(57)【要約】【課題】磁気検出素子としてＧＭＲ素子を用いた場合であっても、精度のよい磁界検知が可能であり、バスバに流れる電流を精度よく検出することが可能な電流検出構造を提供する。【解決手段】電流が流れる第１バスバ２と、第１バスバ２と同じ方向に電流が流れる第２バスバ３と、第１バスバ２と第２バスバ３との間に配置される磁気検出素子４と、を備え、磁気検出素子４は、両バスバ２，３の電流が流れる方向に対して垂直方向であり、かつ、第１バスバ２と第２バスバ３の配列方向に対して垂直方向の磁界の強度を測定するように配置されるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流が流れる第１バスバと、
前記第１バスバと同じ方向に電流が流れる第２バスバと、
前記第１バスバと前記第２バスバとの間に配置される磁気検出素子と、を備え、
前記磁気検出素子は、前記両バスバの電流が流れる方向に対して垂直方向であり、かつ、前記第１バスバと前記第２バスバの配列方向に対して垂直方向の磁界の強度を測定するように配置される
ことを特徴とする電流検出構造。
【請求項２】
前記磁気検出素子は、巨大磁気抵抗効果素子である
請求項１記載の電流検出構造。
【請求項３】
前記第１バスバと前記磁気検出素子との距離は、前記第２バスバと前記磁気検出素子との距離よりも大きい
請求項１または２記載の電流検出構造。
【請求項４】
前記第１バスバと前記第２バスバは、長手方向に沿って電流を流す長方形の板状の導体からなり、その表面同士が対向するように平行に配置されている
請求項１〜３いずれかに記載の電流検出構造。
【請求項５】
前記磁気検出素子は、前記両バスバの幅方向の中心を通る面上に配置される
請求項４記載の電流検出構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流検出構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
バスバに流れる電流を検出する従来の電流検出構造として、特許文献１が知られている。
【０００３】
特許文献１に記載の電流検出構造では、ギャップ部を有するリング状磁気コアがバスバを囲むように配置され、ギャップ部に磁気検出素子としてのホール素子が配置されている。特許文献１に記載の電流検出構造では、バスバに流れる電流によって生じる磁界をリング状磁気コアが集磁し、当該集磁した磁界をギャップ部に配置しているホール素子へ集中させるので、バスバからの磁界が弱い場合であっても、バスバからの磁界を精度よく検知することができ、バスバに流れる電流を精度よく検出することが可能である。
【０００４】
しかし、特許文献１の電流検出構造では、バスバの外周にリング状磁気コアを配置する必要があるため、電流検出構造が大型化してしまうという課題があった。
【０００５】
そこで、特許文献２では、リング状磁気コアを設けずに、バスバに流れる電流を検出する電流検出構造が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１７５２７６号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２の電流検出構造では、リング状磁気コアを省略でき小型化が可能になるものの、磁気検出素子にバスバで発生する磁界を集中させることができないため、磁界を精度よく検知できない場合があるという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明者らは、小型でありながらも、バスバで発生する磁界を精度よく検出することが可能な電流検出構造を実現するために、磁気検出素子として検知感度の高い巨大磁気抵抗効果素子（以下、ＧＭＲ（Giant Magneto Resistive effect）素子という）を用いることを考えた。
【０００９】
しかし、磁気検出素子としてＧＭＲ素子を用いた場合、検知する磁界が大きすぎ、精度のよい磁界検出ができないという問題に直面した。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、磁気検出素子としてＧＭＲ素子を用いた場合であっても、精度のよい磁界検知が可能であり、バスバに流れる電流を精度よく検出することが可能な電流検出構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、電流が流れる第１バスバと、前記第１バスバと同じ方向に電流が流れる第２バスバと、前記第１バスバと前記第２バスバとの間に配置される磁気検出素子と、を備え、前記磁気検出素子は、前記両バスバの電流が流れる方向に対して垂直方向であり、かつ、前記第１バスバと前記第２バスバの配列方向に対して垂直方向の磁界の強度を測定するように配置される電流検出構造である。
【００１２】
前記磁気検出素子は、巨大磁気抵抗効果素子であってもよい。
【００１３】
前記第１バスバと前記磁気検出素子との距離は、前記第２バスバと前記磁気検出素子との距離よりも大きくてもよい。
【００１４】
前記第１バスバと前記第２バスバは、長手方向に沿って電流を流す長方形の板状の導体からなり、その表面同士が対向するように平行に配置されていてもよい。
【００１５】
前記磁気検出素子は、前記両バスバの幅方向の中心を通る面上に配置されてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、磁気検出素子としてＧＭＲ素子を用いた場合であっても、精度のよい磁界検知が可能であり、バスバに流れる電流を精度よく検出することが可能な電流検出構造を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る電流検出構造を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）はその１Ｂ−１Ｂ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を添付図面にしたがって説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態に係る電流検出構造を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）はその１Ｂ−１Ｂ線断面図である。
【００２０】
図１（ａ），（ｂ）に示すように、電流検出構造１は、電流が流れる第１バスバ２と、第１バスバ２と同じ方向に電流が流れる第２バスバ３と、第１バスバ２と第２バスバ３との間に配置される磁気検出素子４と、を備えている。
【００２１】
バスバ２，３は、長方形の板状の導体であり、その長手方向に沿って電流を流す電流路となるものである。第１バスバ２と第２バスバ３は、同じ形状に形成されている。
【００２２】
第１バスバ２と第２バスバ３は、その長手方向が一致するように、かつ、その表面同士が対向するように（表面の法線方向が一致するように）平行に配置されている。
【００２３】
本実施形態では、第１バスバ２と第２バスバ３には、同じ値の電流が流れているとする。第１バスバ２と第２バスバ３を流れる電流の値が異なっていてもよいが、電流検出構造１では、磁気検出素子４において両バスバ２，３で発生した磁界を合成した磁界の強度を検出するため、両バスバ２を流れる電流の関係が一定であるか、あるいは、両バスバ２，３の一方を流れる電流が既知であること（つまりバスバ２，３の一方を流れる電流をリファレンスとして用いて他方の電流値を求めること）が必要になる。なお、バスバ２，３を流れる電流は、例えば、定常時で最大２００Ａ程度、異常時等の突入電流で最大８００Ａ程度であり、周波数は、例えば最大１００ｋＨｚ程度である。
【００２４】
磁気検出素子４は、検出軸Ｄに沿った方向の磁界の強度（磁束密度）に応じた電圧の出力信号を出力するように構成されている。本実施形態では、磁気検出素子４として、高い感度を有するＧＭＲ素子を用いる。
【００２５】
磁気検出素子４は、両バスバ２，３の電流が流れる方向に対して垂直方向（図１（ｂ）の紙面方向）であり、かつ、両バスバ２，３の配列方向（図１（ｂ）の上下方向）に対して垂直方向、すなわち、バスバ２，３の幅方向（図１（ｂ）の左右方向）に検出軸Ｄを沿わせるように配置し、その検出軸Ｄに沿った方向の磁界の強度を測定するように配置される。なお、磁気検出素子４の検出軸Ｄは、バスバ２，３の幅方向に対して−１０°〜１０°程度傾いてもよい。
【００２６】
図１（ｂ）に示すように、磁気検出素子４は、図示上側の第１バスバ２で発生する磁界と、図示下側の第２バスバ３で発生する磁界を合成した合成磁界を検出することになる。ここで、両バスバ２，３を流れる電流は同じ方向であるため、磁気検出素子４を配置する両バスバ２，３の間の位置においては、両バスバ２，３で発生した磁界は互いに逆方向となり、合成磁界は両バスバ２，３で発生した磁界よりも小さくなる。
【００２７】
ここで、両バスバ２，３で発生した磁界が完全に逆方向となるのは、両バスバ２，３の幅方向の中心を通る面上となるため、より精度の高い検出を行うためには、両バスバ２，３の幅方向の中心を通る面上に磁気検出素子４を配置する（つまり、磁気検出素子４の少なくとも一部が両バスバ２，３の幅方向の中心を通る面と重なる位置に磁気検出素子４を配置する）ことが望ましい。
【００２８】
なお、磁気検出素子４として用いるＧＭＲ素子では、内部にバイアスコイルを有し検出軸Ｄと垂直方向に常時磁界をかけた状態として出力を安定させるものが知られている。本実施形態においては、バイアスコイルがかける磁界の方向は図１（ｂ）における上下方向となるが、この方向に大きな磁界がかかると、バイアスコイルがかける磁界が相殺されるなどして、出力が安定しなくなる場合がある。本実施形態では、両バスバ２，３の幅方向の中心を通る面上に磁気検出素子４を配置しているため、バスバ２，３で発生した磁界がバイアスコイルの磁界に影響を与えることがなく、ＧＭＲ素子の出力を安定させ高精度な検出が可能になる。また、磁気検出素子４は、両バスバ２，３の配列方向に対して垂直方向に検出軸Ｄを沿わせるように配置されている。これによっても、上述と同様の効果が得られる。
【００２９】
また、本実施形態では、両バスバ２，３を流れる電流の値が同じであるため、両バスバ２，３で発生した磁界を合成した合成磁界の強度は、両バスバ２，３の中間位置で０になる。よって、磁気検出素子４は、両バスバ２，３の中間位置からずれた位置に配置される必要がある。本実施形態では、第１バスバ２と磁気検出素子４との距離が、第２バスバ３と磁気検出素子４との距離よりも大きくなる位置に、磁気検出素子４を配置している。
【００３０】
合成磁界の強度は、両バスバ２，３の配列方向における磁気検出素子４の位置により調整することができるため、磁気検出素子４に適した強度の磁界が検出されるように、磁気検出素子４の位置を適宜調整するとよい。
【００３１】
より具体的には、磁気検出素子４は、検出する磁界（バスバ２，３で発生する磁界を合成した合成磁界）の磁束密度が０より大きく５ｍＴ以下となる位置に配置されることが望ましい。これは、一般的なＧＭＲ素子では、５ｍＴを超える磁束密度のもとでは出力が飽和してしまい、測定が困難となってしまうためである。なお、ここでいう磁束密度の大きさとは定常状態におけるものであり、異常時や過渡状態において一時的に５ｍＴを超えてしまうような場合は除外するものとする。
【００３２】
また、ＧＭＲ素子では、精度良く磁束密度を検出可能な領域（磁束密度と出力電圧が容易に線形補正できる領域）が通常２ｍＴ以下であるため、より好ましくは、検出する磁界の磁束密度（定常状態における磁束密度）が０より大きく２ｍＴ以下となる位置に磁気検出素子４を配置するとよい。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態に係る電流検出構造１では、電流が流れる第１バスバ２と、第１バスバ２と同じ方向に電流が流れる第２バスバ３と、第１バスバ２と第２バスバ３との間に配置される磁気検出素子４と、を備え、磁気検出素子４は、両バスバ２，３の電流が流れる方向に対して垂直方向であり、かつ、第１バスバ２と第２バスバ３の配列方向に対して垂直方向の磁界の強度を測定するように配置されている。
【００３４】
このように構成することで、両バスバ２，３で発生した磁界が互いに打ち消し合うこととなり、バスバ２，３に流れる電流が大きい場合であっても、磁気検出素子４で検出する磁界の強度を小さくすることが可能になる。つまり、本実施形態によれば、磁気検出素子４としてＧＭＲ素子を用いた場合であっても、精度のよい磁界検知が可能になり、バスバ２，３に流れる電流を精度よく検出することが可能になる。
【００３５】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００３６】
１  電流検出構造
２  第１バスバ
３  第２バスバ
４  磁気検出素子
【図１】
2015225024.tif 000003