JP2003042860A - Stress impedance element and method of manufacturing the same - Google Patents

Stress impedance element and method of manufacturing the same

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JP2003042860A
JP2003042860A JP2001231871A JP2001231871A JP2003042860A JP 2003042860 A JP2003042860 A JP 2003042860A JP 2001231871 A JP2001231871 A JP 2001231871A JP 2001231871 A JP2001231871 A JP 2001231871A JP 2003042860 A JP2003042860 A JP 2003042860A
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impedance element
stress
bath
stress impedance
core wire
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Shinji Yamashita
慎次 山下
Kenji Hara
賢治 原
Hisaaki Fukushima
久哲 福島
Tetsuya Akiyama
徹也 秋山
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Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a low-cost stress impedance element whose reliability is satisfactory. SOLUTION: In the stress impedance element, when an AC current is applied, an impedance is changed by depending on an external stress, a core is formed as a core wire 11 composed of a conductive material, and its outer circumferential part is formed as a magnetostrictive layer 12 comprising magnetostriction. The magnetostrictive layer is formed of any material from among an Fe-Ni material, a Co-Ni material, a Co-Fe material and an Ni material by an electrolytic plating method. The method is performed in such a way that the core wire is connected to a cathode, that a weight of a nonconductive material is installed at its lower end, and that the weight is surrounded with an anode plate so as to make the distance between the core wire and the anode plate definite.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、固体の張力、圧縮
力、トルクなどの応力を検出する応力インピーダンス素
子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stress impedance element for detecting stress such as tension, compression force and torque of a solid.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、固体の張力、圧縮力、トルクなど
の応力を検出するセンサとして歪ゲージが広く使用され
ている。歪ゲージには抵抗線歪ゲージと半導体歪ゲージ
があり、単位歪当たりの抵抗変化率(ゲージ率)は、抵
抗線歪ゲージで約2、半導体歪ゲージで100〜200
である。抵抗線歪ゲージは、数十μm径のNiCr系抵
抗線の変形による電気抵抗の変化を利用している。半導
体歪ゲージは半導体のピエゾ抵抗効果を利用したもの
で、微細加工技術によりシリコンダイヤフラムにゲージ
素子のブリッジ回路やアンプを集積したセンサにより、
微小圧力を検出することができる。一方、ロボットの触
覚センサや医療用の新機図センサなどに対して、より高
度な知能ロボット制御や診断の高精度化のためにさらに
高感度の歪センサが要求されている。このような用途に
対応するため、30μm径のCoSiBアモルファス磁
歪ワイヤに高周波電流を通電して表皮効果を生じさせる
ことにより、張力に対してゲージ率が1200以上とな
る応力インピーダンス素子が見いだされた(IEEE Tran
s.Magn.,33,p.3355、1997年)。図5は、このアモルフ
ァスワイヤを用いた応力インピーダンス素子の構造図で
ある。51はアモルファスワイヤ、52は芯部の磁化容
易軸の向き、53は外周部の磁化容易軸の向きである。
この応力インピーダンス素子は、急冷法により作製した
アモルファスワイヤに特殊な熱処理を施したもので、芯
部はワイヤ長手方向に磁化容易軸を有し、表面層はワイ
ヤ円周方向に磁化容易軸を有する2重構造になってい
る。ワイヤの両端に高周波電流を通電した状態でワイヤ
に応力が印加されると、磁歪効果によりワイヤ表面層の
磁化ベクトルが変化するためにワイヤ両端のインピーダ
ンスが変化する。このインピーダンス変化を応力検出に
利用したものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, strain gauges have been widely used as sensors for detecting stress such as tension, compression force and torque of solids. The strain gauge has a resistance wire strain gauge and a semiconductor strain gauge, and the resistance change rate (gauge ratio) per unit strain is about 2 for the resistance wire strain gauge and 100 to 200 for the semiconductor strain gauge.
Is. The resistance wire strain gauge utilizes a change in electric resistance due to deformation of a NiCr-based resistance wire having a diameter of several tens of μm. The semiconductor strain gauge uses the piezoresistive effect of the semiconductor, and by a sensor that integrates a bridge circuit of a gauge element and an amplifier on a silicon diaphragm by microfabrication technology,
Minute pressure can be detected. On the other hand, for a tactile sensor of a robot or a new medical drawing sensor for medical use, a strain sensor with higher sensitivity is required for more advanced intelligent robot control and higher accuracy of diagnosis. In order to cope with such an application, a stress impedance element having a gauge factor of 1200 or more with respect to tension was found by applying a high frequency current to a CoSiB amorphous magnetostrictive wire having a diameter of 30 μm to generate a skin effect ( IEEE Tran
s.Magn., 33, p. 3355, 1997). FIG. 5 is a structural diagram of a stress impedance element using this amorphous wire. Reference numeral 51 is an amorphous wire, 52 is the direction of the easy axis of magnetization of the core portion, and 53 is the direction of the easy axis of magnetization of the outer peripheral portion.
This stress impedance element is obtained by subjecting an amorphous wire produced by the quenching method to a special heat treatment. The core has an easy axis of magnetization in the longitudinal direction of the wire and the surface layer has an easy axis of magnetization in the circumferential direction of the wire. It has a double structure. When stress is applied to the wire while a high-frequency current is applied to both ends of the wire, the magnetostriction effect changes the magnetization vector of the wire surface layer, so that the impedance at both ends of the wire changes. This impedance change is used for stress detection.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところが、この方法で
製造されたアモルファスワイヤは表面に酸化物層が生成
しているのではんだ付け性が悪い。このため応力インピ
ーダンス素子を利用したセンサヘッドを製造する上で歩
留まりや信頼性を阻害する要因となっていた。また急冷
法は大がかりな装置を必要とするため多額の設備投資が
必要であった。そこで、本発明は、はんだ付け性がよく
大がかりな製造設備を必要としない応力インピーダンス
素子を提供することを目的とする。
However, since the amorphous wire produced by this method has an oxide layer formed on the surface, the solderability is poor. Therefore, it has been a factor that impairs the yield and reliability in manufacturing a sensor head using the stress impedance element. In addition, the quenching method requires large-scale equipment and thus requires a large amount of capital investment. Therefore, an object of the present invention is to provide a stress impedance element which has good solderability and does not require large-scale manufacturing equipment.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明は交流電流を印加したときインピーダンスが
外部応力に依存して変化する応力インピーダンス素子に
おいて、芯部が導電性材料からなる芯線と、その外周部
に設けた磁歪層とからなる構成物としたものである。ま
た、前記磁歪層は、Fe−Ni、Co−Ni、Co−F
e、Niのいずれかの材料とし、電解めっきにより磁歪
層を形成したものである。また、前記電解めっきは、陰
極に芯線を接続し、その下端に非電導材のおもりを設
け、前記芯線と陽電極間の距離が一定になるように陽極
板で囲んで行うようにしたものである。また、前記電解
めっきは、電解浴を硫酸ニッケルと硫酸第一鉄を用い、
浴中の全金属イオン濃度を1mol/Lとし、前記磁歪
層が所定のFe/Ni濃度比になるよう硫酸または水酸
化ナトリウムによりpHを調整し、電流密度5〜20A
/dm2 で行うようにしたものである。また、前記電解
めっきは、電解浴をスルファミン酸浴とし、スルファミ
ン酸ニッケルとスルファミン酸コバルトを用い、浴中の
全金属イオン濃度を1mol/Lとし、前記磁歪層が所
定のNi/Co濃度比になるようスルファミン酸または
水酸化ナトリウムを用いてpHを調整し、電流密度5〜
20A/dm2 で行うようにしたものである。また、前
記電解めっきは、電解浴をスルファミン酸浴とし、スル
ファミン酸コバルトとスルファミン酸第一鉄を用い、浴
中の全金属イオン濃度を1mol/Lとし、前記磁歪層
が所定のCo/Fe濃度比になるようスルファミン酸ま
たは水酸化ナトリウムを用いてpHを調整し、電流密度
5〜20A/dm2 で行うようにしたものである。この
ように構成すれば、磁歪効果が必要とされる表面層のみ
が磁性層で、芯部は半田付け性の良好な導電性材料であ
るので、素子としての半田付け性は良好であり、生産性
が高く信頼性の高い応力インピーダンス素子が得られ
る。また、真空装置や急冷装置などの大がかりな装置を
使用することなく安価に応力インピーダンス素子を製造
することができる。
In order to solve the above problems, the present invention provides a stress impedance element whose impedance changes when an alternating current is applied depending on external stress. , And a magnetostrictive layer provided on the outer periphery thereof. The magnetostrictive layer is made of Fe-Ni, Co-Ni, Co-F.
The magnetostrictive layer is formed by electrolytic plating using either e or Ni. In addition, the electrolytic plating is performed by connecting a core wire to a cathode, providing a weight of a non-conductive material at the lower end thereof, and enclosing the core wire with an anode plate so that the distance between the core wire and the positive electrode is constant. is there. Further, the electrolytic plating, the electrolytic bath using nickel sulfate and ferrous sulfate,
The total metal ion concentration in the bath is 1 mol / L, the pH is adjusted with sulfuric acid or sodium hydroxide so that the magnetostrictive layer has a predetermined Fe / Ni concentration ratio, and the current density is 5 to 20 A.
This is done at / dm 2 . In the electrolytic plating, the electrolytic bath is a sulfamic acid bath, nickel sulfamate and cobalt sulfamate are used, the total metal ion concentration in the bath is 1 mol / L, and the magnetostrictive layer has a predetermined Ni / Co concentration ratio. Adjust the pH using sulfamic acid or sodium hydroxide to
This is performed at 20 A / dm 2 . In the electrolytic plating, the electrolytic bath is a sulfamic acid bath, cobalt sulfamate and ferrous sulfamate are used, the total metal ion concentration in the bath is 1 mol / L, and the magnetostrictive layer has a predetermined Co / Fe concentration. The pH was adjusted using sulfamic acid or sodium hydroxide so as to obtain a ratio, and the current density was 5 to 20 A / dm 2 . According to this structure, only the surface layer that requires the magnetostrictive effect is the magnetic layer, and the core is a conductive material with good solderability, so the solderability as an element is good, and the production A highly reliable stress impedance element can be obtained. Further, the stress impedance element can be manufactured at low cost without using a large-scale device such as a vacuum device or a quenching device.

【0005】[0005]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図に基づ
いて説明する。本発明の実施形態を図1に示す。図1
は、本発明の応力インピーダンス素子の説明図で、
(a)は構造を示す模式図、(b)は素子の磁区構造を
表す模式図である。この応力インピーダンス素子10
は、銅線からなる芯線11と磁歪層12により構成され
ており、磁歪層12は、芯線11の円周方向に向いた磁
化容易軸13を有している。作製方法は、直径80μ
m、長さ30mmの銅線を芯線11とし、この表面に図
2〜3に示すめっき装置を用いて磁歪層12を作製し
た。図2はめっき装置の断面図、図3はその上面図であ
る。図において、21は陽極板、22は陰極端子、23
は陽極端子、24はおもり、25は電解槽、26は電解
浴、27は恒温槽、28は直流電源である。陰極には酸
洗及びアルカリ電解脱脂した銅の芯線11を接続し、そ
の下端には非電導材のおもり24をつけた。芯線11と
陽極板21との距離を一定にして全周を取り囲んだ。芯
線11は直流電源28の陰極端子22に、陽極板21は
直流電源28の陽極端子23にそれぞれ接続した。 (第1の実施形態)本発明の第1の実施形態は、磁歪層
12をFe−Ni系からなる組成としたものである。磁
歪層12の厚さを、約1μmとしたものである。陽極板
21はNi板を用いた。電解浴26は、硫酸ニッケル及
び硫酸第一鉄を用いて、浴中の全金属イオン濃度が1.
0mol/Lで一定になるようにした。Fe/Ni比を
変化させるため、所定の量を蒸留水に溶解させ、硫酸あ
るいは水酸化ナトリウムを用いてpHを調整した。電解
は、恒温槽27を用いて浴温を40℃に保ち、直流電源
28を用いて電流密度5〜20A/dm2 の範囲で行っ
た。電流密度10A/dm2 の場合の磁歪層12の組成
を表1に示す。なお、比較例として、Co−Si−B系
アモルファスワイヤ、半導体歪ゲージを加えた。このよ
うに作製することにより、陰極である芯線11に流れる
電流が作る芯線11の円周方向の磁界により、形成され
る磁歪層12は図6に示すアモルファスワイヤと同様に
円周方向に磁化容易軸13が揃う。つぎに作製した応力
インピーダンス素子の特性を調べた。図4は応力特性を
測定する装置の模式図である。42は高周波電流の供給
とインピーダンスを測定するための電極端子である。固
定治具44に片端を固定されたプラスチック板43に電
極端子42を介して本発明の応力インピーダンス素子1
0を貼り付けた。さらに応力インピーダンス素子10の
両端の電極端子42に図示しない電源及び信号処理回路
からのリード線を接続し、高周波電流を通電した状態で
プラスチック板43の片側におもり45を下げてプラス
チック板43を撓ませて、おもり45の重さと出力の関
係を調べたところ、外周に形成した磁歪層12の飽和磁
歪定数が大きいほど出力は大きくなる傾向が見られるこ
とが分かった。この結果を基にゲージ率を算出した結果
を表1に示す。試料番号1〜8は本実施例で作製した応
力インピーダンス素子、比較例1はアモルファス製の応
力インピーダンス素子、比較例2は半導体歪ゲージであ
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. An embodiment of the present invention is shown in FIG. Figure 1
Is an explanatory view of the stress impedance element of the present invention,
(A) is a schematic diagram showing a structure, and (b) is a schematic diagram showing a magnetic domain structure of an element. This stress impedance element 10
Is composed of a core wire 11 made of a copper wire and a magnetostrictive layer 12, and the magnetostrictive layer 12 has an easy axis 13 of magnetization oriented in the circumferential direction of the core wire 11. The manufacturing method is 80μ in diameter
A copper wire having a length of 30 mm and a length of 30 mm was used as the core wire 11, and the magnetostrictive layer 12 was formed on the surface of the core wire 11 by using the plating apparatus shown in FIGS. 2 is a sectional view of the plating apparatus, and FIG. 3 is a top view thereof. In the figure, 21 is an anode plate, 22 is a cathode terminal, and 23
Is an anode terminal, 24 is a weight, 25 is an electrolytic bath, 26 is an electrolytic bath, 27 is a constant temperature bath, and 28 is a DC power supply. A copper core wire 11 pickled and alkali-electrolytically degreased was connected to the cathode, and a non-conductive material weight 24 was attached to the lower end of the core wire 11. The core wire 11 and the anode plate 21 were surrounded by a constant distance. The core wire 11 was connected to the cathode terminal 22 of the DC power supply 28, and the anode plate 21 was connected to the anode terminal 23 of the DC power supply 28. (First Embodiment) In the first embodiment of the present invention, the magnetostrictive layer 12 has a composition of Fe-Ni system. The thickness of the magnetostrictive layer 12 is about 1 μm. As the anode plate 21, a Ni plate was used. The electrolytic bath 26 uses nickel sulfate and ferrous sulfate, and the total metal ion concentration in the bath is 1.
It was kept constant at 0 mol / L. In order to change the Fe / Ni ratio, a predetermined amount was dissolved in distilled water and the pH was adjusted using sulfuric acid or sodium hydroxide. The electrolysis was performed using a constant temperature bath 27 to keep the bath temperature at 40 ° C. and using a direct current power source 28 at a current density of 5 to 20 A / dm 2 . Table 1 shows the composition of the magnetostrictive layer 12 when the current density is 10 A / dm 2 . As a comparative example, a Co-Si-B system amorphous wire and a semiconductor strain gauge were added. With this fabrication, the magnetostrictive layer 12 formed by the magnetic field in the circumferential direction of the core wire 11 created by the current flowing through the core wire 11 serving as the cathode is easy to magnetize in the circumferential direction like the amorphous wire shown in FIG. The axis 13 is aligned. Next, the characteristics of the produced stress impedance element were examined. FIG. 4 is a schematic diagram of an apparatus for measuring stress characteristics. Reference numeral 42 is an electrode terminal for supplying high frequency current and measuring impedance. The stress impedance element 1 of the present invention is mounted on the plastic plate 43, one end of which is fixed to the fixing jig 44, through the electrode terminal 42.
0 is pasted. Further, lead wires from a power source and a signal processing circuit (not shown) are connected to the electrode terminals 42 at both ends of the stress impedance element 10, and the weight 45 is lowered on one side of the plastic plate 43 in a state where a high frequency current is applied to bend the plastic plate 43. However, when the relationship between the weight of the weight 45 and the output was examined, it was found that the output tended to increase as the saturation magnetostriction constant of the magnetostrictive layer 12 formed on the outer circumference increased. Table 1 shows the result of calculating the gauge factor based on this result. Sample Nos. 1 to 8 are stress impedance elements manufactured in this example, Comparative example 1 is an amorphous stress impedance element, and Comparative example 2 is a semiconductor strain gauge.

【0006】[0006]

【表1】 [Table 1]

【0007】この結果からわかるように、ゲージ率は、
Ni量が30mass%以下および80mass%付近の濃度で
は低いものの、Ni量が40〜50mass%および90ma
ss%以上の濃度では、アモルファスワイヤを用いた応力
インピーダンス素子のゲージ率に匹敵するよい結果を示
した。 (第2の実施形態)本発明の第2の実施形態は、磁歪層
12をCo−Ni系からなる組成としたものである。陽
極板21にはPt板を用いた。電解浴26は、Ni及び
Coのスルファミン酸浴を用いて、浴中の全金属イオン
濃度が1.0mol/Lで一定になるようにし、Co/
Ni比を変化させるため、所定の量を蒸留水に溶解さ
せ、スルファミン酸または水酸化ナトリウムを用いてp
Hを調整した。恒温槽27を用いて浴温を40℃に保
ち、直流電源28を用いて電流密度5〜20A/dm2
の範囲で行った。Co−Ni磁歪層12の厚さは約1μ
mである。電流密度10A/dm2の場合の磁歪層12
の組成を表2に示す。なお、比較例として、Co−Si
−B系アモルファスワイヤ、半導体歪ゲージ、Co単体
を加えた。つぎに第1の実施形態と同様にゲージ率を算
出した結果を表2に示す。
As can be seen from these results, the gauge factor is
Although the Ni content is low at a concentration of 30 mass% or less and near 80 mass%, the Ni content is 40 to 50 mass% and 90 ma.
At concentrations above ss%, good results comparable to the gauge factor of stress impedance devices using amorphous wires were shown. (Second Embodiment) In the second embodiment of the present invention, the magnetostrictive layer 12 has a composition of Co-Ni system. A Pt plate was used as the anode plate 21. As the electrolytic bath 26, a sulfamic acid bath of Ni and Co is used so that the total metal ion concentration in the bath is constant at 1.0 mol / L, and Co /
In order to change the Ni ratio, a predetermined amount is dissolved in distilled water, and p-amine is dissolved with sulfamic acid or sodium hydroxide.
H was adjusted. The bath temperature is kept at 40 ° C. by using a constant temperature bath 27, and the current density is 5-20 A / dm 2 by using a DC power source 28.
It went in the range of. The thickness of the Co—Ni magnetostrictive layer 12 is about 1 μm.
m. Magnetostrictive layer 12 when current density is 10 A / dm 2.
The composition of is shown in Table 2. As a comparative example, Co-Si
-B-based amorphous wire, semiconductor strain gauge, and Co alone were added. Next, Table 2 shows the result of calculation of the gauge factor as in the first embodiment.

【0008】[0008]

【表2】 [Table 2]

【0009】この結果からわかるように、ゲージ率は、
Co量が5〜10mass%および30mass%以上の濃度で
は、比較例のアモルファスワイヤを用いた応力インピー
ダンス素子のゲージ率に匹敵するよい結果を示した。な
お、比較例のCo単体のものはゲージ率20と低い値で
あった。 (第3の実施形態)本発明の第3の実施形態は、磁歪層
12をCo−Fe系からなる組成としたものである。陽
極板21にはPt板を用いた。電解浴26は、Co及び
Feのスルファミン酸浴を用いて、浴中の全金属イオン
濃度が1.0mol/Lで一定になるようにし、Co/
Fe比を変化させるため、所定の量を蒸留水に溶解さ
せ、スルファミン酸または水酸化ナトリウムを用いてp
Hを調整した。電解条件および磁歪層12の厚さは第2
の実施形態とほぼ同じである。磁歪層12の組成を表3
に示す。なお、比較例として、Co−Si−B系アモル
ファスワイヤ、半導体歪ゲージ、Fe単体を加えた。つ
ぎに第1の実施形態と同様にしてゲージ率を算出した結
果を表3に示す。
As can be seen from these results, the gauge factor is
At Co concentrations of 5 to 10 mass% and concentrations of 30 mass% or more, good results comparable to the gauge ratio of the stress impedance element using the amorphous wire of the comparative example were shown. In addition, the gauge ratio of Co alone of Comparative Example was as low as 20. (Third Embodiment) In the third embodiment of the present invention, the magnetostrictive layer 12 has a composition of Co--Fe system. A Pt plate was used as the anode plate 21. As the electrolytic bath 26, a sulfamic acid bath of Co and Fe is used so that the total metal ion concentration in the bath is constant at 1.0 mol / L, and Co /
In order to change the Fe ratio, a predetermined amount is dissolved in distilled water, and p is added using sulfamic acid or sodium hydroxide.
H was adjusted. The electrolysis condition and the thickness of the magnetostrictive layer 12 are the second
Is almost the same as the embodiment of. Table 3 shows the composition of the magnetostrictive layer 12.
Shown in. As a comparative example, a Co—Si—B system amorphous wire, a semiconductor strain gauge, and a simple substance of Fe were added. Next, Table 3 shows the result of calculation of the gauge factor in the same manner as in the first embodiment.

【0010】[0010]

【表3】 [Table 3]

【0011】この結果からわかるように、ゲージ率は、
Co量が10〜30mass%の濃度において、比較例のア
モルファスワイヤを用いた応力インピーダンス素子のゲ
ージ率の数倍に達するよい結果を示した。なお、比較例
のFe単体のものはゲージ率200であり半導体歪ゲー
ジ並みの比較的よい値であった。なお、本実施例におい
ては、芯線にCu線を用いたが、Cu合金、Al、Ag
などの導電材料を用いても同様の結果が得られる。
As can be seen from these results, the gauge factor is
At a concentration of Co of 10 to 30 mass%, good results were obtained, which reached several times the gauge factor of the stress impedance element using the amorphous wire of the comparative example. In the comparative example, Fe alone has a gauge factor of 200, which is a relatively good value comparable to that of a semiconductor strain gauge. In addition, although Cu wire was used for the core wire in the present embodiment, Cu alloy, Al, Ag
Similar results can be obtained by using a conductive material such as.

【0012】[0012]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、磁
歪効果が必要である表面層に磁性層を設け、芯部は半田
付け性の良好な導電性材料としたので、素子としての半
田付け性は良好であり、生産性が高く信頼性の高い応力
インピーダンス素子を提供できるという効果がある。ま
た、急冷装置などの大がかりな装置を必要としないの
で、安価に応力インピーダンス素子を製造することがで
きるという効果がある。
As described above, according to the present invention, the magnetic layer is provided on the surface layer which needs the magnetostrictive effect, and the core portion is made of the conductive material having good solderability. The solderability is good, and there is an effect that a stress impedance element having high productivity and high reliability can be provided. Moreover, since a large-scale device such as a quenching device is not required, there is an effect that the stress impedance element can be manufactured at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の応力インピーダンス素子を示す模式図
である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a stress impedance element of the present invention.

【図2】本発明の実施例に用いるめっき装置の断面図で
ある。
FIG. 2 is a sectional view of a plating apparatus used in an embodiment of the present invention.

【図3】図2における上面図である。FIG. 3 is a top view of FIG.

【図4】本発明の応力インピーダンス素子の特性を評価
する評価装置の模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram of an evaluation device for evaluating the characteristics of the stress impedance element of the present invention.

【図5】従来の応力インピーダンス素子を示す模式図で
ある。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a conventional stress impedance element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 応力インピーダンス素子 11 芯線 12 合金層 21 陽極板 22 陰極端子 23 陽極端子 24 おもり 25 電解槽 26 電解浴 27 恒温槽 28 直流電源 41 応力インピーダンス素子 42 電極端子 43 プラスチック板 44 固定治具 45 おもり 51 アモルファスワイヤ 52 芯部の磁化容易軸の向き 53 外周部の磁化容易軸の向き 10 Stress impedance element 11 core wire 12 Alloy layer 21 Anode plate 22 Cathode terminal 23 Anode terminal 24 weights 25 electrolyzer 26 Electrolysis bath 27 bath 28 DC power supply 41 Stress impedance element 42 electrode terminals 43 plastic plate 44 Fixing jig 45 weights 51 amorphous wire 52 Direction of easy axis of magnetization of core 53 Orientation of easy axis of magnetization on outer periphery

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 交流電流を印加したときインピーダンス
が外部応力に依存して変化する応力インピーダンス素子
において、芯部が導電性材料からなる芯線と、その外周
部に設けた磁歪層とからなる構成物であることを特徴と
する応力インピーダンス素子。
1. A stress impedance element in which impedance changes depending on external stress when an alternating current is applied, wherein a core portion is composed of a conductive material, and a magnetostrictive layer is provided on an outer peripheral portion of the core wire. Is a stress impedance element.
【請求項2】 前記磁歪層は、Fe−Ni、Co−N
i、Co−Fe、Niのいずれかの材料であることを特
徴とする請求項1記載の応力インピーダンス素子。
2. The magnetostrictive layer is Fe—Ni, Co—N
The stress impedance element according to claim 1, wherein the stress impedance element is made of any one of i, Co-Fe, and Ni.
【請求項3】 交流電流を印加したときインピーダンス
が外部応力に依存して変化する応力インピーダンス素子
の製造方法において、芯部を導電性材料からなる細線と
し、その外周部に電解めっきにより磁歪層を形成したこ
とを特徴とする応力インピーダンス素子の製造方法。
3. A method for manufacturing a stress impedance element in which impedance changes when an alternating current is applied depending on an external stress, wherein a core is a thin wire made of a conductive material, and a magnetostrictive layer is formed on the outer circumference by electrolytic plating. A method for manufacturing a stress impedance element, which is characterized by being formed.
【請求項4】 前記電解めっきは、陰極に芯線を接続
し、その下端に非電導材のおもりを設け、前記芯線と陽
電極間の距離が一定になるように陽極板で囲んで行うこ
とを特徴とする請求項3記載の応力インピーダンス素子
の製造方法。
4. The electrolytic plating is performed by connecting a core wire to a cathode, providing a weight of a non-conductive material on the lower end of the core wire, and enclosing the core wire with an anode plate so that the distance between the core wire and the positive electrode is constant. The method for manufacturing a stress impedance element according to claim 3, which is characterized in that.
【請求項5】 前記電解めっきは、電解浴を硫酸ニッケ
ルと硫酸第一鉄を用い、浴中の全金属イオン濃度を1m
ol/Lとし、前記磁歪層が所定のFe/Ni濃度比に
なるよう硫酸または水酸化ナトリウムによりpHを調整
し、電流密度5〜20A/dm2 で行うことを特徴とす
る請求項3または4記載の応力インピーダンス素子の製
造方法。
5. In the electrolytic plating, nickel sulfate and ferrous sulfate are used as an electrolytic bath, and the total metal ion concentration in the bath is 1 m.
The pH is adjusted with sulfuric acid or sodium hydroxide so that the magnetostrictive layer has a predetermined Fe / Ni concentration ratio, and the current density is 5 to 20 A / dm 2. A method for manufacturing the stress impedance element according to claim 1.
【請求項6】 前記電解めっきは、電解浴をスルファミ
ン酸浴とし、スルファミン酸ニッケルとスルファミン酸
コバルトを用い、浴中の全金属イオン濃度を1mol/
Lとし、前記磁歪層が所定のNi/Co濃度比になるよ
うスルファミン酸を用いてpHを調整し、電流密度5〜
20A/dm2 で行うことを特徴とする請求項3または
4記載の応力インピーダンス素子の製造方法。
6. In the electrolytic plating, a sulfamic acid bath is used as an electrolytic bath, nickel sulfamate and cobalt sulfamate are used, and a total metal ion concentration in the bath is 1 mol / mol.
L, the pH was adjusted using sulfamic acid so that the magnetostrictive layer had a predetermined Ni / Co concentration ratio, and the current density was 5 to 5
The stress impedance element manufacturing method according to claim 3, wherein the stress impedance element is manufactured at 20 A / dm 2 .
【請求項7】 前記電解めっきは、電解浴をスルファミ
ン酸浴とし、スルファミン酸コバルトとスルファミン酸
第一鉄を用い、浴中の全金属イオン濃度を1mol/L
とし、前記磁歪層が所定のCo/Fe濃度比になるよう
スルファミン酸または水酸化ナトリウムを用いてpHを
調整し、電流密度5〜20A/dm2で行うことを特徴
とする請求項3または4記載の応力インピーダンス素子
の製造方法。
7. In the electrolytic plating, a sulfamic acid bath is used as the electrolytic bath, cobalt sulfamate and ferrous sulfamate are used, and the total metal ion concentration in the bath is 1 mol / L.
5. The pH is adjusted using sulfamic acid or sodium hydroxide so that the magnetostrictive layer has a predetermined Co / Fe concentration ratio, and the current density is 5 to 20 A / dm 2. A method for manufacturing the stress impedance element according to claim 1.
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WO2014163834A1 (en) * 2013-03-12 2014-10-09 Franklin Fueling Systems, Inc. Magnetostrictive transducer
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