JP2731454B2

JP2731454B2 - 力センサ

Info

Publication number: JP2731454B2
Application number: JP2243592A
Authority: JP
Inventors: 清策鈴木; 彰宏牧野; 健増本; 明久井上
Original assignee: ARUPUSU DENKI KK
Current assignee: ARUPUSU DENKI KK
Priority date: 1990-09-13
Filing date: 1990-09-13
Publication date: 1998-03-25
Anticipated expiration: 2013-03-25
Also published as: JPH04121629A

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」この発明は、圧力センサや歪ゲージなどとして用いら
れる力センサに係り、特に軟磁性体の磁気抵抗の変化に
より応力を検知する構成の力センサに関するものであ
る。

「従来の技術」磁気記録の分野において用いられている軟磁性合金に
おいて、一般的に要求される諸特性は以下の通りである飽和磁束密度が高いこと。

透磁率が高いこと。

低保磁力であること。

薄い形状が得やすいこと。

硬度が高いこと。

従ってこれらの観点から種々の合金系において材料研
究がなされている。

従来、磁気記録分野においては、センダスト、パーマ
ロイ、ケイ素鋼等の結晶質合金が用いられ、最近ではFe
基およびCo基の非晶質合金も使用されるようになってき
ている。

「発明が解決しようとする課題」しかしながら、前記Fe基アモルファス合金を用いた磁
心は、鉄損が大きく、添加元素の調整により鉄損の改善
が試みられているが、Co系アモルファス合金に比べて未
だに鉄損が大きいという問題があった。

このような背景の基に本発明者らは、先に、高飽和磁
束密度のFe系軟磁性合金を特願平２−108308号明細書に
おいて平成２年４月24日付けで特許出願している。

この特許出願に係る合金の他の１つは、次式で示され
る組成からなることを特徴とする高飽和磁束密度合金で
あった。

（Fe_1-aCoa）b Bx Ty T′ｚ但しＴはTi,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Mo,Wからなる群から選ば
れた１種又は２種以上の元素であり、且つ、Zr,Hfのい
ずれか、又は両方を含み、Ｔ′はCu,Ag,Au,Ni,Pd,Ptか
らなる群から選ばれた１種又は２種以上の元素であり、ａ≦0.05、ｂ≦92原子％、ｘ＝0.5〜16原子％、ｙ＝４〜10原子％、ｚ＝0.2〜4.5原子％である。

また、前記特許出願に係る合金の他の１つは、次式で
示される組成からなることを特徴とする高飽和磁束密度
合金であった。

Feb Bx Ty T′ｚ但しＴはTi,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Mo,Wからなる群から選ば
れた１種又は２種以上の元素であり、且つ、Zr,Hfのい
ずれか、又は両方を含み、Ｔ′はCu,Ag,Au,Ni,Pd,Ptか
らなる群から選ばれた１種又は２種以上の元素であり、ｂ≦92原子％、ｘ＝0.5〜16原子％、ｙ＝４〜10原子％、ｚ＝0.2〜4.5原子％である。

更に本発明者らは、前記合金の発展型の合金として、
先に、以下に示す組成の合金について特許出願を行って
いる。

この特許出願に係る合金の１つは、次式で示される組
成からなることを特徴とする高飽和磁束密度合金であっ
た。

（Fe_1-aQa）b Bx Ty 但しＱはCo,Niのいずれか、または、両方であり、Ｔ
はTi,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Mo,Wからなる群から選ばれた１種
又は２種以上の元素であり、且つ、Zr,Hfのいずれか、
又は両方を含み、ａ≦0.05、ｂ≦93原子％、ｘ＝0.5〜８原子％、ｙ＝４〜９原子％である。

Feb Bx Ty 但しＴはTi,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Mo,Wからなる群から選ば
れた１種又は２種以上の元素であり、且つ、Zr,Hfのい
ずれか、又は両方を含み、ｂ≦93原子％、ｘ＝0.5〜８原子％、ｙ＝４〜９原子％である。

以上のように本発明者らは、前記各組成の種々のFe系
軟磁性合金を開発したわけであるが、前記組成の合金に
ついて研究を重ねた結果、これを加速度センサあるいは
歪ゲージなどに適用される力センサとして用いても良好
な特性がえられることが判明したので本願発明に到達し
た。

本発明は前記課題を解決するためになされたもので、
高飽和磁束密度を示し、耐熱性にもすぐれたFe系軟磁性
合金の軟磁性体を備えた力センサを提供することを目的
とする。

「課題を解決するための手段」請求項１に記載した発明は前記課題を解決するため
に、磁気回路を構成するとともに少なくとも一部に応力
がかかる状態にされた軟磁性体と、この軟磁性体の磁気
回路を励起するためのコイルとを備え、軟磁性体の磁気
抵抗の変化により応力を検知する力センサにおいて、前
記軟磁性体を次式で示される組成からなる高飽和磁束密
度Fe系軟磁性合金から形成してなるものである。

請求項２に記載した発明は前記課題を解決するため
に、磁気回路を構成するとともに少なくとも一部に応力
がかかる状態にされた軟磁性体と、この軟磁性体の磁気
回路を励起するためのコイルとを備え、軟磁性体の磁気
抵抗の変化により応力を検知する力センサにおいて、前
記軟磁性体を次式で示される組成からなる高飽和磁束密
度Fe系軟磁性合金から形成してなるものである。

（Fe_1-aQ）b Bx Ty 但しＱはCo,Niのいずれか、または、両方であり、Ｔ
はTi,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Mo,Wからなる群から選ばれた１種
又は２種以上の元素であり、且つ、Zr,Hfのいずれか、
又は両方を含み、ａ≦0.05、ｂ≦93原子％、ｘ＝0.5〜８原子％、ｙ＝４〜９原子％である。

請求項３に記載した発明は前記課題を解決するため
に、磁気回路を構成するとともに少なくとも一部に応力
がかかる状態にされた軟磁性体と、この軟磁性体と磁気
回路を励起するためのコイルとを備え、軟磁性体の磁気
抵抗の変化により応力を検知する力センサにおいて、前
記軟磁性体を次式で示される組成からなる高飽和磁束密
度Fe系軟磁性合金から形成してなることを特徴とする力
センサ。

Feb Bx Ty 但しＴはTi,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Mo,Wからなる群から選ば
れた１種又は２種以上の元素であり、且つ、Zr,Hfのい
ずれか、又は両方を含み、ｂ≦93原子％、ｘ＝0.5〜８原子％、ｙ＝４〜10原子％である。

「作用」特定の組成のFe系軟磁性合金を用いて力センサの軟磁
性体を形成するので、高飽和磁束密度と高透磁率を兼ね
備える軟磁性体を採用することができ、力センサの出力
と精度が向上する。また、軟磁性体を構成する特定の組
成のFe系軟磁性合金は、耐熱性にも優れるので、力セン
サの耐熱性が向上する。

「実施例」第１図は本発明の力センサの一実施例を示すもので、
この例の力センサ１は、断面Ｕ字状の軟磁性体２と、こ
の軟磁性体１の先端部に取り付けられた鉄片などの薄い
磁性体片３およびプラスチックなどからなる覆板４を有
している。また、前記Ｕ字状の軟磁性体１の側部にはコ
イル５が巻装されている。更に、覆板４の中央部には、
開口部4aが形成されていて、圧力Ｐがこの開口部4aを介
して磁性体片３に付加された場合に、第１図の鎖線に示
すように磁性体片３の中央部が変形できるようになって
いる。

前記軟磁性体２は以下に説明するFe系軟磁性合金から
形成されている。

前記軟磁性体２を形成する軟磁性合金の１つとして、
次式で示される組成からなる高飽和磁束密度Fe系軟磁性
合金を使用することができる。

また、軟磁性体２を構成する軟磁性合金の１つとし
て、次式で示される組成からなる高飽和磁束密度Fe系軟
磁性合金を使用することができる。

Feb Bz Ty T′ｚ但しＴはTi,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Mo,Wからなる群から選ば
れた１種又は２種以上の元素であり、且つ、Zr,Hfのい
ずれか、又は両方を含み、Ｔ′はCu,Ag.Au,Ni,Pd,Ptか
らなる群から選ばれた１種又は２種以上の元素であり、ｂ≦92原子％、ｘ＝0.5〜16原子％、ｙ＝４〜10原子％、ｚ＝0.2〜4.5原子％である。

更に前記軟磁性体２を構成する軟磁性合金の１つとし
て、次式で示される組成からなる高飽和磁束密度Fe系軟
磁性合金を使用することができる。

更にまた、前記軟磁性体２を構成する軟磁性合金の１
つとして、次式で示される組成からなる高飽和磁束密度
Fe系軟磁性合金を使用することができる。

本発明の軟磁性体２に用いる軟磁性合金において、非
晶質相を得やすくするためには、非晶質形成能の高いZ
r,Hfのいずれかを含む必要がある。またZr,Hfはその一
部を他の4A〜6A族元素のうち、Ti,V,Nb,Ta,Mo,Wと置換
することが出来る。ここでCrを含めなかったのは、Crが
他の元素に比べ非晶質形成能が劣っているからである
が、Zr,Hfを適量添加したならば、更にCrを添加しても
良いのは勿論である。

Ｂには本発明の軟磁性体２に用いる合金の非晶質形成
能を高める効果、および前記熱処理工程において磁気特
性に悪影響を及ぼす化合物相の生成を抑制する効果があ
ると考えられ、このためＢ添加は必須である。Ｂと同様
にA1,Si,C,P等も非晶質形成元素として一般に用いられ
ており、これらの元素を添加した場合も本発明に用いる
合金と同一とみなすことができる。

本発明においては、Cu,Niおよびこれらと同族元素の
うちから選ばれた少なくとも１種又は２種以上の元素を
0.2原子％以上含む必要がある。添加量が0.2原子％より
少ないと前記の熱処理工程により特に優れた軟磁気特性
を得ることができない。また、これらの元素の中でもCu
は特に好適である。

Cu,Ni等の添加により、軟磁気特性が著しく改善され
る機構については明らかではないが、結晶化温度を示差
熱分析法により測定したところ、Cu,Ni等を添加した合
金の結晶化温度は、添加しない合金に比べてやや低い温
度であると認められた。これは前記元素の添加により非
晶質相が不均一となり、その結果、非晶質相の安定性が
低下したことに起因すると考えられる。また不均一な非
晶質相が結晶化する場合、部分的に結晶化しやすい領域
が多数でき不均一核生成するため、得られる組織が微細
結晶粒組織となると考えられる。

また特にFeに対する固溶度が著しく低い元素であるCu
の場合、相分離傾向があるため、加熱によりミクロな組
成ゆらぎが生じ、非晶質相が不均一となる傾向がより顕
著になると考えられ、組織の微細化に寄与するものと考
えられる。

以上の観点からCu及びその同族元素、NiおよびPd,Pt
以外の元素でも結晶化温度を低下させる元素には同様の
効果が期待できる。またCuのようにFeに対する固溶限が
小さい元素にも同様の効果が期待できる。

以上、本発明に用いる高飽和磁束密度Fe系軟磁性合金
に含まれる合金元素の限定理由を説明したが、これらの
元素以外でも耐食性を改善するために、Cr,Ruその他の
白金族元素を添加することも可能であり、また、必要に
応じて、Y,希土類元素,Zn,Cd,Ga,In,Ge,Sn,Pb,As,Sb,B
i,Se,Te,Li,Be,Mg,Ca,Sr,Ba等の元素を添加することで
磁歪を調整することもできる。その他、H,N,O,S等の不
可避的不純物については所望の特性が劣化しない程度に
含有していても本発明に用いる高飽和磁束密度Fe系軟磁
性合金の組成と同一とみなすことができるのは勿論であ
る。

本発明に用いる合金の１つにおけるFe,Co量のｂは、9
2原子％以下である。これは、ｂが92原子％を越えると
高い透磁率が得られないためであるが、飽和磁束密度10
kG以上を得るためには、ｂが75原子％以上であることが
より好ましい。なお、元素Ｔ′ｚを含有しない合金系に
おいては、Fe,Co,Ni量のｂは、高い飽和磁束密度を得る
ために93原子％以下とする。

前記合金は、前記組成の非晶質合金あるいは非晶質相
を含む結晶質合金を溶湯から急冷することにより得る工
程と、この工程で得られたものを加熱し微細な結晶粒を
析出させる工程によって通常得ることができる。

溶湯から急冷する場合、溶湯をノズルから回転冷却ロ
ールの表面に吹き出して急冷する場合は、薄帯（リボ
ン）が得られるので、この薄帯をＵ字状にプレス打ち抜
きして積層すれば軟磁性体が得られる。また、前記溶湯
から公知のアトマイズ法などによって軟磁性合金粉末を
得、この粉末を成形し、焼結してＵ字状の軟磁性体を形
成することもできる。

そして、得られた軟磁性体を必要に応じて熱処理し結
晶化するならば、磁気特性に優れた軟磁性体２が得られ
る。

一方、前記組成の合金の溶湯から急冷する場合、溶湯
から公知のアトマイズ法などによって軟磁性合金粉末を
得、この粉末を成形し、焼結して軟磁性体を形成するこ
とができる。

そして、得られた軟磁性体を必要に応じて熱処理して
焼結するならば、機械強度と硬度が高い軟磁性体２が得
られる。

第１図に示す構成の力センサ１においては、軟磁性体
２と磁性体片３との組み合わせで閉ループの磁気回路が
構成され、コイル５への通電により磁気回路が励磁され
て軟磁性体２内と磁性体片３内で磁束の漏れを生じる。

前記覆板４の透孔4aを通して圧力Ｐが薄い磁性体片３
に加えられると、磁性体片３が点線で示すように軟磁性
体２の内側に湾曲し、内部に応力が発生する。このよう
に軟磁性体２に内部応力が生じると、それの磁歪効果に
より磁気抵抗値が変化し、この磁気抵抗変化はインダク
タンス変化として現れるから、コイル５に一定の電圧を
印加しておけば、コイルに５に流れる電流値が変化す
る。従ってこの電流値を監視することにより、圧力Ｐの
有無やその大きさを電気信号として取り出すことができ
る。

なお、磁性体片３の変形を容易にするため、磁性体片
３の変形する方向に予めバイアス応力を加えておくよう
にしても良い。

前記軟磁性体２は、前述したような特別の組成のFe系
軟磁性合金から形成され、高透磁率であり、磁気抵抗変
化を生じた場合に取り出しえる信号が大きくなるので、
圧力Ｐの検知精度を良好にすることができる。また、軟
磁性体２を形成する前記Fe系軟磁性合金は結晶化温度が
高く、耐熱性に優れるので、圧力センサ１の耐熱性も向
上し、高い温度環境下であっても使用することができる
特徴がある。

以下に本発明の軟磁性体の製造方法について、合金粉
末から軟磁性体２を製造する方法に基いて詳細に説明す
る。

本発明の軟磁性体２を製造するには、前記組成の合金
を粉末化してから所望の軟磁性体形状に合わせて軟磁性
合金粉末を圧密し、焼結して得ることができる。

本発明に用いるFe系合金粉末を得るには、先に本発明
者らが特許出願している組成の軟磁性合金の溶湯からア
トマイズ法などによって急冷して粉末化する工程と、前
記工程で得られたものを加熱し微細な結晶粒を析出させ
る熱処理工程とによって通常得ることが出来る。なお、
前記軟磁性合金粉末を製造する場合、先に本発明者らが
特許出願している合金を作製し、この合金を結晶化温度
以上に加熱して脆化させた後に粉砕して得ることもでき
る。

ここで例えば、アトマイズ法によって磁性合金粉末を
得るには、前記組成の合金材料を高周波溶解炉などを用
いてルツボ内にて金属溶湯とし、ルツボ底部に設けられ
た溶湯噴出用ノズルを通して流下、落下させる。そし
て、噴出用ノズルから落下する溶湯流に対して、例えば
円形状に配置された多孔の噴霧化ノズルにより、窒素ガ
スを所定の圧力で吹き付けて溶湯流を粉末化することに
より得ることができる。

また、前記組成のFe系合金は、結晶化温度以上に加熱
することで脆くなることが本発明者らの研究で判明して
いるので、この特性を利用して粉末化することもでき
る。前記組成の合金を結晶化温度℃以上、好ましくは、
500〜700℃の温度範囲に加熱して脆化させ、この状態で
粉砕し、粒径を揃えることにより粉末化することもでき
る。

次に前記組成の合金を実際に製造し、得られた合金の
特性を測定した結果を示す。

以下の例に示す各合金は片ロール液体急冷法により作
成した。すなわち、１つの回転している鋼製ロール上に
おかれたノズルより溶融金属をアルゴンガスの圧力によ
り前記ロール上に噴出させ、急冷して薄帯を得る。以上
のように作成した薄帯の幅は約15mmであり、厚さは約20
〜40μｍであった。

まず、本発明に用いる合金の磁気特性および構造に及
ぼす熱処理の効果について本合金の一つであるFe₈₆Zr₇B
₆Cu₁合金を例にとって以下に説明する。なお、昇温速度
毎分10℃の示差熱分析により求めたFe₈₆Zr₇B₆Cu₁合金の
結晶化開始温度は503℃であった。

また、Fe₈₆Zr₇B₆Cu₁合金の熱処理前後の構造の変化を
Ｘ線回折法により調べ、熱処理後の組織を透過電子顕微
鏡を用いて観察し、結果を第２図に示す。

第２図より、急冷状態では非晶質に特有のハローな回
折図形が、熱処理後には体心立方晶に独特の回折図形が
それぞれ認められ、本合金の構造が熱処理により、非晶
質から体心立方晶へと変化したことがわかる。そして第
３図より、熱処理後の組織が、粒径約100Å程度の微結
晶から成ることがわかる。また、Fe₈₆Zr₇B₆Cu₁合金につ
いて熱処理前後の硬さの変化を調べたところ、ビッカー
ス硬さで急冷状態の740DPNから650℃熱処理後には1390D
PNと従来材料にない高い値まで増加した。

以上のごとく前記組成の合金は、前述の組成を有する
非晶質合金を熱処理により結晶化させ、超微細結晶粒を
主とする組織を得ることにより、高飽和磁束密度でかつ
軟磁気特性に優れ、更に高い硬さと高い熱安定性を有す
る優れた特性を得ることができることが明らかである。

次に前記の如く得られた合金を粉末化する場合につい
て説明する。

前記の合金は強度が高く堅いので、そのままの状態で
は粉砕して粉末化することは難しい。よって、前記の如
く得られた合金を500〜700℃に加熱して脆化させた状態
でボールミルなどの粉砕装置により粉砕する。この操作
によって粒径１〜100μｍ程度の軟磁性合金粉末を得る
ことができる。

次にこの軟磁性合金粉末を用いて軟磁性体２を製造す
る場合について説明する。

まず、第４図に示すように、プレス装置Ｐの上型PUと
下型PLとによって、軟磁性合金粉末Ａを所定形状（Ｕ字
状）のコアＢに一次成形する。この一次成形コアＢは、
次に第５図に示す加圧カプセル10内に圧力媒体粉末Ｃと
ともに封入される。図面では、一次成形コアＢを１つの
み描いているが、実際には多数の一次成形コアＢが同時
に加圧カプセル10内に封入される。

加圧カプセル10は、有底筒状の本体11と、この本体11
の上部に被せる蓋体12とからなり、蓋体12には脱気パイ
プ13が開口している。この加圧カプセル10内には、蓋体
12を外した状態において、本体11内に一次成形コアＢと
圧力媒体粉末Ｃが充填される。次いで、本体11の上部内
面に一次成形コアＢおよび圧力媒体粉末Ｃが通過しない
メッシュ板14を被せて、本体11と蓋体12を溶接し、本体
11と蓋体12間の隙間をなくす。そして脱気パイプ13を潰
して、内部に一次成形コアＢおよび圧力媒体粉末Ｃを封
入した密閉されたワーク30（加圧カプセル10）を完成す
る。

なお脱気する際には、加圧カプセル10を加熱炉Ｆに入
れ、約500℃〜900℃前後の温度を加える。これはガス抜
きをより完全にするための加熱で、この種の脱気では常
套的に行なわれる。

圧力媒体粉末Ｃは、軟磁性合金粉末Ａ（一次成形コア
Ｂ）と化学反応しない材料から選定して用いる。ここで
一次成形コアＢが前記組成のFe系軟磁性合金粉末である
ので、ZrO₂粉末を用いると良い。この他、MgO粉末を用
いても良い。

第６図は、このワーク30は高温高圧下で処理する熱間
熱間静水圧プレス20の概念図で、高圧円筒21の上下が上
蓋22と下蓋23で開閉および閉塞可能となっている。上蓋
22には高圧ガス導入管24が開口している。高圧円筒21内
には、ワーク30の支持台25と、ヒータ26とが位置してお
り、高圧円筒21とヒータ26の間には、断熱層27が設けら
れている。

ワーク30は、この熱間静水圧プレスの支持台25上に載
置され、ヒータ26によって高温に熱せられると同時に、
導入管24から導入される圧力媒体としての高圧ガスによ
り、等方性の圧力を受ける。その結果、ワーク30（カプ
セル10）は全体が圧縮変形される。この圧縮変形の過程
において、加圧カプセル10内の一次成形コアＢは、圧力
媒体粉末Ｃを介して等方圧力を受ける。また、ヒータ26
による熱も、圧力媒体粉末Ｃを介して受けるため、一次
成形コアＢが急激に加熱されることがなく、急激加熱に
起因する一次成形コアＢの割れや変形を生じることがな
い。即ち、一次成形コアＢは均等に圧縮され、内部の気
泡が除かれて最終的に焼結され、軟磁性体が完成する。
この軟磁性体は、一次成形コアＢに比して縮むため、縮
み代を考慮して一次成形コアＢの形状を決定しておく。

以上のようにして圧縮変形されたワーク30は、熱間静
水圧プレスから取り出して後、第７図に示すようにその
本体11および蓋体12を壊して、内部の完成された軟磁性
体を取り出す。軟磁性体はプレス装置Ｐによって予め所
定の形状に加工されているために、軟磁性体としてその
まま使用することができる。

また、以上の熱間静水圧プレスにおいて、一次成形コ
アＢは、これと化学反応しない圧力媒体粉末Ｃで覆われ
るため、完成された軟磁性体２に性質の変化を生じるお
それはない。

なお、以上の説明においては、Ｕ字状の軟磁性体２を
製造する場合について説明したが、プレス装置Ｐの型の
形状を適宜変更することで、Ｕ字状の軟磁性体２に限ら
ず、他の種々の形状の軟磁性体を形成することができ
る。従って、種々の複雑な形状の軟磁性体を製造できる
ことも勿論である。

第８図は、本発明の第２実施例の力センサを示すもの
で、この例の力センサは、薄帯をリング状に湾曲させた
軟磁性体６とこの軟磁性体６の両端部を保持する保持部
材７と軟磁性体６の一部に巻き付けられた励磁コイル８
と励磁コイル８に接続されたインダクタンス測定装置９
とを具備して構成されている。

この例の力センサは、矢印方向に圧力Ｐが作用するこ
とによって軟磁性体６が弾性変形するようになってい
る。

励磁コイル８への通電によって軟磁性体６は励磁され
ているので、軟磁性体６の弾性変形で内部応力が生じる
と、励磁効果に基づき、それがインダクタンスの変化と
して現れ、この状態をインダクタンス測定装置９で監視
すれば、軟磁性体６に加わる力の有無を検知することが
できる。

次に、第４図ないし第７図を基に先に説明した方法に
よって軟磁性体２を製造し、この軟磁性体２を用いて作
成した力センサの性能を測定した。

Fe系軟磁性合金の超微粒子粉末として、Fe₉₀Zr₇B₂Cu₁
なる組成の合金を結晶化温度以上に加熱して粉砕するこ
とにより得たものを用いた。

この軟磁性合金粉末をプレス装置によって環状になる
ように一次成形した。次にこの一次成形品に、真空を含
む不活性ガス雰囲気中において500〜600℃で予備焼結を
行った。次いでこの一次成形品を温度600℃、圧力5000
気圧、焼結時間１時間に設定して熱間静水圧プレスを行
い、Ｕ字状の軟磁性体２を得た。

この軟磁性体の先端部に掛け渡すように、厚さ0.1mm
の鉄片と厚さ1mmのプラスチック板を取り付けて第１図
に示す磁気センサを得た。

前記力センサにおいて、軟磁性体のヤング率は従来一
般に力センサに用いられている軟磁性体のヤング率と比
較して高い。このようにヤング率、即ち弾性係数が高い
と、応力の感受性が強く、しかもヤング率は磁歪率に比
例することから、高い磁歪効果が得られ、そのため高精
度の磁気センサを提供することができる。また、軟磁性
体は500℃を越える結晶化温度を示すFe系軟磁性合金か
らなるので、耐熱性にも優れている。

以上説明したことから、本発明により、感度が高く、
耐熱性が優れた力センサを得ることができることが判明
した。

「発明の効果」以上説明したように本発明は、力センサを構成する軟
磁性体が特定の組成のFe系軟磁性合金から形成され、機
械強度が高く、硬度も高く、耐熱性にも優れるので、高
い機械特性と熱安定性を備え、感度が高い優れた力セン
サを得ることができる効果がある。従って、本発明によ
り、優秀な力センサを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の断面図、第２図は本発明
に用いる合金の一例の熱処理後の構造変化を示すＸ線回
折図形を示すグラフ、第３図は本発明に用いる合金の一
例の金属組織の顕微鏡写真の模式図、第４図はプレス装
置により合金粉末から一次成形コアを形成する模様を示
す模式図、第５図（Ａ）〜（Ｃ）は一次成形コアを加圧
カプセル内に入れる様子を示す断面図、第６図は第５図
に示す加圧カプセルを高温下で加圧する熱間静水圧プレ
スの概念図、第７図は加圧カプセル内から金型を取り出
す状態を示す模式図、第８図は本発明の第２実施例の斜
視図である。１…力センサ、２…軟磁性体、３…磁性体片、４…覆
板、4a…開口部、５…コイル、６…軟磁性体、８…励磁
コイル、Ｐ…圧力。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者井上明久宮城県仙台市青葉区川内無番地川内住宅11―806 (56)参考文献特開平１−242755（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−58669（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−79127（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気回路を構成するとともに少なくとも一
部に応力がかかる状態にされた軟磁性体と、この軟磁性
体の磁気回路を励起するためのコイルとを備え、軟磁性
体の磁気抵抗の変化により応力を検知する力センサにお
いて、前記軟磁性体を次式で示される組成からなる高飽
和磁束密度Fe系軟磁性合金から形成してなることを特徴
とする力センサ。 Feb Bx Ty T′ｚ但しＴはTi,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Mo,Wからなる群から選ばれ
た１種又は２種以上の元素であり、且つ、Zr,Hfのいず
れか、又は両方を含み、Ｔ′はCu,Ag,Au,Ni,Pd,Ptから
なる群から選ばれた１種又は２種以上の元素であり、ｂ≦92原子％、ｘ＝0.5〜16原子％、ｙ＝４〜10原子
％、ｚ＝0.2〜4.5原子％である。
【請求項２】磁気回路を構成するとともに少なくとも一
部に応力がかかる状態にされた軟磁性体と、この軟磁性
体の磁気回路を励起するためのコイルとを備え、軟磁性
体の磁気抵抗の変化により応力を検知する力センサにお
いて、前記軟磁性体を次式で示される組成からなる高飽
和磁束密度Fe系軟磁性合金から形成してなることを特徴
とする力センサ。（Fe_1-aQ_a）b Bx Ty 但しＱはCo,Niのいずれか、または、両方であり、ＴはT
i,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Mo,Wからなる群から選ばれた１種又は
２種以上の元素であり、且つ、Zr,Hfのいずれか、又は
両方を含み、ａ≦0.05、ｂ≦93原子％、ｘ＝0.5〜８原子％、ｙ＝４
〜９原子％である。
【請求項３】磁気回路を構成するとともに少なくとも一
部に応力がかかる状態にされた軟磁性体と、この軟磁性
体の磁気回路を励起するためのコイルとを備え、軟磁性
体の磁気抵抗の変化により応力を検知する力センサにお
いて、前記軟磁性体を次式で示される組成からなる高飽
和磁束密度Fe系軟磁性合金から形成してなることを特徴
とする力センサ。 Feb Bx Ty 但しＴはTi,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Mo,Wからなる群から選ばれ
た１種又は２種以上の元素であり、且つ、Zr,Hfのいず
れか、又は両方を含み、ｂ≦93原子％、ｘ＝0.5〜８原子％、ｙ＝４〜10原子％
である。