本發(fā)明涉及一種響應于磁場變化而發(fā)電的發(fā)電傳感器。

背景技術：

1、具有大巴克豪森效應(大巴克豪森跳躍)的磁性導線被稱為韋根線或脈沖線。該磁性導線包括芯部和以包圍該芯部的方式設置的表皮部。芯部和表皮部中的一方是即使在弱磁場下也會發(fā)生磁化方向反轉的軟磁(軟磁性)層，芯部和表皮部中的另一方是除非施加強磁場，否則磁化方向不會反轉的硬磁(硬磁性)層。通過將線圈卷繞在這樣的磁性導線上，可以構成發(fā)電傳感器。

2、當硬磁層和軟磁層沿導線的軸向在相同方向上磁化時，若與其磁化方向相反的方向上的外部磁場強度增加并達到一定磁場強度，則軟磁層的磁化方向反轉。該磁化方向的反轉以磁性導線的某一部分作為開始位置傳播到整個導線，軟磁層的磁化方向一齊反轉。此時，出現(xiàn)大巴克豪森效應，在卷繞在磁性導線上的線圈中感應出脈沖信號。當上述外部磁場強度進一步增加并達到一定磁場強度時，硬磁層的磁化方向反轉。

3、在本說明書中，當軟磁層的磁化方向反轉時的磁場強度被稱為“動作磁場”，當硬磁層的磁化方向反轉時的磁場強度被稱為“穩(wěn)定磁場”。

4、其具有如下特征：從線圈獲得的輸出電壓使恒定的，而與輸入磁場(外部磁場)的變化速度無關，并且相對于輸入磁場具有滯后特性，因此不會發(fā)生抖動等。因此，從線圈產生的脈沖信號可用于位置檢測裝置等。由于來自線圈的輸出具有功率，因此可以構成不需要外部供電的發(fā)電型傳感器(發(fā)電傳感器)。

5、為了出現(xiàn)大巴克豪森效應，需要從硬磁層和軟磁層的磁化方向一致的狀態(tài)起，僅軟磁層的磁化方向進行反轉。在硬磁層和軟磁層的磁化方向不一致的狀態(tài)下，即使僅軟磁層的磁化方向反轉，也不會產生脈沖信號，或者即使產生脈沖信號也非常小。

6、此外，為了使所獲得的功率最大化，從整個磁性導線的磁化方向一致的狀態(tài)起，軟磁層的磁化反轉遍及整個磁性導線十分重要。當磁性導線的磁化方向部分不一致時，只能獲得非常小的脈沖信號。因此，優(yōu)選在整個磁性導線上施加均勻的磁場。

7、專利文獻1～5中記載了發(fā)電傳感器和/或使用了發(fā)電傳感器的位置檢測裝置的技術。

8、專利文獻1公開了一種磁傳感器，其在磁性導線的兩端包括筒狀的軟磁性磁體。對利用該結構來抑制在磁性導線中產生的反磁場，從而能使脈沖信號輸出穩(wěn)定進行了說明。然而，如果磁場產生源不具有能夠將與磁性導線的軸向平行的磁場施加到整個磁性導線的結構，則無法充分地引起磁性導線所固有的大巴克豪森效應。

9、專利文獻2公開了一種發(fā)電元件，其在磁性導線的兩端部具有與磁性導線接觸并且按壓磁性導線的軟磁性體。對利用該結構抑制在磁性導線中產生的反磁場，從而能使脈沖信號輸出穩(wěn)定進行了說明。然而，在專利文獻2中公開的軟磁性體的結構中，感應和/或屏蔽從形成外部磁場的磁體泄漏的磁場的效果較小。因此，與磁性導線的軸向平行的磁場無法施加到磁性導線的整個軸。因此，必然無法充分引起磁性導線所固有的大巴克豪森效應，無法期望高輸出。

10、專利文獻3～5公開了一種技術，其為了獲得高輸出，能夠感應和/或屏蔽從作為檢測介質的磁體泄漏的磁場，并能將與磁性導線的軸向平行的磁場施加到磁性導線的整個軸。

11、專利文獻3公開了一種轉速檢測器，其具有安裝在以旋轉軸為中心進行旋轉的旋轉體上的磁體和發(fā)電元件。發(fā)電元件具有如下結構；將鐵氧體磁珠設置在磁性導線的兩端部，并在它們之間將線圈卷繞在磁性導線上。磁體具有沿旋轉方向排列的多個磁極，各個磁極具有磁力強度不同的第一區(qū)域和第二區(qū)域。磁體和發(fā)電元件配置成在偏移自旋轉軸的區(qū)域中在平行于旋轉軸的方向上相對。對鐵氧體磁珠吸引從磁體朝向磁性導線的磁通，并通過該鐵氧體磁珠使磁通作用到磁性導線上進行了說明。為了實現(xiàn)該作用，必須仔細設計磁體形狀以及磁體與發(fā)電元件之間的間隔(氣隙)，根據(jù)旋轉軸的旋轉角度使適當強度的磁場施加到磁性導線上。因此，用于確定發(fā)電傳感器的配置的設計是困難的，并且磁體形狀的設計自由度較小。

12、專利文獻4公開了一種旋轉檢測裝置，其包括通過將線圈卷繞在磁性導線上的磁場檢測部。四個永磁體固定在可旋轉地支撐在殼體上的軸的外周，三個磁場檢測部配置在永磁體的旋轉軌跡圓的外側。三個磁場檢測部被配置成使得它們的軸向平行于旋轉軌跡圓的切線方向，并且可以沿著旋轉軌跡圓的徑向與永磁體相對。磁場檢測部固定在基板上，該基板固定在殼體上。基板上還固定有第一磁性構件和第二磁性構件。第一磁性構件遠離磁場檢測部地設置，并且設置成在磁場檢測部的軸向一側覆蓋與永磁體相對的部分。第二磁性構件遠離磁場檢測部地設置，并且設置成在磁場檢測部的另一側覆蓋與永磁體相對的部分。對這些磁性構件感應由永磁體施加到磁場檢測部的磁場，并能形成規(guī)定的磁路進行了說明。

13、然而，在專利文獻4的圖1的結構中，兩個磁性構件遠離磁性導線兩端地進行配置，因此磁耦合較弱，感應效率不高。

14、專利文獻4的圖4的結構中，增加了側板部，并增加了與磁場檢測部相對的磁性構件的面積，因而提高了感應效率。然而，由于該側板部遠離磁性導線的兩端設置，因此效果不夠好，還需要從永磁體的相反側與磁場檢測部相對的側板部。此外，如專利文獻4的圖3a和圖5中所示，磁場是彎曲的，并且磁通在磁性導線的中間部進出，因此整個磁性導線的磁場強度不均勻。此外，專利文獻4的磁性構件必須采用與永磁體的形狀和配置相匹配的方式，因此缺乏通用性。

15、專利文獻5公開了一種電信號產生單元，該電信號產生單元具有通過第一磁性體和第三磁性體感應來自磁體的磁場的結構，該第一磁性體和第三磁性體具有容納由感磁性導線構成的感磁性部的端部的細長切口部。由于感磁性部的端部直接設置在第一磁性體和第三磁性體的切口部中，因此提高了感應效率。然而，第一磁性體和第三磁性體不具有能夠屏蔽從磁體泄漏到感磁性部的軸中央部的磁場的結構。因此，必須通過作為第二磁性體的側軛來覆蓋磁體。因此，部件數(shù)量多，并且結構大。此外，雖然第一磁性體和第三磁性體的兩端向內側或向外側傾斜，但由于必須根據(jù)磁體的形狀和配置來設計傾斜角和長度，因此缺乏通用性。此外，在組裝調整時，需要將感磁性部的兩端部容納在第一磁性體和第三磁性體的切口中。即，在組裝時，感磁性部的兩端要在第一磁性體和第三磁性體的切口部進行調整和配置(基于成品基準進行配置)。因此，不僅裝置的組裝復雜，并且裝置性能取決于組裝精度。

16、現(xiàn)有技術文獻

17、專利文獻

18、專利文獻1：日本專利特開2006-73974號公報

19、專利文獻2：國際公開第2021/200361號

20、專利文獻3：日本專利第6647478號公報

21、專利文獻4：日本專利第6407284號公報

22、專利文獻5：日本專利第6959588號公報

技術實現(xiàn)思路

1、發(fā)明所要解決的技術問題

2、如上所述，為了向整個磁性導線施加均勻強度的在軸向上平行的磁場，僅僅配置發(fā)電傳感器是不夠的，還需要在發(fā)電傳感器和磁體之間配置根據(jù)整個檢測裝置的結構設計的各種磁性體。具體地說，需要具有與作為檢測介質的磁體的結構和/或配置相匹配的形狀和配置的磁性構件。因此，總地來說，現(xiàn)有技術的結構具有缺乏通用性的缺點

3、因此，本發(fā)明的實施方式提供了一種發(fā)電傳感器，其具有能夠提高通用性的結構。

4、更具體地說，本發(fā)明的一個實施方式提供了一種發(fā)電傳感器，其容易與具有不同形狀和/或極數(shù)的磁場產生源(通常是磁體)組合，并且能夠獲得高輸出的信號。

5、用于解決技術問題的技術手段

6、本發(fā)明的一個實施方式提供一種發(fā)電傳感器，包括：磁性導線，該磁性導線通過軸向上施加的交變磁場表現(xiàn)出大巴克豪森效應；線圈，該線圈卷繞在所述磁性導線上；以及一對磁通傳導件，該一對磁通傳導件由分別磁耦合到所述磁性導線的兩端部的一對軟磁性部件構成，并且相對于設定在所述磁性導線的所述軸向的中心位置的對稱面彼此對稱。所述一對磁通傳導件包括：一對軸向正交部，該一對軸向正交部分別固定有所述磁性導線的兩端部，從所述磁性導線的兩端部在與所述軸向正交的方向上彼此平行地延伸；以及一對軸向平行部，該一對軸向平行部從所述軸向正交部的前端部沿所述軸向在彼此接近的方向上延伸，接近端彼此在所述軸向上隔開間隔地相對。所述接近端彼此間的所述間隔在所述軸向上的距離為與所述磁性導線的耦合位置處的所述一對軸向正交部之間在所述軸向上的距離的5％～50％。所述發(fā)電傳感器構成為相對于所述軸向平行部將與所述磁性導線相反的一側設為檢測區(qū)域。

7、根據(jù)該結構，檢測區(qū)域的磁場通過由軟磁性部件構成的磁通傳導件被引導到磁性導線的兩端部。此外，由于平行于磁性導線的軸向的軸向平行部位于檢測區(qū)域和磁性導線之間，所以從檢測區(qū)域朝向磁性導線的軸向中途位置的磁通被軸向平行部屏蔽。特別地，由于一對磁通傳導件的軸向平行部的接近端彼此之間在軸向上的距離為與磁性導線的耦合位置處的軸向正交部之間的距離的5％～50％，因此能獲得優(yōu)異的磁屏蔽效果。因此，由于能在磁性導線的軸向上的較大范圍內施加該軸向上的磁場，因此能夠充分引起大巴克豪森效應，并能實現(xiàn)能獲得高輸出信號的發(fā)電傳感器。

8、此外，由于發(fā)電傳感器包括磁通傳導件，并且該磁通傳導件和磁性導線彼此固定并耦合，因此作為檢測介質的磁場產生源(典型地為磁體)可以配置在檢測區(qū)域中。因此，與具有不同形狀和/或極性的磁場產生源的組合變得容易，利用這種組合的裝置(例如，位置檢測裝置)的設計變得容易。

9、在一個實施方式中，所述一對磁通傳導件構成為將設置在所述檢測區(qū)域中的磁場產生源在包含該一對磁通傳導件的空間中形成的磁場校正為所述軸向上的磁場，并將該磁場施加到所述磁性導線上。通過該結構，磁通傳導件具有用于對來自設置在檢測區(qū)域中的磁場產生源的磁場進行校正的磁場校正功能，由此，能在磁性導線的兩端部之間施加其軸向上的磁場。由此，能充分引起大巴克豪森效應，從而能產生高輸出脈沖信號。

10、在一個實施方式中，所述間隔在所述軸向上的距離是與所述磁性導線的耦合位置處的所述一對軸向正交部之間在所述軸向上的距離的20％～40％。通過該結構，能幾乎完全地引起磁性導線所固有的大巴克豪森效應，因而能實現(xiàn)具有更高輸出的發(fā)電傳感器。

11、在一個實施方式中，所述磁通傳導件的所述軸向正交部包括導線配置部，該導線配置部形成有沿所述軸向貫通的孔或槽，所述磁性導線在所述導線配置部中貫通所述軸向正交部，并固定于所述軸向正交部。

12、根據(jù)該結構，通過使磁性導線貫通軸向正交部，能使磁通傳導件和磁性導線的兩端部可靠地磁耦合，并且能確保它們之間的固定。

13、軸向正交部可以構成為例如具有與線圈的直徑大致相同的尺寸。在這種情況下，由于軸向平行部設置在磁性導線和檢測區(qū)域之間，所以當從磁性導線的軸向觀察磁通傳導件時，導線配置部設置在朝遠離檢測區(qū)域的方向偏移(偏向)的位置。通過這種結構，具有能使發(fā)電傳感器小型化的優(yōu)點。

14、在一個實施方式中，在與所述磁性導線的耦合位置處的所述軸向正交部在所述軸向上的厚度為所述磁性導線的全長的10％～20％。根據(jù)該結構，軸向正交部中的磁路不會變得太窄，并且能避免由于軸向正交部而引起的大巴克豪森效應的拾取效率實質性降低。由此，能實現(xiàn)能夠產生高輸出的脈沖信號的發(fā)電傳感器。

15、在一個實施方式中，所述軟磁性部件由矯頑力為所述磁性導線的矯頑力以下，且磁導率為500以上的材料制成。這種材料具有低磁阻、低磁滯、低自感應等特性。由此，即使施加當磁場產生源高速移動時產生的高頻的交變磁場，對發(fā)電傳感器的輸出特性的影響也很小。具體地說，所述軟磁性部件優(yōu)選由ni基鐵氧體或mn基鐵氧體的材料制成。

16、在一個實施方式中，所述發(fā)電傳感器還包括用于表面安裝的外部端子電極，該外部端子電極面向所述檢測區(qū)域地設置在所述磁通傳導件的所述軸向平行部。通過該結構，能減少發(fā)電傳感器的部件數(shù)量，并且能提供結構簡單且小型化的表面安裝型的發(fā)電傳感器。

17、本發(fā)明的上述或其他目的、特征和效果將通過參照附圖并如下面描述的實施方式的說明變得更明確。