JPS63198876A - 電流検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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＋７の電話線ライン入力回路等にお
ける９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Ｅ　Ｅ’断面を示す。強磁性体磁気抵抗素子１
１０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−りを−手段てより形成され、保護
膜７１　（ＳｉＯ□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
パターン井は、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゜
によシ構成される。

第１２図はその等価回路を示す図であり、プリツノ辺で
の対抗した素子ニレメン）／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、は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ｔ
ｇ１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ニレメン）１１１，１１
２がおさまる位置に仮固定後、さらに磁気抵抗素子１１
０の出力電圧Ｖ。ｕｔ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）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φ１′が保護膜
７１を通して磁気抵抗素子ニレメン）　１１１゜１１２
に加わっている。ここでもれ磁束φ１′は。

空隙内の磁束φ１の数係程度にとど１ってお９２通常数
１０が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・ぐターフ１１０の出力電圧
Ｖ。ｕｔと印加外部磁界との関係を示す図であシ１図中
バイアス磁界ＨＩｌ′をニレメン）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１１
１，１１２のみに加わるとじた場合であ（ｐ　、　Ｄ／
　Ａ／　Ｂｌ　ｃ／のような特性となる。ここでＡ／　
、　Ｂｌ　、　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Ｈ
Ｂ／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・ξ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／ｌＢ″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１０　Ｉｔ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ン／）１１
１，１１２のエレメントＩＩＩＨ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
にニレメン）１１１゜１１２の長さ部分をおさめるよう
位置調整が必要方向）ヨーク２２の側面からのもれ磁束
がエレメント１１３，１１４に加わシ、エレメント１１
３゜１１４が抵抗変化を引き起こし、出力電圧（■。

■端子間）が本来の値よシも低下してしまう。現状の量
産上の組立精度は数１００μ程度がコスト的に見合う限
界であシ、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２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てある。

〈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１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・ぐターンとを設
け、該基板の他方の面上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１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・臂ターンｙ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
′の磁気抵抗素子ニレメン）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。一方基叛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
はシつけられている。

磁気抵抗素子パターン１は互にブリッジ接続された磁気
抵抗素子ニレメン）１１．１２，１３゜１４によシ構成
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
互だ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本のニレメン）１
３．１４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。ここで各ニレメン）１１
，１２，１３．１４は、単純な細長い形状であり１図中
配線部分での彎曲表示部分は、配線のクロスホバ一部分
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１幅約１０〜１５μ、長さ１
０００〜２０００μ、厚みは５００〜１００ＯＸ程度に
設定される。

磁気抵抗素子ニレメン）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ツ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ニレメ
ン）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、磁気抵抗素子ニレメン）１１．１２の
厚みの約１．５〜２倍に選択され、’１ｏｏｏ〜２００
０Ｘとする。材質は通常の・ｅ−ブロイＦｅ−Ｎｉ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、１　
ｗｍ　）であシ、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′の磁気抵抗素子ニレメン）１１．’１
２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シ。

図だ示すように磁束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
，２Ｉ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シは
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・ぐターン尤の出力電圧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Ｈ０の
分だけシフトさせており１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のアンー′！アターンとの関係を示
す。図中点線は従来例第１Ｏ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／当シ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ニレメン）１
１．１２に加わるため磁気回路の効率が良く。

磁界対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・ぐイアス磁界ＨＢよシ少
に設定される。

第６図は出力電圧Ｖ２３対コイル４のアンにアターンと
の関係を示す図であり、直線部分に、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１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１Ｏ図のヨーク２２と磁気抵抗素子
エレメント−の相対位置（調廠）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２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１０μ以下であシ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
を示したものであシ１本発明の場合はその出力電圧が怪
となる距離変化量Δｔ、は、数１００μ前後であシ、一
方従来例ではΔｔ２は数１０μ程度であシ、外部ヨーク
の位置ずれに関して１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回折り返しであシ、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２１．２１’の開放端部分と
保護膜７′を介して重ねられておシ、十分合わせ部分の
面積を大としておシ（約５ＷＩＲＸ５問角以上）。

又保護膜７′の厚みはｌＯμ以下であシ、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、ニレメン）１
６．１７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シ、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　、１’は磁気抵抗素子・ぐターン。 １１．１２．１３，１４，１５．１６，１７．１８は磁
気抵抗素子エレメント、　２　、２’　、　２１　、２
１’は薄膜ヨーク、　３　、３’は外部ヨーク＋　４１
４’はコイル巻線、　６　、６’はバイアス用永久磁石
　７　、７７は保護膜、　５　、５’は基板、１１０は
磁気抵抗素子ノぐタン、１１１，１１２，１１３．１１
４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・ぐイアス用永久磁石。 ７１は保護膜をそれぞれあられしている。 イｘ−一 代理人（７７８３）弁理士池田憑保　（。 帛１図 ＠ｊ　（、ｒｌＶＬｊ −ヨークのＸ方向ｎ疋イ■愚

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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、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、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。