JPH087242B2 - 電流検出器 - Google Patents

電流検出器

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JPH087242B2
JPH087242B2 JP62029876A JP2987687A JPH087242B2 JP H087242 B2 JPH087242 B2 JP H087242B2 JP 62029876 A JP62029876 A JP 62029876A JP 2987687 A JP2987687 A JP 2987687A JP H087242 B2 JPH087242 B2 JP H087242B2
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yoke
thin film
magnetoresistive element
pair
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道夫 根本
憲太郎 堀内
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Tokin Corp
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Tokin Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は,インバータ駆動回路,プリンタ印字ヘッド
駆動回路,ファクシミリの電話線ライン入力回路等にお
ける,回路に流れる電流の大きさ及びその極性を判別す
る電流検出器に関する。
<従来の技術> 第10図及び第11図は従来の電流検出器の構成の1例及
びそのEE′断面を示す。強磁性体磁気抵抗素子110の上
に一部分に空隙をもうけた薄板状の強磁性体ヨーク22が
その平面を合わせる形にて置かれている。強磁性体磁気
抵抗素子110は基板51(通常ガラス基板あるいはシリコ
ン基板)の上に磁気抵抗素子パターンの蒸着等の手段に
より形成され,保護膜71(SiO2膜あるいはポリイミド
膜)がその上にかぶせられ,一方基板51の裏面にバイア
ス磁界印加用の永久磁石61がはりつけられている。磁気
抵抗素子パターンは,互にブリッジ回路接続された4個
の磁気抵抗素子エレメント111,112,113,114,により構成
される。
第12図はその等価回路を示す図であり,ブリッジ辺で
の対抗した素子エレメント111と112が接近されて配置さ
れ(約50μ程度の間隔),一方他の対抗素子エレメント
113と114は先の111と112から離れ,ほぼ直角方向にて位
置されている。
薄板状の強磁性体ヨーク22はコの字型形状であり,磁
気回路の一区間にてコイル巻線41がほどこされ,一方磁
気回路一部に空隙がもうけられている。この空隙長lg1
は磁気抵抗素子エレメント111と112の合計の長さよりも
約1.5〜2倍程度大きく設定されている(100μ〜200μ
程度)。前記強磁性体ヨーク22は,その空隙内側に磁気
抵抗素子エレメント111,112がおさまる位置に仮固定
後,さらに磁気抵抗素子110の出力電圧Voutが最大とな
るように位置を微調整された後,第11図で分るように,
接着剤等により磁気抵抗素子110の表面に固定されてい
る。
第11図において,空隙からのもれ磁束φ′が保護膜
71を通して磁気抵抗素子エレメント111,112に加わって
いる。ここでもれ磁束φ′は,空隙内の磁束φの数
%程度にとどまっており,通常数10ガウス程度を必要と
するので磁気回路上起磁力(コイルアンペアターン)か
らのエレメント111,112に及ぼす磁界強度の効率が悪い
という欠点をもつ。
第13図は,磁気抵抗素子パターン110の出力電圧Vout
と印加外部磁界との関係を示す図であり,図中バイアス
磁界HB′をエレメント111,112の長さ方向と直角に印加
し,かつ外部磁界はエレメント111,112のみに加わると
した場合であり,D′A′B′C′のような特性となる。
ここでA′,B′,C′の特性を利用して正,負の電流を検
出する。
第14図はコイル41のアンペアターンに対するもれ磁界
強度を示す図であり,第13図のA′B′C′の特性を利
用するためには特性1のごとくその飽和磁界がHB′以下
の特性のヨークを用いる。
第15図は,特性1のヨークを用いた場合の磁気抵抗素
子パターン11の出力電圧対コイルアンペアターン特性を
示す図である。正,負アンペアターンに対して直線的な
特性A″B″C″を,コイル41に流れる電流の正,負両
極性の判定及び電流絶対値の検出に利用する。
<発明が解決しようとする問題点> ここで第10図において,ヨーク22のX方向,Y方向のず
れに対しては通常数10μ程度の位置調整及び10μ程度の
固定精度が理想的には要求される。すなわち,X方向につ
いては,ヨーク22の空隙位置を丁度その空隙両端内部分
に磁気抵抗素子エレメント111,112のエレメント幅部分
をおさめるよう位置調整が必要であり,又Y方向につい
ては,空隙内部分にエレメント111,112の長さ部分をお
さめるよう位置調整が必要である。又Y方向ずれについ
てはエレメント113,114に近づく方向にずれると(図中
l′が少なる方向)ヨーク22の側面からのもれ磁束がエ
レメント113,114に加わり,エレメント113,114が抵抗変
化を引き起こし,出力電圧(,端子間)が本来の値
よりも低下してしまう。現状の量産上の組立精度は数10
0μ程度がコスト的に見合う限界であり,従って従来の
電流検出器は量産性がとぼしく,又特性のバラツキが大
きく,又出力電圧も最適値に調整困難という欠点を有
し,又磁気回路上もヨーク22とエレメント111,112が段
差をもっているため,磁界の加わり方の効率が悪いとい
う欠点を有していた。
したがって本発明の目的は,従来に比べ,組立,調整
工数が簡単で量産性に富み,又従来よりも磁気回路の効
率が良く,出力電圧が高く,感度の高い,コストの安い
電流検出器を提供することにある。
<発明が解決すべき問題点> 本発明によれば,基板の一方の面上に,間隙を空けて
相対するように配置した対の強磁性体薄膜片と,可変抵
抗として動作する対の磁気抵抗素子エレメントを前記間
隙に配置した強磁性体の磁気抵抗素子パターンとを設
け,該基板の他方の面上の前記対の磁気抵抗素子エレメ
ントに相対する位置にバイアス用永久磁石を設け,更
に,主部にコイルを巻いたヨークを,その両端が前記対
の強磁性体薄膜片の前記間隙からはなれた位置に接着す
るように設けて成り,而して該対の強磁性体薄膜片がヨ
ークの一部として動作するようになっている電流検出器
が得られる。
<実施例> 第1図は,本発明の1実施例を示す図である。基板5
の上に強磁性体磁気抵抗素子パターン及び角状の薄膜
ヨーク2及び2′が蒸着等の手段により形成され,保護
膜7が表面をおおっている。薄膜ヨーク2,2′の磁気抵
抗素子エレメント11,12とは反対側の開放部分201,201′
には,巻線4をほどこした薄板状の外部ヨーク3の開放
端部分31及び32の平面の一部分が保護膜7を介して重ね
合わせられている。一方基板5の裏面にはバイアス磁界
印加用の永久磁石6が磁気抵抗素子エレメントに相対し
てはりつけられている。
磁気抵抗素子パターンは互にブリッジ接続された磁
気抵抗素子エレメント11,12,13,14により構成され,そ
の等価回路は第3図に示すごとくであり,ブリッジ辺に
て互に対抗した2本のエレメント11,12は互に接近して
配置されて,その長さ直角方向からの磁場を受けるよう
に作用され,一方他の2本のエレメント13,14は,11,12
に対して直角に配置されて分離されており,磁場を感知
しない位置に配置される。従って,端子に電源電圧
を加えた状態で,,端子に出力電圧が発生する。こ
こで各エレメント11,12,13,14は,単純な細長い形状で
あり,図中配線部分での湾曲表示部分は,配線のクロス
ホバー部分を示している。ここで各エレメントの材質は
Fe−NiあるいはNi−Coであり,幅約10〜15μ,長さ1000
〜2000μ,厚みは500〜1000Å程度に設定される。
磁気抵抗素子エレメント11,12の両側には,所定の空
隙(約10〜20μ)をへだてて長方形状の薄膜ヨーク2,
2′が配置され,エレメント11,12に対抗する部分の薄膜
ヨークのエッジ部分は図から分るように傾斜がつけら
れ,空隙内磁界が磁気抵抗素子エレメント11,12に効率
良く加わるようにしている。薄膜ヨークの厚みは,磁気
抵抗素子エレメント11,12の厚みの約1.5〜2倍に選択さ
れ,1000〜2000Åとする。材質は通常のパーマロイFe−N
i系である。
外部ヨーク3はコの字型形状の薄板(たとえば0.1m
m)であり,その底部分にはコイル巻線4が巻かれ,一
方その開放端部分31,32の平面部分は,前記薄膜ヨーク
2,2′の磁気抵抗素子エレメント11,12と対抗とする側の
部分201,201′に,保護膜7を介在させて密着してお
り,図に示すように磁束φが通る磁気回路が形成され
る。
第2図に第1図でのAA′断面図を示す。薄膜ヨーク2,
2′及び磁気抵抗素子エレメントが同一平面上に形成さ
れているため,薄膜ヨーク2,2′の空隙内磁界が直接磁
気抵抗素子エレメント11,12に印加され,従って従来の
第12図のように外部ヨーク22からのもれ磁界がエレメン
ト111,112に印加される状態よりは明らかに磁気回路の
効率が改善されている。
第4図に磁気抵抗素子パターンの出力電圧V23対薄
膜ヨーク2,2′の空隙内の磁界強度の特性を示す。バイ
アス磁石6からの磁界HBにより特性を磁界HBの分だけシ
フトさせており,図中E,F,Gの特性範囲を,電流検出に
利用する。
第5図は薄膜ヨーク2,2′の空隙内の磁界強度対外部
ヨーク3のコイル4のアンペアターンとの関係を示す。
図中点線は従来例第10図の場合であり,もれ磁束を利用
しているために磁気回路の効率が悪いため,アンペアタ
ーン当りの磁界の傾きが低下している。実線で示す本発
明の場合は,薄膜ヨーク2,2′の空隙内の磁界が直接エ
レメント11,12に加わるため磁気回路の効率が良く,磁
界的アンペアターンの傾きが改善されている。又飽和す
る磁界強度−H2はバイアス磁界HBより少に設定される。
第6図は出力電圧V23対コイル4のアンペアターンと
の関係を示す図であり,直線部分K,L,M範囲をコイル4
に流れる直流電流の極性判別及び絶対値の検出に利用す
る。
ここで本発明では薄膜ヨーク2,2′と磁気抵抗素子エ
レメント11,12,13,14が同一マクスにて作成できるた
め,その相対的位置精度はマクス合わせの精度に依存
し,通常±10μ以下の位置精度が実現される。従って従
来の例の第10図のヨーク22と磁気抵抗素子エレメントの
相対位置(調整)精度±100μ前後よりは格段に位置精
度が確保される。
一方外部ヨーク3の開放端部分31,32と薄膜ヨーク2,
2′の開放端部分201,201′との重ね合わせ精度について
は,両端面の重なり合う面積が,大なるため通常の組立
精度+100μ程度でもほとんど磁気回路上の影響は受け
ず安定した出力電圧が得られる。なお保護膜の厚みは10
μ以下であり合わせ部分の磁気抵抗はほとんど少とみな
される。
第7図は外部ヨークの位置ずれに対する出力電圧の変
化を示したものであり,本発明の場合はその出力電圧が
1/2となる距離変化量Δl1は,数100μ前後であり,一方
従来例ではΔl2は数10μ程度であり,外部ヨークの位置
ずれに関して,本発明は従来例より1ケタ以上改善され
ている。
第8図は本発明の他の実施例であり,磁気抵抗素子パ
ターン1′の磁気抵抗素子エレメント15,16,17,18は2
回折り返しであり,配線部分はクロスオーバーのないよ
う工夫されている。第9図に等価回路を示す。
薄膜ヨーク21,21′はL字型形状をなしており,磁気
抵抗素子エレメント16,17をはさみ込んだ形にてコの字
型形状をなしている。外部ヨーク3′は,コの字型形状
で,その開放端部分31′,32′の平面が薄膜ヨーク21,2
1′の開放端部分と保護膜7′を介して重ねられてお
り,十分合わせ部分の面積を大としており(約5mm×5mm
角以上),又保護膜7′の厚みは10μ以下であり,その
部分の磁気抵抗は小さいものとみなされる。この実施例
の場合は,薄膜ヨークをL字型として外部ヨーク3との
合わせ位置を磁気抵抗素子エレメント16,17より離す事
により後工程での外部ヨーク接着等において,エレメン
ト16,17へ与えるひずみ量を第1図の実施例より軽減で
きる特徴を有する。
<発明の効果> 以上本発明によれば,ヨークを2つに分けることによ
り,従来に比べ組立,調整工数が簡単でしかも磁気回路
の効率が良く,出力電圧が高くとれる,量産性のあるコ
スト安い電流検出器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の1実施例,第2図は第1図の断面図,
第3図は磁気抵抗素子パタンの等価回路を示す図,第4
図〜第7図は一連の特性の説明図,第8図は本発明の他
の実施例であり,第9図は磁気抵抗素子パタンの等価回
路を示す図,第10図は従来例を示す図,第11図は第10図
の断面図,第12図は等価回路図,第13図〜第15図は一連
の特性の説明図である。 記号の説明:1′は磁気抵抗素子パターン,11,12,1
3,14,15,16,17,18は磁気抵抗素子エレメント,2,2′,21,
21′は薄膜ヨーク,3,3′は外部ヨーク,4,4′はコイル巻
線,6,6′はバイアス用永久磁石,7,7′は保護膜,5,5′は
基板,110は磁気抵抗素子パタン,111,112,113,114は磁
気抵抗素子エレメント,22はヨーク,41はコイル巻線,51
は基板,61はバイアス用永久磁石,71は保護膜をそれぞれ
あらわしている。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板の一方の面上に,間隙を空けて相対す
    るように配置した対の強磁性体薄膜片と,可変抵抗とし
    て動作する対の磁気抵抗素子エレメントを前記間隙に配
    置した強磁性体の磁気抵抗素子パターンとを設け,該基
    板の他方の面上の前記対の磁気抵抗素子エレメントに相
    対する位置にバイアス用永久磁石を設け,更に,主部に
    コイルを巻いたヨークを,その両端が前記対の強磁性体
    薄膜片の前記間隙からはなれた位置に接着するように設
    けて成り,而して該対の強磁性体薄膜片がヨークの一部
    として動作するようになっている電流検出器。
  2. 【請求項2】前記主部にコイルを巻いたヨークが強磁性
    体のコの字状の薄板より成り,両端の主面が前記対の強
    磁性体薄膜片の両端に個々に接着されていることを特徴
    とする,特許請求の範囲第1項の電流検出器。
  3. 【請求項3】前記主部にコイルを巻いたヨークが強磁性
    体のコ字状の角材より成り,両端の端面が前記対の強磁
    性体薄膜片の両端に個々に接着されていることを特徴と
    する,特許請求の範囲第1項の検出器。
JP62029876A 1987-02-13 1987-02-13 電流検出器 Expired - Lifetime JPH087242B2 (ja)

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JPS63198876A JPS63198876A (ja) 1988-08-17
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH04148869A (ja) * 1990-10-12 1992-05-21 Murata Mfg Co Ltd 電流センサ
WO1997011475A1 (fr) * 1995-09-20 1997-03-27 Hitachi, Ltd. Coupe-circuit
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JP6116061B2 (ja) * 2013-07-16 2017-04-19 横河電機株式会社 電流センサ

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