(57)【要約】  第１電流センサユニット(１００ａ)および第２電流センサユニット(１００ｂ)の各々の導体(１１０ａ，１１０ｂ)は、互いに間隔をあけて並行に配置されて導体(１１０ａ，１１０ｂ)の長さ方向に延在している。第１電流センサユニット(１００ａ)のアーチ状部(１１１)および逆アーチ状部(１１６)が、上記長さ方向において、第２電流センサユニット(１００ｂ)のアーチ状部(１１１)および逆アーチ状部(１１６)とずれて位置していることにより、上記幅方向から見て、第１電流センサユニット(１００ａ)の第１磁気センサ素子および第２磁気センサ素子の各々は、第２電流センサユニット(１００ｂ)の開口部の外側に位置し、かつ、第２電流センサユニット(１００ｂ)の第１磁気センサ素子および第２磁気センサ素子の各々は、第１電流センサユニット(１００ａ)の開口部の外側に位置している。
2017018306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電流センサユニットと、
第２電流センサユニットとを備え、
前記第１電流センサユニットおよび前記第２電流センサユニットの各々は、
測定対象の電流が流れ、表面および裏面を含み、長さ方向、該長さ方向と直交する幅方向、および、前記長さ方向と前記幅方向とに直交する厚さ方向を有する板状の導体と、
前記電流により発生する磁界の強さを検出する、第１磁気センサ素子および第２磁気センサ素子とを含み、
前記第１電流センサユニットおよび前記第２電流センサユニットの各々において、
前記導体は、前記長さ方向における途中で、前記電流が分流されて流れる第１流路部および第２流路部を含み、
前記幅方向から見て、前記第１流路部と前記第２流路部とによって囲まれた領域が形成されており、
前記第１磁気センサ素子は、前記幅方向から見て、前記領域の内部に位置し、かつ、前記第１流路部の裏面側に位置し、
前記第２磁気センサ素子は、前記幅方向から見て、前記領域の内部に位置し、かつ、前記第２流路部の表面側に位置し、
前記第１電流センサユニットおよび前記第２電流センサユニットの各々の前記導体は、互いに間隔をあけて並行に配置されて前記長さ方向に延在し、
前記第１電流センサユニットの前記領域が、前記長さ方向において、前記第２電流センサユニットの前記領域とずれて位置していることにより、前記第１電流センサユニットの前記第１磁気センサ素子および前記第２磁気センサ素子の各々は、前記幅方向から見て、前記第２電流センサユニットの前記領域の外側に位置し、かつ、前記第２電流センサユニットの前記第１磁気センサ素子および前記第２磁気センサ素子の各々は、前記幅方向から見て、前記第１電流センサユニットの前記領域の外側に位置している、電流センサ。
【請求項２】
前記第１電流センサユニットおよび前記第２電流センサユニットの各々の前記導体は、前記幅方向にて間隔をあけて互いに並んでおり、
前記第１電流センサユニットの前記第１磁気センサ素子および前記第２磁気センサ素子の各々は、前記幅方向から見て、前記第２電流センサユニットの前記導体と重なっており、かつ、前記第２電流センサユニットの前記第１磁気センサ素子および前記第２磁気センサ素子の各々は、前記幅方向から見て、前記第１電流センサユニットの前記導体と重なっている、請求項１に記載の電流センサ。
【請求項３】
前記第１電流センサユニットおよび前記第２電流センサユニットの各々の前記導体は、前記厚さ方向にて間隔をあけて互いに並んでおり、
前記第１電流センサユニットの前記第１磁気センサ素子および前記第２磁気センサ素子の各々は、前記厚さ方向から見て、前記第２電流センサユニットの前記導体と重なっており、かつ、前記第２電流センサユニットの前記第１磁気センサ素子および前記第２磁気センサ素子の各々は、前記厚さ方向から見て、前記第１電流センサユニットの前記導体と重なっている、請求項１に記載の電流センサ。
【請求項４】
前記導体は、前記厚さ方向の一方に突出するように曲がって前記長さ方向に延在し、前記第１流路部を構成するアーチ状部を含む、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電流センサ。
【請求項５】
前記導体は、前記厚さ方向の他方に突出するように曲がって前記長さ方向に延在し、前記第２流路部を構成する逆アーチ状部をさらに含む、請求項４に記載の電流センサ。
【請求項６】
前記第１電流センサユニットおよび前記第２電流センサユニットの各々において、前記アーチ状部と前記逆アーチ状部とが、互いに同一形状を有する、請求項５に記載の電流センサ。
【請求項７】
前記第１流路部は、前記幅方向から見て、前記導体の表面側に膨出している、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電流センサ。
【請求項８】
前記第２流路部は、前記幅方向から見て、前記導体の裏面側に膨出している、請求項７項に記載の電流センサ。
【請求項９】
前記第１流路部および前記第２流路部の各々は、前記長さ方向における一端と他端とを有し、
前記長さ方向における前記第１流路部の一端と前記第１流路部の他端とは、前記厚さ方向における位置が互いに異なっており、
前記長さ方向における前記第２流路部の一端と前記第２流路部の他端とは、前記厚さ方向における位置が互いに異なっており、
前記長さ方向における前記第１流路部の一端と前記第２流路部の一端とは、前記厚さ方向における位置が互いに等しく、
前記長さ方向における前記第１流路部の他端と前記第２流路部の他端とは、前記厚さ方向における位置が互いに等しく、
前記第１流路部は、前記厚さ方向における前記第１流路部の前記一端の位置と前記第１流路部の前記他端の位置とを繋ぐ曲折部を含み、
前記第２流路部は、前記厚さ方向における前記第２流路部の前記一端の位置と前記第２流路部の前記他端の位置とを繋ぐ曲折部を含み、
前記第１流路部の前記曲折部と、前記第２流路部の前記曲折部とは、前記長さ方向において互いに間隔を置いて位置している、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電流センサ。
【請求項１０】
前記第１電流センサユニットおよび前記第２電流センサユニットの各々において、
前記導体に、前記長さ方向に延在するスリットが設けられていることにより、前記第１流路部と前記第２流路部とが、前記幅方向において互いに間隔をあけて位置している、請求項１から請求項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電流センサユニットおよび前記第２電流センサユニットの各々において、前記スリットは、前記幅方向にて前記導体の中央に位置している、請求項１０に記載の電流センサ。
【請求項１２】
前記第１電流センサユニットおよび前記第２電流センサユニットの各々において、前記第１磁気センサ素子および前記第２磁気センサ素子が、１つの基板に実装されている、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の電流センサ。
【請求項１３】
前記第１電流センサユニットおよび前記第２電流センサユニットの各々は、前記第１磁気センサ素子の検出値と前記第２磁気センサ素子の検出値とを演算することにより前記電流の値を算出する算出部をさらに備え、
前記第１電流センサユニットおよび前記第２電流センサユニットの各々において、
前記導体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磁気センサ素子の検出値の位相と前記第２磁気センサ素子の検出値の位相とが逆相であり、
前記算出部が減算器または差動増幅器である、請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の電流センサ。
【請求項１４】
前記第１電流センサユニットおよび前記第２電流センサユニットの各々は、前記第１磁気センサ素子の検出値と前記第２磁気センサ素子の検出値とを演算することにより前記電流の値を算出する算出部をさらに備え、
前記第１電流センサユニットおよび前記第２電流センサユニットの各々において、
前記導体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磁気センサ素子の検出値の位相と前記第２磁気センサ素子の検出値の位相とが同相であり、
前記算出部が加算器または加算増幅器である、請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の電流センサ。
【請求項１５】
前記第１電流センサユニットおよび前記第２電流センサユニットの各々において、
前記第１磁気センサ素子および前記第２磁気センサ素子の各々は、検出軸を有し、該検出軸が前記幅方向に向くように配置されており、
前記第１磁気センサ素子および前記第２磁気センサ素子の各々は、前記長さ方向のバイアス磁界の強さに応じて検出感度が変化するように構成されている、請求項１から請求項１４のいずれか１項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、被測定電流に応じて発生する磁界を測定することで被測定電流の値を検出する電流センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
電流センサの構成を開示した先行文献として、特開２０１３−１７０８７８号公報(特許文献１)がある。特許文献１に記載された電流センサにおいては、同一平面に配置された複数の電流路が、第１導体部と、第１導体部の一端に接続された第２導体部と、第１導体部の他端に接続された第３導体部とを有する。第１導体部の一端から第１導体部の長さ方向に延びる延長線上に隣の第２導体部が配置され、第１導体部の他端から第１導体部の長さ方向に延びる延長線上に隣の第３導体部が配置され、一対の磁電変換素子が第１導体部を対称に挟むとともに上記平面に垂直な位置に配設されて、第１導体部が形成する磁界を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１７０８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された電流センサにおいては、複数の電流路の各々の導体部を同一平面内にて曲折させて電流の流れる方向を変化させることにより、対応する電流路の磁界を検出する磁電変換素子に、対応する電流路に隣り合う電流路の影響が及ぶことを抑制している。【０００５】
複数の電流路の各々の導体部を同一平面内にて曲折させた場合、電流路の占める平面スペースが大きくなるため、電流センサの小形化を阻害する。電流センサを小型化するために互いに隣り合う電流路同士を近接させた場合、対応する電流路に隣り合う電流路の第１導体部を周回する磁界が磁電変換素子に及び電流センサの測定誤差が大きくなる。【０００６】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、対応する導体に隣り合う導体を周回する磁界および外部磁界の影響を抑制して測定誤差が低減された小型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】
【０００７】
本発明に基づく電流センサは、第１電流センサユニットと、第２電流センサユニットとを備える。第１電流センサユニットおよび第２電流センサユニットの各々は、測定対象の電流が流れ、表面および裏面を含み、長さ方向、上記長さ方向と直交する幅方向、および、上記長さ方向と上記幅方向とに直交する厚さ方向を有する板状の導体と、上記電流により発生する磁界の強さを検出する、第１磁気センサ素子および第２磁気センサ素子とを含む。第１電流センサユニットおよび第２電流センサユニットの各々において、導体は、長さ方向における途中で、上記電流が分流されて流れる第１流路部および第２流路部を含み、上記幅方向から見て、第１流路部と第２流路部とによって囲まれた領域が形成されており、第１磁気センサ素子は、上記幅方向から見て、上記領域の内部に位置し、かつ、第１流路部の裏面側に位置し、第２磁気センサ素子は、上記幅方向から見て、上記領域の内部に位置し、かつ、第２流路部の表面側に位置している。第１電流センサユニットおよび第２電流センサユニットの各々の導体は、互いに間隔をあけて並行に配置されて上記長さ方向に延在している。第１電流センサユニットの上記領域が、上記長さ方向において、第２電流センサユニットの上記領域とずれて位置していることにより、第１電流センサユニットの第１磁気センサ素子および第２磁気センサ素子の各々は、上記幅方向から見て、第２電流センサユニットの上記領域の外側に位置し、かつ、第２電流センサユニットの第１磁気センサ素子および第２磁気センサ素子の各々は、上記幅方向から見て、第１電流センサユニットの上記領域の外側に位置している。【０００８】
本発明の一形態においては、第１電流センサユニットおよび第２電流センサユニットの各々の導体は、上記幅方向にて間隔をあけて互いに並んでいる。第１電流センサユニットの第１磁気センサ素子および第２磁気センサ素子の各々は、上記幅方向から見て、第２電流センサユニットの導体と重なっており、かつ、第２電流センサユニットの第１磁気センサ素子および第２磁気センサ素子の各々は、上記幅方向から見て、第１電流センサユニットの導体と重なっている。【０００９】
本発明の一形態においては、第１電流センサユニットおよび第２電流センサユニットの各々の導体は、上記厚さ方向にて間隔をあけて互いに並んでいる。第１電流センサユニットの第１磁気センサ素子および第２磁気センサ素子の各々は、上記厚さ方向から見て、第２電流センサユニットの導体と重なっており、かつ、第２電流センサユニットの第１磁気センサ素子および第２磁気センサ素子の各々は、上記厚さ方向から見て、第１電流センサユニットの導体と重なっている。【００１０】
本発明の一形態においては、導体は、上記厚さ方向の一方に突出するように曲がって上記長さ方向に延在し、第１流路部を構成するアーチ状部を含む。【００１１】
本発明の一形態においては、導体は、上記厚さ方向の他方に突出するように曲がって上記長さ方向に延在し、第２流路部を構成する逆アーチ状部をさらに含む。【００１２】
本発明の一形態においては、第１電流センサユニットおよび第２電流センサユニットの各々において、アーチ状部と逆アーチ状部とが、互いに同一形状を有する。【００１３】
本発明の一形態においては、第１流路部は、上記幅方向から見て、導体の表面側に膨出している。【００１４】
本発明の一形態においては、第２流路部は、上記幅方向から見て、導体の裏面側に膨出している。【００１５】
本発明の一形態においては、第１流路部および第２流路部の各々は、上記長さ方向における一端と他端とを有している。上記長さ方向における第１流路部の一端と第１流路部の他端とは、上記厚さ方向における位置が互いに異なっている。上記長さ方向における第２流路部の一端と第２流路部の他端とは、上記厚さ方向における位置が互いに異なっている。上記長さ方向における第１流路部の一端と第２流路部の一端とは、上記厚さ方向における位置が互いに等しい。上記長さ方向における第１流路部の他端と第２流路部の他端とは、上記厚さ方向における位置が互いに等しい。第１流路部は、上記厚さ方向における第１流路部の一端の位置と第１流路部の他端の位置とを繋ぐ曲折部を含む。第２流路部は、上記厚さ方向における第２流路部の一端の位置と第２流路部の他端の位置とを繋ぐ曲折部を含む。第１流路部の曲折部と、第２流路部の曲折部とは、上記長さ方向において互いに間隔を置いて位置している。【００１６】
本発明の一形態においては、第１電流センサユニットおよび第２電流センサユニットの各々において、導体に、上記長さ方向に延在するスリットが設けられていることにより、第１流路部と第２流路部とが、上記幅方向において互いに間隔をあけて位置している。【００１７】
本発明の一形態においては、第１電流センサユニットおよび第２電流センサユニットの各々において、スリットは、上記幅方向にて導体の中央に位置している。【００１８】
本発明の一形態においては、第１電流センサユニットおよび第２電流センサユニットの各々において、第１磁気センサ素子および第２磁気センサ素子が、１つの基板に実装されている。【００１９】
本発明の一形態においては、第１電流センサユニットおよび第２電流センサユニットの各々は、第１磁気センサ素子の検出値と第２磁気センサ素子の検出値とを演算することにより上記電流の値を算出する算出部をさらに備える。第１電流センサユニットおよび第２電流センサユニットの各々において、導体を流れる上記電流により発生する磁界の強さについて、第１磁気センサ素子の検出値の位相と第２磁気センサ素子の検出値の位相とが逆相であり、算出部が減算器または差動増幅器である。【００２０】
本発明の一形態においては、第１電流センサユニットおよび第２電流センサユニットの各々は、第１磁気センサ素子の検出値と第２磁気センサ素子の検出値とを演算することにより上記電流の値を算出する算出部をさらに備える。第１電流センサユニットおよび第２電流センサユニットの各々において、導体を流れる上記電流により発生する磁界の強さについて、第１磁気センサ素子の検出値の位相と第２磁気センサ素子の検出値の位相とが同相であり、算出部が加算器または加算増幅器である。【００２１】
本発明の一形態においては、第１電流センサユニットおよび第２電流センサユニットの各々において、第１磁気センサ素子および第２磁気センサ素子の各々は、検出軸を有し、この検出軸が上記幅方向に向くように配置されている。第１磁気センサ素子および第２磁気センサ素子の各々は、上記長さ方向のバイアス磁界の強さに応じて検出感度が変化するように構成されている。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、電流センサにおいて、対応する導体に隣り合う導体を周回する磁界および外部磁界の影響を抑制して測定誤差を低減しつつ小型化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態１に係る電流センサの外観を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る電流センサが備える１次導体の外観を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る電流センサが備える磁気センサユニットの構成を示す分解斜視図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る電流センサが備える磁気センサユニットの筐体の外観を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る電流センサの断面図であり、図１のＶ−Ｖ線矢印方向から見た図である。
【図６】本発明の実施形態１に係る電流センサの断面図であり、図１のＶＩ−ＶＩ線矢印方向から見た図である。
【図７】本発明の実施形態１に係る電流センサの回路構成を示す回路図である。
【図８】比較例に係る電流センサの外観を示す斜視図である。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線矢印方向から見た断面図である。
【図１０】本発明の実施形態２に係る電流センサの外観を示す斜視図である。
【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ線矢印方向から見た断面図である。
【図１２】比較例に係る電流センサの２つの１次導体に測定対象外の電流を流した際に発生する磁界の磁束密度をシミュレーション解析した結果を、図９と同一の断面視にて示した等高線図である。
【図１３】図１２の中心線Ｌｃ上の始点から終点までのＸ軸方向成分の磁束密度の変位を示すグラフである。
【図１４】本発明の実施形態２に係る電流センサの２つの１次導体に測定対象外の電流を流した際に発生する磁界の磁束密度をシミュレーション解析した結果を、図１１と同一の断面視にて示した等高線図である。
【図１５】図１４の中心線Ｌｃ上の始点から終点までのＸ軸方向成分の磁束密度の変位を示すグラフである。
【図１６】本発明の実施形態３に係る電流センサの外観を示す斜視図である。
【図１７】本発明の実施形態４に係る電流センサが備える１次導体の外観を示す斜視図である。
【図１８】本発明の実施形態５に係る電流センサが備える１次導体の外観を示す斜視図である。
【図１９】図１８の１次導体を矢印ＸＩＸ方向から見た側面図である。
【図２０】本発明の実施形態６に係る電流センサが備える１次導体の外観を示す斜視図である。
【図２１】図２０の１次導体を矢印ＸＸＩ方向から見た側面図である。
【図２２】図２０の１次導体を矢印ＸＸＩＩ方向から見た上面図である。
【図２３】図２０の１次導体を矢印ＸＸＩＩＩ方向から見た正面図である。
【図２４】本発明の実施形態７に係る電流センサの外観を示す斜視図である。
【図２５】図２４の電流センサをＸＸＶ方向から見た側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の各実施形態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。
【００２５】
(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外観を示す斜視図である。図２は、本発明の実施形態１に係る電流センサが備える１次導体の外観を示す斜視図である。図３は、本発明の実施形態１に係る電流センサが備える磁気センサユニットの構成を示す分解斜視図である。図４は、本発明の実施形態１に係る電流センサが備える磁気センサユニットの筐体の外観を示す斜視図である。図５は、本発明の実施形態１に係る電流センサの断面図であり、図１のＶ−Ｖ線矢印方向から見た図である。図６は、本発明の実施形態１に係る電流センサの断面図であり、図１のＶＩ−ＶＩ線矢印方向から見た図である。図７は、本発明の実施形態１に係る電流センサの回路構成を示す回路図である。
【００２６】
図１，２，５，６においては、後述する導体である１次導体１１０ａ，１１０ｂの幅方向をＸ軸方向、１次導体１１０ａ，１１０ｂの長さ方向をＹ軸方向、１次導体１１０ａ，１１０ｂの厚さ方向をＺ軸方向として、図示している。図５，６においては、筐体１５０を図示していない。図５においては、１次導体１１０ａ，１１０ｂの幅方向(Ｘ軸方向)において、後述する第１磁気センサ素子１２０ａおよび第２磁気センサ素子１２０ｂの各々の中心を通過する中心線をＬｃで示している。図７においては、１つの１次導体１１０ａ，１１０ｂに対応する部分の回路構成を示している。
【００２７】
図１〜７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、第１電流センサユニット１００ａと、第２電流センサユニット１００ｂとを備える。本実施形態においては、電流センサ１００が２つの電流センサユニットを備えているが、電流センサが備える電流センサユニットの数は、２つに限られず、複数であればよい。たとえば、電流センサ１００が３相３線式の配線に適用された場合、電流センサ１００は３つの電流センサユニットを備える。
【００２８】
第１電流センサユニット１００ａおよび第２電流センサユニット１００ｂの各々は、測定対象の電流が流れる導体である１次導体１１０ａ，１１０ｂと、１次導体１１０ａ，１１０ｂを流れる測定対象の電流により発生する磁界の強さを検出する、第１磁気センサ素子１２０ａおよび第２磁気センサ素子１２０ｂとを備える。具体的には、１次導体１１０ａ，１１０ｂは、表面および裏面を含み、長さ方向(Ｙ軸方向)、長さ方向(Ｙ軸方向)と直交する幅方向(Ｘ軸方向)、および、長さ方向(Ｙ軸方向)と幅方向(Ｘ軸方向)とに直交する厚さ方向(Ｚ軸方向)を有する板状である。
【００２９】
第１電流センサユニット１００ａおよび第２電流センサユニット１００ｂの各々において、測定対象の電流は、後述するように２つの流路に分流されて１次導体１１０ａ，１１０ｂを矢印１ａ，１ｂで示すように１次導体１１０ａ，１１０ｂの長さ方向(Ｙ軸方向)に流れる。１次導体１１０ａ，１１０ｂは、長さ方向(Ｙ軸方向)における途中で、測定対象の電流が分流されて流れる第１流路部および第２流路部を含む。
【００３０】
１次導体１１０ａ，１１０ｂは、１次導体１１０ａ，１１０ｂの厚さ方向(Ｚ軸方向)の一方に突出するように曲がって長さ方向(Ｙ軸方向)に延在し、２つの流路のうちの１つの流路を構成する第１流路部であるアーチ状部１１１、および、厚さ方向(Ｚ軸方向)の他方に突出するように曲がって長さ方向(Ｙ軸方向)に延在し、２つの流路のうちの他の１つの流路を構成する第２流路部である逆アーチ状部１１６を含む。すなわち、第１流路部は、１次導体１１０ａ，１１０ｂの幅方向(Ｘ軸方向)から見て、１次導体１１０ａ，１１０ｂの表面側に膨出している。第２流路部は、１次導体１１０ａ，１１０ｂの幅方向(Ｘ軸方向)から見て、１次導体１１０ａ，１１０ｂの裏面側に膨出している。
【００３１】
アーチ状部１１１および逆アーチ状部１１６は、１次導体１１０ａ，１１０ｂの幅方向(Ｘ軸方向)に並んで位置し、アーチ状部１１１および逆アーチ状部１１６の内側に開口部１０が形成されている。すなわち、１次導体１１０ａ，１１０ｂの幅方向(Ｘ軸方向)から見て、第１流路部と第２流路部とによって囲まれた領域である開口部１０が形成されている。
【００３２】
図２に示すように、本実施形態においては、アーチ状部１１１は、互いに間隔を置いて、１次導体１１０ａ，１１０ｂの主面に直交するように突出する第１突出部１１２および第２突出部１１３と、１次導体１１０ａ，１１０ｂの長さ方向(Ｙ軸方向)に延在し、第１突出部１１２と第２突出部１１３とを繋ぐ延在部１１４とから構成されている。ただし、アーチ状部１１１の形状はこれに限られず、たとえば、１次導体１１０ａ，１１０ｂの幅方向(Ｘ軸方向)から見て、Ｃ字状または半円状の形状を有していてもよい。
【００３３】
逆アーチ状部１１６は、互いに間隔を置いて、１次導体１１０ａ，１１０ｂの主面に直交するように突出する第３突出部１１７および第４突出部１１８と、１次導体１１０ａ，１１０ｂの長さ方向(Ｙ軸方向)に延在し、第３突出部１１７と第４突出部１１８とを繋ぐ延在部１１９とから構成されている。ただし、逆アーチ状部１１６の形状はこれに限られず、たとえば、１次導体１１０ａ，１１０ｂの幅方向(Ｘ軸方向)から見て、Ｃ字状または半円状の形状を有していてもよい。本実施形態においては、アーチ状部１１１と逆アーチ状部１１６とは、互いに同一形状を有しているが、互いに異なる形状を有していてもよい。１次導体１１０ａ，１１０ｂの厚さ方向(Ｚ軸方向)における延在部１１４と延在部１１９との間の距離はＨｂである。
【００３４】
１次導体１１０ａ，１１０ｂに、１次導体１１０ａ，１１０ｂの長さ方向(Ｙ軸方向)に延在するスリット１１５が設けられている。スリット１１５は、１次導体１１０ａ，１１０ｂの幅方向(Ｘ軸方向)にてアーチ状部１１１に隣接している。なお、スリット１１５は必ずしも設けられていなくてもよい。スリット１１５は、１次導体１１０ａ，１１０ｂの幅方向(Ｘ軸方向)にて１次導体１１０ａ，１１０ｂの中央に位置している。スリット１１５は、アーチ状部１１１と逆アーチ状部１１６とに挟まれて位置している。すなわち、スリット１１５が設けられていることにより、第１流路部と第２流路部とが、１次導体１１０ａ，１１０ｂの幅方向(Ｘ軸方向)にて互いに間隔をあけて位置している。
【００３５】
本実施形態においては、スリット１１５は、１次導体１１０ａ，１１０ｂの長さ方向Ｙ軸方向)において、アーチ状部１１１の全体と接しているが、スリット１１５の設けられる範囲はこれに限られず、アーチ状部１１１の一部とのみ接するようにスリット１１５が設けられていてもよい。また、１次導体１１０ａ，１１０ｂの厚さ方向(Ｚ軸方向)から見て、スリット１１５は矩形状であるが、スリット１１５の形状は、これに限られず、楕円形などであってもよい。
【００３６】
第１電流センサユニット１００ａおよび第２電流センサユニット１００ｂの各々の１次導体１１０ａ，１１０ｂは、互いに間隔をあけて並行に配置されて長さ方向(Ｙ軸方向)に延在している。本実施形態においては、１次導体１１０ａ，１１０ｂは、幅方向(Ｘ軸方向)にて間隔をあけて互いに並んでいる。ただし、１次導体の並ぶ方向は、幅方向(Ｘ軸方向)に限られず、任意の方向でよい。第１電流センサユニット１００ａのアーチ状部１１１および逆アーチ状部１１６が、長さ方向(Ｙ軸方向)において、第２電流センサユニット１００ｂのアーチ状部１１１および逆アーチ状部１１６とずれて位置している。
【００３７】
具体的には、図１に示すように、１次導体１１０ａの開口部１０の中心を通過して幅方向(Ｘ軸方向)に延在する中心線Ｃ１と、１次導体１１０ｂの開口部１０の中心を通過して幅方向(Ｘ軸方向)に延在する中心線Ｃ２とは、長さ方向(Ｙ軸方向)において距離Ｍ１だけずれている。
【００３８】
本実施形態においては、１次導体１１０ａ，１１０ｂは、銅で構成されている。ただし、１次導体１１０ａ，１１０ｂの材料はこれに限られず、銀、アルミニウム若しくは鉄などの金属、またはこれらの金属を含む合金でもよい。
【００３９】
１次導体１１０ａ，１１０ｂは、表面処理が施されていてもよい。たとえば、ニッケル、錫、銀若しくは銅などの金属、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、１次導体１１０ａ，１１０ｂの表面に設けられていてもよい。
【００４０】
本実施形態においては、プレス加工により１次導体１１０ａ，１１０ｂを形成している。ただし、１次導体１１０ａ，１１０ｂの形成方法はこれに限られず、切削加工または鋳造などにより１次導体１１０ａ，１１０ｂを形成してもよい。
【００４１】
図３に示すように、第１磁気センサ素子１２０ａおよび第２磁気センサ素子１２０ｂの各々は、アンプおよび受動素子などの電子部品１４０ａ，１４０ｂと共に基板１３０に実装されている。本実施形態においては、第１磁気センサ素子１２０ａおよび第２磁気センサ素子１２０ｂは、１次導体１１０ａ，１１０ｂの長さ方向(Ｙ軸方向)において互いにずれつつ、１次導体１１０ａ，１１０ｂの幅方向(Ｘ軸方向)に並んで位置している。基板１３０が電気絶縁性を有する筐体１５０内に固定されることにより、磁気センサユニット１６０が構成されている。すなわち、第１磁気センサ素子１２０ａ、第２磁気センサ素子１２０ｂ、電子部品１４０ａ，１４０ｂおよび基板１３０の各々は、筐体１５０に収容されている。
【００４２】
基板１３０は、プリント配線板であり、ガラスエポキシまたはアルミナなどの基材と、基材の表面上に設けられた銅などの金属箔がパターニングされて形成された配線とから構成されている。
【００４３】
図３，４に示すように、筐体１５０は、略直方体状の外形を有し、下部筐体１５１と上部筐体１５２とから構成されている。上部筐体１５２には、基板１３０と接続されるワイヤーハーネスの取出し口１５２ｐが設けられている。
【００４４】
筐体１５０は、ＰＰＳ(ポリフェニレンスルファイド)などのエンジニアリングプラスチックで形成されている。ＰＰＳは、耐熱性が高いため、１次導体１１０ａ，１１０ｂの発熱を考慮した場合、筐体１５０の材料として好ましい。
【００４５】
基板１３０を筐体１５０に固定する方法としては、螺子による締結、樹脂による熱溶着、または、接着剤による接合などを用いることができる。螺子を用いて基板１３０と筐体１５０とを締結する場合には、磁界の乱れが生じないように、非磁性の螺子を用いることが好ましい。
【００４６】
アーチ状部１１１と逆アーチ状部１１６とによって形成される開口部１０に、磁気センサユニット１６０が挿入されている。これにより、第１磁気センサ素子１２０ａは、アーチ状部１１１の内側に配置されて延在部１１４の裏面側に位置し、第２磁気センサ素子１２０ｂは、逆アーチ状部１１６の内側に配置されて延在部１１９の表面側に位置している。すなわち、第１磁気センサ素子１２０ａは、１次導体１１０ａ，１１０ｂの幅方向(Ｘ軸方向)から見て、上記領域の内部に位置し、かつ、一方の流路部の裏面側に位置している。第２磁気センサ素子１２０ｂは、１次導体１１０ａ，１１０ｂの幅方向(Ｘ軸方向)から見て、上記領域の内部に位置し、かつ、他方の流路部の表面側に位置している。
【００４７】
１次導体１１０ａ，１１０ｂの厚さ方向(Ｚ軸方向)から見て、第１磁気センサ素子１２０ａと第２磁気センサ素子１２０ｂとの間にスリット１１５が位置している。第１電流センサユニット１００ａおよび第２電流センサユニット１００ｂの各々において１次導体１１０ａ，１１０ｂの厚さ方向(Ｚ軸方向)から見て、１次導体１１０ａ，１１０ｂの幅方向(Ｘ軸方向)にて、第１磁気センサ素子１２０ａと第２磁気センサ素子１２０ｂとの中間にスリット１１５が位置している。
【００４８】
上記の状態において、筐体１５０は、アーチ状部１１１の内側の面の少なくとも一部と接している。たとえば、上部筐体１５２が、延在部１１４の裏面の少なくとも一部と接している。さらに、筐体１５０は、逆アーチ状部１１６の内側の面の少なくとも一部と接している。たとえば、下部筐体１５１が、延在部１１９の表面の少なくとも一部と接している。
【００４９】
図１，５に示すように、第１電流センサユニット１００ａの第１磁気センサ素子１２０ａおよび第２磁気センサ素子１２０ｂの各々は、１次導体１１０ａ，１１０ｂの幅方向(Ｘ軸方向)から見て、第２電流センサユニット１００ｂの開口部１０の外側に位置し、かつ、第２電流センサユニット１００ｂの第１磁気センサ素子１２０ａおよび第２磁気センサ素子１２０ｂの各々は、１次導体１１０ａ，１１０ｂの幅方向(Ｘ軸方向)から見て、第１電流センサユニット１００ａの開口部１０の外側に位置している。
【００５０】
第１電流センサユニット１００ａの第１磁気センサ素子１２０ａおよび第２磁気センサ素子１２０ｂの各々は、１次導体１１０ａ，１１０ｂの幅方向(Ｘ軸方向)から見て、第２電流センサユニット１００ｂの１次導体１１０ｂと重なっており、かつ、第２電流センサユニット１００ｂの第１磁気センサ素子１２０ａおよび第２磁気センサ素子１２０ｂの各々は、１次導体１１０ａ，１１０ｂの幅方向(Ｘ軸方向)から見て、第１電流センサユニット１００ａの１次導体１１０ａと重なっている。
【００５１】
好ましくは、第１電流センサユニット１００ａの第１磁気センサ素子１２０ａおよび第２磁気センサ素子１２０ｂの各々の中心を通過する中心線Ｌｃは、１次導体１１０ａの延在部１１４と延在部１１９との中間に位置している。すなわち、１次導体１１０ａの厚さ方向(Ｚ軸方向)において、延在部１１４の下面と中心線Ｌｃとの距離、および、延在部１１９の上面と中心線Ｌｃとの距離の各々は、Ｈｂ／２である。
【００５２】
好ましくは、第２電流センサユニット１００ｂの第１磁気センサ素子１２０ａおよび第２磁気センサ素子１２０ｂの各々の感磁面を通過する中心線Ｌｃは、１次導体１１０ｂの延在部１１４と延在部１１９との中間に位置している。すなわち、１次導体１１０ｂの厚さ方向(Ｚ軸方向)において、延在部１１４の下面と中心線Ｌｃとの距離、および、延在部１１９の上面と中心線Ｌｃとの距離の各々は、Ｈｂ／２である。
【００５３】
第１電流センサユニット１００ａにおける中心線Ｌｃ上に、１次導体１１０ｂのアーチ状部１１１以外の部分および逆アーチ状部１１６以外の部分が位置し、第２電流センサユニット１００ｂにおける中心線Ｌｃ上に、１次導体１１０ａのアーチ状部１１１以外の部分および逆アーチ状部１１６以外の部分が位置するように、中心線Ｃ１と中心線Ｃ２との間の距離Ｍ１が設定されている。
【００５４】
本実施形態においては、基板１３０の実装面と１次導体１１０ａ，１１０ｂの主面とが平行になるように基板１３０が配置されているが、基板１３０の実装面と１次導体１１０ａ，１１０ｂの主面とが垂直になるように基板１３０が配置されていてもよい。
【００５５】
第１磁気センサ素子１２０ａおよび第２磁気センサ素子１２０ｂの各々は、１次導体１１０ａ，１１０ｂの幅方向(Ｘ軸方向)の磁界を検出する。具体的には、図５に示すように、第１磁気センサ素子１２０ａおよび第２磁気センサ素子１２０ｂの各々は、１次導体１１０ａ，１１０ｂの幅方向(Ｘ軸方向)に向いた検出軸２を有している。すなわち、第１磁気センサ素子１２０ａおよび第２磁気センサ素子１２０ｂの各々は、検出軸２を有し、検出軸２が１次導体１１０ａ，１１０ｂの幅方向(Ｘ軸方向)に向くように配置されている。
【００５６】
第１磁気センサ素子１２０ａおよび第２磁気センサ素子１２０ｂの各々は、検出軸２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２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。
【００５７】
図７に示すように、本実施形態に係る電流センサ１００において、第１磁気センサ素子１２０ａおよび第２磁気センサ素子１２０ｂの各々は、４つのＡＭＲ(Anisotropic  Magneto  Resistance)素子からなるホイートストンブリッジ型のブリッジ回路を有する。なお、第１磁気センサ素子１２０ａおよび第２磁気センサ素子１２０ｂの各々が、ＡＭＲ素子に代えて、ＧＭＲ(Giant  Magneto  Resistance)、ＴＭＲ(Tunnel  Magneto  Resistance)、ＢＭＲ(Ballistic  Magneto  Resistance)、ＣＭＲ(Colossal  Magneto  Resistance)などの磁気抵抗素子を有していてもよい。
【００５８】
また、第１磁気センサ素子１２０ａおよび第２磁気センサ素子１２０ｂの各々が、２つの磁気抵抗素子からなるハーフブリッジ回路を有していてもよい。その他にも、第１磁気センサ素子１２０ａおよび第２磁気センサ素子１２０ｂとして、ホール素子を有する磁気センサ素子、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素子またはフラックスゲート型磁気センサ素子などを用いることができる。磁気抵抗素子およびホール素子などの磁気素子は、樹脂パッケージされていてもよく、または、シリコーン樹脂若しくはエポキシ樹脂などでポッティングされていてもよい。
【００５９】
複数の磁気素子がパッケージされている場合、複数の磁気素子が１つにパッケージされていてもよいし、複数の磁気素子の各々が別々にパッケージされていてもよい。また、複数の磁気素子と電子部品とが集積された状態で、１つにパッケージされていてもよい。
【００６０】
本実施形態においては、ＡＭＲ素子は、バーバーポール型電極を含むことによって、奇関数入出力特性を有している。具体的には、第１磁気センサ素子１２０ａおよび第２磁気センサ素子１２０ｂの各々の磁気抵抗素子は、バーバーポール型電極を含むことにより、磁気抵抗素子における磁気抵抗膜の磁化方向に対して所定の角度をなす方向に電流が流れるようにバイアスされている。
【００６１】
磁気抵抗膜の磁化方向は、磁気抵抗膜の形状異方性およびバイアス磁界の少なくとも一方によって決まる。なお、ＡＭＲ素子の磁化方向を決める方法として、ＡＭＲ素子を構成する磁気抵抗膜の近傍に永久磁石またはコイルを配置してバイアス磁界を印加する方法、または、ＡＭＲ素子を構成する磁気抵抗膜において交換結合を設ける方法などを用いてもよい。永久磁石は、焼結磁石、ボンド磁石または薄膜で構成されていてもよい。永久磁石の種類は、特に限定されず、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石またはネオジム磁石などを用いることができる。
【００６２】
第１磁気センサ素子１２０ａの磁気抵抗素子における磁気抵抗膜の磁化方向と、第２磁気センサ素子１２０ｂの磁気抵抗素子における磁気抵抗膜の磁化方向とは、同一方向である。これにより、外部磁界の影響による出力精度の低下を小さくすることができる。
【００６３】
第１磁気センサ素子１２０ａおよび第２磁気センサ素子１２０ｂの各々は、１次導体１１０ａ，１１０ｂの長さ方向(Ｙ軸方向)のバイアス磁界の強さに応じて検出感度が変化するように構成されている。具体的には、図３に示すように、第１磁気センサ素子１２０ａおよび第２磁気センサ素子１２０ｂの各々は、検出軸２に直交する感度変化軸３を有している。図３，６に示すように、第１磁気センサ素子１２０ａおよび第２磁気センサ素子１２０ｂの各々は、感度変化軸３が１次導体１１０ａ，１１０ｂの長さ方向(Ｙ軸方向)に沿うように配置されている。すなわち、感度変化軸３は、１次導体１１０ａ，１１０ｂの長さ方向(Ｙ軸方向)に向いている。
【００６４】
第１磁気センサ素子１２０ａおよび第２磁気センサ素子１２０ｂの各々は、感度変化軸３に沿う方向の磁界が印加されている時に出力感度が変化している。具体的には、第１磁気センサ素子１２０ａおよび第２磁気センサ素子１２０ｂの各々は、感度変化軸３に沿う方向においてバイアス磁界の印加方向とは反対向きの磁界を印加されている時に出力感度が高くなっており、かつ、感度変化軸３に沿う方向においてバイアス磁界の印加方向と同じ向きの磁界を印加されている時に出力感度が低くなっている。なお、第１磁気センサ素子１２０ａおよび第２磁気センサ素子１２０ｂの各々は、感度変化軸３に沿う方向の磁界のみが印加されている時には、出力が０である。
【００６５】
図７に示すように、電流センサ１００は、第１磁気センサ素子１２０ａの検出値と第２磁気センサ素子１２０ｂの検出値とを演算することにより１次導体１１０ａ，１１０ｂを流れる測定対象の電流の値を算出する算出部１９０をさらに備える。本実施形態においては、算出部１９０は、差動増幅器である。ただし、算出部１９０が減算器であってもよい。
【００６６】
図５に示すように、１次導体１１０ａ，１１０ｂを流れる測定対象の電流は、アーチ状部１１１を通過する第１流路部と、逆アーチ状部１１６を通過する第２流路部との、２つの流路に分かれて流れる。１次導体１１０ａ，１１０ｂにおいて２つの流路に分かれて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、各流路を周回する磁界が発生する。
【００６７】
図５，６に示すように、第１磁気センサ素子１２０ａはアーチ状部１１１の内側に配置されているため、第１磁気センサ素子１２０ａには、第１突出部１１２を周回する磁界１１２ｅと、第２突出部１１３を周回する磁界１１３ｅと、延在部１１４を周回する磁界１１４ｅとが印加される。これにより、第１磁気センサ素子１２０ａの磁気抵抗素子に印加される磁界が強くなるため、１次導体１１０ａ，１１０ｂを流れる測定電流に対する第１磁気センサ素子１２０ａの感度が高くなる。
【００６８】
第２磁気センサ素子１２０ｂは逆アーチ状部１１６の内側に配置されているため、第２磁気センサ素子１２０ｂには、第３突出部１１７を周回する磁界と、第４突出部１１８を周回する磁界と、延在部１１９を周回する磁界１１９ｅとが印加される。これにより、第２磁気センサ素子１２０ｂの磁気抵抗素子に印加される磁界が強くなるため、１次導体１１０ａ，１１０ｂを流れる測定電流に対する第２磁気センサ素子１２０ｂの感度が高くなる。
【００６９】
図５に示すように、延在部１１４の裏面側の位置と、延在部１１９の表面側の位置とでは、Ｘ軸方向の磁束の向きが互いに反対方向となる。すなわち、第１磁気センサ素子１２０ａに作用する磁束の向きと、第２磁気センサ素子１２０ｂに作用する磁束の向きとが反対であるため、１次導体１１０ａ，１１０ｂ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磁気センサ素子１２０ａの検出値の位相と、第２磁気センサ素子１２０ｂの検出値の位相とは、逆相である。よって、第１磁気センサ素子１２０ａの検出した磁界の強さを正の値とすると、第２磁気センサ素子１２０ｂの検出した磁界の強さは負の値となる。
【００７０】
第１磁気センサ素子１２０ａの検出値と第２磁気センサ素子１２０ｂの検出値とは、算出部１９０にて演算される。具体的には、算出部１９０は、第１磁気センサ素子１２０ａの検出値から第２磁気センサ素子１２０ｂの検出値を減算する。この結果から、１次導体１１０ａ，１１０ｂを流れた測定対象の電流の値が算出される。
【００７１】
本実施形態に係る電流センサ１００においては、磁気センサユニット１６０が開口部１０に挿入されているため、外部磁界源は、物理的に第１磁気センサ素子１２０ａと第２磁気センサ素子１２０ｂとの間に位置することができない。
【００７２】
そのため、外部磁界源から第１磁気センサ素子１２０ａに印加される磁界のうちの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磁気センサ素子１２０ｂに印加される磁界のうちの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磁気センサ素子１２０ａの検出した外部磁界の強さを正の値とすると、第２磁気センサ素子１２０ｂの検出した外部磁界の強さも正の値となる。
【００７３】
その結果、算出部１９０が第１磁気センサ素子１２０ａの検出値から第２磁気センサ素子１２０ｂの検出値を減算することにより、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】
本実施形態の変形例として、第１磁気センサ素子１２０ａおよび第２磁気センサ素子１２０ｂ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磁気センサ素子１２０ａの検出する外部磁界の強さを正の値とすると、第２磁気センサ素子１２０ｂの検出する外部磁界の強さは負の値となる。
【００７５】
一方、１次導体１１０ａ，１１０ｂ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磁気センサ素子１２０ａの検出値の位相と、第２磁気センサ素子１２０ｂの検出値の位相とは同相となる。
【００７６】
本変形例においては、算出部１９０として差動増幅器に代えて加算器または加算増幅器を用いる。外部磁界の強さについては、第１磁気センサ素子１２０ａの検出値と第２磁気センサ素子１２０ｂの検出値とを加算器または加算増幅器によって加算することにより、第１磁気センサ素子１２０ａの検出値の絶対値と、第２磁気センサ素子１２０ｂ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。
【００７７】
一方、１次導体１１０ａ，１１０ｂを流れる電流により発生する磁界の強さについては、第１磁気センサ素子１２０ａの検出値と第２磁気センサ素子１２０ｂの検出値とを加算器または加算増幅器によって加算することにより、１次導体１１０ａ，１１０ｂを流れた測定対象の電流の値が算出される。
【００７８】
このように、第１磁気センサ素子１２０ａと第２磁気センサ素子１２０ｂとの入出力特性を互いに逆の極性にしつつ、差動増幅器に代えて加算器または加算増幅器を算出部として用いてもよい。
【００７９】
上記のように、本実施形態に係る電流センサ１００は、１次導体１１０ａ，１１０ｂを流れる測定電流に対する第１磁気センサ素子１２０ａおよび第２磁気センサ素子１２０ｂの各々の感度を高めることによって電流センサ１００の感度を高めつつ、外部磁界の影響を低減することができる。
【００８０】
図５に示すように、１次導体１１０ｂを周回する磁界１１０ｂｅは、第１電流センサユニット１００ａの第１磁気センサ素子１２０ａおよび第２磁気センサ素子１２０ｂの各々に対して、検出軸２と直交する方向である１次導体１１０ａの厚さ方向(Ｚ軸方向)に作用する。そのため、１次導体１１０ｂを周回する磁界１１０ｂｅによる第１電流センサユニット１００ａの第１磁気センサ素子１２０ａおよび第２磁気センサ素子１２０ｂの各々の出力は、ほとんど０である。これにより、第１電流センサユニット１００ａの測定値に、第２電流センサユニット１００ｂが発生する磁界が影響することを抑制して、第１電流センサユニット１００ａの測定誤差を低減できる。
【００８１】
同様に、１次導体１１０ａを周回する磁界は、第２電流センサユニット１００ｂの第１磁気センサ素子１２０ａおよび第２磁気センサ素子１２０ｂの各々に対して、検出軸２と直交する方向である１次導体１１０ｂの厚さ方向(Ｚ軸方向)に作用する。そのため、１次導体１１０ａを周回する磁界による第２電流センサユニット１００ｂの第１磁気センサ素子１２０ａおよび第２磁気センサ素子１２０ｂの各々の出力は、ほとんど０である。これにより、第２電流センサユニット１００ｂの測定値に、第１電流センサユニット１００ａが発生する磁界が影響することを抑制して、第２電流センサユニット１００ｂの測定誤差を低減できる。
【００８２】
上記のように、本実施形態に係る電流センサ１００においては、対応する１次導体に隣り合う１次導体を周回する磁界および外部磁界の影響を抑制して測定誤差を低減できる。
【００８３】
また、第１電流センサユニット１００ａのアーチ状部１１１および逆アーチ状部１１６が、長さ方向(Ｙ軸方向)において、第２電流センサユニット１００ｂのアーチ状部１１１および逆アーチ状部１１６とずれて位置していることにより、対応する１次導体に隣り合う１次導体を周回する磁界の影響を抑制しているため、１次導体を同一平面内にて曲折させる必要がなく、１次導体１１０ａ，１１０ｂの占める平面スペースを削減して、電流センサ１００を小型化できる。
【００８４】
また、電流センサ１００においては、第１電流センサユニット１００ａおよび第２電流センサユニット１００ｂの各々は、磁気センサユニット１６０を開口部１０に挿入して１次導体１１０ａ，１１０ｂに組み付ける構造である。この構造により、電流センサ１００の組み立てが容易となり、アーチ状部１１１および逆アーチ状部１１６によって、磁気センサユニット１６０の構成部品を外力から保護することができる。また、電流センサ１００の低背化、集積化および小型化を図ることができる。
【００８５】
さらに、１次導体１１０ａ，１１０ｂが１つの導体で構成されているため、１次導体１１０ａ，１１０ｂが複数の導体で構成されている場合に比較して、部品点数を削減して低コスト化を図ることができる。
【００８６】
本実施形態に係る電流センサ１００においては、アーチ状部１１１の電気抵抗値と逆アーチ状部１１６の電気抵抗値とが略同一であるため、１次導体１１０ａ，１１０ｂを測定電流が流れることによるアーチ状部１１１の発熱量と逆アーチ状部１１６の発熱量とを同等にすることができる。その結果、第１磁気センサ素子１２０ａの磁気抵抗素子の周囲の温度と、第２磁気センサ素子１２０ｂの磁気抵抗素子の周囲の温度とを略同じにすることができるため、磁気抵抗素子の温度特性による電流センサ１００の測定値の誤差を低減することができる。
【００８７】
(実施形態２)
以下、本発明の実施形態２に係る電流センサについて、比較例に係る電流センサと比較しつつ説明する。なお、実施形態２および比較例の電流センサの各々が備える電流センサユニットの構成は、実施形態１に係る電流センサ１００と同様であるため、電流センサユニットの構成については説明を繰り返さない。実施形態２および比較例の電流センサは、たとえばインバータなどの３相３線式の配線に適用され、３つの電流センサユニットを備えている。
【００８８】
図８は、比較例に係る電流センサの外観を示す斜視図である。図９は、図８のＩＸ−ＩＸ線矢印方向から見た断面図である。図１０は、本発明の実施形態２に係る電流センサの外観を示す斜視図である。図１１は、図１０のＸＩ−ＸＩ線矢印方向から見た断面図である。なお、図８〜１１においては、磁気センサユニット１６０を図示していない。
【００８９】
図８，９に示すように、比較例に係る電流センサ９００は、第１電流センサユニット９００ａと、第２電流センサユニット９００ｂと、第３電流センサユニット９００ｃとを備える。
【００９０】
第１電流センサユニット９００ａ、第２電流センサユニット９００ｂおよび第３電流センサユニット９００ｃの各々は、測定対象の電流が流れる１次導体１１０ａと、１次導体１１０ａを流れる測定対象の電流により発生する磁界の強さを検出する、第１磁気センサ素子１２０ａおよび第２磁気センサ素子１２０ｂとを備える。具体的には、第１電流センサユニット９００ａ、第２電流センサユニット９００ｂおよび第３電流センサユニット９００ｃの各々において、１次導体１１０ａの開口部１０に磁気センサユニット１６０が挿入されている。
【００９１】
第１電流センサユニット９００ａ、第２電流センサユニット９００ｂおよび第３電流センサユニット９００ｃの各々において、測定対象の電流は、２つの流路に分流されて１次導体１１０ａを矢印１ａ，１ｂ，１ｃで示すように１次導体１１０ａの長さ方向(Ｙ軸方向)に流れる。
【００９２】
第１電流センサユニット９００ａ、第２電流センサユニット９００ｂおよび第３電流センサユニット９００ｃの各々の１次導体１１０ａは、幅方向(Ｘ軸方向)にて間隔をあけて互いに長さ方向(Ｙ軸方向)に延在している。第１電流センサユニット９００ａのアーチ状部１１１および逆アーチ状部１１６と、第２電流センサユニット９００ｂのアーチ状部１１１および逆アーチ状部１１６と、第３電流センサユニット９００ｃのアーチ状部１１１および逆アーチ状部１１６とは、１次導体１１０ａの幅方向(Ｘ軸方向)に延びる仮想直線上に位置している。すなわち、第１電流センサユニット９００ａ、第２電流センサユニット９００ｂおよび第３電流センサユニット９００ｃの各々における、１次導体１１０ａの開口部１０の中心を通過して幅方向(Ｘ軸方向)に延在する中心線Ｃ１が、同一直線上に位置している。
【００９３】
図１０，１１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、第１電流センサユニット２００ａと、第２電流センサユニット２００ｂと、第３電流センサユニット２００ｃとを備える。
【００９４】
第１電流センサユニット２００ａ、第２電流センサユニット２００ｂおよび第３電流センサユニット２００ｃの各々は、測定対象の電流が流れる１次導体１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃと、１次導体１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃを流れる測定対象の電流により発生する磁界の強さを検出する、第１磁気センサ素子１２０ａおよび第２磁気センサ素子１２０ｂとを備える。具体的には、第１電流センサユニット２００ａ、第２電流センサユニット２００ｂおよび第３電流センサユニット２００ｃの各々において、１次導体１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃの開口部１０に磁気センサユニット１６０が挿入されている。
【００９５】
第１電流センサユニット２００ａ、第２電流センサユニット２００ｂおよび第３電流センサユニット２００ｃの各々において、測定対象の電流は、２つの流路に分流されて１次導体１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃを矢印１ａ，１ｂ，１ｃで示すように１次導体１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃの長さ方向(Ｙ軸方向)に流れる。
【００９６】
第１電流センサユニット２００ａ、第２電流センサユニット２００ｂおよび第３電流センサユニット２００ｃの各々の１次導体１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃは、幅方向(Ｘ軸方向)にて間隔をあけて互いに長さ方向(Ｙ軸方向)に延在している。第１電流センサユニット２００ａのアーチ状部１１１および逆アーチ状部１１６と、第２電流センサユニット２００ｂのアーチ状部１１１および逆アーチ状部１１６と、第３電流センサユニット２００ｃのアーチ状部１１１および逆アーチ状部１１６とは、長さ方向(Ｙ軸方向)において、互いにずれて位置している。
【００９７】
具体的には、図１０に示すように、１次導体１１０ａの開口部１０の中心を通過して幅方向(Ｘ軸方向)に延在する中心線Ｃ１と、１次導体１１０ｂの開口部１０の中心を通過して幅方向(Ｘ軸方向)に延在する中心線Ｃ２とは、長さ方向(Ｙ軸方向)において距離Ｍ１だけずれている。１次導体１１０ｃの開口部１０の中心を通過して幅方向(Ｘ軸方向)に延在する中心線Ｃ３と中心線Ｃ２とは、長さ方向(Ｙ軸方向)において距離Ｍ２だけずれている。
【００９８】
第１電流センサユニット２００ａにおける中心線Ｌｃ上に、１次導体１１０ｂのアーチ状部１１１以外の部分および逆アーチ状部１１６以外の部分が位置し、第２電流センサユニット２００ｂにおける中心線Ｌｃ上に、１次導体１１０ａのアーチ状部１１１以外の部分および逆アーチ状部１１６以外の部分が位置するように、中心線Ｃ１と中心線Ｃ２との間の距離Ｍ１が設定されている。
【００９９】
第２電流センサユニット２００ｂにおける中心線Ｌｃ上に、１次導体１１０ｃのアーチ状部１１１以外の部分および逆アーチ状部１１６以外の部分が位置し、第３電流センサユニット２００ｃにおける中心線Ｌｃ上に、１次導体１１０ｂのアーチ状部１１１以外の部分および逆アーチ状部１１６以外の部分が位置するように、中心線Ｃ２と中心線Ｃ３との間の距離Ｍ２が設定されている。
【０１００】
ここで、比較例に係る電流センサ９００において、第１電流センサユニット９００ａおよび第２電流センサユニット９００ｂの各々が発生する磁界が、第３電流センサユニット９００ｃの測定値に及ぼす影響と、実施形態２に係る電流センサ２００において、第１電流センサユニット２００ａおよび第２電流センサユニット２００ｂの各々が発生する磁界が、第３電流センサユニット２００ｃの測定値に及ぼす影響とを検証したシミュレーション解析結果について説明する。
【０１０１】
シミュレーション解析の条件としては、１次導体１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃの各々の、幅を１３ｍｍ、厚さを１．５ｍｍとし、Ｍ１＝Ｍ２＝１８．０ｍｍ、Ｈｂ＝７．０ｍｍとした。１次導体１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃの各々に、６００Ａの電流(第１流路部に３００Ａ、第２流路部に３００Ａ)を流した。この条件で、中心線Ｌｃ上における被測定磁界の磁束密度分布をシミュレーション解析した。１次導体の幅方向(Ｘ軸方向)において、中心線Ｌｃの始点は、１次導体の一端であり、中心線Ｌｃの終点は、１次導体の他端である。
【０１０２】
図１２は、比較例に係る電流センサの２つの１次導体に測定対象外の電流を流した際に発生する磁界の磁束密度をシミュレーション解析した結果を、図９と同一の断面視にて示した等高線図である。図１２においては、１次導体１１０ａの幅方向(Ｘ軸方向)の一方に向いた磁界の磁束密度が高い順にＥ１〜Ｅ５、１次導体１１０ａの幅方向(Ｘ軸方向)の他方に向いた磁界の磁束密度が高い順にＥ１１〜Ｅ１６を示している。
【０１０３】
図１３は、図１２の中心線Ｌｃ上の始点から終点までのＸ軸方向成分の磁束密度の変位を示すグラフである。図１３においては、縦軸にＸ軸方向成分の磁束密度(Ｔ)、横軸にＸ軸方向における始点からの距離(ｍｍ)を示している。
【０１０４】
図１４は、本発明の実施形態２に係る電流センサの２つの１次導体に測定対象外の電流を流した際に発生する磁界の磁束密度をシミュレーション解析した結果を、図１１と同一の断面視にて示した等高線図である。図１４においては、１次導体１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃの幅方向(Ｘ軸方向)の一方に向いた磁界の磁束密度が高い順にＥ１〜Ｅ５、１次導体１１０ａの幅方向(Ｘ軸方向)の他方に向いた磁界の磁束密度が高い順にＥ１１〜Ｅ１６を示している。
【０１０５】
図１５は、図１４の中心線Ｌｃ上の始点から終点までのＸ軸方向成分の磁束密度の変位を示すグラフである。図１５においては、縦軸にＸ軸方向成分の磁束密度(Ｔ)、横軸にＸ軸方向における始点からの距離(ｍｍ)を示している。
【０１０６】
図１２に示すように、比較例に係る電流センサ９００においては、延在部１１４の下方および延在部１１９の下方に、１次導体１１０ａの幅方向(Ｘ軸方向)の一方に向いた磁界が発生していた。延在部１１４の上方および延在部１１９の上方に、１次導体１１０ａの幅方向(Ｘ軸方向)の他方に向いた磁界が発生していた。
【０１０７】
図１３に示すように、比較例に係る電流センサ９００においては、第２電流センサユニット９００ｂに最も近接している始点の位置にて、１次導体１１０ａの幅方向(Ｘ軸方向)の他方に向いた磁界の磁束密度の絶対値がもっとも大きくなり、Ｘ軸方向における始点からの距離が大きくなるに従って、１次導体１１０ａの幅方向(Ｘ軸方向)の他方に向いた磁界の磁束密度の絶対値が低下していた。その結果、第３電流センサユニット９００ｃの測定値に、第１電流センサユニット９００ａおよび第２電流センサユニット９００ｂの各々が発生する磁界が影響していた。
【０１０８】
図１４に示すように、本発明の実施形態２に係る電流センサ２００においては、１次導体１１０ａ，１１０ｂの下方に、１次導体１１０ａ，１１０ｂの幅方向(Ｘ軸方向)の一方に向いた磁界が発生している。１次導体１１０ａ，１１０ｂの上方に、１次導体１１０ａ，１１０ｂの幅方向(Ｘ軸方向)の他方に向いた磁界が発生していた。
【０１０９】
図１５に示すように、本発明の実施形態２に係る電流センサ２００においては、中心線Ｌｃ上の全体にて、１次導体１１０ａの幅方向(Ｘ軸方向)に向いた磁界の磁束密度は、ほとんど０Ｔであった。
【０１１０】
上記のシミュレーション解析結果から、本発明の実施形態２に係る電流センサ２００においては、第３電流センサユニット２００ｃの測定値に、第１電流センサユニット２００ａおよび第２電流センサユニット２００ｂの各々が発生する磁界が影響することを抑制して、第３電流センサユニット２００ｃの測定誤差を低減できることが確認できた。
【０１１１】
第１電流センサユニット２００ａおよび第２電流センサユニット２００ｂについても、同様の効果を得ることができる。上記のように、本実施形態に係る電流センサ２００においては、対応する１次導体に隣り合う１次導体を周回する磁界の影響を抑制して測定誤差を低減できる。
【０１１２】
(実施形態３)
以下、本発明の実施形態３に係る電流センサについて説明する。なお、実施形態３に係る電流センサ３００は、第３電流センサユニットの配置のみ実施形態２に係る電流センサ２００と異なるため、実施形態２に係る電流センサ２００と同様である構成については同じ参照符号を付してその説明を繰り返さない。
【０１１３】
図１６は、本発明の実施形態３に係る電流センサの外観を示す斜視図である。図１６においては、磁気センサユニット１６０を図示していない。
【０１１４】
図１６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、第１電流センサユニット３００ａと、第２電流センサユニット３００ｂと、第３電流センサユニット３００ｃとを備える。
【０１１５】
第１電流センサユニット３００ａ、第２電流センサユニット３００ｂおよび第３電流センサユニット３００ｃの各々は、測定対象の電流が流れる１次導体１１０ａ，１１０ｂと、１次導体１１０ａ，１１０ｂを流れる測定対象の電流により発生する磁界の強さを検出する、第１磁気センサ素子１２０ａおよび第２磁気センサ素子１２０ｂとを備える。具体的には、第１電流センサユニット３００ａ、第２電流センサユニット３００ｂおよび第３電流センサユニット３００ｃの各々において、１次導体１１０ａ，１１０ｂの開口部１０に磁気センサユニット１６０が挿入されている。
【０１１６】
第１電流センサユニット３００ａ、第２電流センサユニット３００ｂおよび第３電流センサユニット３００ｃの各々において、測定対象の電流は、２つの流路に分流されて１次導体１１０ａ，１１０ｂを矢印１ａ，１ｂ，１ｃで示すように１次導体１１０ａ，１１０ｂの長さ方向(Ｙ軸方向)に流れる。
【０１１７】
第１電流センサユニット３００ａ、第２電流センサユニット３００ｂおよび第３電流センサユニット３００ｃの各々の１次導体１１０ａ，１１０ｂは、幅方向(Ｘ軸方向)にて間隔をあけて互いに長さ方向(Ｙ軸方向)に延在している。第１電流センサユニット３００ａのアーチ状部１１１および逆アーチ状部１１６と、第２電流センサユニット３００ｂのアーチ状部１１１および逆アーチ状部１１６とは、長さ方向(Ｙ軸方向)において、互いにずれて位置している。第２電流センサユニット３００ｂのアーチ状部１１１および逆アーチ状部１１６と、第３電流センサユニット３００ｃのアーチ状部１１１および逆アーチ状部１１６とは、長さ方向(Ｙ軸方向)において、互いにずれて位置している。第１電流センサユニット３００ａのアーチ状部１１１および逆アーチ状部１１６と、第３電流センサユニット３００ｃのアーチ状部１１１および逆アーチ状部１１６とは、長さ方向(Ｙ軸方向)において、互いにずれずに位置している。
【０１１８】
第１電流センサユニット３００ａのアーチ状部１１１および逆アーチ状部１１６と、第３電流センサユニット３００ｃのアーチ状部１１１および逆アーチ状部１１６とは、１次導体１１０ａの幅方向(Ｘ軸方向)に延びる仮想直線上に位置している。すなわち、第１電流センサユニット３００ａおよび第３電流センサユニット３００ｃの各々における、１次導体１１０ａの開口部１０の中心を通過して幅方向(Ｘ軸方向)に延在する中心線Ｃ１が、同一直線上に位置している。
【０１１９】
図１６に示すように、１次導体１１０ａの開口部１０の中心を通過して幅方向(Ｘ軸方向)に延在する中心線Ｃ１と、１次導体１１０ｂの開口部１０の中心を通過して幅方向(Ｘ軸方向)に延在する中心線Ｃ２とは、長さ方向(Ｙ軸方向)において距離Ｍ１だけずれている。
【０１２０】
第１電流センサユニット３００ａおよび第３電流センサユニット３００ｃの各々における中心線Ｌｃ上に、１次導体１１０ｂのアーチ状部１１１以外の部分および逆アーチ状部１１６以外の部分が位置し、第２電流センサユニット３００ｂにおける中心線Ｌｃ上に、１次導体１１０ａのアーチ状部１１１以外の部分および逆アーチ状部１１６以外の部分が位置するように、中心線Ｃ１と中心線Ｃ２との間の距離Ｍ１が設定されている。
【０１２１】
本実施形態に係る電流センサ３００のように、互いに隣り合う１次導体同士のアーチ状部１１１および逆アーチ状部１１６が１次導体の長さ方向(Ｙ軸方向)にずれて位置していれば、対応する１次導体に隣り合う１次導体を周回する磁界の影響を抑制して測定誤差を低減でき、実施形態２に係る電流センサ２００のように、全ての１次導体１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃのアーチ状部１１１および逆アーチ状部１１６が互いに１次導体の長さ方向(Ｙ軸方向)にずれて位置している必要はない。
【０１２２】
(実施形態４)
以下、本発明の実施形態４に係る電流センサについて説明する。なお、実施形態４に係る電流センサは、１次導体の形状のみ実施形態１に係る電流センサ１００と異なるため、実施形態１に係る電流センサ１００と同様である構成については説明を繰り返さない。
【０１２３】
図１７は、本発明の実施形態４に係る電流センサが備える１次導体の外観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４に係る電流センサが備える１次導体４１０ａは、１次導体４１０ａの幅方向(Ｘ軸方向)から見て半円状の形状をそれぞれ有する、アーチ状部４１１および逆アーチ状部４１６を含む。アーチ状部４１１および逆アーチ状部４１６の内側に開口部４０が形成されている。１次導体４１０ａの開口部４０に磁気センサユニットが挿入される。本実施形態に係る電流センサにおいては、磁気センサユニットの筐体は、略円柱状の外形を有している。
【０１２４】
本実施形態に係る電流センサにおいても、対応する１次導体に隣り合う１次導体を周回する磁界および外部磁界の影響を抑制して測定誤差を低減しつつ小型化を図れる。
【０１２５】
(実施形態５)
以下、本発明の実施形態５に係る電流センサについて説明する。なお、実施形態５に係る電流センサは、１次導体の形状のみ実施形態１に係る電流センサ１００と異なるため、実施形態１に係る電流センサ１００と同様である構成については説明を繰り返さない。
【０１２６】
図１８は、本発明の実施形態５に係る電流センサが備える１次導体の外観を示す斜視図である。図１９は、図１８の１次導体を矢印ＸＩＸ方向から見た側面図である。
【０１２７】
図１８，１９に示すように、本発明の実施形態５に係る電流センサが備える板状の１次導体５１０ａは、表面および裏面を含み、長さ方向(Ｙ軸方向)、長さ方向(Ｙ軸方向)と直交する幅方向(Ｘ軸方向)、および、長さ方向(Ｙ軸方向)と幅方向(Ｘ軸方向)とに直交する厚さ方向(Ｚ軸方向)を有する。
【０１２８】
本実施形態においては、第１流路部５１１は、１次導体５１０ａの幅方向(Ｘ軸方向)から見て、１次導体５１０ａの表面側に膨出している。第２流路部５１６は、１次導体５１０ａの幅方向(Ｘ軸方向)から見て、１次導体５１０ａの裏面側に膨出している。第２流路部５１６は、１次導体５１０ａの幅方向(Ｘ軸方向)にて第１流路部５１１と並んでいる。１次導体５１０ａの幅方向(Ｘ軸方向)から見て、第１流路部５１１と第２流路部５１６とによって囲まれた領域５０が形成されている。スリット５１５は、１次導体５１０ａの幅方向(Ｘ軸方向)にて１次導体５１０ａの中央に位置している。
【０１２９】
第１流路部５１１および第２流路部５１６の各々は、１次導体５１０ａの幅方向(Ｘ軸方向)から見て、半長円状の形状を有している。第１流路部５１１は、互いに間隔を置いて、１次導体５１０ａの表面から円弧状に突出する第１突出部５１２および第２突出部５１３と、１次導体５１０ａの長さ方向(Ｙ軸方向)に延在し、第１突出部５１２と第２突出部５１３とを繋ぐ延在部５１４とから構成されている。第２流路部５１６は、互いに間隔を置いて、１次導体５１０ａの裏面から円弧状に突出する第３突出部５１７および第４突出部５１８と、１次導体５１０ａの長さ方向(Ｙ軸方向)に延在し、第３突出部５１７と第４突出部５１８とを繋ぐ延在部５１９とから構成されている。
【０１３０】
第１流路部５１１と第２流路部５１６とによって形成される空間に、磁気センサユニットが挿入されている。これにより、第１磁気センサ素子１２０ａは、１次導体５１０ａの幅方向(Ｘ軸方向)から見て、領域５０の内部に位置し、かつ、第１磁気センサ素子１２０ａは、１次導体５１０ａの厚さ方向(Ｚ軸方向)から見て、第１流路部５１１の裏面側に位置している。第２磁気センサ素子１２０ｂは、１次導体５１０ａの幅方向(Ｘ軸方向)から見て、領域５０の内部に位置し、かつ、第２磁気センサ素子１２０ｂは、１次導体５１０ａの厚さ方向(Ｚ軸方向)から見て、第２流路部５１６の表面側に位置している。
【０１３１】
本実施形態に係る電流センサにおいても、対応する１次導体に隣り合う１次導体を周回する磁界および外部磁界の影響を抑制して測定誤差を低減しつつ小型化を図れる。
【０１３２】
(実施形態６)
以下、本発明の実施形態６に係る電流センサについて説明する。なお、実施形態６に係る電流センサは、１次導体の形状のみ実施形態１に係る電流センサ１００と異なるため、実施形態１に係る電流センサ１００と同様である構成については説明を繰り返さない。
【０１３３】
図２０は、本発明の実施形態６に係る電流センサが備える１次導体の外観を示す斜視図である。図２１は、図２０の１次導体を矢印ＸＸＩ方向から見た側面図である。図２２は、図２０の１次導体を矢印ＸＸＩＩ方向から見た上面図である。図２３は、図２０の１次導体を矢印ＸＸＩＩＩ方向から見た正面図である。
【０１３４】
図２０〜２３に示すように、本発明の実施形態６に係る電流センサが備える板状の１次導体６１０ａは、表面および裏面を含み、長さ方向(Ｙ軸方向)、長さ方向(Ｙ軸方向)と直交する幅方向(Ｘ軸方向)、および、長さ方向(Ｙ軸方向)と幅方向(Ｘ軸方向)とに直交する厚さ方向(Ｚ軸方向)を有する。
【０１３５】
本実施形態においては、第２流路部６１６は、１次導体６１０ａの幅方向(Ｘ軸方向)にて第１流路部６１１と並んでいる。１次導体６１０ａの幅方向(Ｘ軸方向)から見て、第１流路部６１１と第２流路部６１６とによって囲まれた領域６０が形成されている。スリット６１５は、１次導体６１０ａの幅方向(Ｘ軸方向)にて１次導体６１０ａの中央に位置している。
【０１３６】
第１流路部６１１は、長さ方向(Ｙ軸方向)における一端６１１ａと他端６１１ｂとを有する。第２流路部６１６は、長さ方向(Ｙ軸方向)における一端６１６ａと他端６１６ｂとを有する。第１流路部６１１の一端６１１ａと第２流路部６１６の一端６１６ａとは、スリット６１５を間に挟んで、幅方向(Ｘ軸方向)に並んでいる。第１流路部６１１の他端６１１ｂと第２流路部６１６の他端６１６ｂとは、スリット６１５を間に挟んで、１次導体６１０ａの幅方向(Ｘ軸方向)に並んでいる。
【０１３７】
１次導体６１０ａの長さ方向(Ｙ軸方向)における第１流路部６１１の一端６１１ａと第１流路部６１１の他端６１１ｂとは、１次導体６１０ａの厚さ方向(Ｚ軸方向)における位置が互いに異なっている。長さ方向(Ｙ軸方向)における第２流路部６１６の一端６１６ａと第２流路部６１６の他端６１６ｂとは、１次導体６１０ａの厚さ方向(Ｚ軸方向)における位置が互いに異なっている。１次導体６１０ａの長さ方向(Ｙ軸方向)における第１流路部６１１の一端６１１ａと第２流路部６１６の一端６１６ａとは、１次導体６１０ａの厚さ方向(Ｚ軸方向)における位置が互いに等しい。１次導体６１０ａの長さ方向(Ｙ軸方向)における第１流路部６１１の他端６１１ｂと第２流路部６１６の他端６１６ｂとは、１次導体６１０ａの厚さ方向(Ｚ軸方向)における位置が互いに等しい。
【０１３８】
第１流路部６１１は、１次導体６１０ａの厚さ方向(Ｚ軸方向)における第１流路部６１１の一端６１１ａの位置と第１流路部６１１の他端６１１ｂの位置とを繋ぐ曲折部６１３を含む。第２流路部６１６は、１次導体６１０ａの厚さ方向(Ｚ軸方向)における第２流路部６１６の一端６１６ａの位置と第２流路部６１６の他端６１６ｂの位置とを繋ぐ曲折部６１７を含む。第１流路部６１１の曲折部６１３と、第２流路部６１６の曲折部６１７とは、１次導体６１０ａの長さ方向(Ｙ軸方向)において互いに間隔を置いて位置している。
【０１３９】
本実施形態においては、第１流路部６１１は、一端６１１ａから長さ方向(Ｙ軸方向)に延在する延在部６１４と、延在部６１４の長さ方向(Ｙ軸方向)の端部から厚さ方向(Ｚ軸方向)に直線状に延在して他端６１１ｂに向かう曲折部６１３とを含む。すなわち、第１流路部６１１は、段状に形成されている。延在部６１４は、第１流路部６１１の一端６１１ａと接している。曲折部６１３は、第１流路部６１１の他端６１１ｂと接している。なお、曲折部６１３の形状は、上記に限られず、１次導体６１０ａの幅方向(Ｘ軸方向)から見て、１次導体６１０ａの長さ方向(Ｙ軸方向)および厚さ方向(Ｚ軸方向)の各々に対して交差する方向に直線状に延在していてもよいし、湾曲していてもよい。
【０１４０】
第２流路部６１６は、一端６１６ａから厚さ方向(Ｚ軸方向)に直線状に延在する曲折部６１７と、曲折部６１７の厚さ方向(Ｚ軸方向)の端部から長さ方向(Ｙ軸方向)に延在して他端６１６ｂに向かう延在部６１９とを含む。すなわち、第２流路部６１６は、段状に形成されている。延在部６１９は、第２流路部６１６の他端６１６ｂと接している。曲折部６１７は、第２流路部６１６の一端６１６ａと接している。なお、曲折部６１７の形状は、上記に限られず、１次導体６１０ａの幅方向(Ｘ軸方向)から見て、１次導体６１０ａの長さ方向(Ｙ軸方向)および厚さ方向(Ｚ軸方向)の各々に対して交差する方向に直線状に延在していてもよいし、湾曲していてもよい。
【０１４１】
第１流路部６１１と第２流路部６１６とによって形成される空間に、磁気センサユニットが挿入されている。これにより、第１磁気センサ素子１２０ａは、１次導体６１０ａの幅方向(Ｘ軸方向)から見て、領域６０の内部に位置し、かつ、第１磁気センサ素子１２０ａは、１次導体６１０ａの厚さ方向(Ｚ軸方向)から見て、第１流路部６１１の裏面側に位置している。第２磁気センサ素子１２０ｂは、１次導体６１０ａの幅方向(Ｘ軸方向)から見て、領域６０の内部に位置し、かつ、第２磁気センサ素子１２０ｂは、１次導体６１０ａの厚さ方向(Ｚ軸方向)から見て、第２流路部６１６の表面側に位置している。
【０１４２】
本実施形態に係る電流センサにおいても、対応する１次導体に隣り合う１次導体を周回する磁界および外部磁界の影響を抑制して測定誤差を低減しつつ小型化を図れる。
【０１４３】
(実施形態７)
以下、本発明の実施形態７に係る電流センサについて説明する。なお、実施形態７に係る電流センサは、電流センサユニットが１次導体の厚さ方向に並んでいる点が主に、実施形態２に係る電流センサ２００と異なるため、実施形態２に係る電流センサ２００と同様である構成については説明を繰り返さない。
【０１４４】
図２４は、本発明の実施形態７に係る電流センサの外観を示す斜視図である。図２５は、図２４の電流センサをＸＸＶ方向から見た側面図である。図２４，２５に示すように、本発明の実施形態７に係る電流センサ７００は、第１電流センサユニット７００ａと、第２電流センサユニット７００ｂと、第３電流センサユニット７００ｃとを備える。
【０１４５】
第１電流センサユニット７００ａ、第２電流センサユニット７００ｂおよび第３電流センサユニット７００ｃの各々は、測定対象の電流が流れる１次導体７１０ａ，７１０ｂ，７１０ｃと、１次導体７１０ａ，７１０ｂ，７１０ｃを流れる測定対象の電流により発生する磁界の強さを検出する、第１磁気センサ素子１２０ａおよび第２磁気センサ素子１２０ｂとを備える。具体的には、第１電流センサユニット２００ａ、第２電流センサユニット２００ｂおよび第３電流センサユニット２００ｃの各々において、１次導体７１０ａ，７１０ｂ，７１０ｃの開口部７０に磁気センサユニット１６０が挿入されている。
【０１４６】
第１電流センサユニット７００ａ、第２電流センサユニット７００ｂおよび第３電流センサユニット７００ｃの各々において、測定対象の電流は、２つの流路に分流されて１次導体７１０ａ，７１０ｂ，７１０ｃを矢印１ａ，１ｂ，１ｃで示すように１次導体７１０ａ，７１０ｂ，７１０ｃの長さ方向(Ｙ軸方向)に流れる。
【０１４７】
第１電流センサユニット７００ａ、第２電流センサユニット７００ｂおよび第３電流センサユニット７００ｃの各々の１次導体７１０ａ，７１０ｂ，７１０ｃは、互いに間隔をあけて並行に配置されて長さ方向(Ｙ軸方向)に延在している。本実施形態においては、１次導体７１０ａ，７１０ｂ，７１０ｃは、厚さ方向(Ｚ軸方向)にて間隔をあけて互いに並んでいる。第１電流センサユニット７００ａのアーチ状部１１１および逆アーチ状部１１６と、第２電流センサユニット７００ｂのアーチ状部１１１および逆アーチ状部１１６と、第３電流センサユニット７００ｃのアーチ状部１１１および逆アーチ状部１１６とは、長さ方向(Ｙ軸方向)において、互いにずれて位置している。
【０１４８】
具体的には、図２４，２５に示すように、１次導体７１０ａの開口部７０の中心を通過して幅方向(Ｘ軸方向)に延在する中心線Ｃ１と、１次導体７１０ｂの開口部７０の中心を通過して幅方向(Ｘ軸方向)に延在する中心線Ｃ２とは、長さ方向(Ｙ軸方向)において距離Ｍ１だけずれている。１次導体７１０ｃの開口部７０の中心を通過して幅方向(Ｘ軸方向)に延在する中心線Ｃ３と中心線Ｃ２とは、長さ方向(Ｙ軸方向)において距離Ｍ２だけずれている。
【０１４９】
その結果、第１電流センサユニット７００ａの第１磁気センサ素子１２０ａおよび第２磁気センサ素子１２０ｂの各々は、１次導体７１０ａ，７１０ｂ，７１０ｃの幅方向(Ｘ軸方向)から見て、第２電流センサユニット７００ｂおよび第３電流センサユニット７００ｃの各々の開口部７０の外側に位置している。第２電流センサユニット７００ｂの第１磁気センサ素子１２０ａおよび第２磁気センサ素子１２０ｂの各々は、１次導体７１０ａ，７１０ｂ，７１０ｃの幅方向(Ｘ軸方向)から見て、第１電流センサユニット７００ａおよび第３電流センサユニット７００ｃの各々の開口部７０の外側に位置している。第３電流センサユニット７００ｃの第１磁気センサ素子１２０ａおよび第２磁気センサ素子１２０ｂの各々は、１次導体７１０ａ，７１０ｂ，７１０ｃの幅方向(Ｘ軸方向)から見て、第１電流センサユニット７００ａおよび第２電流センサユニット７００ｂの各々の開口部７０の外側に位置している。
【０１５０】
第１電流センサユニット７００ａの第１磁気センサ素子１２０ａおよび第２磁気センサ素子１２０ｂの各々は、１次導体７１０ａ，７１０ｂ，７１０ｃの厚さ方向(Ｚ軸方向)から見て、第２電流センサユニット７００ｂの１次導体７１０ｂおよび第３電流センサユニット７００ｃの１次導体７１０ｃと重なっている。第２電流センサユニット７００ｂの第１磁気センサ素子１２０ａおよび第２磁気センサ素子１２０ｂの各々は、１次導体７１０ａ，７１０ｂ，７１０ｃの厚さ方向(Ｚ軸方向)から見て、第１電流センサユニット７００ａの１次導体７１０ａおよび第３電流センサユニット７００ｃの１次導体７１０ｃと重なっている。第３電流センサユニット７００ｃの第１磁気センサ素子１２０ａおよび第２磁気センサ素子１２０ｂの各々は、１次導体７１０ａ，７１０ｂ，７１０ｃの厚さ方向(Ｚ軸方向)から見て、第１電流センサユニット７００ａの１次導体７１０ａおよび第２電流センサユニット７００ｂの１次導体７１０ｂと重なっている。
【０１５１】
その結果、１次導体７１０ｂを周回する磁界は、第１電流センサユニット７００ａの第１磁気センサ素子１２０ａおよび第２磁気センサ素子１２０ｂの各々に対して、同様に作用する。１次導体７１０ｃを周回する磁界は、第１電流センサユニット７００ａの第１磁気センサ素子１２０ａおよび第２磁気センサ素子１２０ｂの各々に対して、同様に作用する。よって、外部磁界と同様に、１次導体７１０ｂを周回する磁界および１次導体７１０ｃを周回する磁界が、第１電流センサユニット７００ａの測定値に影響することを抑制することができる。
【０１５２】
同様に、１次導体７１０ａを周回する磁界は、第２電流センサユニット７００ｂの第１磁気センサ素子１２０ａおよび第２磁気センサ素子１２０ｂの各々に対して、同様に作用する。１次導体７１０ｃを周回する磁界は、第２電流センサユニット７００ｂの第１磁気センサ素子１２０ａおよび第２磁気センサ素子１２０ｂの各々に対して、同様に作用する。よって、外部磁界と同様に、１次導体７１０ａを周回する磁界および１次導体７１０ｃを周回する磁界が、第２電流センサユニット７００ｂの測定値に影響することを抑制することができる。
【０１５３】
同様に、１次導体７１０ａを周回する磁界は、第３電流センサユニット７００ｃの第１磁気センサ素子１２０ａおよび第２磁気センサ素子１２０ｂの各々に対して、同様に作用する。１次導体７１０ｂを周回する磁界は、第３電流センサユニット７００ｃの第１磁気センサ素子１２０ａおよび第２磁気センサ素子１２０ｂの各々に対して、同様に作用する。よって、外部磁界と同様に、１次導体７１０ａを周回する磁界および１次導体７１０ｂを周回する磁界が、第３電流センサユニット７００ｃの測定値に影響することを抑制することができる。
【０１５４】
上記のように、本実施形態に係る電流センサ７００においても、対応する１次導体に隣り合う１次導体を周回する磁界および外部磁界の影響を抑制して測定誤差を低減できる。
【０１５５】
上述した実施形態の説明において、組み合わせ可能な構成を相互に組み合わせてもよい。電流センサにおいて、筐体が、１次導体と一体に構成されていてもよいし、１次導体に対して付け外し可能に構成されていてもよい。
【０１５６】
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】
【０１５７】
２  検出軸、３  感度変化軸、１０，４０，７０  開口部、５０，６０  囲まれた領域、１００，２００，３００，７００，９００  電流センサ、１００ａ，２００ａ，３００ａ，７００ａ，９００ａ  第１電流センサユニット、１００ｂ，２００ｂ，３００ｂ，７００ｂ，９００ｂ  第２電流センサユニット、１１０，１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，４１０ａ，５１０ａ，６１０ａ，７１０ａ，７１０ｂ，７１０ｃ  １次導体、１１０ｂｅ，１１２ｅ，１１３ｅ，１１４ｅ，１１９ｅ  磁界、１１１，４１１  アーチ状部、１１２，５１２  第１突出部、１１３，５１３  第２突出部、１１４，１１９，５１４，５１９，６１４，６１９  延在部、１１５，５１５，６１５  スリット、１１６，４１６  逆アーチ状部、１１７，５１７  第３突出部、１１８，５１８  第４突出部、１２０ａ  第１磁気センサ素子、１２０ｂ  第２磁気センサ素子、１３０  基板、１４０ａ，１４０ｂ  電子部品、１５０  筐体、１５１  下部筐体、１５２  上部筐体、１５２ｐ  取出し口、１６０  磁気センサユニット、１９０  算出部、２００ｃ，３００ｃ，７００ｃ，９００ｃ  第３電流センサユニット、５１１，６１１  第１流路部、５１６，６１６  第２流路部、６１１ａ，６１６ａ  一端、６１１ｂ，６１６ｂ  他端、６１３，６１７  曲折部。
【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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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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２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【国際調査報告】
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