(57)【要約】本発明に係る電流センサは、Ｕ字形状に形成されていて被測定電流が流れる導体と、上記Ｕ字形状を構成する互いに平行な２つの直線部の間に配置される磁気センサと、上記２つの直線部と上記磁気センサを覆い、上記磁気センサとの対向位置に凸部を備える筒状の磁性体と、上記導体の端部と上記磁気センサの端子が上記磁性体に対して同一の側に位置するように、上記導体と上記磁気センサと上記磁性体を保持する保持部材とを有する。
2003046584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定電流が発生する磁束に基づいて前記被測定電流を検出する電流センサにおいて、
Ｕ字形状に形成されていて前記被測定電流が流れる導体と、
前記Ｕ字形状を構成する互いに平行な２つの直線部の間に配置される磁気センサと、
前記２つの直線部と前記磁気センサを覆い、前記磁気センサとの対向位置に第１の凸部を備える筒状の磁性体と、
前記導体の端部と前記磁気センサの端子が前記磁性体に対して同一の側に位置するように、前記導体と前記磁気センサと前記磁性体を保持する保持部材とを有する電流センサ。
【請求項２】
前記保持部材は、前記磁気センサの端子が挿通される端子孔と、前記導体が挿通される導体挿入部と、前記磁気センサを係止する第１の係止部と、前記導体を係止する第２の係止部と、前記磁性体を係止する第３の係止部とを備えた請求項１に記載の電流センサ。
【請求項３】
前記導体挿入部は円筒状部材からなり、前記磁性体は前記導体挿入部を覆うように保持されている請求項２に記載の電流センサ。
【請求項４】
前記保持部材は弾性変形する材料で一体成型されていて、前記第１の乃至第３の係止部は鉤状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の電流センサ。
【請求項５】
前記磁性体の内面に前記第１の凸部と対向する第２の凸部を備え、
前記第１の凸部と前記第２の凸部の間のギャップに前記磁気センサが配置される請求項１に記載の電流センサ。
【請求項６】
前記磁気センサは、前記第１の凸部の前記磁気センサに対する対向面と前記磁気センサの感磁部が略平行となるように配置され、
前記感磁部の面積は前記対向面の面積よりも小さいことを特徴とする請求項１または５に記載の電流センサ。
【請求項７】
前記磁気センサは、ホール効果を利用した磁気センサ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８】
前記磁気センサの検出出力を前記被測定電流の電流量に換算する換算手段をさらに有する請求項１に記載の電流センサ。
【請求項９】
前記磁性体の内部形状は、曲面またはテーパーを有する請求項１に記載の電流センサ。
【請求項１０】
前記曲面またはテーパーは前記第１の凸部の周辺に形成され、前記磁性体の内部形状は鋭角な形状を有しない請求項９に記載の電流センサ。
【請求項１１】
前記磁性体の外形寸法は、前記２つの直線部によって形成される面に平行で、前記直線部に垂直な方向の長さが、前記面に垂直で、かつ前記直線部に垂直な方向の長さの２．５倍以上である請求項１に記載の電流センサ。
【請求項１２】
前記保持部材の、前記磁気センサの端子と前記２つの直線部が保持されている側に、少なくとも一つの凸部が形成されている請求項１に記載の電流センサ。
【請求項１３】
前記保持部材の外面の前記導体が挿通している部分の周囲に、少なくとも一つの凸部または凹部が形成されている請求項１に記載の電流センサ。
【請求項１４】
前記磁気センサの端子は所定形状に折り曲げられている請求項１に記載の電流センサ。
【請求項１５】
前記磁性体は、前記第１の凸部の前記磁気センサに対する対向面と略垂直、かつ前記直線部と略平行な基準面に対して対称な面形状を有する請求項１または５に記載の電流センサ。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は電流センサに関する。特に詳細には本発明は、被測定電流が流れる導体と被測定電流により発生される磁束を検出する磁気センサとを備え、被測定電流により発生される磁束を磁気センサにより検出することで被測定電流の電流量を測定する電流センサに関する。
背景技術
一般に磁気センサとしては、ホール効果を利用したホールセンサ、磁気抵抗素子、磁気トランジスタ等が知られている。このような磁気センサを用いて、電流により発生する磁束を検出することで、電流量を測定することが可能である。従来から、図１に示すような構造をもつ電流センサが広く用いられている。
図１において、参照符号１００は磁気コアを、１０１は電流経路となる金属導体を、１０２は磁気センサを、１０３は増幅器を、１０４は増幅器１０３の出力端子を表わしている。
しかしながら、この構造の電流センサは電流を流す金属導体１０１の周囲を囲む形状の磁気コア１００が必須であるため小型化に適していない。さらに、この電流センサは磁気コア１００と磁気センサ１０２を個別に製造してから組み立てる必要があるため、製造コストがかかり、大量生産に適していないという課題があった。
また、この電流センサには、磁気コア１００のギャップ部における横方向からの磁気ノイズの影響を受け易いという課題もあった。
発明の開示
本発明の目的は、耐ノイズ性を向上でき、部品点数を減らして形状を小型化でき、生産・組立性を向上可能にし、安価で大量生産に適した表面実装可能な電流センサを提供することである。
上記の目的を達成するために、本発明に係る電流センサは、上記被測定電流が発生する磁束に基づいて上記被測定電流を検出する電流センサであり、Ｕ字形状に形成されていて上記被測定電流が流れる導体と、上記Ｕ字形状を構成する互いに平行な２つの直線部の間に配置される磁気センサと、上記２つの直線部と上記磁気センサを覆い、上記磁気センサとの対向位置に凸部を備える筒状の磁性体と、上記導体の端部と上記磁気センサの端子が上記磁性体に対して同一の側に位置するように、上記導体と上記磁気センサと上記磁性体を保持する保持部材とを有する。導体の２つの直線部夫々の端部が磁性体に対して同一の側に配置されるために表面実装が容易となる。磁性体（磁気ヨーク）は筒状形状をなし、これは筒状に閉じており、２つの開口を有していれば良い。
保持部材の端子孔に挿通された磁気センサの端子と導体挿入部に挿通された導体の２つの略直線部分を同一の側に保持して配置することができるため、電流センサのプリント基板などへの表面実装を容易にすることができ、生産性および組立性が著しく向上する。
上記保持部材は、上記磁気センサの端子が挿通される端子孔と、上記導体が挿通される導体挿入部と、上記磁気センサを係止する第１の係止部と、上記導体を係止する第２の係止部と、上記磁性体を係止する第３の係止部とを備えることが好ましい。上記端子孔から、磁気センサを下から差し込むことができ、磁気センサの端子のフォーミング形状が変わっても組み付けが可能である。また、保持部材の形状を変える必要がない。また、磁気センサの端子の断面積の大きさや形状が変わっても組み付けが可能である。さらに、磁気センサの端子の端子間距離が変わっても組み付けが可能である。
上記導体挿入部は円筒状部材からなり、上記磁性体は上記導体挿入部を覆うように保持されていることが好ましい。
上記保持部材は弾性変形する材料で一体成型されていて、上記第１の乃至第３の係止部は鉤状に形成されていることが好ましい。
また、上記磁性体の内面に上記第１の凸部と対向する第２の凸部を備え、上記第１の凸部と上記第２の凸部の間のギャップに上記磁気センサが配置される構造が好ましい。
この場合、上記磁気センサは、上記第１の凸部の上記磁気センサに対する対向面と上記磁気センサの感磁部が略平行となるように配置され、上記感磁部の面積は上記対向面の面積よりも小さいことが望ましい。
上記磁性体は、上記第１の凸部の上記磁気センサに対する対向面と略垂直、かつ上記直線部と略平行な基準面に対して対称な面形状を有することが好ましい。これにより、検出出力が磁気センサの配置位置精度の影響を受けにくく、配置位置精度の要求を緩和することができるため、生産性および組立性が向上する。
上記磁性体の内部形状は、曲面またはテーパーを有することが好ましく、これにより、磁性体が磁気飽和しにくくなり、電流センサのリニアリティを向上させることができる。
上記曲面またはテーパーは上記第１の凸部の周辺に形成され、上記磁性体の内部形状は鋭角な形状を有しないことが好ましい。
上記磁性体の外形寸法は、上記２つの直線部によって形成される面に平行で、上記直線部に垂直な方向の長さが、上記面に垂直で、かつ上記直線部に垂直な方向の長さの２．５倍以上であることが好ましい。
上記保持部材の、上記磁気センサの端子と上記２つの直線部が保持されている側に、少なくとも一つの凸部が形成されて、これにより実装基板との接触面積を小さくすることも好ましい。
上記保持部材の外面の上記導体が挿通している部分の周囲に、少なくとも一つの凸部または凹部が形成されて、これにより耐圧沿面距離を長くすることも好ましい。
上記磁気センサの端子が所定形状に折り曲げられていることも好ましい。
上記磁気センサに、ホール効果を利用したホールセンサを用いることも好ましい。
上記構成を採用した本発明によれば、形状を小型化し、生産・組立性の向上した、安価で大量生産に適した磁気ノイズの影響を受けにくい電流センサを提供することができ、多様なアプリケーションに対して好都合に対応することが可能となる。
以下、図面を参照して本発明の好ましい種々実施形態について説明する。
発明を実施するための最良の形態
（第１実施形態）
図２は、本発明に係る電流センサの第１実施形態を示す断面図である。図３は、当該電流センサの第１実施形態を示す平面図である。
図２および３において、電流センサ１０は、磁束の検出手段である磁気センサ１を有している。磁気センサ１は、電流経路２に被測定電流（以下、電流と略記）が流れることによって発生する磁束を検出する。本実施形態では、ホール効果を利用したホールセンサを磁気センサ１として使用した。電流経路２は「Ｕ」字形状に配置されてい磁気センサ１を囲み、このため、磁気センサ１の近傍に磁束が集まりやすい。磁気センサ１と電流経路２は、絶縁物包囲体３（この例ではモールド樹脂製）により封止され、一体的に形成されている。
さらに、絶縁物包囲体３の周囲に、Ｅ字型形状のフェライトコア４ａとＩ字型形状のフェライトコア４ｂを結合部において隙間なく結合させてなる磁気ヨーク４が配設されている。磁気ヨーク４は、電流経路２に電流が流れることによって発生する磁束を磁気センサ１の感磁部（図示せず）に収束させる。磁気ヨーク４は、そのフェライトコア４ａの底面のほぼ中央の、磁気センサ１と対向する位置に凸部６を備える。磁気ヨーク４は全体にわたってほぼ均一な磁気特性を有している。磁気ヨーク４は、電流経路２の一部と磁気センサ１を覆う筒状の形状を有する。
また、図２および図３において、磁気センサ１は、非磁性体のリードフレーム５上に配置されている。
上記構造の第１実施形態の電流センサ１０について、有限要素解析法を用いて行った磁場シミュレーションに関して説明する。
この磁場シミュレーションにおいて、磁気センサ１として旭化成電子（株）製のホール素子、ＨＧ−１０６Ｃ（商品名）を使用し、電流経路２として断面積が２ｍｍ（垂直）×０．５ｍｍ（水平）の銅線を使用し、磁気ヨーク４として比透磁率が６０００のフェライトを使用した場合を想定した。また、Ｅ字型形状フェライトコア４ａとＩ字型形状フェライトコア４ｂ間のギャップ（このギャップに磁気センサ１が配置される。）は１．３ｍｍを想定してシミュレーションした。
図４は、これらの条件下で電流経路２に１Ａの直流電流を流したときの、磁気センサ１が配置されるギャップ部分における磁力線のシミュレート結果を示す。
図４に示されたシミュレート結果から、磁気センサ１が配置される上記ギャップ部分（図２参照）に、被測定電流から発生する磁束密度が集中していることがわかる。本出願人の計算によれば、電流経路２（図２参照）に１Ａの電流が流れると、磁気センサ１が配置される部分には０．９７ｍＴの磁束密度が発生することがわかった。
また、電流経路２に流れる電流量を増加させると、この電流増加に比例して磁気センサ１が配置されるギャップ部分の磁束密度も増加すること、つまり、磁気センサ１の出力電圧値は電流量に比例することがわかった。したがって、上記構成において磁気センサ１により磁束を検出して出力電圧を得、この出力電圧を、電流経路２に１Ａの電流を流したときの出力電圧を参照して外部の集積回路等によって被測定電流の電流量に換算すれば、電流センサとしての機能を充分に満足することができる。
（第２実施形態）
Ｅ字型形状コアとＩ字型形状コアを使用した第１実施形態の構成では磁気センサ配置の位置精度が要求される。つまり図２中の水平方向に磁気センサ１がずれると、測定により得られる磁束密度の値が変化する。
第２実施形態は、この問題を解消するための第１実施形態の改良版であり、磁気ヨーク４として２つのＥ字型形状コアを結合部において隙間なく結合させた形態を実施したものである。
第２実施形態の磁場シミュレーションにおいて、磁気センサ１として旭化成電子（株）製のホール素子、ＨＧ−１０６Ｃ（商品名）を使用し、電流経路２として直径が１．０ｍｍの銅線を使用し、磁気ヨーク４として比透磁率が６０００のフェライトを使用した場合を想定した。また、上側Ｅ字型形状フェライトコアと下側Ｅ字型形状フェライトコア間のギャップ（このギャップに磁気センサ１が配置される。）は１．２ｍｍとした。
図５は、これらの条件下で電流経路に１Ａの直流電流を流したときの、磁気センサ１が配置されるギャップ部分における図２中垂直方向の磁束密度を計算した磁力線のシミュレート結果を示す。
図４と図５の比較から、第２実施形態ではコアギャップ部に第１実施形態と比べてより均等に磁束が分布していることがわかる。したがって、第２実施形態によれば磁気センサ１に対する水平位置精度の要求を緩和することができるため、組立性の向上につながる。
このように本実施形態の電流センサは、図５に示したように２つのＥ字型形状コアを結合させた磁気ヨークを備える。磁気ヨークの上側Ｅ字型形状フェライトコアは凸部を有している。磁気ヨークは、この凸部の磁気センサと対向する対向面６ａ（図２参照）と略平行な基準面（図示せず）に対して対称な面形状を有する。磁気ヨークはさらに、この凸部の磁気センサに対する対向面と略垂直で、電流経路２の略直線部と略平行な基準面（図示せず）に対して対称な面形状を有している。
本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、さらに種々変形して実施することが可能である。
第１実施形態および第２実施形態はともに、電流経路となる導体が、その２つの略直線部とこの略直線部がほぼ平行となるような曲部（具体的には２つの直角部）が連続して構成され、この曲部が磁気ヨーク４の一方の開口側（図３中、磁気ヨーク４の上側）に配置され、略直線部夫々の端部が磁気ヨーク４の他方の開口側（図３中、磁気ヨーク４の下側）に配置された構成となっている。この構成は一例であって、表面実装の際の製造容易性を考慮したための配置にすぎない。
また、表面実装における製造容易性を考慮した上記実施形態による配置においても、曲部が２つの直角部を有する構成に限定されず、２つの直線部を湾曲した曲部を介して連続させることもできる。
（第３実施形態）
図６Ａ〜６Ｃは、本発明に係る電流センサの第３実施形態およびその変形例の要部を概略的に示す断面図であり、図６Ａは、磁気ヨーク断面の内部形状をＵ字形状とした例を示す。
ここで、磁気ヨーク４は、凸部６を磁性体内面中央部で上下に対向させて破線で示す第１の基準面に対して対称とした内面形状を有する。磁気ヨーク４はさらに、図中両側のＵ字形状の曲面を一点鎖線で示す第２の基準面に対して対称とした内面形状を有する。すなわち磁気ヨーク４の面形状は、縦横に２つの基準面に対して対称である。
磁性体である磁気ヨーク４は、このような内面形状とすることにより磁気飽和しにくくなる。また磁気ヨーク４はほぼ直交する２つの基準面に対して対称な面形状を有するので、磁気センサの検出精度は、その配設位置の変動の影響を受けにくい。したがって、磁気センサの位置精度の要求を緩和することができる。
本実施形態では、磁性体（磁気ヨーク４）の内側形状（図６Ａ参照）は、Ｂ方向の幅が凸部とＡ方向における左右両端それぞれとのほぼ中間位置において最も大きく、Ａ方向における左右両端の位置において最も小さくなる形状としたことで、上記の効果を得ることができる。
磁気ヨーク４の縦と横の寸法比ａ／ｂは２．５以上が好ましい。このような比にすると、同一の磁気特性の磁性体を用いた場合にも電流センサを薄型化することができ、容易に小型化が可能となる。
磁気ヨーク４をさらに磁気飽和しにくくするために、磁気ヨーク内側断面の形状をさらに、凸部の側面における上述したＢ方向の幅が凸部とＡ方向における左右両端それぞれのほぼ中間位置よりも小さい形状とすることができる。
上記の形状は、次の２つの変形例によって実現され得る。図６Ｂは、磁気ヨークの内部断面において凸部６の側面も併せて半径ｒの曲面形状とした変形例を示す。
図６Ｃは、磁気ヨーク４の内部断面に曲線部分がなく、短い直線Ｌ１Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７を連続させてテーパーを形成することで、内部断面形状を構成した変形例を示す。この変形例では、凸部６の側面（Ｌ１部とＬ７部）は凸部上面または下面（図中の水平方向）に対してほぼ４５度の角度をなし、当該側面と対向する面（Ｌ５部とＬ３部）に対してほぼ平行である。
（第４実施形態）
図７は本発明に係る電流センサの第４実施形態の部分断面図、図８は本実施形態における電流センサの図７中ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ‘線に沿った断面図、図９は本実施形態における電流センサの図７中ＩＸ−ＩＸ‘線に沿った断面図である。
本実施形態における電流センサは、組立性や生産性を向上させるために、接着工程を用いることなく、嵌め込みや挿入工程によって製造可能な構造を有している。この電流センサの構造は、導体、磁性体（磁気ヨーク）、およびホールセンサ等の磁気センサ以外の部分（以下、部材と称する）を弾性変形するプラスチックなどの材料で構成して実現される。
図７に示す通り、この部材は、各要素のベースとなる板状の基台７ａと、磁気センサ保持部７ｂと、電流経路である導体２が挿通される２つの導体挿入部７ｃと、導体２を保持する２つの導体保持部７ｄとからなる。例えば、この部材は、ＡＢＳ樹脂やＰＢＴ樹脂などで一体成型されている。
基台７ａのほぼ中央には磁気センサ１の端子５を貫挿するための端子孔が穿設されている。本実施形態では磁気センサ１にホールＩＣを用いたため、３つの端子孔が穿設されている。基台７ａには磁気センサ１を保持するための２つのセンサ保持部７ｂが、端子孔を挟んで対向して形成されている。両センサ保持部７ｂの先端には鉤形の爪が設けられている。この爪により、挿入された磁気センサ１の上部を係止して把持する。
図７において、基台７ａの両側にはそれぞれ、被測定電流を流すための導体２が挿通される導体孔が形成されている。導体孔が設けられる導体挿入部７ｃは、図示の通り凸形状に形成されている。被測定電流の電流経路となる導体２の直線状の部分（図７中、垂直な部分）は、それぞれこの導体孔に挿入される。
一方、両側の導体挿入部７ｃの先端の磁気ヨーク（磁性体）４と対向する側（図７中、上部外側部分）には鉤形の爪が形成されている。導体挿入部７ｃは、この爪が磁気ヨーク４を係止することで磁気ヨーク４に対して固着されている。導体２は導体保持部７ｄにも嵌め込まれ、導体保持部７ｃと導体挿入部７ｄとで保持される。
基台７ａにはさらに、２つの別の導体保持部７ｄの先端が導体挿入部７ｃよりも外側に突出して形成されている。この導体保持部７ｄには鉤形の爪が形成されている（図７および図９参照）。導体２は、この爪によって係止され、この導体保持部７ｄにより保持される。
磁気ヨーク４は、基台７ａの上側から挿入され、前述の導体挿入部７ｃの爪と基台との間で保持される。磁気ヨーク４の内側には凸部６が対向して形成され（図８参照）、両凸部６によって磁気センサ１を挟み込む構造になっている。磁気センサ１と磁気ヨーク４の間の隙間はなるべく小さいほうが好ましい。
樹脂成型による部材を用いた以上のような構成を採用した本実施形態によれば、部材の端子孔に挿通された磁気センサ１の端子５と導体孔に挿通された導体２の２つの略直線部分の端子側を部材に対して同一の側（図７中、基台の下側）に保持して配置する構造が実現される。したがって、まず基台７ａの上側から磁気センサ１を嵌め込み、次いで導体２を挿入し、さらに磁気ヨーク４を嵌め込むことにより、簡単に電流センサを組み立てて製造でき、組立性を向上することができる。従って、本実施形態の構成によれば、プリント基板などに表面実装することも容易である。
（第５実施形態）
図１０および図１１は本発明に係る電流センサの第５実施形態を示す平面図および正面図である。両図において左側は電流センサ全体の外観を示し、右側は磁気ヨーク４（二点鎖線で示す）を取り除いたときの電流センサの形状を示す。したがって、図１０および図１１の右側には、樹脂等で一体成型された保持部材と、一次電流の電流経路である導体２と、磁気センサ（ホールセンサ）１が配置されている。本実施形態および他の変形例における「保持部材」は、上記各実施形態における「部材」に相当する。
図１０および図１１において、保持部材の基台７ａの中央には端子孔が形成され、端子孔に磁気センサ１が基台７ａの下面側から挿入される。保持部材の磁気センサ保持部７ｂには、挿入された磁気センサ１を保持するための鉤形の爪７ｅが下向きに形成されている。爪７ｅは磁気センサ１の端子側エッジを係止し、磁気センサ１を支持する。このように、本実施形態は、保持部材の基台７ａの下面側から磁気センサ１を端子孔に挿入できる構成を提供している。このため、磁気センサ１の端子５を折り曲げ（フォーミング）した後からでも、磁気センサ１を保持部材の端子孔に挿入して組み立てることができる。したがって、生産・組立性の向上が実現される。
図１２Ａ〜１２Ｇは磁気センサ１の端子形状の各種変形例を示している。図１２Ａはストレートタイプの端子形状、図１２Ｂ〜１２Ｇは折り曲げ（フォーミング）タイプの変形例を示している。折り曲げの向きは図示した例と逆向きでも良い。
本実施形態の保持部材を有する電流センサは、磁気センサ１の端子５を図１２Ａ〜１２Ｇに示すいずれかの形状に予め折り曲げた後に、この磁気センサ１を保持部材に組み付けすることができる。すなわち、磁気センサ１の端子５のフォーミング形状が変わっても、保持部材の形状を変えることなく組み付けが可能である。また、磁気センサ１の端子５の断面積や断面形状が変わっても保持部材に組み付けが可能である。さらに、磁気センサ１の端子５の端子間隔（ピッチ）が変わっても保持部材に組み付けが可能である。
図１０および図１１に示した電流センサが備える保持部材の基台７ａの下面には、実装基板と保持部材の接触面積を小さくするための凸部７ｆが形成されている。図１３Ａに示すように凸部がなく、基台７ａの下面がフラットな電流センサでは、保持部材とプリント配線基板３０の熱膨張率の違いに起因して、導体２を半田付け実装する箇所（基板３０の一点鎖線内の箇所）で半田クラックが発生する可能性がある。
しかし、この凸部７ｆを有する電流センサを半田付け実装するときに、図１３Ｂに示すように、プリント配線基板３０の表面と基台７ａの下面の間に隙間ｇが生じる。この隙間ｇによって、プリント配線基板３０と保持部材の間に作用する熱応力を大幅に低減できるため、半田クラックを防ぐことができる。この隙間ｇの大きさは、半田クラック防止のためには少なくとも１ｍｍ程度以上であることが好ましい。
一次電流が流れる導体２と導電体（磁気ヨーク４または端子１ｂ）間の沿面距離は電圧規格に応じて一定値以上に決められている。電流センサにおいては、一次電流導体線−磁気センサ端子間の沿面距離、および一次電流導体線−磁気ヨーク間の沿面距離を、電圧規格が満たされる距離にする要求がある。この要求は電流センサの小型化を阻害する。
小型化するために図１１においてさらに、導体２が保持部材の基台７ａに挿通されている部分の周囲には、凸部７ｈが形成されている。凸部７ｈは円筒状の形状を有し、内側には空隙がある。この凸部７ｈの形状によって、耐圧沿面距離を長くすることができる。
図１４は、凸部７ｈの作用を説明するための、上記電流センサの部分拡大断面図である。この形態の電流センサは、基台７ａの下面に凸部７ｈを設けることで、一次電流導体線−磁気ヨーク間の沿面距離ｄ１と一次電流導体線−磁気センサ端子間のｄ２を長くすることができる。凸部７ｈを有する電流センサは、凸部７ｈがないものと比べて図中水平方向に約４ｍｍ、小型化されている。
図１１および図１４は基台７ａの下面に凸部７ｈを設けて沿面距離の要求を満たす構成を採用した電流センサの例を示した。一方で、下面に凹部を設けることでも同様の作用を生じさせて沿面距離の要求を満たすことができる。さらに、凸部と凹部を併せて設けると、小型化のためにより有利である。
さらに、磁性体（磁気ヨーク４）のギャップ部、すなわち磁気センサ１が保持部材によって保持される部分は樹脂でポッティングしても良い。充填された樹脂は、磁気ヨーク４、保持部材、および磁気センサ１を固定する。磁気ヨーク４を保持する保持部材の爪と磁気ヨーク４の間に隙間があっても、このように樹脂固定することで、電流センサが振動しても、磁気ヨーク４と保持部材の衝突による振動音は発生しない。
図１５Ａおよび１５Ｂは、ギャップ部のギャップ長Ｇを変えた磁気ヨーク４の変形例を示す。図１５Ａの例ではＧ＝１．３ｍｍ，図１５Ｂの例ではＧ＝３．２ｍｍである。
これらの磁気ヨーク４を用いた電流センサの検出特性を図１６Ａおよび１６Ｂに示す。両図において、横軸は導体２に流す一次電流の値を、縦軸は磁気センサ１の出力電圧値を示す。両図に示された特性の比較から、ギャップ長Ｇが小さいほうが、検出感度が高感度であることがわかる。また、測定電流レンジを比較すると、Ｇ＝１．３ｍｍの電流センサは±３０Ａまでリニアな特性を示しており、±３０Ａまで測定可能である（図１６Ａ）。一方、Ｇ＝３．２ｍｍの電流センサは４０Ａ以上の測定が可能である（図１６Ｂ）。このことから、ギャップ長Ｇが大きいほうが、測定電流レンジが広いことがわかる。
このように、ギャップ長Ｇを変更することにより、検出感度および測定電流レンジを変えることができる。
（他の変形例）
以上、種々の変形例について説明したが、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲でさらに修正・変形して本発明を実施することができる。例えば磁気センサとしては、上記ホールセンサの他に、磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果素子など様々な磁気センサの適用が可能であり、アナログ出力型の磁気センサが望ましい。磁気センサの検出出力を被測定電流の電流量に換算する換算手段を備えることもできる。
また、アンプ内蔵型のリニアホールＩＣを磁気センサとして用いることで検出感度を高くし、被測定電流の測定精度を向上させることができる。
導体としては、抵抗が小さく被測定電流による電圧降下が生じないもので、かつ被測定電流が流れていないとき導体に残留磁界が生じない材質のもの（例えば銅など）が望ましい。
また、磁性体（磁気ヨーク）についても、フェライトやパーマロイなど様々な磁性材料の適用が可能であるが、フェライトのように小型成形が可能で安価なものが望ましい。
保持部材をＡＢＳ樹脂やＰＢＴ樹脂などの弾性変形する材料で構成し、この部材に磁気センサや導体、磁性体を嵌め込むようにして複数の爪で係止すれば、接着工程を省略することができて組立が簡単であり、生産性が向上する。特に、樹脂としてはＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）でＣＴＩ（ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ  ｔｒａｃｋｉｎｇ  ｉｎｄｅｘ）値２５０以上、難燃性ＵＬ９４−Ｖ０のものが好ましい。
筒状の磁気ヨークは一体成形されることが望ましいが、組立性等を考慮して、複数個の磁性体を組み合わせて筒状形状を成形する（第１および第２実施形態）こともできる。
以上説明したように本発明に係る電流センサによれば、被測定電流が流れる導体と、上記被測定電流により発生される磁束を検出する磁気センサと、上記導体が挿通され、上記導体の一部と上記磁気センサを覆う筒状の磁性体を備え、該磁性体は、その内面の上記磁気センサとの対向位置に凸部を備えるとともに、ほぼ均一な磁気特性を有する構成としたことにより、従来の電流センサに必要であったコイルやプリント基板等の部品を削減でき、組立性も著しく向上することができる。
したがって、多様なアプリケーションに対して好都合に対応することが可能な、小型で、生産・組立性が向上し、安価で大量生産に適した表面実装可能な電流センサを提供することができる。また、磁性体が直交する２つの基準面に対して対称な面形状を有する構成とすることで、外部磁場に対する耐ノイズ性を著しく向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、従来の電流センサの一例を示す斜視図である。
図２は、本発明に係る電流センサの第１実施形態を示す断面図である。
図３は、本発明に係る電流センサの第１実施形態を示す平面図である。
図４は、本発明に係る電流センサの第１実施形態の磁気シミュレーション結果を示す磁力線図である。
図５は、本発明に係る電流センサの第２実施形態の磁気シミュレーション結果を示す磁力線図である。
図６Ａ〜６Ｃは、本発明に係る電流センサの第３実施形態およびその変形例の要部を概略的に示す断面構成図である。
図７は、本発明に係る電流センサの第４実施形態の平面の部分断面図である。
図８は、本発明に係る電流センサの第４実施形態の図７中ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ‘線に沿った断面図である。
図９は、本発明に係る電流センサの第４実施形態の図７中ＩＸ−ＩＸ‘線に沿った断面図である。
図１０は、本発明に係る電流センサの第５実施形態において、磁気ヨークの一部を取り除いたものの平面図である。
図１１は、本発明に係る電流センサの第５実施形態において、磁気ヨークの一部を取り除いたものの正面図である。
図１２Ａ〜１２Ｇは、ホールセンサ（磁気センサ）の端子のフォーミングの例を示す斜視図である。
図１３Ａおよび１３Ｂは、基台の下に形成された凸部の効果を比較して説明するための電流センサの正面図である。
図１４は、沿面距離の改善効果を説明するための部分拡大断面図である。
図１５Ａおよび１５Ｂは、磁性体の変形例を示す平面図である。
図１６Ａおよび１６Ｂは、図１５Ａおよび１５Ｂの磁性体を用いた電流センサの一次電流−出力電圧の関係を示す特性図である。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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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１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１２Ｅ】
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【図１２Ｆ】
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【図１２Ｇ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【国際調査報告】
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