JP2001255172A - Power generation type electromagnetic sensor - Google Patents
Power generation type electromagnetic sensorInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は回転速度などを電気
的に検出する高信頼発電型電磁センサに関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a highly reliable power generation type electromagnetic sensor for electrically detecting a rotation speed and the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、発電型電磁センサにおいては、
発電コイルの出力電圧をそのまま出力端子に導いてい
た。2. Description of the Related Art Generally, in a power generation type electromagnetic sensor,
The output voltage of the generator coil was directly led to the output terminal.
【0003】一般に発電型の電磁センサは歯車などの回
転体の突起などによる磁束の時間的変化により発電出力
を得ているので、回転速度が遅くなると出力電圧が下り
速度検出範囲を広く得ることが困難となるため、少しで
もその出力電圧を高くして、低速領域でも高出力電圧が
得られるような設計方針がとられていた。In general, a power generation type electromagnetic sensor obtains a power generation output by a temporal change in magnetic flux due to a projection of a rotating body such as a gear, so that when the rotation speed becomes slow, the output voltage falls and a wide speed detection range can be obtained. Because of the difficulty, a design policy has been adopted in which the output voltage is slightly increased to obtain a high output voltage even in a low-speed region.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】現実の使用現場では、
歯車のモジュールはさまざまであり、小モジュールの歯
車では大きい出力電圧を得るのが困難であるのに反し
て、大モジュールの歯車や磁束変化の大きい誘導体では
すこぶる大きい出力電圧が得られてしまう。また、歯先
と発電型電磁センサの検出端のギャップが狭いと出力電
圧はほぼその距離の2乗に反比例して大きくなる。In a real use site,
Although there are various types of gear modules, it is difficult to obtain a large output voltage with a small module gear, but a very large output voltage is obtained with a large module gear or a derivative having a large change in magnetic flux. If the gap between the tooth tip and the detection end of the power generation type electromagnetic sensor is narrow, the output voltage increases substantially in inverse proportion to the square of the distance.
【0005】現場では低速からの検出性能を要求するあ
まり、高速回転の領域でも作動させる必要があるにもか
かわらず、それをかえり見ず、極力ギャップを狭く設定
して取り付けられることがあり、したがって出力電圧が
大きいことを願って設計された発電型電磁センサは、そ
の事がかえって障害を呼び、使用条件によってはその出
力電圧は数百ボルトから千ボルトを超えるような結果を
招くことがあるほか、発電型電磁センサの負荷として接
続されるインピーダンスによっては大きい起電力のエネ
ルギーが発電コイルの内部抵抗で消費されることによっ
て発電コイルが自己発熱し温度上昇をきたして信頼性を
阻害する結果を招く。[0005] In the field, there is a case where the detection performance from a low speed is required so much that it is necessary to operate even in a high speed rotation region. Power generation type electromagnetic sensors designed with the hope of a large output voltage may cause a failure, and depending on the operating conditions, the output voltage may exceed several hundred volts to exceed 1,000 volts. Depending on the impedance connected as the load of the power generation type electromagnetic sensor, the energy of a large electromotive force is consumed by the internal resistance of the power generation coil, so that the power generation coil self-heats and the temperature rises, resulting in the reliability being impaired. .
【0006】また負荷抵抗が高く、発電エネルギーが電
圧の形で大きく出力されるときは、このような高出力電
圧は発電コイルのレヤーショートを招く原因となるほ
か、発電コイルのマグネットワイヤーの被覆にあるわず
かな傷も、このような高電圧の条件下では周辺の電解性
物質の作用で、短時間のもとに電蝕が進み、断線事故を
引起すことになる。本発明はこのような使用条件に対応
する発電型電磁センサの概念を提供しようとするもので
ある。Further, when the load resistance is high and the generated energy is largely output in the form of a voltage, such a high output voltage causes a layer short-circuit of the generating coil and also causes the generation coil to cover the magnet wire. Even under such high-voltage conditions, even a slight scratch causes electrolytic corrosion to progress in a short time due to the action of the surrounding electrolytic substance, causing a disconnection accident. An object of the present invention is to provide a concept of a power generation type electromagnetic sensor corresponding to such a use condition.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は上記のような使
用条件においても信頼性を保つ必要があるという目的か
ら高出力の物理的条件から低速領域においては出力電圧
を阻害されない反面、高速領域や大モジュールの使用条
件ではそれに比例した異常ともいえる高電圧を出力する
ことなく高信頼のもとに広い速度範囲の検出に対応させ
たものである。According to the present invention, the output voltage is not hindered in the low-speed region due to the high-output physical conditions in order to maintain the reliability even under the above-mentioned use conditions, but the high-speed region is not affected. Under the operating conditions of a large module, it is possible to detect a wide speed range with high reliability without outputting a high voltage which can be said to be proportional to the abnormality.
【0008】発電コイルは一般に低速領域で高い出力電
圧を得るために極細のマグネットワイヤーが多数捲かれ
ているので、その内部インピーダンスは大きくなってお
り、コイルの負荷条件で出力電圧は大きく左右される。
この事実から本発明は発電型電磁センサの発電コイルの
負荷として、外部に接続されるもののほかに発電型電磁
センサ内部に適切な負荷インピーダンスを接続して発電
コイルの出力エネルギーを電圧の形から電流の形に変え
ることによって高電圧出力に起因する問題を解決して信
頼性を向上しようとするものである。In general, a power generating coil is wound with a large number of ultrafine magnet wires in order to obtain a high output voltage in a low-speed region, so that its internal impedance is large, and the output voltage is greatly influenced by the load conditions of the coil. .
From this fact, according to the present invention, as a load of the power generation coil of the power generation type electromagnetic sensor, in addition to the load connected to the outside, an appropriate load impedance is connected inside the power generation type electromagnetic sensor to output the output energy of the power generation coil from the voltage form to the current. In this case, the problem caused by the high voltage output is solved to improve the reliability.
【0009】この場合は発電エネルギーは電流の形で発
電コイルの内部を還流するので発電コイルは温度上昇を
きたす。このため、本発明においてはコイル部分に絶縁
流体を含浸あるいは充填しコイルの放熱を図っている。In this case, the generated energy flows back inside the power generation coil in the form of electric current, so that the temperature of the power generation coil rises. For this reason, in the present invention, the coil portion is impregnated or filled with an insulating fluid to radiate heat from the coil.
【0010】本発明にあっては、図1の出力端子5に得
られる出力電圧を適正化するため、発電型電磁センサ内
部に周波数特性調整インピーダンスとしてコンデンサ6
と抵抗器7を接続し、さらに発電コイル部分に絶縁流体
を含浸あるいは充填せしめ、低速領域にあっては調整効
果が及ばないような定数を、また、高速領域あるいは歯
車のモジュールが大きいときには、出力電圧を下げるよ
う負荷を重くし、そのとき発電コイル内部に還流する電
流によるジュール熱を放熱するといった概念を提供する
もので、本発明はこのような概念に立脚する発電型電磁
センサにかかるものである。According to the present invention, in order to optimize the output voltage obtained at the output terminal 5 of FIG.
And the resistor 7 and impregnating or filling the power generating coil portion with an insulating fluid to obtain a constant such that the adjusting effect is not exerted in the low-speed region. The present invention provides a concept of increasing the load to lower the voltage and dissipating Joule heat due to the current flowing back inside the power generation coil at the time, and the present invention relates to a power generation type electromagnetic sensor based on such a concept. is there.
【0011】上記手段によれば、発電コイルの出力電圧
はコイルと交叉する磁束の時間的変化が起電力となるの
で、歯車が高速回転しているときは磁性体の歯車の歯が
近寄ったり遠ざかったりする周波数が高くなり、ひとつ
の歯に着眼すれば時間的磁束変化が大きい事になって起
電力は増加する。一方、モジュールが大きい歯車のとき
はモジュールが小さい歯車における場合と同じ周波数で
あっても、歯の山と谷の寸法は大きくなるので、谷のと
きは小モジュールの歯車よりも磁気抵抗が高く磁気抵抗
の変化幅は大きくなる。このため発電型電磁センサの発
電コイルと交叉する磁束の変化は、周波数が同じでも大
きくなるので起電力も大きくなる。According to the above means, the output voltage of the power generating coil is generated by the electromotive force due to the temporal change of the magnetic flux crossing the coil. Therefore, when the gear is rotating at high speed, the teeth of the magnetic gear are moved closer or farther away. The frequency at which the magnetic field fluctuates increases, and if one focuses on one tooth, the temporal magnetic flux change is large, and the electromotive force increases. On the other hand, when the module is a large gear, even if the frequency is the same as that of the small gear, the size of the peaks and valleys of the teeth is large. The change width of the resistance increases. For this reason, the change in the magnetic flux crossing the power generation coil of the power generation type electromagnetic sensor increases even if the frequency is the same, so that the electromotive force also increases.
【0012】この事は単位時間当りの磁束変化が大きい
ことになり、図1の付加したコンデンサ6のリアクタン
スは小さくなるのでコイルの起電力エネルギーはコンデ
ンサを負荷として環流し、起電力による高電圧はコンデ
ンサ6を流れる電流となり、結果的に起電力のエネルギ
ーは電圧の形から電流の形として作用したことになる。
そこで、広範囲に回転速度が変化する条件下の計測にお
いても、さらに検出用歯車として小さいモジュールから
大きいモジュールに至る各条件下においても、起電力が
大きすぎるため発生する出力が高電圧になっておこる障
害に起因する信頼性低下の問題を解決することができ
る。This means that the change in magnetic flux per unit time is large, and the reactance of the added capacitor 6 in FIG. 1 becomes small. It becomes a current flowing through the capacitor 6, and consequently, the energy of the electromotive force has changed from a voltage form to a current form.
Therefore, even in the measurement under the condition where the rotation speed changes over a wide range, and also under each condition from a small module to a large module as a detection gear, the output generated due to the excessive electromotive force is high voltage. It is possible to solve the problem of reliability deterioration due to a failure.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図示
例と共に説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0014】図1は本発明にかかる発電型電磁センサの
原理を示す構成図で、図2はその動作状態を示すグラフ
である。FIG. 1 is a configuration diagram showing the principle of a power generation type electromagnetic sensor according to the present invention, and FIG. 2 is a graph showing an operation state thereof.
【0015】次に、上記内容について図により実施例の
動作を説明する。Next, the operation of the embodiment will be described with reference to the drawings.
【0016】図1において、回転する歯車4の回転を検
出する発電型電磁センサが歯先8に対向して置かれてい
るとするとき、発電型電磁センサのポールピース2には
発電コイル1が捲かれポールピース2の背後にはマグネ
ット3が配設されているものとする。この状態で、歯車
4が回転すると、歯先8と歯の谷とが交互に現れるため
に歯車の歯先8とポールピースとの間隙は広くなったり
狭くなったりして、その磁気抵抗が歯先8の通過ごとに
変化する。このときポールピース2は背後からマグネッ
ト3により励磁されているので、ポールピース2内の磁
束は歯先8の通過ごとに変化して発電コイルには磁束変
化の周波数に比例した起電力を生じる。この起電力は図
2の23に示したように周波数に比例するがコイルの内
部インピーダンスやポールピースの渦電流のほか浮遊容
量などの影響によってグラフは周波数が高くなるほどカ
ーブしてくる。しかし、このカーブは本発明で解決しよ
うとする要求を満たすほどの効果は期待できない。In FIG. 1, when a power generation type electromagnetic sensor for detecting the rotation of the rotating gear 4 is placed facing the tooth tip 8, a power generation coil 1 is mounted on the pole piece 2 of the power generation type electromagnetic sensor. It is assumed that the magnet 3 is disposed behind the wound pole piece 2. When the gear 4 rotates in this state, the tip 8 and the valley of the tooth alternately appear, so that the gap between the tip 8 of the gear and the pole piece becomes wider or narrower. It changes every time the first eight passes. At this time, since the pole piece 2 is excited from behind by the magnet 3, the magnetic flux in the pole piece 2 changes every time the tooth tip 8 passes, and an electromotive force is generated in the power generation coil in proportion to the frequency of the magnetic flux change. This electromotive force is proportional to the frequency as shown at 23 in FIG. 2, but the graph becomes more curved as the frequency becomes higher due to the influence of the internal impedance of the coil, the eddy current of the pole piece, and the stray capacitance. However, this curve cannot be expected to be as effective as satisfying the requirements to be solved by the present invention.
【0017】そこで本発明においては発電コイル1の出
力に図1の6に示すようなコンデンサを接続する。この
コンデンサ6のリアクタンスは周波数に反比例するの
で、このコンデンサの接続によって発電された出力電圧
は周波数が高くなると、ほぼコンデンサで短絡されたよ
うな形になるので殆ど出力電圧が現れなくなる。Therefore, in the present invention, a capacitor as shown in FIG. Since the reactance of the capacitor 6 is inversely proportional to the frequency, the output voltage generated by the connection of the capacitor becomes almost short-circuited by the capacitor when the frequency increases, so that almost no output voltage appears.
【0018】これでは高周波領域において使用に耐えな
くなるので、図1の7に示すような抵抗器をコンデンサ
6に直列に接続する。この抵抗器は周波数とは関係がな
いのでコンデンサ6によって出力電圧がほとんど出なく
なる害を緩和し、結果として出力電圧は、周波数が高く
なるときコンデンサ6で出力電圧が減少するのと、発電
される起電力が周波数とともに増加する現象が相殺され
て、ほぼ平坦な出力特性が得られる。In this case, the resistor cannot be used in a high frequency region. Therefore, a resistor as shown in FIG. Since this resistor is independent of frequency, the harm that the output voltage is hardly produced by the capacitor 6 is mitigated, and as a result, the output voltage is generated when the output voltage decreases with the capacitor 6 as the frequency increases. The phenomenon that the electromotive force increases with the frequency is canceled, and a substantially flat output characteristic is obtained.
【0019】この様子は図2の24に示したとおりで、
周波数に関してほとんど平坦な特性を現している。特性
23に於けると同様に高周波領域でカーブが下がり気味
になっているのは、特性23に於けると同様の理由、す
なわち発電コイル1のインピーダンスが周波数と共に上
昇するとともに、ポールピースの渦電流や、コイルその
他に浮遊する浮游容量が影響して起電力を取り出しにく
くなっているためである。This state is as shown in FIG.
It shows almost flat characteristics with respect to frequency. The reason why the curve tends to decrease in the high frequency region as in the case of the characteristic 23 is the same as in the case of the characteristic 23, that is, the impedance of the power generation coil 1 increases with the frequency, and the eddy current of the pole piece increases. Also, it is difficult to take out the electromotive force due to the influence of the floating capacity floating on the coil and the like.
【0020】こうして、コンデンサ6に直列に抵抗器7
を接続することによって周波数が高くなっても周波数に
関係のない抵抗値はコンデンサのリアクタンスがゼロに
限りなく近寄っても一定のインピーダンスを確保するの
で、高い周波数領域において出力端子5に適当な出力電
圧を得ることができる。Thus, the resistor 7 is connected in series with the capacitor 6.
Even if the frequency increases, the resistance value that is not related to the frequency can maintain a constant impedance even if the reactance of the capacitor approaches zero, so that an appropriate output voltage is applied to the output terminal 5 in a high frequency region. Can be obtained.
【0021】尚、本発明の発電型電磁センサは、上述の
図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を
逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿
論である。The power generation type electromagnetic sensor according to the present invention is not limited to the illustrated example described above, but may be variously modified without departing from the gist of the present invention.
【0022】[0022]
【発明の効果】以上、説明したように本発明の請求項1
〜2記載の発電型電磁センサによれば、さまざまな歯車
のモジュールにおいて、低速回転域で出力電圧を低下さ
せず、高速回転域において異常な高電圧を出力しない高
信頼性の検出をするという優れた効果を奏し得る。As described above, the first aspect of the present invention is as described above.
According to the power generation type electromagnetic sensor described in (1) to (4), in various gear modules, an excellent reliability is obtained in that the output voltage is not reduced in the low-speed rotation range and the abnormal high voltage is not output in the high-speed rotation range. The effect can be obtained.
【図1】発電型電磁センサの原理を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing the principle of a power generation type electromagnetic sensor.
【図2】その動作状態を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing an operation state thereof.
1 発電コイル 2 ポールピース 3 マグネット 4 歯車 5 出力端子 6 コンデンサ 7 抵抗器 8 歯車の歯先 23 発電コイルの起電力電圧特性 24 本発明の発電型電磁センサの出力電圧特性 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Generating coil 2 Pole piece 3 Magnet 4 Gear 5 Output terminal 6 Capacitor 7 Resistor 8 Gear tip 23 Electromotive force voltage characteristic of generating coil 24 Output voltage characteristic of power generation type electromagnetic sensor of the present invention
Claims (2)
波数による出力電圧の周波数特性を調整した発電型電磁
センサ。1. A power generation type electromagnetic sensor in which a reactance is connected to an output circuit and a frequency characteristic of an output voltage according to a power generation frequency is adjusted.
電型電磁センサ。2. A power generation type electromagnetic sensor in which an insulating fluid is filled around a power generation coil.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000067447A JP2001255172A (en) | 2000-03-10 | 2000-03-10 | Power generation type electromagnetic sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000067447A JP2001255172A (en) | 2000-03-10 | 2000-03-10 | Power generation type electromagnetic sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001255172A true JP2001255172A (en) | 2001-09-21 |
Family
ID=18586643
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000067447A Pending JP2001255172A (en) | 2000-03-10 | 2000-03-10 | Power generation type electromagnetic sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001255172A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111457946A (en) * | 2020-05-21 | 2020-07-28 | 哈尔滨理工大学 | Self-generating magnetoelectric encoder |
-
2000
- 2000-03-10 JP JP2000067447A patent/JP2001255172A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN111457946A (en) * | 2020-05-21 | 2020-07-28 | 哈尔滨理工大学 | Self-generating magnetoelectric encoder |
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