JP3202210B2 - 磁気センサー - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】コンピュータのフロッピーデ
ィスクドライブ装置を用いて、各種メモリーカードのデ
ータを受送信するフロッピーディスク型アダプタに搭載
する磁気ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】デジタルカメラなどの携帯デジタル機器
は、データ保存としてコンパクトなフラッシュメモリー
カードを使用している。このメモリーカード内のデータ
をコンピュータに送信する方法としては、ＰＣカードア
ダプタに該メモリーカードを装着し、コンピュータのＰ
Ｃカードスロットに挿入してデータを送る。

【０００３】一般に前記ＰＣカードスロットはノート型
コンピュータに標準的に装備されているが、ノート型コ
ンピュータより高性能であるデスクトップ型コンピュー
タには前記ＰＣカードスロットは装備されてなく、携帯
デジタル機器とのデータ伝送は、インターフェイスケー
ブルによる面倒な接続を必要とした。

【０００４】前記問題を解決する方法として、ノート
型、デスクトップ型等のコンピュータに標準的に装備さ
れているフロッピーディスクドライブ装置（以下 ＦＤ
Ｄと略す）とメモリーカードを装着するフロッピーディ
スク型アダプタ（以下 ＦＤ型アダプタと略す）を使用
する方法が発明されている。

【０００５】ＦＤＤは、通常リード／ライトヘッド（以
下、Ｒ／Ｗヘッドと略す）によりフロッピーディスクに
コンピュータのデータを磁気情報として読み書きするも
のである。ＦＤ型アダプタもＦＤＤのＲ／Ｗヘッドの磁
気情報読み書きを利用して、メモリーカードとコンピュ
ータ間のデータ伝送を可能としたものである。

【０００６】図１３、図１４を用いてＦＤ型アダプタを
使用したメモリーカードのデータ伝送について説明す
る。ＦＤ型アダプタ５１に装着したメモリーカード５２
のデータは、電気信号としてパーマロイからなる一部に
ギャップ６２を施した枠状磁心６１に巻回したコイル６
３へ流れる。該コイル６３によって、枠状磁心６１に磁
束が発生し、ギャップ６２より磁束が大気へ漏洩する。
該漏洩磁束は枠状磁心６１のギャップ６２上近接位置に
あるＦＤＤのＲ／Ｗヘッド６４により磁気情報である漏
洩磁束を電気信号に変換して、メモリーカード５２のデ
ータをコンピュータに伝送する。

【０００７】また、コンピュータのデータをメモリーカ
ード５２に伝送する場合は、ＦＤＤのＲ／Ｗヘッド６４
よりコンピュータのデータに相当する磁束を発生させ、
パーマロイからなる枠状磁心６１にＲ／Ｗヘッド６４か
らの磁束に相当する内部磁束が発生し、該内部磁束によ
りコイル６３にコンピュータのデータに相当する起電力
が発生して、その電気信号（起電力）がＦＤ型アダプタ
５１に装着するメモリーカード５２に伝送される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】なお、メモリーカード
５２自体には電力供給部がない為、上記ＦＤ型アダプタ
５１に電池およびアンプ回路を内蔵させて、データの電
気エネルギー←→磁気エネルギーに相互変換させてい
る。しかし、従来のパーマロイを用いた枠状磁心６１の
エネルギー変換効率が悪く、磁気情報レベルが小さくデ
ータ伝送が停止することがあった。

【０００９】また、前記変換効率を補うためにアンプ回
路の利得を上げることで誤動作を解決することはできる
が、その場合、アンプ回路の複雑化、回路パターン肥大
化、組立工数の増加、さらに内蔵電池の消費電力増の問
題が発生していた。

【００１０】本発明は、上記問題を解決すべくエネルギ
ー変換効率の優れる磁心を使用した薄型の磁気センサー
を提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、Ｃｏ基非晶質
磁性合金箔を単枚あるいは複数枚積層してなる扁平な枠
状磁心を用い、磁路の一部にギャップを有し、少なくと
も1つのコイルを設けてなるものであって、前記枠状磁
心は、１８０℃〜２２０℃の熱処理をおこなったＣｏ基
非晶質磁性合金箔を打抜加工により得られる磁気センサ
ーである。

【００１２】また本発明は、Ｃｏ基非晶質磁性合金箔を
単枚あるいは複数枚積層してなる扁平な枠状磁心を用
い、磁路の一部にギャップを有し、少なくとも1つのコ
イルを設けてなるものであって、前記枠状磁心はＣｏ基
非晶質磁性合金箔を打抜加工した後、１８０℃〜３００
℃の熱処理をおこない得られる磁気センサーである。

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明は、非晶質磁性合金箔から
なる磁心を用い、巻回するコイルによって発生する磁心
磁束レベルを向上させ、またその逆作用である磁心磁束
によって発生するコイル起電力を向上させたものであ
る。

【００２１】非晶質磁性合金箔を磁心材料としたこと
で、ギャップ付枠状磁心として発生する磁束が大きく、
その効果によりＦＤＤのＲ／Ｗヘッドからの磁束によっ
て、ギャップ付枠状磁心のコイルに発生する起電圧を高
くすることができ、また、その逆方向である枠状磁心の
ギャップから漏れる磁束が高く、ＦＤＤのＲ／Ｗヘッド
における発生電圧を上げることができる。

【００２２】非晶質磁性合金箔からなるギャップ付枠状
磁心は単枚でも磁気センサー用磁心として使用可能であ
るが、必要に応じて積層するのが望ましい。積層で問題
となるのが各磁心の寸法精度であり、精度の良い磁心を
得る方法は、金型による打抜であり、これは非晶質磁性
合金箔に特性劣化等の影響を及ぼさないものである。前
記打抜は非晶質磁性合金箔を単枚で加工して枠状磁心と
しても良いが、量産性に適した方法は非晶質磁性合金箔
を積層して打抜加工するのが良い。

【００２３】単枚で得られた枠状磁心は、必要とする特
性に応じて積層すればよく、この時積層間に接着物であ
る樹脂接着剤、両面テープ等を使用して、積層相互の固
定と積層構成した枠状磁心の寸法精度を保持させる。ま
た接着は、非晶質磁性合金箔を積層打抜する際にも、実
施することが肝要あって、打抜時の積層ズレを防止する
ことができる。

【００２４】非晶質磁性合金箔の優れた磁気特性は結晶
化温度より低い３５０℃〜５４０℃の熱処理温度範囲で
得られるが、該熱処理によって、前記非晶質磁性合金箔
は強度が劣化し脆くなるため、取り扱いが悪く、加工性
が大変悪いものであった。また、脆化を避けハンドリン
グ性を有す熱処理をしないもの（以下 未熱処理と表現
する）は、ハンドリング性、加工性は大変優れるもの
の、磁気特性が大変劣るため磁気センサーには不適応で
あった。本発明は、Ｃｏ基非晶質磁性合金箔を１８０℃
〜２２０℃の温度範囲で熱処理することにより、前記未
熱処理のものに比べ磁気特性が優れ、プレス打抜加工に
耐える強度を有すため、磁気センサーに最適であること
を見出した。また、プレス加工してギャップ付の枠状磁
心とした後に、１８０℃〜３００℃の熱処理温度条件を
することにより、前記と同じ効果が得られる。

【００２５】また、非晶質磁性合金箔の良好な磁気特性
は、５μｍ〜３０μｍの箔厚で得られ、更に、１０μｍ
〜２０μｍの箔厚範囲が安定した磁気特性及び生産性に
優れるものである。また、これらを積層してなるギャッ
プ付枠状磁心は、フロッピーディスク内の低背スペース
に収まる必要があり、１００μｍ以下の薄型となっても
良好な磁気特性を発揮することができる。

【００２６】Ｃｏ基非晶質磁性合金箔は、５５０ｍＴ以
上の飽和磁束密度Ｂｓｍを有し、更に、低損失、耐錆性
等の優れた特性であるため、磁気センサー用磁心に大変
好ましい材料である。

【００２７】

【００２８】

【００２９】

【００３０】

【００３１】

【００３２】（実施例１）非晶質軟磁性合金箔の熱処理条件について、打抜加工が
可能なハンドリング性と磁気センサーに必要な磁気特性
を有すことのできる条件を求めた。

【００３３】

【００３４】

【００３５】

【００３６】

【００３７】

【００３８】

【００３９】

【００４０】

【００４１】枠状磁心の寸法は、外周１６．５ｍｍ×
６．５ｍｍ、内周１２ｍｍ×２．５ｍｍ、ギャップ長
０．８ｍｍ、前記磁心に装着するコイルは樹脂製ボビン
に０．０８φ−１７５ターンとした。枠状磁心は、Ｃｏ
基非晶質合金１８μｍ厚、２５ｍｍ幅薄帯を、非磁性金
属リールに巻回して、所定の熱処理を２時間おこなった
後、該薄帯を図１のギャップ付枠状磁心に打抜き得たも
のである。尚、熱処理をおこなわないＣｏ基非晶質合金
薄帯から打抜いた枠状磁心（未熱処理）を比較例とし、
熱処理温度条件によるインダクタンスを比較した。

【００４２】比較例に熱処理をおこなわないものを選ん
だ理由は、図２に示す従来の磁気センサーの特性図によ
る。図２は、パーマロイからなる磁心を用いた磁気セン
サー（パーマロイ）とＣｏ基非晶質合金箔からなる磁心
を用いた磁気センサー（Ｃｏ基非晶質合金Ａ、Ｃｏ基非
晶質合金Ｂ）のインダクタンスの周波数特性である。Ｃ
ｏ基非晶質合金Ａは熱処理をしていないもの、Ｃｏ基非
晶質合金Ｂは結晶化温度より若干低い温度で熱処理をし
たものである。Ｃｏ基非晶質合金箔からなる２点はパー
マロイに比べ良好な特性を示している。本発明の比較用
としては、Ｃｏ基非晶質合金Ｂは脆化のためハンドリン
グ性に難があるため、Ｃｏ基非晶質合金Ａを比較用試料
とした。また、Ｃｏ基非晶質合金Ａより良好なインダク
タンス特性を示すことで、磁気センサー用に最適である
ことを判断できる。

【００４３】

【表２】

【００４４】１８０℃〜２２０℃の熱処理条件で磁気特
性の低かった未熱処理品の特性を向上をさせることがで
きた。また熱処理による脆化の影響は、上記熱処理条件
では全て打抜が可能であったが、２００℃、２２０℃で
は、実用上問題とならないが破断面にささくれが発生し
ており、この結果より、非晶質軟磁性合金箔状態でハン
ドリング性の良い磁気特性向上を目的とした熱処理条件
としては、１８０℃〜１９０℃の範囲でおこなうのが最
良である。なお、熱処理時間については、リール巻した
非晶質軟磁性合金薄帯、或いは、枠状磁心の磁気特性レ
ベルに応じて調整すれば良い。

【００４５】（実施例２）次に、未熱処理の非晶質磁性合金箔を打抜いて枠状磁心
とした後に、熱処理を実施したときの特性を示す。実験
方法は実施例１と同一条件として、単枚の枠状磁心にコ
イル（０．０８φ−１７５ターン）を装着してインダク
タンスを比較した。尚、Ｃｏ基非晶質合金薄帯から打抜
いた枠状磁心を熱処理をしていないもの（未熱処理）を
比較例として前記と一緒に評価した。

【００４６】

【表３】

【００４７】実施例１と同様に熱処理による特性向上が
見られ、脆化状態も容易に破損することがなく、ハンド
リング性の良い磁心を得ることができた。

【００４８】図３から図１０に本発明に使用する枠状磁
心の形状を示す。図３は略楕円形の枠状磁心１１とし、
ギャップ１２は一方の長辺の中心より短辺寄りに設け
た。この形状は、磁心１１にＲ部を設けて、金型による
打抜で磁心を作製する際に、磁心の破損、金型寿命の低
下を防止することができる。

【００４９】図４は長方形状の枠状磁心１１とし、長辺
と短辺の重複部にギャップ１２を設けた。図５は、磁心
形状をトロイダル形状として、ギャップ１２以外からの
漏洩磁束が大変少なく磁束効率の高い磁気センサーとす
ることができる。

【００５０】図６は枠状磁心１１を長方形として、ギャ
ップ１２は一方の短辺に設けた。図１から図３の枠状磁
心は、巻回したコイルを挿入する際、ギャップ両端の磁
心端を一時的に変形させるのに対し、図６の磁心形状で
は、磁心１１を変形させることなく、直線状の長辺に巻
回したコイルを挿入できる。

【００５１】図７は、枠状磁心１１の一方の短辺中央に
ギャップ１２を設け、コイル１３を巻回するボビン１４
の磁心挿入孔をＨ寸法とすることで磁心を変形させるこ
となくコイルを装着する。この磁心形状では、コイルを
分割させ、コイル巻枠に起因する枠状磁心の小型化が図
れる。以上のように本発明のギャップ付枠状磁心は、形
状及びギャップ位置を制限するものでなく、磁気センサ
ーの取付スペースに合わせた形状にすれば良い。

【００５２】磁気センサーとして重要とされるものに磁
心ギャップ位置がある。該ギャップの位置合わせは、ギ
ャップ付枠状磁心の磁気特性を左右する有効磁束磁路を
阻害しない位置、すなわち磁心外周面に設けることが好
ましく、図８〜図１０に、本発明のギャップ付枠状磁心
に設けた位置決め部を示した。図８は、磁心１１の短辺
の外周側に凸部１５をそれぞれ設け、この磁心１１の取
付側に、前記凸部１５に係止する凹部等を設けて固定す
る。

【００５３】また図９、図１０は、枠状磁心１１の外周
に凸部１６を設け、該凸部１６に孔１７を施したもの
で、前記孔１７をネジ止めあるいはカシメによって固定
すれば良い。図８〜図１０に示した位置決め部は、磁心
の外周面に設けたことにより、枠状磁心１１の磁路を妨
げず、特性劣化を起こさない構造とした。

【００５４】尚、図８〜図１０の磁心形状は、金型によ
る打抜により作製可能であるが、孔付形状等の複雑形状
では、前記孔周辺で破損が発生しやすく、さらに複雑な
形状の場合は、エッチングによる方法を用いて精度の良
い磁芯形状を作製することもできる。

【００５５】図１１は、ＦＤＤの磁気ヘッドに対する枠
状磁心の位置決め部品を示したのである。枠状磁心１１
のギャップ１２と該ギャップ上に位置するＦＤＤの磁気
ヘッドを定常位置とするために、枠状磁心１１の取付面
にギャップ１２に挿着する磁気特性を阻害しない絶縁材
からなる突状部１９を設け位置決めをする。更に、該突
状部１９にギャップ両端の枠状磁心端１８を挿入する溝
２０を具備させることで、枠状磁心１１のギャップ両端
の枠状磁心端１８を枠状磁心１１の反り等に関係なく水
平に対向させることができ安定した特性を得ることがで
きる。

【００５６】本発明は、枠状磁心に設けたギャップおよ
びＦＤＤのＲ／Ｗヘッドに対して、図１２に示すコイル
２３が影響を与えないように、ギャップより３ｍｍ以上
離した。これは、巻回したコイル２３自らも磁束を発生
させており、それによって磁心のギャップ２２あるいは
ＦＤドライブのＲ／Ｗヘッドに磁束に影響を与えない距
離とした。

【００５７】

【発明の効果】本発明は磁気センサーの磁心に非晶質磁
性合金箔を用いたことにより、発生電圧を高く得ること
ができ、従来必要としたＦＤ型アダプタに内蔵されたア
ンプ回路の除去を可能とし、回路パターンの小面積化、
組立部品点数および組立工数の削減がはかれ、電気供給
部である内蔵電池の高寿命化を可能とした。さらに、良
好な周波数特性により、データ伝送周波数をアップする
ことができ、コンピュータ−メモリーカード間のデータ
伝送作業性を著しく向上させる。また、磁気センサー用
磁心サイズの小型化、コイル巻数の低減、さらなる発生
電圧の昇圧化、組立工数の削減を可能とした。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁気センサーの実施例

【図２】磁気センサーの周波数特性

【図３】本発明の磁気センサーに用いる磁心形状

【図４】本発明の磁気センサーに用いる別の磁心形状

【図５】本発明の磁気センサーに用いる別の磁心形状

【図６】本発明の磁気センサーに用いる別の磁心形状

【図７】本発明の磁気センサーに用いる別の磁心形状

【図８】本発明の磁気センサーに用いる別の磁心形状

【図９】本発明の磁気センサーに用いる別の磁心形状

【図１０】本発明の磁気センサーに用いる別の磁心形状

【図１１】本発明の磁気センサーに用いる別の磁心形状

【図１２】本発明の磁気センサーのコイル装着位置

【図１３】ＦＤ型アダプタ

【図１４】従来の磁気センサー

【符号の説明】

１ 枠状磁心 ２ ギャップ ３ コイル ４ ＦＤドライブのＲ／Ｗヘッド

フロントページの続き (72)発明者 石本 隆幸 鳥取県鳥取市南栄町26番地１ 日立フェ ライト電子株式会社内 審査官 濱野 隆 (56)参考文献 特開 平８−321017（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−296314（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−44509（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−211094（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−236642（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01R 33/00 - 33/18

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｃｏ基非晶質磁性合金箔を単枚あるいは
   複数枚積層してなる扁平な枠状磁心は、磁路の一部にギ
   ャップを有し、少なくとも1つのコイルを設けてなるも
   のであって、前記枠状磁心は、１８０℃〜２２０℃の熱
   処理をおこなったＣｏ基非晶質磁性合金箔を打抜加工に
   より得られることを特徴とする磁気センサー。
2. 【請求項２】 Ｃｏ基非晶質磁性合金箔を単枚あるいは
   複数枚積層してなる扁平な枠状磁心は、磁路の一部にギ
   ャップを有し、少なくとも1つのコイルを設けてなるも
   のであって、前記枠状磁心はＣｏ基非晶質磁性合金箔を
   打抜加工した後、１８０℃〜３００℃の熱処理をおこな
   い得られることを特徴とする磁気センサー。