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WO2013179613A1 - 電流センサ - Google Patents

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Publication number
WO2013179613A1
WO2013179613A1 PCT/JP2013/003276 JP2013003276W WO2013179613A1 WO 2013179613 A1 WO2013179613 A1 WO 2013179613A1 JP 2013003276 W JP2013003276 W JP 2013003276W WO 2013179613 A1 WO2013179613 A1 WO 2013179613A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
current
magnetic
magnetic field
magnetoresistive element
current path
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2013/003276
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
正憲 鮫島
澄夫 前川
隆司 梅田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp filed Critical Panasonic Corp
Publication of WO2013179613A1 publication Critical patent/WO2013179613A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/20—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, i.e. measuring a magnetic field via the interaction between a current and a magnetic field, e.g. magneto resistive or Hall effect devices
    • G01R15/205—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, i.e. measuring a magnetic field via the interaction between a current and a magnetic field, e.g. magneto resistive or Hall effect devices using magneto-resistance devices, e.g. field plates

Definitions

  • the present invention relates to a current sensor that measures a current to be measured by detecting a magnetic field generated around a current line through which the current to be measured flows.
  • FIG. 7 is a schematic plan view of a conventional current sensor.
  • the current sensor 1 includes a substrate 2 placed parallel to the XY plane.
  • the substrate 2 is formed with slits 3 penetrating from the front surface 2a of the substrate 2 to the back surface 2b.
  • a plate-like current path 4 through which the measured current Id flows is inserted into the slit 3.
  • the direction of the measured current Id flowing through the current path 4 is the negative direction of the Z-axis, that is, the direction penetrating perpendicularly from the front surface to the back surface.
  • Magnetoresistive elements 5 a and 6 a are attached to the surface 2 a of the substrate 2.
  • the magnetoresistive elements 5 a and 6 a are provided at symmetrical positions with respect to the current path 4.
  • a bias magnet 5b for applying a bias magnetic field to the magnetoresistive element 5a and a bias magnet 66b for applying a bias magnetic field to the magnetoresistive element 6a are attached.
  • the magnetoresistive element 5a is disposed directly above the bias magnet 5b with the substrate 2 interposed therebetween, and the magnetoresistive element 6a is disposed directly above the bias magnet 66b with the substrate 2 interposed therebetween.
  • each bias magnet 5b, 66b The area of the cross section of each bias magnet 5b, 66b is made larger than the area of the cross section of the magnetoresistive elements 5a, 6a arranged immediately above. Further, the bias magnets 5b and 66b are arranged with the N poles facing each other.
  • the magnetoresistive elements 5a and 6a are provided with magnetoresistors Ra and Rb constituting a half bridge circuit, respectively.
  • Each magnetic resistance Ra, Rb is formed on the same surface 2 a of the substrate 2.
  • the easy magnetization axes (current flow directions) of the respective magnetic resistances Ra and Rb are the same as the extending direction of each magnetic resistance, and the respective easy magnetization axes are parallel to the surface 2 a of the substrate 2.
  • each of the magnetic resistances Ra and Rb is arranged such that the easy axis of magnetization and the direction of the induced magnetic field generated by the current Id to be measured form 45 °.
  • the magnetic resistance Ra and the magnetic resistance Rb in the magnetoresistive element 5a are connected at a connection point 7a, one end of the magnetic resistance Ra is connected to the ground, and one end of the magnetic resistance Rb is connected to the power source Vcc. Further, in the magnetoresistive element 6a, the magnetic resistance Ra and the magnetic resistance Rb are connected at a connection point 7b, one end of the magnetic resistance Ra is connected to the ground, and one end of the magnetic resistance Rb is connected to the power source Vcc.
  • the connection points 7a and 7b are connected to the input terminals of the differential amplifier.
  • FIGS. 8A and 8B are explanatory diagrams of magnetic flux density vectors acting on the current sensor 1.
  • the magnetoresistive elements 5a and the magnetic flux density vector Bm 1 from the bias magnet 5b is applied to the positive direction of the Y-axis
  • the magnetic flux density vector Bm 2 from the bias magnet 66b is the magnetoresistive element 6a is Y Applied in the negative direction of the shaft.
  • the resistance values of the magnetic resistances Ra and Rb are uniformly reduced by the action of the magnetic flux density vectors Bm 1 and Bm 2 .
  • the full bridge circuit composed of the magnetoresistive elements 5a and 6a is balanced, so that the output VOUT of the differential amplifier remains at a so-called zero point potential of Vcc / 2, for example.
  • the magnetic flux density vector Bc 1 facing the positive direction of the X-axis is further applied to the magneto-resistive element 5a.
  • synthetic magnetic flux density vector B 1 obtained by combining the magnetic flux density vector Bc 1 by the measured current Id is applied.
  • the resultant magnetic flux density vector B 1 forms an angle ⁇ with the magnetic flux density vector Bm 1 .
  • the magnetoresistive element 6a is the magnetic flux density vector Bc 2 is further applied in the negative direction of the X axis.
  • the synthetic magnetic flux density vector B 2 obtained by combining the magnetic flux density vector Bm 2, Bc 2 is applied to the magnetoresistive element 6a.
  • the resultant magnetic flux density vector B 2 forms an angle ⁇ with the magnetic flux density vector Bm 2 .
  • the magnitude of the magnetic flux density vector Bm 1 is substantially uniform within the magnetoresistive element 5 a, but the magnitude of the magnetic flux density vectors Bc 1 and Bc 2 becomes substantially inversely proportional to the distance from the current path 4. .
  • the magnetoresistive elements 5a and 6a have the same magnetic flux density vectors Bm 1 and Bm 2 , and the magnetic flux density vectors Bc 1 and Bc 2 at positions symmetrical with respect to the current path 4 in the magnetoresistive elements 5a and 6a. Are configured to have the same size. For this reason, the resultant magnetic flux density vectors B 1 and B 2 at symmetrical positions with respect to the current path 4 in the magnetoresistive elements 5a and 6a, for example, the centers of the magnetoresistive elements 5a and 6a, have the same magnitude and the direction of 180 degrees. Since they are different, the sum of both composite magnetic flux density vectors B 1 and B 2 is zero.
  • the magnetic flux density vectors Bc 1 and Bc 2 decrease, so that the phase ⁇ decreases and the combined magnetic flux density vectors B 1 and B 2 decrease.
  • the output V OUT of the differential amplifier becomes V 2 (V 2 ⁇ V 1 ), for example, which is larger than the zero point potential of Vcc / 2. In this way, the measured current Id flowing in the current path 4 from the output V OUT of the differential amplifier can be detected.
  • the resistance value of the magnetic resistance Ra of the magnetoresistive element 5a increases and the resistance value of the magnetic resistance Rb decreases.
  • the potential at the connection point 7a increases.
  • the resistance value of the magnetoresistor Ra of the magnetoresistive element 6a increases and the resistance value of the magnetoresistor Rb decreases.
  • the potential at the connection point 7b increases.
  • the full bridge circuit composed of the magnetoresistive elements 5a and 6a maintains a balanced state, so that the output VOUT of the differential amplifier remains at a so-called zero point potential of Vcc / 2, for example.
  • the current sensor 1 detects the measured current Id flowing through the current path 4 in a non-contact manner without causing an error in the current value of the measured current Id even when an external magnetic field is present. be able to.
  • Patent Document 1 A conventional current sensor similar to the current sensor 1 is described in Patent Document 1, for example.
  • the current sensor includes a current path configured to flow a current to be measured, first and second magnetoresistive elements arranged around the current path, and a first direction in a direction coinciding with a direction in which the current to be measured flows. And a first magnetic field generator for applying a second bias magnetic field to the first and second magnetoresistive elements, respectively.
  • the current to be measured is detected from the output signals of the first and second magnetoresistive elements.
  • the first and second magnetoresistive elements respectively have first and second magnetoresistors arranged along first and second planes parallel to the current path. The distance between the first plane and the current path is equal to the distance between the second plane and the current path.
  • This current sensor is small and can accurately measure the current flowing in the current path.
  • FIG. 1A is a side view of a current sensor according to an embodiment of the present invention.
  • 1B is a cross-sectional view of the current sensor shown in FIG. 1A along line 1B-1B.
  • FIG. 2 is a plan view of the magnetoresistive element of the current sensor in the embodiment.
  • FIG. 3A is a side view of the current sensor of the example in the embodiment.
  • 3B is a cross-sectional view of the current sensor shown in FIG. 3A along line 3B-3B.
  • 4A is a bottom view of the magnetoresistive element of the current sensor shown in FIGS. 3A and 3B.
  • 4B is a cross-sectional view taken along line 4B-4B of the magnetoresistive element of the current sensor shown in FIG. 4A.
  • FIG. 4C is a top view of the magnetoresistive element of the current sensor shown in FIGS. 3A and 3B.
  • FIG. 4D is a cross-sectional view taken along line 4D-4D of the magnetoresistive element of the current sensor shown in FIG. 4C.
  • FIG. 4E is a circuit diagram of the current sensor shown in FIG. 3A.
  • FIG. 5A is a diagram showing an output change rate of the adder of the current sensor in the embodiment.
  • FIG. 5B is a diagram illustrating an output change rate of the adder of the current sensor according to the embodiment.
  • FIG. 6A is a plan view of another magnetoresistive element of the current sensor in the embodiment. 6B is a cross-sectional view of the magnetoresistive element shown in FIG. 6A along line 6B-6B.
  • FIG. 6C is a plan view of another magnetoresistive element of the current sensor in the embodiment.
  • 6D is a cross-sectional view of the magnetoresistive element shown in FIG. 6C taken along line 6D-6D.
  • FIG. 6E is a side view of a current sensor according to another example of the embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic plan view of a conventional current sensor.
  • FIG. 8A is an explanatory diagram of a magnetic flux density vector acting on a conventional current sensor.
  • FIG. 8B is an explanatory diagram of a magnetic flux density vector acting on a conventional current sensor.
  • FIG. 1A is a side view of current sensor 21 in the embodiment of the present invention.
  • 1B is a cross-sectional view of current sensor 21 shown in FIG. 1A taken along line 1B-1B.
  • XYZ coordinates defined by the X axis, the Y axis, and the Z axis orthogonal to each other are defined as shown in FIGS. 1A and 1B.
  • the current path 22 extends in the Z-axis direction and is made of a good conductor such as copper.
  • a current Id to be measured flows through the current path 22 in the negative direction of the Z axis.
  • a magnetoresistive element 23 is disposed above the current path 22, that is, in the positive direction of the Y axis from the current path 22.
  • a magnetic field generator 24 for applying a bias magnetic field to the magnetoresistive element 23 is disposed immediately above the magnetoresistive element 23.
  • a magnetoresistive element 25 is disposed below the current path 22, that is, in the negative direction of the Y axis from the current path 22.
  • a magnetic field generator 26 that applies a bias magnetic field to the magnetoresistive element 25 is disposed immediately below the magnetoresistive element 25.
  • the magnetic field generators 24 and 26 are magnets.
  • the direction from the center of the N pole 24N to the center of the S pole 24S of the magnetic field generator 24 coincides with the flowing direction of the current Id to be measured, and from the center of the S pole 26S of the magnetic field generator 26 to the center of the N pole 26N.
  • the magnetic field generators 24 and 26 are arranged so that the direction coincides with the direction in which the measured current Id flows. That is, the magnetic field generator 24 applies a bias magnetic field in a direction coinciding with the flowing direction of the current Id to be measured to the magnetoresistive element 23, and the magnetic field generator 26 is opposite to the direction of the bias magnetic field applied to the magnetoresistive element 23.
  • a direction bias magnetic field is applied to the magnetoresistive element 25.
  • a magnetic field 27 is generated around the current path 22 by the measured current Id flowing through the current path 22.
  • a magnetic field 28 from the N pole 24N to the S pole 24S is generated around the magnetic field generator 24, and a magnetic field 29 from the N pole 26N to the S pole 26S is generated around the magnetic field generator 26.
  • FIG. 2 is a plan view of the magnetoresistive elements 23, 25, specifically a bottom view of the magnetoresistive element 23 and a top view of the magnetoresistive element 25.
  • the magnetoresistive element 23 includes an insulating substrate 131 made of an insulating member such as ceramic, and magnetic resistors 130a, 130b, 130c, and 130d that constitute a full bridge circuit.
  • the magnetoresistive element 25 includes an insulating substrate 231 made of an insulating member such as ceramic, and magnetic resistors 230a, 230b, 230c, and 230d that constitute a full bridge circuit.
  • the magnetic resistors 130a, 130b, 130c, and 130d are formed on the lower surface 131b of the insulating substrate 131, that is, the same surface of the insulating substrate 131.
  • the magnetic resistances 230a, 230b, 230c, and 230d are formed on the upper surface 231a of the insulating substrate 231, that is, the same surface of the insulating substrate 231.
  • the magnetic resistors 130a to 130d and 230a to 230d are magnetoresistive thin films made of a ferromagnetic material such as Ni—Co and having a thickness of about 0.1 ⁇ m.
  • the magnetic resistances 130a to 130d and 230a to 230d are elongated in the longitudinal direction perpendicular to the magnetic sensing direction, and sense a magnetic field in the magnetic sensing direction.
  • the longitudinal directions of the magnetic resistors 130a and 130b are perpendicular to each other, and are arranged so as to form 45 ° with the Z axis, which is the direction of the current Id to be measured.
  • the longitudinal directions of the magnetic resistors 130c and 130d are perpendicular to each other, and are arranged to form 45 ° with the Z axis.
  • each of the magnetic resistances 130 a and 130 b in the magnetoresistive element 23 is connected at a connection point 32, and one end of each of the magnetic resistances 130 c and 130 d is connected at a connection point 33.
  • the other ends of the magnetic resistors 130a and 130d are connected to the power supply Vcc, and the other ends of the magnetic resistors 130b and 130c are connected to the ground.
  • the magnetic resistances 130a and 130b are connected in series with each other, and the magnetic resistances 130d and 130c are connected in series with each other.
  • the longitudinal directions of the magnetic resistors 230a and 230b are perpendicular to each other, and are arranged to form 45 ° with the Z axis.
  • the longitudinal directions of the magnetic resistors 230c and 230d are perpendicular to each other, and are arranged to form 45 ° with the Z axis.
  • One end of each of the magnetic resistances 230 a and 230 b in the magnetoresistive element 25 is connected at the connection point 34, and one end of each of the magnetic resistances 230 c and 230 d is connected at the connection point 35.
  • the other ends of the magnetic resistors 230a and 230d are connected to the power source Vcc, and the other ends of the magnetic resistors 230b and 230c are connected to the ground.
  • the magnetic resistances 230a and 230b are connected in series with each other, and the magnetic resistances 230d and 230c are connected in series with each other.
  • connection point 32 and the connection point 33 are connected to the non-inverting input terminal and the inverting input terminal of the differential amplifier 123, respectively.
  • connection point 34 and the connection point 35 are connected to the non-inverting input terminal and the inverting input terminal of the differential amplifier 125, respectively.
  • the output of the differential amplifier 123 and the output of the differential amplifier 125 are input to the adder 223.
  • the plane including the magnetic resistances 130a to 130d of the magnetoresistive element 23, that is, the surface 131b of the insulating substrate 131 and the plane including the magnetic resistances 230a to 230d of the magnetoresistive element 25, that is, the surface 231a of the insulating substrate 231 are parallel to each other. 22 in parallel.
  • the magnetoresistive elements 23 and 25 are arranged so that the distance between the surface 131 b and the current path 22 is equal to the distance between the surface 231 a and the current path 22.
  • a straight line passing through the center 131c of the surface 131b of the insulating substrate 131 of the magnetoresistive element 23 and passing through the center of the magnetic field generator 24 through the center 131c of the insulating substrate 131 is close to the magnetoresistive element 23 and the magnetic field generator 24.
  • a straight line that passes through the center 231c of the surface 231a of the insulating substrate 231 of the magnetoresistive element 25 and passes through the center of the magnetic field generator 26 passes through the center of the magnetic field generator 26, and the magnetoresistive element 25 and the magnetic field generator It is desirable to arrange them so that they are close to each other.
  • the center 131c of the surface 131b of the insulating substrate 131 is specifically the center of the bridge where the four magnetic resistors 130a to 130d are arranged, and specifically the center 231c of the surface 231a of the insulating substrate 231. Is the center of the bridge where the four magnetoresistors 230a-230d are arranged.
  • the magnetoresistive elements 23 and 25 can be given a uniform and high magnetic flux density, and the current flowing through the current path 22 can be measured with higher accuracy.
  • a magnetic flux density vector Bm 1 from the magnetic field generator 24 is applied to the magnetoresistive element 23 in the negative direction of the Z axis
  • a magnetic flux density vector Bm 2 from the magnetic field generator 26 is applied to the magnetoresistive element 25 in the positive direction of the Z axis. Is applied.
  • the magnetic sensing direction which is the direction of the magnetic field detected by the magnetic resistors 130a to 130d, is perpendicular to the direction of the current flowing through the magnetic resistors 130a to 130d and is parallel to the surface 131b of the insulating substrate 131.
  • the magnetic sensing direction which is the direction of the magnetic field detected by the magnetic resistors 230a to 230d, is perpendicular to the direction of the current flowing through the magnetic resistors 230a to 230d and is parallel to the surface 231a of the insulating substrate 231.
  • the change in the resistance value of the magnetic resistances 230a to 230d with respect to the change in the magnetic field in the magnetic sensing direction becomes the largest.
  • the resistance values of the magnetic resistors 130a to 130d and 230a to 230d decrease.
  • the resistance value of the magnetoresistive 130a ⁇ 130d are decreased uniformly by the action of the magnetic flux density vector Bm 1, the resistance value of the magnetoresistive 230a ⁇ 230d magnetic flux density vector Bm It decreases uniformly by the action of 2 .
  • Magnetoresistive 130a, and the product of the resistance value of 130c, magnetoresistive 130b, the product of the resistance value of 130d is set to be equal, constituted by magnetoresistive 130a ⁇ 130d also act magnetic flux density vector Bm 1 Since the full bridge circuit to be balanced is balanced, the output V OUT1 of the differential amplifier 125 becomes zero.
  • magnetoresistive 230a and the product of the resistance value of 230c magnetoresistive 230b, the product of the resistance value of 230d is set to be equal, the magnetoresistive 230a ⁇ also act magnetic flux density vector Bm 2 Since the full bridge circuit composed of 230d is balanced, the output V OUT2 of the differential amplifier 125 becomes zero.
  • the output of the adder 223 that adds the outputs V OUT1 and V OUT2 of the differential amplifiers 123 and 125 remains at a so-called zero point potential of Vcc / 2, for example.
  • the magnetic flux density vector Bc 1 facing the positive direction of the X axis is further applied to the magnetoresistive element 23. That is, the magnetoresistive element 23 and the magnetic flux density vector Bm 1 from the magnetic field generator 24, the synthetic magnetic flux density vector B 1 obtained by combining the magnetic flux density vector Bc 1 by the measured current Id is applied.
  • the resultant magnetic flux density vector B 1 forms an angle ⁇ 1 with the magnetic flux density vector Bm 1 .
  • the magnetic resistance element 25 is further applied with a magnetic flux density vector Bc 2 directed in the negative direction of the X axis.
  • a combined magnetic flux density vector B 2 obtained by combining the magnetic flux density vector Bm 2 from the magnetic field generator 26 and the magnetic flux density vector Bc 2 by the measured current Id is applied to the magnetoresistive element 25.
  • the resultant magnetic flux density vector B 2 forms an angle ⁇ 2 with the magnetic flux density vector Bm 2 .
  • the magnetic field intensity generated by the magnetic field generator 24, the magnetic field intensity generated by the magnetic field generator 26, and the magnetic field generator 24 so that the magnitude of the magnetic flux density vector Bm 1 matches the magnitude of the magnetic flux density vector Bm 2.
  • the distance between the magnetoresistive element 23 and the distance between the magnetic field generator 26 and the magnetoresistive element 25 are adjusted.
  • the plane (surface 131b) including the magnetic resistances 130a to 130d of the magnetoresistive element 23 and the plane (surface 231a) including the magnetic resistances 230a to 230d of the magnetoresistive element 25 are arranged in parallel to the current path 22.
  • the distance between the plane (surface 131b) including the magnetic resistances 130a to 130d of the magnetoresistive element 23 and the current path 22 is equal to the plane (plane 231a) including the magnetic resistances 230a to 230d of the magnetoresistive element 25 and the current path 22. It is arranged to be equal to the distance.
  • the magnitudes of the magnetic flux density vectors Bc 1 and Bc 2 are constant in the planes (surfaces 131b and 231a) of the magnetoresistive elements 23 and 25 and are equal to each other. Therefore, the combined magnetic flux density vectors B 1 and B 2 in the surfaces 131b and 231a of the magnetoresistive elements 23 and 25 are the same in size and different in direction by 180 degrees.
  • the magnetic resistances 130a to 130d and 230a to 230d show the same resistance value in the absence of a magnetic field, and the amount of change in the resistance value with respect to the applied magnetic field is the same.
  • variation occurs, but the smaller the variation, the better.
  • Magnetoresistive 130a ⁇ 130d are so insensitive direction of the magnetic field of the current flowing through the magnetoresistive 130a ⁇ 130d, the change in the resistance value and the synthetic magnetic flux density vector B 1 is closer to the current direction parallel through the magnetoresistive 130a ⁇ 130d The amount, i.e. the amount of decline, decreases.
  • Direction of the synthetic magnetic flux density vector B 1 is the resistance value of the magnetoresistive 130a ⁇ 130d approaches the direction perpendicular to the direction of the current flowing through the magnetoresistive 130a ⁇ 130d is lowered more significantly.
  • magnetoresistive 230a ⁇ 230d are so insensitive direction of the magnetic field of the current flowing through the magnetoresistive 230a ⁇ 230d includes a synthetic magnetic flux density vector B 2 approaches the current direction parallel through the magnetoresistive 230a ⁇ 230d resistor
  • the amount of change that is, the amount of decrease, decreases.
  • Direction of the synthetic magnetic flux density vector B 2 is the resistance value of the magnetoresistive 230a ⁇ 230d approaches the direction perpendicular to the direction of the current flowing through the magnetoresistive 230a ⁇ 230d is lowered more significantly.
  • the magnitude and magnetic characteristics of the magnetic field generators 24 and 26 are made the same, and the magnetic field generator 24 and the magnetoresistive element 23 It is preferable that the distance is equal to the distance between the magnetic field generator 26 and the magnetoresistive element 25.
  • the magnetic flux density vectors Bc 1 and Bc 2 increase, so that the resistance values of the magnetoresistances 130a and 130c of the magnetoresistive element 23 decrease and the resistance values of the magnetoresistances 130b and 130d increase.
  • the potential at the connection point 32 increases and the potential at the connection point 33 decreases.
  • the balance of the full bridge circuit is lost, and the output V OUT1 of the differential amplifier 123 is generated.
  • the resistance values of the magnetic resistors 230a and 230c of the magnetoresistive element 25 are decreased, and the resistance values of the magnetic resistors 230b and 230d are increased.
  • the output of the adder 223 that adds the outputs V OUT1 and V OUT2 of the differential amplifiers 123 and 125 is, for example, a voltage V 2 (V 2 ⁇ V ⁇ 2 ) that is larger than the zero point potential of Vcc / 2 and smaller than the voltage V 1. V 1 ).
  • V 2 V 2 ⁇ V ⁇ 2
  • the current sensor 21 in the embodiment can accurately detect the measured current Id flowing in the current path 22 without contact.
  • FIG. 3A is a side view of the current sensor 121 of the example in the embodiment.
  • 3B is a cross-sectional view taken along line 3B-3B of current sensor 121 shown in FIG. 3A.
  • the current path 40 is a copper round bar having a diameter of 3 mm extending in the Z-axis direction.
  • a current Id to be measured flows through the current path 40 in the negative direction of the Z axis.
  • a magnetoresistive element 41 and a magnetic field generator 42 that applies a bias magnetic field to the magnetoresistive element 41 are disposed above the current path 40, that is, in the positive direction of the Y axis.
  • the magnetic field generator 42 is disposed immediately above the magnetoresistive element 41.
  • a magnetoresistive element 43 and a magnetic field generator 44 that applies a bias magnetic field to the magnetoresistive element 43 are disposed below the current path 40, that is, in the negative direction of the Y axis.
  • the magnetic field generator 42 is disposed immediately below the magnetoresistive element 43.
  • the magnetic field generators 42 and 44 are magnets.
  • the magnetic field 45 is generated by the measured current Id flowing through the current path 40 and circulates around the current path 40.
  • Magnetic fields 46 and 47 are generated around the magnetic field generators 42 and 44, respectively.
  • the direction from the center of the N pole 42N to the center of the S pole 42S of the magnetic field generator 42 coincides with the negative direction of the Z axis, and the direction from the center of the S pole 44S to the center of the N pole 44N of the magnetic field generator 44 is the same.
  • Magnetic field generators 42 and 44 are arranged so as to coincide with the negative direction of the Z-axis.
  • the magnetic field generator 42 gives a bias magnetic field to the magnetoresistive element 41 in a direction coinciding with the direction in which the current Id to be measured flows.
  • the magnetic field generator 44 applies a bias magnetic field to the magnetoresistive element 43 in a direction opposite to the direction of the bias magnetic field applied to the magnetoresistive element 41.
  • the magnetic field generators 42 and 44 are so-called rubber magnets, each having a length and width of 3 mm and a thickness of 0.4 mm, in which ferrite powder is kneaded and molded in rubber, and those having a surface magnetic flux density of 200 gauss are used.
  • FIG. 4A is a bottom view of the magnetoresistive element 41
  • FIG. 4B is a cross-sectional view of the magnetoresistive element 41 taken along line 4B-4B shown in FIG. 4A.
  • the lengths of the magnetoresistive element 41 in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions are 3 mm, 0.8 mm, and 3 mm, respectively.
  • the magnetoresistive element 41 includes an insulating substrate 150 made of an insulating member such as ceramic, a power application electrode 151, output electrodes 152 and 153, a ground electrode 154, magnetic resistors 155a to 155d, and an insulating layer 160.
  • the power application electrode 151, the output electrodes 152 and 153, the ground electrode 154, and the magnetic resistors 155a to 155d are provided on the lower surface 150b of the insulating substrate 150.
  • the magnetic resistance 155 a is formed of a meandering magnetic resistor, is provided between the power application electrode 151 and the output electrode 152, and is connected between the power application electrode 151 and the output electrode 152.
  • the magnetoresistor 155b is formed of a meandering magnetoresistor, is provided between the output electrode 152 and the ground electrode 154, and is connected between the output electrode 152 and the ground electrode 154.
  • the magnetoresistor 155c is formed of a meandering magnetoresistor, is provided between the output electrode 153 and the ground electrode 154, and is connected between the output electrode 153 and the ground electrode 154.
  • the magnetic resistance 155 d is formed of a meandering magnetic resistor, is provided between the power supply application electrode 151 and the output electrode 153, and is connected between the power supply application electrode 151 and the output electrode 153. By making such electrical connection, the magnetic resistors 155a to 155d constitute a bridge circuit.
  • the magnetic resistors 155a to 155d are made of a magnetoresistive thin film made of a ferromagnetic material such as Ni—Co and having a thickness of about 0.1 ⁇ m. As shown in FIG.
  • the longitudinal direction of the meandering pattern of the magnetoresistive 155a is between the positive direction of the Z axis and the positive direction of the X axis, which is the direction of the current Id to be measured. It extends between the negative direction and is inclined 45 ° with respect to the Z axis.
  • the magnetic resistance 155a extends in a magnetic sensitive direction perpendicular to the longitudinal direction of the magnetic resistance 155a while meandering, and detects a magnetic field in the magnetic sensitive direction.
  • the longitudinal direction of the meandering pattern of the magnetic resistance 155b adjacent to the magnetic resistance 155a is inclined by 45 ° with respect to the Z axis and is perpendicular to the longitudinal direction of the magnetic resistance 155a.
  • the magnetic resistance 155b extends in a magnetic sensing direction perpendicular to the longitudinal direction of the magnetic resistance 155b while meandering, and detects a magnetic field in the magnetic sensing direction.
  • the longitudinal direction of the meandering pattern of the magnetic resistance 155c adjacent to the magnetic resistance 155b is inclined by 45 ° with respect to the Z axis and perpendicular to the longitudinal direction of the magnetic resistance 155b.
  • the magnetic resistance 155c extends in a magnetic sensing direction perpendicular to the longitudinal direction of the magnetic resistance 155c while meandering, and detects a magnetic field in the magnetic sensing direction.
  • the magnetic sensing direction of the magnetic resistance 155a and the longitudinal direction of the meander pattern coincide with those of the magnetic resistance 155c.
  • the longitudinal direction of the meandering pattern of the magnetic resistance 155d adjacent to the magnetic resistances 155a and 155c is inclined by 45 ° with respect to the Z-axis and is perpendicular to the longitudinal direction of the magnetic resistances 155a and 155c.
  • the magnetic resistance 155d extends in a magnetic sensitive direction perpendicular to the longitudinal direction of the magnetic resistances 155a and 155c while meandering, and detects a magnetic field in the magnetic sensitive direction.
  • the magnetic sensing direction of the magnetic resistance 155d and the longitudinal direction of the meander pattern coincide with those of the magnetic resistance 155b.
  • the magnetic resistances 155a to 155d sense a magnetic field along the lower surface 150b of the insulating substrate 150.
  • the insulating layer 160 is an SiO 2 thin film having a thickness of about 1 ⁇ m provided on the lower surface 150b of the insulating substrate 150, and protects the magnetic resistances 155a to 155d by covering the magnetic resistances 155a to 155d.
  • FIG. 4C is a top view of the magnetoresistive element 43
  • FIG. 4D is a cross-sectional view taken along line 4D-4D of the magnetoresistive element 43 shown in FIG. 4C.
  • the lengths of the magnetoresistive element 43 in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions are 3 mm, 0.8 mm, and 3 mm, respectively.
  • the magnetoresistive element 43 includes an insulating substrate 250 made of an insulating member such as ceramic, a power application electrode 251, output electrodes 252 and 253, a ground electrode 254, magnetic resistors 255 a to 255 d, and an insulating layer 260.
  • the power application electrode 251, the output electrodes 252 and 253, the ground electrode 254, and the magnetic resistances 255 a to 255 d are provided on the upper surface 250 a of the insulating substrate 250.
  • the magnetoresistor 255a is formed of a meandering magnetoresistor and is provided between the power supply application electrode 251 and the output electrode 252 and connected between the power supply application electrode 251 and the output electrode 252.
  • the magnetoresistor 255b is formed of a meandering magnetoresistor, is provided between the output electrode 252 and the ground electrode 254, and is connected between the output electrode 252 and the ground electrode 254.
  • the magnetoresistor 255c is formed of a meandering magnetoresistor, is provided between the output electrode 253 and the ground electrode 254, and is connected between the output electrode 253 and the ground electrode 254.
  • the magnetoresistor 255d is a meandering magnetic resistor, is provided between the power supply application electrode 251 and the output electrode 253, and is connected between the power supply application electrode 251 and the output electrode 253.
  • the magnetic resistances 255a to 255d constitute a bridge circuit.
  • the magnetic resistances 255a to 255d are made of a magnetoresistive thin film made of a ferromagnetic material such as Ni—Co and having a thickness of about 0.1 ⁇ m. As shown in FIG.
  • the longitudinal direction of the meandering pattern of the magnetoresistive 255a is between the positive direction of the Z axis and the positive direction of the X axis, which is the direction of the current Id to be measured, and the negative direction of the Z axis and the X axis. It extends between the negative direction and is inclined 45 ° with respect to the Z axis.
  • the magnetic resistance 255a extends in a magnetic sensing direction perpendicular to the longitudinal direction of the magnetic resistance 255a while meandering, and detects a magnetic field in the magnetic sensing direction.
  • the longitudinal direction of the meandering pattern of the magnetic resistance 255b adjacent to the magnetic resistance 255a is inclined by 45 ° with respect to the Z axis and is perpendicular to the longitudinal direction of the magnetic resistance 255a.
  • the magnetic resistance 255b extends in a magnetic sensitive direction perpendicular to the longitudinal direction of the magnetic resistance 255b while meandering, and detects a magnetic field in the magnetic sensitive direction.
  • the longitudinal direction of the meandering pattern of the magnetic resistance 255c adjacent to the magnetic resistance 255b is inclined by 45 ° with respect to the Z axis and perpendicular to the longitudinal direction of the magnetic resistance 255b.
  • the magnetic resistance 255c extends in a magnetic sensing direction perpendicular to the longitudinal direction of the magnetic resistance 255c while meandering, and detects a magnetic field in the magnetic sensing direction.
  • the magnetic sensing direction of the magnetic resistance 255a and the longitudinal direction of the meander pattern coincide with those of the magnetic resistance 255c.
  • the longitudinal direction of the meander pattern of the magnetoresistor 255d adjacent to the magnetoresistors 255a and 255c is inclined by 45 ° with respect to the Z axis and is perpendicular to the longitudinal direction of the magnetoresistors 255a and 255c.
  • the magnetic resistance 255d extends in a magnetic sensitive direction perpendicular to the longitudinal direction of the magnetic resistances 255a and 255c while meandering, and detects a magnetic field in the magnetic sensitive direction.
  • the magnetic sensing direction of the magnetic resistance 255d and the longitudinal direction of the meander pattern coincide with those of the magnetic resistance 255b.
  • the magnetic resistances 255a to 255d sense a magnetic field along the upper surface 250a of the insulating substrate 250.
  • the insulating layer 260 is formed of a SiO 2 thin film having a thickness of about 1 ⁇ m provided on the upper surface 250a of the insulating substrate 250, and protects the magnetic resistances 255a to 255d by covering the magnetic resistances 255a to 255d.
  • FIG. 4E is a circuit diagram of the current sensor 121.
  • the power application electrode 151 and the ground electrode 154 of the magnetoresistive element 41 are connected to the power supply Vcc and the ground, respectively.
  • the output electrodes 152 and 153 of the magnetoresistive element 41 are connected to the non-inverting input terminal and the inverting input terminal of the differential amplifier 141, respectively.
  • the differential amplifier 141 outputs a difference signal obtained by subtracting the signal input to the inverting input terminal from the signal input to the non-inverting input terminal.
  • the power application electrode 251 and the ground electrode 254 of the magnetoresistive element 43 are connected to the power supply Vcc and the ground, respectively.
  • the output electrodes 252 and 253 of the magnetoresistive element 43 are connected to the non-inverting input terminal and the inverting input terminal of the differential amplifier 143, respectively.
  • the differential amplifier 143 outputs a difference signal obtained by subtracting the signal input to the inverting input terminal from the signal input to the non-inverting input terminal.
  • the outputs of the differential amplifiers 141 and 143 are connected to the adder 241.
  • the adder 241 adds the signals output from the differential amplifiers 141 and 143 and outputs the result.
  • the plane including the magnetic resistances 155a to 155d of the magnetoresistive element 41, that is, the lower surface 150b of the insulating substrate 150, and the plane including the magnetic resistances 255a to 255d of the magnetoresistive element 43, that is, the upper surface 250a of the insulating substrate 250 are arranged in parallel with the current path 40.
  • the distance between the lower surface 150b of the insulating substrate 150 of the magnetoresistive element 41 and the current path 40 and the distance between the upper surface 250a of the insulating substrate 250 of the magnetoresistive element 43 and the current path 40 are equal to each other and 1.76 mm.
  • the entire current sensor 121 was arranged at the center on the central axis in the Helmholtz coil. Initially, when no current was applied to the Helmholtz coil and a current of 10 amperes was passed through the current path 40, the output of the adder 241 was 2.77 volts. At this time, the magnetic flux density of the current magnetic field applied to the magnetoresistive elements 41 and 43 is about 0.2 mT. Next, with the central axis of the Helmholtz coil and the current direction of the current path 40 orthogonal to each other and a current of 10 amperes flowing in the current path 40, a current is passed through the Helmholtz coil, so that the X in FIG. 3A and FIG. An external magnetic field parallel to the current magnetic field applied to the magnetoresistive elements 41 and 43 by the measured current Id flowing through the current path 40 in the axial direction was applied to the magnetoresistive elements 41 and 43.
  • FIG. 5A shows the evaluation result of the current sensor 121. Specifically, by adjusting the current passed through the Helmholtz coil, the magnetic flux density of the external magnetic field facing the X-axis direction shown in FIGS. 3A and 3B is set to 0 mT (Tesla). The output change rate of the adder 241 when changing from 1 to 2 mT is shown.
  • the direction of the current of the current path 40 is made to coincide with the central axis of the Helmholtz coil, and a current of 10 amperes is passed through the current path 40, whereby a current is passed through the Helmholtz coil, as shown in FIGS. 3A and 3B.
  • An external magnetic field orthogonal to the current magnetic field 45 applied to the magnetoresistive elements 41 and 43 by the measured current Id flowing through the current path 40 in the Z-axis direction was applied to the magnetoresistive elements 41 and 43.
  • FIG. 5B shows the output change of the adder 241 when the current flowing through the Helmholtz coil is adjusted to change the magnetic flux density of the external magnetic field facing the Z-axis direction shown in FIGS. 3A and 3B from 0 mT (Tesla) to 2 mT. Indicates the rate.
  • the error voltage generated when an external magnetic field of 0.5 mT, which is 5 times, is applied is 0.05% or less. Even when a 2 mT external magnetic field corresponding to 10 times the magnetic flux density of the current magnetic field is applied, the generated error voltage is 0.15% or less.
  • the current sensor 121 has an extremely small error in the current value of the measured current Id even when an external magnetic field is present, and accurately measures the measured current Id flowing in the current path 40 in a non-contact manner. it can.
  • the magnetoresistive elements 5a and 6a are arranged in a plane (XY plane) perpendicular to the measured current Id flowing through the current path 4, the current sensor The dimension in the Y-axis direction becomes large.
  • the magnetoresistive elements 5a and 6a are arranged in a plane perpendicular to the measured current Id flowing through the current path 4, and the magnetoresistances Ra to Rd are respectively directed to the magnetization easy axis and the direction of the induced magnetic field generated by the measured current Id. Therefore, there is a limit to disposing the magnetoresistive elements 5a and 6a close to the current path 4.
  • the magnetic flux density generated by the measured current Id flowing in the current path 4 decreases in inverse proportion to the distance from the current path 4, so that the magnetic flux density in the magnetoresistive elements 5a and 6a is not uniform. For this reason, if the positions of the magnetic resistances Ra and Rb vary, an error occurs in the resistance change of the bridge circuit composed of the magnetoresistive elements 5a and 6a, and an error occurs in the measured current value.
  • the surface 150b which is a plane including the magnetic resistances 155a to 155d of the magnetoresistive element 41 and the surface 250a which is a plane including the magnetic resistances 255a to 255d of the magnetoresistive element 43 are connected to the current path 40. Since they are arranged in parallel, the dimension of the current sensor 121 in the Y-axis direction can be reduced. Further, since the magnetoresistive elements 41 and 43 can be arranged close to the current path 40, the current sensor 121 effectively detects the magnetic field generated by the measured current Id flowing through the current path 40 and increases the S / N ratio. Can do.
  • the magnetic field generators 42 and 44 are brought close to each other, and the attractive force acting between the N pole 42N of the magnetic field generator 42 and the S pole 44S of the magnetic field generator 44, and the S pole 42S of the magnetic field generator 42 and the magnetic field generator
  • the magnetoresistive elements 41 and 43 can be easily attached to the current path 40 by the attractive force acting between the 44 N poles 44N. Further, since the magnetic flux density generated by the measured current Id flowing in the current path 40 is constant in the magnetoresistive elements 41 and 43, the planes of the magnetic resistors 155a to 155d and 255a to 255d constituting the magnetoresistive elements 41 and 43, respectively. The restriction on the position in the (surfaces 150b, 250a) can be eliminated.
  • the distance between the plane (surface 150b) of the magnetoresistive element 41 including the magnetic resistances 155a to 155d and the current path 40 is equal to the plane (plane 250a) of the magnetoresistive element 43 including the magnetic resistances 255a to 255d and the current path 40. Therefore, even if an external magnetic field exists, the current sensor 121 does not cause an error in the current value of the current Id to be measured, and the current path 40 is contactless. It is possible to accurately measure the current to be measured Id flowing through the.
  • the magnetic resistances 130a to 130d of the magnetoresistive element 23 are connected to the full bridge, and the magnetic resistances 230a to 230d of the magnetoresistive element 25 are connected to the full bridge.
  • the magnetic resistances 155a to 155d of the magnetoresistive element 41 are connected to the full bridge, and the magnetic resistances 255a to 255d of the magnetoresistive element 43 are connected to the full bridge. The same effect can be obtained even if the magnetic resistances 155a to 155d of the magnetoresistive element 41 are connected to the half bridge and the magnetic resistances 255a to 255d of the magnetoresistive element 43 are connected to the half bridge.
  • FIG. 6A is a plan view of another magnetoresistive element 71 of the current sensor 121 in the embodiment.
  • 6B is a cross-sectional view taken along line 6B-6B of the magnetoresistive element 71 shown in FIG. 6A.
  • FIG. 6C is a plan view of another magnetoresistive element 73.
  • 6D is a cross-sectional view of the magnetoresistive element 73 shown in FIG. 6C taken along line 6D-6D.
  • 6A to 6D the same reference numerals are assigned to the same portions as those of the magnetoresistive elements 41 and 43 shown in FIGS. 4A to 4D.
  • 6A and 6B is arranged on the plurality of thin film magnets 161 arranged on the lower surface 160b of the insulating layer 160 of the magnetoresistive element 41 shown in FIGS. 4A and 4B, and on the lower surface 160b of the insulating layer 160. And an insulating layer 162 covering the thin film magnet 161.
  • 6C and 6D are disposed on the upper surface 260a of the insulating layer 260 and the plurality of thin film magnets 261 disposed on the upper surface 260a of the insulating layer 260 of the magnetoresistive element 43 illustrated in FIGS. 4C and 4D.
  • an insulating layer 262 that covers the thin film magnet 261.
  • the thin film magnets 161 and 261 are made of a magnetic material such as CoPt having a thickness of about 0.6 ⁇ m. After forming a thin film of the magnetic material on the entire surfaces 160b and 260a of the insulating layers 160 and 260 by vapor deposition, sputtering, or the like, exposure is performed. It is formed by patterning those thin films by etching.
  • the plurality of thin film magnets 161 has a substantially rectangular shape elongated in the direction of 45 degrees with the direction of magnetic resistance of the magnetic resistances 155a to 155d, specifically in the X-axis direction, and is arranged in the Z-axis direction. ing.
  • the plurality of thin-film magnets 261 have a substantially rectangular shape extending in the direction of 45 degrees with the direction of the magnetic resistance of the magnetic resistances 255a to 255d, specifically the X-axis direction, and are arranged in the Z-axis direction. ing.
  • the thin film magnets 161 and 261 are magnetized in the width direction, that is, the direction of the Z axis that is the direction of the current Id to be measured.
  • the thin film magnet 161 functions as a magnetic field generator that gives the magnetoresistive element 71 a bias magnetic field in a direction that coincides with the direction in which the measured current Id flows.
  • the thin film magnet 261 functions as a magnetic field generator that applies a bias magnetic field in a direction opposite to the direction of the bias magnetic field applied to the magnetoresistive element 71 to the magnetoresistive element 73.
  • the insulating layers 162 and 262 are made of SiO 2 thin film having a thickness of about 1 ⁇ m, and the thin film magnets 161 and 261 are protected by covering the thin film magnets 161 and 261, respectively. According to this configuration, the magnetic resistances 155a to 155d and 255a to 255d of the magnetoresistive elements 71 and 73 can be given a more uniform and high magnetic flux density. Furthermore, since the thin film magnets 161 and 261 can be formed integrally with the magnetoresistive elements 71 and 73, respectively, an extremely small current sensor 121 can be obtained.
  • FIG. 6E is a side view of a current sensor 221 of another example in the embodiment using the magnetoresistive elements 71 and 73 shown in FIGS. 6A to 6D.
  • the current sensor 221 includes the thin film magnets 161 and 261 shown in FIGS. 6A to 6D instead of the magnetoresistive elements 41 and 42 of the current sensor 121 shown in FIG. 3A, and does not include the magnetic field generators 42 and 44 shown in FIG. 3A.
  • the thin film magnet 161 shown in FIGS. 6A and 6B functions as the magnetic field generator 42 shown in FIG.
  • the thin film magnet 261 shown in FIGS. 6C and 6D functions as the magnetic field generator 44 shown in FIG. 3A, and applies the same magnetic field as the magnetic field applied by the magnetic field generator 44 to the magnetic resistors 255a to 255d.
  • the current sensor 221 operates in the same manner as the current sensor 121 and can accurately measure the measured current Id.
  • connection between the inverting input terminal and the non-inverting input terminal of the differential amplifier may be the reverse of the above.
  • terms indicating directions such as “upper”, “lower”, “above”, “below”, “upper surface”, and “lower surface” are relative positions of current sensor components such as current paths and magnetoresistive elements. It indicates the relative direction depending only on the relationship, and does not indicate the absolute direction such as the vertical direction.
  • the current sensor according to the present invention can be reduced in size and can accurately measure the current flowing in the current path in a non-contact manner, and is particularly useful as a current detection device that detects current in vehicles, industrial equipment, and the like. It is.

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Abstract

　電流センサは、被測定電流が流れるように構成された電流路と、電流路を挾んで配置された第１と第２の磁気抵抗素子と、被測定電流の流れる方向と一致する方向の第１と第２のバイアス磁界を第１と第２の磁気抵抗素子にそれぞれ与える第１と第２の磁界発生器とを備える。第１と第２の磁気抵抗素子の出力信号から被測定電流を検出するように構成されている。第１と第２の磁気抵抗素子は、電流路と平行な第１と第２の平面に沿って配置された第１と第２の磁気抵抗をそれぞれ有する。第１の平面と電流路との距離は、第２の平面と電流路との距離と等しい。この電流センサは小型で電流路に流れる電流を正確に測定することができる。

Description

電流センサ
　本発明は、被測定電流が流れる電流線の周囲に発生する磁界を検出することにより、被測定電流を測定する電流センサに関する。
　近年、ハイブリッドカー、ＥＶ車等のバッテリーの充放電電流や、電気モーターの駆動電流等の数十Ａから数百Ａレベルの大電流を高精度に計測するための電流センサが求められている。図７は従来の電流センサの概略平面図である。ＸＹＺ座標を図７のようにとったとき、電流センサ１はＸＹ平面に平行に置かれた基板２を備える。基板２には基板２の表面２ａから裏面２ｂへと貫通するスリット３が形成されている。スリット３には、被測定電流Ｉｄが流れる板状の電流路４が挿通されている。電流路４を流れる被測定電流Ｉｄの向きは、Ｚ軸の負方向、すなわち紙面の表面から裏面に垂直に貫通する方向である。
　基板２の表面２ａには磁気抵抗素子５ａ、６ａが取付けられている。磁気抵抗素子５ａ、６ａは電流路４について互いに対称な位置に設けられている。基板２の裏面２ｂには磁気抵抗素子５ａにバイアス磁界を印加するバイアス磁石５ｂと、磁気抵抗素子６ａにバイアス磁界を印加するバイアス磁石６６ｂとが取付けられている。磁気抵抗素子５ａは基板２を挟んでバイアス磁石５ｂの真上に配置されており、磁気抵抗素子６ａは基板２を挟んでバイアス磁石６６ｂの真上に配置されている。各バイアス磁石５ｂ、６６ｂの横断面の面積は、直上に配置された磁気抵抗素子５ａ、６ａの横断面の面積よりも大きくしている。また、バイアス磁石５ｂ、６６ｂは、Ｎ極同士を相対向させて配置されている。
　磁気抵抗素子５ａ、６ａはハーフブリッジ回路を構成する磁気抵抗Ｒａ、Ｒｂをそれぞれ備えている。各磁気抵抗Ｒａ、Ｒｂは基板２の同一の面２ａに形成されている。また、各磁気抵抗Ｒａ、Ｒｂの磁化容易軸（電流の流れる方向）は、各磁気抵抗の延びる方向と同一であり、各磁化容易軸はそれぞれ基板２の面２ａと平行である。また、各磁気抵抗Ｒａ、Ｒｂは、それぞれ磁化容易軸と被測定電流Ｉｄにより発生する誘導磁界の方向とが４５°を成すように配置されている。磁気抵抗素子５ａにおける磁気抵抗Ｒａと磁気抵抗Ｒｂは接続点７ａで接続され、磁気抵抗Ｒａの一端はグランドに接続され、磁気抵抗Ｒｂの一端は電源Ｖｃｃに接続されている。また、磁気抵抗素子６ａにおける磁気抵抗Ｒａと磁気抵抗Ｒｂは接続点７ｂで接続され、磁気抵抗Ｒａの一端はグランドに接続され、磁気抵抗Ｒｂの一端は電源Ｖｃｃに接続されている。接続点７ａ、７ｂは差動増幅器の入力端子に接続されている。
　図８Ａと図８Ｂは電流センサ１に作用する磁束密度ベクトルの説明図である。図８Ａにおいて、磁気抵抗素子５ａにはバイアス磁石５ｂからの磁束密度ベクトルＢｍ１がＹ軸の正方向に印加されており、磁気抵抗素子６ａにはバイアス磁石６６ｂからの磁束密度ベクトルＢｍ２がＹ軸の負方向に印加されている。電流路４に被測定電流Ｉｄが流れていない時、磁気抵抗Ｒａ、Ｒｂの抵抗値は磁束密度ベクトルＢｍ１、Ｂｍ２の作用により一様に減少する。その結果、磁気抵抗素子５ａ、６ａで構成されるフルブリッジ回路は平衡するため、差動増幅器の出力ＶＯＵＴはたとえばＶｃｃ／２のいわゆるゼロ点電位に留まることになる。
　電流路４に被測定電流Ｉｄが流れると、磁気抵抗素子５ａにはＸ軸の正方向を向く磁束密度ベクトルＢｃ１がさらに印加される。これにより、磁気抵抗素子５ａにはバイアス磁石５ｂからの磁束密度ベクトルＢｍ１と、被測定電流Ｉｄによる磁束密度ベクトルＢｃ１とを合成して得られる合成磁束密度ベクトルＢ１が印加される。合成磁束密度ベクトルＢ１は磁束密度ベクトルＢｍ１と角度θをなす。同様にして、被測定電流Ｉｄが流れると、磁気抵抗素子６ａにはＸ軸の負方向に磁束密度ベクトルＢｃ２がさらに印加される。これにより、磁気抵抗素子６ａには磁束密度ベクトルＢｍ２、Ｂｃ２を合成して得られる合成磁束密度ベクトルＢ２が印加される。合成磁束密度ベクトルＢ２は磁束密度ベクトルＢｍ２と角度θをなす。このとき、磁束密度ベクトルＢｍ１の大きさは磁気抵抗素子５ａ内で略一様であるが、磁束密度ベクトルＢｃ１、Ｂｃ２の大きさは電流路４からの距離に略反比例して小さくなる。
　磁気抵抗素子５ａ、６ａは、磁束密度ベクトルＢｍ１、Ｂｍ２の大きさが同一であり、かつ磁気抵抗素子５ａ、６ａ内の電流路４について互いに対称な位置における磁束密度ベクトルＢｃ１、Ｂｃ２の大きさが同一となるように構成されている。このため、磁気抵抗素子５ａ、６ａ内の電流路４について互いに対称な位置、たとえば磁気抵抗素子５ａ、６ａの中心における合成磁束密度ベクトルＢ１、Ｂ２は、大きさが同一で向きが１８０度異なるので、両合成磁束密度ベクトルＢ１、Ｂ２の和は０になる。
　被測定電流Ｉｄが増加すると、磁束密度ベクトルＢｃ１、Ｂｃ２が増大するので、位相θが増加するとともに、合成磁束密度ベクトルＢ１、Ｂ２が増大する。したがって、磁気抵抗素子５ａの磁気抵抗Ｒａの抵抗値が増加し、磁気抵抗Ｒｂの抵抗値が減少する。これにより、接続点７ａの電位は上昇する。また、磁気抵抗素子６ａの磁気抵抗Ｒａの抵抗値が減少し、磁気抵抗Ｒｂの抵抗値が増加する。これにより、接続点７ｂの電位は低下する。その結果、磁気抵抗素子５ａ、６ａで構成されるフルブリッジ回路の平衡が崩れ、差動増幅器の出力ＶＯＵＴは、たとえばＶｃｃ／２のゼロ点電位より大きいＶ１となる。
　被測定電流Ｉｄが減少すると、磁束密度ベクトルＢｃ１、Ｂｃ２が減少するので、位相θが減少するとともに、合成磁束密度ベクトルＢ１、Ｂ２が減少する。その結果、差動増幅器の出力ＶＯＵＴは、たとえばＶｃｃ／２のゼロ点電位より大きいＶ２（Ｖ２＜Ｖ１）となる。このように、差動増幅器の出力ＶＯＵＴから電流路４に流れる被測定電流Ｉｄを検出することができる。
　次に、磁気抵抗素子５ａ、６ａに一様な外部磁束密度ベクトルＢｅｘが印加された場合を説明する。簡単のために、図８Ｂに示すように、電流路４には被測定電流Ｉｄが流れておらず、外部磁束密度ベクトルＢｅｘはＸ軸の正方向に印加されているものとする。このとき、合成磁束密度ベクトルＢ１、Ｂ２の大きさは等しいが、合成磁束密度ベクトルＢ１は磁束密度ベクトルＢｍ１に対して位相αだけ進み、合成磁束密度ベクトルＢ２は磁束密度ベクトルＢｍ２に対して位相αだけ遅れることになる。したがって、磁気抵抗素子５ａの磁気抵抗Ｒａの抵抗値が増加し、磁気抵抗Ｒｂの抵抗値が減少する。これにより、接続点７ａの電位は上昇する。しかしながら、磁気抵抗素子６ａの磁気抵抗Ｒａの抵抗値は増加し、磁気抵抗Ｒｂの抵抗値が減少する。これにより、接続点７ｂの電位が上昇する。その結果、磁気抵抗素子５ａ、６ａで構成されるフルブリッジ回路は平衡状態を維持するので、差動増幅器の出力ＶＯＵＴはたとえばＶｃｃ／２のいわゆるゼロ点電位に留まる。このように、電流センサ１は外部磁界が存在する場合であっても、被測定電流Ｉｄの電流値に誤差が発生することがなく、非接触で電流路４に流れる被測定電流Ｉｄを検出することができる。
　電流センサ１に類似の従来の電流センサは、例えば特許文献１に記載されている。
特開２０１１－２４２２７０号公報
　電流センサは、被測定電流が流れるように構成された電流路と、電流路を挾んで配置された第１と第２の磁気抵抗素子と、被測定電流の流れる方向と一致する方向の第１と第２のバイアス磁界を第１と第２の磁気抵抗素子にそれぞれ与える第１と第２の磁界発生器とを備える。第１と第２の磁気抵抗素子の出力信号から被測定電流を検出するように構成されている。第１と第２の磁気抵抗素子は、電流路と平行な第１と第２の平面に沿って配置された第１と第２の磁気抵抗をそれぞれ有する。第１の平面と電流路との距離は、第２の平面と電流路との距離と等しい。
　この電流センサは小型で電流路に流れる電流を正確に測定することができる。
図１Ａは本発明の実施の形態における電流センサの側面図である。 図１Ｂは図１Ａに示す電流センサの線１Ｂ－１Ｂにおける断面図である。 図２は実施の形態における電流センサの磁気抵抗素子の平面図である。 図３Ａは実施の形態における実施例の電流センサの側面図である。 図３Ｂは図３Ａに示す電流センサの線３Ｂ－３Ｂにおける断面図である。 図４Ａは図３Ａと図３Ｂに示す電流センサの磁気抵抗素子の下面図である。 図４Ｂは図４Ａに示す電流センサの磁気抵抗素子の線４Ｂ－４Ｂにおける断面図である。 図４Ｃは図３Ａと図３Ｂに示す電流センサの磁気抵抗素子の上面図である。 図４Ｄは図４Ｃに示す電流センサの磁気抵抗素子の線４Ｄ－４Ｄにおける断面図である。 図４Ｅは図３Ａに示す電流センサの回路図である。 図５Ａは実施の形態における電流センサの加算器の出力変化率を示す図である。 図５Ｂは実施の形態における電流センサの加算器の出力変化率を示す図である。 図６Ａは実施の形態における電流センサの他の磁気抵抗素子の平面図である。 図６Ｂは図６Ａに示す磁気抵抗素子の線６Ｂ－６Ｂにおける断面図である。 図６Ｃは実施の形態における電流センサの他の磁気抵抗素子の平面図である。 図６Ｄは図６Ｃに示す磁気抵抗素子の線６Ｄ－６Ｄにおける断面図である。 図６Ｅは実施の形態における他の実施例の電流センサの側面図である。 図７は従来の電流センサの概略平面図である。 図８Ａは従来の電流センサに作用する磁束密度ベクトルの説明図である。 図８Ｂは従来の電流センサに作用する磁束密度ベクトルの説明図である。
　最初に、実施の形態における電流センサの動作原理について説明する。図１Ａは本発明の実施の形態における電流センサ２１の側面図である。図１Ｂは図１Ａに示す電流センサ２１の線１Ｂ－１Ｂにおける断面図である。互いに直交するＸ軸とＹ軸とＺ軸より定義されるＸＹＺ座標を図１Ａ、図１Ｂに示すように定義する。電流路２２はＺ軸方向に延びて、銅等の良導電体からなる。電流路２２にはＺ軸の負方向に被測定電流Ｉｄが流れている。電流路２２の上方、すなわち電流路２２からＹ軸の正方向には磁気抵抗素子２３が配置されている。磁気抵抗素子２３にバイアス磁界を与える磁界発生器２４が磁気抵抗素子２３の直上に配置されている。電流路２２の下方、すなわち電流路２２からＹ軸の負方向には磁気抵抗素子２５が配置されている。磁気抵抗素子２５にバイアス磁界を与える磁界発生器２６が磁気抵抗素子２５の直下に配置されている。実施の形態では磁界発生器２４、２６は磁石である。磁界発生器２４のＮ極２４Ｎの中心からＳ極２４Ｓの中心に向かう方向は被測定電流Ｉｄの流れる方向と一致するとともに、磁界発生器２６のＳ極２６Ｓの中心からＮ極２６Ｎの中心に向かう方向が被測定電流Ｉｄの流れる方向と一致するように磁界発生器２４、２６が配置されている。すなわち、磁界発生器２４は被測定電流Ｉｄの流れる方向と一致する方向のバイアス磁界を磁気抵抗素子２３に与え、磁界発生器２６は、磁気抵抗素子２３に与えられたバイアス磁界の方向と反対の方向のバイアス磁界を磁気抵抗素子２５に与える。電流路２２に流れる被測定電流Ｉｄによって電流路２２の周りに磁界２７が発生する。磁界発生器２４の周りにＮ極２４ＮからＳ極２４Ｓに至る磁界２８が発生し、磁界発生器２６の周りにＮ極２６ＮからＳ極２６Ｓに至る磁界２９が発生する。
　図２は磁気抵抗素子２３、２５の平面図であり、具体的には磁気抵抗素子２３の下面図と磁気抵抗素子２５の上面図である。磁気抵抗素子２３は、セラミック等の絶縁部材よりなる絶縁基板１３１と、フルブリッジ回路を構成する磁気抵抗１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄを備えている。磁気抵抗素子２５は、セラミック等の絶縁部材よりなる絶縁基板２３１と、フルブリッジ回路を構成する磁気抵抗２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃ、２３０ｄとを備えている。磁気抵抗１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄは絶縁基板１３１の下面１３１ｂすなわち絶縁基板１３１の同一面に形成されている。磁気抵抗２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃ、２３０ｄは絶縁基板２３１の上面２３１ａすなわち絶縁基板２３１の同一面に形成されている。磁気抵抗１３０ａ～１３０ｄ、２３０ａ～２３０ｄはＮｉ－Ｃｏ等の強磁性体からなる厚み約０．１μｍの磁気抵抗薄膜である。磁気抵抗１３０ａ～１３０ｄ、２３０ａ～２３０ｄはそれぞれ感磁方向と直角の長手方向に細長く延び、感磁方向の磁界を感知する。磁気抵抗１３０ａ、１３０ｂの長手方向は互いに直角であり、被測定電流Ｉｄの方向であるＺ軸と４５°を成すように配置されている。磁気抵抗１３０ｃ、１３０ｄの長手方向は互いに直角であり、Ｚ軸と４５°を成すように配置されている。磁気抵抗素子２３における磁気抵抗１３０ａ、１３０ｂのぞれぞれの一端は接続点３２で接続され、磁気抵抗１３０ｃ、１３０ｄのそれぞれの一端は接続点３３で接続されている。磁気抵抗１３０ａ、１３０ｄのそれぞれの他端は電源Ｖｃｃに接続され、磁気抵抗１３０ｂ、１３０ｃのそれぞれ他端はグランドに接続されている。このように、磁気抵抗１３０ａ、１３０ｂは互いに直列に接続され、磁気抵抗１３０ｄ、１３０ｃは互いに直列に接続されている。同様に、磁気抵抗２３０ａ、２３０ｂの長手方向は互いに直角であり、Ｚ軸と４５°を成すように配置されている。磁気抵抗２３０ｃ、２３０ｄの長手方向は互いに直角であり、Ｚ軸と４５°を成すように配置されている。磁気抵抗素子２５における磁気抵抗２３０ａ、２３０ｂのそれぞれの一端は接続点３４で接続され、磁気抵抗２３０ｃ、２３０ｄのそれぞれの一端は接続点３５で接続されている。磁気抵抗２３０ａ、２３０ｄのそれぞれの他端は電源Ｖｃｃに接続され、磁気抵抗２３０ｂ、２３０ｃのそれぞれの他端はグランドに接続されている。このように、磁気抵抗２３０ａ、２３０ｂは互いに直列に接続され、磁気抵抗２３０ｄ、２３０ｃは互いに直列に接続されている。接続点３２と接続点３３は差動増幅器１２３の非反転入力端子と反転入力端子にそれぞれ接続されている。接続点３４と接続点３５は差動増幅器１２５の非反転入力端子と反転入力端子にそれぞれ接続されている。差動増幅器１２３の出力と差動増幅器１２５の出力は加算器２２３に入力されている。
　磁気抵抗素子２３の磁気抵抗１３０ａ～１３０ｄを含む平面すなわち絶縁基板１３１の面１３１ｂおよび磁気抵抗素子２５の磁気抵抗２３０ａ～２３０ｄを含む平面すなわち絶縁基板２３１の面２３１ａは互いに平行であり、かつ電流路２２に対して平行に配置される。面１３１ｂと電流路２２との距離が面２３１ａと電流路２２との距離と等しくなるように、磁気抵抗素子２３、２５が配置されている。
　磁気抵抗素子２３の絶縁基板１３１の面１３１ｂの中心１３１ｃを通り絶縁基板１３１の面１３１ｂに垂直な直線が磁界発生器２４の中心を通り、磁気抵抗素子２３と磁界発生器２４とが互いに近接するように配置するとともに、磁気抵抗素子２５の絶縁基板２３１の面２３１ａの中心２３１ｃを通り絶縁基板２３１の面２３１ａに垂直な直線が磁界発生器２６の中心を通り、磁気抵抗素子２５と磁界発生器２６とが互いに近接するように配置することが望ましい。ここで、絶縁基板１３１の面１３１ｂの中心１３１ｃとは具体的には４つの磁気抵抗１３０ａ～１３０ｄが配置されているブリッジの中心であり、絶縁基板２３１の面２３１ａの中心２３１ｃとは具体的には４つの磁気抵抗２３０ａ～２３０ｄが配置されているブリッジの中心である。このように構成することにより、磁気抵抗素子２３、２５に一様で高い磁束密度を与えることができ、電流路２２に流れる電流をさらに高精度で測定できる。
　図２を参照して実施の形態における電流センサ２１の動作を説明する。磁気抵抗素子２３には磁界発生器２４からの磁束密度ベクトルＢｍ１がＺ軸の負方向に印加され、磁気抵抗素子２５には磁界発生器２６からの磁束密度ベクトルＢｍ２がＺ軸の正方向に印加されている。
　磁気抵抗１３０ａ～１３０ｄが検知する磁界の方向である感磁方向は、磁気抵抗１３０ａ～１３０ｄを流れる電流の方向に垂直でありかつ絶縁基板１３１の面１３１ｂに平行である。すべての方向のうちこの感磁方向の磁界の変化に対する磁気抵抗１３０ａ～１３０ｄの抵抗値の変化が最も大きくなる。磁気抵抗２３０ａ～２３０ｄが検知する磁界の方向である感磁方向は、磁気抵抗２３０ａ～２３０ｄを流れる電流の方向に垂直でありかつ絶縁基板２３１の面２３１ａに平行である。すべての方向のうちこの感磁方向の磁界の変化に対する磁気抵抗２３０ａ～２３０ｄの抵抗値の変化が最も大きくなる。印加される磁界が大きくなるほど磁気抵抗１３０ａ～１３０ｄ、２３０ａ～２３０ｄの抵抗値は減少する。
　電流路２２に被測定電流Ｉｄが流れていない時、磁気抵抗１３０ａ～１３０ｄの抵抗値は磁束密度ベクトルＢｍ１の作用により一様に減少し、磁気抵抗２３０ａ～２３０ｄの抵抗値は磁束密度ベクトルＢｍ２の作用により一様に減少する。磁気抵抗１３０ａ、１３０ｃの抵抗値の積と、磁気抵抗１３０ｂ、１３０ｄの抵抗値の積が等しくなるように設定していると、磁束密度ベクトルＢｍ１が作用しても磁気抵抗１３０ａ～１３０ｄで構成されるフルブリッジ回路は平衡しているので、差動増幅器１２５の出力ＶＯＵＴ１は０となる。同様に、磁気抵抗２３０ａ、２３０ｃの抵抗値の積と、磁気抵抗２３０ｂ、２３０ｄの抵抗値の積が等しくなるように設定していると、磁束密度ベクトルＢｍ２が作用しても磁気抵抗２３０ａ～２３０ｄで構成されるフルブリッジ回路は平衡しているので、差動増幅器１２５の出力ＶＯＵＴ２は０となる。そして、差動増幅器１２３、１２５の出力ＶＯＵＴ１、ＶＯＵＴ２の出力を加算する加算器２２３の出力はたとえばＶｃｃ／２のいわゆるゼロ点電位に留まる。
　電流路２２に被測定電流Ｉｄが流れると、磁気抵抗素子２３にはＸ軸の正方向を向く磁束密度ベクトルＢｃ１がさらに印加される。すなわち、磁気抵抗素子２３には磁界発生器２４からの磁束密度ベクトルＢｍ１と、被測定電流Ｉｄによる磁束密度ベクトルＢｃ１とを合成して得られる合成磁束密度ベクトルＢ１が印加される。合成磁束密度ベクトルＢ１は磁束密度ベクトルＢｍ１と角度θ１をなす。同様に、被測定電流Ｉｄが流れると、磁気抵抗素子２５にはＸ軸の負方向に向う磁束密度ベクトルＢｃ２がさらに印加される。すなわち、磁気抵抗素子２５には磁界発生器２６からの磁束密度ベクトルＢｍ２と被測定電流Ｉｄによる磁束密度ベクトルＢｃ２を合成して得られる合成磁束密度ベクトルＢ２が印加される。合成磁束密度ベクトルＢ２は磁束密度ベクトルＢｍ２と角度θ２をなす。磁束密度ベクトルＢｍ１の大きさが磁束密度ベクトルＢｍ２の大きさと一致するように磁界発生器２４の発生する磁界の強さ、磁界発生器２６の発生する磁界の強さ、磁界発生器２４と磁気抵抗素子２３との距離、磁界発生器２６と磁気抵抗素子２５との距離が調整されている。また、前述のように、磁気抵抗素子２３の磁気抵抗１３０ａ～１３０ｄを含む平面（面１３１ｂ）および磁気抵抗素子２５の磁気抵抗２３０ａ～２３０ｄを含む平面（面２３１ａ）は電流路２２と平行に配置されている。さらに、磁気抵抗素子２３の磁気抵抗１３０ａ～１３０ｄを含む平面（面１３１ｂ）と電流路２２との距離が、磁気抵抗素子２５の磁気抵抗２３０ａ～２３０ｄを含む平面（面２３１ａ）と電流路２２との距離と等しくなるように配置されている。したがって、磁束密度ベクトルＢｃ１、Ｂｃ２の大きさは磁気抵抗素子２３、２５の平面（面１３１ｂ、２３１ａ）内で一定であるとともに、互いに等しくなる。したがって、磁気抵抗素子２３、２５の面１３１ｂ、２３１ａ内の合成磁束密度ベクトルＢ１、Ｂ２は、大きさが同一で向きが１８０度異なることになる。
　磁気抵抗１３０ａ～１３０ｄ、２３０ａ～２３０ｄは無磁界において同じ抵抗値を示し、印加された磁界に対する抵抗値の変化量が同じであることが好ましい。勿論、バラツキが生じるが、そのバラツキが小さいほど好ましい。
　磁気抵抗１３０ａ～１３０ｄは、磁気抵抗１３０ａ～１３０ｄを流れる電流の方向の磁界は感知しないので、合成磁束密度ベクトルＢ１が磁気抵抗１３０ａ～１３０ｄを流れる電流と平行な方向に近づくと抵抗値の変化量すなわち低下量は減少する。合成磁束密度ベクトルＢ１の方向が磁気抵抗１３０ａ～１３０ｄを流れる電流の方向に対して直角の方向に近づくと磁気抵抗１３０ａ～１３０ｄの抵抗値がより大きく低下する。同様に、磁気抵抗２３０ａ～２３０ｄは、磁気抵抗２３０ａ～２３０ｄを流れる電流の方向の磁界は感知しないので、合成磁束密度ベクトルＢ２が磁気抵抗２３０ａ～２３０ｄを流れる電流と平行な方向に近づくと抵抗値の変化量すなわち低下量は減少する。合成磁束密度ベクトルＢ２の方向が磁気抵抗２３０ａ～２３０ｄを流れる電流の方向に対して直角の方向に近づくと磁気抵抗２３０ａ～２３０ｄの抵抗値がより大きく低下する。
　磁束密度ベクトルＢｍ１の大きさと磁束密度ベクトルＢｍ２の大きさを一致させるためには、磁界発生器２４、２６の大きさおよび磁気特性を同一にし、磁界発生器２４と磁気抵抗素子２３との距離と磁界発生器２６と磁気抵抗素子２５との距離とを等しくする構成にすることが好適である。
　被測定電流Ｉｄが増加すると、磁束密度ベクトルＢｃ１、Ｂｃ２が増大するので、磁気抵抗素子２３の磁気抵抗１３０ａ、１３０ｃの抵抗値が減少し、磁気抵抗１３０ｂ、１３０ｄの抵抗値が増加する。これにより、接続点３２の電位は上昇し、接続点３３の電位は低下する。その結果、フルブリッジ回路の平衡が崩れ、差動増幅器１２３の出力ＶＯＵＴ１が発生する。同様にして、磁気抵抗素子２５の磁気抵抗２３０ａ、２３０ｃの抵抗値が減少し、磁気抵抗２３０ｂ、２３０ｄの抵抗値が増加する。これにより、接続点３４の電位は上昇し、接続点３５の電位は低下する。その結果、フルブリッジ回路の平衡が崩れ、差動増幅器１２５の出力には差動増幅器１２３の出力ＶＯＵＴ１と同符号の出力ＶＯＵＴ２が発生する。そして、差動増幅器１２３、１２５の出力ＶＯＵＴ１、ＶＯＵＴ２の出力を加算する加算器２２３の出力はたとえばＶｃｃ／２のいわゆるゼロ点電位より大きい電圧Ｖ１となる。
　被測定電流Ｉｄが減少すると、磁束密度ベクトルＢｃ１、Ｂｃ２が減少するので、合成磁束密度ベクトルＢ１、Ｂ２が減少する。これにより、差動増幅器１２３の出力ＶＯＵＴ１および差動増幅器１２５の出力ＶＯＵＴ２は小さくなる。そして、差動増幅器１２３、１２５の出力ＶＯＵＴ１、ＶＯＵＴ２の出力を加算する加算器２２３の出力は、たとえばＶｃｃ／２のゼロ点電位より大きくかつ電圧Ｖ１より小さい電圧Ｖ２（Ｖ２＜Ｖ１）となる。こうして、加算器２２３の出力から電流路２２に流れる被測定電流Ｉｄを検出することができる。
　次に、磁気抵抗素子２３、２５に一様な外部磁束密度ベクトルＢｅｘが印加された場合の電流センサ２１の動作を説明する。このとき、外部磁束密度ベクトルＢｅｘの作用により磁気抵抗素子２３のフルブリッジ回路の平衡が崩れ、差動増幅器１２３の出力ＶＯＵＴ１に増分△Ｖ１が発生する。同様にして、外部磁束密度ベクトルＢｅｘの作用により磁気抵抗素子２５のフルブリッジ回路の平衡が崩れ、差動増幅器１２５の出力ＶＯＵＴ２に増分△Ｖ２が発生する。しかしながら、増分△Ｖ１の符号と増分△Ｖ２の大きさは同じで符号が異なるので、加算器２２３の出力は変化せずに例えばＶｃｃ／２のいわゆるゼロ点電位に留まることになる。
　すなわち、実施の形態における電流センサ２１は外部磁束密度ベクトルＢｅｘが存在する場合であっても、誤差が発生することがなく、非接触で電流路２２に流れる被測定電流Ｉｄを正確に検出できる。
　実施の形態における電流センサ２１の効果について、より具体的に実施例を示しながら説明する。
　図３Ａは実施の形態における実施例の電流センサ１２１の側面図である。図３Ｂは図３Ａに示す電流センサ１２１の線３Ｂ－３Ｂにおける断面図である。
　互いに直交するＸ軸とＹ軸とＺ軸より定義されるＸＹＺ座標を図３Ａと図３Ｂに示すように定義する。電流路４０はＺ軸方向に延びる直径３ｍｍの銅製丸棒である。電流路４０にはＺ軸の負方向に被測定電流Ｉｄが流れている。電流路４０の上方、すなわちＹ軸の正方向には磁気抵抗素子４１と、磁気抵抗素子４１にバイアス磁界を与える磁界発生器４２とが配置されている。磁界発生器４２は磁気抵抗素子４１の直上に配置されている。電流路４０の下方、すなわちＹ軸の負方向には磁気抵抗素子４３と、磁気抵抗素子４３にバイアス磁界を与える磁界発生器４４が配置されている。磁界発生器４２は磁気抵抗素子４３の直下に配置されている。実施の形態では、磁界発生器４２、４４は磁石である。磁界４５は電流路４０に流れる被測定電流Ｉｄによって発生し、電流路４０の周りを周回する。磁界４６、４７は磁界発生器４２、４４の周りにそれぞれ発生する。
　磁界発生器４２のＮ極４２Ｎの中心からＳ極４２Ｓの中心に向かう方向はＺ軸の負方向と一致するとともに、磁界発生器４４のＳ極４４Ｓの中心からＮ極４４Ｎの中心に向かう方向がＺ軸の負方向と一致するように磁界発生器４２、４４が配置されている。磁界発生器４２は被測定電流Ｉｄの流れる方向と一致する方向のバイアス磁界を磁気抵抗素子４１に与える。磁界発生器４４は、磁気抵抗素子４１に与えられたバイアス磁界の方向と反対の方向のバイアス磁界を磁気抵抗素子４３に与える。磁界発生器４２、４４は縦横の長さが各３ｍｍ、厚み０．４ｍｍでゴム中にフェライト粉を混練・成形されたいわゆるゴム磁石であり、表面磁束密度は２００ガウスのものを使用した。
　磁気抵抗素子４１の構成を説明する。図４Ａは磁気抵抗素子４１の下面図であり、図４Ｂは図４Ａに示す磁気抵抗素子４１の線４Ｂ－４Ｂにおける断面図である。磁気抵抗素子４１のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の長さは各々３ｍｍ、０．８ｍｍ、３ｍｍである。磁気抵抗素子４１は、セラミック等の絶縁部材よりなる絶縁基板１５０と、電源印加電極１５１と、出力電極１５２、１５３と、グランド電極１５４と、磁気抵抗１５５ａ～１５５ｄと、絶縁層１６０とを有する。電源印加電極１５１と出力電極１５２、１５３とグランド電極１５４と磁気抵抗１５５ａ～１５５ｄとは絶縁基板１５０の下面１５０ｂに設けられている。磁気抵抗１５５ａは蛇行形状の磁気抵抗体からなり、電源印加電極１５１と出力電極１５２との間に設けられて電源印加電極１５１と出力電極１５２との間に接続されている。磁気抵抗１５５ｂは蛇行形状の磁気抵抗体からなり、出力電極１５２とグランド電極１５４との間に設けられて出力電極１５２とグランド電極１５４との間に接続されている。磁気抵抗１５５ｃは蛇行形状の磁気抵抗体からなり、出力電極１５３とグランド電極１５４との間に設けられて出力電極１５３とグランド電極１５４との間に接続されている。磁気抵抗１５５ｄは蛇行形状の磁気抵抗体からなり、電源印加電極１５１と出力電極１５３との間に設けられて電源印加電極１５１と出力電極１５３との間に接続されている。このような電気的な接続を行なうことで、磁気抵抗１５５ａ～１５５ｄはブリッジ回路を構成する。磁気抵抗１５５ａ～１５５ｄはＮｉ－Ｃｏ等の強磁性体からなる厚さ約０．１μｍの磁気抵抗薄膜よりなる。図４Ａに示すように、磁気抵抗１５５ａの蛇行パターンの長手方向は、被測定電流Ｉｄの方向であるＺ軸の正方向とＸ軸の正方向との間からＺ軸の負方向とＸ軸の負方向との間に延びてＺ軸に対して４５°傾いている。磁気抵抗１５５ａは蛇行しながら磁気抵抗１５５ａの長手方向と直角の感磁方向に延び、その感磁方向の磁界を検知する。磁気抵抗１５５ａと隣りあう磁気抵抗１５５ｂの蛇行パターンの長手方向は、Ｚ軸に対して４５°傾きかつ磁気抵抗１５５ａの長手方向に対して直角である。磁気抵抗１５５ｂは蛇行しながら磁気抵抗１５５ｂの長手方向と直角の感磁方向に延び、その感磁方向の磁界を検知する。磁気抵抗１５５ｂと隣りあう磁気抵抗１５５ｃの蛇行パターンの長手方向は、Ｚ軸に対して４５°傾きかつ磁気抵抗１５５ｂの長手方向に対して直角である。磁気抵抗１５５ｃは蛇行しながら磁気抵抗１５５ｃの長手方向と直角の感磁方向に延び、その感磁方向の磁界を検知する。磁気抵抗１５５ａの感磁方向とその蛇行パターンの長手方向は磁気抵抗１５５ｃのそれらと一致する。磁気抵抗１５５ａ、１５５ｃと隣りあう磁気抵抗１５５ｄの蛇行パターンの長手方向は、Ｚ軸に対して４５°傾きかつ磁気抵抗１５５ａ、１５５ｃの長手方向に対して直角である。磁気抵抗１５５ｄは蛇行しながら磁気抵抗１５５ａ、１５５ｃの長手方向と直角の感磁方向に延び、その感磁方向の磁界を検知する。磁気抵抗１５５ｄの感磁方向とその蛇行パターンの長手方向は磁気抵抗１５５ｂのそれらと一致する。磁気抵抗１５５ａ～１５５ｄは絶縁基板１５０の下面１５０ｂに沿った磁界を感知する。絶縁層１６０は絶縁基板１５０の下面１５０ｂに設けられた厚さが約１μｍのＳｉＯ２薄膜からなり、磁気抵抗１５５ａ～１５５ｄを覆うことにより磁気抵抗１５５ａ～１５５ｄを保護する。
　磁気抵抗素子４３の構成を説明する。図４Ｃは磁気抵抗素子４３の上面図であり、図４Ｄは図４Ｃに示す磁気抵抗素子４３の線４Ｄ－４Ｄにおける断面図である。磁気抵抗素子４３のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の長さは各々３ｍｍ、０．８ｍｍ、３ｍｍである。磁気抵抗素子４３は、セラミック等の絶縁部材よりなる絶縁基板２５０と、電源印加電極２５１と、出力電極２５２、２５３と、グランド電極２５４と、磁気抵抗２５５ａ～２５５ｄと、絶縁層２６０とを有する。電源印加電極２５１と出力電極２５２、２５３とグランド電極２５４と磁気抵抗２５５ａ～２５５ｄとは絶縁基板２５０の上面２５０ａに設けられている。磁気抵抗２５５ａは蛇行形状の磁気抵抗体からなり、電源印加電極２５１と出力電極２５２との間に設けられて電源印加電極２５１と出力電極２５２との間に接続されている。磁気抵抗２５５ｂは蛇行形状の磁気抵抗体からなり、出力電極２５２とグランド電極２５４との間に設けられて出力電極２５２とグランド電極２５４との間に接続されている。磁気抵抗２５５ｃは蛇行形状の磁気抵抗体からなり、出力電極２５３とグランド電極２５４との間に設けられて出力電極２５３とグランド電極２５４との間に接続されている。磁気抵抗２５５ｄは蛇行形状の磁気抵抗体からなり、電源印加電極２５１と出力電極２５３との間に設けられて電源印加電極２５１と出力電極２５３との間に接続されている。このような電気的な接続を行なうことで、磁気抵抗２５５ａ～２５５ｄはブリッジ回路を構成する。磁気抵抗２５５ａ～２５５ｄはＮｉ－Ｃｏ等の強磁性体からなる厚さ約０．１μｍの磁気抵抗薄膜よりなる。図４Ｃに示すように、磁気抵抗２５５ａの蛇行パターンの長手方向は、被測定電流Ｉｄの方向であるＺ軸の正方向とＸ軸の正方向との間からＺ軸の負方向とＸ軸の負方向との間に延びてＺ軸に対して４５°傾いている。磁気抵抗２５５ａは蛇行しながら磁気抵抗２５５ａの長手方向と直角の感磁方向に延び、その感磁方向の磁界を検知する。磁気抵抗２５５ａと隣りあう磁気抵抗２５５ｂの蛇行パターンの長手方向は、Ｚ軸に対して４５°傾きかつ磁気抵抗２５５ａの長手方向に対して直角である。磁気抵抗２５５ｂは蛇行しながら磁気抵抗２５５ｂの長手方向と直角の感磁方向に延び、その感磁方向の磁界を検知する。磁気抵抗２５５ｂと隣りあう磁気抵抗２５５ｃの蛇行パターンの長手方向は、Ｚ軸に対して４５°傾きかつ磁気抵抗２５５ｂの長手方向に対して直角である。磁気抵抗２５５ｃは蛇行しながら磁気抵抗２５５ｃの長手方向と直角の感磁方向に延び、その感磁方向の磁界を検知する。磁気抵抗２５５ａの感磁方向とその蛇行パターンの長手方向は磁気抵抗２５５ｃのそれらと一致する。磁気抵抗２５５ａ、２５５ｃと隣りあう磁気抵抗２５５ｄの蛇行パターンの長手方向は、Ｚ軸に対して４５°傾きかつ磁気抵抗２５５ａ、２５５ｃの長手方向に対して直角である。磁気抵抗２５５ｄは蛇行しながら磁気抵抗２５５ａ、２５５ｃの長手方向と直角の感磁方向に延び、その感磁方向の磁界を検知する。磁気抵抗２５５ｄの感磁方向とその蛇行パターンの長手方向は磁気抵抗２５５ｂのそれらと一致する。磁気抵抗２５５ａ～２５５ｄは絶縁基板２５０の上面２５０ａに沿った磁界を感知する。絶縁層２６０は絶縁基板２５０の上面２５０ａに設けられた厚さが約１μｍのＳｉＯ２薄膜からなり、磁気抵抗２５５ａ～２５５ｄを覆うことにより磁気抵抗２５５ａ～２５５ｄを保護する。
　図４Ｅは電流センサ１２１の回路図である。磁気抵抗素子４１の電源印加電極１５１とグランド電極１５４は電源Ｖｃｃとグランドにそれぞれ接続されている。磁気抵抗素子４１の出力電極１５２、１５３は差動増幅器１４１の非反転入力端子、反転入力端子にそれぞれ接続されている。差動増幅器１４１は非反転入力端子に入力された信号から反転入力端子に入力された信号を引いた差分の信号を出力する。磁気抵抗素子４３の電源印加電極２５１とグランド電極２５４は電源Ｖｃｃとグランドにそれぞれ接続されている。磁気抵抗素子４３の出力電極２５２、２５３は差動増幅器１４３の非反転入力端子、反転入力端子にそれぞれ接続されている。差動増幅器１４３は非反転入力端子に入力された信号から反転入力端子に入力された信号を引いた差分の信号を出力する。差動増幅器１４１、１４３の出力は加算器２４１に接続されている。加算器２４１は差動増幅器１４１、１４３の出力する信号を加算して出力する。
　磁気抵抗素子４１の磁気抵抗１５５ａ～１５５ｄを含む平面すなわち絶縁基板１５０の下面１５０ｂおよび磁気抵抗素子４３の磁気抵抗２５５ａ～２５５ｄを含む平面すなわち絶縁基板２５０の上面２５０ａは電流路４０と平行に配置される。磁気抵抗素子４１の絶縁基板１５０の下面１５０ｂと電流路４０との距離および磁気抵抗素子４３の絶縁基板２５０の上面２５０ａと電流路４０との距離は互いに等しくともに１．７６ｍｍである。
　電流センサ１２１全体をヘルムホルツコイル内の中心軸上の中心部に配置した。最初に、このヘルムホルツコイルに電流を印加せず、電流路４０に１０アンペアの電流を流したとき、加算器２４１の出力は２．７７ボルトであった。このとき磁気抵抗素子４１、４３に印加される電流磁界の磁束密度は約０．２ｍＴである。次に、ヘルムホルツコイルの中心軸と電流路４０の電流の方向を直交させ、電流路４０に１０アンペアの電流を流した状態で、ヘルムホルツコイルに電流を流すことにより、図３Ａと図３ＢにおけるＸ軸方向、すなわち電流路４０に流れる被測定電流Ｉｄによって磁気抵抗素子４１、４３に印加される電流磁界と平行な外部磁界を磁気抵抗素子４１、４３に印加した。
　図５Ａは、電流センサ１２１の評価結果を示し、具体的には、ヘルムホルツコイルに流す電流を調整して、図３Ａと図３Ｂに示すＸ軸方向を向く外部磁界の磁束密度を０ｍＴ（テスラ）から２ｍＴまで変化させたときの加算器２４１の出力変化率を示す。
　次に、ヘルムホルツコイルの中心軸と電流路４０の電流の方向を一致させ、電流路４０に１０アンペアの電流を流した状態で、ヘルムホルツコイルに電流を流すことにより、図３Ａと図３Ｂに示すＺ軸方向、すなわち電流路４０に流れる被測定電流Ｉｄによって磁気抵抗素子４１、４３に印加される電流磁界４５と直交する外部磁界を磁気抵抗素子４１、４３に印加した。
　図５Ｂは、ヘルムホルツコイルに流す電流を調整して、図３Ａと図３Ｂに示すＺ軸方向を向く外部磁界の磁束密度を０ｍＴ（テスラ）から２ｍＴまで変化させたときの加算器２４１の出力変化率を示す。
　図５Ａと図５Ｂに示すように、電流路４０に流れる被測定電流Ｉｄ（＝１０アンペア）によって磁気抵抗素子４１、４３に印加される電流磁界４５の磁束密度である約０．２ｍＴの２．５倍に当る０．５ｍＴの外部磁界が印加されたときに発生する誤差電圧は０．０５％以下である。また、電流磁界の磁束密度の１０倍に当る２ｍＴの外部磁界が印加された際であっても、発生する誤差電圧は０．１５％以下である。このように、電流センサ１２１は、外部磁界が存在する場合であっても被測定電流Ｉｄの電流値に発生する誤差はきわめて小さく、非接触で電流路４０に流れる被測定電流Ｉｄを正確に測定できる。
　図８Ａと図８Ｂに示す従来の電流センサ１においては、磁気抵抗素子５ａ、６ａが電流路４を流れる被測定電流Ｉｄに垂直な面（ＸＹ面）内に配置されているために、電流センサのＹ軸方向の寸法が大きくなってしまう。また、磁気抵抗素子５ａ、６ａが電流路４を流れる被測定電流Ｉｄに垂直な面内に配置されているとともに、磁気抵抗Ｒａ～Ｒｄをそれぞれ磁化容易軸と被測定電流Ｉｄによる誘導磁界の方向とが４５°を成すように配置する必要があるので、磁気抵抗素子５ａ、６ａを電流路４に近接して配置するには限界がある。そのため、電流路４に流れる被測定電流Ｉｄにより発生する磁界を有効に捉えることが困難であり、電流測定のＳ／Ｎが低下する。さらに、電流路４に流れる被測定電流Ｉｄにより発生する磁束密度は電流路４からの距離に反比例して減少するので、磁気抵抗素子５ａ、６ａ内での磁束密度が一様とはならない。そのため、磁気抵抗Ｒａ、Ｒｂの位置にばらつきがあると磁気抵抗素子５ａ、６ａで構成されるブリッジ回路の抵抗変化に誤差が生じ、測定される電流値に誤差が発生する。
　実施の形態における電流センサ１２１においては、磁気抵抗素子４１の磁気抵抗１５５ａ～１５５ｄを含む平面である面１５０ｂおよび磁気抵抗素子４３の磁気抵抗２５５ａ～２５５ｄを含む平面である面２５０ａは電流路４０と平行に配置されているので、電流センサ１２１のＹ軸方向の寸法を小さくすることができる。また、磁気抵抗素子４１、４３を電流路４０に近接して配置できるので、電流センサ１２１は電流路４０に流れる被測定電流Ｉｄにより発生する磁界を有効に検出してＳ／Ｎ比を高めることができる。磁界発生器４２、４４を互いに接近させて、磁界発生器４２のＮ極４２Ｎと磁界発生器４４のＳ極４４Ｓとの間に働く吸引力、および磁界発生器４２のＳ極４２Ｓと磁界発生器４４のＮ極４４Ｎとの間に働く吸引力により、磁気抵抗素子４１、４３を電流路４０に簡便に取付けることもできる。さらに電流路４０に流れる被測定電流Ｉｄにより発生する磁束密度が磁気抵抗素子４１、４３内でそれぞれ一定となるので、磁気抵抗素子４１、４３を構成する磁気抵抗１５５ａ～１５５ｄ、２５５ａ～２５５ｄの平面（面１５０ｂ、２５０ａ）内での位置に対する制約を解消できる。さらにまた、磁気抵抗素子４１の磁気抵抗１５５ａ～１５５ｄを含む平面（面１５０ｂ）と電流路４０との距離が、磁気抵抗素子４３の磁気抵抗２５５ａ～２５５ｄを含む平面（面２５０ａ）と電流路４０との距離と等しいように構成しているので、電流センサ１２１は外部磁界が存在する場合であっても、被測定電流Ｉｄの電流値に誤差が発生することがなく、非接触で電流路４０に流れる被測定電流Ｉｄを正確に測定することができる。
　なお、実施の形態における電流センサ２１においては、磁気抵抗素子２３の磁気抵抗１３０ａ～１３０ｄがフルブリッジに接続され、磁気抵抗素子２５の磁気抵抗２３０ａ～２３０ｄがフルブリッジに接続されている。磁気抵抗素子２３の磁気抵抗１３０ａ～１３０ｄがハーフブリッジに接続され、磁気抵抗素子２５の磁気抵抗２３０ａ～２３０ｄがハーフブリッジに接続されていても同様の効果が得られる。同様に、実施の形態における電流センサ１２１においては、磁気抵抗素子４１の磁気抵抗１５５ａ～１５５ｄがフルブリッジに接続され、磁気抵抗素子４３の磁気抵抗２５５ａ～２５５ｄがフルブリッジに接続されている。磁気抵抗素子４１の磁気抵抗１５５ａ～１５５ｄがハーフブリッジに接続され、磁気抵抗素子４３の磁気抵抗２５５ａ～２５５ｄがハーフブリッジに接続されていても同様の効果が得られる。
　図６Ａは実施の形態における電流センサ１２１の他の磁気抵抗素子７１の平面図である。図６Ｂは図６Ａに示す磁気抵抗素子７１の線６Ｂ－６Ｂにおける断面図である。図６Ｃは他の磁気抵抗素子７３の平面図である。図６Ｄは図６Ｃに示す磁気抵抗素子７３の線６Ｄ－６Ｄにおける断面図である。図６Ａから図６Ｄにおいて、図４Ａから図４Ｄに示す磁気抵抗素子４１、４３と同じ部分には同じ参照番号を付す。図６Ａと図６Ｂに示す磁気抵抗素子７１は図４Ａと図４Ｂに示す磁気抵抗素子４１の絶縁層１６０の下面１６０ｂに配置された複数の薄膜磁石１６１と、絶縁層１６０の下面１６０ｂに配置されて薄膜磁石１６１を覆う絶縁層１６２とをさらに有する。図６Ｃと図６Ｄに示す磁気抵抗素子７３は図４Ｃと図４Ｄに示す磁気抵抗素子４３の絶縁層２６０の上面２６０ａに配置された複数の薄膜磁石２６１と、絶縁層２６０の上面２６０ａに配置されて薄膜磁石２６１を覆う絶縁層２６２とをさらに有する。
　薄膜磁石１６１、２６１は厚みが約０．６μｍのＣｏＰｔ等の磁性材料からなり、絶縁層１６０、２６０の面１６０ｂ、２６０ａ全体に蒸着、スパッタ法等により上記磁性材料の薄膜を形成した後、露光、エッチングによりそれらの薄膜をパターニングすることにより形成される。複数の薄膜磁石１６１は、磁気抵抗１５５ａ～１５５ｄの感磁方向と４５度をなす方向、具体的にはＸ軸の方向に細長く延びる略長方体形状を有し、Ｚ軸の方向に配列されている。複数の薄膜磁石２６１は、磁気抵抗２５５ａ～２５５ｄの感磁方向と４５度をなす方向、具体的にはＸ軸の方向に細長く延びる略長方体形状を有し、Ｚ軸の方向に配列されている。略長方体形状の長手方向と直角の幅方向に大きな磁界を印加することにより、薄膜磁石１６１、２６１は幅方向すなわち被測定電流Ｉｄの方向であるＺ軸の方向に磁化されている。薄膜磁石１６１は、被測定電流Ｉｄの流れる方向と一致する方向のバイアス磁界を磁気抵抗素子７１に与える磁界発生器として機能する。薄膜磁石２６１は、磁気抵抗素子７１に与えられたバイアス磁界の方向と反対の方向のバイアス磁界を磁気抵抗素子７３に与える磁界発生器として機能する。絶縁層１６２、２６２は厚みが約１μｍのＳｉＯ２薄膜からなり、薄膜磁石１６１、２６１を覆うことにより薄膜磁石１６１、２６１をそれぞれ保護する。この構成によれば、磁気抵抗素子７１、７３の磁気抵抗１５５ａ～１５５ｄ、２５５ａ～２５５ｄにさらに一様で高い磁束密度を与えることができる。さらに、薄膜磁石１６１、２６１は磁気抵抗素子７１、７３にそれぞれ一体に形成できるので、きわめて小形の電流センサ１２１が得られる。
　図６Ｅは図６Ａから図６Ｄに示す磁気抵抗素子７１、７３を用いた実施の形態における他の実施例の電流センサ２２１の側面図である。図６Ｅにおいて、図３Ａに示す電流センサ１２１と同じ部分には同じ参照番号を付す。電流センサ２２１は図３Ａに示す電流センサ１２１の磁気抵抗素子４１、４２の代わりに図６Ａから図６Ｄに示す薄膜磁石１６１、２６１を備え、図３Ａに示す磁界発生器４２、４４は備えていない。図６Ａと図６Ｂに示す薄膜磁石１６１は図３Ａに示す磁界発生器４２として機能し、磁界発生器４２が印加する磁界と同じ磁界を磁気抵抗１５５ａ～１５５ｄに印加する。図６Ｃと図６Ｄに示す薄膜磁石２６１は図３Ａに示す磁界発生器４４として機能し、磁界発生器４４が印加する磁界と同じ磁界を磁気抵抗２５５ａ～２５５ｄに印加する。これにより、電流センサ２２１は電流センサ１２１と同様に動作して被測定電流Ｉｄを正確に測定することができる。
　実施の形態における電流センサ２１、１２１、２２１において、差動増幅器の反転入力端子と非反転入力端子の接続は上述の逆であってもよい。
　実施の形態において、「上方」「下方」「真上」「真下」「上面」「下面」等の方向を示す用語は、電流路や磁気抵抗素子等の電流センサの構成部品の相対的な位置関係にのみ依存する相対的な方向を示し、鉛直方向等の絶対的な方向を示すものではない。
　本発明に係る電流センサは、形状を小形化できるとともに、非接触で電流路に流れる電流を正確に測定することができ、特に、車両、産業機器等内における電流を検出する電流検出装置として有用である。
２１　　電流センサ
２２　　電流路
２３　　磁気抵抗素子（第１の磁気抵抗素子）
２４　　磁界発生器（第１の磁界発生器）
２５　　磁気抵抗素子（第２の磁気抵抗素子）
２６　　磁界発生器（第２の磁界発生器）
１６１　　薄膜磁石
２６１　　薄膜磁石

Claims (4)

  1. 被測定電流を検出する電流センサであって、
    　　　前記被測定電流が流れるように構成された電流路と、
    　　　前記電流路を挾んで配置された第１の磁気抵抗素子と第２の磁気抵抗素子と、
    　　　前記被測定電流の流れる方向と一致する方向の第１のバイアス磁界を前記第１の磁気抵抗素子に与える第１の磁界発生器と、
    　　　前記第１のバイアス磁界の前記方向と反対の方向の第２のバイアス磁界を前記第２の磁気抵抗素子に与える第２の磁界発生器と、
    を備え、
    前記第１の磁気抵抗素子の出力信号および第２の磁気抵抗素子の出力信号から前記被測定電流を検出するように構成されており、
    前記第１の磁気抵抗素子は、前記電流路と平行な第１の平面に沿って配置された第１の磁気抵抗を有し、
    前記第２の磁気抵抗素子は、前記電流路と平行な第２の平面に沿って配置された第２の磁気抵抗を有し、
    前記第１の平面と前記電流路との距離は、前記第２の平面と前記電流路との距離と等しい、電流センサ。
  2. 前記第１の磁界発生器はＮ極とＳ極とを有しており、前記第１の磁界発生器の前記Ｎ極の中心から前記Ｓ極の中心に向かう方向が前記被測定電流の流れる方向と一致するように配置されており、
    前記第２の磁界発生器はＮ極とＳ極とを有しており、前記第２の磁界発生器の前記Ｓ極の中心から前記Ｎ極の中心に向かう方向が前記被測定電流の流れる前記方向と一致するように配置されている、請求項１に記載の電流センサ。
  3. 前記第１の磁界発生器および第２の磁界発生器は薄膜磁石である、請求項１または２に記載の電流センサ。
  4. 前記第１の平面は前記第２の平面と平行である、請求項１から３のいずれか一項に記載の電流センサ。
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