压力传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种压力传感器（１０），其包括：外壳（１２），可填充液体和气体等的流体（１６），用由超磁致伸缩元件构成的超磁致伸缩部件（１８）形成有与该流体（１６）接触的面的至少一部分；检测单元，基于该外壳（１２）内填充的流体（１６）的压力变化检测出由超磁致伸缩部件（１８）的伸缩引起的导磁率或残留磁化量的变化，本发明专利技术在可以实现装置的小型化的同时，可以在短时间内进行高灵敏度、高精度的压力检测。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过磁致伸缩元件的伸缩引起的磁化率的变化来检测出流体的压力变化的压力传感器，尤其涉及可以实现装置的小型化，同时可在短时间内进行高灵敏度、高精度的压力检测的压力传感器。
技术介绍
现有技术中，作为可检测出液体和气体等的流体的压力变化的压力传感器之一提出了将通过流体加压后的隔膜的挠曲(位移)转换为电信号，根据该电信号来检测出压力变化的隔膜式压力传感器(例如，参照JP特开平11-44597号公报)。但是，由于这些隔膜式压力传感器通过隔膜的挠曲来检测出压力，所以除了检测过程需要较长时间外，由于隔膜的位移通常表示非线性特性，所以存在有高精度的测量困难的问题。近年来，使用了磁致伸缩元件的压力传感器作为解决这种问题的一种方法，引入注目。使用了该磁致伸缩元件的压力传感器利用了施加外部应力后产生大的磁化率的变化的磁致伸缩元件的特性，因此适用于例如胎压检测装置(参照JP特开平11-287725号公报)等的领域。如图5所示，适用于该胎压检测装置的压力传感器1经推杆2将由轮胎的内压形成的压缩力作用于超磁致伸缩材料3。并且，通过在该超磁致伸缩材料3的周围配置的线圈4，来检测出该超磁致伸缩材料3的磁化率的变化，来测量轮胎的空气压力。但是，在这种现有公知的压力传感器1中，由于作为测量对象的轮胎的空气压力经推杆2作用于超磁致伸缩材料3，所以检测出空气压力的微小变化困难，存在有压力测量的灵敏度和精度变低的问题。并且，所述超磁致伸缩材料3为由棒状的部件构成，仅通过其轴方向端面来接受来自推杆2的压缩力的结构，因此存在有该推杆2的压缩力作用的面积小，且超磁致伸缩材料3的变形量(磁化率的变化)小的问题。
技术实现思路
本专利技术为解决这种问题而作出，其目的是提供一种可以实现装置的小型化，同时可以在短时间内进行高灵敏度且高精度的压力检测的压力传感器。本专利技术的专利技术人研究的结果找出了一种可以高灵敏度且高精度地检测出流体的微小压力变化的装置。即，通过如下所述的本专利技术，可以实现上述目的。(1)一种压力传感器，其特征在于，包括外壳，可填充液体和气体等的流体，用由磁致伸缩元件构成的磁致伸缩部件形成有与该流体接触的面的至少一部分；检测单元，基于该外壳内填充的所述流体的压力变化检测出由所述磁致伸缩部件的伸缩引起的导磁率或残留磁化量的变化。(2)如(1)所述的压力传感器，其特征在于所述检测单元包括包围所述磁致伸缩部件的耦合线圈，将所述导磁率或残留磁化量的变化作为所述耦合线圈的电感变化来进行检测。(3)如(1)所述的压力传感器，其特征在于所述检测单元包括霍尔元件和磁阻效应元件的一方，将所述导磁率或残留磁化量的变化作为所述霍尔元件和磁阻效应元件的一方的电动势变化来进行检测。(4)如(1)～(3)中任意之一所述的压力传感器，其特征在于由大致圆筒形状的所述磁致伸缩部件来构成所述外壳的一部分。(5)如(4)所述的压力传感器，其特征在于把所述磁致伸缩部件的轴方向的一端侧作为有底。(6)如(1)～(4)中任意一之所述的压力传感器，其特征在于通过所述大致圆筒形状的磁致伸缩部件，和以覆盖该磁致伸缩部件的轴方向两端开口部的方式而进行配置的大致圆板状的一对盖体来构成所述外壳，同时，在该一对盖体的至少一个上设置有向所述磁致伸缩部件的内侧空间导入所述流体的通路。(7)如(6)所述的压力传感器，其特征在于在所述外壳的轴方向上，设置螺栓，该螺栓在贯通所述磁致伸缩部件的内侧空间和所述一对的盖体的状态下进行配置，且相对所述磁致伸缩部件沿轴方向来紧同该一对的盖体，在所述螺栓上形成有所述通路。(8)如(4)～(7)中任意之一所述的压力传感器，其特征在于在所述大致圆筒形状的磁致伸缩部件的杨氏模量为3×106(N/cm2)、和该磁致伸缩部件从所述流体受到的压力为980(Pa)的情况下，使所述磁致伸缩部件的半径方向的厚度为0.05(mm)～5(mm)。(9)如(1)～(8)中任意之一所述的压力传感器，其特征在于还具有偏置磁石，其可以沿所述磁致伸缩部件的轴方向附加偏压磁场。(10)如(1)～(9)中任意之一所述的压力传感器，其特征在于设置有预盈力部件，其沿所述磁致伸缩部件的轴方向施加压缩预盈力。(11)如(1)～(10)中任意之一所述的压力传感器，其特征在于通过以超磁致伸缩元件作为材料的超磁致伸缩部件来构成所述磁致伸缩部件。附图说明图1是表示了本专利技术的实施例的压力传感器的侧剖面的模式图；图2是表示了本专利技术的另一实施例的压力传感器的侧剖面的模式图；图3是表示了将霍尔元件作为检测单元使用的压力传感器的侧剖面的模式图；图4是表示了将磁阻效应元件作为检测单元使用的压力传感器的侧剖面的模式图；图5是表示了现有的压力传感器的侧剖面的模式图。具体实施例方式下面，参照附图，来说明本专利技术的实施例。如图1所示，本专利技术的实施例的压力传感器10由外壳12和耦合线圈(检测单元)14构成，通过耦合线圈14来检测出在该外壳12内填充的流体16的压力变化(后述)。外壳12由图1中横向的大致圆筒形状的超磁致伸缩部件18、一对第一、第二偏置磁石(盖体)20、22、螺栓24和一对螺母26、28构成。耦合线圈14具有大致圆筒形的形状，以包围超磁致伸缩部件18的方式同轴配置在图1中横向配置的超磁致伸缩部件18的外侧。第一、第二偏置磁石20、22由大致圆板状的磁性部件构成，分别覆盖大致圆筒形状的超磁致伸缩部件18的轴L1方向两端开口部，且密合地配置。这样，在外壳12内，在超磁致伸缩部件18的更内侧形成有由其内周面18A和第一、第二偏置磁石20、22的轴方向一端面20A、22A而规定的内侧空间12A。螺栓24将该内侧空间12A和第一、第二偏置磁石20、22的螺栓孔20B、22B沿图1中的左右方向贯通而配置，同时，经从该轴方向两端螺合的一对螺母26、28，沿轴L1方向将第一、第二偏置磁石20、22相对超磁致伸缩部件18加以紧固。其结果，对该超磁致伸缩部件18，通过第一、第二偏置磁石20、22，沿轴L1方向施加压缩预盈力，同时施加偏置磁场，而形成可以由超磁致伸缩部件18的磁化率变化的增大带来的压力传感器10的效率提高的结构。另外，在超磁致伸缩部件18的轴方向两个端面18B、18C和与其对接的第一、第二偏置磁石20、22的一端面20A、22A之间分别设置有大致环形的衬垫29A、29B。另外，在螺栓24的半径方向外周面24C，和其贯通的第一、第二偏置磁石20、22的螺栓孔20A、22A的内周面之间分别设置有大致环形的衬垫29C、29D。这样，外壳12的内侧空间12A通过衬垫29A～29D确保了高密封性，形成可在外壳12内填充流体16的结构。在螺栓24的轴方向中央附近形成沿直径方向将该螺栓24贯通的贯通孔24A，另外，从轴方向一端侧(图中的右侧)到贯通孔24A为止，沿轴方向形成有连通孔24B。即，外壳12的内侧空间12A经这些螺栓24的贯通孔24A和连通孔24B与外壳12外连通，形成可将外壳12外的流体16导入到外壳12的内侧空间的结构。超磁致伸缩部件18将超磁致伸缩元件作为材料来使用。另外，所谓“超磁致伸缩元件”是指由以稀土类元素和/或特定的过渡金属等为主要成份(例如，铽、镝、铁等)的粉末烧结金属或单结晶合金制成的磁致伸缩元件，该超磁致伸缩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压力传感器，其特征在于，包括：外壳，可填充液体和气体等的流体，用由磁致伸缩元件构成的磁致伸缩部件形成有与该流体接触的面的至少一部分；检测单元，基于在该外壳内填充的所述流体的压力变化检测出由所述磁致伸缩部件的伸缩引起的导磁率或残留 磁化量的变化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2003-3-31 094688/20031.一种压力传感器，其特征在于，包括外壳，可填充液体和气体等的流体，用由磁致伸缩元件构成的磁致伸缩部件形成有与该流体接触的面的至少一部分；检测单元，基于在该外壳内填充的所述流体的压力变化检测出由所述磁致伸缩部件的伸缩引起的导磁率或残留磁化量的变化。2.如权利要求1所述的压力传感器，其特征在于所述检测单元包括包围所述磁致伸缩部件的耦合线圈，将所述导磁率或残留磁化量的变化作为所述耦合线圈的电感变化来进行检测。3.如权利要求1所述的压力传感器，其特征在于所述检测单元包括霍尔元件和磁阻效应元件的一方，将所述导磁率或残留磁化量的变化作为所述霍尔元件和磁阻效应元件的一方的电动势变化来进行检测。4.如权利要求1～3中任意之一所述的压力传感器，其特征在于通过大致圆筒形状的所述磁致伸缩部件来构成所述外壳的一部分。5.如权利要求4所述的压力传感器，其特征在于把所述磁致伸缩部件的轴方向的一端侧作为有底。6.如权利要求1～4中任意之一所述的压力传感器，其特征在于通过所述大致圆筒形状的磁致伸缩部件和以覆盖该磁致伸缩部件...

【专利技术属性】
技术研发人员：森辉夫，
申请(专利权)人：TDK股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]