(57)【要約】【課題】特にＭＩ（磁気インピーダンス効果）素子を検出素子とする電流センサを、測定対象電線に対して高精度に位置決めができるようにする。【解決手段】外乱ノイズの影響を除去するために２つのＭＩ素子を設け、その差を利用する電流センサでは、２つのＭＩ素子を別々に作成してこれらを決められた位置に精度良く配置するのはかなり難しいので、この発明ではＭＩ素子を一次モールドしたモールド品５，６としこれらをパッケージ化して電流計測デバイス２とし、プリント基板４上に設置する構成とすることにより、位置決めの簡単化を図る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象電線から所定の距離に配置される電流検出デバイスと、この電流検出デバイスからの信号を電線に流れる電流に比例する電圧信号に変換する変換回路とを有する電流センサにおいて、
前記電流検出デバイスは、測定対象電線からの垂直方向の距離が互いに異なるように配置された２つの電流検出体からなることを特徴とするＭＩ素子を用いた電流センサ。
【請求項２】
前記各電流検出体は、リードフレームと、このリードフレーム上に配置された電流検出用素子と、この電流検出用素子をモールドするケースと、このケースに巻かれ負帰還用磁場を発生させるためのコイルとからなることを特徴とする請求項１に記載の電流センサ。
【請求項３】
前記ケースの両端部に鍔を設け、この鍔の両端部間に前記コイルを配置したことを特徴とする請求項１または２に記載の電流センサ。
【請求項４】
前記電流検出用素子を、ＭＩ素子とすることを特徴とする請求項２または３に記載の電流センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、導体に流れる電流を非接触にて検出する電流センサ、特に、測定対象から異なる位置に配置された２個の磁気インピーダンス（ＭＩ）素子を用いた電流検出部の出力差を出力信号とする電流センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
図８に、従来の電流計測デバイスによる電流計測例を示す。
これは、測定対象となる電線１から距離Ｌ1の位置のプリント基板１０１上に配置された電流計測デバイス１００と、電線１から距離Ｌ2の位置のプリント基板１０１上に配置された電流計測デバイス１００とから構成した例である。
図９に、電流計測デバイスの内部構成例を示す。これは、ＭＩ素子１１３と、ＭＩ素子１１３を搭載したリードフレーム１１０と、ＭＩ素子１１３とリードフレーム１１０をモールドした１次モールド１１２と、１次モールドに巻かれたコイル１１１とから構成した例である。
【０００３】
ＭＩ素子１１３は例えば図１０に示すように、磁気の変化に対応してインピーダンスが変化する磁気インピーダンス効果を利用した電流センサ用素子であり、ガラス基板１２３上にソフト(軟)磁性膜１２１でパターニングした簡単な構造になっている。一般に、ＭＩ素子はホール素子や磁気抵抗素子に比べて磁界に対し高感度であることが報告されている（たとえば、比嘉外５名「パルス電流励磁によるスパッタ薄膜マイクロＭＩセンサ」日本応用磁気学界誌，ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．４−２，１９９７年参照）。
【０００４】
通常ＭＩ素子を電流センサとして用いる場合、１）レンジアビリティの向上、２）温度特性改善等を目的に、外部磁界に比例し外部磁界と逆方向の磁場（負帰還磁場）をＭＩ素子に印加する。図９のコイル１１１はＭＩ素子１１３へ負帰還磁場を印加するためのものである。
図１１に、従来の電流計測デバイスの全体構成を示す。図９のように、１次モールド１１２したものに２次モールドを施し、図示のような出力端子１３１を持つ構成とする。
図１２に、電流計測デバイスを用いる電流センサ回路の従来例を示す。符号１００で示す四角の枠が、ＭＩ素子１１３からなる電流計測デバイスであり、この電流計測デバイスからの信号を電線に流れる電流に比例する電圧信号に変換する変換回路が整流回路１４３，増幅回路１４４，差動回路１４８等から構成されている。
【０００５】
図１２において、１４１は発振回路、１４２は抵抗、１４３は整流回路、１４４は増幅回路、１４７は負帰還磁場発生回路、１４８は差動回路である。
この回路において、発振回路１４１からＭＩ素子１１３に高周波信号を印加すると、ＭＩ素子１１３は外部磁界に比例してインピーダンスが変化する。そのため、整流回路１４３の入力側の信号は、外部磁界に比例した振幅を持つ高周波信号となる。これを整流回路１４３，増幅回路１４４を介して電流信号（センサ出力）として出力する。
【０００６】
また、電流センサのレンジアビリティの向上，温度特性改善を目的に、負帰還磁場を印加する負帰還磁場発生回路１４７を設け、外部磁界に比例し外部磁界と逆方向の磁場を発生させるためコイル１１１に電流を流したり、また、外乱ノイズの影響を除去することを目的に、被測定対象となる電線からある距離をおいて２つのＭＩ素子を設置し、各ＭＩ素子からの出力信号Ｉ1，Ｉ2の差をとるようにしたりしているが、かかる技術は例えば特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２００２−３６５３５０号公報（第４−５頁、図１−２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上のように、図１２のような電流センサでは、距離Ｌ1，Ｌ2に設置された素子に印加される磁界の差をセンサ出力としている。しかし、電流計測デバイスはプリント基板上に実装されることから、Ｌ1とＬ2の位置決め精度が十分に得られない。そのため、電流センサ毎に電流出力特性が異なり、個体差が発生するという問題がある。また、負帰還磁場を発生させるためのコイルを、１次モールドしたものにコイルを巻くようにしているため、コイルの位置ずれが発生する。さらには、コイルを二重以上巻くことができないため、コイルのターン数が少なくなり、負帰還磁場を発生させるための消費電力が大きくなる、などの問題がある。
【０００８】
したがって、この発明の課題は、電流センサ毎の個体差を少なくするとともに、コイルの位置ずれをなくし、かつコイルを二重以上に巻けるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような課題を解決するため、請求項１の発明では、測定対象電線から所定の距離に配置される電流検出デバイスと、この電流検出デバイスからの信号を電線に流れる電流に比例する電圧信号に変換する変換回路とを有する電流センサにおいて、
前記電流検出デバイスは、測定対象電線からの垂直方向の距離が互いに異なるように配置された２つの電流検出体からなることを特徴とする。
【００１０】
上記請求項１の発明においては、前記前記各電流検出体は、リードフレームと、このリードフレーム上に配置された電流検出用素子と、この電流検出用素子をモールドするケースと、このケースに巻かれ負帰還用磁場を発生させるためのコイルとから構成することができる（請求項２の発明）。
また、請求項１または２の発明においては、前記ケースの両端部に鍔を設け、この鍔の両端部間に前記コイルを配置することができ（請求項３の発明）、請求項２または３の発明においては、前記電流検出用素子を、ＭＩ素子とすることができる（請求項４の発明）。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、下記のような効果が得られる。
１）２つの１次モールド品をリードフレーム上に実装して位置決めするため、２つの位置の位置決めが容易となり、電流センサ毎のセンサ出力の個体差を小さくできる。
２）１次モールド品に鍔を付けることにより、１次モールド品に巻かれるコイルは位置ずれしない。
３）１次モールド品に鍔を付けることにより、コイルを二重以上に巻くことができ、小さい電流でも大きな負帰還磁場を発生することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１はこの発明の実施の形態を示す概要構成図である。
図示のように、測定対象となる電線１から所定の距離に、プリント基板４上に搭載された１個の電流計測デバイス２が設置されている。電流計測デバイス２は、電線１から距離Ｌ1に配置された電流検出体であるＮｏ．１の1次モールド品５と、電線１から距離Ｌ2に配置されたＮｏ．２の1次モールド品６とをモールドにより一体形成することにより構成されている。
【００１３】
図２に電流計測デバイスの上面から透視した透視図を示す。
Ｎｏ．１の1次モールド品５およびＮｏ．２の1次モールド品６は、リードフレーム２９上に配置される。1次モールド品５，６は従来の電流計測デバイス２と同様に、それぞれ負帰還磁場を発生させるためのコイル２２，２３およびＭＩ素子２５，２６から構成される。コイル２２，２３およびＭＩ素子２５，２６の各端子は電流計測デバイス２の端子Ｔ１〜Ｔ８に接続され、回路的には図３のように示される。
【００１４】
図４に1次モールド品を示す。
この1次モールド品５はリードフレーム４１、このリードフレーム４１上に配置された電流検出用素子としてのＭＩ素子２５から構成され、ＭＩ素子２５はリードフレーム４１上にワイヤボンディング４２にて接続して形成される。ここに、リードフレーム４１は、1次モールド品５の出力端子である電極４０を兼ねている。リードフレーム４１にワイヤボンディング４２したものを、さらに樹脂にてモールドしたものが1次モールド品である。なお、ＭＩ素子および変換回路は従来と同じであるため、説明は省略する。
【００１５】
次に、図５に示すように1次モールド品５の両端に鍔（つば）５０を形成し、図６のように巻き線してコイル２２とする。こうすることで、コイルの位置ずれが防止され、コイル線のサイズを小さくすることで、多重に巻くことが可能となる。
図７に1次モールド品５，６にコイル２２，２３を取付けたものを、リードフレーム２９上に実装した例を示す。1次モールド品５，６のＭＩ素子２５，２６の出力端子と、リードフレーム２９とをハンダ（半田）７１にて電気的に接続できるように構成されている。さらに、図７に示すものをモールドパッケージすることにより、図１のような電流計測デバイスを得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の実施の形態を示す全体構成図
【図２】図１で用いられる電流計測デバイスを示す透視図
【図３】図２の各デバイスを示す回路図
【図４】図１で用いられる１次モールド品の構成図、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図
【図５】図４の変形例を示す構成図、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図
【図６】図５に示す１次モールド品に巻かれるコイルの説明図、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図
【図７】図１で用いられる電流計測デバイスを示す詳細構成図、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図
【図８】従来の電流計測デバイスによる電流計測例を説明する説明図
【図９】図８の電流計測デバイスの内部構成例図
【図１０】ＭＩ素子の構成例図
【図１１】従来の電流計測デバイスの全体構成図
【図１２】電流計測デバイスを用いる電流センサ回路の従来例を示すブロック図
【符号の説明】
【００１７】
１…電線、２…電流計測デバイス、３…、４…プリント基板、５，６…１次モールド品、２２，２３…コイル、２５，２６…ＭＩ素子、２８…配線、２９，４１…リードフレーム、４０…電極、４２…ワイヤボンディング、５０…鍔（つば）、７１…ハンダ（半田）、Ｔ１〜Ｔ８…端子。
【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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