(57)【要約】【課題】本明細書は、一対のシールド板の間に無駄な空間を設けることなく、電流センサの精度を高める技術を提供する。【解決手段】電流センサ２は、Ｘ方向で並んでいるとともに、Ｙ方向に平行に延びている２本のバスバのうちバスバ３を流れる電流を計測する。センサ素子４は、Ｚ方向でバスバ３を通る直線上に配置されている。一対のシールド板５、６は、Ｚ方向でバスバ３とセンサ素子４を挟んでいる。バスバ３は、センサ素子４と下シールド板５の間に位置している。センサ素子４は、下シールド板５よりも上シールド板の近くに位置している。センサ素子４は、その感磁方向直線ＭＤに沿ってバスバ１３の側に延びる直線が、Ｙ方向と直交する平面内で、バスバ１３の方向を向くように配置されている。【選択図】図２
2016200438.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向で並んでいるとともに、前記第１方向と直交する第２方向に平行に延びている２本の導体のうち、一方の導体を流れる電流を計測する電流センサであり、
前記第１方向及び前記第２方向に対して直交する第３方向で前記一方の導体を通る直線上に配置されている磁電変換素子と、
前記第３方向で前記一方の導体と前記磁電変換素子を挟んでいる一対の磁気シールド板と、
を備えており、
前記一方の導体は、前記磁電変換素子と一方の磁気シールド板の間に位置しており、
前記磁電変換素子は、前記一方の磁気シールド板よりも他方の磁気シールド板の近くに位置しており、
前記磁電変換素子は、前記第２方向と直交する平面内で、当該磁電変換素子を通りその感磁方向に沿って前記他方のバスバの側に延びる直線が前記他方の導体の方向を向くように配置されている電流センサ。
【請求項２】
前記磁電変換素子は、その感磁方向が、前記第２方向と直交する平面内で、前記２本の導体のうち他方の導体を流れる電流に起因して前記一対の磁気シールド板の間に生じる磁界の方向と直交するように配置されている請求項１に記載の電流センサ。
【請求項３】
前記磁電変換素子の感磁方向と前記第１方向とがなす角度に基づいて、前記磁電変換素子が計測する磁界の強度を補正することを特徴とする請求項１又は２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、電流センサに関する。特に、平行に延びている２本の導体の一方を流れる電流を計測する電流センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁電変換素子を使った電流センサが知られている。磁電変換素子は、導体を流れる電流に起因して発生する磁界の強度を計測する。導体を流れる電流の大きさと発生する磁界の強度には一意の関係がある。電流センサは、その関係を使って、磁電変換素子が計測した磁界の強度から導体を流れる電流の大きさを特定する。なお、磁界の強度と磁束密度は比例関係にあるため、「磁電変換素子は磁束密度を計測する」と表現する場合があるが、本明細書では、「磁電変換素子は磁界を計測する」という表現で説明を続ける。
【０００３】
計測対象の導体が発する磁界以外の磁界を磁電変換素子が検知してしまうと、電流の計測精度が低下する。以下では、「計測対象の導体が発する磁界」以外の磁界を「ノイズ磁界」と称する。ノイズ磁界から磁電変換素子を遮断するため、磁電変換素子と導体を一対の磁気シールド板で挟み込むことが提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
特許文献１において次の点が指摘されている。ノイズ磁界が一対の磁気シールド板に吸収される結果、夫々の磁気シールド板を磁束が流れ、一対の磁気シールド板の間で磁界が発生する。ノイズ磁界に起因して一対の磁気シールド板の間に発生する磁界を磁電変換素子が検知してしまうと、電流計測精度が低下してしまう。特許文献１には、ノイズ磁界に起因して一対の磁気シールド板の間に発生する磁界の影響を低減する技術が提案されている。以下では、説明の便宜上、ノイズ磁界に起因して一対の磁気シールド板の間に発生する磁界をシールド間磁界と表記する。電流の計測対象の導体が発する磁界を計測磁界と表記する。また、磁気シールド板を単純にシールド板と称する場合がある。
【０００５】
ここで、説明の便宜上、座標系を定義する。導体の延びる方向をＹ方向と定義し、導体の延びる方向と直交する２つの方向を夫々、Ｘ方向、Ｚ方向と定義する。導体と磁電変換素子が並んでいる方向をＺ方向と定義する。Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向との表記は、より一般的に、それぞれ、第１方向、第２方向、第３方向と表記してもよい。
【０００６】
磁電変換素子は、検知する磁界の方向が決まっている。磁電変換素子が検知可能な磁界の方向は感磁方向と呼ばれている。磁電変換素子は、感磁方向と直交する方向の磁界は検知しない。導体が発する磁界は、導体を中心とした円を描く。導体の断面が矩形の場合は、導体が発する磁界は、導体を中心とした楕円を描く。導体はＹ軸方向に延びており、磁電変換素子はＺ方向で導体と並んでいる。従って、計測磁界は、磁電変換素子をＸ方向に沿って貫く。それゆえ、計測磁界と感磁方向が一致するように、磁電変換素子は、その感磁方向がＸ方向を向くように配置することが望ましい。なお、一対のシールド板は、Ｚ方向で磁電変換素子と導体を挟んでいる。
【０００７】
特許文献１に開示された、シールド間磁界の影響を低減する技術の説明に戻る。特許文献１では、磁電変換素子は、センサ基板の一面に形成されており、感磁方向は、センサ基板の一面と平行な方向を向いている。センサ基板は、磁電変換素子が形成された一面が導体と対向するように配置される。センサ基板の一面はＺ方向と直交し、感磁方向はＸ方向に一致する。一対のシールド板は、Ｙ軸と直交する平面でカットした断面において、一対のシールド板の対向面（内壁面）が形成する輪郭線が、特定の直線（対称軸）に対して線対称となるように配置される。一対のシールド板は、その対称軸が、センサ基板の上記一面に接しつつＸ方向に延びるように配置される。シールド間磁界（その磁束線）は、一方のシールド板から他方のシールド板に向かう曲線を描くが、一対のシールド板の上記の配置によって、シールド間磁界も対称軸に対して線対称となる。シールド間磁界の向きは対称軸に直交することになる。一方、磁電変換素子の感磁方向は、Ｘ方向、即ち、対称軸の方向に一致する。シールド間磁界の方向は感磁方向と直交することになる。その結果、シールド間磁界が磁電変換素子に与える影響が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１３−１１７４４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１の技術は、Ｙ軸に直交する平面（ＸＺ平面）で一対のシールド板をカットした断面においてその一対のシールド板の対向面の輪郭が線対称となるように一対のシールド板を配置し、その対称軸上に磁電変換素子を配置する技術である。対称軸上とは、一対のシールド板の中間点に相当する。従って特許文献１の配置を採用すると、磁電変換素子と一方のシールド板との間に導体を配置するだけの間隔Ａが必要となる一方で、磁電変換素子と他方のシールド板の間には何も配置しないにもかかわらず間隔Ａを設ける必要が生じる。特許文献１の図１、図６等には、磁電変換素子と一方のシールド板の間に導体が配置されており、磁電変換素子と他方のシールド板の間には無駄な空間が設けられている。先に述べたように、シールド間磁界は、曲線を描き、対称軸上にてＺ方向を向くが、対称軸以外の場所では、Ｘ方向（感磁方向）成分を有することになる。無駄な空間を狭めると、対称軸が磁電変換素子から外れ、シールド間磁界が磁電変換素子の位置において感磁方向の成分を有することになる。即ち、ノイズ磁界に起因するシールド間磁界が磁電変換素子に影響を与える。本明細書は、一対のシールド板の間に上記した無駄な空間を狭めつつ、ノイズ磁界に起因するシールド間磁界が磁電変換素子に与える影響を抑制する技術を提供する。
【００１０】
なお、特許文献１の技術は、一対のシールド板に同じ強度の磁界が作用することが前提となっていると考えられる。一対のシールド板に同じ強度の磁界が作用するから、対向面が線対称となるように配置された一対のシールド板の間に発生する磁界が対称軸に対して線対称となる。なお、磁界の方向は夫々のシールド板で互いに反対向きであってもよい。
【００１１】
同じ強度の磁界が一対のシールド板に作用する状況として、ノイズ磁界発生源の導体がＸ方向で計測対象の導体に並んでいる状況が想定し得る。例えば、交流電力を伝送する平行な２本の導体のうち、一方の導体の電流を計測する電流センサが想定される。他方の導体がノイズ磁界の源になる。本明細書が開示する技術は、Ｘ方向（第１方向）に並んでいるとともに、Ｘ方向と直交するＹ方向（第２方向）に平行に延びている２本の導体のうち、一方の導体を流れる電流を計測する電流センサを対象とする。そのような電流センサにおいて、一対のシールド板の間に無駄な空間を小さくするとともに、ノイズ磁界に起因するシールド間磁界が磁電変換素子に与える影響を抑制する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本明細書が開示する技術が対象とする電流センサの構造を、先に定義した座標系を用いて表現する。２本の導体はＸ方向（第１方向）で並んでおり、Ｘ方向（第１方向）に直交するＹ方向（第２方向）に平行に延びている。磁電変換素子は、Ｘ方向（第１方向）及びＹ方向（第２方向）に対して直交するＺ方向（第３方向）に沿って一方の導体を通る直線上に配置されている。一対のシールド板（一対の磁気シールド板）は、Ｚ方向（第３方向）で一方の導体と磁電変換素子を挟んでいる。一方の導体が電流計測対象の導体である。
【００１３】
本明細書が開示する電流センサでは、一方の導体は、磁電変換素子と一方のシールド板の間に位置しており、磁電変換素子は、一方のシールド板よりも他方のシールド板の近くに位置している。即ち、磁電変換素子は、一対のシールド板の中間位置からずれた位置に配置する。そのかわり、本明細書が開示する電流センサでは、磁電変換素子を、Ｙ方向（第２方向）と直交する平面内で、磁電変換素子を通りその感磁方向に沿って他方の導体の側に延びる直線（感磁方向直線）が、他方の導体の方向を向くように配置する。感磁方向直線が他方の導体を向くように磁電変換素子を配置することによって、２本の導体のうち他方の導体を流れる電流に起因して一対の磁気シールド板の間に生じる磁界の感磁方向成分を小さくすることができる。「２本の導体のうち他方の導体を流れる電流に起因して一対の磁気シールド板の間に生じる磁界」が、先に言及したシールド間磁界に相当する。
【００１４】
なお、「感磁方向直線が他方の導体の方向を向くように磁電変換素子を配置する」とは、感磁方向直線が厳密に他方の導体の中心を貫くように磁電変換素子を配置する場合に限られない。少なくとも、磁電変換素子を通りＸ方向（第１方向）に延びる直線よりも感磁方向直線が他方の導体の近くを通るように磁電変換素子を配置すればよい。ただし、最も効果が得られるのは、磁電変換素子を、その感磁方向がＹ方向（第２方向）と直交する平面内で、シールド間磁界の方向と直交するように配置したときである。シールド間磁界の方向は、ノイズ磁界の源である隣接する導体の位置、及び、一対のシールド板の特性が定まれば、解析あるいはシミュレーションで求めることができる。
【００１５】
感磁方向直線が他方の導体の方向を向くように磁電変換素子を配置すると、シールド間磁界の計測値が小さくなるとともに、本来計測すべき磁界（計測対象の導体が発する磁界）の計測値も小さくなる。しかし、このとき、シールド間磁界の計測値の低下率が、計測対象の導体が発する磁界の低下率よりも遥かに大きくなる。本明細書が開示する技術は、感磁方向を本来計測すべき磁界の方向に一致させるという、特許文献１の技術的思想を転換し、本来計測すべき磁界の計測値の低下率よりもシールド間磁界の計測値の低下率を大きくすることにより、電流計測精度を高める。この点については実施例にて例を挙げて説明する。
【００１６】
本明細書が開示する電流センサは、感磁方向直線が他方の導体の方向を向くように磁電変換素子を傾けて配置することにより、一対のシールド板の中間位置でなくとも、磁電変換素子に対するシールド間磁界の影響を抑制できる。本明細書が開示する電流センサは、磁電変換素子を一対のシールド板の中間位置に配置するための無駄な空間を一対のシールド板の間に設けることなく、シールド間磁界の影響を抑制することができる。
【００１７】
なお、特許文献１の電流センサでは、Ｙ軸に直交する平面でカットしたときの一対のシールド板の対向面の輪郭はＸ方向の直線に対して線対称である必要がある。しかし、本明細書が開示する電流センサは、一対のシールド板の対向面の輪郭はＸ方向の直線に対して線対称である必要はない。また、本明細書が開示する技術は、平行に延びている２本の導体の一方を流れる電流を計測する電流センサを対象とするが、電流センサは、他方の導体を流れる電流も計測することが可能であってもよい。本明細書が開示する技術は、夫々の導体を流れる電流を計測する電流センサを除外するものではないことに留意されたい。本明細書が開示する技術の詳細と改良は、以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例の電流センサ２の斜視図である。
【図２】図１のII−II線に沿った電流センサ２の断面図である。
【図３】センサ素子の感磁方向の傾斜角とノイズ磁界の関係を説明する図である。
【図４】感磁方向直線とノイズ源のバスバとの関係を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図面を参照して実施例の電流センサ２を説明する。図１に、電流センサ２の斜視図を示す。図２に、図１のII−II線に沿った電流センサ２の断面図を示す。電流センサ２は、平行に延びる２本バスバ３、１３の夫々を流れる電流を同時に計測することができるセンサである。「バスバ」とは、細長い金属板又は金属棒で作られている導体であり、ワイヤケーブルなどと比較して抵抗が小さい導体である。バスバは、大電流を伝送するのに適している。バスバ３、１３とその電流を計測する電流センサ２は、例えば、電気自動車において、３相交流モータを駆動するインバータ内で用いられる。バスバ３、１３は、３相交流のうち２相を伝送する導体であり、電流センサ２は、３相交流のうち２相の電流を計測する。電流計測対象でない３本目のバスバは、図示を省略した。
【００２０】
電流センサ２は、バスバ３に隣接して配置されているセンサ素子４と、バスバ１３に隣接配置されているセンサ素子１４と、センサ素子４、１４を固定するセンサ基板７と、一対のシールド板５、６と、樹脂パッケージ８を備える。
【００２１】
ここで、説明の便宜のため、座標系を定義する。バスバ３、１３の並び方向をＸ方向と定義する。バスバ３、１３の延びる方向をＹ方向と定義する。Ｘ方向とＹ方向は、互いに直交している。Ｘ方向とＹ方向の双方と直交する方向をＺ方向とする。さらに、説明の便宜のため、Ｚ軸の正方向を「上」と表現し、Ｚ軸の負方向を「下」と表現する。
【００２２】
２本のバスバ３、１３は、Ｘ方向で並んでいるとともに、Ｙ方向に平行に延びている。センサ素子４は、Ｚ方向でバスバ３に隣接配置されている。センサ素子４は、その中心のＸ方向の位置が、バスバ３の中心のＸ方向の位置と一致するように配置されている。従って、別言すれば、センサ素子４は、バスバ３を通ってＺ方向に延びる直線上に配置されている。センサ素子４は、バスバ３を流れる電流に起因して発生する磁界の強度を計測する。バスバ３を流れる電流と、その電流に起因して発生する磁界の強度の間には一意の関係がある。電流センサ２は、その関係を使ってバスバ３を流れる電流の大きさを特定する。センサ素子４は、磁電変換素子の一種であり、具体的には、ホール素子である。
【００２３】
センサ素子４は、計測できる磁界の向きが決まっている。計測可能な磁界の向きは、感磁方向と呼ばれる。センサ素子４は、Ｚ方向でバスバ３に隣接して配置されている。センサ素子４は、そのＺ方向の位置に応じて、感磁方向がＸＺ平面内でＸ軸に対して所定の角度だけ傾けた姿勢で配置される。図２に示す直線ＭＤは、センサ素子４を通り感磁方向に平行に延びる直線を示している。図２では、センサ素子４の両側に延びるように直線ＭＤを描いているが、特にセンサ素子４からバスバ１３の側へ延びている直線を感磁方向直線と称することにする。感磁方向直線ＭＤは、センサ素子４を通り、その感磁方向に沿ってバスバ１３の側に延びている直線を意味する。ただし、図２では、感磁方向直線ＭＤとＸ方向に延びる直線との角度Ｔａを図示するために、感磁方向直線ＭＤをバスバ１３とは反対側に鉛直した直線も描いてある。また、図２では、角度Ｔａが理解し易いように、角度Ｔａが大きくなるようにセンサ素子４の傾きを大きくして描いてあることに留意されたい。実際には、感磁方向直線ＭＤがもっとバスバ１３の近くを通るように、角度Ｔａは定められる。感磁方向直線ＭＤとバスバ１３の位置関係は後に詳しく説明する。
【００２４】
図２の直線ＣＬは、一対のシールド板５、６（後述）の間の中心線を示している。以下、直線ＣＬを中心線ＣＬと称する。中心線ＣＬは、Ｘ軸に平行である。先に述べたように、図２の符号Ｔａが感磁方向直線ＭＤとＸ軸（中心線ＣＬ）との間の角度（傾斜角Ｔａ）を示している。感度方向の傾斜角については、後述する。
【００２５】
センサ素子１４は、Ｚ方向でバスバ１３に隣接して配置されている。センサ素子１４は、その中心のＸ方向の位置が、バスバ１３の中心のＸ方向の位置と一致するように配置されている。従って別言すれば、センサ素子１４は、バスバ１３を通りＺ方向に延びる直線上に配置されている。センサ素子１４も、磁電変換素子の一つのであり、具体的には、ホール素子である。センサ素子１４は、バスバ３に対するセンサ素子４と同じ側でバスバ１３に隣接配置されている。別言すれば、センサ素子４、１４は、共に、バスバ３、１３の上側に配置されている。センサ素子１４は、バスバ１３を流れる電流に起因して発生する磁界の強度を計測する。センサ素子１４は、そのＺ方向の位置に応じて、感磁方向がＸＺ平面内でＸ軸に対して所定の角度だけ傾けた姿勢で配置される。
【００２６】
センサ素子４、１４は、センサ基板７に固定されている。センサ基板７は、センサ素子４、１４を、所定の角度だけＸ方向に対して傾斜する姿勢で固定している。センサ基板７には、センサ素子４、１４に供給する電力を中継するとともに、センサ素子４、１４の計測信号を上位の制御回路に送信するための回路が搭載されている。センサ基板７からは、上位の制御回路と通信するための信号線と、電力供給線が延びているが、それら信号線は図示を省略した。磁界の強度を電流の大きさに変換する回路（変換回路）は、センサ基板７に搭載されていてもよいし、センサ基板７と通信する上位の制御回路に搭載されていてもよい。後者の場合には、その上記の制御回路も電流センサ２に含まれる。
【００２７】
一対のシールド板５、６は、バスバ３、１３とセンサ素子４、１４とセンサ基板７をＺ方向で両側から挟んでいる。一対のシールド板５、６は、磁気シールドの一種であり、磁界（磁束）をよく吸収する材料で作られている。一対のシールド板５、６は、電流計測対象のバスバ３の電流に起因する磁界以外の磁界からセンサ素子４を遮断するため、及び、電流計測対象のバスバ１３の電流に起因する磁界以外の磁界からセンサ素子１４を遮断するため、に備えられている。一対のシールド板５、６は、例えば、鉄、あるいは、パーマロイ等で作られている。以下では、シールド板５を「下シールド板５」と表記し、シールド板６を「上シールド板６」と表記して、図において夫々のシールド板を区別し易くする。
【００２８】
センサ素子４、１４、センサ基板７、及び、一対のシールド板５、６は、バスバ３、１３の一部とともに、樹脂パッケージ８に封止されている。なお、図１、図２では、図を理解し易くするため、樹脂パッケージ８について、一対のシールド板５、６の外側を囲む部分は図示を省略した。
【００２９】
先に述べたように、センサ素子４は、バスバ３を流れる電流に起因して発生する磁界の強度を計測する。センサ素子１４は、バスバ１３を流れる電流に起因して発生する磁界の強度を計測する。センサ素子４は、バスバ１３よりもバスバ３の近くに配置されており、センサ素子１４は、バスバ３よりもバスバ１３の近くに配置されている。しかしながら、バスバ１３が発する磁界はセンサ素子４に影響を及ぼし、バスバ３が発する磁界はセンサ素子１４に影響を及ぼす。バスバ１３が発する磁界のセンサ素子４への影響、及び、バスバ３が発する磁界のセンサ素子１４への影響を抑制することが、電流センサ２の計測精度の向上に寄与する。電流センサ２は、隣接するバスバの影響を抑制するために、それぞれのセンサ素子４、１４の感磁方向直線を、Ｘ方向に対して傾斜させている。なお、センサ素子１４の感磁方向直線は、センサ素子１４を通り、その感磁方向と平行に、バスバ３の側に延びる直線となる。次に、感磁方向の傾斜角について説明する。なお、以下では、バスバ３が発する磁界を検出するセンサ素子４に着目し、バスバ１３をノイズ磁界の発生源として、説明を続ける。
【００３０】
図３は、センサ素子４の感磁方向の傾斜角Ｔａとノイズ磁界の関係を示す図である。図３では、センサ基板７とセンサ素子１４と樹脂パッケージ８は図示を省略した。また、図３では、理解を助けるために、一対のシールド板５、６の間隔と、センサ素子４の感磁方向の傾斜角Ｔａを図２と比べて大きく描いてあることに留意されたい。図３においてバスバ１３を示す矩形の中の印は、電流が紙面手前側から奥側へ流れていることを示している。このとき、バスバ１３の周囲において、ノイズ磁界の向きは、紙面で右回りとなる。図３の符号ＦＬが示す曲線が、ノイズ磁界の磁束線を意味する。
【００３１】
ノイズ磁界は、一対のシールド板５、６に吸収される。ノイズ磁界の磁束線ＦＬは、下シールド板５を通り（ＦＬ１）、その端部から出て（ＦＬ２）、上シールド板６の端部へ入る（ＦＬ３）。なお、図３において、上シールド板６の右側の端部から出て下シールド板５の右側の端部へ入る磁束線は図示を省略した。
【００３２】
一対のシールド板５、６を通過する磁束は、下シールド板５の上面５ａから漏れる。漏れた磁束は、上シールド板６へと向かう。符号ＦＬ４が、漏れた磁束線を表している。バスバ１３が発するノイズ磁界に起因して一対のシールド板５、６の間に発生する磁界が、前述したシールド間磁界に相当する。
【００３３】
一対のシールド板５、６は同じ特性を有しており、断面において対向面（下シールド板５の上面５ａと上シールド板６の下面６ａ）の輪郭が線対称である。この場合、シールド間磁界の形状（プロファイル）は中心線ＣＬに対して線対称となる（図３のＦＬ４）。従って中心線ＣＬは、対向面の輪郭の対称軸を意味する。シールド間磁界の磁束線は、中心線ＣＬを垂直に横切る。図３の矢印Ａ１が、中心線ＣＬ上でのシールド間磁界の向きを示している。シールド間磁界は、中心線ＣＬの上においてはＸ方向成分（感磁方向成分）を有さない。従って、仮に、感磁方向をＸ方向に向けたセンサ素子４を中心線ＣＬの上に配置すれば、シールド間磁界は、センサ素子４に影響を及ぼさない。しかし、中心線ＣＬにセンサ素子４を配置すると、センサ素子４と下シールド板５の間にバスバ３を配置するための間隔が必要となる一方、同じ間隔をセンサ素子４と上シールド板６の間にも設けなければならない。センサ素子４と上シールド板６の間の空間は無駄であり、電流センサ２が大きくなってしまう。図３では、一対のシールド板５、６の間隔を大きく描いてあるため、センサ素子４を配置可能な領域が広く見えることに留意されたい。実際には、一対のシールド板５、６の間隔をできるだけ狭めようとすると、センサ素子４は、中心線ＣＬから外れた位置に配置せざるを得ない。
【００３４】
一対のシールド板５、６の間の無駄な空間を排し、上シールド板６をセンサ素子４に近づけた場合、中心線ＣＬはセンサ素子４の位置から下へ移動することになる。その場合、センサ素子４の位置におけるシールド間磁界はＸ方向成分を有することになる（図３の矢印Ａ２参照）。仮に、図３において、中心線ＣＬから距離Ｏｆｆだけ上方の位置で感磁方向をＸ方向に向けてセンサ素子４を配置すると、シールド間磁界のＸ方向成分をセンサ素子４が計測してしまう。シールド間磁界がセンサ素子４に影響を与えてしまう。
【００３５】
そこで、電流センサ２では、センサ素子４の位置で、感磁方向直線ＭＤがノイズ源であるバスバ１３の方向を向くようにセンサ素子４をＸ軸に対して傾けて配置する。より好ましくは、センサ素子４の位置で、感磁方向直線ＭＤがシールド間磁界の向きと直交するように、センサ素子４をＸ軸に対して傾けて配置する。図３では、センサ素子４は、中心線ＣＬから上へ距離Ｏｆｆの位置に配置されている。この位置で、感磁方向直線ＭＤがシールド間磁界の向き（図中の矢印Ａ２）と直交するように、センサ素子４は、ＸＺ面内（Ｙ軸に直交する面内）において、Ｘ軸に対して角度Ｔａだけ傾けて配置される。センサ素子４をそのように配置することによって、上シールド板６とセンサ素子４の間を狭めても、バスバ１３を流れる電流に起因する磁界がバスバ３に与える影響を抑えることができる。即ち、実施例の技術によれば、ノイズ磁界に起因するシールド間磁界の影響を抑制しつつ、一対のシールド板の間の距離を狭めることができる。
【００３６】
感磁方向をシールド間磁界の方向に直交させると、シールド間磁界の計測値が小さくなるとともに、本来計測すべき磁界（計測対象のバスバ３が発する磁界）の計測値も小さくなる。しかし、感磁方向をシールド間磁界の方向に直交させると、シールド間磁界の計測値の低下率が、バスバ３の磁界に対する計測値の低下率よりも遥かに大きくなる。これは次の理由による。シールド間磁界に対するセンサ素子４の計測値は、「シールド間磁界の強さ」×「シールド間磁界の向きと感磁方向がなす角度の余弦」で与えられる。シールド間磁界の向きと感磁方向がなす角度が直角に近づくと、その角度の余弦は急激にゼロに近づく。一方、バスバ３の磁界と感磁方向のなす角度が９０度よりもはるかに小さいと、その角度の余弦は、ゼロよりも遥かに大きい値を保持する。
【００３７】
数値例を挙げて説明する。例えば、センサ素子４の位置におけるシールド間磁界の向きがＸ方向に対して８０度傾斜していると仮定する。また、バスバ３が発する磁界はセンサ素子４の位置でＸ方向に一致していると仮定する。センサ素子４の感磁方向直線を、シールド間磁界の方向と直交する向きに５度近づけることを考える。
【００３８】
センサ素子４の感磁方向直線がＸ方向に一致しているとき、センサ素子４によるシールド間磁界の計測値は、本来のシールド間磁界の大きさの１７％である（ｃｏｓ（８０度）＝０．１７）。このとき、センサ素子４によるバスバ３が発する磁界の計測値は、バスバ３が発する磁界の大きさの１００％となる（ｃｏｓ（９０度）＝１．０）。センサ素子４の感磁方向直線とシールド間磁界の向きが８５度となるように、感磁方向直線をＸ軸に対して５度傾ける。このとき、センサ素子４によるバスバ３が発する磁界の計測値は、本来の磁界の大きさの９９．６％となる（ｃｏｓ（５度）＝０．９９６）。一方、シールド間磁界の計測値は、本来のシールド間磁界の大きさの８．７％である（ｃｏｓ（８５度）＝０．０８７）。センサ素子４を５度傾斜させたとき、バスバ３が発する磁界の計測値は０．４％減少する。一方のシールド間磁界の計測値は、５０％減少する。
【００３９】
このように、シールド間磁界の向きと感磁方向直線がなす角度を直角に近づけると、計測すべき磁界の計測値も低下するが、その低下率は、シールド間磁界の計測値の低下率よりもはるかに小さい。それゆえ、感磁方向直線がシールド間磁界の向きと直交するようにセンサ素子４を傾けると、磁界計測のＳＮ比が向上する。即ち、バスバ３に対する電流の計測精度が向上する。
【００４０】
理想的には、感磁方向直線がシールド間磁界と直交するように磁電変換素子を配置するのがよいが、感磁方向直線を少しでもバスバ１３の方向に向ければシールド間磁界の抑制効果が期待できる。感磁方向直線を少しでもバスバ１３の方向に向けることの意味を、図４を使って説明する。符号ＨＬが示す直線は、センサ素子４を通りＸ方向に平行な直線を示している。符号ＭＤが示す直線は、先に述べた感磁方向直線、即ち、センサ素子４を通りその感磁方向に沿ってバスバ１３の側に延びる直線を示している。感磁方向直線を少しでもバスバ１３の方向に向けるとは、Ｙ方向と直交する平面内で、センサ素子４を通りＸ方向に平行な直線ＨＬよりも感磁方向直線ＭＤがバスバ１３（ノイズ源である他方の導体）の近くを通るようにセンサ素子４を配置することである。そのようにセンサ素子４を配置すれば、シールド間磁界の低減効果が得られる。なお、直線ＨＬよりもバスバ１３の近くであれば、感磁方向直線ＭＤがバスバ１３の下側（バスバ１３を挟んで直線ＨＬの反対側）を通るようにセンサ素子４を傾けてもよい。
【００４１】
ここで、ノイズ源であるバスバと、そのバスバを流れる電流に起因して一対のシールド板の間に発生する磁界（シールド間磁界）の関係について説明する。発明者の知見によると、ノイズ源であるバスバを流れる電流に起因して一対のシールド板の間に生じる磁界（シールド間磁界）は、概ね、ノイズ源のバスバを中心とした円あるいは楕円と同じような形状となる。別言すれば、シールド間磁界の方向は、センサ素子の位置において、センサ素子とノイズ源のバスバを結ぶ方向と概ね直交することになる。従って、感磁方向直線がノイズ源のバスバの方向を向くようセンサ素子を傾ければ、シールド間磁界の感磁方向成分が小さくなる。さらには、感磁方向直線がシールド間磁界の方向と直交するようにセンサ素子を配置すれば、シールド間磁界の感磁方向成分をゼロにすることができる。
【００４２】
また、先に示した図３では、一対のシールド板５、６は、ノイズ源であるバスバ１３も挟み込んでいた。図４に示すように、一対のシールド板５、６は、ノイズ源であるバスバ１３を挟み込んでいなくともよい。
【００４３】
電流センサ２の特徴をまとめると次の通りである。電流センサ２は、Ｘ方向で並んでいるとともに、Ｘ方向に直交するＹ方向に平行に延びている２本の導体（バスバ３、１３）のうち、一方のバスバ３を流れる電流を計測する。電流センサ２は、センサ素子４（磁電変換素子）と、一対のシールド板５、６を備えている。センサ素子４は、Ｘ方向及びＹ方向に対して直交するＺ方向に沿って延びる直線であって一方のバスバ３を通る直線上に配置されている。一対のシールド板５，６は、Ｚ方向で一方のバスバ３とセンサ素子４を挟んでいる。一方のバスバ３は、センサ素子４と下シールド板５の間に位置している。センサ素子４は、下シールド板５よりも上シールド板６の近くに位置している。センサ素子４は、センサ素子４を通りその感磁方向に沿ってバスバ１３の側に延びる直線（感磁方向直線ＭＤ）が、ノイズ源であるバスバ１３の方向を向くように配置される。より好ましくは、センサ素子４は、Ｙ方向と直交する平面内（ＸＺ平面内）で、２本のバスバ３、１３のうち他方のバスバ１３を流れる電流に起因して一対のシールド板５、６の間に生じる磁界の方向（図３の矢印Ａ２）と感磁方向直線ＭＤが直交するように配置される。バスバ１３を流れる電流に起因して一対のシールド板５、６の間に生じる磁界の方向は、解析、あるいは、実験（シミュレーションを含む）により予め求めることができる。
【００４４】
電流センサ２は、バスバ１３に対応してセンサ素子１４を備えている。センサ素子１４に対しては、バスバ３がノイズ磁界の源となる。センサ素子１４も、センサ素子４と同様に、その感磁方向直線が、バスバ３の方向を向くように配置される。好ましくは、センサ素子１４は、その感磁方向直線が、Ｙ方向と直交する平面内で、バスバ３を流れる電流に起因して一対のシールド板５、６の間に生じる磁界の方向と直交するように配置されている。電流センサ２は、センサ素子１４に対しても、バスバ３を流れる電流に起因するシールド間磁界の影響を抑制する。
【００４５】
センサ素子４は、バスバ３の直上に配置されているので、バスバ３を流れる電流に起因して生じる磁界の向きは、センサ素子４の位置においてＸ軸方向を向く。バスバ３を流れる電流に起因して生じる磁界を計測磁界と称する。センサ素子４の感磁方向（感磁方向直線ＭＤ、図３参照）は、計測磁界の方向と一致しない。センサ素子４は、計測磁界の大きさを一定の割合で小さくした値を出力することになる。そこで、電流センサ２は、計測磁界の大きさとセンサ素子４の計測値との差を、バスバ３を流れる電流の大きさに換算する比例定数を大きくすることで調整する。図３に示した傾斜角Ｔａが大きくなるほど、計測磁界に対するセンサ素子４の出力は小さくなる。そこで、電流センサ２では、感磁方向（感磁方向直線ＭＤ）がＸ方向と成す角度Ｔａが大きくなるほど、センサ素子４の測定値をバスバ３の電流値に換算する比例定数を大きくする。別言すれば、電流センサ２は、センサ素子４の感磁方向直線ＭＤとＸ方向の成す角度Ｔａに基づいてセンサ素子４が計測する磁界の強度を補正し、補正された磁界の強度に基づいてバスバ３を流れる電流の大きさを特定する。
【００４６】
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。電流センサ２は、好ましくは、センサ素子の位置において感磁方向直線がシールド間磁界の方向と直交するように磁電変換素子を配置する。シールド間磁界の方向は、予め、シミュレーションあるいは解析によって求める。それゆえ、一対のシールド板は、どのような形状であってもよい。一対のシールド板は、Ｙ軸と直交する断面における対向面の輪郭がＸ方向に平行な直線に対して線対称でなくともよい。図３に示したシールド間磁界のプロファイル（符号ＦＬ４が示す曲線）は一例である。一対のシールド板の形状、及び、ノイズ源となる導体の位置に応じて、シールド間磁界のプロファイルも変化することに留意されたい。
【００４７】
実施例の電流センサ２では、センサ素子４、１４を、下シールド板５よりも上シールド板６の近くに配置した。これとは逆に、センサ素子４、１４を上シールド板６よりも下シールド板５の近くに配置し、バスバ３、１３を、センサ素子４、１４と上シールド板６の間に配置してもよい。
【００４８】
実施例の電流センサ２は、平行な２本の導体（バスバ３、１３）のそれぞれの電流を計測する。本明細書が開示する技術が、３本以上の導体が平行して延びている状況であっても、計測対象の導体以外の導体（ノイズ源の導体）のうち、いずれか１本の導体の影響が支配的である場合には適用することができる。主たるノイズ源となる一つの導体を特定することができれば、センサ素子の位置において、ノイズ磁界に起因して一対のシールド板の間に生じる磁界の方向を特定することができる。特定したシールド間磁界の方向に直交するようにセンサ素子を配置すれば、上記した実施例の場合と同様の効果を得ることができる。
【００４９】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００５０】
２：電流センサ
３、１３：バスバ
４、１４：センサ素子
５：下シールド板
６：上シールド板
７：センサ基板
８：樹脂パッケージ
ＭＤ：感磁方向直線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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