JP2001296317A - 電流センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】高感度で広範囲に渡って磁界が検出でき、更に
車両用等も適するように過渡電流、地磁気等による外乱
磁界の影響、素子特有の温度特性の影響等を受けない小
型で低コスト電流センサを提供する。 【解決手段】被検出電流による磁界の方向に関して一方
が逆方向となるように互いに第一及び第二の磁気インピ
ーダンス素子１，１′（以下ＭＩ素子）を設ける手段
と、該第一及び第二のＭＩ素子に夫々ＤＣバイアスコイ
ル２，２′と負帰還バイアスコイル３，３′を巻線し、
該第一及び第二のＭＩ素子の両端から夫々検波回路４，
４′を介して、該夫々負帰還バイアスコイルに接続し、
該負帰還バイアスコイルの終端を夫々の出力検出用素子
５，５′の一端に接続し、該夫々の出力検出用素子の両
端で出力を検出し、該夫々の検出出力を一つの電流出力
とすることを特徴とする電流センサ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、電流センサに関す
るもので、特に高感度で且つ広範囲に渡って検出磁界を
感知できるＭＩ素子を利用した電流センサに関するもの
で、特に地磁気などの外乱磁界の影響も受けず、ＭＩ素
子の温度特性も関係なくなる電流センサに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年小型・低コストで高感度・高速応答
の磁気センサの要求がますます大きくなっている。それ
にともない、微弱な外部磁界を感度良く検出できるＭＩ
素子が必要となってきている。また、非破壊検査や紙幣
検査に用いることができる高感度センサの需要も大きく
なっている。更に、自動車用の電流センサとして高感度
でかつ広範囲の検出磁界に渡って感知できる電流センサ
の需要が多くなっている。

【０００３】ここで、簡単にＭＩ効果について説明す
る。ＭＩ効果とは、高透磁性磁性体に表皮効果を生じさ
せるような数ＭＨｚの高周波電流または、パルス電流を
通電すると、そのインピ−ダンスの大きさが外部磁界に
よって大きく変化する電磁気現象である。この現象を利
用した高感度のＭＩ素子は、１９９３年に名古屋大学の
毛利教授により提案されている。このＭＩ効果を利用し
たＭＩ素子は、下記に示すアモルファス磁性ワイヤ型で
あり、ＦｅＣｏＳｉＢのアモルファス磁性ワイヤに、Ｍ
Ｈｚオ−ダ−の高周波電流を通電した場合、誘起電圧の
振幅だけでなくワイヤ両端間の振幅がワイヤ長さ方向の
外部磁界Ｈｅｘによって著しい変化を示す。これは、Ｈ
ｅｘによってワイヤ内部のインダクタンスの他に表皮効
果によるオ−ミック抵抗も同時に変化するためである。
このＭＩ効果も零磁歪または負磁歪のアモルファスワイ
ヤを用いると数十μｍ 径、１〜２ｍｍ長の微少寸法の
試料でも顕著に現われ、しかも励磁用や検出用のコイル
は、全く不要である。また、ＭＩ効果ではオ−ミック電
圧を相殺するための回路を必要としない為センサ構成が
簡素化でき、励磁周波数も数百ＭＨｚまで可能であるた
め高周波デバイスが構成できる。

【０００４】その特徴として 通電により円周方向（閉磁路）磁束変化を用いるの
で励磁による反磁界がなく、ヘッドがマイクロ寸法とな
るばかりでなく、励磁による磁束を外部に発生させるこ
とがない。 励磁および検出のためのコイルが不要であり、高周
波励磁における浮遊容量の問題がない。 磁性線の温度変化による特性変化を抑制することが
できる。 などの利点があり、検出感度が高いので、磁気ヘッドあ
るいはＨＤＤやＦＤＤのスピンドルモ−タ−のロ−タリ
エンコ−ダ−用高精度磁気ヘッドへの応用が期待されて
いる。

【０００５】また、ＭＩ素子の薄膜化が、スパッタリン
グ法等を用いて磁性薄膜を形成し、磁性体薄膜によるＭ
Ｉ特性を生じさせるＭＩ素子が提案されている。このＭ
Ｉ素子は、磁場中アニールや磁場中成膜により膜の磁気
特性の制御が可能であり、積層化、パターン化により構
造面でのフレキシビリティが高くなり、オンチップデバ
イス化が可能となり装着性の点でワイヤ素子と比較して
有利となる。この薄膜型ＭＩ素子は磁性ワイヤ型に比べ
磁界検出感度がやや低い。このＭＩ素子で磁界センサを
構成するためには、ＭＩ効果が外部磁界の正負に対して
対称であるため、コイルや永久磁石による直流バイアス
磁界を使って特性を非対称にする必要があった。特に磁
性体薄膜ＭＩ素子は、一般的にアモルファスワイヤに比
べて磁界検出感度が１／３〜１／４と低いため直流バイ
アス磁界をコイル電流で発生させる場合は消費電力が増
大してしまう。更にコイルを巻いたり、永久磁石を配置
することで素子が大きくなる問題があった。更に、前記
のＭＩ素子を改良したＣｏＦｅＢ膜等の軟磁性体薄膜を
二層積層した積層タイプの交差磁気異方性膜ＭＩ素子も
提案されている。

【０００６】後者の交差型磁性体薄膜ＭＩ素子は、軟磁
性体薄膜の磁化容易軸を利用して、交差するような磁気
異方性をもたせた交差型磁気異方性膜ＭＩ素子であり、
外部磁界の正負に対して非対称なＭＩ効果を得ることが
出来きた。これにより直流バイアス磁界を全く使わない
で磁界センサを構成できるようになった。直流バイアス
磁界を発生させるコイルが必要ないことで低消費電力
化、超小型化が可能となった。また、インピ−ダンスの
大きさが最大となる磁界の大きさが磁性体薄膜ＭＩ素子
に比べて１／５になった為、より高感度なセンサを作製
することが期待できる。

【０００７】しかしながら、前述したＭＩ素子は高感度
であるが広範囲の検出磁界に渡って、リニアリティを得
ることが困難であり、その制御装置を改良する必要があ
った。図１７に従来のＭＩ素子３１の制御装置４０をブ
ロック図で示す。ＤＣバイアスコイル３２によりバイア
ス磁界を印加し、検波回路３４を介して増幅器３５によ
り増幅し負帰還抵抗３７、巻線した負帰還バイアスコイ
ル３３を介して負帰還をかけて出力３６を得ている。そ
の外部磁界Ｈ_ex[Oe]−出力電圧Ｖ_OUT［Ｖ］は、図１８
に示すようなリニアリティを得ている。

【０００８】このように電流センサにおいて従来のＭＩ
素子の制御装置４０をもってしても図１８に示すような
±３［Oe］の範囲でしかリニアリティを得ることが出来
なかった。ＭＩ素子は、高感度であるが外部磁界Ｈex−
インピ-ダンスの変化率［％］といったＭＩ特性をみて
もそのインピ−ダンス変化率［％］のピ−クが±数［O
e］であり特性が対称となっているためバイアス磁界Ｈ_b
を印加することで特性をシフトさせ非対称とした線形領
域でしか出力検出をすることができなかった。例えば、
図１８に示されるように、±３［Oe］の範囲でしか線形
領域を得ることが出来なかった。±４［Oe］、±５［O
e］では、出力飽差領域であり出力検出が不可能であっ
た。また、従来のＭＩ素子の制御装置で、車両用の電流
センサを考慮するにあたり、被検出電流による磁界の方
向に関して互いに逆方向のバイアス磁界を印加するよう
に第一及び第二のＭＩ素子を配置しても車両用に使用す
る為には、過渡電流による磁界、地磁気による磁界など
の外乱磁界の影響、ＭＩ素子の温度特性を考慮する必要
があり、広範囲に渡って電流を検出しつつ外乱磁界及び
ＭＩ素子の温度特性の影響を受けない電流センサが必要
とされている。

【０００９】現在、車両用の電流センサには、ホ−ル素
子を用いたものが使用されている。何故なら、ホ−ル素
子を使った電流センサは、外乱磁界や温度特性にあまり
左右されず広範囲に渡って電流検出が可能であるといっ
た利点があるためである。また、車両用の電流センサで
は、高感度の必要性よりも過渡電流、地磁気による外乱
磁界、温度特性が重要になっているためである。図１９
は、従来のホ−ル素子を使った電流センサを簡略化して
示す図である。このような、ホ−ル素子を使った電流セ
ンサでは、フェライト等の部材を使用した磁気コアを使
用し被検出電流用の導電性基板に流れる電流を測定する
といった方式であり、磁気コアは、コストが高いばかり
か、電流センサの小型化には適していない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本出願人は、電流セン
サにおいて、新たなＭＩ素子の制御装置を用いることで
どのようなＭＩ特性をもつＭＩ素子であってもその出力
が飽差することがなく高感度でホ−ル素子同様に広範囲
（無限）に渡って磁界が検出でき、更に車両用等にも適
するように過渡電流、地磁気等による外乱磁界の影響、
ＭＩ素子のもつ温度特性の影響等を受けることのなく且
つ、磁気コアを用いないでも被検出電流を広範囲に渡り
電流出力としつつ図１９同様に被検出電流用の導電性基
板に流れる電流を検出できる小型で低コストで且つ外乱
磁界の影響を受けない電流センサを提供することを可能
とした。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の問題点
を解決するための電流センサであり、請求項１では、被
検出電流による磁界の方向に関し一方が逆方向となるよ
うに互いに第一及び第二の磁気インピ−ダンス素子（以
下ＭＩ素子）を設ける手段、該第一及び第二のＭＩ素子
に夫々のＤＣバイアスコイルと負帰還バイアスコイルを
巻線し、該第一及び第二のＭＩ素子の両端から夫々検波
回路を介して、該夫々負帰還バイアスコイルに接続し、
該負帰還バイアスコイルの終端を夫々出力検出用素子の
一端に接続し、該出力検出用素子の両端で出力を検出
し、該夫々の検出出力を一つの電流出力とし、請求項２
は、被検出電流による磁界の方向に関し一方が逆方向と
なるように互いに第一及び第二の磁気インピ−ダンス素
子（以下ＭＩ素子）を設ける手段と、該第一及び第二の
ＭＩ素子に夫々磁束キャンセル用の負帰還バイアスコイ
ルを巻線し、該第一及び第二のＭＩ素子の両端から夫々
の検波回路、イニシャルオフセット回路を介し、該第一
及び第二のＭＩ素子に巻かれた夫々の負帰還バイアスコ
イルに接続し、該負帰還バイアスコイルの終端を夫々出
力検出用素子の一端に接続し、該出力検出用素子の両端
で出力を検出し、該夫々の検出出力を一つの電流出力と
し、請求項３は、被検出電流による磁界の方向に関し一
方が逆方向となるように互いに第一及び第二の磁気イン
ピ−ダンス素子（以下ＭＩ素子）を設ける手段と、該第
一及び第二のＭＩ素子の両端から夫々の検波回路を介
し、該第一及び第二のＭＩ素子に巻かれた夫々の負帰還
バイアスコイルに接続し、それぞれの該負帰還バイアス
の終端を夫々出力検出用素子の一端に接続し、該出力検
出用素子の両端で出力を検出し、該夫々の検出出力を一
つの電流出力としている電流センサであり、請求項４
は、前記一つの電流出力は、該夫々の出力検出用素子の
両端で検出された該夫々の検出出力の差をとることを特
徴とすることで課題を解決する電流センサを提供してい
る。

【００１２】請求項５は、前記第一及び第二のＭＩ素子
は、外部磁界によって変化する該ＭＩ素子両端の電圧を
前記検波回路で読み取り電流を発生させ前記負帰還バイ
アスコイルに供給し、ト−タル磁界がゼロとなる磁界を
発生させ該電流を平衡させることを特徴とする電流セン
サを提供している。請求項６は、前記被検出電流は、導
電性基板で形成される被検出電流用基板に流され、第一
及び第二のＭＩ素子が、該被検出電流用の導電性基板の
両面に夫々設けられていることで課題を解決している。

【００１３】請求項７は、前記第一及び第二のＭＩ素子
は、ＭＩ特性が対称であることを特徴とする請求項１、
２記載の電流センサであり、請求項８は、前記第一及び
第二のＭＩ素子は、ＭＩ特性が非対称であることを特徴
とする請求項３記載の電流センサであり、請求項９で
は、前記第一及び第二のＭＩ素子を設ける手段は、絶縁
性の樹脂成形部材によってコの字型に成形されているこ
とを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の電流セン
サを提供することで課題を解決するものとしている。

【００１４】

【発明の実施の形態】ここでは、本発明の電流センサに
ついて、磁性体薄膜を使用したＭＩ素子で実施形態を説
明するが、どのようなＭＩ素子においても同様な効果が
得られる。第一の実施形態として図１は、本発明に係る
第一及び第二のＭＩ素子として磁性体薄膜ＭＩ素子１、
１^’の構成を示した図である。図２ａは、プラス側から
外部磁界Ｈex[Oe]を印加したとき及びマイナス側から外
部磁界Ｈex[Oe]を印加したときの第一及び第二のＭＩ素
子のＭＩ特性を示す図である。図２ｂは、それぞれ異な
るＭＩ特性をもつ第一及び第二のＭＩ素子のＭＩ特性を
示す図である。図２ｂでは、説明を簡単にするためにプ
ラス側から外部磁界Ｈex[Oe]を印加したときのインピ−
ダンス変化率だけでＭＩ特性を表している。図３は、バ
イアス磁界Ｈ_b［Oe］を印加したときの磁性体薄膜ＭＩ
素子1、１^’の構成図を示す。図４ａは、バイアス磁界
Ｈ_b［Oe］を印加したときの磁性体薄膜ＭＩ素子の特性
図である。図４ｂは、それぞれ異なるＭＩ特性をもつ第
一及び第二の磁性体薄膜ＭＩ素子にバイアス磁界Ｈ_b［O
e］を印加したときの磁性体薄膜ＭＩ素子の特性図であ
る。図５は、本発明に係わる第一の実施形態として第一
及び第二の磁性体薄膜ＭＩ素子1、１^’の制御装置１０
を応用した電流センサを模式的に示した図である。図６
ａ、図６ｂは、本発明に係わる電流センサの電子回路を
ブロックで模式化した一例を示す図である。図７aは、
本発明に係わる第一の実施形態として第一及び第二の磁
性体薄膜ＭＩ素子1、１^’の制御装置１０を応用した電
流センサの外部磁界Ｈ_ex[Oe]−出力電圧Ｖ_OUT［Ｖ］の
関係を示すグラフである。図７ｂは、本発明に係わる第
一の実施形態として第一及び第二の磁性体薄膜ＭＩ素子
の制御装置を応用した電流センサの被検出電流値Ｉ
_ex［Ａ］−出力電圧Ｖ_OUT［Ｖ］の関係を示すグラフで
ある。

【００１５】図１において磁性体薄膜ＭＩ素子（以下薄
膜ＭＩ素子1、１^’）が記されており、図では、基板を
省略しているが、薄膜ＭＩ素子１は、Aｌ₂０₃ セラミ
ックウェハ、Ｓiウェーハ、ガラスウェーハ等の表面平
滑性を高めた非磁性基板上に軟磁性体薄膜であるＣｏＦ
ｅＮｉ，ＮｉＦｅ等のめっき膜、あるいはＦeＣoＳｉ
Ｂ、ＣｏＺｒＮｂ、ＦeＳｉＢ、ＣｏＳｉＢ等のアモル
ファススパッタ膜、ＮｉＦｅスパッタ膜などの軟磁性体
薄膜を成膜し、その後、回転磁場中、および静止磁場中
で熱処理を行うと磁気特性の向上がはかれる。

【００１６】時間的に変化する電流を印加し表皮効果を
得る第一及び第二の薄膜ＭＩ素子1、１^’の両端に夫々
アルミのワイヤボンディング、Ａｕワイヤ等からなる電
極又は直接半田によりリ−ド線に接続し、数［ＭＨｚ］
以上（好ましくは１０〜４０［ＭＨｚ］）の高周波電流
を両端に通電している。この時の、外部磁界Ｈex［Oe]
とインピ−ダンス変化率（％）の関係（ＭＩ特性）を図
２ａに示している。図３では、ＤＣバイアスコイル２、
２^’をＮ回巻き最大感度となる動作点をシフトさせるた
めに夫々バイアス磁界Ｈ_b[Oe]を印加している。このと
きのＭＩ特性を図４ａに示す。図５に沿って説明する。
このとき、被検出電流によって発生する磁界（以下外部
磁界）に対して逆方向に設けられた薄膜ＭＩ素子1、１
^’に巻いたＤＣバイアスコイル２、２^’の上に絶縁被覆
するか、コイルの外周部を絶縁被覆し、負帰還バイアス
コイル３、３^’をＤＣバイアスコイルと同じだけＮ回巻
いている。次に、銅板等の導電体からなる被検出電流用
の導電性基板（以下被検出電流バ−）８に流れる電流Ｉ
_exを流すと、それによって外部磁界が発生する。その外
部磁界Ｈ_ex[Oe]によって薄膜ＭＩ素子１、１^’の電圧が
変化する。それぞれの薄膜ＭＩ素子１、１^’は、印加さ
れるバイアス磁界Ｈ_b[Oe]が逆方向であり、地磁気、過
渡電流による外乱磁界が打ち消される。そして、その被
検出出力６を一つの電流値の差として出力しており車両
用などの電流センサとして好適である。

【００１７】前述した被検出電流によって発生する外部
磁界に対して互いに逆方向のバイアス磁界Ｈ_bが印加さ
れるように配置されたＭＩ素子１、１^’の両端から夫々
の検波回路４、４^’により電圧Ｖ_１、Ｖ₂を読み取り、
Ｉ_１及びＩ_２となる電流を発生させ、薄膜ＭＩ素子１、
１^’に巻いた夫々の負帰還バイアスコイル３及び３^’に
夫々供給し、夫々の薄膜ＭＩ素子１、１^’のト−タル磁
界がゼロとなるＨ_１及びＨ_２を発生させることで、夫々
Ｉ_１及びＩ_２を常に平衡にさせる。（この夫々のト−タ
ル磁界をゼロにする原理は、以下に第一及び第二の薄膜
ＭＩ素子１、１ ^’ごとに説明する。）夫々のＨ_１及びＨ
_２を夫々の検出用素子５、５^’（抵抗Ｒ ₁、抵抗Ｒ_２）
を介して一つの電流出力の差として出力している。夫々
のＤＣバイアスコイル２、２^’、夫々の負帰還バイアス
コイル３、３^’は、この図のＭＩ素子１、１^’の要部で
開示している。また、このときの電子回路の一例を図６
a、図６bにブロックで模式化して示している。

【００１８】夫々のト−タル磁界をゼロにする原理につ
いて、第一及び第二の薄膜ＭＩ素子１、１^’に分けて説
明する。発生する外部磁界Ｈ_ｅｘ［Oe］が印加される方
向に対し逆方向に第一及び第二のＭＩ素子１、１^’を設
けることで、被検出電流バ−８に流れる電流Ｉ_exによっ
て発生する外部磁界Ｈ_ｅｘ［Oe］とＨ_１［Oe］のト−タ
ル磁界が常にゼロとなることで薄膜ＭＩ素子１の外部磁
界Ｈ_ｅｘ［Oe］に対する電圧変化が飽差する領域の磁界
でもリニアに検出でる。一方、被検出電流バ−８に流れ
る電流Ｉ_ex［Ａ］によって発生する外部磁界Ｈ_ｅｘ［O
e］とＨ_２［Oe］のト−タル磁界が常にゼロとなること
で薄膜ＭＩ素子１^’の外部磁界Ｈ_ｅｘ［Oe］に対する電
圧変化が飽差する領域の磁界でもリニアに検出できる。
この二つの検出された出力を一つの電流出力の差として
出力している。従って、従来は図１８に示すような±数
[Oe]の狭い磁界の範囲でしか検出が出来なかったが、図
７aに示すように広範囲（物理的には無限大）の外部磁
界Ｈ_ｅｘ［Oe］に渡ってリニアな出力を得る磁界平衡型
の制御装置１０を得ることができる。また、これにより
図７ｂに示すような出力電圧Ｖ_OUT［Ｖ］−被検出電流
値［Ａ］の関係を得ることが可能になった。次に、図２
ｂに示される異なるＭＩ特性ａをもつＭＩ素子１、１^’
と、ＭＩ特性ｂをもつＭＩ素子１、１^’で制御装置１０
及びそれを用いる電流センサを検証してみた。ＭＩ素子
１、１^’のＭＩ特性は素子によって多少バラついている
ためあえてこのように異なる特性をもつＭＩ素子を使用
し実験した。図４ｂは、図２ｂのそれぞれのＭＩ特性
ａ、ｂにバイアス磁界Ｈ_b[Oe]を印加し、シフトさせた
図である。詳細な説明は前述したので述べないが、実線
で示すＭＩ特性ａ、点線で示すＭＩ特性ｂともに図７ａ
に示すように全く同様な広範囲（物理的には無限大）の
外部磁界Ｈ_ｅｘに渡ってリニアな出力を得る磁界平衡型
の制御装置１０であることが検証された。図７ｂにおい
ても同様であった。このように、広範囲（物理的に無限
大）の電流測定に渡ってリニアな出力を検出できる磁界
平衡型のＭＩ素子の制御装置を応用した電流センサであ
ることが検証された。また、図５に示すように電流セン
サを構成するにあたり、ＭＩ素子１、１ ^’は、被検出電
流バ−８の通電によって発生する磁界（外部磁界）と逆
方向に設けられるＭＩ素子１、１^’は、夫々のＭＩ素子
１、１^’の最も感度の良い方向と外部磁界とが一致する
ように配置されているほうが好ましい。何故なら、通電
電流によって発生する磁界がＭＩ素子１、１^’の外部磁
界となる為であり、より良好な感度が得られる。更に、
図ではＭＩ素子１、１^’は、被検出電流バ−８の上方と
下方に設けられていたが、被検出電流バ−８によって発
生する磁界を検出できる範囲の位置におかれていればよ
い。しかし、外乱磁界や温度特性の影響を受けないよう
に被検出電流バ−８から夫々同距離に設けられている方
が好ましい。このような、ＭＩ素子１、１^’と被検出電
流バ−８に流れる電流によって発生する外部磁界に対
し、第一及び第二のＭＩ素子１、１^’を逆方向に設け、
更に被検出電流バ−８から同距離とする為に耐熱性且つ
絶縁性の樹脂成形部材やセラミックによって、一体的に
コの字型に設けられた部品を被検出電流バ−８に嵌め込
む形状とすることで、より工程を簡略化でき低コスト化
を図ることを可能としている。

【００１９】次に本発明に係わる第二の実施形態とし
て、第一及び第二の薄膜ＭＩ素子１１、１１^’の制御装
置２０を応用した電流センサを説明する。図８は、本発
明に係るＭＩ効果を用いた第一及び第二の薄膜ＭＩ素子
１１、１１^’の構成を示した図である。図９ａは、プラ
ス側から外部磁界Ｈex[Oe]を印加したとき及びマイナス
側から外部磁界Ｈex[Oe]を印加したときの第一及び第二
のＭＩ素子１１、１１^’のＭＩ特性を示す図である。図
９ｂは、それぞれ異なるＭＩ特性をもつ第一及び第二の
ＭＩ素子１１、１１^’のＭＩ特性ｃ、ｄを示す図であ
る。図９ｂでは、説明を簡単にするためにプラス側から
外部磁界Ｈex[Oe]を印加したときのインピ−ダンス変化
率だけでＭＩ特性をあらわしている。図１０ａは、イニ
シャルオフセット回路１７、１７^’にてあらかじめ負帰
還バイアスコイル１３、１３^’に電流を流してΔＨ[Oe]
シフトさせＭＩ特性を非対称にした特性図を示す。図１
０ｂは、それぞれ異なるＭＩ特性ｃ、ｄをもつ第一及び
第二のＭＩ素子１１、１１^’にイニシャルオフセット回
路１７、１７^’にてあらかじめ負帰還バイアスコイル１
３、１３^’に電流を流してＭＩ特性を非対称にした特性
図を示す。図１１は、本発明に係わる、その薄膜ＭＩ素
子１１、１１^’の制御装置２０を応用した電流センサを
模式的に示した図である。図１２ａ、図１２ｂは、本発
明に係わる電流センサにおいて、その電子回路の一例を
ブロックで模式化した図である。また、本発明に係わる
ＭＩ素子１１、１１^’の制御装置２０を応用した電流セ
ンサの外部磁界Ｈ_ex[Oe]−出力電圧Ｖ_OUT［Ｖ］の関係
及び被検出電流値Ｉ_ex［Ａ］−出力電圧Ｖ_OUT［Ｖ］の
関係を示すグラフは、第一の実施形態と同様であったの
で、図７ａ及び図７ｂのグラフをつかって説明する。

【００２０】図１１は、本発明に係る第二の実施形態に
おいて、被検出電流によって発生する磁界が互いに異な
る方向となるようにバイアス磁界_ΔＨ[Oe]が印加された
薄膜ＭＩ素子１１、１１^’の制御装置２０を応用した電
流センサであり、時間的に変化する電流を印加し表皮効
果を得るＭＩ素子を用いた薄膜ＭＩ素子１１、１１^’の
制御装置２０を応用した電流センサの構造を模式的に示
した図である。詳細には第一及び第二のＭＩ素子１１、
１１^’による電流検出の原理図である。図９ａに示すよ
うに磁界の向きに対して対称的に電圧が変化する第一及
び第二のＭＩ素子１１、１１^’を利用する場合は夫々の
イニシャルオフセット回路１７、１７^’にて発生させた
電流をあらかじめ夫々の負帰還バイアスコイル１３、１
３^’に流して図１０ａのようにＭＩ特性をΔＨ［Oe]だ
けシフトさせ非対称にしておく。被検出電流バ−１８に
流れる電流Ｉ_ex［Ａ］によって発生する外部磁界をＨ
_ｅｘ[Oe]によって第一及び第二のＭＩ素子１１、１１^’
の電圧が変化する。前記したＭＩ素子１１、１１^’の両
端から検波回路１４、１４^’により夫々の電圧Ｖ₁及び
Ｖ₂を読み取り、夫々Ｉ₁及びＩ_２となる電流を発生さ
せ、夫々第一及び第二のＭＩ素子１１、１１^’に巻いた
負帰還バイアスコイル１３、１３^’に供給し、夫々の薄
膜ＭＩ素子１１、１１^’のト−タル磁界がゼロとなるＨ
_１及びＨ_２を発生させることで、夫々Ｉ_１及びＩ_２を常
に平衡にさせる。（この夫々のト−タル磁界をゼロにす
る原理は、第一の実施形態で第一及び第二の薄膜ＭＩ素
子１、１^’ごとに説明したので省略する。）夫々のＨ_１
及びＨ_２を夫々の検出用素子１５、１５^’（抵抗Ｒ₁、
抵抗Ｒ_２）を介して一つの電流出力の差として出力して
いる。夫々の負帰還バイアスコイル１３、１３^’は、こ
の図のＭＩ素子１１、１１^’の要部で開示している。ま
た、このときの電子回路の一例を図１２a、図１２bにブ
ロックで模式化して示している。

【００２１】従って、従来は図１８に示すような±数[O
e]の狭い磁界の範囲でしか磁界検出が出来なかったが、
図７aに示すように広範囲の外部磁界Ｈ_ｅｘ[Oe]に渡っ
てリニアな出力電圧を得る磁界平衡型の制御装置２０を
得ることができた。これによって図７bに示すように被
検出電流値Ｉ_ex［Ａ］−出力電圧Ｖ_OUT［Ｖ］のように
ホ−ル素子より高感度で、ホ−ル素子同様に広範囲（物
理的に無限大）の出力を検出でき、更に磁気コアを使用
しないで低コストで且つ超小型な電流センサを得ること
ができ、工程の煩雑化を招くこともない。また、夫々Ｄ
Ｃバイアスコイルを必要としないで図１０ａに示すよう
な非対称な特性を得ることができ、夫々の負帰還バイア
スコイル１３、１３^’のみで薄膜ＭＩ素子１１、１１^’
の両端から検波回路１４、１４^’により変化した電圧Ｖ
₁、Ｖ₂を読み取り、Ｉ₁、Ｉ_２となる電流を発生させ、
薄膜ＭＩ素子１１、１１^’に巻いた夫々の負帰還バイア
スコイル１３、１３^’に供給し、ト−タル磁界がゼロと
なるＨ₁、Ｈ_２を発生させ、Ｉ₁、Ｉ_２を常に平衡とさせ
ている。次に、図９ｂに示される異なるＭＩ特性c、ｄ
をもつＭＩ素子１１、１１^’で制御装置２０を検証して
みた。詳細な説明は前述したので述べないが、実線で示
すＭＩ特性c、点線で示すＭＩ特性dともにあらかじめイ
ニシャルオフセット回路１７、１７^’にて電流を流し図
１０ｂに示すようにΔＨ[Oe]だけシフトさせ非対称な特
性としている。異なるＭＩ特性ｃ、ｄにおいても電流セ
ンサに用いる第一及び第二のＭＩ素子１１、１１^’の制
御装置２０の外部磁界Ｈ_ex[Oe]−出力電圧Ｖ_OUT［Ｖ］
の関係及び被検出電流値Ｉ_ex［Ａ］−出力電圧Ｖ
_OUT［Ｖ］の関係を示すグラフは、第一の実施形態と同
様であることが検証された。また、図１１に示すように
電流センサを構成するにあたり、第一及び第二のＭＩ素
子１１、１１^’は、被検出電流バ−１８の通電電流Ｉ_ex
［Ａ］によって発生する磁界を互いに逆方向となるよう
にバイアス磁界が印加されるＭＩ素子１１、１１^’の最
良感度の方位と外部磁界方向と一致させて配置するほう
が好ましい。何故なら、通電電流によって発生する磁界
が第一及び第二のＭＩ素子１１、１１^’の外部磁界であ
るためであり、より最良感度で検出できる為である。ま
た、図ではＭＩ素子１１、１１^’は、被検出電流バ−１
８の上方と下方に設けられているが、被検出電流バ−１
８によって発生する磁界を検出できる範囲の位置におか
れていればよい。しかし、外乱磁界や温度特性の影響を
受けないように被検出電流バ−１８から夫々同距離に設
けられている方が好ましい。このような、ＭＩ素子１
１、１１^’と被検出電流バ−１８に流れる電流によって
発生する外部磁界に対し、第一及び第二のＭＩ素子１
１、１１^’を逆方向に設け、更に被検出電流バ−１８か
ら同距離とする為に耐熱性且つ絶縁性の樹脂成形部材や
セラミックによって、一体的にコの字型に設けられた部
品を被検出電流バ−１８に嵌め込む形状とすることで、
より工程を簡略化でき低コスト化を図ることを可能とし
ている。外部磁界をＨ_ex[Oe]とすることによって薄膜Ｍ
Ｉ素子１１、１１^’の電圧が変化する。それぞれの薄膜
ＭＩ素子１１、１１^’は、印加される外部磁界Ｈ_ex[Oe]
が互いに逆方向であり、地磁気、過渡電流による外乱磁
界が打ち消される。また、その電流出力の差を一つの電
流出力として検出しており車両用などの電流センサとし
て好適である。

【００２２】次に本発明に係わる第三の実施形態を図に
て説明する。図１３は、本発明に係る軟磁性体薄膜の磁
気異方性の方向を交差するよう積層した交差型磁気異方
性薄膜ＭＩ素子２１、２１^’の構成を示した図である。
図１４ａは、プラス側から外部磁界Ｈex[Oe]を印加した
とき及びマイナス側から外部磁界Ｈex[Oe]を印加したと
きの交差型磁気異方性薄膜ＭＩ素子２１、２１^’のＭＩ
特性を示す図である。図１４ｂは、あえてばらつきの異
なる交差型磁気異方性薄膜ＭＩ素子２１、２１ ^’のＭＩ
特性ｅ、ｆを示している。図１４ｂは、説明を簡単にす
るためプラス側から外部磁界Ｈex［Oe]を印加したとき
のＭＩ特性を示す図である。図１５は、交差型磁気異方
性薄膜ＭＩ素子２１、２１^’の制御装置３０を応用した
電流センサの構造を模式的に示した図である。図１６
a、図１６ｂは、本発明に係わる交差型磁気異方性薄膜
ＭＩ素子２１、２１^’の制御装置３０を応用した電流セ
ンサの電子回路の一例をブロックで模式化して示した図
である。また、本発明に係わる電流センサに用いる交差
型磁気異方性薄膜ＭＩ素子２１、２１^’の制御装置３０
の外部磁界Ｈ_ex[Oe]−出力電圧Ｖ_OUT［Ｖ］の関係及び
被検出電流値Ｉ_ex［Ａ］−出力電圧Ｖ_OUT［Ｖ］の関係
を示すグラフは、第一の実施形態と同様であったので、
図７ａ及び図７ｂのグラフをつかって説明する。

【００２３】図１３に示すように軟磁性体薄膜の磁気異
方性の方向を交差させる構造の薄膜ＭＩ素子２１、２１
^’は、特に図示しないがAｌ₂０₃ セラミックウェハ、
Ｓiウェーハ、ガラスウェーハ等の基板上に軟磁性体薄
膜であるＣｏＦｅＮｉ，ＮｉＦｅ等のめっき膜、あるい
はＦeＣoＳｉＢ、ＣｏＺｒＮｂ、ＦeＳｉＢ、ＣｏＳｉ
Ｂ等のアモルファススパッタ膜、ＮｉＦｅスパッタ膜な
どの軟磁性体薄膜の磁気異方性の方向を交差させるよう
に積層している。

【００２４】時間的に変化する電流を印加し表皮効果を
得る交差型の薄膜ＭＩ素子２１、２１^’では、図１４ａ
に示すようにそのＭＩ特性が非対称となっているためＤ
Ｃバイアスやイニシャルオフセット回路を使用する必要
がないと言う利点があるばかりでなくその検出感度が非
常によい。図１５は、本発明に係る交差型磁気異方性薄
膜ＭＩ素子２１、２１^’の制御装置３０を応用した電流
センサの構造を模式的に示した電流検出の原理図であ
る。

【００２５】軟磁性体薄膜の磁化容易軸を利用した交差
型ＭＩ素子２１、２１^’は、特に図示しないが、両端に
アルミのワイヤボンディング、Ａｕワイヤ等からなる電
極又は直接半田によりリ−ド線に接続し、１０［ＭＨ
ｚ］以上で好ましくは、１０〜４０［ＭＨｚ］の高周波
電流を両端に通電している。このときの外部磁界Ｈex[O
e]とインピ−ダンス変化率［％］の関係を図１４ａに示
している。図１４ａに示すように磁界の向きに対して非
対称的に電圧が変化する交差型磁気異方性薄膜ＭＩ素子
２１を利用する場合は、ＤＣバイアスやイニシャルオフ
セット回路にてＭＩ特性を非対称にしておく必要がな
い。

【００２６】図１５に沿って説明すると被検出電流バ−
２８に流れる電流Ｉ_ex［Ａ］によって発生する外部磁界
をＨ_ｅｘ[Oe]によって交差型磁気異方性薄膜ＭＩ素子２
１、２１^’の電圧が変化する。前記したＭＩ素子１、１
^’の両端から検波回路２４、２４^’によりそれぞれ電圧
Ｖ₁［Ｖ］、Ｖ₂［Ｖ］を読み取り、夫々Ｉ₁［Ａ］、Ｉ
_２［Ａ］となる電流を発生させ、交差型磁気異方性薄膜
ＭＩ素子２１、２１^’に巻いた負帰還バイアスコイル２
３、２３^’に供給し、夫々のト−タル磁界がゼロとなる
Ｈ₁［Oe］、Ｈ_２［Oe］を発生させ、夫々Ｉ₁［Ａ］、Ｉ
_２［Ａ］を常に平衡とさせる。このＩ₁［Ａ］、Ｉ
_２［Ａ］を出力検出用素子２５、２５^’（抵抗Ｒ₁、抵
抗Ｒ_２）を介して夫々の被検出出力を一つの電流値の差
として出力する。被検出電流バ−２８によって発生する
磁界（以下外部磁界）に対して逆方向に設けられた交差
型磁気異方性薄膜ＭＩ素子２1、２１^’は、銅板等の導
電体からなる被検出電流バ−２８に流れる電流Ｉ
_ex［Ａ］を流すと、それによって外部磁界が発生する。
その外部磁界Ｈ_ex[Oe]によって交差型磁気異方性薄膜Ｍ
Ｉ素子２１、２１^’のそれぞれの電圧が変化する。それ
ぞれの交差型磁気異方性薄膜ＭＩ素子２１、２１^’は、
印加される外部磁界Ｈ_ex[Oe]が逆方向であり、地磁気、
過渡電流による外乱磁界が打ち消される。また、このと
きの電子回路の一例をブロックで模式化して示したのが
図１６a、図１６bである。

【００２７】従って、従来品では、図１８に示すような
±数[Oe]の狭い磁界の範囲でしか磁界検出が出来なかっ
たが、図７aに示すように被検出電流バ−に流れる電流
Ｉ_exによって発生する外部磁界Ｈ_exを広範囲の検出磁界
Ｈ_exに渡ってリニアな出力電圧を得る磁界平衡型の制御
装置３０を得ることができ電流センサとして応用でき
た。また、ＤＣバイアスコイル、イニシャルオフセット
回路を必要としないで図１４ａに示すような非対称な特
性を得ることができ、負帰還バイアスコイル２３、２３
^’のみで交差型磁気異方性薄膜ＭＩ素子２１、２１^’の
両端から検波回路２４、２４^’によりそれぞれの電圧Ｖ
₁［Ｖ］、Ｖ₂［Ｖ］を読み取り、夫々Ｉ₁［Ａ］、Ｉ_２
［Ａ］となる電流を発生させる。次にそれぞれのＭＩ素
子２１、２１^’に巻いた負帰還バイアスコイル２３、２
３^’に夫々の電流が供給され、それぞれのト−タル磁界
がゼロとなるＨ₁［Oe］、Ｈ_２［Oe］を発生さる。この
ように、夫々Ｉ₁［Ａ］、Ｉ_２［Ａ］を流すことで常に
磁界を平衡とさせている磁界平衡型の電流センサとする
ことで磁界が飽差する領域でも出力が検出できる。更
に、ＤＣバイアスコイル、イニシャルオフセット回路を
必要としないことで工程を削減できコストを低減でき
る。次に、図１４ｂに示されるそれぞれ異なるＭＩ特性
ｅ、ｆをもつ交差型磁気異方性薄膜ＭＩ素子でＭＩ素子
の制御装置３０を電流センサとして応用して検証してみ
た。詳細な説明は前述したので述べないが、実線で示す
ＭＩ特性ｅ、点線で示すＭＩ特性ｆとも非対称な特性と
なっている。この場合でも、図７ａ、図７ｂに示すよう
に、異なるＭＩ特性ｅ、ｆにおいても電流センサに用い
るＭＩ素子２１、２１^’の制御装置３０の外部磁界Ｈ_ex
[Oe]−出力電圧Ｖ_OUT［Ｖ］の関係及び被検出電流値Ｉ
_ex［Ａ］−出力電圧Ｖ_OUT［Ｖ］の関係を示すグラフ
は、第一の実施形態と全く同様に広範囲（物理的には無
限大）の外部磁界Ｈ_ｅｘに渡ってリニアな出力を得る磁
界平衡型の制御装置３０でり、電流センサに応用しても
被検出電流値Ｉ_ex［Ａ］−出力電圧Ｖ_OUT［Ｖ］も同様
であることが検証できたた。また、図１５に示すように
電流センサを構成するにあたり、ＭＩ素子２１、２１^’
は、被検出電流バ−２８の通電電流によって発生する磁
界方向とＭＩ素子２１、２１^’の最大感度の方向とを一
致するように配置されるほうが好ましい。何故なら、通
電電流によって発生する磁界がＭＩ素子２１、２１^’の
外部磁界となるため、感度がより良好であるためであ
る。また、図ではＭＩ素子２１、２１^’は、被検出電流
バ−２８の上方と下方に設けられているが、被検出電流
バ−２８によって発生する磁界を検出できる範囲の位置
におかれていればよい。しかし、外乱磁界や温度特性の
影響を受けないように被検出電流バ−２８から夫々同距
離に設けられている方が好ましい。

【００２８】このような、ＭＩ素子２１、２１^’と被検
出電流バ−２８に流れる電流によって発生する外部磁界
に対し、第一及び第二のＭＩ素子２１、２１^’を逆方向
に設け、更に被検出電流バ−２８から同距離とする為に
耐熱性且つ絶縁性の樹脂成形部材又はセラミックによっ
て、一体的にコの字型に設けられた部品を被検出電流バ
−２８に嵌め込む形状とすることで、より工程を簡略化
でき低コスト化を図ることを可能としている。外部磁界
をＨ_ex[Oe]とすると、Ｈ_ex[Oe]によって薄膜ＭＩ素子２
１、２１^’の電圧が変化する。それぞれの薄膜ＭＩ素子
２１、２１^’は、印加される外部磁界Ｈ_ex[Oe]が互いに
逆方向であり、地磁気、過渡電流による外乱磁界が打ち
消される。また、その電流出力の差を一つの電流出力と
して検出しており車両用などの電流センサとして最適で
ある。コイルは絶縁被覆されているものを使うか、素子
を絶縁被覆してコイルを巻いていることは自明の理であ
る。特に図示しないが、交差型磁気異方性薄膜ＭＩ素子
２１、２１^’にイニシャルオフセット回路を用いて特性
を安定させることも本出願に含まれる。この場合、イニ
シャルオフセットによって予め電流を流し最大感度の位
置までシフトさせておくのが好ましい。

【００２９】従って、以上の被検出電流によって発生す
る外部磁界が印加される方向と逆方向に第一及び第二の
ＭＩ素子を設けた制御装置を応用した電流センサについ
て、検証してきたが本発明における前述の電流センサに
用いる第一及び第二のＭＩ素子の制御装置は、夫々常に
ト−タル磁界がゼロとなる磁界を発生させることで、被
検出電流バ−によって発生する外部磁界Ｈ_ｅｘに対する
電圧変化が飽差する領域の磁界でもリニアに検出でき
る。それによってホ−ル素子よりも超高感度でホ−ル素
子同様に広範囲の検出磁界（物理的に無限大）に渡って
リニアリティを得ることができる電流センサであり、ま
たバイアス磁界を印加しなくても達成できる。更に、Ｍ
Ｉ素子のＭＩ特性のばらつきに左右されないで出力検出
が可能である。また、これらのＭＩ素子を被検出電流に
よって発生する外部磁界が印加される方向と逆方向に夫
々第一及び第二のＭＩ素子を設けることで地磁気、過渡
電流などによる外乱磁界及びＭＩ素子の温度特性の影響
を受けず車両用に適した電流センサを提供できることが
可能となった。更にここで付け加えておくが被検出電流
バ−の上下に前述したような第一及び第二のＭＩ素子を
設けるには、被検出電流バ−にコの字型で嵌め込める形
状が組立てに適しており、これにより第一及び第二のＭ
Ｉ素子が設けられている。例えば、耐熱性で且つ絶縁性
のプラスチックで一体成形したコの字型の成形品や、セ
ラミックなどの絶縁物を一体的に形成した成形品に第一
及び第二のＭＩ素子を設けて被検出電流バ−に組み込む
ことで、工程の煩雑化を防ぎ一層の低コスト化を期待で
きる。

【００３０】

【発明の効果】このように本発明では、電流センサにお
いてどのようなＭＩ特性をもったＭＩ素子でもその制御
装置を利用することによって被検出電流による磁界の方
向に対して逆方向の外部磁界が印加された第一及び第二
の磁気インピ−ダンス素子（以下ＭＩ素子）を設けて、
常にト−タル磁界がゼロとなる磁界を発生させており、
常に平衡状態を保つことで超高感度でホ−ル素子と同様
に広範囲の検出磁界（物理的に無限大）に渡ってリニア
リティをえることができる。更に、バイアス磁界を印加
しなくても同様な効果を達成できるものである。また、
磁気コアを使わないのでホ−ル素子を利用した電流セン
サに比べ超小型で低コストな電流センサを得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる電流センサの第一の実施形態に
おけるＭＩ効果を用いた第一及び第二の磁性体薄膜ＭＩ
素子の構成を示した図である。

【図２ａ】本発明に係わる電流センサの第一の実施形態
における第一及び第二の磁性体薄膜ＭＩ素子にプラス側
から外部磁界を印加したとき及びマイナス側から外部磁
界を印加したときのＭＩ特性を示す図である。

【図２ｂ】本発明に係わる電流センサの第一の実施形態
における夫々異なる特性をもつ第一及び第二の磁性体薄
膜ＭＩ素子にプラス側から外部磁界を印加したときのＭ
Ｉ特性を示す図である。

【図３】本発明に係わる電流センサの第一の実施形態に
おけるバイアス磁界Ｈ_ｂを印加したときの第一及び第二
の磁性体薄膜ＭＩ素子の構成図を示す。

【図４ａ】本発明に係わる電流センサの第一の実施形態
における第一及び第二の磁性体薄膜ＭＩ素子にバイアス
磁界Ｈ_ｂを印加したときの磁性体薄膜ＭＩ素子の特性図
である。

【図４ｂ】本発明に係わる電流センサの第一の実施形態
における夫々異なるＭＩ特性をもつ磁性体薄膜ＭＩ素子
にバイアス磁界Ｈ_ｂを印加したときの第一及び第二の磁
性体薄膜ＭＩ素子の特性図である。

【図５】本発明に係わる電流センサの第一の実施形態と
して軟磁性体薄膜を利用した第一及び第二の磁性体薄膜
ＭＩ素子の制御装置を応用した電流センサを模式化して
示した図である。

【図６ａ】本発明に係わる電流センサの第一の実施形態
として軟磁性体薄膜を利用した第一及び第二の磁性体薄
膜ＭＩ素子の制御装置を応用した電流センサの電子回路
の一例をブロックで模式化して示した図である。

【図６ｂ】本発明に係わる電流センサの第一の実施形態
として軟磁性体薄膜を利用した第一及び第二の磁性体薄
膜ＭＩ素子の制御装置を応用した電流センサの電子回路
の一例をブロックで模式化して示した図である。

【図７ａ】本発明に係わる電流センサにおける第一及び
第二のＭＩ素子の制御装置の外部磁界Ｈ_ex[Oe]−出力電
圧Ｖ_OUT［Ｖ］の関係を示すグラフである。

【図７ｂ】本発明に係わる電流センサにおける第一及び
第二のＭＩ素子の制御装置の被検出電流値Ｉ_ex［Ａ］−
出力電圧Ｖ_OUT［Ｖ］の関係を示すグラフである。

【図８】本発明に係わる電流センサの第二の実施形態に
おけるＭＩ効果を用いた第一及び第二の磁性体薄膜ＭＩ
素子の構成を示した図である。

【図９ａ】本発明に係わる電流センサの第二の実施形態
における第一及び第二の磁性体薄膜ＭＩ素子にプラス側
から外部磁界印加したとき及びマイナス側から外部磁界
を印加したときのＭＩ特性を示す図である。

【図９ｂ】本発明にに係わる電流センサの第二の実施形
態における夫々異なる特性をもつ第一及び第二の磁性体
薄膜ＭＩ素子のＭＩ特性を示す図である。

【図１０ａ】本発明に係わる電流センサの第二の実施形
態における磁性体薄膜ＭＩ素子にイニシャルオフセット
回路にてバイアス磁界_ΔＨ［Oe］を印加したときの第一
及び第二の薄膜ＭＩ素子の特性図である。

【図１０ｂ】本発明に係わる電流センサの第二の実施形
態における夫々異なるＭＩ特性をもつ磁性体薄膜ＭＩ素
子にイニシャルオフセットにてバイアス磁界_ΔＨ[Oe]を
印加したときの第一及び第二の薄膜ＭＩ素子の特性図で
ある。

【図１１】本発明に係わる電流センサの第二の実施形態
における軟磁性体薄膜を利用した第一及び第二の磁性体
薄膜ＭＩ素子の制御装置を応用した電流センサを模式化
して示した図である。

【図１２ａ】本発明に係わる電流センサの第二の実施形
態における軟磁性体薄膜を利用した第一及び第二の磁性
体薄膜ＭＩ素子の制御装置を応用した電流センサの電子
回路の一例を示した図である。

【図１２ｂ】本発明に係わる電流センサの第二の実施形
態における軟磁性体薄膜を利用した第一及び第二の磁性
体薄膜ＭＩ素子の制御装置を応用した電流センサの電子
回路の一例を示した図である。

【図１３】本発明に係わる電流センサの第三の実施形態
における軟磁性体薄膜の磁気異方性の方向を交差するよ
うに積層した第一及び第二の交差型磁性体薄膜ＭＩ素子
の構成を示す図である。

【図１４ａ】本発明に係わる電流センサの第三の実施形
態における軟磁性体薄膜の磁気異方性の方向を交差する
ように積層した第一及び第二の交差型磁性体薄膜ＭＩ素
子にプラス側から外部磁界を印加したとき及びマイナス
側から外部磁界を印加したときのＭＩ特性を示す図であ
る。

【図１４ｂ】本発明に係わる電流センサの第三の実施形
態における夫々異なるＭＩ特性を持つ第一及び第二の交
差型磁性体薄膜ＭＩ素子にプラス側から外部磁界を印加
したときの特性を示す図である。

【図１５】本発明に係わる電流センサの第三の実施形態
における軟磁性体薄膜の磁気異方性を交差して積層した
第一及び第二の交差型磁性体薄膜ＭＩ素子の制御装置を
応用した電流センサを模式化した図である。

【図１６ａ】本発明に係わる電流センサの第三の実施形
態における第一及び第二の交差型磁性体薄膜ＭＩ素子の
制御装置を応用した電流センサの電子回路をブロックで
模式化して示した図の一例である。

【図１６ｂ】本発明に係わる電流センサの第三の実施形
態における第一及び第二の交差型磁性体薄膜ＭＩ素子の
制御装置を応用した電流センサの電子回路をブロックで
模式化して示した図の一例である。

【図１７】従来のＭＩ素子の制御装置の電子回路をブロ
ックで示した図である。

【図１８】従来のＭＩ素子の制御装置による外部磁界Ｈ
_ex−出力（電圧）Ｖ_OUT特性を示す図である。

【図１９】従来のホ−ル素子を使った電流センサの構造
を簡略化して示した図である。

【符号の説明】

１、１１、２１、…第一のＭＩ素子 １^’、１１^’、２１^’、…第二のＭＩ素子 ２、２^’、…ＤＣバイアスコイル ３、３^’、１３、１３^’、２３、２３^’…負帰還バイア
スコイル ４、４^’、１４、１４^’、２４、２４^’…検波回路 ５、５^’、１５、１５^’、２５、２５^’…出力検出用素
子（抵抗Ｒ₁、抵抗Ｒ_２） ６、６^’、１６、１６^’、２６、２６^’…出力 ８、１８、２８・・・被検出電流用の導電性基板（被検出
電流バ−） １０、２０、３０…ＭＩ素子の制御装置 １７、１７^’…イニシャルオフセット回路 Ｈ_b…バイアス磁界 Ｈ_ex…外部磁界 Ｉ₁、Ｉ_２…負帰還電流（平衡電流） Ｉ_ex・・・被検出電流バ−の通電電流 Ｈ₁、Ｈ_２…外部磁界とのト−タル磁界がゼロとなる平
衡磁界（負帰還磁界）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 初見 正明 神奈川県横浜市青葉区荏田西１−３−１ スタンレー電気株式会社横浜技術センタ− 内 (72)発明者 船岡 千洋 神奈川県横浜市青葉区荏田西１−３−１ スタンレー電気株式会社技術研究所内 (72)発明者 塚田 桂 神奈川県横浜市青葉区荏田西１−３−１ スタンレー電気株式会社技術研究所内 (72)発明者 佐野 寛幸 神奈川県横浜市青葉区荏田西１−３−１ スタンレー電気株式会社技術研究所内 (72)発明者 横山 博夫 神奈川県横浜市青葉区荏田西１−３−１ スタンレー電気株式会社技術研究所内 (72)発明者 入戸野 公浩 神奈川県横浜市青葉区荏田西１−３−１ スタンレー電気株式会社技術研究所内 Ｆターム(参考） 2G017 AA02 AA14 AB02 AB05 AC09 AD54 AD65 BA08 2G025 AA05 AA11 AB01 2G035 AA10 AA17 AB01 AC08 AD00 AD20

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検出電流による磁界の方向に関して一方
   が逆方向となるように互いに第一及び第二の磁気インピ
   −ダンス素子（以下ＭＩ素子）を設ける手段と、該第一
   及び第二のＭＩ素子に夫々ＤＣバイアスコイルと負帰還
   バイアスコイルを巻線し、該第一及び第二のＭＩ素子の
   両端から夫々検波回路を介して、該夫々負帰還バイアス
   コイルに接続し、該負帰還バイアスコイルの終端を夫々
   の出力検出用素子の一端に接続し、該夫々の出力検出用
   素子の両端で出力を検出し、該夫々の検出出力を一つの
   電流出力とすることを特徴とする電流センサ。
2. 【請求項２】被検出電流による磁界の方向に関して一方
   が逆方向となるように互いに第一及び第二の磁気インピ
   −ダンス素子（以下ＭＩ素子）を設ける手段と、該第一
   及び第二のＭＩ素子に夫々負帰還バイアスコイルを巻線
   し、該第一及び第二のＭＩ素子の両端から夫々の検波回
   路、イニシャルオフセット回路を介し、該第一及び第二
   のＭＩ素子に巻かれた夫々の負帰還バイアスコイルに接
   続し、該負帰還バイアスコイルの終端を夫々出力検出用
   素子の一端に接続し、該夫々の出力検出用素子の両端で
   出力を検出し、該夫々の検出出力を一つの電流出力とす
   ることを特徴とする電流センサ。
3. 【請求項３】被検出電流による磁界の方向に関して一方
   が逆方向となるように互いに第一及び第二の磁気インピ
   −ダンス素子（以下ＭＩ素子）を設ける手段と、該第一
   及び第二のＭＩ素子の両端から夫々の検波回路を介し、
   該第一及び第二のＭＩ素子に巻かれた夫々の負帰還バイ
   アスコイルに接続し、それぞれの該負帰還バイアスの終
   端を夫々出力検出用素子の一端に接続し、該出力検出用
   素子の両端で出力を検出し、該夫々の検出出力を一つの
   電流出力とすることを特徴とする電流センサ。
4. 【請求項４】前記一つの電流出力は、該夫々の出力検出
   用素子の両端で検出された該夫々の検出出力の差をとる
   ことを特徴とする請求項１〜３記載の電流センサ。
5. 【請求項５】前記第一及び第二のＭＩ素子は、外部磁界
   によって変化する該ＭＩ素子両端の電圧を前記検波回路
   で読み取り電流を発生させ前記負帰還バイアスコイルに
   供給し、ト−タル磁界がゼロとなる磁界を発生させ該電
   流を平衡させることを特徴とする請求項１〜４記載の電
   流センサ。
6. 【請求項６】前記被検出電流は、導電体で形成される被
   検出電流用基板に流され、第一及び第二のＭＩ素子が、
   該被検出電流用の導電性基板の両面に夫々設けられてい
   ることを特徴とする請求項１〜５記載の電流センサ。
7. 【請求項７】前記第一及び第二のＭＩ素子は、ＭＩ特性
   が対称であることを特徴とする請求項１、２記載の電流
   センサ。
8. 【請求項８】前記第一及び第二のＭＩ素子は、ＭＩ特性
   が非対称であることを特徴とする請求項３記載の電流セ
   ンサ。
9. 【請求項９】前記第一及び第二のＭＩ素子を設ける手段
   は、絶縁性の樹脂成形部材によってコの字型に成形され
   ていることを特徴とする請求項１〜５記載のいずれかの
   電流センサ。