特許 6802098 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】6802098

(24)【登録日】2020年11月30日

(45)【発行日】2020年12月16日

(54)【発明の名称】電流センサ

(51)【国際特許分類】

   G01R 15/20 20060101AFI20201207BHJP

   H05K 9/00 20060101ALI20201207BHJP

【ＦＩ】

   G01R15/20

   H05K9/00 H

   G01R15/20 D

【請求項の数】1

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-56510(P2017-56510)

(22)【出願日】2017年3月22日

(65)【公開番号】特開2018-159607(P2018-159607A)

(43)【公開日】2018年10月11日

【審査請求日】2019年11月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004695

【氏名又は名称】株式会社ＳＯＫＥＮ

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】特許業務法人快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大岡 信治

(72)【発明者】

【氏名】中俣 景太

(72)【発明者】

【氏名】中山 航

【審査官】 田口 孝明

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−２００４３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２７６４２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１０８１４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０２３１１９８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１６−１７１１１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０４８７１０１８（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

ＩＰＣ Ｇ０１Ｒ １５／００−１７／２２、

Ｈ０５Ｋ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１方向に延びている第１導体と、
前記第１導体と平行に延びており、前記第１方向と直交する第２方向で前記第１導体と並んでいる第２導体と、
前記第１方向と前記第２方向の夫々に直交する第３方向で前記第１導体に隣接しており、感磁方向が前記第２方向を向いている磁電変換素子と、
前記第３方向で前記第１導体と前記第２導体と前記磁電変換素子を挟んでいる一対のシールド板と、
を備えており、
少なくとも前記磁電変換素子に近い側の前記シールド板は、前記第１及び前記第２導体と対向する面の前記磁電変換素子と対向している範囲が前記第２導体の方に傾いている、電流センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書は、電流センサに関する。特に、平行に延びている２本の導体の少なくとも一方に磁電変換素子が隣接しているとともに、２本の導体と磁電変換素子が一対のシールド板に挟まれている電流センサに関する。

【背景技術】

【0002】

上記した電流センサが例えば特許文献１に開示されている。磁電変換素子は、電流計測対象の導体を流れる電流に起因してその導体の回りに発生する磁束を計測する。磁束と電流の間の所定の関係に基づき、計測された磁束の大きさからその導体に流れる電流の大きさが特定できる。

【0003】

今、説明の便宜のため、着目している磁電変換素子が電流を計測する対象の導体を対象導体と称し、対象導体でない導体を非対象導体と表記する。また、説明のための座標系として、次の座標系を導入する。座標系のＸ軸を導体の延設方向に定め、Ｙ軸を複数の導体の並び方向に定め、Ｘ軸とＹ軸の夫々に直交する方向をＺ軸に定める。また、導体に流れる電流に起因してその導体の周囲に発生する磁束を、便宜的に、「導体が発生する磁束」と表記することにする。さらに、本明細書では、非対象導体も含めて電流センサと称する。

【0004】

非対象導体が発生する磁束の影響を低減するため、磁電変換素子は、Ｚ方向で対象導体に隣接配置される。一対のシールド板は、外部からのノイズ磁束を遮断すべく、複数の導体と磁電変換素子をＺ方向で挟んでいる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１６−０３８２０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上述したように、シールド板は、外部からの磁束を遮断するために設けられている。しかし、非対象導体が発生する磁束の一部はシールド板を通る。その磁束は、非対象導体を囲むように環状に流れる。その磁束を説明する図を図１２に示す。図１２は、電流センサ１０２をＸ軸に直交する断面でカットした断面図である。電流センサ１０２は、対象導体である第１導体１０３と非対象導体である第２導体１０４と磁電変換素子１０５とシールド板１０６、１０７を備える。磁電変換素子１０５は、第１導体１０３（対象導体）が発生する磁束Ｂｔを計測し、不図示の処理回路が計測された磁束の大きさを電流値に変換して出力する。磁電変換素子１０５は、感磁方向がＹ方向を向く姿勢で配置される。図中の矢印Ｓｄが磁電変換素子１０５の感磁方向を示している。第２導体１０４を電流が紙面手前から奥側に流れるとき、第２導体１０４が発生する磁束は、紙面右回りに第２導体１０４を囲むように流れる。第２導体１０４が発生する磁束は、上シールド板１０６を左から右へ流れ、上シールド板１０６の右端付近で上シールド板１０６から下シールド板１０７へと流れる。磁束は下シールド板１０７を右から左へ流れ、左端付近で下シールド板１０７から上シールド板１０６へと環状に流れる。電流が紙面奥側から手前側に流れるときには磁束は上記の向きと逆に流れる。図１２の太線Ｂｎが、第２導体１０４が発生する磁束を表している。シールド板１０６、１０７の対向面が平行であると、太線Ｂｎが示すように、一対のシールド板１０６、１０７の間では、磁束は第２導体１０４から離れる方向に膨らむように湾曲する。第２導体１０４が発生する磁束Ｂｎは、磁電変換素子１０５を横切るときにＹ方向成分、即ち感磁方向成分を持つ（磁束Ｂｎにおいて、矢印Ａｘが示す箇所ではＹ方向成分を有する）。なお、図中の符号Ｒが示す箇所は、磁束Ｂｎの上シールド板１０６への入射角度を示している。磁電変換素子１０５は、第２導体１０４が発生する磁束（ノイズ磁束Ｂｎ）の一部を計測してしまい、第１導体（対象導体）の電流計測値の精度が低下してしまう。本明細書は、少なくとも２本の導体が一対のシールド板で挟まれている電流センサに関し、第２導体（非対象導体）が発生する磁束による電流計測精度の低下を抑える技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本明細書が開示する電流センサは、第１導体、第２導体、磁電変換素子、一対のシールド板を備えている。第１導体と第２導体は、Ｘ方向（第１方向）に沿って平行に延びている。第１導体と第２導体は、Ｙ方向（第２方向）で並んでいる。磁電変換素子は、Ｚ方向（第３方向）で第１導体に隣接している。磁電変換素子は、その感磁方向がＹ方向（第２方向）を向く姿勢で配置されている。一対のシールド板は、Ｚ方向（第３方向）で第１導体と第２導体と磁電変換素子を挟んでいる。そして、少なくとも磁電変換素子に近い側のシールド板は、第１及び第２導体と対向している面の磁電変換素子と対向している範囲が第２導体の方に傾いている。

【0008】

本明細書が開示する電流センサは、磁電変換素子に近い側のシールド板の面の磁電変換素子と対向する範囲を非対象導体（第１導体）の側へ傾斜させる。この傾斜により、非対象導体が発生する磁束（ノイズ磁束）の磁電変換素子における向きがＺ方向寄りにシフトする。その結果、磁電変換素子の位置におけるノイズ磁束のＹ方向成分、即ち、感磁方向成分が減少し、ノイズ磁束の影響が低減される。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「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】

【0009】

【図1】本明細書が開示する電流センサの作用効果を説明する断面図である。

【図2】実施例の電流センサが適用される電力変換器の回路図である。

【図3】電力変換器の平面図である。

【図4】電流センサの斜視図である。

【図5】図４のV−V線に沿った断面図である。

【図6】第１変形例の電流センサの断面図である。

【図7】第２変形例の電流センサの断面図である。

【図8】第３変形例の電流センサの断面図である。

【図9】第４変形例の電流センサの断面図である。

【図10】第５変形例の電流センサの斜視図である。

【図11】図１０のXI−XI線に沿った断面図である。

【図12】従来の電流センサにおける磁束の流れを説明する断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

図１を参照して本明細書が開示する電流センサ２の原理を説明する。電流センサ２は、本明細書が開示する技術の原理説明のための、最も簡単な構成を有する。図１は、電流センサ２の断面図である。なお、全ての図において、座標系の各軸の意味は、先に説明した通りである。図１は、Ｘ軸に直交する面でカットした電流センサ２の断面図である。電流センサ２は、電流計測対象の導体（第１導体３）、非対象導体である第２導体４、磁電変換素子５、一対のシールド板（上シールド板６と下シールド板７）を備える。なお、図示は省略しているが、一対のシールド板６、７と磁電変換素子５は樹脂本体に埋設されている。第１導体３と第２導体４は、樹脂本体を貫通している。

【0011】

第１導体３（対象導体）と第２導体４（非対象導体）はＸ方向に沿って平行に延びている。磁電変換素子５は、Ｚ方向で第１導体３に隣接配置されている。磁電変換素子５は、感磁方向がＹ方向を向く姿勢で配置されている。図中の矢印Ｓｄが感磁方向を示している。磁電変換素子５は、主に、第１導体３が発生する磁束Ｂｔを計測する。磁電変換素子５が計測した磁束は、不図示の処理回路に送られる。処理回路では、計測された磁束の大きさに基づいて第１導体３を流れる電流の大きさを特定する。一対のシールド板６、７は、Ｚ方向で、第１導体３、第２導体４、磁電変換素子５を挟んでいる。従来の電流センサ１０２の一対のシールド板１０６、１０７の夫々の対向面は平坦であった（図１２参照）。これに対して電流センサ２では、下シールド板７よりも磁電変換素子５に近い上シールド板６の下面（第１導体３及び第２導体４と対向する面）のうち、磁電変換素子５と対向する範囲（素子対向範囲６ａ）が非対象導体４の方に傾いている。

【0012】

図１において、太線Ｂｎは、第２導体４が発生する磁束（ノイズ磁束Ｂｎ）を表している。一対のシールド板６、７の間では、ノイズ磁束Ｂｎは、第２導体４から離れる方向に膨らむように湾曲する。磁電変換素子５に近い側では、上シールド板６に対するノイズ磁束Ｂｎの入射角度Ｒは、比較例の図１２のときの入射角度Ｒとほぼ同じである。しかし、上シールド板６の素子対向範囲６ａが第２導体４の側に傾いているため、ノイズ磁束Ｂｎが磁電変換素子５を横切るときのノイズ磁束Ｂｎの向きはＺ方向に近くなる（図１の符号Ａｙが示す箇所参照）。その結果、従来例（図１２）の場合と比較して、ノイズ磁束Ｂｎが磁電変換素子５を横切るときのノイズ磁束ＢｎのＹ方向成分が小さくなる。即ち、磁電変換素子５の計測値に対するノイズ磁束Ｂｎの影響が小さくなる。電流センサ２は、図１２の従来例の電流センサ１０２と比較して、第２導体４（非対象導体）が発生する磁束（ノイズ磁束）による電流計測精度の低下が抑えられる。

【0013】

なお、素子対向範囲６ａは、平坦でなく、湾曲していてもよい。素子対向範囲６ａが湾曲している場合、「素子対向範囲６ａが第２導体４の側に傾いている」とは、磁電変換素子５を通りＹ方向に延びる平面（図１の平面Ｈａ）と素子対向範囲６ａとのＺ方向に沿った距離（図１の距離ｄＨ）が、第２導体４に近づくにつれて漸増していればよい。

【実施例】

【0014】

図２−図５を参照して実施例の電流センサを説明する。まず、電流センサが適用される電力変換器を説明する。図２に、電力変換器２０の回路図を示す。電力変換器２０は、電気自動車において、バッテリ５２の直流電力を走行用モータ（モータ２３）の駆動電力に変換するデバイスである。電力変換器２０は、バッテリ５２の電圧を昇圧する電圧コンバータ２１と、昇圧された直流電力を交流電力に変換するインバータ２２を備える。電圧コンバータ２１は、フィルタコンデンサ５３、リアクトル５４、２個のトランジスタ５６ａ、５６ｂ、２個のダイオードを備えている。２個のトランジスタ５６ａ、５６ｂは、直列に接続されている。夫々のトランジスタ５６ａ、５６ｂに、ダイオードが逆並列に接続されている。トランジスタ５６ａ、５６ｂの直列接続は、電圧コンバータ２１の高電圧端（インバータ側の端子）に直列に接続されている。２個のトランジスタ５６ａ、５６ｂの直列接続の中点に、リアクトル５４の一端が接続されている。リアクトル５４の他端は、電圧コンバータ２１の低電圧端（バッテリ側の端子）の正極に接続されている。低電圧端の正極と負極の間にフィルタコンデンサ５３が接続されている。図２の電圧コンバータ２１は、バッテリ５２の電圧を昇圧してインバータ２２に供給する昇圧動作と、インバータ２２から送られる電力（モータ２３が発電した回生電力）を降圧してバッテリ５２を充電する降圧動作の双方を行うことができる。電圧コンバータ２１は、いわゆる双方向ＤＣ−ＤＣコンバータである。図２の電圧コンバータ２１の回路構成と機能はよく知られているので詳しい説明は省略する。

【0015】

インバータ２２は、２個のトランジスタの直列接続が３組並列に接続された構成を有している。トランジスタ５６ｃ、５６ｄが直列に接続されており、トランジスタ５６ｅ、５６ｆが直列に接続されており、トランジスタ５６ｇ、５６ｈが直列に接続されている。各トランジスタにダイオードが逆並列に接続されている。３組の直列接続の中点から交流が出力される。インバータ２２の交流出力がモータ２３に供給される。図２のインバータ２２の回路構成と動作も良く知られているので詳しい説明は省略する。電圧コンバータ２１とインバータ２２の間に平滑コンデンサ５７が並列に接続されている。平滑コンデンサ５７は、電圧コンバータ２１とインバータ２２の間を流れる電流の脈動を抑える。

【0016】

電力変換器２０は、インバータ２２の三相交流出力のうち２相の電流を同時に計測する電流センサ１０を備えている。電流センサ１０は、インバータ２２の出力端子から電力変換器２０の出力端子の間を接続する３本のバスバのうちの２本のバスバの夫々の近傍に磁電変換素子１１ａ、１１ｂを設置したユニットである。なお、バスバとは、大電流を低損失で伝達するのに適した金属細長板（細長棒）の導体である。電流センサ１０の計測データはコントローラ５９に送られる。コントローラ５９は、二相の電流の計測値から、残りの一相の電流を推定する。コントローラ５９は、不図示の上位コントローラからモータ２３の目標出力を受信し、その目標出力が実現されるように、電流センサ１０の計測値をフィードバックしながらトランジスタ５６ａ−５６ｈを駆動する。なお、図１では、破線矢印が信号線を示している。コントローラ５９からトランジスタ５６ａ、５６ｂへの信号線は示してあるが、トランジスタ５６ｃ−５６ｈへの信号線は図示を省略してある。

【0017】

図３に電力変換器２０のハードウエアの平面図を示す。電力変換器２０の８個のトランジスタ５６ａ−５６ｈは、２個ずつカードタイプの半導体モジュール３１ａ−３１ｄに収容されている。電圧コンバータ２１の２個のトランジスタ５６ａ、５６ｂ（及びダイオード）は、半導体モジュール３１ａに収容されている。２個のトランジスタ５６ａ、５６ｂは半導体モジュール３１ａの内部で直列に接続されている。ダイオードは半導体モジュール３１ａの内部で各トランジスタ５６ａ、５６ｂに逆並列に接続されている。トランジスタ５６ｃ、５６ｄの直列接続が半導体モジュール３１ｂに収容されており、トランジスタ５６ｅ、５６ｆの直列接続が半導体モジュール３１ｃに収容されており、トランジスタ５６ｇ、５６ｈの直列接続が半導体モジュール３１ｄに収容されている。４個の半導体モジュール３１ａ−３１ｄは、複数の平板型の冷却器３２と積層され、積層ユニット３７を構成する。なお、図３では、積層ユニット３７の両端の冷却器にのみ、符号３２を付し、それらの間の冷却器に対しては符号を省略した。４個の半導体モジュール３１ａ−３１ｄと複数の冷却器３２は、一つずつ交互に積層されている。半導体モジュール３１ａ−３１ｄのそれぞれは、その両面から冷却される。積層ユニット３７は、筐体３０の内壁と板バネ３９の間で積層方向に加圧されつつ、筐体３０に収容されている。

【0018】

各半導体モジュール３１ａ−３１ｄの上面から出力端子が延びている。端子３３が、２個のトランジスタの直列接続の中点に導通する端子である。半導体モジュール３１ａの端子３３は、バスバ３５を介してリアクトル５４の一端に接続されている。半導体モジュール３１ｂ−３１ｄの端子３３の夫々は、バスバ１３ａ−１３ｃを介して筐体３０の外側に設けられた出力端子３４に接続されている。出力端子３４にモータ２３から延びるパワーケーブルが接続される。バスバ１３ａに隣接するように磁電変換素子１１ａが配置されており、バスバ１３ｂに隣接するように磁電変換素子１１ｂが配置されている。先に述べたように、磁電変換素子１１ａ、１１ｂが、インバータ２２の三相交流出力のうちの二相の電流の夫々に対応する磁束を同時に計測する電流センサ１０を構成する。

【0019】

積層ユニット３７に隣接してコンデンサユニット３８が配置されている。コンデンサユニット３８には、図２で説明したフィルタコンデンサ５３と平滑コンデンサ５７が収容されている。図２で示されているように、２個のトランジスタの直列接続は全て、その高電位側の端子と低電位側の端子が平滑コンデンサ５７に並列に接続されている。図３において、半導体モジュール３１ａ−３１ｄのほかの端子、すなわち、２個のトランジスタの直列接続の高電位側の端子と低電位側の端子と、平滑コンデンサ５７とを接続するバスバは図示を省略した。

【0020】

電流センサ１０の磁電変換素子１１ａは、電流計測対象のバスバ１３ａを流れる電流に起因して発生する磁束（バスバ１３ａが発生する磁束）を計測する。磁電変換素子１１ｂは、電流計測対象のバスバ１３ｂを流れる電流に起因して発生する磁束（バスバ１３ｂが発生する磁束）を計測する。電流センサ１０は、計測された磁束の大きさからそのバスバを流れる電流の大きさを特定する。一方、上記したように電力変換器２０の筐体３０の内部にはバスバ１３ａ−１３ｃ、３５が配策されているとともに、コイル５４ａを有するリアクトル５４が収容されている。それらは、半導体モジュール３１ａ−３１ｄに収容されているトランジスタ５６ａ−５６ｈのスイッチング動作に起因してノイズ磁束を発生する。ノイズ磁束は電流センサ１０の電流計測精度を低下させる。そこで、電流センサ１０は、磁電変換素子１１ａ、１１ｂを外部のノイズ磁束から保護するシールド板を備えている。次に、シールド板を含む電流センサ１０の構造について説明する。

【0021】

図４に、電流センサ１０の斜視図を示す。電流センサ１０は、計測対象の電流を流すバスバ１３ａ、１３ｂと、夫々のバスバに対応した磁電変換素子１１ａ、１１ｂと、一対のシールド板（上シールド板１４とシールド板１５）と、樹脂モールド１６と、不図示のデータ処理回路を備える。なお、電流センサ１０には、電流計測対象のバスバ１３ａ、１３ｂ以外のバスバ１３ｃも含まれる。

【0022】

図４以降には座標系を示している。先に述べたように、座標系のＸ軸は、バスバ１３ａ−１３ｃの延設方向に延びており、Ｙ軸は、複数のバスバ１３ａ−１３ｃの並び方向に延びており、Ｚ軸はＸ軸とＹ軸の夫々に直交する。バスバ１３ａ、１３ｂの夫々には切欠１２ａ、１２ｂが設けられており、磁電変換素子１１ａ、１１ｂは、夫々、各バスバの切欠に配置されている。切欠１２ａ、１２ｂは、Ｙ方向からみて同じ位置に配置されている。バスバに切欠を設けると、バスバの切欠の残り部分に電流が集中し、周囲に発する磁束の密度が高くなる。磁電変換素子１１ａ（１１ｂ）を切欠１２ａ（１２ｂ）に配置することによって、磁電変換素子１１ａ（１１ｂ）が計測する磁束密度が高くなり、電流計測精度が高まる。

【0023】

バスバ１３ａ−１３ｃと磁電変換素子１１ａ、１１ｂをＺ方向で挟み込むように上シールド板１４と下シールド板１５が配置されている。シールド板１４、１５の間は、樹脂モールド１６で満たされている。即ち、磁電変換素子１１ａ、１１ｂは、樹脂モールド１６に埋設されている。図４では、理解を助けるため、樹脂モールド１６をグレーで示してある。上シールド板１４と下シールド板１５の夫々は、磁電変換素子１１ａ、１１ｂと対向する面が傾斜している。シールド板１４、１５について次に説明する。

【0024】

図４のV−V線に沿った断面図を図５に示す。図５では、図の見やすさを優先し、樹脂モールド１６に対して断面を表すハッチングは省略した。磁電変換素子１１ａは、バスバ１３ａに流れる電流に起因して発生する磁束Ｂｔ（バスバ１３ａが発生する磁束Ｂｔ）を計測する。計測された磁束Ｂｔは、不図示のデータ処理回路により、バスバ１３ａを流れる電流の大きさに変換されて出力される。磁電変換素子１１ａにとって、バスバ１３ａが対象導体であり、バスバ１３ｂ、１３ｃは、非対象導体に相当する。

【0025】

磁電変換素子１１ａは、バスバ１３ａに対してＺ方向で隣接しており、磁電変換素子１１ａの位置では、計測対象の磁束ＢｔはＹ方向を向く。磁電変換素子１１ａは、その感磁方向ＳｄがＹ方向を向くように配置されており、バスバ１３ａが発生する磁束Ｂｔを正確に計測することができる。ただし、磁電変換素子１１ａにとってバスバ１３ｂ、１３ｃは非対象導体であり、それらのバスバが発生する磁束はノイズ磁束となる。バスバ１３ｂ、１３ｃが発生する磁束は、上シールド板１４と下シールド板１５を通過するとともに、上シールド板１４と下シールド板１５の間を往復する。先に図１を参照して説明したように、上シールド板１４は、バスバ１３ａ−１３ｃと対向している面のうち、磁電変換素子１１ａと対向している範囲（素子対向範囲１４ａ）が、非対象導体（バスバ１３ｂ、１３ｃ）の方に傾いている。下シールド板１５も同様に、バスバ１３ａ−１３ｃと対向している面のうち、磁電変換素子１１ａと対向している範囲（素子対向範囲１５ａ）が、非対象導体（バスバ１３ｂ、１３ｃ）の方に傾いている。図１を参照して説明したように、シールド板１４、１５の素子対向範囲の傾斜により、磁電変換素子１１ａに対するノイズ磁束の影響を抑えることができる。

【0026】

磁電変換素子１１ｂは、バスバ１３ｂを流れる電流に起因して発生する磁束（バスバ１３ｂが発生する磁束）を計測する。磁電変換素子１１ｂのバスバ１３ａ−１３ｃと一対のシールド板（上シールド板１４と下シールド板１５）に対する幾何学的関係は磁電変換素子１１ａの場合と同じである。磁電変換素子１１ｂの対象導体はバスバ１３ｂである。磁電変換素子１１ｂは、Ｚ方向でバスバ１３ｂと隣接しており、その感磁方向ＳｄはＹ方向を向いている。磁電変換素子１１ｂにとってはバスバ１３ａ、１３ｃが非対象導体であり、それらが発生する磁束がノイズ磁束となる。上シールド板１４は、バスバと対向している面のうち、磁電変換素子１１ｂと対向している範囲（素子対向範囲１４ｂ）が、非対象導体（バスバ１３ａ、１３ｃ）の方に傾いている。下シールド板１５も同様に、バスバと対向している面のうち、磁電変換素子１１ｂと対向している範囲（素子対向範囲１５ｂ）が、非対象導体（バスバ１３ａ、１３ｃ）の方に傾いている。一対のシールド板（上シールド板１４、下シールド板１５）の素子対向範囲の傾斜により、磁電変換素子１１ｂに対するノイズ磁束の影響を抑えることができる。

【0027】

以下、電流センサの変形例を説明する。なお、以下の図６−９、図１１の断面図でも、図５と同様に、樹脂モールド１６に対しては断面を示すハッチングは省略した。また、以下の変形例では、実施例の電流センサ１０の部品と同じ部品には同じ符号を付し、説明は省略する。

【0028】

図６に、第１変形例の電流センサ１１０の断面図を示す。電流センサ１１０では、一対のシールド板（上シールド板１４、下シールド板１１５）のうち、上シールド板１４が、下シールド板１１５と比較して、磁電変換素子１１ａ、１１ｂの近くに位置する。上シールド板１４において、バスバ１３ａ−１３ｃに対向する下面のうち、バスバ１３ａの電流を計測する磁電変換素子１１ａと対向している範囲（素子対向範囲１４ａ）は、磁電変換素子１１ａにとって非対象導体であるバスバ１３ｂ、１３ｃの方向に傾いている。また、バスバ１３ｂの電流を計測する磁電変換素子１１ｂと対向している範囲（素子対向範囲１４ｂ）は、磁電変換素子１１ｂにとって非対象導体であるバスバ１３ａ、１３ｃの方向に傾いている。この点は、先の電流センサ１０と同様である。電流センサ１１０では、磁電変換素子１１ａ、１１ｂから遠い方の下シールド板１１５は、バスバ１３ａ−１３ｃに対向する上面１１５ａがＺ方向に対して垂直である。このように、一対のシールド板１４、１１５のうち、少なくとも磁電変換素子１１ａ、１１ｂに近い側のシールド板の素子対向範囲１４ａ、１４ｂが、非対象導体の方に傾いていれば、ノイズ磁束の影響低減を期待できる。

【0029】

図７に、第２変形例の電流センサ２１０の断面図を示す。電流センサ２１０では、一対のシールド板２１４、２１５の磁電変換素子１１ａに対向する範囲（素子対向範囲２１４ａ、２１５ａ）が、非対象導体であるバスバ１３ｂ、１３ｃの方に傾いているが、それらの範囲が平坦でなく、凹面状に湾曲している。このように、素子対向範囲２１４ａ、２１５ａは非対象導体の方に傾いていれば、湾曲していてもよい。素子対向範囲２１４ａ、２１５ａは、磁電変換素子１１ａを通りＹ方向に延びる平面Ｈａと素子対向範囲２１４ａ（２１５ａ）とのＺ方向に沿った距離ｄＨ１（ｄＨ２）が、非対象導体（バスバ１３ｂ、１３ｃ）に近づくにつれて漸増していればよい。電流センサ２１０では、バスバ１３ｂの電流を計測する磁電変換素子１１ｂに対する素子対向面２１４ｂ、２１５ｂも、非対象導体（バスバ１３ａ、１３ｃ）の方に傾いているが、凹面状に湾曲している。

【0030】

図８に、第３変形例の電流センサ３１０の断面図を示す。電流センサ３１０では、一対のシールド板３１４、３１５の磁電変換素子１１ａに対向する範囲（素子対向範囲３１４ａ、３１５ａ）が、非対象導体であるバスバ１３ｂ、１３ｃの方に傾いているが、それらの範囲が平坦でなく、凸面状に湾曲している。同様に、磁電変換素子１１ｂに対向する範囲（素子対向範囲３１４ｂ、３１５ｂ）が、非対象導体であるバスバ１３ａ、１３ｃの方に傾いているが、それらの範囲が平坦でなく、凸面状に湾曲している。このように素子対向範囲は凸面状に湾曲していてもよい。素子対向範囲の湾曲面は、フライス等による加工で実現することができる。

【0031】

図９に第４変形例の電流センサ４１０の断面図を示す。電流センサ４１０では、一対のシールド板（上シールド板４１４、下シールド板４１５）は、折れ曲がっている。この電流センサ４１０でも、バスバ１３ａの電流を計測する磁電変換素子１１ａに対する素子対向範囲４１４ａ、４１５ａは、非対象導体であるバスバ１３ｂ、１３ｃの方に傾いている。また、バスバ１３ｂの電流を計測する磁電変換素子１１ｂに対する素子対向範囲４１４ｂ、４１５ｂは、非対象導体であるバスバ１３ａ、１３ｃの方に傾いている。このように、シールド板４１４、４１５を折り曲げて、非対象導体の方に傾いている素子対向範囲を実現してもよい。

【0032】

図１０に第５変形例の電流センサ５１０の斜視図を示し、図１１に、図１０のXI−XI線に沿った断面図を示す。図１０では、樹脂モールド１６の図示は省略した。電流センサ５１０では、上シールド板５１４が、３カ所にスリット５１４ｃを備えており、夫々のスリットにバスバ１３ａ−１３ｃの夫々が嵌合する。下シールド板５１５も３カ所にスリット５１５ｃを備えており、夫々のスリットにバスバ１３ａ−１３ｃの夫々が嵌合する。なお、図１０では、下シールド板５１５の２箇所のスリットは隠れて見えない。図１１に示すように、電流センサ５１０でも、バスバ１３ａの電流を計測する磁電変換素子１１ａに対する素子対向範囲５１４ａ、５１５ａは、非対象導体であるバスバ１３ｂ、１３ｃの方に傾いている。また、バスバ１３ｂの電流を計測する磁電変換素子１１ｂに対する素子対向範囲５１４ｂ、５１５ｂは、非対象導体であるバスバ１３ａ、１３ｃの方に傾いている。一対のシールド板５１４、５１５は、少なくともバスバ１３ａ−１３ｃの夫々の一部を挟んでいればよく、図１０、１１のように、バスバ１３ａ−１３ｃの別の一部が一対のシールド板５１４、５１５の間から外れていてもよい。シールド板５１４、５１５にスリットを設け、バスバ１３ａ、１３ｃの一部を一対のシールド板５１４、５１５の間の空間から外側へ出すことにより、シールド板５１４、５１５の間の距離を短くすることができる。その結果、電流センサ５１０を小型化することができる。

【0033】

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。磁電変換素子１１ａにとってはバスバ１３ａが電流計測の対象導体であり、バスバ１３ｂ、１３ｃは非対象導体に相当する。磁電変換素子１１ａに着目すると、バスバ１３ａが第１導体に相当し、バスバ１３ｂ、１３ｃが第２導体に相当する。磁電変換素子１１ｂにとっては、バスバ１３ｂが電流計測の対象導体であり、バスバ１３ａ、１３ｃは非対象導体である。磁電変換素子１１ｂに着目すると、バスバ１３ｂが第１導体に相当し、バスバ１３ａ、１３ｃは第２導体に相当する。

【0034】

実施例のＸ方向が請求項の第１方向に相当し、Ｙ方向が第２方向に相当し、Ｚ方向が第３方向に相当する。

【0035】

実施例の電流センサは、３本のバスバを有し、２個の磁電変換素子を備えている。並んでいるバスバは、２本以上であれば何本でもよい。電流センサは、少なくとも１個の磁電変換素子を備えていればよい。なお、本明細書が開示する電流センサでは、複数のバスバの並びの端に位置するバスバに対応する磁電変換素子に対して、シールド板の素子対向範囲が他のバスバの方へ傾斜していればよい。

【0036】

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】

【0037】

２、１０、１０２、１１０、２１０、３１０、４１０、５１０：電流センサ
３、１０３：対象導体
４、１０４：非対象導体
５、１１ａ、１１ｂ、１０５：磁電変換素子
６、１４、１０６、１１４、２１４、３１４、４１４、５１４：上シールド板
６ａ：素子対向範囲
７、１５、１０７、１１５、２１５、３１５、４１５、５１５：下シールド板
１２ａ、１２ｂ：切欠
１３ａ−１３ｃ：バスバ
１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂ、２１４ａ、２１４ｂ、２１５ａ、２１５ｂ、３１４ａ、３１４ｂ、３１５ａ、３１５ｂ、４１４ａ、４１４ｂ、４１５ａ、４１５ｂ、５１４ａ、５１４ｂ、５１５ａ、５１５ｂ：素子対向範囲
５１４ｃ、５１５ｃ：スリット
１６：樹脂モールド
２０：電力変換器
２１：電圧コンバータ
２２：インバータ
２３：モータ
３０：筐体
３１ａ−３１ｄ：半導体モジュール
３２：冷却器
３７：積層ユニット
３８：コンデンサユニット
３９：板バネ
５２：バッテリ
５３：フィルタコンデンサ
５４：リアクトル
５４ａ：コイル
５６ａ−５６ｈ：トランジスタ
５７：平滑コンデンサ
５９：コントローラ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】