磁性阻抗元件和磁性阻抗传感器制造技术

一种磁性阻抗元件和磁性阻抗传感器，该磁性阻抗元件具有感磁体（１），感磁体（１）形成为线状，电磁特性随着从外部作用的磁场的变化而变化，并且从轴向的一端（１ａ）侧向另一端（１ｂ）侧流过脉冲电流。导电层（３）隔着绝缘层（２）设在感磁体（１）的外表面上。而且，在感磁体（１）的轴向的另一端部（１ｂ），设有将感磁体（１）与导电层（３）电连接的连接部（４）。在导电层（３）的外周卷绕有检测线圈，当脉冲电流流过感磁体（１）时，该检测线圈输出与作用于感磁体（１）的外部磁场强度相对应的感应电压。并且，流过感磁体（１）的脉冲电流的方向与流过导电层（３）的脉冲电流的方向相反。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种直线性优良的磁性阻抗元件和磁性阻抗传感器。
技术介绍
至今为止，作为使用磁性阻抗元件(下面也记作MI元件)的磁性传感器(下面也记作MI传感器)，已知有例如在非结晶线的外周卷绕有检测线圈的结构。专利文献1公开 了一种MI传感器，其通过向非结晶线通以脉冲电流，并测定从检测线圈输出的感应电压的 第1脉冲，从而能够高灵敏度地对外部磁场Hex检测。MI元件也称为巨型磁性阻抗元件或 GMI元件。而且，MI传感器也称为巨型磁性阻抗传感器或GMI传感器。专利文献1 日本特开2000-258517号公报。这里，利用图10对采用MI元件的磁场检测原理进行说明。如图所示，当在非结晶磁性线91中流过脉冲电流I时，由该脉冲电流I在环绕方 向产生磁场H。并且，从检测线圈95输出感应电压(dH/dt)。接下来，如果在流过脉冲电流 I的状态下施加外部磁场Hx的话，则配列在非结晶磁性线91的圆周方向的自旋产生共振并 产生θ摆动。由该自旋共振θ所产生的感应电压(dMe/dt)向检测线圈95输出并与感 应电压(dH/dt)重叠。即，在施加外部磁场Hx的状态下，输出感应电压(dH/dt+dM θ/dt)。图11是表示使用了 MI元件的MI传感器对于脉冲电流的感应电压的输出的波形 图。其是表示感应电压的时间上的变化的波形图101，该感应电压由在施加外部磁场Hx的 状态下非结晶磁性线91中流过脉冲电流I时的检测线圈输出，并进行衰减振动。接下来，在图12中，对于最初的脉冲峰值特性，波形图102表示该波形图101中的 未施加外部磁场Hx时仅由脉冲电流I引起的时间上的变化，波形103、波形图104表示该波 形图101中的施加有外部磁场Hx (+Hx和-Hx)的时间上的变化。从图12可知，在波形图102 波形图104中，最初的脉冲衰减、感应电压零交的时 间(t)不同并产生相位差。未施加外部磁场时仅由脉冲电流I引起的零交时间为tl，而当 施加外部磁场+Hx时，零交时间变为tl+ Δ ta而延迟Δ ta,当施加外部磁场-Hx时零交时间 变为tl-Atb而变快Atb0根据该结果可知，当外部磁场的极性从+Hx变为-Hx(图12)时零交时间产生变 动，并且检测线圈的输出电压达到峰值的时间也产生变动。本申请的专利技术人等对其原因进 行了认真的研究，得出以下观点。源于脉冲电流的成分dH/dt所引起的输出电压的时间变化波形与随着外部磁场 的变化而变化的成分dM θ /dt所引起的输出电压的时间变化波形在峰值时间上存在相位 差。因此，作为两个波形的合成即产生于检测线圈的感应电压波形，相对于源于脉冲电流的 成分dH/dt所引起的输出电压的峰值时间存在相位差。而且，随着外部磁场的变化而变化 的成分dM θ /dt所引起的输出电压的时间变化波形，其峰值电压随着外部磁场的增大而上 升。因此，可以认为作为两个波形的合成即产生于检测线圈的感应电压波形，相对于dH/dt 所引起的输出电压的峰值时间的相位差随着外部磁场的变化而变化。如后所述，公知的磁性阻抗传感器(下面适当记作MI传感器)是利用了如下原理 的构件检测线圈的输出电压的峰值相对于与磁性阻抗元件(下面，适当记作MI元件)所 使用的感磁体平行的外部磁场成比例关系。在目前的使用了 MI元件的MI传感器中，如后述的图6所示，从脉冲电流上升的时间tl开始，在认为在产生于检测线圈的感应电压波形中获取峰值的规定时间t2，对模拟开 关进行短时间的开闭，从而对与外部磁场对应的产生于检测线圈的输出电压的峰值进行检 测。这里，当存在规定的输入电流波形和与其相对应的输出电压波形时，取样时间At是从 认为在输出电压波形中获取峰值的规定时间t2中减去脉冲电流上升的时间tl而得到的 值。(At = t2-tl)通常，也在将没有外部磁场时(图12中的102)的取样时间Δ t固定且施加有外 部磁场时进行测定。因此，如图12所示，当检测线圈的输出电压达到峰值的时间随着外部磁场的变动 而变动时，如果施加外部磁场的话，则在与此时输出电压达到峰值的时间错开后对电压进 行取样，由于输出电压下降，因此灵敏度降低，直线性也下降。而且，由于随着温度变化所产生的感磁体的电阻等材料特性的变化，流过感磁体 的脉冲电流也产生变化。如果脉冲电流变化，由脉冲电流产生的环绕磁场H当然也产生变 动。因此，由于温度变化，与感磁体的磁化(M)无关的脉冲电流所产生的环绕磁场H产生变 化，由此，也产生了直线性降低、传感器的原点(在该例中是指无施加磁场的状态下的输出 电压的峰值)漂移的问题。专利技术所要解决的课题但是，以往的磁性传感器存在如下问题为了提高直线性，需要卷绕在非结晶磁性 线91上的反馈线圈(未图示)和用于向该反馈线圈供给电流的反馈电路(未图示)。结 果，可能使电路构成变得复杂且大型化。如果省略上述反馈电路，则有时无法获得足够的检 测精度。而且，还存在为了驱动反馈线圈和反馈电路而使电力消耗增大的问题。尤其，作为组装在手机等上的方位测量用磁性传感器，既需要通过提高直线性而 高精度地检测磁场，又需要通过简化电路构成而降低电力消耗。
技术实现思路
本专利技术鉴于上述以往的磁性阻抗传感器的问题点而做成，其目的在于提供一种不 使用反馈电路且直线性和温度特性优良的磁性阻抗元件和磁性阻抗传感器。用于解决课题的手段第1专利技术是一种磁性阻抗原件，其特征在于，具有感磁体，其形成为线状，电磁特性随着从外部作用的磁场的变化而变化，并且从轴 向的一端侧向另一端侧流过脉冲电流；导电层，其隔着绝缘层设在上述感磁体的外表面上；连接部，其设在上述感磁体的上述轴向的另一端部，将上述感磁体与上述导电层 电连接；以及检测线圈，其卷绕在上述导电层的外周，当上述脉冲电流流过上述感磁体时，输出 与作用于该感磁体的上述外部磁场强度相对应的感应电压，流过上述感磁体的上述脉冲电流的方向与流过上述导电层的该脉冲电流的方向相反。专利技术的效果下面，对本专利技术的效果进行说明。在本专利技术中，在感磁体的外周形成有导电层，感磁体与导电层由上述连接部连接。由此，感磁体中流动的脉冲电流的方向与导电层中流动的脉冲电流的方向相反，所以，由流过感磁体的脉冲电流产生的感磁体外部的磁场，与由流过导电层的脉冲电流产 生的导电层外部的磁场抵消。由此，在从检测线圈输出的感应电压中，被认为是直线性等降 低的原因的源于脉冲电流的成分dH/dt被削弱，可以仅对随外部磁场变化的成分dM θ /dt 进行检测。因此，能够提高外部磁场与感应电压的直线性。而且，由于不需要设置反馈线圈和 反馈电路，因此电力消耗少。像上述说明的那样，采用本专利技术，能够提供一种不使用反馈电路且直线性优良的 磁性阻抗元件。附图说明图1是表示实施例1的磁性阻抗元件的概要图。图2是实施例1的磁性阻抗元件的概要剖视图。图3是表示实施例1的流过感磁体和导电层的脉冲电流的方向的概要图。图4是仅从图3取出感磁体的图。图5是仅从图3取出导电层的图。图6是表示实施例1的流过感磁体的脉冲电流与向检测线圈输出的感应电压的关 系图。图7是实施例1的磁性阻抗传感器的电路图。图8是表示实施例1的检测线圈对于脉冲电流的输出特性的波形图。图9是表示实施例1的磁性阻抗元件的制作过程的图。图10是表示以往例的磁性阻抗元件的动作原理的图。图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁性阻抗元件，其特征在于，具有：感磁体，其形成为线状，电磁特性随着从外部作用的磁场的变化而变化，并且从轴向的一端侧向另一端侧流过脉冲电流；导电层，其隔着绝缘层设在上述感磁体的外表面上；连接部，其设在上述感磁体的上述轴向的另一端部，将上述感磁体与上述导电层电连接；以及检测线圈，其卷绕在上述导电层的外周，当上述脉冲电流流过上述感磁体时，输出与作用于该感磁体的上述外部磁场强度相对应的感应电压，流过上述感磁体的上述脉冲电流的方向与流过上述导电层的该脉冲电流的方向相反。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：本藏义信，山本道治，
申请(专利权)人：爱知制钢株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]