CN109328307B - 磁传感器以及具备该磁传感器的电流传感器 - Google Patents

磁传感器以及具备该磁传感器的电流传感器 Download PDF

Info

Publication number
CN109328307B
CN109328307B CN201780038845.1A CN201780038845A CN109328307B CN 109328307 B CN109328307 B CN 109328307B CN 201780038845 A CN201780038845 A CN 201780038845A CN 109328307 B CN109328307 B CN 109328307B
Authority
CN
China
Prior art keywords
permanent magnet
magnetic field
measured
magnetic
magnetic sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201780038845.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109328307A (zh
Inventor
清水康弘
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Publication of CN109328307A publication Critical patent/CN109328307A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109328307B publication Critical patent/CN109328307B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/20—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, i.e. measuring a magnetic field via the interaction between a current and a magnetic field, e.g. magneto resistive or Hall effect devices
    • G01R15/205—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, i.e. measuring a magnetic field via the interaction between a current and a magnetic field, e.g. magneto resistive or Hall effect devices using magneto-resistance devices, e.g. field plates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/20—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, i.e. measuring a magnetic field via the interaction between a current and a magnetic field, e.g. magneto resistive or Hall effect devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/09—Magnetoresistive devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/09—Magnetoresistive devices
    • G01R33/091—Constructional adaptation of the sensor to specific applications
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/09—Magnetoresistive devices
    • G01R33/093—Magnetoresistive devices using multilayer structures, e.g. giant magnetoresistance sensors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/20—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, i.e. measuring a magnetic field via the interaction between a current and a magnetic field, e.g. magneto resistive or Hall effect devices
    • G01R15/207—Constructional details independent of the type of device used
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/0092—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof measuring current only
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00—Galvanomagnetic devices
    • H10N50/10—Magnetoresistive devices

Abstract

电流传感器具备：至少一个永久磁铁(110)；以及至少一个磁敏体，在从永久磁铁(110)被施加了偏置磁场的状态下检测被测定磁场(2)。永久磁铁(110)具有将被测定磁场(2)的施加方向作为磁化方向的磁导系数的值成为该永久磁铁(110)的磁化方向(1)的磁导系数的值的1.5倍以下的形状。

Description

磁传感器以及具备该磁传感器的电流传感器
技术领域
本发明涉及磁传感器以及具备该磁传感器的电流传感器。
背景技术
作为公开了具备在半导体基板形成有磁电变换元件的传感器基板和偏置磁铁的电流传感器的在先文献，有日本特开2013-242301号公报(专利文献1)。在专利文献1记载的电流传感器中，传感器基板安装在搭载基板的表面，偏置磁铁搭载在搭载基板的背面。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-242301号公报
发明内容
发明要解决的课题
在从作为偏置磁铁的永久磁铁对磁电变换元件施加的偏置磁场的施加方向以及强度变动的情况下，磁传感器的输出变动，被测定电流的检测精度下降。
本发明是鉴于上述的问题而完成的，其目的在于，提供一种确保了作为偏置磁铁的永久磁铁的磁特性的稳定性并抑制了检测精度的下降的磁传感器以及具备该磁传感器的电流传感器。
用于解决课题的技术方案
基于本发明的第一方面的磁传感器是对被测定磁场的强度进行测定的磁传感器。磁传感器具备：至少一个永久磁铁；以及至少一个磁敏体，在从永久磁铁被施加了偏置磁场的状态下检测被测定磁场。永久磁铁具有将被测定磁场的施加方向作为磁化方向的磁导系数的值成为该永久磁铁的磁化方向的磁导系数的值的1.5倍以下的形状。
在本发明的一个方式中，永久磁铁具有将被测定磁场的施加方向作为磁化方向的磁导系数的值成为该永久磁铁的磁化方向的磁导系数的值以下的形状。
在本发明的一个方式中，永久磁铁具有将被测定磁场的施加方向作为磁化方向的磁导系数的值成为该永久磁铁的磁化方向的磁导系数的值的0.6倍以下的形状。
在本发明的一个方式中，永久磁铁具有该永久磁铁的磁化方向的磁导系数的值大于2的形状。
在本发明的一个方式中，永久磁铁具有该永久磁铁的磁化方向的磁导系数的值在成为该永久磁铁的退磁曲线的最大能积的磁化方向的磁导系数的值以上的形状。
在本发明的一个方式中，至少一个永久磁铁由多个永久磁铁构成。从多个永久磁铁中的一部分的永久磁铁施加的磁场相对于多个永久磁铁中的剩余部分的永久磁铁在剩余部分的永久磁铁的磁化方向上施加。从剩余部分的永久磁铁施加的磁场相对于上述一部分的永久磁铁在上述一部分的永久磁铁的磁化方向上施加。
基于本发明的第二方面的电流传感器具备：导体，流过被测定电流，具有长边方向；以及上述的磁传感器，对通过在导体流过被测定电流而产生的被测定磁场进行检测。永久磁铁的磁化方向不同于与上述长边方向正交的方向。
在本发明的一个方式中，永久磁铁的磁化方向沿着上述长边方向。
发明效果
根据本发明，能够确保作为偏置磁铁的永久磁铁的磁特性的稳定性，能够抑制磁传感器以及具备该磁传感器的电流传感器的检测精度的下降。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1涉及的磁传感器的结构的俯视图。
图2是从箭头II方向观察图1的磁传感器的主视图。
图3是示出本发明的实施方式1涉及的磁传感器具备的永久磁铁的形状的立体图。
图4是示出P2/P1与被测定磁场的施加方向上的永久磁铁的磁化的强度的关系的曲线图。
图5是示出P2/P1与被测定磁场的施加方向上的永久磁铁的磁化的强度相对于磁化方向上的永久磁铁的磁化的强度的比率的关系的曲线图。
图6是示出永久磁铁的退磁曲线以及磁导线的曲线图。
图7是示出本发明的实施方式2涉及的磁传感器的结构的俯视图。
图8是从箭头VIII方向观察图7的磁传感器的主视图。
图9是示出本发明的实施方式3涉及的磁传感器的结构的俯视图。
图10是从箭头X方向观察图9的磁传感器的主视图。
图11是示出本发明的实施方式4涉及的磁传感器的结构的俯视图。
图12是从箭头XII方向观察图11的磁传感器的主视图。
图13是示出本发明的实施方式5涉及的磁传感器的结构的俯视图。
图14是从箭头XIV方向观察图13的磁传感器的主视图。
图15是示出本发明的实施方式6涉及的磁传感器的结构的俯视图。
图16是从箭头XVI方向观察图15的磁传感器的主视图。
图17是示出本发明的实施方式7涉及的磁传感器的结构的俯视图。
图18是从箭头XVIII方向观察图17的磁传感器的主视图。
图19是示出本发明的实施方式8涉及的电流传感器的结构的分解立体图。
具体实施方式
以下，参照图对本发明的各实施方式涉及的磁传感器以及具备该磁传感器的电流传感器进行说明。在以下的实施方式的说明中，对于图中的相同或相当的部分标注相同的附图标记，并不再重复其说明。
(实施方式1)
图1是示出本发明的实施方式1涉及的磁传感器的结构的俯视图。图2是从箭头II方向观察图1的磁传感器的主视图。
如图1、图2所示，本发明的实施方式1涉及的磁传感器100具备至少一个永久磁铁110和至少一个磁敏体120，磁敏体120在从永久磁铁110被施加了偏置磁场的状态下对被测定磁场进行检测。在本实施方式中，一个磁敏体120设置在一个永久磁铁110上。但是，磁敏体120与永久磁铁110的位置关系并不限于此。此外，磁敏体120以及永久磁铁110中的至少一方可以设置有多个。
永久磁铁110与磁敏体120通过粘接剂相互接合。也可以通过在用粘接剂或粘结片等将永久磁铁110和磁敏体120粘合之后用划片机等进行切断，从而将磁传感器100单片化。
磁传感器100可以进行树脂封装，或者也可以通过硅酮树脂或环氧树脂等进行浇注封装。作为磁传感器100的驱动方法，能够适当地选择恒定电流驱动或脉冲驱动等。
在本实施方式中，磁敏体120具有由四个AMR(Anisotropic Magneto Resistance，各向异性磁阻)元件构成的惠斯通电桥型的桥电路。另外，磁敏体120也可以具有由两个磁阻元件构成的半桥电路。或者，也可以是，磁敏体120仅具有一个磁阻元件，通过多个磁敏体120电连接，从而构成桥电路。此外，磁敏体120也可以代替AMR元件而包含GMR(GiantMagneto Resistance，巨磁阻)、TMR(Tunnel Magneto Resistance，隧道磁阻)、BMR(Ballistic Magneto Resistance，弹道磁阻)、CMR(Colossal Magneto Resistance，庞磁阻)等磁阻元件。
在本实施方式中，AMR元件通过包含螺旋柱型电极，从而具有奇函数输入输出特性。具体地，磁敏体120具有的磁阻元件通过包含螺旋柱型电极，从而被偏置，使得在相对于磁阻元件中的磁阻膜的磁化方向成给定的角度的方向上流过电流。
磁阻膜由坡莫合金等磁性体构成。磁阻膜使用溅射装置或蒸镀装置等形成。磁阻膜的磁化方向由从配置在磁阻膜的附近的永久磁铁110施加的偏置磁场的施加方向、以及磁阻膜的形状各向异性中的至少一方决定。例如，在磁阻膜的平面形状的纵横比小的情况下，磁阻膜的形状各向异性的影响小，从永久磁铁110施加的偏置磁场的施加方向成为主要原因而决定磁阻膜的磁化方向。在磁阻膜的形状各向异性大的情况下，磁阻膜的形状各向异性对磁阻膜的磁化方向的影响变大。
图3是示出本发明的实施方式1涉及的磁传感器具备的永久磁铁的形状的立体图。如图3所示，在本实施方式中，永久磁铁110具有长度为D、宽度为W、厚度为H的长方体状的外形。
作为永久磁铁110的材料，能够使用各向同性铁氧体、各向异性铁氧体、钐钴、铝镍钴或钕等。在作为永久磁铁110的材料而使用了各向异性铁氧体、钐钴或钕的情况下，能够增大永久磁铁110的矫顽力，因此能够提高永久磁铁110的磁特性的稳定性。永久磁铁110可以由烧结磁铁或粘结磁铁构成。
如图1、图3所示，永久磁铁110的磁化方向1沿着永久磁铁110的长度方向。因此，在本实施方式中，磁敏体120在沿着永久磁铁110的磁化方向1的方向上被施加偏置磁场。在本实施方式中，被测定磁场2对磁敏体120的施加方向沿着永久磁铁110的宽度方向，并与永久磁铁110的磁化方向1正交。但是，只要被测定磁场2对磁敏体120的施加方向与永久磁铁110的磁化方向1不同即可，被测定磁场2对磁敏体120的施加方向与永久磁铁110的磁化方向1也可以以90°以外的角度交叉。
通过像上述的那样配置磁传感器100，从而在永久磁铁110被施加与磁化方向1不同的方向的被测定磁场2。由此，在永久磁铁110的磁特性变动的情况下，磁传感器100的检测精度下降。即，在永久磁铁110的磁化方向以及磁化量的至少一方由于施加被测定磁场2而变化的情况下，偏置磁场对磁敏体120的施加方向以及磁化量的至少一方变化，因此被测定磁场的检测精度下降。
因此，在本实施方式涉及的磁传感器100中，永久磁铁110具有将被测定磁场2的施加方向作为磁化方向的磁导系数的值成为永久磁铁110的磁化方向1的磁导系数的值以下的形状。
磁导系数的值越高，永久磁铁110越容易被磁化。永久磁铁110优选具有永久磁铁110的磁化方向1的磁导系数的值大于2的形状。
在此，对如下的实验例进行说明，该实验例验证了将被测定磁场2的施加方向作为磁化方向的磁导系数的值与永久磁铁110的磁化方向1的磁导系数的值的关系对永久磁铁110的磁化方向的变化的难易度造成的影响。
在本实验例中，对四种永久磁铁的样品进行了实验。样品1～4的永久磁铁的材料设为各向异性铁氧体。
[表1]
Figure BDA0001915392760000061
表1是总结了本实验例的样品1～4的形状以及磁导系数的表。如表1所示，关于永久磁铁的外形尺寸(长度D、宽度W、厚度H)，样品1设为D＝2.0mm、W＝1.0mm、H＝0.5mm，样品2设为D＝2.0mm、W＝1.6mm、H＝0.5mm，样品3设为D＝2.0mm、W＝2.4mm、H＝0.5mm，样品4设为D＝2.0mm、W＝3.0mm、H＝0.5mm。
通过上述的外形尺寸，关于沿着永久磁铁的长度方向的永久磁铁的磁化方向1的磁导系数P1，样品1为12.29，样品2为8.83，样品3为6.66，样品4为5.71，关于将沿着永久磁铁的宽度方向的被测定磁场2的施加方向作为磁化方向的磁导系数P2，样品1为2.95，样品2为5.55，样品3为9.75，样品4为13.37。因而，关于P2/P1，样品1为0.24，样品2为0.63，样品3为1.46，样品4为2.34。
[表2]
Figure BDA0001915392760000062
表2是总结了使本实验例的样品1～4磁化后的磁矩以及磁化的强度的表。如表2所示，关于用振动试样型磁力计(VSM：Vibrating Sample Magnetometer)对在磁化方向1上充磁后的永久磁铁的磁矩进行了测定的测定值，样品1为0.35emu，样品2为0.56emu，样品3为0.82emu，样品4为0.99emu，关于磁化方向1上的永久磁铁的磁化的强度，样品1为350.0emu/cm3，样品2为346.9emu/cm3，样品3为339.6emu/cm3，样品4为330.0emu/cm3。
关于在作为被测定磁场2而将600mT的磁场施加于永久磁铁之后用VSM对被测定磁场2的施加方向上的永久磁铁的磁矩进行了测定的测定值，样品1为0.005emu，样品2为0.025emu，样品3为0.040emu，样品4为0.055emu，关于被测定磁场2的施加方向上的永久磁铁的磁化的强度，样品1为5.00emu/cm3，样品2为15.63emu/cm3，样品3为16.67emu/cm3，样品4为18.33emu/cm3。
关于被测定磁场2的施加方向上的永久磁铁的磁化的强度相对于磁化方向1上的永久磁铁的磁化的强度的比率，样品1为1.4％，样品2为4.5％，样品3为4.9％，样品4为5.6％。
图4是示出P2/P1与被测定磁场的施加方向上的永久磁铁的磁化的强度的关系的曲线图。图5是示出P2/P1与被测定磁场的施加方向上的永久磁铁的磁化的强度相对于磁化方向上的永久磁铁的磁化的强度的比率的关系的曲线图。在图4中，在纵轴示出被测定磁场的施加方向上的永久磁铁的磁化的强度(emu/cm3)，在横轴示出P2/P1。在图5中，在纵轴示出被测定磁场的施加方向上的永久磁铁的磁化的强度相对于磁化方向上的永久磁铁的磁化的强度的比率(％)，在横轴示出P2/P1。
如表2以及图4、图5所示，若将被测定磁场2的施加方向作为磁化方向的磁导系数P2的值为永久磁铁的磁化方向1的磁导系数P1的值的1.5倍以下，则被测定磁场2的施加方向上的永久磁铁的磁化的强度的增加率、以及被测定磁场2的施加方向上的永久磁铁的磁化的强度相对于磁化方向1上的永久磁铁的磁化的强度的比率的增加率变低。能够确认，在满足该条件的情况下，永久磁铁在被测定磁场2的施加方向上不易被磁化，能够确保永久磁铁的磁特性的稳定性。
因而，永久磁铁110优选具有将被测定磁场2的施加方向作为磁化方向的磁导系数的值成为永久磁铁110的磁化方向1的磁导系数的值的1.5倍以下的形状。
进而，如表2以及图4、图5所示，若将被测定磁场2的施加方向作为磁化方向的磁导系数P2的值为永久磁铁的磁化方向1的磁导系数P1的值的0.6倍以下，则被测定磁场2的施加方向上的永久磁铁的磁化的强度的增加率、以及被测定磁场2的施加方向上的永久磁铁的磁化的强度相对于磁化方向1上的永久磁铁的磁化的强度的比率的增加率急剧地变低。能够确认，在满足该条件的情况下，永久磁铁在被测定磁场2的施加方向上更加不易被磁化，能够进一步确保永久磁铁的磁特性的稳定性。
因而，永久磁铁110更优选具有将被测定磁场2的施加方向作为磁化方向的磁导系数的值成为永久磁铁110的磁化方向1的磁导系数的值的0.6倍以下的形状。
图6是示出永久磁铁的退磁曲线以及磁导线的曲线图。在图6中，在纵轴示出磁通量密度B，在横轴示出磁场的强度H。
如图6所示，在退磁曲线3上的工作点5，磁场的强度为Hd，此时的磁通量密度为Bd。磁导系数用Bd/Hd表示。通过退磁曲线3的原点和工作点5的直线被称为磁导线4。
在永久磁铁110具有实现成为永久磁铁110的退磁曲线3的最大能积(BHmax)的磁化方向1的磁导系数的形状的情况下，能够对磁敏体120有效地施加偏置磁场。
在永久磁铁110具有永久磁铁110的磁化方向1的磁导系数的值在成为永久磁铁110的退磁曲线3的最大能积(BHmax)的磁化方向1的磁导系数的值以上的形状的情况下，能够抑制被称为初始退磁的永久磁铁110的磁特性引起不可逆温度变化。
(实施方式2)
以下，对本发明的实施方式2涉及的磁传感器进行说明。另外，实施方式2涉及的磁传感器200仅是永久磁铁和磁敏体的配置与实施方式1涉及的磁传感器100不同，因此对于与实施方式1涉及的磁传感器100同样的结构，标注相同的附图标记，并不再重复其说明。
图7是示出本发明的实施方式2涉及的磁传感器的结构的俯视图。图8是示出从箭头VIII方向观察图7的磁传感器的主视图。
如图7、图8所示，本发明的实施方式2涉及的磁传感器200具备两个永久磁铁110和一个磁敏体120，磁敏体120在从两个永久磁铁110各自被施加了偏置磁场的状态下对被测定磁场2进行检测。在本实施方式中，两个永久磁铁110沿着被测定磁场2的施加方向排列。两个永久磁铁110的磁化方向1是相互相同的朝向。磁敏体120设置在两个永久磁铁110之间。两个永久磁铁110以及磁敏体120各自安装在未图示的基板。
基板是印刷布线板，由玻璃环氧树脂或氧化铝等的基材和将设置在基材的表面上的铜等的金属箔进行图案化而形成的布线构成。
两个永久磁铁110各自具有将被测定磁场2的施加方向作为磁化方向的磁导系数的值成为永久磁铁110的磁化方向1的磁导系数的值以下的形状。由此，两个永久磁铁110在被测定磁场2的施加方向上不易被磁化，能够确保两个永久磁铁110的磁特性的稳定性。
(实施方式3)
以下，对本发明的实施方式3涉及的磁传感器进行说明。另外，实施方式3涉及的磁传感器300仅是两个永久磁铁中的一个永久磁铁的磁化方向与实施方式2涉及的磁传感器200不同，因此对于与实施方式2涉及的磁传感器200同样的结构，标注相同的附图标记，并不再重复其说明。
图9是示出本发明的实施方式3涉及的磁传感器的结构的俯视图。图10是从箭头X方向观察图9的磁传感器的主视图。
如图9、图10所示，本发明的实施方式3涉及的磁传感器300具备两个永久磁铁110和一个磁敏体120，磁敏体120在从两个永久磁铁110各自被施加了偏置磁场的状态下对被测定磁场2进行检测。在本实施方式中，两个永久磁铁110沿着被测定磁场2的施加方向排列。两个永久磁铁110的磁化方向1是相互相反的朝向。磁敏体120设置在两个永久磁铁110之间。两个永久磁铁110以及磁敏体120各自安装在未图示的基板。
在本实施方式中，从两个永久磁铁110中的一个永久磁铁施加的磁场相对于两个永久磁铁110中的另一个永久磁铁在另一个永久磁铁的磁化方向上施加。同样地，从两个永久磁铁110中的另一个永久磁铁施加的磁场相对于两个永久磁铁110中的一个永久磁铁在一个永久磁铁的磁化方向上施加。由此，能够使两个永久磁铁110各自在被测定磁场2的施加方向上不易被磁化，变得容易确保永久磁铁的磁特性的稳定性。
另外，虽然在本实施方式中对具备两个永久磁铁110的磁传感器进行了说明，但是为了确保永久磁铁的磁特性的稳定性，也可以是，从上述一个永久磁铁以及上述另一个永久磁铁各自施加的磁场在自身的磁化方向上施加，且磁传感器还具备如下的其它的永久磁铁，该其它的永久磁铁相对于上述一个永久磁铁在上述一个永久磁铁的磁化方向上施加磁场，相对于上述另一个永久磁铁在上述另一个永久磁铁的磁化方向上施加磁场。其结果是，磁传感器也可以具备三个以上的永久磁铁。
(实施方式4)
以下，对本发明的实施方式4涉及的磁传感器进行说明。另外，实施方式4涉及的磁传感器400仅是永久磁铁和磁敏体的配置与实施方式1涉及的磁传感器100不同，因此对于与实施方式1涉及的磁传感器100同样的结构，标注相同的附图标记，并不再重复其说明。
图11是示出本发明的实施方式4涉及的磁传感器的结构的俯视图。图12是从箭头XII方向观察图11的磁传感器的主视图。
如图11、图12所示，本发明的实施方式4涉及的磁传感器400具备一个永久磁铁110和两个磁敏体120，磁敏体120在从一个永久磁铁110被施加了偏置磁场的状态下对被测定磁场2进行检测。在本实施方式中，两个磁敏体120沿着被测定磁场2的施加方向排列。永久磁铁110设置在两个磁敏体120之间。永久磁铁110以及两个磁敏体120各自安装在未图示的基板。
在本实施方式涉及的磁传感器400中，由两个磁敏体120共用永久磁铁110，因此确保永久磁铁110的磁特性的稳定性更加重要。
(实施方式5)
以下，对本发明的实施方式5涉及的磁传感器进行说明。另外，实施方式5涉及的磁传感器500仅是永久磁铁和磁敏体的配置与实施方式2涉及的磁传感器200不同，因此对于与实施方式2涉及的磁传感器200同样的结构，标注相同的附图标记，并不再重复其说明。
图13是示出本发明的实施方式5涉及的磁传感器的结构的俯视图。图14是从箭头XIV方向观察图13的磁传感器的主视图。
如图13、图14所示，本发明的实施方式5涉及的磁传感器500具备两个永久磁铁110和一个磁敏体120，磁敏体120在从两个永久磁铁110各自被施加了偏置磁场的状态下对被测定磁场2进行检测。在本实施方式中，两个永久磁铁110沿着永久磁铁110的磁化方向1排列。即，两个永久磁铁110在与被测定磁场2的施加方向正交的方向上排列。两个永久磁铁110的磁化方向1为相互相同的朝向。磁敏体120设置在两个永久磁铁110之间。两个永久磁铁110以及磁敏体120各自安装在未图示的基板。
在本实施方式中，从两个永久磁铁110中的一个永久磁铁施加的磁场相对于两个永久磁铁110中的另一个永久磁铁在另一个永久磁铁的磁化方向上施加。同样地，从两个永久磁铁110中的另一个永久磁铁施加的磁场相对于两个永久磁铁110中的一个永久磁铁在一个永久磁铁的磁化方向上施加。由此，能够使两个永久磁铁110各自在被测定磁场2的施加方向上不易被磁化，变得容易确保永久磁铁的磁特性的稳定性。
(实施方式6)
以下，对本发明的实施方式6涉及的磁传感器进行说明。另外，实施方式6涉及的磁传感器600仅是永久磁铁以及磁敏体相对于被测定磁场的施加方向的朝向与实施方式2涉及的磁传感器200不同，因此对于与实施方式2涉及的磁传感器200同样的结构，标注相同的附图标记，并不再重复其说明。
图15是示出本发明的实施方式6涉及的磁传感器的结构的俯视图。图16是从箭头XVI方向观察图15的磁传感器的主视图。
如图15、图16所示，本发明的实施方式6涉及的磁传感器600具备两个永久磁铁110和一个磁敏体120，磁敏体120在从两个永久磁铁110各自被施加了偏置磁场的状态下对被测定磁场2进行检测。在本实施方式中，两个永久磁铁110在相对于被测定磁场2的施加方向倾斜的方向上排列。两个永久磁铁110的磁化方向1是相互相同的朝向。磁敏体120设置在两个永久磁铁110之间。两个永久磁铁110以及磁敏体120各自安装在未图示的基板。
两个永久磁铁110各自具有将被测定磁场2的施加方向作为磁化方向的磁导系数的值成为永久磁铁110的磁化方向1的磁导系数的值以下的形状。由此，两个永久磁铁110在被测定磁场2的施加方向上不易被磁化，能够确保两个永久磁铁110的磁特性的稳定性。
(实施方式7)
以下，对本发明的实施方式7涉及的磁传感器进行说明。另外，实施方式7涉及的磁传感器700与实施方式1涉及的磁传感器100的不同点仅在于，永久磁铁和磁敏体的配置、以及磁敏体具有由两个磁阻元件构成的半桥电路，因此对于与实施方式1涉及的磁传感器100同样的结构，标注相同的附图标记，并不再重复其说明。
图17是示出本发明的实施方式7涉及的磁传感器的结构的俯视图。图18是从箭头XVIII方向观察图17的磁传感器的主视图。
如图17、图18所示，本发明的实施方式7涉及的磁传感器700具备永久磁铁110和磁敏体720，磁敏体720在从永久磁铁110被施加了偏置磁场的状态下对被测定磁场2进行检测。在本实施方式中，永久磁铁110和磁敏体720沿着被测定磁场2的施加方向排列。永久磁铁110以及磁敏体720各自安装在未图示的基板。
磁敏体720具有第一磁阻元件721以及第二磁阻元件722。第一磁阻元件721以及第二磁阻元件722在被测定磁场2的施加方向上排列。第一磁阻元件721和第二磁阻元件722相互电连接，构成半桥电路。
在本实施方式涉及的磁传感器700中，由第一磁阻元件721以及第二磁阻元件722共用永久磁铁110，因此确保永久磁铁110的磁特性的稳定性更加重要。
(实施方式8)
以下，对本发明的实施方式8涉及的电流传感器进行说明。另外，实施方式8涉及的电流传感器800包含实施方式4涉及的磁传感器400，因此对于与实施方式4涉及的磁传感器400同样的结构，标注相同的附图标记，并不再重复其说明。
图19是示出本发明的实施方式8涉及的电流传感器的结构的分解立体图。在图19中，将后述的导体860的长边方向作为X轴方向，将导体860的宽度方向作为Y轴方向，将导体860的厚度方向作为Z轴方向，从而进行图示。
如图19所示，本发明的实施方式8涉及的电流传感器800具备平板状的导体860和磁传感器，平板状的导体860流过被测定电流，具有长边方向(X轴方向)，磁传感器对通过在导体860流过被测定电流而产生的被测定磁场进行检测。磁传感器具备的永久磁铁110的磁化方向1不同于与长边方向(X轴方向)正交的方向。在本实施方式中，永久磁铁110配置为，其长度方向沿着导体860的长边方向(X轴方向)，永久磁铁110的磁化方向1沿着长边方向(X轴方向)。
通过沿着导体860的长边方向(X轴方向)流过被测定电流，从而根据所谓的右手螺旋定则，产生右旋地环绕导体860的周围的被测定磁场。由此，被测定磁场对永久磁铁110的施加方向与沿着导体860的长边方向(X轴方向)的方向正交，朝向导体860的宽度方向(Y轴方向)。其结果是，被测定磁场的施加方向相对于永久磁铁110的磁化方向1成为正交方向。
在本实施方式中，导体860由铜构成。但是，导体860的材料并不限于此，也可以是银、铝等金属或包含这些金属的合金。
导体860也可以被实施表面处理。例如，也可以在导体860的表面设置有由镍、锡、银、铜等金属或包含这些金属的合金构成的至少一层的镀层。
电流传感器800具备的磁传感器还具备安装了永久磁铁110以及两个磁敏体120的引线框830、多个引线840、以及密封树脂850。
电流传感器800还具备未图示的计算部，计算部通过对两个磁敏体120中的一个磁敏体的检测值和两个磁敏体120中的另一个磁敏体的检测值进行运算，从而计算出流过导体860的被测定电流的值。在本实施方式中，计算部是差动放大器。构成计算部的电子部件可以设置在引线框830上，也可以设置在与磁传感器为独立体的基板上。在构成计算部的电子部件设置在引线框830上的情况下，能够抑制由构成部件的位置的偏差造成的磁传感器的检测精度的下降。
在本实施方式中，两个磁敏体120中的一个磁敏体的被测定磁场的检测值的相位与两个磁敏体120中的另一个磁敏体的被测定磁场的检测值的相位是反相。另一方面，一个磁敏体的外部磁场的检测值的相位与另一个磁敏体的外部磁场的检测值的相位是同相。由此，能够降低外部磁场的影响并且提高磁传感器的被测定磁场的检测灵敏度。
为了有效地抑制外部磁场的磁噪声，优选在计算部中对一个磁敏体的检测值和另一个磁敏体的检测值进行运算之前，使各个磁敏体的磁电变换增益一致。此外，优选在各个磁敏体设置微调电阻等电阻调整单元，并通过对各个磁阻元件的电阻值进行调整，从而使各个磁阻元件的特性一致。
通过不使被测定磁场的磁通量相对于设置在引线框830的电路图案垂直地入射，从而能够抑制由感应电动势造成的信号延迟的产生，能够将磁传感器的响应特性维持得高。
磁传感器也可以容纳于壳体。例如，壳体由PPS(聚苯硫醚)等工程塑料形成。PPS因为耐热性高，所以在考虑了导体860的发热的情况下，作为壳体的材料是优选的。
作为对磁传感器的基板和壳体进行固定的方法，能够使用利用螺丝的紧固连接、利用树脂的热焊接、或者利用粘接剂的接合等。在使用螺丝对基板和壳体进行紧固连接的情况下，优选使用非磁性的螺丝，使得不产生磁场的紊乱。壳体可以与导体860构成为一体，也可以构成为能够相对于导体860进行拆装。
磁传感器也可以被磁屏蔽件覆盖。磁屏蔽件例如由硅钢、铁氧体或坡莫合金等磁性体构成。磁屏蔽件可以与壳体进行嵌件成型(insert molding)而一体构成。
可以将本实施方式涉及的电流传感器800应用于例如逆变器等的三相三线式的布线。在该情况下，通过将磁传感器的基板以及壳体设为一个而进行公共化，从而能够省空间化。
在本实施方式涉及的电流传感器800中，由于能够确保磁传感器的永久磁铁110的磁特性的稳定性，从而能够抑制电流传感器800的检测精度的下降。
在上述的实施方式的说明中，也可以将能够组合的结构相互组合。
应认为，此次公开的实施方式在所有的方面均为例示，并不是限制性的。本发明的范围不是由上述的说明示出，而是由权利要求书示出，意图包括与权利要求书等同的意思以及范围内的所有的变更。
附图标记说明
1：磁化方向，2：被测定磁场，3：退磁曲线，4：磁导线，5：工作点，100、200、300、400、500、600、700：磁传感器，110：永久磁铁，120、720：磁敏体，721：第一磁阻元件，722：第二磁阻元件，800：电流传感器，830：引线框，840：引线，850：密封树脂，860：导体。

Claims (8)

1.一种磁传感器，测定被测定磁场的强度，具备：
至少一个永久磁铁；以及
至少一个磁敏体，在从所述永久磁铁被施加了偏置磁场的状态下检测所述被测定磁场，
所述永久磁铁具有将所述被测定磁场的施加方向作为磁化方向的磁导系数的值成为该永久磁铁的磁化方向的磁导系数的值的1.5倍以下的形状。
2.根据权利要求1所述的磁传感器，其中，
所述永久磁铁具有将所述被测定磁场的施加方向作为磁化方向的磁导系数的值成为该永久磁铁的磁化方向的磁导系数的值以下的形状。
3.根据权利要求2所述的磁传感器，其中，
所述永久磁铁具有将所述被测定磁场的施加方向作为磁化方向的磁导系数的值成为该永久磁铁的磁化方向的磁导系数的值的0.6倍以下的形状。
4.根据权利要求1至权利要求3中的任一项所述的磁传感器，其中，
所述永久磁铁具有该永久磁铁的磁化方向的磁导系数的值大于2的形状。
5.根据权利要求1至权利要求3中的任一项所述的磁传感器，其中，
所述永久磁铁具有该永久磁铁的磁化方向的磁导系数的值在成为该永久磁铁的退磁曲线的最大能积的磁化方向的磁导系数的值以上的形状。
6.根据权利要求1至权利要求3中的任一项所述的磁传感器，其中，
所述至少一个永久磁铁由多个永久磁铁构成，
从所述多个永久磁铁中的一部分的永久磁铁施加的磁场相对于所述多个永久磁铁中的剩余部分的永久磁铁在该剩余部分的永久磁铁的磁化方向上施加，
从所述剩余部分的永久磁铁施加的磁场相对于所述一部分的永久磁铁在该一部分的永久磁铁的磁化方向上施加。
7.一种电流传感器，具备：
导体，流过被测定电流，具有长边方向；以及
权利要求1至权利要求6中的任一项所述的磁传感器，检测通过在所述导体流过所述被测定电流而产生的所述被测定磁场，
所述永久磁铁的磁化方向不同于与所述长边方向正交的方向。
8.根据权利要求7所述的电流传感器，其中，
所述永久磁铁的磁化方向沿着所述长边方向。
CN201780038845.1A 2016-07-06 2017-02-01 磁传感器以及具备该磁传感器的电流传感器 Active CN109328307B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016-134136 2016-07-06
JP2016134136 2016-07-06
PCT/JP2017/003558 WO2018008176A1 (ja) 2016-07-06 2017-02-01 磁気センサおよびそれを備えた電流センサ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109328307A CN109328307A (zh) 2019-02-12
CN109328307B true CN109328307B (zh) 2020-10-09

Family

ID=60901657

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780038845.1A Active CN109328307B (zh) 2016-07-06 2017-02-01 磁传感器以及具备该磁传感器的电流传感器

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10884029B2 (zh)
JP (1) JP6555421B2 (zh)
CN (1) CN109328307B (zh)
DE (1) DE112017003404T5 (zh)
WO (1) WO2018008176A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7058630B2 (ja) * 2019-10-01 2022-04-22 Tdk株式会社 磁気センサ装置
JP7172939B2 (ja) * 2019-10-01 2022-11-16 Tdk株式会社 磁気センサ装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5241523A (en) * 1975-09-29 1977-03-31 Toshiba Corp Electroacoustic converter
JPH07249807A (ja) * 1994-03-10 1995-09-26 Murata Mfg Co Ltd 磁気抵抗効果素子
JPH07297464A (ja) * 1994-04-28 1995-11-10 Murata Mfg Co Ltd 差動型磁気抵抗効果素子
EP0738896A3 (en) * 1995-04-19 1998-10-28 Eastman Kodak Company Exchange coupled barber pole magnetoresistive sensor
JP4055609B2 (ja) 2003-03-03 2008-03-05 株式会社デンソー 磁気センサ製造方法
EP1498744B1 (en) 2003-07-18 2011-08-10 Yamaha Corporation Magnetic sensor and manufacturing method therefor
JP2005183614A (ja) * 2003-12-18 2005-07-07 Yamaha Corp 磁気センサ
US7977935B2 (en) * 2009-06-04 2011-07-12 Key Safety Systems, Inc. Temperature tolerant magnetic linear displacement sensor
CN103140741B (zh) * 2010-08-14 2016-04-27 微-埃普西龙测量技术有限两合公司 用于检测磁场的方法和设备
CN102162839B (zh) * 2011-03-18 2012-12-05 武汉大学 三维脉冲磁场波形重构方法及三维磁场传感器
JP2013217914A (ja) * 2012-03-12 2013-10-24 Ferrotec Corp 電流センサ、センサ素子および制御装置
JP2013242301A (ja) 2012-04-23 2013-12-05 Denso Corp 電流センサ
JP6350785B2 (ja) * 2013-09-03 2018-07-04 Tdk株式会社 インバータ装置

Also Published As

Publication number Publication date
DE112017003404T5 (de) 2019-03-21
JP6555421B2 (ja) 2019-08-07
US10884029B2 (en) 2021-01-05
CN109328307A (zh) 2019-02-12
JPWO2018008176A1 (ja) 2019-01-24
WO2018008176A1 (ja) 2018-01-11
US20190041432A1 (en) 2019-02-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107533089B (zh) 电流传感器
US9244135B2 (en) Magnetic sensor device
CN107250813B (zh) 电流传感器
US10955443B2 (en) Current sensor and current sensor module
US10274523B2 (en) Current sensor including a first current sensor and a second current sensor unit
US10274524B2 (en) Current sensor including a first flow path portion and a second flow path folder and power conversion apparatus including the same
JPWO2018100778A1 (ja) 電流センサ及び電流センサユニット
JP6384677B2 (ja) 電流センサ
JP6377882B1 (ja) 磁気抵抗効果素子デバイスおよび磁気抵抗効果素子装置
US10267825B2 (en) Current sensor including a housing surrounded by bent portions of primary conductors
CN106537166B (zh) 磁性传感器装置
JP7070532B2 (ja) 磁気センサ
CN109328307B (zh) 磁传感器以及具备该磁传感器的电流传感器
JP5799882B2 (ja) 磁気センサ装置
WO2017010210A1 (ja) 電流センサ
JP2013047610A (ja) 磁気平衡式電流センサ
JP2018044788A (ja) 電流センサ
WO2019049414A1 (ja) 磁気センサおよびそれを備える電流センサ

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant