特開 2024-146826 電流測定モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024146826

(43)【公開日】2024-10-15

(54)【発明の名称】電流測定モジュール

(51)【国際特許分類】

   G01R 15/20 20060101AFI20241004BHJP

【ＦＩ】

G01R15/20 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024047725

(22)【出願日】2024-03-25

(31)【優先権主張番号】P 2023059252

(32)【優先日】2023-03-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】303046277

【氏名又は名称】旭化成エレクトロニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】京崎 大我

【テーマコード（参考）】

2G025

【Ｆターム（参考）】

2G025AA01

2G025AA04

2G025AB01

2G025AB02

2G025AC01

(57)【要約】

【解決手段】２つの本体部と、前記２つの本体部の間に配され、間隙を介して平行に伸びる互いに断面積の異なる２つの電流経路とを有する導体と、前記２つの電流経路を流れる電流によって生じる磁界が互いに逆向きに貫通するよう感磁面がそれぞれ配された２つの磁気検出素子と、前記２つの磁気検出素子を支持し、前記導体に取り付けられた基板と、を備え、前記基板は、前記間隙に挿入されており、前記２つの磁気検出素子と前記断面積が小さい方の前記電流経路の内側の端部との間の距離は、前記２つの磁気検出素子と前記断面積が大きい方の前記電流経路の内側の端部との間の距離よりも小さい、電流測定モジュールを提供する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

２つの本体部と、前記２つの本体部の間に配され、間隙を介して平行に伸びる互いに断面積の異なる２つの電流経路とを有する導体と、
前記２つの電流経路を流れる電流によって生じる磁界が互いに逆向きに貫通するよう感磁面がそれぞれ配された２つの磁気検出素子と、
前記２つの磁気検出素子を支持し、前記導体に取り付けられた基板と、
を備え、
前記基板は、前記間隙に挿入されており、
前記２つの磁気検出素子と前記断面積が小さい方の前記電流経路の内側の端部との間の距離は、前記２つの磁気検出素子と前記断面積が大きい方の前記電流経路の内側の端部との間の距離よりも小さい、電流測定モジュール。

【請求項2】

前記２つの電流経路はそれぞれ、前記２つの電流経路が並んでいる方向について、前記２つの本体部の外縁より内側に配される、請求項１に記載の電流測定モジュール。

【請求項3】

前記２つの本体部のそれぞれは、前記間隙から伸びる、前記間隙より狭いスリットを有する、請求項１に記載の電流測定モジュール。

【請求項4】

前記スリットは、前記２つの電流経路側から前記２つの本体部側に向かって先細るテーパ部分を有する、請求項３に記載の電流測定モジュール。

【請求項5】

前記基板は、前記間隙および前記スリットに挿入される、請求項３に記載の電流測定モジュール。

【請求項6】

前記基板は、前記間隙および前記スリットに挿入され、かつ、前記基板の少なくとも一部は前記スリットの縁に接触する、請求項３に記載の電流測定モジュール。

【請求項7】

前記スリットは、前記２つの電流経路が並んでいる方向について、前記間隙の外縁より内側に配される、請求項３に記載の電流測定モジュール。

【請求項8】

前記間隙および前記スリットは、Ｔ字型の穴部を形成する、請求項３に記載の電流測定モジュール。

【請求項9】

前記２つの磁気検出素子は、前記基板における、前記断面積が小さい方の前記電流経路を向いた面に備えられる、請求項１に記載の電流測定モジュール。

【請求項10】

前記２つの本体部のそれぞれは、前記２つの電流経路に電流が流れる方向とは直交する方向に延伸した第１延伸部を備える、請求項１に記載の電流測定モジュール。

【請求項11】

前記２つの本体部の前記第１延伸部は互いに逆方向に延伸される、請求項１０に記載の電流測定モジュール。

【請求項12】

前記２つの本体部は、前記第１延伸部からさらに延伸された第２延伸部をさらに有し、前記第２延伸部は、前記２つの本体部が配置される平面に直交する方向に延伸される、請求項１０に記載の電流測定モジュール。

【請求項13】

前記２つの電流経路は同一の厚さを有し、異なる幅を有する、請求項１に記載の電流測定モジュール。

【請求項14】

前記２つの磁気検出素子と前記断面積が小さい方の前記電流経路の内側の端部との間の距離と、前記２つの磁気検出素子と前記断面積が大きい方の前記電流経路の内側の端部との間の距離の比は、６：７から６：１１の範囲内である、請求項１に記載の電流測定モジュール。

【請求項15】

前記断面積が小さい方の前記電流経路と前記断面積が大きい方の前記電流経路の断面積の比は、５：６から５：１１の範囲内である、請求項１に記載の電流測定モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電流測定モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、「テーパが形成される導電性のバスバーを備える電流センサ」が開示されている。特許文献２には、「外部磁界の影響を抑制し、周波数特性が高周波領域まで良好なコアレスタイプの電流検出装置」が開示されている。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 独国特許出願公開第１０２０２１１１９８３７号明細書
［特許文献２］ 特開２０２２－１５８７６８号公報

【発明の概要】

【0003】

本発明の第１の態様においては、電流測定モジュールを提供する。電流測定モジュールは、２つの本体部と、上記２つの本体部の間に配され、間隙を介して平行に伸びる互いに断面積の異なる２つの電流経路とを有する導体とを有してよい。電流測定モジュールは、上記２つの電流経路を流れる電流によって生じる磁界が互いに逆向きに貫通するよう感磁面がそれぞれ配された２つの磁気検出素子を有してよい。電流測定モジュールは、上記２つの磁気検出素子を支持し、上記導体に取り付けられた基板を有してよい。上記基板は、上記間隙に挿入されてよい。上記２つの磁気検出素子と上記断面積が小さい方の上記電流経路の内側の端部との間の距離は、上記２つの磁気検出素子と上記断面積が大きい方の上記電流経路の内側の端部との間の距離よりも小さくてよい。

【0004】

上記２つの電流経路はそれぞれ、上記２つの電流経路が並んでいる方向について、上記２つの本体部の外縁より内側に配されてよい。

【0005】

上記２つの本体部のそれぞれは、上記間隙から伸びる、上記間隙より狭いスリットを有してよい。

【0006】

上記スリットは、上記２つの電流経路側から上記２つの本体部側に向かって先細るテーパ部分を有してよい。

【0007】

上記基板は、上記間隙および上記スリットに挿入されてよい。

【0008】

上記基板は、上記間隙および上記スリットに挿入され、かつ、上記基板の少なくとも一部は上記スリットの縁に接触してよい。

【0009】

上記スリットは、上記２つの電流経路が並んでいる方向について、上記間隙の外縁より内側に配されてよい。

【0010】

上記間隙および前記スリットは、Ｔ字型の穴部を形成してよい。

【0011】

上記２つの磁気検出素子は、上記基板における、上記断面積が小さい方の上記電流経路を向いた面に備えられてよい。

【0012】

上記２つの本体部のそれぞれは、上記２つの電流経路に電流が流れる方向とは直交する方向に延伸した第１延伸部を備えてよい。

【0013】

上記２つの本体部の上記第１延伸部は互いに逆方向に延伸されてよい。

【0014】

上記２つの本体部は、上記第１延伸部からさらに延伸された第２延伸部をさらに有し、上記第２延伸部は、上記２つの本体部が配置される平面に直交する方向に延伸されてよい。

【0015】

上記２つの電流経路は同一の厚さを有し、異なる幅を有してよい。

【0016】

上記２つの磁気検出素子と上記断面積が小さい方の上記電流経路の内側の端部との間の距離と、上記２つの磁気検出素子と上記断面積が大きい方の上記電流経路の内側の端部との間の距離の比は、６：７から６：１１の範囲内であってよい。

【0017】

上記断面積が小さい方の上記電流経路と上記断面積が大きい方の上記電流経路の断面積の比は、５：６から５：１１ の範囲内であってよい。

【0018】

なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】第１の実施形態における電流測定モジュール１００の概略構成の一例を示す斜視図である。

【図2】第１の実施形態における電流測定用導体１０の概略構成の一例を示す上面図である。

【図3】（ａ）は、第１の実施形態における基板２０の概略構成の一例を示す斜視図であり、（ｂ）は、図２の破線Ｍの位置における断面図である。

【図4】（ａ）から（ｃ）には、ケース１からケース３の電流測定用導体が示される。

【図5】ケース１からケース３の電流測定用導体に関して、周波数（Ｈｚ：横軸）と磁場増減率（％：縦軸）との関係について図示したグラフである。

【図6】ケース１からケース３の電流測定用導体に関して、直流電流１０００Ａ印加時の最高温度および、直流電流１００Ａ印加時の磁束密度を示す表である。

【図7】（ａ）から（ｃ）には、ケース４からケース６の電流測定用導体が示される。

【図8】ケース４からケース６の電流測定用導体に関して、周波数（Ｈｚ：横軸）と磁場増減率（％：縦軸）との関係について図示したグラフである。

【図9】（ａ）および（ｂ）には、ケース７からケース８の電流測定用導体が示される。

【図10】ケース７とケース８の電流測定用導体に関して、周波数（Ｈｚ：横軸）と磁場増減率（％：縦軸）との関係について図示したグラフである。

【図11】（ａ）および（ｂ）は、第２の実施形態における電流測定用導体１０ｈ、１０ｉの概略構成の一例を示す上面図である。

【図12】（ａ）から（ｅ）は、第３の実施形態における電流測定用導体１０ｊから１０ｎの概略構成の一例を示す斜視図である。

【図13】（ａ）および（ｂ）は、他の実施形態における電流測定用導体１０ｏの概略構成の一例を示す上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

【0021】

［第１の実施形態の構成］
図１は、第１の実施形態における電流測定モジュール１００の概略構成の一例を示す斜視図である。図２は、第１の実施形態における電流測定用導体１０の概略構成の一例を示す上面図である。図３（ａ）は、第１の実施形態における基板２０の概略構成の一例を示す斜視図であり、図３（ｂ）は、磁気検出素子２２，２３の位置関係を示す図である。各図には、ｘｙｚ座標系が示される。図１に示すように、電流測定モジュール１００は、電流測定用導体１０と、基板２０と、を有する。

【0022】

図２に示すように、電流測定用導体１０は、２つの本体部１１，１２と、２つの電流経路１３，１４とを有する。２つの電流経路１３，１４は、２つの本体部１１，１２の間に配されており、互いに平行に伸びている。２つの電流経路１３，１４の間には、間隙１５が配される。２つの本体部１１，１２のそれぞれは、間隙１５から伸びる、間隙１５より狭いスリット１６，１７を有する。なお、電流測定用導体１０はバスバーとも呼ばれる。

【0023】

２つの電流経路１３，１４のそれぞれには、被測定電流が同一方向に流れる。本実施形態において、２つの電流経路１３，１４は、横断面形状が矩形で直線状に伸びる導体である。なお、２つの電流経路１３，１４の横断面形状は、円形や楕円形など、任意の形状であって良い。２つの電流経路１３，１４はそれぞれ、２つの電流経路１３，１４が並んでいる方向について、２つの本体部１１，１２の外縁より内側に配される。２つの電流経路１３，１４のｚ方向の長さＥは１０ｍｍである。

【0024】

２つの電流経路１３，１４は、互いに断面積が異なる。第１の実施形態において、２つの電流経路１３，１４は、同一の厚さを有し、異なる幅ＡおよびＢを有する。ここで、Ａ＞Ｂであり、電流経路１４の幅Ｂは電流経路１３の幅Ａよりも小さい。第１の実施形態において、電流経路１３のｘ方向の幅Ａは４．５ｍｍであり、電流経路１４のｘ方向の幅Ｂは２．５ｍｍである。したがって、電流測定用導体１０は非線対称の形状を有する。

【0025】

図２における破線Ｌは、基板２０に固定された２つの磁気検出素子２２，２３のｘ方向の位置を示している。即ち、２つの磁気検出素子２２，２３は、破線Ｌ上に位置するように配置される。図２に示すように、２つの磁気検出素子２２，２３と電流経路１３の内側の端部との間の距離はＣであり、２つの磁気検出素子２２，２３と電流経路１４の内側の端部との間の距離はＤである。第１の実施形態において、距離Ｃは４．５ｍｍであり、距離Ｄは３．５ｍｍである。即ち、２つの磁気検出素子２２，２３と電流経路１４の内側の端部との間の距離Ｄは、２つの磁気検出素子２２，２３と電流経路１３の内側の端部との間の距離Ｃよりも小さい。言い換えれば、２つの磁気検出素子２２，２３は、幅が小さい方の電流経路１４に近くなるように配置される。

【0026】

図３（ａ）に示すように、基板２０には、２つの磁気検出素子２２，２３が、パッケージ２１にて封止されて固定されている。パッケージ２１には、磁気検出素子２２，２３を駆動するとともに、磁気検出素子２２，２３から信号を取り出すためのリード端子が設けられている。パッケージ２１としては、ＩＣモールドパッケージ等を用いることができる。図１に示す電流測定モジュール１００において、２つの磁気検出素子２２，２３は間隙１５を挟んでその上下に配される。

【0027】

図３（ｂ）は、図２の破線Ｍの位置における断面図である。図３（ｂ）に示すように、磁気検出素子２２，２３は、破線Ｌ上に位置するように配置される。したがって、破線Ｌと電流経路１３の内側の端部との間の距離はＣ（４．５ｍｍ）であり、破線Ｌと電流経路１４の内側の端部との間の距離はＤ（３．５ｍｍ）である。

【0028】

磁気検出素子２２，２３は、２つの電流経路１３，１４にそれぞれ被測定電流が流れることによって各感磁面に生じる磁界の強さ（大きさ）をそれぞれ検出し、この検出強度に応じた検出信号を出力する。磁気検出素子２２，２３は、２つの電流経路１３，１４に同方向にそれぞれ流れる被測定電流によって生じる磁界が互いに逆向きに感磁面を貫通するようにそれぞれ配置される。すなわち、２つの電流経路１３，１４間に感磁面の向きが互いに一致するように磁気検出素子２２，２３が配置される。図３の例では、感磁面の向き、すなわち当該面の法線方向は、＋ｘ方向である。

【0029】

磁気検出素子２２，２３としては磁電変換素子を用いることができ、磁電変換素子としては、例えば、磁束密度の大きさに比例する検出信号が得られるホール素子を使用することができる。なお、磁電変換素子として、ホール素子の他にＭＲ素子（磁気抵抗素子）、ＭＩ素子（磁気インピーダンス素子）などを使用してもよい。さらに、これらの磁電変換素子とＩＣ処理回路とを組み合わせた磁気センサＩＣなど、印加される磁束密度に対して検出信号が一意に定まるものであれば、磁気検出素子２２，２３として使用することができる。

【0030】

図１に示すように、２つの磁気検出素子２２，２３を支持した基板２０は、電流測定用導体１０における間隙１５と、間隙１５から伸びる２つのスリット１６，１７に挿入される。２つの磁気検出素子２２，２３は、基板２０の電流経路１４を向いた面に備えられる。挿入された基板２０は、２つの固定部２４，２５により電流測定用導体１０に取り付けられ、固定される。固定部２４は、スリット１６に対応する位置で基板２０を電流測定用導体１０に固定する。固定部２５は、スリット１７に対応する位置で基板２０を電流測定用導体１０に固定する。図に示す２つのスリット１６，１７は、矩形状であるが、２つの電流経路１３，１４側から２つの本体部１１，１２側に向かって先細るテーパ部分を有していてもよい。２つのスリット１６，１７は、図に示されるように、前記２つの電流経路が並んでいる方向について、前記間隙の外縁より内側に配されてよい。

【0031】

以上のように、第１の実施形態における電流測定モジュール１００において、２つの本体部１１，１２は、幅が大きい電流経路１３と幅が小さい電流経路１４とを有し、２つの磁気検出素子２２，２３は、幅が小さい電流経路１４に近くなるように配置される。このような構成は、電流測定モジュール１００における（Ａ）発熱特性、（Ｂ）周波数特性、および（Ｃ）磁気特性を総合的に考慮して設計されている。

【0032】

なお、電流経路に流れる電流を測定するときには、表皮効果の影響のために被測定電流の大きさを正確に測定することができない場合がある。表皮効果の影響を低減するためには以下の２つの手段がある。第１に、電流経路の断面積を小さくすることにより、電流密度が高くなる導体表面と磁気検出素子との距離に対する、電流密度が低くなる導体中心と磁気検出素子との距離の相対的な差を小さくして、表皮効果の影響を低減することができる。即ち、使用が想定される周波数における表皮深さに対して電流経路の断面積が充分に小さければ、電流経路の中央付近にも電流が流れることになり、実質的に表皮効果の影響が及ばないのと同等となる。したがって、電流経路が細いほど表皮効果の影響が抑えられる。

【0033】

第２に、電流経路と磁気検出素子との距離を離すことにより、電流密度が高くなる電流経路表面と磁気検出素子との距離に対する、電流密度が低くなる電流経路中心と磁気検出素子との距離の相対的な差を小さくして、表皮効果の影響を低減することができる。即ち、磁気検出素子と電流経路の距離が充分に遠ければ、低周波に比べて高周波で電流が電流経路内でより外側を流れるようになっても、そのことによる電流の流れる位置の違いは、磁気検出素子と電流経路との距離に比べて相対的に小さく、表皮効果の影響が抑えられる。したがって、電流経路と磁気検出素子との距離が遠いほど表皮効果の影響が抑えられる。

【0034】

（Ａ）発熱特性については、電流経路が太いほど、また短いほど抵抗値が下がって発熱が抑えられるため、電流経路は太く、また短くしたいという要請がある。（Ｂ）周波数特性については、電流経路が細いほど表皮効果の影響が抑えられるため、電流経路を細くしたいという要請がある。更に、磁気検出素子２２，２３と電流経路との距離が遠いほど表皮効果の影響が抑えられるため、磁気検出素子２２，２３と電流経路との距離を遠くしたいという要請がある。（Ｃ）磁気特性については、電流経路が細いほど検出される磁束密度が大きくなり、磁気を検出するときのゲインを抑えられるため、電流経路を細くしたいという要請がある。更に、磁気検出素子２２，２３と電流経路との距離が近いほど検出される磁束密度は大きくなるため、磁気検出素子２２，２３と電流経路との距離を近くしたいという要請がある。

【0035】

以上のように、電流経路については、太くしたい要請と細くしたい要請があり、磁気検出素子２２，２３と電流経路との距離については、遠くしたい要請と近くしたい要請があり、それぞれトレードオフの関係にある。以上のような、トレードオフの関係を考慮して、（Ａ）発熱特性、（Ｂ）周波数特性、および（Ｃ）磁気特性を最適なものとすることが求められている。

【0036】

上記それぞれの特性を考慮して、本実施形態では、片方の電流経路を細く、もう一方を太くすることで、片方の電流経路で幅を稼ぎ発熱対策をしつつ、片方の電流経路を細くすることで表皮効果の影響を抑えることができる。また、細い電流経路の方が表皮効果の影響は少ないため、細い電流経路を磁気検出素子２２，２３に近づけることで、表皮効果を受けにくい方で検出される磁束密度を稼ぐことができる。そして、太い電流経路の方が表皮効果の影響は大きいため、太い電流経路を磁気検出素子２２，２３から離すことで、表皮効果の影響を低減することができる。

【0037】

図４（ａ）から（ｃ）には、ケース１からケース３の電流測定用導体が示される。ケース１は、第１の実施形態における電流測定用導体１０の概略構成を示しており、ケース２は、第１の比較例における電流測定用導体１０ａの概略構成を示しており、ケース３は、第２の比較例における電流測定用導体１０ｂの概略構成を示している。図４には図示していないが、すべてのケースにおいて、２つの磁気検出素子２２，２３を搭載した基板２０が電流測定用導体１０の中央部にあるスリット内に配置される。

【0038】

図４（ａ）に示すように、ケース１の電流測定用導体１０は、互いに幅が異なる２つの電流経路１３，１４を有する。電流経路１３の幅は４．５ｍｍであり、電流経路１４の幅は２．５ｍｍである。また、距離Ｃは４．５ｍｍであり、距離Ｄは３．５ｍｍである。したがって、２つの電流経路１３，１４の間に配された間隙１５の長さ（Ｃ＋Ｄ）は８ｍｍである。ケース１の電流測定用導体１０は非線対称の形状を有する。

【0039】

図４（ｂ）に示すように、ケース２の電流測定用導体１０ａは、幅が同じである２つの電流経路１３，１４を有する。電流経路１３の幅は３．５ｍｍであり、電流経路１４の幅は３．５ｍｍである。また、距離Ｃは４．５ｍｍであり、距離Ｄは４．５ｍｍである。したがって、２つの電流経路１３，１４の間に配された間隙１５の長さ（Ｃ＋Ｄ）は９ｍｍである。ケース２の電流測定用導体１０ａは線対称の形状を有する。

【0040】

図４（ｃ）に示すように、ケース３の電流測定用導体１０ｂは、幅が同じである２つの電流経路１３，１４を有する。電流経路１３の幅は２．５ｍｍであり、電流経路１４の幅は２．５ｍｍである。また、距離Ｃは４．５ｍｍであり、距離Ｄは４．５ｍｍである。したがって、２つの電流経路１３，１４の間に配された間隙１５の長さ（Ｃ＋Ｄ）は９ｍｍである。ケース３の電流測定用導体１０ｂは線対称の形状を有する。

【0041】

図５は、ケース１からケース３の電流測定用導体に関して、周波数（Ｈｚ：横軸）と、１００Ｈｚを基準としたときの磁気検出素子２２，２３の位置の磁場増減率（％：縦軸）との関係について図示したグラフである。磁場は周波数にできるだけ依存しない方が検出精度が高くなる、すなわち、磁場増減率はいずれの周波数帯においてもゼロに近いことが望ましい。図５において、ケース１は黒丸の点で示され、ケース２は四角で示され、ケース３は白丸の点で示される。

【0042】

ケース１に示す電流測定用導体１０では、周波数が１０００Ｈｚ付近における磁場の上昇率が抑えられており、周波数が１００００～１０００００Ｈｚ付近における磁場の増減率が抑えられている。したがって、低周波数帯および高周波数帯において、良好な結果が出ている。

【0043】

ケース２に示す電流測定用導体１０ａでは、周波数が１０００Ｈｚ付近において磁場が大幅に減衰しており、また、周波数が１００００～１０００００Ｈｚ付近においても磁場が大幅に減衰している。したがって、低周波数帯および高周波数帯において、磁場が減衰している。

【0044】

ケース３に示す電流測定用導体１０ｂでは、周波数が１０００Ｈｚ付近における磁場の増減率が抑えられているものの、周波数が１００００～１０００００Ｈｚ付近において磁場が大幅に減衰している。したがって、特に高周波数帯において、磁場が減衰している。

【0045】

図６は、ケース１からケース３の電流測定用導体に関して、直流電流１０００Ａ印加時の最高温度および、直流電流１０００Ａ印加時の磁束密度を示す表である。電流印加時の最高温度は、電流測定用導体の電流経路１４の部分で図った温度である。なお、耐久性や他の素子への影響の観点から、電流印加時の最高温度は低いことが望ましい。また、電流印加時の磁束密度は高い方が望ましく、磁束密度が高いことにより、磁気を検出するときのゲインを抑えことができる。

【0046】

図６に示すように、ケース１に示す第１の実施形態における電流測定用導体１０では、電流印加時の最高温度が５９２℃であり、ケース２に示す第１の比較例における電流測定用導体１０ａでは６７５℃であり、ケース３に示す第２の比較例における電流測定用導体１０ｂでは７５７℃である。このように、第１の実施形態における電流測定用導体１０は、比較例における電流測定用導体１０ａ、１０ｂと比較して電流印加時の最高温度が抑えられている。

【0047】

図６に示すように、ケース１に示す第１の実施形態における電流測定用導体１０では、電流印加時の磁束密度が０．７４５ｍＴであり、ケース２に示す第１の比較例における電流測定用導体１０ａでは０．６３９ｍＴであり、ケース３に示す第２の比較例における電流測定用導体１０ｂでは０．７２３ｍＴである。このように、第１の実施形態における電流測定用導体１０は、比較例における電流測定用導体１０ａ、１０ｂと比較して電流印加時の磁束密度が高く検出されている。

【0048】

以上の結果から、ケース１からケース３の電流測定用導体では、ケース１の電流測定用導体１０がケース２および３の電流測定用導体１０ａ、１０ｂと比較して、耐久性および磁束密度に優れていることが分かる。したがって、幅が大きい電流経路１３と幅が小さい電流経路１４とを有することにより、２つの電流経路１３，１４の幅が同じである形態と比較して耐久性および磁束密度が向上することが分かる。なお、幅が小さい方の電流経路１４と幅（または断面積）が大きい方の電流経路１３の幅（または断面積）の比は、５：６から５：１１の範囲内であることが望ましい。

【0049】

図７（ａ）から（ｃ）には、ケース４からケース６の電流測定用導体が示される。ケース４は、第３の比較例における電流測定用導体１０ｃの概略構成を示しており、ケース５は、第４の比較例における電流測定用導体１０ｄの概略構成を示しており、ケース６は、第５の比較例における電流測定用導体１０ｅの概略構成を示している。図７には図示していないが、すべてのケースにおいて、２つの磁気検出素子２２，２３を搭載した基板２０が電流測定用導体の中央部にあるスリット内に配置される。２つの磁気検出素子２２，２３は、破線Ｌの位置に配置される。

【0050】

図７（ａ）に示すように、ケース４の電流測定用導体１０ｃは、２つの磁気検出素子２２，２３と電流経路１３の内側の端部との間の距離は４．５ｍｍであり、２つの磁気検出素子２２，２３と電流経路１４の内側の端部との間の距離は２．５ｍｍである。即ち、２つの磁気検出素子２２，２３は、幅が小さい方の電流経路１４に近くなるように配置される。

【0051】

図７（ｂ）に示すように、ケース５の電流測定用導体１０ｄは、２つの磁気検出素子２２，２３と電流経路１３の内側の端部との間の距離は３．７５ｍｍであり、２つの磁気検出素子２２，２３と電流経路１４の内側の端部との間の距離は３．７５ｍｍである。即ち、２つの磁気検出素子２２，２３は、電流経路１３と電流経路１４との中央に配置される。

【0052】

図７（ｃ）に示すように、ケース６の電流測定用導体１０ｅは、２つの磁気検出素子２２，２３と電流経路１３の内側の端部との間の距離は３．０ｍｍであり、２つの磁気検出素子２２，２３と電流経路１４の内側の端部との間の距離は４．５ｍｍである。即ち、２つの磁気検出素子２２，２３は、幅が大きい方の電流経路１３に近くなるように配置される。

【0053】

図８は、ケース４からケース６の電流測定用導体に関して、周波数（Ｈｚ：横軸）と磁場増減率（％：縦軸）との関係について図示したグラフである。図８において、磁場増減率はいずれの周波数帯においてもゼロに近いことが望ましい。図８において、ケース４は黒丸の点で示され、ケース５は白丸の点で示され、ケース６は四角で示される。

【0054】

ケース４に示す第３の比較例における電流測定用導体１０ｃでは、周波数が１０００Ｈｚ付近における磁場の上昇率が抑えられており、周波数が１００００～１０００００Ｈｚ付近における磁場の増減率が抑えられている。したがって、低周波数帯および高周波数帯において、良好な結果が出ている。

【0055】

ケース５に示す第４の比較例における電流測定用導体１０ｄでは、周波数が１０００Ｈｚ付近において磁場の上昇率が抑えられているものの、周波数が１００００～１０００００Ｈｚ付近において磁場が大幅に減衰している。したがって、特に高周波数帯において、磁場の増減率が抑えられておらず、望ましくない。

【0056】

ケース６に示す第５の比較例における電流測定用導体１０ｅでは、周波数が１０００Ｈｚ付近における磁場が大幅に減衰しており、また、周波数が１００００～１０００００Ｈｚ付近においても磁場が大幅に減衰している。したがって、低周波数帯および高周波数帯において磁場の増減率が抑えられておらず、望ましくない。

【0057】

以上、ケース４からケース６の電流測定用導体の結果から、２つの磁気検出素子２２，２３が、幅が小さい方の電流経路１４に近くなるように配置されている場合、磁場の増減率が抑えられおり、良好な結果が出ていることが分かる。なお、２つの磁気検出素子２２，２３と幅が小さい方の電流経路１４の内側の端部との間の距離と、２つの磁気検出素子２２，２３と幅が大きい方の電流経路１３の内側の端部との間の距離の比は、６：７から６：１１の範囲内であることが望ましい。

【0058】

図９（ａ）および（ｂ）には、ケース７からケース８の電流測定用導体が示される。ケース７は、第６の比較例における電流測定用導体１０ｆの概略構成を示しており、ケース８は、第７の比較例における電流測定用導体１０ｇの概略構成を示している。図９には図示していないが、すべてのケースにおいて、２つの磁気検出素子２２，２３を搭載した基板２０が電流測定用導体の中央部にあるスリット内に配置される。２つの磁気検出素子２２，２３は、破線Ｌの位置に配置される。

【0059】

図９（ａ）に示すように、ケース７の電流測定用導体１０ｆは、２つの磁気検出素子２２，２３と電流経路１３の内側の端部との間の距離は４．５ｍｍであり、２つの磁気検出素子２２，２３と電流経路１４の内側の端部との間の距離は３．５ｍｍである。２つの磁気検出素子２２，２３は、幅が小さい方の電流経路１４に近くなるように配置される。また、間隙１５の幅は、４．５＋３．５＝８ｍｍである。

【0060】

図９（ｂ）に示すように、ケース８の電流測定用導体１０ｇは、２つの磁気検出素子２２，２３と電流経路１３の内側の端部との間の距離は５．０ｍｍであり、２つの磁気検出素子２２，２３と電流経路１４の内側の端部との間の距離は３．５ｍｍである。また、間隙１５の幅は、５．０＋３．５＝８．５ｍｍである。ケース８の電流測定用導体１０ｇは、ケース７の電流測定用導体１０ｆと比べて、２つの磁気検出素子２２，２３と幅が太い方の電流経路１３の内側の端部との間の距離を０．５ｍｍ遠ざけている。

【0061】

図１０は、ケース７とケース８の電流測定用導体に関して、周波数（Ｈｚ：横軸）と磁場増減率（％：縦軸）との関係について図示したグラフである。図１０において、磁場増減率はいずれの周波数帯においてもゼロに近いことが望ましい。図１０において、ケース７は黒丸の点で示され、ケース８は白丸の点で示さる。

【0062】

図１０に示すように、周波数が１０００Ｈｚ付近では、ケース８の電流測定用導体１０ｇの方がケース７の電流測定用導体１０ｆよりも磁場の上昇率が抑えられており、周波数が１００００～１０００００Ｈｚ付近では、ケース７の電流測定用導体１０ｆの方がケース８の電流測定用導体１０ｇよりも磁場の増減率が抑えられている。

【0063】

以上から、電流測定用導体と２つの磁気検出素子２２，２３との間の距離により、電流測定用導体の周波数に対する磁場増減率が変動することが分かる。

【0064】

［第１の実施形態の効果］
第１の実施形態における電流測定モジュール１００によれば、電流測定用導体１０の２つの本体部１１，１２は、幅が大きい電流経路１３と幅が小さい電流経路１４とを有し、２つの磁気検出素子２２，２３は、幅が小さい電流経路１４に近くなるように配置される。上記構成により、電流測定モジュール１００における発熱特性、周波数特性、および磁気特性が最適な値となるように設計される。

【0065】

第１の実施形態における電流測定モジュール１００によれば、２つの本体部１１，１２のそれぞれはスリット１６，１７を有し、２つの磁気検出素子２２，２３を支持した基板２０は、スリット１６，１７に挿入されて固定される。これにより、簡単な構成で２つの電流経路１３，１４に流れる被測定電流の大きさを測定できる。また、基板２０を間隙１５と２つのスリット１６，１７の縁に接触させて固定されてもよい。上記構成によれば、基板２０の位置決め、固定がしやすくなり、基板２０上に支持された磁気検出素子２２，２３の位置決めをしやすくなる。

【0066】

［第２の実施形態］
図１１（ａ）および（ｂ）は、第２の実施形態における電流測定用導体１０ｈ、１０ｉの概略構成の一例を示す上面図である。図１１（ａ）および（ｂ）に示すように、電流測定用導体１０ｈ、１０ｉは、２つの本体部１１，１２と、２つの電流経路１３，１４とを有する。２つの電流経路１３，１４は、２つの本体部１１，１２の間に配されており、互いに平行に伸びている。２つの電流経路１３，１４の間には、間隙２０５が配される。図示していないが、第１の実施形態と同様に、２つの磁気検出素子２２，２３は、幅が小さい方の電流経路１４に近くなるように配置される。

【0067】

２つの電流経路１３，１４のそれぞれには、被測定電流が同一方向に流れる。本実施形態において、２つの電流経路１３，１４は、横断面形状が矩形で直線状に伸びる導体である。なお、２つの電流経路１３，１４は、横断面形状が円形で全体が直線状の導体として構成してもよい。

【0068】

図１１（ａ）に示すように、２つの本体部１１，１２のそれぞれは、２つの電流経路１３，１４に電流が流れる方向（ｚ方向）とは直交する方向（ｘ方向）に、２つの本体部１１，１２が延伸した２つの延伸部１８ａ（第１延伸部）を有する。２つの延伸部１８ａは同じ方向に延伸されている。即ち、本体部１１は、本体部１１が－ｘ方向に延伸した延伸部１８ａを有し、本体部１２は、本体部１２が－ｘ方向に延伸した延伸部１８ａを有する。

【0069】

図１１（ｂ）に示すように、２つの本体部１１，１２のそれぞれは、２つの電流経路１３，１４に電流が流れる方向（ｚ方向）とは直交する方向（ｘ方向）に、２つの本体部１１，１２が延伸した２つの延伸部１８ｂ（第１延伸部）を有する。２つの延伸部１８ｂは互いに異なる方向に延伸されている。即ち、本体部１１は、本体部１１が－ｘ方向に延伸した延伸部１８ｂを有し、本体部１２は、本体部１２が＋ｘ方向に延伸した延伸部１８ｂを有する。

【0070】

２つの本体部１１，１２が延伸部１８ａ、または延伸部１８ｂを有することにより、電流測定用導体１０ｈ、１０ｉが実装される装置の端子に延伸部２０８，２０９を接続して固定するだけで電流測定用導体１０ｈ、１０ｉを装置に固定することができ、組立性を考慮した構造とすることができる。

【0071】

［第２の実施形態の効果］
第２の実施形態における電流測定用導体１０ｈ、１０ｉによれば、第１の実施形態における電流測定モジュール１００と同様の効果を奏することができる。

【0072】

第２の実施形態における電流測定用導体１０ｈ、１０ｉによれば、２つの本体部１１，１２が延伸部１８ａ、または延伸部１８ｂを有することにより、組立性を考慮した構造とすることができる。

【0073】

［第３の実施形態］
図１２（ａ）から（ｅ）は、第３の実施形態における電流測定用導体１０ｊから１０ｎの概略構成の一例を示す斜視図である。図１２（ａ）に示す電流測定用導体１０ｊは、図１１（ｂ）に示す電流測定用導体１０ｉの基本構成を有する。電流測定用導体１０ｊは、電流測定用導体１０ｉの延伸部１８ｂからさらに延伸された延伸部１９ａ（第２延伸部）をさらに有し、延伸部１９ａは、２つの本体部１１，１２が配置される平面（ｘｚ平面）に直交する方向（ｙ方向）に延伸される。

【0074】

図１２（ｂ）に示す電流測定用導体１０ｋは、図１１（ａ）に示す電流測定用導体１０ｈの基本構成を有する。電流測定用導体１０ｋは、電流測定用導体１０ｈの延伸部１８ａからさらに延伸された延伸部１９ｂ（第２延伸部）をさらに有し、延伸部１９ｂは、２つの本体部１１，１２が配置される平面（ｘｚ平面）に直交する方向（ｙ方向）に延伸される。

【0075】

図１２（ｃ）に示す電流測定用導体１０ｌは、図１１（ｂ）に示す電流測定用導体１０ｉの基本構成を有する。電流測定用導体１０ｌは、電流測定用導体１０ｉの２つの延伸部１８ｂからさらに延伸された２つの延伸部１９ｃ（第２延伸部）をさらに有し、延伸部１９ｃは、２つの本体部１１，１２が配置される平面（ｘｚ平面）に直交する方向（ｙ方向）に延伸される。２つの延伸部１９ｃは反対の方向に延伸されている。

【0076】

図１２（ｄ）に示す電流測定用導体１０ｍは、図１１（ａ）に示す電流測定用導体１０ｈの基本構成を有する。電流測定用導体１０ｍは、電流測定用導体１０ｈの２つの延伸部１８ａからさらに延伸された２つの延伸部１９ｄ（第２延伸部）をさらに有し、延伸部１９ｄは、２つの本体部１１，１２が配置される平面（ｘｚ平面）に直交する方向（ｙ方向）に延伸される。２つの延伸部１９ｄは反対の方向に延伸されている。

【0077】

図１２（ｅ）に示す電流測定用導体１０ｎは、図２に示す電流測定用導体１０の基本構成を有する。電流測定用導体１０ｎは、２つの本体部１１，１２から延伸された２つの延伸部１９ｅをさらに有し、延伸部１９ｅは、２つの本体部１１，１２が配置される平面（ｘｚ平面）に直交する方向（ｙ方向）に延伸される。２つの延伸部１９ｅは反対の方向に延伸されている。

【0078】

［第３の実施形態の効果］
第３の実施形態における電流測定用導体１０ｊから１０ｎによれば、第１の実施形態における電流測定モジュール１００と同様の効果を奏することができる。

【0079】

第３の実施形態における電流測定用導体１０ｊから１０ｎによれば、２つの本体部１１，１２が配置される平面（ｘｚ平面）に直交する方向（ｙ方向）に延伸される延伸部１９ａから１９ｅを有することにより、組立性を考慮した構造とすることができる。

【0080】

［他の実施形態］
上記第１から第３の実施形態において、２つの電流経路１３，１４は、同一の厚さを有し、異なる幅を有していた。しかしながら、２つの電流経路１３，１４は、互いに断面積が異なっていればよく、例えば、同一の幅を有し、異なる厚さを有してもよい。この場合、電流経路１３の厚さが、電流経路１４の厚さよりも厚くてもよい。また、２つの電流経路１３，１４は、異なる幅および異なる厚さを有してもよい。この場合、電流経路１３の幅が電流経路１４の幅より大きく、電流経路１３の厚さが電流経路１４の厚さよりも厚くあってもよい。

【0081】

上記第１から第３の実施形態において、電流測定用導体はいずれも、例えば銅板から打ち抜きで作成される。なお、これに代えて、アルミニウム製であってもよい。

【0082】

図１３（ａ）および（ｂ）は、他の実施形態における電流測定用導体１０ｏの概略構成の一例を示す上面図である。図１３（ａ）は、基板２０挿入前の電流測定用導体１０ｏを示しており、図１３（ｂ）は、基板２０挿入後の電流測定用導体１０ｏを示す。図１３（ａ）および（ｂ）において、２つのスリット１６，１７はグレーのハッチングで示される。図１３（ａ）に示すように、電流測定用導体１０ｏの間隙１５と２つのスリット１６，１７は、Ｔ字型の穴部を形成する。図１３（ｂ）に示すように、基板２０を間隙１５と２つのスリット１６，１７の縁に接触させて位置決めされる。図１３（ａ）および（ｂ）に示す電流測定用導体１０ｏの構成とすることで、基板２０の位置決め、固定がしやすくなり、基板２０上に支持された磁気検出素子２２，２３の位置決めをしやすくなる。

【0083】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

【0084】

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

【符号の説明】

【0085】

１０、１０ａ～１０ｏ 電流測定用導体
１１ 本体部
１２ 本体部
１３ 電流経路
１４ 電流経路
１５ 間隙
１６ スリット
１７ スリット
１８ａ、１８ｂ 延伸部
１９ａ～１９ｅ 延伸部
２０ 基板
２１ パッケージ
２２ 磁気検出素子
２３ 磁気検出素子
２４ 固定部
２５ 固定部
１００ 電流測定モジュール

【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】