JP3680892B2 - 誘導変位センサ - Google Patents

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Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、導磁性ケースと、ケース内に設けられるコイルと、ケース及びコイルへ差込み可能なプランジヤ形接極子とを有し、プランジヤ形接極子がケースと共に環状の空隙を形成し、変位検出のためコイルの変位に関係するインダクタンスが、コイルに接続される電子装置を使用して動的測定過程により評価可能である、誘導変位センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような変位センサは、例えば機械又は自動車における変位区間の検出に役立つ。このための通常の原理はいわゆるプランジヤ形接極子センサである。このセンサでは導磁性部分（プランジヤ形接極子）がコイルへ差込まれる。接極子は変位を測定すべき部分に結合されている。差込まれる大抵は鉄製の接極子によつて、コイルのインダクタンスが変位に関係して変化する。このインダクタンス変化は適当な電子装置で評価され、対応する変位に換算される。インダクタンスを高めかつセンサを遮蔽するため、コイルは少なくとも導磁性ケースで包囲され、このケースは特につぼとして構成することができる。磁気回路の導磁性を高く保つため、プランジヤ形接極子とケース（継鉄）との間の空隙はできるだけ小さくされる。
【０００３】
変位に関係するインダクタンスを評価する電子装置は、種々のやり方で実現することができる。例えばインダクタンスに跳躍電圧を印加し、それにより生じて限界値まで増大する電流を評価するのが普通である。
【０００４】
本発明の上位概念をなす変位センサは例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第３８０７０１５号明細書から公知である。この刊行物から、コイルの変化するインダクタンスを変位に関係する測定値に変換する電子評価回路も公知である。
【０００５】
すべてのこのようなプランジヤ形接極子変位センサにおける根本的な問題は、これらの変位センサが外部の干渉の影響に左右されることである。これにより、組込まれた状態にあるセンサが取外された状態におけるのとは異なる特性曲線を持つという事態が起こる。
【０００６】
ここで３種類の干渉の影響が起こり得る。第１に組込み場所において、静的な又は変化する干渉磁界が起こり得る。第２に組込み場所において、センサの周囲に鉄の都分が組込まれて、このようなセンサの漏れ磁界に影響を及ぼし、それによりその測定精長を低下させる可能性がある。第３に鉄製でない導電性金属部分も、センサの周囲に存在して、渦電流効果により（動的）測定過程に影響を及ばし、同様に変位測定の精長を低下させる可能性がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の基礎になつている課題は、外部の干渉の影響により上述したように左右されるのを防止するように、最初にあげた種類の変位センサを構成することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するため本発明によれば、ケース外で空隙のすぐ前に、プランジヤ形接極子を包囲する短絡環が設けられている。従属請求項は有利な発展を含んでいる。
【０００９】
コイルの動的作用により測定の際センサの外都に通常形成されるセンサの漏れ磁界（図２）が短絡環により実際上遮断されることによつて、外部磁界又は外部にある鉄部分又は金属部分に対する敏感さが低下せしめられる。これにより、組込み場所に関係なく常に同じ特性曲線を持つセンサが実現される。
【００１０】
上記のドイツ連邦共和国特許出願公開第３８０７０１５号明細書から、短絡環が既に公知である。しかしこの短絡環は、異なる目的即ち測定精度への温度の影響の除去に役立つている。従つて短絡環は、本発明におけるようにケースの外部又は空隙の前には設けられず、漏れ磁界の形成を防止しない。
【００１１】
短絡環を持つ変位センサはドイツ民主共和国特許出願公開第２４１６４４号明細書からも公知である。しかしここでも短絡環は、外部の干渉磁界に対する遮蔽のために設けられているのではなく、センサの補償のために設けられている。
【００１２】
【実施例】
図面に基いて本発明を以下に説明する。
【００１３】
図１に概略的に示す変位センサは、つぼとして形成されかつ細長いコイル２を包囲する導磁性ケース１を含んでいる。コイル２は、センサの出力信号を直線化するため、それぞれ異なる巻き数を持つ（図示せず）個々の区画に分割することができる。コイル２の両端は、変位に関係するインダクタンスを評価する電子装置５に接続されている。電子装置５は、測定のため一般に跳躍電圧をコイル２へ与え、例えばそれから増大するコイル電流が限界値へ達するまでの時間を評価する。
【００１４】
変位測定のため、ケース１へ差込み可能なプランジヤ形接極子３が役立つ。接極子３がコイル２へ深く差込まれるほど、コイル２のインダクタンスはそれだけ大きくなる。ケース１及びコイル２の磁気回路は空隙４を経て閉じられる。
【００１５】
ケース１又は磁気回路外で空隙４のすぐ前に、同様に接極子３を包囲する短絡環６がケース１に取付けられている。短絡環６は良導電性材料例えば銅又はアルミニウムから成つているのがよい。
【００１６】
ケース１及び接極子３は、良導磁性材料から製造されているのがよい。なるべく高透磁率材料例えばＲＮｉ５が使用される。これにより、ケース１外に延びるセンサの望ましくない漏れ磁界ができるだけ小さくされる。
空隙４はできるだけ狭く構成するのがよい。
【００１７】
図２に、本発明による短絡環６のない場合測定過程中に生ずる漏れ磁界７が概略的に示されている。これからわかるように、特に空隙４の高い磁気抵抗のため、磁力線がケース１から出て、センサ外で弧状に接極子３へ達する。
【００１８】
本発明に関連して、センサ外にあるこの漏れ磁界７が外部の磁気的影響に対するプランジヤ形接極子原理の公知の変位センサの上述した干渉の主要原因であることが確認された。即ち磁力線を符号７で示すこの漏れ磁界は、外部の干渉磁界又は金属部分特に鉄部分の影響を受け、それにより従来技術による測定精度及びセンサの特性曲線の推移が、センサの組込み場所に左右される。
【００１９】
図１に示すように本発明により設けられる短絡環６によつて、図２による漏れ磁界がほぼ除去される。接極子３の中にある磁力線は、実際上空隙４のすぐ前で″遮断″される。この遮断は、測定中に短絡環６に誘導される電流が磁界を生じ、この磁界が接極子３中の磁界とは逆向きで、それにより磁界がセンサから出るのを大幅に阻止する（図１）ので、行われるのである。
【００２０】
本発明によるこの手段は、すべてのプランジヤ形接極子変位センサにおいて、また可変電流での励磁により評価可能な可変インダクタンスを持つ他の磁気センサにおいても使用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】評価電子装置を接続されている本発明の変位センサの断面図である。
【図２】短絡環なしの従来技術による磁界の概略図である。
【符号の説明】
１ ケース
２ コイル
３ プランジヤ形接極子
４ 空隙
５ 電子装置
６ 短絡環

Claims (4)

  1. 導磁性ケース（１）と、ケース（１）内に設けられるコイル（２）と、ケース（１）及びコイル（２）へ差込み可能なプランジヤ形接極子（３）とを有し、プランジヤ形接極子（３）がケース（１）と共に環状の空隙（４）を形成し、変位検出のためコイル（２）の変位に関係するインダクタンスが、コイル（２）に接続される電子装置（５）を使用して動的測定過程により評価可能である誘導変位センサにおいて、ケース（１）外で空隙（４）のすぐ前に、プランジヤ形接極子（３）を包囲する短絡環（６）が設けられていることを特徴とする、誘導変位センサ。
  2. ケース（１）及びプランジヤ形接極子（３）の少なくとも一方のために高透磁率材料が使用されることを特徴とする、請求項１に記載の変位センサ。
  3. 短絡環（６）が良導電性の非強磁性材料から成つていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の変位センサ。
  4. 空隙（４）ができるだけ狭く形成されていることを特徴とする、請求項１ないし３の１つに記載の変位センサ。
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