(57)【要約】【課題】電流測定精度のばらつきを抑制した電流センサを提供すること。【解決手段】一対の主表面（Ａ１，Ｂ１）を有し、被測定電流（Ｉ１）が流れる導電部材（１１）と、導電部材を流れる被測定電流により生じる誘導磁界（Ｈ１）を検出可能に配置された磁電変換素子（１２１，１２２）と、を備え、導電部材は、主表面に開口領域（Ｏ１ａ，Ｏ１ｂ）を形成する溝（Ｄ１ａ，Ｄ１ｂ）を有し、磁電変換素子は、導電部材から離れた位置であって、主表面に垂直な方向から見て開口領域と重なる領域に配置され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】
一対の主表面を有し、被測定電流が流れる導電部材と、前記導電部材を流れる被測定電流により生じる誘導磁界を検出可能に配置された磁電変換素子と、を備え、
前記導電部材は、前記主表面に開口領域を形成する溝を有し、
前記磁電変換素子は、前記溝の外側の領域であって、前記主表面に垂直な方向から見て前記開口領域と重なる領域に配置されることを特徴とする電流センサ。
【請求項２】
前記磁電変換素子は、前記磁電変換素子が検出する前記誘導磁界の強度が前記主表面に平行な方向で略一定となる領域に配置される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】
前記磁電変換素子は、前記溝の底から前記主表面までの距離より、前記溝の底から前記磁電変換素子までの距離が大きくなる領域に配置されることを特徴とする請求項１に記載の電流センサ。
【請求項４】
前記一対の主表面に対応して一対の前記磁電変換素子が配置され、
前記一対の前記磁電変換素子の出力を演算する演算回路を備え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５】
前記溝は、前記被測定電流の流れる方向に直交する面内において矩形状の断面形状を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の電流センサ。
【請求項６】
前記溝は、前記被測定電流の流れる方向に直交する面内において台形状の断面形状を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか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、被測定電流によって生じる誘導磁界に基づいて電流値を算出可能な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、被測定電流によって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、被測定電流の流れる導電部材に凹部を設け、当該凹部内に磁電変換素子を収納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、被測定電流により生じる誘導磁界の磁界強度を凹部内に配置される磁電変換素子で検出して電流値を算出する。このように磁電変換素子を導電部材の凹部内に配置することで、電流センサは小型化される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−７８２３２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、上述のような非接触型の電流センサでは、被測定電流によって生じる誘導磁界の変化を磁電変換素子で検出するため、被測定電流の流れる導電部材に対して磁電変換素子の取り付け位置が僅かにずれるだけで電流測定精度は大きくばらついてしまう。
【０００６】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、電流測定精度のばらつきを抑制した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、一対の主表面を有し、被測定電流が流れる導電部材と、前記導電部材を流れる被測定電流により生じる誘導磁界を検出可能に配置された磁電変換素子と、を備え、前記導電部材は、前記主表面に開口領域を形成する溝を有し、前記磁電変換素子は、前記溝の外側の領域であって、前記主表面に垂直な方向から見て前記開口領域と重なる領域に配置されることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、導電部材は、主表面に開口領域を形成する溝を有するので、溝の外側の領域であって、主表面に垂直な方向から見て溝の開口領域と重なる領域で、磁電変換素子が検出する誘導磁界の強度を主表面と平行な方向で略一定にすることが可能である。このため、溝の外側の領域であって、主表面に垂直な方向から見て溝の開口領域と重なる領域に磁電変換素子を配置すれば、磁電変換素子の取り付け位置が僅かにずれても電流測定精度は大きくばらつかずに済む。つまり、磁電変換素子の取り付け位置への要求が緩和されるので、電流センサの電流測定精度のばらつきを抑制することが可能である。
【０００９】
本発明の電流センサにおいて、前記磁電変換素子は、前記磁電変換素子が検出する前記誘導磁界の強度が前記主表面に平行な方向で略一定となる領域に配置されることが好ましい。この構成によれば、磁電変換素子が検出する誘導磁界の強度が略一定となる領域に磁電変換素子を配置させることで、磁電変換素子の取り付け位置が僅かにずれても電流測定精度は大きくばらつかずに済む。つまり、磁電変換素子の取り付け位置への要求が緩和されるので、電流センサの電流測定精度のばらつきを抑制することが可能である。
【００１０】
本発明の電流センサにおいて、前記磁電変換素子は、前記溝の底から前記主表面までの距離より、前記溝の底から前記磁電変換素子までの距離が大きくなる領域に配置されることが好ましい。この構成によれば、溝の底から主表面までの距離より、溝の底から磁電変換素子までの距離が大きくなる領域において、磁電変換素子が検出する誘導磁界の強度を略一定にできるので、磁電変換素子の取り付け位置が僅かにずれても電流測定精度は大きくばらつかずに済む。つまり、磁電変換素子の取り付け位置への要求が緩和されるので、電流測定精度のばらつきを抑制できる。
【００１１】
本発明の電流センサにおいて、前記一対の主表面に対応して一対の前記磁電変換素子が配置され、前記一対の前記磁電変換素子の出力を演算する演算回路を備えても良い。この構成によれば、一対の磁電変換素子の出力を演算回路で演算することにより、外乱磁界の影響を相殺して電流測定精度を高めることができる。
【００１２】
本発明の電流センサにおいて、前記溝は、前記被測定電流の流れる方向に直交する面内において矩形状の断面形状を有しても良い。また、前記溝は、前記被測定電流の流れる方向に直交する面内において台形状の断面形状を有しても良い。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電流測定精度のばらつきを抑制した電流センサが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態１に係る電流センサの構成例を示す模式図である。
【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に係る電流センサの導電部材の周囲に発生する誘導磁界を計算するためのシミュレーションモデルを示す図である。
【図４】実施の形態１に係る電流センサのシミュレーション結果を示すグラフである。
【図５】実施の形態１に係る電流センサの正規化（規格化）されたシミュレーション結果を示すグラフである。
【図６】実施の形態１に係る電流センサとは異なる電流センサのシミュレーション結果を示すグラフである。
【図７】実施の形態２に係る電流センサの構成例を示す模式図である。
【図８】実施の形態２に係る電流センサの導電部材の周囲に発生する誘導磁界を計算するためのシミュレーションモデルを示す図である。
【図９】実施の形態２に係る電流センサのシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１０】代表的な電流センサの構成例を示す模式図である。
【図１１】代表的な電流センサの導電部材の周囲に発生する誘導磁界を計算するためのシミュレーションモデルを示す図である。
【図１２】代表的な電流センサのシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１３】代表的な電流センサの正規化（規格化）されたシミュレーション結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１０を参照して、代表的な電流センサの構成例を説明する。図１０は、電流センサの構成例を示す模式図であり、図１０Ｂは、図１０ＡのＸＢ−ＸＢ矢視断面を示している。図１０に示す電流センサ３は、直方体状の導電部材３１と、導電部材３１を挟むように配置された一組の磁電変換素子３２１，３２２とを備えている。磁電変換素子３２１，３２２は、導電部材３１の長手方向に垂直で、向きの等しい感度軸Ｓ３ａ，Ｓ３ｂを有している。
【００１６】
この電流センサ３の導電部材３１に被測定電流Ｉ３が流れると、導電部材３１の周囲には誘導磁界Ｈ３が発生する。磁電変換素子３２１，３２２は、向きの等しい感度軸Ｓ３ａ，Ｓ３ｂを有しているので、逆向きに作用する誘導磁界Ｈ３の影響を受けると逆極性の一対の出力を生じる。磁電変換素子３２１，３２２の一対の出力は、磁電変換素子３２１，３２２に接続される演算回路（不図示）で差動演算され、電流センサ３の出力として後段に送られる。
【００１７】
図１１は、図１０に示す導電部材３１の周囲に発生する誘導磁界Ｈ３を計算するためのシミュレーションモデルを示す図である。ここでは、図１１に示すように、幅が１０ｍｍで厚さが２ｍｍの導電部材３１を用いる場合を想定してシミュレーションを行った。また、このシミュレーションでは、磁電変換素子３２１での検出が想定される磁界を計算した。具体的には、導電部材３１の厚さ方向の中央から４．５ｍｍ離れた位置（図１１のＸ軸に相当する位置）での磁界強度の感度軸Ｓ３ａ方向の成分（導電部材３１の幅方向の成分）を計算した。
【００１８】
図１２は、シミュレーション結果を示すグラフであり、図１３は、正規化（規格化）されたシミュレーション結果を示すグラフである。図１２及び図１３に示すように、感度軸Ｓ３ａ方向における磁界強度は、導電部材３１の幅方向の中央（Ｘ＝５ｍｍ）において最大となり、幅方向の中央から外れると急激に小さくなる。このことは、磁電変換素子３２１の幅方向の取り付け精度が、電流センサ３の電流測定精度を大きく左右することを示唆している。
【００１９】
本発明者らはこの点に着目し、電流センサの電流測定精度が、磁電変換素子の取り付け精度に大きく左右されないように感度軸方向の磁界強度を調節できれば、磁電変換素子の取り付け位置への要求を緩和して、電流測定精度のばらつきを抑制できると考えた。そして、この着想に基づき本発明を完成させた。
【００２０】
すなわち、本発明の骨子は、所定の領域において感度軸方向の磁界強度が略一定となるように導電部材を形成し、その領域内に磁電変換素子を配置させることである。より具体的には、導電部材の主表面に開口領域を有する溝を形成し、磁電変換素子を、溝の外側の領域であって、主表面に垂直な方向から見て溝の開口領域と重なる領域に配置することである。これにより、磁電変換素子の取り付け位置が僅かにずれても、磁電変換素子が検出する誘導磁界の強度は殆ど変わらないので、電流測定精度のばらつきを抑制できる。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。
【００２１】
（実施の形態１）
本実施の形態では、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模式図であり、図１Ｂは、図１ＡのＩＢ−ＩＢ矢視断面を示している。図１に示す電流センサ１は、被測定電流Ｉ１の流れる導電部材１１と、導電部材１１を挟むように配置された一組の磁電変換素子１２１，１２２とを備えている。
【００２２】
導電部材１１は、金属板を加工することで形成されており、被測定電流Ｉ１の流れる方向（図１においてＹ方向、以下、電流方向）に対して略平行な縦長の形状を有している。導電部材１１において、幅方向（図１においてＸ方向）の中央領域１１１は外側領域１１２ａ，１１２ｂより薄く形成されている。これにより、導電部材１１には、厚さ方向（図１においてＺ方向）における一方側の主表面Ａ１と他方側の主表面Ｂ１とにそれぞれ開口領域Ｏ１ａ，Ｏ１ｂを形成する溝Ｄ１ａ，Ｄ１ｂが設けられている。
【００２３】
導電部材１１は、厚さ方向の中央を通る平面に対して対称な形状を有している。すなわち、溝Ｄ１ａ，Ｄ１ｂも対称な形状を有している。この溝Ｄ１ａ，Ｄ１ｂは、電流方向に沿って延びるように形成されており、電流方向に直交する面内において矩形状の断面形状を有している。導電部材１１の周囲には、溝Ｄ１ａ，Ｄ１ｂに対応して、磁電変換素子１２１，１２２が配置されている。
【００２４】
磁電変換素子１２１，１２２は、主表面Ａ１，Ｂ１に垂直な方向（Ｚ方向）から見て溝Ｄ１ａ，Ｄ１ｂの開口領域Ｏ１ａ，Ｏ１ｂと重なるように配置されている（図１Ａ）。少なくとも、磁電変換素子１２１，１２２において磁界に感度を有する検出部（不図示）は、主表面Ａ１，Ｂ１に垂直な方向から見て開口領域Ｏ１ａ，Ｏ１ｂ（幅ｗ１）の内側に位置付けられている。
【００２５】
また、磁電変換素子１２１，１２２は、厚さ方向において導電部材１１と重ならないように、導電部材１１から離れた位置に配置されている（図１Ｂ）。すなわち、磁電変換素子１２１，１２２は、溝Ｄ１ａ，Ｄ１ｂの外側の領域に配置されている。溝Ｄ１ａ，Ｄ１ｂの底から磁電変換素子１２１，１２２までの距離（最短距離）ｄ２は、溝Ｄ１ａ，Ｄ１ｂの深さ（溝Ｄ１ａ，Ｄ１ｂの底から主表面Ａ１，Ｂ１までの距離）ｄ１より大きくなっている。なお、磁電変換素子１２１，１２２は、溝の内側に配置された絶縁スペーサ上に固定される。絶縁スペーサは、ガラスなどの材料で構成され、溝Ｄ１ａ，Ｄ１ｂの深さ以上の厚みを有している。ただし、磁電変換素子１２１，１２２の固定方法はこれに限られず、樹脂などによって任意の位置に固定されても良い。
【００２６】
この磁電変換素子１２１，１２２は、磁電変換素子１２１，１２２に加わ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、それぞれ感度が最大となる感度軸Ｓ１ａ，Ｓ１ｂを有しており、感度軸Ｓ１ａ，Ｓ１ｂが導電部材１１の幅方向に対して略平行と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Ｓ１ａ，Ｓ１ｂが共に同じ方向を向くように配置されている。
【００２７】
磁電変換素子１２１，１２２としては、例えば、ＧＭＲ（Giant  Magneto  Resistive  effect）素子、ＴＭＲ（Tunnel  Magneto  Resistive  effect）素子などの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Ｓ１ａ，Ｓ１ｂが互いに逆方向を向くように配置されても良い。
【００２８】
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、演算回路１３が接続されている。この演算回路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Ｓ１ａ，Ｓ１ｂが互いに逆方向を向くように配置されている場合には、演算回路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。
【００２９】
このように構成された電流センサ１の導電部材１１に、図１に示すような被測定電流Ｉ１が流れると、磁電変換素子１２１，１２２のそれぞれの感度軸Ｓ１ａ，Ｓ１ｂに対して逆向きに作用する誘導磁界Ｈ１が発生する。磁電変換素子１２１，１２２の感度軸Ｓ１ａ，Ｓ１ｂは共に同じ方向を向いているので、逆向きに作用する誘導磁界Ｈ１が加わると磁電変換素子１２１，１２２から逆極性の一対の出力が発生する。演算回路１３は、磁電変換素子１２１，１２２からの一対の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１の出力として後段に送る。
【００３０】
図３は、図１に示す導電部材１１の周囲に発生する誘導磁界Ｈ１を計算するためのシミュレーションモデルを示す図である。ここでは、図３に示すように、幅が１０ｍｍ、中央領域１１１の厚さが０．６ｍｍ、外側領域１１２ａ，１１２ｂの厚さがそれぞれ２ｍｍの導電部材１１を用いる場合を想定してシミュレーションを行った。中央領域１１１の幅は４ｍｍ、外側領域１１２ａ，１１２ｂの幅は３ｍｍとした。つまり、この場合、溝Ｄ１ａ，Ｄ１ｂ（開口領域Ｏ１ａ，Ｏ１ｂ）の幅は４ｍｍであり、深さは０．７ｍｍである。
【００３１】
このシミュレーションでは、磁電変換素子１２１での検出が想定される磁界を計算した。具体的には、導電部材１１の厚さ方向の中央から４．５ｍｍ離れた位置（図３のＸ軸に相当する位置）での磁界強度の感度軸Ｓ１ａ方向の成分（導電部材１１の幅方向の成分）を計算した。なお、磁電変換素子１２２で検出される磁界強度は、磁電変換素子１２１で検出される磁界強度と同様である。
【００３２】
図４は、シミュレーション結果を示すグラフであり、図５は、正規化（規格化）されたシミュレーション結果を示すグラフである。図４において、横軸は、導電部材１１の幅方向の位置を示し、縦軸は、対応する位置における磁界強度の感度軸Ｓ１ａ方向の成分を示す。同様に、図５において、横軸は、導電部材１１の幅方向の位置を示し、縦軸は、正規化（規格化）された磁界強度の感度軸Ｓ１ａ方向の成分を示す。
【００３３】
図４及び図５に示すように、磁界強度の感度軸Ｓ１ａ方向の成分は、導電部材１１の幅方向の中央付近で略一定となっている。具体的には、幅方向の３ｍｍ〜７ｍｍの位置で、磁界強度は±０．５％（±０．００５）の範囲に収まっている。このように、本実施の形態に係る電流センサ１は、磁界強度の感度軸Ｓ１ａ（Ｓ１ｂ）方向の成分が略一定となる領域（以下、プラトー領域）を有しているので、このプラトー領域内のいずれかの位置に磁電変換素子１２１（１２２）を配置できれば、電流測定精度を略一定に保つことが可能である。つまり、磁電変換素子１２１（１２２）の取り付け位置への要求が緩和されるので、電流測定精度のばらつきを抑制できる。
【００３４】
図５に示すように、プラトー領域は、溝Ｄ１ａ（Ｄ１ｂ）の開口領域Ｏ１ａ（Ｏ１ｂ）に対応して形成されている。すなわち、プラトー領域は、溝Ｄ１ａ（Ｄ１ｂ）の開口領域Ｏ１ａ（Ｏ１ｂ）と重なる位置に、開口領域Ｏ１ａ（Ｏ１ｂ）と同程度の幅で形成されている。具体的には、図３に示すシミュレーションモデルにおいて、溝Ｄ１ａ（Ｄ１ｂ）の開口領域Ｏ１ａ（Ｏ１ｂ）は、幅方向の３ｍｍ〜７ｍｍの位置に４ｍｍの幅で形成されており、プラトー領域も、３ｍｍ〜７ｍｍの位置に４ｍｍの幅（プラトー幅）で形成されている。このため、磁電変換素子１２１（１２２）を、溝Ｄ１ａ（Ｄ１ｂ）の開口領域Ｏ１ａ（Ｏ１ｂ）と重なるように配置することで、電流測定精度を略一定に保つことが可能である。
【００３５】
なお、図１３に示すように、溝Ｄ１ａ，Ｄ１ｂの形成されていない導電部材３１を用いる電流センサ３においては、プラトー幅は１ｍｍ以下となってしまう。このため、磁電変換素子３２１の取り付け位置が僅かでもずれると、所定の電流測定精度を得るのは難しくなる。
【００３６】
図６は、図３に示す導電部材１１を用い、図３とは異なる位置に磁電変換素子１２１を配置する場合のシミュレーション結果を示すグラフである。図６において、横軸は、導電部材１１の幅方向の位置を示し、縦軸は、対応する位置における磁界強度の感度軸Ｓ１ａ方向の成分を示す。ここでは、導電部材１１の厚さ方向の中央から０．５ｍｍ離れた位置における磁界強度の感度軸Ｓ１ａ方向の成分（導電部材１１の幅方向の成分）を計算した。つまり、磁電変換素子１２１が溝Ｄ１ａの内側に配置される状況を想定して計算を行った。
【００３７】
図６に示すように、溝Ｄ１ａの内側には、図４及び図５に示すような広いプラトー領域は形成されない。これは、溝Ｄ１ａの内側では、導電部材１１の外側領域１１２ａ，１１２ｂを流れる電流からの磁界の影響が強くなり過ぎるためである。つまり、磁電変換素子１２１（１２２）は、少なくとも溝Ｄ１ａ（Ｄ１ｂ）の外側に配置される必要がある。
【００３８】
また、導電部材１１の外側領域１１２ａ，１１２ｂを流れる電流からの磁界の影響が十分に緩和された広いプラトー領域は、導電部材１１の主表面Ａ１，Ｂ１から適度に離れた位置に形成される。つまり、磁電変換素子１２１（１２２）は、導電部材１１の主表面Ａ１，Ｂ１からある程度離れた位置に配置されるのが好ましい。例えば、主表面Ａ１，Ｂ１からの距離（ｄ２−ｄ１）が、溝Ｄ１ａ（Ｄ１ｂ）の深さｄ１の４．５倍以上５．４倍以下の範囲となる位置には十分に広いプラトー領域が形成される。よって、磁電変換素子１２１（１２２）は、このような位置に配置されるのが好ましい。
【００３９】
以上のように、本実施の形態の電流センサ１において、導電部材１１は、主表面Ａ１，Ｂ１に開口領域Ｏ１ａ，Ｏ１ｂを形成する溝Ｄ１ａ，Ｄ１ｂを有するので、溝Ｄ１ａ，Ｄ１ｂの外側の領域であって、主表面Ａ１，Ｂ１に垂直な方向から見て溝Ｄ１ａ，Ｄ１ｂの開口領域Ｏ１ａ，Ｏ１ｂと重なる領域で、磁電変換素子１２１，１２２が検出する誘導磁界Ｈ１の強度を略一定にすることが可能である。このため、溝Ｄ１ａ，Ｄ１ｂの外側の領域であって、主表面Ａ１，Ｂ１に垂直な方向から見て溝Ｄ１ａ，Ｄ１ｂの開口領域Ｏ１ａ，Ｏ１ｂと重なる領域に磁電変換素子１２１，１２２を配置すれば、磁電変換素子１２１，１２２の取り付け位置が僅かにずれても電流測定精度は大きくばらつかずに済む。つまり、磁電変換素子１２１，１２２の取り付け位置への要求が緩和されるので、電流測定精度のばらつきを抑制できる。
【００４０】
本実施の形態において示される構成又は方法は、他の実施の形態において示される構成又は方法と適宜組み合わせて実施することができる。
【００４１】
（実施の形態２）
本実施の形態では、電流センサの第２の形態について説明する。図７は、本実施の形態に係る電流センサの構成例を示す模式図であり、図７Ｂは、図７ＡのＶＩＩＢ−ＶＩＩＢ矢視断面を示している。図７に示す電流センサ２は、被測定電流Ｉ２の流れる導電部材２１と、導電部材２１を挟むように配置された一組の磁電変換素子２２１，２２２とを備えている。なお、本実施の形態に係る電流センサ２と実施の形態１で説明した電流センサ１とは、導電部材２１，１１の構成のみが相違する。このため、以下では、主に相違点について詳細に説明する。
【００４２】
導電部材２１は、金属板を加工することで形成されており、被測定電流Ｉ２の流れる方向（図７においてＹ方向、以下、電流方向）に対して略平行な縦長の形状を有している。導電部材２１において、幅方向（図７においてＸ方向）の中央領域２１１は外側領域２１２ａ，２１２ｂより薄く形成されている。これにより、導電部材２１には、厚さ方向（図７においてＺ方向）における一方側の主表面Ａ２と他方側の主表面Ｂ２とにそれぞれ開口領域Ｏ２ａ，Ｏ２ｂを形成する溝Ｄ２ａ，Ｄ２ｂが設けられている。
【００４３】
導電部材２１は、厚さ方向の中央を通る平面に対して対称な形状を有している。すなわち、溝Ｄ２ａ，Ｄ２ｂも対称な形状を有している。この溝Ｄ２ａ，Ｄ２ｂは、電流方向に沿って延びるように形成されており、電流方向に直交する面内において台形状の断面形状を有している。導電部材１１の周囲には、溝Ｄ２ａ，Ｄ２ｂに対応して、磁電変換素子２２１，２２２が配置されている。
【００４４】
磁電変換素子２２１，２２２は、主表面Ａ２，Ｂ２に垂直な方向（Ｚ方向）から見て溝Ｄ２ａ，Ｄ２ｂの開口領域Ｏ２ａ，Ｏ２ｂと重なるように配置されている（図７Ａ）。少なくとも、磁電変換素子２２１，２２２において磁界に感度を有する検出部（不図示）は、主表面Ａ２，Ｂ２に垂直な方向（Ｚ方向）から見て開口領域Ｏ１ａ，Ｏ１ｂ（幅ｗ２）の内側に位置付けられている。
【００４５】
また、磁電変換素子２２１，２２２は、厚さ方向において導電部材２１と重ならないように、導電部材２１から離れた位置に配置されている（図７Ｂ）。すなわち、磁電変換素子２２１，２２２は、溝Ｄ２ａ，Ｄ２ｂの外側の領域に配置されている。溝Ｄ２ａ，Ｄ２ｂの底から磁電変換素子２２１，２２２までの距離（最短距離）ｄ４は、溝Ｄ１ａ，Ｄ１ｂの深さ（溝Ｄ２ａ，Ｄ２ｂの底から主表面Ａ１，Ｂ１までの距離）ｄ３より大きくなっている。
【００４６】
この電流センサ２の導電部材２１に、図７に示すような被測定電流Ｉ２が流れると、磁電変換素子２２１，２２２のそれぞれの感度軸Ｓ２ａ，Ｓ２ｂに対して逆向きに作用する誘導磁界Ｈ２が発生する。磁電変換素子２２１，２２２の感度軸Ｓ２ａ，Ｓ２ｂは共に同じ方向を向いているので、逆向きに作用する誘導磁界Ｈ２が加わると磁電変換素子２２１，２２２から逆極性の一対の出力が発生する。磁電変換素子２２１，２２２からの一対の出力は、演算回路（不図示）で演算されて後段に出力される。
【００４７】
図８は、図７に示す導電部材２１の周囲に発生する誘導磁界Ｈ２を計算するためのシミュレーションモデルを示す図である。ここでは、図８に示すように、幅が１０ｍｍ、中央領域２１１の最も薄い部分の厚さが０．６ｍｍ、外側領域２１２ａ，２１２ｂの厚さがそれぞれ２ｍｍの導電部材２１を用いる場合を想定してシミュレーションを行った。中央領域２１１の幅は４ｍｍ、外側領域２１２ａ，２１２ｂの幅は３ｍｍとした。また、中央領域において厚さが一定でない領域の幅をそれぞれ０．７ｍｍとし、中央領域２１１で最も薄い部分の幅を２．６ｍｍとした。この場合、溝Ｄ２ａ，Ｄ２ｂ（開口領域Ｏ１ａ，Ｏ１ｂ）の幅は４ｍｍであり、深さは０．７ｍｍである。
【００４８】
このシミュレーションでは、磁電変換素子２２１での検出が想定される磁界を計算した。具体的には、導電部材２１の厚さ方向の中央から４．５ｍｍ離れた位置（図８のＸ軸に相当する位置）での磁界強度の感度軸Ｓ２ａ方向の成分（導電部材２１の幅方向の成分）を計算した。なお、磁電変換素子２２２で検出される磁界強度は、磁電変換素子２２１で検出される磁界強度と同様である。
【００４９】
図９は、シミュレーション結果を示すグラフである。図９において、横軸は、導電部材２１の幅方向の位置を示し、縦軸は、対応する位置における磁界強度の感度軸Ｓ２ａ方向の成分を示す。図９に示すように、磁界強度の感度軸Ｓ２ａ方向の成分は、導電部材２１の幅方向の中央付近で略一定となっている。このように、本実施の形態に係る電流センサ２も、磁界強度の感度軸Ｓ２ａ（Ｓ２ｂ）方向の成分が略一定となるプラトー領域を有しているので、このプラトー領域内のいずれかの位置に磁電変換素子２２１（２２２）を配置できれば、電流測定精度を略一定に保つことが可能である。つまり、磁電変換素子２２１（２２２）の取り付け位置への要求が緩和されるので、電流測定精度のばらつきを抑制できる。
【００５０】
本実施の形態において示される構成又は方法は、他の実施の形態において示される構成又は方法と適宜組み合わせて実施することができる。
【００５１】
以上のように、本発明の電流センサにおいて、導電部材は、主表面に開口領域を形成する溝を有するので、溝の外側の領域であって、主表面に垂直な方向から見て溝の開口領域と重なる領域で、磁電変換素子が検出する誘導磁界の強度を略一定にすることが可能である。このため、溝の外側の領域であって、主表面に垂直な方向から見て溝の開口領域と重なる領域に磁電変換素子を配置すれば、磁電変換素子の取り付け位置が僅かにずれても電流測定精度は大きくばらつかずに済む。つまり、磁電変換素子の取り付け位置への要求が緩和されるので、電流測定精度のばらつきを抑制できる。
【００５２】
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、上記実施の形態では、２個の磁電変換素子を備える電流センサを例示しているが、電流センサの備える磁電変換素子は１個でも良い。この場合、導電部材には、磁電変換素子が配置される側の主表面にのみ溝を設ければよく、また、差動演算を行う演算回路も不要となる。さらに、電流センサは、３個以上の磁電変換素子を備えていても良い。その他、本発明は、適宜変更して実施できる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、例えば、被測定電流によって生じる誘導磁界に基づいて電流値を算出する電流センサにおいて、電流測定精度のばらつきを抑制するため有用である。
【符号の説明】
【００５４】
１，２，３  電流センサ  
１１，２１，３１  導電部材
１３  演算回路
１１１，２１１  中央領域
１１２ａ，１１２ｂ，２１２ａ，２１２ｂ  外側領域
１２１，１２２，２２１，２２２，３２１，３２２  磁電変換素子
Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２  主表面
Ｄ１ａ，Ｄ１ｂ，Ｄ２ａ，Ｄ２ｂ  溝
Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３  誘導磁界
Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３  被測定電流
Ｏ１ａ，Ｏ１ｂ，Ｏ２ａ，Ｏ２ｂ  開口領域
Ｓ１ａ，Ｓ１ｂ，Ｓ２ａ，Ｓ２ｂ，Ｓ３ａ，Ｓ３ｂ  感度軸
ｄ１，ｄ３  深さ
ｄ２，ｄ４  距離
ｗ１，ｗ２  幅
【図１】
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【図２】
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【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】
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【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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