(57)【要約】  測定対象の電流が流れるバスバー(１１０)と、バスバー(１１０)を流れる電流により発生する磁界の強さを検出する２つの磁気センサ(１２０，１２１)とを備える。バスバー(１１０)は、互いに電気的に並列に接続されて互いの間に間隔を置いて平行に位置する第１バスバー部(１１１)および第２バスバー部(１１２)と、第１バスバー部(１１１)および第２バスバー部(１１２)の間の中間で第１バスバー部(１１１)および第２バスバー部(１１２)の各々に対して間隔を置いて平行に延在する第３バスバー部(１１３)とを含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象の電流が流れるバスバーと、
前記バスバーを流れる前記電流により発生する磁界の強さを検出する第１磁気センサおよび第２磁気センサとを備え、
前記バスバーは、互いに電気的に並列に接続されて互いの間に間隔を置いて平行に位置する第１バスバー部および第２バスバー部と、前記第１バスバー部および前記第２バスバー部の間の中間で前記第１バスバー部および前記第２バスバー部の各々に対して間隔を置いて平行に延在する第３バスバー部とを含み、
前記第１バスバー部を前記電流が流れる方向と、前記第２バスバー部を前記電流が流れる方向とは同一であり、
前記第１バスバー部を前記電流が流れる方向および前記第２バスバー部を前記電流が流れる方向と、前記第３バスバー部を前記電流が流れる方向とは反対であり、
前記第１磁気センサは、前記第１バスバー部および前記第３バスバー部の間に位置し、
前記第２磁気センサは、前記第２バスバー部および前記第３バスバー部の間に位置し、
前記第１磁気センサおよび前記第２磁気センサの各々は、前記第１バスバー部と前記第２バスバー部と前記第３バスバー部とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、前記第３バスバー部の延在方向に対して直交する方向に検出軸を有する、電流センサ。
【請求項２】
前記第１磁気センサおよび前記第２磁気センサは、前記バスバーを流れる前記電流により発生する磁界の強さを奇関数入出力特性を有して検出する、請求項１に記載の電流センサ。
【請求項３】
前記第１磁気センサおよび前記第２磁気センサの各検出値を演算することにより前記電流の値を算出する算出手段をさらに備える、請求項１または２に記載の電流センサ。
【請求項４】
前記検出軸の方向において、前記第１バスバー部の幅の寸法、前記第２バスバー部の幅の寸法および前記第３バスバー部の幅の寸法は、各々、互いに隣接するバスバー部同士の間の間隔の寸法の１．５倍以上である、請求項１から３のいずれか１項に記載の電流センサ。
【請求項５】
前記検出軸の方向において、前記第１バスバー部と前記第３バスバー部との間の間隔と、前記第２バスバー部と前記第３バスバー部との間の間隔とが等しい、請求項４に記載の電流センサ。
【請求項６】
前記第１バスバー部および前記第２バスバー部は横断面において、前記第３バスバー部の中心点を中心として互いに点対称に位置し、
前記第１磁気センサおよび前記第２磁気センサは前記横断面において、前記第３バスバー部の中心点を中心として互いに点対称に位置している、請求項１から５のいずれか１項に記載の電流センサ。
【請求項７】
前記第１バスバー部および前記第２バスバー部は横断面において、前記検出軸の方向における前記第３バスバー部の中心線を中心として互いに線対称に位置し、
前記第１磁気センサおよび前記第２磁気センサは前記横断面において、前記検出軸の方向における前記第３バスバー部の前記中心線を中心として互いに線対称に位置している、請求項１から６のいずれか１項に記載の電流センサ。
【請求項８】
前記第１磁気センサは、前記第３バスバー部より前記第１バスバー部の近くに位置し、
前記第２磁気センサは、前記第３バスバー部より前記第２バスバー部の近くに位置している、請求項１から７のいずれか１項に記載の電流センサ。
【請求項９】
前記第１磁気センサは、前記第１バスバー部より前記第３バスバー部の近くに位置し、
前記第２磁気センサは、前記第２バスバー部より前記第３バスバー部の近くに位置している、請求項１から７のいずれか１項に記載の電流センサ。
【請求項１０】
前記第１バスバー部の一端と前記第２バスバー部の一端と前記第３バスバー部の一端とが、第１連結部によって互いに連結されている、請求項１から９のいずれか１項に記載の電流センサ。
【請求項１１】
前記第１バスバー部の他端と前記第２バスバー部の他端とが、第２連結部によって互いに連結されている、請求項１０に記載の電流センサ。
【請求項１２】
前記バスバーが、前記第１バスバー部および前記第３バスバー部の一部を構成する第１バスバー部材と、前記第２バスバー部および前記第３バスバー部の一部を構成する第２バスバー部材とを含み、
前記第１バスバー部材と前記第２バスバー部材とは、それぞれの前記第３バスバー部において互いに接触している、請求項１から１１のいずれか１項に記載の電流センサ。
【請求項１３】
前記バスバーは、前記第１バスバー部および前記第２バスバー部に電流を入力するための入力端子部と、前記第３バスバー部から電流を出力するための出力端子部を有し、
前記入力端子部と前記出力端子部とは、同一平面上に位置し、かつ、前記検出軸の方向において互いに反対向きに延在している、請求項１２に記載の電流センサ。
【請求項１４】
前記バスバーを流れる前記電流により発生する磁界の強さについて、前記第１磁気センサの検出値の位相と前記第２磁気センサの検出値の位相とが逆相であり、
前記算出手段が減算器である、請求項３に記載の電流センサ。
【請求項１５】
前記バスバーを流れる前記電流により発生する磁界の強さについて、前記第１磁気センサの検出値の位相と前記第２磁気センサの検出値の位相とが同相であり、
前記算出手段が加算器である、請求項３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、電流センサに関し、特に、測定対象の電流に応じて発生する磁界の強さを測定することで測定対象の電流の値を検出する電流センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
ホール素子などの磁電変換素子の特性劣化を検出できる磁界検出用半導体集積回路を開示した先行文献として、特開２００８−１５１５３０号公報(特許文献１)がある。特許文献１に記載された磁界検出用半導体集積回路においては、電流の経路となるバスバーがホール素子の周縁部に沿って形成されている。【０００３】
出力信号が測定すべき電流に比例し、かつ温度および外部磁界により妨害され難く安定した感度を維持することを図ったセンサチップを開示した先行文献として、特開平６−２９４８５４号公報(特許文献２)がある。【０００４】
特許文献２に記載されたセンサチップには、磁界強度の勾配を測定するためのホイートストンブリッジ型のブリッジ回路が設けられている。センサチップは、中心軸線に対して間隔を置いた第１および第２の範囲に配置された第１〜第４磁気感応抵抗を有している。【０００５】
また、センサチップにおいては、第１磁気感応抵抗と第２磁気感応抵抗とが直列接続されて第１ブリッジ分路を形成するとともに、第３磁気感応抵抗と第４磁気感応抵抗とが直列接続されて第２ブリッジ分路を形成している。【０００６】
さらに、センサチップにおいては、第１の範囲に第１および第４磁気感応抵抗が配置されるとともに、第２の範囲に第２および第３磁気感応抵抗が配置され、第１の範囲に配置された第１および第４磁気感応抵抗と、第２の範囲に配置された第２および第３磁気感応抵抗とが、中心軸線を基準に対称的に配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１５１５３０号公報
【特許文献２】特開平６−２９４８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載された磁界検出用半導体集積回路においては、１つのホール素子を用いて、測定対象の電流に応じて発生する磁界を検出しているため、外部磁界により誤作動することがある。【０００９】
特許文献２に記載されたセンサチップにおいては、第１〜第４磁気感応抵抗が検出する磁界の強さは、バスバーからの距離の２乗に反比例する。そのため、バスバーに対して第１〜第４磁気感応抵抗を所望の位置に正確に配置する必要があり、センサチップの製造が困難である。【００１０】
また、センサチップにおいては、第１の範囲に配置された第１および第４磁気感応抵抗と、第２の範囲に配置された第２および第３磁気感応抵抗とに、外部磁界源からの距離の２乗に反比例した強度の外部磁界が印加される。【００１１】
センサチップの近傍に外部磁界源が存在する場合、第１の範囲に配置された第１および第４磁気感応抵抗と第２の範囲に配置された第２および第３磁気感応抵抗とにおいて外部磁界源からの距離が異なるため、外部磁界源から発せられる外部磁界がセンサチップの出力信号に作用を及ぼす。【００１２】
センサチップと外部磁界源との距離が近くになるに従って、第１〜第４磁気感応抵抗に印加される外部磁界の磁界強度が高くなるため、外部磁界によるセンサチップの出力信号への影響が大きくなる。【００１３】
たとえば、３相交流インバータの出力電流の制御などにおいて、大電流が流れる複数の経路が互いに集合して配置される場合に、各経路を流れる電流の値を正確に検出するうえで、各経路を流れる電流によって発生する磁界の影響が障害となっていた。【００１４】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、外部磁界による影響を低減でき、容易に製造可能な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】
【００１５】
本発明に基づく電流センサは、測定対象の電流が流れるバスバーと、バスバーを流れる電流により発生する磁界の強さを検出する第１磁気センサおよび第２磁気センサとを備える。バスバーは、互いに電気的に並列に接続されて互いの間に間隔を置いて平行に位置する第１バスバー部および第２バスバー部と、第１バスバー部および第２バスバー部の間の中間で第１バスバー部および第２バスバー部の各々に対して間隔を置いて平行に延在する第３バスバー部とを含む。第１バスバー部を上記電流が流れる方向と、第２バスバー部を上記電流が流れる方向とは同一である。第１バスバー部を上記電流が流れる方向および第２バスバー部を上記電流が流れる方向と、第３バスバー部を上記電流が流れる方向とは反対である。第１磁気センサは、第１バスバー部および第３バスバー部の間に位置する。第２磁気センサは、第２バスバー部および第３バスバー部の間に位置する。第１磁気センサおよび第２磁気センサの各々は、第１バスバー部と第２バスバー部と第３バスバー部とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、第３バスバー部の延在方向に対して直交する方向に検出軸を有する。【００１６】
本発明の一形態においては、第１磁気センサおよび第２磁気センサは、バスバーを流れる上記電流により発生する磁界の強さを奇関数入出力特性を有して検出する。【００１７】
本発明の一形態においては、電流センサは、第１磁気センサおよび第２磁気センサの各検出値を演算することにより上記電流の値を算出する算出手段をさらに備える。【００１８】
本発明の一形態においては、上記検出軸の方向において、第１バスバー部の幅の寸法、第２バスバー部の幅の寸法および第３バスバー部の幅の寸法は、各々、互いに隣接するバスバー部同士の間の間隔の寸法の１．５倍以上である。【００１９】
本発明の一形態においては、上記検出軸の方向において、第１バスバー部と第３バスバー部との間の間隔と、第２バスバー部と第３バスバー部との間の間隔とが等しい。【００２０】
本発明の一形態においては、第１バスバー部および第２バスバー部は横断面において、第３バスバー部の中心点を中心として互いに点対称に位置している。第１磁気センサおよび第２磁気センサは横断面において、第３バスバー部の中心点を中心として互いに点対称に位置している。【００２１】
本発明の一形態においては、第１バスバー部および第２バスバー部は横断面において、上記検出軸の方向における第３バスバー部の中心線を中心として互いに線対称に位置している。第１磁気センサおよび第２磁気センサは横断面において、上記検出軸の方向における第３バスバー部の中心線を中心として互いに線対称に位置している。【００２２】
本発明の一形態においては、第１磁気センサは、第３バスバー部より第１バスバー部の近くに位置している。第２磁気センサは、第３バスバー部より第２バスバー部の近くに位置している。【００２３】
本発明の一形態においては、第１磁気センサは、第１バスバー部より第３バスバー部の近くに位置している。第２磁気センサは、第２バスバー部より第３バスバー部の近くに位置している。【００２４】
本発明の一形態においては、第１バスバー部の一端と第２バスバー部の一端と第３バスバー部の一端とが、第１連結部によって互いに連結されている。【００２５】
本発明の一形態においては、第１バスバー部の他端と第２バスバー部の他端とが、第２連結部によって互いに連結されている。【００２６】
本発明の一形態においては、バスバーが、第１バスバー部および第３バスバー部の一部を構成する第１バスバー部材と、第２バスバー部および第３バスバー部の一部を構成する第２バスバー部材とを含む。第１バスバー部材と第２バスバー部材とは、それぞれの第３バスバー部において互いに接触している。【００２７】
本発明の一形態においては、バスバーは、第１バスバー部および第２バスバー部に電流を入力するための入力端子部と、第３バスバー部から電流を出力するための出力端子部を有する。入力端子部と出力端子部とは、同一平面上に位置し、かつ、上記検出軸の方向において互いに反対向きに延在している。【００２８】
本発明の一形態においては、バスバーを流れる電流により発生する磁界の強さについて、第１磁気センサの検出値の位相と第２磁気センサの検出値の位相とが逆相である。算出手段は減算器である。【００２９】
本発明の一形態においては、バスバーを流れる電流により発生する磁界の強さについて、第１磁気センサの検出値の位相と第２磁気センサの検出値の位相とが同相である。算出手段は加算器である。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、外部磁界による影響を低減可能な電流センサを容易に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態１に係る電流センサの構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る電流センサのバスバーと外部配線とを接続する状態を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る電流センサを図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢印方向から見た断面図において、発生する磁界を模式的に示す図である。
【図４】第１バスバー部と第２バスバー部とを互いに点対称に配置し、かつ、第１磁気センサと第２磁気センサとを互いに点対称に配置した状態を示す断面図である。
【図５】第１バスバー部と第２バスバー部とを互いに線対称に配置し、かつ、第１磁気センサと第２磁気センサとを互いに線対称に配置した状態を示す断面図である。
【図６】本発明の実施形態１の変形例に係る電流センサのバスバーの構造を示す斜視図である。
【図７】本発明の実施形態２に係る電流センサの構成を示す斜視図である。
【図８】本発明の実施形態２に係る電流センサを図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線矢印方向から見た断面図において、発生する磁界を模式的に示す図である。
【図９】本発明の実施形態２に係る電流センサのバスバー周辺における、バスバーを流れる測定対象の電流により発生する磁界の磁束密度をシミュレーションした結果を示す磁束線図である。
【図１０】本発明の実施形態２に係る電流センサのバスバー周辺における、バスバーを流れる測定対象の電流により発生する磁界の磁束密度をシミュレーションした結果を示す等高線図である。
【図１１】比較例に係る電流センサが備えるバスバーの形状を示す平面図である。
【図１２】比較例に係る電流センサのバスバー周辺における、バスバーを流れる測定対象の電流により発生する磁界の磁束密度をシミュレーションした結果を、図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線矢印方向から見た断面に示した等高線図である。
【図１３】本発明の実施形態２に係る電流センサにおいて、図１０中の左右方向における第３バスバー部の中央部から図１０中の上下方向に離れた距離と、磁束密度との関係を示すグラフである。
【図１４】比較例に係る電流センサにおいて、図１２中の左右方向における第１バスバー部の中央部または第２バスバー部の中央部から図１２中の上下方向に離れた距離と、磁束密度との関係を示すグラフである。
【図１５】本発明の実施形態３に係る電流センサの構成を示す斜視図である。
【図１６】本発明の実施形態４に係る電流センサの構成を示す斜視図である。
【図１７】本発明の実施形態５に係る電流センサの構成を示す斜視図である。
【図１８】本発明の実施形態５に係る電流センサを図１７のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線矢印方向から見た断面図において、発生する磁界を模式的に示す図である。
【図１９】本発明の実施形態６に係る電流センサの構成を示す斜視図である。
【図２０】本発明の実施形態６に係る電流センサを図１９のＸＸ−ＸＸ線矢印方向から見た断面図において、発生する磁界を模式的に示す図である。
【図２１】本発明の実施形態７に係る電流センサモジュールの構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施形態１に係る電流センサについて図を参照して説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。
【００３３】
(実施形態１)
図１は、本発明の実施形態１に係る電流センサの構成を示す斜視図である。図２は、本実施形態に係る電流センサのバスバーと外部配線とを接続する状態を示す斜視図である。
【００３４】
図１に示すように、本発明の実施形態１に係る電流センサ１００は、測定対象の電流が流れるバスバー１１０を備える。また、電流センサ１００は、バスバー１１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界の強さを奇関数入出力特性を有して検出する、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１を備える。
【００３５】
さらに、電流センサ１００は、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１の各検出値を減算することにより上記電流の値を算出する算出手段である、減算器１３０を備える。
【００３６】
以下、各構成について詳細に説明する。
バスバー１１０は、互いに電気的に並列に接続されて互いの間に間隔を置いて平行に位置する、第１バスバー部１１１および第２バスバー部１１２を含む。バスバー１１０は、第１バスバー部１１１および第２バスバー部１１２の間の中間で第１バスバー部１１１および第２バスバー部１１２の各々に対して間隔を置いて平行に延在する、第３バスバー部１１３をさらに含む。
【００３７】
本実施形態においては、第１バスバー部１１１と第２バスバー部１１２と第３バスバー部１１３とは、直方体状の形状であり、等間隔に配置されている。第１バスバー部１１１の長手方向の一端と第２バスバー部１１２の長手方向の一端と第３バスバー部１１３の長手方向の一端とは、第１連結部１１４によって互いに連結されている。
【００３８】
第１連結部１１４は、直方体状の形状であり、第１バスバー部１１１と第２バスバー部１１２と第３バスバー部１１３とが並ぶ方向に延在している。すなわち、第１連結部１１４は、第１バスバー部１１１と第２バスバー部１１２と第３バスバー部１１３とそれぞれ直交している。
【００３９】
なお、第１バスバー部１１１、第２バスバー部１１２、第３バスバー部１１３および第１連結部１１４の形状は直方体状に限られず、たとえば円柱状であってもよい。
【００４０】
上記のように、バスバー１１０は、平面的に見てＥ字状の形状を有している。ただし、バスバー１１０の形状はこれに限られず、第１バスバー部１１１と第２バスバー部１１２と第３バスバー部１１３とを有していればよい。
【００４１】
本実施形態においては、バスバー１１０は、アルミニウムで構成されている。ただし、バスバー１１０の材料はこれに限られず、銀、銅などの金属、またはこれらの金属を含む合金でもよい。
【００４２】
また、バスバー１１０は、表面処理が施されていてもよい。たとえば、ニッケル、錫、銀、銅などの金属またはこれらの金属を含む合金からなる、少なくとも１層のめっき層が、バスバー１１０の表面に設けられていてもよい。
【００４３】
本実施形態においては、薄板をプレス加工することによりバスバー１１０が形成されている。ただし、バスバー１１０の形成方法はこれに限られず、切削または鋳造などの方法でバスバー１１０を形成してもよい。
【００４４】
第１バスバー部１１１を電流が流れる方向１１と、第２バスバー部１１２を電流が流れる方向１２とは同一である。第１バスバー部１１１を電流が流れる方向１１および第２バスバー部１１２を電流が流れる方向１２と、第３バスバー部１１３を電流が流れる方向１３とは反対である。
【００４５】
図２に示すようにバスバー１１０と外部配線とを接続することで、上記の方向に電流が流れる。外部配線は、２つの入力端子に分岐している入力配線１７０と、出力端子を有する出力配線１７１とを含む。入力配線１７０の２つの入力端子と、出力配線１７１の出力端子とは、それぞれ円環状の部分を有している。
【００４６】
図１においては示していないが、図２に示すように、第１バスバー部１１１の長手方向の他端に第１貫通孔１１１ｈが設けられており、第２バスバー部１１２の長手方向の他端に第２貫通孔１１２ｈが設けられており、第３バスバー部１１３の長手方向の他端に第３貫通孔１１３ｈが設けられている。
【００４７】
入力配線１７０の２つの入力端子のうちの一方の円環状の部分と第１貫通孔１１１ｈとにボルト１９０を挿通して、当該ボルト１９０とナット１８０とを締結することにより、第１バスバー部１１１と入力配線１７０とが接続される。
【００４８】
入力配線１７０の２つの入力端子のうちの他方の円環状の部分と第２貫通孔１１２ｈとにボルト１９０を挿通して、当該ボルト１９０とナット１８０とを締結することにより、第２バスバー部１１２と入力配線１７０とが接続される。
【００４９】
出力配線１７１の出力端子の円環状の部分と第３貫通孔１１３ｈとにボルト１９０を挿通して、当該ボルト１９０とナット１８０とを締結することにより、第３バスバー部１１３と出力配線１７１とが接続される。
【００５０】
上記のように接続することにより、第１バスバー部１１１に入力された電流は、第１連結部１１４を通じて第３バスバー部１１３から出力される。また、第２バスバー部１１２に入力された電流は、第１連結部１１４を通じて第３バスバー部１１３から出力される。
【００５１】
すなわち、第１連結部１１４において、第３バスバー部１１３より第１バスバー部１１１側に位置する部分を電流が流れる方向１４と、第３バスバー部１１３より第２バスバー部１１２側に位置する部分を電流が流れる方向１５とは反対である。
【００５２】
なお、バスバー１１０と外部配線との接続方法は上記に限られず、第１バスバー部１１１を電流が流れる方向および第２バスバー部１１２を電流が流れる方向と、第３バスバー部１１３を電流が流れる方向とが、反対となるように接続されていればよい。
【００５３】
よって、第１バスバー部１１１および第２バスバー部１１２が出力配線に接続され、第３バスバー部１１３が入力配線に接続されていてもよい。
【００５４】
図１に示すように、第１磁気センサ１２０は、第１バスバー部１１１および第３バスバー部１１３の間に位置している。第２磁気センサ１２１は、第２バスバー部１１２および第３バスバー部１１３の間に位置している。
【００５５】
第１磁気センサ１２０は、第１バスバー部１１１と第２バスバー部１１２と第３バスバー部１１３とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、第３バスバー部１１３の延在方向に対して直交する方向である、図１中の矢印１２０ａで示す方向に検出軸を有する。
【００５６】
第２磁気センサ１２１は、第１バスバー部１１１と第２バスバー部１１２と第３バスバー部１１３とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、第３バスバー部１１３の延在方向に対して直交する方向である、図１中の矢印１２１ａで示す方向に検出軸を有する。
【００５７】
第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１は、検出軸の一方向に向いた磁界を検出した場合に正の値で出力し、かつ、検出軸の一方向とは反対方向に向いた磁界を検出した場合に負の値で出力する、奇関数入出力特性を有している。すなわち、バスバー１１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界の強さについて、第１磁気センサ１２０の検出値の位相と、第２磁気センサ１２１の検出値の位相とは、逆相である。
【００５８】
第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１としては、ＡＭＲ(Anisotropic  Magneto  Resistance)、ＧＭＲ(Giant  Magneto  Resistance)、ＴＭＲ(Tunnel  Magneto  Resistance)、ＢＭＲ(Balistic  Magneto  Resistance)、ＣＭＲ(Colossal  Magneto  Resistance)などの磁気抵抗素子を有する磁気センサを用いることができる。特に、奇関数入出力特性を有するバーバーポール構造のＡＭＲ素子を用い、ホイートストンブリッジ型のブリッジ回路またはその半分の回路構成であるハーフ・ブリッジ回路を構成した磁気センサを用いることができる。
【００５９】
その他にも、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１として、ホール素子を有する磁気センサ、磁気インピーダンス効果を利用するＭＩ(Magneto  Impedance)素子を有する磁気センサまたはフラックスゲート型磁気センサなどを用いることができる。
【００６０】
第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１にバイアスをかける場合は、バーバーポール構造を用いる方法に限られず、コイルの周囲に発生する誘導磁界、永久磁石の磁界、またはこれらを組み合わせた磁界を用いてバイアスをかけてもよい。
【００６１】
第１磁気センサ１２０は、第１接続配線１４１によって減算器１３０と電気的に接続されている。第２磁気センサ１２１は、第２接続配線１４２によって減算器１３０と電気的に接続されている。
【００６２】
減算器１３０は、第１磁気センサ１２０の検出値から、第２磁気センサ１２１の検出値を減算することにより、バスバー１１０を流れる測定対象の電流の値を算出する。なお、本実施形態においては、算出手段として減算器１３０を用いているが、算出手段はこれに限られず、差動増幅器などでもよい。
【００６３】
以下、電流センサ１００の動作について説明する。
図３は、本実施形態に係る電流センサ１００を図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢印方向から見た断面図において、発生する磁界を模式的に示す図である。
【００６４】
図３に示すように、第１バスバー部１１１に電流が流れることにより、いわゆる右ねじの法則によって図中の左回りに周回する磁界１１１ｅが発生する。同様に、第２バスバー部１１２に電流が流れることにより、図中の左回りに周回する磁界１１２ｅが発生する。第３バスバー部１１３に電流が流れることにより、図中の右回りに周回する磁界１１３ｅが発生する。
【００６５】
その結果、第１磁気センサ１２０には、矢印１２０ａで示す検出軸の方向において、図中の右向きの磁界が印加される。一方、第２磁気センサ１２１には、矢印１２１ａで示す検出軸の方向において、図中の左向きの磁界が印加される。
【００６６】
よって、第１磁気センサ１２０の検出した磁界の強さを示す検出値を正の値とすると、第２磁気センサ１２１の検出した磁界の強さを示す検出値は負の値となる。第１磁気センサ１２０の検出値と第２磁気センサ１２１の検出値とは、減算器１３０に送信される。
【００６７】
減算器１３０は、第１磁気センサ１２０の検出値から第２磁気センサ１２１の検出値を減算する。その結果、第１磁気センサ１２０の検出値の絶対値と、第２磁気センサ１２１の検出値の絶対値とが加算される。この加算結果から、バスバー１１０を流れた測定対象の電流の値が算出される。
【００６８】
本実施形態に係る電流センサ１００においては、第１磁気センサ１２０と第２磁気センサ１２１との間に、第３バスバー部１１３が位置しているため、外部磁界源は、物理的に第１磁気センサ１２０と第２磁気センサ１２１との間に位置することができない。
【００６９】
そのため、外部磁界源から第１磁気センサ１２０に印加される磁界のうちの矢印１２０ａで示す検出軸の方向における磁界成分の向きと、外部磁界源から第２磁気センサ１２１に印加される磁界のうちの矢印１２１ａで示す検出軸の方向における磁界成分の向きとは、同じ向きとなる。よって、第１磁気センサ１２０の検出した外部磁界の強さを示す検出値を正の値とすると、第２磁気センサ１２１の検出した外部磁界の強さを示す検出値も正の値となる。
【００７０】
その結果、減算器１３０が第１磁気センサ１２０の検出値から第２磁気センサ１２１の検出値を減算することにより、第１磁気センサ１２０の検出値の絶対値と、第２磁気センサ１２１の検出値の絶対値とが減算される。これにより、外部磁界源からの磁界は、ほとんど検出されなくなる。すなわち、外部磁界の影響が低減される。
【００７１】
もしくは、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１において、検出値が正となる検出軸の方向を互いに反対方向(１８０°反対)にしてもよい。この場合、第１磁気センサ１２０の検出した外部磁界の強さを示す検出値を正の値とすると、第２磁気センサ１２１の検出した外部磁界の強さを示す検出値は負の値となる。
【００７２】
一方、バスバー１１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界の強さについて、第１磁気センサ１２０の検出値の位相と、第２磁気センサ１２１の検出値の位相とは同相となる。
【００７３】
このような構成の場合には、算出手段として減算器１３０に代えて加算器を用いる。外部磁界については、加算器が第１磁気センサ１２０の検出値と第２磁気センサ１２１の検出値とを加算することにより、第１磁気センサ１２０の検出値の絶対値と第２磁気センサ１２１の検出値の絶対値とが減算される。これにより、外部磁界源からの磁界は、ほとんど検出されなくなる。すなわち、外部磁界の影響が低減される。
【００７４】
一方、バスバー１１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界については、加算器が第１磁気センサ１２０の検出値と第２磁気センサ１２１の検出値とを加算することにより、第１磁気センサ１２０の検出値の絶対値と、第２磁気センサ１２１の検出値の絶対値とが加算される。この加算結果から、バスバー１１０を流れた測定対象の電流の値が算出される。
【００７５】
このように、第１磁気センサ１２０と第２磁気センサ１２１との入出力特性を互いに逆の極性にしつつ、減算器１３０に代えて加算器を算出手段として用いてもよい。
【００７６】
なお、本実施形態における電流センサ１００においては、第１バスバー部１１１および第２バスバー部１１２は横断面において、第３バスバー部１１３の中心点を中心として互いに点対称に位置している。かつ、第１バスバー部１１１および第２バスバー部１１２は横断面において、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１の検出軸の方向における第３バスバー部１１３の中心線を中心として互いに線対称に位置している。
【００７７】
また、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１は横断面において、第３バスバー部１１３の中心点を中心として互いに点対称に位置している。かつ、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１は横断面において、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１の検出軸の方向における第３バスバー部１１３の中心線を中心として互いに線対称に位置している。
【００７８】
ここで、上記の配置により得られる効果について説明する。
図４は、第１バスバー部と第２バスバー部とを互いに点対称に配置し、かつ、第１磁気センサと第２磁気センサとを互いに点対称に配置した状態を示す断面図である。図４においては、図３と同一の断面視で示している。
【００７９】
図４に示すように、第１バスバー部１１１および第２バスバー部１１２は横断面において、第３バスバー部１１３の中心点１１３ｃを中心として互いに点対称に位置している。また、第１磁気センサ１２０ｙおよび第２磁気センサ１２１ｙは横断面において、第３バスバー部１１３の中心点１１３ｃを中心として互いに点対称に位置している。
【００８０】
この配置の場合、バスバー１１０を流れる測定対象の電流により発生し、第３バスバー部１１３を周回する磁界１１３ｅは、第１磁気センサ１２０ｙおよび第２磁気センサ１２１ｙの各々に、等価で逆方向に印加される。その結果、減算器１３０が第１磁気センサ１２０ｙの検出値から第２磁気センサ１２１ｙの検出値を減算することにより、磁界１１３ｅの検出値は２倍になる。
【００８１】
一方、外部磁界源が第１磁気センサ１２０ｙおよび第２磁気センサ１２１ｙに対して十分遠方にある場合、外部磁界は、第１磁気センサ１２０ｙおよび第２磁気センサ１２１ｙの各々に、等価で等方向に印加される。その結果、減算器１３０が第１磁気センサ１２０ｙの検出値から第２磁気センサ１２１ｙの検出値を減算することにより、外部磁界の検出値は０になる。
【００８２】
このように点対称に配置された第１磁気センサ１２０ｙおよび第２磁気センサ１２１ｙは、バスバー１１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界を等しく反映した検出値を示す。そのため、バスバー１１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界の強さとそれから算出されるバスバー１１０を流れる測定対象の電流の値との線形性を高めることができる。
【００８３】
図５は、第１バスバー部と第２バスバー部とを互いに線対称に配置し、かつ、第１磁気センサと第２磁気センサとを互いに線対称に配置した状態を示す断面図である。図５においては、図３と同一の断面視で示している。
【００８４】
図５に示すように、第１バスバー部１１１および第２バスバー部１１２は横断面において、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１の検出軸の方向における第３バスバー部１１３の中心線１１３ｘを中心として互いに線対称に位置している。
【００８５】
また、第１磁気センサ１２０ｚおよび第２磁気センサ１２１ｚは横断面において、第１磁気センサ１２０ｚおよび第２磁気センサ１２１ｚの検出軸の方向における第３バスバー部１１３の中心線１１３ｘを中心として互いに線対称に位置している。
【００８６】
この配置の場合、バスバー１１０を流れる測定対象の電流により発生し、第３バスバー部１１３を周回する磁界１１３ｅは、第１磁気センサ１２０ｚおよび第２磁気センサ１２１ｚの各々に、等価で逆方向に印加される。その結果、減算器１３０が第１磁気センサ１２０ｚの検出値から第２磁気センサ１２１ｚの検出値を減算することにより、磁界１１３ｅの検出値は２倍になる。
【００８７】
一方、外部磁界源が第１磁気センサ１２０ｚおよび第２磁気センサ１２１ｚに対して十分遠方にある場合、外部磁界は、第１磁気センサ１２０ｚおよび第２磁気センサ１２１ｚの各々に、等価で等方向に印加される。その結果、減算器１３０が第１磁気センサ１２０ｚの検出値から第２磁気センサ１２１ｚの検出値を減算することにより、外部磁界の検出値は０になる。
【００８８】
さらに、外部磁界源１０が第１磁気センサ１２０ｚおよび第２磁気センサ１２１ｚに対して近傍にある場合、矢印１２０ａで示す第１磁気センサ１２０ｚの検出軸の方向における外部磁界源１０と第１磁気センサ１２０ｚとの距離Ｌ1と、矢印１２１ａで示す第２磁気センサ１２１ｚの検出軸の方向における外部磁界源１０と第２磁気センサ１２１ｚとの距離Ｌ2とは等しくなる。
【００８９】
よって、外部磁界源１０が近傍にある場合も、外部磁界は、第１磁気センサ１２０ｚおよび第２磁気センサ１２１ｚの各々に、等価で等方向に印加される。その結果、減算器１３０が第１磁気センサ１２０ｚの検出値から第２磁気センサ１２１ｚの検出値を減算することにより、外部磁界の検出値は０になる。
【００９０】
なお、矢印１２０ａで示す第１磁気センサ１２０ｚの検出軸の方向に対して直交する方向における外部磁界源１０と第１磁気センサ１２０ｚとの距離Ｌ3と、矢印１２１ａで示す第２磁気センサ１２１ｚの検出軸の方向に対して直交する方向における外部磁界源１０と第２磁気センサ１２１ｚとの距離Ｌ4とは異なるが、この方向の磁界成分は第１磁気センサ１２０ｚおよび第２磁気センサ１２１ｚにおいて検出されない。
【００９１】
このように線対称に配置された第１磁気センサ１２０ｚおよび第２磁気センサ１２１ｚは、バスバー１１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界を等しく反映した検出値を示す。そのため、バスバー１１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界の強さとそれから算出されるバスバー１１０を流れる測定対象の電流の値との線形性を高めることができる。さらに、外部磁界源１０が第１磁気センサ１２０ｚおよび第２磁気センサ１２１ｚの近傍に位置する場合にも、外部磁界の影響を低減することができる。
【００９２】
本実施形態に係る電流センサ１００は、上記の点対称配置および線対称配置の両方を満たしているため、外部磁界源１０の位置に関わらず、バスバー１１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界の強さとそれから算出されるバスバー１１０を流れる測定対象の電流の値との線形性を高めつつ、外部磁界の影響を低減することができる。
【００９３】
また、電流センサ１００において、第１バスバー部１１１と第３バスバー部１１３との間に発生する磁界は、各バスバー部からの距離による変化が比較的小さい。そのため、第１磁気センサ１２０の配置に高い精度は要求されない。
【００９４】
同様に、第２バスバー部１１２と第３バスバー部１１３との間に発生する磁界は、各バスバー部からの距離による変化が比較的小さい。そのため、第２磁気センサ１２１の配置に高い精度は要求されない。よって、電流センサ１００は容易に製造できる。
【００９５】
以下、本実施形態の変形例に係る電流センサについて説明する。なお、変形例に係る電流センサは、バスバーの構造のみ実施形態１に係る電流センサ１００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
【００９６】
図６は、本実施形態の変形例に係る電流センサのバスバーの構造を示す斜視図である。図６に示すように、変形例に係る電流センサのバスバー１１０ａは、第１バスバー部１１１の両端と第２バスバー部１１２の両端とが互いに繋がっていることにより、平面的に見て環状の形状を有している。
【００９７】
具体的には、第１バスバー部１１１の長手方向の他端と第２バスバー部１１２の長手方向の他端とは、第２連結部１１５によって互いに連結されている。第２連結部１１５は、第１バスバー部１１１と第２バスバー部１１２と第３バスバー部１１３とが並ぶ方向に延在している。すなわち、第２連結部１１５は、第１バスバー部１１１と第２バスバー部１１２とそれぞれ直交している。
【００９８】
第２連結部１１５は、直方体状の形状を有している。ただし、第２連結部１１５の形状は直方体状に限られず、たとえば円柱状であってもよい。
【００９９】
変形例に係る電流センサのバスバー１１０ａにおいては、第２連結部１１５の延在方向における中央部に第１雌ねじ１１５ｈが設けられており、第３バスバー部１１３の長手方向の他端に第２雌ねじ１１３ｈ’が設けられている。
【０１００】
図示されていないが、入力配線の入力端子にボルトを挿通して、そのボルトと第１雌ねじ１１５ｈとを締結することにより、第２連結部１１５と入力配線とが接続される。出力配線の出力端子にボルトを挿通して、そのボルトと第２雌ねじ１１３ｈ’とを締結することにより、第３バスバー部１１３と出力配線とが接続される。
【０１０１】
上記のように接続することにより、第２連結部１１５に入力された電流は、第１バスバー部１１１、第２バスバー部１１２および第１連結部１１４を通じて、第３バスバー部１１３から出力される。
【０１０２】
すなわち、第２連結部１１５において、第３バスバー部１１３より第１バスバー部１１１側に位置する部分を電流が流れる方向１６と、第３バスバー部１１３より第２バスバー部１１２側に位置する部分を電流が流れる方向１７とは反対である。
【０１０３】
なお、バスバー１１０ａと外部配線との接続方法は上記に限られず、第１バスバー部１１１を電流が流れる方向および第２バスバー部１１２を電流が流れる方向と、第３バスバー部１１３を電流が流れる方向とが、反対となるように接続されていればよい。
【０１０４】
よって、第２連結部１１５が出力配線に接続され、第３バスバー部１１３が入力配線に接続されていてもよい。
【０１０５】
変形例に係る電流センサにおいては、バスバー１１０ａの機械的強度を実施形態１に係るバスバー１１０に比較して高くすることができる。また、外部配線との接続箇所を削減しつつナットを不要にすることにより、実施形態１に係るバスバー１１０に比較して外部配線との接続を容易にできる。
【０１０６】
以下、本発明の実施形態２に係る電流センサについて図を参照して説明する。本実施形態に係る電流センサ２００は、バスバーの幅を広くしている点のみ実施形態１に係る電流センサ１００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
【０１０７】
(実施形態２)
図７は、本発明の実施形態２に係る電流センサの構成を示す斜視図である。図７に示すように、本発明の実施形態２に係る電流センサ２００は、測定対象の電流が流れるバスバー２１０を備える。また、電流センサ２００は、バスバー２１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界の強さを奇関数入出力特性を有して検出する、第１磁気センサ２２０および第２磁気センサ２２１を備える。
【０１０８】
さらに、電流センサ２００は、第１磁気センサ２２０および第２磁気センサ２２１の各検出値を減算することにより上記電流の値を算出する算出手段である減算器２３０を備える。
【０１０９】
バスバー２１０は、互いに電気的に並列に接続されて互いの間に間隔を置いて平行に位置する、第１バスバー部２１１および第２バスバー部２１２を含む。バスバー２１０は、第１バスバー部２１１および第２バスバー部２１２の間の中間で第１バスバー部２１１および第２バスバー部２１２の各々に対して間隔を置いて平行に延在する、第３バスバー部２１３をさらに含む。ここで、第１バスバー部２１１と第３バスバー部２１３との間の間隔Ｇ1と、第２バスバー部２１２と第３バスバー部２１３との間の間隔Ｇ2とは等しい。
【０１１０】
本実施形態においては、第１バスバー部２１１と第２バスバー部２１２と第３バスバー部２１３とは、直方体状の形状であり、等間隔に配置されている。第１バスバー部２１１の長手方向の一端と第２バスバー部２１２の長手方向の一端と第３バスバー部２１３の長手方向の一端とは、第１連結部２１４によって互いに連結されている。
【０１１１】
第１連結部２１４は、直方体状の形状であり、第１バスバー部２１１と第２バスバー部２１２と第３バスバー部２１３とが並ぶ方向に延在している。すなわち、第１連結部２１４は、第１バスバー部２１１と第２バスバー部２１２と第３バスバー部２１３とそれぞれ直交している。上記のように、バスバー２１０は、平面的に見てＥ字状の形状を有している。
【０１１２】
図７に示すように、第１磁気センサ２２０は、第１バスバー部２１１および第３バスバー部２１３の間に位置している。第１磁気センサ２２０の主面は、第１バスバー部２１１および第３バスバー部２１３に対向している。第２磁気センサ２２１は、第２バスバー部２１２および第３バスバー部２１３の間に位置している。第２磁気センサ２２１の主面は、第２バスバー部２１２および第３バスバー部２１３に対向している。
【０１１３】
第１磁気センサ２２０は、第１バスバー部２１１と第２バスバー部２１２と第３バスバー部２１３とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、第３バスバー部２１３の延在方向に対して直交する方向である、図７中の矢印２２０ａで示す方向に検出軸を有する。
【０１１４】
第２磁気センサ２２１は、第１バスバー部２１１と第２バスバー部２１２と第３バスバー部２１３とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、第３バスバー部２１３の延在方向に対して直交する方向である、図７中の矢印２２１ａで示す方向に検出軸を有する。
【０１１５】
第１磁気センサ２２０および第２磁気センサ２２１は、検出軸の一方向に向いた磁界を検出した場合に正の値で出力し、かつ、検出軸の一方向とは反対方向に向いた磁界を検出した場合に負の値で出力する、奇関数入出力特性を有している。
【０１１６】
第１磁気センサ２２０は、接続配線によって減算器２３０と電気的に接続されている。第２磁気センサ２２１は、接続配線によって減算器２３０と電気的に接続されている。
【０１１７】
減算器２３０は、第１磁気センサ２２０の検出値から、第２磁気センサ２２１の検出値を減算することにより、バスバー２１０を流れる測定対象の電流の値を算出する。
【０１１８】
図７中の矢印２２０ａ，２２１ａで示す第１および第２磁気センサ２２０，２２１の検出軸の方向において、第１バスバー部２１１の幅の寸法２１１ｔ、第２バスバー部２１２の幅の寸法２１２ｔ、および、第３バスバー部２１３の幅の寸法２１３ｔは、各々、互いに隣接するバスバー部同士の間の間隔の寸法Ｇ1，Ｇ2の１．５倍である。
【０１１９】
よって、第１バスバー部２１１の幅の寸法２１１ｔ、第２バスバー部２１２の幅の寸法２１２ｔ、および、第３バスバー部２１３の幅の寸法２１３ｔは、各々１．５Ｇ1である。後述するように、第１バスバー部２１１の幅の寸法２１１ｔ、第２バスバー部２１２の幅の寸法２１２ｔ、および、第３バスバー部２１３の幅の寸法２１３ｔは、各々１．５Ｇ1以上であることが好ましく、各々２．０Ｇ1以上であることがさらに好ましい。
【０１２０】
第１バスバー部２１１を電流が流れる方向２１と、第２バスバー部２１２を電流が流れる方向２２とは同一である。第１バスバー部２１１を電流が流れる方向２１、および第２バスバー部２１２を電流が流れる方向２２と、第３バスバー部２１３を電流が流れる方向２３とは反対である。
【０１２１】
本実施形態では、図２に示す実施形態１に係る電流センサ１００と同様に、バスバー２１０は、入力配線と出力配線とを含む外部配線に接続されている。このため、第１バスバー部２１１に入力された電流は、第１連結部２１４を通じて第３バスバー部２１３から出力される。また、第２バスバー部２１２に入力された電流は、第１連結部２１４を通じて第３バスバー部２１３から出力される。
【０１２２】
すなわち、第１連結部２１４において、第３バスバー部２１３より第１バスバー部２１１側に位置する部分を電流が流れる方向２４と、第３バスバー部２１３より第２バスバー部２１２側に位置する部分を電流が流れる方向２５とは反対である。
【０１２３】
図８は、本実施形態に係る電流センサ２００を図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線矢印方向から見た断面図において、発生する磁界を模式的に示す図である。
【０１２４】
図８に示すように、第１バスバー部２１１に電流が流れることにより、図中の左回りに周回する磁界２１１ｅが発生する。同様に、第２バスバー部２１２に電流が流れることにより、図中の左回りに周回する磁界２１２ｅが発生する。第３バスバー部２１３に電流が流れることにより、図中の右回りに周回する磁界２１３ｅが発生する。
【０１２５】
その結果、第１磁気センサ２２０には、矢印２２０ａで示す検出軸の方向において、図中の右向きの磁界が印加される。一方、第２磁気センサ２２１には、矢印２２１ａで示す検出軸の方向において、図中の左向きの磁界が印加される。
【０１２６】
よって、第１磁気センサ２２０の検出した磁界の強さを示す検出値を正の値とすると、第２磁気センサ２２１の検出した磁界の強さを示す検出値は負の値となる。第１磁気センサ２２０の検出値と第２磁気センサ２２１の検出値とは、減算器２３０に送信される。
【０１２７】
減算器２３０は、第１磁気センサ２２０の検出値から第２磁気センサ２２１の検出値を減算する。その結果、第１磁気センサ２２０の検出値の絶対値と、第２磁気センサ２２１の検出値の絶対値とが加算される。この加算結果から、バスバー２１０を流れた測定対象の電流の値が算出される。
【０１２８】
図９は、本実施形態に係る電流センサ２００のバスバー２１０の周辺における、バスバー２１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界の磁束密度をシミュレーションした結果を示す磁束線図である。図１０は、本実施形態に係る電流センサ２００のバスバー２１０の周辺における、バスバー２１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界の磁束密度をシミュレーションした結果を示す等高線図である。図９，１０においては、図８と同一の断面を示している。
【０１２９】
ここで、比較例に係る電流センサを用意する。比較例に係る電流センサは、測定対象の電流が流れるバスバー９１０を備える。図１１は、比較例に係る電流センサが備えるバスバー９１０の形状を示す平面図である。図１２は、比較例に係る電流センサのバスバー９１０の周辺における、バスバー９１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界の磁束密度をシミュレーションした結果を、図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線矢印方向から見た断面に示した等高線図である。
【０１３０】
図１１に示すように、比較例に係る電流センサが備えるバスバー９１０は、互いの間に間隔を置いて平行に位置する、第１バスバー部９１１および第２バスバー部９１２を含む。バスバー９１０において、第１バスバー部９１１の一端と第２バスバー部９１２の一端とは、連結部９１３により連結されている。図１２に示すように、バスバー９１０は、薄板状に形成されている。電流は、第１バスバー部９１１から連結部９１３を通じて第２バスバー部９１２へ流れる。
【０１３１】
図１３は、本実施形態に係る電流センサ２００において、図１０中の左右方向における第３バスバー部２１３の中央部から図１０中の上下方向に離れた距離と、磁束密度との関係を示すグラフである。図１３においては、縦軸に磁束密度(ｍＴ)、横軸に第３バスバー部２１３の表面からの距離(ｍｍ)を示している。
【０１３２】
図１４は、比較例に係る電流センサにおいて、図１２中の左右方向における第１バスバー部９１１の中央部または第２バスバー部９１２の中央部から図１２中の上下方向に離れた距離と、磁束密度との関係を示すグラフである。図１４においては、縦軸に磁束密度(ｍＴ)、横軸にバスバー９１０の表面からの距離(ｍｍ)を示している。
【０１３３】
シミュレーションにおいては、本実施形態および比較例における各バスバー部の横断面寸法を２ｍｍ×１０ｍｍとし、バスバーを流れる測定対象の電流の値を１００Ａとした。本実施形態に係るバスバー２１０においては、第３バスバー部２１３を流れる測定対象の電流の値が１００Ａである。
【０１３４】
図１０，１２においては、磁束密度が、０．６ｍＴである線をＥ1、１．２ｍＴである線をＥ2、１．８ｍＴである線をＥ3、２．４ｍＴである線をＥ4、３．０ｍＴである線をＥ5、３．６ｍＴである線をＥ6、４．２ｍＴである線をＥ7、４．８ｍＴである線をＥ8、５．４ｍＴである線をＥ9、６．０ｍＴである線をＥ10で示している。
【０１３５】
上述の通り、本実施形態においては、第１バスバー部２１１の幅の寸法２１１ｔ、第２バスバー部２１２の幅の寸法２１２ｔ、および、第３バスバー部２１３の幅の寸法２１３ｔは、各々、互いに隣接するバスバー部同士の間の間隔の寸法Ｇ1，Ｇ2の１．５倍である。
【０１３６】
これにより、図９に示すように、第１バスバー部２１１と第３バスバー部２１３との間に発生する磁界の磁束線、および、第２バスバー部２１２と第３バスバー部２１３との間に発生する磁界の磁束線は、図中の左右方向において各バスバー部に沿って略直線状に延びている。図中の左右方向は、第１および第２磁気センサ２２０，２２１の検出軸の方向である。
【０１３７】
図１０，１３に示すように、本実施形態に係るバスバー２１０では、第１バスバー部２１１と第３バスバー部２１３との間において、第３バスバー部２１３の近傍に磁束密度が４．８ｍＴより高い領域が形成されている。
【０１３８】
また、第１バスバー部２１１と第３バスバー部２１３との間において、第１バスバー部２１１側で図中の左右方向の中央部に、磁束密度が４．５ｍＴ程度でほとんど変化していない領域が形成されている。
【０１３９】
同様に、第２バスバー部２１２と第３バスバー部２１３との間において、第３バスバー部２１３の近傍に磁束密度が４．８ｍＴより高い領域が形成されている。
【０１４０】
また、第２バスバー部２１２と第３バスバー部２１３との間において、第２バスバー部２１２側で図中の左右方向の中央部に、磁束密度が４．５ｍＴ程度でほとんど変化していない領域が形成されている。
【０１４１】
図１２に示すように、比較例のバスバー９１０では、第１バスバー部９１１と第２バスバー部９１２との間において、第１バスバー部９１１の近傍および第２バスバー部９１２の近傍から離れるに従って磁束密度が急激に低下しており、磁束密度がほとんど変化していない領域が存在しない。
【０１４２】
また、図１４に示すように、比較例のバスバー９１０では、第１バスバー部９１１の中央部または第２バスバー部９１２の中央部から図１２中の上下方向に離れるに従って磁束密度は急激に低下している。
【０１４３】
よって、本実施形態に係る電流センサ２００において、第１磁気センサ２２０を第１バスバー部２１１より第３バスバー部２１３の近くに配置し、第２磁気センサ２２１を第２バスバー部２１２より第３バスバー部２１３の近くに配置することにより、磁束密度が高い領域に第１磁気センサ２２０および第２磁気センサ２２１を配置できるため、電流センサ２００のＳＮ比(signal-noise  ratio)を高くすることができる。この場合、電流センサ２００の感度を向上できる。
【０１４４】
または、本実施形態に係る電流センサ２００において、第１磁気センサ２２０を第３バスバー部２１３より第１バスバー部２１１の近くに配置し、第２磁気センサ２２１を第３バスバー部２１３より第２バスバー部２１２の近くに配置することにより、磁束密度がほとんど変化していない領域に第１磁気センサ２２０および第２磁気センサ２２１を配置できるため、第１磁気センサ２２０および第２磁気センサ２２１の配置に高い精度が要求されない。この場合、電流センサ２００を容易に製造できる。この効果は、第１バスバー部２１１の幅の寸法２１１ｔ、第２バスバー部２１２の幅の寸法２１２ｔ、および、第３バスバー部２１３の幅の寸法２１３ｔが、各々１．５Ｇ1以上である場合に安定して得られ、各々２．０Ｇ1以上である場合に顕著となる。
【０１４５】
本実施形態に係る電流センサ２００においても、外部磁界の影響を低減することができる。また、第１磁気センサ２２０および第２磁気センサ１２１の配置に高い精度を要求されないため、電流センサ２００は容易に製造可能である。
【０１４６】
さらに、図１０，１２に示すように、本実施形態に係るバスバー２１０は、比較例のバスバー９１０に比較して、磁束密度が０．６ｍＴより低い領域がバスバーの近くに形成されている。すなわち、本実施形態に係るバスバー２１０の漏れ磁界は、比較例のバスバー９１０の漏れ磁界より小さい。
【０１４７】
バスバーの漏れ磁界を小さくすることにより、電流センサ２００自体が、電流センサ２００に近接して配置される他の電流センサなどに対して外部磁界源として与える影響を低減できる。
【０１４８】
よって、３相交流インバータの出力電流の制御などにおいて、大電流が流れる複数の経路が互いに集合して配置される場合に、本実施形態に係る電流センサ２００を用いることにより、各経路を流れる電流の値をより正確に検出することができる。
【０１４９】
以下、本発明の実施形態３に係る電流センサについて図を参照して説明する。本実施形態に係る電流センサ３００は、２つのバスバー部材からバスバーを構成している点のみ実施形態２に係る電流センサ２００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
【０１５０】
(実施形態３)
図１５は、本発明の実施形態３に係る電流センサの構成を示す斜視図である。図１５に示すように、本発明の実施形態３に係る電流センサ３００は、測定対象の電流が流れるバスバー３１０を備える。
【０１５１】
また、電流センサ３００は、バスバー３１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界の強さを奇関数入出力特性を有して検出する、第１磁気センサ３２０および第２磁気センサ３２１を備える。
【０１５２】
さらに、電流センサ３００は、第１磁気センサ３２０および第２磁気センサ３２１の各検出値を減算することにより上記電流の値を算出する算出手段である図示しない減算器を備える。
【０１５３】
本実施形態においては、バスバー３１０は、第１バスバー部３１１および第３バスバー部の一部３１３ａを構成する第１バスバー部材３１０ａと、第２バスバー部３１２および第３バスバー部の一部３１３ｂを構成する第２バスバー部材３１０ｂとを含む。
【０１５４】
具体的には、第１バスバー部材３１０ａおよび第２バスバー部材３１０ｂは、各々平面的に見てＵ字状の同一形状を有している。
【０１５５】
第１バスバー部材３１０ａにおいては、互いの間に間隔を置いて平行に位置する第１バスバー部３１１の長手方向の一端と第３バスバー部の一部３１３ａの長手方向の一端とが、湾曲した第１連結部３１４ａによって互いに連結されている。
【０１５６】
第２バスバー部材３１０ｂにおいては、互いの間に間隔を置いて平行に位置する第２バスバー部３１２の長手方向の一端と第３バスバー部の一部３１３ｂの長手方向の一端とが、湾曲した第１連結部３１４ｂによって互いに連結されている。
【０１５７】
第３バスバー部３１３は、第１バスバー部材３１０ａにおける第３バスバー部の一部３１３ａと、第２バスバー部材３１０ｂにおける第３バスバー部の一部３１３ｂとからなる。
【０１５８】
第１バスバー部３１１の長手方向の他端に第１貫通孔３１１ｈ、第２バスバー部３１２の長手方向の他端に第２貫通孔３１２ｈ、および、第３バスバー部３１３の長手方向の他端に第３貫通孔３１３ｈが設けられている。
【０１５９】
第１貫通孔３１１ｈおよび第２貫通孔３１２ｈは入力配線を接続するために設けられており、第３貫通孔３１３ｈは出力配線を接続するために設けられている。ただし、第１貫通孔３１１ｈおよび第２貫通孔３１２ｈを出力配線の接続に用い、第３貫通孔３１３ｈを入力配線の接続に用いてもよい。
【０１６０】
第１バスバー部材３１０ａと第２バスバー部材３１０ｂとは接合されており、それぞれの第３バスバー部３１３の一部において互いに接触している。具体的には、第３バスバー部の一部３１３ａにおける第１バスバー部材３１０ａ側とは反対側の面と、第３バスバー部の一部３１３ｂにおける第２バスバー部材３１０ｂ側とは反対側の面とが互いに接触している。
【０１６１】
本実施形態においては、第１バスバー部材３１０ａと第２バスバー部材３１０ｂとが溶接により接合されている。ただし、両部材の接合方法は溶接に限られず、ろう付け、半田付け、ボルトおよびナットを用いた締結、リベットを用いた締結、両部材の嵌め合わせ、または、両部材のかしめなどにより接合してもよい。
【０１６２】
また、絶縁樹脂を用いてバスバー３１０をインサート成型してもよい。この場合、第１貫通孔３１１ｈ、第２貫通孔３１２ｈおよび第３貫通孔３１３ｈの周囲のみを露出させて、バスバー３１０のその他の部分を絶縁樹脂でモールドする。
【０１６３】
このようにすることにより、第１バスバー部材３１０ａと第２バスバー部材３１０ｂとの接合強度を向上できるとともに、バスバー３１０の外部配線との接続部以外の部分を絶縁封止することができる。
【０１６４】
本実施形態に係るバスバー３１０の第３バスバー部３１３は、第１バスバー部材３１０ａにおける第３バスバー部の一部３１３ａと、第２バスバー部材３１０ｂにおける第３バスバー部の一部３１３ｂとからなる。このため、本実施形態に係るバスバー３１０の第１バスバー部３１１および第２バスバー部３１２の寸法を、実施形態２に係るバスバー２１０の第１バスバー部２１１および第２バスバー部２１２の寸法と等しくした場合、本実施形態に係るバスバー３１０の第３バスバー部３１３は、実施形態２に係るバスバー２１０の第３バスバー部２１３と比較して、横断面の面積が２倍である。そのため、第３バスバー部３１３における電気抵抗が半減し、バスバー３１０の許容電流を高くすることができる。
【０１６５】
本実施形態に係る電流センサ３００においても、外部磁界の影響を低減することができる。また、第１磁気センサ３２０および第２磁気センサ３２１の配置に高い精度を要求されないため、電流センサ３００は容易に製造可能である。
【０１６６】
なお、第１バスバー部材３１０ａと第２バスバー部材３１０ｂとは、必ずしも同一の形状でなくてもよいが、同一の形状とすることにより、準備する部材の種類を低減できるとともに、第１磁気センサ３２０および第２磁気センサ３２１をバスバー３１０に対して対称配置して電流センサ３００の検出安定性を確保することができる。
【０１６７】
以下、本発明の実施形態４に係る電流センサについて図を参照して説明する。本実施形態に係る電流センサ４００は、入力端子部と出力端子部とが互いに反対方向に引き出されている点のみ実施形態３に係る電流センサ３００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
【０１６８】
(実施形態４)
図１６は、本発明の実施形態４に係る電流センサの構成を示す斜視図である。図１６に示すように、本発明の実施形態４に係る電流センサ４００は、測定対象の電流が流れるバスバー４１０を備える。
【０１６９】
また、電流センサ４００は、バスバー４１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界の強さを奇関数入出力特性を有して検出する、第１磁気センサ４２０および第２磁気センサ４２１を備える。
【０１７０】
さらに、電流センサ４００は、第１磁気センサ４２０および第２磁気センサ４２１の各検出値を減算することにより上記電流の値を算出する算出手段である図示しない減算器を備える。
【０１７１】
本実施形態においては、バスバー４１０は、第１バスバー部４１１および第３バスバー部の一部４１３ａを構成する第１バスバー部材４１０ａと、第２バスバー部４１２および第３バスバー部の一部４１３ｂを構成する第２バスバー部材４１０ｂとを含む。
【０１７２】
バスバー４１０は、第１バスバー部４１１および第２バスバー部４１２に電流を入力するための入力端子部４１６と、第３バスバー部４１３から電流を出力するための出力端子部４１７を有する。
【０１７３】
第１バスバー部材４１０ａにおいては、互いの間に間隔を置いて平行に位置する第１バスバー部４１１の一端と第３バスバー部の一部４１３ａの一端とが、湾曲した第１連結部４１４ａによって互いに連結されている。
【０１７４】
第２バスバー部材４１０ｂにおいては、互いの間に間隔を置いて平行に位置する第２バスバー部４１２の一端と第３バスバー部の一部４１３ｂの一端とが、湾曲した第１連結部４１４ｂによって互いに連結されている。
【０１７５】
バスバー４１０の第３バスバー部４１３は、第１バスバー部材４１０ａにおける第３バスバー部の一部４１３ａと、第２バスバー部材４１０ｂにおける第３バスバー部の一部４１３ｂとからなる。
【０１７６】
バスバー４１０の入力端子部４１６は、第１バスバー部材４１０ａにおける入力端子部の一部４１６ａと、第２バスバー部材４１０ｂにおける入力端子部の一部４１６ｂとからなる。
【０１７７】
バスバー４１０の出力端子部４１７は、第１バスバー部材４１０ａにおける出力端子部の一部４１７ａと、第２バスバー部材４１０ｂにおける出力端子部の一部４１７ｂとからなる。
【０１７８】
入力端子部４１６と出力端子部４１７とは、同一平面上に位置し、かつ、第１磁気センサ４２０および第２磁気センサ４２１の検出軸の方向において互いに反対向きに延在している。図１６中の左右方向が、第１磁気センサ４２０および第２磁気センサ４２１の検出軸の方向である。
【０１７９】
具体的には、第１バスバー部材４１０ａにおいては、第１バスバー部４１１の他端と入力端子部の一部４１６ａの一端とが、湾曲した第２連結部４１５ａによって互いに連結されている。
【０１８０】
入力端子部の一部４１６ａは、第２連結部４１５ａから図１６中の左方向に延在している。出力端子部の一部４１７ａは、第３バスバー部の一部４１３ａの他端から図１６中の右方向に延在している。入力端子部の一部４１６ａと出力端子部の一部４１７ａとは、同一平面上に位置している。
【０１８１】
第２バスバー部材４１０ｂにおいては、第２バスバー部４１２の他端と入力端子部の一部４１６ｂの一端とが、湾曲した第２連結部４１５ｂによって互いに連結されている。
【０１８２】
入力端子部の一部４１６ｂは、第２連結部４１５ｂから図１６中の左方向に延在している。出力端子部の一部４１７ｂは、第３バスバー部の一部４１３ｂの他端から図１６中の右方向に延在している。入力端子部の一部４１６ｂと出力端子部の一部４１７ｂとは、同一平面上に位置している。
【０１８３】
入力端子部４１６の他端に第１貫通孔４１６ｈおよび出力端子部の４１７の他端に第２貫通孔４１７ｈが設けられている。
【０１８４】
第１貫通孔４１６ｈは入力配線を接続するための孔であり、第２貫通孔４１７ｈは出力配線を接続するための孔である。ただし、第１貫通孔４１６ｈを出力配線の接続に用い、第２貫通孔４１７ｈを入力配線の接続に用いてもよい。
【０１８５】
第１バスバー部材４１０ａと第２バスバー部材４１０ｂとは、それぞれの第３バスバー部４１３において互いに接触している。本実施形態においては、第１バスバー部材４１０ａと第２バスバー部材４１０ｂとは、それぞれの入力端子部４１６および出力端子部４１７においても互いに接触している。
【０１８６】
本実施形態に係る電流センサ４００においては、入力端子部４１６と出力端子部４１７とが互いに反対方向に引き出されているため、バスバー４１０に接続する外部配線の短絡を抑制できるとともに、外部配線との接続を容易にできる。
【０１８７】
本実施形態に係る電流センサ４００においても、外部磁界の影響を低減することができる。また、第１磁気センサ４２０および第２磁気センサ４２１の配置に高い精度を要求されないため、電流センサ４００は容易に製造可能である。
【０１８８】
以下、本発明の実施形態５に係る電流センサについて図を参照して説明する。本実施形態に係る電流センサ２００ｘは、磁気センサの主面の配置方向のみ実施形態２に係る電流センサ２００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
【０１８９】
(実施形態５)
図１７は、本発明の実施形態５に係る電流センサの構成を示す斜視図である。図１７に示すように、本発明の実施形態５に係る電流センサ２００ｘは、測定対象の電流が流れるバスバー２１０を備える。また、電流センサ２００ｘは、バスバー２１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界の強さを奇関数入出力特性を有して検出する、第１磁気センサ２２０および第２磁気センサ２２１を備える。
【０１９０】
さらに、電流センサ２００ｘは、第１磁気センサ２２０および第２磁気センサ２２１の各検出値を減算することにより上記電流の値を算出する算出手段である減算器２３０を備える。
【０１９１】
第１磁気センサ２２０は、第１バスバー部２１１および第３バスバー部２１３の間に位置している。第１磁気センサ２２０の主面は、第１連結部２１４に対向している。第２磁気センサ２２１は、第２バスバー部２１２および第３バスバー部２１３の間に位置している。第２磁気センサ２２１の主面は、第１連結部２１４に対向している。
【０１９２】
第１磁気センサ２２０は、第１バスバー部２１１と第２バスバー部２１２と第３バスバー部２１３とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、第３バスバー部２１３の延在方向に対して直交する方向である、図１７中の矢印２２０ａで示す方向に検出軸を有する。
【０１９３】
第２磁気センサ２２１は、第１バスバー部２１１と第２バスバー部２１２と第３バスバー部２１３とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、第３バスバー部２１３の延在方向に対して直交する方向である、図１７中の矢印２２１ａで示す方向に検出軸を有する。
【０１９４】
図１８は、本実施形態に係る電流センサ２００ｘを図１７のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線矢印方向から見た断面図において、発生する磁界を模式的に示す図である。
【０１９５】
図１８に示すように、第１バスバー部２１１に電流が流れることにより、図中の左回りに周回する磁界２１１ｅが発生する。同様に、第２バスバー部２１２に電流が流れることにより、図中の左回りに周回する磁界２１２ｅが発生する。第３バスバー部２１３に電流が流れることにより、図中の右回りに周回する磁界２１３ｅが発生する。
【０１９６】
その結果、第１磁気センサ２２０には、矢印２２０ａで示す検出軸の方向において、図中の右向きの磁界が印加される。一方、第２磁気センサ２２１には、矢印２２１ａで示す検出軸の方向において、図中の左向きの磁界が印加される。
【０１９７】
よって、第１磁気センサ２２０の検出した磁界の強さを示す検出値を正の値とすると、第２磁気センサ２２１の検出した磁界の強さを示す検出値は負の値となる。第１磁気センサ２２０の検出値と第２磁気センサ２２１の検出値とは、減算器２３０に送信される。
【０１９８】
減算器２３０は、第１磁気センサ２２０の検出値から第２磁気センサ２２１の検出値を減算する。その結果、第１磁気センサ２２０の検出値の絶対値と、第２磁気センサ２２１の検出値の絶対値とが加算される。この加算結果から、バスバー２１０を流れた測定対象の電流の値が算出される。
【０１９９】
実施形態２，５のように磁気センサの主面に対して平行な向きに印加される磁界を検出するために最適な磁気センサとして、ＡＭＲ、ＧＭＲ、ＴＭＲなどの磁気抵抗素子を有する磁気センサ、ＭＩ素子を有する磁気センサまたはフラックスゲート型磁気センサがある。
【０２００】
以下、本発明の実施形態６に係る電流センサについて図を参照して説明する。本実施形態に係る電流センサ２００ｙは、磁気センサの主面の配置方向のみ実施形態２に係る電流センサ２００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
【０２０１】
(実施形態６)
図１９は、本発明の実施形態６に係る電流センサの構成を示す斜視図である。図１９に示すように、本発明の実施形態６に係る電流センサ２００ｙは、測定対象の電流が流れるバスバー２１０を備える。また、電流センサ２００ｙは、バスバー２１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界の強さを奇関数入出力特性を有して検出する、第１磁気センサ２２０ｙおよび第２磁気センサ２２１ｙを備える。
【０２０２】
さらに、電流センサ２００ｙは、第１磁気センサ２２０ｙおよび第２磁気センサ２２１ｙの各検出値を減算することにより上記電流の値を算出する算出手段である減算器２３０を備える。
【０２０３】
第１磁気センサ２２０ｙは、第１バスバー部２１１および第３バスバー部２１３の間に位置している。第１磁気センサ２２０ｙの主面を含む平面は、第１バスバー部２１１、第３バスバー部２１３および第１連結部２１４の各々に対して直交している。第２磁気センサ２２１ｙは、第２バスバー部２１２および第３バスバー部２１３の間に位置している。第２磁気センサ２２１ｙの主面を含む平面は、第２バスバー部２１２、第３バスバー部２１３および第１連結部２１４の各々に対して直交している。
【０２０４】
第１磁気センサ２２０ｙは、第１バスバー部２１１と第２バスバー部２１２と第３バスバー部２１３とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、第３バスバー部２１３の延在方向に対して直交する方向である、図１９中の矢印２２０ｙａで示す方向に検出軸を有する。
【０２０５】
第２磁気センサ２２１ｙは、第１バスバー部２１１と第２バスバー部２１２と第３バスバー部２１３とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、第３バスバー部２１３の延在方向に対して直交する方向である、図１９中の矢印２２１ｙａで示す方向に検出軸を有する。
【０２０６】
図２０は、本実施形態に係る電流センサ２００ｙを図１９のＸＸ−ＸＸ線矢印方向から見た断面図において、発生する磁界を模式的に示す図である。
【０２０７】
図２０に示すように、第１バスバー部２１１に電流が流れることにより、図中の左回りに周回する磁界２１１ｅが発生する。同様に、第２バスバー部２１２に電流が流れることにより、図中の左回りに周回する磁界２１２ｅが発生する。第３バスバー部２１３に電流が流れることにより、図中の右回りに周回する磁界２１３ｅが発生する。
【０２０８】
その結果、第１磁気センサ２２０ｙには、矢印２２０ｙａで示す検出軸の方向において、図中の右向きの磁界が印加される。一方、第２磁気センサ２２１ｙには、矢印２２１ｙａで示す検出軸の方向において、図中の左向きの磁界が印加される。
【０２０９】
よって、第１磁気センサ２２０ｙの検出した磁界の強さを示す検出値を正の値とすると、第２磁気センサ２２１ｙの検出した磁界の強さを示す検出値は負の値となる。第１磁気センサ２２０ｙの検出値と第２磁気センサ２２１ｙの検出値とは、減算器２３０に送信される。
【０２１０】
減算器２３０は、第１磁気センサ２２０ｙの検出値から第２磁気センサ２２１ｙの検出値を減算する。その結果、第１磁気センサ２２０ｙの検出値の絶対値と、第２磁気センサ２２１ｙの検出値の絶対値とが加算される。この加算結果から、バスバー２１０を流れた測定対象の電流の値が算出される。
【０２１１】
本実施形態のように磁気センサの主面に対して垂直な向きに印加される磁界を検出するために最適な磁気センサとして、ホール素子を有する磁気センサがある。
【０２１２】
以下、本発明の実施形態３に係る電流センサにおいて、磁気センサの主面の配置方向を実施形態５に係る電流センサと同様にして構成した、本発明の実施形態７に係る電流センサモジュールについて図を参照して説明する。下記の電流センサモジュール３００ｘの説明において、電流センサ３００と同様の構成については説明を繰り返さない。
【０２１３】
(実施形態７)
図２１は、本発明の実施形態７に係る電流センサモジュールの構成を示す斜視図である。図２１に示すように、本発明の実施形態７に係る電流センサモジュール３００ｘは、電流センサと、実装基板３５０と、減算器３３０と、外部接続端子３６０とを備える。電流センサ、減算器３３０および外部接続端子３６０は、実装基板３５０に実装されている。
【０２１４】
実装基板３５０には、第１開口部３５１、第２開口部３５２および第３開口部３５３が設けられている。第１開口部３５１には、第１バスバー部３１１が嵌め込まれている。第２開口部３５２には、第３バスバー部３１３が嵌め込まれている。第３開口部３５３には、第２バスバー部３１２が嵌め込まれている。
【０２１５】
第１磁気センサ３２０および第２磁気センサ３２１は、実装基板３５０に実装されている。第１磁気センサ３２０の主面は、第１連結部３１４ａに対向している。第２磁気センサ３２１の主面は、第１連結部３１４ｂに対向している。
【０２１６】
第１磁気センサ３２０は、第１バスバー部３１１と第２バスバー部３１２と第３バスバー部３１３とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、第３バスバー部３１３の延在方向に対して直交する方向である、図２１中の矢印３２０ａで示す方向に検出軸を有する。
【０２１７】
第２磁気センサ３２１は、第１バスバー部３１１と第２バスバー部３１２と第３バスバー部３１３とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、第３バスバー部３１３の延在方向に対して直交する方向である、図２１中の矢印３２１ａで示す方向に検出軸を有する。
【０２１８】
第１磁気センサ３２０は、第１接続配線３４１によって減算器３３０と電気的に接続されている。第２磁気センサ３２１は、第２接続配線３４２によって減算器３３０と電気的に接続されている。減算器３３０は、第１磁気センサ３２０の検出値から、第２磁気センサ３２１の検出値を減算することにより、バスバー３１０を流れる測定対象の電流の値を算出する。減算器３３０の算出結果は、外部接続端子３６０から出力される。
【０２１９】
本実施形態に係る電流センサモジュール３００ｘにおいては、実装基板３５０に各構成が実装されることによりモジュール化されているため、構成部品同士の位置精度を高く維持しつつ容易に製造することができる。
【０２２０】
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０２２１】
１０  外部磁界源、１００，２００，２００ｘ，２００ｙ，３００，３００ｘ，４００  電流センサ、１１０，１１０ａ，２１０，３１０，４１０，９１０  バスバー、１１１，２１１，３１１，４１１，９１１  第１バスバー部、１１１ｈ，３１１ｈ，４１６ｈ  第１貫通孔、１１２，２１２，３１２，４１２，９１２  第２バスバー部、１１２ｈ，３１２ｈ，４１７ｈ  第２貫通孔、１１３，２１３，３１３，４１３  第３バスバー部、１１３ｃ  中心点、１１３ｈ  第３貫通孔、１１３ｈ’  第２雌ねじ、１１３ｘ  中心線、１１４，２１４，３１４ａ，３１４ｂ，４１４ａ，４１４ｂ  第１連結部、１１５，４１５ａ，４１５ｂ  第２連結部、１１５ｈ  第１雌ねじ、１２０，１２０ｙ，１２０ｚ，２２０，２２０ｙ，３２０，４２０  第１磁気センサ、１２１，１２１ｙ，１２１ｚ，２２１，２２１ｙ，３２１，４２１  第２磁気センサ、１３０，２３０，３３０  減算器、１４１，３４１  第１接続配線、１４２，３４２  第２接続配線、１７０  入力配線、１７１  出力配線、１８０  ナット、１９０  ボルト、９１３  連結部、３１０ａ，４１０ａ  第１バスバー部材、３１０ｂ，４１０ｂ  第２バスバー部材、３５０  実装基板、３５１  第１開口部、３５２  第２開口部、３５３  第３開口部、３６０  外部接続端子、４１６  入力端子部、４１７  出力端子部。
【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１１】
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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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年3月25日(2016.3.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象の電流が流れるバスバーと、
前記バスバーを流れる前記電流により発生する磁界の強さを検出する第１磁気センサおよび第２磁気センサとを備え、
前記バスバーは、互いに電気的に並列に接続されて互いの間に間隔を置いて平行に位置し、前記電流が互いに同一方向に流れる第１バスバー部および第２バスバー部と、前記第１バスバー部および前記第２バスバー部の間の中間で前記第１バスバー部および前記第２バスバー部の各々に対して間隔を置いて平行に延在し、前記第１バスバー部および前記第２バスバー部の各々を流れた前記電流が、前記第１バスバー部および前記第２バスバー部を前記電流が流れた方向とは反対方向に流れる第３バスバー部とを含み、
前記第１磁気センサは、前記第１バスバー部および前記第３バスバー部の間に位置し、
前記第２磁気センサは、前記第２バスバー部および前記第３バスバー部の間に位置し、
前記第１磁気センサおよび前記第２磁気センサの各々は、前記第１バスバー部と前記第２バスバー部と前記第３バスバー部とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、前記第３バスバー部の延在方向に対して直交する方向に検出軸を有する、電流センサ。
【請求項２】
前記第１磁気センサおよび前記第２磁気センサは、前記バスバーを流れる前記電流により発生する磁界の強さを奇関数入出力特性を有して検出する、請求項１に記載の電流センサ。
【請求項３】
前記第１磁気センサおよび前記第２磁気センサの各検出値を演算することにより前記電流の値を算出する算出手段をさらに備える、請求項１または２に記載の電流センサ。
【請求項４】
前記検出軸の方向において、前記第１バスバー部の幅の寸法、前記第２バスバー部の幅の寸法および前記第３バスバー部の幅の寸法は、各々、互いに隣接するバスバー部同士の間の間隔の寸法の１．５倍以上である、請求項１から３のいずれか１項に記載の電流センサ。
【請求項５】
前記検出軸の方向において、前記第１バスバー部と前記第３バスバー部との間の間隔と、前記第２バスバー部と前記第３バスバー部との間の間隔とが等しい、請求項４に記載の電流センサ。
【請求項６】
前記第１バスバー部および前記第２バスバー部は横断面において、前記第３バスバー部の中心点を中心として互いに点対称に位置し、
前記第１磁気センサおよび前記第２磁気センサは前記横断面において、前記第３バスバー部の中心点を中心として互いに点対称に位置している、請求項１から５のいずれか１項に記載の電流センサ。
【請求項７】
前記第１バスバー部および前記第２バスバー部は横断面において、前記検出軸の方向における前記第３バスバー部の中心線を中心として互いに線対称に位置し、
前記第１磁気センサおよび前記第２磁気センサは前記横断面において、前記検出軸の方向における前記第３バスバー部の前記中心線を中心として互いに線対称に位置している、請求項１から６のいずれか１項に記載の電流センサ。
【請求項８】
前記第１磁気センサは、前記第３バスバー部より前記第１バスバー部の近くに位置し、
前記第２磁気センサは、前記第３バスバー部より前記第２バスバー部の近くに位置している、請求項１から７のいずれか１項に記載の電流センサ。
【請求項９】
前記第１磁気センサは、前記第１バスバー部より前記第３バスバー部の近くに位置し、
前記第２磁気センサは、前記第２バスバー部より前記第３バスバー部の近くに位置している、請求項１から７のいずれか１項に記載の電流センサ。
【請求項１０】
前記第１バスバー部の一端と前記第２バスバー部の一端と前記第３バスバー部の一端とが、第１連結部によって互いに連結されている、請求項１から９のいずれか１項に記載の電流センサ。
【請求項１１】
前記第１バスバー部の他端と前記第２バスバー部の他端とが、第２連結部によって互いに連結されている、請求項１０に記載の電流センサ。
【請求項１２】
前記バスバーが、前記第１バスバー部および前記第３バスバー部の一部を構成する第１バスバー部材と、前記第２バスバー部および前記第３バスバー部の一部を構成する第２バスバー部材とを含み、
前記第１バスバー部材と前記第２バスバー部材とは、それぞれの前記第３バスバー部において互いに接触している、請求項１から１１のいずれか１項に記載の電流センサ。
【請求項１３】
前記バスバーは、前記第１バスバー部および前記第２バスバー部に電流を入力するための入力端子部と、前記第３バスバー部から電流を出力するための出力端子部を有し、
前記入力端子部と前記出力端子部とは、同一平面上に位置し、かつ、前記検出軸の方向において互いに反対向きに延在している、請求項１２に記載の電流センサ。
【請求項１４】
前記バスバーを流れる前記電流により発生する磁界の強さについて、前記第１磁気センサの検出値の位相と前記第２磁気センサの検出値の位相とが逆相であり、
前記算出手段が減算器である、請求項３に記載の電流センサ。
【請求項１５】
前記バスバーを流れる前記電流により発生する磁界の強さについて、前記第１磁気センサの検出値の位相と前記第２磁気センサの検出値の位相とが同相であり、
前記算出手段が加算器である、請求項３に記載の電流センサ。
【国際調査報告】
2014123007.tif 000024
2014123007.tif 000025