【発明の詳細な説明】本発明は、被温度検出部に配置した感温フェライトが温
度上昇によりキュリー温度に達すると急激に透磁率が減
少することを、空間を介して配したコイルにより検出す
ることによって温度を検出する装置に係る。[Detailed Description of the Invention] The present invention detects, using a coil arranged through a space, that when a temperature-sensitive ferrite placed in a temperature detection part reaches the Curie temperature due to temperature rise, the magnetic permeability suddenly decreases. The present invention relates to a device for detecting temperature.
非接触の温度検出装置としては、赤外線を利用したもの
、被温度制御機器に温度に依存して発振周波数の変化す
る発振器を組込んで、外部に受信機を配するもの等があ
るが、いずれも高価であり、一般機器には利用されない
。Non-contact temperature detection devices include those that use infrared rays and those that incorporate an oscillator whose oscillation frequency changes depending on the temperature in the temperature-controlled device and place a receiver externally. It is also expensive and is not used in general equipment.
本発明は、磁束が空隙を透過できる最も安直な手段であ
ることを着目し、もこり等の影響も受けず、また経年変
化のない信頼性の高い非接触温度検出装置を提供するも
のである。The present invention focuses on the fact that magnetic flux is the simplest means of passing through air gaps, and provides a highly reliable non-contact temperature detection device that is not affected by stiffness and does not change over time. .
本発明者等は、感温フェライトを用いた非接触温度検出
装置として以下に述べるとおり種々の形式のものご考え
、これについて検討した結果、特に差動トランスを用い
たものが、性能等の点で良し、ことを見出した。The inventors of the present invention have considered various types of non-contact temperature detection devices using temperature-sensitive ferrite as described below, and as a result of their study, they found that a device using a differential transformer in particular has poor performance, etc. Well, I found out.
以下図を用いて詳細に説明する。This will be explained in detail below using figures.
第１図は感温フェライトの磁気温度特性であり、透磁率
山は温度上昇に従し、暫増し、キュリー温度で激減する
。この特性には再現性があり、キュリー温度は組成によ
り自由に決められるが、凝結後綾年変化は起きない。飽
和磁束密度Ｂは温度上昇につれ暫増し、キュリー温度で
消失する。第２図は、感溢フェライト１を回転体２に装
着し、非接触で回転体の温度を検出する方法として、考
えられる二つの場合を示した。Figure 1 shows the magnetic temperature characteristics of temperature-sensitive ferrite; the magnetic permeability peak gradually increases as the temperature rises, and then sharply decreases at the Curie temperature. This characteristic is reproducible, and the Curie temperature can be determined freely depending on the composition, but no change occurs after condensation. The saturation magnetic flux density B gradually increases as the temperature rises and disappears at the Curie temperature. FIG. 2 shows two possible methods of attaching the sensitive ferrite 1 to the rotating body 2 and detecting the temperature of the rotating body without contact.
ａな、感温フェライト１が強磁性か常磁性かによって固
定トランス３のコアの磁気空隙の大きさに差を生じさせ
ることによって、トランス出力を変化させて温度検出を
するもので、ｂは感温フェライト４が強磁性を示す場合
、永久磁石５，５′より起生した磁束により線輪６にパ
ルスを誘起させ、常磁性を示す場合パルス発生がないよ
うにして、温度検出をするようにしてものであるが、誘
起パルスのくり返し周波数が低いため、雑音電圧、磁界
の影響を受けやすい。ところで、第２図ａに示すような
、固定トランス方式を細分すると、第３図ａの単純なト
ランス利用のものが考えられる。(a) Temperature is detected by changing the transformer output by creating a difference in the size of the magnetic gap in the core of the fixed transformer 3 depending on whether the temperature-sensitive ferrite 1 is ferromagnetic or paramagnetic. When the warm ferrite 4 exhibits ferromagnetism, a pulse is induced in the wire ring 6 by the magnetic flux generated by the permanent magnets 5 and 5', and when it exhibits paramagnetism, the temperature is detected with no pulse generation. However, because the repetition frequency of the induced pulse is low, it is easily affected by noise voltage and magnetic field. By the way, if we subdivide the fixed transformer system as shown in FIG. 2a, we can consider a system using a simple transformer as shown in FIG. 3a.
ａ，のものでは、実用的な寸法に於て、空隙Ｇを０．５
肋としたとき、感温フェライト９，１０の有無による出
力比は最大で２．９陸度しかとれなかった。ｃは通常の
差動トランスを利用するもので、１１はキュリー温度の
高いフェライト、１２は制御すべき温度にキュリー温度
を持つ感温フェライトで、図のように、差動トランス１
３のコアに対向するように空隙をもって配置されている
。この構成では、感溢フェライト１２の温度が低い時、
差敷トランス１３はバランスがとれて、出力電圧Ｖｏは
小さい。しかるに、感温フェライト１２温度が上昇し、
キュリー温度以上になると、感温フェライト１２が非磁
性になるために、差動トランス１３のバランスがくずれ
、出力電圧Ｖｏは著しく大となる。従って、確実な温度
検出を行うことができる。なおこの構成では、二本のフ
ェライトを装着する必要があり、取付け、調整が困難で
ある。ｄはｃの欠点を解決したもので、被温度制御機器
に感溢フェライト１４を設置し、これに空隙Ｇを介して
、図示のように差動トランス１５を配したもので、この
構成によれば、感温フェライト１４が強磁性を示すとき
、差動トランスのバランスをくずれる様にしたものであ
る。これは、ｃに示したものに比べ取付け容易であり、
高温側で（すなわち感温フェライト１４が常磁性を示す
とき）バランスが取れると言う意味でフェイルセーフと
なっている。第４図は、第３図ｄの構成による装置の特
性測定法であり、空隙Ｇが１．比帆あっても十分に感温
フェライト１４がキュリー温度の上あるいは下にあるか
を検出することができる。上述した如き、感溢フェライ
ト利用の非接触温度検出装置は磁性を利用しているため
、直流大磁界中では利用できない。In the case of a, the gap G is set to 0.5 in practical dimensions.
When used as a rib, the maximum output ratio depending on the presence or absence of temperature-sensitive ferrites 9 and 10 was only 2.9 land degrees. c uses a normal differential transformer, 11 is a ferrite with a high Curie temperature, 12 is a temperature-sensitive ferrite with a Curie temperature at the temperature to be controlled, and as shown in the figure, the differential transformer 1
It is arranged with a gap so as to face the core of No. 3. In this configuration, when the temperature of the sensitive ferrite 12 is low,
The differential transformer 13 is well balanced and has a small output voltage Vo. However, the temperature of the temperature-sensitive ferrite 12 increases,
When the temperature exceeds the Curie temperature, the temperature-sensitive ferrite 12 becomes non-magnetic, causing the differential transformer 13 to become unbalanced and the output voltage Vo to become significantly large. Therefore, reliable temperature detection can be performed. Note that with this configuration, it is necessary to install two ferrites, making installation and adjustment difficult. d solves the drawback of c, in which a sensitive ferrite 14 is installed in the temperature-controlled equipment, and a differential transformer 15 is arranged as shown in the figure through a gap G. With this configuration, For example, when the temperature-sensitive ferrite 14 exhibits ferromagnetism, the differential transformer is unbalanced. This is easier to install than the one shown in c.
It is fail-safe in the sense that it is balanced on the high temperature side (that is, when the temperature-sensitive ferrite 14 exhibits paramagnetism). FIG. 4 shows a method for measuring the characteristics of the device having the configuration shown in FIG. 3d, in which the air gap G is 1. Even if the temperature is high, it is possible to detect whether the temperature-sensitive ferrite 14 is above or below the Curie temperature. Since the non-contact temperature detection device using sensitive ferrite as described above uses magnetism, it cannot be used in a large DC magnetic field.
しかし支流磁界中であれば磁界の方向が逆転する零相時
に、磁性体は飽和に達していず高周波磁界を伝送するこ
とができる。このことは、交流モータのロータの過熱監
視等に本原理による装置が利用できることを示す。第５
図は第３図ｄの構成を用いて、交流モータの磁極の側面
に差動トランスを取付け、空隙１肌を介してロー夕に感
温フェライトを取りつけた時の出力電圧波形で、左図は
出力電圧のまま、右図は高周波分を取り出したものであ
る。ａは感温フェライトが常磁性となった場合で、１例
としては出力電圧Ｖｏの高周波余分Ｖａの最大値は１８
ｍＶであった。出力電圧の低周波分は、モータの界磁に
より差動トランスに誘起された電圧である。即ち、翼相
時Ｔｏに出力電圧は大きくなり、飽和時Ｔｓには出力電
圧は小さい。ｂは感温フェライトが強磁性の場合で、差
動トランス部の磁界が支相時にＴｏに、差動トランスと
感温フェライトが対向したとき、出力電圧は最大となり
、高周波分は１６仇ｈＶに達する。一方飽和時Ｔｓに感
溢フェライトが差敷トランスと対向したとき、出力電圧
はほとんど増加しない。ｃは、第３図ｃに示した構成を
用いて、交流モータのロータ温度を検出する場合の、出
力波形で、感温フェライトが強磁性の場合であり、本来
差動トランスはバランスがとれるはずであるが、フェラ
イト（第３図ｄの１１）と感溢フェライト（同図１２）
の磁気特性の違い、寸法、位置関係のずれ等により多少
バランスがくずれ、高周波分として４皿Ｖ発生した。即
ち、第３図ｃ方式では１６０／４０＝４培の出力比が得
られ、ｂ方式では１６０／１８＝８．＄著の出力比が得
られた。第６図は、交番磁界中で第３図ｃ，ｄの温度検
出装置を利用する場合のブロック図を示すもで、発振器
ＯＳＣで高周波を差動トランス（第３図ｃ１３、ｄ１５
）に加え、その出力電圧は帯城通過フィルターＢＰＥで
低周波分を除き、波形整形回路で検波し、方形波とし、
次の積分回路に入れる。積分回路は、菱動トランスの零
相時に感温フェライトが差動トランスに対向する位瞳に
来た時の出力電圧を、次の同じ場合を発生するまで記憶
するもので、単安定マルチパイプレータが便利である。
以上本発明による非接触温度検出装置は、簡単な装置で
余り広くない空間を介して、信頼性の高い温度検出が可
能である。However, if it is in a tributary magnetic field, the magnetic material does not reach saturation during the zero phase when the direction of the magnetic field is reversed, and can transmit a high-frequency magnetic field. This shows that the device based on this principle can be used for monitoring overheating of the rotor of an AC motor. Fifth
The figure shows the output voltage waveform when a differential transformer is attached to the side of the magnetic pole of an AC motor, and a temperature-sensitive ferrite is attached to the rotor through the air gap 1, using the configuration shown in Figure 3 d. The figure on the right shows the high frequency component extracted from the output voltage. a is the case when the temperature-sensitive ferrite becomes paramagnetic, and as an example, the maximum value of the high frequency excess Va of the output voltage Vo is 18
It was mV. The low frequency component of the output voltage is a voltage induced in the differential transformer by the field of the motor. That is, the output voltage becomes large during the blade phase To, and the output voltage becomes small during the saturation Ts. b is the case where the temperature-sensitive ferrite is ferromagnetic, and when the magnetic field of the differential transformer section is To during the branch phase, when the differential transformer and the temperature-sensitive ferrite face each other, the output voltage is maximum, and the high frequency component is 16 hV. reach On the other hand, when the overflowing ferrite faces the differential transformer at the time of saturation Ts, the output voltage hardly increases. c is the output waveform when detecting the rotor temperature of an AC motor using the configuration shown in Fig. 3c. This is the case when the temperature-sensitive ferrite is ferromagnetic, and the differential transformer should originally be balanced. However, ferrite (11 in Figure 3 d) and Kanpaku ferrite (12 in Figure 3)
Due to the difference in magnetic properties, size, positional relationship, etc., the balance was slightly lost, and four plate Vs were generated as high frequency components. That is, in the method c in FIG. 3, an output ratio of 160/40=4 is obtained, and in the method b, the output ratio is 160/18=8. The output ratio of $ was obtained. Fig. 6 shows a block diagram when the temperature detection device shown in Fig. 3 c, d is used in an alternating magnetic field.
), the output voltage is filtered by a band passing filter BPE to remove low frequency components, detected by a waveform shaping circuit, and converted into a square wave.
Insert into the next integrating circuit. The integrator circuit stores the output voltage when the temperature-sensitive ferrite comes to the pupil opposite the differential transformer during the zero phase of the rhombus transformer until the next same case occurs. is convenient.
As described above, the non-contact temperature detection device according to the present invention is capable of highly reliable temperature detection using a simple device and in a not-so-wide space.
応用面としては、コピーマシン等の加熱ローラの温度制
御、光学機械の過熱監視、或は高電圧部分の絶縁物を介
しての温度制御、また、薬品を構外壁より温度制御でき
る。さらに、交番強磁界中でも利用できることは、モー
タ等強磁界を共なう機器の非接触温度検出装置として、
きわめて有効なものである。In terms of applications, it can be used to control the temperature of heating rollers in copy machines, etc., to monitor the overheating of optical machines, to control the temperature of high-voltage parts via insulators, and to control the temperature of chemicals from the outside wall of the building. Furthermore, the fact that it can be used even in alternating strong magnetic fields allows it to be used as a non-contact temperature detection device for devices that share strong magnetic fields, such as motors.
It is extremely effective.
第１図は、感温フェライトの磁気温度特性であり、第２
図は、感温フェライトを用いた非接触温度検出装置の考
案例、第３図は、トランス方式によろいくっかの非接触
温度検出装贋の例、第４図は、第３図ｄの例の特性図、
第５図は第３図ｃおよびｄの例用いて交流モータのロー
タ温度を測定したときの出力波形図、第６図はその場合
の電気系統を示すブロック図である。図において主な参照付号は次のとおりである。１１・・
・高キュリー点フェライト、１２，１４…感温フェライ
ト、１３，１５・・・差動トランス。第ｌ図第２図衆３図第４図第６図第５図Figure 1 shows the magnetic temperature characteristics of temperature-sensitive ferrite, and the second
The figure shows an example of a non-contact temperature detection device using a temperature-sensitive ferrite, Fig. 3 shows an example of a non-contact temperature detection device using a transformer method, and Fig. 4 shows an example of Fig. 3d. Characteristic diagram of
FIG. 5 is an output waveform diagram when the rotor temperature of an AC motor is measured using the examples shown in FIGS. 3c and 3d, and FIG. 6 is a block diagram showing the electrical system in that case. The main reference numbers in the figure are as follows. 11...
・High Curie point ferrite, 12, 14... Temperature-sensitive ferrite, 13, 15... Differential transformer. Figure l Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 6 Figure 5
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50051649AJPS6037887B2 (en) | 1975-04-28 | 1975-04-28 | Non-contact temperature detection device |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50051649AJPS6037887B2 (en) | 1975-04-28 | 1975-04-28 | Non-contact temperature detection device |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS51126886A JPS51126886A (en) | 1976-11-05 |
| JPS6037887B2true JPS6037887B2 (en) | 1985-08-29 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50051649AExpiredJPS6037887B2 (en) | 1975-04-28 | 1975-04-28 | Non-contact temperature detection device |
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6037887B2 (en) |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6110195Y2 (en)* | 1977-03-28 | 1986-04-02 | ||
| JP2007032649A (en)* | 2005-07-25 | 2007-02-08 | Honda Motor Co Ltd | Shift fork for transmission |
| JP4821308B2 (en)* | 2005-12-21 | 2011-11-24 | 株式会社島津製作所 | Vacuum pump |
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS51126886A (en) | 1976-11-05 |
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
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