(57)【要約】【課題】隣接導電路からの誘導磁界の影響を低減でき、十分な小型化が可能な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、複数の導電路（１０ａ〜１０ｃ）と、各導電路（１０ａ〜１０ｃ）に配設される磁気検知素子（２１）とを具備し、複数の導電路（１０ａ〜１０ｃ）は、特定方向に延長する直線部（１１ａ，１１ｂ）と、直線部（１１ａ，１１ｂ）と連接するクランク部（１２）と、をそれぞれ備え、クランク部（１２）は、直線状の被測定部（１２ａ）と、被測定部（１２ａ）の一方の端部と連接すると共に直線部（１１ａ）と連接する第１の腕部（１２ｂ）と、被測定部（１２ａ）の他方の端部と連接すると共に直線部（１１ｂ）に連接する第２の腕部（１２ｃ）、と、を有し、直線部（１１ａ，１１ｂ）の延長方向と第１の腕部（１２ｂ）及び第２の腕部（１２ｃ）の延長方向とのなす角度が鈍角であることを特徴とする。【選択図】図１
2013108787.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一平面内に並設された複数の導電路と、各導電路にそれぞれ配設され、前記導電路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磁電変換素子とを具備し、
前記複数の導電路は、同一直線上に離間して配置された一対の直線部と、前記一対の直線部の間に前記直線部と連接するクランク部と、をそれぞれ備え、
前記クランク部は、前記磁電変換素子が配設されると共に両端部を持つ直線状の被測定部と、前記被測定部の一方の端部と連接すると共に一方の直線部と連接する第１の腕部と、前記被測定部の他方の端部と連接すると共に他方の直線部と連接する第２の腕部と、を有し、
前記被測定部と前記第１の腕部とのなす角が直角であり、
前記被測定部と前記第２の腕部とのなす角が直角であり、
前記直線部と前記第１の腕部とのなす角度が鈍角であり、前記直線部と前記第２の腕部とのなす角度が鈍角であることを特徴とする電流センサ。
【請求項２】
前記複数の導電路に配設された各前記磁電変換素子は、前記直線部の延長方向と直交する方向に沿って配設されたことを特徴とする請求項１記載の電流センサ。
【請求項３】
前記磁電変換素子は、当該磁電変換素子を配置された導電路の両側の導電路の被測定部が延長した方向に沿う２つの仮想線の間に配置されたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電流センサ。
【請求項４】
前記磁電変換素子は、感度軸の他に感度影響軸を有しており、前記感度影響軸が前記被測定部における被測定電流の通流方向に沿うように配設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】
前記磁電変換素子は、前記被測定部の両面に配設された一対の磁電変換素子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。
【請求項６】
前記直線部及び前記クランク部が導電部材で一体に形成されたことを特徴とする請求項１から請求項５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、被測定電流の電流値を測定する電流センサに関し、例えば、複数の導電路を備えた電流センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、３相交流のＵ相、Ｖ相及びＷ相の各被測定電流を通流する３つの導電路を備えた電流センサが知られている。この電流センサにおいては、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の被測定電流を通流する３つの導電路にそれぞれ磁気センサを配設し、この磁気センサを介して各導電路を通流する被測定電流からの誘導磁界を検出することにより、３相交流のＵ相、Ｖ相及びＷ相の被測定電流の電流値をそれぞれ測定する。
【０００３】
ところで、複数の導電路を備えた電流センサにおいては、各導電路に配設された磁気センサに対して、隣接して配置された導電路を通流する被測定電流からの誘導磁界が印加され、測定精度に誤差が生じる場合がある。このような隣接して配置された導電路からの誘導磁界の影響を低減するためには、各導電路間に誘導磁界を吸収する磁気シールドを設けることが有効である。一方で、磁気シールドのみで隣接して配置された導電路からの誘導磁界を遮断しようとすると、磁気シールドを厚くする必要があり、電流センサの小型化が困難になると共に、製造コストも増大する。このため、磁気シールドを用いずに隣接導電路からの誘導磁界の影響を低減できる電流センサが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
かかる電流センサは、同一平面内に並列に配置されるクランク部を有する略Ｓ字形状を持つ３つの導電路を備える。各導電路は、特定方向に延長する第１直線部と、一方の端部で第１直線部の一方の端部と連接し、特定方向に直交する方向に延びる被測定部と、被測定部の他方の端部と一方の端部とが連接し、特定方向に延長する第２直線部とを有する。すなわち、各導電路は、第１直線部が特定方向に延長し、被測定部との連接部分で方向を変えて特定方向に直交する方向に延長し、第２直線部との連接部分で方向を変えて特定方向に延長する。各導電路の第１直線部の他方の端部には、電流センサに対する入力側の電流路（例えば、バッテリー側の電流路）が接続され、第２直線部の他方の端部には、電流センサからの出力側の電流路（例えば、モータ等の負荷側の電流路）が接続される。
【０００５】
この電流センサにおいては、各導電路の被測定部が同一平面内で同一直線上になるように配置されるので、隣接して配設された各導電路の被測定部を通流する被測定電流からの誘導磁界の方向が互いに平行になる。このため、各磁気センサの感度軸を誘導磁界の方向と一致させることにより、磁気シールドを設けずに隣接する導電路を通流する被測定電流からの誘導磁界の影響を低減できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２３３６９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１記載の電流センサにおいては、クランク部を有するので、すなわち、各導電路の被測定部が電流センサの幅方向に延長するので、電流センサの幅方向においては、被測定部の長さの導電路数分の幅が必要となる。このため、直線状の導電路を用いた場合と比較し、電流センサの幅方向の寸法が大きくなり、入出力側の電流路を含めた電流センサ全体の小型化が困難となる問題があった。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、隣接して配置された導電路からの誘導磁界の影響を低減でき、入出力側の電流路を含めた全体の小型化を実現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】
【０００９】
本発明の電流センサは、同一平面内に並設された複数の導電路と、各導電路にそれぞれ配設され、前記導電路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磁電変換素子とを具備し、前記複数の導電路は、同一直線上に離間して配置された一対の直線部と、前記一対の直線部の間に前記直線部と連接するクランク部と、をそれぞれ備え、前記クランク部は、前記磁電変換素子が配設される共に両端部を持つ直線状の被測定部と、前記被測定部の一方の端部と連接すると共に一方の直線部と連接する第１の腕部と、前記被測定部の他方の端部と連接すると共に他方の直線部と連接する第２の腕部と、を有し、前記被測定部と前記第１の腕部とのなす角が直角であり、前記被測定部と前記第２の腕部とのなす角が直角であり、前記直線部と前記第１の腕部とのなす角度が鈍角であり、前記直線部と前記第２の腕部とのなす角度が鈍角であることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、隣接して配置された各導電路の被測定部を通流する被測定電流からの誘導磁界の方向が平行となるので、隣接して配設された各導電路を通流する被測定電流からの誘導磁界による磁電変換素子への影響を従来同様低減できる。また、被測定部が延びる方向に対して直角に連接する第１の腕部及び第２の腕部と一対の直線部の延長方向とのなす角度が鈍角となるようにクランク部を直線部に連接するので、直線部に接続される入出力側の電流路を同一直線上に配置することができる。これにより、入出力側の電流路を含めた電流センサ全体の小型化を実現できる。
【００１１】
本発明の電流センサにおいては、前記複数の導電路に配設された各前記磁電変換素子は、前記直線部の延長方向と直交する方向に沿って配設されたことが好ましい。この構成により、隣接する各導電路の間隔を短くできるので、電流センサを更に小型化できる。
【００１２】
本発明の電流センサにおいては、前記磁電変換素子は、当該磁電変換素子を配置された導電路の両側の導電路の被測定部が延長した方向に沿う２つの仮想線の間に配置されたことが好ましい。この構成により、各磁電変換素子が、各導電路のクランク部における第１の腕部又は第２の腕部と被測定部との境界部近傍を通流する被測定電流によって誘導磁界が乱れる領域外に配置されるので、隣接して配置された導電路からの誘導磁界の影響を更に低減することができる。
【００１３】
本発明の電流センサにおいては、前記磁電変換素子は、感度軸の他に感度影響軸を有しており、前記感度影響軸が前記被測定部における被測定電流の通流方向に沿うように配設されたことが好ましい。この構成により、クランク部の第１の腕部及び第２の腕部を通流する被測定電流からの誘導磁界の方向に対して、感度影響軸の方向が略直交するので、感度影響軸に基づく出力信号の線形性の低下を抑制できる。
【００１４】
本発明の電流センサにおいては、前記磁電変換素子は、前記被測定部の両面に配設された一対の磁電変換素子であることが好ましい。この構成により、一対の磁電変換素子に対する被測定電流からの誘導磁界の方向と外部磁界の方向とが逆になるので、一対の磁電変換素子の出力信号を差動又は合算演算することにより、外部磁界によるノイズ成分をキャンセルすることができる。
【００１５】
本発明の電流センサにおいては、前記直線部及び前記クランク部が導電部材で一体に形成されたことが好ましい。この構成により、直線部とクランク部との境界部における電気抵抗を低減できるので、被測定電流が大電流の場合であっても、電流センサの発熱などを低減することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、隣接して配置された導電路からの誘導磁界の影響を低減でき、十分な小型化が可能な電流センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】一実施の形態に係る電流センサの平面図である。
【図２】一実施の形態に係る電流センサの磁気検知素子の配置を示す図である。
【図３】一実施の形態に係る電流センサの他の構成例を示す平面図である。
【図４】一実施の形態に係る電流センサの他の構成例を示す平面図である。
【図５】一実施の形態に係る電流センサの磁気検知素子の配置を示す図である。
【図６】一実施の形態に係る電流センサのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明者は、同一平面内に並設されたクランク部を有する略Ｓ字形状を持つ複数の導電路を備えた電流センサにおいて、電流センサの小型化を妨げる要因が各導電路に対する入出力側の電流路の配置にあることに着目した。そして、本発明者らは、同一直線上に離間して設けられた一対の直線部の間にクランク部を有する略Ｓ字形状を持つ複数の導電路を同一平面内に並設し、一対の直線部とクランク部の一端部及び他端部を鈍角に連接することにより、隣接して配置された導電路を通流する被測定電流からの誘導磁界の影響を低減しつつ、電流センサ全体の小型化を実現できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１９】
以下、本発明の一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、本発明の一実施の形態に係る電流センサ１の平面図である。図１に示すように、本実施の形態に係る電流センサ１は、略同一平面内に配置され被測定電流を通流する複数の導電路１０ａ〜１０ｃと、各導電路１０ａ〜１０ｃ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複数の磁気検知素子（磁電変換素子）２１とを備える。なお、複数の導電路１０ａ〜１０ｃは、本発明の効果を奏する範囲であれば、必ずしも略同一平面内に配置する必要はない。
【００２０】
複数の導電路１０ａ〜１０ｃは、平行に配置され所定の方向（図１におけるＹ軸方向）に延長し、互いに離間して配置された一対の直線部１１ａ，１１ｂを備える。各導電路１０ａ〜１０ｃの一対の直線部１１ａ，１１ｂは、それぞれ延長方向が略同一直線上に配置されている。各導電路１０ａ〜１０ｃの一方の直線部１１ａには、電流センサ１に対する入力側の電流路（例えば、バッテリー側の電流路）が接続され、各導電路１０ａ〜１０ｃの他方の直線部１１ｂには、電流センサ１からの出力側の電流路（例えば、モータ等の負荷側の電流路）が接続される。
【００２１】
離間して配置される一対の直線部１１ａ，１１ｂの一方の直線部１１ａと他方の直線部１１ｂとの間には、クランク部１２が連接されている。クランク部１２は、磁気検知素子２１が配設される領域を含み、両端部を持つ直線状の被測定部１２ａと、この被測定部１２ａの一方の端部に連接された第１の腕部１２ｂと、被測定部１２ａの他方の端部に連接された第２の腕部１２ｃと、を有する。各導電路１０ａ〜１０ｃの被測定部１２ａは、電流センサ１の幅方向に対して所定の角度θ１をなすように延長し、略同一直線上（図１の二点鎖線Ｌ１参照）に略平行に配置されている。
【００２２】
第１の腕部１２ｂは、被測定部１２ａが延長する方向に対して所定の角度を持って延長し、離間して配置された一方の直線部１１ａと連接している。本実施の形態においては、第１の腕部１２ｂは、被測定部１２ａが延長する方向に対して直角に延長する。また、第１の腕部１２ｂは、一方の直線部１１ａの延長方向と第１の腕部１２ｂの延長方向とのなす角度θ２が鈍角となるように連接している。
【００２３】
第２の腕部１２ｃは、被測定部１２ａが延長する方向に対して所定の角度を持って延長し、離間して配置された他方の直線部１１ｂと連接している。本実施の形態においては、第２の腕部１２ｂは、被測定部１２ａが延長する方向に対して直角に延長する。第２の腕部１２ｃは、他方の直線部１１ｂの延長方向と第２の腕部１２ｃの延長方向とのなす角度θ３が鈍角となるように連接している。
【００２４】
本実施の形態においては、各導電路１０ａ〜１０ｃのクランク部１２は、金属などの導電部材で一体に形成され、第１の腕部１２ｂがＹ軸方向に延長し、被測定部１２ａとの連接部分で方向を変えてＹ軸方向に直交するＸ軸方向に被測定部１２ａが延長し、第２の腕部との連接部分で方向を変えて第２の腕部１２ｃがＹ軸方向に延長する。
【００２５】
すなわち、本実施の形態に係る電流センサ１においては、入出力側の電流路に接続される各導電路１０ａ〜１０ｃの一対の直線部１１ａ，１１ｂを略同一直線上に配置すると共に、各導電路１０ａ〜１０ｃの一対の直線部１１ａ，１１ｂの延長方向と各導電路１０ａ〜１０ｃの第１の腕部１２ｂ及び第２の腕部１２ｃの延長方向とがなす角度θ２，θ３が鈍角となるように、一対の直線部１１ａ，１１ｂとクランク部１２とが連接している。この構成により、一方の直線部１１ａに接続される入力側の電流路（例えば、バッテリー側の電流路）と他方の直線部１１ｂに接続される出力側の電流路（例えば、モータ等の負荷側の電流路）とを略同一直線上に配置できるので、入出力側の電流路を含めた電流センサ全体のセンサ１全体の小型化を実現できる。なお、図１に示す電流センサ１においては、各導電路１０ａ〜１０ｃの一対の直線部１１ａ，１１ｂを略同一直線上に配置した例について示しているが、一対の直線部は、本発明の効果を奏する範囲であれば、必ずしも延長方向が略同一直線上となるように配置する必要はない。例えば、一方の直線部１１ａの延長方向に対して、他方の直線部１１ｂの延長方向が所定の角度をなすように配置してもよい。
【００２６】
また、本実施の形態に係る電流センサ１においては、各導電路１０ａ〜１０ｃのクランク部１２は、それぞれの被測定部１２ａの延長方向が電流センサ１の幅方向ＤであるＹ軸方向に対して所定の角度θ１をなすように配置されると共に、それぞれの被測定部１２ａの延長方向が略同一直線上になるように配置される。このように配置することにより、所定の角度θ１に応じて電流センサ１の幅方向Ｄにおける寸法を小さくすることができるので、更に電流センサを小型化できる。
【００２７】
さらに、本実施の形態においては、各導電路１０ａ〜１０ｃのクランク部１２が、金属などの導電部材で一体に形成されるので、第１の腕部１２ｂ及び第２の腕部１２ｃと被測定部１２ａとの間の境界部における電気抵抗を低減することができ、被測定電流が大電流の場合であっても、発熱などを抑制することができる。
【００２８】
各導電路１０ａ〜１０ｃの被測定部１２ａの延長方向における中央部には、各導電路１０ａ〜１０ｃを通流する被測定電流からの誘導磁界Ｈ１により出力信号を出力する磁気検知素子２１がそれぞれ配設される。各導電路１０ａ〜１０ｃの磁気検知素子２１は、検出感度が最大となる感度軸Ｓ１の方向が誘導磁界Ｈ１の方向と略一致するように配設される。各導電路１０ａ〜１０ｃの磁気検知素子２１は、各導電路１０ａ〜１０ｃの被測定部１２ａを通流する被測定電流からの誘導磁界Ｈ１により、それぞれ出力信号を出力する。各導電路１０ａ〜１０ｃの磁気検知素子２１から出力された出力信号は、配線パターン（不図示）を介して演算回路としての信号処理回路２２（図１において不図示、図６参照）に入力される。信号処理回路２２では、被測定電流の電流値が算出される。
【００２９】
図２は、電流センサ１の磁気検知素子２１の配置を示す図である。なお、実際には、横から見ると各導電路１０ａ〜１０ｃが重なってしまうために、図２においては、図１に示した各導電路１０ａ〜１０ｃの軸方向（Ｙ軸方向）を回転軸として、各導電路１０ａ〜１０ｃを時計回りに９０°回転させた状態を示している。
【００３０】
図２に示すように、各磁気検知素子２１は、被測定部１２ａの一方側の面上に配設される。各磁気検知素子２１は、感度軸Ｓ１が略同一方向に揃うように配設される。本実施の形態に係る電流センサ１においては、各導電路１０ａ〜１０ｃの被測定部１２ａが略平行に配置されるので、各導電路１０ａ〜１０ｃの被測定部１２ａを通流する被測定電流からの誘導磁界Ｈ１の方向が略同一方向（図２の点線参照）となる。このため、各導電路１０ａ〜１０ｃに配設される磁気検知素子２１の感度軸Ｓ１の方向と被測定電流からの誘導磁界Ｈ１の方向とが略一致するように磁気検知素子２１を配設することにより、隣接して配置された導電路１０ａ〜１０ｃを通流する被測定電流からの誘導磁界Ｈ１の影響を低減することができる。
【００３１】
また、本実施の形態においては、各導電路１０ａ〜１０ｃの被測定部１２ａが略平行に配置されると共に、各導電路１０ａ〜１０ｃの第１の腕部１２ｂ及び第２の腕部１２ｃが被測定部１２ａの延長方向に対して略直交する方向に延長する。この構成により、各導電路１０ａ〜１０ｃの被測定部１２ａを通流する被測定電流からの誘導磁界Ｈ１の方向が略平行になると共に、各導電路１０ａ〜１０ｃにおける被測定部１２ａを通流する被測定部からの誘導磁界Ｈ１の方向と第１の腕部１２ｂ及び第２の腕部１２ｃを通流する被測定電流からの誘導磁界Ｈ２の方向（図１参照）とが直交する。このため、各導電路１０ａ〜１０ｃに配設される磁気検知素子２１の感度軸Ｓ１の方向と被測定部１２ａを通流する被測定電流からの誘導磁界Ｈ１の方向とを略一致させることにより、隣接して配置された各導電路１０ａ〜１０ｃからの誘導磁界Ｈ１の影響を低減できると共に、各導電路１０ａ〜１０ｃの第１の腕部１２ｂ及び第２の腕部１２ｃを通流する被測定電流からの誘導磁界Ｈ２に基づく出力信号が実質的にゼロとなる。これにより、各導電路１０ａ〜１０ｃの第１の腕部１２ｂ及び第２の腕部１２ｃを通流する被測定電流からの誘導磁界Ｈ２の影響を低減できる測定精度が高い電流センサ１を実現できる。
【００３２】
磁気検知素子２１としては、被測定電流からの誘導磁界Ｈ１により出力信号を出力するものであれば、特に制限はない。磁気検知素子２１としては、例えば、ＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子及びＴＭＲ（Ｔｕｎｎｅｌ  Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子などの磁気抵抗効果素子や、磁束コンセントレータを用いて素子面内に磁界感度軸を持たせたホール素子や、ハードバイアスを備えたＧＭＲ素子及びＴＭＲ素子などを用いることができる。
【００３３】
ところで、磁気検知素子２１として、検出感度が高いＧＭＲ素子及び磁束コンセントレータを備えたホール素子や、ハードバイアスを備えたＧＭＲ素子及びＴＭＲ素子を用いる場合には、感度軸Ｓ１に対して直交する方向に、被測定電流の測定精度に影響を及ぼす感度影響軸Ｓ２（図１参照）が生じる場合がある。本実施の形態においては、磁気検知素子２１としては、角度軸の他に感度影響軸Ｓ２を有するものを用いることも可能である。
【００３４】
例えば、検出感度が高いＧＭＲ素子やホール素子においては、感度軸Ｓ１の方向に対して略直交する方向に、被測定電流からの誘導磁界Ｈ１により、感度軸Ｓ１に基づく出力信号に対して相対的に低い出力信号が生じる感度影響軸Ｓ２（ＧＭＲ素子においては副感度軸）を有する。このように、感度影響軸Ｓ２が生じると、感度影響軸Ｓ２に基づく出力信号により、出力信号の線形性が低下するなど測定精度に影響を及ぼす場合がある。このような検出感度が高いＧＭＲ素子や磁束コンセントレータを備えたホール素子を磁気検知素子２１として用いる場合においては、感度影響軸Ｓ２の方向が被測定部１２ａの延長方向と略一致するように、すなわち被測定部１２ａにおける被測定電流の通流方向に沿うように磁気検知素子２１を配設することが好ましい。これにより、感度影響軸Ｓ２の方向が、被測定電流からの誘導磁界Ｈ１の方向と略直交するので、被測定電流からの誘導磁界Ｈ１による感度影響軸Ｓ２に基づく出力信号が実質的にゼロとなる。この結果、感度影響軸Ｓ２を有する検出感度が高いＧＭＲ素子やホール素子を用いた場合においても、感度影響軸Ｓ２に基づく出力信号に起因する電流センサの出力信号の線形性の低下を抑制することができる。
【００３５】
また、ハードバイアスを備えたＧＭＲ素子やＴＭＲ素子においては、ハードバイアスからのバイアス磁界をＧＭＲ素子やＴＭＲ素子に印加することにより、磁化自由層の磁化方向をＰＩＮ層の磁化方向に平行させることが容易となるので、被測定電流からの誘導磁界Ｈ１による出力信号の線形性を向上することができる。また、バイアス磁界の印加によりＧＭＲ素子やＴＭＲ素子に印加される実効的な誘導磁界Ｈ１が減少するので、ヒステリシスを低減することもできる。この場合、ハードバイアスからのバイアス磁界の印加方向は、誘導磁界Ｈ１の方向に直交する方向であり、このバイアス磁界の印加方向が被測定電流の測定精度に影響を及ぼす感度影響軸Ｓ２となる。このようなハードバイアスを備えたＧＭＲ素子やＴＭＲ素子を磁気検知素子２１として用いる場合には、ハードバイアスからのバイアス磁界の印加方向である感度影響軸Ｓ２が被測定部１２ａが延長する方向と略一致するように磁気検知素子２１を配設することが好ましい。これにより、バイアス磁界の印加方向に対して略直交する方向から被測定電流による誘導磁界Ｈ１が印加されることになり、バイアス磁界に対する被測定電流からの誘導磁界Ｈ１の影響が実質的にゼロとなる。この結果、感度影響軸Ｓ２を有するハードバイアスを備えたＧＭＲ素子やＴＭＲ素子を磁気検知素子２１として用いる場合においても、上述した出力信号の線形性の向上やヒステリシスの低減を実現できる。
【００３６】
なお、上述した実施の形態においては、各導電路１０ａ〜１０ｃの被測定部１２ａの延長方向が略同一直線上になるように、各導電路１０ａ〜１０ｃを配置する例について説明したが、各導電路１０ａ〜１０ｃの配置は、本発明の効果の効果を奏する範囲で適宜変更可能である。
【００３７】
図３は、電流センサ１の他の構成例を示す平面図であり、各導電路１０ａ〜１０ｃの配置を変更した電流センサ１の一例を示している。図３に示すように、この電流センサ１においては、各導電路１０ａ〜１０ｃに配設された各磁気検知素子２１が、電流センサ１の一対の直線部１１ａ，１１ｂの延長方向（幅方向Ｄに略直交するＹ軸方向）と直交する方向（Ｘ軸方向）に沿って配設される（図３の二点鎖線Ｌ２参照）。このように各導電路１０ａ〜１０ｃを配置することにより、電流センサ１の幅方向Ｄに直交するＹ軸方向における寸法を低減することが可能となり、電流センサ１を更に小型化することができる。なお、その他の構成については、図１及び図２に示した電流センサ１と同様のため、説明を省略する。
【００３８】
図４は、電流センサ１の他の構成例を示す平面図であり、各導電路１０ａ〜１０ｃの配置を変更した電流センサ１の他の例を示している。図４に示すように、クランク部１２を有する導電路１０ａ〜１０ｃに被測定電流を通流する場合においては、クランク部１２の
第１の腕部１２ｂ及び第２の腕部１２ｃと被測定部１２ａとの間の境界部近傍に、特定の導電路（例えば、導電路１０ｂ）を通流する被測定電流からの誘導磁界Ｈ１，Ｈ２が、当該特定の導電路１０ｂに隣接して配置された両側の導電路（例えば、導電路１０ａ，１０ｃ）に影響を及ぼす特定領域Ａ（図４の斜線領域参照）が生じる場合がある。この特定領域Ａは、各導電路１０ａ〜１０ｃの被測定部１２ａが延長する方向に沿う仮想線（例えば、仮想線Ｌ３，Ｌ４）と第１の腕部１２ｂが延長する方向に沿う仮想線（例えば、仮想線Ｌ５）又は第２の腕部１２ｃが延長する方向に沿う仮想線（例えば、仮想線Ｌ６）との間における約９０°の範囲に生じる。この特定領域Ａに磁気検知素子２１が配置されると、各磁気検知素子２１が隣接して配置された導電路１０ａ〜１０ｃに被測定電流が通流した際に生じる誘導磁界Ｈ１，Ｈ２の影響を受ける場合がある。
【００３９】
図４に示す電流センサ１においては、導電路１０ｂの一方側に配置された導電路１０ａの被測定部１２ａが延長する方向に沿う仮想線Ｌ３と導電路１０ｂの他方側に配置された導電路１０ｃの被測定部１２ａが延長する方向に沿う仮想線Ｌ４との間に、導電路１０ｂの磁気検知素子２１が配置されるように導電路１０ｂを配置する。すなわち、各磁気検知素子２１が、当該磁気検知素子２１を配置した導電路１０ａ〜１０ｃの両側の導電路１０ａ〜１０ｃの被測定部１２ａが延長する方向に沿う２つの仮想線（例えば、仮想線Ｌ３，Ｌ４）の間に配置されるように各導電路１０ａ〜１０ａを配置する。このように、各導電路１０ａ〜１０ｃを配置することにより、各磁気検知素子２１が各導電路１０ａ〜１０ｃの第１の導電路１２ｂ又は第２の導電路１２ｃと被測定部１２ａとの境界部近傍に生じる特定領域Ａ内に配置されることを回避できるので、隣接して配置された導電路１０ａ〜１０ｃからの誘導磁界の影響を特に低減することができる。なお、その他の構成については、図１及び図２に示した電流センサ１と同様のため、説明を省略する。
【００４０】
また、上述した実施の形態においては、導電路１０ａ〜１０ｃの一方側の面上に磁気検知素子２１を配設した例について説明したが、磁気検知素子２１の配置は、本発明の効果を奏する範囲で適宜変更可能である。
【００４１】
図５は、電流センサ１の磁気検知素子２１の他の配置例を示す図である。なお、図５においては、図２と同様に図１に示した各導電路１０ａ〜１０ｃの軸方向（Ｙ軸方向）を回転軸として、各導電路１０ａ〜１０ｃを時計回りに９０°回転させた状態を示している。
【００４２】
図５に示すように、この電流センサ１においては、磁気検知素子２１として、各導電路１０ａ〜１０ｃの被測定部１２ａを挟むように、被測定部１２ａの両面に配設された一対の磁気検知素子２１ａ，２１ｂを用いる。この一対の磁気検知素子２１ａ，２１ｂは、感度軸Ｓ１の方向が被測定電流からの誘導磁界Ｈ１の方向と略一致すると共に、感度軸Ｓ１の方向が互いに逆方向となるように配設される。また、感度影響軸Ｓ２を有する一対の磁気検知素子２１ａ，２１ｂを用いた場合には、感度影響軸Ｓ２が被測定部１２ａの延長方向に沿うように配置される。このように一対の磁気検知素子２１ａ，２１ｂを配設した場合には、上述したように、隣接して配置された導電路１０ａ〜１０ｃからの誘導磁界Ｈ１の影響を低減できると共に、一対の磁気検知素子２１ａ，２１ｂの感度軸Ｓ１の方向に対して、被測定電流からの誘導磁界Ｈ１が同一方向から印加され、外部磁界Ｈαが逆方向から印加される。このため、一対の磁気検知素子２１ａ，２１ｂから被測定電流からの誘導磁界Ｈ１に基づく同相の出力信号が出力され、外部磁界Ｈαに基づく逆相の出力信号が出力される。したがって、一対の磁気検知素子２１ａ，２１ｂの出力信号を合算することにより、外部磁界Ｈαに基づくノイズ成分をキャンセルすることができる。なお、一対の磁気検知素子２１ａ，２１ｂの感度軸Ｓ１の方向を同一方向とした場合には、一対の磁気検知素子２１ａ，２１ｂから被測定電流からの誘導磁界Ｈ１に基づく逆相の出力信号が出力され、外部磁界Ｈαに基づく同相の出力信号が出力される。したがって、一対の磁気検知素子２１ａ，２１ｂの出力信号を差動演算することにより、外部磁界Ｈαに基づくノイズ成分をキャンセルすることができる。また、その他の構成については、図１及び図２に示した電流センサ１と同様のため、説明を省略する。
【００４３】
図６は、本実施の形態に係る電流センサ１のブロック図である。図６に示す電流センサ１は、一対の磁気検知素子２１ａ、２１ｂと、それぞれの磁気検知素子２１ａ、２１ｂからの出力信号を信号処理（電流値を演算）して出力する信号処理回路（演算回路）２２とから構成されている。なお、以下においては、図５に示す電流センサ１の演算処理について説明するが、図１〜図４に示す電流センサ１においても同様にして演算処理が実施される。
【００４４】
磁気検知素子２１ａは、各導電路１０ａ〜１０ｃを通流する被測定電流からの誘導磁界Ｈ１を検出し、検出した誘導磁界Ｈ１の磁界強度に比例した大きさとなる電圧信号が信号処理回路２２に出力される。例えば、地磁気などの外部磁界をＨαとすると、磁気検知素子２１ａから出力される電圧信号Ｖａは、ｋを比例定数として下記式（１）で示される。なお磁気検知素子１２ａの感度軸Ｓ１の方向と同じ向きの磁界は＋、逆向きの磁界を−としている。
Ｖａ＝ｋ×（Ｈ１−Ｈα）  …（１）
【００４５】
同様に、磁気検知素子２１ｂは、各導電路１０ａ〜１０ｃを通流する被測定電流からの誘導磁界Ｈ１を検出し、検出した磁界強度に比例した大きさとなる電圧信号が信号処理回路２２に出力される。例えば、地磁気などの外部磁界をＨαとすると、磁気検知素子２１ｂから出力される電圧信号Ｖｂは、ｋを比例定数として下記式（２）で示される。なお、磁気検知素子２１ｂの感度軸Ｓ１の方向と同じ向きの磁界は＋、逆向きの磁界を−としている。
Ｖｂ＝ｋ×（Ｈ１＋Ｈα）  …（２）
【００４６】
信号処理回路２２は、磁気検知素子２１ａ、２１ｂから出力された電圧信号Ｖａ、Ｖｂに対して差動演算処理を行う。例えば、図５に示すように、感度軸Ｓ１の方向が互いに逆向きとなるように磁気検知素子２１ａ、２１ｂが配置される場合、信号処理回路２１は、磁気検知素子２１ａ、２１ｂから出力された電圧信号Ｖａ、Ｖｂを下記式（３）に示すように加算して、導電路１０ａ〜１０ｃを通流する被測定電流の電流値を算出する。
Ｖａ＋Ｖｂ＝ｋ×（Ｈ１−Ｈα）＋ｋ×（Ｈ１＋Ｈα）＝ｋ×２Ｈ  …（３）
【００４７】
上記式（３）に示されるように、電圧信号Ｖａ，Ｖｂを加算することにより、外部磁界Ｈαに基づく出力信号が相殺され、被測定電流Ｉからの誘導磁界Ｈ１に基づく出力信号が加算される。この結果、外部磁界Ｈαの影響を排除でき、電流値の測定精度を向上させることができる。なお、磁気検知素子２１ａ，２１ｂの感度軸Ｓ１の方向を略同一方向とした場合には、電圧信号Ｖａ，Ｖｂを減算することにより、上記同様に、外部磁界Ｈαに基づく出力信号が相殺され、被測定電流Ｉからの誘導磁界Ｈ１に基づく出力信号が加算される。
【００４８】
以上説明したように、本実施の形態に係る電流センサ１においては、入出力側の電流路に接続される各導電路１０ａ〜１０ｃの一対の直線部１１ａ，１１ｂを略同一直線上に配置すると共に、電流センサ１の幅方向Ｄと各導電路１０ａ〜１０ｃのクランク部１２の被測定部１２ａの延長方向とが所定の角度θ１をなし、各導電路１０ａ〜１０ｃの一対の直線部１１ａ，１１ｂの延長方向とクランク部１２の第１の腕部１２ｂの延長方向とがなす角度θ２及び第２の腕部１２ｃの延長方向とがなす角度θ３が鈍角になるようにクランク部１２と一対の直線部１１ａ，１１ｂとを連接する。この構成により、一方の直線部１１ａ及び他方の直線部１１ｂに接続される電流センサ１の入出力側の電流路同一直線上に配置できるので、入出力側の電流路を含めた電流センサ全体のセンサ１全体の小型化を実現できる。
【００４９】
なお、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可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。また、上記実施の形態において、「直角」、「平行」、「同相」、「逆相」、「同一直線」などの用語については、本発明の効果を発揮する範囲内であれば、完全な「直角」、「平行」、「同相」、「逆相」、「同一直線」でなくともよい。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【００５０】
例えば、本実施の形態においては、直線部１１ａ，１１ｂとクランク部１２とが別部材で構成された例について説明したが、直線部１１ａ，１１ｂ及びクランク部１２を金属などの導電部材で一体に形成してもよい。この場合には、各部材の接続部の抵抗が減少するので、大電流を測定する場合などの発熱を抑制できる。
【００５１】
また、上述した実施の形態においては、被測定部１２ａ、第１の腕部１２ｂ及び第２の腕部１２ｃを金属などの導電部材で一体に形成した例について説明したが、第１の腕部１２ｂ及び第２の腕部１２ｃは、必ずしも一体形成する必要はなく、別部材として形成された被測定部１２ａ、第１の腕部１２ｂ及び第２の腕部１２を互いに接続してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、隣接導電路からの誘導磁界の影響を低減でき、十分な小型化が可能な電流センサを実現できるという効果を有し、特に、例えば、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知する電流センサとして好適に用いることが可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１  電流センサ
１０ａ〜１０ｃ  導電路
１１ａ，１１ｂ  直線部
１２  クランク部
１２ａ  被測定部
１２ｂ  第１の腕部
１２ｃ  第２の腕部
２１，２１ａ，２１ｂ  磁気検知素子
２２  信号処理回路
【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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