JP5509531B2 - 磁気カプラ - Google Patents
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Description
最初に、図1および図2を参照して、本発明における第1の実施の形態としての磁気カプラの構成について説明する。図1は、本実施の形態の磁気カプラの構成を表す平面図である。図2(A)は、図1に示した磁気カプラの要部を拡大した平面図であり、図2(B)は、図2(A)のIIB−IIB線に沿った矢視方向の断面図である。なお、図1に示した信号電流Im、誘導磁界Hmおよびバイアス磁界Hbのすべての矢印の方向は、磁気抵抗効果素子31〜34(後出)との相対的な方向を示している。この磁気カプラは、ある電気回路からの信号を、電気的に非接触な状態で他の電気回路へ伝達するデバイスであり、必要な信号を伝達しつつノイズを遮断するのに有効な手段である。
V=i1×R2+i1×R3=i2×R4+i2×R1
=i1×(R2+R3)=i2×(R4+R1) ……(1)
と表すことができる。
また、第4の接続点P4における電位V3および第3の接続点P3における電位V4は、それぞれ、
V2=V−i1×R2
V4=V−i2×R4
と表せる。よって、第4の接続点P4と第3の接続点P3との電位差V0は、
V0=V4−V2
=(V−i2×R4)−(V−i1×R2)
=i1×R2−i2×R4 ……(2)
となる。ここで、(1)式および(2)式から、
V0=R2/(R2+R3)×V−R4/(R4+R1)×V
={R2/(R2+R3)−R4/(R4+R1)}×V ……(3)
となる。このブリッジ回路では、外部磁界である誘導磁界Hmが印加されたときに、上記の式(3)で表された第4の接続点P4と第3の接続点P3との電位差V0を測定することにより、抵抗変化量が得られる。ここで、誘導磁界Hmが印加されたときに、抵抗値R1〜R4がそれぞれ変化量ΔR1〜ΔR4だけ変化したとすると、すなわち、誘導磁界Hmを印加後の抵抗値R1〜R4が、それぞれ
R1=R1+ΔR1
R2=R2+ΔR2
R3=R3+ΔR3
R4=R4+ΔR4
であるとすると、誘導磁界Hmの印加時における電位差V0は、式(3)より、
V0={(R2+ΔR2)/(R2+ΔR2+R3+ΔR3)−(R4+ΔR4)/(R4+ΔR4+R1+ΔR1)}×V ……(4)
となる。この電流センサでは、第1および第2のMR素子31,32の抵抗値R1,R2と、第3および第4のMR素子33,34の抵抗値R3,R4とは互いに逆方向の変化を示すように構成されているので、変化量ΔR4と変化量ΔR1とが打ち消し合うと共に、変化量ΔR3と変化量ΔR2とが打ち消し合うこととなる。このため、誘導磁界Hmの印加前後を比較した場合、式(4)の各項における分母の増加はほとんど無い。一方、各項の分子については、変化量ΔR2と変化量ΔR4とが必ず反対の符号を有するので増減が現れることとなる。
V0={(R+ΔR)/(2×R)−(R−ΔR)/(2×R)}×V
=(ΔR/R)×V
となる。
上記実施の形態では、帯状パターン311の平面形状を矩形とし、延在方向における端縁311Tの輪郭を直線状とした。しかしながら、図7に示した本実施の形態の変形例のように、帯状パターン311の端縁311Tの輪郭を曲線状とすれば、帯状パターン311の端部の磁化自由層61において、延在方向(Y軸方向)と異なる方向の磁化J61(を有する磁区)の発生が抑制され、全体としての磁化J61の配向性を高めることができる。その結果、端縁311Tの輪郭が直線である場合と比べ、帯状パターン311のうち、誘導磁界Hmを検出する際に利用可能な有効領域を広げることができ、検出感度を高めることができる。
次に、図8および図9を参照して、本発明における第2の実施の形態としての磁気カプラについて説明する。図8(A)は、本実施の形態の磁気カプラの要部(第1のMR素子31の周辺)の平面構成を表しており、上記第1の実施の形態の図2(A)に対応するものである。また、図8(B)は、図8(A)のVIIIB−VIIIB線に沿った矢視方向の断面図であり、上記第1の実施の形態の図2(B)に対応するものである。
Claims (7)
- コイルと、前記コイルを流れる電流によって生ずる誘導磁界を検知する磁気抵抗効果素子と、一対のヨークとを備え、
前記磁気抵抗効果素子は、帯状に延在すると共に自らの延在方向における端縁から所定距離の位置で連結部によって互いに接続された複数のサブ素子を有し、
前記複数のサブ素子は、積層方向において前記コイルの直線領域と対応する位置に配置されており、
前記コイルの巻回中心側に前記コイルの直線パターンと平行に積層方向に配置された前記一対のヨークのうち一方のヨークは、前記コイルの巻回外周側に前記コイルの直線パターンと平行に積層方向に配置された前記一対のヨークのうち他方のヨークよりも前記一対のヨークのうち一方のヨークと平行に積層方向に配置された前記コイルの最内周端縁である最内周に位置する直線パターンにおける巻回中心側の側面位置と前記一対のヨークのうち他方のヨークと平行に積層方向に配置された前記コイルの最外周端縁である最外周に位置する直線パターンにおける巻回外周側の側面位置との間に位置する第1の中心位置の近くに設けられていることにより、
前記一対のヨークのうち一方のヨークの巻回中心側の側面位置と前記一対のヨークのうち他方のヨークの巻回外周側の側面位置との間に位置する第2の中心位置が前記第1の中心位置より前記コイルの巻回外周側に位置することを特徴とする磁気カプラ。 - 前記複数のサブ素子は、互いに直列または並列に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の磁気カプラ。
- 前記連結部は非磁性導体からなることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の磁気カプラ。
- 前記複数のサブ素子は、自らの延在方向と直交する幅方向における両端面が傾斜したものであり、
前記連結部は、前記サブ素子の幅方向に延在し、かつ、前記サブ素子の上面および前記両端面を覆うように形成されている
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の磁気カプラ。 - 前記サブ素子の延在方向における端縁からの所定距離は、前記サブ素子の幅よりも大きい
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の磁気カプラ。 - 前記サブ素子は、スピンバルブ構造を有する積層体であることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の磁気カプラ。
- 前記サブ素子の、延在方向における端縁は、曲線からなる輪郭を有することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の磁気カプラ。
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