(57)【要約】【課題】弾性体リード対１を一定の間隔としてガラス管３内に封入してなるリードスイッチにおいて、その一方向のみの磁界を検知可能とすると共に、接点開閉寿命を飛躍的に延長させる。【解決手段】リードスイッチのガラス管外の、一方の封着部６近傍に、永久磁石を取り付け、磁性体リード片４を磁化させ、接点を互いに吸着した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性体リード対を一定の間隔としてガラス管内に封入してなるリードスイッチのリード封着部の近傍に、管外の一方の磁性体リード片を磁化するごとく配置した永久磁石を具備せしめたことを特徴とする一方向磁界検知型リードスイッチ
【請求項２】
前記永久磁石を、円板状もしくは矩形扁平状となし、平板と直行する方向に磁化してなることを特徴とする請求項１記載の一方向磁界検知型リードスイッチ
【請求項３】
前記リードスイッチを、接点が中央より封着部側に片寄っているリードスイッチとなし、該接点が近接した封着部側のリード片に、扁平状永久磁石を固着してなることを特徴とする請求項１記載の一方向磁界検知型リードスイッチ
【請求項４】
前記リードスイッチを、磁界が与えられると常閉接点がオフしてから常開接点がオンする形式のリードスイッチとなし、常開接点につながるリード片の引出された封着部近傍に、扁平状永久磁石を固着してなることを特徴とする請求項１記載の一方向磁界検知型リードスイッチ
【請求項５】
前記永久磁石を、ガラス管封着部の外方リード片に接触して固着し、該磁性体リード片と他端の磁性体リード片にリード線を接合して一方向に引き出すと共に、前記ガラス管と前記永久磁石、およびリード線接合部の全体を、熱収縮チューブもしくは樹脂成型体により固定保護せしめたことを特徴とする請求項１，２，３，４記載の一方向磁界検知型リードスイッチ
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、永久磁石との組合せにより外部磁界を感知しスイッチングし、変位、速度、加速度などの各種センサとして様々な用途に利用されているリードスイッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のリードスイッチは、移動する永久磁石などにより接点間に起磁力を与え、接点を開閉動作させるものであるが、その際、リードスイッチに与えられる磁界は正、逆いずれの方向に対しても、一定レベル以上の磁界が加えられれば、開あるいは閉の同一動作を行うものであった。即ち、今までに一方向磁界のみを検知するようになされたリードスイッチは存在していなかった。同一方向の磁界を区別して検知する方法には、特開平５−３１２８７５マグネット検査装置に開示されているが、ここに使用されたセンサは正逆両方向の磁界にたいして開閉動作する従来型リードスイッチである。  又、磁界を検出する他の手段としホールＩＣなど半導体素子を組み込んだセンサが広く使われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、半導体素子は小型で信頼性は高いが、素子には常に電流を流しておくことが必要で、専用の低電圧電源の使用が不可欠であった。また、検出信号電圧が低いため周辺の電磁気ノイズに極めて弱い欠点があった。これは特に、この素子をモータの位置検出用として利用しているブラシレスモータにおいて、主磁極の磁界を直接検知することを困難とさせ、そのために専用の永久磁石をモータ軸と同一軸上に取り付けることが必要となり、高価で大きな専用回路が必要になるという欠点があった。
【０００４】
また、リードスイッチは、一方向の磁界を検出することは出来ないため、モータ内に組み込み、直接モータの磁極を検知して整流に利用することは困難で、前記した半導体素子と同様に専用の永久磁石を回転軸に取り付けることが必要となる欠点を有していた。
【０００５】
更にまた、リードスイッチはモータの整流用スイッチとして利用するには寿命が十分ではなく、１〜１０億回の開閉回数で接点間抵抗値が急激に増大したり、接点の焼付けを起してしまうという欠点があった。このリードスイッチを毎分３０００回転の２極３相モータの位置検出用として利用すると、その寿命時間は連続で３０００時間に満たないものとなり、更に高速回転のモータや多極モータに利用することは寿命上で、より困難となる欠点を持つものであった。従来のリードスイッチは接点間の磁位差の小さい限られた範囲において動作させるため、チャタリングの発生を防止することが困難であった。
【０００６】
本発明は、上記したモータに利用されるセンサの欠点を解決するために発明されたものであり、その課題とする所は、電磁気ノイズの影響を受け難いリードスイッチをさらに改良し、モータへの埋め込みが可能な構造とするとともに、その寿命時間を飛躍的に延長させることができるリードスイッチ構造を提供することにある。
【０００７】
又、本発明の他の課題は、モータの固定子スロット開口部に配置することが可能な長細形状で、一方向の磁界を検知することができる小型で堅牢なリードスイッチを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このため請求項１記載の発明は、弾性体リード対を一定の間隔としてガラス管に封入してなるリードスイッチの封着部の近傍に、該封着部から管外に引き出した磁性体リード片を磁化するようにした永久磁石を具備せしめたことにある。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の一方向磁界検知型リードスイッチにおいて、前記永久磁石を円板状もしくは矩形扁平状となし、平板と直行する方向を磁化方向としたことにある。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の一方向磁界検知型リードスイッチにおいて、前記リードスイッチを、接点が中央より封着部側に片寄っているリードスイッチとなし、該接点の近接した封着部側の磁性体リード片に、扁平状永久磁石を固着したことにある。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の一方向磁界検知型リードスイッチにおいて、前記リードスイッチを、磁界が与えられると常閉接点がオフしてから常開接点がオンする形式のトランスファ接点型リードスイッチとなし、常開接点側の磁性体リード片に、扁平状永久磁石を固着してなることにある。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項１，２，３，４記載の一方向磁界検知型リードスイッチにおいて、前記永久磁石をガラス管封着部の外方の磁性体リード片に接触して固着し、該磁性体リード片と他端の磁性体リード片にリード線を接合し、一方向に引き出すと共に、ガラス管と永久磁石およびリード線の接合部の全体を、熱収縮チューブもしくは樹脂成型体により固定保護せしめたことにある。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図１ないし図６を参照して説明する。
図１は本発明の一方向磁界検知型リードスイッチの１実施例を示す縦断面図である。本リードスイッチは弾性的に可動できるようにした１対のリード２（左リード２−１，右リード２−２）の一端を一定の重なりと間隔を持たせた接点部１（左接点１−１，右接点１−２）とし、リード２の他の端部を磁性体リード片として、不活性ガスとともにガラス管３に、封着部６で封入し、さらに磁性体リード片４には、該磁性体リード片４と直交する方向に磁化された永久磁石５が接着固定させている。
【００１４】
永久磁石５は、図２（ａ）に示すように、表面磁極をＮ極（Ｓ極）とし、接着固定面の極性をＳ極（Ｎ極）となるよう着磁している。永久磁石５の接着固定部７近傍の磁性体リード片４を、Ｎ極（Ｓ極）とするように磁化し、さらに遠方の右接点１−２をＳ極（Ｎ極）に磁化する。右接点１−２がＳ極（Ｎ極）に磁化されることにより、近接した左接点１−１はＮ極に磁化される。左右の接点１−１と１−２は互いに吸引し合い、この吸引力がリード２−１と２−２の弾性力より強いとき両接点が閉じた状態となる。このとき図２（ｂ）のように磁性体リードの先端がＳ極（Ｎ極）となる。この状態が本案の一方向磁界検知型リードスイッチの初期状態である。
【００１５】
今、本案の一方向磁界検知型リードスイッチの前方にＳ極（Ｎ極）が対向して近接され、図２（ｃ）に示すように、同図の矢印で示すような平行磁界が加わった場合を考える。このとき永久磁石５は増磁されて接点部の接触力は強められ、リードスイッチの状態は初期状態のままである。
【００１６】
次に、図２（ｄ）に示すように、本案スイッチの前方にＮ極が対向して近接され、同図の矢印で示すような平行磁界が加わった場合を考える。このとき永久磁石５は減磁されて接点部の接触力は弱められ、外部磁界があるレベル以上に強くなると、接点の接触吸引力はリードの弾性力に負けて、左接点１−１と右接点１−２が分離されて、リードスイッチは開放状態とな。
【００１７】
又、対向磁極がなくなりＳ極でもＮ極でもない状態では、図１（ｂ）の初期状態と同じ閉接点状態のスイッチとなっている。このように、本発明によるリードスイッチでは、前方に近接するＮ極（Ｓ極）のみの一方向磁界が検知できるリードスイッチとされている。前記永久磁石５の表面磁極をＳ極（Ｎ極）とすればＳ極（Ｎ極）の外部磁界のみを検出して開放状態にスイッチさせられることは云うまでも無いことである。
【００１８】
図３は本発明の変形例を示す他の実施例である。図３（ａ）はリード１と直行する方向に磁化された扁平状永久磁石５が、ガラス管上の封着部近傍に固着されている。これにより磁性体リード片４は扁平状永久磁石の表面磁極と反対の極性を持つ磁極に磁化され、前方のリードスイッチと直行する磁界が永久磁石５と同じ極性で適切な強さの磁界のとき、スイッチは開放状態に切換わる。また、図３（ｂ）は本発明の他の実施例で、扁平円板状または扁平矩形状の永久磁石５は一端を磁性体リード片２と接触させ傾斜して固着されている。さらにまた、図３（ｃ）は本発明の他の実施例で、扁平円板状または扁平矩形状の永久磁石５は一端を磁性体リード片２と接触させてリードスイッチの長手方向に表面を向けて固着されている。これらは被検出外部磁界の磁界強度や方向により選択可能で、その動作は前記し他動作説明と同様の作用をなすものである。
【００１９】
図４は本発明の他の実施例を示した図で、接点が中央より封着部に片寄って作られたオフセンタータイプのリードスイッチにおいて、永久磁石５は接点により近い封着部より取り出された磁性体リード片に、扁平状永久磁石５がリード片２と直行する方向に磁化されて固着されている。接点１−１，１−２と永久磁石５との距離が近くでき、これにより磁石の体積をより小さくでき、またリードスイッチを更に小型化することができ、その応答周波数を高速にすることができる。
【００２０】
図５は本発明の他の実施例を示している。永久磁石５は磁性体リード片４−２の封着部の近傍に固着されている。いま、永久磁石固着面７をＳ極（Ｎ極）、表面側をＮ極（Ｓ極）とし、前方に永久磁石５に対向する磁界がない場合、常閉接点（永久磁石のないときの）がオフしてから常開接点がオンする。前方にＳ極（Ｎ極）が近接した場合も同様である。また、前方にＮ極（Ｓ極）が近接した場合、常開接点がオフしてから常閉接点がオンする。即ち、前方に対向する方向のＮ極より作動するスイッチとなる。永久磁石５が逆の方向に磁化されていれば、Ｓ極のみの一方向磁界を検知できるものとなることは明らかである。このスイッチによりリード片の夫々がＮ極とＳ極の検出に寄与し、しかも同時に接点がオンする危険性がないため、モータ励磁相の逆相コイルの制御信号を取り出すのに最適なスイッチが構成される。
【００２１】
図６（ａ）は本発明の他の実施例である。両端の磁性体リード片より溶接また半田付けによりリード線８−１と８−２が一方向に引き出され、リードスイッチの全体は熱収縮被脂チューブ９により絶縁されている。リードスイッチは動作時に被検知外部磁界により吸引反発力を受けているが、このチューブの弾性力により振動を吸収する効果が得られる。図６（ｂ）は組立の全体を樹脂１０により成型されたリードスイッチで、振動の吸収、防音と共に、さらに堅牢構造が与えられている。
【００２２】
上記したように、様々な変形例を持つ一方向磁界検知型リードスイッチであるが、このスイッチでは片側のリード接点をＳ極またはＮ極に磁化するバイアス磁石を有するので、接点の感動値より十分大きな磁界で動作させることができるため、大幅にチャタリング発生を減少されることができるという特長を有している。永久磁石の固着位置や磁界強度により、チャタリングの発生を最小にすることができ、スイッチ寿命の延長に役立つものである。
【００２３】
本発明によるリードスイッチは、検知する外部磁界に合わせバイアス磁界の起磁力を接点の動作感動値より大幅に強く設定できるため、スイッチング動作が安定し、外部ノイズの影響をさらに受けにくくする利点が得られる。さらに、リード２は材料の弾性限界内で使用されているため、接点の電気的磨耗に余裕をもたせて使用することで、半永久的な使用が可能である。因みに、１０億回を超えるテストで動作不良となった従来品リードスイッチを用い、永久磁石を付加し本発明の構成として再生することができ、更に１０億回を超えるテストで故障がなく、長寿命となることが実証されている。
【００２４】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、単独の磁極の接近を検出することができ、駆動用電源が不用で、機械的磨耗が殆どなく、チャタリングによる電気的磨耗の防止ができ、長寿命の一方向磁界検知センサとすることができる。請求項２記載の発明によれば、リードスイッチの厚さを最小にでき、狭いスペースに収納して利用することができ、より安価な磁石が利用できる。また、請求項３記載の発明は、リード長を短くでき、リードの固有振動数を高めてスイッチの応答速度を上げることができ、より小型化することができる。さらにまた、請求項４記載の発明は、常閉接点が解放された後、常開接点が閉じる一方向磁界検知のリードスイッチとすることができ、永久磁石固着位置により最も小さく安価な磁石を用いることが可能である。さらにまた、請求項５記載の発明は、振動を減少させ、騒音発生を抑えることができ、堅牢で取り扱いの容易なリードスイッチとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における第１の実施の形態を示す一方向磁界検知型リードスイッチ全体の構造を示す縦断面図である。
【図２】同実施の形態における接点の開閉動作を示す断面図である。
【図３】同実施の形態における永久磁石の取り付け位置の変形例を示す断面図である。
【図４】本発明における第２の実施の形態を示す一方向磁界検知型リードスイッチ全体の構造を示す縦断面図である。
【図５】本発明における第３の実施の形態を示す一方向磁界検知型リードスイッチ全体の構造を示す縦断面図である。
【図６】本発明における第４の実施の形態を示す一方向磁界検知型リードスイッチ全体の構造を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１    接点（１−１  左接点，１−２右接点）
２    リード（２−１  左リード，２−２右リード）
３    ガラス管
４    磁性体リード片
５    永久磁石
６    封着部
７    接着固定部
８    リード線（左リード８−１，右リード８−２）
９    熱収縮皮脂チューブ
１０  樹脂
【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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