JPH1163997A

JPH1163997A - 電子コンパス

Info

Publication number: JPH1163997A
Application number: JP9225392A
Authority: JP
Inventors: Takao Mizushima; 隆夫水嶋; Teruhiro Makino; 彰宏牧野; Yoshihiro Sudou; 能啓須藤; Shinichi Sasagawa; 新一笹川; Akihisa Inoue; 明久井上
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1997-08-21
Filing date: 1997-08-21
Publication date: 1999-03-05

Abstract

(57)【要約】【課題】形状を小型にすることが可能であり、かつ地
磁気による磁力線の方位を精密に測定できる電子コンパ
スを提供する。【解決手段】外部磁界による磁力線のＸ軸方向の成分
を検出する第１の磁気インピーダンス効果素子（以下Ｍ
Ｉ素子と略す）２と、外部磁界による磁力線のＹ軸方向
の成分を検出する第２のＭＩ素子３と、第１、２のＭＩ
素子にバイアス磁化を印加するための巻線５、６とを備
え、第１、２のＭＩ素子２、３が、それぞれに印加され
る交流電流の電流路が互いに直交するように同一平面４
内に配置されたものであり、更に、第１、２のＭＩ素子
２、３が、Ｆｅを主成分とし、ΔＴｘ＝Ｔｘ−Ｔｇ（式
中、Ｔｘは結晶化開始温度、Ｔｇはガラス転移温度を示
す）の式で表される過冷却液体の温度間隔ΔＴｘが２０
Ｋ以上であるＦｅ基金属ガラス合金であることを特徴と
する電子コンパス１を採用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地磁気による磁力
線の方位を検出する電子コンパスに関するものであり、
特に、Ｆｅ基金属ガラス合金からなる磁気インピーダン
ス効果素子を備えた電子コンパスに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子コンパスは、単独で地磁気等の外部
磁界による磁力線の方位を測定できるので、車載用コン
パス及びナビゲーションシステム等の自車位置の検出手
段として広く用いられている。

【０００３】上述の電子コンパスの中でも、フラックス
ゲートセンサーは、その動作原理上安定性に優れ、磁界
の検出感度も１０^-7〜１０^-6Ｇ程度と高いので、広く用
いられている。しかし、このフラックスゲートセンサー
は、環状の磁心と、この磁心に巻回して磁場を印加する
励磁巻線と、磁心の磁束密度を検出する検出巻線とから
なる構造であるため、形状が塊状となり、小型化が図れ
ないという課題がある。

【０００４】一方、別の電子コンパスとして、磁気抵抗
素子（以下、ＭＲ素子と略す）を用いた磁気センサー
は、２つのＭＲ素子をそれぞれに印加される電流の電流
路が互いに直交するように同一平面内に配置し、これら
２つのＭＲ素子をブリッジ等に接続することにより外部
磁界による磁力線の方位を検出するもので、形状が平面
状であり、小型化を図ることが可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のＭＲ素
子を用いた磁気センサーは、外部磁界の強度の変化によ
るＭＲ素子自身の固有抵抗に対する抵抗変化率が３〜６
％程度と小さく、抵抗変化が鋭敏ではないので、地磁気
等の外部磁界による磁力線の精密な方位測定を行うこと
が困難であり、電子コンパスとして適当でないという課
題があった。

【０００６】本発明は上述の課題を解決するためになさ
れたものであって、その形状を小型にすることが可能で
あり、かつ地磁気による磁力線の方位を精密に測定でき
る電子コンパスを提供することを目的とする。

【０００７】

【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、本発明は以下の構成を採用した。本発明の電子コ
ンパスは、外部磁界の方位の検出手段として、Ｆｅを主
成分とし、ΔＴｘ＝Ｔｘ−Ｔｇ（式中、Ｔｘは結晶化開
始温度、Ｔｇはガラス転移温度を示す）の式で表される
過冷却液体の温度間隔ΔＴｘが２０Ｋ以上であるＦｅ基
金属ガラス合金からなる磁気インピーダンス効果素子を
備えることを特徴とする。本発明の電子コンパスは、先
に記載の電子コンパスであって、前記外部磁界による磁
力線のＸ軸方向の成分の検出手段である第１の磁気イン
ピーダンス効果素子と、前記外部磁界による磁力線のＹ
軸方向の成分の検出手段である第２の磁気インピーダン
ス効果素子とを備えることを特徴とする。

【０００８】また、本発明の電子コンパスは、先に記載
の電子コンパスであって、前記第１、２の磁気インピー
ダンス効果素子は、それぞれに印加される交流電流の電
流路が互いに直交するように同一平面内に配置されたこ
とを特徴とする。また、本発明の電子コンパスは、先に
記載の電子コンパスであって、前記第１、２の磁気イン
ピーダンス効果素子には、それぞれに印加される交流電
流の電流路に沿ってバイアス磁化を印加するための巻線
が巻回されたものであることを特徴とする。

【０００９】更に、本発明の電子コンパスは、先に記載
の電子コンパスであって、前記Ｆｅ基金属ガラス合金が
Ｆｅ以外の他の金属元素と半金属元素とを含有してな
り、前記他の金属元素としてＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎの
うちの１種または２種以上が含有され、前記半金属元素
として、Ｐ、Ｃ、Ｂ、Ｇｅ、Ｓｉのうちの１種または２
種以上が含有されてなることを特徴とする。更に、本発
明の電子コンパスは、先に記載の電子コンパスであっ
て、前記Ｆｅ基金属ガラス合金の組成が、それぞれ原子
％でＡｌ：１〜１０Ｇａ：０．５〜４Ｐ：０〜１５Ｃ：２〜７Ｂ：２〜１０Ｆｅ：残部であることを特徴とする。

【００１０】更に、本発明の電子コンパスは、先に記載
の電子コンパスであって、前記Ｆｅ基金属ガラス合金の
組成が、それぞれ原子％でＡｌ：１〜１０Ｇａ：０．５〜４Ｐ：０〜１５Ｃ：２〜７Ｂ：２〜１０Ｓｉ：０〜１５Ｆｅ：残部であることを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１において、電子コンパス１に
は、外部磁界のＸ軸方向の成分の検出手段である第１の
磁気インピーダンス効果素子（以下、ＭＩ素子と略す）
２と、Ｘ軸方向に垂直なＹ軸方向の外部磁界の成分の検
出手段である第２のＭＩ素子３とが備えられている。磁
気インピーダンス効果素子（ＭＩ素子）とは、磁気イン
ピーダンス効果（Magneto-Impedance Effect）を有する
素子である。磁気インピーダンス効果とは、ワイヤ状ま
たはリボン状の磁性体に電源からＭＨｚ帯域の交流電流
を印加し、この状態で磁性体の長手方向から外部磁界を
印加すると、外部磁界が数ガウス程度の微弱磁界であっ
ても、磁性体の両端に素材固有のインピーダンスによる
電圧が発生し、その振幅が外部磁界の強度に対応して数
十％の範囲で変化する、すなわちインピーダンス変化を
起こす現象をいう。第１、２のＭＩ素子２、３は、Ｆｅ
を主成分とするＦｅ基金属ガラス合金からなり、その形
状は平面視略矩形で所定の厚みを有するものである。第
１、２のＭＩ素子２、３は、それぞれに印加される交流
電流の電流路の方向が互いに直交するように平面４に配
置されている。即ち、第１、２のＭＩ素子２、３は、そ
れぞれの長手方向の向きが互いに直交するように配置さ
れている。具体的には、第１、２のＭＩ素子２、３は、
平面４に任意の手段により固定されている。第１、２の
ＭＩ素子２、３の形状は、図１においては板状である
が、これに限られることはなく、棒状、薄帯（リボン）
状、ワイヤ状、線状、線状の成形体の複数本を撚り合わ
せたもの等であっても良い。

【００１２】第１、２のＭＩ素子２、３には、第１、２
のＭＩ素子２、３に印加される交流電流の電流路の方向
に沿って、即ち、第１、２のＭＩ素子２、３の長手方向
に沿ってバイアス磁化を印加するための巻線５、６が巻
回されている。巻線５、６の両端は、巻線端子５ａ、６
ａを介して、外部巻線用導線５ｂ、６ｂに接続されてい
る。第１、２のＭＩ素子２、３の長手方向の両端２ａ、
３ａには、出力電流を取り出すための出力導線７、８、
９が接続されている。導線７、９は、出力端子７ａ、９
ａを介して、出力用外部導線７ｂ、９ｂに接続されてい
る。また、導線８の両端は、第１のＭＩ素子２の端部２
ａと第２のＭＩ素子３の端部３ａとに接続されている。
また、導線８は、出力端子８ａを介して、出力用外部導
線８ｂに接続されている。更に、第１、２のＭＩ素子
２、３のそれぞれの長手方向の両端２ａ、３ａには、図
示しない交流電流を印加するための導線が接続されてい
る。

【００１３】上述の電子コンパス１の動作は次の通りで
ある。図１において、第１、２のＭＩ素子２、３には、
図示しない導線からＭＨｚ帯域の交流電流が印加されて
いる。このとき、第１、２のＭＩ素子２、３のそれぞれ
の両端２ａ、３ａには、それぞれの素子に固有のインピ
ーダンスによる電圧が発生している。図１に示すよう
に、外部磁界による磁力線の方向を任意とし、この磁力
線が第１のＭＩ素子２に印加されると、第１のＭＩ素子
２の両端に発生するインピーダンスは、この磁力線の第
１のＭＩ素子２の長手方向に対して平行な成分（Ｘ軸方
向の成分）の大きさに対応したものとなる。同様に、こ
の磁力線が第２のＭＩ素子３に印加されると、第２のＭ
Ｉ素子３の両端に発生するインピーダンスは、この磁力
線の第２のＭＩ素子３の長手方向に対して平行な成分
（Ｙ軸方向の成分）の大きさに対応したものとなる。即
ち、第１、２のＭＩ素子２、３に対して、外部磁界によ
る磁力線の方向が変化すると、これに対応して第１、２
のＭＩ素子２、３のインピーダンスが変化し、第１、２
のＭＩ素子２、３から出力される電圧値が変化すること
になる。このようにして、電子コンパス１においては、
出力端子７ａ、８ａから、地磁気のＸ軸方向の成分の大
きさに対応した電圧値を示す出力電流が取り出され、出
力端子９ａ、８ａから、地磁気のＹ軸方向の成分の大き
さに対応した電圧値を示す出力電流が取り出される。こ
れらの出力電流は、外部出力導線７ｂ、８ｂ、９ｂを介
して図示しない処理部に送られる。処理部では、得られ
た出力電流に基づいて地磁気による磁力線の方位が測定
される。

【００１４】従来のＭＲ素子の磁気検出感度が０．１
Ｏｅ程度であるのに対し、磁気インピーダンス効果を有
する素子（ＭＩ素子）は、１０^-5 Ｏｅ程度の磁気を検
出することが可能である。特に、本発明の第１、２のＭ
Ｉ素子２、３に、コルピッツ発振回路などの自己発振回
路等を接続して数〜数十ＭＨｚの交流電流を印加した場
合には、分解能が約１０^-6 Ｏｅの高感度で外部磁界を
安定に検出できるので、微弱な外部磁界の検出が可能に
なる。従って、第１、２のＭＩ素子２、３の形状を、長
手方向の長さを短くしてＭＩ素子固有のインピーダンス
を小さくするような形状とした場合においても、良好な
磁気検出感度が得られるので、電子コンパス１の小型化
を図ることが可能となる。

【００１５】また、上述したように、本発明の電子コン
パス１には、第１、２のＭＩ素子２、３にバイアス磁化
を印加するための巻線５、６が備えられている。本発明
に係る第１、２のＭＩ素子２、３は、図２（ａ）に示す
ように、外部磁界ゼロを中心に外部磁界の絶対値に依存
して正負方向にほぼ対称的に出力電圧の変化（インピー
ダンス変化）を示す。

【００１６】電子コンパス１の第１、２のＭＩ素子２、
３にバイアス磁化を印加しない場合には、図２（ｂ）に
示すように、外部磁界による磁力線の方向を第１のＭＩ
素子２の長手方向に対して０〜９０゜に変化させると、
第１のＭＩ素子２からの出力電圧が低下する。また、外
部磁界による磁力線の方向を９０〜１８０゜に変化させ
ると、第１のＭＩ素子２からの出力電圧が上昇する。こ
のとき、０゜と１８０゜における出力電圧の電圧値は同
一となり、磁力線の方向を正確に測定することができな
い。

【００１７】第１、２のＭＩ素子２、３にバイアス磁化
を印加した場合には、図２（ｃ）に示すように、外部磁
界に対するインピーダンスが直線的に変化する領域を使
用することになり、外部磁界による磁力線の方向を０〜
１８０゜に変化した場合でも、ＭＩ素子からの出力電圧
の変化が線形的であり、外部磁界の方向を正確に測定で
きる。

【００１８】第１、２のＭＩ素子２、３に印加するバイ
アス磁化の大きさは、絶対値で０．１〜２Ｏｅの範囲
であることが好ましい。バイアス磁化の大きさが、０．
１Ｏｅ以下若しくは２Ｏｅ以上の範囲では、外部磁界
に対するインピーダンス変化が線形変化でないので好ま
しくない。従って、バイアス磁化を印加するための巻線
５、６に印加するバイアス電流は、数ｍＡの直流電流で
十分である。

【００１９】第１、２のＭＩ素子２、３を構成するＦｅ
基金属ガラス合金は、Ｆｅを主成分とし、ΔＴｘ＝Ｔｘ
−Ｔｇ（式中、Ｔｘは結晶化開始温度、Ｔｇはガラス転
移温度を示す）の式で表される過冷却液体領域の温度幅
ΔＴｘが２０Ｋ以上、組成によっては４０〜６０Ｋ以上
という顕著な温度間隔を示すので、徐冷による成形が可
能となり、比較的肉厚のリボン状や線状の成形体を作成
することが可能となる。

【００２０】高い磁気インピーダンス効果を有しなが
ら、しかも２０Ｋ以上のΔＴｘを有するＦｅ基金属ガラ
ス合金を得るために、このＦｅ基金属ガラス合金に、Ｆ
ｅ以外の他の金属元素と半金属元素とを含有させる。こ
のうちＦｅ以外の他の金属とは、周期律表の３Ｂ族およ
び４Ｂ族の少なくとも１種類以上からなるものであり、
具体的にはＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｓｎ、およびＰｂ
の少なくとも１種以上が好ましく、中でもＡｌ、Ｇａ、
ＩｎまたはＳｎがより好ましい。前記の半金属元素は、
Ｐ、Ｃ、Ｂ、ＧｅおよびＳｉの少なくとも１種以上であ
ることが好ましい。特に、Ｐ、Ｃ、およびＢの少なくと
も１種以上を含有させることが好ましい。また、Ｓｉを
加えることにより、過冷却液体の温度間隔ΔＴｘを向上
させ、非晶質単相組織となる臨界板厚を増大できる。Ｓ
ｉの含有量は多すぎると過冷却液体領域ΔＴｘが消滅す
るので、１５原子％以下が好ましい。

【００２１】より具体的に例示すると、本発明では、そ
の組成が原子％で、Ａｌ：１〜１０、Ｇａ：０．５〜
４、Ｐ：０〜１５、Ｃ：２〜７、Ｂ：２〜１０、Ｆｅ：
残部であって、不可避不純物が含有されていても良いＦ
ｅ基金属ガラス合金が得られる。また、本発明では、そ
の組成が原子％で、Ａｌ：１〜１０、Ｇａ：０．５〜
４、Ｐ：０〜１５、Ｃ：２〜７、Ｂ：２〜１０、Ｓｉ：
０〜１５、Ｆｅ：残部であって、不可避不純物が含有
されていても良いＦｅ基金属ガラス合金が得られる。
尚、より大きな過冷却液体領域ΔＴｘを得るために、上
述の２つの組成中、ＰとＣを原子％で、Ｐ：６〜１５、
Ｃ：５〜７とするとより好ましく３５Ｋ以上の過冷却液
体領域ΔＴｘを得ることができる。

【００２２】本発明に係るＦｅ基金属ガラス合金からな
る第１、２のＭＩ素子２、３は、溶製してから鋳造法に
より、或いは単ロールもしくは双ロールによる急冷法に
よって、更には液中紡糸法や溶液抽出法によって、バル
ク状、薄帯（リボン）状、線状体等の種々の形状として
製造される。これらの製造法によって、従来の非晶質合
金によるリボン状のＭＩ素子に比べての１０倍以上の厚
さと形の大きさの第１、２のＭＩ素子２、３を得ること
ができるので、電子コンパス１に用いる場合において
も、第１、２のＭＩ素子２、３の形状の自由度が高い故
に、電子コンパス１の設計、製造が容易になる。

【００２３】これらの方法により得られた前記の組成の
Ｆｅ基軟磁性金属ガラス合金は、室温において軟磁気特
性（Soft magnetism）を有している。この軟磁気特性は
３００℃〜５００℃の範囲内の熱処理を施すことによっ
て更に改善される。このため、電子コンパス１への応用
に有用なものとなる。

【００２４】上述の電子コンパス１は、Ｆｅを主成分と
し、ΔＴｘ＝Ｔｘ−Ｔｇ（式中、Ｔｘは結晶化開始温
度、Ｔｇはガラス転移温度を示す）の式で表される過冷
却液体の温度間隔ΔＴｘが２０Ｋ以上、より好ましくは
３５Ｋ以上であり、Ｆｅ以外の他の金属元素と半金属元
素とを含有するＦｅ基金属ガラス合金からなるＭＩ素子
を備えており、外部磁界の変化に対するインピーダンス
の変化が大きいので、地磁気のような微弱な外部磁界を
検出することができる。また、本発明に係る第１、２の
ＭＩ素子２、３は、外部磁界の検出感度が高いので、第
１、２のＭＩ素子２、３の大きさを小さくすることが可
能となり、電子コンパス１の形状を小型化できる。更
に、本発明に係る第１、２のＭＩ素子２、３は、鋳造
法、単ロール法、双ロール法等により、従来の非晶質合
金に比べて板厚が大きい成形体を容易に得られるので、
電子コンパス１に用いる場合においても、第１、２のＭ
Ｉ素子２、３の形状の自由度が高い故に、電子コンパス
１の設計が容易になり、更に第１、２のＭＩ素子２、３
の加工等が容易であり、電子コンパス１の製造が容易に
なると共に、製造コストを低減できる。

【００２５】上述の電子コンパス１は、外部磁界のＸ軸
方向の成分の検出手段である第１のＭＩ素子２と、Ｙ軸
方向の外部磁界の成分の検出手段である第２のＭＩ素子
３とを備え、第１、２のＭＩ素子２、３は、それぞれに
印加される交流電流の電流路が互いに直交するように同
一平面４内に配置され、第１、２のＭＩ素子２、３に印
加される交流電流の電流路に沿ってバイアス磁化を印加
する巻線５、６が巻回されたものであるので、地磁気に
よる磁力線の方位を正確に測定できる。

【００２６】また、上述の第１、２のＭＩ素子２、３
は、外部磁界が−２Ｏｅ〜＋２Ｏｅ程度の微弱磁界の
範囲において、出力電圧の値の変化が穏やかであると共
に出力電圧の値の変化が線形的で定量性が良好であるの
で、電子コンパス１の外部磁界による磁力線の方位測定
の精度をより高くすることができる。また、外部磁界の
方位を測定するための出力電圧を処理する回路構成が比
較的簡単になり、電子コンパス１の製造コストを下げる
ことができる。更に、第１、２のＭＩ素子２、３に印加
するバイアス磁化は最大でも２Ｏｅ程度と小さくて済
むので、バイアス磁化を印加するための回路構成を簡単
にすることができる。

【００２７】上述の電子コンパス１は、Ｆｅ基金属ガラ
ス合金である第１、２のＭＩ素子２、３に、３００℃〜
５００℃の範囲内の熱処理が施されたものであり、良好
な軟磁気特性を示し、磁気インピーダンス効果を向上さ
せることができるので、地磁気のような微弱な外部磁界
を検出することが容易に行える。

【００２８】

【実施例】以下、実施例によって詳細に説明する。（実施例１）Ｆｅ、Ａｌ、Ｇａ、Ｆｅ-Ｃ合金、Ｆｅ-Ｐ
合金およびＢのそれぞれ所定量を秤量混合し、減圧Ａｒ
雰囲気下においてこれらの原料を高周波誘導加熱炉で溶
融し、原子組成比がＦｅ₇₂Ａｌ₅Ｇａ₂Ｐ₁₁Ｃ₆Ｂ₄となる
組成物のインゴットを製造した。このインゴットをルツ
ボ内に入れて溶融し、ルツボのノズルから回転している
ロールに溶湯を吹き出して急冷する単ロール法によっ
て、減圧Ａｒ雰囲気下で厚さ２０μｍの急冷リボンを得
た。このリボンから、長さ３１ｍｍ、幅０．１ｍｍ〜
０．２ｍｍ、厚さ２０μｍの試料を切り出してＭＩ素子
とした。また、このときの過冷却液体領域ΔＴｘは４７
Ｋであった。

【００２９】（実施例２）原子組成がＦｅ₇₂Ａｌ₅Ｇａ₂
Ｐ₁₀Ｃ₆Ｂ₄Ｓｉ₁であること以外は実施例１と同様にし
てＭＩ素子を得た。得られた急冷リボンは、図７に示す
Ｘ線回折パターンから、板厚２０〜１６０μｍの試料に
あってはいずれも２θ＝４０〜６０゜にハローなパター
ンを有しており、アモルファス単相組織を有することが
わかる。これに対し、板厚１７０μｍ以上の試料では、
２θ＝５０゜付近にのみピークが観察された。このピー
クは、Ｆｅ₃Ｃ、Ｆｅ₃Ｂに帰属するピークであると考え
られる。また、本実施例における過冷却液体領域ΔＴｘ
は５０Ｋ以上の高い値を示した。

【００３０】実施例１及び実施例２のＭＩ素子を図３に
示す磁界検知回路に挿入し、３ＭＨｚの交流電流を印加
した状態で、ＭＩ素子の長さ方向に外部磁界Ｈexを印加
し、外部磁界Ｈex（Ｏｅ）と発生した出力電圧（ｍＶ）
との関係を調べた。外部磁界Ｈexは、０Ｏｅからスタ
ートし、５Ｏｅ、０Ｏｅ、−５Ｏｅ、０Ｏｅと連続
的に往復変化させた。増幅率は１０倍に設定した。測定
結果を図４及び図５に示す。更に、図６には、実施例１
のＭＩ素子と、従来のＦｅ₇₈Ｓｉ₁₉Ｂ₁₃および（Ｆｅ₆
Ｃｏ₉₄）_72.5Ｓｉ_12.5Ｂ₁₅ の組成のＭＩ素子とを比較
するために、外部磁界Ｈex（Ｏｅ）と発生した出力電圧
（ｍＶ）との関係をそれぞれ調べた結果を示す。

【００３１】図３に示す磁界検知回路は、ブロックＡ，
ＢおよびＣからなり、それぞれ、高周波電源部、外部磁
界（Ｈｅｘ）検知部および増幅出力部である。ＭＩ素子
（Ｍｉ）は外部磁界検知部（Ｂ）に挿入されている。高
周波電源部（Ａ）は、高周波交流電流を発生し外部磁界
検知部（Ｂ）に供給するための回路であってその方式は
特に限定されない。ここでは一例として、安定化コルビ
ッツ発振回路を採用したものを掲げる。自己発振方式で
はこの他に磁気変調を利用した振幅変調（ＡＭ）、周波
数変調（ＦＭ）、または位相変調（ＰＭ）をかけて磁界
感知作動をさせることもできる。外部磁界検知部（Ｂ）
はＭＩ素子（Ｍｉ）と復調回路とからなり、高周波電源
部（Ａ）から供給された高周波交流電流により待機状態
とされたＭＩ素子が外部磁界（Ｈｅｘ）に感応して発生
したインピーダンス変化を、復調回路により復調し、増
幅出力部（Ｃ）に伝送する。増幅出力部（Ｃ）は差動増
幅回路と出力端子とを有する。この出力端子からＭＩ素
子からの出力電圧（ｍＶ）を得る。

【００３２】図４及び図５において、実施例１及び実施
例２のＭＩ素子は、−２Ｏｅ〜＋２Ｏｅ程度の微弱磁
界帯域において、出力電圧の値が高く、かつ線形性に優
れる領域があるために良好な定量性を示す。従って、こ
のようなＭＩ素子を電子コンパスに使用した場合には、
地磁気のような微弱な外部磁界の検出が可能となり、外
部磁界によるＭＩ素子からの出力電圧を処理して外部磁
界の方位を測定するための回路構成を簡単にできる。ま
た、バイアス磁化は、絶対値で２Ｏｅ程度の磁化をか
ければよいので、バイアス磁化を印加するための回路構
成も簡単にできる。

【００３３】また、図６において、実施例１のＭＩ素子
は、従来のＦｅ₇₈Ｓｉ₁₉Ｂ₁₃の組成のＭＩ素子よりも出
力電圧の電圧値が高く、外部磁界の検出感度が高いこと
がわかる。一方、実施例１のＭＩ素子は、微弱磁界の範
囲内（−２Ｏｅ〜＋２Ｏｅ）で従来の（Ｆｅ₆Ｃ
ｏ₉₄）_72.5Ｓｉ_12.5Ｂ₁₅ の組成のＭＩ素子よりも出力
電圧の立ち上がりが緩やかであるので、定量性が良好と
なり、これを用いた電子コンパスの回路構成が容易とな
る。

【００３４】（実施例３）実施例１と同様にして、原子
組成比がＦｅ₇₃Ａｌ₅Ｇａ₂Ｐ₁₁Ｃ₅Ｂ₄となる組成物のイ
ンゴットを製造し、単ロール法によって急冷リボンを得
た。単ロール法での製造時のノズル径と、ノズル先端と
ロール表面との距離（ギャップ）と、ロールの回転数
と、射出圧力と、雰囲気圧力とを以下の表１のように設
定し、厚さ３５μｍ〜２２９μｍのリボン状Ｆｅ基金属
ガラス合金を得た。

【００３５】

【表１】

【００３６】表１に示した各金属ガラス合金のＸ線回折
パターンは、図８に示すように、板厚３２μｍ〜１３５
μｍの合金でいずれもハローなパターンとなっており、
非晶質単相組織であることがわかる。これに対し、板厚
１５１μｍと１８０μｍの合金では、Ｆｅ₂Ｂに帰属す
るピークが観察される。更に、２２９μｍの合金では先
のピーク以外にもＦｅ₃Ｂに帰属するピークが観察さ
れ、更に別の化合物が生成しているものと思われる。

【００３７】実施例３の金属ガラス合金によれば、板厚
が２０〜１３５μｍであり、板厚が充分なリボン状の金
属ガラス合金が得られ、しかもこれら合金は、実施例
１、実施例２と同様にＭＩ効果を有することから、電子
コンパスに用いる場合においても、ＭＩ素子の形状の自
由度が高い故に、電子コンパスの設計が容易になり、更
にＭＩ素子の加工等が容易であり、電子コンパスの製造
が容易になると共に、製造コストを低減できる。

【００３８】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
電子コンパスは、Ｆｅを主成分とし、ΔＴｘ＝Ｔｘ−Ｔ
ｇ（式中、Ｔｘは結晶化開始温度、Ｔｇはガラス転移温
度を示す）の式で表される過冷却液体の温度間隔ΔＴｘ
が２０Ｋ以上であり、Ｆｅ以外の他の金属元素と半金属
元素とを含有するＦｅ基金属ガラス合金からなるＭＩ素
子を備えており、外部磁界の変化に対する検出感度が高
いので、微弱な地磁気を検出することができると共に、
ＭＩ素子の大きさを小さくすることが可能となり、電子
コンパスの形状を小型化できる。更に、本発明に係るＭ
Ｉ素子は、加工性に優れるリボン状または線状のＭＩ素
子を容易に得ることができるので、電子コンパスの設
計、製造を容易にすると共に、製造コストを低減でき
る。

【００３９】また、本発明の電子コンパスは、外部磁界
のＸ軸方向の成分の検出手段である第１のＭＩ素子と、
Ｙ軸方向の外部磁界の成分の検出手段である第２のＭＩ
素子とを備え、第１、２のＭＩ素子は、それぞれに印加
される交流電流の電流路が互いに直交するように同一平
面内に配置され、ＭＩ素子に印加される交流電流の電流
路に沿ってバイアス磁化を印加する巻線が巻回されたも
のでありバイアス磁化を印加できるので、地磁気のよう
な外部磁界による磁力線の方位を正確に測定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態である電子コンパスを示
す平面図である。

【図２】本発明の実施の形態であるＭＩ素子の外部磁
界と出力電圧との関係を示す図であって、（ａ）はＭＩ
素子の外部磁化と出力電圧との関係を示すグラフであ
り、（ｂ）は外部磁界の磁力線の方向をＭＩ素子の長手
方向に対して０〜１８０゜の範囲で変化させたときの外
部磁界と出力電圧との関係を示すグラフであり、（ｃ）
はＭＩ素子のバイアス磁化をかけて（ｂ）と同様にの外
部磁界の磁力線の方向を変化させたときの外部磁界と出
力電圧との関係を示すグラフである。

【図３】本発明の実施の形態であるＭＩ素子を用いた
磁気検知回路を示す回路図である。

【図４】実施例１のＭＩ素子の外部磁化と出力電圧と
の関係を示すグラフである。

【図５】実施例２のＭＩ素子の外部磁化と出力電圧と
の関係を示すグラフである。

【図６】実施例１および従来のＭＩ素子の外部磁化と
出力電圧との関係を示すグラフである。

【図７】Ｆｅ₇₂Ａｌ₅Ｇａ₂Ｐ₁₀Ｃ₆Ｂ₄Ｓｉ₁の組成の
合金の各板厚におけるＸ線回折パターンを示す図であ
る。

【図８】Ｆｅ₇₃Ａｌ₅Ｇａ₂Ｐ₁₁Ｃ₅Ｂ₄の組成の合金の
各板厚におけるＸ線回折パターンを示す図である。

【符号の説明】

１電子コンパス２第１のＭＩ素子３第２のＭＩ素子４平面５バイアス磁化を印加するための巻線６バイアス磁化を印加するための巻線７出力導線８出力導線９出力導線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者牧野彰宏東京都大田区雪谷大塚町１番７号アルプス電気株式会社内 (72)発明者須藤能啓東京都大田区雪谷大塚町１番７号アルプス電気株式会社内 (72)発明者笹川新一東京都大田区雪谷大塚町１番７号アルプス電気株式会社内 (72)発明者井上明久宮城県仙台市青葉区川内元支倉35番地川内住宅11−806

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外部磁界による磁力線の方位の検出手段
として、Ｆｅを主成分とし、ΔＴｘ＝Ｔｘ−Ｔｇ（式
中、Ｔｘは結晶化開始温度、Ｔｇはガラス転移温度を示
す）の式で表される過冷却液体の温度間隔ΔＴｘが２０
Ｋ以上であるＦｅ基金属ガラス合金からなる磁気インピ
ーダンス効果素子を備えることを特徴とする電子コンパ
ス。
【請求項２】請求項１に記載の電子コンパスであっ
て、前記外部磁界による磁力線のＸ軸方向の成分の検出手段
である第１の磁気インピーダンス効果素子と、前記外部磁界による磁力線のＹ軸方向の成分の検出手段
である第２の磁気インピーダンス効果素子とを備えるこ
とを特徴とする電子コンパス。
【請求項３】請求項２に記載の電子コンパスであっ
て、前記第１、２の磁気インピーダンス効果素子は、それぞ
れに印加される交流電流の電流路が互いに直交するよう
に同一平面内に配置されたことを特徴とする電子コンパ
ス。
【請求項４】請求項３に記載の電子コンパスであっ
て、前記第１、２の磁気インピーダンス効果素子には、それ
ぞれに印加される交流電流の電流路に沿ってバイアス磁
化を印加するための巻線が巻回されたことを特徴とする
電子コンパス。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の電子コ
ンパスであって、前記Ｆｅ基金属ガラス合金がＦｅ以外
の他の金属元素と半金属元素とを含有してなり、前記他
の金属元素としてＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎのうちの１種
または２種以上が含有され、前記半金属元素として、
Ｐ、Ｃ、Ｂ、Ｇｅ、Ｓｉのうちの１種または２種以上が
含有されてなることを特徴とする電子コンパス。
【請求項６】請求項１または請求項５に記載の電子コ
ンパスであって、前記Ｆｅ基金属ガラス合金の組成が、
それぞれ原子％でＡｌ：１〜１０Ｇａ：０．５〜４Ｐ：０〜１５Ｃ：２〜７Ｂ：２〜１０Ｆｅ：残部であることを特徴とする電子コンパス。
【請求項７】請求項１または請求項５に記載の電子コ
ンパスであって、前記Ｆｅ基金属ガラス合金の組成が、
それぞれ原子％でＡｌ：１〜１０Ｇａ：０．５〜４Ｐ：０〜１５Ｃ：２〜７Ｂ：２〜１０Ｓｉ：０〜１５Ｆｅ：残部であることを特徴とする電子コンパス。