JPH04350567A - 磁気加速度センサ - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁気加速度センサに係わ
り、磁石をばねで揺動自在に張設して磁気検出素子を過
るようになした小形で低背な磁気加速度センサに関する
。

【０００２】加速度センサは構造物に加わる振動や衝撃
の加速度を電気信号に変換する計器である。車両や航空
機などの移動体の場合には、安全性を維持するためばか
りでなく、最近では乗り心地をよくするためにも欠かせ
ないものになっている。また、地上に固定された建造物
や構造物などの場合にも、例えば、コンピュータのよう
な情報の中枢をなす設備や、化学プラントのような危険
な施設が地震によって破壊されることを防いだりそれに
起因した二次災害を防ぐためにいろいろな加速度センサ
が用いられている。

【０００３】加速度センサとして振れを電気信号に変換
する方式には、ストレンゲージや圧電素子、磁気検出素
子などがあるが、何れの方式においても小形で広い範囲
にわたって測定できることが望まれている。そして、磁
気検出素子を用いたいわゆる磁気加速度センサもまだ改
良の余地が残っている。

【０００４】

【従来の技術】図５は従来の一次元用磁気加速度センサ
の一例の一部切欠き斜視図で、図６は従来の二次元用磁
気加速度センサの一例の一部切欠き斜視図である。図に
おいて、１は筺体、２は磁石、３は磁気検出素子、４は
ばねである。

【０００５】磁石２はフェライトなどの永久磁石で、筺
体１から吊り下がったばね４に支持されて振子のように
振れる状態になって基準の位置に静止している。ところ
で、一方向の振動や衝撃を検知する一次元用の磁気加速
度センサの場合には、図５に示したように、例えばばね
４が板状になっていてＸ方向にのみ撓むようになってい
る。そして、磁石２が振れて移動していく先の両側には
磁気検出素子３が対向して設けられている。

【０００６】磁気検出素子３は磁束の変化を検知するセ
ンサであるが、検出する磁界の強さは、例えば脳波によ
って生じる微弱な磁界から強力な電磁石が発する強磁界
まであるので、その磁界の強さによっていろいろなセン
サが使い分けられている。

【０００７】磁気加速度センサ用として用いられる磁気
検出素子３は、構造が簡単で振動や衝撃に強い素子から
構成されていることが望ましい。従って、例えば、ホー
ル効果を応用したホール素子や強磁性体の異方性磁気抵
抗効果を応用した薄膜磁気抵抗素子などがよく用いられ
る。そして、外部から加わる振動や衝撃によってばね４
が撓み磁石２が振れると、磁気検出素子３が接近したり
遠ざかったり、あるいは素子面を過る磁石２の動きを検
知するようになっている。

【０００８】二次元用の磁気加速度センサの場合には、
図６に示したように磁石２がＸＹ平面上でどの方向にで
も振れるように、ばね４が円柱状になっている。磁気検
出素子３はＸＹ方向にそれぞれ対向して４個配設されて
いる。そして、ばね４が振動や衝撃を受けて撓むと磁石
２が振れるので、磁気検出素子３が磁石２の動きを検知
するようになっている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の磁
気加速度センサは磁石を支持しているばねが振動や衝撃
によって撓み、磁石が振子動作する動きを検知する構成
になっている。従って、磁石はセンサに対して直進運動
せず円弧を描きながら前進・後退する。

【００１０】そのため、検出精度を保つには直線近似を
行う必要があり、また、ばねの変位に制約があって磁石
の変位量を大きくすることが難しい。つまり、加速度の
測定範囲が制約されてしまう。さらに、磁石を直進運動
に近づけるためには、ばねにある程度の長さが必要とな
る。従って、筺体が背高な形状になり小形にすることが
厄介であった。

【００１１】そこで本発明は、水平に架設したばねによ
って磁石を水平面内を揺動自在に支持し、小形で低背な
磁気加速度センサを提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上で述べた課題は、筺体
と、磁石と、磁気検出素子を有し、前記筺体は、Ｘ方向
に対向する一対の内壁面を有するものであり、前記磁石
は、内壁面に架設された２本のばねの中央部にＸ方向に
揺動自在に張設されているものであり、前記磁気検出素
子は、磁石が発する磁界が過るように内壁面に直交する
壁面の中央部に設けられているものであるように構成さ
れた磁気加速度センサによって解決される。

【００１３】

【作用】従来の磁気加速度センサは板ばねなどで磁石を
吊設して振子の様に振って振動や衝撃の加速度を検知し
ていたのに対して、本発明においては筺体の対向する内
壁面にばねを架設し、その中央部に磁石を揺動自在に張
設するようにしている。

【００１４】また、磁石の揺動方向に直交するように磁
気検出素子を配設し、磁石が振れた際、磁石の発する磁
界が磁気検出素子を過るようにしている。こうすると、
磁石が平面内で振れるので筺体を小形で低背構成にする
ことができる。また、ばねを調整すれば加速度の検出範
囲を大きくすることもできる。

【００１５】

【実施例】図１は本発明の第一の実施例の説明図で、図
１（Ａ）は一部切欠き斜視図、図１（Ｂ）は要部の上面
図、図２は本発明の第二の実施例の要部の上面図、図３
は本発明の第三の実施例の斜視図、図４は本発明の第四
の実施例の斜視図である。

【００１６】図において、１は筺体、１ａは内壁面、１
ｂは壁面、２は磁石、３は磁気検出素子、３ａは差動増
幅回路、４はばね、５は磁界である。筺体１は振動や衝
撃に耐える丈夫な箱で、磁気遮蔽もできるように例えば
アルミニウムなどによって作られている。そして、長手
方向に対向する内壁面１ａにはばね４の端部が水平に固
着できるようになっている。

【００１７】磁石２にはフェライト製の永久磁石や体積
が小さくて強い磁界を発する希土類金属からなる永久磁
石などが用いられる。そして、磁性の帯びない不錆鋼製
のコイル状の引っ張りばねからなるばね４によって、揺
動自在に両方から引っ張られながら筺体１の中央部に張
設されて基準位置に静止している。

【００１８】磁気検出素子３には、例えばホール素子や
磁気抵抗素子などが使用できるが、ホール素子は磁界が
素子面を垂直に過るように用いられ、磁気抵抗素子は磁
界が素子面を平行に過るように用いられる。従って、使
用する磁気検出素子３によって磁石２を支持する向きを
調整する必要がある。

【００１９】実施例：１ 図１において、磁気検出素子３は、筺体１の内壁面１ａ
に直交する壁面１ｂの中央部に、静止した状態で張設さ
れている磁石２と対面するように支持される。図１（Ｂ
）は磁気検出素子３に磁気抵抗素子を用いた場合で、磁
気検出素子３の表面に平行に磁界５が過る構成になって
いる。磁気検出素子３がホール素子の場合には、磁石２
を支持する向きを９０度回転させて、磁界５が素子の面
に垂直に過るようにする。

【００２０】こうして構成された磁気加速度センサは、
いわゆる一次元の加速度センサであって、筺体１に振動
や衝撃などの外力が加わると慣性によって相対的に磁石
２がＸ方向に振れる。そこで、その磁石２の動きを磁気
検出素子３で検出することによって振動や衝撃の加速度
を測定することができる。

【００２１】実施例：２ 図２において、壁面１ｂに２個の磁気検出素子３を設け
た構成になっている。そして、筺体１に振動や衝撃など
の外力が加わって磁石２が振れると、２個の磁気検出素
子３がこの磁石２の動きを検出する。そして、それぞれ
の磁気検出素子３の出力を例えば差動増幅回路３ａに入
力して差動動作させるようになっている。

【００２２】こうすると、磁気検出素子３の出力を大き
くすることができるので、検出精度をより高めて弱い振
動や衝撃による微弱な加速度を検出することができる。 実施例：３ 図３において、筺体１は直交して対向する二対の内壁面
１ａを具えている。そして、磁石２がこの４個の内壁面
１ａに固着されてＸＹ方向に張られた４本のばね４によ
って、揺動自在に４方向から引っ張られながら筺体１の
中心部に静止した状態で張設されている。

【００２３】磁気検出素子３は、筺体１の４隅に設けら
れている。そして、Ｘ方向あるいはＹ方向の振動や衝撃
などの外力が筺体１に加わると慣性によって相対的に磁
石２がＸ方向あるいはＹ方向に振れる。そこで、その磁
石２の動きを磁気検出素子３で検出することによって振
動や衝撃の加速度を測定することができる。

【００２４】この磁気加速度センサは、筺体１に対して
任意の方向に外力が加われば、磁石２が任意の反対方向
に振れることはもちろんであり、いわゆる二次元の加速
度センサである。

【００２５】実施例：４ 図４において、筺体１は円筒状をなした内壁面１ａを具
えている。そして、磁石２は３等分された内壁面１ａに
固着された３方向から張られた３本のばね４によって筺
体１の中心部に静止した状態で張設されている。

【００２６】磁気検出素子３はそれぞれのばね４の間に
３個配設されている。そして、筺体１に対して任意の方
向に外力が加われば、磁石２が任意の反対方向に振れる
ので、この磁石２の動きを磁気検出素子３によって検出
する。この加速度センサも実施例３と同様に二次元の加
速度センサである。

【００２７】こうして例示した本発明になる磁気加速度
センサは、ばね４を調整すれば磁石２の振れる距離を大
きくすることができる。つまり、従来の振子型の磁気加
速度センサが磁石２の移動距離　０．５ｍｍ程度に対し
て、本発明になる磁気加速度センサは１ｍｍ程度まで拡
大することができるので、加速度の検出範囲を広くする
こともできる。

【００２８】

【発明の効果】従来の磁気加速度センサは板ばねなどで
磁石を吊るした振子型の構成になっていた。それに対し
て、本発明においては筺体の対向する内壁面にばねを架
設し、その中央部に磁石を揺動自在に張設した構成にな
っている。そして、磁石は筺体に加わる外力に対して水
平方向に振れるようになっている。

【００２９】こうして、本発明になる磁気加速度センサ
は、小形で低背な構成を採ることができ、しかも磁石の
加速度の検出範囲を大きくすることもできる。従って、
今後応用分野の拡大が期待される加速度センサの進展に
対して、本発明は寄与するところが大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明の第一の実施例の説明図で、（Ａ）
は一部切欠き斜視図、（Ｂ）は要部の上面図である。

【図２】　　本発明の第二の実施例の要部の上面図であ
る。

【図３】　　本発明の第三の実施例の斜視図である。

【図４】　　本発明の第四の実施例の斜視図である。

【図５】　　従来の一次元用磁気加速度センサの一例の
一部切欠き斜視図である。

【図６】　　従来の二次元用磁気加速度センサの一例の
一部切欠き斜視図である。である。

【符号の説明】

１　　筺体　　　　　　　　　　　　　　　　１ａ　　
内壁面　　　　　　　　　　　　　　１ｂ　　壁面 ２　　磁石 ３　　磁気検出素子　　　　　　　　３ａ　　差動増幅
回路４　　ばね ５　　磁界

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　筺体（１）　と、磁石（２）　と、磁
   気検出素子（３）　を有し、前記筺体（１）　は、ばね
   （４）　の端部を水平に支持する内壁面（１ａ）を有す
   るものであり、前記磁石（２）　は、前記内壁面（１ａ
   ）に架設された少なくとも２本の前記ばね（４）の中央
   部に、揺動自在に張設されているものであり、前記磁気
   検出素子（３）　は、前記磁石（２）　が発する磁界（
   ５）　が過るように該磁石（２）　に対向して設けられ
   ているものであることを特徴とする磁気加速度センサ。
2. 【請求項２】　　前記筺体（１）　は、Ｘ方向に対向す
   る一対の前記内壁面（１ａ）を有するものであり、前記
   磁石（２）　は、前記内壁面（１ａ）に架設された２本
   のばね（４）　によって、Ｘ方向に揺動自在に張設され
   ているものであり、前記磁気検出素子（３）　は、前記
   磁界（５）が過るように前記内壁面（１ａ）に直交する
   壁面（１ｂ）の中央部に設けられているものであること
   を特徴とする磁気加速度センサ。
3. 【請求項３】　　前記磁気検出素子（３）　は、前記磁
   界（５）　が過るように前記壁面（１ｂ）の中間部に少
   なくとも２個設けられているものである請求項２記載の
   磁気加速度センサ。
4. 【請求項４】　　前記筺体（１）　は、直交するＸＹ方
   向のそれぞれに対向する二対の内壁面（１ａ）を有する
   ものであり、前記磁石（２）　は、前記内壁面（１ａ）
   に架設された４本のばね（４）　によって、ＸＹ方向に
   揺動自在に張設されているものであり、前記磁気検出素
   子（３）　は、前記磁界（５）　が過るように前記筺体
   （１）　の４隅に内設されているものである請求項１記
   載の磁気加速度センサ。
5. 【請求項５】　　前記筺体（１）　は、円筒状の内壁面
   （１ａ）を有するものであり、前記磁石（２）　は、前
   記内壁面（１ａ）に架設された３本のばね（４）　によ
   って、揺動自在に張設されているものであり、前記磁気
   検出素子（３）　は、前記磁界（５）　が過るように前
   記筺体（１）　の３箇所に前記磁石（２）　に対向して
   内設されているものである請求項１記載の磁気加速度セ
   ンサ。
6. 【請求項６】　　前記磁気検出素子（３）　が、強磁性
   薄膜を用いた磁気抵抗素子からなる 請求項１記載の磁気加速度センサ。