特許 6720295 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】6720295

(24)【登録日】2020年6月19日

(45)【発行日】2020年7月8日

(54)【発明の名称】電流センサ

(51)【国際特許分類】

   G01R 15/20 20060101AFI20200629BHJP

【ＦＩ】

   G01R15/20 C

【請求項の数】17

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2018-514178(P2018-514178)

(86)(22)【出願日】2017年3月9日

(86)【国際出願番号】JP2017009525

(87)【国際公開番号】WO2017187809

(87)【国際公開日】20171102

【審査請求日】2018年9月18日

(31)【優先権主張番号】特願2016-89259(P2016-89259)

(32)【優先日】2016年4月27日

(33)【優先権主張国】JP

(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

(72)【発明者】

【氏名】蛇口 広行

【審査官】 菅藤 政明

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１３／１２８９９３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１４−１７４０２５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｒ １５／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１電流路部分及び当該第１電流路部分に対して曲げられた第２電流路部分を備える被測定電流路を流れる電流によって生じる磁気を利用する電流センサであって、
前記第１電流路部分を囲むように配置された複数の第１磁電変換素子と、
前記第１電流路部分を挟むように２列に配置された複数の第２磁電変換素子と、を有し、
前記第１電流路部分は、第１電流方向に電流が流れ、
前記第２電流路部分は、第２電流方向に電流が流れ、
複数の前記第１磁電変換素子は、前記第１電流路部分の中心が配置される仮想点を対称点として点対称の位置に配置され、
複数の前記第２磁電変換素子は、前記仮想点を対称点として点対称の位置に配置され、
前記第２磁電変換素子は、前記第２電流方向を前記第１電流方向に垂直な面に投影した方向の磁界を検知し、
前記第１磁電変換素子は、前記第１電流方向と直角であって、前記第２電流方向を前記第１電流方向に垂直な面に投影した方向と直角な方向の磁界を検知し、
前記第２電流方向において、前記第１磁電変換素子は、前記第２磁電変換素子より外側に位置し、
前記第２電流路部分に近い位置の前記第１磁電変換素子は、前記第２磁電変換素子に対して、前記第１電流方向と平行な方向において、前記第２電流路部分側に位置している
ことを特徴とする電流センサ。

【請求項2】

前記第１磁電変換素子は、前記第１電流方向と直角であって、前記第２電流方向と直角な方向に対して、４５°未満の方向に感度軸が向いており、
前記第２磁電変換素子は、前記第２電流方向と平行な方向に対して４５°未満の方向に感度軸が向いている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】

複数の前記第２磁電変換素子が形成する前記列が直線であり、前記列の方向と、前記第２電流方向を前記第１電流方向に垂直な面に投影した方向が平行であることを特徴とする請求項１に記載の電流センサ。

【請求項4】

前記第１磁電変換素子の感度軸の向きは、前記第１電流方向と直角であって、前記第２電流方向を前記第１電流方向に垂直な面に投影した方向と直角な方向であり、
前記第２磁電変換素子の感度軸の向きは、前記第２電流方向を前記第１電流方向に垂直な面に投影した方向であることを特徴とする請求項３に記載の電流センサ。

【請求項5】

複数の前記第２磁電変換素子が形成する前記列が曲線であ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。

【請求項6】

前記第１磁電変換素子及び前記第２磁電変換素子の感度軸の向きは、前記第１電流路部分を流れる電流から発生する誘導磁界の向きであることを特徴とする請求項５に記載の電流センサ。

【請求項7】

前記第１磁電変換素子が、前記列の端に位置していることを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載の電流センサ。

【請求項8】

前記第１磁電変換素子及び前記第２磁電変換素子が設けられた基板をさらに有し、
前記第２電流路部分に近い位置の前記第１磁電変換素子は、前記基板の前記第２電流路部分側の第１面に設けられており、
前記第２磁電変換素子は、前記基板の前記第２電流路部分側と反対側の第２面に設けられている
請求項１〜７のいずれかに記載の電流センサ。

【請求項9】

前記第１電流路部分と前記第２電流路部分とは直角である
請求項１〜８のいずれかに記載の電流センサ。

【請求項10】

第１電流路部分及び当該第１電流路部分に対して曲げられた第２電流路部分を備える被測定電流路を流れる電流によって生じる磁気を利用する電流センサであって、
基板と、
前記基板に設けられた複数の第１磁電変換素子と、
前記基板に設けられた複数の第２磁電変換素子とを備え、
前記第１電流路部分は、第１電流方向に電流が流れ、
前記第２電流路部分は、第２電流方向に電流が流れ、
前記基板は、２つの平行な腕部と、前記２つの腕部を繋ぐ根元部と有し、
全ての前記第２磁電変換素子が、前記腕部の伸びる方向に並んで２列に配置され、
全ての前記第１磁電変換素子は、複数の前記第２磁電変換素子の前記列の端に位置し、
前記第１磁電変換素子は、前記腕部の伸びる方向と直交する方向の磁界を検知し、
前記第２磁電変換素子は、前記腕部の伸びる方向の磁界を検知し、
前記第１磁電変換素子の内、前記腕部の最も先端側に設けられた２つの前記第１磁電変換素子は、前記基板の第１面に設けられており、
全ての前記第２磁電変換素子は、前記第１面と反対側の第２面に設けられている
ことを特徴とする電流センサ。

【請求項11】

前記第１磁電変換素子の感度軸の方向は、前記第１電流方向と直角であって、前記第２電流方向と直角な方向であり、
前記第２磁電変換素子の感度軸の方向は、前記第２電流方向と平行な方向であることを特徴とする請求項１０に記載の電流センサ。

【請求項12】

前記第１磁電変換素子及び前記第２磁電変換素子の感度軸の向きは、前記第１電流路部分を流れる電流から発生する誘導磁界の向きであることを特徴とする請求項９に記載の電流センサ。

【請求項13】

前記第１磁電変換素子及び前記第２磁電変換素子が設けられた基板を有し、
全ての前記第１磁電変換素子は、前記基板の第１面に設けられ、
全ての前記第２磁電変換素子は、前記基板の前記第１面と反対側の第２面に形成されている
請求項７、９〜１１のいずれかに記載の電流センサ。

【請求項14】

４個の前記第１磁電変換素子と、
６個以上の前記第２磁電変換素子と
を有する
請求項１〜１２のいずれかに記載の電流センサ。

【請求項15】

前記第１磁電変換素子と前記第２磁電変換素子の内、最も端に位置する前記第２磁電変換素子とは、基板を挟んで反対側の面の対向する位置に設けられている
請求項１〜１２のいずれかに記載の電流センサ。

【請求項16】

４個の前記第１磁電変換素子と、
４個の前記第２磁電変換素子と
を有する
請求項１〜１２、１４のいずれかに記載の電流センサ。

【請求項17】

前記第１磁電変換素子は、前記被測定電流路が位置する仮想の長方形の４つの頂点に設けられており、
前記第２磁電変換素子は、前記長方形の重心を通り前記長方形の長辺と平行な仮想線に対して線対称且つ前記重心に点対称となるように前記長方形の長辺上に設けられており
前記第１磁電変換素子は前記長方形の短辺と平行な磁界を検知し、
前記第２磁電変換素子は前記長辺と平行な磁界を検知し、
前記重心を中心に点対称位置にある前記第１磁電変換素子同士の検知可能な磁界の向きは同一あるいは逆であり、
前記重心を中心に点対称位置にある前記第２磁電変換素子同士の検知可能な磁界の向きは同一あるいは逆である
請求項１、３、４、７、８、９、１０、１１、１３、１４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、被測定電流路に流れる電流を検知する電流センサに関し、特に、磁電変換素子を用いて被測定電流路に流れる電流を検知する電流センサに関する。

【背景技術】

【0002】

各種電子機器の制御や監視のために、被測定電流路に取り付けて被測定電流路に流れる電流を検知する電流センサが良く知られている。この種の電流センサとしては、ホール素子や磁気抵抗素子等の磁電変換素子を用いた電流センサが知られており、磁電変換素子の感度向上や外部磁場からの影響低減等のため、複数の磁電変換素子を用いられることがある。
このように複数の磁電変換素子を用いた電流センサでは、被測定電流路の周囲に発生する磁界の向きに合わせて、被測定電流路の周囲に複数の磁電変換素子を配設していた。

【0003】

電流センサでは、各部品の位置関係が測定精度に大きな影響を与えることがある。
特に、電線に後付けする場合、各部品の位置精度を高めるために、各部品を固定すると、電線に取り付ける際に電線が通過する箇所を空間にする必要がある。特に電線同士の間隔が狭い場合、磁電変換素子を取り付ける位置が限られる。
電線に後付けできる電流センサにおいて、各部品が相対的に動かないように固定した上で、外部磁場の影響を受けにくくする構造として、磁電変換素子を２列に配置し、四隅の磁電変換素子の感度が横向きになるように配置し、他の磁電変換素子の感度が縦向きになるように配置することで、前記２列の間隔を広げても、測定精度の悪化を抑制するものがある。当該電流センサでは、２列に配置された磁電変換素子郡の間に、被測定電流路が位置させるように構成されている。
このような電流センサでは、被測定電流路が直線であることを前提に、磁電変換素子は基板の片面にのみ配設されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開ＷＯ２０１５／１２２０６４号公報

【特許文献2】国際公開ＷＯ２０１３／１２８９９３号公報

【特許文献3】特開２０１２−２４７２５０公報

【特許文献4】特開２０１５−３８４６４号公報

【特許文献5】特開２０１４−１７４０２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、電流センサには、直線の被測定電流路のみならず、屈曲した被測定電流路についても電流の測定を行う場合がある。
しかしながら、従来の電流センサでは、被測定電流路が直線であることを前提に磁電変換素子が配置されており、屈曲した被測定電流路の電流を測定した場合に、測定精度が低いという問題がある。すなわち、被測定電流路が屈曲する位置によって、測定感度が変化するという問題がある。

【0006】

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、被測定電流路が屈曲している場合でも、測定感度の変化を小さくできる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】

【0007】

上述した従来技術の問題点を解決し、上述した目的を達成するために、本発明の電流センサは、第１電流路部分及び当該第１電流路部分に対して曲げられた第２電流路部分を備える被測定電流路を流れる電流によって生じる磁気を利用する電流センサであって、前記第１電流路部分を囲むように配置された複数の第１磁電変換素子と、前記第１電流路部分を挟むように２列に配置された複数の第２磁電変換素子と、を有し、前記第１電流路部分は、第１電流方向に電流が流れ、前記第２電流路部分は、第２電流方向に電流が流れ、複数の前記第１磁電変換素子は、前記第１電流路部分の中心が配置される仮想点を対称点として点対称の位置に配置され、複数の前記第２磁電変換素子は、前記仮想点を対称点として点対称の位置に配置され、前記第２磁電変換素子は、前記第２電流方向を前記第１電流方向に垂直な面に投影した方向の磁界を検知し、前記第１磁電変換素子は、前記第１電流方向と直角であって、前記第２電流方向を前記第１電流方向に垂直な面に投影した方向と直角な方向の磁界を検知し、前記第２電流方向において、前記第１磁電変換素子は、前記第２磁電変換素子より外側に位置し、前記第２電流路部分に近い位置の前記第１磁電変換素子は、前記第２磁電変換素子に対して、前記第１電流方向と平行な方向において、前記第２電流路部分側に位置している。

【0008】

この構成によれば、上述したように前記複数の第１磁電変換素子と第２磁電変換素子との配置、並びに磁界を検知する方向を規定したため、前記複数の第１磁電変換素子及び第２磁電変換素子の出力を基に累積等の演算を行うことで、隣接する電流路の磁界に応じた成分をキャンセルした測定（検知）ができる。
この構成によれば、前記被測定電流路が前記第１電流路部分に対して曲げられた前記第２電流路部分を備えているため、前記第２電流路部分が前記第１電流路部分と一直線である場合に比べて、前記電流によって生じる磁気の前記列方向に平行な成分は小さくなる。また、前記第１電流路部分の近傍では、前記第２電流路部分との間の距離が長くなるに従って前記第１電流路部分を流れる電流によって生じる磁気の前記複数の磁電変換素子が配置された列方向の成分は大きくなる。
一方、前記第２電流路部分の周囲では当該第２電流路部分に近づくに従って前記第２電流路部分を流れる電流によって生じる磁気の前記列方向に直角する方向の成分は大きくなる。

【0009】

本発明では、前記第２電流路部分に近い位置の前記第１磁電変換素子は、前記第２磁電変換素子に対して、前記第１電流方向と平行な方向において、前記第２電流路部分側に位置している。すなわち、当該第１磁電変換素子を前記第２電流路部分に近い位置に配設する。そのため、当該第１磁電変換素子の位置における前記第２電流路部分を流れる電流によって生じる磁気の前記列方向に直角する方向の成分を大きくできる。また、前記第２磁電変換素子は、前記第１磁電変換素子に対して前記第２電流路部分と反対側に位置させる。すなわち、当該第２磁電変換素子を前記第２電流路部分から遠い位置に配設する。そのため、当該第２磁電変換素子の位置における前記第１電流路部分を流れる電流によって生じる磁気の前記列方向の成分を大きくできる。

【0010】

第２電流路部分が、前記第１磁電変換素子に近づくと、第１磁電変換素子の感度が高まる。一方、第２電流路部分が、前記第１磁電変換素子に近づくと、第２磁電変換素子近傍の第１電流路部分が短くなるため、第２磁電変換素子の感度が低くなる。よって、第１磁電変換素子の感度変化と、第２磁電変換素子の感度変化とが相殺するため、測定感度の変化を抑えられる。逆に、第２電流路部分が、前記第１磁電変換素子から遠ざかると、第１磁電変換素子の感度が低くなる。一方、第２電流路部分が、前記第１磁電変換素子から遠ざかると、第２磁電変換素子近傍の第１電流路部分が長くなるため、第２磁電変換素子の感度が高くなる。よって、第１磁電変換素子の感度変化と、第２磁電変換素子の感度変化とが相殺するため、測定感度の変化を抑えられる。この結果、第２電流路部分の位置が、第１電流方向にずれても、測定感度の変化を抑えられる。

【0011】

好適には、前記第１磁電変換素子は、前記第１電流方向と直角であって、前記第２電流方向と直角な方向に対して、４５°未満の方向に感度軸が向いており、前記第２磁電変換素子は、前記第２電流方向と平行な方向に対して４５°未満の方向に感度軸が向いている。
好適には、複数の前記第２磁電変換素子が形成する前記列が直線であり、前記列の方向と、前記第２電流方向を前記第１電流方向に垂直な面に投影した方向が平行である。
好適には、前記第１磁電変換素子の感度軸の向きは、前記第１電流方向と直角であって、前記第２電流方向を前記第１電流方向に垂直な面に投影した方向と直角な方向であり、前記第２磁電変換素子の感度軸の向きは、前記第２電流方向を前記第１電流方向に垂直な面に投影した方向である。
好適には、複数の前記第２磁電変換素子が形成する前記列が曲線である。
好適には、前記第１磁電変換素子及び前記第２磁電変換素子の感度軸の向きは、前記第１電流路部分を流れる電流から発生する誘導磁界の向きである。
好適には、前記第１磁電変換素子が、前記列の端に位置している。

【0012】

好適には本発明の電流センサは、前記第１磁電変換素子及び前記第２磁電変換素子が設けられた基板をさらに有し、前記第２電流路部分に近い位置の前記第１磁電変換素子は、前記基板の前記第２電流路部分側の第１面に設けられ、前記第２磁電変換素子は、前記基板の前記第２電流路部分側と反対側の第２面に設けられている。

【0013】

この構成によれば、特別な部品を設けること無く、前記第１磁電変換素子と前記第２電流路部分との間の距離を短くし、前記第２磁電変換素子と前記第２電流路部分との間の距離を長くでき、測定精度を高めることができる。

【0014】

好適には本発明の電流センサは、前記第１電流路部分と前記第２電流路部分とは直角である。

【0015】

この構成によれば、前記第１電流路部分と前記第２電流路部分とを直角に形成したことで、前記被測定電流路の前記第１電流路部分を流れる電流によって生じる磁界の前記列方向の成分の前記第２磁電変換素子の位置の大きさ、並びに前記第２電流路部分を流れる電流によって生じる磁界の前記列方向と直交する成分の前記第１磁電変換素子の位置の大きさを大きくでき、測定感度を高めることができる。

【0016】

本発明の電流センサは、第１電流路部分及び当該第１電流路部分に対して曲げられた第２電流路部分を備える被測定電流路を流れる電流によって生じる磁気を利用する電流センサであって、基板と、前記基板に設けられた複数の第１磁電変換素子と、前記基板に設けられた複数の第２磁電変換素子とを備え、前記第１電流路部分は、第１電流方向に電流が流れ、前記第２電流路部分は、第２電流方向に電流が流れ、前記基板は、２つの平行な腕部と、前記２つの腕部を繋ぐ根元部と有し、全ての前記第２磁電変換素子が、前記腕部の伸びる方向に並んで２列に配置され、全ての前記第１磁電変換素子は、複数の前記第２磁電変換素子の前記列の端に位置し、前記第１磁電変換素子は、前記腕部の伸びる方向と直交する方向の磁界を検知し、前記第２磁電変換素子は、前記腕部の伸びる方向の磁界を検知し、前記第１磁電変換素子のうち、前記腕部の最も先端側に設けられた２つの前記第１磁電変換素子は、前記基板の第１面に設けられ、全ての前記第２磁電変換素子は、前記第１面と反対側の第２面に設けられていることを特徴とする。

【0017】

この構成によれば、前記被測定電流路が前記第１電流路部分に対して曲げられた前記第２電流路部分を備えているため、前記第２電流路部分が前記第１電流路部分と一直線である場合に比べて、前記電流によって生じる磁気の前記第２感度軸に平行な成分は小さくなる。また、前記第１電流路部分の近傍では、前記第２電流路部分との間の距離が長くなるに従って前記第１電流路部分を流れる電流によって生じる磁気の前記複数の磁電変換素子が配置された列方向の成分は大きくなる。
一方、前記第２電流路部分の周囲では当該第２電流路部分に近づくに従って前記第２電流路部分を流れる電流によって生じる磁気の前記列方向に直交する成分は大きくなる。

【0018】

本発明では、第２電流路部分が、前記第１磁電変換素子に近づくと、第１磁電変換素子の感度が高まる。一方、第２電流路部分が、前記第１磁電変換素子に近づくと、第２磁電変換素子近傍の第１電流路部分が短くなるため、第２磁電変換素子の感度が低くなる。よって、第１磁電変換素子の感度変化と、第２磁電変換素子の感度変化とが相殺するため、測定感度の変化を抑えられる。逆に、第２電流路部分が、前記第１磁電変換素子から遠ざかると、第１磁電変換素子の感度が低くなる。一方、第２電流路部分が、前記第１磁電変換素子から遠ざかると、第２磁電変換素子近傍の第１電流路部分が長くなるため、第２磁電変換素子の感度が高くなる。よって、第１磁電変換素子の感度変化と、第２磁電変換素子の感度変化とが相殺するため、測定感度の変化を抑えられる。この為、第２電流路部分の位置が、第１電流方向にずれても、測定感度の変化を抑えられる。

【0019】

好適には、前記第１磁電変換素子の感度軸の方向は、前記第１電流方向と直角であって、前記第２電流方向と直角な方向であり、前記第２磁電変換素子の感度軸の方向は、前記第２電流方向と平行な方向である。
好適には、前記第１磁電変換素子及び前記第２磁電変換素子の感度軸の向きは、前記第１電流路部分を流れる電流から発生する誘導磁界の向きである。

【0020】

本発明では、前記第１磁電変換素子の内、前記腕部の最も先端側に設けられた２つの前記第１の磁電変換素子は、前記基板の第１面に設けられている。また、全ての前記第２磁電変換素子は、前記第１面と反対側の第２面に設けられている。そのため、特別な部品を設けること無く、電流路から、第１磁電変換素子及び第２磁電変換素子までの距離を調整できる。

【0021】

好適には本発明の電流センサの全ての前記第１磁電変換素子は、前記基板の前記第１面に設けられ、全ての前記第２磁電変換素子は、前記基板の前記第１面と反対側の前記第２面に形成されている。

【0022】

この構成によれば、前記第１磁電変換素子と前記第２磁電変換素子とを基板の異なる面に設けることで、構成を簡単にできると共に、磁電変換素子の位置決めが容易且つ高精度になるため、製造コスト削減及び測定高精度化を図れる。

【0023】

好適には本発明の電流センサは、４個の前記第１磁電変換素子と、６個以上の前記第２磁電変換素子とを有する。

【0024】

この構成によれば、隣接する電流路の位置がずれても、測定精度の悪化を抑制できる。

【0025】

好適には本発明の電流センサは、前記第１磁電変換素子と前記第２磁電変換素子の内、最も端に位置する前記第２磁電変換素子とは、基板を挟んで反対側の面の対向する位置に設けられている。

【0026】

この構成によれば、最も端に位置する前記第２磁電変換素子と前記第１磁電変換素子とを対向する位置に設けるので、全体構成を小さくできる。そのため、当該電流センサの後付が容易になる。

【0027】

好適には本発明の電流センサは、４個の前記第１磁電変換素子と、４個の前記第２磁電変換素子とを有する。

【0028】

この構成によれば、全体構成を小さくできる。また、ペアとなる磁電変換素子の温度が等しくなるので、磁電変換素子に温度特性があっても、測定精度の悪化を防げる。

【0029】

好適には本発明の電流センサの前記第１磁電変換素子は、前記被測定電流路が位置する仮想の長方形の４つの頂点に設けられ、前記第２磁電変換素子は、前記長方形の重心を通り前記長方形の長辺と平行な仮想線に対して線対称且つ前記重心に点対称となるように前記長方形の長辺上に設けられ、前記第１磁電変換素子は前記長方形の短辺と平行な磁界を検知し、前記第２磁電変換素子は前記長辺と平行な磁界を検知し、前記重心を中心に点対称位置にある前記第１磁電変換素子同士の検知可能な磁界の向きは同一あるいは逆であり、前記重心を中心に点対称位置にある前記第２磁電変換素子同士の検知可能な磁界の向きは同一あるいは逆である。

【0030】

この構成によれば、上述したように第１及び第２磁電変換素子を配設することで、前記長方形の短辺に平行な方向において、第１及び第２磁電変換素子を配設する領域を小さくでき、被測定電流路と隣接する電流路（近隣電流路）との距離を狭くできる。これにより、基板の小型化、つまり電流センサの小型化が可能である。
また、近隣電流路からの外来磁場の影響を相対的に低減することができる。従って、外来磁場による第１及び第２磁電変換素子への影響が低減されるので、第１及び第２磁電変換素子からの検知値を安定して得ることができる。
また、上述したように、仮想の長方形の長辺と短辺に平行に第１及び第２磁電変換素子の感度軸の方向を規定したことで、第１及び第２磁電変換素子が円周上に等間隔で配設されている場合と比較して、第１及び第２磁電変換素子を基板に実装する際に、容易に実装することができると共に、基板と磁電変換素子との位置関係を容易に設計することができる。従って、被測定電流路の取付け角度や取付け位置等の精度を高めることができるので、測定精度を向上させることができる。
また、上記構成によれば、第１及び第２磁電変換素子は、仮想の長方形の長辺及び短辺方向で位置調整をすればよく、測定精度を高める設計が容易になる。

【発明の効果】

【0031】

本発明によれば、被測定電流路が屈曲している場合において、屈曲する位置による測定感度の変化を小さくできる電流センサを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】図１は、本発明の第１実施形態に係る電流センサを示す外観図である。

【図2】図２は、図１に示す電流センサの分解斜視図である。

【図3】図３は、図２に示す基板と第１磁電変換素子及び第２磁電変換素子のみを表した斜視図である。

【図4】図４は、基板、磁電変換素子及び被測定電流路の位置関係を説明するための図である。

【図5】図５は、図２に示す基板上での磁電変換素子の配置を説明するための図１に示すＺ２からＺ１側に見た図である。

【図6】図６は、図５に示す磁電変換素子の感度軸を説明するための図である。

【図7】図７は、図１に示す第１実施形態の電流センサの変形例を説明するための図である。

【図8】図８は、図１に示す電流センサ等と第２電流路部分との間の距離と、磁界検知感度との関係を示す図である。

【図9】図９は、本発明の第１実施形態に係る電流センサの他の変形例である。

【図10】図１０は、本発明の第１実施形態に係る電流センサの更に他の変形例である。

【図11】図１１は、本発明の第２実施形態における基板上での第１磁電変換素子と、第２磁電変換素子との配置を説明するための外観斜視図である。

【図12】図１２は、図１１に示す電流センサの基板上での磁電変換素子の配置を説明するための図である。

【図13】図１３は、図１１に示す電流センサ等と第２電流路部分との間の距離と、磁界検知感度との関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る電流センサ１０１を示す外観図である。図２は図１に示す電流センサ１０１の分解斜視図である。図３は、図２に示す基板１６と第１磁電変換素子２５ａ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｊ及び第２磁電変換素子２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｇ、２５ｈ、２５ｉのみを表した斜視図である。図４は基板１６、磁電変換素子１５及び被測定電流路ＣＢの位置関係を説明するための図である。図５は、図２に示す基板１６上での第１磁電変換素子２５ａ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｊ及び第２磁電変換素子２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｇ、２５ｈ、２５ｉの配置を説明するための図１に示すＺ２からＺ１側に見た図である。図６は図５に示す第１磁電変換素子２５ａ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｊ及び第２磁電変換素子２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｇ、２５ｈ、２５ｉの感度軸（磁気を感知する方向）を説明するための図である。

【0034】

図２〜図６に示すように、本発明の第１実施形態に係る電流センサ１０１は、被測定電流路ＣＢに電流が流れたときに発生する磁気（磁界）を検知する第１磁電変換素子２５ａ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｊ及び第２磁電変換素子２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｇ、２５ｈ、２５ｉと、当該磁電変換素子が配置された基板１６とを備えて構成されている。また、電流センサ１０１は、基板１６を収納する収納部１１ｓを有する筐体１１と、第１磁電変換素子２５ａ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｊ及び第２磁電変換素子２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｇ、２５ｈ、２５ｉからの電気信号を取り出すための取出し端子１３ｔを有したコネクタ１３と、被測定電流路ＣＢを固定し保持するための保持部材１４とを備えている。

【0035】

被測定電流路ＣＢは、図１に示すように、折れ曲がった形状をしており、第１電流路部分ＣＢ１と当該第１電流路部分ＣＢ１に対して傾斜した第２電流路部分ＣＢ２とを有する。本実施形態では、第１電流路部分ＣＢ１と第２電流路部分ＣＢ２とは直交しており、第１電流路部分ＣＢ１はＺ１−Ｚ２方向に延びており、第２電流路部分ＣＢ２はＹ１−Ｙ２方向に延びている。第１電流路部分ＣＢ１を第１電流方向（Ｚ２からＺ１に向かう方向）に流れる電流Ｉによって、Ｘ−Ｙ平面に沿った磁界が第１電流路部分ＣＢ１の周囲に発生する。また、第２電流路部分ＣＢ２を第２電流方向（Ｘ１からＸ２に向かう方向）流れる電流Ｉによって、Ｘ−Ｚ平面に沿った磁界が第２電流路部分ＣＢ２の周囲に発生する。尚、被測定電流路ＣＢが屈曲する部分の曲率（Ｒ）は、図示したものと大幅に異なっていても良い。例えば、筐体１１と対向する範囲全体で、被測定電流路ＣＢが大きな曲率で曲がっていても良い。

【0036】

電流センサ１０１では、磁電変換素子が基板１６に両面実装されている。すなわち、第１電流路部分ＣＢ１に対しての第２電流路部分ＣＢ２の傾斜方向であるＹ１−Ｙ２方向に直交する感度軸を持つ第１磁電変換素子２５ａ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｊを、第２電流路部分ＣＢ２側（第２電流路部分ＣＢ２に近い側）の第１面１６ａに設けている。
また、第１電流路部分ＣＢ１の方向に直交する感度軸を持つ第２磁電変換素子２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｇ、２５ｈ、２５ｉを、第２電流路部分ＣＢ２と反対側（第２電流路部分ＣＢ２から遠い側）の第２面１６ｂに設けている。
これにより、後述するように、被測定電流路ＣＢが直線の場合と屈曲している場合との測定誤差を小さくできる。
ここで、感度軸とは、磁電変換素子が磁気を感知する方向である。 本実施形態では、図２等に示すように、基板１６は、切欠１７を挟んでＹ１−Ｙ２方向に延びる２本の腕部１６１，１６２を有する。
第２磁電変換素子２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｇ、２５ｈ、２５ｉは、腕部１６１，１６２にＹ１−Ｙ２方向に沿って２列に配置されている。また、第１磁電変換素子２５ａ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｊは、当該２列の端にそれぞれ設けられている。
第２磁電変換素子２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｇ、２５ｈ、２５ｉは、上記列方向（Ｙ１−Ｙ２方向、腕部１６１，１６２が延びる方向）の磁界を検知する。
第１磁電変換素子２５ａ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｊは、上記列と直交するＸ１−Ｘ２方向の磁界を検知する。

【0037】

以下、各構成要素について詳細に説明する。
筐体１１は、合成樹脂材料で形成されている。この筐体１１は、上方が開口した箱状のケース３１と、ケース３１の開口部を塞ぐような板状のカバー４１と、から構成され、ケース３１内部に、基板１６を収納する収納部１１ｓが形成されている。なお、筐体１１の材質に合成樹脂材料を用いたが、これに限定されるものではなく、例えば、強磁性体でなければ、金属材料を用いた構成にしても良い。

【0038】

ケース３１には、その一辺側からケース３１の中心側に向かって切り欠かれた凹部（凹溝）３２が形成され、この凹部３２内に被測定電流路ＣＢが導入されて保持されるように構成されている。凹部３２の奥壁３２ａは、被測定電流路ＣＢの外周面と相補形状に形成されている。本実施の形態では、凹部３２の奥壁３２ａは、円筒形状の被測定電流路ＣＢの外周面に対応するように円弧状に湾曲して形成されている。また、奥壁３２ａに連なるケース３１の対向する内側壁３２ｂには、クリップバネ１４Ｋの自由端部側を係止する切欠３２ｃが、それぞれ対峙する位置に形成されている。切欠３２ｃは、内側壁３２ｂの上端部側から下方に向かって切り欠かれ、入り口側の端面が、外方に向かって傾斜するように形成されている。被測定電流路ＣＢは、その外周面の奥側を凹部３２の奥壁３２ａに当接させた状態で、手前側を切欠３２ｃから凹部３２内に突出するクリップバネ１４Ｋによって挟持されることで、筐体１１に対して保持される。この凹部３２の奥壁３２ａとクリップバネ１４Ｋとで挟持される位置が、筐体１１に対する被測定電流路ＣＢの配置位置ＰＰとなる。本実施形態では、配置位置ＰＰが、後述する仮想の長方形Ｌの重心ＰＰとなる。

【0039】

カバー４１は、一方の辺部に、ケース３１の凹部３２と対応するように同一形状の開口部４２が形成され、この開口部４２の形成された辺部と反対側の辺部に、コネクタ１３の上端部を筐体１１外部に露出させるための開口部４３が形成されている。

【0040】

保持部材１４は、被測定電流路ＣＢを固定し保持するための部材であり、被測定電流路ＣＢの外縁を挟み込んで保持するクリップバネ１４Ｋと、被測定電流路ＣＢが図５に示す配置位置ＰＰに配置された後にクリップバネ１４Ｋを押さえる押し部材１４Ｈとを備えている。

【0041】

基板１６は、ケース３１の収納部１１ｓに収納可能な大きさで形成されており、その一辺部に、被測定電流路ＣＢを側方から入れる為の切欠１７が形成されている。基板１６は、収納部１１ｓの底面部と相似形状に形成されており、ケース３１の凹部３２と相補形状の切欠部１７が形成されている。

【0042】

図２〜図６に示すように、基板１６の切欠１７の近傍には、複数の第１磁電変換素子２５ａ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｊ及び第２磁電変換素子２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｇ，２５ｈ，２５ｉが配置さる。第１磁電変換素子２５ａ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｊと、第２磁電変換素子２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｇ，２５ｈ，２５ｉを合わせた数は、１０個である。切欠１７が形成される辺部と対向する辺部近傍にはコネクタ１３が配設されている。
なお、第１磁電変換素子２５ａ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｊ及び第２磁電変換素子２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｇ，２５ｈ，２５ｉの詳細な配置位置については後述する。

【0043】

コネクタ１３は、相手側コネクタ（図示省略）と電気的に接続する複数の端子を備えており、これら複数の端子の中に、第１磁電変換素子２５ａ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｊ及び第２磁電変換素子２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｇ，２５ｈ，２５ｉからの電気信号を取り出すため取出し端子１３ｔを有している。また、コネクタ１３は、相手側コネクタ（図示省略）と嵌合するための絶縁基体１３Ｋを備えている。コネクタ１３に限らず、例えば、フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuits）等を用いても良い。

【0044】

第１磁電変換素子２５ａ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｊ及び第２磁電変換素子２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｇ，２５ｈ，２５ｉは、被測定電流路ＣＢに電流が流れたときに発生する磁気を検知する電流センサ素子であって、例えば、巨大磁気抵抗効果を用いた磁気検知素子（ＧＭＲ（Giant Magneto Resistive）素子という）を用いることが可能である。
この磁電変換素子１５は、ＧＭＲ素子をシリコン基板上に作製した後、切り出されたチップを熱硬化性の合成樹脂でパッケージングし、信号の取り出しのためのリード端子がＧＭＲ素子と電気的に接続されて構成されている。そして、このリード端子により、基板１６にはんだ付けがされている。本実施形態では、第１磁電変換素子２５ａ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｊ及び第２磁電変換素子２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｇ，２５ｈ，２５ｉとして同一特性のものを用いる。

【0045】

図２〜図６に示すように、基板１６の切欠１７の近傍には、第１磁電変換素子２５ａ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｊ及び第２磁電変換素子２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｇ，２５ｈ，２５ｉが配置されている。
図６において、矢印で示されるように、第１磁電変換素子２５ａ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｊの感度軸はＸ１−Ｘ２方向に平行であり、第２磁電変換素子２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｇ，２５ｈ，２５ｉの感度軸はＹ１−Ｙ２方向に平行である。つまり、第１電流路部分ＣＢ１を電流Ｉが流れる「第１電流方向」（Ｚ２からＺ１に向かう方向）にも、第２電流路部分ＣＢ２を電流が流れる「第２電流方向」（Ｙ１からＹ２に向かう方向）にも直交するＸ１−Ｘ２方向と、第１磁電変換素子２５ａ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｊの感度軸の向きが平行である。また、第２電流路部分ＣＢ２を電流が流れる「第２電流方向」と、第２磁電変換素子２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｇ，２５ｈ，２５ｉの感度軸の向きが平行である。

【0046】

図５に示すように、電流センサ１０１では、重心ＰＰの仮想的な長方形Ｌ上に第１磁電変換素子２５ａ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｊ及び第２磁電変換素子２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｇ，２５ｈ，２５ｉが配設されている。重心ＰＰは、被測定電流路ＣＢの横断面（Ｘ，Ｙ断面）の中心となる。切欠１７は、被測定電流路ＣＢに対して電流センサ１０１を位置決めした際に、仮想の長方形Ｌの重心に被測定電流路ＣＢの中心を位置させることが可能な形状を有している。

【0047】

図５に示すように、Ｙ１方向から見て切欠１７の左側（Ｘ２方向側）の基板１６には、第１磁電変換素子２５ａ，２５ｅ及び第２磁電変換素子２５ｂ，２５ｃ，２５ｄが配置されている。
また、Ｙ１方向から見て切欠１７の右側（Ｘ１方向側）の基板１６には、第１磁電変換素子２５ｆ，２５ｊ及び第２磁電変換素子２５ｇ，２５ｈ，２５ｉが配置されている。

【0048】

電流センサ１０１では、第１磁電変換素子２５ａ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｊは基板１６の第１面１６ａ（Ｚ１側の面）に配設されており、第２磁電変換素子２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｇ，２５ｈ，２５ｉは基板１６の第２面１６ｂ（Ｚ２側の面）に配設されている。ここで、基板１６の第１面１６ａは、第２面１６ｂに対し被測定電流路ＣＢの第２電流路部分ＣＢ２側に位置している。
また、第１磁電変換素子２５ａ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｊは仮想的な長方形Ｌの４個の頂点に配設されている。

【0049】

また、第２磁電変換素子２５ｂ，２５ｃ，２５ｄは長方形Ｌの長辺Ｌ１上に配設され、第２磁電変換素子２５ｇ，２５ｈ，２５ｉは長方形Ｌの長辺Ｌ２上に配設されている。
第２磁電変換素子２５ｃ，２５ｈは、長辺Ｌ１と直交し重心ＰＰを通る長辺Ｌ２上に配設されている。
第１磁電変換素子２５ａ，２５ｅは、長辺Ｌ１，Ｌ２と平行で重心ＰＰを通る第１仮想線ＩＬ１に対して、第１磁電変換素子２５ｆ，２５ｊとそれぞれ線対称に配置されている。
また、第２磁電変換素子２５ｂ，２５ｃ，２５ｄは、第１仮想線ＩＬ１に対して、第２磁電変換素子２５ｇ，２５ｈ，２５ｉとそれぞれ線対称に配置されている。

【0050】

第１磁電変換素子２５ａ，２５ｅは、長方形Ｌの重心ＰＰに対して、それぞれ磁電変換素子２５ｆ，２５ｊとそれぞれ点対称に配設されている。
第２磁電変換素子２５ｂ，２５ｃ，２５ｄは、長方形Ｌの重心ＰＰに対して、それぞれ磁電変換素子２５ｇ，２５ｈ，２５ｉとそれぞれ点対称に配設されている。

【0051】

このように第１磁電変換素子２５ａ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｊ及び第２磁電変換素子２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｇ、２５ｈ、２５ｉを配置することで、磁電変換素子が円周上に等間隔で配設されている場合（一般的な電流センサ）と比較して、被測定電流路ＣＢを側方から入れることが可能な磁電変換素子の配置でありながら、磁電変換素子の配置スペースを小さくできる。

【0052】

つまり、本実施形態では、第１磁電変換素子２５ａ，第２磁電変換素子２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ及び第１磁電変換素子２５ｅが長方形Ｌの長辺Ｌ１上に配設されている。また、第１磁電変換素子２５ｆ，第２磁電変換素子２５ｇ，２５ｈ，２５ｉ及び第１磁電変換素子２５ｊが長方形Ｌの長辺Ｌ２上に配設されている。
そのため、短辺Ｌ３方向（Ｘ方向）の距離を短くできる。すなわち、被測定電流路ＣＢと隣接する電流路との距離を狭くできる。
その結果、一般的な磁電変換素子の配置領域と比べて、特に切欠１７の形成方向と直交する方向（第２仮想線ＩＬ２の延在方向）における第１磁電変換素子２５ａ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｊ及び第２磁電変換素子２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｇ、２５ｈ、２５ｉの配置領域を狭くすることができ、基板１６の小型化、つまり電流センサ２０１の小型化が可能である。特に、切欠１７の左右の腕部１６１，１６２の幅が狭くできる。

【0053】

第１磁電変換素子２５ａ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｊの感度軸（磁気を感知する方向）の向きは、長方形Ｌの短辺Ｌ２と平行であり、且つ長方形Ｌに沿って一方向である。
第１磁電変換素子２５ａ，２５ｆの感度軸は、Ｘ１方向を向いており、第１磁電変換素子２５ｅ，２５ｊの感度軸は、Ｘ２方向を向いている。

【0054】

第２磁電変換素子２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｇ、２５ｈ、２５ｉの感度軸の向きは、長方形Ｌの長辺Ｌ１と平行であり、且つ長方形Ｌに沿って一方向である。
第２磁電変換素子２５ｂ，２５ｃ，２５ｄの感度軸は、Ｙ１方向を向いており、第２磁電変換素子２５ｇ，２５ｈ，２５ｉの感度軸は、Ｙ２方向を向いている。
すなわち、第１磁電変換素子２５ａ、第２磁電変換素子２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ及び第１磁電変換素子２５ｅは、重心ＰＰを中心に点対称位置にある第１磁電変換素子２５ｆ，第２磁電変換素子２５ｇ，２５ｈ，２５ｉ及び第１磁電変換素子２５ｊと感度軸の向きが点対称（逆向き）になる。
後段の演算回路では、第１磁電変換素子２５ａ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｊ及び第２磁電変換素子２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｇ、２５ｈ、２５ｉの出力を加算することで、被測定電流路ＣＢの磁界に応じた成分を累積して有効化し、隣接する電流路の磁界に応じた成分をキャンセルする。

【0055】

電流センサ１０１では、図２〜図６に示すように、磁電変換素子が基板１６に両面実装されている。すなわち、第１電流路部分ＣＢ１に対しての第２電流路部分ＣＢ２内の電流が流れる方向であるＹ１−Ｙ２方向に直交する感度軸を持つ第１磁電変換素子２５ａ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｊを、第２電流路部分ＣＢ２側（第２電流路部分ＣＢ２に近い側）の第１面１６ａに設けている。
また、第１電流路部分ＣＢ１の方向に直交する感度軸を持つ第２磁電変換素子２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｇ、２５ｈ、２５ｉを、第２電流路部分ＣＢ２と反対側（第２電流路部分ＣＢ２から遠い側）の第２面１６ｂに設けている。すなわち、磁電変換素子が両面実装されている。
本発明は、国際公開ＷＯ２０１５／１２２０６４号公報や、国際公開ＷＯ２０１３／１２８９９３公報記載の電流センサと、同一の原理に基づく電流センサである。端に位置する第１磁電変換素子の感度軸の向きと、端以外に位置する第２磁電変換素子の感度軸の向きとが、直交している。電流路を屈曲させた場合、第１磁電変換素子の内、屈曲部分に近い第１磁電変換素子の測定感度が高まる一方で、他の磁電変換素子の測定感度が低下する。つまり、２つの磁電変換素子の感度が高まる一方で、他の磁電変換素子の感度が低下する。この為、本発明では、電流路の屈曲によって、２つの磁電変換素子の感度を大きく高めることで、他の多数の磁電変換素子の感度低下を相殺させている。
これにより、被測定電流路ＣＢが屈曲する位置の違いによる測定感度の変化を小さくできる。

【0056】

すなわち、電流センサ１０１では、被測定電流路ＣＢが第１電流路部分ＣＢ１に対して直角に屈曲した第２電流路部分ＣＢ２を備えているため、第２電流路部分ＣＢ２が第１電流路部分ＣＢ１と一直線である場合に比べて、被測定電流路ＣＢを流れる電流によって生じる磁気の第２感度軸（Ｙ１−Ｙ２方向）に平行な成分は小さくなる。また、第１電流路部分ＣＢ１の近傍では、第２電流路部分ＣＢ２との間の距離が長くなるに従って第１電流路部分ＣＢ１を流れる電流によって生じる磁気の第２感度軸に平行な成分は大きくなる。 一方、第２電流路部分ＣＢ２の周囲では第２電流路部分ＣＢ２に近づくに従って第２電流路部分ＣＢ２を流れる電流によって生じる磁気の第１磁電変換素子の感度軸（Ｘ１−Ｘ２方向）に平行な成分は大きくなる。

【0057】

ここで、第１磁電変換素子２５ａ，２５ｊは、基板１６の第１面１６ａの２つ腕部１６１，１６２の先端（開放端）１６ｃ，１６ｄ側に設けられている。そのため第１磁電変換素子２５ａ，２５ｊの位置における第２電流路部分ＣＢ２を流れる電流によって生じる磁気の第１感度軸に平行な成分は大きくなる。

【0058】

また、第２磁電変換素子２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｇ、２５ｈ、２５ｉは、基板１６の第２電流路部分ＣＢ２と反対側の面１６ｂに設けられている。そのため、第２磁電変換素子２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｇ、２５ｈ、２５ｉの位置における第１電流路部分ＣＢ１を流れる電流によって生じる磁気の第２磁電変換素子の感度軸に平行な成分は大きくなる。
これにより、被測定電流路ＣＢの屈曲する位置が変化しても、測定感度の変化を抑制できる。

【0059】

また、第１電流路部分ＣＢ１に対しての第２電流路部分ＣＢ２を直角にしたことで、第１電流路部分ＣＢ１を流れる電流によって生じる磁界の感度軸に平行な成分の第２磁電変換素子２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｇ、２５ｈ、２５ｉの位置における大きさ、並びに第２電流路部分ＣＢ２を流れる電流によって生じる磁界の感度軸に平行な成分の第１磁電変換素子２５ａ，２５ｊの位置における大きさを大きくでき、測定感度を高めることができる。

【0060】

電流センサ１０１では、図１に示す被測定電流路ＣＢを流れる電流を測定する場合に、第１磁電変換素子２５ａ，２５ｊは感度増となり、第１磁電変換素子２５ｅ，２５ｆは感度減となる。また、第２磁電変換素子２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｇ，２５ｈ，２５ｉは全て感度減となるが、全体としては測定感度の変化が相殺されるように、各磁電変換素子を配置する。

【0061】

また、第１磁電変換素子２５ａ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｊと第２磁電変換素子２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｇ、２５ｈ、２５ｉとを同一の基板１６の異なる面に設けることで、第１磁電変換素子と第２磁電変換素子とを相互に第２電流路部分ＣＢ２から異なる距離に高精度に且つ容易に位置決めでき、測定精度の向上と製造コストの低下を同時に実現できる。

【0062】

また、図２〜図６に示すように、４つの第１磁電変換素子２５ａ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｊと、６つの第２磁電変換素子２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｇ、２５ｈ、２５ｉとを配置したことで、隣接する電流路の位置がずれても、測定精度の悪化を抑制できる。

【0063】

なお、図６の例において、第１磁電変換素子２５ｆの感度軸の向きを第１磁電変換素子２５ａとは逆のＸ２方向とし、第１磁電変換素子２５ｊの感度軸の向きを第１磁電変換素子２５ｅとは逆のＸ１方向とし、第２磁電変換素子２５ｇ，２５ｈ，２５ｉの感度軸の向きを磁電変換素子２５ｂ，２５ｃ，２５ｄと同じＹ１方向としてもよい。
この場合は、後段の演算回路では、第１磁電変換素子２５ａ，２５ｅ及び第２磁電変換素子２５ｂ，２５ｃ，２５ｄの出力から、第１磁電変換素子２５ｆ，２５ｊ及び第２磁電変換素子２５ｇ，２５ｈ，２５ｉの出力を減算することで、被測定電流路ＣＢの磁界に応じた成分を累積して有効化し、隣接する電流路の磁界に応じた成分をキャンセルする。

【0064】

以上説明したように、電流センサ１０１によれば、Ｙ１−Ｙ２方向に直交する感度軸を持つ第１磁電変換素子２５ａ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｊを、第２電流路部分ＣＢ２側（第２電流路部分ＣＢ２に近い側）の第１面１６ａに設け、感度軸を持つ第２磁電変換素子２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｇ、２５ｈ、２５ｉを、第２電流路部分ＣＢ２と反対側（第２電流路部分ＣＢ２から遠い側）の第２面１６ｂに設けた。その結果、被測定電流路ＣＢを流れる電流によって磁気に対しての全体として感度を高めて測定精度を高めることができる。
これにより、被測定電流路が直線の場合と、被測定電流路ＣＢのように屈曲している場合とでの測定感度の変化を抑制できる。

【0065】

＜第１実施形態の変形例＞
図７は、上述した電流センサ１０１の変形例であり、第１磁電変換素子２５ａ，２５ｊを第１面１６ａに配設し、第１磁電変換素子２５ｅ，２５ｆ及び全ての第２磁電変換素子２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｇ、２５ｈ、２５ｉを第２面１６ｂに配設した電流センサ２０１である。

【0066】

図８は、電流センサ１０１，２０２等と第２電流路部分ＣＢ２との間の距離Ｈと、磁界検知感度との関係を示す図である。図８の横軸が距離Ｈを示し、縦軸が被測定電流路ＣＢが直線の場合の磁界検知感度を１００％とした場合の感度を示している。
図８に示すように、磁界検知感度は、図７に示す電流センサ２０１が最も変化が小さく（Ｇ１）、図２〜図６に示す電流センサ１０１が２番目に変化が小さい（Ｇ２）。また、図８に示すように、磁界検知感度は、全ての磁電変換素子を第２面１６ｂに配設した場合が３番目であり（Ｇ３）、全ての磁電変換素子を第１面１６ａに配設した場合が最も感度の変化が大きい（Ｇ４）。

【0067】

また、図２〜図６に示すように第１磁電変換素子２５ａ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｊと第２磁電変換素子２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｇ、２５ｈ、２５ｉを配置したことで、磁電変換素子２５ａ〜２５ｌの配置エリアのＸ方向の幅を最小限にでき、被測定電流路ＣＢと隣接する電流路との距離を狭くできる。これにより、基板１６の小型化、つまり電流センサ１０１の小型化が可能である。特に、切欠１７の左右の腕部１６１，１６２の幅が狭くできる。

【0068】

また、電流センサ１０１によれば、図２〜図６に示すように第１磁電変換素子２５ａ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｊと第２磁電変換素子２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｇ、２５ｈ、２５ｉを配置したことで、隣り合う位置に配設された近隣電流路からの外来磁場の影響を相対的に低減することができる。従って、外来磁場による磁電変換素子への影響が低減されるので、磁電変換素子からの検知値を安定して得ることができる。このように隣接電線の影響を除けることを、シミュレーションで確認した。

【0069】

＜第１実施形態の他の変形例＞
また、他の変形例において、電流センサ１０１は、図９に示すように、第２の磁電変換素子２５ｂ〜２５ｄを第１電流路部分ＣＢ１の重心ＰＰを中心とする円周上に配置する。同様に第２の磁電変換素子２５ｇ〜２５ｉを同じ円周上に配置する。また、第１の磁電変換素子２５ａ，２５ｅ、２５ｆ、２５ｊも同じ円周上に配置する。この場合、第２の磁電変換素子２５ｂ〜２５ｄは、円周に沿って、電流路ＣＢを囲むように２列に配置され、第１の磁電変換素子２５ａ，２５ｅ、２５ｆ、２５ｊは、列の端に位置する。つまり、磁電変換素子２５ａ〜２５ｊが配置される列は、直線に限らず、曲線でも良い。

【0070】

また、第２の磁電変換素子２５ｂ〜２５ｄ、２５g〜ｉの感度軸の向きは、円周の接線方向であると共に、第２の磁電変換素子２５ｂ〜２５ｄ、２５g〜ｉの感度軸の向きは、第２電流方向に対して４５°未満となるように配置する。第２の磁電変換素子２５ｂ〜２５ｄ、２５g〜２５ｉの感度軸が、第２電流方向に対して４５°未満であれば、第２磁電変換素子２５ｂ〜２５ｄ、２５g〜２５ｉは、第２電流方向（Ｙ１からＹ２に向かう方向）と平行な方向の磁界を検知できる。第１の磁電変換素子の感度軸の向きは、円周の接線方向であると共に、Ｘ１−Ｘ２方向に対して４５°未満となるように配置する。第１の磁電変換素子２５ａ、２５ｅ、２５ｆ、２５ｊの感度軸が、Ｘ１−Ｘ２方向に対して４５°未満であれば、第１電変換素子２５ａ、２５ｅ、２５ｆ、２５ｊは、Ｘ１−Ｘ２方向と平行な方向の磁界を検知できる。尚、Ｘ１−Ｘ２方向は、前述したとおり、第１電流方向と直角かつ、第２電流方向と直角な方向である。

【0071】

図９のように各磁電変換素子２５ａ〜２５ｊを配置すると、電流センサは、大型化するが、測定精度を高くできる。また、第２電流路部分ＣＢ２を、第１電流路部分ＣＢ１に対して、折り曲げていない場合と、折り曲げた場合とを比較すると、次の通りとなる。第２電流路ＣＢ２を折り曲げた方が、第１磁電変換素子２５ａ，２５ｊは感度増となり、第１磁電変換素子２５ｅ，２５ｆは感度減となる。また、第２磁電変換素子２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｇ，２５ｈ，２５ｉは全て感度減となることは、先に説明した第１実施形態と同じである。この為、各磁電変換素子２５ａ〜２５ｊの配置位置を調整することで、全体としては、被測定電流ＣＢの屈曲率に関わらず、測定感度を一定に保つことができる。

【0072】

＜第１実施形態の更に他の変形例＞
電流路ＣＢが、扁平な形状の場合、電流路ＣＢを流れる電流が発生する誘導磁界は、楕円形となる。この場合、電流センサ１０１は、図１０に示すように、第２の磁電変換素子２５ｂ〜２５ｄを誘導磁界に沿った楕円上に配置する。同様に第２の磁電変換素子２５ｇ〜２５ｉを同じ楕円上に配置する。第１の磁電変換素子２５ａ，２５ｅ、２５ｆ、２５ｊは、第２電流方向において、第２磁電変換素子より外側であれば、楕円上以外の場所でも構わない。但し、第１磁電変換素子２５ａと２５ｊは、第１仮想線ＩＬ１と線対称である。同様に、第１磁電変換素子２５ｅと２５ｆは、第１仮想線ＩＬ１と線対称である。更に、第１磁電変換素子２５ａと２５ｅは、第２仮想線ＩＬ２と線対称である。同様に第１磁電変換素子２５ｆと２５ｊは、第２仮想線ＩＬ２と線対称である。

【0073】

また、第２の磁電変換素子の感度軸の向きは、楕円の接線方向であると共に、第２の磁電変換素子の感度軸の向きは、第２電流方向に対して４５°未満となるように配置する。第２の磁電変換素子２５ｂ〜２５ｄ、２５g〜２５ｉの感度軸が、第２電流方向に対して４５°未満であれば、第２磁電変換素子２５ｂ〜２５ｄ、２５g〜２５ｉは、第２電流方向（Ｙ１からＹ２に向かう方向）と平行な方向の磁界を検知できる。また、第１の磁電変換素子の感度軸２５ａ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｊの向きは、Ｘ１−Ｘ２方向に対して４５°未満となるように配置する。第１の磁電変換素子２５ａ、２５ｅ、２５ｆ、２５ｊの感度軸が、Ｘ１−Ｘ２方向に対して４５°未満であれば、第１電変換素子２５ａ、２５ｅ、２５ｆ、２５ｊは、Ｘ１−Ｘ２方向と平行な方向の磁界を検知できる。Ｘ１−Ｘ２方向は、前述したとおり、第１電流方向と直角かつ、第２電流方向と直角な方向である。第１の磁電変換素子２５ａ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｊの感度軸の向きは、誘導磁界の方向である。この為、第１の磁電変換素子２５ａ、２５ｆの感度軸の向きは、電流路ＣＢの重心ＰＰに対して、互いに点対称である。同様に、第１の磁電変換素子２５ｅ、２５ｊの感度軸の向きは、電流路ＣＢの重心ＰＰに対して、互いに点対称である。

【0074】

図１０のように各磁電変換素子２５ａ〜２５ｊを配置すると、電流路ＣＢが、扁平な形状でも、電流センサの測定精度を高くできる。また、第２電流路部分ＣＢ２を、第１電流路部分ＣＢ１に対して、折り曲げていない場合と、折り曲げた場合とを比較すると、次の通りとなる。第１磁電変換素子２５ａ，２５ｊは感度増となり、第１磁電変換素子２５ｅ，２５ｆは感度減となる。また、第２磁電変換素子２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｇ，２５ｈ，２５ｉは全て感度減となることは、先に説明した第１実施形態と同じである。この為、各磁電変換素子２５ａ〜２５ｊの配置位置と感度軸の向きを調整することで、全体としては、被測定電流ＣＢの屈曲率に関わらず、測定感度を一定に保つことができる。

【0075】

＜第２実施形態＞
上述した実施形態では、４つの第１磁電変換素子２５ａ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｊと６つの第２磁電変換素子２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｇ、２５ｈ、２５ｉを用いた場合を例示したが、本実施形態では、４つの第１磁電変換素子と４つの第２磁電変換素子とを用いる場合を例示する。

【0076】

図１１は、本発明の第２実施形態における基板１１６上での第１磁電変換素子１２５ａ，１２５ｂ，１２５ｃ，１２５ｄと、第２磁電変換素子１２５ｅ，１２５ｆ，１２５ｇ，１２５ｈとの配置を説明するための外観斜視図である。図１２は、図１１に示す電流センサ３０１の基板１１６上での磁電変換素子の配置を説明するための図である。

【0077】

図１１及び図１２に示すように、電流センサ２０１では、第１磁電変換素子１２５ａ，１２５ｂ，１２５ｃ，１２５ｄは、第２電流路部分ＣＢ２に近い基板１１６の第１面１１６ａに設けられている。また、第２磁電変換素子１２５ｅ，１２５ｆ，１２５ｇ，１２５ｈは、第２電流路部分ＣＢ２から遠い基板１１６の第２面１１６ｂに設けられている。

【0078】

また、第１磁電変換素子１２５ａ，１２５ｂ，１２５ｃ，１２５ｄと、第２磁電変換素子１２５ｅ，１２５ｆ，１２５ｇ，１２５ｈとは、被測定電流路ＣＢの第１電流路部分ＣＢ１の断面の重心ＰＰの仮想的な長方形ＬＬ上の頂点に配設されている。

【0079】

第１磁電変換素子１２５ａ，１２５ｄはＸ２方向の第１感度軸を持ち、第１磁電変換素子１２５ｂ，１２５ｃはＸ１方向の第１感度軸を持つ。
第２磁電変換素子１２５ｅ，１２５ｆはＹ１方向の第２感度軸を持ち、第１磁電変換素子１２５ｇ，１２５ｈはＹ２方向の第２感度軸を持つ。

【0080】

第１実施形態と同様に、電流センサ３０１では、被測定電流路ＣＢが第１電流路部分ＣＢ１に対して直角に傾斜した第２電流路部分ＣＢ２を備えているため、第２電流路部分ＣＢ２が第１電流路部分ＣＢ１と一直線である場合に比べて、被測定電流路ＣＢを流れる電流によって生じる磁気の第２磁電変換素子の感度軸（Ｙ１−Ｙ２方向）に平行な成分は小さくなる。また、第１電流路部分ＣＢ１の近傍では、第２電流路部分ＣＢ２との間の距離が長くなるに従って第１電流路部分ＣＢ１を流れる電流によって生じる磁気の第２磁電変換素子の感度軸に平行な成分は大きくなる。
一方、第２電流路部分ＣＢ２の周囲では第２電流路部分ＣＢ２に近づくに従って第２電流路部分ＣＢ２を流れる電流によって生じる磁気の第１磁電変換素子の感度軸（Ｘ１−Ｘ２方向）に平行な成分は大きくなる。

【0081】

電流センサ３０１では、第１磁電変換素子１２５ａ，１２５ｄは、基板１１６の第１面１１６ａの２つ腕部１１６１，１１６２の開放端１１６ｃ，１１６ｄ側に設けられている。そのため第１磁電変換素子１２５ａ，１２５ｄの位置における第２電流路部分ＣＢ２を流れる電流によって生じる磁気の第１磁電変換素子の感度軸に平行（Ｘ１−Ｘ２方向）な成分は大きくなる。

【0082】

また、第２磁電変換素子１２５ｅ，１２５ｆ，１２５ｇ，１２５ｈは、基板１１６の第２電流路部分ＣＢ２と反対側の第２面１１６ｂに設けられている。そのため、第２磁電変換素子１２５ｅ，１２５ｆ，１２５ｇ，１２５ｈの位置における第１電流路部分ＣＢ１を流れる電流によって生じる磁気の第２磁電変換素子の感度軸に平行（Ｙ１−Ｙ２方向）な成分は大きくなる。
その結果、被測定電流路ＣＢを流れる電流によって磁気に対しての全体として感度を高めて測定精度を高めることができる。
これにより、被測定電流路が直線の場合と、被測定電流路ＣＢのように屈曲している場合とでの測定感度の変化を抑制できる。

【0083】

電流センサ３０１では、図１に示す被測定電流路ＣＢを流れる電流を測定する場合に、第１磁電変換素子１２５ａ，１２５ｄは感度増となり、第１磁電変換素子１２５ｂ，１２５ｃは感度減となる。また、第２磁電変換素子１２５ｅ，１２５ｆ，１２５ｇ，１２５ｈは全て感度減となるが、全体としては測定感度の変化を抑制できる。
一方、電流センサ２０１では、被測定電流路ＣＢが直線状の場合には、第１磁電変換素子１２５ａ，１２５ｂ，１２５ｃ，１２５ｄと第２磁電変換素子１２５ｅ，１２５ｆ，１２５ｇ，１２５ｈとの感度は略同じになる。

【0084】

上述したように、電流センサ３０１によっても、第１実施形態の電流センサ２０１と同様の効果が得られる。
図１３は、電流センサ３０１等と第２電流路部分ＣＢ２との間の距離Ｈと、磁界検知感度との関係を示す図である。図１３の横軸は距離Ｈを示す。縦軸は、被測定電流路ＣＢが直線の場合の磁界検知感度を１００％とした場合の感度を示している。
図１３に示すように、磁界検知感度は、図１１及び図１２に示す電流センサ３０１が最も変化が小さく（Ｇ１１）、全ての磁電変換素子を第２面１１６ａに配設した場合が最も変化が大きく（Ｇ１３）、全ての磁電変換素子を第２面１１６ｂに配設した場合がそれらの間の変化量である（Ｇ１２）。

【0085】

また、電流センサ３０１によれば、全体構成を小さくできる。また、ペアとなる磁電変換素子の温度が等しくなるので、磁電変換素子に温度特性があっても、測定精度の悪化を防げる。

【0086】

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。
上述した実施形態において、磁電変換素子の数は、１０個以上であれば、特に限定されない。

【0087】

上述した実施形態では、被測定電流路ＣＢの第１電流路部分ＣＢ１と第２電流路部分ＣＢ２との角度が直角の場合を例示したが、直角でなくても効果は生じる。被測定電流路ＣＢの第１電流路部分ＣＢ１と第２電流路部分ＣＢ２との角度が直角でない場合、第１磁電変換素子２５ａ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｊは、第１電流方向（Ｚ軸方向）と直角であって、第２電流を第１電流方向と垂直な面（ＸＹ平面）に投影した方向（Ｙ方向）と直角な方向（Ｘ方向）の磁界を検知するように配置する。即ち、第１磁電変換素子２５ａ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｊは、その感度軸を、Ｘ方向から４５度未満の方向に向けて配置する。また、第２磁電変換素子２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｇ，２５ｈ，２５ｉは、第２電流方向を第１電流方向と垂直な面（ＸＹ平面）に投影した方向（Ｙ方向）の磁界を検知するように配置する。即ち、第２磁電変換素子２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｇ，２５ｈ，２５ｉは、その感度軸を、Ｙ方向から４５度未満の方向に向けて配置する。

【0088】

また、上述した実施形態と異なる位置及び向きに磁電変換素子を配置しても良い。但し、各磁電変換素子は、第１仮想線ＩＬ１に対して、線対称な位置に別の磁電変換素子が配置される。また、各磁電変換素子は、第２仮想線ＩＬ２に対して、線対称な位置に別の磁電変換素子が配置される。（但し、第２仮想線ＩＬ２上に配置される磁電変換素子は、除く。）また、被測定電流ＣＢの重心ＰＰに対して、点対称（つまり２回回転対称位置）の磁電変換素子の同士の感度軸は、平行である。この条件から大きく外れると、測定誤差が大きくなる。

【0089】

なお、第１磁電変換素子及び第２磁電変換素子の数は偶数個であれば任意である。また、磁電変換素子間の距離についても特に限定されない。
また、上述した実施形態では、同一特性の磁電変換素子を用いる場合を例示したが、後段の演算回路において被測定電流路ＣＢの磁界に応じた成分を累積して有効化し、隣接する電流路の磁界に応じた成分をキャンセルすることが可能な範囲において、２個以上の特性の磁電変換素子を用いてもよい。

【0090】

また、上述した実施形態では、磁電変換素子としてＧＭＲ素子を好適に用いたが、磁気の方向を検知できる磁気検知素子であれば良く、ＭＲ（Magneto Resistive）素子、ＡＭＲ（Anisotropic Magneto Resistive）素子、ＴＭＲ（Tunnel Magneto Resistive）
素子、ホール素子等であっても良い。但し、ホール素子等の場合は、ＧＭＲ素子やＭＲ素子の感度軸と異なるので、使用するホール素子の感度軸に合わせて、実装に工夫が必要である。

【符号の説明】

【0091】

１０１，２０１，３０１…電流センサ
１１…筐体
１３…コネクタ
１６，１１６…基板
１６ａ，１１６a…第１面
１６ｂ，１１６ｂ…第２面
１６ｃ，１６ｄ，１１６ｃ，１１６ｄ…先端
１６１，１６２，１１６１，１１６２…腕部
２５ａ〜２５ｊ，１２５ａ〜１２５ｈ
３１…ケース
Ｌ，ＬＬ…長方形
ＩＬ１…第１仮想線
ＩＬ２…第２仮想線
Ｌ１，Ｌ２，…長辺
Ｌ３…短辺

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】