(57)【要約】【課題】ターボ過給機の羽根のような回転体などの測定対象物に対して磁界を効率よく且つ広範囲に生じさせ、感度に優れたセンサを提供することにある。【解決手段】電気絶縁材料からなる表面層を有する円盤状の支持体２と、非磁性導体からなる測定対象物を励磁するために、前記支持体の表面に前記支持体と同心円状に形成されて互いに並列に接続された複数の導体パターン３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅと、各導体パターンの任意の位置に設けられて直流電源と接続される陽極端子８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅと、前記支持体の中心に関して各陽極端子と対称をなし直流電源と接続される陰極端子９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅとを備えていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気絶縁材料からなる表面層を有する円盤状の支持体と、
非磁性導体からなる測定対象物を励磁するために、前記支持体の表面に前記支持体と同心円状に形成されて互いに並列に接続された複数の導体パターンと、
各導体パターンの任意の位置に設けられて直流電源と接続される陽極端子と、
前記支持体の中心に関して各陽極端子と対称をなし直流電源と接続される陰極端子と
を備えていることを特徴とする近接センサ。
【請求項２】
一つの導体パターン上の陽極端子と陰極端子とを結ぶ線が、隣の導体パターン上の陽極端子と陰極端子とを結ぶ線と直交している請求項１に記載のセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、近接センサ、特にターボ過給機などの回転体を有する機械における回転体の回転数を非接触で検出するセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボ過給機を備えたエンジンにおいてエンジン運転時に過給機の回転数を計測することは、エンジンの出力調整や噴射系の経時変化を自己診断するにあたり、重要な役割を果たし、エンジンの性能保証や耐久性・信頼性を向上させることから、近年エンジン制御に採用されている。
このような回転体の回転数を検出する手段として、回転体の非磁性導体部分を励磁する励磁コイルを備えた渦電流式センサが知られている（特許文献１）。この種のセンサによれば、コイルに直流電圧を加えて磁界を生じさせると、回転体の所定部分、例えば羽根がコイルに近ずいたときに羽根に渦電流が発生し、その渦電流に起因する反磁界によりコイル電圧が低下する。羽根が遠ざかるとコイル電圧が復帰する。このような出力電圧の変化に基づいて回転数が検出される。
【特許文献１】特開２００３−２４０７８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来の渦電流式センサは、図４に示すように円柱状の支持体の外周面にコイル（導線）が巻かれ、コイルの巻き軸Ｐと回転体Ｒの回転軸ｑとが直交するように取り付けられているので、巻き軸Ｐの中心線上に位置する回転体Ｒに対して及ぶ磁界が弱かった。また、図５に示すようにコイルの巻き軸（図示省略）と回転体Ｒの回転軸（図示省略）とが平行になるようにセンサを取り付けると、巻き軸と回転軸とを結ぶ線から離れる（角度αが増す）に伴ってコイル導体も急激に回転体から遠ざかる（距離Ｙが増す）ため、検出に寄与する磁界の範囲が狭かった。従って、いずれにしても加える電圧のわりに感度が弱かった。
それ故、この発明の課題は、測定対象物に対して磁界を効率よく且つ広範囲に生じさせ、感度に優れたセンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
その課題を解決するために、この発明の近接センサは、
電気絶縁材料からなる表面層を有する円盤状の支持体と、
非磁性導体からなる測定対象物を励磁するために、前記支持体の表面に前記支持体と同心円状に形成されて互いに並列に接続された複数の導体パターンと
各導体パターンの任意の位置に設けられて直流電源と接続される陽極端子と、
前記支持体の中心に関して各陽極端子と対称をなし直流電源と接続される陰極端子と
を備えていることを特徴とする。
前記支持体は、全体が電気絶縁材料からなっていてもよいし、表面が電気絶縁材料で被覆された金属からなっていてもよく、いずれにしても少なくとも表面層が電気絶縁材料からなっていればよい。
【０００５】
このセンサによれば、支持体が円盤状で導体パターンが同心円状に形成されているので、測定結果がセンサの取り付け方向に依存しにくい。そして、同心円状の複数の導体パターンが形成されているので、支持体の中心から外周面に至るまで対象物に対して磁界を効率よく且つ広範囲に生じさせることができる。従って、検出領域内での対象物の有無を検出する種々の近接センサとして好適であり、対象物が回転体であるときは回転数の検出にも適用可能である。
このセンサにおいて、一つの導体パターン上の陽極端子と陰極端子とを結ぶ線が、隣の導体パターン上の陽極端子と陰極端子とを結ぶ線と直交するように各端子を設けると好ましい。磁界を均等に生じさせることができるからである。
【発明の効果】
【０００６】
測定結果がセンサの取り付け方向に依存しにくく、且つ対象物に対して磁界を効率よく且つ広範囲に生じさせることができるので、ロバスト性及び感度に優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は実施形態に係る回転数検出センサを示し、（ａ）はその平面図、（ｂ）は（ａ）のＢＢ断面図、図２はこのセンサの回路構成を示すブロック図である。
である。
センサ１は、低熱膨張性絶縁プラスチック、絶縁セラミック、絶縁被覆された金属などから選ばれる材質からなる円盤状の支持体２、支持体２の表面に同心円状に形成された５本の導体パターン３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、増幅器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、変換器５、及び出力端子６を備える。各導体パターンには、陽極端子８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅ及び陰極端子９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅが設けられている。陽極端子８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅと陰極端子９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅとは、それぞれ支持体２の中心に関して対称をなす。そして、一つの導体パターン上の陽極端子と陰極端子とを結ぶ線が、隣の導体パターン上の陽極端子と陰極端子とを結ぶ線と直交するように各組の端子が配置されている。これらの端子は、スルーホール（図示省略）を介して支持体２の裏面で電気素子と接続されている。そして、各導体パターンは、これに直流電圧を加えることにより、図略のターボ過給機における圧縮ホイールの羽根を励磁する。
【０００８】
導体パターンは、支持体２上に印刷・焼き付け、スパッタリング、メッキなどの各種膜形成技術、並びにエッチング、トリミングなどのパターン形成技術によって形成される。最も内側の導体パターン３ａは、陽極端子８ａと陰極端子９ａとが重ならない限り機能するから、極力内径を小さくすることができる。
【０００９】
このセンサ１によれば、通電された導体パターン３に圧縮ホイールの羽根が近づくと各導体パターンが羽根を励磁し、渦電流を発生させる。そして、その渦電流により生じた反磁界により端子間電圧が低下し、羽根が遠ざかると端子間電圧が復帰する。測定対象物（例えば圧縮ホイールの羽根）側では導体パターンが支持体２の中心付近から外周面付近まで存在するので、図３に示すように有効な磁界の範囲が広い。一方、支持体２の裏面には導体パターンが形成されていないので、後方外界のノイズの影響を受けにくい。従って、ロバスト性及び感度に優れる。
【００１０】
導体パターン３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅは、それぞれ増幅器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅに接続されている。導体パターンの長さが互いに異なることから、増幅器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅの増幅率も長さの差に起因する電圧差を補正した上で、各電圧信号が最大５Ｖとなるように設定されている。このセンサ１の回路構成によれば、増幅器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅで増幅されたアナログ信号は、変換器５でパルス信号に変換され、出力端子６より取り出される。取り出されたパルス信号は、図略のＴＴＬ回路にてＴＴＬ信号に変換され０．２Ｖ以下でＬ、４．５Ｖ以上でＨと判定される。こうしてＬからＨまたはＨからＬへの出力の間隔から回転数が計測される。５本の導体パターンのいずれかが断線しても他の導体パターンが継続して圧縮ホイールの羽根を励磁し、渦電流を発生させるので、継続してエンジンを電子制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態に係る回転数検出センサを示し、（ａ）はその平面図、（ｂ）は（ａ）のＢＢ断面図である。
【図２】実施形態のセンサの回路構成を示すブロック図である。
【図３】実施形態のセンサの作用を示す断面図である。
【図４】従来の回転数検出センサの使用方法を示す軸方向断面図である。
【図５】従来の回転数検出センサの別の使用方法を示し、（ａ）はその正面図、（ｂ）は（ａ）のＢＢ断面図である。
【符号の説明】
【００１２】
１  回転数検出センサ
２  支持体
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ  導体パターン
８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅ  陽極端子
９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ  陰極端子
【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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