JPH0210217A - 磁気センサーの検出片 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は、熱処理することにより非磁性となり得る物性
を有する強磁性鋼合金あるいは放電被覆処理により非磁
性材料を溶融浸透させた強磁性金属および永久磁石材料
、あるいは放電被覆処理により永久磁石材料を溶融浸透
させた非磁性材料において前記処理部と非処理部とを所
定の位置に交互に列設したこと、あるいは所定の形状を
なす前記処理部を設けたことを特徴とする磁気センサの
検出片に関するものである。

［発明の利用分野］ 磁気センサーとは、磁気誘導型、ホール素子あるいは磁
気抵抗効果素子等に代表される磁電変換素ｒにより構成
されるものである。本発明の磁気センサーの検出片は、
各種磁電変換素子に磁束、磁束密度あるいは磁界等の変
ｆヒを与えるものであり、従来の磁気センサーの検出片
に比して、非磁性部と強磁性部あるいは着磁面のピッチ
間隔、および各々の幅を高精度かつ微少に形成すること
を可能とするものであり、磁気式のリニアエンコダや１
コータリーエンコーダ等の検出片、回転体の周速度検出
、回転数検出および角度検出に係る検１１片、各錘移動
体の速度および位置検出に係る検出片として利用される
ものである。

「背景技術」 本発明の磁気センサーの検出片は、ある種の強磁性鋼合
金が熱処理を施すことにより非磁性体となる物性を利用
して構成されるものである。一般に鋼は強磁性的物性を
示すマルテンサイト組織により構成されるが、Ａ１変態
点く約７２６°Ｃ）以上に加熱すると非磁性のオーステ
ナイト組織に変態し、冷却することにより再び強磁性的
物性を示すマルテンサイト組織に変態する９マルテンサ
イト変態が開始される温度はＮｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｍｏ、
Ｖ、ＷあるいはＣｕ等を所定量添加することおよび炭素
含有量を調整することにより下降する。

前述したことにより、マルテンサイト変態開始温度を常
温以下に下げたところの前記元素を所定量添加した強磁
性鋼合金は、Ａ１　変態点以上に加熱したのち冷却する
と常温においてもオーステナイト組織により構成され非
磁性体となる。熱処理することにより非磁性体となり得
る物性を有する前記強磁性鋼合金としては、下記のごと
く強磁性鋼合金等がある９ １）　　オーステリーイト・ニッケル！１１（＜０．６
％Ｃｌ２Ｏ〜２７％Ｎ１） ２）　　０３％Ｃ−１７％Ｍ　ｎ−１，５％Ｎｊ鋼合金 ３）　　０４〜０５％Ｃ−８〜１０％Ｎｉ−９〜１２％
Ｃｒ−５％Ｍｎ１合金 ４）　　ニッケル・マンガン鋼（１２〜３０％Ｎｉ−５
〜１２％Ｍｎ） ５）　　５〜２１％Ｎｉ−１〜７％Ｃｒ−３〜１０％Ｍ
ｎ鋼合金 ６）　　マルテンサイト系防錆鋼〈マルテンサイＩ・系
ステンレス鋼） 前記非磁性部は、放電加工、電子ビーム加熱加二［、イ
オンビーム加工、レーザ加工あるいは超音波加工等によ
り磁気センサーの検出片を構成する前記強磁性鋼合金の
所定の位置を加熱し、冷却することにより形成される。

更に本発明の磁気センサーの検出片は、強磁性金属の所
定の位置に非磁性材料の放電被覆処理を施すること、あ
るいは非磁性材料の所定の位置に永久磁石材料の放電被
覆処理を施すことによっても構成し得るものであり、そ
の製造方法の実施例を第１図に示す。第１−ａ図は放電
被覆装置（放電硬化装置）１の（＋）出力に接続された
良導電性を示す非磁性材料により構成される電極２と（
）出力に接続された被放電被覆物３（磁気センサーの検
出片）を示す、第１−ｂ図は電極２を矢印入方向に移動
させ、被放電被覆物３と電極２との間に火花放電４が発
生した状態を示し、火花放電４により被放電被覆物３の
放電部５は１０００℃に達する高温度となり溶融する。

第１−ｃ図は電極２と被放電被覆物３とが所定の圧力を
以て接触している状態を示し、電極２と被放電被覆物３
との各々の接触部は互いに融合して非磁性合金となり＠
賊的に融着する９第１−ｄ図は電極２を矢印Ｂ方向に移
動させた状態を示し、被放電被覆物３の放電部５には非
磁性を示す溶融被覆部６と溶融浸透部７が形成され、溶
融浸透部７の周辺には高温度に加熱されたことにより形
成されるオーステナイト組織が残留し、非磁性的物性を
示す熱変化層８が形成される。放電被覆処理を施した被
放電被覆物３の溶融被覆部６は研削あるいは研磨等によ
り取除かれ、熱変化層８は熱処理によりマルテンサイト
組織に変態されて元の磁性を有する材料に再生される。

非磁性材料に永久磁石材料の放電被覆処理を施す場合も
同様であるが両材料とも導電性が良くなければならず、
電極２は永久磁石材料で非放電被覆物３は非磁性材料で
各々構成され、第１−ｄ図に示す熱変化層８は形成され
ない。

前述のように形成される非磁性部あるいは強磁性部を所
定のピッチにて列設することにより、本発明の磁気セン
サーの検出片は構成される。尚、前述した溶融被覆部６
の除去は本発明の磁気センサーの検出片１０の使用目的
に応じて施される。

第２図〜第４図は、磁気センサーの検出片の従来例を示
すものである。第２図に示す磁気センサの検出片１０は
強磁性材料により所定の厚さを有する円板状に構成され
、円周方向に同一ピッチで機械加工あるいはエツチング
等により突起９を列設したもので第３図に示す磁気セン
サーの検出片１０は強磁性材料に非磁性材料を、あるい
は非磁性材料に強磁性材料を蒸着あるいはめっき等によ
り固着させ突起９を形成し列設したもので有り、所定の
回転数で回転させることにより永久磁石内蔵磁気誘導型
磁気センサーに磁束の変化をあたえるものである。第４
図に示す磁気センサーの検出片１０は各種永久磁石材料
により所定の厚さを有する円板状に構成され、円周方向
の所定の位置にＳ極とＮ極とをラジアル方向に着磁し列
設しなものであり、所定の回転数で回転させることによ
り、磁気誘導型磁気センサーあるいは各種ホールセンサ
ー等に磁気量の変化を与えるものである。

「発明の目的」 本発明の磁気センサーの検出片１０は、磁気センサーへ
の磁束の集中および、非磁性部と強磁性部、Ｎ極とＳｆ
ｉあるいは同極間の間隔および各々の幅を高精度かつ微
少に形成することを可能としたところの磁気センサーの
検出片１０を提供することを目０勺とするものである。

［発明の概要］ 本発明の磁気センサーの検出片１０は、前記目的を達成
する為のものであり、磁気センサーに磁束、磁束密度あ
るいは磁界等の変化を与える手段として、強磁性鋼合金
あるいは強磁性金属よりなる強磁性体の一部に熱処理あ
るいは放電被覆処理により形成した非磁性部を所定の間
隔で列設したこと、あるいは非磁性材料に永久磁石材料
を、永久磁石材料に非磁性材料を放電被覆処理により形
成した強磁性部あるいは非磁性部を所定の間隔で列設し
たことを特徴としたものである。

［発明の実施例］ 本発明による磁気センサーの検出片１０を第５図〜第１
０図に示す実施例において説明する。

第５図は、被検出物を構成する回転軸２ｏの回転数を検
出するための実施例であり、磁気センサの検出片１０（
以後、検出片１ｏと記す。）は所定の厚さを有する円板
状をなす前記強磁性鋼合金あるいは前記強磁性金属によ
り構成され、熱処理あるいは非磁性材料の溶融浸透によ
り形成された黒塗りで示すところの非磁性部１２を円周
方向に所定の間隔を置いて列設して構成される。通常磁
気センサーとしては、鉄心１３、永久磁石１４巻線１５
を各々が同軸円筒状と成るように構成した永久磁石内蔵
磁気誘導型磁気センサー１６が使用される。検出片１ｏ
を回転１ｔ！１ｔ１２０を介して所定の回転数で回転さ
せると、鉄心１３内を通る磁束は鉄心１３の端部１７に
対面する検出片１０の磁性部１８が接近すると増加し、
非磁性部１２が接近すると減少する。即ち、検出片１０
の回転による巻線１５に鎖交する磁束の変化に伴い巻線
１５に電圧を誘起する。誘起された電圧は回転数に比例
した大きさと回転数に反比例した周期を有する正弦波形
として出力端子１９より出力されるが、波形は外部から
の熟的擾乱や各種雑音によるリップル、バックスイング
およびサグ等により歪んだ波形と成るので、フィルター
、温度補償素子およびシュミット回路等より成る電子回
路を介して矩形波として出力される。通常は前記矩形波
の立上がりおよび立下がりをパルス化して計数し、回転
’Ｉ！１ｔ１２０の一回転あたりのパルス数とを対比さ
せ回転数および回転角度を検出する。磁気誘導型磁気セ
ンサーにあっては、誘起電圧（誘導起電力）の大きさを
測定して回転数を計測する方法も採られる。

第６図はロータリー・エンコーダあるいは角度検出器と
して使用される検出片１０の使用例を示ずものであり、
夫々同軸円筒状に構成されるケス２２、回転軸２３、検
出片１０、永久磁石２４永久磁石保持具２５．軸受け２
６、上蓋２７と下値２８およびボール素子２つを主に構
成され、検’ＨＪ’＋−１ｏは、第７図に示すように熱
処理あるいは放電被覆処理を施し形成したところの黒塗
りで示す前記非磁性部１２を所定の間隔をおいて円周方
ｊ＋ロ二列設した前記強磁性鋼合金あるいは前記強磁性
金属により構成され、永久磁石２４は非磁性体よりなる
永久磁石保持具２５を介して回転軸２３に固定され、検
出片１０の内側円筒面３０に挿入固着される。永久磁石
２４の外側円筒面３１と内側円筒面３２は、Ｎ極あるい
はＳ極に各々異なる磁性にて均一に着磁される。即ちラ
ジアル方向に着磁される。ホール素子２つは、検出片１
０の外側円筒面３３に所定の間隙をおいて対面するよう
に設置され、回転軸２３を回転さぜることによりポール
素子２９に検出片１０の外側円筒面３３を構成する強磁
性部３４が対面するごとにホール素子２つの出力端子に
所定の電圧が出力される。４個のホール素子２９を所定
の位置に設置し、ＢＣＤ出力を得ることも可能である。

第８図〜第１０図にリニア・エンコーダとして使用され
る検出片１０を示す。第８図は強磁性鋼合金の所定の位
置に熱処理を施すこと、あるいは強磁性金属の所定の位
置に非磁性金属の放電被覆処理を施すことにより形成さ
れた黒塗りで示す非磁性部１２と前記強磁性鋼合金ある
いは前記強磁性金属よりなる強磁性部１８とを交互に列
設し、検出片１０の非磁性部１２の形成処理を施さない
面を永久磁石３４のＮ極あるいはＳ極に均一に着磁され
た面に貼り合せ板状に構成したものを示す。

第９図は板状をなす検出片１０の片面に矩形状に黒塗り
で現わした非磁性部１２の形成処理を施したものをしめ
す。第１０図は板状をなす非磁性材料よりなる検出片１
０の片面の所定の位置に黒塗りで示す永久磁石材料の放
電被覆処理を施したものを示す９ 通常、第４図に示すような永久磁石材料の所定の位置に
Ｎ極とＳ極、Ｎ極あるいはＳ極を着磁した形態をとる検
出片において着磁幅は、２００〜１００［、ｕｍ１程度
であるが、第１０図に示す本発明による検出片において
は数１０［、ｕｍ１幅で着磁部を構成することが可能と
なり、同様に第５図〜第９図に示す本発明の実施例に示
す非磁性部１２および強磁性部１８も構成されるもので
ある。

［発明の効果］ 本発明の磁気センサーの検出片は、強磁性部と非磁性部
とを極めて狭い間隔を置いて列設することを可能とする
もので、更に磁束を強磁性部に集中させると共に磁束の
漏洩を抑えるので磁束の有効利用および装置の小形軽量
化をも可能とするものである。更に、第１０図に示す検
出片１０においては極めて微細な磁極面の形成および高
い分解能を有する検出片ＩＯの製作が可能となる。使用
目的に応じては、前述の様に正面を研削あるいは１ｆｔ
ｆｉすることにより各種磁気センサーとの対面距離を微
少にできるので、より分解能を高めることが可能となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の非磁性部形成方法説明図、第２図、第
３図、第４図は従来例の斜視断面図、第５図、第６図、
第７図、第８図、第９図、第１０図は本発明の一実施例
の斜視図。 １：放電被覆装置　２：電極 ３：被放電被覆物　４：火花放電　５・放電部６：溶融
被覆部７：溶融浸透部　８：熱変化層９：突起　ｌＯ：
磁気センサーの検出片１２：非磁性部　１３：鉄心　１
４・永久磁石１５：巻線 １６：永久磁石内蔵磁気誘導型磁気センサ１７：端部　
１８：強磁性部　１９：出力端子２０：回転軸　２２：
ゲース　２３：回転軸２４：永久磁石　２５：永久磁石
保持具２６：軸受け　２７：上蓋　２８：上詰２つ・ホ
ール素子　３ｏ：内側円筒面 ３１：外側円筒面　３２：内側円筒面 ３３：外側円筒面　３４：永久磁石 第１ ｂ　ｌ’Ｊ 第１ 第コ ・う［４ 、ｉ［Ｓｌ 第１ ＩＡ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　１）熱処理することにより非磁性となり得る物性を有
   する強磁性鋼合金の所定の位置に熱処理により形成され
   た非磁性部と前記強磁性鋼合金よりなる強磁性部とを交
   互に列設したことを特徴とする磁気センサーの検出片。 　２）強磁性金属の所定の位置に放電被覆により非磁性
   材料を溶融浸透させ形成された非磁性部と前記強磁性金
   属よりなる強磁性部とを交互に列設したことを特徴とす
   る磁気センサーの検出片。 　３）特許請求の範囲第１項あるいは第２項記載の磁気
   センサーの検出片において、非磁性部を所定の位置に形
   成した前記強磁性鋼合金あるいは前記強磁性金属と所定
   の方向に着磁された永久磁石とにより構成したことを特
   徴とする磁気センサーの検出片。 　４）特許請求の範囲第１項あるいは第２項記載の磁気
   センサの検出片において、非磁性部 を所定の位置に形成した前記強磁性鋼合金あるいは前記
   強磁性金属よりなる円筒状あるいは所定の形状をなす薄
   板と各種強磁性体とにより構成したことを特徴とする磁
   気センサ の検出片。 　５）永久磁石材料の所定の位置に放電被覆により非磁
   性材料を溶融浸透させ形成された非磁性部と前記永久磁
   石材料よりなる強磁性部とを交互に列設し、前記永久磁
   石材料を所定の方向に着磁して構成したことを特徴とす
   る磁気センサーの検出片。 　６）非磁性材料の所定の位置に放電被覆により永久磁
   石材料を溶融浸透させ形成された強磁性部と前記非磁性
   材料よりなる非磁性部とを交互に列設し、前記永久磁石
   材料を所定の方向に着磁して構成したことを特徴とする
   磁気センサーの検出片。 　７）特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項
   あるいは第５項記載の磁気センサーの検出片において、
   前記強磁性鋼合金、前記強磁性金属あるいは前記永久磁
   石材料の所定の位置に非磁性部を、あるいは特許請求の
   範囲第６項記載の磁気センサーの検出片において前記非
   磁性材料の所定の位置に強磁性部を矩形状あるいは所定
   の形状をなす波状に連続させて形成したことを特徴とす
   る磁気センサーの検出片。