(57)【要約】【課題】非磁性体の導体から形成された被検体の移動を高精度に検出可能な検出装置を提供する【解決手段】  非磁性体の導体から形成されたブレード２の移動を検出する検出装置１は、磁石１０のブレード側に設けられた磁性体の第１コア１１の径外側にコイル１３が巻き回される。第１コア１１のブレード側に接続された第２コア１２は、その外径が第１コア１１の外径よりも大きい。これにより、磁石１０からブレード２に作用する磁界の範囲が第２コア１２によって広くなる。さらに、ブレード２に生じた渦電流による磁界が第２コア１２から第１コア１１に大きく影響を与え、第１コア１１に生じる磁束の変化が大きくなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性体の導体から形成された被検体（２）の移動を検出する検出装置（１）であって、
前記被検体が通過する箇所に磁界を生じる磁石（１０）と、
前記磁石の被検体側に設けられた磁性体の第１コア（１１，１１２）と、
前記第１コアの径外側に巻き回されたコイル（１３）と、
前記第１コアの被検体側に接続され、前記第１コアの外径よりも大きい磁性体の第２コア（１２，１２２，１２３）と、を備えることを特徴とする検出装置。
【請求項２】
前記コイルは、前記第１コアの径外側に絶縁体からなるボビン（１５）を挟むことなく直接巻き回されることを特徴とする請求項１に記載の検出装置。
【請求項３】
前記コイルを収容するケース（１４）をさらに備え、
前記第２コアは前記ケースから被検体側に露出していることを特徴とする請求項１または２に記載の検出装置。
【請求項４】
前記第１コア（１１）と前記第２コア（１２）とは一体に形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の検出装置。
【請求項５】
前記第１コア（１１２）と前記第２コア（１２２）とは別体で構成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の検出装置。
【請求項６】
前記第２コア（１２３）は、被検体側の外径よりも反被検体側の外径が小さいテーパ状であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の検出装置。
【請求項７】
前記被検体は、薄板状のタービンブレードであることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体の移動を検出する検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、非磁性体または磁性体から形成された被検体の移動を、被検体に非接触で検出する検出装置が知られている。
特許文献１に記載の検出装置は、磁性体から形成された被検体としての歯車の回転数を、次の方法によって検出するものである。
即ち、この検出装置は、磁石の歯車側に設けたコアを通じて歯車に磁界を与える。このとき、歯車の凸部とコアとが向き合うときにコアを流れる磁束量は、歯車の凹部とコアとが向き合うときにコアを流れる磁束量よりも増加する。検出装置は、コアに生じる磁束の変化に応じて、コアの外周に巻回されたコイルに生じる誘導起電力を検出することにより、歯車の回転数を検出する。
この検出装置は、コアの歯車側を細く形成することで、磁石から発生する磁束を歯車の凸部に集中させている。これにより、検出装置は、歯車の回転数を高精度に検出することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１６００５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、被検体が非磁性体である場合、検出装置は次の方法によって被検体の移動を検出する。
即ち、検出装置は、磁石の被検体側に設けたコアを通じて被検体に磁界を与える。被検体には、被検体を貫く磁界の変化を打ち消す向きに磁界を生じる起電力が生じ、そこに渦電流が流れる。この渦電流によって生じた磁界によってコアに流れる磁束が変化する。検出装置は、この磁束の変化に応じてコイルに生じる誘導起電力を検出することにより、被検体の移動を検出する。
そのため、被検体が非磁性体である場合、特許文献１に記載の検出装置のようにコアの被検体側を細くすると、被検体の渦電流により生じた磁界がコアに与える影響が低減し、コイルに生じる誘導起電力が小さくなることが懸念される。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、非磁性体の導体から形成された被検体の移動を高精度に検出可能な検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、非磁性体の導体から形成された被検体の移動を検出する検出装置において、磁石の被検体側でコイルが巻回された第１コアの被検体側に接続する第２コアが第１コアの外径よりも大きいことを特徴とする。
これにより、磁石から被検体に作用する磁界の範囲が第２コアによって広くなる。さらに、被検体に生じた渦電流による磁界が第２コアから第１コアに大きく影響を与え、第１コアに生じる磁束の変化が大きくなる。したがって、コイルに生じる誘導起電力が大きくなるので、検出装置は被検体の移動の検出精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の第１実施形態による検出装置の断面図である。
【図２】被検体に渦電流による磁界が生じる様子を示す模式図である。
【図３】第１実施形態の検出装置による磁界の解析図である。
【図４】比較例の検出装置の断面図である。
【図５】比較例の検出装置による磁界の解析図である。
【図６】第１実施形態と比較例の検出装置の出力電圧比を示すグラフである。
【図７】本発明の第２実施形態による検出装置の断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態による検出装置の断面図である。
【図９】本発明の第４実施形態による検出装置の断面図である。
【図１０】本発明の第５実施形態による検出装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明による実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図１から図３及び図６に示す。第１実施形態の検出装置１は、例えばエンジンの過給機を構成するタービンブレード（以下「ブレード」という）２の回転数を検出するものである。本実施形態のブレード２が特許請求の範囲に記載の「被検体」の一例に相当する。
このブレード２は、例えばアルミ又はチタンなどの非磁性体の導体から薄板状に形成されたものである。ブレード２は、図１の矢印Ａで示す方向に、検出装置１と非接触で回転する。
【０００８】
検出装置１は、磁石１０、第１コア１１、第２コア１２、コイル１３、及びケース１４などを備えている。
磁石１０は、ブレード側にＮ極、反ブレード側にＳ極が着磁されている。なお、磁石１０は、Ｎ極とＳ極が逆向きに着磁されていてもよい。磁石１０は、第１コア１１及び第２コア１２を通じて、ブレード２が通過する箇所に静磁界を形成する。
【０００９】
第１コア１１と第２コア１２は、例えば鉄などの磁性体から一体に形成され、磁石１０のブレード側に設けられる。第１コア１１は、円柱状に形成され、軸方向の一端が磁石１０に接続し、他端が第２コア１２に接続している。第２コア１２は、円板状に形成され、第１コア１１のブレード側に設けられる。第２コア１２の外径は、第１コア１１の外径よりも大きい。
【００１０】
第１コア１１の径外側に、樹脂などの絶縁体から形成されたボビン１５が設けられる。このボビン１５にコイル１３が巻き回される。コイル１３の両端から取り出された２本の配線１６，１７は、それぞれ２本のワイヤケーブル１８，１９に電気的に接続される。２本のワイヤケーブル１８，１９は、コネクタ２０に設けられた図示しない２本の端子に電気的に接続される。
ケース１４は、非磁性体の金属又は樹脂などから形成され、上述した磁石１０、第１コア１１、第２コア１２、及びコイル１３などを収容する。
【００１１】
次に、検出装置１がブレード２の回転数を検出する方法について説明する。
図２では、磁石１０の磁界を鎖線Ｂ１で示し、ブレード２に流れる渦電流を一点鎖線Ｉで示し、その渦電流による磁界を２点鎖線Ｂ２で示している。ブレード２は、矢印Ａで示す方向に回転する。
ブレード２が磁石１０の磁界Ｂ１の範囲内を移動すると、ブレード２を貫く磁界Ｂ１の変化を打ち消す向きに磁界Ｂ２を生じるような起電力がブレード２に生じるため、そこに渦電流Ｉが流れる。この渦電流Ｉによって生じた磁界Ｂ２が第２コア１２と第１コア１１を流れる磁束に影響を与えることにより、その第２コア１２と第１コア１１を流れる磁束が変化する。これにより、コイル１３に誘導起電力が生じる。したがって、コイル１３の両端の配線１６，１７に接続された端子の電圧を検出することにより、検出装置１はブレード２の移動を検出することが可能である。
【００１２】
ここで、比較例の検出装置を図４に示す。比較例の検出装置３は、第１実施形態の検出装置１が備える第２コア１２を備えていない。そのため、比較例の検出装置３は、円柱状のコア４の反磁石側の端面４１がブレード２に向き合う構成である。
この比較例の検出装置３の磁石１０からコア４を通じて生じる磁界を図５に示し、本実施形態の検出装置３の磁石１０から第１コア１１及び第２コア１２を通じて生じる磁界を図３に示す。
図３及び図５では、磁束密度の強度が弱い方から順にａ，ｂ，ｃ，ｄ・・・で示している。また、図３及び図５では、ブレード２の検出装置側の端面が通過する位置を実線Ｔに示している。
【００１３】
本実施形態の検出装置１の磁界は、実線Ｔで示した位置において、磁束密度の強度ｃ及びｄで示した範囲が、比較例の検出装置３の磁界の磁束密度の強度ｃ及びｄで示した範囲よりも広い。
また、本実施形態の第２コア１２がブレード２に対面する面積は、比較例のコア４がブレード２に対面する面積よりも広い。そのため、ブレード２に生じた渦電流による磁界は、比較例のコア４よりも、本実施形態の第２コア１２に影響を与えやすい。したがって、比較例のコア４に生じる磁束の変化よりも、本実施形態の第１コア１１に生じる磁束の変化が大きいものとなる。
【００１４】
比較例の検出装置３がブレード２の移動を検出した際の出力電圧と、本実施形態の検出装置１がブレード２の移動を検出した際の出力電圧とを比較した実験結果を図６に示す。
この実験により、比較例の検出装置３がブレード２の移動を検出した際の出力電圧を１とすると、本実施形態の検出装置１がブレード２の移動を検出した際の出力電圧は、その１．３倍になることが明らかとなった。
【００１５】
本実施形態の検出装置１は、次の作用効果を奏する。
（１）本実施形態では、検出装置１は、コイル１３が巻回された第１コア１１のブレード側に、第１コア１１の外径よりも大きい第２コア１２を備えている。
これにより、磁石１０からブレード２に作用する磁界Ｂ１の範囲が第２コア１２によって広くなる。さらに、ブレード２に生じた渦電流Ｉによる磁界Ｂ２が第２コア１２から第１コア１１に大きく影響を与え、第１コア１１に生じる磁束の変化が大きくなる。したがって、コイル１３に生じる誘導起電力が大きくなるので、検出装置１はブレード２の回転数の検出精度を高めることができる。
【００１６】
（２）本実施形態では、第１コア１１と第２コア１２とは一体に形成される。
これにより、第１コア１１と第２コア１２の間の磁気抵抗が小さくなるので、ブレード２の渦電流Ｉによる磁界Ｂ２の影響によって第２コア１２と第１コア１１に生じる磁束の変化を大きくすることが可能である。
【００１７】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による検出装置１を図７に示す。以下、複数の実施形態において、上述した第１実施形態と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
第２実施形態の検出装置１は、第１実施形態で説明したボビン１５を備えていない。そのため、コイル１３は、第１コア１１に直接巻き回されている。そのため、第２実施形態では、磁石１０とブレード２との距離Ｌ１が、第１実施形態の構成によるものよりも短くなる。
これにより、第２実施形態では、磁石１０からブレード２に作用する磁界の強度を強くし、その範囲を広くすることが可能である。そのため、ブレード２に生じる渦電流が大きくなり、その渦電流による磁界が強くなるので、第２コア１２及び第１コア１１に生じる磁束の変化が大きくなる。したがって、第２実施形態では、コイル１３に生じる誘導起電力を大きくし、検出装置１の検出精度を高めることができる。
【００１８】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による検出装置１を図８に示す。第３実施形態の検出装置１は、ケース１４のブレード側が開口している。第２コア１２のブレード側の端面１２１は、ケース１４の開口からブレード側に露出している。そのため、第３実施形態では、磁石１０とブレード２との距離Ｌ２が、第１実施形態及び第２実施形態の構成によるものよりも短くなる。また、第２コア１２とブレード２との距離Ｌ３が、第１実施形態及び第２実施形態の構成によるものよりも短くなる。
これにより、第３実施形態では、磁石１０からブレード２に作用する磁界の強度を強くし、その範囲を広くすることが可能である。また、ブレード２に生じた渦電流による磁界が第２コア１２に与える影響を大きくすることが可能である。そのため、ブレード２に生じる渦電流が大きくなり、その渦電流による磁界が強くなるので、第２コア１２及び第１コア１１に生じる磁束の変化が大きくなる。したがって、第３実施形態では、コイル１３に生じる誘導起電力を大きくし、検出装置１の検出精度を高めることができる。
【００１９】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態による検出装置１を図９に示す。第４実施形態では、円柱状の第１コア１１２と、環状の第２コア１２２とが別体で構成されている。第１コア１１２と第２コア１２２は、圧入又は溶接などにより固定されている。
これにより、第４実施形態では、第１コア１１２及び第２コア１２２を容易に製造することが可能である。したがって、検出装置１の製造コストを低減することができる。
【００２０】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態による検出装置１を図１０に示す。第５実施形態では、第２コア１２３は、ブレード側の外径よりも反ブレード側の外径が小さいテーパ状である。
第５実施形態では、鍛造により第１コア１１及び第２コア１２３を容易に製造することが可能である。即ち、図示しない平面を有する治具に円柱状のコア材の軸方向の一方の端面を当接し、そのコア材の軸方向の他方の端面から治具側へ圧力を加える。これにより、コア材の治具側の端面は、治具側の外径よりも反治具側の外径が小さいテーパ状に変形する。このテーパ状の箇所が第２コア１２３である。
したがって、第５実施形態では、第１コア１１及び第２コア１２３を、鍛造により容易に製造することができる。
【００２１】
（他の実施形態）
上述した実施形態では、ブレードの回転数を検出する検出装置について説明した。これに対し、他の実施形態では、検出装置は、非磁性体の導体から形成された種々の被検体の移動を検出することが可能である。
本発明は、上記複数の実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
【符号の説明】
【００２２】
１  ・・・検出装置
２  ・・・ブレード（被検体）
１０・・・磁石
１１，１１２・・・第１コア
１２，１２２，１２３・・・第２コア
１３・・・コイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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