JPH0846268A - 磁電変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 定電圧電源を使用しても磁界の方向が変化し
た場合測定誤差を発生しない磁電変換装置を得る。 【構成】 強磁性体膜１と強磁性体膜２を直交して配置
し、それを直列にして定電圧電源３に接続する。このよ
うにすることによって磁界の方向が変化することにより
強磁性体膜１に生ずる抵抗変化と、強磁性体膜２に生ず
る抵抗変化が逆方向となり、相互に打ち消しあうため合
成抵抗の磁界方向に対する平行変化は生じなくなる。従
って経済性の良い定電圧電源を使用しても誤差無く磁界
の向きを測定できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、強磁性体の電流磁気起
電力効果を利用した磁電変換装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】磁界中における強磁性体の電気抵抗が変
化する磁気抵抗効果を利用した磁電変換素子が多方面に
広く用いられている。電流磁気起電力効果を利用した磁
電変換素子については、例えば特開平４−３７３１８６
号公報に開示されているが、図７によって簡略にその原
理を説明する。図７において定電流電源１０１が強磁性
体膜１０２に接続されている。強磁性体膜１０２として
例えば、Ｎｉ，Ｆｅ等の金属、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｃｕ−Ｎ
ｉ、Ｎｉ−Ｃｏ、Ｎｉ−Ｐｄ、Ｎｉ−Ｓｎ、Ｎｉ−Ａ
ｌ、Ｎｉ−Ｍｎ、Ｎｉ−Ｚｎ、パーマロイ等の合金があ
り、ここではそれを例えばガラス、セラミックス、プラ
スチック等の絶縁性の基板上に一例として矩形にパター
ニングしてある。その矩形にパターニングした強磁性体
膜１０２は、両端に電源接続端子ＡおよびＢを設け、強
磁性体膜１０２の内部を流れる電流と直交する状態で出
力端子ＣおよびＤが設けられている。なお、強磁性体膜
１０２はその磁化容易軸を電流の方向と一致させてあ
る。十分な大きさの磁界Ｈが強磁性体膜１０２の面に作
用すると、流れる電流Ｉと磁界Ｈとのなす角度θに応じ
て出力端子Ｃ，Ｄ間に次の式により決まる起電力Ｖが発
生するので、この起電力Ｖを測定することにより、角度
θを知ることができる。 Ｖ＝Ｋａ・Ｉ・sin２θ ・・・・・（１） ここでＫａは定数である。図８は角度θと出力電圧Ｖと
の関係を示している。

【０００３】電源に定電流電源を使用する主な理由は強
磁性体膜が電流磁気起電力効果のほかに磁気抵抗効果も
有するため、入力端子Ａ，Ｂ間の電気抵抗が次式に従
い、図９に示すように変化するため、流れる電流が変化
しないようにするためである。 ΔＲａ／Ｒｂ＝（Ｒｃ−Ｒｂ）／Ｒｂ×cos²θ Ｒａ＝Ｒｂ＋ΔＲａ＝Ｒｂ（１＋Ａ×cos²θ） 但し、ΔＲａ＝Ｒａ−Ｒｂ Ａ＝（Ｒｃ−Ｒｂ）／Ｒｂ 各緒元は次の通りである。 Ｒａ：角度θのときの端子Ａ、Ｂ間の抵抗 Ｒｂ：磁界Ｈと電流Ｉが直交するときの端子Ａ、Ｂ間の
抵抗 Ｒｃ：磁界Ｈと電流Ｉが平行するときの端子Ａ、Ｂ間の
抵抗

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図１０は定電流電源１
０１を定電圧電源１０４に置き換えたものである。この
場合は角度θによる起電力Ｖは次式に従う値になる。 Ｖ＝Ｋａ×Ｉ×sin２θ＝Ｋａ×Ｖａ／Ｒａ×sin２θ ＝Ｋｂ×sin２θ／（１＋Ａ×cos²θ） ただし、Ｖａは端子Ａ、Ｂ間の入力電圧である。 またＫｂ＝Ｋａ×Ｖａ／Ｒｂ 図１１において実線はこのときの出力電圧の変化を示し
ており、点線で示すように定電流電源を使用した場合と
は相違する値になる。図１２は図１１の一部を拡大して
示した図であり、同一の電圧であっても角度Δθの誤差
を生ずる状態を示している。このように、電流磁気起電
力効果を利用した磁電変換素子は磁界の角度θの検出に
使用でき、また他の応用分野にも使用できるにもかかわ
らず、高価な定電流電源を使う必要があることが実用化
のネックになっているという課題を有している。本発明
はこのような状況に鑑みてなされたもので、定電圧電源
を使用しても誤差を生じることなく磁電変換素子を使用
できるようにしたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本発明は定電圧電源と、電流磁気起電力効果を
有する第１の強磁性体膜と、流れる電流が前記第１の強
磁性体膜を流れる電流と直交する状態で配置され、第１
の強磁性体膜と直列接続された電流磁気抵抗効果の大き
さが前記第１の強磁性体膜と等しい第２の強磁性体と、
その直列体が定電圧電源に接続されかつ第１の強磁性体
膜と第２の強磁性体膜が同一の磁界中におかれたもので
ある。

【０００６】

【作用】磁界の方向が変化することにより発生する第１
の強磁性体膜の抵抗変化と第２の強磁性体膜の抵抗変化
の大きさが等しく変化方向が逆になり、抵抗変化が相互
に打ち消されるので、全体として磁界の方向が変わって
も合成抵抗には変化が生じない。

【０００７】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示す図であり、強
磁性体膜１は図示しない基板上に形成され、強磁性体膜
２も同様に図示しない基板上に形成され、強磁性体膜１
と同一形状寸法および同一材質で構成され、それらは直
列に接続され、そこに流れる電流の方向が相互に直角な
状態になるように配置され、同一の磁界中に配置する。
このように配置したものに対して定電圧電源３を接続す
る。なお、強磁性体膜１、２は平たくかつ電流方向に対
して細長ければ良く、膜圧は問わない。このように構成
した場合、強磁性体膜１の電気抵抗をＲ1 、強磁性体膜
１の電流と磁界のなす角をθ1 、強磁性体膜２の電気
抵抗をＲ2 、強磁性体膜２の電流と磁界のなす角をθ2
とすると次のようになる。 Ｒ1 ＝Ｒｂ（１＋Ａ×cos²θ1 ） Ｒ2 ＝Ｒｂ（１＋Ａ×cos²θ2 ） θ2 ＝cos（θ1 ＋３π／２） cosθ2＝cos（θ1＋３π／２）＝sinθ1 これからＲ2 は次のように表せる。 Ｒ2＝Ｒｂ（１＋Ａ×sin²θ1 ） Ｒ1＋Ｒ2＝Ｒｂ（１＋Ａ×cos²θ1 ）＋Ｒｂ（１＋Ａ×sin²θ1 ） ＝Ｒｂ｛２＋Ａ（cos²θ1＋sin²θ1）｝ ＝Ｒｂ（２＋Ａ）＝一定 ・・・・（２） 従って電流Ｉは次のように表せる。 Ｉ＝Ｖａ／（Ｒ1＋Ｒ2）＝一定 ・・・・（３）

【０００８】以上のように強磁性体膜１、２を磁界中に
直角に配置すると、磁界Ｈの方向にかかわらず強磁性体
膜１、２中に一定の電流が流れ、実質的に定電流電源を
使用したと同じ効果が得られる。図２は抵抗Ｒ１、Ｒ
２、Ｒ１＋Ｒ２の角度に対する抵抗変化を示す図であ
る。このように強磁性体膜１、２を同一磁界中に直列に
配置すると、それぞれの抵抗変化方向が逆位相になり相
互に打ち消しあうため、合成抵抗は磁界の角度によって
変化しなくなる。

【０００９】図３は第２の実施例であり、強磁性体膜２
の短辺、長辺をいずれも半分の大きさとし、膜厚を同じ
にしたものである。図４は第３の実施例であり、強磁性
体膜１、２が矩形でなく、膜厚の設定により同様に作用
するものである。

【００１０】図５は第４の実施例であり、強磁性体膜１
に直交する強磁性体膜を２分して強磁性体膜１２、１３
とし、Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＝一定となるように構成した例
である。図６は第５の実施例であり、基板２３の上面に
配置された強磁性体膜２１と、基板２３に重ねて配置さ
れた基板２４の裏側であって、強磁性体膜２１と直交し
て配置された強磁性体膜２２を備えたものである。

【００１１】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、強磁性体
膜を直交して同一磁界中に配置したので、定電圧電源を
使用しても磁界と強磁性体の角度が変化しても電気抵抗
の合成値が変化しないので、経済性の良い定電圧電源を
使用しながら磁界の角度を精度良く検出できるという効
果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例の構成を示す図である。

【図２】 図１の構成における磁界の向きと抵抗値変化
を示す図である。

【図３】 第２の実施例の構成を示す図である。

【図４】 第３の実施例の構成を示す図である。

【図５】 第４の実施例の構成を示す図である。

【図６】 第５の実施例の構成を示す図である。

【図７】 第従来装置の構成の一例を示す図である。

【図８】 図７の装置の特性を示す図である。

【図９】 磁界の方向と電気抵抗の変化を示す図であ
る。

【図１０】 定電圧電源を使用した装置の一例を示す図
である。

【図１１】 図１０の装置の特性を示す図である。

【図１２】 図１１の一部を拡大した図である。

【符号の説明】

１，２，１２，１３，２１，２２…強磁性体膜、３…定
電圧電源、２３，２４…基板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 定電圧電源と、 電流磁気起電力効果を有する第１の強磁性体膜と、 流れる電流が前記第１の強磁性体膜を流れる電流と直交
   する状態で配置され前記第１の強磁性体膜と直列接続さ
   れた上でその直列体が前記定電圧電源に接続された磁気
   抵抗効果の大きさが前記第１の強磁性体膜と等しい第２
   の強磁性体膜とから構成され、 前記第１の強磁性体膜と前記第２の強磁性体膜が同一の
   磁界中におかれたことを特徴とする磁電変換装置。