(57)【要約】【課題】被測定電流の流れる導電部材が小型化されても良好な特性を維持可能な電流センサを提供すること。【解決手段】被測定電流を通流するように間隔をおいて配置された第１及び第２の通流部（１１１，１１２）、及び第１及び第２の通流部を通流する被測定電流の方向に対して直交する方向に被測定電流を通流させるように第１及び第２の通流部を繋ぐ第３の通流部（１１３）を有する導電部材（１１）と、第１及び第２の通流部にそれぞれ配置された磁電変換素子（１２１，１２２）と、を備え、被測定電流によって生じる誘導磁界を磁電変換素子で検出して電流値を算出する電流センサ（１）であって、第１及び第２の通流部は、磁電変換素子の配置位置より第３の通流部に近い領域において、第３の通流部を通流する被測定電流により生じた前記磁電変換素子への誘導磁界の影響を弱めるように被測定電流の流れる向きが変化される領域を有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定電流を通流するように間隔をおいて配置された第１及び第２の通流部、及び前記第１及び第２の通流部を通流する被測定電流の方向に対して直交する方向に前記被測定電流を通流させるように前記第１及び第２の通流部を繋ぐように配置された第３の通流部を有する導電部材と、前記第１及び第２の通流部にそれぞれ配置された磁電変換素子と、を備え、前記被測定電流によって生じる誘導磁界を前記磁電変換素子で検出して電流値を算出する電流センサであって、
前記第１及び第２の通流部は、前記磁電変換素子の配置位置より前記第３の通流部に近い領域において、前記第３の通流部を通流する前記被測定電流により生じた前記磁電変換素子への誘導磁界の影響を弱めるように前記被測定電流の流れる向きが変化される領域を有することを特徴とする電流センサ。
【請求項２】
前記第１及び第２の通流部は、それぞれ、対向する内側面と、前記内側面の逆側の外側面とを有し、前記磁電変換素子の配置位置より第３の通流部に近い領域における前記外側面から前記内側面までの間隔は、前記磁電変換素子の配置位置における前記外側面から前記内側面までの間隔より狭くなるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の電流センサ。
【請求項３】
前記第１及び第２の通流部は、略矩形状の平面形状を有し、前記内側面の前記磁電変換素子の配置位置より第３の通流部に近い領域に凹状の切り欠き部を有することを特徴とする請求項２に記載の電流センサ。
【請求項４】
前記切り欠き部は、五角形以上の多角形、又は円形の平面形状を有するように構成されたことを特徴とする請求項３に記載の電流センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導体を流れる電流を非接触で測定可能な電流センサに関し、特に、電流によって生じる磁界を検出して電流値を測定する電流センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車や太陽電池などの分野では、被測定電流によって生じる誘導磁界に基づいて非接触で電流値を測定可能な電流センサが用いられている。この電流センサは、被測定電流により生じる誘導磁界を検出するための磁電変換素子を備えており、磁電変換素子で検出される磁界強度を基に被測定電流の電流値を算出する。磁電変換素子としては、例えば、ホール効果を利用して磁界強度を電気信号に変換するホール素子や、磁界による電気抵抗値の変化を利用する磁気抵抗効果素子などが用いられる。
【０００３】
このような電流センサとして、互いに平行な一対の平行部の一端側を連結部で連結させたＵ字状の導体を備え、平行部に近接して磁電変換素子を配置させたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この電流センサは、導体に被測定電流を流すことで発生される誘導磁界の磁界強度を磁電変換素子で検出して電流値を算出する。Ｕ字状の導体の一対の平行部は、互いに同等且つ一定の断面積を有するように構成されているので、被測定電流によって生じる誘導磁界は対称分布となって検出特性は安定化される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１０８０６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述のような電流センサを小型化するには、電流センサの大部分を占めるＵ字状の導体を小型化するのが有効である。しかしながら、Ｕ字状の導体を小型化させると、磁電変換素子の配置位置が僅かに変わるだけで連結部から磁電変換素子に加わる誘導磁界は大きく変動してしまう。そうすると、磁電変換素子に適切な誘導磁界が加わらなくなり、電流センサの特性は低下される恐れがある。
【０００６】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、被測定電流の流れる導電部材が小型化されても良好な特性を維持可能な電流センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電流センサは、被測定電流を通流するように間隔をおいて配置された第１及び第２の通流部、及び前記第１及び第２の通流部を通流する被測定電流の方向に対して直交する方向に前記被測定電流を通流させるように前記第１及び第２の通流部を繋ぐように配置された第３の通流部を有する導電部材と、前記第１及び第２の通流部にそれぞれ配置された磁電変換素子と、を備え、前記被測定電流によって生じる誘導磁界を前記磁電変換素子で検出して電流値を算出する電流センサであって、前記第１及び第２の通流部は、前記磁電変換素子の配置位置より前記第３の通流部に近い領域において、前記第３の通流部を通流する前記被測定電流により生じた前記磁電変換素子への誘導磁界の影響を弱めるように前記被測定電流の流れる向きが変化される領域を有することを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、第１及び第２の通流部は、磁電変換素子の配置位置より第３の通流部に近い領域において、第３の通流部を通流する被測定電流により生じた誘導磁界の影響を弱めるように被測定電流が通流する領域を有するので、導電部材を流れる被測定電流によって生じる誘導磁界の向きを、磁電変換素子の配置される可能性のある配置位置において略等しくできる。よって、磁電変換素子が想定される配置位置に配置される限りは電流センサの特性は低下されないので、導電部材が小型化されても良好な特性を維持できる。
【０００９】
本発明の電流センサにおいて、前記第１及び第２の通流部は、それぞれ、対向する内側面と、前記内側面の逆側の外側面とを有し、前記磁電変換素子の配置位置より第３の通流部に近い領域における前記外側面から前記内側面までの間隔は、前記磁電変換素子の配置位置における前記外側面から前記内側面までの間隔より狭くなるように構成されたことが好ましい。
【００１０】
本発明の電流センサにおいて、前記第１及び第２の通流部は、略矩形状の平面形状を有し、前記内側面の前記磁電変換素子の配置位置より第３の通流部に近い領域に凹状の切り欠き部を有することが好ましい。
【００１１】
本発明の電流センサにおいて、前記切り欠き部は、五角形以上の多角形、又は円形の平面形状を有することが好ましい。この構成によれば、切り欠き部が五角形以上の多角形、又は円形の平面形状を有するように構成されるので、導電部材を流れる電流の集中を防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、被測定電流の流れる導電部材が小型化されても良好な特性を維持可能な電流センサを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１に係る電流センサの構成例を示す平面模式図である。
【図２】実施の形態１に係る電流センサの回路構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態１に係る電流センサにおいて、磁電変換素子の配置位置と、磁電変換素子の受ける誘導磁界の向きとの関係をシミュレーションした結果について説明する図である。
【図４】実施の形態１に係る電流センサの導電部材に生じる誘導磁界の向きを示す模式図である。
【図５】代表的な電流センサにおいて、磁電変換素子の配置位置と、磁電変換素子の受ける誘導磁界の向きとの関係をシミュレーションした結果について説明する図である。
【図６】代表的な電流センサの導電部材に生じる誘導磁界の向きを、シミュレーション結果に基づいて示す模式図である。
【図７】磁界の傾きと、電流センサの直線性との関係を示すグラフである。
【図８】比較例としての電流センサの構成例を示す平面模式図である。
【図９】比較例な電流センサにおいて、磁電変換素子の配置位置と、磁電変換素子の受ける誘導磁界の向きとの関係をシミュレーションした結果について説明する図である。
【図１０】比較例の電流センサの導電部材に生じる誘導磁界の向きを、シミュレーション結果に基づいて示す模式図である。
【図１１】実施の形態２に係る電流センサの構成例を示す平面模式図である。
【図１２】実施の形態２に係る電流センサにおいて、磁電変換素子の配置位置と、磁電変換素子の受ける誘導磁界の向きとの関係をシミュレーションした結果について説明する図である。
【図１３】実施の形態３に係る電流センサの構成例を示す平面模式図である。
【図１４】実施の形態３に係る電流センサにおいて、磁電変換素子の配置位置と、磁電変換素子の受ける誘導磁界の向きとの関係をシミュレーションした結果について説明する図である。
【図１５】実施の形態４に係る電流センサの構成例を示す平面模式図である。
【図１６】実施の形態４に係る電流センサにおいて、磁電変換素子の配置位置と、磁電変換素子の受ける誘導磁界の向きとの関係をシミュレーションした結果について説明する図である。
【図１７】代表的な電流センサの構成例を示す平面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１７を参照して、代表的な電流センサの構成例を説明する。図１７は、被測定電流の通流する導電部材が小型化された電流センサの構成例を示す平面模式図である。図１７に示す電流センサ２は、外形形状が略Ｕ字状の導電部材２１と、導電部材２１に近接配置された一組の磁電変換素子２２１，２２２とを備えている。導電部材２１は、互いに平行な通流部（第１の通流部）２１１及び通流部（第２の通流部）２１２の基端２１１ａ，２１２ａ側を通流部（第３の通流部）２１３で繋ぐように構成されており、通流部２１１，２１２の先端２１１ｂ，２１２ｂ側の一主面には磁電変換素子２２１，２２２がそれぞれ配置されている。導電部材２１の寸法は、代表的には、縦が３ｍｍ、横が４ｍｍ、厚さが０．３ｍｍとなっている。
【００１５】
このような電流センサ２の導電部材２１に図示する被測定電流Ｉａが流れると、通流部２１１，２１２，２１３の一主面上には、それぞれ誘導磁界Ｈａ〜Ｈｃが発生する。磁電変換素子２２１，２２２は、それぞれ、通流部２１１，２１２の長手方向に垂直で向きの等しい感度軸Ｓａ，Ｓｂを有しているので、誘導磁界Ｈａ，Ｈｂを受けると逆極性の一対のセンサ出力を生じる。磁電変換素子２２１，２２２の出力は、磁電変換素子２２１，２２２に接続される演算部（不図示）で差動演算され、演算結果は電流センサ２の出力として後段に出力される。
【００１６】
図１７に示すように、磁電変換素子２２１，２２２は、通流部２１１，２１２の先端２１１ｂ，２１２ｂの近傍に配置されていれば、通流部２１３で生じる誘導磁界Ｈｃの影響を殆ど受けることがない。しかしながら、電流センサ２の導電部材２１は小型化されているので、磁電変換素子２２１，２２２の配置位置が僅かに変化するだけでも、通流部２１３で生じる誘導磁界Ｈｃの磁電変換素子２２１，２２２への影響は大きく変動してしまう。そうすると、導電部材２１を流れる電流Ｉａによる誘導磁界は磁電変換素子２２１，２２２に適切に印加されなくなって、電流センサ２の特性は低下される恐れがある。
【００１７】
例えば、磁電変換素子２２１，２２２が、図１７に示す位置より基端２１１ａ，２１２ａ側に配置される場合を考える。この場合、通流部２１３の周囲に生じる誘導磁界Ｈｃの影響で、磁電変換素子２２１，２２２の受ける磁界の向きは、感度軸Ｓａ，Ｓｂに対して所定の角度で傾斜される。これは、誘導磁界Ｈａ又はＨｂと、誘導磁界Ｈｃとが合成されることにより、磁電変換素子２２１，２２２の配置位置では、誘導磁界Ｈａ又はＨｂと、誘導磁界Ｈｃとの強度に応じて傾斜された合成磁界が生じるためである。電流センサ２の出力の直線性（線形性）は、磁電変換素子２２１，２２２の受ける磁界の向きに依存し、磁電変換素子２２１，２２２の受ける磁界と感度軸Ｓａ，Ｓｂとのなす角度が大きくなると悪化する。つまり、磁電変換素子２２１，２２２の配置位置が基端２１１ａ，２１２ａ側に移動されると、電流センサ２の特性は低下されてしまう。
【００１８】
本発明者らはこの点に着目し、導電部材を流れる被測定電流の流れを適切に利用できれば、電流センサの特性低下を防ぐことができる可能性のあることを見出した。つまり、磁電変換素子の配置される可能性のある配置位置（配置予定位置）の全てにおいて、通流部（第３の通流部）で生じる誘導磁界の影響を弱めるような被測定電流を通流させることができれば、磁電変換素子の配置位置の全てにおいて誘導磁界の向きを略等しい方向に揃えることが可能になり、誘導磁界の角度変化に伴う電流センサの特性低下を防止できる。
【００１９】
すなわち、本発明の骨子は、磁電変換素子の配置位置において、通流部（第３の通流部）で生じる誘導磁界の影響を弱めるように被測定電流が通流される導電部材を構成することである。具体的には、例えば、導電部材の通流部（第１の通流部及び第２の通流部）を先端側より基端側で狭幅にする。これにより、誘導磁界の向きを磁電変換素子の配置位置全体で略等しくして誘導磁界の角度変化に伴う電流センサの特性低下を防止できる。ここで、通流部（第３の通流部）で生じる誘導磁界の影響は、各配置位置における誘導磁界の向きに現れ、誘導磁界の影響が強まると各配置位置での誘導磁界の向きは異なってくる。つまり、誘導磁界の影響を弱めるとは、各配置位置における誘導磁界の向きを所定角度範囲内に収めることをいう。例えば、各配置位置の誘導磁界の向きを２度以下の範囲に収めることができれば、直線性（線形性）は１％以下となり、電流センサの特性低下を十分に防止できるので、誘導磁界の影響は弱められたということができる。以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
（実施の形態１）
本実施の形態では、磁電変換素子の配置位置において、通流部（第３の通流部）で生じる誘導磁界の影響を弱めるように導電部材を構成した電流センサの第１の形態について説明する。図１は、本実施の形態に係る電流センサの構成例を示す平面模式図である。図１に示す電流センサ１は、被測定電流の通流される平面形状が略Ｕ字状の導電部材１１と、導電部材１１の一主面上に配置された一組の磁電変換素子（磁気センサ素子）１２１，１２２とを備えている。導電部材１１は、所定の間隔をおいて配置された通流部（第１の通流部、腕部）１１１及び通流部（第２の通流部、腕部）１１２と、これらを繋ぐように配置された通流部（第３の通流部、連結部）１１３とを有する。具体的には、通流部１１３は、通流部１１１，１１２を通流する被測定電流の方向に対して略直交する方向に被測定電流が通流するように、通流部１１１，１１２の基端１１１ａ，１１２ａと一体に構成されている。すなわち、導電部材１１を通流する被測定電流は、通流部１１３で折り返されて通流部１１１，１１２を逆向きに流れる。通流部１１１，１１２の先端１１１ｂ，１１２ｂ側の一主面には磁電変換素子１２１，１２２がそれぞれ配置されている。
【００２１】
導電部材１１は、所定厚さの金属板をプレス加工又はエッチング加工することで形成されており、磁電変換素子１２１，１２２の配置される配置位置（配置予定位置）を含む略平坦な主表面を有している。通流部１１１において通流部１１２側に位置する内側面１１１ｃは、通流部１１２において通流部１１１側に位置する内側面１１２ｃと対向されている。内側面１１１ｃ，１１２ｃの逆側の外側面１１１ｄ，１１２ｄは、互いに略平行になっている。
【００２２】
通流部１１１，１１２は、略矩形状の平面形状を有すると共に、内側面１１１ｃ，１１２ｃの基端１１１ａ，１１２ａ側において凹状の切り欠き部１１１ｅ，１１２ｅをそれぞれ有している。切り欠き部１１１ｅ，１１２ｅは、略矩形状の平面形状を有している。切り欠き部１１１ｅ，１１２ｅにより、通流部１１１，１１２の基端１１１ａ，１１２ａ側は、先端１１１ｂ，１１２ｂ側より狭幅に構成されている。より詳細には、通流部１１１，１１２の基端１１１ａ，１１２ａ側の外側面１１１ｄ，１１２ｄから内側面１１１ｃ，１１２ｃまでの間隔Ｄａは、先端１１１ｂ，１１２ｂ側の外側面１１１ｄ，１１２ｄから内側面１１１ｃ，１１２ｃまでの間隔Ｄｂより狭くなっている。これにより、被測定電流の流れは通流部１１１，１１２の基端１１１ａ，１１２ａ側で変化される。すなわち、内側面１１１ｃから外側面１１１ｄに斜めに向かう被測定電流の流れＩ１が形成されると共に、外側面１１２ｄから内側面１１２ｃに斜めに向かう被測定電流の流れＩ２が形成されるようになっている。
【００２３】
磁電変換素子１２１，１２２は、それぞれ、切り欠き部１１１ｅ，１１２ｅより先端１１１ｂ，１１２ｂ側の一主面上に配置され、加えられる磁界の強度に応じた電気信号（例えば電圧）を出力する。磁電変換素子１２１，１２２は、それぞれ感度軸Ｓ１，Ｓ２を有しており、感度軸Ｓ１，Ｓ２が外側面１１１ｄ，１１２ｄに対して略垂直になるように配置されている。また、磁電変換素子１２１，１２２は、感度軸Ｓ１，Ｓ２が共に同じ方向を向くように配置されている。磁電変換素子としては、例えば、ＧＭＲ（Giant  Magneto  Resistive  effect）素子、ＴＭＲ（Tunnel  Magneto  Resistive  effect）素子といった磁気抵抗効果素子が用いられる。なお、磁電変換素子１２１，１２２は、感度軸Ｓ１，Ｓ２が互いに逆方向を向くように配置されても良い。
【００２４】
図２は、電流センサ１の回路構成を示すブロック図である。図２に示すように、磁電変換素子１２１，１２２の後段には、演算部１３が接続されている。この演算部１３は、磁電変換素子１２１，１２２の出力を差動演算して演算結果を出力する。なお、感度軸Ｓ１，Ｓ２が互いに逆方向を向くように配置されている場合には、演算部１３は、磁電変換素子１２１，１２２の出力の和を算出して後段に出力する。
【００２５】
このように構成された電流センサ１の導電部材１１に、例えば、図１に示すような電流Ｉが流れると、磁電変換素子１２１，１２２は互いに逆向きの誘導磁界Ｈ１，Ｈ２をそれぞれ印加される。磁電変換素子１２１，１２２の感度軸Ｓ１，Ｓ２は共に同じ方向を向いているので、逆向きの誘導磁界Ｈ１，Ｈ２が印加されると、磁電変換素子１２１，１２２は逆極性の一対のセンサ出力を出力する。演算部１３は、磁電変換素子１２１，１２２からの一対のセンサ出力の差をとって外乱磁界の影響を相殺し、演算結果を電流センサ出力として出力する。
【００２６】
図３は、導電部材１１に被測定電流Ｉを流した場合の、磁電変換素子１２１の配置位置と、磁電変換素子１２１の受ける誘導磁界の向きとの関係をシミュレーションした結果について説明する図である。図３Ａは、シミュレーションモデルを示しており、図３Ｂは、シミュレーション結果を示している。図３においては、磁電変換素子１２１の配置位置Ａのみを示し、具体的な磁電変換素子１２１（及び磁電変換素子１２２）については省略している。
【００２７】
図３Ａに示すように、通流部１１１の先端１１１ｂから通流部１１２の先端１１２ｂへと向かう方向をＸ軸、通流部１１１に沿って先端１１１ｂから基端１１１ａへと向かう方向をＹ軸と規定する。このシミュレーションでは、磁電変換素子１２１の配置位置を通流部１１１の先端１１１ｂから基端１１１ａに向けて変化させ、その配置位置での誘導磁界の向きを求めた。図３Ｂにおいて、横軸は磁電変換素子１２１の配置位置を示しており、縦軸は誘導磁界の向きを示している。図３Ｂにおいて、磁電変換素子１２１の配置位置は原点（Ｘ軸）からの距離（ｍｍ）で示されており、誘導磁界の向きは、Ｘ軸とのなす角度（ｄｅｇ）で示されている。
【００２８】
このシミュレーションでは、通流部１１１，１１２の長手方向（Ｙ軸方向）の長さを２ｍｍ、長手方向に直交する方向（Ｘ軸方向）の長さを１ｍｍとした。通流部１１３の長手方向（Ｘ軸方向）の長さを４ｍｍ、長手方向に直交する方向（Ｙ軸方向）の長さを１ｍｍとした。つまり、通流部１１１と通流部１１２との間隔は２ｍｍであった。切り欠き部１１１ｅ，１１２ｅの大きさは、Ｘ軸方向に０．５ｍｍ、Ｙ軸方向に０．７ｍｍとした。導電部材１１の厚さを０．３ｍｍ、磁電変換素子１２１の厚さを０．７ｍｍとした。このようなパラメータに基づき、磁電変換素子１２１の表面に相当する高さ位置（導電部材１１の底面（磁電変換素子１２１の配置されない主表面）から１ｍｍの高さ位置）における誘導磁界の向きを算出した。ただし、導電部材１１のサイズ等はこれに限られるものではない。
【００２９】
図４Ａは、通流部１１１に生じる誘導磁界の向きを、図３のシミュレーション結果に基づいて示す模式図である。図４Ａにおいては、通流部１１１側に生じる誘導磁界ｈ１〜ｈ５を示している。図３及び図４に示すように、被測定電流Ｉによって生じる誘導磁界は、基端１１１ａと先端１１１ｂとの中間点より先端１１１ｂ側の磁電変換素子１２１の配置位置Ａにおいて、Ｘ軸と略平行（Ｙ軸に対して略垂直）になっている。つまり、誘導磁界（誘導磁界ｈ１〜ｈ３）は、外側面１１１ｄに対して略垂直になっている。一方、配置位置Ａから外れた位置（基端１１１ａと先端１１１ｂとの中間点より基端１１１ａ側の位置）では、誘導磁界（誘導磁界ｈ４，ｈ５）は、外側面１１１ｄに対して斜めに傾斜されており、傾斜角度も各位置で異なっている。
【００３０】
このように、配置位置ＡにおいてＸ軸と略平行な誘導磁界が得られるのは、導電部材１１が、通流部１１３で生じる誘導磁界の影響を弱めるように構成されているためである。図４Ｂは、通流部１１１の切り欠き部１１１ｅ周辺における被測定電流の流れと誘導磁界との関係を模式的に示している。図４Ｂに示すように、通流部１１１の切り欠き部１１１ｅ周辺では被測定電流の流れる向きは変化されて、内側面１１１ｃから外側面１１１ｄに斜めに向かう被測定電流の流れＩ１が形成され、被測定電流の流れＩ１の向きに垂直な誘導磁界ｈが発生する。
【００３１】
図４Ｃは、磁電変換素子１２１の配置位置Ａにおける誘導磁界の成分を模式的に示している。図４Ｃに示すように、配置位置Ａにおいては、被測定電流の流れＩ１により生じる誘導磁界ｈと、通流部１１３で生じる誘導磁界Ｈ３とが合成され、Ｘ軸に対して略平行な誘導磁界Ｈが得られる。合成された誘導磁界Ｈは、Ｘ軸に対して略平行なので、配置位置Ａの誘導磁界（誘導磁界ｈ１〜ｈ３）もＸ軸と略平行となる。このように、導電部材１１は、磁電変換素子１２１の配置位置Ａより通流部１１３に近い領域において、通流部１１３を通流する被測定電流により生じた誘導磁界の影響を弱めるように被測定電流が通流する領域を有している。そして、これにより、通流部１１３で生じる誘導磁界の影響は、配置位置Ａにおいて弱められるようになっている。
【００３２】
このように、本実施の形態の電流センサ１では、通流部１１３で生じる誘導磁界の影響は配置位置Ａにおいて弱められ、配置位置Ａ内で誘導磁界の向きは略等しくなっているので、磁電変換素子１２１の配置位置が配置位置Ａ内で変動されても、磁電変換素子１２１に加わる誘導磁界の向きを略等しく保つことができる。磁電変換素子１２２についても磁電変換素子１２１と同様である。なお、磁電変換素子１２１の配置位置Ａは、例えば、上述のように、基端１１１ａ（１１２ａ）と先端１１１ｂ（１１２ｂ）との中間点より先端１１１ｂ（１１２ｂ）側（つまり、通流部１１１の先端１１１ｂから基端１１１ａ側に向かって１ｍｍの範囲）とすることができるが、これに限られない。
【００３３】
図５は、図１７に示す電流センサ２において導電部材２１に被測定電流Ｉａを流した場合の、磁電変換素子２２１の配置位置と、磁電変換素子２２１の受ける誘導磁界の向きとの関係をシミュレーションした結果について説明する図である。図６は、通流部２１１に生じる誘導磁界の向きを、図５のシミュレーション結果に基づいて示す模式図である。シミュレーションの条件は、切り欠き部１１１ｅ，１１２ｅを有さない点を除き、図３及び図４に示す場合と同様とした。
【００３４】
図５及び図６に示すように、電流センサ２では、磁電変換素子２２１の配置位置が先端２１１ｂから基端２１１ａに向かうにつれて、Ｘ軸と誘導磁界とのなす角度は大きくなっている。つまり、電流センサ２では、磁電変換素子２２１の配置される配置位置Ａにおいて、誘導磁界の向きは一定でない。このため、磁電変換素子２２１の配置位置が配置位置Ａ内で変動されると、磁電変換素子２２１に加わる誘導磁界の向きも配置位置に応じて異なってくる。
【００３５】
電流センサ２において、先端２１１ｂ側から基端２１１ａ側に向かうにつれて誘導磁界の傾きが大きくなるのは、先端２１１ｂ側と基端２１１ａ側とで、通流部２１３を流れる被測定電流による誘導磁界の影響が異なるためである。図１７に示すように、先端２１１ｂ側では、通流部２１３で生じる誘導磁界Ｈｃの影響を殆ど受けないのに対し、基端２１１ａ側では、誘導磁界Ｈｃの影響を強く受けるので、磁電変換素子２２１に加わる誘導磁界は基端２１１ａ側に向かうにつれて大きく傾く。
【００３６】
これに対し、本実施の形態の電流センサ１は、通流部１１３で生じる誘導磁界の影響を配置位置Ａにおいて低減できるように通流部１１１，１１２に切り欠き部１１１ｅ，１１２ｅを設けている。この切り欠き部１１１ｅ，１１２ｅにより、通流部１１３を通流する被測定電流により生じた誘導磁界の影響を弱めるように被測定電流が通流する領域が形成され、通流部１１３で生じる誘導磁界の影響は弱められる。その結果、磁電変換素子１２１，１２２の配置位置Ａの全体で、誘導磁界の向きを略一定にできる。
【００３７】
図７は、磁電変換素子が受ける磁界の感度軸方向に対する傾きと、電流センサの直線性との関係を示すグラフである。直線性は、数値が大きくなるほど悪化されることを示している。図７に示すように、磁電変換素子の受ける磁界が感度軸方向から傾くにつれて、電流センサの直線性は悪化されている。本実施の形態の電流センサ１では、配置位置Ａにおいて誘導磁界は感度軸方向から殆ど傾かないので、磁電変換素子１２１，１２２が配置位置Ａ内のいずれの位置に配置される場合でも良好な特性を維持できる。一方、電流センサ２では、磁電変換素子２２１，２２２の配置位置に応じて直線性は大きく変動されてしまい、良好な特性を維持するのが難しい。
【００３８】
図８は、比較例としての電流センサ３の構成例を示す平面模式図である。図８Ａに示すように、電流センサ３の基本的な構成は電流センサ２などと共通している。すなわち、電流センサ３は、外形形状が略Ｕ字状の導電部材３１と、導電部材３１に近接配置された一組の磁電変換素子３２１，３２２とを備えている。導電部材３１は、通流部３１１，３１２，３１３により構成されている。電流センサ３において通流部３１１，３１２は、外側面３１１ｄ，３１２ｄの基端３１１ａ，３１２ａ側において凹状の切り欠き部３１１ｅ，３１２ｅをそれぞれ有している。つまり、電流センサ３は、通流部３１１，３１２の外側に切り欠き部３１１ｅ，３１２ｅを有する点において、通流部１１１，１１２の内側に切り欠き部１１１ｅ，１１２ｅを有する電流センサ１とは異なっている。
【００３９】
図９は、図８に示す電流センサ３において導電部材３１に被測定電流を流した場合の、磁電変換素子３２１の配置位置と、磁電変換素子３２１の受ける誘導磁界の向きとの関係をシミュレーションした結果について説明する図である。図１０は、通流部３１１に生じる誘導磁界の向きを、図９のシミュレーション結果に基づいて示す模式図である。シミュレーションの条件は、切り欠き部３１１ｅ，３１２ｅの配置が異なる点を除き、図３及び図４に示す場合と同様とした。
【００４０】
図９及び図１０に示すように、電流センサ３では、磁電変換素子３２１の配置位置が先端３１１ｂから基端３１１ａに向かうにつれて、Ｘ軸と誘導磁界とのなす角度は大きくなっている。電流センサ３における誘導磁界の角度変化は、電流センサ２における誘導磁界の角度変化と比較しても大きい。これは、通流部１１１，１１２の外側に設けられた切り欠き部３１１ｅ，３１２ｅが、通流部３１３で生じる誘導磁界の影響を弱める方向でなく、強める方向に働いてしまうためである。
【００４１】
図８Ｂは、通流部３１１の切り欠き部３１１ｅ周辺における被測定電流の流れと誘導磁界との関係を模式的に示している。図８Ｂに示すように、通流部３１１の切り欠き部３１１ｅ周辺では、外側面３１１ｄから内側面３１１ｃに斜めに向かう被測定電流の流れＩ３が形成され、被測定電流の流れＩ３の向きに垂直な誘導磁界ｈ（Ｉ３）が発生する。図８Ｃは、磁電変換素子３２１の配置位置における誘導磁界の成分を模式的に示している。図８Ｃに示すように、磁電変換素子３２１の配置位置においては、被測定電流の流れＩ３により生じる誘導磁界ｈ（Ｉ３）と、通流部３１３で生じる誘導磁界Ｈ３とが合成され、Ｘ軸に対して傾斜された誘導磁界Ｈ（Ｉ３）が生じてしまう。このように、配置位置Ａの全体で誘導磁界の向きを略一定にするには、電流センサ１のように、内側面１１１ｃ，１１２ｃに切り欠き部１１１ｅ，１１２ｅを設けるのが有効であると分かる。
【００４２】
このように、本実施の形態の電流センサ１において、通流部１１１（及び通流部１１２）は、磁電変換素子１２１（１２２）の配置位置Ａより通流部１１３に近い領域において、通流部１１３を通流する被測定電流Ｉにより生じた誘導磁界の影響を弱めるように被測定電流が通流される領域を有するので、導電部材１１を流れる被測定電流Ｉによって生じる誘導磁界の向きを、磁電変換素子１２１（１２２）の配置される可能性のある配置位置Ａにおいて略等しくできる。よって、磁電変換素子１２１，１２２が配置位置Ａ内に配置される限りは電流センサ１の特性は低下されないので、導電部材１１が小型化されても良好な特性を維持できる。
【００４３】
（実施の形態２）
本実施の形態では、磁電変換素子の配置位置において、通流部（第３の通流部）で生じる誘導磁界の影響を弱めるように導電部材を構成した電流センサの第２の形態について説明する。図１１は、本実施の形態に係る電流センサ１ａの構成例を示す平面模式図である。なお、本実施の形態の電流センサ１ａの構成は、多くの部分で電流センサ１の構成と共通している。このため、電流センサ１と共通する構成には共通の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４４】
電流センサ１ａの導電部材１１ａは、電流センサ１における切り欠き部１１１ｅ，１１２ｅとは異なる形状の切り欠き部１１１ｆ，１１２ｆを有している。切り欠き部１１１ｆ，１１２ｆは、略三角形状の平面形状を有している。このような切り欠き部１１１ｆ，１１２ｆにより、通流部１１１，１１２の基端１１１ａ，１１２ａ側は、先端１１１ｂ，１１２ｂ側より狭幅に構成されている。また、通流部１１１，１１２の基端１１１ａ，１１２ａ側の外側面１１１ｄ，１１２ｄから内側面１１１ｃ，１１２ｃまでの間隔Ｄａは、先端１１１ｂ，１１２ｂ側の外側面１１１ｄ，１１２ｄから内側面１１１ｃ，１１２ｃまでの間隔Ｄｂより狭くなっている。
【００４５】
図１２は、電流センサ１ａにおいて導電部材１１ａに被測定電流を流した場合の、磁電変換素子１２１の配置位置と、磁電変換素子１２１の受ける誘導磁界の向きとの関係をシミュレーションした結果について説明する図である。シミュレーションの条件は、切り欠き部１１１ｆ，１１２ｆの形状が異なる点を除き、図３及び図４に示す場合と同様とした。
【００４６】
図１２に示すように、本実施の形態の電流センサ１ａにおいても、導電部材１１ａは、通流部１１３を通流する被測定電流Ｉにより生じた誘導磁界の影響を弱めるように被測定電流が通流される領域を有するので、通流部１１３で生じる誘導磁界の影響は配置位置Ａにおいて弱められる。これにより、誘導磁界の向きを、磁電変換素子１２１の配置位置ＡにおいてＸ軸と略平行（Ｙ軸に対して略垂直）にできる。つまり、磁電変換素子１２１の配置位置Ａの全体で誘導磁界の向きは略等しくでき、磁電変換素子１２１の配置位置が変動されても、磁電変換素子１２１に加わる誘導磁界の向きを略等しく保つことができる。
【００４７】
本実施の形態において示される構成は、他の実施の形態において示される構成と適宜組み合わせて実施することができる。
【００４８】
（実施の形態３）
本実施の形態では、磁電変換素子の配置位置において、通流部（第３の通流部）で生じる誘導磁界の影響を弱めるように導電部材を構成した電流センサの第３の形態について説明する。図１３は、本実施の形態に係る電流センサ１ｂの構成例を示す平面模式図である。なお、本実施の形態の電流センサ１ｂの構成は、多くの部分で電流センサ１の構成と共通している。このため、電流センサ１と共通する構成には共通の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４９】
電流センサ１ｂの導電部材１１ｂは、電流センサ１の切り欠き部１１１ｅ，１１２ｅとは異なる形状の切り欠き部１１１ｇ，１１２ｇを有している。切り欠き部１１１ｇ，１１２ｇは、隣接する２個の頂点が切り落とされた矩形状（略六角形状）の平面形状を有している。このような切り欠き部１１１ｆ，１１２ｆにより、通流部１１１，１１２の基端１１１ａ，１１２ａ側は、先端１１１ｂ，１１２ｂ側より狭幅に構成されている。また、通流部１１１，１１２の基端１１１ａ，１１２ａ側の外側面１１１ｄ，１１２ｄから内側面１１１ｃ，１１２ｃまでの間隔Ｄａは、先端１１１ｂ，１１２ｂ側の外側面１１１ｄ，１１２ｄから内側面１１１ｃ，１１２ｃまでの間隔Ｄｂより狭くなっている。
【００５０】
図１４は、電流センサ１ｂにおいて導電部材１１ｂに被測定電流を流した場合の、磁電変換素子１２１の配置位置と、磁電変換素子１２１の受ける誘導磁界の向きとの関係をシミュレーションした結果について説明する図である。シミュレーションの条件は、切り欠き部１１１ｇ，１１２ｇの形状が異なる点を除き、図３及び図４に示す場合と同様とした。
【００５１】
図１４に示すように、本実施の形態の電流センサ１ｂにおいても、導電部材１１ｂは、通流部１１３を通流する被測定電流Ｉにより生じた誘導磁界の影響を弱めるように被測定電流が通流される領域を有するので、通流部１１３で生じる誘導磁界の影響は配置位置Ａにおいて弱められる。これにより、誘導磁界の向きを、磁電変換素子１２１の配置位置ＡにおいてＸ軸と略平行（Ｙ軸に対して略垂直）にできる。つまり、磁電変換素子１２１の配置位置Ａの全体で誘導磁界の向きは略等しくでき、磁電変換素子１２１の配置位置が変動されても、磁電変換素子１２１に加わる誘導磁界の向きを略等しく保つことができる。また、本実施の形態では、頂点が切り落とされた矩形状の切り欠き部１１１ｇ，１１２ｇを有するので、切り欠き部１１１ｇ，１１２ｇにより形成される内側面１１１ｃ，１１２ｃの形状は曲面形状に近付けられて、電流の集中は防止される。これにより、電流の集中による発熱は低減されるので、磁電変換素子の温度特性に起因するセンサ出力の低下を防止して、良好な特性を維持できる。
【００５２】
なお、本実施の形態では、２個の頂点が切り落とされた矩形状の平面形状を有する切り欠き部１１１ｇ，１１２ｇを例示したが、切り欠き部１１１ｇ，１１２ｇの形状は特に限定されない。矩形状の平面形状を有する切り欠き部において生じる恐れのある電流の集中を防止するという観点からは、切り欠き部１１１ｇ，１１２ｇの平面形状は、五角形以上の多角形、又は円形であることが好ましい。本実施の形態において示される構成は、他の実施の形態において示される構成と適宜組み合わせて実施することができる。
【００５３】
（実施の形態４）
本実施の形態では、磁電変換素子の配置位置において、通流部（第３の通流部）で生じる誘導磁界の影響を弱めるように導電部材を構成した電流センサの第４の形態について説明する。図１５は、本実施の形態に係る電流センサ１ｃの構成例を示す平面模式図である。なお、本実施の形態の電流センサ１ｃの構成は、多くの部分で電流センサ１と共通している。このため、電流センサ１と共通する構成には共通の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５４】
電流センサ１ｃの導電部材１１ｃにおいて、通流部１１４，１１５は、先端１１４ｂ，１１５ｂ側で基端１１４ａ，１１５ａ側より幅が広くなるような略台形状の平面形状を有している。つまり、通流部１１４，１１５の基端１１４ａ，１１５ａ側の外側面１１４ｄ，１１５ｄから内側面１１４ｃ，１１５ｃまでの間隔Ｄａは、先端１１４ｂ，１１５ｂ側の外側面１１４ｄ，１１５ｄから内側面１１４ｃ，１１５ｃまでの間隔Ｄｂより狭くなっている。
【００５５】
図１６は、電流センサ１ｃにおいて導電部材１１ｃに被測定電流を流した場合の、磁電変換素子１２１の配置位置と、磁電変換素子１２１の受ける誘導磁界の向きとの関係をシミュレーションした結果について説明する図である。シミュレーションの条件は、通流部１１４，１１５の形状が異なる点を除き、図３及び図４に示す場合と同様とした。
【００５６】
図１６に示すように、本実施の形態の電流センサ１ｃにおいても、導電部材１１ｃは、通流部１１３を通流する被測定電流Ｉにより生じた誘導磁界の影響を弱めるように被測定電流が通流される領域を有するので、通流部１１３で生じる誘導磁界の影響は配置位置Ａにおいて弱められる。これにより、誘導磁界の向きを、磁電変換素子１２１の配置位置ＡにおいてＸ軸と略平行（Ｙ軸に対して略垂直）にできる。つまり、電流センサ１ｃにおいても、磁電変換素子１２１の配置位置Ａの全体で誘導磁界の向きは略等しくでき、磁電変換素子１２１の配置位置が変動されても、磁電変換素子１２１に加わる誘導磁界の向きを略等しく保つことができる。
【００５７】
本実施の形態において示される構成は、他の実施の形態において示される構成と適宜組み合わせて実施することができる。
【００５８】
以上のように本発明の電流センサでは、通流部（第１の通流部及び第２の通流部）は、磁電変換素子の配置位置より通流部（第３の通流部）に近い領域において、通流部（第３の通流部）を通流する被測定電流により生じた誘導磁界の影響を弱めるように被測定電流が通流する領域を有するので、導電部材を流れる被測定電流によって生じる誘導磁界の向きを、磁電変換素子の配置される可能性のある配置位置において略等しくできる。よって、磁電変換素子が予定される配置位置に配置される限りは電流センサの特性は低下されないので、導電部材が小型化されても良好な特性を維持できる。
【００５９】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することができる。例えば、導電部材の大きさや形状等は、効果が得られる範囲で適宜変更可能である。また、例えば、上記実施の形態において、磁電変換素子の配置位置は通流部（第１の通流部及び第２の通流部）の先端から１ｍｍの範囲としているが、本発明の磁電変換素子の配置位置はこれに限定されない。磁電変換素子の配置位置は任意に設定することができる。ただし、磁電変換素子の配置位置においては、誘導磁界の向きは略等しくなっている必要がある。誘導磁界の向きが略等しい任意の配置位置を実現するには、例えば、通流部（第１の通流部及び第２の通流部）又は切り欠き部の形状、大きさ等を調節してやれば良い。また、上記実施の形態における各構成の接続関係、位置、大きさ、範囲などは適宜変更して実施することが可能である。その他、本発明は、適宜変更して実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、例えば、電流路を構成する略Ｕ字状の導電部材が小型化された電流センサの構成として有用である。
【符号の説明】
【００６１】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ  電流センサ  
１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ  導電部材
１３  演算部
１１１，１１４  通流部（第１の通流部）
１１２，１１５  通流部（第２の通流部）
１１３  通流部（第３の通流部）
１２１，１２２  磁電変換素子
１１１ａ，１１２ａ，１１４ａ，１１５ａ  基端
１１１ｂ，１１２ｂ，１１４ｂ，１１５ｂ  先端
１１１ｃ，１１２ｃ，１１４ｃ，１１５ｃ  内側面
１１１ｄ，１１２ｄ，１１４ｄ，１１５ｄ  外側面
１１１ｅ，１１１ｆ，１１１ｇ，１１２ｅ，１１２ｆ，１１２ｇ  切り欠き部
Ａ  配置位置
Ｄａ，Ｄｂ  間隔
Ｉ  被測定電流
Ｉ１，Ｉ２  被測定電流の流れ
Ｈ，Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，ｈ，ｈ１，ｈ２，ｈ３，ｈ４，ｈ５  誘導磁界
【図１】
2014002071.tif 000003
【図２】
2014002071.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014002071.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2014002071.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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