JP2015031647A - Current sensor and manufacturing method therefor - Google Patents

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JP2015031647A JP2013163012A JP2013163012A JP2015031647A JP 2015031647 A JP2015031647 A JP 2015031647A JP 2013163012 A JP2013163012 A JP 2013163012A JP 2013163012 A JP2013163012 A JP 2013163012A JP 2015031647 A JP2015031647 A JP 2015031647A
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吉内　茂裕
Shigehiro Yoshiuchi
茂裕 吉内
隆司 梅田
Takashi Umeda
隆司 梅田
和弘 尾中
Kazuhiro Onaka
和弘 尾中
基樹 緒方
Motoki Ogata
基樹 緒方
亮 長部
Akira Osabe
亮 長部
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a current sensor having high accuracy by eliminating effects due to a disturbance magnetic field.SOLUTION: Provided is a current sensor having a current bar 1 having a first current path 1a and a second current path 1b parallel to each other and a magnetism detection unit 11 disposed between the first current path 1a and the second current path 1b, the magnetism detection unit 11 being provided with a first bias magneto 3 and a first magnetic sensor element 5 located between the first current path 1a and the first bias magneto 3 and to which a magnetic field from the first bias magneto 3 is applied and a second magnetic sensor element 6 located between the second current path 1b and the first bias magneto 3 and to which the magnetic field from the first bias magneto 3 is applied.

Description

本発明は、電流が作る磁界を磁気センサ素子で検出することを利用した電流センサに関する。   The present invention relates to a current sensor that utilizes a magnetic sensor element to detect a magnetic field generated by an electric current.

磁気センサを用いて電流が作る誘導磁界を検出する電流センサは知られている。磁気センサとしては、ホール素子や磁気抵抗素子などが知られている。磁気センサを使用する際には、バイアス磁石を用いる場合がある。特に、電流の流れる方向の正負の判別が不可能な磁気抵抗素子を用いる場合には、バイアス磁石を用いて電流が流れていない状態でも磁界が印加されているようにして正負の方向の判別ができるようにしている。また、バイアス磁石を用いて磁界に対する抵抗値の変化率が直線的に変化する磁界の領域で使用するようにすることもできる。   A current sensor that detects an induced magnetic field generated by a current using a magnetic sensor is known. Known magnetic sensors include Hall elements and magnetoresistive elements. When using a magnetic sensor, a bias magnet may be used. In particular, when using a magnetoresistive element that cannot determine whether the direction of current flow is positive or negative, it is possible to determine the positive / negative direction using a bias magnet so that a magnetic field is applied even when no current flows. I can do it. In addition, the bias magnet may be used in a magnetic field region where the rate of change of the resistance value with respect to the magnetic field changes linearly.

磁気センサを用いた電流センサは地磁気などの外乱磁界の影響を受けてしまう。この影響を除くためには、シールドを施すという選択肢もあるが、２個の磁気センサを一対として用いる方法がある。この方法は、測定すべき電流からの磁界が逆方向で同一大きさになるように一対の磁気センサを配置して、これらの磁気センサの差動出力を求めるというものである。これらの磁気センサに対し、外乱磁界は同じ大きさ同じ方向で印加されるので、差動出力を求めると、外乱磁界の成分は相殺され、外乱磁界の影響を除くことができる。   A current sensor using a magnetic sensor is affected by a disturbance magnetic field such as geomagnetism. In order to eliminate this influence, there is an option of providing a shield, but there is a method of using two magnetic sensors as a pair. In this method, a pair of magnetic sensors are arranged so that the magnetic fields from the current to be measured have the same magnitude in the opposite directions, and the differential outputs of these magnetic sensors are obtained. Since the disturbance magnetic field is applied to these magnetic sensors in the same magnitude and in the same direction, when the differential output is obtained, the disturbance magnetic field component is canceled and the influence of the disturbance magnetic field can be eliminated.

このような一対の磁気センサを用いて外乱磁界の影響を除く方法は知られており、例えば一対の磁気センサを導体を中心に互いに１８０°反対側に配置させる構成も知られている（特許文献１）。   A method for removing the influence of a disturbance magnetic field using such a pair of magnetic sensors is known. For example, a configuration in which a pair of magnetic sensors are arranged 180 ° opposite to each other around a conductor is also known (Patent Document). 1).

一方、電流バーを平行な２本の電流路に分岐し、平行な２本の電流路間に一対の磁気センサを配置する方法も知られている（特許文献２）。   On the other hand, a method of branching a current bar into two parallel current paths and arranging a pair of magnetic sensors between the two parallel current paths is also known (Patent Document 2).

特開２００５−２８３４５１号公報（図８）Japanese Patent Laying-Open No. 2005-283451 (FIG. 8) 特開２００６−１８４２６９号公報JP 2006-184269 A

一対の磁気センサを用いて外乱磁界の影響を除去する場合には、外乱磁界による一方の磁気センサの出力と他方の出力とが等しい場合に両者の差動出力を求めるので、一対の磁気センサにおける磁界に対する出力特性を等しくする必要がある。   When removing the influence of a disturbance magnetic field using a pair of magnetic sensors, if the output of one magnetic sensor and the other output due to the disturbance magnetic field are equal, the differential output of both is obtained. It is necessary to make the output characteristics with respect to the magnetic field equal.

上記先行技術文献においては、そのような出力特性を等しくする具体的な方法は記載されていない。   The above prior art documents do not describe a specific method for equalizing such output characteristics.

本発明は上記従来課題を解決するもので、外乱磁界による影響を除去し、高精度の電流センサを提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to eliminate the influence of a disturbance magnetic field and provide a highly accurate current sensor.

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、互いに平行な第１の電流路および第２の電流路を有する電流バーと、前記第１の電流路および前記第２の電流路の間に配置された磁気検出ユニットと、を有し、前記磁気検出ユニットは第１の磁気発生器と、前記第１の電流路と前記第１の磁気発生器との間に位置して前記第１の磁気発生器からの磁界が印加される第１の磁気センサ素子と、前記第２の電流路と前記第１の磁気発生器との間に位置して前記第１の磁気発生器からの磁界が印加される第２の磁気センサ素子と、を備えた電流センサである。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is characterized in that a current bar having a first current path and a second current path which are parallel to each other, and between the first current path and the second current path. The magnetic detection unit is disposed between the first magnetic generator, the first current path, and the first magnetic generator. The magnetic field from the first magnetic generator is located between the first magnetic sensor element to which the magnetic field from the magnetic generator is applied, the second current path, and the first magnetic generator. A second magnetic sensor element to which is applied.

請求項１に記載の発明は、磁気発生器が１つなので、小型になるという作用効果を有する。また、１個の磁気発生器で第１の磁気センサ素子と第２の磁気センサ素子の２個の磁気センサ素子のそれぞれに磁界を印加するので、２個の磁気センサ素子のそれぞれに別の磁気発生器を用いる場合に比べて、磁気発生器のバラツキによるそれぞれの磁気センサ素子に印加されるバイアス磁界のバラツキを減少させることができる。   The first aspect of the present invention has the effect of reducing the size because there is one magnetic generator. In addition, since one magnetic generator applies a magnetic field to each of the two magnetic sensor elements, the first magnetic sensor element and the second magnetic sensor element, another magnetic force is applied to each of the two magnetic sensor elements. Compared with the case where the generator is used, the variation in the bias magnetic field applied to each magnetic sensor element due to the variation in the magnetic generator can be reduced.

請求項２に記載の発明は、前記磁気検出ユニットは、さらに前記第１の磁気発生器、前記第１の磁気センサ素子および前記第２の磁気センサ素子を保持するホルダーを備え、前記ホルダーは樹脂で形成され、前記電流バーは金属で形成され、前記ホルダーは前記電流バーの一部を挟み込むように形成されている電流センサである。   According to a second aspect of the present invention, the magnetic detection unit further includes a holder for holding the first magnetic generator, the first magnetic sensor element, and the second magnetic sensor element, and the holder is made of resin. The current bar is made of metal, and the holder is a current sensor formed so as to sandwich a part of the current bar.

請求項２に記載の発明は、電流バーに対する第１の磁気発生器、第１の磁気センサおよび第２の磁気センサの配置位置を高精度にすることができるので、電流センサの測定精度を高めることが可能となる。   According to the second aspect of the present invention, since the positions of the first magnetic generator, the first magnetic sensor, and the second magnetic sensor with respect to the current bar can be made highly accurate, the measurement accuracy of the current sensor is increased. It becomes possible.

請求項３に記載の発明は、前記磁気検出ユニットは、さらに、前記第１の電流路と前記第１の磁気センサ素子との間に配置される第３の磁気センサ素子と、前記第２の電流路と前記第２の磁気センサ素子との間に配置される第４の磁気センサ素子とを備えたものである。   According to a third aspect of the present invention, the magnetic detection unit further includes a third magnetic sensor element disposed between the first current path and the first magnetic sensor element, and the second magnetic sensor unit. A fourth magnetic sensor element disposed between a current path and the second magnetic sensor element;

請求項３に記載の発明は、第１の電流路および第２の電流路の中央部は、これらの電流路からの誘導磁界が打ち消し合い、合成された磁界は小さくなる一方で、中央部から離れた位置では打ち消しあう磁界が小さくなり、合成された磁界が相対的に大きくなることを利用し、大電流を測定するときは、中央部寄りの第１の磁気センサ素子および第２の磁気センサ素子を用いて電流の測定を行い、小電流の場合には中央部から離れた第３の磁気センサ素子および第４の磁気センサ素子によって電流の測定を行なうようにして、電流センサの測定域を広げることができるという作用効果を有する。   According to the third aspect of the present invention, in the central portion of the first current path and the second current path, the induced magnetic fields from these current paths cancel each other, and the synthesized magnetic field becomes small, while The first magnetic sensor element and the second magnetic sensor closer to the center are used to measure a large current by utilizing the fact that the magnetic field to be canceled becomes smaller at a distant position and the synthesized magnetic field becomes relatively large. The current is measured using the element, and in the case of a small current, the current is measured by the third magnetic sensor element and the fourth magnetic sensor element that are separated from the central portion. It has the effect of being able to be spread.

請求項４に記載の発明は、前記磁気検出ユニットは、さらに、前記第１の電流路と前記第３の磁気センサ素子との間もしくは前記第３の磁気センサ素子と前記第１の磁気センサ素子との間に配置された第２の磁気発生器と、前記第２の電流路と前記第４の磁気センサ素子との間もしくは前記第４の磁気センサ素子と前記第２の磁気センサ素子との間に配置された第３の磁気発生器と、を備えた電流センサである。   According to a fourth aspect of the present invention, the magnetic detection unit is further provided between the first current path and the third magnetic sensor element or between the third magnetic sensor element and the first magnetic sensor element. Between the second current path and the fourth magnetic sensor element or between the fourth magnetic sensor element and the second magnetic sensor element. And a third magnetic generator disposed between them.

請求項４に記載の発明は、第３の磁気センサ素子の近傍に第２の磁気発生器を、第４の磁気センサ素子の近傍に第３の磁気発生器をそれぞれ形成配置することで、第３の磁気センサ素子および第４の磁気センサ素子のそれぞれに適切なバイアス磁界を印加させることができるという作用効果を有する。   According to a fourth aspect of the present invention, the second magnetic generator is formed in the vicinity of the third magnetic sensor element, and the third magnetic generator is formed in the vicinity of the fourth magnetic sensor element. 3 has an operational effect that an appropriate bias magnetic field can be applied to each of the third magnetic sensor element and the fourth magnetic sensor element.

請求項５に記載の発明は、前記電流バーからの磁界による前記第１の磁気センサ素子の出力と、前記電流バーからの磁界による前記第２の磁気センサ素子の出力の絶対値が等しくなるように、前記第１の電流路および前記第２の電流路の少なくともいずれか一方をトリミングする工程を備えた電流センサの製造方法である。   According to a fifth aspect of the present invention, the absolute value of the output of the first magnetic sensor element due to the magnetic field from the current bar is equal to the output of the second magnetic sensor element due to the magnetic field from the current bar. And a method of manufacturing a current sensor comprising a step of trimming at least one of the first current path and the second current path.

請求項５に記載の発明は、第１の電流路および第２の電流路を流れる電流を等しくすることができるので、より正確な電流の測定が可能となるという作用効果を有する。   According to the fifth aspect of the present invention, since the currents flowing through the first current path and the second current path can be made equal, there is an effect that the current can be measured more accurately.

本発明の電流センサは、外乱磁界の影響を除去し、高精度の電流測定を可能にする電流センサに関するものである。   The current sensor of the present invention relates to a current sensor that eliminates the influence of a disturbance magnetic field and enables highly accurate current measurement.

本発明の実施の形態１における電流センサの分解斜視図1 is an exploded perspective view of a current sensor according to Embodiment 1 of the present invention. 同電流センサの平面図Plan view of the same current sensor 同電流センサの側面断面図Side sectional view of the same current sensor 同電流センサの正面断面図Front sectional view of the same current sensor 同電流センサの第１の磁気センサ素子の平面図The top view of the 1st magnetic sensor element of the same current sensor 同電流センサの第２の磁気センサ素子の平面図Plan view of second magnetic sensor element of same current sensor 同電流センサの主要部の正面断面図Front sectional view of the main part of the current sensor 同電流センサの主要部の平面図Plan view of the main part of the current sensor 本発明の実施の形態１における電流センサのバリエーションの主要部の平面図The top view of the principal part of the variation of the current sensor in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態２における電流センサの主要部の平面図Plan view of main part of current sensor according to embodiment 2 of the present invention

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における電流センサについて、図面を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態１における電流センサの分解斜視図、図２は同電流センサの平面図、図３は同電流センサの側面断面図、図４は同電流センサの正面断面図である。 (Embodiment 1)
Hereinafter, the current sensor according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is an exploded perspective view of a current sensor according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is a plan view of the current sensor, FIG. 3 is a side sectional view of the current sensor, and FIG. 4 is a front sectional view of the current sensor. is there.

方向を示す軸は、電流バー１の延伸方向、即ち電流方向をＸ軸、電流バー１の厚み方向をＺ軸とし、Ｘ軸とＺ軸に垂直な方向をＹ軸と定義している。   The axis indicating the direction defines the extending direction of the current bar 1, that is, the current direction as the X axis, the thickness direction of the current bar 1 as the Z axis, and the direction perpendicular to the X axis and the Z axis as the Y axis.

電流バー１は板状の導体である。電流バー１は第１の電流路１ａと第２の電流路１ｂの２本に分岐し、その後再び合流して１本になる構造である。第１の電流路１ａと第２の電流路１ｂとは、同じ電流が流れるように抵抗値を等しくしている。第１の電流路１ａと第２の電流路１ｂの間の空間を開口部１ｃと呼ぶことにする。電流バー１はねじ孔１ｄおよびねじ孔１ｅを有している。   The current bar 1 is a plate-like conductor. The current bar 1 has a structure that branches into two current paths 1a and 2b, and then merges again into one. The first current path 1a and the second current path 1b have the same resistance value so that the same current flows. A space between the first current path 1a and the second current path 1b will be referred to as an opening 1c. The current bar 1 has a screw hole 1d and a screw hole 1e.

ホルダー２は後述する第１のバイアス磁石３等を保持する。ホルダー２は下方に突出したホルダー突出部２ａを有している。ホルダー突出部２ａが開口部１ｃに嵌合することにより、ホルダー２は電流バー１に取り付けられる。或いは、ホルダー２の材料を樹脂とし、金属である電流バー１を金型に入れて成型を行なうインサート成形またはアウトサート成形で製造してもよい。   The holder 2 holds a first bias magnet 3 and the like which will be described later. The holder 2 has a holder protruding portion 2a protruding downward. The holder 2 is attached to the current bar 1 by fitting the holder protrusion 2a into the opening 1c. Alternatively, it may be manufactured by insert molding or outsert molding in which the material of the holder 2 is resin and the metal current bar 1 is placed in a mold and molding is performed.

第１のバイアス磁石３は第１の磁気発生器としての直方体形状の永久磁石である。直方体の長手方向の一方の端部がＮ極、他方の端部がＳ極となるように着磁されている。第１のバイアス磁石３はＸ軸正方向をＮ極、Ｘ軸負方向をＳ極としている。フレキシブル基板４は第１のバイアス磁石３の３個の面に沿うように配置されている。第１の磁気センサ素子５はフレキシブル基板４に取り付けられ、第１のバイアス磁石３からの磁界が印加されている。第２の磁気センサ素子６もフレキシブル基板４に取り付けられ、第１のバイアス磁石３からの磁界が印加されている。第１の磁気センサ素子５と第２の磁気センサ素子６とは、第１のバイアス磁石３の互いに対向する面に沿って配置されている。第１の磁気センサ素子５と第２の磁気センサ素子６とは、電流バー１の第１の電流路１ａと第２の電流路１ｂとの間、言い換えると開口部１ｃに配置されている。また、第１の磁気センサ素子５と第２の磁気センサ素子６とは、第１の電流路１ａと第２の電流路１ｂとの中央部、即ち電流が流れる方向における開口部１ｃの中央部に対して等距離に配置されている。   The first bias magnet 3 is a rectangular parallelepiped permanent magnet as a first magnetic generator. The rectangular parallelepiped is magnetized so that one end in the longitudinal direction is an N pole and the other end is an S pole. The first bias magnet 3 has an X-axis positive direction as an N pole and an X-axis negative direction as an S pole. The flexible substrate 4 is arranged along the three surfaces of the first bias magnet 3. The first magnetic sensor element 5 is attached to the flexible substrate 4 and a magnetic field from the first bias magnet 3 is applied. The second magnetic sensor element 6 is also attached to the flexible substrate 4 and a magnetic field from the first bias magnet 3 is applied. The first magnetic sensor element 5 and the second magnetic sensor element 6 are disposed along the mutually opposing surfaces of the first bias magnet 3. The first magnetic sensor element 5 and the second magnetic sensor element 6 are arranged between the first current path 1a and the second current path 1b of the current bar 1, in other words, in the opening 1c. Further, the first magnetic sensor element 5 and the second magnetic sensor element 6 are the central part of the first current path 1a and the second current path 1b, that is, the central part of the opening 1c in the direction in which the current flows. Are arranged equidistant from each other.

回路基板７は必要に応じて各種の電子部品が実装されており、フレキシブル基板４を介して第１の磁気センサ素子５および第２の磁気センサ素子６と電気的に接続されている。コネクタ８はコネクタピン８ａ、コネクタピン８ｂ、コネクタピン８ｃおよびコネクタピン８ｄを有している。コネクタピン８ａ、コネクタピン８ｂ、コネクタピン８ｃおよびコネクタピン８ｄは回路基板７と電気的に接続されている。   Various electronic components are mounted on the circuit board 7 as necessary, and are electrically connected to the first magnetic sensor element 5 and the second magnetic sensor element 6 via the flexible board 4. The connector 8 has a connector pin 8a, a connector pin 8b, a connector pin 8c, and a connector pin 8d. The connector pins 8a, the connector pins 8b, the connector pins 8c, and the connector pins 8d are electrically connected to the circuit board 7.

ねじ９およびねじ１０はそれぞれねじ孔１ｄおよびねじ孔１ｅにねじ止めすることによってホルダー２を電流バー１に固定している。なお、ホルダー２が電流バー１に十分に固定されるのであれば、ねじ９およびねじ１０を用いなくてもよい。なお、ホルダー２、ホルダー突出部２ａ、第１のバイアス磁石３、フレキシブル基板４、第１の磁気センサ素子５、第２の磁気センサ素子６、回路基板７、コネクタ８、コネクタピン８ａ、コネクタピン８ｂ、コネクタピン８ｃ、コネクタピン８ｄ、ねじ９およびねじ１０により磁気検出ユニット１１を構成する。   The screw 9 and the screw 10 are fixed to the current bar 1 by screwing into the screw hole 1d and the screw hole 1e, respectively. If the holder 2 is sufficiently fixed to the current bar 1, the screws 9 and 10 need not be used. In addition, the holder 2, the holder protrusion 2a, the first bias magnet 3, the flexible substrate 4, the first magnetic sensor element 5, the second magnetic sensor element 6, the circuit board 7, the connector 8, the connector pin 8a, and the connector pin The magnetic detection unit 11 is configured by 8b, the connector pin 8c, the connector pin 8d, the screw 9 and the screw 10.

図５は同電流センサの第１の磁気センサ素子の平面図、図６は同電流センサの第２の磁気センサ素子の平面図である。   FIG. 5 is a plan view of a first magnetic sensor element of the current sensor, and FIG. 6 is a plan view of a second magnetic sensor element of the current sensor.

第１の磁気センサ素子５は以下の構成を備えている。第１の基板３０上に第１の電圧印加端子３１、第１のグランド端子３２、第１の出力端子３３および第２の出力端子３４が形成されている。第１の電圧印加端子３１と第１の出力端子３３間には第１の磁気抵抗体パターン３５が、第１の出力端子３３と第１のグランド端子３２間には第２の磁気抵抗体パターン３６が、第１の電圧印加端子３１と第２の出力端子３４間には第３の磁気抵抗体パターン３７が、第２の出力端子３４と第１のグランド端子３２間には第４の磁気抵抗体パターン３８がそれぞれ接続されている。第１の磁気抵抗体パターン３５、第２の磁気抵抗体パターン３６、第３の磁気抵抗体パターン３７および第４の磁気抵抗体パターン３８は、それぞれ、磁界が印加されると抵抗値が変化する磁気抵抗体からなり、例えば、ＭＲ（Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）やＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）などの磁気抵抗体を用いることができる。本実施の形態においてはＭＲを用いている。これらの磁気抵抗体パターンはミアンダ状に形成されている。第１の磁気抵抗体パターン３５と第４の磁気抵抗体パターン３８は、磁気抵抗体パターンの長手方向がＸ軸に対し４５°傾いており、Ｘ軸負方向かつＺ軸正方向からＸ軸正方向かつＺ軸負方向に向いた傾きである。第２の磁気抵抗体パターン３６と第３の磁気抵抗体パターン３７は、磁気抵抗体パターンの長手方向がＸ軸に対し４５°傾いており、Ｘ軸正方向かつＺ軸正方向からＸ軸負方向かつＺ軸負方向に向いた傾きである。ＭＲの場合には、磁気抵抗体パターンの面内方向、即ち図５におけるＸＺ平面内で電流の流れる方向に対する垂直な方向の磁界が感磁方向である。従って、ミアンダ状の磁気抵抗体パターンの長手方向に垂直な方向が感磁方向となる。第１の磁気抵抗体パターン３５の感磁方向と第４の磁気抵抗体パターン３８の感磁方向は同一であり、第２の磁気抵抗体パターン３６の感磁方向と第３の磁気抵抗体パターン３７の感磁方向も同一であり、第１の磁気抵抗体パターン３５と第４の磁気抵抗体パターン３８の感磁方向は、第２の磁気抵抗体パターン３６と第３の磁気抵抗体パターン３７の感磁方向と互いに垂直な関係にある。   The first magnetic sensor element 5 has the following configuration. A first voltage application terminal 31, a first ground terminal 32, a first output terminal 33, and a second output terminal 34 are formed on the first substrate 30. A first magnetoresistive pattern 35 is provided between the first voltage application terminal 31 and the first output terminal 33, and a second magnetoresistive pattern is provided between the first output terminal 33 and the first ground terminal 32. 36, a third magnetoresistive pattern 37 is provided between the first voltage application terminal 31 and the second output terminal 34, and a fourth magnetism is provided between the second output terminal 34 and the first ground terminal 32. Resistor patterns 38 are connected to each other. The resistance values of the first magnetoresistive pattern 35, the second magnetoresistive pattern 36, the third magnetoresistive pattern 37, and the fourth magnetoresistive pattern 38 change when a magnetic field is applied. For example, a magnetoresistor such as MR (Magneto Resistance) or GMR (Giant Magneto Resistance) can be used. In this embodiment, MR is used. These magnetoresistive patterns are formed in a meander shape. The first magnetoresistive pattern 35 and the fourth magnetoresistive pattern 38 are such that the longitudinal direction of the magnetoresistive pattern is inclined by 45 ° with respect to the X axis, and the X axis negative direction and the Z axis positive direction are the X axis positive direction. Direction and the Z-axis negative direction. In the second magnetoresistive pattern 36 and the third magnetoresistive pattern 37, the longitudinal direction of the magnetoresistive pattern is inclined by 45 ° with respect to the X axis, and the X axis is positive from the X axis and negative from the Z axis. Direction and the Z-axis negative direction. In the case of MR, a magnetic field in the direction perpendicular to the direction of current flow in the in-plane direction of the magnetoresistive pattern, that is, in the XZ plane in FIG. Therefore, the direction perpendicular to the longitudinal direction of the meander-shaped magnetoresistive pattern is the magnetosensitive direction. The magnetosensitive direction of the first magnetoresistive pattern 35 and the magnetosensitive direction of the fourth magnetoresistive pattern 38 are the same, and the magnetosensitive direction of the second magnetoresistive pattern 36 and the third magnetoresistive pattern. The magnetosensitive direction of the first magnetoresistive pattern 35 and the fourth magnetoresistive pattern 38 is the same as that of the second magnetoresistive pattern 36 and the third magnetoresistive pattern 37. Are perpendicular to each other.

第２の磁気センサ素子６も第１の磁気センサ素子５と同様に以下の構成を備えている。第２の基板５０上に第２の電圧印加端子５１、第２のグランド端子５２、第３の出力端子５３および第４の出力端子５４が形成されている。第２の電圧印加端子５１と第３の出力端子５３間には第５の磁気抵抗体パターン５５が、第３の出力端子５３と第２のグランド端子５２間には第６の磁気抵抗体パターン５６が、第２の電圧印加端子５１と第４の出力端子５４間には第７の磁気抵抗体パターン５７が、第４の出力端子５４と第２のグランド端子５２間には第８の磁気抵抗体パターン５８がそれぞれ接続されている。第５の磁気抵抗体パターン５５、第６の磁気抵抗体パターン５６、第７の磁気抵抗体パターン５７および第８の磁気抵抗体パターン５８は、それぞれ、磁界が印加されると抵抗値が変化する磁気抵抗体からなり、例えば、ＭＲやＧＭＲなどの磁気抵抗体を用いることができ、本実施の形態においてはＭＲを用いている。これらの磁気抵抗体パターンはミアンダ状に形成されている。第５の磁気抵抗体パターン５５と第８の磁気抵抗体パターン５８は、磁気抵抗体パターンの長手方向がＸ軸に対し４５°傾いており、Ｘ軸正方向かつＺ軸正方向からＸ軸負方向かつＺ軸負方向に向いた傾きである。第６の磁気抵抗体パターン５６と第７の磁気抵抗体パターン５７は、磁気抵抗体パターンの長手方向がＸ軸に対し４５°傾いており、Ｘ軸負方向かつＺ軸正方向からＸ軸正方向かつＺ軸負方向に向いた傾きである。   Similarly to the first magnetic sensor element 5, the second magnetic sensor element 6 has the following configuration. A second voltage application terminal 51, a second ground terminal 52, a third output terminal 53, and a fourth output terminal 54 are formed on the second substrate 50. A fifth magnetoresistive pattern 55 is provided between the second voltage application terminal 51 and the third output terminal 53, and a sixth magnetoresistive pattern is provided between the third output terminal 53 and the second ground terminal 52. 56, a seventh magnetoresistive pattern 57 is provided between the second voltage application terminal 51 and the fourth output terminal 54, and an eighth magnetism is provided between the fourth output terminal 54 and the second ground terminal 52. Resistor patterns 58 are connected to each other. The resistance values of the fifth magnetoresistive pattern 55, the sixth magnetoresistive pattern 56, the seventh magnetoresistive pattern 57, and the eighth magnetoresistive pattern 58 change when a magnetic field is applied. For example, a magnetic resistor such as MR or GMR can be used. In this embodiment, MR is used. These magnetoresistive patterns are formed in a meander shape. In the fifth magnetoresistive pattern 55 and the eighth magnetoresistive pattern 58, the longitudinal direction of the magnetoresistive pattern is inclined by 45 ° with respect to the X axis, and the X axis is negative from the X axis positive direction and the Z axis positive direction. Direction and the Z-axis negative direction. The sixth magnetoresistive pattern 56 and the seventh magnetoresistive pattern 57 are such that the longitudinal direction of the magnetoresistive pattern is inclined 45 ° with respect to the X axis, and the X axis negative direction and the Z axis positive direction are the X axis positive direction. Direction and the Z-axis negative direction.

第１の磁気抵抗体パターン３５、第２の磁気抵抗体パターン３６、第３の磁気抵抗体パターン３７、第４の磁気抵抗体パターン３８、第５の磁気抵抗体パターン５５、第６の磁気抵抗体パターン５６、第７の磁気抵抗体パターン５７および第８の磁気抵抗体パターン５８は、互いに無磁界時の抵抗値および磁界が印加されたときの抵抗変化が等しい。従って、これらの８個の磁気抵抗体パターンは、感磁方向に同一の大きさの磁界が印加されると、同じ抵抗値になる。   1st magnetoresistive pattern 35, 2nd magnetoresistive pattern 36, 3rd magnetoresistive pattern 37, 4th magnetoresistive pattern 38, 5th magnetoresistive pattern 55, 6th magnetoresistive The body pattern 56, the seventh magnetoresistive pattern 57, and the eighth magnetoresistive pattern 58 have the same resistance value when no magnetic field is applied and the resistance change when a magnetic field is applied. Accordingly, these eight magnetoresistive patterns have the same resistance value when a magnetic field having the same magnitude is applied in the magnetic sensing direction.

図７は、本発明の実施の形態１における同電流センサの主要部の正面断面図、図８は同電流センサの主要部の平面図である。電流バー１にはＸ軸正方向に電流が流れているとすると、第１の電流路１ａおよび第２の電流路１ｂによる磁界は、それぞれを流れる電流が等しいのでその絶対値は等しい。第１の電流路１ａおよび第２の電流路１ｂによって第１の磁気センサ素子５および第２の磁気センサ素子６に印加される磁界は、実用上Ｚ軸方向のみ考えればよい。従って、第１の磁気センサ素子５には第１の電流路１ａからのＺ軸負方向の磁界Ｂa1と第２の電流路１ｂからのＺ軸正方向の磁界Ｂb1との合成磁界である磁界Ｂ1が印加されることになる。磁界の大きさは距離の２乗に反比例するから磁界Ｂa1＞Ｂb1となるので、Ｂ1はＺ軸下向きである。同様に第２の磁気センサ素子６には第１の電流路１ａからのＺ軸負方向の磁界Ｂa2と第２の電流路１ｂからのＺ軸正方向の磁界Ｂb2との合成磁界である磁界Ｂ2が印加されることになる。磁界Ｂ2の向きはＺ軸正方向である。 FIG. 7 is a front sectional view of the main part of the current sensor according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 8 is a plan view of the main part of the current sensor. Assuming that a current flows through the current bar 1 in the positive direction of the X-axis, the absolute values of the magnetic fields generated by the first current path 1a and the second current path 1b are the same because the currents flowing through the current bar 1 are the same. The magnetic field applied to the first magnetic sensor element 5 and the second magnetic sensor element 6 by the first current path 1a and the second current path 1b may be considered only in the Z-axis direction in practice. Therefore, the first magnetic sensor element 5 is a synthetic magnetic field with the Z-axis positive direction of the magnetic field B b1 from the Z-axis negative direction of the magnetic field B a1 from the first current path 1a the second current path 1b A magnetic field B 1 will be applied. Since the magnitude of the magnetic field is inversely proportional to the square of the distance, the magnetic field B a1 > B b1 , so B 1 is downward on the Z axis. Similarly, the second magnetic sensor element 6 has a combined magnetic field of the Z-axis negative magnetic field B a2 from the first current path 1a and the Z-axis positive magnetic field B b2 from the second current path 1b. A magnetic field B 2 is applied. The direction of the magnetic field B 2 is the positive direction of the Z axis.

一方、第１のバイアス磁石３からのバイアス磁界Ｂ3は、Ｎ極からＳ極へ向かう方向の磁界、即ちＸ軸負方向の磁界となる。従って、バイアス磁界Ｂ3は第１の磁気抵抗体パターン３５、第２の磁気抵抗体パターン３６、第３の磁気抵抗体パターン３７、第４の磁気抵抗体パターン３８、第５の磁気抵抗体パターン５５、第６の磁気抵抗体パターン５６、第７の磁気抵抗体パターン５７および第８の磁気抵抗体パターン５８の長手方向および感磁方向とそれぞれ４５°の角度をなす方向である。 On the other hand, the bias magnetic field B 3 from the first bias magnet 3, the magnetic field in the direction from the N pole to the S pole, that is, X-axis negative direction of the magnetic field. Therefore, the bias magnetic field B 3 is generated by the first magnetoresistive pattern 35, the second magnetoresistive pattern 36, the third magnetoresistive pattern 37, the fourth magnetoresistive pattern 38, and the fifth magnetoresistive pattern. 55, the sixth magnetoresistive pattern 56, the seventh magnetoresistive pattern 57, and the eighth magnetoresistive pattern 58 are each at an angle of 45 ° with respect to the longitudinal direction and the magnetosensitive direction.

以上のように構成された電流センサの動作原理について、以下に説明をする。   The operation principle of the current sensor configured as described above will be described below.

第１の出力端子３３は第１の磁気抵抗体パターン３５および第２の磁気抵抗体パターン３６間の中点電位Ｖ1を出力し、同様に第２の出力端子３４は第３の磁気抵抗体パターン３７および第４の磁気抵抗体パターン３８間の中点電位Ｖ2を出力する。中点電位Ｖ1と中点電位Ｖ2の差動出力を求めることで第１の磁気センサ素子５における出力電圧Ｖ5を得ることができる。言い換えると、第１の磁気センサ素子５は第１の磁気抵抗体パターン３５、第２の磁気抵抗体パターン３６、第３の磁気抵抗体パターン３７および第４の磁気抵抗体パターン３８によってフルブリッジ回路を有している。 The first output terminal 33 outputs a midpoint potential V 1 between the first magnetoresistive pattern 35 and the second magnetoresistive pattern 36, and similarly, the second output terminal 34 is the third magnetoresistor. A midpoint potential V 2 between the pattern 37 and the fourth magnetoresistive pattern 38 is output. By obtaining the differential output of the midpoint potential V 1 and the midpoint potential V 2 , the output voltage V 5 in the first magnetic sensor element 5 can be obtained. In other words, the first magnetic sensor element 5 has a full bridge circuit formed by the first magnetoresistive pattern 35, the second magnetoresistive pattern 36, the third magnetoresistive pattern 37, and the fourth magnetoresistive pattern 38. have.

第３の出力端子５３は第５の磁気抵抗体パターン５５および第６の磁気抵抗体パターン５６間の中点電位Ｖ3を出力し、同様に第４の出力端子５４は第７の磁気抵抗体パターン５７および第８の磁気抵抗体パターン５８間の中点電位Ｖ4を出力する。中点電位Ｖ3と中点電位Ｖ4の差動出力を求めることで第２の磁気センサ素子６における出力電圧Ｖ6を得ることができる。言い換えると、第２の磁気センサ素子６は第５の磁気抵抗体パターン５５、第６の磁気抵抗体パターン５６、第７の磁気抵抗体パターン５７および第８の磁気抵抗体パターン５８によってフルブリッジ回路を有している。 The third output terminal 53 outputs a midpoint potential V 3 between the fifth magnetoresistive pattern 55 and the sixth magnetoresistive pattern 56, and similarly the fourth output terminal 54 is the seventh magnetoresistor. A midpoint potential V 4 between the pattern 57 and the eighth magnetoresistive pattern 58 is output. By obtaining the differential output of the midpoint potential V 3 and the midpoint potential V 4 , the output voltage V 6 in the second magnetic sensor element 6 can be obtained. In other words, the second magnetic sensor element 6 has a full bridge circuit formed by a fifth magnetoresistive pattern 55, a sixth magnetoresistive pattern 56, a seventh magnetoresistive pattern 57, and an eighth magnetoresistive pattern 58. have.

本実施の形態の電流センサは、さらに第１の磁気センサ素子５と第２の磁気センサ素子６との差動出力または加算された出力を求めて、これを電流センサとしての出力にしている。この場合、出力電圧Ｖ5と出力電圧Ｖ6の出力変動が同位相であれば加算出力を求めるようにし、逆位相であれば差動出力を求めるようにすればよい。 The current sensor according to the present embodiment further obtains a differential output of the first magnetic sensor element 5 and the second magnetic sensor element 6 or an added output, and uses this as an output as a current sensor. In this case, if the output fluctuations of the output voltage V 5 and the output voltage V 6 are in the same phase, the added output may be obtained, and if the output phase is opposite, the differential output may be obtained.

上記の動作原理によれば、一切の磁界の影響を無視した場合には、電流センサの出力は０となる。実際には、第１の磁気センサ素子５と第２の磁気センサ素子６との両方に第１のバイアス磁石３からの磁界が常に印加されている。この場合、第１のバイアス磁石３からの磁界は第１の磁気抵抗体パターン３５、第２の磁気抵抗体パターン３６、第３の磁気抵抗体パターン３７、第４の磁気抵抗体パターン３８、第５の磁気抵抗体パターン５５、第６の磁気抵抗体パターン５６、第７の磁気抵抗体パターン５７および第８の磁気抵抗体パターン５８に対し、それぞれのパターンの感磁方向に対して４５°の方向に同じ大きさで印加されるので、これらの８つの磁気抵抗体パターンの抵抗値は等しくなり、電流センサの出力は０となる。   According to the above operating principle, when the influence of any magnetic field is ignored, the output of the current sensor becomes zero. Actually, the magnetic field from the first bias magnet 3 is always applied to both the first magnetic sensor element 5 and the second magnetic sensor element 6. In this case, the magnetic field from the first bias magnet 3 is the first magnetoresistive pattern 35, the second magnetoresistive pattern 36, the third magnetoresistive pattern 37, the fourth magnetoresistive pattern 38, 5 magnetoresistive pattern 55, sixth magnetoresistive pattern 56, seventh magnetoresistive pattern 57, and eighth magnetoresistive pattern 58 are 45 ° with respect to the magnetosensitive direction of each pattern. Since the same magnitude is applied in the direction, the resistance values of these eight magnetoresistive patterns are equal, and the output of the current sensor is zero.

次に、電流バー１からの磁界が印加される場合を考える。電流が増加した場合には、第１の磁気抵抗体パターン３５、第４の磁気抵抗体パターン３８、第５の磁気抵抗体パターン５５および第８の磁気抵抗体パターン５８においては、電流による誘導磁界とバイアス磁界の合成磁界の印加方向がそれぞれの磁気抵抗体パターンの感磁方向に向かうようになるので、これらの抵抗値はそれぞれ低下する。一方、第２の磁気抵抗体パターン３６、第３の磁気抵抗体パターン３７、第６の磁気抵抗体パターン５６および第７の磁気抵抗体パターン５７においては、電流による誘導磁界とバイアス磁界の合成磁界の印加方向がそれぞれの磁気抵抗体パターンの感磁方向に対する垂直方向に向かうようになるので、第１の磁気抵抗体パターン３５、第４の磁気抵抗体パターン３８、第５の磁気抵抗体パターン５５および第８の磁気抵抗体パターン５８に比べると相対的に抵抗値が増加する。従って、中点電位Ｖ1および中点電位Ｖ3の各電位は上昇し、中点電位Ｖ2および中点電位Ｖ4の各電位は低下する。 Next, consider a case where a magnetic field from the current bar 1 is applied. When the current increases, in the first magnetoresistive pattern 35, the fourth magnetoresistive pattern 38, the fifth magnetoresistive pattern 55, and the eighth magnetoresistive pattern 58, an induced magnetic field due to the current is generated. Since the application direction of the combined magnetic field of the bias magnetic field is directed to the magnetic sensing direction of each magnetoresistive pattern, these resistance values are reduced. On the other hand, in the second magnetoresistive pattern 36, the third magnetoresistive pattern 37, the sixth magnetoresistive pattern 56, and the seventh magnetoresistive pattern 57, a combined magnetic field of an induced magnetic field and a bias magnetic field is generated. Is applied in a direction perpendicular to the magnetic sensing direction of the respective magnetoresistive patterns, the first magnetoresistive pattern 35, the fourth magnetoresistive pattern 38, and the fifth magnetoresistive pattern 55. As compared with the eighth magnetoresistive pattern 58, the resistance value is relatively increased. Accordingly, the midpoint potential V 1 and the midpoint potential V 3 increase, and the midpoint potential V 2 and the midpoint potential V 4 decrease.

これに対し、電流が低下した場合には、第２の磁気抵抗体パターン３６、第３の磁気抵抗体パターン３７、第６の磁気抵抗体パターン５６および第７の磁気抵抗体パターン５７においては、電流による誘導磁界とバイアス磁界の合成磁界の印加方向がそれぞれの磁気抵抗体パターンの感磁方向に向かうようになるので低下する。一方、第１の磁気抵抗体パターン３５、第４の磁気抵抗体パターン３８、第５の磁気抵抗体パターン５５および第８の磁気抵抗体パターン５８においては、電流による誘導磁界とバイアス磁界の合成磁界の印加方向がそれぞれの磁気抵抗体パターンの感磁方向の垂直に向かうようになるので、これらの抵抗値は第１の磁気抵抗体パターン３５、第４の磁気抵抗体パターン３８、第５の磁気抵抗体パターン５５および第８の磁気抵抗体パターン５８に比べて相対的にそれぞれ上昇する。従って、中点電位Ｖ1および中点電位Ｖ3の各電位は低下し、中点電位Ｖ2および中点電位Ｖ4の各電位は上昇する。 On the other hand, when the current decreases, in the second magnetoresistive pattern 36, the third magnetoresistive pattern 37, the sixth magnetoresistive pattern 56, and the seventh magnetoresistive pattern 57, The applied direction of the combined magnetic field of the induced magnetic field and the bias magnetic field due to the current is directed toward the magnetic sensitive direction of the respective magnetoresistive patterns, so that the magnetic field decreases. On the other hand, in the first magnetoresistive pattern 35, the fourth magnetoresistive pattern 38, the fifth magnetoresistive pattern 55, and the eighth magnetoresistive pattern 58, a combined magnetic field of an induced magnetic field and a bias magnetic field is generated. Are applied in a direction perpendicular to the magnetic sensing direction of each of the magnetoresistive patterns, so that these resistance values are the first magnetoresistive pattern 35, the fourth magnetoresistive pattern 38, and the fifth magnetic resistance. As compared with the resistor pattern 55 and the eighth magnetic resistor pattern 58, they rise relatively. Accordingly, the midpoint potential V 1 and the midpoint potential V 3 are lowered, and the midpoint potential V 2 and the midpoint potential V 4 are raised.

以上より、出力電圧Ｖ5と出力電圧Ｖ6の出力変動が同位相なので、電流センサの出力としては出力電圧Ｖ5と出力電圧Ｖ6を加算した出力を求めるような構成にすれば、加算しない場合に比べて２倍の出力変動を得ることができる。 As described above, since the output fluctuations of the output voltage V 5 and the output voltage V 6 are in phase, if the configuration is such that the output obtained by adding the output voltage V 5 and the output voltage V 6 is obtained as the output of the current sensor, no addition is performed. Compared to the case, the output fluctuation can be doubled.

この状態で、外乱磁界が印加された場合を考える。第１の磁気センサ素子５と第２の磁気センサ素子６に対して、電流バー１を流れる電流による磁界は１８０°逆の方向に印加されるが、外乱磁界は同方向で印加される。従って、出力電圧Ｖ5と出力電圧Ｖ6を加算すると、電流バー１を流れる電流による誘導磁界は上記のように２倍の出力変動を得ることができるが、外乱磁界は相殺される。 Consider a case where a disturbance magnetic field is applied in this state. Although the magnetic field due to the current flowing in the current bar 1 is applied to the first magnetic sensor element 5 and the second magnetic sensor element 6 in the opposite direction by 180 °, the disturbance magnetic field is applied in the same direction. Therefore, when the output voltage V 5 and the output voltage V 6 are added, the induced magnetic field caused by the current flowing through the current bar 1 can obtain twice the output fluctuation as described above, but the disturbance magnetic field is canceled out.

これによって、外乱磁界の影響を除去することができる。また、本実施の形態においては、バイアス磁界を発生する磁石が第１のバイアス磁石３の１個だけであるので、２個ある場合に比べて、小型化が可能になり、さらにバイアス磁石のバラツキによるバイアス磁界のバラツキも減少することができる。本実施の形態においては、電流バー１に対するホルダー２の取付位置精度が高く、第１のバイアス磁石３、第１の磁気センサ素子５および第２の磁気センサ素子６の配置位置もホルダー２の形状で決定されることから、第１の電流路１ａ、第２の電流路１ｂ、第１のバイアス磁石３、第１の磁気センサ素子５および第２の磁気センサ素子６の位置関係の精度を向上させることが可能となり、これによって、高精度の電流測定が可能となる。   Thereby, the influence of the disturbance magnetic field can be removed. Further, in the present embodiment, only one first bias magnet 3 generates a bias magnetic field, so that the size can be reduced as compared with the case where there are two magnets. The variation of the bias magnetic field due to can also be reduced. In the present embodiment, the mounting position accuracy of the holder 2 with respect to the current bar 1 is high, and the arrangement positions of the first bias magnet 3, the first magnetic sensor element 5 and the second magnetic sensor element 6 are also the shape of the holder 2. Therefore, the accuracy of the positional relationship among the first current path 1a, the second current path 1b, the first bias magnet 3, the first magnetic sensor element 5, and the second magnetic sensor element 6 is improved. This makes it possible to measure current with high accuracy.

図９は本発明の実施の形態１における電流センサのバリエーションの主要部の平面図である。図１に示す電流センサとの相違点は、第１のバイアス磁石３が４つの磁極を有していることである。これにより、第１の磁気センサ素子５に印加されるバイアス磁界の方向がＸ軸正方向となり、第１の磁気センサ素子５に印加されるバイアス磁界と第２の磁気センサ素子６に印加されるバイアス磁界との方向が１８０°反対になる点が図１に示す電流センサと異なる。   FIG. 9 is a plan view of a main part of a variation of the current sensor according to Embodiment 1 of the present invention. The difference from the current sensor shown in FIG. 1 is that the first bias magnet 3 has four magnetic poles. As a result, the direction of the bias magnetic field applied to the first magnetic sensor element 5 becomes the positive X-axis direction, and is applied to the bias magnetic field applied to the first magnetic sensor element 5 and the second magnetic sensor element 6. 1 is different from the current sensor shown in FIG. 1 in that the direction of the bias magnetic field is 180 ° opposite.

この実施の形態においては、電流バー１を流れる電流が増加した場合、および減少した場合に出力電圧Ｖ5と出力電圧Ｖ6とは逆位相で変動するので、電流センサとしては出力電圧Ｖ5と出力電圧Ｖ6との差動出力を求める構成にすればよい。 In this embodiment, if the current flowing through the current bar 1 is increased, and since the reduced output voltage V 5 when the output voltage V 6 varies in phase opposition, the output voltage V 5 is a current sensor The differential output with respect to the output voltage V 6 may be obtained.

この実施の形態においても、図１に示す電流センサと同様の効果を得ることができる。   In this embodiment, the same effect as that of the current sensor shown in FIG. 1 can be obtained.

（実施の形態２）
図１０は、本発明の実施の形態２における電流センサの主要部の平面図である。図１０を用いて、実施の形態２における電流センサについて説明する。 (Embodiment 2)
FIG. 10 is a plan view of the main part of the current sensor according to Embodiment 2 of the present invention. The current sensor according to the second embodiment will be described with reference to FIG.

実施の形態２における電流センサは、実施の形態１における電流センサにおいて、第１の磁気センサ素子５と第１の電流路１ａの間に第３の磁気センサ素子７１を、第３の磁気センサ素子７１と第１の磁気センサ素子５の間に第２の磁気発生器としての第２のバイアス磁石７２を、第２の磁気センサ素子６と第２の電流路１ｂの間に第４の磁気センサ素子７３を、第４の磁気センサ素子７３と第２の磁気センサ素子６の間に第３の磁気発生器としての第３の磁気バイアス磁石７４とを配置させたものである。   The current sensor according to the second embodiment is the same as the current sensor according to the first embodiment except that a third magnetic sensor element 71 is provided between the first magnetic sensor element 5 and the first current path 1a. A second bias magnet 72 as a second magnetic generator between the first magnetic sensor element 5 and the first magnetic sensor element 5, and a fourth magnetic sensor between the second magnetic sensor element 6 and the second current path 1b. The element 73 is configured by disposing a third magnetic bias magnet 74 as a third magnetic generator between the fourth magnetic sensor element 73 and the second magnetic sensor element 6.

第３の磁気センサ素子７１と第４の磁気センサ素子７３の関係は第１の磁気センサ素子５と第２の磁気センサ素子６の関係と同じであり、第３の磁気センサ素子７１は第１の磁気センサ素子５と同様の構成を備え、第４の磁気センサ素子７３は第２の磁気センサ素子６同様の構成を備えている。   The relationship between the third magnetic sensor element 71 and the fourth magnetic sensor element 73 is the same as the relationship between the first magnetic sensor element 5 and the second magnetic sensor element 6, and the third magnetic sensor element 71 is the first magnetic sensor element 71. The fourth magnetic sensor element 73 has the same configuration as that of the second magnetic sensor element 6.

基本的な動作原理は、実施の形態１の電流センサと同様であるが、本実施の形態の電流センサは測定レンジの拡大が可能となる。大電流を測定する場合には、第１の磁気センサ素子５および第２の磁気センサ素子６によって電流の測定を行なう。この場合、第１の電流路１ａと第２の電流路１ｂとの中央部に近いところに第１の磁気センサ素子５および第２の磁気センサ素子６は位置しているので、第１の電流路１ａおよび第２の電流路１ｂからの磁界を打ち消す割合が大きくなり、誘導磁界が弱められた状態で印加される。これに対し、小電流を測定する場合には第３の磁気センサ素子７１および第４の磁気センサ素子７３によって電流の測定を行なう。この場合、第１の電流路１ａと第２の電流路１ｂとの中央部から離れた位置に第３の磁気センサ素子７１および第４の磁気センサ素子７３は位置しているので、第１の電流路１ａおよび第２の電流路１ｂからの磁界が打ち消す割合が小さくなり、誘導磁界が弱められる割合が小さい状態で第３の磁気センサ素子７１および第４の磁気センサ素子７３に印加される。   The basic operation principle is the same as that of the current sensor of the first embodiment, but the current sensor of this embodiment can expand the measurement range. When measuring a large current, the current is measured by the first magnetic sensor element 5 and the second magnetic sensor element 6. In this case, since the first magnetic sensor element 5 and the second magnetic sensor element 6 are located near the center of the first current path 1a and the second current path 1b, the first current path The ratio of canceling out the magnetic field from the path 1a and the second current path 1b is increased, and the induced magnetic field is applied in a weakened state. On the other hand, when measuring a small current, the current is measured by the third magnetic sensor element 71 and the fourth magnetic sensor element 73. In this case, since the third magnetic sensor element 71 and the fourth magnetic sensor element 73 are located at positions away from the center of the first current path 1a and the second current path 1b, The magnetic field from the current path 1a and the second current path 1b is applied to the third magnetic sensor element 71 and the fourth magnetic sensor element 73 in a state in which the ratio of cancellation of the magnetic field from the current path 1a and the second current path 1b is small.

これにより、大電流にも、小電流にも対応可能な電流センサを得ることができる。   Thereby, it is possible to obtain a current sensor that can handle both a large current and a small current.

なお、第３の磁気センサ素子７１と第２のバイアス磁石７２の位置、第４の磁気センサ素子７３と第３の磁気バイアス磁石７４の位置を入れ替えてもよい。   The positions of the third magnetic sensor element 71 and the second bias magnet 72 and the positions of the fourth magnetic sensor element 73 and the third magnetic bias magnet 74 may be interchanged.

第１のバイアス磁石３の磁界が十分強い場合には、第２のバイアス磁石７２と第３のバイアス磁石７４のバイアス磁石は用いなくてもよい。この場合、第１の磁気センサ素子５、第２の磁気センサ素子６、第３の磁気センサ素子７１および第４の磁気センサ素子７３のそれぞれの磁気センサ素子は、第１のバイアス磁石３からのバイアス磁界を利用する構成になり、バイアス磁石が１個である利点を享受することができる。   When the magnetic field of the first bias magnet 3 is sufficiently strong, the bias magnets of the second bias magnet 72 and the third bias magnet 74 may not be used. In this case, each of the first magnetic sensor element 5, the second magnetic sensor element 6, the third magnetic sensor element 71, and the fourth magnetic sensor element 73 is supplied from the first bias magnet 3. It becomes the structure using a bias magnetic field, and can enjoy the advantage that there is one bias magnet.

第２のバイアス磁石７２および第３のバイアス磁石７４の２つのバイアス磁石を用いた場合であっても、第１の磁気センサ素子５および第２の磁気センサ素子６に関しては第１のバイアス磁石３の１個だけであるので、この両素子に関してはバイアス磁石が１個の利益を享受することができる。   Even when two bias magnets of the second bias magnet 72 and the third bias magnet 74 are used, the first bias magnet 3 is related to the first magnetic sensor element 5 and the second magnetic sensor element 6. Therefore, the bias magnet can enjoy one benefit with respect to both elements.

なお、実施の形態２における電流センサにおいても、実施の形態１における電流センサと同様に図９のような４極の磁石を第１のバイアス磁石３に用いることができる。   Also in the current sensor in the second embodiment, a four-pole magnet as shown in FIG. 9 can be used for the first bias magnet 3 as in the current sensor in the first embodiment.

本発明に係る電流センサは、電流が作る誘導磁界を測定することで電流の測定を行なう電流センサに適用して有用である。   The current sensor according to the present invention is useful when applied to a current sensor that measures current by measuring an induced magnetic field generated by the current.

１ 電流バー
１ａ 第１の電流路
１ｂ 第２の電流路
１ｃ 開口部
１ｄ ねじ孔
１ｅ ねじ孔
２ ホルダー
２ａ ホルダー突出部
３ バイアス磁石
４ フレキシブル基板
５ 第１の磁気センサ素子
６ 第２の磁気センサ素子
７ 回路基板
８ コネクタ
８ａ コネクタピン
８ｂ コネクタピン
８ｃ コネクタピン
８ｄ コネクタピン
９ ねじ
１０ ねじ
３０ 第１の基板
３１ 第１の電圧印加端子
３２ 第１のグランド端子
３３ 第１の出力端子
３４ 第２の出力端子
３５ 第１の磁気抵抗体パターン
３６ 第２の磁気抵抗体パターン
３７ 第３の磁気抵抗体パターン
３８ 第４の磁気抵抗体パターン
５０ 第２の基板
５１ 第２の電圧印加端子
５２ 第２のグランド端子
５３ 第３の出力端子
５４ 第４の出力端子
５５ 第５の磁気抵抗体パターン
５６ 第６の磁気抵抗体パターン
５７ 第７の磁気抵抗体パターン
５８ 第８の磁気抵抗体パターン
７１ 第３の磁気センサ素子
７２ 第２のバイアス磁石
７３ 第４の磁気センサ素子
７４ 第３のバイアス磁石 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Current bar 1a 1st current path 1b 2nd current path 1c Opening part 1d Screw hole 1e Screw hole 2 Holder 2a Holder protrusion part 3 Bias magnet 4 Flexible substrate 5 1st magnetic sensor element 6 2nd magnetic sensor element 7 circuit board 8 connector 8a connector pin 8b connector pin 8c connector pin 8d connector pin 9 screw 10 screw 30 first board 31 first voltage application terminal 32 first ground terminal 33 first output terminal 34 second output Terminal 35 1st magnetoresistive pattern 36 2nd magnetoresistive pattern 37 3rd magnetoresistive pattern 38 4th magnetoresistive pattern 50 2nd board | substrate 51 2nd voltage application terminal 52 2nd ground Terminal 53 Third output terminal 54 Fourth output terminal 55 Fifth magnetoresistive pattern 56 Sixth magnetic resistance Body pattern 57 seventh magnetic resistor pattern 58 eighth magnetic resistor pattern 71 third magnetic sensor element 72 second biasing magnet 73 fourth magnetic sensor element 74 a third of the bias magnet

Claims (5)

互いに平行な第１の電流路および第２の電流路を有する電流バーと、
前記第１の電流路および前記第２の電流路の間に配置された磁気検出ユニットと、を有し、
前記磁気検出ユニットは第１の磁気発生器と、
前記第１の電流路と前記第１の磁気発生器との間に位置して前記第１の磁気発生器からの磁界が印加される第１の磁気センサ素子と、
前記第２の電流路と前記第１の磁気発生器との間に位置して前記第１の磁気発生器からの磁界が印加される第２の磁気センサ素子と、
を備えた電流センサ。 A current bar having a first current path and a second current path parallel to each other;
A magnetic detection unit disposed between the first current path and the second current path;
The magnetic detection unit includes a first magnetic generator;
A first magnetic sensor element that is located between the first current path and the first magnetic generator and to which a magnetic field from the first magnetic generator is applied;
A second magnetic sensor element that is positioned between the second current path and the first magnetic generator and to which a magnetic field from the first magnetic generator is applied;
With current sensor. 前記磁気検出ユニットは、さらに前記第１の磁気発生器、前記第１の磁気センサ素子および前記第２の磁気センサ素子を保持するホルダーを備え、
前記ホルダーは樹脂で形成され、
前記電流バーは金属で形成され、
前記ホルダーは前記電流バーの一部を挟み込むように形成されている請求項１記載の電流センサ。 The magnetic detection unit further includes a holder for holding the first magnetic generator, the first magnetic sensor element, and the second magnetic sensor element,
The holder is formed of resin;
The current bar is formed of metal;
The current sensor according to claim 1, wherein the holder is formed so as to sandwich a part of the current bar. 前記磁気検出ユニットは、さらに、前記第１の電流路と前記第１の磁気センサ素子との間に配置される第３の磁気センサ素子と、
前記第２の電流路と前記第２の磁気センサ素子との間に配置される第４の磁気センサ素子とを備えた請求項１記載の電流センサ。 The magnetic detection unit further includes a third magnetic sensor element disposed between the first current path and the first magnetic sensor element;
The current sensor according to claim 1, further comprising: a fourth magnetic sensor element disposed between the second current path and the second magnetic sensor element. 前記磁気検出ユニットは、さらに、前記第１の電流路と前記第３の磁気センサ素子との間もしくは前記第３の磁気センサ素子と前記第１の磁気センサ素子との間に配置された第２の磁気発生器と、
前記第２の電流路と前記第４の磁気センサ素子との間もしくは前記第４の磁気センサ素子と前記第２の磁気センサ素子との間に配置された第３の磁気発生器と、
を備えた請求項３記載の電流センサ。 The magnetic detection unit is further disposed between the first current path and the third magnetic sensor element or between the third magnetic sensor element and the first magnetic sensor element. With a magnetic generator,
A third magnetic generator disposed between the second current path and the fourth magnetic sensor element or between the fourth magnetic sensor element and the second magnetic sensor element;
The current sensor according to claim 3, further comprising: 請求項１から４のいずれかに記載の電流センサを製造する方法であって、
前記電流バーからの磁界による前記第１の磁気センサ素子の出力と、前記電流バーからの磁界による前記第２の磁気センサ素子の出力の絶対値が等しくなるように、前記第１の電流路および前記第２の電流路の少なくともいずれか一方をトリミングする工程を備えた電流センサの製造方法。 A method for manufacturing the current sensor according to claim 1,
The first current path and the output of the first magnetic sensor element due to the magnetic field from the current bar are equal to the absolute value of the output of the second magnetic sensor element due to the magnetic field from the current bar. A method of manufacturing a current sensor, comprising a step of trimming at least one of the second current paths.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022138303A1 (en) * 2020-12-24 2022-06-30 株式会社オートネットワーク技術研究所 Electric current detecting device

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