイル型装置。