JPH04207004A - 磁性皮膜を有するセンサおよびその製造法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、磁性皮膜を有するセンサの製造法に関し、詳
しくは、輪状の基材に加わるトルク、回転速度及び回転
角などを高精度で測定することができるようにしたもの
に関する。

（従来の技術） 従来、磁性皮膜を有するセンサとしては、軸状の基材に
磁性皮膜を形成し、その磁性特性を利用して、加わるト
ルクを測定する方法が知られている。

例えば、特開昭６１−５３５０４号公報では、回転体シ
ャフトの表面に、溶解した磁性材料の溶液を噴出してコ
ートすることにより磁性皮膜を形成するようにしている
。

（発明が解決しようとする課題） ところで、近年、オーディオ、ＶＴＲなどに用いられて
いる磁気記録媒体は、γ−Ｆｅ２Ｏ３等の磁性材料を高
分子のフィルム上にコーティングすることによって、磁
性皮膜を形成している。

その場合、磁気信号の書込み性を向上させるために磁性
材料の形状磁気異方性を利用することが行われている。

すなわち、磁性材料をフィルム上にコーティングする際
に磁場を印加して、γ−Ｆｅ２Ｏ３等の針状結晶をフィ
ルムの長手方向に配向させて磁化容易軸を揃えることが
行われ、これにより、磁束密度と磁場との関係を示すＢ
−Ｈ曲線のヒステリシスループの角形比（残留磁化／飽
和磁化）も向上して、残留磁化及び保磁力も共に向上す
る。

ところが、溶射により磁性皮膜を形成する際、溶射粉末
としての磁性材料は溶融若しくはそれに近い状態まで加
熱されているため、キュリー点を越え常磁性状態となっ
ている。したがって、溶射中に磁場を印加することによ
って磁性体を配向させ、磁化容易軸を揃えることが困難
である。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、磁性皮膜を形成し、この磁性皮膜の磁性
材料の磁化容易軸が所望する方向に配向するよう磁性皮
膜に改良を加えることにより、磁性皮膜の磁性材料に一
軸性の形状磁気異方性が与えられて、磁気信号の書込み
性を向上させるとともに、残留磁化及び保磁力を共に向
上させようとするものである。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、請求項（１）に係る発明が講
じた解決手段は、基材の表面に磁気信号の記録可能な磁
性皮膜が形成され、該磁性皮膜に記録された磁気信号を
磁気信号検知ヘッドにより検知するようにした磁性皮膜
を有するセンサを前提とする。そして、上記磁性皮膜に
、上記磁気信号検知ヘッドの検知方向に略沿う複数の溝
を形成する構成としたものである。

また、請求項（２）に係る発明が講じた解決手段は、磁
性皮膜を有するセンサの製造法として、基材の表面に磁
気信号の記録可能な磁性皮膜を形成した後、該磁性皮膜
に記録された磁気信号を検知するための磁気信号検知ヘ
ッドの検知方向に略沿う複数の溝を磁性皮膜に形成する
構成としたものである。

また、請求項（３）に係る発明が講じた解決手段は、磁
性皮膜を有するセンサおよびその製造法として、溝（７
）幅ヲ０．　１〜ｌ、Ｑｍｍにしている請求項（１）ま
たは請求項（２）記載の磁性皮膜を有するセンサおよび
その製造法。

さらに、請求項（４）に係る発明が講じた解決手段は、
磁性皮膜を有するセンサおよびその製造法として、溝の
深さを０．２ｍｍ以上にしている請求項（１）または請
求項（ａ記載の磁性皮膜を有するセンサおよびその製造
法。

（作用） 上記の構成により、請求項（１）及び（ａに係る発明で
は、基材の表面に形成された磁性皮膜に、磁気信号検知
ヘッドの検知方向に略沿って複数の溝が形成されている
ので、複数の溝によって、磁性材料の長軸方向と短軸方
向の軸比が大きなものとなり、磁性皮膜の磁性材料に、
磁気信号検知ヘッドの検知方向に略沿う一軸性の形状磁
気異方性が付与されることになる。このため、磁性材料
の磁化容易軸が溝の長手方向に配向することになり、磁
場を印加した際の磁化反転が起こり易くなって、磁気信
号の書込み性が良好なものとなる。

また、上記の如き複数の溝により、磁性材料の磁化容易
軸が溝の長手方向に配向することから、磁束密度と磁場
との関係を示すＢ−Ｈ曲線のヒステリシスループの角形
比も高められ、残留磁化及び保磁力が共に高められる。

また、請求項（２１に係る発明では、基材の表面に磁性
皮膜を形成した後、この磁性皮膜に、磁気信号検知ヘッ
ドの検知方向に略沿って複数の溝が形成されるので、磁
性材料の長軸方向と短軸方向の軸比を大きくする複数の
溝が安易に且つ確実に形成される。

また、請求項（３）に係る発明では、溝の幅が０゜１〜
１．０ｍｍであるので、磁性材料の長軸方向と短軸方向
の軸比がより大きなものとなり、磁気信号検知ヘッドの
検知方向に略沿う一軸性の形状磁気異方性か磁性皮膜の
磁性材料に付与されて磁性材料の磁化容易軸を溝の長手
方向に配向させることで、磁場を印加した際の磁化反転
がさらに起こり易くなって、磁気信号の書込み性がより
高められる。

またー、溝の幅が０，１〜１．０ｍｍであることから、
ヒステリシスループの角形比もさらに高められ、残留磁
化及び保磁力かより高められる。

さらに、請求項（４）に係る発明ではξ溝の深さが０．
２ｍｍ以上であるので、磁性材料の長袖方向と短軸方向
の軸比の向上に支障を与えることなく、磁気信号検知ヘ
ッドの検知方向に略沿う一軸性の形状磁気異方性か磁性
皮膜の磁性材料に付与されることになり、磁性材料の磁
化容易軸が溝の長手方向に確実に配向して、ヒステリシ
スループの角形比も高められて残留磁化及び保磁力が確
実に高められる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

磁性皮膜を有するセンサを示す第１図および第２図にお
いて、１は周知の磁性皮膜を有するセンサで、このセン
サ１は、図示しないトルクコンバータ装置内のアルミニ
ウム製のタービンシャフト２（基材）に適用したもので
ある。上記タービンシャフト２の表面略中央部には、軸
方向に所定間隔隔てて互いに全周に及ぶ皮膜厚１００μ
ｍの磁性皮膜３，３が形成されている。上記磁性皮膜３
゜３は、磁性機能を有する磁性材料Ａからなる。

この場合、磁性材料Ａとしては、磁性機能を有するコバ
ルト粉及び酸化鉄（Ｆｅ３０ｓ）粉などから適宜選択さ
れる。上記磁性材料Ａは、粒径１０〜４４μｍに造粒さ
れた磁性粒子からなる。そして、上記磁性粒子を溶射粉
末として用い、タービンシャフト２の表面略中央部の軸
方向に所定間隔隔てた部位に対して略直交する方向より
プラズマ溶射により全周に亘るよう吹付けることによっ
て磁性皮膜３．３が形成される。尚、磁性粒子を造粒す
る方法としては、それぞれアトマイズ法、造粒法、粉砕
法などが用いられる。

上記磁性皮膜３，３の表面には、後述する磁気信号検知
ヘッド４．４の検知方向に略沿うよう。

その磁気信号検知ヘッド４，４のヘッド面４ａ。

４ａに対して複数条に見える溝６．・・・が形成されて
いる。この溝６．・・・は、磁性皮膜３，３の表面を周
回させた螺旋状の１条の溝６よりなる。また、上記溝６
の幅は０．１〜１．０ｍｍに形成されているとともに、
溝６の深さは０．２ｍｍに形成されている。

また、上記タービンシャフト２の外方には、磁性皮膜３
，３に対応する一対の磁気信号読取りヘッド４，４が配
置されている。この場合、タービンシャフト２の磁性皮
膜３．３への磁気信号の書込みは、６００ｒｐｓ、で回
転するタービンシャフト２の磁性皮膜３．３に対応して
接触する一対の磁気信号記録ヘッド（図示せず）により
、第３図に示すような矩形パルス信号（記録信号Ａ及び
記録信号Ｂ）が全周に亘って１５Ｖで書込まれ、その後
、磁気信号記録ヘッドに代えて磁気信号検知ヘッド４．
４が配置される。

そして、タービンシャフト２にトルクが作用すると、第
４図に示すように、磁気信号検知ヘッド４．４により検
出されたそれぞれの検出信号（記録信号Ａ、Ｂ）は、信
号処理ｓ１１に送られる。

この信号処理部１１内において、磁気信号検知ヘッド４
，４の検出信号が個別の信号処理手段１２゜１２により
それぞれ信号処理された後、位相差演算手段１３により
磁気信号検知ヘッド４．４間（磁性皮膜３，３間）の位
相差信号が算出され、次いで、トルク演算手段１４によ
って磁気信号検知ヘッド４．４開の位相差を解消するに
必要なトルクが算出され、このトルクが出力されて、変
速時のトルクショックが緩和されるようにしている。

尚、タービンシャフト２の表面に磁性皮膜３，３を形成
する方法としては、プラズマ溶射法の他、塗布法、めっ
き法などがある。

次に、上記磁性皮膜３，３の製造法の一例について説明
する。

先ず、第１工程において、上述する磁性材料Ａよりなる
磁性粒子を粒径１ｏ〜４４μｍに造粒する。尚、磁性粒
子を造粒する方法としては、アトマイズ法、造粒法、粉
砕法などが利用される。

次いで、第２工程において、上記第１工程で造粒した磁
性粒子を溶射粉末として用い、タービンシャフト２の表
面略中央部の軸方向に所定間隔隔てた部位に対して、そ
のタービンシャフト２の軸芯に対して略直交する方向よ
りプラズマ溶射により全周に及ぶようにそれぞれ吹付け
て磁性皮膜３゜３を形成する。尚、タービンシャフトの
表面に磁性皮膜を形成する方法としては、プラズマ溶射
法の他、塗布法、めっき法などがある。

そして、第４工程において、上記第２工程でタービンシ
ャフト２に形成した磁性皮膜３，３の表面に、タービン
シャフト２をその軸芯回りに回転させながら旋盤等によ
り磁性皮膜３．３の表面を周回させた螺旋状の１条の溝
６を形成する。

その際、溝６の幅を０．　１〜１．０ｍｍに形成したの
は、磁性材料の長軸方向と短軸方向の軸比をより大きな
ものにして、磁気信号検知ヘッドの検知方向に略沿う一
軸性の形状磁気異方性が磁性皮膜の磁性材料に付与され
て磁性材料の磁化容易軸を溝の長手方向に配向させるこ
とで、磁場を印加した際の磁化反転をさらに起こし易く
するとともに、ヒステリシスループの角形比を高めれる
ようにするためである。

また、溝６の深さを０．２ｍｍに形成したのは、磁性材
料の長袖方向と短軸方向の軸比の向上に支障を与えるこ
となく、磁気信号検知ヘッドの検知方向に略沿う一軸性
の形状磁気異方性が磁性皮膜の磁性材料に付与されるよ
うにして、磁性材料の磁化容易軸を溝の長手方向に確実
に配向させるためである。

また、上述した磁性皮膜３は、自動車、工作機械及び産
業角ロボットなどのメカトロニクス分野で幅広く用いら
れる。

したがって、上記実施例では、タービンシャフト２の表
面略中央部の軸方向に所定間隔隔てた部位に形成された
磁性皮膜３．３に、磁気信号検知ヘッド４，４の検知方
向に略沿うよう、磁性皮膜３．３の表面を周回させた螺
旋状の１条の溝６よりなる複数の溝６．・・・が形成さ
れているので、複数の溝６．・・・によって、磁性皮膜
３，３における磁性材料Ａの長軸方向と短軸方向の軸比
が大きなものとなり、磁性皮膜３，３の磁性材料Ａに、
磁気信号検知ヘッド４の検知方向に略沿う一軸性の形状
磁気異方性が付与されることになる。このため、磁性材
料Ａの磁化容易軸が溝６．・・・の長手方向に配向する
ことになり、磁場を印加した際の磁化反転が起こり易く
なって、磁気信号の書込み性を向上させることができる
。しかも、溝６の幅が０、　１〜１．０ｍｍであるので
、磁性材料Ａの長軸方向と短軸方向の軸比がより大きな
ものとなり、磁気信号検知ヘッド４，４の検知方向に略
沿う一軸性の形状磁気異方性が磁性皮膜３，３の磁性材
料Ａに付与されて磁性材料Ａの磁化容易軸を溝の長手方
向に配向させることで、磁場を印加した際の磁化反転が
さらに起こり易くなって、磁気信号の書込み性をより高
め得る。

また、上記の如き複数の溝６．・・・により、磁性材料
Ａの磁化容易軸が溝の長手方向に配向することから、磁
束密度と磁場との関係を示すＢ−Ｈ曲線のヒステリシス
ループの角形比（残留磁化Ｂｒ／飽和磁化Ｂｓ）も高め
られて、残留磁化及び保磁力が共に向上し、再生次の再
生出力を向上させることができる。その上、溝６の幅か
０．　１〜１゜Ｏｍｍであることから、ヒステリシスル
ープの角形比がさらに高められ、残留磁化及び保磁力が
より一高められて、測定時の再生出力をより向上させる
ことができる。しかも、溝の深さが０．　２ｍｍ以上で
あるので、磁性材料の長軸方向と短軸方向の軸比の向上
に支障を与えることなく、磁気信号検知ヘッドの検知方
向に略沿う一軸性の形状磁気異方性が磁性皮膜の磁性材
料に付与されることになり、磁性材料の磁化容易軸が溝
の長手方向に確実に配向して、ヒステリシスループの角
形比も高められて残留磁化及び保磁力を確実に高め、測
定時の再生出力を確実に向上させることができる。

さらに、タービンシャフト２の表面略中央部の軸方向に
所定間隔隔てた部位に磁性皮膜３，３を形成した後、磁
気信号検知ヘッド４，４の検知方向に略沿うよう、磁性
皮膜３，３の表面を周回させた螺旋状の１条の溝６より
なる複数の溝６１１．・が磁性皮膜３，３に形成されて
いるので、上記の如く磁性材料Ａの長軸方向と短軸方向
の軸比を大きくする複数の溝６．・・・を安易に且つ確
実に形成することができる。

次に、上記磁性皮膜３．３の効果を確認するために行っ
た第１試験を第５図及び第６図に基づいて説明する。

先ず、直径３０ｍｍのアルミニウム製のシャフト部材Ｓ
、及び縦５ｍｍＸ横５ｍｍＸ厚さ１ｍｍの板材Ｔの各表
面に、溶射粉末としてのＦｅ２０３−を用いてプラズマ
アークを熱源とする溶射法により膜厚２００μｍの磁性
皮膜３をそれぞれ形成した。

次いで、磁性皮膜３の表面に表１に示す条件の溝加工を
旋盤により施した。

表１ そして、ＶＳＭ装置（振動型磁力計）を用いて、板材Ｔ
における試料■〜■の溝の間隔（試料■では皮膜厚さ）
に対する角形比特性をそれぞれ測定し、第７図に示す結
果を得た。

また、シャフト部材Ｓにおいては、磁気信号記録ヘッド
と磁性皮膜との間の距離を適宜変化させた状態で磁気信
号を磁性皮膜に書込み、再生時に磁気信号検知ヘッドと
磁性皮膜との距離を一定に保った状態で、磁気信号記録
ヘッドと磁性皮膜との間の距離に対する再生出力特性を
それぞれ測定し、第８図に示す結果を得た。

このように、溝の間隔、つまり磁性皮膜の磁性材料の短
手方向の幅を０．１〜１．０ｍｍにすることによって、
ヒステリシスループの角形比が溝加工を施さない資料■
に比して向上していることが確認できた。これにより、
磁気信号の書込み性、並びに残留磁化及び保磁力が全て
向上することになる。

また、磁気信号記録用ヘッドと磁性皮膜との間め距離は
近いほど測定時の再生出力を向上させることが確認でき
、溝の間隔としては試料■の０゜５ｍｍの場合が最も好
ましく、次いで、試料■の０．２ｍｍ、試料■の０．８
ｍｍ、試料■の１゜２ｍｍと続き、最後に試料■の０．
１ｍｍとなる。

次に、上記磁性皮膜３，３の効果を確認するために行っ
た第２試験について説明する。

この第２試験では、上記第１試験で用いた板材Ｔ及びシ
ャフト部材Ｓにおける溝の深さＣを表２に示す条件で設
定した。この場合、磁気信号記録ヘッドと磁性皮膜との
間の距離は０．２ｍｍとする。

表２ そして、各試料■〜■の溝の深さに対する再生出力特性
をそれぞれ測定して、第９図に示す結果を得た。

このように、溝の深さを０．２ｍｍ以上にすることによ
って、再生出力特性が５Ｖ付近でほぼ一定となることが
確認できた。

尚、上記実施例及び試験例では、アルミニウム、製のタ
ービンシャフト２、シャフト部材Ｓ及び板材Ｔを用いた
が、鉄系などの磁性材料からなるタービンシャフト、シ
ャフト部材及び板材を用いても良く、この場合には、表
面にアルミニウムなどの非磁性材料の非磁性皮膜を形成
した後、その非磁性皮膜の上から磁性皮膜か形成される
ことになる。

また、上記実施例及び試験例では、磁性皮膜３゜３の表
面にこの溝６．・・・を螺旋状の１条の溝としたが、そ
れぞれ個別に環状となる複数の溝であっても良い。

、　（発明の効果） 以上の如く、請求項（１）に係る発明の磁性皮膜を有す
るセンサによれば、基材表面の磁性皮膜に、磁気信号検
知ヘッドの検知方向に略沿って複数の溝を形成したので
、複数の溝によって、磁性材料の長軸方向と短軸方向の
軸比を大きなものにして、磁気信号検知ヘッドの検知方
向に略沿う一軸性の形状磁気異方性を磁性皮膜の磁性材
料に付与し、溝の長平方向に配向する磁性材料の磁化容
易軸でもって、磁場を印加した際の磁化反転を起こり易
くして磁気信号の書込み性の向上を図るとともに、ヒス
テリシスループの角形比が高められることによって残留
磁化及び保磁力を共に高めて測定時の再生出力の向上を
図ることができる。

また、請求項（２）に係る発明の磁性皮膜を有するセン
サの製造法によれば、基材の表面に磁性皮膜を形成した
後、この磁性皮膜に、磁気信号検知ヘッドの検知方向に
略沿って複数の溝を形成したので、磁性材料の長軸方向
と短軸方向の軸比を大きくする複数の溝を安易に且つ確
実に形成することができる。

また、請求項（３）に係る発明の磁性皮膜を有するセン
サおよびその製造法によれば、溝の幅を０゜１〜１．０
ｍｍにしたので、磁性材料の長軸方向と短軸方向の軸比
をより大きくし、磁場を印加した際の磁化反転をさらに
起こし易くして、磁気信号の書込み性をより向上させる
ことができるとともに、ヒステリシスループの角形比を
さらに高めることによって残留磁化及び保磁力をより高
めて測定時の再生出力をより向上させることができる。

さらに、請求項（４）に係る発明の磁性皮膜を有するセ
ンサおよびその製造法によれば、溝の深さを０．２ｍｍ
以上としたので、磁性材料の長軸方向と短軸方向の軸比
に支障を与えることなく、−軸性の形状磁気異方性を磁
気信号検知ヘッドの検知方向に略沿うよう磁性皮膜の磁
性材料に付与し、磁性材料の磁化容易軸を溝の長平方向
に確実に配向させてヒステリシスループの角形比を高め
、残留磁化及び保磁力を高めて測定時の再生出力を確実
に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は磁性皮膜
を有するセンサのシステム説明図、第２図はタービンシ
ャフトの斜視図、第３図は一対の磁気信号記録ヘッドに
より記録した磁性皮膜の磁気信号を示す図、第４図はト
ルク作用時に一対の磁気信号読取りヘッドにより読取っ
た磁性皮膜の磁気信号を示す図である。また、第５図は
シャフト部材の斜視図、第６図は板部材の斜視図、第７
図は板部材の溝の間隔に対する角形比特性を示す特性図
、第８図はシャフト部材の磁気ヘッドとの距離に対する
再生出力特性の関係を示す特性図、第９図は溝の深さに
対する再生出方特性を示す特性図である。 １・・・センサ ２・・・タービンシャフト（基材） ３・・・磁性皮膜 ４・・・磁気信号検知ヘッド ６・・・溝 ばか１名 １・・センサ ２・タービンシャフト（基キオ） ３・・磁性皮膜 ４・・磁気信号検知ヘッド ６・溝 第１１１Ｊ Ａ　　　　　　　Ａ 第２Ｗ 第４ｒＩ！Ｊ 第５Ｗ！ 第６図 第７Ｗｌ！Ｊ ０　　　０，１　　０．２　　０．３　　　０．４石舷
簀し１す８盲こＯヘラ）！し石は桓目受Ｒ費ｔψ８巨偽
１０　　　０．１　　　０．２　　０．３０．４溝の深
ユ（ｍｍ） 第　９図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）基材の表面に磁気信号の記録可能な磁性皮膜が形
   成され、該磁性皮膜に記録された磁気信号を磁気信号検
   知ヘッドにより検知するようにした磁性皮膜を有するセ
   ンサにおいて、上記磁性皮膜には、上記磁気信号検知ヘ
   ッドの検知方向に略沿う複数の溝が形成されていること
   を特徴とする磁性皮膜を有するセンサ。
2. （２）基材の表面に磁気信号の記録可能な磁性皮膜を形
   成した後、該磁性皮膜に記録された磁気信号を検知する
   ための磁気信号検知ヘッドの検知方向に略沿う複数の溝
   を磁性皮膜に形成することを特徴とする磁性皮膜を有す
   るセンサの製造法。
3. （３）溝の幅が０．１〜１．０ｍｍである請求項（１）
   または請求項（２）記載の磁性皮膜を有するセンサおよ
   びその製造法。
4. （４）溝の深さが０．２ｍｍ以上である請求項（１）ま
   たは請求項（２）記載の磁性皮膜を有するセンサおよび
   その製造法。