(57)【要約】【課題】ｘ方向検出コイルとｙ方向検出コイルの高い直角度を容易に確保できるようにする。【解決手段】互いに直交するｘ方向直線部（１１ｘ）およびｙ方向直線部（１１ｙ）を有するコア（１１）と、励磁コイル（１２）と、ｘ方向直線部（１１ｘ）を直接的に利用してコア（１１）の周囲に巻回されたｘ方向検出コイル（１３ｘ）と、ｙ方向直線部（１１ｙ）を間接的に利用してコア（１１）の周囲に巻回されたｙ方向検出コイル（１３ｙ）とを具備する。【効果】ｘ方向検出コイル（１３ｘ）とｙ方向検出コイル（１３ｙ）の高い直角度を容易に確保できる。【選択図】図１
2007003288.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直交するｘ方向直線部（１１ｘ）およびｙ方向直線部（１１ｙ）を有し且つ閉磁路を形成するコア（１１）と、前記コア（１１）を励磁する励磁コイル（１２）と、前記ｘ方向直線部（１１ｘ）で方向を規定されたｘ方向コイル面（１４ｘ）を形成するように前記コア（１１）の周囲に巻回されたｘ方向検出コイル（１３ｘ）と、前記ｙ方向直線部（１１ｙ）で方向を規定されたｙ方向コイル面（１４ｙ）を形成するように前記コア（１１）の周囲に巻回されたｙ方向検出コイル（１３ｙ）とを具備したことを特徴とするフラックスゲートセンサ（１０）。
【請求項２】
平行な２辺とそれらに直角な１辺からなるコの字形のコア部材（１１ａ）を向き合わせてロの字形に接続したことを特徴とするフラックスゲートセンサ用コア（１１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラックスゲートセンサおよびフラックスゲートセンサ用コアに関し、さらに詳しくは、ｘ方向検出コイルとｙ方向検出コイルの高い直角度を容易に確保できるフラックスゲートセンサ、および、そのフラックスゲートセンサに好適に用いうるフラックスゲートセンサ用コアに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トロイダル・コアに励磁コイルがトロイダル巻され、トロイダル・コアの周囲にｘ方向検出コイルとｙ方向検出コイルとが互いに直角になるように巻回されているフラックスゲートセンサが知られている（例えば、特許文献１，２，３参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−６４４７５号公報
【特許文献２】特開平１０−１５３４２７号公報
【特許文献３】特開平６−２４１８０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来のフラックスゲートセンサでは、トロイダル・コアが円環形状であるため、ｘ方向検出コイルとｙ方向検出コイルとを巻回する時に互いに直角になっているか否かをトロイダル・コアを利用しては確認できず、何らかの治具を用いる必要があり、作業が繁雑になる問題点があった。
そこで、本発明の目的は、ｘ方向検出コイルとｙ方向検出コイルの高い直角度を容易に確保できるフラックスゲートセンサ、および、そのフラックスゲートセンサに好適に用いうるフラックスゲートセンサ用コアを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の観点では、本発明は、互いに直交するｘ方向直線部（１１ｘ）およびｙ方向直線部（１１ｙ）を有し且つ閉磁路を形成するコア（１１）と、前記コア（１１）を励磁する励磁コイル（１２）と、前記ｘ方向直線部（１１ｘ）で方向を規定されたｘ方向コイル面（１４ｘ）を形成するように前記コア（１１）の周囲に巻回されたｘ方向検出コイル（１３ｘ）と、前記ｙ方向直線部（１１ｙ）で方向を規定されたｙ方向コイル面（１４ｙ）を形成するように前記コア（１１）の周囲に巻回されたｙ方向検出コイル（１３ｙ）とを具備したことを特徴とするフラックスゲートセンサ（１０）を提供する。
上記第１の観点によるフラックスゲートセンサ（１０）では、コア（１１）のｘ方向直線部（１１ｘ）とｙ方向直線部（１１ｙ）とが互いに直交しているので、ｘ方向直線部（１１ｘ）を利用してｘ方向検出コイル（１３ｘ）をコア（１１）の周囲に巻回し、ｙ方向直線部（１１ｙ）を利用してｙ方向検出コイル（１３ｙ）をコア（１１）の周囲に巻回すれば、ｘ方向検出コイル（１３ｘ）とｙ方向検出コイル（１３ｙ）の高い直角度を容易に確保できる。
【０００６】
第２の観点では、本発明は、平行な２辺とそれらに直角な１辺からなるコの字形のコア部材（１１ａ）を向き合わせてロの字形に接続したことを特徴とするフラックスゲートセンサ用コア（１１）を提供する。
上記第２の観点によるフラックスゲートセンサ用コア（１１）では、平行に対向する辺が２対あり且つそれら対の方向が直交するから、一方の対を利用してｘ方向検出コイル（１３ｘ）を巻回し、他方の対を利用してｙ方向直線部（１１ｙ）を巻回すれば、ｘ方向検出コイル（１３ｘ）とｙ方向検出コイル（１３ｙ）の高い直角度を容易に確保できる。また、コの字形のコア部材（１１ａ）に分割して励磁コイル（１２）を嵌めることが出来るから、励磁コイル（１２）をトロイダル巻する必要がなくなり、フラックスゲートセンサ（１０）を製造しやすくなる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のフラックスゲートセンサおよびフラックスゲートセンサ用コアによれば、ｘ方向検出コイルとｙ方向検出コイルの高い直角度を容易に確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図に示す実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【０００９】
図１は、実施例１に係るフラックスゲートセンサ１００を示す構成図である。
このフラックスゲートセンサ１００は、互いに直交するｘ方向直線部１１ｘおよびｙ方向直線部１１ｙを有し且つ閉磁路を形成するコア１１と、コア１１を励磁する励磁コイル１２と、平行に対向する一対のｘ方向直線部１１ｘを直接的に利用してコア１１の周囲に巻回されたｘ方向検出コイル１３ｘと、平行に対向する一対のｙ方向直線部１１ｙを間接的に利用してコア１１の周囲に巻回されたｙ方向検出コイル１３ｙとを具備している。
ｘ方向コイル面１４ｘはｘ方向検出コイル１３ｘのコイル面であり、ｙ方向コイル面１４ｙはｙ方向検出コイル１３ｙのコイル面である。
【００１０】
図２は、コア１１の斜視図である。
このコア１１は、平行な２辺１１１とそれらに直角な１辺１１２からなるコの字形のコア部材１１ａを向き合わせてロの字形に接続した構造である。辺１１１がｙ方向直線部１１ｙに相当し、辺１１２がｘ方向直線部１１ｘに相当する。
コア部材１１ａは、例えばパーマロイまたはセンダストなどの軟磁気特性（保持力が小さく、透磁率が大きい。）を有する材料の板を積層したものである。
【００１１】
図３は、励磁コイル１２の斜視図である。
この励磁コイル１２は、ボビン１２ａに励磁巻線１２ｂを巻回したものである。
ボビン１２ａは、コア部材１１ａの辺１１１をほとんど隙間なく挿通しうる四角形の中空孔１２ｃを有している。また、中空孔１２ｃと相似な外形のフランジ１２ｄを有している。
【００１２】
図４に示すように、コの字形のコア部材１１ａに励磁コイル１２を嵌め、別のコの字形のコア部材１１ａを向き合わせてロの字形に接続し、励磁コイル１２を嵌めたコア１１とする。コア部材１１ａの接続は、重ね接続でも、突合せ接続でもよい。
【００１３】
次に、図５に示すように、平行に対向する一対のｘ方向直線部１１ｘを利用して、コア１１の周囲に、ｘ方向検出コイル１３ｘを巻回する。これにより、ｘ方向検出コイル１３ｘのコイル面であるｘ方向コイル面１４ｘは、ｘ方向直線部１１ｘの方向に直交する方向となる。
【００１４】
次に、図６に示すように、励磁コイル１２のフランジ１２ｄにボビン１５を嵌める。
そして、図１に示すように、ボビン１５の周囲に、ｙ方向検出コイル１３ｙを巻回する。これにより、ｙ方向検出コイル１３ｙのコイル面であるｙ方向コイル面１４ｙは、ｙ方向直線部１１ｙの方向に直交する方向となる。
従って、ｘ方向検出コイル１３ｘとｙ方向検出コイル１３ｙとは、高い直角度を容易に確保できる。
【００１５】
図７は、フラックスゲートセンサ１０と、励磁部５０と、信号処理部２０を示す構成図である。
励磁部５０は、周波数ｆ０（例えばｆ０＝２ｋＨｚ）の矩形波を発振する発振器５１と、発振器５１が発振した矩形波を分周し周波数ｆ０／２の交流電流を励磁コイル１２に通電するコイル駆動回路５２とを含んでおり、フラックスゲートセンサ１０の励磁コイル１２に交流電流を通電する。
【００１６】
信号処理部２０は、ｘ方向検出コイル１３ｘに誘起される検出信号Ｉｘに帰還信号Ｉbxを重畳する帰還回路２６ｘと、フラックスゲートセンサ１０の励磁移相から移相をずらせた同期信号を出力する移相器３１ｘと、検出信号Ｉｘに帰還信号Ｉbxを重畳した信号を増幅する前置増幅器３２ｘと、遮断周波数ｆc1（＞ｆ０／２）で励磁信号成分を遮断するためのハイパスフィルタ３３ｘと、ハイパスフィルタ３３ｘからの出力信号を同期信号で位相検波する位相検波器３４ｘと、遮断周波数ｆc2（≪ｆ０）で所望帯域の出力信号Ｖpxを取り出すローパスフィルタ３５ｘと、出力信号Ｖpxを時定数τ１ｘで積分し第１の積分信号Ｖi1ｘ出力する第１の積分器４１ｘと、第１の積分信号Ｖi1ｘを時定数τ２ｘ（＞τ１ｘ）で積分し第２の積分信号Ｖi2ｘを出力する第２の積分器４２ｘと、第２の積分信号Ｖi2ｘを時定数τ３ｘ（＞τ２ｘ）で積分し第３の積分信号Ｖi3ｘを出力する第３の積分器４３ｘと、第１〜第３の積分信号Ｖi1ｘ〜Ｖi3ｘを減衰／増幅する第１〜第３の積分信号調整器２０ｘ〜２２ｘと、積分信号調整器２０ｘ〜２２ｘを経た第１〜第３の積分信号Ｖi1'x〜Ｖi3'xを加算して加算信号Ｖdxを出力する加算器２３ｘと、感度を調整するべく加算信号Ｖdxを減衰／増幅する帰還量調整器２４ｘと、帰還量調整器２４ｘを経た加算信号Ｖｄ'xにバイアス信号Ｖaxを加えて帰還信号Ｉbxを出力するバイアス調整器２５ｘとを具備している。
【００１７】
バイアス信号Ｖaxは、磁性物体が近傍に存在しないときに加算信号Ｖdxが０になるように（つまり、ノイズ磁気の直流成分を打ち消すように）調整しておく。
【００１８】
各積分器４１ｘ，４２ｘ，４３ｙの時定数τ１ｘ，τ２ｘ，τ３ｘやフィードバック特性を積分信号調整器２０ｘ〜２２ｘで調整することで、出力信号Ｖpxから抽出される信号成分の帯域を積分器ごとに変えることが可能となり、異なる複数の帯域の信号成分をそれぞれ検出信号として同時に得ることが出来る。すなわち、第１〜第３の積分信号Ｖi1ｘ〜Ｖi3ｘのいずれか適当なものをｘ方向検出信号として選べばよい。
【００１９】
また、信号処理部２０は、ｙ方向検出コイル１３ｙに誘起される検出信号Ｉｙに帰還信号Ｉbyを重畳する帰還回路２６ｙと、フラックスゲートセンサ１０の励磁移相から移相をずらせた同期信号を出力する移相器３１ｙと、検出信号Ｉｙに帰還信号Ｉbyを重畳した信号を増幅する前置増幅器３２ｙと、遮断周波数ｆc1（＞ｆ０／２）で励磁信号成分を遮断するためのハイパスフィルタ３３ｙと、ハイパスフィルタ３３ｙからの出力信号を同期信号で位相検波する位相検波器３４ｙと、遮断周波数ｆc2（≪ｆ０）で所望帯域の出力信号Ｖpyを取り出すローパスフィルタ３５ｙと、出力信号Ｖpyを時定数τ１ｙで積分し第１の積分信号Ｖi1ｙ出力する第１の積分器４１ｙと、第１の積分信号Ｖi1ｙを時定数τ２ｙ（＞τ１ｙ）で積分し第２の積分信号Ｖi2ｙを出力する第２の積分器４２ｙと、第２の積分信号Ｖi2ｙを時定数τ３ｙ（＞τ２ｙ）で積分し第３の積分信号Ｖi3ｙを出力する第３の積分器４３ｙと、第１〜第３の積分信号Ｖi1ｙ〜Ｖi3ｙを減衰／増幅する第１〜第３の積分信号調整器２０ｙ〜２２ｙと、積分信号調整器２０ｙ〜２２ｙを経た第１〜第３の積分信号Ｖi1'y〜Ｖi3'yを加算して加算信号Ｖdyを出力する加算器２３ｙと、感度を調整するべく加算信号Ｖdyを減衰／増幅する帰還量調整器２４ｙと、帰還量調整器２４ｙを経た加算信号Ｖｄ'yにバイアス信号Ｖayを加えて帰還信号Ｉbyを出力するバイアス調整器２５ｙとを具備している。
【００２０】
バイアス信号Ｖayは、磁性物体が近傍に存在しないときに加算信号Ｖdyが０になるように（つまり、ノイズ磁気の直流成分を打ち消すように）調整しておく。
【００２１】
各積分器４１ｙ，４２ｙ，４３ｙの時定数τ１ｙ，τ２ｙ，τ３ｙやフィードバック特性を積分信号調整器２０ｙ〜２２ｙで調整することで、出力信号Ｖpyから抽出される信号成分の帯域を積分器ごとに変えることが可能となり、異なる複数の帯域の信号成分をそれぞれ検出信号として同時に得ることが出来る。すなわち、第１〜第３の積分信号Ｖi1ｙ〜Ｖi3ｙのいずれか適当なものをｙ方向検出信号として選べばよい。
【００２２】
実施例１に係るフラックスゲートセンサ１００によれば、次の効果が得られる。
（Ａ）コア１１のｘ方向直線部１１ｘを直接的に利用してｘ方向検出コイル１３ｘをコア１１の周囲に巻回し、コア１１のｙ方向直線部１１ｙを間接的に利用してｙ方向検出コイル１３ｙをコア１１の周囲に巻回しているが、ｘ方向直線部１１ｘとｙ方向直線部１１ｙとが互いに直交しているので、ｘ方向検出コイル１３ｘとｙ方向検出コイル１３ｙの高い直角度を容易に確保できる。
（Ｂ）コの字形のコア部材１１ａに分割して励磁コイル１２をコア１１に嵌めることが出来るから、励磁コイル１２をトロイダル巻する必要がなくなり、フラックスゲートセンサ１０を製造しやすくなる。
【実施例２】
【００２３】
実施例１のコア１１のｙ方向直線部１１ｙを全体的に長くし、複数個の励起コイル１２を並べてｙ方向直線部１１ｙに嵌めてもよい。
【実施例３】
【００２４】
実施例１のコア１１のｘ方向直線部１１ｘやｙ方向直線部１１ｙの幅をｘ方向検出コイル１３ｘやｙ方向検出コイル１３ｙの幅程度に短くし、残りの部分を丸くしてもよい。
【実施例４】
【００２５】
平行な３辺とそれらに直角な１辺からなるＥの字形のコア部材を向き合わせて日の字形に接続したフラックスゲートセンサ用コアを用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明のフラックスゲートセンサは、磁気センサとして利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施例１に係るフラックスゲートセンサを示す斜視図である。
【図２】実施例１に係るコアを示す斜視図である。
【図３】実施例１に係る励磁コイルを示す斜視図である。
【図４】コアに励磁コイルを嵌める状態を示す斜視図である。
【図５】ｘ方向検出コイルを巻回した状態を示す斜視図である。
【図６】ｙ方向検出コイルを巻回するためのボビンを嵌めた状態を示す斜視図である。
【図７】フラックスゲートセンサと励磁部と信号処理部を示す構成図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０          フラックスゲートセンサ
１１          コア
１１ａ        コア部材
１１ｘ        ｘ方向直線部
１１ｙ        ｙ方向直線部
１２          励磁コイル
１２ａ        ボビン
１２ｂ        励磁巻線
１２ｃ        中空孔
１２ｆ        フランジ
１３ｘ        ｘ方向検出コイル
１３ｙ        ｙ方向検出コイル
１４ｘ        ｘ方向コイル面
１４ｙ        ｙ方向コイル面
１５          ボビン
２０                            信号処理部
５０                            励磁部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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