CN102194273B - 磁性传感器装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供如下的磁性传感器装置：可防止吸附于磁场施加用磁体的磁性粉附着到磁通检测部，并且可减小磁场施加用磁体的磁场对于磁通检测部的影响。磁性图案检测装置中，磁性传感器装置包括：向介质施加磁场的磁场施加用磁体；及磁性传感器元件，该磁性传感器元件构成对在向施加磁场后的介质施加偏置磁场的状态下的磁通进行检测的磁通检测部。磁场施加用磁体相对于磁性传感器元件在介质的移动方向的两侧配置以作为磁场施加用第1磁体和磁场施加用第2磁体，在介质的移动方向上相对的磁场施加用第1磁体和磁场施加用第2磁体夹着磁性传感器元件以不同的极相对。

Description

磁性传感器装置
技术领域
本发明涉及一种用于对安装有磁性体的物体和利用磁性油墨实施了印刷的纸币等介质的磁特性等进行检测的磁性传感器装置。
背景技术
在对安装有磁性体的物体、和利用磁性油墨实施了印刷的纸币等的磁特性进行检测时，在介质的传送路径的中途位置设有磁性传感器装置，所述磁性传感器装置包括构成磁通检测部的磁性传感器元件、和磁场施加用磁体(参照专利文献1、2、3)。
所述磁性传感器装置中，在专利文献1、2所记载的磁性传感器装置中，配置成使得在与传送路径正交的方向上磁场施加用磁体和磁性传感器元件相对，根据介质在磁场施加用磁体所形成的磁场内通过时的磁性传感器元件上的检测结果，来判定介质的真伪等。
另外，专利文献3所记载的磁性传感器装置中，磁场施加用磁体配置在相对于磁性传感器元件在介质的移动方向上偏离的位置，在利用磁场施加用磁体将介质磁化后对介质的剩余磁通密度进行检测，并且对介质在偏置磁场中通过时的磁通变化进行检测以判定介质的磁导率。
专利文献1：日本专利3879777号公报
专利文献2：日本专利特开2004-317463号公报
专利文献3：日本专利特开2009-163336号公报
然而，如专利文献1、2所记载的那样，若配置成使得磁场施加用磁体与磁性传感器元件相对，则磁性粉等被吸附于磁场施加用磁体，其结果是存在如下问题：配置在其附近的磁性传感器元件上附着磁性粉，灵敏度降低。因此，在配置成使得磁场施加用磁体与磁性传感器元件相对的情况下，需要定期清洗磁性传感器元件。
另一方面，如专利文献3那样，在将磁场施加用磁体配置在相对于磁性传感器元件在介质的移动方向上偏离的位置的情况下，在检测介质的磁导率时，磁性传感器元件会检测出磁场施加用磁体的磁场，从而无法区分磁导率和剩余磁通。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的课题在于提供如下的磁性传感器装置：即使在介质的移动路径上配置有磁场施加用磁体和磁通检测部的情况下，也能防止磁性粉附着于磁通检测部，并且能减小磁场施加用磁体的磁场对于磁通检测部的影响。
为了解决上述问题，本发明是一种磁性传感器装置，对相对移动的介质的磁特性进行检测，其特征为，包括向介质施加磁场的磁场施加用磁体、及检测磁通的磁通检测部，所述磁场施加用磁体相对于所述磁通检测部在所述介质的移动方向的两侧配置以作为磁场施加用第1磁体和磁场施加用第2磁体。
本发明中，在介质的移动路径上配置有磁场施加用磁体和磁通检测部的情况下，磁场施加用磁体相对于磁通检测部在介质的移动方向的两侧配置以作为磁场施加用第1磁体和磁场施加用第2磁体，在与磁通检测部重叠的位置没有配置磁场施加用磁体。因此，由于可利用磁场施加用第1磁体和磁场施加用第2磁体吸附要附着于磁通检测部的磁性粉，因此可防止磁性粉附着到磁通检测部。另外，由于磁场施加用第1磁体和磁场施加用第2磁体相对于磁通检测部在介质的移动方向的两侧配置，因此相对于磁通检测部，在介质的移动方向的两侧形成磁场施加用第1磁体的磁场和磁场施加用第2磁体的磁场，因此可使磁场施加用第1磁体对于磁通检测部的影响、和磁场施加用第2磁体对于磁通检测部的影响相互抵消。因此，由于可减小磁场施加用磁体的磁场对于磁通检测部的影响，因此磁通检测部可准确地检测出介质的磁特性而不受磁场施加用磁体的磁场的影响。
本发明中，所述磁场施加用磁体将所述介质磁化，所述磁通检测部可采用如下结构：对在向磁化后的所述介质施加偏置磁场的状态下的磁通进行检测。若采用这种结构，则可对利用磁场施加用磁体将介质磁化后的剩余磁通密度进行检测，并且可根据介质在偏置磁场中通过时的磁通变化来检测介质的磁导率。
本发明中，优选为，所述偏置磁场为交变磁场。若采用这种结构，则可将从磁性传感器元件输出的信号的峰值和谷值相加从而得到与介质的剩余磁通密度水平对应的信号，并可将峰值和谷值相减从而得到与介质的磁导率水平对应的信号。
本发明中，优选为，所述磁通检测部具有磁性传感器元件，该磁性传感器元件包括传感器磁芯、卷绕于该传感器磁芯且产生所述偏置磁场的偏置磁场产生用励磁线圈、及卷绕于所述传感器磁芯的检测线圈。若采用这种结构，则由于可利用磁性传感器元件进行磁通的检测和偏置磁场的产生，因此可力图使磁性传感器装置小型化。
本发明中，优选为，所述磁场施加用第1磁体及所述磁场施加用第2磁体产生可将所述介质饱和磁化的磁通。若采用这种结构，则在磁通检测部中，可高精度地检测出利用磁场施加用磁体将介质磁化后的剩余磁通密度。
本发明中，优选为，所述磁场施加用第1磁体及所述磁场施加用第2磁体分别包括用于将所述介质磁化的永磁体。本发明中，虽然可对磁场施加用第1磁体及磁场施加用第2磁体使用电磁铁及永磁体中的任一个，但若对磁场施加用第1磁体及磁场施加用第2磁体使用永磁体，则可力图简化结构。
本发明中，可采用如下结构：所述磁场施加用第1磁体的所述永磁体和所述磁场施加用第2磁体的所述永磁体夹着所述磁通检测部以不同的极相对。若采用这种结构，则由于可减小磁通检测部周边的磁通密度，因此磁通检测部可准确地检测出介质的磁特性而不受磁场施加用磁体的磁场的影响。特别是，在对利用包含硬磁材料的磁性油墨印刷成的第1磁性图案、和利用包含软磁材料的磁性油墨印刷成的第2磁性图案进行检测的情况下，若磁性传感器元件受到磁场施加用磁体的磁场的影响，则无法准确地检测出利用包含硬磁材料的磁性油墨印刷成的第1磁性图案的信号，而根据本发明，不容易产生所述问题。
本发明中，也可采用如下结构：所述磁场施加用第1磁体的所述永磁体和所述磁场施加用第2磁体的所述永磁体夹着所述磁通检测部以相同的极相对。
本发明中，优选为，所述磁通检测部配置在所述磁场施加用第1磁体的磁场和所述磁场施加用第2磁体的磁场抵消的位置。若采用这种结构，则能可靠地使磁场施加用第1磁体对于磁通检测部的影响、和磁场施加用第2磁体对于磁通检测部的影响相互抵消。因此，即使在传感器部配置有磁场施加用磁体和磁通检测部的情况下，也能大幅减小磁场施加用磁体的磁场对于磁通检测部的影响。因而，磁通检测部能可靠地检测出介质的磁特性而不受磁场施加用磁体的磁场的影响。特别是，在对利用包含硬磁材料的磁性油墨印刷成的第1磁性图案、和利用包含软磁材料的磁性油墨印刷成的第2磁性图案进行检测的情况下，若磁性传感器元件受到磁场施加用磁体的磁场的影响，则无法准确地检测出利用包含硬磁材料的磁性油墨印刷成的第1磁性图案的信号，而根据本发明，不容易产生所述问题。
本发明中，优选为，所述磁场施加用第1磁体及所述磁场施加用第2磁体中，对于所述永磁体配置有聚磁轭。若采用这种结构，则由于可利用聚磁轭来控制磁场施加用磁体的磁场，因此可减小磁通检测部周边的磁通密度自身。
本发明中，优选为，所述聚磁轭与所述永磁体的与对于所述介质的磁化面不同的表面侧重叠配置。若采用这种结构，则可在减小磁通检测部周边的磁通密度自身的同时，将介质饱和磁化。
本发明中，优选为，所述聚磁轭包括延伸部，该延伸部从与所述永磁体重叠的位置朝着与所述磁化面所在一侧相反的一侧延伸。若采用这种结构，则能利用聚磁轭对磁场施加用磁体的磁场进行控制从而进一步减小磁通检测部周边的磁通密度。
本发明中，优选为，所述聚磁轭包括：重叠部分，该重叠部分与和所述磁化面相反一侧的表面侧重叠；及延伸部，该延伸部从所述重叠部分朝着与所述磁化面所在一侧相反的一侧延伸，所述延伸部从所述重叠部分中、与所述磁性传感器元件所在一侧相反的一侧的端部延伸。
本发明中，优选为，所述聚磁轭与和所述磁化面相反一侧的表面侧重叠，从与所述磁化面相反一侧的表面朝向与所述磁性传感器元件所在一侧相反的一侧突出。
本发明中，优选为，所述聚磁轭包括：重叠部分，该重叠部分与和所述磁化面相邻的侧面中、与所述磁性传感器元件所在一侧相反的一侧的侧面重叠；及延伸部，该延伸部从所述重叠部分朝着与所述磁化面所在一侧相反的一侧延伸。
本发明中，优选为，所述磁性传感器元件包括差分用磁场产生用励磁线圈，该差分用磁场产生用励磁线圈以和所述偏置磁场产生用励磁线圈相反的方向卷绕于所述传感器磁芯。若采用这种结构，则可利用磁性上的差分，消除因环境而引起的测定误差。
本发明中，优选为，所述传感器磁芯包括卷绕有所述检测线圈的主体部、及从该主体部朝所述介质所在一侧突出的突部，在所述突部上卷绕有所述偏置磁场产生用励磁线圈。若采用这种结构，则可向介质高效地产生偏置磁场。
本发明中，在介质的移动路径上配置有磁场施加用磁体和磁通检测部的情况下，磁场施加用磁体相对于磁通检测部在介质的移动方向的两侧配置以作为磁场施加用第1磁体和磁场施加用第2磁体，在与磁通检测部相对的位置上未配置磁场施加用磁体。因此，由于可利用磁场施加用第1磁体和磁场施加用第2磁体吸附要附着于磁通检测部的磁性粉，因此可防止磁性粉附着到磁通检测部。另外，由于磁场施加用第1磁体和磁场施加用第2磁体相对于磁通检测部在介质的移动方向的两侧配置，因此相对于磁通检测部，在介质的移动方向的两侧形成磁场施加用第1磁体的磁场和磁场施加用第2磁体的磁场，因此可使磁场施加用第1磁体对于磁通检测部的影响、和磁场施加用第2磁体对于磁通检测部的影响相互抵消。因此，即使在传感器部配置有磁场施加用磁体和磁通检测部的情况下，也可减小磁场施加用磁体的磁场对于磁通检测部的影响，因此磁通检测部可准确地检测出介质的磁特性而不受磁场施加用磁体的磁场的影响。
附图说明
图1是表示包括本发明的实施方式1所涉及的磁性传感器装置的磁性图案检测装置的结构的说明图。
图2是表示本发明的实施方式1所涉及的磁性传感器装置的详细结构的说明图。
图3是表示本发明的实施方式1所涉及的磁性传感器装置中的对介质的磁化强度和来自磁性传感器元件的输出之间的关系的说明图。
图4是表示本发明的实施方式1所涉及的磁性传感器装置的信号处理系统的结构的方框图。
图5是本发明的实施方式1所涉及的磁性传感器装置中构成磁通检测部的磁性传感器元件的说明图。
图6是表示本发明的实施方式1所涉及的磁性传感器装置中被检测磁性的介质上形成的各种磁性油墨的特性等的说明图。
图7是表示本发明的实施方式1所涉及的磁性图案检测装置中从形成有种类不同的磁性图案的介质中检测磁性图案是否存在的原理的说明图。
图8是表示使用本发明的实施方式1所涉及的磁性图案检测装置从种类不同的介质中检测磁性图案的结果的说明图。
图9是表示本发明的实施方式2所涉及的磁性传感器装置的详细结构的说明图。
图10是表示本发明的实施方式3所涉及的磁性传感器装置的详细结构的说明图。
图11是表示本发明的实施方式4所涉及的磁性传感器装置的详细结构的说明图。
图12是表示本发明的实施方式5所涉及的磁性传感器装置的详细结构的说明图。
具体实施方式
参照附图，说明本发明的实施方式。
[实施方式1]
(整体结构)
图1是表示包括本发明的实施方式1所涉及的磁性传感器装置的磁性图案检测装置的结构的说明图，图1(a)、(b)是示意地表示磁性图案检测装置的要部结构的说明图、及示意地表示截面结构的说明图。
图1所示的磁性图案检测装置100为从银行券、有价证券等介质1中检测磁性以进行真伪判断和种类判断的装置，具有利用辊子和引导件(未图示)等使片状的介质1沿介质传送路径11移动的传送装置10、及在由该传送装置10进行传送的介质传送路径11的中途位置从介质1中检测出磁性的磁性传感器装置20。本实施方式中，辊子和引导件由诸如铝等非磁性材料构成。本实施方式中，虽然磁性传感器装置20配置在介质传送路径11的下方，但有时也配置在介质传送路径11的上方。不管是哪一种情况，磁性传感器装置20都配置成使得传感器表面21朝向介质传送路径11。
本实施方式中，在介质1上形成有剩余磁通密度Br及磁导率μ不同的多种磁性图案。例如，在介质1上形成有利用包含硬磁材料的磁性油墨印刷成的第1磁性图案、和利用包含软磁材料的磁性油墨印刷成的第2磁性图案。因此，本实施方式的磁性图案检测装置100根据剩余磁通密度水平及磁导率水平两者来检测介质1中的每一磁性图案是否存在。另外，本实施方式中，用于对所述两种磁性图案进行检测的磁性传感器装置20是共同的。因而，本实施方式的磁性图案检测装置100具有如下结构。此外，硬磁材料是指像磁铁中使用的磁性材料那样、若从外部施加磁场则磁滞较大且剩余磁通密度较高、容易被磁化的磁性材料。与此不同的是，软磁材料是指像电动机或磁头的芯材那样、磁滞较小且剩余磁通密度较低、不容易被磁化的磁性材料。
(磁性传感器装置20的结构)
图2是表示本发明的实施方式1所涉及的磁性传感器装置20的详细结构的说明图，图2(a)、(b)、(c)是表示磁性传感器装置20中的磁场施加用磁体等的布局的说明图、磁场施加用磁体30所形成的磁场的平面分布的说明图、及磁场施加用磁体30所形成的磁场的截面分布的说明图。图3是表示本发明的实施方式1所涉及的磁性传感器装置20中的对介质1的磁化强度和来自磁性传感器元件45的输出之间的关系的说明图。
如图1及图2(a)所示，本实施方式的磁性图案检测装置100中，磁性传感器装置20包括：向介质1施加磁场的磁场施加用磁体30；构成磁通检测部40的磁性传感器元件45，该磁通检测部40对在向施加磁场后的介质1施加偏置磁场的状态下的磁通进行检测；及覆盖磁场施加用磁体30及磁性传感器元件45的非磁性外壳25。磁性传感器装置20包括构成与介质传送路径11大致相同的平面的传感器表面21、及相对于传感器表面21在介质1的移动方向的两侧连接的斜面部22、23，所述形状由外壳25的形状所规定。本实施方式中，由于设有斜面部22、23，因此具有介质1不容易卡住的优点。
磁性传感器装置20在与介质1的移动方向(箭头X1所示的方向)交叉的方向上延伸，磁场施加用磁体30及磁性传感器元件45在与介质1的移动方向交叉的方向上排列有多个。
本实施方式中，磁场施加用磁体30相对于磁性传感器元件45(磁通检测部40)在介质1的移动方向的两侧配置以作为磁场施加用第1磁体31和磁场施加用第2磁体32，沿箭头X1所示的介质1的移动方向，依次配置有磁场施加用第1磁体31、磁性传感器元件45及磁场施加用第2磁体32。因此，磁场施加用磁体30和磁性传感器元件45在上下方向上、即磁性传感器元件45的正下方不重叠。本实施方式中，磁性传感器元件45配置在磁场施加用第1磁体31和磁场施加用第2磁体32的中间位置，磁场施加用第1磁体31和磁性传感器元件45的相隔距离、与磁场施加用第2磁体32和磁性传感器元件45的相隔距离相等。这里，磁场施加用第1磁体31、磁性传感器元件45及磁场施加用第2磁体32都配置成使得与磁性传感器装置20的传感器表面21相对。
本实施方式中，磁场施加用磁体30(磁场施加用第1磁体31及磁场施加用第2磁体32)由铁氧体和钕磁体等永磁体35构成，不管是磁场施加用第1磁体31还是磁场施加用第2磁体32中，永磁体35中，位于传感器表面21的一侧、和与传感器表面21所在一侧相反的一侧都磁化成不同的极。

Claims (13)

1.一种磁性传感器装置，从相对移动的介质中检测磁特性，其特征在于，
包括向介质施加磁场的磁场施加用磁体、及检测磁通的磁通检测部，
所述磁场施加用磁体相对于所述磁通检测部在所述介质的移动方向的两侧配置以作为磁场施加用第1磁体和磁场施加用第2磁体，
所述磁场施加用第1磁体及所述磁场施加用第2磁体分别包括用于将所述介质磁化的永磁体，
所述磁场施加用第1磁体及所述磁场施加用第2磁体中，对于所述永磁体配置有聚磁轭，
所述聚磁轭与所述永磁体的与对于所述介质的磁化面不同的表面侧重叠配置，
所述聚磁轭与和所述磁化面相反一侧的表面侧重叠，且从与所述磁化面相反一侧的表面朝向与所述磁性传感器元件所在一侧相反的一侧突出。
2.如权利要求1所述的磁性传感器装置，其特征在于，
所述磁场施加用磁体将所述介质磁化，
所述磁通检测部对在向磁化后的所述介质施加偏置磁场的状态下的磁通进行检测。
3.如权利要求2所述的磁性传感器装置，其特征在于，
所述偏置磁场为交变磁场。
4.如权利要求2所述的磁性传感器装置，其特征在于，
所述磁通检测部具有磁性传感器元件，该磁性传感器元件包括传感器磁芯、卷绕于该传感器磁芯且产生所述偏置磁场的偏置磁场产生用励磁线圈、及卷绕于所述传感器磁芯的检测线圈。
5.如权利要求2所述的磁性传感器装置，其特征在于，
所述磁场施加用第1磁体及所述磁场施加用第2磁体产生可将所述介质饱和磁化的磁通。
6.如权利要求1所述的磁性传感器装置，其特征在于，
所述磁场施加用第1磁体的所述永磁体和所述磁场施加用第2磁体的所述永磁体夹着所述磁通检测部以不同的极相对。
7.如权利要求1所述的磁性传感器装置，其特征在于，
所述磁场施加用第1磁体的所述永磁体和所述磁场施加用第2磁体的所述永磁体夹着所述磁通检测部以相同的极相对。
8.如权利要求1所述的磁性传感器装置，其特征在于，
所述磁通检测部配置在所述磁场施加用第1磁体的磁场和所述磁场施加用第2磁体的磁场抵消的位置。
9.如权利要求1所述的磁性传感器装置，其特征在于，
所述聚磁轭包括延伸部，该延伸部从与所述永磁体重叠的位置朝着与所述磁化面所在一侧相反的一侧延伸。
10.如权利要求1所述的磁性传感器装置，其特征在于，
所述聚磁轭包括：重叠部分，该重叠部分与和所述磁化面相反一侧的表面侧重叠；及延伸部，该延伸部从所述重叠部分朝着与所述磁化面所在一侧相反的一侧延伸，
所述延伸部从所述重叠部分中、与所述磁性传感器元件所在一侧相反的一侧的端部延伸。
11.如权利要求1所述的磁性传感器装置，其特征在于，
所述聚磁轭包括：重叠部分，该重叠部分与和所述磁化面相邻的侧面中、与所述磁性传感器元件所在一侧相反的一侧的侧面重叠；及延伸部，该延伸部从所述重叠部分朝着与所述磁化面所在一侧相反的一侧延伸。
12.如权利要求4所述的磁性传感器装置，其特征在于，
所述磁性传感器元件包括差分用磁场产生用励磁线圈，该差分用磁场产生用励磁线圈以和所述偏置磁场产生用励磁线圈相反的方向卷绕于所述传感器磁芯。
13.如权利要求4所述的磁性传感器装置，
所述传感器磁芯包括卷绕有所述检测线圈的主体部、及从该主体部朝所述介质所在一侧突出的突部，
在所述突部上卷绕有所述偏置磁场产生用励磁线圈。
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