JP4732705B2 - 磁界センサ - Google Patents
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Description
より大きい電流値の直流電流で当該交流電流をバイアスされた励磁電流を流し、この磁心に印加される被検出磁界が存在しないときに検出コイルに発生する誘起電圧を相殺し、且つ前記被検出磁界が存在するときに検出コイルに発生する被検出磁界で誘起される誘起電圧を出力するようにしているので、真の検出対象である微弱磁界を磁心及び検出コイルの特性・構成に依存して発生する不用な誘起電圧の影響を受けることなく検出できることとなり、検出精度を向上させ、且つより安定した検出が実行できる。
また、本発明においては、検出コイルが各々巻回された磁性体を2本平行に配設し、2本の検出コイルが励磁電流による励磁磁界のないときに発生する誘起電圧を相殺するように接続されることから、平行に配設された各磁性体の鎖交する磁束が同一条件で均等に透過されることとなり、励磁電流による励磁磁界によって発生する誘起電圧を極力抑制して高精度且つ高安定な検出ができる。
このように本発明においては、検出コイルが巻回される磁心に交流電流の振幅の大きさより大きい電流値の直流電流で当該交流電流をバイアスされた励磁電流を流し、この磁心
に印加される被検出磁界が存在しないときに検出コイルに発生する誘起電圧を相殺し、且つ前記被検出磁界が存在するときに検出コイルに発生する被検出磁界で誘起される誘起電圧を出力するようにしているので、真の検出対象である微弱磁界を磁心及び検出コイルの特性・構成に依存して発生する不用な誘起電圧の影響を受けることなく検出できることとなり、検出精度を向上させ、且つより安定した検出が実行できる。
また、本発明においては、所定長さの磁性体を略U字状に屈曲して磁心を形成し、このU字状の磁性体の平行部分に検出コイルを各々巻回しているので、より磁気異方性の特性が近似する一対の磁性体で形成できることから、励磁磁界のないときに発生する誘起電圧をより確実に相殺できることとなり、高精度且つ高安定な検出ができる。
より大きい電流値の直流電流で当該交流電流をバイアスされた励磁電流を流し、この磁心に印加される被検出磁界が存在しないときに検出コイルに発生する前記励磁電流による各誘起電圧に対応した信号に基づいて各直流の誘起電圧の差分を求め、且つ前記被検出磁界が存在するときに検出コイルに発生する被検出磁界で誘起される各誘起電圧に対応する信号に基づいて各直流の誘起電圧の差分を求め、磁心に印加される被検出磁界が存在しない場合に求めた各直流の誘起電圧の差分と、前記磁心に印加される被検出磁界が存在する場合に求めた各直流の誘起電圧の差分とに基づき、前記被検出磁界の値を直流出力として検出しているので、真の検出対象である微弱磁界を磁心及び検出コイルの特性・構成に依存して発生する不用な誘起電圧の影響を受けることなく検出できることとなり、検出精度を向上させ、且つより安定した検出が実行できる。
以下、本発明の第1の実施形態に係る磁界センサを図1ないし図5に基づいて説明する。この図1は本実施形態に係る磁界センサの回路構成図、図2は図1における磁界センサの被検出磁界が存在しない場合の各磁界ベクトル態様図、図3は図2における磁界センサの誘起電圧相殺タイミングチャート、図4は図1における磁界センサの被検出磁界が存在する場合の各磁界ベクトル態様図、図5は図4における磁界センサの誘起電圧相殺タイミングチャートを示す。
被検出磁界Hex=0の時は、磁化Jsの磁性線方向の方向成分Jsoは磁性体11、12で各々逆向きである。この方向成分Jsoの大きさが磁性体11、12の中の磁性体11、12の軸方向磁束成分を表す。そして、これらの極性はいずれも、励磁電流iと同一方向であることが解る。このように、図示の方向に誘起電圧を観測すると図3のようになる。
磁性体11においては、被検出磁界Hexと励磁磁界Hexcとが略直角であり、この略直角の範囲外に一軸磁気異方性の大きさKuが位置することから、励磁磁界Hexcに対して小さい角度θ1で変化する。他方、磁性体12においては被検出磁界Hexと励磁磁界Hexcとが略直角であり、この略直角の範囲内に一軸磁気異方性の大きさKuが位置することから、励磁磁界Hexcに対して大きい角度θ2(θ2>θ1)で変化する。
図6及び図7に基づいて本実施形態に係る磁界センサを説明する。この図6は本実施形態に係る磁界センサの全体回路構成図、図7は図6に記載の磁界センサにおける誘起電圧相殺タイミングチャートを示す。
前記各図において本実施形態に係る磁界センサは、前記図1記載の第1の実施形態に係る磁界センサと同様に磁性体11、12からなる磁心1と、検出コイル21、22からなる検出出力部2と、電源部3とを備え、前記検出出力部2の検出コイル21、22が直列接続されることなく各々出力端子23a・23b、24a・24bを有し、この各出力端子23a・23b、24a・24bに増幅器41、42及び包絡線演算部51、52を接続し、この包絡線演算部51、52の各出力の差分を求める減算器6を接続する構成である。
図8ないし図10に基づいて本実施形態に係る磁界センサを説明する。この図8は、本実施形態に係る磁界センサの回路構成図、図9は図8に記載する磁界センサにおける誘起電圧の出力波形図、図10は図8に記載する磁界センサにおける出力誘起電圧の雑音特性図を示す。
本発明の他の実施形態に係る磁界センサの磁心は、薄板状の磁性体(例えばアモルファス磁性薄帯等)を円筒状にロール形成し、このロール形成された磁性体の円筒体に導電線を挿通し、この円筒体及び導電線の間に充填材(例えば、エポキシ樹脂等)を充填して構成することもできる。
2 検出出力部
3 電源部
6 減算器
10、11、12 磁性体
10a、10b 直線部分
10c、10d グラスパイプ
21、22 検出コイル
23、24、23a・23b、24a・24b 出力端子
41、42 増幅器
51、52 包絡線演算部
101 磁性ワイヤ
201 検出コイル
401 発振器
501 直流電源
601 スイッチ
i 励磁電流
V1、V2、V1H、V2H 誘起電圧(V1H, V2Hの図示はありません)
V1d、V2d 直流の誘起電圧
Claims (4)
- 所定長さの磁性体からなる磁心と、当該磁心に巻回される検出コイルとを備え、前記磁心に励磁電流を流して前記検出コイルに誘起される誘起電圧により微小磁界を検出する直交フラックスゲートに基づく磁界センサにおいて、
前記磁心が、2本の磁性体を平行状態で配設され、当該2本の磁性体における一端側の端部同士を直列接続して形成され、
前記検出コイルが、前記2本の各磁性体に各々巻回して形成され、
前記2本の磁性体に各々巻回される検出コイルが、励磁電流による励磁磁界によって発生する誘起電圧を相殺するように各々極性を逆にして直列接続して形成され、
前記磁心には交流電流の振幅の大きさより大きい電流値の直流電流で当該交流電流をバイアスされた励磁電流を流し、
前記検出コイルは、前記磁心に印加される被検出磁界が存在せず、且つ励磁電流による励磁磁界が存在するときに発生する誘起電圧を相殺し、前記磁心に印加される被検出磁界が存在し、且つ励磁電流による励磁磁界が存在するときに当該被検出磁界で誘起される誘起電圧を出力することを
特徴とする磁界センサ。 - 所定長さの磁性体からなる磁心と、当該磁心に巻回される検出コイルとを備え、前記磁心に励磁電流を流して前記検出コイルに誘起される誘起電圧により微小磁界を検出する直交フラックスゲートに基づく磁界センサにおいて、
前記磁心が、所定長さの磁性体を略U字状に屈曲形成し、当該略U字状の磁性体の平行部分に各々検出コイルを巻回され、
前記磁性体の平行部分に各々巻回される検出コイルが、励磁電流による励磁磁界によって発生する誘起電圧を相殺するように各々極性を逆にして直列接続して形成され、
前記磁心には交流電流の振幅の大きさより大きい電流値の直流電流で当該交流電流をバイアスされた励磁電流を流し、
前記検出コイルは、前記磁心に印加される被検出磁界が存在せず、且つ励磁電流による励磁磁界が存在するときに発生する誘起電圧を相殺し、前記磁心に印加される被検出磁界が存在し、且つ励磁電流による励磁磁界が存在するときに当該被検出磁界で誘起される誘起電圧を出力することを
特徴とする磁界センサ。 - 前記請求項1又は2に記載の磁界センサにおいて、
前記磁心が、断面円形状の磁性体で形成されることを
特徴とする磁界センサ。 - 所定長さの磁性体からなる磁心と、当該磁心に巻回される複数の検出コイルとを備え、前記磁心に励磁電流を流して前記検出コイルに誘起される誘起電圧により微小磁界を検出する直交フラックスゲートに基づく磁界センサにおいて、
前記磁心が、2本の磁性体を平行状態で配設され、当該2本の磁性体における一端側の端部同士を直列接続して形成され、
前記検出コイルが、前記2本の各磁性体に極性を異ならせて各々巻回して形成され、
前記磁心には交流電流の振幅の大きさより大きい電流値の直流電流で当該交流電流をバイアスされた励磁電流を流し、
前記複数の検出コイルは、前記磁心に印加される被検出磁界が存在せず、且つ励磁電流による励磁磁界が存在するときに発生する誘起電圧を各々出力し、減算器は、当該各誘起電圧に対応した信号に基づいて各直流の誘起電圧の差分を求め、
前記複数の検出コイルは、前記磁心に印加される被検出磁界が存在し、且つ励磁電流による励磁磁界が存在するときに発生する誘起電圧を各々出力し、前記減算器は、当該被検出磁界で誘起される各誘起電圧に対応した信号に基づいて各直流の誘起電圧の差分を求め、
前記減算器は、前記磁心に印加される被検出磁界が存在しない場合に求めた各直流の誘起電圧の差分と、前記磁心に印加される被検出磁界が存在する場合に求めた各直流の誘起電圧の差分とに基づき、前記被検出磁界の値を直流出力として検出することを
特徴とする磁界センサ。
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