(57)【要約】【課題】平板状の板状導体に対して、電流検出性能の磁気センサ取付け位置への依存性を小さくすることができる電流検出装置を提供する。【解決手段】配線の少なくとも一部を構成する板状導体に流れる電流を磁気センサによって検出する電流検出装置であって、平板状に形成された板状導体と、板状導体の幅方向に沿って配置され、板状導体の片面に対面する磁気センサとを備え、板状導体は、幅方向の一端側で磁気センサ側に屈曲している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線の少なくとも一部を構成する板状導体に流れる電流を磁気センサによって検出する電流検出装置であって、
平板状に形成された板状導体と、
前記板状導体の幅方向に沿って配置され、前記板状導体の片面に対面する前記磁気センサとを備え、
前記板状導体は幅方向の一端側で前記磁気センサ側に屈曲している、ことを特徴とする電流検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導体を流れる電流を検出する電流検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電流経路に電流測定構造を挿入しないで、電流が発生する磁界を検出することにより電流を検出する装置が知られている。例えば、電流母線が平板状の導体である場合に、当該導体に磁気センサを対面させて電流値の測定が行われる。
【０００３】
特許文献１には、電流が流れる方向に垂直な断面が凹状をなす導体の凹部内に、磁気センサが収納された電流検出装置が開示されている。これにより、検出の感度、ダイナミックレンジ、線形性といった電流検出性能を向上させようとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−０７８２３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
平板状の導体に磁気センサが対面するよう配置された構成の電流検出装置では、磁気センサの取付け位置がずれると、磁気センサの感度が変化するという問題がある。平板状の導体を流れる電流から発生する磁束の全体は、導体中の各箇所を流れる電流により発生する磁束の総和となる。平板状の導体を電流の流れる方向に見たときの端部側においては、磁束の分布が大きく変化し、導体板面に近接する位置において測定に係る磁束の磁束密度は小さい。磁気センサの取付け位置が導体の端部側にずれると、感磁方向にずれることとなり、検出される磁束密度および電流の変化に対する磁束密度の変化が小さくなり、検出精度が低下する。このように、電流検出装置は、磁気センサの位置ずれがあると所期の検出性能を発揮できなくなる。
【０００６】
特許文献１のように、電流検出性能を安定させる構成では磁気センサの取付け位置のずれによる電流検出性能の低下は考慮されていないが、凹状に加工して磁気センサを収納可能とする大きな導体を要するため、装置の小型化が困難になる。
【０００７】
本発明は、平板状の板状導体に対して、電流検出性能の磁気センサ取付け位置への依存性を小さくすることができる電流検出装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、配線の少なくとも一部を構成する板状導体に流れる電流を磁気センサによって検出する電流検出装置であって、平板状に形成された板状導体と、前記板状導体の幅方向に沿って配置され、前記板状導体の片面に対面する前記磁気センサとを備え、前記板状導体は、幅方向の一端側で前記磁気センサ側に屈曲している。
【０００９】
第１の発明によれば、平板状の板状導体において、屈曲した箇所より幅方向の一端側にある部分を流れる電流から発生する磁界の寄与により、板状導体の上方を当該一端側に向う方向において、磁束密度の減少が抑制された磁束分布が得られる。すなわち、磁気センサの取付け位置が感磁方向に沿ってある範囲にずれるとしても、このような範囲で、検出される磁束密度の値をほぼ一定とすることができる。したがって、磁気センサを当該範囲に取り付けることにより、当該範囲内で位置ずれが生じても電流検出性能が低下しない。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、平板状の板状導体に対して、電流検出性能の磁気センサ取付け位置への依存性を小さくすることができる電流検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る電流検出装置の構成を示す端面図
【図２】本発明の実施形態に係る比較例の電流検出装置の構成を示す端面図
【図３】本発明の実施形態に係る電流検出装置において発生する磁界を説明する図
【図４】本発明の実施形態に係る電流検出装置における磁気センサの位置と出力との関係を示すグラフ
【図５】本発明の実施形態に係る電流検出装置の変形例の構成を示す端面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図１〜図３を参照しながら、実施の形態について詳細に説明する。
【００１３】
[電流検出装置の構成]
図１に、本実施形態に係る電流検出装置１０の構成を示す。図２に、本実施形態の比較例に係る電流検出装置１１０の構成を示す。図１は、電流検出装置１０を、板状導体２に流れる電流の方向に見た場合の端面図を、図２は、電流検出装置１１０を、板状導体１０２に流れる電流の方向に見た場合の端面図を、それぞれ示している。ここでは、当該端面図の端面に垂直で紙面裏側から紙面表側に向かってｚ軸を取り、ｚ軸に沿って電流が流れるものとする。当該端面図はｘ−ｙ面に平行な面上にあり、板状導体の主板面から垂直に磁気センサ側へ向かってｙ軸を、主板面に沿ってｙ軸とｚ軸とに垂直にｘ軸を取る。また、ｙ軸の正方向を上方向とする。
【００１４】
電流検出装置１０は、磁気センサ１、板状導体２、および、信号処理部３を備えている。電流検出装置１０は、板状導体２が幅方向の一端側に屈曲部を備えていることにより、磁気センサ１の取付け位置のずれを許容しながら電流検出性能を発揮するものである。
【００１５】
磁気センサ１は、板状のチップであり、板状導体２の幅方向に沿って配置されている。すなわち、磁気センサ１の感磁方向は板状導体２の幅方向に沿っている。これにより、磁気センサ１は、板状導体２の表裏のうちの片面をなす板面（下記の主板面Ｕ）と、離隔あるいは接触するように対面して、板状導体２に流れる電流が発生する磁界を検出する。信号処理部３は、磁気センサ１により検出された磁界強度に関する出力信号を処理して、板状導体２に流れる電流を検出する。磁気センサ１と信号処理部３とは、互いが一体に設けられていてもよいし、別体として設けられていてもよい。
【００１６】
板状導体２は、例えばバー導体であり、電流が流れる配線の少なくとも一部を構成している。板状導体２は、全体がほぼ平板とみなせる平板状をなし、板状導体２の幅方向はｘ軸方向に平行である。板状導体２は、主板部２ａおよび折曲げ部２ｂを有している。主板部２ａは、磁気センサ１と主に対面する主板面Ｕを有する部分であり、図１ではｘ−ｚ面に平行に配置されている。板状導体２は、ｘ−ｙ面に平行な断面で見たときに、側端Ｅ１がｘ軸方向の負側にあり、側端Ｅ２がｘ軸方向の正側にある。板状導体２は、主板部２ａの側端Ｅ２側の終端の位置Ｐで、磁気センサ１側に屈曲している。折曲げ部２ｂは、主板部２ａに位置Ｐから側端Ｅ２側にかけて、平坦面を有するように設けられている。これにより、折曲げ部２ｂは、仮想部分２０ｃで示す主板部２ａの延長上よりも磁気センサ１側に折り曲げられた状態に構成されている。板状導体２の幅は、磁気センサ１のｘ軸に沿った長さよりも大きい。磁気センサ１は、例えば、側端Ｅ１と側端Ｅ２との間のｘ座標範囲内にある。また、磁気センサ１と板状導体２との距離と、折曲げの長さおよび角度などの幾何寸法との関係は問わない。折曲げ部２ｂは、例えば、図１に示すように、磁気センサ１の下面までの高さに至らないようにｘ−ｚ面に対して鋭角に傾斜した大きさおよび形状であり、必ずしも磁気センサ１を側方から磁気センサ１と同じ高さに覆うほどの長さおよび折曲げ角度を要しない。
【００１７】
板状導体２に流れる電流が発生する磁束のうち、主板面Ｕの上方の、ｘ軸に沿う方向に設定された感磁方向の磁束成分が、磁気センサ１を通過することで、磁界が検出される。磁気センサ１は、ｘ軸に沿って、後述する取付け可能範囲Ｘｒの中に位置決めされている。
【００１８】
図２に示す電流検出装置１１０は、磁気センサ１０１、板状導体１０２、および、信号処理部１０３を備えている。磁気センサ１０１および信号処理部１０３の構成は、上述の磁気センサ１および信号処理部３と同様である。板状導体１０２は、全体が屈曲部のない平板からなる。板状導体１０２の両側端Ｅ１０１およびＥ１０２の間の中央位置Ｏは、電流検出装置１の両側端Ｅ１およびＥ２の間の中央位置Ｏに相当する位置である。磁気センサ１１０は、中央位置Ｏの上方において板状導体１０２の上面をなす板面Ｕ０に対面している。当該板面Ｕ０の全体が板状導体１０２の主板面となる。磁気センサ１０１は、ｘ軸に沿って、後述する取付け可能範囲Ｘｒ０の中に位置決めされている。
【００１９】
次に、図３を参照して、板状導体２から発生する磁界について説明する。折曲げ部２ｂを備えることにより、板状導体２の周囲に発生する磁束の分布は、折曲げ部２ｂがない場合から変化する。破線で示す磁束線３０は、板状導体１０２の場合の磁束の向きを示しており、実線で示す磁束線３１は、板状導体２の場合の磁束の向きを示している。主板面Ｕの中央位置Ｏの上方の位置から、折曲げ部２ｂの上方の位置あたりまでの領域Ａｘにおいて、磁束線３１のｘ軸方向の磁束密度成分が磁束線３０のｘ軸方向の磁束密度成分よりも増加している。これにより、図４に示すように、磁気センサのｘ座標位置と出力との関係を示す曲線が、磁気センサ１０１について破線で示す曲線ｃ０から、磁気センサ１について実線で示す曲線ｃ１へと変化する。曲線ｃ１における、板状導体２の中央位置Ｏからｘ軸方向の正側で出力が最大値付近でほぼ一定となるような範囲は、曲線ｃ０における、板状導体１０２の中央位置Ｏからｘ軸方向の正側で出力が最大値付近でほぼ一定となるような範囲よりも広い。すなわち、曲線ｃ１により、曲線ｃ０の場合よりも改善されたセンサ出力分布を得ることができる。これにより、磁気センサ１に対する取付け可能範囲Ｘｒは、磁気センサ１０１に対する取付け可能範囲Ｘｒ０よりも拡がる。
【００２０】
［実施の形態の効果等］
本実施形態によれば、平板状の板状導体２において、屈曲箇所である位置Ｐより側端Ｅ２側にある折曲げ部２ｂを流れる電流から発生する磁界の寄与により、板状導体２の上方の側端Ｅ２側に、磁束密度の減少が抑制された磁束分布が得られる。すなわち、磁気センサ１の取付け位置が感磁方向に沿ってある範囲にずれるとしても、このような範囲で、検出される磁束密度の値をほぼ一定とすることができる。したがって、磁気センサ１を当該範囲に取り付けることにより、当該範囲内で位置ずれが生じても電流検出性能が低下しない。そして、電流検出装置１０は、平板状の板状導体２が一端側に折曲げ部２ｂを有する簡単な構成で済むので、小型化が可能である。以上のように、電流検出装置１０は、平板状の板状導体に対して、電流検出性能の、磁気センサ取付け位置への依存性を小さくすることができる電流検出装置である。
【００２１】
[変形例]
図５に、本実施形態の変形例に係る電流検出装置１１の構成を示す。電流検出装置１１は、磁気センサ１、板状導体１２、および、信号処理部３を備えている。磁気センサ１および信号処理部３については図１の電流検出装置１のものと同様の構成であるので、説明を省略する。
【００２２】
板状導体１２は、例えばバー導体であり、電流が流れる配線の一部を構成している。板状導体１２は全体がほぼ平板とみなせる平板状をなし、板状導体１２の幅方向はｘ軸方向に平行である。板状導体１２は、主板部１２ａおよび隆起部１２ｂを備えている。主板部１２ａは、磁気センサ１と主に対面する主板面Ｖを有する部分であり、図５ではｘ−ｚ面に平行に配置されている。板状導体１２は、ｘ−ｙ面に平行な断面で見たときに、側端Ｅ１１のほうがｘ軸方向の負側にあり、側端Ｅ１２のほうがｘ軸方向の正側にある。板状導体１２は、主板部１２ａの側端Ｅ１２側の終端の位置Ｑで、磁気センサ１側に屈曲している。隆起部２ｂは、主板部１２ａに位置Ｑから側端Ｅ１２側に続いて、凸状に湾曲するように設けられている。これにより、隆起部２ｂは、図１に仮想部分２０ｃで示したのと同様に、主板部１２ａの延長上よりも磁気センサ１側に隆起した状態に構成されている。電流検出装置１１においても、図３と同様に、主板面Ｖの中央位置Ｏの上方の位置から、隆起部１２ｂの上方の位置あたりまでの領域で、隆起部１２ｂがない場合と比較してｘ軸方向の磁束密度成分が増加する。したがって、上記構成によっても前記折曲げ部２ｂが設けられた場合と同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明は、車両のインバータなど、電流を検出するシステム等に適用可能である。
【符号の説明】
【００２４】
１、１０１            磁気センサ
２、１２、１０２      板状導体
２ａ、１２ａ          主板部
２ｂ                  折曲げ部
１２ｂ                隆起部
３、１０３            信号処理部
１０、１１、１１０    電流検出装置
２０ｃ                仮想部分
３０、３１            磁束線
ｃ０、ｃ１            曲線
Ｅ１、Ｅ２、Ｅ１１、Ｅ１２、Ｅ１０１、Ｅ１０２          側端
Ｏ                    中央位置
Ｐ、Ｑ                位置
Ｕ、Ｖ                主板面
Ｕ０                  板面
Ｘｒ、Ｘｒ０          取付け可能範囲
【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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