JP6702432B2 - Rotation speed detection device and rotation speed detection method - Google Patents

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Description

本発明は、回転軸の回転数を非接触で検出する回転数検出装置及び回転数検出方法に関する。 The present invention relates to a rotation speed detection device and a rotation speed detection method for detecting the rotation speed of a rotary shaft in a non-contact manner.

内燃機関には、その出力向上のために、排気エネルギを利用した過給機が搭載されている。過給機は、排気側のタービンと空気圧縮側のタービンとを回転軸にて連結させた構成をなしており、排気ガスのエネルギを用いてタービンにより回転エネルギに変換し、このエネルギで圧縮機を回転させて空気を圧縮し吸気量を向上させている。 The internal combustion engine is equipped with a supercharger that uses exhaust energy to improve its output. The supercharger has a structure in which a turbine on the exhaust side and a turbine on the air compression side are connected by a rotating shaft, and the energy of the exhaust gas is used by the turbine to convert into rotational energy. Is rotated to compress the air and improve the intake amount.

近年内燃機関の燃焼効率を最大化するため空燃比を制御する必要性が高まり、この過給機のタービンの回転数を制御する必要が出てきている。そこで、このタービンの回転数を検出する必要がある。排気側のタービンは高温と高圧とにさらされる環境にあるのに対して、空気圧縮側のタービンでは温度が200℃程度であるため、空気圧縮側にて回転数を検出することが一般的である。このような回転数を検出する方法として各種の検出方式が提案されている(特許文献1〜3)。 In recent years, the need to control the air-fuel ratio in order to maximize the combustion efficiency of the internal combustion engine has increased, and it has become necessary to control the rotational speed of the turbine of this supercharger. Therefore, it is necessary to detect the rotational speed of this turbine. The turbine on the exhaust side is exposed to high temperature and high pressure, whereas the turbine on the air compression side has a temperature of about 200° C. Therefore, it is common to detect the rotation speed on the air compression side. is there. Various detection methods have been proposed as methods for detecting such a rotation speed (Patent Documents 1 to 3).

国際公開第2013/114564号International Publication No. 2013/114564 特表2008−506074号公報Japanese Patent Publication No. 2008-506074 特表2008−536038号公報Japanese Patent Publication No. 2008-536038

特許文献1では、空気圧縮側のタービンのアルミニウム製の回転翼に近接して配置したコイルに高周波電流を印加し、回転翼が近接することにより渦電流が発生してコイルに発生する起電力が変化することを利用して回転数の検出を行っている。 In Patent Document 1, a high-frequency current is applied to a coil arranged close to an aluminum rotary blade of a turbine on the air compression side, and when the rotary blade approaches, an eddy current is generated and an electromotive force generated in the coil is generated. The rotation speed is detected by utilizing the change.

しかしながら、特許文献1の検出方式では、渦電流を発生させるためには回転翼とコイルとを1mm程度の間隔に近接させなければならない、回転翼とコイルとの間に金属等の導電性材料を配置できないなどの制約があるという問題がある。 However, in the detection method of Patent Document 1, in order to generate an eddy current, the rotor blade and the coil must be close to each other at a distance of about 1 mm. A conductive material such as metal is provided between the rotor blade and the coil. There is a problem that there are restrictions such as the inability to place them.

特許文献2では、磁気を利用して回転数を検出する。この方式では、回転軸の先端に、回転軸の軸方向に直交する方向に磁化された磁石を取り付けて、回転軸と一体に磁石を回転させ、この磁石から発生した回転磁界を、磁石に近接して配置したホール素子などの磁気センサにて検出する。ここで、回転する磁石は、圧縮空気の雰囲気に直接接触するため、200℃以上の高温にて減磁しない磁石である必要があり、また、毎分数十万回転の遠心力に耐える靭性が高い磁石である必要がある。このような磁石としては、焼結磁石ではなくFe−Cr−Co合金による熱間鍛造、圧延により靱性を持たせた磁石が用いられる。 In Patent Document 2, the rotation speed is detected by using magnetism. In this method, a magnet magnetized in a direction orthogonal to the axial direction of the rotating shaft is attached to the tip of the rotating shaft, the magnet is rotated integrally with the rotating shaft, and the rotating magnetic field generated from this magnet is brought close to the magnet. It is detected by a magnetic sensor such as a Hall element that is arranged in the same manner. Here, since the rotating magnet is in direct contact with the atmosphere of compressed air, it must be a magnet that does not demagnetize at a high temperature of 200° C. or more, and has a toughness that can withstand centrifugal force of several hundreds of thousands of revolutions per minute. Must be a high magnet. As such a magnet, not a sintered magnet but a magnet toughened by hot forging and rolling with an Fe-Cr-Co alloy is used.

しかしながら、この種の磁石は磁力が小さいため、磁気センサとしてホール素子を用いる場合には、ホール素子を磁石に近接させて設ける構成が必須となる。そこで、タービンの筐体に穴を形成して、筐体内にホール素子を収納する構成としている。よって、磁気センサの耐熱性と気流への空気抵抗による損失、また、筐体内は圧力が高いため筐体に穴をあけることによる気密性の確保に課題がある。 However, since a magnet of this kind has a small magnetic force, when a Hall element is used as a magnetic sensor, it is essential to provide the Hall element close to the magnet. Therefore, a hole is formed in the casing of the turbine to house the Hall element in the casing. Therefore, there are problems in heat resistance of the magnetic sensor, loss due to air resistance to the air flow, and securing airtightness by punching holes in the housing because the pressure inside the housing is high.

特許文献3には、筐体に穴を形成せずに、特許文献2と同様に回転軸に磁石を取り付け、磁気を利用して回転数を検出する方式が開示されている。この方式では、磁石に磁気センサを近接配置することができず、磁石から20〜40mm離れた位置に磁気センサを配置している。上述したFe−Cr−Co合金系の磁石を使用した場合、この配置位置での磁界の大きさは1〜4mT程度となり、毎分10万回転以上ではアルミニウム製の筐体に発生する渦電流により更に磁界が弱められて1mT以下となる。 Patent Document 3 discloses a method in which a magnet is attached to a rotating shaft and the number of rotations is detected using magnetism as in Patent Document 2 without forming a hole in a housing. In this method, the magnetic sensor cannot be placed close to the magnet, and the magnetic sensor is placed 20 to 40 mm away from the magnet. When the above-mentioned Fe-Cr-Co alloy-based magnet is used, the magnitude of the magnetic field at this position is about 1 to 4 mT, and at 100,000 rpm or more, due to the eddy current generated in the aluminum casing, The magnetic field is further weakened to 1 mT or less.

このため検出センサとしてホール素子を用いる場合、一般にホール素子の検出感度は1V/T程度であるので、ホール素子の出力電圧は1mV以下となる。ここで、ホール素子のオフセット電圧が数mV発生するため、雑音以下の出力となって感度不足となり、安定した検出を行えない。 Therefore, when the hall element is used as the detection sensor, the detection sensitivity of the hall element is generally about 1 V/T, so that the output voltage of the hall element is 1 mV or less. Here, since the offset voltage of the Hall element is several mV, the output becomes less than the noise and the sensitivity becomes insufficient, so that stable detection cannot be performed.

ホール素子の安定した磁界検出感度は10mT程度であるため感度不足となる。一方磁界検出に磁芯付きコイルを用いた場合、検出感度は十分確保できるが、検出出力(電圧)が磁石の回転数に比例した出力となり、高回転では十分な検出出力を得ることができるが、低回転では出力が雑音以下となり検出できなくなる課題がある。特に近年高精度な過給圧制御のために毎分1000〜350000回転までの検出が必要であり、検出すべき回転数の範囲が350倍に及ぶため、コイルによる検出方式では特に低回転領域で対応できなくなる課題がある。 Since the stable magnetic field detection sensitivity of the Hall element is about 10 mT, the sensitivity becomes insufficient. On the other hand, when a coil with a magnetic core is used for magnetic field detection, sufficient detection sensitivity can be secured, but the detection output (voltage) becomes an output proportional to the rotation speed of the magnet, and at high rotations, sufficient detection output can be obtained. However, there is a problem that the output becomes less than the noise at low rotation speed and cannot be detected. Especially in recent years, it is necessary to detect from 1000 to 350,000 revolutions per minute for highly accurate supercharging pressure control, and the range of the number of revolutions to be detected reaches 350 times. There is a problem that cannot be dealt with.

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、筐体に穴を形成する必要がなく、簡単小型で低コストの構成であって、広い検出範囲内にわたって正確な回転数を検出することができる回転数検出装置及び回転数検出方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and it is not necessary to form a hole in a housing, has a simple and compact structure at low cost, and can detect an accurate rotation speed over a wide detection range. An object of the present invention is to provide a rotation speed detection device and a rotation speed detection method capable of performing the above.

本発明に係る回転数検出装置は、回転軸の回転数を非接触で検出する回転数検出装置において、前記回転軸に装着され、前記回転軸の軸方向と直交する方向に着磁されて少なくとも1つのN極及び1つのS極を有する磁石と、軟質磁性体からなる板状をなす磁芯を有し、前記磁芯の長手方向の中央部は両端部に比べて幅が狭く、前記中央部にコイルが巻かれており、前記磁芯の長手方向が前記磁石の着磁方向に一致するセンサ本体と、前記コイルに交流電流を印加する印加部と、前記コイルの両端に発生する電圧の変動を検出する検出部とを備えており、前記磁芯の中央部が磁気飽和を始める印加磁界は、前記磁石から発生する前記センサ本***置での磁界の最大値の1/10以上1/2以下になるようにしてあり、前記磁芯の中央部が磁気飽和を始める印加磁界Hs は、Hs =(d・t・Bs )/(μ0 ・W・L)(但し、d:前記中央部の幅、t:前記磁芯の厚さ、Bs :前記磁芯の飽和磁束密度、μ0 :真空の透磁率、W:前記両端部の幅、L:前記磁芯の長さ)で表されることを特徴とする。 The rotation speed detection device according to the present invention is a rotation speed detection device that detects the rotation speed of a rotation shaft in a non-contact manner, and is attached to the rotation shaft and magnetized at least in a direction orthogonal to the axial direction of the rotation shaft. It has a magnet having one N pole and one S pole, and a plate-shaped magnetic core made of a soft magnetic material, and the central portion in the longitudinal direction of the magnetic core is narrower than both end portions, A coil is wound around the section, the longitudinal direction of the magnetic core coincides with the magnetizing direction of the magnet, an applying section for applying an alternating current to the coil, and a voltage generated across the coil. A detection unit for detecting fluctuations, and the applied magnetic field at which the central portion of the magnetic core starts magnetic saturation is 1/10 or more 1/2 of the maximum value of the magnetic field generated from the magnet at the sensor body position. The applied magnetic field Hs at which the central part of the magnetic core starts magnetic saturation is Hs=(d·t·Bs )/(μ 0 ·W·L) (where d: central part) , T: thickness of the magnetic core, Bs: saturation magnetic flux density of the magnetic core, μ 0 : magnetic permeability of vacuum, W: width of both ends, L: length of the magnetic core) It is characterized by

本発明の回転数検出装置にあっては、検出対象の回転軸の軸方向と直交する方向(径方向)に着磁されて少なくとも1つのN極と1つのS極とを有する磁石を、回転軸と一体で回転するように、回転軸に装着し、軟質磁性体からなる板状の磁芯の幅が狭い中央部にコイルが巻かれているセンサ本体を、長手方向が磁石の着磁方向(径方向)に一致するように配置する。磁芯の中央部が磁気飽和を始める印加磁界は、磁石から発生するセンサ本***置での磁界の最大値の1/10以上1/2以下になるように、磁芯の形状、特性を設定しておく。コイルに交流電流を印加し、磁石が回転軸と一体で回転した際に、コイルの両端に発生する電圧の変動を検出する。回転軸及び磁石が1回転する際に、磁石から印加される磁界の大きさが前記磁気飽和を始める印加磁界より小さくて磁気飽和が起こらずに、コイルの起磁力による磁化反転によってコイルの両端に発生する電圧が大きくなる状態と、磁石から印加される磁界の大きさが前記磁気飽和を始める印加磁界より大きくなって、磁気飽和によってコイルの起磁力による磁化反転が起こらずにコイルの両端に発生する電圧が小さくなる状態との変動が2回だけ生じる。よって、コイルの両端に発生する電圧の変動の回数を計数することにより、回転軸の回転数を容易に検出できる。また、磁芯の中央部が磁気飽和を始める印加磁界Hsは、磁芯の形状、特性を用いて、Hs =(d・t・Bs )/(μ0 ・W・L)(但し、d:磁芯の中央部の幅、t:磁芯の厚さ、Bs :磁芯の飽和磁束密度、μ0 :真空の透磁率、W:磁芯の両端部の幅、L:磁芯の長さ)で表される。よって、磁芯の形状、特性を特定することにより、磁芯の中央部が磁気飽和を始める所望の印加磁界が求められる。In the rotation speed detection device of the present invention, the magnet that is magnetized in the direction (radial direction) orthogonal to the axial direction of the rotation axis of the detection target and has at least one N pole and one S pole is rotated. The sensor body is mounted on a rotating shaft so that it rotates together with the shaft, and a coil is wound around the narrow central part of the plate-shaped magnetic core made of soft magnetic material. Arrange so as to match (radial direction). The shape and characteristics of the magnetic core are set so that the applied magnetic field at which the central part of the magnetic core starts magnetic saturation is 1/10 or more and 1/2 or less of the maximum value of the magnetic field generated from the magnet at the sensor body position. Keep it. An alternating current is applied to the coil, and when the magnet rotates together with the rotating shaft, the fluctuation of the voltage generated at both ends of the coil is detected. When the rotating shaft and the magnet make one rotation, the magnitude of the magnetic field applied from the magnet is smaller than the applied magnetic field that starts the magnetic saturation, and magnetic saturation does not occur. When the voltage to be generated becomes large and the magnitude of the magnetic field applied from the magnet becomes larger than the applied magnetic field that starts the magnetic saturation, the magnetic saturation causes the magnetization reversal due to the magnetomotive force of the coil to occur at both ends of the coil. The change in the state in which the applied voltage becomes small occurs only twice. Therefore, the number of rotations of the rotating shaft can be easily detected by counting the number of times the voltage varies across the coil. Further, the applied magnetic field Hs at which the central portion of the magnetic core starts magnetic saturation is Hs=(d·t·Bs )/(μ 0 ·W·L) (however, d: Width of center of magnetic core, t: thickness of magnetic core, Bs: saturation magnetic flux density of magnetic core, μ 0 : permeability of vacuum, W: width of both ends of magnetic core, L: length of magnetic core ). Therefore, by specifying the shape and characteristics of the magnetic core, a desired applied magnetic field at which the central portion of the magnetic core starts magnetic saturation can be obtained.

本発明に係る回転数検出装置は、前記コイルに印加する前記印加部の交流電流の尖頭値は、Ip =(Hs ・L)/n(但し、n:前記コイルの巻き数)で表される尖頭値Ip 以下であることを特徴とする。 In the rotation speed detecting device according to the present invention, the peak value of the alternating current of the applying section applied to the coil is represented by Ip=(Hs.L)/n (where n is the number of turns of the coil). The peak value Ip is less than or equal to Ip.

本発明の回転数検出装置にあっては、コイルに印加する交流電流の尖頭値を、Ip =(Hs ・L)/n(但し、n:コイルの巻き数)以下とする。よって、磁石からの磁界が印加磁界Hs 以下では磁芯の中央部で磁化反転が起こり、磁石からの磁界が印加磁界Hs を越えると磁芯の中央部が磁気飽和するという事象を、磁石の回転中に確実に実現できる。 In the rotation speed detecting device of the present invention, the peak value of the alternating current applied to the coil is set to Ip=(Hs.L)/n (where n is the number of turns of the coil) or less. Therefore, when the magnetic field from the magnet is equal to or less than the applied magnetic field Hs, magnetization reversal occurs in the central portion of the magnetic core, and when the magnetic field from the magnet exceeds the applied magnetic field Hs, the central portion of the magnetic core is magnetically saturated. It can be realized reliably.

本発明に係る回転数検出装置は、前記センサ本体は、前記回転軸を収納する非磁性の筐体の外部に設けられていることを特徴とする。 The rotation speed detection device according to the present invention is characterized in that the sensor main body is provided outside a non-magnetic housing that houses the rotation shaft.

本発明の回転数検出装置にあっては、回転軸を収納する非磁性の筐体の外部にセンサ本体を設けている。よって、従来例のように筐体に穴を形成する必要がないので、気密性を維持できる。 In the rotation speed detection device of the present invention, the sensor main body is provided outside the non-magnetic housing that houses the rotation shaft. Therefore, unlike the conventional example, it is not necessary to form a hole in the housing, so that airtightness can be maintained.

本発明に係る回転数検出装置は、前記磁石は、熱間鍛造または圧延によるFe−Cr−Co合金系磁石であることを特徴とする。 The rotation speed detection device according to the present invention is characterized in that the magnet is a Fe—Cr—Co alloy-based magnet obtained by hot forging or rolling.

本発明の回転数検出装置にあっては、回転軸に装着させる磁石として、熱間鍛造または圧延による靭性が高いFe−Cr−Co合金系磁石を使用する。よって、高温環境であっても減磁することがなく、また、多回転数による遠心力に耐えて破壊されることもない。 In the rotation speed detection device of the present invention, a Fe—Cr—Co alloy-based magnet having high toughness by hot forging or rolling is used as the magnet mounted on the rotating shaft. Therefore, it is not demagnetized even in a high temperature environment, and is not damaged by the centrifugal force due to multiple rotations.

本発明に係る回転数検出装置は、軟質磁性体からなるヨーク板を前記磁芯の両端部近傍に更に備えることを特徴とする。 The rotation speed detecting device according to the present invention is characterized by further including a yoke plate made of a soft magnetic material near both ends of the magnetic core.

本発明の回転数検出装置にあっては、軟質磁性体からなるヨーク板を磁芯の両端部近傍に設けている。よって、磁石からの磁束がヨーク板にて集められて磁芯に到達するため、センサ本体の検出感度は向上し、回転軸に装着される磁石が小型であっても、低い回転数から高い回転数までの広い範囲にわたって、回転軸の回転数を精度良く検出できる。 In the rotation speed detecting device of the present invention, the yoke plates made of a soft magnetic material are provided near both ends of the magnetic core. Therefore, since the magnetic flux from the magnet is collected by the yoke plate and reaches the magnetic core, the detection sensitivity of the sensor body is improved, and even if the magnet mounted on the rotary shaft is small, the rotation speed is low to high. The rotational speed of the rotary shaft can be accurately detected over a wide range of up to several.

本発明に係る回転数検出装置は、回転軸の回転数を非接触で検出する回転数検出装置において、前記回転軸に装着され、前記回転軸の軸方向と直交する方向に着磁されて少なくとも1つのN極及び1つのS極を有する磁石と、軟質磁性体からなる板状をなす磁芯を有し、前記磁芯の長手方向の中央部は両端部に比べて幅が狭く、前記中央部にコイルが巻かれており、前記磁芯の長手方向が前記磁石の着磁方向に一致するセンサ本体と、前記コイルのインダクタンス分を共振回路の構成要素とした自励発振回路と、前記自励発振回路の発振出力の変動、または、前記自励発振回路に流入する電源電流の変動を検出する検出部とを備えており、前記磁芯の中央部が磁気飽和を始める印加磁界は、前記磁石から発生する前記センサ本***置での磁界の最大値の1/10以上1/2以下になるようにしてあり、前記磁芯の中央部が磁気飽和を始める印加磁界Hs は、Hs =(d・t・Bs )/(μ0 ・W・L)(但し、d:前記中央部の幅、t:前記磁芯の厚さ、Bs :前記磁芯の飽和磁束密度、μ0 :真空の透磁率、W:前記両端部の幅、L:前記磁芯の長さ)で表されることを特徴とする。 The rotation speed detection device according to the present invention is a rotation speed detection device that detects the rotation speed of a rotation shaft in a non-contact manner, and is attached to the rotation shaft and magnetized at least in a direction orthogonal to the axial direction of the rotation shaft. It has a magnet having one N pole and one S pole, and a plate-shaped magnetic core made of a soft magnetic material, and the central portion in the longitudinal direction of the magnetic core is narrower than both end portions, A coil is wound around the portion, the longitudinal direction of the magnetic core is aligned with the magnetizing direction of the magnet, a self-excited oscillating circuit having an inductance component of the coil as a component of a resonance circuit, A fluctuation of the oscillation output of the excitation oscillation circuit, or a detection unit for detecting the fluctuation of the power supply current flowing into the self-excited oscillation circuit, the applied magnetic field at which the central portion of the magnetic core starts magnetic saturation, The applied magnetic field Hs at which the central portion of the magnetic core starts magnetic saturation is set to Hs =(d · t · Bs) / (μ 0 · W · L) ( where, d: the width of the central portion, t: thickness of the magnetic core, Bs: saturated magnetic flux density of the magnetic core, mu 0: a vacuum Toru Magnetic susceptibility, W: width of the both ends, L: length of the magnetic core).

本発明の回転数検出装置にあっては、検出対象の回転軸の軸方向と直交する方向(径方向)に着磁されて少なくとも1つのN極と1つのS極とを有する磁石を、回転軸と一体で回転するように、回転軸に装着し、軟質磁性体からなる板状の磁芯の幅が狭い中央部にコイルが巻かれているセンサ本体を、長手方向が磁石の着磁方向(径方向)に一致するように配置する。磁芯の中央部が磁気飽和を始める印加磁界は、磁石から発生するセンサ本***置での磁界の最大値の1/10以上1/2以下になるように、磁芯の形状、特性を設定しておく。コイルのインダクタンス分を共振回路の構成要素とした自励発振回路をコイルに接続し、磁石が回転軸と一体で回転した際に、自励発振回路の発振出力の変動、または、自励発振回路に流入する電源電流の変動を検出する。回転軸及び磁石が1回転する際に、磁石から印加される磁界の大きさが前記磁気飽和を始める印加磁界より小さくて磁気飽和が起こらずに、自励発振回路の発振出力、または、自励発振回路に流入する電源電流が大きくなる状態と、磁石から印加される磁界の大きさが前記磁気飽和を始める印加磁界より大きくなって磁気飽和によって、自励発振回路の発振出力、または、自励発振回路に流入する電源電流が小さくなる状態との変動が2回だけ生じる。よって、このような発振出力または電源電流の変動の回数を計数することにより、回転軸の回転数を容易に検出できる。また、磁芯の中央部が磁気飽和を始める印加磁界Hsは、磁芯の形状、特性を用いて、Hs =(d・t・Bs )/(μ0 ・W・L)(但し、d:磁芯の中央部の幅、t:磁芯の厚さ、Bs :磁芯の飽和磁束密度、μ0 :真空の透磁率、W:磁芯の両端部の幅、L:磁芯の長さ)で表される。よって、磁芯の形状、特性を特定することにより、磁芯の中央部が磁気飽和を始める所望の印加磁界が求められる。In the rotation speed detection device of the present invention, the magnet that is magnetized in the direction (radial direction) orthogonal to the axial direction of the rotation axis of the detection target and has at least one N pole and one S pole is rotated. The sensor body is mounted on a rotating shaft so that it rotates together with the shaft, and a coil is wound around the narrow central part of the plate-shaped magnetic core made of soft magnetic material. Arrange so as to match (radial direction). The shape and characteristics of the magnetic core are set so that the applied magnetic field at which the central part of the magnetic core starts magnetic saturation is 1/10 or more and 1/2 or less of the maximum value of the magnetic field generated from the magnet at the sensor body position. Keep it. When a self-excited oscillation circuit that uses the inductance of the coil as a component of the resonance circuit is connected to the coil and the magnet rotates integrally with the rotating shaft, fluctuations in the oscillation output of the self-excited oscillation circuit or the self-excited oscillation circuit The fluctuation of the power supply current flowing into is detected. When the rotating shaft and the magnet make one rotation, the magnitude of the magnetic field applied from the magnet is smaller than the applied magnetic field that starts the magnetic saturation, and magnetic saturation does not occur, and the oscillation output of the self-excited oscillation circuit or the self-excited oscillation circuit When the power supply current flowing into the oscillation circuit becomes large and the magnitude of the magnetic field applied from the magnet becomes larger than the applied magnetic field that starts the magnetic saturation, the magnetic saturation causes the oscillation output of the self-excited oscillation circuit or the self-excited oscillation circuit. The fluctuation with the state where the power supply current flowing into the oscillation circuit becomes small occurs only twice. Therefore, the number of revolutions of the rotary shaft can be easily detected by counting the number of times such oscillation output or power supply current changes. Further, the applied magnetic field Hs at which the central portion of the magnetic core starts magnetic saturation is Hs=(d·t·Bs )/(μ 0 ·W·L) (however, d: Width of center of magnetic core, t: thickness of magnetic core, Bs: saturation magnetic flux density of magnetic core, μ 0 : permeability of vacuum, W: width of both ends of magnetic core, L: length of magnetic core ). Therefore, by specifying the shape and characteristics of the magnetic core, a desired applied magnetic field at which the central portion of the magnetic core starts magnetic saturation can be obtained.

本発明に係る回転数検出方法は、回転軸の回転数を非接触で検出する回転数検出方法において、前記回転軸の軸方向と直交する方向に着磁されて少なくとも1つのN極と1つのS極とを有する磁石を、前記回転軸に固着させ、軟質磁性体からなる板状をなす磁芯を有し、前記磁芯の長手方向の中央部は両端部に比べて幅が狭く、前記中央部にコイルが巻かれており、前記磁芯の中央部が磁気飽和を始める印加磁界Hs は、Hs =(d・t・Bs )/(μ0 ・W・L)(但し、d:前記中央部の幅、t:前記磁芯の厚さ、Bs :前記磁芯の飽和磁束密度、μ0 :真空の透磁率、W:前記両端部の幅、L:前記磁芯の長さ)で表されるセンサ本体を、前記印加磁界Hs は前記磁石から発生する前記センサ本***置での磁界の最大値の1/10以上1/2以下になるように、長手方向が前記磁石の着磁方向に一致するように配置させ、Ip =(Hs ・L)/n(但し、n:前記コイルの巻き数)で表される尖頭値Ip 以下の尖頭値を有する交流電流を前記コイルに印加し、前記磁石が前記回転軸と一体で回転した際に、前記コイルの両端に発生する電圧の変動を検出し、前記電圧の変動の検出結果に基づいて、前記回転軸の回転数を検出することを特徴とする。The rotation speed detection method according to the present invention is a rotation speed detection method for detecting the rotation speed of a rotary shaft in a non-contact manner, and is magnetized in a direction orthogonal to the axial direction of the rotary shaft to provide at least one N pole and one A magnet having an S pole is fixed to the rotating shaft, and has a plate-shaped magnetic core made of a soft magnetic material, and the central portion in the longitudinal direction of the magnetic core has a width narrower than both end portions, A coil is wound around the central portion, and the applied magnetic field Hs at which the central portion of the magnetic core starts magnetic saturation is Hs=(d·t·Bs )/(μ 0 ·W·L) (where d: the above). Width of the central part, t: thickness of the magnetic core, Bs: saturation magnetic flux density of the magnetic core, μ 0 : magnetic permeability of vacuum, W: width of both ends, L: length of the magnetic core) In the sensor body shown, the longitudinal direction is such that the applied magnetic field Hs is 1/10 or more and 1/2 or less of the maximum value of the magnetic field generated from the magnet at the sensor body position. And an alternating current having a peak value less than or equal to a peak value Ip represented by Ip=(Hs.L)/n (where n is the number of turns of the coil) is applied to the coil. Then, when the magnet rotates integrally with the rotary shaft, the fluctuation of the voltage generated at both ends of the coil is detected, and the rotation speed of the rotary shaft is detected based on the detection result of the fluctuation of the voltage. It is characterized by

本発明に係る回転数検出方法は、回転軸の回転数を非接触で検出する回転数検出方法において、前記回転軸の軸方向きと直交する方向に着磁されて少なくとも1つのN極と1つのS極とを有する磁石を、前記回転軸に固着させ、軟質磁性体からなる板状をなす磁芯を有し、前記磁芯の長手方向の中央部は両端部に比べて幅が狭く、前記中央部にコイルが巻かれており、前記磁芯の中央部が磁気飽和を始める印加磁界Hs は、Hs =(d・t・Bs )/(μ0 ・W・L)(但し、d:前記中央部の幅、t:前記磁芯の厚さ、Bs :前記磁芯の飽和磁束密度、μ0 :真空の透磁率、W:前記両端部の幅、L:前記磁芯の長さ)で表されるセンサ本体を、前記印加磁界Hs は前記磁石から発生する前記センサ本***置での磁界の最大値の1/10以上1/2以下になるように、長手方向が前記磁石の着磁方向に一致するように配置させ、前記コイルのインダクタンス分を共振回路の構成要素とした自励発振回路を、前記コイルに接続させ、前記磁石が前記回転軸と一体で回転した際に、前記自励発振回路の発振出力の変動、または、前記自励発振回路に流入する電源電流の変動を検出し、前記発振出力の変動または前記電源電流の変動の検出結果に基づいて、前記回転軸の回転数を検出することを特徴とする。The rotation speed detection method according to the present invention is a rotation speed detection method for detecting the rotation speed of a rotary shaft in a non-contact manner, and is magnetized in a direction orthogonal to the axial direction of the rotary shaft to form at least one N pole and 1 A magnet having two S poles is fixed to the rotation shaft, and has a plate-shaped magnetic core made of a soft magnetic material, and the central portion in the longitudinal direction of the magnetic core has a width narrower than both ends, A coil is wound around the central portion, and the applied magnetic field Hs at which the central portion of the magnetic core starts magnetic saturation is Hs=(d·t·Bs )/(μ 0 ·W·L) (however, d: Width of the central part, t: thickness of the magnetic core, Bs: saturation magnetic flux density of the magnetic core, μ 0 : permeability of vacuum, W: width of both ends, L: length of the magnetic core) In the sensor body represented by, the longitudinal direction is magnetized so that the applied magnetic field Hs becomes 1/10 or more and 1/2 or less of the maximum value of the magnetic field generated from the magnet at the sensor body position. A self-excited oscillating circuit, which is arranged so as to match the direction and has the inductance of the coil as a constituent element of a resonance circuit, is connected to the coil, and when the magnet rotates integrally with the rotating shaft, The fluctuation of the oscillation output of the excitation oscillation circuit or the fluctuation of the power supply current flowing into the self-excited oscillation circuit is detected, and the rotation of the rotating shaft is determined based on the detection result of the fluctuation of the oscillation output or the fluctuation of the power supply current. It is characterized by detecting the number.

本発明によれば、低い回転数から高い回転数までの広い範囲にわたって、回転軸の回転数を検出することができ、回転軸の停止状態からの検出が可能である。また、低磁界でも正確に回転数を検出できる構成であるため、使用する磁石及び検出器の小型・軽量化が可能であり、検出装置全体も小型・低価格化を実現できる。また、高精度な検出を行えるため、回転軸を収容する筐体外に検出器を設けることができ、筐体に穴をあける必要もなくなり、気密性を維持できる。 According to the present invention, the rotation speed of the rotary shaft can be detected over a wide range from a low rotation speed to a high rotation speed, and the rotation shaft can be detected from a stopped state. Further, since the number of rotations can be accurately detected even in a low magnetic field, the magnet and the detector used can be made smaller and lighter, and the detection device as a whole can be made smaller and less expensive. Further, since the detection can be performed with high accuracy, the detector can be provided outside the housing that houses the rotating shaft, and it is not necessary to make a hole in the housing, and the airtightness can be maintained.

本発明に係る回転数検出装置の構成を示す概略図である。It is a schematic diagram showing the composition of the number-of-rotations detecting device concerning the present invention. 検出器の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of a detector. 薄板矩形状の軟質磁性体を示す上面図である。It is a top view which shows a thin plate-shaped soft magnetic body. 薄板矩形状の軟質磁性体を示す側面図である。It is a side view which shows a thin plate rectangular soft magnetic body. 磁界が印加された場合に磁束が軟質磁性体に取り込まれる範囲を示す図である。It is a figure which shows the range where a magnetic flux is taken in by a soft magnetic substance, when a magnetic field is applied. 軟質磁性体内の磁束密度分布を示す図である。It is a figure which shows the magnetic flux density distribution in a soft magnetic body. 図3A,Bに示した軟質磁性体に対して長手方向の中央部を狭くした薄板矩形状の軟質磁性体を示す図である。It is a figure which shows the thin plate rectangular soft magnetic body which narrowed the center part of the longitudinal direction with respect to the soft magnetic body shown to FIGS. 3A and 3B. センサ本体の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of a sensor main body. 印加磁界に対するコイルの起電力(またはインピーダンス)の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the electromotive force (or impedance) of a coil with respect to an applied magnetic field. 検出器の回路構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a circuit structure of a detector. コイルの両端に発生する電圧を示すグラフである。It is a graph which shows the voltage generated at both ends of the coil. 検出器の回路構成の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the circuit structure of a detector. 振幅検出部からの出力電圧を示すグラフである。It is a graph which shows the output voltage from an amplitude detection part. 他の実施の形態における検出器の回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of the detector in other embodiment. 検出した自励発振回路の発振出力を示すグラフである。It is a graph which shows the oscillation output of the detected self-excited oscillation circuit. 実施例1における磁石及びセンサ本体の構成を示す平面図である。3 is a plan view showing the configurations of a magnet and a sensor body in Example 1. FIG. 実施例1における磁石及びセンサ本体の構成を示す側面図である。FIG. 3 is a side view showing the configurations of the magnet and the sensor body in the first embodiment. 実施例1におけるセンサ本体の形状を示す斜視図である。3 is a perspective view showing the shape of a sensor body in Embodiment 1. FIG. 磁芯となる作製したコア材を示す平面図である。It is a top view which shows the produced core material used as a magnetic core. 実施例1における検出器の回路構成を示す図である。3 is a diagram showing a circuit configuration of a detector in Embodiment 1. FIG. 実施例1による実験で取り出された振幅出力と2値化出力とを示すグラフである。5 is a graph showing the amplitude output and the binarized output extracted in the experiment according to the first embodiment. 実施例1による別の実験で取り出された振幅出力と2値化出力とを示すグラフである。7 is a graph showing an amplitude output and a binarized output extracted in another experiment according to the first embodiment. 実施例1による更に別の実験での結果を示すグラフである。5 is a graph showing the results of still another experiment according to Example 1. 実施例2にあって磁界を印加していないときの発振波形を示すグラフである。9 is a graph showing an oscillation waveform when a magnetic field is not applied in the second embodiment. 実施例2にあって磁界を印加しているときの発振波形を示すグラフである。9 is a graph showing an oscillation waveform when a magnetic field is applied in the second embodiment. 実施例2による実験で取り出された発振出力と電流変動出力とを示すグラフである。5 is a graph showing an oscillation output and a current fluctuation output extracted in the experiment according to the second embodiment. 実施例3における磁石の構成を示す平面図である。7 is a plan view showing the structure of a magnet in Example 3. FIG. 実施例3における磁石の構成を示す側面図である。FIG. 9 is a side view showing the structure of the magnet in Example 3; 実施例1,2の磁石による磁束密度の回転依存性を示すグラフである。5 is a graph showing the rotation dependence of magnetic flux density by the magnets of Examples 1 and 2. 実施例3の磁石による磁束密度の回転依存性を示すグラフである。9 is a graph showing the rotation dependence of the magnetic flux density by the magnet of Example 3. 実施例3におけるセンサ系の構成を示す平面図である。7 is a plan view showing the configuration of a sensor system in Example 3. FIG. 実施例3におけるセンサ系の構成を示す側面図である。9 is a side view showing the configuration of a sensor system in Example 3. FIG. 実施例3におけるセンサ系の構成を示す斜視図である。7 is a perspective view showing the configuration of a sensor system in Example 3. FIG. ヨーク板を設けない検出系、2mm角のヨーク板を設けた検出系、及び3m角のヨーク板を設けた検出系における磁界検出特性を示すグラフである。6 is a graph showing magnetic field detection characteristics in a detection system not provided with a yoke plate, a detection system provided with a 2 mm square yoke plate, and a detection system provided with a 3 m square yoke plate. ヨーク板の幅を変化させた形態を示す平面図である。It is a top view which shows the form which changed the width of a yoke board. ヨーク板の幅を変化させた形態を示す側面図である。It is a side view which shows the form which changed the width of a yoke board. ヨーク板の幅を変化させた場合の磁界検出特性を示すグラフである。7 is a graph showing magnetic field detection characteristics when the width of the yoke plate is changed. ヨーク板の間隔を変化させた形態を示す平面図である。It is a top view showing the form which changed the interval of a yoke board. ヨーク板の間隔を変化させた形態を示す側面図である。It is a side view which shows the form which changed the space|interval of a yoke board. ヨーク板の間隔を変化させた場合の磁界検出特性を示すグラフである。6 is a graph showing magnetic field detection characteristics when the distance between the yoke plates is changed.

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings showing an embodiment thereof.

図1は、本発明に係る回転数検出装置の構成を示す概略図である。図1にあって、1は回転数を検出する対象としての円柱状の回転軸である。回転軸1は、非磁性の筐体2内に収納されている。回転軸1の先端部には、磁石3が装着されている。磁石3は、Fe−Cr−Co合金系磁石であり、回転軸1の軸方向に直交する方向、つまり径方向に着磁されており、1つのN極と1つのS極とを有している。図1では、磁石3は1つのN極と1つのS極とを有しているが、N極とS極とは2つ以上あっても効果がある。但し、極数が多くなるほど磁束が遠くに及ばなくなるので検出器を磁石に近接配置する必要があること、極数が多くなるほど同一回転に対する磁束変化の周波数が高くなるので、筐体の外で検出する場合には渦電流による磁束の減衰が大きくなって検出できる回転数の上限が低下する虞があることから、1つのN極と1つのS極とを有しているのが好ましい。 FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a rotation speed detection device according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a cylindrical rotation shaft as a target for detecting the rotation speed. The rotating shaft 1 is housed in a non-magnetic housing 2. A magnet 3 is attached to the tip of the rotary shaft 1. The magnet 3 is an Fe-Cr-Co alloy-based magnet, is magnetized in a direction orthogonal to the axial direction of the rotating shaft 1, that is, in the radial direction, and has one N pole and one S pole. There is. In FIG. 1, the magnet 3 has one N pole and one S pole, but it is effective even if there are two or more N poles and S poles. However, as the number of poles increases, the magnetic flux does not reach far, so it is necessary to place the detector close to the magnet.The more the number of poles, the higher the frequency of magnetic flux change for the same rotation. In such a case, there is a risk that the magnetic flux is greatly attenuated by the eddy current and the upper limit of the rotational speed that can be detected is lowered, so that it is preferable to have one N pole and one S pole.

筐体2の外であって、磁石3から磁界検出が可能な範囲に離れた位置に、検出器4が設けられている。図2は、検出器4の構成を示す模式図である。検出器4は、軟質磁性体からなる薄板矩形状の磁芯5と、磁芯5の中央部に巻かれたコイル6と、コイル6に交流電流を印加する交流電源7と、コイル6の両端に発生する電圧を検出する電圧検出部8と有する。なお、磁芯5とコイル6とでセンサ本体9を構成する。 A detector 4 is provided outside the housing 2 at a position away from the magnet 3 within a range where magnetic field detection is possible. FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the detector 4. The detector 4 includes a thin-plate rectangular magnetic core 5 made of a soft magnetic material, a coil 6 wound around the center of the magnetic core 5, an AC power supply 7 for applying an alternating current to the coil 6, and both ends of the coil 6. It has a voltage detector 8 for detecting the voltage generated at The magnetic core 5 and the coil 6 form a sensor body 9.

磁芯5の長手方向は、磁石3の着磁方向(径方向)に一致する。磁芯5の長手方向の中央部5aにおける幅は両端部5b,5bにおける幅よりも狭くなっており、この幅が狭い中央部5aに交流磁界を印加するためのコイル6が配置されている。磁芯5の中央部5aが磁気飽和を始める印加磁界が、磁石3から発生するセンサ本体9位置での磁界の最大値の1/10以上1/2以下になるように、磁芯5の形状及び特性、磁芯5の磁石3からの離隔距離を設定しておく。ここで、磁芯5の長手方向の中央部5aとは、幅が両端部5b,5bよりも狭くなっている部分を指している。 The longitudinal direction of the magnetic core 5 coincides with the magnetizing direction (radial direction) of the magnet 3. The width of the central portion 5a in the longitudinal direction of the magnetic core 5 is narrower than the width of both end portions 5b, 5b, and the coil 6 for applying an alternating magnetic field is arranged in the central portion 5a having the narrow width. The shape of the magnetic core 5 is set so that the applied magnetic field at which the central portion 5a of the magnetic core 5 starts magnetic saturation is 1/10 or more and 1/2 or less of the maximum value of the magnetic field generated from the magnet 3 at the position of the sensor body 9. Also, the characteristics and the separation distance of the magnetic core 5 from the magnet 3 are set in advance. Here, the central portion 5a in the longitudinal direction of the magnetic core 5 refers to a portion whose width is narrower than both end portions 5b, 5b.

以下、本発明における回転数の検出原理について説明する。図3A,Bは、薄板矩形状の軟質磁性体を示す図であって、図3Aが上面図であり、図3Bが側面図である。図3A,Bに示すような薄板矩形状の軟質磁性体50(長さ:L、幅:W、厚さ:t、W≫t)の長手方向に磁界を印加する。図4は、磁界が印加された場合に磁束が軟質磁性体50に取り込まれる範囲を示す図である。軟質磁性体50の比透磁率μr が空気の比透磁率より十分大きい場合、軟質磁性体50近傍の磁束は軟質磁性体50に取り込まれ、軟質磁性体50の中央部で磁束密度は高くなる。Hereinafter, the principle of detecting the rotation speed in the present invention will be described. 3A and 3B are diagrams showing a thin plate-shaped rectangular soft magnetic body. FIG. 3A is a top view and FIG. 3B is a side view. A magnetic field is applied in the longitudinal direction of the thin plate-shaped soft magnetic material 50 (length: L, width: W, thickness: t, W>>t) as shown in FIGS. 3A and 3B. FIG. 4 is a diagram showing a range in which a magnetic flux is taken into the soft magnetic body 50 when a magnetic field is applied. When the relative magnetic permeability μ r of the soft magnetic body 50 is sufficiently larger than the relative magnetic permeability of air, the magnetic flux in the vicinity of the soft magnetic body 50 is taken into the soft magnetic body 50, and the magnetic flux density becomes high at the center of the soft magnetic body 50. ..

ここで、軟質磁性体50の幅Wが厚さtより十分大きい場合(W≫t)、磁界解析により側面から侵入する磁束は小さいためほぼ無視できて、厚さ方向で磁束が集められる範囲はほぼ長さに等しいLの範囲となる(図4参照)。図5は、軟質磁性体50内の磁束密度分布を示す図である。印加磁界の大きさをHとした場合、軟質磁性体50の中央部の磁束密度Bは、真空の透磁率をμ0 (=4π×10-7)として、B≒(μ0 ・L・H )/tと表すことができる。Here, when the width W of the soft magnetic body 50 is sufficiently larger than the thickness t (W>>t), the magnetic flux invading from the side surface by the magnetic field analysis is small and can be almost ignored, and the range where the magnetic flux is collected in the thickness direction is The range of L is almost equal to the length (see FIG. 4). FIG. 5 is a diagram showing a magnetic flux density distribution in the soft magnetic body 50. When the magnitude of the applied magnetic field is H, the magnetic flux density B at the central portion of the soft magnetic body 50 is B≈(μ 0 ·L·H), where the magnetic permeability of vacuum is μ 0 (=4π×10 −7 ). )/T.

図6は、図3A,Bに示した軟質磁性体50に対して長手方向の中央部を狭くした薄板矩形状の軟質磁性体51を示す図である。図6に示すような中央部51aの幅をd(d<W)とした軟質磁性体51に対して、同様に長手方向に磁界Hを印加した場合、幅Wの両端部に発生していた磁束が幅dの中央部51aに集められるため、中央部51aの磁束密度はW/d倍に増加する。よって、図6に示す軟質磁性体51での中央部51aの磁束密度Bは、B≒(μ0 ・W・L・H )/(d・t)と表すことができる。なお、軟質磁性体からなる板状の磁芯の形状として、矩形板状を例としてあげているが、図5の磁束密度分布を得る形状は図6の矩形板状に限定されない。軟質磁性体の両端の幅広部が円形をしているダンベル形状でもよい。FIG. 6 is a view showing a thin plate rectangular soft magnetic body 51 having a narrow central portion in the longitudinal direction with respect to the soft magnetic body 50 shown in FIGS. 3A and 3B. When the magnetic field H was similarly applied in the longitudinal direction to the soft magnetic body 51 having the width of the central portion 51a as shown in FIG. 6 (d<d), it occurred at both ends of the width W. Since the magnetic flux is collected in the central portion 51a having the width d, the magnetic flux density in the central portion 51a increases W/d times. Therefore, the magnetic flux density B of the central portion 51a in the soft magnetic body 51 shown in FIG. 6 can be expressed as B≈(μ 0 ·W·L·H )/(d·t). A rectangular plate shape is taken as an example of the shape of the plate-shaped magnetic core made of a soft magnetic material, but the shape for obtaining the magnetic flux density distribution of FIG. 5 is not limited to the rectangular plate shape of FIG. A dumbbell shape in which the wide portions at both ends of the soft magnetic body are circular may be used.

図6に示すような形状とした場合、軟質磁性体51の飽和磁束密度をBs とすると、中央部51aが磁気飽和を開始する印加磁界Hs は、μr ≫μ0 である場合に、Hs =(d・t・Bs )/(μ0 ・W・L)と表すことができる。If a shape as shown in FIG. 6, when the Bs saturation magnetic flux density of the soft-magnetic material 51, the applied magnetic field Hs of the central portion 51a starts to magnetic saturation, in the case of μ r »μ 0, Hs = It can be expressed as (d·t·Bs)/(μ 0 ·W·L).

例えば、L=3mm、W=0.3mm、t=0.01mm、d=0.05mmであって、Bs =0.72Tとすると、中央部51aが磁気飽和を開始する印加磁界Hs はHs =320A/m程度の小さい磁界となる。 For example, if L=3 mm, W=0.3 mm, t=0.01 mm, d=0.05 mm, and Bs=0.72T, the applied magnetic field Hs at which the central portion 51a starts magnetic saturation is Hs= The magnetic field is as small as 320 A/m.

このような軟質磁性体51を磁芯5として、磁芯5の中央部5a(軟質磁性体51の中央部51a)にコイル6を配置してセンサ本体9を構成する。図7は、センサ本体9の構成を示す平面図である。外部から磁界が印加された状態で、コイル6に交流電流を印加する。図8は、印加磁界に対するコイル6の起電力(またはインピーダンス)の変化を示すグラフである。 Such a soft magnetic body 51 is used as the magnetic core 5, and the coil 6 is arranged in the central portion 5a of the magnetic core 5 (the central portion 51a of the soft magnetic body 51) to form the sensor body 9. FIG. 7 is a plan view showing the configuration of the sensor body 9. An alternating current is applied to the coil 6 with a magnetic field applied from the outside. FIG. 8 is a graph showing changes in the electromotive force (or impedance) of the coil 6 with respect to the applied magnetic field.

磁芯5に外部から磁界が印加されていない場合、または、印加される磁界の大きさが磁気飽和を開始する磁界(前述した印加磁界Hs )より小さい場合、コイル6の起磁力によって、磁芯5の磁化が周期的に反転し、コイル6を鎖交する磁束の変化に伴う起電力がコイル6に発生する(図8参照)。一方、磁芯5に磁界が印加されており、その磁界の大きさが磁気飽和を開始する磁界(前述した印加磁界Hs )より大きい場合、磁芯5の磁化は一方向を向いており、磁気飽和によってコイル6の起磁力による磁化の反転が起こらないため、コイル6に発生する起電力は小さくなる(図8参照)。そして、磁芯5に印加する磁界の大きさが印加磁界Hs より小さい場合にはコイル6のインピーダンスが高く、磁芯5に印加する磁界の大きさが印加磁界Hs より大きい場合にはコイル6のインピーダンスが低いことを意味する。 When no magnetic field is applied to the magnetic core 5 from the outside, or when the magnitude of the applied magnetic field is smaller than the magnetic field that starts magnetic saturation (the above-mentioned applied magnetic field Hs), the magnetic force of the coil 6 causes the magnetic core to move. The magnetization of No. 5 is periodically reversed, and an electromotive force is generated in the coil 6 due to a change in the magnetic flux that links the coil 6 (see FIG. 8 ). On the other hand, when a magnetic field is applied to the magnetic core 5 and the magnitude of the magnetic field is larger than the magnetic field that starts magnetic saturation (the above-mentioned applied magnetic field Hs), the magnetization of the magnetic core 5 is oriented in one direction, Since the magnetization does not reverse due to the magnetomotive force of the coil 6 due to the saturation, the electromotive force generated in the coil 6 becomes small (see FIG. 8). When the magnitude of the magnetic field applied to the magnetic core 5 is smaller than the applied magnetic field Hs, the impedance of the coil 6 is high, and when the magnitude of the magnetic field applied to the magnetic core 5 is larger than the applied magnetic field Hs, It means low impedance.

磁石3が1回転する間に、磁石3から磁芯5に印加される磁界は周期的に変化し、1回転する間に2回だけ、磁芯5に印加される磁界の大きさが印加磁界Hs より小さくて磁気飽和が起こらず、磁化の反転による起電力がコイル6に生じる。よって、コイル6の両端に発生する電圧の変動をモニタして、所定電圧より大きくなる回数を計数することにより、磁石3と一体で回転する回転軸1の回転数を検出することができる。なお、磁石3が1回転する間に2回だけ、磁芯5に印加される磁界の大きさが印加磁界Hs より大きくて磁気飽和が起こり、磁化の反転による起電力がコイル6に生じないため、コイル6の両端に発生する電圧の変動をモニタして、所定電圧より小さくなる回数を計数することにより、回転軸1の回転数を検出することも可能である。 The magnetic field applied from the magnet 3 to the magnetic core 5 periodically changes during one rotation of the magnet 3, and the magnitude of the magnetic field applied to the magnetic core 5 changes only twice during one rotation. The magnetic field is smaller than Hs, magnetic saturation does not occur, and an electromotive force due to the reversal of magnetization is generated in the coil 6. Therefore, the number of revolutions of the rotating shaft 1 rotating integrally with the magnet 3 can be detected by monitoring the variation of the voltage generated at both ends of the coil 6 and counting the number of times the voltage becomes larger than the predetermined voltage. Since the magnitude of the magnetic field applied to the magnetic core 5 is larger than the applied magnetic field Hs and magnetic saturation occurs only twice during one rotation of the magnet 3, magnetic reversal does not cause electromotive force in the coil 6. It is also possible to detect the number of rotations of the rotating shaft 1 by monitoring the fluctuation of the voltage generated at both ends of the coil 6 and counting the number of times the voltage becomes smaller than the predetermined voltage.

ここで、コイル6の起磁力及びコイル6に印加する電流の大きさについて検討する。図8に示すように、磁芯5に印加される磁界の大きさが磁界Hs より大きいときには、磁芯5の狭い中央部5aは磁気飽和しているため、磁芯5に印加された起磁力(Hs ・L)はこの中央部5aに集中することとなる。このとき、コイル6から発生する起磁力がこのHs ・Lを超えると磁芯5の磁化が反転してしまって、コイル6の起電力及びインピーダンスが小さくならない。よって、コイル6に印加する起磁力はHs ・L以下でなければならない。したがって、コイル6の巻き数をnとすると、コイル6に印加する電流の尖頭値Ipは、Ip ≦(Hs ・L)/nを満たす必要がある。さらに、Ip に比較して印加電流が小さすぎるとノイズに埋もれてしまって明確な検出ができなくなるため、S/N確保の観点から印加電流はIp /20以上確保することが好ましい。 Here, the magnetomotive force of the coil 6 and the magnitude of the current applied to the coil 6 will be examined. As shown in FIG. 8, when the magnitude of the magnetic field applied to the magnetic core 5 is larger than the magnetic field Hs, the magnetomotive force applied to the magnetic core 5 is applied because the narrow central portion 5a of the magnetic core 5 is magnetically saturated. (Hs·L) will be concentrated in this central portion 5a. At this time, if the magnetomotive force generated from the coil 6 exceeds this Hs·L, the magnetization of the magnetic core 5 is reversed, and the electromotive force and impedance of the coil 6 are not reduced. Therefore, the magnetomotive force applied to the coil 6 must be Hs·L or less. Therefore, assuming that the number of turns of the coil 6 is n, the peak value Ip of the current applied to the coil 6 must satisfy Ip ≤ (Hs·L)/n. Further, if the applied current is too small compared to Ip, it will be buried in noise and cannot be clearly detected. Therefore, from the viewpoint of ensuring S/N, it is preferable to secure the applied current at Ip/20 or more.

例えば、磁芯5の形状及び飽和磁束密度が前述したような数値を有する場合、すなわち、磁気飽和を開始する印加磁界Hs が320A/mである場合であって、コイルの巻き数nが200回であるときには、コイル6に印加する電流の尖頭値Ip は4.8mA以下となる。 For example, when the shape of the magnetic core 5 and the saturation magnetic flux density have the above-mentioned numerical values, that is, when the applied magnetic field Hs for starting magnetic saturation is 320 A/m and the number of turns n of the coil is 200 times. , The peak value Ip of the current applied to the coil 6 is 4.8 mA or less.

磁石3から磁界検出が可能な範囲に離れた位置に、検出器4が設けられており、磁芯5の中央部5aに巻かれたコイル6に交流電流が印加される。印加される交流電流の周波数は、検出される回転軸1の最大回転数の周波数より1桁以上大きな周波数とする。磁石3が回転軸1と一体で回転する際に、コイル6の両端部に発生する電圧が電圧検出部8により検出される。 A detector 4 is provided at a position away from the magnet 3 within a range where magnetic field detection is possible, and an alternating current is applied to a coil 6 wound around a central portion 5a of a magnetic core 5. The frequency of the applied alternating current is one or more digits higher than the frequency of the maximum rotation speed of the rotating shaft 1 to be detected. When the magnet 3 rotates integrally with the rotating shaft 1, the voltage generated at both ends of the coil 6 is detected by the voltage detector 8.

前述したような原理により、磁石3が1回転する度に、2回の電圧の変動が検出される。そして、この電圧変動の回数を計数することにより、回転軸1の回転数が検出される。 According to the above-described principle, the voltage fluctuation is detected twice each time the magnet 3 rotates once. Then, the number of rotations of the rotary shaft 1 is detected by counting the number of times of this voltage fluctuation.

図9は、検出器4の回路構成の一例を示す図である。図9にあって、図2と同一部分には、同一番号を付している。交流電源7とコイル6との間には抵抗(抵抗値:1kΩ)11が設けられている。磁芯5の幅狭の中央部5aには200回だけコイル6が巻かれている。コイル6の巻き線抵抗値は25Ωである。交流電源7は、振幅0.5V、周波数250kHzの正弦波を出力する。 FIG. 9 is a diagram showing an example of the circuit configuration of the detector 4. In FIG. 9, the same parts as those in FIG. 2 are designated by the same reference numerals. A resistor (resistance value: 1 kΩ) 11 is provided between the AC power supply 7 and the coil 6. The coil 6 is wound 200 times around the narrow central portion 5a of the magnetic core 5. The winding resistance value of the coil 6 is 25Ω. The AC power supply 7 outputs a sine wave having an amplitude of 0.5 V and a frequency of 250 kHz.

図9に示すような構成を有する検出器4にヘルムホルツコイルで磁界を印加し、コイル6の両端部に発生する電圧を電圧検出部8にて検出した。図10は、コイル6の両端に発生する電圧を示すグラフである。図10にあって、横軸はヘルムホルツコイルで印加された磁界(印加磁界)[A/m]を表し、縦軸はコイル6の両端に発生する電圧(コイル電圧)[mV]を表している。 A magnetic field was applied by a Helmholtz coil to the detector 4 having the configuration as shown in FIG. 9, and the voltage generated at both ends of the coil 6 was detected by the voltage detection unit 8. FIG. 10 is a graph showing the voltage generated across the coil 6. In FIG. 10, the horizontal axis represents the magnetic field (applied magnetic field) [A/m] applied by the Helmholtz coil, and the vertical axis represents the voltage (coil voltage) [mV] generated at both ends of the coil 6. ..

図10に示すように、印加磁界が零のときにはコイル6に発生した電圧の振幅は45mV程度ある。しかし、印加磁界の大きさが240A/m以上では振幅はほぼ一定の15mV程度であって、印加磁界が零のときの1/3程度となっている。図10の結果から、磁芯5が磁気飽和を始める磁界は約240A/mとなり、上述のように計算した印加磁界Hs =320A/mに概ね一致している。 As shown in FIG. 10, when the applied magnetic field is zero, the amplitude of the voltage generated in the coil 6 is about 45 mV. However, when the magnitude of the applied magnetic field is 240 A/m or more, the amplitude is about constant 15 mV, which is about 1/3 of that when the applied magnetic field is zero. From the result of FIG. 10, the magnetic field at which the magnetic core 5 starts magnetic saturation is about 240 A/m, which is almost in agreement with the applied magnetic field Hs =320 A/m calculated as described above.

また、Hs 以上の磁界を印加した場合における出力電圧は、コイル6の巻き線抵抗分25Ωによって発生する電圧、即ち、発振電圧0.5V×25/(1000+25)=12.2mVにほぼ一致している。このことは、Hs 以上の磁界が印加された場合に、磁芯5を構成する磁性材料に磁化反転が起こらないため、インダクタンス分が消失し、コイル6のインピーダンスはほぼ巻き線抵抗分のみとなったことを意味している。 The output voltage when a magnetic field of Hs or more is applied is almost equal to the voltage generated by the winding resistance 25Ω of the coil 6, that is, the oscillation voltage 0.5V×25/(1000+25)=12.2 mV. There is. This means that when a magnetic field of Hs or more is applied, magnetization reversal does not occur in the magnetic material forming the magnetic core 5, the inductance component disappears, and the impedance of the coil 6 becomes almost only the winding resistance component. It means that.

このようにして、磁芯5に磁界を印加していないときと、Hs 以上の磁界を印加したときとで、コイル6の両端に発生する電圧が3倍程度変化するため、磁石3が1回転するときに2回、コイル6の両端に発生する電圧の変動を容易に検出することができ、回転軸1の回転数を容易に検出できる。 In this way, the voltage generated at both ends of the coil 6 changes about three times between when the magnetic field is not applied to the magnetic core 5 and when the magnetic field of Hs or more is applied, so that the magnet 3 rotates once. When doing so, it is possible to easily detect the fluctuation of the voltage generated at both ends of the coil 6 twice, and the rotation speed of the rotating shaft 1 can be easily detected.

図11は、検出器4の回路構成の他の例を示す図である。磁芯5、コイル6、交流電源7及び抵抗11の構成は、図9に示す回路と同様である。コイル6及び抵抗11に並列に、第2抵抗(抵抗値:R2 )12及び第3抵抗(抵抗値:R3 )13が設けられている。これらの3個の抵抗は、R1 /RL =R2 /R3 (但し、R1 は抵抗11の抵抗値、RL はコイル6の巻き線抵抗値)を満たすように抵抗値が設定されている。また、コイル6及び抵抗11の中間並びに第2抵抗12及び第3抵抗13の中間の電位差を検出する振幅検出部14が設けられている。図11に示す回路は、磁芯5にHs 以上の磁界が印加された場合に出力されるコイル6の巻き線抵抗分の出力を相殺する構成である。 FIG. 11 is a diagram showing another example of the circuit configuration of the detector 4. The configurations of the magnetic core 5, the coil 6, the AC power supply 7, and the resistor 11 are similar to those of the circuit shown in FIG. A second resistor (resistance value: R2) 12 and a third resistor (resistance value: R3) 13 are provided in parallel with the coil 6 and the resistor 11. The resistances of these three resistors are set so as to satisfy R1/RL=R2/R3 (where R1 is the resistance value of the resistor 11 and RL is the winding resistance value of the coil 6). Further, an amplitude detection unit 14 that detects a potential difference between the coil 6 and the resistor 11 and between the second resistor 12 and the third resistor 13 is provided. The circuit shown in FIG. 11 is configured to cancel the output of the winding resistance of the coil 6 that is output when a magnetic field of Hs or more is applied to the magnetic core 5.

図11に示すような構成を有する磁芯5にヘルムホルツコイルで磁界を印加して振幅検出部14からの出力電圧を検出した。図12は、振幅検出部14からの出力電圧を示すグラフである。図12にあって、横軸は印加磁界[A/m]を表し、縦軸は回路の出力電圧[V]を表している。 A magnetic field was applied to the magnetic core 5 having the structure as shown in FIG. 11 by a Helmholtz coil to detect the output voltage from the amplitude detecting section 14. FIG. 12 is a graph showing the output voltage from the amplitude detector 14. In FIG. 12, the horizontal axis represents the applied magnetic field [A/m] and the vertical axis represents the output voltage [V] of the circuit.

図12に示すように、出力電圧は、印加磁界が零のときには0.2V程度であるが、印加磁界の大きさが240A/m以上のときにほぼ零となり、零磁界を明確に検出できることが判明した。 As shown in FIG. 12, the output voltage is about 0.2 V when the applied magnetic field is zero, but becomes almost zero when the magnitude of the applied magnetic field is 240 A/m or more, and the zero magnetic field can be clearly detected. found.

本発明の他の実施の形態に関して説明する。他の実施の形態では、検出方法として発振回路を用いる。図13は、他の実施の形態における検出器4の回路構成を示す図である。図13にあってセンサ本体(磁芯5及びコイル6)の構成は、図9及び図11に示す回路と同様である。 Another embodiment of the present invention will be described. In another embodiment, an oscillation circuit is used as the detection method. FIG. 13 is a diagram showing a circuit configuration of the detector 4 in another embodiment. In FIG. 13, the configuration of the sensor body (the magnetic core 5 and the coil 6) is the same as the circuit shown in FIGS. 9 and 11.

コイル6のインダクタンス分を共振回路の構成要素とした自励発振回路21が、コイル6に接続されている。そして、この回路は、自励発振回路21の発振出力の変動、または、抵抗22を介して電源23から自励発振回路21に流入する電源電流の変動を検出する構成である。挿入した抵抗22に発生する電圧の変化により、電源電流の変動を検出する。 A self-excited oscillation circuit 21 having the inductance of the coil 6 as a constituent element of the resonance circuit is connected to the coil 6. Then, this circuit is configured to detect the fluctuation of the oscillation output of the self-excited oscillation circuit 21 or the fluctuation of the power supply current flowing from the power supply 23 to the self-excited oscillation circuit 21 via the resistor 22. The change in the power supply current is detected by the change in the voltage generated in the inserted resistor 22.

センサ本体9(磁芯5)へ磁界が印加されないときは、コイル6のインピーダンス中のインダクタンス分が大きいため発振状態を保っているが、検出器4(磁芯5)にHs 以上の磁界が印加されると、コイル6のインダクタンス分はほぼ消失してコイル6のインピーダンスは殆ど抵抗成分となるため発振が停止、もしくは発振振幅が大幅に低下する。 When the magnetic field is not applied to the sensor body 9 (magnetic core 5), the inductance is large in the impedance of the coil 6 so that the oscillation state is maintained, but the magnetic field of Hs or more is applied to the detector 4 (magnetic core 5). Then, the inductance of the coil 6 almost disappears and the impedance of the coil 6 becomes almost a resistance component, so that the oscillation is stopped or the oscillation amplitude is significantly reduced.

よって、自励発振回路21の発振出力の変動は、印加される磁界の変化に対応する。また、自励発振回路21に流入する電源電流は発振出力の振幅の大きさで変化するため、電源23から自励発振回路21に流入する電源電流の変動も、印加される磁界の変化に対応する。従って、これらの発振出力または電源電流の変動を検出することにより、磁石3(回転軸1)の回転数を検出できる。具体的には、磁石3(回転軸1)が1回転する際に、発振出力または電源電流が2回だけ変動するので、その変動の回数を計数することにより、回転軸1の回転数を検出することが可能である。 Therefore, the fluctuation of the oscillation output of the self-excited oscillation circuit 21 corresponds to the change of the applied magnetic field. Further, since the power supply current flowing into the self-excited oscillation circuit 21 changes depending on the amplitude of the oscillation output, the fluctuation of the power supply current flowing from the power supply 23 into the self-excited oscillation circuit 21 also corresponds to the change of the applied magnetic field. To do. Therefore, the number of revolutions of the magnet 3 (rotating shaft 1) can be detected by detecting the fluctuation of these oscillation output or power supply current. Specifically, when the magnet 3 (rotary shaft 1) makes one revolution, the oscillation output or the power supply current fluctuates only twice. Therefore, the number of revolutions is counted to detect the rotational speed of the rotary shaft 1. It is possible to

図13に示すような構成を有する検出器4に磁界を印加して自励発振回路21の発振出力を検出した。図14は、検出した自励発振回路21の発振出力を示すグラフである。図14にあって、横軸は印加された磁界(印加磁界)[A/m]を表し、縦軸は発振出力[V]を表している。 A magnetic field was applied to the detector 4 having the configuration shown in FIG. 13 to detect the oscillation output of the self-excited oscillation circuit 21. FIG. 14 is a graph showing the detected oscillation output of the self-excited oscillation circuit 21. In FIG. 14, the horizontal axis represents the applied magnetic field (applied magnetic field) [A/m], and the vertical axis represents the oscillation output [V].

図14に示すように、印加する磁界の大きさが400A/m以上であるときには、発振出力が急激に低下していることを確認できた。このように、コイル6を用いて自励発振回路21を構成した場合に、印加磁界が零のときに発振振幅が大きくなり、印加磁界が400A/m以上のときに発振出力が急激に低下する。よって、発生した磁界が検出器4付近で、前述したHs 以上の磁界、例えば800A/m程度以上となる磁石3の回転数を容易に検出することができる。この結果、磁石3と一体で回転する回転軸1の回転数を小型の構成にて検出可能となる。 As shown in FIG. 14, it was confirmed that the oscillation output sharply decreased when the magnitude of the applied magnetic field was 400 A/m or more. As described above, when the self-excited oscillation circuit 21 is configured by using the coil 6, the oscillation amplitude becomes large when the applied magnetic field is zero, and the oscillation output sharply decreases when the applied magnetic field is 400 A/m or more. .. Therefore, it is possible to easily detect the number of rotations of the magnet 3 in which the generated magnetic field is near the detector 4 and is equal to or more than Hs described above, for example, about 800 A/m or more. As a result, it is possible to detect the rotation speed of the rotating shaft 1 that rotates integrally with the magnet 3 with a small configuration.

以下、本発明の具体的な実施例について説明する。
(実施例1)
実施例1は、コイル6の両端に発生する電圧の変動を検出し、電圧の変動の検出結果に基づいて、回転軸1の回転数を検出するようにした実施例である。
Hereinafter, specific examples of the present invention will be described.
(Example 1)
The first embodiment is an embodiment in which the fluctuation of the voltage generated across the coil 6 is detected and the rotation speed of the rotary shaft 1 is detected based on the detection result of the voltage fluctuation.

図15A,Bは、実施例1における磁石3及びセンサ本体9の構成を示す図であって、図15Aが平面図であり、図15Bが側面図である。なお、図15A,Bでは、回転軸1と、筐体2と、検出器4のセンサ本体9以外の要素との図示を省略している。 15A and 15B are diagrams showing the configurations of the magnet 3 and the sensor body 9 in the first embodiment, FIG. 15A is a plan view, and FIG. 15B is a side view. 15A and 15B, illustration of the rotary shaft 1, the housing 2, and elements other than the sensor body 9 of the detector 4 is omitted.

回転軸1に装着されて回転軸1と一体で回転する磁石3は、内周面が円状であって外周面が6角形状であるナット形状をなしている。そして、磁石3は、回転軸1に過給機の圧縮機側の回転翼を取り付けるためのナット材として機能する。磁石3は、熱間鍛造または圧延によるFe−Cr−Co合金系材料からなる。より詳細には、磁石3は、Cr(30質量%)−Co(15質量%)−Mo(1質量%)−Fe(残部)合金からなる圧延磁石材料から、切削加工により厚さ6.5mm、最大直径16.2mmのナット状に切り出して構成される。なお、圧延方向は径方向に平行である。 The magnet 3 mounted on the rotary shaft 1 and rotating integrally with the rotary shaft 1 has a nut shape in which the inner peripheral surface is circular and the outer peripheral surface is hexagonal. Then, the magnet 3 functions as a nut material for attaching the compressor-side rotary blade of the supercharger to the rotary shaft 1. The magnet 3 is made of an Fe-Cr-Co alloy material by hot forging or rolling. More specifically, the magnet 3 is made of a rolled magnet material composed of a Cr (30 mass %)-Co (15 mass %)-Mo (1 mass %)-Fe (balance) alloy and has a thickness of 6.5 mm by cutting. , Is cut out into a nut shape with a maximum diameter of 16.2 mm. The rolling direction is parallel to the radial direction.

この磁石材料の圧延方向に平行に着磁磁界を印加し、径方向に平行に着磁した。磁石3は、円周方向に対して1つのN極と1つのS極とを有する。この磁石3を回転軸1に取り付けて回転できるようにした。 A magnetizing magnetic field was applied parallel to the rolling direction of this magnet material, and magnetized parallel to the radial direction. The magnet 3 has one N pole and one S pole in the circumferential direction. This magnet 3 was attached to the rotating shaft 1 so that it could rotate.

このような磁石3から磁界検出が可能な範囲に離隔させて、磁芯5の長手方向が磁石3の着磁方向(径方向)に一致するようにセンサ本体9を配置した。図16は、実施例1におけるセンサ本体9の形状を示す斜視図である。磁芯5はガラスエポキシ樹脂製の非磁性基板31に貼付されている。磁芯5は、長さ3mm、厚さ0.01mmの短冊状をなしており、長手方向の中央部5aにおける幅(0.05mm)は両端部5b,5bにおける幅(0.3mm)よりも狭くなっており、この幅が狭い中央部5aに交流磁界を印加するためのコイル6が配置されている。センサ本体9(磁芯5及びコイル6)は樹脂(図示せず)にてモールドされている。 The sensor main body 9 is arranged so as to be separated from the magnet 3 in such a range that a magnetic field can be detected, and the longitudinal direction of the magnetic core 5 coincides with the magnetizing direction (radial direction) of the magnet 3. FIG. 16 is a perspective view showing the shape of the sensor body 9 in the first embodiment. The magnetic core 5 is attached to a non-magnetic substrate 31 made of glass epoxy resin. The magnetic core 5 has a strip shape with a length of 3 mm and a thickness of 0.01 mm, and the width (0.05 mm) at the central portion 5a in the longitudinal direction is larger than the width (0.3 mm) at both end portions 5b, 5b. A coil 6 for applying an alternating magnetic field is arranged in the central portion 5a which is narrow and has a small width. The sensor body 9 (magnetic core 5 and coil 6) is molded with resin (not shown).

磁芯5の中央部5aが磁気飽和を始める印加磁界が、磁石3から発生するセンサ本体9位置での磁界の最大値の1/10以上1/2以下になるように、磁芯5の形状及び特性、磁芯5の磁石3からの離隔距離を設定した。具体的に、磁石3の中心からセンサ本体9の磁石3近位側の端面までの距離は25mmとした。磁石3の中心から25mm離れたN極位置での磁束密度は、磁束密度計で測定した結果、2.2mTであった。 The shape of the magnetic core 5 is set so that the applied magnetic field at which the central portion 5a of the magnetic core 5 starts magnetic saturation is 1/10 or more and 1/2 or less of the maximum value of the magnetic field generated from the magnet 3 at the position of the sensor body 9. The characteristics and the distance between the magnetic core 5 and the magnet 3 were set. Specifically, the distance from the center of the magnet 3 to the end surface of the sensor body 9 on the proximal side of the magnet 3 was set to 25 mm. The magnetic flux density at the N pole position 25 mm away from the center of the magnet 3 was 2.2 mT as measured by a magnetic flux density meter.

センサ本体9の作製工程について説明する。Ni(80質量%)−Mo(4.5質量%)−Fe(残部)からなる厚さ0.01mmのパーマロイ圧延板をH2 流気中で1100℃、3時間の熱処理を施した後に、熱処理板の加工歪を防止するため、厚さ0.3mmのガラスエポキシ基板に貼り付け、その後、塩化第2鉄溶液にてエッチングしてコア材53を作製した。図17は、磁芯5となる作製したコア材53を示す平面図である。The manufacturing process of the sensor body 9 will be described. A 0.01 mm-thick permalloy rolled plate made of Ni (80 mass %)-Mo (4.5 mass %)-Fe (the balance) was heat-treated at 1100° C. for 3 hours in H 2 flowing air, In order to prevent processing distortion of the heat-treated plate, it was attached to a glass epoxy substrate having a thickness of 0.3 mm and then etched with a ferric chloride solution to produce a core material 53. FIG. 17 is a plan view showing the manufactured core material 53 that becomes the magnetic core 5.

次に、コア材53の中央部に、直径0.017mmのマグネットワイアを200回巻き付けてコイル6を配置して、センサ本体9を作製した。コイル6の巻き線抵抗値(RL )は25Ωであった。 Next, a magnet wire having a diameter of 0.017 mm was wound 200 times around the central portion of the core material 53, the coil 6 was arranged, and the sensor body 9 was produced. The winding resistance value (RL) of the coil 6 was 25Ω.

なお、軟質磁性体からなる磁芯5(コア材53)の材料としてパーマロイを用いることとしたが、これは例示であり、軟質磁性体として、Co系アモルファス材、Fe系アモルファス材、Fe系微小結晶質材、Mn−Zn系ソフトフェライト材、珪素鋼板を用いてもよい。軟質磁性体からなる磁芯の飽和磁束密度は、各材料に応じた規格に則って、測定を行う。例えば、パーマロイの飽和磁束密度はJIS規格 JIS C2531(国際規格 IEC60404)に記載の500A/mの磁界を印加した時に発生する磁束密度を測定し、珪素鋼板の飽和磁束密度は、JIS C2552(無方向性)、C2553(方向性)で規定されている測定方法にて測定する。Co系アモルファス材、Fe系アモルファス材、Fe系微小結晶質材に関しては珪素鋼板に準じて測定する。Mn−Zn系ソフトフェライト材はJIS C2560で規定されている測定方法にて測定する。 Although permalloy is used as the material of the magnetic core 5 (core material 53) made of a soft magnetic material, this is an example, and the soft magnetic material may be a Co-based amorphous material, an Fe-based amorphous material, or a Fe-based micromaterial. A crystalline material, a Mn-Zn-based soft ferrite material, or a silicon steel plate may be used. The saturation magnetic flux density of the magnetic core made of a soft magnetic material is measured according to the standard according to each material. For example, the saturation magnetic flux density of permalloy is the magnetic flux density generated when a magnetic field of 500 A/m described in JIS standard JIS C2531 (International Standard IEC60404) is applied, and the saturation magnetic flux density of the silicon steel sheet is JIS C2552 Sex) and C2553 (direction). Co-based amorphous materials, Fe-based amorphous materials, and Fe-based microcrystalline materials are measured according to silicon steel sheets. The Mn-Zn soft ferrite material is measured by the measuring method specified in JIS C2560.

図18は、実施例1における検出器4の回路構成を示す図である。図18にあって、図11と同様の構成要素には同一符号を付している。振幅検出部14には、振幅検出部14の出力電圧を2値化処理する2値化処理部15が接続してある。図18に示す回路は、振幅検出部14からの出力電圧(振幅出力)と、2値化処理部15からの2値化出力とが外部に取り出される構成である。なお、抵抗11,第2抵抗12及び第3抵抗13の抵抗値R1 ,R2 ,R3 はそれぞれ1kΩ,3.3kΩ,100Ωとした。 FIG. 18 is a diagram illustrating a circuit configuration of the detector 4 in the first embodiment. 18, the same components as those in FIG. 11 are designated by the same reference numerals. A binarization processing unit 15 that binarizes the output voltage of the amplitude detection unit 14 is connected to the amplitude detection unit 14. The circuit shown in FIG. 18 has a configuration in which the output voltage (amplitude output) from the amplitude detection unit 14 and the binarized output from the binarization processing unit 15 are extracted to the outside. The resistance values R1, R2 and R3 of the resistor 11, the second resistor 12 and the third resistor 13 were set to 1 kΩ, 3.3 kΩ and 100 Ω, respectively.

このような構成をなす磁石3と検出器4とを用いて、回転数を検出する実験を行った。交流電源7はファンクションジェネレータを用いて、周波数250kHz、振幅0.5Vの正弦波電流をコイル6に印加した。そして、ナット形状の磁石3を回転軸1に取り付け、磁石3中心から磁芯5までの距離が25mmとなるように、また、磁芯5の長手方向が磁石3の磁化方向(径方向)に一致するようにセンサ本体9を配置した。また、磁石3とセンサ本体9との間には過給機の筐体2を想定した厚さ10mmのアルミ板を設置した。このような状態で、回転軸1を毎分1150回転で回転させて、その回転数を検出した。 An experiment for detecting the number of rotations was conducted using the magnet 3 and the detector 4 having such a configuration. A function generator was used as the AC power supply 7, and a sinusoidal current having a frequency of 250 kHz and an amplitude of 0.5 V was applied to the coil 6. Then, the nut-shaped magnet 3 is attached to the rotating shaft 1 so that the distance from the center of the magnet 3 to the magnetic core 5 is 25 mm, and the longitudinal direction of the magnetic core 5 is the magnetizing direction (radial direction) of the magnet 3. The sensor bodies 9 were arranged so as to coincide with each other. In addition, an aluminum plate having a thickness of 10 mm was installed between the magnet 3 and the sensor body 9 assuming the casing 2 of the supercharger. In such a state, the rotating shaft 1 was rotated at 1150 rotations per minute, and the number of rotations was detected.

図19は、実施例1による実験で取り出された振幅出力と2値化出力とを示すグラフである。図19にあって、横軸は時間を表し、縦軸は振幅出力及び2値化出力[V]を表している。図19に示すように、振幅出力の実験結果から、磁石3が1回転する間(0.052秒)に2回のパルス出力が得られた。パルス間隔は0.026秒であって、パルスの位置は磁石3のN極とS極との中間の位置であり、センサ本体9の長手方向の磁界が零のときにパルスが出力されている。また、2値化出力の実験結果から、前記パルスの位置に合った矩形波パルスが得られている。このような結果により、磁石3から25mm離れた位置で回転軸1の回転数を正確に検出できることが確認された。 FIG. 19 is a graph showing the amplitude output and the binarized output extracted in the experiment according to the first embodiment. In FIG. 19, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents amplitude output and binarized output [V]. As shown in FIG. 19, from the experimental result of the amplitude output, two pulse outputs were obtained during one rotation of the magnet 3 (0.052 seconds). The pulse interval is 0.026 seconds, the position of the pulse is an intermediate position between the N pole and the S pole of the magnet 3, and the pulse is output when the longitudinal magnetic field of the sensor body 9 is zero. .. Further, a rectangular wave pulse matching the position of the pulse is obtained from the experimental result of the binarized output. From these results, it was confirmed that the rotational speed of the rotary shaft 1 can be accurately detected at a position 25 mm away from the magnet 3.

(実施例1による別の実験)
磁石3の中心からセンサ本体9の磁石3近位側の端面までの距離を50mmとした以外は、上述した(実施例1)と同様の構成をなす磁石3及び検出器4を用いて、(実施例1)と同様の条件にて磁石3(回転軸1)の回転数を検出する別の実験を行った。
(Another experiment according to Example 1)
Using the magnet 3 and the detector 4 having the same configuration as the above-described (Example 1) except that the distance from the center of the magnet 3 to the end surface of the sensor body 9 on the proximal side of the magnet 3 was 50 mm, ( Another experiment for detecting the rotation speed of the magnet 3 (rotating shaft 1) was performed under the same conditions as in Example 1).

磁石3の中心から50mm離れたN極位置での磁束密度は、磁束密度計で測定した結果、0.3mTであった。図20は、実施例1による別の実験で取り出された振幅出力と2値化出力とを示すグラフである。上述した実施例1(磁石3の中心からセンサ本体9までの距離が25mm)の場合に比べて、この例では磁石3による磁芯5における磁束密度の大きさが1/7程度まで低下しているため、図20に示すように出力波形にやや広がりは見られるが、振幅出力は図19とほぼ同程度の特性を示している。 The magnetic flux density at the N pole position 50 mm away from the center of the magnet 3 was 0.3 mT as a result of measurement with a magnetic flux density meter. FIG. 20 is a graph showing the amplitude output and the binarized output extracted in another experiment according to the first embodiment. In this example, the magnitude of the magnetic flux density in the magnetic core 5 by the magnet 3 is reduced to about 1/7 as compared with the case of the above-described Example 1 (the distance from the center of the magnet 3 to the sensor body 9 is 25 mm). Therefore, although the output waveform is slightly spread as shown in FIG. 20, the amplitude output shows almost the same characteristics as in FIG.

上述した2つの実験による結果から、磁石3とセンサ本体9との離隔距離が25mm〜50mmの範囲内にあっては、磁界強度の変化によらずに、一定の検出出力(安定した回転数の検出結果)が正確に得られることを確認できた。 From the results of the two experiments described above, when the separation distance between the magnet 3 and the sensor body 9 is within the range of 25 mm to 50 mm, a constant detection output (stable rotation speed It was confirmed that the (detection result) was accurately obtained.

(実施例1による更に別の実験)
大きな回転数を検出する実験を行った。磁石3を高速で回転させる代わりに、直径25mmのヘルムホルツコイルを用いて、周波数6kHz、振幅1600A/mの交番磁界を発生させ、この中にセンサ本体9を配置した。周波数6kHzは、磁石3(回転軸1)における毎分36万回転に相当する。交流電源7はファンクションジェネレータを用いて、周波数250kHz、振幅1Vの正弦波電流をコイル6に印加した。
(Still another experiment according to Example 1)
An experiment was conducted to detect a large number of rotations. Instead of rotating the magnet 3 at a high speed, a Helmholtz coil having a diameter of 25 mm was used to generate an alternating magnetic field having a frequency of 6 kHz and an amplitude of 1600 A/m, and the sensor body 9 was placed in this. A frequency of 6 kHz corresponds to 360,000 revolutions per minute in the magnet 3 (rotating shaft 1). A function generator was used as the AC power supply 7, and a sine wave current having a frequency of 250 kHz and an amplitude of 1 V was applied to the coil 6.

図21は、実施例1による更に別の実験での結果を示すグラフである。図21にあって、横軸は時間を表し、縦軸はヘルムホルツコイルで発生した印加磁界[A/m]、取り出された振幅出力[V]とコイル電圧[mV]を表している。 FIG. 21 is a graph showing the results of still another experiment according to Example 1. In FIG. 21, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the applied magnetic field [A/m] generated in the Helmholtz coil, the extracted amplitude output [V], and the coil voltage [mV].

図21に示すように、交番磁界の周波数が6kHz(毎分36万回転の回転数に相当)である場合でもコイル6の両端に発生する電圧は零磁界に相当する振幅の増加が明確に表れ、振幅出力の応答速度は12kHzのパルス検出に必要である十分な応答性を示していることが確認できた。 As shown in FIG. 21, even when the frequency of the alternating magnetic field is 6 kHz (corresponding to 360,000 rpm), the voltage generated at both ends of the coil 6 clearly shows an increase in amplitude corresponding to the zero magnetic field. It was confirmed that the response speed of the amplitude output showed sufficient responsiveness necessary for pulse detection at 12 kHz.

(実施例2)
実施例2は、コイル6のインダクタンス分を共振回路の構成要素とした自励発振回路21を利用して、回転軸1の回転数を検出するようにした実施例である。
(Example 2)
The second embodiment is an embodiment in which the self-excited oscillation circuit 21 having the inductance of the coil 6 as a constituent element of the resonance circuit is used to detect the rotation speed of the rotary shaft 1.

図13に示す自励発振回路21に実施例1のセンサ本体9を接続して発振出力を検出した。図22は、実施例2にあって磁界を印加していないときの発振波形を示すグラフである。図22にあって、横軸は時間[μs]を表し、縦軸は発振出力[V]を表している。図22に示すように、やや高調波が多いが、約620kHzで振幅0.3Vの発振波形が得られている。 The sensor body 9 of Example 1 was connected to the self-excited oscillation circuit 21 shown in FIG. 13 to detect the oscillation output. FIG. 22 is a graph showing an oscillation waveform when a magnetic field is not applied in the second embodiment. In FIG. 22, the horizontal axis represents time [μs] and the vertical axis represents oscillation output [V]. As shown in FIG. 22, although there are many harmonics, an oscillation waveform with an amplitude of 0.3 V is obtained at about 620 kHz.

次に、このセンサ本体9をヘルムホルツコイルに挿入して、振幅800A/m、周波数50Hzの交番磁界を印加した。図23は、実施例2にあって磁界を印加しているときの発振波形を示すグラフである。図23にあって、横軸は時間[ms]を表し、縦軸は印加磁界[A/m]及び発振出力[V]を表している。図23に示すように、印加磁界が零付近で発振出力は大きくなり、印加磁界が大きくなるところでは発振が停止していることを確認できた。 Next, the sensor body 9 was inserted into a Helmholtz coil, and an alternating magnetic field having an amplitude of 800 A/m and a frequency of 50 Hz was applied. FIG. 23 is a graph showing an oscillation waveform when a magnetic field is applied in the second embodiment. In FIG. 23, the horizontal axis represents time [ms], and the vertical axis represents applied magnetic field [A/m] and oscillation output [V]. As shown in FIG. 23, it was confirmed that the oscillation output increased near the applied magnetic field of zero, and the oscillation stopped when the applied magnetic field increased.

そこで、図13に示す回路を用いて、実際に磁石3を回転軸1に取り付けて回転数を検出する実験を行った。なお、使用した磁石3及びセンサ本体9は、実施例1でのものと同一である。また、実施例1と同様に、磁石3及びセンサ本体9間に、厚さ10mmのアルミ板を設けて、両者の距離は25mmとした。また、実施例1と同様に、回転軸1を毎分1150回転で回転させた。 Therefore, using the circuit shown in FIG. 13, an experiment was conducted in which the magnet 3 was actually attached to the rotating shaft 1 to detect the number of rotations. The magnet 3 and the sensor body 9 used are the same as those used in the first embodiment. Further, as in Example 1, an aluminum plate having a thickness of 10 mm was provided between the magnet 3 and the sensor body 9, and the distance between them was set to 25 mm. Further, as in Example 1, the rotary shaft 1 was rotated at 1150 rpm.

図24は、実施例2による実験で取り出された発振出力と電流変動出力とを示すグラフである。図24にあって、横軸は時間を表し、縦軸は発振出力[V]及び電流変動出力[V]を表している。図24に示すように、磁石3のN,S極間の零磁界付近で発振し、自励発振回路21の駆動電流に依存した出力では磁石3の1回転で2回の明確なパルス状の出力(周期0.026秒)を確認できた。したがって、実施例2にあっても、このパルス数を計数することにより、回転軸1(磁石3)の回転数を容易に検出することができる。 FIG. 24 is a graph showing the oscillation output and the current fluctuation output extracted in the experiment according to the second embodiment. In FIG. 24, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents oscillation output [V] and current fluctuation output [V]. As shown in FIG. 24, the magnet 3 oscillates in the vicinity of the zero magnetic field between the N and S poles, and when the output depends on the drive current of the self-excited oscillation circuit 21, the magnet 3 makes one clear pulse-shaped output twice for one rotation. The output (cycle 0.026 seconds) was confirmed. Therefore, even in the second embodiment, the number of rotations of the rotating shaft 1 (magnet 3) can be easily detected by counting the number of pulses.

(実施例3)
実施例3は、前述した実施例1,2に比べて小型の磁石3を使用する実施例である。
(Example 3)
Example 3 is an example in which a smaller magnet 3 is used as compared with Examples 1 and 2 described above.

図25A,Bは、実施例3における磁石3の構成を示しており、図25Aが平面図であり、図25Bが側面図である。実施例3における磁石3は、図15A,Bに示す実施例1,2における磁石3と同様に、過給機の圧縮機側の回転翼を回転軸1に取り付けるためのナット材として機能し、Fe−Cr−Co合金系材料からなる。実施例3における磁石3は、実施例1,2における磁石3と同様に、内周面が円状であって外周面が6角形状であるナット形状をなしているが、そのサイズは実施例1,2における磁石3に比べて小さい。具体的に、実施例1,2における磁石3の最大直径、体積が16.2mm、988mm3 であるのに比較して、実施例3における磁石3の最大直径、体積は13.9mm、484mm3 である。25A and 25B show the configuration of the magnet 3 in the third embodiment, FIG. 25A is a plan view, and FIG. 25B is a side view. The magnet 3 in the third embodiment functions as a nut material for attaching the compressor-side rotor blades of the supercharger to the rotary shaft 1, as in the magnets 3 in the first and second embodiments shown in FIGS. 15A and 15B. It is made of an Fe-Cr-Co alloy material. The magnet 3 according to the third embodiment has a nut shape in which the inner peripheral surface is circular and the outer peripheral surface is hexagonal as in the magnets 3 according to the first and second embodiments. It is smaller than the magnet 3 in 1 and 2. Specifically, the maximum diameter and volume of the magnet 3 in Examples 1 and 2 are 16.2 mm and 988 mm 3 , whereas the maximum diameter and volume of the magnet 3 in Example 3 are 13.9 mm and 484 mm 3. Is.

実施例3では、磁石3の体積が実施例1,2の場合の半分程度しかないため、発生する磁束密度分布が小さくなる。具体的には、実施例1,2の磁石3の中心から25mm離れたN極位置での磁束密度が2.7mTであるのに対して、実施例3の磁石3の中心から22mm離れたN極位置での磁束密度は1.8mTとなり、67%に低下する。 In the third embodiment, since the volume of the magnet 3 is only about half that in the first and second embodiments, the generated magnetic flux density distribution becomes small. Specifically, while the magnetic flux density at the N pole position 25 mm away from the center of the magnet 3 of Examples 1 and 2 is 2.7 mT, N away from the center of the magnet 3 of Example 3 by 22 mm. The magnetic flux density at the pole position is 1.8 mT, which is reduced to 67%.

そして、アルミニウム筐体の外側に検出器を設けて回転数を検出する場合には、磁石3の回転数が増加するにしたがって渦電流の影響が大きくなるので、渦電流によって磁束密度は低減して、検出系(センサ本体9)に印加される磁束密度も小さくなる。図15A,Bに示す実施例1,2における磁石3と、図25A,Bに示す実施例3における磁石3とについて、渦電流の影響を求めた。即ち、円筒状のアルミニウム筐体(厚さ:1mm、外径:42mm)の中心にナット状のこれらの磁石3を夫々配置し、磁石3を種々の回転数で回転させて磁石3中心から径方向22mmの位置での磁束密度を計算した。その結果を図26A,Bに示す。 When a detector is provided outside the aluminum casing to detect the rotation speed, the influence of the eddy current increases as the rotation speed of the magnet 3 increases, so that the eddy current reduces the magnetic flux density. The magnetic flux density applied to the detection system (sensor main body 9) also decreases. The influence of the eddy current was obtained for the magnet 3 in Examples 1 and 2 shown in FIGS. 15A and 15B and the magnet 3 in Example 3 shown in FIGS. 25A and 25B. That is, these nut-shaped magnets 3 are respectively arranged in the center of a cylindrical aluminum housing (thickness: 1 mm, outer diameter: 42 mm), and the magnets 3 are rotated at various rotational speeds so that the diameter from the center of the magnet 3 is increased. The magnetic flux density at the position of 22 mm in the direction was calculated. The results are shown in FIGS. 26A and 26B.

図26A,Bは、実施例1,2の磁石3及び実施例3の磁石3による磁束密度の回転依存性を示すグラフであり、図26Aは実施例1,2の磁石3の特性を示し、図26Bは実施例3の磁石3の特性を示している。図26A,Bにあって、横軸は磁石3の回転数[krpm]を表し、縦軸は径方向22mmの位置での磁束密度[mT]を表している。 26A and 26B are graphs showing the rotation dependence of the magnetic flux density by the magnet 3 of Examples 1 and 2 and the magnet 3 of Example 3, and FIG. 26A shows the characteristics of the magnet 3 of Examples 1 and 2. FIG. 26B shows the characteristics of the magnet 3 of Example 3. In FIGS. 26A and 26B, the horizontal axis represents the rotation speed [krpm] of the magnet 3, and the vertical axis represents the magnetic flux density [mT] at the position of 22 mm in the radial direction.

実施例1,2の磁石3によれば、回転数が10krpmの場合に磁束密度は2.4mT程度あるため、図19で示したような出力が得られる。また、回転数が360krpmの場合には、磁束密度がアルミニウム筐体に発生する渦電流により弱められて、磁束密度は0.4mT程度となるが、図20の実験結果から磁束密度が0.3mT程度であれば十分に回転数の検出が可能であるため、この360krpm時の磁束密度0.4mTは回転数検出に十分な値である。以上のことから、実施例1,2の磁石3を用いる場合には、図16に示すような検出系(センサ本体9)によって、アルミニウム筐体が1mm程度の厚さであれば、高速である360krpmまで回転数を正確に検出できる。 According to the magnets 3 of Examples 1 and 2, since the magnetic flux density is about 2.4 mT when the rotation speed is 10 krpm, the output as shown in FIG. 19 can be obtained. Further, when the number of revolutions is 360 krpm, the magnetic flux density is weakened by the eddy current generated in the aluminum casing, and the magnetic flux density becomes about 0.4 mT, but from the experimental result of FIG. 20, the magnetic flux density is 0.3 mT. Since the number of revolutions can be detected sufficiently if it is approximately, the magnetic flux density of 0.4 mT at 360 krpm is a sufficient value for detecting the number of revolutions. From the above, when the magnets 3 of Examples 1 and 2 are used, the detection system (sensor body 9) as shown in FIG. 16 provides high speed if the aluminum casing has a thickness of about 1 mm. The number of rotations can be accurately detected up to 360 krpm.

これに対して、実施例3の磁石3によれば、以下のように、高速回転時の回転数の検出が困難になることがある。即ち、回転数が10krpmの場合に磁束密度は1.35mT程度あるため、回転数の検出は可能であるが、回転数が360krpmの場合には、磁束密度が0.2mT程度しかないため、実施例1,2で用いた図16に示すような検出系(センサ本体9)の構成では十分な検出パルスの大きさが得られず、安定した回転数検出が困難となる。 On the other hand, according to the magnet 3 of the third embodiment, it may be difficult to detect the rotation speed during high-speed rotation as described below. That is, since the magnetic flux density is about 1.35 mT when the rotation speed is 10 krpm, it is possible to detect the rotation speed, but when the rotation speed is 360 krpm, the magnetic flux density is only about 0.2 mT. With the configuration of the detection system (sensor main body 9) used in Examples 1 and 2 as shown in FIG. 16, a sufficient detection pulse cannot be obtained, and stable rotation speed detection becomes difficult.

そこで、実施例3では、小型の磁石3を用いても高い回転数を正確に検出できるように検出系の構成を工夫している。図27A−Cは、実施例3における検出系の構成を示しており、図27Aが平面図であり、図27Bが側面図であり、図27Cが斜視図である。 Therefore, in the third embodiment, the configuration of the detection system is devised so that the high rotation speed can be accurately detected even when the small magnet 3 is used. 27A-C show the configuration of the detection system in Example 3, FIG. 27A is a plan view, FIG. 27B is a side view, and FIG. 27C is a perspective view.

実施例3の検出系は、前述した図16に示すセンサ本体9に加えて、2枚のヨーク板10,10を備えている。ヨーク板10,10は、2mm角または3mm角で厚さが0.1mmである軟質磁性体からなり、磁芯5と同じ材料(Ni(80質量%)−Mo(4.5質量%)−Fe(残部))で形成されている。ヨーク板10,10は、磁芯5の両端部5b,5bの近傍、具体的には、両端部5b,5bの上方に所定距離だけ離隔して設けられている。 The detection system of the third embodiment includes two yoke plates 10 and 10 in addition to the sensor body 9 shown in FIG. The yoke plates 10 and 10 are made of a soft magnetic material having a 2 mm square or 3 mm square and a thickness of 0.1 mm, and are made of the same material as the magnetic core 5 (Ni (80 mass %)-Mo (4.5 mass %)- It is formed of Fe (the balance). The yoke plates 10 and 10 are provided in the vicinity of the both ends 5b and 5b of the magnetic core 5, specifically, above the both ends 5b and 5b and separated from each other by a predetermined distance.

このような検出系では、既存の樹脂モールドされた図16に示すセンサ本体9に対して簡単に追加してヨーク板10,10を配置できるため、検出感度に合わせて複数種類の検出系を準備しておく必要がないため、製作コストを削減できる長所がある。 In such a detection system, since the yoke plates 10 can be easily added to the existing resin-molded sensor body 9 shown in FIG. 16, a plurality of types of detection systems are prepared according to the detection sensitivity. Since there is no need to keep it, there is an advantage that the manufacturing cost can be reduced.

図16に示すようなヨーク板を設けない検出系、図27A−Cに示すような2mm角のヨーク板10,10を設けた検出系、及び、図27A−Cに示すような3mm角のヨーク板10,10を設けた検出系に対して、図18に示した回路構成を用いて、磁界検出特性を求めた。その結果を図28に示す。図28にあって、横軸はセンサ本体9長手方向の印加磁界[A/m]を表し、縦軸はコイル6両端の振幅出力[V]を表しており、aはヨーク板を設けない検出系、bは2mm角のヨーク板を設けた検出系、cは3mm角のヨーク板を設けた検出系による特性を夫々示している。 A detection system without a yoke plate as shown in FIG. 16, a detection system with 2 mm square yoke plates 10, 10 as shown in FIGS. 27A-C, and a 3 mm square yoke as shown in FIGS. 27A-C. With respect to the detection system provided with the plates 10 and 10, the magnetic field detection characteristics were obtained by using the circuit configuration shown in FIG. The result is shown in FIG. In FIG. 28, the horizontal axis represents the applied magnetic field [A/m] in the longitudinal direction of the sensor body 9, the vertical axis represents the amplitude output [V] at both ends of the coil 6, and a represents the detection without the yoke plate. Characteristics are shown by a system, b is a detection system provided with a 2 mm square yoke plate, and c is a characteristic by a detection system provided with a 3 mm square yoke plate.

ヨーク板がない場合の磁界検出特性(図28のa)にあって、160A/m以下の印加磁界では磁芯5の中央部5aが十分に磁気飽和していないためコイル6両端の電圧振幅は大きいが、印加磁界が160A/mを超えたときには磁芯5の中央部5aが磁気飽和するためコイル6両端の電圧振幅は小さな一定値の値を示している。この検出系では零磁界のときの電圧と磁気飽和して小さくなったときの電圧との2値を得るためには、240A/m以上の印加磁界が必要である。 In the magnetic field detection characteristics (a in FIG. 28) when there is no yoke plate, the voltage amplitude across the coil 6 is not sufficient because the central portion 5a of the magnetic core 5 is not sufficiently magnetically saturated at an applied magnetic field of 160 A/m or less. Although large, when the applied magnetic field exceeds 160 A/m, the central portion 5a of the magnetic core 5 is magnetically saturated, so that the voltage amplitude across the coil 6 shows a small constant value. In this detection system, an applied magnetic field of 240 A/m or more is required in order to obtain the binary value of the voltage when the magnetic field is zero and the voltage when the magnetic saturation is small.

実施例1,2のようにサイズが大きい磁石3を使用する場合には、この程度の印加磁界が存在するため、回転数に応じた正確な出力を得ることができる。しかしながら、実施例3のようにサイズが小さい磁石3を使用する場合には、印加磁界が160A/m程度しかないため、ヨーク板がない検出系を用いたときに、コイル6両端の電圧が十分に小さくならず、明確な零磁界に対応したパルス出力電圧が得られない可能性がある。 When the magnet 3 having a large size is used as in the first and second embodiments, since an applied magnetic field of this degree exists, an accurate output according to the rotation speed can be obtained. However, when the magnet 3 having a small size is used as in the third embodiment, since the applied magnetic field is only about 160 A/m, the voltage across the coil 6 is sufficient when the detection system without the yoke plate is used. There is a possibility that a pulse output voltage corresponding to a clear zero magnetic field cannot be obtained.

ヨーク板10,10を設けた場合の磁界検出特性(図28のb,c)にあっては、コイル6両端の電圧が大きくなる印加磁界の幅が小さくなっている。具体的に、振幅出力の閾値を0.02Vとした場合に、この印加磁界の幅は、ヨーク板がない場合が304A/mであるのに対して、2mm角のヨーク板10,10を設けた場合は240A/mと小さくなり、3mm角のヨーク板10,10を設けた場合は更に192A/mまで小さくなっている。この印加磁界の幅の逆数を検出感度と考えると、ヨーク板がない場合と比較して、検出感度が、2mm角のヨーク板10,10を設けた場合には27%、3mm角のヨーク板10,10を設けた場合には58%向上している。 In the magnetic field detection characteristics (b and c in FIG. 28) when the yoke plates 10 and 10 are provided, the width of the applied magnetic field at which the voltage across the coil 6 increases becomes small. Specifically, when the threshold value of the amplitude output is 0.02 V, the width of the applied magnetic field is 304 A/m when there is no yoke plate, while the 2 mm square yoke plates 10 and 10 are provided. In the case where the yoke plates 10 and 10 having a side of 3 mm are provided, it becomes as small as 240 A/m. Considering the reciprocal of the width of the applied magnetic field as the detection sensitivity, the detection sensitivity is 27% when the yoke plates 10 having 2 mm square are provided, as compared with the case where no yoke plate is provided, and the yoke plate having 3 mm square. When 10 and 10 are provided, it is improved by 58%.

そして、3mm角のヨーク板10,10を設けた検出系では、印加磁界が240A/mである場合にコイル6両端の出力電圧は十分小さくなっているため、零磁界時の出力電圧と明確に区別することができる。この結果、低い印加磁界であっても、回転数に対応した正確な検出出力電圧を得ることができ、360krpm程度の高い回転数まで正確に検出可能である。 In the detection system provided with the 3 mm square yoke plates 10 and 10, when the applied magnetic field is 240 A/m, the output voltage across the coil 6 is sufficiently small. Can be distinguished. As a result, even with a low applied magnetic field, an accurate detection output voltage corresponding to the rotation speed can be obtained, and a high rotation speed of about 360 krpm can be accurately detected.

よって、実施例3のように小型の磁石3を用いた場合で、回転数が高くなって印加磁界が小さくなっても、検出系にヨーク板10,10を有する構成とすることにより、正確に回転数を検出することができる。 Therefore, in the case where the small magnet 3 is used as in the third embodiment, even if the rotational speed becomes high and the applied magnetic field becomes small, the detection system accurately includes the yoke plates 10 and 10. The number of rotations can be detected.

以下、実施例3の検出系に設けるヨーク板10の幅と検出感度との関係について説明する。長さ3mm、厚さ0.1mmのヨーク板10に関して、図29Aの平面図、図29Bの側面図に示すように、その幅W(mm)を0.5mmから3mmまで0.5mmずつ変化させて(W=0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0)、図18に示した回路構成を用いて、磁界検出特性を求めた。その結果を図30に示す。なお、センサ本体9の構成は、図27A−Cに示した検出系と同様に図16に示したものと同じである。 Hereinafter, the relationship between the width of the yoke plate 10 provided in the detection system of the third embodiment and the detection sensitivity will be described. With respect to the yoke plate 10 having a length of 3 mm and a thickness of 0.1 mm, as shown in the plan view of FIG. 29A and the side view of FIG. 29B, its width W (mm) is changed from 0.5 mm to 3 mm by 0.5 mm. (W=0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0), the magnetic field detection characteristics were obtained using the circuit configuration shown in FIG. The result is shown in FIG. Note that the configuration of the sensor body 9 is the same as that shown in FIG. 16 similarly to the detection system shown in FIGS. 27A-C.

図30にあって、横軸はセンサ本体9長手方向の印加磁界[A/m]を表し、縦軸はコイル6両端の振幅出力[V]を表しており、aはヨーク板10の幅Wが0.5mmである場合の特性を示し、bはヨーク板10の幅Wが1.0mm〜3.0mm(即ち、1.0mm,1.5mm,2.0mm,2.5mm,3.0mm)である場合の特性を示している。なお、幅Wが1.0mm,1.5mm,2.0mm,2.5mm,3.0mmである場合の特性はほぼ同じであったので、図30では、その代表例を一つだけbとして示している。 In FIG. 30, the horizontal axis represents the applied magnetic field [A/m] in the longitudinal direction of the sensor body 9, the vertical axis represents the amplitude output [V] at both ends of the coil 6, and a represents the width W of the yoke plate 10. Shows a characteristic in the case where is 0.5 mm, and b shows a width W of the yoke plate 10 of 1.0 mm to 3.0 mm (ie 1.0 mm, 1.5 mm, 2.0 mm, 2.5 mm, 3.0 mm). ) Is shown. Note that the characteristics when the width W is 1.0 mm, 1.5 mm, 2.0 mm, 2.5 mm, and 3.0 mm were almost the same, so in FIG. Shows.

ヨーク板10の幅Wを変化させた場合、1.0mm〜3.0mmの間ではコイル6両端の電圧が大きくなる印加磁界の幅はほとんど変化しない(具体的に、振幅出力の閾値を0.02Vとした場合の幅は192A/m)が、幅Wを0.5mmまで狭くした場合には、コイル6両端の電圧が大きくなる印加磁界の幅が大きくなり(具体的に、振幅出力の閾値を0.02Vとした場合の幅は240A/m)、感度低下が発生している。よって、ヨーク板10の幅Wは、磁芯5の幅(0.3mm)の3倍以上程度であることが好ましい。 When the width W of the yoke plate 10 is changed, the width of the applied magnetic field in which the voltage across the coil 6 increases between 1.0 mm and 3.0 mm hardly changes (specifically, the amplitude output threshold is set to 0. When the width W is set to 02 V, the width is 192 A/m), but when the width W is narrowed to 0.5 mm, the width of the applied magnetic field in which the voltage across the coil 6 increases becomes larger (specifically, the threshold value of the amplitude output). Is 0.02 V, the width is 240 A/m), and the sensitivity is lowered. Therefore, the width W of the yoke plate 10 is preferably about 3 times or more the width (0.3 mm) of the magnetic core 5.

次に、実施例3の検出系に設けるヨーク板10,10の間隔と検出感度との関係について説明する。3mm角、厚さ0.1mmのヨーク板10,10に関して、図31Aの平面図、図31Bの側面図に示すように、その配置間隔Dを1.5mmから3.5mmまで種々変化させて(D=1.5,1.7,2.0,2.2,2.5,3.0,3.5)、図18に示した回路構成を用いて、磁界検出特性を求めた。その結果を図32に示す。なお、センサ本体9の構成は、図27A−Cに示した検出系と同様に図16に示したものと同じである。D=2.0である場合は、前述した図27A−Cのような構成となり、センサ本体9(磁芯5)の長さが3.0mmであるので、D=3.0である場合には、磁芯5の両端とヨーク板10,10の内側端とが同じ位置となり、D=3.5である場合には、磁芯5の両端の直上にヨーク板10,10が存在しない位置関係となる。 Next, the relationship between the detection sensitivity and the distance between the yoke plates 10 provided in the detection system of the third embodiment will be described. With respect to the yoke plates 10 having a size of 3 mm square and a thickness of 0.1 mm, as shown in the plan view of FIG. 31A and the side view of FIG. 31B, the arrangement interval D is variously changed from 1.5 mm to 3.5 mm ( D=1.5, 1.7, 2.0, 2.2, 2.5, 3.0, 3.5), and the magnetic field detection characteristics were obtained using the circuit configuration shown in FIG. The result is shown in FIG. Note that the configuration of the sensor body 9 is the same as that shown in FIG. 16 similarly to the detection system shown in FIGS. 27A-C. When D=2.0, the configuration is as shown in FIGS. 27A-C described above, and since the length of the sensor body 9 (magnetic core 5) is 3.0 mm, when D=3.0 Is the position where both ends of the magnetic core 5 and the inner ends of the yoke plates 10 and 10 are at the same position, and when D=3.5, the position where the yoke plates 10 and 10 do not exist directly above both ends of the magnetic core 5. Become involved.

図32にあって、横軸はセンサ本体9長手方向の印加磁界[A/m]を表し、縦軸はコイル6両端の振幅出力[V]を表しており、aは間隔Dが1.5mm〜3.0mm(即ち、1.5mm,1.7mm,2.0mm,2.2mm,2.5mm,3.0mm)である場合の特性を示し、bは間隔Dが3.5mmである場合の特性を示している。なお、間隔Dが1.5mm,1.7mm,2.0mm,2.2mm,2.5mm,3.0mmである場合の特性はほぼ同じであったので、図32では、その代表例を一つだけaとして示している。 In FIG. 32, the horizontal axis represents the applied magnetic field [A/m] in the longitudinal direction of the sensor body 9, the vertical axis represents the amplitude output [V] at both ends of the coil 6, and a is the interval D of 1.5 mm. ~3.0 mm (that is, 1.5 mm, 1.7 mm, 2.0 mm, 2.2 mm, 2.5 mm, 3.0 mm), and b indicates a distance D of 3.5 mm. Shows the characteristics of. Note that the characteristics when the spacing D is 1.5 mm, 1.7 mm, 2.0 mm, 2.2 mm, 2.5 mm, and 3.0 mm are almost the same, so in FIG. Only one is shown as a.

ヨーク板10,10の間隔Dを変化させた場合、1.5mm〜3.0mmの間ではコイル6両端の電圧が大きくなる印加磁界の幅はほとんど変化しない(具体的に、振幅出力の閾値を0.02Vとした場合の幅は192A/m)が、間隔Dを3.5mmまで大きくした場合には、コイル6両端の電圧が大きくなる印加磁界の幅が大きくなり(具体的に、振幅出力の閾値を0.02Vとした場合の幅は232A/m)、感度低下が発生している。よって、ヨーク板10,10の間隔Dは、磁芯5の長さ(3.0mm)以下であることが好ましい。 When the distance D between the yoke plates 10 and 10 is changed, the width of the applied magnetic field in which the voltage across the coil 6 increases between 1.5 mm and 3.0 mm hardly changes (specifically, the threshold of the amplitude output is When the width is 0.02 V, the width is 192 A/m), but when the distance D is increased to 3.5 mm, the width of the applied magnetic field in which the voltage across the coil 6 increases becomes large (specifically, the amplitude output When the threshold value is 0.02 V, the width is 232 A/m), and the sensitivity is lowered. Therefore, the distance D between the yoke plates 10 and 10 is preferably equal to or less than the length (3.0 mm) of the magnetic core 5.

なお、上述した実施例3では、樹脂モールドされたセンサ本体9にヨーク板10,10を設ける構成としたが、これとは異なり、センサ本体9の磁芯5の両端部5b,5bにヨーク板10,10を装着したものを樹脂で一括モールドして検出系を構成しても良い。 In the third embodiment described above, the yoke plates 10 and 10 are provided on the resin-molded sensor body 9, but unlike this, the yoke plates are provided on both ends 5b and 5b of the magnetic core 5 of the sensor body 9. The detection system may be configured by collectively molding the components 10 and 10 mounted with resin.

なお、開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上述の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 It should be considered that the disclosed embodiments are illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description but by the scope of the claims, and is intended to include meanings equivalent to the scope of the claims and all modifications within the scope.

1 回転軸
2 筐体
3 磁石
4 検出器
5 磁芯
5a 中央部
5b 端部
6 コイル
7 交流電源
8 電圧検出部
9 センサ本体
10 ヨーク板
14 振幅検出部
15 2値化処理部
21 自励発振回路

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 rotary shaft 2 housing 3 magnet 4 detector 5 magnetic core 5a central part 5b end part 6 coil 7 AC power supply 8 voltage detection part 9 sensor body 10 yoke plate 14 amplitude detection part 15 binarization processing part 21 self-oscillation circuit

Claims (8)

回転軸の回転数を非接触で検出する回転数検出装置において、
前記回転軸に装着され、前記回転軸の軸方向と直交する方向に着磁されて少なくとも1つのN極及び1つのS極を有する磁石と、
軟質磁性体からなる板状をなす磁芯を有し、前記磁芯の長手方向の中央部は両端部に比べて幅が狭く、前記中央部にコイルが巻かれており、前記磁芯の長手方向が前記磁石の着磁方向に一致するセンサ本体と、
前記コイルに交流電流を印加する印加部と、
前記コイルの両端に発生する電圧の変動を検出する検出部と
を備えており、
前記磁芯の中央部が磁気飽和を始める印加磁界は、前記磁石から発生する前記センサ本***置での磁界の最大値の1/10以上1/2以下になるようにしてあり、前記磁芯の中央部が磁気飽和を始める印加磁界Hs は、Hs =(d・t・Bs )/(μ0 ・W・L)(但し、d:前記中央部の幅、t:前記磁芯の厚さ、Bs :前記磁芯の飽和磁束密度、μ0 :真空の透磁率、W:前記両端部の幅、L:前記磁芯の長さ)で表されることを特徴とする回転数検出装置。
In a rotation speed detection device that detects the rotation speed of the rotating shaft in a non-contact manner,
A magnet mounted on the rotating shaft, magnetized in a direction orthogonal to the axial direction of the rotating shaft, and having at least one N pole and one S pole;
Has a magnetic core forming a plate made of soft magnetic material, the longitudinal center portion of said magnetic core is narrower than the two ends, a coil is wound around the central portion, the longitudinal of said magnetic core A sensor body whose direction matches the magnetizing direction of the magnet ,
An applying unit for applying an alternating current to the coil,
And a detection unit that detects a change in voltage generated at both ends of the coil,
The applied magnetic field at which the central portion of the magnetic core starts magnetic saturation is set to be 1/10 or more and 1/2 or less of the maximum value of the magnetic field generated from the magnet at the sensor body position. The applied magnetic field Hs at which the central portion starts magnetic saturation is Hs =(d·t·Bs)/(μ 0 ·W·L) (where d is the width of the central portion, t is the thickness of the magnetic core, Bs: saturation magnetic flux density of the magnetic core, μ 0 : magnetic permeability of vacuum, W: width of both end portions, L: length of the magnetic core).
前記コイルに印加する前記印加部の交流電流の尖頭値は、Ip =(Hs ・L)/n(但し、n:前記コイルの巻き数)で表される尖頭値Ip 以下であることを特徴とする請求項1に記載の回転数検出装置。 The peak value of the alternating current of the applying section applied to the coil is less than or equal to the peak value Ip represented by Ip=(Hs.L)/n (where n is the number of turns of the coil). The rotation speed detection device according to claim 1, wherein the rotation speed detection device is a rotation speed detection device. 前記センサ本体は、前記回転軸を収納する非磁性の筐体の外部に設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の回転数検出装置。 The rotation speed detection device according to claim 1 or 2, wherein the sensor body is provided outside a non-magnetic housing that houses the rotation shaft. 前記磁石は、熱間鍛造または圧延によるFe−Cr−Co合金系磁石であることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の回転数検出装置。 The said magnet is a Fe-Cr-Co alloy type|system|group magnet by hot forging or rolling, The rotation speed detection apparatus in any one of Claim 1 to 3 characterized by the above-mentioned. 軟質磁性体からなるヨーク板を前記磁芯の両端部近傍に更に備えることを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載の回転数検出装置。 The rotation speed detecting device according to claim 1, further comprising a yoke plate made of a soft magnetic material near both ends of the magnetic core. 回転軸の回転数を非接触で検出する回転数検出装置において、
前記回転軸に装着され、前記回転軸の軸方向と直交する方向に着磁されて少なくとも1つのN極及び1つのS極を有する磁石と、
軟質磁性体からなる板状をなす磁芯を有し、前記磁芯の長手方向の中央部は両端部に比べて幅が狭く、前記中央部にコイルが巻かれており、前記磁芯の長手方向が前記磁石の着磁方向に一致するセンサ本体と、
前記コイルのインダクタンス分を共振回路の構成要素とした自励発振回路と、
前記自励発振回路の発振出力の変動、または、前記自励発振回路に流入する電源電流の変動を検出する検出部と
を備えており、
前記磁芯の中央部が磁気飽和を始める印加磁界は、前記磁石から発生する前記センサ本***置での磁界の最大値の1/10以上1/2以下になるようにしてあり、前記磁芯の中央部が磁気飽和を始める印加磁界Hs は、Hs =(d・t・Bs )/(μ0 ・W・L)(但し、d:前記中央部の幅、t:前記磁芯の厚さ、Bs :前記磁芯の飽和磁束密度、μ0 :真空の透磁率、W:前記両端部の幅、L:前記磁芯の長さ)で表されることを特徴とする回転数検出装置。
In a rotation speed detection device that detects the rotation speed of the rotating shaft in a non-contact manner,
A magnet mounted on the rotating shaft, magnetized in a direction orthogonal to the axial direction of the rotating shaft, and having at least one N pole and one S pole;
Has a magnetic core forming a plate made of soft magnetic material, the longitudinal center portion of said magnetic core is narrower than the two ends, a coil is wound around the central portion, the longitudinal of said magnetic core A sensor body whose direction matches the magnetizing direction of the magnet ,
A self-excited oscillation circuit in which the inductance of the coil is a constituent element of a resonance circuit
A fluctuation of the oscillation output of the self-excited oscillation circuit or a fluctuation of the power supply current flowing into the self-excited oscillation circuit;
The applied magnetic field at which the central portion of the magnetic core starts magnetic saturation is set to be 1/10 or more and 1/2 or less of the maximum value of the magnetic field generated from the magnet at the sensor body position. The applied magnetic field Hs at which the central portion starts magnetic saturation is Hs =(d·t·Bs)/(μ 0 ·W·L) (where d is the width of the central portion, t is the thickness of the magnetic core, Bs: saturation magnetic flux density of the magnetic core, μ 0 : magnetic permeability of vacuum, W: width of both end portions, L: length of the magnetic core).
回転軸の回転数を非接触で検出する回転数検出方法において、
前記回転軸の軸方向と直交する方向に着磁されて少なくとも1つのN極と1つのS極とを有する磁石を、前記回転軸に固着させ、
軟質磁性体からなる板状をなす磁芯を有し、前記磁芯の長手方向の中央部は両端部に比べて幅が狭く、前記中央部にコイルが巻かれており、前記磁芯の中央部が磁気飽和を始める印加磁界Hs は、Hs =(d・t・Bs )/(μ0 ・W・L)(但し、d:前記中央部の幅、t:前記磁芯の厚さ、Bs :前記磁芯の飽和磁束密度、μ0 :真空の透磁率、W:前記両端部の幅、L:前記磁芯の長さ)で表されるセンサ本体を、前記印加磁界Hs は前記磁石から発生する前記センサ本***置での磁界の最大値の1/10以上1/2以下になるように、長手方向が前記磁石の着磁方向に一致するように配置させ、
Ip =(Hs ・L)/n(但し、n:前記コイルの巻き数)で表される尖頭値Ip 以下の尖頭値を有する交流電流を前記コイルに印加し、
前記磁石が前記回転軸と一体で回転した際に、前記コイルの両端に発生する電圧の変動を検出し、
前記電圧の変動の検出結果に基づいて、前記回転軸の回転数を検出することを特徴とする回転数検出方法。
In the rotation speed detection method for detecting the rotation speed of the rotating shaft in a non-contact manner,
A magnet having at least one N pole and one S pole magnetized in a direction orthogonal to the axial direction of the rotating shaft is fixed to the rotating shaft;
It has a plate-shaped magnetic core made of a soft magnetic material, the central part in the longitudinal direction of the magnetic core is narrower than both ends, and a coil is wound around the central part, and the central part of the magnetic core The applied magnetic field Hs at which the portion starts magnetic saturation is Hs=(d·t·Bs )/(μ 0 ·W·L) (where d: width of the central portion, t: thickness of the magnetic core, Bs : Saturation magnetic flux density of the magnetic core, μ 0 : Permeability of vacuum, W: Width of both ends, L: Length of the magnetic core), the applied magnetic field Hs from the magnet. Arranged so that the longitudinal direction thereof coincides with the magnetizing direction of the magnet so that the generated magnetic field is 1/10 or more and 1/2 or less of the maximum value at the sensor body position.
An alternating current having a peak value equal to or lower than a peak value Ip represented by Ip=(Hs.L)/n (where n is the number of turns of the coil) is applied to the coil,
When the magnet rotates integrally with the rotating shaft, it detects a change in voltage generated across the coil,
A rotation speed detection method, comprising detecting the rotation speed of the rotary shaft based on a detection result of the voltage fluctuation.
回転軸の回転数を非接触で検出する回転数検出方法において、
前記回転軸の軸方向きと直交する方向に着磁されて少なくとも1つのN極と1つのS極とを有する磁石を、前記回転軸に固着させ、
軟質磁性体からなる板状をなす磁芯を有し、前記磁芯の長手方向の中央部は両端部に比べて幅が狭く、前記中央部にコイルが巻かれており、前記磁芯の中央部が磁気飽和を始める印加磁界Hs は、Hs =(d・t・Bs )/(μ0 ・W・L)(但し、d:前記中央部の幅、t:前記磁芯の厚さ、Bs :前記磁芯の飽和磁束密度、μ0 :真空の透磁率、W:前記両端部の幅、L:前記磁芯の長さ)で表されるセンサ本体を、前記印加磁界Hs は前記磁石から発生する前記センサ本***置での磁界の最大値の1/10以上1/2以下になるように、長手方向が前記磁石の着磁方向に一致するように配置させ、
前記コイルのインダクタンス分を共振回路の構成要素とした自励発振回路を、前記コイルに接続させ、
前記磁石が前記回転軸と一体で回転した際に、前記自励発振回路の発振出力の変動、または、前記自励発振回路に流入する電源電流の変動を検出し、
前記発振出力の変動または前記電源電流の変動の検出結果に基づいて、前記回転軸の回転数を検出することを特徴とする回転数検出方法。

In the rotation speed detection method for detecting the rotation speed of the rotating shaft in a non-contact manner,
A magnet magnetized in a direction orthogonal to the axial direction of the rotating shaft and having at least one N pole and one S pole is fixed to the rotating shaft;
It has a plate-shaped magnetic core made of a soft magnetic material, the central part in the longitudinal direction of the magnetic core is narrower than both ends, and a coil is wound around the central part, and the central part of the magnetic core The applied magnetic field Hs at which the portion starts magnetic saturation is Hs=(d·t·Bs )/(μ 0 ·W·L) (where d: width of the central portion, t: thickness of the magnetic core, Bs : Saturation magnetic flux density of the magnetic core, μ 0 : Permeability of vacuum, W: Width of both ends, L: Length of the magnetic core), the applied magnetic field Hs from the magnet. Arranged so that the longitudinal direction thereof coincides with the magnetizing direction of the magnet so that the generated magnetic field is 1/10 or more and 1/2 or less of the maximum value at the sensor body position.
A self-excited oscillation circuit in which the inductance of the coil is a component of a resonance circuit is connected to the coil,
When the magnet rotates integrally with the rotating shaft, the fluctuation of the oscillation output of the self-excited oscillation circuit or the fluctuation of the power supply current flowing into the self-excited oscillation circuit is detected,
A rotation speed detection method for detecting the rotation speed of the rotary shaft based on a detection result of the fluctuation of the oscillation output or the fluctuation of the power supply current.

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