JP2019132698A - 磁性線材の製造方法、磁性線材および磁気センサ - Google Patents

Abstract

【課題】磁気センサのコイルから出力されるパルス電圧のばらつきを小さくする。【解決手段】大バルクハウゼン効果を生ずる磁性線材の製造方法であって、磁性材料を、熱処理を介在させながら複数回線引きすることにより線状体を形成する線状体形成工程と、線状体を捻る捻り工程とを備え、捻り工程においては、線状体を一方向に捻る第１の処理Ｐ、Ｒと、線状体を他方向に捻る第２の処理Ｑとを、線状体を一方向に捻った量と線状体を他方向に捻った量との差が最終的に零よりも大きくなるように交互に繰り返し行った後に、線状体を一方向に捻った量と線状体を他方向に捻った量との差が零に近づく方向に線状体を捻る第３の処理Ｓを開始し、その後、線状体を一方向に捻った量と線状体を他方向に捻った量との差が零に達する前に第３の処理Ｓを終了する。【選択図】図５

Description

本発明は、大バルクハウゼン効果を生ずる磁性線材の製造方法、磁性線材および磁気センサに関する。

例えば鉄、コバルトおよびバナジウムを含む合金を、熱処理を介在させながら複数回線引きすることにより、例えば直径０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度の線状体を形成し、その線状体を捻ることにより、大バルクハウゼン効果を生ずる磁性線材を形成することができる。

このような方法で形成された磁性線材は、その長さ方向に磁化が容易な一軸異方性を有する。また、この磁性線材においては、その中心側部分が外周側部分よりも保磁力が大きい。当該磁性線材に、その長さ方向と同じ方向の第１の磁界を付与し、当該磁性線材の中心側部分および外周側部分の磁化方向をいずれも一方向にセットした後、当該磁性線材に、第１の磁界よりも弱く、かつ第１の磁界と反対方向の第２の磁界を付与すると、当該磁性線材の外周側部分の磁化方向が急反転し、中心側部分の磁化方向と反対の方向になる。その後、第２の磁界の方向を反転させると、当該磁性線材の外周側部分の磁化方向が再び急反転し、中心側部分の磁化方向と同じ方向になる。

このような大バルクハウゼン効果を生ずる磁性線材を用いて磁気センサを形成することができる。すなわち、磁性線材の外周側にコイルを設ける。これにより、磁性線材の外周側部分の磁化方向が急反転したとき、コイルにパルス電圧が発生する。このパルス電圧に基づいて外部磁界の有無や外部磁界の方向を検出することができる。

下記の特許文献１には、感磁性ワイヤ（磁性線材）の製造方法が記載されている。

特開２００６−１１４８５７号公報

磁性線材を磁気センサに用いる場合、外部磁界の方向が一方向から他方向に変化したときにコイルから出力される例えばプラスのパルス電圧の値のばらつきが小さいことが望ましい。同様に、外部磁界の方向が他方向から一方向に変化したときにコイルから出力される例えばマイナスのパルス電圧の値のばらつきが小さいことが望ましい。また、上記プラスのパルス電圧の絶対値と上記マイナスのパルス電圧の絶対値とが互いに等しいことが望ましい。すなわち、磁気センサに交流の外部磁界を付与したときにコイルから出力されるパルス電圧の波形をグラフに表した場合に、上記プラスのパルス電圧の波形と、上記マイナスのパルス電圧の波形とが、電圧が零である直線を基準に互いに対称であることが望ましい。

コイルから出力されるパルス電圧の値のばらつきは、磁性線材の外周側部分の磁化方向（以下、これを簡略化して「磁性線材の磁化方向」と述べる。）が外部磁界の方向の変化に応じて反転する速度のばらつき、すなわち、外部磁界の方向が変化したときに、磁性線材の磁化方向が変化を開始してからそれが終わるまでにかかる時間のばらつきによって生じる。磁性線材の磁化方向の反転速度は、磁性線材の内部の応力の残留の状態によって変化すると考えられる。また、磁性線材の内部の応力の残留状態は、磁性線材を製造する際に線状体を捻る方法（例えば捻り量、捻り方向、または捻り方向を変更する回数等）によって変化すると考えられる。実際、磁性線材を製造する際に線状体を捻る方法を変えると、この磁性線材を用いた磁気センサのコイルから出力されるパルス電圧のばらつきの様子や度合いが変化することが確認されている。そこで、コイルから出力されるパルス電圧のばらつきを小さくすることができる線状体の捻り方法を考え出し、これを採用して磁性線材を製造することが望まれる。しかしながら、現在に至るまで、コイルから出力されるパルス電圧のばらつきを十分に小さくすることができる線状体の捻り方法は知られておらず、また、これを考え出すことは容易でない。

この点、上記特許文献１には、感磁性ワイヤを試作し、その出力特性を確認し、確認結果に応じてワイヤに加える捻り回転方向または捻り回転数を補正する感磁性ワイヤの製造方法が記載されている。しかしながら、この文献には、捻り回転方向または捻り回転数を補正する汎用性および具体性のある方法は記載されていない。確かに、この文献の実施例の欄には、ワイヤに加える捻り回転数をやや減少させる旨が記載されているが、捻り回転数をどの程度減少させるかは、実際に試作した感磁性ワイヤの出力特性を確認しながら試行錯誤を重ねて決定するものと考えられる。すなわち、この文献の実施例の欄に記載された補正方法は、汎用性がなく、具体性に欠ける。それゆえ、コイルから出力されるパルス電圧のばらつきを小さくすることができる汎用性および具体性のあるワイヤ（線状体）の捻り方法を考え出すことが望まれる。

本発明は例えば上述したような問題に鑑みなされたものであり、本発明の課題は、磁気センサのコイルから出力されるパルス電圧のばらつきを小さくすることができる磁性線材の製造方法、磁性線材および磁気センサを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の磁性線材の製造方法は、大バルクハウゼン効果を生ずる磁性線材の製造方法であって、磁性材料により線状に形成された線状体を一方向に捻る第１の処理と、線状体を他方向に捻る第２の処理とを、線状体を一方向に捻った量と線状体を他方向に捻った量との差が最終的に零よりも大きくなるように交互に繰り返し行った後に、線状体を一方向に捻った量と線状体を他方向に捻った量との差が零に近づく方向に線状体を捻る第３の処理を開始し、その後、線状体を一方向に捻った量と線状体を他方向に捻った量との差が零に達する前に第３の処理を終了することを特徴とする。本発明の磁性線材の製造方法により製造した磁性線材を用いて磁気センサを形成することにより、磁気センサのコイルから出力されるパルス電圧のばらつきを小さくすることができる。

また、上記本発明の磁性線材の製造方法において、前記第１の処理と前記第２の処理とを、線状体を一方向に捻った量と線状体を他方向に捻った量との差が最終的に零よりも大きくなるように交互に繰り返し行うに当たり、前記第１の処理と前記第２の処理とをこの順序で交互に繰り返し行い、前記第１の処理における線状体の捻り量を初回の前記第１の処理を除いて前記第１の処理ごとに一定とし、前記第２の処理における線状体の捻り量を前記第２の処理ごとに一定とすることが好ましい。

また、上記本発明の磁性線材の製造方法において、前記第１の処理と前記第２の処理とを、線状体を一方向に捻った量と線状体を他方向に捻った量との差が最終的に零よりも大きくなるように交互に繰り返し行うに当たり、前記第１の処理における線状体の捻り量を前記第１の処理ごとに変化させ、前記第２の処理における線状体の捻り量を前記第２の処理ごとに変化させてもよい。

また、上記本発明の磁性線材の製造方法において、前記第１の処理と前記第２の処理とを、線状体を一方向に捻った量と線状体を他方向に捻った量との差が最終的に零よりも大きくなるように交互に繰り返し行うに当たり、前記第１の処理における線状体の捻り量を前記第１の処理を行うごとに増加させ、前記第２の処理における線状体の捻り量を前記第２の処理を行うごとに増加させてもよい。

また、上記本発明の磁性線材の製造方法において、前記第１の処理と前記第２の処理とを、線状体を一方向に捻った量と線状体を他方向に捻った量との差が最終的に零よりも大きくなるように交互に繰り返し行うに当たり、前記第１の処理と前記第２の処理とをこの順序で交互に繰り返し行い、初回の前記第１の処理を除き、前記第１の処理における線状体の捻り量を前記第１の処理を行うごとに減少させ、前記第２の処理における線状体の捻り量を前記第２の処理を行うごとに減少させてもよい。

また、上記本発明の磁性線材の製造方法において、線状体は、磁性材料を、熱処理を介在させながら複数回線引きすることにより形成されていることが好ましい。

また、上記本発明の磁性線材の製造方法における磁性材料は、鉄およびコバルトを含む半硬質磁性材料であることが好ましい。

また、上記課題を解決するために、本発明の磁性線材は、大バルクハウゼン効果を生ずる磁性線材であって、外周面に複数形成された筋状の捻り痕の傾斜角度が当該磁性線材の長さ方向の複数の部分においてそれぞれ異なることを特徴とする。このような構成を有する本発明の磁性線材を用いて磁気センサを形成することにより、磁気センサのコイルから出力されるパルス電圧のばらつきを小さくすることができる。

また、上記本発明の磁性線材において、複数の捻り痕の傾斜角度はいずれも０度よりも大きく９０度未満であることが好ましい。

また、上記本発明の磁性線材は、鉄およびコバルトを含む半硬質磁性材料により形成されていることが好ましい。

また、上記課題を解決するために、本発明の磁気センサは、上記本発明の磁性線材と、コイルと、軸部および当該軸部の両端側に設けられた鍔部を有するボビンとを備え、磁性線材は前記軸部の内部に磁性線材の長さ方向が前記軸部の軸方向を向くように収容され、コイルは前記軸部の外周側に巻回されていることを特徴とする。本発明の磁気センサによれば、コイルから出力されるパルス電圧のばらつきを小さくすることができる。

本発明によれば、磁気センサのコイルから出力されるパルス電圧のばらつきを小さくすることができる。

本発明の実施形態の磁気センサを示す外観図である。 図１中の矢示ＩＩ−ＩＩ方向から見た磁気センサを示す断面図である。 図１中の磁気センサの磁性線材およびボビンを示す外観図である。 本発明の実施形態の磁性線材の製造方法を示すフローチャートである。 本発明の実施形態の磁性線材の製造方法における捻り方法を示すグラフである。 本発明の実施形態の磁性線材の製造方法における捻り方法の第１の変形例を示すグラフである。 本発明の実施形態の磁性線材の製造方法における捻り方法の第２の変形例を示すグラフである。 本発明の実施形態の磁性線材の製造方法における捻り方法の第３の変形例を示すグラフである。 本発明の実施形態における線状体の外周面を示す説明図である。 本発明の実施形態の磁性線材の外周面を示す説明図である。 本発明の実施形態における線状体の外周面の写真である。 本発明の実施形態の磁性線材の一部分の外周面の写真である。 本発明の実施形態の磁性線材の他の部分の外周面の写真である。 本発明の実施形態の磁気センサのコイルから出力されたパルス電圧を示す波形図である。 線状体の捻り方法の第１の比較例を示すグラフである。 第１の比較例により形成された磁性線材の外周面を示す説明図である。 第１の比較例により形成された磁性線材を用いた磁気センサのコイルから出力されたパルス電圧を示す波形図である。 線状体の捻り方法の第２の比較例を示すグラフである。 第２の比較例により形成された磁性線材の外周面を示す説明図である。 第２の比較例により形成された磁性線材の外周面を示す説明図である。

（磁気センサ・磁性線材）
図１は本発明の実施形態の磁気センサ１を示している。図２は図１中の矢示ＩＩ−ＩＩ方向から見た磁気センサ１の横断面を示している。図３は図１中の磁気センサ１からコイル３を取り除いた状態を示している。なお、磁気センサ１の各部の配置や形状等を説明するに当たり、説明の便宜上、磁気センサ１の上（Ｕ）、下（Ｄ）、左（Ｌ）、右（Ｒ）、前（Ｆ）、後（Ｂ）の方向を、図１ないし図３中の右下に描いた矢印が示す方向とする。

図１に示すように、磁気センサ１は磁性線材２、コイル３およびボビン４を備えている。磁性線材２は、磁性材料により形成された線材である。磁性線材２を形成する磁性材料は、鉄およびコバルトを含む半硬質磁性材料であることが好ましく、具体的には、鉄、コバルトおよびバナジウムを含む合金（ＦｅＣｏＶ合金またはバイカロイ合金）であることが好ましい。また、磁性線材２は、０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度、例えば０．２５ｍｍの直径を有している。磁性線材２は、磁化が容易な方向が当該磁性線材２の伸長方向である一軸異方性を有している。また、磁性線材２において、その外周側部分よりも中心側部分の方が保磁力が大きい。また、磁性線材２は大バルクハウゼン効果を生ずる性質を有している。すなわち、上述したように、磁性線材２に付与された磁界の方向の変化に応じて磁性線材２（磁性線材２の外周側部分）の磁化方向が急反転する性質を有している。一方、コイル３は、絶縁被膜が形成された導線であり、例えばエナメル線である。

ボビン４は例えば樹脂材料等により全体的に見て円柱状または角柱状に形成されている。図３に示すように、ボビン４は、軸部５、および軸部５の両端側に設けられた鍔部６を有している。軸部５の外周面には、磁性線材２を収容するための線材収容部７が形成されている。線材収容部７は、軸部５の軸方向に直線状に伸長する溝であり、図２に示すように、軸部５の上部かつ前後方向中間部に配置され、上方に開口している。なお、線材収容部７は、軸部５の内部を軸方向に伸長する穴でもよい。鍔部６は軸部５の外周面よりも径方向外向きに突出している。

また、図１に示すように、ボビン４の軸方向両端部であって鍔部６よりもさらに端側の部分には、磁性線材２の端部を支持するための線材支持部８が形成されている。各線材支持部８は、ボビン４の軸方向端部を軸方向に伸長する溝であり、上方に開口している。また、各線材支持部８は、線材収容部７の伸長方向の延長線上に配置され、鍔部６に形成された挿通溝９を介して線材収容部７に接続している。また、線材支持部８の一部には、磁性線材２の端部を線材支持部８に固定するための接着剤を滞留させる凹部１０が形成されている。

また、各鍔部６の前側部分には、コイル３の端部を巻き付けて固定すると共に、コイル３を回路に電気的に接続するための接続部材１１が設けられている。各接続部材１１は、導電性を有する金属製の棒状の部材をＬ字状に折り曲げることにより形成されている。

図３に示すように、磁性線材２の長さ方向中間部は線材収容部７内に収容され、これにより、その長さ方向が軸部５の軸方向を向くように配置されている。また、磁性線材２は、その長さ方向中間部の外周面が全周に亘って、線材収容部７の内面および軸部５に巻回されたコイル３に接触しないように配置されている。また、磁性線材２の端部は挿通溝９および線材支持部８内に挿入され、凹部１０内に注入された接着剤により線材支持部８に固定されている。コイル３は、軸部５の外周面に巻回され、磁性線材２の長さ方向中間部を包囲している。

（磁性線材の製造方法）
図４は本発明の実施形態の磁性線材の製造方法を示している。図５は当該製造方法における磁性線材２の捻り方法を示している。本発明の実施形態の磁性線材２の製造方法は次の通りである。

図４に示すように、まず、磁性材料を、熱処理を介在させながら複数回線引きすることにより例えば直径０．２５ｍｍの線状体を形成する（線状体形成工程２１）。具体的には、上述した半硬質磁性材料の初期材料を熱間加工し、例えば直径５ｍｍ程度の線状体（線状の半硬質磁性材料）を形成し、その後、ダイスを用いてこの線状体を線引きし、例えば直径１ｍｍ程度の線状体を形成し、その後、焼鈍する。その後、この線状体を再び線引きし、例えば直径０．２５ｍｍの線状体を形成する。なお、線状体形成工程２１の中途における直径１ｍｍ程度の線状体から、直径０．２５ｍｍの最終的な線状体を形成するまでの過程において、焼鈍と線引きとをそれぞれ１回行うのみでもよいし、焼鈍と線引きとを交互にそれぞれ２回以上繰り返し行ってもよい。

次に、線状体を例えば３００ｍｍ程度の所定の長さに切断し、当該切断した線状体をダイスを用いて捻る（捻り工程２２）。捻り工程２２においては、線状体を一方向に捻る第１の処理と、線状体を他方向に捻る第２の処理とを、線状体を一方向に捻った量と線状体を他方向に捻った量との差が最終的に零よりも大きくなるように交互に繰り返し行った後に、線状体を一方向に捻った量と線状体を他方向に捻った量との差が零に近づく方向に線状体を捻る第３の処理を開始し、その後、線状体を一方向に捻った量と線状体を他方向に捻った量との差が零に達する前に第３の処理を終了する。また、捻り工程２２においては、第１の処理と第２の処理とをこの順序で交互に繰り返し行い、第１の処理における線状体の捻り量を初回の第１の処理を除いて第１の処理ごとに一定とし、第２の処理における線状体の捻り量を第２の処理ごとに一定とする。

捻り工程２２の具体例をあげると、図５に示すように、まず、線状体を右方向（時計回り方向）にｋ回捻る処理Ｐを行う。次に、線状体を左方向（反時計回り方向）に（ｋ×２）回捻る処理Ｑと線状体を右方向に（ｋ×２）回捻る処理Ｒとを、処理Ｑの回数と処理Ｒの回数とがそれぞれｎ回となるまで交互に繰り返して行う。次に、線状体を左方向に（ｋ−ｍ）回捻る処理Ｓを行う。当該捻り工程２２を終了した時点で、線状体を右方向に捻った量と線状体を左方向に捻った量との差はｍとなる。ここで、ｋは例えば数十ないし数千である。ｍはｋよりも小さい値であり、例えばｋの半分の値である。ｎは２以上であり、例えば５〜１０である。なお、図５において、処理Ｐが初回の上記第１の処理に当たり、処理Ｑが上記第２の処理に当たり、処理Ｒが初回よりも後の上記第１の処理に当たり、処理Ｓが上記第３の処理に当たる。

以上のように捻った線状体を、磁気センサ１のボビン４に収容するのに適した長さに切断することにより、磁性線材２が完成する。

（捻り方法のバリエーション）
上述した捻り工程２２では、線状体を一方向に捻る第１の処理と、線状体を他方向に捻る第２の処理とを、線状体を一方向に捻った量と線状体を他方向に捻った量との差が最終的に零よりも大きくなるように交互に繰り返し行うに当たり、第１の処理と第２の処理とをこの順序で交互に繰り返し行い、第１の処理における線状体の捻り量を初回の第１の処理を除いて第１の処理ごとに一定とし、第２の処理における線状体の捻り量を第２の処理ごとに一定とした。しかしながら、図６に示すように、第１の処理における線状体の捻り量を第１の処理ごとに変化させ、第２の処理における線状体の捻り量を第２の処理ごとに変化させてもよい。なお、図６において処理ＰおよびＲがそれぞれ第１の処理に当たり、処理Ｑが第２の処理に当たり、処理Ｓが上記第３の処理に当たる。

また、線状体を一方向に捻る第１の処理と、線状体を他方向に捻る第２の処理とを、線状体を一方向に捻った量と線状体を他方向に捻った量との差が最終的に零よりも大きくなるように交互に繰り返し行うに当たり、図７に示すように、第１の処理における線状体の捻り量を第１の処理を行うごとに増加させ、第２の処理における線状体の捻り量を第２の処理を行うごとに増加させてもよい。なお、図７においても、処理ＰおよびＲがそれぞれ第１の処理に当たり、処理Ｑが第２の処理に当たり、処理Ｓが上記第３の処理に当たる。

また、線状体を一方向に捻る第１の処理と、線状体を他方向に捻る第２の処理とを、線状体を一方向に捻った量と線状体を他方向に捻った量との差が最終的に零よりも大きくなるように交互に繰り返し行うに当たり、図８に示すように、第１の処理と第２の処理とをこの順序で交互に繰り返し行い、初回の第１の処理を除き、第１の処理における線状体の捻り量を第１の処理を行うごとに減少させ、第２の処理における線状体の捻り量を第２の処理を行うごとに減少させてもよい。なお、図８において、処理Ｐが初回の第１の処理に当たり、処理Ｑが第２の処理に当たり、処理Ｒが初回よりも後の第１の処理に当たり、処理Ｓが上記第３の処理に当たる。

また、図５ないし図８に示すいずれの捻り方法においても、各第２の処理では、線状体を一方向に捻った量が線状体を他方向に捻った量よりも多い状態から、線状体を一方向に捻った量と線状体を他方向に捻った量との差が零になるまで線状体を他方向に捻り、引き続き、線状体を他方向に捻った量が線状体を一方向に捻った量よりも多い状態となるまで線状体を他方向に捻った後、当該第２の処理を終了して続く第１の処理または第３の処理に移行している。しかしながら、いずれかの第２の処理において、線状体を一方向に捻った量が線状体を他方向に捻った量よりも多い状態から線状体を他方向に捻り、線状体を一方向に捻った量と線状体を他方向に捻った量との差が零に達する前に、当該第２の処理を終了して続く第１の処理または第３の処理に移行してもよい。同様に、初回の第１の処理を除く各第１の処理では、線状体を他方向に捻った量が線状体を一方向に捻った量よりも多い状態から、線状体を他方向に捻った量と線状体を一方向に捻った量との差が零になるまで線状体を一方向に捻り、引き続き、線状体を一方向に捻った量が線状体を他方向に捻った量よりも多い状態となるまで線状体を一方向に捻った後、当該第１の処理を終了して続く第２の処理に移行している。しかしながら、初回の第１の処理を除くいずれかの第１の処理において、線状体を他方向に捻った量が線状体を一方向に捻った量よりも多い状態から線状体を一方向に捻り、線状体を他方向に捻った量と線状体を一方向に捻った量との差が零に達する前に、当該第１の処理を終了して続く第２の処理に移行してもよい。

また、図５ないし図８にそれぞれ示した捻り方法では、捻り方向を変更しながら線状体を捻るに当たり、初回に右方向に捻る場合を例にあげたが、初回に左方向に捻ってもよい。

（磁性線材の捻り痕）
図９は上記線状体形成工程２１において形成された線状体３１の外周面を模式的に示した図である。図９に示すように、上記線状体形成工程２１において形成された線状体３１の外周面には線引き痕３２が形成されている。すなわち、磁性材料を、熱処理を介在させながら線引きして例えば直径０．２５ｍｍの最終的な線状体３１を形成し、この線状体３１を捻る前に、この線状体３１の外周面の、長さ方向において互いに異なる部分３１Ａおよび部分３１Ｂを光学顕微鏡または走査電子顕微鏡等で観察する。これにより、線状体３１の外周面に形成された線引き痕３２を確認することができる。線引き痕３２は磁性材料の線引きにより形成されたものである。線引き痕３２は、線状体３１の軸線と略平行に直線状に伸長した複数の細い筋である。線引き痕３２は、線状体３１の全長に亘ってほぼ一様に形成されている。図９を見るとわかる通り、線状体３１の外周面の部分３１Ａと部分３１Ｂには、それぞれ同様の線引き痕３２が形成されている。図１１は上記線状体形成工程２１において形成された線状体３１の外周面の写真である。この写真には線引き痕３２が写っている。

図１０は磁性線材２の外周面を模式的に示した図である。図１０に示すように、上記線状体形成工程２１および捻り工程２２を経て形成された磁性線材２の外周面には捻り痕３３が形成されている。すなわち、磁性線材２の外周面の、長さ方向において互いに異なる部分２Ａおよび部分２Ｂを光学顕微鏡または走査電子顕微鏡等で観察する。これにより、磁性線材２の外周面に形成された捻り痕３３を確認することができる。捻り痕３３には、線状体３１を捻ることにより線引き痕３２が変形して形成されたものもあれば、線状体３１を捻ることにより新たに形成されたものもある。磁性線材２の外周面に形成された捻り痕３３は、複数の細い筋であり、磁性線材２の軸線に対する捻り痕３３の傾斜角度が磁性線材２の長さ方向における部分ごとに異なっている。図１０を見るとわかる通り、磁性線材２の外周面の部分２Ｂに形成された捻り痕３３の傾斜角度は、磁性線材２の外周面の部分２Ａに形成された捻り痕３３の傾斜角度よりも大きい。また、磁性線材２の外周面のいずれの部分においても、捻り痕３３の傾斜角度は０度よりも大きく９０度未満である。図１２および図１３は同一の磁性線材２の長さ方向における２つの部分の外周面の写真である。これらの写真には捻り痕３３が写っている。図１３の写真に写っている捻り痕３３の傾斜角度の方が、図１２の写真に写っている捻り痕３３の傾斜角度よりも大きい。

（捻り方法と捻り痕との関係）
本発明の実施形態の磁性線材の製造方法を用いて磁性線材２を形成すると、磁性線材２の外周面に、図１０に示すような部分ごとに傾斜角度の異なる捻り痕３３が形成される。この点について、磁性線材２と、他の捻り方法により形成された磁性線材とを比較しながら説明する。

図１５は線状体の捻り方法の第１の比較例を示している。図１６は第１の比較例により形成された磁性線材４１の外周面を模式的に示している。図１５に示すように、第１の比較例では、線状体を一方向に捻る第１の処理と、線状体を他方向に捻る第２の処理とを、線状体を一方向に捻った量と線状体を他方向に捻った量との差が最終的に零となるように交互に繰り返し行う。すなわち、第１の比較例においては、線状体を捻る工程が終了した時点で、線状体を一方向に捻った量と線状体を他方向に捻った量との差が零になる。なお、図１５において、処理Ｐ、ＲおよびＴがそれぞれ第１の処理に当たり、処理Ｑが第２の処理に当たる。第１の比較例により形成された磁性線材４１の外周面に形成された捻り痕４２は、図１６に示すように、磁性線材４１の軸線と略平行に直線状に伸長した複数の細い筋となる。また、このような捻り痕４２が磁性線材４１の全長に亘ってほぼ一様に形成される。

また、図１８は線状体の捻り方法の第２の比較例を示している。図１９および図２０は第２の比較例により形成された磁性線材５１の外周面をそれぞれ模式的に示している。図１８に示すように、第２の比較例では、線状体を一方向に捻る第１の処理と、線状体を他方向に捻る第２の処理とを交互に繰り返し行い、線状体を一方向に捻った量と線状体を他方向に捻った量との差が最大となった状態で、線状体を捻る工程を終了する。なお、図１８において、処理ＰおよびＲがそれぞれ第１の処理に当たり、処理Ｑが第２の処理に当たる。第２の比較例により形成された磁性線材５１の外周面に形成された捻り痕５２は、図１９に示すように、捻り痕５２が磁性線材５１の軸線に対して傾斜する。また、捻り痕５２の傾斜角度は磁性線材５１の全長に亘ってほぼ等しい。また、線状体を捻る工程が終了した時点で、線状体を一方向に捻った量と線状体を他方向に捻った量との差が大きいと、図１９に示すように、捻り痕５２の傾斜角度が大きくなり、線状体を一方向に捻った量と線状体を他方向に捻った量との差が小さいと、図２０に示すように、捻り痕５２の傾斜角度が小さくなる。

このように、線状体の捻り方法によって、磁性線材の捻り痕の傾斜角度、および磁性線材の捻り痕が磁性線材の全長に亘って一様か否かが異なる。したがって、磁性線材の外周面に形成された捻り痕に基づいて、その磁性線材を製造する際に用いた線状体の捻り方法を推定することができる。

以上説明した通り、本発明の実施形態の磁性線材の製造方法では、捻り工程２２において、線状体を一方向に捻る第１の処理と、線状体を他方向に捻る第２の処理とを、線状体を一方向に捻った量と線状体を他方向に捻った量との差が最終的に零よりも大きくなるように交互に繰り返し行った後に、線状体を一方向に捻った量と線状体を他方向に捻った量との差が零に近づく方向に線状体を捻る第３の処理を開始し、その後、線状体を一方向に捻った量と線状体を他方向に捻った量との差が零に達する前に第３の処理を終了する。このような捻り工程２２を含む製造方法によって製造された磁性線材２を用いて磁気センサ１を形成することにより、磁気センサ１のコイル３から出力されるパルス電圧のばらつきを小さくすることができる。

ここで、図１４は、本発明の実施形態の磁性線材の製造方法により製造された磁性線材２を用いた磁気センサ１に、磁性線材２の長さ方向と同じ方向の交流磁界を付与し、そのときにコイル３から出力されたパルス電圧の波形を示している。図１４を見るとわかる通り、本発明の実施形態の磁性線材の製造方法により製造された磁性線材２を用いた磁気センサ１のコイル３から出力されたパルス電圧においては、プラスのパルス電圧の値のばらつきが小さく、かつマイナスのパルス電圧の値のばらつきが小さい。また、プラスのパルス電圧の絶対値とマイナスのパルス電圧の絶対値とが互いに等しい。すなわち、プラスのパルス電圧の波形とマイナスのパルス電圧の波形とが電圧が零である直線を基準に互いに対称である。

一方、図１７は、上記第１の比較例により形成された磁性線材４１を用いた磁気センサに、磁性線材４１の長さ方向と同じ方向の交流磁界を付与し、そのときにコイルから出力されたパルス電圧の波形を示している。図１７を見るとわかる通り、上記第１の比較例により形成された磁性線材４１を用いた磁気センサのコイルから出力されたパルス電圧においては、プラスのパルス電圧の値のばらつきが大きく、マイナスのパルス電圧の値のばらつきも大きい。また、マイナスのパルス電圧の絶対値がプラスのパルス電圧の絶対値に比べて小さく、電圧が零である直線を基準にプラスのパルス電圧の波形とマイナスのパルス電圧の波形とを比較した場合、両者は非対称である。

図１４と図１７とを比較するとわかる通り、本発明の実施形態の磁性線材の製造方法によれば、磁気センサ１のコイル３から出力されるパルス電圧のばらつきを小さくすることができる磁性線材２を製造することができる。また、本発明の実施形態の磁性線材２によれば、磁気センサ１のコイル３から出力されるパルス電圧のばらつきを小さくすることができる。また、本発明の実施形態の磁気センサ１によれば、コイル３から出力されるパルス電圧のばらつきを小さくすることで、外部磁界の検出精度を高めることができる。

また、上述したように、本発明の実施形態の磁性線材の製造方法の捻り工程２２において、線状体を一方向に捻る第１の処理と、線状体を他方向に捻る第２の処理とを、線状体を一方向に捻った量と線状体を他方向に捻った量との差が最終的に零よりも大きくなるように交互に繰り返し行うに当たり、（１）第１の処理における線状体の捻り量を初回の第１の処理を除いて第１の処理ごとに一定とし、第２の処理における線状体の捻り量を第２の処理ごとに一定とする方法、（２）第１の処理における線状体の捻り量を第１の処理ごとに変化させ、第２の処理における線状体の捻り量を第２の処理ごとに変化させる方法、（３）第１の処理における線状体の捻り量を第１の処理を行うごとに増加させ、第２の処理における線状体の捻り量を第２の処理を行うごとに増加させる方法、および（４）初回の第１の処理を除き、第１の処理における線状体の捻り量を第１の処理を行うごとに減少させ、第２の処理における線状体の捻り量を第２の処理を行うごとに減少させる方法がある。これらのうちのいずれの方法でも、パルス電圧のばらつきを小さくすることができる磁性線材２を製造することができる。

また、本発明は、請求の範囲および明細書全体から読み取ることのできる発明の要旨または思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う磁性線材の製造方法、磁性線材および磁気センサもまた本発明の技術思想に含まれる。

１ 磁気センサ
２ 磁性線材
３ コイル
４ ボビン
５ 軸部
６ 鍔部
７ 線材収容部
２１ 線状体形成工程
２２ 捻り工程
３１ 線状体
３３ 捻り痕

Claims (11)

1. 大バルクハウゼン効果を生ずる磁性線材の製造方法であって、
   磁性材料により線状に形成された線状体を一方向に捻る第１の処理と、前記線状体を他方向に捻る第２の処理とを、前記線状体を一方向に捻った量と前記線状体を他方向に捻った量との差が最終的に零よりも大きくなるように交互に繰り返し行った後に、前記線状体を一方向に捻った量と前記線状体を他方向に捻った量との差が零に近づく方向に前記線状体を捻る第３の処理を開始し、その後、前記線状体を一方向に捻った量と前記線状体を他方向に捻った量との差が零に達する前に前記第３の処理を終了することを特徴とする磁性線材の製造方法。
2. 前記第１の処理と前記第２の処理とを、前記線状体を一方向に捻った量と前記線状体を他方向に捻った量との差が最終的に零よりも大きくなるように交互に繰り返し行うに当たり、前記第１の処理と前記第２の処理とをこの順序で交互に繰り返し行い、前記第１の処理における前記線状体の捻り量を初回の前記第１の処理を除いて前記第１の処理ごとに一定とし、前記第２の処理における前記線状体の捻り量を前記第２の処理ごとに一定とすることを特徴とする請求項１に記載の磁性線材の製造方法。
3. 前記第１の処理と前記第２の処理とを、前記線状体を一方向に捻った量と前記線状体を他方向に捻った量との差が最終的に零よりも大きくなるように交互に繰り返し行うに当たり、前記第１の処理における前記線状体の捻り量を前記第１の処理ごとに変化させ、前記第２の処理における前記線状体の捻り量を前記第２の処理ごとに変化させることを特徴とする請求項１に記載の磁性線材の製造方法。
4. 前記第１の処理と前記第２の処理とを、前記線状体を一方向に捻った量と前記線状体を他方向に捻った量との差が最終的に零よりも大きくなるように交互に繰り返し行うに当たり、前記第１の処理における前記線状体の捻り量を前記第１の処理を行うごとに増加させ、前記第２の処理における前記線状体の捻り量を前記第２の処理を行うごとに増加させることを特徴とする請求項１に記載の磁性線材の製造方法。
5. 前記第１の処理と前記第２の処理とを、前記線状体を一方向に捻った量と前記線状体を他方向に捻った量との差が最終的に零よりも大きくなるように交互に繰り返し行うに当たり、前記第１の処理と前記第２の処理とをこの順序で交互に繰り返し行い、初回の前記第１の処理を除き、前記第１の処理における前記線状体の捻り量を前記第１の処理を行うごとに減少させ、前記第２の処理における前記線状体の捻り量を前記第２の処理を行うごとに減少させることを特徴とする請求項１に記載の磁性線材の製造方法。
6. 前記線状体は、前記磁性材料を、熱処理を介在させながら複数回線引きすることにより形成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の磁性線材の製造方法。
7. 前記磁性材料は、鉄およびコバルトを含む半硬質磁性材料であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の磁性線材の製造方法。
8. 大バルクハウゼン効果を生ずる磁性線材であって、外周面に複数形成された筋状の捻り痕の傾斜角度が当該磁性線材の長さ方向の複数の部分においてそれぞれ異なることを特徴とする磁性線材。
9. 前記複数の捻り痕の傾斜角度はいずれも０度よりも大きく９０度未満であることを特徴とする請求項８に記載の磁性線材。
10. 鉄およびコバルトを含む半硬質磁性材料により形成されていることを特徴とする請求項８または９に記載の磁性線材。
11. 請求項８ないし１０のいずれかに記載の磁性線材と、コイルと、軸部および当該軸部の両端側に設けられた鍔部を有するボビンとを備え、前記磁性線材は前記軸部の内部に前記磁性線材の長さ方向が前記軸部の軸方向を向くように収容され、前記コイルは前記軸部の外周側に巻回されていることを特徴とする磁気センサ。