(57)【要約】  被測定電流が通流する電流路の中心軸を中心とした仮想円上に複数の感磁素子を等間隔に配置した電流センサにおいて、外乱磁界の影響を低減して、被測定電流の測定精度を向上可能とする。本発明の電流センサ（１）は、被測定電流を通流する電流路（１１）の中心軸と直交する平面において当該中心軸を中心とした仮想円（Ｃ）上に等間隔に配置され、第１感度軸（１２１）及び第１感度軸（１２１）に直交する第２感度軸（１２２）をそれぞれ有する複数の感磁素子（１２）と、複数の感磁素子（１２）の出力に基づいて電流路（１１）を通流する電流値を演算する演算回路と、を備え、複数の感磁素子（１２）の第１感度軸（１２１）の方向は、仮想円（Ｃ）の接線方向に平行であり、複数の感磁素子（１２）の第２感度軸（１２２）の方向は、中心軸の方向に平行であることを特徴とする。
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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電流路の中心軸と直交する平面において当該中心軸を中心とした仮想円上に等間隔に配置され、第１感度軸及び前記第１感度軸に直交する第２感度軸をそれぞれ有する複数の感磁素子と、
前記複数の感磁素子の出力に基づいて前記電流路を通流する電流値を演算する演算回路と、を備え、
前記複数の感磁素子の第１感度軸の方向は、前記仮想円の接線方向に平行であり、前記複数の感磁素子の第２感度軸の方向は、前記中心軸の方向に平行であることを特徴とする電流センサ。
【請求項２】
前記複数の感磁素子の前記第２感度軸の方向は、同一の方向であ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】
前記複数の感磁素子のうち前記仮想円の周回方向に沿う方向に隣接する２つの感磁素子の第２感度軸の方向は、互いに逆の方向であ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２つの感磁素子は、前記電流路の中心軸と直交する平面において当該中心軸を中心した楕円を形成する基板の互いに逆側の側面に配置されることを特徴とする請求項３に記載の電流センサ。
【請求項５】
前記複数の感磁素子の前記第１感度軸の方向は、前記仮想円の同一周回方向に沿う方向であり、
前記演算回路は、前記複数の感磁素子の出力を合計して前記電流値を演算す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６】
前記複数の感磁素子の前記第１感度軸の感度は互いに等しく、
前記複数の感磁素子の前記第２感度軸の感度は互いに等しいことを特徴とする請求項４に記載の電流センサ。
【請求項７】
それぞれの感磁素子は、前記第１感度軸の方向が前記仮想円の一方の周回方向に沿う方向である第１グループ、又は前記第１感度軸の方向が前記仮想円の前記一方の周回方向と逆の周回方向である第２グループのいずれかのグループに属し、
前記演算回路は、前記第１グループに属する感磁素子の出力と前記第２グループに属する感磁素子の出力とを別々に合計し、前記第１グループにおける合計値と前記第２グループにおける合計値とを差動処理して前記電流値を演算す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８】
前記感磁素子がＧＭＲ素子であり、前記第２感度軸が副感度軸であ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９】
前記第２感度軸が感度に影響を与える軸であ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１０】
前記複数の感磁素子は、前記電流路の中心軸と直交する同一平面上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１１】
前記仮想円は、前記電流路の中心軸と直交する第１平面上の仮想半円と、前記第１平面と平行な第２平面上の仮想半円とから構成され、
前記複数の感磁素子は、前記仮想半円上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１２】
前記複数の感磁素子は、前記電流路の中心軸を中心に螺旋状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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流路を通流する被測定電流を非接触で測定する電流センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やハイブリッドカーにおけるモータ駆動技術などの分野では、比較的大きな電流が取り扱われるため、このような用途向けに、大電流を非接触で測定することが可能な電流センサが求められている。このような電流センサとして、電流路を通流する電流によって生じる磁界の変化を感磁素子によって検出する方式のものが実用化されている。【０００３】
感磁素子を用いる電流センサとしては、被測定電流が通流する電流路の中心軸を中心とした仮想円上に複数の感磁素子を等間隔に配置した電流センサが知られている（例えば、特許文献１）。この電流センサでは、複数の感磁素子の感度軸の方向が上記仮想円の同一周回方向に沿う方向であり、各感磁素子の出力を加算することにより外乱磁界の影響を打ち消している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３００７９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のような電流路の中心軸を中心とした仮想円上に複数の感磁素子を等間隔に配置した電流センサでは、各感磁素子の出力を加算しても、外乱磁界の影響を十分に抑制できない場合があるという問題点があった。【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、被測定電流が通流する電流路の中心軸を中心とした仮想円上に複数の感磁素子を等間隔に配置した電流センサにおいて、外乱磁界の影響を低減して、被測定電流の測定精度を向上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電流路の中心軸と直交する平面において当該中心軸を中心とした仮想円上に等間隔に配置され、第１感度軸及び前記第１感度軸に直交する第２感度軸をそれぞれ有する複数の感磁素子と、前記複数の感磁素子の出力に基づいて前記電流路を通流する電流値を演算する演算回路と、を備え、前記複数の感磁素子の第１感度軸の方向は、前記仮想円の接線方向に平行であり、前記複数の感磁素子の第２感度軸の方向は、前記中心軸の方向に平行であることを特徴とする。【０００８】
この構成によれば、上記仮想円上に等間隔に配置された複数の感磁素子の第１感度軸の方向は当該仮想円の接線方向に平行であり、当該複数の感磁素子の第２感度軸の方向は当該仮想円の半径方向である。このため、電流路に隣接電流路が並設される場合に、第２感度軸が受ける隣接電流路からの誘導磁界の影響を低減できる。また、上記仮想円上に等間隔に配置された各感磁素子の出力を演算することにより、第１感度軸だけでなく第２感度軸に現れる外乱磁界の影響を相殺することができ、被測定電流の測定精度を向上させることができる。【０００９】
上記電流センサにおいて、前記複数の感磁素子の前記第２感度軸の方向は、同一の方向であってもよい。【００１０】
上記電流センサにおいて、前記複数の感磁素子のうち前記仮想円の周回方向に沿う方向に隣接する２つの感磁素子の第２感度軸の方向は、互いに逆の方向であってもよい。【００１１】
上記電流センサにおいて、前記２つの感磁素子は、前記電流路の中心軸と直交する平面において当該中心軸を中心した楕円を形成する基板の互いに逆側の側面に配置されてもよい。この構成によれば、上記２つの感磁素子を基板の互いに逆側の側面に配置するだけで、当該２つの感磁素子の第２感度軸の方向を互いに逆の方向とできるので、当該２つの感磁素子を別々の製法で製造する必要がなく、電流センサをより容易に製造できる。【００１２】
上記電流センサにおいて、前記複数の感磁素子の前記第１感度軸の方向は、前記仮想円の同一周回方向に沿う方向であり、前記演算回路は、前記複数の感磁素子の出力を合計して前記電流値を演算してもよい。この構成によれば、各感磁素子の出力を合計（加算）するだけで、第１感度軸及び第２感度軸に現れる外乱磁界の影響を相殺できるので、回路構成をより簡略化することができる。【００１３】
上記電流センサにおいて、前記複数の感磁素子の前記第１感度軸の感度は互いに等しく、前記複数の感磁素子の前記第２感度軸の感度は互いに等しくてもよい。この構成によれば、第１感度軸及び第２感度軸の感度が等しいので、各感磁素子の出力を補正せずに演算処理を行うことができ、回路構成をより簡略化することができる。【００１４】
上記電流センサにおいて、それぞれの感磁素子は、前記第１感度軸の方向が前記仮想円の一方の周回方向に沿う方向である第１グループ、又は前記第１感度軸の方向が前記仮想円の前記一方の周回方向と逆の周回方向である第２グループのいずれかのグループに属し、前記演算回路は、前記第１グループに属する感磁素子の出力と前記第２グループに属する感磁素子の出力とを別々に合計し、前記第１グループにおける合計値と前記第２グループにおける合計値とを差動処理して前記電流値を演算してもよい。この構成によれば、同じグループの感磁素子だけが直列に接続されるので、全ての感磁素子の直列に接続する場合のように大きい駆動電圧を必要とせず、駆動電圧の不足による各感磁素子の出力品質の低下を防止できる。【００１５】
上記電流センサにおいて、前記感磁素子がＧＭＲ素子であり、前記第２感度軸が副感度軸であってもよい。【００１６】
上記電流センサにおいて、前記第２感度軸が感度に影響を与える軸であってもよい。【００１７】
上記電流センサにおいて、前記複数の感磁素子は、前記電流路の中心軸と直交する同一平面上に配置されてもよい。【００１８】
上記電流センサにおいて、前記仮想円は、前記電流路の中心軸と直交する第１平面上の仮想半円と、前記第１平面と平行な第２平面上の仮想半円とから構成され、前記複数の感磁素子は、前記仮想半円上に配置されてもよい。【００１９】
上記電流センサにおいて、前記複数の感磁素子は、前記電流路の中心軸を中心に螺旋状に配置されてもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、被測定電流が通流する電流路の中心軸を中心とした仮想円上に複数の感磁素子を等間隔に配置した電流センサにおいて、外乱磁界の影響を低減して、被測定電流の測定精度を向上可能な電流センサを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１の実施の形態に係る電流センサを示す図である。
【図２】第１の実施の形態に係る電流センサの回路図である。
【図３】第１の実施の形態の変更例１−１に係る電流センサを示す図である。
【図４】第２の実施の形態に係る電流センサを示す図である。
【図５】第２の実施の形態に係る電流センサの回路図である。
【図６】第２の実施の形態の変更例２−１に係る電流センサを示す図である。
【図７】第２の実施の形態の変更例２−２に係る電流センサを示す図である。
【図８】第２の実施の形態の変更例２−３に係る電流センサを示す図である。
【図９】第２の実施の形態の変更例２−３に係る電流センサの回路図である。
【図１０】本発明の電流センサの第１の使用形態を示す図である。
【図１１】本発明の電流センサの第２の使用形態を示す図である。
【図１２】本発明の電流センサの第３の使用形態を示す図である。
【図１３】本発明の電流センサの第４の使用形態を示す図である。
【図１４】本発明の電流センサの第５の使用形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明者は、被測定電流が通流する電流路の中心軸を中心とした仮想円上に複数の感磁素子を等間隔に配置した電流センサにおいて、各感磁素子の出力を合計しても外乱磁界の影響を十分に抑制できない要因が、各感磁素子が、最も感度が高い方向（以下、主感度軸という）と直交する方向にも感度を有する点にあることを見出した。例えば、感磁素子としてＧＭＲ素子を用いる場合、主感度軸と直交する方向のうち最も感度が高い方向（以下、副感度軸という）における感度は、主感度軸における感度の数十％程度になることもある。このように、主感度軸と直交する方向に副感度軸を有する感磁素子を用いる場合、主感度軸を誘導磁界の方向に向けるだけでは、各感磁素子の出力を加算しても外乱磁界の影響を十分に除去できない。これは、主感度軸の制御だけでは、副感度軸に現れる外乱磁界の影響をキャンセルすることができないためである。
【００２３】
このような知見に基づき、本発明者らは、被測定電流が通流する電流路の中心軸と直交する平面において当該中心軸を中心とした仮想円上に等間隔に配置された複数の感磁素子の副感度軸の方向を制御することで、副感度軸に現れる外乱磁界の影響をキャンセルするという着想を得た。すなわち、本発明の骨子は、被測定電流を通流する電流路の中心軸を中心とした仮想円上に等間隔に配置された各感磁素子の主感度軸（第１感度軸）の方向を上記仮想円の接線方向に平行とし、副感度軸（第２感度軸）の方向を上記中心軸の方向に平行として、各感磁素子の出力に基づいて上記電流路の電流値を演算する構成を採用することで、主感度軸に現れる外乱磁界だけでなく、副感度軸に現れる外乱磁界の影響を相殺して、上記電流路の電流値の測定精度を向上させようとするものである。特に、被測定電流が通流する電流路に隣接電流路が並設される場合にも、副感度軸の方向が上記中心軸の方向に平行であるので、当該隣接電流路の誘導磁界が外乱磁界となって、上記電流路の電流値の測定精度が低下するのを防止できる。
【００２４】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２５】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る電流センサを示す図である。図１に示すように、電流センサ１は、被測定電流が通流する電流路１１の中心軸と直交する平面において当該中心軸を中心とした仮想円Ｃ上に等間隔に配置された複数の感磁素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを備えている。図１は、電流路１１の中心軸に直交する平面において感磁素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの配置位置を示した図である。すなわち、図１においては、紙面向かって手前側から見たときの電流路１１の中心軸に直交する平面上の感磁素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの配置位置を示しており、各感磁素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄはすべて電流路１１の中心軸に直交する平面上に配置されていても良い。
【００２６】
あるいは、当該平面上から電流路１１の延在方向にずれて配置されていても良い。電流路１１の延在方向にずれて配置される場合においては、紙面向かって手前側から見たときに、電流路１１の中心軸に直交する平面上に感磁素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの配置位置を投影すると図１に示すようになる。このような構成例としては、上記仮想円Ｃが、電流路１１の中心軸と直交する第１平面上の仮想半円と、第１平面と平行な第２平面上の仮想半円とから構成され、複数の感磁素子１２が仮想半円上に配置される構成や、複数の感磁素子１２が電流路１１の中心軸を中心に螺旋状に配置される構成が挙げられる。
【００２７】
また、図１、図３、図４、図６〜図８については、説明を簡単にするために、中心軸に直交する平面上又は当該平面に投影した感磁素子１２の配置位置を示しており、実際には、感磁素子１２を実装した基板や部材が電流路に取り付けられる構造を採る。
【００２８】
電流路１１は、所定方向に延在する（図１において、紙面手前−奥行方向に延在する）断面円形の導電部材である。電流路１１の周りには、当該電流路１１を通流する被測定電流により誘導磁界Ａが形成される。図１において、被測定電流の向きはＸ方向であり、これにより右向きの誘導磁界Ａが電流路１１の周りに形成される。なお、図面では、電流路１１は、断面円形の導電部材であるが、平板形状の導電部材や薄膜上の導電部材（導電パターン）など、被測定電流を導くことが可能な構成であればどのような形態であってもよい。
【００２９】
感磁素子１２ａ〜１２ｄは、上述のように、被測定電流が通流する電流路１１の中心軸を中心とした仮想円Ｃ上に等間隔に配置されている。感磁素子１２ａ〜１２ｄの主感度軸１２１ａ〜１２１ｄの方向は、仮想円Ｃの接線方向に平行であり、副感度軸１２２ａ〜１２２ｄの方向は、電流路１１の中心軸の方向に平行である。また、副感度軸１２２ａ〜１２２ｄは、主感度軸１２１ａ〜１２１ｄと直交する方向及び電流路１１を通流する被測定電流の方向（図１では、Ｘ方向）に平行である。ここで、主感度軸１２１ａ〜１２１ｄとは、それぞれ、感磁素子１２ａ〜１２ｄの感度が最も高い方向である。また、副感度軸１２２ａ〜１２２ｄとは、それぞれ、主感度軸１２１ａ〜１２１ｄに直交する方向のうち感磁素子１２ａ〜１２ｄの感度が最も高い方向である。
【００３０】
図１に示すように、感磁素子１２ａ〜１２ｄの主感度軸１２１ａ〜１２１ｄの方向は、仮想円Ｃの同一周回方向に沿う方向である。図１では、主感度軸１２１ａ〜１２１ｄの方向は、仮想円Ｃの右周回方向に沿う方向であるが左周回方向に沿う方向であってもよい。また、副感度軸１２２ａ〜１２２ｄの方向は、電流路１１の中心軸の方向に平行な同一方向であり、主感度軸１２１ａ〜１２１ｄに直交する方向及び電流路１１を通流する被測定電流の方向（Ｘ方向）に平行な方向である。なお、図１では、副感度軸１２２ａ〜１２２ｄの方向は、電流路１１を通流する被測定電流の方向（Ｘ方向）と逆の方向（Ｙ方向）であるが、当該被測定電流の方向（Ｘ方向）であってもよい。
【００３１】
図１において、電流路１１に被測定電流が流れると誘導磁界Ａが発生する。また、電流路１１に並設された隣接電流路１１’に電流が流れると誘導磁界（ここでは、右向きの誘導磁界）が発生する。この隣接電流路１１’からの誘導磁界は、電流路１１の電流値の測定精度を低下させる外乱磁界αとなる。かかる場合、感磁素子１２ａ〜１２ｄの主感度軸１２１ａ〜１２１ｄは、それぞれ、誘導磁界Ａの向きと略平行となるため、感磁素子１２ａ〜１２ｄのそれぞれにおいて誘導磁界Ａが検出される。また、感磁素子１２ｂ、１２ｄの主感度軸１２１ｂ、１２１ｄは、それぞれ、外乱磁界αの向きと略平行となるため、感磁素子１２ｂ、１２ｄにおいては外乱磁界αが検出される。しかし、感磁素子１２ｂ、１２ｄの主感度軸１２１ｂ、１２１ｄは逆向きであるため、感磁素子１２ｂ、１２ｄで検出される外乱磁界αは、後述の演算処理により相殺され、その影響は少なくなる。また、感磁素子１２ａ〜１２ｄの副感度軸１２２ａ〜１２２ｄは、それぞれ、外乱磁界αの向きと略直交する方向となるため、外乱磁界αの影響を受け難い。なお、図１は、隣接電流路１１’からの誘導磁界を外乱磁界αとして簡略化して示しているにすぎず、外乱磁界αは図１に示すものに限られない。また、図示しないが、感磁素子１２ａ〜１２ｄの主感度軸１２１ａ〜１２１ｄ、副感度軸１２２ａ〜１２２ｄは、地磁気などの外乱磁界の影響を受けることも想定される。
【００３２】
以上のように、図１に示す電流センサ１では、感磁素子１２ｂ、１２ｄの主感度軸１２１ｂ、１２１ｄに現れる外乱磁界αについては、後述する演算処理による相殺により、その影響を低減できる。また、図１において、感磁素子１２ａ〜１２ｄの副感度軸１２２ａ〜１２２ｄは、外乱磁界αの向きと略直交するため、外乱磁界αの影響を受け難い。このように、図１に示す電流センサ１では、主感度軸１２１ｂ、１２１ｄに現れる外乱磁界の影響だけでなく、副感度軸１２２ａ〜１２２ｄに現れる外乱磁界の影響を排除でき、電流路１１を通流する被測定電流の測定精度を向上させることができる。
【００３３】
なお、感磁素子１２ａ〜１２ｄは、磁気検出が可能であり、感度が最も高い方向である第１感度軸以外にも感度に影響を与える第２感度軸を有する素子であれば特に限定されない。例えば、感磁素子１２ａ〜１２ｄとして、ＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子やＴＭＲ（Ｔｕｎｎｅｌ  Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子などの磁気抵抗効果素子や、ホール素子（磁気収束板を持つもの）などが用いられる。ここでは、ＧＭＲ素子が用いられる場合、感度が最も高くなる第１感度軸は主感度軸と呼び、当該第１感度軸に直交する第２感度軸は副感度軸と呼ぶ。また、図１では、４個の感磁素子１２ａ〜１２ｄが仮想円Ｃ上に等間隔に配置されるが、感磁素子１２の数は、これに限れず、偶数個であればよい。感磁素子１２の数が偶数個であれば、仮想円Ｃ上に等間隔に配置して後述の演算処理を行うことにより、外乱磁界αの影響を排除できるためである。
【００３４】
図２は、第１の実施の形態に係る電流センサの回路図である。図２に示すように、電流センサ１は、感磁素子１２ａ〜１２ｄの出力に基づいて電流路１１の電流値を演算して出力する演算回路１３を備えている。具体的には、感磁素子１２ａ〜１２ｄは、主感度軸１２１ａ〜１２１ｄに現れる磁界及び副感度軸１２２ａ〜１２２ｄに現れる磁界を検出し、検出した磁界に比例した大きさとなる電圧信号Ｖａ〜Ｖｄを演算回路１３に出力する。演算回路１３は、感磁素子１２ａ〜１２ｄから出力された電圧信号Ｖａ〜Ｖｄに対して加算処理を行う。なお、演算回路１３の機能は、ハードウェアで実現してもよいし、ソフトウェアで実現してもよい。
【００３５】
例えば、図１に示す場合、感磁素子１２ａは、主感度軸１２１ａと略平行となる誘導磁界Ａを検出し、式（１）で示される電圧信号Ｖａを出力する。感磁素子１２ｂは、主感度軸１２１ｂと略平行となる誘導磁界Ａ及び外乱磁界αを検出し、式（２）で示される電圧信号Ｖｂを出力する。感磁素子１２ｃは、主感度軸１２１ｃと略平行となる誘導磁界Ａを検出し、式（３）で示される電圧信号Ｖｃを出力する。感磁素子１２ｄは、主感度軸１２１ｄと略平行となる誘導磁界Ａ及び外乱磁界αを検出し、式（４）で示される電圧信号Ｖｄを出力する。ここで、上述のように、感磁素子１２ａ〜１２ｄの副感度軸１２２ａ〜１２２ｄは外乱磁界αの向きと略直交するので、副感度軸１２２ａ〜１２２ｄに現れる外乱磁界αは検出されない。なお、式（１）〜（４）において、ｋは比例定数であり、主感度軸１２１ａ〜１２１ｄ又は副感度軸１２２ａ〜１２１ｄと同じ向きの磁界は＋、逆向きの磁界は−としている。また、ｍは、感磁素子１２ｂでの外乱磁界αの検出値に対する感磁素子１２ｄでの外乱磁界αの検出値の比を示す係数であり、０＜ｍ＜１である。
Ｖａ＝ｋ＊（＋Ａ）          …（１）
Ｖｂ＝ｋ＊（＋Ａ−α）      …（２）
Ｖｃ＝ｋ＊（＋Ａ）          …（３）
Ｖｄ＝ｋ＊（＋Ａ＋ｍ＊α）  …（４）
【００３６】
また、図１に示す場合、演算回路１３は、式（５）に示すように、感磁素子１２ａ〜１２ｄから出力された電圧信号Ｖａ〜Ｖｄを加算し、電流路１１の電流値を演算する。
Ｖａ＋Ｖｂ＋Ｖｃ＋Ｖｄ
＝ｋ＊（＋Ａ）＋ｋ＊（＋Ａ−α）＋ｋ＊（＋Ａ）＋ｋ＊（＋Ａ＋ｍ＊α）
＝４＊ｋ＊Ａ−ｋ＊α＊（１−ｍ）        …（５）
式（５）に示されるように、電圧信号Ｖａ〜Ｖｂを加算することにより、感磁素子１２ｂで検出される外乱磁界αが感磁素子１２ｄで検出される外乱磁界ｍ＊α（０＜ｍ＜１）で相殺されるため、外乱磁界αの影響は小さくなる。また、上述のように、感磁素子１２ａ〜１２ｄの副感度軸１２２ａ〜１２２ｄは外乱磁界αの向きと略直交するので、副感度軸１２２ａ〜１２２ｄの方向の外乱磁界αは検出され難い。このように、電流センサ１では、主感度軸１２１ａ〜１２１ｄに現れる外乱磁界αだけでなく、副感度軸１２２ａ〜１２２ｄに現れる外乱磁界αの影響を排除できる。このため、電流路１１の電流値の測定精度を向上させることができる。
【００３７】
次に、以上のような第１の実施の形態に係る電流センサ１の変更例１−１を説明する。図３は、第１の実施の形態の変更例１−１に係る電流センサを示す図である。図３では、電流路１１の中心軸に直交する平面における感磁素子１２ａ〜１２ｄの配置位置が示される。図１に示す電流センサ１では、複数の感磁素子１２の副感度軸１２２の方向は、電流路１１の中心軸の方向に平行な同一方向である。しかしながら、図３に示すように、仮想円Ｃの周回方向に沿う方向に隣接する２つの感磁素子１２の副感度軸１２２の方向は、互いに逆方向であってもよい。
【００３８】
例えば、図３に示す電流センサ１ａでは、仮想円Ｃの周回方向に沿う方向に隣接する感磁素子１２ａ、１２ｂの副感度軸１２２ａ、１２２ｂの方向は、互いに逆方向である。すなわち、感磁素子１２ａの副感度軸１２２ａの方向は、電流路１１を通流する被測定電流の方向（Ｘ方向）と逆の方向（Ｙ方向）であり、感磁素子１２ｂの副感度軸１２２ｂの方向は、当該被測定電流の方向（Ｘ方向）と同一方向である。同様に、感磁素子１２ｂ、１２ｃの副感度軸１２２ｂ、１２２ｃの方向、感磁素子１２ｃ、１２ｄの副感度軸１２２ｃ、１２２ｄの方向、感磁素子１２ｄ、１２ａの副感度軸１２２ｄ、１２２ｃの方向も、互いに逆方向である。なお、図３では、副感度軸１２２ｂ、１２２ｄの方向が電流路１１を通流する被測定電流の方向（Ｘ方向）であるが、当該被測定電流の方向（Ｘ方向）と逆の方向（Ｙ方向）であってもよい。この場合、副感度軸１２２ａ、１２２ｃの方向は、当該被測定電流の方向（Ｘ方向）となる。
【００３９】
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態に係る電流センサについて説明する。第１の実施の形態に係る電流センサ１では、複数の感磁素子１２が直列に接続されることから、仮想円Ｃ上に配置される感磁素子１２の数が増加するにつれて、より多くの駆動電圧が必要とされることになる。ところが、これら複数の感磁素子１２に対して一度に供給可能な駆動電圧は限られることから、駆動電圧の不足により、各感磁素子１２の出力品質（例えば、Ｓ／Ｎ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ））が低下する。そこで、第２の実施の形態に係る電流センサ２では、主感度軸１２１の方向が仮想円Ｃの逆の周回方向に沿う方向となる複数のグループに複数の感磁素子１２を分け、グループ毎に駆動電圧を供給することで、駆動電圧の不足による各感磁素子１２の出力品質の低下を防止している。
【００４０】
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る電流センサを示す図である。図４に示すように、電流センサ２は、被測定電流が通流する電流路１１の中心軸を中心とした仮想円Ｃ上に等間隔に配置された複数の感磁素子１２ａ〜１２ｈを備えている。なお、図４では、８個の感磁素子１２ａ〜１２ｈが仮想円Ｃ上に等間隔に配置されるが、感磁素子１２の数は、これに限れず、偶数個であればよい。
【００４１】
図４においては、紙面向かって手前側から見たときの電流路１１の中心軸に直交する平面上の感磁素子１２ａ〜１２ｈの配置位置が示される。各感磁素子１２ａ〜１２ｈはすべて電流路１１の中心軸に直交する平面上に配置されていても良い。あるいは、当該平面上から電流路１１の延在方向にずれて配置されていても良い。電流路１１の延在方向にずれて配置される場合においては、紙面向かって手前側から見たときに、電流路１１の中心軸に直交する平面上に感磁素子１２ａ〜１２ｈの配置位置を投影すると図４に示すようになる。このような構成例としては、上記仮想円Ｃが、電流路１１の中心軸と直交する第１平面上の仮想半円と、第１平面と平行な第２平面上の仮想半円とから構成され、複数の感磁素子１２が仮想半円上に配置される構成や、複数の感磁素子１２が電流路１１の中心軸を中心に螺旋状に配置される構成が挙げられる。
【００４２】
感磁素子１２ａ〜１２ｈは、それぞれ、仮想円Ｃの接線方向に平行である主感度軸１２１ａ〜１２１ｈと、電流路１１の中心軸の方向に平行である副感度軸１２２ａ〜１２２ｈとを有する。この点において、図１に示される電流センサ１と図４に示される電流センサ２とは共通する。図１に示される電流センサ１と図４に示される電流センサ２との相違点は、仮想円Ｃ上に配置された複数の感磁素子１２の主感度軸１２１の方向にある。すなわち、図１に示される電流センサ１では、全ての主感度軸１２１の方向は仮想円Ｃの同一周回方向に沿う方向であるのに対して、図４に示される電流センサ２では、後述するグループ毎に主感度軸１２１の方向は仮想円Ｃの互いに逆の周回方向に沿う方向である。
【００４３】
具体的には、図４に示される電流センサ２では、感磁素子１２ａ〜１２ｈは、主感度軸１２１の方向が仮想円Ｃの一方の周回方向に沿うグループＢ１、又は、主感度軸１２１の方向が仮想円Ｃの当該一方の周回方向と逆の周回方向であるＢ２のいずれかのグループに属する。図４では、仮想円Ｃの周回方向に連続する感磁素子１２ａ〜１２ｄがグループＢ１に属し、感磁素子１２ｅ〜１２ｈがグループＢ２に属する。また、図４では、グループＢ１に属する感磁素子１２ａ〜１２ｄの主感度軸１２１ａ〜１２１ｄの方向は、仮想円Ｃの右周回方向に沿う方向である。一方、グループＢ２に属する感磁素子１２ｅ〜１２ｈの主感度軸１２１ｅ〜１２１ｈの方向は、グループＢ１とは逆の左周回方向に沿う方向である。このように、図４に示される電流センサ２では、主感度軸１２１ａ〜１２１ｈの方向がグループ毎に仮想円Ｃの互いに逆の周回方向に沿う方向となる。
【００４４】
なお、図４において感磁素子１２ａ〜１２ｈの副感度軸１２２ａ〜１２２ｈの方向は、グループに関係なく、電流路１１の中心軸の方向に平行な同一方向である。しかしながら、第２の実施の形態に係る電流センサ２において、副感度軸１２２ａ〜１２２ｈの方向は、全て同一方向でなくともよい。例えば、図３に示される電流センサ１ａのように、仮想円Ｃの周回方向に沿う方向に隣接する２つの感磁素子１２（例えば、感磁素子１２ａ及び１２ｂ、感磁素子１２ｂ及び１２ｃなど）の副感度軸１２２の方向は、互いに逆方向であってもよい。
【００４５】
図５は、第２の実施の形態に係る電流センサの回路図である。図５に示すように、電流センサ２は、感磁素子１２ａ〜１２ｈの出力に基づいて電流路１１の電流値を演算して出力する演算回路１３を備えている。演算回路１３は、グループＢ１に属する感磁素子１２ａ〜１２ｄから出力された電圧信号Ｖａ〜Ｖｄを合計する加算回路１３１ａと、グループＢ２に属する感磁素子１２ｅ〜１２ｈから出力された電圧信号Ｖｅ〜Ｖｈを合計する加算回路１３１ｂと、加算回路１３１ａにおける電圧信号Ｖａ〜Ｖｄの合計値と加算回路１３１ｂにおける電圧信号Ｖｅ〜Ｖｈの合計値とを差動処理する差動アンプ１３２とを備える。なお、演算回路１３の機能は、ハードウェアで実現してもよいし、ソフトウェアで実現してもよい。
【００４６】
ここで、図４を参照して説明したように、グループＢ１に属する感磁素子１２ａ〜１２ｄの主感度軸１２１ａ〜１２１ｄの方向と、グループＢ２に属する感磁素子１２ｅ〜１２ｈの主感度軸１２１ｅ〜１２１ｈの方向とは、仮想円Ｃの互いに逆の周回方向に沿う方向である。より具体的には、図４において、感磁素子１２ａ〜１２ｄの主感度軸１２１ａ〜１２１ｄは、それぞれ、誘導磁界Ａの向きと同じ向きである。このため、加算回路１３１ａにおける電圧信号Ｖａ〜Ｖｄの合計値は、外部磁界αの記載を省略すると、式（６）で表わされる。一方、図４において、感磁素子１２ｅ〜１２ｈの主感度軸１２１ｅ〜１２１ｈは、それぞれ、誘導磁界Ａの向きとは逆向きである。このため、加算回路１３１ｂにおける電圧信号Ｖｅ〜Ｖｈの合計値は、外部磁界αの記載を省略すると、式（７）で表わされる。また、差動アンプ１３２からの出力値は、式（８）で表わされる。なお、式（６）〜（８）において、ｋは比例定数である。
Ｖａ＋Ｖｂ＋Ｖｃ＋Ｖｄ＝ｋ＊（＋Ａ）＋ｋ＊（＋Ａ）＋ｋ＊（＋Ａ）＋ｋ＊（＋Ａ）
＝４＊ｋ＊Ａ        …（６）
Ｖｅ＋Ｖｆ＋Ｖｇ＋Ｖｈ＝ｋ＊（−Ａ）＋ｋ＊（−Ａ）＋ｋ＊（−Ａ）＋ｋ＊（−Ａ）
＝−４＊ｋ＊Ａ      …（７）
（Ｖａ＋Ｖｂ＋Ｖｃ＋Ｖｄ）−（Ｖｅ＋Ｖｆ＋Ｖｇ＋Ｖｈ）
＝（４＊ｋ＊Ａ）−（−４＊ｋ＊Ａ）
＝８＊ｋ＊Ａ        …（８）
【００４７】
以上のように、加算回路１３１ａにおける合計値と加算回路１３１ｂにおける合計値とは、主感度軸１２１ａ〜１２１ｄの方向と主感度軸１２１ｅ〜１２１ｈの方向とが仮想円Ｃの互いに逆の周回方向に沿うことに起因して、正負が逆となる。したがって、差動アンプ１３２において、加算回路１３１ａにおける合計値と加算回路１３１ｂにおける合計値との差動処理を行うことで、感磁素子１２ａ〜１２ｈを直列に接続する場合と同様の出力（上述の例においては、８＊ｋ＊Ａ）を得ることができる。
【００４８】
なお、上述の例においては、外部磁界αの記載を省略したが、感磁素子１２ａ〜１２ｈの主感度軸１２１ａ〜１２１ｈ及び副感度軸１２２ａ〜１２２ｈで検出される外部磁界αは、加算回路１３１ａ、１３１ｂにおける合計処理及び差動アンプ１３２における差動処理の過程で相殺される。このため、差動アンプ１３２からの出力信号は、外部磁界αの影響が少なくなり、誘導磁界Ａの大きさに比例した電圧信号となる。演算回路１３は、かかる差動アンプ１３２からの出力信号に基づいて電流路１１の電流値を演算して出力する。
【００４９】
以上のように、第２の実施の形態に係る電流センサ２では、それぞれの感磁素子１２が主感度軸１２１の方向が仮想円Ｃの一方の周回方向に沿う方向であるグループＢ１と主感度軸１２１の方向が仮想円Ｃの上記一方の周回方向と逆の周回方向に沿う方向であるグループＢ２のいずれかのグループに属する。これにより、同じグループに属する感磁素子１２だけが直列に接続されるので、全ての感磁素子１２を直列に接続する場合よりも、直列に接続される感磁素子１２の数を削減でき、駆動電圧の不足により各感磁素子１２の出力品質が低下するのを防止できる。また、電流センサ２では、感磁素子１２の主感度軸１２１の方向がグループ毎に仮想円Ｃの互いに逆の周回方向に沿う方向となるので、同じグループに属する感磁素子１２の出力を合計し、各グループにおける合計値に対して差動処理を行うことで、全ての感磁素子１２を直列に接続した場合と同様の出力を得ることができる。このように、電流センサ２では、仮想円Ｃ上に等間隔に配置される感磁素子１２の数が増加する場合に、当該複数の感磁素子１２の駆動電圧の不足により各感磁素子１２からの出力品質が低下して、電流路１１の測定精度が低下するのを防止できる。
【００５０】
次に、以上のような第２の実施の形態に係る電流センサ２の変更例２−１〜２−３を説明する。図６は、第２の実施の形態の変更例２−１に係る電流センサの図である。図６では、電流路１１の中心軸に直交する平面における感磁素子１２ａ〜１２ｈの配置位置が示される。図４に示す電流センサ２では、グループＢ１及びＢ２には、それぞれ、同じ数（４個）の感磁素子１２が属する。しかしながら、図６に示すように、各グループに属する感磁素子１２の数は同じでなくともよく、一方のグループに属する感磁素子１２の数が他方のグループに属する感磁素子１２の数より少なくてもよい。
【００５１】
例えば、図６に示す電流センサ２ａでは、主感度軸１２１の方向が仮想円Ｃの右周回方向に沿う方向であるグループＢ１は、３個の感磁素子１２ｂ、１２ｃ、１２ｄから構成される。一方、主感度軸１２１の方向が仮想円ＣのグループＢ１とは逆の周回方向（すなわち、左周回方向）に沿う方向であるグループＢ２は、５個の感磁素子１２ａ、１２ｅ〜１２ｈから構成される。図６に示す電流センサ２ａでは、グループＢ１、Ｂ２でそれぞれ直接に接続される感磁素子１２の数（すなわち、グループＢ１では３個、グループＢ２では５個）は、８個の感磁素子１２ａ〜１２ｈを直列に接続する場合よりも削減される。このため、駆動電圧の不足により各感磁素子１２からの出力品質が低下して、電流路１１の測定精度が低下するのを防止できる。
【００５２】
なお、図６において感磁素子１２ａ〜１２ｈの副感度軸１２２ａ〜１２２ｈの方向は、グループに関係なく、電流路１１の中心軸の方向に平行な同一方向である。しかしながら、図６に示す電流センサ２ａにおいても、図３に示される電流センサ１ａのように、仮想円Ｃの周回方向に沿う方向に隣接する２つの感磁素子１２の副感度軸１２２の方向は、互いに逆方向であってもよい。
【００５３】
図７は、第２の実施の形態の変更例２−２に係る電流センサの図である。図７では、電流路１１の中心軸に直交する平面における感磁素子１２ａ〜１２ｈの配置位置が示される。図４に示す電流センサ２では、グループＢ１及びＢ２には、それぞれ、仮想円Ｃの同一周回方向に沿う方向に連続して配置される複数の感磁素子１２が属する。しかしながら、各グループに属する感磁素子１２は、仮想円Ｃの同一周回方向に沿う方向に連続して配置されていなくともよく、図７に示すように、隣接して配置された感磁素子１２が、異なるグループに属してもよい。
【００５４】
例えば、図７に示す電流センサ２ｂにおいて、グループＢ１には、感磁素子１２ａ、１２ｃ、１２ｅ、１２ｇが属し、グループＢ２には、感磁素子１２ｂ、１２ｄ、１２ｆ、１２ｈが属する。図７に示す電流センサ２ｂでは、グループＢ１の感磁素子１２ａ、１２ｃ、１２ｅ、１２ｇの出力を合計する際に、感磁素子１２ａ、１２ｃ、１２ｅ、１２ｇで検出される外部磁界αが相殺される。これは、感磁素子１２ａの主感度軸１２１ａ及び副感度軸１２２ａは、それぞれ、感磁素子１２ｅの主感度軸１２１ｅ及び副感度軸１２２ｅと互いに逆向きであり、感磁素子１２ｃの主感度軸１２１ｃ及び副感度軸１２２ｃは、それぞれ、感磁素子１２ｇの主感度軸１２１ｇ及び副感度軸１２２ｇと互いに逆向きであるためである。同様に、グループＢ２の感磁素子１２ｂ、１２ｄ、１２ｆ、１２ｈの出力を合計する際に、感磁素子１２ｂ、１２ｄ、１２ｆ、１２ｇで検出される外部磁界αも相殺される。このように、図７に示す電流センサ２ｂでは、各グループの感磁素子１２の出力を合計する際に外部磁界αの影響を相殺できるので、各グループの出力の差動処理が容易となる。
【００５５】
なお、図７において感磁素子１２ａ〜１２ｈの副感度軸１２２ａ〜１２２ｈの方向は、グループに関係なく、電流路１１の中心軸の方向に平行な同一方向である。しかしながら、図７に示す電流センサ２ｂにおいても、図３に示される電流センサ１ａのように、仮想円Ｃの周回方向に沿う方向に隣接する２つの感磁素子１２の副感度軸１２２の方向は、互いに逆方向であってもよい。
【００５６】
図８は、第２の実施の形態の変更例２−３に係る電流センサの図である。図８では、電流路１１の中心軸に直交する平面における感磁素子１２ａ〜１２ｈの配置位置が示される。図９は、第２の実施の形態の変更例２−３に係る電流センサの回路図である。図４に示す電流センサ２では、主感度軸１２１の方向が仮想円Ｃの右周回方向に沿う方向であるグループＢ１と主感度軸１２１の方向がグループＢ１とは逆の仮想円Ｃの左周回方向に沿う方向であるグループＢ２とが設けられる。すなわち、図４に示す電流センサ２では、主感度軸１２１の方向が仮想円Ｃの同一周回方向に沿う方向であるグループは、グループＢ１、Ｂ２の１つずつである。しかしながら、図８に示すように、主感度軸１２１の方向が仮想円Ｃの同一周回方向に沿う方向であるグループが複数設けられてもよい。
【００５７】
例えば、図８に示す電流センサ２ｃでは、主感度軸１２１の方向が仮想円Ｃの一方の周回方向（ここでは、右周回方向）に沿う方向である２つのグループＢ１１、Ｂ１２と、主感度軸１２１の方向が仮想円ＣのグループＢ１１、Ｂ１２とは逆の周回方向（ここでは、左周回方向）に沿う方向である２つのグループＢ２１、Ｂ２２が設けられる。図９に示すように、図８に示す電流センサ２ｃの演算回路１３は、グループＢ１１に属する感磁素子１２ａ、１２ｂから出力された電圧信号Ｖａ、Ｖｂを合計する加算回路１３１ａと、グループＢ２１に属する感磁素子１２ｈ、１２ｇから出力された電圧信号Ｖｈ、Ｖｇを合計する加算回路１３１ｂと、グループＢ２２に属する感磁素子１２ｅ、１２ｆから出力された電圧信号Ｖｅ、Ｖｆを合計する加算回路１３１ｃと、グループＢ１２に属する感磁素子１２ｃ、１２ｄから出力された電圧信号Ｖｃ、Ｖｄを合計する加算回路１３１ｄと、を備える。また、演算回路１３は、加算回路１３１ａ、１３１ｂの出力を差動処理する差動アンプ１３３ａと、加算回路１３１ｃ、１３１ｄの出力を差動処理する差動アンプ１３３ｂと、差動アンプ１３３ａ、１３３ｂの出力を差動処理する差動アンプ１３２を備える。
【００５８】
図８に示す電流センサ２ｃでは、加算回路１３１ａにおける合計値と加算回路１３１ｂにおける合計値とは、感磁素子１２ａ、１２ｂの主感度軸１２１ａ、１２１ｂの方向と感磁素子１２ｇ、１２ｈの主感度軸１２１ｇ、１２１ｈの方向が仮想円Ｃの互いに逆の周回方向に沿う方向であることに起因して、正負が逆となる。したがって、差動アンプ１３３ａにおいて、加算回路１３１ａ、１３１ｂにおける合計値の差動処理を行うことで、感磁素子１２ａ、１２ｂ、１２ｈ、１２ｇを直列に接続する場合と同様の出力（例えば、４＊ｋ＊Ａ（ｋは比例定数、Ａは誘導磁界））を得ることができる。
【００５９】
また、加算回路１３１ｃにおける合計値と加算回路１３１ｄにおける合計値とは、感磁素子１２ｅ、１２ｆの主感度軸１２１ｅ、１２１ｆの方向と感磁素子１２ｃ、１２ｄの主感度軸１２１ｃ、１２１ｄの方向が仮想円Ｃの互いに逆の周回方向に沿う方向であることに起因して、正負が逆となる。したがって、差動アンプ１３３ｂにおいて、加算回路１３１ｃ、１３１ｄにおける合計値の差動処理を行うことで、感磁素子１２ｅ、１２ｆ、１２ｃ、１２ｄを直列に接続する場合と同様の出力（例えば、−４＊ｋ＊Ａ（ｋは比例定数、Ａは電流路１１の誘導磁界））を得ることができる。
【００６０】
さらに、差動アンプ１３３ａ、１３３ｂの出力は正負が逆となるように、差動アンプ１３３ａに合計値が入力されるグループの組み合わせ（ここでは、グループＢ１１、Ｂ２１）と、差動アンプ１３３ｂに合計値が入力されるグループの組み合わせ（ここでは、グループＢ２２、Ｂ１２）とが決定されている。このため、差動アンプ１３２において、差動アンプ１３３ａ、１３３ｂの出力の差動処理を行うことで、感磁素子１２ａ〜１２ｈを直列に接続する場合と同様の出力（（４＊ｋ＊Ａ）−（−４＊ｋ＊Ａ）＝８＊ｋ＊Ａ）を得ることができる。
【００６１】
図８、９に示す電流センサ２ｃでは、それぞれの感磁素子１２は、主感度軸１２１の方向が仮想円Ｃの一方の周回方向に沿う方向であるグループＢ１１、Ｂ１２、主感度軸１２１の方向がグループＢ１１、Ｂ１２とは逆の周回方向に沿う方向であるグループＢ２１、Ｂ２２のいずれかのグループに属する。感磁素子１２は同じグループに属する場合に直列に接続されるので、グループの数を増やすことにより、直列に接続される感磁素子１２の数を更に削減することができる。このように、図８、９に示す電流センサ２ｃでは、主感度軸１２１の方向が仮想円Ｃの一方の周回方向に沿う方向である２つのグループＢ１１、Ｂ１２、主感度軸１２１の方向がグループＢ１１、Ｂ１２とは逆の周回方向に沿う方向であるグループＢ２１、Ｂ２２を設けることで、グループＢ１、Ｂ２だけを設ける場合と比較して、駆動電圧の不足により各感磁素子１２の出力品質が低下するのをより効果的に防止できる。
【００６２】
なお、図８において感磁素子１２ａ〜１２ｈの副感度軸１２２ａ〜１２２ｈの方向は、グループに関係なく、電流路１１の中心軸の方向に平行な同一方向である。しかしながら、図８に示す電流センサ２ｃにおいても、図３に示される電流センサ１ａのように、仮想円Ｃの周回方向に沿う方向に隣接する２つの感磁素子１２の副感度軸１２２の方向は、互いに逆方向であってもよい。
【００６３】
なお、上述した変更例２−１〜２−３に係る電流センサは、適宜組み合わせられてもよい。
【００６４】
（電流センサの使用形態）
次に、上述した電流センサの使用形態について説明する。以下の第１〜第４の使用形態は、上述した第１の実施の形態に係る電流センサ１、変更例１−１に係る電流センサ１ａ、第２の実施の形態に係る電流センサ２、変更例２−１〜２−３に係る電流センサ２ａ〜２ｃのいずれにも適用可能である。また、第１〜第４の使用形態は、第２の実施の形態の変更例２−１〜２−３を適宜組み合わせた電流センサにも適用可能である。第５の使用形態は、変更例１−１に係る電流センサ１ａ、或いは、当該電流センサ１ａと他の電流センサ２、２ａ〜２ｃを適宜組み合わせた電流センサに適用可能である。
【００６５】
図１０は、電流センサの第１の使用形態を示す図である。図１０に示すように、第１の使用形態において、上述した電流センサは、平板形状の基板３の一方の主面３１上に実装される。また、基板３の一方の端部には、円形の開口部３２が形成され、基板３の他方の端部には、基板３を筐体（不図示）に取り付ける取り付け部３３が設けられる。
【００６６】
開口部３２には、被測定電流が通流する電流路１１（不図示）が配置される。具体的には、電流路１１は、電流路１１の中心軸が開口部３２の中心を通るように配置される。また、電流路１１は、電流路１１の中心軸が主面３１と直交するように配置される。
【００６７】
主面３１には、円形の開口部３２を囲むように、複数の感磁素子１２ａ〜１２ｈが等間隔に配置される。上述のように、電流路１１は、電流路１１の中心軸が開口部３２の中心を通るように配置される。このため、複数の感磁素子１２ａ〜１２ｈは、主面３１において電流路１１の中心軸を中心とした仮想円Ｃ上に等間隔に配置される。
【００６８】
このように、第１の使用形態では、複数の感磁素子１２ａ〜１２ｈは、電流路１１の中心軸と略直交する同一平面である主面３１上に配置される。すなわち、複数の感磁素子１２ａ〜１２ｈは、当該主面３１上に電流路１１の中心軸を中心として形成される仮想円Ｃ上に等間隔に配置される。また、上述のように、感磁素子１２ａ〜１２ｈの主感度軸１２１ａ〜１２１ｈの方向は、主面３１上の仮想円Ｃの接線方向に平行であり、副感度軸１２２ａ〜１２２ｈの方向は、電流路１１の中心軸の方向に平行である。このため、第１の使用形態において、電流路１１に隣接電流路１１’が並設される場合に隣接電流路１１’からの誘導磁界の影響を副感度軸１２２ａ〜１２２ｈが受けるのを防ぐことができる。また、各感磁素子１２ａ〜１２ｈの出力を演算することにより、主感度軸１２１だけでなく副感度軸１２２に現れる外乱磁界を相殺することができ、電流路１１の電流値の測定精度を向上させることができる。
【００６９】
図１１は、電流センサの第２の使用形態を示す図である。図１１Ａは、上述した電流センサの実装例を示し、図１１Ｂは、かかる実装例における感磁素子の配置を示す。図１１Ａに示すように、第２の使用形態において、上述した電流センサは、可撓性基板４上に実装される。可撓性基板４は、折り曲げることにより略八角柱形を形成可能である。可撓性基板４を折り曲げて形成される略八角柱形の８つの外側面には、それぞれ、感磁素子１２ａ〜１２ｈが感磁面を外側にして同一平面上に配置される。なお、可撓性基板４を折り曲げて形成される面の数は、感磁素子１２の数に対応する。図１１Ａでは、可撓性基板４に八個の感磁素子１２ａ〜１２ｈが配置されることから、可撓性基板４は八面に折り曲げられているが、これに限られるものではない。
【００７０】
また、可撓性基板４は、一般に用いられているフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）であって、ポリイミド樹脂（ＰＩ）等の素材のフィルム基材上に設けられた銅（Ｃｕ）等の金属箔が、所望の配線パターンが得られるようにパターニングされたものである。
【００７１】
また、図１１Ａに示すように、電流路１１は、可撓性基板４を折り曲げて形成される略八角柱形の内側に配置される。このため、電流路１１の中心軸を中心とした仮想円Ｃが図１０Ｂに示すように同一平面上に形成される。複数の感磁素子１２ａ〜１２ｈは、同一平面上に形成された仮想円Ｃ上に等間隔に配置される。
【００７２】
このように、第２の使用形態によれば、複数の感磁素子１２ａ〜１２ｈは、電流路１１の中心軸と略直交する同一平面上に配置される。すなわち、複数の感磁素子１２ａ〜１２ｈは、当該同一平面上に電流路１１の中心軸を中心として形成される仮想円Ｃ上に等間隔に配置される。また、上述のように、感磁素子１２ａ〜１２ｈの主感度軸１２１ａ〜１２１ｈの方向は、主面３１上の仮想円Ｃの接線方向に平行であり、副感度軸１２２ａ〜１２２ｈの方向は、電流路１１の中心軸の方向に平行である。このため、第２の使用形態において、電流路１１に隣接電流路１１’が並設される場合に隣接電流路１１’からの誘導磁界の影響を副感度軸１２２ａ〜１２２ｈが受けるのを防ぐことができる。各感磁素子１２ａ〜１２ｈの出力を演算することにより、主感度軸１２１だけでなく副感度軸１２２に現れる外乱磁界を相殺することができ、電流路１１の電流値の測定精度を向上させることができる。
【００７３】
図１２は、電流センサの第３の使用形態を示す図である。図１２Ａは、上述した電流センサの実装例を示し、図１２Ｂは、かかる実装例における感磁素子の配置を示す。第２の使用形態において、上述した電流センサは、可撓性基板５上に実装される。可撓性基板５は、第１の基板５１と、第１の基板５１の上端部右側から前方に延出する第２の基板５２と、第１の基板５１の下端部左側から前方に延出する第３の基板５３と、を具備する。
【００７４】
図１２Ａに示すように、第１の基板５１は、短辺方向の中間位置で前方側に所定角度で折り曲げ形成されている。この所定角度で折り曲げられた第１の基板５１の右側の平面部には、感磁素子１２ａが実装され、左側の平面部には、感磁素子１２ｈが実装される。また、第２の基板５２は、第１の基板５１の折り曲げ角度と同角度で時計回りに複数回折り曲げられて形成されている。この所定角度で折り曲げられた第２の基板５２の３つの平面部には、感磁素子１２ｂ、１２ｃ、１２ｄがそれぞれ実装される。また、第３の基板５３は、第１の基板５１の折り曲げ角度と同角度で反時計回りに複数回折り曲げ形成されている。この所定角度で折り曲げられた第３の基板５３の３つの平面部には、感磁素子１２ｅ、１２ｆ、１２ｇがそれぞれ実装される。
【００７５】
このように構成された可撓性基板５は、第１の基板５１の両側部から延出する第２及び第３の基板５２、５３が対向する側に向かって複数回折り曲げられて、平面視八角形状になるように形成されている。各基板５１、５２、５３の各平面部には、感磁素子１２がそれぞれ実装される。すなわち、複数の感磁素子１２は、平面視環状に配置される。なお、可撓性基板５を折り曲げて形成される平面の数は、感磁素子１２の数に対応する。図１２Ａでは、可撓性基板５に八個の感磁素子１２ａ〜１２ｈが配置されることから、可撓性基板５は八つの平面を有するが、これに限られるものではない。
【００７６】
また、図１２Ａに示すように、電流路１１は、可撓性基板５を折り曲げて形成される各平面の内側に配置される。かかる場合、図１２Ｂに示すように、電流路１１の中心軸を中心とする仮想円Ｃは、電流路１１の中心軸と直交する第１平面上の仮想半円Ｃａと、第１平面と平行な第２平面上の仮想半円Ｃｂとから構成される。感磁素子１２ａ〜１２ｄは、第１平面上の仮想半円Ｃａ上に等間隔に配置され、感磁素子１２ｅ〜１２ｈは、第１平面と平行な第２平面上の仮想半円Ｃｂ上に等間隔に配置される。
【００７７】
第３の使用形態によれば、仮想円Ｃが第１平面上の仮想半円Ｃａと第１平面と平行な第２平面の仮想半円Ｃｂとから構成され、複数の感磁素子１２ａ〜１２ｈが当該仮想半円Ｃａ、Ｃｂ上に等間隔に配置される。これにより、平面視では電流路１１の中心軸を中心とする仮想円Ｃ上に感磁素子１２ａ〜１２ｈが等間隔に配置されることになる。また、上述のように、感磁素子１２ａ〜１２ｈの主感度軸１２１ａ〜１２１ｈの方向は、主面３１上の仮想円Ｃの接線方向に平行であり、副感度軸１２２ａ〜１２２ｈの方向は、電流路１１の中心軸の方向に平行である。このため、第３の使用形態において、電流路１１に隣接電流路１１’が並設される場合に隣接電流路１１’からの誘導磁界の影響を副感度軸１２２ａ〜１２２ｈが受けるのを防ぐことができる。各感磁素子１２ａ〜１２ｈの出力を演算することにより、主感度軸１２１だけでなく副感度軸１２２に現れる外乱磁界を相殺することができ、電流路１１の電流値の測定精度を向上させることができる。
【００７８】
図１３は、電流センサの第４の使用形態を示す図である。図１３Ａは、上述した電流センサの実装例を示し、図１３Ｂは、かかる実装例における感磁素子の配置を示す。第４の使用形態において、上述した電流センサは、略螺旋状の形状を有する可撓性基板６上に実装される。可撓性基板６は、平面視において、少なくとも３６０°の角度に渡り形成されている。また、可撓性基板６には、可撓性基板６上に配置される感磁素子１２の数に対応する平面が形成される。可撓性基板６に形成される各平面上には、感磁面を外側にして感磁素子１２が配置される。
【００７９】
また、図１３Ａに示すように、電流路１１は、螺旋形状の可撓性基板６の内部に配置される。かかる場合、図１３Ｂに示すように、感磁素子１２ａ〜１２ｈは、電流路１１の中心軸を中心軸として螺旋形状に配置される。
【００８０】
第４の使用形態によれば、感磁素子１２ａ〜１２ｈは、電流路１１の中心軸を中心に螺旋状に配置される。これにより、平面視では電流路１１の中心軸を中心とする仮想円Ｃ上に感磁素子１２ａ〜１２ｈが等間隔に配置されることになる。また、上述のように、感磁素子１２ａ〜１２ｈの主感度軸１２１ａ〜１２１ｈの方向は、主面３１上の仮想円Ｃの接線方向に平行であり、副感度軸１２２ａ〜１２２ｈの方向は、電流路１１の中心軸の方向に平行である。このため、第４の使用形態において、電流路１１に隣接電流路１１’が並設される場合に隣接電流路１１’からの誘導磁界の影響を副感度軸１２２ａ〜１２２ｈが受けるのを防ぐことができる。各感磁素子１２ａ〜１２ｈの出力を演算することにより、主感度軸１２１だけでなく副感度軸１２２に現れる外乱磁界を相殺することができ、電流路１１の電流値の測定精度を向上させることができる。
【００８１】
図１４は、電流センサの第５の使用形態を示す図である。上述のように、第５の使用形態は、変更例１−１に係る電流センサ１ａ、或いは、当該電流センサ１ａと他の電流センサ２、２ａ〜２ｃを適宜組み合わせた電流センサに適用可能である。以下では、図３に示す変更例１−１に係る電流センサ１ａが適用される場合を一例として説明する。
【００８２】
図１４は、電流路１１の中心軸に直交する平面において感磁素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの配置位置を示す図である。図１４に示すように、図３に示す電流センサ１ａは、電流路１１の中心軸と直交する平面において当該中心軸を中心した楕円を形成する可撓性基板７の側面に配置される。すなわち、可撓性基板７は楕円柱形状を有する。また、第５の使用形態において、複数の感磁素子１２のうち仮想円Ｃの周回方向に沿う方向に隣接する２つの感磁素子１２は、それぞれ、可撓性基板７の互いに逆側の側面に配置される。また、当該２つの感磁素子１２は、それぞれの中心から電流路１１の中心軸までが等距離になるように配置されている。なお、可撓性基板７は、楕円柱形状でなくとも電流路１１の中心軸と直交する平面において当該中心軸を中心とした楕円を形成できればどのような形状であってもよい。
【００８３】
例えば、図１４において、感磁素子１２ａ、１２ｃは、可撓性基板７の外側面に配置されるのに対して、感磁素子１２ｂ、１２ｄは、当該可撓性基板７の内側面に配置される。なお、図１４では、可撓性基板７の外側面に配置された感磁素子１２ａ、１２ｃの副感度軸１２２ａ、１２２ｃの方向が、電流路１１を通流する被測定電流の方向（Ｘ方向）と逆の方向（Ｙ方向）であり、可撓性基板７の内側面に配置された感磁素子１２ｂ、１２ｄの副感度軸１２２ｂ、１２２ｄの方向が、当該被測定電流の方向（Ｘ方向）である。しかし、可撓性基板７の外側面に配置された感磁素子１２ａ、１２ｃの副感度軸１２２ａ、１２２ｃの方向が、当該被測定電流の方向（Ｘ方向）であり、可撓性基板７の内側面に配置された感磁素子１２ｂ、１２ｄの副感度軸１２２ｂ、１２２ｄの方向が、当該被測定電流の方向（Ｘ方向）と逆の方向（Ｙ方向）であってもよい。
【００８４】
このように、第５の使用形態では、仮想円Ｃの周回方向に沿う方向に隣接する２つの感磁素子１２を可撓性基板７の互いに逆側の側面に配置することにより、より容易に電流センサ１ａを製造できる。具体的には、上記２つの感磁素子１２を可撓性基板７の互いに逆側の側面に配置するだけで、当該２つの感磁素子１２の副感度軸１２２の方向を互いに逆の方向とできるので、当該２つの感磁素子１２を別々の製法で製造する必要がなく、電流センサ１ａをより容易に製造できる。
【００８５】
なお、第５の使用形態において、感磁素子１２ａ〜１２ｄは、電流路１１の中心軸と略直交する同一平面上に配置されていてもよいし、当該同一平面上から電流路１１の延在方向にずれて配置されていてもよい。電流路１１の延在方向にずれて配置される場合においては、紙面向かって手前側から見たときに、電流路１１の中心軸に直交する平面上に感磁素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの配置位置を投影すると図１４に示すようになる。このような構成例としては、上記仮想円Ｃが、電流路１１の中心軸と直交する第１平面上の仮想半円と、第１平面と平行な第２平面上の仮想半円とから構成され、複数の感磁素子１２が仮想半円上に配置される構成や、複数の感磁素子１２が電流路１１の中心軸を中心に螺旋状に配置される構成が挙げられる。
【００８６】
尚、感磁素子１２ａ〜１２ｄが磁気抵抗効果素子のように抵抗値が変化する素子の場合は、直列接続した感磁素子に定電圧を印加し、中点の電位を電圧信号として演算回路１３に出力できる。
【００８７】
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可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を奏する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【００８８】
本発明は、例えば、電気自動車やハイブリッドカーのモータ駆動用の電流の大きさを検知するために用いることが可能である。
【００８９】
本出願は、２０１１年１０月３日出願の特願２０１１−２１９５９５に基づく。この内容は、全てここに含めておく。
【図１】
2013051567.tif 000003
【図２】
2013051567.tif 000004
【図３】
2013051567.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2013051567.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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【手続補正書】
【提出日】平成25年1月21日(2013.1.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定電流を通流する電流路の中心軸と直交する平面において当該中心軸を中心とした仮想円上に等間隔に配置され、第１感度軸及び前記第１感度軸に直交する第２感度軸をそれぞれ有する複数の感磁素子と、
前記複数の感磁素子の出力に基づいて前記電流路を通流する電流値を演算する演算回路と、を備え、
前記複数の感磁素子の第１感度軸の方向は、前記仮想円の接線方向に平行であり、前記複数の感磁素子の第２感度軸の方向は、前記中心軸の方向に平行であり、
前記複数の感磁素子のうち前記仮想円の周回方向に沿う方向に隣接する２つの感磁素子の第２感度軸の方向は、互いに逆の方向であることを特徴とする電流センサ。
【請求項２】
前記２つの感磁素子は、前記電流路の中心軸と直交する平面において当該中心軸を中心した楕円を形成する基板の互いに逆側の側面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】
被測定電流を通流する電流路の中心軸と直交する平面において当該中心軸を中心とした仮想円上に等間隔に配置され、第１感度軸及び前記第１感度軸に直交する第２感度軸をそれぞれ有する複数の感磁素子と、
前記複数の感磁素子の出力に基づいて前記電流路を通流する電流値を演算する演算回路と、を備え、
前記複数の感磁素子の第１感度軸の方向は、前記仮想円の接線方向に平行であり、前記複数の感磁素子の第２感度軸の方向は、前記中心軸の方向に平行であり、
前記仮想円は、前記電流路の中心軸と直交する第１平面上の仮想半円と、前記第１平面と平行な第２平面上の仮想半円とから構成され、
前記複数の感磁素子は、前記仮想半円上に配置されることを特徴とする電流センサ。
【請求項４】
被測定電流を通流する電流路の中心軸と直交する平面において当該中心軸を中心とした仮想円上に等間隔に配置され、第１感度軸及び前記第１感度軸に直交する第２感度軸をそれぞれ有する複数の感磁素子と、
前記複数の感磁素子の出力に基づいて前記電流路を通流する電流値を演算する演算回路と、を備え、
前記複数の感磁素子の第１感度軸の方向は、前記仮想円の接線方向に平行であり、前記複数の感磁素子の第２感度軸の方向は、前記中心軸の方向に平行であり、
前記複数の感磁素子は、前記電流路の中心軸を中心に螺旋状に配置されることを特徴とする電流センサ。
【請求項５】
前記複数の感磁素子の前記第１感度軸の方向は、前記仮想円の同一周回方向に沿う方向であり、
前記演算回路は、前記複数の感磁素子の出力を合計して前記電流値を演算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】
前記複数の感磁素子の前記第１感度軸の感度は互いに等しく、
前記複数の感磁素子の前記第２感度軸の感度は互いに等しいことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の電流センサ。
【請求項７】
それぞれの感磁素子は、前記第１感度軸の方向が前記仮想円の一方の周回方向に沿う方向である第１グループ、又は前記第１感度軸の方向が前記仮想円の前記一方の周回方向と逆の周回方向である第２グループのいずれかのグループに属し、
前記演算回路は、前記第１グループに属する感磁素子の出力と前記第２グループに属する感磁素子の出力とを別々に合計し、前記第１グループにおける合計値と前記第２グループにおける合計値とを差動処理して前記電流値を演算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８】
前記感磁素子がＧＭＲ素子であり、前記第２感度軸が副感度軸であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の電流センサ。
【請求項９】
前記第２感度軸が感度に影響を与える軸であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の電流センサ。
【請求項１０】
前記複数の感磁素子は、前記電流路の中心軸と直交する同一平面上に配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電流センサ。
【請求項１１】
（削除）
【請求項１２】
（削除）
【国際調査報告】
2013051567.tif 000017
2013051567.tif 000018
2013051567.tif 000019
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