JPH1062175A - 地磁気方位センサ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、複数の強磁性体コアが磁気ギャッ
プを介して連結されたセンサ基板と、磁気ギャップ内に
配された磁気抵抗効果素子とを備え、強磁性体コアに巻
装された励磁用コイルによってバイアス磁界を印加した
状態で、磁気抵抗効果素子によって地磁気の方位を検出
する地磁気方位センサに関するものであり、励磁用コイ
ルの巻装を容易なものとし、しかも、その巻き数をより
多くすることを可能とすることを目的としている。 【解決手段】 先ず、複数の強磁性体コアが磁気ギャッ
プを介して連結されたセンサ基板に、矩形状の切り欠き
部を形成する。そして、切り欠き部が形成されたセンサ
基板を構成する強磁性体コアを巻回するように、励磁用
コイルが巻装されたコイルボビンをセンサ基板に取り付
け、その後、切り欠き部にセンサ基板とは別体の強磁性
体コアを取り付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地磁気を強磁性体
コアにより集束した上で磁気抵抗効果素子を用いて検出
することによって、地磁気の方位を検出する地磁気方位
センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】地磁気の方位を検出するセンサとして、
地磁気を強磁性体コアによって集束した上で複数の磁気
抵抗効果素子によって検出し、各磁気抵抗効果素子によ
って検出された磁界に基づいて、地磁気の方位を検出す
る地磁気方位センサが提案されている。

【０００３】この地磁気方位センサは、図１０に示すよ
うに、フェライト等からなる４つの強磁性体コア１０
１，１０２，１０３，１０４が、９０゜間隔で所定幅の
磁気ギャップＧ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４を形成するように
正方形状に組み合わされたセンサ基板を備えており、こ
のセンサ基板の各磁気ギャップＧ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４
の部分にそれぞれ磁気抵抗効果素子１１１，１１２，１
１３，１１４が配されて構成される。

【０００４】上記センサ基板は、磁気ギャップＧ１，Ｇ
２，Ｇ３，Ｇ４内にガラス等からなる非磁性材料が充填
されており、これらの非磁性材料によって、外形が正方
形状となるように、強磁性体コア１０１，１０２，１０
３，１０４が連結されている。そして、これらの強磁性
体コア１０１，１０２，１０３，１０４によって閉磁路
が形成されている。

【０００５】このセンサ基板上には、磁気ギャップＧ
１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４の部分に、磁気抵抗効果素子１１
１，１１２，１１３，１１４が形成されており、また、
強磁性体コア１０１，１０２，１０３，１０４の部分
に、磁気抵抗効果素子１１１，１１２，１１３，１１４
と外部電極を接続するための電極１２１，１２２，１２
３，１２４，１２５，１２６，１２７，１２８が形成さ
れている。

【０００６】また、センサ基板の中心部には、磁気抵抗
効果素子１１１，１１２，１１３，１１４に所定のバイ
アス磁界を印加するための励磁用コイルを巻回するため
に、正方形状の開口部１２０が形成されている。そし
て、この開口部１２０を通るように、強磁性体コア１０
１，１０３に励磁用コイル１３１，１３２が巻回されて
いる。

【０００７】このように構成された地磁気方位センサに
おいて、地磁気は、強磁性体コア１０１，１０２，１０
３，１０４によって集束された上で、磁気抵抗効果素子
１１１，１１２，１１３，１１４に印加する。そして、
この地磁気方位センサでは、励磁用コイル１３１，１３
２によって磁気抵抗効果素子１１１，１１２，１１３，
１１４にバイアス磁界を印加した状態で、各磁気抵抗効
果素子１１１，１１２，１１３，１１４に印加している
地磁気の強さを検出する。そして、磁気抵抗効果素子１
１１，１１２，１１３，１１４によって検出された各方
向における地磁気の大きさに基づいて、地磁気の方位が
検出される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記地磁気
方位センサでは、センサ基板を構成する強磁性体コア１
０１，１０３に励磁用コイル１３１，１３２を巻装する
必要がある。しかしながら、外形が正方形状とされたセ
ンサ基板の開口部を通過するように励磁用コイル１３
１，１３２を巻装することは難しく、このような励磁用
コイル１３１，１３２の巻装を自動的に行うには、専用
の自動巻線機が必要となる。また、専用の自動巻線機を
用いないで、励磁用コイル１３１，１３２を巻装しよう
とすると、励磁用コイル１３１，１３２の巻装に非常に
多くの工数が必要となってしまう。このように、従来の
地磁気方位センサでは、センサ基板を構成する強磁性体
コア１０１，１０３に励磁用コイル１３１，１３２を巻
装することが難しく、このことがコスト低減の妨げとな
っていた。

【０００９】また、外形が正方形状とされたセンサ基板
の開口部を通過するように励磁用コイル１３１，１３２
を巻装する際、その巻き数を多くすることは技術的に困
難であり、従来の地磁気方位センサにおいて、励磁用コ
イル１３１，１３２の巻き数は１００巻程度が上限であ
った。このため、従来の地磁気方位センサでは、バイア
ス磁界を効率良く印加することができず、センサの駆動
に大きなパワーが必要となっていた。

【００１０】本発明は、このような従来の実情に鑑みて
提案されたものであり、励磁用コイルの巻装が容易であ
り、しかも、その巻き数をより多くすることが可能な地
磁気方位センサを提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに完成された本発明に係る地磁気方位センサは、複数
の強磁性体コアが磁気ギャップを介して連結されたセン
サ基板と、上記磁気ギャップ内に配された磁気抵抗効果
素子とを備えた地磁気方位センサであって、センサ基板
の一部に切り欠き部が形成され、当該切り欠き部にセン
サ基板とは別体の強磁性体コアが配されていることを特
徴とするものである。

【００１２】本発明に係る地磁気方位センサでは、セン
サ基板に切り欠き部を形成し、当該切り欠き部にセンサ
基板とは別体の強磁性体コアを配するようにしている。
したがって、この地磁気方位センサでは、強磁性体コア
によって閉磁路を形成する前に、強磁性体コアに励磁用
コイルを巻装することが出来る。すなわち、この地磁気
方位センサでは、切り欠き部が形成されたセンサ基板に
励磁用コイルを巻装した上で、当該切り欠き部にセンサ
基板とは別体の強磁性体コアを配することにより、強磁
性体コアによる閉磁路を形成することができる。

【００１３】一方、本発明に係る地磁気方位センサの製
造方法は、複数の強磁性体コアが磁気ギャップを介して
連結されたセンサ基板に切り欠き部を形成する工程と、
上記切り欠き部が形成されたセンサ基板を構成する強磁
性体コアを巻回するように、コイルが巻装されたコイル
ボビンをセンサ基板に取り付ける工程と、上記切り欠き
部にセンサ基板とは別体の強磁性体コアを配する工程と
を有することを特徴とするものである。

【００１４】本発明に係る地磁気方位センサの製造方法
では、強磁性体コアによって閉磁路を形成する前に、強
磁性体コアに励磁用コイルを巻装している。したがっ
て、この地磁気方位センサの製造方法では、強磁性体コ
アに励磁用コイルを容易に巻装することが出来る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した具体的な
実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明す
る。なお、本発明は以下の例に限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、形状や材質等を
任意に変更することが可能であることは言うまでもな
い。

【００１６】まず、本実施の形態に係る地磁気方位セン
サについて、その製造方法を詳細に説明する。

【００１７】本実施の形態に係る地磁気方位センサを製
造する際は、先ず、図１に示すように、直角二等辺三角
形状の４つの強磁性体コア１，２，３，４が、ガラス等
の非磁性材料５を介して、正方形状に組み合わされたセ
ンサ基板１０を用意する。ここで、各強磁性体コア１，
２，３，４の間には非磁性材料５が充填されているの
で、第１の強磁性体コア１と第２の強磁性体コア２の間
に磁気ギャップｇ１が形成され、第２の強磁性体コア２
と第３の強磁性体コア３の間に磁気ギャップｇ２が形成
され、第３の強磁性体コア３と第４の強磁性体コア４の
間に磁気ギャップｇ３が形成され、第４の強磁性体コア
４と第１の強磁性体コア１の間に磁気ギャップｇ４が形
成される。

【００１８】なお、このセンサ基板１０において、各磁
気ギャップｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４の部分には、それぞ
れ磁界検出用の磁気抵抗効果素子Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ
４を予め形成しておき、また、各強磁性体コア１，２，
３，４の部分には、磁気抵抗効果素子Ｍ１，Ｍ２，Ｍ
３，Ｍ４と外部電極を接続するための８つの電極ａ１，
ａ２，ａ３，ａ４，ａ５，ａ６，ａ７，ａ８を予め形成
しておく。また、センサ基板１０には、図示していない
が、中点電位等の温度特性を補正するための温度特性補
正用磁気抵抗効果素子も、磁気抵抗効果素子Ｍ１，Ｍ
２，Ｍ３，Ｍ４に接続するように形成する。

【００１９】次に、図２に示すように、正方形状のセン
サ基板１０に対して、各磁気ギャップｇ１，ｇ２，ｇ
３，ｇ４の部分に形成された磁気抵抗効果素子Ｍ１，Ｍ
２，Ｍ３，Ｍ４や、各強磁性体コア１，２，３，４の部
分に形成された電極ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５，ａ
６，ａ７，ａ８に干渉しないように、矩形状の切り欠き
部Ｋを形成する。これにより、センサ基板１０を構成す
る強磁性体コア１，２，３，４のうち、強磁性体コア
１，２，３が台形状とされるとともに、強磁性体コア４
が分断されて直角二等辺三角形状の２つの強磁性体コア
４ａ，４ｂとされる。このとき、切り欠き部Ｋの幅Ｗや
深さＤは、台形状とされた各強磁性体コア１，２，３の
形状と、強磁性体コア４が分断されてなる２つの強磁性
体コア４ａ，４ｂの間に後述するように直方体状の強磁
性体コアを挿入したときの形状とが同一となるように、
且つ、磁気ギャップｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４の部分に形
成された磁気抵抗効果素子Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４にバ
イアス磁界が最も効率良く印加するように設定する。

【００２０】次に、図３に示すように、予め励磁用コイ
ルＣ１，Ｃ２がそれぞれ巻装された一対のコイルボビン
Ｂ１，Ｂ２をセンサ基板１０に取り付け、その後、強磁
性体コア４が分断されてなる２つの強磁性体コア４ａ，
４ｂの間に直方体状の強磁性体コア４ｃを挿入する。

【００２１】ここで、一方のコイルボビンＢ１は、当該
コイルボビンＢ１に巻装された励磁用コイルＣ１が、セ
ンサ基板１０を構成する強磁性体コア１を巻回するよう
に配し、他方のコイルボビンＢ２は、当該コイルボビン
Ｂ２に巻装された励磁用コイルＣ２が、センサ基板１０
を構成する強磁性体コア３を巻回するように配する。

【００２２】また、強磁性体コア４が分断されてなる２
つの強磁性体コア４ａ，４ｂの間に挿入される直方体状
の強磁性体コア４ｃの形状は、強磁性体コア４が分断さ
れた２つの強磁性体コア４ａ，４ｂと組み合わせたとき
の形状が、台形状の他の強磁性体コア１，２，３の形状
とほぼ同一となるような形状とする。

【００２３】以上の工程により、図４に示すように、励
磁用コイルＣ１が巻装されたコイルボビンＢ１が取り付
けられた台形状の強磁性体コア１と、台形状の強磁性体
コア２と、励磁用コイルＣ２が巻装されたコイルボビン
Ｂ２が取り付けられた台形状の強磁性体コア３と、直角
二等辺三角形状の２つの強磁性体コア４ａ，４ｂとが、
磁気ギャップｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４を介して連結され
たセンサ基板１０に、センサ基板１０とは別体に形成さ
れた直方体状の強磁性体コア４ｃが組み合わされて、地
磁気を集束するための閉磁路が形成され、地磁気方位セ
ンサが完成する。

【００２４】ところで、この地磁気方位センサにおい
て、強磁性体コア４が分断されてなる２つの強磁性体コ
ア４ａ，４ｂの間に、直方体状の強磁性体コア４ｃを挿
入したとき、強磁性体コア４ａ，４ｂと強磁性体コア４
ｃの間には、若干の空隙が生じる。しかし、この空隙が
大きすぎると、地磁気方位センサから得られる出力が低
下して、方位角の検出精度が劣化してしまう。

【００２５】そこで、強磁性体コア４ａ，４ｂと強磁性
体コア４ｃの間に生じる空隙の大きさと、地磁気方位セ
ンサからの出力の関係を調べた。結果を図５に示す。こ
の図５において、縦軸は、地磁気方位センサからの出力
であり、横軸は、強磁性体コア４ａと強磁性体コア４ｃ
の間の空隙ｔ１と、強磁性体コア４ｃと強磁性体コア４
ｂの間の空隙ｔ２との和である。

【００２６】この図５から分かるように、強磁性体コア
４ａ，４ｂと強磁性体コア４ｃの間の空隙が大きくなる
に従って、地磁気方位センサからの出力が低下する。特
に、強磁性体コア４ａ，４ｂと強磁性体コア４ｃの間の
空隙が３０μｍを越えると、地磁気方位センサからの出
力が著しく低下している。したがって、強磁性体コア４
ａ，４ｂと強磁性体コア４ｃの間の空隙は、小さくした
方が好ましく、具体的には、３０μｍ以下とすることが
好ましい。

【００２７】以上のような本実施の形態に係る地磁気方
位センサでは、強磁性体コアを完全に組み合わせる前
に、励磁用コイルが巻装されたコイルボビンをセンサ基
板に取り付けている。したがって、本実施の形態では、
励磁用コイルの巻装が非常に容易になっている。

【００２８】しかも、コイルボビンに対するコイルの巻
き数を多くすることは非常に容易なので、励磁用コイル
が巻装されたコイルボビンを強磁性体コアに取り付ける
ようにすることにより、励磁用コイルの巻き数を非常に
多くすることが容易に可能となる。しかも、コイルボビ
ンへのコイルの巻装は、汎用の自動巻線機を用いて行う
ことが出来るので、励磁用コイルの巻装の自動化を容易
に図ることができる。

【００２９】つぎに、以上のような地磁気方位センサに
ついて、回路構成を模式的に示す図６を参照して、更に
詳細に説明する。

【００３０】上記地磁気方位センサは、図６に示すよう
に、９０度間隔で磁気ギャップｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４
が形成されるように、４つの強磁性体コア１，２，３，
４が組み合わされるとともに、これら磁気ギャップｇ
１，ｇ２，ｇ３，ｇ４内にそれぞれ地磁気検出用の磁気
抵抗効果素子Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４が配されて構成さ
れる。なお、４つの強磁性体コア１，２，３，４のうち
の一つは、上述したように、センサ基板１０に切り欠き
部Ｋを形成することにより分断された２つの強磁性体コ
ア４ａ，４ｂと、センサ基板１０とは別体に形成された
直方体状の強磁性体コア４ｃとが組み合わされてなるも
のである。

【００３１】これらの強磁性体コア１，２，３，４の材
料には、パーマロイ、センダスト、アモルファス、フェ
ライト等のような優れた軟磁気特性を有するものが適し
ている。また、磁気抵抗効果素子Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ
４には、磁気抵抗効果を示す軟磁性材料、具体的には、
Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｆｅ合金、又はこれらの
合金に微少添加物を加えた軟磁性材料等が用いられる。

【００３２】上記磁気抵抗効果素子Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，
Ｍ４は、Ｘ軸方向の磁界を検出するための２つの磁気抵
抗効果素子Ｍ１，Ｍ３と、Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向
の磁界を検出するための２つの磁気抵抗効果素子Ｍ２，
Ｍ４とに分類される。そして、これらの磁気抵抗効果素
子Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４は、定電位電源Ｖｃｃに接続
されており、この定電位電源Ｖｃｃから、これらの磁気
抵抗効果素子Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４にセンス電流が供
給される。

【００３３】一方、強磁性体コア１，３には、それぞれ
励磁用コイルＣ１，Ｃ２が巻回されており、この励磁用
コイルＣ１，Ｃ２に交流バイアス電流ＩＢを流すことに
より、磁気ギャップｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４内に配され
た磁気抵抗効果素子Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４にバイアス
磁界が印加される。すなわち、励磁用コイルＣ１，Ｃ２
に供給される交流バイアス電流ＩＢにより、Ｘ軸方向の
磁界を検出するための磁気抵抗効果素子Ｍ１，Ｍ２に、
それぞれ互いに逆方向のバイアス磁界が印加され、同様
に、Ｙ軸方向の磁界を検出するための磁気抵抗効果素子
Ｍ２，Ｍ４にも、それぞれ互いに逆方向のバイアス磁界
が印加される。

【００３４】また、各磁気抵抗効果素子Ｍ１，Ｍ２，Ｍ
３，Ｍ４には、中点電位等の温度特性を補正するための
温度特性補正用磁気抵抗効果素子Ｍ５，Ｍ６，Ｍ７，Ｍ
８が接続されている。すなわち、磁気抵抗効果素子Ｍ１
には、温度特性補正用磁気抵抗効果素子Ｍ５が接続さ
れ、磁気抵抗効果素子Ｍ２には、温度特性補正用磁気抵
抗効果素子Ｍ６が接続され、磁気抵抗効果素子Ｍ３に
は、温度特性補正用磁気抵抗効果素子Ｍ７が接続され、
磁気抵抗効果素子Ｍ４には、温度特性補正用磁気抵抗効
果素子Ｍ８が接続されている。

【００３５】ここで、各温度特性補正用磁気抵抗効果素
子Ｍ５，Ｍ６，Ｍ７，Ｍ８は、強磁性体コア１，２，
３，４を通る磁束に対して平行となるように、それぞれ
磁気抵抗効果素子Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４に対して直交
するように配される。すなわち、温度特性補正用磁気抵
抗効果素子Ｍ５は、磁気ギャップｇ１の外部に、磁気抵
抗効果素子Ｍ１に対して直交するように配され、温度特
性補正用磁気抵抗効果素子Ｍ６は、磁気ギャップｇ２の
外部に、磁気抵抗効果素子Ｍ２に対して直交するように
配され、温度特性補正用磁気抵抗効果素子Ｍ７は、磁気
ギャップｇ３の外部に、磁気抵抗効果素子Ｍ３に対して
直交するように配され、温度特性補正用磁気抵抗効果素
子Ｍ８は、磁気ギャップｇ４の外部に、磁気抵抗効果素
子Ｍ４に対して直交するように配される。

【００３６】以上のような構成を有する地磁気方位セン
サの等価回路を図７に示す。すなわち、この地磁気方位
センサにおいて、Ｘ軸方向の磁界を検出するための２つ
の磁気抵抗効果素子Ｍ１，Ｍ３は、温度特性補正用磁気
抵抗効果素子Ｍ５，Ｍ７と共にブリッジを構成してお
り、このブリッジに定電位電源Ｖｃｃからセンス電流が
供給される。そして、このブリッジからの出力が差動ア
ンプＡ１に供給され、この差動アンプＡ１によって差動
が取られ、その結果、外部磁界Ｈ_E のうちＸ軸方向の磁
界成分の大きさを示す差動信号（Ｘ出力）が出力され
る。このとき、励磁用コイルＣ１，Ｃ２により、磁気抵
抗効果素子Ｍ１には、バイアス磁界Ｈ_B が印加され、磁
気抵抗効果素子Ｍ３には、磁気抵抗効果素子Ｍ１に印加
されるバイアス磁界Ｈ_B に対して１８０度方位が異なる
バイアス磁界−Ｈ_B が印加される。

【００３７】同様に、Ｙ軸方向の磁界を検出するための
２つの磁気抵抗効果素子Ｍ２，Ｍ４も、温度特性補正用
磁気抵抗効果素子Ｍ６，Ｍ８と共にブリッジを構成して
おり、このブリッジに定電位電源Ｖｃｃからセンス電流
が供給される。そして、このブリッジからの出力が差動
アンプＡ２に供給され、この差動アンプＡ２によって差
動が取られ、その結果、外部磁界Ｈ_E のうちＹ軸方向の
磁界成分の大きさを示す差動信号（Ｙ出力）が出力され
る。このとき、励磁用コイルＣ１，Ｃ２により、磁気抵
抗効果素子Ｍ２には、バイアス磁界Ｈ_B が印加され、磁
気抵抗効果素子Ｍ４には、磁気抵抗効果素子Ｍ２に印加
されるバイアス磁界Ｈ_B に対して１８０度方位が異なる
バイアス磁界−Ｈ_B が印加される。

【００３８】以上のような地磁気方位センサに使用され
る磁気抵抗効果素子Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４は、次のよ
うな特徴を持っている。

【００３９】（１）磁界の強度により抵抗値が変化す
る。

【００４０】（２）弱い磁界を感知する能力に優れてい
る。

【００４１】（３）抵抗値変化を電気信号として取り出
すことができる。

【００４２】そして、上記地磁気方位センサでは、この
ような磁気抵抗効果素子の特徴を利用して地磁気による
磁気信号を電気信号に変換して、地磁気の方位を検出し
ている。

【００４３】以下、このような磁気抵抗効果素子による
磁界検出の原理について、図８の磁気抵抗曲線を参照し
て説明する。

【００４４】図８において、横軸は磁気抵抗効果素子に
垂直に加わる磁界Ｈ、縦軸は磁気抵抗効果素子の抵抗値
Ｒを示している。ここで、縦軸は磁気抵抗効果素子の抵
抗値を示しているので、縦軸の値は磁気抵抗効果素子に
直流電流を流したときの出力電圧に相当する。

【００４５】この図８に示すように、磁気抵抗効果素子
の抵抗値Ｒは、磁界Ｈがゼロのときに最大となり、大き
な磁界Ｈを印加したとき、具体的には、磁気抵抗効果素
子のパターン形状等にもよるが約１００〜２００ガウス
程度の磁界Ｈを印加したときに、約３％小さくなる。そ
こで、地磁気方位センサでは、このような特性を有する
磁気抵抗効果素子によって磁界Ｈの変化を抵抗値Ｒの変
化として検出する。

【００４６】そして、磁気抵抗効果素子には、上述した
ように、励磁用コイルＣ１，Ｃ２に交流バイアス電流Ｉ
Ｂを流すことにより、交流のバイアス磁界が印加され
る。このようにバイアス磁界を印加することにより、磁
気抵抗曲線の傾きが大きい部分を外部磁界の検出に利用
することが可能となり、磁気抵抗効果素子からの出力の
Ｓ／Ｎ、すなわち出力電圧の振幅の向上、並びに歪率の
向上が図られる。

【００４７】ここで、バイアス磁界は、上述したよう
に、Ｘ軸方向の磁界を検出するための磁気抵抗効果素子
Ｍ１，Ｍ３のうち、磁気抵抗効果素子Ｍ１にはバイアス
磁界Ｈ_B が印加され、磁気抵抗効果素子Ｍ３には、磁気
抵抗効果素子Ｍ１に印加されるバイアス磁界Ｈ_B に対し
て１８０度方位が異なるバイアス磁界−Ｈ_B が印加され
る。同様に、Ｙ軸方向の磁界を検出するための磁気抵抗
効果素子Ｍ２，Ｍ４のうち、磁気抵抗効果素子Ｍ２には
バイアス磁界Ｈ_B が印加され、磁気抵抗効果素子Ｍ４に
は、磁気抵抗効果素子Ｍ２に印加されるバイアス磁界Ｈ
_B に対して１８０度方位が異なるバイアス磁界−Ｈ_B が
印加される。

【００４８】このとき、地磁気による磁界Ｈ_E が入って
くると、例えば、Ｘ軸方向の磁界を検出するための磁気
抵抗効果素子Ｍ１，Ｍ３に加わる磁界は、磁気抵抗効果
素子Ｍ１に加わる磁界が（Ｈ_B ＋Ｈ_E ）となり、磁気抵
抗効果素子Ｍ３に加わる磁界が（−Ｈ_B ＋Ｈ_E ）とな
る。

【００４９】このとき、磁気抵抗効果素子Ｍ１には、交
流のバイアス磁界Ｈ_B が印加されているので、磁気抵抗
効果素子Ｍ１に印加される磁界は図８中実線Ａで示すよ
うに変化し、この磁界の変化が図８中実線Ｂで示すよう
な電圧変化として出力される。一方、磁気抵抗効果素子
Ｍ３には、交流のバイアス磁界−Ｈ_B が印加されている
ので、磁気抵抗効果素子Ｍ３に印加される磁界は図８中
実線Ｃで示すように変化し、この磁界の変化が図８中実
線Ｄで示すような電圧変化として出力される。

【００５０】そして、図８中実線Ｂで示したような磁気
抵抗効果素子Ｍ１からの出力と、図８中実線Ｄで示した
ような磁気抵抗効果素子Ｍ３からの出力との差Ｌが、差
動アンプＡ１によってＸ軸方向の磁界についての差動信
号、すなわちＸ出力として取り出される。同様に、Ｙ軸
方向の磁界を検出するための磁気抵抗効果素子Ｍ２及び
磁気抵抗効果素子Ｍ３からも、磁界の変化が電圧変化と
して出力され、Ｙ軸方向の磁界についての差動信号、す
なわちＹ出力が取り出される。

【００５１】そして、これらの差動信号は地磁気Ｈ_E の
方位によって変化し、それぞれＨ_Eｓｉｎθ、Ｈ_E ｃｏ
ｓθに比例する。したがって、横軸に地磁気の方位θを
とって、Ｘ出力及びＹ出力の電圧をプロットすると、図
９に示すようになる。したがって、Ｘ軸方向の磁界につ
いての差動信号であるＸ出力と、Ｙ軸方向の磁界につい
ての差動信号であるＹ出力とから、地磁気の方位θを算
出することができる。

【００５２】すなわち、Ｘ出力とＹ出力の比Ｖ_x ／Ｖ_y
は、これらの出力がそれぞれＨ_E ｓｉｎθ、Ｈ_E ｃｏｓ
θに比例することから、下記式（１）に示すように、ｔ
ａｎθで表すことができる。

【００５３】 Ｖ_x ／Ｖ_y ＝ｓｉｎθ／ｃｏｓθ＝ｔａｎθ ・・・（１） したがって、地磁気の方位θは、下記式（２）で表され
る。

【００５４】 θ＝ｔａｎ^-1（Ｖ_x ／Ｖ_y ） ・・・（２） ただし、上記式（２）において、Ｖ_x ≧０のときは、０
°≦θ≦１８０°であり、Ｖ_x ＜０のときは、１８０°
＜θ＜３６０°である。

【００５５】以上のようにして、本実施の形態に係る地
磁気方位センサでは、地磁気Ｈ_E の方位θを知ることが
できる。

【００５６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
では、センサ基板に切り欠き部を形成し、当該切り欠き
部にセンサ基板とは別体の強磁性体コアを配するように
しているので、強磁性体コアによって閉磁路を形成する
前に、強磁性体コアに励磁用コイルを巻装することが出
来る。したがって、本発明によれば、強磁性体コアに励
磁用コイルを容易に形成することが可能となり、その結
果、地磁気方位センサの製造に要するコストの低減を図
ることができる。

【００５７】また、予めコイルが巻装されたコイルボビ
ンを強磁性体コアに取り付けるようにすることにより、
励磁用コイルの巻き数を非常に多くすることが容易に可
能となる。そして、励磁用コイルの巻き数を多くするこ
とにより、小型で且つ消費電力が少ない地磁気方位セン
サとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】４つの強磁性体コアが連結されたセンサ基板を
示す斜視図である。

【図２】図１に示したセンサ基板に切り欠き部を形成し
た状態を示す斜視図である。

【図３】切り欠き部が形成されたセンサ基板に対して、
コイルボビンを取り付けるとともに、センサ基板とは別
体の強磁性体コアを取り付ける様子を示す斜視図であ
る。

【図４】本発明を適用した地磁気方位センサの一構成例
を示す斜視図である。

【図５】地磁気方位センサからの出力と、強磁性体コア
間の空隙との関係を測定した結果を示す図である。

【図６】図４に示した地磁気方位センサの回路構成を模
式的に示す図である。

【図７】図４に示した地磁気方位センサの等価回路を示
す回路図である。

【図８】磁気抵抗効果素子による磁界検出の原理を説明
するための図である。

【図９】出力電圧Ｖと地磁気の方位θとの関係を示す図
である。

【図１０】従来の地磁気方位センサの一構成例を示す斜
視図である。

【符号の説明】

１，２，３，４，４ａ，４ｂ，４ｃ 強磁性体コア、
１０ センサ基板、ｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４ 磁気ギャ
ップ、 Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４ 磁気抵抗効果素子、
Ｃ１，Ｃ２ 励磁用コイル、 Ｂ１，Ｂ２ コイルボ
ビン

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の強磁性体コアが磁気ギャップを介
   して連結されたセンサ基板と、上記磁気ギャップ内に配
   された磁気抵抗効果素子とを備えた地磁気方位センサに
   おいて、 上記センサ基板の一部に切り欠き部が形成され、当該切
   り欠き部にセンサ基板とは別体の強磁性体コアが配され
   ていることを特徴とする地磁気方位センサ。
2. 【請求項２】 上記切り欠き部は、センサ基板を構成す
   る強磁性体コアに形成されており、 当該切り欠き部が形成された強磁性体コアと、センサ基
   板の切り欠き部に配された強磁性体コアとの間の空隙が
   ３０μｍ以下とされていることを特徴とする請求項１記
   載の地磁気方位センサ。
3. 【請求項３】 コイルが巻装されたコイルボビンが、セ
   ンサ基板を構成する強磁性体コアをコイルが巻回するよ
   うに配されていることを特徴とする請求項１記載の磁気
   センサ。
4. 【請求項４】 複数の強磁性体コアが磁気ギャップを介
   して連結されたセンサ基板に切り欠き部を形成する工程
   と、 上記切り欠き部が形成されたセンサ基板を構成する強磁
   性体コアを巻回するように、コイルが巻装されたコイル
   ボビンをセンサ基板に取り付ける工程と、 上記切り欠き部にセンサ基板とは別体の強磁性体コアを
   配する工程と、 を有することを特徴とする地磁気方位センサの製造方
   法。
5. 【請求項５】 上記切り欠き部にセンサ基板とは別体の
   強磁性体コアを配する際に、 切り欠き部が形成されたセンサ基板を構成する強磁性体
   コアと、切り欠き部に配される強磁性体コアとの間の空
   隙を３０μｍ以下とすることを特徴とする請求項４記載
   の地磁気方位センサの製造方法。