JPH02176439A - 圧力センサ - 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】 産業上の利用分野 本発明は、非晶質磁性合金の磁歪効果を用いた圧力セン
サに間するものである。

従来の技術 近年、非晶質磁性合金の磁歪効果を用いた圧力センサが
提案されている。第３図はこのような圧力センサの一例
の概略を示す断面図である。２１は円柱状の本体、２２
は圧力導入口、２３は圧力を伝える圧力室である。２４
は本体２１の一部を薄く加工した変形部分、２５は圧力
による歪が生じないようにした非変形部分である。２６
は本体２１の外周上で、変形部分２４及び非変形部分２
５の上に接着剤２７により接着した非晶質磁性合金であ
る。２８は圧力検出コイルで、変形部分２４の外周上に
接着した非晶質磁性合金２６の外側にボビン３０を介し
て配される。２９は圧力検出コイル２８と同構成の差動
用コイルで、非変形部分２５の外周上に接着した非晶質
磁性合金２６の外側にボビン３０を介して配される。３
１はヨークで、ボビン３０の外周に装着される。３２は
本体２１の固定用ネジ部分、３３は検出回路である。

圧力は圧力導入口２２から圧力室２３に伝わり、圧力室
２３を膨らませる方向に応力をかける。その結果、変形
部分２４が変形し、その表面に接着された非晶質磁性合
金２６の透磁率が変化する。

この透磁率変化を圧力検出コイル２８でインダクタンス
の変化として検出し、差動用コイル２９との差動出力よ
り圧力の変化を得ている。

発明が解決しようとする課題 上述の構成による圧力センサの出力特性図を第２図の点
線で示す。図から容易に圧力印加に伴う感度の変化が悪
いことがわかる。これは、本・体に非晶質磁性合金を接
着剤を用いて固着することにより、圧力による変形部分
の変位が接着層に吸収されるためである。また、接着時
の接着強度のばらつき及び接着剤の厚みむらが大きいた
め、圧力センサの歩留まりが悪くなっているからである
。

以上のことから、従来の圧力センサの構成では感度及び
歩留まりが悪いという課題があった。

本発明は、このような従来技術の課題を解決することを
目的とする。

課題を解決するための手段 本発明は上述の課題を解決するため、圧力導入口と、前
記圧力導入口から導入される圧力によって歪が生じる変
形部分と、圧力によって歪が生じない非変形部分とを有
し、前記変形部分及び非変形部分に磁歪を有する非晶質
磁性合金をはんだ付けすることによって固着し、前記非
晶質磁性合金と磁気回路をなすよう前記変形部分と非変
形部分に各々透磁率を検出する素子を設け、圧力印加に
ともなう前記２個の素子の透磁率の変化及びその差を電
気的手段によって検出する構成とする。

作用 上述の構成によれば、非晶質磁性合金ははんだ層によっ
て瞬時に固化されるため、変形部分の変位を非晶質磁性
合金に完全に伝えることができ、また、理論量の熱ひず
みを与えることができるので、感度を増すことが可能と
なる。さらに、接着剤を用いるよりも均一に固化するこ
とができ、圧力センサの歩留まりを向上することが可能
となる。

実施例 以下に、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例による圧力センサの概略を示
す断面図である。１はチタン製の直径１ｃｍ、高さ７ｃ
ｍの円柱状の本体、２は直径６ｍｍの圧力導入口、３は
圧力を伝える圧力室である。

４は圧力による変形部分で、本体ｌの一部分を肉厚２ｍ
ｍに加工しである。５は非変形部分で、圧力による歪が
生じないようにしである。６は本体ｌの変形部分４及び
非変形部分５をおおうようにはんだ７ではんだ付けした
Ｆｅ　−Ｓ　ｉ　−Ｂ　−Ｃ−ｒ系非晶質磁性合金で、
はんだ付けしやすいようにはんだ面に銅メツキ処理を施
しである。８はテフロン製ボビン１０のまわりに１００
回コイルを巻いて形成した圧力検出コイル、９は圧力検
出コイル８と同構成の差動用コイルである。これらのコ
イルをもつボビン１０は非晶質磁性合金６の外周に装着
される。１１は４５％Ｎｉ−Ｆｅ合金よりなるヨークで
、ボビンｌＯの外周に装着される。１２は本体固定用の
ネジ部分で、ＰＦ３／８のピッチに加工しである。１３
は検出回路である。

はんだ７は厚すぎると歪を伝えにくくなる。はんだの平
均厚みを１０ミクロン以下にすると、歪は約９０％以上
伝わるが、１０ミクロンを越えると歪が伝わらなくなる
。このことからはんた７の厚みは１０ミクロン以下にな
ることが望ましい。

また、本体ｌの熱膨張率は非晶質磁性合金６の熱膨張率
に比べ１．６ＸＩＯ−６／℃大きくしてあり、はんだ溶
融温度（２５０℃）から冷却する際、冷却速度は瞬時で
あるので、非晶質磁性合金６に面内圧縮応力を熱膨張率
の差及び温度差から得られる理論値の分だけかけること
ができる。この結果、非晶ｊｉ磁性合金６の自発磁化を
面垂直方向に理論量だけ揃えることができ、接着剤使用
時の熱収縮に起因する理論量からのずれをなくすことが
可能である。

以下に上述の圧力センサの動作を説明する。

圧力は圧力導入口２から圧力室３に伝わり、圧力室３を
膨らませる方向に応力をかける。その結果、変形部分４
が変動し、その表面に固着された非晶質磁性合金６が変
形する。この変形により逆磁歪効果で非晶質磁性合金６
の透磁率が変化する。

この変化をインダクタンスの変化として圧力検出コイル
８で検出し、差動用コイル９との差動を検出回路１３て
取ることによって圧力を得る。

本構成による圧力センサの出力例を第２図の実線で示す
。第２図の実線と点線（従来例）を比較すると、明らか
に本構成によるセンサの感度が大きいことがわかる。こ
の時のセンサ感度は従来の感度に比べ約２５％とがった
。

また、本構成の圧力センサの歩留まりは従来に比べ約４
０％改善され、歩留まりが向上した。

なお、本構成の圧力センサでは、本体１と非晶質磁性合
金６の熱膨張率差を１．６　Ｘ　ｌ　Ｏ−６／℃とした
が、これは２　、ＯＸ　１０−６／℃以下であれば同様
の特性が得られた。２．ＯＸ　１０−’／℃より大きけ
れば、温度による出力変動が大きくなるため、特性が良
好なセンサを得るためには熱膨張率差を２、ＯＸｌ　０
−６／℃以下にすることが望ましい。

以上の構成、動作により従来に比べて感度が大きく、歩
留まりのよいセンサを得ることができた。

発明の効果 本発明によれば、本体に非晶質磁性合金をはんだ付けに
よって固着することにより、従来に比べ感度が大きく、
歩留まりのよい圧力センサを構成することが可能である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の圧力センサの断面図、第２
図は同センサ及び従来例のセンサの出力特性図、第３図
は従来例の圧力センサの断面図である。 ｌ、２１・・−本体、２．２２・・・圧力導入口、３．
２３・・・圧力室、４．２４・・・変形部分、５．２５
・・・非変形部分、６．２６・・−非晶質磁性合金、７
・・・はんだ、８．２８・・・圧力検出コイル、９．２
９・・・差動用コイル、１Ｏ１３０・・・ボビン、１】
、３１・・・ヨーク、１２．３２・・・固定用ネジ、　
１３．３３・・・検出回路、２７・・・接着剤。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝ばか１名書　１　図 第２図 圧 カ （気圧） ？圧力導入口

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧力導入口と、前記圧力導入口から導入される圧
   力によって歪が生じる変形部分と、圧力によって歪が生
   じない非変形部分とを有し、前記変形部分及び非変形部
   分に磁歪を有する非晶質磁性合金がはんだ付けすること
   によって固着され、前記非晶質磁性合金と磁気回路をな
   すよう前記変形部分と非変形部分に各々透磁率を検出す
   る素子が設けられ、圧力印加にともなう前記２個の素子
   の透磁率の変化及びその差が電気的手段によって検出さ
   れることを特徴とする圧力センサ。
2. （２）はんだの厚さを１０ミクロン以下にすることを特
   徴とする請求項１記載の圧力センサ。
3. （３）変形部分及び非変形部分と非晶質磁性合金の熱膨
   張率の差が２．０×１０＾−＾６／℃以下であることを
   特徴とする請求項１記載の圧力センサ。