JP3105659B2 - 磁気回路 - Google Patents

磁気回路

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、エアギャップ内の狭い
範囲（10分の数ミリメートル）に一定の大きな磁場勾配
を作り出すための磁気回路に関するものである。本発明
は主として微小移動する線形ピックアップ (位置センサ
ー) に応用されるが、大きな磁場勾配を局部的に発生さ
せる必要のある任意の装置に使用することができる。
【０００２】
【従来の技術】永久磁石を用いた微小移動を測定する通
常のピックアップは、１つまたは複数の磁石と、少なく
とも１つの戻り磁束用継鉄 (culasse de retour de flu
x)と、測定ゾンデ(une sonde de mesure、検知センサ
ー) とを有し、これらの部材は、比較的狭いエアギャッ
プ内に測定ゾンデによって検出可能な大きな振幅の誘導
磁界が生じるような位置に配置されている。そのため
に、一般には、高エネルギー磁石：例えばサマリウム−
コバルトまたはネオジム−鉄−ホウ素の磁石が用いられ
ている。測定ゾンデとしてはホール効果型または電気抵
抗型のものが用いられている。この種のピックアップで
は、測定ゾンデから得られた信号が測定ゾンデと磁石の
極との間の測定軸線に沿った相対移動量に直接比例す
る。誘導磁気勾配は磁石の形および種類と、測定ゾンデ
に感応する物質からの磁石の各極間の距離とに依存す
る。従って、数ミリメートルの領域での 0.1 Tesla/mm
の勾配または10分の数ミリメートルの領域での１Tesla/
mmの勾配の２種類の磁気勾配が得られる。公知の磁気回
路では、磁場勾配の測定用直線領域で強度がこの領域の
長さとともに小さくなる。実験の結果、公知の磁気回路
では、測定用直線領域を十分に伸ばし、しかも、エアギ
ャップ内での磁気勾配を大きく増加させることはできな
いということが分かった。産業上の要求に答えた微小移
動を測定する線形ピックアップを作るには、より良いス
ペックが必要である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、エア
ギャップ内に、従来の磁気回路で得られるものより強い
強度で長く伸びた一定の磁場勾配を作るための新規な磁
気回路を提供することにある。本発明の他の目的は、こ
の新規な磁気回路を回転装置の２つの要素の間の軸線方
向および／または半径方向の微小な相対移動 (変位) を
測定するための線形ピックアップの製造に応用すること
にある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、磁場ゼロの線
によって互いに隔てられたＮ極とＳ極が表れる連続面を
有する磁気開回路を形成するように互いに並べられ且つ
剛体連結されたほぼ同一な２つの永久磁石によって構成
された磁気回路において、(1) ２つの永久磁石が戻り磁
束用の高透磁性材料で作られた第１の継鉄によって互い
に連結されており、(2) ２つの永久磁石の連続面と対向
して、戻り磁束用の第２の継鉄が設置されており、(3)
第２の継鉄と永久磁石の連続面との間の空間がエアギャ
ップを形成し、このエアギャップの厚さが長さおよび幅
に比較して小さい、ことを特徴とする磁気回路を提供す
る。
【０００５】
【作用】上記構成を採用することによって、エアギャッ
プ内で生じる磁場は磁場ゼロの線の両端に均一な高い磁
気勾配を示し且つ磁場が直線的に変化する領域 (直線領
域) はエアギャップの厚みに対して大幅に大きく伸び
る。これら２つの特徴はエアギャップの相対寸法と、２
つの磁石の新規な配置とに由来するものである。
【０００６】本発明の別の特徴は、第２の磁束戻し用継
鉄を上記と同様な構成で分極方向を逆向きにした磁気開
路で構成し、２つの磁気回路の磁石接合線を一致させて
設置する点にある。この配置にすると磁場勾配は約30％
増加する。
【０００７】本発明のさらに他の特徴は、磁石と磁気回
路の磁束戻し用継鉄とを同軸な環状リングとし、エアギ
ャップの厚みおよび磁石の分極方向を軸線方向または半
径方向にする点にある。この配置を採用すると、玉軸受
けのような回転装置の２つの要素間の軸線方向（エアギ
ャップが半径方向の場合）または半径方向（エアギャッ
プが軸線方向の場合）の微小移動を測定する線形ピック
アップを作ることができる。本発明の特徴および利点は
添付図を参照した以下の実施例の説明からより明瞭にな
るであろう。しかし、本発明が以下の実施例に限定され
るものではない。
【０００８】
【実施例】図１は非対称磁気回路10を単純化した斜視図
で、この図では２つの平行六面体の永久磁石12、14が長
方形の横断面で示されている。これら２つの永久磁石1
2、14の狭い方の面は互いに隣接し、大きい方の面13、1
5は互いに同一線上に延びている。永久磁石12、14の直
角断面の短辺と長辺との寸法比は約２である。永久磁石
12、14の長手方向の長さは少なくとも上記直角断面の長
辺の長さに等しい。これら２つの永久磁石12、14は磁束
戻し用の第１の継鉄16によって互いに剛体連結されてい
る。磁束戻し用の第２の継鉄18は永久磁石12、14の広い
方の面と対向して配置されている。この第２の継鉄18は
第１の継鉄16と同じものである。各永久磁石12、14の分
極方向20、22は互いに反対で且つ広い方の面13、15に対
して垂直である。広い方の面13、15と第２の継鉄18との
間の狭い空間がエアギャップ24を形成する。このエアギ
ャップの厚さはその幅に比べて小さい。磁場ゼロの線は
磁石12、14の接合線26上にある。永久磁石12、14は図示
されていない手段（例えば、非磁性体のクサビ) によっ
て継鉄18の12、14の正面に保持されている。永久磁石1
2、14は高エネルギー型、例えばネオジム−鉄−ホウ素
のセラミクス型の磁石で、継鉄16、18は透磁率が大きい
軟強磁材料、例えば純鉄で作られている。
【０００９】図２に示す曲線は、厚さが２ミリメート
ル、幅が20ミリメートルのエアギャップ24内の磁場の変
化曲線である。図２では原点０で示されたエアギャップ
24の中央の磁石12、14の接合線26の部分の磁場はゼロで
ある。この原点０の両側の全体で0.8 ミリメートルの中
央領域の磁場は−Ｌから＋Ｌまでほぼ直線的に変化す
る。図１に示す非対称磁気回路では、磁場勾配 (すなわ
ち直線の勾配）は 0.85 Ｊ／ｄである。ここで、Ｊは磁
石材料の残留磁化の値をTesla で示した値であり、ｄは
エアギャップの厚さをミリメートルで示した値である。
Ｌの最大値（すなわち限界値）はＪ．ａ／（ａ＋ｄ）に
等しい。ここで、ａは磁石の厚さであり、ｄはエアギャ
ップの厚さである。磁場は、エアギャップの軸Ｘに沿っ
て正負の限界値に達してから正負の横座標の絶対値が
0.4ミリメートルから約９ミリメートルになるまでほぼ
一定になる。その後、磁場は９から10ミリメートルの間
で再び０に落ちる。この曲線から、エアギャップの幅と
厚みとの比は大幅に減少させてもよいことが分かる。し
かし、直線領域の長さが短くなるのを防ぐために安全領
域を設ける。従って、上記の比は５以下にはしない。
【００１０】例えば、底面が一辺１cmの正方形で、厚さ
が 0.5cmの永久磁石12、14のような小さな高エネルギー
磁石（Ｊ＝1.25Ｔ）２個と、高透磁性の第２の継鉄18と
を使用して、エアギャップを１mmまたは２mmにした場合
の線状領域の磁場勾配は、前者では、厚さ１mmのエアギ
ャップ内の長さ 0.4 mm の線状領域で１Tesla/mmであ
り、後者の場合は、厚さ２mmのエアギャップ内の長さ
0.8 mm の線状領域で 0.5Tesla/mmになった。同じ寸法
の磁気回路を用いて行った上記の結果は驚くべきもので
ある。また、磁場は磁石の面13、15に直角な軸線Ｙに沿
って変化し、軸線ＸとＹに直角な軸線Ｚではほぼ一定で
あるということは理解できよう。軸線Ｙに沿った磁場勾
配の変化は、ピックアップがエアギャップの厚さの中間
部でエアギャップの厚さの１％に等しい距離だけズレた
時の磁場勾配の値の 1.5％にあたる。この変化によっ
て、測定ピックアップはエアギャップ内に正確且つ安定
に固定することができる。
【００１１】図３は対称磁気回路30の横断面を示してい
る。この図では各々第１の継鉄16、16’と組み合わされ
た２対の永久磁石12、14および12' 、14' が示されてい
る。各組の磁石が形成する磁場ゼロの線26、26' は互い
に対向している。エアギャップ24’の寸法は図１の24と
同じである。結果は２倍で、磁場ゼロの線26、26’を結
ぶ面の両側に形成される線形領域の磁場勾配の強度は約
30％増え、Ｙ軸に沿った磁場勾配は約３程度減少する。
【００１２】図４は非対称磁気回路32の横断面を示して
いる。この磁気回路32は３つの同一な磁石34、36、38、
例えば底辺と等辺とが成す角度が約67.5度であるような
二等辺三角形を３つ組み合わせて作られている。３つの
磁石は等脚台形の形に並べられており、底辺は頂辺の２
倍である。両端の磁石34、38の分極方向35、39は正反対
で底辺に対して垂直であり、磁石34、38の中間に位置す
る磁石36の分極方向37は台形の頂辺に平行である。戻り
磁束用の第２の継鉄40はエアギャップ42を形成した状態
で台形の底辺に対向して配置されている。磁場ゼロの線
はエアギャップ磁石34と38とが接する線に沿って延びて
いる。磁石34、36、38および継鉄40の材料を図１の永久
磁石12、14および継鉄16とそれぞれ同じにし、継鉄40の
寸法を図１の継鉄18と同じ寸法にした場合には、線状領
域の長さを変えずに、得られる磁場勾配の強度は図１の
非対称磁気回路10の場合よりも約20％増加する。この結
果は、軟鉄の継鉄16の代わりに中間磁石36を用いたこと
によるものである。
【００１３】図５に示す対称磁気回路44の横断面では、
それぞれ３つの磁石よりなる２組の磁石34、36、38と、
34', 36', 38'とが狭いエアギャップ42’を介して互い
に隔てられている。各磁石の分極方向は矢印35、37、39
および 35', 37', 39'で示してある。各磁石の接合線は
互いに対向している。この構成では線形領域での磁場勾
配の強度は図１に示す非対称磁気回路10の場合よりも43
％増加し、図３の対称磁気回路30の場合よりも16％増加
する。
【００１４】図６は２つの活性部片よりなる複合磁気回
路46の横断面で示している。一方の活性部片の３つの磁
石34、36、38で構成され、他方の活性部片は２つの磁石
12'と14' および継鉄16’で構成されている。この構成
で得られる結果は図３の回路30と図５の回路44の中間と
なることは明らかである。なお、主磁石となる12、14ま
たは34、38および継鉄16、18、40の横断面の形状は図示
したもの以外の形状、特に等脚台形にすることができる
ということは理解できよう。
【００１５】図７は、軸方向に厚さ52のエアギャップを
有する環状の対称磁気回路50を直径で切断した場合の斜
視図である。この磁気回路50は環状の継鉄によって互い
に連結された図３に示す断面を有する２組の環状磁石5
4、56で構成されている。この磁気回路50の感度は半径
方向にある。
【００１６】図８は 半径方向に厚さ62のエアギャップ
を有する環状の対称磁気回路60を直径で切断した場合の
斜視図である。この磁気回路60も環状の継鉄によって互
いに連結された図３に示す断面を有する２組の環状磁石
64、66で構成されているが、この磁気回路60の感度は軸
方向にある。
【００１７】図９は、軸方向の微小移動を感知する線形
ピックアップ72を備えた玉軸受け70の横断面である。こ
の玉軸受け70は、回転シャフト76に固定された内側カラ
ー74と、玉軸受けのボール80を収容する環状のボールケ
ージ78と、図には示していない支持体と一体な外側カラ
ー82とで構成されている。内側カラー74には、図８に示
したものと類似した半径方向に互いに逆向きに分極した
環状の対称磁気回路が接着で固定されている。この磁気
回路は内側の２重リング84、86と、外側の２重リング8
5、87とを有している。図８の磁気回路の断面と違う点
は、内側の２重リング84、86に磁束戻し用の継鉄が無い
点である。この継鉄は場所を節約するために省略されて
おり、高透磁性の磁石鋼で作られた軸受70の内側カラー
74で置き代えられている。２組のリング84、86および8
5、87は、半径方向に環状エアギャップ90を形成した状
態で、非磁性材料で作られたる環状構造体88を介して互
いに剛体連結されている。玉軸受け70の外側カラー82に
は測定ゾンデ94の支持体92が固定されている。この支持
体92はリング84、86と85、87との間のエアギャップ90の
厚さの中間部に位置している。支持体部位92の断面形状
はＦ字型である。測定ゾンデ94は接続ケーブル96を介し
て図示していない信号処理回路に接続されている。シャ
フト76が回転すると、環状エアギャップ90内に大きな磁
場勾配が生じるので、測定ゾンデ94（これはシーメンス
（Siemens)社のＫＳＹ１４型のホール効果素子にするこ
とができる）に、軸受70のカラー74と82との間の微小な
軸方向相対移動を表すかなり大きなアナログ信号（振幅
10〜100 ミクロン）が生じる。この相対移動は、シャフ
ト76および／または軸受けの外側カラー82の支持体（図
示せず）に加わる軸線方向の力でカラー74、82とボール
80とが弾性変形する結果によるものである。
【００１８】図10は、半径方向の微小な移動を感知する
ための線形ピックアップ 102を備えた玉軸受け 100の横
断面を示している。この玉軸受け 100は、回転シャフト
106に固定された内側カラー 104と、軸受けのボール 1
10を保持している環状のボールケージ 108と、図示して
いない支持体に連結された外側カラー 112とで構成され
ている。内側カラー 104には、完全に非磁性体のスペー
サーリング 114が接着によって固定されており、このス
ペーサーリング 114には２組の環状磁石が接着によって
固定されている。各組の磁石は軸線方向に逆向きに分極
116、 117および 118、 119しており、軸線方向に厚さ
120のエアギャプによって互いに隔てられた状態で、そ
れぞれ図７に示す２つの環54、56と類似した環状継鉄11
5 および121 に固定されている。軸受 100の外側カラー
112にはＴ字型断面を有する支持体 123が固定されてお
り、この支持体 123は測定ゾンデ 122を支持している。
この測定ゾンデ 122は２組のリング 116、 117と 118、
119との間でエアギャップ120 の厚さ方向の中間部に位
置している。測定ゾンデ 122は接続ケーブル 124を介し
て図示していない信号処理回路に接続されている。この
装置は高い感度を有しているので、シャフト 106が回転
すると、測定ゾンデ 122に軸受 110のカラー104 と 112
との間の半径方向の微小な相対移動を示すかなり大きな
アナログ信号（振幅10〜100 ミクロン）が生じる。この
相対移動はシャフト 106および／または軸受けの外側カ
ラー 112の支持体（図示せず）に加わる半径方向の力に
よって生じる。
【００１９】図11は、非対称の環状磁気回路よりなる軸
線方向の微小移動を感知する線形ピックアップ 132を備
えた玉軸受け 130の横断面を示している。この玉軸受け
130は、回転シャフト 136に固定された内側カラー 134
と、軸受けのボール 140を保持するための環状ボールケ
ージ 138と、図示していない支持体と一体な外側カラー
142とで構成されている。高透磁性の鋼で作られた内側
カラー 134には半径方向に互い逆向きに磁化された同一
形状の２つの磁石リング 144、 146が互いに並んで接着
されている。内側カラー 134は図１に示した第１の磁束
戻し用の継鉄16と同じ働きをする。外側カラー 142に
は、ほぼ正方形の断面形状を有する非磁性材料で作られ
た支持体 148が固定されている。この支持体 148の一部
には高透磁性の強磁性材料で作られた環状の小さなブロ
ック（すなわちリングの一部) 150と、測定ゾンデ 152
とが嵌め込まれている。ブロック 150の横の寸法は２つ
のリング144 、146 の寸法に等しい。ブロック150 とリ
ング 144、146 との間の一定空間がエアギャップ 154を
形成する。高透磁性材料で作られたブロック 150は図１
に示す非対称磁気回路における第２の継鉄18と同等な役
目をする。図９に示す軸線方向に感度を有する線形ピッ
クアップ72と、図11のピックアップ 132とを比較する
と、環状磁石 144、 146と84、86とを同一にし、エアギ
ャップ 154と90との厚さを同一にし、しかも、測定ゾン
デ 152と94とを同一にした場合、既に述べた点から、ピ
ックアップ 132の感度はピックアップ72の感度よりも30
％低いことがわかる。しかし、この感度の添加はピック
アップ72に比べてピックアップ 132の構造が単純且つ堅
牢性に優れている点で十分カバーされる。
【００２０】図12は、非対称の環状磁気回路で構成され
る半径方向の微小移動を感知するためその線形ピックア
ップを備えた玉軸受け 160の横断面を示している。この
玉軸受け 160は、回転シャフト 166に固定された内側カ
ラー 164と、軸受けのボール170 を保持する環状のボー
ルケージ 168と、図示していない支持体と一体の外側の
カラー 172とで構成されている。内側カラー 164は弱透
磁性の鋼で作られているのが好ましい。この内側カラー
164 には完全に非磁性体の中間リング 174が接着固定さ
れており、この中間リング 174には軸線方向に互いに逆
向きに分極した２つの環状磁石 176、 176が並んで固定
されている。これらの磁石 176、 176は平らな環状の継
鉄 178によって剛体連結されて、全体として図７に示す
１組のリング54と類似したリングを形成している。外側
カラー 172には非磁性材料で作られた支持体 180が接着
固定されている。この支持体 180の内部には高透磁性の
強磁性材料で作られた環状または環状の一部をなす小さ
なブロック 182が挿入されている。測定ゾンデ 184はブ
ロック 182の上に接着されている。ブロック182 の横幅
は一組の環状磁石 176、 177の幅と等しい。ブロック 1
82とこのブロックと対向した環状磁石 176、 178との間
の空間がエアギャップ 186を形成する。測定ゾンデ184
はこの空間内に設置されている。ブロック 182は一組の
磁石176, 177とリング 178とで構成される磁気回路の第
２の継鉄を構成する。軸線方向の移動を感知するための
ピックアップ72および 132に関する上記の説明は、配置
の違いを除いて、図10および図12に示した半径方向の移
動を感知するピックアップ 102および 162についても全
て適用することができる。
【００２１】本発明は上記の用途、すなわち玉軸受けの
カラーが受ける軸方向および／または半径方向の微小移
動の測定にのみに限定されるものではなく、任意の微小
移動（マイクロ変位）、特にメンブレン式の圧力センサ
ー、力のセンサー、加速度計またはジャイロ旋回計での
微小変位の測定にも適用できる。本発明の磁気回路は任
意形式の微小移動の線形ピックアップとして商品化する
ことができる。また、図７〜12の環状磁石の断面形状は
長方形に限定されず、図４、５および６に示す三角形の
断面形状のものを有することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の長方形断面の非対称磁気回路の単純
化した斜視図。
【図２】 図１に示す磁気回路のエアギャップ内での磁
場変化を示す曲線。
【図３】 本発明の長方形断面の対称磁気回路の単純化
した斜視図。
【図４】 本発明の三角形断面の非対称磁気回路の斜視
図。
【図５】 本発明の三角形断面の対称磁気回路の斜視
図。
【図６】 本発明の長方形断面の磁石と三角形断面がの
磁石とを用いた複式磁気回路の横断面。
【図７】 軸線方向に分極した環状磁気回路を直径で切
った斜視図。
【図８】 半径方向に分極した環状磁気回路を直径で切
った斜視図。
【図９】 軸線方向に感度を有する変位センサー（ピッ
クアップ）を備えた玉軸受けの断面図。
【図10】 半径方向に感度を有する変位センサー（ピッ
クアップ）を備えた玉軸受けの断面図。
【図11】 軸線方向に感度を有する非対称変位センサー
（ピックアップ）を備えた玉軸受けの断面図。
【図12】 半径方向に感度を有する非対称変位センサー
（ピックアップ）を備えた玉軸受けの断面図。
【符号の説明】
10、32、30、44 磁気回路 12、14、34、36、38、54、56、64、66 永久磁石 26、41 磁場ゼロの線 16、36、178 第１の戻り磁
束用継鉄 18、40 第２の戻り磁
束用継鉄 24、42、90、120 、154 、186 エアギャップ 72、102 、132 、162 線形ピックア
ップ 94、122 、152 、184 測定ゾンデ 70、100 、130 、160 玉軸受け 74、104 、134 、164 内側カラー 78、108 、138 、168 ボールケージ 80、110 、140 、170 ボール 82、112 、142 、172 外側カラー 84、86、85、87、116 、117 、118 、119 、144 、146
、176 、177 環状磁石 92、123 、148 、180 支持体 115 、121 戻り磁束用継
鉄 114 スペーサーリ
ング 150 、182 ブロック 174 中間リング 136 回転カラー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01F 7/02

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 磁場ゼロの線(26, 41)によって互いに隔
    てられたＮ極(20, 35)とＳ極(22, 39)が表れる連続面を
    有する磁気開回路を形成するように互いに並べられ且つ
    剛体連結された２つの永久磁石(12, 14; 34, 38)によっ
    て構成された磁気回路(10, 32)において、(1) ２つの永
    久磁石(12, 14; 34, 38)は戻り磁束用の高透磁性材料で
    作られた第１の継鉄(16, 36)によって互いに連結されて
    おり、(2) ２つの永久磁石(12, 14; 34, 38)の連続面と
    対向して、戻り磁束用の第２の継鉄(18, 40)が設置され
    ており、(3) 第２の継鉄(18, 40)と永久磁石(12, 14; 3
    4, 38)の連続面との間の空間がエアギャップ(24, 42)を
    形成し、このエアギャップ(24, 42)の厚さが長さおよび
    幅に比較して小さい、ことを特徴とする磁気回路。
  2. 【請求項２】 永久磁石(34, 38)の断面が二等辺三角形
    であり、戻り磁束用の第１の継鉄が３番目の永久磁石(3
    7)であり、この３番目の永久磁石(37)は底辺が他の２つ
    の永久磁石(34, 38)の底辺と平行で且つその分極方向(3
    7)は底辺に平行で且つ他の２つの永久磁石(34, 38)の磁
    束(35, 39)と連続している請求項１に記載の磁気回路(3
    2)。
  3. 【請求項３】 戻り磁束用の第２の継鉄が上記の開いた
    磁気回路(12, 24, 16；34, 36, 38) と類似で且つ磁石
    の分極方向が反対な磁気回路(12', 14', 16'；34', 3
    6', 38')で構成され、各磁石の２本の連結線(26, 26')
    が一致している請求項１または２に記載の磁気回路(30,
    44)。
  4. 【請求項４】 永久磁石および戻り磁束用の継鉄が同心
    状に配置された半径方向または軸線方向に分極したリン
    グ(54, 56; 64, 66)である請求項１〜３のいずれか一項
    に記載の磁気回路。
  5. 【請求項５】 装置内の２つの要素間に生じる微小変位
    を検知するための線形ピックアップ(72, 102）におい
    て、一方の要素に固定された請求項１〜４のいずれか一
    項に記載の磁気回路と、他方の要素に固定され且つこの
    磁気回路の磁場ゼロの線と重なるようにこの磁気回路の
    エアギャップ(90, 120）の中間に配置された磁場測定用
    ゾンデ(94, 122）とを有し、この磁場測定用ゾンデ (9
    4, 122)が２つの要素の間の微小な相対移動によって磁
    場ゼロの線の両側へ移動できるようになっているピック
    アップ。
  6. 【請求項６】 一方は回転可能で、他方は固定された内
    側カラー(74)および外側カラー(82)と、これら２つのカ
    ラーの間に配置されたボール(80)と、このボールを保持
    する環状のボールケージ(78)と、２つのカラー間の相対
    変位を測定する磁気ピックアップ(72)とを有する玉軸受
    け(70)において、 上記ピックアップ(72)が２つのカラー(74, 82)の軸線方
    向の微小な相対変位を測定し且つ、(1) 互いに逆向きに
    半径方向に分極され且つ高透磁性の回転カラー(74)に互
    いに並んで固定されたほぼ同一の第１の対の環状磁石の
    (84, 86)）と、(2) 互いに逆向きに半径方向に分極され
    且つ環状の磁束戻し用の継鉄に互いに並んで固定され
    た、第１の対の環状磁石の極性に対して反対の極性を有
    し且つ第１の対の環状磁石の接合線と一致した接合線を
    有する、ほぼ同一の第２の対の環状磁石の(85, 87)と、
    (3) 上記２対の環状磁石(84, 86; 85, 87)の互いに対向
    した面の間に長さおよび幅に比べて厚さが薄い一定の間
    隙のエアギャップ(90)を形成するように設置された非磁
    性材料で作られた環状の支持体と、(4) エアギャップ(9
    0)の中間部に各対の環状磁石の接合線に直角に配置され
    且つ軸受けの固定カラー(82)と一体な非磁性材料で作ら
    れた小さな支持体(92)に固定された測定ゾンデ(94)と、
    で構成されていることを特徴とする玉軸受け(70)。
  7. 【請求項７】 一方は回転し、他方は固定された内側カ
    ラー (104)および外側カラー(112) と、これらのカラー
    の間に配置されたボール (110)と、ボールを保持する環
    状のボールケージ (108)と、２つのカラー間の相対変位
    を測定するための磁気ピックアップ (102)とを有する玉
    軸受け (100)において、 ピックアップ (102)は２つのカラー(104, 112)の半径方
    向の微小な相対変位を測定し且つ(1) 互いに逆向きに軸
    線方向に分極され且つ高透磁性の材料で作られた平らな
    環状の戻り磁束用の継鉄(115, 121)に互いに並んで剛体
    固定されたほぼ同一の２対の環状磁石(116, 117; 118,
    119)であって、各対の環状磁石は回転カラー (104)と一
    体な非磁性材料で作られたスペーサーリング(114) に固
    定されており、これら２対の環状磁石(116, 117; 118,
    119)は接合線が互いに対向し且つ互いに逆向きの極を示
    すように配置され、２対の環状磁石(116, 117;118, 11
    9) の互いに対向した面の間に形成される一定の間隙の
    エアギャップ(120) の厚さが幅および長さよりも狭いよ
    うな２対の環状磁石 (116, 117;118, 119) と、(2) 非
    磁性材料で作られた軸受けの固定カラー(112) に固定さ
    れた支持体 (123)に固定され且つ各対の環状磁石の接合
    線に対して直角にエアギャップ (120)の中央に設置され
    た測定ゾンデ (122)と、によって構成されていることを
    特徴とする玉軸受け(100）。
  8. 【請求項８】 一方が固定され、他方が回転する内側カ
    ラー (134)および外側のカラー(142) と、これら２つの
    カラーの間に配置されたボール (140)と、このボールを
    保持するボールケージ(138) と、２つのカラーの間の相
    対変位を測定する磁気ピックアップ(132) とを有する玉
    軸受け(130) において、 磁気ピックアップ(132）が２つのカラー(134, 142)の軸
    線方向の微小な相対変位を測定し且つ(1) 非磁性材料で
    作られた支持体(148) に固定された高透磁性材料で作ら
    れた戻り磁束用の第１の継鉄を構成する回転カラー (13
    6)に、互いに並んで固定された半径方向を向いた互いに
    逆向きの極を有するほぼ同一な１対の環状磁石(144、14
    6)と、(2) 固定カラー(142) に固定された非磁性体で作
    られた支持体 (148)と、(3) 横断面の軸線方向の幅が上
    記１対の環状磁石の幅に等しい高透磁性材料で作られた
    環状または円環の一部を成す第２の戻り磁束用継鉄を構
    成するブロック(150) であって、環状磁石(144, 146)に
    対向して設置されていて、環状磁石(144, 146)との間
    に、幅に比べて厚さが狭いほぼ一定の厚さのエアギャッ
    プ (154)を形成するブロック(150) と、(4) エアギャッ
    プ (154)のほぼ中央で且つ支持体 (148)上のブロック
    (150)に接着された磁場を測定するゾンデ（152)と、に
    よって構成されていることを特徴とする玉軸受け(13
    0）。
  9. 【請求項９】 一方は固定され、他方は回転する内側カ
    ラー(164) および外側のカラー(172）と、これら２つの
    カラーの間に配置されたボール(170) と、このボールを
    保持する環状のボールケージ(168) と、２つのカラーの
    間の相対変位を測定する磁気ピックアップ(162）とを有
    する玉軸受け(160）において、 ピックアップ(162）が２つのカラー(164, 172)の半径方
    向の微小な相対変位を測定し且つ(1) 回転カラー(164)
    と一体な非磁性材料で作られた中間リング(174）に接着
    固定された高透磁性材料で作られた平らな環状の第１の
    戻り磁束用継鉄 (178)によって互いに剛体接合され且つ
    並べられた軸線方向に互いに逆向きの極性を有する１対
    の環状磁石(176，177)と、(2) 固定カラー(172) に固定
    された非磁性材料で作られた支持体(180) と、(3) 上記
    １対の環状磁石(176，177)と同じ半径方向断面を有する
    円環の一部をなす第２の戻り磁束用継鉄を構成する高透
    磁性材料で作られたブロック(182)であって、このブロ
    ック (182)とそれと対向した環状磁石(176, 177)との間
    にエアギャップ (186)が形成されるように支持体 (180)
    の内部に嵌め込まれて且つエアギャプ (186)がその長さ
    および幅に対して狭いほぼ一定で厚さを有するようなブ
    ロック (182)と、(4) エアギャップ（186)の中央にくる
    ように支持体 (180)上のブロック(182) に接着された磁
    場を測定するゾンデ (184)と、によって構成されること
    を特徴とする玉軸受け(160）。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2764372B1 (fr) * 1997-06-04 1999-09-24 Moving Magnet Tech Capteur magnetique de position
ITMI981109A1 (it) * 1998-05-20 1999-11-20 Claudio Vicentelli Moduli per la realizzazione di assiemi di ancoraggio magnetico e relativi assiemi
DE19917465A1 (de) 1999-04-17 2000-11-16 Bosch Gmbh Robert Meßvorrichtung
DE19919006C2 (de) * 1999-04-27 2003-08-14 Fag Kugelfischer Ag & Co Kg Einrichtung zum Messen von Lagerdaten
DE19932726C2 (de) * 1999-07-14 2003-03-27 Helag Electronic Gmbh Vorrichtung zum Abfühlen der Relativposition zweier Teile
DE10219473B3 (de) * 2002-04-30 2004-02-05 Carl Freudenberg Kg Messeinrichtung mit einem Hallsensor und Verfahren zur Herstellung der Messeinrichtung
DE10241214B4 (de) * 2002-09-06 2011-01-27 Automotive Lighting Reutlingen Gmbh Scheinwerferanordnung für Kraftfahrzeuge
DE20316544U1 (de) * 2003-10-28 2005-03-10 Liebherr-Werk Biberach Gmbh Überwachungsvorrichtung zur Überwachung von Großwälzlagern
DE102007011718A1 (de) * 2007-03-10 2008-09-11 Schaeffler Kg Wälzlager, insbesondere Kugelrollenlager
JP5479695B2 (ja) * 2008-08-06 2014-04-23 株式会社東海理化電機製作所 回転検出装置
FR3035460B1 (fr) * 2015-04-24 2017-11-24 Skf Ab Palier equipe d'un dispositif de detection de deplacement en translation

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1281549B (de) * 1962-11-15 1968-10-31 Siemens Ag Elektronischer Impulsgeber fuer einen Laeufer aufweisende Elektrizitaetszaehler, der eine dem Laeuferdrehwinkel entsprechende Impulszahl abgibt
US3742243A (en) * 1971-09-27 1973-06-26 Veeder Industries Inc Pulse generator
GB2050627B (en) * 1979-05-16 1983-09-21 Ransome Hoffmann Pollard Mechanical assemblies employing sensing means for sensing motion or position
JPS57189010A (en) * 1981-05-15 1982-11-20 Fuji Heavy Ind Ltd Position detecting mechanism
FR2574501B1 (fr) * 1984-12-11 1989-11-10 Roulements Soc Nouvelle Roulement a capteur d'informations
GB8717201D0 (en) * 1987-07-21 1987-08-26 Manchester Lasers Ltd Magnetic sensor
JP2570654B2 (ja) * 1987-12-08 1997-01-08 日本精工株式会社 変位検出装置
DE3804767C1 (en) * 1988-02-16 1989-07-13 Messerschmitt-Boelkow-Blohm Gmbh, 8012 Ottobrunn, De Torque sensor
IT1240966B (it) * 1990-07-04 1993-12-27 Skf Ind Spa Dispositivo atto a permettere la rilevazione della velocita' di rotazione tra due organi in rotazione relativa quali gli organi di sopporto di una ruota di un veicolo.

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DE69202939D1 (de) 1995-07-20
FR2680874A1 (fr) 1993-03-05
DE69202939T2 (de) 1996-03-07
EP0530093A1 (fr) 1993-03-03

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