(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアと、
前記コアに巻回されたコイルと、
各ピーク時における電流の大きさが前記コアを飽和する電流の大きさを超える三角波、疑似三角波または正弦波の励磁信号を前記コイルに印加する励磁手段と、
前記励磁信号の印加により前記コアが飽和した時点と前記コアがその後いったん非飽和となり再び飽和した時点との時間差に基づいて外部磁界を検出する検出手段と、
前記コイルの一端側に接続され、前記励磁信号にバイアス電圧を加えて前記励磁信号を電流増幅し、当該電流増幅した励磁信号を前記コイルの一端側に出力する増幅回路と、
前記コイルの他端側に接続され、前記コイルの他端側に前記バイアス電圧と等しい直流電圧を加える直流電圧付加回路とを備えていることを特徴とするフラックスゲートセンサ。
【請求項２】
前記検出手段は、前記励磁信号の印加により前記コイルに生じる誘導起電力を示す検出信号を出力する検出信号出力手段を備え、
前記検出手段は、前記検出信号出力手段により出力された前記検出信号において連続する２つのピーク間の時間差に基づいて前記外部磁界を検出することを特徴とする請求項１に記載のフラックスゲートセンサ。
【請求項３】
前記検出手段は、前記励磁信号の印加により前記コイルに生じる誘導起電力を示す検出信号を出力する検出信号出力手段を備え、
前記検出手段は、前記検出信号出力手段により出力された前記検出信号がそのピークから振幅の中間に向かって変化する間に当該検出信号の出力値の絶対値が所定の値に達する点である検出点を検出し、前記検出信号において連続する２つの前記検出点間の時間差に基づいて前記外部磁界を検出することを特徴とする請求項１に記載のフラックスゲートセンサ。
【請求項４】
前記コアはアモルファス金属により形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のフラックスゲートセンサ。
【請求項５】
前記励磁信号は三角波であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のフラックスゲートセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気センサ、電流センサ等として用いることができるフラックスゲートセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
フラックスゲートセンサは、磁界の強さおよび方向を検出することができるセンサであり、種々の磁気センサ、電流センサ等として広く利用されている。フラックスゲートセンサは、軟磁性コアに巻回された励磁コイルに交流電流を流すことで周期的にコアを磁気飽和させ、外部磁界の影響を受けて変化するコアの磁気飽和の態様を検出することで、外部磁界の強さおよび方向を検出する。
【０００３】
現在、様々なタイプのフラックスゲートセンサが普及している。これらのフラックスゲートセンサは、いずれも励磁コイルに交流電流を流して周期的にコアを磁気飽和させる構成は共通しているが、外部磁界の影響を受けて変化するコアの磁気飽和の態様を検出する方法がそれぞれ異なる。
【０００４】
例えば、下記の特許文献１には、フラックスゲートセンサを適用した漏電検出器が記載されている。この漏電検出器は、環状の磁性材料からなる磁気検知素子に１次励振巻線と２次検出巻線を巻回し、１次励振巻線に励磁信号を印加することにより磁気検知素子が充分に飽和されるように磁気検出素子を励磁し、２次検出巻線に生じる電圧に含まれる偶数次高調波の振幅の大きさに基づいて漏電電流の大きさを検出する。
【０００５】
また、下記の特許文献２には、フラックスゲートセンサを適用した電流検出装置が記載されている。この電流検出装置は、保持力が小さく磁気ヒステリシス曲線が角形を示す鉄心に交流励磁コイルと検出コイルを巻回し、磁気ヒステリシス曲線の飽和領域まで磁界の正負両方向に同一条件で交流励磁しておき、鉄心の近傍を通る導体を流れる被検出電流で生ずる磁界が加わることにより、鉄心の磁束が反転する位相を変化させ、その変化分から被検出電流の値を求める。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】昭和５９−９２５３２号公報
【特許文献２】特開平５−１０９８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、コアの磁気特性は、コアの寸法誤差または周囲の温度等によってばらつく。上述した特許文献１に記載の漏電検出器において、コア（磁気検知素子）の磁気特性のばらつきによりコアが飽和する磁界の強さまたは飽和磁束密度がばらつくと、このばらつきのために、２次検出巻線から得られる偶数次高調波の振幅の大きさが変動し、この結果、漏電電流の検出精度が低下するという問題がある。
【０００８】
また、上述した特許文献２に記載の電流検出装置においては、コア（鉄心）の磁気特性のばらつきによりコアの磁束が反転する磁界の強さ（特許文献２の図２中のＨ３、Ｈ４）がばらつくと、このばらつきのために、コアの磁束が反転する位相の変化分（特許文献２の図４または図５中のｔ１−ｔ４）が変動し、この結果、被検出電流値の検出精度が低下するという問題がある。
【０００９】
また、上述した特許文献２に記載の電流検出装置には、特許文献２の図２に示すように、磁気ヒステリシス曲線が角形を示すコア（鉄心）を用いる必要がある。すなわち、コアとして用いることができる磁性材料は、磁界の強さが一定の値を超えると磁束が瞬時に反転する磁気特性（大バルクハウゼン効果）を有する磁性材料でなければならない。このような磁気特性を有する磁性材料はごく限られているため、コアとして用いる磁性材料の選択が制限されるという問題がある。
【００１０】
本発明は例えば上述したような問題に鑑みなされたものであり、本発明の第１の課題は、外部磁界の検出においてコアの磁気特性のばらつきの影響を排除することができ、外部磁界の検出精度を高めることができるフラックスゲートセンサを提供することにある。
【００１１】
本発明の第２の課題は、磁気ヒステリシス曲線が角形を示さないコア、または大バルクハウゼン効果を有さないコアを用いても外部磁界の高精度な検出を実現することができるフラックスゲートセンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の第１のフラックスゲートセンサは、コアと、前記コアに巻回されたコイルと、各ピーク時における電流の大きさが前記コアを飽和する電流の大きさを超える三角波、疑似三角波または正弦波の励磁信号を前記コイルに印加する励磁手段と、前記励磁信号の印加により前記コアが飽和した時点と前記コアがその後いったん非飽和となり再び飽和した時点との時間差に基づいて外部磁界を検出する検出手段と、前記コイルの一端側に接続され、前記励磁信号にバイアス電圧を加えて前記励磁信号を電流増幅し、当該電流増幅した励磁信号を前記コイルの一端側に出力する増幅回路と、前記コイルの他端側に接続され、前記コイルの他端側に前記バイアス電圧と等しい直流電圧を加える直流電圧付加回路とを備えていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の第１のフラックスゲートセンサによれば、コアの磁気特性のばらつきによりコアが飽和する磁界の強さまたは飽和磁束密度がばらついても、このばらつきによって、励磁信号の印加によりコアが飽和した時点とコアがその後いったん非飽和となり再び飽和した時点との時間差は変動しない。したがって、外部磁界の検出においてコアの磁気特性のばらつきの影響を排除し、外部磁界の高精度な検出を実現することができる。
【００１４】
また、励磁信号の印加によりコアが飽和した時点とコアがその後いったん非飽和となり再び飽和した時点との時間差に基づいて外部磁界を検出するので、磁気ヒステリシス曲線が角形を示さないコア（大バルクハウゼン効果を有さないコア）を用いても外部磁界の高精度な検出が可能である。
【００１５】
また、コイルの両端の直流電圧を互いに等しくすることで、励磁信号の印加によりコイルに生じる誘導起電力を示す検出信号から直流成分（バイアス電圧）を除去するためのカップリングコンデンサを用いることなく検出信号を取り出し、取り出した検出信号を後段の信号処理回路等に入力することができる。これにより、他の電気部品と比較して大型なカップリングコンデンサを排除することができるので、フラックスゲートセンサの小型化を図ることができる。
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明の第２のフラックスゲートセンサは、上述した第１のフラックスゲートセンサにおいて、前記検出手段は、前記励磁信号の印加により前記コイルに生じる誘導起電力を示す検出信号を出力する検出信号出力手段を備え、前記検出手段は、前記検出信号出力手段により出力された前記検出信号において連続する２つのピーク間の時間差に基づいて前記外部磁界を検出することを特徴とする。
【００１７】
本発明の第２のフラックスゲートセンサによれば、励磁信号の印加によりコアが飽和した時点とコアがその後いったん非飽和となり再び飽和した時点との時間差を、検出信号において連続する２つのピーク間の時間差に基づいて容易にかつ精度良く検出することができる。したがって、外部磁界の高精度な検出を容易に実現することができる。
【００１８】
また、単一のコイルを用いてコアの励磁と外部磁界の検出との双方を行うので、励磁用のコイルと外部磁界検出用のコイルとを用いたフラックスゲートセンサと比較して、フラックスゲートセンサの構成を単純化することができ、フラックスゲートセンサの小型化を図ることができる。
【００１９】
上記課題を解決するために、本発明の第３のフラックスゲートセンサは、上述した第１のフラックスゲートセンサにおいて、前記検出手段は、前記励磁信号の印加により前記コイルに生じる誘導起電力を示す検出信号を出力する検出信号出力手段を備え、前記検出手段は、前記検出信号出力手段により出力された前記検出信号がそのピークから振幅の中間に向かって変化する間に当該検出信号の出力値の絶対値が所定の値に達する点である検出点を検出し、前記検出信号において連続する２つの前記検出点間の時間差に基づいて前記外部磁界を検出することを特徴とする。
【００２０】
本発明の第３のフラックスゲートセンサによれば、励磁信号の印加によりコアが飽和した時点とコアがその後いったん非飽和となり再び飽和した時点との時間差を、検出信号において連続する２つの前記検出点間の時間差に基づいて容易にかつ精度良く検出することができる。したがって、外部磁界の高精度な検出を容易に実現することができる。
【００２１】
また、単一のコイルを用いてコアの励磁と外部磁界の検出との双方を行うので、励磁用のコイルと外部磁界検出用のコイルとを用いたフラックスゲートセンサと比較して、フラックスゲートセンサの構成を単純化することができ、フラックスゲートセンサの小型化を図ることができる。
【００２２】
上記課題を解決するために、本発明の第４のフラックスゲートセンサは、上述した第１ないし第３のいずれかのフラックスゲートセンサにおいて、前記コアはアモルファス金属により形成されていることを特徴とする。
【００２３】
本発明の第４のフラックスゲートセンサによれば、アモルファス金属により形成されたコアを用いることにより、飽和する磁界の強さが一定値またはほぼ一定値であるコアを実現することができる。これにより、外部磁界の検出精度を高めることができる。
【００２４】
上記課題を解決するために、本発明の第５のフラックスゲートセンサは、上述した第１ないし第４のいずれかのフラックスゲートセンサにおいて、前記励磁信号は三角波であることを特徴とする。
【００２５】
本発明のフラックスゲートセンサにおいて、連続する２つのピーク間における電流の変化が１次変化（リニア）である場合には、外部磁界の検出においてコアの磁気特性のばらつきの影響をもっとも効果的に排除することができる。本発明の第５のフラックスゲートセンサによれば、励磁信号が三角波であるので、これを実現することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、外部磁界の検出においてコアの磁気特性のばらつきの影響を排除することができ、外部磁界の検出精度を高めることができる。また、磁気ヒステリシス曲線が角形を示さないコア、または大バルクハウゼン効果を有さないコアを用いても外部磁界の高精度な検出を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１の実施形態によるフラックスゲートセンサの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態によるフラックスゲートセンサにおけるコアの磁気特性を示す特性線図である。
【図３】本発明の第１の実施形態によるフラックスゲートセンサにおいて、外部磁界が生じていない場合のコアの磁界の強さ、検出信号の電圧および出力パルス信号のレベルを示すタイミングチャートである。
【図４】本発明の第１の実施形態によるフラックスゲートセンサにおいて、外部磁界が生じている場合のコアの磁界の強さ、検出信号の電圧および出力パルス信号のレベルを示すタイミングチャートである。
【図５】本発明の第１の実施形態によるフラックスゲートセンサにおいて、コアの磁気特性にばらつきが生じた場合のコアの磁界の強さ、検出信号の電圧および出力パルス信号のレベルを示すタイミングチャートである。
【図６】本発明の第２の実施形態によるフラックスゲートセンサの構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第２の実施形態によるフラックスゲートセンサにおいて、外部磁界が生じていない場合のコアの磁界の強さ、検出信号の電圧および出力パルス信号のレベルを示すタイミングチャートである。
【図８】本発明の第１の実施形態において疑似三角波の励磁信号をコアに印加した場合のコアの磁界の強さおよび検出信号の電圧を示すタイミングチャートである。
【図９】本発明の第１の実施形態において正弦波の励磁信号をコアに印加した場合のコアの磁界の強さおよび検出信号の電圧を示すタイミングチャートである。
【図１０】他のコアの磁気特性を示す特性線図である。
【図１１】図１０に示す磁気特性を有するコアを本発明の第１の実施形態によるフラックスゲートセンサに適用した場合のコアの磁界の強さ、検出信号の電圧および出力パルス信号のレベルを示すタイミングチャートである。
【図１２】本発明の第１の実施例によるフラックスゲートセンサを示す回路図である。
【図１３】本発明の第２の実施例によるフラックスゲートセンサを示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２９】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態によるフラックスゲートセンサを示している。図１において、本発明の第１の実施形態によるフラックスゲートセンサ１は、例えば導線１０１を流れる被検出電流の大きさ（振幅または変化量）および向きを検出する電流センサとして用いることができる。フラックスゲートセンサ１は、コア１１と、コア１１に巻回された第１のコイルとしての励磁コイル１２と、コア１１に巻回された第２のコイルとしての検出コイル１３と、励磁コイル１２に励磁信号を印加する励磁手段としての励磁回路１４と、検出コイル１３を流れる電流を検出信号として出力する検出信号出力手段としての検出回路１５と、検出回路１５から出力された検出信号に対して所定の信号処理を行い、導線１０１を流れる被検出電流の大きさおよび向きを示す出力パルス信号を出力する信号処理回路１６とを備えている。なお、検出回路１５および信号処理回路１６は検出手段の具体例である。
【００３０】
図２はコア１１の磁気特性を示すＢ−Ｈ曲線を示している。図２に示すように、コア１１の磁気特性はヒステリシスを有する。また、コア１１において、磁界の強さが正方向において増加して一定値Ｈａに達したときに磁束密度が飽和磁束密度Ｂａとなり、コア１１が図２中の点Ｐ１で飽和する。また、コア１１が点Ｐ１で飽和した後、磁界の強さが正方向において減少し、ゼロに達した後、負方向において増加し、これによりコア１１がいったん点Ｐ２で非飽和となってから点Ｐ３で飽和するまでの間、磁界の強さと磁束密度との関係が線形であり、磁界の強さの変化に比例して磁束密度が変化する。それゆえ、図２中のＢ−Ｈ曲線において点Ｐ２から点Ｐ３までの間は傾きを有する直線である。また、コア１１において、磁界の強さが一定値−Ｈａに達したときに磁束密度が飽和磁束密度−Ｂａとなり、コア１１が図２中の点Ｐ３で飽和する。また、コア１１が点Ｐ３で飽和した後、磁界の強さが負方向において減少し、ゼロに達した後、正方向において増加し、これによりコア１１がいったん点Ｐ４で非飽和となってから点Ｐ１で飽和するまでの間においても、磁界の強さと磁束密度との関係が線形であり、それゆえ、図２中のＢ−Ｈ曲線において点Ｐ４から点Ｐ１までの間は傾きを有する直線である。
【００３１】
なお、磁界の強さが一定値に達したときに、磁束密度が正側（負側）の飽和磁束密度から負側（正側）の飽和磁束密度へ瞬時に変化する磁気特性を有するコアを、コア１１として利用することも可能であるが、図２に示すように、磁界の強さが一定の区間Ｐ２−Ｐ３（Ｐ４−Ｐ１）で変化する間において、磁束密度が正側（負側）の飽和磁束密度Ｂａ（−Ｂａ）から負側（正側）の飽和磁束密度Ｂａ（Ｂａ）へ磁界の強さに比例して漸次変化する磁気特性を有するコアを、コア１１として利用することもできる。
【００３２】
コア１１は、図２に示すような磁気特性を有する磁性材料、例えばアモルファス金属により形成されている。また、コア１１は、図１に示すように、真円の円形であり環状であることが望ましいが、楕円形の環状、あるいは陸上競技が行われるトラックのように互いに平行な２本の直線とそれらをつなぐ２本の曲線とを有する形状でもよい。また、製造の容易性を考慮してコア１１を四角形の環状とすることもできる。また、被検出電流が流れる導線１０１がコア１１の中心を貫くように、コア１１と導線１０１との位置関係が設定されている。
【００３３】
一方、図１に示すように、励磁コイル１２は、コア１１に電線を巻回することにより形成されている。また、励磁コイル１２は励磁回路１４に接続されている。図１では、説明の便宜上、励磁コイル１２がコア１１の周方向の一部にのみ巻回されている。このような巻回の仕方も採用することができるが、励磁コイル１２はコア１１の全周にわたって巻回することが望ましい。
【００３４】
また、検出コイル１３も、コア１１に電線を巻回することにより形成されている。また、検出コイル１３は検出回路１５に接続されている。検出コイル１３も、コア１１の周方向の一部にのみ巻回してもよいが、コア１１の全周にわたって巻回することが望ましい。
【００３５】
励磁回路１４は、励磁信号を励磁コイル１２に印加する回路であり、例えば、励磁信号を生成する発振回路と、発振回路により生成された励磁信号を電流増幅する電流増幅回路とを備えている。励磁信号は、交流信号であり、各ピーク時における電流の大きさがコア１１を飽和する電流の大きさを超える信号である。また、励磁信号は、連続する２つのピーク間における電流の変化が１次変化（リニア）であることが望ましく、具体的には三角波であることが望ましい。
【００３６】
検出回路１５は、励磁信号の印加により検出コイル１３に生じる誘導起電力を示す信号を検出信号として出力する回路である。検出回路１５のもっとも単純な構成は、例えば、検出コイル１３の端部に抵抗を接続することにより実現することができる。当該抵抗の両端の電圧を取り出すことで、励磁信号の印加により検出コイル１３を流れる電流に比例して電圧が変化する検出信号を得ることができる。
【００３７】
信号処理回路１６は、検出回路１５から出力された検出信号に対して所定の信号処理を施すことにより、励磁信号の印加によってコア１１が飽和した時点とコア１１がその後いったん非飽和となり再び飽和した時点との時間差に対応するパルス幅を有する出力パルス信号を生成する回路である。後述するように、励磁信号の印加によってコア１１が飽和した時点とコア１１がその後いったん非飽和となり再び飽和した時点との時間差は、導線１０１を流れる被検出電流の大きさおよび向きに応じて変化する。この結果、出力パルス信号のパルス幅は、導線１０１を流れる被検出電流の大きさおよび向きを示す。信号処理回路１６の具体的な構成および具体的な動作については、後に図３を参照しながら説明する。
【００３８】
図３は、フラックスゲートセンサ１において、導線１０１に被検出電流が流れておらず外部磁界が生じていない場合のコア１１の磁界の強さ、検出信号の電圧および出力パルス信号のレベルを示すタイミングチャートである。
【００３９】
図３において、コア１１に励磁信号を印加すると、励磁信号に応じてコア１１における磁界の強さが特性線Ｓ１のように変化する。このとき、コア１１における磁界の強さは励磁信号の電流の大きさに比例する。励磁信号は三角波なので、コア１１における磁界の強さも三角波を描くように変化する。また、励磁信号において各ピーク時における電流の大きさがコア１１を飽和する電流の大きさを超える。このため、励磁信号の印加によりコア１１は次に述べるように飽和、非飽和を繰り返す。
【００４０】
すなわち、図３において、時点ｔ０から時点ｔ１に達する直前までの間、励磁信号においてその三角波の波形に沿って電流が正方向において増加すると、これに応じて磁界の強さが正方向において増加する。そして、時点ｔ１において磁界の強さが一定値Ｈａに達すると、コア１１が飽和する。
【００４１】
続いて、時点ｔ１から時点ｔ２に達する直前までの間、励磁信号において電流が正方向においてさらに増加し、ピークに達した後、正方向において減少すると、これに応じ、磁界の強さも正方向において増加し、ピークに達した後、正方向において減少する。そして、時点ｔ２において磁界の強さが一定値Ｈａに達したとき、コア１１が非飽和の状態となる。
【００４２】
続いて、時点ｔ２から時点ｔ３に達する直前までの間、励磁信号において電流が正方向においてさらに減少し、ゼロに達した後、負方向において増加すると、これに応じ、磁界の強さも正方向において減少し、ゼロに達した後、負方向において増加する。そして、時点ｔ３において磁界の強さが一定値−Ｈａに達したとき、コア１１が飽和する。
【００４３】
続いて、時点ｔ３から時点ｔ４に達する直前までの間、励磁信号において電流が負方向においてさらに増加し、ピークに達した後、負方向において減少すると、これに応じ、磁界の強さも負方向において増加し、ピークに達した後、負方向において減少する。そして、時点ｔ４において磁界の強さが一定値−Ｈａに達したとき、コア１１が非飽和の状態となる。
【００４４】
続いて、時点ｔ４から時点ｔ５に達する直前までの間、励磁信号において電流が負方向においてさらに減少し、ゼロに達した後、正方向において増加すると、これに応じ、磁界の強さも負方向において減少し、ゼロに達した後、正方向において増加する。続いて、時点ｔ５から時点ｔ８までの間およびそれ以降においても、時点ｔ１から時点ｔ４までの間と同様に、コア１１の飽和、非飽和が繰り返される。
【００４５】
図３において、コア１１における磁界の強さが特性線Ｓ１のように変化すると、これに応じて、検出コイル１３に流れる電流の大きさが変化し、この結果、検出回路１５から検出信号Ｓ２の電圧が変化する。
【００４６】
すなわち、時点ｔ０から時点ｔ１に達する直前までの間、磁界の強さの増加に伴って検出信号Ｓ２の電圧が増加する。そして、時点ｔ１においてコア１１が飽和したとき、コア１１の飽和により検出コイル１３に電流が流れなくなるので、検出信号Ｓ２の電圧がゼロになる。しかも、コア１１は磁界の強さが一定値Ｈａに達した時点で直ちに飽和するので、時点ｔ１で磁界の強さが一定値Ｈａに達すると、検出コイル１３に直ちに電流が流れなくなり、検出信号Ｓ２の電圧が直ちにゼロになる。この結果、時点ｔ１における検出信号Ｓ２の波形は、時間軸に対して垂直となる。
【００４７】
続いて、時点ｔ１から時点ｔ２に達する直前までの間は、コア１１が飽和しているので、検出信号Ｓ２の電圧はゼロを維持する。続いて、時点ｔ２から時点ｔ３に達する直前までの間は、コア１１が非飽和の状態であるので、磁界の強さが正方向において減少し、ゼロに達した後、負方向において増加するのに伴って、検出信号Ｓ２の電圧は負方向に増加する。そして、時点ｔ３においてコア１１が飽和したとき、コア１１の飽和により検出コイル１３に電流が流れなくなるので、検出信号Ｓ２の電圧がゼロになる。しかも、コア１１は磁界の強さが一定値−Ｈａに達した時点で直ちに飽和するので、時点ｔ３で磁界の強さが一定値−Ｈａに達すると、検出コイル１３に直ちに電流が流れなくなり、検出信号Ｓ２の電圧が直ちにゼロになる。この結果、時点ｔ３における検出信号Ｓ２の波形は、時間軸に対して垂直となる。
【００４８】
続いて、時点ｔ３から時点ｔ４に達する直前までの間は、コア１１が飽和しているので、検出信号Ｓ２の電圧はゼロを維持する。続いて、時点ｔ４から時点ｔ５に達する直前までの間は、コア１１が非飽和の状態であるので、磁界の強さが負方向において減少し、ゼロに達した後、正方向において増加するのに伴って、検出信号Ｓ２の電圧は正方向に増加する。続いて、時点ｔ５から時点ｔ８までの間およびそれ以降においても、時点ｔ１から時点ｔ４までの間と同様に検出信号の電圧が変化する。
【００４９】
信号処理回路１６は、上述したように、検出信号Ｓ２に対して所定の信号処理を施すことにより、励磁信号の印加によってコア１１が飽和した時点とコア１１がその後いったん非飽和となり再び飽和した時点との時間差に対応したパルス幅を有する出力パルス信号Ｓ３を生成する。これについて図３を参照しながら具体的に説明すると、図３において、励磁信号の印加によってコア１１が飽和した時点は、例えば時点ｔ１であり、この場合、コア１１がその後いったん非飽和となり再び飽和した時点は時点ｔ３である。時点ｔ１において、検出信号Ｓ２は正側においてピークに達し、直ちにピークからゼロレベル（振幅の中間）に向かって変化する。また、時点ｔ３において、検出信号Ｓ２は負側においてピークに達し、ピークからゼロレベル（振幅の中間）に向かって変化する。
【００５０】
そこで、信号処理回路１６は、検出信号Ｓ２が正側においてピークに達し、直ちにピークからゼロレベルに向かって変化する間に、検出信号Ｓ２の電圧が基準電圧Ｖｒに達する点（検出点）Ｄｐを検出する。検出点Ｄｐの検出は、例えば、信号処理回路１６中に比較回路を設け、検出信号Ｓ２の電圧と基準電圧Ｖｒとを当該比較回路により比較することにより実現することができる。
【００５１】
また、信号処理回路１６は、検出信号Ｓ２が負側においてピークに達し、直ちにピークからゼロレベルに向かって変化する間に、検出信号Ｓ２の電圧が基準電圧−Ｖｒに達する点（検出点）Ｄｎを検出する。検出点Ｄｎの検出は、例えば、信号処理回路１６中にもう１つ比較回路を設け、検出信号Ｓ２の電圧と基準電圧−Ｖｒとを当該比較回路により比較することにより実現することができる。
【００５２】
さらに、信号処理回路１６は、上記検出点Ｄｐの時点において立ち上がり、検出点Ｄｎの時点において立ち下がる出力パルス信号Ｓ３を生成する。出力パルス信号Ｓ３において、立ち上がりから立ち下がりまでの時間、すなわち出力パルス信号Ｓ３におけるパルス幅Ｗが、励磁信号の印加によってコア１１が飽和した時点とコア１１がその後いったん非飽和となり再び飽和した時点との時間差に対応する。出力パルス信号Ｓ３の生成は、例えば、信号処理回路１６中にフリップフロップ回路を設け、上記２つの比較回路の出力を当該フリップフロップ回路に入力して処理することにより生成することができる。
【００５３】
そして、信号処理回路１６により生成された出力パルス信号Ｓ３が、フラックスゲートセンサ１の最終的な出力信号として出力される。なお、信号処理回路１６に直流変換回路を設け、出力パルス信号Ｓ３のパルス幅Ｗまたはパルスデューティ比に対応する電圧を有する直流信号を生成し、この直流信号をフラックスゲートセンサ１の最終的な出力信号として出力してもよい。
【００５４】
図４は、フラックスゲートセンサ１において、導線１０１に被検出電流が流れ、これにより外部磁界が生じている場合のコア１１の磁界の強さ、検出信号の電圧および出力パルス信号のレベルを示すタイミングチャートである。
【００５５】
図４において、励磁信号の印加によりコア１１における磁界の強さが三角波を描くように変化している間に、導線１０１に被検出電流が流れ、これにより外部磁界が生じると、コア１１において、励磁信号の印加による磁界の強さに外部磁界の強さが加わる。この結果、コア１１における磁界の強さを示す特性線Ｓ１が、導線１０１を流れる被検出電流の大きさおよび向きに応じて正方向（上方向）または負方向（下方向）にシフトする。図４は、導線１０１に被検出電流が流れて外部磁界が生じたことにより、コア１１における磁界の強さを示す特性線Ｓ１が負方向にシフトした状態を示している。
【００５６】
コア１１における磁界の強さを示す特性線Ｓ１が負方向にシフトすると、コア１１が飽和するタイミングが変化する。コア１１が飽和するタイミングが変化すると、例えば、検出信号Ｓ２の正側においてピークに達して直ちにピークからゼロレベルに向かって変化する時点が、図３中の時点ｔ１から図４中の時点ｔ１１に変化する。また、検出信号Ｓ２の負側においてピークに達してピークからゼロレベルに向かって変化する時点が、図３中の時点ｔ３から図４中の時点ｔ１３に変化する。この結果、検出点ＤｐおよびＤｎのタイミングがそれぞれ変化するので、出力パルス信号Ｓ３のパルス幅Ｗが変化する。出力パルス信号Ｓ３のパルス幅Ｗの変化量および変化の方向は、コア１１における磁界の強さを示す特性線Ｓ１のシフト量およびシフト方向に対応し、特性線Ｓ１のシフト量およびシフト方向は、導線１０１に流れた被検出電流の大きさおよび向きに対応するので、出力パルス信号Ｓ３のパルス幅Ｗまたはパルスデューティ比から、導線１０１に流れた被検出電流の大きさおよび向きを認識することができる。
【００５７】
図５は、フラックスゲートセンサ１において、導線１０１に被検出電流が流れていない状態で、コア１１の磁気特性にばらつきが生じた場合のコア１１の磁界の強さ、検出信号の電圧および出力パルス信号のレベルを示すタイミングチャートである。
【００５８】
例えば、コア１１の寸法誤差や周囲の温度の変化等によって、図２中の二点鎖線で示すようにコア１１の磁気特性にばらつきが生じ、このため、コア１１が飽和する磁界の強さが正側においてＨａからＨｂにずれ、負側において−Ｈａから−Ｈｂにずれたとする。コア１１が飽和する磁界の強さがこのようにずれると、図５に示すように、三角波の励磁信号の励磁によってコア１１が飽和する時点がずれる。例えば、正側でコア１１が飽和する時点が、図３中の時点ｔ１から図５中の時点ｔ２１にずれ、負側でコアが飽和する時点が、図３中の時点ｔ３から図５中の時点ｔ２３にずれる。
【００５９】
しかしながら、励磁信号が三角波であるため、ＨａからＨｂへのずれ量と−Ｈａから−Ｈｂへのずれ量とが同等である場合には、正側でコア１１が飽和する時点のずれ方向およびずれ量と、負側でコア１１が飽和する時点のずれ方向およびずれ量とは等しくなる。この結果、検出点Ｄｐと検出点Ｄｎとの間の時間差は、コア１１の磁気特性に上記ばらつきが生じていない場合（図３）と生じている場合（図５）とで変わらず、それゆえ、出力パルス信号Ｓ３におけるパルス幅Ｗは、コア１１の磁気特性に上記ばらつきが生じていない場合と生じている場合とで変わらない。すなわち、コア１１の磁気特性に上述したようなばらつきが発生しても、励磁信号の印加によってコア１１が飽和した時点とコア１１がその後いったん非飽和となり再び飽和した時点との時間差は変化しない。
【００６０】
したがって、コア１１の磁気特性のばらつきによってコア１１が飽和する磁界の強さが正側で正方向に増加し、かつ負側で負方向に同等量増加した場合でも、または、コア１１の磁気特性のばらつきによってコア１１が飽和する磁界の強さが正側で正方向に減少し、かつ負側で負方向に同等量減少した場合でも、導線１０１を流れる被検出電流の検出に誤差は生じない。つまり、このようなコア１１の磁気特性のばらつきは、導線１０１を流れる被検出電流の検出に影響しない。
【００６１】
以上説明した通り、本発明の第１の実施形態によるフラックスゲートセンサ１によれば、上述したようなコア１１の磁気特性のばらつきのために、導線１０１を流れる被検出電流の検出精度が低下することを防止することができる。
【００６２】
また、このような電流の高精度な検出を、図２に示すように、磁界の強さが一定の区間Ｐ２−Ｐ３（Ｐ４−Ｐ１）で変化する間において磁束密度が正側（負側）の飽和磁束密度Ｂａ（−Ｂａ）から負側（正側）の飽和磁束密度Ｂａ（Ｂａ）へ磁界の強さに比例して漸次変化する磁気特性を有するコアを利用して実現することができる。したがって、コアの材料として用いる磁性材料の選択の幅を広げることができ、フラックスゲートセンサ１の高精度化、低コスト化または量産性等を高めることができる。
【００６３】
（第２の実施形態）
図６は本発明の第２の実施形態によるフラックスゲートセンサを示している。上述した第１の実施形態によるフラックスゲートセンサ１は、コア１１に励磁コイル１２と検出コイル１３とを巻回し、励磁コイル１２により励磁を行い、検出コイル１３により検出を行う構成であった。これに対し、第２の実施形態によるフラックスゲートセンサ２は、図６に示すように、コア２１に巻回するコイルを単一の励磁検出コイル２２のみとし、単一の励磁検出コイル２２で励磁と検出とを行う。すなわち、第２の実施形態によるフラックスゲートセンサ２は、コア２１と、コア２１に巻回された第１のコイルとしての励磁検出コイル２２と、励磁検出コイル２２に励磁信号を印加すると共に、励磁検出コイル２２に生じる誘導起電力を示す検出信号を出力する励磁検出回路２３と、励磁検出回路２３から出力された検出信号に対して所定の信号処理を行い、導線１０１を流れる被検出電流の大きさおよび向きを示す出力パルス信号を出力する信号処理回路２４とを備えている。なお、励磁検出回路２３は励磁手段および検出信号出力手段の具体例であり、励磁検出回路２３のうち検出信号を出力する部分と信号処理回路２４は検出手段の具体例である。
【００６４】
コア２１は、第１の実施形態によるフラックスゲートセンサ１におけるコア１１と同様の磁気特性を有している（図２参照）。また、被検出電流が流れる導線１０１がコア２１の中心を貫くように、コア２１と導線１０１との位置関係が設定されている。
【００６５】
励磁検出コイル２２は、コア２１に電線を巻回することにより形成され、励磁検出回路２３に接続されている。励磁検出コイル２２のコア２１への巻回の仕方については、第１の実施形態によるフラックスゲートセンサ１における励磁コイル１２と同様である。
【００６６】
励磁検出回路２３は、励磁信号を励磁検出コイル２２に印加する励磁回路部と、励磁信号の印加により励磁検出コイル２２に生じる誘導起電力を示す信号を検出信号として出力する検出回路部とを備えている。励磁回路部は、励磁信号を生成する発振回路と、発振回路により生成された励磁信号を電流増幅する電流増幅回路とを備えている。励磁信号は、第１の実施形態によるフラックスゲートセンサ１における励磁信号と同様に、各ピーク時における電流の大きさがコア２１を飽和する電流の大きさを超える三角波の信号である。検出回路部は、例えば、励磁検出コイル２２の両端電圧を検出信号として取り出す回路である。
【００６７】
信号処理回路２４は、励磁検出回路２３から出力された検出信号に対して所定の信号処理を施すことにより、励磁信号の印加によってコア２１が飽和した時点とコア２１がその後いったん非飽和となり再び飽和した時点との時間差に対応するパルス幅を有する出力パルス信号を生成する回路である。信号処理回路２４は、第１の実施形態によるフラックスゲートセンサ１における信号処理回路１６と同様の構成を有している。
【００６８】
図７は、フラックスゲートセンサ２において、導線１０１に被検出電流が流れておらず外部磁界が生じていない場合のコア２１の磁界の強さ、検出信号の電圧および出力パルス信号のレベルを示すタイミングチャートである。
【００６９】
図７中の特性線Ｓ１１に示すように、コア２１に励磁信号を印加すると、三角波の励磁信号に応じ、コア２１における磁界の強さが三角波を描くように変化する。また、励磁信号において各ピーク時における電流の大きさがコア２１を飽和する電流の大きさを超えるので、励磁信号の印加によりコア２１は飽和、非飽和を繰り返す。このように励磁信号の印加による磁界の強さの変化は、第１の実施形態における場合（図３参照）と同様である。
【００７０】
コア２１における磁界の強さが特性線Ｓ１１のように変化すると、これに応じて、励磁検出コイル２２に生じる誘導起電力が変化し、この結果、励磁検出回路２３からの検出信号Ｓ１２の電圧が変化する。
【００７１】
すなわち、時点ｔ３０から時点ｔ３１に達する直前までの間、磁界の強さの増加に伴って検出信号１２の電圧が増加する。そして、時点ｔ３１においてコア２１が飽和したとき、コア２１の飽和により励磁検出コイル２２に誘導起電力が生じなくなるので、検出信号Ｓ１２の電圧がゼロになる。しかも、コア２１は磁界の強さが一定値Ｈａに達した時点で直ちに飽和するので、時点ｔ３１で磁界の強さが一定値Ｈａに達すると、励磁検出コイル２２に直ちに誘導起電力が生じなくなり、検出信号Ｓ１２の電圧が直ちにゼロになる。この結果、時点ｔ３１における検出信号Ｓ１２の波形は、時間軸に対して垂直となる。
【００７２】
続いて、時点ｔ３１から時点ｔ３２に達する直前までの間は、コア２１が飽和しているので、検出信号Ｓ１２の電圧はゼロを維持する。続いて、時点ｔ３２から時点ｔ３３に達する直前までの間は、コア２１が非飽和の状態であるので、磁界の強さが正方向において減少し、ゼロに達した後、負方向において増加するのに伴って、検出信号Ｓ１２の電圧は負方向に増加する。そして、時点ｔ３３においてコア２１が飽和したとき、コア２１の飽和により励磁検出コイル２２に誘導起電力が生じなくなるので、検出信号Ｓ１２の電圧がゼロになる。しかも、コア２１は磁界の強さが一定値−Ｈａに達した時点で直ちに飽和するので、時点ｔ３３で磁界の強さが一定値−Ｈａに達すると、励磁検出コイル２２に直ちに誘導起電力が生じなくなり、検出信号Ｓ１２の電圧が直ちにゼロになる。この結果、時点ｔ３３における検出信号Ｓ１２の波形は、時間軸に対して垂直となる。
【００７３】
続いて、時点ｔ３３から時点ｔ３４に達する直前までの間は、コア２１が飽和しているので、検出信号Ｓ１２の電圧はゼロを維持する。続いて、時点ｔ３４から時点ｔ３５に達する直前までの間は、コア２１が非飽和の状態であるので、磁界の強さが負方向において減少し、ゼロに達した後、正方向において増加するのに伴って、検出信号Ｓ１２の電圧は正方向に増加する。続いて、時点ｔ５以降においても、時点ｔ１から時点ｔ４までの間と同様に検出信号の電圧が変化する。
【００７４】
信号処理回路２４は、第１の実施形態によるフラットゲートセンサ１における信号処理回路１６と同様に、検出信号Ｓ１２に対して所定の信号処理を施すことにより、励磁信号の印加によってコア２１が飽和した時点とコア２１がその後いったん非飽和となり再び飽和した時点との時間差に対応したパルス幅Ｗを有する出力パルス信号Ｓ１３を生成する。具体的には、信号処理回路２４は、検出信号Ｓ１２が正側においてピークに達し、直ちにピークからゼロレベルに向かって変化する間に検出信号Ｓ１２の電圧が基準電圧Ｖｒに達する点（検出点）Ｄｐを例えば比較回路を用いて検出する。また、信号処理回路２４は、検出信号Ｓ１２が負側においてピークに達し、直ちにピークからゼロレベルに向かって変化する間に検出信号Ｓ１２の電圧が基準電圧−Ｖｒに達する点（検出点）Ｄｎを例えば比較回路を用いて検出する。そして、信号処理回路２４は、上記検出点Ｄｐの時点において立ち上がり、検出点Ｄｎの時点において立ち下がる出力パルス信号Ｓ１３を例えばフリップフロップ回路を用いて生成する。
【００７５】
導線１０１に被検出電流が流れ、これにより外部磁界が生じた場合には、コア２１における磁界の強さを示す特性線Ｓ１１が、導線１０１を流れる被検出電流の大きさおよび向きに応じて正方向（図７中の上方向）または負方向（図７中の下方向）にシフトする。コア２１における磁界の強さを示す特性線Ｓ１１が正方向または負方向にシフトすると、コア２１が飽和するタイミングが変化するので、検出信号Ｓ１２の正側においてピークに達して直ちにピークからゼロレベルに向かって変化する時点、および検出信号Ｓ１２の負側においてピークに達してピークからゼロレベルに向かって変化する時点が変化する。これにより、検出点ＤｐおよびＤｎが変化するので、出力パルス信号Ｓ１３のパルス幅Ｗが変化する。出力パルス信号Ｓ１３のパルス幅Ｗの変化量および変化の方向は、コア２１における磁界の強さを示す特性線Ｓ１１のシフト量およびシフト方向に対応し、特性線Ｓ１１のシフト量およびシフト方向は、導線１０１に流れた被検出電流の大きさおよび向きに対応するので、出力パルス信号Ｓ１３のパルス幅Ｗまたはパルスデューティ比から、導線１０１に流れた被検出電流の大きさおよび向きを認識することができる。
【００７６】
また、コア２１の磁気特性にばらつきが生じ、このため、コア２１が飽和する磁界の強さが正側で正方向に増加し、かつ負側で負方向に同等量増加した場合、あるいは、コア２１の磁気特性のばらつきによってコア２１が飽和する磁界の強さが正側で正方向に減少し、かつ負側で負方向に同等量減少した場合には、コア２１が飽和する時点がずれる。しかしながら、励磁信号が三角波であるため、正側でコア２１が飽和する時点のずれ方向およびずれ量と、負側でコア２１が飽和する時点のずれ方向およびずれ量とは等しくなる。この結果、検出点Ｄｐと検出点Ｄｎとの間の時間差は、コア２１の磁気特性に上記ばらつきが生じていない場合と生じている場合とで変わらず、それゆえ、出力パルス信号Ｓ１３におけるパルス幅Ｗは、コア２１の磁気特性に上記ばらつきが生じていない場合と生じている場合とで変わらない。よって、このようなコア２１の磁気特性のばらつきが生じても、導線１０１を流れる被検出電流の検出に誤差は生じない。
【００７７】
以上説明した通り、本発明の第２の実施形態によるフラックスゲートセンサ２によっても、本発明の第１の実施形態によるフラックスゲートセンサ１と同様の作用効果を得ることができる。また、本発明の第２の実施形態によるフラックスゲートセンサ２によれば、コア２１に巻回するコイルを単一の励磁検出コイル２２のみとし、単一の励磁検出コイル２２で励磁と検出とを行うといったシンプルな構成であるため、フラックスゲートセンサ２の小型化を推し進めることができる。
【００７８】
なお、上述した第１の実施形態では、三角波の励磁信号を励磁コイル１２に印加する場合を例に挙げた。連続する２つのピーク間における電流の変化が１次変化（リニア）である励磁信号を採用した場合に、磁気特性のばらつきにより生じる被検出電流（外部磁界）の検出誤差をもっとも効果的に排除することができるので、励磁信号は三角波であることが望ましい。しかしながら、疑似三角波または正弦波の励磁信号を採用することも可能であり、この場合でも、磁気特性のばらつきにより生じる被検出電流（外部磁界）の検出誤差を良好に抑制することができる。
【００７９】
具体的には、図８に示すように、疑似三角波の励磁信号をコア１１に印加すると、コア１１における磁界の強さの変化は、特性線Ｓ２１に示すように疑似三角波を描く。これにより、コア１１が飽和した時点で直ちにピークからゼロレベルに向かって変化する検出信号Ｓ２２を得ることができる。そして、この検出信号Ｓ２２における検出点Ｄｐの時点において立ち上がり、検出点Ｄｎの時点において立ち下がる出力パルス信号を生成することにより、当該出力パルス信号のパルス幅またはパルスデューティ比に基づいて、被検出電流の大きさおよび向きを認識することができる。
【００８０】
また、図９に示すように、正弦波の励磁信号をコア１１に印加すると、コア１１における磁界の強さの変化は、特性線Ｓ３１に示すように正弦波を描く。これにより、コア１１が飽和した時点で直ちにピークからゼロレベルに向かって変化する検出信号Ｓ３２を得ることができる。そして、この検出信号Ｓ３２における検出点Ｄｐの時点において立ち上がり、検出点Ｄｎの時点において立ち下がる出力パルス信号を生成することにより、当該出力パルス信号のパルス幅またはパルスデューティ比に基づいて、被検出電流の大きさおよび向きを認識することができる。
【００８１】
また、上述した第２の実施形態においても、三角波の励磁信号に代えて、疑似三角波または正弦波の励磁信号を採用することができる。
【００８２】
また、上述した第１の実施形態では、図２に示すように、磁界の強さが一定値Ｈａ（−Ｈａ）に達すると直ちに飽和すると共に、磁界の強さが一定の区間Ｐ２−Ｐ３（Ｐ４−Ｐ１）で変化する間において、磁束密度が正側（負側）の飽和磁束密度Ｂａ（−Ｂａ）から負側（正側）の飽和磁束密度Ｂａ（Ｂａ）へ磁界の強さに比例して漸次変化する磁気特性を有するコアをコア１１として利用する場合を例に挙げた。しかしながら、図１０に示すように、磁束密度がゼロ付近であるときは、磁界の強さの変化に対して磁束密度が鋭く変化するものの、磁束密度が飽和磁束密度Ｂｃ（−Ｂｃ）に接近すると、磁界の強さの変化に対して磁束密度の変化が緩やかになる磁気特性を有すると共に、Ｂ−Ｈ曲線において、非飽和状態となってから飽和するまでの間が曲線を描く磁気特性を有するコアを、コア１１として利用することも可能である。
【００８３】
この場合には、三角波の励磁信号の印加によりコア１１における磁界の強さは図１１中の特性線Ｓ４１に示すように変化し、これにより、検出信号Ｓ４２は、図１１に示すように、コア１１が飽和した時点で、ピークからゼロレベルに向けて傾斜をもって変化する。このような検出信号Ｓ４２であっても、検出点Ｄｐの時点を立ち上がりとし、検出点Ｄｎの時点を立ち下がりとする出力パル信号Ｓ４３を生成することができ、出力パルス信号Ｓ４３のパルス幅Ｗまたはパルスデューティ比に基づいて、被検出電流の大きさおよび向きを検出することができる。もっとも、図２に示す磁気特性を有するコア１１を採用した方が、図１０に示す磁気特性を有するコアを採用するよりも、被検出電流（外部磁界）の検出精度が高まる。第２の実施形態においても図１０に示すような磁気特性を有するコアを利用することができる。
【００８４】
また、上述した第１の実施形態では、信号処理回路１６により、励磁信号の印加によってコア１１が飽和した時点とコア１１がその後いったん非飽和となり再び飽和した時点との時間差に対応したパルス幅Ｗを有する出力パルス信号Ｓ３を生成するに当たり、検出信号Ｓ２が正側においてピークに達して直ちにピークからゼロレベルに向かって変化する間の検出点Ｄｐを検出し、検出信号Ｓ２が負側においてピークに達して直ちにピークからゼロレベルに向かって変化する間の検出点Ｄｎを検出し、検出点Ｄｐの時点において立ち上がり、検出点Ｄｎの時点において立ち下がる出力パルス信号Ｓ３を生成する場合を例に挙げたが、本発明はこれに限らない。出力パルス信号Ｓ３を生成するに当たり、検出信号Ｓ２における正側のピークと負側のピークとを検出し、正側のピークの時点において立ち上がり、負側のピークの時点において立ち下がる出力パルス信号を生成してもよい。第２の実施形態についても同様である。
【００８５】
また、上述した第１の実施形態では、励磁信号の印加によってコア１１が飽和した時点とコア１１がその後いったん非飽和となり再び飽和した時点との時間差に対応するパルス幅Ｗを有する出力パルス信号Ｓ３を生成し、この出力パルス信号Ｓ３のパルス幅Ｗまたはパルスデューティ比に基づいて上記時間差を認識する場合を例に挙げたが、本発明はこれに限らない。励磁信号の印加によってコア１１が飽和した時点とコア１１がその後いったん非飽和となり再び飽和した時点との時間差を、上述したような出力パルス信号を生成する以外の方法により認識してもよい。例えば、周知の方法により検出信号Ｓ２について波形成形および直流変換を行うことで、励磁信号の印加によってコア１１が飽和した時点とコア１１がその後いったん非飽和となり再び飽和した時点との時間差に対応する電圧を有する直流信号を生成することができ、この直流信号の電圧に基づいて上記時間差を認識してもよい。第２の実施形態についても同様である。
【００８６】
また、上述した第１の実施形態では、検出コイル１３から検出信号Ｓ２を得る場合を例に挙げたが、励磁コイル１２から検出信号を得ることも可能である。この場合、図３に示す検出信号Ｓ２の波形が、図７に示す検出信号Ｓ１２の波形のようになる。
【００８７】
また、上述した各実施形態では、コア１１（２１）を環状に形成し、被検出電流の流れる導線１０１がコア１１（２１）の中心を貫くように、コア１１（２１）と導線１０１との位置関係を設定する場合を例に挙げたが、本発明はこれに限らない。例えば、コアを棒状に形成してもよいし、棒状のコアと導線１０１とを互いに接近させて配置してもよい。
【００８８】
また、上述した各実施形態では、フラックスゲートセンサ１（２）を、導線１０１を流れる被検出電流の大きさおよび向きを検出する電流センサとして用いる場合を例に挙げたが、本発明はこれに限らない。本発明のフラックスゲートセンサ１（２）は、種々の磁気センサ等として広く利用することができ、例えば角度センサ、方位センサ、検査装置、計測装置、探知装置等に適用することができる。
【実施例１】
【００８９】
図１２は本発明の第１の実施形態によるフラックスゲートセンサ１をより具体化した例を示している。図１２において、フラックスゲートセンサ３は、コア３１、励磁コイル３２、検出コイル３３、励磁回路３４、バイアス回路３５、検出回路３６および信号処理回路３７を備えている。
【００９０】
コア３１はアモルファス金属により円形の環状に形成され、図２に示すような磁気特性を有している。また、コア３１の中心には、被検出電流が流れる導線１０１がコア３１を貫くように配置されている。
【００９１】
励磁コイル３２はコア３１の全周にわたって電線を巻回することにより形成され、励磁コイル３２の一端側は励磁回路３４内に設けられた電流増幅回路５２に接続され、励磁コイル３２の他端側は抵抗５０を介して接地されている。
【００９２】
検出コイル３３はコア３１の全周にわたって電線を巻回することにより形成され、検出コイル３３の一端側はバイアス回路３５に接続され、励磁コイル３２の他端側は検出回路３６内に設けられた抵抗５４を介して接地されている。
【００９３】
励磁回路３４は、発振回路５１および電流増幅回路５２を備えている。発振回路５１は、各ピーク時における電流の大きさがコア３１を飽和する電流の大きさを超える三角波の励磁信号を生成する。電流増幅回路５２は例えばエミッタフォロワ回路により構成され、発振回路５１により生成された励磁信号を電流増幅し、電流増幅した励磁信号を励磁コイル３２に印加する。
【００９４】
バイアス回路３５は、検出コイル３３から得られる検出信号に直流成分（バイアス電圧）を加える回路であり、例えばエミッタフォロワ回路により構成されている。
【００９５】
検出回路３６は、検出コイル３３から検出信号を取り出し、信号処理回路３７に供給する回路であり、抵抗５４を備えている。
【００９６】
信号処理回路３７は、検出点Ｄｐ（図３参照）の検出を行うための正側比較回路５５と、検出点Ｄｎ（図３参照）の検出を行うための負側比較回路５６と、検出点Ｄｐの時点において立ち上がり、検出点Ｄｎの時点において立ち下がる出力パルス信号（図３参照）を生成するためのフリップフロップ回路５７を備えている。
【００９７】
このような構成を有するフラックスゲートセンサ３によれば、上述した本発明の第１の実施形態における作用効果を効果的に得ることができる。
【実施例２】
【００９８】
図１３は本発明の第２の実施形態によるフラックスゲートセンサ２をより具体化した例を示している。図１３において、フラックスゲートセンサ４は、コア４１、励磁検出コイル４２、励磁検出回路４３、バイアス回路４４および信号処理回路４５を備えている。
【００９９】
コア４１はアモルファス金属により円形の環状に形成され、図２に示すような磁気特性を有している。また、コア４１の中心には、被検出電流が流れる導線１０１がコア４１を貫くように配置されている。
【０１００】
励磁検出コイル４２はコア４１の全周にわたって電線を巻回することにより形成され、励磁検出コイル４２の一端側は抵抗６１を介し、励磁検出回路４３内に設けられた電流増幅回路６３に接続され、励磁検出コイル４２の他端側はバイアス回路４４に接続されている。
【０１０１】
励磁検出回路４３は、各ピーク時における電流の大きさがコア４１を飽和する電流の大きさを超える三角波の励磁信号を生成する発振回路６２、および発振回路６２により生成された励磁信号を電流増幅する電流増幅回路６３を備えている。電流増幅回路６３は例えばエミッタフォロワ回路により構成されている。
【０１０２】
バイアス回路４４は、励磁検出コイル４２から得られる検出信号に直流成分（バイアス電圧）を加える回路であり、例えばエミッタフォロワ回路により構成されている。バイアス回路４４は、発振回路６２により生成された励磁信号を電流増幅回路６３によって電流増幅する際に励磁信号に付加されるバイアス電圧と等しいバイアス電圧を検出信号に付加する。なお、バイアス回路４４は直流電圧付加回路の具体例である。
【０１０３】
信号処理回路４５は、検出点Ｄｐ（図７参照）の検出を行うための正側比較回路６５と、検出点Ｄｎ（図７参照）の検出を行うための負側比較回路６６と、検出点Ｄｐの時点において立ち上がり、検出点Ｄｎの時点において立ち下がる出力パルス信号（図７参照）を生成するためのフリップフロップ回路６７を備えている。
【０１０４】
このような構成を有するフラックスゲートセンサ４によれば、上述した本発明の第２の実施形態における作用効果を効果的に得ることができる。また、フラックスゲートセンサ４によれば、励磁検出コイル４２の両端の直流電圧（バイアス電圧）を互いに等しくすることで、励磁信号の印加により励磁検出コイル４２に生じる誘導起電力を示す検出信号からバイアス電圧を除去するためのカップリングコンデンサを用いる必要がない。したがって、他の電気部品と比較して大型なカップリングコンデンサを排除することができるので、フラックスゲートセンサ４の小型化を図ることができる。
【０１０５】
なお、本発明は、請求の範囲および明細書全体から読み取ることのできる発明の要旨または思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うフラックスゲートセンサもまた本発明の技術思想に含まれる。
【符号の説明】
【０１０６】
１、２、３、４  フラックスゲートセンサ
１１、２１、３１、４１  コア
１２、３２  励磁コイル
１３、３３  検出コイル
１４、３４  励磁回路（励磁手段）
１５、３６  検出回路（検出信号出力手段、検出手段）
１６、２４、３７、４５  信号処理回路（検出手段）
２２、４２  励磁検出コイル
２３、４３  励磁検出回路（励磁手段、検出信号出力手段、検出手段）
４４  バイアス回路（直流電圧付加回路）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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