(57)【要約】  【課題】  磁気センサの配置位置および被測定導体の形状に対する制約を緩和しつつ、被測定導体に流れる電流の測定精度を向上させる。  【解決手段】  ワンパッケージ磁気センサ２ａ、２ｂの内部には、磁面が互いに平行になるように磁気センサ３ａ、３ｂがそれぞれ内蔵されるとともに、磁気センサ３ａ、３ｂからの出力信号に基づいて被測定導体５に流れる電流Ｉの値を算出する信号処理部４ａ、４ｂが内蔵され、磁気センサ３ａ、３ｂの電流感度に基づいて被測定導体５に流れる電流Ｉの値を算出する。  【選択図】      図１
2005195427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の磁気センサと、
前記磁気センサの電流感度の差異が反映された出力信号に基づいて、被測定導体に流れる電流の値を算出する信号処理手段とを備えることを特徴とする電流測定装置。
【請求項２】
前記磁気センサは、感磁面が互いに平行に配置された磁電変換素子を備えることを特徴とする請求項１記載の電流測定装置。
【請求項３】
前記複数の磁気センサの磁場感度は互いに等しいことを特徴とする請求項２記載の電流測定装置。
【請求項４】
感磁面が互いに平行になるように前記複数の磁気センサが実装された基材をさらに備えることを特徴とする請求項３記載の電流測定装置。
【請求項５】
前記磁気センサは、
ホール素子と、
前記ホール素子の感磁面に対して平行に配置され、前記被測定導体に流れる電流により発生する磁場を収束させ、前記収束させた磁場の垂直成分を前記ホール素子の感磁面に導く磁気収束板とを備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の電流測定装置。
【請求項６】
前記信号処理手段は、
前記複数の磁気センサのうち２個の磁気センサの磁場感度、前記２個の磁気センサの電流感度および前記２個の磁気センサの出力信号の値に基づいて前記被測定導体に流れる電流の値を算出することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の電流測定装置。
【請求項７】
前記２個の磁気センサの電流感度がそれぞれＳａ、Ｓｂ［Ｖ／Ａ］であり、前記２個の磁気センサの出力信号の値がそれぞれＶａ、Ｖｂ［Ｖ］である時、
前記被測定導体に流れる電流の値Ｉ［Ａ］は、
Ｉ＝（Ｖａ−Ｖｂ）／（Ｓａ−Ｓｂ）
であることを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項記載の電流測定装置。
【請求項８】
前記信号処理手段は、
前記被測定導体に流れる既知の電流値と、その時の前記２個の磁気センサの出力信号の値に基づいて、前記２個の磁気センサの電流感度の差分（Ｓａ−Ｓｂ）を予め算出するキャリブレーション手段をさらに備えることを特徴とする請求項７記載の電流測定装置。
【請求項９】
被測定導体に流れる電流に対する電流感度が互いに異なるように複数の磁気センサを配置するステップと、
前記磁気センサからの出力信号を取り込むステップと、
前記複数の磁気センサから取り込まれた出力信号に基づいて、前記被測定導体に流れる電流の値を算出するステップとを備えることを特徴とする電流測定方法。
【請求項１０】
前記複数の磁気センサは感磁面を有する磁電変換素子を有し、前記感磁面は前記被測定導体に流れる電流により発生する磁場に対して垂直であることを特徴とする請求項９記載の電流測定方法。
【請求項１１】
前記複数の磁気センサは感磁面を有する磁電変換素子を有し、前記感磁面は前記被測定導体に流れる電流により発生する磁場に対して平行であることを特徴とする請求項９記載の電流測定方法。
【請求項１２】
前記被測定導体がブスバーであることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項記載の電流測定方法。
【請求項１３】
被測定導体に流れる電流に対する電流感度が互いに異なるように配置された複数の磁気センサからの出力信号を取り込むステップと、
前記複数の磁気センサから取り込まれた出力信号に基づいて、前記被測定導体に流れる電流の値を算出するステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする電流測定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気センサを用いて被測定導体に流れる電流の大きさを測定する電流測定装置および電流測定方法に関し、特に、複数の磁気センサを被測定導体に近接して配置する電流測定装置、電流測定方法および電流測定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
導体に流れる電流の大きさを測定する従来の技術として、磁気センサを用いた電流の測定方法が知られている。磁気センサでは、センサ内部に磁気検出素子が設けられ、その磁気検出素子に入力される磁界の大きさに比例した電圧を出力する。
そして、この磁気センサを用いて電流を測定する場合、磁気センサを導体の周辺に配置し、導体に流れる電流による誘導磁界を磁気センサで検出することにより、導体に流れる電流の大きさを測定することができる。
【０００３】
また、被測定導体を有する基板上に表面実装の可能な磁気センサを配置して、電流の大きさを測定する電流測定装置がある。この電流測定装置では、磁気センサが実装面に対して平行な磁界を検出することができる。このため、被測定導体上に磁気センサを配置し、導体の幅方向に生じる磁界を磁気センサで検出することにより、導体に流れる電流の大きさを測定することができる。
また、例えば、特許文献１には、導体に流れる電流を磁気センサで測定する際の外乱磁場の影響を軽減するため、磁気センサを２個使用する方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−１５３８９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された方法では、磁気センサの配置位置と被測定導体の形状に制約が存在した。
すなわち、特許文献１に開示された方法では、外乱磁場に対する磁気センサの出力を一致させるために、２個の磁気センサが同一円周上に配置されるように被測定導体を挟み込み、２個の磁気センサの電流感度が互いに等しくなるようにする必要がある。もし、これらの磁気センサの配置が同一円周上からずれた場合、外乱磁場の大きさと方向が異なるため、外乱磁場をキャンセルできなくなり、電流の測定精度が劣化するという問題があった。
【０００５】
また、磁気センサの配置位置や被測定導体の形状が制限を受けると、電流測定装置の大きさや形状が制約を受けたり、被測定導体に対して等間隔に磁気センサを配置するために、特殊な治具やスペーサ等が必要になったりするという問題があった。
また、磁気センサの電流感度は、ホール素子の磁気感度と被測定導体の距離に大きく影響を受ける。このため、被測定導体に流れる電流を精度よく測定するためには、２個の磁気センサを正確に配置し、被測定導体に流れる電流に対する電流感度を揃える必要があり、被測定導体に流れる電流の測定精度が、磁気センサの電流感度のバラツキに大きく影響を受けるという問題があった。
【０００６】
さらに、特許文献１に開示された方法では、被測定導体が円柱状（または線状）の導体（または導線）の場合については、優れた測定精度を実現できるが、円柱以外の形状の被測定導体に流れる電流の測定については考慮されていなかった。
そこで、本発明の目的は、磁気センサの配置位置および被測定導体の形状に対する制約を緩和しつつ、被測定導体に流れる電流の測定精度を向上させることが可能な電流測定装置、電流測定方法および電流測定プログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するために、請求項１記載の電流測定装置によれば、複数の磁気センサと、前記磁気センサの電流感度の差異が反映された出力信号に基づいて、被測定導体に流れる電流の値を算出する信号処理手段とを備えることを特徴とする。
これにより、被測定導体に流れる電流の値を算出する際に、磁気センサの電流感度を互いに異ならせることが可能となり、外乱磁場の影響を軽減するために、磁気センサの電流感度を互いに一致させる必要がなくなる。このため、磁気センサの配置位置および被測定導体の形状に対する制約を緩和しつつ、被測定導体に流れる電流の測定精度を向上させることが可能となり、磁気センサの低価格化および小型化を図りつつ、被測定導体に流れる電流の測定を手軽に行うことが可能となる。
【０００８】
また、請求項２記載の電流測定装置によれば、前記磁気センサは、感磁面が互いに平行に配置された磁電変換素子を備えることを特徴とする。
これにより、複数の磁気センサに対する外乱磁場の大きさと方向を容易に一致させることが可能となり、複数の磁気センサからの出力信号の差分をとることで、外乱磁場をキャンセルすることができる。
また、請求項３記載の電流測定装置によれば、前記複数の磁気センサの磁場感度は互いに等しいことを特徴とする。
これにより、複数の磁気センサからの出力信号の差分をとることで、外乱磁場をキャンセルすることができ、被測定導体に流れる電流の測定精度を向上させることが可能となる。
【０００９】
また、請求項４記載の電流測定装置によれば、感磁面が互いに平行になるように前記複数の磁気センサが実装された基材をさらに備えることを特徴とする。
これにより、被測定導体に対して磁気センサが非対称となるように基材を被測定導体の近傍に設置するだけで、複数の磁気センサの感磁面を互いに平行にすることが可能となるとともに、磁気センサの電流感度を互いに異ならせることが可能となる。このため、外乱磁場の影響を軽減することを可能としつつ、被測定導体に流れる電流の測定することが可能となり、測定導体に流れる電流の測定精度を向上させることが可能となるとともに、被測定導体の形状に対する制約を緩和しつつ、被測定導体に流れる電流の測定を手軽に行うことが可能となる。
【００１０】
また、請求項５記載の電流測定装置によれば、前記磁気センサは、ホール素子と、前記ホール素子の感磁面に対して平行に配置され、前記被測定導体に流れる電流により発生する磁場を収束させ、前記収束させた磁場の垂直成分を前記ホール素子の感磁面に導く磁気収束板とを備えることを特徴とする。
これにより、被測定導体から発生する磁場に対してホール素子の感磁面を平行に配置した場合においても、被測定導体から発生する磁場を効率よく検出することが可能となり、被測定導体上に磁気センサを水平に配置することを可能としつつ、被測定導体に流れる電流を精度よく測定することが可能となる。
【００１１】
また、請求項６記載の電流測定装置によれば、前記信号処理手段は、前記複数の磁気センサのうち２個の磁気センサの磁場感度、前記２個の磁気センサの電流感度および前記２個の磁気センサの出力信号の値に基づいて、前記被測定導体に流れる電流の値を算出することを特徴とする。
これにより、磁気センサの電流感度が互いに異なる場合においても、演算処理によって被測定導体に流れる電流の値を算出することができ、磁気センサの配置位置および被測定導体の形状に対する制約を緩和しつつ、被測定導体に流れる電流の値の測定を手軽に行うことが可能となる。
【００１２】
また、請求項７記載の電流測定装置によれば、前記２個の磁気センサの電流感度がそれぞれＳａ、Ｓｂ［Ｖ／Ａ］であり、前記２個の磁気センサの出力信号の値がそれぞれＶａ、Ｖｂ［Ｖ］である時、前記被測定導体に流れる電流の値Ｉ［Ａ］は、Ｉ＝（Ｖａ−Ｖｂ）／（Ｓａ−Ｓｂ）であることを特徴とする。
これにより、複数の磁気センサからの出力信号の差分をとることで、外乱磁場をキャンセルすることができる。このため、磁気センサの電流感度および磁気センサの出力信号の値を用いることで、被測定導体に流れる電流の値を算出することが可能となり、被測定導体に流れる電流の測定精度を向上させることが可能となる。
【００１３】
また、請求項８記載の電流測定装置によれば、前記信号処理手段は、前記被測定導体に流れる既知の電流値と、その時の前記２個の磁気センサの出力信号の値に基づいて、前記２個の磁気センサの電流感度の差分（Ｓａ−Ｓｂ）を予め算出するキャリブレーション手段をさらに備えることを特徴とする。
これにより、磁気センサの電流感度の差分を簡易に求めることが可能となるとともに、磁気センサの個々の電流感度を求めることなく、被測定導体に流れる電流を算出することが可能となり、被測定導体に流れる電流の測定を手軽に行うことが可能となる。
【００１４】
また、請求項９記載の電流測定方法によれば、被測定導体に流れる電流に対する電流感度が互いに異なるように複数の磁気センサを配置するステップと、前記磁気センサからの出力信号を取り込むステップと、前記複数の磁気センサから取り込まれた出力信号に基づいて、前記被測定導体に流れる電流の値を算出するステップとを備えることを特徴とする。
これにより、被測定導体に流れる電流を測定する際に、磁気センサの電流感度が互いに一致するように磁気センサを配置することなく、外乱磁場の影響を軽減することが可能となり、磁気センサの配置位置および被測定導体の形状に対する制約を緩和しつつ、被測定導体に流れる電流の測定精度を向上させることができる。
【００１５】
また、請求項１０記載の電流測定方法によれば、前記複数の磁気センサは感磁面を有する磁電変換素子を有し、前記感磁面は前記被測定導体に流れる電流により発生する磁場に対して垂直であることを特徴とする。
これにより、被測定導体から発生する磁場を効率よく検出することを可能としつつ、複数の磁気センサに対する外乱磁場の大きさと方向を容易に一致させることが可能となる。このため、複数の磁気センサからの出力信号の差分をとることで、外乱磁場をキャンセルすることが可能となるとともに、被測定導体に流れる電流の値を精度よく測定することが可能となる。
【００１６】
また、請求項１１記載の電流測定方法によれば、前記複数の磁気センサは感磁面を有する磁電変換素子を有し、前記感磁面は前記被測定導体に流れる電流により発生する磁場に対して平行であることを特徴とする。
これにより、複数の磁気センサに対する外乱磁場の大きさと方向を容易に一致させることが可能となり、複数の磁気センサからの出力信号の差分をとることで、外乱磁場をキャンセルすることができる。
また、請求項１２記載の電流測定方法によれば、前記被測定導体がブスバーであることを特徴とする。
これにより、被測定導体の形状に対する制約を緩和しつつ、被測定導体に流れる電流を測定することができ、円柱以外の形状の被測定導体に流れる電流の値を精度よく測定することができる。
【００１７】
また、請求項１３記載の電流測定プログラムによれば、被測定導体に流れる電流に対する電流感度が互いに異なるように配置された複数の磁気センサからの出力信号を取り込むステップと、前記複数の磁気センサから取り込まれた出力信号に基づいて、前記被測定導体に流れる電流の値を算出するステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。
これにより、磁気センサの電流感度が互いに一致するように磁気センサを配置させることなく、被測定導体に流れる電流を測定する際の外乱磁場の影響を軽減することが可能となり、磁気センサの低価格化および小型化を図りつつ、被測定導体に流れる電流の測定精度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明によれば、被測定導体に流れる電流に対する電流感度が互いに異なるように磁気センサを配置し、これらの磁気センサからの出力信号に基づいて被測定導体に流れる電流の値を算出することにより、磁気センサの電流感度が互いに一致するように磁気センサを配置することなく、外乱磁場の影響を軽減することができる。このため、磁気センサの配置位置および被測定導体の形状に対する制約を緩和しつつ、被測定導体に流れる電流の測定精度を向上させることが可能となり、磁気センサの低価格化および小型化を図りつつ、被測定導体に流れる電流の測定を手軽に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態に係る電流測定装置および電流測定方法について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る電流測定装置の概略構成を示す斜視図である。
図１において、プリント基板１上には、２個のワンパッケージ磁気センサ２ａ、２ｂが実装されている。ここで、ワンパッケージ磁気センサ２ａ、２ｂの内部には、磁気センサ３ａ、３ｂがそれぞれ内蔵されるとともに、磁気センサ３ａ、３ｂからの出力信号に基づいて、被測定導体５に流れる電流Ｉの値を算出する信号処理部４ａ、４ｂが内蔵されている。なお、被測定導体５としては、例えば、ブスバー、円柱状導体または導線などを挙げることができる。
【００２０】
また、磁気センサ３ａ、３ｂとしては、例えば、ホール素子やＭＲ、強磁性ＭＲなどの磁電変換素子を用いることができ、これらの磁電変換素子の感磁面が互いに平行になるように、ワンパッケージ磁気センサ２ａ、２ｂをプリント基板１上に配置することができる。
そして、被測定導体５に流れる電流Ｉの値を測定する場合、被測定導体５に対して磁気センサ３ａ、３ｂが非対称に配置されるように、ワンパッケージ磁気センサ２ａ、２ｂを被測定導体５の近傍に設置する。
【００２１】
ここで、磁気センサ３ａ、３ｂの感磁面が互いに平行になるように、ワンパッケージ磁気センサ２ａ、２ｂをプリント基板１上に配置することにより、ワンパッケージ磁気センサ２ａ、２ｂが実装されたプリント基板１を被測定導体５の近傍に設置するだけで、被測定導体５に対する磁気センサ３ａ、３ｂの感磁面の方向を互いに揃えることができる。
そして、被測定導体５の手前から奥に向かって電流Ｉが流れると、被測定導体５の周囲に磁場６が生成される。そして、被測定導体５の周囲に生成された磁場６の一部６ａ、６ｂは、磁気センサ３ａ、３ｂをそれぞれ貫通し、磁気センサ３ａ、３ｂは、被測定導体５の周囲に生成された磁場６の一部６ａ、６ｂをそれぞれ感知することができる。
【００２２】
そして、磁気センサ３ａ、３ｂは、被測定導体５の周囲に生成された磁場６の一部６ａ、６ｂを感知すると、信号処理部４ａ、４ｂは、磁気センサ３ａ、３ｂからの出力信号に基づいて、被測定導体５に流れる電流Ｉの値を算出することができる。
ここで、被測定導体５に対して磁気センサ３ａ、３ｂを非対称に配置するとともに、磁気センサ３ａ、３ｂの感磁面の方向を揃えて配置することにより、磁気センサ３ａ、３ｂの電流感度を互いに異ならせることが可能となるとともに、これらの磁気センサ３ａ、３ｂに対する外乱磁場の大きさと方向を一致させることが可能となる。
【００２３】
このため、被測定導体５に流れる電流Ｉの値を算出する際に、外乱磁場の影響を軽減することが可能となるとともに、磁気センサ３ａ、３ｂの電流感度を互いに一致するように磁気センサ３ａ、３ｂを配置する必要がなくなり、磁気センサ３ａ、３ｂの配置位置および被測定導体５の形状に対する制約を緩和しつつ、被測定導体５に流れる電流Ｉの測定精度を向上させることが可能となる。
【００２４】
すなわち、磁気センサ３ａ、３ｂの電流感度をそれぞれＳａ、Ｓｂ［Ｖ／Ａ］とし、被測定導体５に流れる電流をＩ［Ａ］とする。また、磁気センサ３ａ、３ｂに外部から与えられる外乱磁場の磁束密度をそれぞれＢａ、Ｂｂ［Ｔ］とし、磁気センサ３ａ、３ｂの出力電圧をそれぞれＶａ、Ｖｂ［Ｖ］とする。
ここで、磁気センサ３ａ、３ｂの電流感度Ｓａ、Ｓｂは、磁気センサ３ａ、３ｂと被測定導体５との相対位置によって決めることができる。そして、被測定導体５に対する磁気センサ３ａ、３ｂの電流感度Ｓａ、Ｓｂが互いに異なるようにするため、磁気センサ３ａ、３ｂと被測定導体５ａとの距離が互いに異なるように、２個の磁気センサ３ａ、３ｂが実装されたプリント基板１を設置することができる。
【００２５】
例えば、図１の例では、被測定導体５に対し、磁気センサ３ａの方が磁気センサ３ｂに比べて距離が近いので、磁気センサ３ａの電流感度Ｓａは磁気センサ３ｂの電流感度Ｓｂよりも値を大きくすることができる。
そして、磁気センサ３ａ、３ｂの磁場感度をそれぞれｍａ、ｍｂ［Ｖ／Ｔ］とすると、磁気センサ３ａ、３ｂの出力電圧Ｖａ、Ｖｂは、以下の（１）式および（２）式でそれぞれ与えることができる。
Ｖａ＝Ｓａ×Ｉ＋ｍａ×Ｂａ                                  ・・・・・（１）
Ｖｂ＝Ｓｂ×Ｉ＋ｍｂ×Ｂｂ                                  ・・・・・（２）
【００２６】
そして、磁気センサ３ａ、３ｂの感磁面が互いに平行になるように、被測定導体５の近傍に磁気センサ３ａ、３ｂを設置すると、磁気センサ３ａ、３ｂが感じる外乱磁場の磁場感度は一様となり、外乱磁場の方向と値も等しくなると考えられる。このため、（１）式および（２）式において、Ｂａ＝Ｂｂとすることができ、この時の被測定電流Ｉは、（１）式と（２）式の差分をとることにより、以下の（３）式で与えることができる。
Ｉ＝（Ｖａ−Ｖｂ−Ｂａ（ｍａ−ｍｂ））／（Ｓａ−Ｓｂ）      ・・・・・（３）
【００２７】
また、２個の磁気センサ３ａ、３ｂの特性が互いに等しいならば、ｍａ＝ｍｂと考えられるので、磁気センサ３ａ、３ｂの出力電圧Ｖａ、Ｖｂは、以下の（４）式および（５）式でそれぞれ与えることができる。
Ｖａ＝Ｓａ×Ｉ＋ｍａ×Ｂａ                                  ・・・・・（４）
Ｖｂ＝Ｓｂ×Ｉ＋ｍａ×Ｂａ                                  ・・・・・（５）
そして、（４）式と（５）式の差分をとることにより、外乱磁場の磁束密度Ｂａを消去することができ、この時の被測定電流Ｉは、以下の（６）式で与えることができる。
Ｉ＝（Ｖａ−Ｖｂ）／（Ｓａ−Ｓｂ）                          ・・・・・（６）
【００２８】
ここで、各磁気センサ３ａ、３ｂの電流感度Ｓｂ、Ｓａが既知であるとすると、磁気センサ３ａ、３ｂの出力電圧Ｖａ、Ｖｂを用いることにより、被測定導体５に流れる電流Ｉを容易に算出することができる。なお、各磁気センサ３ａ、３ｂの電流感度Ｓｂ、Ｓａは、被測定導体５の外形形状、断面形状および長さ等のサイズと、各磁気センサ３ａ、３ｂと被測定導体５の距離により、シミュレーションなどで計算して一概に容易に求めることができる。また、各磁気センサ３ａ、３ｂの磁場感度ｍａ、ｍｂは、基準の磁場を与えたときに出力される電圧値であり、その磁気センサ３ａ、３ｂ固有の特性であるので予め決められている。
このため、被測定導体５に流れる電流Ｉの値を測定する場合、磁気センサ３ａ、３ｂと被測定導体５ａとの距離が互いに異なるようにプリント基板１を設置すればよく、磁気センサ３ａ、３ｂの実装位置に関する自由度を向上させることを可能としつつ、高精度の電流計測を行うことが可能となる。
【００２９】
また、磁気センサ３ａ、３ｂの電流感度Ｓｂ、Ｓａの差（Ｓａ−Ｓｂ）は、キャリブレーションによって算出することができる。すなわち、既知の電流値Ｉ０を持つ電流を被測定導体５に流し、この時の磁気センサ３ａ、３ｂの出力電圧Ｖａ０、Ｖｂ０を測定する。そして、電流値Ｉ０の電流を流した時の磁気センサ３ａ、３ｂの出力電圧Ｖａ０、Ｖｂ０が求まると、式（６）を用いることにより、磁気センサ３ａ、３ｂの電流感度Ｓｂ、Ｓａの差（Ｓａ−Ｓｂ）は、以下の（７）式で与えることができる。
（Ｓａ−Ｓｂ）＝（Ｖａ０−Ｖｂ０）／Ｉ０                      ・・・（７）
このように、各磁気センサ３ａ、３ｂの電流感度Ｓｂ、Ｓａの差（Ｓａ−Ｓｂ）を予め求めることにより、各磁気センサ３ａ、３ｂの個々の電流感度Ｓｂ、Ｓａを求める必要がなくなり、磁気センサ３ａ、３ｂの出力電圧Ｖａ、Ｖｂを測定するだけで、被測定電流Ｉを求めることができる。
【００３０】
なお、被測定導体５には特に制約はなく、ブスバーの他、直方体、円柱状、線状、方形状、縁り線状の導体であっても構わない。また、磁気センサ３ａ、３ｂは、磁場６を検出する磁電変換素子等の磁気センサであれば特に制約はない。ここで、磁電変換素子としては、磁気抵抗素子またはホール素子が好ましく、ホール素子を使用した磁気センサ３ａ、３ｂは、磁場６を直接感磁面に垂直に受けるものや、磁気収束版を使用し、磁場を感磁面に対して垂直に曲げて受けるものが好ましい。特に、磁電変換素子としては、モノリシックＳｉホール素子のほか、ＩｎＳｂ、ＧａＡｓ、ＩｎＡｓなどの高感度ホール素子の利用が好適である。また、磁気センサ３ａ、３ｂの電流感度が互いに異なるようにするため、磁気センサ３ａ、３ｂと被測定導体５との距離を互いに異ならせる方法の他、磁気センサ３ａ、３ｂと被測定導体５との距離を同じにし、磁気センサ３ａ、３ｂ自体の磁気感度を変え、電流感度を変えるようにしてもよい。
【００３１】
図２は、本発明の第２実施形態に係る電流測定装置の概略構成を示すブロック図である。
図２において、ワンパッケージ磁気センサ１１には、磁気センサ部１２ａと信号処理部１２ｂが内蔵されている。
ここで、磁気センサ部１２ａには、複数の磁気センサ１４ａ、１４ｂが設けられるとともに、磁気センサ１４ａ、１４ｂをそれぞれ駆動するバイアス回路１３ａ、１３ｂが設けられている。なお、磁気センサ１４ａ、１４ｂとしては、例えば、ホール素子などの磁電変換素子を用いることができ、これらの磁電変換素子の感磁面が互いに平行になるように配置することができる。
【００３２】
また、信号処理部１２ｂには、磁気センサ１４ａ、１４ｂからの出力信号をそれぞれ増幅する増幅回路１５ａ、１５ｂが設けられるとともに、各磁気センサ１４ａ、１４ｂの磁場感度ｍａ、ｍｂ、電流感度Ｓｂ、Ｓａ、さらには、キャリブレーション時の電流値Ｉ０などを記憶する記憶回路１７が設けられている。さらに、信号処理部１２ｂには、増幅回路１５ａ、１５ｂから出力された増幅値および記憶回路１７に記憶された値に基づいて、被測定導体に流れる電流の値を算出する演算処理回路１６および演算処理回路１６にて算出された値を外部に出力する出力回路１８が設けられている。
【００３３】
そして、被測定導体に流れる電流の値を測定する場合、被測定導体に対して磁気センサ１４ａ、１４ｂが非対称に配置されるように、ワンパッケージ磁気センサ１１を被測定導体の近傍に設置する。
そして、被測定導体の周囲に生成された磁場が各磁気センサ１４ａ、１４ｂにて検出されると、各磁気センサ１４ａ、１４ｂからの出力信号は増幅回路１５ａ、１５ｂにてそれぞれ増幅される。
【００３４】
そして、増幅回路１５ａ、１５ｂにて増幅された信号は演算処理回路１６にそれぞれ入力され、演算処理回路１６は、記憶回路１７に記憶された電流感度Ｓｂ、Ｓａなどの値に基づいて、被測定導体に流れる電流の値を算出する。そして、被測定導体に流れる電流の値は、出力回路１８にてバッファリングされ、外部に出力することができる。
また、キャリブレーション時に、演算処理回路１６は、記憶回路１７に記憶された電流値Ｉ０を読み出し、被測定導体に電流値Ｉ０の電流が流れた時の各磁気センサ１４ａ、１４ｂからの出力信号に基づいて、磁気センサ１４ａ、１４ｂの電流感度Ｓｂ、Ｓａの差（Ｓａ−Ｓｂ）を算出することができる。そして、演算処理回路１６は、磁気センサ１４ａ、１４ｂの電流感度Ｓｂ、Ｓａの差（Ｓａ−Ｓｂ）を用いることにより、被測定導体に流れた電流の値を求めるようにしてもよい。
【００３５】
あるいは、記憶回路１７は、キャリブレーション時の電流感度Ｓｂ、Ｓａの差（Ｓａ−Ｓｂ）を予め記憶し、電流測定時に演算処理回路１１にその値を出力するようにしてもよい。
これにより、複数の磁気センサ１４ａ、１４ｂおよび信号処理部１２ｂをワンパッケージ化することが可能となり、被測定導体に流れる電流の測定精度を向上させることが可能となるとともに、ワンパッケージ磁気センサ１１の低価格化および小型化を図りつつ、被測定導体に流れる電流の測定を手軽に行うことが可能となる。
【００３６】
図３は、本発明の第３実施形態に係る電流測定装置の概略構成を透視して示す斜視図である。
図３において、ワンパッケージ電流センサ２１には、２個の磁気センサ２３ａ、２３ｂおよび信号処理回路２４が設けられている。なお、磁気センサ２３ａ、２３ｂとしては、ホール素子、磁気抵抗素子、コイルなどを使用することができる。そして、磁気センサ２３ａ、２３ｂおよび信号処理回路２４は、リードフレーム２２上に実装され、磁気センサ２３ａ、２３ｂおよび信号処理回路２４はリードピン２２´に接続されている。
【００３７】
ここで、磁気センサ２３ａ、２３ｂをリードフレーム２２上に実装する場合、磁気センサ２３ａ、２３ｂの感磁面が互いに平行になるように配置することができる。そして、磁気センサ２３ａ、２３ｂおよび信号処理回路２４が実装されたリードフレーム２２は封止材２５で封止されている。なお、封止材２５としては、エポキシなどの封止樹脂を用いることができる。
【００３８】
これにより、製造工程の煩雑化を抑制しつつ、複数の磁気センサ２３ａ、２３ｂおよび信号処理回路２４をワンパッケージ化することが可能となり、ワンパッケージ磁気センサ２１の低価格化および小型化を図りつつ、被測定導体に流れる電流の測定を手軽に行うことが可能となる。
なお、磁気センサ２３ａ、２３ｂは、パッケージ面に垂直な磁場を検出できるホール素子などの磁気センサでもよく、あるいは、ホール素子をパッケージ面に対して垂直に立てたり、磁気収束板を使用して、パッケージ面に水平な磁界を検出できるようにしてもよい。いずれの場合も、リードフレーム２２上への実装方向を適宜選べばよい。
【００３９】
図４は、本発明の第４実施形態に係る電流測定装置の概略構成を透視して示す斜視図である。
図４において、ワンパッケージ電流センサ３１ａには、磁気センサ３３ａおよび信号処理回路３４ａが設けられるとともに、ワンパッケージ電流センサ３１ｂには、磁気センサ３３ｂおよび信号処理回路３４ｂが設けられている。なお、磁気センサ３３ａ、３３ｂとしては、ホール素子、磁気抵抗素子、コイルなどを使用することができる。
【００４０】
そして、磁気センサ３３ａおよび信号処理回路３４ａは、リードフレーム３２ａ上に実装され、磁気センサ３３ａおよび信号処理回路３４ａはリードピン３２ａ´に接続されている。そして、磁気センサ３３ａおよび信号処理回路３４ａが実装されたリードフレーム３２ａは封止材３５ａで封止されている。
また、磁気センサ３３ｂおよび信号処理回路３４ｂは、リードフレーム３２ｂ上に実装され、磁気センサ３３ｂおよび信号処理回路３４ｂはリードピン３２ｂ´に接続されている。そして、磁気センサ３３ｂおよび信号処理回路３４ｂが実装されたリードフレーム３２ｂは封止材３５ｂで封止されている。
【００４１】
そして、被測定導体に流れる電流の測定を行う場合、磁気センサ３３ａ、３３ｂの感磁面が互いに平行になるようにワンパッケージ電流センサ３１ａ、３１ｂを配置することで、被測定導体に流れる電流の測定を行うことが可能となり、ワンパッケージ電流センサ３１ａ、３１ｂの配置位置に対する制約を緩和しつつ、被測定導体に流れる電流の測定精度を向上させることが可能となる。
【００４２】
なお、磁気センサ３３ａ、３３ｂは、パッケージ面に垂直な磁場を検出できるホール素子などの磁気センサでもよく、あるいは、ホール素子をパッケージ面に対して垂直に立てたり、磁気収束板を使用して、パッケージ面に水平な磁界を検出できるようにしてもよい。いずれの場合も、リードフレーム３２ａ、３２ｂ上への実装方向をそれぞれ適宜選べばよい。
【００４３】
図５は、本発明の第５実施形態に係る電流測定方法の説明するための断面図である。なお、図５の第５実施形態では、被測定導体４１と磁気センサ４２ａ、４２ｂとの位置関係に注目し、磁気センサ４２ａ、４２ｂを実装するプリント基板などは省略して示した。
図５において、被測定導体４１上には、感磁面が互いに平行になるように複数の磁気センサ４２ａ、４２ｂが配置されている。ここで、左右の磁気センサ４２ａ、４２ｂは、被測定導体４１との距離が異なっている。すなわち、被測定導体４１に対して磁気センサ４２ａの方が磁気センサ４２ｂに比べて距離が近いので、磁気センサ４２ａの電流感度の方が、磁気センサ４２ｂの電流感度よりも大きくすることができる。そして、それらの距離の差異を大きくすると、これらの磁気センサ４２ａ、４２ｂ間の感度差を大きくすることができ、被測定導体４１に流れる電流の測定精度を向上させることができる。
【００４４】
ここで、磁気センサ４２ａ、４２ｂを配置する場合、被測定導体４１に対する磁気センサ４２ａ、４２ｂの電流感度が異なるようによればよく、磁気センサ４２ａ、４２ｂの出力の極性は同じであっても、互いに逆であってもどちらでもかまわない。また、磁気センサ４２ａ、４２ｂを同一平面に配置することにより、同じ厚さを持つプリント基板やリードフレームの同一平面上に磁気センサ４２ａ、４２ｂを実装することができ、磁気センサ４２ａ、４２ｂの実装を容易化することができる。
【００４５】
図６は、本発明の第６実施形態に係る電流測定装置の概略構成を示す断面図である。なお、この第６実施形態は、図５の第５実施形態の一例に相当する。
図６において、磁気センサ５６ａには、基板面に平行な磁界を検出するように、基板５３ａ上に垂直に立てられたホール素子５４ａが設けられ、ホール素子５４ａは封止材５５ａで封止されている。そして、ホール素子５４ａが設けられた磁気センサ５６ａはプリント基板５２上に実装され、磁気センサ５６ａが実装されたプリント基板５２はブスバー５１上に配置されている。
【００４６】
また、磁気センサ５６ｂには、基板５３ｂ上に垂直に立てられたホール素子５４ｂが設けられ、ホール素子５４ｂは封止材５５ｂで封止されている。そして、ホール素子５４ｂが設けられた磁気センサ５６ｂは、ホール素子５４ａ、５４ｂの感磁面が互いに平行になるように磁気センサ５６ａの横に配置されている。ここで、磁気センサ５６ｂは、ホール素子５４ａ、５４ｂの感磁面が互いに平行であるならば、電流感度が得られる範囲内で任意の位置に配置することができる。
【００４７】
これにより、ブスバー５１に流れる電流に起因して生成された磁場を効率よく検出させることを可能としつつ、ホール素子５４ａ、５４ｂの電流感度の差異に基づいてブスバー５１に流れる電流を測定することが可能となるとともに、外乱磁場の影響をキャンセルさせることが可能となる。このため、磁気センサ５６ａ、５６ｂの配置位置およびブスバー５１の形状の制約を緩和しつつ、ブスバー５１に流れる電流の測定精度を向上させることが可能となる。
【００４８】
図７は、本発明の第７実施形態に係る電流測定装置の概略構成を示す断面図である。なお、この第７実施形態は、図５の第５実施形態の一例に相当する。
図７において、磁気センサ６６には、基板面に平行な磁界を検出するように、基板６３ａ、６３ｂ上にそれぞれ垂直に立てられたホール素子６４ａ、６４ｂが設けられるとともに、信号処理回路６３ｃが設けられ、ホール素子６４ａ、６４ｂおよび信号処理回路６３ｃは封止材６５で封止されている。そして、ホール素子６４ａ、６４ｂおよび信号処理回路６３ｃが設けられた磁気センサ６６はプリント基板６２上に実装され、磁気センサ６６が実装されたプリント基板６２はブスバー６１上に設置されている。ここで、磁気センサ６６が実装されたプリント基板６２をブスバー６１上に設置する場合、ホール素子６４ａの直下にブスバー６１を配置するとともに、ブスバー６１の外部にホール素子６４ｂが配置されるようにすることができる。
【００４９】
これにより、ブスバー６１に流れる電流に起因して生成された磁場を効率よく検出させることを可能としつつ、ホール素子６４ａ、６４ｂの電流感度の差異に基づいてブスバー６１に流れる電流を測定することが可能となるとともに、磁気センサ６６が実装されたプリント基板６２をブスバー６１上に単に設置することで、外乱磁場の影響をキャンセルさせることが可能となる。このため、磁気センサ６６の配置位置およびブスバー６１の形状の制約を緩和しつつ、ブスバー６１に流れる電流の測定精度を向上させることが可能となるとともに、ブスバー６１に流れる電流の測定精度を手軽に行うことが可能となる。
【００５０】
図８は、本発明の第８実施形態に係る電流測定方法の説明するための断面図である。なお、図８の第８実施形態では、被測定導体７１と磁気センサ７２ａ、７２ｂとの位置関係に注目し、磁気センサ７２ａ、７２ｂを実装するプリント基板などは省略して示した。
図８において、被測定導体７１上には、感磁面が互いに平行になるように複数の磁気センサ７２ａ、７２ｂが配置されている。ここで、一方の磁気センサ７２ａの被測定導体７１への射影が、他方の磁気センサ７２ｂの被測定導体７１への射影と同じになるようにすることができる。
【００５１】
これにより、被測定導体７１から磁気センサ７２ａ、７２ｂまでの距離を互いに異ならせることが可能となり、外乱磁場の影響をキャンセルさせることを可能としつつ、磁気センサ７２ａ、７２ｂの電流感度の差異に基づいて被測定導体７１に流れる電流を測定することが可能となるとともに、磁気センサ７２ａ、７２ｂの組み立てを容易化することが可能となる。このため、被測定導体７１に流れる電流の測定精度を向上させることが可能となるとともに、磁気センサ７２ａ、７２ｂの低価格化および小型化を図ることが可能となる。
【００５２】
図９は、本発明の第９実施形態に係る電流測定装置の概略構成を示す断面図である。なお、この第９実施形態は、図８の第８実施形態の一例に相当する。
図９において、磁気センサ８６には、基板面に垂直な磁界を検出するように、基板８３上に実装されたホール素子８４ａ、８４ｂが設けられ、ホール素子８４ａ、８４ｂは封止材８５で封止されている。そして、磁気センサ８６は垂直に立てられた状態でプリント基板８２上に実装され、磁気センサ８６が実装されたプリント基板８２はブスバー８１上に設置されている。
【００５３】
ここで、ホール素子８４ａ、８４ｂの電流感度は、被測定導体８１とホール素子８４ａ、８４ｂとの距離によって決めることができる。このため、被測定導体８１とホール素子８４ａ、８４ｂとの距離を異ならせることにより、ホール素子８４ａ、８４ｂの電流感度の差異に基づいてブスバー８１に流れる電流を測定することができる。また、ホール素子８４ａ、８４ｂを同一基板８３上に実装することにより、ホール素子８４ａ、８４ｂの感磁面を互いに平行とすることができ、ホール素子８４ａ、８４ｂの感磁面が外乱磁場に対して同じ向きを向くようにすることができる。
【００５４】
また、磁気センサ８６が垂直に立てられた状態でプリント基板８２上に実装することにより、ブスバー８１に流れる電流によって生成された磁場をホール素子８４ａ、８４ｂの感磁面に効率よく貫通させることができる。また、複数のホール素子８４ａ、８４ｂが一体成型された磁気センサ８６を用いることにより、磁気センサ８６をブスバー８１上に単に設置することで、ホール素子８４ａ、８４ｂの感磁面どうしが平行な状態を安定して維持することができる。
【００５５】
このため、ブスバー８１に流れる電流に起因して生成された磁場を効率よく検出させることを可能としつつ、ホール素子８４ａ、８４ｂの電流感度の差異に基づいてブスバー８１に流れる電流を測定することが可能となるとともに、磁気センサ８６が実装されたプリント基板８２をブスバー８１上に単に設置することで、外乱磁場の影響をキャンセルさせることが可能となる。この結果、磁気センサ８６の配置位置およびブスバー８１の形状の制約を緩和しつつ、ブスバー８１に流れる電流の測定精度を向上させることが可能となるとともに、ブスバー８１に流れる電流の測定精度を手軽に行うことが可能となる。
【００５６】
図１０は、本発明の第１０実施形態に係る電流測定方法の説明するための断面図である。なお、図１０の第１０実施形態では、被測定導体９１と磁気センサ９２ａ、９２ｂとの位置関係に注目し、磁気センサ９２ａ、９２ｂを実装するプリント基板などは省略して示した。
図１０において、被測定導体９１上には、感磁面が互いに平行になるように複数の磁気センサ９２ａ、９２ｂが配置されている。ここで、複数の磁気センサ９２ａ、９２ｂのうちの１個の磁気センサ９２ｂは被測定導体９１から十分離して配置され、被測定導体９１に近接して配置された磁気センサ９２ａの電流感度が主となって電流を測定することができる。すなわち、磁気センサ９２ｂの電流感度は無視できるくらい小さく、磁気センサ９２ｂは、外乱磁場をキャンセルするためにだけのリファレンスとして用いることができる。
これにより、外乱磁場の影響による電流の測定精度の劣化を抑制しつつ、磁気センサ９２ｂの実装位置に関する自由度を極めて高くすることができる。
【００５７】
図１１は、本発明の第１１実施形態に係る電流測定装置の概略構成を示す断面図である。なお、この第１１実施形態は、図１０の第１０実施形態の一例に相当する。
図１１において、磁気センサ１０６には、基板面に平行な磁界を検出するように、基板１０３ａ、１０３ｂ上にそれぞれ実装されたホール素子１０４ａ、１０４ｂが設けられている。そして、ホール素子１０４ｂが実装された基板１０３ｂは、ホール素子１０４ａが実装された基板１０３ａ上に配置され、基板１０３ａ、１０３ｂの間で段差が構成されている。また、ホール素子１０４ａ、１０４ｂは封止材１０５で封止されている。そして、ホール素子１０４ａ、１０４ｂが設けられた磁気センサ１０６はプリント基板１０２上に実装され、磁気センサ１０６が実装されたプリント基板１０２はブスバー１０１上に設置されている。
【００５８】
ここで、ホール素子１０４ｂが実装された基板１０３ｂをホール素子１０４ａが実装された基板１０３ａ上に配置することにより、磁気センサ１０６が実装されたプリント基板１０２をブスバー１０１上に単に設置するだけで、ホール素子１０４ａ、１０４ｂの感磁面を互いに平行に保ちつつ、ブスバー１０１からホール素子１０４ａ、１０４ｂまでの距離を互いに異ならせることが可能となる。このため、外乱磁場の影響をキャンセルさせることを可能としつつ、磁気センサ７２ａ、７２ｂの電流感度の差異に基づいて被測定導体７１に流れる電流を測定することが可能となり、ブスバー６１に流れる電流の測定精度を向上させることが可能となる。
また、特殊に形状にフォーミングした基板を使うことにより、ホール素子１０４ａ、１０４ｂの実装位置に段差をつけた成型が可能となり、磁気センサ１０６の組み立てを容易化することが可能となる。
【００５９】
図１２は、本発明の第１２実施形態に係る電流測定方法の説明するための断面図である。なお、図１２の第１２実施形態では、被測定導体１１１と磁気センサ１１２ａ、１１２ｂとの位置関係に注目し、磁気センサ１１２ａ、１１２ｂを実装するプリント基板などは省略して示した。
図１２において、被測定導体１１１上には、感磁面が互いに平行になるように複数の磁気センサ１１２ａ、１１２ｂが配置されている。ここで、被測定導体１１１は磁気センサ１１２ａ、１１２ｂの間に挟み込まれるとともに、磁気センサ１１２ａ、１１２ｂは、被測定導体１１１から磁気センサ１１２ａ、１１２ｂまでの距離が互いに異なるように配置することができる。
【００６０】
これにより、外乱磁場の影響をキャンセルさせることを可能としつつ、磁気センサ１１２ａ、１１２ｂの電流感度の差異に基づいて被測定導体１１１に流れる電流を測定することが可能となり、被測定導体１１１に流れる電流の測定精度を向上させることが可能となるとともに、磁気センサ１１２ａ、１１２ｂの配置の自由度を向上させることが可能となる。
【００６１】
図１３は、本発明の第１３実施形態に係る電流測定装置の概略構成を示す断面図である。なお、この第１３実施形態は、図１２の第１２実施形態の一例に相当する。
図１３において、磁気センサ１２６ａには、基板１２３ａ上に垂直に立てられたホール素子１２４ａが設けられ、ホール素子１２４ａは封止材１２５ａで封止されている。そして、ホール素子１２４ａが設けられた磁気センサ１２６ａはプリント基板１２２ａ上に実装されている。
【００６２】
また、磁気センサ１２６ｂには、基板１２３ｂ上に垂直に立てられたホール素子１２４ｂが設けられ、ホール素子１２４ｂは封止材１２５ｂで封止されている。そして、ホール素子１２４ｂが設けられた磁気センサ１２６ｂはプリント基板１２２ｂ上に実装されている。
そして、磁気センサ１２６ａ、１２６ｂがそれぞれ設けられたプリント基板１２２ａ、１２２ｂは、ブスバー１２１を挟み込むようにしてブスバー１２１の上下に配置されている。 SHAPE  \* MERGEFORMAT ここで、磁気センサ１２６ａ、１２６ｂは、ホール素子１２４ａ、１２４ｂの感磁面が互いに平行であるならば、電流感度が得られる範囲内で任意の位置に配置することができる。
【００６３】
これにより、ブスバー１２１に流れる電流に起因して生成された磁場を効率よく検出させることを可能としつつ、ホール素子１２４ａ、１２４ｂの電流感度の差異に基づいてブスバー１２１に流れる電流を測定することが可能となるとともに、外乱磁場の影響をキャンセルさせることが可能となる。このため、磁気センサ１２６ａ、１２６ｂの配置位置およびブスバー１２１の形状の制約を緩和しつつ、ブスバー１２１に流れる電流の測定精度を向上させることが可能となる。
【００６４】
図１４は、本発明の第１４実施形態に係る電流測定方法の説明するための断面図である。なお、図１４の第１４実施形態では、被測定導体１３１と磁気センサ１３２ａ、１３２ｂとの位置関係に注目し、磁気センサ１３２ａ、１３２ｂを実装するプリント基板などは省略して示した。
図１４において、円柱状導体１３１上には、感磁面が互いに平行になるように複数の磁気センサ１３２ａ、１３２ｂが配置されている。ここで、円柱状導体１３１から磁気センサ１３２ａ、１３２ｂまでの距離が互いに異なるように磁気センサ１３２ａ、１３２ｂを配置することができる。
【００６５】
これにより、外乱磁場の影響をキャンセルさせることを可能としつつ、磁気センサ１３２ａ、１３２ｂの電流感度の差異に基づいて円柱状導体１３１に流れる電流を測定することが可能となり、円柱状導体１３１に流れる電流の測定精度を向上させることが可能となるとともに、円柱状導体１３１に流れる電流を測定する場合においても、磁気センサ１３２ａ、１３２ｂの配置の自由度を向上させることが可能となる。
【００６６】
図１５は、本発明の第１５実施形態に係る電流測定装置の概略構成を示す断面図である。
図１５において、基板１４１上には、信号処理回路１４２が実装され、信号処理回路１４２上には、磁気収束板１４４ａ、１４４ｂが互いに所定間隔だけ隔てて配置されている。ここで、信号処理回路１４２の表層には、ホール素子１０４ａ、１０４ｂが埋め込まれ、磁気収束板１４４ａの端部がホール素子１４３ａ上に配置され、磁気収束板１４４ｂの端部がホール素子１４３ｂ上に配置されるようにすることができる。そして、信号処理回路１４２、ホール素子１４３ａ、１４３ｂおよび磁気収束板１４４ａ、１４４ｂは、封止材１４５で封止されている。なお、磁気収束板１４４ａ、１４４ｂは、高透磁率、軟磁性材料で構成することができる。
【００６７】
そして、ホール素子１４３ａ、１４３ｂの磁気抵抗が信号処理回路１４２の磁気抵抗よりも小さいものとすると、磁気収束板１４４ａに水平に入射した磁場は、磁気収束板１４４ａ内を水平に進行する。そして、磁気収束板１４４ａ内を進行した磁場は、ホール素子１４３ａの位置で曲げられて、ホール素子１４３ａを垂直に貫通する。そして、ホール素子１４３ａを貫通した磁場は、ホール素子１４３ｂの方向に曲げられて、ホール素子１４３ｂを垂直に貫通する。そして、ホール素子１４３ｂを貫通した磁場は、磁気収束板１４４ａの位置で曲げられて、磁気収束板１４４ａ内を水平に進行する。
【００６８】
これにより、被測定導体から発生する磁場に対してホール素子１４３ａ、１４３ｂの感磁面を平行に配置した場合においても、被測定導体から発生する磁場を効率よく検出することが可能となり、被測定導体上に磁気センサを水平に配置することを可能としつつ、被測定導体に流れる電流を精度よく測定することが可能となる。
このように、上述した実施形態によれば、幅広で厚みのある長方形状、薄板状の被測定導体（例えば、ブスバー）に、磁気センサを近接して配置する電流測定装置または方法において、２つ以上の同一磁気センサを互いに平行になるように配置することにより、外乱等の磁気に対する２つの磁気センサの磁気感度は同じであっても、電流感度を異ならせることができる。このため、その出力信号の差分を取ることによって外乱磁場をキャンセルしつつ、同時に被測定導体に流れる電流を精度よく測定することができる。
【００６９】
この場合、磁気センサの設置条件が磁気センサの感磁面が平行ということだけなので、磁気センサの実装位置に関する自由度を広げることができる。
また、被測定導体に対して同一の特性の磁気センサを平行に配置するだけよいため、同一プリント基板等の基板に貼り付けたり、同一リードフレームや同一基板上に一体成型することにより、極めて小型な電流センサ測定装置を構成することができる。
【００７０】
また、被測定導体の位置関係が判れば、計算によって二つの電流感度を正確に算出できるので、充分に実用的な電流測定を行うことが可能となる。
また、電流感度は、二つの磁気センサの配置関係によって広い範囲で可変・調整することができ、電流感度の調整を行うことができる。また、電流感度を厳密に規定しなくとも、規定の電流を流すことによって、キャリブレーションを行えば、正確に電流感度を求めることができるため、さらに高精度な測定が可能となる。
【００７１】
また、磁気センサの感磁面が互いに平行になるように配置すればよいため、ホール素子、ＭＲ素子、コイルなどの磁気センサをプリント基板面上に実装することで、磁気センサの感磁面平行状態を容易に作り出すことができ、極めて自由度の高い部品配置設計を行うことができる。また、部品配置の制約上、被測定導体の裏面に磁気センサを設置せざるを得ない場合も、同一平面上あるいは同一パッケージ内で電流測定装置を構成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明の電流測定装置では、磁気センサを用いて被測定導体に流れる電流の大きさを測定することができ、例えば、家電の消費電力をモニタするなどの様々の用途に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電流測定装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る電流測定装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る電流測定装置の概略構成を透視して示す斜視図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係る電流測定装置の概略構成を透視して示す斜視図である。
【図５】本発明の第５実施形態に係る電流測定方法の説明するための断面図である。
【図６】本発明の第６実施形態に係る電流測定装置の概略構成を示す断面図である。
【図７】本発明の第７実施形態に係る電流測定装置の概略構成を示す断面図である。
【図８】本発明の第８実施形態に係る電流測定方法の説明するための断面図である。
【図９】本発明の第９実施形態に係る電流測定装置の概略構成を示す断面図である。
【図１０】本発明の第１０実施形態に係る電流測定方法の説明するための断面図である。
【図１１】本発明の第１１実施形態に係る電流測定装置の概略構成を示す断面図である。
【図１２】本発明の第１２実施形態に係る電流測定方法の説明するための断面図である。
【図１３】本発明の第１３実施形態に係る電流測定装置の概略構成を示す断面図である。
【図１４】本発明の第１４実施形態に係る電流測定方法の説明するための断面図である。
【図１５】本発明の第１５実施形態に係る電流測定装置の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７４】
１  プリント基板
２ａ、２ｂ、１１、２１、３１ａ、３１ｂ  ワンパッケージ電流センサ
３ａ、３ｂ、１４ａ、１４ｂ、２３ａ、２３ｂ、３３ａ、３３ｂ、４２ａ、４２ｂ、５６ａ、５６ｂ、６６、７２ａ、７２ｂ、８６、９２ａ、９２ｂ、１０６、１１２ａ、１１２ｂ、１２６ａ、１２６ｂ、１３２ａ、１３２ｂ  磁気センサ
４ａ、４ｂ  信号処理部
５、４１、７１、９１、１１１  被測定導体
６  被測定導体に流れる電流が作る磁界
６ａ、６ｂ  被測定導体に流れる電流が作る磁界の一部
１２ａ  磁気センサ部
１２ｂ、２４、３４ａ、３４ｂ、６３ｃ、１４２  信号処理回路
１３ａ、１３ｂ  バイアス回路
１５ａ、１５ｂ  増幅回路
１６  演算処理回路
１７  記憶回路
１８  出力回路
２２、３２ａ、３２ｂ  リードフレーム
２２´、３２ａ´、３２ｂ´  リードピン
５１、６１、８１、１０１、１２１  ブスバー
５４ａ、５４ｂ、６４ａ、６４ｂ、８４ａ、８４ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１２４ａ、１２４ｂ、１４３ａ、１４３ｂ  ホール素子
８、５２、６２、８２、１０２、１２２ａ、１２２ｂ  プリント基板
２５、３５ａ、３５ｂ、５５ａ、５５ｂ、６５、８５、１０５、１２５ａ、１２５ｂ、１４５  封止材
５３ａ、５３ｂ、６３ａ、６３ｂ、８３、１０３ａ、１０３ｂ、１２３ａ、１２３ｂ、１４１  基板
１３１  円柱状導体
１４４ａ、１４４ｂ  磁気収束板
【図１】
2005195427.tif 000003
【図２】
2005195427.tif 000004
【図３】
2005195427.tif 000005
【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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