JPH11194158A - 方位センサ - Google Patents
方位センサInfo
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- JPH11194158A JPH11194158A JP10000499A JP49998A JPH11194158A JP H11194158 A JPH11194158 A JP H11194158A JP 10000499 A JP10000499 A JP 10000499A JP 49998 A JP49998 A JP 49998A JP H11194158 A JPH11194158 A JP H11194158A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 形状を小型にすることが可能であり、かつ地
磁気による磁力線の方位を精密に測定できる方位センサ
を提供する。 【解決手段】 外部磁界による磁力線のＸ軸およびＹ軸
方向の成分を検出する第１、第２の磁気インピーダンス
効果素子（以下ＭＩ素子と略す）２、３と、ＭＩ素子
２、３にバイアス磁化を印加する巻線５、６とを備え、
ＭＩ素子２、３が、それぞれに印加される交流電流の電
流路が直交するように同一平面４に配置され、ＭＩ素子
２、３が、粒径５０ｎｍ以下の微細な結晶粒からなる結
晶相と非晶質相とを主体とし、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうち
の１種または２種以上の元素と、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、
Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗのうちの１種または２
種以上の元素と、Ｂとを含む軟磁性合金であることを特
徴とする方位センサ１を採用する。
磁気による磁力線の方位を精密に測定できる方位センサ
を提供する。 【解決手段】 外部磁界による磁力線のＸ軸およびＹ軸
方向の成分を検出する第１、第２の磁気インピーダンス
効果素子（以下ＭＩ素子と略す）２、３と、ＭＩ素子
２、３にバイアス磁化を印加する巻線５、６とを備え、
ＭＩ素子２、３が、それぞれに印加される交流電流の電
流路が直交するように同一平面４に配置され、ＭＩ素子
２、３が、粒径５０ｎｍ以下の微細な結晶粒からなる結
晶相と非晶質相とを主体とし、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうち
の１種または２種以上の元素と、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、
Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗのうちの１種または２
種以上の元素と、Ｂとを含む軟磁性合金であることを特
徴とする方位センサ１を採用する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、地磁気による磁力
線の方位を検出する方位センサに関するものであり、特
に、軟磁性合金からなる磁気インピーダンス効果素子を
備えた方位センサに関するものである。
線の方位を検出する方位センサに関するものであり、特
に、軟磁性合金からなる磁気インピーダンス効果素子を
備えた方位センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】方位センサは、単独で地磁気等の外部磁
界による磁力線の方位を測定できるので、車載用コンパ
ス及びナビゲーションシステム等の自車位置の検出手段
として広く用いられている。
界による磁力線の方位を測定できるので、車載用コンパ
ス及びナビゲーションシステム等の自車位置の検出手段
として広く用いられている。
【０００３】上述の方位センサの中でも、フラックスゲ
ートセンサーは、その動作原理上安定性に優れ、磁界の
検出感度も１０-7〜１０-6Ｇ程度と高いので、広く用い
られている。しかし、このフラックスゲートセンサー
は、環状の磁心と、この磁心に巻回して磁場を印加する
励磁巻線と、磁心の磁束密度を検出する検出巻線とから
なる構造であるため、形状が塊状となり、小型化が図れ
ないという課題がある。
ートセンサーは、その動作原理上安定性に優れ、磁界の
検出感度も１０-7〜１０-6Ｇ程度と高いので、広く用い
られている。しかし、このフラックスゲートセンサー
は、環状の磁心と、この磁心に巻回して磁場を印加する
励磁巻線と、磁心の磁束密度を検出する検出巻線とから
なる構造であるため、形状が塊状となり、小型化が図れ
ないという課題がある。
【０００４】一方、別の方位センサとして、磁気抵抗素
子（以下、ＭＲ素子と略す）を用いた方位センサは、２
つのＭＲ素子をそれぞれに印加される電流の電流路が互
いに直交するように同一平面内に配置し、これら２つの
ＭＲ素子をブリッジ等に接続することにより外部磁界に
よる磁力線の方位を検出するもので、形状が平面状であ
り、小型化を図ることが可能である。
子（以下、ＭＲ素子と略す）を用いた方位センサは、２
つのＭＲ素子をそれぞれに印加される電流の電流路が互
いに直交するように同一平面内に配置し、これら２つの
ＭＲ素子をブリッジ等に接続することにより外部磁界に
よる磁力線の方位を検出するもので、形状が平面状であ
り、小型化を図ることが可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のＭＲ素
子を用いた方位センサは、外部磁界の強度の変化による
ＭＲ素子自身の固有抵抗に対する抵抗変化率が３〜６％
程度と小さく、抵抗変化が鋭敏ではないので、地磁気等
の外部磁界による磁力線の精密な方位測定を行うことが
困難であり、方位センサとして適当でないという課題が
あった。
子を用いた方位センサは、外部磁界の強度の変化による
ＭＲ素子自身の固有抵抗に対する抵抗変化率が３〜６％
程度と小さく、抵抗変化が鋭敏ではないので、地磁気等
の外部磁界による磁力線の精密な方位測定を行うことが
困難であり、方位センサとして適当でないという課題が
あった。
【０００６】本発明は上述の課題を解決するためになさ
れたものであって、その形状を小型にすることが可能で
あり、かつ地磁気による磁力線の方位を精密に測定でき
る方位センサを提供することを目的とする。
れたものであって、その形状を小型にすることが可能で
あり、かつ地磁気による磁力線の方位を精密に測定でき
る方位センサを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は以下の構成を採用した。本発明の方位セ
ンサは、外部磁界による磁力線の方位の検出手段とし
て、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうちの１種または２種以上の元
素を含み、平均結晶粒径５０ｎｍ以下の微細な結晶相と
非晶質相とを主体し、交流電流を印加するときにインピ
ーダンスが外部磁界に依存して変化する軟磁性合金から
なる磁気インピーダンス効果素子を備えることを特徴と
する。また、先に記載の磁気インピーダンス効果素子
は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、
Ｗのうちの１種または２種以上の元素と、Ｂをさらに含
む軟磁性合金であることを特徴とする。
めに、本発明は以下の構成を採用した。本発明の方位セ
ンサは、外部磁界による磁力線の方位の検出手段とし
て、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうちの１種または２種以上の元
素を含み、平均結晶粒径５０ｎｍ以下の微細な結晶相と
非晶質相とを主体し、交流電流を印加するときにインピ
ーダンスが外部磁界に依存して変化する軟磁性合金から
なる磁気インピーダンス効果素子を備えることを特徴と
する。また、先に記載の磁気インピーダンス効果素子
は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、
Ｗのうちの１種または２種以上の元素と、Ｂをさらに含
む軟磁性合金であることを特徴とする。
【０００８】本発明の方位センサは、先に記載の方位セ
ンサであって、前記外部磁界による磁力線のＸ軸方向の
成分の検出手段である第１の磁気インピーダンス効果素
子と、前記外部磁界による磁力線のＹ軸方向の成分の検
出手段である第２の磁気インピーダンス効果素子とを備
えることを特徴とする。また、本発明の方位センサは、
先に記載の方位センサであって、前記第１、２の磁気イ
ンピーダンス効果素子は、それぞれに印加される交流電
流の電流路が互いに直交するように同一平面内に配置さ
れたことを特徴とする。また、本発明の方位センサは、
先に記載の方位センサであって、前記第１、２の磁気イ
ンピーダンス効果素子には、それぞれに印加される交流
電流の電流路に沿ってバイアス磁化を印加するための巻
線が巻回されたことを特徴とする。
ンサであって、前記外部磁界による磁力線のＸ軸方向の
成分の検出手段である第１の磁気インピーダンス効果素
子と、前記外部磁界による磁力線のＹ軸方向の成分の検
出手段である第２の磁気インピーダンス効果素子とを備
えることを特徴とする。また、本発明の方位センサは、
先に記載の方位センサであって、前記第１、２の磁気イ
ンピーダンス効果素子は、それぞれに印加される交流電
流の電流路が互いに直交するように同一平面内に配置さ
れたことを特徴とする。また、本発明の方位センサは、
先に記載の方位センサであって、前記第１、２の磁気イ
ンピーダンス効果素子には、それぞれに印加される交流
電流の電流路に沿ってバイアス磁化を印加するための巻
線が巻回されたことを特徴とする。
【０００９】本発明の方位センサは、先に記載の方位セ
ンサであって、前記軟磁性金属ガラス合金は、下記の組
成で表されるものであることを特徴とする。 （Ｆｅ1-a-bＣｏaＮｉb）cＢxＭy 但し、Ｍは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃ
ｒ、Ｍｏ、Ｗのうちの１種または２種以上の元素であ
り、組成比を示すａ、ｂ、ｃ、ｘ、ｙは、０≦ａ＋ｂ≦
０．１、７５原子％≦ｃ≦９３原子％、０．５原子％≦
ｘ≦１８原子％、４原子％≦ｙ≦９原子％である。ま
た、本発明の方位センサは、先に記載の方位センサであ
って、前記軟磁性金属ガラス合金は、下記の組成で表さ
れるものであることを特徴とする。 （Ｆｅ1-a-bＣｏaＮｉb）cＢxＭyＸz 但し、Ｍは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃ
ｒ、Ｍｏ、Ｗのうちの１種または２種以上の元素であ
り、ＸはＳｉ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｇａのうちの１種または２
種以上の元素であり、組成比を示すａ、ｂ、ｃ、ｘ、
ｙ、ｚは、０≦ａ＋ｂ≦０．１、７５原子％≦ｃ≦９３
原子％、０．５原子％≦ｘ≦１８原子％、４原子％≦ｙ
≦９原子％、ｚ≦４原子％である。
ンサであって、前記軟磁性金属ガラス合金は、下記の組
成で表されるものであることを特徴とする。 （Ｆｅ1-a-bＣｏaＮｉb）cＢxＭy 但し、Ｍは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃ
ｒ、Ｍｏ、Ｗのうちの１種または２種以上の元素であ
り、組成比を示すａ、ｂ、ｃ、ｘ、ｙは、０≦ａ＋ｂ≦
０．１、７５原子％≦ｃ≦９３原子％、０．５原子％≦
ｘ≦１８原子％、４原子％≦ｙ≦９原子％である。ま
た、本発明の方位センサは、先に記載の方位センサであ
って、前記軟磁性金属ガラス合金は、下記の組成で表さ
れるものであることを特徴とする。 （Ｆｅ1-a-bＣｏaＮｉb）cＢxＭyＸz 但し、Ｍは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃ
ｒ、Ｍｏ、Ｗのうちの１種または２種以上の元素であ
り、ＸはＳｉ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｇａのうちの１種または２
種以上の元素であり、組成比を示すａ、ｂ、ｃ、ｘ、
ｙ、ｚは、０≦ａ＋ｂ≦０．１、７５原子％≦ｃ≦９３
原子％、０．５原子％≦ｘ≦１８原子％、４原子％≦ｙ
≦９原子％、ｚ≦４原子％である。
【００１０】本発明の方位センサは、先に記載の方位セ
ンサであって、前記軟磁性金属ガラス合金は、下記の組
成で表されるものであることを特徴とする。 （Ｆｅ1-a-bＣｏaＮｉb）cＢxＭyＴd 但し、Ｍは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃ
ｒ、Ｍｏ、Ｗのうちの１種または２種以上の元素であ
り、Ｔは、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔのうちの１種
または２種以上の元素であり、組成比を示すａ、ｂ、
ｃ、ｘ、ｙ、ｄは、０≦ａ＋ｂ≦０．１、７５原子％≦
ｃ≦９３原子％、０．５原子％≦ｘ≦１８原子％、４原
子％≦ｙ≦９原子％、ｄ≦４．５原子である。また、本
発明の方位センサは、先に記載の方位センサであって、
前記軟磁性金属ガラス合金は、下記の組成で表されるも
のであることを特徴とする。 （Ｆｅ1-a-bＣｏaＮｉb）cＢxＭyＴdＸz 但し、Ｍは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃ
ｒ、Ｍｏ、Ｗのうちの１種または２種以上の元素であ
り、Ｔは、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔのうちの１種
または２種以上の元素であり、ＸはＳｉ、Ａｌ、Ｇｅ、
Ｇａのうちの１種または２種以上の元素であり、組成比
を示すａ、ｂ、ｃ、ｘ、ｙ、ｄ、ｚは、０≦ａ＋ｂ≦
０．１、７５原子％≦ｃ≦９３原子％、０．５原子％≦
ｘ≦１８原子％、４原子％≦ｙ≦９原子％、ｄ≦４．５
原子、ｚ≦４原子％である。
ンサであって、前記軟磁性金属ガラス合金は、下記の組
成で表されるものであることを特徴とする。 （Ｆｅ1-a-bＣｏaＮｉb）cＢxＭyＴd 但し、Ｍは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃ
ｒ、Ｍｏ、Ｗのうちの１種または２種以上の元素であ
り、Ｔは、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔのうちの１種
または２種以上の元素であり、組成比を示すａ、ｂ、
ｃ、ｘ、ｙ、ｄは、０≦ａ＋ｂ≦０．１、７５原子％≦
ｃ≦９３原子％、０．５原子％≦ｘ≦１８原子％、４原
子％≦ｙ≦９原子％、ｄ≦４．５原子である。また、本
発明の方位センサは、先に記載の方位センサであって、
前記軟磁性金属ガラス合金は、下記の組成で表されるも
のであることを特徴とする。 （Ｆｅ1-a-bＣｏaＮｉb）cＢxＭyＴdＸz 但し、Ｍは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃ
ｒ、Ｍｏ、Ｗのうちの１種または２種以上の元素であ
り、Ｔは、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔのうちの１種
または２種以上の元素であり、ＸはＳｉ、Ａｌ、Ｇｅ、
Ｇａのうちの１種または２種以上の元素であり、組成比
を示すａ、ｂ、ｃ、ｘ、ｙ、ｄ、ｚは、０≦ａ＋ｂ≦
０．１、７５原子％≦ｃ≦９３原子％、０．５原子％≦
ｘ≦１８原子％、４原子％≦ｙ≦９原子％、ｄ≦４．５
原子、ｚ≦４原子％である。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１において、方位センサ１に
は、外部磁界のＸ軸方向の成分の検出手段である第１の
磁気インピーダンス効果素子（以下、ＭＩ素子と略す）
２と、Ｘ軸方向に垂直なＹ軸方向の外部磁界の成分の検
出手段である第２のＭＩ素子３とが備えられている。磁
気インピーダンス効果素子（ＭＩ素子）とは、磁気イン
ピーダンス効果（Magneto-Impedance Effect）を有する
素子である。磁気インピーダンス効果とは、ワイヤ状ま
たはリボン状の磁性体に電源からＭＨｚ帯域の交流電流
を印加し、この状態で磁性体の長手方向から外部磁界を
印加すると、外部磁界が数ガウス程度の微弱磁界であっ
ても、磁性体の両端に素材固有のインピーダンスによる
電圧が発生し、その振幅が外部磁界の強度に対応して数
十％の範囲で変化する、すなわちインピーダンス変化を
起こす現象をいう。
を参照して説明する。図１において、方位センサ１に
は、外部磁界のＸ軸方向の成分の検出手段である第１の
磁気インピーダンス効果素子（以下、ＭＩ素子と略す）
２と、Ｘ軸方向に垂直なＹ軸方向の外部磁界の成分の検
出手段である第２のＭＩ素子３とが備えられている。磁
気インピーダンス効果素子（ＭＩ素子）とは、磁気イン
ピーダンス効果（Magneto-Impedance Effect）を有する
素子である。磁気インピーダンス効果とは、ワイヤ状ま
たはリボン状の磁性体に電源からＭＨｚ帯域の交流電流
を印加し、この状態で磁性体の長手方向から外部磁界を
印加すると、外部磁界が数ガウス程度の微弱磁界であっ
ても、磁性体の両端に素材固有のインピーダンスによる
電圧が発生し、その振幅が外部磁界の強度に対応して数
十％の範囲で変化する、すなわちインピーダンス変化を
起こす現象をいう。
【００１２】第１、２のＭＩ素子２、３は、平均結晶粒
径５０ｎｍ以下の微細な結晶粒からなる結晶相と非晶質
相とを主体とし、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうちの１種または
２種以上の元素と、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔ
ａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗのうちの１種または２種以上の元素
と、Ｂとを含む軟磁性合金からなり、その形状は平面視
略矩形である。また、この軟磁性合金は、交流電流を印
加するときにインピーダンスが外部磁界に依存して変化
する磁気インピーダンス効果を示す。第１、２のＭＩ素
子２、３は、それぞれに印加される交流電流の電流路の
方向が互いに直交するように平面４に配置されている。
即ち、第１、２のＭＩ素子２、３は、それぞれの長手方
向の向きが互いに直交するように配置されている。具体
的には、第１、２のＭＩ素子２、３は、平面４に任意の
手段によって固定されている。第１、２のＭＩ素子２、
３の形状は、図１においては板状であるが、これに限ら
れることはなく、棒材、薄帯（リボン）、ワイヤ材、線
材、線材の複数本を撚り合わせたもの等であっても良
い。
径５０ｎｍ以下の微細な結晶粒からなる結晶相と非晶質
相とを主体とし、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうちの１種または
２種以上の元素と、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔ
ａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗのうちの１種または２種以上の元素
と、Ｂとを含む軟磁性合金からなり、その形状は平面視
略矩形である。また、この軟磁性合金は、交流電流を印
加するときにインピーダンスが外部磁界に依存して変化
する磁気インピーダンス効果を示す。第１、２のＭＩ素
子２、３は、それぞれに印加される交流電流の電流路の
方向が互いに直交するように平面４に配置されている。
即ち、第１、２のＭＩ素子２、３は、それぞれの長手方
向の向きが互いに直交するように配置されている。具体
的には、第１、２のＭＩ素子２、３は、平面４に任意の
手段によって固定されている。第１、２のＭＩ素子２、
３の形状は、図１においては板状であるが、これに限ら
れることはなく、棒材、薄帯（リボン）、ワイヤ材、線
材、線材の複数本を撚り合わせたもの等であっても良
い。
【００１３】第１、２のＭＩ素子２、３には、第１、２
のＭＩ素子２、３に印加される交流電流の電流路の方向
に沿って、即ち、第１、２のＭＩ素子２、３の長手方向
に沿ってバイアス磁化を印加するための巻線５、６が巻
回されている。巻線５、６の両端は、巻線端子５ａ、６
ａを介して、外部巻線用導線５ｂ、６ｂに接続されてい
る。第１、２のＭＩ素子２、３の長手方向の両端２ａ、
３ａには、出力電流を取り出すための出力導線７、８、
９が接続されている。導線７、９は、出力端子７ａ、９
ａを介して、出力用外部導線７ｂ、９ｂに接続されてい
る。また、導線８の両端は、第１のＭＩ素子２の端部２
ａと第２のＭＩ素子３の端部３ａとに接続されている。
また、導線８は、出力端子８ａを介して、出力用外部導
線８ｂに接続されている。更に、第１、２のＭＩ素子
２、３のそれぞれの長手方向の両端２ａ、３ａには、図
示しない交流電流を印加するための導線が接続されてい
る。
のＭＩ素子２、３に印加される交流電流の電流路の方向
に沿って、即ち、第１、２のＭＩ素子２、３の長手方向
に沿ってバイアス磁化を印加するための巻線５、６が巻
回されている。巻線５、６の両端は、巻線端子５ａ、６
ａを介して、外部巻線用導線５ｂ、６ｂに接続されてい
る。第１、２のＭＩ素子２、３の長手方向の両端２ａ、
３ａには、出力電流を取り出すための出力導線７、８、
９が接続されている。導線７、９は、出力端子７ａ、９
ａを介して、出力用外部導線７ｂ、９ｂに接続されてい
る。また、導線８の両端は、第１のＭＩ素子２の端部２
ａと第２のＭＩ素子３の端部３ａとに接続されている。
また、導線８は、出力端子８ａを介して、出力用外部導
線８ｂに接続されている。更に、第１、２のＭＩ素子
２、３のそれぞれの長手方向の両端２ａ、３ａには、図
示しない交流電流を印加するための導線が接続されてい
る。
【００１４】上述の方位センサ１の動作は次の通りであ
る。図１において、第１、２のＭＩ素子２、３には、図
示しない導線からＭＨｚ帯域の交流電流が印加されてい
る。このとき、第１、２のＭＩ素子２、３のそれぞれの
両端２ａ、３ａには、それぞれの素子に固有のインピー
ダンスによる電圧が発生している。図１に示すように、
外部磁界による磁力線の方向を任意とし、この磁力線が
第１のＭＩ素子２に印加されると、第１のＭＩ素子２の
両端に発生するインピーダンスは、この磁力線の第１の
ＭＩ素子２の長手方向に対して平行な成分（Ｘ軸方向の
成分）の大きさに対応したものとなる。同様に、この磁
力線が第２のＭＩ素子３に印加されると、第２のＭＩ素
子３の両端に発生するインピーダンスは、この磁力線の
第２のＭＩ素子３の長手方向に対して平行な成分（Ｙ軸
方向の成分）の大きさに対応したものとなる。即ち、第
１、２のＭＩ素子２、３に対して、外部磁界による磁力
線の方向が変化すると、これに対応して第１、２のＭＩ
素子２、３のインピーダンスが変化し、第１、２のＭＩ
素子２、３から出力される電圧値が変化することにな
る。このようにして、方位センサ１においては、出力端
子７ａ、８ａから、地磁気のＸ軸方向の成分の大きさに
対応した電圧値を示す出力電流が取り出され、出力端子
９ａ、８ａから、地磁気のＹ軸方向の成分の大きさに対
応した電圧値を示す出力電流が取り出される。これらの
出力電流は、外部出力導線７ｂ、８ｂ、９ｂを介して図
示しない処理部に送られる。処理部では、得られた出力
電流に基づいて地磁気による磁力線の方位が測定され
る。
る。図１において、第１、２のＭＩ素子２、３には、図
示しない導線からＭＨｚ帯域の交流電流が印加されてい
る。このとき、第１、２のＭＩ素子２、３のそれぞれの
両端２ａ、３ａには、それぞれの素子に固有のインピー
ダンスによる電圧が発生している。図１に示すように、
外部磁界による磁力線の方向を任意とし、この磁力線が
第１のＭＩ素子２に印加されると、第１のＭＩ素子２の
両端に発生するインピーダンスは、この磁力線の第１の
ＭＩ素子２の長手方向に対して平行な成分（Ｘ軸方向の
成分）の大きさに対応したものとなる。同様に、この磁
力線が第２のＭＩ素子３に印加されると、第２のＭＩ素
子３の両端に発生するインピーダンスは、この磁力線の
第２のＭＩ素子３の長手方向に対して平行な成分（Ｙ軸
方向の成分）の大きさに対応したものとなる。即ち、第
１、２のＭＩ素子２、３に対して、外部磁界による磁力
線の方向が変化すると、これに対応して第１、２のＭＩ
素子２、３のインピーダンスが変化し、第１、２のＭＩ
素子２、３から出力される電圧値が変化することにな
る。このようにして、方位センサ１においては、出力端
子７ａ、８ａから、地磁気のＸ軸方向の成分の大きさに
対応した電圧値を示す出力電流が取り出され、出力端子
９ａ、８ａから、地磁気のＹ軸方向の成分の大きさに対
応した電圧値を示す出力電流が取り出される。これらの
出力電流は、外部出力導線７ｂ、８ｂ、９ｂを介して図
示しない処理部に送られる。処理部では、得られた出力
電流に基づいて地磁気による磁力線の方位が測定され
る。
【００１５】従来のＭＲ素子の磁気検出感度が０．１
Ｏｅ程度であるのに対し、磁気インピーダンス効果を有
する素子（ＭＩ素子）は、１０-5 Ｏｅ程度の磁気を検
出することが可能である。特に、本発明の第１、２のＭ
Ｉ素子２、３に、コルピッツ発振回路などの自己発振回
路等を接続して数〜数十ＭＨｚの交流電流を印加した場
合には、分解能が約１０-6 Ｏｅの高感度で外部磁界を
安定に検出できるので、微弱な外部磁界の検出が可能に
なる。従って、第１、２のＭＩ素子２、３の形状を長手
方向の長さを短くしてＭＩ素子固有のインピーダンスを
小さくするような形状とした場合においても、良好な磁
気検出感度が得られるので、方位センサ１の小型化を図
ることが可能となる。
Ｏｅ程度であるのに対し、磁気インピーダンス効果を有
する素子（ＭＩ素子）は、１０-5 Ｏｅ程度の磁気を検
出することが可能である。特に、本発明の第１、２のＭ
Ｉ素子２、３に、コルピッツ発振回路などの自己発振回
路等を接続して数〜数十ＭＨｚの交流電流を印加した場
合には、分解能が約１０-6 Ｏｅの高感度で外部磁界を
安定に検出できるので、微弱な外部磁界の検出が可能に
なる。従って、第１、２のＭＩ素子２、３の形状を長手
方向の長さを短くしてＭＩ素子固有のインピーダンスを
小さくするような形状とした場合においても、良好な磁
気検出感度が得られるので、方位センサ１の小型化を図
ることが可能となる。
【００１６】また、上述したように、本発明の方位セン
サ１には、第１、２のＭＩ素子２、３にバイアス磁化を
印加するための巻線５、６が備えられている。本発明に
係る第１、２のＭＩ素子２、３は、図２Ａに示すよう
に、外部磁界ゼロを中心に外部磁界の絶対値に依存して
正負方向にほぼ対称的に出力電圧の変化（インピーダン
ス変化）を示す。第１、２のＭＩ素子２、３にバイアス
磁化を印加しない場合には、図２Ｂに示すように、外部
磁界による磁力線の方向を第１のＭＩ素子２の長手方向
に対して０〜９０゜に変化させると、第１のＭＩ素子２
からの出力電圧が低下する。また、外部磁界による磁力
線の方向を９０〜１８０゜に変化させると、第１のＭＩ
素子２からの出力電圧が上昇する。このとき、０゜と１
８０゜における出力電圧の電圧値は同一となり、磁力線
の方向を正確に測定することができない。第１、２のＭ
Ｉ素子２、３にバイアス磁化を印加した場合には、図２
Ｃに示すように、外部磁界に対するインピーダンスが直
線的に変化する領域を使用することになり、外部磁界に
よる磁力線の方向を０〜１８０゜に変化した場合でも、
ＭＩ素子からの出力電圧の変化が線形的であり、外部磁
界の方向を正確に測定できる。
サ１には、第１、２のＭＩ素子２、３にバイアス磁化を
印加するための巻線５、６が備えられている。本発明に
係る第１、２のＭＩ素子２、３は、図２Ａに示すよう
に、外部磁界ゼロを中心に外部磁界の絶対値に依存して
正負方向にほぼ対称的に出力電圧の変化（インピーダン
ス変化）を示す。第１、２のＭＩ素子２、３にバイアス
磁化を印加しない場合には、図２Ｂに示すように、外部
磁界による磁力線の方向を第１のＭＩ素子２の長手方向
に対して０〜９０゜に変化させると、第１のＭＩ素子２
からの出力電圧が低下する。また、外部磁界による磁力
線の方向を９０〜１８０゜に変化させると、第１のＭＩ
素子２からの出力電圧が上昇する。このとき、０゜と１
８０゜における出力電圧の電圧値は同一となり、磁力線
の方向を正確に測定することができない。第１、２のＭ
Ｉ素子２、３にバイアス磁化を印加した場合には、図２
Ｃに示すように、外部磁界に対するインピーダンスが直
線的に変化する領域を使用することになり、外部磁界に
よる磁力線の方向を０〜１８０゜に変化した場合でも、
ＭＩ素子からの出力電圧の変化が線形的であり、外部磁
界の方向を正確に測定できる。
【００１７】第１、２のＭＩ素子２、３に印加するバイ
アス磁化の大きさは、絶対値で０．１〜２ Ｏｅの範囲
であることが好ましい。バイアス磁化の大きさが、０．
１ Ｏｅ以下若しくは２ Ｏｅ以上の範囲では、外部磁界
に対するインピーダンス変化が線形変化でないので好ま
しくない。従って、バイアス磁化を印加するための巻線
５、６に印加するバイアス電流は、数ｍＡの直流電流で
十分である。
アス磁化の大きさは、絶対値で０．１〜２ Ｏｅの範囲
であることが好ましい。バイアス磁化の大きさが、０．
１ Ｏｅ以下若しくは２ Ｏｅ以上の範囲では、外部磁界
に対するインピーダンス変化が線形変化でないので好ま
しくない。従って、バイアス磁化を印加するための巻線
５、６に印加するバイアス電流は、数ｍＡの直流電流で
十分である。
【００１８】第１、２のＭＩ素子２、３を構成する軟磁
性合金は、前述のように、平均結晶粒径５０ｎｍ以下の
微細な結晶粒からなる結晶相と非晶質相とを主体とし、
Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうちの１種または２種以上の元素
と、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、
Ｗのうちの１種または２種以上の元素と、Ｂとを含むも
のである。
性合金は、前述のように、平均結晶粒径５０ｎｍ以下の
微細な結晶粒からなる結晶相と非晶質相とを主体とし、
Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうちの１種または２種以上の元素
と、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、
Ｗのうちの１種または２種以上の元素と、Ｂとを含むも
のである。
【００１９】特に、下記の各組成式で示される軟磁性合
金が好適である。 （Ｆｅ1-a-bＣｏaＮｉb）cＢxＭy （Ｆｅ1-a-bＣｏaＮｉb）cＢxＭyＸz （Ｆｅ1-a-bＣｏaＮｉb）cＢxＭyＴd （Ｆｅ1-a-bＣｏaＮｉb）cＢxＭyＴdＸz 但し、Ｍは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃ
ｒ、Ｍｏ、Ｗのうちの１種または２種以上の元素であ
り、Ｔは、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔのうちの１種
または２種以上の元素であり、ＸはＳｉ、Ａｌ、Ｇｅ、
Ｇａのうちの１種または２種以上の元素であり、組成比
を示すａ、ｂ、ｃ、ｘ、ｙ、ｄ、ｚは、０≦ａ＋ｂ≦
０．１、７５原子％≦ｃ≦９３原子％、０．５原子％≦
ｘ≦１８原子％、４原子％≦ｙ≦９原子％、ｄ≦４．５
原子％、ｚ≦４原子％である。
金が好適である。 （Ｆｅ1-a-bＣｏaＮｉb）cＢxＭy （Ｆｅ1-a-bＣｏaＮｉb）cＢxＭyＸz （Ｆｅ1-a-bＣｏaＮｉb）cＢxＭyＴd （Ｆｅ1-a-bＣｏaＮｉb）cＢxＭyＴdＸz 但し、Ｍは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃ
ｒ、Ｍｏ、Ｗのうちの１種または２種以上の元素であ
り、Ｔは、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔのうちの１種
または２種以上の元素であり、ＸはＳｉ、Ａｌ、Ｇｅ、
Ｇａのうちの１種または２種以上の元素であり、組成比
を示すａ、ｂ、ｃ、ｘ、ｙ、ｄ、ｚは、０≦ａ＋ｂ≦
０．１、７５原子％≦ｃ≦９３原子％、０．５原子％≦
ｘ≦１８原子％、４原子％≦ｙ≦９原子％、ｄ≦４．５
原子％、ｚ≦４原子％である。
【００２０】これらの組成の軟磁性合金は、平均結晶粒
径５０ｎｍ以下の体心立方構造の微細な結晶粒からなる
結晶質相と非晶質相とを主体としてなるので、磁歪が少
なく、高い飽和磁束密度と優れた透磁率を示すと共に、
高い磁気インピーダンス効果を示し、第１、２のＭＩ素
子２、３として好適である。
径５０ｎｍ以下の体心立方構造の微細な結晶粒からなる
結晶質相と非晶質相とを主体としてなるので、磁歪が少
なく、高い飽和磁束密度と優れた透磁率を示すと共に、
高い磁気インピーダンス効果を示し、第１、２のＭＩ素
子２、３として好適である。
【００２１】本発明の組成系において、主成分であるＦ
ｅとＣｏとＮｉは、磁性を担う元素であり、高い飽和磁
束密度と優れた軟磁気特性を得るために重要である。
ｅとＣｏとＮｉは、磁性を担う元素であり、高い飽和磁
束密度と優れた軟磁気特性を得るために重要である。
【００２２】これらの組成の軟磁性合金においては、Ｆ
ｅとＣｏとＮｉの添加量の合計を示すｃの値は、９３原
子％以下である。ｃが９３原子％を超えると液体急冷法
によって非晶質単相を得ることが困難になり、この結
果、熱処理してから得られる合金の組織が不均一になっ
て高い透磁率が得られず、高い磁気インピーダンス効果
が得られないので好ましくない。また、ｃが７５原子％
未満では、飽和磁束密度（Ｂs）１０ｋＧ以上を得るこ
とができず、ＭＩ素子１４が検出する磁場のダイナミッ
クレンジが小さくなってしまうので好ましくない。従っ
て、ｃの範囲を７５原子％≦ｃ≦９３原子％とした。ま
た、Ｆｅの一部は、磁歪等の調整のためにＣｏもしくは
Ｎｉで置換してもよく、この場合、好ましくはＦｅの１
０％、さらに好ましくは５％以下とするのがよい。この
範囲外であると透磁率が劣化する。従って前記組成式に
おいてＣｏとＮｉの組成比ａ、ｂは、０≦ａ＋ｂ≦０．
１の範囲が好ましく、０≦ａ＋ｂ≦０．０５の範囲がよ
り好ましい。
ｅとＣｏとＮｉの添加量の合計を示すｃの値は、９３原
子％以下である。ｃが９３原子％を超えると液体急冷法
によって非晶質単相を得ることが困難になり、この結
果、熱処理してから得られる合金の組織が不均一になっ
て高い透磁率が得られず、高い磁気インピーダンス効果
が得られないので好ましくない。また、ｃが７５原子％
未満では、飽和磁束密度（Ｂs）１０ｋＧ以上を得るこ
とができず、ＭＩ素子１４が検出する磁場のダイナミッ
クレンジが小さくなってしまうので好ましくない。従っ
て、ｃの範囲を７５原子％≦ｃ≦９３原子％とした。ま
た、Ｆｅの一部は、磁歪等の調整のためにＣｏもしくは
Ｎｉで置換してもよく、この場合、好ましくはＦｅの１
０％、さらに好ましくは５％以下とするのがよい。この
範囲外であると透磁率が劣化する。従って前記組成式に
おいてＣｏとＮｉの組成比ａ、ｂは、０≦ａ＋ｂ≦０．
１の範囲が好ましく、０≦ａ＋ｂ≦０．０５の範囲がよ
り好ましい。
【００２３】Ｂには、軟磁性合金の非晶質形成能を高め
る効果、結晶組織の粗大化を防ぐ効果、および熱処理工
程において磁気特性に悪影響を及ぼす化合物相の生成を
抑制する効果があると考えられる。
る効果、結晶組織の粗大化を防ぐ効果、および熱処理工
程において磁気特性に悪影響を及ぼす化合物相の生成を
抑制する効果があると考えられる。
【００２４】また、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂは、α-Ｆｅに対
してほとんど固溶しないとされるが、合金を急冷して非
晶質化することで、ＺｒとＨｆまたはＮｂを過飽和に固
溶させ、この後に施す熱処理によりこれら元素の固溶量
を調節して一部結晶化し、微細結晶相として析出させる
ことで、得られる軟磁性合金の軟磁気特性を向上させ、
合金薄帯の磁歪を小さくする作用がある。また、微細結
晶相を析出させ、その微細結晶相の結晶粒の粗大化を抑
制するには、結晶粒成長の障害となり得る非晶質相を粒
界に残存させることが必要であると考えられる。さら
に、この粒界非晶質相は、熱処理温度の上昇によってα
−Ｆｅから排出されるＺｒ、Ｈｆ、Ｎｂ等のＭ元素を固
溶することで軟磁気特性を劣化させるＦｅ−Ｍ系化合物
の生成を抑制すると考えられる。よって、Ｆｅ−Ｚｒ
（Ｈｆ、Ｎｂ）系の合金にＢを添加することが重要とな
る。
してほとんど固溶しないとされるが、合金を急冷して非
晶質化することで、ＺｒとＨｆまたはＮｂを過飽和に固
溶させ、この後に施す熱処理によりこれら元素の固溶量
を調節して一部結晶化し、微細結晶相として析出させる
ことで、得られる軟磁性合金の軟磁気特性を向上させ、
合金薄帯の磁歪を小さくする作用がある。また、微細結
晶相を析出させ、その微細結晶相の結晶粒の粗大化を抑
制するには、結晶粒成長の障害となり得る非晶質相を粒
界に残存させることが必要であると考えられる。さら
に、この粒界非晶質相は、熱処理温度の上昇によってα
−Ｆｅから排出されるＺｒ、Ｈｆ、Ｎｂ等のＭ元素を固
溶することで軟磁気特性を劣化させるＦｅ−Ｍ系化合物
の生成を抑制すると考えられる。よって、Ｆｅ−Ｚｒ
（Ｈｆ、Ｎｂ）系の合金にＢを添加することが重要とな
る。
【００２５】Ｂの添加量を示すｘが、０．５原子％未満
では、粒界の非晶質相が不安定となるため、十分な添加
効果が得られない。また、ｘが１８原子％を越えると、
Ｂ-Ｍ系およびＦｅ-Ｂ系において、ホウ化物の生成傾向
が強くなり、微細結晶組織を得るための熱処理条件が制
約され、良好な軟磁気特性が得られなくなる。このよう
にＢの添加量を適切にすることで、析出する微細結晶相
の平均結晶粒径を５０ｎｍ以下に調整することができ
る。
では、粒界の非晶質相が不安定となるため、十分な添加
効果が得られない。また、ｘが１８原子％を越えると、
Ｂ-Ｍ系およびＦｅ-Ｂ系において、ホウ化物の生成傾向
が強くなり、微細結晶組織を得るための熱処理条件が制
約され、良好な軟磁気特性が得られなくなる。このよう
にＢの添加量を適切にすることで、析出する微細結晶相
の平均結晶粒径を５０ｎｍ以下に調整することができ
る。
【００２６】また、非晶質相を得やすくするためには、
非晶質形成能の特に高いＺｒ、Ｈｆ、Ｎｂのいずれかを
含むことが好ましく、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂの一部は他の４
Ａ〜６Ａ族元素のうち、Ｔｉ、Ｖ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、
Ｗのいずれかと置換することができる。また、Ｚｒ、Ｈ
ｆ、Ｎｂのうち、Ｈｆは非常に高価な元素であるため、
原料コストを考慮すると、Ｚｒ、Ｎｂのいずれかを含む
ことがより好ましい。こうした元素Ｍは、比較的遅い拡
散種であり、元素Ｍの添加は、微細結晶核の成長速度を
小さくする効果、非晶質形成能を持つと考えられ、組織
の微細化に有効である。
非晶質形成能の特に高いＺｒ、Ｈｆ、Ｎｂのいずれかを
含むことが好ましく、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂの一部は他の４
Ａ〜６Ａ族元素のうち、Ｔｉ、Ｖ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、
Ｗのいずれかと置換することができる。また、Ｚｒ、Ｈ
ｆ、Ｎｂのうち、Ｈｆは非常に高価な元素であるため、
原料コストを考慮すると、Ｚｒ、Ｎｂのいずれかを含む
ことがより好ましい。こうした元素Ｍは、比較的遅い拡
散種であり、元素Ｍの添加は、微細結晶核の成長速度を
小さくする効果、非晶質形成能を持つと考えられ、組織
の微細化に有効である。
【００２７】元素Ｍの添加量を示すｙが４原子％未満で
は、核成長速度を小さくする効果が失われ、結晶粒径が
粗大化して良好な軟磁性が得られない。Ｆｅ-Ｈｆ-Ｂ系
合金の場合、Ｈｆ＝５原子％での平均結晶粒径は１３ｎ
ｍであるのに対してＨｆ＝３原子％では３９ｎｍと粗大
化する。元素Ｍの添加量を示すｙが９原子％を越える
と、Ｍ-Ｂ系またはＦｅ-Ｍ系の化合物の生成傾向が大き
くなり、良好な特性が得られない他、液体急冷後の薄帯
状合金が脆化し、所定のＭＩ素子の形状に加工すること
が困難となる。
は、核成長速度を小さくする効果が失われ、結晶粒径が
粗大化して良好な軟磁性が得られない。Ｆｅ-Ｈｆ-Ｂ系
合金の場合、Ｈｆ＝５原子％での平均結晶粒径は１３ｎ
ｍであるのに対してＨｆ＝３原子％では３９ｎｍと粗大
化する。元素Ｍの添加量を示すｙが９原子％を越える
と、Ｍ-Ｂ系またはＦｅ-Ｍ系の化合物の生成傾向が大き
くなり、良好な特性が得られない他、液体急冷後の薄帯
状合金が脆化し、所定のＭＩ素子の形状に加工すること
が困難となる。
【００２８】中でもＮｂ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗは、酸化物の
生成自由エネルギーの絶対値が小さく、熱的に安定であ
り、酸化物を生成しにくい。よって、これらの元素を添
加して軟磁性合金を製造する場合には、製造時の雰囲気
全体を不活性ガス雰囲気ではなく大気中の雰囲気で、も
しくは溶湯を急冷する際に使用するるつぼのノズルの先
端部に不活性ガスを供給しつつ大気中で製造することが
できるので、製造条件が容易となり、ＭＩ素子を安価に
製造することができる。
生成自由エネルギーの絶対値が小さく、熱的に安定であ
り、酸化物を生成しにくい。よって、これらの元素を添
加して軟磁性合金を製造する場合には、製造時の雰囲気
全体を不活性ガス雰囲気ではなく大気中の雰囲気で、も
しくは溶湯を急冷する際に使用するるつぼのノズルの先
端部に不活性ガスを供給しつつ大気中で製造することが
できるので、製造条件が容易となり、ＭＩ素子を安価に
製造することができる。
【００２９】また、Ｓｉ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｇａのうちの１
種または２種以上の元素Ｘを、４原子％以下含有するこ
とが好ましい。これらは半金属元素として知られてお
り、Ｆｅを主成分とする体心立方晶の相に固溶する。こ
れらの元素の含有量が４原子％を越えると磁歪が大きく
なるか、飽和磁束密度が低下するか、透磁率が低下する
ので好ましくない。
種または２種以上の元素Ｘを、４原子％以下含有するこ
とが好ましい。これらは半金属元素として知られてお
り、Ｆｅを主成分とする体心立方晶の相に固溶する。こ
れらの元素の含有量が４原子％を越えると磁歪が大きく
なるか、飽和磁束密度が低下するか、透磁率が低下する
ので好ましくない。
【００３０】また、元素Ｘには、軟磁性合金の電気抵抗
を上昇させ、鉄損を低下させる効果があるが、Ａｌはそ
の効果が大きい。またＧｅ、Ｇａは結晶粒の径を微細化
させる効果がある。従ってＳｉ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｇａのう
ち、Ａｌ、Ｇｅ、Ｇａは添加した効果が特に大きく、Ａ
ｌ、Ｇｅ、Ｇａの単独添加もしくはＡｌとＧｅ、Ａｌと
Ｇａ、ＧｅとＧａ、ＡｌとＧｅとＧａの複合添加とする
ことがより好ましい。
を上昇させ、鉄損を低下させる効果があるが、Ａｌはそ
の効果が大きい。またＧｅ、Ｇａは結晶粒の径を微細化
させる効果がある。従ってＳｉ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｇａのう
ち、Ａｌ、Ｇｅ、Ｇａは添加した効果が特に大きく、Ａ
ｌ、Ｇｅ、Ｇａの単独添加もしくはＡｌとＧｅ、Ａｌと
Ｇａ、ＧｅとＧａ、ＡｌとＧｅとＧａの複合添加とする
ことがより好ましい。
【００３１】更に、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔの１
種または２種以上の元素Ｔを４．５原子％以下含有させ
ると、軟磁気特性が改善される。Ｃｕ等のように、Ｆｅ
と固溶しない元素を微量添加することにより、組成が揺
らぎ、Ｃｕが結晶化の初期段階にクラスターを形成し、
相対的にＦｅリッチな領域が生じ、α−Ｆｅの核生成頻
度を増加させることができる。また、結晶化温度を示差
熱分析法により測定したところ、上記Ｃｕ、Ａｇ等の元
素の添加は結晶化温度をやや低めるようである。これ
は、これらの添加により非晶質中に組成揺らぎが導入さ
れ、その結果、非晶質の安定性が低下したことに起因す
ると考えられる。組成揺らぎを伴った非晶質相が結晶化
する場合、部分的に結晶化しやすい領域が多数でき均一
核生成するため、得られる組成が微細結晶粒組織となる
と考えられる。以上の観点からこれらの元素以外の元素
でも結晶化温度を低下させる元素には、同様の効果が期
待できる。
種または２種以上の元素Ｔを４．５原子％以下含有させ
ると、軟磁気特性が改善される。Ｃｕ等のように、Ｆｅ
と固溶しない元素を微量添加することにより、組成が揺
らぎ、Ｃｕが結晶化の初期段階にクラスターを形成し、
相対的にＦｅリッチな領域が生じ、α−Ｆｅの核生成頻
度を増加させることができる。また、結晶化温度を示差
熱分析法により測定したところ、上記Ｃｕ、Ａｇ等の元
素の添加は結晶化温度をやや低めるようである。これ
は、これらの添加により非晶質中に組成揺らぎが導入さ
れ、その結果、非晶質の安定性が低下したことに起因す
ると考えられる。組成揺らぎを伴った非晶質相が結晶化
する場合、部分的に結晶化しやすい領域が多数でき均一
核生成するため、得られる組成が微細結晶粒組織となる
と考えられる。以上の観点からこれらの元素以外の元素
でも結晶化温度を低下させる元素には、同様の効果が期
待できる。
【００３２】尚、これらの元素以外でも耐食性を改善す
るために、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔなどの
白金族元素を添加することも可能である。これらの元素
は、５原子％よりも多く添加すると、飽和磁束密度の劣
化が著しくなるため、添加量は５原子％以下とする必要
がある。
るために、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔなどの
白金族元素を添加することも可能である。これらの元素
は、５原子％よりも多く添加すると、飽和磁束密度の劣
化が著しくなるため、添加量は５原子％以下とする必要
がある。
【００３３】また、他に、必要に応じてＹ、Ｌａ、Ｃ
ｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄ
ｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｉ
ｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｌ
ｉ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等の元素を添加する
ことで軟磁性合金の磁歪を調整することもできる。
ｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄ
ｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｉ
ｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｌ
ｉ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等の元素を添加する
ことで軟磁性合金の磁歪を調整することもできる。
【００３４】その他、上記組成系の軟磁性合金におい
て、Ｈ、Ｎ、Ｏ、Ｓ等の不可避的不純物については所望
の特性が劣化しない程度に含有していても本発明で用い
る軟磁性合金の組成と同一とみなすことができるのは勿
論である。
て、Ｈ、Ｎ、Ｏ、Ｓ等の不可避的不純物については所望
の特性が劣化しない程度に含有していても本発明で用い
る軟磁性合金の組成と同一とみなすことができるのは勿
論である。
【００３５】上述の第１、２のＭＩ素子２、３は、例え
ば、前記の組成になるように原料を混合した合金をアー
ク溶解、高周波誘導溶解等の手段で溶解してから急冷
し、非晶質を主体とするものを得た後で、この非晶質合
金に対して組織の一部あるいは大部分を結晶化するため
の熱処理を施して線材あるいは薄帯として得ることがで
きる。この範囲の温度で熱処理がなされることで非晶質
相の中の一部が結晶化し、非晶質相と平均結晶粒径５０
ｎｍ以下の微細な結晶粒とが混合した組織が得られ、第
１、２のＭＩ素子２、３が得られる。
ば、前記の組成になるように原料を混合した合金をアー
ク溶解、高周波誘導溶解等の手段で溶解してから急冷
し、非晶質を主体とするものを得た後で、この非晶質合
金に対して組織の一部あるいは大部分を結晶化するため
の熱処理を施して線材あるいは薄帯として得ることがで
きる。この範囲の温度で熱処理がなされることで非晶質
相の中の一部が結晶化し、非晶質相と平均結晶粒径５０
ｎｍ以下の微細な結晶粒とが混合した組織が得られ、第
１、２のＭＩ素子２、３が得られる。
【００３６】熱処理により平均結晶粒径５０ｎｍ以下の
微細結晶組織が析出したのは、急冷状態の非晶質合金薄
帯等が非晶質を主体とする組織となっており、これを加
熱すると、ある温度以上で平均結晶粒径が５０ｎｍ以下
の、Ｆｅを主成分とする体心立方構造の結晶粒からなる
微細結晶相が析出するからである。この体心立方構造を
有するＦｅの微細結晶相が析出する温度は、合金の組成
によるが４８０〜５５０℃程度である。またこのＦｅの
微細結晶相が析出する温度よりも高い温度では、Ｆｅ3
Ｂ、あるいは合金にＺｒが含まれる場合にはＦｅ3Ｚｒ
等の軟磁気特性を悪化させる化合物相が析出する。この
ような化合物相が析出する温度は、合金の組成によるが
７４０〜８１０℃程度である。したがって、本発明にお
いて、非晶質合金薄帯等を熱処理する際の保持温度は４
８０℃〜８１０℃の範囲で、体心立方構造を有するＦｅ
を主成分とする微細結晶相が好ましく析出しかつ上記化
合物相が析出しないように、合金の組成に応じて好まし
く設定される。
微細結晶組織が析出したのは、急冷状態の非晶質合金薄
帯等が非晶質を主体とする組織となっており、これを加
熱すると、ある温度以上で平均結晶粒径が５０ｎｍ以下
の、Ｆｅを主成分とする体心立方構造の結晶粒からなる
微細結晶相が析出するからである。この体心立方構造を
有するＦｅの微細結晶相が析出する温度は、合金の組成
によるが４８０〜５５０℃程度である。またこのＦｅの
微細結晶相が析出する温度よりも高い温度では、Ｆｅ3
Ｂ、あるいは合金にＺｒが含まれる場合にはＦｅ3Ｚｒ
等の軟磁気特性を悪化させる化合物相が析出する。この
ような化合物相が析出する温度は、合金の組成によるが
７４０〜８１０℃程度である。したがって、本発明にお
いて、非晶質合金薄帯等を熱処理する際の保持温度は４
８０℃〜８１０℃の範囲で、体心立方構造を有するＦｅ
を主成分とする微細結晶相が好ましく析出しかつ上記化
合物相が析出しないように、合金の組成に応じて好まし
く設定される。
【００３７】上記の熱処理温度まで昇温するときの昇温
速度は、２０〜２００℃／分の範囲が好ましく、４０〜
２００℃／分の範囲とするのがより好ましい。昇温速度
が遅いと製造時間が長くなるので昇温速度は速い方が好
ましいが、加熱装置の性能上、２００℃／分程度が上限
とされる。
速度は、２０〜２００℃／分の範囲が好ましく、４０〜
２００℃／分の範囲とするのがより好ましい。昇温速度
が遅いと製造時間が長くなるので昇温速度は速い方が好
ましいが、加熱装置の性能上、２００℃／分程度が上限
とされる。
【００３８】また、非晶質合金薄帯等を上記保持温度に
保持する時間は、０〜６０分間とすることができ、合金
の組成によっては０分、すなわち昇温後直ちに降温させ
て保持時間無しとしても、高い磁気インピーダンス効果
を得ることができる。また、保持時間は６０分より長く
しても磁気特性は向上せず、製造時間が長くなり生産性
が悪くなるので好ましくない。また、特にＣｕおよびＳ
ｉ、殊にＳｉを含まない組成の場合には、１０分以下の
保持時間で優れたＭＩ素子を得ることができる。これ
は、Ｓｉを添加した場合には、ＦｅにＳｉを充分に固溶
させる必要があり、保持時間を長くする必要があるから
である。
保持する時間は、０〜６０分間とすることができ、合金
の組成によっては０分、すなわち昇温後直ちに降温させ
て保持時間無しとしても、高い磁気インピーダンス効果
を得ることができる。また、保持時間は６０分より長く
しても磁気特性は向上せず、製造時間が長くなり生産性
が悪くなるので好ましくない。また、特にＣｕおよびＳ
ｉ、殊にＳｉを含まない組成の場合には、１０分以下の
保持時間で優れたＭＩ素子を得ることができる。これ
は、Ｓｉを添加した場合には、ＦｅにＳｉを充分に固溶
させる必要があり、保持時間を長くする必要があるから
である。
【００３９】特に、本発明の合金組成物を用いてＭＩ素
子の線材を製造するには、例えば特開平４−３２３３５
１号公報に記載されているような流体冷却法や、単ロー
ルを用いた急冷法を利用することができる。流体冷却法
は基本的には、前記の合金組成物を溶融し、溶融物を冷
却液層中に連続的に噴出して線状に冷却固化させる方法
である。更に具体的には、冷却液層を噴流とする方法
（噴流法）と遠心力で保持する方法（遠心法）と、実施
例で示す溶液引き出し紡糸法とがある。
子の線材を製造するには、例えば特開平４−３２３３５
１号公報に記載されているような流体冷却法や、単ロー
ルを用いた急冷法を利用することができる。流体冷却法
は基本的には、前記の合金組成物を溶融し、溶融物を冷
却液層中に連続的に噴出して線状に冷却固化させる方法
である。更に具体的には、冷却液層を噴流とする方法
（噴流法）と遠心力で保持する方法（遠心法）と、実施
例で示す溶液引き出し紡糸法とがある。
【００４０】このうち噴流法は、概略を図３に示すよう
に、先ず冷却液受槽３５中の冷却液Ｌを冷却液加圧ポン
プ３６により加圧し、冷却器３７により所定の温度に冷
却した後、液体加圧タンク３０により所定の圧力に加圧
する。次に、加圧された冷却液Ｌを、冷却液体噴出ノズ
ル３１により所定の速度で噴出させて噴流３８を形成
し、この噴流３８は冷却液受槽３５に循環させる。一
方、前述した合金組成物４２は、加熱炉４１で溶融し、
溶融合金噴出装置３２に送り、アルゴンガス圧によりこ
の溶融合金噴出装置３２から噴出させる。噴出した溶融
合金流３９は、前述の冷却液体噴出ノズル３１から噴出
された冷却液の噴流３８によって急速に冷却固化され、
ＭＩ素子線材３３となる。得られたＭＩ素子線材３３
は、巻き取り機３４によって巻き取られる。
に、先ず冷却液受槽３５中の冷却液Ｌを冷却液加圧ポン
プ３６により加圧し、冷却器３７により所定の温度に冷
却した後、液体加圧タンク３０により所定の圧力に加圧
する。次に、加圧された冷却液Ｌを、冷却液体噴出ノズ
ル３１により所定の速度で噴出させて噴流３８を形成
し、この噴流３８は冷却液受槽３５に循環させる。一
方、前述した合金組成物４２は、加熱炉４１で溶融し、
溶融合金噴出装置３２に送り、アルゴンガス圧によりこ
の溶融合金噴出装置３２から噴出させる。噴出した溶融
合金流３９は、前述の冷却液体噴出ノズル３１から噴出
された冷却液の噴流３８によって急速に冷却固化され、
ＭＩ素子線材３３となる。得られたＭＩ素子線材３３
は、巻き取り機３４によって巻き取られる。
【００４１】遠心法は、図４に示すように、原料の合金
組成物をルツボ５４の送入口５１からアルゴンガスによ
り送入し、これを加熱炉４５で加熱溶融する。この間、
図示しない駆動モーターにより回転ドラム４６を所定の
回転速度に回転しておく。次いで冷却液Ｌを冷却液供給
管５０から回転ドラム４６の内側に供給し、遠心力によ
り冷却液層４８を形成する。次にルツボ５４の先端ノズ
ル５２を下降して冷却液層４８の液面に接近させると共
にルツボ５４内を加圧し、溶融組成物４４を冷却液層４
８の液面に向かって噴出させる。ルツボ５４の内部に
は、原料の酸化を防ぐため、絶えず不活性ガスを送入
し、不活性雰囲気に保つ。冷却液層４８の液面に向かっ
て噴出された合金は冷却固化されＭＩ素子線材５３とな
り、噴出方向と回転ドラム４６の回転方向および遠心力
の合力により冷却液層４８の中を進み、回転ドラム４６
の内壁に沿って順次巻き重ねられる。紡糸終了後に管５
０の先端を冷却液層４８中に挿入し、冷却液を吸引排出
する。その後、回転ドラム４６を停止し、回転ドラム４
６の内壁に集積したＭＩ素子線材５３を取り出す。
組成物をルツボ５４の送入口５１からアルゴンガスによ
り送入し、これを加熱炉４５で加熱溶融する。この間、
図示しない駆動モーターにより回転ドラム４６を所定の
回転速度に回転しておく。次いで冷却液Ｌを冷却液供給
管５０から回転ドラム４６の内側に供給し、遠心力によ
り冷却液層４８を形成する。次にルツボ５４の先端ノズ
ル５２を下降して冷却液層４８の液面に接近させると共
にルツボ５４内を加圧し、溶融組成物４４を冷却液層４
８の液面に向かって噴出させる。ルツボ５４の内部に
は、原料の酸化を防ぐため、絶えず不活性ガスを送入
し、不活性雰囲気に保つ。冷却液層４８の液面に向かっ
て噴出された合金は冷却固化されＭＩ素子線材５３とな
り、噴出方向と回転ドラム４６の回転方向および遠心力
の合力により冷却液層４８の中を進み、回転ドラム４６
の内壁に沿って順次巻き重ねられる。紡糸終了後に管５
０の先端を冷却液層４８中に挿入し、冷却液を吸引排出
する。その後、回転ドラム４６を停止し、回転ドラム４
６の内壁に集積したＭＩ素子線材５３を取り出す。
【００４２】また、単ロールを用いた急冷法は、図５に
示すように、回転している鋼製あるいは銅製などの金属
ロール６０上に置かれたノズル６１より溶融金属６２を
アルゴンガスなどの不活性ガスの圧力を適宜加えて金属
ロール６０上に噴出させて急冷して薄帯６３を得ること
ができる。薄帯６３は、ＭＩ素子の設計仕様により所望
の幅に切断して使用しても良い。
示すように、回転している鋼製あるいは銅製などの金属
ロール６０上に置かれたノズル６１より溶融金属６２を
アルゴンガスなどの不活性ガスの圧力を適宜加えて金属
ロール６０上に噴出させて急冷して薄帯６３を得ること
ができる。薄帯６３は、ＭＩ素子の設計仕様により所望
の幅に切断して使用しても良い。
【００４３】上述の方位センサ１に備えられた軟磁性合
金からなる第１、２の磁気インピーダンス効果素子（Ｍ
Ｉ素子）２、３は、平均結晶粒径５０ｎｍ以下の体心立
方構造の微細な結晶粒からなる結晶相と非晶質相とを主
体としてなり、磁歪が少なく、高い飽和磁束密度と優れ
た透磁率を示すと共に、高い磁気インピーダンス効果を
示し、方位センサ１の感度を高くなるので、地磁気のよ
うな微弱な外部磁界を検出することができる。また、上
述の第１、２のＭＩ素子２、３を構成する軟磁性合金
は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうちの１種または２種以上の元
素と、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍ
ｏ、Ｗのうちの１種または２種以上の元素と、Ｂとを含
むものであり、加工性に優れ、薄帯状、薄膜状または線
材状のＭＩ素子を容易に得ることができるので、方位セ
ンサ１の製造コストを低くすることができる。特に、Ｔ
ｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗのう
ちの１種または２種以上の元素を含むので、組織中に非
晶質相を容易に形成させることができる。更に、上述の
第１、２のＭＩ素子２、３は、外部磁界の検出感度が高
いので、第１、２のＭＩ素子２、３の大きさを小さくす
ることが可能となり、方位センサ１の形状を小型化でき
る。
金からなる第１、２の磁気インピーダンス効果素子（Ｍ
Ｉ素子）２、３は、平均結晶粒径５０ｎｍ以下の体心立
方構造の微細な結晶粒からなる結晶相と非晶質相とを主
体としてなり、磁歪が少なく、高い飽和磁束密度と優れ
た透磁率を示すと共に、高い磁気インピーダンス効果を
示し、方位センサ１の感度を高くなるので、地磁気のよ
うな微弱な外部磁界を検出することができる。また、上
述の第１、２のＭＩ素子２、３を構成する軟磁性合金
は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうちの１種または２種以上の元
素と、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍ
ｏ、Ｗのうちの１種または２種以上の元素と、Ｂとを含
むものであり、加工性に優れ、薄帯状、薄膜状または線
材状のＭＩ素子を容易に得ることができるので、方位セ
ンサ１の製造コストを低くすることができる。特に、Ｔ
ｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗのう
ちの１種または２種以上の元素を含むので、組織中に非
晶質相を容易に形成させることができる。更に、上述の
第１、２のＭＩ素子２、３は、外部磁界の検出感度が高
いので、第１、２のＭＩ素子２、３の大きさを小さくす
ることが可能となり、方位センサ１の形状を小型化でき
る。
【００４４】上述の方位センサ１は、外部磁界のＸ軸方
向の成分の検出手段である第１のＭＩ素子２と、Ｙ軸方
向の外部磁界の成分の検出手段である第２のＭＩ素子３
とを備え、第１、２のＭＩ素子２、３は、それぞれに印
加される交流電流の電流路が互いに直交するように同一
平面４内に配置され、第１、２のＭＩ素子２、３に印加
される交流電流の電流路に沿ってバイアス磁化を印加す
る巻線５、６が巻回されたものであるので、地磁気によ
る磁力線の方位を正確に測定できる。
向の成分の検出手段である第１のＭＩ素子２と、Ｙ軸方
向の外部磁界の成分の検出手段である第２のＭＩ素子３
とを備え、第１、２のＭＩ素子２、３は、それぞれに印
加される交流電流の電流路が互いに直交するように同一
平面４内に配置され、第１、２のＭＩ素子２、３に印加
される交流電流の電流路に沿ってバイアス磁化を印加す
る巻線５、６が巻回されたものであるので、地磁気によ
る磁力線の方位を正確に測定できる。
【００４５】また、上述の第１、２のＭＩ素子２、３
は、外部磁界が−２ Ｏｅ〜＋２ Ｏｅ程度の微弱磁界の
範囲において、出力電圧の値の変化が穏やかであると共
に出力電圧の値の変化が線形的で定量性が良好であるの
で、方位センサ１の外部磁界による磁力線の方位測定の
精度をより高くすることができる。また、外部磁界の方
位を測定するための出力電圧を処理する回路構成が比較
的簡単になり、方位センサ１の製造コストを下げること
ができる。更に、第１、２のＭＩ素子２、３に印加する
バイアス磁化は最大でも２ Ｏｅ程度と小さくて済むの
で、バイアス磁化を印加するための回路構成を簡単にす
ることができる。
は、外部磁界が−２ Ｏｅ〜＋２ Ｏｅ程度の微弱磁界の
範囲において、出力電圧の値の変化が穏やかであると共
に出力電圧の値の変化が線形的で定量性が良好であるの
で、方位センサ１の外部磁界による磁力線の方位測定の
精度をより高くすることができる。また、外部磁界の方
位を測定するための出力電圧を処理する回路構成が比較
的簡単になり、方位センサ１の製造コストを下げること
ができる。更に、第１、２のＭＩ素子２、３に印加する
バイアス磁化は最大でも２ Ｏｅ程度と小さくて済むの
で、バイアス磁化を印加するための回路構成を簡単にす
ることができる。
【００４６】
【実施例】以下に本発明の実施例を示すが、本発明がこ
れらの実施例に限定されないのは勿論である。 （ＭＩ素子の製造）以下の表１の組成となるように原料
を秤量混合し、減圧Ａｒ雰囲気下にアーク溶解炉を用い
て溶融し、組成物のインゴットを製造した。このインゴ
ットをルツボ内に入れて高周波誘導加熱により溶融し、
減圧Ａｒ雰囲気下で回転している銅製の冷却ロール（単
ロール）上に溶湯を噴出させ急冷して薄帯を得た。この
薄帯を、長さ３１ｍｍに切り出して実施例のＭＩ素子と
した。
れらの実施例に限定されないのは勿論である。 （ＭＩ素子の製造）以下の表１の組成となるように原料
を秤量混合し、減圧Ａｒ雰囲気下にアーク溶解炉を用い
て溶融し、組成物のインゴットを製造した。このインゴ
ットをルツボ内に入れて高周波誘導加熱により溶融し、
減圧Ａｒ雰囲気下で回転している銅製の冷却ロール（単
ロール）上に溶湯を噴出させ急冷して薄帯を得た。この
薄帯を、長さ３１ｍｍに切り出して実施例のＭＩ素子と
した。
【００４７】 「表１」 試料Ｎｏ. 組成 Ｂｓ（Ｔ） μ'（１ｋＨｚ ） １ Ｆｅ84Ｚｒ3.5Ｎｂ3.5Ｂ8Ｃｕ1 １.５３ １００００ ０ ２ Ｆｅ84Ｚｒ3.5Ｎｂ3.5Ｂ8Ｃｕ1 １.５３ １００００ ０ ３ Ｆｅ85.6Ｚｒ3.3Ｎｂ3.3Ｂ6.6Ｃｕ1 １.５７ １５００００ ４ Ｆｅ85.6Ｚｒ3.3Ｎｂ3.3Ｂ6.6Ｃｕ1 １.５７ １５００００ ５ Ｆｅ84Ｎｂ7Ｂ9 １.５２ ４００００ ６ Ｆｅ84Ｎｂ7Ｂ9 １.５２ ４００００ ７ Ｆｅ84Ｎｂ7Ｂ9 １.５２ ４００００ ８ Ｆｅ84Ｎｂ7Ｂ9 １.５２ ４００００ ９ Ｆｅ90Ｎｂ7Ｂ3 １.７０ ３００００ １０ Ｆｅ90Ｎｂ7Ｂ3 １.７０ ３００００ １１ （Ｆｅ0.985Ｃｏ0.015）90Ｎｂ7Ｂ3 １.７０ ３００００ １２ （Ｆｅ0.985Ｃｏ0.015）90Ｎｂ7Ｂ3 １.７０ ３００００ １３ Ｆｅ73.5Ｓｉ13.5Ｂ9Ｎｂ3Ｃｕ1 １.２０ １０００００ １４ Ｆｅ73.5Ｓｉ13.5Ｂ9Ｎｂ3Ｃｕ1 １.２０ １０００００ 磁歪 薄帯幅 昇温速度 温度 保持時間 試料Ｎｏ. λｓ（×１０-6） （℃／分） （℃） （分） １ ０.３ １ｍｍ ４０ ６８０ ０ ２ ０.３ ０.３ｍｍ ４０ ６８０ ０ ３ −０.３ １ｍｍ ４０ ６８０ ０ ４ −０.３ ０.３ｍｍ ４０ ６８０ ０ ５ ０.３ １ｍｍ １８０ ６５０ ５ ６ ０.３ ０.３ｍｍ １８０ ６５０ ５ ７ ０.０ １ｍｍ １８０ ７５０ １ ８ ０.０ ０.３ｍｍ １８０ ７５０ １ ９ −１.０ １ｍｍ １８０ ６００ ５ １０ −１.０ ０.３ｍｍ １８０ ６００ ５ １１ ０.０ １ｍｍ １８０ ６５０ ５ １２ ０.０ ０.３ｍｍ １８０ ６５０ ５ １３ ２.０ １ｍｍ ４０ ５５０ ６０ １４ ２.０ ０.３ｍｍ ４０ ５５０ ６０
【００４８】（ＭＩ効果の測定）実施例のＭＩ素子を図
６に示す磁界検知回路に挿入し、４００ｋＨｚの交流電
流を印加した状態で、試料の長さ方向に外部磁界Ｈexを
印加し、外部磁界Ｈex（Ｏｅ）と発生した出力電圧（ｍ
Ｖ）との関係をプロットした。外部磁界Ｈexは、０ Ｏ
ｅからスタートし、５ Ｏｅ、０ Ｏｅ、−５ Ｏｅ、０
Ｏｅと連続的に往復 変化させた。増幅倍率は１０倍に
設定した。測定結果を図７〜図１３に示す。
６に示す磁界検知回路に挿入し、４００ｋＨｚの交流電
流を印加した状態で、試料の長さ方向に外部磁界Ｈexを
印加し、外部磁界Ｈex（Ｏｅ）と発生した出力電圧（ｍ
Ｖ）との関係をプロットした。外部磁界Ｈexは、０ Ｏ
ｅからスタートし、５ Ｏｅ、０ Ｏｅ、−５ Ｏｅ、０
Ｏｅと連続的に往復 変化させた。増幅倍率は１０倍に
設定した。測定結果を図７〜図１３に示す。
【００４９】図６に示す磁界検知回路は、ブロックＡ，
ＢおよびＣからなり、それぞれ、高周波電源部、外部磁
界（Ｈｅｘ）検知部および増幅出力部である。ＭＩ素子
（Ｍｉ）は外部磁界検知部（Ｂ）に挿入されている。高
周波電源部（Ａ）は、高周波交流電流を発生し外部磁界
検知部（Ｂ）に供給するための回路であってその方式は
特に限定されない。ここでは一例として、安定化コルビ
ッツ発振回路を採用したものを掲げる。自己発振方式で
はこの他に磁気変調を利用した振幅変調（ＡＭ）、周波
数変調（ＦＭ）、または位相変調（ＰＭ）をかけて磁界
感知作動をさせることもできる。外部磁界検知部（Ｂ）
はＭＩ素子（Ｍｉ）と復調回路とからなり、高周波電源
部（Ａ）から供給された高周波交流電流により待機状態
とされたＭＩ素子が外部磁界（Ｈｅｘ）に感応して発生
したインピーダンス変化を、復調回路により復調し、増
幅出力部（Ｃ）に伝送する。増幅出力部（Ｃ）は差動増
幅回路と出力端子とを有する。この出力端子からＭＩ素
子からの出力電圧（ｍＶ）を得る。
ＢおよびＣからなり、それぞれ、高周波電源部、外部磁
界（Ｈｅｘ）検知部および増幅出力部である。ＭＩ素子
（Ｍｉ）は外部磁界検知部（Ｂ）に挿入されている。高
周波電源部（Ａ）は、高周波交流電流を発生し外部磁界
検知部（Ｂ）に供給するための回路であってその方式は
特に限定されない。ここでは一例として、安定化コルビ
ッツ発振回路を採用したものを掲げる。自己発振方式で
はこの他に磁気変調を利用した振幅変調（ＡＭ）、周波
数変調（ＦＭ）、または位相変調（ＰＭ）をかけて磁界
感知作動をさせることもできる。外部磁界検知部（Ｂ）
はＭＩ素子（Ｍｉ）と復調回路とからなり、高周波電源
部（Ａ）から供給された高周波交流電流により待機状態
とされたＭＩ素子が外部磁界（Ｈｅｘ）に感応して発生
したインピーダンス変化を、復調回路により復調し、増
幅出力部（Ｃ）に伝送する。増幅出力部（Ｃ）は差動増
幅回路と出力端子とを有する。この出力端子からＭＩ素
子からの出力電圧（ｍＶ）を得る。
【００５０】図７〜図１３より、実施例のＭＩ素子は、
−２ Ｏｅ〜＋２ Ｏｅ程度の微弱磁界帯域において高感
度で良好な定量性を示し、特に、Ｎｏ．５〜８、１３、
１４の試料においては、ヒステリシスも僅少であること
から、優れたＭＩ素子であることがわかる。特に、リボ
ン幅が約１ｍｍの試料に比べてリボン幅が０.３ｍｍの
試料が良好な応答性を有している。これは、薄帯幅が少
ない方が線材に近い試料形状をなしているためである。
また、いずれの試料においてもＳｉを含まない系（Ｆｅ
ＺｒＮｂＢＣｕ系、ＦｅＮｂＢ系、ＦｅＺｒＢ系、Ｆｅ
ＣｏＺｒＢ系）においては飽和磁束密度が１.５〜１.７
０Ｔの優れた値を示し、３００００〜１０００００の優
れた透磁率を示し、磁歪も小さい特性を有している。こ
れに対してＳｉを含む系（ＦｅＳｉＢＮｂＣｕ系）にお
いても飽和磁束密度は若干低いものの、１０００００の
透磁率が得られた。更に、Ｓｉを含まない系においては
熱処理条件として保持時間を０〜５分と少なくしても良
好な軟磁気特性が得られるが、Ｓｉを含む系においては
保持時間が６０分程度で良好な軟磁気特性が得られた。
−２ Ｏｅ〜＋２ Ｏｅ程度の微弱磁界帯域において高感
度で良好な定量性を示し、特に、Ｎｏ．５〜８、１３、
１４の試料においては、ヒステリシスも僅少であること
から、優れたＭＩ素子であることがわかる。特に、リボ
ン幅が約１ｍｍの試料に比べてリボン幅が０.３ｍｍの
試料が良好な応答性を有している。これは、薄帯幅が少
ない方が線材に近い試料形状をなしているためである。
また、いずれの試料においてもＳｉを含まない系（Ｆｅ
ＺｒＮｂＢＣｕ系、ＦｅＮｂＢ系、ＦｅＺｒＢ系、Ｆｅ
ＣｏＺｒＢ系）においては飽和磁束密度が１.５〜１.７
０Ｔの優れた値を示し、３００００〜１０００００の優
れた透磁率を示し、磁歪も小さい特性を有している。こ
れに対してＳｉを含む系（ＦｅＳｉＢＮｂＣｕ系）にお
いても飽和磁束密度は若干低いものの、１０００００の
透磁率が得られた。更に、Ｓｉを含まない系においては
熱処理条件として保持時間を０〜５分と少なくしても良
好な軟磁気特性が得られるが、Ｓｉを含む系においては
保持時間が６０分程度で良好な軟磁気特性が得られた。
【００５１】このようにして、飽和磁束密度が大きく、
更に透磁率が高いという軟磁気特性に優れた軟磁性合金
を得ることが可能となり、この軟磁性合金からなるＭＩ
素子を用いて方位センサを作製した場合には、微弱な地
磁気の検出が可能となり、方位測定の精度をより高くで
きると予想される。
更に透磁率が高いという軟磁気特性に優れた軟磁性合金
を得ることが可能となり、この軟磁性合金からなるＭＩ
素子を用いて方位センサを作製した場合には、微弱な地
磁気の検出が可能となり、方位測定の精度をより高くで
きると予想される。
【００５２】また、このような軟磁性合金からなるＭＩ
素子を方位センサに使用した場合には、外部磁界に対応
する出力電圧の値が大きく、外部磁界の検出感度が高い
ために微弱な地磁気を検出できると共に、出力電圧を処
理して外部磁界の方位を測定するための回路構成を簡単
にできる。また、バイアス磁化は、絶対値で２ Ｏｅ程
度の磁化をかければよいので、バイアス磁化を印加する
ための回路構成も簡単にできる。
素子を方位センサに使用した場合には、外部磁界に対応
する出力電圧の値が大きく、外部磁界の検出感度が高い
ために微弱な地磁気を検出できると共に、出力電圧を処
理して外部磁界の方位を測定するための回路構成を簡単
にできる。また、バイアス磁化は、絶対値で２ Ｏｅ程
度の磁化をかければよいので、バイアス磁化を印加する
ための回路構成も簡単にできる。
【００５３】また、図１４において、試料Ｎｏ．５のＭ
Ｉ素子は、従来のＦｅ78Ｓｉ19Ｂ13の組成のＭＩ素子よ
りも出力電圧の電圧値が高く、外部磁界の検出感度が高
いことがわかる。更に、試料Ｎｏ．５のＭＩ素子は、微
弱磁界の範囲内（−２ Ｏｅ〜＋２ Ｏｅ）で従来の（Ｆ
ｅ0.06Ｃｏ0.94）72.5Ｓｉ12.5Ｂ15 の組成のＭＩ素子
よりも出力電圧の立ち上がりが緩やかであるので、定量
性が良好となり、これを用いた方位センサの回路構成が
容易となる。
Ｉ素子は、従来のＦｅ78Ｓｉ19Ｂ13の組成のＭＩ素子よ
りも出力電圧の電圧値が高く、外部磁界の検出感度が高
いことがわかる。更に、試料Ｎｏ．５のＭＩ素子は、微
弱磁界の範囲内（−２ Ｏｅ〜＋２ Ｏｅ）で従来の（Ｆ
ｅ0.06Ｃｏ0.94）72.5Ｓｉ12.5Ｂ15 の組成のＭＩ素子
よりも出力電圧の立ち上がりが緩やかであるので、定量
性が良好となり、これを用いた方位センサの回路構成が
容易となる。
【００５４】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
方位センサは、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうちの１種または２
種以上の元素を含み、平均結晶粒径５０ｎｍ以下の体心
立方構造の微細な結晶粒からなる結晶相と非晶質相とを
主体とする軟磁性合金からなる磁気インピーダンス効果
素子（ＭＩ素子）を備えており、このＭＩ素子は、磁歪
が少なく、高い飽和磁束密度と優れた透磁率を示すと共
に、高い磁気インピーダンス効果を示すので、方位セン
サの感度が高くなり、地磁気のような微弱な外部磁界を
検出することができる。また、本発明に係るＭＩ素子を
構成する軟磁性合金は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうちの１種
または２種以上の元素と、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎ
ｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗのうちの１種または２種以上
の元素と、Ｂとを含むものであり、加工性に優れ、薄帯
状、薄膜状または線材状のＭＩ素子を容易に得ることが
できるので、方位センサの製造コストを低くすることが
できる。更に、本発明に係るＭＩ素子は、外部磁界の検
出感度が高いので、ＭＩ素子の大きさを小さくすること
が可能となり、方位センサの形状を小型化できる。
方位センサは、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうちの１種または２
種以上の元素を含み、平均結晶粒径５０ｎｍ以下の体心
立方構造の微細な結晶粒からなる結晶相と非晶質相とを
主体とする軟磁性合金からなる磁気インピーダンス効果
素子（ＭＩ素子）を備えており、このＭＩ素子は、磁歪
が少なく、高い飽和磁束密度と優れた透磁率を示すと共
に、高い磁気インピーダンス効果を示すので、方位セン
サの感度が高くなり、地磁気のような微弱な外部磁界を
検出することができる。また、本発明に係るＭＩ素子を
構成する軟磁性合金は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうちの１種
または２種以上の元素と、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎ
ｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗのうちの１種または２種以上
の元素と、Ｂとを含むものであり、加工性に優れ、薄帯
状、薄膜状または線材状のＭＩ素子を容易に得ることが
できるので、方位センサの製造コストを低くすることが
できる。更に、本発明に係るＭＩ素子は、外部磁界の検
出感度が高いので、ＭＩ素子の大きさを小さくすること
が可能となり、方位センサの形状を小型化できる。
【００５５】また、本発明の方位センサは、外部磁界の
Ｘ軸方向の成分の検出手段である第１のＭＩ素子と、Ｙ
軸方向の外部磁界の成分の検出手段である第２のＭＩ素
子とを備え、第１、２のＭＩ素子は、それぞれに印加さ
れる交流電流の電流路が互いに直交するように同一平面
内に配置され、ＭＩ素子に印加される交流電流の電流路
に沿ってバイアス磁化を印加する巻線が巻回されたもの
でありバイアス磁化を印加できるので、地磁気のような
外部磁界による磁力線の方位を正確に測定できる。
Ｘ軸方向の成分の検出手段である第１のＭＩ素子と、Ｙ
軸方向の外部磁界の成分の検出手段である第２のＭＩ素
子とを備え、第１、２のＭＩ素子は、それぞれに印加さ
れる交流電流の電流路が互いに直交するように同一平面
内に配置され、ＭＩ素子に印加される交流電流の電流路
に沿ってバイアス磁化を印加する巻線が巻回されたもの
でありバイアス磁化を印加できるので、地磁気のような
外部磁界による磁力線の方位を正確に測定できる。
【図１】 本発明の実施の形態である方位センサを示す
平面図である。
平面図である。
【図２】 本発明の実施の形態であるＭＩ素子の外部磁
界と出力電圧との関係を示す図であって、ＡはＭＩ素子
の外部磁化と出力電圧との関係を示すグラフであり、Ｂ
は外部磁界の磁力線の方向をＭＩ素子の長手方向に対し
て０〜１８０゜の範囲で変化させたときの外部磁界と出
力電圧との関係を示すグラフであり、ＣはＭＩ素子のバ
イアス磁化をかけてＢと同様にの外部磁界の磁力線の方
向を変化させたときの外部磁界と出力電圧との関係を示
すグラフである。
界と出力電圧との関係を示す図であって、ＡはＭＩ素子
の外部磁化と出力電圧との関係を示すグラフであり、Ｂ
は外部磁界の磁力線の方向をＭＩ素子の長手方向に対し
て０〜１８０゜の範囲で変化させたときの外部磁界と出
力電圧との関係を示すグラフであり、ＣはＭＩ素子のバ
イアス磁化をかけてＢと同様にの外部磁界の磁力線の方
向を変化させたときの外部磁界と出力電圧との関係を示
すグラフである。
【図３】 本発明の方位センサのＭＩ素子の一製造法を
示す工程図である。
示す工程図である。
【図４】 本発明の方位センサのＭＩ素子の他の一製造
法を示す工程図である。
法を示す工程図である。
【図５】 本発明の方位センサのＭＩ素子の他の一製造
法を示す工程図である。
法を示す工程図である。
【図６】 本発明のＭＩ素子を用いた磁気検知回路を示
す回路図である。
す回路図である。
【図７】 実施例で得られたＮｏ.１、２の試料の磁界
感応性を示す図である。
感応性を示す図である。
【図８】 実施例で得られたＮｏ.３、４の試料の磁界
感応性を示す図である。
感応性を示す図である。
【図９】 実施例で得られたＮｏ.５、６の試料の磁界
感応性を示す図である。
感応性を示す図である。
【図１０】 実施例で得られたＮｏ.７、８の試料の磁
界感応性を示す図である。
界感応性を示す図である。
【図１１】 実施例で得られたＮｏ.９、１０の試料の
磁界感応性を示す図である。
磁界感応性を示す図である。
【図１２】 実施例で得られたＮｏ.１１、１２の試料
の磁界感応性を示す図である。
の磁界感応性を示す図である。
【図１３】 実施例で得られたＮｏ.１３、１４の試料
の磁界感応性を示す図である
の磁界感応性を示す図である
【図１４】 試料Ｎｏ．５のＭＩ素子及び従来のＭＩ素
子の磁界感応性を示す図である。
子の磁界感応性を示す図である。
１ 方位センサ ２ 第１のＭＩ素子 ３ 第２のＭＩ素子 ４ 平面 ５ バイアス磁化を印加するための巻線 ６ バイアス磁化を印加するための巻線 ７ 出力導線 ８ 出力導線 ９ 出力導線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内藤 豊 東京都大田区雪谷大塚町１番７号 アルプ ス電気株式会社内 (72)発明者 尾藤 輝夫 東京都大田区雪谷大塚町１番７号 アルプ ス電気株式会社内 (72)発明者 畑内 隆史 東京都大田区雪谷大塚町１番７号 アルプ ス電気株式会社内 (72)発明者 牧野 彰宏 東京都大田区雪谷大塚町１番７号 アルプ ス電気株式会社内 (72)発明者 大内 純一 東京都大田区雪谷大塚町１番７号 アルプ ス電気株式会社内 (72)発明者 笹川 新一 東京都大田区雪谷大塚町１番７号 アルプ ス電気株式会社内 (72)発明者 井上 明久 宮城県仙台市青葉区川内元支倉35番地 川 内住宅11−806 (72)発明者 増本 健 宮城県仙台市青葉区上杉３丁目８番22号
Claims (9)
- 【請求項１】 外部磁界による磁力線の方位の検出手段
として、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうちの１種または２種以上
の元素を含み、平均結晶粒径５０ｎｍ以下の微細な結晶
相と非晶質相とを主体し、交流電流を印加するときにイ
ンピーダンスが外部磁界に依存して変化する軟磁性合金
からなる磁気インピーダンス効果素子を備えることを特
徴とする方位センサ。 - 【請求項２】 請求項１に記載の磁気インピーダンス効
果素子は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、
Ｍｏ、Ｗのうちの１種または２種以上の元素と、Ｂをさ
らに含む軟磁性合金であることを特徴とする方位セン
サ。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の方位セ
ンサであって、 前記外部磁界による磁力線のＸ軸方向の成分の検出手段
である第１の磁気インピーダンス効果素子と、 前記外部磁界による磁力線のＹ軸方向の成分の検出手段
である第２の磁気インピーダンス効果素子とを備えるこ
とを特徴とする方位センサ。 - 【請求項４】 請求項３に記載の方位センサであって、 前記第１、２の磁気インピーダンス効果素子は、それぞ
れに印加される交流電流の電流路が互いに直交するよう
に同一平面内に配置されたことを特徴とする方位セン
サ。 - 【請求項５】 請求項４に記載の方位センサであって、
前記第１、２の磁気インピーダンス効果素子には、それ
ぞれに印加される交流電流の電流路に沿ってバイアス磁
化を印加するための巻線が巻回されたことを特徴とする
方位センサ。 - 【請求項６】 請求項１または請求項２に記載の方位セ
ンサであって、前記軟磁性合金は、下記の組成で表され
るものであることを特徴とする方位センサ。 （Ｆｅ1-a-bＣｏaＮｉb）cＢxＭy 但し、Ｍは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃ
ｒ、Ｍｏ、Ｗのうちの１種または２種以上の元素であ
り、組成比を示すａ、ｂ、ｃ、ｘ、ｙは、０≦ａ＋ｂ≦
０．１、７５原子％≦ｃ≦９３原子％、０．５原子％≦
ｘ≦１８原子％、４原子％≦ｙ≦９原子％である。 - 【請求項７】 請求項１または請求項２に記載の方位セ
ンサであって、前記軟磁性合金は、下記の組成で表され
るものであることを特徴とする方位センサ。 （Ｆｅ1-a-bＣｏaＮｉb）cＢxＭyＸz 但し、Ｍは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃ
ｒ、Ｍｏ、Ｗのうちの１種または２種以上の元素であ
り、ＸはＳｉ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｇａのうちの１種または２
種以上の元素であり、組成比を示すａ、ｂ、ｃ、ｘ、
ｙ、ｚは、０≦ａ＋ｂ≦０．１、７５原子％≦ｃ≦９３
原子％、０．５原子％≦ｘ≦１８原子％、４原子％≦ｙ
≦９原子％、ｚ≦４原子％である。 - 【請求項８】 請求項１または請求項２に記載の方位セ
ンサであって、前記軟磁性合金は、下記の組成で表され
るものであることを特徴とする方位センサ。 （Ｆｅ1-a-bＣｏaＮｉb）cＢxＭyＴd 但し、Ｍは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃ
ｒ、Ｍｏ、Ｗのうちの１種または２種以上の元素であ
り、Ｔは、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔのうちの１種
または２種以上の元素であり、組成比を示すａ、ｂ、
ｃ、ｘ、ｙ、ｄは、０≦ａ＋ｂ≦０．１、７５原子％≦
ｃ≦９３原子％、０．５原子％≦ｘ≦１８原子％、４原
子％≦ｙ≦９原子％、ｄ≦４．５原子である。 - 【請求項９】 請求項１または請求項２に記載の方位セ
ンサであって、前記軟磁性合金は、下記の組成で表され
るものであることを特徴とする方位センサ。 （Ｆｅ1-a-bＣｏaＮｉb）cＢxＭyＴdＸz 但し、Ｍは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃ
ｒ、Ｍｏ、Ｗのうちの１種または２種以上の元素であ
り、Ｔは、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔのうちの１種
または２種以上の元素であり、ＸはＳｉ、Ａｌ、Ｇｅ、
Ｇａのうちの１種または２種以上の元素であり、組成比
を示すａ、ｂ、ｃ、ｘ、ｙ、ｄ、ｚは、０≦ａ＋ｂ≦
０．１、７５原子％≦ｃ≦９３原子％、０．５原子％≦
ｘ≦１８原子％、４原子％≦ｙ≦９原子％、ｄ≦４．５
原子、ｚ≦４原子％である。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10000499A JPH11194158A (ja) | 1998-01-05 | 1998-01-05 | 方位センサ |
| US09/211,126 US6232775B1 (en) | 1997-12-26 | 1998-12-14 | Magneto-impedance element, and azimuth sensor, autocanceler and magnetic head using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10000499A JPH11194158A (ja) | 1998-01-05 | 1998-01-05 | 方位センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11194158A true JPH11194158A (ja) | 1999-07-21 |
Family
ID=11475462
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10000499A Withdrawn JPH11194158A (ja) | 1997-12-26 | 1998-01-05 | 方位センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11194158A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7282822B2 (en) * | 2002-06-20 | 2007-10-16 | Covial De Vice Ab | Sensor |
| CN102620724A (zh) * | 2011-01-26 | 2012-08-01 | 新科实业有限公司 | 地磁传感器装置以及数字罗盘 |
-
1998
- 1998-01-05 JP JP10000499A patent/JPH11194158A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7282822B2 (en) * | 2002-06-20 | 2007-10-16 | Covial De Vice Ab | Sensor |
| CN102620724A (zh) * | 2011-01-26 | 2012-08-01 | 新科实业有限公司 | 地磁传感器装置以及数字罗盘 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050405 |