磁気センサ設計開発のための基礎技術と応用

自動車の電子化、自動化が進む今、センサは車両制御、自動運転に必須の技術であり、各メーカがセンサシステム開発を加速させています。センサに要求される機能、精度や信頼性はますます高くなっており、センサを設計開発あるいは活用、管理するには、センサの種類や特徴、動作原理やその根本を知っておくことが、重要となっています。 　センサは様々な種類がありますが、それらはいずれも磁気、力、温度、光、などの物理原理を適用し組み込むことで、検出を可能にしています。その中でも磁気を使ったセンサは最も応用範囲が広く、多くの用途で使われています。磁気センサは各種センサのなかで最も基本的かつ重要なセンサと位置付けることができます。 　本セミナーでは「磁石と磁性体の基礎知識と設計」をしっかりと、ていねいに説明し、磁気学の基礎をまず理解いただきます。次に磁気検出素子の種類と特徴、長短所を交えながら最適設計のありかたを解説します。自動車用センサ開発の第一線で多くのヒット商品を生み出した技術士が、失敗例や失敗しないコツなど経験を交えた説明を行うことで、実践的で使える”磁気センサ設計”が体験できると思います。 　また本セミナーでは冒頭に「温度」「荷重、圧力」「光」センサについても簡単な解説から始めており、一般知識の習得にも役立つ面もあります。

1. センサの基礎と各センサの特徴
   1. センサとは
   2. 各種センサの主な原理と特徴
      • 温度センサ
      • ひずみ応用センサ
      • 光センサ
      • 化学センサ
      • 磁気センサ
2. 磁気設計の基礎
   1. 磁石と磁性体
      1. 磁性体の基礎
      2. 磁気の源は
      3. 強磁性体の構造 (磁区、磁壁)
      4. 初期磁化曲線
      5. 磁化と磁気異方性
   2. 電磁気の基礎知識
      1. 磁界と磁束
      2. 電流による磁界
      3. 磁界中の強磁性体とその関係式
   3. 磁石設計技術
      1. 磁石技術データの読取り方と減磁曲線
      2. 減磁曲線の解釈と設計の仕方
         • J-H曲線
         • B-H曲線
         • 最大エネルギー積
         • 反磁界
         • 動作点とパーミアンス係数
         • 可逆減磁と不可逆減磁
   4. 各磁石の材質と特徴
      1. 各磁石材質の特徴
      2. 各磁石の減磁曲線
      3. 磁石製造工程と磁気異方性
   5. 磁性体と磁気回路の設計知識
      1. 磁性材料に求める特性とは
      2. 各種軟磁性材料と特徴
      3. 磁気回路の設計
      4. 磁気回路設計時や使用時における注意点と対策
      5. 磁気シミュレーションと実機確認
      6. センシングにおける磁気回路の例
3. 磁気検出デバイスの種類と特徴
   1. リードSW
   2. 電磁ピックアップ
   3. ホール素子/IC
   4. 強磁性磁気抵抗素子 (AMR)
   5. 半導体MR
   6. GMRとTMR
   7. MI素子
   8. 渦電流式センサ
   9. レゾルバ
4. 代表的な磁気センサに使われる素子と活用設計
   1. ホールICの活用設計
      1. パルス 出力ホールIC⇒近接スイッチ、位置、回転センサ
         1. 回転センサの不具合要因
         2. 不具合の設計対処とホールICの選定
      2. リニア出力ホールIC
         1. 角度検出ホールICと不具合要因
         2. 電流センサ用リニアホールIC/不具合要因と設計対処
   2. MR系ICの活用設計
      1. パルス出力MRIC
         1. AMR回転センサの磁気設計課題と対処
         2. GMR回転センサの磁気設計
         3. MR系回転センサの不具合要因と留意点
      2. 角度検出MRIC (AMR,GMR,TMR)
         • ホール式&MR式角度センサ設計上の留意点
   3. まとめ:回転角度センサ、電流センサと他方式との性能比較
5. 構造設計で考慮すべきポイント
   1. 環境条件と品質設計
   2. 信頼性試験
   3. 主な構成部品の設計留意点
6. まとめ