6533101 電流センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6533101

(24)【登録日】2019年5月31日

(45)【発行日】2019年6月19日

(54)【発明の名称】電流センサ

(51)【国際特許分類】

   G01R 15/20 20060101AFI20190610BHJP

【ＦＩ】

   G01R15/20 C

【請求項の数】4

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-114175(P2015-114175)

(22)【出願日】2015年6月4日

(65)【公開番号】特開2017-3283(P2017-3283A)

(43)【公開日】2017年1月5日

【審査請求日】2017年12月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000010098

【氏名又は名称】アルプスアルパイン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108006

【弁理士】

【氏名又は名称】松下 昌弘

(74)【代理人】

【識別番号】100085453

【弁理士】

【氏名又は名称】野▲崎▼ 照夫

(74)【代理人】

【識別番号】100135183

【弁理士】

【氏名又は名称】大窪 克之

(74)【代理人】

【識別番号】100161377

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 薫

(72)【発明者】

【氏名】田村 学

(72)【発明者】

【氏名】石松 健夫

(72)【発明者】

【氏名】白坂 正臣

(72)【発明者】

【氏名】末永 健

【審査官】 青木 洋平

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００５／０２４８００５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−２０５３８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１０５０６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５０４１７８０（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５４５９６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−３１８６７３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｒ １５／００−１９／３２

Ｇ０１Ｒ ３３／００−３３／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

面状に延在して基板の表面に設けられた接地導体と、
測定対象の電流路と前記接地導体との間に設けられた磁気センサと
を有し、
前記磁気センサは、前記基板の表面と平行な主感度軸を有し、
前記接地導体は、当該接地導体を形成する導体領域に囲まれた閉じた領域内に、渦電流の流れを抑制する細長い孔からなる抑制部を有し、
前記抑制部は、接地導体の面の法線方向から見て前記磁気センサと重なるように配置され、
前記抑制部の長手方向の長さが前記磁気センサより大きく、
前記磁気センサは、前記法線方向から見て前記抑制部の長手方向の両端間に配置され、
前記磁気センサの主感度軸の方向は、前記抑制部の長手方向に沿っている
電流センサ。

【請求項2】

前記抑制部は、前記電流路の電流方向と直交する方向に延在している
請求項１に記載の電流センサ。

【請求項3】

前記磁気センサは、前記主感度軸と直交する副感度軸を有し、
前記抑制部は、所定方向に延在する第１の前記抑制部と、前記所定方向と直交する方向に延在する第２の前記抑制部とを有し、前記第１の抑制部と前記第２の抑制部とは交差している
請求項１又は請求項２に記載の電流センサ。

【請求項4】

前記抑制部は、前記電流路の幅方向の中央に設けられている
請求項１〜３のいずれか１つ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、被測定電流によって生じる磁気を検出することにより、電流路を流れる被測定電流を検出する電流センサに関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、特に電気自動車やハイブリッドカーにおけるモータ駆動技術などの分野では比較的大きな電流が取り扱われるため、これらの用途向けに大電流を非接触で測定可能な磁気抵抗効果素子を用いた電流センサが用いられてきている。

【0003】

このような電流センサとして、被測定電流によって生じる磁界の変化を、磁気検出素子を用いて検出するものがある。こうした電流センサでは、バスバーを流れる電流により生じる磁束を検出するための磁気センサが実装された基板に、導電性のシールド層を形成して、このシールド層を接地している。これにより、バスバーと磁気センサ間の浮遊容量に起因する磁気センサの検出誤差を防止し、そして電流の検出精度を高めている。

【0004】

その一方で、このようなシールド層による接地導体を基板に設けた場合、バスバーの通電量が変化して磁気センサを通過する磁束が変化したときに、この磁束の変化を打ち消すようにシールド層に渦電流が流れる。この渦電流によって生じる磁束が磁気センサの感磁面を透過して磁気センサによる磁気の検出レベルが増減し、電流の検出精度が下がってしまう。そこで、渦電流の発生を抑制するような接地導体及び基板の構造が考えられてきた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１−１１２５１０号公報

【特許文献2】特開２００８−５４５９６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１、特許文献２にはシールド層にスリットを設けることにより、渦電流を抑制する構成が開示されている。しかしながら、磁気センサの検出する磁界の方向が基板に対して垂直方向である為、磁気センサが、シールド層に囲まれないように、スリットをシールド層の端まで延ばす必要がある。上述のように、バスバーと磁気センサ間の浮遊容量に起因するノイズを抑制するためにシールド層を設けているのであるから、検出素子と電流路の間にあまりに大きな空洞を設けてしまうと、ノイズを効果的に抑制できないという問題があった。

【0007】

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電流路からの浮遊容量に起因するノイズを抑制する一方で、渦電流の発生を効果的に抑制し、それにより電流の検出精度が向上した電流センサを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係る電流センサは、面状に延在して基板の表面に設けられた接地導体と、測定対象の電流路と前記接地導体との間に設けられた磁気センサとを有し、前記磁気センサは、前記基板の表面と平行な主感度軸を有し、前記接地導体は、当該接地導体を形成する導体領域に囲まれた閉じた領域内に、渦電流の流れを抑制する細長い孔からなる抑制部を有し、前記抑制部は、接地導体の面の法線方向から見て前記磁気センサと重なるように配置され、前記抑制部の長手方向の長さが前記磁気センサより大きく、前記磁気センサは、前記法線方向から見て前記抑制部の長手方向の両端間に配置され、前記磁気センサの主感度軸の方向は、前記抑制部の長手方向に沿っている。

【0009】

この構成によれば、磁気センサの主感度軸を基板の表面と平行な方向としたことで、磁気センサの外側を回る渦電流全体によって発生する合成磁束の影響を磁気センサが受けなくなる。また、磁気センサの主感度軸が抑制部の方向に沿っているので、磁気センサ近傍では、磁気センサの主感度軸方向と直交する方向に渦電流が発生せず、渦電流によって磁気センサの主感度軸方向の磁束が発生しない。また、この抑制部は導体領域に囲まれた閉じた領域内に形成されるので、接地導体に空ける穴を小さくでき、浮遊容量によるノイズの発生余地を最小限に留め、効果的に渦電流の流れを抑制することができる。

【0010】

つまり、従来は、磁気センサの主感度軸が基板の表面と垂直な前提で、渦電流全体によって発生する合成磁束の影響を考えていた為、接地導体に磁気センサの直下から接地導体の端にいたる長い孔を空ける必要があった。
一方、本発明では、磁気センサの主感度軸を基板の表面と平行にした上で、渦電流全体によって発生する合成磁束だけではなく、渦電流の内、センサ近傍の渦電流が発生する磁束の影響も考慮した為、従来よりも短い孔で、渦電流による誤差の発生を抑えることができる。
またこの構成によれば、抑制部が延在する方向が主感度軸の方向に沿っていることから、接地導体上で発生する渦電流が、主感度軸に沿った位置で横切ることを抑制する。したがって、渦電流が主感度軸を横切ることにより生ずる電流の検出精度の低下を防ぐことができる。
またこの構成によれば、接地導体に細長い孔が形成されるので、孔により渦電流の流れが抑制され、それにより電流の検出精度の低下を抑制することができる。

【0011】

また、この構成によれば、抑制部の位置が磁気センサの位置に対応付けられるので、磁気センサの位置に対応した位置の渦電流の交差を抑制することができる。

【0012】

好適には、本発明に係る電流センサは、前記抑制部は、前記電流路の電流方向と直交する方向に延在している。

【0013】

好適には、本発明に係る前記磁気センサは、前記主感度軸と直交する副感度軸を有し、前記抑制部は、前記所定方向に延在する第１の前記抑制部と、前記所定方向と直交する方向に延在する第２の前記抑制部とを有し、前記第１の抑制部と前記第２の抑制部とは交差している。

【0014】

この構成によれば、主感度軸に沿った抑制部と、副感度軸に沿った抑制部がそれぞれ設けられるので、各抑制部によって磁気センサ上の渦電流の交差を抑制することができる。

【0015】

好適には、本発明に係る前記抑制部は、前記電流路の幅方向の中央に設けられている。

【0016】

この構成によれば、接地導体のうちの電流路に近い位置に抑制部が設けられるので、測定対象となる磁界が大きく、したがって渦電流も大きくなる位置に抑制部が配置されることになり、渦電流が磁気センサに対応する位置を交差することを効果的に抑制することができる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、渦電流の発生を効果的に抑制し、それにより電流の検出精度が向上した電流センサを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施形態の電流センサの電流路と磁気センサの位置関係を示す斜視図である。

【図2】電流路と磁気センサの位置関係を示す平面図である。

【図3】電流路と磁気センサの位置関係を示す側面断面図である。

【図4】電流路と磁気センサの位置関係とともに主感度軸について説明する平面図である。

【図5】本発明の実施形態の渦電流の流れについて説明する図である。

【図6】抑制部を設けない場合の渦電流５０について説明する図である。

【図7】抑制部を設けた場合について説明する図である。

【図8】他の実施の形態にかかる電流路と磁気センサの位置関係を示す側面断面図である。

【図9】主感度軸と副感度軸について説明する平面図である。

【図10】渦電流の流れについて説明する図である。

【図11】第２の抑制部を設けた場合について説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施形態に係る電流センサについて説明する。図１は、電流路１０と磁気センサ１２の位置関係を示す斜視図である。電流路１０を流れる電流の大きさを測定するために、電流路１０の所定の箇所に電流センサ１が配置される。電流センサ１は、接地導体１１、磁気センサ１２、抑制部１３、基板１４、磁気シールド１５を備える。

【0020】

電流路１０は、バスバーとも呼ばれ、銅（Ｃｕ）等の導電性の良い材質が用いられ、 厚みに比べて幅が広い平板状に形成されている。電流路１０の材質は銅（Ｃｕ）に限定されるものではなく、導電性の良い材質であれば良く、例えばアルミニウム（Ａｌ）等でも良い。電流路１０の一方の端部が、車両用機器のスイッチング回路側に取付けられるとともに、他方の端部がモータ側の接続端子に取付けられる。
電源投入時には電流路１０を電力供給用の大電流が流れ、これが被測定電流となる。本発明は特に車両用途に限定するものではないので、その他の電力供給用の機器に用いられる電流路にも適用できる。

【0021】

電流センサ１を構成する各要素の配置を説明する。電流路１０を構成する平板に平行して、対向する位置に基板１４が配置され、基板１４と重ねられて接地導体１１が配置される。接地導体１１の位置は、電流路１０に対して基板１４の反対側である。基板１４の接地導体１１に対する反対側に磁気センサ１２が設けられ、接地導体１１には抑制部１３が設けられる。そして、接地導体１１、基板１４を構成する面と垂直な面方向の、接地導体１１、基板１４の両側に磁気シールド１５が設けられる。

【0022】

接地導体１１はシールド層とも呼ばれ、面状に延在し、基板１４の表面に設けられた金属からなり、接地されている。電流路１０と基板１４との間に生じうる浮遊容量の結果として基板１４側に電荷が蓄積されるところ、接地導体１１は、基板１４に重ねられて配置されることにより蓄積される電荷を集め、接地されているので外部へ電荷を放出することにより、静電誘導ノイズの発生を抑制している。

【0023】

磁気センサ１２は、測定対象の電流路１０と接地導体１１との間に設けられている。磁気センサ１２は、電流路１０に電流が流れたときに発生する磁界を検出する素子であって、例えば、巨大磁気抵抗効果を用いた磁気検出素子（ＧＭＲ(Giant Magneto Resistive)素子という）を用いる。このＧＭＲ素子は、磁界の変化に応じてＧＭＲ素子における抵抗値が変化する性質を有しているので、磁気センサ１２は、この抵抗値の変化から電流路１０に流れる被測定電流を算出することにより、電流路１０に流れる被測定電流を測定することができる。
なお、磁気センサ１２内すべてがＧＭＲ素子によって形成されているわけではなく、磁気センサ１２自体はＩＣパッケージであり、その中にＧＭＲ素子部分が含まれる。磁気センサ１２と接地導体１１の配置は前記に限らず、電流路１０と磁気センサ１２との間に接地導体１１が設けられていても良い。

【0024】

接地導体１１には抑制部１３が設けられている。すなわち接地導体１１は、接地導体１１を形成する導体領域に囲まれた閉じた領域内に、渦電流の流れを抑制する渦電流の流れを抑制する細長い孔からなる抑制部１３を有する。抑制部１３が形成する平面的な領域は接地導体１１により囲まれており、抑制部１３の端部は接地導体１１の端まで延びていない。抑制部１３は線上に延びており、その端は接地導体１１により形成された閉じられた平面の内部にある。そして抑制部１３は、接地導体１１の面の法線方向から見て磁気センサ１２と重なるように配置され、電流路１０の幅方向の中央に設けられている。

【0025】

抑制部１３は接地導体１１に設けられたスリット、溝又は孔であり、貫通した孔として構成しても、貫通していない溝として構成していてもよい。抑制部１３の幅は、磁気センサ１２の幅よりも太く、抑制部１３の溝の幅の中に磁気センサ１２が配置される。それにより、後述する渦電流の影響を小さくできる。抑制部１３の溝は、磁気センサ１２を構成するＩＣパッケージの１辺より少し長く、ＩＣパッケージから溝が少しはみ出る程度とする。

【0026】

基板１４は、一般に広く知られている両面のプリント配線板を用いており、ガラス入りのエポキシ樹脂のベース基板に、ベース基板上に設けられた銅（Ｃｕ）等の金属箔をパターニングして、回路を構成するための回路パターンを形成している。なお、基板１４にガラス入りのエポキシ樹脂からなるプリント配線板を用いるが、これに限定されるものではなく、例えばセラミック配線板、フレキシブル配線板でも良い。

【0027】

磁気シールド１５は、断面略Ｕ字形に磁性材で一体的に成形されており、筐体の内部で、上方に開口部を向けた状態で設置されている。磁気シールド１５は、電流路１０と非接触である。磁気シールド１５は、断面略Ｕ字形で囲まれた領域に磁束を誘導すると共に、外乱をもたらす外部磁界に対して耐性を備えている。このため、隣接電流路などの存在による外部磁界影響が懸念される設置環境下でも、ある程度良好な検出精度での使用が可能となる。磁気シールド１５は前記に限らず、２枚の平板で構成され、電流路１０と基板１４を挟み込むように配置しても良い。

【0028】

図２は、電流路１０と磁気センサ１２の位置関係を示す平面図である。磁気シールド１５の開口側から見て、接地導体１１が一番手前にあり、接地導体１１の中央に抑制部１３が設けられている。基板１４が接地導体１１の裏にあるが、接地導体１１の陰になるので図示していない。磁気センサ１２は、点線で示している通り、基板１４の奥に配置されている。そのさらに奥に、被測定対象となる電流路１０が配置されている。以上の各配置を、磁気シールド１５が側面から挟んでいる。

【0029】

図３は、電流路１０と磁気センサ１２の位置関係を示す側面断面図である。図３もまた、図１および図２で説明した各構成を示すものであるが、図１および図２と異なり、接地導体１１と基板１４の位置関係が示されている。図２のように上面から見たときに接地導体１１の陰に位置していた基板１４が、接地導体１１と重なって配置されている。

【0030】

また抑制部１３についても側部から示しており、磁気センサ１２の幅に沿って抑制部１３のスリットが広がっている。一方、抑制部１３は線状に広がっていることから、電流路１０の進行方向側の幅は小さく、抑制部１３の先には接地導体１１が広がっていることが図３に示されている。また、基板１４の電流路１０側には、装着部２１を介して磁気センサ１２が基板１４に装着される。

【0031】

ここで、磁気センサ１２としてＧＭＲ素子を用いているので、磁気センサ１２の感度軸の１つである主感度軸３０は、図３の右方向、すなわち電流路１０に電流が流れる方向に垂直かつ、接地導体１１および基板１４の面に沿った方向となる。ここで感度軸とは、磁気センサ１２が検出する磁界の検出感度が最大になる磁界の方向である。また、感度影響軸（副感度軸）とは、感度軸と非平行の方向で検出感度に影響を与える磁界の方向である。なお、本発明において、略平行及び略反平行は、それぞれ完全に平行及び完全に反平行を含む概念である。なお、磁気センサ１２としてホール素子を用いた場合、感度軸は主感度軸３０によって示される方向ではなく、接地導体１１および基板１４の面に垂直な方向となる。

【0032】

図４は、電流路１０と磁気センサ１２の位置関係とともに主感度軸３０について説明する平面図である。図３で側面断面図から説明した、主感度軸３０の方向について、図４では平面図によって説明する。
方向４０は電流路１０を通る電流の向きであり、図４に示す通り、電流が進行する方向４０を上方向とすると、主感度軸３０の方向は右となる。このように磁気センサ１２は、所定方向に沿った主感度軸３０を有している。具体的には、磁気センサ１２の主感度軸３０の方向は、抑制部１３の長手方向に沿っている。そして、抑制部１３は、この所定方向に延在している。つまり抑制部１３は、電流路１０の電流が流れる方向４０と直交する方向に延在している。

【0033】

図５は、渦電流５０、５１、５２の流れについて説明する図である。図４に示すように電流路１０、接地導体１１、磁気センサ１２が配置され、電流が方向４０に沿って流れると、方向４０に対して巻くように磁界が発生する。一方で電流の大きさは一定ではないので、電流の大きさの変化に応じて電流によって生ずる磁束密度の大きさも変化する。

【0034】

接地導体１１に抑制部１３が設けられていない場合、この磁束密度の変化を打ち消す方向に渦電流５０が発生する。渦電流５０は抑制部１３の位置を横切り、したがって、磁気センサ１２の上側の位置を横切って流れることとなってしまい、この渦電流５０の結果として発生する磁界が磁気センサ１２によって検出されてしまう。

【0035】

そこで、本実施の形態では抑制部１３を設けているので、抑制部１３の位置で接地導体１１が離間されている分、抑制部１３を横切って渦電流５０が流れるのを抑制することができる。その結果、接地導体１１には、渦電流５１、渦電流５２が、抑制部１３の位置を回避して流れるようになる。
つまり、渦電流５１、渦電流５２は、抑制部１３を横切らず、それぞれ抑制部１３に対して逆向きに流れる。したがって、抑制部１３の位置に対応する磁気センサ１２では、渦電流５１、渦電流５２によって生ずる磁界の効果が、少なくとも主感度軸３０に対しては縮小され、または相殺される。

【0036】

また、抑制部１３の間に仮想的な浮遊容量が発生し、電流が流れてしまう可能性に対しても、抑制部１３は接地導体１１の端部まで広がっていないので、渦電流５１、渦電流５２の流れを完全に遮断せず、接地導体１１の端部の位置が逃げ道となる。その結果、仮想的な浮遊容量が発生しても、抑制部１３を挟んで電位差が大きくなりすぎることが抑制され、抑制部１３を通過して渦電流５１、渦電流５２が流れることをより効果的に防止することができる。一方で磁気センサ１２にＧＭＲ素子を用いている場合は、感度軸は主感度軸３０に沿った方向なので、抑制部１３の端部で渦電流５１、渦電流５２が流れたとしても、磁気センサ１２の感度に悪影響は生じない。

【0037】

図６は、抑制部１３を設けない場合の渦電流５０について説明する図である。図６では、接地導体１１上を流れる渦電流の大きさを等高線状に表したものである。抑制部１３を設けていない場合、位置６０を流れる電流密度が最も小さくなる。位置６０では例えば０．８７５ＭＡ／ｍ^２以下の渦電流５０が流れる。位置６１ではそれよりも大きな渦電流５０が流れ、例えば２．６２５〜３．５ＭＡ／ｍ^２以下の渦電流５０が流れる。そしてその外側の位置６２では、さらにそれよりも大きな渦電流５０が流れ、例えば３．５ＭＡ／ｍ^２以上の渦電流５０が流れる。

【0038】

図７は、抑制部１３を設けた場合について説明する図である。図７でも図６と同様に、接地導体１１上を流れる渦電流の大きさを等高線状に表す。図７では、抑制部１３を設けることにより、図５に示したように渦電流５１および渦電流５２が流れるようになるので、その結果図７に示すような等高線状の電流密度の大きさとなる。

【0039】

位置７０では例えば６２．５ｋＡ／ｍ^２以下の電流密度となる。位置７１ではそれよりも大きな電流密度となり、例えば６２．５〜１００ｋＡ／ｍ^２以下の電流密度となる。そしてその外側の位置７２では、さらにそれよりも大きな電流密度となり、例えば１００ｋＡ／ｍ^２以上の電流密度となる。なお等高線では示しきれていないが、抑制部１３の中心付近では位置７１と同等の電流密度となり、一方で抑制部１３の両端では大きな電流密度を示す。

【0040】

このように抑制部１３を設けることにより、全体として渦電流５１、５２の大きさが渦電流５０に比べて下がるとともに、抑制部１３の位置を渦電流５１、５２が通らなくなるようになる。

【0041】

以上のような構成とすることにより、接地導体１１の平面領域の内側に抑制部１３が設けられるので、抑制部１３によって設けられた孔または溝にまたがって渦電流５０が流れることがなくなる。したがって、渦電流５０の流れは抑制部１３を避けた流れを形成することにより、渦電流５１および渦電流５２のような流れとなる。
電流路１０を流れる電流の大きさの時間的変化により渦電流５０、または渦電流５１および渦電流５２が発生することになるが、渦電流５１および渦電流５２は抑制部１３を通ることがなくなる。

【0042】

また、抑制部１３の間に仮想的な浮遊容量が発生し、電流が流れてしまう可能性に対しても、接地導体１１の端部の位置が逃げ道となる。その結果、仮想的な浮遊容量が発生しても、抑制部１３を挟んで電位差が大きくなりすぎることが抑制され、抑制部１３を通過して渦電流５１、渦電流５２が流れることをより効果的に防止することができる。

【0043】

また渦電流５１および渦電流５２の大きさは、図７に示したように、渦電流５０よりも小さくなる。したがって、渦電流５０によって磁気センサ１２に与えられていた磁界のノイズは、渦電流５１および渦電流５２による磁界に置き換わることにより、磁気センサ１２の主感度軸３０に対してノイズとして発生することを抑制することができる。

【0044】

したがって、電流路１０と磁気センサ１２の間に生じうる浮遊容量によるノイズを接地導体１１により低減しつつ、接地導体１１に抑制部１３を有することで渦電流の発生を抑制することができる。この抑制部１３は導体領域に囲まれた閉じた領域内に形成されるので、接地導体１１を必要以上に分断することなく、浮遊容量によるノイズの発生余地を必要以上に広げることなく、効果的に渦電流の流れを抑制することができる。

【0045】

特に、抑制部１３が延在する方向が主感度軸の方向に沿っていることから、接地導体１１上で発生する渦電流が、主感度軸３０に沿った位置で横切ることを抑制する。したがって、渦電流５０が主感度軸３０を横切ることにより生ずる電流の検出精度の低下を防ぐことができる。

【0046】

（他の実施形態）
上述の実施の形態では、主感度軸３０に沿った方向に抑制部１３を設けていたが、さらに電流の検出精度を上げるために、抑制部１３の形状を異なるものとする実施の形態について説明する。

【0047】

図８は、他の実施の形態にかかる電流路１０と磁気センサ１２の位置関係を示す側面断面図である。図８は、図３に示した側面断面図と基本的にはほぼ同じであるが、上述の抑制部１３は、第１の抑制部８１のみから構成されていたところ、抑制部１３が第１の抑制部８１と第２の抑制部８２からなり、主感度軸３０の他に、副感度軸８５が示されている点において異なる。

【0048】

第１の抑制部８１と第２の抑制部８２は共に接地導体１１の面上にあり、互いに垂直である。副感度軸８５は第２の抑制部８２に沿った方向を向いている。上述のように磁気センサ１２としてＧＭＲ素子を用いているので、磁気センサ１２の感度軸の１つとして主感度軸３０について説明したが、この他にも副感度軸８５があり、本実施の形態では、この副感度軸８５の向きに沿って第２の抑制部８２を設ける。

【0049】

すなわち、磁気センサ１２は、主感度軸３０と直交する副感度軸８５を有する。抑制部１３は、所定方向に延在する第１の抑制部８１に加え、所定方向と直交する方向に延在する第２の抑制部である第２の抑制部８２とを有し、第１の抑制部８１と第２の抑制部８２とは直交している。

【0050】

図９は、主感度軸３０と副感度軸８５について説明する平面図である。図９は、図４の平面図と基本的にはほぼ同じであるが、図８の場合と同様に、第２の抑制部８２と副感度軸８５が設けられている点で異なる。すなわち、第２の抑制部８２と副感度軸８５は同じ方向に沿っており、電流路１０の方向４０と同一である。そして、いずれも主感度軸３０および第１の抑制部８１の方向と垂直であるとともに、接地導体１１の面上にある。

【0051】

図１０は、渦電流９０の流れについて説明する図である。図１０は、図５の平面図と基本的にはほぼ同じであるが、図１０では、第２の抑制部８２と副感度軸８５が設けられている。その結果として渦電流９０が発生している点で異なる。
図５に示したように抑制部１３がない場合には渦電流５０が発生し、抑制部１３を設けることにより、渦電流５１、渦電流５２となった。本実施の形態では、さらに第２の抑制部８２を設けることにより、渦電流９０へと流れが変わることになる。

【0052】

この実施の形態では第２の抑制部８２を設けているので、第２の抑制部８２の位置でさらに接地導体１１が離間されている分、第２の抑制部８２を横切って渦電流５１、渦電流５２が流れるのを抑制することができる。その結果、接地導体１１には、渦電流９０が、第２の抑制部８２の位置を回避して流れるようになる。

【0053】

つまり、渦電流９０は、第２の抑制部８２を横切らず、さらに第１の抑制部８１も横切らず、第１の抑制部８１及び第２の抑制部８２によって区切られた４つの平面領域をそれぞれ回転するように渦電流９０が流れる。それぞれ第１の抑制部８１に対して逆向きに流れる。したがって、第２の抑制部８２の位置に対応する磁気センサ１２では、渦電流９０によって生ずる磁界の効果が、さらに副感度軸９０に対しても縮小され、または相殺される。

【0054】

図１１は、第２の抑制部８２を設けた場合について説明する図である。図１１でも図７と同様に、接地導体１１上を流れる渦電流の大きさを等高線状に表す。図７では、抑制部１３を設けることによる渦電流５１および渦電流５２の流れを示したのに対し、図１１では、図１０に示した渦電流９０の流れについて説明する。

【0055】

位置９１では例えば６２．５ｋＡ／ｍ^２以下の電流密度となる。位置９２ではそれよりも大きな電流密度となり、例えば６２．５〜１００ｋＡ／ｍ^２以下の電流密度となる。そしてその外側の位置９３では、さらにそれよりも大きな電流密度となり、例えば１００ｋＡ／ｍ^２以上の電流密度となる。なお図７の場合と同様、等高線では示しきれていないが、第１の抑制部８１の中心付近では位置９１と同等の電流密度となり、一方で第１の抑制部８１の両端では大きな電流密度を示す。

【0056】

このように第１の抑制部８１に加え、第２の抑制部８２を設けることにより、全体として渦電流９０の大きさが渦電流５１、５２に比べて下がるとともに、第１の抑制部８１、第２の抑制部８２の位置を渦電流９０が通らなくなるようになる。そしてこのような渦電流５１、５２の抑制を、接地導体１１に最小限の間隙を設けることにより実現することができる。

【0057】

以上のような構成とすることにより、接地導体１１の平面領域の内側に第１の抑制部８１に加え、第２の抑制部８２が設けられるので、第２の抑制部８２によって設けられた孔または溝にまたがって渦電流５０が流れることがなくなる。したがって、渦電流５０の流れは第１の抑制部８１、第２の抑制部８２を避けた流れを形成することにより、渦電流９０のような流れとなる。電流路１０を流れる電流の大きさの時間的変化により渦電流９０が発生することになるが、渦電流９０は第１の抑制部８１、第２の抑制部８２を通ることがなくなる。

【0058】

また渦電流９０の大きさは、図７に示したように、渦電流５０よりも小さくなる。したがって、渦電流５１および渦電流５２によって磁気センサ１２に与えられていた磁界のノイズは、渦電流９０による磁界に置き換わることにより、磁気センサ１２の主感度軸３０の他、副感度軸８５に対してノイズとして発生することを抑制することができる。

【0059】

したがって、電流路１０と磁気センサ１２の間に生じうる浮遊容量によるノイズを接地導体１１により低減しつつ、主感度軸３０に沿った第１の抑制部８１と、副感度軸８０に沿った第２の抑制部８２がそれぞれ設けられるので、磁気センサ１２上の渦電流５０の交差を抑制することができる。この抑制部１３は導体領域に囲まれた閉じた領域内に形成されるので、接地導体１１を必要以上に分断することなく、浮遊容量によるノイズの発生余地を必要以上に広げることなく、効果的に渦電流の流れを抑制することができる。

【0060】

本発明は上述した実施形態には限定されない。すなわち、当業者は、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し、様々な変更、コンビネーション、サブコンビネーション、並びに代替を行ってもよい。

【産業上の利用可能性】

【0061】

前記実施の形態では、車両用機器を対象として説明されているが、本発明は、特に車両用途に限定することなく、いわゆる比較的大きな電流が発生する電流路を対象とした電流センサに使用することができる。

【符号の説明】

【0062】

１…電流センサ
１０…電流路
１１…接地導体
１２…磁気センサ
１３…抑制部
１４…基板
１５…磁気シールド
２１…装着部
３０…主感度軸
５０…渦電流
５１…渦電流
５２…渦電流
８０…副抑制部
８１…第１の抑制部
８２…第２の抑制部
８５…副感度軸
９０…渦電流

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】