(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定磁界の強度を測定する磁気センサであって、
少なくとも１つの永久磁石と、
前記永久磁石からバイアス磁界を印加された状態で前記被測定磁界を検出する少なくとも１つの感磁体とを備え、
前記永久磁石は、前記被測定磁界の印加方向を磁化方向としたパーミアンス係数の値が、該永久磁石の磁化方向のパーミアンス係数の値の１．５倍以下となる形状を有する、磁気センサ。
【請求項２】
前記永久磁石は、前記被測定磁界の印加方向を磁化方向としたパーミアンス係数の値が、該永久磁石の磁化方向のパーミアンス係数の値以下となる形状を有する、請求項１に記載の磁気センサ。
【請求項３】
前記永久磁石は、前記被測定磁界の印加方向を磁化方向としたパーミアンス係数の値が、該永久磁石の磁化方向のパーミアンス係数の値の０．６倍以下となる形状を有する、請求項２に記載の磁気センサ。
【請求項４】
前記永久磁石は、該永久磁石の磁化方向のパーミアンス係数の値が２より大きくなる形状を有する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の磁気センサ。
【請求項５】
前記永久磁石は、該永久磁石の磁化方向のパーミアンス係数の値が、該永久磁石の減磁曲線の最大エネルギー積となる磁化方向のパーミアンス係数の値以上となる、形状を有する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の磁気センサ。
【請求項６】
前記少なくとも１つの永久磁石は、複数の永久磁石で構成されており、
前記複数の永久磁石のうちの一部の永久磁石から印加された磁界は、前記複数の永久磁石のうちの残部の永久磁石に対して、該残部の永久磁石の磁化方向に印加され、
前記残部の永久磁石から印加された磁界は、前記一部の永久磁石に対して、該一部の永久磁石の磁化方向に印加される、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の磁気センサ。
【請求項７】
被測定電流が流れ、長手方向を有する導体と、
前記導体を前記被測定電流が流れることにより生ずる前記被測定磁界を検出する請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の磁気センサとを備え、
前記永久磁石の磁化方向は、前記長手方向に直交する方向とは異なっている、電流センサ。
【請求項８】
前記永久磁石の磁化方向は、前記長手方向に沿っている、請求項７に記載の電流センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気センサおよびそれを備えた電流センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板に磁電変換素子が形成されたセンサ基板とバイアス磁石とを備えた電流センサを開示した先行文献として、特開２０１３−２４２３０１号公報(特許文献１)がある。特許文献１に記載された電流センサにおいては、センサ基板が搭載基板の表面に実装されており、バイアス磁石が搭載基板の裏面に搭載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２４２３０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
バイアス磁石である永久磁石から磁電変換素子に印加されるバイアス磁界の印加方向および強度が変動した場合、磁気センサの出力が変動し、被測定電流の検出精度が低下する。【０００５】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、バイアス磁石である永久磁石の磁気特性の安定性を確保して、検出精度の低下が抑制された磁気センサおよびそれを備えた電流センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１局面に基づく磁気センサは、被測定磁界の強度を測定する磁気センサである。磁気センサは、少なくとも１つの永久磁石と、永久磁石からバイアス磁界を印加された状態で被測定磁界を検出する少なくとも１つの感磁体とを備える。永久磁石は、被測定磁界の印加方向を磁化方向としたパーミアンス係数の値が、その永久磁石の磁化方向のパーミアンス係数の値の１．５倍以下となる形状を有する。【０００７】
本発明の一形態においては、永久磁石は、被測定磁界の印加方向を磁化方向としたパーミアンス係数の値が、その永久磁石の磁化方向のパーミアンス係数の値以下となる形状を有する。【０００８】
本発明の一形態においては、永久磁石は、被測定磁界の印加方向を磁化方向としたパーミアンス係数の値が、その永久磁石の磁化方向のパーミアンス係数の値の０．６倍以下となる形状を有する。【０００９】
本発明の一形態においては、永久磁石は、その永久磁石の磁化方向のパーミアンス係数の値が２より大きくなる形状を有する。【００１０】
本発明の一形態においては、永久磁石は、その永久磁石の磁化方向のパーミアンス係数の値が、その永久磁石の減磁曲線の最大エネルギー積となる磁化方向のパーミアンス係数の値以上となる、形状を有する。【００１１】
本発明の一形態においては、少なくとも１つの永久磁石は、複数の永久磁石で構成されている。複数の永久磁石のうちの一部の永久磁石から印加された磁界は、複数の永久磁石のうちの残部の永久磁石に対して、残部の永久磁石の磁化方向に印加される。残部の永久磁石から印加された磁界は、上記一部の永久磁石に対して、上記一部の永久磁石の磁化方向に印加される。【００１２】
本発明の第２局面に基づく電流センサは、被測定電流が流れ、長手方向を有する導体と、導体を被測定電流が流れることにより生ずる被測定磁界を検出する上記の磁気センサとを備える。永久磁石の磁化方向は、上記長手方向に直交する方向とは異なっている。【００１３】
本発明の一形態においては、永久磁石の磁化方向は、上記長手方向に沿っている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、バイアス磁石である永久磁石の磁気特性の安定性を確保して、磁気センサおよびそれを備えた電流センサの検出精度の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態１に係る磁気センサの構成を示す平面図である。
【図２】図１の磁気センサを矢印ＩＩ方向から見た正面図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る磁気センサが備える永久磁石の形状を示す斜視図である。
【図４】Ｐ２／Ｐ１と、被測定磁界の印加方向における永久磁石の磁化の強さとの関係を示すグラフである。
【図５】Ｐ２／Ｐ１と、磁化方向における永久磁石の磁化の強さに対する被測定磁界の印加方向における永久磁石の磁化の強さの比率との関係を示すグラフである。
【図６】永久磁石の減磁曲線およびパーミアンス線を示すグラフである。
【図７】本発明の実施形態２に係る磁気センサの構成を示す平面図である。
【図８】図７の磁気センサを矢印ＶＩＩＩ方向から見た正面図である。
【図９】本発明の実施形態３に係る磁気センサの構成を示す平面図である。
【図１０】図９の磁気センサを矢印Ｘ方向から見た正面図である。
【図１１】本発明の実施形態４に係る磁気センサの構成を示す平面図である。
【図１２】図１１の磁気センサを矢印ＸＩＩ方向から見た正面図である。
【図１３】本発明の実施形態５に係る磁気センサの構成を示す平面図である。
【図１４】図１３の磁気センサを矢印ＸＩＶ方向から見た正面図である。
【図１５】本発明の実施形態６に係る磁気センサの構成を示す平面図である。
【図１６】図１５の磁気センサを矢印ＸＶＩ方向から見た正面図である。
【図１７】本発明の実施形態７に係る磁気センサの構成を示す平面図である。
【図１８】図１７の磁気センサを矢印ＸＶＩＩＩ方向から見た正面図である。
【図１９】本発明の実施形態８に係る電流センサの構成を示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の各実施形態に係る磁気センサおよびそれを備えた電流センサについて図を参照して説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。
【００１７】
(実施形態１)
図１は、本発明の実施形態１に係る磁気センサの構成を示す平面図である。図２は、図１の磁気センサを矢印ＩＩ方向から見た正面図である。
【００１８】
図１，２に示すように、本発明の実施形態１に係る磁気センサ１００は、少なくとも１つの永久磁石１１０と、永久磁石１１０からバイアス磁界を印加された状態で被測定磁界を検出する少なくとも１つの感磁体１２０とを備える。本実施形態においては、１つの感磁体１２０は、１つの永久磁石１１０上に設けられている。ただし、感磁体１２０と永久磁石１１０との位置関係は、これに限られない。また、感磁体１２０および永久磁石１１０の少なくとも一方が、複数設けられていてもよい。
【００１９】
永久磁石１１０と感磁体１２０とは、接着剤で互いに接合されている。永久磁石１１０と感磁体１２０とを、接着剤または接着シートなどで貼り合わせた後、ダイサーなどで切断することにより、磁気センサ１００を個片化してもよい。
【００２０】
磁気センサ１００は、樹脂パッケージされていてもよく、または、シリコーン樹脂若しくはエポキシ樹脂などでポッティングされていてもよい。磁気センサ１００の駆動方法としては、定電流駆動またはパルス駆動など、適宜選択することができる。
【００２１】
本実施形態においては、感磁体１２０は、４つのＡＭＲ(Anisotropic  Magneto  Resistance)素子からなるホイートストンブリッジ型のブリッジ回路を有している。なお、感磁体１２０が、２つの磁気抵抗素子からなるハーフブリッジ回路を有していてもよい。もしくは、感磁体１２０が１つの磁気抵抗素子のみを有し、複数の感磁体１２０が電気的に接続されることによって、ブリッジ回路が構成されていてもよい。また、感磁体１２０が、ＡＭＲ素子に代えて、ＧＭＲ(Giant  Magneto  Resistance)、ＴＭＲ(Tunnel  Magneto  Resistance)、ＢＭＲ(Ballistic  Magneto  Resistance)、ＣＭＲ(Colossal  Magneto  Resistance)などの磁気抵抗素子を含んでいてもよい。
【００２２】
本実施形態においては、ＡＭＲ素子は、バーバーポール型電極を含むことによって、奇関数入出力特性を有している。具体的には、感磁体１２０が有する磁気抵抗素子は、バーバーポール型電極を含むことにより、磁気抵抗素子における磁気抵抗膜の磁化方向に対して所定の角度をなす方向に電流が流れるようにバイアスされている。
【００２３】
磁気抵抗膜は、パーマロイなどの磁性体で構成されている。磁気抵抗膜は、スパッタ装置または蒸着装置などを用いて形成されている。磁気抵抗膜の磁化方向は、磁気抵抗膜の近傍に配置された永久磁石１１０から印加されるバイアス磁界の印加方向、および、磁気抵抗膜の形状異方性、の少なくとも一方によって決まる。たとえば、磁気抵抗膜の平面形状のアスペクト比が小さい場合、磁気抵抗膜の形状異方性の影響が小さく、永久磁石１１０から印加されるバイアス磁界の印加方向が主因となって磁気抵抗膜の磁化方向が決まる。磁気抵抗膜の形状異方性が大きい場合は、磁気抵抗膜の磁化方向に対する、磁気抵抗膜の形状異方性の影響が大きくなる。
【００２４】
図３は、本発明の実施形態１に係る磁気センサが備える永久磁石の形状を示す斜視図である。図３に示すように、本実施形態においては、永久磁石１１０は、長さがＤ、幅がＷ、厚さがＨである直方体状の外形を有している。
【００２５】
永久磁石１１０の材料として、等方性フェライト、異方性フェライト、サマリウムコバルト、アルニコまたはネオジムなどを用いることができる。永久磁石１１０の材料として、異方性フェライト、サマリウムコバルトまたはネオジムを用いた場合、永久磁石１１０の保磁力を大きくできるため、永久磁石１１０の磁気特性の安定性を高めることができる。永久磁石１１０は、焼結磁石またはボンド磁石で構成されていてもよい。
【００２６】
図１，３に示すように、永久磁石１１０の磁化方向１は、永久磁石１１０の長さ方向に沿っている。このため、本実施形態においては、感磁体１２０は、永久磁石１１０の磁化方向１に沿う方向にバイアス磁界が印加される。本実施形態においては、感磁体１２０に対する被測定磁界２の印加方向は、永久磁石１１０の幅方向に沿っており、永久磁石１１０の磁化方向１と直交している。ただし、感磁体１２０に対する被測定磁界２の印加方向と永久磁石１１０の磁化方向１とが異なっていればよく、感磁体１２０に対する被測定磁界２の印加方向と永久磁石１１０の磁化方向１とが、９０°以外の角度で交差していてもよい。
【００２７】
磁気センサ１００が上記のように配置されることにより、永久磁石１１０には、磁化方向１とは異なる方向の被測定磁界２が印加されることになる。これにより、永久磁石１１０の磁気特性が変動した場合、磁気センサ１００の検出精度が低下する。すなわち、被測定磁界２が印加されることによって永久磁石１１０の磁化方向および磁化量の少なくとも一方が変化した場合、感磁体１２０へのバイアス磁界の印加方向および磁化量の少なくとも一方が変化するため、被測定磁界の検出精度が低下する。
【００２８】
そこで、本実施形態に係る磁気センサ１００においては、永久磁石１１０は、被測定磁界２の印加方向を磁化方向としたパーミアンス係数の値が、永久磁石１１０の磁化方向１のパーミアンス係数の値以下となる形状を有している。
【００２９】
パーミアンス係数の値が高いほど、永久磁石１１０は磁化されやすくなる。永久磁石１１０は、永久磁石１１０の磁化方向１のパーミアンス係数の値が２より大きくなる形状を有していることが好ましい。
【００３０】
ここで、被測定磁界２の印加方向を磁化方向としたパーミアンス係数の値と、永久磁石１１０の磁化方向１のパーミアンス係数の値との関係が、永久磁石１１０の磁化方向の変化のしやすさに及ぼす影響を検証した実験例について説明する。
【００３１】
本実験例においては、４種類の永久磁石のサンプルについて実験を行なった。サンプル１〜４の永久磁石の材料は、異方性フェライトにした。
【００３２】
【表１】
0006555421.tif 000002
【００３３】
表１は、本実験例のサンプル１〜４の形状およびパーミアンス係数をまとめたものである。表１に示すように、永久磁石の外形寸法(長さＤ，幅Ｗ，厚さＨ)については、サンプル１はＤ＝２．０ｍｍ，Ｗ＝１．０ｍｍ，Ｈ＝０．５ｍｍ、サンプル２はＤ＝２．０ｍｍ，Ｗ＝１．６ｍｍ，Ｈ＝０．５ｍｍ、サンプル３はＤ＝２．０ｍｍ，Ｗ＝２．４ｍｍ，Ｈ＝０．５ｍｍ、サンプル４はＤ＝２．０ｍｍ，Ｗ＝３．０ｍｍ，Ｈ＝０．５ｍｍとした。
【００３４】
上記の外形寸法により、永久磁石の長さ方向に沿っている永久磁石の磁化方向１のパーミアンス係数Ｐ１は、サンプル１は１２．２９、サンプル２は８．８３、サンプル３は６．６６、サンプル４は５．７１であり、永久磁石の幅方向に沿っている被測定磁界２の印加方向を磁化方向としたパーミアンス係数Ｐ２は、サンプル１は２．９５、サンプル２は５．５５、サンプル３は９．７５、サンプル４は１３．３７である。よって、Ｐ２／Ｐ１は、サンプル１は０．２４、サンプル２は０．６３、サンプル３は１．４６、サンプル４は２．３４である。
【００３５】
【表２】
0006555421.tif 000003
【００３６】
表２は、本実験例のサンプル１〜４を磁化させた後の磁気モーメントおよび磁化の強さをまとめたものである。表２に示すように、磁化方向１に着磁後の永久磁石の磁気モーメントを振動試料型磁力計(ＶＳＭ：Vibrating  Sample  Magnetometer)で測定した測定値は、サンプル１は０．３５ｅｍｕ、サンプル２は、０．５６ｅｍｕ、サンプル３は０．８２ｅｍｕ、サンプル４は０．９９ｅｍｕであり、磁化方向１における永久磁石の磁化の強さは、サンプル１は３５０.０ｅｍｕ／ｃｍ3、サンプル２は、３４６．９ｅｍｕ／ｃｍ3、サンプル３は３３９．６ｅｍｕ／ｃｍ3、サンプル４は３３０．０ｅｍｕ／ｃｍ3であった。
【００３７】
被測定磁界２として６００ｍＴの磁界を永久磁石に印加した後、被測定磁界２の印加方向における永久磁石の磁気モーメントをＶＳＭで測定した測定値は、サンプル１は０．００５ｅｍｕ、サンプル２は、０．０２５ｅｍｕ、サンプル３は０．０４０ｅｍｕ、サンプル４は０．０５５ｅｍｕであり、被測定磁界２の印加方向における永久磁石の磁化の強さは、サンプル１は５．００ｅｍｕ／ｃｍ3、サンプル２は、１５．６３ｅｍｕ／ｃｍ3、サンプル３は１６．６７ｅｍｕ／ｃｍ3、サンプル４は１８．３３ｅｍｕ／ｃｍ3であった。
【００３８】
磁化方向１における永久磁石の磁化の強さに対する被測定磁界２の印加方向における永久磁石の磁化の強さの比率は、サンプル１は１．４％、サンプル２は、４．５％、サンプル３は４．９％、サンプル４は５．６％であった。
【００３９】
図４は、Ｐ２／Ｐ１と、被測定磁界の印加方向における永久磁石の磁化の強さとの関係を示すグラフである。図５は、Ｐ２／Ｐ１と、磁化方向における永久磁石の磁化の強さに対する被測定磁界の印加方向における永久磁石の磁化の強さの比率との関係を示すグラフである。図４においては、縦軸に被測定磁界の印加方向における永久磁石の磁化の強さ(ｅｍｕ／ｃｍ3)、横軸にＰ２／Ｐ１を示している。図５においては、縦軸に磁化方向における永久磁石の磁化の強さに対する被測定磁界の印加方向における永久磁石の磁化の強さの比率(％)、横軸にＰ２／Ｐ１を示している。
【００４０】
表２および図４，５に示すように、被測定磁界２の印加方向を磁化方向としたパーミアンス係数Ｐ２の値が、永久磁石の磁化方向１のパーミアンス係数Ｐ１の値の１．５倍以下においては、被測定磁界２の印加方向おける永久磁石の磁化の強さの増加率、および、磁化方向１における永久磁石の磁化の強さに対する被測定磁界２の印加方向における永久磁石の磁化の強さの比率の増加率、が低くなっていた。この条件を満たす場合、永久磁石が被測定磁界２の印加方向に磁化されにくくなり、永久磁石の磁気特性の安定性を確保できることが確認できた。
【００４１】
よって、永久磁石１１０は、被測定磁界２の印加方向を磁化方向としたパーミアンス係数の値が、永久磁石１１０の磁化方向１のパーミアンス係数の値の１．５倍以下となる形状を有していることが好ましい。
【００４２】
さらに、表２および図４，５に示すように、被測定磁界２の印加方向を磁化方向としたパーミアンス係数Ｐ２の値が、永久磁石の磁化方向１のパーミアンス係数Ｐ１の値の０．６倍以下においては、被測定磁界２の印加方向おける永久磁石の磁化の強さの増加率、および、磁化方向１における永久磁石の磁化の強さに対する被測定磁界２の印加方向における永久磁石の磁化の強さの比率の増加率、が急激に低くなっていた。この条件を満たす場合、永久磁石が被測定磁界２の印加方向にさらに磁化されにくくなり、永久磁石の磁気特性の安定性をより確保できることが確認できた。
【００４３】
よって、永久磁石１１０は、被測定磁界２の印加方向を磁化方向としたパーミアンス係数の値が、永久磁石１１０の磁化方向１のパーミアンス係数の値の０．６倍以下となる形状を有していることがより好ましい。
【００４４】
図６は、永久磁石の減磁曲線およびパーミアンス線を示すグラフである。図６においては、縦軸に磁束密度Ｂ、横軸に磁界の強度Ｈを示している。
【００４５】
図６に示すように、減磁曲線３上の動作点５においては、磁場の強度はＨｄであり、このときの磁束密度はＢｄである。パーミアンス係数は、Ｂｄ／Ｈｄで表される。減磁曲線３の原点と動作点５とを通過する直線は、パーミアンス線４と呼ばれる。
【００４６】
永久磁石１１０の減磁曲線３の最大エネルギー積(ＢＨｍａｘ)となる磁化方向１のパーミアンス係数となる形状を永久磁石１１０が有する場合、感磁体１２０に効果的にバイアス磁界を印加することができる。
【００４７】
永久磁石１１０の磁化方向１のパーミアンス係数の値が、永久磁石１１０の減磁曲線３の最大エネルギー積(ＢＨｍａｘ)となる磁化方向１のパーミアンス係数の値以上となる、形状を永久磁石１１０が有する場合、初期減磁と呼ばれる永久磁石１１０の磁気特性が不可逆温度変化を起こすことを抑制できる。
【００４８】
(実施形態２)
以下、本発明の実施形態２に係る磁気センサについて説明する。なお、実施形態２に係る磁気センサ２００は、永久磁石と感磁体との配置のみ実施形態１に係る磁気センサ１００と異なるため、実施形態１に係る磁気センサ１００と同様である構成については同じ参照符号を付してその説明を繰り返さない。
【００４９】
図７は、本発明の実施形態２に係る磁気センサの構成を示す平面図である。図８は、図７の磁気センサを矢印ＶＩＩＩ方向から見た正面図である。
【００５０】
図７，８に示すように、本発明の実施形態２に係る磁気センサ２００は、２つの永久磁石１１０と、２つの永久磁石１１０の各々からバイアス磁界を印加された状態で被測定磁界２を検出する１つの感磁体１２０とを備える。本実施形態においては、２つの永久磁石１１０は、被測定磁界２の印加方向に沿って並んでいる。２つの永久磁石１１０の磁化方向１は、互いに同じ向きである。感磁体１２０は、２つの永久磁石１１０の間に設けられている。２つの永久磁石１１０および感磁体１２０の各々は、図示しない基板に実装されている。
【００５１】
基板は、プリント配線板であり、ガラスエポキシまたはアルミナなどの基材と、基材の表面上に設けられた銅などの金属箔がパターニングされて形成された配線とから構成されている。
【００５２】
２つの永久磁石１１０の各々は、被測定磁界２の印加方向を磁化方向としたパーミアンス係数の値が、永久磁石１１０の磁化方向１のパーミアンス係数の値以下となる形状を有している。これにより、２つの永久磁石１１０が被測定磁界２の印加方向に磁化されにくくなり、２つの永久磁石１１０の磁気特性の安定性を確保できる。
【００５３】
(実施形態３)
以下、本発明の実施形態３に係る磁気センサについて説明する。なお、実施形態３に係る磁気センサ３００は、２つの永久磁石のうちの一方の永久磁石の磁化方向のみ実施形態２に係る磁気センサ２００と異なるため、実施形態２に係る磁気センサ２００と同様である構成については同じ参照符号を付してその説明を繰り返さない。
【００５４】
図９は、本発明の実施形態３に係る磁気センサの構成を示す平面図である。図１０は、図９の磁気センサを矢印Ｘ方向から見た正面図である。
【００５５】
図９，１０に示すように、本発明の実施形態３に係る磁気センサ３００は、２つの永久磁石１１０と、２つの永久磁石１１０の各々からバイアス磁界を印加された状態で被測定磁界２を検出する１つの感磁体１２０とを備える。本実施形態においては、２つの永久磁石１１０は、被測定磁界２の印加方向に沿って並んでいる。２つの永久磁石１１０の磁化方向１は、互いに反対向きである。感磁体１２０は、２つの永久磁石１１０の間に設けられている。２つの永久磁石１１０および感磁体１２０の各々は、図示しない基板に実装されている。
【００５６】
本実施形態においては、２つの永久磁石１１０のうちの一方の永久磁石から印加された磁界が、２つの永久磁石１１０のうちの他方の永久磁石に対して、他方の永久磁石の磁化方向に印加される。同様に、２つの永久磁石１１０のうちの他方の永久磁石から印加された磁界が、２つの永久磁石１１０のうちの一方の永久磁石に対して、一方の永久磁石の磁化方向に印加される。これにより、２つの永久磁石１１０の各々を、被測定磁界２の印加方向に磁化されにくくすることができ、永久磁石の磁気特性の安定性が確保しやすくなる。
【００５７】
なお、本実施形態においては、２つの永久磁石１１０を備える磁気センサについて説明したが、永久磁石の磁気特性の安定性を確保するため、上記一方の永久磁石および上記他方の永久磁石の各々から印加される磁界が、自らの磁化方向に印加され、かつ、上記一方の永久磁石に対して上記一方の永久磁石の磁化方向に磁界を印加し、上記他方の永久磁石に対して上記他方の永久磁石の磁化方向に磁界を印加する、他の永久磁石を磁気センサがさらに備えていてもよい。その結果、磁気センサが、３つ以上の永久磁石を備えていてもよい。
【００５８】
(実施形態４)
以下、本発明の実施形態４に係る磁気センサについて説明する。なお、実施形態４に係る磁気センサ４００は、永久磁石と感磁体との配置のみ実施形態１に係る磁気センサ１００と異なるため、実施形態１に係る磁気センサ１００と同様である構成については同じ参照符号を付してその説明を繰り返さない。
【００５９】
図１１は、本発明の実施形態４に係る磁気センサの構成を示す平面図である。図１２は、図１１の磁気センサを矢印ＸＩＩ方向から見た正面図である。
【００６０】
図１１，１２に示すように、本発明の実施形態４に係る磁気センサ４００は、１つの永久磁石１１０と、１つの永久磁石１１０からバイアス磁界を印加された状態で被測定磁界２を検出する２つの感磁体１２０とを備える。本実施形態においては、２つの感磁体１２０は、被測定磁界２の印加方向に沿って並んでいる。永久磁石１１０は、２つの感磁体１２０の間に設けられている。永久磁石１１０および２つの感磁体１２０の各々は、図示しない基板に実装されている。
【００６１】
本実施形態に係る磁気センサ４００においては、永久磁石１１０を２つの感磁体１２０で共用しているため、永久磁石１１０の磁気特性の安定性を確保することが、より重要である。
【００６２】
(実施形態５)
以下、本発明の実施形態５に係る磁気センサについて説明する。なお、実施形態５に係る磁気センサ５００は、永久磁石と感磁体との配置のみ実施形態２に係る磁気センサ２００と異なるため、実施形態２に係る磁気センサ２００と同様である構成については同じ参照符号を付してその説明を繰り返さない。
【００６３】
図１３は、本発明の実施形態５に係る磁気センサの構成を示す平面図である。図１４は、図１３の磁気センサを矢印ＸＩＶ方向から見た正面図である。
【００６４】
図１３，１４に示すように、本発明の実施形態５に係る磁気センサ５００は、２つの永久磁石１１０と、２つの永久磁石１１０の各々からバイアス磁界を印加された状態で被測定磁界２を検出する１つの感磁体１２０とを備える。本実施形態においては、２つの永久磁石１１０は、永久磁石１１０の磁化方向１に沿って並んでいる。すなわち、２つの永久磁石１１０は、被測定磁界２の印加方向に直交する方向に並んでいる。２つの永久磁石１１０の磁化方向１は、互いに同じ向きである。感磁体１２０は、２つの永久磁石１１０の間に設けられている。２つの永久磁石１１０および感磁体１２０の各々は、図示しない基板に実装されている。
【００６５】
本実施形態においては、２つの永久磁石１１０のうちの一方の永久磁石から印加された磁界が、２つの永久磁石１１０のうちの他方の永久磁石に対して、他方の永久磁石の磁化方向に印加される。同様に、２つの永久磁石１１０のうちの他方の永久磁石から印加された磁界が、２つの永久磁石１１０のうちの一方の永久磁石に対して、一方の永久磁石の磁化方向に印加される。これにより、２つの永久磁石１１０の各々を、被測定磁界２の印加方向に磁化されにくくすることができ、永久磁石の磁気特性の安定性が確保しやすくなる。
【００６６】
(実施形態６)
以下、本発明の実施形態６に係る磁気センサについて説明する。なお、実施形態６に係る磁気センサ６００は、被測定磁界の印加方向に対する永久磁石および感磁体の向きのみ実施形態２に係る磁気センサ２００と異なるため、実施形態２に係る磁気センサ２００と同様である構成については同じ参照符号を付してその説明を繰り返さない。
【００６７】
図１５は、本発明の実施形態６に係る磁気センサの構成を示す平面図である。図１６は、図１５の磁気センサを矢印ＸＶＩ方向から見た正面図である。
【００６８】
図１５，１６に示すように、本発明の実施形態６に係る磁気センサ６００は、２つの永久磁石１１０と、２つの永久磁石１１０の各々からバイアス磁界を印加された状態で被測定磁界２を検出する１つの感磁体１２０とを備える。本実施形態においては、２つの永久磁石１１０は、被測定磁界２の印加方向に対して斜め方向に並んでいる。２つの永久磁石１１０の磁化方向１は、互いに同じ向きである。感磁体１２０は、２つの永久磁石１１０の間に設けられている。２つの永久磁石１１０および感磁体１２０の各々は、図示しない基板に実装されている。
【００６９】
２つの永久磁石１１０の各々は、被測定磁界２の印加方向を磁化方向としたパーミアンス係数の値が、永久磁石１１０の磁化方向１のパーミアンス係数の値以下となる形状を有している。これにより、２つの永久磁石１１０が被測定磁界２の印加方向に磁化されにくくなり、２つの永久磁石１１０の磁気特性の安定性を確保できる。
【００７０】
(実施形態７)
以下、本発明の実施形態７に係る磁気センサについて説明する。なお、実施形態７に係る磁気センサ７００は、永久磁石と感磁体との配置、および、感磁体が２つの磁気抵抗素子からなるハーフブリッジ回路を有している点のみ実施形態１に係る磁気センサ１００と異なるため、実施形態１に係る磁気センサ１００と同様である構成については同じ参照符号を付してその説明を繰り返さない。
【００７１】
図１７は、本発明の実施形態７に係る磁気センサの構成を示す平面図である。図１８は、図１７の磁気センサを矢印ＸＶＩＩＩ方向から見た正面図である。
【００７２】
図１７，１８に示すように、本発明の実施形態７に係る磁気センサ７００は、永久磁石１１０と、永久磁石１１０からバイアス磁界を印加された状態で被測定磁界２を検出する感磁体７２０とを備える。本実施形態においては、永久磁石１１０と感磁体７２０とは、被測定磁界２の印加方向に沿って並んでいる。永久磁石１１０および感磁体７２０の各々は、図示しない基板に実装されている。
【００７３】
感磁体７２０は、第１磁気抵抗素子７２１および第２磁気抵抗素子７２２を有している。第１磁気抵抗素子７２１および第２磁気抵抗素子７２２は、被測定磁界２の印加方向に並んでいる。第１磁気抵抗素子７２１と第２磁気抵抗素子７２２とは、互いに電気的に接続されており、ハーフブリッジ回路を構成している。
【００７４】
本実施形態に係る磁気センサ７００においては、永久磁石１１０を第１磁気抵抗素子７２１および第２磁気抵抗素子７２２で共用しているため、永久磁石１１０の磁気特性の安定性を確保することが、より重要である。
【００７５】
(実施形態８)
以下、本発明の実施形態８に係る電流センサについて説明する。なお、実施形態８に係る電流センサ８００は、実施形態４に係る磁気センサ４００を含むため、実施形態４に係る磁気センサ４００と同様である構成については同じ参照符号を付してその説明を繰り返さない。
【００７６】
図１９は、本発明の実施形態８に係る電流センサの構成を示す分解斜視図である。図１９においては、後述する導体８６０の長手方向をＸ軸方向、導体８６０の幅方向をＹ軸方向、導体８６０の厚さ方向をＺ軸方向として、図示している。
【００７７】
図１９に示すように、本発明の実施形態８に係る電流センサ８００は、被測定電流が流れ、長手方向(Ｘ軸方向)を有する平板状の導体８６０と、導体８６０を被測定電流が流れることにより生ずる被測定磁界を検出する磁気センサとを備える。磁気センサが備える永久磁石１１０の磁化方向１は、長手方向(Ｘ軸方向)に直交する方向とは異なっている。本実施形態においては、永久磁石１１０は、その長さ方向が導体８６０の長手方向(Ｘ軸方向)に沿うように配置されており、永久磁石１１０の磁化方向１は、長手方向(Ｘ軸方向)に沿っている。
【００７８】
導体８６０の長手方向(Ｘ軸方向)に沿って被測定電流が流れることにより、いわゆる右ねじの法則により、導体８６０の周囲を右回りに周回する被測定磁界が発生する。これにより、永久磁石１１０に対する被測定磁界の印加方向は、導体８６０の長手方向(Ｘ軸方向)に沿う方向と直交しており、導体８６０の幅方向(Ｙ軸方向)に向いている。その結果、被測定磁界の印加方向は、永久磁石１１０の磁化方向１に対して直交方向となる。
【００７９】
本実施形態においては、導体８６０は、銅で構成されている。ただし、導体８６０の材料はこれに限られず、銀、アルミニウムなどの金属またはこれらの金属を含む合金でもよい。
【００８０】
導体８６０は、表面処理が施されていてもよい。たとえば、ニッケル、錫、銀、銅などの金属またはこれらの金属を含む合金からなる、少なくとも１層のめっき層が、導体８６０の表面に設けられていてもよい。
【００８１】
電流センサ８００が備える磁気センサは、永久磁石１１０および２つの感磁体１２０が実装されたリードフレーム８３０と、複数のリード８４０と、封止樹脂８５０とをさらに備えている。
【００８２】
電流センサ８００は、２つの感磁体１２０のうちの一方の感磁体の検出値と、２つの感磁体１２０のうちの他方の感磁体の検出値とを、演算することにより導体８６０を流れる被測定電流の値を算出する図示しない算出部をさらに備えている。本実施形態においては、算出部は、差動増幅器である。算出部を構成する電子部品は、リードフレーム８３０上に設けられていてもよいし、磁気センサとは別体の基板上に設けられていてもよい。算出部を構成する電子部品がリードフレーム８３０上に設けられている場合、構成部品の位置のばらつきによる磁気センサの検出精度の低下を抑制できる。
【００８３】
本実施形態においては、２つの感磁体１２０のうちの一方の感磁体の被測定磁界の検出値の位相と、２つの感磁体１２０のうちの他方の感磁体の被測定磁界の検出値の位相とは、逆相である。一方、一方の感磁体の外部磁界の検出値の位相と、他方の感磁体の外部磁界の検出値の位相とは、同相である。これにより、外部磁界の影響を低減しつつ、磁気センサの被測定磁界の検出感度を高めることができる。
【００８４】
外部磁界の磁気ノイズを効果的に抑制するためには、算出部にて一方の感磁体の検出値と他方の感磁体の検出値とを演算する前に、各々の感磁体の磁電変換利得を揃えておくことが好ましい。また、各々の感磁体にトリミング抵抗などの抵抗調整手段を設けておき、各々の磁気抵抗素子の抵抗値を調整することにより、各々の磁気抵抗素子の特性を揃えておくことが好ましい。
【００８５】
被測定磁界の磁束が、リードフレーム８３０に設けられている回路パターンに対して垂直に入射しないようにすることにより、誘導起電力による信号遅延の発生を抑制し、磁気センサの応答特性を高く維持することができる。
【００８６】
磁気センサは、筐体に収容されていてもよい。たとえば、筐体は、ＰＰＳ(ポリフェニレンサルファイド)などのエンジニアリングプラスチックで形成されている。ＰＰＳは、耐熱性が高いため、導体８６０の発熱を考慮した場合、筐体の材料として好ましい。
【００８７】
磁気センサの基板と筐体とを固定する方法としては、螺子による締結、樹脂による熱溶着、または、接着剤による接合などを用いることができる。螺子を用いて基板と筐体とを締結する場合には、磁界の乱れが生じないように、非磁性の螺子を用いることが好ましい。筐体は、導体８６０と一体に構成されていてもよいし、導体８６０に対して付け外し可能に構成されていてもよい。
【００８８】
磁気センサは、磁気シールドに覆われていてもよい。磁気シールドは、たとえば、珪素鋼、フェライトまたはパーマロイなどの磁性体で構成されている。磁気シールドは筐体とインサート成形されて、一体で構成されていてもよい。
【００８９】
本実施形態に係る電流センサ８００を、たとえば、インバータなどの３相３線式の配線に適用してもよい。この場合、磁気センサの基板および筐体を１つにして共通化することにより、省スペース化することができる。
【００９０】
本実施形態に係る電流センサ８００においては、磁気センサの永久磁石１１０の磁気特性の安定性を確保できることにより、電流センサ８００の検出精度の低下を抑制できる。
【００９１】
上述した実施形態の説明において、組み合わせ可能な構成を相互に組み合わせてもよい。
【００９２】
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００９３】
１  磁化方向、２  被測定磁界、３  減磁曲線、４  パーミアンス線、５  動作点、１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００  磁気センサ、１１０  永久磁石、１２０，７２０  感磁体、７２１  第１磁気抵抗素子、７２２  第２磁気抵抗素子、８００  電流センサ、８３０  リードフレーム、８４０  リード、８５０  封止樹脂、８６０  導体。
【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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【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】
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【図１９】
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