特許 6827058 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】6827058

(24)【登録日】2021年1月20日

(45)【発行日】2021年2月10日

(54)【発明の名称】電流センサ

(51)【国際特許分類】

   G01R 15/20 20060101AFI20210128BHJP

【ＦＩ】

   G01R15/20 C

【請求項の数】8

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2018-557667(P2018-557667)

(86)(22)【出願日】2017年12月7日

(86)【国際出願番号】JP2017044056

(87)【国際公開番号】WO2018116852

(87)【国際公開日】20180628

【審査請求日】2019年3月11日

(31)【優先権主張番号】特願2016-249418(P2016-249418)

(32)【優先日】2016年12月22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】100135183

【弁理士】

【氏名又は名称】大窪 克之

(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】100108006

【弁理士】

【氏名又は名称】松下 昌弘

(72)【発明者】

【氏名】福井 洋文

(72)【発明者】

【氏名】蛇口 広行

(72)【発明者】

【氏名】小寺 康夫

【審査官】 島▲崎▼ 純一

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１５／１２２０６４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１５／０２９７３６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−０８８３４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／１２８９９３（ＷＯ，Ａ１）

(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】

配線基板と、
前記配線基板に設けられ、被測定電流路を流れる電流によって発生する磁気を検出する複数の磁電変換素子と
を備え、
前記配線基板には、仮想矩形の中心に前記被測定電流路を位置させるための切欠が形成され、
前記複数の磁電変換素子は、
前記被測定電流路の延伸方向から見たときに、前記仮想矩形の４つの頂点のそれぞれに中心が位置する４つの第１の前記磁電変換素子と、
前記被測定電流路の延伸方向から見たときに、前記仮想矩形の中心に対して、それぞれの中心が点対称位置にある少なくとも４つの第２の前記磁電変換素子と
を有し、
前記第１の磁電変換素子の感度軸の向きは、前記切欠に沿った前記被測定電流路の着脱方向と直交しており、
前記第２の磁電変換素子の感度軸の向きは、前記着脱方向と平行であり、
前記仮想矩形の中心に対して点対称位置にある前記第１の磁電変換素子同士及び前記第２の磁電変換素子同士の感度軸の向きは平行であり、
前記被測定電流路の延伸方向から見たときに、前記第２の磁電変換素子は、いずれも、それらの中心が、前記仮想矩形よりも内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】

前記一方側にある複数の第２の磁電変換素子と、前記他方側にある複数の第２の磁電変換素子とは、前記中心線に対して線対称に配設されている
請求項１に記載の電流センサ。

【請求項3】

前記中心を通り前記着脱方向に平行な中心線に対して、一方側にある複数の前記第２の磁電変換素子と、他方側にある複数の前記第２の磁電変換素子とは、それぞれ前記中心線に平行な仮想直線上に配設されている
請求項２に記載の電流センサ。

【請求項4】

前記仮想矩形の長辺は前記中心線に平行であり、その短辺は前記中心線に直交している
請求項２に記載の電流センサ。

【請求項5】

前記被測定電流路及び、複数の近隣電流路とが、等間隔で一直線上に配置されていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の電流センサ。

【請求項6】

前記第２の磁電変換素子は、前記仮想矩形の前記中心を中心とする仮想楕円上に配設されている
請求項２に記載の電流センサ。

【請求項7】

前記第１の磁電変換素子及び前記第２の磁電変換素子の感度軸が、前記仮想矩形の中心を囲む閉径路に沿って一方向を向くように、前記第１の磁電変換素子及び前記第２の磁電変換素子が配設されている
請求項１〜６のいずれかに記載の電流センサ。

【請求項8】

前記第１の磁電変換素子及び前記第２の磁電変換素子は、同一特性である
請求項１〜７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出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出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出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の仮想円上に複数の磁電変換素子を配設していた。

【0003】

しかしながら、上述したように仮想円上に磁電変換素子を配設すると、電流センサが大型化し、被測定電流路と近隣電流路との距離が短い場合に、電流センサを設置できないという問題がある。

【0004】

このような問題を解決するために、特許文献１の電流センサでは、被測定電流路の位置を中心とし、当該被測定電流路と近隣電流路とを結ぶ方向を短軸とする仮想楕円上に複数の磁電変換素子を配設している。また、特許文献２の電流センサでは、仮想長方形、又は仮想楕円及び仮想長方形の上に複数の磁電変換素子を配設している。
当該電流センサによれば、近隣電流路の外来磁場の影響を大きく受けずに安定した電流検出ができると共に、小型化が図れる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開ＷＯ２０１３／１２８９９３号

【特許文献2】国際公開ＷＯ２０１５／１２２０６４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、近年、電盤やインバーターの小型化によって、隣り合う電線の間隔が更に狭くなった。
このような背景から、電流センサには、被測定電流路と近隣電流路との距離がさらに短い場合においても設置可能であり、近隣電流路の外来磁場の影響を大きく受けずに安定した電流検出したいという要請がある。

【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、さらなる小型化が図れると共に、近隣電流路の外来磁場の影響を大きく受けずに安定した電流検出が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】

【0008】

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、配線基板と、前記配線基板に設けられ、被測定電流路を流れる電流によって発生する磁気を検出する複数の磁電変換素子とを備え、前記配線基板には、仮想矩形の中心に前記被測定電流路を位置させるための切欠が形成され、前記複数の磁電変換素子は、前記仮想矩形の４つの頂点に位置する４つの第１の前記磁電変換素子と、前記仮想矩形の中心に対して点対称位置にある少なくとも４つの第２の前記磁電変換素子とを有し、前記第１の磁電変換素子の感度軸の向きは、前記切欠に沿った前記被測定電流路の着脱方向と直交しており、前記第２の磁電変換素子の感度軸の向きは、前記着脱方向と平行であり、前記仮想矩形の中心に対して点対称位置にある前記第１の磁電変換素子同士及び前記第２の磁電変換素子同士の感度軸の向きは平行であり、第２の前記磁電変換素子が、前記仮想矩形の内側に位置している。

【0009】

この構成によれば、第１の磁電変換素子が頂点に位置する仮想矩形の内側に、第２の磁電変換素子を配置したことで、一直線上に第１の磁電変換素子及び第２の磁電変換素子を配置した場合に比べて、第２の磁電変換素子よりも近隣電流路からの離れた第１の磁電変換素子に生じる近隣電流路の磁界を強くできる。これにより、近隣電流路の磁界に応じた＋成分の合計と−成分の合計との絶対値を一致させ、高い精度で相殺できる。

【0010】

好適には、前記中心を通り前記着脱方向に平行な中心線に対して、一方側にある複数の前記第２の磁電変換素子と、他方側にある複数の前記第２の磁電変換素子とは、それぞれ前記中心線に平行な仮想直線上に配設されている。

【0011】

この構成によれば、仮想直線上で第２の磁電変換素子の位置を調整すればよく、測定精度を高める設計が容易になる。

【0012】

好適には、前記一方側にある複数の第２の磁電変換素子と、前記他方側にある複数の第２の磁電変換素子とは、前記中心線に対して線対称に配設されている。

【0013】

この構成によれば、中心線に対して線対称に第２の磁電変換素子が配置されるので、対称性が保たれ、地磁気のような一様な外来磁場を高い精度で相殺できる。

【0014】

好適には、前記仮想矩形の長辺は前記中心線に平行であり、その短辺は前記中心線に直交している。

【0015】

この構成によれば、第１の磁電変換素子が頂点に配置される仮想矩形の短辺を中心軸に直交するようにしたことで、磁電変換素子を配設する中心軸に直交する方向における必要な距離を短くできる。すなわち、被測定電流路と近隣電流路との距離を狭くできる。

【0016】

好適には、前記複数の第２の磁電変換素子は、前記仮想矩形の前記中心を中心とする仮想楕円上に配設されている。

【0017】

この構成によれば、仮想矩形の中心を中心とする仮想楕円上に第２の磁電変換素子を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。また、被測定電流路と近隣電流路との距離を狭くできる。

【0018】

好適には、前記第１の磁電変換素子及び前記第２の磁電変換素子の感度軸が、前記仮想矩形の中心を囲む閉径路に沿って一方向を向くように、前記第１の磁電変換素子及び前記第２の磁電変換素子が配設されている。

【0019】

この構成によれば、磁電変換素子の感度軸と被測定電流路の磁界との方向を合わせることができ、被測定電流路の磁界を効率的に検出でき、測定精度を高めることができる。

【0020】

好適には、前記第１の磁電変換素子及び前記第２の磁電変換素子は、同一特性である。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、さらなる小型化が図れると共に、近隣電流路の外来磁場の影響を大きく受けずに安定した電流検出が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】

【0022】

【図1】本発明の実施形態に係る電流センサを示す分解斜視図である。

【図2】本発明の実施形態に係る電流センサを示す斜視図である。

【図3】本発明の実施形態に係る電流センサの磁電変換素子の配置を説明するための図であって、図１に示すＺ１側から見た配線基板の上面図である。

【図4】図３に示す電流センサの近隣電流路を説明するための図である。

【図5】図３に示す電流センサにおいて、図４に示す近隣電流路ＣＮ１からの磁界の影響を説明するための図である。

【図6】本発明の実施形態に係る電流センサの磁電変換素子の配置の第1変形例を説明するための図であって、図１に示すＺ１側から見た配線基板の上面図である。

【図7】本発明の実施形態に係る電流センサの磁電変換素子の配置の第２変形例を説明するための図であって、図１に示すＺ１側から見た配線基板の上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

図１は、本発明の実施形態に係る電流センサ１０１を示す分解斜視図である。図２は、本発明の実施形態に係る電流センサ１０１を示す斜視図である。図３は、本発明の実施形態に係る電流センサ１０１を説明するための図であって、図１に示すＺ１側からＺ２側に見た配線基板１６の上面図である。

【0024】

図１及び図２に示すように、本発明の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を検出する複数の磁電変換素子１５と、複数の磁電変換素子１５が配置された配線基板１６とを備えて構成されている。また、電流センサ１０１は、配線基板１６を収納する収納部１１ｓを有する筐体１１と、磁電変換素子１５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。

【0025】

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、配線基板１６を収納する収納部１１ｓが形成されている。

【0026】

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。

【0027】

本実施形態では、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。

【0028】

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の中心ＰＰとなる。本実施形態では、中心ＰＰが、後述する仮想矩形Ｌの中心ＰＰとなる。

【0029】

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。

【0030】

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が中心ＰＰに配設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。

【0031】

押し部材１４Ｈは、略直方体形状で形成されており、ケース３１に形成された凹部３２に強く嵌合されるサイズで作製されている。この押し部材１４Ｈは、クリップバネ１４Ｋを押さえた状態で、ケース３１の凹部３２内に保持される。

【0032】

配線基板１６は、多層のプリント配線板（ＰＣＢ）を用いられ、配線板上に設けられた銅（Ｃｕ）等の金属箔をパターニングして、配線パターンが形成されている。配線基板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が挿通されて且つ配設される切欠１９が形成されている。すなわち、配線基板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。

【0033】

図１及び図３に示すように、配線基板１６の切欠１９の近傍には、複数（１０個）の磁電変換素子１５が配置され、切欠１９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、磁電変換素子１５の詳細な配置位置については後述する。

【0034】

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、磁電変換素子１５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。絶縁基体１３Ｋは、上方が開口した箱状に形成され、その内部に、取出し端子１３ｔを含む複数の端子が、各端子間を絶縁した状態で保持され収納されている。なお、本実施形態では、磁電変換素子１５からの電気信号を取り出すためにコネクタ１３を用いたが、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。

【0035】

磁電変換素子１５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出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出素子（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、説明を容易にするため詳細な図示は省略したが、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、配線基板１６にはんだ付けがされている。

【0036】

図３に示すように、電流センサ１０１では、被測定電流路ＣＢの中心ＰＰの周囲に、４個の第１の磁電変換素子１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄと、６個の第２の磁電変換素子１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅ，１７ｆとが配設さている。
第１の磁電変換素子１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄと、６個の第２の磁電変換素子１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅ，１７ｆは、同一の磁電変換特性を有している。これにより、電流センサ１０１の測定精度を高めるための設計が容易になる。

【0037】

仮想矩形Ｌ１の中心ＰＰは、前述したように、被測定電流路ＣＢの横断面（Ｘ，Ｙ断面）の中心となる。切欠１９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、仮想矩形Ｌ１の中心ＰＰ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。
図３に示すように、中心線Ｌ２に対して切欠１９の左側（Ｘ２方向側）の配線基板１６の表面には、第１の磁電変換素子１５ａ，１５ｂと第２の磁電変換素子１７ａ，１７ｂ，１７ｃが配設されている。また、Ｙ１方向から見て切欠１９の右側（Ｘ１方向側）の配線基板１６の表面には、第１の磁電変換素子１５ｃ，１５ｄと第２の磁電変換素子１７ｄ，１７ｅ，１７ｆが配設されている。

【0038】

図３に示すように、中心ＰＰを中心とする仮想矩形Ｌ１を規定した場合に、第１の磁電変換素子１５ａ〜１５ｄは、仮想矩形Ｌ１の４つの頂点に位置する。
具体的には、図３に示すように、中心ＰＰを通り、被測定電流路ＣＢの切欠３２ｃに沿った着脱方向（Ｙ１−Ｙ２方向）に平行な中心線Ｌ２を規定した場合に、仮想矩形Ｌ１の長辺は中心線Ｌ２に平行であり、その短辺は中心線Ｌ２に直交している。

【0039】

また、第２の磁電変換素子１７ａ〜１７ｆは、仮想矩形Ｌ１の内側に位置し、仮想矩形Ｌ１の中心である中心ＰＰに点対称位置にある。
具体的には、図３に示すように中心線Ｌ２に対してＸ２側に第２の磁電変換素子１７ａ〜１７ｃが位置し、Ｘ１側に第２の磁電変換素子１７ｄ〜１７ｆが位置している。
図３に示す例では、第２の磁電変換素子１７ａ〜１７ｃはＹ１−Ｙ２方向に平行な仮想直線Ｌ３上に位置し、第２の磁電変換素子１７ｄ〜１７ｆはＹ１−Ｙ２方向に平行な仮想直線Ｌ４上に位置している。仮想直線Ｌ３とＬ４とは、中心線Ｌ２に対して線対称である。

【0040】

第１の磁電変換素子１５ａ、第２の磁電変換素子１７ａ，１７ｂ，１７ｃ及び第１の磁電変換素子１５ｂは、第１の長方形Ｌ１の中心ＰＰに対して、それぞれ第１の磁電変換素子１５ｃ、第２の磁電変換素子１７ｄ，１７ｅ，１７ｆ及び第１の磁電変換素子１５ｄとそれぞれ点対称に配設されている。

【0041】

このように第１の磁電変換素子１５ａ〜１５ｄ及び第２の磁電変換素子１７ａ〜１７ｆを配設することで、磁電変換素子が円周上に等間隔で配設されている場合（比較例）と比較して、被測定電流路ＣＢが挿通されて且つ配設される磁電変換素子の配置でありながら、磁電変換素子の配設スペースを小さくできる。

【0042】

すなわち、比較例に係る磁電変換素子の場合には、被測定電流路ＣＢの配設位置を中心として周方向に等間隔で磁電変換素子が均等配置されている。そのため、磁電変換素子間から被測定電流路ＣＢを導入して配設位置に配設する場合、磁電変換素子同士の素子間隔として、少なくとも被測定電流路ＣＢが通過可能な間隔を確保する必要があるので、全ての磁電変換素子の配設領域が大きくなり、これに伴い配線基板が大型化してしまうことになる。

【0043】

一方、本実施形態に係る磁電変換素子１５の配置の場合には、３個の第２の磁電変換素子１７ａ，１７ｂ，１７ｃが第２の長方形Ｌ３の長辺Ｌ３１上に配設され、３個の第２の磁電変換素子１７ｆ，１７ｅ，１７ｄが第２の長方形Ｌ３の長辺Ｌ３２上に配設されている。
そのため、第２の磁電変換素子１７ａ，１７ｂ，１７ｃと第２の磁電変換素子１７ｆ，１７ｅ，１７ｄとの配置に必要なＸ１−Ｘ２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と隣接する近隣電流路ＣＮ１，ＣＮ２との距離を狭くできる。
その結果、特に切欠１９の形成方向と直交する方向（Ｘ１−Ｘ２方向）における磁電変換素子の配設領域を小さくすることができ、配線基板１６の小型化、つまり電流センサ１０１の小型化が可能である。特に配電盤のように複数の電流路を、できるだけ狭い間隔で設けたい用途では、切欠１９の左右の腕部１８の幅を狭くできることが重要となる。

【0044】

第１の磁電変換素子１５ａ〜１５ｄの感度軸（磁気を感知する方向）の向きＳＪは、仮想矩形Ｌ１の短辺に平行、すなわち、切欠３２ｃへの被測定電流路ＣＢの着脱方向Ｙ１−Ｙ２と直交している。これにより、電流センサ１０１の測定精度を高める設計が容易になる。
具体的には、第１の磁電変換素子１５ａ，１５ｃの感度軸の向きＳＪはＸ１方向であり、第１の磁電変換素子１５ｄ，１５ａの感度軸の向きＳＪはＸ２方向である。
また、第２の磁電変換素子１７ａ，１７ｂ，１７ｃの感度軸の向きＳＪはＹ１方向であり、第２の磁電変換素子１７ｄ，１７ｅ，１７ｆの感度軸の向きＳＪはＹ２方向である。
第１の磁電変換素子１５ａ〜１５ｄ及び第２の磁電変換素子１７ａ〜１７ｆは、それらの感度軸の向きＳＪが、被測定電流路ＣＢの中心である仮想矩形Ｌ１の中心ＰＰを囲む閉径路に沿って一方向（本実施形態では時計回り方向）を向くように配設されている。

【0045】

これにより、第２の磁電変換素子１７ａ，１７ｂ，１７は、中心ＰＰを中心に点対称位置にある第２の磁電変換素子１７ｄ，１７ｅ，１７ｆと感度軸の向きＳＪが逆になる。
後段の演算回路では、第１の磁電変換素子１５ａ〜１５ｄの出力と第２の磁電変換素子１７ａ〜１７ｆの出力とを加算することで、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、近隣電流路ＣＮの磁界に応じた成分をキャンセルする。

【0046】

図４は、図３に示す電流センサ１０１の近隣電流路を説明するための図である。
図５は、図３に示す電流センサ１０１において、図４に示す近隣電流路ＣＮ１からの磁界の影響を説明するための図である。
図５に示すように、第２の磁電変換素子１７ｄ，１７ｅ，１７ｆの位置は、Ｘ１側の近隣電流路ＣＮ１に近く、近隣電流路ＣＮ１からの磁界Ｂ１からの磁界が強い。しかも、第２の磁電変換素子１７ｄ，１７ｅ，１７ｆの感度軸の向きと、近隣電流路ＣＮ１からの磁界Ｂ１の向きが平行に近い。但し、第２の磁電変換素子１７ｄ，１７ｅ，１７ｆの感度軸の向きと、近隣電流路ＣＮ１からの磁界Ｂ１の向きは、ほぼ逆方向である。つまり、近隣電流路ＣＮ１からの磁界Ｂ１の感度軸方向成分は、感度軸方向と逆である。以上より、第２の磁電変換素子１７ｄ，１７ｅ，１７ｆでは、近隣電流路ＣＮ１からの磁界Ｂ１が、負の符号の大きな絶対値で計測される。

【0047】

Ｘ２側の第２の磁電変換素子１７ａ，１７ｂ，１７ｃの位置は、Ｘ１側の近隣電流路ＣＮ１から遠く、近隣電流路ＣＮ１からの磁界Ｂ１からの磁界が弱い。第２の磁電変換素子１７ａ，１７ｂ，１７ｃの感度軸の向きと、近隣電流路ＣＮ１からの磁界Ｂ１の向きが平行に近い。第２の磁電変換素子１７ａ，１７ｂ，１７ｃの感度軸の向きと、近隣電流路ＣＮ１からの磁界Ｂ１の向きは、ほぼ同一方向である。以上より、第２の磁電変換素子１７ａ，１７ｂ，１７ｃでは、近隣電流路ＣＮ１からの磁界Ｂ１が、正の符号の小さな絶対値で計測される。

【0048】

Ｘ２側の第１の磁電変換素子１５ａ，１５ｂの位置は、Ｘ１側の近隣電流路ＣＮ１から遠く、近隣電流路ＣＮ１からの磁界Ｂ１からの磁界が弱い。第１の磁電変換素子１５ａ，１５ｂの感度軸の向きと、近隣電流路ＣＮ１からの磁界Ｂ１の向きは直交に近い。但し、近隣電流路ＣＮ１からの磁界Ｂ１の感度軸方向成分は、感度軸方向と同じである。以上より、第１の磁電変換素子１５ａ，１５ｂでは、近隣電流路ＣＮ１からの磁界Ｂ１が、正の符号の非常に小さな絶対値で計測される。

【0049】

Ｘ１側の第１の磁電変換素子１５ｃ，１５ｄの位置は、Ｘ１側の近隣電流路ＣＮ１からやや近く、近隣電流路ＣＮ１からの磁界Ｂ１からの磁界がやや強い。第１の磁電変換素子１５ａ，１５ｂの感度軸の向きと、近隣電流路ＣＮ１からの磁界Ｂ１の向きは、平行ではなく、直交もしていない。但し、近隣電流路ＣＮ１からの磁界Ｂ１の感度軸方向成分は、感度軸方向と同じである。以上より、第１の磁電変換素子１５ｃ，１５ｄでは、近隣電流路ＣＮ１からの磁界Ｂ１が、正の符号のやや大きな絶対値で計測される。しかも、本発明では、「Ｘ１側の第１の磁電変換素子１５ｃ，１５ｄ」を、近隣電流路ＣＮ１側（Ｘ１側）に近づけて配置することで、計測される値を大きくしている。

【0050】

以上説明したとおり、合計３つの第２の磁電変換素子１７ｄ，１７ｅ，１７ｆによって、近隣電流路ＣＮ１からの磁界Ｂ１が、負の符号で計測される。一方、合計７つの第１の磁電変換素子１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，第２の磁電変換素子１７ａ，１７ｂ，１７ｃによって、近隣電流路ＣＮ１からの磁界Ｂ１が、正の符号で計測される。
上述したとおり、第２の磁電変換素子１７ｄ，１７ｅ，１７ｆによって、近隣電流路ＣＮ１からの磁界Ｂ１が大きく計測される。第２の磁電変換素子１７ａ，１７ｂ，１７ｃによって、近隣電流路ＣＮ１からの磁界Ｂ１が、小さく計測される。第１の磁電変換素子１５ａ，１５ｂによって、近隣電流路ＣＮ１からの磁界Ｂ１が、非常に小さく計測される。第１の磁電変換素子１５ｃ，１５ｄによって、近隣電流路ＣＮ１からの磁界Ｂ１が、やや大きく計測される。

【0051】

従って、「合計３つの第２の磁電変換素子１７ｄ，１７ｅ，１７ｆによって計測される近隣電流路ＣＮ１からの磁界Ｂ１の合計(符号は負になる)」と、「合計７つの第１の磁電変換素子１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，第２の磁電変換素子１７ａ，１７ｂ，１７ｃによって計測される近隣電流路ＣＮ１からの磁界Ｂ１の合計（符号は正になる）」とが概ね一致する。本実施形態では、第１の磁電変換素子１５ｃ，１５ｄの位置を近隣電流路ＣＮ１に近づけることによって、全ての磁電変換素子（第１の磁電変換素子１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，第２の磁電変換素子１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅ，１７ｆ）で計測される近隣電流路ＣＮ１からの磁界Ｂ１の合計を、精度良く０に近づけることができる。

【0052】

なお、第１の磁電変換素子１５ａと１５ｂは、第１の磁電変換素子１５ｃ，１５ｄと、中心線Ｌ２に対して、線対称な位置である。このため、第１の磁電変換素子１５ｃ，１５ｄを近隣電流路ＣＮ１に近づけると、第１の磁電変換素子１５ａ，１５ｂは、近隣電流路ＣＮ１から遠ざかる。このため、第１の磁電変換素子１５ｃと１５ｄによって計測される近隣電流路ＣＮ１からの磁界Ｂ１を大きくすると、第１の磁電変換素子１５ａと１５ｂによって計測される近隣電流路ＣＮ１からの磁界Ｂ１は小さくなる。つまり、変化の大小方向だけで考えると、第１の磁電変換素子１５ａ〜１５ｄの中心線Ｌ２からの距離を変えたことによる「第１の磁電変換素子１５ｃと１５ｄによって計測される近隣電流路ＣＮ１からの磁界Ｂ１の大きさの変化」と、「第１の磁電変換素子１５ａと１５ｂによって計測される近隣電流路ＣＮ１からの磁界Ｂ１の大きさの変化」とは、相殺する。

【0053】

しかし、上述したとおり、「第１の磁電変換素子１５ａと１５ｂによって計測される近隣電流路ＣＮ１からの磁界Ｂ１の大きさ」は、非常に小さい。このため、「第１の磁電変換素子１５ｃと１５ｄによって計測される近隣電流路ＣＮ１からの磁界Ｂ１の大きさの変化』と、『第１の磁電変換素子１５ａと１５ｂによって計測される近隣電流路ＣＮ１からの磁界Ｂ１の大きさの変化』とは、完全には相殺されない。よって、第１の磁電変換素子１５ａ〜１５ｄの中心線からの距離を変えることで、全ての磁電変換素子（第１の磁電変換素子１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，第２の磁電変換素子１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅ，１７ｆ）で計測される近隣電流路ＣＮ１からの磁界Ｂ１の合計を、ほぼ０にできる。

【0054】

以上説明したように、電流センサ１０１によれば、近隣電流路ＣＮ１からの磁界の影響を精度良くキャンセルして、被測定電流路ＣＢの電流を正確に検出できる。これにより、電流センサ１０１の検出精度を落とすことなく、さらなる小型化が図れる。

【0055】

図４のように電流センサ１０１が、２つの近隣電流路ＣＮ１、近隣電流路ＣＮ２に挟まれた場合、重ね合わせの理が成立する。このため、電流路ＣＮ１、ＣＮ、ＣＮ２が等間隔で配置されていれば、２つの近隣電流路ＣＮ１、近隣電流路ＣＮ２の磁界の影響を共に精度良く相殺できる。

【0056】

また、電流センサ１０１によれば、図３に示すように第１の磁電変換素子１５ａ〜１５ｄ及び第２の磁電変換素子１７ａ〜１７ｆを配置したことで、磁電変換素子の配置エリアのＸ方向の幅を最小限にでき、被測定電流路ＣＢと近隣電流路ＣＮ１，ＣＮ２との距離を狭くできる。これにより、配線基板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１９の左右の腕部１８の幅が狭くできる。

【0057】

また、電流センサ１０１によれば、図３に示すように第１の磁電変換素子１５ａ〜１５ｄ及び第２の磁電変換素子１７ａ〜１７ｆの感度軸の方向ＳＪを規定したことで、磁電変換素子が円周上に等間隔で配設されている場合（比較例）と比較して、各磁電変換素子を配線基板１６に実装する際に、容易に実装することができると共に、配線基板１６と第１の磁電変換素子１５ａ〜１５ｄ及び第２の磁電変換素子１７ａ〜１７ｆ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ＣＢ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。

【0058】

電流センサ１０１では、切欠１９の両側の２列の仮想直線Ｌ３，Ｌ４上に第２の磁電変換素子１７ａ〜１７ｆを配置すると共にでき仮想の長方形Ｌの４つの頂点に第１の磁電変換素子１５ａ〜１５ｄを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。

【0059】

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。

【0060】

図６は、本発明の実施形態に係る電流センサの磁電変換素子の配置の第1変形例を説明するための図であって、図１に示すＺ１側から見た配線基板の上面図である。
なお、図６に示すように、第１の磁電変換素子１５ｄの感度軸の向きＳＪを第１の磁電変換素子１５ａとは逆のＸ１方向とし、第１の磁電変換素子１５ｃの感度軸の向きＳＪを第１の磁電変換素子１５ｂとは逆のＸ２方向とし、第２の磁電変換素子１７ｄ，１７ｅ，１７ｆの感度軸の向きＳＪを第２の磁電変換素子１７ａ，１７ｂ，１７ｃと同じＹ１方向としてもよい。

【0061】

この場合は、後段の演算回路では、第１の磁電変換素子１５ａ，１５ｂ及び第２の磁電変換素子１７ａ，１７ｂ，１７ｃの出力から、第１の磁電変換素子１５ｃ，１５ｄ及び第２の磁電変換素子１７ｄ，１７ｅ，１７ｆ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、近隣電流路ＣＮの磁界に応じた成分をキャンセルする。

【0062】

図７は、本発明の実施形態に係る電流センサの磁電変換素子の配置の第２変形例を説明するための図であって、図１に示すＺ１側から見た配線基板の上面図である。
図７に示すように、中心ＰＰを中心とする仮想矩形Ｌ１を規定した場合に、第１の磁電変換素子１５ａ〜１５ｄは、仮想矩形Ｌ１の４つの頂点に位置する。
また、第２の磁電変換素子１７ａ〜１７ｆは、仮想矩形Ｌ１の内側に位置し、仮想矩形Ｌ１の中心である中心ＰＰに点対称位置にある。

【0063】

具体的には、第２の磁電変換素子１７ａ〜１７ｆは、図６に示すように仮想楕円Ｌ５上に位置し、中心線Ｌ２に対してＸ２側に第２の磁電変換素子１７ａ〜１７ｃが位置し、Ｘ１側に第２の磁電変換素子１７ｄ〜１７ｆが位置している。
第２の磁電変換素子１７ａ〜１７ｃと第２の磁電変換素子１７ｄ〜１７ｆとはそれぞれ中心線Ｌ２に対して線対称に位置している。
図７の構成によっても、近隣電流路ＣＮの磁界に応じた成分を精度良くキャンセルできる。

【0064】

なお、図７では、第２の磁電変換素子１７ｂ、１７ｅが部分的に仮想矩形Ｌ１からはみ出ている。しかし、本発明における、磁電変換素子の位置は、磁電変換素子の中心の位置を意味する。このため、第２の磁電変換素子１７ａ〜１７ｆのパッケージの一部が、第１の磁電変換素子１５ａ〜１５ｄの中心を結ぶ仮想矩形Ｌ１からはみ出ていても、本発明に含まれる。

【0065】

また、上述した実施形態では、第１の磁電変換素子１５ａ〜１５ｄ及び第２の磁電変換素子１７ａ〜１７ｆの全てを配線基板１６の一方の面に配設した場合を例示したが、一部あるいは全部の磁電変換素子を他方の面に配設してもよい。

【0066】

また、上述した実施形態において、磁電変換素子の数は、第１の磁電変換素子が４つ、第２の磁電変換素子が４つ以上であれば、特に限定されない。

【0067】

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。

【0068】

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出素子であれば良く、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】

【0069】

１０１…電流センサ
１１…筐体
１３…コネクタ
１５ａ〜１５ｄ…第１の磁電変換素子
１６…配線基板
１７ａ〜１７ｆ…第２の磁電変換素子
３１…ケース
ＢＢ…中心
ＣＢ…被測定電流路
ＣＮ１，ＣＮ２…近隣電流路
Ｌ１…仮想矩形
Ｌ２…中心線
Ｌ３、Ｌ４…仮想直線
Ｌ５…仮想楕円

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】