JPH03107210A - パルス発生素子 - 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、特定の金属磁性繊維を応用して励磁周波数に
無関係に、鋭いパルス電圧を発生させるパルス発生素ｒ
に関する。

（従来の技術） 従来、金属磁性繊維を応用したパルス発生素子としては
ウィーガンドワイヤを利用したもの、パイカロイワイヤ
を利用したものおよびアモルファス繊維を利用したもの
が知られている。ウィーガンドワイヤはパーマロイ合金
線に繰り返し多数回ひねり応力を印加・除去し熱処理を
施して、張力が残存する軟磁性コア部分と保磁力が比較
的大きな半硬質磁性である外殻部分との応力２重層を構
、成させたものであり、外部磁界によってこのコア部分
にワイヤの長さ方向に沿って磁化反転用磁壁が高速で伝
搬するので、ワイヤ周囲の検出用コイルに鋭いパルス電
圧を誘起する。

ウィーガンドワイヤを利用したパルス発生素子としては
、例えば実公昭５８−９３８２号公報に記載されたもの
がある。

また、パイカロイなどの正磁歪の磁性線に、例えば張力
を付加し、外部磁界によってパルス電圧を検出コイルに
誘起させる装置が特開昭５５−９９８２３号公報に記載
されている。

これらの磁性ワイヤ（直径が約０．３ｍ−）では、鋭い
パルス電圧を誘起させるためには５０〜１５０エルステ
ツド（θ６）の大きな励振磁界を要することやパルス誘
起時の位相位置のズレ（ジッタ）が大きいことなどのた
め高性能パルス発生素子としては実用化がほとんど進ん
でいない。

これに対し、ジッタの少ないパルス発生素子が高磁歪の
アモルファス磁性繊維によって作製され、磁石と組み合
せた構成とすることによりシャフトの回転数検出センサ
ーとして実用化されている。

（発明が解決しようとする課題） 前記アモルファスパルス発生素子は外部磁界がｏ、ｉｏ
、程度の微小磁界でも鋭いパルス電圧を誘起するのでウ
ィーガンドワイヤと比較すると数百倍の高感度性を有し
ている。

このアモルファス磁性繊維ではウィーガンドワイヤの場
合と同様に、繊維の中心部分に繊維長さ方向の張力が残
存し、繊維の外殻部分には圧縮力が残存する強い応力２
重層を構成している。

このため、磁壁エネルギー密度が著しく高くなり、磁束
反転は磁壁面積が最小の状態で起きるので、磁壁は繊維
の長さの方向に沿って伝搬する。

このとき磁壁の移動速度（Ｖ）は次式で表わされる。

ＭＢ Ｖ　　＝　　　　　　　　（Ｈ”−Ｈ’）β ここにＭｓは飽和磁化、βはうず電流制動係数、Ｈｌは
パルス発生限界磁界、Ｈ，は磁壁移動限界磁界である。

アモルファス磁性繊維は強い残留応力のためＨ”　＞　
ＨＯである。Ｍｓｅ　β、Ｈ”Ｈ，は磁性繊維によって
決まる定数であるので、■は励磁周波数（ｆ）に無関係
である。

このように磁壁が繊維長さ方向に伝搬する場合、磁束は
正もしくは負の飽和磁束レベル（磁壁のない状態）が安
定であるので、このような磁束反転特性は双安定磁気特
性または大ベルクツ１ウゼン効果とよばれる。

通常の軟磁性材料では磁束変化はｆに比例するので超低
周波（例えばＩＨ，以下）の励磁では検出コイ°ルに誘
起される電圧はノイズ程度となってしまう。双安定磁気
素子ではｆに無関係に磁壁移動速度が決っているのでｆ
＝ｏ、ＯＩＨ，でもｆ＝ＩＫＨ，でもいずれも鋭いパル
ス電圧が検出される。

ところで、アモルファス磁性繊維で、飽和磁束密度（Ｂ
８）を大きくして誘起パルス電圧の高さを大きくとりた
い場合、磁歪も同時に増大してしまう問題がある。すな
わち、外部応力が磁歪の大きいアモルファス金属繊維に
加わると磁気特性が変化してしまう。これを避けるため
には、アモルファス金属繊維をガラス管などの非磁性・
非導電性の管内などに設置し、その外側から検出コイル
を巻回しなければならず、アモルファス磁性繊維と検出
コイルとの間の距離が大きくなり、ノクルス検出能率が
減少する。また素子全体に衝撃応力が加わり、それがア
モルファス磁性繊維にも伝播するとその瞬間、磁気特性
が変化する問題がある。

また、アモルファス磁性繊維のキュリー温度（Ｔｃ、　
）が約４００℃以下であるため、２００℃以上の環境で
は誘起パルス電圧が減少する、などの問題がある。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、かかる前記従来の欠点を解消し、アモル
ファス磁性繊維の有する高感度性を保持し、かつ高温に
おいても安定な、応力に対しても磁気特性の変化が殆ど
ない、双安定磁気効果のすぐれたパルス発生素子を得る
ことが出来た。

すなわち本発明は、磁性繊維と、該磁性繊維か−ら発生
するパルス電圧を検出する該磁性繊維の周囲に捲き回し
たコイルとを少なくとも具備するパルス発生素子におい
て、該磁性繊維が双安定磁気効果にすぐれた単結晶質状
態の金属磁性繊維であることを特徴とするパルス発生素
子であり、また磁性繊維と、該磁性繊維から発生するパ
ルス電圧を検出する該磁性繊維の周囲に捲き回したコイ
ルとを少なくとも具備するパルス発生素子において、該
磁性繊維が１．６テスラ以上の飽和磁束密度（Ｂ８）と
、５Ｘ１０−６以下の飽和磁歪定数（λＳ）の絶対値を
有しかつ６００℃以上のキュリー温度（Ｔｏ）を有する
磁性繊維であることを特徴とするパルス発生素子である
。

本発明を図面に基づき詳述すると、第１図および第２図
は本発明の一実施態様を示す概略図で、■は例えば溶融
紡糸法により製造された金属磁性繊維を熱処理により単
結晶質状態となした金属磁性繊維である。この金属磁性
繊維は双安定磁気特性（大バルクハウゼン効果）を有し
ており、その直流ＢＨヒステリシス曲線の一例を示すと
第３図のごとく、長方形あるいは直方形になるのが特徴
で、その直流ＢＨヒステリシス曲線の第２象限の面積（
第４図に示すようにＨ軸・Ｂ軸および曲線とで囲まれる
領域であって斜線部分で示す）が、残留磁束密度（Ｂ、
）と（Ｈｃ）との積の値、すなわち第４図の破線で示さ
れる矩形０−Ｂ、−Ｐ−Ｈ８、で囲まれる面積の約９０
％以上、好ましくは９５％以上有する単結晶質状態の金
属繊維が特に有効である。

これらの単結晶質状金属繊維を得るには、例えば特開平
１−１５０４４４号公報、特開平１−１５０４４５号公
報に記載されているように液体冷却媒を回転ドラム内に
入れ、遠心力でドラム内壁に形成させた液体層に溶融金
属を噴射して冷却固化する方法（回転液中紡糸法）など
の溶融紡糸法によって、まず凝固繊維を製造し、その後
高温（合金の融点の局以上の温度）で熱処理することに
よって得ることができる。

特にＦｅ−８，系合金、Ｆ、−ＡＱ系合金、Ｆ、−８，
−Ａｅ系合金などのＦｅを主成分とする合金を溶融し、
溶融金属をノズルより回転水中に噴射して急冷凝固繊維
を得、その後合金の融点の邪以上の高温で急冷凝固繊維
を酸化させない雰囲気で熱処理することにより得られる
単結晶質状態の直径２００戸以下、好ましくは１００戸
以下の繊維であることが望ましい。

なお、これら合金は金属繊維の用途や要求特性に応じて
更に合金成分を配合することも可能である。

２および２′は、上記の単結晶質状金属繊維１の周囲に
設けた外部磁界変化を単結晶質状金属繊維１の繊維軸方
向に印加する手段である。この外部磁界変化を印加する
手段としては、例えば第１図に示すごと（コイルでの電
流変化で行うことができるし、第２図に示すごとく回転
体４に２個以上の互いに磁極を反転した永久磁石を設け
、その永久磁石の回転移動等の位置移動や磁極変化で行
うこともできる。

３は上記の単結晶賀状金属磁性繊維１からパルスを導出
する手段であり、この導出（検出）する手段としては、
例えば単結晶質状金属磁性繊維１の周囲に巻回したコイ
ルでよい。

本発明に用いた単結晶質状金属磁性繊維は特に応力やひ
ねりを加えなくても鋭いパルスを発生する。このような
特異な効果は通常の多結晶質合金や、あるいは一般・に
金属カール冷却法、スパッタ法などによって作られる非
晶質薄帯では得られない効果であり、単結晶質状金属磁
性繊維の特異的な効果である。

本発明に用いた単結晶賀状金属磁性繊維はすぐれた双安
定磁気特性（大バルクハウゼン効果）を有し、その反転
磁区形成限界磁界が０．１００程度小さいため、磁界変
化に対して非常に高感度にパルス電圧を発生し、ウィー
ガンドワイヤの約１００倍以上の高感度を仔しており、
１０ｅ程度の微小磁界でも鋭い電圧パルスを発生する。

また、磁界変化速度にほとんど影響を受けず、ＩＨｚ以
下の低周波での磁界変化に対してもパルス電圧は発生す
る。

一般に磁壁の移動速度は外部磁界の中、ある−定のしき
い値を超える部分に比例して変わる。従って通常はパル
ス発生も同様の外部磁界依存性をもつことになる。しか
し、本発明に用いた単結晶賀状金属磁性繊維は前記の如
く外部磁界依存性が小さいという特徴を有している。

本発明の素子は外部磁界を永久磁石にすれば、無電源型
のパルス発生素子となり、また得られるパルスが非常に
鋭いパルスであるため、ディジタル処理に最も適したパ
ルス電圧発生素子である。

また磁心か細い繊維であるため素子形状の小型化が容易
である。

本発明の素子はこのようにアモルファス磁性繊維と同程
度以上の高感度性を有し、しかもＢ８が１、θテスラ以
上と高いためパルス発生電圧が大きく、さらにλ８が５
Ｘ１０−’以下と非常に小さいため、応力に対する磁気
特性の変化がほとんどなく、さらにはＴ。が６０θ℃以
上であるため、°比較的高温迄安定に動作するジッタが
ほとんどない小形状のパルス発生素子である。

特に自動車、工業用ロボット等の高温雰囲気などの過酷
な条件下でも非常に安定なパルス出力を発生する素子で
ある。

（実施例） 本発明の構成を採用することにより、上記の単結晶質吠
金属磁性繊Ｍ１１に外部磁界変化を印加し、双安定磁気
特性（大バルクハウゼン効果）を誘起せしめて単結晶賀
状金属磁性繊維１にパルス電圧を発生させることができ
る。

例えば、Ｆｅ９３．５−８１６．５　（重量％）合金を
１４５０℃で溶融し、前記の回転液中紡糸法で直径７０
１ｍの金属磁性繊維を製造し、その金属磁性繊維をＩ　
Ｘ　１０’　ｔｏｒｒ以下の真空中雰囲気下に於て、１
２００℃で２時間熱処理して単結晶賀状の金属繊維を得
、その長さ７　ａｍの繊維に表１に示す周波数の正弦波
的に変化する１０．、の磁界を印加すると、その繊維よ
りパルスが発生した。

そのパルスを、内径３龍長さ１２ｍ■の６６０回コイル
を巻回した円筒状のパルス電圧検出用コイルを用いて測
定した。

結果は表１のとおりであり、ジッタのほとんど、ない鋭
いパルスを示した。

表 また、この単結晶賀状金属磁性繊維の直流ＢＨヒステリ
シス曲線を外部磁場１００ｅ＊Ｂｓ　　は１．８５テス
ラ、Ｂｒは１．８４テスラであり、はぼ第３図のような
長方形の形状を示した。

またＴｃ、λ８を測定したところ、Ｔｃの絶対値は約２
Ｘ１０−”程度でほぼ零に近かった。

さらに、表１のＮ１１２の条件で、２５０℃で１０００
時間の高温雰囲気下に放置した後に室温でパルスを測定
したところ、出力電圧は変化がなく安定していた。

（発明の効果） 本発明のパルス発生素子は、高温において安定゛な高感
度のすぐれた双安定磁気特性を有した、小型化が容易な
、応力に対する磁気特性のほとんどない素子であり、産
業上広（有効に使用する゛ことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施態様を示す概略図
、第３図は本発明に用いた単結晶質状金属磁性繊維の直
流ＢＨヒステリシス曲線を示す図、第４図は結晶質合金
の一般的な直流ＢＨヒステリシス曲線を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁性繊維と、該磁性繊維から発生するパルス電圧
   を検出する該磁性繊維の周囲に捲き回したコイルとを少
   なくとも具備するパルス発生素子において、該磁性繊維
   が双安定磁気効果にすぐれた単結晶質状態の金属磁性繊
   維であることを特徴とするパルス発生素子。（２）磁性
   繊維と、該磁性繊維から発生するパルス電圧を検出する
   該磁性繊維の周囲に捲き回したコイルとを少なくとも具
   備するパルス発生素子において、該磁性繊維が１．６テ
   スラ以上の飽和磁束密度（Ｂｓ）と、５×１０＾−＾６
   以下の飽和磁歪定数（λｓ）の絶対値を有しかつ６００
   ℃以上のキュリー温度（Ｔｃ）を有する磁性繊維である
   ことを特徴とするパルス発生素子。