特許 7536291 平行型フラックスゲートセンサおよびこれを用いた磁気検出回路、装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-09

(45)【発行日】2024-08-20

(54)【発明の名称】平行型フラックスゲートセンサおよびこれを用いた磁気検出回路、装置

(51)【国際特許分類】

   G01R 33/04 20060101AFI20240813BHJP

   H01F 1/03 20060101ALI20240813BHJP

【ＦＩ】

G01R33/04

H01F1/03 104

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020206910

(22)【出願日】2020-12-14

(65)【公開番号】P2022094093

(43)【公開日】2022-06-24

【審査請求日】2023-11-30

(73)【特許権者】

【識別番号】000110952

【氏名又は名称】ニッカ電測株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091306

【弁理士】

【氏名又は名称】村上 友一

(74)【代理人】

【識別番号】100174609

【弁理士】

【氏名又は名称】関 博

(72)【発明者】

【氏名】豊田 一実

(72)【発明者】

【氏名】並木 浩

(72)【発明者】

【氏名】門間 一倫

【審査官】永井 皓喜

(56)【参考文献】

【文献】特開平８－２７１５９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１－２１９５８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－８６３５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－７８０８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１６３８３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５３－３５５８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－２０２０３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１９７３８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１１８５２３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｒ ３３／０４

Ｈ０１Ｆ １／０３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

対をなす平行なコアのそれぞれに励磁コイルと検出コイルを設け、前記励磁コイルを各々逆極性で駆動し、前記検出コイルを並列もしくは直列結線してなり、前記コアに取り付けられた前記励磁コイルと前記検出コイルは前記コア全長の１／１０以下の距離に設置されていることを特徴とする平行型フラックスゲートセンサ。

【請求項2】

対をなす平行なコアのそれぞれに励磁コイルと検出コイルを設け、前記励磁コイルを各々逆極性で駆動し、前記検出コイルを並列もしくは直列結線してなり、前記励磁コイルと前記検出コイルとは前記コアの長手方向中心からコア端部までの距離の７割以下の範囲に設けたことを特徴とする平行型フラックスゲートセンサ。

【請求項3】

前記対をなす平行なコアは二本の磁心を構造的に分離可能とし、感磁領域の分布を自由に調整することができるようにしてなることを特徴とする請求項１または２に記載の平行型フラックスゲートセンサ。

【請求項4】

前記コアは熱膨張係数１～２５ｐｐｍ／℃の非磁性材料でアモルファス金属を挟む構造とする請求項１または２に記載の平行型フラックスゲートセンサ。

【請求項5】

前記コアはガラスエポキシ板でアモルファス金属を挟む構造とすることを特徴とする請求項１または２に記載の平行型フラックスゲートセンサ。

【請求項6】

前記コアに設けられる前記励磁コイル又は前記検出コイルの中心軸と、前記コアの長手方向中心軸のなす角度が２５度以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の平行型フラックスゲートセンサ。

【請求項7】

前記励磁コイルと前記検出コイルとは同一方向で巻回されていることを特徴とする請求項１または２に記載の平行型フラックスゲートセンサ。

【請求項8】

前記励磁コイルと前記検出コイルとは同一回数で巻回されていることを特徴とする請求項１または２に記載の平行型フラックスゲートセンサ。

【請求項9】

対をなす平行なコアのそれぞれに励磁コイルと検出コイルを設け、前記励磁コイルを各々逆極性で駆動し、前記検出コイルを並列結線してなり、前記コアに取り付けられた前記励磁コイルと前記検出コイルは前記コア全長の１／１０以下の距離に設置されている、又は前記励磁コイルと前記検出コイルとは前記コアの長手方向中心からコア端部までの距離の７割以下の範囲に設けた平行型フラックスゲートセンサを備え、前記検出コイルには前記励磁コイルへの通電開始時期より遅れて誘導起電力の検波を開始する検波開始遅れ時間調整手段と、前記励磁コイルへの通電終了する以前に誘導起電力の検波を終了する検波終了時間調整手段とを設けたことを特徴とする平行型フラックスゲートセンサを用いた磁気検出回路。

【請求項10】

請求項９に記載の磁気検出回路の複数個を、それぞれの平行型フラックスゲートセンサを構成する対を成すコアが平行となるよう、並列に設置したことを特徴とする磁気検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はフラックスゲートセンサおよびこれを用いた磁気検出回路、装置に係り、特に食品などに混入する金属片を検出できる平行型フラックスゲートセンサおよびこれを用いた磁気検出回路、装置に関する。

【背景技術】

【0002】

フラックスゲートセンサは高透磁率材料の磁化飽和性を利用して磁場の１方向成分を検出するものである。フラックスゲートとは軟磁性体の高透磁率を利用したものであり、スポンジが水をよく吸うように、高透磁率の軟磁性体は外部磁界を吸収する。このため軟磁性体のコア（磁心）にコイルを巻き、コイルに電流を流して磁気飽和させると、吸収していた外部磁界を放出する。そこで別のコイルを検出コイルとして巻いておき、励磁電流を加えると、軟磁性体は外部磁界の吸収・放出を繰り返すため、トランスと同原理で誘起電圧が発生する。

【0003】

フラックスゲート方式の磁気センサは、微小な静磁界でも検出できるため、高感度な磁気センサなどに用いられてきた。直交型フラックスゲートは電流を流した導線の周囲には磁界が発生することを利用したもので、図６に示すようにコア材料として導電性の高い軟磁性体が必要となり、これには例えばアモルファス金属が用いられる。このアモルファス金属からなるコア１の端部を電極端２とし、これに銅線等の導体を接合し、直接通電させて磁化飽和をなすようにしている。そして、このコア１の周囲に検出コイル３を巻き、外部磁界による磁束変化を検出器４で捉えるようにしている。

【0004】

ところが、非結晶体であるアモルファス金属は、銅線等の導体に比較して、電気的な接合が非常に困難である。したがって、アモルファス金属に直接電流を流して、通電電流により発生する磁界によって磁気飽和を発生させる直交型とすることは、歩留まりを低下させる原因であった。

【0005】

一方、平行型フラックスゲートセンサは、アモルファス金属の周囲に励磁コイルを巻き、励磁コイルに通電することで発生する磁界によって、アモルファス金属を磁気飽和させるので、アモルファス金属に何らかの電気的な接合は必要なく、製造が容易である利点がある。この様子を図７に示す。アモルファス金属からなる一対の平行コア５に励磁コイル６を巻き、さらにその２個のコア５を一まとめとして全体に検出コイル７を巻き付けている。２個のコア５をそれぞれの励磁コイル６で逆磁界方向に交流励磁し、外部印加磁界による２個のコア５の磁束変化による誘導起電力の和を、２個のコア５を一まとめにして巻回された検出コイル７で検出し、磁界検出出力を得ている。したがって、２個のコア５に印加された外部磁界による誘導起電力の和を検出している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１４－０８１３００号公報

【文献】特開２００１－１３３５３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかし、この方法だと製造方法が煩雑になり、且つ磁心に対する密着性が高くできないため、検出コイルに現れる起電力も低下する。したがって、従来方法では感度が低くなり、更に２個のコア５の磁束変化による誘導起電力に重畳する同相ノイズ成分も加算され、ｓ／ｎ比が悪くなっていた。また、コア５への励磁コイル６の巻き付け、２個のコア５の併設、２個のコア５を一まとめにした状態で検出コイル７の巻き付けという工程では、製造工程数が多く、煩雑となっていた。更にアモルファス金属がフィルムまたは細線からなる場合には、そのままでは機械的な強度がないので支持構造が必要となるとともに、コイルの巻回作業は一層困難となっていた。また、２個まとめて検出コイル７を巻き付けることはコア５との結合度が弱く、検出コイルに現れる起電力も低下し、その分だけ検出感度が落ちる問題も生じていた。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、これらの問題の解決方法として、対をなす平行なコアのそれぞれに励磁コイルと検出コイルを設け、励磁コイルを各々逆極性で駆動し、検出コイルを並列または直列結線してなり、前記コアに取り付けられた前記励磁コイルと前記検出コイルは前記コア全長の１／１０以下の距離に設置した平行型フラックスゲートセンサ構造とした。
また、対をなす平行なコアのそれぞれに励磁コイルと検出コイルを設け、励磁コイルを各々逆極性で駆動し、検出コイルを並列または直列結線してなり、前記励磁コイルと前記検出コイルとは前記コアの長手方向中心からコア端部までの距離の７割以下の範囲に設けた平行型フラックスゲートセンサ構造とした。

【0009】

また、前記対のコアは二本の磁心を構造的に分離可能とし、感磁領域の分布を自由に調整することができるようにしてなることを特徴としている。
さらに、前記コアは熱膨張率が１～２５ｐｐｍ／℃の材料で構成することにより、周囲温度変化による磁界検出精度の低下を防いでいる。
なお、前記コアは例えばガラスエポキシ板でアモルファス金属を挟む構造としている。

【0010】

前記励磁コイルと検出コイルは、前記コアに巻き線用ボビンを兼用して直接巻き付ける他に、予めボビン上または空芯で巻き付けたコイルを前記コアに装着しても構わない。
前記コアに設けられる励磁コイルまたは検出コイルの中心軸と、コアの長手方向中心軸のなす角度が２５度以下であることを特徴としている。
前記コアに取り付けられた励磁コイルと検出コイルはコア全長の１／１０以下の距離に設置されていることを特徴としている。

【0011】

前記励磁コイルと検出コイルとはコアの長手方向中心からコア端部までの距離の７割以下の範囲に設けたことを特徴としている。
前記励磁コイルと検出コイルとは同一方向で巻回されていることを特徴としている。

【0012】

本発明に係る平行型フラックスゲートセンサを用いた磁気検出回路は、対をなす平行なコアのそれぞれに励磁コイルと検出コイルを設け、励磁コイルを各々逆極性で駆動し、検出コイルを並列結線してなり、前記コアに取り付けられた前記励磁コイルと前記検出コイルは前記コア全長の１／１０以下の距離に設置、又は前記励磁コイルと前記検出コイルとは前記コアの長手方向中心からコア端部までの距離の７割以下の範囲に設けた平行型フラックスゲートセンサを備え、前記検出コイルには前記励磁コイルへの通電開始時期より遅れて誘導起電力の検波を開始する検波開始遅れ時間調整手段と、前記励磁コイルへの通電終了する以前に誘導起電力の検波を終了する検波終了時間調整手段とを設けたことを特徴としている。

【0013】

また、前記平行型フラックスゲートセンサを用いた磁気検出回路の複数個を、各平行型フラックスゲートセンサを構成する一対のコア同士が平行となるように設置することで、広範囲において各フラックスゲートセンサの感磁領域を可変としつつ感磁領域を分布させることが可能となっている。

【発明の効果】

【0014】

励磁電流で誘起する検出コイルでの大きな起電力を相殺させ、検出したい磁界の変動分のみ抽出するようになっている。
特に二本のコアを分離可能としているため、検査機械でこのセンサを利用する場合に感度ムラや検査幅の確保をすることができる。

【0015】

また、コアは熱膨張係数１～２５ｐｐｍ／℃範囲にある材料で熱膨張係数４～１５ｐｐｍ／℃のアモルファス金属を挟む構造とすることで、コアの構成材料が周囲温度の変化によって伸縮することで発生する応力が及ぼす、アモルファス金属の磁歪効果を低減し、磁気検出精度を向上させている。
前記コアの材料は、価格、入手性、微細加工性を考慮し、プリント基板で使用されるガラスエポキシ板２枚でアモルファス金属を挟む構造とできる。

【0016】

さらに、前記コアが励磁コイルと検出コイルの巻き線用ボビンを兼ねたときは、各コイルにボビンを必要とせずに材料コストを抑えることができる。
一方、予め別途設けたボビン上または空芯で巻き付けた励磁コイル及び検出コイルを前記コアに装着する場合は、各コイルの製造工程が単純かつ画一化でき、製造コストを抑えることが可能となる。

【0017】

前記コアに設けられる励磁コイルの中心軸とコアの長手方向中心軸のなす角度θは、コアに対する励磁磁界の強度がｃｏｓθの比率で低下し、磁界検出感度の精度に影響を及ぼす。また、検出コイルとコアの長手方向中心軸のなす角度も同様に余弦の比率で変化し、同様に、磁界検出感度の精度に影響を及ぼす。したがって、各コイルの中心軸とコアの長手方向中心軸のなす角度θは小さいほど良く、磁界検出感度の誤差を１０％以下程度とすることが望ましい。この場合、各コイルの中心軸とコアの長手方向中心軸のなす角度θは２５度以下とすると良い。

【0018】

本発明における平行型フラックスゲートセンサにおいては、軟磁性体のコア（磁心）に磁気飽和発生用コイル（励磁コイル）を設置し、コイルに励磁電流を流して磁気飽和させ、外部印加磁界によって起きるコアの磁気変化によって生じる誘導起電力を、前記コアに設置した磁界変化検出コイル（検出コイル）によって検出している。
したがって、励磁コイルと検出コイルの距離は小さいほど効率よく外部印加磁界を検出できる。

【0019】

また、軟磁性体のコアを磁気飽和させるために励磁コイルから印加される励磁磁界はコアの端部で反磁界を発生させ、励磁コイルがコアの端部近くに設置された場合は、コアを十分磁気飽和させることができない。
更に、コアの端部近くに検出コイルを設置させた場合は、検出コイルによって検出するコアの磁気変化は、外部印加磁界の影響によるものに加えて、励磁磁界の反磁界の影響も重畳させたものとなり、望ましくない。

【0020】

なお、発明者の鋭意研究の結果、励磁コイルと検出コイルとの間の距離とコアの全長との比率をコア全長の１／１０以下とすると、外部印加磁界を十分な精度で検出することができた。

【0021】

また、同様に、発明者の鋭意研究の結果、励磁コイルと検出コイルはコアの長手方向中心からコア端部までの距離の７割以下の範囲に設置した場合、励磁コイルによる反磁界の効果に影響されることなく、外部印加磁界を十分な精度で検出できた。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の実施形態に係る平行型フラックスゲートセンサにおいて、検出コイルを並列に接続した場合の概念図である。

【図2】コイルとコアの傾きの関係を説明するための図である。

【図3】本発明の実施形態に係る平行型フラックスゲートセンサにおいて、検出コイルを直列に接続した場合の概念図である。

【図4】実施形態に係る平行型フラックスゲートセンサを利用した磁気検出回路の構成図である。

【図5】ＢＨ特性図である。

【図6】従来の直交型フラックスゲートセンサの概念図である。

【図7】従来の平行型フラックスゲートセンサを概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下に本発明に係る平行型フラックスゲートセンサおよびこれを用いた磁気検出回路の実施例を、図面を参照して、詳細に説明する。
実施形態に係る平行型フラックスゲートセンサ１０は、図１に示すように、一対の平行なコア１２を有し、各コア１２はそれぞれアモルファスフィルム１４とそれを両側から挟む非磁性物質である厚板樹脂板１６により挟着したものである。このアモルファスフィルム１４は、例えば０．０２ｍｍ×１．２ｍｍ×３０ｍｍ（厚さ×幅寸法×長さ寸法）のものを使用し、他方、厚板樹脂板１６はガラスエポキシが素材として用いられ、そのサイズは０．３ｍｍ×１．２ｍｍ×３０ｍｍ（以下、同じ）のものを使用し、アモルファスフィルム１４を厚板樹脂板１６にてサンドイッチ状に挟み込んでいる。

【0024】

このようなコア１２を一対平行に配置し、各コア１２の間隔Ｄは１２ｍｍの距離に設定されている。この一対のコア１２間の間隔Ｄは、限定的な値ではなく、検出感度や仕様によって異ならせることができる。具体的には、外部印加磁界が点磁界の場合、各コア１２と磁界発生源のそれぞれの距離が、間隔Ｄと近いときほど、磁芯であるコア１２間の磁束変化による誘導起電力が大きくなる。この際、誘導起電力に重畳する同相ノイズ成分を打ち消すことができれば、検出感度を高めることができる。このように、感磁領域の分布を自由に調整できるようになっている。これは特に検査機械にて、このセンサを利用する場合に感度ムラや検査幅の確保をする上で重要となる。
各コア１２には励磁コイル２０（２０Ａ、２０Ｂ）と検出コイル２２（２２Ａ、２２Ｂ）を設けている。

【0025】

本実施形態における平行型フラックスゲートセンサ１０、およびこの平行型フラックスゲートセンサ１０を用いた磁気検出回路においては、軟磁性体のコア（磁心）１２に磁気飽和発生用コイル（励磁コイル２０）を設置し、励磁コイル２０に励磁電流を流して磁気飽和させ、外部印加磁界によって起きるコア１２の磁気変化によって生じる誘導起電力を、コア１２に設置した磁界変化検出コイル（検出コイル２２）によってより精度よく検出できる。したがって、励磁コイル２０と検出コイル２２との距離（隙間ΔＬ）は小さいほど効率よく外部印加磁界を検出できる。

【0026】

また、軟磁性体のコア１２を磁気飽和させるために励磁コイル２０から印加される励磁磁界はコア１２の端部で反磁界を発生させ、励磁コイル２０がコア１２の端部近くに設置された場合は、コア１２を十分磁気飽和させることができない。また、コア１２の端部近くに検出コイル２２を設置させた場合は、検出コイル２２によって検出するコア１２の磁気変化は、外部印加磁界の影響によるものに加えて、励磁磁界の反磁界の影響も重畳させたものとなり、望ましくない。

【0027】

発明者の鋭意研究の結果、各励磁コイル２０（２０Ａ、２０Ｂ）と、検出コイル２２（２２Ａ、２２Ｂ）との間の距離（隙間ΔＬ）とコア１２の全長Ｌ０との比率をコア全長Ｌ０の１／１０以下とすると、外部印加磁界を十分な精度で検出することができた。また、同様に、発明者の鋭意研究の結果、励磁コイル２０（２０Ａ、２０Ｂ）と検出コイル２２（２２Ａ、２２Ｂ）はコア１２の長手方向中心Ｏを基点として、コア１２の端部までの距離（Ｌ０／２）の７割以下の範囲に設置した場合、励磁コイル２０（２０Ａ、２０Ｂ）による反磁界の効果に影響されることなく、外部印加磁界を十分な精度で検出できた。

【0028】

これらを踏まえ、本実施形態に係る平行型フラックスゲートセンサ１０を構成すると、一例として、コイル２０、２２は、巻き長さＬ１、Ｌ２をそれぞれ５ｍｍとなるように構成し、それぞれ励磁コイル２０と検出コイル２２との隙間ΔＬを１ｍｍとする。ここで、各コイル２０、２２の巻回数は、それぞれ２００ターンとして製作する。このような構成とすることで、励磁コイル２０と検出コイル２２とは同一の巻回数で同一の巻き長さ（Ｌ１＝Ｌ２）を持ったもので、励磁コイル２０と検出コイル２２との間隔（隙間ΔＬ）は、コア１２の全長Ｌ０（３０ｍｍ）の１／１０以下となるように構成されていることとなる。また、励磁コイル２０、検出コイル２２はそれぞれ、コア１２の長手方向中心位置Ｏを基点として、コア１２の端部までの距離（Ｌ０／２）の７割以下の範囲内に設けられていることとなる。

【0029】

このような構成の平行型フラックスゲートセンサ１０を構成する際、コア１２が励磁コイル２０（２０Ａ、２０Ｂ）と検出コイル２２（２２Ａ、２２Ｂ）の巻き線用ボビンを兼ねたときは、各コイル２０、２２にボビンを必要とせずに材料コストを抑えることができる。

【0030】

一方、予め別途設けたボビン（不図示）上または空芯で巻き付けた励磁コイル２０及び検出コイル２２をコア１２に装着する場合は、各コイル２０、２２の製造工程が単純かつ画一化でき、製造コストを抑えることが可能となる。

【0031】

ここで、コア１２に対して、ボビンを用いて、あるいは空芯で巻回構成した励磁コイル２０や検出コイル２２を配置した場合、図２（Ａ）に示すように、コア１２と励磁コイル２０や検出コイル２２を構成する巻き線との間に微小な隙間Δｄが設けられることとなる。このため、コア１２と励磁コイル２０や検出コイル２２との配置関係によっては、図２（Ｂ）に示すように、コア１２の中心軸Ｏ１と、励磁コイル２０や検出コイル２２の中心軸Ｏ２との間に角度θが生じることとなる。

【0032】

コア１２に設けられる励磁コイル２０の中心軸とコア１２の長手方向中心軸のなす角度θは、コア１２に対する励磁磁界の強度がｃｏｓθの比率で低下し、磁界検出感度の精度に影響を及ぼす。また、検出コイル２２とコア１２の長手方向中心軸のなす角度θも同様に余弦の比率で変化し、同様に、磁界検出感度の精度に影響を及ぼす。したがって、各コイル２０、２２の中心軸とコア１２の長手方向中心軸のなす角度θは小さいほど良く、磁界検出感度の誤差を１０％以下程度とすることが望ましい。この場合、各コイル２０、２２の中心軸Ｏ２と、コア１２の中心軸Ｏ１のなす角度θは２５度以下とすると良い。

【0033】

励磁コイル２０Ａと２０Ｂは直列で互いに逆極性となるように接続され、駆動電源２４により電流を流すと互いの磁界は逆向きとなるようになっている。また、検出コイル２２Ａと２２Ｂ同士は並列接続され、それらは検出器２６にて検出できるようになっており、励磁電流で誘起される電流を検知できるものとなっている。すなわち、近くを磁性体が通ることにより磁界の変動が生じ、この変動成分を検出できるようになっている。また、図３には検出コイル２２Ａ、２２Ｂを直列に接続した例が示され、このような構成でも検出ができる。

【0034】

このような平行型フラックスゲートセンサ１０を用いた検出回路の構成は、すなわち、ＧＮＤ電圧をまたぎ正負両側に振幅を有する交流電流（両波）またはＧＮＤ電圧をまたがない交流電流（片波）を励磁コイルに通電しコア１２を励磁する。例えば、図４に示すように、駆動電源２４は、交流発信器３０とこれに続く矩形波励磁電流生成器３２から構成し、矩形波として励磁コイル２０に入力させるようにしている。なお、交流電流とは、ＳＩＮ波電流だけではなく、パルス波、三角波、ランプ波などを含む。

【0035】

また、平行型フラックスゲートセンサ１０の検出コイル２２には検波期間選択器３４を介して信号増幅器３６が接続され、増幅された信号を検出信号として出力するようにしている。前記検波期間選択器３４には、交流発信器３０から信号を取り込み、検波開始遅れ時間調整器３８と検波終了時間調整器４０の回路を介して、検出コイル２２に入力させ、発生する誘導起電力の検波時間を調整できるようにしている。検出コイル２２に生ずる誘導起電力を検波する際、交流電流の一波形において、励磁コイル２０への励磁電流通電開始時期より遅れて検出コイル２２に生ずる誘導起電力の検波を開始し、励磁コイル２０への励磁電流通電期間が終了する以前に検出コイルに生ずる誘導起電力の検波を終了するようにしている。このような方法を採用することにより、図５に示されるように、コア１２の励磁または検出コイル２２に生ずる誘導起電力の検波時に、コア１２のＢＨ特性の正と負の残留磁束密度±Ｂｒ間の領域を使用せず、飽和磁束密度Ｂｓと残留磁束密度Ｂｒの間の領域を使用することができる。このような方法を採用することで、バルクハウゼンノイズの影響を避け、Ｓ／Ｎ比を向上させた平行フラックスゲートセンサ１０を用いた検出回路とすることができる。

【0036】

また励磁コイル２０と検出コイル２２を設置した２個のコア１２を併設し、検出コイル２２を並列接続することで、各検出コイル２２に生ずる誘導起電力の差を得ることができ、２個のコア１２の磁束変化による誘導起電力に重畳する同相ノイズ成分を打ち消し、ノイズ低減を図ることができる。

【0037】

このように本発明では、平行型フラックスゲートセンサ１０は、周辺磁界の変化を検出する媒体であるコア１２として高透磁率で且つ軟磁性である材料（アモルファス金属）を使用し、コア１２に対して周期的に磁気非飽和状態（＝高透磁率）と、磁気飽和状態（磁気非飽和状態よりも著しく小さい透磁率）を繰り返し発生させて、磁心に通過する周辺磁界による磁束通過と排出を繰り返し発生させることで、周辺磁界の変化量を磁束の通過と排出の変化量に変換し、これを検出コイル２２の誘導起電力の変化量に変換することで、周辺磁界の変化を検出することができる。

【0038】

非結晶であるアモルファス金属は銅線等の導体に対して電気的な接合が難しく、アモルファス金属に直接電流を流し、通電電流により発生する磁界によって磁気飽和を発生させる直行型は製造が難しいが、本実施形態では、平行型として電気的接続がないため、直交型の問題はない。

【0039】

平行型はアモルファス金属の周囲に励磁コイル２０を設け、励磁コイル２０に通電することで発生する磁界によってアモルファス金属の磁気飽和を発生させるので、アモルファス金属に何らかの電気的な接合は必要なく、しかもコイル２０、２２は同じ形態であるので製造が容易である利点がある。

【0040】

また、励磁電流はプラスのみ又はマイナスのみの単極性の電流で駆動し、励磁電流のＯＮより後に検波ゲートをＯＮし、励磁電流のＯＦＦより前に検波ゲートをＯＦＦすることで高感度となっている。

【0041】

このように、本実施形態によれば、励磁コイル２０と検出コイル２２を設けたコア１２を平行に設置する。したがって、製作時にコイル巻回設置工程を連続して行うことができる。またコア１２を非磁性物質で保持（例えば、２枚の樹脂板で挟み込む）することによって、各コイルの巻回設置工程が簡略化できる利点がある。さらに、磁界検出出力２（Ｖ_ｐ－ｐ）／（ｕＴ_ｐ－ｐ）以上、残留ノイズレベル５００（ｕＶ_ｐ－ｐ）以下であり、Ｓ／Ｎ＞４０００以上、分解能０．２５（ｎＴ）以上を得ている。

【0042】

以上のように、本実施形態では、励磁電流で誘起する検出コイルでの大きな起電力を相殺させ、検出したい磁界の変動分のみ抽出するようになっている。特に二本のコア１２を分離可能としているため、検査機械でこのセンサを利用する場合に感度ムラや検査幅の確保をすることができる。

【0043】

また、コア１２は熱膨張係数１～２５ｐｐｍ／℃範囲にある材料で熱膨張係数４～１５ｐｐｍ／℃のアモルファス金属を挟む構造とすることで、コア１２の構成材料が周囲温度の変化によって伸縮することで発生する応力が及ぼす、アモルファス金属の磁歪効果を低減し、磁気検出精度を向上させている。コア１２の材料は、価格、入手性、微細加工性を考慮し、プリント基板で使用されるガラスエポキシ板２枚でアモルファス金属を挟む構造とすることもできる。

【0044】

また、対をなす平行なコア１２のそれぞれに励磁コイル２０（２０Ａ、２０Ｂ）と検出コイル２２（２２Ａ、２２Ｂ）を設け、励磁コイル２０Ａと励磁コイル２０Ｂを各々逆極性で駆動し、検出コイル２２（２２Ａ、２２Ｂ）を励磁コイル２０（２０Ａ、２０Ｂ）に対して並列もしくは直列結線してなる平行型フラックスゲートセンサを複数個、それぞれのフラックスゲートセンサを構成する対を成すコア１２が平行となるよう、並列に設置した磁気検出回路装置とすることで、優れた磁気検出ができるものとなる。

【産業上の利用可能性】

【0045】

本発明は食品に混入した鉄片などを検出することができる平行型フラックスゲートセンサおよびこれを用いた磁気検出回路、装置に関する。

【符号の説明】

【0046】

１０………平行型フラックスゲートセンサ、１２………コア、１４………アモルファスフィルム、１６………厚板樹脂板、２０（２０Ａ、２０Ｂ）………励磁コイル、２２（２２Ａ、２２Ｂ）………検出コイル、２４………駆動電源、２６………検出器、３０………交流発信器、３２………矩形波励磁電流生成器、３４………検波期間選択器、３６………信号増幅器、３８………検波開始遅れ時間調整器、４０………検波終了時間調整器。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】