JP2004325353A - 磁気センサ - Google Patents
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Abstract
【課題】磁電変換素子の出力の温度補正を不要とした磁気センサを提供すること。
【解決手段】空隙２を介して配置された強磁性体からなる磁気収束板１，３と、この空隙２の外側に配置された磁気収束板１，３から漏洩する磁場を検知するための磁電変換素子４，５と、磁気収束板１，３の磁気収束方向に磁路を形成する励磁コイル６，７とから構成されている。磁気収束板１，３は、少なくともその一部が励磁コイル６，７内に収容されるように、角柱状に構成されている。また、磁気収束板１，３は軟磁性材料であることが望ましい。また、励磁コイル６，７は、磁気収束板１、３が磁化した際に、その磁化を打ち消す方向に通電が可能な構造を有している。
【選択図】 図１
【解決手段】空隙２を介して配置された強磁性体からなる磁気収束板１，３と、この空隙２の外側に配置された磁気収束板１，３から漏洩する磁場を検知するための磁電変換素子４，５と、磁気収束板１，３の磁気収束方向に磁路を形成する励磁コイル６，７とから構成されている。磁気収束板１，３は、少なくともその一部が励磁コイル６，７内に収容されるように、角柱状に構成されている。また、磁気収束板１，３は軟磁性材料であることが望ましい。また、励磁コイル６，７は、磁気収束板１、３が磁化した際に、その磁化を打ち消す方向に通電が可能な構造を有している。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気センサに関し、より詳細には、空隙を介して配置された強磁性体からなる磁気収束板と、この空隙の近傍に配置され、磁気収束板から漏洩する磁場を検知する磁電変換素子と、磁気収束板の磁気収束方向に磁路を形成する励磁コイルとを備えた磁気センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁場を高精度に検知する磁気センサとしては、一般にホール素子がよく用いられるが、例えば、増幅回路等との集積化が容易なシリコンを用いた場合、磁気感度が十分では無いため、増幅回路の設計が困難となり、必ずしも使い勝手は良くないという問題がある。
【０００３】
このような問題に対して、軟磁性材料で作成した磁気収束板をホール素子と組み合わせることで、磁場を高感度に検出することが可能になることが知られている。例えば、空隙を介して配置された２個の独立した磁気収束板からなる磁気収束板対と、この空隙の外側に配置され、磁気収束板対より漏洩する磁場を検知するホール素子とからなる構造によって、高感度を有する磁気センサが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
米国特許第６，１８４，６７９号明細書
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ホール素子をはじめとする磁電変換素子は、例外なく出力特性に温度依存性を有するため、磁気収束板対より漏洩する磁場を検出する際には、磁電変換素子の出力の温度補正を行わなければならないという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、磁電変換素子の出力の温度補正を不要とした磁気センサを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、空隙を介して配置された強磁性体からなる磁気収束板と、前記空隙の近傍に配置され、前記磁気収束板から漏洩する磁場を検知する磁電変換素子と、前記磁気収束板の磁気収束方向に磁路を形成する励磁コイルとを備えた磁気センサにおいて、少なくとも一部が前記励磁コイル内に収容されている前記磁気収束板が、外部磁場により磁化された際に、前記磁電変換素子の出力に基づいて、前記磁気収束板の磁化を打ち消すように前記励磁コイルに流れる電流を発生する電流源を有し、該電流源からの電流量を以ってセンサ出力とすることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記強磁性体が、軟磁性材料からなることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記磁電変換素子が、ホール素子であることを特徴とする。
【００１０】
このような構成により、磁電変換素子の出力の温度補正を不要とすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。
図１は、本発明に係る磁気センサのセンサ部の一実施例を説明するための構成図で、図中符号１，３は磁気収束板、２は空隙、４，５は磁電変換素子であるホール素子、６、７は励磁コイルを示している。
【００１２】
本発明のセンサ部は、空隙２を介して配置された強磁性体からなる磁気収束板１，３と、この空隙２の近傍に配置され、磁気収束板１，３から漏洩する磁場を検知する磁電変換素子４，５と、磁気収束板１，３の磁気収束方向に磁路を形成する励磁コイル６，７とから構成されている。
【００１３】
磁気収束板１，３は、少なくともその一部が励磁コイル６，７内に収容されるように、角柱状に構成されている。なお、この磁気収束板１，３の形状は、円柱状やその他の形状であっても、励磁コイル６，７内に収容しうる形状であれば構わない。また、この磁気収束板１，３は軟磁性材料であることが望ましい。
【００１４】
また、励磁コイル６，７は、磁気収束板１、３を磁化した際に、その磁化を打ち消す方向に通電が可能な構造を有している。この実施例では、励磁コイル６，７の形状はコイル状になっているが、磁気収束板１、３を収容できるような構造であれば他の形状でもかまわない。
【００１５】
図２は、本発明に係る磁気センサの一実施例を説明するための全体構成図で、図中符号１１は加算器、１２は基準電圧回路、１３は増幅器、１４は負荷を示している。なお、図１と同じ機能を示す構成要素には、同一の符号を付してある。
【００１６】
ここで、加算器１１と基準電圧回路１２と増幅器１３は、ホール素子４，５の出力に基づいて、磁気収束板１，３の磁化を打ち消すように励磁コイル６，７に流れる電流を制御する制御回路を備えた電流源を構成している。
【００１７】
このような構成により、磁気収束板１，３から漏洩する磁場を検知するホール素子４，５の出力は、加算器１１を経て増幅器１３に入力され、基準電圧回路１２からの基準電圧と比較される。その結果、増幅器１３の出力電流ａは、常にホール素子４，５の出力を一定値に保つように帰還制御される。この出力電流ａが、磁気センサの出力となる。
【００１８】
図３は、外部磁場と負荷で測定した出力電圧との関係を示した図である。入力外部磁場と出力電圧は良好な比例関係を示し、かつ環境温度に対する変動は測定誤差範囲内であった。
【００１９】
以上のように、本発明における実施形態の例を示したが、本発明は、さらに種々の形態で実現できることは明らかであり、上述した実施形態に制約されるものではない。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、空隙を介して配置された強磁性体からなる磁気収束板と、空隙の近傍に配置され、磁気収束板から漏洩する磁場を検知する磁電変換素子と、磁気収束板の磁気収束方向に磁路を形成する励磁コイルとを備えた磁気センサにおいて、少なくとも一部が励磁コイル内に収容されている磁気収束板が、外部磁場により磁化された際に、磁電変換素子の出力に基づいて、磁気収束板の磁化を打ち消すように励磁コイルに流れる電流を発生する電流源を有し、この電流源からの電流量を以ってセンサ出力とすることにより、磁電変換素子出力の温度補正を不要にできるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る磁気センサの一実施例を説明するための構成図である。
【図２】本発明に係る磁気センサの一実施例を説明するための回路図である。
【図３】本発明の磁気センサにおける出力特性を示す図である。
【符号の説明】
１，３ 磁気収束板
２ 空隙
４，５ ホール素子
６，７ 励磁コイル
１１ 加算器
１２ 基準電圧回路
１３ 増幅器
１４ 負荷
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気センサに関し、より詳細には、空隙を介して配置された強磁性体からなる磁気収束板と、この空隙の近傍に配置され、磁気収束板から漏洩する磁場を検知する磁電変換素子と、磁気収束板の磁気収束方向に磁路を形成する励磁コイルとを備えた磁気センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁場を高精度に検知する磁気センサとしては、一般にホール素子がよく用いられるが、例えば、増幅回路等との集積化が容易なシリコンを用いた場合、磁気感度が十分では無いため、増幅回路の設計が困難となり、必ずしも使い勝手は良くないという問題がある。
【０００３】
このような問題に対して、軟磁性材料で作成した磁気収束板をホール素子と組み合わせることで、磁場を高感度に検出することが可能になることが知られている。例えば、空隙を介して配置された２個の独立した磁気収束板からなる磁気収束板対と、この空隙の外側に配置され、磁気収束板対より漏洩する磁場を検知するホール素子とからなる構造によって、高感度を有する磁気センサが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
米国特許第６，１８４，６７９号明細書
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ホール素子をはじめとする磁電変換素子は、例外なく出力特性に温度依存性を有するため、磁気収束板対より漏洩する磁場を検出する際には、磁電変換素子の出力の温度補正を行わなければならないという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、磁電変換素子の出力の温度補正を不要とした磁気センサを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、空隙を介して配置された強磁性体からなる磁気収束板と、前記空隙の近傍に配置され、前記磁気収束板から漏洩する磁場を検知する磁電変換素子と、前記磁気収束板の磁気収束方向に磁路を形成する励磁コイルとを備えた磁気センサにおいて、少なくとも一部が前記励磁コイル内に収容されている前記磁気収束板が、外部磁場により磁化された際に、前記磁電変換素子の出力に基づいて、前記磁気収束板の磁化を打ち消すように前記励磁コイルに流れる電流を発生する電流源を有し、該電流源からの電流量を以ってセンサ出力とすることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記強磁性体が、軟磁性材料からなることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記磁電変換素子が、ホール素子であることを特徴とする。
【００１０】
このような構成により、磁電変換素子の出力の温度補正を不要とすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。
図１は、本発明に係る磁気センサのセンサ部の一実施例を説明するための構成図で、図中符号１，３は磁気収束板、２は空隙、４，５は磁電変換素子であるホール素子、６、７は励磁コイルを示している。
【００１２】
本発明のセンサ部は、空隙２を介して配置された強磁性体からなる磁気収束板１，３と、この空隙２の近傍に配置され、磁気収束板１，３から漏洩する磁場を検知する磁電変換素子４，５と、磁気収束板１，３の磁気収束方向に磁路を形成する励磁コイル６，７とから構成されている。
【００１３】
磁気収束板１，３は、少なくともその一部が励磁コイル６，７内に収容されるように、角柱状に構成されている。なお、この磁気収束板１，３の形状は、円柱状やその他の形状であっても、励磁コイル６，７内に収容しうる形状であれば構わない。また、この磁気収束板１，３は軟磁性材料であることが望ましい。
【００１４】
また、励磁コイル６，７は、磁気収束板１、３を磁化した際に、その磁化を打ち消す方向に通電が可能な構造を有している。この実施例では、励磁コイル６，７の形状はコイル状になっているが、磁気収束板１、３を収容できるような構造であれば他の形状でもかまわない。
【００１５】
図２は、本発明に係る磁気センサの一実施例を説明するための全体構成図で、図中符号１１は加算器、１２は基準電圧回路、１３は増幅器、１４は負荷を示している。なお、図１と同じ機能を示す構成要素には、同一の符号を付してある。
【００１６】
ここで、加算器１１と基準電圧回路１２と増幅器１３は、ホール素子４，５の出力に基づいて、磁気収束板１，３の磁化を打ち消すように励磁コイル６，７に流れる電流を制御する制御回路を備えた電流源を構成している。
【００１７】
このような構成により、磁気収束板１，３から漏洩する磁場を検知するホール素子４，５の出力は、加算器１１を経て増幅器１３に入力され、基準電圧回路１２からの基準電圧と比較される。その結果、増幅器１３の出力電流ａは、常にホール素子４，５の出力を一定値に保つように帰還制御される。この出力電流ａが、磁気センサの出力となる。
【００１８】
図３は、外部磁場と負荷で測定した出力電圧との関係を示した図である。入力外部磁場と出力電圧は良好な比例関係を示し、かつ環境温度に対する変動は測定誤差範囲内であった。
【００１９】
以上のように、本発明における実施形態の例を示したが、本発明は、さらに種々の形態で実現できることは明らかであり、上述した実施形態に制約されるものではない。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、空隙を介して配置された強磁性体からなる磁気収束板と、空隙の近傍に配置され、磁気収束板から漏洩する磁場を検知する磁電変換素子と、磁気収束板の磁気収束方向に磁路を形成する励磁コイルとを備えた磁気センサにおいて、少なくとも一部が励磁コイル内に収容されている磁気収束板が、外部磁場により磁化された際に、磁電変換素子の出力に基づいて、磁気収束板の磁化を打ち消すように励磁コイルに流れる電流を発生する電流源を有し、この電流源からの電流量を以ってセンサ出力とすることにより、磁電変換素子出力の温度補正を不要にできるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る磁気センサの一実施例を説明するための構成図である。
【図２】本発明に係る磁気センサの一実施例を説明するための回路図である。
【図３】本発明の磁気センサにおける出力特性を示す図である。
【符号の説明】
１，３ 磁気収束板
２ 空隙
４，５ ホール素子
６，７ 励磁コイル
１１ 加算器
１２ 基準電圧回路
１３ 増幅器
１４ 負荷
Claims (3)
- 空隙を介して配置された強磁性体からなる磁気収束板と、前記空隙の近傍に配置され、前記磁気収束板から漏洩する磁場を検知する磁電変換素子と、前記磁気収束板の磁気収束方向に磁路を形成する励磁コイルとを備えた磁気センサにおいて、
少なくとも一部が前記励磁コイル内に収容されている前記磁気収束板が、外部磁場により磁化された際に、前記磁電変換素子の出力に基づいて、前記磁気収束板の磁化を打ち消すように前記励磁コイルに流れる電流を発生する電流源を有し、該電流源からの電流量を以ってセンサ出力とすることを特徴とする磁気センサ。 - 前記強磁性体が、軟磁性材料からなることを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ。
- 前記磁電変換素子が、ホール素子であることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003122708A JP2004325353A (ja) | 2003-04-25 | 2003-04-25 | 磁気センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003122708A JP2004325353A (ja) | 2003-04-25 | 2003-04-25 | 磁気センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004325353A true JP2004325353A (ja) | 2004-11-18 |
Family
ID=33500848
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003122708A Pending JP2004325353A (ja) | 2003-04-25 | 2003-04-25 | 磁気センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004325353A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009154095A1 (ja) * | 2008-06-16 | 2009-12-23 | 独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構 | 磁場センサー装置 |
| CN112858465A (zh) * | 2021-01-25 | 2021-05-28 | 青岛理工大学 | 一种全方位检测钢丝绳损伤的可分离式检测器 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60104263A (ja) * | 1983-08-22 | 1985-06-08 | ボ−グ・ワ−ナ−・コ−ポレ−シヨン | パラメ−タを測定する検出装置 |
| JPH07210833A (ja) * | 1994-01-11 | 1995-08-11 | Murata Mfg Co Ltd | 磁気センサ装置 |
| JPH08122421A (ja) * | 1994-10-25 | 1996-05-17 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 可逆磁化率を利用した磁場センサ |
-
2003
- 2003-04-25 JP JP2003122708A patent/JP2004325353A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60104263A (ja) * | 1983-08-22 | 1985-06-08 | ボ−グ・ワ−ナ−・コ−ポレ−シヨン | パラメ−タを測定する検出装置 |
| JPH07210833A (ja) * | 1994-01-11 | 1995-08-11 | Murata Mfg Co Ltd | 磁気センサ装置 |
| JPH08122421A (ja) * | 1994-10-25 | 1996-05-17 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 可逆磁化率を利用した磁場センサ |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009154095A1 (ja) * | 2008-06-16 | 2009-12-23 | 独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構 | 磁場センサー装置 |
| JP2009300331A (ja) * | 2008-06-16 | 2009-12-24 | Japan Oil Gas & Metals National Corp | 磁場センサー装置 |
| US8610429B2 (en) | 2008-06-16 | 2013-12-17 | Japan Oil, Gas And Metals National Corporation | Magnetic field sensor device |
| CN112858465A (zh) * | 2021-01-25 | 2021-05-28 | 青岛理工大学 | 一种全方位检测钢丝绳损伤的可分离式检测器 |
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Legal Events
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