| 【発明の名称】 |
磁気センサ |
| 【発明者】 |
【氏名】須藤 能啓
【氏名】大内 純一
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| 【要約】 |
【課題】コイルの長さを短縮し、また巻き数を少なくしてもＭＩ素子を通る磁束を大きくする。
【解決手段】磁気インピーダンス効果素子１と、磁気インピーダンス効果素子１にバイアス磁界を印加するコイル２と、磁性部材３とを備え、磁気インピーダンス効果素子１をコイル２の内部に配置し、コイル２の軸方向に沿ってコイル２の外側近傍に磁性部材３を配置した。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 磁気インピーダンス効果素子と、前記磁気インピーダンス効果素子にバイアス磁界を印加するコイルと、磁性部材とを備え、前記磁気インピーダンス効果素子を前記コイルの内部に配置すると共に、前記コイルの軸方向に沿って前記コイルの外側近傍に前記磁性部材を配置したことを特徴とする磁気センサ。
【請求項２】 前記磁性部材の両端に磁極部を設け、前記磁極部を前記磁気インピーダンス効果素子の端部に対向させたことを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
【請求項３】 前記磁性部材を前記コイルの外側に互いに対向して二つ配置したことを特徴とする請求項２記載の磁気センサ。
【請求項４】 前記磁性部材をシート状とした軟磁性体シートで構成したことを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
【請求項５】 前記軟磁性体シートを前記コイルのほぼ全周を覆うように配置したことを特徴とする請求項４記載の磁気センサ。
【請求項６】 前記軟磁性体シートを前記コイルのほぼ半周を覆うように配置すると共に、前記軟磁性体シートの端部に磁性体からなるエンドキャップを取り付け、前記エンドキャップに磁極部を設け、前記磁極部を前記磁気インピーダンス効果素子の端部に対向させたことを特徴とする請求項４記載の磁気センサ。
【請求項７】 前記コイルの両端側における巻きピッチを中間部における巻きピッチよりも密にしたことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の磁気センサ。
【請求項８】 前記コイルの両端側における巻き径を中間部における巻き径よりも小さくしたことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の磁気センサ。
【請求項９】 前記磁性部材の長さを前記磁気インピーダンスの長さとほぼ等しくたことを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の磁気センサ。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気インピーダンス効果素子を用いて外部磁界等を検出する磁気センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気インピーダンス効果は、高透磁率を有するアモルファスワイヤ等の磁性体に高周波電流を流した際に、その磁性体のインピーダンスが外部磁界によって変化する現象であり、この磁性体を磁気インピーダンス効果素子（略してＭＩ素子という）と呼んでいる。そして、この現象を利用した磁気センサ等が実用化されている。上記のＭＩ素子は外部磁界が０（ガウス）のときを中心にして外部磁界の方向（＋方向／−方向）に対して同じ特性を持つので、外部磁界の大きさだけでなくその向きも検出するためにはＭＩ素子にバイアス磁界を印加する必要ある。
【０００３】図１１は従来の磁気センサの構成を説明するための簡略化した要部断面図であり、ワイヤ状のＭＩ素子２１は、両端が支持基板２２上に設けられた半田付けランド（図示せず）に半田接続されることによって固定される。コイル２３はＭＩ素子２１を支持した支持基板２２を巻き回して支持基板２２に支持され、ＭＩ素子２１はコイル２３の内部に位置される。そして、ＭＩ素子２１の両端とコイル２３の両端とがそれぞれ支持基板２２上の両端に設けた引き出し端子（図示せず）に接続される。
【０００４】以上の構成において、コイル２３に直流電流を通ずるとコイル２３の内部に磁界が作られ、ＭＩ素子２１にバイアス磁界が印加される。そして、ＭＩ素子２１を磁束が通る。
【０００５】ここで、コイル２３内の磁界の強さは一様ではなく、両端側近傍における磁界は中間部における磁界の１／２程度に低下するので、ＭＩ素子２１をコイルの中間部に配置すると共に、コイル２３の長さＬ１をＭＩ素子２１の長さＬ２よりも充分長くしてＭＩ素子２１をコイル２１内の磁界の強い位置に配置し、ＭＩ素子２１を通る磁束を高めている。また、コイル２３の内部の磁界を強くするためコイル２３の巻き数を多くしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の磁気センサでは、ＭＩ素子を通る磁束をコイルが発生する磁界によって作っているので、ＭＩ素子に印加する磁界を大きくするためにはコイルの長さをＭＩ素子の長さよりも充分長くし、また、コイルの巻き数も多くしていた。そのため、全体の形状が大きくなってしまうという問題があった。さらに、磁束を大きくすることには限界があった。
【０００７】そこで、本発明の磁気センサは、コイルの長さを短縮し、また巻き数を少なくしてもＭＩ素子を通る磁束を大きくすること目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題の解決手段として、本発明の磁気センサは、磁気インピーダンス効果素子と、前記磁気インピーダンス効果素子にバイアス磁界を印加するコイルと、磁性部材とを備え、前記磁気インピーダンス効果素子を前記コイルの内部に配置すると共に、前記コイルの軸方向に沿って前記コイルの外側近傍に前記磁性部材を配置した。
【０００９】また、本発明の磁気センサは、前記磁性部材の両端に磁極部を設け、前記磁極部を前記磁気インピーダンス効果素子の端部に対向させた。
【００１０】また、本発明の磁気センサは、前記磁性部材を前記コイルの外側に互いに対向して二つ配置した。
【００１１】また、本発明の磁気センサは、前記磁性部材をシート状とした軟磁性体シートで構成した。
【００１２】また、本発明の磁気センサは、前記軟磁性体シートを前記コイルのほぼ全周を覆うように配置した。
【００１３】また、本発明の磁気センサは、前記軟磁性体シートを前記コイルのほぼ半周を覆うように配置すると共に、前記軟磁性体シートの端部に磁性体からなるエンドキャップを取り付け、前記エンドキャップに磁極部を設け、前記磁極部を前記磁気インピーダンス効果素子の端部に対向させた。
【００１４】また、本発明の磁気センサは、前記コイルの両端側における巻きピッチを中間部における巻きピッチよりも密にした。
【００１５】また、本発明の磁気センサは、前記コイルの両端側における巻き径を中間部における巻き径よりも小さくした。
【００１６】また、本発明の磁気センサは、前記磁性部材の長さを前記磁気インピーダンスの長さとほぼ等しくた。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の磁気センサを図１乃至図１０に従って説明する。図１は第一実施例の斜視図、図二は第二実施例の斜視図、図３は第三実施例の斜視図、図４は図３の要部断面図、図５は第四実施例の斜視図、図６は図５の要部断面図、図７は第五実施例の斜視図、図８は図７の要部断面図、図９は第六実施例の要部断面図、図１０は第七実施例の要部断面図をそれぞれ示す。なお、本発明の磁気センサの説明においては、ＭＩ素子とコイルとの関係を説明するため、ＭＩ素子やコイルを支持するための支持部材等の説明は省略する。
【００１８】先ず、図１において、ＭＩ素子１はコイル２の内部に配置され、それらの長さはほぼ同じ程度である。コイル２の外部近傍にはコイル２の軸方向（長さ方向）に沿って磁性部材３が配置される。磁性部材３の長さもＭＩ素子１の長さにほぼ等しい。磁性部材３の断面は角形で、その両端にはＬ字状またはコ字状（図１ではコ字状）の磁極部４、４がそれぞれ取り付けられる。磁極部４も磁性体で形成されており、磁性部材３と一体に形成しても良く、また別体に形成して磁性部材３に取り付けてもよい。そして、磁極部４の先端をＭＩ素子１の各端部に対向させる。
【００１９】コイル２に電流を流すと磁界が発生し、この磁界によってＭＩ素子１の中を磁束が通る。また、コイル２の外側では、磁性部材３に磁束が集中的に流れるので、ＭＩ素子１の端部とこれに対向する磁極部４の先端部との間の物理的な空間に磁力線が集中してＭＩ素子１を通る磁束密度が高くなる。
【００２０】図２では、もう一つの磁性部材５を磁性部材３に対向してコイル２の外側に配置し、磁性部材３、５の両端にＥ形の磁極部６を取り付けている。磁極部６も磁性体で形成され、磁性部材３、５と一体に形成しても良く、また別体に形成してから磁性部材３、５に取り付けても良い。この構成では、コイル２の外側に磁束が二つの磁性部材３、５を集中的に通ってＭＩ素子１に向かうので、ＭＩ素子１を通る磁束が増加する。
【００２１】図３は磁性部材としてシート状に形成した軟磁性体シート７を用いた構成を示し、図４はその断面図である。軟磁性体シート７は、コイル２の外部近傍でコイル２の軸方向（長さ方向）に沿って配置される。軟磁性体シート７の両端とＭＩ素子１の端部との間に磁力線が集中し、ＭＩ素子１を通る磁束が増加する。
【００２２】図５は、図３における軟磁性体シート７をコイル２のほぼ全周を覆うように筒形の軟磁性体８として構成したものであり、図６はその断面図である。この構成では円筒形の軟磁性体８がコイル２ほぼ全面を覆っているので、この結果、ＭＩ素子１の端部に磁束が集中する。
【００２３】図７は、図３における軟磁性体シート７をコイル２のほぼ半周を覆うように半円筒形の軟磁性体９として構成したものであり、その両端にエンドキャップ１０、１０を取り付け、エンドキャップ１０には円柱形の磁極部１１を取り付けている。図８はその断面図である。エンドキャップ１０及び磁極部１１も磁性体で形成される。そして、磁極部１１をＭＩ素子１の端部に対向させてＭＩ素子１を通る磁束を増加させている。
【００２４】図９及び図１０はＭＩ素子１とコイル２との関係を示し、図９においては、コイルの巻きピッチが両端側で密、中間部においては粗とされている。このため、コイル２の内部の両端側で磁束の漏れがあっても中間部と同等の磁界の強さが得られ、ＭＩ素子１を通る磁束を大きくできる。
【００２５】図１０においては、図９においては、コイルの巻き径が両端側で小さく、中間部においては大きくされており。このため、コイル２の内部の両端側で磁束の漏れがあっても中間部と同等の磁界の強さが得られ、ＭＩ素子１を通る磁束を大きくできる。なお、ＭＩ素子はアモルファスワイヤ等の磁性体で構成されたものを使用したが、これを薄膜で構成した薄膜型のＭＩ素子を使用してもよい。
【００２６】
【発明の効果】以上のように、本発明の磁気センサは、磁気インピーダンス効果素子と、磁気インピーダンス効果素子にバイアス磁界を印加するコイルと、磁性部材とを備え、磁気インピーダンス効果素子を記コイルの内部に配置すると共に、コイルの軸方向に沿ってコイルの外側近傍に磁性部材を配置したので、コイルの長さを磁気インピーダンス効果素子の長さと同程度にしても磁気インピーダンス効果素子を通る磁束を大きくすることができる。
【００２７】また、本発明の磁気センサは、磁性部材の両端に磁極部を設け、磁極部を磁気インピーダンス効果素子の端部に対向させたので、磁極部と磁気インピーダンス効果素子の端部との間に集中して磁束が通るので、磁気インピーダンス効果素子を通る磁束が一層増加する。
【００２８】また、本発明の磁気センサは、磁性部材をコイルの外側に互いに対向して二つ配置したので、コイルの外側を通る磁束も二つの磁性部材を通りやすくなり、磁気インピーダンス効果素子を通る磁束がなお一層増加する。
【００２９】また、本発明の磁気センサは、磁性部材をシート状とした軟磁性体シートで構成したので、簡単な構造とすることができる。
【００３０】また、本発明の磁気センサは、軟磁性体シートをコイルのほぼ全周を覆うように配置したので、磁気インピーダンス効果素子の端部には筒形の軟磁性体シートの端部の全周から磁束が集中する。
【００３１】また、本発明の磁気センサは、軟磁性体シートをコイルのほぼ半周を覆うように配置すると共に、軟磁性体シートの端部に磁性体からなるエンドキャップを取り付け、エンドキャップに磁極部を設け、磁極部を磁気インピーダンス効果素子の端部に対向させたので、磁極部と磁気インピーダンス効果素子の端部との間に集中して磁束が通るので、磁気インピーダンス効果素子を通る磁束が一層増加する。
【００３２】また、本発明の磁気センサは、コイルの両端側における巻きピッチを中間部における巻きピッチよりも密にしたので、両端部で磁界が強くなり、コイルの内部の両端側で磁束の漏れがあっても中間部と同等の磁界の強さが得られ、磁気インピーダンス効果素子を通る磁束を大きくできる。
【００３３】また、本発明の磁気センサは、コイルの両端側における巻き径を中間部における巻き径よりも小さくしたので、コイルの内部の両端側で磁束の漏れがあっても中間部と同等の磁界の強さが得られ、磁気インピーダンス効果素子を通る磁束を大きくできる。
【００３４】また、本発明の磁気センサは、磁性部材の長さを磁気インピーダンスの長さとほぼ等しくたので、小型化が図れる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】００００１００９８
【氏名又は名称】アルプス電気株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年７月１日（１９９９．７．１） |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１３２３０（Ｐ２００１−１３２３０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年１月１９日（２００１．１．１９） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−１８８１８３ |
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