(57)【要約】【課題】磁気センサに加わる磁束密度を所望の値に制御できる電流センサを提供する。【解決手段】第１磁気コア１１０の第１端部領域１５７と第２端部領域１６７とが、ｘ方向において対向配置されている。第１端部領域１５７と第２端部領域１６７との間に第１間隙１１５が設けられる。第３端部領域１２１と第４端部領域１２２との間でｘ方向に延びている第２磁気コア１２０のｘ方向における長さが、ｘ方向における第１間隙１１５の長さより大きい。ｚ方向において、第１磁気センサ１４０−１が、第１端部領域１５７と第３端部領域１２１との間に位置する。ｚ方向において、第２磁気センサ１４０−２が、第２端部領域１６７と第４端部領域１２２との間に位置する。第１磁気センサ１４０−１が、ｚ方向の感度軸をもち、第２磁気センサ１４０−２が、第３方向の感度軸をもち、第２磁気コア１２０が、ｚ方向から見たとき略長方形である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向に電流を流す電流路を少なくとも部分的に囲む第１磁気コアと、
前記第１磁気コアに部分的に対向する第２磁気コアと、
前記第１磁気コアと前記第２磁気コアとの間に位置する第１磁気センサと、
前記第１磁気コアと前記第２磁気コアとの間に位置する第２磁気センサと、
を備え、
前記第１磁気コアが、第１端部領域と第２端部領域とを含み、
前記第１端部領域と前記第２端部領域とが、前記第１方向に略直交する第２方向において対向配置されており、
前記第１端部領域と前記第２端部領域との間に間隙が設けられ、
前記第２磁気コアが、第３端部領域と第４端部領域とを含み、前記第３端部領域と前記第４端部領域との間で前記第２方向に延びており、
前記第２方向における前記第２磁気コアの長さが、前記第２方向における前記間隙の長さより大きく、
前記第２方向に略直交する第３方向において、前記第１磁気センサが、前記第１端部領域と前記第３端部領域との間に位置し、
前記第３方向において、前記第２磁気センサが、前記第２端部領域と前記第４端部領域との間に位置し、
前記第１磁気センサが、前記第３方向の感度軸をもち、
前記第２磁気センサが、前記第３方向の感度軸をもち、
前記第２磁気コアが、前記第３方向から見たとき、略長方形である、
電流センサ。
【請求項２】
前記第３方向が、前記第１方向に略一致した方向である、
請求項１に記載の電流センサ。
【請求項３】
前記第１端部領域が、前記第１磁気センサに対向する第１対向面をもち、
前記第２端部領域が、前記第２磁気センサに対向する第２対向面をもち、
前記第３端部領域が、前記第１磁気センサに対向する第３対向面をもち、
前記第４端部領域が、前記第２磁気センサに対向する第４対向面をもち、
前記第１対向面と前記第２対向面と前記第３対向面と前記第４対向面との各々が、前記第１方向に略直交する、
請求項２に記載の電流センサ。
【請求項４】
前記第１磁気コアに部分的に対向する第３磁気コアと、
前記第１磁気コアと前記第３磁気コアとの間に位置する第３磁気センサと、
前記第１磁気コアと前記第３磁気コアとの間に位置する第４磁気センサと、
をさらに備え、
前記第２磁気コアと前記第３磁気コアとが、前記第１方向に略直交する平面を中心として対称な形状であり、
前記第３磁気コアが、第５端部領域と第６端部領域とを含み、
前記第３方向において、前記第１端部領域が前記第３端部領域と前記第５端部領域との間に位置し、
前記第３方向において、前記第２端部領域が前記第４端部領域と前記第６端部領域との間に位置し、
前記第３方向において、前記第１端部領域と前記第５端部領域との間に前記第３磁気センサが位置し、
前記第３方向において、前記第２端部領域と前記第６端部領域との間に前記第４磁気センサが位置し、
前記第３磁気センサが、前記第３方向の感度軸をもち、
前記第４磁気センサが、前記第３方向の感度軸をもつ、
請求項２または請求項３に記載の電流センサ。
【請求項５】
前記第３方向が、前記第１方向と前記第２方向とに略直交した方向である、
請求項１に記載の電流センサ。
【請求項６】
前記第１端部領域が、前記第１磁気センサに対向する第１対向面をもち、
前記第２端部領域が、前記第２磁気センサに対向する第２対向面をもち、
前記第３端部領域が、前記第１磁気センサに対向する第３対向面をもち、
前記第４端部領域が、前記第２磁気センサに対向する第４対向面をもち、
前記第１対向面と前記第２対向面と前記第３対向面と前記第４対向面との各々が、前記第３方向に略直交する、
請求項５に記載の電流センサ。
【請求項７】
前記第２方向における前記隙間の中心を通り前記第２方向に略直交する仮想平面を中心として、前記第１磁気コアが対称な形状であり、
前記仮想平面を中心として、前記第２磁気コアが対称な形状であり、
前記仮想平面を中心として、前記第１磁気センサと前記第２磁気センサとが、対称な位置にある、
請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の電流センサ。
【請求項８】
前記第１磁気コアが、複数のサブコアに分割されており、
隣接する各２つの前記サブコアの間に間隙が設けられている、
請求項７に記載の電流センサ。
【請求項９】
前記複数のサブコアが、第１サブコアと第２サブコアとを含み、
前記第１サブコアと前記第２サブコアとが、前記仮想平面を中心として対称な形状であり、
前記第１サブコアが、前記第１端部領域と第７端部領域とを有し、
前記第２サブコアが、前記第２端部領域と第８端部領域とを有し、
前記第７端部領域と前記第８端部領域とが、前記仮想平面を中心として対称な位置にあり、
前記第７端部領域と前記第８端部領域とが、前記第２方向において対向配置されている、
請求項８に記載の電流センサ。
【請求項１０】
前記複数のサブコアが、第１サブコアと第２サブコアと第３サブコアとを含み、
前記第１サブコアと前記第２サブコアとが、前記仮想平面を中心として対称な形状であり、
前記第１サブコアが、前記第１端部領域と第７端部領域とを有し、
前記第２サブコアが、前記第２端部領域と第８端部領域とを有し、
前記第７端部領域と前記第８端部領域とが、前記仮想平面を中心として対称な位置にあり、
前記第３サブコアが、前記仮想平面を中心として対称な略半円弧形であり、
前記第３サブコアが、第９端部領域と第１０端部領域とを有し、
前記第９端部領域と前記第１０端部領域とが、前記仮想平面を中心として対称な位置にあり、
前記第７端部領域と前記第９端部領域とが、前記第１方向に略直交する平面内おいて対向配置されており、
前記第８端部領域と前記第１０端部領域とが、前記第１方向に略直交する平面内において対向配置されている、
請求項８に記載の電流センサ。
【請求項１１】
前記複数のサブコアが、第１サブコアと第２サブコアと第３サブコアとを含み、
前記第１サブコアと前記第２サブコアとが、前記仮想平面を中心として対称な形状であり、
前記第１サブコアが、前記第１端部領域と第７端部領域とを有し、
前記第２サブコアが、前記第２端部領域と第８端部領域とを有し、
前記第７端部領域と前記第８端部領域とが、前記仮想平面を中心として対称な位置にあり、
前記第３サブコアが、前記仮想平面を中心として対称な略半円弧形であり、
前記第３サブコアが、第９端部領域と第１０端部領域とを有し、
前記第９端部領域と前記第１０端部領域とが、前記仮想平面を中心として対称な位置にあり、
前記第７端部領域と前記第９端部領域とが、前記第１方向において対向配置されており、
前記第８端部領域と前記第１０端部領域とが、前記第１方向において対向配置されている、
請求項８に記載の電流センサ。
【請求項１２】
前記第１端部領域が、前記第３方向に沿って前記第１磁気センサに向けて突出した第１突出部を有し、
前記第２端部領域が、前記第３方向に沿って前記第２磁気センサに向けて突出した第２突出部を有する、
請求項１乃至請求項１１の何れか一項に記載の電流センサ。
【請求項１３】
前記第３端部領域が、前記第３方向に沿って前記第１磁気センサに向けて突出した第３突出部を有し、
前記第４端部領域が、前記第３方向に沿って前記第２磁気センサに向けて突出した第４突出部を有する、
請求項１乃至請求項１２の何れか一項に記載の電流センサ。
【請求項１４】
前記電流路をさらに備え、
前記第１端部領域と前記第２端部領域との間の前記間隙が、前記電流路の直径より小さい、
請求項１乃至請求項１３の何れか一項に記載の電流センサ。
【請求項１５】
前記第１磁気センサが、１つ以上の磁気抵抗効果素子を含み、
前記第２磁気センサが、１つ以上の磁気抵抗効果素子を含む、
請求項１乃至請求項１４の何れか一項に記載の電流センサ。
【請求項１６】
前記第１磁気センサが、２つの前記磁気抵抗効果素子を含み、
前記第２磁気センサが、２つの前記磁気抵抗効果素子を含み、
４つの前記磁気抵抗効果素子が、ブリッジ接続されてフルブリッジ回路を構成している、
請求項１５に記載の電流センサ。
【請求項１７】
非反転入力端子と反転入力端子とを含む差動増幅器をさらに備え、
前記第１磁気センサの出力が、前記非反転入力端子に入力され、
前記第２磁気センサの出力が、前記反転入力端子に入力される、
請求項１乃至請求項１６の何れか一項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、電流センサ、特に、電流路を囲う磁気コアと磁気コアのギャップに位置する磁気センサとを有する電流センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電流路の周囲に位置する磁気コアと、磁気コアのギャップに位置する磁気センサとを含む電流センサが知られている。例えば、特許文献１には、電流路の周りに一つの円を描くように配置された４つのコアを含む電流センサが開示されている。特許文献１の電流センサでは、コア間の２つのギャップが、電流路を挟んで対向する場所に位置する。２つのギャップの各々に１つの磁気センサが位置しており、２つの磁気センサの出力差を測定することにより、電流路の電流を測定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２０２５０４号公報
【特許文献２】特開２０１３−２２８３１５号公報
【特許文献３】特開２０１０−１２２１５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の電流センサでは、磁気センサとしてホール素子を使用している。ホール素子は、感度が低いため、断面積の大きなコアを必要とする。ホール素子より感度の高い磁気抵抗効果素子を使用すれば、断面積の小さなコアで電流を測定できる。しかし、磁気抵抗効果素子は、感度軸方向に定格以上の磁束が加わると、感度が変化する。変化した感度は、磁束が弱くなっても元に戻らない。特許文献１の電流センサでは、コアを通らない磁束が、感度軸方向と略平行に磁気センサに加わる。そのため、感度軸方向に加わる磁束密度を、所望の値以下に抑えることができないという不利益がある。
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、磁気センサに加わる磁束密度を所望の値に制御できる電流センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、第１方向に電流を流す電流路を少なくとも部分的に囲む第１磁気コアと、第１磁気コアに部分的に対向する第２磁気コアと、第１磁気コアと第２磁気コアとの間に位置する第１磁気センサと、第１磁気コアと第２磁気コアとの間に位置する第２磁気センサと、を備え、第１磁気コアが、第１端部領域と第２端部領域とを含み、第１端部領域と第２端部領域とが、第１方向に略直交する第２方向において対向配置されており、第１端部領域と第２端部領域との間に間隙が設けられ、第２磁気コアが、第３端部領域と第４端部領域とを含み、第３端部領域と第４端部領域との間で第２方向に延びており、第２方向における第２磁気コアの長さが、第２方向における間隙の長さより大きく、第２方向に略直交する第３方向において、第１磁気センサが、第１端部領域と第３端部領域との間に位置し、第３方向において、第２磁気センサが、第２端部領域と第４端部領域との間に位置し、第１磁気センサが、第３方向の感度軸をもち、第２磁気センサが、第３方向の感度軸をもち、第２磁気コアが、第３方向から見たとき、略長方形である、電流センサである。
【０００７】
この構成によれば、電流路を流れる電流により発生する誘導磁束の向きは、第１磁気センサと第２磁気センサとの位置における、第１磁気コアと第２磁気コアとを通る磁束の向きに直交する。従って、第１磁気コアと第２磁気コアとを通らない磁束は、第１磁気センサと第２磁気センサとにおける計測に影響しない。そのため、第１磁気センサと第２磁気センサとを通る磁束の磁束密度は、第１磁気コアと第２磁気コアとが飽和する密度以上に上がらない。すなわち、第１磁気センサと第２磁気センサとを感度軸方向に通る磁束密度を所望の値に制御できる。さらに、第２磁気コアが、第３方向から見たとき略長方形であるので、第２磁気コアの長さを最短にでき、形状も単純にできるので、製造コストを下げられる。また、第１端部領域と第２端部領域とが対向配置され、第２磁気コアの長さが最短であるので、第１磁気センサと第２磁気センサとを近い距離に設けることができ、一様では無い外来の磁界、例えば、隣接電流路による誘導磁界を精度良くキャンセルできる。
【０００８】
好適には本発明の電流センサにおいて、第３方向が、第１方向に略一致した方向である。
【０００９】
この構成によれば、第３方向が第１方向に略一致しているので、第１磁気コアと第２磁気コアとを平行に向かい合わせることができ、測定精度が高まる。
【００１０】
好適には本発明の電流センサにおいて、第１端部領域が、第１磁気センサに対向する第１対向面をもち、第２端部領域が、第２磁気センサに対向する第２対向面をもち、第３端部領域が、第１磁気センサに対向する第３対向面をもち、第４端部領域が、第２磁気センサに対向する第４対向面をもち、第１対向面と第２対向面と第３対向面と第４対向面との各々が、第１方向に略直交する。
【００１１】
この構成によれば、第１対向面と第２対向面と第３対向面と第４対向面との各々が、第１方向に略直交するので、第１磁気コアと第２磁気コアとを平行に向かい合わせることができ、測定精度が高まる。
【００１２】
好適には本発明の電流センサにおいて、第１磁気コアに部分的に対向する第３磁気コアと、第１磁気コアと第３磁気コアとの間に位置する第３磁気センサと、第１磁気コアと第３磁気コアとの間に位置する第４磁気センサと、をさらに備え、第２磁気コアと第３磁気コアとが、第１方向に略直交する平面を中心として対称な形状であり、第３磁気コアが、第５端部領域と第６端部領域とを含み、第３方向において、第１端部領域が第３端部領域と第５端部領域との間に位置し、第３方向において、第２端部領域が第４端部領域と第６端部領域との間に位置し、第３方向において、第１端部領域と第５端部領域との間に第３磁気センサが位置し、第３方向において、第２端部領域と第６端部領域との間に第４磁気センサが位置し、第３磁気センサが、第３方向の感度軸をもち、第４磁気センサが、第３方向の感度軸をもつ。
【００１３】
この構成によれば、第１磁気コアの片側に配置した第２磁気コアと第１磁気センサと第２磁気センサとの配置及び形状が、第１磁気コアの反対側に配置した第３磁気コアと第３磁気センサと第４磁気センサとの配置及び形状と略同一であるので、第１方向における外来の磁場の影響を相殺して、精度良く電流を測定できる。
【００１４】
好適には本発明の電流センサにおいて、第３方向が、第１方向と第２方向とに略直交した方向である。
【００１５】
この構成によれば、第３方向が第１方向と第２方向とに略直交しているので、第１磁気コアと第２磁気コアとを同一平面上に配置して薄型化することができる。
【００１６】
好適には本発明の電流センサにおいて、第１端部領域が、第１磁気センサに対向する第１対向面をもち、第２端部領域が、第２磁気センサに対向する第２対向面をもち、第３端部領域が、第１磁気センサに対向する第３対向面をもち、第４端部領域が、第２磁気センサに対向する第４対向面をもち、第１対向面と第２対向面と第３対向面と第４対向面との各々が、第３方向に略直交する。
【００１７】
この構成によれば、第１対向面と第２対向面と第３対向面と第４対向面との各々が、第３方向に略直交するので、第１磁気コアと第２磁気コアとを平行に向かい合わせることができ、測定精度が高まる。
【００１８】
好適には本発明の電流センサにおいて、第２方向における隙間の中心を通り第２方向に略直交する仮想平面を中心として、第１磁気コアが対称な形状であり、仮想平面を中心として、第２磁気コアが対称な形状であり、仮想平面を中心として、第１磁気センサと第２磁気センサとが、対称な位置にある。
【００１９】
この構成によれば、仮想平面を中心として第１磁気コアが対称な形状であり、仮想平面を中心として第２磁気コアが対称な形状であり、仮想平面を中心として第１磁気センサと第２磁気センサとが対称な位置にあるので、第１磁気コアと第２磁気コアとを通って第１磁気センサに入る誘導磁界の強さと、第１磁気コアと第２磁気コアとを通って第２磁気センサに入る誘導磁界の強さとを、略一致させることができる。
【００２０】
好適には本発明の電流センサにおいて、第１磁気コアが、複数のサブコアに分割されており、隣接する各２つのサブコアの間に間隙が設けられている。
【００２１】
この構成によれば、第１磁気コアが、複数のサブコアに分割されており、隣接する２つのサブコアの間に間隙が設けられているので、第１磁気コアと第２磁気コアとを通る磁束密度を調整することができ、設計段階において第１磁気センサと第２磁気センサとを所望の測定感度に調整できる。
【００２２】
好適には本発明の電流センサにおいて、複数のサブコアが、第１サブコアと第２サブコアとを含み、第１サブコアと第２サブコアとが、仮想平面を中心として対称な形状であり、第１サブコアが、第１端部領域と第７端部領域とを有し、第２サブコアが、第２端部領域と第８端部領域とを有し、第７端部領域と第８端部領域とが、仮想平面を中心として対称な位置にあり、第７端部領域と第８端部領域とが、第２方向において対向配置されている。
【００２３】
この構成によれば、第７端部領域と第８端部領域との間の間隙によって、第１磁気コアと第２磁気コアとを通る磁束密度を調整することができ、設計段階において第１磁気センサと第２磁気センサとを所望の測定感度に調整できる。
【００２４】
好適には本発明の電流センサにおいて、複数のサブコアが、第１サブコアと第２サブコアと第３サブコアとを含み、第１サブコアと第２サブコアとが、仮想平面を中心として対称な形状であり、第１サブコアが、第１端部領域と第７端部領域とを有し、第２サブコアが、第２端部領域と第８端部領域とを有し、第７端部領域と第８端部領域とが、仮想平面を中心として対称な位置にあり、第３サブコアが、仮想平面を中心として対称な略半円弧形であり、第３サブコアが、第９端部領域と第１０端部領域とを有し、第９端部領域と第１０端部領域とが、仮想平面を中心として対称な位置にあり、第７端部領域と第９端部領域とが、第１方向に略直交する平面内おいて対向配置されており、第８端部領域と第１０端部領域とが、第１方向に略直交する平面内において対向配置されている。
【００２５】
この構成によれば、複数のサブコアが、第１サブコアと第２サブコアと第３サブコアとに分割されているので、２つのサブコアに分割されている場合に比べて、第１磁気センサと第２磁気センサとの感度を調整しやすい。第１サブコアと第２サブコアと第２磁気コアと第１磁気センサと第２磁気センサとを１つのケース内に設け、第３サブコアを別のケース内に設けることで、電流センサを２つのケースに分割できる。従って、電流センサを２つのケースに分離した後、電流路を挟んで組み立てることにより、既設の電流路であっても容易に電流センサを装着できる。また、第１磁気センサと第２磁気センサとを、１つのケースに配置できるため、電気回路を１つのケースに集約でき、ケース間を結ぶコネクタが不要となるので、製造しやすい。
【００２６】
好適には本発明の電流センサにおいて、複数のサブコアが、第１サブコアと第２サブコアと第３サブコアとを含み、第１サブコアと第２サブコアとが、仮想平面を中心として対称な形状であり、第１サブコアが、第１端部領域と第７端部領域とを有し、第２サブコアが、第２端部領域と第８端部領域とを有し、第７端部領域と第８端部領域とが、仮想平面を中心として対称な位置にあり、第３サブコアが、仮想平面を中心として対称な略半円弧形であり、第３サブコアが、第９端部領域と第１０端部領域とを有し、第９端部領域と第１０端部領域とが、仮想平面を中心として対称な位置にあり、第７端部領域と第９端部領域とが、第１方向において対向配置されており、第８端部領域と第１０端部領域とが、第１方向において対向配置されている。
【００２７】
この構成によれば、複数のサブコアが、第１サブコアと第２サブコアと第３サブコアとに分割されているので、２つのサブコアに分割されている場合に比べて、第１磁気センサと第２磁気センサとの感度を調整しやすい。第１サブコアと第２サブコアと第２磁気コアと第１磁気センサと第２磁気センサとを１つのケース内に設け、第３サブコアを別のケース内に設けることで、電流センサを２つのケースに分割できる。従って、電流センサを２つのケースに分離した後、電流路を挟んで組み立てることにより、既設の電流路であっても容易に電流センサを装着できる。また、第１磁気センサと第２磁気センサとを、１つのケースに配置できるため、電気回路を１つのケースに集約でき、ケース間を結ぶコネクタが不要となるので、製造しやすい。
【００２８】
好適には本発明の電流センサにおいて、第１端部領域が、第３方向に沿って第１磁気センサに向けて突出した第１突出部を有し、第２端部領域が、第３方向に沿って第２磁気センサに向けて突出した第２突出部を有する。
【００２９】
この構成によれば、第１端部領域が第１突出部を有し、第２端部領域が第２突出部を有するので、第１磁気センサと第２磁気センサとの配置場所において、磁束の向きを感度軸の方向に正確に整えられる。さらに、第１磁気センサと第２磁気センサとの配置場所において磁束が分散しにくいので、測定感度が高まる。
【００３０】
好適には本発明の電流センサにおいて、第３端部領域が、第３方向に沿って第１磁気センサに向けて突出した第３突出部を有し、第４端部領域が、第３方向に沿って第２磁気センサに向けて突出した第４突出部を有する。
【００３１】
この構成によれば、第３端部領域が第３突出部を有し、第４端部領域が第４突出部を有するので、第１磁気センサと第２磁気センサとの配置場所において、磁束の向きを感度軸の方向に正確に整えられる。さらに、第１磁気センサと第２磁気センサとの配置場所において磁束が分散しにくいので、測定感度が高まる。
【００３２】
好適には本発明の電流センサにおいて、電流路をさらに備え、第１端部領域と第２端部領域との間の間隙が、電流路の直径より小さい。
【００３３】
この構成によれば、第１端部領域と第２端部領域との間の間隙が、電流路の直径より小さいので、第１磁気センサと第２磁気センサとの間隔を狭くできる。それにより、第１磁気センサと第２磁気センサとが、一様では無い外来磁場から略同一の影響を受けるので、外来磁場の影響を相殺して測定精度を高めることができる。
【００３４】
好適には本発明の電流センサにおいて、第１磁気センサが、１つ以上の磁気抵抗効果素子を含み、第２磁気センサが、１つ以上の磁気抵抗効果素子を含む。
【００３５】
この構成によれば、第１磁気センサと第２磁気センサとが、いずれも、ホール素子に比べて感度の高い磁気抵抗効果素子であるので、第１磁気コアと第２磁気コアとを薄くできる。
【００３６】
好適には本発明の電流センサにおいて、第１磁気センサが、２つの磁気抵抗効果素子を含み、第２磁気センサが、２つの磁気抵抗効果素子を含み、４つの磁気抵抗効果素子が、ブリッジ接続されてフルブリッジ回路を構成している。
【００３７】
この構成によれば、第１磁気センサに含まれる２つの磁気抵抗効果素子と、第２磁気センサに含まれる２つの磁気抵抗効果素子とがブリッジ接続されてフルブリッジ回路を構成しているので、Ｓ／Ｎ比が良くなる。
【００３８】
好適には本発明の電流センサにおいて、非反転入力端子と反転入力端子とを含む差動増幅器をさらに備え、第１磁気センサの出力が、非反転入力端子に入力され、第２磁気センサの出力が、反転入力端子に入力される。
【００３９】
この構成によれば、第１磁気センサの出力が、差動増幅器の非反転入力端子に入力され、第２磁気センサの出力が、差動増幅器の反転入力端子に入力されるので、外来磁場を相殺すると共に被測定磁場を２倍にすることで、Ｓ／Ｎを改善できる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、磁気センサに加わる磁束密度を所望の値に制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１実施形態の電流センサの斜視図である。
【図２】図１の電流センサの平面図である。
【図３】図１の電流センサの正面図である。
【図４】図１の電流センサの回路構成を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態の電流センサの斜視図である。
【図６】図５の電流センサの平面図である。
【図７】図５の電流センサの正面図である。
【図８】ケースを省略した、本発明の第３実施形態の電流センサの斜視図である。
【図９】ケースを省略した、図８の電流センサの平面図である。
【図１０】ケースを省略した、図８の電流センサの正面図である。
【図１１】電流路を省略した、図８の電流センサの分解平面図である
【図１２】本発明の第４実施形態の電流センサの斜視図である。
【図１３】図１２の電流センサの平面図である。
【図１４】図１２の電流センサの正面図である。
【図１５】図１２の電流センサの側面図である。
【図１６】本発明の第５実施形態の電流センサの斜視図である。
【図１７】図１６の電流センサの平面図である。
【図１８】図１６の電流センサの正面図である。
【図１９】本発明の第６実施形態の電流センサの斜視図である。
【図２０】図１９の電流センサの平面図である。
【図２１】本発明の第７実施形態の電流センサの斜視図である。
【図２２】図２１の電流センサの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係る電流センサについて説明する。図１は、本実施形態の電流センサ１００の斜視図である。図２は、電流センサ１００の平面図である。図３は、電流センサ１００の正面図である。電流センサ１００は、電流路１０１に流れる電流を測定する。電流路１０１は、電流センサ１００付近でｚ方向に延びた略円柱状の金属線である。電流路１０１内では、電流センサ１００付近でｚ方向に電流が流れる。電流路１０１は長尺であるので、図２ではｘｙ平面に平行な断面を描き、図１と図３とでは一部のみを描いている。
【００４３】
本明細書において、互いに直交するｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向を規定する。ｘ方向は、互いに逆を向くｘ１方向とｘ２方向とを区別せずに表す。ｙ方向は互いに逆を向くｙ１方向とｙ２方向とを区別せずに表す。ｚ方向は互いに逆を向くｚ１方向とｚ２方向とを区別せずに表す。これらの方向は、相対的な位置関係を説明するために便宜上規定するのであって、実際の使用時の方向を限定するわけではない。構成要素の形状は、「略」という記載があるかないかにかかわらず、本明細書で開示された実施形態の技術思想が実現される限り、記載された表現に基づく厳密な幾何学的な形状に限定されない。また、第１、第２などの序数を順不同に使用し、使用しない序数もある。これらの序数は、複数の構成要素を識別することを目的とする。
【００４４】
図１に示すように、電流センサ１００は、電流路１０１と、電流路１０１を少なくとも部分的に囲む第１磁気コア１１０と、第１磁気コア１１０に部分的に対向する第２磁気コア１２０と、第１磁気コア１１０と第２磁気コア１２０との間に位置する第１磁気センサ１４０−１と、第１磁気コア１１０と第２磁気コア１２０との間に位置する第２磁気センサ１４０−２とを含む。以下、第１磁気センサ１４０−１と第２磁気センサ１４０−２とを区別せずに、磁気センサ１４０と呼ぶ場合がある。第１磁気コア１１０及び第２磁気コア１２０は、軟磁性体で形成されている。
【００４５】
（第１磁気コア）
第１磁気コア１１０は、第１サブコア１１１と第２サブコア１１２とに分割されている。
【００４６】
第１サブコア１１１は、略円弧形状である。第１サブコア１１１は、第１上面１５１と第１下面１５２と第１内面１５３と第１外面１５４と第１端面１５５と第７端面１５６との６つの面を持つ。第１上面１５１と第１下面１５２とは、各々、電流が流れるｚ方向と直交するｘｙ平面に平行で、かつ、ｚ方向から見たときｘ１方向に膨らんだ中心角が１８０°未満の略円弧である。第１上面１５１は、ｚ１方向を向いており、第１下面１５２は、ｚ２方向を向いている。第１内面１５３は、第１上面１５１の内側にある略円弧の端縁と、第１下面１５２の内側にある略円弧の端縁とをｚ方向につなぐ略円筒の一部である。第１外面１５４は、第１上面１５１の外側にある略円弧の端縁と、第１下面１５２の外側にある略円弧の端縁とをｚ方向につなぐ略円筒の一部である。
【００４７】
第１端面１５５は、第１上面１５１と第１下面１５２と第１内面１５３と第１外面１５４との各々のｙ２側端部に囲まれており、ｙｚ平面に平行であり、かつ、ｘ２方向を向いている。第７端面１５６は、第１上面１５１と第１下面１５２と第１内面１５３と第１外面１５４との各々のｙ１側端部に囲まれており、ｙｚ平面に平行であり、かつ、ｘ２方向を向いている。第１サブコア１１１のうち、第１端面１５５付近の領域で、後述する第２磁気コア１２０と重なる領域を第１端部領域１５７と呼び、第７端面１５６付近の領域を第７端部領域１５８と呼ぶ。
【００４８】
第２サブコア１１２は、略円弧状である。第２サブコア１１２は、第２上面１６１と第２下面１６２と第２内面１６３と第２外面１６４と第２端面１６５と第８端面１６６との６つの面を持つ。第２上面１６１と第２下面１６２とは、各々、ｘｙ平面に平行で、かつ、ｚ方向から見たときｘ２方向に膨らんだ中心角が１８０°未満の略円弧である。第２上面１６１は、ｚ１方向を向いており、第２下面１６２は、ｚ２方向を向いている。第２内面１６３は、第２上面１６１の内側にある略円弧の端縁と、第２下面１６２の内側にある略円弧の端縁とをｚ方向につなぐ略円筒の一部である。第２外面１６４は、第２上面１６１の外側にある略円弧の端縁と、第２下面１６２の外側にある略円弧の端縁とをｚ方向につなぐ略円筒の一部である。
【００４９】
第２端面１６５は、第２上面１６１と第２下面１６２と第２内面１６３と第２外面１６４との各々のｙ２側端部に囲まれており、ｙｚ平面に平行であり、かつ、ｘ１方向を向いている。第８端面１６６は、第２上面１６１と第２下面１６２と第２内面１６３と第２外面１６４との各々のｙ１側端部に囲まれており、ｙｚ平面に平行であり、かつ、ｘ１方向を向いている。第２サブコア１１２のうち、第２端面１６５付近の領域で、後述する第２磁気コア１２０と重なる領域を第２端部領域１６７と呼び、第８端面１６６付近の領域を第８端部領域１６８と呼ぶ。
【００５０】
図１に示すように、第１端面１５５と第２端面１６５との間には、第１間隙１１５がある。第７端面１５６と第８端面１６６との間には、第２間隙１１６がある。図２に示す第１仮想平面１０２は、第１間隙１１５（図１）のｘ方向の中心と、第２間隙１１６のｘ方向の中心とを通り、ｙｚ平面に平行である。第１端部領域１５７と第２端部領域１６７とが、第１仮想平面１０２を中心として対称な位置にあり、かつ、ｘ方向において対向配置されている。第７端部領域１５８と第８端部領域１６８とが、第１仮想平面１０２を中心として対称な位置にあり、かつ、ｘ方向において対向配置されている。
【００５１】
図２に示すように、第１磁気コア１１０は、第１仮想平面１０２を中心として、対称な形状である。第１サブコア１１１の全体が、第１仮想平面１０２よりもｘ１側にある。第２サブコア１１２の全体が、第１仮想平面１０２よりもｘ２側にある。第１サブコア１１１と第２サブコア１１２とが、全体として一つの円環の一部を形成している。第１サブコア１１１と第２サブコア１１２とに囲まれた空間に、電流路１０１が配置される。図３に示すように、第１端部領域１５７と第２端部領域１６７との間の第１間隙１１５のｘ方向の長さは、電流路１０１の直径より小さい。
【００５２】
（第２磁気コア）
図１に示すように、第２磁気コア１２０は、ｘｙ平面に略平行な２面と、ｙｚ平面に略平行な２面と、ｚｘ平面に略平行な２面とをもつ略直方体である。図２に示すように、第２磁気コア１２０は、ｚ方向から見たとき、略長方形である。第２磁気コア１２０は、第１仮想平面１０２を中心として対称な形状である。
【００５３】
図１に示すように、第２磁気コア１２０は、第３端部領域１２１と第４端部領域１２２とを含み、第３端部領域１２１と第４端部領域１２２との間でｘ方向に延びている。第３端部領域１２１は、第２磁気コア１２０のうち、ｘ１側端部付近の領域を指す。具体的には、第２磁気コア１２０の中で、第１サブコア１１１と重なる領域が第３端部領域１２１である。第４端部領域１２２は、第２磁気コア１２０のうち、ｘ２側端部付近の領域を指す。具体的には、第２磁気コア１２０の中で、第２サブコア１１２と重なる領域が第４端部領域１２２である。ｘ方向における第２磁気コア１２０の長さは、ｘ方向における第１間隙１１５の長さより大きい。第１端部領域１５７と第２端部領域１６７と第２磁気コア１２０との各々が、ｚ方向に略直交する平面に沿った形状をもつ。
【００５４】
図３に示すように、第３端部領域１２１は、第１端部領域１５７からｚ１方向に離れた位置にある。ｚ方向から見たとき、第１端部領域１５７と第３端部領域１２１とが重なる。第４端部領域１２２は、第２端部領域１６７からｚ１方向に離れた位置にある。ｚ方向から見たとき、第２端部領域１６７と第４端部領域１２２とが重なる。ｘ方向における第１間隙１１５の長さは、第１磁気コア１１０の第１端部領域１５７と、第２磁気コア１２０の第３端部領域１２１との距離よりも大きく、かつ、第１磁気コア１１０の第２端部領域１６７と、第２磁気コア１２０の第４端部領域１２２との距離よりも大きい。従って、第１磁気コア１１０内の磁束は、第１端部領域１５７と第２端部領域１６７との間よりも、第１端部領域１５７と第３端部領域１２１との間でつながり易く、かつ、第２端部領域１６７と第４端部領域１２２との間でつながり易い。つまり、第１磁気コア１１０を通過する磁束の大部分が、第２磁気コア１２０も通過する。
【００５５】
（磁気センサ）
図３に示すように、ｚ方向において、第１磁気センサ１４０−１は、第１磁気コア１１０の第１端部領域１５７と、第２磁気コア１２０の第３端部領域１２１との間に位置する。ｚ方向において、第２磁気センサ１４０−２は、第１磁気コア１１０の第２端部領域１６７と、第２磁気コア１２０の第４端部領域１２２との間に位置する。２つの磁気センサ１４０は、いずれも、第１磁気コア１１０からｚ１方向に離れており、さらに、第２磁気コア１２０からｚ２方向に離れている。第１仮想平面１０２を中心として、第１磁気センサ１４０−１と第２磁気センサ１４０−２とが、対称な位置にある。２つの磁気センサ１４０は、いずれも、ｚ方向の感度軸をもつので、ｚ方向の磁界成分を検出する。
【００５６】
図３に示すように、第１磁気コア１１０の第１端部領域１５７は、第１磁気センサ１４０−１に対向する第１対向面１５９をもつ。第１磁気コア１１０の第２端部領域１６７は、第２磁気センサ１４０−２に対向する第２対向面１６９をもつ。第２磁気コア１２０の第３端部領域１２１は、第１磁気センサ１４０−１に対向する第３対向面１２３をもつ。第２磁気コア１２０の第４端部領域１２２は、第２磁気センサ１４０−２に対向する第４対向面１２４をもつ。第１対向面１５９と第２対向面１６９と第３対向面１２３と第４対向面１２４との各々が、ｚ方向に略直交する。
【００５７】
（回路構成）
図４は、電流センサ１００の回路構成を示す図である。第１磁気センサ１４０−１は、第１ＭＲ素子１４１−１と第２ＭＲ素子１４１−２と第１ノード１４２とを含む。ＭＲは、磁気抵抗効果を意味する。第１ＭＲ素子１４１−１は、電源電圧ＶＤＤと第１ノード１４２との間に直列接続されている。第２ＭＲ素子１４１−２は、第１ノード１４２とグランドＧＮＤとの間に直列接続されている。
【００５８】
第２磁気センサ１４０−２は、第３ＭＲ素子１４１−３と第４ＭＲ素子１４１−４と第２ノード１４３とを含む。第３ＭＲ素子１４１−３は、電源電圧ＶＤＤと第２ノード１４３との間に直列接続されている。第４ＭＲ素子１４１−４は、第２ノード１４３とグランドＧＮＤとの間に直列接続されている。
【００５９】
以下、第１ＭＲ素子１４１−１と第２ＭＲ素子１４１−２と第３ＭＲ素子１４１−３と第４ＭＲ素子１４１−４とを区別せずに、ＭＲ素子１４１と呼ぶ場合がある。４つのＭＲ素子１４１が、ブリッジ接続されてフルブリッジ回路を構成している。
【００６０】
ｚ１方向（図３）の磁界成分が大きくなると、第１ＭＲ素子１４１−１の抵抗値が減少し、かつ、第２ＭＲ素子１４１−２の抵抗値が増大する結果、第１ノード１４２に生じる電位Ｖ１が上昇する構成となっている。ｚ１方向（図３）の磁界成分が小さくなると、第１ＭＲ素子１４１−１の抵抗値が増大し、第２ＭＲ素子１４１−２の抵抗値が減少する結果、第１ノード１４２に生じる電位Ｖ１が低下する構成となっている。
【００６１】
ｚ２方向（図３）の磁界成分が大きくなると、第３ＭＲ素子１４１−３の抵抗値が増大し、かつ、第４ＭＲ素子１４１−４の抵抗値が減少する結果、第２ノード１４３に生じる電位Ｖ２が低下する構成となっている。ｚ２方向（図３）の磁界成分が小さくなると、第３ＭＲ素子１４１−３の抵抗値が減少し、第４ＭＲ素子１４１−４の抵抗値が増大する結果、第２ノード１４３に生じる電位Ｖ２が上昇する構成となっている。
【００６２】
まず、図１に示す電流路１０１においてｚ２方向に電流Ｉが流れる場合について説明する。図２に示すようにｚ２方向から見たとき、第１磁気コア１１０内に時計回りの磁界が発生する。図３に示す第１磁気センサ１４０−１の位置では、第１磁気コア１１０を通る磁束と連続的な磁束がｚ方向に発生するので、ｚ１方向の磁界成分が発生する。第２磁気センサ１４０−２の位置では、第１磁気コア１１０を通る磁束と連続的な磁束がｚ方向に発生するので、ｚ２方向の磁界成分が発生する。第２磁気コア１２０内では、ｘ２方向の磁界が発生する。電流路１０１においてｚ１方向に電流Ｉが流れる場合、この逆方向に磁界成分が発生する。
【００６３】
図１に示す電流路１０１においてｚ２方向に流れる電流Ｉが大きくなると、第１磁気センサ１４０−１の電位Ｖ１が上昇するとともに、第２磁気センサ１４０−２の電位Ｖ２が低下する。これにより、電圧（Ｖ１−Ｖ２）が大きくなる。逆に、電流路１０１にｚ２方向に流れる電流Ｉが小さくなると、電圧（Ｖ１−Ｖ２）が小さくなる。
【００６４】
電流路１０１に流れる電流Ｉが大きくなって、電流Ｉによって発生する磁界が、第１磁気コア１１０と第２磁気コア１２０とが磁化飽和する大きさを超えると、磁気センサ１４０の位置におけるｚ方向の磁界の強さが、変化しなくなる。従って、磁気センサ１４０に加わるｚ方向の磁界の強さを一定以下に抑えることが可能となる。また、電流路１０１に流れる電流Ｉが大きくなって、電流Ｉによって発生する磁界が、第１磁気コア１１０と第２磁気コア１２０とが磁化飽和する大きさを超えると、磁気センサ１４０の位置におけるｘ方向の磁界が発生する。第１磁気センサ１４０−１と第２磁気センサ１４０−２との位置の各々に発生するｘ方向の磁界は、感度軸に垂直なため、第１磁気センサ１４０−１と第２磁気センサ１４０−２とのいずれでも検出されない。よって、電流路１０１に流れる電流Ｉが規定値を超えても、磁気センサ１４０に加わる感度軸方向の磁界を一定以下に抑えることができ、磁気センサ１４０が破壊されることを防止できる。
【００６５】
電流センサ１００は、さらに、第１磁気センサ１４０−１において検出される磁界と第２磁気センサ１４０−２において検出される磁界との差に応じた信号ＤＡＴを生成する信号生成部１８０を含む。信号生成部１８０は、差動増幅器１８１と処理部１８２とを含む。
【００６６】
差動増幅器１８１の非反転入力端子には、第１ノード１４２が接続されている。差動増幅器１８１の反転入力端子には、第２ノード１４３が接続されている。差動増幅器１８１は、第１磁気センサ１４０−１の出力電位Ｖ１と第２磁気センサ１４０−２の出力電位Ｖ２との差である電圧（Ｖ１−Ｖ２）を増幅する。
【００６７】
処理部１８２は、差動増幅器１８１の出力信号に基づいて、電流Ｉによる誘導磁界に比例した信号ＤＡＴを生成する。処理部１８２は、例えば、差動増幅器１８１の出力信号を所定データ長のデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、このデジタル信号に所定の信号処理を施して信号ＤＡＴを生成するコンピュータ等の信号処理回路を含んで構成される。信号ＤＡＴは、電流Ｉの測定結果を示す。
【００６８】
（まとめ）
本実施形態によれば、電流路１０１を流れる電流により発生する誘導磁束の向きは、第１磁気センサ１４０−１と第２磁気センサ１４０−２との位置における、第１磁気コア１１０と第２磁気コア１２０とを通る磁束の向きに直交する。従って、第１磁気コア１１０と第２磁気コア１２０とを通らない磁束は、第１磁気センサ１４０−１と第２磁気センサ１４０−２とにおける計測に影響しない。そのため、第１磁気センサ１４０−１と第２磁気センサ１４０−２とを通る磁束の磁束密度は、第１磁気コア１１０と第２磁気コア１２０とが飽和する密度以上に上がらない。すなわち、第１磁気センサ１４０−１と第２磁気センサ１４０−２とを感度軸方向に通る磁束密度を所望以下の値に抑えることができる。
【００６９】
さらに、第２磁気コア１２０が、ｙ方向から見たとき略長方形であるので、第２磁気コア１２０の長さを最短にでき、形状も単純にできるので、製造コストを下げられる。また、第１端部領域１５７と第２端部領域１６７とが対向配置され、第２磁気コア１２０の長さが最短であるので、第１磁気センサ１４０−１と第２磁気センサ１４０−２とを近い距離に設けることができ、一様では無い外来の磁界、例えば、隣接電流路による誘導磁界を精度良くキャンセルできる。
【００７０】
本実施形態によれば、感度軸方向と電流の流れる方向とが略一致し、第１端部領域１５７と第２端部領域１６７と第２磁気コア１２０とが、ｚ方向に略直交する平面に沿った形状をもつので、第１磁気コア１１０と第２磁気コア１２０とを平行に向かい合わせることができ、測定精度が高まる。
【００７１】
本実施形態によれば、第１仮想平面１０２を中心として第１磁気コア１１０が対称な形状であり、第１仮想平面１０２を中心として第２磁気コア１２０が対称な形状であり、第１仮想平面１０２を中心として第１磁気センサ１４０−１と第２磁気センサ１４０−２とが対称な位置にあるので、第１磁気コア１１０と第２磁気コア１２０とを通って第１磁気センサ１４０−１に入る誘導磁界の強さと、第１磁気コア１１０と第２磁気コア１２０とを通って第２磁気センサ１４０−２に入る誘導磁界の強さとを、略一致させることができる。
【００７２】
本実施形態によれば、第１磁気コア１１０が、第１サブコア１１１と第２サブコア１１２とに分割されており、隣接する第１サブコア１１１と第２サブコア１１２との間に第１間隙１１５と第２間隙１１６とが設けられているので、第１磁気コア１１０と第２磁気コア１２０とを通る磁束密度を調整することができ、設計段階において第１磁気センサ１４０−１と第２磁気センサ１４０−２とを所望の測定感度に調整できる。
【００７３】
本実施形態によれば、第７端部領域１５８と第８端部領域１６８との間の第２間隙１１６によって、第１磁気コア１１０と第２磁気コア１２０とを通る磁束密度を調整することができ、設計段階において第１磁気センサ１４０−１と第２磁気センサ１４０−２とを所望の測定感度に調整できる。
【００７４】
本実施形態によれば、第１端部領域１５７と第２端部領域１６７との間の第１間隙１１５と第２間隙１１６とが、電流路１０１の直径より短いので、第１磁気センサ１４０−１と第２磁気センサ１４０−２との間隔を狭くできる。それにより、第１磁気センサ１４０−１と第２磁気センサ１４０−２とが、一様では無い外来磁場から略同一の影響を受けるので、外来磁場の影響を相殺して測定精度を高めることができる。
【００７５】
本実施形態によれば、第１磁気センサ１４０−１と第２磁気センサ１４０−２とが、いずれも、ホール素子に比べて感度の高いＭＲ素子１４１であるので、第１磁気コア１１０と第２磁気コア１２０とを薄くできる。
【００７６】
本実施形態によれば、第１磁気センサ１４０−１に含まれる２つのＭＲ素子１４１と、第２磁気センサ１４０−２に含まれる２つのＭＲ素子１４１とがブリッジ接続されてフルブリッジ回路を構成しているので、Ｓ／Ｎ比が良くなる。
【００７７】
本実施形態によれば、第１磁気センサ１４０−１の出力が、差動増幅器１８１の非反転入力端子に入力され、第２磁気センサ１４０−２の出力が、差動増幅器１８１の反転入力端子に入力されるので、外来磁場を相殺すると共に被測定磁場を２倍にすることで、Ｓ／Ｎを改善できる。
【００７８】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る電流センサについて説明する。図５は、本実施形態の電流センサ２００の斜視図である。図６は、電流センサ２００の平面図である。図７は、電流センサ２００の正面図である。電流路２０１は長尺であるので、図６ではｘｙ平面に平行な断面を描き、図５と図７とでは一部のみを描いている。図６の第１仮想平面２０２は、第１実施形態の第１仮想平面１０２（図２）と同様に、第１間隙２１５のｘ方向の中心と、第２間隙２１６のｘ方向の中心とを通り、ｙｚ平面に平行である。
【００７９】
以下、第１実施形態の電流センサ１００（図１〜図４）と本実施形態の電流センサ２００との相違点を中心に説明する。図１〜図４に示す第１実施形態の電流センサ１００では、各構成要素の百の位が１で表されており、図５〜図７に示す第２実施形態の電流センサ２００では、各構成要素の百の位が２で表されている。別段断りのない限り、百の位のみが異なる構成要素は、それぞれ、同様の構成要素を表す。
【００８０】
本実施形態の電流センサ２００は、第１実施形態の電流センサ１００の電流路１０１と第１磁気コア１１０と第２磁気コア１２０と第１磁気センサ１４０−１と第２磁気センサ１４０−２と同じ、電流路２０１と第１磁気コア２１０と第２磁気コア２２０と第１磁気センサ２４０−１と第２磁気センサ２４０−２とを含む。本実施形態の電流センサ２００は、さらに、第３磁気コア２３０と第３磁気センサ２４０−３と第４磁気センサ２４０−４とを含む。
【００８１】
（第３磁気コア）
図５に示すように、第３磁気コア２３０は、ｘｙ平面に略平行な２面と、ｙｚ平面に略平行な２面と、ｚｘ平面に略平行な２面とをもつ略直方体である。図６に示すように、第３磁気コア２３０は、ｚ方向から見たとき、略長方形である。第３磁気コア２３０は、第１仮想平面２０２を中心として対称な形状である。
【００８２】
図５に示すように、第３磁気コア２３０は、第５端部領域２３１と第６端部領域２３２とを含み、第５端部領域２３１と第６端部領域２３２との間でｘ方向に延びている。第５端部領域２３１は、第３磁気コア２３０のうち、ｘ１側端部付近の領域を指す。第６端部領域２３２は、第３磁気コア２３０のうち、ｘ２側端部付近の領域を指す。ｘ方向における第３磁気コア２３０の長さは、ｘ方向における第１間隙２１５の長さより大きい。第５端部領域２３１と第６端部領域２３２と第３磁気コア２３０とが、ｚ方向に略直交する平面に沿った形状をもつ。
【００８３】
図７に示すように、第５端部領域２３１は、第１端部領域２５７からｚ２方向に離れた位置にある。ｚ方向から見たとき、第１端部領域２５７と第５端部領域２３１とが重なる。第６端部領域２３２は、第２端部領域２６７からｚ２方向に離れた位置にある。ｚ方向から見たとき、第２端部領域２６７と第６端部領域２３２とが重なる。ｚ方向において、第１端部領域２５７が第３端部領域２２１と第５端部領域２３１との間に位置する。ｚ方向において、第２端部領域２６７が第４端部領域２２２と第６端部領域２３２との間に位置する。
【００８４】
（磁気センサ）
ｚ方向において、第３磁気センサ２４０−３は、第１端部領域２５７と第５端部領域２３１との間に位置する。ｚ方向において、第４磁気センサ２４０−４は、第２端部領域２６７と第６端部領域２３２との間に位置する。第３磁気センサ２４０−３と第４磁気センサ２４０−４とは、いずれも、第１磁気コア２１０からｚ２方向に離れており、さらに、第３磁気コア２３０からｚ１方向に離れている。第１仮想平面２０２を中心として、第３磁気センサ２４０−３と第４磁気センサ２４０−４とが、対称な位置にある。第３磁気センサ２４０−３と第４磁気センサ２４０−４とは、いずれも、ｚ方向の感度軸をもつので、ｚ方向の磁界成分を検出する。
【００８５】
図７に示すように、ｘｙ平面に平行で、ｚ方向における第１磁気コア２１０の中心を通る第２仮想平面２０３を中心として、第２磁気コア２２０と第３磁気コア２３０とが対称に配置されている。第２仮想平面２０３を中心として、第１磁気センサ２４０−１と第３磁気センサ２４０−３とが対称に配置されている。第２仮想平面２０３を中心として、第２磁気センサ２４０−２と第４磁気センサ２４０−４とが対称に配置されている。
【００８６】
図７に示すように、第１磁気コア２１０の第１端部領域２５７は、第１磁気センサ２４０−１に対向する上側第１対向面２５９−１と、第３磁気センサ２４０−３に対向する下第１対向面２５９−２とをもつ。第１磁気コア２１０の第２端部領域２６７は、第２磁気センサ２４０−２に対向する上側第２対向面２６９−１と、第４磁気センサ２４０−４に対向する下側第２対向面２６９−２とをもつ。第２磁気コア２２０の第３端部領域２２１は、第１磁気センサ２４０−１に対向する第３対向面２２３をもつ。第２磁気コア２２０の第４端部領域２２２は、第２磁気センサ２４０−２に対向する第４対向面２２４をもつ。第３磁気コア２３０の第５端部領域２３１は、第３磁気センサ２４０−３に対向する第５対向面２３３をもつ。第３磁気コア２３０の第６端部領域２３２は、第４磁気センサ２４０−４に対向する第６対向面２３４をもつ。上側第１対向面２５９−１と下側第１対向面２５９−２と上側第２対向面２６９−１と下側第２対向面２６９−２と第３対向面２２３と第４対向面２２４と第５対向面２３３と第６対向面２３４との各々が、ｚ方向に略直交する。
【００８７】
図５に示す電流路２０１においてｚ２方向に電流Ｉが流れる場合について説明する。図６に示すようにｚ２方向から見たとき、第１磁気コア２１０内に時計回りの磁界が発生する。図７に示す第１磁気センサ２４０−１の位置では、第１磁気コア２１０を通る磁束と連続的な磁束がｚ方向に発生するので、ｚ１方向の磁界成分が発生する。第３磁気センサ２４０−３の位置では、第１磁気コア２１０を通る磁束と連続的な磁束がｚ方向に発生するので、ｚ２方向の磁界成分が発生する。第２磁気センサ２４０−２の位置では、第１磁気コア２１０を通る磁束と連続的な磁束がｚ方向に発生するので、ｚ２方向の磁界成分が発生する。第４磁気センサ２４０−４の位置では、第１磁気コア２１０を通る磁束と連続的な磁束がｚ方向に発生するので、ｚ１方向の磁界成分が発生する。第２磁気コア２２０と第３磁気コア２３０との中では、ｘ２方向の磁界が発生する。電流路２０１においてｚ１方向に電流Ｉが流れる場合、この逆の経路で磁界成分が発生する。
【００８８】
第１磁気センサ２４０−１と第２磁気センサ２４０−２とに接続された回路構成は、図４に示す第１実施形態の回路構成と同様である。第３磁気センサ２４０−３と第４磁気センサ２４０−４とに接続された回路構成は、図４に示す第１実施形態の回路構成と同様であり、第１磁気センサ１４０−１（図４）の代わりに第４磁気センサ２４０−４（図７）が接続され、第２磁気センサ１４０−２（図４）の代わりに第３磁気センサ２４０−３（図７）が接続される。
【００８９】
（まとめ）
本実施形態によれば、第１実施形態の電流センサ１００と同様の効果が得られる。さらに、本実施形態によれば、第１磁気コア２１０の片側に配置した第２磁気コア２２０と第１磁気センサ２４０−１と第２磁気センサ２４０−２との配置及び形状が、第１磁気コア２１０の反対側に配置した第３磁気コア２３０と第３磁気センサ２４０−３と第４磁気センサ２４０−４との配置及び形状と略同一であるので、ｚ方向における外来の磁場の影響を相殺して、精度良く電流を測定できる。
【００９０】
（第３実施形態）
以下、本発明の第３実施形態に係る電流センサについて説明する。図８は、本実施形態の電流センサ３００の斜視図である。図９は、電流センサ３００の平面図である。図１０は、電流センサ３００の正面図である。ただし、図８〜図１０では、後述の第１ケース３９１と第２ケース３９２と（図１１）を省略している。図１１は、電流路３０１を省略した電流センサ３００の分解平面図である。
【００９１】
電流センサ３００は、電流路３０１に流れる電流を測定する。電流路３０１は、電流センサ３００付近でｚ方向に延びた略円柱状の金属線である。電流路３０１内では、電流センサ３００付近でｚ方向に電流が流れる。電流路３０１は長尺であるので、図９ではｘｙ平面に平行な断面を描き、図８と図１０とでは一部のみを描いている。
【００９２】
図８に示すように、電流センサ３００は、電流路３０１と、電流路３０１を少なくとも部分的に囲む第１磁気コア３１０と、第１磁気コア３１０に部分的に対向する第２磁気コア３２０と、第１磁気コア３１０と第２磁気コア３２０との間に位置する第１磁気センサ３４０−１と、第１磁気コア３１０と第２磁気コア３２０との間に位置する第２磁気センサ３４０−２とを含む。以下、第１磁気センサ３４０−１と第２磁気センサ３４０−２とを区別せずに、磁気センサ３４０と呼ぶ場合がある。第１磁気コア３１０及び第２磁気コア３２０は、磁性体で形成されている。
【００９３】
（第１磁気コア）
第１磁気コア３１０は、第１磁気コア３１０は、第１サブコア３１１と第２サブコア３１２と第３サブコア３１３とに分割されている。
【００９４】
第１サブコア３１１は、略円弧形状である。第１サブコア３１１は、第１上面３５１と第１下面３５２と第１内面３５３と第１外面３５４と第１端面３５５と第７端面３５６との６つの面を持つ。第１上面３５１と第１下面３５２とは、各々、ｘｙ平面に平行で、かつ、ｚ方向から見たとき、真円の略４分の１よりわずかに短い略円弧である。第１上面３５１は、ｚ１方向を向いており、第１下面３５２は、ｚ２方向を向いている。第１内面３５３は、第１上面３５１の内側にある略円弧の端縁と、第１下面３５２の内側にある略円弧の端縁とをｚ方向につなぐ略円筒の一部である。第１外面３５４は、第１上面３５１の外側にある略円弧の端縁と、第１下面３５２の外側にある略円弧の端縁とをｚ方向につなぐ略円筒の一部である。
【００９５】
第１端面３５５は、第１上面３５１と第１下面３５２と第１内面３５３と第１外面３５４との各々のｙ２側端部に囲まれており、ｙｚ平面に平行であり、かつ、ｘ２方向を向いている。第７端面３５６は、第１上面３５１と第１下面３５２と第１内面３５３と第１外面３５４との各々のｘ１側端部に囲まれており、ｚｘ平面に平行であり、かつ、ｙ１方向を向いている。第１サブコア３１１のうち、第１端面３５５付近の領域を第１端部領域３５７と呼び、第７端面３５６付近の領域を第７端部領域３５８と呼ぶ。
【００９６】
第２サブコア３１２は、略円弧形状である。第２サブコア３１２は、第２上面３６１と第２下面３６２と第２内面３６３と第２外面３６４と第２端面３６５と第８端面３６６との６つの面を持つ。第２上面３６１と第２下面３６２とは、各々、ｘｙ平面に平行で、かつ、ｚ方向から見たとき、真円の略４分の１よりわずかに短い略円弧である。第２上面３６１は、ｚ１方向を向いており、第２下面３６２は、ｚ２方向を向いている。第２内面３６３は、第２上面３６１の内側にある略円弧の端縁と、第２下面３６２の内側にある略円弧の端縁とをｚ方向につなぐ略円筒の一部である。第２外面３６４は、第２上面３６１の外側にある略円弧の端縁と、第２下面３６２の外側にある略円弧の端縁とをｚ方向につなぐ略円筒の一部である。
【００９７】
第２端面３６５は、第２上面３６１と第２下面３６２と第２内面３６３と第２外面３６４との各々のｙ２側端部に囲まれており、ｙｚ平面に平行であり、かつ、ｘ１方向を向いている。第８端面３６６は、第２上面３６１と第２下面３６２と第２内面３６３と第２外面３６４との各々のｘ２側端部に囲まれており、ｚｘ平面に平行であり、かつ、ｙ１方向を向いている。第２サブコア３１２のうち、第２端面３６５付近の領域を第２端部領域３６７と呼び、第８端面３６６付近の領域を第８端部領域３６８と呼ぶ。
【００９８】
第３サブコア３１３は、略円弧形状である。第３サブコア３１３は、第３上面３７１と第３下面３７２と第３内面３７３と第３外面３７４と第９端面３７５と第１０端面３７６との６つ面を持つ。第３上面３７１と第３下面３７２とは、各々、ｘｙ平面に平行で、かつ、ｚ方向から見たとき略円弧である。第３上面３７１は、ｚ１方向を向いており、第３下面３７２は、ｚ２方向を向いている。第３内面３７３は、第３上面３７１の内側にある略円弧の端縁と、第３下面３７２の内側にある略円弧の端縁とをｚ方向につなぐ略円筒の一部である。第３外面３７４は、第３上面３７１の外側にある略円弧の端縁と、第３下面３７２の外側にある略円弧の端縁とをｚ方向につなぐ略円筒の一部である。
【００９９】
第９端面３７５は、第３上面３７１と第３下面３７２と第３内面３７３と第３外面３７４との各々のｘ１側端部に囲まれており、ｚｘ平面に平行であり、かつ、ｙ２方向を向いている。第１０端面３７６は、第３上面３７１と第３下面３７２と第３内面３７３と第３外面３７４との各々のｘ２側端部に囲まれており、ｚｘ平面に平行であり、かつ、ｙ２方向を向いている。第３サブコア３１３のうち、第９端面３７５付近の領域を第９端部領域３７７と呼び、第１０端面３７６付近の領域を第１０端部領域３７８と呼ぶ。
【０１００】
図８に示すように、第１端面３５５と第２端面３６５との間には、第１間隙３１５がある。第７端面３５６と第９端面３７５との間には、第２間隙３１６がある。第８端面３６６と第１０端面３７６との間には、第３間隙３１７がある。
【０１０１】
図９に示す第１仮想平面３０２は、第１間隙３１５（図１０）のｘ方向の中心を通り、ｙｚ平面に平行である。第１端部領域３５７と第２端部領域３６７とが、第１仮想平面３０２を中心として対称な位置にあり、かつ、ｘ方向において対向配置されている。第７端部領域３５８と第８端部領域３６８とが、第１仮想平面３０２を中心として対称な位置にある。第９端部領域３７７と第１０端部領域３７８とが、第１仮想平面３０２を中心として対称な位置にある。第７端部領域３５８と第９端部領域３７７とが、ｙ方向において対向配置されている。第８端部領域３６８と第１０端部領域３７８とが、ｘ方向において対向配置されている。
【０１０２】
図９に示すように、第１仮想平面３０２を中心として、第１磁気コア３１０が対称な形状である。第１サブコア３１１の全体が、第１仮想平面３０２よりもｘ１側にある。第２サブコア３１２の全体が、第１仮想平面３０２よりもｘ２側にある。第１サブコア３１１と第２サブコア３１２とが、第１仮想平面３０２を中心として対称な形状である。第１仮想平面３０２を中心として、第３サブコア３１３が対称な形状である。第１サブコア３１１と第２サブコア３１２と第３サブコア３１３とは、全体として一つの円環の一部を形成している。第１サブコア３１１と第２サブコア３１２と第３サブコア３１３とに囲まれた空間に、電流路３０１が配置される。図１０に示すように、第１端部領域３５７と第２端部領域３６７との間の第１間隙３１５のｘ方向の長さは、電流路３０１の直径より小さい。
【０１０３】
（第２磁気コア）
図８に示すように、第２磁気コア３２０は、ｘｙ平面に略平行な２面と、ｙｚ平面に略平行な２面と、ｚｘ平面に略平行な２面とをもつ略直方体である。図９に示すように、第２磁気コア３２０は、ｚ方向から見たとき、略長方形である。第２磁気コア３２０は、第１仮想平面３０２を中心として対称な形状である。
【０１０４】
図８に示すように、第２磁気コア３２０は、第３端部領域３２１と第４端部領域３２２とを含み、第３端部領域３２１と第４端部領域３２２との間でｘ方向に延びている。第３端部領域３２１は、第２磁気コア３２０のうち、ｘ１側端部付近の領域を指す。第４端部領域３２２は、第２磁気コア３２０のうち、ｘ２側端部付近の領域を指す。ｘ方向における第２磁気コア３２０の長さは、ｘ方向における第１間隙３１５の長さより大きい。第１端部領域３５７と第２端部領域３６７と第２磁気コア３２０との各々が、ｚ方向に略直交する平面に沿った形状をもつ。
【０１０５】
図１０に示すように、第３端部領域３２１は、第１端部領域３５７からｚ１方向に離れた位置にある。ｚ方向から見たとき、第１端部領域３５７と第３端部領域３２１とが重なる。第４端部領域３２２は、第２端部領域３６７からｚ１方向に離れた位置にある。ｚ方向から見たとき、第２端部領域３６７と第４端部領域３２２とが重なる。ｘ方向における第１間隙３１５の長さは、第１端部領域３５７と第３端部領域３２１との距離よりも大きく、かつ、第２端部領域３６７と第４端部領域３２２との距離よりも大きい。従って、第１磁気コア３１０内の磁束は、第１端部領域３５７と第２端部領域３６７との間よりも、第１端部領域３５７と第３端部領域３２１との間でつながり易く、かつ、第２端部領域３６７と第４端部領域３２２との間でつながり易い。
【０１０６】
（磁気センサ）
ｚ方向において、第１磁気センサ３４０−１は、第１端部領域３５７と第３端部領域３２１との間に位置する。ｚ方向において、第２磁気センサ３４０−２は、第２端部領域３６７と第４端部領域３２２との間に位置する。２つの磁気センサ３４０は、いずれも、第１磁気コア３１０からｚ１方向に離れており、さらに、第２磁気コア３２０からｚ２方向に離れている。第１仮想平面３０２を中心として、第１磁気センサ３４０−１と第２磁気センサ３４０−２とが、対称な位置にある。２つの磁気センサ３４０は、いずれも、ｚ方向の感度軸をもつので、ｚ方向の磁界成分を検出する。本実施形態の回路構成は、図４に示す第１実施形態の回路構成と同様である。
【０１０７】
図１０に示すように、第１磁気コア３１０の第１端部領域３５７は、第１磁気センサ３４０−１に対向する第１対向面３５９をもつ。第１磁気コア３１０の第２端部領域３６７は、第２磁気センサ３４０−２に対向する第２対向面３６９をもつ。第２磁気コア３２０の第３端部領域３２１は、第１磁気センサ３４０−１に対向する第３対向面３２３をもつ。第２磁気コア３２０の第４端部領域３２２は、第２磁気センサ３４０−２に対向する第４対向面３２４をもつ。第１対向面３５９と第２対向面３６９と第３対向面３２３と第４対向面３２４との各々が、ｚ方向に略直交する。
【０１０８】
（ケース）
図１１に示すように、電流センサ３００は、さらに、第１ケース３９１と第２ケース３９２とを含む。第１ケース３９１内に、第１サブコア３１１と第２サブコア３１２と第２磁気コア３２０と第１磁気センサ３４０−１と第２磁気センサ３４０−２とが固定されている。第２ケース３９２内に、第３サブコア３１３が固定されている。第１ケース３９１のｙ１側には、ｙ２方向に窪んだ第１窪み３９３がｚ方向に設けられている。第２ケース３９２のｙ２側には、ｙ１方向に窪んだ第２窪み３９４がｚ方向に設けられている。第１ケース３９１と第２ケース３９２とを組み立てることにより、第１窪み３９３と第２窪み３９４との間に、図８の電流路３０１を配置可能な略円筒形の空間が形成される。
【０１０９】
（まとめ）
本実施形態によれば、第１磁気コア３１０における間隙の位置が異なる点を除いて、第１実施形態と同様の効果が得られる。さらに、本実施形態によれば、第１磁気コア３１０が、第１サブコア３１１と第２サブコア３１２と第３サブコア３１３とに分割されているので、２つのサブコアに分割されている場合に比べて、第１磁気センサ３４０−１と第２磁気センサ３４０−２との感度を調整しやすい。第１サブコア３１１と第２サブコア３１２と第２磁気コア３２０と第１磁気センサ３４０−１と第２磁気センサ３４０−２とを第１ケース３９１内に設け、第３サブコア３１３を第２ケース３９２内に設けることで、電流センサ３００を２つに分割できる。従って、電流センサ３００を２つに分離した後、電流路３０１を挟んで組み立てることにより、既設の電流路３０１であっても容易に電流センサ３００を装着できる。また、第１磁気センサ３４０−１と第２磁気センサ３４０−２とを、１つの第１ケース３９１に配置できるため、電気回路を１つの第１ケース３９１に集約でき、第１ケース３９１と第２ケース３９２との間を結ぶコネクタが不要となるので、製造しやすい。
【０１１０】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係る電流センサについて説明する。図１２は、本実施形態の電流センサ４００の斜視図である。図１３は、電流センサ４００の平面図である。図１４は、電流センサ４００の正面図である。図１５は、電流センサ４００の側面図である。電流路４０１は長尺であるので、図１３ではｘｙ平面に平行な断面を描き、図１２と図１４と図１５とでは一部のみを描いている。図１３の第１仮想平面４０２は、第３実施形態の第１仮想平面３０２（図９）と同様に、第１間隙４１５のｘ方向の中心を通り、ｙｚ平面に平行である。
【０１１１】
以下、第３実施形態の電流センサ３００（図８〜図１１）と本実施形態の電流センサ４００との相違点を中心に説明する。図８〜図１１に示す第３実施形態の電流センサ３００では、各構成要素の百の位が３で表されており、図１２〜図１５に示す本実施形態の電流センサ４００では、各構成要素の百の位が４で表されている。別段断りのない限り、百の位のみが異なる構成要素は、それぞれ、同様の構成要素を表す。
【０１１２】
図１２に示すように、本実施形態の電流センサ４００は、第３実施形態（図８）の電流センサ３００の電流路３０１と第２磁気コア３２０と第１磁気センサ３４０−１と第２磁気センサ３４０−２と同じ、電流路４０１と第２磁気コア４２０と第１磁気センサ４４０−１と第２磁気センサ４４０−２とを含む。本実施形態の電流センサ４００は、第３実施形態（図８）の第１磁気コア３１０と形状と位置の異なる第１磁気コア４１０を含む。
【０１１３】
（第１磁気コア）
第１磁気コア４１０は、第１仮想平面４０２を中心として対称な形状である。本実施形態の第１磁気コア４１０は、第３実施形態（図８）の第１磁気コア３１０の第１サブコア３１１と第２サブコア３１２と第３サブコア３１３のそれぞれと類似した、第１サブコア４１１と第２サブコア４１２と第３サブコア４１３とを含む。
【０１１４】
図１５に示すように、本実施形態の第１サブコア４１１は、第７端部領域４５８付近において、第３実施形態（図８）の第１サブコア３１１よりも、ｘｙ平面に平行な面内で円沿ってｙ１方向に長く延びている。図１２に示す本実施形態の第２サブコア４１２も、第８端部領域４６８付近において、第３実施形態（図８）の第２サブコア３１２よりも、ｘｙ平面に平行な面内で円に沿ってｙ１方向に長く延びている。図１３に示すように、第１サブコア４１１と第２サブコア４１２とが、第１仮想平面４０２を中心として対称な形状である。
【０１１５】
図１５に示すように、本実施形態の第３サブコア４１３は、第９端部領域４７７付近と第１０端部領域４７８付近とにおいて、第３実施形態（図８）の第３サブコア３１３よりも、ｘｙ平面に沿って略円弧の長さがｙ２方向に長い。図１３に示すように、ｚ方向から見たとき、第１サブコア４１１と第２サブコア４１２と第３サブコア４１３とは、いずれも同一の円に沿って延びている。
【０１１６】
図１４に示すように、本実施形態の第３サブコア４１３は、ｚ方向のみを見たとき、第１サブコア４１１と第２サブコア４１２とよりもｚ１方向にずれた位置にあり、第２磁気コア４２０と同じ位置にある。図１５に示すように、第７端部領域４５８と第９端部領域４７７とが、ｚ方向において対向配置されている。第７端部領域４５８と第９端部領域４７７との間に、ｚ方向の第２間隙４１６がある。同様に、図１２に示すように、第８端部領域４６８と第１０端部領域４７８とが、ｚ方向において対向配置されている。第８端部領域４６８と第１０端部領域４７８との間に、ｚ方向の第３間隙４１７がある。
【０１１７】
図１３に示すように、第７端部領域４５８と第８端部領域４６８とが、第１仮想平面４０２を中心として対称な位置にある。第３サブコア４１３は、第１仮想平面４０２を中心として対称な略半円弧形である。第９端部領域４７７と第１０端部領域４７８とは、第１仮想平面４０２を中心として対称な位置にある。
【０１１８】
（まとめ）
本実施形態によれば、第３実施形態と同様の効果が得られる。さらに、第２間隙４１６と第３間隙４１７とがｚ方向に設けられているので、第１磁気コア１１０と第２磁気コア１２０との飽和磁束密度を所望の値に制御し易い。
【０１１９】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態に係る電流センサについて説明する。図１６は、本実施形態の電流センサ４００の斜視図である。電流路４０１は長尺であるので、図１６では一部のみを描いている。図１７は、電流センサ５００の平面図である。図１８は、電流センサ５００の正面図である。電流路４０１は長尺であるので、図１７ではｘｙ平面に平行な断面を描き、図１６と図１８とでは一部のみを描いている。
【０１２０】
以下、第４実施形態の電流センサ４００（図１２〜図１５）と本実施形態の電流センサ５００との相違点を中心に説明する。図１２〜図１５に示す第４実施形態の電流センサ４００では、各構成要素の百の位が４で表されており、図１６〜図１８に示す第５実施形態の電流センサ５００では、各構成要素の百の位が５で表されている。別段断りのない限り、百の位のみが異なる構成要素は、それぞれ、同様の構成要素を表す。
【０１２１】
本実施形態の電流センサ５００は、第４実施形態（図１２）の電流センサ４００の電流路４０１と第２磁気コア４２０と第１磁気センサ４４０−１と第２磁気センサ４４０−２と同じ、電流路５０１と第２磁気コア５２０と第１磁気センサ５４０−１と第２磁気センサ５４０−２とを含む。本実施形態の電流センサ５００は、第４実施形態（図１２）の第１磁気コア４１０と形状が同じで、ｚ方向の位置の異なる第１磁気コア５１０を含む。
【０１２２】
（第１磁気コア）
図１８に示すように、本実施形態の第３サブコア５１３は、ｚ方向のみを見たとき、第１サブコア５１１と第２サブコア５１２とよりもｚ２方向にずれた位置にある。第７端部領域５５８と第９端部領域５７７とが、ｚ方向において対向配置されている。第７端部領域５５８と第９端部領域５７７との間に、ｚ方向の第２間隙５１６が設けられる。第８端部領域５６８と第１０端部領域５７８とが、ｚ方向において対向配置されている。第８端部領域５６８と第１０端部領域５７８との間に、ｚ方向の第３間隙５１７が設けられる。
【０１２３】
（まとめ）
本実施形態によれば、第３実施形態と同様の効果が得られる。さらに、第２間隙４１６と第３間隙４１７とがｚ方向に設けられているので、第１磁気コア１１０と第２磁気コア１２０との飽和磁束密度を所望の値に制御し易い。
【０１２４】
（第６実施形態）
以下、本発明の第６実施形態に係る電流センサについて説明する。図１９は、本実施形態の電流センサ６００の斜視図である。図２０は、電流センサ６００の平面図である。図電流センサ６００は、電流路６０１に流れる電流を測定する。電流路６０１は、電流センサ６００付近でｚ方向に延びた略円柱状の金属線である。電流路６０１内では、電流センサ６００付近でｚ方向に電流が流れる。電流路６０１は長尺であるので、図２０ではｘｙ平面に平行な断面を描き、図１９では一部のみを描いている。
【０１２５】
図１９に示すように、電流センサ６００は、電流路６０１と、電流路６０１を少なくとも部分的に囲む第１磁気コア６１０と、第１磁気コア６１０に部分的に対向する第２磁気コア６２０と、第１磁気コア６１０と第２磁気コア６２０との間に位置する第１磁気センサ６４０−１と、第１磁気コア６１０と第２磁気コア６２０との間に位置する第２磁気センサ６４０−２とを含む。以下、第１磁気センサ６４０−１と第２磁気センサ６４０−２とを区別せずに、磁気センサ６４０と呼ぶ場合がある。第１磁気コア６１０及び第２磁気コア６２０は、磁性体で形成されている。
【０１２６】
（第１磁気コア）
第１磁気コア６１０は、第１部位６５１と第２部位６５２と第３部位６５３と第４部位６５４と第５部位６５５とを含む。
【０１２７】
第１部位６５１は、ｚｘ平面に略平行に広がる板状部材であり、ｘ方向に長尺である。第１部位６５１のｚ方向の幅は、ｙ方向の厚さよりも大きい。第１部位６５１は、ｙｚ平面に平行でｘ２側を向いた第１端面６６１をもつ。第２部位６５２は、ｙｚ平面に略平行に広がる板状部材であり、ｙ方向に長尺である。第２部位６５２のｚ方向の幅は、ｘ方向の厚さよりも大きい。第２部位６５２のｙ２側端部は、第１部位６５１のｘ１側端部と接続されている。第３部位６５３は、ｚｘ平面に略平行に広がる板状部材であり、ｘ方向に長尺である。第３部位６５３のｚ方向の幅は、ｙ方向の厚さよりも大きい。第３部位６５３のｘ１側端部は、第２部位６５２のｙ１側端部と接続されている。第４部位６５４は、ｙｚ平面に略平行に広がる板状部材であり、ｙ方向に長尺である。第４部位６５４のｚ方向の幅は、ｘ方向の厚さよりも大きい。第４部位６５４のｙ１側端部は、第３部位６５３のｘ２側端部と接続されている。第５部位６５５は、ｚｘ平面に略平行に広がる板状部材であり、ｘ方向に長尺である。第５部位６５５のｚ方向の幅は、ｙ方向の厚さよりも大きい。第５部位６５５のｘ２側端部は、第４部位６５４のｙ２側端部と接続されている。第５部位６５５は、ｙｚ平面に平行でｘ１側を向いた第２端面６６２をもつ。
【０１２８】
第１磁気コア６１０は、ｘｙ平面に沿って第１部位６５１の第１端面６６１から、第２部位６５２と第３部位６５３と第４部位６５４と第５部位６５５とを順に経て、第５部位６５５の第２端面６６２までつながっており、電流路６０１を囲う中空角柱の一部を形成している。第１磁気コア６１０のｚ方向の幅は略一定である。第１部位６５１と第３部位６５３と第５部位６５５とのｙ方向の厚さと、第２部位６５２と第４部位６５４とのｘ方向の厚さとは、いずれも同じである。
【０１２９】
第１端面６６１と第２端面６６２とは、ｘ方向に対向している。第１端面６６１と第２端面６６２との間に間隙６６３が設けられる。第１磁気コア６１０のうち、第１端面６６１付近の領域を第１端部領域６６４と呼び、第２端面６６２付近の領域を第２端部領域６６５と呼ぶ。
【０１３０】
図２０に示す第１仮想平面６０２は、間隙６６３のｘ方向の中心を通り、ｙｚ平面に平行である。第１仮想平面６０２を中心として、第１磁気コア６１０が対称な形状である。第１端部領域６６４と第２端部領域６６５とが、第１仮想平面６０２を中心として対称な位置にある。第１端部領域６６４と第２端部領域６６５とが、ｘ方向において対向配置されている。間隙６６３のｘ方向の長さは、電流路６０１の直径より小さい。
【０１３１】
（第２磁気コア）
図１９に示すように、第２磁気コア６２０は、ｘｙ平面に略平行な２面と、ｙｚ平面に略平行な２面と、ｚｘ平面に略平行な２面とをもつ略直方体である。第２磁気コア６２０は、ｙ方向から見たとき、略長方形である。第２磁気コア６２０は、第１仮想平面６０２を中心として対称な形状である。
【０１３２】
第２磁気コア６２０は、第３端部領域６２１と第４端部領域６２２とを含み、第３端部領域６２１と第４端部領域６２２との間でｘ方向に延びている。第３端部領域６２１は、第２磁気コア６２０のうち、ｘ１側端部付近の領域を指す。第４端部領域６２２は、第２磁気コア６２０のうち、ｘ２側端部付近の領域を指す。ｘ方向における第２磁気コア６２０の長さは、ｘ方向における間隙６６３の長さより大きい。第１端部領域６６４と第２端部領域６６５と第２磁気コア６２０との各々が、ｚ方向とｘ方向とに略平行な形状をもつ。
【０１３３】
図２０に示すように、第３端部領域６２１は、第１端部領域６６４からｙ２方向に離れた位置にある。ｙ方向から見たとき、第１端部領域６６４と第３端部領域６２１とが重なる。第４端部領域６２２は、第２端部領域６６５からｙ２方向に離れた位置にある。ｙ方向から見たとき、第２端部領域６６５と第４端部領域６２２とが重なる。ｘ方向における間隙６６３の長さは、第１端部領域６６４と第３端部領域６２１との距離よりも大きく、かつ、第２端部領域６６５と第４端部領域６２２との距離よりも大きい。従って、第１磁気コア６１０内の磁束は、第１端部領域６６４と第２端部領域６６５との間よりも、第１端部領域６６４と第３端部領域６２１との間でつながり易く、かつ、第２端部領域６６５と第４端部領域６２２との間でつながり易い。
【０１３４】
（磁気センサ）
ｙ方向において、第１磁気センサ６４０−１は、第１端部領域６６４と第３端部領域６２１との間に位置する。ｙ方向において、第２磁気センサ６４０−２は、第２端部領域６６５と第４端部領域６２２との間に位置する。２つの磁気センサ６４０は、いずれも、第１磁気コア６１０からｙ２方向に離れており、さらに、第２磁気コア６２０からｙ１方向に離れている。第１仮想平面６０２を中心として、第１磁気センサ６４０−１と第２磁気センサ６４０−２とが、対称な位置にある。２つの磁気センサ６４０は、いずれも、ｙ方向の感度軸をもつので、ｙ方向の磁界成分を検出する。
【０１３５】
図２０に示す電流路６０１においてｚ２方向に電流Ｉが流れる場合について説明する。ｚ２方向から見たとき、第１磁気コア６１０内に時計回りの磁界が発生する。第１磁気センサ６４０−１の位置では、第１磁気コア６１０を通る磁束と連続的な磁束がｙ方向に発生するので、ｙ２方向の磁界成分が発生する。第２磁気センサ６４０−２の位置では、第１磁気コア６１０を通る磁束と連続的な磁束がｙ方向に発生するので、ｙ１方向の磁界成分が発生する。第２磁気コア６２０の中では、ｘ２方向の磁界が発生する。電流路６０１においてｚ１方向に電流Ｉが流れる場合、逆方向で磁界成分が発生する。本実施形態の回路構成は、図４に示す第１実施形態の回路構成と同様である。
【０１３６】
図２０に示すように、第１磁気コア６１０の第１端部領域６６４は、第１磁気センサ６４０−１に対向する第１対向面６６６をもつ。第１磁気コア６１０の第２端部領域６６５は、第２磁気センサ６４０−２に対向する第２対向面６６７をもつ。第２磁気コア６２０の第３端部領域６２１は、第１磁気センサ６４０−１に対向する第３対向面６２３をもつ。第２磁気コア６２０の第４端部領域６２２は、第２磁気センサ６４０−２に対向する第４対向面６２４をもつ。第１対向面６６６と第２対向面６６７と第３対向面６２３と第４対向面６２４との各々が、ｙ方向に略直交する。
【０１３７】
（まとめ）
本実施形態によれば、第１端部領域６６４と第２磁気コア６２０とがｙ方向に対向し、第２端部領域６６５と第２磁気コア６２０とがｙ方向に対向していることによる違いを除いて、第１実施形態と同様の効果が得られる。本実施形態によれば、第１端部領域６６４と第２端部領域６６５と第２磁気コア６２０との各々が、ｚ方向とｘ方向とに略平行な形状をもつので、第１磁気コア６１０と第２磁気コア６２０とを同一平面上に配置して薄型化することができる。
【０１３８】
（第７実施形態）
以下、本発明の第７実施形態に係る電流センサについて説明する。図２１は、本実施形態の電流センサ７００の斜視図である。図２２は、電流センサ７００の平面図である。電流センサ７００は、電流路７０１に流れる電流を測定する。電流路７０１は、電流センサ７００付近でｚ方向に延びた略円柱状の金属線である。電流路７０１内では、電流センサ７００付近でｚ方向に電流が流れる。電流路７０１は長尺であるので、図２２ではｘｙ平面に平行な断面を描き、図２１では一部のみを描いている。
【０１３９】
図２１に示すように、電流センサ７００は、電流路７０１と、電流路７０１を少なくとも部分的に囲む第１磁気コア７１０と、第１磁気コア７１０に部分的に対向する第２磁気コア７２０と、第１磁気コア７１０と第２磁気コア７２０との間に位置する第１磁気センサ７４０−１と、第１磁気コア７１０と第２磁気コア７２０との間に位置する第２磁気センサ７４０−２とを含む。以下、第１磁気センサ７４０−１と第２磁気センサ７４０−２とを区別せずに、磁気センサ７４０と呼ぶ場合がある。第１磁気コア７１０及び第２磁気コア７２０は、磁性体で形成されている。
【０１４０】
（第１磁気コア）
第１磁気コア７１０は、環状部７５１と第１突出部７５２と第２突出部７５３とを含む。
【０１４１】
環状部７５１は、ｙｚ平面に略平行でｘ２側を向いた第１端面７６１と、ｙｚ平面に略平行でｘ１側を向いた第２端面７６２とをもつ。第１端面７６１と第２端面７６２とは、ｘ方向に対向している。第１端面７６１と第２端面７６２との間に、間隙７６０が設けられている。環状部７５１は、間隙７６０の部分を除いて、ｚ方向に延びた略円筒である。
【０１４２】
環状部７５１は、ｚ方向に延びた略円筒の内面７６３と外面７６４とをもつ。内面７６３と外面７６４とは、同心である。環状部７５１は、上面７６５と下面７６６とをさらにもつ。上面７６５は、ｘｙ平面に略平行で、内面７６３と外面７６４とを半径方向につなぎ、ｚ１方向を向いている。下面７６６は、ｘｙ平面に略平行で、内面７６３と外面７６４とを半径方向につなぎ、ｚ２方向に向いている。
【０１４３】
環状部７５１は、電流路７０１を囲う円筒の一部を形成している。環状部７５１の半径方向の厚さ、すなわち、内面７６３と外面７６４との間の厚さは略一定である。環状部７５１のｘｙ平面に平行な半径方向の厚さは、ｚ方向の幅よりも小さい。
【０１４４】
第１突出部７５２は、環状部７５１のうち第１端面７６１付近から外側に突出している。第１突出部７５２は、ｙｚ平面に略平行な板状である。第２突出部７５３は、環状部７５１のうち第２端面７６２付近から外側に突出している。第２突出部７５３は、ｙｚ平面に略平行な板状である。第１突出部７５２のｚ方向の幅と第２突出部７５３のｚ方向の幅とは、環状部７５１のｚ方向の幅と略同一である。第１突出部７５２のｘ方向の厚さと第２突出部７５３のｘ方向の厚さとは、環状部７５１のｘｙ平面に平行な半径方向の厚さと略同一である。第１突出部７５２は、ｚｘ平面に略平行な略長方形の第１対向面７６７をもつ。第２突出部７５３は、ｚｘ平面に略平行な略長方形の第２対向面７６８をもつ。
【０１４５】
環状部７５１のうち第１端面７６１付近の領域と第１突出部７５２とを第１端部領域７７１と呼ぶ。環状部７５１のうち第２端面７６２付近の領域と第２突出部７５３とを第２端部領域７７２と呼ぶ。
【０１４６】
図２２に示す第１仮想平面７０２は、間隙７６０のｘ方向の中心を通り、ｙｚ平面に平行である。第１仮想平面７０２を中心として、第１磁気コア７１０が対称な形状である。第１端部領域７７１と第２端部領域７７２とが、第１仮想平面７０２を中心として対称な位置にある。第１端部領域７７１と第２端部領域７７２とが、ｘ方向において対向配置されている。間隙７６０のｘ方向の長さは、電流路７０１の直径より小さい。
【０１４７】
（第２磁気コア）
図２１に示すように、第２磁気コア７２０は、本体７２１と第３突出部７２２と第４突出部７２３とを含む。本体７２１は、ｘｙ平面に略平行な２面と、ｙｚ平面に略平行な２面と、ｚｘ平面に略平行な２面とをもつ略直方体である。
【０１４８】
第３突出部７２２は、本体７２１のうちｘ１側端部付近からｙ１方向に突出している。第３突出部７２２は、ｙｚ平面に略平行な板状である。第４突出部７２３は、本体７２１のうちｘ２側端部付近からｙ１方向に突出している。第４突出部７２３は、ｙｚ平面に略平行な板状である。第３突出部７２２のｚ方向の幅と第４突出部７２３のｚ方向の幅とは、本体７２１のｚ方向の幅と略同一である。第３突出部７２２のｘ方向の厚さと第４突出部７２３のｘ方向の厚さとは、本体７２１のｙ方向の厚さと略同一である。第３突出部７２２は、ｚｘ平面に略平行な略長方形の第３対向面７２４をもつ。第４突出部７２３は、ｚｘ平面に略平行な略長方形の第４対向面７２５をもつ。
【０１４９】
第２磁気コア７２０のｚ方向の幅は、第１磁気コア７１０のｚ方向の幅と略同一である。本体７２１のｙ方向の幅は、環状部７５１のｘｙ平面に平行な半径方向の厚さと略同一である。第２磁気コア７２０は、ｙ方向から見たとき、略長方形である。第２磁気コア７２０は、第１仮想平面７０２を中心として対称な形状である。
【０１５０】
本体７２１のうちｘ１側端部付近の領域と第３突出部７２２とを、第３端部領域７２６と呼ぶ。本体７２１のうちｘ２側端部付近の領域と第４突出部７２３とを、第４端部領域７２７と呼ぶ。第２磁気コア７２０は、第３端部領域７２６と第４端部領域７２７との間でｘ方向に延びている。ｘ方向における第２磁気コア７２０の長さは、ｘ方向における間隙７６０の長さより大きい。
【０１５１】
ｚ方向の位置のみを見たとき、第１磁気コア７１０と第２磁気コア７２０との位置は略同一である。図２２に示すように、第３端部領域７２６は、第１端部領域７７１からｙ２方向に離れた位置にある。ｙ方向から見たとき、第１端部領域７７１と第３端部領域７２６とが重なる。第１対向面７６７と第３対向面７２４とがｙ方向に対向している。第２対向面７６８と第４対向面７２５とがｙ方向に対向している。第４端部領域７２７は、第２端部領域７７２からｙ２方向に離れた位置にある。ｙ方向から見たとき、第２端部領域７７２と第４端部領域７２７とが重なる。ｘ方向における間隙７６０の長さは、第１端部領域７７１と第３端部領域７２６との距離よりも大きく、かつ、第２端部領域７７２と第４端部領域７２７との距離よりも大きい。従って、第１磁気コア７１０内の磁束は、第１端部領域７７１と第２端部領域７７２との間よりも、第１端部領域７７１と第３端部領域７２６との間でつながり易く、かつ、第２端部領域７７２と第４端部領域７２７との間でつながり易い。
【０１５２】
（磁気センサ）
ｙ方向において、第１磁気センサ７４０−１は、第１端部領域７７１と第３端部領域７２６との間、すなわち、第１対向面７６７と第３対向面７２４との間に位置する。ｙ方向において、第２磁気センサ７４０−２は、第２端部領域７７２と第４端部領域７２７との間、すなわち、第２対向面７６８と第４対向面７２５との間に位置する。第１突出部７５２と第３突出部７２２とは、第１磁気センサ７４０−１に向けて突出している。第２突出部７５３と第４突出部７２３とは、第２磁気センサ７４０−２に向けて突出している。２つの磁気センサ７４０は、いずれも、第１磁気コア７１０からｙ２方向に離れており、さらに、第２磁気コア７２０からｙ１方向に離れている。第１仮想平面７０２を中心として、第１磁気センサ７４０−１と第２磁気センサ７４０−２とが、対称な位置にある。２つの磁気センサ７４０は、いずれも、ｙ方向の感度軸をもつので、ｙ方向の磁界成分を検出する。本実施形態の回路構成は、図４に示す第１実施形態の回路構成と同様である。
【０１５３】
図２１に示す電流路７０１においてｚ２方向に電流Ｉが流れる場合について説明する。ｚ２方向から見たとき、第１磁気コア７１０内に時計回りの磁界が発生する。第１磁気センサ７４０−１の位置では、第１磁気コア７１０を通る磁束と連続的な磁束がｙ方向に発生するので、ｙ２方向の磁界成分が発生する。第２磁気センサ７４０−２の位置では、第１磁気コア７１０を通る磁束と連続的な磁束がｙ方向に発生するので、ｙ１方向の磁界成分が発生する。第２磁気コア７２０の中では、ｘ２方向の磁界が発生する。電流路７０１においてｚ１方向に電流Ｉが流れる場合、逆方向で磁界成分が発生する。
【０１５４】
（まとめ）
本実施形態によれば、第５実施形態と同様の効果が得られる。さらに、本実施形態によれば、第１端部領域７７１が第１突出部７５２を有し、第２端部領域７７２が第２突出部７５３を有するので、第１磁気センサ７４０−１と第２磁気センサ７４０−２との配置場所において、磁束の向きを感度軸の方向に正確に整えられる。さらに、第１磁気センサ７４０−１と第２磁気センサ７４０−２との配置場所において磁束が分散しにくいので、測定感度が高まる。
【０１５５】
本実施形態によれば、第３端部領域７２６が第３突出部７２２を有し、第４端部領域７２７が第４突出部７２３を有するので、第１磁気センサ７４０−１と第２磁気センサ７４０−２との配置場所において、磁束の向きを感度軸の方向に正確に整えられる。さらに、第１磁気センサ７４０−１と第２磁気センサ７４０−２との配置場所において磁束が分散しにくいので、測定感度が高まる。
【０１５６】
本発明は上述した実施形態には限定されない。すなわち、当業者は、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し、様々な変更、コンビネーション、サブコンビネーション、並びに代替を行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１５７】
本発明は、磁気コアを使用する種々の電流センサに適用可能である。
【符号の説明】
【０１５８】
１００…電流センサ、１０１…電流路、１０２…第１仮想平面、１１０…第１磁気コア
１１１…第１サブコア、１１２…第２サブコア、１１５…第１間隙、１１６…第２間隙
１２０…第２磁気コア、１２１…第３端部領域、１２２…第４端部領域
１２３…第３対向面、１２４…第４対向面
１４０−１…第１磁気センサ、１４０−２…第２磁気センサ、１４１…ＭＲ素子
１５７…第１端部領域、１５８…第７端部領域、１５９…第１対向面
１６７…第２端部領域、１６８…第８端部領域、１６９…第２対向面
１８１…差動増幅器
２００…電流センサ、２０１…電流路、２０２…第１仮想平面、２１０…第１磁気コア
２１１…第１サブコア、２１２…第２サブコア、２１５…第１間隙、２１６…第２間隙
２２０…第２磁気コア、２２１…第３端部領域、２２２…第４端部領域
２２３…第３対向面、２２４…第４対向面、２３３…第５対向面、２３４…第６対向面
２３０…第３磁気コア、２３１…第５端部領域、２３２…第６端部領域
２４０−１…第１磁気センサ、２４０−２…第２磁気センサ
２５７…第１端部領域、２５８…第７端部領域
２５９−１…上側第１対向面、２５９−２…下側第１対向面
２６９−１…上側第２対向面、２６９−２…下側第２対向面
２６７…第２端部領域、１６８…第８端部領域
３００…電流センサ、３０１…電流路、３０２…第１仮想平面、３１０…第１磁気コア
３１１…第１サブコア、３１２…第２サブコア、３１３…第３サブコア
３１５…第１間隙、３１６…第２間隙、３１７…第３間隙
３２０…第２磁気コア、３２１…第３端部領域、３２２…第４端部領域
３２３…第３対向面、３２４…第４対向面
３４０−１…第１磁気センサ、３４０−２…第２磁気センサ
３５７…第１端部領域、３５８…第７端部領域、３５９…第１対向面
３６７…第２端部領域、３６８…第８端部領域、３６９…第２対向面
３７７…第９端部領域、３７８…第１０端部領域
３９１…第１ケース、３９２…第２ケース
４００…電流センサ、４０１…電流路、４０２…第１仮想平面、４１０…第１磁気コア
４１１…第１サブコア、４１２…第２サブコア、４１３…第３サブコア
４１５…第１間隙、４１６…第２間隙、４１７…第３間隙
４２０…第２磁気コア、４２１…第３端部領域、４２２…第４端部領域
４２３…第３対向面、４２４…第４対向面
４４０−１…第１磁気センサ、４４０−２…第２磁気センサ
４５８…第７端部領域、４５９…第１対向面
４６８…第８端部領域、４６９…第２対向面
４７７…第９端部領域、４７８…第１０端部領域
５００…電流センサ、５０１…電流路、５０２…第１仮想平面、５１０…第１磁気コア
５１１…第１サブコア、５１２…第２サブコア、５１３…第３サブコア
５１５…第１間隙、５１６…第２間隙、５１７…第３間隙
５２０…第２磁気コア、５２１…第３端部領域、５２２…第４端部領域
５２３…第３対向面、５２４…第４対向面
５４０−１…第１磁気センサ、５４０−２…第２磁気センサ
５５８…第７端部領域、５５９…第１対向面
５６８…第８端部領域、５６９…第２対向面
５７７…第９端部領域、５７８…第１０端部領域
６００…電流センサ、６０１…電流路、６０２…第１仮想平面、６１０…第１磁気コア
６２０…第２磁気コア、６２１…第３端部領域、６２２…第４端部領域
６２３…第３対向面、６２４…第４対向面
６４０−１…第１磁気センサ、６４０−２…第２磁気センサ、６６３…間隙
６６４…第１端部領域、６６５…第２端部領域
６６６…第１対向面、６６７…第２対向面
７００…電流センサ、７０１…電流路、７０２…第１仮想平面、７１０…第１磁気コア
７２０…第２磁気コア、７２２…第３突出部、７２３…第４突出部
７２４…第３対向面、７２５…第４対向面
７２６…第３端部領域、７２７…第４端部領域
７４０−１…第１磁気センサ、７４０−２…第２磁気センサ
７５２…第１突出部、７５３…第２突出部、７６０…間隙
７６７…第１対向面、７６８…第２対向面
７７１…第１端部領域、７７２…第２端部領域
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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