(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
分岐位置と合流位置との間に空隙部を有し、前記空隙部により分離された、同一の断面積を有する第１電流路及び第２電流路を有する電流線と、
前記空隙部に設けられ、前記電流線を流れる測定電流により発生する磁界を検出する磁気センサと、を有する電流量検出器であって、
前記空隙部の幅ｇと厚さｔとは、厚さｔ／幅ｇ≦１の関係を満たし、前記空隙部の幅方向中心から±ｇ／６の領域内に前記磁気センサが設けられ、
前記電流線は、前記第１電流路及び前記第２電流路の上面と、前記分岐位置あるいは前記合流位置を含む電流路上面と、が段差となるように構成されていることを特徴とする電流量検出器。
【請求項２】
前記空隙部の幅ｇと厚さｔとが、厚さｔ／幅ｇ≦１の関係を満たすことにより、前記空隙部の幅方向中心から±ｇ／６の領域内に、前記測定電流の周波数の変動に拘わらず一様な磁界勾配が形成され、前記磁気センサが設けられた位置における感磁軸の磁界成分の減衰比ｒが周波数に依存することなく０．５≦ｒ≦１の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の電流量検出器。
【請求項３】
少なくとも２つの磁気センサを有し、各磁気センサの感磁軸は互いに平行であり、各磁気センサの差動により電流量が検出されることを特徴とする請求項１又は２に記載の電流量検出器。
【請求項４】
前記空隙部の幅ｇと厚さｔとが、ｔ／ｇ≦０．５の関係を満たし、前記磁気センサの位置での感磁軸の磁界成分の減衰比ｒは周波数に依存することなく０．８≦ｒ≦１の関係を満たすことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電流量検出器。
【請求項５】
前記空隙部の幅ｇと厚さｔとが、ｔ／ｇ≦０．２５の関係を満たし、前記磁気センサの位置での感磁軸の磁界成分の減衰比ｒは周波数に依存することなく０．９５≦ｒ≦１であることを特徴とする請求項４に記載の電流量検出器。
【請求項６】
前記磁気センサは、感磁面内の磁界を検出する磁気抵抗効果素子を有し、前記磁気センサの感磁軸は前記感磁面内にあり、
前記磁気センサは、前記第１電流路及び前記第２電流路から発生する誘導磁界の合成磁界の前記感磁軸の磁界成分に基づいて、電流量を検出することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電流量検出器。
【請求項７】
前記磁気センサは、前記空隙部の厚み方向の中心線が前記磁気センサを通り、幅方向の中心線が前記磁気センサを通らない位置に配置され、
前記磁気センサの感磁軸は、電流の流れる方向に対して垂直に配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の電流量検出器。
【請求項８】
前記磁気センサは、前記空隙部の幅方向の中心線が前記磁気センサを通り、厚み方向の中心線が前記磁気センサを通らない位置に配置され、
前記磁気センサの感磁軸は、電流の流れる方向に対して水平に配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の電流量検出器。
【請求項９】
前記磁気センサは、前記空隙部の中心に対して対称に２つ配置されていることを特徴とする請求項７又は８のいずれかに記載の電流量検出器。
【請求項１０】
大電流線をさらに有し、
前記電流線が、前記大電流線から分岐され前記大電流線と合流する迂回電流路を構成することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の電流量検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流により発生する磁界を磁気センサにより検知して電流量を検出する電流量検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電流量検出器は、電流を高精度に測定することができるものであり、車両、産業機械、電力用機器等の高精度化、低消費電力化のために用いられている。このような電流量検出器は、電流線と、電流線内を流れる電流により発生する磁界を検出する磁気センサと、を有する。これまで、磁気センサとしては、コアとホール素子を用いるもの、カレントトランス、シャント抵抗器などが使用されてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００２−５２３７５１号公報
【特許文献２】特開平８−１３６５８７号公報
【特許文献３】特開平７−１４０１８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば特許文献３に開示されたコアとホール素子を用いた磁気センサでは、電流線の周囲に配置したリング状のコアで集磁してホール素子で磁界を検出する。しかしながら、この場合、測定電流が大電流である場合にはコアが飽和し、それを防ぐためにはコアを大型化せざるを得なかった。すなわち、特許文献３では、大電流を測定するためには装置の大型化が避けられないという問題があった。【０００５】
そこで、コアそのものをなくしサイズアップを抑制する構成として、特許文献１においては、１つ又は多数の中抜き部を有する直線状の導体によって磁界勾配を生成し、差動場測定装置により磁界勾配を検出することによって、導体内を流れる電流量を測定することを特徴とする装置及び方法が開示されている（特許文献１）。また、特許文献２においては、中抜き部を持つ直線状の導体によって、本来発生する磁界より減衰（アッテネート）させた磁界勾配を生成し、最もアッテネート効果の高い中心部位に置いた磁気センサにより測定電流値を測定することを特徴とする装置及び方法が開示されている（特許文献２）。これら特許文献１及び２では、導体に中抜き部を形成することにより、同じ電流量でも、発生する磁界を抑制して、上述の大型化の問題を解決しようとしている。【０００６】
特許文献３に記載の磁気センサから、コアそのものをなくしたホール素子では小さな磁界を検出できないため、特許文献１では、小さな磁界でも高精度に検出することができる、多層巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ）、トンネル磁気抵抗効果素子（ＴＭＲ）等の高感度磁気抵抗効果素子を用いた電流量検出器などが記載されている。【０００７】
高感度のＧＭＲ及びＴＭＲ等を用いた磁気センサは微小磁界の変化が測定可能であることから、微小電流による誘導磁界の変化を測定可能である一方で、地磁気、機器及び環境などによる外部磁界の影響を受けやすく、外部磁界によるノイズに起因する誤動作あるいは誤検出への対策も必要である。【０００８】
このような高感度のＧＭＲ及びＴＭＲ等を用いた磁気センサにおいて、交流モーターとインバータ間の電流など、低周波領域から高周波領域まで周波数が変わるような場合には、表皮効果により、電流線の電流密度分布が変わってしまう。このため、安定して同じ精度で電流量の検出ができないという問題があった。【０００９】
本発明は、上記課題に鑑み成されたものであり、その目的とするところは、広い周波数領域に亘って（特に高周波領域においても）高精度に電流量を検出可能な電流量検出器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明に係る電流量検出器は、分岐位置と合流位置との間に空隙部を有し、前記空隙部により分離された、同一の断面積を有する第１電流路及び第２電流路を有する電流線と、
前記空隙部に設けられ、前記電流線を流れる測定電流により発生する磁界を検出する磁気センサと、を有する電流量検出器であって、
前記空隙部の幅ｇと厚さｔとは、厚さｔ／幅ｇ≦１の関係を満し、前記空隙部の幅方向中心から±ｇ／６の領域内に前記センサが設けられていることを特徴とする。【００１１】
また、本発明に係る電流量検出器において、前記空隙部の幅ｇと厚さｔとが、厚さｔ／幅ｇ≦１の関係を満たすことにより、前記空隙部の幅方向中心から±ｇ／６の領域内に、前記測定電流の周波数の変動に拘わらず一様な磁界勾配が形成され、前記磁気センサが設けられた位置における感磁軸の磁界成分の減衰比ｒが周波数に依存することなく０．５≦ｒ≦１の関係を満たすことを特徴とする。【００１２】
また、本発明に係る電流量検出器において、少なくとも２つの磁気センサを有し、各磁気センサの感磁軸は互いに平行であり、各磁気センサの差動により電流量が検出されることを特徴とする。【００１３】
さらに、本発明に係る電流量検出器において、好適には、前記空隙部の幅ｇと厚さｔとが、ｔ／ｇ≦０．５の関係を満たすことにより、前記磁気センサの位置での感磁軸の磁界成分の減衰比ｒは周波数に依存することなく０．８≦ｒ≦１の関係を満たすことを特徴とする。【００１４】
さらに好適には、前記空隙部の幅ｇと厚さｔとが、ｔ／ｇ≦０．２５の関係を満たすことにより、前記磁気センサの位置での感磁軸の磁界成分の減衰比ｒは周波数に依存することなく略１（具体的には、０．９５≦ｒ≦１）であることを特徴とする。【００１５】
本発明に係る電流量検出器において、前記感磁軸を有する磁気センサは、感磁面内の磁界を検出する磁気抵抗効果素子を有し、前記感磁軸は感磁面内にあり、前記磁気センサにより、第１電流路及び第２電流路から発生する誘導磁界の合成磁界の感磁軸の磁界成分に基づいて電流量を検出することを特徴とする。【００１６】
また、本発明に係る電流量検出器において、前記磁気センサは、空隙部の厚み方向の中心線上であって、幅方向の中心線上でない位置に配置され、感磁軸は電流の流れる方向に対して垂直に配置されていることが好ましい。【００１７】
また、本発明に係る電流量検出器において、前記磁気センサは、空隙部の幅方向の中心線上であって、厚み方向の中心線上でない位置に配置され、感磁軸は電流の流れる方向に対して水平に配置されていることが好ましい。【００１８】
また、本発明に係る電流量検出器において、前記磁気センサは、空隙部の中心に対して対称に２つ配置されていてもよい。【００１９】
また、本発明に係る電流量検出器において、前記電流線は、前記第１電流路及び前記第２電流路の上面と、前記分岐位置あるいは前記合流位置を含む電流路上面と、が段差となるように構成されていてもよい。【００２０】
また、本発明に係る電流量検出器は、主電流路と、前記主電流路から分岐され前記主電流路と合流する迂回電流路と、を有する電流線と、前記迂回電流路に設けられた上述の電流量検出器と、を有してなる構成とすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、広い周波数領域に亘って（特に高周波領域においても）高精度に電流量を検出可能な電流量検出器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る電流量検出器の概略図である。図１（ａ）は、その電流量検出器の斜視図であり、図１（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、その側面図、上面図である。
【図２】図２（ａ）は、本発明の実施の形態１に係る電流量検出器の上面図、図２（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、空隙部付近の部分拡大図、及びＡ−Ａ’断面図である。
【図３】図３は、周波数１００Ｈｚにおける電流密度分布を示した図である。
【図４】図４は、周波数１ｋＨｚにおける電流密度分布を示した図である。
【図５】図５は、周波数１０ｋＨｚにおける電流密度分布を示した図である。
【図６】図６は、周波数１００ｋＨｚにおける電流密度分布を示した図である。
【図７】図７（ａ）は、電流線の幅方向の位置[ｍｍ]と厚さ方向の磁束密度[Ｔ]との関係を示したグラフである。図７（ｂ）は、電流線の幅方向の位置[ｍｍ]と磁束密度減衰比との関係を示したグラフである。
【図８】図８は、印加電流の周波数[Ｈｚ]と空隙部の中央から±１ｍｍの位置における差分磁束密度[Ｔ]との関係を示したグラフである。
【図９Ａ】図９Ａは、印加電流の周波数[Ｈｚ]と空隙部の中央から±１ｍｍの位置における差分磁束密度[Ｔ]との関係を示したグラフである。
【図９Ｂ】図９Ｂは、印加電流の周波数[Ｈｚ]と空隙部の中央から±１ｍｍの位置における差分磁束密度[Ｔ]との関係を示したグラフである。
【図９Ｃ】図９Ｃは、印加電流の周波数[Ｈｚ]と空隙部の中央から±１ｍｍの位置における差分磁束密度[Ｔ]との関係を示したグラフである。
【図１０】図１０は、アスペクト比ｔ／ｇと減衰比ｒとの関係を示したグラフである。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態１に係る電流量検出器の断面図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態１に係る電流量検出器のある態様の概略図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態１に係る電流量検出器の別の態様の概略図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施の形態１に係る電流量検出器のさらに別の態様の概略図である。
【図１５】図１５は、空隙部のいずれの場所を測定したかを示した図である。
【図１６】図１６は、導体板厚方向中央から高さ方向に１ｍｍの点であって、且つ幅方向板幅中央±５ｍｍの点における、幅方向位置［ｍｍ］と厚さ方向磁束密度［Ｔ］との関係を示したグラフである。
【図１７】図１７は、導体板厚方向中央から高さ方向に１．５ｍｍの点であって、且つ幅方向板幅中央±５ｍｍの点における、幅方向位置［ｍｍ］と厚さ方向磁束密度［Ｔ］との関係を示したグラフである。
【図１８】図１８は、導体板厚方向中央部の点であって、且つ幅方向板幅中央±５ｍｍの点における、幅方向位置［ｍｍ］と厚さ方向磁束密度［Ｔ］との関係を示したグラフである。
【図１９】図１９は、導体板厚方向中央から高さ方向に-１ｍｍの点であって、且つ幅方向板幅中央±５ｍｍの点における、幅方向位置［ｍｍ］と厚さ方向磁束密度［Ｔ］との関係を示したグラフである。
【図２０】図２０は、導体板厚方向中央から高さ方向に-１．５ｍｍの点であって、且つ幅方向板幅中央±５ｍｍの点における、幅方向位置［ｍｍ］と厚さ方向磁束密度［Ｔ］との関係を示したグラフである。
【図２１】図２１は、空隙部のいずれの場所を測定したかを示した図である。
【図２２】図２２は、厚さ方向の位置[ｍｍ]と厚さ方向磁束密度[Ｔ]との関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向及び位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」およびそれらの用語を含む別の用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が制限されるものではない。複数の図面に表れる同一符号は、特に断らない限り同一の部分又は部材を示す。
【００２４】
図１は、本発明の実施の形態１に係る電流量検出器の概略図である。図１（ａ）は、その電流量検出器の斜視図であり、図１（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、その側面図、上面図である。図１に示すように、本発明の実施の形態１に係る電流量検出器１は、分岐位置（図２のＱ領域に相当する）と合流位置（図２のＳ領域に相当する）との間に空隙部２を有する電流線３と、空隙部２内に設けられ、電流線３を流れる測定電流により発生する磁界を検出する磁気センサ４と、を有する電流量検出器１である。このような電流量検出器１において、空隙部２の幅ｇと厚さｔとが、厚さｔ／幅ｇ≦１の関係を満たすことで、空隙部２の幅方向中心から±ｇ／６の領域内に、測定電流の周波数の変動に拘わらず一様な磁界勾配が形成され、磁気センサ４が設けられた位置における感磁軸の磁界成分の減衰比ｒが周波数に依存することなく０．５≦ｒ≦１の関係を満たすことを見出した。すなわち、本発明の実施の形態１に係る発明の構成によれば、前記磁気センサ４を±ｇ／６の領域内に配置することで、広い周波数領域に亘って高精度に電流量を検出可能である。ここで、「減衰比ｒ」とは、表皮効果による電流密度分布の偏りが発生する高周波における、電流線の周囲に発生する磁束密度と、直流付近の周波数における磁束密度と、の比であり、例えば周波数１ＭＨｚにおける差分磁束密度Ｂｈを周波数１０Ｈｚにおける差分磁束密度Ｂ１で除して得られた比を意味する。減衰比ｒの詳細な算出方法等については後述する。また、「周波数に依存することなく」とは、低周波（直流に近い領域、即ち１０Ｈｚ〜１００Ｈｚ）における減衰比ｒが０．５≦ｒ≦１の範囲内にあるだけでなく、高周波（インバータなどの動作、あるいは制御に関する領域１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ）における減衰比ｒが０．５≦ｒ≦１の範囲内にある状態を意味し、減衰比ｒが周波数に依存しないことを意味する。
【００２５】
図２〜７は、本発明の実施の形態１に係る電流量検出器１が、厚さｔ／幅ｇ≦１の関係を満たすことにより、空隙部２の幅方向中心から±ｇ／６の領域内に、前記測定電流の周波数の変動に拘わらず一様な磁界勾配が形成されることを説明するための図面である。さらに図８〜１０は、上記一様な磁界勾配に配置された磁気センサの感磁軸の磁界成分の減衰比ｒが周波数に依存することなく、０．５≦ｒ≦１の関係を満たすことを説明するための図面である。
【００２６】
図２（ａ）に示すように、電流線３が分岐する前の領域（即ち領域Ｐ）における電流路を「分岐する前の電流路」又は「分岐する前の電流路Ｐ」と称し、電流線３が分岐している領域（即ち領域Ｑ）における電流路を「分岐位置の電流路」又は「分岐位置の電流路Ｑ」と称する。また、分岐が完了した後の領域（即ち領域Ｒ）の２つの電流路を「第１電流路」（又は「第１電流路Ｒ１」）、「第２電流路」（又は「第２電流路Ｒ２」）と称する（電流の進行方向に対して左側を第１電流路Ｒ１、右側を第２電流路Ｒ２とする）。電流線３が合流している領域（即ち領域Ｓ）における電流路を「合流位置の電流路」又は「合流位置の電流路Ｓ」と称し、電流線３が合流した後の領域（即ち領域Ｔ）における電流路を「合流した後の電流路」又は「合流した後の電流路Ｔ」と称する。ここで、電流線３は、分岐する前の電流路Ｐ、分岐位置の電流路Ｑ、第１電流路Ｒ１及び第２電流路Ｒ２、合流位置の電流路Ｓ、合流した後の電流路Ｔを合わせたものである。
【００２７】
本発明者らは、電流量検出器について鋭意研究を重ねた結果、以下の知見を得た。
図２（ａ）〜（ｃ）に示すような電流線３、すなわち、空隙部２を有し電流路が空隙部２で分岐しその後合流するような電流線３に、１００Ｈｚ、１ｋＨｚ、１０ｋＨｚ、１００ｋＨｚの周波数で交流電流を流した場合、表皮効果の影響で交流電流の周波数に依存して電流密度分布に以下のような相違が表れる。
【００２８】
周波数１００Ｈｚでは、図３に示すように、分岐する前の電流路Ｐ、分岐位置の電流路Ｑ、第１電流路Ｒ１及び第２電流路Ｒ２、合流位置の電流路Ｓ、合流した後の電流路Ｔのそれぞれにおいて、電流密度は一様であり、Ａ−Ｂ断面（即ち第１電流路Ｒ１及び第２電流路Ｒ２を通る断面）においても第１電流路Ｒ１及び第２電流路Ｒ２を流れる電流の電流密度は一様である。
【００２９】
周波数１ｋＨｚでは、図４に示すように、電流線３の幅方向外側において、高い電流密度領域が現れ、さらに高周波の周波数１０ｋＨｚでは、図５に示すように、上記の傾向が顕著になり、電流線３の幅方向外側において、極めて高い電流密度領域が現れるとともに、電流線３の厚さ方向についても上側及び下側に高い電流密度領域が現れ始める。
【００３０】
さらに高周波の周波数１００ｋＨｚでは、図６に示すように、電流密度は、電流線３の表皮部分に極めて高い電流密度領域が現れ、表皮部分と中心部分とで電流密度の差が極めて大きくなる。
【００３１】
本発明者らは、高周波（１０ｋＨｚ以上）〜低周波（１００Ｈｚ以下）において、空隙部２の厚さ方向に、第１電流路Ｒ１及び第２電流路Ｒ２に流れる電流密度分布に偏りが生じ、形成される空隙部２における磁束密度分布も周波数に依存して変わる可能性があるとの知見を得た。
【００３２】
本発明者らは、上記知見に基づき鋭意検討を重ねた結果、以下の点を見出した。
すなわち、上述のように、第１電流路Ｒ１及び第２電流路Ｒ２に流れる電流密度分布に偏りが生じ、それにより空隙部２における磁束密度分布も周波数に依存して大きく変わり得るにも拘わらず、図７（ａ）に示すように、空隙部２の幅長をｇとして、幅中心線（図２（ａ）に示した空隙部２の長手方向軸Ｏに相当）から左右に±ｇ／６の間の範囲（すなわち、空隙部２の幅中心線から−ｇ／６離れた位置から当該中心線から＋ｇ／６離れた位置までの範囲）においては、いずれの周波数においても厚さ方向の磁束密度はほとんど変化が見られないことが分かった。これは空隙部２の長手方向（領域Ｒ）の全長にわたって確認された。すなわち、１００Ｈｚ〜１００ｋＨｚまで周波数が変わるにしたがって磁束密度分布が大きく変わっているにも拘わらず、幅方向について±ｇ／６の範囲のみに着目すれば周波数に依存することなく一様な磁界勾配が空隙部２に形成されている。また、図７（ｂ）に示すように、１００Ｈｚと１００ｋＨｚとの減衰比と、１０Ｈｚと１ＭＨｚとの減衰比と、を示した場合、±ｇ／６の範囲においては、減衰比ｒがｒ≧０．８であり、０．５≦ｒ≦１を満たす。
【００３３】
図９Ａ〜９Ｃは、空隙部２の幅ｇと厚さｔとを変数にして、空隙部２の幅方向中心より±ｇ／６の位置であって、且つ、厚さ方向の中心位置において発生する垂直方向磁界の周波数特性を表したグラフである。尚、図８は、図９Ａから、幅ｇが６ｍｍ、厚さｔが６ｍｍとなる条件において測定したデータだけを抜き出したものである。図８に示すようにｆ１以下の低周波とｆ２以上の高周波において周波数に対する磁束密度の変化の小さい領域が存在する。図１０は、図９Ａ〜９Ｃの結果より、減衰比ｒとアスペクト比ｔ／ｇとをプロットしたものである。減衰比ｒはアスペクト比ｔ／ｇの関数として決定できる。ここで、アスペクト比ｔ／ｇ≦１を満たしさえすれば、１ＭＨｚ以下であれば使用周波数によらず検出磁界が低周波側の磁界の半分（３ｄＢ低くなる）以上になり、広帯域で十分なＳ／Ｎ比を確保することができる。
【００３４】
本発明者らは、上記知見を得、ｔ／ｇ≦１を満たしさえすれば、空隙部の幅方向中心から±ｇ／６の領域内に、測定電流の周波数の変動に拘わらず一様な磁界勾配が形成され、磁気センサ４が設けられた位置における感磁軸の磁界成分の減衰比ｒが周波数に依存することなく０．５≦ｒ≦１の関係を満たすことを見出し、本発明を完成させるに至ったものである。
【００３５】
さらに好ましくは、空隙部の幅ｇと厚さｔとは、厚さｔ／幅ｇ≦０．２５の関係を満たし、これにより、空隙部の幅方向中心から±ｇ／６の領域内に一様な磁界勾配が形成され、磁気センサ４が設けられた位置における感磁軸の磁界成分の減衰比ｒが周波数に依存することなく０．９５≦ｒ≦１の関係を満たす。上記構成によれば、厚さｔと幅ｇを適宜調整することにより、広い周波数領域に亘って高精度に電流量を検出可能である。
【００３６】
以下、本発明の実施の形態１に係る電流量検出器の各構成部材について詳細に説明する。
【００３７】
（１）電流線
図２（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態１に係る電流量検出器１の電流線３を示している。図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、電流線３の中央には、磁気センサ４が収容される空隙部２が設けられている。空隙部２の長手方向軸Ｏは、電流線３の幅方向についての中心線（電流線３の長手方向軸Ｋ）と略一致している。そのため、空隙部２により分岐された第１電流路Ｒ１と第２電流路Ｒ２とはそれぞれ略同じ断面積を有する。また、第１電流路Ｒ１の形状と第２電流路Ｒ２の形状は略同一であることが好ましい。このように、第１電流路Ｒ１の形状と第２電流路Ｒ２の形状とが、略同一であることにより、一様な磁界を得られる厚さ方向の範囲が広くなる。そのため、幅方向にも一定の磁束密度領域が増え、取り付け自由度が大きくなる。ここで、「同じ断面積」、「形状が同一」とは、断面積が完全に同じである場合、形状が完全に同一である場合に限られず、断面積が略同じ、形状が略同一の場合も含まれるものとする。
【００３８】
また、第１電流路Ｒ１と第２電流路Ｒ２とに分岐される前の電流路（分岐する前の電流路Ｐ）の断面積及び第１電流路Ｒ１と第２電流路Ｒ２とから合流した後の電流路（合流した後の電流路Ｔ）の断面積は、第１電流路Ｒ１の断面積と第２電流路Ｒ２の断面積とを合算したものと略同じであることが好ましい。このように、分岐する前の電流路Ｐの断面積又は合流した後の電流路Ｔの断面積が、第１電流路Ｒ１の断面積と第２電流路Ｒ２の断面積を合算したものとが略同じである場合、電流路Ｔと、第１電流路Ｒ１及び第２電流路Ｒ２との発熱量が同一となり、発熱による抵抗変化によって電流密度分布が変動するのを抑制できる。そのため、測定誤差を抑制することができる。
【００３９】
第１電流路Ｒ１と第２電流路Ｒ２との間であって分岐位置の電流路Ｑと合流位置の電流路Ｓとの間に形成された空隙部２は、図２（ａ）に示すように、電流線３の長手方向軸Ｋに対して略平行な辺Ｍ、Ｎを有する略矩形状であることが好ましい。また、角部３１、３２、３３、３４、３５は電流密度分布が偏りやすいため、曲面とするかもしくは適度に湾曲させる（曲率を持たせる）ことが好ましい。このように角部３１、３２、３３、３４、３５を曲面とするかもしくは適度に湾曲させることにより、電流線３を流れる電流の抵抗を低減することができる。ここで、電流線３の長手方向軸Ｋに対して略平行とは、必ずしも電流線３の長手方向軸Ｋに対して完全に平行である必要はなく、電流密度分布に影響を与えない限り、電流線３の長手方向軸Ｋに対して傾斜していてもよい。
【００４０】
本発明の実施の形態１に係る電流量検出器１において、電流線３は、銅、アルミニウム等の金属；若しくは前記金属と、スズ、銀、ジルコニウム、クロム、ニッケル、鉄、亜鉛、ケイ素、リン、マグネシウム等との合金；若しくはアルミニウムと銅の貼り合わせ、又はアルミニウムと銅とからなるクラッド材等から構成されることが好ましい。特に好ましくは銅である。銅は安価である上に電気抵抗が低いため、好適に用いられる。
【００４１】
（２）磁気センサ
本発明に係る電流量検出器１において、磁気センサ４として磁界の強度に応じて電気信号を出力できるものならば如何なる磁気センサを使用してもよく、現在知られている公知の磁気センサを使用することができる。しかしながら、本願発明は、垂直方向を検出することができる磁気センサとして、薄膜で形成できる異方性磁気抵抗効果（以下、異方性磁気抵抗効果をＡＭＲと称することもある）素子、多層巨大磁気抵抗効果（以下、多層巨大磁気抵抗効果をＧＭＲと称することもある）素子、スピンバルブ型磁気抵抗効果（以下、スピンバルブ型磁気抵抗効果をＳＶＧＭＲと称する）素子、トンネル磁気抵抗効果（以下、トンネル磁気抵抗効果をＴＭＲと称することもある）素子、ホール素子、磁気インピーダンス素子、磁気誘導素子、フラックスゲート素子等を用いることができる。
例えば、巨大磁気抵抗効果素子を用いて、前記素子の位置にバイアス磁界がかかるようにコイル等を配することで、バイアス磁界に対して垂直な方向に感磁軸を設定し、感磁軸方向の磁界成分に対して比例する電圧を出力する磁気比例方式の磁気センサ、さらに前記感磁軸方向の磁界成分に対応して、反対方向に同じ強度の磁界をかけるためのコイルを配置し、前記素子にフィードバックをかけて、そのときにコイルにかけた電圧を出力する磁気平衡方式の磁気センサなどを用いることができる。その際、前記素子は固定層の方向を考慮してブリッジ接続することで、検出可能な磁界範囲を広くすることも可能である。
【００４２】
磁気センサ４は、１つ用いてもよいし、２以上用いてもよい。２以上の磁気センサ４を用いる場合は、各磁気センサ４の感磁軸は互いに平行であり、磁気センサ４が差動により出力されることが好ましい。いずれの場合においても、少なくとも１つの磁気センサは、空隙部２の中心軸上にないことが必要である。
【００４３】
磁気センサ４を２つ用いる場合は、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、例えばプリント回路基板として汎用されるガラスエポキシ等の樹脂の基板、アルミナ又はＬＴＣＣ（低温同時焼成セラミックス）等のセラミックスなどの、基板５の両面にそれぞれの磁気センサ４の感磁軸が平行になるように磁気センサ４を設けたほうが、検出した磁界を効率よく差動により出力できるため好ましい。また、前述した薄膜の磁気抵抗効果素子を利用する場合、同一ウエハ上に２つの磁気センサを形成し、これを同一パッケージ内に配置しても良い。この場合、基板５へ一度に実装できるため効率が良い。
【００４４】
（３）磁気センサと電流線の配置
電流線３の空隙部２の幅ｇと厚さｔとの比率ｔ／ｇはｔ／ｇ≦１の関係式を満たし、磁気センサ４は空隙部２の幅方向中心から±ｇ／６の領域内に配置され、電流線からの磁界を検出できる構成であれば良く、広い動作範囲で、高感度な測定ができる効果を得られる。以下にいくつかの構成について例示する。図１１（ａ）〜（ｇ）は、電流線３の空隙部２に磁気センサ４を配置させた状態における電流線３及び磁気センサ４の断面の形態を示している。前記空隙部２への磁気センサ４の配置は、例えば、非磁性体の継ぎ手などで電流線３と磁気センサ４を固定しても良いし、空隙部２の磁界に影響しないように電流線の周囲を覆うような、例えば樹脂などの部材を設けて、電流線３及び磁気センサ４を固定しても良い。
【００４５】
（Ｉ）構成（i）
図１１（ａ）は、電流量検出器１の構成（i）を示した断面図である。図１１（ａ）においては、電流量検出器１は、１つの磁気センサ４を有する。磁気センサ４を幅方向の中心線から±ｇ／６の範囲内に配置することにより、広い動作範囲において高感度な測定が可能となる。１つの磁気センサ４を用いる場合、磁気センサ４を幅方向の中心を通る中心線２２から少し離れた位置に配置することにより、磁界を検出しやすくなるため好ましい。磁気センサ４は、センサの長手方向に感磁軸２１を有し、当該感磁軸２１は、空隙部２の中心を通る中心線２２に対して傾斜しても良い。感磁軸２１と中心線２２との傾斜角が小さい場合微小電流測定が可能であるなど、より高感度な測定が実現できる。
【００４６】
（II）構成（ii）
図１１（ｂ）は、電流量検出器１の構成（ii）を示した断面図である。図１１（ｂ）においては、電流量検出器１は、２つの磁気センサ４を有する。前記２つの磁気センサ４は、互いに略平行に配置され、幅方向に関して異なる位置に配置されている必要がある。２つの磁気センサ４のうち一方が、空隙部２の幅ｇの中心線２２上に配置されていてもよい。また、構成（i）と同様、磁気センサ４は、それぞれ、長手方向に感磁軸２１を有し、当該感磁軸２１は、空隙部２の中心を通る中心線２２に対して傾斜しても良い。さらに空隙部２の中心から対称な位置に２つの磁気センサ４を配置すると、電流によって発生する磁界を減衰する効果が最も大きく、特に動作範囲を広くでき、大電流の測定も可能となるため特に好ましい。
【００４７】
（III）構成（iii）
図１１（ｃ）は、電流量検出器１の構成（iii）を示した断面図である。図１１（ｃ）に示すように、電流線３の空隙部２の幅ｇと厚さｔとの比率ｔ／ｇはｔ／ｇ≦０．５の関係式を満たす。磁気センサ４は、構成（i）又は（ii）と同じく、１つ又は２つの磁気センサ４を有し、感磁軸２１が空隙部２の中心を通る中心線２２に対して傾斜しても良い。
【００４８】
（IV）構成（iv）
図１１（ｄ）は、電流量検出器１の構成（iv）を示した断面図である。図１１（ｄ）に示すように、構成（iv）においては、２つの磁気センサ４の感磁軸２１が空隙部２の幅方向の中心線２２に対して傾斜していない構成である以外は構成（ii）と同じ条件として良い。構成（ii）においても磁気センサ４を空隙部２の幅方向中心から±ｇ／６の領域内に配置することにより高感度な測定を行うことができるという効果が得られるが、特に構成（iv）に示すように磁気センサ４の感磁軸２１を空隙部２の幅方向の中心線２２に対して平行に配置することにより、微小電流測定が可能であるなど、より高感度な測定が可能となるため好ましい。構成(ii)と同様に空隙部２の幅方向の中心線２２に対して対称な位置に２つの磁気センサ４を配置しているため、電流によって発生する磁界を減衰する効果も大きく、大電流の測定も可能となるため特に好ましい。中心線２２に対して傾斜していない構成としてみなされる範囲としては、感磁軸と中心線との傾斜角が−１５°〜１５°の範囲が許容され、０°が最も好ましい。
【００４９】
（Ｖ）構成（v）
図１１（ｅ）は、電流量検出器１の構成（v）を示した断面図である。図１１（ｅ）に示すように、構成（v）においては、磁気センサ４の感磁軸２１が空隙部２の幅方向の中心線２２に対して傾斜していない構成である以外は構成（i）と同じ条件として良い。構成（i）においても磁気センサ４を空隙部２の幅方向中心から±ｇ／６の領域内に配置することにより高感度な測定を行うことができるという効果が得られるが、特に構成（v）に示すように磁気センサ４の感磁軸２１を空隙部２の幅方向の中心線２２に対して平行に配置することにより、微小電流測定が可能であるなど、より高感度な測定が可能となるため好ましい。中心線２２に対して傾斜していない構成としてみなされる範囲としては、感磁軸２１と中心線２２との傾斜角が−１５°〜１５°の範囲が許容され、０°が最も好ましい。
【００５０】
（VI）構成（vi）
図１１（ｆ）は、電流量検出器１の構成（vi）を示した断面図である。図１１（ｆ）に示すように、構成（vi）においては、２つの磁気センサ４の感磁軸２１が空隙部２の幅方向の中心線２２に対して９０°又は−９０°傾斜した構成である以外は構成（ii）と同じ条件として良い。特に構成（vi）に示すように２つの磁気センサ４の感磁軸２１を空隙部２の幅方向の中心線２２に対して９０°又は−９０°傾斜させることにより、電流値の増減に対し線形性の高い測定が可能であるため好ましい。さらに空隙部２の厚み方向の中心線２３に対して対称な位置に２つの磁気センサ４を配置すると、電流によって発生する磁界を減衰する効果が最も大きく、大電流の測定も可能となるため特に好ましい。中心線２２に対して９０°又は−９０°傾斜した構成としてみなされる範囲としては、感磁軸２１と中心線２２との傾斜角が７５°〜１０５°、又は−１０５°〜−７５°の範囲が許容され、９０°又は−９０°が最も好ましい。
【００５１】
図１２（ａ）は、電流量検出器１の構成（vi）の一の態様を示した斜視図、図１２（ｂ）は、その側面図、図１２（ｃ）は、その上面図である。当該一の態様に示すように、電流線３の主面が、磁気センサ４の主面及び基板５の主面と平行となるように、磁気センサ４及び基板５が電流線３の空隙部２に設けられていてもよい。
【００５２】
また、図１３は、電流量検出器１の構成（vi）の別の態様を示した斜視図である。一の態様の変形例である別の態様では、図１３に示すように、第１電流路Ｒ１及び第２電流路Ｒ２に、階段状に形成された段差部１１が設けられている。電流線３のうち低い方から空隙部に延伸して基板５が設けられ、基板５の空隙部に位置する部分の両面に磁気センサ４がそれぞれ取り付けられている。これにより、２つの磁気センサ４を、取り付けの位置精度良く、且つ、簡便に、電流線３の空隙部２に設けることができる。迂回電流路の材質は大電流線１０の材質よりも比抵抗の大きな材質で構成することで、さらに電流量を低減することができるため好ましい。また、迂回電流路全体を薄いシールドで覆うことで、外部ノイズをさらに低減できるため好ましい。
【００５３】
図１４は、電流量検出器１の構成（vi）のさらに別の態様を示した斜視図である。当該態様は、上記別の態様の変形例である。当該態様では、大電流が流れる大電流線１０から迂回する迂回電流路１２が形成され、迂回電流路１２の往路１３に上述した第１電流路Ｒ１及び第２電流路Ｒ２が形成され、第１電流路Ｒ１と第２電流路Ｒ２との間に空隙部２が設けられている。そして、第１電流路Ｒ１及び第２電流路Ｒ２に、階段状に形成された段差部１１が設けられている。段差部１１のうち低い方に基板５が設けられ、基板５の両面に磁気センサ４がそれぞれ取り付けられている。迂回電流路１２の復路１４にも同様の段差部１１が設けられている。
【００５４】
（VII）構成（vii）
図１１（ｇ）は、電流量検出器１の構成（vii）を示した断面図である。図１１（ｇ）
に示すように、構成（vii）においては、磁気センサ４の感磁軸２１が空隙部２の幅方向の中心線２２に対して９０°又は−９０°傾斜した構成である以外は構成（i）と同じ条件として良い。特に構成（vii）に示すように磁気センサ４の感磁軸２１を空隙部２の幅方向の中心線２２に対して９０°又は−９０°傾斜させることにより、電流値の増減に対し線形性の高い測定が可能であるため好ましい。中心線２２に対して９０°又は−９０°傾斜した構成としてみなされる範囲としては、感磁軸２１と中心線２２との傾斜角が７５°〜１０５°、又は−１０５°〜−７５°の範囲が許容され、９０°又は−９０°が最も好ましい。
【００５５】
（４）シミュレーション方法
電磁界解析は株式会社JSOL社製J-MAG_STUDIOver.10を用いた。解析手法は有限要素法である。すなわち細分化された導体に流れる電流（細分化要素断面積と電流密度の積）によって発生する所定の場所の磁界を要素ごとに計算し、全要素について積算する方法である。用いた本方法では渦電流による電流密度の分布も考慮されている。
【実施例】
【００５６】
本発明の実施の形態に基づきシミュレーションを行い、本発明の構成による効果を確認した。シミュレーション条件は以下の表の通りである。【００５７】
【表１】
0006582996.tif 000002
【００５８】
図１、２は、実施の形態１に基づく電流線３を示している。合流した後の電流路Ｔの断面積の和と、分岐して流れる第１電流路Ｒ１及び第２電流路Ｒ２の断面積は略一致しており、発熱などによる熱損失、電流密度変動を抑制している。第１電流路Ｒ１と第２電流路Ｒ２との間には、表１の条件に基づいて幅ｇ、長さ２０ｍｍ、厚さｔを有する空隙部２が設けられ、磁気センサ４は、幅方向の中心線から±ｇ／６の位置、厚さ方向の中心線の位置に配置され、感磁軸が幅方向中心線と平行に設けられている。分岐する前の電流路Ｐ及び合流した後の電流路Ｔの幅長はｗ、分岐位置での電流路Ｑ及び合流位置での電流路Ｓの幅長は３１ｍｍ、第１電流路Ｒ１及び第２電流路Ｒ２の幅長はｗ／２であり、電流線３の厚さはｔである。電流線３の角部３１、３２、３３、３４、３５は丸みを帯びており、その曲率半径は１．５ｍｍである。電流線３の材質は無酸素銅とした。【００５９】
断面の面積、形状が同一である第１電流路Ｒ１と、第２電流路Ｒ２とに流れるそれぞれの電流が同振幅、同周波数、同位相であり、第１電流路Ｒ１と第２電流路Ｒ２との間に形成された空隙部２に少なくとも２つの磁気センサ４が配置されている。【００６０】
図３は、上述の実施例Ａ１に係る電流線に交流電流を１００Ｈｚの周波数で流した時の電流密度を表している。図３（ａ）、（ｂ）に示すように、分岐位置での電流路Ｑ及び合流位置での電流路Ｓの全体に亘って、電流密度は１．０×１０６〜１．５×１０６Ａ／ｍ２であった。一方、分岐位置での電流路Ｑ及び合流位置での電流路Ｓ以外の部分、即ち、分岐する前の電流路Ｐ及び第１電流路Ｒ１、第２電流路Ｒ２、合流した後の電流路Ｔの全体において、電流密度は１．５×１０６〜２．０×１０６Ａ／ｍ２であった。また、図３（ｃ）、（ｄ）に示すように、Ａ−Ｂ断面の電流密度は、第１電流路Ｒ１及び第２電流路Ｒ２において、１．５×１０６〜２．０×１０６Ａ／ｍ２であった。以上のように、１００Ｈｚの周波数では、電流密度は、電流線３の全体に亘って一様であった。【００６１】
図４は、上述の実施例Ａ１に係る電流線に交流電流を１ｋＨｚの周波数で流した時の電流密度を表している。図４（ａ）、（ｂ）に示すように、電流線３の幅方向外側に２．５×１０６〜３．０×１０６Ａ／ｍ２の高い電流密度領域が現れた。電流線３の幅方向内側の中心領域では、電流密度は、１．０×１０６〜１．５×１０６Ａ／ｍ２であった。また、図４（ｃ）、（ｄ）に示すように、Ａ−Ｂ断面の電流密度は、幅方向外側の領域において２．０×１０６〜２．５×１０６Ａ／ｍ２であった。一方、幅方向中心領域においてＡ−Ｂ断面の電流密度は、１．０×１０６〜１．５×１０６Ａ／ｍ２であった。以上のように、１ｋＨｚの周波数では、電流密度は、電流線３の幅方向外側に高い電流密度領域が現れた。【００６２】
図５は、上述の実施例Ａ１に係る電流線に交流電流を１０ｋＨｚの周波数で流した時の電流密度を表している。図５（ａ）、（ｂ）に示すように、電流線３の幅方向外側に４．５×１０６〜５．０×１０６Ａ／ｍ２の極めて高い電流密度領域が現れた。また、第１電流路Ｒ１及び第２電流路Ｒ２の幅方向内側にも、３．５×１０６〜４．０×１０６Ａ／ｍ２の高い電流密度領域が現れた。電流線３の幅方向内側の中心領域では、電流密度は、２．０×１０６〜２．５×１０６Ａ／ｍ２と電流線３の幅方向外側及び第１電流路Ｒ１及び第２電流路Ｒ２の内側に比して低かった。また、図５（ｃ）、（ｄ）に示すように、Ａ−Ｂ断面の電流密度は、第１電流路Ｒ１及び第２電流路Ｒ２の幅方向外側及び幅方向内側に高い電流密度領域が現れるとともに、厚さ方向上側及び下側にも高い電流密度領域が現れた。以上のように、１０ｋＨｚの周波数では、電流密度は、電流線３の幅方向外側に高い電流密度領域が現れるとともに、電流線３の厚さ方向についても上側及び下側に高い電流密度領域が現れ始めた。【００６３】
図６は、上述の実施例Ａ１に係る電流線に交流電流を１００ｋＨｚの周波数で流した時の電流密度を表している。図６（ａ）、（ｂ）に示すように、電流線３の表面全体に４．５×１０６〜５．０×１０６Ａ／ｍ２の極めて高い電流密度領域が現れた。また、図６（ｃ）、（ｄ）に示すように、Ａ−Ｂ断面の電流密度は、第１電流路Ｒ１及び第２電流路Ｒ２の幅方向外側及び幅方向内側に４．５×１０６〜５．０×１０６Ａ／ｍ２と高い電流密度領域が現れるとともに、厚さ方向上側及び下側にも極めて高い電流密度領域が現れた。これに対して、第１電流路Ｒ１及び第２電流路Ｒ２の中心付近、すなわち、第１電流路Ｒ１及び第２電流路Ｒ２の幅方向中心領域及び厚さ方向中心領域においては、電流密度は０〜０．５×１０６Ａ／ｍ２と低かった。以上のように、１００ｋＨｚの周波数では、電流密度は、電流線３の表皮部分に極めて高い電流密度領域が現れ、表皮部分と中心部分とで電流密度の差は極めて大きかった。このように、周波数に依存して、電流線３を流れる電流の電流密度は顕著に変化した。【００６４】
図７（ａ）は、実施例Ａ１に係る電流線における、１００Ｈｚ〜１００ｋＨｚの周波数毎の第１電流路Ｒ１及び第２電流路Ｒ２が形成する空隙部２の垂直方向の磁束密度分布を示している。分岐する前の電流路Ｐ及び合流した後の電流路Ｔを流れる電流量は１２０Ａである。上述したように、周波数に依存して電流線３を流れる電流の電流密度は大きく変化する。しかしながら、電流線３を流れる電流により発生する磁束密度は、空隙部幅方向の±ｇ／６の範囲には、１００Ｈｚ〜１００ｋＨｚまでの周波数領域において、一様な磁界勾配が形成されていることが分かった。同じく、厚さ方向には空隙部２近傍までに配置される方が交流及び直流外乱磁場の影響を受けにくい。【００６５】
図７（ｂ）は、磁束密度減衰比の空隙部幅方向の分布を示している。横軸は空隙部の幅方向の位置を示しており、縦軸は磁束密度減衰比ｒを示している。■は、周波数１ＭＨｚの場合の磁束密度と１０Ｈｚの場合の磁束密度との比率を示している。◆は、周波数１００ｋＨｚの場合の磁束密度と１００Ｈｚの場合の磁束密度との比率（即ち、当該比率は磁束密度減衰比ｒに相当する）を示している。図７（ｂ）に示すように、±１ｍｍの範囲においては、磁束密度減衰比ｒは０．８を超えており、磁気センサ４をこのような範囲に置いた場合良好な電流量検出器とすることができることが確認された。即ち、空隙部２の中心から±１ｍｍの位置における垂直方向の磁束密度の差分の出力は、±０．００１Ｔとなり、例えば薄膜磁気抵抗効果素子を磁界検出素子とした場合の動作範囲に適している（電流線３の外側などに配置した場合０．００３Ｔとなり検出素子が飽和し検出可能範囲外となる）ことが確認された。【００６６】
図８は、１０Ｈｚ〜１ＭＨｚにおいて実施例Ａ２の空隙部２の中心から±１ｍｍの位置におけるＺ方向成分の磁束密度の差分の周波数特性を示している。横軸は印加電流の周波数［Ｈｚ］であり、縦軸は空隙部２の幅方向中央から±１ｍｍの位置における差分磁束密度［Ｔ］である。分岐する前の電流路Ｐ及び合流した後の電流路Ｔに流れる測定電流は１２０Ａである。１０Ｈｚから２００Ｈｚまでの領域（この領域を領域Ａと称する）においては、差分磁束密度は減衰しておらず、差分磁束密度と印加電流の周波数との関数は、領域Ａの周波数において、水平な直線に近似できる。そして、２００Ｈｚから３０ｋＨｚまでの領域（この領域を領域Ｂと称する）において、差分磁束密度が２００Ｈｚから減衰し始め、変曲点ｆ１を過ぎた辺りから変曲点ｆ２近くまで差分磁束密度と印加電流の周波数との関数の傾きが一定になる。そして、約３０ｋＨｚから１ＭＨｚまでの領域（この領域を領域Ｃと称する）において、差分磁束密度と印加電流の周波数との関数は、水平な直線に近似できる。ここで、便宜的に低周波側の変曲点をｆ１、高周波側の変曲点をｆ２と称する。周波数１ＭＨｚにおける差分磁束密度をＢｈとし、周波数１０Ｈｚにおける差分磁束密度をＢ１とすると、（Ｂｈ／Ｂ１）の値を減衰比ｒと定義する。【００６７】
図８の実施例Ａ２の印加電流と差分磁束密度と同様に、表１に示す他の実施例及び比較例について、図９Ａ〜９Ｃに示す。縦軸は、空隙部２の幅方向中心より±ｇ／６の位置における差分磁束密度Ｂｚ［Ｔ］である。すべての条件で上述の変曲点ｆ１、ｆ２を有し、各変数の組み合わせによりｆ１、ｆ２が変化している。以上の結果のうちｔ／ｇ≦１となる実施例は減衰比ｒが０．５≦ｒ≦１となっており、比較例は０．５≦ｒ≦１となっていない。なお、空隙部２の電流が流れる方向の距離については、電流が流れる方向において電流密度分布の変動が小さい領域を有するのに十分な長さを有するものとする。【００６８】
図９Ａに示すように、空隙部２の厚さｔが増加するに伴い差分磁束密度は減少するとともに、減衰比ｒが大きくなっていった。図９Ｂにおいても、図９Ａと同様、厚さｔが増加するに伴い差分磁束密度は減少するとともに、減衰比ｒが大きくなっていった。図９Ｃにおいても、図９Ａと同様、厚さｔが増加するに伴い差分磁束密度は減少し、減衰比ｒが大きくなっていった。【００６９】
減衰比ｒについて、空隙部２の幅ｇと厚さｔとの比率（アスペクト比（ｔ／ｇ））との関係を、図１０に示す。横軸はアスペクト比（ｔ／ｇ）であり、縦軸は減衰比ｒである。図１０に示すように、幅ｗの値に拘わらず、アスペクト比と減衰比とをプロットしたものは、一の曲線上にあることが分かった。通常、電流量検出器として良好な機能を発揮するための減衰比ｒは、０．５以上が要求される。そうすると、図１０から、減衰比ｒ≧０．５を達成するためには、アスペクト比ｔ／ｇは、ｔ／ｇ≦１を満たす必要があることが分かった。【００７０】
図１５〜２０は、実施例Ａ１に基づいて、空隙部２の中であれば、磁束密度が一様であることを説明するためのグラフである。図１５は、空隙部２のいずれの場所を測定したかを示した図である。図１６は、導体板厚方向中央から高さ方向に＋１ｍｍ、幅方向板幅中央から±５ｍｍの点（すなわち、図１５において(i)により示される点）における幅方向位置［ｍｍ］と厚さ方向磁束密度［Ｔ］との関係を、図１７は、導体板厚方向中央から高さ方向に＋１．５ｍｍ、幅方向板幅中央から±５ｍｍの点（すなわち、図１５において(ii)により示される点）における幅方向位置［ｍｍ］と厚さ方向磁束密度［Ｔ］との関係を、図１８は、導体板厚方向中央部であって幅方向板幅中央から±５ｍｍの点（すなわち、図１５において(iii)により示される点）における幅方向位置［ｍｍ］と厚さ方向磁束密度［Ｔ］との関係を、図１９は、導体板厚方向中央から高さ方向に-１ｍｍ、幅方向板幅中央から±５ｍｍの点（すなわち、図１５において(iv)により示される点）における幅方向位置［ｍｍ］と厚さ方向磁束密度［Ｔ］との関係を、図２０は、導体板厚方向中央から高さ方向に-１．５ｍｍ、幅方向板幅中央から±５ｍｍの点（すなわち、図１５において(v)により示される点）における幅方向位置［ｍｍ］と厚さ方向磁束密度［Ｔ］との関係を示している。図１６〜２０に示されているように、±ｇ／６の範囲においては、いずれの位置においても周波数の相違による変化は見られず、磁界が一様であることが分かった。【００７１】
図２２は、実施例Ａ１に係る電流線を用いて測定されたグラフであり、空隙部２の中であれば、厚さ方向の相違によらず、厚さ方向磁束密度［Ｔ］がそれ程変化しないことを示している。図２１は、２つの測定位置（すなわち、空隙部２の幅方向中心線から左側の位置(i)、及び、空隙部２の幅方向中心線から右側の位置(ii)）を示しており、図２２における（i）は、空隙部２の幅方向中心線から左側の位置における厚さ方向磁束密度［Ｔ］であり、図２２における（ii）は、空隙部２の幅方向中心線から右側の位置における厚さ方向磁束密度［Ｔ］である。図２２に示すように、厚さ方向の位置の相違により磁束密度が変化しないこと、すなわち、厚さ方向に関して、磁界が一様であることが分かった。
【符号の説明】
【００７２】
１  電流量検出器
２  空隙部
３  電流線
４  磁気センサ
５  基板
【図１】
0006582996.tif 000003
【図２】
0006582996.tif 000004
【図３】
0006582996.tif 000005
【図４】
0006582996.tif 000006
【図５】
0006582996.tif 000007
【図６】
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【図７】
0006582996.tif 000009
【図８】
0006582996.tif 000010
【図９Ａ】
0006582996.tif 000011
【図９Ｂ】
0006582996.tif 000012
【図９Ｃ】
0006582996.tif 000013
【図１０】
0006582996.tif 000014
【図１１】
0006582996.tif 000015
【図１２】
0006582996.tif 000016
【図１３】
0006582996.tif 000017
【図１４】
0006582996.tif 000018
【図１５】
0006582996.tif 000019
【図１６】
0006582996.tif 000020
【図１７】
0006582996.tif 000021
【図１８】
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【図１９】
0006582996.tif 000023
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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