JPH0718971Y2 - 磁気回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔概要〕 磁気センサの移動方向に強度の異なる磁束を分布させる
磁気回路において、全体を閉磁路に近い構造にいて永久
磁石を単一化し、また磁気センサを可動磁路に収容する
構造にして実用性を高める。

〔産業上の利用分野〕

本考案は、磁気センサの移動方向に強度の異なる磁束を
分布させる磁気回路に関する。

〔従来の技術〕

ホール素子や磁気抵抗素子等の磁気センサは磁束の強度
だけでなく極性も検出できるので、従来は第３図のよう
な磁気回路を構成して被測定体の微小な移動量や回転角
の測定に利用している。

第３図の例は一組の永久磁石1,2を逆極性に配置し、上
下に一組の磁性体3,4を固着して磁気回路を構成してい
る。この磁気回路では、右側の磁石１のＮ極から出た磁
束の大半は下側の磁性板４を通して左側の磁石２のＳ極
へ達するが、このとき一部の磁束が漏洩して上側の磁性
体３を通り、右側の磁石１のＳ極へ戻ろうとする。この
漏洩磁束５は左側の永久磁石２によっても同様の原理で
発生するが、磁石1,2が逆極性のためその強度は磁石1,2
の中間部で０、そこから離れるにつれて逆極性で増加す
る分布特性を示す。従って、磁性体3,4の間を移動可動
な磁気センサ６が現在どの位置にあるかは、センサ６で
検出した磁束の強度と極性から判別することができる。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら、第３図の構造には次の欠点がある。

（１）永久磁石が２個必要となるのでコスト高になる。

（２）２個の永久磁石の強度が等しくないと、中間部分
で漏洩磁束が０になる対称な分布特性が得られない。

（３）磁束の大半が磁性体を通るため、磁気センサで検
出する漏洩分が少なく（１％程度しかない）、検出信号
の振幅が小さい。

（４）磁気センサを移動可能に保持する構造を磁気回路
とは別に設けるため、構造が複雑になる。

本考案はこのような点を改善しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は、単一の永久磁石の一方の極に結合した第１の
磁性体と該永久磁石の他方の極に結合した第２および第
３の磁性体とを所定の間隙を隔てて対向させることによ
り固定磁路を構成し、また第４および第５の磁性体
（B₁，B₂）の間に磁気センサ（Ｃ）を介在させかつこれ
らを一体に固定し、これら第４および第５の磁性体は前
記第２および第３の磁性体を結ぶ方向に並んで配置しか
つ該方向で前記間隙を移動可能にして可動磁路（Ｂ）を
構成してなることを特徴とするものである。

〔作用〕

固定磁路Ａでは第１の磁性体A₁と第２の磁性体A₂の間だ
けでなく、第１の磁性体A₁と第３の磁性体A₃の間にも漏
洩磁束が発生する。A₁−A₂間の磁束をφ₂、A₁−A₃間の
磁束をφ₃とすると、磁石Ｍから発生する磁束をφ₁（一
定値）としたとき、概ね φ₁＝φ₂＋φ₃ が成り立つ。

この固定磁路Ａの間隙に可動磁路Ｂを介在させると、可
動磁路Ｂが中央にあれば、A₁−A₂間の磁気抵抗がA₁−A₃
間と等しいため φ₂＝φ₃ である。

これに対し、可動磁路Ｂが第２の磁性体A₂側に移動する
と、A₁−A₂間の磁気抵抗が低下し、A₁−A₃間の磁気抵抗
が増加するため φ₂＞φ₃ となり、且つφ₂は可動磁路Ｂ内のセンサＣをA₃側からA
₂側へ通過する。

一方、可動磁路Ｂが第３の磁性体A₃側に移動すると、A₁
−A₃間の磁気抵抗が低下し、A₁−A₂側の磁気抵抗が増加
するため φ₂＜φ₃ となり、且つφ₃はセンサＣをA₂側からA₃側へ通過す
る。

磁束φ₂，φ₃の値は可動磁路Ｂの位置によって決まるた
め、これと同じ動きをする磁気センサＣは従来と同様に
極性を有した出力を生ずる。

〔実施例〕

第１図は本考案の一実施例を示す斜視図である。本例の
固定磁路Ａは永久磁石Ｍを中央に配置し、その上部にコ
字状の第１の磁性体A₁を固着し、下部には基端を共通し
たコ字状の第２および第３の磁性体A₂，A₃を固着したも
のである。磁性体A₁，A₂間とA₁，A₃間は等しい間隙を有
し、その間を磁石Ｍから出た磁束φ₁が分岐して通過す
る。φ₂，φ₃はその分岐した磁束で、第３図の漏洩磁束
５に相当する。

一方、可動磁路Ｂは形状の等しい角柱状の磁性体B₁，B₂
の間に間隙を設け、そこに磁気センサＣを介在させたも
のである。この可動磁路Ｂを固定磁路Ａの磁性体A₁と磁
性体A₂，A₃の間に介在させ、実線矢印方向にスライド可
能に支持する。

可動磁路Ｂが第２図（ａ）に示すように中央に位置する
と、磁束φ₂はA₁−B₁−A₂の磁路を通り、また磁束φ₃は
A₁−B₂−A₃の磁路を通る。これらの磁路はほぼ同じ磁気
抵抗値を持つので、概ね φ₂＝φ₃ となる。この結果センサＣを通るφ₂，φ₃の成分は互い
に打消し合うため、センサ出力は０に近い。

これに対し、同図（ｂ）のように可動磁路Ｂが左寄りに
なると、φ₂はA₁−B₂−B₁−A₂の磁路を通るのに対し、
φ₃はA₁−B₂−A₃の磁路を通る。この場合はφ₂が通る磁
路の方が磁気抵抗が低いので φ₂＞φ₃ となり、センサＣはB₂からB₁に向かう極性のφ₂の値に
応じた出力を生ずる。

一方、同図（ｃ）のように可動磁路Ｂが右寄りになる
と、φ₂はA₁−B₁−A₂の磁路を通るのに対し、φ₃はA₁−
B₁−B₂−A₂の磁路を通る。この場合はφ₃が通る磁路の
方が磁気抵抗が低いので φ₂＜φ₃ となり、センサＣはB₁からB₂に向かう極性のφ₃の値に
応じた出力を生ずる。

可動磁路Ｂの移動に伴なう磁気抵抗の変化特性は、磁性
体A₂，A₃の間隔laと磁性体B₁，B₂の長さlbで決定され
る。例えばlb＞laであると、（ｂ）におけるB₂−A₃間ま
たは（ｃ）におけるB₁−A₂間の磁気抵抗がB₁−B₂の磁気
抵抗より小になり、センサＣを通過する磁束が少なくな
る。このような場合にはla＞lbに設定する必要がある。
尚、磁性体B₁，B₂は完全に分離されている必要はなく、
１つの磁性体の中央にセンサＣを収容する凹部を形成し
たものでもよい。また、可動磁路Ｂはスライドに支障が
なければ、固定磁路Ａに接触していても構わない。

〔考案の効果〕

以上述べた本考案の磁気回路には次の利点がある。

（１）永久磁石が１個で済むので、安価に実施できる。

（２）永久磁石が１個であるので、従来のような強度の
バランスを考慮する必要がない。

（３）磁路が閉磁路に近いので、磁気センサを通る磁束
量が多く、小さな永久磁石でも大きな出力を得ることが
できる。

（４）磁気センサの保持を可動磁路において行うことが
できるので、保持機構が簡単であり、また小型化し易
い。例えば、可動磁路をバネで保持すれば、１辺1cm程
度の小型な加速度計を実現できる。

（５）被測定量を可動磁路に伝え易い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す斜視図、 第２図は本考案の動作説明図、 第３図は従来の磁気回路の一例を示す構成図である。 図中、Ａは固定磁路、A₁〜A₃は磁性体、Ｍは永久磁石、
Ｂは可動磁路、B₁，B₂は磁性体、Ｃは磁気センサ、φ₁
〜φ₃は磁束である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】単一の永久磁石（Ｍ）の一方の極に結合し
   た第１の磁性体（A₁）と該永久磁石（Ｍ）の他方の極に
   結合した第２および第３の磁性体（A₂，A₃）とを所定の
   間隙を隔てて対向させることにより固定磁路（Ａ）を構
   成し、 また第４および第５の磁性体（B₁，B₂）の間に磁気セン
   サ（Ｃ）を介在させかつこれらを一体に固定し、これら
   第４および第５の磁性体は前記第２および第３の磁性体
   を結ぶ方向に並んで配置しかつ該方向で前記間隙を移動
   可能にして可動磁路（Ｂ）を構成してなることを特徴と
   する磁気回路。