JP7218560B2 - 磁界検出装置 - Google Patents

Description

本発明は磁界検出装置に関し、特に、複数の磁気センサを備える磁界検出装置に関する。

検出対象の磁界分布を高精度に検出する方法として、複数の磁気センサをアレイ状に配列する方法が知られている。例えば、特許文献１には、複数の穴がアレイ状に配列された支持部材を用い、これらの穴にそれぞれ磁気センサのセンサヘッドを挿入することによって、複数の磁気センサのセンサヘッドをアレイ状に支持する方法が提案されている。

特許第６１０５３８１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方式では、アレイサイズや配列ピッチを変更する場合、個々の磁気センサを着脱する必要があるため、作業効率が低いという問題があった。

したがって、本発明は、複数の磁気センサを備えた磁界検出装置において、アレイサイズや配列ピッチを変更する場合の作業効率を高めることを目的とする。

本発明による磁界検出装置は、複数の磁気センサを固定可能なセンサカートリッジと、センサカートリッジに固定された１又は２以上の磁気センサと、１又は２以上のセンサカートリッジを固定するセンサ固定部とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、複数の磁気センサを固定可能なセンサカートリッジを用い、これをセンサ固定部に固定していることから、センサ固定部に対して一度に複数の磁気センサを着脱することができる。これにより、アレイサイズや配列ピッチを変更する場合の作業効率を大幅に高めることが可能となる。

本発明において、センサカートリッジは、それぞれ磁気センサを固定するための複数のセンサ固定機構を有し、複数のセンサ固定機構は、所定のピッチで第１の方向に配列されていても構わない。これによれば、磁気センサの第１の方向における配列ピッチの変更が容易となる。

本発明において、センサ固定部は、それぞれセンサカートリッジを固定するための複数のカートリッジ固定機構を有し、複数のカートリッジ固定機構は、所定のピッチで第２の方向に配列されていても構わない。これによれば、センサカートリッジの第２の方向における配列ピッチの変更が容易となる。

本発明において、第１の方向と第２の方向は互いに直交しており、複数のセンサ固定機構の配列ピッチと、複数のカートリッジ固定機構の配列ピッチが互いに等しくても構わない。これによれば、複数の磁気センサをマトリクス状にレイアウトすることが可能となる。

本発明において、磁気センサがセンサカートリッジにネジ止めされていても構わないし、センサカートリッジがセンサ固定部にネジ止めされていても構わない。これらによれば、磁気センサやセンサカートリッジの固定が容易且つ確実となる。

本発明において、センサ固定部は、センサカートリッジに固定された磁気センサが挿入される貫通孔を有していても構わない。これによれば、磁気センサ自体をセンサ固定部に固定することができるとともに、磁気センサのセンサヘッドを検出対象により近づけることが可能となる。

このように、本発明によれば、複数の磁気センサを備えた磁界検出装置において、アレイサイズや配列ピッチを変更する場合の作業効率を高めることが可能となる。

図１は、本発明の第１の実施形態による磁界検出装置１の外観を示す略斜視図である。 図２は、本発明の第１の実施形態による磁界検出装置１の略分解斜視図である。 図３は、複数の磁気センサ１０が固定された状態のセンサカートリッジ２０を示す略斜視図である。 図４は、複数の磁気センサ１０が固定された状態のセンサカートリッジ２０を示す略分解斜視図である。 図５は、磁気センサ１０の内部構造の一例を示す模式図である。 図６は、センサカートリッジ２０に対して磁気センサ１０を１個おきに装着した例を示す略斜視図である。 図７は、センサカートリッジ２０に対して磁気センサ１０を２個おきに装着した例を示す略斜視図である。 図８は、本発明の第１の実施形態による磁界検出装置１において、磁気センサ１０の配列ピッチを２倍とした例を示す略斜視図である。 図９は、本発明の第１の実施形態による磁界検出装置１において、磁気センサ１０を千鳥状に配列した例を示す略斜視図である。 図１０は、第１の変形例によるセンサカートリッジ２０を示す略斜視図である。 図１１は、第２の変形例によるセンサカートリッジ２０を示す略斜視図である。 図１２は、本発明の第２の実施形態による磁界検出装置２の外観を示す略斜視図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態による磁界検出装置１の外観を示す略斜視図である。また、図２は、磁界検出装置１の略分解斜視図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態よる磁界検出装置１は、磁気センサ１０と、複数の磁気センサ１０が固定されたセンサカートリッジ２０と、複数のセンサカートリッジ２０が固定されたセンサ固定部３０とを有している。センサ固定部３０は、ｘｙ平面を有する非磁性の板状部材であり、ｚ方向における上面側に磁界の検出対象が配置される。本実施形態においてはセンサ固定部３０が平板状であるが、センサ固定部３０の形状については特に限定されず、検出対象が配置される上面が凸状又は凹状に湾曲していても構わない。

センサ固定部３０には、ｙ方向に延在する辺に沿って複数の貫通孔３２が設けられており、各貫通孔３２に挿入されたネジ３１がセンサカートリッジ２０に設けられたネジ穴に螺着されることによって複数のセンサカートリッジ２０が固定される。貫通孔３２のｙ方向における配列ピッチはＰｙである。したがって、センサ固定部３０に固定される複数のセンサカートリッジ２０は、配列ピッチＰｙでｙ方向に配列される。それぞれのセンサカートリッジ２０には、複数の磁気センサ１０がｘ方向に固定されている。磁気センサ１０のｘ方向における配列ピッチはＰｘである。

これにより、複数の磁気センサ１０は、ｘ方向及びｙ方向にアレイ状に配列される。ここで、配列ピッチＰｘと配列ピッチＰｙの関係は任意であるが、両者を互いに同じとすれば、複数の磁気センサ１０をマトリクス状に配列することが可能となる。この状態で、センサ固定部３０のｚ方向における上面側に磁界の検出対象を配置すれば、検出対象のｘｙ平面における磁界分布を検出することが可能となる。本実施形態においては、磁気センサ１０をセンサ固定部３０に固定するための機構は不要であり、したがって、センサ固定部３０の下面は単なる平坦面であっても構わない。但し、センサ固定部３０の下面に個々の磁気センサ１０を位置決めするための凹部を設けても構わない。これによれば、磁気センサ１０の平面位置をより安定させることが可能となる。

図３は、複数の磁気センサ１０が固定された状態のセンサカートリッジ２０を示す略斜視図であり、図４はその略分解斜視図である。

図３及び図４に示すように、センサカートリッジ２０は、ｘ方向に延在する第１固定領域２１と、第１固定領域２１のｘ方向における両端部に接続され、いずれもｚ方向に延在する第２固定領域２２及び第３固定領域２３とを備えている。第１固定領域２１は、ｘｚ面を主面とする板状体であり、配列ピッチＰｘでｘ方向に配列された複数の貫通孔２７を有している。貫通孔２７には、それぞれ磁気センサ１０を固定するネジ２６が挿入され、磁気センサ１０のネジ穴１１に螺着される。

一方、第２固定領域２２及び第３固定領域２３は、いずれもｚ方向に延在する棒状体であり、そのｚ方向における先端部にはネジ穴２４，２５がそれぞれ設けられている。ネジ穴２４，２５には、図１及び図２に示すネジ３１が螺着され、これによってセンサカートリッジ２０がセンサ固定部３０に固定される。

図５は、磁気センサ１０の内部構造の一例を示す模式図である。

図５に示す例では、磁気センサ１０がセンサ収容体１２とケーブル１３からなり、センサ収容体１２の内部に基板１４が収容された構造を有している。センサ収容体１２には、ネジ３１が螺着されるネジ穴１１が設けられている。

基板１４には、センサチップ１５及び集磁体１６が搭載されている。特に限定されるものではないが、センサチップ１５はブリッジ接続されたＭＲ素子などからなる複数の感磁素子を有しており、集磁体１６によって集磁された磁束が感磁素子に印加される。センサチップ１５上の感磁素子は、基板１４に設けられた端子電極１７を介してケーブル１３に接続される。センサチップ１５には、感磁素子に印加される磁束をキャンセルするための補償コイルが含まれていても構わない。集磁体１６はｚ方向に延在する棒状体であり、フェライトなどの高透磁率材料からなる。集磁体１６のｚ方向における先端部は、磁気センサ１０のセンサヘッド１０ａに位置している。これにより、センサヘッド１０ａに印加されるｚ方向の磁界成分が集磁体１６によって選択的に集磁され、これがセンサチップ１５に印加される。

これにより、図１に示したセンサ固定部３０の上面に検出対象を配置すれば、検出対象から発せられるｚ方向の磁界をマトリクス状に配置された磁気センサ１０によって検出することができる。そして、磁気センサ１０は、センサ固定部３０に直接固定されるのではなく、センサカートリッジ２０を介してセンサ固定部３０に固定されることから、センサ固定部３０に対する磁気センサ１０の着脱作業が非常に容易となる。例えば、ｘ方向にＮ個、ｙ方向にＭ個の磁気センサ１０をマトリクス状に配置する場合、磁気センサ１０をセンサ固定部３０に直接固定する方式ではＮ×Ｍ回の着脱作業が必要となるのに対し、本実施形態においては、Ｍ個のセンサカートリッジ２０を着脱するだけで済む。これにより、磁気センサ１０の交換作業やアレイサイズの変更作業を効率よく行うことが可能となる。

本実施形態においては、磁気センサ１０のピッチ変更も容易である。例えば、図６に示すように、センサカートリッジ２０に対して磁気センサ１０を１個おきに装着すれば、磁気センサ１０のｘ方向における配列ピッチＰｘが２倍に変更され、図７に示すように、センサカートリッジ２０に対して磁気センサ１０を２個おきに装着すれば、磁気センサ１０のｘ方向における配列ピッチＰｘが３倍に変更される。磁気センサ１０のｙ方向における配列ピッチＰｙについても、センサ固定部３０に対してセンサカートリッジ２０を１個おきに装着すれば配列ピッチＰｙが２倍に変更され、センサ固定部３０に対してセンサカートリッジ２０を２個おきに装着すれば配列ピッチＰｙが３倍に変更される。

例えば、図８に示すように、センサカートリッジ２０に対して磁気センサ１０を１個おきに装着し、且つ、センサ固定部３０に対してセンサカートリッジ２０を１個おきに装着すれば、ピッチＰｘ，Ｐｙともに２倍であるアレイを構成することができる。また、図９に示すように、センサカートリッジ２０に対して磁気センサ１０を１個おきに装着し、且つ、磁気センサ１０のｘ方向位置が交互となるようセンサカートリッジ２０を装着することによって磁気センサ１０を千鳥状に配置すれば、ピッチが配列ピッチＰｘ，Ｐｙの√２倍であるアレイを構成することができる。

また、個々のセンサカートリッジ２０に固定する磁気センサ１０の数については特に限定されず、目的に応じて１又は２以上の磁気センサ１０を固定すれば足りる。同様に、センサ固定部３０に固定するセンサカートリッジ２０の数についても特に限定されず、目的に応じて１又は２以上のセンサカートリッジ２０を固定すれば足りる。

また、本実施形態では、センサカートリッジ２０に磁気センサ１０をネジ止めし、センサ固定部３０にセンサカートリッジ２０をネジ止めしているため、両者を容易且つ確実に固定することが可能となる。但し、磁気センサ１０をセンサカートリッジ２０に固定するためのセンサ固定機構や、センサカートリッジ２０をセンサ固定部３０に固定するためのカートリッジ固定機構についてはネジ止めに限定されるものではなく、種々の固定機構を用いることが可能である。

例えば、図１０に示すように磁気センサ１０のケーブル１３の根元部分にネジ山１８を設け、センサカートリッジ２０の第１固定領域２１にｘ方向に配列された複数のネジ穴２８を設けることにより、磁気センサ１０をセンサカートリッジ２０に直接螺着する方式であっても構わない。或いは、図１１に示すように、センサカートリッジ２０の第１固定領域２１にｘ方向に配列された複数の弾性突起部２９を設け、２つの弾性突起部２９の間に磁気センサ１０をスナップフィット方式で固定することも可能である。

図１２は、本発明の第２の実施形態による磁界検出装置２の外観を示す略斜視図である。

図１２に示すように、第２の実施形態による磁界検出装置２は、センサ固定部３０に複数の貫通孔３３が設けられている点において、第１の実施形態による磁界検出装置１と相違している。その他の基本的な構成は、第１の実施形態による磁界検出装置１と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

貫通孔３３のｘ方向における配列ピッチはＰｘ、貫通孔３３のｙ方向における配列ピッチはＰｙであり、その平面サイズは磁気センサ１０のセンサヘッド１０ａよりもやや大きい。これにより、センサ固定部３０にセンサカートリッジ２０を固定すると、貫通孔３３には、それぞれ磁気センサ１０のセンサヘッド１０ａが挿入され、貫通孔３３からセンサヘッド１０ａが露出することになる。このような貫通孔３３を設ければ、磁気センサ１０自体がセンサ固定部３０に固定されることから、磁気センサ１０の平面位置をより安定させることが可能となる。しかも、センサヘッド１０ａが貫通孔３３から露出することから、センサヘッド１０ａを検出対象により近づけることが可能となる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

１，２ 磁界検出装置
１０ 磁気センサ
１０ａ センサヘッド
１１ ネジ穴
１２ センサ収容体
１３ ケーブル
１４ 基板
１５ センサチップ
１６ 集磁体
１７ 端子電極
１８ ネジ山
２０ センサカートリッジ
２１ 第１固定領域
２２ 第２固定領域
２３ 第３固定領域
２４，２５ ネジ穴
２６ ネジ
２７ 貫通孔
２８ ネジ穴
２９ 弾性突起部
３０ センサ固定部
３１ ネジ
３２ 貫通孔
３３ 貫通孔

Claims (5)

1. 磁気センサを固定するための複数のセンサ固定機構が所定のピッチで第１の方向に配列された第１固定領域と、前記第１固定領域の前記第１の方向における両端部に接続された第２及び第３固定領域とを有し、これにより複数の磁気センサを前記複数のセンサ固定機構に着脱可能に固定するセンサカートリッジと、
   前記センサカートリッジに固定された１又は２以上の前記磁気センサと、
   所定のピッチで前記第１の方向と直交する第２の方向に配列され、前記第２及び第３固定領域を固定する複数のカートリッジ固定機構を有し、これにより１又は２以上の前記センサカートリッジを前記複数のカートリッジ固定機構に着脱可能に固定するセンサ固定部と、を備えることを特徴とする磁界検出装置。
2. 前記複数のセンサ固定機構の配列ピッチと、前記複数のカートリッジ固定機構の配列ピッチが互いに等しいことを特徴とする請求項１に記載の磁界検出装置。
3. 前記磁気センサが前記センサカートリッジの前記センサ固定機構にネジ止めされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁界検出装置。
4. 前記センサカートリッジが前記センサ固定部の前記カートリッジ固定機構にネジ止めされていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の磁界検出装置。
5. 前記センサ固定部は、前記センサカートリッジに固定された前記磁気センサが挿入される貫通孔を有していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の磁界検出装置。

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