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ウィーガンド効果

wire_on_sensor

「ウィーガンド効果」とは、1970年代にジョン・ウィーガンド氏によって発明された物理現象です。ウィーガンドは、特別に加工された強磁性ワイヤ(ウィーガンドワイヤ)は外部の磁界を逆方向に変化させ、磁気極性を特定の位置に保持することで、一気に磁界を逆転させることができることを発見しました。磁気極性におけるこの変化は、一瞬のうちに発生します。この一瞬の磁気極性の変化により、ウィーガンドワイヤの近くに置かれた銅のコイルにパルス電流が発生します。この現象はウィーガンド効果と呼ばれています。

発生したパルス電流の強度と耐性は外部の磁界の変化率によって異なります。そして、ウィーガンド効果では、シンプルなダイナモが回転スピードによってその発電度合いは変わります。ダイナモのシャフト回転が遅い時は、使用できないほどの電力しか発生しませんが、回転運動から発電するというこの点が多くのエンジニアを魅了しています。ウィーガンドワイヤシステムでは、磁界が変化し、回転速度が速くても遅くても、磁界のフリップは一定であるため、発電力も一定になります。POSITALロータリーエンコーダでは、この磁界反転はマグネットの回転により発生します。

ウィーガンドワイヤの仕組み

magnetisation_wiegand_wire

A. 回転開始時、外部と内部コアの磁気極性は同じです。

B. ワイヤが逆方向の中度の外部磁気に触れた時、ワイヤの外部レイヤーを保護し、元々の磁気極性を維持します。しかし、外部磁気の強度がクリティカルなしきい値に達した場合、この保護効果は効果を発揮せず、ワイヤのコアの磁気極性は一気に逆転します。この磁気極性への突然の変化がワイヤ周りのコイルで電流パルスを発生させます。

C. 強度の外部磁気と逆転した内部コアの磁気極性のコンビネーションによって、外部シェルの磁気極性の逆転も引き起こします。

D. 外部磁気が弱くなるとともに、ワイヤは新しい磁気極性を得ます。

E. 逆転した外部磁気がクリティカルなしきい値に達した場合、ウィーガントワイヤのコアマテリアルは元の磁気極性に戻され、周囲のコイルで電流パルスを発生させます。

F. この現象に続いて、外部コアの磁気極性の逆転が発生します。これで、ワイヤが元の状態に戻ります。