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(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】P2024062076
(43)【公開日】2024-05-09
(54)【発明の名称】電流センサ
(51)【国際特許分類】
G01R 15/20 20060101AFI20240430BHJP
【ＦＩ】
G01R15/20 D
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022169841
(22)【出願日】2022-10-24
(71)【出願人】
【識別番号】000006231
【氏名又は名称】株式会社村田製作所
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】中村 大佐
【テーマコード（参考）】
2G025
【Ｆターム（参考）】
2G025AA15
2G025AB01
2G025AC01
(57)【要約】
【課題】３相交流の電流が流れる３本のバスバーの各々を流れる電流値を、磁気シールドを用いない簡易な構成で測定する。
【解決手段】第１バスバー１１１に電流が流れた際に第１バスバー１１１の周囲に生ずる第１磁界Ｂ１が、第１磁気検出素子１２１および第２磁気検出素子１２２の各々の感度軸１２１ａ，１２２ａに対して直交するように、第１磁気検出素子１２１および第２磁気検出素子１２２の各々が配置されている。第２バスバー１１２を流れる電流値をＩ２、第３バスバー１１３を流れる電流値をＩ３、第１磁気検出素子１２１の出力値をＶ１、第２磁気検出素子１２２の出力値をＶ２とすると、第１処理回路は、Ｖ１＝ａＩ２＋ｂＩ３およびＶ２＝ｃＩ２＋ｄＩ３の２元１次方程式から、Ｉ２∝Ｖ１－ｂＶ２／ｄ、および、Ｉ３∝Ｖ１－ａＶ２／ｃの関係をそれぞれ満たすＩ２およびＩ３を算出可能である。
【選択図】図１
【解決手段】第１バスバー１１１に電流が流れた際に第１バスバー１１１の周囲に生ずる第１磁界Ｂ１が、第１磁気検出素子１２１および第２磁気検出素子１２２の各々の感度軸１２１ａ，１２２ａに対して直交するように、第１磁気検出素子１２１および第２磁気検出素子１２２の各々が配置されている。第２バスバー１１２を流れる電流値をＩ２、第３バスバー１１３を流れる電流値をＩ３、第１磁気検出素子１２１の出力値をＶ１、第２磁気検出素子１２２の出力値をＶ２とすると、第１処理回路は、Ｖ１＝ａＩ２＋ｂＩ３およびＶ２＝ｃＩ２＋ｄＩ３の２元１次方程式から、Ｉ２∝Ｖ１－ｂＶ２／ｄ、および、Ｉ３∝Ｖ１－ａＶ２／ｃの関係をそれぞれ満たすＩ２およびＩ３を算出可能である。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
３相交流の電流が流れる、第１バスバー、第２バスバーおよび第３バスバーからなる３本のバスバーと、
前記３本のバスバーに対して間隔をあけて配置された、第１磁気検出素子および第２磁気検出素子と、
前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々と電気的に接続され、前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々からの検出信号を処理する第１処理回路とを備え、
前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々の感度軸同士は平行であり、
前記第１バスバーに電流が流れた際に前記第１バスバーの周囲に生ずる第１磁界が、前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々の感度軸に対して直交するように、前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々が配置されており、
前記第２バスバーを流れる電流値をＩ２、前記第３バスバーを流れる電流値をＩ３、前記第１磁気検出素子の出力値をＶ１、前記第２磁気検出素子の出力値をＶ２とすると、前記第１処理回路は、Ｖ１＝ａＩ２＋ｂＩ３およびＶ２＝ｃＩ２＋ｄＩ３の２元１次方程式から、Ｉ２∝Ｖ１－ｂＶ２／ｄ、および、Ｉ３∝Ｖ１－ａＶ２／ｃの関係をそれぞれ満たすＩ２およびＩ３を算出可能である、電流センサ。
前記３本のバスバーに対して間隔をあけて配置された、第１磁気検出素子および第２磁気検出素子と、
前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々と電気的に接続され、前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々からの検出信号を処理する第１処理回路とを備え、
前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々の感度軸同士は平行であり、
前記第１バスバーに電流が流れた際に前記第１バスバーの周囲に生ずる第１磁界が、前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々の感度軸に対して直交するように、前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々が配置されており、
前記第２バスバーを流れる電流値をＩ２、前記第３バスバーを流れる電流値をＩ３、前記第１磁気検出素子の出力値をＶ１、前記第２磁気検出素子の出力値をＶ２とすると、前記第１処理回路は、Ｖ１＝ａＩ２＋ｂＩ３およびＶ２＝ｃＩ２＋ｄＩ３の２元１次方程式から、Ｉ２∝Ｖ１－ｂＶ２／ｄ、および、Ｉ３∝Ｖ１－ａＶ２／ｃの関係をそれぞれ満たすＩ２およびＩ３を算出可能である、電流センサ。
【請求項2】
前記３本のバスバーの中で、前記第１バスバーが、前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子に対して最も離れて位置している、請求項１に記載の電流センサ。
【請求項3】
前記第１バスバー、前記第２バスバーおよび前記第３バスバーは、第１方向に互いに間隔をあけて並行に配置されている、請求項１または請求項２に記載の電流センサ。
【請求項4】
前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子は、前記第１方向および前記第１方向と直交する第２方向に延在しつつ前記３本のバスバーと直交する仮想平面に沿って、配置されている、請求項３に記載の電流センサ。
【請求項5】
前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子は、前記第１方向および前記第２方向の両方に対して交差する方向に並んで配置されている、請求項４に記載の電流センサ。
【請求項6】
３相交流の電流が流れる、第１バスバー、第２バスバーおよび第３バスバーからなる３本のバスバーと、
前記３本のバスバーに対して間隔をあけて配置された、第１磁気検出素子、第２磁気検出素子、第３磁気検出素子および第４磁気検出素子と、
前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々と電気的に接続され、前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々からの検出信号を処理する第１処理回路と、
前記第３磁気検出素子および前記第４磁気検出素子の各々と電気的に接続され、前記第３磁気検出素子および前記第４磁気検出素子の各々からの検出信号を処理する第２処理回路とを備え、
前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々の感度軸同士は平行であり、
前記第３磁気検出素子および前記第４磁気検出素子の各々の感度軸同士は平行であり、
前記第１バスバーに電流が流れた際に前記第１バスバーの周囲に生ずる第１磁界が、前記第１磁気検出素子、前記第２磁気検出素子、前記第３磁気検出素子および前記第４磁気検出素子の各々の感度軸に対して直交するように、前記第１磁気検出素子、前記第２磁気検出素子、前記第３磁気検出素子および前記第４磁気検出素子の各々が配置されており、
前記３本のバスバーの中で、前記第２バスバーが、前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子に対して最も近くに位置しており、
前記３本のバスバーの中で、前記第３バスバーが、前記第３磁気検出素子および前記第４磁気検出素子に対して最も近くに位置しており、
前記第２バスバーを流れる電流値をＩ２、前記第３バスバーを流れる電流値をＩ３、前記第１磁気検出素子の出力値をＶ１、前記第２磁気検出素子の出力値をＶ２、前記第３磁気検出素子の出力値をＶ３、前記第４磁気検出素子の出力値をＶ４とすると、前記第１処理回路は、Ｖ１＝ａＩ２＋ｂＩ３およびＶ２＝ｃＩ２＋ｄＩ３の２元１次方程式から、Ｉ２∝Ｖ１－ｂＶ２／ｄの関係を満たすＩ２を算出可能であり、前記第２処理回路は、Ｖ３＝ｅＩ２＋ｆＩ３およびＶ４＝ｇＩ２＋ｈＩ３の２元１次方程式から、Ｉ３∝Ｖ１－ｅＶ２／ｇの関係を満たすＩ３を算出可能である、電流センサ。
前記３本のバスバーに対して間隔をあけて配置された、第１磁気検出素子、第２磁気検出素子、第３磁気検出素子および第４磁気検出素子と、
前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々と電気的に接続され、前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々からの検出信号を処理する第１処理回路と、
前記第３磁気検出素子および前記第４磁気検出素子の各々と電気的に接続され、前記第３磁気検出素子および前記第４磁気検出素子の各々からの検出信号を処理する第２処理回路とを備え、
前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々の感度軸同士は平行であり、
前記第３磁気検出素子および前記第４磁気検出素子の各々の感度軸同士は平行であり、
前記第１バスバーに電流が流れた際に前記第１バスバーの周囲に生ずる第１磁界が、前記第１磁気検出素子、前記第２磁気検出素子、前記第３磁気検出素子および前記第４磁気検出素子の各々の感度軸に対して直交するように、前記第１磁気検出素子、前記第２磁気検出素子、前記第３磁気検出素子および前記第４磁気検出素子の各々が配置されており、
前記３本のバスバーの中で、前記第２バスバーが、前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子に対して最も近くに位置しており、
前記３本のバスバーの中で、前記第３バスバーが、前記第３磁気検出素子および前記第４磁気検出素子に対して最も近くに位置しており、
前記第２バスバーを流れる電流値をＩ２、前記第３バスバーを流れる電流値をＩ３、前記第１磁気検出素子の出力値をＶ１、前記第２磁気検出素子の出力値をＶ２、前記第３磁気検出素子の出力値をＶ３、前記第４磁気検出素子の出力値をＶ４とすると、前記第１処理回路は、Ｖ１＝ａＩ２＋ｂＩ３およびＶ２＝ｃＩ２＋ｄＩ３の２元１次方程式から、Ｉ２∝Ｖ１－ｂＶ２／ｄの関係を満たすＩ２を算出可能であり、前記第２処理回路は、Ｖ３＝ｅＩ２＋ｆＩ３およびＶ４＝ｇＩ２＋ｈＩ３の２元１次方程式から、Ｉ３∝Ｖ１－ｅＶ２／ｇの関係を満たすＩ３を算出可能である、電流センサ。
【請求項7】
３相交流の電流が流れる、第１バスバー、第２バスバーおよび第３バスバーからなる３本のバスバーと、
前記３本のバスバーに対して間隔をあけて配置された、第１磁気検出素子、第２磁気検出素子、第５磁気検出素子および第６磁気検出素子と、
前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々と電気的に接続され、前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々からの検出信号を処理する第１処理回路と、
前記第５磁気検出素子および前記第６磁気検出素子の各々と電気的に接続され、前記第５磁気検出素子および前記第６磁気検出素子の各々からの検出信号を処理する第３処理回路とを備え、
前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々の感度軸同士は平行であり、
前記第５磁気検出素子および前記第６磁気検出素子の各々の感度軸同士は平行であり、
前記第１バスバーに電流が流れた際に前記第１バスバーの周囲に生ずる第１磁界が、前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々の感度軸に対して直交するように、前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々が配置されており、
前記第３バスバーに電流が流れた際に前記第３バスバーの周囲に生ずる第３磁界が、前記第５磁気検出素子および前記第６磁気検出素子の各々の感度軸に対して直交するように、前記第５磁気検出素子および前記第６磁気検出素子の各々が配置されており、
前記３本のバスバーの中で、前記第１バスバーが、前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子に対して最も離れて位置しており、
前記３本のバスバーの中で、前記第３バスバーが、前記第５磁気検出素子および前記第６磁気検出素子に対して最も離れて位置しており、
前記第１バスバーを流れる電流値をＩ１、前記第２バスバーを流れる電流値をＩ２、前記第３バスバーを流れる電流値をＩ３、前記第１磁気検出素子の出力値をＶ１、前記第２磁気検出素子の出力値をＶ２、前記第５磁気検出素子の出力値をＶ５、前記第６磁気検出素子の出力値をＶ６とすると、
前記第１処理回路は、Ｖ１＝ａＩ２＋ｂＩ３およびＶ２＝ｃＩ２＋ｄＩ３の２元１次方程式から、Ｉ２∝Ｖ１－ｂＶ２／ｄ、および、Ｉ３∝Ｖ１－ａＶ２／ｃの関係をそれぞれ満たすＩ２およびＩ３を算出可能であり、
前記第３処理回路は、Ｖ５＝ｒＩ１＋ｓＩ２およびＶ６＝ｔＩ１＋ｕＩ２の２元１次方程式から、Ｉ１∝Ｖ５－ｒＶ６／ｔの関係を満たすＩ１を算出可能である、電流センサ。
前記３本のバスバーに対して間隔をあけて配置された、第１磁気検出素子、第２磁気検出素子、第５磁気検出素子および第６磁気検出素子と、
前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々と電気的に接続され、前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々からの検出信号を処理する第１処理回路と、
前記第５磁気検出素子および前記第６磁気検出素子の各々と電気的に接続され、前記第５磁気検出素子および前記第６磁気検出素子の各々からの検出信号を処理する第３処理回路とを備え、
前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々の感度軸同士は平行であり、
前記第５磁気検出素子および前記第６磁気検出素子の各々の感度軸同士は平行であり、
前記第１バスバーに電流が流れた際に前記第１バスバーの周囲に生ずる第１磁界が、前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々の感度軸に対して直交するように、前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々が配置されており、
前記第３バスバーに電流が流れた際に前記第３バスバーの周囲に生ずる第３磁界が、前記第５磁気検出素子および前記第６磁気検出素子の各々の感度軸に対して直交するように、前記第５磁気検出素子および前記第６磁気検出素子の各々が配置されており、
前記３本のバスバーの中で、前記第１バスバーが、前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子に対して最も離れて位置しており、
前記３本のバスバーの中で、前記第３バスバーが、前記第５磁気検出素子および前記第６磁気検出素子に対して最も離れて位置しており、
前記第１バスバーを流れる電流値をＩ１、前記第２バスバーを流れる電流値をＩ２、前記第３バスバーを流れる電流値をＩ３、前記第１磁気検出素子の出力値をＶ１、前記第２磁気検出素子の出力値をＶ２、前記第５磁気検出素子の出力値をＶ５、前記第６磁気検出素子の出力値をＶ６とすると、
前記第１処理回路は、Ｖ１＝ａＩ２＋ｂＩ３およびＶ２＝ｃＩ２＋ｄＩ３の２元１次方程式から、Ｉ２∝Ｖ１－ｂＶ２／ｄ、および、Ｉ３∝Ｖ１－ａＶ２／ｃの関係をそれぞれ満たすＩ２およびＩ３を算出可能であり、
前記第３処理回路は、Ｖ５＝ｒＩ１＋ｓＩ２およびＶ６＝ｔＩ１＋ｕＩ２の２元１次方程式から、Ｉ１∝Ｖ５－ｒＶ６／ｔの関係を満たすＩ１を算出可能である、電流センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電流センサに関する。
【背景技術】
【0002】
電流検出装置の構成を開示した先行文献として、特開２０１３－１１３６３１号公報(特許文献１)がある。特許文献１に開示された電流検出装置は、導電体と、磁気検出素子と、磁気遮蔽体とを備える。磁気検出素子は、導電体の近傍の、導電体の幅方向の中央部に臨んで設置されている。磁気遮蔽体は、同一寸法を有する一対のものが、導電体の幅方向の両側縁を外側から挟むような状態で、導電体に対して対称に対向配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１３－１１３６３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に記載の電流検出装置においては、隣接するバスバーからの磁界の影響を磁気シールドによって低減しており、構成が複雑である。
【0005】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、３相交流の電流が流れる３本のバスバーの各々を流れる電流値を、磁気シールドを用いない簡易な構成で測定することができる、電流センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の第１局面に基づく電流センサは、３本のバスバーと、第１磁気検出素子および第２磁気検出素子と、第１処理回路とを備える。３本のバスバーは、３相交流の電流が流れる、第１バスバー、第２バスバーおよび第３バスバーからなる。第１磁気検出素子および第２磁気検出素子は、３本のバスバーに対して間隔をあけて配置されている。第１処理回路は、第１磁気検出素子および第２磁気検出素子の各々と電気的に接続され、第１磁気検出素子および第２磁気検出素子の各々からの検出信号を処理する。第１磁気検出素子および第２磁気検出素子の各々の感度軸同士は平行である。第１バスバーに電流が流れた際に第１バスバーの周囲に生ずる第１磁界が、第１磁気検出素子および第２磁気検出素子の各々の感度軸に対して直交するように、第１磁気検出素子および第２磁気検出素子の各々が配置されている。第２バスバーを流れる電流値をＩ２、第３バスバーを流れる電流値をＩ３、第１磁気検出素子の出力値をＶ１、第２磁気検出素子の出力値をＶ２とすると、第１処理回路は、Ｖ１＝ａＩ２＋ｂＩ３およびＶ２＝ｃＩ２＋ｄＩ３の２元１次方程式から、Ｉ２∝Ｖ１－ｂＶ２／ｄ、および、Ｉ３∝Ｖ１－ａＶ２／ｃの関係をそれぞれ満たすＩ２およびＩ３を算出可能である。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、３相交流の電流が流れる３本のバスバーの各々を流れる電流値を、磁気シールドを用いない簡易な構成で測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明の実施形態１に係る電流センサの構成を示す断面図である。
【図2】本発明の実施形態１に係る電流センサにおける、第１磁気検出素子および第２磁気検出素子と第１処理回路との回路構成を示す回路図である。
【図3】電流センサのキャリブレーション時に係数ａ～ｄを求める方法を示すフローチャートである。
【図4】本発明の実施形態２に係る電流センサの構成を示す断面図である。
【図5】本発明の実施形態３に係る電流センサの構成を示す断面図である。
【図6】本発明の実施形態３に係る電流センサの実装構造を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の各実施形態に係る電流センサについて図を参照して説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。
【0010】
(実施形態１)
図１は、本発明の実施形態１に係る電流センサの構成を示す断面図である。図１に示すように、本発明の実施形態１に係る電流センサ１００は、３本のバスバーと、第１磁気検出素子１２１および第２磁気検出素子１２２と、後述する第１処理回路とを備える。
図１は、本発明の実施形態１に係る電流センサの構成を示す断面図である。図１に示すように、本発明の実施形態１に係る電流センサ１００は、３本のバスバーと、第１磁気検出素子１２１および第２磁気検出素子１２２と、後述する第１処理回路とを備える。
【0011】
３本のバスバーは、３相交流の電流が流れる、第１バスバー１１１、第２バスバー１１２および第３バスバー１１３からなる。第１バスバー１１１、第２バスバー１１２および第３バスバー１１３は、３相３線式のバスバーである。原則的には、３本のバスバーには、振幅が等しく位相が１２０°ずつずれた交流電流が印加される。たとえば、第１バスバー１１１にＵ相の交流電流Ｉ１が流れ、第２バスバー１１２にＶ相の交流電流Ｉ２が流れ、第３バスバー１１３にＷ相の交流電流Ｉ３が流れる。その結果、第１バスバー１１１の周囲に第１磁界Ｂ１が生じ、第２バスバー１１２の周囲に第２磁界Ｂ２が生じ、第３バスバー１１３の周囲に第３磁界Ｂ３が生じる。
【0012】
本実施形態においては、第１バスバー１１１、第２バスバー１１２および第３バスバー１１３は、第１方向(Ｘ軸方向)に互いに間隔をあけて並行に配置されている。ただし、第１バスバー１１１、第２バスバー１１２および第３バスバー１１３の配置は、これに限られない。
【0013】
第１磁気検出素子１２１および第２磁気検出素子１２２は、３本のバスバーに対して間隔をあけて配置されている。本実施形態においては、３本のバスバーの中で、第１バスバー１１１が、第１磁気検出素子１２１および第２磁気検出素子１２２に対して最も離れて位置している。
【0014】
第１磁気検出素子１２１および第２磁気検出素子１２２は、第１方向(Ｘ軸方向)および、第１方向(Ｘ軸方向)と直交する第２方向(Ｚ軸方向)に延在しつつ３本のバスバーと直交する仮想平面(ＸＺ平面)に沿って、配置されている。さらに、第１磁気検出素子１２１および第２磁気検出素子１２２は、第１方向(Ｘ軸方向)および第２方向(Ｚ軸方向)の両方に対して交差する方向に並んで配置されている。
【0015】
第１磁気検出素子１２１は、感度軸１２１ａを有している。第２磁気検出素子１２２は、感度軸１２２ａを有している。第１磁気検出素子１２１の感度軸１２１ａと、第２磁気検出素子１２２の感度軸１２２ａとは、互いに平行である。
【0016】
第１磁気検出素子１２１および第２磁気検出素子１２２の各々は、感度軸方向の一方を向いた磁界成分を検出した場合に正の値で出力し、感度軸方向の他方を向いた磁界成分を検出した場合に負の値で出力する、奇関数入出力特性を有している。
【0017】
第１磁気検出素子１２１および第２磁気検出素子１２２の各々は、第１バスバー１１１に交流電流Ｉ１が流れた際に第１バスバー１１１の周囲に生ずる第１磁界Ｂ１が、第１磁気検出素子１２１の感度軸１２１ａおよび第２磁気検出素子１２２の感度軸１２２ａの各々に対して直交するように、配置されている。
【0018】
この配置により、第１磁気検出素子１２１および第２磁気検出素子１２２の各々は、第１磁界Ｂ１に対する出力が０となる。すなわち、第１バスバー１１１を流れる電流Ｉ１によって生ずる第１磁界Ｂ１の第１磁気検出素子１２１および第２磁気検出素子１２２に対する影響がキャンセルされる。
【0019】
図２は、本発明の実施形態１に係る電流センサにおける、第１磁気検出素子および第２磁気検出素子と第１処理回路との回路構成を示す回路図である。図２に示すように、第１磁気検出素子１２１および第２磁気検出素子１２２の各々は、４つのＴＭＲ(Tunnel Magneto Resistance)素子からなるホイートストンブリッジ型のブリッジ回路を有する。なお、第１磁気検出素子１２１および第２磁気検出素子１２２の各々が、ＴＭＲ素子に代えて、ＧＭＲ(Giant Magneto Resistance)素子若しくはＡＭＲ(Anisotropic Magneto Resistance)素子などの磁気抵抗素子からなるブリッジ回路を有していてもよい。また、第１磁気検出素子１２１および第２磁気検出素子１２２の各々が、２つの磁気抵抗素子からなるハーフブリッジ回路を有していてもよい。
【0020】
本発明の実施形態１に係る電流センサ１００は、第１処理回路１３１をさらに備える。第１処理回路１３１は、第１磁気検出素子１２１および第２磁気検出素子１２２の各々と電気的に接続され、第１磁気検出素子１２１および第２磁気検出素子１２２の各々からの検出信号を処理する。
【0021】
具体的には、第１処理回路１３１は、第１オペアンプ１３１ａ、第２オペアンプ１３１ｂおよび第３オペアンプ１３１ｃを含む。第１オペアンプ１３１ａは、差動増幅器であり、第１磁気検出素子１２１および第３オペアンプ１３１ｃの各々と電気的に接続されている。第２オペアンプ１３１ｂは、差動増幅器であり、第２磁気検出素子１２２および第３オペアンプ１３１ｃの各々と電気的に接続されている。第３オペアンプ１３１ｃは、差動増幅器である。
【0022】
第２バスバー１１２を流れる電流値をＩ２、第３バスバー１１３を流れる電流値をＩ３、第１磁気検出素子１２１の出力値をＶ１、第２磁気検出素子１２２の出力値をＶ２とすると、第１処理回路１３１は、Ｖ１＝ａＩ２＋ｂＩ３およびＶ２＝ｃＩ２＋ｄＩ３の２元１次方程式から、Ｉ２∝Ｖ１－ｂＶ２／ｄ、および、Ｉ３∝Ｖ１－ａＶ２／ｃの関係をそれぞれ満たすＩ２およびＩ３を算出可能である。
【0023】
具体的には、第１処理回路１３１は、Ｖ１＝ａＩ２＋ｂＩ３およびＶ２＝ｃＩ２＋ｄＩ３の２元１次方程式を予め記憶しており、電流センサ１００のキャリブレーション時に係数ａ～ｄを求めておくことにより、第２バスバー１１２を流れる電流値Ｉ２、および、第３バスバー１１３を流れる電流値Ｉ３の各々を算出することができる。
【0024】
図３は、電流センサのキャリブレーション時に係数ａ～ｄを求める方法を示すフローチャートである。
【0025】
図３に示すように、電流センサ１００のキャリブレーションをする際、まず、第２バスバー１１２に電流値Ｉ２の電流を流す(工程Ｓ１)。このとき、第１バスバー１１１および第３バスバー１１３には、電流が流されていない。そのため、電流値Ｉ３＝０となる。
【0026】
第１処理回路１３１は、Ｖ１＝ａＩ２＋ｂＩ３およびＶ２＝ｃＩ２＋ｄＩ３の２元１次方程式においてＩ３を０に代入することにより、Ｖ１＝ａＩ２、および、Ｖ２＝ｃＩ２の関係式から、ａ＝Ｖ１／Ｉ２、および、ｃ＝Ｖ２／Ｉ２を算出して記憶する(工程Ｓ２)。
【0027】
次に、第３バスバー１１３に電流値Ｉ３の電流を流す(工程Ｓ３)。このとき、第１バスバー１１１および第２バスバー１１２には、電流が流されていない。そのため、電流値Ｉ２＝０となる。
【0028】
第１処理回路１３１は、Ｖ１＝ａＩ２＋ｂＩ３およびＶ２＝ｃＩ２＋ｄＩ３の２元１次方程式においてＩ２を０に代入することにより、Ｖ１＝ｂＩ３、および、Ｖ２＝ｄＩ３の関係式から、ｂ＝Ｖ１／Ｉ３、および、ｄ＝Ｖ２／Ｉ３を算出して記憶する(工程Ｓ４)。
【0029】
上記のように係数ａ～ｄを求めることにより、第１処理回路１３１は、３本のバスバーに３相交流の電流が流れた状態における第１磁気検出素子１２１の出力値Ｖ１および第２磁気検出素子１２２の出力値Ｖ２に基づいて、Ｉ２∝Ｖ１－ｂＶ２／ｄの関係を満たす第２バスバー１１２を流れる電流値Ｉ２を算出することができる。測定誤差の補正などがない場合は、第１処理回路１３１は、Ｉ２＝(Ｖ１－ｂＶ２／ｄ)/(ａ－ｂｃ／ｄ)を満たす電流値Ｉ２を算出することができる。
【0030】
同様に、第１処理回路１３１は、３本のバスバーに３相交流の電流が流れた状態における第１磁気検出素子１２１の出力値Ｖ１および第２磁気検出素子１２２の出力値Ｖ２に基づいて、Ｉ３∝Ｖ１－ａＶ２／ｃの関係を満たす第３バスバー１１３を流れる電流値Ｉ３を算出することができる。測定誤差の補正などがない場合は、第１処理回路１３１は、Ｉ３＝(Ｖ１－ａＶ２／ｃ)/(ｂ－ａｄ／ｃ)を満たす電流値Ｉ３を算出することができる。
【0031】
３相交流の電流においては、原則的に、Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３＝０の関係が満たされるため、第１処理回路１３１は、Ｉ１＝－Ｉ２－Ｉ３の関係式から、第１バスバー１１１を流れる電流値Ｉ１を算出することができる。
【0032】
上記のように、本実施形態に係る電流センサ１００においては、第１磁気検出素子１２１の出力値Ｖ１および第２磁気検出素子１２２の出力値Ｖ２に基づいて、３相交流の電流が流れる３本のバスバーの各々を流れる電流値を磁気シールドを用いない簡易な構成で測定することができる。
【0033】
本実施形態に係る電流センサ１００は、カレントトランスではないコアレス電流センサであり、バスバー内蔵型の電流センサではないコンタクトレス電流センサであり、かつ、バスバー同士の間に磁気シールドを配置しないシールドレス電流センサである。そのため、電流センサ１００の構成を簡易にして、小型化、軽量化しつつ簡易に組み立て可能である。
【0034】
本発明の実施形態１に係る電流センサ１００においては、３本のバスバーの中で、第１バスバー１１１が、第１磁気検出素子１２１および第２磁気検出素子１２２に対して最も離れて位置している。これにより、第１磁気検出素子１２１および第２磁気検出素子１２２による第２磁界Ｂ２および第３磁界Ｂ３の検出感度を比較的高くすることができるため、第２バスバー１１２を流れる電流値Ｉ２および第３バスバー１１３を流れる電流値Ｉ３の各々の測定精度を比較的高くすることができる。
【0035】
(実施形態２)
以下、本発明の実施形態２に係る電流センサについて図を参照して説明する。本発明の実施形態２に係る電流センサは、第３磁気検出素子および第４磁気検出素子をさらに備える点が本発明の実施形態１に係る電流センサと異なるため、本発明の実施形態１に係る電流センサと同様である構成については説明を繰り返さない。
以下、本発明の実施形態２に係る電流センサについて図を参照して説明する。本発明の実施形態２に係る電流センサは、第３磁気検出素子および第４磁気検出素子をさらに備える点が本発明の実施形態１に係る電流センサと異なるため、本発明の実施形態１に係る電流センサと同様である構成については説明を繰り返さない。
【0036】
図４は、本発明の実施形態２に係る電流センサの構成を示す断面図である。図４に示すように、本発明の実施形態２に係る電流センサ２００は、３本のバスバーと、第１磁気検出素子１２１、第２磁気検出素子１２２、第３磁気検出素子１２３および第４磁気検出素子１２４と、第１処理回路１３１および第２処理回路とを備える。
【0037】
第１磁気検出素子１２１、第２磁気検出素子１２２、第３磁気検出素子１２３および第４磁気検出素子１２４は、３本のバスバーに対して間隔をあけて配置されている。本実施形態においては、３本のバスバーの中で、第２バスバー１１２が、第１磁気検出素子１２１および第２磁気検出素子１２２に対して最も近くに位置している。３本のバスバーの中で、第３バスバー１１３が、第３磁気検出素子１２３および第４磁気検出素子１２４に対して最も近くに位置している。
【0038】
第３磁気検出素子１２３および第４磁気検出素子１２４は、第１方向(Ｘ軸方向)および、第１方向(Ｘ軸方向)と直交する第２方向(Ｚ軸方向)に延在しつつ３本のバスバーと直交する仮想平面(ＸＺ平面)に沿って、配置されている。さらに、第３磁気検出素子１２３および第４磁気検出素子１２４は、第１方向(Ｘ軸方向)および第２方向(Ｚ軸方向)の両方に対して交差する方向に並んで配置されている。
【0039】
第３磁気検出素子１２３は、感度軸１２３ａを有している。第４磁気検出素子１２４は、感度軸１２４ａを有している。第３磁気検出素子１２３の感度軸１２３ａと、第４磁気検出素子１２４の感度軸１２４ａとは、互いに平行である。
【0040】
第３磁気検出素子１２３および第４磁気検出素子１２４の各々は、感度軸方向の一方を向いた磁界成分を検出した場合に正の値で出力し、感度軸方向の他方を向いた磁界成分を検出した場合に負の値で出力する、奇関数入出力特性を有している。
【0041】
第３磁気検出素子１２３および第４磁気検出素子１２４の各々は、第１バスバー１１１に交流電流Ｉ１が流れた際に第１バスバー１１１の周囲に生ずる第１磁界Ｂ１が、第３磁気検出素子１２３の感度軸１２３ａおよび第４磁気検出素子１２４の感度軸１２４ａの各々に対して直交するように、配置されている。
【0042】
この配置により、第３磁気検出素子１２３および第４磁気検出素子１２４の各々は、第１磁界Ｂ１に対する出力が０となる。すなわち、第１バスバー１１１を流れる電流Ｉ１によって生ずる第１磁界Ｂ１の第３磁気検出素子１２３および第４磁気検出素子１２４に対する影響がキャンセルされる。
【0043】
第３磁気検出素子１２３および第４磁気検出素子１２４の各々は、第１磁気検出素子１２１および第２磁気検出素子１２２の各々と同様の構成を有している。
【0044】
第２処理回路は、第３磁気検出素子１２３および第４磁気検出素子１２４の各々と電気的に接続され、第３磁気検出素子１２３および第４磁気検出素子１２４の各々からの検出信号を処理する。第２処理回路は、第１処理回路１３１と同様の構成を有している。
【0045】
第２バスバー１１２を流れる電流値をＩ２、第３バスバー１１３を流れる電流値をＩ３、第１磁気検出素子１２１の出力値をＶ１、第２磁気検出素子１２２の出力値をＶ２、第３磁気検出素子１２３の出力値をＶ３、第４磁気検出素子１２４の出力値をＶ４とすると、第１処理回路１３１は、Ｖ１＝ａＩ２＋ｂＩ３およびＶ２＝ｃＩ２＋ｄＩ３の２元１次方程式から、Ｉ２∝Ｖ１－ｂＶ２／ｄの関係を満たすＩ２を算出可能であり、第２処理回路は、Ｖ３＝ｅＩ２＋ｆＩ３およびＶ４＝ｇＩ２＋ｈＩ３の２元１次方程式から、Ｉ３∝Ｖ１－ｅＶ２／ｇの関係を満たすＩ３を算出可能である。
【0046】
具体的には、第２処理回路は、Ｖ３＝ｅＩ２＋ｆＩ３およびＶ４＝ｇＩ２＋ｈＩ３の２元１次方程式を予め記憶しており、電流センサ２００のキャリブレーション時に係数ｅ～ｈを求めておくことにより、第３バスバー１１３を流れる電流値Ｉ３を算出することができる。
【0047】
電流センサ２００のキャリブレーション時に係数ｅ～ｈを求める方法は、電流センサ１００のキャリブレーション時に係数ａ～ｄを求める方法と同様である。
【0048】
本発明の実施形態２に係る電流センサ２００においては、第２バスバー１１２の近くに配置された第１磁気検出素子１２１および第２磁気検出素子１２２の各出力値に基づいて第２バスバー１１２を流れる電流値Ｉ２を算出し、第３バスバー１１３の近くに配置された第３磁気検出素子１２３および第４磁気検出素子１２４の各出力値に基づいて第３バスバー１１３を流れる電流値Ｉ３を算出するため、実施形態１に係る電流センサ１００に比較して、第２バスバー１１２を流れる電流値Ｉ２および第３バスバー１１３を流れる電流値Ｉ３の各々の測定精度を高くすることができる。ひいては、Ｉ１＝－Ｉ２－Ｉ３の関係式から算出される第１バスバー１１１を流れる電流値Ｉ１の測定精度も、実施形態１に係る電流センサ１００に比較して高くすることができる。
【0049】
(実施形態３)
以下、本発明の実施形態３に係る電流センサについて図を参照して説明する。本発明の実施形態３に係る電流センサは、第５磁気検出素子および第６磁気検出素子をさらに備える点が本発明の実施形態２に係る電流センサと異なるため、本発明の実施形態２に係る電流センサと同様である構成については説明を繰り返さない。
以下、本発明の実施形態３に係る電流センサについて図を参照して説明する。本発明の実施形態３に係る電流センサは、第５磁気検出素子および第６磁気検出素子をさらに備える点が本発明の実施形態２に係る電流センサと異なるため、本発明の実施形態２に係る電流センサと同様である構成については説明を繰り返さない。
【0050】
【0051】
図５および図６に示すように、本発明の実施形態３に係る電流センサ３００は、３本のバスバーと、第１磁気検出素子１２１、第２磁気検出素子１２２、第３磁気検出素子１２３、第４磁気検出素子１２４、第５磁気検出素子１２５および第６磁気検出素子１２６と、第１処理回路１３１、第２処理回路１３２および第３処理回路１３３とを備える。３本のバスバーは、第３方向(Ｙ軸方向)に延在している。
【0052】
第１磁気検出素子１２１、第２磁気検出素子１２２および第１処理回路１３１は、第１チップ１４１に搭載されている。第３磁気検出素子１２３、第４磁気検出素子１２４および第２処理回路１３２は、第２チップ１４２に搭載されている。第５磁気検出素子１２５、第６磁気検出素子１２６および第３処理回路１３３は、第３チップ１４３に搭載されている。第１チップ１４１、第２チップ１４２および第３チップ１４３は、基板１５０に実装されている。基板１５０は、３本のバスバー上に配置されている。
【0053】
第１チップ１４１において、第１磁気検出素子１２１と第２磁気検出素子１２２とは、互いに間隔をあけて並んで配置されており、第１磁気検出素子１２１の感度軸１２１ａと、第２磁気検出素子１２２の感度軸１２２ａとは、同一方向を向いている。
【0054】
第２チップ１４２において、第３磁気検出素子１２３と第４磁気検出素子１２４とは、互いに間隔をあけて並んで配置されており、第３磁気検出素子１２３の感度軸１２３ａと、第４磁気検出素子１２４の感度軸１２４ａとは、同一方向を向いている。
【0055】
第３チップ１４３において、第５磁気検出素子１２５と第６磁気検出素子１２６とは、互いに間隔をあけて並んで配置されており、第５磁気検出素子１２５の感度軸１２５ａと、第６磁気検出素子１２６の感度軸１２６ａとは、同一方向を向いている。
【0056】
第１磁気検出素子１２１、第２磁気検出素子１２２、第３磁気検出素子１２３、第４磁気検出素子１２４、第５磁気検出素子１２５および第６磁気検出素子１２６は、３本のバスバーに対して間隔をあけて配置されている。本実施形態においては、３本のバスバーの中で、第１バスバー１１１が、第１磁気検出素子１２１および第２磁気検出素子１２２に対して最も離れて位置している。３本のバスバーの中で、第３バスバー１１３が、第５磁気検出素子１２５および第６磁気検出素子１２６に対して最も離れて位置している。
【0057】
３本のバスバーの中で、第２バスバー１１２が、第１磁気検出素子１２１および第２磁気検出素子１２２に対して最も近くに位置している。３本のバスバーの中で、第３バスバー１１３が、第３磁気検出素子１２３および第４磁気検出素子１２４に対して最も近くに位置している。３本のバスバーの中で、第１バスバー１１１が、第５磁気検出素子１２５および第６磁気検出素子１２６に対して最も近くに位置している。
【0058】
第５磁気検出素子１２５および第６磁気検出素子１２６は、第１方向(Ｘ軸方向)および、第１方向(Ｘ軸方向)と直交する第２方向(Ｚ軸方向)に延在しつつ３本のバスバーと直交する仮想平面(ＸＺ平面)に沿って、配置されている。さらに、第５磁気検出素子１２５および第６磁気検出素子１２６は、第１方向(Ｘ軸方向)および第２方向(Ｚ軸方向)の両方に対して交差する方向に並んで配置されている。
【0059】
第５磁気検出素子１２５は、感度軸１２５ａを有している。第６磁気検出素子１２６は、感度軸１２６ａを有している。第５磁気検出素子１２５の感度軸１２５ａと、第６磁気検出素子１２６の感度軸１２６ａとは、互いに平行である。
【0060】
第５磁気検出素子１２５および第６磁気検出素子１２６の各々は、感度軸方向の一方を向いた磁界成分を検出した場合に正の値で出力し、感度軸方向の他方を向いた磁界成分を検出した場合に負の値で出力する、奇関数入出力特性を有している。
【0061】
第５磁気検出素子１２５および第６磁気検出素子１２６の各々は、第３バスバー１１３に交流電流Ｉ３が流れた際に第３バスバー１１３の周囲に生ずる第３磁界Ｂ３が、第５磁気検出素子１２５の感度軸１２５ａおよび第６磁気検出素子１２６の感度軸１２６ａの各々に対して直交するように、配置されている。
【0062】
この配置により、第５磁気検出素子１２５および第６磁気検出素子１２６の各々は、第３磁界Ｂ３に対する出力が０となる。すなわち、第３バスバー１１３を流れる電流Ｉ３によって生ずる第３磁界Ｂ３の第５磁気検出素子１２５および第６磁気検出素子１２６に対する影響がキャンセルされる。
【0063】
第５磁気検出素子１２５および第６磁気検出素子１２６の各々は、第１磁気検出素子１２１、第２磁気検出素子１２２、第３磁気検出素子１２３および第４磁気検出素子１２４の各々と同様の構成を有している。
【0064】
第３処理回路１３３は、第５磁気検出素子１２５および第６磁気検出素子１２６の各々と電気的に接続され、第５磁気検出素子１２５および第６磁気検出素子１２６の各々からの検出信号を処理する。第３処理回路１３３は、第１処理回路１３１および第２処理回路１３２の各々と同様の構成を有している。
【0065】
第１バスバー１１１を流れる電流値をＩ１、第２バスバー１１２を流れる電流値をＩ２、第３バスバー１１３を流れる電流値をＩ３、第１磁気検出素子１２１の出力値をＶ１、第２磁気検出素子１２２の出力値をＶ２、第３磁気検出素子１２３の出力値をＶ３、第４磁気検出素子１２４の出力値をＶ４、第５磁気検出素子１２５の出力値をＶ５、第６磁気検出素子１２６の出力値をＶ６とすると、第１処理回路１３１は、Ｖ１＝ａＩ２＋ｂＩ３およびＶ２＝ｃＩ２＋ｄＩ３の２元１次方程式から、Ｉ２∝Ｖ１－ｂＶ２／ｄの関係を満たすＩ２を算出可能であり、第２処理回路１３２は、Ｖ３＝ｅＩ２＋ｆＩ３およびＶ４＝ｇＩ２＋ｈＩ３の２元１次方程式から、Ｉ３∝Ｖ１－ｅＶ２／ｇの関係を満たすＩ３を算出可能であり、第３処理回路１３３は、Ｖ５＝ｒＩ１＋ｓＩ２およびＶ６＝ｔＩ１＋ｕＩ２の２元１次方程式から、Ｉ１∝Ｖ５－ｒＶ６／ｔの関係を満たすＩ１を算出可能である。
【0066】
具体的には、第３処理回路１３３は、Ｖ５＝ｒＩ１＋ｓＩ２およびＶ６＝ｔＩ１＋ｕＩ２の２元１次方程式を予め記憶しており、電流センサ３００のキャリブレーション時に係数ｒ～ｕを求めておくことにより、第１バスバー１１１を流れる電流値Ｉ１を算出することができる。
【0067】
電流センサ３００のキャリブレーション時に係数ｒ～ｕを求める方法は、電流センサ１００のキャリブレーション時に係数ａ～ｄを求める方法、および、電流センサ２００のキャリブレーション時に係数ｅ～ｈを求める方法と同様である。
【0068】
まず、第２バスバー１１２に電流値Ｉ２の電流を流す。このとき、第１バスバー１１１および第３バスバー１１３には、電流が流されていない。そのため、電流値Ｉ１＝０となる。
【0069】
第３処理回路１３３は、Ｖ５＝ｒＩ１＋ｓＩ２およびＶ６＝ｔＩ１＋ｕＩ２の２元１次方程式においてＩ１を０に代入することにより、Ｖ５＝ｓＩ２、および、Ｖ６＝ｕＩ２の関係式から、ｓ＝Ｖ５／Ｉ２、および、ｕ＝Ｖ６／Ｉ２を算出して記憶する。
【0070】
次に、第１バスバー１１１に電流値Ｉ１の電流を流す。このとき、第２バスバー１１２および第３バスバー１１３には、電流が流されていない。そのため、電流値Ｉ２＝０となる。
【0071】
第３処理回路１３３は、Ｖ５＝ｒＩ１＋ｓＩ２およびＶ６＝ｔＩ１＋ｕＩ２の２元１次方程式においてＩ１を０に代入することにより、Ｖ５＝ｒＩ１、および、Ｖ２＝ｔＩ１の関係式から、ｒ＝Ｖ１／Ｉ１、および、ｔ＝Ｖ２／Ｉ１を算出して記憶する。上記のようにして、係数ｒ～ｕを求めることができる。
【0072】
本発明の実施形態３に係る電流センサ３００においては、第１バスバー１１１の近くに配置された第５磁気検出素子１２５および第６磁気検出素子１２６の各出力値に基づいて第１バスバー１１１を流れる電流値Ｉ１を算出し、第２バスバー１１２の近くに配置された第１磁気検出素子１２１および第２磁気検出素子１２２の各出力値に基づいて第２バスバー１１２を流れる電流値Ｉ２を算出し、第３バスバー１１３の近くに配置された第３磁気検出素子１２３および第４磁気検出素子１２４の各出力値に基づいて第３バスバー１１３を流れる電流値Ｉ３を算出するため、実施形態１に係る電流センサ１００に比較して、第１バスバー１１１を流れる電流値Ｉ１、第２バスバー１１２を流れる電流値Ｉ２および第３バスバー１１３を流れる電流値Ｉ３の各々の測定精度を高くすることができる。
【0073】
本発明の実施形態３に係る電流センサ３００においては、Ｉ１＝－Ｉ２－Ｉ３の関係式から第１バスバー１１１を流れる電流値Ｉ１を算出するのではなく、第５磁気検出素子１２５および第６磁気検出素子１２６の各出力値に基づいて第１バスバー１１１を流れる電流値Ｉ１を算出するため、仮にＩ１＋Ｉ２＋Ｉ３＝０の関係が満たされていないことが検出されたときに、３本のバスバーに３相交流を流すインバータが故障しているとを判別することができる。
【0074】
なお、３本のバスバーに３相交流を流すインバータの故障を判別するためには、第１磁気検出素子１２１および第２磁気検出素子１２２の各出力値に基づいて第２バスバー１１２を流れる電流値Ｉ２および第３バスバー１１３を流れる電流値Ｉ３を算出し、第５磁気検出素子１２５および第６磁気検出素子１２６の各出力値に基づいて第１バスバー１１１を流れる電流値Ｉ１を算出してもよい。すなわち、第３磁気検出素子１２３および第４磁気検出素子１２４と第２処理回路１３２とが設けられていなくてもよい。
【0075】
本発明の実施形態３に係る電流センサ３００においては、第１バスバー１１１、第２バスバー１１２および第３バスバー１１３は、第１方向(Ｘ軸方向)に互いに間隔をあけて並行に配置されている。これにより、第１チップ１４１、第２チップ１４２および第３チップ１４３が実装された基板１５０を３本のバスバー上に配置することにより、３本のバスバーに対して第１磁気検出素子１２１、第２磁気検出素子１２２、第３磁気検出素子１２３、第４磁気検出素子１２４、第５磁気検出素子１２５および第６磁気検出素子１２６を簡易に配置することができる。
【0076】
本発明の実施形態３に係る電流センサ３００においては、第１磁気検出素子１２１、第２磁気検出素子１２２、第３磁気検出素子１２３、第４磁気検出素子１２４、第５磁気検出素子１２５および第６磁気検出素子１２６は、第１方向(Ｘ軸方向)および、第１方向(Ｘ軸方向)と直交する第２方向(Ｚ軸方向)に延在しつつ３本のバスバーと直交する仮想平面(ＸＺ平面)に沿って、配置されている。これにより、第１磁気検出素子１２１、第２磁気検出素子１２２、第３磁気検出素子１２３、第４磁気検出素子１２４、第５磁気検出素子１２５および第６磁気検出素子１２６を構成するＴＭＲ素子、ＧＭＲ素子およびＡＭＲ素子などの磁気抵抗素子の面内方向に測定磁界を印加することができるため、電流センサ３００の測定精度を高くすることができる。
【0077】
本発明の実施形態３に係る電流センサ３００においては、第１磁気検出素子１２１、第２磁気検出素子１２２、第３磁気検出素子１２３、第４磁気検出素子１２４、第５磁気検出素子１２５および第６磁気検出素子１２６は、第１方向(Ｘ軸方向)および第２方向(Ｚ軸方向)の両方に対して交差する方向に並んで配置されている。これにより、第１チップ１４１、第２チップ１４２および第３チップ１４３の基板１５０上における配置の向き(ＸＺ面内の向き)を傾けるだけで、それぞれのチップに搭載された磁気検出素子において、３相交流の電流のうちのいずれか１相の交流電流による磁界の影響をキャンセルすることができる。よって、３相交流の電流が流れる３本のバスバーの各々を流れる電流値を、簡易な構成で測定することができる。
【0078】
(付記)
上述した例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
上述した例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
【0079】
＜１＞
３相交流の電流が流れる、第１バスバー、第２バスバーおよび第３バスバーからなる３本のバスバーと、
前記３本のバスバーに対して間隔をあけて配置された、第１磁気検出素子および第２磁気検出素子と、
前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々と電気的に接続され、前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々からの検出信号を処理する第１処理回路とを備え、
前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々の感度軸同士は平行であり、
前記第１バスバーに電流が流れた際に前記第１バスバーの周囲に生ずる第１磁界が、前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々の感度軸に対して直交するように、前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々が配置されており、
前記第２バスバーを流れる電流値をＩ２、前記第３バスバーを流れる電流値をＩ３、前記第１磁気検出素子の出力値をＶ１、前記第２磁気検出素子の出力値をＶ２とすると、前記第１処理回路は、Ｖ１＝ａＩ２＋ｂＩ３およびＶ２＝ｃＩ２＋ｄＩ３の２元１次方程式から、Ｉ２∝Ｖ１－ｂＶ２／ｄ、および、Ｉ３∝Ｖ１－ａＶ２／ｃの関係をそれぞれ満たすＩ２およびＩ３を算出可能である、電流センサ。
３相交流の電流が流れる、第１バスバー、第２バスバーおよび第３バスバーからなる３本のバスバーと、
前記３本のバスバーに対して間隔をあけて配置された、第１磁気検出素子および第２磁気検出素子と、
前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々と電気的に接続され、前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々からの検出信号を処理する第１処理回路とを備え、
前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々の感度軸同士は平行であり、
前記第１バスバーに電流が流れた際に前記第１バスバーの周囲に生ずる第１磁界が、前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々の感度軸に対して直交するように、前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々が配置されており、
前記第２バスバーを流れる電流値をＩ２、前記第３バスバーを流れる電流値をＩ３、前記第１磁気検出素子の出力値をＶ１、前記第２磁気検出素子の出力値をＶ２とすると、前記第１処理回路は、Ｖ１＝ａＩ２＋ｂＩ３およびＶ２＝ｃＩ２＋ｄＩ３の２元１次方程式から、Ｉ２∝Ｖ１－ｂＶ２／ｄ、および、Ｉ３∝Ｖ１－ａＶ２／ｃの関係をそれぞれ満たすＩ２およびＩ３を算出可能である、電流センサ。
【0080】
＜２＞
前記３本のバスバーの中で、前記第１バスバーが、前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子に対して最も離れて位置している、＜１＞に記載の電流センサ。
前記３本のバスバーの中で、前記第１バスバーが、前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子に対して最も離れて位置している、＜１＞に記載の電流センサ。
【0081】
＜３＞
３相交流の電流が流れる、第１バスバー、第２バスバーおよび第３バスバーからなる３本のバスバーと、
前記３本のバスバーに対して間隔をあけて配置された、第１磁気検出素子、第２磁気検出素子、第３磁気検出素子および第４磁気検出素子と、
前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々と電気的に接続され、前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々からの検出信号を処理する第１処理回路と、
前記第３磁気検出素子および前記第４磁気検出素子の各々と電気的に接続され、前記第３磁気検出素子および前記第４磁気検出素子の各々からの検出信号を処理する第２処理回路とを備え、
前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々の感度軸同士は平行であり、
前記第３磁気検出素子および前記第４磁気検出素子の各々の感度軸同士は平行であり、
前記第１バスバーに電流が流れた際に前記第１バスバーの周囲に生ずる第１磁界が、前記第１磁気検出素子、前記第２磁気検出素子、前記第３磁気検出素子および前記第４磁気検出素子の各々の感度軸に対して直交するように、前記第１磁気検出素子、前記第２磁気検出素子、前記第３磁気検出素子および前記第４磁気検出素子の各々が配置されており、
前記３本のバスバーの中で、前記第２バスバーが、前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子に対して最も近くに位置しており、
前記３本のバスバーの中で、前記第３バスバーが、前記第３磁気検出素子および前記第４磁気検出素子に対して最も近くに位置しており、
前記第２バスバーを流れる電流値をＩ２、前記第３バスバーを流れる電流値をＩ３、前記第１磁気検出素子の出力値をＶ１、前記第２磁気検出素子の出力値をＶ２、前記第３磁気検出素子の出力値をＶ３、前記第４磁気検出素子の出力値をＶ４とすると、前記第１処理回路は、Ｖ１＝ａＩ２＋ｂＩ３およびＶ２＝ｃＩ２＋ｄＩ３の２元１次方程式から、Ｉ２∝Ｖ１－ｂＶ２／ｄの関係を満たすＩ２を算出可能であり、前記第２処理回路は、Ｖ３＝ｅＩ２＋ｆＩ３およびＶ４＝ｇＩ２＋ｈＩ３の２元１次方程式から、Ｉ３∝Ｖ１－ｅＶ２／ｇの関係を満たすＩ３を算出可能である、電流センサ。
３相交流の電流が流れる、第１バスバー、第２バスバーおよび第３バスバーからなる３本のバスバーと、
前記３本のバスバーに対して間隔をあけて配置された、第１磁気検出素子、第２磁気検出素子、第３磁気検出素子および第４磁気検出素子と、
前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々と電気的に接続され、前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々からの検出信号を処理する第１処理回路と、
前記第３磁気検出素子および前記第４磁気検出素子の各々と電気的に接続され、前記第３磁気検出素子および前記第４磁気検出素子の各々からの検出信号を処理する第２処理回路とを備え、
前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々の感度軸同士は平行であり、
前記第３磁気検出素子および前記第４磁気検出素子の各々の感度軸同士は平行であり、
前記第１バスバーに電流が流れた際に前記第１バスバーの周囲に生ずる第１磁界が、前記第１磁気検出素子、前記第２磁気検出素子、前記第３磁気検出素子および前記第４磁気検出素子の各々の感度軸に対して直交するように、前記第１磁気検出素子、前記第２磁気検出素子、前記第３磁気検出素子および前記第４磁気検出素子の各々が配置されており、
前記３本のバスバーの中で、前記第２バスバーが、前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子に対して最も近くに位置しており、
前記３本のバスバーの中で、前記第３バスバーが、前記第３磁気検出素子および前記第４磁気検出素子に対して最も近くに位置しており、
前記第２バスバーを流れる電流値をＩ２、前記第３バスバーを流れる電流値をＩ３、前記第１磁気検出素子の出力値をＶ１、前記第２磁気検出素子の出力値をＶ２、前記第３磁気検出素子の出力値をＶ３、前記第４磁気検出素子の出力値をＶ４とすると、前記第１処理回路は、Ｖ１＝ａＩ２＋ｂＩ３およびＶ２＝ｃＩ２＋ｄＩ３の２元１次方程式から、Ｉ２∝Ｖ１－ｂＶ２／ｄの関係を満たすＩ２を算出可能であり、前記第２処理回路は、Ｖ３＝ｅＩ２＋ｆＩ３およびＶ４＝ｇＩ２＋ｈＩ３の２元１次方程式から、Ｉ３∝Ｖ１－ｅＶ２／ｇの関係を満たすＩ３を算出可能である、電流センサ。
【0082】
＜４＞
３相交流の電流が流れる、第１バスバー、第２バスバーおよび第３バスバーからなる３本のバスバーと、
前記３本のバスバーに対して間隔をあけて配置された、第１磁気検出素子、第２磁気検出素子、第５磁気検出素子および第６磁気検出素子と、
前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々と電気的に接続され、前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々からの検出信号を処理する第１処理回路と、
前記第５磁気検出素子および前記第６磁気検出素子の各々と電気的に接続され、前記第５磁気検出素子および前記第６磁気検出素子の各々からの検出信号を処理する第３処理回路とを備え、
前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々の感度軸同士は平行であり、
前記第５磁気検出素子および前記第６磁気検出素子の各々の感度軸同士は平行であり、
前記第１バスバーに電流が流れた際に前記第１バスバーの周囲に生ずる第１磁界が、前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々の感度軸に対して直交するように、前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々が配置されており、
前記第３バスバーに電流が流れた際に前記第３バスバーの周囲に生ずる第３磁界が、前記第５磁気検出素子および前記第６磁気検出素子の各々の感度軸に対して直交するように、前記第５磁気検出素子および前記第６磁気検出素子の各々が配置されており、
前記３本のバスバーの中で、前記第１バスバーが、前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子に対して最も離れて位置しており、
前記３本のバスバーの中で、前記第３バスバーが、前記第５磁気検出素子および前記第６磁気検出素子に対して最も離れて位置しており、
前記第１バスバーを流れる電流値をＩ１、前記第２バスバーを流れる電流値をＩ２、前記第３バスバーを流れる電流値をＩ３、前記第１磁気検出素子の出力値をＶ１、前記第２磁気検出素子の出力値をＶ２、前記第５磁気検出素子の出力値をＶ５、前記第６磁気検出素子の出力値をＶ６とすると、
前記第１処理回路は、Ｖ１＝ａＩ２＋ｂＩ３およびＶ２＝ｃＩ２＋ｄＩ３の２元１次方程式から、Ｉ２∝Ｖ１－ｂＶ２／ｄ、および、Ｉ３∝Ｖ１－ａＶ２／ｃの関係をそれぞれ満たすＩ２およびＩ３を算出可能であり、
前記第３処理回路は、Ｖ５＝ｒＩ１＋ｓＩ２およびＶ６＝ｔＩ１＋ｕＩ２の２元１次方程式から、Ｉ１∝Ｖ５－ｒＶ６／ｔの関係を満たすＩ１を算出可能である、電流センサ。
３相交流の電流が流れる、第１バスバー、第２バスバーおよび第３バスバーからなる３本のバスバーと、
前記３本のバスバーに対して間隔をあけて配置された、第１磁気検出素子、第２磁気検出素子、第５磁気検出素子および第６磁気検出素子と、
前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々と電気的に接続され、前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々からの検出信号を処理する第１処理回路と、
前記第５磁気検出素子および前記第６磁気検出素子の各々と電気的に接続され、前記第５磁気検出素子および前記第６磁気検出素子の各々からの検出信号を処理する第３処理回路とを備え、
前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々の感度軸同士は平行であり、
前記第５磁気検出素子および前記第６磁気検出素子の各々の感度軸同士は平行であり、
前記第１バスバーに電流が流れた際に前記第１バスバーの周囲に生ずる第１磁界が、前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々の感度軸に対して直交するように、前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の各々が配置されており、
前記第３バスバーに電流が流れた際に前記第３バスバーの周囲に生ずる第３磁界が、前記第５磁気検出素子および前記第６磁気検出素子の各々の感度軸に対して直交するように、前記第５磁気検出素子および前記第６磁気検出素子の各々が配置されており、
前記３本のバスバーの中で、前記第１バスバーが、前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子に対して最も離れて位置しており、
前記３本のバスバーの中で、前記第３バスバーが、前記第５磁気検出素子および前記第６磁気検出素子に対して最も離れて位置しており、
前記第１バスバーを流れる電流値をＩ１、前記第２バスバーを流れる電流値をＩ２、前記第３バスバーを流れる電流値をＩ３、前記第１磁気検出素子の出力値をＶ１、前記第２磁気検出素子の出力値をＶ２、前記第５磁気検出素子の出力値をＶ５、前記第６磁気検出素子の出力値をＶ６とすると、
前記第１処理回路は、Ｖ１＝ａＩ２＋ｂＩ３およびＶ２＝ｃＩ２＋ｄＩ３の２元１次方程式から、Ｉ２∝Ｖ１－ｂＶ２／ｄ、および、Ｉ３∝Ｖ１－ａＶ２／ｃの関係をそれぞれ満たすＩ２およびＩ３を算出可能であり、
前記第３処理回路は、Ｖ５＝ｒＩ１＋ｓＩ２およびＶ６＝ｔＩ１＋ｕＩ２の２元１次方程式から、Ｉ１∝Ｖ５－ｒＶ６／ｔの関係を満たすＩ１を算出可能である、電流センサ。
【0083】
＜５＞
前記第１バスバー、前記第２バスバーおよび前記第３バスバーは、第１方向に互いに間隔をあけて並行に配置されている、＜１＞から＜４＞のいずれか１つに記載の電流センサ。
前記第１バスバー、前記第２バスバーおよび前記第３バスバーは、第１方向に互いに間隔をあけて並行に配置されている、＜１＞から＜４＞のいずれか１つに記載の電流センサ。
【0084】
＜６＞
前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子は、前記第１方向および前記第１方向と直交する第２方向に延在しつつ前記３本のバスバーと直交する仮想平面に沿って、配置されている、＜５＞に記載の電流センサ。
前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子は、前記第１方向および前記第１方向と直交する第２方向に延在しつつ前記３本のバスバーと直交する仮想平面に沿って、配置されている、＜５＞に記載の電流センサ。
【0085】
＜７＞
前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子は、前記第１方向および前記第２方向の両方に対して交差する方向に並んで配置されている、＜６＞に記載の電流センサ。
前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子は、前記第１方向および前記第２方向の両方に対して交差する方向に並んで配置されている、＜６＞に記載の電流センサ。
【0086】
上述した実施形態の説明において、組み合わせ可能な構成を相互に組み合わせてもよい。
【0087】
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【0088】
１００，２００，３００ 電流センサ、１１１ 第１バスバー、１１２ 第２バスバー、１１３ 第３バスバー、１２１ 第１磁気検出素子、１２１ａ，１２２ａ，１２３ａ，１２４ａ，１２５ａ，１２６ａ 感度軸、１２２ 第２磁気検出素子、１２３ 第３磁気検出素子、１２４ 第４磁気検出素子、１２５ 第５磁気検出素子、１２６ 第６磁気検出素子、１３１ 第１処理回路、１３１ａ 第１オペアンプ、１３１ｂ 第２オペアンプ、１３１ｃ 第３オペアンプ、１３２ 第２処理回路、１３３ 第３処理回路、１４１ 第１チップ、１４２ 第２チップ、１４３ 第３チップ、１５０ 基板。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】