(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁界を検出する磁界検出素子と、
前記磁界検出素子を、水平面内の四方から取り囲むように設けられた第１の磁性体コアと、
前記第１の磁性体コアを、前記水平面と垂直な第１の面内の四方から取り囲むように設けられた第２の磁性体コアと、
前記第１の磁性体コアの下面と前記第２の磁性体コアの下側内壁面との間に設けられた第１の磁界発生源とを備え、
前記第１の磁性体コアの上面と前記第２の磁性体コアの上側内壁面とは磁気的に接触しており、
前記第１の磁性体コアの下面と前記第２の磁性体コアの下側内壁面とは離隔しており、前記第１の磁性体コアの下面と前記第２の磁性体コアの下側内壁面とをそれぞれ磁極面としてギャップが構成されており、前記磁界検出素子は、前記ギャップの外部に配置されており、
前記第１の磁性体コアの下面と前記第２の磁性体コアの下側内壁面との間に設けられた第２の磁界発生源をさらに備え、
前記第１の磁界発生源と前記第２の磁界発生源とは、前記磁界検出素子を挟んで前記第１の面内の互いに反対側に設けられ、
前記磁界検出素子は、前記第１の磁界発生源と前記第２の磁界発生源の前記第１の面に垂直な中心線を挟んで互いに反対側に設けられ、
互いに同一のピン方向を有する一対の磁気抵抗素子を有することを特徴とする磁界検出装置。
【請求項２】
前記一対の磁気抵抗素子のピン方向は、前記中心線の延伸方向とは異なることを特徴とする請求項１に記載の磁界検出装置。
【請求項３】
前記一対の磁気抵抗素子のピン方向は、前記中心線と直交することを特徴とする請求項２に記載の磁界検出装置。
【請求項４】
前記一対の磁気抵抗素子のフリー方向は互いに同一であり、
前記磁界検出装置は、前記フリー方向と平行な磁界を発生する第３の磁界発生源をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の磁界検出装置。
【請求項５】
前記第１及び第２の磁界発生源はそれぞれ、電流が流れることにより磁界を発生する線状の導体であり、
前記第１及び第２の磁界発生源の延伸方向は、前記第１の面と直交することを特徴とする請求項１に記載の磁界検出装置。
【請求項６】
前記第１の磁界発生源を構成する前記線状の導体の一端と、
前記第２の磁界発生源を構成する前記線状の導体の一端とが互いに電気的に接続されることにより、折り返し構造を有する導体が構成されることを特徴とする請求項５に記載の磁界検出装置。
【請求項７】
前記第１の磁性体コアの上面側から見て互いに重なる位置に、２つの前記折り返し構造を有する導体が設けられることを特徴とする請求項６に記載の磁界検出装置。
【請求項８】
前記２つの折り返し構造を有する導体は並列に接続されることを特徴とする請求項７に記載の磁界検出装置。
【請求項９】
前記２つの折り返し構造を有する導体は直列に接続されることを特徴とする請求項７に記載の磁界検出装置。
【請求項１０】
前記第１及び第２の磁性体コアはそれぞれ、線対称な閉曲線を構成することを特徴とする請求項１に記載の磁界検出装置。
【請求項１１】
前記第１の磁性体コアにより構成される閉曲線の法線ベクトルと、
前記第２の磁性体コアにより構成される閉曲線の法線ベクトルとは直交することを特徴とする請求項１０に記載の磁界検出装置。
【請求項１２】
前記第１の磁性体コアの下面の少なくとも一部は、前記磁界検出素子の下面より上方に位置していることを特徴とする請求項１に記載の磁界検出装置。
【請求項１３】
前記磁界検出素子の下面と前記第２の磁性体コアとの間の、垂直方向から見て前記磁界検出素子と重なる位置に配置され、  かつ下面が前記第２の磁性体コアと磁気的に接触する第３の磁性体コアをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の磁界検出装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の磁界検出装置であり、
前記第１の磁界発生源は電流の流れる導体であることを特徴とする電流センサ。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁界検出装置及び電流センサに関し、特に検出磁界方向に制限があるＧＭＲ素子やホール素子などの磁界検出素子を用いる磁界検出装置及び電流センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、モーター、産業機器、自動車など各種の用途に磁界検出装置が用いられるようになっている。磁界検出装置は、ＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）素子やホール素子などの磁界検出素子を有し、この磁界検出素子により、磁界発生源（電流や磁石など）から生ずる磁界を検出する装置である。特許文献１には、ホール素子を用いる磁界検出装置の例が開示されている。
【０００３】
特許文献１に開示される磁界検出装置では、磁界発生源で生じた磁界を磁界検出素子に集中させるため、Ｃコアと呼ばれる磁性体を用いて磁路を構成している。
【０００４】
図３０は、Ｃコアの例を示す模式図である。同図では、図面縦方向が垂直方向であり、横方向及び奥行き方向が水平方向である。Ｃコア１００は、同図に示すように、途中にギャップ１０１を有する環状の磁性体であることからその名が付けられており、磁界発生源１０２（ここでは電流）の周囲を取り囲むようにして設けられる。この構成により、磁界発生源１０２で発生した磁界１０３がＣコア１００の内部に集中し、ギャップ１０１の内部（空間１０４）にも磁界１０３が集中する。磁界検出素子は、こうして１０３が集中する空間１０４内に設けられる。特許文献１に記載されるホールセンサも、この空間１０４内に設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２０４０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図３０にも示すように、Ｃコアのギャップ内の空間における磁束の方向は、ほぼ一方向（図３０の例では垂直方向）のみに偏っている。つまり、Ｃコアのギャップは対向する２つの平行な磁極面に挟まれた空間であり、ギャップ内の空間には、これら磁極面を通じてＣコアに出入りする磁束のみが現れる。そして、２つの平行な磁極面の間を行き来する磁束の方向は磁極面にほぼ垂直となることから、ギャップ内の空間における磁束の方向は磁極面と垂直な方向に実質的に限定される。
【０００７】
ところで、磁界検出素子の設置の向きは、磁束方向とは関係のない、例えば回路構成などの要因で決められてしまうことが一般的である。例えばＧＭＲ素子は磁界検出方向（＝強磁性固定層（ピン層）の磁化方向（ピン方向））が水平方向となるように設置されることになるのが一般的であるし、ホール素子は磁界検出方向（＝ホール素子を構成する半導体薄膜の法線方向）が垂直方向となるように設置されることになるのが一般的である。このような設置の向きに従う限り、図３０に示したＣコアのギャップ内には、ホール素子しか設置することができない。逆に、例えば上辺部にギャップを有するＣコアでは、ＧＭＲ素子しか設置できない。このように、従来の磁界検出装置には、磁界検出素子の種類を選択する際の自由度が低いという問題がある。
【０００８】
したがって、本発明の目的のひとつは、磁界検出素子の種類を選択する際の自由度を高められる磁界検出装置及び電流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】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明による磁界検出装置は、磁界を発生する第１の磁界発生源と、前記第１の磁界発生源を取り囲むように設けられた第１の磁性体と、磁界を検出する磁界検出素子とを備え、前記第１の磁性体には第１のギャップが設けられ、前記磁界検出素子は、前記第１のギャップの外部であって前記第１の磁界発生源から発生した磁界を検出可能な位置に配置されることを特徴とする。
【００１０】
第１のギャップの外部であれば、磁束の磁束方向は場所によって様々であるので、磁界検出素子の設置場所を適宜選択することで、磁界検出素子を通過する磁束の方向を適宜選択できる。したがって、磁界検出素子の種類を選択する際の自由度が高められている。
【００１１】
上記磁界検出装置において、前記第１のギャップは、２つの平行な第１及び第２の磁極面によって構成され、前記磁界検出素子は、前記第１及び第２の磁極面とは異なる前記第１のギャップ近傍の側面を通じて前記第１の磁性体に出入りする磁束を検出可能に配置されることとしてもよい。
【００１２】
また、この磁界検出装置において、前記第１の磁性体は、前記第１の磁極面を端面とし、前記磁極面と垂直な方向に延設された第１の端部を有し、前記磁界検出素子は、前記第１の端部の側方に配置されることとしてもよい。これによれば、磁界検出素子は、第１の端部の側面を通じて第１の磁性体に出入りする磁束を検出できる。
【００１３】
さらに、前記第１の磁性体は、前記第２の磁極面を有する第２の端部と、前記第２の端部から前記第１のギャップのギャップ方向と垂直に張り出した張出部とを有することとしてもよい。これによれば、第１の端部の側面を通じて第１の磁性体に出入りする磁束の量が多くなるので、磁界検出素子の感度を高められる。
【００１４】
上記各磁界検出装置において、前記磁界発生源の少なくとも一部は、前記第１のギャップ内に設けられることとしてもよい。これによれば、第１のギャップ近傍の側面を通じて第１の磁性体に出入りする磁束の分布が広がるので、磁界検出素子の設置場所を広く取ることができるようになる。
【００１５】
上記各磁界検出装置において、磁界を発生する第２の磁界発生源と、前記第２の磁界発生源を取り囲むように設けられた第２の磁性体とをさらに備え、前記第２の磁性体には第２のギャップが設けられ、前記磁界検出素子は、前記第２のギャップの外部であって前記第２の磁界発生源から発生した磁界を検出可能な位置に配置されることとしてもよい。これによれば、磁界検出素子は、第１及び第２の磁界発生源でそれぞれ発生する磁界の両方を好適に検出できる。
【００１６】
また、上記磁界検出装置において、前記第２のギャップは、２つの平行な第３及び第４の磁極面によって構成され、前記磁界検出素子は、前記第３及び第４の磁極面とは異なる前記第２のギャップ近傍の側面を通じて前記第２の磁性体に出入りする磁束も検出可能に配置されることとしてもよい。
【００１７】
本発明の他の一側面による磁界検出装置は、磁界を検出する磁界検出素子と、前記磁界検出素子を、水平面内の四方から取り囲むように設けられた第１の磁性体コアと、前記第１の磁性体コアを、前記水平面と垂直な第１の面内の四方から取り囲むように設けられた第２の磁性体コアと、前記第１の磁性体コアの下面と前記第２の磁性体コアの下側内壁面との間に設けられた第１の磁界発生源とを備え、前記第１の磁性体コアの上面と前記第２の磁性体コアの上側内壁面とは磁気的に接触しており、前記第１の磁性体コアの下面と前記第２の磁性体コアの下側内壁面とは離隔していることとしてもよい。
【００１８】
本発明によれば、第１及び第２の磁性体コアにより磁路が構成されるとともに、第１の磁性体コアの下面と第２の磁性体コアの下側内壁面とをそれぞれ磁極面としてギャップが構成される。したがって、第１及び第２の磁性体コアにより上述した第１の磁性体が実現され、磁界検出素子の種類を選択する際の自由度が高められている。また、第１及び第２の磁性体コアが外部磁界を遮蔽するので、外部磁界に対する耐性を高めることが可能になる。
【００１９】
上記磁界検出装置において、前記第１の磁性体コアの下面と前記第２の磁性体コアの下側内壁面との間に設けられた第２の磁界発生源をさらに備え、前記第１の磁界発生源と前記第２の磁界発生源とは、前記磁界検出素子を挟んで前記第１の面内の互いに反対側に設けられることとしてもよい。これによれば、磁界検出素子は、第１及び第２の磁界発生源でそれぞれ発生する磁界の両方を好適に検出できる。
【００２０】
上記磁界検出装置において、前記磁界検出素子は、前記第１の磁界発生源と前記第２の磁界発生源の前記第１の面に垂直な中心線を挟んで互いに反対側に設けられ、互いに同一のピン方向を有する一対の磁気抵抗素子を有することとしてもよい。これによれば、一対の磁気抵抗素子を電源電圧と接地電圧の間に直列接続し、その間の電圧を取得することで、磁界を検出することができる。なお、前記一対の磁気抵抗素子のピン方向は、前記中心線の延伸方向とは異なることとしてもよいし、前記一対の磁気抵抗素子のピン方向は、前記中心線と直交することとしてもよい。さらに、前記一対の磁気抵抗素子のフリー方向は互いに同一であり、前記磁界検出装置は、前記フリー方向と平行な磁界を発生する第３の磁界発生源をさらに備えるとしてもよい。
【００２１】
上記各磁界検出装置において、前記第１及び第２の磁界発生源はそれぞれ、電流が流れることにより磁界を発生する線状の導体であり、前記第１及び第２の磁界発生源の延伸方向は、前記第１の面と直交することとしてもよい。
【００２２】
上記各磁界検出装置において、前記第１及び第２の磁性体コアはそれぞれ、線対称な閉曲線を構成することとしてもよい。また、前記第１の磁性体コアにより構成される閉曲線の法線ベクトルと、前記第２の磁性体コアにより構成される閉曲線の法線ベクトルとは直交することとしてもよい。
【００２３】
また、上記各磁界検出装置において、前記第１の磁性体コアの下面の少なくとも一部は、前記磁界検出素子の下面より上方に位置していることとしてもよい。これによれば、磁界検出素子の感度をコントロールできる。
【００２４】
また、本発明による電流センサは、上記各磁界検出装置のいずれかであり、前記第１の磁界発生源は電流の流れる導体であることを特徴とする電流センサである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、磁界検出素子の種類を選択する際の自由度を高めることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施の形態による磁界検出装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態による磁界検出素子としてＧＭＲ素子を用いる場合の具体的な構成の例を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態による４つのＧＭＲ素子の接続並びにピン方向及びフリー方向を示す回路図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態による磁界検出装置の構成を示す模式図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態による磁界検出装置の構成を示す模式図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態による磁界検出装置１の構成を示す模式図である。
【図７】本発明の第５の実施の形態による磁界検出装置の構成を示す模式図である。
【図８】本発明の第５の実施の形態による４つのＧＭＲ素子の接続並びにピン方向及びフリー方向を示す回路図である。
【図９】（ａ）は、本発明の第６の実施の形態による磁界検出装置の斜視図である。（ｂ）は、磁界検出装置の内部構造を示すために、（ａ）において第２の磁性体コアを少しずらして描いた図である。（ｃ）は、磁界発生源としての導体の構造を示すために、（ｂ）において第１の磁性体コアと基板とを透過的に描いた図である。
【図１０】本発明の第６の実施の形態による基板の上面図である。
【図１１】（ａ）は、図９（ａ）のＣ−Ｃ’線の断面を示す断面図である。（ｂ）は、図９（ａ）のＤ−Ｄ’線の断面を示す断面図である。
【図１２】（ａ）は、図１１（ｂ）に示した磁界検出装置の断面図に、ｚ方向から到来した外部磁界を書き入れた図である。（ｂ）は、図１１（ｂ）に示した磁界検出装置の断面図に、ｘ方向から到来した外部磁界を書き入れた図である。（ｃ）は、図１０に示した基板の上面図に、ｙ方向から到来した外部磁界を書き入れた図である。（ｄ）は、図１０に示した基板の上面図に、ｘ方向から到来した外部磁界を書き入れた図である。
【図１３】（ａ）は、磁界検出装置付近の磁界をシミュレーションした結果を示す図である。（ｂ）は、（ａ）を第１の磁性体コア付近で拡大した拡大図である。
【図１４】（ａ）は、本発明の第７の実施の形態による磁界検出装置を示す斜視図である。（ｂ）は、本発明の第７の実施の形態による磁界検出装置を、（ａ）とは異なる角度から見た斜視図である。
【図１５】本発明の第７の実施の形態による磁界検出装置の断面図である。
【図１６】本発明の第８の実施の形態による磁界検出装置の斜視図である。
【図１７】図１０（ｂ）の断面図に対応する本発明の第８の実施の形態による磁界検出装置の断面図である。
【図１８】本発明の第９の実施の形態による磁界検出装置の斜視図である。
【図１９】（ａ）は、本発明の第９の実施の形態による磁界検出装置を基板にマウントした状態を示す側面図である。（ｂ）（ｃ）はそれぞれ基板の裏面の平面図である。
【図２０】（ａ）（ｂ）は、図１０（ｂ）の断面図に対応する本発明の第９の実施の形態による磁界検出装置の断面図である。
【図２１】本発明の第１０の実施の形態による磁界検出装置の斜視図である。
【図２２】図１０（ｂ）の断面図に対応する本発明の第１０の実施の形態による磁界検出装置の断面図である。
【図２３】（ａ）は、第２の磁性体コアの上下面にスリットを設けた変形例を示す断面図である。（ｂ）は、第２の磁性体コアの上面にスリットを設けた変形例を示す断面図である。
【図２４】（ａ）は、第１の磁性体コアのｘ方向の両側面にスリットを設けた変形例を示す断面図である。（ｂ）は、第１の磁性体コアのｘ方向の一方側面にスリットを設けた変形例を示す断面図である。
【図２５】（ａ）は、第１の磁性体コアの断面形状を角丸四角形とした変形例（角をＲ若しくはＣ形状とした例）を示す断面図である。（ｂ）は、第２の磁性体コアの断面形状を角丸四角形とした変形例（角をＲ若しくはＣ形状とした例）を示す断面図である。
【図２６】（ａ）は、第１の磁性体コアの断面形状を丸形（円形）とした変形例を示す断面図である。（ｂ）は、第２の磁性体コアの断面形状を丸形（楕円形）とした変形例を示す断面図である。（ｃ）は、第１の磁性体コア１２の断面形状をひし形とした変形例（四角形の対角線をｘ方向及びｙ方向と平行とした例）を示す断面図である。
【図２７】磁界検出素子の配置される空間が、第１の磁性体コアと第２の磁性体コアによって完全に囲まれていることとした変形例を示す図である。
【図２８】バスバーの先端をｚ方向の一方側に折り曲げた変形例を示す図である。（ａ）〜（ｃ）は、図９（ａ）〜（ｃ）に対応している。
【図２９】（ａ）は、バスバーの先端をｚ方向の他方側に折り曲げた変形例を示す図である。（ｂ）は、バスバーの先端をｘ方向に折り曲げた変形例を示す図である。（ａ）（ｂ）はそれぞれ、図９（ａ）に対応している。
【図３０】本発明の背景技術によるＣコアの例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００２８】
図１は、本発明の第１の実施の形態による磁界検出装置１の構成を示す模式図である。同図に示すように、磁界検出装置１は、環状の磁性体であるＣコア２（第１の磁性体）と、図面奥行き方向に延伸する導体３（第１の磁界発生源）と、磁界検出素子４とを備えている。なお、図１及び後掲する各図には、方向を示すためのｘ，ｙ，ｚ軸を示している。
【００２９】
導体３には、電流が流れるよう構成されている。この電流が流れることにより、導体３は、図示した磁界Ｂ１を発生する磁界発生源として機能する。図１の例では、図面手前から奥に向かって電流が流れており、したがって磁界Ｂ１は右回りとなっている。
【００３０】
Ｃコア２は、導体３の断面を取り囲むように設けられており、磁界Ｂ１の磁路として機能する。Ｃコア２は完全な環状ではなく、途中にギャップＧ１（第１のギャップ）が設けられる。ギャップＧ１は、２つの平行な磁極面２ａ，２ｂによって構成されており、その内部の空間Ｓ  ＩＮ  では、図１に示すように磁束の方向がｚ方向のみにほぼ偏っている。これに対し、ギャップＧ１の外部の空間（Ｃコア２及び空間Ｓ  ＩＮ  によって占められる空間以外の空間）では、磁束の方向は、場所によって様々な方向を向いている。
【００３１】
Ｃコア２は、ギャップＧ１を構成する磁極面２ａ，２ｂ（第１及び第２の磁極面）をそれぞれ端面とし、これらと垂直な方向（ｚ方向）に延設された端部２ｃ，２ｄ（第１及び第２の端部）を有している。これら端部２ｃ，２ｄの側面近傍における磁束の方向（端部２ｃ，２ｄの側面を通じてＣコア２に出入りする磁束の方向）は、図１に示すように、端部２ｃ，２ｄの側面とほぼ垂直な方向（ｘ方向）となっている。
【００３２】
磁界検出素子４は、本実施の形態ではＧＭＲ素子又はホール素子である。磁界検出素子４は、ギャップＧ１の外部であって、かつ磁界Ｂ１を検出可能な位置に配置される。この配置は、換言すれば、磁極面２ａ，２ｂとは異なるギャップＧ１近傍の側面（端部２ｃ，２ｄの側面）を通じてＣコア２に出入りする磁束を検出可能な配置である。
【００３３】
ギャップＧ１の外部では、図１に示すように、磁束の磁束方向は場所によって様々である。このため、磁界検出装置１では、磁界検出素子４の具体的な設置場所を適宜選択することで、磁界検出素子４を通過する磁束の方向を適宜選択できる。例えば、端部２ｃ，２ｄの側方（図示した空間Ｓの内部）に磁界検出素子４を設置することとすれば、水平方向（ｘ方向）成分を多く含む磁束が磁界検出素子４を通過するように磁界検出素子４を配置することが可能である。したがって、ＧＭＲ素子を、通常どおりの設置の向き（磁界検出方向、すなわちピン方向が水平方向となる向き）に従いながら、Ｃコア２を用いる磁界検出装置１の磁界検出素子４として利用可能になる。また、空間Ｓ内の磁束は垂直方向（ｚ方向）成分も多く含むことから、ホール素子も、通常どおりの設置の向き（磁界検出方向、すなわちホール素子を構成する半導体薄膜の法線方向が垂直方向となる向き）に従いながら、Ｃコア２を用いる磁界検出装置１の磁界検出素子４として利用可能である。なお、本実施の形態では、導体３から発生する磁界を制御する上でギャップＧ１以外にも別のギャップをＣコア２に形成しても良い。
【００３４】
図２は、磁界検出素子４としてＧＭＲ素子を用いる場合の具体的な構成の例を示す図である。また、図３は、図２に示したＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４の接続並びにピン方向及びフリー方向を示す回路図である。この例における磁界検出素子４は、一対のＧＭＲ素子Ｒ１，Ｒ２と、他の一対のＧＭＲ素子Ｒ３，Ｒ４とを有する。ＧＭＲ素子Ｒ１とＧＭＲ素子Ｒ２、ＧＭＲ素子Ｒ３とＧＭＲ素子Ｒ４はそれそれ、ｙ方向に延伸する直線Ａを挟んで互いに線対称に配置される。言い換えると、ＧＭＲ素子Ｒ１，Ｒ２は、直線Ａを挟んで反対側に配置される。ＧＭＲ素子Ｒ３，Ｒ４についても同様である。そして、各ＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４から直線Ａまでの距離は互いに等しくなっている。なお、ＧＭＲ素子Ｒ１，Ｒ３は、同じ側に配置される。
【００３５】
ＧＭＲ素子Ｒ２，Ｒ４のピン方向は、ｘ方向と平行であり、かつＣコア２に向かう向きとなっている。一方、ＧＭＲ素子Ｒ１，Ｒ３のピン方向は、ＧＭＲ素子Ｒ２，Ｒ４のピン方向と逆向きになっている。図３には、各素子のピン方向を矢印Ｐで示している。また、磁界検出素子４のｙ方向両端には一対の磁石３０，３１（第３の磁界発生源）が配置されており、この一対の磁石３０，３１により、各ＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４のフリー方向は、磁界Ｂ１，Ｂ２がない状態ではｙ方向の同一方向を向くように規定されている。つまり、各ＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４のフリー方向は、それぞれのピン方向と直交している。図３には、磁界Ｂ１，Ｂ２がない状態における各素子のフリー方向を矢印Ｆ１で示している。
【００３６】
図２に示すように、磁界検出素子４は他にも、各ＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４のｘ方向両側に設けられるパーマロイヨーク２０と、各ＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４に接続された端子電極２１〜２４と、各ＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４の下側に配置されたクローズトループ形成用の平面スパイラルコイル２５とを有している。
【００３７】
図３に示すように、各ＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４はフルブリッジ回路を構成する。具体的には、ＧＭＲ素子Ｒ１，Ｒ２は端子電極２２と端子電極２１の間に直列接続される。同様に、ＧＭＲ素子Ｒ４，Ｒ３も端子電極２２と端子電極２１の間に直列接続される。端子電極２２には電源電圧Ｖｃｃが供給され、端子電極２１は接地される。ＧＭＲ素子Ｒ１とＧＭＲ素子Ｒ２の接続点は端子電極２３に接続され、ＧＭＲ素子Ｒ３とＧＭＲ素子Ｒ４の接続点は端子電極２４に接続される。
【００３８】
磁界検出素子４の出力としては、端子電極２３に現れる電圧Ｖａと、端子電極２４に現れる電圧Ｖｂとが用いられる。以下、電圧Ｖａ，Ｖｂと磁界Ｂ１，Ｂ２の関係について説明する。
【００３９】
導体３に電流が流れると、図１に示す磁界Ｂ１が発生する。この磁界Ｂ１は、図３に示すように、ｘ方向に平行な磁界としてＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４に印加される。この磁界の印加により、各ＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４のフリー方向は図３に示したＦ２方向又はＦ３方向に変化する。
【００４０】
各ＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４のフリー方向がＦ  ２  方向に変化した場合、ＧＭＲ素子Ｒ１，Ｒ３の抵抗値は減少し、ＧＭＲ素子Ｒ２，Ｒ４の抵抗値は増加する。したがって、電圧Ｖａは増加し、電圧Ｖｂは減少する。一方、各ＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４のフリー方向がＦ３方向に変化した場合、ＧＭＲ素子Ｒ１，Ｒ３の抵抗値は増加し、ＧＭＲ素子Ｒ２，Ｒ４の抵抗値は減少する。したがって、電圧Ｖａは減少し、電圧Ｖｂは増加する。したがって、いずれの場合であっても、電圧Ｖａ，Ｖｂの差Ｖａ−Ｖｂを測定することにより、磁界が印加されていることを確認することができる。また、差Ｖａ−Ｖｂの符号を確認することにより、磁界の向きも検出でき、したがって導体３に流れる電流の向きも検出できることになる。
【００４１】
以上説明したように、本実施の形態による磁界検出装置１によれば、磁界検出素子４として、通常どおりに設置した場合の磁界検出方向が９０°異なるＧＭＲ素子とホール素子の両方を用いることが可能になる。つまり、磁界検出素子の種類を選択する際の自由度を高めることが可能になっている。
【００４２】
なお、本実施の形態による磁界検出装置１において空間Ｓに設置する磁界検出素子４としては、どちらかと言えばホール素子よりもＧＭＲ素子を用いることが好ましい。これは、空間Ｓにおいては水平方向（ｘ方向）の磁束成分が微小であることから、水平方向（ｘ方向）の磁束を検出するＧＭＲ素子を磁界検出素子４として用いることで、磁界検出素子４を飽和させることなく磁界を検出可能となるためである。
【００４３】
図４は、本発明の第２の実施の形態による磁界検出装置１の構成を示す模式図である。本実施の形態による磁界検出装置１は、Ｃコア２の形状が異なる点で、第１の実施の形態による磁界検出装置１と相違している。
【００４４】
具体的には、Ｃコア２では、端部２ｄは、ギャップＧ１を構成する一方の磁極面２ｂと垂直な方向に延設されてはいない。一方でＣコア２は、端部２ｄからギャップＧ１のギャップ方向（磁極面２ａ，２ｂの法線方向。図示したｚ方向。）と垂直に張り出した張出部
２ｅを有している。
【００４５】
本実施の形態によるＣコア２の構成によれば、張出部２ｅが存在していることにより、第１の実施の形態に比べて、端部２ｃの側面と端部２ｄの距離が近くなる。したがって、端部２ｃの側面を通じてＣコア２に出入りする磁束の量が多くなるので、空間Ｓ内に磁界検出素子４を設置した場合の感度が高められる。なお、本実施の形態でも、導体３から発生する磁界を制御する上でギャップＧ１以外にも別のギャップをＣコア２に形成しても良い。
【００４６】
図５は、本発明の第３の実施の形態による磁界検出装置１の構成を示す模式図である。本実施の形態による磁界検出装置１は、Ｃコア２の形状が異なる点と、導体３の位置及び形状が異なる点とで、第２の実施の形態による磁界検出装置１と相違している。
【００４７】
具体的には、Ｃコア２では、ギャップＧ１と張出部２ｅの長さが長くなっている。また、導体３は、平板状の導体により構成されている。そして、導体３の一部は、長くなったギャップＧ１の内部に設けられている。
【００４８】
本実施の形態によるＣコア２の構成によれば、ギャップＧ１内に導体３があるため、磁束はギャップＧ１内を通過できず、その分、図５に示すように、端部２ｃの外側側面２ｃａを通じてＣコア２に出入りする磁束の分布が広がる。したがって、図５に示すように、磁界検出素子４の設置場所として好適な空間Ｓの面積が広がり、磁界検出素子４の設置場所を広く取ることができるようになる。なお、本実施の形態でも、導体３から発生する磁界を制御する上でギャップＧ１以外にも別のギャップをＣコア２に形成しても良い。
【００４９】
図６は、本発明の第４の実施の形態による磁界検出装置１の構成を示す模式図である。本実施の形態による磁界検出装置１は、Ｃコア２の形状が異なる点で、第３の実施の形態による磁界検出装置１と相違している。
【００５０】
具体的には、本実施の形態によるＣコア２は、張出部２ｅの先端から磁界検出素子４側に向かって（空間Ｓに向かって）突出した突起部２ｆを有している。突起部２ｆの上面は、磁極面２ｂと平行となっている。
【００５１】
本実施の形態によるＣコア２の構成によれば、端部２ｃの外側側面２ｃａから出た磁束が突起部２ｆの上面に収束し、突起部２ｆによって張出部２ｅへの磁束の流れが作られる。その結果、図６と図５を比較すると理解されるように、本実施の形態による磁界検出装置１では、第３の実施の形態による磁界検出装置１に比べて、Ｃコア２の内部を通過する磁束及び空間Ｓ内を通過する磁束の量が多くなっている。これに伴い、磁界検出素子４を
通過する磁束の量も増え、磁界検出素子４の磁界検出感度が高められている。別の観点から言えば、突起部２ｆの有無により、磁界検出素子４の磁界検出感度をコントロールすることが可能になる。
【００５２】
図７は、本発明の第５の実施の形態による磁界検出装置１の構成を示す模式図である。本実施の形態による磁界検出装置１は、第３の実施の形態による磁界検出装置１を２つ組み合わせた構成を有している。
【００５３】
図７に示すように、本実施の形態による磁界検出装置１は、第３の実施の形態による磁界検出装置１においてさらに、環状の磁性体であるＣコア５（第２の磁性体）と、図面奥行き方向に延伸する導体６（第２の磁界発生源）とを備えた構成を有する。
【００５４】
Ｃコア５は、Ｃコア２と同様、２つの平行な磁極面５ａ，５ｂによって構成されたギャップＧ２（第２のギャップ）を有する。また、ギャップＧ２を構成する磁極面５ａを端面とし、これと垂直な方向に延設された端部５ｃと、磁極面５ｂを有する端部５ｄと、端部５ｄからギャップＧ２のギャップ方向（磁極面５ａ，５ｂの法線方向。図示したｚ方向。）と垂直に張り出した張出部５ｅとを有している。Ｃコア５のこれらの形状は、図示した直線Ｂを含むｙ−ｚ面を挟んでＣコア２と面対称な形状となっている。張出部５ｅは、張出部２ｅと一体化している。
【００５５】
導体６は、導体３と同様の平板状の導体であるが、電流の流れる向きが導体３とは逆（図７の例では、図面奥から手前に向かう方向）になっており、したがって、導体６を磁界発生源として発生する磁界Ｂ２の磁束方向も、磁界Ｂ１とは逆（図７の例では左回り）となっている。
【００５６】
磁界検出素子４としてはＧＭＲ素子又はホール素子のいずれも用いることができるが、ＧＭＲ素子を用いる場合、図示した直線Ｂ上ではなく、ｘ方向に少しずれた位置に配置される。直線Ｂ上では磁界Ｂ１と磁界Ｂ２とでｘ方向成分が打ち消し合い、ｘ方向成分が残らないためである。
【００５７】
磁界検出素子４としてＧＭＲ素子を用いる場合について、より具体的な構成の例を挙げて説明する。この例におけるＧＭＲ素子の具体的な構成は、図２に示した例と同様である。ただし、図２の直線Ａは、図７の直線Ｂと同一のｙ−ｚ面上にあるとする。一方、図８は、この例におけるＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４の接続並びにピン方向及びフリー方向を示す回路図である。図３に示すように、各ＧＭＲ素子Ｒ１，Ｒ２の接続関係は図３に示した例と同様であるが、ＧＭＲ素子Ｒ２，Ｒ４のピン方向が図３の例とは異なっている。具体的には、ＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４のピン方向がすべて同じ向きとなっている。
【００５８】
導体３，６に電流が流れると、図７に示す磁界Ｂ１，Ｂ２が発生する。この磁界Ｂ１，Ｂ２により、図８に示すように、ＧＭＲ素子Ｒ１，Ｒ３とＧＭＲ素子Ｒ２，Ｒ４とでは、互いに反対向きの磁界が印加される。これらの磁界の印加により、各ＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４のフリー方向は図８に示したＦ  ２  方向又はＦ  ３  方向に変化する。図８から明らかなように、ＧＭＲ素子Ｒ２，Ｒ４に関しては、図３に示した例とは逆の変化となっている。
【００５９】
各ＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４のフリー方向がＦ２方向に変化した場合、ＧＭＲ素子Ｒ１，Ｒ３の抵抗値は減少し、ＧＭＲ素子Ｒ２，Ｒ４の抵抗値は増加する。したがって、電圧Ｖａは増加し、電圧Ｖｂは減少する。一方、各ＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４のフリー方向がＦ３方向に変化した場合、ＧＭＲ素子Ｒ１，Ｒ３の抵抗値は増加し、ＧＭＲ素子Ｒ２，Ｒ４の抵抗値は減少する。したがって、電圧Ｖａは減少し、電圧Ｖｂは増加する。したがって、いずれの場合であっても、電圧Ｖａ，Ｖｂの差Ｖａ−Ｖｂを測定することにより、磁界が印加されていることを確認することができる。また、差Ｖａ−Ｖｂの符号を確認することにより、磁界の向きも検出でき、したがって導体３，６に流れる電流の向きも検出できることになる。
【００６０】
以上の構成により、端部２ｃの外側側面２ｃａと端部５ｃの外側側面５ｃａが向かい合うことになり、しかもそれぞれを通じてＣコア２から出た磁束は、直線Ｂを中心として集合し、一体化した張出部２ｅ，５ｅに入ることになる。したがって、図７に例示したように、外側側面２ｃａと外側側面５ｃａの間の領域、特に直線Ｂ付近に磁界検出素子４を配置することにより、磁界検出素子４は、磁界Ｂ１，Ｂ２の両方を好適に検出できるようになる。
【００６１】
また、磁界検出素子４として図８に示したＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４を用いる場合、ＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４のピン方向が互いに同一であることから、地磁気などの一様な外部磁界の影響が相殺されるという効果も得られる。
【００６２】
また、Ｃコア２とＣコア５とが、直線Ｂを含むｙ−ｚ面を挟んで互いに面対称な形状を有していることとし、かつＧＭＲ素子Ｒ１とＧＭＲ素子Ｒ２、ＧＭＲ素子Ｒ３とＧＭＲ素子Ｒ４をそれそれ、ｙ方向に延伸する直線Ａを挟んで互いに線対称に配置し、さらに各ＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４によりフルブリッジ回路を構成したことから、電圧Ｖａ，Ｖｂを安定化することが可能になっている。
【００６３】
なお、磁界検出素子４の具体的な回路構成としては、図３に示したような４つのＧＭＲ素子によって構成するフルブリッジ回路に限らず、２つのＧＭＲ素子によって構成するハーフブリッジ回路を採用することも可能である。
【００６４】
図９（ａ）は、本発明の第６の実施の形態による磁界検出装置１０の斜視図である。図９（ｂ）は、磁界検出装置１の内部構造を示すために、図９（ａ）において第２の磁性体コア１３を少しずらして描いた図である。図９（ｃ）は、導体１４の構造を示すために、図９（ｂ）において第１の磁性体コア１２と基板１５とを透過的に描いた図である。また、図１０は、基板１５の上面図である。また、図１１（ａ）（ｂ）はそれぞれ、図９（ａ）のＣ−Ｃ’線、Ｄ−Ｄ’線の断面を示す断面図である。図１１（ｂ）には、磁力線も描いている。
【００６５】
まず、図９（ａ）（ｂ）に示すように、本実施の形態による磁界検出装置１０は、磁界を検出する磁界検出素子１１と、磁界検出素子１１を、ｘ−ｙ面（第１の平面）内の四方から取り囲むように設けられた第１の磁性体コア１２と、第１の磁性体コア１２を、ｘ−ｚ面（第２の平面）内の四方から取り囲むように設けられた第２の磁性体コア１３と、第１の磁性体コア１２の下面と第２の磁性体コア１３の下側内壁面との間に設けられた導体１４（第１及び第２の磁界発生源）とを備える。なお、磁界検出素子１１及び第１の磁性体コア１２は、導体１４の上に配置された樹脂製のプリント基板１５の上に配置される。
【００６６】
磁界検出装置１０は、導体１４を流れる電流により発生する磁界を検出することにより、導体１４に電流が流れていることを検出する電流センサである。磁界検出装置１０は、モーター、産業機器、自動車などに汎用的に用いられる。
【００６７】
導体１４は、平板状の導体により構成されたバスバー（電気エネルギーの分配に使用される電線路）であり、図９（ｃ）に示すように、磁界検出素子１１の中心を通るｙ−ｚ面（第３の平面）に対して面対称な折り返し構造を有している。より具体的には、図１１（ｂ）に示すように、第１の磁性体コア１２のｘ方向左側側面の真下に設けられた部分１４ａと、第１の磁性体コア１２のｘ方向右側側面の真下に設けられた部分１４ｂとを有し、これらが図１１（ｂ）の奥側で接続している。なお、導体１４のｘ方向に平行な部分１４ｃ（折り返し部分）は、図１１（ａ）に示すように、ｚ方向から見て磁性体コア１２及びその内部領域と重複しない領域（磁性体コア１２の外側）に配置することが好ましい。このようにすることで、導体１４の折り返し部分１４ｃから発生する磁界が、磁性体コア１
２で囲まれた空間内部へ進入することを抑制できる。
【００６８】
導体１４は、電流が流れることにより、図１１（ｂ）に示した磁界Ｂ１，Ｂ２を発生する第１及び第２の磁界発生源として機能する。磁界Ｂ１，Ｂ２は互いに反対回りの磁束方向を有するが、これは、上記の折り返し構造のため、図１１（ｂ）に示すように、部分１４ａと部分１４ｂとで電流の向きが逆になることによるものである。
【００６９】
第１及び第２の磁性体コア１２，１３はともに、強磁性材料を含む環状の磁性体であり、導体１４で発生する磁界Ｂ１，Ｂ２の磁路を構成する。第１及び第２の磁性体コア１２はともに、磁界検出素子１１の中心を通るｙ−ｚ面に対して面対称な閉曲線構造を有する。第１の磁性体コア１２により構成される閉曲線の法線ベクトル（ｚ方向のベクトル）と、第２の磁性体コア１３により構成される閉曲線の法線ベクトル（ｙ方向のベクトル）とは直交する。
【００７０】
第１の磁性体コア１２の上面と第２の磁性体コア１３の上側内壁面とは、磁気的に接触している。このため、図１１（ｂ）に示すように、第２の磁性体コア１３の上面を流れる磁束の一部は、第１の磁性体コア１２の上面からその内部に入る。なお、磁気的に接触しているとは、磁気的なギャップがないとみなせる程度に接近していることを意味する。例えば、第１の磁性体コア１２の上面と第２の磁性体コア１３の上側内壁面とを接着剤で貼り付けた場合、これらの間に接着剤分の微小なスペースが生ずるが、一般的には磁気的なギャップはないとみなしてよい。
【００７１】
なお、導体１４から発生する磁界を制御する上で必要な場合には、第１の磁性体１２の上面と第２の磁性体１３の上側内壁面間に第３のギャップ、第４のギャップを形成しても良い。また、第３のギャップ、第４のギャップは第１の磁性体１２あるいは第２の磁性体１３のいずれに形成しても良い。
【００７２】
一方、第１の磁性体コア１２の下面と第２の磁性体コア１３の下側内壁面とは、図１１（ｂ）に示すように離隔しており、これにより、第２の磁性体コア１３の上面から第１の磁性体コア１２に入る磁路に設けられたギャップＧ１，Ｇ２を構成している。
【００７３】
以上のような導体１４並びに第１及び第２の磁性体コア１２，１３の構成は、図７に示した磁界検出装置１と同一の構造を含んでいる。つまり、導体１４の部分１４ａ，１４ｂがそれぞれ図７の導体３，６に相当し、第２の磁性体コア１３はＣコア２，５のうち端部２ｃ，５ｃを除いた部分に相当し、第１の磁性体コア１２は端部２ｃ，５ｃに相当する。したがって、第１の磁性体コア１２の内壁面を通じて出た磁束は、磁界検出素子１１の中心を通るｙ−ｚ面（図１１（ｂ）に示した直線Ｆを含むｙ−ｚ面）を中心として集合し、一体化した第２の磁性体コア１３の下側内壁面に入ることになる。そして、第１の磁性体コア１２の内壁面間の領域、特に直線Ｆを含むｙ−ｚ面付近に磁界検出素子１１を配置することにより、磁界検出素子１１は、磁界Ｂ１，Ｂ２の両方を好適に検出できるようになる。
【００７４】
磁界検出素子１１としては、ＧＭＲ素子とホール素子のいずれも用いることができる。磁界検出素子１１としてＧＭＲ素子を用いる場合には、図１０にも示すように、図２に示した構成と同様のフルブリッジ回路を用いることが好適である。なお、図１０に示した直線Ｅが図２の直線Ａに相当し、直線Ｅは図１１（ｂ）の直線Ｆと同一のｙ−ｚ面上にあるとする。そして、ＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４の接続及びピン方向としては、図８に示した例と同様の構成を採用することが好適である。こうすることで、電圧Ｖａ，Ｖｂの差Ｖａ−Ｖｂを測定することにより、導体１４から発生した磁界Ｂ１，Ｂ２が印加されていることを確認することができる。また、差Ｖａ−Ｖｂの符号を確認することにより、磁界の向きも検出でき、したがって導体１４に流れる電流の向きも検出できることになる。また、ＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４のピン方向が互いに同一であることから、地磁気などの一様な外部磁界の影響が相殺されるという効果も得られる。
【００７５】
以上説明したように、本実施の形態による磁界検出装置１０によれば、第１及び第２の磁性体コア１２，１３により磁路が構成されるとともに、第１の磁性体コア１２の下面と第２の磁性体コア１３の下側内壁面とをそれぞれ磁極面としてギャップＧ１，Ｇ２が構成される。したがって、第１及び第２の磁性体コア１２，１３により第５の実施の形態にて説明したＣコア２（第１の磁性体）及びＣコア５（第２の磁性体）が実現され、磁界検出素子１１の種類を選択する際の自由度が高められている。
【００７６】
また、本実施の形態による磁界検出装置１０によれば、第１及び第２の磁性体コア１２，１３が外部磁界を遮蔽するので、外部磁界に対する耐性を高めることが可能になる。以下、この点につき、詳しく説明する。
【００７７】
図１２（ａ）は、図１１（ｂ）に示した磁界検出装置１０の断面図に、ｚ方向から到来した外部磁界を書き入れた図である。同図に示すように、ｚ方向から到来した外部磁界は第２の磁性体コア１３によって遮蔽され、磁界検出素子１１には届かない。
【００７８】
図１２（ｂ）は、図１１（ｂ）に示した磁界検出装置１０の断面図に、ｘ方向から到来した外部磁界を書き入れた図である。同図に示すように、ｘ方向から到来した外部磁界も第２の磁性体コア１３によって遮蔽され、磁界検出素子１１には届かない。
【００７９】
図１２（ｃ）は、図１０に示した基板１５の上面図に、ｙ方向から到来した外部磁界を書き入れた図である。同図に示すように、ｙ方向から到来した外部磁界は第１の磁性体コア１２によって遮蔽され、磁界検出素子１１には届かない。
【００８０】
図１２（ｄ）は、図１０に示した基板１５の上面図に、ｘ方向から到来した外部磁界を書き入れた図である。同図に示すように、ｘ方向から到来した外部磁界は第１の磁性体コア１２によっても遮蔽される。
【００８１】
このように、本実施の形態による磁界検出装置１０によれば、ｘ，ｙ，ｚいずれの方向から到来した外部磁界であっても、第１及び第２の磁性体コア１２，１３の少なくともいずれか一方により、好適に遮蔽される。したがって、外部磁界に対する耐性を高めることが可能になっている。
【００８２】
図１３（ａ）（ｂ）は、磁界検出装置１０付近の磁界をシミュレーションした結果を示す図である。同図には、図１１（ｂ）に示した磁界検出装置１０の断面図を示し、その周囲に磁力線を書き込んでいる。（ａ）は磁界検出装置１０の全体を示す図であり、（ｂ）は第１の磁性体コア１２付近の拡大図である。
【００８３】
図１３（ａ）（ｂ）に示すように、第１の磁性体コア１２の内壁面から出た磁束の磁束方向は、初めはｘ方向に平行であり、内壁面から離れるにしたがって次第に傾き、最終的にはｚ方向に平行となる。磁界検出素子１１の左右の端部付近を通過する磁束はｘ方向成分を含んでおり、したがって、一対のＧＭＲ素子によって好適に磁界を検出することが可能になっている。
【００８４】
また、図１３（ａ）（ｂ）から明らかなように、磁界検出装置１０付近の磁界はｚ方向成分も含んでいる。したがって、ホール素子も、通常どおりの設置の向き（磁界検出方向が基板１５の法線方向に平行となるよう設置すること。）に従いながら、磁界検出素子１１として使用することが可能である。なお、磁界検出素子１１としてホール素子を用いる場合には、ｘ方向の中心線から左右に多少ずれたところに配置しても構わない。そのように配置しても、ｚ方向成分を有する磁束が磁界検出素子１１を通過するからである。
【００８５】
図１４（ａ）は、本発明の第７の実施の形態による磁界検出装置１０を示す斜視図である。同図では、磁界検出装置１０の内部構造を示すために、図９（ｂ）と同様に第２の磁性体コア１３を少しずらして描いている。図１４（ｂ）は、図１４（ａ）とは異なる角度から見た磁界検出装置１０を示す斜視図である。本実施の形態による磁界検出装置１０は、第１の磁性体コア１２の形状の点において、第６の実施の形態による磁界検出装置１０と相違している。以下、この点について詳しく説明する。
【００８６】
本実施の形態による第１の磁性体コア１２は、図１４（ａ）（ｂ）に示すように、ｘ方向両側の側面の下側に切り欠き１２ａを有しており、これにより、第１の磁性体コア１２の下面の一部が磁界検出素子１１の下面より上方に位置している。
【００８７】
本実施の形態による磁界検出装置１によれば、切り欠き１２ａの大きさを適宜調節することで磁界の流れをコントロールでき、したがって、磁界検出素子１１の感度をコントロールすることが可能になる。以下、詳しく説明する。
【００８８】
図１５は、図１１（ｂ）の断面図に対応する本実施の形態による磁界検出装置１０の断面図である。図１１（ｂ）と図１５とを比較すると、第１の磁性体コア１２の内壁面から出る磁束の位置が異なっている。すなわち、図１１（ｂ）の構成では、図１５に示した点Ｘより上の位置から磁束が出るが、本実施の形態では、点Ｘより高い点Ｙより上の位置からのみ磁束が出ることになる。
【００８９】
図１１（ｂ）に記載した磁力線から明らかなように、図１１（ｂ）の構成では、第１の磁性体コア１２の内壁面の比較的下側から出た磁束は、磁界検出素子１１を通過していない。これに対し、本実施の形態では、図１５に記載したように、より多くの磁束が磁界検出素子１１を通過する。したがって、本実施の形態による磁界検出素子１１は、図１１（ｂ）の磁界検出素子１１に比べ、高い感度で磁界を検出することが可能になっている。
【００９０】
このように、切り欠き１２ａの有無により、磁界検出素子１１を通過する磁束の量をコントロールすることができる。また、切り欠き１２ａの大きさ（高さ及び／又は幅）を変化させることによっても、磁界検出素子１１を通過する磁束の量をコントロールすることが可能である。したがって、本実施の形態による磁界検出装置１０によれば、切り欠き１２ａの有無及び大きさを適宜調節することで、磁界検出素子１１の感度をコントロールすることが可能になっている。
【００９１】
図１６は、本発明の第８の実施の形態による磁界検出装置１０を示す斜視図である。同図では、磁界検出装置１０の内部構造を示すために、図９（ｂ）と同様に第２の磁性体コア１３を少しずらして描いている。また、図１７は、図１０（ｂ）の断面図に対応する本実施の形態による磁界検出装置１０の断面図である。本実施の形態による磁界検出装置１０は、第３の磁性体コア５０を有する点において、第６の実施の形態による磁界検出装置１０と相違している。以下、この点について詳しく説明する。
【００９２】
第３の磁性体コア５０は、図１６及び図１７に示すように、磁界検出素子１１の下面（より具体的には、基板１５の下面）と第２の磁性体コア１３の間の、ｚ方向から見て磁界検出素子１１と重なる位置に配置される。第３の磁性体コア５０の高さＨは、基板１５の下面と第２の磁性体コア１３の下側内壁面の間の距離より短く設定される。
【００９３】
第３の磁性体コア５０のｘ方向の幅Ｗは、第３の磁性体コア５０に第１及び第２の磁性体コア１２、１３と同じ材料を用いる場合、第２の磁性体コア１３の最大厚み（図１７に示した角部Ｃ以外の場所の厚みの最大値）の２倍以上に設定することが好ましい。こうすることで、第３の磁性体コア５０が飽和しにくくなる。また、第３の磁性体コア５０と第２の磁性体コア１３とで飽和レベルを揃えることが可能になる。具体的な例を挙げると、第２の磁性体コアの厚みを１．５ｍｍとし、幅Ｗを３．０ｍｍとすることが好ましい。また、幅Ｗは、磁界検出素子１１のｘ方向の幅より広く設定することが好ましい。
【００９４】
なお、幅Ｗは、第３の磁性体コア５０を飽和磁束密度の高い材質によって構成することで、狭くすることが可能である。幅Ｗを狭くすれば、磁界検出素子１１にかかるｘ方向の磁界量が増加し、基板１５に一体に形成された磁界検出素子１１の面積を低減できるので、部品の小型化が可能となる。なお、第３の磁性体コア５０を飽和磁束密度の高い材質によって構成すれば、第３の磁性体コア５０が飽和しにくくなることから、導体１４に流す電流の密度を上げることも可能となる。また、第１及び第２の磁性体コア１２，１３を通過する磁束が第３の磁性体コア５０に集約するという観点からは、第３の磁性体コア５０の飽和磁束密度を第１及び第２の磁性体コア１２，１３の飽和磁束密度よりも大きくすることが好ましい。
【００９５】
第３の磁性体コア５０の奥行（ｙ方向の幅）は、第１の磁性体コア１２の奥行より若干長い程度が好ましい。第３の磁性体コア５０の奥行が第１の磁性体コア１２の奥行より短いと、組み立て精度の問題などにより、最悪の場合、磁界検出素子１１の下に第３の磁性体コア５０が配置されなかったり、磁界が乱れる可能性がある。第３の磁性体コア５０の奥行を第１の磁性体コア１２の奥行より長くすることで、このような問題を解決できる。
【００９６】
なお、第３の磁性体コア５０の上面は第２の磁性体コア１３の上側内壁面と平行に対向しているが、これら対向する２つの平行な磁極面は実質的に磁気ギャップを構成しない。これは、第２の磁性体コア１３の側辺から上辺に入る磁束は、図１７に示すようにほとんどの部分が第１の磁性体コア１２側に流れ込み、第３の磁性体コア５０の上面との対向面付近を通過する磁束は極めて希薄となるからである。したがって、本実施の形態においても、磁界検出素子１１はギャップの外部（ギャップＧ１，Ｇ２の外部）に設けられている。
【００９７】
第３の磁性体コア５０は下面で第２の磁性体コア１３と磁気的に接触しており、第４の実施の形態にて説明した突起部２ｆを構成している。つまり、第１の磁性体コア１２の内壁面を通じて出た磁束は、第３の磁性体コア５０の上面に収束する。そして、第３の磁性体コア５０によって、第２の磁性体コア１３への磁束の流れが作られる。その結果、図１７と図１１（ｂ）を比較すると理解されるように、本実施の形態による磁界検出装置１０では、第６の実施の形態による磁界検出装置１０に比べて磁界検出素子１１を通過する磁束の量が多くなっており、磁界検出素子４の磁界検出感度が高められている。別の観点から言えば、第３の磁性体コア５０の有無により、磁界検出素子１１の磁界検出感度をコントロールすることが可能になる。
【００９８】
磁界検出素子１１の磁界検出感度は、第３の磁性体コア５０の高さＨの調節によってもコントロールできる。つまり、高さＨが高いほど、第３の磁性体コア５０を通過する磁束の量が増加する。したがって、磁界検出素子１１を通過する磁束の量が増え、磁界検出素子１１の磁界検出感度が上がることになる。
【００９９】
なお、第３の磁性体コア５０は２以上に分割してもよい。この場合、複数の第３の磁性体コア５０をｙ−ｚ面に対して対称となるように配置し、かつ、磁界検出素子１１をｙ−ｚ面に対して対象となるように配置することが好ましい。このように配置することにより、複数の磁界検出素子５０を使用し、ブリッジ回路を形成することが可能となる。
【０１００】
以上説明したように、本実施の形態による磁界検出装置１０によれば、第３の磁性体コア５０を設けたことで、磁界検出素子４の磁界検出感度を向上できる。また、第３の磁性体コア５０の高さＨの調節によって、磁界検出素子１１の磁界検出感度をコントロールすることが可能になる。
【０１０１】
なお、第３の磁性体コア５０は、ｘ−ｙ面内に複数個配置してもよい。また、ｚ方向に複数個の第３の磁性体コア５０を積層してもよい。さらに、第３の磁性体コア５０は、第２の磁性体コア１２と別体の磁性体コアであってもよいし、第２の磁性体コア１２と一体化していてもよい。
【０１０２】
図１８は、本発明の第９の実施の形態による磁界検出装置１０を示す斜視図である。図１９（ａ）は、本実施の形態による磁界検出装置１０を基板６０にマウントした状態を示す側面図である。図１９（ｂ）（ｃ）はそれぞれ基板６０の裏面６０ａの平面図であり、図１９（ｂ）は本実施の形態による磁界検出装置１０の第１の実施例、図１９（ｃ）は本実施の形態による磁界検出装置１０の第２の実施例をそれぞれ示している。また、図２０（ａ）（ｂ）は、それぞれが図１０（ｂ）の断面図に対応する本実施の形態による磁界検出装置１０の断面図であり、図２０（ａ）は上記第１の実施例、図２０（ｂ）は上記第２の実施例にそれぞれ対応している。本実施の形態による磁界検出装置１０は、導体１４が２本（導体１４−１，１４−２）設けられている点で、第６の実施の形態による磁界検出装置１０と相違している。以下、この点について詳しく説明する。
【０１０３】
導体１４−１，１４−２は、それぞれが第６の実施の形態で説明した導体１４と同一の構造を有している。つまり、図１８に示すように、導体１４−１は、第１の磁性体コア１２のｘ方向左側側面の真下に設けられた部分１４−１ａと、第１の磁性体コア１２のｘ方向右側側面の真下に設けられた部分１４−１ｂとを有し、これらが図１８のｙ方向奥側で接続した構成を有している。同様に、導体１４−２も、第１の磁性体コア１２のｘ方向左側側面の真下に設けられた部分１４−２ａと、第１の磁性体コア１２のｘ方向右側側面の真下に設けられた部分１４−２ｂとを有し、これらが図１８のｙ方向奥側で接続した構成を有している。
【０１０４】
導体１４−１の磁界検出装置１０内における配置は、第６の実施の形態で説明した導体１４と同一である。一方、導体１４−２は、導体１４−１の下面と第２の磁性体コア１３の間の、ｚ方向から見て導体１４−１と重なる位置に配置される。導体１４−１と導体１４−２との間には図示しない絶縁層が設けられ、この絶縁層によって導体１４−１と導体１４−２とは電気的に絶縁されている。
【０１０５】
図１９（ａ）に示すように、本実施の形態による磁界検出装置１０は、導体１４−１，１４−２の開放端を基板６０に突き刺すことにより、基板６０にマウントされる。図１９（ｂ）に示す第１の実施例では、部分１４−１ａ，１４−２ａはそれぞれ基板６０の裏面６０ａで配線パターン６１ａと電気的に接続し、部分１４−１ｂ，１４−２ｂはそれぞれ基板６０の裏面６０ａで配線パターン６１ｂと電気的に接続している。したがって、導体１４−１，１４−２は、配線パターン６１ａ，６１ｂの間に並列に接続されている。一方、図１９（ｃ）に示す第２の実施例では、部分１４−１ａは基板６０の裏面６０ａで配線パターン６２ａと電気的に接続し、部分１４−１ｂ，１４−２ａはそれぞれ基板６０の裏面６０ａで配線パターン６２ｂと電気的に接続し、部分１４−２ｂは基板６０の裏面６０
ａで配線パターン６２ｃと電気的に接続している。したがって、導体１４−１，１４−２は、配線パターン６２ａ，６２ｃの間に直列に接続されている。
【０１０６】
導体１４−１，１４−２が並列に接続される第１の実施例では、図１１（ｂ）に示した第６の実施の形態の場合と比べ、磁界検出装置１０内を通過する電流量は変わらない。したがって、第１及び第２の磁性体コア１２，１３を通過する磁束の量は、図２０（ａ）に示すように、図１１（ｂ）の例と同程度となる。したがって、磁界検出素子１１の磁界検出感度も第６の実施の形態と同程度である。
【０１０７】
これに対し、導体１４−１，１４−２が直列に接続される第２の実施例では、図１１（ｂ）に示した第６の実施の形態の場合と比べ、磁界検出装置１０内を通過する電流量が２倍になる。したがって、第１及び第２の磁性体コア１２，１３を通過する磁束の量は、図２０（ｂ）に示すように、図１１（ｂ）の例と比べて大きく増え、磁界検出素子１１を通過する磁束の量も大きくなる。したがって、磁界検出素子１１の磁界検出感度は、第６の実施の形態に比べて高くなる。
【０１０８】
このように、本実施の形態による磁界検出装置１０によれば、基板６０の配線パターンの結線によって、磁界検出素子１１の磁界検出感度をコントロールすることが可能になる。
【０１０９】
図２１は、本発明の第１０の実施の形態による磁界検出装置１０を示す斜視図である。同図では、磁界検出装置１０の内部構造を示すために、図９（ｂ）と同様に第２の磁性体コア１３を少しずらして描いている。また、図２２は、図１０（ｂ）の断面図に対応する本実施の形態による磁界検出装置１０の断面図である。本実施の形態による磁界検出装置１０は、第４の磁性体コア５１ａ，ｂを有する点において、第６の実施の形態による磁界検出装置１０と相違している。以下、この点について詳しく説明する。
【０１１０】
第４の磁性体コア５１ａ，５１ｂはそれぞれ、導体１４の部分１４ａ，１４ｂと第１の磁性体コア１２の下面（より具体的には、基板１５の下面）との間に配置される。図２２に示すように、第４の磁性体コア５１ａ，５１ｂそれぞれの一端は第２の磁性体コア１３と磁気的に接触しており、他端は、第１の磁性体コア１２の内壁面とｚ方向に見て概ね重なる位置に設けられる。
【０１１１】
なお、第４の磁性体コア５１ａ，５１ｂは、導体１４と接触しないように配置することが好ましい。接触すると、第４の磁性体コア５１ａ，５１ｂが磁気的に飽和しやすくなるからである。また、第４の磁性体コア５１ａ，５１ｂは、第２の磁性体コア１３と一体に成形してもよいし、第２の磁性体コア１３とは別体としてもよい。さらに、第４の磁性体コア５１ａ，５１ｂは、基板１５の裏面に貼り付けて構成することとしてもよい。
【０１１２】
以上のような第４の磁性体コア５１ａ，５１ｂを設けたことにより、図２２に示すように、磁界検出素子１１を通過する磁束の量が図１１（ｂ）の例と比べて減少している。したがって、本実施の形態では、磁界検出素子１１の磁界検出感度は、第６の実施の形態に比べて低くなるが、この感度低下の程度は、第４の磁性体コア５１ａ，５１ｂのｘ方向の幅Ｌの調節によってコントロールできる。つまり、幅Ｌが長いほど第４の磁性体コア５１ａ，５１ｂを通過する磁束の量が増える一方、磁界検出素子１１を通過する磁束の量は減少する。したがって、幅Ｌの値を調節することにより、磁界検出素子１１の磁界検出感度コントロールできることになる。
【０１１３】
以上説明したように、本実施の形態による磁界検出装置１０によれば、第４の磁性体コア５１ａ，５１ｂのｘ方向の幅Ｌの調節によって、磁界検出素子１１の磁界検出感度をコントロールすることが可能になる。
【０１１４】
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明が、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施され得ることは勿論である。
【０１１５】
例えば、上記各実施の形態では、図３や図８に示したように、ピン方向がｘ方向と平行になるようにＧＭＲ素子を設置している。つまり、磁界のｘ方向成分を測定できるようにＧＭＲ素子を配置しているが、ピン方向がｘ方向とｚ方向の間を向くようにＧＭＲ素子を設置することで（つまり、ピン方向がｘ軸に対して傾いた状態とすることで）、ｘ方向成分とｚ方向成分の両方を測定できるようにしてもよい。この場合、ピン方向とｘ軸のなす角は±４５°以内とすることが好ましく、こうすることで、（ｚ方向成分ではなく）ｘ方向成分をメインに測定することが可能になる。
【０１１６】
また、上記各実施の形態ではＧＭＲ素子及びホール素子を用いる例を取り上げて説明したが、本発明は、磁界検出素子としてＧＭＲ素子以外の磁気抵抗素子、例えばＴＭＲ（Ｔｕｎｎｅｌ  Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子やＡＭＲ（Ａｎ−Ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子などを用いる場合にも同様に適用できる。
【０１１７】
また、第６乃至第１０の実施の形態において説明した第１及び第２の磁性体コア１２，１３は、途中に微小なスリットを有していてもよい。図２３（ａ）は、第２の磁性体コア１３の上下面にスリット１３ａを設けた例である。また、図２３（ｂ）は、第２の磁性体コア１３の上面にスリット１３ａを設けた例である。また、図２４（ａ）は、第１の磁性体コア１２のｘ方向の両側面にスリット１２ｂを設けた例である。また、図２４（ｂ）は、第１の磁性体コア１２のｘ方向の一方側面にスリット１２ｂを設けた例である。これらのようにスリットを設けた場合、若干外部磁界の遮蔽効果は減少するものの、ほぼ問題なく電流センサとして磁界検出装置１０を機能させることが可能である。
【０１１８】
また、第１及び第２の磁性体コア１２，１３の断面形状は、第６乃至第１０の実施の形態において説明したような四角形に限られない。図２５（ａ）は、第１の磁性体コア１２の断面形状を角丸四角形とした例（角をＲ若しくはＣ形状とした例）である。また、図２５（ｂ）は、第２の磁性体コア１３の断面形状を角丸四角形とした例（角をＲ若しくはＣ形状とした例）である。また、図２６（ａ）は、第１の磁性体コア１２の断面形状を丸形（円形）とした例である。また、図２６（ｂ）は、第２の磁性体コア１３の断面形状を丸形（楕円形）とした例である。また、図２６（ｃ）は、第１の磁性体コア１２の断面形状をひし形とした例（四角形の対角線をｘ方向及びｙ方向と平行とした例）である。図２５（ａ）（ｂ）や図２６（ａ）（ｂ）に記載した例のように角のない断面形状を採用した場合、角部での磁束の漏れが少なくなるため、角部がある構成に比べ、外部磁界の遮蔽効果が向上する。また、図２６（ｃ）に記載した例のようにひし形の断面形状を採用した場合、四角形の各辺をｘ方向及びｙ方向と平行とした例と同様の遮蔽効果が得られる。
【０１１９】
なお、図２５の各図や図２６の各図に示した磁性体コアを採用する場合、図１０，図１１（ｂ）に示した直線Ｅ，Ｆを含むｙ−ｚ面を挟んで面対称な形状とすることが好ましい。そして、磁界検出素子４として４つのＧＭＲ素子からなるフルブリッジ回路を用いる場合、図１０に示したものと同様に、直線Ｅを挟んで線対称に配置することが好ましい。こうすることで、より安定した出力を得ることが可能になる。
【０１２０】
また、構成によっては、ギャップの大きさをゼロとしても、磁界検出素子の種類を選択する際の自由度を高めることができる。図２７は、このような例による磁界検出装置の断面図を示している。同図に示す例では、図１１（ｂ）に示した磁界検出装置において、ギャップＧ１，Ｇ２の大きさをゼロとするととともに、基板１５を除去し、導体１４（部分１４ａ，１４ｂ）の位置を、第１の磁性体コア１２の側方に移動している。そして、部分１４ａ，１４ｂは、図２７に示した上下方向の中心線Ｇに対して非対称となる位置（より具体的には上側）に配置している。
【０１２１】
図２７の例では、磁界検出素子１１は、ギャップＧ１，Ｇ２の外部に配置されている点では上述した各実施の形態と同様であるが、その配置される空間Ｔが、第１の磁性体コア１２と第２の磁性体コア１３によって完全に囲まれている点で各実施の形態と異なっている。つまり、磁界検出素子１１は完全に磁気シールドされた状態となっているが、導体１４の部分１４ａ，１４ｂが中心線Ｇに対して非対称な位置に配置されているために、導体１４で発生した磁界の一部は、空間Ｔ内にも現れる。そして、その磁界は第１の磁性体コア１２内璧面からも漏れ出る。したがって、上述した第５の実施の形態などと同様に、磁界検出素子１１の種類を選択する際の自由度が高められている。また、このような構成とすることで、磁界検出素子１１の小型化が可能になる。    また、上記各実施の形態ではＧＭＲ素子及びホール素子を用いる例を取り上げて説明したが、本発明は、磁界検出素子としてＧＭＲ素子以外の磁気抵抗素子、例えばＴＭＲ（Ｔｕｎｎｅｌ  Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子やＡＭＲ（Ａｎ−Ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子などを用いる場合にも同様に適用できる。
【０１２２】
また、図９に示した例ではバスバー１４の各部分１４ａ，１４ｂの先端がｙ方向に真っ直ぐ延伸していたが、本発明によれば、これをｘ方向やｚ方向に折り曲げることが可能にある。図２８（ａ）〜（ｃ）は、バスバー１４の各部分１４ａ，１４ｂの先端１４ａｘ，１４ｂｘがｚ方向の一方側に折れ曲がっている例を示す図である。図２８（ａ）〜（ｃ）は、図９（ａ）〜（ｃ）に対応している。同様に、図２９（ａ）は先端１４ａｘ，１４ｂｘがｚ方向の他方側に折れ曲がっている例を示し、図２９（ｂ）は、先端１４ａｘ，１４ｂｘがｘ方向に折れ曲がっている例を示している。図２８（ａ）（ｂ）はそれぞれ、図９（ａ）に対応している。
【０１２３】
バスバー１４の先端を折り曲げた場合、折り曲げた部分からは折り曲げていない部分とは異なる方向の磁界が発生することになる。これは、磁界検出素子１１の検出精度を下げる要因となり得るが、本発明では、折り曲げた部分から生ずる磁界を第１及び第２の磁性体コア１２，１３によって遮蔽することができるので、折り曲げた部分から発生する磁界を気にせずに、バスバー１４の先端を自由に折り曲げることが可能になる。
【符号の説明】
【０１２４】
１，１０    磁界検出装置
２，５    Ｃコア
２ａ，２ｂ，５ａ，５ｂ    磁極面
２ｃ，２ｄ，５ｃ，５ｄ    端部
２ｃａ，５ｃａ    外側側面
２ｅ，５ｅ    張出部
３，６    導体
４，１１    磁界検出素子
１２        第１の磁性体コア
１３        第２の磁性体コア
１４，１４−１，１−４２        導体（バスバー）
１４ａ，１４ｂ    導体１４の部分
１４−１ａ，１４−１ｂ    導体１４−１の部分
１４−２ａ，１４−２ｂ    導体１４−２の部分
１５        基板
２０        パーマロイヨーク
２１〜２４    端子電極
２５        平面スパイラルコイル
３０，３１    磁石
５０        第３の磁性体コア
５１ａ，５１ｂ    第４の磁性体コア
Ｂ１，Ｂ２    磁界
Ｇ１，Ｇ２    ギャップ
Ｒ１〜Ｒ４    ＧＭＲ素子
【図１】
0006003968.tif 000002
【図２】
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【図３】
0006003968.tif 000004
【図４】
0006003968.tif 000005
【図５】
0006003968.tif 000006
【図６】
0006003968.tif 000007
【図７】
0006003968.tif 000008
【図８】
0006003968.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0006003968.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0006003968.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
0006003968.tif 000019
【図１９】
0006003968.tif 000020
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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