(57)【要約】【課題】  小型で、環状コアケースの環状ボビン内での回転を防止し、優れた傾斜補正特性を有する浮力型磁気方位検知素子を提供すること。【解決手段】  環状の空間を持つ非磁性の環状ボビン１１内に液体を封入し、液体に環状磁性コアを収納した環状コアケース１４を浮かせ、環状ボビン１１の中心孔の内周面から外側の外周面を通って励磁巻線を巻き回し、環状ボビン１１の中心と外側の外周面を通り径方向に直交する二つの検出巻線を巻回してなる浮力型磁気方位検知素子において、環状コアケース１４の内周面と内周面に対向する前記環状ボビン１１の外周面に、環状コアケース１４の環状ボビン１１内での回転を防止するように、互いに嵌合する構造物を設けた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状の空間を持つ非磁性の環状ボビン内に液体を封入し、前記液体に環状磁性コアを収納した環状コアケースを浮かせ、前記環状ボビンの中心孔の内周面から外側の外周面を通って励磁巻線を巻き回し、前記環状ボビンの中心と外側の外周面を通り径方向に直交する二つの検出巻線を巻回してなる浮力型磁気方位検知素子において、前記環状コアケースの内周面と前記内周面に対向する前記環状ボビンの外周面に、互いに嵌合する構造物を設けたことを特徴とする浮力型磁気方位検知素子。
【請求項２】
前記構造物は、前記環状コアケースの内周面と前記環状ボビンの外周面に互いに対向するように設けられた複数の凸部または凹部を嵌合して形成した凸凹部であることを特徴とする請求項１に記載の浮力型磁気方位検知素子。
【請求項３】
前記凹部は前記環状コアケースまたは環状ボビンの中心軸に平行な半円筒形状であり、前記凸部は前記環状ボビンまたは環状コアケースの中心軸に平行な半円半月状であることを特徴とする請求項２に記載の浮力型磁気方位検知素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地磁気を検出する方位検出器に使用される浮力型磁気方位検知素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
地磁気の東西南北を検出するように構成したフラックスゲート方式磁気方位計の一つに、浮力型磁気方位検知素子がある。この浮力型磁気方位検知素子の従来の構成の一例を図４、図５、図６に示す。図４は従来の浮力型磁気方位検知素子の斜視図、図５は図４に示した従来の浮力型磁気方位検知素子のＣ−Ｃ線の断面図、図６は図４に示した従来の浮力型磁気方位検知素子のＤ−Ｄ線の半断面図である。浮力型磁気方位検知素子は、図５に示すように、中心孔３５を有した非磁性の環状ボビン３１の内部に環状コアケース３４が設けられており、図６に示すように、環状磁性コア１２を収納した環状コアケース３４を、環状ボビン３１の内部空間に、内部空間の半分の容積を占める液体１３を封入して浮かせ、図４に示すように、環状ボビン３１の中心孔３５の内周面から外側の外周面を通ってエナメル等で絶縁された金属線を用いて励磁巻線２２を巻回し、さらにその上に環状ボビン３１の中心と外側の外周面を通り径方向に直交する二つの検出巻線２１を巻回し形成したものである。このような構造の浮力型磁気方位検知素子は、特に動揺が激しい装置内で使用する方位検出器で用いられている。
【０００３】
浮力型磁気方位検知素子の主要性能の一つに傾斜補正特性がある。図９は、浮力型磁気方位検知素子の傾斜時の環状ボビンの内部の様子を示す断面図である。図９（ａ）は水平状態を示す図、図９（ｂ）は左に傾斜した状態を示す図、図９（ｃ）は右に傾斜した状態を示す図である。浮力型磁気方位検知素子の特徴は、図９（ｂ）、図９（ｃ）のように浮力型磁気方位検知素子が傾斜したときでも環状磁性コア１２は、環状ボビン３１内の液体１３に浮いている状態で水平を保つため、水平時の方位角度と比較して傾斜時の方位角度がほとんど変わらないことである。しかし、水平時と傾斜時の方位角度を完全に一致させることは非常に困難である。そこで、水平時の方位角度に対して、傾斜時の方位角度にずれが生じた場合、そのずれを補正する必要がある。例えば、水平から±１０°傾斜させたときの方位角度が、水平時の方位角度に対して１°以内のずれである場合、このずれの最大角度（１°）が傾斜補正角度となる。傾斜補正特性として、傾斜補正角度が小さく、また傾斜補正角度のばらつきが小さいことが望まれている。
【０００４】
方位検出器は様々な装置で用いられているが、装置の小型化に対する市場要求は大きく、この要求に対応するために、浮力型磁気方位検知素子についても小型化が必要となっている。浮力型磁気方位検知素子の場合、その形状は液体を収納した環状ボビンの形状でほぼ決定されており、小型化のためには環状ボビンの形状を小型化する必要がある。
【０００５】
しかし、従来の浮力型磁気方位検出素子では、環状ボビンの小型化を実施すると、環状ボビン内の環状コアケースも小型化され、それに伴い軽量化されるため、環状コアケースが浮く位置のばらつきや、回転による位置のばらつきが発生しやすく、特に、上記の装置が動揺し傾斜したときの傾斜補正特性に影響を与えるという問題が生じている。すなわち、所定の傾斜補正角度を満足できなくなり、所定の範囲内の動揺でも計測した方位に誤差が生じるという問題があった。
【０００６】
上述した問題に対処した方法として、特許文献１に記載されているような浮力型磁気方位検知素子が開示されている。図７は回転防止構造体を設けた従来の浮力型磁気方位検知素子の断面図である。図８は回転防止構造体を設けた従来の浮力型磁気方位検知素子の傾斜時の環状ボビンの内部の様子を示す断面図である。図７、図８に示すように、特許文献１では、環状コアケース４４の外側の外周面と該外周面に対向する環状ボビン４１の内面に、該環状コアケースの環状ボビン内での回転を防止する構造体として、凸部４９と凹部５０を設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−３２３１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１では、回転を防止する構造体である凸部４９と凹部５０は、環状コアケース４４の外周面とこの外周面に対向する環状ボビン４１の内周面に設けている。このため、浮力型磁気方位検知素子の傾斜時に環状コアケース４４と環状ボビン４１の変化長５１が大きく、環状ボビン側の回転を防止する構造体はその変化長をカバーするために寸法を大きくする必要があった。構造体の寸法を大きくすることは、浮力型磁気方位検知素子の外径寸法を大きくする方向に影響し小型化に対する弊害となっていた。また、傾斜補正角度は、従来のものよりは大きく改善しているものの、更なる傾斜補正角度の改善が必要であった。
【０００９】
本発明は上述した問題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、小型で、環状コアケースの環状ボビン内での回転を防止し、優れた傾斜補正特性を有する浮力型磁気方位検知素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の浮力型磁気方位検知素子は、環状コアケースの内周面と該内周面に対向する環状ボビンの外周面に、回転を防止するように互いに嵌合する構造物を設けることで、小型化を実現し、環状コアケースの環状ボビン内での回転を防止し、優れた傾斜補正特性を有するものである。
【００１１】
本発明は、環状の空間を持つ非磁性の環状ボビン内に液体を封入し、前記液体に環状磁性コアを収納した環状コアケースを浮かせ、前記環状ボビンの中心孔の内周面から外側の外周面を通って励磁巻線を巻回し、前記環状ボビンの中心と外側の外周面を通り径方向に直交する二つの検出巻線を巻回してなる浮力型磁気方位検知素子において、前記環状コアケースの内周面と前記内周面に対向する前記環状ボビンの外周面に、互いに嵌合する構造物を設けたことを特徴とする浮力型磁気方位検知素子である。
【００１２】
また、前記構造物は、前記環状コアケースの内周面と前記環状ボビンの外周面に互いに対向するように設けられた複数の凸部または凹部を嵌合して形成した凸凹部であることを特徴とする上記の浮力型磁気方位検知素子である。
【００１３】
また、前記凹部は前記環状コアケースまたは環状ボビンの中心軸に平行な半円筒形状であり、前記凸部は前記環状ボビンまたは環状コアケースの中心軸に平行な半円半月状であることを特徴とする上記の浮力型磁気方位検知素子である。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明では、環状コアケースの内周面と該内周面に対向する環状ボビンの外周面に、回転を防止するように互いに嵌合する構造物を設けたため、構造物の寸法を小さくすることが可能となり、小型で、環状コアケースの環状ボビン内での回転を防止し、優れた傾斜補正特性を有する浮力型磁気方位検知素子が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の浮力型磁気方位検知素子の斜視図。
【図２】図１に示した本発明の浮力型磁気方位検知素子のＡ−Ａ線の断面図。
【図３】図１に示した本発明の浮力型磁気方位検知素子のＢ−Ｂ線の半断面図。
【図４】従来の浮力型磁気方位検知素子の斜視図。
【図５】図４に示した従来の浮力型磁気方位検知素子のＣ−Ｃ線の断面図。
【図６】図４に示した従来の浮力型磁気方位検知素子のＤ−Ｄ線の半断面図。
【図７】回転防止構造物を設けた従来の浮力型磁気方位検知素子の断面図。
【図８】回転防止構造物を設けた従来の浮力型磁気方位検知素子の傾斜時の環状ボビンの内部の様子を示す断面図。
【図９】浮力型磁気方位検知素子の傾斜時の環状ボビンの内部の様子を示す断面図。図９（ａ）は水平状態を示す図、図９（ｂ）は左に傾斜した状態を示す図、図９（ｃ）は右に傾斜した状態を示す図。
【図１０】傾斜補正特性の測定結果を示す図。図１０（ａ）は本発明の傾斜補正特性を示す図、図１０（ｂ）は従来構造の傾斜補正特性を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１７】
図１、図２、図３は、本発明による一実施の形態の浮力型磁気方位検知素子を示す図であり、図１は本発明の浮力型磁気方位検知素子の斜視図、図２は図１に示した本発明の浮力型磁気方位検知素子のＡ−Ａ線の断面図、図３は図１に示した本発明の浮力型磁気方位検知素子のＢ−Ｂ線の半断面図である。
【００１８】
図２に示すように、環状コアケース１４の内周面とその内周面に対向する環状ボビン１１の外周面に、環状コアケース１４の環状ボビン１１内での回転を防止するように互いに嵌合する構造物を設けており、本実施の形態においては、環状コアケース１４の内周面に２個の凹部１９を設け、凹部１９に対向する環状ボビンの外周面に、２個の凹部１９の形状に対応する形状の凸部２０を設けて、凹部１９と凸部２０は互いに嵌合する凸凹部とした。また、図３に示すように、環状の空間を持つ非磁性の環状ボビン１１内に、その空間の半分の容積を占める液体１３を封入し、その液体面に環状磁性コア１２を収納した環状コアケース１４を浮かせた構造となっている。環状ボビン１１の内側の外周面の中央部は外周側に膨らみをもった形状となっている。図１に示すように、環状ボビン１１の中心孔１５の内周面から外側の外周面を通って励磁巻線２２を巻回し、環状ボビン１１の中心と外側の外周面を通り径方向に直交する二つの検出巻線２１を巻回している。
【００１９】
なお、凹部１９、凸部２０の設置個数は、例えば１箇所の場合には、全体的な重量のバランスが崩れ、ある方向に傾くような傾向をもってしまうため、どの方向に対してもバランスの良い設置数が良い。このためには環状ボビンの中心孔や環状コアケースの中心軸に対称に２箇所以上設置することが望ましい。
【００２０】
また、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、環状ボビンやコアの形状・構造、構成及び材質などは目的とする浮力型磁気方位検知素子の特性、形状などに合わせて設計することができる。凸部、凹部の形状も実施の形態に限られるものではなく、例えば、環状コアケースの内周面に凸部を設け、対向する環状ボビンの外周面に凹部を設けても良い。
【実施例】
【００２１】
本発明の浮力型磁気方位検知素子の具体的な実施例を以下に述べる。環状磁性コアは高透磁率磁性材料からなる金属板であり、本実施例では外径φ１９ｍｍ、内径φ１１ｍｍ、厚さ０．２ｍｍのパーマロイを使用した。環状磁性コアは、外径φ２０ｍｍ、内径φ１０ｍｍ、高さ３ｍｍの環状コアケースに収納されている。環状コアケースは、環状ボビンの中に封入された液体に浮かせて保持される。環状ボビンは、外径φ２７ｍｍで厚さ３ｍｍ、内径φ６ｍｍで厚さ３ｍｍ、高さ２０ｍｍで、中心孔の直径がφ６ｍｍである。環状ボビン内の液体には、フッ素化合物からなる、電気絶縁性を持ち、比重が２程度の液体を用いた。
【００２２】
環状コアケースに設けた凹部は環状コアケースの中心軸に平行な半径１ｍｍの半円筒形状とし、環状ボビンの内径部分に設けた凸部は中心孔の中心軸に平行な半径０．７ｍｍの半円状で内側の外周面の中心部の曲線に沿った膨らみを持った形状とした。
【００２３】
比較例として、図７に示すような、凸部を環状コアケースの外周面に４個設け、対応する凹部を環状ボビンの外側の内周面に設けた、従来構造の浮力型磁気方位検知素子を作製した。
【００２４】
従来構造の浮力型磁気方位検知素子において、環状磁性コアは高透磁率磁性材料からなる金属板であり、本比較例では外径φ１９ｍｍ、内径φ１１ｍｍ、厚さ０．２ｍｍのパーマロイを使用した。環状磁性コアは、外径φ２０ｍｍ、内径φ１０ｍｍ、高さ３ｍｍの環状コアケースに収納されている。環状コアケースは、環状ボビンの中に封入された液体に浮かせて保持される。環状ボビンは、外径φ２８ｍｍで厚さ１．５ｍｍ、内径φ６ｍｍで厚さ１．５ｍｍ、高さ２０ｍｍで、中心孔の直径がφ６ｍｍである。環状ボビン内の液体には、フッ素化合物からなる、電気絶縁性を持ち、比重が２程度の液体を用いた。
【００２５】
環状ボビンに設けた凹部は環状ボビンの中心軸に平行な半径３．４ｍｍ半円筒形状とし、環状コアケースに設けた凸部は環状コアケースの中心軸に平行な半径３．０ｍｍの半円状とした。
【００２６】
本発明の浮力型磁気方位検知素子は、従来構造の浮力型磁気方位検知素子と比較し、環状コアと、環状コアケースを同寸法としたとき、環状ボビンの外径寸法でφ１ｍｍの小型化を実現しており、数１０μｍ単位での小型化の要求される市場において、大きな改善効果が得られた。
【００２７】
本発明と従来構造の浮力型磁気方位検知素子の傾斜補正特性を測定した。傾斜角度を０°（水平）、＋１０°、−１０°としたときの浮力型磁気方位検知素子の出力から方位角度を算出した。本発明と従来構造の浮力型磁気方位検知素子について、１０回の繰り返し測定を行い、方位角度とそのばらつきを測定した。図１０は、傾斜補正特性の測定結果を示す図であり、図１０（ａ）は本発明の傾斜補正特性を示す図、図１０（ｂ）は従来構造の傾斜補正特性を示す図である。ここでは、浮力型磁気方位検知素子を旋回せず、方位角度を０°の方向で固定して傾斜させている。図１０に示すとおり、本発明の浮力型磁気方位検知素子は、傾斜角度とそのばらつきが小さくなっており、傾斜補正特性を改善することが可能となった。
【符号の説明】
【００２８】
１１、３１、４１    環状ボビン
１２                環状磁性コア
１３                液体
１４、３４、４４    環状コアケース
１５、３５          中心孔
１９、５０          凹部
２０、４９          凸部
２１                検出巻線
２２                励磁巻線
５１                変化長
【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】
2012007916.tif 000009
【図８】
2012007916.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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