(57)【要約】【課題】センサの位置ズレ許容度を向上させると共に、出力感度を向上させることができる電流センサを提供すること。【解決手段】本発明の電流センサ１は、被測定電流を一方向に通流する第一の導電路１２ａと、第一の導電路１２ａに所定の間隔を空けて隣接し、第一の導電路１２ａとは逆方向に被測定電流を通流する第二の導電路１２ｂとを含む導電部材１２と、第一の導電路１２ａを通流する被測定電流からの誘導磁界により出力信号を出力する第一の磁気センサ１４ａ、および第二の導電路１２ｂを通流する被測定電流からの誘導磁界により出力信号を出力する第二の磁気センサ１４ｂと、第一、第二の磁気センサ１４ａ、１４ｂの出力信号を差動演算する差動部２１と、を具備し、第一、第二の導電路１２ａ、１２ｂ間のギャップにより、第一、第二の導電路１２ａ、１２ｂとの間の磁場の傾きが設定されることを特徴とする。【選択図】図２
2012063285.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定電流を一方向に通流する第一の導電路と、前記第一の導電路に所定の間隔を空けて隣接し、前記第一の導電路とは逆方向に前記被測定電流を通流する第二の導電路とを含む導電部材と、
前記第一の導電路を通流する前記被測定電流からの誘導磁界により出力信号を出力する第一の磁気センサ、および前記第二の導電路を通流する前記被測定電流からの誘導磁界により出力信号を出力する第二の磁気センサと、
前記第一の磁気センサの出力信号と前記第二の磁気センサの出力信号とを差動演算する差動部と、を具備し、
前記第一の導電路と前記第二の導電路との間のギャップにより、前記第一の導電路と前記第二の導電路との間の磁場の傾きが設定されることを特徴とする電流センサ。
【請求項２】
前記第一の導電路と前記第二の導電路との間隔の内側に、前記第一の磁気センサ及び前記第二の磁気センサが配置された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】
前記第一の導電路及び前記第二の導電路の幅寸法により、誘導磁界の磁場強度が設定されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電流センサ。
【請求項４】
前記導電部材は、平面視にて略Ｕ字状に形成され、
前記第一の磁気センサおよび前記第二の磁気センサが同一平面状に実装されたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の電流センサ。
【請求項５】
前記第一の磁気センサ及び前記第二の磁気センサは、感度軸方向が互いに同一方向であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか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、電流の大きさを測定する電流センサに関し、特に、出力感度を向上させる電流センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車やソーラー電池などの分野では、電気自動車やソーラー電池装置の大出力化・高性能化に伴って、取り扱う電流値が大きくなってきており、直流大電流を非接触で測定する電流センサが広く用いられている。このような電流センサとしては、導体に流れる被測定電流を、導体周囲の磁界の変化を介して検出する磁気センサを備えたものが提案されている。また、電流センサとして、出力感度を向上させるものが開発されている。
【０００３】
出力感度を向上させる電流センサとしては、例えば、一対の磁気センサの出力信号の差動をとるものが提案されている（特許文献１）。この特許文献１に記載の電流センサは、基板上において、基板に直交する電流線を挟んで対向する位置に一対の磁気センサを配置している。この一対の磁気センサは、感度軸方向が同一方向に向けられている。この電流センサにおいては、一対の磁気センサから互いに逆相の出力信号が出力されるため、差動演算により出力信号は加算処理されて出力感度が向上される。また、一対の磁気センサの出力信号以外のノイズ成分は同相であるため、差動演算により除去される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２４３７６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した特許文献１に記載の電流センサにおいては、電流線に対する一対の磁気センサの取付位置がずれると、差動出力が大きく変化するという問題があった。また、一対の磁気センサは、電流線を挟んで対向して配置されるため、十分に近付けて配置することができなかった。このため、一対の磁気センサに対して外乱等のノイズが一様に加わらず、差動をとることが困難となっていた。
【０００６】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、センサの位置ズレ許容度を向上させると共に、出力感度を向上させることができる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】
本発明の電流センサは、被測定電流を一方向に通流する第一の導電路と、前記第一の導電路に所定の間隔を空けて隣接し、前記第一の導電路とは逆方向に前記被測定電流を通流する第二の導電路とを含む導電部材と、前記第一の導電路を通流する前記被測定電流からの誘導磁界により出力信号を出力する第一の磁気センサ、および前記第二の導電路を通流する前記被測定電流からの誘導磁界により出力信号を出力する第二の磁気センサと、前記第一の磁気センサの出力信号と前記第二の磁気センサの出力信号とを差動演算する差動部と、を具備し、前記第一の導電路と前記第二の導電路との間のギャップにより、前記第一の導電路と前記第二の導電路との間の磁場の傾きが設定されることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、第一の導電路と第二の導電路との間のギャップが狭められると、磁場の傾きが大きくなると共に、直線に近付けられる。したがって、第一の導電路と第二の導電路との間に、第一、第二の磁気センサが配置されることで、第一、第二の磁気センサの出力感度が向上されるため、第一、第二の磁気センサのセンサ間隔を狭めて配置することができる。このため、第一、第二の磁気センサに対して外乱等のノイズが一様に加わり易くなり、差動を容易に取り出すことが可能となる。また、磁場の傾きが直線に近付けられることで、第一、第二の磁気センサの位置ズレ許容度を向上させることが可能となる。なお、第一の導電路と第二の導電路との間のギャップとは、第一、第二の導体路間に空けられた隙間（空間）を示す。
【０００９】
本発明の電流センサにおいては、前記第一の導電路と前記第二の導電路との間隔の内側に、前記第一の磁気センサ及び前記第二の磁気センサが配置されることが好ましい。この構成によれば、第一の導電路と第二の導電路との間は、磁場の傾きが大きく、磁場の傾きが直線に近くなっている。したがって、第一、第二の磁気センサの出力感度が向上されると共に、第一、第二の磁気センサの位置ズレ許容度を向上させることが可能となる。なお、第一の導電路と第二の導電路との間隔の内側とは、第一の導電路の幅方向の中間位置から第二の導電路の幅方向の中間位置までの範囲内を示している。
【００１０】
本発明の電流センサにおいては、前記第一の導電路及び前記第二の導電路の幅寸法により、誘導磁界の磁場強度が設定されることが好ましい。この構成によれば、第一、第二の導電路の幅寸法を狭くすることで、磁場を強くしてセンサ感度を向上させ、第一、第二の導電路の幅寸法を広くすることで、磁場を抑えてセンサの磁気飽和を防止することができる。
【００１１】
本発明の電流センサにおいては、前記導電部材は、平面視にて略Ｕ字状に形成され、前記第一の磁気センサおよび前記第二の磁気センサが同一平面状に実装されることが好ましい。この構成によれば、簡易な構成により、導電部材に被測定電流の通流方向が逆向きとなる第一、第二の導電路を設けることができる。
【００１２】
本発明の電流センサにおいては、前記第一の磁気センサ及び前記第二の磁気センサは、感度軸方向が互いに同一方向であることが好ましい。この構成によれば、第一、第二の導電路を互いに逆方向に流れる被測定電流からの誘導磁界により第一の磁気センサと第二の磁気センサとに逆相の出力が生じ、差動演算により出力を加算処理して感度を向上させることができる。また、第一の磁気センサ及び第二の磁気センサの出力以外のノイズ成分は同相となり、差動演算により除去することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の電流センサによれば、被測定電流を一方向に通流する第一の導電路と、前記一の導電路に所定の間隔を空けて隣接し、前記第一の導電路とは逆方向に前記被測定電流を通流する第二の導電路とを含む導電部材と、前記第一の導電路を通流する前記被測定電流からの誘導磁界により出力信号を出力する第一の磁気センサ、および前記第二の導電路を通流する前記被測定電流からの誘導磁界により出力信号を出力する第二の磁気センサと、前記第一の磁気センサの出力信号と前記第二の磁気センサの出力信号とを差動演算する差動部と、を具備し、前記第一の導電路と前記第二の導電路との間のギャップにより、前記第一の導電路と前記第二の導電路との間の磁場の傾きが設定される。このため、第一の導電路と第二の導電路との間のギャップが狭められると、磁場の傾きが大きくなると共に、直線に近付けられる。したがって、第一の導電路と第二の導電路との間に、第一、第二の磁気センサが配置されることで、第一、第二の磁気センサの出力感度が向上されるため、第一、第二の磁気センサのセンサ間隔を狭めて配置することができる。このため、第一、第二の磁気センサに対して外乱等のノイズが一様に加わり易くなり、差動を容易に取り出すことが可能となる。また、磁場の傾きが直線に近付けられることで、第一、第二の磁気センサの位置ズレ許容度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係る電流センサを示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る電流センサの平面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る電流センサのブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る第一、第二の導電路間のギャップと磁場分布との関係の説明図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る第一、第二の導電路間の位置ズレ許容度の説明図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る第一、第二の導電路の幅寸法と磁場分布との関係の説明図である。
【図７】比較例に係る電流センサの説明図である。
【図８】比較例に係る他の電流センサの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
近年、電子機器の薄型化が求められており、導電部材と平行に基板を設け、この基板上に磁気センサを配置した電流センサが検討されている。この場合、図７（ａ）に示すように、導電部材３２の幅方向の略中間位置に第一の磁気センサ３４ａを配置し、導電部材３２の幅方向の一端側に第二の磁気センサ３４ｂを配置する構成が考えられる。この導電部材３２に被測定電流が通流されると、導電部材３２の周囲に誘導磁界が形成される。図７（ｂ）に示すように、被測定電流によって形成される磁場分布は、幅方向の中間位置で大きくなり、幅方向の両端に向かって小さくなっている。
【００１６】
この電流センサは、第一の磁気センサ３４ａの出力と第二の磁気センサ３４ｂの出力との差動演算により、感度のバラツキ等を除去して出力している。しかしながら、この電流センサは、導電部材３２の上方にのみ磁気センサが配置されるため、各磁気センサ３４ａ、３４ｂから同相で出力され、導電部材３２の上下に各磁気センサを配置して逆相の出力を得る構成と比較して、略半分の出力感度しか得られない。また、導電部材３２の上下に磁気センサを設けた電流センサの場合には、薄型の電子機器に搭載することが困難となっている。
【００１７】
この問題を解決するため、図８（ａ）に示すように、導電部材４２を上面視Ｕ字状に形成し、一端側の導電路４２ａから他端側の導電路４２ｂに被測定電流を通流させる電流センサが考えられる。一端側の導電路４２ａ及び他端側の導電路４２ｂは、ギャップを有して平行に延在しており、この導電部材４２の一端側と他端側に対応して、基板４３上に第一、第二の磁気センサ４４ａ、４４ｂが配置される。そして、導電部材４２の一端側の導電路４２ａに流れる被測定電流と他端側の導電路４２ｂに流れる被測定電流とにより、導電路４２ａ、４２ｂの周囲に互いに逆向きの誘導磁界が生じる。
【００１８】
また、第一、第二の磁気センサ４４ａ、４４ｂの感度軸方向が同一方向に向けられているため、一対の磁気センサから互いに逆相の出力が得られ、差動演算により出力が加算処理されて出力感度が向上される。また、第一、第二の磁気センサ４４ａ、４４ｂの出力以外のノイズ成分は同相であるため、差動演算により除去される。しかしながら、図８（ｂ）に示すように、導電路４２ａ、４２ｂにより形成される磁場分布は、導電路４２ａ、４２ｂ間の傾きが小さく十分な出力感度が得られない。また、導電路４２ａ、４２ｂ間の傾きが段階的に変化するため、センサ間隔が同じ（Ｌ１＝Ｌ２）でもセンサの取り付け位置によっては出力が異なる（Ｔ１≠Ｔ２）といった問題が生じる。また、第一、第二の磁気センサ４４ａ、４４ｂが離れて配置されるため、外乱等のノイズが一様に加わらず、差動をとることが困難となっていた。
【００１９】
そこで、本発明者らが、一端側の導電路４２ａ及び他端側の導電路４２ｂのギャップと磁場の傾きとの関係を調べた結果、一端側の導電路４２ａと他端側の導電路４２ｂとの間のギャップを狭めることにより磁場の傾きが大きくなることを発見した。さらに、本発明者らは、一端側の導電路４２ａと他端側の導電路４２ｂとの間のギャップを狭めることにより、磁場の傾きが直線に近づくことを発見した。
【００２０】
すなわち、本発明の骨子は、導電部材の第一、第二の導電路間のギャップを狭めて磁場の傾きを大きくすることにより、電流センサの出力感度を向上させると共に、磁場の傾きを直線に近付けて第一、第二の磁気センサの位置ズレ許容度を向上させることである。また、電流センサの出力感度の向上により、第一、第二の磁気センサのセンサ間隔を狭めても、十分な出力感度を得ようにすることである。第一、第二の磁気センサのセンサ間隔を狭めると、外乱等のノイズが一様に加わり易くなるため、差動を容易に取り出すことが可能となる。
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る電流センサ１の斜視図である。図１に示すように、本実施の形態に係る電流センサ１は、略直方体形状の遮蔽シールド（磁気シールド）１１と、この遮蔽シールド１１内部の収納空間に一部が収納された導電部材１２とを備える。遮蔽シールド１１内部の導電部材１２の上面には、基板１３を介して第一、第二の磁気センサ１４ａ、１４ｂが配置され、この第一、第二の磁気センサ１４ａ、１４ｂによって導電部材１２を通流する被測定電流を測定する。
【００２２】
遮蔽シールド１１は、例えば、珪素鋼、パーマロイなどの透磁率が高い材料で構成され、遮蔽シールド１１内部への外部磁気を遮蔽するように構成されている。なお、遮蔽シールド１１は、遮蔽シールド１１内部への外乱磁気を遮蔽する形状であれば、必ずしも直方体形状を有するものでなくともよい。また、遮蔽シールド１１は、第一、第二の磁気センサ１４ａ、１４ｂへの外乱磁気を遮蔽できる形状であれば、第一、第二の磁気センサ１４ａ、１４ｂを完全に密閉する構造でなくともよく、一部に開口部を有する形状であってもよい。
【００２３】
導電部材１２は、平面視にて略Ｕ字形状の平板形状をなしており、所定のギャップを空けて平行に延在する第一の導電路１２ａ及び第二の導電路１２ｂと、この一対の第一の導電路１２ａ及び第二の導電路１２ｂの一端側を接続する第三の導電路１２ｃとを有する。導電部材１２の一対の第一の導電路１２ａ及び第二の導電路１２ｂの一端側並びに第三の導電路１２ｃは、遮蔽シールド１１内部の収納空間内に収納され、第一の導電路１２ａ及び第二の導電路１２ｂの他端側が遮蔽シールド１１外部に露出している。この遮蔽シールド１１外部に露出した一対の第一の導電路１２ａ及び第二の導電路１２ｂの他端部には、被測定電流が通流される外部の電流線に導電部材１２を電気的に接続する取付け孔１５ａ、１５ｂがそれぞれ設けられている。
【００２４】
遮蔽シールド１１の収納空間内の導電部材１２の上面には、基板１３を介して第一の磁気センサ１４ａ、第二の磁気センサ１４ｂ及び制御部２１（図３参照）が設けられている。第一の磁気センサ１４ａ及び第二の磁気センサ１４ｂは、導電部材１２を通流する被測定電流からの誘導磁界を検出し、出力信号として出力する。
【００２５】
図２（ａ）は、本発明の実施の形態に係る電流センサを示す平面模式図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図である。なお、説明の便宜上、図２（ａ）、（ｂ）においては、遮蔽シールド１１を省略して示している。
【００２６】
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、第一、第二の磁気センサ１４ａ、１４ｂは、第一の導電路１２ａ及び第二の導電路１２ｂの間に配置される。第一の磁気センサ１４ａは、導電部材１２の第一の導電路１２ａ寄りに配置され、第一の導電路１２ａを通流する被測定電流からの誘導磁界により出力信号を出力する。第二の磁気センサ１４ｂは、導電部材１２の第二の導電路１２ｂ寄りに配置され、第二の導電路１２ｂを通流する被測定電流からの誘導時間により出力信号を出力する。第一、第二の磁気センサ１４ａ、１４ｂは、感度軸方向Ｄ１が同一方向に向けられている。
【００２７】
すなわち、電流センサ１においては、被測定電流の通流経路Ｒ１が、導電部材１２の第二の導電路１２ｂ、第三の導電路１２ｃ、第二の導電路１２ｂの順となり、第一の導電路１２ａを通流する被測定電流の通流方向と、第二の導電路１２ｂを通流する被測定電流の通流方向とが逆方向になるように構成されている。この構成により、一対の第一の導電路１２ａ及び第二の導電路１２ｂを通流する被測定電流により、一対の第一の導電路１２ａ及び第二の導電路１２ｂの周囲に互いに逆回りの誘導磁界Ｈａ、Ｈｂが生じる。このため、第一の磁気センサ１４ａ及び第二の磁気センサ１４ｂから互いに逆相の出力信号が出力される。
【００２８】
また、第一、第二の磁気センサ１４ａ、１４ｂは、遮蔽シールド１１に覆われているものの、外乱の影響を受ける場合がある。この場合、第一、第二の磁気センサ１４ａ、１４ｂの出力信号には、外乱磁界の影響により互いに同相のノイズが乗る。そして、第一の磁気センサ１４ａ及び第二の磁気センサ１４ｂを差動動作させることにより、導電部材１２を流れる被測定電流が形成する誘導磁界による出力信号が逆相で加算処理され、検出感度を向上させることができると共に、それ以外の外乱磁気によるノイズを同相で除去することができる。
【００２９】
このとき、第一、第二の磁気センサ１４ａ、１４ｂは、第一、第二の導電路１２ａ、１２ｂ間に並べて配置されている。詳細は後述するが、第一、第二の導体路１２ａ、１２ｂ間のギャップや幅寸法を調整することで、第一、第二の導電路１２ａ、１２ｂ間の磁場の傾きが大きくなると共に、直線に近付けられる。このため、第一、第二の導電路１２ａ、１２ｂ間に第一、第二の磁気センサ１４ａ、１４ｂが配置されることで、出力感度が向上されると共に、位置ズレ許容度が向上される。
【００３０】
図３は、本発明の実施の形態に係る電流センサを示すブロック図である。第一の磁気センサ１４ａ及び第二の磁気センサ１４ｂは、それぞれ磁気平衡式センサであり、被測定電流によって発生する磁界を打ち消す方向の磁界を発生可能に配置されたフィードバックコイル１４１と、磁気検出素子である２つの磁気抵抗効果素子及び２つの固定抵抗素子からなるブリッジ回路１４２とから構成されている。制御部２１は、第一の磁気センサ１４ａのブリッジ回路１４２の差動出力を増幅し、フィードバックコイル１４１のフィードバック電流を制御する差動・電流アンプ２１１と、第一の磁気センサ１４ａのフィードバック電流を電圧に変換するＩ／Ｖアンプ２１２と、第二の磁気センサ１４ｂのブリッジ回路１４２の差動出力を増幅し、フィードバックコイル１４１のフィードバック電流を制御する差動・電流アンプ２１３と、第二の磁気センサ１４ｂのフィードバック電流を電圧に変換するＩ／Ｖアンプ２１４と、Ｉ／Ｖアンプ２１２、２１４の差動出力を増幅する差動アンプ２２２とを含む。
【００３１】
フィードバックコイル１４１は、ブリッジ回路１４２の磁気抵抗効果素子の近傍に配置されており、被測定電流により発生する誘導磁界を相殺するキャンセル磁界を発生する。ブリッジ回路１４２の磁気抵抗効果素子としては、ＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子やＴＭＲ（Ｔｕｎｎｅｌ  Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子などを挙げることができる。磁気抵抗効果素子は、被測定電流からの誘導磁界の印加により抵抗値が変化する。２つの磁気抵抗効果素子と２つの固定抵抗素子によりブリッジ回路１４２を構成することにより、高感度の電流センサを実現することができる。また、磁気抵抗効果素子を用いることにより、電流センサを設置する基板面と平行な方向に感度軸を配置し易く、平面コイルを使用することが可能となる。
【００３２】
ブリッジ回路１４２は、被測定電流により生じた誘導磁界に応じた電圧差を生じる２つの出力を備える。ブリッジ回路１４２の２つの出力は差動・電流アンプ２１１、２１３で増幅され、増幅された出力がフィードバックコイル１４１に電流（フィードバック電流）として与えられる。このフィードバック電流は、誘導磁界に応じた電圧差に対応する。このとき、フィードバックコイル１４１には、誘導磁界を相殺するキャンセル磁界が発生する。そして、誘導磁界とキャンセル磁界とが相殺される平衡状態となったときのフィードバックコイル１４１に流れる電流がＩ／Ｖアンプ２１２、２１４で電圧に変換され、この電圧がセンサ出力となる。
【００３３】
なお、差動・電流アンプ２１１においては、電源電圧を、Ｉ／Ｖ変換の基準電圧＋（フィードバックコイル抵抗の定格内最大値×フルスケール時フィードバックコイル電流）に近い値に設定することで、フィードバック電流が自動的に制限され、磁気抵抗効果素子やフィードバックコイルを保護する効果が得られる。また、ここではブリッジ回路１４２の二つの出力の差動を増幅してフィードバック電流に用いたが、ブリッジ回路からは中点電位のみを出力とし、所定の基準電位との電位差をもとにフィードバック電流としてもよい。
【００３４】
差動アンプ２２２は、Ｉ／Ｖアンプ２１２、２１４の出力信号の差動値をセンサ出力として処理する。このような処理を行うことにより、第一の磁気センサ１４ａ及び第二の磁気センサ１４ｂの出力信号における外部磁場の影響はキャンセルされ、より高精度に電流を測定できる。なお、このように構成された電流センサ１は、第一、第二の導電路１２ａ、１２ｂ間のギャップや幅寸法を変化させることで、さらに出力感度や位置ズレ許容度が向上されている。
【００３５】
以下、図４及び図５を参照して、第一、第二の導電路間のギャップと磁場分布との関係について説明する。図４において、実線が第一、第二の導電路間のギャップを２ｍｍ、一点鎖線が第一、第二の導電路間のギャップを４ｍｍ、二点鎖線が第一、第二の導電路間のギャップを６ｍｍ、破線が第一、第二の導電路間のギャップを８ｍｍ、点線が第一、第二の導電路間のギャップを１０ｍｍに設定した場合のそれぞれ磁場分布を示す。なお、ここでいう、第一、第二の導体路間のギャップとは、第一、第二の導体路間に空けられた隙間（空間）を示す。
【００３６】
図４に示すように、磁場の傾きは、第一、第二の導体路１２ａ、１２ｂ間のギャップが小さくなるに伴い、大きくなっている。このため、第一、第二の磁気センサ１４ａ、１４ｂのセンサ間隔が同じであっても、第一、第二の導体路１２ａ、１２ｂ間ギャップが小さくなるに伴い、センサ出力が増加する。例えば、第一、第二の磁気センサ１４ａ、１４ｂのセンサ間隔を５ｍｍとし、第一、第二の導体路１２ａ、１２ｂ間のギャップが２ｍｍに設定されると、第一、第二の磁気センサ１４ａ、１４ｂの差動出力は０．０１３Ｔとなる。一方、第一、第二の磁気センサ１４ａ、１４ｂのセンサ間隔を５ｍｍとし、第一、第二の導体路１２ａ、１２ｂ間のギャップが１０ｍｍに設定されると、第一、第二の磁気センサ１４ａ、１４ｂの差動出力は０．００４Ｔとなる。このように、本実施の形態に係る電流センサ１は、第一、第二の導体路１２ａ、１２ｂ間のギャップの大きさを調整することで、出力感度を向上させることが可能となっている。
【００３７】
また、第一、第二の導体路１２ａ、１２ｂ間のギャップを狭めることで、出力感度が向上するため、第一、第二の磁気センサのセンサ間隔を狭めて配置しても十分な出力感度を得ることができる。このため、第一、第二の磁気センサに対して外乱等のノイズが一様に加わり易くなるため、差動を容易に取り出すことが可能となる。
【００３８】
また、第一、第二の導体路１２ａ、１２ｂ間の磁場の傾きは、第一、第二の導体路１２ａ、１２ｂ間ギャップが小さくなるに伴い、直線に近づいている。このため、第一、第二の磁気センサ１４ａ、１４ｂの位置ズレ許容度が向上される。図５（ａ）の点線に示すように、第一、第二の導体路１２ａ、１２ｂ間のギャップが１０ｍｍに設定されると、第一、第二の導体路１２ａ、１２ｂ間の磁場の傾きが段階的に変化する。このため、同じセンサ間隔であっても、センサ位置がずれると出力が異なる。例えば、第一の磁気センサ１４ａがＰ１に配置され、第二の磁気センサ１４ｂがＰ２に配置された場合には、差動出力が０．００６Ｔとなる。一方、同じセンサ間隔であっても、第一の磁気センサ１４ａがＰ３に配置され、第二の磁気センサ１４ｂがＰ４に配置された場合には、差動出力が０．００４Ｔとなる。
【００３９】
図５（ｂ）の実線に示すように、第一、第二の導体路１２ａ、１２ｂ間のギャップが２ｍｍに設定されると、第一、第二の導体路１２ａ、１２ｂ間の磁場の傾きが直線となる。このため、同じセンサ間隔であれば、センサ位置がずれても出力が同じとなる。例えば、第一の磁気センサ１４ａがＰ１に配置され、第二の磁気センサ１４ｂがＰ２に配置に配置された場合には、差動出力が０．００６Ｔとなる。また、第一の磁気センサ１４ａがＰ３に配置され、第二の磁気センサ１４ｂがＰ４に配置された場合にも、差動出力が０．００６Ｔとなる。このように、本実施の形態に係る電流センサ１は、第一、第二の導体路１２ａ、１２ｂ間のギャップの大きさを調整することで、位置ズレ許容度を向上させることが可能となっている。
【００４０】
次に、図６を参照して、第一、第二の導電路の幅寸法と磁場分布との関係について説明する。図６において、図示左側が導体路の幅寸法を１０ｍｍ、図示右側が導体路の幅寸法を５ｍｍに設定した場合のそれぞれの磁場分布を示す。また、図６において、実線が第一、第二の導電路間のギャップを２ｍｍ、一点鎖線が第一、第二の導電路間のギャップを４ｍｍ、二点鎖線が第一、第二の導電路間のギャップを６ｍｍ、破線が第一、第二の導電路間のギャップを８ｍｍ、点線が第一、第二の導電路間のギャップを１０ｍｍに設定した場合のそれぞれ磁場分布を示す。なお、ここでいう、第一、第二の導体路間のギャップとは、第一、第二の導体路間に空けられた隙間（空間）を示す。
【００４１】
図６に示すように、第一、第二の導体路１２ａ、１２ｂの幅寸法が変化すると、磁界強度が変化する。例えば、第一、第二の導体路１２ａ、１２ｂ間のギャップが１０ｍｍに設定されると、第一、第二の導体路１２ａ、１２ｂの幅寸法が１０ｍｍの場合にピーク値が０．００９５Ｔとなり、第一、第二の導体路１２ａ、１２ｂの幅寸法が５ｍｍの場合にピーク値が０．０１３Ｔとなる。また、第一、第二の導体路１２ａ、１２ｂ間のギャップが２ｍｍに設定されると、第一、第二の導体路１２ａ、１２ｂの幅寸法が１０ｍｍの場合にピーク値が０．００９Ｔとなり、第一、第二の導体路１２ａ、１２ｂの幅寸法が５ｍｍの場合にピーク値が０．０１１Ｔとなる。
【００４２】
このように、第一、第二の導体路１２ａ、１２ｂ間のギャップに関わらず、導体路の幅寸法を小さくすることで磁場分布のピーク値を大きくし、導体路の幅寸法を大きくすることで磁場分布のピーク値を小さくすることができる。したがって、本実施の形態に係る電流センサ１は、導体路の幅寸法を小さくすることで磁場強度を高めてセンサ感度を向上させることができ、導体路の幅寸法を大きくすることで磁場強度を抑えて第一、第二の磁気センサ１４ａ、１４ｂの磁気飽和を防止することが可能となっている。
【００４３】
なお、本実施の形態では、第一、第二の磁気センサ１４ａ、１４ｂとして、磁気平衡式センサを使用する構成としたが、この構成に限定されるものではない。磁気センサは、電流線を通る被測定電流からの誘導磁界により互いに略逆相の出力信号を出力するものであればよく、例えば、磁気比例式センサを使用してもよい。磁気比例式センサを使用することで、磁気平衡式センサを使用する構成と比較して消費電力を低減することが可能である。
【００４４】
また、被測定電流が通流される導電部材の形状は必ずしも断面矩形形状に限定されず、断面円形形状のものを用いてもよい。また、導電部材１２は、少なくとも一対の第一、第二の導電路１２ａ、１２ｂを有するものであればよく、必ずしも平面視にてＵ字形状を有するものを用いなくともよい。さらに、第一、第二の導電路１２ａ、１２ｂは、互いに平行である構成に限定されるものではなく、第一、第二の導電路１２ａ、１２ｂ間にギャップを形成するものであればよい。さらに、導電部材１２としては、細長い棒状の金属部材で構成されたバスバを用いてもよい。
【００４５】
このように、本実施の形態においては、第一、第二の導電路１２ａ、１２ｂ間のギャップが狭められると、磁場の傾きが大きくなると共に、直線に近付けられる。したがって、第一の導電路１２ａと第二の導電路との間に、第一、第二の磁気センサが配置されることで、第一、第二の磁気センサ１４ａ、１４ｂの出力感度が向上されるため、第一、第二の磁気センサ１４ａ、１４ｂのセンサ間隔を狭めて配置することができる。このため、第一、第二の磁気センサ１４ａ、１４ｂに対して外乱等のノイズが一様に加わり易くなり、差動を容易に取り出すことが可能となる。また、磁場の傾きが直線に近付けられることで、第一、第二の磁気センサ１４ａ、１４ｂの位置ズレ許容度を向上させることが可能となる。さらに、第一、第二の導電路１２ａ、１２ｂの幅寸法を狭くすることで、磁場を強くしてセンサ感度を向上させ、第一、第二の導電路１２ａ、１２ｂの幅寸法を広くすることで、磁場を抑えてセンサの磁気飽和を防止することができる。
【００４６】
本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することができる。例えば、上記実施の形態における各素子の接続関係、大きさなどは適宜変更して実施することが可能である。また、上記実施の形態においては、磁気平衡式電流センサに磁気抵抗効果素子を用いた場合について説明しているが、磁気平衡式電流センサにホール素子やその他の磁気検出素子を用いて構成してもよい。その他、本発明は、本発明の範囲を逸脱しないで適宜変更して実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、電気自動車やハイブリッドカーのモータ駆動用の電流の大きさを検出する電流センサに適用することが可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１  電流センサ
１１  遮蔽シールド
１２  導電部材
１２ａ  第一の導電路
１２ｂ  第二の導電路
１２ｃ  第三の導電路
１３  基板
１４ａ  第一の磁気センサ
１４ｂ  第二の磁気センサ
１５ａ、１５ｂ  取付け孔
２１  制御部
１４１  フィードバックコイル
１４２  ブリッジ回路
２１１、２１３  差動・電流アンプ
２１２、２１４  Ｉ／Ｖアンプ
２２２  差動アンプ
【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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