特開 2024-76479 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】P2024076479

(43)【公開日】2024-06-06

(54)【発明の名称】磁気センサ

(51)【国際特許分類】

   G01R 33/02 20060101AFI20240530BHJP

【ＦＩ】

G01R33/02 V

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022188026

(22)【出願日】2022-11-25

(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】福井 崇人

【テーマコード（参考）】

2G017

【Ｆターム（参考）】

2G017AA01

2G017AD00

2G017CB01

2G017CB10

2G017CB20

2G017CC02

(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Ｘ方向に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、Ｘ方向を感度軸方向とする感磁素子Ｒ１と、磁気ギャップＧ１をバイパスするよう、磁性体構造物１０と磁性体構造物２０を磁気的に接続する磁性体構造物３０，４０と、磁性体構造物３０に巻回された励磁コイルＣ１と、磁性体構造物４０に巻回された励磁コイルＣ２とを備える。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第１の方向に配列された第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、前記第１の方向を感度軸方向とする感磁素子と、
前記磁気ギャップをバイパスするよう、前記第１の磁性体構造物と前記第２の磁性体構造物を磁気的に接続する第３及び第４の磁性体構造物と、
前記第３の磁性体構造物に巻回された第１の励磁コイルと、
前記第４の磁性体構造物に巻回された第２の励磁コイルと、を備える磁気センサ。

【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及び第４の磁性体構造物は、いずれも複数の磁性体構造片の組み合わせからなる、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の磁気センサ。

【請求項5】

前記第３の磁性体構造物は、前記第１の励磁コイルが巻回された第１の磁性体構造片と、前記第１の磁性体構造片と前記第１の磁性体構造物を磁気的に接続する第２の磁性体構造片と、前記第１の磁性体構造片と前記第２の磁性体構造物を磁気的に接続する第３の磁性体構造片とを含み、
前記第４の磁性体構造物は、前記第２の励磁コイルが巻回された第４の磁性体構造片と、前記第４の磁性体構造片と前記第１の磁性体構造物を磁気的に接続する第５の磁性体構造片と、前記第４の磁性体構造片と前記第２の磁性体構造物を磁気的に接続する第６の磁性体構造片とを含む、請求項４に記載の磁気センサ。

【請求項6】

前記第２及び第３の磁性体構造片は、前記第１の磁性体構造片を位置決め可能な位置決め部を有し、
前記第５及び第６の磁性体構造片は、前記第４の磁性体構造片を位置決め可能な位置決め部を有している、請求項５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】

本開示による磁気センサは、磁気ギャップを介して第１の方向に配列された第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、第１の方向を感度軸方向とする感磁素子と、磁気ギャップをバイパスするよう、第１の磁性体構造物と第２の磁性体構造物を磁気的に接続する第３及び第４の磁性体構造物と、第３の磁性体構造物に巻回された第１の励磁コイルと、第４の磁性体構造物に巻回された第２の励磁コイルとを備える。

【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、磁気センサ２の略分解斜視図である。

【図11】図１１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及び磁性体構造物１０，２０，３０，４０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及び磁性体構造物１０，２０，３０，４０が搭載されている。

【0013】

磁性体構造物１０，２０，３０，４０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、励磁コイルＣ１が巻回された巻芯部３１と、巻芯部３１の＋Ｘ方向における端部に位置し、巻芯部３１と磁性体構造物１０を磁気的に接続する接続部３２と、巻芯部３１の－Ｘ方向における端部に位置し、巻芯部３１と磁性体構造物２０を磁気的に接続される接続部３３とを有している。同様に、磁性体構造物４０は、励磁コイルＣ２が巻回された巻芯部４１と、巻芯部４１の＋Ｘ方向における端部に位置し、巻芯部４１と磁性体構造物１０を磁気的に接続する接続部４２と、巻芯部４１の－Ｘ方向における端部に位置し、巻芯部４１と磁性体構造物２０を磁気的に接続される接続部４３とを有している。これにより、磁性体構造物３０，４０は、いずれも磁気ギャップＧ１をバイパスするよう、磁性体構造物１０と磁性体構造物２０を磁気的に接続する。巻芯部３１，４１のＺ方向における厚み及びＹ方向における高さは、接続部３２，３３，４２，４３のＺ方向における厚み及びＹ方向における高さよりも小さく、これにより、励磁コイルＣ１，Ｃ２と磁性体構造物１０，２０やセンサチップ１００との干渉が防止されるとともに、励磁コイルＣ１，Ｃ２と基板５との干渉が防止されている。

【0015】

磁性体構造物３０と磁性体構造物４０は互いに同じ形状を有している。このため、磁性体構造物３０と磁性体構造物４０は、磁性体構造物１０，２０のＺ方向における中心を通るＸＹ面に対して面対称である。磁性体構造物１０と磁性体構造物２０についても、互いに同じ形状であっても構わない。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

図６は、センサチップ１００の主要部のＸＺ断面図である。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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４０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。

【0026】

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３０，４０が励磁されると、磁性体構造物３０，４０は磁気飽和し、透磁率が大幅に低下する。つまり、磁性体構造物３０，４０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３０，４０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。

【0027】

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４０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、磁性体構造物１０，２０，３０，４０からなるループを周回する。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、本実施形態においては、磁性体構造物３０と磁性体構造物４０がＸＹ面に対して面対称に配置されていることから、磁性体構造物１０，２０，３０，４０からなるループを周回する磁界に漏れが少なく、感磁素子Ｒ１に対してほとんど影響を与えない。

【0028】

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３０，４０が励磁されないことから、磁性体構造物３０，４０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３０，４０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。

【0029】

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３０，４０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。

【0030】

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をバイパスする磁性体構造物３０，４０を備え、磁性体構造物３０，４０にそれぞれ励磁コイル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、磁性体構造物１０，２０，３０，４０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。

【0031】

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。

【0032】

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。また、図１０は磁気センサ２の略分解斜視図である。

【0033】

図９及び図１０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３０，４０がいずれも３つの磁性体構造片の組み合わせからなる点において、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。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。

【0034】

磁性体構造物３０は、励磁コイルＣ１が巻回された磁性体構造片Ｐ１と、磁性体構造片Ｐ１と磁性体構造物１０を磁気的に接続する磁性体構造片Ｐ２と、磁性体構造片Ｐ１と磁性体構造物２０を磁気的に接続する磁性体構造片Ｐ３とを含む。同様に、磁性体構造物４０は、励磁コイルＣ２が巻回された磁性体構造片Ｐ４と、磁性体構造片Ｐ４と磁性体構造物１０を磁気的に接続する磁性体構造片Ｐ５と、磁性体構造片Ｐ４と磁性体構造物２０を磁気的に接続する磁性体構造片Ｐ５とを含む。磁性体構造片Ｐ２，Ｐ３はＬ字型の溝を有しており、この溝に励磁コイルＣ１が巻回された磁性体構造片Ｐ１を嵌め込むことにより、磁性体構造物３０が構成される。同様に、磁性体構造片Ｐ５，Ｐ６はＬ字型の溝を有しており、この溝に励磁コイルＣ２が巻回された磁性体構造片Ｐ４を嵌め込むことにより、磁性体構造物４０が構成される。

【0035】

このように、磁性体構造物３０，４０を複数の磁性体構造片の組み合わせによって構成すれば、フェライトなどからなる磁性体ブロックの加工や設計変更が容易となるだけではなく、励磁コイルＣ１，Ｃ２の巻回作業も容易となる。しかも、磁性体構造片Ｐ２，Ｐ３，Ｐ５，Ｐ６に溝のような磁性体構造片Ｐ１，Ｐ４を位置決め可能な位置決め部を設けておけば、磁性体構造片Ｐ１と磁性体構造片Ｐ２，Ｐ３の位置決め、並びに、磁性体構造片Ｐ４と磁性体構造片Ｐ５，Ｐ６の位置決めが容易となる。

【0036】

図１１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１１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３０，４０の代わりに磁性体構造物６０が用いられている点において、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。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。

【0038】

磁性体構造物６０は、励磁コイルＣ１が巻回された巻芯部６１と、励磁コイルＣ２が巻回された巻芯部６２と、巻芯部６１，６２と磁性体構造物１０を磁気的に接続する接続部６３と、巻芯部６１，６２と磁性体構造物２０を磁気的に接続する接続部６４とを有している。巻芯部６２は、磁性体構造物１０，２０と巻芯部６１によってＹ方向に挟まれている。

【0039】

第３の実施形態による磁気センサ３が例示するように、本発明において、磁気ギャップＧ１をバイパスする磁性体構造物が互いに対称形である２つのブロックからなるものである点は必須でない。また、励磁コイルＣ１，Ｃ２がそれぞれ巻回される２つの巻芯部６１，６２は、一端が共通の接続部６３を介して磁性体構造物１０に接続され、他端が共通の接続部６４を介して磁性体構造物２０に接続されても構わない。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

本開示による磁気センサは、磁気ギャップを介して第１の方向に配列された第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、第１の方向を感度軸方向とする感磁素子と、磁気ギャップをバイパスするよう、第１の磁性体構造物と第２の磁性体構造物を磁気的に接続する第３及び第４の磁性体構造物と、第３の磁性体構造物に巻回された第１の励磁コイルと、第４の磁性体構造物に巻回された第２の励磁コイルとを備える。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。

【0043】

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１～第４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。

【0044】

上記の磁気センサにおいて、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。

【0045】

上記の磁気センサにおいて、第３及び第４の磁性体構造物は、いずれも複数の磁性体構造片の組み合わせからなるものであっても構わない。これによれば、第３及び第４の磁性体構造物の作製や第１及び第２の励磁コイルの巻回作業が容易となる。

【0046】

上記の磁気センサにおいて、第３の磁性体構造物は、第１の励磁コイルが巻回された第１の磁性体構造片と、第１の磁性体構造片と第１の磁性体構造物を磁気的に接続する第２の磁性体構造片と、第１の磁性体構造片と第２の磁性体構造物を磁気的に接続する第３の磁性体構造片とを含み、第４の磁性体構造物は、第２の励磁コイルが巻回された第４の磁性体構造片と、第４の磁性体構造片と第１の磁性体構造物を磁気的に接続する第５の磁性体構造片と、第４の磁性体構造片と第２の磁性体構造物を磁気的に接続する第６の磁性体構造片とを含んでいても構わない。これによれば、各磁性体構造片の形状を単純化することが可能となる。

【0047】

上記の磁気センサにおいて、第２及び第３の磁性体構造片は、第１の磁性体構造片を位置決め可能な位置決め部を有し、第５及び第６の磁性体構造片は、第４の磁性体構造片を位置決め可能な位置決め部を有していても構わない。これによれば、第１の磁性体構造片と第２及び第３の磁性体構造片の位置決め、並びに、第４の磁性体構造片と第５及び第６の磁性体構造片の位置決めが容易となる。

【符号の説明】

【0048】

１～３ 磁気センサ
５ 基板
１０，２０，３０，４０ 磁性体構造物
１１，２１ 本体部
１２，２２ 突出部
３１，４１ 巻芯部
３２，３３，４２，４３ 接続部
５０ 変調回路
５１ 可変抵抗
６０ 磁性体構造物
６１，６２ 巻芯部
６３，６４ 接続部
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
Ｃ１，Ｃ２ 励磁コイル
Ｇ１，Ｇ２ 磁気ギャップ
Ｌ１，Ｌ２ 配線
Ｐ１～Ｐ６ 磁性体構造片
Ｒ１ 感磁素子
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】

【図11】