(57)【要約】【課題】本発明は、外乱磁界による影響を除去し、高精度の電流センサを提供することを目的とする。【解決手段】互いに平行な第１の電流路１ａおよび第２の電流路１ｂを有する電流バー１と、第１の電流路１ａおよび第２の電流路１ｂの間に配置された磁気検出ユニット１１と、を有し、磁気検出ユニット１１は第１のバイアス磁石３と、第１の電流路１ａと第１のバイアス磁石３との間に位置して第１のバイアス磁石３からの磁界が印加される第１の磁気センサ素子５と、第２の電流路１ｂと第１のバイアス磁石３との間に位置して第１のバイアス磁石３からの磁界が印加される第２の磁気センサ素子６と、を備えた電流センサである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに平行な第１の電流路および第２の電流路を有する電流バーと、
前記第１の電流路および前記第２の電流路の間に配置された磁気検出ユニットと、を有し、
前記磁気検出ユニットは第１の磁気発生器と、
前記第１の電流路と前記第１の磁気発生器との間に位置して前記第１の磁気発生器からの磁界が印加される第１の磁気センサ素子と、
前記第２の電流路と前記第１の磁気発生器との間に位置して前記第１の磁気発生器からの磁界が印加される第２の磁気センサ素子と、
を備えた電流センサ。
【請求項２】
前記磁気検出ユニットは、さらに前記第１の磁気発生器、前記第１の磁気センサ素子および前記第２の磁気センサ素子を保持するホルダーを備え、
前記ホルダーは樹脂で形成され、
前記電流バーは金属で形成され、
前記ホルダーは前記電流バーの一部を挟み込むように形成されている請求項１記載の電流センサ。
【請求項３】
前記磁気検出ユニットは、さらに、前記第１の電流路と前記第１の磁気センサ素子との間に配置される第３の磁気センサ素子と、
前記第２の電流路と前記第２の磁気センサ素子との間に配置される第４の磁気センサ素子とを備えた請求項１記載の電流センサ。
【請求項４】
前記磁気検出ユニットは、さらに、前記第１の電流路と前記第３の磁気センサ素子との間もしくは前記第３の磁気センサ素子と前記第１の磁気センサ素子との間に配置された第２の磁気発生器と、
前記第２の電流路と前記第４の磁気センサ素子との間もしくは前記第４の磁気センサ素子と前記第２の磁気センサ素子との間に配置された第３の磁気発生器と、
を備えた請求項３記載の電流センサ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の電流センサを製造する方法であって、
前記電流バーからの磁界による前記第１の磁気センサ素子の出力と、前記電流バーからの磁界による前記第２の磁気センサ素子の出力の絶対値が等しくなるように、前記第１の電流路および前記第２の電流路の少なくともいずれか一方をトリミングする工程を備えた電流センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流が作る磁界を磁気センサ素子で検出することを利用した電流センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気センサを用いて電流が作る誘導磁界を検出する電流センサは知られている。磁気センサとしては、ホール素子や磁気抵抗素子などが知られている。磁気センサを使用する際には、バイアス磁石を用いる場合がある。特に、電流の流れる方向の正負の判別が不可能な磁気抵抗素子を用いる場合には、バイアス磁石を用いて電流が流れていない状態でも磁界が印加されているようにして正負の方向の判別ができるようにしている。また、バイアス磁石を用いて磁界に対する抵抗値の変化率が直線的に変化する磁界の領域で使用するようにすることもできる。
【０００３】
磁気センサを用いた電流センサは地磁気などの外乱磁界の影響を受けてしまう。この影響を除くためには、シールドを施すという選択肢もあるが、２個の磁気センサを一対として用いる方法がある。この方法は、測定すべき電流からの磁界が逆方向で同一大きさになるように一対の磁気センサを配置して、これらの磁気センサの差動出力を求めるというものである。これらの磁気センサに対し、外乱磁界は同じ大きさ同じ方向で印加されるので、差動出力を求めると、外乱磁界の成分は相殺され、外乱磁界の影響を除くことができる。
【０００４】
このような一対の磁気センサを用いて外乱磁界の影響を除く方法は知られており、例えば一対の磁気センサを導体を中心に互いに１８０°反対側に配置させる構成も知られている（特許文献１）。
【０００５】
一方、電流バーを平行な２本の電流路に分岐し、平行な２本の電流路間に一対の磁気センサを配置する方法も知られている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２８３４５１号公報（図８）
【特許文献２】特開２００６−１８４２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一対の磁気センサを用いて外乱磁界の影響を除去する場合には、外乱磁界による一方の磁気センサの出力と他方の出力とが等しい場合に両者の差動出力を求めるので、一対の磁気センサにおける磁界に対する出力特性を等しくする必要がある。
【０００８】
上記先行技術文献においては、そのような出力特性を等しくする具体的な方法は記載されていない。
【０００９】
本発明は上記従来課題を解決するもので、外乱磁界による影響を除去し、高精度の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】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、互いに平行な第１の電流路および第２の電流路を有する電流バーと、前記第１の電流路および前記第２の電流路の間に配置された磁気検出ユニットと、を有し、前記磁気検出ユニットは第１の磁気発生器と、前記第１の電流路と前記第１の磁気発生器との間に位置して前記第１の磁気発生器からの磁界が印加される第１の磁気センサ素子と、前記第２の電流路と前記第１の磁気発生器との間に位置して前記第１の磁気発生器からの磁界が印加される第２の磁気センサ素子と、を備えた電流センサである。
【００１１】
請求項１に記載の発明は、磁気発生器が１つなので、小型になるという作用効果を有する。また、１個の磁気発生器で第１の磁気センサ素子と第２の磁気センサ素子の２個の磁気センサ素子のそれぞれに磁界を印加するので、２個の磁気センサ素子のそれぞれに別の磁気発生器を用いる場合に比べて、磁気発生器のバラツキによるそれぞれの磁気センサ素子に印加されるバイアス磁界のバラツキを減少させることができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記磁気検出ユニットは、さらに前記第１の磁気発生器、前記第１の磁気センサ素子および前記第２の磁気センサ素子を保持するホルダーを備え、前記ホルダーは樹脂で形成され、前記電流バーは金属で形成され、前記ホルダーは前記電流バーの一部を挟み込むように形成されている電流センサである。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、電流バーに対する第１の磁気発生器、第１の磁気センサおよび第２の磁気センサの配置位置を高精度にすることができるので、電流センサの測定精度を高めることが可能となる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、前記磁気検出ユニットは、さらに、前記第１の電流路と前記第１の磁気センサ素子との間に配置される第３の磁気センサ素子と、前記第２の電流路と前記第２の磁気センサ素子との間に配置される第４の磁気センサ素子とを備えたものである。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、第１の電流路および第２の電流路の中央部は、これらの電流路からの誘導磁界が打ち消し合い、合成された磁界は小さくなる一方で、中央部から離れた位置では打ち消しあう磁界が小さくなり、合成された磁界が相対的に大きくなることを利用し、大電流を測定するときは、中央部寄りの第１の磁気センサ素子および第２の磁気センサ素子を用いて電流の測定を行い、小電流の場合には中央部から離れた第３の磁気センサ素子および第４の磁気センサ素子によって電流の測定を行なうようにして、電流センサの測定域を広げることができるという作用効果を有する。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、前記磁気検出ユニットは、さらに、前記第１の電流路と前記第３の磁気センサ素子との間もしくは前記第３の磁気センサ素子と前記第１の磁気センサ素子との間に配置された第２の磁気発生器と、前記第２の電流路と前記第４の磁気センサ素子との間もしくは前記第４の磁気センサ素子と前記第２の磁気センサ素子との間に配置された第３の磁気発生器と、を備えた電流センサである。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、第３の磁気センサ素子の近傍に第２の磁気発生器を、第４の磁気センサ素子の近傍に第３の磁気発生器をそれぞれ形成配置することで、第３の磁気センサ素子および第４の磁気センサ素子のそれぞれに適切なバイアス磁界を印加させることができるという作用効果を有する。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、前記電流バーからの磁界による前記第１の磁気センサ素子の出力と、前記電流バーからの磁界による前記第２の磁気センサ素子の出力の絶対値が等しくなるように、前記第１の電流路および前記第２の電流路の少なくともいずれか一方をトリミングする工程を備えた電流センサの製造方法である。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、第１の電流路および第２の電流路を流れる電流を等しくすることができるので、より正確な電流の測定が可能となるという作用効果を有する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の電流センサは、外乱磁界の影響を除去し、高精度の電流測定を可能にする電流センサに関するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態１における電流センサの分解斜視図
【図２】同電流センサの平面図
【図３】同電流センサの側面断面図
【図４】同電流センサの正面断面図
【図５】同電流センサの第１の磁気センサ素子の平面図
【図６】同電流センサの第２の磁気センサ素子の平面図
【図７】同電流センサの主要部の正面断面図
【図８】同電流センサの主要部の平面図
【図９】本発明の実施の形態１における電流センサのバリエーションの主要部の平面図
【図１０】本発明の実施の形態２における電流センサの主要部の平面図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における電流センサについて、図面を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態１における電流センサの分解斜視図、図２は同電流センサの平面図、図３は同電流センサの側面断面図、図４は同電流センサの正面断面図である。
【００２３】
方向を示す軸は、電流バー１の延伸方向、即ち電流方向をＸ軸、電流バー１の厚み方向をＺ軸とし、Ｘ軸とＺ軸に垂直な方向をＹ軸と定義している。
【００２４】
電流バー１は板状の導体である。電流バー１は第１の電流路１ａと第２の電流路１ｂの２本に分岐し、その後再び合流して１本になる構造である。第１の電流路１ａと第２の電流路１ｂとは、同じ電流が流れるように抵抗値を等しくしている。第１の電流路１ａと第２の電流路１ｂの間の空間を開口部１ｃと呼ぶことにする。電流バー１はねじ孔１ｄおよびねじ孔１ｅを有している。
【００２５】
ホルダー２は後述する第１のバイアス磁石３等を保持する。ホルダー２は下方に突出したホルダー突出部２ａを有している。ホルダー突出部２ａが開口部１ｃに嵌合することにより、ホルダー２は電流バー１に取り付けられる。或いは、ホルダー２の材料を樹脂とし、金属である電流バー１を金型に入れて成型を行なうインサート成形またはアウトサート成形で製造してもよい。
【００２６】
第１のバイアス磁石３は第１の磁気発生器としての直方体形状の永久磁石である。直方体の長手方向の一方の端部がＮ極、他方の端部がＳ極となるように着磁されている。第１のバイアス磁石３はＸ軸正方向をＮ極、Ｘ軸負方向をＳ極としている。フレキシブル基板４は第１のバイアス磁石３の３個の面に沿うように配置されている。第１の磁気センサ素子５はフレキシブル基板４に取り付けられ、第１のバイアス磁石３からの磁界が印加されている。第２の磁気センサ素子６もフレキシブル基板４に取り付けられ、第１のバイアス磁石３からの磁界が印加されている。第１の磁気センサ素子５と第２の磁気センサ素子６とは、第１のバイアス磁石３の互いに対向する面に沿って配置されている。第１の磁気センサ素子５と第２の磁気センサ素子６とは、電流バー１の第１の電流路１ａと第２の電流路１ｂとの間、言い換えると開口部１ｃに配置されている。また、第１の磁気センサ素子５と第２の磁気センサ素子６とは、第１の電流路１ａと第２の電流路１ｂとの中央部、即ち電流が流れる方向における開口部１ｃの中央部に対して等距離に配置されている。
【００２７】
回路基板７は必要に応じて各種の電子部品が実装されており、フレキシブル基板４を介して第１の磁気センサ素子５および第２の磁気センサ素子６と電気的に接続されている。コネクタ８はコネクタピン８ａ、コネクタピン８ｂ、コネクタピン８ｃおよびコネクタピン８ｄを有している。コネクタピン８ａ、コネクタピン８ｂ、コネクタピン８ｃおよびコネクタピン８ｄは回路基板７と電気的に接続されている。
【００２８】
ねじ９およびねじ１０はそれぞれねじ孔１ｄおよびねじ孔１ｅにねじ止めすることによってホルダー２を電流バー１に固定している。なお、ホルダー２が電流バー１に十分に固定されるのであれば、ねじ９およびねじ１０を用いなくてもよい。なお、ホルダー２、ホルダー突出部２ａ、第１のバイアス磁石３、フレキシブル基板４、第１の磁気センサ素子５、第２の磁気センサ素子６、回路基板７、コネクタ８、コネクタピン８ａ、コネクタピン８ｂ、コネクタピン８ｃ、コネクタピン８ｄ、ねじ９およびねじ１０により磁気検出ユニット１１を構成する。
【００２９】
図５は同電流センサの第１の磁気センサ素子の平面図、図６は同電流センサの第２の磁気センサ素子の平面図である。
【００３０】
第１の磁気センサ素子５は以下の構成を備えている。第１の基板３０上に第１の電圧印加端子３１、第１のグランド端子３２、第１の出力端子３３および第２の出力端子３４が形成されている。第１の電圧印加端子３１と第１の出力端子３３間には第１の磁気抵抗体パターン３５が、第１の出力端子３３と第１のグランド端子３２間には第２の磁気抵抗体パターン３６が、第１の電圧印加端子３１と第２の出力端子３４間には第３の磁気抵抗体パターン３７が、第２の出力端子３４と第１のグランド端子３２間には第４の磁気抵抗体パターン３８がそれぞれ接続されている。第１の磁気抵抗体パターン３５、第２の磁気抵抗体パターン３６、第３の磁気抵抗体パターン３７および第４の磁気抵抗体パターン３８は、それぞれ、磁界が印加されると抵抗値が変化する磁気抵抗体からなり、例えば、ＭＲ（Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）やＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）などの磁気抵抗体を用いることができる。本実施の形態においてはＭＲを用いている。これらの磁気抵抗体パターンはミアンダ状に形成されている。第１の磁気抵抗体パターン３５と第４の磁気抵抗体パターン３８は、磁気抵抗体パターンの長手方向がＸ軸に対し４５°傾いており、Ｘ軸負方向かつＺ軸正方向からＸ軸正方向かつＺ軸負方向に向いた傾きである。第２の磁気抵抗体パターン３６と第３の磁気抵抗体パターン３７は、磁気抵抗体パターンの長手方向がＸ軸に対し４５°傾いており、Ｘ軸正方向かつＺ軸正方向からＸ軸負方向かつＺ軸負方向に向いた傾きである。ＭＲの場合には、磁気抵抗体パターンの面内方向、即ち図５におけるＸＺ平面内で電流の流れる方向に対する垂直な方向の磁界が感磁方向である。従って、ミアンダ状の磁気抵抗体パターンの長手方向に垂直な方向が感磁方向となる。第１の磁気抵抗体パターン３５の感磁方向と第４の磁気抵抗体パターン３８の感磁方向は同一であり、第２の磁気抵抗体パターン３６の感磁方向と第３の磁気抵抗体パターン３７の感磁方向も同一であり、第１の磁気抵抗体パターン３５と第４の磁気抵抗体パターン３８の感磁方向は、第２の磁気抵抗体パターン３６と第３の磁気抵抗体パターン３７の感磁方向と互いに垂直な関係にある。
【００３１】
第２の磁気センサ素子６も第１の磁気センサ素子５と同様に以下の構成を備えている。第２の基板５０上に第２の電圧印加端子５１、第２のグランド端子５２、第３の出力端子５３および第４の出力端子５４が形成されている。第２の電圧印加端子５１と第３の出力端子５３間には第５の磁気抵抗体パターン５５が、第３の出力端子５３と第２のグランド端子５２間には第６の磁気抵抗体パターン５６が、第２の電圧印加端子５１と第４の出力端子５４間には第７の磁気抵抗体パターン５７が、第４の出力端子５４と第２のグランド端子５２間には第８の磁気抵抗体パターン５８がそれぞれ接続されている。第５の磁気抵抗体パターン５５、第６の磁気抵抗体パターン５６、第７の磁気抵抗体パターン５７および第８の磁気抵抗体パターン５８は、それぞれ、磁界が印加されると抵抗値が変化する磁気抵抗体からなり、例えば、ＭＲやＧＭＲなどの磁気抵抗体を用いることができ、本実施の形態においてはＭＲを用いている。これらの磁気抵抗体パターンはミアンダ状に形成されている。第５の磁気抵抗体パターン５５と第８の磁気抵抗体パターン５８は、磁気抵抗体パターンの長手方向がＸ軸に対し４５°傾いており、Ｘ軸正方向かつＺ軸正方向からＸ軸負方向かつＺ軸負方向に向いた傾きである。第６の磁気抵抗体パターン５６と第７の磁気抵抗体パターン５７は、磁気抵抗体パターンの長手方向がＸ軸に対し４５°傾いており、Ｘ軸負方向かつＺ軸正方向からＸ軸正方向かつＺ軸負方向に向いた傾きである。
【００３２】
第１の磁気抵抗体パターン３５、第２の磁気抵抗体パターン３６、第３の磁気抵抗体パターン３７、第４の磁気抵抗体パターン３８、第５の磁気抵抗体パターン５５、第６の磁気抵抗体パターン５６、第７の磁気抵抗体パターン５７および第８の磁気抵抗体パターン５８は、互いに無磁界時の抵抗値および磁界が印加されたときの抵抗変化が等しい。従って、これらの８個の磁気抵抗体パターンは、感磁方向に同一の大きさの磁界が印加されると、同じ抵抗値になる。
【００３３】
図７は、本発明の実施の形態１における同電流センサの主要部の正面断面図、図８は同電流センサの主要部の平面図である。電流バー１にはＸ軸正方向に電流が流れているとすると、第１の電流路１ａおよび第２の電流路１ｂによる磁界は、それぞれを流れる電流が等しいのでその絶対値は等しい。第１の電流路１ａおよび第２の電流路１ｂによって第１の磁気センサ素子５および第２の磁気センサ素子６に印加される磁界は、実用上Ｚ軸方向のみ考えればよい。従って、第１の磁気センサ素子５には第１の電流路１ａからのＺ軸負方向の磁界Ｂa1と第２の電流路１ｂからのＺ軸正方向の磁界Ｂb1との合成磁界である磁界Ｂ1が印加されることになる。磁界の大きさは距離の２乗に反比例するから磁界Ｂa1＞Ｂb1となるので、Ｂ1はＺ軸下向きである。同様に第２の磁気センサ素子６には第１の電流路１ａからのＺ軸負方向の磁界Ｂa2と第２の電流路１ｂからのＺ軸正方向の磁界Ｂb2との合成磁界である磁界Ｂ2が印加されることになる。磁界Ｂ2の向きはＺ軸正方向である。
【００３４】
一方、第１のバイアス磁石３からのバイアス磁界Ｂ3は、Ｎ極からＳ極へ向かう方向の磁界、即ちＸ軸負方向の磁界となる。従って、バイアス磁界Ｂ3は第１の磁気抵抗体パターン３５、第２の磁気抵抗体パターン３６、第３の磁気抵抗体パターン３７、第４の磁気抵抗体パターン３８、第５の磁気抵抗体パターン５５、第６の磁気抵抗体パターン５６、第７の磁気抵抗体パターン５７および第８の磁気抵抗体パターン５８の長手方向および感磁方向とそれぞれ４５°の角度をなす方向である。
【００３５】
以上のように構成された電流センサの動作原理について、以下に説明をする。
【００３６】
第１の出力端子３３は第１の磁気抵抗体パターン３５および第２の磁気抵抗体パターン３６間の中点電位Ｖ1を出力し、同様に第２の出力端子３４は第３の磁気抵抗体パターン３７および第４の磁気抵抗体パターン３８間の中点電位Ｖ2を出力する。中点電位Ｖ1と中点電位Ｖ2の差動出力を求めることで第１の磁気センサ素子５における出力電圧Ｖ5を得ることができる。言い換えると、第１の磁気センサ素子５は第１の磁気抵抗体パターン３５、第２の磁気抵抗体パターン３６、第３の磁気抵抗体パターン３７および第４の磁気抵抗体パターン３８によってフルブリッジ回路を有している。
【００３７】
第３の出力端子５３は第５の磁気抵抗体パターン５５および第６の磁気抵抗体パターン５６間の中点電位Ｖ3を出力し、同様に第４の出力端子５４は第７の磁気抵抗体パターン５７および第８の磁気抵抗体パターン５８間の中点電位Ｖ4を出力する。中点電位Ｖ3と中点電位Ｖ4の差動出力を求めることで第２の磁気センサ素子６における出力電圧Ｖ6を得ることができる。言い換えると、第２の磁気センサ素子６は第５の磁気抵抗体パターン５５、第６の磁気抵抗体パターン５６、第７の磁気抵抗体パターン５７および第８の磁気抵抗体パターン５８によってフルブリッジ回路を有している。
【００３８】
本実施の形態の電流センサは、さらに第１の磁気センサ素子５と第２の磁気センサ素子６との差動出力または加算された出力を求めて、これを電流センサとしての出力にしている。この場合、出力電圧Ｖ5と出力電圧Ｖ6の出力変動が同位相であれば加算出力を求めるようにし、逆位相であれば差動出力を求めるようにすればよい。
【００３９】
上記の動作原理によれば、一切の磁界の影響を無視した場合には、電流センサの出力は０となる。実際には、第１の磁気センサ素子５と第２の磁気センサ素子６との両方に第１のバイアス磁石３からの磁界が常に印加されている。この場合、第１のバイアス磁石３からの磁界は第１の磁気抵抗体パターン３５、第２の磁気抵抗体パターン３６、第３の磁気抵抗体パターン３７、第４の磁気抵抗体パターン３８、第５の磁気抵抗体パターン５５、第６の磁気抵抗体パターン５６、第７の磁気抵抗体パターン５７および第８の磁気抵抗体パターン５８に対し、それぞれのパターンの感磁方向に対して４５°の方向に同じ大きさで印加されるので、これらの８つの磁気抵抗体パターンの抵抗値は等しくなり、電流センサの出力は０となる。
【００４０】
次に、電流バー１からの磁界が印加される場合を考える。電流が増加した場合には、第１の磁気抵抗体パターン３５、第４の磁気抵抗体パターン３８、第５の磁気抵抗体パターン５５および第８の磁気抵抗体パターン５８においては、電流による誘導磁界とバイアス磁界の合成磁界の印加方向がそれぞれの磁気抵抗体パターンの感磁方向に向かうようになるので、これらの抵抗値はそれぞれ低下する。一方、第２の磁気抵抗体パターン３６、第３の磁気抵抗体パターン３７、第６の磁気抵抗体パターン５６および第７の磁気抵抗体パターン５７においては、電流による誘導磁界とバイアス磁界の合成磁界の印加方向がそれぞれの磁気抵抗体パターンの感磁方向に対する垂直方向に向かうようになるので、第１の磁気抵抗体パターン３５、第４の磁気抵抗体パターン３８、第５の磁気抵抗体パターン５５および第８の磁気抵抗体パターン５８に比べると相対的に抵抗値が増加する。従って、中点電位Ｖ1および中点電位Ｖ3の各電位は上昇し、中点電位Ｖ2および中点電位Ｖ4の各電位は低下する。
【００４１】
これに対し、電流が低下した場合には、第２の磁気抵抗体パターン３６、第３の磁気抵抗体パターン３７、第６の磁気抵抗体パターン５６および第７の磁気抵抗体パターン５７においては、電流による誘導磁界とバイアス磁界の合成磁界の印加方向がそれぞれの磁気抵抗体パターンの感磁方向に向かうようになるので低下する。一方、第１の磁気抵抗体パターン３５、第４の磁気抵抗体パターン３８、第５の磁気抵抗体パターン５５および第８の磁気抵抗体パターン５８においては、電流による誘導磁界とバイアス磁界の合成磁界の印加方向がそれぞれの磁気抵抗体パターンの感磁方向の垂直に向かうようになるので、これらの抵抗値は第１の磁気抵抗体パターン３５、第４の磁気抵抗体パターン３８、第５の磁気抵抗体パターン５５および第８の磁気抵抗体パターン５８に比べて相対的にそれぞれ上昇する。従って、中点電位Ｖ1および中点電位Ｖ3の各電位は低下し、中点電位Ｖ2および中点電位Ｖ4の各電位は上昇する。
【００４２】
以上より、出力電圧Ｖ5と出力電圧Ｖ6の出力変動が同位相なので、電流センサの出力としては出力電圧Ｖ5と出力電圧Ｖ6を加算した出力を求めるような構成にすれば、加算しない場合に比べて２倍の出力変動を得ることができる。
【００４３】
この状態で、外乱磁界が印加された場合を考える。第１の磁気センサ素子５と第２の磁気センサ素子６に対して、電流バー１を流れる電流による磁界は１８０°逆の方向に印加されるが、外乱磁界は同方向で印加される。従って、出力電圧Ｖ5と出力電圧Ｖ6を加算すると、電流バー１を流れる電流による誘導磁界は上記のように２倍の出力変動を得ることができるが、外乱磁界は相殺される。
【００４４】
これによって、外乱磁界の影響を除去することができる。また、本実施の形態においては、バイアス磁界を発生する磁石が第１のバイアス磁石３の１個だけであるので、２個ある場合に比べて、小型化が可能になり、さらにバイアス磁石のバラツキによるバイアス磁界のバラツキも減少することができる。本実施の形態においては、電流バー１に対するホルダー２の取付位置精度が高く、第１のバイアス磁石３、第１の磁気センサ素子５および第２の磁気センサ素子６の配置位置もホルダー２の形状で決定されることから、第１の電流路１ａ、第２の電流路１ｂ、第１のバイアス磁石３、第１の磁気センサ素子５および第２の磁気センサ素子６の位置関係の精度を向上させることが可能となり、これによって、高精度の電流測定が可能となる。
【００４５】
図９は本発明の実施の形態１における電流センサのバリエーションの主要部の平面図である。図１に示す電流センサとの相違点は、第１のバイアス磁石３が４つの磁極を有していることである。これにより、第１の磁気センサ素子５に印加されるバイアス磁界の方向がＸ軸正方向となり、第１の磁気センサ素子５に印加されるバイアス磁界と第２の磁気センサ素子６に印加されるバイアス磁界との方向が１８０°反対になる点が図１に示す電流センサと異なる。
【００４６】
この実施の形態においては、電流バー１を流れる電流が増加した場合、および減少した場合に出力電圧Ｖ5と出力電圧Ｖ6とは逆位相で変動するので、電流センサとしては出力電圧Ｖ5と出力電圧Ｖ6との差動出力を求める構成にすればよい。
【００４７】
この実施の形態においても、図１に示す電流センサと同様の効果を得ることができる。
【００４８】
（実施の形態２）
図１０は、本発明の実施の形態２における電流センサの主要部の平面図である。図１０を用いて、実施の形態２における電流センサについて説明する。
【００４９】
実施の形態２における電流センサは、実施の形態１における電流センサにおいて、第１の磁気センサ素子５と第１の電流路１ａの間に第３の磁気センサ素子７１を、第３の磁気センサ素子７１と第１の磁気センサ素子５の間に第２の磁気発生器としての第２のバイアス磁石７２を、第２の磁気センサ素子６と第２の電流路１ｂの間に第４の磁気センサ素子７３を、第４の磁気センサ素子７３と第２の磁気センサ素子６の間に第３の磁気発生器としての第３の磁気バイアス磁石７４とを配置させたものである。
【００５０】
第３の磁気センサ素子７１と第４の磁気センサ素子７３の関係は第１の磁気センサ素子５と第２の磁気センサ素子６の関係と同じであり、第３の磁気センサ素子７１は第１の磁気センサ素子５と同様の構成を備え、第４の磁気センサ素子７３は第２の磁気センサ素子６同様の構成を備えている。
【００５１】
基本的な動作原理は、実施の形態１の電流センサと同様であるが、本実施の形態の電流センサは測定レンジの拡大が可能となる。大電流を測定する場合には、第１の磁気センサ素子５および第２の磁気センサ素子６によって電流の測定を行なう。この場合、第１の電流路１ａと第２の電流路１ｂとの中央部に近いところに第１の磁気センサ素子５および第２の磁気センサ素子６は位置しているので、第１の電流路１ａおよび第２の電流路１ｂからの磁界を打ち消す割合が大きくなり、誘導磁界が弱められた状態で印加される。これに対し、小電流を測定する場合には第３の磁気センサ素子７１および第４の磁気センサ素子７３によって電流の測定を行なう。この場合、第１の電流路１ａと第２の電流路１ｂとの中央部から離れた位置に第３の磁気センサ素子７１および第４の磁気センサ素子７３は位置しているので、第１の電流路１ａおよび第２の電流路１ｂからの磁界が打ち消す割合が小さくなり、誘導磁界が弱められる割合が小さい状態で第３の磁気センサ素子７１および第４の磁気センサ素子７３に印加される。
【００５２】
これにより、大電流にも、小電流にも対応可能な電流センサを得ることができる。
【００５３】
なお、第３の磁気センサ素子７１と第２のバイアス磁石７２の位置、第４の磁気センサ素子７３と第３の磁気バイアス磁石７４の位置を入れ替えてもよい。
【００５４】
第１のバイアス磁石３の磁界が十分強い場合には、第２のバイアス磁石７２と第３のバイアス磁石７４のバイアス磁石は用いなくてもよい。この場合、第１の磁気センサ素子５、第２の磁気センサ素子６、第３の磁気センサ素子７１および第４の磁気センサ素子７３のそれぞれの磁気センサ素子は、第１のバイアス磁石３からのバイアス磁界を利用する構成になり、バイアス磁石が１個である利点を享受することができる。
【００５５】
第２のバイアス磁石７２および第３のバイアス磁石７４の２つのバイアス磁石を用いた場合であっても、第１の磁気センサ素子５および第２の磁気センサ素子６に関しては第１のバイアス磁石３の１個だけであるので、この両素子に関してはバイアス磁石が１個の利益を享受することができる。
【００５６】
なお、実施の形態２における電流センサにおいても、実施の形態１における電流センサと同様に図９のような４極の磁石を第１のバイアス磁石３に用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明に係る電流センサは、電流が作る誘導磁界を測定することで電流の測定を行なう電流センサに適用して有用である。
【符号の説明】
【００５８】
１  電流バー
１ａ  第１の電流路
１ｂ  第２の電流路
１ｃ  開口部
１ｄ  ねじ孔
１ｅ  ねじ孔
２  ホルダー
２ａ  ホルダー突出部
３  バイアス磁石
４  フレキシブル基板
５  第１の磁気センサ素子
６  第２の磁気センサ素子
７  回路基板
８  コネクタ
８ａ  コネクタピン
８ｂ  コネクタピン
８ｃ  コネクタピン
８ｄ  コネクタピン
９  ねじ
１０  ねじ
３０  第１の基板
３１  第１の電圧印加端子
３２  第１のグランド端子
３３  第１の出力端子
３４  第２の出力端子
３５  第１の磁気抵抗体パターン
３６  第２の磁気抵抗体パターン
３７  第３の磁気抵抗体パターン
３８  第４の磁気抵抗体パターン
５０  第２の基板
５１  第２の電圧印加端子
５２  第２のグランド端子
５３  第３の出力端子
５４  第４の出力端子
５５  第５の磁気抵抗体パターン
５６  第６の磁気抵抗体パターン
５７  第７の磁気抵抗体パターン
５８  第８の磁気抵抗体パターン
７１  第３の磁気センサ素子
７２  第２のバイアス磁石
７３  第４の磁気センサ素子
７４  第３のバイアス磁石
【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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