| 【発明の名称】 |
磁気センサ |
| 【発明者】 |
【氏名】有賀 英吉
【氏名】中村 優樹
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| 【要約】 |
【課題】表面を研磨してもコイル断線の心配がなく、耐磨耗性に優れ、注型樹脂の応力がコアにかかりにくく出力バランスをとりやすく、コアにクラック発生のおそれもない磁気センサを得る。
【解決手段】互いに異なる向きの二つの磁気空隙部２４，２５を有する磁気センサ用コア体１と、二つの磁気空隙部２４，２５に磁束を発生させる励磁用コイル１７と、励磁用コイル１７によって発生する磁束の変化を検出する検出用コイル１５，１６とを備え、二つの磁気空隙部を構成するそれぞれ二つのコア部１１，１３，１２，１４間に、励磁用コイル１７と検出用コイル１５，１６の少なくとも一方を巻回し、二つの磁気空隙部２４，２５のうち、検出側の空隙部に、被検出体を摺接させる摺動面を形成し、検出側空隙部の二つのコア部間には、巻回したコイルより摺動面側に、非磁性の耐磨耗性部材１８を設ける。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 互いに異なる向きの二つの磁気空隙部を有する磁気センサ用コア体と、上記二つの磁気空隙部に磁束を発生させるように巻回された励磁用コイルと、この励磁用コイルによって発生する磁束の変化を検出するために巻回された検出用コイルとを備え、上記二つの磁気空隙部を構成するそれぞれ二つのコア部間に、上記励磁用コイルと検出用コイルの少なくとも一方が巻回され、上記二つの磁気空隙部のうち、検出側の空隙部に、被検出体を摺接させる摺動面が形成され、上記検出側の空隙部の上記二つのコア部間には、上記巻回されたコイルより上記摺動面側に、非磁性の耐磨耗性部材が設けられてなる磁気センサ。
【請求項２】 非磁性の耐磨耗性部材は、被検出体に対する摺動部材を構成する請求項１記載の磁気センサ。
【請求項３】 非磁性の耐磨耗性部材が二つの磁気空隙部の両方に設けられている請求項1記載の磁気センサ。
【請求項４】 非磁性の耐磨耗性部材は、二つのコア部間において巻回されたコイルを押えるとともに、上記二つのコア部の間隔とほぼ同一幅であり、かつ、上記二つのコア部の先端面とほぼ同一の先端面を有している請求項１，２または３記載の磁気センサ。
【請求項５】 磁気センサ用コア体は、平板状コア部と、この平板状コア部の一面から互いに逆向きに突出した二つのＬ字形コア部とからなる断面π形のコア体であり、上記平板状コア部と上記二つのＬ字形コア部とによって二つの磁気空隙部が構成されている請求項１記載の磁気センサ。
【請求項６】 非磁性の耐磨耗性部材は、二つのコア部間に設けられているとともに二つのコア部を取り囲んでいる請求項１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、被検出体の透磁率に応じた磁束の変化に基づいて、被検出体に設けられた磁性材料を識別する磁気センサに関するもので、カード識別装置などに適用可能なものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、磁気カードにおける記録データの信頼性向上等を図るために、磁気カードの磁気ストライプを高保磁力化させる傾向にあり、市場には、高保磁力カードから低保磁力カードにいたるまで様々な保磁力をもつカードが混在して出回っている。したがって、これらのカードに記録されているデータを読み取り、また、データを記録するカードリーダーには、様々な保磁力をもつ磁気カードに応じて適正な電流値でデータを記録する機能を備えていることが要求されている。
【０００３】そこで本出願人は、磁性材料の保磁力と、透磁率との相関関係に着目し、カードの磁気ストライプの透磁率に依存した磁束の変化を検出することにより、カードの保磁力を識別する差動型磁気センサを検討している。以下、この差動型磁気センサの概略および動作原理を、本願発明の実施形態を示す図を借りて説明する。
【０００４】図１(ａ)は、差動型磁気センサの検出部の検討例を示すもので、互いに異なる向きの二つの磁気空隙部２４，２５を有する磁気センサ用コア体１と、上記二つの磁気空隙部２４，２５に磁束を発生させるように巻回された励磁用コイル１７と、この励磁用コイル１７によって発生する磁束の変化を検出するために巻回された二つの検出用コイル１５，１６とを具備している。磁気センサ用コア体１は、平板状コア部１０と、この平板状コア部１０の一面から互いに逆向きに、対称形に突出した二つのＬ字形コア部１３，１４とからなる断面π形のコア体である。上記平板状コア部１０の両端部１１，１２と上記二つのＬ字形コア部１３，１４とによって上記二つの磁気空隙部２４，２５が構成されている。上記二つの検出用コイル１５，１６は、それぞれ上記二つのＬ字形コア部１３，１４の根元部分に巻回されている。励磁用コイル１７は、上記二つの磁気空隙部２４，２５にまたがり、かつ、この磁気空隙部２４，２５に位置する検出用コイル１５，１６の外側に巻回されている。
【０００５】二つの磁気空隙部２４，２５はそれぞれの先端部すなわち磁気センサ用コア体１の図１において上下方向両端部において開放している。このようにして、磁気センサの要部は上記コア１の上下方向の中央を境にして対称形に構成されている。上記二つの磁気空隙部２４，２５のうち、一方の磁気空隙部２４側は、磁気カード等の被検出体の通路に面していて、上記磁気空隙部２４を形成する平板状コア部１０の一端部１１とＬ字形コア部１３の先端部とが上記被検出体が摺接する摺動面となっている。コア体１の材質としてはフェライトを用いることができる。
【０００６】励磁用コイル１7に電流を流すことによって二つの磁気空隙部２４，２５に互いに同じ大きさの磁束を発生させる。二つの検出用コイル１５，１６は、これらのコイル双方の差動出力が得られるように接続されている。したがって、上記摺動面に被検出体が摺接していなければ、上記差動出力はゼロである。いま、被検出体が搬送されてきてその磁気ストライプ部分などが上記摺動面に摺接すると、一方のＬ字形コア部１３を通る磁束と他方のＬ字形コア部１４を通る磁束に差が生じ、二つの検出用コイル１５，１６から差動出力が得られる。これによって被検出体が上記摺動面に摺接していることを判別することができる。さらに、被検出体に使われている磁性材料の保磁力に応じて上記差動出力が変化するので、この差動出力の大きさに応じて、被検出体に使われている磁性材料が高保磁力材料であるかまたは低保磁力材料であるかを、したがって、被検出体が磁気カードの場合は、高保磁力カードであるかまたは低保磁力カードであるかを判別することができる。【０００７】以上説明したコアとコイルからなる検出部は、これをケースに入れ、ケース内に樹脂を注型して固定する。上記検出部の前記摺動面を研磨することにより摺動面をケースから露出させ、これによって磁気センサが完成する。この磁気センサは、上記の例のように、カード保磁力識別センサなどとして用いることができる。【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記磁気センサには、次のような解決すべき課題が残っている。
(１)センサ表面側にコイルがずれていると、センサ表面の研磨によってコイルが研磨され、コイルが断線することがある。
(２)カードなどの被検出体がセンサの表面に摺接するため、フェライトからなるコアとこれを固めた樹脂では、耐磨耗性が悪い。
(３)センサ自体の感度は高いため、注型樹脂の応力がコアにかかることによってセンサの出力に影響し、出力バランスがとりにくい。
(４) 注型樹脂の応力がコアにかかることによって、コアにクラックが発生することがある。
【０００９】本発明は以上のような未解決の問題点を解消するためになされたもので、表面を研磨してもコイル断線の心配がなく、耐磨耗性に優れ、かつ、注型樹脂の応力がコアにかかりにくい構造とすることによって、出力バランスをとりやすく、コアにクラックが発生するおそれもない磁気センサを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、互いに異なる向きの二つの磁気空隙部を有する磁気センサ用コア体と、上記二つの磁気空隙部に磁束を発生させるように巻回された励磁用コイルと、この励磁用コイルによって発生する磁束の変化を検出するために巻回された検出用コイルとを備え、上記二つの磁気空隙部を構成するそれぞれ二つのコア部間に、励磁用コイルと検出用コイルの少なくとも一方が巻回され、上記二つの磁気空隙部のうち、検出側の空隙部に、被検出体を摺接させる摺動面が形成され、検出側の空隙部の上記二つのコア部間には、巻回されたコイルより摺動面側に、非磁性の耐磨耗性部材が設けられていることを特徴とする。
【００１１】非磁性の耐磨耗性部材は、請求項２記載の発明のように、被検出体に対する摺動部材を構成しているとなおよい。非磁性の耐磨耗性部材は、請求項３記載の発明のように、二つの磁気空隙部の両方に設けられているとなおよい。非磁性の耐磨耗性部材はまた、請求項４記載の発明のように、二つのコア部間において巻回されたコイルを押えるとともに、上記二つのコア部の間隔とほぼ同一幅であり、かつ、上記二つのコア部の先端面とほぼ同一の先端面を有しているとなおよい。
【００１２】磁気センサ用コア体は、請求項５記載の発明のように、平板状コア部と、この平板状コア部の一面から互いに逆向きに突出した二つのＬ字形コア部とからなる断面π形のコア体とし、上記平板状コア部と上記二つのＬ字形コア部とによって二つの磁気空隙部を構成するようにするとよい。非磁性の耐磨耗性部材は、請求項６記載の発明のように、二つのコア部間に設けるとともに二つのコア部を取り囲むとよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明にかかる磁気センサの実施の形態について説明する。図１は磁気センサの検出部を示すもので、(ａ)は、本発明にかかる磁気センサの検出部として構成される一段階前の構造を示しており、(ｂ)は、本発明にかかる磁気センサの検出部としての構造を示している。
【００１４】図１(ａ)に示す構造は、既に説明したとおり、従来の磁気センサの検出部と同じ構成であり、互いに異なる向きの二つの磁気空隙部２４，２５を有する磁気センサ用コア体１と、上記二つの磁気空隙部２４，２５に磁束を発生させるように巻回された励磁用コイル１７と、この励磁用コイル１７によって発生する磁束の変化を検出するために巻回された二つの検出用コイル１５，１６とを具備している。磁気センサ用コア体１は、平板状コア部１０と、この平板状コア部１０の一面から互いに逆向きに、対称形に突出した二つのＬ字形コア部１３，１４とからなる断面π形のコア体である。上記平板状コア部１０の両端部１１，１２と上記二つのＬ字形コア部１３，１４とによって上記二つの磁気空隙部２４，２５が構成されている。上記二つの検出用コイル１５，１６は、それぞれ上記二つのＬ字形コア部１３，１４の根元部分に巻回されている。励磁用コイル１７は、上記二つの磁気空隙部２４，２５にまたがり、かつ、この磁気空隙部２４，２５に位置する検出用コイル１５，１６の外側に巻回されている。
【００１５】二つの磁気空隙部２４，２５はそれぞれの先端部すなわち磁気センサ用コア体１の図１において上下方向両端部において開放している。この開放部から上記のように検出用コイル１５，１６が巻回されあるいは挿入され、これら検出用コイル１５，１６の外側から励磁用コイル１７が巻回されるが、これらの各コイル１５，１６，１７は緩く巻かれた場合、コイルを構成する線間に隙間を生ずることになる。そこで、図１（ｂ）に示すように、二つの磁気空隙部２４，２５を構成するそれぞれ二つのコア部１１，１３間および１２，１４間に、非磁性の耐磨耗性部材１８，１９が嵌め込まれ、上記二つの磁気空隙部２４，２５に存在するコイル１５，１７および１６，１７が押さえ込まれ圧縮されている。
【００１６】上記非磁性の耐磨耗性部材１８，１９は、耐磨耗性と摺動性を兼ね備えた材質、例えばセラミック、チタン酸バリウム、ジルコニア、窒化珪素などからなり、図２に上側から見た平面図として示すように、磁気空隙部２４，２５の幅とほぼ同じ幅の、角柱状の部材である。この耐磨耗性部材１８，１９をそれぞれ磁気空隙部２４，２５に押し込み、耐磨耗性部材１８，１９の先端面を、上記二つの磁気空隙部２４，２５を形成するそれぞれ二つのコア部１１，１３および１２，１４の先端面とほぼ同一面とし、接着剤で仮止めする。このようにして組み立てられた検出部はケースに入れられ、ケース内に樹脂が注型されて固定される。
【００１７】図５は、上記検出部を構成するコア体１と、これを収納して樹脂注型されコア体１を固定したケース２８との関係を概略的に示す。なお、耐磨耗性部材１８，１９については図示を省略している。図５において、ケース２８は被検出体であるカード３０の磁気ストライプとの摺動面が緩やかな円弧を描いており、コア体１の検出側の空隙部２４が上記摺動面側に位置し、上記空隙部２４を形成する二つのコア部１１，１３と、上記耐磨耗性部材１８の先端面が上記摺動面とほぼ同一の面となっている。ケース２８の上記摺動面は、上記コア部１１，１３および非磁性の耐磨耗性部材１８の先端面とともに連続した一つの面となるように、かつ、良好な摺動姓が得られるように研磨される。このように構成された磁気センサの検出原理は既に説明したとおりであるから、ここでの説明は省略する。
【００１８】以上説明した実施の形態によれば、磁気空隙部２４，２５のそれぞれ二つのコア部１１，１３および１２，１４間に非磁性の耐磨耗性部材１８，１９を設けたことによって、次のような効果を得ることができる。（１）被検出体が摺動面に摺接することによって、センサ中央の頂点部分において最も強く摺接するが、この部分に非磁性の耐磨耗性部材１８が配置されているため、磨耗の進行が抑制される。
（２）非磁性の耐磨耗性部材１８を配置したことにより、磁気空隙部２４内のコイルの浮き上がりが防止され、摺動面を研磨することによるコイルの断線を防止することができる。（３）二つのコア部１１，１３および１２，１４間に非磁性の耐磨耗性部材１８，１９が介在しているため、樹脂の注型によってコア体１にかかる応力が軽減され、センサバランスのずれが小さくなるとともに、コア体１にクラックが発生することもなくなる。
【００１９】図１に示す実施の形態では、検出側の空隙部２４と、その反対側の空隙部２５の両方に非磁性の耐磨耗性部材１８，１９が設けられているが、特性が所定の許容範囲内であれば、検出側の空隙部２４にのみ非磁性の耐磨耗性部材を設けてもよい。ただし、差動バランス型センサであるため、両方の空隙部２４，２５にそれぞれ非磁性の耐磨耗性部材１８，１９を設けることにより、樹脂注型によってコア体１にかかる応力が、検出側とその反対側とで均等に軽減され、センサバランスがさらによくなる。これをさらに具体的に説明すると、コア体１に応力が不均等にかかると、検出側とその反対側の磁気的なバランスが崩れ、この崩れたバランスを出力調整等によって調整する必要がある。しかし、調整したとしても、温度変化その他の環境条件の変化によってバランスが崩れ、検出値が不安定になる。しかし、両方の空隙部２４，２５にそれぞれ非磁性の耐磨耗性部材１８，１９を設ければ、温度変化その他の環境条件の変化による磁気的なバランスの崩れがなく、検出値が安定化する。また、両側に非磁性の耐磨耗性部材１８，１９を設ければ、コア体１のクラック発生の予防効果、歪みの予防効果が大きいという利点もある。
【００２０】次に、図３、図４に示す別の実施形態について説明する。この実施形態は、コア体１の構成およびコイルの構成は前述の実施形態と同じであり、非磁性の耐磨耗性部材の構成が異なっている。図３、図４において、符号２０で示す非磁性の耐磨耗性部材は、長方形の板状のものに、コア部１１，１３を嵌めるべき細長い窓孔２１，２１を形成し、これらの窓孔２１，２１の間に、磁気空隙部２４に嵌まるべき桟２０１を形成した形になっている。上記非磁性の耐磨耗性部材２０の窓孔２１，２１にはコア部１１，１３が嵌められ、これによって、磁気空隙部２４に耐磨耗性部材２０の上記桟２０１が嵌まり、磁気空隙部２４内のコイル１５，１７を押しつぶすとともに、二つのコア部１１，１３を取り囲んでいる。
【００２１】上記非磁性の耐磨耗性部材２０の材質は前記実施形態における非磁性の耐磨耗性部材１８の材質と同じものでよい。また、非磁性の耐磨耗性部材２０はこれをコア体１に嵌めこんで接着剤などによって仮止めし、ケースに入れて樹脂を注型することによって固定する。非磁性の耐磨耗性部材は、コア体１の検出側にのみ設けてもよいが、図３に示す実施形態では、検出側とは反対側にも非磁性の耐磨耗性部材２２が設けられている。非磁性の耐磨耗性部材２２の構成は非磁性の耐磨耗性部材２０と全く同じであって、コア部１２，１４が嵌まる窓孔と、磁気空隙部２５に嵌まる桟２２１とを有する。上記窓孔にコア部１２，１４を嵌めることによって磁気空隙部２５に桟２２１が嵌まり、コア部１２，１４が耐磨耗性部材２２によって囲まれている。
【００２２】図３、図４に示す実施の形態によれば、磁気空隙部に非磁性の耐磨耗性部材が嵌まるばかりでなく、磁気空隙部を形成する二つのコア部が非磁性の耐磨耗性部材で囲まれているため、コアの保護効果および耐磨耗性が向上し、樹脂の注型によりコアにかかる応力の低減効果も向上する。
【００２３】次に、本発明にかかる磁気センサの組み立て手順について、図６に示す例を参照しながら説明する。図６（ａ）に示すように、まずブロック状のベース材３１にセンサチップとしてのコア体１を接着する。コア体１は横長の部材で、ベース材３１はコア体１よりもさらに充分大きい横長の部材である。コア体１は、その検出側をベース材３１の前端面に合わせて接着する。
【００２４】次に、図６（ｂ）に示すように、コア体１の二つのＬ字形コア部１３，１４にそれぞれ、予めコア部１３，１４の断面形状に合わせて巻回された検出用コイル１５，１６を挿入し、コア部１３，１４の根元部分に検出用コイル１５，１６を収める。コア部１３，１４の根元部分に検出用コイル１５，１６を収める際に、検出用コイル１５，１６の挿入の向きを直角に曲げる必要があるため、コア部１３，１４の根元部分に至る角部が面取りされ、コイル１５，１６の挿入が円滑に行われるようになっている。図６（ｂ）では、片方のコア部１３の面取り部のみに符号３３を付している。
【００２５】上記のようにして二つの磁気空隙部２４，２５にそれぞれ検出用コイル１５，１６が巻回された形になっている。そこで次に、図６（ｃ）に示すように、二つの磁気空隙部２４，２５にまたがり、検出用コイル１５，１６の上から励磁コイル１７を巻回する。また、ベース材３１の後部の段部に端子ブロック３５を固定し、各巻線の端部を端子ブロック３５の所定の端子に半田付け等によって接続する。図示されていないが、少なくとも検出側の磁気空隙部２４に非磁性の耐磨耗性部材をはめ込む。
【００２６】続いて、図６（ｄ）に示すようにベース材３１に上記センサチップを覆うようにしてケース３７を被せて接着により固定し、次に、ベース材３１とケース３７との間の空間に樹脂を注型し、全体を固体状のものとする。さらに、図６（ｆ）に示すように摺動面を研磨して完成品とする。
【００２７】
【発明の効果】請求項１記載の発明は、互いに異なる向きの二つの磁気空隙部を有する磁気センサ用コア体と、上記二つの磁気空隙部に磁束を発生させるように巻回された励磁用コイルと、この励磁用コイルによって発生する磁束の変化を検出するために巻回された検出用コイルとを備え、上記二つの磁気空隙部を構成するそれぞれ二つのコア部間に、励磁用コイルと検出用コイルの少なくとも一方を巻回し、上記二つの磁気空隙部のうち、検出側の空隙部に、被検出体を摺接させる摺動面を形成し、検出側の空隙部の上記二つのコア部間には、巻回されたコイルより摺動面側に、非磁性の耐磨耗性部材を設けた。そのため、被検出体が摺接する摺動面の磨耗の進行が抑制される。また、耐磨耗性部材によって磁気空隙部内のコイルの浮き上がりが防止され、摺動面を研磨することによるコイルの断線を防止することができる。さらに、樹脂の注型によってコア体にかかる応力が軽減され、センサバランスのずれが小さくなるとともに、コア体にクラックが発生することもなくなる。
【００２８】請求項２記載の発明のように、上記非磁性の耐磨耗性部材が、被検出体に対する摺動部材を構成しているものによれば、摺動面に対する被検出体の摺動が円滑に行われる利点がある。
【００２９】請求項３記載の発明のように、上記非磁性の耐磨耗性部材が、二つの磁気空隙部の両方に設けられているものによれば、温度変化その他の環境条件の変化による検出側とその反対側との樹脂注型による応力のアンバランスが少なくなり、磁気的なバランスの崩れも少なく、検出値が安定化する。
【００３０】請求項６記載の発明のように、非磁性の耐磨耗性部材が、二つのコア部間に設けられるとともに二つのコア部を取り囲んだ構成のものによれば、コアの保護効果および耐磨耗性が向上し、樹脂の注型によりコアにかかる応力の低減効果も向上する。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００２２３３
【氏名又は名称】株式会社三協精機製作所
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| 【出願日】 |
平成１２年１月１３日（２０００．１．１３） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８８８５６
【弁理士】
【氏名又は名称】石橋 佳之夫
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１９４４３９（Ｐ２００１−１９４４３９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年７月１９日（２００１．７．１９） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−４４７３（Ｐ２０００−４４７３） |
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