JP2001135536A - 電気信号伝達装置 - Google Patents

電気信号伝達装置

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JP2001135536A
JP2001135536A JP35216099A JP35216099A JP2001135536A JP 2001135536 A JP2001135536 A JP 2001135536A JP 35216099 A JP35216099 A JP 35216099A JP 35216099 A JP35216099 A JP 35216099A JP 2001135536 A JP2001135536 A JP 2001135536A
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JP
Japan
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signal line
magnetoresistive element
electric signal
signal
magnetic
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JP35216099A
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English (en)
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Hideo Seki
英男 関
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Honda Motor Co Ltd
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Honda Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 互いに電気的に絶縁された第1の信号線から
第2の信号線へ電気信号の伝達を非接触で行わせるに際
して、熱的影響を受けることなく高信頼性をもって信号
の伝達を安定して行わせ、かつ簡素なかつ小さな構造で
回路基板上に容易に実装できるようにするとともに、第
1の信号線に流れる小さな電流の変化にも感度良く応答
して信号の伝達を行わせることができるようにする。 【構成】 第2の信号線に磁気抵抗素子を直列に接続し
て、第1の信号線に電流が流れたときに発生する磁場が
磁気抵抗素子に作用することによって第1の信号線に流
れる電流の変化を磁気抵抗素子における抵抗の変化に変
換して電気信号の伝達を行わせるようにしたうえで、磁
気抵抗素子を中心として第1の信号線をコイル状に巻回
し、また、前記発生磁場の磁束を磁気抵抗素子の部分に
集中させる磁性部材を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、互いに電気的に絶縁さ
れた複数の電気回路系統間における信号の伝達を磁気抵
抗効果を利用して非接触で行わせる電気信号伝達装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば、電気自動車のように高電
圧のモータ駆動系と低電圧の制御系とが混在するような
場合、高電圧系統のサージから低電圧系統を保護するた
めに、モータ駆動系と制御系とを基準電圧(通常GN
D)を共有しないように電気的に絶縁して設けて、ホト
カプラや絶縁トランスを介して制御系からモータ駆動系
に制御信号の伝達を行わせるようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、互いに電気的に絶縁された第1の電気回路系統か
ら第2の電気回路系統にホトカプラを介して信号を伝達
するのでは、ホトカプラ自体が熱に弱くて、温度環境に
よっては信号の伝達を良好に行わせることができなくな
ってしまうことである。
【0004】また、互いに電気的に絶縁された第1の電
気回路系統から第2の電気回路系統に絶縁トランスを介
して信号を伝達するのでは、絶縁トランスはそれ自体が
大きく、各系統の電気回路が実装される回路基板に一体
に組み込むことが困難で、その組立体が大形かつ複雑化
してしまう。また、電流の変化を検出するため、直流信
号を送ることができないという問題がある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明による電気信号伝
達装置は、互いに電気的に絶縁された第1の信号線から
第2の信号線へ電気信号の伝達を非接触で行わせるに際
して、熱的影響を受けることなく高信頼性をもって信号
の伝達を安定して行わせることができるとともに、簡素
なかつ小さな構造で回路基板上に容易に実装することが
できるようにするべく、第2の信号線に磁気抵抗素子を
直列に接続して、第1の信号線に電流が流れたときに発
生する磁場がその磁気抵抗素子に作用したときの抵抗の
変化によって第2の信号線に電気信号を非接触で伝達す
るようにしている。
【0006】その際、特に本発明では、第1の信号線に
流れる電流の変化に高感度に応答して信号の伝達を行わ
せることができるように、磁気抵抗素子を中心として第
1の信号線をコイル状に巻回して、第1の信号線に電流
が流れたときに磁気抵抗素子に大きな磁場が作用するよ
うにしている。
【0007】また、その際、特に本発明では、第1の信
号線に流れる電流の変化に高感度に応答して信号の伝達
を行わせることができるように、第1の信号線に電流が
流れたときに発生する磁場の磁束を磁気抵抗素子の部分
に集中させる磁性部材を設けるようにしている。
【0008】
【実施例】図1および図2は、互いに電気的に絶縁され
た第1の信号線1から第2の信号線2に非接触で電気信
号を伝達させるようにした本発明による電気信号伝達装
置の基本的な構成を示している。
【0009】ここでは、半導体基板3上に配線された信
号線1上をまたぐように絶縁層4を介して磁気抵抗素子
(MR素子またはGMR素子)5を薄膜形成することに
よってIC製造技術によって微細加工化されている。そ
して、その磁気抵抗素子5の両端には信号線2が接続さ
れている。6は、磁気抵抗素子5の保護膜である。
【0010】磁気抵抗素子5は、その面方向に磁力線が
作用するように磁界をわずかに印加することによって抵
抗値が大きく変化する特性をもっている。図4は、磁気
抵抗素子5の印加磁界に対する抵抗変化率の特性を示し
ている。そして、磁気抵抗素子5は熱に強く、その印加
磁界による抵抗変化の特性は熱的影響を受けることがな
く安定している。
【0011】このように構成されたものにあっては、信
号線1に何ら電流が流れていないときに磁気抵抗素子5
が高抵抗となって、信号線2を電流小の状態(オフ状
態)にする。そして、信号線1に電流Iが流れたとき
に、信号線1のまわりに図3に示すような磁界Hが発生
し、磁気抵抗素子5の面方向に作用する磁力線によって
その抵抗値が大きく変化して低抵抗となり、信号線2を
電流大の状態(オン状態)にする。
【0012】なお、磁気抵抗素子5の抵抗値の変化に応
じた信号線2のオン,オフ状態は、信号線2側の回路定
数によって設定が可能である。また、特に図示しない
が、一辺に磁気抵抗素子5が設けられ、信号線1に何ら
電流が流れていないときに平衡状態となる抵抗ブリッジ
回路を用いて、信号線1に電流が流れて磁気抵抗素子5
の抵抗値が変化したときのブリッジ出力をオン信号とし
てとり出すようにすることも可能である。
【0013】しかして、第1の電気回路系統における信
号線1に電流を流したり、流さなかったりすることによ
り、オン,オフ信号を第2の電気回路系統における信号
線2へ非接触で、熱的影響を受けることなく安定して伝
達することができるようになる。
【0014】その際、信号線1に電流Iを流したときの
発生磁界Hの強度が信号線1からの距離に逆比例するの
で、IC製造技術による微細加工によって磁気抵抗素子
5における磁電変換の感度を充分に高めることができる
ようになる。
【0015】本発明は、特に、このような電気信号伝達
装置にあって、図5および図6に示すように、磁気抵抗
素子5を中心として信号線1をコイル状に複数巻回(3
〜5ターン程度)するようにしている。
【0016】このような構成によれば、信号線1に電流
Iが流れたときにコイル作用によってその内部に大きな
磁場Hが発生し、磁気抵抗素子5の面方向に充分な磁力
線が作用して、信号線1に流れる電流Iの変化に高感度
に応答できるようになる。
【0017】したがって、信号線1に流れる電流Iが比
較的小さくても、磁気抵抗素子5の抵抗値が応答性良く
変化して、信号線2への信号の伝達を高感度に行わせる
ことができるようになる。
【0018】通常、磁気抵抗素子5を所定の低抵抗値に
切り換えて信号線2をオン状態にするためには200D
e程度の磁場を磁気抵抗素子5に作用させる必要があ
る。しかして、本発明によれば、磁気抵抗素子5を所定
の低抵抗値に切り換えるために必要な磁場を、磁気抵抗
素子5を中心として信号線1を複数巻回したコイルの起
磁力によって得ることができ、信号線1に流す電流Iを
通常の半分以下にすることができるようになる。
【0019】したがって、信号線1の電流容量を通常の
半分以下に抑えることができ、基板上に信号線1を細線
によってとり回すことができるようになり、小形化に有
利となる。
【0020】また、本発明では、特に、図7および図8
に示すように、信号線1に電流Iが流れたときに発生す
る磁場Hの磁束を磁気抵抗素子5の部分に集中させる透
磁率の高い磁性部材7を設けるようにしている。
【0021】ここでは、その磁性部材7を、所定距離L
のギャップGを介して両端をつき合せるようにしたルー
プ状に形成して、そのギャップGの部分に磁気抵抗素子
5を磁気的に結合することによって磁気閉回路を形成す
るようにしている。
【0022】図9は、その磁性部材7のギャップG部分
における磁気抵抗素子5の結合状態の詳細を示してい
る。ここでは、電気的に磁気抵抗素子5の抵抗変化分の
みをとり出すことができるように、磁気抵抗素子5と磁
性部材7との間に微小な間隔(例えば0.1μm程度)
によるSiO2などによる絶縁層8を設けるようにして
いる。そして、絶縁層8の部分における磁気抵抗分を極
力抑えるべく、磁性部材7に対する磁気抵抗素子5の沿
面長lを長くとって、両者間に充分な磁束が通るように
している。
【0023】したがって、このような構成によれば、磁
性部材7によって信号線1に電流Iが流れたときに発生
する磁場Hの磁束が磁気抵抗素子5の部分に集中して、
磁気抵抗素子5の部分以外で起磁力が消費されることが
有効に抑制され、信号線1に流れる電流Iの変化に高感
度に応答できるようになる。
【0024】また、磁性部材7のギャップG部分に磁気
抵抗素子5を磁気的に結合するに際して、磁気抵抗素子
5の感度をより上げるために、図10に示すように、磁
気抵抗素子5を複数回くり返して蛇行させるようにして
いる。この場合、磁気抵抗素子5におけるギャップGを
またがる部分の幅W1が磁性部材7にのり上げている部
分の幅W2(磁性部材7に対する沿面長l)よりも細く
なるようにして、磁束が集中しているギャップGにまた
がる部分の磁気抵抗が大きくなるようにしている。
【0025】磁性部材7としては、それを必ずしもルー
プ状にして磁気抵抗素子5と磁気的な閉回路を形成する
ようにしなくとも、単なるバー状の磁性部材を用いて、
そのつき合せ部分に磁気抵抗素子5を磁気的に結合した
ものをコイル状に巻回された信号線1の中心に配設する
ようにしても、効率は多少低下するが、磁束を磁気抵抗
素子5の部分に効果的に集中させることができるように
なる。
【0026】また、信号線1に電流Iが流れたときに発
生する磁場Hの磁束を磁気抵抗素子5の部分に集中させ
るための磁性部材7を設けるに際して、信号線1がコイ
ル状に巻回されていない構成の場合にも有効に適用され
ることはいうまでもない。
【0027】
【発明の効果】以上、本発明による電気信号伝達装置に
あっては、互いに電気的に絶縁された第1の信号線から
第2の信号線へ電気信号の伝達を非接触で行わせるに際
して、第2の信号線に磁気抵抗素子を直列に接続して、
第1の信号線に電流が流れたときに発生する磁場が磁気
抵抗素子に作用することによって第1の信号線に流れる
電流の変化を磁気抵抗素子における抵抗の変化に変換し
て電気信号の伝達を行わせるようにしたもので、熱的影
響を受けることなく高信頼性をもって信号の伝達を安定
して行わせることができるとともに、簡素なかつ小さな
構造で回路基板上に容易に実装することができるという
利点を有している。
【0028】そして、特に本発明によれば、磁気抵抗素
子を中心として第1の信号線をコイル状に巻回して、第
1の信号線に電流が流れたときに磁気抵抗素子に大きな
磁場が作用するようにしており、第1の信号線に流れる
電流の変化に高感度に応答して信号の伝達を行わせるこ
とができるようになる。
【0029】また、特に本発明によれば、第1の信号線
に電流が流れたときに発生する磁場の磁束を磁気抵抗素
子の部分に集中させる磁性部材を設けるようにしてお
り、第1の信号線に流れる電流の変化に高感度に応答し
て信号の伝達を行わせることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による電気信号伝達装置の基本的な構成
例を示す正断面図である。
【図2】その基本構成における電気信号伝達装置の平面
図である。
【図3】その基本構成にあって第1の信号線に電流が流
れたときの発生磁界によって磁気抵抗素子の面方向に磁
力線が作用する状態を示す正断面図である。
【図4】磁気抵抗素子の印加磁界に対する抵抗変化率の
特性を示す図である。
【図5】本発明による電気信号伝達装置の一実施例を示
す正面図である。
【図6】その一実施例における電気信号伝達装置の平面
図である。
【図7】本発明による電気信号伝達装置の他の実施例を
示す正面図である。
【図8】その他の実施例における電気信号伝達装置の平
面図である。
【図9】その他の実施例における磁性部材のギャップ部
分での磁気抵抗素子の結合状態の詳細を示す部分的な正
面図である。
【図10】その他の同実施例における磁性部材のギャッ
プ部分に結合される磁気抵抗素子の一形態を示す部分的
な平面図である。
【符号の説明】
1 第1の信号線 2 第2の信号線 5 磁気抵抗素子 7 磁性部材 8 絶縁層

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 互いに電気的に絶縁された第1の信号線
    から第2の信号線へ電気信号の伝達を非接触で行わせる
    電気信号伝達装置であって、第2の信号線に磁気抵抗素
    子を直列に接続して、第1の信号線に電流が流れたとき
    に発生する磁場が磁気抵抗素子に作用することによって
    第1の信号線に流れる電流の変化を磁気抵抗素子におけ
    る抵抗の変化に変換して電気信号の伝達を行わせるよう
    にしたうえで、磁気抵抗素子を中心として第1の信号線
    をコイル状に巻回するようにしたことを特徴とする電気
    信号伝達装置。
  2. 【請求項2】 互いに電気的に絶縁された第1の信号線
    から第2の信号線へ電気信号の伝達を非接触で行わせる
    電気信号伝達装置であって、第2の信号線に磁気抵抗素
    子を直列に接続して、第1の信号線に電流が流れたとき
    に発生する磁場が磁気抵抗素子に作用することによって
    第1の信号線に流れる電流の変化を磁気抵抗素子におけ
    る抵抗の変化に変換して電気信号の伝達を行わせるよう
    にしたうえで、前記発生磁場の磁束を磁気抵抗素子の部
    分に集中させる磁性部材を設けたことを特徴とする電気
    信号伝達装置。
  3. 【請求項3】 磁性部材が、磁気抵抗素子とともに磁気
    的な閉ループを形成するようにしたことを特徴とする請
    求項2の記載による電気信号伝達装置。
  4. 【請求項4】 磁気抵抗素子を中心として第1の信号線
    をコイル状に巻回するようにしたことを特徴とする請求
    項2の記載による電気信号伝達装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006515062A (ja) * 2003-01-31 2006-05-18 コミサリア、ア、レネルジ、アトミク 無線周波数磁界を感知する素子
US7948349B2 (en) 2007-10-31 2011-05-24 Tdk Corporation Magnetic coupler
CN108807663A (zh) * 2017-04-27 2018-11-13 Tdk株式会社 磁阻效应器件及高频器件

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006515062A (ja) * 2003-01-31 2006-05-18 コミサリア、ア、レネルジ、アトミク 無線周波数磁界を感知する素子
US7948349B2 (en) 2007-10-31 2011-05-24 Tdk Corporation Magnetic coupler
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