JPH0776774B2 - 速度センサ - Google Patents
速度センサInfo
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- JPH0776774B2 JPH0776774B2 JP60063389A JP6338985A JPH0776774B2 JP H0776774 B2 JPH0776774 B2 JP H0776774B2 JP 60063389 A JP60063389 A JP 60063389A JP 6338985 A JP6338985 A JP 6338985A JP H0776774 B2 JPH0776774 B2 JP H0776774B2
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- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 24
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 24
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 14
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims description 3
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- 238000009738 saturating Methods 0.000 claims 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 10
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 6
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- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/003—Kinematic accelerometers, i.e. measuring acceleration in relation to an external reference frame, e.g. Ferratis accelerometers
- G01P15/005—Kinematic accelerometers, i.e. measuring acceleration in relation to an external reference frame, e.g. Ferratis accelerometers measuring translational acceleration
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の分野］ 本発明は、導体や半導体等の導電性被検出物体の移動速
度を非接触で電気的に検知する速度センサに関する。
度を非接触で電気的に検知する速度センサに関する。
［発明の背景］ 従来、非接触の直線運動スピードセンサとして、いわゆ
る渦電流形のセンサが知られている。しかし、この渦電
流形速度センサは、その構造が複雑であるという不都合
がある。また、従来の速度センサは、交流励磁する方式
のものであるため、２次導体すなわち被検出物体の条件
について種々の問題がある。
る渦電流形のセンサが知られている。しかし、この渦電
流形速度センサは、その構造が複雑であるという不都合
がある。また、従来の速度センサは、交流励磁する方式
のものであるため、２次導体すなわち被検出物体の条件
について種々の問題がある。
［発明の目的］ 本発明の目的は、上述の従来形における問題点に鑑み、
構造簡略で、かつ被検出物体の条件に対する制限のより
少ない渦電流形速度センサを提供することを目的とす
る。
構造簡略で、かつ被検出物体の条件に対する制限のより
少ない渦電流形速度センサを提供することを目的とす
る。
［発明の概要］ 上記目的を達成するため本発明では、導電性被検出物体
上の移動方向に沿って順に第１、第２および第３の点を
移動方向とは交叉方向にそれぞれ正、逆、正（または
逆、正、逆）方向に直流励磁し、上記被検出物体が磁束
に交叉して移動することにより該物体に生じる渦電流を
この渦電流によって生じる磁束として検出し、この磁束
の検出値を速度として検知することを特徴としている。
上の移動方向に沿って順に第１、第２および第３の点を
移動方向とは交叉方向にそれぞれ正、逆、正（または
逆、正、逆）方向に直流励磁し、上記被検出物体が磁束
に交叉して移動することにより該物体に生じる渦電流を
この渦電流によって生じる磁束として検出し、この磁束
の検出値を速度として検知することを特徴としている。
［実施例の説明］ 以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
第１図は、本発明の原理説明図で、（ａ）は側面図、
（ｂ）は底面図である。同図に示すように、Ｅ型コア１
の底脚11のヨーク部12,13にそれぞれ同一方向の巻線2,3
を巻回し、これらの巻線2,3に互いに逆向きの直流電流
を通電して直流励磁すると、コア１の側脚14,15と中脚1
6とから相互に逆向きの直流磁束φ1,φ３とφ２とが発
生し、移動導体４を貫通する。そして、この直流磁束φ
1,φ2,φ３のために、導体４には、ファラデーの右手の
法則で表わされる起電力すなわち磁束および移動の方向
に直角でその移動速度Ｖに比例する起電力e1,e2,e3が発
生する。これにより、導体４には起電力e1,e2,e3および
導体４の導電率で定まる渦電流i12,i32が流れ、この渦
電流i12,i32によってほぼ図に示すような位置に磁極
N12,S32が発生する。この磁極N12,S32の強さは、導体４
の移動速度Ｖに比例しており、何等かの方法で検出すれ
ば速度を検出することができる。
（ｂ）は底面図である。同図に示すように、Ｅ型コア１
の底脚11のヨーク部12,13にそれぞれ同一方向の巻線2,3
を巻回し、これらの巻線2,3に互いに逆向きの直流電流
を通電して直流励磁すると、コア１の側脚14,15と中脚1
6とから相互に逆向きの直流磁束φ1,φ３とφ２とが発
生し、移動導体４を貫通する。そして、この直流磁束φ
1,φ2,φ３のために、導体４には、ファラデーの右手の
法則で表わされる起電力すなわち磁束および移動の方向
に直角でその移動速度Ｖに比例する起電力e1,e2,e3が発
生する。これにより、導体４には起電力e1,e2,e3および
導体４の導電率で定まる渦電流i12,i32が流れ、この渦
電流i12,i32によってほぼ図に示すような位置に磁極
N12,S32が発生する。この磁極N12,S32の強さは、導体４
の移動速度Ｖに比例しており、何等かの方法で検出すれ
ば速度を検出することができる。
そこで、この実施例においては第２図に示すように、高
透磁率の磁性材料例えばアライドケミカル社製で商品名
が2826MBのアモルファスリボンを用いたトロイダルコア
（磁路長ｌ＝8.59cm,断面積Ｓ＝0.375cm2）51に３つの
巻線52,53,54を有する磁束検出器５を作製し、この検出
器５をコア51が磁極N12,S32の中心付近を通るように配
置している。このため、コア51は磁極N12,S32によって
磁化される。巻線52,53,54はこの磁化の強さを検出する
ためのものである。
透磁率の磁性材料例えばアライドケミカル社製で商品名
が2826MBのアモルファスリボンを用いたトロイダルコア
（磁路長ｌ＝8.59cm,断面積Ｓ＝0.375cm2）51に３つの
巻線52,53,54を有する磁束検出器５を作製し、この検出
器５をコア51が磁極N12,S32の中心付近を通るように配
置している。このため、コア51は磁極N12,S32によって
磁化される。巻線52,53,54はこの磁化の強さを検出する
ためのものである。
次に、この検出器５による磁化の強さすなわちコア51を
通過する磁束φｄの検出動作を説明する。
通過する磁束φｄの検出動作を説明する。
この磁束検出器５は、コア51を充分に飽和させる大きさ
で正負対称の高周波電流（例えば10KHz）i exを励磁巻
線52に流し、検出巻線53に誘起される電圧e schを検出
し、この電圧eschによりコア51内の正負非対称性を検出
するとともに、この正負非対称性を補償すべく２次巻線
54に電流を供給する。
で正負対称の高周波電流（例えば10KHz）i exを励磁巻
線52に流し、検出巻線53に誘起される電圧e schを検出
し、この電圧eschによりコア51内の正負非対称性を検出
するとともに、この正負非対称性を補償すべく２次巻線
54に電流を供給する。
先ず、磁束φｄが零の場合、検出巻線53に誘起する電圧
e schは、励磁電流i exとコア51の磁化特性に基づいて
生じ、このときのコア51の磁化特性曲線は正負対称であ
る。したがって、検出巻線53の誘起電圧e schも正負対
称であり、２次巻線54の電流は零である。
e schは、励磁電流i exとコア51の磁化特性に基づいて
生じ、このときのコア51の磁化特性曲線は正負対称であ
る。したがって、検出巻線53の誘起電圧e schも正負対
称であり、２次巻線54の電流は零である。
次に、磁束φｄが零でない場合、コア51はこの直流磁束
φｄによってバイアスされる。その結果、コア51の飽和
状態が正負アンバランスとなり、検出巻線53に生じる電
圧e schは正および負の各波高値が異なったものとな
る。よって、この検出電圧e schの正負アンバランス分
を検出すれば、コア51内の磁束が正負のいずれに偏倚し
ているかを検出することができる。この検出電圧e sch
の正負アンバランス分の検出は、例えば本出願人等が特
願昭59−274884号で提案したように、検出電圧e schの
正負のある振幅以上のみに着目してこれらの面積比をと
ることにより行なってもよく、また、特願昭60−9892号
で提案したように、励磁電流i exを三角波として正およ
び負の電圧e schが発生した時点における各三角波励磁
電流値の差を検出するようにしてもよい。そして、上記
各出願にも記載しているように、２次巻線54にこの偏倚
の方向を相殺するような向きおよび大きさの電流I2を供
給すれば、この供給電圧値I2は上記磁束φｄに比例した
ものとなる。したがって、この電流I2を検出することに
よって導体４の移動速度を検知することができる。
φｄによってバイアスされる。その結果、コア51の飽和
状態が正負アンバランスとなり、検出巻線53に生じる電
圧e schは正および負の各波高値が異なったものとな
る。よって、この検出電圧e schの正負アンバランス分
を検出すれば、コア51内の磁束が正負のいずれに偏倚し
ているかを検出することができる。この検出電圧e sch
の正負アンバランス分の検出は、例えば本出願人等が特
願昭59−274884号で提案したように、検出電圧e schの
正負のある振幅以上のみに着目してこれらの面積比をと
ることにより行なってもよく、また、特願昭60−9892号
で提案したように、励磁電流i exを三角波として正およ
び負の電圧e schが発生した時点における各三角波励磁
電流値の差を検出するようにしてもよい。そして、上記
各出願にも記載しているように、２次巻線54にこの偏倚
の方向を相殺するような向きおよび大きさの電流I2を供
給すれば、この供給電圧値I2は上記磁束φｄに比例した
ものとなる。したがって、この電流I2を検出することに
よって導体４の移動速度を検知することができる。
この速度センサの速度検出特性を見るために、小型直流
機に銅板（厚さ1mm）を取り付け、先ず直線性を調べ
た。その結果を第３図に示す。同図の2000r.p.m.は移動
速度4.2m/Sに相当する。次に、直流機を速度零から1900
r.p.m.まで加速し、電流を逆転して逆方向まで回転させ
た後、速度を零に戻した場合の動特性を調べた。結果を
第４図に示す。
機に銅板（厚さ1mm）を取り付け、先ず直線性を調べ
た。その結果を第３図に示す。同図の2000r.p.m.は移動
速度4.2m/Sに相当する。次に、直流機を速度零から1900
r.p.m.まで加速し、電流を逆転して逆方向まで回転させ
た後、速度を零に戻した場合の動特性を調べた。結果を
第４図に示す。
［実施例の変形例］ なお、本発明は上述の実施例に限定されることなく適宜
変形して実施することができる。例えば上述の実施例に
おいては導体４に磁束を通過せしめるための磁気装置と
してＥ型コアに巻線を施して構成した電磁石を用いてい
るが、代りにこの電磁石の通電時と等価な永久磁石を用
いることも可能である。
変形して実施することができる。例えば上述の実施例に
おいては導体４に磁束を通過せしめるための磁気装置と
してＥ型コアに巻線を施して構成した電磁石を用いてい
るが、代りにこの電磁石の通電時と等価な永久磁石を用
いることも可能である。
また、上述においては磁束検出器５のコアとしてアモル
ファスリボン製のトロイダルコアを用いているが、他の
高透磁率材料例えばパーマロイ等を用いてもよく、ま
た、コア形状もリング状の他、例えば第２図（ｂ）に示
すトロイダルコア51の上辺または下辺を切除したような
Ｕ字型のものでもよい。また、磁石１と磁束検出器５と
を導体４を挟んで配置してもよい。この場合、コア51は
磁石１の中脚を逃げる必要がないため、棒状でもよく、
あるいは開放端を導体４の側（第２図（ａ）で上側）に
向けたＵ字型のものでもよい。
ファスリボン製のトロイダルコアを用いているが、他の
高透磁率材料例えばパーマロイ等を用いてもよく、ま
た、コア形状もリング状の他、例えば第２図（ｂ）に示
すトロイダルコア51の上辺または下辺を切除したような
Ｕ字型のものでもよい。また、磁石１と磁束検出器５と
を導体４を挟んで配置してもよい。この場合、コア51は
磁石１の中脚を逃げる必要がないため、棒状でもよく、
あるいは開放端を導体４の側（第２図（ａ）で上側）に
向けたＵ字型のものでもよい。
さらに、磁束検出器５としては上記構成のものの他、ホ
ール素子等、公知のものを使用することも可能である。
ール素子等、公知のものを使用することも可能である。
［発明の効果］ 以上のように、本発明によると、導電性被検出物体の移
動速度を非接触で直線性良く測定することが可能な速度
センサを簡略な構成で実現することができる。また、直
流励磁方式であるため、従来の交流励磁方式のものに比
べて被検出物体の条件はより緩和された。
動速度を非接触で直線性良く測定することが可能な速度
センサを簡略な構成で実現することができる。また、直
流励磁方式であるため、従来の交流励磁方式のものに比
べて被検出物体の条件はより緩和された。
第１図は本発明の速度センサの動作原理説明図、第２図
は本発明の一実施例に係る速度センサの要部の構成を示
す概略図、第３図は第２図のセンサの速度検出特性（静
特性）図、第４図は第２図のセンサの速度検出動特性図
である。 1:E型コア、14,15:側脚、16:中脚、 2,3:直流励磁用巻線、4:被検出導体、 5:磁束検出器、51:コア、 52:励磁巻線、53:偏倚検出巻線、 54:2次巻線。
は本発明の一実施例に係る速度センサの要部の構成を示
す概略図、第３図は第２図のセンサの速度検出特性（静
特性）図、第４図は第２図のセンサの速度検出動特性図
である。 1:E型コア、14,15:側脚、16:中脚、 2,3:直流励磁用巻線、4:被検出導体、 5:磁束検出器、51:コア、 52:励磁巻線、53:偏倚検出巻線、 54:2次巻線。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−127673（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−47807（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−59874（ＪＰ，Ａ) 特公 昭43−5117（ＪＰ，Ｂ１)
Claims (4)
- 【請求項１】導電性被検出物体に近接して配置され、こ
の被検出物体の移動方向に沿って順に第１、第２および
第３の点に対し、第１と第３の点に上記移動方向と交叉
する第１の向きの直流磁束を貫通せしめるとともに第２
の点に上記第１の向きとは逆の第２の向きに直流磁束を
通過せしめる磁気装置と、 上記第１および第２の点の中間と第２および第３の点の
中間の互いに逆向きの起磁力が発生する２つの起磁力発
生部分を磁気的に連絡するコアと、 上記コアを通過する直流磁束を検出する磁気センサと を具備し、上記磁気センサの出力を上記被検出物体の移
動速度として検知することを特徴とする速度センサ。 - 【請求項２】前記磁気装置が、その側脚および中脚の各
自由端を前記被検出物体に向けて配置されたＥ型コア
と、上記両側脚をそれぞれ逆向きに励磁する巻線および
直流電源とを有する特許請求の範囲第１項記載の速度セ
ンサ。 - 【請求項３】前記コアが、上記起磁力発生部分の近傍を
通る高透磁率材料製のリングコアである特許請求の範囲
第１または２項記載の速度センサ。 - 【請求項４】前記磁気センサが、第１ないし第３の少な
くとも３つの巻線を有する前記リングコアと、この第１
の巻線に上記リングコアを飽和するに足るピーク値の交
流定電流を供給する交流電流源と、上記第２の巻線に誘
起される交流電圧に基づき上記リングコア内の交流磁束
の正負非対称性に応じた検出出力を発生する磁束検出回
路と、上記起磁力により生じた磁束を相殺すべく上記第
３の巻線に対し上記検出出力に応じた電流を供給する直
流電流源と、この直流電流源の出力電流を上記起磁力に
より生じた磁束として検出する電流検出回路とを具備す
る特許請求の範囲第３項記載の速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60063389A JPH0776774B2 (ja) | 1985-03-29 | 1985-03-29 | 速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60063389A JPH0776774B2 (ja) | 1985-03-29 | 1985-03-29 | 速度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61223564A JPS61223564A (ja) | 1986-10-04 |
| JPH0776774B2 true JPH0776774B2 (ja) | 1995-08-16 |
Family
ID=13227893
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60063389A Expired - Lifetime JPH0776774B2 (ja) | 1985-03-29 | 1985-03-29 | 速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0776774B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10125097A1 (de) * | 2001-05-23 | 2002-11-28 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Ferraris-Sensor |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50127673A (ja) * | 1974-03-27 | 1975-10-07 |
-
1985
- 1985-03-29 JP JP60063389A patent/JPH0776774B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61223564A (ja) | 1986-10-04 |
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