JPS63236955A - 強磁性体異物検出センサ - Google Patents
強磁性体異物検出センサInfo
- Publication number
- JPS63236955A JPS63236955A JP62070171A JP7017187A JPS63236955A JP S63236955 A JPS63236955 A JP S63236955A JP 62070171 A JP62070171 A JP 62070171A JP 7017187 A JP7017187 A JP 7017187A JP S63236955 A JPS63236955 A JP S63236955A
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- JP
- Japan
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- coil
- gap
- detection
- wire
- winding
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- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は銅やアルミニウム等の非鉄金属部材に混入せる
微小な鉄粉等の強磁性体の異物を検出する強磁性体異物
検出センサに関する。
微小な鉄粉等の強磁性体の異物を検出する強磁性体異物
検出センサに関する。
（従来の技術）
電線の素材となる銅（Ｃｕ） 、アルミニウム（＾ｌ）
部材等に鉄粉等の異物が混入すると電線の製造時に断線
したり、或いは電気的特性が悪くなり品質が低下する等
の問題がある。このため電線製造プロセスにおける鋳造
、圧延、伸線等の各工程中に素材となる銅或いはアルミ
ニウム部材に混入した微小鉄粉を検出して除去すること
が必要不可欠である。
部材等に鉄粉等の異物が混入すると電線の製造時に断線
したり、或いは電気的特性が悪くなり品質が低下する等
の問題がある。このため電線製造プロセスにおける鋳造
、圧延、伸線等の各工程中に素材となる銅或いはアルミ
ニウム部材に混入した微小鉄粉を検出して除去すること
が必要不可欠である。
従来、上記微小鉄粉等を検出するセンサとしては第２図
に示すように、コア１にコイル１１を巻回し、当該コイ
ル１１に定１ｉ流Ｂ１２及び信号処理回路１３を接続し
、定電流源１２により励磁して磁束を発生させると共に
当該コア１に設けたギャップ２に磁界と直交する方向に
電線８を通過させる。この電線８中に微小な強磁性体の
異物例えば、鉄粉９が混入していると、当該鉄粉９がギ
ャップ２を通過する際に当該ギャップ２の磁気抵抗が変
化してコア１内を通る磁束が変化し、コイル１１に誘起
起電力ｅ（−−Ｎ（ｄφ／ｄｔ））を発生する。
に示すように、コア１にコイル１１を巻回し、当該コイ
ル１１に定１ｉ流Ｂ１２及び信号処理回路１３を接続し
、定電流源１２により励磁して磁束を発生させると共に
当該コア１に設けたギャップ２に磁界と直交する方向に
電線８を通過させる。この電線８中に微小な強磁性体の
異物例えば、鉄粉９が混入していると、当該鉄粉９がギ
ャップ２を通過する際に当該ギャップ２の磁気抵抗が変
化してコア１内を通る磁束が変化し、コイル１１に誘起
起電力ｅ（−−Ｎ（ｄφ／ｄｔ））を発生する。
コイル１１の励磁電流は定電流源１２から給電されるた
めに殆ど変化しないが、両端の電圧は誘起起電力ｅに応
じて変化する。信号処理回路１３はこのコイル１１の電
圧変化により前記異物を検出する。センサの検出感度は
コアＩのギャップ２の磁束密度、鉄粉の通過速度及びコ
イル１１の巻数に正比例し、また、当該コイル１１の周
波数応答特性も大きく寄与している。
めに殆ど変化しないが、両端の電圧は誘起起電力ｅに応
じて変化する。信号処理回路１３はこのコイル１１の電
圧変化により前記異物を検出する。センサの検出感度は
コアＩのギャップ２の磁束密度、鉄粉の通過速度及びコ
イル１１の巻数に正比例し、また、当該コイル１１の周
波数応答特性も大きく寄与している。
（発明が解決しようとする問題点）
上記センサは構成が簡単であるが、センサを大型にする
と大きな問題が発生する。即ち、検出感度を高めるため
にはコイル１１の巻数をなるべく多くすると共にギャッ
プ２の磁束密度を大きくすることが必要である。磁束密
度を大きくするためには励Ｍ１電流を大きくすることが
必要であり、そのためにはコイル１１の線径を太くする
ことが必要である。即ち、コイル１１は線径の太い巻線
を多数巻回することが必要となる。ところが、コイル１
１は巻数を多くするとインダクタンスＬが増加し、線径
を太くすると、抵抗が小さくなり、結局、インダクタン
スＬが大きくなり、抵抗Ｒが小さくなるということにな
る。
と大きな問題が発生する。即ち、検出感度を高めるため
にはコイル１１の巻数をなるべく多くすると共にギャッ
プ２の磁束密度を大きくすることが必要である。磁束密
度を大きくするためには励Ｍ１電流を大きくすることが
必要であり、そのためにはコイル１１の線径を太くする
ことが必要である。即ち、コイル１１は線径の太い巻線
を多数巻回することが必要となる。ところが、コイル１
１は巻数を多くするとインダクタンスＬが増加し、線径
を太くすると、抵抗が小さくなり、結局、インダクタン
スＬが大きくなり、抵抗Ｒが小さくなるということにな
る。
ところで、コイルの周波数応答特性の１つの目安として
コイルの時定数τ（−Ｌ／Ｒ）がよく使われる。コイル
の時定数ではコイルのインダクタンスＬが大きく、抵抗
Ｒが小さいと大きくなる。
コイルの時定数τ（−Ｌ／Ｒ）がよく使われる。コイル
の時定数ではコイルのインダクタンスＬが大きく、抵抗
Ｒが小さいと大きくなる。
普通、センサの検出感度を高めるために検査対象物例え
ば、銅線を約数十ｍ毎秒の速度でギャップを通過させる
ようにしており、この状態においては、当該鋼＆ＩＩ８
に混入した鉄粉により発生ずる信号の周波数は約数ｋ
／ Ｈｚのオーダである。それ故にコイルの時定数τが
大きくなると、検出感度が大幅に低下することとなる。
ば、銅線を約数十ｍ毎秒の速度でギャップを通過させる
ようにしており、この状態においては、当該鋼＆ＩＩ８
に混入した鉄粉により発生ずる信号の周波数は約数ｋ
／ Ｈｚのオーダである。それ故にコイルの時定数τが
大きくなると、検出感度が大幅に低下することとなる。
従って、前述したように、励磁電流を大きくして磁束密
度を高めるべく太い線を多数巻回してコイルを形成する
と、インダクタンスしは増大するが、抵抗Ｒは増加せず
に却って小さくなり、この結果、センサの検出感度の低
下を来すという問題がある。
度を高めるべく太い線を多数巻回してコイルを形成する
と、インダクタンスしは増大するが、抵抗Ｒは増加せず
に却って小さくなり、この結果、センサの検出感度の低
下を来すという問題がある。
本発明は上述の問題点を解決するためになされたもので
、検出感度が高く、且つ検出信号の周波数応答特性の良
好な強磁性体異物検出センサを提供することを目的とす
る。
、検出感度が高く、且つ検出信号の周波数応答特性の良
好な強磁性体異物検出センサを提供することを目的とす
る。
（問題点を解決するための手段）
上記目的を達成するために本発明によれば、非磁性の検
査対象物を通過させて磁界を印加するギャップを有し磁
気回路を形成するコアに、太い線径の巻線を巻回して励
磁コイルを形成し、細い線径の巻線を多数巻回して検出
コイルを形成して強磁性体異物検出センサを構成したも
のである。
査対象物を通過させて磁界を印加するギャップを有し磁
気回路を形成するコアに、太い線径の巻線を巻回して励
磁コイルを形成し、細い線径の巻線を多数巻回して検出
コイルを形成して強磁性体異物検出センサを構成したも
のである。
（作用）
励磁コイルを太い線径とすることにより大きな励磁電流
を供給することができ、コアのギャップの磁束密度が高
くなる。一方、細線を多数巻回して検出コイルとするこ
とによりインダクタンスの増加と共に抵抗が増加し、当
該検出コイルは時定数が大きくなることを抑えられて周
波数応答特性が向上する。これにより、センサの検出感
度が大幅に向上する。
を供給することができ、コアのギャップの磁束密度が高
くなる。一方、細線を多数巻回して検出コイルとするこ
とによりインダクタンスの増加と共に抵抗が増加し、当
該検出コイルは時定数が大きくなることを抑えられて周
波数応答特性が向上する。これにより、センサの検出感
度が大幅に向上する。
（実施例）
以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
第１図は本発明を適用した強磁性体異物検出センサを示
し、磁気回路を形成するコアｌには励磁コイル３と検出
コイル４とが巻回されており、励磁コイル３は大きな励
磁電流を供給し得るように太い線径の巻線を巻回して形
成されている。この励磁コイル３の巻数は励磁電流の大
きさ及びコア１のギャップ２に発生させる磁束密度によ
り適宜の巻数とされる。一方、検出コイル４は細線例え
ば、０．０５ｍｍ程度の極細線を多数（１０００回程度
）巻回して形成されている。
し、磁気回路を形成するコアｌには励磁コイル３と検出
コイル４とが巻回されており、励磁コイル３は大きな励
磁電流を供給し得るように太い線径の巻線を巻回して形
成されている。この励磁コイル３の巻数は励磁電流の大
きさ及びコア１のギャップ２に発生させる磁束密度によ
り適宜の巻数とされる。一方、検出コイル４は細線例え
ば、０．０５ｍｍ程度の極細線を多数（１０００回程度
）巻回して形成されている。
検出コイル４は巻数を多くすることによりそのインダク
タンスＬが大きくなるが、線径か細いために抵抗上も大
きくなり、この結果、巻数を多くしても時定数τ（＝Ｌ
／Ｉ？）の値が余り変化しない即ち、大きくならない、
これは、検出コイル４の巻数を多くしても周波数応答特
性が悪化することがないことを意味する。しかも、当該
検出コイ゛ル４に流れる検出信号は掻めて微弱な信号電
流であるために線径に対する制限は殆どない。
タンスＬが大きくなるが、線径か細いために抵抗上も大
きくなり、この結果、巻数を多くしても時定数τ（＝Ｌ
／Ｉ？）の値が余り変化しない即ち、大きくならない、
これは、検出コイル４の巻数を多くしても周波数応答特
性が悪化することがないことを意味する。しかも、当該
検出コイ゛ル４に流れる検出信号は掻めて微弱な信号電
流であるために線径に対する制限は殆どない。
尚、当該検出コイル４のように極細線を使用して当該コ
イル自身の抵抗を大きくした場合と、コイルの両端に単
に抵抗を接続した場合とはその効果は全く異なる。即ち
、コイルの両端に単に抵抗を接続した場合には当該コイ
ル自身の周波数応答特性は全く変化せず、従って、セン
サとしての感度は抵抗を接続しない場合のコイルの感度
と全く同じであり変化しない。
イル自身の抵抗を大きくした場合と、コイルの両端に単
に抵抗を接続した場合とはその効果は全く異なる。即ち
、コイルの両端に単に抵抗を接続した場合には当該コイ
ル自身の周波数応答特性は全く変化せず、従って、セン
サとしての感度は抵抗を接続しない場合のコイルの感度
と全く同じであり変化しない。
被検査対象物例えば、銅線８はコア１のギャップ２内を
図示のように磁束を直角に横切る方向に所定の速度で１
ｆｆｌ遇する。尚、コアｌの断面積、ギャップ２の間隔
等は検査する刷＆’ｉ１８の線径により決定され、特に
ギャップ２の間隔は当該銅線８よりも僅かに大きい寸法
に設定して充填率を大きくして検出感度の向上を図る。
図示のように磁束を直角に横切る方向に所定の速度で１
ｆｆｌ遇する。尚、コアｌの断面積、ギャップ２の間隔
等は検査する刷＆’ｉ１８の線径により決定され、特に
ギャップ２の間隔は当該銅線８よりも僅かに大きい寸法
に設定して充填率を大きくして検出感度の向上を図る。
定電圧源５は励磁コイル３に接続され、所定の直流電流
を供給して当該励磁コイル３を励磁してコアｌ内に磁束
を発生させる。信号処理口ＩＳ６は検出コイル４に接続
され、当該検出コイル４に誘起される誘起起電力ｅを入
力し、そのピーク値が基準値Ｖ ｒｅｆを超えたときに
異物があると判別して信号を出力する。この出力信号は
例えば、警報信号して使用される。
を供給して当該励磁コイル３を励磁してコアｌ内に磁束
を発生させる。信号処理口ＩＳ６は検出コイル４に接続
され、当該検出コイル４に誘起される誘起起電力ｅを入
力し、そのピーク値が基準値Ｖ ｒｅｆを超えたときに
異物があると判別して信号を出力する。この出力信号は
例えば、警報信号して使用される。
以下に作用を説明する。
定電圧源５により励磁コイル３に所定の直流電流を供給
して当該励磁コイル３を励磁し、コア１のギャップ２に
所定の磁束密度の磁束を発生させる。励磁コイル２に供
給する励磁電流を■、コイルの巻数をＮ、ギャップ２の
磁気抵抗をＲｏとすると、コア１内を通る磁束φは、当
該コアｌの透磁率が真空のｉ３ｍ率に比して極めて大き
いから、近似的に次式で与えられる。
して当該励磁コイル３を励磁し、コア１のギャップ２に
所定の磁束密度の磁束を発生させる。励磁コイル２に供
給する励磁電流を■、コイルの巻数をＮ、ギャップ２の
磁気抵抗をＲｏとすると、コア１内を通る磁束φは、当
該コアｌの透磁率が真空のｉ３ｍ率に比して極めて大き
いから、近似的に次式で与えられる。
φ＝ Ｎ Ｉ ／ Ｒｏ ・・・（１）ここに、
ＲＳ（−＋＊／（μ。５Ａ））はギャップ２の磁気抵抗
、１２はギャップ２の間隔、Ｓはギャップ２の断面積、
Ａはギャップ２の断面積の補正係数、μ。は真空の透磁
率を表す。
ＲＳ（−＋＊／（μ。５Ａ））はギャップ２の磁気抵抗
、１２はギャップ２の間隔、Ｓはギャップ２の断面積、
Ａはギャップ２の断面積の補正係数、μ。は真空の透磁
率を表す。
励磁コイル３は太い線を使用しており、従って、励磁電
流■を大きくすることにより磁束φを容易に大きくする
ことができる。
流■を大きくすることにより磁束φを容易に大きくする
ことができる。
このコア１のギャップ２に銅線８を所定の速度で通過さ
せる。この時ｗ４線８に鉄粉が混入されていない場合に
はギャップ２の磁気抵抗Ｒ０は変化せず、従って、コア
ｌ内を通る磁束φは変化せず、検出コイル４には誘起起
電力が発生しない。
せる。この時ｗ４線８に鉄粉が混入されていない場合に
はギャップ２の磁気抵抗Ｒ０は変化せず、従って、コア
ｌ内を通る磁束φは変化せず、検出コイル４には誘起起
電力が発生しない。
銅線８に鉄粉９が混入していると、ギャップ２の磁気抵
抗Ｒ０が変化する。即ち、鉄粉９の透磁率μ、は真空の
透磁率μ。に比して非常に大きく（μ、〉μ。）、従っ
て、鉄粉９がギャップ２内を通過する際に当該ギャップ
２の磁気抵抗Ｒｏが前記ｆｉ１式で表される値よりも小
さくなり、これに伴いコアｌ内を通る磁束φが大きくな
る。この結果、銅線８の通過時にコア１内を通る磁束φ
が急激に変化し、検出コイル４に誘起起電力ｅが発生す
る。
抗Ｒ０が変化する。即ち、鉄粉９の透磁率μ、は真空の
透磁率μ。に比して非常に大きく（μ、〉μ。）、従っ
て、鉄粉９がギャップ２内を通過する際に当該ギャップ
２の磁気抵抗Ｒｏが前記ｆｉ１式で表される値よりも小
さくなり、これに伴いコアｌ内を通る磁束φが大きくな
る。この結果、銅線８の通過時にコア１内を通る磁束φ
が急激に変化し、検出コイル４に誘起起電力ｅが発生す
る。
信号処理回路６は検出フィル４に発生した起電力ｅを人
力して基準値Ｖｒｅｆと比較し、当該入力電圧ｅが基準
値Ｖｒｅｆを超える（６＞ｖｒｅｆ）と、銅線８に鉄粉
が混入していると判断して信号を出力する。
力して基準値Ｖｒｅｆと比較し、当該入力電圧ｅが基準
値Ｖｒｅｆを超える（６＞ｖｒｅｆ）と、銅線８に鉄粉
が混入していると判断して信号を出力する。
検出コイル４は巻数を多く巻回されており、従って、当
該検出コイル４に大きな誘起起電力が発生する。更に、
前述したように当該検出コイル４は時定数τが小さいた
めに、周波数応答特性は良好となり、検出感度が大幅に
向上する。
該検出コイル４に大きな誘起起電力が発生する。更に、
前述したように当該検出コイル４は時定数τが小さいた
めに、周波数応答特性は良好となり、検出感度が大幅に
向上する。
因みに、コア１の断面積を１６Ｘ１６１１ｍ＋”、ギャ
ップ２の間隔を５Ｉｌｌｌとし、検出コイル４の線径を
０．０５ｍＩａ、 Ｓ数を１０００回とした場合、約３
Ｑｔ１ｍの大きさの鉄粉を検出することができた。また
、同じ形状のコアに、線径０．０５ｆｆｉｓの巻線と、
０．５ ＋ｓｍの５４１Ｉとを夫々１０００回ずつ巻回
して検出コイルを形成し、ギャップ２に大きさが０．３
φの鉄球を３００ｍ／ｓｉｎの速度で通過させた場合
、これらの各検出コイルの信号のＳ／Ｎ比は、前者が約
１０００倍、後者が約１５倍程度であり、Ｓ／Ｎ比も大
幅に向上した。
ップ２の間隔を５Ｉｌｌｌとし、検出コイル４の線径を
０．０５ｍＩａ、 Ｓ数を１０００回とした場合、約３
Ｑｔ１ｍの大きさの鉄粉を検出することができた。また
、同じ形状のコアに、線径０．０５ｆｆｉｓの巻線と、
０．５ ＋ｓｍの５４１Ｉとを夫々１０００回ずつ巻回
して検出コイルを形成し、ギャップ２に大きさが０．３
φの鉄球を３００ｍ／ｓｉｎの速度で通過させた場合
、これらの各検出コイルの信号のＳ／Ｎ比は、前者が約
１０００倍、後者が約１５倍程度であり、Ｓ／Ｎ比も大
幅に向上した。
（発明の効果）
以上説明したように本発明によれば、非磁性の検査対象
物を通過させて磁界を印加するギャップを有し磁気回路
を形成するコアに、太い線径の巻線を巻回して励磁コイ
ルを形成し、細い線径の巻線を多数巻回して検出コイル
を形成したので、前記励磁コイルに大きな励磁電流を供
給することができるために前記ギャップの磁束密度を高
くすることができると共に前記検出コイルの周波数応答
特性を向上することができ、この結果、前記非磁性の検
査対象物に混入する鉄粉等の強磁性体の異物の検出感度
を大幅に高めることができ、微小な異物を極めて良好に
検出することが可能であるという優れた効果がある。
物を通過させて磁界を印加するギャップを有し磁気回路
を形成するコアに、太い線径の巻線を巻回して励磁コイ
ルを形成し、細い線径の巻線を多数巻回して検出コイル
を形成したので、前記励磁コイルに大きな励磁電流を供
給することができるために前記ギャップの磁束密度を高
くすることができると共に前記検出コイルの周波数応答
特性を向上することができ、この結果、前記非磁性の検
査対象物に混入する鉄粉等の強磁性体の異物の検出感度
を大幅に高めることができ、微小な異物を極めて良好に
検出することが可能であるという優れた効果がある。
第１図は本発明に係る強磁性体異物検出センサの一実施
例を示す図、第２図は従来の強磁性体異物検出センサを
示す図である。 １・・・コア、２・・・ギャップ、３・・・励磁コイル
、４・・・検出コイル、５・・・定電圧源、６・・・信
号処理回路、８・・・銅線、９・・・鉄粉。
例を示す図、第２図は従来の強磁性体異物検出センサを
示す図である。 １・・・コア、２・・・ギャップ、３・・・励磁コイル
、４・・・検出コイル、５・・・定電圧源、６・・・信
号処理回路、８・・・銅線、９・・・鉄粉。
Claims (1)
- 非磁性の検査対象物を通過させて磁界を印加するギャッ
プを有し磁気回路を形成するコアに、太い線径の巻線を
巻回して励磁コイルを形成し、細い線径の巻線を多数巻
回して検出コイルを形成したことを特徴とする強磁性体
異物検出センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62070171A JPS63236955A (ja) | 1987-03-26 | 1987-03-26 | 強磁性体異物検出センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62070171A JPS63236955A (ja) | 1987-03-26 | 1987-03-26 | 強磁性体異物検出センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63236955A true JPS63236955A (ja) | 1988-10-03 |
Family
ID=13423818
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62070171A Pending JPS63236955A (ja) | 1987-03-26 | 1987-03-26 | 強磁性体異物検出センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63236955A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010019866A (ja) * | 2009-10-29 | 2010-01-28 | Mitsubishi Electric Corp | バリアブルリラクタンス型角度検出器 |
| JP2011064710A (ja) * | 2011-01-05 | 2011-03-31 | Mitsubishi Electric Corp | バリアブルリラクタンス型角度検出器 |
-
1987
- 1987-03-26 JP JP62070171A patent/JPS63236955A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010019866A (ja) * | 2009-10-29 | 2010-01-28 | Mitsubishi Electric Corp | バリアブルリラクタンス型角度検出器 |
| JP2011064710A (ja) * | 2011-01-05 | 2011-03-31 | Mitsubishi Electric Corp | バリアブルリラクタンス型角度検出器 |
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