JPH07110367A - アモルファス磁性金属繊維を用いた磁束センサ - Google Patents
アモルファス磁性金属繊維を用いた磁束センサInfo
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- JPH07110367A JPH07110367A JP27596893A JP27596893A JPH07110367A JP H07110367 A JPH07110367 A JP H07110367A JP 27596893 A JP27596893 A JP 27596893A JP 27596893 A JP27596893 A JP 27596893A JP H07110367 A JPH07110367 A JP H07110367A
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- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 製造工数も少なく、製造コストを低減するこ
とができ、しかも励磁電力も少なくて済み、残留磁気の
少ないアモルファス磁性金属繊維を用いた平衡型磁束セ
ンサを提供する。 【構成】 磁歪定数が−０．１×１０-6以下の非熱処理
アモルファス磁性金属繊維各１本の外周にそれぞれ巻線
を施した検出用コイル２組を中央部においては平行に配
列し、両端部においては閉磁路を形成するように結束
し、中央部と平行となる方向に保持した。
とができ、しかも励磁電力も少なくて済み、残留磁気の
少ないアモルファス磁性金属繊維を用いた平衡型磁束セ
ンサを提供する。 【構成】 磁歪定数が−０．１×１０-6以下の非熱処理
アモルファス磁性金属繊維各１本の外周にそれぞれ巻線
を施した検出用コイル２組を中央部においては平行に配
列し、両端部においては閉磁路を形成するように結束
し、中央部と平行となる方向に保持した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、直流磁場および交流磁
場を検出するアモルファス磁性金属繊維を用いた磁束セ
ンサに関するものにして、磁束センサの集積回路化が可
能になるので、小型、高信頼性の磁気コンパス、固体コ
ンパス、携帯型ナビゲーション機器に適用できるもので
ある。
場を検出するアモルファス磁性金属繊維を用いた磁束セ
ンサに関するものにして、磁束センサの集積回路化が可
能になるので、小型、高信頼性の磁気コンパス、固体コ
ンパス、携帯型ナビゲーション機器に適用できるもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来の磁束センサにおいては、特公昭３
８ー１６９４３号公報に記載されているようにセンサの
磁芯としてフェライトコアを使用するか、または特開平
５ー３４１５５号公報に記載されているようにアモルフ
ァス磁性金属繊維複数本を集束したものを使用してい
た。
８ー１６９４３号公報に記載されているようにセンサの
磁芯としてフェライトコアを使用するか、または特開平
５ー３４１５５号公報に記載されているようにアモルフ
ァス磁性金属繊維複数本を集束したものを使用してい
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フェラ
イトコアをセンサの磁芯とする場合には、磁芯の磁路の
制作上の誤差に起因して精度上の限界があるという問題
点があった。また、磁束センサの製造に工数がかかって
いた。さらに、強力な外部磁界の影響が残留し、測定精
度を低下させる欠点をもっていた。加えて、磁気飽和型
センサとして、大きな励磁電力を必要とするので、携帯
用磁気測定器には、消費電力の点で不利であった。
イトコアをセンサの磁芯とする場合には、磁芯の磁路の
制作上の誤差に起因して精度上の限界があるという問題
点があった。また、磁束センサの製造に工数がかかって
いた。さらに、強力な外部磁界の影響が残留し、測定精
度を低下させる欠点をもっていた。加えて、磁気飽和型
センサとして、大きな励磁電力を必要とするので、携帯
用磁気測定器には、消費電力の点で不利であった。
【０００４】また、アモルファス磁性金属繊維複数本を
集束したものを使用した場合には、集束および巻線に製
造工数がかかり、製造コストが高価であった。
集束したものを使用した場合には、集束および巻線に製
造工数がかかり、製造コストが高価であった。
【０００５】本発明は、かかる現状に鑑み、製造工数も
少なく、製造コストを低減することができ、しかも励磁
電力も少なくて済み、残留磁気の少ないアモルファス磁
性金属繊維を用いた平衡型磁束センサの提供を目的とす
るものである。
少なく、製造コストを低減することができ、しかも励磁
電力も少なくて済み、残留磁気の少ないアモルファス磁
性金属繊維を用いた平衡型磁束センサの提供を目的とす
るものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係るアモルファス磁性金属繊維を用いた
磁束センサは、磁歪定数が−０．１×１０-6以下の非熱
処理アモルファス磁性金属繊維各１本の外周にそれぞれ
巻線を施した検出用コイル２組を中央部においては平行
に配列し、両端部においては閉磁路を形成するように結
束し、中央部と平行となる方向に保持したことを特徴と
するものである。
めに、本発明に係るアモルファス磁性金属繊維を用いた
磁束センサは、磁歪定数が−０．１×１０-6以下の非熱
処理アモルファス磁性金属繊維各１本の外周にそれぞれ
巻線を施した検出用コイル２組を中央部においては平行
に配列し、両端部においては閉磁路を形成するように結
束し、中央部と平行となる方向に保持したことを特徴と
するものである。
【０００７】
【作用】本発明のアモルファス磁性金属繊維を用いた磁
束センサは、磁歪定数が−０．１×１０-6以下の非熱処
理アモルファス磁性金属繊維を用いるので、残留磁気が
少なくて、測定誤差が減少するとともに、熱の発生が少
なく、エネルギー損失を回避することができる。また、
熱処理を施さない非処理アモルファス磁性金属繊維を用
いるので、材料費が少なくて済むのみならず、非熱処理
アモルファス磁性金属繊維各１本の外周にそれぞれ巻線
を施すので、構造が簡単で巻線工数が減少するため、コ
ストが低下する。なお、検出用コイル２組を中央部にお
いて平行に配列した平衡型であるので、温度などの外囲
誤差を除去することができる。
束センサは、磁歪定数が−０．１×１０-6以下の非熱処
理アモルファス磁性金属繊維を用いるので、残留磁気が
少なくて、測定誤差が減少するとともに、熱の発生が少
なく、エネルギー損失を回避することができる。また、
熱処理を施さない非処理アモルファス磁性金属繊維を用
いるので、材料費が少なくて済むのみならず、非熱処理
アモルファス磁性金属繊維各１本の外周にそれぞれ巻線
を施すので、構造が簡単で巻線工数が減少するため、コ
ストが低下する。なお、検出用コイル２組を中央部にお
いて平行に配列した平衡型であるので、温度などの外囲
誤差を除去することができる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明を図示の実施例に従って詳細に
説明することとする。
説明することとする。
【０００９】図１において、１は磁束センサにして、該
磁束センサ１はアモルファス磁性金属繊維２，３とコイ
ル４，５とからなっている。
磁束センサ１はアモルファス磁性金属繊維２，３とコイ
ル４，５とからなっている。
【００１０】アモルファス磁性金属繊維２，３は、Ｃｏ
ーＦｅーＳｉーＢの組成を有する高透磁率で磁歪定数が
−０．１×１０-6以下の非晶質金属繊維であって、保磁
力（Ｈｃ）が非常に小さく、印加磁界２Ｏｅのとき０．
０６Ｏｅ程度のものが望ましいが、これに限らない。溶
融金属の急冷により製造された非熱処理アモルファス磁
性金属繊維は太さは多少変動しているが、１１０〜１３
０μｍ程度のものが望ましい。非熱処理アモルファス磁
性金属繊維の本数に比例して出力が変化すると予想され
たが、これに反して１本でも数本と大差のない出力が得
られる。
ーＦｅーＳｉーＢの組成を有する高透磁率で磁歪定数が
−０．１×１０-6以下の非晶質金属繊維であって、保磁
力（Ｈｃ）が非常に小さく、印加磁界２Ｏｅのとき０．
０６Ｏｅ程度のものが望ましいが、これに限らない。溶
融金属の急冷により製造された非熱処理アモルファス磁
性金属繊維は太さは多少変動しているが、１１０〜１３
０μｍ程度のものが望ましい。非熱処理アモルファス磁
性金属繊維の本数に比例して出力が変化すると予想され
たが、これに反して１本でも数本と大差のない出力が得
られる。
【００１１】アモルファス磁性金属繊維２，３の中央部
は結束されることなく平行に配列されており、アモルフ
ァス磁性金属繊維２，３の中央部の外周にはコイル４，
５が巻き付けられている。コイル４，５は同一方向に同
一巻数とされている。アモルファス磁性金属繊維２，３
は両端部において結束されて閉磁路を形成しており、結
束部は直線状となされており、その方向は中央部と平行
となされている。
は結束されることなく平行に配列されており、アモルフ
ァス磁性金属繊維２，３の中央部の外周にはコイル４，
５が巻き付けられている。コイル４，５は同一方向に同
一巻数とされている。アモルファス磁性金属繊維２，３
は両端部において結束されて閉磁路を形成しており、結
束部は直線状となされており、その方向は中央部と平行
となされている。
【００１２】磁束センサ１の使用にさいしては、図２に
示すように、コイル４，５にはコンデンサ６，６を介し
て高周波電源７に接続され、励磁されるようになってい
る。コイル４，５の一端は接地され、他端には整流器
８，９が接続されている。整流器８，９の方向は逆向き
の磁場が発生するように配置されている。整流器８，９
の他端は、出力抵抗器１１の両端に接続されており、出
力抵抗器１１にはスライダ１２を介して出力端子１３に
接続されている。
示すように、コイル４，５にはコンデンサ６，６を介し
て高周波電源７に接続され、励磁されるようになってい
る。コイル４，５の一端は接地され、他端には整流器
８，９が接続されている。整流器８，９の方向は逆向き
の磁場が発生するように配置されている。整流器８，９
の他端は、出力抵抗器１１の両端に接続されており、出
力抵抗器１１にはスライダ１２を介して出力端子１３に
接続されている。
【００１３】高周波電源７を作動させて交流電流を流す
と、コンデンサ６，６を介してコイル４，５に交流電流
が発生する。両コイル４，５の回路にそれぞれ逆向きの
整流器８，９を設けているので、これらを通して電流が
流れたとき、反対方向の磁場（バイアス磁場）が生ず
る。励振回路はコンデンサを使用する容量型でもコイル
を使用する電磁型でもよいが、コンデンサを使用する容
量型の場合には、コイルよりも容積が小さいので、例え
ば約１／４に小型化することができるとともに、渦流損
による自己加熱を減らすための高周波数低減も容易にな
る。
と、コンデンサ６，６を介してコイル４，５に交流電流
が発生する。両コイル４，５の回路にそれぞれ逆向きの
整流器８，９を設けているので、これらを通して電流が
流れたとき、反対方向の磁場（バイアス磁場）が生ず
る。励振回路はコンデンサを使用する容量型でもコイル
を使用する電磁型でもよいが、コンデンサを使用する容
量型の場合には、コイルよりも容積が小さいので、例え
ば約１／４に小型化することができるとともに、渦流損
による自己加熱を減らすための高周波数低減も容易にな
る。
【００１４】外部より測定すべき直流磁場（地球磁場）
が作用すると、一方のアモルファス磁性金属繊維２には
外部磁場にバイアス磁場が加算されて強められた磁場が
生じ、他方のアモルファス磁性金属繊維３には外部磁場
よりバイアス磁場が差し引かれて弱められた磁場が生ず
る。磁場が強められた場合には、アモルファス磁性金属
繊維の磁場が飽和点に近づき、磁場が弱められた場合に
は、アモルファス磁性金属繊維の磁場が飽和点から遠ざ
かるように設定することにより、両アモルファス磁性金
属繊維の出力電圧に差が生ずる。この出力電圧の差によ
りアモルファス磁性金属繊維の軸方向における直流磁場
（地球磁場）の強さが検出されることとなる。
が作用すると、一方のアモルファス磁性金属繊維２には
外部磁場にバイアス磁場が加算されて強められた磁場が
生じ、他方のアモルファス磁性金属繊維３には外部磁場
よりバイアス磁場が差し引かれて弱められた磁場が生ず
る。磁場が強められた場合には、アモルファス磁性金属
繊維の磁場が飽和点に近づき、磁場が弱められた場合に
は、アモルファス磁性金属繊維の磁場が飽和点から遠ざ
かるように設定することにより、両アモルファス磁性金
属繊維の出力電圧に差が生ずる。この出力電圧の差によ
りアモルファス磁性金属繊維の軸方向における直流磁場
（地球磁場）の強さが検出されることとなる。
【００１５】磁束センサ１を除く回路部分は、例えばハ
イブリッド集積回路基板とプリント回路板上に形成し、
ハイブリッド集積回路基板に磁束センサ１をハイブリッ
ド集積回路基板と平行または垂直に取り付け、ハイブリ
ッド集積回路基板の電極をプリント回路板の小孔に挿通
配線することにより、ハイブリッド集積回路基板の基準
線（端縁）はプリント回路板の面と平行となり、磁束セ
ンサ１はプリント回路板と平行または垂直となる。この
ようにして、１軸ハイブリッド集積回路化することがで
き、測定装置の小型化、消費電力の低減に伴う携帯性能
の向上が期待できる。
イブリッド集積回路基板とプリント回路板上に形成し、
ハイブリッド集積回路基板に磁束センサ１をハイブリッ
ド集積回路基板と平行または垂直に取り付け、ハイブリ
ッド集積回路基板の電極をプリント回路板の小孔に挿通
配線することにより、ハイブリッド集積回路基板の基準
線（端縁）はプリント回路板の面と平行となり、磁束セ
ンサ１はプリント回路板と平行または垂直となる。この
ようにして、１軸ハイブリッド集積回路化することがで
き、測定装置の小型化、消費電力の低減に伴う携帯性能
の向上が期待できる。
【００１６】次に、図３に示す３軸方向の地磁気センサ
を示す実施例は、図２に示すアモルファス磁性金属繊維
を備えた磁束センサ１を３つ結合して形成したものであ
る。３つの磁束センサ１x,１y,１z をハイブリッド集積
回路基板に互いに直交する軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向
に配置することにより、３軸の磁気ベクトルを知ること
ができる。
を示す実施例は、図２に示すアモルファス磁性金属繊維
を備えた磁束センサ１を３つ結合して形成したものであ
る。３つの磁束センサ１x,１y,１z をハイブリッド集積
回路基板に互いに直交する軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向
に配置することにより、３軸の磁気ベクトルを知ること
ができる。
【００１７】図３において、高周波電源７よりコンデン
サ６，…を介してセンスコイル４，５，…にバイアス電
流を与えたとき、磁束センサ１x,１y,１z が置かれた方
向に従って定まる地球磁場の強さと方向によってＸ出
力、Ｙ出力、Ｚ出力にそれぞれ電圧が発生する。例え
ば、Ｚ軸を鉛直にすれば、Ｘ出力検出用の磁束センサ１
Xが北（Ｎ極）の方向を向いた時は、そのコイル４，５
には地球磁場により＋の最大値となる出力電圧が得られ
る。また、Ｘ出力検出用の磁束センサ１X が南（Ｓ極）
を向いた時は地球磁場により−の最大値を示す出力電圧
が得られる。同様に、Ｘ出力検出用の磁束センサ１X が
西と東を向いた時は、その出力電圧は０となる。東西南
北の間の方位を向いたときは、その方位角度に比例して
出力が得られるので、その出力から逆に磁束センサ１X
の方位角度のデータを得ることができる。今、Ｘ出力検
出用の磁束センサ１X のみならず、これと互いに直交す
るＹ出力検出用の磁束センサ１Y とＺ出力検出用の磁束
センサ１Z を配装してあるので、これらの出力からその
磁場のＸ，Ｙ，Ｚ軸の磁気ベクトルを知ることができ
る。
サ６，…を介してセンスコイル４，５，…にバイアス電
流を与えたとき、磁束センサ１x,１y,１z が置かれた方
向に従って定まる地球磁場の強さと方向によってＸ出
力、Ｙ出力、Ｚ出力にそれぞれ電圧が発生する。例え
ば、Ｚ軸を鉛直にすれば、Ｘ出力検出用の磁束センサ１
Xが北（Ｎ極）の方向を向いた時は、そのコイル４，５
には地球磁場により＋の最大値となる出力電圧が得られ
る。また、Ｘ出力検出用の磁束センサ１X が南（Ｓ極）
を向いた時は地球磁場により−の最大値を示す出力電圧
が得られる。同様に、Ｘ出力検出用の磁束センサ１X が
西と東を向いた時は、その出力電圧は０となる。東西南
北の間の方位を向いたときは、その方位角度に比例して
出力が得られるので、その出力から逆に磁束センサ１X
の方位角度のデータを得ることができる。今、Ｘ出力検
出用の磁束センサ１X のみならず、これと互いに直交す
るＹ出力検出用の磁束センサ１Y とＺ出力検出用の磁束
センサ１Z を配装してあるので、これらの出力からその
磁場のＸ，Ｙ，Ｚ軸の磁気ベクトルを知ることができ
る。
【００１８】３軸磁束センサ１x,１y,１z を除く回路部
分は、例えばハイブリッド集積回路基板とプリント回路
板上に形成し、ハイブリッド集積回路基板に３軸磁束セ
ンサ１x,１y,１z をそれぞれ直交して取り付け、ハイブ
リッド集積回路基板の電極をプリント回路板の小孔に挿
通配線することにより、３軸ハイブリッド集積回路化が
できる。特に、電磁結合方式では難しかった多軸ハイブ
リッド集積回路化が容量結合方式では容易に可能とな
る。
分は、例えばハイブリッド集積回路基板とプリント回路
板上に形成し、ハイブリッド集積回路基板に３軸磁束セ
ンサ１x,１y,１z をそれぞれ直交して取り付け、ハイブ
リッド集積回路基板の電極をプリント回路板の小孔に挿
通配線することにより、３軸ハイブリッド集積回路化が
できる。特に、電磁結合方式では難しかった多軸ハイブ
リッド集積回路化が容量結合方式では容易に可能とな
る。
【００１９】図３では、３軸ハイブリッド集積回路につ
いて説明したが、２軸ハイブリッド集積回路の場合に
は、いずれかの１軸磁束センサを外せば良い。２軸ハイ
ブリッド集積回路の場合においても、磁束センサを除く
回路部分は、例えばハイブリッド集積回路基板とプリン
ト回路板上に形成し、ハイブリッド集積回路基板に直交
する２個の磁束センサをハイブリッド集積回路基板に取
り付け、ハイブリッド集積回路基板の電極をプリント回
路板の小孔に挿通配線することにより、２軸ハイブリッ
ド集積回路化することができる。
いて説明したが、２軸ハイブリッド集積回路の場合に
は、いずれかの１軸磁束センサを外せば良い。２軸ハイ
ブリッド集積回路の場合においても、磁束センサを除く
回路部分は、例えばハイブリッド集積回路基板とプリン
ト回路板上に形成し、ハイブリッド集積回路基板に直交
する２個の磁束センサをハイブリッド集積回路基板に取
り付け、ハイブリッド集積回路基板の電極をプリント回
路板の小孔に挿通配線することにより、２軸ハイブリッ
ド集積回路化することができる。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、残留磁気が少なくて、
測定誤差が減少するとともに、熱の発生が少なく、エネ
ルギー損失を回避することができ、材料費が少なくて済
むのみならず、構造が簡単で作業が簡単になり、製造コ
ストが低下するほか、小型化、均質化、量産化、高性能
化等が期待できる磁束センサの提供が可能となった。
測定誤差が減少するとともに、熱の発生が少なく、エネ
ルギー損失を回避することができ、材料費が少なくて済
むのみならず、構造が簡単で作業が簡単になり、製造コ
ストが低下するほか、小型化、均質化、量産化、高性能
化等が期待できる磁束センサの提供が可能となった。
【図１】本発明のアモルファス磁性金属繊維を用いた磁
束センサの一実施例を示す概略図である。
束センサの一実施例を示す概略図である。
【図２】本発明の磁束センサを応用した１軸地磁気セン
サの一例を示す回路図である。
サの一例を示す回路図である。
【図３】本発明の磁束センサを応用した３軸地磁気セン
サの一例を示す回路図である。
サの一例を示す回路図である。
１ 磁束センサ ２，３ アモルファス磁性金属繊維 ４，５ コイル ６ コンデンサ ７ 高周波電源 ８，９ 整流器 １０ コンデンサ １１ 出力抵抗器 １２ スライダ １３ 出力端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 隆男 東京都練馬区大泉町１丁目22番19号 (72)発明者 松村 克己 東京都日野市南平1564ー35
Claims (3)
- 【請求項１】 磁歪定数が−０．１×１０-6以下の非熱
処理アモルファス磁性金属繊維各１本の外周にそれぞれ
巻線を施した検出用コイル２組を中央部においては平行
に配列し、両端部においては閉磁路を形成するように結
束し、中央部と平行となる方向に保持したことを特徴と
するアモルファス磁性金属繊維を用いた磁束センサ。 - 【請求項２】 請求項１に記載の磁束センサーをハイブ
リッド集積回路基板に配装したことを特徴とするハイブ
リッド集積回路型磁束センサ。 - 【請求項３】 請求項１に記載の磁束センサーをハイブ
リッド集積回路基板に直交する２方向または３方向にそ
れぞれ配装したことを特徴とするハイブリッド集積回路
型磁束センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27596893A JPH07110367A (ja) | 1993-10-08 | 1993-10-08 | アモルファス磁性金属繊維を用いた磁束センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27596893A JPH07110367A (ja) | 1993-10-08 | 1993-10-08 | アモルファス磁性金属繊維を用いた磁束センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07110367A true JPH07110367A (ja) | 1995-04-25 |
Family
ID=17562932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27596893A Pending JPH07110367A (ja) | 1993-10-08 | 1993-10-08 | アモルファス磁性金属繊維を用いた磁束センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07110367A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7352177B2 (en) | 2003-11-26 | 2008-04-01 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Three-axis fluxgate-type magnetism detecting device and method |
| JP2015133397A (ja) * | 2014-01-14 | 2015-07-23 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | マグネトインピーダンスを用いた磁気センサー素子 |
| JP2022118612A (ja) * | 2021-02-02 | 2022-08-15 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | 非晶質ワイヤ付きコイルの異常効果を利用した磁気センサ、及びこれを用いた非破壊検査装置 |
-
1993
- 1993-10-08 JP JP27596893A patent/JPH07110367A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7352177B2 (en) | 2003-11-26 | 2008-04-01 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Three-axis fluxgate-type magnetism detecting device and method |
| US7755353B2 (en) | 2003-11-26 | 2010-07-13 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Three-axis fluxgate-type magnetism detecting device |
| JP2015133397A (ja) * | 2014-01-14 | 2015-07-23 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | マグネトインピーダンスを用いた磁気センサー素子 |
| JP2022118612A (ja) * | 2021-02-02 | 2022-08-15 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | 非晶質ワイヤ付きコイルの異常効果を利用した磁気センサ、及びこれを用いた非破壊検査装置 |
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