JPS6021768Y2 - 変位変換装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、変位変換装置に関するものであって、詳しく
は、コアを介して磁気的に結合された励磁コイルと検出
コイルとからなり、これらコイルのうち少なくともいず
れか一方のコイルが絶縁基板上に導電パターンにより多
重巻コイルとして形成された変位変換装置における多重
巻コイルの改良に関するものである。

磁気を利用した変位変換装置として、各種の構成のもの
が提案されている。

第１図はこの種の装置の一例を示す断面図であり、第２
図は第１図の装置におけるコイルパターン例を示してい
る。

これら図面において、１は絶縁基板、２は第１のコイル
、３は第２のコイル、４は交流電源、５はコア、６は軸
である。

絶縁基板１は、たとえば公知のガラス布基材エポキシ樹
脂よりなるものであり、円板状に形成されている。

この絶縁基板１の中心には軸６を挿入するための穴が設
けられ、この穴に連続するように半径方向に沿ってコア
３を軸６に取り付けるための切り欠きが設けられている
。

第１のコイル２は、絶縁基板１上に導電パターンにより
、円周方向に沿って斜辺が連続するとともに切り欠きの
近傍を除く領域で巻線数が等しい多重巻コイルとして形
成されている。

第２のコイル３は、コの字形のコア５の一辺に巻回され
ていて、交流電源４により励磁される。

コア５は、フェライト等の高透磁率材で断面形状がコの
字形に形成されたものである。

このコア５は、その平行辺間で第１のコイル２を挟むよ
うに、第１のコイル２の円心から外周に向けて軸６に取
り付けられている。

すなわち、コア５は、軸６を中心にして円周方向に沿っ
て回転される。

このような構成において、コイル２と３とはコア５を介
して磁気結合されることになる。

これにより、第１のコイル２からは、コア５との交鎖面
積に対応した出力信号が送出されることになる。

ここで、コイル２は、コア５の回転変位角Ｘに応じてコ
ア５との鎖交長さが変化するようにほぼ三角形状に形成
されているので、コア５の回転変位角Ｘに対応した出力
信号を得ることができる。

ところで、このような装置では、コア５には磁束分布が
存在する。

ところが、第２のコイル２は、コア５の磁束分布を考慮
することなく形成されているので、可動体の可動領域で
ある検出範囲の両端近傍において出力信号が低下するこ
とになる。

第３図は、これらの関係を表わす説明図であって、直線
変位変換器の例について示したものであり、ａはコイル
パターン例を示し、ｂはコア５の磁束分布例を示し、Ｃ
は出力信号例を示している。

コイルパターン２は、第３図ａに示すように、変位Ｘに
対して形状Ｓ （ｘ）が直線的に変化するように形成さ
れている。

コア５の磁束分布Ｂは、たとえば第３図すに示すように
、正規分布に近似した分布特性を有している。

すなわち、コア５の現在位置を検出範囲０〜１００のほ
ぼ中心位置であるＸとすると、コア５の磁束は検出範囲
の全域に作用することになる。

このようなコア５の磁束分布は、コア５がＯ゛°に位置
しても、あるいは“１００”′に位置しても、コイル２
に作用するものである。

これにより、コイル２の出力信号Ｅ（ｘ）は、第３図Ｃ
に示すように、コア５が検出範囲の両端近傍のａあるい
はｂの外側に位置したときに低下することになる。

これらの関係を式で表わすと、次のようになる。

Ｅ （Ｘ） ＝ＫＢ几Ｓ （ｘ） ｄｘ
（１）ｋ：定数 Ｂ：磁束密度 ５（ｘ）ｄｘ：交鎖面積 本考案は、このような欠点を解決するために、絶縁基板
上に形成されるコイルパターンをコアの磁束分布に起因
する出力低下を補償するように修正したものであって、
以下、図面を用いて詳細に説明する。

第４図は本考案に係る直線変位変換形の装置で用いるコ
イルパターン例図、第５図は第１図の装置に実施する場
合のコイルパターンの具体例図である。

第４図および第５図において、破線２は従来のコイルパ
ターン例を示し、実線２′は本考案のコイルパターン例
を示している。

このようなコイルパターン２′を用いる装置の出力信号
Ｅ （ｘ）は、 Ｅ （ｘ）＝ｋＪ賭Ｂ（Ｘ−ｘ） ・５（Ｘ）ｄＸ（
２） ここで、コイルパターン２′の形状は、第５図に示すよ
うに各巻線を異ならせるようにしてもよいし、多重巻の
１本のみについて異ならせてもよい。

で表わすことができる。

ここで、磁束密度の強さＢ （Ｘ）は、第３図および第
４図のような直線変位変換器の場合、コア５の幅を２．
５１Ｍｔとすると、Ｘ ＜ ３ ｒｒｒｍのときは、 ２ Ｂ（Ｘ）中ｋｌ’ｅ ２σ２ に１：定数 σ＝２（正規分布） で表わすことができ、Ｘ 〉３ ｍｍのときは、Ｂ （
Ｘ） ＝に２・Ｘ”−ａ （４） ｋ２．ａ、ｂ：定数 で表わすことができる。

なお、第１図に示すような角度変位変換器の場合には、
極座標で同様にして求めることができる。

このようにして、第（２）式における出力信号Ｅ（ｘ）
および磁束密度の大きさＢ（Ｘ−ｘ）を求めることがで
きるので、これらに基づいて第４図あるいは第５図の実
線で示すような所定のコイルパターン２′の形状Ｓ （
Ｘ）を算出することができる。

このようにして算出されるコイルパターン２′を用いて
変位変換器を構成することにより、従来の構成のような
コアの磁束分布に起因する出力低下を補償することがで
き、変位変換特性の優れた装置が実現できる。

また、コイル２′として、第５図のような導電パターン
を用いることにより、可動体であるコア５の可動領域内
で斜辺が連続し巻線数が等しくなるように形成されてい
るので、可動体の変位に対して連続的に変化する出力信
号を得ることができる。

また、絶縁基板１としてフェライトのような高透磁率体
を用い、導電パターンを蒸着等で形成することもできる
。

これにより、プリント配線板を用いる場合に比べて部品
点数の削減が図れ、コアの形状も単純化できて簡単に作
ることができ、装置の組立工数も削減することができる
。

さらに、絶縁基板とコアとの間隙を相当狭くすることが
でき、磁束密度の高い磁場が得られ、比較的大きな出力
信号を得ることもできる。

また、上記実施例では、コア５を可動体として絶縁基板
１を固定体とするとともに、第１のコイル２を検出コイ
ルとし第２のコイル３を励磁コイルとした角度変位変換
器の例について説明したが、これに限るものではなく、
コア５を固定体として絶縁基板１を可動体とするととも
に、第１のコイル２を励磁コイルとし第２のコイル３を
検出コイルとする等、各種の組み合わせが行える。

以上説明したように、本考案によれば、比較的簡単な構
成で、コアの磁束分布に起因する出力低下の補償された
変位変換装置が実現でき、各種の機器の変位変換要素と
して好適である。

特に、角度変位変換器の場合、広角度検出が行えるので
、記録ペン等を駆動するプーリーを変換器の軸と直結す
ることができて従来のような減速歯車組が不要になり、
構成の簡略化が図れるという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は磁気を利用した変位変換器の一例を示す断面図
、第２図は第１図の装置における従来のコイルパターン
例図、第３図は従来のコイルパターンを用いた装置の動
作説明図、第４図は本考案に係る装置で用いるコイルパ
ターン例図、第５図も本考案に係る装置で用いるコイル
パターン例図である。 １・・・・・・絶縁基板、２′・・・・・・第１のコイ
ル、３・・・・・・第２のコイル、４・・・・・・交流
電源、５・・・・・・コア、６・・・・・・軸。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 コアを介して磁気結合された励磁コイルと検出コイルと
   からなり、これら両コイルおよびコアのうち少なくとも
   １個を可動体として他の固定体に対して相対的に変位可
   能に配置し、コイルのインダクタンス変化に関連した信
   号を可動体の変位量に対応した出力信号として取り出す
   ように構成された変位変換装置において、前記コイルの
   うち少なくともいずれか一方のコイルが絶縁基板上に導
   電パターンにより前記可動体の可動領域内で斜辺が連続
   するとともに巻線数の等しい三角形状の多重巻コイルと
   して形成され、これら多重巻コイルの／ｊターンの変位
   Ｘに対する形状Ｓ （Ｘ）が下記に示す式に基づいて所
   望の出力信号Ｅ （ｘ）が得られるように算出されたこ
   とを特徴とする変位変換装置。 Ｅ（ｘ）＝ｋ ｆ３刃 Ｂ（Ｘ−ｘ） ・Ｓ （Ｘ）
   Ｘ ｋ：定数 Ｂ：磁束密度の大きさ