JPS6364928B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般にはパルス発生装置、更に詳述す
ればアメリカ特許出願第897483号に開示されてい
る磁気ワイヤの状態の切換えに応答するパルスを
発生せしめるパルス発生機構に関する。公知の発
明は異なる磁性を持つたコア部分とシエル部分を
有する強磁性ワイヤである。このワイヤはウイガ
ントワイヤ（Wiegand wires）として当業者に
知られている。ウイガントワイヤの一例はアメリ
カ第3820090号特許に開示されている。また他の
例も上記出願に開示されている。本発明に関係あ
るウイガントワイヤは、ワイヤをその軸線に実質
的に平行な磁界内に置いたときに全ワイヤが第１
の方向に磁化される。外部磁界の大きさが零まで
減少しても、ワイヤの磁化状態は不変である。し
かし、磁界の方向が逆になると、その大きさが小
である逆磁界はシエルと協働してコアの磁化状態
を逆にし、従つてシエルに生じた磁束は比較的低
い磁気抵抗のコアを完全に満たした経路を有す
る。コア磁化状態の方向が逆になつたことは出力
パルスを発生するピツクアツプコイルにより検知
できる。

コア磁化状態とシエル磁化状態の方向が反対の
とき、ワイヤは逆流状態（reverse state）にあ
ると考えられる。コア磁化状態とシエル磁化状態
の方向が同じときは、ワイヤの状態を順流状態
（confluent state）という。

上記出願に開示されてあるように、この特殊な
形式のウイガントワイヤを切換える好ましい方法
はウイガントワイヤを第１の即ち「正の」方向を
有する十分強力な磁化状態に置いてコア部分とシ
エル部分の双方を強制的に順流の正磁化状態にす
ることである。それから外部磁界の大きさを零に
次に零以下まで第２の即ち「負の」方向に十分減
少させてコア部分を第２の磁化状態まで変化させ
てワイヤの状態を順流状態から逆流状態に切換え
るようになつている。逆流状態に達した後は、第
２（即ち負の）方向における外部磁界の大きさを
限定すると共に正となるように再び外部磁界の方
向を逆にすることが重要である。外部磁界が正方
向を向いて大きさ零となり、次に外部磁界の大き
さが若干正となつたときにワイヤの状態は逆流状
態から順流状態に切換わる。ワイヤが逆流状態か
ら順流状態に切換わる間にコアが磁化状態の方向
を変化させる場合、この変化が極めて早くかつ検
知用コイルは数ボルト単位で実質的な出力パルス
を発生する。外部磁界は非対称の様子を程してワ
イヤが逆流状態から順流状態に切換わつたときに
最大パルスを発生することが重要である。即ち、
外部磁界は正で強くて負で強くないことが重要で
ある。外部磁界はワイヤの状態を順流状態から逆
流状態に切換えるに十分なほど負とならねばなら
ないがシエル部分を切換えるほど強い負となつて
はならない。

従つて、本発明の重要な目的はパルス発生機構
を提供することにあり、該パルス発生機構では所
定の非対称励磁を形成する方法で外部磁界が形成
されて望ましい連続切換操作が達成される。望ま
しい連続切換操作は、ワイヤが逆流状態から順流
状態に切換わるときに磁束変化の割合が最大にな
るという事実により決定される。

また、本発明の目的は上記出願に開示されてい
るウイガント効果を有する特殊形式のワイヤを使
用することにより動作するパルス発生機構を提供
し、ワイヤ状態の切換に応答して最大パルスを発
生するように好ましい形態の磁界を提供すること
にある。更に本発明の目的は簡単に使用でき比較
的安価でしかも繰り返し安定した状態で動作する
容器入りパルス発生装置を提供することにある。
本発明の目的は、広い範囲で有益なパルス発生器
を提供することにあり従つてそのパルス発生装置
は多面的である。

簡単には、本発明に係るパルス発生装置は十分
な強さを有する極性付与用磁石を組み込み、従つ
てウイガント効果を有するワイヤが接近した場合
に該磁石は、ワイヤを所定の方向に磁化するよう
になつている。

上記極性付与磁石から一定間隔を置いて更に他
の磁石とコアの周囲に巻かれたピツクアツプコイ
ルが配置されている。

上記出願に開示されているように、重要なこと
はワイヤが置かれる外部磁界が十分「正領域」で
振動してコア部分だけでなく、シエル部分も確実
に第１の方向（順流状態）に磁化されることであ
る。しかしこの外部磁界は、ワイヤが逆流状態と
なるようにコア部分の磁化状態を切換えることが
できるほど十分に「負領域」で振動せねばならな
い。ワイヤが外部磁界を横切つて移動して上記切
換作用を完了するには、磁界が非対称でなければ
ならない。即ち、(a)先ず順流状態を確保するのに
十分強い正の磁界を形成し、(b)次にシエル部分を
切換えることなくワイヤを順流状態から逆流状態
に切換えるほど十分な負磁界を形成し、(c)最後に
正磁界を形成して確実にワイヤを逆流状態から順
流状態に再び切換えるという方法でワイヤが置か
れる磁界を形成することが重要である。この方法
ではコアの状態が切換わるが、シエルの状態は切
換わらない。もう一方の磁石、コア及び極性付与
磁石は共にワイヤが通過する空間磁界を形成す
る。その磁界は極性付与磁石の近くでは比較的大
きな正の値を有し、もう一方の磁石近傍の位置で
は比較的小さな負の値を有すると共に更に下流の
位置では正の値を有する。磁石及びピツクアツプ
コイルの形態はピツクアツプコイルが巻かれたコ
アの下でワイヤを直接逆流状態から順流状態に切
換えられるような形態である。従つてワイヤ状態
のすばやい切換は磁束がピツクアツプコイルと最
適状態で鎖交することにより生じる。この方法
で、実質的な出力パルスが発生する。

以下本発明を実施例により添付図面を参照して
説明する。

本発明に係るパルス発生装置は第３図、４図、
５図に示すリードヘツドを使用し、ある状態を設
定して第１図、２図に図式的に描いたウイガント
ワイヤの状態変化に応答するようになつている。
このワイヤ１４は第１図、２図に示す２つの磁化
状態を有している。この２つの状態の性質の詳述
のみならずワイヤ１４の製造方法が、シヨンアー
ル．ウイガントにより1974年６月25日に提出され
たアメリカ第3820090号特許を基礎にした上述の
アメリカ特許出願第897483号に開示されている。
本発明パルス発生装置に使用するのに好ましいワ
イヤ１４の形状が上記特許出願第897483号に開示
されている。

第５図、６図に示す磁界の様子と以下の記述は
この好ましいワイヤを使用することを仮定してい
る。従つてワイヤ１４が外部の磁界（例えば、
100エールステツド）に実質的に置かれた場合、
全ワイヤは磁界により指示された方向に磁化され
ることを留意せねばならない。第１図はこの磁化
状態を示し、磁束１８は磁化されたワイヤ１４の
外側の空気中に完全に満たされている。極性及び
磁束の配列という観点から、この状態は棒磁石の
配列と全く似ている。この状態を以後順流状態と
いう。

順流状態のワイヤを比較的弱い磁界（例えば20
エールステツド）に置いた場合、ワイヤは第２図
に示すような逆流状態に切換わる。逆流状態にお
いて、磁束は実質上完全にワイヤのコア内を通過
している。ワイヤの状態変化は本質的にはコアを
通過する磁束の方向変化である。

第３図、４図、５図は本発明におけるリードヘ
ツド１００を示す。リードヘツド１００の操作を
理解すれば使用者はある用途に使用するあるリー
ドヘツドの寸法がわかる。

リードヘツド１００は第１及び第２の磁石１０
２，１０４、成層のＥ型コア１０６、ピツクアツ
プコイル１０８を有し、該ピツクアツプコイル１
０８は成層Ｅ型コア１０６の中央の脚部１０６Ｃ
の周りに巻回されている。更に、上記コア１０６
と磁石１０２，１０４から一定間隔を置いた極性
付与磁石１１０は、ワイヤ１４がコア１０６とコ
イル１０８の磁界に置かれる前に該ワイヤ１４に
所定の極性を確実に与える働らきを有する。

第３図、４図、５図において、矢印Ａはワイヤ
１４の運動方向を示す。ワイヤ１４は先ず極性付
与磁石１１０の下方を通過し、それにより確実に
ワイヤ１４は極性を与えられると共に第１図の順
流状態となる。次にワイヤ１４はＥ型コア１０６
の面の下方を通過するが、この際該ワイヤ１４は
ピツクアツプコイル１０８内にパルスを誘起させ
る状態に切換わる。

コア１０６の面の下方で生じる事を分析する前
に、コア１０６が３つのＥ型の層１１２，１１
３，１１４から形成されていることに留意せねば
ならない。外側の層１１２，１１４は磁石１０
２，１０４の存在により容易に磁化される軟鉄の
ような磁気的に軟い材料である。中央部の層１１
３は磁気的に不活発であり、プラスチツクやアル
ミニウムで良い。２つの磁石１０２，１０４はワ
イヤ１４の状態を切り換える磁界を生じる。しか
し、この磁界の様子は２つの磁石１０２，１０４
の極性及び角度のほか、Ｅ型コア１０６の存在及
び形状により形定される。その結果ワイヤ１４が
リードヘツド１００を横切つて運動した場合に該
ワイヤ１４がおかれる磁界は大体第５図、６図に
示す様子を有する。

第５図は実尺で描かれていない。第５図はＡ方
向に沿つた磁界の極性及び強さの理想的な説明図
である。第５図はＥ型コア１０６の面の中心軸線
上でワイヤ１４が状態を切換えるのに必要な非対
称の極性及び大きさを有する磁界を示している。
コア１０６の中心軸線上でワイヤ１４の状態を切
換え該ワイヤ１４の状態が切換わつた時にワイヤ
１４により生じた磁束変化の最大量がピツクアツ
プコイル１０８と鎖交することが望ましい。

ワイヤ１４の状態が切り換わつたとき、コアの
中央脚部１０６Ｃと鎖交する磁束の量が変化する
と共にこの磁束変化はピツクアツプコイル１０８
により検知され、出力パルスを発生するようにな
つている。

ワイヤ１４が第５図において右へ運動して極性
付与磁石１１０の影響を脱しても、ワイヤ１４は
磁石１１０により設定された第１図の順流状態を
維持する。しかし、磁界がＥ型コア１０６の近く
で若干負になると、ワイヤ１４は逆流状態に切換
わる（第２図に示す状態）。この逆流状態におい
て、ワイヤ１４の磁気的に比較的硬いシエル部分
１４Ｓは磁気的に比較的軟いコア部分１４Ｃの極
性を捕捉しかつ逆にする。従つて、比較的硬いシ
エル部分１４Ｓで発生した磁束１８は比較的軟い
コア部分１４Ｃ内を通過し、磁束の様子は第１図
から第２図に変化する。比較的硬いシエル部分１
４Ｓと軟いコア部分１４Ｃの説明は、上記第
3820090号特許明細書に開示されている。

ワイヤ１４がリードヘツド１００上を運動し続
けると、若干負の磁界が正になると共にＥ型コア
１０６の中心軸線に沿つた近傍点においては、磁
界は、ワイヤ１４を順流状態（第１図に示す状
態）に再び転換させるように十分正となる。この
ワイヤ磁気状態の変化によりシエル１４Ｓ内で発
生してコア１４Ｃ内を通過していた磁束１８は、
ワイヤ１４の外側径路を完全に満たすようにな
る。Ｅ型コア１０６の外側成層１１２，１１４を
通過する軟鉄製の、従つて低磁気抵抗で形成され
た磁路の存在により、この磁束１８はＥ型コア１
０６を通過する。

第４図に示すように、ワイヤ部分１４ａ，１４
ｂはリードヘツド面の異なる部分にまたがるよう
に互いに軸線方向に離してある。以下の記載で
は、第４図に示す方法を説明し易いように随時上
方ワイヤ部分と下方ワイヤ部分に言及している。
上方のワイヤ部分１４ａは、Ｅ型コア１０６の上
方脚部１０６ａと中央脚部１０６ｃ間のギヤツプ
にまたがつている。下方のワイヤ部分１４ｂは下
方脚部１０６ｂと中央脚部１０６ｃ間のギヤツプ
にまたがつている。上方ワイヤ部分１４ａが逆流
状態（第２図）から順流状態（第１図）に転換す
ると、磁束１１８は曲がつた矢印線１２０で示す
方向に上方脚部１０６ａと中央脚部１０６ｃを通
過する磁路を完全に満たす。従つて、ピツクアツ
プコイル１０８を通過する磁束が第１の方向で変
化するとその変化により第１の極性の出力パルス
が誘起される。

下方ワイヤ部分１４ｂがＥ型コア１０６の下で
逆流状態から順流状態に転換すると、磁束は曲が
つた矢印線１２１で示す方向に下方脚部１０６ｂ
と中央脚部１０６ｃを通る磁路を完全に満たす。
この場合、ピツクアツプコイル１０８を通る磁束
１８は第１の方向から反対の第２の方向に変化し
この変化により第２の極性を有する出力パルスが
誘起される。

この方法では、各上方ワイヤ部分１４ａがある
極性を有する出力パルスを形成すると共に各下方
ワイヤ部分１４ｂは第２の極性を有する出力パル
スを形成しそれにより一連のワイヤ群を符号化す
ることができる。

上記出願及び特許明細書に示されたように、ワ
イヤ１４の状態変化は非常に速い。上記特許出願
に開示されたワイヤの好ましい実施例を使用すれ
ば、この状態変化は逆流状態（第２図）から順流
状態（第１図）に切り換わるときに特に早い。従
つて磁束が時間と共に変化する割合は極めて大で
ある。その結果、出力パルスは感知可能であつて
下流の電気装置により容易に読み取ることができ
る。

上記出願第897483号明細書に開示された特別な
ウイガント効果を有するワイヤを使用するのが好
ましいことが判明している。一般に、そこに開示
されたウイガント効果を有するワイヤはバナジウ
ム―コバルト―鉄から成るワイヤであつて上記出
願明細書に開示した方法で処理されている。この
特別なワイヤは第５図、６図に示す形態の非対称
磁界に置かれた後、逆流状態から順流状態に転換
したとき大きなピークを与えることが判明してい
る。

上述したように、非対称に励磁したときのワイ
ヤ１４のヒステリシスループは第６図の曲線に示
されている。第６図は、オシロスコープに現われ
た形状を実質的に示している。曲線において「逆
流コア切換領域」及び「順流コア切換領域」と称
する断線部分（ウイガントジヤンプ）は薄い線と
してだけオシロスコープ上に現われる。これは外
部磁界Ｈの強さが対応するしきい値を越える場合
にコア１４ｃを通る磁束（磁化の強さＢ）の変化
する割合が非常に早いからである。

曲線３４中の大きなギヤツプは「順流コア切換
領域」と呼ばれる。この状態は、外部からワイヤ
の長手方向に加えられた磁界Ｈがコアの長手方向
の磁化状態を第２図の逆流状態から第１図の順流
状態へ切換えるときに起こる。「逆流コア切換領
域」中では、コアは磁界Ｈにより順流状態から逆
流状態へ切り換えられる。第６図に示すように、
逆流状態から順流状態へ切換つたときにコイル１
０８内に誘起されるパルスＣは順流状態から逆流
状態へ切換わるとき誘起されるパルスＲより大き
い。

上記の通り本発明に係るある実施例を述べた。
しかし上記の通りの開示がなされていれば、当業
者は他の実施例を工夫することができる。例え
ば、開示された空間的な配置から一つの平面を考
える。構造を円筒状の表面に沿つて作り、１本の
ワイヤ１４を使用することにより一連のパルスを
繰り返し発生させるようにすることができる。ま
た他の実施例では、極性付与磁石１１０を、各図
面に描いた実施例の場合より順流コア切換位置Ｘ
に著しく効果がある場所に配置することもでき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に使用するウイガントワイヤの
図式図であつて、ワイヤが順流状態の場合の磁束
の性質を表わしてあり、第２図は第１図に類似し
た図式図であり、ワイヤが逆流状態の場合の磁束
を表してあり、第３図はウイガントワイヤが第２
図の逆流状態から第１図順流状態に切換わる場合
に出力パルスを発生するパルス発生装置に使用す
る適切なリードヘツドの種々の有効部品の斜視図
であつて、はつきりさせるために支持構造体は省
略してあり、第４図は第３図のリードヘツドの斜
視図解図であつてリードヘツドの面上を通過する
２つの連続したワイヤの関係を示し、第５図は第
３図、４図に示すリードヘツドの面に沿つた磁気
的な図式平面図であつて、ワイヤがリードヘツド
の面上を通過する場合のワイヤに隣接した種々の
極性を示し、図中の理想曲線はワイヤがリードヘ
ツドを横切つて移動する方向でリードヘツド面に
沿つた磁界の強さと極性を表わし、第６図は、ワ
イヤが第５図の非対称磁界に置かれてリードヘツ
ド面上を通過する場合のワイヤのヒステリシスル
ープを表わすグラフであり、それが意味する関係
が目でわかるようにヒステリシスループの下には
第５図に示した磁界を繰り返し表示してある。 １４…ウイガントワイヤ、１４Ｓ…ワイヤのシ
エル部分、１４Ｃ…ワイヤのコア部分、１００…
リードヘツド、１０８…ピツクアツプコイル、
Ｃ，Ｒ…出力パルス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ コア部分およびシエル部分からなり、外部磁
   界により順流状態から逆流状態へ切換わる特性を
   有するウイガントワイヤと、リードヘツドとを有
   するパルス発生装置において、 前記リードヘツドは、磁気回路、強磁性コア、
   ピツクアツプコイル、第１の磁界形成用磁石およ
   び第２の磁界形成用磁石を有してなり、 前記磁気回路は前記ウイガントワイヤが移動す
   る所定の経路に沿つて大きさおよび方向が変化す
   る磁界を形成し、 前記磁界は前記ウイガントワイヤが移動する前
   記所定の経路上の第１の所定の位置で第１の方向
   に第１の所定の大きさを少なくとも有し、該第１
   の所定の大きさは前記所定の経路を移動する前記
   ウイガントワイヤの磁化状態を最初に所定の順流
   状態に設定するのに十分な大きさであり、 前記磁界は前記ウイガントワイヤが移動する前
   記所定の経路上の第２の所定の位置で第２の方向
   に第２の大きさを有し、該第２の大きさの絶対値
   は前記第１の所定の大きさの絶対値より小さく、
   該第２の大きさは、前記ウイガントワイヤの前記
   コア部分の磁化状態を切換えて該ウイガントワイ
   ヤの磁化状態を前記所定の順流状態から前記逆流
   状態に切換えるのに十分であるが、前記ウイガン
   トワイヤの前記シエル部分を磁化するのには不十
   分であり、 前記磁界は前記ウイガントワイヤが移動する前
   記所定の経路上の第３の所定の位置で前記第１の
   方向に第３の大きさを有し、該第３の大きさは前
   記コア部の磁化状態を切換えて前記ウイガントワ
   イヤの磁化状態を前記逆流状態から前記所定の順
   流状態に切換えるのには十分であり、 前記ウイガントワイヤは前記第１の所定の位置
   への移動後に前記第２の所定の位置に移動し、さ
   らに、該第２の所定の位置への移動後に前記第３
   の所定の位置に移動するものであり、 前記第１の磁界形成用磁石および前記第２の磁
   界形成用磁石は前記強磁性コアの側面に配置さ
   れ、該第１の磁界形成用磁石および該第２の磁界
   形成用磁石の磁化状態は実質的に相反する方向に
   あり、該強磁性コアは前記所定の経路上の前記第
   ３の所定の位置に近接して前記ピツクアツプコイ
   ルとともに配置され、 前記ピツクアツプコイルは、前記ウイガントワ
   イヤの磁化状態が前記逆流状態から前記所定の順
   流状態に切換わるのに応答して出力パルスを発生
   することを特徴とするパルス発生装置。 ２ 前記第３の所定の位置は前記第２の所定の位
   置の下流にある特許請求の範囲第１項に記載のパ
   ルス発生装置。 ３ 前記リードヘツドは前記第１の所定の位置に
   隣接した極性付与磁石を有し、該極性付与磁石は
   前記所定の経路を横切る前記第１の方向を有する
   磁界を発生し、 前記第１の磁界形成用磁石および前記第２の磁
   界形成用磁石は前記所定の経路を横切る前記第２
   の方向を有する磁界を発生し、 前記極性付与磁石では該第１の方向を有し、か
   つ前記第１の所定の位置の下流にある前記第２の
   所定の位置では該第２の方向を有する結合磁界を
   形成するために、前記第１の方向および前記第２
   の方向は実質的に互いに反対である特許請求の範
   囲第１項または第２項に記載のパルス発生装置。 ４ 前記強磁性コアはＥ型コアであり、該Ｅ型コ
   アの面は前記第３の所定の位置を前記ウイガント
   ワイヤが移動する前記所定の経路に近接してあ
   り、該Ｅ型コアの中央脚部には前記ピツクアツプ
   コイルが巻回される特許請求の範囲第１項、第２
   項または第３項に記載のパルス発生装置。