(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アモルファス磁性ワイヤの軸方向に電流を流し、この電流に基づくアモルファス磁性ワイヤ内の周方向磁界を、アモルファス磁性ワイヤの軸方向を通過する被検出磁界で前記周方向に対し傾かせ、その傾きに基づき同上ワイヤ両端間の電圧を変化させ、その電圧変化より被検出磁界を検出する磁気センサにおいて、アモルファス磁性ワイヤの両端に高透磁率材料を溶接したことを特徴とする磁気センサ。
【請求項２】
アモルファス磁性ワイヤの軸方向に電流を流し、この電流に基づくアモルファス磁性ワイヤ内の周方向磁界を、アモルファス磁性ワイヤの軸方向を通過する被検出磁界で前記周方向に対し傾かせ、その傾きに基づき同上ワイヤ両端間の電圧を変化させ、その電圧変化より被検出磁界を検出する磁気センサにおいて、基板上に所定の間隔を隔てて高透磁率材料を設け、アモルファス磁性ワイヤの一端を一方の高透磁率材料に溶接し、アモルファス磁性ワイヤの他端を他方の高透磁率材料に溶接したことを特徴とする磁気センサ。
【請求項３】
アモルファス磁性ワイヤの軸方向に電流を流し、この電流に基づくアモルファス磁性ワイヤ内の周方向磁界を、アモルファス磁性ワイヤの軸方向を通過する被検出磁界で前記周方向に対し傾かせ、その傾きに基づき同上ワイヤ両端間の電圧を変化させ、その変化電圧より被検出磁界を検出する磁気センサにおいて、基板上に所定の間隔を隔てて金属電極を設け、各金属電極上に高透磁率材料を設け、アモルファス磁性ワイヤの一端を一方の高透磁率材料に溶接し、アモルファス磁性ワイヤの他端を他方の高透磁率材料に溶接したことを特徴とする磁気センサ。
【請求項４】
溶接に代え接着したことを特徴とする請求項１〜３何れか記載の磁気センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアモルファス磁性ワイヤを使用した磁気センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アモルファス合金においては、原子構造が長距離秩序をもたず短距離秩序であるので、アモルファス特有の電磁的性質を有し、円周方向に容易に磁化される外殻部を有する零磁歪乃至は負磁歪のアモルファスワイヤが開発されている。例えば、Ｃｏ７０．５Ｂ１５Ｓｉ１０Ｆｅ４が開発されている。
かかる零磁歪乃至は負磁歪のアモルファスワイヤに高周波電流を流すと、ワイヤの横断面内に発生する円周方向磁束によって上記の円周方向に易磁化性の外殻部が円周方向に磁化され、円周方向透磁率μ１が大となり、アモルファスワイヤの両端に発生するインダクタンス電圧分ｅＬ、すなわち
ｅＬ＝ｗμ１ι（Ｉｍ−Ｉｃ）／４π
が著しく大きくなる。ただし、ιはワイヤの長さ，ｗは電流の周波数，Ｉｍは通電電流の絶対値，Ｉｃは４πａＨｃ，ａはワイヤの半径，Ｈｃは円周方向保磁力である。
【０００３】
この通電中のアモルファスワイヤにワイヤ軸方向の外部磁界を作用させると、上記通電による円周方向磁束と外部磁束との合成により、上記円周方向に易磁化性を有する外殻部に作用する磁束の方向が円周方向からずれ、それだけ円周方向への磁化が生じ難くなり、上記μ１が低下し、インダクタンス電圧分ｅＬが減少する。
【０００４】
而して、このインダクタンス電圧分ｅＬの減少が顕著であり、これを利用して外部磁界を検出するために、上記アモルファスワイヤをブリッジの一辺に組み込み、このブリッジの平衡により上記ワイヤ両端間の電圧（抵抗による電圧降下分と上記したインダクタンスによる電圧降下分ｅＬ）のうち、抵抗電圧分を打ち消してインダクタンス電圧分ｅＬのみを検出し、上記ワイヤ軸方向の外部磁界に対するこの検出電圧の変動から当該外部磁界を検出することが提案されている（特開平６−２８３３４４号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
磁束検出型再生磁気ヘッドの高性能化のためには、高Ｓ／Ｎ比が不可欠である。  而して、上記外部磁界検出手段を磁気ヘッドとして利用するには、上記外部磁界に対する検出感度（Ｓ／Ｎ比）の一層の向上が要請され、このため、上記アモルファスワイヤに直流または時間的に変化する電流を通電した状態で、焼鈍することが提案されている（特開平６−１７６９３０号公報）。
しかしながら、この提案はワイヤ加工面からの解決手段であり、加工面での制約を免れ得ない。
【０００６】
本発明の目的は、アモルファス磁性ワイヤに電流を流し、該電流により発生する電圧中、インダクタンスによる電圧分のみを検出し、上記ワイヤの軸方向外部磁界を上記検出電圧の変化から検出する場合、部材の簡易な付加のみで外部磁界の検出感度を充分に向上できる磁気センサを提供することにある。
【０００７】
請求項１に係る磁気センサは、アモルファス磁性ワイヤの軸方向に電流を流し、この電流に基づくアモルファス磁性ワイヤ内の周方向磁界を、アモルファス磁性ワイヤの軸方向を通過する被検出磁界で前記周方向に対し傾かせ、その傾きに基づき同上ワイヤ両端間の電圧を変化させ、その電圧変化より被検出磁界を検出する磁気センサにおいて、アモルファス磁性ワイヤの両端に高透磁率材料を溶接したことを特徴とする。
請求項２に係る磁気センサは、アモルファス磁性ワイヤの軸方向に電流を流し、この電流に基づくアモルファス磁性ワイヤ内の周方向磁界を、アモルファス磁性ワイヤの軸方向を通過する被検出磁界で前記周方向に対し傾かせ、その傾きに基づき同上ワイヤ両端間の電圧を変化させ、その電圧変化より被検出磁界を検出する磁気センサにおいて、基板上に所定の間隔を隔てて高透磁率材料を設け、アモルファス磁性ワイヤの一端を一方の高透磁率材料に溶接し、アモルファス磁性ワイヤの他端を他方の高透磁率材料に溶接したことを特徴とする。
請求項３に係る磁気センサは、アモルファス磁性ワイヤの軸方向に電流を流し、この電流に基づくアモルファス磁性ワイヤ内の周方向磁界を、アモルファス磁性ワイヤの軸方向を通過する被検出磁界で前記周方向に対し傾かせ、その傾きに基づき同上ワイヤ両端間の電圧を変化させ、その電圧変化より被検出磁界を検出する磁気センサにおいて、基板上に所定の間隔を隔てて金属電極を設け、各金属電極上に高透磁率材料を設け、アモルファス磁性ワイヤの一端を一方の高透磁率材料に溶接し、アモルファス磁性ワイヤの他端を他方の高透磁率材料に溶接したことを特徴とする。
請求項４に係る磁気センサは、請求項１〜３何れかの磁気センサにおいて、溶接に代え接着したことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１の（イ）は本発明に係る一の磁気センサを示す側面図、図１の（ロ）は同じく平面図である。
図１の（イ）及び図１の（ロ）において、１は零磁歪乃至は負磁歪のアモルファスワイヤであり、円周方向に易磁化性の外殻部を有している。２，２はアモルファスワイヤの両端に接続した高透磁率材料のヘッドで、残留磁気が小で透磁率の高い軟磁性材料、例えば、パ−マロイ（鉄−ニッケル合金）、けい素鋼、フェライト等を使用できる。
【０００９】
図２は本発明に係る磁気センサを使用して外部磁界を検出するブリッジ回路を示している。
図２において、３は高周波電源であり、この電源３によりアモルファスワイヤに電流が流され、ワイヤ両端ａ−ａ’に抵抗電圧分ｅＲとインダクタンス電圧分ｅＬとからなる電圧が発生する。
このインダクタンス電圧分ｅＬのみを出力端ｂ−ｂ’に出力させるようにブリッジ回路を平衡させてある。このインダクタンス電圧分ｅＬは、既述した通り、アモルファスワイヤ１の円周方向透磁率をμ１とすると、
│ｅＬ│∝μ１ ▲１▼で与えられる。而るに、零磁歪乃至は負磁歪のアモルファスワイヤにおいては、円周方向に易磁化性の外殻部を有し、ワイヤ軸方向電流により発生する円周方向磁束によってその外殻部が容易に円周方向に磁化されるから、μ１が大であり、│ｅＬ│も大である。
【００１０】
図２において、Ｈは検出しようとする外部磁界であり、磁界方向はアモルファスワイヤ１の軸方向であり、高透磁率材料ヘッド２の先端端面２１に入る磁束がアモルファスワイヤ１内を通過する。この場合、高透磁率材料ヘッド２の先端端面２１の面積をＳ、アモルファスワイヤ１の断面積をｓとすると、アモルファスワイヤ１を通過する磁束は、高透磁率材料ヘッド無しの場合に較べてＳ／ｓ（Ｓ／ｓ＝ｋ≫１）倍となる。
【００１１】
この外部磁界Ｈはその方向がアモルファスワイヤ１の軸方向であり、上記ワイヤ通電による円周方向磁束とのベクトル合成の磁束、すなわち、通電状態でワイヤ軸方向外部磁界に曝されているときにアモルファスワイヤ１内に作用する磁束は、その方向が円周方向から傾いたものとなる。
而して、高透磁率材料ヘッドが無い場合の磁束の傾き角をφ、高透磁率材料ヘッドが存在する場合の磁束の傾き角をΦとすれば、
ｃｏｓΦ／ｃｏｓφ＝ｋ≫１                    ▲２▼
が成立する。
【００１２】
而るに、本発明においては、高透磁率材料ヘッドを取り付けており、上記アモルファスワイヤ内磁束の円周方向に対する傾き角が大になり、それだけアモルファスワイヤの前記外殻部の円周方向磁化が弱くなって前記の円周方向透磁率μ１が小となる度合いが大きくなるから、上記│ｅＬ│が高感度で変動する。従って、外部磁界を高感度で検出できる。
【００１３】
上記高透磁率材料ヘッド２の形状は、先端側ほど断面積を大とした形状、例えば、図３に示すような、円錐形とすることもできる。断面形状は、矩形等の四角形、四角形以外の多角形、三角形、円形、楕円形等の何れであってもよい。
上記高透磁率材料ヘッドのアモルファスワイヤへの取付けは、通常、高透磁率材料ヘッドを外面においてワイヤ端部に溶接等で固着することにより行うが、図３に示すように、高透磁率材料ヘッド２にワイヤ挿入穴２２を設け、この穴にワイヤ端部を圧入接触させ、接着剤２３で固定することも可能である。
【００１４】
図４の（イ）は本発明に係る他の磁気センサを示し、絶縁基板、例えば、セラミックス基板４上に高透磁率材料ヘッド２，２を固着し、これらのヘッド２，２間にアモルファスワイヤ１を溶接等により接続してある。
図４の（ロ）は本発明に係る他の磁気センサの別例を示し、絶縁基板４、例えば、セラミックス基板上に金属（例えば、銀−パラジウム合金）のコ−ティングで電極５，５を形成し、各電極５上に高透磁率材料ヘッド２を固着し、これらのヘッド２，２間にアモルファスワイヤ１を溶接等により接続してある。
【００１５】
本発明においては、上記ブリッジによる抵抗電圧分の除去に代え、共振回路を使用し、通電によるワイヤ両端ａ−ａ’電圧中のインダクタンス電圧分ｅＬをコンデンサ−の調整により打ち消し〔μ１ι＝Ｌ１、Ｃ１＝１／（ｗ√Ｌ１）を満たすようにコンデンサをＣ１に調整〕、外部磁界を作用させたときの共振のずれから、外部磁界によるインダクタンス電圧変化分を検出することも可能である。
【００１６】
【実施例】
〔実施例１〕
アモルファスワイヤには、組成がＣｏ７０．５Ｂ１５Ｓｉ１０Ｆｅ４で、零磁歪、外径５０μｍφ、長さ２ｍｍのものを使用した。
図４の（ロ）に示すように、セラミックス基板４上に銀−パラジウム合金で電極５，５を形成し、その電極上に厚み０．５ｍｍ、長さ４．０ｍｍ、巾１．６ｍｍの鉄−５０ニッケル合金プレ−ト２を固着し、このプレ−ト２，２間に上記アモルファスワイヤ１を溶接した。
〔実施例２〕
実施例１に対し、鉄−５０ニッケル合金に代えフェライトを使用した以外、実施例１と同じにした。
〔比較例〕
実施例１に対し、鉄−５０ニッケル合金プレ−トを使用せず、アモルファスワイヤを電極に溶接した以外、実施例１に同じとした。
【００１７】
これらの実施例及び比較例の磁気センサを図２に示すようにブリッジ回路に組み込み、外部磁界０のときの出力電圧ｅＬを１．３ボルトとするようにワイヤに微弱な電流を流し、試料をコイルのコア内に入れ、ワイヤ軸方向外部磁界を変化させ、出力電圧ｅＬが変化するときの磁界を測定したところ、比較例では４Ｇであったが、実施例１では２Ｇ、実施例２では２．７Ｇであり、何れの実施例品とも比較例品より高感度であることが確認できた。
【００１８】
【発明の効果】
本発明に係る磁気センサにおいては、零磁歪乃至は負磁歪のアモルファスワイヤの磁気インピ−ダンス効果を利用して外部磁界を検出する場合、アモルファス端部に高透磁率材料を取り付けるだけでその検出感度を充分に向上でき、簡易な構造、低コストで高感度化を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１の（イ）は本発明に係る磁気センサを示す側面図、図１の（ロ）は同じく平面図である。
【図２】本発明に係る磁気センサ−の使用状態を示す回路図である。
【図３】本発明に係る磁気センサ−の上記とは別の例の要部を示す断面図である。
【図４】
【符号の説明】
１          アモルファスワイヤ
２          高透磁率材料ヘッド
４          基板
【図１】
0003602235.tif 000002
【図２】
0003602235.tif 000003
【図３】
0003602235.tif 000004
【図４】
0003602235.tif 000005