JPH1175208A

JPH1175208A - オートキャンセラ

Info

Publication number: JPH1175208A
Application number: JP9235283A
Authority: JP
Inventors: Takao Mizushima; 隆夫水嶋; Teruhiro Makino; 彰宏牧野; Yoshihiro Sudou; 能啓須藤; Shinichi Sasagawa; 新一笹川; Yuichi Ubunai; 雄一生内; Akihisa Inoue; 明久井上
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1997-08-29
Filing date: 1997-08-29
Publication date: 1999-03-16

Abstract

(57)【要約】【課題】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磁気センサを備え
たオートキャンセラを提供する。【解決手段】外部磁界の磁力線と逆向きで大きさが等
しいキャンセル磁界をブラウン管４に印加するキャンセ
ルコイル５と、磁気センサ２によって検出された前記外
部磁界による磁力線の方位に基づいてキャンセル磁界の
大きさを制御する制御部３とを具備してなり、磁気セン
サ２は、Ｆｅを主成分とし、ΔＴｘ＝Ｔｘ−Ｔｇ（式
中、Ｔｘは結晶化開始温度、Ｔｇはガラス転移温度を示
す）の式で表される過冷却液体の温度間隔ΔＴｘが２０
Ｋ以上であるＦｅ基軟磁性金属ガラス合金からなる磁気
インピーダンス効果素子を備えてなることを特徴とする
オートキャンセラ１を採用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ブラウン管を備え
たディスプレイ等に備えられる磁気センサを具備してな
るオートキャンセラに関するものであり、特に、Ｆｅ基
軟磁性金属ガラス合金からなる磁気インピーダンス効果
素子を備えた磁気センサを具備してなるオートキャンセ
ラに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＣＡＤ画像情報の緻密化に伴っ
て、ブラウン管を備えたディスプレイ（以下、ＣＲＴデ
ィスプレイと略す。）のシャドウマスク孔のピッチの緻
密化が進んでいる。例えば、画面サイズが１４インチの
ＣＲＴディスプレイにおいては、０．２８ｍｍ／ピッチ
となっている。このような高緻密画面では、ブラウン管
内の電子ビームが地磁気等の外部磁界の影響を受け、本
来通過すべき軌跡から外れて、画像の移動、色純度劣化
による色むらの発生といった画質低下が生じるという課
題がある。そこで、最近のＣＲＴディスプレイには、地
磁気の影響を打ち消すために、地磁気による磁力線と逆
向きで等しい大きさの磁界（キャンセル磁界）をブラウ
ン管に印加するキャンセルコイルと、キャンセル磁界の
大きさを制御するための制御部を備えたオートキャンセ
ラが具備されているのが一般的である。制御部には、地
磁気の方位を検出するための磁気センサが備えられてい
る。

【０００３】従来のオートキャンセラの制御部には、磁
気センサとして、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程度と高いフラックスゲー
トセンサーが備えられている。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、オートキャンセラの小型化が図れないという課題が
ある。

【０００４】一方、別の磁気センサとして、磁気抵抗素
子（以下、ＭＲ素子と略す）を用いた磁気センサは、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、オートキャンセラの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
子を用いた磁気センサは、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、キャンセルコイルよって発生させるキャン
セル磁界の大きさを最適化できないために、オートキャ
ンセラを正常に作動させることができないという課題が
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
る磁気センサを備えたオートキャンセラを提供すること
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。本発明のオート
キャンセラは、外部磁界の磁力線と逆向きで大きさが等
しいキャンセル磁界をブラウン管に印加するキャンセル
コイルと、磁気センサによって検出された前記外部磁界
による磁力線の方位に基づいてキャンセル磁界の大きさ
を制御する制御部とを具備してなるオートキャンセラに
おいて、前記磁気センサは、Ｆｅを主成分とし、ΔＴｘ
＝Ｔｘ−Ｔｇ（式中、Ｔｘは結晶化開始温度、Ｔｇはガ
ラス転移温度を示す）の式で表される過冷却液体の温度
間隔ΔＴｘが２０Ｋ以上であるＦｅ基軟磁性金属ガラス
合金からなる磁気インピーダンス効果素子を備えてなる
ことを特徴とする。本発明のオートキャンセラは、先に
記載のオートキャンセラであって、前記磁気センサは、
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てなることを
特徴とする。

【０００８】また、本発明のオートキャンセラは、先に
記載のオートキャンセラであって、前記第１、２の磁気
インピーダンス効果素子が、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、本発明のオートキャン
セラは、先に記載のオートキャンセラであって、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】更に、本発明のオートキャンセラは、先に
記載のオートキャンセラであって、前記Ｆｅ基軟磁性金
属ガラス合金がＦｅ以外の他の金属元素と半金属元素と
を含有してなり、前記他の金属元素としてＡｌ、Ｇａ、
Ｉｎ、Ｓｎのうちの１種または２種以上が含有され、前
記半金属元素として、Ｐ、Ｃ、Ｂ、Ｇｅ、Ｓｉのうちの
１種または２種以上が含有されてなることを特徴とす
る。更に、本発明のオートキャンセラは、先に記載のオ
ートキャンセラであって、前記Ｆｅ基軟磁性金属ガラス
合金の組成が、それぞれ原子％でＡｌ：１〜１０Ｇａ：０．５〜４Ｐ：０〜１５Ｃ：２〜７Ｂ：２〜１０Ｆｅ：残部であることを特徴とする。

【００１０】更にまた、本発明のオートキャンセラは、
先に記載のオートキャンセラであって、前記Ｆｅ基軟磁
性金属ガラス合金の組成が、それぞれ原子％でＡｌ：１〜１０Ｇａ：０．５〜４Ｐ：０〜１５Ｃ：２〜７Ｂ：２〜１０Ｓｉ：０〜１５Ｆｅ：残部であることを特徴とする。

【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及び図２において、オートキ
ャンセラ１には、外部磁界の磁力線と逆向きで大きさが
等しいキャンセル磁界をブラウン管４に印加するため
に、ブラウン管４のフェイス（画面）６の周囲に巻回さ
れた導線からなるキャンセルコイル５と、磁気センサ２
によって検出された前記外部磁界による磁力線の方位に
基づいてキャンセル磁界の大きさを制御する制御部３と
が備えられている。、キャンセルコイル５の両端５ａ
は、制御部３に接続されている。

【００１２】また、図２において、磁気センサ２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）１２
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１３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。第１、２のＭＩ素子１２、１３は、
Ｆｅを主成分とするＦｅ基軟磁性金属ガラス合金からな
り、その形状は平面視略矩形で所定の厚みを有するもの
である。第１、２のＭＩ素子１２、１３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１４に配置されている。即ち、第１、２のＭＩ
素子１２、１３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。第１、２のＭＩ素子１
２、１３の形状は、図２においては板状であるが、これ
に限られることはなく、棒状、薄帯（リボン）状、ワイ
ヤ状、線状、線状の成形体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１２、１３には、第
１、２のＭＩ素子１２、１３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１２、
１３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１５、１６が巻回されている。巻線１５、１６の両
端は、巻線端子１５ａ、１６ａを介して、外部巻線用導
線１５ｂ、１６ｂに接続されている。第１、２のＭＩ素
子１２、１３の長手方向の両端１２ａ、１３ａには、出
力電流を取り出すための出力導線１７、１８、１９が接
続されている。導線１７、１９は、出力端子１７ａ、１
９ａを介して、出力用外部導線１７ｂ、１９ｂに接続さ
れている。また、導線１８の両端は、第１のＭＩ素子１
２の端部１２ａと第２のＭＩ素子１３の端部１３ａとに
接続されている。また、導線１８は、出力端子１８ａを
介して、出力用外部導線１８ｂに接続されている。更
に、第１、２のＭＩ素子１２、１３のそれぞれの長手方
向の両端１２ａ、１３ａ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】上述のオートキャンセラ１の動作は次の通
りである。図２において、磁気センサ２の第１、２のＭ
Ｉ素子１２、１３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Ｍ
Ｉ素子１２、１３のそれぞれの両端１２ａ、１３ａ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２に示すように、地磁気等の外部磁
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１２に印加されると、第１のＭＩ素子１２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Ｍ
Ｉ素子１２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１３に印加されると、第２のＭＩ
素子１３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１３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１２、１３に対して、地磁気に
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１２、１３のインピーダンスが変化し、第
１、２のＭＩ素子１２、１３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、磁気センサ２にお
いては、出力端子１７ａ、１８ａ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１９ａ、１８ａ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１７
ｂ、１８ｂ、１９ｂを介して制御部３内の図示しない処
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】更に、制御部３においては、地磁気の大き
さが地球上でほぼ一定であることから、磁気センサ２に
よって検出された地磁気の磁力線の方位に基づいて、ブ
ラウン管４のフェイス（画面）６の鉛直方向に対する地
磁気の磁力線の成分の大きさが測定される。この大きさ
に対応した電流を制御部３からキャンセルコイル５に印
加して、地磁気の磁力線と逆向きで大きさが等しいキャ
ンセル磁界を発生させることにより、地磁気による磁力
線が打ち消されてブラウン管４の電子ビームへの影響が
取り除かれ、画像の移動、色純度劣化による色むらを修
正する。

【００１６】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１２、１３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１２、１３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、オートキャンセラ
１の小型化を図ることが可能となる。

【００１７】また、上述したように、本発明のオートキ
ャンセラ１の磁気センサ２には、第１、２のＭＩ素子１
２、１３にバイアス磁化を印加するための巻線１５、１
６が備えられている。本発明に係る第１、２のＭＩ素子
１２、１３は、図３（ａ）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。

【００１８】磁気センサ２の第１、２のＭＩ素子１２、
１３にバイアス磁化を印加しない場合には、図３（ｂ）
に示すように、外部磁界による磁力線の方向を第１のＭ
Ｉ素子１２の長手方向に対して０〜９０゜に変化させる
と、第１のＭＩ素子１２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１２からの出力電圧が上昇
する。このとき、０゜と１８０゜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。

【００１９】第１、２のＭＩ素子１２、１３にバイアス
磁化を印加した場合には、図３（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。

【００２０】第１、２のＭＩ素子１２、１３に印加する
バイアス磁化の大きさは、絶対値で０．１〜２Ｏｅの
範囲であることが好ましい。バイアス磁化の大きさが、
０．１Ｏｅ以下若しくは２Ｏｅ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１５、１６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。

【００２１】第１、２のＭＩ素子１２、１３を構成する
Ｆｅ基軟磁性金属ガラス合金は、Ｆｅを主成分とし、Δ
Ｔｘ＝Ｔｘ−Ｔｇ（式中、Ｔｘは結晶化開始温度、Ｔｇ
はガラス転移温度を示す）の式で表される過冷却液体領
域の温度幅ΔＴｘが２０Ｋ以上、組成によっては４０〜
６０Ｋ以上という顕著な温度間隔を示すので、徐冷によ
る成形が可能となり、比較的肉厚のリボン状や線状の成
形体を作成することが可能となる。

【００２２】高い磁気インピーダンス効果を有しなが
ら、しかも２０Ｋ以上のΔＴｘを有するＦｅ基軟磁性金
属ガラス合金を得るために、このＦｅ基軟磁性金属ガラ
ス合金に、Ｆｅ以外の他の金属元素と半金属元素とを含
有させる。このうちＦｅ以外の他の金属とは、周期律表
の３Ｂ族および４Ｂ族の少なくとも１種類以上からなる
ものであり、具体的にはＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｓ
ｎ、およびＰｂの少なくとも１種以上が好ましく、中で
もＡｌ、Ｇａ、ＩｎまたはＳｎがより好ましい。前記の
半金属元素は、Ｐ、Ｃ、Ｂ、ＧｅおよびＳｉの少なくと
も１種以上であることが好ましい。特に、Ｐ、Ｃ、およ
びＢの少なくとも１種以上を含有させることが好まし
い。また、Ｓｉを加えることにより、過冷却液体の温度
間隔ΔＴｘを向上させ、非晶質単相組織となる臨界板厚
を増大できる。Ｓｉの含有量は多すぎると過冷却液体領
域ΔＴｘが消滅するので、１５原子％以下が好ましい。

【００２３】より具体的に例示すると、本発明では、そ
の組成が原子％で、Ａｌ：１〜１０、Ｇａ：０．５〜
４、Ｐ：０〜１５、Ｃ：２〜７、Ｂ：２〜１０、Ｆｅ：
残部であって、不可避不純物が含有されていても良いＦ
ｅ基軟磁性金属ガラス合金が得られる。また、本発明で
は、その組成が原子％で、Ａｌ：１〜１０、Ｇａ：０．
５〜４、Ｐ：０〜１５、Ｃ：２〜７、Ｂ：２〜１０、Ｓ
ｉ：０〜１５、Ｆｅ：残部であって、不可避不純物が
含有されていても良いＦｅ基軟磁性金属ガラス合金が得
られる。尚、より大きな過冷却液体領域ΔＴｘを得るた
めに、上述の２つの組成中、ＰとＣを原子％で、Ｐ：６
〜１５、Ｃ：２〜７とするとより好ましく３５Ｋ以上の
過冷却液体領域ΔＴｘを得ることができる。

【００２４】本発明に係るＦｅ基軟磁性金属ガラス合金
からなる第１、２のＭＩ素子１２、１３は、溶製してか
ら鋳造法により、或いは単ロールもしくは双ロールによ
る急冷法によって、更には液中紡糸法や溶液抽出法によ
って、バルク状、薄帯（リボン）状、線状体等の種々の
形状として製造される。これらの製造法によって、従来
の非晶質合金によるリボン状のＭＩ素子に比べての１０
倍以上の厚さと形の大きさの第１、２のＭＩ素子１２、
１３を得ることができるので、磁気センサ２に用いる場
合においても、第１、２のＭＩ素子１２、１３の形状の
自由度が高い故に、磁気センサ２の設計、製造が容易に
なる。

【００２５】これらの方法により得られた前記の組成の
Ｆｅ基軟磁性金属ガラス合金は、室温において軟磁気特
性（Soft magnetism）を有している。この軟磁気特性は
３００℃〜５００℃の範囲内の熱処理を施すことによっ
て更に改善される。このため、オートキャンセラ１への
応用に有用なものとなる。

【００２６】上述のオートキャンセラ１の磁気センサ２
には、Ｆｅを主成分とし、ΔＴｘ＝Ｔｘ−Ｔｇ（式中、
Ｔｘは結晶化開始温度、Ｔｇはガラス転移温度を示す）
の式で表される過冷却液体の温度間隔ΔＴｘが２０Ｋ以
上、より好ましくは３５Ｋ以上であり、Ｆｅ以外の他の
金属元素と半金属元素とを含有するＦｅ基軟磁性金属ガ
ラス合金からなるＭＩ素子が備えられており、外部磁界
の変化に対するインピーダンスの変化が大きいので、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、本発明に係る第１、２のＭＩ素子１２、１３は、
外部磁界の検出感度が高いので、第１、２のＭＩ素子１
２、１３の大きさを小さくすることが可能となり、オー
トキャンセラ１を小型化できる。更に、本発明に係る第
１、２のＭＩ素子１２、１３は、鋳造法、単ロール法、
双ロール法等により、従来の非晶質合金に比べて板厚が
大きい成形体を容易に得られるので、オートキャンセラ
１に用いる場合においても、第１、２のＭＩ素子１２、
１３の形状の自由度が高い故に、磁気センサ２の設計が
容易になり、更に第１、２のＭＩ素子１２、１３の加工
等が容易であり、オートキャンセラ１の製造が容易にな
ると共に、製造コストを低減できる。

【００２７】上述のオートキャンセラ１の磁気センサ２
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１２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１３とを備え、第１、２のＭＩ素
子１２、１３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１４内に配置され、
第１、２のＭＩ素子１２、１３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１５、１６
が巻回されたものであるので、地磁気による磁力線の方
位を正確に測定することが可能となり、キャンセルコイ
ル５により発生させるキャンセル磁界の大きさを最適に
することができる。

【００２８】また、上述の第１、２のＭＩ素子１２、１
３は、外部磁界が−２Ｏｅ〜＋２Ｏｅ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、磁気センサ２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可能となり、キャンセル磁
界の大きさを最適にすることができる。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、オートキャンセラ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１２、
１３に印加するバイアス磁化は最大でも２Ｏｅ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。

【００２９】上述のオートキャンセラ１は、Ｆｅ基軟磁
性金属ガラス合金である第１、２のＭＩ素子１２、１３
に、３００℃〜５００℃の範囲内の熱処理が施されたも
のであり、良好な軟磁気特性を示し、磁気インピーダン
ス効果を向上させることができるので、地磁気のような
微弱な外部磁界を検出することが容易に行える。

【００３０】

【実施例】以下、実施例によって詳細に説明する。（実施例１）Ｆｅ、Ａｌ及びＧａと、Ｆｅ−Ｃ合金、Ｆ
ｅ−Ｐ合金及びＢを原料としてそれぞれ所定量秤量し、
減圧Ａｒ雰囲気下においてこれらの原料を高周波誘導加
熱装置で溶解し、母合金を作製した。この母合金をるつ
ぼ内に入れて溶解し、るつぼのノズルから回転している
ロールに溶湯を吹き出して急冷する単ロール法によっ
て、減圧Ａｒ雰囲気下で、Ｆｅ₇₃Ａｌ₅Ｇａ₂Ｐ₁₁Ｃ₅Ｂ₄
なる組成の急冷薄帯を得た。このとき、るつぼのノズル
径と、ノズル先端とロール表面との距離（ギャップ）
と、ロールの回転数と、射出圧力と、雰囲気圧力を適当
に調整することにより、厚さが３５〜２２９μｍの薄帯
試料を得た。

【００３１】上述の薄帯試料について、３００〜４５０
℃の温度範囲で熱処理した場合の磁気特性を測定した。
熱処理条件は、赤外線イメージ炉を用い、真空中で昇降
温速度１８０℃／分、保持温度１０分の条件とした。図
４は、前記各薄帯試料における磁気特性の熱処理温度依
存性について示したものである。また、図５は、図４に
示したデータの中から必要数抜粋したデータのみを記載
したものである。これらの図から、３５〜１８０μｍの
範囲の板厚薄帯試料の飽和磁化（σ_s）については、熱
処理なしの試料と変わらずに４００℃までほぼ一定の値
を示したが、４５０℃熱処理においては、劣化する傾向
を示した。一方、２２９μｍの板厚の薄帯試料について
は、４００℃でピークを示した後、劣化する傾向を示し
た。これは、４００℃以上において、Ｆｅ₃Ｂ等の結
晶が成長したためと考えられる。保磁力（Ｈ_c）につい
ては、熱処理無しの薄帯試料でアモルファス単相である
１２５μｍの板厚の薄帯試料までほぼ一定の値を示し、
それ以上の板厚においては増大する傾向を示した。ま
た、熱処理により、４００℃まで低下する傾向を示す。
次に、透磁率μ'（１ｋＨｚ）については、熱処理無し
の薄帯試料でアモルファス単相である１３５μｍまでほ
ぼ一定の値を示し、それ以上の板厚において減少する傾
向を示した。熱処理の効果は、４００℃まで向上する
が、４５０℃の熱処理において大幅に劣化する傾向を示
した。また、板厚増加に伴ってその効果は小さくなる。

【００３２】これらの熱処理による軟磁気特性の変化に
ついては、熱処理無しの薄帯試料において存在する内部
応力が熱処理によって緩和されたためと思われる。ま
た、最適熱処理温度Ｔ_aは、今回の試験においては３５
０℃付近にあると言える。なお、キュリー温度Ｔ_c以下
の熱処理では、磁区固着による軟磁気特性の劣化が起こ
る可能性があるので、熱処理温度は少なくとも３００℃
以上必要であると思われる。また、４５０℃における熱
処理では、熱処理なしの薄帯試料の値よりも劣化する傾
向にあるので、この系の結晶化温度（約５００℃）に近
く、結晶核の生成開始（構造的短範囲秩化序）または結
晶析出開始による磁壁のピンニングに起因して劣化する
ものと思われる。従って、熱処理する場合の温度は３０
０〜５００℃、換言すると、３００℃〜結晶化開始温度
の範囲であることが好ましく、３００〜４５０℃がより
好ましいことが判明した。

【００３３】また、実施例１の薄帯試料の飽和磁化（σ
_s）と保磁力（Ｈ_c）と透磁率（μ'）と過冷却液体の温
度間隔（△Ｔx）と組織構造とを表１にまとめて示す。
構造はＸＲＤ（Ｘ線回折法）で構造解析した結果を示
し、amoはアモルファス単相、amo＋cryはアモルファス
相＋結晶相の構造を有することを示す。△Ｔxについて
は、２２９μｍ厚の試料以外はほぼ一定値（△Ｔx＝４
７℃）を示した。

【００３４】

【表１】

【００３５】図６は、Ｆｅ₇₈Ｓｉ₉Ｂ₁₃なる組成の比較
試料について、熱処理なしの試料と３７０℃で１２０分
間熱処理した試料、実施例１の薄帯試料について熱処理
無しの試料と３５０℃で１０分間熱処理した試料のそれ
ぞれに対し、飽和磁化（σ_s）と保磁力（Ｈ_c）と透磁率
（μ'）のそれぞれの板厚依存性を測定した結果を示
す。何れの試料においても板厚３０〜２００μｍの範囲
であれば、磁気特性の劣化も少なく、優れた特性が得ら
れた。

【００３６】以上のように、実施例１に係るＦｅ基軟磁
性金属ガラス合金によれば、良好な軟磁気特性を示すの
で、優れたＭＩ効果を有し、オートキャンセラに用いた
場合において、微弱な外部磁化の検出が可能になる。ま
た、△Ｔxが大きいので、板厚の大きいＭＩ素子を得る
ことが可能となり、オートキャンセラの製造コストを下
げることができる。

【００３７】（実施例２）次に、上記実施例１の組成に
Ｓｉを添加してなるＦｅ基軟磁性金属ガラス合金につい
て実施例を挙げ、その効果を明らかにする。原子組成比
がＦｅ₇₂Ａｌ₅Ｇａ₂Ｐ₁₀Ｃ₆Ｂ₄Ｓｉのインゴットを作製
し、これをるつぼ内に入れて溶解し、るつぼのノズルか
ら回転しているロールに溶湯を吹き出して急冷する単ロ
ール法によって、減圧Ａｒ雰囲気下で急冷薄帯を得た。
製造時の条件を、ノズル径０．４〜０．５ｍｍ、ノズル
先端とロール表面との距離（ギャップ）０．３ｍｍ、ロ
ールの回転数２００〜２５００r.p.m.、射出圧力０．３
５〜０．４０kgf/cm²、雰囲気圧力−１０cmHg、ロール
表面状態＃１０００に設定して製造したところ、厚さ２
０〜２５０μｍのリボンを得ることができた。

【００３８】前記で得られた厚さ２０〜２５０μｍの各
リボン試料について、熱処理を行わない場合と、熱処理
した場合の磁気特性をそれぞれ測定した。図７は、各薄
帯試料の磁気特性の板厚依存性を示す。熱処理条件は、
赤外線イメージ炉を用い、真空中で、上記実施例１のＳ
ｉを添加しない試料において最適条件であった昇降温速
度１８０℃／分、保持温度３５０℃、保持時間３０分の
条件とした。この図から明らかなように、飽和磁化（σ
_s）については、熱処理無しの場合において、板厚にか
かわらずほぼ一定で１４５ｅｍｕ／ｇ程度の値を示し
た。熱処理後の飽和磁化（σ_s）は、アモルファス単相
構造を維持している板厚１６０μｍまでは熱処理無しの
ものと大きく変わらないが、それ以上の板厚で熱処理無
しのものに比べて劣化する傾向を示した。これは、熱処
理によってＦｅ₃Ｂ、Ｆｅ₃Ｃ等の結晶が成長したことが
原因であると考えられる。

【００３９】保磁力（Ｈ_c）については、熱処理無しの
試料では板厚の増加に伴って増大する傾向を示した。ま
た、熱処理後の試料は熱処理無しのものに比べて保磁力
（Ｈ _c）が低下しており、いずれの板厚においても０．
６２５〜０．１２５Ｏｅの値を示した。このように熱処
理によって保磁力（Ｈ_c）が低下したのは、上記実施例
１と同様に、熱処理無しの試料において存在する内部応
力が熱処理を行うことによって緩和されたためであると
思われる。

【００４０】次に、透磁率（μ'（１ｋＨｚ））につい
ては、熱処理無しの試料では板厚の増加に伴って減少す
る傾向を示した。また熱処理によって透磁率（μ'）は
向上し、上記実施例１のＳｉを含有しない組成のＦｅ基
軟磁性金属ガラス合金とほぼ同等の値が得られた。な
お、上記実施例１と同様に、熱処理による効果が板厚増
加に従って小さくなる傾向は本実施例でも見られた。

【００４１】また、本実施例で得られた各板厚の試料
（熱処理無し）における飽和磁化（σ _s）と保磁力
（Ｈ_c）と過冷却液体の温度間隔（△Ｔx）と透磁率
（μ'）と組織構造とを表２にまとめて示す。

【００４２】

【表２】

【００４３】図８は、Ｆｅ₇₈Ｓｉ₉Ｂ₁₃なる組成の比較
試料について３７０℃で１２０分間熱処理した試料と、
Ｆｅ₇₂Ａｌ₅Ｇａ₂Ｐ₁₀Ｃ₆Ｂ₄Ｓｉ₁なる組成の試料につ
いて３５０℃で３０分間熱処理した試料のそれぞれに対
し、飽和磁化（σ_s）と保磁力（Ｈ_c）と透磁率（μ'）
のそれぞれの板厚依存性を測定した結果を示す。この結
果より、Ｆｅ₇₂Ａｌ₅Ｇａ₂Ｐ₁₀Ｃ₆Ｂ₄Ｓｉ₁なる組成の
本発明に係るＦｅ基軟磁性金属ガラス合金試料は、Ｆｅ
₇₈Ｓｉ₉Ｂ₁₃なる組成の従来の比較試料と比べて、板厚
２０〜２５０μｍの範囲であれば、磁気特性の劣化も少
なく、優れた特性が得られることが認められた。特に軟
磁気特性に関しては、本発明に係る試料において、従来
材料よりも優れた透磁率の値が得られており、板厚２０
〜２５０μｍの範囲で透磁率５０００以上の優れた軟磁
気特性が得られることが認められる。

【００４４】（実施例３）実施例１と同様にして厚さが
２０μｍのＦｅ₇₂Ａｌ₅Ｇａ₂Ｐ₁₁Ｃ₆Ｂ₄なる組成の急冷
リボンを得た。このリボンから、長さ３１ｍｍ、幅０．
１ｍｍ〜０．２ｍｍ、厚さ２０μｍの試料を切り出して
ＭＩ素子とした。（実施例４）原子組成がＦｅ₇₂Ａｌ₅Ｇａ₂Ｐ₁₀Ｃ₆Ｂ₄Ｓ
ｉ₁であること以外は実施例３と同様にしてＭＩ素子を
得た。

【００４５】実施例３及び実施例４のＭＩ素子を図９に
示す磁界検知回路に挿入し、３ＭＨｚの交流電流を印加
した状態で、ＭＩ素子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（ｍＶ）
との関係を調べた。外部磁界Ｈexは、０Ｏｅからスタ
ートし、５Ｏｅ、０Ｏｅ、−５Ｏｅ、０Ｏｅと連続
的に往復変化させた。増幅率は１０倍に設定した。測定
結果を図１０及び図１１に示す。更に、図１２には、実
施例３のＭＩ素子と、従来のＦｅ₇₈Ｓｉ₁₉Ｂ₁₃および
（Ｆｅ₆Ｃｏ₉₄）_72.5Ｓｉ_12.5Ｂ₁₅ の組成のＭＩ素子と
を比較するために、外部磁界Ｈex（Ｏｅ）と発生した出
力電圧（ｍＶ）との関係をそれぞれ調べた結果を示す。

【００４６】図９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。

【００４７】図１０及び図１１において、実施例３及び
実施例４のＭＩ素子は、−２Ｏｅ〜＋２Ｏｅ程度の微
弱磁界帯域において、出力電圧の値が高く、かつ線形性
に優れる領域があるために良好な定量性を示す。従っ
て、このようなＭＩ素子をオートキャンセラに使用した
場合には、地磁気のような微弱な外部磁界の検出が可能
となり、外部磁界によるＭＩ素子からの出力電圧を処理
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２Ｏｅ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。

【００４８】また、図１２において、実施例３のＭＩ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。一方、実施例３のＭＩ素子は、微弱磁界の
範囲内（−２Ｏｅ〜＋２Ｏｅ）で従来の（Ｆｅ₆Ｃｏ
₉₄）_72.5Ｓｉ_12.5Ｂ₁₅ 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、これを用いたオートキャンセラの回路構成が容易と
なる。

【００４９】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
オートキャンセラには、Ｆｅを主成分とし、ΔＴｘ＝Ｔ
ｘ−Ｔｇ（式中、Ｔｘは結晶化開始温度、Ｔｇはガラス
転移温度を示す）の式で表される過冷却液体の温度間隔
ΔＴｘが２０Ｋ以上、より好ましくは３５Ｋ以上であ
り、Ｆｅ以外の他の金属元素と半金属元素とを含有する
Ｆｅ基軟磁性金属ガラス合金からなるＭＩ素子が備えら
れており、外部磁界の検出感度が高いので、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と共に、Ｍ
Ｉ素子の大きさを小さくすることが可能となり、オート
キャンセラを小型化できる。更に、本発明に係るＭＩ素
子は、加工性に優れるリボン状または線状のＭＩ素子を
容易に得ることができるので、オートキャンセラの設
計、製造を容易にすると共に、製造コストを低減でき
る。

【００５０】上述のオートキャンセラは、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、第１、２の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
れたものであるので、地磁気による磁力線の方位を正確
に測定することが可能となり、キャンセルコイルにより
発生させるキャンセル磁界の大きさを最適にすることに
より、オートキャンセラを正常に動作させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態であるオートキャンセラ
を示す斜視図である。

【図２】本発明の実施の形態であるオートキャンセラ
の磁気センサを示す平面図である。

【図３】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。

【図４】Ｆｅ₇₃Ａｌ₅Ｇａ₂Ｐ₁₁Ｃ₅Ｂ₄なる組成の急冷
薄帯の飽和磁化と保磁力と透磁率の熱処理温度の依存性
を示す図である。

【図５】図４に示す熱処理温度の依存性のデータの一
部を抜粋して示す図である。

【図６】Ｆｅ₇₈Ｓｉ₉Ｂ₁₃なる組成の比較試料と、Ｆ
ｅ₇₃Ａｌ₅Ｇａ₂Ｐ₁₁Ｃ₅Ｂ₄なる組成の試料の熱処理なし
と熱処理ありのものの飽和磁化と保磁力と透磁率の板厚
依存性を示す図である。

【図７】Ｆｅ₇₂Ａｌ₅Ｇａ₂Ｐ₁₀Ｃ₆Ｂ₄Ｓｉなる組成の
急冷薄帯における熱処理なしの場合と熱処理後の飽和磁
化と保磁力と透磁率の板厚依存性を示す図である。

【図８】Ｆｅ₇₈Ｓｉ₉Ｂ₁₃なる組成の比較試料と、Ｆ
ｅ₇₂Ａｌ₅Ｇａ₂Ｐ₁₀Ｃ₆Ｂ₄Ｓｉ₁なる組成の試料の飽和
磁化と保磁力と透磁率の板厚依存性を示す図である。

【図９】本発明の実施の形態であるＭＩ素子を用いた
磁気検知回路を示す回路図である。

【図１０】Ｆｅ₇₂Ａｌ₅Ｇａ₂Ｐ₁₁Ｃ₆Ｂ₄なる組成のＭ
Ｉ素子の外部磁化と出力電圧との関係を示すグラフであ
る。

【図１１】Ｆｅ₇₂Ａｌ₅Ｇａ₂Ｐ₁₀Ｃ₆Ｂ₄Ｓｉ₁なる組
成のＭＩ素子の外部磁化と出力電圧との関係を示すグラ
フである。

【図１２】Ｆｅ₇₂Ａｌ₅Ｇａ₂Ｐ₁₁Ｃ₆Ｂ₄なる組成のＭ
Ｉ素子および従来の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る。

【符号の説明】

１オートキャンセラ２磁気センサ３制御部４ブラウン管５キャンセルコイル６フェイス（画面）１２第１のＭＩ素子１３第２のＭＩ素子１４平面１５バイアス磁化を印加するための巻線１６バイアス磁化を印加するための巻線１７出力導線１８出力導線１９出力導線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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)発明者須藤能啓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)発明者生内雄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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外部磁界の磁力線と逆向きで大きさが等
しいキャンセル磁界をブラウン管に印加するキャンセル
コイルと、磁気センサによって検出された前記外部磁界による磁力
線の方位に基づいてキャンセル磁界の大きさを制御する
制御部とを具備してなるオートキャンセラにおいて、前記磁気センサは、外部磁界の検出手段として、Ｆｅを
主成分とし、ΔＴｘ＝Ｔｘ−Ｔｇ（式中、Ｔｘは結晶化
開始温度、Ｔｇはガラス転移温度を示す）の式で表され
る過冷却液体の温度間隔ΔＴｘが２０Ｋ以上であるＦｅ
基軟磁性金属ガラス合金からなる磁気インピーダンス効
果素子を備えてなることを特徴とするオートキャンセ
ラ。
【請求項２】請求項１に記載のオートキャンセラであ
って、前記磁気センサは、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てな
ることを特徴とするオートキャンセラ。
【請求項３】請求項２に記載のオートキャンセラであ
って、前記第１、２の磁気インピーダンス効果素子が、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オートキャ
ンセラ。
【請求項４】請求項３に記載のオートキャンセラであ
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
オートキャンセラ。
【請求項５】請求項１に記載のオートキャンセラであ
って、前記Ｆｅ基軟磁性金属ガラス合金がＦｅ以外の他
の金属元素と半金属元素とを含有してなり、前記他の金
属元素としてＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎのうちの１種また
は２種以上が含有され、前記半金属元素として、Ｐ、
Ｃ、Ｂ、Ｇｅ、Ｓｉのうちの１種または２種以上が含有
されてなることを特徴とするオートキャンセラ。
【請求項６】請求項１または請求項５に記載のオート
キャンセラであって、前記Ｆｅ基軟磁性金属ガラス合金
の組成が、それぞれ原子％でＡｌ：１〜１０Ｇａ：０．５〜４Ｐ：０〜１５Ｃ：２〜７Ｂ：２〜１０Ｆｅ：残部であることを特徴とするオートキャンセラ。
【請求項７】請求項１または請求項５に記載のオート
キャンセラであって、前記Ｆｅ基軟磁性金属ガラス合金
の組成が、それぞれ原子％でＡｌ：１〜１０Ｇａ：０．５〜４Ｐ：０〜１５Ｃ：２〜７Ｂ：２〜１０Ｓｉ：０〜１５Ｆｅ：残部であることを特徴とするオートキャンセラ。