(57)【要約】【課題】大電流測定用の電流センサに用いることが好適な磁気センサを提供する。【解決手段】ｚ方向に流れる磁束φを受ける可飽和磁性体２０と、可飽和磁性体２０に巻回され、ｘ方向をコイル軸とする検出コイルＬｐを備える。このように、検出コイルＬｐのコイル軸を磁束φに対して垂直とすれば、可飽和磁性体２０のコイル軸方向に対する磁束φの磁気的影響が小さくなる。このため、可飽和磁性体２０がコイル軸方向に磁気飽和しにくくなることから、強い磁界を測定することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１軸方向に流れる磁束を検出するための磁気センサであって、
前記磁束を受ける可飽和磁性体と、
前記可飽和磁性体に巻回され、前記第１軸方向とは異なる所定方向をコイル軸とする検出コイルと、を備えることを特徴とする磁気センサ。
【請求項２】
前記所定方向は、前記第１軸方向と直交する第２軸方向と略一致していることを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ。
【請求項３】
前記可飽和磁性体は、前記所定方向を長手方向とし、前記長手方向と直交する方向を短手方向とし、前記長手方向及び前記短手方向と直交する方向を厚み方向とする平板状であり、
前記可飽和磁性体は、前記短手方向におけるサイズが前記長手方向におけるサイズよりも小さく、前記厚み方向におけるサイズが前記短手方向におけるサイズよりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の磁気センサ。
【請求項４】
前記短手方向と前記第１軸方向が成す角度は、前記短手方向と前記第１軸方向及び前記第２軸方向と直交する第３軸方向が成す角度よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載の磁気センサ。
【請求項５】
前記厚み方向は前記第１軸方向と略一致し、前記短手方向は前記第３軸方向と略一致していることを特徴とする請求項４に記載の磁気センサ。
【請求項６】
前記可飽和磁性体は、前記厚み方向に積層された構成を有していることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一項に記載の磁気センサ。
【請求項７】
前記可飽和磁性体の長手方向と前記所定方向が成す角度を固定するボビンをさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気センサ。
【請求項８】
前記可飽和磁性体は、長手方向と前記第１軸方向との角度が第１の角度である第１の区間と、前記長手方向と前記第１軸方向との角度が前記第１の角度とは異なる第２の角度である第２の区間を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気センサ。
【請求項９】
前記磁束を打ち消すための補償コイルをさらに備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の磁気センサ。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の磁気センサと、
計測対象となる電流によって前記磁束を発生させるバスバーと、を備えることを特徴とする電流センサ。
【請求項１１】
前記磁気センサ及び前記バスバーを覆う磁気シールドをさらに備えることを特徴とする請求項１０に記載の電流センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気センサ及びこれを備える電流センサに関し、特に、大電流の測定が可能な電流センサに用いることが好適な磁気センサ及びこれを備える電流センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気センサを用いた電流センサとしては、特許文献１及び２に記載された電流センサが知られている。特許文献１及び２に記載された電流センサは、計測対象となる電流が流れるバスバーと、バスバーに流れる電流によって生じる磁束を受ける磁気センサを含み、磁気センサは、可飽和磁性体とその周囲に巻回されたコイルによって構成されている。
【０００３】
そして、特許文献１及び２に記載された電流センサは、バスバーに流れる電流によって生じる磁束向きとコイルの軸方向が一致していることから、バスバーに流れる電流によって生じる磁束を高感度に検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２５８２７５号公報
【特許文献２】特開２０１０−２７６４２２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、特許文献１及び２のように、バスバーに流れる電流によって生じる磁束向きとコイルの軸方向を一致させると、高い検出感度を得ることができる反面、可飽和磁性体が容易に磁気飽和してしまう。このため、特許文献１及び２の電流センサは、大電流を測定することが困難であった。
【０００６】
したがって、本発明は、大電流を測定することが可能な電流センサ及びこれに用いる磁気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】
本発明による磁気センサは、第１軸方向に流れる磁束を検出するための磁気センサであって、磁束を受ける可飽和磁性体と、可飽和磁性体に巻回され、第１軸方向とは異なる所定方向をコイル軸とする検出コイルを備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、検出コイルのコイル軸が磁束とは異なる方向に向いていることから、可飽和磁性体のコイル軸方向に対する磁束の磁気的影響が小さくなる。このため、可飽和磁性体がコイル軸方向に磁気飽和しにくくなることから、強い磁界を測定することができる。
【０００９】
本発明において、所定方向は第１軸方向と直交する第２軸方向と略一致していても構わない。これによれば、可飽和磁性体のコイル軸方向に対する磁束の磁気的影響が非常に小さくなることから、可飽和磁性体がより磁気飽和しにくくなる。
【００１０】
本発明において、可飽和磁性体は、所定方向を長手方向とし、長手方向と直交する方向を短手方向とし、長手方向及び短手方向と直交する方向を厚み方向とする平板状であり、可飽和磁性体は、短手方向におけるサイズが長手方向におけるサイズよりも小さく、厚み方向におけるサイズが短手方向におけるサイズよりも小さくても構わない。これによれば、板状の可飽和磁性体が磁気飽和しにくくなる。
【００１１】
本発明において、短手方向と第１軸方向が成す角度は、短手方向と第１軸方向及び第２軸方向と直交する第３軸方向が成す角度よりも大きくても構わない。これによれば、可飽和磁性体がよりいっそう磁気飽和しにくくなる。
【００１２】
本発明において、厚み方向は第１軸方向と略一致し、短手方向は第３軸方向と略一致していても構わない。かかる構成は、可飽和磁性体が最も磁気飽和しにくい構成であることから、より強い磁界を測定することができる。
【００１３】
本発明において、可飽和磁性体は、厚み方向に積層された構成を有していても構わない。これによれば、可飽和磁性体の断面積が増大することから、より磁気飽和しにくくなる。
【００１４】
本発明による磁気センサは、可飽和磁性体の長手方向と所定方向が成す角度を固定するボビンをさらに備えていても構わない。これによれば、可飽和磁性体と検出コイルの位置関係を所定の角度に固定することが可能となる。
【００１５】
本発明において、可飽和磁性体は、長手方向と第１軸方向との角度が第１の角度である第１の区間と、長手方向と第１軸方向との角度が第１の角度とは異なる第２の角度である第２の区間を含むものであっても構わない。これによれば、可飽和磁性体の飽和しやすさを微調整することが可能となる。
【００１６】
本発明による磁気センサは、磁束を打ち消すための補償コイルをさらに備えていても構わない。これによれば、いわゆるクローズドループ型の磁気センサを構成することが可能となる。
【００１７】
本発明による電流センサは、上述した磁気センサと、計測対象となる電流によって磁束を発生させるバスバーとを備えることを特徴とする。本発明によれば、磁気飽和しにくい磁気センサを用いていることから、大電流を測定することが可能となる。
【００１８】
本発明による電流センサは、磁気センサ及びバスバーを覆う磁気シールドをさらに備えていても構わない。これによれば、ノイズとなる環境磁界を遮断することが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
このように、本発明によれば、大電流を測定することが可能な電流センサ及びこれに用いる磁気センサを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の好ましい実施形態による電流センサ１００の主要部の構成を説明するための略外観図である。
【図２】図２（ａ）は電流センサ１００の主要部をｚ方向から見た略平面図であり、図２（ｂ）は電流センサ１００の主要部をｙ方向から見た略側面図である。
【図３】図３は、磁気センサＭの構成を説明するための略外観図である。
【図４】図４は、積層構造を有する可飽和磁性体２０の略斜視図である。
【図５】図５は、電流センサ１００の回路構成を示すブロック図である。
【図６】図６は、自励発振回路３０の回路図である。
【図７】図７は、発振信号Ｑの波形図である。
【図８】図８は、可飽和磁性体２０の磁気特性を説明するためのグラフであり、外部磁場Ｈｅｘｔがゼロである場合を示している。
【図９】図９は、可飽和磁性体２０の磁気特性を説明するためのグラフであり、外部磁場Ｈｅｘｔが存在する場合を示している。
【図１０】図１０は、抵抗Ｒ３にかかる電圧Ｖｃの変化を示す波形図である。
【図１１】図１１は、発振信号Ｑ及び反転発振信号／Ｑの変化を示す波形図である。
【図１２】図１２は、可飽和磁性体２０を通過する磁束φの流れを説明するための模式図であり、可飽和磁性体２０の向きが図３の状態である場合を示している。
【図１３】図１３は、可飽和磁性体２０の別の配置例を説明するための略外観図である。
【図１４】図１４は、可飽和磁性体２０を通過する磁束φの流れを説明するための模式図であり、可飽和磁性体２０の向きが図１３の状態である場合を示している。
【図１５】図１５は、ｘ軸を中心として可飽和磁性体２０を回転させた様子を示す模式図である。
【図１６】図１６は、ｙ軸を中心として可飽和磁性体２０を回転させた様子を示す模式図である。
【図１７】図１７は、可飽和磁性体２０をボビン６０に収容した例を示す略断面図である。
【図１８】図１８は、可飽和磁性体２０のいくつかの変形例を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本発明の好ましい実施形態による電流センサ１００の主要部の構成を説明するための略外観図である。また、図２（ａ）は電流センサ１００の主要部をｚ方向から見た略平面図、図２（ｂ）は電流センサ１００の主要部をｙ方向から見た略側面図である。
【００２３】
図１、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、本実施形態による電流センサ１００は、バスバー１０と、バスバー１０に流れる電流によって生じる磁束を受ける磁気センサＭと、磁気センサＭ及びバスバー１０を覆う磁気シールド２とを備える。磁気シールド２は、ｙ方向に延在する空間部４を備えた環状の磁性体であり、空間部４にバスバー１０の一部及び磁気センサＭが配置されている。磁気シールド２の材料としては、フェライトや方向性珪素鋼板、パーマロイなどの高透磁率材料を用いることができる。磁気シールド２は、ノイズとなる環境磁界を遮断するとともに、バスバー１０に流れる電流によって生じる磁束の磁路として機能する。
【００２４】
バスバー１０は、計測対象となる電流が流れる部材であり、ｙ方向に延在する電流経路１１，１２と、ｘ方向に延在する電流経路１３を含んでいる。電流経路１１，１２の端部は、電流経路１３を介して接続されている。これにより、バスバー１０には、電流経路１１，１３，１２の順、或いは、電流経路１１，１３，１２の順に電流が流れるため、図２（ｂ）に示すように、電流経路１１〜１３に囲まれた領域Ａにｚ方向の磁束φが発生する。
【００２５】
電流経路１１〜１３に囲まれた領域Ａには、磁気センサＭが搭載された基板６が配置されている。これにより、磁気センサＭにはｚ方向に流れる磁束φが与えられることになる。磁束φの強さ及び方向は、バスバー１０に流れる電流の電流量及び電流方向によって決まる。
【００２６】
図３は、磁気センサＭの構成を説明するための略外観図である。
【００２７】
図３に示すように、磁気センサＭは、可飽和磁性体２０と、可飽和磁性体２０に巻回された検出コイルＬｐを備えている。可飽和磁性体２０は平板状であり、長手方向におけるサイズをａ、短手方向におけるサイズをｂ、厚み方向におけるサイズをｃとした場合、
ａ＞ｂ＞ｃ
を満たしている。図３に示す例では、可飽和磁性体２０の長手方向がコイル軸方向となるよう、検出コイルＬｐが巻回されている。検出コイルＬｐは、可飽和磁性体２０に直接巻回しても構わないし、可飽和磁性体２０を収容するボビンに巻回しても構わない。
【００２８】
可飽和磁性体２０は、その長手方向、つまり検出コイルＬｐのコイル軸方向がｚ方向とは異なる方向に向けられる。つまり、検出コイルＬｐのコイル軸方向は、検出すべき磁束φの向きとは異なる方向に向けられる。図３に示す例では、可飽和磁性体２０の長手方向（検出コイルＬｐのコイル軸方向）がｘ方向を向いており、短手方向がｚ方向を向いており、厚み方向がｙ方向を向いている。したがって、本例では、磁束φの方向（ｚ方向）と可飽和磁性体２０の長手方向（ｘ方向）が成す角度は９０°である。
【００２９】
可飽和磁性体２０の材料については特に限定されないが、アモルファス磁性金属を用いることが好ましい。アモルファス磁性金属は、単層構造であっても構わないし、図４に示すように複数のアモルファス磁性金属膜を厚み方向に積層した構造であっても構わない。可飽和磁性体２０を積層構造とすれば、断面積が増大することから、可飽和磁性体２０が磁気飽和しにくくなる。
【００３０】
可飽和磁性体２０の搭載方向と磁束φとの関係については、追って詳述する。
【００３１】
図５は、電流センサ１００の回路構成を示すブロック図である。
【００３２】
図５に示すように、本実施形態による電流センサ１００は、磁気センサＭに接続された自励発振回路３０と、自励発振回路３０によって生成される発振信号Ｑ及び反転発振信号／Ｑを受ける負帰還電流出力回路４０と、負帰還電流出力回路４０によって生成される負帰還電流Ｉｏが流れる補償コイルＬｃと、負帰還電流Ｉｏに基づいてセンサ出力ＯＵＴを生成する信号出力回路５０を含む。
【００３３】
図６は、自励発振回路３０の回路図である。
【００３４】
図６に示すように、自励発振回路３０はＨブリッジ型の自励発振回路であり、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４と、抵抗Ｒ１〜Ｒ３と、コンパレータ３１と、フリップフロップ回路３２とを備えている。スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ３は直列に接続されており、その接続点は抵抗Ｒ１を介して、検出コイルＬｐの一端Ｓ１に接続されている。同様に、スイッチＳＷ２とスイッチＳＷ４は直列に接続されており、その接続点は抵抗Ｒ２を介して、検出コイルＬｐの他端Ｓ２に接続されている。スイッチＳＷ１，ＳＷ２は直流電源ＤＣ１に共通に接続されており、スイッチＳＷ３，ＳＷ４は抵抗Ｒ３を介して接地されている。
【００３５】
コンパレータ３１の非反転入力端子（＋）は抵抗Ｒ３に接続され、反転入力端子（−）には基準電圧Ｖｃｔｈが印加される。これにより、抵抗Ｒ３にかかる電圧Ｖｃが基準電圧Ｖｃｔｈを超えると、コンパレータ３１の出力はハイレベルに変化する。
【００３６】
コンパレータ３１の出力は、フリップフロップ回路３２のクロックノードに入力される。フリップフロップ回路３２から出力される発振信号ＱはスイッチＳＷ１，ＳＷ４を制御し、反転発振信号／ＱはスイッチＳＷ２，ＳＷ３を制御する。また、反転発振信号／Ｑは、フリップフロップ回路３２のデータノードにフィードバックされる。これにより、フリップフロップ回路３２から出力される発振信号Ｑ及び反転発振信号／Ｑの論理レベルは、コンパレータ３１の出力がローレベルからハイレベルに変化する度に反転することになる。
【００３７】
図６に示す自励発振回路３０に電源投入すると、スイッチＳＷ１，ＳＷ４がオンし、スイッチＳＷ２，ＳＷ３がオフする第１の状態と、スイッチＳＷ２，ＳＷ３がオンし、スイッチＳＷ１，ＳＷ４がオフする第２の状態が交互に現れる。第１の状態においては、電源電圧ＤＣ１が与えられる電源ラインから、スイッチＳＷ１、抵抗Ｒ１、検出コイルＬｐ、抵抗Ｒ２、スイッチＳＷ４、抵抗Ｒ３を介して電流が流れる。これにより、抵抗Ｒ３にかかる電圧Ｖｃが徐々に上昇し、これが基準電圧Ｖｃｔｈを超えると、コンパレータ３１の出力がローレベルからハイレベルに変化する。
【００３８】
コンパレータ３１の出力がハイレベルに変化すると、発振信号Ｑ及び反転発振信号／Ｑの論理レベルが反転し、第２の状態に遷移する。第２の状態においては、電源電圧ＤＣ１が与えられる電源ラインから、スイッチＳＷ２、抵抗Ｒ２、検出コイルＬｐ、抵抗Ｒ１、スイッチＳＷ３、抵抗Ｒ３を介して電流が流れる。これにより、抵抗Ｒ３にかかる電圧Ｖｃが徐々に上昇し、これが基準電圧Ｖｃｔｈを超えると、コンパレータ３１の出力がローレベルからハイレベルに変化する。
【００３９】
このような動作を繰り返すことによって、自励発振回路３０は交互に第１の状態と第２の状態となる。これにより、検出コイルＬｐの両端に印加される電圧の極性が周期的に反転することから、発振信号Ｑの波形は、図７に示すようにハイレベルとローレベルを交互に繰り返す波形となる。ここで、図７に示す符号Ｔは自励発振回路３０の発振周期を示し、符号Ｔ１は第１の状態である期間を示し、符号Ｔ２は第２の状態である期間を示す。そして、自励発振回路３０の発振周期Ｔや発振信号Ｑのデューティは、可飽和磁性体２０の透磁率によって変化する。以下、この現象についてより詳細に説明する。
【００４０】
図８及び図９は可飽和磁性体２０の磁気特性を説明するためのグラフであり、図８は外部磁場Ｈｅｘｔがゼロである場合を示し、図９は外部磁場Ｈｅｘｔが存在する場合を示している。いずれも、横軸は磁界強度Ｈであり、縦軸は磁束密度Ｂである。また、図８及び図９において、（ａ）はメジャーループ全体を示し、（ｂ）は実際の遷移領域を示している。
【００４１】
図８に示すように、外部磁場Ｈｅｘｔがゼロである場合（バスバー１０に電流Ｉｐが流れていない場合）は、検出コイルＬｐによって与えられる磁場が一方向に変化する場合に現れるＢＨ曲線（ポイント１→ポイント２）と、検出コイルＬｐによって与えられる磁場が逆方向に変化する場合に現れるＢＨ曲線（ポイント３→ポイント４）は対称形となる。ここで、ポイント２は、検出コイルＬｐによって与えられる磁場が一方向に変化する場合において、磁束密度Ｂが所定の値−Ｂｔｈとなる点を指す。同様に、ポイント４は、検出コイルＬｐによって与えられる磁場が逆方向に変化する場合において、磁束密度Ｂが所定の値Ｂｔｈとなる点を指す。
【００４２】
検出コイルＬｐによって与えられる磁場が一方向に変化する場合とは、図６に示す端子Ｓ１から端子Ｓ２に電流が流れる状態、つまり第１の状態である。一方、検出コイルＬｐによって与えられる磁場が逆方向に変化する場合とは、図６に示す端子Ｓ２から端子Ｓ１に電流が流れる状態、つまり第２の状態である。そして、外部磁場Ｈｅｘｔがゼロである場合（バスバー１０に電流Ｉｐが流れていない場合）には、ＢＨ曲線が対称形であることから、発振信号Ｑのデューティは５０％となる。
【００４３】
これに対し、外部磁場Ｈｅｘｔが存在する場合（バスバー１０に電流Ｉｐが流れている場合）には、図９に示すように、外部磁場Ｈｅｘｔの強度分だけＢＨ曲線がシフトする。その結果、検出コイルＬｐによって与えられる磁場が一方向に変化する場合に現れるＢＨ曲線（ポイント１→ポイント２）と、検出コイルＬｐによって与えられる磁場が逆方向に変化する場合に現れるＢＨ曲線（ポイント３→ポイント４）は非対称となる。このため、発振信号Ｑのデューティは５０％から外れる。
【００４４】
図１０は抵抗Ｒ３にかかる電圧Ｖｃの変化を示す波形図であり、図１１は発振信号Ｑ及び反転発振信号／Ｑの変化を示す波形図である。いずれの図においても、実線は外部磁場Ｈｅｘｔがゼロである場合（バスバー１０に電流Ｉｐが流れていない場合）を示し、破線は外部磁場Ｈｅｘｔが存在する場合（バスバー１０に電流Ｉｐが流れている場合）を示している。
【００４５】
図１０に示すように、いずれの場合も、時間の経過に伴って電圧Ｖｃが基準電圧Ｖｃｔｈに達する度に極性が反転し、瞬間的に−Ｖｃｔｈまで低下する。Ｖｃｔｈのレベルは図８及び図９に示す値Ｂｔｈに対応し、−Ｖｃｔｈのレベルは図８及び図９に示す値−Ｂｔｈに対応する。そして、外部磁場Ｈｅｘｔがゼロである場合はＢＨ曲線が対称形であることから、図１１に示すように、発振信号Ｑのデューティは５０％となる（Ｔ１＝Ｔ２）。これに対し、外部磁場Ｈｅｘｔが存在する場合はＢＨ曲線が非対称形であることから、図１１に示すように、発振信号Ｑのデューティは５０％超となる（Ｔ１'＞Ｔ２'）とともに、可飽和磁性体２０の磁気飽和による検出コイルＬｐのインダクタンスの低下によって、発振信号Ｑの周期Ｔが短くなる。つまり、自励発振回路３０の発振周波数が高くなる。
【００４６】
自励発振回路３０によって生成される発振信号Ｑ及び反転発振信号／Ｑは、図５に示すように、負帰還電流出力回路４０に供給される。負帰還電流出力回路４０は、発振信号Ｑ及び反転発振信号／Ｑのデューティ又は周波数をモニタし、これに基づいて負帰還電流Ｉｏを生成する。例えば、発振信号Ｑ及び反転発振信号／Ｑのデューティが５０％から離れるほど、負帰還電流Ｉｏの量が増大するよう制御する。負帰還電流Ｉｏは補償コイルＬｃに供給され、これによってバスバー１０によって生じる磁束を打ち消す。このようなクローズドループ制御により、バスバー１０によって生じる磁束は常に打ち消され、発振信号Ｑのデューティが５０％となるよう制御される。
【００４７】
負帰還電流Ｉｏは、補償コイルＬｃに対して直列に接続された抵抗Ｒ４によって電圧Ｖｄに変換され、そのレベルが信号出力回路５０によって検出される。信号出力回路５０は、電圧Ｖｄに基づいてセンサ出力ＯＵＴを生成し、これを外部に出力する。出力ＯＵＴは、バスバー１０に流れる電流Ｉｐの電流量を示す信号である。
【００４８】
本実施形態による電流センサ１００は、このような原理によりバスバー１０に流れる電流の電流量を測定する。
【００４９】
図１２は、可飽和磁性体２０を通過する磁束φの流れを説明するための模式図であり、可飽和磁性体２０の向きが図３の状態である場合を示している。
【００５０】
図１２に示すように、磁束φはｚ方向に流れているため、可飽和磁性体２０のｘ方向における中心部近傍においては、可飽和磁性体２０の内部を磁束φがｚ方向に流れる。したがって、この領域においては磁束φにｘ方向の成分は含まれておらず、検出コイルＬｐに対する感度は実質的にゼロである。これに対し、可飽和磁性体２０のｘ方向における端部近傍においては、周囲から磁束φが吸い寄せられるため、可飽和磁性体２０の内部を流れる磁束φにｘ方向の成分が生じる。したがって、この領域においては、磁束φの密度に応じて検出コイルＬｐのインダクタンスが変化するため、検出コイルＬｐに対して感度を持つことになる。つまり、磁束φの密度に応じてセンサ出力ＯＵＴがリニアに変化する。
【００５１】
そして、磁束φの密度が高くなると、可飽和磁性体２０のｘ方向における端部側から磁気飽和領域が広がり、磁束φの密度がある一定値を超えると可飽和磁性体２０が完全に磁気飽和し、それ以上の磁束φの密度の測定が困難となる。このように、可飽和磁性体２０を図３に示す向きに配置すれば、磁束φの向き（ｚ方向）と検出コイルＬｐのコイル軸方向（ｘ方向）が直交することから、従来の一般的な電流センサのように、磁束φの向きと検出コイルのコイル軸方向を一致させる場合と比べて磁気飽和しにくくなる。これにより、バスバー１０を流れる電流が大電流であっても、容易に飽和することなく、電流値を測定することが可能となる。
【００５２】
図１３は、可飽和磁性体２０の別の配置例を説明するための略外観図である。
【００５３】
図１３に示す例では、可飽和磁性体２０の長手方向（検出コイルＬｐのコイル軸方向）がｘ方向を向いており、短手方向がｙ方向を向いており、厚み方向がｚ方向を向いている。このような配置であっても、磁束φが流れる方向（ｚ方向）と可飽和磁性体２０の長手方向（ｘ方向）が成す角度は９０°であることから、図３に示した配置例と同様、可飽和磁性体２０がｘ方向に磁気飽和しにくくなる。
【００５４】
図１４は、可飽和磁性体２０を通過する磁束φの流れを説明するための模式図であり、可飽和磁性体２０の向きが図１３の状態である場合を示している。
【００５５】
図１４に示すように、可飽和磁性体２０の向きが図１３の状態である場合、周囲から可飽和磁性体２０に吸い寄せられる磁束φはより低減する。つまり、可飽和磁性体２０の内部における磁束φのｘ方向成分は図１２に示した例よりもさらに低減される。これは、可飽和磁性体２０の厚み方向がｚ方向を向いているため、可飽和磁性体２０を通過する磁束φの通過距離が最短となるからである。このため、可飽和磁性体２０が磁気飽和に達する磁束密度はさらに大きくなり、より大電流を測定することが可能となる。
【００５６】
図３に示した配置と図１３に示した配置は、いずれも磁束φが流れる方向（ｚ方向）と可飽和磁性体２０の長手方向（ｘ方向）が互いに直交している点で共通し、可飽和磁性体２０の短手方向がｚ方向を向いているか、ｙ方向を向いているかの違いを有する。ここで、可飽和磁性体２０の短手方向は、ｚ方向又はｙ方向を正しく向いている点は必須でなく、図１５に示すように、ｘ軸を中心として可飽和磁性体２０を回転させることによって、可飽和磁性体２０の短手方向の角度Ψを任意の角度とすることができる。ここで角度Ψは、可飽和磁性体２０の短手方向とｙ方向が成す角度である。
【００５７】
可飽和磁性体２０は、角度Ψが小さいほどｘ方向に磁気飽和しにくくなる。したがって、より大電流の測定を可能とするためには、角度Ψを４５°未満とすることが好ましい。換言すれば、可飽和磁性体２０の短手方向とｙ方向が成す角度Ψは、可飽和磁性体２０の短手方向とｚ方向が成す角度よりも小さいことが好ましい。
【００５８】
さらに、本発明において可飽和磁性体２０の長手方向がｘ方向と完全に一致していることは必須でなく、図１６に示すように、ｙ軸を中心として可飽和磁性体２０を回転させることによって、可飽和磁性体２０の長手方向の角度θを０°以外の角度としても構わない。ここで角度θは、可飽和磁性体２０の長手方向とｘ方向が成す角度である。
【００５９】
可飽和磁性体２０は、角度θが０°に近いほどｘ方向に磁気飽和しにくくなる。角度θは磁気飽和のしやすさに極めて強く影響するため、１０°以下に設定することによって磁気飽和を抑制することが好ましい。
【００６０】
図１７は、可飽和磁性体２０をボビン６０に収容した例を示す略断面図である。
【００６１】
図１７に示すボビン６０は、可飽和磁性体２０を収容する収容部６０ａを有しており、収容部６０ａを構成する所定の内壁６１は、ｘ方向に対して角度θだけ傾いている。このため、内壁６１に可飽和磁性体２０を位置決めすれば、可飽和磁性体２０の長手方向とｘ方向が成す角度を確実にθに固定することが可能となる。上述の通り、角度θは１０°以下であることが好ましい。そして、ボビン６０の外周には、検出コイルＬｐが巻回される。図１７に示す例においても、検出コイルＬｐのコイル軸はあくまでｘ方向である。このように、本発明において可飽和磁性体２０の長手方向と検出コイルＬｐのコイル軸方向が完全に一致している必要は無い。
【００６２】
図１８は、可飽和磁性体２０のいくつかの変形例を示す模式的な断面図である。
【００６３】
図１８（ａ）に示す例では、可飽和磁性体２０が３つの区間２１〜２３に分かれており、区間２１，２３においてはｘ方向に対する角度θがほぼ０°であり、区間２１と区間２３の間に位置する区間２２においてはｘ方向に対する角度θが０°超、１０°以下に傾いている。また、図１８（ｂ）に示す例では、可飽和磁性体２０が３つの区間２４〜２６に分かれており、区間２５においてはｘ方向に対する角度θがほぼ０°であり、区間２５の長手方向の両側に位置する区間２４，２６においてはｘ方向に対する角度θが０°超、１０°以下に傾いている。
【００６４】
このように、可飽和磁性体２０を長手方向に複数の区間に分け、区間ごとに角度θを所定の値とすれば、可飽和磁性体２０の全体を傾ける場合と比べ、可飽和磁性体２０の飽和しやすさを微調整することが可能となる。
【００６５】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００６６】
２    磁気シールド
４    空間部
６    基板
１０    バスバー
１１〜１３    電流経路
２０    可飽和磁性体
２１〜２６    区間
３０    自励発振回路
３１    コンパレータ
３２    フリップフロップ回路
４０    負帰還電流出力回路
５０    信号出力回路
６０    ボビン
６０ａ    収容部
６１    内壁
１００    電流センサ
Ａ    領域
Ｌｃ    補償コイル
Ｌｐ    検出コイル
Ｍ    磁気センサ
Ｒ１〜Ｒ４    抵抗
ＳＷ１〜ＳＷ４    スイッチ
φ    磁束
【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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