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MAGNETIC IMPEDANCE EFFECT MICRO-MAGNETIC SENSOR commons achieved

Patent code P010000250
File No. Y98-P117
Posted date Sep 30, 2002
Application number P1999-062530
Publication number P2000-258517A
Patent number P3645116
Date of filing Mar 10, 1999
Date of publication of application Sep 22, 2000
Date of registration Feb 10, 2005
Inventor
  • (In Japanese)毛利 佳年雄
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人科学技術振興機構
Title MAGNETIC IMPEDANCE EFFECT MICRO-MAGNETIC SENSOR commons achieved
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic impedance effect micro-magnetic sensor the temperature characteristic of which is stabilized and, at the same time, the power consumption of which can be reduced.
SOLUTION: A magnetic impedance effect micro-magnetic sensor is provided with a head 2 which is excited in the peripheral direction by a pulse conducting current and is made of a magnetic material having high magnetic permeability, a coil 5 wound around the head 2 in the peripheral direction, and an electronic switch 4 which detects the first pulse of the voltage induced in the coil 5. Therefore, the temperature characteristic of the sensor can be stabilized and, at the same time, the power consumption of the sensor can be reduced. In addition, the sensor can obtain a high-linearity hysteresis-free magnetic field sensor characteristic due to a negative feedback effect.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


従来の高感度磁気センサとしては、フラックスゲートセンサ及び既に本願発明者によって提案されている磁気インピーダンス効果マイクロ磁気センサ(MIセンサ)がある(例えば、特開平9-133742号公報、特開平9-329655号公報参照)。



フラックスゲートセンサは、アポロ計画で月磁気検出に用いられたことで有名な高感度磁界センサであるが、ヘッドの長さ方向に交流磁界で励振することによるヘッド端部の反磁界の影響を避けるため、ヘッドの長さを、20~30mmに設定して、ヘッドの中央部の磁束変化の外部磁界に対する敏感性を利用して、マイクロガウスの高分解能を実現している。



この原理的欠点のため、フラックスゲートセンサでは、ヘッドのマイクロ寸法化は不可能であり、ヘッド端部の磁界検出感度が低いため磁気記録のヘッドや、高密度着磁体の表面局所磁界を検出するロータリーエンコーダ用ヘッドなどには適用できない。専ら、一様磁界に対してのみ高感度である。応答速度は、コイルによる大振幅励磁のため数kHzが一般的であり、数十kHz以上の磁界を検出することは困難である。さらに、この大振幅励磁のため、消費電力は10VA以上であり、携帯性には難がある。



一方、MIセンサは、ヘッドの磁性体に高周波電流またはパルス電流を通電して表皮効果を発生させることにより、そのインピーダンスが外部磁界で敏感に変化することを原理としており、反磁界を生じないため、ヘッドを1mm以下のマイクロ寸法に短く設定してもマイクロガウスの磁界検出分解能を発揮し、MHzの高速応答も容易であり、さらに、パルス電流励磁・パルス磁界バイアス方式MIセンサの消費電力は10mW程度であるので、携帯性に富んでいる。



表1に、フラックスゲートセンサとMIセンサの基本性能の比較を示す。



【表1】


このように、MIセンサはマイクロ寸法ヘッド、高感度、高速応答、低消費電力の4つの長所をすべて兼備する超高性能マイクロ磁気センサであるため、電磁波センサ、電磁波信号解析器、地磁気方位センサ、ハンディ地磁気センサ、車速センサ、加速度センサなどへの実用化が急速に拡大している。

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、微小磁界を温度安定性が高く、かつ、高感度・高速応答で検出する磁気インピーダンス効果マイクロ磁気センサに関するものである。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 (a)パルス通電電流で周回方向に励磁される高透磁率磁性体ヘッドと、
(b)該高透磁率磁性体ヘッドの周回方向に巻回されたコイルと、
(c)該コイルの誘起電圧の第1パルスを検出する電子スイッチとを具備することを特徴とする磁気インピーダンス効果マイクロ磁気センサ。
【請求項2】
  請求項1記載の磁気インピーダンス効果マイクロ磁気センサにおいて、前記高透磁率磁性体ヘッドはアモルファス磁性体を用いた磁性体ヘッドであることを特徴とする磁気インピーダンス効果マイクロ磁気センサ。
【請求項3】
  請求項2記載の磁気インピーダンス効果マイクロ磁気センサにおいて、前記アモルファス磁性体ヘッドはアモルファスワイヤであることを特徴とする磁気インピーダンス効果マイクロ磁気センサ。
【請求項4】
  請求項1、2又は3記載の磁気インピーダンス効果マイクロ磁気センサにおいて、前記高透磁率磁性体ヘッドは、周回方向に磁気異方性を持つヘッドであることを特徴とする磁気インピーダンス効果マイクロ磁気センサ。
【請求項5】
  請求項1記載の磁気インピーダンス効果マイクロ磁気センサにおいて、前記パルス通電電流は、前記高透磁率磁性体ヘッドに表皮効果を生じさせ、磁気インピーダンス効果を発生させることを特徴とする磁気インピーダンス効果マイクロ磁気センサ。
【請求項6】
  請求項1記載の磁気インピーダンス効果マイクロ磁気センサにおいて、前記電子スイッチに接続されるアンプからのセンサ出力電圧に比例した電流を印加させ、外部磁界Hexを相殺する負帰還磁界を発生する帰還コイルとを具備することを特徴とする磁気インピーダンス効果マイクロ磁気センサ。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP1999062530thum.jpg
State of application right Registered
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