特開 2024-109217 磁気センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024109217

(43)【公開日】2024-08-14

(54)【発明の名称】磁気センサ

(51)【国際特許分類】

   G01R 33/02 20060101AFI20240806BHJP

   G01R 33/09 20060101ALI20240806BHJP

【ＦＩ】

G01R33/02 V

G01R33/09

G01R33/02 W

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023013902

(22)【出願日】2023-02-01

(71)【出願人】

【識別番号】000003067

【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100115738

【弁理士】

【氏名又は名称】鷲頭 光宏

(74)【代理人】

【識別番号】100121681

【弁理士】

【氏名又は名称】緒方 和文

(72)【発明者】

【氏名】林 承彬

(72)【発明者】

【氏名】笠島 多聞

(72)【発明者】

【氏名】大川 秀一

【テーマコード（参考）】

2G017

【Ｆターム（参考）】

2G017AA01

2G017AC01

2G017AC06

2G017AC07

2G017AD55

2G017BA03

2G017BA07

(57)【要約】

【課題】低周波領域の磁界を高感度に検出可能な改良された磁気センサを提供する。
【解決手段】磁気センサ１は、磁気ギャップＧ１を介して配列された磁性体構造物１０，２０と、磁気ギャップＧ１によって形成される磁路上に配置された感磁素子Ｒ１と、環状構造を有する磁性体構造物３０とをそなえる。磁性体構造物１０，２０は磁性体構造物３０の領域３１，３２にそれぞれ固定され、励磁コイルＣ１，Ｃ２は磁性体構造物３０の領域３３，３４にそれぞれ巻回される。これによれば、励磁コイルＣ１，Ｃ２に所定の周波数を有する電流を流すことにより、感磁素子Ｒ１から出力される検出信号を所定の周波数で変調することができることから、低周波領域の磁界を高感度に検出することが可能となる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

磁気ギャップを介して配列された第１及び第２の磁性体構造物と、
前記磁気ギャップによって形成される磁路上に配置された感磁素子と、
第１及び第２の領域と、前記第１の領域と前記第２の領域の間に並列に接続された第３及び第４の領域とを含む環状構造を有する第３の磁性体構造物と、
第１及び第２の励磁コイルと、を備え、
前記第１の磁性体構造物は、前記第３の磁性体構造物の前記第１の領域に固定され、
前記第２の磁性体構造物は、前記第３の磁性体構造物の前記第２の領域に固定され、
前記第１の励磁コイルは、前記第３の磁性体構造物の前記第３の領域に巻回され、
前記第２の励磁コイルは、前記第３の磁性体構造物の前記第４の領域に巻回される、磁気センサ。

【請求項2】

前記第１の励磁コイルと前記第２の励磁コイルは、互いに逆方向の磁界が発生するよう、直列に接続されている、請求項１に記載の磁気センサ。

【請求項3】

前記第１及び第２の励磁コイルに所定の周波数を有する電流を流す変調回路をさらに備える、請求項２に記載の磁気センサ。

【請求項4】

前記第３の磁性体構造物の前記第１の領域と前記第２の領域の間に配置された基板をさらに備え、
前記感磁素子は、前記基板上に搭載される、請求項１に記載の磁気センサ。

【請求項5】

前記第１の磁性体構造物は、前記第３の磁性体構造物の前記第１の領域に設けられた位置決め部によって位置決めされ、
前記第２の磁性体構造物は、前記第３の磁性体構造物の前記第２の領域に設けられた位置決め部によって位置決めされる、請求項１に記載の磁気センサ。

【請求項6】

前記第１の領域と前記第２の領域は、第１の方向に配列され、
前記第３の領域と前記第４の領域は、前記第１の方向と直交する第２の方向に配列され、
前記第１の領域は、前記第２の方向に配列され、前記第１及び第２の方向と直交する第３の方向における高さが前記第１の磁性体構造物よりも高い第１及び第２のシールド部を有し、これにより、前記第１の磁性体構造物の少なくとも一部は、前記第１及び第２のシールド部によって前記第２の方向から挟まれ、
前記第２の領域は、前記第２の方向に配列され、前記第３の方向における高さが前記第２の磁性体構造物よりも高い第３及び第４のシールド部を有し、これにより、前記第２の磁性体構造物の少なくとも一部は、前記第３及び第４のシールド部によって前記第２の方向から挟まれる、請求項１に記載の磁気センサ。

【請求項7】

前記第３の磁性体構造物は、磁性体からなる単一のブロックである、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の磁気センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は磁気センサに関し、特に、低周波領域の磁界を高感度に検出可能な磁気センサに関する。

【背景技術】

【0002】

現在、感磁素子を用いた磁気センサは様々な分野で利用されているが、極めて微弱な磁界を検出するためには、Ｓ／Ｎ比の高い磁気センサが必要となる。ここで、磁気センサのＳ／Ｎ比を低下させる要因として、１／ｆノイズが挙げられる。１／ｆノイズは、測定対象となる磁界の周波数成分が低いほど顕著となることから、例えば１ｋＨｚ以下といった低周波領域の磁界を高感度に検出するためには、１／ｆノイズを低減させることが重要となる。

【0003】

１／ｆノイズを低減させた磁気センサとしては、特許文献１に記載された磁気センサが知られている。特許文献１に記載された磁気センサは、変調手段を用いて感磁素子の動作点を変調することによって、１／ｆノイズを低減させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特表２０２０－５２２６９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載された磁気センサにおいては、感磁素子自身のノイズも変調されてしまうという問題があった。

【0006】

本開示においては、低周波領域の磁界を高感度に検出可能な改良された磁気センサについて説明される。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一側面による磁気センサは、磁気ギャップを介して配列された第１及び第２の磁性体構造物と、磁気ギャップによって形成される磁路上に配置された感磁素子と、第１及び第２の領域、並びに、第１の領域と第２の領域の間に並列に接続された第３及び第４の領域を含む環状構造を有する第３の磁性体構造物と、第１及び第２の励磁コイルとを備え、第１の磁性体構造物は第３の磁性体構造物の第１の領域に固定され、第２の磁性体構造物は第３の磁性体構造物の第２の領域に固定され、第１の励磁コイルは第３の磁性体構造物の第３の領域に巻回され、第２の励磁コイルは第３の磁性体構造物の第４の領域に巻回される。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、低周波領域の磁界を高感度に検出可能な改良された磁気センサが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、本開示の第１の実施形態による磁気センサ１の外観を示す略斜視図である。

【図2】図２は、磁気センサ１の略分解斜視図である。

【図3】図３は、磁性体構造物１０，２０とセンサチップ１００を分離した状態を示す略分解斜視図である。

【図4】図４は、センサチップ１００の構造を説明するための略斜視図である。

【図5】図５は、センサチップ１００から磁性体層１１１，１１２を除去した状態を示す略斜視図である。

【図6】図６は、センサチップ１００の主要部のＸＺ断面図である。

【図7】図７は、磁気センサ１の使用方法を説明するための模式図である。

【図8】図８は、磁気センサ１の効果を説明するためのグラフである。

【図9】図９は、本開示の第２の実施形態による磁気センサ２の外観を示す略斜視図である。

【図10】図１０は、本開示の第３の実施形態による磁気センサ３の外観を示す略斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付図面を参照しながら、本開示に係る技術の実施形態について詳細に説明する。

【0011】

図１は、本開示の第１の実施形態による磁気センサ１の外観を示す略斜視図である。また、図２は磁気センサ１の略分解斜視図である。

【0012】

図１及び図２に示すように、第１の実施形態による磁気センサ１は、基板５と、基板５に搭載されたセンサチップ１００と、磁性体構造物１０，２０，３０と、励磁コイルＣ１，Ｃ２とを備えている。基板５はＸＺ面を主面とし、主面にセンサチップ１００が搭載されている。

【0013】

磁性体構造物１０，２０，３０は、いずれもフェライトなどの高透磁率材料からなるブロックである。磁性体構造物１０は、Ｘ方向を長手方向とする棒状の本体部１１と、本体部１１の－Ｘ方向における端部に設けられた突出部１２からなる。同様に、磁性体構造物２０は、Ｘ方向を長手方向とする棒状の本体部２１と、本体部２１の＋Ｘ方向における端部に設けられた突出部２２からなる。突出部１２と突出部２２は接触しておらず、両者間にはＸ方向の磁気ギャップＧ１が形成される。このように、磁性体構造物１０と磁性体構造物２０は、磁気ギャップＧ１を介してＸ方向に配列されている。突出部１２，２２のＺ方向における厚みは、本体部１１，２１のＺ方向における厚みよりも薄く、突出部１２，２２とＺ方向に重なるよう、センサチップ１００が配置される。

【0014】

磁性体構造物３０は領域３１～３４からなる環状構造を有している。領域３１と領域３２はＸ方向に配列されている。領域３３と領域３４は、領域３１と領域３２の間に並列に接続されるよう、Ｚ方向に配列されている。領域３３には励磁コイルＣ１が巻回され、領域３４には励磁コイルＣ２が巻回されている。磁性体構造物３０は、磁性体からなる単一のブロックであっても構わないし、磁性体からなる複数のブロックを組み合わせたものであっても構わない。

【0015】

磁性体構造物３０の領域３１は、ＸＺ面を有する本体部Ｂ１と、本体部Ｂ１からＹ方向に突出するシールド部Ｓ１，Ｓ２を有している。本体部Ｂ１には、Ｘ方向に延在する溝３１ａが設けられており、磁性体構造物１０の本体部１１が位置決め部である溝３１ａに挿入されることにより、磁性体構造物３０の本体部Ｂ１に磁性体構造物１０が位置決め固定される。本体部Ｂ１に溝３１ａを設けることによって磁性体構造物１０を位置決めする代わりに、本体部Ｂ１に複数の突起を設けることによって磁性体構造物１０を位置決めしても構わない。また、シールド部Ｓ１，Ｓ２は、本体部Ｂ１のＺ方向における両端部に配置されており、Ｙ方向における高さが磁性体構造物１０よりも高い。これにより、磁性体構造物１０の一部は、シールド部Ｓ１，Ｓ２によってＺ方向から挟まれることから、Ｚ方向のノイズ磁界がシールドされる。

【0016】

磁性体構造物３０の領域３２は、ＸＺ面を有する本体部Ｂ２と、本体部Ｂ２からＹ方向に突出するシールド部Ｓ３，Ｓ４を有している。本体部Ｂ２には、Ｘ方向に延在する溝３２ａが設けられており、磁性体構造物２０の本体部２１が位置決め部である溝３２ａに挿入されることにより、磁性体構造物３０の本体部Ｂ２に磁性体構造物２０が位置決め固定される。本体部Ｂ２に溝３２ａを設けることによって磁性体構造物２０を位置決めする代わりに、本体部Ｂ２に複数の突起を設けることによって磁性体構造物２０を位置決めしても構わない。また、シールド部Ｓ３，Ｓ４は、本体部Ｂ２のＺ方向における両端部に配置されており、Ｙ方向における高さが磁性体構造物２０よりも高い。これにより、磁性体構造物２０の一部は、シールド部Ｓ３，Ｓ４によってＺ方向から挟まれることから、Ｚ方向のノイズ磁界がシールドされる。

【0017】

磁性体構造物３０の領域３３は、シールド部Ｓ１とシールド部Ｓ３を繋ぐように設けられるとともに、励磁コイルＣ１が巻回される。磁性体構造物３０の領域３４は、シールド部Ｓ２とシールド部Ｓ４を繋ぐように設けられるとともに、励磁コイルＣ２が巻回される。また、基板５は、領域３１の本体部Ｂ１と領域３２の本体部Ｂ２の間に位置する空間３５に配置される。これにより、基板５は、領域３１の本体部Ｂ１と領域３２の本体部Ｂ２によってＸ方向から挟まれる。

【0018】

図３は、磁性体構造物１０，２０とセンサチップ１００を分離した状態を示す略分解斜視図である。

【0019】

図３に示すように、センサチップ１００の主面である素子形成面１０５はＸＹ面を構成する。つまり、センサチップ１００の素子形成面１０５は、基板５の主面に対して垂直である。素子形成面１０５上には、磁性体層１１１，１１２が形成されている。磁性体層１１１は磁性体構造物１０の突出部１２とＺ方向に重なり、磁性体層１１２は磁性体構造物２０の突出部２２とＺ方向に重なる。

【0020】

図４は、センサチップ１００の構造を説明するための略斜視図である。

【0021】

図４に示すように、センサチップ１００の素子形成面１０５上には感磁素子Ｒ１、磁性体層１１１，１１２、端子電極Ｔ１１～Ｔ１４が形成されている。磁性体層１１１，１１２は、パーマロイなどのＮｉＦｅ系材料からなる薄膜であり、磁性体層１１１，１１２からなる磁気ギャップＧ２によって形成される磁路上に感磁素子Ｒ１が配置されている。磁気ギャップＧ２は磁気ギャップＧ１より狭く、これにより漏れ磁束が低減することから、磁性体層１１１，１１２を設けない場合と比べて、感磁素子Ｒ１により多くの磁界を印加することができる。磁性体層１１１は磁性体構造物１０の突出部１２とＺ方向に重なり、磁性体層１１２は磁性体構造物２０の突出部２２とＺ方向に重なる。これにより、磁性体構造物１０，２０間を流れるＸ方向の磁束は、磁性体層１１１，１１２を介して感磁素子Ｒ１に印加される。

【0022】

図５は、センサチップ１００から磁性体層１１１，１１２を除去した状態を示す略斜視図である。

【0023】

図５に示すように、感磁素子Ｒ１は、素子形成面１０５上においてＹ方向に延在し、その一端が配線Ｌ１を介して端子電極Ｔ１１に接続され、他端が配線Ｌ２を介して端子電極Ｔ１２に接続されている。感磁素子Ｒ１は、磁束の向きによって電気抵抗が変化する磁気抵抗効果素子である。感磁素子Ｒ１の感度軸方向である固定磁化方向はＸ方向である。本発明において感磁素子Ｒ１が磁気抵抗効果素子である必要はないが、感磁素子Ｒ１として磁気抵抗効果素子を用いることにより、微弱な磁界を高感度に検出することが可能となる。素子形成面１０５の下層又は上層には、補償コイル１２０も形成されている。補償コイル１２０の一端は端子電極Ｔ１３に接続され、他端は端子電極Ｔ１４に接続されている。補償コイル１２０は、感磁素子Ｒ１に印加される磁界を打ち消すことによって、いわゆるクローズドループ制御を行うために用いられる。そして、本実施形態においては、センサチップ１００の主面である素子形成面１０５が基板５の主面に対して垂直となるよう、センサチップ１００を立てて搭載していることから、端子電極Ｔ１１～Ｔ１４と基板５の配線距離を短縮することができる。これにより、ハンダなどを用いて、基板５に設けられたランドパターンと端子電極Ｔ１１～Ｔ１４を直接接続することが可能となる。

【0024】

図６は、センサチップ１００の主要部のＸＺ断面図である。

【0025】

図６に示すように、センサチップ１００の素子形成面１０５には、感磁素子Ｒ１が形成されている。感磁素子Ｒ１は絶縁層１０７で覆われており、絶縁層１０７の表面に磁性体層１１１，１１２が形成されている。磁性体層１１１，１１２は絶縁層１０８で覆われている。そして、平面視で（Ｚ方向から見て）、感磁素子Ｒ１は磁性体層１１１と磁性体層１１２の間に位置する。これにより、磁気ギャップＧ２を通過する磁界が感磁素子Ｒ１に印加される。つまり、感磁素子Ｒ１は、磁性体層１１１と磁性体層１１２によって形成される磁気ギャップＧ２の近傍であり、磁気ギャップＧ２を通過する検出対象磁界を検出可能な磁路上に配置される。このように、感磁素子Ｒ１を必ずしも２つの磁性体層１１１，１１２間に配置する必要はなく、磁性体層１１１，１１２からなる磁気ギャップＧ２を通過する磁界の少なくとも一部が感磁素子Ｒ１に印加されるような配置であれば足りる。磁気ギャップＧ２の幅と感磁素子Ｒ１の幅の関係については特に限定されない。図６に示す例では、磁気ギャップＧ２のＸ方向における幅Ｇ２ｘが感磁素子Ｒ１のｘ方向における幅Ｒｘよりも狭く、これにより、Ｚ方向から見て磁性体層１１１，１１２と感磁素子Ｒ１が重なりＯＶを有している。磁気ギャップＧ２を通過する磁界のより多くを感磁素子Ｒ１に印加するためには、重なりＯＶにおける磁性体層１１１，１１２と感磁素子Ｒ１のＺ方向における距離ができるだけ近いことが望ましく、磁気ギャップＧ２のＸ方向における幅Ｇ２ｘよりも磁性体層１１１，１１２と感磁素子Ｒ１のＺ方向における距離が近いことがより望ましい。これにより、感磁素子Ｒ１が磁気ギャップＧ２を通過する磁界の主な磁路となる。

【0026】

図７は、本実施形態による磁気センサ１の使用方法を説明するための模式図である。

【0027】

図７に示すように、本実施形態による磁気センサ１を使用する際には、励磁コイルＣ１，Ｃ２を変調回路５０に接続することによって、励磁コイルＣ１，Ｃ２に所定の周波数を有する交流電流ｉを流す。ここで、励磁コイルＣ１によって磁性体構造物３０の領域３３に流れる磁束の方向Ａと、励磁コイルＣ２によって磁性体構造物３０の領域３４に流れる磁束の方向Ｂは互いに逆となるよう、励磁コイルＣ１，Ｃ２の巻回方向及び電流方向を設定する。励磁コイルＣ１と励磁コイルＣ２は直列に接続されており、これにより励磁コイルＣ１と励磁コイルＣ２に流れる電流量は一致する。また、交流電流ｉの電流経路には可変抵抗５１が接続されており、可変抵抗５１の抵抗値を変化させることによって、交流電流ｉの電流量を調整することができる。交流電流ｉの代わりに、パルス状の直流電流を断続的に流しても構わない。

【0028】

励磁コイルＣ１，Ｃ２に交流電流ｉを流すことよって磁性体構造物３０が励磁されると、磁束が環状構造を有する磁性体構造物３０を周回することによって磁性体構造物３０が磁気飽和し、透磁率が大幅に低下する。つまり、磁性体構造物３０が励磁されている期間においては、検出対象となるＸ方向の磁界成分は、磁性体構造物３０をバイパスすることなく、磁性体構造物１０，２０を通ることになる。このため、磁気ギャップＧ１を通過するＸ方向の磁界が感磁素子Ｒ１に印加される。また、補償コイル１２０には、感磁素子Ｒ１から得られる検出信号に応じたフィードバック電流が流れ、これにより生じるキャンセル磁界によって、感磁素子Ｒ１に印加される磁界がゼロに保たれる。このようなクローズドループ制御によって、高い検出精度を得ることが可能となる。

【0029】

しかも、励磁コイルＣ１によって磁性体構造物３０によって生じる磁界の方向Ａと、励磁コイルＣ２によって磁性体構造物３０によって生じる磁界の方向Ｂが互いに逆であることから、励磁コイルＣ１，Ｃ２によって生じる磁界は、環状構造を有する磁性体構造物３０を周回する。このため、励磁コイルＣ１，Ｃ２によって生じる磁界は、感磁素子Ｒ１にほとんど印加されない。特に、磁性体からなる単一のブロックによって磁性体構造物３０を構成した場合、磁性体構造物３０を周回する磁界に漏れが少なくなるため、励磁コイルＣ１，Ｃ２によって生じる磁界は、感磁素子Ｒ１に対してほとんど影響を与えない。

【0030】

一方、励磁コイルＣ１，Ｃ２に流れる電流がゼロになるタイミングにおいては、磁性体構造物３０が励磁されないことから、磁性体構造物３０は透磁率が高い状態が維持される。これにより、検出対象となるＸ方向の磁界成分は、磁気ギャップＧ１を有する磁性体構造物１０，２０を通ることなく、磁性体構造物３０の領域３３，３４によってバイパスされる。このため、検出対象となるＸ方向の磁界は、感磁素子Ｒ１に印加されなくなる。

【0031】

このように、励磁コイルＣ１，Ｃ２が励磁されている期間においては、検出対象となるＸ方向の磁界成分が感磁素子Ｒ１に印加され、励磁コイルＣ１，Ｃ２が励磁されていない期間においては、検出対象となるＸ方向の磁界成分が磁性体構造物３０の領域３３，３４をバイパスする。その結果、感磁素子Ｒ１から得られる検出信号が交流電流ｉの周波数によって変調されることから、１／ｆノイズが大幅に低減される。

【0032】

このように、本実施形態による磁気センサ１は、検出対象となる微弱な磁界を感磁素子Ｒ１に集める一対の磁性体構造物１０，２０を備えるとともに、磁性体構造物１０，２０によって形成される磁気ギャップＧ１をバイパスする環状の磁性体構造物３０には励磁コイルＣ１，Ｃ２が巻回されている。これにより、励磁コイルＣ１，Ｃ２に交流電流ｉを流すことによって、感磁素子Ｒ１によって得られる検出信号を変調することができる。その結果、検出対象となる微弱な磁界の周波数が低い場合であっても、１／ｆノイズを大幅に低減することが可能となる。しかも、励磁コイルＣ１，Ｃ２によって生じる磁界は、環状構造を有する磁性体構造物３０をループ状に周回し、感磁素子Ｒ１には印加されないことから、感磁素子Ｒ１自身のノイズが変調されることもない。さらに、感磁素子Ｒ１として磁気抵抗効果素子を用いていることから、コイルを用いて磁界を検出する場合と比べて単位面積当たりの磁気検出効率を高めることができる。

【0033】

図８は、本実施形態による磁気センサ１の効果を説明するためのグラフであり、実線は本実施形態による磁気センサ１におけるノイズの周波数特性を示し、破線は変調手段を持たない従来の磁気センサにおけるノイズの周波数特性を示している。図８に示すように、本実施形態による磁気センサ１は、感磁素子Ｒ１によって得られる検出信号が変調されることから、特に低周波領域における１／ｆノイズが大幅に低減していることが分かる。

【0034】

図９は、本開示の第２の実施形態による磁気センサ２の外観を示す略斜視図である。

【0035】

図９に示すように、第２の実施形態による磁気センサ２は、磁性体構造物３０がシールド部Ｓ１～Ｓ４を有していない点において、上述した第１の実施形態による磁気センサ１と相違している。また、感磁素子Ｒ１は、磁気ギャップＧ１内に配置されている。その他の基本的な構成は、第１の実施形態による磁気センサ１と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施形態による磁気センサ２が例示するように、磁性体構造物３０は単純な環状構造体であっても構わない。これによれば、磁性体構造物３０の作製が容易となるとともに、全体のＹ方向における高さを低背化することが可能となる。

【0036】

図１０は、本開示の第３の実施形態による磁気センサ３の外観を示す略斜視図である。

【0037】

図１０に示すように、第３の実施形態による磁気センサ３は、磁性体構造物１０，２０がＸ方向を軸として９０°回転している点において、上述した第２の実施形態による磁気センサ２と相違している。その他の基本的な構成は、第２の実施形態による磁気センサ２と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施形態による磁気センサ３が例示するように、磁性体構造物１０，２０のより広い面がＸＺ面となるよう、磁性体構造物１０，２０を寝かせて磁性体構造物３０に固定しても構わない。これによれば、磁性体構造物１０，２０をより安定的に磁性体構造物３０に固定することが可能となる。

【0038】

以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記の実施形態に限定されることなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本開示の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

【0039】

本開示に係る技術には、以下の構成例が含まれるが、これに限定されるものではない。

【0040】

本開示の一側面による磁気センサは、磁気ギャップを介して配列された第１及び第２の磁性体構造物と、磁気ギャップによって形成される磁路上に配置された感磁素子と、第１及び第２の領域、並びに、第１の領域と第２の領域の間に並列に接続された第３及び第４の領域を含む環状構造を有する第３の磁性体構造物と、第１及び第２の励磁コイルとを備え、第１の磁性体構造物は第３の磁性体構造物の第１の領域に固定され、第２の磁性体構造物は第３の磁性体構造物の第２の領域に固定され、第１の励磁コイルは第３の磁性体構造物の第３の領域に巻回され、第２の励磁コイルは第３の磁性体構造物の第４の領域に巻回される。これによれば、第１及び第２の励磁コイルに所定の周波数を有する電流を流すことにより、感磁素子から出力される検出信号を所定の周波数で変調することができることから、低周波領域の磁界を高感度に検出することが可能となる。

【0041】

上記の磁気センサにおいて、第１の励磁コイルと第２の励磁コイルは、互いに逆方向の磁界が発生するよう、直列に接続されていても構わない。これによれば、第１及び第２の励磁コイルによって生じる磁界が第３の磁性体構造物を周回することから、第１及び第２の励磁コイルによって生じる磁界が感磁素子に対するノイズになりにくい。

【0042】

上記の磁気センサは、第１及び第２の励磁コイルに所定の周波数を有する電流を流す変調回路をさらに備えても構わない。これによれば、第１及び第２の励磁コイルに所定の周波数を有する電流を流すことが可能となる。

【0043】

上記の磁気センサは、第３の磁性体構造物の第１の領域と第２の領域の間に配置された基板をさらに備え、感磁素子は基板上に搭載されていても構わない。これによれば、感磁素子を安定的に支持することが可能となる。

【0044】

上記の磁気センサにおいて、第１の磁性体構造物は、第３の磁性体構造物の第１の領域に設けられた位置決め部によって位置決めされ、第２の磁性体構造物は、第３の磁性体構造物の第２の領域に設けられた位置決め部によって位置決めされても構わない。これによれば、第１及び第２の磁性体構造物を第３の磁性体構造物に安定的に固定することが可能となる。

【0045】

上記の磁気センサにおいて、第１の領域と第２の領域は第１の方向に配列され、第３の領域と第４の領域は第１の方向と直交する第２の方向に配列され、第１の領域は、第２の方向に配列され、第１及び第２の方向と直交する第３の方向における高さが第１の磁性体構造物よりも高い第１及び第２のシールド部を有し、これにより、第１の磁性体構造物の少なくとも一部は、第１及び第２のシールド部によって前記第２の方向から挟まれ、第２の領域は、第２の方向に配列され、第３の方向における高さが第２の磁性体構造物よりも高い第３及び第４のシールド部を有し、これにより、第２の磁性体構造物の少なくとも一部は、第３及び第４のシールド部によって第２の方向から挟まれても構わない。これによれば、第２の方向のノイズ磁界をシールドすることが可能となる。

【0046】

上記の磁気センサにおいて、第３の磁性体構造物は、磁性体からなる単一のブロックであっても構わない。これによれば、第３の磁性体構造物を周回する磁界に漏れが少なくなる。

【符号の説明】

【0047】

１～３ 磁気センサ
５ 基板
１０，２０，３０ 磁性体構造物
１１，２１ 本体部
１２，２２ 突出部
３１～３４ 領域
３１ａ，３２ａ 溝
３５ 空間
５０ 変調回路
５１ 可変抵抗
１００ センサチップ
１０５ 素子形成面
１０７，１０８ 絶縁層
１１１，１１２ 磁性体層
１２０ 補償コイル
Ａ，Ｂ 方向
Ｂ１，Ｂ２ 本体部
Ｃ１，Ｃ２ 励磁コイル
Ｇ１，Ｇ２ 磁気ギャップ
Ｌ１，Ｌ２ 配線
Ｒ１ 感磁素子
Ｓ１～Ｓ４ シールド部
Ｔ１１～Ｔ１４ 端子電極
ｉ 交流電流

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】