磁傳感器及具備其的電流傳感器的制作方法

本發明涉及磁傳感器及具備其的電流傳感器，尤其是涉及磁通門型的磁傳感器及具備其的電流傳感器。

背景技術：

作為檢測外部磁場的磁傳感器，磁通門型的磁傳感器是公知的。在專利文獻1、2中，示出了磁通門型的磁傳感器的例子。

專利文獻1記載的磁通門型的磁傳感器具有在由非晶磁性金屬等構成的磁通門磁芯上卷繞有線圈的結構，能夠檢測根據流過母線的電流而產生的磁場。但是，專利文獻1所記載的磁通門型的磁傳感器為開磁路構造，因此要想獲得充分的電感，需要增加線圈的匝數，存在不適合小型化之類的問題。

在專利文獻2中，公開了一種具有閉磁路構造的磁通門型的磁傳感器。專利文獻2所記載的磁通門型的磁傳感器，通過將由坡莫合金構成的低電阻部和由鐵素體構成的高電阻部接合成環狀，形成閉磁路構造。而且，在專利文獻2中，通過在由坡莫合金構成的低電阻部卷繞線圈，構成磁通門型的磁傳感器。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：國際公開第2009/093178號

專利文獻2：日本特開2011－112634號公報

技術實現要素：

但是，在專利文獻2記載的磁通門型的磁傳感器中，由于線圈被卷繞在由坡莫合金構成的低電阻部，因此磁傳感器的測量范圍會受低電阻部的飽和磁通密度所限制，存在測量范圍窄之類的問題。

因此，本發明目的在于，提供一種具有閉磁路構造且測量范圍廣的磁通門型的磁傳感器及具備其的電流傳感器。

本發明的磁傳感器，其特征為，具備：第一磁芯，其由第一軟磁性材料構成，具有第一連接面及第二連接面；第二磁芯，其由和所述第一軟磁性材料不同的第二軟磁性材料構成，具有與所述第一連接面相對的第三連接面及與所述第二連接面相對的第四連接面；以及線圈，其卷繞在所述第一磁芯的所述第一連接面和所述第二連接面之間，所述第一磁芯其達到磁飽和的磁場強度比所述第二磁芯大，所述第二磁芯其磁導率比所述第一磁芯大。

另外，本發明的電流傳感器，其特征為，具備：母線，供作為測量對象的電流流動；磁傳感器，其是配置在所述母線附近的上述的磁傳感器；以及檢測電路，其監視所述線圈呈現的電壓。

根據本發明，第一磁芯及第二磁芯為閉磁路構造，并且，線圈卷繞在達到磁飽和的磁場強度比第二磁芯大的第一磁芯上，因此即使是在第二磁芯磁飽和那樣的磁場中也能夠維持磁特性。由此，可以提供具有高電感且測量范圍廣的磁傳感器及具備其的電流傳感器。

在本發明中，優選的是，所述第一磁芯是具有供所述線圈卷繞的卷芯部和分別設置于所述卷芯部的軸向上的兩端的第一凸緣部及第二凸緣部的鼓型磁芯，所述第一凸緣部具有供所述線圈的一端接線的第一端子電極，所述第二凸緣部具有供所述線圈的另一端接線的第二端子電極，與所述軸向平行的所述第一凸緣部的表面構成所述第一連接面，與所述軸向平行的所述第二凸緣部的表面構成所述第二連接面。據此，能夠使用在表面安裝型的線圈零件中被廣泛使用的鼓型磁芯，因此可以實現低成本化。

在這種情況下，所述線圈也可以包含至少一部分雙線并繞的第一線圈及第二線圈，或也可以包含匝數相互不同的第一線圈及第二線圈。據此，可以將一線圈用作勵磁用線圈，將另一線圈用作檢測用線圈。

在本發明中，優選的是，所述第二磁芯是將所述第一連接面及第二連接面覆蓋的板狀體。據此，只要在卷繞有線圈的鼓型磁芯上連接板狀體就能夠構成磁傳感器。

在這種情況下，關于所述第二磁芯的與所述軸向正交的方向上的寬度，即使位于所述第三連接面和所述第四連接面之間的中央部的寬度比所述第三連接面及第四連接面上的寬度更窄也沒關系。據此，在寬度窄的中央部容易產生磁飽和，因此可以提高靈敏度。

在本發明中，也可以是，所述第二磁芯在厚度方向具有層疊構造。據此，可以抑制渦流損耗，且擴大能夠高靈敏度地測量磁場的范圍。另外，也可以是，所述第二磁芯的所述軸向上的長度比所述第一磁芯的所述軸向上的長度更長。據此，由于使得更多的磁通量通過第二磁芯，因此可以提高檢測靈敏度。

在本發明中，優選的是，所述第一磁芯和所述第二磁芯不通過接合劑即可相互定位。據此，不會有接合劑的收縮等產生的應力作用在第二磁芯上，因此可以獲得符合設計的磁特性。

在這種情況下，也可以是，還具備將所述第二磁芯定位在所述第一磁芯上的支承部件，所述支承部件具有與所述第一磁芯卡合的卡合部，由此，所述第二磁芯被所述支承部件和所述第一磁芯夾住而被定位。或者，也可以是，還具備將所述第二磁芯定位在所述第一磁芯上的支承部件，所述支承部件具有設置有收納所述第二磁芯的凹部的接合面，所述支承部件的接合面接合在所述第一磁芯的所述第一連接面及第二連接面上，由此，所述第二磁芯被所述支承部件的所述凹部和所述第一磁芯夾住而被定位。

在本發明中，也可以是，所述第一磁芯在所述軸向還具有位于所述第一凸緣部和所述第二凸緣部之間的第三凸緣部，所述第二磁芯以將所述第一凸緣部～第三凸緣部的表面覆蓋的方式配置。據此，即使是卷芯部的軸向上的長度長的情況，也能夠防止第二磁芯的彎曲。

在本發明中，優選的是，所述第一軟磁性材料是鐵素體，所述第二軟磁性材料是非晶磁性金屬。據此，可以提供低成本且靈敏度高的磁傳感器及具備其的電流傳感器。

發明效果

這樣，根據本發明，可以提供通過閉磁路構造而具有高的電感且測量范圍廣的磁通門型的磁傳感器及具備其的電流傳感器。

附圖說明

圖1是表示本發明第一實施方式的磁傳感器10a的結構的圖，(a)是表示外觀的立體圖，(b)是沿著(a)所示的a面切斷后的側視圖，(c)是分解立體圖。

圖2是表示將線圈31、32進行雙線并繞的例子的圖。

圖3是表示第一磁芯21及第二磁芯22的磁特性的圖。

圖4是表示磁傳感器10a的磁特性的圖。

圖5是表示磁傳感器10a的使用例的等效電路圖。

圖6是表示外部磁場40和檢測線圈32呈現的檢測電壓v2的關系的波形圖。

圖7是表示勵磁線圈31和檢測線圈32的匝數比和檢測電壓v2的關系的圖。

圖8是表示磁耦合系數k和檢測電壓v2的關系的圖。

圖9是表示磁傳感器10a的另一使用例的等效電路圖。

圖10是表示使用磁傳感器10a的電流傳感器的結構的概要立體圖。

圖11是表示本發明第二實施方式的磁傳感器10b的結構的立體圖。

圖12是表示本發明第三實施方式的磁傳感器10c的結構的立體圖。

圖13是比較磁傳感器10a和磁傳感器10c的磁特性的圖，(a)表示磁通密度b為-200～200mt的范圍的特性，(b)表示磁通密度b為-10～10mt的范圍的特性。

圖14是表示本發明第四實施方式的磁傳感器10d的結構的立體圖。

圖15是表示本發明第五實施方式的磁傳感器10e的結構的立體圖。

圖16是表示本發明第六實施方式的磁傳感器10f的結構的立體圖。

圖17是表示本發明第七實施方式的磁傳感器10g的結構的立體圖。

圖18是表示本發明第八實施方式的磁傳感器10h的結構的側視圖。

圖19是表示本發明第九實施方式的磁傳感器10i的結構的立體圖。

圖20是從接合面側觀察支承部件80的立體圖。

圖21是表示本發明第十實施方式的磁傳感器10j的結構的立體圖。

圖22是表示本發明第十一實施方式的磁傳感器10k的結構的立體圖。

圖23是表示本發明第十二實施方式的磁傳感器10l的結構的立體圖。

圖24是表示本發明第十三實施方式的磁傳感器10m的結構的側視圖。

圖25是表示本發明第十四實施方式的磁傳感器10n的結構的立體圖。

圖26是表示本發明第十五實施方式的磁傳感器10o的結構的立體圖。

符號說明

10a～10o磁傳感器

21第一磁芯

21a卷芯部

21b～21d凸緣部

21t凸緣部的上表面

21s1、21s2凸緣部的側面

22第二磁芯

22a第二磁芯的中央部

23支承基板

30線圈

31勵磁線圈

32檢測線圈

40外部磁場

41信號發生電路

42檢測電路

43樞密特觸發反相器

44電阻

45母線

46磁屏蔽罩

51突起

52凹部

60、70、80、90支承部件

61切口部

62卡合部

71、72板簧

81凹部

82、83側板部

91開口部

e1～e4，e11～e13端子電極

g接合層

s1～s4連接面

v1輸入電壓

v2檢測電壓

vref基準電壓

具體實施方式

以下，參照附圖，對本發明的優選的實施方式詳細進行說明。

圖1是表示本發明第一實施方式的磁傳感器10a的結構的圖，(a)是表示外觀的立體圖，(b)是沿著(a)所示的a面切斷的情況下的側視圖，(c)是分解立體圖。

本實施方式的磁傳感器10a是可以進行表面安裝的磁通門型的磁傳感器，如圖1所示，具備為鼓型的第一磁芯21、為板狀體的第二磁芯22和卷繞在第一磁芯21上的線圈30(31、32)。

第一磁芯21由鐵素體等軟磁性材料構成，具有供線圈30卷繞的卷芯部21a和分別設置于卷芯部21a的軸向上的兩端的第一凸緣部及第二凸緣部21b、21c。凸緣部21b、21c從軸向看其直徑比卷芯部21a大，由此線圈30的卷繞作業變得容易，并且防止了線圈30的脫落。在凸緣部21b、21c分別設置有1個或2個以上的端子電極，線圈30的一端及另一端與相對應的端子電極接線。在圖1所示的例子中，線圈30由兩根線圈31、32構成，它們的一端分別與設置在凸緣部21b的端子電極e1、e2接線，它們的另一端分別與設置在凸緣部21c的端子電極e3、e4接線。

線圈30由兩根線圈31、32構成的情況下，這兩根線圈31、32的匝數可以相同、也可以不同。將兩根線圈31、32的匝數設定為相同的情況下，如圖2所示，優選將這些線圈31、32雙線并繞。據此，能夠提高與線圈31、32的磁耦合。

第一磁芯21的凸緣部21b、21c分別具有與第二磁芯22相對的第一連接面及第二連接面s1、s2。連接面s1、s2是與卷芯部21a的軸向平行的平面，是位于與形成有端子電極e1～e4的底面相反的一側的上表面。再者，端子電極e1～e4不僅在底面形成，而且在與軸向正交的側面也形成，以在表面安裝時形成焊錫的角焊縫。

第二磁芯22是由非晶磁性金屬等軟磁性材料構成的板狀體。第二磁芯22將連接面s1、s2覆蓋，在本實施方式中，通過由環氧系等樹脂系接合劑構成的接合層g相互固定。第二磁芯22中、與第一連接面s1相對的部分構成第三連接面s3，與第二連接面s2相對的部分構成第四連接面s4。因此，在本實施方式中，在連接面s1和連接面s3之間介有接合層g，在連接面s2和連接面s4之間介有接合層g。

根據這種結構，第一磁芯21和第二磁芯22構成閉磁路，成為在第一磁芯21上卷繞有線圈30的結構。在第二磁芯22上沒有卷繞線圈30。這樣，第一磁芯21和第二磁芯22構成閉磁路，因此與專利文獻1那樣的開磁路構造相比，即使用少的匝數也可以獲得高的電感。換言之，要得到相同的電感，閉磁路構造用更少的匝數就足夠了。

第一磁芯21由達到磁飽和的磁場強度比第二磁芯22大且磁導率比其低的軟磁性材料構成。即，選擇直至達到飽和磁通密度可施加的磁場比第二磁芯22大的磁性材料。作為構成第一磁芯21的軟磁性材料，沒有特別限定，但可以使用mn－zn系鐵素體、ni－zn系鐵素體、鐵硅鋁磁合金(sendust)、坡莫合金等，特別優選使用ni－zn系鐵素體。ni－zn系鐵素體由于絕緣電阻高，即使直接卷繞線圈30也不會發生電短路。另一方面，在使用絕緣電阻低的mn－zn系鐵素體等的情況下，在線圈30的覆膜因任何原因發生了脫落的情況下，就有可能發生短路，因此，優選對第一磁芯21的表面實施真空鍍膜等提高絕緣性的處理。

第二磁芯由達到磁飽和的磁場強度比第一磁芯21小且磁導率比其大的軟磁性材料構成。作為第二磁芯22的材料，沒有特別限定，但優選使用fe系/co系的非晶磁性金屬。使用fe系/co系的非晶磁性金屬的情況下，優選通過卷對卷制程法形成50μm厚以下的薄板。若使用卷對卷制程法，所加熱的非晶磁性板的原料由于與熱容量大的卷接觸而被急冷。這時，在卷接觸的面和未與卷接觸的面上，由于溫度履歷不同而使其組成產生差異。因此，一表面成為高光亮面，另一表面變成低光亮面。而且，在本實施方式中，優選以低光亮面與第一磁芯21相對的方式配置第二磁芯22。這樣一來，第一磁芯21和第二磁芯22的磁耦合良好，可以抑制電感的降低。

由于fe系/co系的非晶磁性金屬比較脆，因此難以在fe系/co系的非晶磁性金屬上卷繞線圈30，在本實施方式中，在機械強度比較高的第一磁芯21上卷繞線圈30，在第二磁芯22上未卷繞線圈30，因此可以將fe系/co系的非晶磁性金屬的厚度減薄至例如50μm以下。

圖3是表示第一磁芯21及第二磁芯22的磁特性的圖。

如圖3所示，將橫軸作為磁場強度h(a/m)、將縱軸作為磁通密度b(t)時，僅考量不考慮磁滯性的理想磁化的情況下，第一磁芯21的飽和磁通密度b21和第二磁芯22的飽和磁通密度b22的關系為b21＜b22。另一方面，就達到飽和磁通密度的磁場強度而言，第一磁芯21比第二磁芯22大得多。因此，由第一磁芯21及第二磁芯22構成的閉磁路的磁通密度在第二磁芯22沒有磁飽和的磁場強度下顯示急劇的變化，在第二磁芯22磁飽和的磁場強度下顯示平緩的變化。

本實施方式的磁傳感器10a的突出特征之一是，僅在第一磁芯21上卷繞有線圈30。相反，若在第二磁芯22上卷繞線圈30，磁傳感器的測量范圍就會受到第二磁芯22的磁飽和的限制，可以測量的磁場強度范圍就會變窄。這種問題就是在專利文獻2記載的磁傳感器中產生的問題。與此相對，本實施方式的磁傳感器10a由于是在達到磁飽和的磁場強度大的第一磁芯21上卷繞有線圈30，因此在第二磁芯22未完全飽和的弱的磁場中，可以通過第二磁芯22進行高靈敏度的檢測，并且，即使在第二磁芯22完全飽和那樣的強磁場中，只要第一磁芯21未完全飽和，就能夠利用第一磁芯21的磁特性進行檢測。

另外，磁飽和量也可以通過第一磁芯21和第二磁芯22之間的間隙進行調整。間隙的大小也可以通過接合層g的厚度進行控制。為了形成具有所要求的大小的間隙，在使作為接合層g的原料的樹脂接合劑從液體固化的過程中，可以預先將第一磁芯21和第二磁芯22的位置關系固定。

圖4是表示本實施方式的磁傳感器10a的磁特性的圖。

如圖4所示，若將橫軸作為磁通密度b(mt)、將縱軸作為線圈30的每1圈的電感(al－value(al-值))，則可以定義與磁通密度對應的三個區域。第一區域(i)是電感的變化急劇的區域，相當于第二磁芯22沒有磁飽和的范圍。第二區域(ii)是電感的變化平緩的區域，相當于第二磁芯22磁飽和且第一磁芯21沒有磁飽和的范圍。第三區域(iii)是電感幾乎沒有變化的區域，相當于第一磁芯21磁飽和的范圍。作為磁傳感器發揮作用的是第一區域(i)和第二區域(ii)，其中，在第一區域(i)中可以進行靈敏度更高的測定。

第一區域(i)是第一磁芯21及第二磁芯22均沒有磁飽和的區域，但與由鐵素體等構成的第一磁芯21的磁導率相比，由非晶磁性金屬等構成的第二磁芯22其磁導率(＝db/dh)明顯更高，因此第二磁芯22比第一磁芯21呈現更顯著的磁特性。從電感的定義來看，電感與磁導率成正比，因此磁導率高的條件電感也大。如上所述，由非晶磁性金屬等構成的第二磁芯22磁導率高，容易磁飽和，因此在第一區域(i)中能夠靈敏度非常高地檢測磁場(磁通密度)。但是，由于非晶磁性金屬容易磁飽和，因此磁導率立刻變低，且變化少。

第二區域(ii)是由非晶磁性金屬等構成的第二磁芯22的磁導率充分降下來的區域，但卻是維持由鐵素體等構成的第一磁芯21的磁導率的區域。在該區域中，第一磁芯21的磁特性占主導地位。對于低磁場區域中的磁導率而言，鐵素體與非晶磁性金屬相比更低，但作為其折衷(trade-off)，可維持磁導率的磁場范圍較廣。因此，在第二區域(ii)，可以通過鐵素體的磁特性來檢測磁場(磁通密度)。

如以上說明，本實施方式的磁傳感器10a，是通過將由鐵素體等構成的第一磁芯21和由fe系/co系非晶磁性金屬等構成的第二磁芯22連接成環狀而形成閉磁路，在不易磁飽和的第一磁芯21上卷繞有線圈30。因此，在低磁通密度區域中，通過第二磁芯22的磁特性能夠進行靈敏度非常高的檢測，并且，在中磁通密度區域中，也能夠通過第一磁芯21的磁特性維持電感(al－value)的變化。

并且，本實施方式的磁傳感器10a使用由鐵素體等構成的鼓型磁芯作為第一磁芯21，因此可以通過轉用表面安裝型線圈零件而廉價制造。例如，可以轉用共模濾波器、脈沖變壓器、轉發器線圈(transpondercoil)、固有振蕩模(差模)線圈等。不論在哪種情況下，都可以在鼓型磁芯的卷芯部卷繞線圈30后，替代在鼓型磁芯上接合由鐵素體等構成的板狀磁芯，而接合由非晶磁性金屬等構成的第二磁芯22，大體上原封不動地使用其他線圈零件的制造生產線。

圖5是表示本實施方式的磁傳感器10a的使用例的等效電路圖。

在圖5所示的例子中，在磁傳感器10a卷繞有兩根線圈31、32，其中一根被用作勵磁線圈31，另一根被用作檢測線圈32。勵磁線圈31的電感成分和檢測線圈32的電感成分以規定磁耦合系數k進行磁耦合。嚴格地說，作為線圈31、32及磁芯21、22的電阻成分的銅損、鐵損(磁滯損耗、渦流損耗、殘留損耗)、或寄生電容等電容成分也存在，但為了使說明簡便，這些成分在圖5所示的等效電路中沒有顯示。

勵磁線圈31上連接有信號發生電路41。信號發生電路41是可以產生矩形波、正弦波、三角波等輸入電壓v1的電路。另一方面，檢測線圈32的一端接地，并且，另一端與檢測電路42連接。因此，檢測電路42中被輸入在檢測線圈32的兩端的檢測電壓v2。

關于勵磁線圈31和檢測線圈32的匝數比，沒有特別限定，但在圖5所示的例子中，假定檢測線圈32的匝數比勵磁線圈31多的情況。勵磁線圈31和檢測線圈32以規定的磁耦合系數k相互磁耦合。磁耦合系數k越大，被輸入勵磁線圈31的電信號越不會大幅衰減，而是向檢測線圈32傳播。

而且，若施加外部磁場40，按照圖4所示的特性，勵磁線圈31的電感和檢測線圈32的電感就會降低。其結果是，輸出至檢測線圈32的電壓波形根據外部磁場40的強度而變化。

圖6是表示外部磁場40和檢測線圈32呈現的檢測電壓v2的關系的波形圖。

在圖6所示的例子中，從信號發生電路41生成矩形波的輸入電壓v1，該輸入電壓v1施加于勵磁線圈31。

首先，沒有外部磁場40的情況下，檢測線圈32呈現的檢測電壓v2如圖6的點線所示，成為平坦部分的電平隨著時間而稍稍降低的矩形波。如果完全沒有磁飽和的傾向，其降低本身也不會產生，但由于來自信號發生電路41的電流，磁傳感器10a變得有磁飽和傾向，由此產生該降低。

其次，外部磁場40小的情況下，磁傳感器10a的飽和因外部磁場40而提前，所以，與沒有外部磁場40的情況相比，電感值降低，成為圖6的虛線所示的波形。

另外，外部磁場40大的情況下，因來自外部磁場40和來自信號發生電路41的電流，磁傳感器10a更強有力地飽和。因此，如圖6的單點劃線所示，成為上升之后緊接著就急劇下降的波形。

這樣，檢測線圈32呈現的檢測電壓v2的波形因外部磁場40的強度而變化。這種變化由檢測電路42來檢測，通過對檢測電壓v2的波形進行解析，可以測定外部磁場40的水平。

作為檢測電路42，可以使用比較儀(比較器)。比較儀是判別所輸入的電壓相對于基準電壓vref是大還是小的電路或元件。若通過比較儀對基準電壓vref和檢測電壓v2進行比較，在沒有外部磁場40的情況下，檢測電壓v2超過基準電壓vref的期間和檢測電壓v2未超過基準電壓vref的期間，每半個周期交替呈現。因此，從比較儀輸出的信號的占空比約為50％。

另一方面，外部磁場40小的情況下，檢測電壓v2超過基準電壓vref的期間變短，相應地，檢測電壓v2未超過基準電壓vref的期間變長。在這種情況下，從比較儀輸出的信號的占空比變得低于50％。

進而，外部磁場40大的情況下，檢測電壓v2超過基準電壓vref的期間進一步變短，相應地，檢測電壓v2未超過基準電壓vref的期間進一步變長。在這種情況下，從比較儀輸出的信號的占空比變得進一步低于50％。

這樣，外部磁場40越大，檢測電壓v2超過基準電壓vref的期間越變短，因此從比較儀輸出的信號的占空比也與之對應地變低。因此，只要對從比較儀輸出的信號的占空比進行解析，就可以推測外部磁場40的水平。

圖7是表示勵磁線圈31和檢測線圈32的匝數比和檢測電壓v2的關系的圖。

如圖7所示，可知勵磁線圈31和檢測線圈32的匝數比(檢測線圈32的匝數/勵磁線圈31的匝數)越大，檢測電壓v2的上升電壓就越大，且變化量也越大。即，匝數比越大，用檢測電路42檢測檢測電壓v2的變化就越容易。因此，優選檢測線圈32的匝數比勵磁線圈31的匝數多。

圖8是表示磁耦合系數k和檢測電壓v2的關系的圖。

圖8中表示了磁耦合系數k為0.5的例子和磁耦合系數k為0.85的例子。從圖8可明白，磁耦合系數k越大，檢測線圈32所呈現的檢測電壓v2的變化量δv越變大。因此，優選大的磁耦合系數k。為了得到高的磁耦合系數k，優選將勵磁線圈31和檢測線圈32像圖2那樣進行雙線并繞。在勵磁線圈31和檢測線圈32的匝數不同的情況下，勵磁線圈31和檢測線圈32在相同匝數的范圍進行雙線并繞即可。

使用本實施方式的磁傳感器10a的電路不限定于圖5所示的電路，也可以采用其他電路結構。例如，也可以設置測定檢測線圈32產生的檢測電壓v2的二次諧波的電路。測定二次諧波的電路是檢測電壓波形的非線性特性的有無的電路，在不具有非線性的情況下，向勵磁線圈31施加輸入電壓v1時，檢測線圈32中出現奇數次的高次諧波成分、即，一次、三次、五次、七次···的高次諧波成分，而在非線性的情況下，向勵磁線圈31施加輸入電壓v1時，檢測線圈32中不僅出現奇數次的高次諧波成分，而且出現二次、四次、六次···的偶數次的高次諧波成分。在此所謂的非線性，主要是磁性體的磁飽和特性的非線性的特性。即，檢測因磁飽和現象而產生的偶數的高次諧波成分的二次。雖然也出現高次的偶數次的高次諧波成分，但越是高次越存在變化減少的傾向，所以一般只使用二次的高次諧波成分。

更具體地說，通過信號發生電路41施加正弦波的輸入電壓v1時，檢測線圈32的檢測電壓v2出現其正弦波的頻率的偶數倍的頻率，檢測該二次諧波。檢測時，如果頻率足夠低，通過使用dsp(數字信號處理機)等進行fft(高速傅立葉變換)則可實現，否則，利用帶通濾波器僅提取二次高諧波成分，并平均化(平滑化)，由此變換成電壓，通過用da轉換器讀取該電壓，也可以實現。從信號發生電路41輸出的輸入電壓v1如果是正弦波則容易了解二次高諧波成分，但不一定是正弦波，也可以是矩形波或三角波。

再者，即使是線圈30由一根線圈構成的情況、即不存在勵磁線圈31的情況，也能夠檢測外部磁場40。例如，如圖9所示，也可以使用在樞密特觸發反相器43的輸入端和輸出端之間連接磁傳感器10a的線圈30再經由電阻44將樞密特觸發反相器43的輸入端接地的電路。使用圖9所示的電路的情況下，從樞密特觸發反相器43輸出的信號的頻率根據線圈30的電感的變化而變化，通過對其變化進行解析，可以測定外部磁場40的強度。

圖10是表示使用本實施方式的磁傳感器10a的電流傳感器的結構的概要立體圖。

圖10所示的電流傳感器具備作為測量對象的電流流動的母線45和磁屏蔽罩46，具有在磁屏蔽罩46內收納有本實施方式的磁傳感器10a的結構。母線45彎曲成大致u字形，以包圍母線45的彎曲部分的方式設置磁屏蔽罩46。磁屏蔽罩46由鐵素體等磁性材料構成，起到阻斷外部磁場的作用。

而且，當使作為測量對象的電流流經母線45時，則產生與電流量相對應的磁場，該磁場由磁傳感器10a來檢測。磁傳感器10a的檢測線圈32例如與圖5所示的檢測電路42連接，由此來監視檢測線圈32所出現的電壓。根據這種結構，可以通過磁傳感器10a檢測流過母線45的電流的電流量。這樣，本實施方式的磁傳感器10a可以用作電流傳感器的一部分。

以下，對本發明的另一實施方式的磁傳感器進行說明。

圖11是表示本發明第二實施方式的磁傳感器10b的結構的立體圖。

圖11所示的磁傳感器10b在軸向上的第二磁芯22的長度比第一磁芯21更長，這一點上，與圖1所示的第一實施方式的磁傳感器10a不同。關于其他方面，由于和第一實施方式的磁傳感器10a同樣，因此對同樣的要件附帶同樣的符號，省略重復的說明。

本實施方式的磁傳感器10b由于第二磁芯22的長度在軸向被延長，因此能夠更有效地取進外部磁場。由此，可以進行更高靈敏度的測定。并且，由于軸向上的定向性強，因此還具有容易特定產生磁場的被測定物的方向的好處。

圖12是表示本發明第三實施方式的磁傳感器10c的結構的立體圖。

圖12所示的磁傳感器10c其第二磁芯22的寬度在中央部22a變窄，這一點上，與圖1所示的第一實施方式的磁傳感器10a不同。即，第二磁芯22的寬度在與第一磁芯21相對的連接面s3、s4上寬，在位于連接面s3、s4之間的中央部22a收窄。關于其他方面，與第一實施方式的磁傳感器10a同樣，因此對同樣的要件附帶同樣的符號，省略重復的說明。

如果將第二磁芯22設定為這樣的形狀，則在中央部22a，第二磁芯22的截面積減少，因此在該部分容易產生磁飽和。由此，由于是在微小的磁場中產生磁飽和，因此能夠進一步提高靈敏度。

圖13是比較磁傳感器10a和磁傳感器10c的磁特性的圖，(a)表示磁通密度b在－200～200mt范圍的特性，(b)表示磁通密度b在－10～10mt范圍的特性。

如圖13所示，對磁傳感器10a和磁傳感器10c進行比較時，可知線圈30的每一匝的電感(al－value)的變化方面，磁傳感器10c的傾斜度dl/db更陡。即，傳感器相對于磁通密度的靈敏度由該傾斜度dl/db的大小來決定，因此，如果像磁傳感器10c那樣設定為將第二磁芯22的中央部22a縮小的形狀，就能夠大幅提高微小磁通密度區域中的靈敏度。

并且，如圖13(b)所示，關于電感相對于磁通密度b的變化幾乎不變的區域(用箭頭表示的范圍)，磁傳感器10c比磁傳感器10a更窄。因此，即使是非常小的外部磁場，通過磁傳感器10c也能夠檢測到該外部磁場。

再者，圖12所示的磁傳感器10c具有第二磁芯22的寬度隨著從端部朝向中央部22a逐漸變窄的錐形狀，但不限定于該形狀，也可以是第二磁芯22的寬度階段性地或一次變窄的形狀。但是，采用錐形狀的傾斜度dl/db更大。另外，圖12所示的磁傳感器10c其第二磁芯22的寬度僅在中央部22a變窄，但也可以將寬度整體上變窄。

圖14是表示本發明第四實施方式的磁傳感器10d的結構的立體圖。

圖14所示的磁傳感器10d具有兼備圖11所示的磁傳感器10b的特征和圖12所示的磁傳感器10c的特征二者的結構。即，使第二磁芯22的軸向上的長度比第一磁芯21長，且第二磁芯22的寬度在中央部22a變窄。由此，能夠獲得由磁傳感器10b得到的效果和由磁傳感器10c得到的效果這二者。

圖15是表示本發明第五實施方式的磁傳感器10e的結構的立體圖。

圖15所示的磁傳感器10e其第二磁芯22在厚度方向具有層疊構造，這一點上與圖1所示的第一實施方式的磁傳感器10a不同。關于其他方面，由于和第一實施方式的磁傳感器10a同樣，因此對同樣的要件附帶同樣的符號，省略重復的說明。

根據磁傳感器10e，由于第二磁芯22具有層疊構造，因此靈敏度dl/db降低，但作為其折衷，變得難以飽和，因此可傳感的外部磁場(磁通密度)的范圍變寬。這是因為fe系/co系非晶磁性金屬的截面積通過層疊而等效地變寬。另外，當如硅鋼片等的應用中所公知的那樣，層疊多個磁性體時，在磁性體間產生微小的間隙，渦電流被分割。因此，可以使渦流損耗導致的損失降低。

圖16是表示本發明第六實施方式的磁傳感器10f的結構的立體圖。

在圖16所示的磁傳感器10f中，在作為凸緣部21b的上表面的第一連接面s1及作為凸緣部21c的上表面的第二連接面s2，設置有卡合用的突起51。另一方面，第二磁芯22在軸向上的外側，寬度比第三連接面s3及第四連接面s4寬，由此連接面s3、s4所設置的位置構成卡合用的凹部52。關于其他方面，由于和第二實施方式的磁傳感器10b同樣，因此對同樣的要件附帶同樣的符號，省略重復的說明。

根據這樣的結構，設置于第一磁芯21的突起51和設置于第二磁芯22的凹部52卡合，可以提高兩者的接合性。在這種情況下，也可以在第一磁芯21和第二磁芯22之間設置接合層g，或也可以省略接合層g。如果省略接合層g，由于不會有接合劑的收縮等而產生的應力作用在第二磁芯22上，因此能夠獲得符合設計的磁特性。

再者，突起51及凹部52的形狀不限于圖16所示的例子。例如，也可以通過在軸向設置多個第一磁芯21的突起51，且在軸向設置多個第二磁芯22的凹部52，使其更牢固地卡合。或者，也可以將兩者設定為鋸齒形狀。

圖17是表示本發明第七實施方式的磁傳感器10g的結構的立體圖。

圖17所示的磁傳感器10g還具備將第二磁芯22向第一磁芯21定位固定的支承部件60。支承部件60例如由樹脂構成。在本實施方式中，在第一磁芯21的凸緣部21b、21c設置有切口部61，在將第二磁芯22夾在第一磁芯21和支承部件60之間的狀態下，只要使切口部61與支承部件60的卡合部62卡合，則可將第二磁芯22固定。關于其他方面，由于和第一實施方式的磁傳感器10a同樣，因此在同樣的要件附帶同樣的符號，省略重復的說明。

根據這樣的結構，在本實施方式中也可以提高第一磁芯21和第二磁芯22的接合性。在這種情況下，不需要在第一磁芯21和第二磁芯22之間設置接合層g。因此，不會有因接合劑的收縮等產生的應力作用在第二磁芯22上，所以可以獲得符合設計的磁特性。并且，由于第二磁芯22被支承部件60覆蓋，因此也可獲得第二磁芯22被支承部件60保護的效果。

圖18是表示本發明第八實施方式的磁傳感器10h的結構的立體圖。

圖18所示的磁傳感器10h還具備覆蓋第二磁芯22的支承部件70和固定支承部件70的板簧71、72。支承部件70例如由樹脂構成。在本實施方式中，板簧71夾住第一磁芯21的凸緣部21b和支承部件70，板簧72夾住第一磁芯21的凸緣部21c和支承部件70。由此，無需使用接合層g，第二磁芯22就被定位固定。關于其他方面，和第一實施方式的磁傳感器10a同樣，因此對同樣的要件附帶同樣的符號，省略重復的說明。

根據這樣的結構，可以提高第一磁芯21和第二磁芯22的接合性，可以獲得和第七實施方式的磁傳感器10g同樣的效果。另外，在本實施方式中，也可以將板簧71、72本身用作端子電極。

圖19是表示本發明第九實施方式的磁傳感器10i的結構的立體圖。

圖19所示的磁傳感器10i還具備覆蓋第二磁芯22的支承部件80，支承部件80和第一磁芯21通過接合劑接合在一起。支承部件80例如由樹脂構成。支承部件80如翻轉而從接合面側看的圖20所示，設置有收納第二磁芯22的凹部81。凹部81的深度設定為和第二磁芯22的厚度同等或比其稍深。另外，在本實施方式中，第二磁芯22上的連接面s3、s4的寬度比第一磁芯21上的連接面s1、s2的寬度窄，在相當于寬度的差的區域，支承部件80和第一磁芯21的凸緣部21b、21c直接相對而無第二磁芯22介入。而且，只要通過在該部分涂敷接合劑而將兩者接合在一起，就能夠不介入接合劑而將第一磁芯21和第二磁芯22相互定位。

根據這樣的結構，在本實施方式中，不設置卡合部等，不介設接合劑，就可以將第一磁芯21和第二磁芯22相互定位。并且，在本實施方式中，和第三實施方式的磁傳感器10c同樣，具有第二磁芯22的中央部縮小得很細的形狀，且支承部件80的凹部具有順著該縮小的中央部的形狀，因此將支承部件80接合在第一磁芯21上后，第二磁芯22也不會脫落。

圖21是表示本發明第十實施方式的磁傳感器10j的結構的立體圖。

圖21所示的磁傳感器10j在支承部件80的形狀不同這一點上，與圖19所示的第九實施方式的磁傳感器10i不同。關于其他方面，由于和第九實施方式的磁傳感器10i同樣，因此對同樣的要件附帶同樣的符號，省略重復的說明。

在本實施方式中使用的支承部件80具備覆蓋凸緣部21b、21c的側面21s2的一部分的側板部82。所謂側面21s2，在與卷芯部21a的軸向大致平行且與上表面21t大致正交的表面。這樣，在本實施方式中，從軸向來看，支承部件80具有コ字型。因此，能夠在凸緣部21b、21c的側面21s2進行支承部件80和第一磁芯21的固定。因此，例如，通過在凸緣部21b、21c的側面21s2和支承部件80的側板部82之間涂敷接合劑，能夠將兩者固定。在這種情況下，不需要在凸緣部21b、21c的上表面21t設置接合劑，因此可以進一步加寬第二磁芯22的寬度。或者，也可以利用支承部件80的彈性，利用一對側板部82將凸緣部21b、21c夾住，由此將兩者固定。在這種情況下，也可以省略接合劑。

另外，在本實施方式中，由于支承部件80被固定在凸緣部21b、21c的側面21s2，因此也可以不在支承部件80設置凹部81。圖21中表示有未設置凹部81的支承部件80。

圖22是表示本發明第十一實施方式的磁傳感器10k的結構的立體圖。

在本實施方式中使用的支承部件80具備覆蓋凸緣部21b、21c的側面21s1的一部分的側板部83。所謂側面21s1，是與卷芯部21a大致正交的表面。這樣，在本實施方式中，從與軸向交叉的方向看，支承部件80具有コ字型。因此，能夠獲得和上述的第十實施方式的磁傳感器10j同樣的效果。

圖23是表示本發明第十二實施方式的磁傳感器10l的結構的立體圖。

在本實施方式中使用的支承部件80具備覆蓋凸緣部21b、21c的側面21s1、21s2的一部分的側板部82、83二者。即，支承部件80具有帽型構造。在本實施方式中，由于使用具有帽型構造的支承部件80，因此能夠可靠地防止支承部件80的脫落。并且，第二磁芯22被完全收納，因此能夠更可靠地保護第二磁芯22。

圖24是表示本發明第十三實施方式的磁傳感器10m的結構的立體圖。

本實施方式的磁傳感器10m在第一磁芯21設置有第三個凸緣部21d這一點上，與上述的各實施方式不同。凸緣部21d在軸向位于凸緣部21b和凸緣部21c之間，由此，卷芯部21a被分割成兩個。在被分割成兩個的卷芯部21a，分別卷繞有線圈30。另外，在凸緣部21b、21c，21d分別形成有供線圈30接線的端子電極e11～e13。

而且，第二磁芯22以將凸緣部21b、21c、21d的表面覆蓋的方式配置。由此，即使第一磁芯21的軸向上的長度長的情況下，也可以防止由非晶磁性金屬等構成的第二磁芯22的彎曲。另外，由于線圈30分割而卷繞，因此也可能使線圈30產生的寄生電容降低。

圖25是表示本發明第十四實施方式的磁傳感器10n的結構的立體圖。

本實施方式的磁傳感器10n在從軸向看的卷芯部21a及凸緣部21b、21c的形狀為圓形，第二磁芯22沿著凸緣部21b、21c的形狀彎曲這一點上具有特征。另外，本實施方式的磁傳感器10n具備支承基板23，第一磁芯21直立載置在支承基板23上，使軸向與支承基板23正交。在支承基板23上設置有端子電極e1、e2，線圈30的兩端分別與相對應的端子電極e1、e2接線。這樣，在本發明中，不必在凸緣部21b、21c設置端子電極。

根據這種結構，能夠相對于安裝基板(未圖示)以軸向垂直的方式搭載磁傳感器10n，所以可以檢測與安裝基板垂直方向的外部磁場40。

這樣，在本發明中，第一磁芯21從軸向看也可以是圓形。在這種情況下，需要使第二磁芯22彎曲，但由于第二磁芯22厚度非常薄，可以容易地使其彎曲。另外，第一磁芯21的形狀也可以是圓形以外的形狀，例如從軸向看為六邊形等。

圖26是表示本發明第十五實施方式的磁傳感器10o的結構的立體圖。

本實施方式的磁傳感器10o在圖25所示的磁傳感器10n追加支承部件90，通過支承部件90將第一磁芯21、第二磁芯22及線圈30的大致整體覆蓋。支承部件90被固定在支承基板23上，經由開口部91引出線圈30。這樣，只要使用將第一磁芯21、第二磁芯22及線圈30的大致整體覆蓋的支承部件90，就能夠將第二磁芯22定位在第一磁芯21的外周部分，并且，可以獲得第一磁芯21、第二磁芯22及線圈30被支承部件90保護的效果。

以上，對本發明優選的實施方式進行了說明，但本發明不限定于上述的實施方式，在不脫離本發明的主旨的范圍可以進行各種變更，不用說，這些變更也包含在本發明的范圍內。