JP3523608B2 - 磁束検出装置および方法 - Google Patents
磁束検出装置および方法Info
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、励磁コイルを有し
て構成され、この励磁コイルへの励磁電流の供給を受け
て発生した磁束を検出する装置および方法に関する。
て構成され、この励磁コイルへの励磁電流の供給を受け
て発生した磁束を検出する装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】励磁コイルへ励磁電流を流して磁束を発
生させるように構成した電磁装置は従来から良く知られ
ており、このような電磁装置による電磁力をクラッチ係
合力として用いてなる電磁クラッチも良く知られてい
る。例えば、特開平４−３１２２１７号公報には、自動
車のリアディファレンシャルギヤにメインクラッチの係
合により作動する差動制限装置を設け、このメインクラ
ッチを電磁クラッチからなるパイロットクラッチを介し
て係合させる構成が開示されている。この電磁クラッチ
は、その係合力（締結力）を検出してコイルに供給する
電流のデューティ値をフィードバック制御するように構
成されている。このため、クラッチ係合力の検出が必要
であり、コイルが発生する主磁束の漏れ磁束をホール素
子からなる磁束密度センサで検出してクラッチ係合力を
検出し、上記フィードバック制御を行うようになってい
る。
生させるように構成した電磁装置は従来から良く知られ
ており、このような電磁装置による電磁力をクラッチ係
合力として用いてなる電磁クラッチも良く知られてい
る。例えば、特開平４−３１２２１７号公報には、自動
車のリアディファレンシャルギヤにメインクラッチの係
合により作動する差動制限装置を設け、このメインクラ
ッチを電磁クラッチからなるパイロットクラッチを介し
て係合させる構成が開示されている。この電磁クラッチ
は、その係合力（締結力）を検出してコイルに供給する
電流のデューティ値をフィードバック制御するように構
成されている。このため、クラッチ係合力の検出が必要
であり、コイルが発生する主磁束の漏れ磁束をホール素
子からなる磁束密度センサで検出してクラッチ係合力を
検出し、上記フィードバック制御を行うようになってい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
に主磁束の漏れ磁束をホール素子を用いて磁束密度とし
て検出する構成の場合には、ホール素子からなる磁束密
度センサの取付位置の若干のずれが検出精度に影響を与
えるため、正確な磁束検出が難しいという問題がある。
さらに、磁気回路の効率を高めようとすると漏れ磁束が
減少して検出精度が低下するという問題、すなわち、漏
れ磁束を小さくすれば効率が高くなるのであるが漏れ磁
束を小さくすると磁束検出精度が低下するという問題も
ある。
に主磁束の漏れ磁束をホール素子を用いて磁束密度とし
て検出する構成の場合には、ホール素子からなる磁束密
度センサの取付位置の若干のずれが検出精度に影響を与
えるため、正確な磁束検出が難しいという問題がある。
さらに、磁気回路の効率を高めようとすると漏れ磁束が
減少して検出精度が低下するという問題、すなわち、漏
れ磁束を小さくすれば効率が高くなるのであるが漏れ磁
束を小さくすると磁束検出精度が低下するという問題も
ある。
【０００４】本発明はこのような問題に鑑みたもので、
磁路を流れる主磁束そのものを直接検出するように構成
し、漏れ磁束を小さくしても精度の高い磁束検出を行え
るような構成の磁束検出装置および方法を提供すること
を目的とする。
磁路を流れる主磁束そのものを直接検出するように構成
し、漏れ磁束を小さくしても精度の高い磁束検出を行え
るような構成の磁束検出装置および方法を提供すること
を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このような目的達成のた
め、本発明に係る磁束検出装置は、励磁コイルを有して
構成されてこの励磁コイルへの励磁電流の供給を受けて
磁束を発生させる磁束発生器（例えば、実施形態におけ
るアーマチュア部材１１およびコア部材１２から構成さ
れる）と、励磁コイルへの励磁電流の供給制御を行う励
磁電流制御器と、磁束発生器により発生される磁束が通
る磁路内に配設されて磁束の変化に応じて誘導起電圧を
発生させるサーチコイルと、このサーチコイルにおいて
発生した誘導起電圧を測定して磁束発生器により発生さ
れた磁束を算出する磁束算出器とを備えて構成される。
その上で、励磁電流制御器は、零電流値から所定電流値
まで第１所定時間にわたって励磁電流を増加させた後、
所定電流値から零電流値まで第２所定時間にわたって励
磁電流を減少させるような励磁電流供給制御を行い、磁
束算出器は、第１所定時間においてサーチコイルから発
生する誘導起電圧を積分した増加起電圧積分値と第２所
定時間においてサーチコイルから発生する誘導起電圧を
積分した減少起電圧積分値との差から磁束発生器により
発生された磁束を算出する。
め、本発明に係る磁束検出装置は、励磁コイルを有して
構成されてこの励磁コイルへの励磁電流の供給を受けて
磁束を発生させる磁束発生器（例えば、実施形態におけ
るアーマチュア部材１１およびコア部材１２から構成さ
れる）と、励磁コイルへの励磁電流の供給制御を行う励
磁電流制御器と、磁束発生器により発生される磁束が通
る磁路内に配設されて磁束の変化に応じて誘導起電圧を
発生させるサーチコイルと、このサーチコイルにおいて
発生した誘導起電圧を測定して磁束発生器により発生さ
れた磁束を算出する磁束算出器とを備えて構成される。
その上で、励磁電流制御器は、零電流値から所定電流値
まで第１所定時間にわたって励磁電流を増加させた後、
所定電流値から零電流値まで第２所定時間にわたって励
磁電流を減少させるような励磁電流供給制御を行い、磁
束算出器は、第１所定時間においてサーチコイルから発
生する誘導起電圧を積分した増加起電圧積分値と第２所
定時間においてサーチコイルから発生する誘導起電圧を
積分した減少起電圧積分値との差から磁束発生器により
発生された磁束を算出する。
【０００６】このような構成の磁束検出装置を用いれ
ば、サーチコイルは磁束発生器により発生された磁束
（いわゆる主磁束）が通る磁路内に配設されているため
この磁束そのものの変化に応じてサーチコイルに起電力
を発生し、この起電力を積分すれば磁路内を通る磁束を
正確に算出することができる。これにより、ホール素子
のようなセンサで漏れ磁束を検出して磁束を求める場合
に問題となる、センサの取付位置のバラツキによる検出
誤差の発生や、磁気回路の効率向上に伴う漏れ磁束の減
少による検出精度の低下を回避できる。
ば、サーチコイルは磁束発生器により発生された磁束
（いわゆる主磁束）が通る磁路内に配設されているため
この磁束そのものの変化に応じてサーチコイルに起電力
を発生し、この起電力を積分すれば磁路内を通る磁束を
正確に算出することができる。これにより、ホール素子
のようなセンサで漏れ磁束を検出して磁束を求める場合
に問題となる、センサの取付位置のバラツキによる検出
誤差の発生や、磁気回路の効率向上に伴う漏れ磁束の減
少による検出精度の低下を回避できる。
【０００７】さらに、磁束算出器は増加起電圧積分値と
減少起電圧積分値との差から磁束を算出するため、励磁
電流が零のときにおけるサーチコイルの起電力の値にド
リフトが存在したり、この起電力をオフセットさせたり
した場合でも、これらドリフトもしくはオフセット分は
両積分値の差により相殺されるため、ドリフトやオフセ
ットの影響を受けることなく正確な磁束検出が可能であ
る。さらに、このようにドリフトやオフセット値を求め
る必要がないため、磁束検出をより簡易に且つ迅速に行
うことができる。
減少起電圧積分値との差から磁束を算出するため、励磁
電流が零のときにおけるサーチコイルの起電力の値にド
リフトが存在したり、この起電力をオフセットさせたり
した場合でも、これらドリフトもしくはオフセット分は
両積分値の差により相殺されるため、ドリフトやオフセ
ットの影響を受けることなく正確な磁束検出が可能であ
る。さらに、このようにドリフトやオフセット値を求め
る必要がないため、磁束検出をより簡易に且つ迅速に行
うことができる。
【０００８】なお、第１所定時間においてサーチコイル
から発生する誘導起電圧の増加分に対応する増加分積分
値の大きさと、第２所定時間においてサーチコイルから
発生する誘導起電圧の減少分に対応する減少分積分値の
大きさとが等しくなるように励磁電流制御器による励磁
電流供給制御が行われるようにするのが好ましい。
から発生する誘導起電圧の増加分に対応する増加分積分
値の大きさと、第２所定時間においてサーチコイルから
発生する誘導起電圧の減少分に対応する減少分積分値の
大きさとが等しくなるように励磁電流制御器による励磁
電流供給制御が行われるようにするのが好ましい。
【０００９】このため、第１所定時間と第２所定時間と
が等しく、第１所定時間において励磁電流を増加させる
ときでの励磁電流の増加率の絶対値と第２所定時間にお
いて励磁電流を減少させるときでの励磁電流の減少率の
絶対値とが等しくなるように励磁電流制御器により励磁
電流供給制御が行われるようにするのが好ましい。
が等しく、第１所定時間において励磁電流を増加させる
ときでの励磁電流の増加率の絶対値と第２所定時間にお
いて励磁電流を減少させるときでの励磁電流の減少率の
絶対値とが等しくなるように励磁電流制御器により励磁
電流供給制御が行われるようにするのが好ましい。
【００１０】原理的には、増加起電圧積分値における誘
導起電圧の増加分に対応する増加分積分値の大きさが磁
束に対応し、同様に減少起電圧の減少分に対応する減少
分積分値の大きさも磁束に対応するため、いずれか一方
の積分値のみでも磁束を求めることが可能である。しか
しながら、目標とする励磁電流に対して実際に印加され
る励磁電流値との相違、印加電流に対する発生磁束特性
の影響等から、増加分積分値と減少分積分値とに相違が
生じやすいため、両者の差を求めることにより、両者の
平均値としての磁束を算出してより正確な磁束検出が可
能である。
導起電圧の増加分に対応する増加分積分値の大きさが磁
束に対応し、同様に減少起電圧の減少分に対応する減少
分積分値の大きさも磁束に対応するため、いずれか一方
の積分値のみでも磁束を求めることが可能である。しか
しながら、目標とする励磁電流に対して実際に印加され
る励磁電流値との相違、印加電流に対する発生磁束特性
の影響等から、増加分積分値と減少分積分値とに相違が
生じやすいため、両者の差を求めることにより、両者の
平均値としての磁束を算出してより正確な磁束検出が可
能である。
【００１１】また、第１所定時間においてサーチコイル
から発生する誘導起電圧および第２所定時間においてサ
ーチコイルから発生する誘導起電圧がともに正の値もし
くはともに負の値となるように誘導起電圧をオフセット
させる起電圧オフセット調整器を設けても良い。このよ
うにすれば、誘導起電圧は常に正の値として（もしくは
負の値として）検出でき、検出装置構成が簡単で且つ検
出が容易となる。
から発生する誘導起電圧および第２所定時間においてサ
ーチコイルから発生する誘導起電圧がともに正の値もし
くはともに負の値となるように誘導起電圧をオフセット
させる起電圧オフセット調整器を設けても良い。このよ
うにすれば、誘導起電圧は常に正の値として（もしくは
負の値として）検出でき、検出装置構成が簡単で且つ検
出が容易となる。
【００１２】一方、本発明に係る磁束検出方法は、励磁
コイルへ励磁電流を流して磁束を発生させるように構成
し、磁束が通る磁路内にサーチコイルを配設し、磁束の
変化に応じてサーチコイルから発生する誘導起電圧を測
定して磁路内に発生した磁束を算出するものであるが、
この方法においては、まず、零電流値から所定電流値ま
で第１所定時間にわたって増加する励磁電流を励磁コイ
ルに供給するとともに、この間においてサーチコイルか
ら発生する誘導起電圧を積分して増加起電圧積分値を求
め、この第１所定時間の経過後に続けて、所定電流値か
ら零電流値まで第２所定時間にわたって減少する励磁電
流を励磁コイルに供給するとともに、この間においてサ
ーチコイルから発生する誘導起電圧を積分して減少起電
圧積分値を求め、次に、増加起電圧積分値から減少起電
圧積分値を減算した値から磁路内に発生した磁束を算出
する。
コイルへ励磁電流を流して磁束を発生させるように構成
し、磁束が通る磁路内にサーチコイルを配設し、磁束の
変化に応じてサーチコイルから発生する誘導起電圧を測
定して磁路内に発生した磁束を算出するものであるが、
この方法においては、まず、零電流値から所定電流値ま
で第１所定時間にわたって増加する励磁電流を励磁コイ
ルに供給するとともに、この間においてサーチコイルか
ら発生する誘導起電圧を積分して増加起電圧積分値を求
め、この第１所定時間の経過後に続けて、所定電流値か
ら零電流値まで第２所定時間にわたって減少する励磁電
流を励磁コイルに供給するとともに、この間においてサ
ーチコイルから発生する誘導起電圧を積分して減少起電
圧積分値を求め、次に、増加起電圧積分値から減少起電
圧積分値を減算した値から磁路内に発生した磁束を算出
する。
【００１３】このような磁束検出方法によれば、サーチ
コイルは磁束発生器により発生された磁束（いわゆる主
磁束）が通る磁路内に配設されこの磁束そのものの変化
に応じてサーチコイルに起電力を発生するため、この起
電力を積分して磁路内を通る磁束を正確に算出すること
ができる。これにより、ホール素子のようなセンサで漏
れ磁束を検出して磁束を求める場合に問題となる、セン
サの取付位置のバラツキによる検出誤差の発生や、磁気
回路の効率向上に伴う漏れ磁束の減少による検出精度の
低下を回避できる。
コイルは磁束発生器により発生された磁束（いわゆる主
磁束）が通る磁路内に配設されこの磁束そのものの変化
に応じてサーチコイルに起電力を発生するため、この起
電力を積分して磁路内を通る磁束を正確に算出すること
ができる。これにより、ホール素子のようなセンサで漏
れ磁束を検出して磁束を求める場合に問題となる、セン
サの取付位置のバラツキによる検出誤差の発生や、磁気
回路の効率向上に伴う漏れ磁束の減少による検出精度の
低下を回避できる。
【００１４】さらに、この方法では、増加起電圧積分値
と減少起電圧積分値との差から磁束を算出するため、励
磁電流が零のときにおけるサーチコイルの起電力の値に
ドリフトが存在したり、この起電力をオフセットさせた
りした場合でも、これらドリフトもしくはオフセット分
は両積分値の差により相殺され、ドリフトやオフセット
の影響を受けることなく正確な磁束検出が可能である。
さらに、ドリフトやオフセット値を求める必要がなく、
磁束検出をより簡易に且つ迅速に行うことができる。
と減少起電圧積分値との差から磁束を算出するため、励
磁電流が零のときにおけるサーチコイルの起電力の値に
ドリフトが存在したり、この起電力をオフセットさせた
りした場合でも、これらドリフトもしくはオフセット分
は両積分値の差により相殺され、ドリフトやオフセット
の影響を受けることなく正確な磁束検出が可能である。
さらに、ドリフトやオフセット値を求める必要がなく、
磁束検出をより簡易に且つ迅速に行うことができる。
【００１５】なお、本発明の方法において、第１所定時
間において増加する励磁電流を励磁コイルに供給したと
きにサーチコイルから発生する起電圧の増加分のみを積
分して求まる増加分積分値の絶対値と、第２所定時間に
おいて減少する励磁電流を励磁コイルに供給したときに
サーチコイルから発生する起電圧の減少分のみを積分し
て求まる減少分積分値の絶対値とが等しくなるように、
第１所定時間における励磁電流の増加特性および第２所
定時間における励磁電流の減少特性を設定するのが好ま
しい。
間において増加する励磁電流を励磁コイルに供給したと
きにサーチコイルから発生する起電圧の増加分のみを積
分して求まる増加分積分値の絶対値と、第２所定時間に
おいて減少する励磁電流を励磁コイルに供給したときに
サーチコイルから発生する起電圧の減少分のみを積分し
て求まる減少分積分値の絶対値とが等しくなるように、
第１所定時間における励磁電流の増加特性および第２所
定時間における励磁電流の減少特性を設定するのが好ま
しい。
【００１６】増加起電圧積分値における誘導起電圧の増
加分に対応する増加分積分値のみから磁束を求めたり、
減少起電圧の減少分に対応する減少分積分値のみから磁
束を求めたりできるが、上記のように設定すれば、増加
分積分値と減少分積分値との差を求めることにより、両
者の平均値としての磁束を算出してより正確な磁束検出
が可能である。
加分に対応する増加分積分値のみから磁束を求めたり、
減少起電圧の減少分に対応する減少分積分値のみから磁
束を求めたりできるが、上記のように設定すれば、増加
分積分値と減少分積分値との差を求めることにより、両
者の平均値としての磁束を算出してより正確な磁束検出
が可能である。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る磁束検出装置および方法の好ましい実施形態について
説明する。本発明に係る磁束検出装置を用いた電磁ブレ
ーキ装置を図１に示している。この電磁ブレーキ装置
は、固定保持された円筒状のブレーキハウジング１内
に、多板ブレーキ機構ＢＭと、この多板ブレーキ機構Ｂ
Ｍに係合力を付与する電磁力付与機構１０とを配設して
構成される。このブレーキハウジング１の中心部を貫通
するとともにボールベアリング２４によりブレーキハウ
ジング１に対して回転自在に支持されて回転シャフト２
３が配設されており、電磁ブレーキ装置はこの回転シャ
フト２３の回転を制動する。なお、この回転制動のた
め、回転シャフト２３の上にブレーキハブ２１がスプラ
イン２２により結合されて取り付けられている。
る磁束検出装置および方法の好ましい実施形態について
説明する。本発明に係る磁束検出装置を用いた電磁ブレ
ーキ装置を図１に示している。この電磁ブレーキ装置
は、固定保持された円筒状のブレーキハウジング１内
に、多板ブレーキ機構ＢＭと、この多板ブレーキ機構Ｂ
Ｍに係合力を付与する電磁力付与機構１０とを配設して
構成される。このブレーキハウジング１の中心部を貫通
するとともにボールベアリング２４によりブレーキハウ
ジング１に対して回転自在に支持されて回転シャフト２
３が配設されており、電磁ブレーキ装置はこの回転シャ
フト２３の回転を制動する。なお、この回転制動のた
め、回転シャフト２３の上にブレーキハブ２１がスプラ
イン２２により結合されて取り付けられている。
【００１８】多板ブレーキ機構ＢＭは、ブレーキハウジ
ング１内に配設された複数のセパレータプレート３およ
び複数のフリクションプレート４と有する。セパレータ
プレート３は外周部においてブレーキハウジング１の内
周に形成されたインナースプライン１ａと噛合して軸方
向に移動可能であるが、回転は規制されている。一方、
フリクションプレート４は金属製の円盤状部材の両側面
にフェーシング材を貼り付けて構成され、それぞれセパ
レータプレート３の間に配設されている。すなわち、セ
パレータプレート３とフリクションプレート４とが軸方
向に交互に並んで配設されている。フリクションプレー
ト４は内周部においてブレーキハブ２１の外周に形成さ
れたアウタースプライン２１ａと噛合しており、軸方向
に移動可能であるが、回転シャフト２３と一体回転する
ようになっている。
ング１内に配設された複数のセパレータプレート３およ
び複数のフリクションプレート４と有する。セパレータ
プレート３は外周部においてブレーキハウジング１の内
周に形成されたインナースプライン１ａと噛合して軸方
向に移動可能であるが、回転は規制されている。一方、
フリクションプレート４は金属製の円盤状部材の両側面
にフェーシング材を貼り付けて構成され、それぞれセパ
レータプレート３の間に配設されている。すなわち、セ
パレータプレート３とフリクションプレート４とが軸方
向に交互に並んで配設されている。フリクションプレー
ト４は内周部においてブレーキハブ２１の外周に形成さ
れたアウタースプライン２１ａと噛合しており、軸方向
に移動可能であるが、回転シャフト２３と一体回転する
ようになっている。
【００１９】このようにして交互に位置してブレーキハ
ウジング１内に配設された両プレート３，４の左側にエ
ンドプレート５がリテーニングリング６により軸方向左
側への移動が規制されて配設されている。一方、これら
両プレート３，４の右側にプレッシャプレート２が配設
されており、プレッシャプレート２を左方向に押圧して
両プレート３，４をエンドプレート５に押し付けると、
セパレータプレート３の側面とフリクションプレート４
のフェーシング材との摩擦により両プレート３，４を同
一回転させて、フリクションプレート４の回転を制動さ
せることができる。すなわち、セパレータプレート３は
ブレーキハウジング１とスプライン結合されて固定保持
されており、フリクションプレート４はブレーキハブ２
１とスプライン結合されて回転シャフト２３と一体回転
しているため、プレッシャプレート２を左方向に押圧す
ることにより、フリクションプレート４の回転すなわち
回転シャフト２３の回転を制動することができる。
ウジング１内に配設された両プレート３，４の左側にエ
ンドプレート５がリテーニングリング６により軸方向左
側への移動が規制されて配設されている。一方、これら
両プレート３，４の右側にプレッシャプレート２が配設
されており、プレッシャプレート２を左方向に押圧して
両プレート３，４をエンドプレート５に押し付けると、
セパレータプレート３の側面とフリクションプレート４
のフェーシング材との摩擦により両プレート３，４を同
一回転させて、フリクションプレート４の回転を制動さ
せることができる。すなわち、セパレータプレート３は
ブレーキハウジング１とスプライン結合されて固定保持
されており、フリクションプレート４はブレーキハブ２
１とスプライン結合されて回転シャフト２３と一体回転
しているため、プレッシャプレート２を左方向に押圧す
ることにより、フリクションプレート４の回転すなわち
回転シャフト２３の回転を制動することができる。
【００２０】このようにプレッシャプレート２に左方向
への押圧力を付与するために電磁押圧機構１０がブレー
キハウジング１内に設けられている。この電磁押圧機構
１０は、断面コ字状でリング状に形成されるとともにブ
レーキハウジング１内に配設されたコア部材もしくはヨ
ーク部材（以下、コア部材と称する）１２と、このコア
部材のコ字状断面内に設けられたリング状の励磁コイル
１３と、励磁コイル１３に隣接して配設されたリング状
のサーチコイル１４と、コア部材１２のコ字状断面開口
側と対向して配設された円盤状のアーマチュア部材１１
と、アーマチュア部材１１の外周に結合された円筒状の
押圧部材１５とを有して構成される。コア部材１２はブ
レーキハウジング１内に保持リング１６により固定され
て配設されている。また、励磁コイル１３およびサーチ
コイル１４はコア部材１２のコ字状断面空間内に固定さ
れて配設されている。アーマチュア部材１１は押圧部材
１５に結合された状態でブレーキハウジング１内に軸方
向に移動可能に配設されており、押圧部材１５の左端面
はプレッシャプレート２の右端面と当接可能となってい
る。なお、プレッシャプレート２と押圧部材１５とを、
一体に形成しても良い。
への押圧力を付与するために電磁押圧機構１０がブレー
キハウジング１内に設けられている。この電磁押圧機構
１０は、断面コ字状でリング状に形成されるとともにブ
レーキハウジング１内に配設されたコア部材もしくはヨ
ーク部材（以下、コア部材と称する）１２と、このコア
部材のコ字状断面内に設けられたリング状の励磁コイル
１３と、励磁コイル１３に隣接して配設されたリング状
のサーチコイル１４と、コア部材１２のコ字状断面開口
側と対向して配設された円盤状のアーマチュア部材１１
と、アーマチュア部材１１の外周に結合された円筒状の
押圧部材１５とを有して構成される。コア部材１２はブ
レーキハウジング１内に保持リング１６により固定され
て配設されている。また、励磁コイル１３およびサーチ
コイル１４はコア部材１２のコ字状断面空間内に固定さ
れて配設されている。アーマチュア部材１１は押圧部材
１５に結合された状態でブレーキハウジング１内に軸方
向に移動可能に配設されており、押圧部材１５の左端面
はプレッシャプレート２の右端面と当接可能となってい
る。なお、プレッシャプレート２と押圧部材１５とを、
一体に形成しても良い。
【００２１】このような構成の電磁押圧機構１０の作動
構成を図２に模式的に示しており、コントロールユニッ
トＣＵの励磁電流制御器３０から励磁コイル１３に励磁
電流Ｉを供給することにより、コア部材１２内を通ると
ともにアーマチュア部材１１を通る磁束φ（図中に破線
で示す）が発生し、アーマチュア部材１１をコア部材１
２の方に吸引する力Ｆが作用する。このようにアーマチ
ュア部材１１に吸引力Ｆが作用すると、アーマチュア部
材１１が押圧部材１５とともに、図１において左方に移
動し、押圧部材１５の左端面がプレッシャプレート２の
右端面と当接し、プレッシャプレート２を左方に押圧す
る。これにより、上述したように、プレッシャプレート
２はセパレータプレート３およびフリクションプレート
４をエンドプレート５に押し付け、回転シャフト２３の
回転を制動する。
構成を図２に模式的に示しており、コントロールユニッ
トＣＵの励磁電流制御器３０から励磁コイル１３に励磁
電流Ｉを供給することにより、コア部材１２内を通ると
ともにアーマチュア部材１１を通る磁束φ（図中に破線
で示す）が発生し、アーマチュア部材１１をコア部材１
２の方に吸引する力Ｆが作用する。このようにアーマチ
ュア部材１１に吸引力Ｆが作用すると、アーマチュア部
材１１が押圧部材１５とともに、図１において左方に移
動し、押圧部材１５の左端面がプレッシャプレート２の
右端面と当接し、プレッシャプレート２を左方に押圧す
る。これにより、上述したように、プレッシャプレート
２はセパレータプレート３およびフリクションプレート
４をエンドプレート５に押し付け、回転シャフト２３の
回転を制動する。
【００２２】このときの制動力は、アーマチュア部材１
１に作用する吸引力Ｆに対応し、このことから分かるよ
うに、コントロールユニットＣＵの励磁電流制御器３０
から励磁コイル１３に励磁電流Ｉの供給制御を行うこと
により回転シャフト２３の回転制動制御を行うことがで
きる。ここで、アーマチュア部材１１に作用する吸引力
Ｆをプレッシャプレート２にそのまま作用させるため
に、押圧部材１５がプレッシャプレート２と当接した状
態で、コア部材１２の右端面とアーマチュアプレート１
１の左端面との間に間隙（これをエアギャップＡＧと称
する）が発生するように設定されている。このエアギャ
ップＡＧはフリクションプレート４のフェーシング材が
摩耗するに応じて小さくなるため、エアギャップＡＧの
変化に応じて励磁電流Ｉの供給制御を補正し、常に所望
の吸引力Ｆを作用させるような制御を行う必要がある。
このため、エアギャップＡＧの変化に対応して変化する
磁束φをサーチコイル１４により正確に検出するように
なっており、サーチコイル１４を用いた磁束の検出につ
いて、以下に説明する。
１に作用する吸引力Ｆに対応し、このことから分かるよ
うに、コントロールユニットＣＵの励磁電流制御器３０
から励磁コイル１３に励磁電流Ｉの供給制御を行うこと
により回転シャフト２３の回転制動制御を行うことがで
きる。ここで、アーマチュア部材１１に作用する吸引力
Ｆをプレッシャプレート２にそのまま作用させるため
に、押圧部材１５がプレッシャプレート２と当接した状
態で、コア部材１２の右端面とアーマチュアプレート１
１の左端面との間に間隙（これをエアギャップＡＧと称
する）が発生するように設定されている。このエアギャ
ップＡＧはフリクションプレート４のフェーシング材が
摩耗するに応じて小さくなるため、エアギャップＡＧの
変化に応じて励磁電流Ｉの供給制御を補正し、常に所望
の吸引力Ｆを作用させるような制御を行う必要がある。
このため、エアギャップＡＧの変化に対応して変化する
磁束φをサーチコイル１４により正確に検出するように
なっており、サーチコイル１４を用いた磁束の検出につ
いて、以下に説明する。
【００２３】励磁コイル１３に励磁電流Ｉが供給されて
磁束φが発生すると、この磁束φの変化率（ｄφ／ｄ
ｔ）に対応した誘導起電圧ｅがサーチコイル１４に発生
する。このようにサーチコイル１４に発生する誘導起電
圧ｅを検出するため、サーチコイル１４は図２に示すよ
うにシールドケーブル３５を介してコントロールユニッ
トＣＵ内の磁束算出器４０に繋がっている。磁束算出器
４０においては、サーチコイル１４に発生した誘導起電
圧ｅを検出するとともにこの誘導起電圧ｅから励磁コイ
ル１３により発生された磁束φを算出する。
磁束φが発生すると、この磁束φの変化率（ｄφ／ｄ
ｔ）に対応した誘導起電圧ｅがサーチコイル１４に発生
する。このようにサーチコイル１４に発生する誘導起電
圧ｅを検出するため、サーチコイル１４は図２に示すよ
うにシールドケーブル３５を介してコントロールユニッ
トＣＵ内の磁束算出器４０に繋がっている。磁束算出器
４０においては、サーチコイル１４に発生した誘導起電
圧ｅを検出するとともにこの誘導起電圧ｅから励磁コイ
ル１３により発生された磁束φを算出する。
【００２４】この磁束φの算出について説明するため
に、まず、励磁電流Ｉと、吸引力Ｆと、磁束（有効磁
束）φと、エアギャップＡＧとの関係について説明す
る。図１に示す構成の電磁ブレーキ装置において、エア
ギャップＡＧをそれぞれ０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．
４ｍｍ、０．５ｍｍと設定した場合に、励磁電流Ｉの変
化に対する吸引力Ｆの変化特性を図３に示している。こ
の図から分かるように、エアギャップＡＧが一定であれ
ば、励磁電流Ｉが増加するのに応じて吸引力Ｆも増加す
る。一方、励磁電流が同一であればエアギャップＡＧが
大きくなると吸引力Ｆは小さくなる関係にあることが分
かる。
に、まず、励磁電流Ｉと、吸引力Ｆと、磁束（有効磁
束）φと、エアギャップＡＧとの関係について説明す
る。図１に示す構成の電磁ブレーキ装置において、エア
ギャップＡＧをそれぞれ０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．
４ｍｍ、０．５ｍｍと設定した場合に、励磁電流Ｉの変
化に対する吸引力Ｆの変化特性を図３に示している。こ
の図から分かるように、エアギャップＡＧが一定であれ
ば、励磁電流Ｉが増加するのに応じて吸引力Ｆも増加す
る。一方、励磁電流が同一であればエアギャップＡＧが
大きくなると吸引力Ｆは小さくなる関係にあることが分
かる。
【００２５】一方、励磁コイル１４により発生する有効
磁束φと吸引力Ｆとの関係はエアギャップＡＧの影響を
受けることがなく、図４に示すように、有効磁束φが増
加するに応じて吸引力が増加するという関係にある。そ
こで、図３の関係と図４の関係を合わせれば分かるよう
に、励磁電流Ｉと有効磁束φとを求めればエアギャップ
ＡＧの大きさもしくは変化を知ることができ、これに基
づいて、励磁コイル１３に対する励磁電流Ｉの供給制御
を正確に行うことができる。また、図４の関係から分か
るように、有効磁束φを求めればアーマチュア部材１１
に作用する吸引力Ｆすなわちブレーキ力を求めることが
できる。
磁束φと吸引力Ｆとの関係はエアギャップＡＧの影響を
受けることがなく、図４に示すように、有効磁束φが増
加するに応じて吸引力が増加するという関係にある。そ
こで、図３の関係と図４の関係を合わせれば分かるよう
に、励磁電流Ｉと有効磁束φとを求めればエアギャップ
ＡＧの大きさもしくは変化を知ることができ、これに基
づいて、励磁コイル１３に対する励磁電流Ｉの供給制御
を正確に行うことができる。また、図４の関係から分か
るように、有効磁束φを求めればアーマチュア部材１１
に作用する吸引力Ｆすなわちブレーキ力を求めることが
できる。
【００２６】このようなことから、磁束算出器４０にお
いては、サーチコイル１４の誘導起電圧ｅから有効磁束
φを求めている。ここで、サーチコイル１４の誘導起電
圧ｅと、サーチコイル１４の巻き数Ｎと、励磁コイル１
３により発生する磁束φの時間変化率ｄφ／ｄｔとの間
には、次式（１）の関係が存在する（ファラデーの法
則）。
いては、サーチコイル１４の誘導起電圧ｅから有効磁束
φを求めている。ここで、サーチコイル１４の誘導起電
圧ｅと、サーチコイル１４の巻き数Ｎと、励磁コイル１
３により発生する磁束φの時間変化率ｄφ／ｄｔとの間
には、次式（１）の関係が存在する（ファラデーの法
則）。
【００２７】
【数１】ｅ＝Ｎ・（ｄφ／ｄｔ） ・・・（１）
【００２８】磁束φはその時間変化率ｄφ／ｄｔを時間
に対して積分すれば算出できるため、磁束算出器４０に
おいては式（１）を変形して時間積分する次式（２）に
より磁束φを算出する。
に対して積分すれば算出できるため、磁束算出器４０に
おいては式（１）を変形して時間積分する次式（２）に
より磁束φを算出する。
【００２９】
【数２】
φ＝（１／Ｎ）・∫ｅｄｔ＋Ｃ ・・・（２）
但し、Ｃは積分定数であり、励磁コイル１３に励磁電流
Ｉが供給される度にリセットされる。
Ｉが供給される度にリセットされる。
【００３０】以上のことから分かるように、磁束算出器
４０を用いて行う本発明の磁束検出では、サーチコイル
１４は磁束φ内に配設されてその時間変化に応じて発生
する誘導起電圧ｅを検出するものであり、従来のように
ホール素子からなる磁束密度センサを用いることなく磁
束φを精密に検出することができる。なお、このように
して磁束φが算出されると、アーマチュア部材１１が受
ける吸引力（多板ブレーキ機構ＢＭに作用する押圧力）
Ｆは、アーマチュア部材１１とコア部材１２との間のエ
アギャップ断面積Ｓおよび透磁率μを用いて次式（３）
により求めることができる。
４０を用いて行う本発明の磁束検出では、サーチコイル
１４は磁束φ内に配設されてその時間変化に応じて発生
する誘導起電圧ｅを検出するものであり、従来のように
ホール素子からなる磁束密度センサを用いることなく磁
束φを精密に検出することができる。なお、このように
して磁束φが算出されると、アーマチュア部材１１が受
ける吸引力（多板ブレーキ機構ＢＭに作用する押圧力）
Ｆは、アーマチュア部材１１とコア部材１２との間のエ
アギャップ断面積Ｓおよび透磁率μを用いて次式（３）
により求めることができる。
【００３１】
【数３】Ｆ＝φ2／（２μＳ） ・・・（３）
【００３２】以上の説明から分かるように、磁束φはサ
ーチコイル１４の誘導起電圧ｅを時間積分して求められ
るが（上記式（２）参照）、誘導起電圧ｅは励磁電流Ｉ
の印加パターンに応じて変化するものであり、本発明で
は、図５（ａ）に示すようなパターンの励磁電流Ｉを印
加して磁束φやエアギャップＡＧの大きさもしくは変化
量を求めている。すなわち、図５（ａ）に示すように、
時間ｔ0からｔ3までの第１所定時間Ｔ１にわたって零電
流値から所定電流値Ｉsまで増加する励磁電流を加え、
これに続いて時間ｔ3からｔ6まで第２所定時間Ｔ２にわ
たって所定電流Ｉsから零電流値まで減少する励磁電流
を加える。
ーチコイル１４の誘導起電圧ｅを時間積分して求められ
るが（上記式（２）参照）、誘導起電圧ｅは励磁電流Ｉ
の印加パターンに応じて変化するものであり、本発明で
は、図５（ａ）に示すようなパターンの励磁電流Ｉを印
加して磁束φやエアギャップＡＧの大きさもしくは変化
量を求めている。すなわち、図５（ａ）に示すように、
時間ｔ0からｔ3までの第１所定時間Ｔ１にわたって零電
流値から所定電流値Ｉsまで増加する励磁電流を加え、
これに続いて時間ｔ3からｔ6まで第２所定時間Ｔ２にわ
たって所定電流Ｉsから零電流値まで減少する励磁電流
を加える。
【００３３】このように図５（ａ）に示すパターンの励
磁電流Ｉを励磁コイル１４に加えると、励磁電流が増加
する間（時間ｔ1からｔ2の間）に正の誘導起電圧＋ｅ0
が発生し、励磁電流が減少する間（時間ｔ4からｔ5の
間）に負の誘導起電圧−ｅ0が発生する。なお、この例
では励磁電流の増加率および減少率をその絶対値が等し
く且つ一定となるように設定しており、図５（ｂ）に示
すように誘導起電圧＋ｅ 0および−ｅ0はその大きさの絶
対値が等しく且つ一定値となる。
磁電流Ｉを励磁コイル１４に加えると、励磁電流が増加
する間（時間ｔ1からｔ2の間）に正の誘導起電圧＋ｅ0
が発生し、励磁電流が減少する間（時間ｔ4からｔ5の
間）に負の誘導起電圧−ｅ0が発生する。なお、この例
では励磁電流の増加率および減少率をその絶対値が等し
く且つ一定となるように設定しており、図５（ｂ）に示
すように誘導起電圧＋ｅ 0および−ｅ0はその大きさの絶
対値が等しく且つ一定値となる。
【００３４】このような励磁電流Ｉを励磁コイル１３に
加えた場合に、所定電流値Ｉsが作用しているとき（時
間ｔ2からｔ4の間）における発生磁束φは、上記式
（２）から分かるように、零電流値から所定電流値Ｉs
まで増加させるときに発生する誘導起電圧ｅの積分値
（第１所定時間Ｔ１での誘導起電圧の積分値）として算
出でき、同様に所定電流値Ｉsから零電流値まで減少さ
せるときに発生する誘導起電圧ｅの積分値（第２所定時
間Ｔ１での誘導起電圧の積分値）として算出できる。す
なわち、図５（ｂ）における時間ｔ0からｔ3までの間
（図５（ｂ）の場合には時間ｔ1からｔ2までの間）の誘
導起電圧ｅを示す面積Ａ１が所定電流値Ｉsが作用する
ときの磁束φに該当する。また、図５（ｂ）における時
間ｔ3からｔ6までの間（図５（ｂ）の場合には時間ｔ4
からｔ5までの間）の誘導起電圧ｅを示す面積Ａ２も所
定電流値Ｉsが作用するときの磁束φに該当する。この
ため、理論的には、上記面積Ａ１およびＡ２のいずれか
一方の検出のみでも磁束φを求めることが可能である。
加えた場合に、所定電流値Ｉsが作用しているとき（時
間ｔ2からｔ4の間）における発生磁束φは、上記式
（２）から分かるように、零電流値から所定電流値Ｉs
まで増加させるときに発生する誘導起電圧ｅの積分値
（第１所定時間Ｔ１での誘導起電圧の積分値）として算
出でき、同様に所定電流値Ｉsから零電流値まで減少さ
せるときに発生する誘導起電圧ｅの積分値（第２所定時
間Ｔ１での誘導起電圧の積分値）として算出できる。す
なわち、図５（ｂ）における時間ｔ0からｔ3までの間
（図５（ｂ）の場合には時間ｔ1からｔ2までの間）の誘
導起電圧ｅを示す面積Ａ１が所定電流値Ｉsが作用する
ときの磁束φに該当する。また、図５（ｂ）における時
間ｔ3からｔ6までの間（図５（ｂ）の場合には時間ｔ4
からｔ5までの間）の誘導起電圧ｅを示す面積Ａ２も所
定電流値Ｉsが作用するときの磁束φに該当する。この
ため、理論的には、上記面積Ａ１およびＡ２のいずれか
一方の検出のみでも磁束φを求めることが可能である。
【００３５】しかしながら、図５（ｃ）に示すように、
励磁電流Ｉが零電流値のときにドリフト起電圧と呼ばれ
る誤差誘導起電圧ｅdが発生することが多く、このよう
なドリフト起電圧ｅdが発生した状態では、第１所定時
間Ｔ１における誘導起電圧ｅの積分（もしくは第２所定
時間Ｔ２における誘導起電圧ｅの積分）を行ったのでは
ドリフト起電圧ｅdに対応する誤差を含んだ磁束φを求
めることになり、正確な磁束検出が難しいという問題が
ある。このようなことから、本発明においては、磁束算
出器４０において、第１所定時間Ｔ１における誘導起電
圧の積分値（これを増加起電圧積分値と称する）から第
２所定時間Ｔ２における誘導起電圧の積分値（これを減
少起電圧積分値と称する）を減算して求めた値を２で除
した値から磁束φを算出している。
励磁電流Ｉが零電流値のときにドリフト起電圧と呼ばれ
る誤差誘導起電圧ｅdが発生することが多く、このよう
なドリフト起電圧ｅdが発生した状態では、第１所定時
間Ｔ１における誘導起電圧ｅの積分（もしくは第２所定
時間Ｔ２における誘導起電圧ｅの積分）を行ったのでは
ドリフト起電圧ｅdに対応する誤差を含んだ磁束φを求
めることになり、正確な磁束検出が難しいという問題が
ある。このようなことから、本発明においては、磁束算
出器４０において、第１所定時間Ｔ１における誘導起電
圧の積分値（これを増加起電圧積分値と称する）から第
２所定時間Ｔ２における誘導起電圧の積分値（これを減
少起電圧積分値と称する）を減算して求めた値を２で除
した値から磁束φを算出している。
【００３６】ここで図５（ｃ）から良く分かるように、
ドリフト起電圧ｅdは常に一定の値であるため、Ｔ１＝
Ｔ２という関係が成り立つ限り、増加起電圧積分値から
減少起電圧積分値を減算するとドリフト起電圧ｅdの積
分値が相殺されて零となり、ドリフト起電圧ｅdを含ま
ない正確な磁束φを算出することができる。すなわち、
この場合には、図５（ｃ）における面積Ａ３１とＡ３２
との合計面積から面積Ａ４１とＡ４２との合計面積が減
算されて零となり、励磁電流が実際に変化して発生する
誘導起電圧に対応する面積Ａ３とＡ４との平均値から磁
束φを求めることになり、ドリフト起電圧ｅdの影響の
ない正確な磁束φの検出が可能である。なお、図５
（ｂ）に示すようにドリフト起電圧ｅdが零のときに
は、面積Ａ１（正の値）から面積Ａ２（負の値）を減算
することにより、両面積Ａ１，Ａ２を合わせた面積が求
まり、これを２で除して平均面積を算出するため、この
場合にも同様に正確な磁束φの算出が可能である。
ドリフト起電圧ｅdは常に一定の値であるため、Ｔ１＝
Ｔ２という関係が成り立つ限り、増加起電圧積分値から
減少起電圧積分値を減算するとドリフト起電圧ｅdの積
分値が相殺されて零となり、ドリフト起電圧ｅdを含ま
ない正確な磁束φを算出することができる。すなわち、
この場合には、図５（ｃ）における面積Ａ３１とＡ３２
との合計面積から面積Ａ４１とＡ４２との合計面積が減
算されて零となり、励磁電流が実際に変化して発生する
誘導起電圧に対応する面積Ａ３とＡ４との平均値から磁
束φを求めることになり、ドリフト起電圧ｅdの影響の
ない正確な磁束φの検出が可能である。なお、図５
（ｂ）に示すようにドリフト起電圧ｅdが零のときに
は、面積Ａ１（正の値）から面積Ａ２（負の値）を減算
することにより、両面積Ａ１，Ａ２を合わせた面積が求
まり、これを２で除して平均面積を算出するため、この
場合にも同様に正確な磁束φの算出が可能である。
【００３７】ところで、図５（ａ）においては、励磁電
流の増加率と減少率の絶対値を等しくしており、増加時
の誘導起電圧＋ｅ0と減少時の誘導起電圧−ｅ0の絶対値
が等しくなるように設定しているが、増加率と減少率を
相違させても良い。但し、これらを同一に設定する方
が、誤差の小さな磁束検出が可能である。
流の増加率と減少率の絶対値を等しくしており、増加時
の誘導起電圧＋ｅ0と減少時の誘導起電圧−ｅ0の絶対値
が等しくなるように設定しているが、増加率と減少率を
相違させても良い。但し、これらを同一に設定する方
が、誤差の小さな磁束検出が可能である。
【００３８】以上のようにして磁束φを算出する場合、
誘導起電圧ｅは励磁電流が増加するときに正の値とな
り、減少するときに負の値となるため、磁束算出器４０
においては正負両方の電圧を検出できるような回路が必
要で、回路構成が複雑化しやすい。このため、磁束算出
器４０を図６のように構成して、常に正の誘導起電圧ｅ
が発生するようにしても良い。
誘導起電圧ｅは励磁電流が増加するときに正の値とな
り、減少するときに負の値となるため、磁束算出器４０
においては正負両方の電圧を検出できるような回路が必
要で、回路構成が複雑化しやすい。このため、磁束算出
器４０を図６のように構成して、常に正の誘導起電圧ｅ
が発生するようにしても良い。
【００３９】図６に示す磁束算出器４０は、高電位設定
回路４１と、低電位設定回路４２と、電位設定抵抗４３
と、誘導起電圧測定ライン４４と、保護回路４５と、Ｃ
ＰＵ４８とから構成される。高電位設定回路４１におい
ては、＋５Ｖの電源電圧を抵抗値が等しい二つの抵抗４
１ａ，４１ｂの間からオペアンプ４１ｃを介して取り出
して＋２．５Ｖの電圧をシールドケーブル３５のライン
３５ａからサーチコイル１４に作用させる。なお、図６
においてはサーチコイル１４の内部抵抗を符号１４ａで
示し、誘導起電圧発生機能を符号１４ｂで示している。
一方、低電位設定回路４２においては、＋５Ｖの電源電
圧を抵抗値が異なる二つの抵抗４２ａ，４２ｂ（抵抗４
２ａの抵抗値の方が大きい）の間からオペアンプ４２ｃ
を介して＋０．５Ｖの電圧として取り出す。
回路４１と、低電位設定回路４２と、電位設定抵抗４３
と、誘導起電圧測定ライン４４と、保護回路４５と、Ｃ
ＰＵ４８とから構成される。高電位設定回路４１におい
ては、＋５Ｖの電源電圧を抵抗値が等しい二つの抵抗４
１ａ，４１ｂの間からオペアンプ４１ｃを介して取り出
して＋２．５Ｖの電圧をシールドケーブル３５のライン
３５ａからサーチコイル１４に作用させる。なお、図６
においてはサーチコイル１４の内部抵抗を符号１４ａで
示し、誘導起電圧発生機能を符号１４ｂで示している。
一方、低電位設定回路４２においては、＋５Ｖの電源電
圧を抵抗値が異なる二つの抵抗４２ａ，４２ｂ（抵抗４
２ａの抵抗値の方が大きい）の間からオペアンプ４２ｃ
を介して＋０．５Ｖの電圧として取り出す。
【００４０】このオペアンプ４２ｃの出力端は電位設定
抵抗４３を通るとともにシールドケーブル３５のライン
３５ｂを通ってサーチコイル１４に繋がる。そして、電
位設定抵抗４３とライン３５ｂの間の位置Ｐに、この位
置Ｐでの電位を測定する電位測定ライン４４が繋がって
いる。電位測定ライン４４は保護回路４５を通ってＣＰ
Ｕ４８に繋がり、位置Ｐの電圧をＡ／Ｄ変換して取り込
み検出し、これを時間積分して磁束φの算出を行う。な
お、保護回路４５は電位測定ライン４４の電圧が許容幅
（例えば、０．３Ｖ〜５．３Ｖ）を越えないようにして
ＣＰＵ４８に異常電圧が作用しないように保護するため
の回路である。
抵抗４３を通るとともにシールドケーブル３５のライン
３５ｂを通ってサーチコイル１４に繋がる。そして、電
位設定抵抗４３とライン３５ｂの間の位置Ｐに、この位
置Ｐでの電位を測定する電位測定ライン４４が繋がって
いる。電位測定ライン４４は保護回路４５を通ってＣＰ
Ｕ４８に繋がり、位置Ｐの電圧をＡ／Ｄ変換して取り込
み検出し、これを時間積分して磁束φの算出を行う。な
お、保護回路４５は電位測定ライン４４の電圧が許容幅
（例えば、０．３Ｖ〜５．３Ｖ）を越えないようにして
ＣＰＵ４８に異常電圧が作用しないように保護するため
の回路である。
【００４１】ここで、サーチコイル１４の抵抗値（例え
ば、１００Ω）に対して電位設定抵抗４３は十分に大き
な抵抗値（例えば、１ｋΩ）に設定しており、サーチコ
イル１４の誘導起電圧ｅが零のときにおける位置Ｐの電
圧ＶPは高電位設定回路４１により設定される電圧＋
２．５Ｖに近い所定の電圧となる。なお、正確には、こ
の所定電圧ＶPは、次式（４）で示すようになるが、こ
の電圧が位置Ｐにオフセット起電圧として作用する。す
なわ、ＣＰＵ４８により検出される誘導起電圧はこのオ
フセット起電圧が常時作用した状態となり、このオフセ
ット起電圧にサーチコイル１４から発生する実際の誘導
起電圧ｅが加わった電圧がＣＰＵ４８において検出され
る。
ば、１００Ω）に対して電位設定抵抗４３は十分に大き
な抵抗値（例えば、１ｋΩ）に設定しており、サーチコ
イル１４の誘導起電圧ｅが零のときにおける位置Ｐの電
圧ＶPは高電位設定回路４１により設定される電圧＋
２．５Ｖに近い所定の電圧となる。なお、正確には、こ
の所定電圧ＶPは、次式（４）で示すようになるが、こ
の電圧が位置Ｐにオフセット起電圧として作用する。す
なわ、ＣＰＵ４８により検出される誘導起電圧はこのオ
フセット起電圧が常時作用した状態となり、このオフセ
ット起電圧にサーチコイル１４から発生する実際の誘導
起電圧ｅが加わった電圧がＣＰＵ４８において検出され
る。
【００４２】
【数４】
ＶP ＝（２．５−０．５）×（１０００／１１００）＋０．５
＝ ２．３１
・・・（４）
【００４３】このような構成の磁束算出器４０におい
て、励磁コイル１３に図７（ａ）に示すようなパターン
の励磁電流（これは図５（ａ）に示す励磁電流のパター
ンと同一である）を供給すると、ＣＰＵ４８により検出
される誘導起電圧ｅは、オフセット起電圧ｅ2を有して
いるため、図７（ｂ）に示すように、時間ｔ1からｔ2の
間においてサーチコイル１４から発生される（誘導起電
圧発生機能１４ｂから発生される）正の誘導起電圧が加
わった誘導起電圧ｅ1が発生し、時間ｔ4からｔ5の間に
おいてサーチコイル１４から発生される（誘導起電圧発
生機能１４ｂから発生される）負の誘導起電圧が加わっ
た誘導起電圧ｅ3が発生する。ＣＰＵ４８においては、
図７（ｂ）に示す誘導起電圧ｅが測定されるのである
が、この場合においても、第１所定時間Ｔ１の間の誘導
起電圧ｅを時間積分した増加起電圧積分値から第２所定
時間Ｔ２の間の誘導起電圧ｅを時間積分した減少起電圧
積分値を減算して求めた値を２で除した値から磁束φを
算出する。
て、励磁コイル１３に図７（ａ）に示すようなパターン
の励磁電流（これは図５（ａ）に示す励磁電流のパター
ンと同一である）を供給すると、ＣＰＵ４８により検出
される誘導起電圧ｅは、オフセット起電圧ｅ2を有して
いるため、図７（ｂ）に示すように、時間ｔ1からｔ2の
間においてサーチコイル１４から発生される（誘導起電
圧発生機能１４ｂから発生される）正の誘導起電圧が加
わった誘導起電圧ｅ1が発生し、時間ｔ4からｔ5の間に
おいてサーチコイル１４から発生される（誘導起電圧発
生機能１４ｂから発生される）負の誘導起電圧が加わっ
た誘導起電圧ｅ3が発生する。ＣＰＵ４８においては、
図７（ｂ）に示す誘導起電圧ｅが測定されるのである
が、この場合においても、第１所定時間Ｔ１の間の誘導
起電圧ｅを時間積分した増加起電圧積分値から第２所定
時間Ｔ２の間の誘導起電圧ｅを時間積分した減少起電圧
積分値を減算して求めた値を２で除した値から磁束φを
算出する。
【００４４】このように増加起電圧積分値から減少起電
圧積分値を減算すると、オフセット起電圧ｅ2の積分値
が相殺され、正確な正確な磁束φの算出が行える。具体
的には、図７（ｂ）においてハッチングを施した面積Ａ
１１とＡ１３との合計面積から面積Ａ２１とＡ２３との
合計面積が減算されて零となり、さらに、時間ｔ1〜ｔ2
における面積Ａ１２から時間ｔ4〜ｔ5における面積Ａ２
２を減算することにより、面積１５（サーチコイル１４
から実際に発生する正の誘導起電圧の積分値に対応す
る）と面積Ａ２５（サーチコイル１４から実際に発生す
る負の誘導起電圧の積分値に対応する）とを合わせた面
積が積分値として算出され、これを半分にした積分値
（平均値）から正確な磁束φを算出できる。
圧積分値を減算すると、オフセット起電圧ｅ2の積分値
が相殺され、正確な正確な磁束φの算出が行える。具体
的には、図７（ｂ）においてハッチングを施した面積Ａ
１１とＡ１３との合計面積から面積Ａ２１とＡ２３との
合計面積が減算されて零となり、さらに、時間ｔ1〜ｔ2
における面積Ａ１２から時間ｔ4〜ｔ5における面積Ａ２
２を減算することにより、面積１５（サーチコイル１４
から実際に発生する正の誘導起電圧の積分値に対応す
る）と面積Ａ２５（サーチコイル１４から実際に発生す
る負の誘導起電圧の積分値に対応する）とを合わせた面
積が積分値として算出され、これを半分にした積分値
（平均値）から正確な磁束φを算出できる。
【００４５】以上においては、本発明に係る磁束検出装
置を用いた電磁ブレーキ装置について説明したが、本発
明に係る磁束検出装置の適用対象はこれに限定されるも
のではなく、電磁クラッチにも適用され、さらに、励磁
コイルを用いて電磁力を発生させる装置であればどのよ
うなものにも適用可能である。また、図６の磁束算出器
においては誘導起電圧が常に正の電圧となるようにオフ
セットさせているが、誘導起電圧が常に負の電圧となる
ようにオフセットさせても良い。
置を用いた電磁ブレーキ装置について説明したが、本発
明に係る磁束検出装置の適用対象はこれに限定されるも
のではなく、電磁クラッチにも適用され、さらに、励磁
コイルを用いて電磁力を発生させる装置であればどのよ
うなものにも適用可能である。また、図６の磁束算出器
においては誘導起電圧が常に正の電圧となるようにオフ
セットさせているが、誘導起電圧が常に負の電圧となる
ようにオフセットさせても良い。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
サーチコイルは磁束発生器により発生された磁束（いわ
ゆる主磁束）が通る磁路内に配設されているためこの磁
束そのものの変化に応じてサーチコイルに起電力を発生
し、この起電力を積分すれば磁路内を通る磁束を正確に
算出することができる。これにより、ホール素子のよう
なセンサで漏れ磁束を検出して磁束を求める場合に問題
となる、センサの取付位置のバラツキによる検出誤差の
発生や、磁気回路の効率向上に伴う漏れ磁束の減少によ
る検出精度の低下を回避できる。
サーチコイルは磁束発生器により発生された磁束（いわ
ゆる主磁束）が通る磁路内に配設されているためこの磁
束そのものの変化に応じてサーチコイルに起電力を発生
し、この起電力を積分すれば磁路内を通る磁束を正確に
算出することができる。これにより、ホール素子のよう
なセンサで漏れ磁束を検出して磁束を求める場合に問題
となる、センサの取付位置のバラツキによる検出誤差の
発生や、磁気回路の効率向上に伴う漏れ磁束の減少によ
る検出精度の低下を回避できる。
【００４７】さらに、磁束算出器は増加起電圧積分値と
減少起電圧積分値との差から磁束を算出するため、励磁
電流が零のときにおけるサーチコイルの起電力の値にド
リフトが存在したり、この起電力をオフセットさせたり
した場合でも、これらドリフトもしくはオフセット分は
両積分値の差により相殺されるため、ドリフトやオフセ
ットの影響を受けることなく正確な磁束検出が可能であ
る。さらに、このようにドリフトやオフセット値を求め
る必要がないため、磁束検出をより簡易に且つ迅速に行
うことができる。
減少起電圧積分値との差から磁束を算出するため、励磁
電流が零のときにおけるサーチコイルの起電力の値にド
リフトが存在したり、この起電力をオフセットさせたり
した場合でも、これらドリフトもしくはオフセット分は
両積分値の差により相殺されるため、ドリフトやオフセ
ットの影響を受けることなく正確な磁束検出が可能であ
る。さらに、このようにドリフトやオフセット値を求め
る必要がないため、磁束検出をより簡易に且つ迅速に行
うことができる。
【００４８】なお、第１所定時間においてサーチコイル
から発生する誘導起電圧の増加分に対応する増加分積分
値の大きさと、第２所定時間においてサーチコイルから
発生する誘導起電圧の減少分に対応する減少分積分値の
大きさとが等しくなるように励磁電流制御器による励磁
電流供給制御が行われるようにするのが好ましい。この
ため、第１所定時間と第２所定時間とが等しく、第１所
定時間において励磁電流を増加させるときでの励磁電流
の増加率の絶対値と第２所定時間において励磁電流を減
少させるときでの励磁電流の減少率の絶対値とが等しく
なるように励磁電流制御器により励磁電流供給制御が行
われるようにするのが好ましい。
から発生する誘導起電圧の増加分に対応する増加分積分
値の大きさと、第２所定時間においてサーチコイルから
発生する誘導起電圧の減少分に対応する減少分積分値の
大きさとが等しくなるように励磁電流制御器による励磁
電流供給制御が行われるようにするのが好ましい。この
ため、第１所定時間と第２所定時間とが等しく、第１所
定時間において励磁電流を増加させるときでの励磁電流
の増加率の絶対値と第２所定時間において励磁電流を減
少させるときでの励磁電流の減少率の絶対値とが等しく
なるように励磁電流制御器により励磁電流供給制御が行
われるようにするのが好ましい。
【００４９】原理的には、増加起電圧積分値における誘
導起電圧の増加分に対応する増加分積分値もしくは減少
起電圧の減少分に対応する減少分積分値のいずれか一方
のみでも磁束を求めることが可能である。しかしなが
ら、目標とする励磁電流に対して実際に印加される励磁
電流値との相違、印加電流に対する発生磁束特性の影響
等から、増加分積分値と減少分積分値とに相違が生じや
すいため、上記のように両者の差を求めることにより、
両者の平均値としての磁束を算出してより正確な磁束検
出が可能である。
導起電圧の増加分に対応する増加分積分値もしくは減少
起電圧の減少分に対応する減少分積分値のいずれか一方
のみでも磁束を求めることが可能である。しかしなが
ら、目標とする励磁電流に対して実際に印加される励磁
電流値との相違、印加電流に対する発生磁束特性の影響
等から、増加分積分値と減少分積分値とに相違が生じや
すいため、上記のように両者の差を求めることにより、
両者の平均値としての磁束を算出してより正確な磁束検
出が可能である。
【００５０】また、第１所定時間においてサーチコイル
から発生する誘導起電圧および第２所定時間においてサ
ーチコイルから発生する誘導起電圧がともに正の値もし
くはともに負の値となるように誘導起電圧をオフセット
させる起電圧オフセット調整器を設けても良い。このよ
うにすれば、誘導起電圧は常に正の値として（もしくは
負の値として）検出でき、検出装置構成が簡単で且つ検
出が容易となる。
から発生する誘導起電圧および第２所定時間においてサ
ーチコイルから発生する誘導起電圧がともに正の値もし
くはともに負の値となるように誘導起電圧をオフセット
させる起電圧オフセット調整器を設けても良い。このよ
うにすれば、誘導起電圧は常に正の値として（もしくは
負の値として）検出でき、検出装置構成が簡単で且つ検
出が容易となる。
【００５１】一方、本発明に係る磁束検出方法によれ
ば、サーチコイルは磁束発生器により発生された磁束
（いわゆる主磁束）が通る磁路内に配設されこの磁束そ
のものの変化に応じてサーチコイルに起電力を発生する
ため、この起電力を積分して磁路内を通る磁束を正確に
算出することができる。これにより、ホール素子のよう
なセンサで漏れ磁束を検出して磁束を求める場合に問題
となる、センサの取付位置のバラツキによる検出誤差の
発生や、磁気回路の効率向上に伴う漏れ磁束の減少によ
る検出精度の低下を回避できる。
ば、サーチコイルは磁束発生器により発生された磁束
（いわゆる主磁束）が通る磁路内に配設されこの磁束そ
のものの変化に応じてサーチコイルに起電力を発生する
ため、この起電力を積分して磁路内を通る磁束を正確に
算出することができる。これにより、ホール素子のよう
なセンサで漏れ磁束を検出して磁束を求める場合に問題
となる、センサの取付位置のバラツキによる検出誤差の
発生や、磁気回路の効率向上に伴う漏れ磁束の減少によ
る検出精度の低下を回避できる。
【００５２】さらに、この方法では、増加起電圧積分値
と減少起電圧積分値との差から磁束を算出するため、励
磁電流が零のときにおけるサーチコイルの起電力の値に
ドリフトが存在したり、この起電力をオフセットさせた
りした場合でも、これらドリフトもしくはオフセット分
は両積分値の差により相殺され、ドリフトやオフセット
の影響を受けることなく正確な磁束検出が可能である。
さらに、ドリフトやオフセット値を求める必要がなく、
磁束検出をより簡易に且つ迅速に行うことができる。
と減少起電圧積分値との差から磁束を算出するため、励
磁電流が零のときにおけるサーチコイルの起電力の値に
ドリフトが存在したり、この起電力をオフセットさせた
りした場合でも、これらドリフトもしくはオフセット分
は両積分値の差により相殺され、ドリフトやオフセット
の影響を受けることなく正確な磁束検出が可能である。
さらに、ドリフトやオフセット値を求める必要がなく、
磁束検出をより簡易に且つ迅速に行うことができる。
【００５３】なお、本発明の方法において、第１所定時
間において増加する励磁電流を励磁コイルに供給したと
きにサーチコイルから発生する起電圧の増加分のみを積
分して求まる増加分積分値の絶対値と、第２所定時間に
おいて減少する励磁電流を励磁コイルに供給したときに
サーチコイルから発生する起電圧の減少分のみを積分し
て求まる減少分積分値の絶対値とが等しくなるように、
第１所定時間における励磁電流の増加特性および第２所
定時間における励磁電流の減少特性を設定するのが好ま
しい。このように増加分積分値と減少分積分値との差を
求めることにより、両者の平均値としての磁束を算出し
てより正確な磁束検出が可能である。
間において増加する励磁電流を励磁コイルに供給したと
きにサーチコイルから発生する起電圧の増加分のみを積
分して求まる増加分積分値の絶対値と、第２所定時間に
おいて減少する励磁電流を励磁コイルに供給したときに
サーチコイルから発生する起電圧の減少分のみを積分し
て求まる減少分積分値の絶対値とが等しくなるように、
第１所定時間における励磁電流の増加特性および第２所
定時間における励磁電流の減少特性を設定するのが好ま
しい。このように増加分積分値と減少分積分値との差を
求めることにより、両者の平均値としての磁束を算出し
てより正確な磁束検出が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る磁束検出装置を用いて電磁ブレー
キ装置を示す断面図である。
キ装置を示す断面図である。
【図２】上記電磁ブレーキ装置を構成する電磁押圧機構
の構成を模式的に示す説明図である。
の構成を模式的に示す説明図である。
【図３】上記電磁押圧機構における励磁電流Ｉと吸引力
Ｆとの関係を示すグラフである。
Ｆとの関係を示すグラフである。
【図４】上記電磁押圧機構における有効磁束φと吸引力
Ｆとの関係を示すグラフである。
Ｆとの関係を示すグラフである。
【図５】図５（ａ）は上記電磁押圧機構に供給される励
磁電流Ｉの時間変化パターンを示し、図５（ｂ）はこの
ときにドリフト起電圧がない状態でサーチコイルから発
生する誘導起電圧ｅの変化パターンを示し、図５（ｃ）
はドリフト起電圧がある状態でサーチコイルから発生す
る誘導起電圧ｅの変化パターンを示すグラフである。
磁電流Ｉの時間変化パターンを示し、図５（ｂ）はこの
ときにドリフト起電圧がない状態でサーチコイルから発
生する誘導起電圧ｅの変化パターンを示し、図５（ｃ）
はドリフト起電圧がある状態でサーチコイルから発生す
る誘導起電圧ｅの変化パターンを示すグラフである。
【図６】オフセット起電圧を発生させるようになった磁
束算出器の構成を示す電気回路図である。
束算出器の構成を示す電気回路図である。
【図７】図６（ａ）は上記電磁押圧機構に供給される励
磁電流Ｉの時間変化パターンを示し、図６（ｂ）はこの
ときに図６の磁束算出器により検出される誘導起電圧ｅ
の変化パターンを示すグラフである。
磁電流Ｉの時間変化パターンを示し、図６（ｂ）はこの
ときに図６の磁束算出器により検出される誘導起電圧ｅ
の変化パターンを示すグラフである。
１３ 励磁コイル
１４ サーチコイル
３０ 励磁電流制御器
４０ 磁束算出器
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01R 33/02 - 33/10
F16D 25/00 - 39/00
Claims (6)
- 【請求項１】 励磁コイルを有して構成され、前記励磁
コイルへの励磁電流の供給を受けて磁束を発生させる磁
束発生器と、 前記励磁コイルへの前記励磁電流の供給制御を行う励磁
電流制御器と、 前記磁束発生器により発生される磁束が通る磁路内に配
設されて、前記磁束の変化に応じて誘導起電圧を発生さ
せるサーチコイルと、 前記サーチコイルにおいて発生した誘導起電圧を測定し
て前記磁束発生器により発生された磁束を算出する磁束
算出器とを備え、 前記励磁電流制御器は、零電流値から所定電流値まで第
１所定時間にわたって前記励磁電流を増加させた後、所
定電流値から零電流値まで第２所定時間にわたって前記
励磁電流を減少させる励磁電流供給制御を行い、 前記磁束算出器は、前記第１所定時間において前記サー
チコイルから発生する誘導起電圧を積分した増加起電圧
積分値と前記第２所定時間において前記サーチコイルか
ら発生する誘導起電圧を積分した減少起電圧積分値との
差から前記磁束発生器により発生された磁束を算出する
ことを特徴とする磁束検出装置。 - 【請求項２】 前記第１所定時間において前記サーチコ
イルから発生する誘導起電圧の増加分に対応する増加分
積分値の大きさと、前記第２所定時間において前記サー
チコイルから発生する誘導起電圧の減少分に対応する減
少分積分値の大きさとが等しくなるように前記励磁電流
制御器による励磁電流供給制御が行われることを特徴と
する請求項１に記載の磁束検出装置。 - 【請求項３】 前記第１所定時間と前記第２所定時間と
が等しく、前記第１所定時間において緩やかに前記励磁
電流を増加させるときでの前記励磁電流の増加率の絶対
値と前記第２所定時間において緩やかに前記励磁電流を
減少させるときでの前記励磁電流の減少率の絶対値とが
等しくなるように前記励磁電流制御器による励磁電流供
給制御が行われることを特徴とする請求項１もしくは２
に記載の磁束検出装置。 - 【請求項４】 前記第１所定時間において前記サーチコ
イルから発生する誘導起電圧および前記第２所定時間に
おいて前記サーチコイルから発生する誘導起電圧がとも
に正の値もしくはともに負の値となるように前記誘導起
電圧をオフセットさせる起電圧オフセット調整器を有す
ることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の磁
束検出装置。 - 【請求項５】 励磁コイルへ励磁電流を流して磁束を発
生させるように構成し、前記磁束が通る磁路内にサーチ
コイルを配設し、前記磁束の変化に応じて前記サーチコ
イルから発生する誘導起電圧を測定して前記磁路内に発
生した磁束を算出する磁束検出方法において、 零電流値から所定電流値まで第１所定時間にわたって増
加する励磁電流を前記励磁コイルに供給するとともに、
この間において前記サーチコイルから発生する誘導起電
圧を積分して増加起電圧積分値を求め、 前記第１所定時間の経過後に続けて、前記所定電流値か
ら零電流値まで第２所定時間にわたって減少する励磁電
流を前記励磁コイルに供給するとともに、この間におい
て前記サーチコイルから発生する誘導起電圧を積分して
減少起電圧積分値を求め、 前記増加起電圧積分値から前記減少起電圧積分値を減算
した値から前記磁路内に発生した磁束を算出することを
特徴とする磁束検出方法。 - 【請求項６】 前記第１所定時間において増加する前記
励磁電流を前記励磁コイルに供給したときに前記サーチ
コイルから発生する起電圧の増加分のみを積分して求ま
る増加分積分値の絶対値と、前記第２所定時間において
減少する前記励磁電流を前記励磁コイルに供給したとき
に前記サーチコイルから発生する起電圧の減少分のみを
積分して求まる減少分積分値の絶対値とが等しくなるよ
うに、前記第１所定時間における励磁電流の増加特性お
よび前記第２所定時間における励磁電流の減少特性を設
定することを特徴とする請求項５に記載の磁束検出方
法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001104267A JP3523608B2 (ja) | 2001-04-03 | 2001-04-03 | 磁束検出装置および方法 |
| US10/084,918 US6650113B2 (en) | 2001-04-03 | 2002-03-01 | Detector and method thereof for determining magnetic flux based on electromotive force induced by an excitation current |
| DE10214733A DE10214733A1 (de) | 2001-04-03 | 2002-04-03 | Magnetflussdetektor und -detektionsverfahren |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001104267A JP3523608B2 (ja) | 2001-04-03 | 2001-04-03 | 磁束検出装置および方法 |
Publications (2)
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|---|---|
| JP2002303660A JP2002303660A (ja) | 2002-10-18 |
| JP3523608B2 true JP3523608B2 (ja) | 2004-04-26 |
Family
ID=18957154
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001104267A Expired - Fee Related JP3523608B2 (ja) | 2001-04-03 | 2001-04-03 | 磁束検出装置および方法 |
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| JP (1) | JP3523608B2 (ja) |
| DE (1) | DE10214733A1 (ja) |
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| US8970208B2 (en) * | 2010-02-11 | 2015-03-03 | Sri International | Displacement measurement system and method using magnetic encodings |
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| US9389619B2 (en) * | 2013-07-29 | 2016-07-12 | The Boeing Company | Transformer core flux control for power management |
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