JP2019015657A

JP2019015657A - Position detection device

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Publication number: JP2019015657A
Application number: JP2017134546A
Authority: JP
Inventors: 正之三木; Masayuki Miki; 川村　佳嗣; Yoshitsugu Kawamura; 佳嗣川村
Original assignee: MIKI, Atsuko
Current assignee: MIKI, Atsuko
Priority date: 2017-07-10
Filing date: 2017-07-10
Publication date: 2019-01-31
Anticipated expiration: 2037-07-10
Also published as: JP6962727B2

Abstract

To provide a position detector that can detect the absolute position of a detection target object in a wide range to detect a displacement of a one-dimensional movement of the detection target object.SOLUTION: The position detector includes: an exciting coil 9; an output coil 7 and a reference coil 8 having different magnetic response characteristics; and a movable magnetic body 2. The mutual inductance between the exciting coil 9 and the output coil 7 across the movable magnetic body 2 and the mutual inductance between the exciting coil 9 and the output coil 7 and the reference coil 8 are changed according to the position of the movable magnetic body 2. The absolute position of the movable magnetic body 2 is detected by the voltage difference between the output coil 7 and the reference coil 8 induced when the exciting coil 9 is excited.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、位置検出装置、特に絶対位置の検出が可能な位置検出装置に関する。 The present invention relates to a position detection device, and more particularly to a position detection device capable of detecting an absolute position.

従来より、位置検出装置として差動変圧器が知られている。差動変圧器は、一次側コイルに交流電圧を印加し、２つの二次側コイルに誘起される電圧の差分を検出するものである。差動変圧器においては、コイル内部に直線的に可動な磁性体コア（可動磁心）の位置により一次側コイルと２つの二次側コイルとの間の相互インダクタンスが変化し、２つの二次側コイルに誘起される電圧差が生じる。そのため、検出対象に磁性体コアを連結し、磁性体コアの位置の変化を、二次側コイルの電圧差として検出することで、検出対象の位置の変化（変位）を検出する。 Conventionally, a differential transformer is known as a position detection device. A differential transformer applies an alternating voltage to a primary side coil, and detects the difference of the voltage induced by two secondary side coils. In the differential transformer, the mutual inductance between the primary side coil and the two secondary side coils changes depending on the position of the linearly movable magnetic core (movable magnetic core) inside the coil, and the two secondary sides A voltage difference induced in the coil occurs. Therefore, the change (displacement) of the position of the detection target is detected by connecting the magnetic core to the detection target and detecting the change in the position of the magnetic core as the voltage difference of the secondary coil.

しかし、差動変圧器が検出できる変位の範囲は、二次側コイルの内部で磁性体コアが移動する範囲に限定される。そのため、差動変圧器は、広範囲の変位を検出することができないという問題がある
そのため、特許文献１では、コアの形状を、断面積が軸方向の位置により漸次に変化する円錐又はテーパー形状とし、一次側コイルと二次側コイルとの相互インダクタンスが、軸方向の位置により変化する構成とし、２つの二次側コイルの電圧の比により、広範囲の位置を検出する方法が開示されている。
また、特許文献２では、四角柱のコアの側面に、軸方向に面積が変化する板状の磁性片を貼着し、一次側コイルと二次側コイルとの相互インダクタンスが、軸方向の位置により変化する構成とし、２つの二次側コイルの電圧の差分により広範囲の位置を検出する方法が開示されている。 However, the range of displacement that can be detected by the differential transformer is limited to the range in which the magnetic core moves within the secondary coil. Therefore, there is a problem that the differential transformer cannot detect a wide range of displacements. Therefore, in Patent Document 1, the shape of the core is a conical or tapered shape whose cross-sectional area gradually changes depending on the position in the axial direction. A method is disclosed in which the mutual inductance between the primary side coil and the secondary side coil varies depending on the position in the axial direction, and a wide range of positions is detected by the ratio of the voltages of the two secondary side coils.
Moreover, in patent document 2, the plate-shaped magnetic piece from which an area changes to an axial direction is affixed on the side surface of a quadratic prism core, and the mutual inductance of a primary side coil and a secondary side coil is the position of an axial direction. A method of detecting a wide range of positions based on a difference in voltage between two secondary coils is disclosed.

特開２００３−７５１０６号公報JP 2003-75106 A 特開昭６３−２６５１１５号公報JP 63-265115 A

特許文献１の位置検出装置の場合、２つの二次側コイルの電圧の差分は、軸方向の位置に依らず一定となるため、２つの二次側コイルの電圧の差分ではなく、電圧の比により位置を検出する必要がある。そのため、２つの二次側コイルの電圧の比を算出するための複雑な演算処理回路が必要となる。
さらに、二次側コイルに外部から侵入した電気的ノイズを、互いに相殺することができないという問題がある。すなわち、差動変圧器は、外部からのノイズや、温度による電気的な変動を、２つの二次側コイルの電圧の差分を用いることにより、互いに相殺出来るという利点を有しているが、特許文献１の検出方式では、このような差動変圧器の利点を損なうことになる。
従って、ノイズ耐性の向上や温度補償の目的で、特別な補助コイルを設ける必要があり、さらに高度な回路が必要となり、装置が複雑化する。 In the case of the position detection device of Patent Document 1, the difference between the voltages of the two secondary coils is constant regardless of the position in the axial direction. Therefore, the voltage ratio is not the difference between the voltages of the two secondary coils. It is necessary to detect the position. Therefore, a complicated arithmetic processing circuit for calculating the ratio of the voltages of the two secondary coils is required.
Furthermore, there is a problem that electrical noise that has entered the secondary coil from the outside cannot be canceled out. That is, the differential transformer has an advantage that external noise and electrical fluctuation due to temperature can be offset each other by using the voltage difference between the two secondary coils. The detection method of Document 1 impairs the advantages of such a differential transformer.
Therefore, it is necessary to provide a special auxiliary coil for the purpose of improving noise resistance and temperature compensation, and a more sophisticated circuit is required, which complicates the apparatus.

特許文献２の場合、２つの二次側コイルの電圧の差分により位置を検出するため、ノイズや温度変化に対して、差動変圧器の利点である相殺効果を得ることができる。
しかしながら、現実的には、位置に依存して断面積が変化する磁性片の設計が困難である。例えば、２つの二次側コイルの電圧の差分が、位置に対して線型に変化するには、二次側コイルの電圧の位置依存性を非線型にする必要がある。そのため、磁性片の形状設計が困難であるという問題がある。 In the case of Patent Document 2, since the position is detected by the difference between the voltages of the two secondary coils, it is possible to obtain a canceling effect that is an advantage of the differential transformer with respect to noise and temperature change.
However, in reality, it is difficult to design a magnetic piece whose cross-sectional area changes depending on the position. For example, in order for the difference in voltage between two secondary coils to change linearly with respect to the position, it is necessary to make the position dependency of the voltage of the secondary coil non-linear. Therefore, there exists a problem that the shape design of a magnetic piece is difficult.

上記課題を鑑み、本発明は、広範囲に亘り被検出物の絶対位置を、高精度に検出することができる差動変圧方式を利用した位置検出装置を提供することを課題とする。 In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a position detection device using a differential transformation system that can detect the absolute position of an object to be detected over a wide range with high accuracy.

本発明に係る位置検出装置は、
励磁コイルと、出力コイルと、リファレンスコイルと、
前記励磁コイル、前記出力コイル及び前記リファレンスコイルに対し相対的に可動な可動磁性体又は可動良導体とを備え、
前記リファレンスコイルは前記出力コイルと比較し磁気応答特性が低く、
前記出力コイルと前記リファレンスコイルとが差動接続され、
前記可動磁性体又は前記可動良導体は、前記可動磁性体又は前記可動良導体を介する前記励磁コイルと前記出力コイル間、及び前記励磁コイルと前記出力コイル間の相互インダクタンスが、前記可動磁性体又は前記可動良導体の長手方向の位置に依存して漸次減少又は増加するよう構成され、
前記励磁コイルを励磁したときの前記出力コイルの出力電圧と前記リファレンスコイルの出力電圧との差分を検出することを特徴とする。 The position detection device according to the present invention is
An excitation coil, an output coil, a reference coil,
A movable magnetic body or a movable good conductor that is relatively movable with respect to the excitation coil, the output coil, and the reference coil;
The reference coil has lower magnetic response characteristics than the output coil,
The output coil and the reference coil are differentially connected,
The movable magnetic body or the movable good conductor has a mutual inductance between the exciting coil and the output coil and between the exciting coil and the output coil via the movable magnetic body or the movable good conductor. Configured to gradually decrease or increase depending on the longitudinal position of the good conductor,
A difference between an output voltage of the output coil and an output voltage of the reference coil when the excitation coil is excited is detected.

このような位置検出装置とすることで、励磁コイルを励磁したときの出力コイルの出力電圧とリファレンスコイルの出力電圧は可動磁性体又は可動良導体の長手方向の位置に依存して変化する。さらに出力コイルとリファレンスコイルの磁場に対する感度が異なるため、上記長手方向の位置に依存した出力コイルの出力電圧の変化と、リファレンスコイルの出力電圧とは異なる挙動を示す。そのため、出力コイルの出力電圧とリファレンスコイルの出力電圧との差分は、上記長手方向の位置に依存して変化する。
そのため、出力コイルの出力電圧とリファレンスコイルの出力電圧との差分から可動磁性体又は可動良導体の絶対位置を検出することができ、かつノイズ耐性があり、環境温度変化による変動の少ない位置検出装置を提供することができる。 With such a position detection device, the output voltage of the output coil and the output voltage of the reference coil when the exciting coil is excited vary depending on the longitudinal position of the movable magnetic body or movable good conductor. Furthermore, since the output coil and the reference coil have different sensitivities to the magnetic field, the change in the output voltage of the output coil depending on the position in the longitudinal direction and the output voltage of the reference coil exhibit different behavior. Therefore, the difference between the output voltage of the output coil and the output voltage of the reference coil varies depending on the position in the longitudinal direction.
Therefore, a position detection device that can detect the absolute position of the movable magnetic body or the movable good conductor from the difference between the output voltage of the output coil and the output voltage of the reference coil, is resistant to noise, and has little fluctuation due to environmental temperature changes. Can be provided.

また、本発明に係る位置検出装置は、
前記リファレンスコイルは、少なくとも前記可動磁性体又は前記可動良導体に対向する面が強磁性体又は良導体で覆われていることを特徴とする。 Further, the position detection device according to the present invention includes:
The reference coil is characterized in that at least a surface facing the movable magnetic body or the movable good conductor is covered with a ferromagnetic body or a good conductor.

このような構成とすることで、リファレンスコイルに侵入する磁束が弱められ、出力コイルとリファレンスコイルの磁場に対する感度が変わり、それぞれの出力電圧の差分を可動磁性体の位置により変化させることができる。 With such a configuration, the magnetic flux entering the reference coil is weakened, the sensitivity of the output coil and the reference coil to the magnetic field is changed, and the difference between the respective output voltages can be changed depending on the position of the movable magnetic body.

また、本発明に係る位置検出装置は、
前記可動磁性体又は前記可動良導体は、
導電性の非強磁性体からなる導電部を有し、
前記導電部は、長手方向に厚さが漸次減少又は漸次増大する分布を有することを特徴とする。 Further, the position detection device according to the present invention includes:
The movable magnetic body or the movable good conductor is
Having a conductive portion made of a conductive non-ferromagnetic material;
The conductive portion has a distribution in which the thickness gradually decreases or gradually increases in the longitudinal direction.

このような構成とすることで、可動磁性体又は可動良導体の磁気的特性が位置により変化し、励磁コイルと前記出力コイル間、及び励磁コイルと前記出力コイル間の相互インダクタンスが位置により変化するとともに、位置によって一意に確定し、絶対位置を検出することが可能となる。
なお、可動良導体の場合は、導電部のみから構成される。 With such a configuration, the magnetic characteristics of the movable magnetic body or the movable good conductor change depending on the position, and the mutual inductance between the exciting coil and the output coil and between the exciting coil and the output coil varies depending on the position. The position can be uniquely determined by the position, and the absolute position can be detected.
In addition, in the case of a movable good conductor, it is comprised only from a conductive part.

また、本発明に係る位置検出装置は、
前記可動磁性体は、
前記導電部の内部に誘導部を備え
前記励磁コイル、前記出力コイル及び前記リファレンスコイルは前記可動磁性体の外部に配置されていることを特徴とする。 Further, the position detection device according to the present invention includes:
The movable magnetic body is
An induction unit is provided inside the conductive unit, and the excitation coil, the output coil, and the reference coil are arranged outside the movable magnetic body.

また、本発明に係る位置検出装置は、
前記可動磁性体は、
前記導電部の外部に誘導部を備え、
前記導電部は、長尺な中空形状をなし、
前記励磁コイル、前記出力コイル及び前記リファレンスコイルは前記可動磁性体の内部に配置されていることを特徴とする。 Further, the position detection device according to the present invention includes:
The movable magnetic body is
An induction part is provided outside the conductive part,
The conductive portion has a long hollow shape,
The exciting coil, the output coil, and the reference coil are arranged inside the movable magnetic body.

このような構成とすることで、可動磁性体に対して、励磁コイル、出力コイル及びリファレンスコイルの相対的な一次元的移動が容易となり、可動磁性体の相対的変位を容易に検出することができる。 By adopting such a configuration, the relative one-dimensional movement of the excitation coil, the output coil, and the reference coil with respect to the movable magnetic body is facilitated, and the relative displacement of the movable magnetic body can be easily detected. it can.

また、本発明に係る位置検出装置は、
前記可動磁性体又は前記可動良導体は、その断面積が、長手方向に漸次減少又は漸次増大し、
前記励磁コイル、前記出力コイル及び前記リファレンスコイルは前記可動磁性体又は前記可動良導体の外部に配置されていることを特徴とする。 Further, the position detection device according to the present invention includes:
The movable magnetic body or the movable good conductor has a cross-sectional area that gradually decreases or gradually increases in the longitudinal direction,
The exciting coil, the output coil, and the reference coil are arranged outside the movable magnetic body or the movable good conductor.

このように、簡単な構成により位置検出装置を提供することができ、さらに様々な分野での応用が容易となる。 As described above, the position detection device can be provided with a simple configuration, and can be easily applied in various fields.

また、本発明に係る位置検出装置は、
前記可動磁性体又は前記可動良導体は、特定の領域において、その他の領域と比較し、前記可動磁性体又は前記可動良導体を介する前記励磁コイルと前記出力コイル間、及び前記励磁コイルと前記出力コイル間の相互インダクタンスの位置依存性の絶対値が大きいことを特徴とする。 Further, the position detection device according to the present invention includes:
The movable magnetic body or the movable good conductor is, in a specific region, compared with other regions, between the excitation coil and the output coil, and between the excitation coil and the output coil via the movable magnetic body or the movable good conductor. The absolute value of the position dependency of the mutual inductance is large.

このような構成とすることで、高い位置検出が必要とされる特定の領域において、その他の領域と比較して、位置検出の空間分解能を高めることができる。例えば、顧客等の要望に合わせて、高分解能が必要とされる領域のみ、空間分解能を高めることができる。
その結果、不要に装置を大型化することなく、高精度な位置検出が可能な位置検出装置を提供することができる。 With such a configuration, it is possible to increase the spatial resolution of position detection in a specific area where high position detection is required as compared with other areas. For example, the spatial resolution can be increased only in a region where a high resolution is required in accordance with a request from a customer or the like.
As a result, it is possible to provide a position detection device capable of highly accurate position detection without unnecessarily increasing the size of the device.

本発明によれば、信頼性の高い絶対位置を検出することができる差動変圧方式の位置検出装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the position detection apparatus of the differential transformation system which can detect an absolute position with high reliability can be provided.

実施形態１による位置検出装置の断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view of the position detection device according to the first embodiment. 実施形態１による出力コイル及びリファレンスコイルの出力電圧の位置依存性。FIG. 3 shows the position dependency of output voltages of an output coil and a reference coil according to Embodiment 1. FIG. 位置検出装置の電子回路構成図。The electronic circuit block diagram of a position detection apparatus. 実施形態２による位置検出装置の断面図。Sectional drawing of the position detection apparatus by Embodiment 2. FIG. 実施形態３による可動磁性体の断面図。Sectional drawing of the movable magnetic body by Embodiment 3. FIG. 実施形態３による出力コイル及びリファレンスコイルの出力電圧の位置依存性。The position dependence of the output voltage of the output coil by Embodiment 3, and a reference coil. 実施形態４による位置検出装置の断面図。Sectional drawing of the position detection apparatus by Embodiment 4. FIG. 実施形態４による位置検出装置の断面図。Sectional drawing of the position detection apparatus by Embodiment 4. FIG.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は、いずれも本発明の要旨の認定において限定的な解釈を与えるものではない。また、同一又は同種の部材については同じ参照符号を付して、説明を省略することがある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, none of the following embodiments gives a limited interpretation in the recognition of the gist of the present invention. The same or similar members are denoted by the same reference numerals, and the description thereof may be omitted.

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１における位置検出装置１の断面を模式的に示す。
位置検出装置１は、例えば円柱等の中実な長尺の可動磁性体２を備え、可動磁性体２は、その中心部に、パーマロイ、フェライト、鉄等の強磁性体からなる誘導部３を備え、誘導部３の表面には、銅やアルミニウム等の非強磁性材料からなる導電部４が形成されている。
誘導部３の断面は、長手方向の位置に依らず一定の形状をなすが、導電部４の厚さは、可動磁性体２の長手方向の距離に依存し、距離とともに漸次減少するか、又は漸次増大する。すなわち、導電部４は、その厚さが単調に減少又は単調に増加し、かつ異なる位置で同一の厚さを有することがない厚さ分布を有し、位置により一意的に厚さが確定する。
なお、図１においては、ＡからＡ’に向かう方向に、導電部４の厚さが減少するが、Ａ’からＡに向かう方向に対しては導電部４の厚さが増大するものであり、漸次減少することと、漸次増大することとは、単に方向の定義による違いであり、導電部４の厚さが長さ方向に対して上記の単調増加又は単調減少を意味するという点で実質的に同じである。 (Embodiment 1)
FIG. 1 schematically shows a cross section of a position detection apparatus 1 according to Embodiment 1 of the present invention.
The position detection device 1 includes a solid long movable magnetic body 2 such as a cylinder, for example, and the movable magnetic body 2 has a guide portion 3 made of a ferromagnetic material such as permalloy, ferrite, or iron at the center thereof. The conductive portion 4 made of a non-ferromagnetic material such as copper or aluminum is formed on the surface of the induction portion 3.
The cross section of the guiding portion 3 has a constant shape regardless of the position in the longitudinal direction, but the thickness of the conductive portion 4 depends on the distance in the longitudinal direction of the movable magnetic body 2 and gradually decreases with the distance, or Gradually increases. That is, the conductive portion 4 has a thickness distribution that monotonously decreases or monotonously increases and does not have the same thickness at different positions, and the thickness is uniquely determined by the position. .
In FIG. 1, the thickness of the conductive portion 4 decreases in the direction from A to A ′, but the thickness of the conductive portion 4 increases in the direction from A ′ to A. The gradual decrease and the gradual increase are merely differences due to the definition of the direction, and are substantially different in that the thickness of the conductive portion 4 means the above monotonic increase or monotonic decrease with respect to the length direction. Are the same.

このような特性の厚さ分布を有する導電部４は、例えば円柱状の誘導部３の表面に、メッキや蒸着等により、銅等の非強磁性材料を形成し、その後、可動磁性体２の長手方向の中心軸の回りに可動磁性体２を回転させ、導電部４を、長手方向に研磨量を変化させながら研磨することで、形成することができる。 The conductive portion 4 having such a characteristic thickness distribution is formed by forming a non-ferromagnetic material such as copper on the surface of the cylindrical induction portion 3 by plating or vapor deposition, for example, and then moving the movable magnetic body 2. The movable magnetic body 2 is rotated around the central axis in the longitudinal direction, and the conductive portion 4 can be formed by polishing while changing the polishing amount in the longitudinal direction.

導電部４の表面を保護するため、非磁性の樹脂層５を塗布し、表面を樹脂層５で覆う。
この樹脂層５により、導電部４が酸、水分等により腐食や酸化を防止することができる。
さらに、樹脂層５の表面にステンレス鋼等の保護層６で覆い、樹脂層５に対し、傷等の発生を防止することができる。例えば、樹脂層５を塗布した可動磁性体２を、ステンレス鋼のパイプ内部に挿入することで、このような構成とすることができる。 In order to protect the surface of the conductive portion 4, a nonmagnetic resin layer 5 is applied and the surface is covered with the resin layer 5.
The resin layer 5 can prevent the conductive portion 4 from being corroded or oxidized by acid, moisture, or the like.
Furthermore, the surface of the resin layer 5 can be covered with a protective layer 6 such as stainless steel, so that the resin layer 5 can be prevented from being scratched. For example, such a configuration can be obtained by inserting the movable magnetic body 2 coated with the resin layer 5 into a stainless steel pipe.

可動磁性体２の外部には、例えば、銅等の導電線を、同軸の筒状（コイル状）に巻回して作成した出力コイル７及びリファレンスコイル８が配置されている。さらに、出力コイル７及びリファレンスコイル８の外部には、出力コイル７と同軸で径の大きな筒状の励磁コイル９が配置されている。これらの３つのコイルは、互いに位置関係が固定されており、同一の中心軸を共有するように配置されている。さらに上記可動磁性体２の長手方向の中心軸とコイルの中心軸とが一致する。 Outside the movable magnetic body 2, for example, an output coil 7 and a reference coil 8 that are formed by winding a conductive wire such as copper in a coaxial cylindrical shape (coil shape) are arranged. Further, a cylindrical excitation coil 9 having a large diameter coaxial with the output coil 7 is disposed outside the output coil 7 and the reference coil 8. These three coils have a fixed positional relationship with each other and are arranged so as to share the same central axis. Further, the central axis in the longitudinal direction of the movable magnetic body 2 coincides with the central axis of the coil.

出力コイル７及びリファレンスコイル８は、例えば、同一の幾何学的形状（径及び長さ）で、同一の巻数の同一の電気抵抗を有する銅等の導電線を有することで、同一の電気的特性をとなるよう構成されている。従って、出力コイル７及びリファレンスコイル８に使用されているコイル自体は、磁場に対して同一の磁気応答特性を有する。しかし、図１に示されるように、リファレンスコイル８のみ、少なくとも可動磁性体２に対向する側の表面、さらに好適には励磁コイル９に面する側以外の表面が、カバー部材１０で覆われている。カバー部材１０は、パーマロイ、フェライト、鉄等の強磁性体又は渦電流損を生じさせる銅、アルミニウム、銀等の良導体（好適には、抵抗率が１０^−７Ωｍ台又はそれ以下の導電体）からなる。
すなわち、出力コイル７及びリファレンスコイル８は、実質同じコイルから作製されるが、リファレンスコイル８は、カバー部材１０で覆われている点で出力コイル７と異なる。
それにより、リファレンスコイル８に侵入する外部磁場の強度（磁束）が出力コイル７と比較して減少し、励磁コイル９により発生した外部磁場に対する磁気応答特性が低くなる。ここで、コイルの磁気応答特性が同一とは、同一外部磁場に対してコイルから出力される電圧が同一であることを意味し、磁気応答特性が低いとは、同一外部磁場に対してコイルから出力される電圧が低くなることを意味する。
本発明において、リファレンスコイル８と出力コイル７は、使用しているコイル自体の磁気応答特性は同じであるが、リファレンスコイル８は、カバー部材１０で覆われているため、励磁コイル９により誘導され発生した同一の外部磁場に対して、出力コイル７と比較してリファレンスコイル８に侵入する磁束が弱められ、リファレンスコイル８の出力電圧が相対的に低く、リファレンスコイル８は出力コイル７と比較して磁気応答特性が低くなる。このような出力コイルとリファレンスコイルの磁気応答特性の関係は、以下の実施形態においても同様である。 The output coil 7 and the reference coil 8 have the same electrical characteristics by having conductive wires such as copper having the same geometric shape (diameter and length) and the same number of turns and the same electrical resistance, for example. It is comprised so that it may become. Therefore, the coils themselves used for the output coil 7 and the reference coil 8 have the same magnetic response characteristics with respect to the magnetic field. However, as shown in FIG. 1, only the reference coil 8, at least the surface facing the movable magnetic body 2, more preferably the surface other than the side facing the exciting coil 9 is covered with the cover member 10. Yes. The cover member 10 is a ferromagnetic material such as permalloy, ferrite, or iron, or a good conductor such as copper, aluminum, or silver that causes eddy current loss (preferably, a conductor having a resistivity on the order of 10 ⁻⁷ Ωm or lower). Consists of.
That is, the output coil 7 and the reference coil 8 are manufactured from substantially the same coil, but the reference coil 8 is different from the output coil 7 in that it is covered with the cover member 10.
As a result, the strength (magnetic flux) of the external magnetic field that enters the reference coil 8 is reduced as compared with the output coil 7, and the magnetic response characteristics with respect to the external magnetic field generated by the excitation coil 9 are lowered. Here, the same magnetic response characteristic of the coil means that the voltage output from the coil is the same for the same external magnetic field, and the low magnetic response characteristic means that the coil has the same magnetic response characteristic from the coil for the same external magnetic field. This means that the output voltage becomes lower.
In the present invention, the reference coil 8 and the output coil 7 have the same magnetic response characteristics, but the reference coil 8 is guided by the exciting coil 9 because it is covered with the cover member 10. Compared with the output coil 7, the magnetic flux entering the reference coil 8 is weakened against the generated external magnetic field, the output voltage of the reference coil 8 is relatively low, and the reference coil 8 is compared with the output coil 7. Magnetic response characteristics are lowered. The relationship between the magnetic response characteristics of the output coil and the reference coil is the same in the following embodiments.

可動磁性体２は、図示しない軸受けによって、上記中心軸に沿って摺動可能に支持されている。そのため、可動磁性体２は、出力コイル７及びリファレンスコイル８の内部で、長手方向に移動が可能である。また、図より明らかであるが、可動磁性体２の長手方向の長さは、配置された３つのコイルに亘る距離よりも長く、この可動磁性体２の長手方向の長さの範囲で位置測定が可能である。位置測定可能な範囲は、他の実施形態でも同様である。 The movable magnetic body 2 is supported by a bearing (not shown) so as to be slidable along the central axis. Therefore, the movable magnetic body 2 can move in the longitudinal direction inside the output coil 7 and the reference coil 8. As is clear from the figure, the length of the movable magnetic body 2 in the longitudinal direction is longer than the distance over the three arranged coils, and the position is measured within the range of the length of the movable magnetic body 2 in the longitudinal direction. Is possible. The range in which position measurement is possible is the same in other embodiments.

さらに可動磁性体２と上記３つのコイルとは非接触になるよう、可動磁性体２と上記３つのコイルとの間に空隙が設けられている。例えば、図１に示ように、出力コイル７及びリファレンスコイル８の内径を、可動磁性体２の外径より大きくすることで、出力コイル７及びリファレンスコイル８と可動磁性体２とが非接触で、互いに干渉すること無く、可動磁性体２をコイルの中心軸に沿って往復移動することができる。
また、可動磁性体２は、被検出物と連結され、被検出物とともに移動する。その結果、可動磁性体２の移動を検出することで、被検出物の移動を検出できる。 Further, a gap is provided between the movable magnetic body 2 and the three coils so that the movable magnetic body 2 and the three coils are not in contact with each other. For example, as shown in FIG. 1, by making the inner diameters of the output coil 7 and the reference coil 8 larger than the outer diameter of the movable magnetic body 2, the output coil 7, the reference coil 8 and the movable magnetic body 2 are not in contact with each other. The movable magnetic body 2 can be reciprocated along the central axis of the coil without interfering with each other.
Further, the movable magnetic body 2 is connected to the detected object and moves together with the detected object. As a result, the movement of the object to be detected can be detected by detecting the movement of the movable magnetic body 2.

以下、本実施形態による差動変圧方式の位置検出器の動作原理について説明する。
発振器により発生した交流電圧（又は交流電流）を、励磁コイル９に印加することにより、磁場が発生し、可動磁性体２内部を貫く磁束が発生する。可動磁性体２内部の磁束は、誘導部３の外部の導電部４による渦電流損により弱められ、励磁コイル９と出力コイル７間及び励磁コイル９とリファレンスコイル８間の相互インダクタンスが小さくなる。渦電流損は、導電部４の抵抗に依存するため、導電部４が厚いほど大きくなる。そのため、好適には、導電部４は良導体により構成する。
図１の場合、ＡからＡ’に向かう方向の位置に依存して、導電部４の厚さが漸次減少するため、可動磁性体２を介した、励磁コイル９と出力コイル７との間及び励磁コイル９とリファレンスコイル８との間の相互インダクタンスは、上記位置に依存して漸次増加する。
そのため、各コイルを固定し、可動磁性体２がＡ’からＡ方向に移動すると、出力コイル７及びリファレンスコイル８が、相対的に可動磁性体２に対してＡからＡ’方向に移動することになり、その移動に伴って、相互インダクタンスが増大する。 Hereinafter, the operation principle of the differential transformer type position detector according to the present embodiment will be described.
By applying the alternating voltage (or alternating current) generated by the oscillator to the exciting coil 9, a magnetic field is generated, and a magnetic flux penetrating the movable magnetic body 2 is generated. The magnetic flux inside the movable magnetic body 2 is weakened by eddy current loss due to the conductive portion 4 outside the induction portion 3, and the mutual inductance between the exciting coil 9 and the output coil 7 and between the exciting coil 9 and the reference coil 8 is reduced. Since the eddy current loss depends on the resistance of the conductive portion 4, the thicker the conductive portion 4, the larger the eddy current loss. Therefore, preferably, the conductive portion 4 is made of a good conductor.
In the case of FIG. 1, the thickness of the conductive portion 4 gradually decreases depending on the position in the direction from A to A ′, and therefore between the exciting coil 9 and the output coil 7 via the movable magnetic body 2 and The mutual inductance between the exciting coil 9 and the reference coil 8 gradually increases depending on the position.
Therefore, when each coil is fixed and the movable magnetic body 2 moves in the A direction from A ′, the output coil 7 and the reference coil 8 move in the A to A ′ direction relative to the movable magnetic body 2. The mutual inductance increases with the movement.

一方、リファレンスコイル８の表面は、カバー部材１０で覆われているため、リファレンスコイル８に侵入する磁束のみ弱められる。そのため、出力コイル７と比較し、リファレンスコイル８の出力は相対的に減少する。 On the other hand, since the surface of the reference coil 8 is covered with the cover member 10, only the magnetic flux entering the reference coil 8 is weakened. Therefore, compared with the output coil 7, the output of the reference coil 8 decreases relatively.

図２は、励磁コイル９を励磁したときの、出力コイル７及びリファレンスコイル８の出力電圧の、可動磁性体２に対するＡからＡ’方向の相対位置変化依存性を、模式的に示す。
出力コイル７及びリファレンスコイル８の可動磁性体２に対する相対位置が、ＡからＡ’に向かうに従い、ともに出力電圧は増大する。また、上述のように出力コイル７と比較し、リファレンスコイル８の出力電圧は相対的に低い。そのため、出力コイル７及びリファレンスコイル８の出力電圧の差分は、ＡからＡ’方向の相対位置に依存して増大する。
従って、出力コイル７及びリファレンスコイル８の出力電圧を差動接続し、出力電圧差を検知することにより、出力コイル７及びリファレンスコイル８の可動磁性体２に対する相対位置を検知することができる。 FIG. 2 schematically shows the dependence of the output voltage of the output coil 7 and the reference coil 8 on the relative position change in the A to A ′ direction with respect to the movable magnetic body 2 when the excitation coil 9 is excited.
As the relative positions of the output coil 7 and the reference coil 8 with respect to the movable magnetic body 2 move from A to A ′, both output voltages increase. Further, as described above, the output voltage of the reference coil 8 is relatively lower than that of the output coil 7. Therefore, the difference between the output voltages of the output coil 7 and the reference coil 8 increases depending on the relative position in the A to A ′ direction.
Therefore, the relative positions of the output coil 7 and the reference coil 8 relative to the movable magnetic body 2 can be detected by differentially connecting the output voltages of the output coil 7 and the reference coil 8 and detecting the output voltage difference.

なお、特許文献１の構成では、検出コイルの出力電圧の差分は、位置に依らず一定であるため、出力電圧の比を算出する必要がある。しかし、本発明による位置検出装置１においては、上記のように出力電圧の差分が位置に依存するため、出力電圧の差分により位置を検知することが可能である。
また、特許文献２の構成のように、出力電圧の差分が、位置に依存するよう、可動磁性体２の特別な磁気的設計を必要としない。すなわち、導電部４の厚さの分布を位置に依存した一定の傾きをもつような位置の一次関数とするという簡単な設計であっても、出力コイル７及びリファレンスコイル８の出力電圧の差分は、常に位置に依存する。そのため、導電部４の厚さの設計が容易であり、また加工も容易である。
なお、導電部４の厚さ分布を、位置に関する一次関数以外に設定することを妨げるものではなく、位置に関する一次関数以外の分布であってもよい。 In the configuration of Patent Document 1, since the difference in the output voltage of the detection coil is constant regardless of the position, it is necessary to calculate the ratio of the output voltages. However, in the position detection device 1 according to the present invention, since the difference in output voltage depends on the position as described above, the position can be detected based on the difference in output voltage.
Further, unlike the configuration of Patent Document 2, no special magnetic design of the movable magnetic body 2 is required so that the difference in output voltage depends on the position. That is, even if it is a simple design in which the thickness distribution of the conductive portion 4 is a linear function of a position having a certain slope depending on the position, the difference between the output voltages of the output coil 7 and the reference coil 8 is , Always depends on position. Therefore, the design of the thickness of the conductive portion 4 is easy and processing is also easy.
It should be noted that the thickness distribution of the conductive portion 4 is not disturbed to set other than a linear function related to the position, and may be a distribution other than the linear function related to the position.

なお、図２は、簡単のためにＡからＡ’方向の相対位置に対して、出力コイル７及びリファレンスコイル８の出力電圧が線型に変化する例を示したが、非線型に変化する特性であってもよい。ただし、図２に示すように、線型に変化する場合には、簡単な演算処理により出力電圧の差分から位置情報を算出することができる。 For the sake of simplicity, FIG. 2 shows an example in which the output voltages of the output coil 7 and the reference coil 8 change linearly with respect to the relative position in the A to A ′ direction. There may be. However, as shown in FIG. 2, in the case of changing to a linear shape, the position information can be calculated from the difference in output voltage by a simple arithmetic process.

また、出力コイル７及びリファレンスコイル８は同一の電気的特性を有しているため、同一の温度依存性を示し、また外部からのノイズ、特に電気的な擾乱、例えば励磁コイル９に印加する交流電圧の変動等、に対して同一の応答をする。
従って、出力コイル７及びリファレンスコイル８の出力電圧の差分は、これらの影響を相殺することができる。
出力コイル７及びリファレンスコイル８の出力電圧の差分は、それぞれの出力端子を逆接続することで得られる。 Further, since the output coil 7 and the reference coil 8 have the same electrical characteristics, the output coil 7 and the reference coil 8 have the same temperature dependence, and external noise, particularly electrical disturbance, for example, AC applied to the excitation coil 9. Responds to voltage fluctuations and the like.
Therefore, the difference between the output voltages of the output coil 7 and the reference coil 8 can cancel these influences.
The difference between the output voltages of the output coil 7 and the reference coil 8 can be obtained by reversely connecting the output terminals.

図３は、位置検出器に使用される電子回路の一例の概要を示す。
励磁コイル９を励磁させるための交流源として、発振器１１は、所定の周波数の正弦波を発生させる。
なお、発振器１１から発生する正弦波の周波数は、固定の周波数であってもよいが、例えば数十Ｈｚから数十ｋＨｚの範囲で適宜調整可能なものとしてもよい。
励磁コイル９から発生した磁場により、可動磁性体２内部に交番磁束が生じる。可動磁性体２の位置に依存して導電部４の厚さが異なるため、出力コイル７及びリファレンスコイル８を貫く磁束も可動磁性体２の位置に依存して変化する。その結果、出力コイル７及びリファレンスコイル８に、可動磁性体２の位置に依存した誘導電圧が発生する。 FIG. 3 shows an outline of an example of an electronic circuit used in the position detector.
As an AC source for exciting the exciting coil 9, the oscillator 11 generates a sine wave having a predetermined frequency.
The frequency of the sine wave generated from the oscillator 11 may be a fixed frequency, but may be adjusted as appropriate within a range of several tens of Hz to several tens of kHz, for example.
An alternating magnetic flux is generated inside the movable magnetic body 2 by the magnetic field generated from the exciting coil 9. Since the thickness of the conductive portion 4 varies depending on the position of the movable magnetic body 2, the magnetic flux passing through the output coil 7 and the reference coil 8 also varies depending on the position of the movable magnetic body 2. As a result, an induced voltage depending on the position of the movable magnetic body 2 is generated in the output coil 7 and the reference coil 8.

図３に示すように、逆接続された出力コイル７及びリファレンスコイル８の出力電圧を差動アンプ１２に入力し、出力コイル７及びリファレンスコイル８の出力電圧の差分に比例した電圧が増幅されて出力される。差動アンプ１２の出力は、検波回路１３に入力され、整流されて出力される。検波回路１３の出力から位置情報を得ることができる。
例えば、予め出力コイル７及びリファレンスコイル８の出力電圧の差分に応じた検波回路１３の出力と可動磁性体２の位置情報との関係を記憶装置に格納しておき、検波回路１３の出力を、例えばＡＤコンバータによりデジタル処理し、格納してある位置情報との関係を参照し、位置情報を表示装置や記憶装置等に出力すればよい。 As shown in FIG. 3, the output voltages of the output coil 7 and the reference coil 8 that are reversely connected are input to the differential amplifier 12, and a voltage proportional to the difference between the output voltages of the output coil 7 and the reference coil 8 is amplified. Is output. The output of the differential amplifier 12 is input to the detection circuit 13, rectified and output. Position information can be obtained from the output of the detection circuit 13.
For example, the relationship between the output of the detection circuit 13 corresponding to the difference between the output voltages of the output coil 7 and the reference coil 8 and the position information of the movable magnetic body 2 is stored in a storage device in advance, and the output of the detection circuit 13 is For example, digital processing may be performed by an AD converter, the relationship with the stored position information may be referred to, and the position information may be output to a display device, a storage device, or the like.

検波回路１３の出力と位置情報との関係が、線型関係等の数式で格納してある場合、演算処理により検波回路１３の出力から位置情報を出力することができる。
また、検波回路１３の出力と位置情報との関係が、テーブル（表）で格納してある場合、検波回路１３の出力に対応する位置情報を読み取ることができる。又は、実測した検波回路１３の出力に近い、格納された検波回路１３の出力値を複数（例えば、２又は３個のデータ）参照し、それに対応した複数の位置情報の値から、適宜補間することで位置情報を出力することができる。 When the relationship between the output of the detection circuit 13 and the position information is stored as a mathematical expression such as a linear relationship, the position information can be output from the output of the detection circuit 13 by arithmetic processing.
Further, when the relationship between the output of the detection circuit 13 and the position information is stored in a table, the position information corresponding to the output of the detection circuit 13 can be read. Alternatively, a plurality of stored output values of the detection circuit 13 (for example, two or three pieces of data) that are close to the actually measured output of the detection circuit 13 are referred to and appropriately interpolated from a plurality of position information values corresponding thereto. Thus, position information can be output.

本発明の位置検出装置１においては、出力コイル７及びリファレンスコイル８の出力電圧の差分により一意に可動磁性体２の位置が確定するため、出力コイル７及びリファレンスコイル８は、いかなる位置から検出を始めても、（或いはどの場所で位置検出装置の電源を投入しても、）可動磁性体２の位置を検出することができる。すなわち、位置の絶対値を検出することができる。 In the position detection device 1 of the present invention, since the position of the movable magnetic body 2 is uniquely determined by the difference in output voltage between the output coil 7 and the reference coil 8, the output coil 7 and the reference coil 8 can detect from any position. The position of the movable magnetic body 2 can be detected even if it is started (or whatever position the power of the position detection device is turned on). That is, the absolute value of the position can be detected.

なお、可動磁性体２の形状は円柱に限定するものではない。三角柱や四角柱等の角柱であってもよい。角柱の誘導部３の各側面に導電部４を、厚さ分布が位置に対して漸次減少又は増大するよう構成すればよい。この場合、角柱の誘導部３表面に導電部４を形成し、誘導部３を回転せずに導電部４を研磨すればよい。 The shape of the movable magnetic body 2 is not limited to a cylinder. It may be a prism such as a triangular prism or a quadrangular prism. What is necessary is just to comprise the electroconductive part 4 in each side surface of the induction | guidance | derivation part 3 of a prism so that thickness distribution may reduce or increase gradually with respect to a position. In this case, the conductive part 4 may be formed on the surface of the induction part 3 of the prism and the conductive part 4 may be polished without rotating the induction part 3.

可動磁性体２として、予め準備してある同一の誘導部３を母材として、その表面に形成された導電部４の厚さ分布を調整（変更）する構成とすることにより、様々な特性の可動磁性体２を作成することができ、使用目的や顧客の要望等に合わせて、多様な製品を容易に製造することができ、また製造工期も短縮できるという利点もある。 The movable magnetic body 2 is configured to adjust (change) the thickness distribution of the conductive portion 4 formed on the surface using the same guiding portion 3 prepared in advance as a base material. The movable magnetic body 2 can be produced, and various products can be easily manufactured in accordance with the purpose of use, customer demand, and the like, and the manufacturing period can be shortened.

なお、誘導部３の断面が、長手方向の位置に依らず同一とすることで、加工が容易となるが、誘導部３の断面が、長手方向の位置に依存し、相似形を保ちながら面積が漸次減少し、それに反して導電部４の厚さ分布を、長手方向の位置に依存して漸次増大させてもよい。 In addition, although the cross section of the guide part 3 is the same regardless of the position in the longitudinal direction, the processing becomes easy. However, the cross section of the guide part 3 depends on the position in the longitudinal direction, and the area is maintained while maintaining a similar shape However, the thickness distribution of the conductive portion 4 may be gradually increased depending on the position in the longitudinal direction.

すなわち、本発明の位置検出装置の検出原理は以下のようにまとめられる。
可動磁性体２の磁気的特性が長手方向の位置に依存して漸次変化するため、可動磁性体２を介して、すなわち励磁コイル９により生じた磁束が可動磁性体２を貫くことにより、励磁コイル９と出力コイル７間及び励磁コイル９とリファレンスコイル８間との相互インダクタンスが漸次変化する。
それにより励磁コイル９に交流電力を印加した時に誘導される出力コイル７及びリファレンスコイル８の電圧が、長手方向の位置に依存して変化する。 That is, the detection principle of the position detection device of the present invention can be summarized as follows.
Since the magnetic characteristic of the movable magnetic body 2 gradually changes depending on the position in the longitudinal direction, the magnetic flux generated by the exciting coil 9 passes through the movable magnetic body 2 through the movable magnetic body 2. 9 and the output coil 7 and the mutual inductance between the exciting coil 9 and the reference coil 8 gradually change.
As a result, the voltages of the output coil 7 and the reference coil 8 induced when AC power is applied to the exciting coil 9 change depending on the position in the longitudinal direction.

さらに、出力コイル７とリファレンスコイル８とが、磁場に対する検出感度（応答特性）が異なるため、出力コイル７とリファレンスコイル８との電圧の差が長手方向の位置に依存して漸次変化する。
その結果、出力コイル７とリファレンスコイル８との電圧の差から、可動磁性体２に対するコイルの絶対位置を一意に検出することができる。
従って、可動磁性体２の磁気的特性が長手方向の位置に依存して漸次変化し、異なる位置で同一の磁気特性を有しなければ、可動磁性体２の形状及び誘導部及び導電部の構成は、任意に設定可能である。
上述の検出原理は、他の実施形態についても共通である。 Furthermore, since the output coil 7 and the reference coil 8 have different detection sensitivities (response characteristics) to the magnetic field, the voltage difference between the output coil 7 and the reference coil 8 gradually changes depending on the position in the longitudinal direction.
As a result, the absolute position of the coil with respect to the movable magnetic body 2 can be uniquely detected from the voltage difference between the output coil 7 and the reference coil 8.
Therefore, if the magnetic characteristics of the movable magnetic body 2 gradually change depending on the position in the longitudinal direction and do not have the same magnetic characteristics at different positions, the shape of the movable magnetic body 2 and the configuration of the induction part and the conductive part Can be arbitrarily set.
The above detection principle is common to the other embodiments.

なお、位置検出対象である被検出物は、可動磁性体２に連結され、固定した３つのコイルに対する位置の変化を測定するが、可動磁性体２を固定し、３つのコイルを被検出物とともに移動してもよい。この被検出物と、可動磁性体及びコイルとの関係は、他の実施形態についても同様である。 The object to be detected, which is a position detection target, is connected to the movable magnetic body 2 and measures a change in position with respect to the three fixed coils. However, the movable magnetic body 2 is fixed and the three coils together with the object to be detected. You may move. The relationship between the object to be detected, the movable magnetic body, and the coil is the same for the other embodiments.

また、励磁コイル９、出力コイル７及びリファレンスコイル８と可動磁性体２の中心軸が一致するように配置したが、その他の配置を取ることも可能である。例えば、可動磁性体２の断面を長方形の四角柱形状とし、励磁コイル９、出力コイル７及びリファレンスコイル８のそれぞれの中心軸を互いに平行とし、出力コイル７とリファレンスコイル８との間に励磁コイル９を配置し、且つこれらの３つのコイルの中心軸が可動磁性体２の一側面と垂直になるように配置してもよい。このような配置は、以下の実施例についても同様である。 Further, although the excitation coil 9, the output coil 7 and the reference coil 8 are arranged so that the central axes of the movable magnetic body 2 coincide with each other, other arrangements are possible. For example, the cross section of the movable magnetic body 2 is a rectangular quadrangular prism, the central axes of the excitation coil 9, the output coil 7 and the reference coil 8 are parallel to each other, and the excitation coil is between the output coil 7 and the reference coil 8. 9 and the central axis of these three coils may be perpendicular to one side surface of the movable magnetic body 2. Such an arrangement is the same for the following embodiments.

上記実施形態では、可動磁性体２の中心に強磁性体からなる誘導部３を設けたが、誘導部３の代わりに導電体で構成してもよく、又は非磁性体で構成してもよい。長手方向に沿って電気抵抗が漸次減少又は増加し、位置に依存して抵抗が一意的に確定する構造とし、その結果渦電流損が位置に依存して一意的に決定される構造であればよい。また、可動磁性体２は、その中心部の誘導部３を設けず中空としてもよい。
誘導部３を設けない場合、可動磁性体２を介した励磁コイル９と出力コイル７間及び励磁コイル９とリファレンスコイル８間の相互インダクタンスが、渦電流損により、位置に依存して一意的に確定するため、絶対位置を検出することができる。この場合、可動磁性体２は、磁性体でなくなり、渦電流損の変化のみにより絶対位置を検知する構成となる。そのため、可動磁性体２の代わりに、可動な導電体（可動良導体と称す）で構成することになる。さらに、導電体は、好適には、渦電流損の大きい良導体を使用する。 In the above embodiment, the induction part 3 made of a ferromagnetic material is provided at the center of the movable magnetic body 2. However, the induction part 3 may be made of a conductor or may be made of a non-magnetic material. . A structure in which the electrical resistance gradually decreases or increases along the longitudinal direction, and the resistance is uniquely determined depending on the position, and as a result, the eddy current loss is uniquely determined depending on the position. Good. Further, the movable magnetic body 2 may be hollow without providing the guiding portion 3 at the center thereof.
When the induction unit 3 is not provided, the mutual inductance between the exciting coil 9 and the output coil 7 and between the exciting coil 9 and the reference coil 8 via the movable magnetic body 2 is uniquely dependent on the position due to eddy current loss. Since it is confirmed, the absolute position can be detected. In this case, the movable magnetic body 2 is not a magnetic body, and is configured to detect the absolute position only by a change in eddy current loss. Therefore, instead of the movable magnetic body 2, a movable conductor (referred to as a movable good conductor) is used. Further, the conductor is preferably a good conductor having a large eddy current loss.

（実施形態２）
図４は、本発明の実施形態２における位置検出装置２１の断面図を模式的に示す。
実施形態１では、出力コイル７及びリファレンスコイル８の内部に可動に配置された可動磁性体２の位置を検出する構成であった。
実施形態２においては、検出対象の磁性体を中空形状とし、その内部に、検出用の各コイルを可動に配置するものである。 (Embodiment 2)
FIG. 4 schematically shows a cross-sectional view of the position detection device 21 in Embodiment 2 of the present invention.
In the first embodiment, the position of the movable magnetic body 2 movably disposed inside the output coil 7 and the reference coil 8 is detected.
In the second embodiment, the magnetic body to be detected has a hollow shape, and each coil for detection is movably disposed therein.

図４に示ように、例えば円筒状の中空の可動磁性体２２は、例えば、円筒のステンレス鋼からなる中空の非磁性体２３の外面上に、銅やアルミニウム等の非強磁性材料からなる導電部２４が形成されており、導電部２４の外面上に鉄等の強磁性体からなる誘導部２５が形成されている。 As shown in FIG. 4, for example, a cylindrical hollow movable magnetic body 22 is made of a conductive material made of a non-ferromagnetic material such as copper or aluminum on the outer surface of a hollow non-magnetic body 23 made of, for example, cylindrical stainless steel. A portion 24 is formed, and an induction portion 25 made of a ferromagnetic material such as iron is formed on the outer surface of the conductive portion 24.

導電部２４は、図４においてＢ−Ｂ’で示す方向、すなわち可動磁性体２２の長手方向の距離に依存して、厚さが変化し、距離とともに漸次減少するか、又は漸次増大する。その結果、導電部２４における渦電流損は、位置により漸次変化し、かつ位置に対して一意的に決定する。
図４においては、Ｂ−Ｂ’方向に厚さが減少する例を示す。
このような厚さ分布を有する導電部２４は、非磁性体２３の外面上に、メッキや蒸着法により、銅やアルミニウム等の非強磁性材料を形成し、その後非磁性体２３を、長手方向の軸の回りに回転させながら、Ｂ−Ｂ’方向に沿って研磨量を漸次変えることにより、形成することができる。 The thickness of the conductive portion 24 changes depending on the distance indicated by BB ′ in FIG. 4, that is, the longitudinal direction of the movable magnetic body 22, and gradually decreases or increases with distance. As a result, the eddy current loss in the conductive portion 24 gradually changes depending on the position and is uniquely determined with respect to the position.
FIG. 4 shows an example in which the thickness decreases in the BB ′ direction.
The conductive portion 24 having such a thickness distribution is formed by forming a non-ferromagnetic material such as copper or aluminum on the outer surface of the non-magnetic body 23 by plating or vapor deposition, and then moving the non-magnetic body 23 in the longitudinal direction. It can be formed by gradually changing the amount of polishing along the BB ′ direction while rotating around the axis.

誘導部２５は、導電部２４の外面上に、メッキや蒸着法により、強磁性体を形成し、Ｂ−Ｂ’方向に沿って、可動磁性体２２の長手方向の径が同一になるように研磨することにより形成することができる。 The induction part 25 forms a ferromagnetic body on the outer surface of the conductive part 24 by plating or vapor deposition so that the diameter of the movable magnetic body 22 in the longitudinal direction is the same along the BB ′ direction. It can be formed by polishing.

中空の可動磁性体２２の内部には、励磁コイル２６、出力コイル２７及びリファレンスコイル２８が可動に配置されている。
励磁コイル２６の両側に出力コイル２７及びリファレンスコイル２８が連結されており、励磁コイル２６、出力コイル２７及びリファレンスコイル２８は、同軸の筒状（コイル状）に、それぞれ、例えば銅等の導電線を、券回して形成されている。
また、これらのコイルの軸が、中空の可動磁性体２２の長手方向の軸と同一になるように、励磁コイル２６、出力コイル２７及びリファレンスコイル２８が配置されている。
出力コイル２７及びリファレンスコイル２８は、同一の電気抵抗を有する導電線、例えば同一材料の銅線を、同一の幾何学的形状（径及び長さ）で、同一数券回することで、同一の電気的特性を備えている。ただし、リファレンスコイル２８のみ、少なくとも可動磁性体２２と対向するその外側表面、好適にはさらに出力コイル２７と対向する面も、カバー部材２９で覆われている。カバー部材２９は、実施形態１と同様に、パーマロイ、フェライト、鉄等の強磁性体又は、渦電流損を生じさせる銅、アルミニウム、銀等の良導体からなる。 Inside the hollow movable magnetic body 22, an excitation coil 26, an output coil 27, and a reference coil 28 are movably disposed.
An output coil 27 and a reference coil 28 are connected to both sides of the excitation coil 26. The excitation coil 26, the output coil 27, and the reference coil 28 are each formed in a coaxial cylindrical shape (coil shape), for example, a conductive wire such as copper. It is formed by turning a ticket.
Further, the excitation coil 26, the output coil 27, and the reference coil 28 are arranged so that the axes of these coils are the same as the longitudinal axis of the hollow movable magnetic body 22.
The output coil 27 and the reference coil 28 are the same by turning the same number of conductive wires having the same electrical resistance, for example, copper wires of the same material, with the same geometric shape (diameter and length). It has electrical characteristics. However, only the reference coil 28, at least the outer surface facing the movable magnetic body 22, preferably the surface facing the output coil 27, is also covered with the cover member 29. As in the first embodiment, the cover member 29 is made of a ferromagnetic material such as permalloy, ferrite, or iron, or a good conductor such as copper, aluminum, or silver that causes eddy current loss.

励磁コイル２６、出力コイル２７及びリファレンスコイル２８は、その表面を保護するため、例えば樹脂等からなるコイルカバー３０で覆われている。 The exciting coil 26, the output coil 27, and the reference coil 28 are covered with a coil cover 30 made of, for example, resin or the like in order to protect the surfaces thereof.

励磁コイル２６へ交流電流（交流電圧）を印加し、出力コイル２７及びリファレンスコイル２８に誘起される電圧を出力するため、各種の導電性ケーブルが、中空のケーブル支持部材３１の内部に配置され、励磁コイル２６、出力コイル２７及びリファレンスコイル２８に接続されている。
ケーブル支持部材３１は、例えば円筒状のステンレス鋼のパイプからなり、各種ケーブルを保護するとともに、励磁コイル２６、出力コイル２７及びリファレンスコイル２８に連結されており、これらのコイルを機械的に支持することもできる。
ケーブル支持部材３１を、図示しない軸受けにより、摺動可能に支持することで、励磁コイル２６、出力コイル２７及びリファレンスコイル２８が可動磁性体２２の内部に、長手方向の軸にそって可動に支持されている。 In order to apply an alternating current (alternating voltage) to the exciting coil 26 and output a voltage induced in the output coil 27 and the reference coil 28, various conductive cables are arranged inside the hollow cable support member 31, The exciting coil 26, the output coil 27, and the reference coil 28 are connected.
The cable support member 31 is made of, for example, a cylindrical stainless steel pipe, protects various cables, and is connected to the excitation coil 26, the output coil 27, and the reference coil 28, and mechanically supports these coils. You can also.
The cable support member 31 is slidably supported by a bearing (not shown), so that the excitation coil 26, the output coil 27, and the reference coil 28 are movably supported in the movable magnetic body 22 along the longitudinal axis. Has been.

可動磁性体２２の長手方向、すなわち図４のＢからＢ’へと、導電部２４の厚さが漸次減少し、誘導部２５の厚さが漸次増大する。従って、励磁コイル２６と出力コイル２７及びリファレンスコイル２８との相互インダクタンスは、ＢからＢ’へと漸次増大する。
例えば、励磁コイル２６、出力コイル２７及びリファレンスコイル２８がＢからＢ’へと移動すると、実施形態１と同様に、励磁コイル２６を励磁したときの出力コイル２７及びリファレンスコイル２８の出力電圧は増大する。
さらにリファレンスコイル２８は、可動磁性体２２の側の表面がカバー部材２９により覆われているため、出力コイル２７の出力電圧に比べリファレンスコイル２８の出力電圧が小さい。
従って、励磁コイル２６を励磁したときの、出力コイル２７及びリファレンスコイル２８の出力電圧のＢ−Ｂ’距離依存性は、図２に示されるＡ−Ａ’距離依存性と同様の挙動を示す。
即ち、励磁コイル２６、出力コイル２７及びリファレンスコイル２８がＢからＢ’方向に移動するに従い、出力コイル２７及びリファレンスコイル２８の出力電圧の差分は増大するため、出力コイル２７及びリファレンスコイル２８の出力電圧の差分から、励磁コイル２６、出力コイル２７及びリファレンスコイル２８の位置検出が可能となる。 In the longitudinal direction of the movable magnetic body 22, that is, from B to B ′ in FIG. 4, the thickness of the conductive portion 24 gradually decreases, and the thickness of the guiding portion 25 gradually increases. Therefore, the mutual inductance between the exciting coil 26, the output coil 27, and the reference coil 28 gradually increases from B to B ′.
For example, when the excitation coil 26, the output coil 27, and the reference coil 28 move from B to B ′, the output voltages of the output coil 27 and the reference coil 28 when the excitation coil 26 is excited increase as in the first embodiment. To do.
Furthermore, since the reference coil 28 has a surface on the side of the movable magnetic body 22 covered with the cover member 29, the output voltage of the reference coil 28 is smaller than the output voltage of the output coil 27.
Therefore, the BB ′ distance dependency of the output voltages of the output coil 27 and the reference coil 28 when the excitation coil 26 is excited exhibits the same behavior as the AA ′ distance dependency shown in FIG.
That is, as the excitation coil 26, the output coil 27, and the reference coil 28 move from B to B ′, the difference between the output voltages of the output coil 27 and the reference coil 28 increases. The position of the exciting coil 26, the output coil 27, and the reference coil 28 can be detected from the voltage difference.

なお、出力コイル２７及びリファレンスコイル２８の出力電圧の差分から位置検出をするための電子回路は、図３に示された電子回路と同一の回路を使用することができる。 The electronic circuit for detecting the position from the difference between the output voltages of the output coil 27 and the reference coil 28 can be the same circuit as the electronic circuit shown in FIG.

導電部２４の厚さ分布は、位置に関して一定の傾き、すなわち位置の一次関数であっても、一次関数以外の分布であってもよいが、一定の傾きとすることで加工が容易になる。
また、このような簡単な一定の傾きを持つ導電部２４の厚さ分布であっても、位置の絶対値を検出できることは、実施形態１と同様である。 The thickness distribution of the conductive portion 24 may be a constant inclination with respect to the position, that is, a linear function of the position or a distribution other than the linear function.
Further, the absolute value of the position can be detected even with the thickness distribution of the conductive portion 24 having such a simple constant inclination, as in the first embodiment.

なお、可動磁性体２２の形状は、円筒に限らず、断面が多角形であってもよい。 The shape of the movable magnetic body 22 is not limited to a cylinder, and the cross section may be a polygon.

また、上記実施形態において、誘導部２５を省略することも可能である。導電部２４の渦電流損が漸次減少又は増大するため、可動磁性体２２を介した励磁コイル２６と出力コイル２７間及び励磁コイル２６とリファレンスコイル２８間の相互インダクタンスが位置により漸次変化し、一意的に確定するため、絶対位置の検出が可能である。 Further, in the above embodiment, the guide portion 25 can be omitted. Since the eddy current loss of the conductive portion 24 gradually decreases or increases, the mutual inductance between the exciting coil 26 and the output coil 27 and between the exciting coil 26 and the reference coil 28 via the movable magnetic body 22 gradually changes depending on the position and is unique. The absolute position can be detected.

（実施形態３）
位置検出装置において、被検出物とともに移動する磁性体、すなわち可動磁性体の磁気的特性の位置依存性の絶対値を、特定の領域において、その他の領域と比べて、大きく設定することで、位置検出の空間分解能を高める（検出可能な最小変位を微細化する）ことができる。具体的には可動磁性体の導電部の厚さを調整することにより、位置検出の空間分解能を、自在に変更することができる。
このような特定の領域においては、可動磁性体を介した励磁コイルと出力コイル間及び励磁コイルとリファレンスコイル間の相互インダクタンスの位置依存性が大きくなるため、位置変化に対する検出感度が高められ、位置検出の空間分解能が高くなる。
例えば、プレス加工に使用されるプレス機械のスライド部においては、金型が被加工物であるワークに接触する付近からワークに圧力を加える領域において、スライドの位置の正確な制御が必要なため、それ以外のスライドの動作領域と比較し、スライドの位置の高い位置検出精度、高い空間分解能が必要となる。
本実施形態では、被検出物の移動に合わせて、高い制御が必要とされる移動領域（特定領域）において、特に高い位置検出精度、高い空間分解能を提供することができる位置検出装置について説明する。 (Embodiment 3)
In the position detection device, the absolute value of the position dependence of the magnetic properties of the magnetic body that moves with the object to be detected, that is, the movable magnetic body, is set to be larger in a specific area than in other areas. It is possible to increase the spatial resolution of detection (miniaturize the minimum detectable displacement). Specifically, the spatial resolution of position detection can be freely changed by adjusting the thickness of the conductive portion of the movable magnetic body.
In such a specific region, the position dependency of the mutual inductance between the exciting coil and the output coil and between the exciting coil and the reference coil via the movable magnetic material is increased, so that the detection sensitivity to the position change is increased, and the position The spatial resolution of detection is increased.
For example, in the slide part of a press machine used for press working, accurate control of the slide position is necessary in the area where pressure is applied to the work from the vicinity where the mold contacts the work that is the work piece. Compared with other operation areas of the slide, higher position detection accuracy and higher spatial resolution of the slide position are required.
In the present embodiment, a position detection device that can provide particularly high position detection accuracy and high spatial resolution in a moving region (specific region) that requires high control in accordance with the movement of an object to be detected will be described. .

図５（ａ）に示すように、可動磁性体２の誘導部３の表面に形成された導電部４は、境界部３２から、その厚さのＡ−Ａ’距離依存性が、特定の領域（高分解能領域と称す）において、その他の領域と比較して大きくなるように構成されている。図５（ａ）において、境界部３２からＡ’の領域が高分解能領域３３である。 As shown in FIG. 5 (a), the conductive part 4 formed on the surface of the guiding part 3 of the movable magnetic body 2 has a specific area in which the AA ′ distance dependency of the thickness from the boundary part 32 is a specific region. In (referred to as a high-resolution area), it is configured to be larger than the other areas. In FIG. 5A, the region A ′ from the boundary 32 is the high resolution region 33.

例えば、円柱形状の可動磁性体２の中心軸のＡからＡ’方向にＸ軸をとり、可動磁性体２のＡ側端部の位置をｘ＝０とし、Ａ’側端部の位置をｘ＝Ｌ（０＜Ｌ）とし、境界部３２のｘの値をｘ＝ｐ（ｐ＜Ｌ）とする。
図５（ａ）において、ｘが０≦ｘ≦ｐの領域及びｐ≦ｘ≦Ｌの領域では導電部４の厚さのｘに対する変化量（傾き）が一定であるが、０≦ｘ≦ｐの領域の導電部４の厚さのｘに対する変化量（傾き）と比較してｐ≦ｘ≦Ｌの領域（高分解能領域３３）の導電部４の厚さのｘに対する変化量（傾き）が大きくなるように、導電部４の厚さを構成する。
具体的には、ｘに依存した導電部４の厚さ分布をｔ（ｘ）とし、ｘの範囲が０≦ｘ≦ｐのときのｔ（ｘ）のｘ微分の絶対値をα（α＞０、一定値）、ｘの範囲がｐ≦ｘ≦Ｌのときのｔ（ｘ）のｘ微分の絶対値をβ（β＞０、一定値）とすると、α＜βとなるようにｔ（ｘ）を設定する。 For example, taking the X axis from the central axis A to the A ′ direction of the cylindrical movable magnetic body 2, the position of the A side end of the movable magnetic body 2 is x = 0, and the position of the A ′ side end is x = L (0 <L), and the value of x at the boundary 32 is x = p (p <L).
In FIG. 5A, in the region where x is 0 ≦ x ≦ p and the region where p ≦ x ≦ L, the change amount (slope) of the thickness of the conductive portion 4 with respect to x is constant, but 0 ≦ x ≦ p. The amount of change (slope) with respect to x of the thickness of the conductive portion 4 in the region where p ≦ x ≦ L (high resolution region 33) is compared with the amount of change (slope) with respect to x of the thickness of the conductive portion 4 in this region. The thickness of the conductive portion 4 is configured to be large.
Specifically, the thickness distribution of the conductive portion 4 depending on x is t (x), and the absolute value of the x derivative of t (x) when the range of x is 0 ≦ x ≦ p is α (α> 0 (constant value), and when the absolute value of the x derivative of t (x) when the range of x is p ≦ x ≦ L is β (β> 0, constant value), t ( x) is set.

このような導電部４の厚さの構成は、導電部４をメッキや蒸着等に形成した後の研磨量を、境界部３２を境に変化させることで、実現することができる。
なお、導電部４の厚さｔ（ｘ）をｘの一次関数以外に設定し、α、βをｘの関数とすることも可能であるが、上記のように一次関数とすることで導電部４の加工が容易になる。
また、導電部４の厚さ分布が簡単な一次関数であっても、絶対位置を検出できることは実施形態１と同様である。 Such a configuration of the thickness of the conductive portion 4 can be realized by changing the polishing amount after the conductive portion 4 is formed by plating, vapor deposition, or the like, with the boundary portion 32 as a boundary.
It is possible to set the thickness t (x) of the conductive portion 4 to a function other than a linear function of x and to set α and β as functions of x. 4 processing becomes easy.
Further, as in the first embodiment, the absolute position can be detected even if the thickness distribution of the conductive portion 4 is a simple linear function.

図６は、図５（ａ）の構成の可動磁性体２を用いた場合の、出力コイル７及びリファレンスコイル８の出力電圧の位置依存性を示す。
図６に示すように、導電部４の厚さは、励磁コイル９と出力コイル７間、及び励磁コイル９とリファレンスコイル８間の相互インダクタンスに影響し、点ｐ（境界部３２）を境にして、出力コイル７及びリファレンスコイル８のｘ依存性が変わり、点ｐからＡ’の高分解能領域３３の出力コイル７及びリファレンスコイル８の出力電圧の位置依存性（位置に対する変化量）の絶対値は、Ａから点ｐの領域（低分解能領域と称す）の出力コイル７及びリファレンスコイル８の出力電圧の位置依存性と比較して、大きくなる。ただし、移動方向により、変化量の正負が変わることは言うまでもない。
従って、ＡからＡ’方向への位置の変化により生じた出力コイル７及びリファレンスコイル８の出力電圧の変化の絶対値は、高分解能領域において大きくなり、微小な距離の変化により絶対値の大きな出力電圧の変化が得られ、空間分解能が高くなる。
言い換えると、図３で示されるような検出回路により検出可能な最小の電圧差に対して、特定の領域である高分解能領域においては、その他の領域と比べ位置の変化量が微細化されるため、空間分解能が高くなる。 FIG. 6 shows the position dependency of the output voltages of the output coil 7 and the reference coil 8 when the movable magnetic body 2 having the configuration of FIG.
As shown in FIG. 6, the thickness of the conductive portion 4 affects the mutual inductance between the exciting coil 9 and the output coil 7 and between the exciting coil 9 and the reference coil 8, with the point p (boundary portion 32) as a boundary. Thus, the x dependency of the output coil 7 and the reference coil 8 changes, and the absolute value of the position dependency (change amount with respect to the position) of the output voltage of the output coil 7 and the reference coil 8 in the high resolution region 33 from the point p to A ′. Is larger than the position dependency of the output voltages of the output coil 7 and the reference coil 8 in the region from A to the point p (referred to as a low resolution region). However, it goes without saying that the amount of change changes depending on the moving direction.
Accordingly, the absolute value of the change in the output voltage of the output coil 7 and the reference coil 8 caused by the change in the position from the A to the A ′ direction becomes large in the high resolution region, and the output having a large absolute value by the change in the minute distance. A change in voltage is obtained and the spatial resolution is increased.
In other words, with respect to the minimum voltage difference that can be detected by the detection circuit as shown in FIG. 3, the amount of change in position in the high resolution region, which is a specific region, is smaller than in other regions. , The spatial resolution becomes high.

上記例では、導電部４の厚さの位置依存性が大きい高分解能領域３３を、Ａ’側に設けたが、Ａ側に設けてもよく、さらに図５（ｂ）に示すようにＡ−Ａ’の間のいずれの箇所に設けてもよい。
被検出物の移動について、特に高い位置検出精度が必要とされる領域（高分解能領域）のみを導電部４の位置に対する変化量を大きくすることにより、高い空間分解能が必要とされない領域において、不要に導電部４の厚さを厚くする必要がなく、位置検出装置の大型化を抑制しながら、高精度な位置検出が可能となる。 In the above example, the high resolution region 33 having a large position dependency of the thickness of the conductive portion 4 is provided on the A ′ side. However, it may be provided on the A side, and as shown in FIG. You may provide in any location between A '.
For the movement of the object to be detected, it is unnecessary in the area where high spatial resolution is not required by increasing the amount of change with respect to the position of the conductive portion 4 only in the area (high resolution area) where particularly high position detection accuracy is required. In addition, it is not necessary to increase the thickness of the conductive portion 4, and highly accurate position detection is possible while suppressing an increase in the size of the position detection device.

なお、実施形態２に対しても高分解能領域３３を設けることができる。図５（ｃ）において、Ｂ’側に高分解能領域３３を設けている例を示すが、高分解能領域３３はＢ側に設けてもよく、またＢ−Ｂ’間のいずれの箇所に設けてもよい。 Note that the high-resolution region 33 can be provided also for the second embodiment. FIG. 5C shows an example in which the high resolution region 33 is provided on the B ′ side. However, the high resolution region 33 may be provided on the B side, or provided at any location between BB ′. Also good.

図５の場合も、導電部４の厚さ分布が簡単な一次関数であっても、絶対位置を検出できることは実施形態１、２と同様である。 In the case of FIG. 5 as well, the absolute position can be detected even if the thickness distribution of the conductive portion 4 is a simple linear function, as in the first and second embodiments.

なお、図５（ａ）、（ｂ）において、誘導部３の代わりに導電体で構成してもよく、又は非磁性体で構成してもよい。また、可動磁性体２は、その中心部の誘導部３を設けず中空としてもよい。
また、図５（ｃ）において、誘導部２５を省略することも可能である。 In FIGS. 5A and 5B, the conductor 3 may be used instead of the induction portion 3, or a non-magnetic material. Further, the movable magnetic body 2 may be hollow without providing the guiding portion 3 at the center thereof.
Further, in FIG. 5 (c), the guiding portion 25 can be omitted.

（実施形態４）
上記実施形態では、可動磁性体は、強磁性体からなる誘導部と、非強磁性体からなる導電部とを含む構成である。
可動磁性体の導電部を省略し、誘導部の断面積が位置に依存し、漸次減少または増大するように構成してもよい。 (Embodiment 4)
In the said embodiment, a movable magnetic body is the structure containing the induction | guidance | derivation part which consists of ferromagnetic materials, and the electroconductive part which consists of nonferromagnetic materials.
The conductive part of the movable magnetic body may be omitted, and the cross-sectional area of the induction part may be configured to gradually decrease or increase depending on the position.

図７に示すように、可動磁性体４０は、中心部分に強磁性体からなる誘導部４１を含む。強磁性体からなる誘導部４１の形状を、長手方向に漸次断面積が減少または増大するように構成する。具体的には、例えば円錐形状や角錐形状の一部とすることができる。
なお、図７においては、ＣからＣ’に向かうに従い、誘導部４１の断面積が減少する例を示す。 As shown in FIG. 7, the movable magnetic body 40 includes a guide portion 41 made of a ferromagnetic material at the center. The shape of the induction part 41 made of a ferromagnetic material is configured such that the cross-sectional area gradually decreases or increases in the longitudinal direction. Specifically, for example, it can be a part of a cone shape or a pyramid shape.
FIG. 7 shows an example in which the cross-sectional area of the guide portion 41 decreases as it goes from C to C ′.

さらに、可動磁性体４０の表面を樹脂等の保護層４２で覆う。保護層４２は、可動磁性体４１の表面に樹脂を塗布しても良いが、中空の樹脂からなるパイプに可動磁性体４１を挿入してもよい。
この場合、誘導部４１をパイプ状の保護層４２に挿入し、誘導部４１と保護層４２とを固定せず、保護層４２の内部で誘導部４１を可動に構成することも可能である。 Further, the surface of the movable magnetic body 40 is covered with a protective layer 42 such as a resin. For the protective layer 42, a resin may be applied to the surface of the movable magnetic body 41, but the movable magnetic body 41 may be inserted into a pipe made of a hollow resin.
In this case, it is also possible to insert the guide part 41 into the pipe-shaped protective layer 42 and to make the guide part 41 movable inside the protective layer 42 without fixing the guide part 41 and the protective layer 42.

実施形態１と同様に、可動磁性体４０の外側に、実施形態１と同様に、励磁コイル９、出力コイル７及びリファレンスコイル８を配置する。可動磁性体４０の長手方向の位置により、励磁コイル９と出力コイル７及びリファレンスコイル８との相互インダクタンスが変化するため、実施形態１と同様の原理により、位置の絶対値を検知することができる。 As in the first embodiment, the exciting coil 9, the output coil 7, and the reference coil 8 are arranged outside the movable magnetic body 40, as in the first embodiment. Since the mutual inductance of the exciting coil 9, the output coil 7, and the reference coil 8 changes depending on the position in the longitudinal direction of the movable magnetic body 40, the absolute value of the position can be detected based on the same principle as in the first embodiment. .

さらに、誘導部４１を弾性を有し、断面積が漸次減少または増大する線状のように構成し、保護層４２に可撓性を有する材料を使用することにより、図８に示すように屈折させることが可能である。
例えば、屈曲させた状態で、保護層４２内部で線状の誘導部４１を可動に配置し、保護層４２を固定し、保護層４２に対して誘導部４１を相対的に移動させ、誘導部４１の位置の変化を検出することも可能である。 Further, the guide portion 41 is elastically configured to have a linear shape in which the cross-sectional area gradually decreases or increases, and the protective layer 42 is made of a flexible material, thereby being refracted as shown in FIG. It is possible to make it.
For example, in a bent state, the linear guide part 41 is movably arranged inside the protective layer 42, the protective layer 42 is fixed, the guide part 41 is moved relative to the protective layer 42, and the guide part 41 It is also possible to detect a change in position 41.

また、保護層４２内部で誘導部４１を可動に配置し、例えば図８の端部Ｃ’において保護層４２とを固定し、誘導部４１を保護層４２内部で移動させることにより、保護層４２及び誘導部４１の屈曲率を変化させてもよい。このとき、誘導部４１を移動させた変位を、端部Ｃにおいて保護層４２外部に配置した励磁コイル９、出力コイル７及びリファレンスコイル８により検出し、屈曲率を誘導部４１の一次元的変位により制御することができる。 Further, the guiding portion 41 is movably arranged inside the protective layer 42, and fixed to the protective layer 42 at, for example, the end C ′ of FIG. 8, and the guiding portion 41 is moved inside the protective layer 42, whereby the protective layer 42 is moved. In addition, the bending rate of the guide portion 41 may be changed. At this time, the displacement of moving the guiding portion 41 is detected by the excitation coil 9, the output coil 7 and the reference coil 8 arranged outside the protective layer 42 at the end C, and the bending rate is one-dimensional displacement of the guiding portion 41. Can be controlled.

なお、励磁コイル９、出力コイル７及びリファレンスコイル８の配置箇所は、外部からのノイズの相殺効果を得るためには、図８に示すように、好適には誘導部４１が直線状に延在する箇所に設置する。ただし、屈曲する箇所に各コイルを設置しても誘導部４１の変位を検出することは可能であり、屈曲部に各コイルを配置することを妨げない。 In addition, in order to obtain an external noise canceling effect, the induction coil 9, the output coil 7, and the reference coil 8 are preferably arranged in a linear manner as shown in FIG. Install it at the place where However, it is possible to detect the displacement of the guiding portion 41 even if each coil is installed at the bending portion, and it is not hindered to arrange each coil at the bending portion.

また、特定の領域において、その他の領域と比較して、誘導部４１の断面積の位置依存性を大きく設定し、特定の領域において位置検出の空間分解能を高めてもよい。 In addition, the position dependency of the cross-sectional area of the guiding portion 41 may be set larger in a specific area than in other areas, and the spatial resolution of position detection in the specific area may be increased.

また、可動磁性体４０の代わりに良導体（可動良導体）を使用し、渦電流損の変化のみにより、位置検出が可能となるよう構成してもよい。すなわち誘導部４１の強磁性体の代わりに良導体を使用することで、渦電流損のみにより位置検出が可能となる構成としてもよい。 Further, a good conductor (movable good conductor) may be used instead of the movable magnetic body 40, and the position may be detected only by a change in eddy current loss. In other words, a good conductor may be used in place of the ferromagnetic material of the induction unit 41 so that the position can be detected only by eddy current loss.

本発明によれば、差動変圧方式により、一次元の絶対位置を広範囲に検出できる。さらに、外部環境に対する耐性がある位置検出装置を提供することができる。本発明は、様々な応用が期待でき、産業上の利用性は高い。 According to the present invention, the one-dimensional absolute position can be detected over a wide range by the differential transformation method. Furthermore, it is possible to provide a position detection device that is resistant to the external environment. The present invention can be expected to have various applications and has high industrial applicability.

１位置検出装置
２可動磁性体
３誘導部
４導電部
５樹脂層
６保護層
７出力コイル
８リファレンスコイル
９励磁コイル
１０カバー部材
１１発振器
１２差動アンプ
１３検波回路
２１位置検出装置
２２可動磁性体
２３非磁性体
２４導電部
２５誘導部
２６励磁コイル
２７出力コイル
２８リファレンスコイル
２９カバー部材
３０コイルカバー
３１ケーブル支持部材
３２境界部
３３高分解能領域
４０可動磁性体
４１誘導部
４２保護層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Position detection apparatus 2 Movable magnetic body 3 Guidance part 4 Conductive part 5 Resin layer 6 Protective layer 7 Output coil 8 Reference coil 9 Excitation coil 10 Cover member 11 Oscillator 12 Differential amplifier 13 Detection circuit 21 Position detection apparatus 22 Movable magnetic body 23 Non-magnetic material 24 Conductive portion 25 Inductive portion 26 Excitation coil 27 Output coil 28 Reference coil 29 Cover member 30 Coil cover 31 Cable support member 32 Boundary portion 33 High resolution region 40 Movable magnetic material 41 Inductive portion 42 Protective layer

Claims

An excitation coil, an output coil, a reference coil,
A movable magnetic body or a movable good conductor that is relatively movable with respect to the excitation coil, the output coil, and the reference coil;
The reference coil has lower magnetic response characteristics than the output coil,
The output coil and the reference coil are differentially connected,
The movable magnetic body or the movable good conductor has a mutual inductance between the exciting coil and the output coil and between the exciting coil and the output coil via the movable magnetic body or the movable good conductor. Configured to gradually decrease or increase depending on the longitudinal position of the good conductor,
A position detection device that detects a difference between an output voltage of the output coil and an output voltage of the reference coil when the excitation coil is excited.

The position detection device according to claim 1, wherein at least a surface of the reference coil facing the movable magnetic body or the movable good conductor is covered with a ferromagnetic body or a good conductor.

The movable magnetic body or the movable good conductor is
Having a conductive portion made of a conductive non-ferromagnetic material;
The position detecting device according to claim 1, wherein the conductive portion has a distribution in which a thickness gradually decreases or gradually increases in a longitudinal direction.

The movable magnetic body is
The position detecting device according to claim 3, wherein an induction unit is provided inside the conductive unit, and the excitation coil, the output coil, and the reference coil are disposed outside the movable magnetic body.

The movable magnetic body is
An induction part is provided outside the conductive part,
The conductive portion has a long hollow shape,
The position detecting device according to claim 3, wherein the excitation coil, the output coil, and the reference coil are disposed inside the movable magnetic body.

The movable magnetic body or the movable good conductor has a cross-sectional area that gradually decreases or gradually increases in the longitudinal direction,
The position detecting device according to claim 1, wherein the excitation coil, the output coil, and the reference coil are disposed outside the movable magnetic body or the movable good conductor.

The movable magnetic body or the movable good conductor is, in a specific region, compared with other regions, between the excitation coil and the output coil, and between the excitation coil and the output coil via the movable magnetic body or the movable good conductor. The position detection device according to claim 1, wherein the absolute value of the position dependency of the mutual inductance is large.