特許 6881937 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】6881937

(24)【登録日】2021年5月10日

(45)【発行日】2021年6月2日

(54)【発明の名称】電流センサ

(51)【国際特許分類】

   G01R 15/20 20060101AFI20210524BHJP

【ＦＩ】

   G01R15/20 B

【請求項の数】11

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2016-201904(P2016-201904)

(22)【出願日】2016年10月13日

(65)【公開番号】特開2017-120252(P2017-120252A)

(43)【公開日】2017年7月6日

【審査請求日】2019年7月3日

(31)【優先権主張番号】特願2015-257535(P2015-257535)

(32)【優先日】2015年12月28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

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(72)【発明者】

【氏名】蛇口 広行

【審査官】 島田 保

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１２／０２９４３８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１４−１７４１７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１９６７９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０３６６３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０９８６３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／１７２１１４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００６−３００７３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／０３０１２９（ＷＯ，Ａ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｒ １５／００−１７／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電流路と、
前記電流路に流れる電流による磁界ベクトルの第１方向の磁界成分が前記第１方向と直交する第２方向の位置に応じて変化する場所において、前記第２方向に並んで配置され、それぞれ前記第１方向と平行な感度方向を持つ第１磁気センサ及び第２磁気センサを含んだセンサ部と、
前記第１磁気センサにおいて検出される磁界と前記第２磁気センサにおいて検出される磁界との差に応じた信号を生成する信号生成部と、
前記センサ部に比べて前記電流路から前記第１方向へ離間した位置に、前記センサ部を挟んで前記電流路と対向する表面を持つ磁性部材とを有し、
前記電流路は、電流が流れる方向と垂直な仮想平面において線対称な楕円状の磁界を形成し、
前記線対称な楕円状の磁界における楕円の長軸に対応する対称軸が前記第１方向と平行であり、
前記電流路と前記磁性部材とが前記対称軸上に並んで配置され、
前記センサ部が前記電流路と前記磁性部材との間に位置し、
前記第１磁気センサ及び前記第２磁気センサは、前記仮想平面において前記対称軸を挟んで配置され、
前記磁性部材の前記表面は、前記対称軸と垂直に交わる平面を含み、
前記磁性部材の前記平面は、前記第２方向における当該平面の中心の位置で前記対称軸と垂直に交わり、
前記電流路は、前記仮想平面における断面形状が、前記第１方向に平行な長辺と前記第２方向に平行な短辺とを持つ長方形であり、
前記磁性部材は、前記仮想平面における断面形状が、前記第１方向に平行な短辺と前記第２方向に平行な長辺とを持つ長方形であり、
前記磁性部材の前記長辺の長さは、前記第１方向における前記電流路と前記磁性部材との隙間の長さ以上である、
電流センサ。

【請求項2】

前記磁性部材の前記長辺の長さは、前記隙間の長さの２．５倍以下である、
請求項１に記載の電流センサ。

【請求項3】

電流路と、
前記電流路に流れる電流による磁界ベクトルの第１方向の磁界成分が前記第１方向と直交する第２方向の位置に応じて変化する場所において、前記第２方向に並んで配置され、それぞれ前記第１方向と平行な感度方向を持つ第１磁気センサ及び第２磁気センサを含んだセンサ部と、
前記第１磁気センサにおいて検出される磁界と前記第２磁気センサにおいて検出される磁界との差に応じた信号を生成する信号生成部と、
前記センサ部に比べて前記電流路から前記第１方向へ離間した位置に、前記センサ部を挟んで前記電流路と対向する表面を持つ磁性部材とを有し、
前記電流路は、電流が流れる方向と垂直な仮想平面において線対称な楕円状の磁界を形成し、
前記線対称な楕円状の磁界における楕円の長軸に対応する対称軸が前記第１方向と平行であり、
前記電流路と前記磁性部材とが前記対称軸上に並んで配置され、
前記センサ部が前記電流路と前記磁性部材との間に位置し、
前記第１磁気センサ及び前記第２磁気センサは、前記仮想平面において前記対称軸を挟んで配置され、
前記磁性部材の前記表面は、前記対称軸と同じ角度で交わり、互いの交わりによる交線が前記対称軸と垂直であり、前記電流路と対向する側における二面角が劣角となる姿勢で互いに傾斜し、前記仮想平面との交線の長さが等しい２つの平面を有する、
電流センサ。

【請求項4】

前記第１磁気センサと前記第２磁気センサとが１つの集積回路チップ内に設けられている、
請求項１乃至３の何れか一項に記載の電流センサ。

【請求項5】

前記第１磁気センサ及び前記第２磁気センサは、前記第１方向と平行な感度方向を持ち、当該感度方向と垂直な感度影響方向の磁界成分に応じて感度が変化する磁電変換素子をそれぞれ少なくとも１つ含み、
前記第１磁気センサに含まれる１つの前記磁電変換素子と前記第２磁気センサに含まれる１つの前記磁電変換素子とのペアが少なくとも１つ形成されており、
前記ペアをなす２つの前記磁電変換素子は、前記感度方向が互いに同一方向であるとともに、前記感度影響方向が互いに同一方向であり、
前記信号生成部は、前記ペアをなす２つの前記磁電変換素子のそれぞれにおいて検出される磁界の差に応じた信号を生成する、
請求項１乃至４の何れか一項に記載の電流センサ。

【請求項6】

電流路と、
前記電流路に流れる電流による磁界ベクトルの第１方向の磁界成分が前記第１方向と直交する第２方向の位置に応じて変化する場所において、前記第２方向に並んで配置され、それぞれ前記第１方向と平行な感度方向を持つ第１磁気センサ及び第２磁気センサを含んだセンサ部と、
前記第１磁気センサにおいて検出される磁界と前記第２磁気センサにおいて検出される磁界との差に応じた信号を生成する信号生成部と、
前記センサ部に比べて前記電流路から前記第１方向へ離間した位置に、前記センサ部を挟んで前記電流路と対向する表面を持つ磁性部材とを有し、
前記第１磁気センサ及び前記第２磁気センサは、前記第１方向と平行な感度方向を持ち、当該感度方向と垂直な感度影響方向の磁界成分に応じて感度が変化する磁電変換素子をそれぞれ少なくとも１つ含み、
前記第１磁気センサに含まれる１つの前記磁電変換素子と前記第２磁気センサに含まれる１つの前記磁電変換素子とのペアが少なくとも１つ形成されており、
前記ペアをなす２つの前記磁電変換素子は、前記感度方向が互いに同一方向であるとともに、前記感度影響方向が互いに同一方向であり、
前記信号生成部は、前記ペアをなす２つの前記磁電変換素子のそれぞれにおいて検出される磁界の差に応じた信号を生成する、
電流センサ。

【請求項7】

前記ペアをなす２つの前記磁電変換素子が直列接続されたハーフブリッジ回路が形成されており、
前記信号生成部は、前記ハーフブリッジ回路における２つの前記磁電変換素子の接続中点に生じる信号に基づいて、前記ハーフブリッジ回路における２つの前記磁電変換素子のそれぞれにおいて検出される磁界の差に応じた信号を生成する、
請求項５又は６に記載の電流センサ。

【請求項8】

２つの前記ハーフブリッジ回路が並列接続されたフルブリッジ回路が形成されており、
一方の前記ハーフブリッジ回路に属する前記磁電変換素子の前記感度方向と他方の前記ハーフブリッジ回路に属する前記磁電変換素子の前記感度方向とが逆方向であり、
前記信号生成部は、一方の前記ハーフブリッジ回路の前記接続中点に生じる信号と他方の前記ハーフブリッジ回路の前記接続中点に生じる信号との差に基づいて、各ハーフブリッジ回路における２つの前記磁電変換素子のそれぞれにおいて検出される磁界の差に応じた信号を生成する、
請求項７に記載の電流センサ。

【請求項9】

一方の前記ハーフブリッジ回路に属する前記磁電変換素子の前記感度影響方向と他方の前記ハーフブリッジ回路に属する前記磁電変換素子の前記感度影響方向とが逆方向である、
請求項８に記載の電流センサ。

【請求項10】

前記第１磁気センサ及び前記第２磁気センサは、２つの直列接続された磁電変換素子により形成されるハーフブリッジ回路をそれぞれ含み、
前記ハーフブリッジ回路における前記２つの磁電変換素子は、前記第１方向と平行かつ互いに逆向きの感度方向を持つとともに、当該感度方向と垂直かつ互いに同じ向きの感度影響方向を持ち、前記感度影響方向の磁界成分に応じてそれぞれ感度が変化し、
前記第１磁気センサの前記ハーフブリッジ回路と、前記第２磁気センサの前記ハーフブリッジ回路とが並列接続されたフルブリッジ回路が形成されており、
前記フルブリッジ回路における対角の２つの磁電変換素子が、互いに逆向きの前記感度方向を持つとともに、互いに逆向きの前記感度影響方向を持ち、
前記信号生成部が、前記フルブリッジ回路における一方の前記ハーフブリッジ回路の接続中点に生じる信号と他方の前記ハーフブリッジ回路の接続中点に生じる信号との差に基づいて、一方の前記ハーフブリッジ回路に属する前記磁電変換素子において検出される磁界と他方の前記ハーフブリッジ回路に属する前記磁電変換素子において検出される磁界との差に応じた信号を生成する、
請求項１乃至４の何れか一項に記載の電流センサ。

【請求項11】

電流路と、
前記電流路に流れる電流による磁界ベクトルの第１方向の磁界成分が前記第１方向と直交する第２方向の位置に応じて変化する場所において、前記第２方向に並んで配置され、それぞれ前記第１方向と平行な感度方向を持つ第１磁気センサ及び第２磁気センサを含んだセンサ部と、
前記第１磁気センサにおいて検出される磁界と前記第２磁気センサにおいて検出される磁界との差に応じた信号を生成する信号生成部と、
前記センサ部に比べて前記電流路から前記第１方向へ離間した位置に、前記センサ部を挟んで前記電流路と対向する表面を持つ磁性部材とを有し、
前記第１磁気センサ及び前記第２磁気センサは、２つの直列接続された磁電変換素子により形成されるハーフブリッジ回路をそれぞれ含み、
前記ハーフブリッジ回路における前記２つの磁電変換素子は、前記第１方向と平行かつ互いに逆向きの感度方向を持つとともに、当該感度方向と垂直かつ互いに同じ向きの感度影響方向を持ち、前記感度影響方向の磁界成分に応じてそれぞれ感度が変化し、
前記第１磁気センサの前記ハーフブリッジ回路と、前記第２磁気センサの前記ハーフブリッジ回路とが並列接続されたフルブリッジ回路が形成されており、
前記フルブリッジ回路における対角の２つの磁電変換素子が、互いに逆向きの前記感度方向を持つとともに、互いに逆向きの前記感度影響方向を持ち、
前記信号生成部が、前記フルブリッジ回路における一方の前記ハーフブリッジ回路の接続中点に生じる信号と他方の前記ハーフブリッジ回路の接続中点に生じる信号との差に基づいて、一方の前記ハーフブリッジ回路に属する前記磁電変換素子において検出される磁界と他方の前記ハーフブリッジ回路に属する前記磁電変換素子において検出される磁界との差に応じた信号を生成する、
電流センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、異なる場所で検出された被測定電流による磁界の差に基づいて被測定電流を測定する差動式の電流センサに関するものである。

【背景技術】

【0002】

被測定電流の磁界に基づいて電流を測定する場合、外来磁界の影響による測定誤差が問題となる。外来磁界の影響を低減するため、差動式の電流センサでは、特定の方向（感度方向）の磁界に対して強い感度を示す一対の磁気センサ（ホール素子，磁気抵抗素子など）が用いられる。一対の磁気センサは、被測定電流の周囲に、互いの感度方向がほぼ平行となるように配置される。また、大きな測定感度が得られるように、一対の磁気センサは、被測定電流による磁界の向きがほぼ反対となる場所に、感度方向が磁界の方向とほぼ平行となる姿勢で配置される。

【0003】

一対の磁気センサが配置される場所における被測定電流の磁界は、ベクトルの向きが反対であり、ベクトルとしての磁界の差が大きい。この磁界の差は、被測定電流に応じた大きさを持つ。差動式の電流センサでは、一対の磁気センサにおいて検出されるベクトルとしての磁界の差に基づいて、電流の測定結果が得られる。例えば、一対の磁気センサの感度方向が同じである場合、一対の磁気センサにおける２つの検出信号の差に基づいて電流の測定結果が得られる。一対の磁気センサの感度方向が逆である場合は、一対の磁気センサにおける２つの検出信号の和に基づいて電流の測定結果が得られる。

【0004】

被測定電流の周囲の磁界は、場所によってベクトルの方向や大きさが異なるのに対して、比較的遠いノイズ源からの外来磁界は、ベクトルの方向と大きさが場所に依らない一様な磁界となる。そのため、一対の磁気センサが配置される場所における外来磁界は、ベクトルとしての差が小さい。従って、一対の磁気センサにおいて検出されるベクトルとしての磁界の差に含まれる外来磁界の成分が非常に小さくなり、外来磁界の影響による電流の測定誤差が大幅に低減する。

【0005】

下記の特許文献１には、配線基板の表面と裏面に搭載された一対の磁気センサによる差動式の電流センサが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】国際公開第２０１２／０２９４３８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上述のように、比較的遠いノイズ源からの外来磁界は、ベクトルの方向と大きさが場所に依らず一様となるため、差動式の電流センサによって測定結果への影響を効果的に低減できる。しかしながら、例えば複数の測定チャンネルを有する電流センサの場合、それぞれ測定対象の電流が流れる複数のバスバが近接して配置される。この場合、１つのバスバに流れる電流を測定対象とすると、他のバスバに流れる電流はノイズ源となる。すなわち、比較的近い場所にあるノイズ源から外来磁界が発生する。ノイズ源が比較的近い場所にある場合、ノイズ源からの外来磁界は場所によってベクトルの方向と大きさ変化するため、ベクトルとしての磁界の差を検出する差動式の電流センサであっても、測定結果への影響を低減し難くなる。このような外来磁界の影響を低減するためには、一対の磁気センサの距離を短くすればよいが、そうすると測定対象の電流による磁界の差も小さくなるため、測定感度が低下してしまう。

【0008】

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、外来磁界の影響による測定誤差を低減しつつ良好な測定感度を得ること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】

【0009】

本発明に係る電流センサは、電流路と、前記電流路に流れる電流による磁界ベクトルの第１方向の磁界成分が前記第１方向と直交する第２方向の位置に応じて変化する場所において、前記第２方向に並んで配置され、それぞれ前記第１方向と平行な感度方向を持つ第１磁気センサ及び第２磁気センサを含んだセンサ部と、前記第１磁気センサにおいて検出される磁界と前記第２磁気センサにおいて検出される磁界との差に応じた信号を生成する信号生成部と、前記センサ部に比べて前記電流路から前記第１方向へ離間した位置に、前記センサ部を挟んで前記電流路と対向する表面を持つ磁性部材とを有する。

【0010】

上記の構成によれば、前記磁性部材の前記表面の近くでは、前記表面の法線方向における磁界成分が大きくなる。そのため、前記磁性部材の前記表面と前記電流路との間に挟まれた前記センサ部においても、前記磁性部材の前記表面と垂直な方向における磁界成分が大きくなる。また、前記磁性部材の前記表面は、前記センサ部に比べて前記電流路から前記第１方向へ離間した位置にあるため、前記センサ部において前記磁性部材の前記表面と垂直な方向における磁界成分が大きくなれば、前記第１方向の磁界成分も大きくなる。前記センサ部において前記第１方向の磁界成分も大きくなると、前記第２方向の位置に応じた前記第１方向の磁界成分の変化が強調されて大きくなる。前記センサ部において、前記第１磁気センサ及び前記第２磁気センサは前記第２方向に並んでおり、また、それぞれの感度方向が前記第１方向と平行である。そのため、前記第２方向の位置に応じた前記第１方向の磁界成分の変化が前記センサ部において大きくなると、前記第１磁気センサにおいて検出される磁界と前記第２磁気センサにおいて検出される磁界との差が大きくなる。これにより、電流の測定感度が高くなる。また、同じ測定感度を得るために必要な前記第１磁気センサと前記第２磁気センサとの距離が短くなる。従って、前記第１磁気センサと前記第２磁気センサとの距離を短くすることで外来磁界の影響による測定誤差を低減しつつ、良好な測定感度を得ることが可能となる。

【0011】

好適に、前記電流路は、電流が流れる方向と垂直な仮想平面において線対称な楕円状の磁界を形成してよい。前記線対称な楕円状の磁界における楕円の長軸に対応する対称軸は、前記第１方向と平行であってよい。前記電流路と前記磁性部材とが、前記対称軸上に並んで配置されてよい。前記センサ部が、前記電流路と前記磁性部材との間に位置してよい。

【0012】

上記の構成によれば、前記楕円状の磁界において、楕円の長軸と垂直な方向の位置に応じた長軸と平行な磁界成分の変化は、楕円の短軸と垂直な方向の位置に応じた短軸と平行な磁界成分の変化に比べて、相対的に大きい。そのため、前記第１磁気センサ及び前記第２磁気センサの感度方向と平行な前記第１方向が前記楕円状の磁界における楕円の長軸に対応する対称軸と平行であることにより、前記第２方向の位置に応じた前記第１方向の磁界成分の変化が大きくなる。また、前記楕円状の磁界において、楕円の長軸と垂直な方向の位置に応じた長軸と平行な磁界成分の変化は、長軸上において最も大きくなる。そのため、前記電流路と前記磁性部材とが前記対称軸上に並んで配置され、前記電流路と前記磁性部材との間に前記センサ部が位置することにより、前記第２方向の位置に応じた前記第１方向の磁界成分の変化がより大きくなる。従って、前記第１磁気センサにおいて検出される磁界と前記第２磁気センサにおいて検出される磁界との差が大きくなり、電流の測定感度が高くなる。

【0013】

好適に、前記第１磁気センサ及び前記第２磁気センサは、前記仮想平面において前記対称軸を挟んで配置されてよい。

【0014】

上記の構成によれば、前記第２方向の位置に応じた磁界ベクトルの変化が最も大きい前記第１対称軸が前記第１磁気センサと前記第２磁気センサとの間に位置するため、前記第１磁気センサにおいて検出される磁界と前記第２磁気センサにおいて検出される磁界との差が大きくなり、電流の測定感度が高くなる。

【0015】

好適に、前記磁性部材の前記表面は、前記対称軸と垂直に交わる平面を含んでよい。

【0016】

上記の構成によれば、前記磁性部材の前記平面の法線方向と前記第１方向とが平行になるため、前記センサ部における前記第１方向の磁界成分がより大きくなり、前記第２方向の位置に応じた前記第１方向の磁界成分の変化がより強調されて大きくなる。これにより、前記第１磁気センサにおいて検出される磁界と前記第２磁気センサにおいて検出される磁界との差が大きくなり、電流の測定感度が高くなる。また、前記対称軸と垂直に交わる面が平面であるため、前記第２方向の位置に応じた前記第１方向の磁界成分の変化が連続的になる。これにより、前記センサ部の前記第２方向の位置に応じた電流の測定感度の変化が連続的になるため、前記センサ部の配置位置に要求される精度が緩和される。

【0017】

好適に、前記磁性部材の前記平面は、前記第２方向における当該平面の中心の位置で前記対称軸と垂直に交わってよい。

【0018】

上記の構成によれば、前記第２方向の位置に応じた前記第１方向の磁界成分の変化が前記対称軸を中心として連続的かつ対称となる。これにより、電流の測定感度が高くなる前記対称軸の近傍において、前記センサ部の配置位置に要求される精度が緩和される。

【0019】

好適に、前記電流路は、前記仮想平面における断面形状が、前記第１方向に平行な長辺と前記第２方向に平行な短辺とを持つ長方形であってよい。
これにより、前記電流路の周囲には、線対称な楕円状の磁界が形成される。

【0020】

好適に、前記磁性部材は、前記仮想平面における断面形状が、前記第１方向に平行な短辺と前記第２方向に平行な長辺とを持つ長方形であってよい。
これにより、前記センサ部における前記第１方向の磁界成分が大きくなる。

【0021】

好適に、前記電流路は、前記仮想平面における断面形状が、前記第１方向に平行な長辺と前記第２方向に平行な短辺とを持つ長方形であってよい。前記磁性部材は、前記仮想平面における断面形状が、前記第１方向に平行な短辺と前記第２方向に平行な長辺とを持つ長方形であってよい。前記磁性部材の前記長辺の長さは、前記第１方向における前記電流路と前記磁性部材との隙間の長さ以上であってよい。
これにより、前記第２方向の位置に応じた前記第１方向の磁界成分の変化が大きくなるため、電流の測定感度が高くなる。

【0022】

好適に、前記磁性部材の前記長辺の長さは、前記隙間の長さの２．５倍以下であってよい。
これにより、電流の測定感度を高めつつ、前記磁性部材の前記長辺の長さが抑制される。

【0023】

好適に、前記磁性部材の前記表面は、前記対称軸と同じ角度で交わり、互いの交わりによる交線が前記対称軸と垂直であり、前記電流路と対向する側における二面角が劣角となる姿勢で互いに傾斜し、前記仮想平面との交線の長さが等しい２つの平面を有してよい。

【0024】

上記の構成によれば、前記第１方向の磁界成分が更に強くなる。また、前記第２方向の位置に応じた前記第１方向の磁界成分の変化が前記対称軸を中心として連続的かつ対称となる。これにより、電流の測定感度が高くなる前記対称軸の近傍において、前記センサ部の配置位置に要求される精度が緩和される。

【0025】

好適に、前記第１磁気センサと前記第２磁気センサとが１つの集積回路チップ内に設けられていてよい。
これにより、前記第１磁気センサと前記第２磁気センサとの距離が短くなるため、外来磁界の影響を受け難くなる。

【0026】

好適に、前記第１磁気センサ及び前記第２磁気センサは、前記第１方向と平行な感度方向を持ち、当該感度方向と垂直な感度影響方向の磁界成分に応じて感度が変化する磁電変換素子をそれぞれ少なくとも１つ含んでよい。前記第１磁気センサに含まれる１つの前記磁電変換素子と前記第２磁気センサに含まれる１つの前記磁電変換素子とのペアが少なくとも１つ形成されてよい。前記ペアをなす２つの前記磁電変換素子は、前記感度方向が互いに同一方向であるとともに、前記感度影響方向が互いに同一方向であってよい。前記信号生成部は、前記ペアをなす２つの前記磁電変換素子のそれぞれにおいて検出される磁界の差に応じた信号を生成してよい。

【0027】

上記の構成によれば、前記ペアをなす２つの前記磁電変換素子において、前記感度方向が互いに同一方向とされており、前記感度影響方向も互いに同一方向とされている。これにより、前記ペアをなす２つの前記磁電変換素子に一様な外来磁界が加わった場合、前記ペアをなす２つの前記磁電変換素子における感度は、当該外来磁界によって同様な変化を生じる。そのため、前記ペアをなす２つの前記磁電変換素子のそれぞれにおける磁界の検出結果は、当該外来磁界によって同様な変化を生じる。従って、前記ペアをなす２つの前記磁電変換素子のそれぞれにおいて検出される磁界の差に応じた信号は、当該外来磁界の影響を受け難くなる。

【0028】

好適に、前記ペアをなす２つの前記磁電変換素子が直列接続されたハーフブリッジ回路が形成されてよい。前記信号生成部は、前記ハーフブリッジ回路における２つの前記磁電変換素子の接続中点に生じる信号に基づいて、前記ハーフブリッジ回路における２つの前記磁電変換素子のそれぞれにおいて検出される磁界の差に応じた信号を生成してよい。

【0029】

上記の構成によれば、前記ハーフブリッジ回路において直列接続された２つの前記磁電変換素子のそれぞれにおける磁界の検出結果は、一様な外来磁界によって同様な変化を生じる。そのため、前記ハーフブリッジ回路における２つの前記磁電変換素子の接続中点に生じる信号は、当該外来磁界の影響を受け難くなる。従って、当該接続中点に生じる信号に基づいて前記信号生成部により生成される信号は、当該外来磁界の影響を受け難くなる。

【0030】

好適に、２つの前記ハーフブリッジ回路が並列接続されたフルブリッジ回路が形成されてよい。一方の前記ハーフブリッジ回路に属する前記磁電変換素子の前記感度方向と他方の前記ハーフブリッジ回路に属する前記磁電変換素子の前記感度方向とが逆方向であってよい。前記信号生成部は、一方の前記ハーフブリッジ回路の前記接続中点に生じる信号と他方の前記ハーフブリッジ回路の前記接続中点に生じる信号との差に基づいて、各ハーフブリッジ回路における２つの前記磁電変換素子のそれぞれにおいて検出される磁界の差に応じた信号を生成してよい。

【0031】

上記の構成によれば、２つの前記ハーフブリッジ回路の接続中点に生じる信号が、それぞれ、一様な外来磁界の影響を受け難くなる。そのため、２つの前記ハーフブリッジ回路の接続中点に生じる信号の差に基づいて前記信号生成部により生成される信号は、当該外来磁界の影響を受け難くなる。
また、上記の構成によれば、一方の前記ハーフブリッジ回路に属する前記磁電変換素子の前記感度方向と他方の前記ハーフブリッジ回路に属する前記磁電変換素子の前記感度方向とが逆方向とされている。これにより、２つの前記ハーフブリッジ回路における２つの接続中点に生じる信号の差は、各ハーフブリッジ回路における２つの前記磁電変換素子のそれぞれにおいて検出される磁界の差に応じた信号となる。当該２つの接続中点に生じる信号の差は、前記第１磁気センサが配置される場所における磁界と前記第２磁気センサが配置される場所における磁界との差に対して、感度が高くなる。従って、前記信号生成部において生成される信号は、前記電流路に流れる電流に対する感度が高くなる。

【0032】

好適に、一方の前記ハーフブリッジ回路に属する前記磁電変換素子の前記感度影響方向と他方の前記ハーフブリッジ回路に属する前記磁電変換素子の前記感度影響方向とが逆方向であってよい。

【0033】

上記の構成によれば、一様な外来磁界が前記フルブリッジ回路の各磁電変換素子に加わった場合、前記接続中点に生じる信号に含まれる当該外来磁界の感度影響方向の磁界による成分が、２つの前記ハーフブリッジ回路における２つの接続中点に生じる信号の差をとることによって、相互に打ち消しあう。そのため、前記信号生成部において生成される信号は、当該外来磁界の影響を更に受け難くなる。

【0034】

好適に、前記第１磁気センサ及び前記第２磁気センサは、２つの直列接続された磁電変換素子により形成されるハーフブリッジ回路をそれぞれ含んでよい。前記ハーフブリッジ回路における前記２つの磁電変換素子は、前記第１方向と平行かつ互いに逆向きの感度方向を持つとともに、当該感度方向と垂直かつ互いに同じ向きの感度影響方向を持ち、前記感度影響方向の磁界成分に応じてそれぞれ感度が変化してよい。前記第１磁気センサの前記ハーフブリッジ回路と、前記第２磁気センサの前記ハーフブリッジ回路とが並列接続されたフルブリッジ回路が形成されていてよい。前記フルブリッジ回路における対角の２つの磁電変換素子が、互いに逆向きの前記感度方向を持つとともに、互いに同じ向きの前記感度影響方向を持ってよい。前記信号生成部が、前記フルブリッジ回路における一方の前記ハーフブリッジ回路の接続中点に生じる信号と他方の前記ハーフブリッジ回路の接続中点に生じる信号との差に基づいて、一方の前記ハーフブリッジ回路に属する前記磁電変換素子において検出される磁界と他方の前記ハーフブリッジ回路に属する前記磁電変換素子において検出される磁界との差に応じた信号を生成してよい。

【0035】

上記の構成によれば、前記フルブリッジ回路における一方の前記ハーフブリッジ回路の接続中点に生じる信号と他方の前記ハーフブリッジ回路の接続中点に生じる信号との差において、前記磁電変換素子の感度変化に伴うそれぞれの前記信号の誤差成分が互いに打ち消し合い、トータルの前記誤差成分が小さくなる。従って、一様な外来磁界の影響により前記磁電変換素子の感度が変化しても、前記信号生成部で生成される信号は、当該外来磁界の影響を受け難くなる。

【発明の効果】

【0036】

本発明によれば、外来磁界の影響による測定誤差を低減しつつ良好な測定感度を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0037】

【図1】第１の実施形態に係る電流センサの一例を示す図である。

【図2】図１に示す電流センサの電流通流方向と垂直な断面を示す図である。

【図3】図２に示す電流センサにおいて測定対象の電流により生じる誘導磁界を説明するための図である。図３Ａは電流路の周囲に生じる誘導磁界の例を示し、図３Ｂは磁性部材と電流路との隙間における誘導磁界の拡大図を示す。

【図4】磁性部材が存在しない場合の誘導磁界の比較例を説明するための図である。図４Ａは電流路の周囲に生じる誘導磁界の例を示し、図４Ｂは図３Ｂと同じ場所における誘導磁界の拡大図を示す。

【図5】第１の実施形態に係る電流センサにおけるセンサ部及び信号生成部の構成の一例を示す図である。

【図6】第１の実施形態に係る電流センサにおいて測定対象の電流により生じる誘導磁界のシミュレーション結果を示す図である。

【図7】図６と同じ条件で磁性部材が存在しない場合における誘導磁界のシミュレーション結果を示す図である。

【図8】Ｘ方向の位置に応じたＺ方向の磁界成分の変化のシミュレーション結果を示す図である。図８Ａは磁性部材が存在しない場合のシミュレーション結果を示し、図８Ｂは磁性部材が存在する場合のシミュレーション結果を示す。

【図9】磁性部材と電流路との隙間を一定に保って磁性部材の長さを変化させた場合における磁束密度勾配のシミュレーション結果を示す図である。

【図10】第２の実施形態に係る電流センサにおけるセンサ部及び信号生成部の構成の一例を示す図である。

【図11】第２の実施形態に係る電流センサにおけるセンサ部の変形例を示す図である。

【図12】第２の実施形態に係る電流センサにおけるセンサ部の他の変形例を示す図である。

【図13】第３の実施形態に係る電流センサにおけるセンサ部及び信号生成部の構成の一例を示す図である。

【図14】本発明に係る電流センサの一変形例を示す図である。

【図15】本発明に係る電流センサの他の一変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0038】

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電流センサの一例を示す図である。
図１に示す電流センサは、測定対象の電流Ｉが流れる電流路１０と、電流Ｉによる磁界（磁束密度）を検出する第１磁気センサ２１及び第２磁気センサ２２を含んだセンサ部２０と、第１磁気センサ２１及び第２磁気センサ２２における磁界の向きを調節する磁性部材４０とを有する。

【0039】

本明細書では、互いに直交する３つの方向を「Ｘ」、「Ｙ」及び「Ｚ」とする。図１に示すように、Ｘ方向に含まれる互いに逆向きの方向を「Ｘ１」及び「Ｘ２」とし、Ｙ方向に含まれる互いに逆向きの方向を「Ｙ１」及び「Ｙ２」とし、Ｚ方向に含まれる互いに逆向きの方向を「Ｚ１」及び「Ｚ２」とする。Ｚ方向は本発明における第１方向に対応し、Ｘ方向は本発明における第２方向に対応する。

【0040】

図１の例において、電流路１０はＹ方向に延在する導体であり、Ｘ方向の幅がＺ方向の幅に比べて狭い板状の形状を持つ。測定対象の電流Ｉは、電流路１０の延在方向（Ｙ方向）に流れる。

【0041】

センサ部２０の第１磁気センサ２１及び第２磁気センサ２２は、電流Ｉによる磁界ベクトルのＺ方向の磁界成分がＸ方向の位置に応じて変化する場所に配置されており、図１の例では、板状の電流路１０における幅狭の面からＺ方向へ離れた場所に配置される。また、第１磁気センサ２１及び第２磁気センサ２２は、Ｘ方向に並んで配置される。

【0042】

第１磁気センサ２１及び第２磁気センサ２２は、磁界に応じた電気信号を生成する磁電変換素子を含んで構成されており、特定の感度方向の磁界に対して強い感度を示す。磁電変換素子は、例えば、ホール素子や磁気抵抗素子（ＧＭＲ素子，ＴＭＲ素子など）である。第１磁気センサ２１の感度方向Ｓ１と第２磁気センサ２２の感度方向Ｓ２は、何れもＺ方向と平行である。また図１の例において、第１磁気センサ２１の感度方向Ｓ１と第２磁気センサ２２の感度方向Ｓ２は逆向きである。すなわち、第１磁気センサ２１の感度方向Ｓ１は、図１の矢印で表すＺ方向と同じであり、第２磁気センサ２２の感度方向Ｓ２は、このＺ方向の矢印に対して反対の方向である。本発明の他の例では、感度方向Ｓ１と感度方向Ｓ２が同一方向でもよい。

【0043】

一例において、第１磁気センサ２１及び第２磁気センサ２２は、同一の集積回路チップ内に形成される。

【0044】

磁性部材４０は、センサ部２０に比べて電流路１０からＺ方向へ離間した位置に、センサ部２０を挟んで電流路１０と対向する表面４１を持つ。図１の例において、磁性部材４０の表面４１は、板状の電流路１０における幅狭の面からＺ方向へ離れた場所に位置しており、この磁性部材４０の表面４１と電流路１０との間にセンサ部２０が配置される。磁性部材４０は、例えばパーマロイやフェライト等の軟磁性を示す磁性体であり、高い透磁率を持つ。磁性部材４０の表面４１では、Ｘ方向の磁界成分に比べてＺ方向の磁界成分が大きくなる。そのため、磁性部材４０の表面４１と電流路１０との間に配置されるセンサ部２０においても、Ｚ方向の磁界成分が強調されて大きくなる。

【0045】

図２は、図１に示す電流センサの電流通流方向（Ｙ方向）と垂直な断面を示す図である。
電流Ｉの通流方向（Ｙ方向）と垂直な仮想平面における電流路１０の断面形状は、Ｚ方向と平行な対称軸ＡＬに対して線対称な形状であり、図１の例では、Ｚ方向に平行な長辺とＸ方向に平行な短辺とを持つ長方形である。電流路１０と磁性部材４０は、対称軸ＡＬ上に並んで配置される。センサ部２０は、電流路１０と磁性部材４０との間に位置する。

【0046】

第１磁気センサ２１及び第２磁気センサ２２は、電流Ｉの通流方向（Ｙ方向）と垂直な同一の仮想平面上に位置しており、この仮想平面において対称軸ＡＬを挟んで配置される。図２の例において、第１磁気センサ２１と第１磁気センサ２１は、対称軸ＡＬについて対称に配置される。また図２の例において、第１磁気センサ２１と第２磁気センサ２２は、磁性部材４０と電流路１０との隙間のほぼ中央に配置される。

【0047】

磁性部材４０の表面４１は、図１，図２の例において平面である。対称軸ＡＬは、この平面である表面４１のＸ方向における中心の位置で、表面４１と垂直に交わる。

【0048】

電流Ｉの通流方向（Ｙ方向）と垂直な仮想平面における磁性部材４０の断面形状は、対称軸ＡＬに対して線対称な形状であり、図２の例では、Ｚ方向に平行な短辺とＸ方向に平行な長辺とを持つ長方形である。

【0049】

センサ部２０と磁性部材４０は、例えば図１，図２に示すように、共通の配線基板５に配置される。電流路１０と配線基板５は、図示しない筐体に固定される。

【0050】

図３は、図１に示す電流センサにおいて測定対象の電流Ｉにより生じる誘導磁界を説明するための図である。図３Ａは電流路の周囲に生じる誘導磁界ＭＦの例を示し、図３Ｂは磁性部材４０と電流路１０との隙間における誘導磁界の拡大図を示す。

【0051】

電流路１０は、電流Ｉの通流方向（Ｙ方向）と垂直な仮想平面において楕円状の誘導磁界ＭＦを形成する。この楕円状の誘導磁界ＭＦは、図３において示すように、対称軸ＡＬについて線対称である。対称軸ＡＬは、線対称な楕円状の誘導磁界ＭＦにおける楕円の長軸に対応する。図３の例において、電流Ｉは紙面の表から裏に向かって流れるため、誘導磁界ＭＦの方向は紙面の表から見て右回りとなる。

【0052】

図４は、磁性部材４０が存在しない場合の誘導磁界の比較例を説明するための図である。図４Ａは電流路１０の周囲に生じる誘導磁界ＭＦａの例を示し、図４Ｂは図３Ｂと同じ場所における誘導磁界ＭＦａの拡大図を示す。
図３と図４を比較して分かるように、磁性部材４０が存在する場合の磁性部材４０と電流路１０との隙間における誘導磁界ＭＦは、磁性部材４０が存在しない場合の誘導磁界ＭＦａに比べて、Ｚ方向の磁界成分が強調されて大きくなる。

【0053】

図３Ｂ及び図４Ｂにおいて、「Ｐ１」は第１磁気センサ２１の位置を示し、「Ｐ２」は第２磁気センサ２２の位置を示す。位置Ｐ１における磁界ベクトルＢ１は、Ｚ１方向の磁界成分Ｂ１ｚとＸ１方向の磁界成分Ｂ１ｘを持ち、位置Ｐ２における磁界ベクトルＢ２は、Ｚ２方向の磁界成分Ｂ２ｚとＸ１方向の磁界成分Ｂ２ｘを持つ。磁性部材４０が存在する場合におけるＺ方向の磁界成分Ｂ１ｚ，Ｂ２ｚは、磁性部材４０が存在しない場合に比べて大きくなる。

【0054】

磁性部材４０と空間との境界である表面４１の近傍では、表面４１と垂直なＺ方向における磁界（磁束密度）［Ｔ］が連続であるとともに、表面４１と平行なＸ方向における磁場の強さ［Ａ／ｍ］が連続である。また、透磁率の大きい磁性部材４０では透磁率の低い空間に比べて相対的に磁界が大きくなる。そのため、表面４１に近い空間では、表面４１と垂直なＺ方向における磁界成分が表面４１と平行なＸ方向における磁界成分に比べて大きくなる。これにより、図３Ｂ及び図４Ｂにおいて示すように、磁性部材４０と電流路１０との隙間におけるＺ方向の磁界成分Ｂ１ｚ，Ｂ２ｚが、磁性部材４０が存在しない場合に比べて強調されて大きくなる。すなわち、位置Ｐ１におけるＺ方向の磁界成分Ｂ１ｚは上向きに大きくなり、位置Ｐ２におけるＺ方向の磁界成分Ｂ２ｚは下向きに大きくなる。これは、Ｘ方向の位置に応じたＺ方向の磁界成分の変化が大きくなることに相当する。

【0055】

図５は、本実施形態に係る電流センサにおけるセンサ部２０及び信号生成部３０の構成の一例を示す図である。図５の例において、第１磁気センサ２１は磁電変換素子２０１及び２０２を含み、第２磁気センサ２２は磁電変換素子２０３及び２０４を含む。

【0056】

本実施形態では、一例として、磁電変換素子２０１〜２０４がＧＭＲ素子などの磁気抵抗素子であるものとし、感度方向の磁界が大きくなると抵抗値が小さくなり、感度方向の磁界が小さくなると抵抗値が大きくなるものとする。図５の例において、磁電変換素子２０１〜２０４の記号中の白い矢印は感度方向を示す。この例において、磁電変換素子２０１及び２０３の感度方向はＺ１方向であり、磁電変換素子２０２及び２０４の感度方向はＺ２方向である。

【0057】

磁電変換素子２０１及び２０２は、電源電圧ＶＤＤとグランドＧＮＤとの間において直列に接続される。磁電変換素子２０１の一端は電源電圧ＶＤＤに接続され、磁電変換素子２０２の一端はグランドＧＮＤに接続される。磁電変換素子２０１は、位置Ｐ１におけるＺ１方向の磁界成分Ｂ１ｚが大きくなると抵抗値が減少し、磁界成分Ｂ１ｚが小さくなると抵抗値が増大する。磁電変換素子２０２は、磁界成分Ｂ１ｚが大きくなると抵抗値が増大し、磁界成分Ｂ１ｚが小さくなると抵抗値が減少する。そのため、磁電変換素子２０１と磁電変換素子２０２との接続点に生じる電圧Ｖ１は、位置Ｐ１におけるＺ１方向の磁界成分Ｂ１ｚが大きくなると上昇し、磁界成分Ｂ１ｚが小さくなると低下する。

【0058】

磁電変換素子２０３及び２０４は、電源電圧ＶＤＤとグランドＧＮＤとの間において直列に接続される。磁電変換素子２０３の一端は電源電圧ＶＤＤに接続され、磁電変換素子２０４の一端はグランドＧＮＤに接続される。磁電変換素子２０３は、位置Ｐ２におけるＺ２方向の磁界成分Ｂ２ｚが大きくなると抵抗値が増大し、磁界成分Ｂ２ｚが小さくなると抵抗値が減少する。磁電変換素子２０４は、磁界成分Ｂ２ｚが大きくなると抵抗値が減少し、磁界成分Ｂ２ｚが小さくなると抵抗値が増大する。そのため、磁電変換素子２０３と磁電変換素子２０４との接続点に生じる電圧Ｖ２は、位置Ｐ２におけるＺ２方向の磁界成分Ｂ２ｚが大きくなると低下し、磁界成分Ｂ２ｚが小さくなると上昇する。

【0059】

電流路１０においてＹ１方向（図２における紙面の表から裏へ向かう方向）に流れる電流Ｉが大きくなると、位置Ｐ１におけるＺ１方向きの磁界成分Ｂ１ｚが大きくなるとともに、位置Ｐ２におけるＺ２方向の磁界成分Ｂ２ｚが大きくなり、第１磁気センサ２１の電圧Ｖ１が上昇するとともに、第２磁気センサ２２の電圧Ｖ２が低下する。これにより、電圧差（Ｖ１−Ｖ２）が大きくなる。逆に、このＹ１方向の電流Ｉが小さくなると、電圧差（Ｖ１−Ｖ２）が小さくなる。

【0060】

本実施形態に係る電流センサは、第１磁気センサ２１において検出される磁界と第２磁気センサ２２において検出される磁界との差に応じた信号ＤＡＴを生成する信号生成部３０を有する。図５の例において、信号生成部３０は、第１磁気センサ２１の出力電圧Ｖ１と第２磁気センサ２２の出力電圧Ｖ２との差（Ｖ１−Ｖ２）を増幅するアンプ回路３１と、アンプ回路３１の出力信号に基づいて、電流Ｉによる誘導磁界ＭＦに比例した信号ＤＡＴを生成する処理部３２を有する。処理部３２は、例えば、アンプ回路３１の出力信号を所定データ長のデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、このデジタル信号に所定の信号処理を施して信号ＤＡＴを生成するコンピュータ等の信号処理回路を含んで構成される。信号ＤＡＴは、電流Ｉの測定結果を示す。

【0061】

図６は、本発明の実施形態に係る電流センサにおいて測定対象の電流により生じる誘導磁界ＭＦのシミュレーション結果を示す図である。図６における矢印は、電流Ｉの通流方向（Ｙ方向）と垂直な仮想平面における磁界の向きを示す。図６において示すように、磁性部材４０の表面４１の近傍における磁界の方向は、表面４１の法線方向であるＺ方向とほぼ平行になる。そのため、表面４１と電流路１０との隙間の空間では、Ｚ方向の磁界成分が強調される。

【0062】

図７は、図６と同じ条件で磁性部材４０が存在しない場合における誘導磁界ＭＦａのシミュレーション結果を示す図である。図６と図７を比較して分かるように、磁性部材４０と電流路１０との隙間における磁界は、磁性部材４０が存在しない場合に比べて、Ｚ方向の磁界成分が強調されて大きくなる。

【0063】

図８は、Ｘ方向の位置に応じたＺ方向の磁界成分の変化のシミュレーション結果を示す図である。図８Ａは磁性部材４０が存在しない場合のシミュレーション結果を示し、図８Ｂは磁性部材４０が存在する場合のシミュレーション結果を示す。このシミュレーション結果のグラフにおける縦軸は、第１磁気センサ２１及び第２磁気センサ２２が配置されるＺ方向の位置（磁性部材４０と電流路１０との隙間の中央）におけるＺ方向の磁界成分［Ｔ］を示し、横軸は対称軸ＡＬを基準とするＸ方向の位置を示す。

【0064】

図８Ａと図８Ｂを比較して分かるように、Ｘ方向の位置の変化に対するＺ方向の磁界成分の変化率（以下、「磁束密度勾配」と記す場合がある。）は、磁性部材４０を設けることによって大きくなる。また、磁性部材４０を設けることによって磁束密度勾配が一定とみなせる領域が拡大し、配置位置に要求される精度が緩和される。磁性部材４０が存在しない場合の磁束密度勾配の最大値は「−３．７ｍＴ／ｍｍ」、磁性部材４０を設けた場合の磁束密度勾配の最大値は「−６．０ｍＴ／ｍｍ」である。磁束密度勾配は、何れも対称軸ＡＬ付近において最大となる。

【0065】

図９は、磁性部材４０と電流路１０との隙間を一定（Ｄ＝４ｍｍ）に保って磁性部材４０の長さＬを変化させた場合における磁束密度勾配のシミュレーション結果を示す図である。縦軸の磁束密度勾配［ｍＴ／ｍｍ］は、対称軸ＡＬ上における磁性部材４０と電流路１０との隙間の中央における値である。

【0066】

図９のシミュレーション結果から分かるように、磁性部材４０のＸ方向における長さＬ（Ｙ方向に垂直な断面の長方形における長辺の長さ）が、磁性部材４０と電流路１０との隙間の長さＤ以上になると、磁束密度勾配が最大値（−６．０ｍＴ／ｍｍ）に近い値となる。また、磁性部材４０の長さＬが隙間の長さＤに対して２．５倍（Ｌ＝１０ｍｍ）より大きくなると、磁束密度勾配は減少傾向を示す。従って、大きな磁束密度勾配を得るためには、隙間の長さＤに対する磁性部材４０の長さＬの比率「Ｌ／Ｄ」が１以上であることが好ましい。また、磁性部材４０の長さＬを抑える観点から、この比率「Ｌ／Ｄ」は２．５以下であることが好ましい。

【0067】

以上説明したように、本実施形態に係る電流センサによれば、磁性部材４０の表面４１の近くでは、表面４１の法線方向における磁界成分が大きくなる。そのため、磁性部材４０の表面４１と電流路１０との間に挟まれたセンサ部２０においても、磁性部材４０の表面４１と垂直な方向における磁界成分が大きくなる。また、磁性部材４０の表面４１は、センサ部２０に比べて電流路１０からＺ方向へ離間した位置にあるため、センサ部２０において磁性部材４０の表面４１と垂直な方向における磁界成分が大きくなれば、Ｚ方向の磁界成分も大きくなる。センサ部２０においてＺ方向の磁界成分も大きくなると、Ｘ方向の位置に応じたＺ方向の磁界成分の変化が強調されて大きくなる。センサ部２０において、第１磁気センサ２１及び第２磁気センサ２２はＸ方向に並んでおり、また、それぞれの感度方向Ｓ１，Ｓ２がＺ方向と平行である。そのため、Ｘ方向の位置に応じたＺ方向の磁界成分の変化がセンサ部２０において大きくなると、第１磁気センサ２１において検出される磁界と第２磁気センサ２２において検出される磁界との差が大きくなる。これにより、電流Ｉの測定感度が高くなる。また、同じ測定感度を得るために必要な第１磁気センサ２１と第２磁気センサ２２との距離が短くなる。従って、第１磁気センサ２１と第２磁気センサ２２との距離を短くすることで外来磁界の影響による測定誤差を低減しつつ、良好な測定感度を得ることができる。

【0068】

本実施形態に係る電流センサによれば、電流路１０により形成される楕円状の誘導磁界ＭＦにおいて、楕円の長軸と垂直な方向（Ｘ方向）の位置に応じた長軸と平行な磁界成分（Ｚ方向の磁界成分）の変化は、楕円の短軸と垂直な方向（Ｚ方向）の位置に応じた短軸と平行な磁界成分（Ｘ方向の磁界成分）の変化に比べて、相対的に大きい。そのため、第１磁気センサ２１及び第２磁気センサ２２の感度方向Ｓ１，Ｓ２が楕円状の誘導磁界ＭＦにおける楕円の長軸に対応する対称軸ＡＬと平行であることにより、Ｘ方向の位置に応じたＺ方向の磁界成分の変化を大きくすることができる。
更に、楕円状の誘導磁界ＭＦにおいて、楕円の長軸と垂直な方向（Ｘ方向）の位置に応じた長軸と平行な磁界成分（Ｚ方向の磁界成分）の変化は、長軸上において最も大きくなる。そのため、電流路１０と磁性部材４０とが楕円の長軸に沿った対称軸ＡＬ上に並んで配置され、その電流路１０と磁性部材４０との間にセンサ部２０が位置することにより、Ｘ方向の位置に応じたＺ方向の磁界成分の変化をより大きくすることができる。
従って、第１磁気センサ２１において検出される磁界と第２磁気センサ２２において検出される磁界との差を大きくできるため、電流の測定感度を高めることができる。

【0069】

本実施形態に係る電流センサによれば、Ｘ方向の位置に応じた磁界ベクトルの変化が最も大きくなる場所である対称軸ＡＬが第１磁気センサ２１と第２磁気センサ２２との間に位置する。これにより、第１磁気センサ２１において検出される磁界と第２磁気センサ２２において検出される磁界との差をより大きくできるため、電流の測定感度を高めることができる。

【0070】

本実施形態に係る電流センサによれば、磁性部材４１の表面４１が平面であり、その法線方向とＺ方向とが平行になる。そのため、センサ部２０におけるＺ方向の磁界成分がより大きくなり、Ｘ方向の位置に応じたＺ方向の磁界成分の変化がより強調されて大きくなる。これにより、第１磁気センサ２１において検出される磁界と第２磁気センサ２２において検出される磁界との差を大きくできるため、電流の測定感度を高めることができる。また、対称軸ＡＬと垂直に交わる表面４１が平面であるため、Ｘ方向の位置に応じたＺ方向の磁界成分の変化が連続的になる。これにより、センサ部２０のＸ方向の位置に応じた電流の測定感度の変化が連続的になるため、センサ部２０の配置位置に要求される精度を緩和することが可能となり、製造が容易になる。

【0071】

本実施形態に係る電流センサによれば、磁性部材４０の表面（平面）４１は、Ｘ方向における表面（平面）４１の中心の位置で対称軸ＡＬと垂直に交わる。そのため、Ｘ方向の位置に応じたＺ方向の磁界成分の変化が、対称軸ＡＬを中心として連続的かつ対称となる。これにより、電流の測定感度が高くなる対称軸ＡＬの近傍において、センサ部２０の配置位置に要求される精度を緩和できる。

【0072】

本実施形態に係る電流センサによれば、電流Ｉの通流方向（Ｙ方向）と垂直な仮想平面における電流路１０の断面形状が、Ｚ方向に平行な長辺とＸ方向に平行な短辺とを持つ長方形であり、当該仮想平面における磁性部材４０の断面形状が、Ｚ方向に平行な短辺とＸ方向に平行な長辺とを持つ長方形であり、磁性部材４０のＸ方向の長さＬは、Ｚ方向における電流路１０と磁性部材４０との隙間の長さＤ以上である。これにより、図９のシミュレーション結果において示すように、Ｘ方向の位置に応じたＺ方向の磁界成分が大きくできるため、電流の測定感度を高めることができる。

【0073】

本実施形態に係る電流センサによれば、磁性部材４０のＸ方向の長さＬは、Ｚ方向における電流路１０と磁性部材４０との隙間の長さＤの２．５倍以下である。これにより、図９のシミュレーション結果において示すように、電流の測定感度を高めつつ、磁性部材４０のＸ方向の長さを抑制できる。

【0074】

本実施形態に係る電流センサによれば、第１磁気センサ２１と第２磁気センサ２２が１つの集積回路チップ内に設けられる。これにより、第１磁気センサ２１と第２磁気センサ２２の距離が短くなるため、外来磁界の影響を受け難くすることができる。

【0075】

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
第２の実施形態に係る電流センサは、上述した第１の実施形態に係る電流センサにおけるセンサ部２０の構成を変更したものであり、他の構成は概ね第１の実施形態に係る電流センサと同一である。

【0076】

図１０は、第２の実施形態に係る電流センサにおけるセンサ部２０Ａ及び信号生成部３０の構成の一例を示す図である。図１０の例において、センサ部２０Ａは、第１磁気センサ２１Ａと第２磁気センサ２２Ａを有する。第１磁気センサ２１Ａ及び第２磁気センサ２２Ａは、それぞれ第１磁気センサ２１及び第２磁気センサ２２と同じ場所（図３のＰ１，Ｐ２）に配置されており、これらの場所における電流Ｉの磁界は第１磁気センサ２１及び第２磁気センサ２２と同じである。

【0077】

図１０の例において、第１磁気センサ２１Ａは磁電変換素子２１１及び２１２を含み、第２磁気センサ２２Ａは磁電変換素子２１３及び２１４を含む。磁電変換素子２１１〜２１４は、Ｚ方向と平行な感度方向をそれぞれ持つとともに、感度方向に対して垂直な方向の磁界成分に応じてそれぞれ感度が変化する。本明細書では、磁電変換素子の感度に変化を生じさせる磁界の方向を「感度影響方向」と呼ぶ。例えばＧＭＲ素子やＴＭＲ素子などの磁気抵抗素子の場合、ハードバイアス層によるバイアス磁界の方向が感度影響方向となる。感度影響方向の磁界成分が変化すると、見かけ上バイアス磁界が変化したことと等価になるため、感度方向の磁界を抵抗値へ変換する度合いである感度が変化する。また、磁気収束板を用いたホール素子においても、感度方向に比べて相対的に小さい出力信号を生じる感度影響方向が感度方向に対して垂直な方向に存在する場合がある。

【0078】

図１０の例において、磁電変換素子２１１〜２１４の記号中の白い矢印は感度方向を示し、黒い矢印は感度影響方向を示す。この例において、磁電変換素子２１１及び２１３の感度方向はＺ１方向であり、感度影響方向はＸ１方向である。また、磁電変換素子２１２及び２１４の感度方向はＺ２方向であり、感度影響方向はＸ２方向である。

【0079】

本実施形態では、第１磁気センサ２１Ａに属する磁電変換素子２１１と第２磁気センサ２２Ａに属する磁電変換素子２１３とが１つのペアを形成し、第１磁気センサ２１Ａに属する磁電変換素子２１２と第２磁気センサ２２Ａに属する磁電変換素子２１４とが別の１つのペアを形成する。ペアをなす２つの磁電変換素子（２１１及び２１３のペア、２１２及び２１４のペア）は、互いの感度影響方向が同一であり、互いの感度方向も同一である。

【0080】

図５に示すセンサ部２０では、同じ磁気センサに属する（ほぼ同じ場所に位置する）２つ磁電変換素子が電源電圧ＶＤＤとグランドＧＮＤとの間に直列接続される。これに対し、図１０に示すセンサ部２０Ａでは、上述したペアをなす２つの磁電変換素子、すなわち、異なる磁気センサに属する（対称軸ＡＬに対して対称な場所に位置する）２つ磁電変換素子が、電源電圧ＶＤＤとグランドＧＮＤとの間に直列接続される。

【0081】

具体的には、磁電変換素子２１１及び２１３が電源電圧ＶＤＤとグランドＧＮＤとの間において直列接続される。磁電変換素子２１１の一端が電源電圧ＶＤＤに接続され、磁電変換素子２１３の一端がグランドＧＮＤに接続される。磁電変換素子２１１及び２１３の接続中点には、電圧Ｖ３が生じる。直列接続された磁電変換素子２１１及び２１３は、ハーフブリッジ回路ＨＢ１を形成する。

【0082】

また、磁電変換素子２１２及び２１４が電源電圧ＶＤＤとグランドＧＮＤとの間において直列接続される。磁電変換素子２１２の一端が電源電圧ＶＤＤに接続され、磁電変換素子２１４の一端がグランドＧＮＤに接続される。磁電変換素子２１２及び２１４の接続中点には、電圧Ｖ４が生じる。直列接続された磁電変換素子２１２及び２１４は、ハーフブリッジ回路ＨＢ２を形成する。

【0083】

この２つのハーフブリッジ回路ＨＢ１及びＨＢ２は並列接続されており、１つのフルブリッジ回路を形成している。各磁電変換素子２１１〜２１４の感度方向は、輪郭線の矢印で示している。各磁電変換素子２１１〜２１４の感度影響方向は、黒色で塗りつぶした矢印で示している。ハーフブリッジ回路ＨＢ１に属する磁電変換素子２１１及び２１３の感度方向（Ｚ１）と、ハーフブリッジ回路ＨＢ２に属する磁電変換素子２１２及び２１４の感度方向（Ｚ２）とが逆方向である。また、ハーフブリッジ回路ＨＢ１に属する磁電変換素子２１１及び２１３の感度影響方向（Ｘ１）と、ハーフブリッジ回路ＨＢ２に属する磁電変換素子２１２及び２１４の感度影響方向（Ｘ２）とが逆方向である。

【0084】

磁電変換素子２１１は、位置Ｐ１におけるＺ１方向の磁界成分Ｂ１ｚが大きくなると抵抗値が減少し、磁界成分Ｂ１ｚが小さくなると抵抗値が増大する。磁電変換素子２１３は、位置Ｐ２におけるＺ２方向の磁界成分Ｂ２ｚが大きくなると抵抗値が増大し、磁界成分Ｂ２ｚが小さくなると抵抗値が減少する。そのため、ハーフブリッジ回路ＨＢ１を形成する磁電変換素子２１１及び２１３の接続中点に生じる電圧Ｖ３は、磁界成分Ｂ１ｚ及び磁界成分Ｂ２が大きくなると上昇し、磁界成分Ｂ１ｚ及び磁界成分Ｂ２が小さくなると低下する。

【0085】

磁電変換素子２１２は、位置Ｐ１におけるＺ１方向の磁界成分Ｂ１ｚが大きくなると抵抗値が増大し、磁界成分Ｂ１ｚが小さくなると抵抗値が減少する。磁電変換素子２１４は、位置Ｐ２におけるＺ２方向の磁界成分Ｂ２ｚが大きくなると抵抗値が減少し、磁界成分Ｂ２ｚが小さくなると抵抗値が増大する。そのため、ハーフブリッジ回路ＨＢ２を形成する磁電変換素子２１２及び２１４の接続中点に生じる電圧Ｖ４は、磁界成分Ｂ１ｚ及び磁界成分Ｂ２が大きくなると低下し、磁界成分Ｂ１ｚ及び磁界成分Ｂ２が小さくなると上昇する。

【0086】

電流路１０のＹ１方向の電流Ｉが大きくなると、位置Ｐ１におけるＺ１方向きの磁界成分Ｂ１ｚが大きくなるとともに、位置Ｐ２におけるＺ２方向の磁界成分Ｂ２ｚが大きくなり、電圧Ｖ３が上昇するとともに電圧Ｖ４が低下する。これにより、電圧差（Ｖ３−Ｖ４）が大きくなる。逆に、Ｙ１方向の電流Ｉが小さくなると、電圧差（Ｖ３−Ｖ４）が小さくなる。

【0087】

本実施形態において、信号生成部３０は、第１磁気センサ２１Ａに含まれる磁電変換素子（２１１、２１２）において検出される磁界と、第２磁気センサ２２Ａに含まれる磁電変換素子（２１３、２１４）において検出される磁界との差に応じた信号ＤＡＴを生成する。すなわち、信号生成部３０は、ハーフブリッジ回路ＨＢ１の接続中点に生じる電圧Ｖ３と、ハーフブリッジ回路ＨＢ２の接続中点に生じる電圧Ｖ４との差（Ｖ３−Ｖ４）に基づいて信号ＤＡＴを生成する。

【0088】

アンプ回路３１は、電圧Ｖ３と電圧Ｖ４との差（Ｖ３−Ｖ４）を増幅する。処理部３２は、アンプ回路３１の出力信号に基づいて、電流Ｉによる誘導磁界ＭＦに比例した信号ＤＡＴを生成する。信号ＤＡＴは、電流Ｉの測定結果を示す。

【0089】

以上説明したように、本実施形態に係る電流センサでは、第１磁気センサ２１Ａに含まれる磁電変換素子２１１と第２磁気センサ２２Ａに含まれる磁電変換素子２１３とのペアによるハーフブリッジ回路ＨＢ１が形成されており、このペアをなす磁電変換素子２１１及び２１３の感度方向が互いに同一方向であるとともに、感度影響方向が互いに同一方向である。ペアをなす磁電変換素子２１１及び２１３に一様な外来磁界が加わった場合、感度影響方向が互いに同一方向（Ｘ１）であるため、磁電変換素子２１１及び２１３それぞれの感度の変化が同程度となる。従って、ハーフブリッジ回路ＨＢ１の接続中点に生じる電圧Ｖ３は、磁電変換素子２１１及び２１３のそれぞれにおいて検出される磁界の差に応じた電圧となり、感度影響方向の外来磁界による影響を受け難くなる。
また、第１磁気センサ２１Ａに含まれる磁電変換素子２１２と第２磁気センサ２２Ａに含まれる磁電変換素子２１４とのペアによるハーフブリッジ回路ＨＢ２が形成されており、このペアをなす磁電変換素子２１２及び２１４の感度方向が互いに同一方向であるとともに、感度影響方向が互いに同一方向である。ペアをなす磁電変換素子２１２及び２１４に一様な外来磁界が加わった場合、感度影響方向が互いに同一方向（Ｘ２）であるため、磁電変換素子２１１及び２１３それぞれの感度の変化が同程度となる。従って、ハーフブリッジ回路ＨＢ２の接続中点に生じる電圧Ｖ４は、磁電変換素子２１２及び２１４のそれぞれにおいて検出される磁界の差に応じた電圧となり、感度影響方向の外来磁界による影響を受け難くなる。
従って、電圧Ｖ３と電圧Ｖ４との差（Ｖ３−Ｖ４）に基づいて生成される信号ＤＡＴは、感度影響方向の外来磁界による影響を受け難くなるため、外来磁界による電流測定精度の誤差を抑えることができる。

【0090】

また、本実施形態に係る電流センサでは、ハーフブリッジ回路ＨＢ１及びＨＢ２が並列に接続されたフルブリッジ回路が形成されており、ハーフブリッジ回路ＨＢ１に属する磁電変換素子２１１及び２１３の感度方向（Ｚ１）とハーフブリッジ回路ＨＢ２に属する磁電変換素子２１２及び２１４の感度方向（Ｚ２）とが逆方向となっている。これにより、電圧Ｖ３と電圧Ｖ４との差（Ｖ３−Ｖ４）は、ハーフブリッジ回路ＨＢ１の磁電変換素子２１１及び２１３のそれぞれにおいて検出される磁界の差、並びに、ハーフブリッジ回路ＨＢ２の磁電変換素子２１２及び２１４のそれぞれにおいて検出される磁界の差に応じた電圧となる。また、位置Ｐ１のＺ方向の磁界と位置Ｐ１のＺ方向の磁界との差が電流Ｉに応じて変化した場合、電圧Ｖ３の変化の方向と電圧Ｖ４の変化の方向とが逆になる。そのため、電圧Ｖ３と電圧Ｖ４との差（Ｖ３−Ｖ４）は、電圧Ｖ３や電圧Ｖ４に比べて、位置Ｐ１のＺ方向の磁界と位置Ｐ２のＺ方向の磁界の差に対する感度が高くなる。従って、電圧Ｖ３と電圧Ｖ４との差（Ｖ３−Ｖ４）に基づいて、電流Ｉを高い感度で測定できる。

【0091】

更に、本実施形態に係る電流センサでは、フルブリッジ回路を形成する一方のハーフブリッジ回路ＨＢ１に属する磁電変換素子２１１及び２１３の感度影響方向（Ｘ１）と、他方のハーフブリッジ回路ＨＢ２に属する磁電変換素子２１２及び２１４の感度影響方向（Ｘ２）とが逆方向となっている。これにより、電圧Ｖ３に含まれる感度影響方向の磁界による成分と、電圧Ｖ４に含まれる感度影響方向の磁界による成分とが、電圧Ｖ３と電圧Ｖ４との差（Ｖ３−Ｖ４）において相互に打ち消しあう。従って、外来磁界による電流測定精度の誤差を更に効果的に抑えることができる。

【0092】

次に、本実施形態の電流センサにおけるセンサ部の変形例を説明する。

【0093】

図１１は、変形例に係るセンサ部２０Ｂの構成を示す図である。図１１に示すセンサ部２０Ｂは、図１０に示すセンサ部２０Ａにおける第１磁気センサ２１Ａを第１磁気センサ２１Ｂに置き換え、第２磁気センサ２２Ａを第２磁気センサ２２Ｂに置き換えたものである。第１磁気センサ２１Ｂ及び第２磁気センサ２２Ｂは、それぞれ第１磁気センサ２１及び第２磁気センサ２２と同じ場所（図３のＰ１，Ｐ２）に配置されており、これらの場所における電流Ｉの磁界は第１磁気センサ２１及び第２磁気センサ２２と同じである。

【0094】

図１１の変形例において、第１磁気センサ２１Ｂは磁電変換素子２１１及び２１２Ｂを含み、第２磁気センサ２２Ｂは磁電変換素子２１３及び２１４Ｂを含む。磁電変換素子２１１及び２１３は、図１０に示すセンサ部２０Ａにおける同一符号の構成要素と同じであり、ハーフブリッジ回路ＨＢ１を形成する。磁電変換素子２１２Ｂ及び２１４Ｂは、図１０に示すセンサ部２０Ａにおける磁電変換素子２１２及び２１４の感度影響方向をそれぞれ逆方向（Ｘ１）に反転させたものである。磁電変換素子２１２Ｂ及び２１４Ｂは、電源電圧ＶＤＤとグランドＧＮＤとの間において直列接続されており、ハーフブリッジ回路ＨＢ２を形成する。信号生成部３０は、ハーフブリッジ回路ＨＢ１の接続中点の電圧Ｖ３とハーフブリッジ回路ＨＢ２の接続中点の電圧Ｖ４との差（Ｖ３−Ｖ４）に応じた信号ＤＡＴを生成する。

【0095】

図１１に示す変形例のセンサ部２０Ｂにおいても、ハーフブリッジ回路ＨＢ２の接続中点の電圧Ｖ４は、磁電変換素子２１２Ｂ及び２１４Ｂのそれぞれにおいて検出される磁界の差に応じた電圧となり、感度影響方向の外来磁界による影響を受け難い。従って、電圧Ｖ３とＶ４の差（Ｖ３−Ｖ４）に基づいて、感度影響方向の外来磁界による誤差が抑制された電流測定結果を得ることができる。

【0096】

図１２は、他の変形例に係るセンサ部２０Ｃの構成を示す図である。図１２に示すセンサ部２０Ｃは、図１０に示すセンサ部２０Ａにおける第１磁気センサ２１Ａを第１磁気センサ２１Ｃに置き換え、第２磁気センサ２２Ａを第２磁気センサ２２Ｃに置き換えたものである。第１磁気センサ２１Ｃ及び第２磁気センサ２２Ｃは、それぞれ第１磁気センサ２１及び第２磁気センサ２２と同じ場所（図３のＰ１，Ｐ２）に配置されており、これらの場所における電流Ｉの磁界は第１磁気センサ２１及び第２磁気センサ２２と同じである。

【0097】

図１２の変形例において、第１磁気センサ２１Ｃは磁電変換素子２１１を含み、第２磁気センサ２２Ｃは磁電変換素子２１３を含む。磁電変換素子２１１及び２１３は、図１０に示すセンサ部２０Ａにおける同一符号の構成要素と同じであり、ハーフブリッジ回路ＨＢ１を形成する。図１２に示すセンサ部２０Ｃでは、図１０に示すセンサ部２０Ａにおけるハーフブリッジ回路ＨＢ２が省略されている。

【0098】

信号生成部３０は、ハーフブリッジ回路ＨＢ１の接続中点の電圧Ｖ３に応じた信号ＤＡＴを生成する。信号生成部３０は、電圧Ｖ３を増幅するアンプ回路３１Ｃと、アンプ回路３１Ｃの出力信号に基づいて、電流Ｉによる誘導磁界ＭＦに比例した信号ＤＡＴを生成する処理部３２とを有する。

【0099】

図１２に示す変形例のセンサ部２０Ｃにおいても、ハーフブリッジ回路ＨＢ１の接続中点の電圧Ｖ３は、磁電変換素子２１１及び２１３のそれぞれにおいて検出される磁界の差に応じた電圧となり、感度影響方向の外来磁界による影響を受け難くい。従って、電圧Ｖ３とＶ４の差（Ｖ３−Ｖ４）に基づいて、感度影響方向の外来磁界による誤差が抑制された電流測定結果を得ることができる。

【0100】

＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
第３の実施形態に係る電流センサは、上述した第１の実施形態に係る電流センサにおけるセンサ部２０の構成を変更したものであり、他の構成は概ね第１の実施形態に係る電流センサと同一である。

【0101】

図１３は、第３の実施形態に係る電流センサにおけるセンサ部２０Ｄ及び信号生成部３０の構成の一例を示す図である。図１３の例において、センサ部２０Ｄは、第１磁気センサ２１Ｄと第２磁気センサ２２Ｄを有する。第１磁気センサ２１Ｄ及び第２磁気センサ２２Ｄは、それぞれ第１磁気センサ２１及び第２磁気センサ２２と同じ場所（図３のＰ１，Ｐ２）に配置されており、これらの場所における電流Ｉの磁界は第１磁気センサ２１及び第２磁気センサ２２と同じである。

【0102】

図１３の例において、第１磁気センサ２１Ｄは磁電変換素子２２１及び２２２を含む。磁電変換素子２２１及び２２２は、電源電圧ＶＤＤとグランドＧＮＤとの間において直列に接続されており、１つのハーフブリッジ回路を形成する。磁電変換素子２２１の一端は電源電圧ＶＤＤに接続され、磁電変換素子２２２の一端はグランドＧＮＤに接続される。

【0103】

また図１３の例において、第２磁気センサ２２Ｄは磁電変換素子２２３及び２２４を含む。磁電変換素子２２３及び２２４は、電源電圧ＶＤＤとグランドＧＮＤとの間において直列に接続されており、１つのハーフブリッジ回路を形成する。磁電変換素子２２３の一端は電源電圧ＶＤＤに接続され、磁電変換素子２２４の一端はグランドＧＮＤに接続される。

【0104】

図１０〜図１２と同様に、図１３における磁電変換素子２２１〜２２４の記号中の白い矢印は感度方向を示し、黒い矢印は感度影響方向を示す。第１磁気センサ２１Ｄにおける磁電変換素子２２１及び２２２は、Ｚ方向と平行かつ互いに逆向きの感度方向を持つ。磁電変換素子２２１の感度方向はＺ１方向であり、磁電変換素子２２２の感度方向はＺ２方向である。また、磁電変換素子２２１及び２２２は互いに同じ向きの感度影響方向を持つ。すなわち、磁電変換素子２２１及び２２２の感度影響方向は共にＸ１方向である。

【0105】

他方、第２磁気センサ２２Ｄにおける磁電変換素子２２３及び２２４も、Ｚ方向と平行かつ互いに逆向きの感度方向を持つ。磁電変換素子２２３の感度方向はＺ１方向であり、磁電変換素子２２４の感度方向はＺ２方向である。また、磁電変換素子２２３及び２２４は互いに同じ向きの感度影響方向を持つ。すなわち、磁電変換素子２２３及び２２４の感度影響方向は共にＸ２方向である。

【0106】

第１磁気センサ２１Ｄのハーフブリッジ回路（２２１，２２２）と第２磁気センサ２２Ｄのハーフブリッジ回路（２２３，２２４）とが並列接続されており、１つのフルブリッジ回路を形成している。このフルブリッジ回路において、対角の磁電変換素子２２１及び２２４は、互いに逆向きの感度方向を持つとともに、互いに逆向きの感度影響方向を持つ。また、対角の磁電変換素子２２２及び２２３も同様であり、互いに逆向きの感度方向を持つとともに、互いに逆向きの感度影響方向を持つ。

【0107】

磁電変換素子２２１は、位置Ｐ１におけるＺ１方向の磁界成分Ｂ１ｚが大きくなると抵抗値が減少し、磁界成分Ｂ１ｚが小さくなると抵抗値が増大する。磁電変換素子２２２は、磁界成分Ｂ１ｚが大きくなると抵抗値が増大し、磁界成分Ｂ１ｚが小さくなると抵抗値が減少する。そのため、磁電変換素子２２１と磁電変換素子２２２との接続点に生じる電圧Ｖ５は、位置Ｐ１におけるＺ１方向の磁界成分Ｂ１ｚが大きくなると上昇し、磁界成分Ｂ１ｚが小さくなると低下する。

【0108】

磁電変換素子２２３は、位置Ｐ２におけるＺ２方向の磁界成分Ｂ２ｚが大きくなると抵抗値が増大し、磁界成分Ｂ２ｚが小さくなると抵抗値が減少する。磁電変換素子２２４は、磁界成分Ｂ２ｚが大きくなると抵抗値が減少し、磁界成分Ｂ２ｚが小さくなると抵抗値が増大する。そのため、磁電変換素子２０３と磁電変換素子２０４との接続点に生じる電圧Ｖ６は、位置Ｐ２におけるＺ２方向の磁界成分Ｂ２ｚが大きくなると低下し、磁界成分Ｂ２ｚが小さくなると上昇する。

【0109】

電流路１０のＹ１方向の電流Ｉが大きくなると、位置Ｐ１におけるＺ１方向きの磁界成分Ｂ１ｚが大きくなるとともに、位置Ｐ２におけるＺ２方向の磁界成分Ｂ２ｚが大きくなり、電圧Ｖ５が上昇するとともに電圧Ｖ６が低下する。これにより、電圧差（Ｖ５−Ｖ６）が大きくなる。逆に、Ｙ１方向の電流Ｉが小さくなると、電圧差（Ｖ５−Ｖ６）が小さくなる。

【0110】

本実施形態において、信号生成部３０は、第１磁気センサ２１Ｄに含まれる磁電変換素子（２２１、２２２）において検出される位置Ｐ１の磁界と、第２磁気センサ２２Ｄに含まれる磁電変換素子（２２３、２２４）において検出される位置Ｐ２の磁界との差に応じた信号ＤＡＴを生成する。すなわち、信号生成部３０は、第１磁気センサ２１Ｄのハーフブリッジ回路の接続中点に生じる電圧Ｖ５と、第２磁気センサ２２Ｄのハーフブリッジ回路の接続中点に生じる電圧Ｖ６との差（Ｖ５−Ｖ６）に基づいて信号ＤＡＴを生成する。信号ＤＡＴは、電流路１０に流れる電流Ｉの大きさを示す信号となる。

【0111】

ここで、第１磁気センサ２１Ｄの磁電変換素子２２１及び２２２に対して、Ｘ方向に一様な外来磁界が加わった場合を考える。この場合、磁電変換素子２２１及び２２２の感度方向が逆であるとともに感度影響方向が同じであるため、磁電変換素子２２１の感度変化に伴う抵抗変化の方向と、磁電変換素子２２１の感度変化に伴う抵抗変化の方向とが互いに逆になる。すなわち、磁電変換素子２２１の抵抗が大きくなると磁電変換素子２２２の抵抗が小さくなり、磁電変換素子２２１の抵抗が小さくなると磁電変換素子２２２の抵抗が大きくなる。これにより、磁電変換素子２２１及び２２２のハーフブリッジ回路では、磁電変換素子２２１の抵抗変化と磁電変換素子２２２の抵抗変化とが打ち消し合う。その結果、磁電変換素子２２１及び２２２の全体の直列抵抗は、Ｘ方向の外来磁界に応じて変化し難くなる。仮に、磁電変換素子２２１及び２２２の直列抵抗がＸ方向の外来磁界によらずほぼ一定であるとすると、電圧Ｖ５は、この一定の直列抵抗と磁電変換素子２２２の抵抗との抵抗比（分圧比）にほぼ比例する。従って、電圧Ｖ５は、Ｚ１方向の磁界成分Ｂ１ｚに応じた磁電変換素子２２２の抵抗変化の成分（以下、「測定成分」と記す。）と、Ｘ方向の外来磁界による感度変化に応じた磁電変換素子２２２の抵抗変化の成分（以下、「感度誤差成分」と記す。）とを含む。第２磁気センサ２２Ｄのハーフブリッジ回路の接続中点に生じる電圧Ｖ６もこれと同様であり、Ｚ２方向の磁界成分Ｂ２ｚに応じた磁電変換素子２２４の抵抗変化の成分（測定成分）と、Ｘ方向の外来磁界による感度変化に応じた磁電変換素子２２４の抵抗変化の成分（感度誤差成分）とを含む。

【0112】

磁電変換素子２２２と磁電変換素子２２４は、感度影響方向が互いに逆である（Ｘ１、Ｘ２）。そのため、Ｘ方向に一様な外来磁界が加わった場合、磁電変換素子２２２及び２２４の一方は感度が高くなり、他方は感度が低くなる。また、磁電変換素子２２２と磁電変換素子２２４は、感度方向が互いに同じあり（Ｚ２）、感度方向において印加される磁界の向きが互いに逆である（Ｂ１ｚ、Ｂ２ｚ）。そのため、感度方向において印加される磁界の絶対値が変化した場合、磁電変換素子２２２及び２２４の一方は抵抗が大きくなり、他方は抵抗が小さくなる。

【0113】

以上のことから、磁電変換素子２２２及び２２４の一方において抵抗が大きくなり、かつ、感度が高くなると、磁電変換素子２２２及び２２４の他方において抵抗が小さくなり、かつ、感度が低くなる。この場合、磁電変換素子２２２及び２２４は、何れも、感度一定の状態に比べて抵抗が大きくなる（感度誤差成分により抵抗が増大する）。従って、電圧Ｖ５と電圧Ｖ６との差（Ｖ５−Ｖ６）においては、それぞれの感度誤差成分が打ち消し合い、トータルの感度誤差成分が微小になる。
また、磁電変換素子２２２及び２２４の一方において抵抗が小さくなり、かつ、感度が高くなると、磁電変換素子２２２及び２２４の他方において抵抗が大きくなり、かつ、感度が低くなる。この場合、磁電変換素子２２２及び２２４は、何れも、感度一定の状態に比べて抵抗が小さくなる（感度誤差成分により抵抗が減少する）。従って、電圧Ｖ５と電圧Ｖ６との差（Ｖ５−Ｖ６）においては、それぞれの感度誤差成分が打ち消し合い、トータルの感度誤差成分が微小になる。

【0114】

以上説明したように、本実施形態に係る電流センサでは、第１磁気センサ２１Ｄのハーフブリッジ回路における２つの磁電変換素子（２２１、２２２）において、感度方向が互いに逆であるとともに、感度影響方向が互いに同じであり、第２磁気センサ２２Ｄのハーフブリッジ回路における２つの磁電変換素子（２２３、２２４）も同様に、感度方向が互いに逆であるとともに、感度影響方向が互いに同じである。また、第１磁気センサ２１Ｄのハーフブリッジ回路（２２１，２２２）と第２磁気センサ２２Ｄのハーフブリッジ回路（２２３，２２４）とを並列接続したフルブリッジ回路において、対角の２つの磁電変換素子（２２１及び２２４、２２２及び２２３）は、互いに逆向きの感度方向を持つとともに、互いに逆向きの感度影響方向を持つ。これにより、第１磁気センサ２１Ｄのハーフブリッジ回路の接続中点に生じる電圧Ｖ５と、第２磁気センサ２２Ｄのハーフブリッジ回路の接続中点に生じる電圧Ｖ６との差（Ｖ５−Ｖ６）において、電圧Ｖ５及びＶ６のそれぞれに含まれる感度誤差成分が互いに打ち消し合い、トータルの感度誤差成分が微小になる。従って、外来磁界による電流測定精度の誤差を効果的に抑えることができる。

【0115】

以上、本発明の幾つかの実施形態について説明したが、本発明は上記の形態のみに限定されるものではなく、本発明の技術的範囲又はその均等の範囲において種々のバリエーションを含んでいる。

【0116】

図１４は、本発明に係る電流センサの一変形例を示す図である。
図１４に示す電流センサは、図１，図２に示す電流センサにおける磁性部材４０を磁性部材４０Ｄに置き換えたものである。電流Ｉの通流方向（Ｙ方向）と垂直な仮想平面における磁性部材４０Ｄの断面形状は、Ｘ方向に長い長方形を対称軸ＡＬにおいて対称に折り曲げた形状を持つ。磁性部材４０Ｄは、センサ部２０を介して電流路１０と対向する表面として、互いに傾斜した２つの平面４１ａ及び４１ｂを有する。平面４１ａ及び４１ｂは、対称軸ＡＬと同じ角度で交わっており、互いの交わりによる交線が対称軸ＡＬと垂直であり、電流Ｉの通流方向（Ｙ方向）と垂直な仮想平面との交線の長さが互いに等しい。また、平面４１ａ及び４１ｂは、電流路１０が位置する側における二面角が劣角となる姿勢で互いに傾斜している。すなわち、電流路１０と対向する側において平面４１ａと平面４１ｂとのなす角度は、１８０°より小さい。

【0117】

このような形状を持つ磁性部材４０Ｄを設けた場合でも、第１磁気センサ２１及び第２磁気センサ２２におけるＺ方向の磁界成分を強調して大きくすることができる。また、Ｘ方向の位置に応じたＺ方向の磁界成分の変化が対称軸ＡＬを中心として連続的かつ対称となるため、電流の測定感度が高くなる対称軸ＡＬの近傍において、センサ部２０の配置位置に要求される精度を緩和できる。

【0118】

図１５は、本発明に係る電流センサの他の一変形例を示す図である。
図１５に示す電流センサでは、図１，図２に示す電流センサにおけるセンサ部２０をセンサ部２０Ｅに置き換えたものである。センサ部２０Ｅは、ホール素子を含んで構成された第１磁気センサ２１Ｅ及び第２磁気センサ２２Ｅを有する。第１磁気センサ２１Ｅ及び第２磁気センサ２２Ｅは、既に説明した第１磁気センサ２１及び第２磁気センサ２２と同様に、Ｚ方向と平行な感度方向（Ｓ１，Ｓ２）を持つ。第１磁気センサ２１Ｅ及び第２磁気センサ２２Ｅを含むチップ部品であるセンサ部２０Ｅは、配線基板５Ｅに配置される。ホール素子の感度方向（Ｓ１，Ｓ２）は、配線基板５Ｅの部品実装面に対して垂直であるため、配線基板５ＥはＺ方向に対して部品実装面が垂直となる姿勢で配置される。磁性部材４０は、センサ部２０が配置される配線基板５Ｅの部品実装面に対して反対側の面に配置される。

【0119】

上述した実施形態では、電流路１０の断面形状が長方形である例を挙げたが、本発明はこれに限定されない。本発明の他の実施形態において、電流路の断面形状は、電流路における電流の通流方向と垂直な仮想平面において線対称な磁界を形成する他の任意の形状（楕円，線対称な多角形など）でもよい。

【0120】

上述した実施形態では、センサ部において磁電変換素子によるブリッジ回路（ハーフブリッジ回路、フルブリッジ回路）が用いられているが、本発明はこの例に限定されない。本発明の他の実施形態では、第１磁気センサ及び第２磁気センサそれぞれ含まれる１以上の磁電変換素子の検出結果を例えばデジタル値として個別に取得し、取得したデジタル値に減算や加算等の演算処理を施すことにより、第１磁気センサ及び第２磁気センサが配置される２つ場所における磁界の差に応じた信号を生成してもよい。

【符号の説明】

【0121】

５…配線基板、１０…電流路、２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｅ…センサ部、２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｅ…第１磁気センサ、２２，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｅ…第２磁気センサ、３０…信号生成部、３１，３１Ｃ…アンプ回路、３２…処理部、４０，４０Ｄ…磁性部材、４１，４１ａ，４１ｂ…磁性部材の表面、２０１〜２０４，２１１〜２１４，２１２Ｂ，２１４Ｂ…磁電変換素子、Ｂ１，Ｂ２…磁界ベクトル、Ｂ１ｚ，Ｂ２ｚ…Ｚ方向の磁界成分、Ｂ１ｘ，Ｂ２ｘ…Ｘ方向の磁界成分、Ｉ…測定対象の電流。

【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】

【図14】

【図15】