JPS6033369Y2 - 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、磁気的手段により構成される無接触形の変位変換装
置に関するものあり、変位変換特性の優れた装置を提供
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、従来のこの種の装置の一例を示す構成説明図
であって、１は第１のフィル、２ハ第２のコイル、３は
交流電源、４はコアである。

第１のコイル１は、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ている。

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

コア４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４は、その平行辺間で第１のコイル１を挾むよ
うに配置されている。

このような構成において、コイル１と２は、コア４を介
して磁気的に結合されている。

これにより、第１のコイル１からは、コア４との交鎖面
積に対応した出力電圧が送出されることになる。

ここで、コイル１は、長手方向に沿ってコア４との交鎖
面積が直線的に変化するように所定の形状に形成されて
いるので、コイル１とコア４との相対的な変位に対応し
た出力電圧を得ることができる。

第２図は、このように構成された装置の動作説明図であ
って、第１図と同等部分には同一符号を付している。

第２図において、コア４がコイル１の長手方向（Ｘ方向
）に沿って変位することにより、コイル１からはその変
位量Ｘに対応した出力電圧ｅが送出される。

ここで、コイル１のパターンの傾斜角度が一定でありコ
イル１を挾むコア４の平行辺間の磁束密度の分布が均一
であるとすると、コア４の移動に伴なってコイル１のパ
ターンと鎖交する磁束の大きさも直線的に変化すること
になり、出力電圧ｅの変化率は一定になって直線性が得
られるが、このようなコア４を簡単に構成することは困
難であり、ある程度の磁束密度分布の不均一は避けるこ
とはできない。

例えば、コア４のギャップを均一に作った場合には、コ
イル２に近い部分の磁束密度は遠い部分の磁束密度より
も大きくなる。

これは、コア４の比透磁率が１００程度の有限値であり
、コア４の磁気抵抗がコイル２に近い部分はコイル２に
遠い部分よりもコア４の長さに相当する分だけ小さくな
ることによるものである。

この結果、コイル１のパターンの傾斜角度が一定になる
ように直線的に形成されていても、出力電圧ｅはコイル
１を挾むコア４の平行辺間の磁束密度分布の不均一さに
応じて変化することになる。

すなわち、コイル１の各部分における出力電圧の変化率
に着目すると、コア４に巻回されたコイル２に近い傾斜
部分における出力電圧の変化率はコア４に巻回されたコ
イル２に遠い部分（三角形の先端部分）における出力電
圧の変化率よりも大きくなり、第２図に示すような非直
線性誤差を生じることになる。

このような特性劣化は、コイル１のパターンを変形する
ことによって改善することもできるが、コア４の磁束密
度分布に応じてそれぞれ設計しなければならず、相当の
工数を要することになり、実用的でない。

本考案は、このような欠点を、比較的簡単な構成により
解決したものであって、以下、図面を用いて詳細に説明
する。

第３図は、本考案の一実施例を示す構成説明図であって
、第２図と同等部分には同一符号を付している。

第３図において、５，６は可動方向を軸として対称にな
るように同一形状に形成された導電パターンよりなるコ
イルである。

これらパターンは、絶縁基板の片面上に並列的に形成さ
れたり、絶縁基板の両面上に斜辺が交わるようにしてそ
れぞれ形成されていて、コイル組ＣＡとして構成されて
いる。

なお、これらパターンは、それぞれの出力電圧が加算さ
れるように接続しておく。

すなわち、端子Ｔ２とＴ３を接続し、端子Ｔ１とＴ４か
ら信号を取り出すようにする。

このような構成において、コイル５の三角形の先端部分
は、前述の第２図におけるコイル１と同様にコア４に巻
回されたコイル２に対して遠い位置にある三角形となっ
ており、その出力電圧は第３図に示すｅ、のようになる
。

これに対し、コイル６の三角形の先端部分はコア４に巻
回されたコイル２に対して近い位置にある三角形となっ
ており、その出力電圧は第３図に示すｅｂのようになり
、非直線性誤差は第２図に対して逆方向に現われる。

なお、第３図に示すようにコイル５全体がコイル６全体
よもコイル２に近い場合には、コイル５の出力電圧ｅ８
はコイル６の出力電圧ｅ、よりも大きくなる。

そこで、このような場合には、例えばコイル６の出力電
圧ｅａを増幅して平均感度がコイル５の出力電圧ｅ、と
等しくなるようにする。

これに対し、導電パターンよりなる同一形状のコイル５
，６が可動方向を軸として対称になるように絶縁基板の
両面上に斜辺が交わるようにしてそれぞれ形成されてい
る場合には、コイル２とコイル５，６の各斜辺との距離
は等しくなり、コイル５の出力電圧ｅａとコイル６の出
力電圧ｅ、は平均感度が等しくなる。

このようにして得られるコイル５の出力電圧ｅ、とコイ
ル６の出力電圧ｅｂとを加算することにより、全体の出
力電圧ｅ。

は各コイルを単独で用いた場合の２倍の大きさとなる。

そして、これにより、コア４の磁束密度分布の不均一の
影響は相殺され、コイル５，６のコイルパターンに応じ
た変位変換特性の優れた出力電圧を得ることができる。

なお、上記実施例では、絶縁基板上に導電パターンによ
り形成されたコイルを固定体としてコイルが巻回された
コアを可動体とし、コアに巻回されたコイルを励磁して
絶縁基板側のコイルから出力電圧を取り出す例について
説明したが、この組み合わせに限るものではなく、各種
の組み合わせにおいても同様な効果が得られる。

また、絶縁基板上に形成する導電パターンは、可動体の
変位量に対して出力電圧が直線的に変位するものに限る
ものではなく、所定の関数特性で対応するものであれば
よい。

また、導電パターンは１対に限るものではなく、複数対
であってもよい。

また、上記実施例では、直線形変位変換装置の例につい
て説明したが、第４図あるいは第５図に示すような回転
形変位変換装置にも適用することができる。

なお、第４図および第５図において、第３図と同等部分
には同一符号を付している。

また、コア４として、コイル組ＣＡとの対向面を除く表
面が導体で覆われたものを用いることにより、コア４か
らのもれ磁束を大幅に軽減することができ、より一層の
特性改善を図ることができる。

また、コア４のギャップが不均一で、コイル２に近い部
分の磁束密度が遠い部分の磁束密度よりも小さくなる場
合には、第３図におけるｅｌとｅｂの関係が逆になるの
みであり、第３図と同様に優れた直線性が得られる。

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、変位変換特性の優れた装置が実現でき、各種の機
器の変位変換要素として好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のこの種の装置の一例を示す構成説明図、
第２図は第１図の動作説明図、第３図は本考案の一実施
例を示す構成説明図、第４図および第５図は本考案の他
の実施例を示す構成説明図である。 ２・・・・・・第２のコイル、３・・・・・・交流電源
、４・・・・・・コア、５．６・・・・・・第１のコイ
ル、ＣＡ・・・・・・コイル組。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 第１のコイルおよびこの第１のコイルと直接にあるいは
   コアを介して間接に磁気結合された第２のコイルとから
   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、一方のコイルを励磁コイルとし他方のコイルを
   検出コイルとして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置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の
   片面あるいは両面上に導電パターンにより前記可動体の
   可動方向を軸として対称になるように同一形状の少なく
   とも１対のコイルとして形成されるとともに他方のコイ
   ルとの交鎖面積が前記可動体の変位置に所定の関数特性
   で対応するように形成されたことを特徴とする変位変換
   装置。