JPH05333048A

JPH05333048A - 磁気加速度センサ

Info

Publication number: JPH05333048A
Application number: JP4140823A
Authority: JP
Inventors: Shutaro Tajima; 修太郎田島; Shigemi Kurashima; 茂美倉島; Hirotsugu Hanada; 曠嗣花田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-06-02
Filing date: 1992-06-02
Publication date: 1993-12-17

Abstract

(57)【要約】【目的】磁気加速度センサに関し、予め設定された加
速度を超えた際に、鋭敏に動作させることを目的とす
る。【構成】筐体１と、固定磁性体２と、可動永久磁石３
と、磁気検出素子４を有し、前記筐体１は、対向する少
なくとも２対の壁を有する箱であり、かつ非磁性体から
なり、前記固定磁性体２は、筐体１の一方の内壁面に固
着されているものであり、前記可動永久磁石３は、長手
方向に磁化されて固定磁性体２に脱着可能に吸着してい
るものであり、前記磁気検出素子４は、可動永久磁石３
の脱着・移動を検知するものであって、筐体１の、該可
動永久磁石３が移動した他方の内壁面に固着されている
ものであるように構成する。

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、予め設定された加速度を超えた際に、鋭敏に動作が
なされる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、地上に建てられた建造物
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とか化学プラントのような危険
な施設が地震など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機械的な振れを電気信
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、まず
小形であり、しかも設定値以上の加速度を正確に検出で
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６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７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、３は可動永久磁石、４は磁気検出素
子、５はばね、10は磁気加速度センサである。

【０００５】磁気加速度センサ10の基本的な構成は、可
動永久磁石３と磁気検出素子４からなっている。可動永
久磁石３はフェライトなどからなる永久磁石で、筐体１
から吊り下がったばね５の下端に支持されている。そし
て、振子のように自在に振れる状態にあって基準の位置
に静止している。

【０００６】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10の場合には、図６に示し
たように、例えば、薄板状のばね５がＸ方向にのみ撓む
ようになっている。そして、可動永久磁石３が振れて移
動していく先の両側には磁気検出素子４が対向して設け
られている。

【０００７】磁気検出素子４は磁束の変化を検知するセ
ンサであり、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。磁気加速度センサ10に用いられる磁
気検出素子４は、構造が簡単で小形に構成することがで
きて、振動や衝撃に対して素子自体が耐性をもっている
ことが望ましい。そこで、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。

【０００８】外部から振動・衝撃が加わると、ばね５が
撓み可動永久磁石３が振子の様に振れて、磁気検出素子
４に接近したり遠ざかったり、磁気検出素子４の表面を
過ったりする。磁気検出素子４はこの可動永久磁石３の
動きに連動する磁束の変動を検知するようになってい
る。

【０００９】二次元用の磁気加速度センサ10の場合に
は、図７に示したように、可動永久磁石３がＸＹ平面上
でどの方向にでも自在に振れるように、ばね５が細い円
柱状になっている。磁気検出素子４はＸＹ方向に対向し
た筐体１の内壁面のそれぞれに４個配設されている。そ
して、ばね５が振動・衝撃を受けて撓むと可動永久磁石
３が振れるので、この可動永久磁石３の動きを磁気検出
素子４が検知するようになっている。

【００１０】

【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10は、可動永久磁石３を支持しているば
ね５が振動・衝撃によって撓むと、可動永久磁石３が振
子動作するので、その可動永久磁石３の動きを検知する
構成になっている。ところが、このような振子動作を行
わせるために筐体１の背が高くなり、小形化することが
難しかった。

【００１１】ところで、従来の磁気加速度センサ10にお
いては、可動永久磁石３の振子動作は、微小な振動・衝
撃によっても起こり、磁気検出素子４は、この微小な磁
束の変化つまり小さな加速度も感知する。そして、大き
な加速度まで直線的に出力する性能をもっている。とこ
ろが、磁気加速度センサ10の用途として、例えば地震の
震度がある値を超えたときに動作させたいとか、移動体
が衝突事故を起こしたときに動作させたいというよう
に、加速度が予め設定した許容値を超えたときだけ動作
させたい場合がある。こうした用途の場合には、従来の
磁気加速度センサ10はそのまゝでは扱い難くく、例えば
検出する加速度の下限を設定するような回路を外部に付
設する必要があった。

【００１２】そこで本発明は、固定磁性体で可動永久磁
石を吸着し、予め設定された加速度を超えたときに可動
永久磁石が脱着して検出動作がなされる磁気加速度セン
サを提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上で述べた課題は、筐体
と、固定磁性体と、可動永久磁石と、磁気検出素子を有
し、前記筐体は、対向する少なくとも２対の壁を有する
箱であり、かつ非磁性体からなり、前記固定磁性体は、
前記筐体の一方の内壁面に固着されているものであり、
前記可動永久磁石は、長手方向に磁化されて固定磁性体
に脱着可能に吸着しているものであり、前記磁気検出素
子は、可動永久磁石の脱着・移動を検知するものであっ
て、前記筐体の、可動永久磁石が移動した他方の内壁面
に固着さ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。

【００１４】

【作用】本発明においては、筐体の一方の内壁面に固定
磁性体を固着し、この固定磁性体に着脱できるように可
動永久磁石を吸着させ、可動永久磁石が発する磁束を固
定磁性体に閉じ込めて外部に漏洩しないようにしてい
る。

【００１５】また、他方の内壁面には磁気検出素子を固
着しておき、可動永久磁石が固定磁性体から脱着する
と、可動永久磁石から発した磁束が開放されるので、磁
気検出素子がその磁束を感知して可動永久磁石の動きを
検出ようにしている。

【００１６】そして、可動永久磁石の自重や可動永久磁
石が固定磁性体に支持される吸着力などの諸元を加減す
ることによって、振動・衝撃が加わって所定の加速度が
掛かった際に、可動永久磁石が吸着力に抗して脱着して
急激に磁気検出素子の方向に移動するようにしている。

【００１７】こうして、加速度が予め設定した許容値を
超えたときだけ動作させたい場合にだけ鋭敏に作動する
磁気加速度センサを得ることができる。

【００１８】

【実施例】図１は本発明の第一の実施例の一部切欠き斜
視図で、図１（Ａ）は動作前の構成、図１（Ｂ）は動作
後の構成、図２は図１の主要部の断面図で、図２（Ａ）
は動作前、図２（Ｂ）は動作後、図２（Ｃ）は動作特性
を示す図、図３は本発明の第二の実施例の主要部の一部
切欠き斜視図で、図３（Ａ）は動作前の構成、図３
（Ｂ）は動作後の構成、図３（Ｃ）は動作復旧後の構
成、図４は本発明の第三の実施例の一部切欠き斜視図、
図５は磁気検出素子の一例の構成図である。図におい
て、１は筐体、２は固定磁性体、2aは開口部、2bは吸着
面、３は可動永久磁石、４は磁気検出素子、５はばね、
６は磁束、７は磁気抵抗素子、7aは基板、7bは素子、7c
は端子、7dは共通端子、10は磁気加速度センサである。

【００１９】実施例：１図１において、筐体１は対向する少なくとも２対の壁を
もった箱であり、例えばアルミニウムのような非磁性金
属やプラスチックなどからなる。そして、一方の内壁面
に固定磁性体２が固着されている。また、固定磁性体２
と対向した他方の内壁面には、磁気検出素子４が固着さ
れている。

【００２０】この固定磁性体２は、Ｆｅやフェライトな
どの磁性体で、磁化してなくてもよいが、永久磁石であ
ってもよい。そして、断面視一辺の中間部に開口部2aが
あって固定磁性体２の吸着面2bが筐体１の壁面に対向し
て露出している。この吸着面2bに、図１（Ａ）に示した
ように可動永久磁石３が架け渡した状態で吸着されて支
持されている。

【００２１】いま、筐体１の下方から振動・衝撃が掛か
り、所定の加速度Ｇ、つまり可動永久磁石３が固定磁性
体２に支持されている吸着力を超えると、図１（Ｂ）に
示したように可動永久磁石３が吸着面2bから脱着して急
速に移動し、対向する磁気検出素子４に急接近する。そ
して、可動永久磁石３の発する磁束を受けて磁気検出素
子４が検知動作を行う。

【００２２】図２（Ａ）において、磁気加速度センサ10
が動作してない状態においては、可動永久磁石３から発
する磁束６が固定磁性体２の中に収束されて磁気回路を
形成し、磁束６が外部に漏れないようになっている。従
って、磁気検出素子４が感応することはない。

【００２３】それに対して、可動永久磁石３が所定の加
速度Ｇ₀によって移動し、こゝでは落下すると、固定磁
性体２とで形成していた磁気回路が断たれる。そして、
図２（Ｂ）に示したように、可動永久磁石３から発する
磁束６が開放されて磁気検出素子４を過るようになる。
この磁束６を磁気検出素子４が感知する。

【００２４】可動永久磁石３は、通常は固定磁性体２に
吸着支持されている。従って、所定の加速度Ｇ₀が加わ
るまでは移動しないので、磁気検出素子４の出力Ｐは０
である。ところが、加速度Ｇ₀を超えると図２（Ｃ）に
示したように脱着が起こって移動し出力Ｐが急激に立ち
上がる。因みに、一点破線は図６で示したような従来の
振子型の磁気加速度センサの動作特性で、小さな加速度
Ｇから大きな加速度Ｇまでほゞ直線的に出力Ｐが得られ
る。

【００２５】こうして構成される磁気加速度センサ10
は、固定磁性体２と可動永久磁石３の吸着力や可動永久
磁石３の自重、固定磁性体２の材質などの諸元によって
可動永久磁石３が固定磁性体２に支持される吸着力を、
所定の加速度Ｇ₀で感応するように任意に設定すること
ができる。ただし、この構成になる磁気加速度センサ10
は、一旦動作すると自動的に復帰することはできない。

【００２６】実施例：２図３に示した磁気加速度センサ10は、固定磁性体２は平
板の形状になして筐体１の一方の内壁面に固着されてい
る。そして、この固定磁性体２に吸着している可動永久
磁石３は、筐体１の他方の内壁面からばね５によって、
図３（Ａ）に示したように常に固定磁性体２に吸着する
ように付勢された構成になっている。

【００２７】筐体１の下方から加わった振動・衝撃など
による加速度が所定の加速度Ｇ₀を超えると、可動永久
磁石３が吸着力に抗してばね５を減勢し、図３（Ｂ）に
示したように急激に磁気検出素子４に接近する。その
際、可動永久磁石３の発する磁束を磁気検出素子４が感
知する。所定の加速度Ｇ₀の値は、可動永久磁石３の自
重や固定磁性体２と可動永久磁石３の吸着力、ばね５の
圧縮力などの諸元によって設定することができる。

【００２８】そして、振動・衝撃が断たれればばね５の
付勢によって可動永久磁石３が弾発的に押し上られ、固
定磁性体２に吸着して図３（Ｃ）に示したように元の状
態に復帰する。つまり、この構成になる磁気加速度セン
サ10は、ばね５を付設することによって、何回でも繰り
返し用いることができる。

【００２９】実施例：３図４において、固定磁性体２が枠状をなして、筐体１の
中間部に内設されている。そして、筐体１の対向する内
壁面から露出した吸着面2bに可動永久磁石３が横に架け
渡すように宙に浮いて吸着支持されている。

【００３０】この可動永久磁石３は、対向する筐体１の
内壁面から複数個のばね５によっても上下から張った状
態で支持されている。また、この対向する内壁面には、
それぞれ磁気検出素子４が固着されている。

【００３１】この構成になる磁気加速度センサ10は、可
動永久磁石３が上下方向に移動自在なので、振動・衝撃
が上方から加わっても下方から加わっても両方向で動作
させることができる。また、実施例２と同様、所定の加
速度Ｇ₀の値は、固定磁性体２と可動永久磁石３の吸着
力やばね５の引張・圧縮力などの諸元によって設定する
ことができる。

【００３２】実施例：４磁気検出素子４は、磁気加速度センサ自体を小形に構成
するために、できるだけ小形、低背形であることが望ま
しい。そこで、薄膜で構成した磁気抵抗素子７を用いて
いる。

【００３３】図５において、磁気抵抗素子７は、例え
ば、数百μｍの板厚のガラス板などの基板7aの上にパー
マロイなどの強磁性体の薄膜を被着し、素子7bにパター
ニングしたものである。

【００３４】素子7bは、杉綾模様に似たバーバーポール
型と呼ばれており、２個の端子7cと１個の共通端子7dに
よってハーフブリッジの回路構成になっている。そし
て、図示してない差動増幅器などに接続されている。

【００３５】磁気検出素子４として用いる場合には、ま
ず、磁気抵抗素子７の矢印Ｍ方向に初期磁化する。そし
て、外部磁界の検出に際しては、磁気抵抗素子７と直角
方向に磁束６が過るようにする。

【００３６】この磁気抵抗素子７からなる磁気検出素子
４は、薄い基板7aに薄膜で素子7bを設けた構成なので、
小形、低背形の要請によく適っている。こゝでは、図示
する都合から上下関係で表現したが、上下関係が逆であ
ってもよいし、上下関係が水平方向や斜め方向の関係で
あってもよく、種々の変形が可能である。

【００３７】

【発明の効果】本発明になる磁気加速度センサによれ
ば、筐体に固着した固定磁性体に可動永久磁石を吸着さ
せることによって、外部に制御回路を付加することな
く、小形、低背形で、しかも予め設定した許容値の加速
度を超えた振動・衝撃が加わると鋭敏に動作するように
なっている。

【００３８】従って、例えば移動体の衝突事故対策とか
建造物の防震対策など、今後ますます需要の増大が期待
される防災・安全システムの要となるセンサに対して、
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一部切欠き斜視図
で、（Ａ）は動作前の構成、（Ｂ）は動作後の構成であ
る。

【図２】図１の主要部の断面図で、（Ａ）は動作前、
（Ｂ）は動作後、（Ｃ）は動作特性を示す図である。

【図３】本発明の第二の実施例の主要部の一部切欠き
斜視図で、（Ａ）は動作前の構成、（Ｂ）は動作後の構
成、（Ｃ）は動作復旧後の構成である。

【図４】本発明の第三の実施例の一部切欠き斜視図で
ある。

【図５】磁気検出素子の一例の構成図である。

【図６】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７】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。

【符号の説明】

１筐体２固定磁性体 2a 開口部 2b
吸着面３可動永久磁石４磁気検出素子５ばね６磁束７磁気抵抗素子 7a 基板 7b
素子 7c 端子 7d 共通端子 10 磁気加速度センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】筐体(1) と、固定磁性体(2) と、可動永
久磁石(3) と、磁気検出素子(4) を有し、前記筐体(1) は、対向する少なくとも２対の壁を有する
箱であり、かつ非磁性体からなり、前記固定磁性体(2) は、前記筐体(1) の一方の内壁面に
固着されているものであり、前記可動永久磁石(3) は、長手方向に磁化されて前記固
定磁性体(2) に脱着可能に吸着しているものであり、前記磁気検出素子(4) は、前記可動永久磁石(3) の脱着
・移動を検知するものであって、前記筐体(1) の、該可
動永久磁石(3) が移動した他方の内壁面に固着されてい
るものであることを特徴とする磁気加速度センサ。
【請求項２】前記固定磁性体(2) が、断面視一辺の中
間部に開口部(2a)を具えた角枠状をなし、かつ該開口部
(2a)に前記可動永久磁石(3) が横架して吸着されている
請求項１記載の磁気加速度センサ。
【請求項３】前記固定磁性体(2) が板状をなす請求項
１記載の磁気加速度センサ。
【請求項４】前記固定磁性体(2) が永久磁石からなる
請求項１記載の磁気加速度センサ。
【請求項５】前記可動永久磁石(3) が、前記筐体(1)
の他方の内壁面からばね(5) によって付勢されながら前
記固定磁性体(2) に吸着している請求項１記載の磁気加
速度センサ。
【請求項６】前記固定磁性体(2) が、枠状をなして前
記筐体(1) の中間部に内設されており、前記可動永久磁石(3) が、前記固定磁性体(2) に横架し
て吸着されており、かつ前記筐体(1) の対向する二つの
内壁面から複数個のばね(5) によって張設されている請
求項１記載の磁気加速度センサ。
【請求項７】前記磁気検出素子(4) が、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。
【請求項８】前記磁気検出素子(4) が、バーバーポー
ル型の磁気抵抗素子からなる請求項７記載の磁気加速度
センサ。