JPS6216053B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、諸種の自動制御機器、測定器、探査
機、電流制限器などに広く応用できるパルス発生
方法に関するものである。

その主な目的は、強磁性体を処理してなる感磁
要素とその出力コイルを備えたパルス発生器に対
し、これを動作させるために鎖交させる外部磁界
の印加条件により、誘発パルスの発生時点を正確
に制御できるようにした特殊なパルス発生方法を
提供することにある。

従来、このようなパルスを発生させる手段とし
て、自己―核形成磁気線と称する強磁性体を適用
した、特許公報昭和52年 第13705号のパルス発
生装置が知られている。

これは自己―核形成磁気線に対し、例えばその
外部からハードな外殻部分を一方向に磁化する一
種類のみの強い第１磁界H₁だけを作用させた
後、この磁界を遮断したとする。この時、保磁力
の大きな外殻部の端部から発しその外部を通つて
他端に戻る磁力線の帰磁路が形成される。この磁
力線の帰磁路の方向に向かつて、保磁力の小さい
ソフトな線心部の磁化方向が反転、すなわち線心
部が外殻によつて捕捉される。

依つてこの反転時の磁束変化にもとづきパルス
を誘起させようとするものであるが、この現象に
より発生するパルス起電力は極めて小さく、かつ
不安定であり、パルスの発生時点を正確に制御し
難いという欠点がある。

本発明のパルス発生方法は、一軸磁気異方性を
備え、その比較的保磁力の小さい部分の磁化方向
のみを、外部から作用させる弱い第２磁界の磁化
作用により負方向に転位でき、その次の第１磁界
の作用によつて保磁力の大きい正方向に磁化され
ている部分の方向に急速に転位できるように処理
された強磁性体から成る感磁要素を用いる。

そして感磁要素の全体を線軸に対し正方向に磁
化する断続的な強い第１磁界の印加と共にその合
間に、該感磁要素の比較的保磁力の小さい部分が
転位するまでには至らない程度の負方向のバイア
ス磁界を常時印加しておく。このような状態にお
いて臨時に負方向の外部磁界が重畳された時にの
み、前記第２磁界に相当する磁化作用が行われる
ようにしておくことによつて、その次の第１磁界
の作用時点で該感磁要素の近くに配置された出力
コイルにパルス起電力を発生させる方法である。

本発明の理解するために、まずこれに使用する
感磁要素の概要を説明する。

例えば線状の強磁性体にひねり加工等を施すこ
とにより、その線心部付近に保磁力の大きな部分
を有し、外周部ほど比較的保磁力の小さな部分が
構成され、かつその双方に対して軸線方向に一軸
磁気異方性を備えるように処理されたものであ
る。

このように構成された感磁要素に対し、まず外
部から充分に強い第１磁界H₁の作用を与えてそ
の全体を線軸に対し正方向（例えば線軸に対し右
方向）に磁化した後、この第１磁界を遮断する
（この時、保磁力の小さい外周部も保磁力の大き
い線心部と共に線軸に対し右方向に磁化された状
態保持し続けている）。

次に比較的保磁力の小さい部分が外周部に形成
されているので、外部から弱い第２磁界―H₂を
作用させてその外周部のみの磁化方向を反転、す
なわち負方向（左方向）に転位させる。

このような状態において、再び第１磁界と同一
方向（右方向）の第３磁界H₃を印加する。この
時、この磁界が保磁力の小さな外周部の磁化方向
を反転させるように作用する。と同時に、先に右
方向に磁化してあつた保磁力の大きい線心部の配
向磁気にもとずく交換相互作用が協働して、隣接
する保磁力の小さい外周部分の磁化方向を、殊更
に急速かついつせいに右方向に反転すなわち転位
させる。

故に、この時の急激な磁束変化に呼応して、出
力コイルに急峻かつ大きなパルス起電力が誘発さ
れるものである。

この場合、前記第１磁界H₁と第３磁界H₃とは
同方向であるから、実際には共通のものを用いて
もよい。

次にこのような感磁要素を用いたパルス発生手
段の原理と、本発明の実施例を図面にもとずいて
説明する。

第１図において、１が前述の感磁要素で、２
ａ，２ｂは感磁要素の近くに配置された第１励磁
コイルと第２励磁コイル、３は出力コイルを示し
ている。

まず、励磁コイル２ａに電流I₁を流して感磁要
素１を正方向の第１磁界H₁で磁化する（第２図
Ａ，Ｂ参照）。次いで第２励磁コイル２ｂに電流
I₂を流して負方向の第２磁界―H₂で磁化した後、
第１励磁コイル２ａに電流I₃を流して再び正方向
の第３磁界H₃を作用させたとき急峻なパルス起
電力を発生する。

この場合、第２磁界―H₂の大きさは、感磁要
素の保磁力の小さい外周部のみを負方向に磁化す
る程度の大きさであればよい。これが小さ過ぎる
と、その次のH₃が作用してもパルス起電力を発
生しないという特異性をもつ。

なお第２図Ａ，Ｂでハツチングにて示す領域４
は、磁界H₁，H₃が図示のような矩形波であるな
しに拘らず磁界―H₂が有効に作用する領域であ
る。

また第１図では励磁コイルを２個に分けて示し
たが、これを１個のコイルにしてI₁，I₂，I₃を順
次に流すようにしてもよいし、またI₁とI₃とは同
様の磁界を発生させるものであるから兼用させる
こともできる。

また第３図に示したように、正方向の第１磁界
H₁（またはH₃）を印加しておき、これに第２磁界
として、イ，ロまたはハのいずれかを印加する。
例えば区間のイのように第２磁界が正方向の次
に負方向に作用した時点では、ｎで示すような小
さなノイズ状の負の出力が得られる程度である。
しかるにいずれの場合でも負方向の第２磁界―
H₂を作用させた後、次ぎのH₁の作用時において
は急峻なパルス起電力Vsが得られる。

区間においては、第２磁界が連続または断続
的に作用した場合の態様を示したもので、H₂お
よびH₁に対応して小さなノイズ状のｎと急峻な
パルス起電力Vsとが交互に得られる。

さらに第４図に示すように、−H₂をH₁（または
H₃）とやゝ重畳して印加した場合は−H₂の消勢時
点ｘにおいて、有効な大きさの＋H₁（または
H₃）が作用し、この時点で大きなパルス起電力を
誘発させることもできる。

次に本発明の実施例を図面にもとずき説明す
る。

第５図は、充分な大きさを有する正方向のみの
断続的な脈流状の強い第１磁界H₁（またはH₃）と
共に、その合間に感磁要素の保磁力の小さい外周
部を反対方向に磁化されるまでには至らない程度
の磁界―H₂′をバイアスとして常時印加してお
く。この状態で外部から点線で示したように微弱
な被検知磁界―H₂″が臨時に重畳した時にのみ、
その―H₂′と―H₂″との和の磁界により、前記第
２磁界―H₂に相当する磁化作用を生じ、従つて
その次の第１磁界H₁の作用時点において急峻な
パルス起電力Vsを発生させる方法である。

このように、あらかじめバイアス磁界―H₂′を
作用させてあるため、微弱な被検知用の外部磁界
に対応してパルス出力を誘発させることができる
という優れた効果がある。

この場合、バイアス磁界―H₂′は第６図のよう
な脈流磁界としてもよい。また―H₂″は必ずしも
図示のようなパルス状の磁界である必要は無く、
負方向に鎖交しさえすれば変動する磁界であつて
も静磁界であつても感磁要素を確実に応動させ得
てパルスを誘発させるという効果がある。

また、感磁要素に作用させる第１磁界H₁とバ
イアス磁界―H₂′の発生源（これは電流励磁コイ
ル方式でも磁石磁界による方式でもよい）および
出力コイルを配した複数組を、それぞれ互いに直
交または交差するように組み合わせて一体化して
おけば、いずれの出力コイルによるパルス起電力
かを観測することによつて、外部から臨時に作用
する磁界の方向を検知することができるという効
果がある。

なお、前述のバイアス磁界―H₂′の大きさを可
変することによつて、外部から作用する磁界すな
わち―H₂″の大きさを測定することを可能であ
る。そしてこれらの構成および操作を適切に行う
事によつて地磁気の測定あるいは微小外部磁界を
地磁気と区分して観測することができる。

以上の説明では前記転２磁界―H₂の形成内容
として、その一部にバイアス磁界を併用した場合
であつたが、同様の作用効果は第１磁界H₁に対
してバイアス印加方式を適用しても得ることがで
きる。

第７図は、第１磁界H₁（またはH₃）を発生する
磁石M₁と、バイアス磁界―H₂′を発生する磁石M₂
とを回転軸５の周りに回転するように取り付けた
ローターに対し、その近くに配置された感磁要素
１と出力コイル３とをステイターとして構成した
装置の例を示すものである。回転する磁石M₁と
M₂による磁界は感磁要素１に対しては交互に
かゝる正負の磁界となる。従つて―H₂′と同方向
の僅かな外部磁界―H₂″が臨時に加わつた時にの
し、パルス起電力を誘発できるから、この外部磁
界―H₂″の方向や大きさを検知することができ
る。

この故に、微弱な外部磁界の測定や、電流によ
り磁界を発生している電力ケーブル等の埋設位置
の探査等が可能になる。

第８図は、前記ローターとして、それぞれ第１
磁界H₁とバイアス磁界―H₂′とを発生する磁石
M₁，M₂のほかに、第３磁界H₃用の別の磁石M₃を
M₂の近くに配置し、かつ磁石M₂とM₃との間に磁
気遮蔽６を施し、これらが回転軸５に固定されて
回転する装置の例を示している。

この場合、感磁要素１には、先ず磁石M₁が近
接して離間することにより、第９図に示した如く
正方向の第１磁界H₁が加わる。次いで磁石M₂に
よる負方向成分のバイアス磁界―H₂′と臨時に加
わる微弱な外部磁界―H₂″とが重畳して成る第２
磁界―H₂とが、感磁要素１の保磁力の小さな外
周部のみに作用してその磁化方向を反転する。こ
の状態のとき引続いて回動してきた磁石M₃の第
３磁界H₃により、その部分が再び急速に正方向
に転位し、従つて前述の理由により急峻なパルス
起電力Vsを誘発させることができる。

このように本発明のパルス発生方法は、装置の
構成が安価にでき、諸種の計器、電流制限器、探
査機、自動制御機器等に応用して極めて効果的な
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は原理解説図であり、第１
図は感磁要素と各コイルとの関係を示す原理的配
線図、第２図は各磁界の時間的関係を示す波形
図、第３図と第４図は各磁界とパルス起電力との
時間的関係を示す波形図である。そして第５図な
いし第９図は本発明の実施例を示す解説図で、第
５図と第６図は各磁界の時間的関係を示す波形
図、第７図は本発明の構成例を示す図、第８図は
そのローター部分の他の構成例を示す上面図、そ
して第９図は各磁界とパルス起電力との関係を示
す波形例である。 １；感磁要素、２ａ；第１励磁コイル、２ｂ；
第２励磁コイル、３；出力コイル、M₁，M₂，
M₃；磁石。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一軸磁気異方性を備え、その比較的保磁力の
   小さい部分の磁化方向のみを、外部から作用させ
   る第２磁界により負方向に転位することができ、
   その次の第１磁界によつて保磁力の大きい正方向
   に磁化されている部分の方向に急速に転位できる
   ように処理された強磁性体から成る感磁要素に対
   して、該感磁要素の全体を正方向に磁化する断続
   的な第１磁界と共にその合間に、該感磁要素の比
   較的保磁力の小さい部分が転位するまでには至ら
   ない程度の負方向のバイアス磁界を常時印加して
   おき、これに臨時に負方向の外部磁界が重畳され
   た時にのみ、前記第２磁界に相当する磁化作用を
   行わせるようにしたことを特徴とするパルス発生
   方法。