JPH03297215A - 同軸円筒状複合磁性体を用いた感磁パルス発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、非対称励磁作用に基づきパルス起電力を誘発
する磁気パルス発生装置に間するものである。

そして本発明のパルス発生装置は２回転や移動を伴う機
器の固定側あるいは運動側の何れが一方に特殊の感磁要
素を配置し、他方に装備した非対称励磁用の永久磁石の
近接離間に応じてパルス信号を出力させようとするもの
である。

あるいは、配電線等における交流電流に基づく非対称励
磁磁界を印加した時のパルス起電力の誘発現象を利用す
ることによる電流検知器等として広く利用できるもので
ある。

（ｒ：１）従来の技術 磁気作用によりパルスを発生させる手段として。

従来にも例えば特ｒｊｉ［４７−２８８５０号公報のパ
ルス発生装置がある。これは検出コイルを有する磁気ワ
イヤに対して、一種類のみの外部磁界を一方向に鎖交さ
せた状態から、この磁界を消勢または除去した時にパル
スを発生させようとするものである。

しかるにその出力は概して小さく、またパルスの発生時
点を正確に制御し難いという欠点があった。

なお１本発明に関係する技術として９例えば特公昭５９
−１２１４２号公報の感磁要素、あるいは特公昭５８−
５４５８９号公報の制御信号発生子なとがある。

（ハ）発明の目的 本発明は２強磁性体を処理して成る特殊のき磁要素に対
し非対称のセット磁界とリセット磁界とを印加した時点
てパルスを正確に誘発する手段を提供すると共に、量産
性に優れたパルス発生装置とその製造方法を提供しよう
とするものである。

（ニ）発明の概要 本発明の同軸円筒状複合磁性体を用いたパルス発生装置
は、単軸磁気異方性を備え、外部磁界を印加しても磁化
方向が変わらない磁気的にハードの部分と、外部磁界に
よりその外部磁界の磁化方向に磁化しておくことのでき
る磁気的にソフトの部分との少なくとも二種類の円筒状
の磁性層と。

該磁性層のソフトの部分の磁化方向のみを負方向に転位
させる円筒状セット磁石とを同軸状に組合せて一体化し
て成る複合磁性体に対し、外部から比較的大きいリセッ
ト磁界を鎖交させたとき前記複合磁性体の近くに配置し
た検出コイルに起電力を誘発するように構成したことを
特徴とするものである。

すなわち、ａ合磁性体の形状としては、芯部に配置した
円柱状セット磁石の外周部に対し円筒状に処理して成る
感磁要素で被覆し２両者を同軸円筒状に構成したもので
ある。

あるいは、検出コイルを捲回した前記感磁要素を円筒状
セット磁石の内部空間に装填し、全体として同軸円筒状
に複合磁性体を構成したものである。

このような複合層に処理される感磁要素は９円筒状の磁
性体の内部に張力やひねり等の機械的応力を残留させて
、単軸磁気異方性を備えた誘導磁気異方性を付与するよ
うに処理する。

あるいはまた、前記セット磁石に直接それぞれハート層
とソフト層との磁気複合層を電解法や無電解法で鍍金被
覆するとか、金属微粉等の噴射融着磁性層を被覆して円
筒状の感磁要素を構成することができる。

殊にハード層と磁石とは上記の説明の如く同一方向に磁
化された状態で動作させることが多いものであるから、
セット磁石の同軸表面に磁気的なソフト層のみを直接被
覆して成る複合磁性体を形成しても、その作用効果は同
様である。

また、交流電流により磁界を発生する励磁コイル中に前
記同軸円筒状複合磁性体と検出コイルとを装填すること
により、その所定の大きさの交流電流に基づく非対称励
磁磁界が前記複合磁性体に作用した時点て、パルス起電
力を誘発させるように構成することにより電流検知を可
能とするものである。

そしてさらに、複合磁性体を同軸円筒状に構成する場合
、それらに同軸円筒状の非磁性や異種の磁気的性質をも
つ中間層材料を介在させて構成する方法も効果的である
。

（ホ）発明の構成と作用 まず２本発明に用いられる感磁要素と、これを利用して
パルスを誘発させる作用原理について説明する。

例えば細い強磁性線にひねり等の機械的応力を加える特
定の処理を施すことにより、線軸方向に単軸磁気異方性
を備え、その線心部付近に比較的保磁力の大きいハート
な部分を有し、その外周部に保磁力の小さいソフトな部
分をもつ、いわゆる感磁要素になる。

あるいは、磁気的性質の異なる複数の磁性層を積層まｔ
！は混在させて単軸磁気異方性を備えるように処理して
も感磁要素を得ることができるが。

いずれにしても本発明で用いる感磁要素は次のような特
異性を有する。

すなわち２感磁要素のソフトな部分の磁化方向は、外部
から作用させる比較的小さいセットｉｈ界の方向に対応
して正方向か負方向かに転位しておくことができる。そ
してしかも、リセット磁界によって隣接する保磁力の大
きいハード部分の磁化方向に向けて反転させた場合には
、殊更に急速な反転を生じるという特異な性状をもつ。

故に、この時の急速な反転による磁束変化に基づき、感
磁要素に捲回した検出コイルに急峻なパルス信号を誘起
させることができる。

依って実際に感磁要素に鎖交させる外部磁界として、極
性と大きさの異なる二種類の永久磁石を一定の順序で近
接離間させるとか、交流電流による正負の磁界を特定の
非対称条件で鎖交させるように構成しておけば９本発明
のパルス信号を誘発させることができる。

しかしながら、一般の強磁性体は磁気ヒステリシス特性
を有するから例え一定の強さの磁界を鎖交させたとして
も、それ以前に予めどのように磁化されていたかという
前歴によって、その後の磁性体の磁化状態が著しく異な
る。

従って一定の強さの磁界を鎖交させた場合には。

常に同一の磁化状態にさせるための何等かの対策が必要
である。

本発明に用いる複合磁性体においても同様の性質がある
ため２例えば交流電流による規定の大きさの鎖交磁界で
再現性よくパルス信号を誘発させようとするためには、
何等かの補正手段が必要になる。

このことについては、感磁要素の保磁力の小さい部分の
みを負方向に磁化する程度の比較的小さい一定の大きさ
のバイアス磁界９例えばセット磁界を補助磁石によって
常時作用させておくことにより解決できるという磁気バ
イアス効果を明らかにしている。

しかしながら、セット磁界用の補助磁石を感磁要素の近
くに添わせるように固定したような場合にも、当該磁石
との隔たりの異なるｇ磁要素の表面各部における磁界の
強さが異なるから９表面各部の磁化状態は当然異なる。

また、セット磁界用の補助磁石が近接離間しなから感磁
要素に印加させるような場合には、ざらに印加条件の均
一化が悪くなることは自明である。

そこで本発明は、感磁要素に対して常時一定のバイアス
磁界２例えばセット磁界を常時均一に作用させておくた
めに円筒状の補助磁石を複合磁性層の感磁要素と同軸状
に鞘合せ一体化するように構成したものである。

（へ）発明の実施例 本発明の実施例を図面について説明する。

第１図（ａ）に示すように感磁要素１を、同図（ｂ）に
示す円筒状永久磁石すなわちセット磁界用の補助磁石２
の中心部に挿入し固定して一体化することにより、同軸
円筒状に朝み合わされた複合磁性体９が構成される。こ
の場合、検出コイル３は感磁要素１に捲回してあり、４
はそのリード線である。

このような複合磁性体に対い　補助磁石２の発生磁界と
は逆極性のリセット磁界用の主磁石５を近接ａｍさせて
規定以上の強さの磁束を鎖交させることによりパルス信
号を誘起させるように構成した感磁パルス発生装置であ
る。

このような本発明のパルス発生装置は、上述のように規
定の強さ以上のリセット磁界が鎖交しさえすれば、その
鎖交磁束の変化割合には依存せず。

例え超低速で近接離間したとしても常にほぼ一定の大き
さのパルス信号を誘発させることができるという極めて
優れた特異性をもつ。

これは従来の磁気的なパルス発生器のように。

外部からの鎖交磁束φの単位時閘当りの鎖交数。

すなわち鎖交磁束の変化割合に依存する誘起電圧ｅ＝−
ｄφ／ｄｔ　　に従ってその大きさが変化するものとは
全く異質のものである。

故に１例えば移動体や回転体側に主磁石５を装着してお
き、これを複合磁性体に対し近接離間を繰り返すような
時、その接近速度には全く無間係に主磁石５の磁界が作
用しさえすれば確実にほぼ一定の大きさのパルス信号を
誘起させることができる。

この場合、検出コイル３を補助磁石２の外側に捲回して
もよい。

また、補助磁石２の材質として磁性合金の如き導電性材
料を使用した場合、パルス発生時に短絡コイルとして働
き障害をおよぼすような時には。

その対策としてスリット６が設けられる。

第２図は複合磁性体の他の構成例を示すもので。

その芯部に棒状の補助磁石７を装填し、外周部に少なく
とも二種の異なる磁気特性すなわち比較的保磁力の大き
い部分と保磁力の小さい部分とを有する円筒状の感磁要
素８て被覆して２両者を同軸円筒状に構成したものであ
る。

磁性材料としては磁性合金、磁性酸化物あるいはアモル
ファスなどが適用対象になる。

これらの場合、芯部に非磁性材料その他の芯線を装填す
るような構造にし、その上層部に同軸円筒状の感磁要素
と補助磁石との複数を順次ｆｊ１ｍ状に被覆して成る。

いわゆるクラッド状の複合磁性体９を構成することもで
きる。

このようにクラッドして成る複合磁性体９は。

例えば張力やひねり等の機械的応力を加えて連続的な線
引きを行い２ｇ磁要素の内部に応力を残留させて誘導磁
気異方性を付与するように構成することもてきる。しか
るのち所定の長さに裁断して使用に供すればよい。

あるいはまた、補助磁石７に電解法や無電解法による複
合磁気鍍金層または噴射溶融方式等の積層手段により複
合磁気層を被覆して円筒状の感磁要素８を形成し複合磁
性体９を構成することもてきる。

さらに、補助磁石７とＳ磁要素８とて同軸円筒状の複合
磁性体９を構成する場合、それらに同軸円筒状の非磁性
や異種の磁気的性質をもつ材料の中間層１０を介在させ
る方法も有効である。

次に、第３図に示したように本発明を回転パルス発生装
置に適用した場合の感磁パルス発生装置に関する実施例
を説明する。

まずステータ部１７として、感磁要素の保磁力の小さい
部分がセット磁界用の補助磁石と組み合わせられて常時
負方向に磁化されている複合磁性体９と、その近くに全
体を正方向に磁化するための永久磁石すなわち第１主磁
石１１が固定されている。

そして回動するロータ１２には、前記第１主磁石１１と
同等の強さを有し負方向に作用する第２主磁石１３を装
着しておく。

いま、複合磁性体９に第２主磁石１３が近接した時点を
考えると、第１主磁石１１により前記主磁界が打ち消さ
れて感磁要素には補助磁石の磁界のみが作用する。次ぎ
に第２主磁石１３が離間した時点では第１主磁石１１の
主磁界の作用が優勢になるから、このとき前述の原理に
よってパルス起電力が誘発される。

この場合、ロータ１２の周辺に沿って、複合磁性体９と
第１主磁石１１とを組み合わせたステータ部１７をＩＭ
ｉとし、そのａＰ１個を配列し固定しておけば上記の作
用原理に基づいて１回転当り複数個のパルス起電力を誘
発させることができる。

またロータ１２に第２主磁石１４および１５なとの複数
個の永久磁石が装着されておれば、１回転当りの誘発パ
ルスは複数倍になる。１６は回転軸である。

なお、上記説明ではロータ１２に第２主磁石を装着して
回動させた場合の作用効果について述べたが、永久磁石
の代わりに軟質磁性材料を用いた歯車状のロータ１２を
適用して、その凸部が第１主磁石１１に近接して磁路を
形成した時に主磁界の作用が減殺されるように構成して
も、同様にパルス起電力を誘発させることができる。

さらに、歯数の異なる歯車状のロータの複数個をそれぞ
れ同一回転軸に串刺し状に取付けておく。

そしてそのそれぞれに複合磁性体と永久磁石との組み合
わせから成るステータ部を対応させて固定しておくこと
により、複数のロータの回動に伴って各複合磁性体の検
出コイルから同時にまたは規定した回転角毎に幾種類か
のパルス信号を誘起させることができる。

第４図は２本発明の複合磁性体を適用した他の実施例で
９ｇ磁パルス発生装置により電流検知装置を構成した例
である。

すなわち保磁力の大きいハート部分かあらかしめ負方向
に配向磁化され、保磁力の小さいソフト部分も補助磁石
７により負方向に磁化された感磁要素８を有する複合磁
性体９に、検出コイル３が捲回されている。そしてこれ
らをスパイラル状導体１８の内部空間に装填して構成し
たもので、その方形端子１９から交流被検知電流を通電
することにより発生させた交番磁界をｇ磁要紫８に鎖交
させる。

このようにすると交番磁界に対し補助磁石７の磁界は常
に負方向のバイアス磁界として作用する。

依って正方向の交番磁界がバイアス磁界の約２程度度に
達したとき、感磁要素８の保磁力の小さい部分の磁化方
向のみがいったん正方向に反転する。

しかしながら９次の負方向の交番磁界が作用するときは
、バイアス磁界との合成磁界が感磁要素８に鎖交するこ
とになるから、その時点てパルス起電力を誘発する。す
なわちパルスを１サイクル毎に誘発させることができる
。

このような場合、感磁要素のような強磁性体においては
、前述したように磁気ヒステリシス特性に基づき磁化の
前歴によって、従来の方法では前記パルス信号を誘発さ
せるための外部磁界の大きさが必ずしも一定しないこと
があった。

しかるに本発明においては、補助磁石７のバイアス磁界
を常時均一に作用させであるため２例えば交流電流の零
点のたびごとに常に一定の磁化状態を保持させることが
できる。依ってあらかじめ規定した検知電流に対応して
パルス発生時点を正確に定めることができる。

なお、この実施例ではスパイラル状導体１８を励磁コイ
ルとして適用した場合について説明したが、−船釣には
ソレノイド状の巻線に被検知電流を通電し、その磁界中
に複合磁性体９を装填するだけで容易に目的を達成する
ことができる。

（ト）発明の効果 本発明の同軸円筒状複合磁性体を用いたパルス発生装置
は比較的簡単な構造で高性能かつ小型に構成することが
できる。

従来のように９例えば感磁要素の近くにセット磁界とし
て補助永久磁石を並行に添わせて構成した場合には、そ
の設定位置の違いによって近接離間するリセット磁界用
の主永久磁石４による打ち消しまたは消勢程度に不均衡
を生じる。

しかるに本発明の如く同軸円筒状複合磁性体の、感磁要
素に対し、その中心軸付近にセット磁界が均等に分布す
るように作用させる構造である。

依ってリセット磁界が何れの方向から近接し鎖交したと
しても、パルスの発生時点を再現性よく正確に制御でき
るという大きな効果がある。

このことは従来のものと異なり、感磁要素に対する補助
磁石の位置の設定が全く不要となり、取扱いが極めて簡
便になった。

そのうえ、セット磁界用の補助磁石と一体化された構成
であるため、当該パルス発生装置がリセット磁界用の主
磁石を組み合わせた二つの部品のみによる超小型化が可
能であるから、振動する小型主磁石と共に紹み込むこと
により小型自動発電式腕時計の充電用電源等としても効
果的な適用が可能である。

また配電回路における電流検知などに適用する場合にも
、デジタル電流計および過電流計などとして極めて高精
度の計測を可能にするものである。

しかも安価に提供することができるので、殊に配線末端
部における種々の多数の負荷に対する事故半間発見用セ
ンサとして適用できる効用がある。

故に広範囲に分散する多数の負荷から検知できるように
配置したセンサからのパルス信号を、光信号に変換し、
光フアイバケーブルの配線網を構成して集中監視制御を
行うことなど多様な利用をはかることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の構成例であり、第３図お
よび第４図はその適用例を示したものである。符号は １．８：感磁要素、　　　　　２，７：補助磁石。 ３：検出コイル、　　　　　４：　リート線。 ５：主磁石、　　　　　　　６：スリット。 ９：複合磁性体、　　　　　１０：中間層。 １１：第１主磁石、　　　　１２：ロータ。 １３．１４，１５：第２主磁石。 １６：回転軸、　　　　　　１７：ステータ部。 １８：スバイラル状導体、１９：方形端子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 単軸磁気異方性を備え、外部磁界を印加しても磁化方向
   が変わらない磁気的にハードの部分と、外部磁界により
   その外部磁界の磁化方向に磁化しておくことのできる磁
   気的にソフトの部分との少なくとも二種類の円筒状の磁
   性層と、該磁性層のソフトの部分の磁化方向のみを負方
   向に転位させる円筒状セット磁石とを同軸状に組合せて
   一体化して成る複合磁性体に対し、外部から比較的大き
   いリセット磁界を鎖交させたとき前記複合磁性体の近く
   に配置した検出コイルに起電力を誘発するように構成し
   たことを特徴とする同軸円筒状複合磁性体を用いた感磁
   パルス発生装置