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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】P2025003241
(43)【公開日】2025-01-09
(54)【発明の名称】電流センサ
(51)【国際特許分類】
G01R 15/20 20060101AFI20241226BHJP
G01R 15/18 20060101ALI20241226BHJP
【ＦＩ】
G01R15/20 A
G01R15/20 B
G01R15/18 D
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】書面
(21)【出願番号】P 2023113337
(22)【出願日】2023-06-21
(71)【出願人】
【識別番号】595176098
【氏名又は名称】甲神電機株式会社
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 毅尚
【テーマコード（参考）】
2G025
【Ｆターム（参考）】
2G025AA02
2G025AB02
(57)【要約】 （修正有）
【課題】被検出電流から発生する磁束を検出する電流センサにおいて、被検出電流が印加される導体をコイル状に形成して磁電変換素子が検出する磁束密度を大幅に増加させ、出力信号の増幅率を低減可能とする。
【解決手段】Ｕ字形状により空隙２Ａを有する磁性体コア１Ａと、空隙２Ｂを有する磁性体コア１Ｂの端面が対面して配置されることで、その端面間にコアギャップ５を形成し、被検出電流Ａ１が印加される導体３で形成されるコイル部６Ａ、６Ｂは、空隙２Ａ、２Ｂを少なくとも１回以上貫通して配置され、１対の磁電変換素子が実装された基材を有する磁気センサ４は、１対の磁電変換素子がコアギャップのＸ方向の幅寸法と、磁性体コア１Ａ、１ＢのＹ方向の厚み寸法と、磁性体コア１Ａ、１ＢのＺ方向の幅寸法内にあり、またＺ方向に磁性体コア１Ａ、１Ｂの端面間寸法の仮想的な中心線を挟んで対向して離間するように配置する。
【選択図】図１－１
【解決手段】Ｕ字形状により空隙２Ａを有する磁性体コア１Ａと、空隙２Ｂを有する磁性体コア１Ｂの端面が対面して配置されることで、その端面間にコアギャップ５を形成し、被検出電流Ａ１が印加される導体３で形成されるコイル部６Ａ、６Ｂは、空隙２Ａ、２Ｂを少なくとも１回以上貫通して配置され、１対の磁電変換素子が実装された基材を有する磁気センサ４は、１対の磁電変換素子がコアギャップのＸ方向の幅寸法と、磁性体コア１Ａ、１ＢのＹ方向の厚み寸法と、磁性体コア１Ａ、１ＢのＺ方向の幅寸法内にあり、またＺ方向に磁性体コア１Ａ、１Ｂの端面間寸法の仮想的な中心線を挟んで対向して離間するように配置する。
【選択図】図１－１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被検出電流が印加される導体と、２つの端面をそれぞれ有する略Ｕ字型形状の第１及び第２の磁性体コアと、前記被検出電流から発生する磁束の所定の感磁軸方向の磁束密度をそれぞれ検出して前記磁束密度に応じた出力信号を出力する１対の磁電変換素子が実装される基材を有する磁気センサ、を備える電流センサであって、前記第１の磁性体コアは、前記略Ｕ字形状により形成される第１の空隙部と、前記２つの端面間寸法の仮想的な中心線である第１の中心線を有し、前記第２の磁性体コアは、前記略Ｕ字形状により形成される第２の空隙部と、前記２つの端面間寸法の仮想的な中心線である第２の中心線を有し、前記第１及び第２の磁性体コアは、前記２つの端面同士がそれぞれ対面する姿勢で配置され、対面する前記２つの端面同士の間には、それぞれコアギャップが形成されており、前記１対の磁電変換素子は前記基材に離間して実装され、その相対位置が固定されており、前記磁気センサは、前記１対の磁電変換素子が前記第１の中心線を挟んで対向する姿勢、尚かつ前記第２の中心線を挟んで対向する姿勢となるように配置されており、前記導体は、前記第１及び第２の空隙部をそれぞれ１回以上貫通し、尚かつ前記第１及び第２の空隙部を貫通する導体部における電流印加方向がすべて同一の方向となるように配置されることを特徴とする電流センサ。
【請求項2】
被検出電流が印加される導体と、２つの端面をそれぞれ有する略Ｕ字型形状の第１及び第２の磁性体コアと、前記被検出電流から発生する磁束の所定の感磁軸方向の磁束密度をそれぞれ検出して前記磁束密度に応じた出力信号を出力する１対の磁電変換素子が実装される基材を有する磁気センサ、を備える電流センサであって、前記第１の磁性体コアは、前記略Ｕ字形状により形成される第１の空隙部と、前記２つの端面間寸法の仮想的な中心線である第１の中心線を有し、前記第２の磁性体コアは、前記略Ｕ字形状により形成される第２の空隙部と、前記２つの端面間寸法の仮想的な中心線である第２の中心線を有し、前記第１及び第２の磁性体コアは、前記２つの端面同士がそれぞれ対面する姿勢で配置され、対面する前記２つの端面同士の間には、それぞれコアギャップが形成されており、前記１対の磁電変換素子は前記基材に離間して実装され、その相対位置が固定されており、前記磁気センサは、前記１対の磁電変換素子が前記第１の中心線を挟んで前記端面間寸法の延伸方向に対向する姿勢、尚かつ前記第２の中心線を挟んで前記端面間寸法の延伸方向に対向する姿勢となるように配置されており、前記導体は、前記第１の空隙部を１回以上貫通し、尚かつ前記第１の空隙部を貫通する導体部における電流印加方向がすべて同一の方向となるように配置されることを特徴とする電流センサ。
【請求項3】
前記磁気センサは、前記１対の磁電変換素子が前記第１及び第２の磁性体コアの前記端面間寸法及び厚み方向の寸法と、前記コアギャップの幅方向の寸法とで区切られた配置領域内に配置され、前記コアギャップの幅方向と水平な方向に前記感磁軸を有するように配置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電流センサ。
【請求項4】
前記磁気センサは、前記１対の磁電変換素子が前記コアギャップ内に配置され、前記コアギャップの幅方向と水平な方向に前記感磁軸を有するように配置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電流センサ。
【請求項5】
前記導体が導通した複数の導電体を組み合わせて構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電流センサ。
【請求項6】
前記コアギャップの幅方向の寸法は、前記端面間寸法よりも小さい寸法値を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電流センサ。
【請求項7】
前記第１及び第２の磁性体コアの厚み方向寸法は、３．０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１または請求項２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、磁電変換素子を用いた電流センサに関する。
【背景技術】
【0002】
従来のインバータなどで使用される電流センサにおいて、被検出電流が印加される導体をコイル形状に形成し、そのコイル形状部を流れる被検出電流から生じる磁束をホール素子などの磁電変換素子を用いて検出することで、被検出電流を正確に検出するコイル式電流センサが知られている。
【0003】
例えば、特許文献１には、被検出電流が印加される導体を用いて２つのコイル形状を形成し、２つのコイルの中間にホール素子を配置することで、ホール素子の取付位置精度にばらつきがあっても検出感度があまり影響されないコイル式電流センサが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００５－２２１３４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献１において示されたコイル式電流センサは、磁電変換素子は被検出電流が印加されることにより生じる磁束を導体から直接検出するため、磁電変換素子が検出できる磁束密度量は非常に小さく、磁電変換素子が検出した磁束密度量に応じて出力される出力信号も併せて小さくなることから出力信号の増幅率を高くする必要がある。
【0006】
特に被検出電流が低い電流値である場合は、その磁束密度量がさらに小さくなることから、その増幅率は非常に高く設定されることとなるが、出力信号の増幅率を高くすると、微量の磁束密度量の変化でも大きく影響を受けてしまうため、電流センサの外部磁界環境下において微量の磁束密度量を検出すると、その影響は大きくなってしまう。
【0007】
本発明では上記問題を鑑み、磁電変換素子が検出する磁束密度を増加させ、磁電変換素子が検出した磁束密度量に応じて出力される出力信号の増幅率を下げることが可能な電流センサ構造を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明における電流センサは、被検出電流が印加される導体と、２つの端面をそれぞれ有する略Ｕ字型形状の第１及び第２の磁性体コアと、被検出電流から発生する磁束の所定の感磁軸方向の磁束密度をそれぞれ検出して磁束密度に応じた出力信号を出力する１対の磁電変換素子が実装される基材を有する磁気センサ、を備える電流センサであって、第１の磁性体コアは、略Ｕ字形状により形成される第１の空隙部と、前記２つの端面間寸法の仮想的な中心線である第１の中心線を有し、第２の磁性体コアは、略Ｕ字形状により形成される第２の空隙部と、２つの端面間寸法の仮想的な中心線である第２の中心線を有し、第１及び第２の磁性体コアは、２つの端面同士がそれぞれ対面する姿勢で配置され、対面する２つの端面同士の間には、それぞれコアギャップが形成されており、１対の磁電変換素子は基材に離間して実装され、その相対位置が固定されており、磁気センサは、１対の磁電変換素子が第１の中心線を挟んで対向する姿勢、尚かつ第２の中心線を挟んで対向する姿勢となるように配置されており、導体は、第１及び第２の空隙部をそれぞれ１回以上貫通し、尚かつ第１及び第２の空隙部を貫通する導体部における電流印加方向がすべて同一の方向となるように配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、磁電変換素子が検出する磁束密度を増加させ、磁電変換素子が検出した磁束密度量に応じて出力される出力信号の増幅率を下げることが可能な電流センサを提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図2】図１に示した電流センサの導体を変えた構成例を示す図であり、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は図１に示した電流センサの導体を変えた構成例を示す平面視図で、図２（ｄ）は図１に示した電流センサの導体を変えた構成例を示す斜視図である。
【図4】本発明の実施の形態１に関わる電流センサに被検出電流を印加した場合の磁束経路を示す概略図である。
【図5】本発明の実施の形態１に関わる電流センサの導体、磁電変換素子の配置変化の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
実施の形態１．
【0011】
図１は、本発明の実施の形態１に関わる電流センサ１００の概略図であり、図１（ａ）は実施の形態１に関わる電流センサ１００の斜視図で、図１（ｂ）は実施の形態１に関わる電流センサ１００の平面視図で、図１（ｃ）は実施の形態１に関わる電流センサ１００の正面視図で、図１（ｄ）は図１（ｃ）における断面Ｂ－Ｂの断面図である。また本発明では特に説明しない場合、コアギャップの幅方向をＸ方向、コア厚み方向をＹ方向、Ｘ方向とＹ方向に垂直な方向をＺ方向とし、図示矢印の方向を＋（正）方向とし、実施の形態１については、各方向を同様に定義する。
【0012】
図１において、本発明の実施の形態１に関わる電流センサ１００は、延在する先端に端面１ａ１を有する腕部１Ａ１と、延在する先端に端面１ａ２を有する腕部１Ａ２と、Ｙ方向に厚み寸法Ｔ１と、Ｚ方向に幅寸法Ｗ１と、Ｚ方向に端面間の距離寸法である寸法Ｗ２と、寸法Ｗ２の仮想的な中心線である中心線ＣＬ１と、腕部１Ａ１、１Ａ２によりＵ字形状が形成されることで、その中央に形成される中空部に空隙２Ａを有する磁性体コア１Ａと、磁性体コア１Ａと同形状であり、延在する先端に端面１ｂ１を有する腕部１Ｂ１と、延在する先端に端面１ｂ２を有する腕部１Ｂ２と、Ｚ方向の端面間の距離寸法（磁性体コア１Ａの寸法Ｗ２に相当する寸法）の仮想的な中心線である中心線ＣＬ２と、腕部１Ｂ１、１Ｂ２によりＵ字形状が形成されることで、その中央に形成される中空部に空隙２Ｂを有する、磁性体コア１Ｂと、電流印加面３１から被検出電流Ａ１が印加され、断面形状が円形状を有する導体３と、磁束を検出する検出素子である磁電変換素子Ｍ１と磁電変換素子Ｍ２が実装された基材４Ｂおよび磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２が検出した磁束密度量に応じて、出力される出力信号を電流センサ１００の外部に出力する端子であるリード４Ｌを有する磁気センサ４を有し、磁性体コア１Ａ、１Ｂは、端面１ａ１と端面１ｂ１が対面する姿勢、かつ端面１ａ２、１ｂ２が対面する姿勢で配置され、それぞれ対面する端面間に形成され、Ｘ方向の幅寸法が寸法Ｗ３であるコアギャップ５が形成され、導体３は、空隙２ＡをＹ＋方向からＹ－方向に３回貫通するように、腕部１Ａ１の周囲を取り囲んでコイル部６Ａを形成し、コイル部６Ａは接続部７を経由した後に空隙２ＢをＹ＋方向からＹ－方向に３回貫通するように、腕部１Ｂ２の周囲を取り囲んでコイル部６Ｂを形成するように配置され、磁気センサ４は、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２がＸ方向においてコアギャップ５のＸ方向の幅寸法である寸法Ｗ３の範囲と、Ｙ方向において磁性体コア１Ａ、１Ｂの厚み寸法である寸法Ｔ１の範囲と、Ｚ方向において磁性体コア１Ａ、１Ｂの幅寸法である寸法Ｗ１の範囲に重複する範囲にあり、またＺ方向に中心線ＣＬ１を挟んで対向して離間し、尚且つＺ方向に中心線ＣＬ２を挟んで対向して離間し、その感磁軸がＸ方向となる姿勢で配置され、導体３の電流印加面３１から印加された被検出電流Ａ１は、導体３が単一の材料で形成された導通した導体であることから、コイル部６Ａ、接続部７、コイル部６Ｂの順に電流が流れ、空隙２Ａを貫通する導体部である導体部３ａと導体部３ｂと導体部３ｃに流れる図示しない電流はＹ－方向に流れ、空隙２Ｂを貫通する導体部である導体部３ｄと導体部３ｅと導体部３ｆに流れる図示しない電流はＹ－方向に流れることから、空隙部２Ａ、２Ｂを貫通する導電部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆを流れる電流方向がすべて同じ方向となるように構成される。
【0013】
また本発明の実施の形態１に関わる電流センサ１００は、図示しない樹脂筐体と、図示しないコネクタが実装された図示しないプリント基板を有し、プリント基板、磁性体コア１Ａ、１Ｂ、導体３は樹脂筐体に固定されており、磁気センサ４はプリント基板にリード４Ｌを介して接続されている。
【0014】
磁気センサ４は、図示しないリード４Ｌの一部と、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２が実装された基材４Ｂを熱硬化性樹脂で内部に封止されたＩＣなどの磁気検出装置であり、リード４Ｌと基材４Ｂは磁気センサ４の内部で図示しないダイボンドなどで接続されている。
【0015】
基材４Ｂは矩形形状の半導体チップであり、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２はそれぞれ離間して基材４Ｂに実装され、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２の相対位置を固定している。本発明の実施の形態１に関わる電流センサ１００では、基材４ＢはＹＺ平面上に平行な平面を有し、その平面上に磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２がそれぞれＺ方向に離間して実装されている。
【0016】
また基材４Ｂは図示しない検出手段を有しており、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２が検出した磁束密度量に応じてそれぞれ出力する出力信号を増幅し、増幅された２つの出力信号を差動演算して、その差動演算値を出力する図示しない差動演算部を有し、その差動演算値は磁気センサ４のリード４Ｌと、プリント基板と、コネクタを介して電流センサ１００の外部に出力される。
【0017】
磁性体コア１Ａ、１Ｂは磁性材料のケイ素鋼板、フェライト、パーマロイなどで単一もしくは複数の磁性材料で形成された積層コアや巻コア、鋳造コアであり、本発明の実施の形態１に関わる電流センサ１００では、単一の磁性体で形成された同形状（Ｕ字断面積形状）で、端面１ａ１と端面１ｂ１が対面する姿勢、かつ端面１ａ２、１ｂ２が対面する姿勢で配置されている。
【0018】
導体３は断面形状に円形状を有し、非磁性材料の銅材もしくはアルミ材等の単一もしくは複数の導体を組み合わせて構成された導通した導体であり、コイル部６Ａ、６Ｂはそれぞれ一定のピッチで腕部１Ａ１、１Ｂ２の周囲を取り囲んで配置されている。
【0019】
磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２は、ホール効果素子や磁気抵抗効果素子などであり、磁束を検出し出力を行うことができる検出素子であればその種類を問わない。また本発明の実施の形態１に関わる電流センサ１００では、２つの磁電変換素子（磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２）を有する磁気センサ４を用いていることで、１つの磁電変換素子を有する磁気センサを２つ用いるよりも部品点数を削減効果があり、コストメリットがある。
【0020】
図２、３は別の形状の導体、磁性体コアを示すものであり、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）は図１に示した電流センサ１００の導体３を変化させた構成例を図１（ｂ）に相当する図で示すもので、図２（ｄ）は図１に示した電流センサ１００の導体３を変化させた構成例を図１（ａ）に相当する図で示すもので、図３（ａ）（ｂ）は図１に示した電流センサ１００の磁性体コア１Ａ、１Ｂを変化させた構成例を、図１（ｂ）に相当する図で示すものである。
【0021】
本発明の実施の形態１に関わる電流センサ１００は、被検出電流が印加される導体３は、磁性体コア１Ａの空隙２Ａを貫通する導体部は導体部３ａ、３ｂ、３ｃの３つで、磁性体コア１Ｂの空隙２Ｂを貫通する導体部は導体部３ｄ、３ｅ、３ｆの３つで、空隙２Ａ、２Ｂを貫通する導体部の数は等しく構成されているが、空隙２Ａ、２Ｂを貫通する導体部に流れる電流方向がすべて同じであればその限りではなく、図２（ａ）に示すように、導体３Ａのコイル部６Ｃが空隙２Ａを３回貫通した後、接続部７Ａを経由した後に、コイル部６Ｄが空隙２Ｂを２回貫通するように構成されてもよく、空隙２Ａ、２Ｂを貫通する導体部の数は１回以上であれば、同一でなくともよく、またその貫通する回数は問わない。
【0022】
空隙２Ａ、２Ｂを導体が貫通する回数が多ければ多いほど、被検出電流を印加した際、検出素子の検出する磁束密度量が増加するため、例えば被検出電流を印加する導体の表面に絶縁処理を施して、導体同士が接触するように配置し、極力貫通回数を多くすることで、磁電変換素子が検出する磁束密度量を増加させ、磁電変換素子の出力する出力信号を大きくすることで、出力信号の増幅率を下げることが可能となる。
【0023】
本発明の実施の形態１に関わる電流センサ１００は、被検出電流が印加される導体３は、導体部３ａ、３ｂ、３ｃが磁性体コア１Ａの空隙２Ａを貫通する際、コイル部６Ａが腕部１Ａ１の周囲を取り囲み、導体部３ｄ、３ｅ、３ｆが磁性体コア１Ｂの空隙２Ｂを貫通する際、コイル部６Ｂが腕部１Ｂ２の周囲を取り囲むように構成されているが、空隙２Ａ、２Ｂを貫通する導体部に流れる電流方向がすべて同じであればその限りではなく、図２（ｂ）に示すように、導体３Ｂのコイル部６Ｅが腕部１Ａ１の周囲を取り囲むように配置され、接続部７Ｂを経由した後に、コイル部６Ｆが腕部１Ｂ１の周囲を取り囲むように構成されてもよく、また図２（ｃ）に示すように、導体３Ｃのコイル部６Ｇが腕部１Ａ１の周囲を取り囲むように配置され、接続部７Ｃを経由した後に、コイル部６Ｈが腕部１Ｂ１の周囲を取り囲むように配置され、接続部７Ｄを経由した後に、コイル部６Ｊが腕部１Ｂ２の周囲を取り囲むように配置され、接続部７Ｅを経由した後に、コイル部６Ｋが腕部１Ａ２の周囲を取り囲むように構成されてもよく、それぞれの腕部を取り囲む箇所の数は問わない。
【0024】
本発明の実施の形態１に関わる電流センサ１００は、被検出電流が印加される導体３は断面形状に円形状を有し、導体部３ａ、３ｂ、３ｃが磁性体コア１Ａの空隙２Ａを貫通する際、コイル部６Ａが腕部１Ａ１の周囲を取り囲み、導体部３ｄ、３ｅ、３ｆが磁性体コア１Ｂの空隙２Ｂを貫通する際、コイル部６Ｂが腕部１Ｂ２の周囲を取り囲むように構成されているが、空隙２Ａ、２Ｂを貫通する導体部に流れる電流方向がすべて同じであればその限りではなく、図２（ｄ）に示すように、導体が１回以上空隙２Ａ、２Ｂを貫通すれば、導体３Ｄのように断面形状が矩形形状でもよい。
【0025】
本発明の実施の形態１に関わる電流センサ１００は、単一の磁性体で形成されたＵ字断面形状の同一形状の磁性体コアを２つ対面配置したが、その限りではなく、図３（ａ）に示すように、磁性体１Ｃと磁性体１Ｄで磁性体１Ａａを形成するように複数の磁性体で形成されたＵ字形状の磁性体コアでも良い。また図３（ｂ）に示すように、磁性体コア１Ａと磁性体コア１Ｂは同形状でなくともよく、例えば磁性体コア１ＢはＸ方向に長い磁性体コア１Ｂａでもよい。加えて、磁性体コアの形状は導体３の空隙２Ａ、２Ｂを貫通する導体部に流れる電流方向が全て同じであれば、略Ｕ字形状を有していれば凸部や凹部等を有していてもよい。
【0026】
図２、３に示した導体と磁性体コアの構成は、本発明の実施の形態１に関わる電流センサ１００における形状例であり、本発明の構成を限定する物ではない。
【0027】
前記のように構成された本発明の実施の形態１に関わる電流センサ１００において、導体３に被検出電流Ａ１を電流印加面３１から印加した場合の、電流から生じる磁束について説明する。図４は電流センサ１００において、検出電流Ａ１を電流印加面３１から被検出電流Ａ１を印加した場合の磁束経路を図１（ｄ）Ｂ－Ｂ断面図に相当する図で示す概略図で、被検出電流Ａ１を印加した際に磁性体コア１Ａ、１Ｂとコアギャップ５を通過する磁束経路を示すものである。
【0028】
電流センサ１００において、導体３に被検出電流Ａ１を電流印加面３１から印加した際、導体３は単一の材料で形成された導通した導体であることから、コイル部６Ａ、接続部７、コイル部６Ｂの順に電流が流れる。この時、空隙２Ａを貫通する導体部である導体部３ａ、３ｂ、３ｃに流れる図示しない電流はＹ－方向に流れ、空隙２Ｂを貫通する導体部である導体部３ｅ、３ｆ、３ｇに流れる図示しない電流はＹ－方向に流れることから、空隙部２Ａ、２Ｂを貫通する導電部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆを流れる電流印加方向がすべて同じ方向であり、導電部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆに流れる電流から生じた磁束は、磁性体コア１Ａ、１Ｂに集磁され、集磁された磁束の大部分は磁束経路８のように磁性体コア１Ａ、１Ｂ内を図示矢印方向に通過する。その際、コアギャップ５の磁束の経路は磁束８Ａのような磁束経路を形成する。
【0029】
磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２は磁束８Ａを主に検出しており、検出した磁束密度量に応じて磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２から出力された出力信号は増幅され、基材４Ｂの有する図示しない差動演算部で差動演算された後に、図示しないコネクタを介して外部に出力される。
【0030】
磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２が検出する磁束８Ａは、導体３に流れる被検出電流Ａ１から生じた大部分の磁束を磁性体コア１Ａ、１Ｂが集磁していることから、その磁束密度量は非常に大きく、従来技術で示されたコイル式電流センサのような導体から生じる磁束を直接検出する構成と比較すると、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２は非常に大きな磁束密度量を検出することが可能である。
【0031】
また図４において図示上側の磁束８ＡはＸ＋方向であり、図示下側の磁束８Ａは逆のＸ－方向であり、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２の感磁軸はＸ方向で、中心線ＣＬ１と中心線ＣＬ２を挟んで対向する姿勢でＺ方向に離間して配置され、感磁極性はＸ＋方向が＋となる姿勢で配置されていることから、中心線ＣＬ１、ＣＬ２を境に図示上側と図示下側の磁束８Ａの正負が逆転するため、磁電変換素子Ｍ１が検出するＸ方向の磁束密度量は正の値であり、磁電変換素子Ｍ２が検出するＸ方向の磁束密度量は負の値であり、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２の出力を差動演算すると、両者が加算されて出力される。従来技術と比較すると磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２の検出する磁束密度量が大きいことから、出力信号の増幅率を下げることが可能であり、電流センサの外部磁界環境下において、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２が外部磁界による磁束を検出し、微小の出力信号が生じたとしてもその影響を受けにくくすることが可能である。
【0032】
また磁性体コア１Ａ、１Ｂのコアギャップ５のＸ方向の幅寸法である寸法Ｗ３をＺ方向の端面間の距離寸法である寸法Ｗ２よりも小さくすることで、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２の検出する磁束８Ａの磁束密度量を大きくすることが可能である。寸法Ｗ２を寸法Ｗ３よりも小さくすると、コアギャップ５の磁気抵抗が小さくなるため、磁束経路８を形成していなかった磁束成分（図示しない磁性体コア１Ａの端面１ａ１、１ａ２間と、磁性体コア１Ａの端面１ｂ１、１ｂ２間に形成される磁束経路の磁束成分）が、磁束経路８に加わることで、磁束８Ａがより大きくなる。これにより、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２の検出する磁束密度量を増加させることができる。よって、好適には寸法Ｗ３は寸法Ｗ２よりも小さな寸法値で形成することが望ましい。
【0033】
また電流センサ１００の外側に磁束発生源を持つ外部磁界は近接する磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２にとって同方同極性の磁束が主であり、磁電変換素子Ｍ１と磁電変換素子Ｍ２の出力を差動演算することで、両者は相殺され差動演算出力は小さくなる。また磁性体コア１Ａ、１Ｂがシールドとなって、その出力は極めて小さくなり外部磁界の影響を抑制できるため、従来技術で示されたコイル式電流センサよりも外部磁界の影響をより受けにくい構成となっている。
【0034】
本発明の実施の形態１に関わる電流センサ１００の検出する磁束密度量について、シミュレーションを用いて説明を行う。図５は本実施形態に関わる導体３と磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２の配置の構成例を図１（ｄ）Ｂ－Ｂ断面図に相当する図で示すもので、図５（ａ）は構成例（ａ）を示す図で、導体３が空隙２ＡをＹ＋方向からＹ－方向に、３回貫通するように、腕部１Ａ１の周囲を取り囲んでコイル部６Ａを形成しており、空隙２Ａを貫通する導体部において導体部３ａと導体部３ｂと導体部３ｃを有し、コイル部６Ａは接続部７を経由した後に空隙２ＢをＹ＋方向からＹ－方向に３回貫通するように、腕部１Ｂ２の周囲を取り囲んでコイル部６Ｂを形成し、空隙２Ｂを貫通する導体部において導体部３ｄと導体部３ｅと導体部３ｆを有し、磁気センサ４は、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２が領域Ｒ（領域Ｒについては後述する。）内にあるように配置され、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２がＺ方向に中心線ＣＬ１を挟んで対向して離間し、尚且つＺ方向に中心線ＣＬ２を挟んで対向する姿勢で離間しており、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２はその感磁軸はＸ方向であるように配置された構成例であり、図５（ｂ）は構成例（ｂ）を示す図で、導体３Ｅが空隙２ＡをＹ＋方向からＹ－方向に、２回貫通するように、腕部１Ａ１の周囲を取り囲んでコイル部６Ｌを形成しており、空隙２Ａを貫通する導体部において導体部３ｇと導体部３ｈを有し、コイル部６Ｌは接続部７Ｆを経由した後に空隙２ＢをＹ＋方向からＹ－方向に２回貫通するように、腕部１Ｂ２の周囲を取り囲んでコイル部６Ｍを形成しており、空隙２Ｂを貫通する導体部において導体部３ｊと導体部３ｋを有し、磁気センサ４は、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２が領域Ｒ内にあるように配置され、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２がＺ方向に中心線ＣＬ１を挟んで対向して離間し、尚且つＺ方向に中心線ＣＬ２を挟んで対向する姿勢で離間しており、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２はその感磁軸はＸ方向であるように配置された構成例であり、図５（ｃ）は構成例（ｃ）を示す図で、導体３Ｆが空隙２ＡをＹ＋方向からＹ－方向に、１回貫通するように、腕部１Ａ１の周囲を取り囲んでコイル部６Ｎを形成しており、空隙２Ａを貫通する導体部において導体部３ｍを有し、コイル部６Ｎは接続部７Ｇを経由した後に空隙２ＢをＹ＋方向からＹ－方向に１回貫通するように、腕部１Ｂ２の周囲を取り囲んでコイル部６Ｐを形成しており、空隙２Ｂを貫通する導体部において導体部３ｎを有し、磁気センサ４は、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２が領域Ｒ内にあるように配置され、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２がＺ方向に中心線ＣＬ１を挟んで対向して離間し、尚且つＺ方向に中心線ＣＬ２を挟んで対向する姿勢で離間しており、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２はその感磁軸はＸ方向であるように配置された構成例であり、図５（ｄ）は構成例（ｄ）を示す図で、磁性体コア１Ａ、１Ｂと導体３の構成は構成例（ａ）と同じ構成で、磁気センサ４Ａの磁電変換素子Ｍ１と磁電変換素子Ｍ２の配置が、それぞれコアギャップ５内にあるように配置され、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２がＺ方向に中心線ＣＬ１を挟んで対向して離間し、尚且つＺ方向に中心線ＣＬ２を挟んで対向する姿勢で離間しており、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２はその感磁軸はＸ方向であるように配置された構成例であり、
また領域Ｒは、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、Ｘ方向においてコアギャップ５のＸ方向の幅寸法である寸法Ｗ３の範囲と、Ｙ方向において磁性体コア１Ａ、１Ｂの厚み寸法である寸法Ｔ１（図１（ｃ）を参照。）の範囲と、Ｚ方向において磁性体コア１Ａ、１Ｂの端面間の距離寸法である寸法Ｗ２に重複する範囲である。
また領域Ｒは、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、Ｘ方向においてコアギャップ５のＸ方向の幅寸法である寸法Ｗ３の範囲と、Ｙ方向において磁性体コア１Ａ、１Ｂの厚み寸法である寸法Ｔ１（図１（ｃ）を参照。）の範囲と、Ｚ方向において磁性体コア１Ａ、１Ｂの端面間の距離寸法である寸法Ｗ２に重複する範囲である。
【0035】
図６は図５に示した構成例（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）において、被検出電流に対する磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２の検出する磁束密度量と、磁気センサ４がＹ方向に位置ずれした場合の磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２の検出する磁束密度量の差動演算値の変動を示すものであり、図６（ａ）は構成例（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）において、被検出電流を印加した時の、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２の配置点におけるＸ＋方向の磁束密度量をシミュレーションした数値と、両者の差分値である差動演算値を算出した表で、図６（ｂ）は構成例（ａ）において、磁気センサ４がＹ方向に位置ずれした場合の差動演算値の変動率を、磁性体コア１Ａ、１Ｂの厚み寸法Ｔ１（図１（ｃ）を参照。）を変化させて比較したグラフを示すものである。（図６（ｂ）の詳細については後述する。）また本シミュレーションは有限要素法電磁場解析ソフトを用いて行い、被検出電流を１０Ａとした。
【0036】
また、本シミュレーションにおいて、図５に示すようにＺ方向の幅寸法Ｗ１は７．０ｍｍ、Ｚ方向の端面間寸法Ｗ２は３．０ｍｍ、Ｘ方向の幅寸法Ｗ４は７．７５ｍｍ、Ｘ方向の腕部１Ａ１、１Ａ２の延在寸法Ｗ５は５．７５ｍｍ、腕部１Ａ１のＺ方向の幅寸法Ｗ６は２．０ｍｍ、コアギャップ５のＸ方向のコアギャップ幅寸法Ｗ３は１．５ｍｍ、磁性体コア１Ａ、１ＢのＹ方向の厚み寸法Ｔ１（図１（ｃ）を参照。）は３．０ｍｍで、
導体３、３Ｅ、３Ｆの断面形状はΦ１．０ｍｍの円形状であり、コイル部６Ａ、６Ｎ、６Ｌは腕部１Ａ１と１．０ｍｍの離間距離を有して１．５ｍｍピッチでスパイラル形状を有し、また端面１ａ１、１ａ２から導電部３ａ、３ｇ、３ｍまでのＸ方向の離間距離の寸法Ｗ７は４．０ｍｍとなる位置にあり、コイル部６Ｂ、６Ｍ、６Ｐは腕部１Ｂ２と１．０ｍｍの離間距離を有して１．５ｍｍピッチでスパイラル形状を有し、また端面１ｂ１、１ｂ２から導電部３ｆ、３ｋ、３ｎまでのＸ方向の離間距離の寸法Ｗ８は４．０ｍｍとなる位置にあるように構成されている。また磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２は寸法Ｗ３と寸法Ｔ１の中心線上に配置されており、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）において、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２のＺ方向の離間距離Ｍｐ１は２．６ｍｍであり、図５（ｄ）において磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２のＺ方向の離間距離Ｍｐ２は５．０ｍｍ（コアギャップ５の中心位置）であるように構成され、被検出電流Ａ１（図１（ａ）を参照。）を電流印加面３１（図１（ａ）を参照。）から１０Ａ印加した。また磁性体コア１Ａ、１Ｂはケイ素鋼板の材料設定で、導体３、３Ｅ、３Ｆは銅材の材料設定とし、周辺空気の比透磁率は１．０で、磁気センサ４、４Ａとリード４Ｌは一般的に非磁性の材料が用いられるため、シミュレーションでは周辺空気と同じく比透磁率は１．０として、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２の配置点におけるＸ＋方向の磁束密度量をシミュレーションした。
導体３、３Ｅ、３Ｆの断面形状はΦ１．０ｍｍの円形状であり、コイル部６Ａ、６Ｎ、６Ｌは腕部１Ａ１と１．０ｍｍの離間距離を有して１．５ｍｍピッチでスパイラル形状を有し、また端面１ａ１、１ａ２から導電部３ａ、３ｇ、３ｍまでのＸ方向の離間距離の寸法Ｗ７は４．０ｍｍとなる位置にあり、コイル部６Ｂ、６Ｍ、６Ｐは腕部１Ｂ２と１．０ｍｍの離間距離を有して１．５ｍｍピッチでスパイラル形状を有し、また端面１ｂ１、１ｂ２から導電部３ｆ、３ｋ、３ｎまでのＸ方向の離間距離の寸法Ｗ８は４．０ｍｍとなる位置にあるように構成されている。また磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２は寸法Ｗ３と寸法Ｔ１の中心線上に配置されており、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）において、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２のＺ方向の離間距離Ｍｐ１は２．６ｍｍであり、図５（ｄ）において磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２のＺ方向の離間距離Ｍｐ２は５．０ｍｍ（コアギャップ５の中心位置）であるように構成され、被検出電流Ａ１（図１（ａ）を参照。）を電流印加面３１（図１（ａ）を参照。）から１０Ａ印加した。また磁性体コア１Ａ、１Ｂはケイ素鋼板の材料設定で、導体３、３Ｅ、３Ｆは銅材の材料設定とし、周辺空気の比透磁率は１．０で、磁気センサ４、４Ａとリード４Ｌは一般的に非磁性の材料が用いられるため、シミュレーションでは周辺空気と同じく比透磁率は１．０として、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２の配置点におけるＸ＋方向の磁束密度量をシミュレーションした。
【0037】
構成例（ａ）は導体３が空隙２Ａを導体部３ａ、３ｂ、３ｃにより３回貫通し、空隙部２Ｂを導体部３ｄ、３ｅ、３ｆが３回貫通し、被検出電流Ａ１が電流印加面３１から印加された際、導体部３ａ、３ｂ、３ｃに流れる図示しない電流はＹ－方向で、導体部３ｄ、３ｅ、３ｆを流れる図示しない電流はＹ－方向であり、導体部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆに流れる図示しない電流方向は全て同じ方向となるように構成されており、磁電変換素子Ｍ１の検出するＸ方向の磁束密度量は１７．５ｍＴで、磁電変換素子Ｍ２の検出するＸ方向の磁束密度量は－１５．９ｍＴで、その差動演算値は３３．４ｍＴである。
【0038】
構成例（ｂ）は導体３Ｅが空隙２Ａを導体部３ｇ、３ｈにより２回貫通し、空隙部２Ｂを導体部３ｊ、３ｋが２回貫通し、被検出電流Ａ１が電流印加面３１から印加された際、導体部３ｇ、３ｈに流れる図示しない電流はＹ－方向で、導体部３ｊ、３ｋを流れる図示しない電流はＹ－方向であり、導体部３ｇ、３ｈ、３ｊ、３ｋに流れる図示しない電流方向は全て同じ方向となるように構成されており、磁電変換素子Ｍ１の検出するＸ方向の磁束密度量は１１．５ｍＴで、磁電変換素子Ｍ２の検出するＸ方向の磁束密度量は－１０．４ｍＴで、その差動演算値は２１．９ｍＴあり、構成例（ａ）と比較して、空隙２Ａ、２Ｂを導体部３Ｅが貫通する回数が少ないことから、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２の検出するＸ方向の磁束密度量は減少している。
【0039】
構成例（ｃ）は導体３Ｆが空隙２Ａを導体部３ｍにより１回貫通し、空隙部２Ｂを導体部３ｎが１回貫通し、被検出電流Ａ１が電流印加面３１から印加された際、導体部３ｍに流れる図示しない電流はＹ－方向で、導体部３ｎを流れる図示しない電流はＹ－方向であり、導体部３ｍ、３ｎに流れる図示しない電流方向は全て同じ方向となるように構成されており、磁電変換素子Ｍ１の検出するＸ方向の磁束密度量は５．７ｍＴで、磁電変換素子Ｍ２の検出するＸ方向の磁束密度量は－５．２ｍＴで、その差動演算値は１０．９ｍＴあり、構成例（ｂ）と比較して、空隙２Ａ、２Ｂを導体部３Ｆが貫通する回数が少ないことから、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２の検出するＸ方向の磁束密度量は更に減少している。
【0040】
構成例（ｄ）は、導体３が空隙２Ａを導体部３ａ、３ｂ、３ｃにより３回貫通し、空隙部２Ｂを導体部３ｄ、３ｅ、３ｆが３回貫通し、被検出電流Ａ１が電流印加面３１から印加された際、導体部３ａ、３ｂ、３ｃに流れる図示しない電流はＹ－方向で、導体部３ｄ、３ｅ、３ｆを流れる図示しない電流はＹ－方向であり、導体部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆに流れる図示しない電流方向は全て同じ方向となるように構成されており、磁電変換素子Ｍ１の検出するＸ方向の磁束密度量は２５．７ｍＴで、磁電変換素子Ｍ２の検出するＸ方向の磁束密度量は－２３．４ｍＴで、その差動演算値は４９．１ｍＴある。この時、構成例（ｄ）は磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２がそれぞれ図示上側と、図示下側のコアギャップ５に配置されていることから、構成例（ａ）よりも大きな磁束密度量を検出することが可能である。これは、領域Ｒを通る磁束８Ａと、コアギャップ５を通る磁束８Ａを比較すると、コアギャップ５の方が、磁気抵抗が小さくなるため、コアギャップ５を通る磁束８Ａ成分の方が大きくなることに起因している。
【0041】
従来技術で示されたコイル式電流センサにおいては、構成例（ａ）と同様のコイル部（３回ターン）を２つ構成して、そのコイル部間に磁電変換素子を配置し、同じ被検出電流を印加しても、磁電変換素子が検出できる磁束密度量は大きく見積もっても５．０ｍＴ以下であり、電流センサ１００が如何に大きな磁束密度量が検出できるかは一目瞭然である。
【0042】
また構成例（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示したように、空隙部２Ａ、２Ｂを貫通する導体部が多ければ多いほど磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２が検出する磁束密度量を大きくすることが可能であり、電流センサ設計に必要な磁束密度量を、設計者の任意に設計することが可能である。
【0043】
また構成例（ｄ）に示したように、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２が、それぞれコアギャップ５に近づくほど磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２が検出する磁束密度量は大きくすることが可能であり、電流センサ設計に必要な磁束密度量を、設計者の任意に設計することが可能である。
【0044】
また本発明の実施の形態１に関わる電流センサ１００は、その使用環境下において、
図示しない樹脂筐体の膨張収縮などで磁気センサ４に位置ずれが生じ、それに伴い磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２の位置ずれが生じて、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２がそれぞれ検出する磁束８ＡのＸ方向の磁束密度量が変動しても、その差動演算値は変動がおこりづらく、測定誤差が生じにくい特徴を有する。
図示しない樹脂筐体の膨張収縮などで磁気センサ４に位置ずれが生じ、それに伴い磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２の位置ずれが生じて、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２がそれぞれ検出する磁束８ＡのＸ方向の磁束密度量が変動しても、その差動演算値は変動がおこりづらく、測定誤差が生じにくい特徴を有する。
【0045】
例えば、電流センサ１００において磁気センサ４がＺ＋方向に位置ずれが生じた場合、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２は、基材４Ｂに実装されて磁気センサ４の内部に構成されていることから、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２同士の相対位置が固定されているため、Ｚ＋方向に同じ距離だけ位置ずれが生じる。この時、図６に示した構成例（ａ）、（ｄ）でのシミュレーション結果でも示したように、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２がコアギャップ５に近づくほど磁束密度量が増加することから、磁電変換素子Ｍ１は図示上側のコアギャップ５に近づくため、磁電変換素子Ｍ１の検出する図示上側の磁束８ＡのＸ方向の磁束密度量は増加する。しかしながら、磁電変換素子Ｍ２は図示下側のコアギャップ５から距離が遠ざかるため、磁電変換素子Ｍ２の検出する図示下側の磁束８ＡのＸ方向の磁束密度量は減少する。よって、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２がそれぞれ検出した磁束密度量の変動量は差動演算により相殺されるため、測定誤差を小さくすることが可能である。（磁気センサ４がＺ－方向に位置ずれした場合も同様である。）
【0046】
また、磁気センサ４がＸ方向に位置ずれが生じた場合、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２は、基材４Ｂに実装されて磁気センサ４の内部に構成されていることから、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２同士の相対位置が固定されているため、Ｘ方向に同じ距離だけ位置ずれが生じる。しかしながら、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２の検出する磁束８ＡはＸ方向に磁束経路を形成しているためＸ方向の磁束密度量の変動量は少なく、位置ずれによる測定誤差は少ない。（Ｘ＋方向、Ｘ－方向どちらに位置ずれを生じても測定誤差は少ない。）
【0047】
また、磁気センサ４がＹ方向に位置ずれが生じた場合、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２は、基材４Ｂに実装されて磁気センサ４の内部に構成されていることから、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２同士の相対位置が固定されているため、Ｙ方向に同じ距離だけ位置ずれが生じる。この時、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２の検出する磁束８ＡのＸ方向の磁束密度量は変動するが、磁性体コア１Ａ、１ＢのＹ方向の厚み寸法Ｔ１（図１（ｂ）を参照。）を大きくすることで、その変動量を小さくすることが可能であり、設計者の任意に磁束密度量の変動量を制御することが可能である。
【0048】
図６（ｂ）は構成例（ａ）において、寸法Ｔ１を３．０ｍｍ（構成例（ａ）の寸法値）、２．０ｍｍ、１．０ｍｍに変化させ、磁気センサ４がＹ方向に±０．５ｍｍの位置ずれを生じた場合の差動演算値の変動率を示すグラフで、グラフの横軸方向を磁気センサ４のＹ方向への位置ずれ量とし、縦軸方向を差動演算値の変動率としてシミュレーション結果をプロットしたグラフである。変動率の算出はそれぞれの寸法Ｔ１寸法値において、（位置ずれを生じた際の磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２の検出するＸ方向の磁束密度量の差動演算値）／（位置ずれを生じていない場合の磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２の検出するＸ方向の磁束密度量の差動演算値）×１００－１００で算出した。
【0048】
図６（ｂ）に示すように、寸法Ｔ１が３．０ｍｍでは磁気センサ４が±０．５ｍｍの位置ずれを生じた場合でもその変動率は１．０％以下であるが、寸法Ｔ１が２．０ｍｍでは約４．０％変動し、寸法Ｔ１が１．０ｍｍでは約１３％変動している。この変動した磁束密度量は電流センサ１００の出力する出力信号がそのまま変動することから、極力小さいことが求められており、変動率が１．０％以下であればその誤差は許容できるものと考えることから、寸法Ｔ１は、３．０ｍｍは必要である。
【0049】
よって電流センサ１００は磁気センサ４がＸ方向、Ｚ方向に位置ずれを生じた場合においても、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２が基材４Ｂに実装されて、相対位置が固定されていることから差動演算値の変動が起こりづらい特徴を有し、また磁性体コア１Ａ、１ＢのＹ方向の厚み寸法Ｔ１を３．０ｍｍ以上とすることで、測定誤差が少なく安定した電流検出が可能な電流センサを提供することができる。
【0050】
本発明の実施の形態１に関わる電流センサ１００は導体３が空隙２Ａ、２Ｂを少なくとも１回以上貫通するように構成されているが、空隙２Ａまたは空隙２Ｂのいずれかを１回以上貫通するように構成されていれば電流検出自体は可能である。
【0051】
図７は、本発明の実施の形態２に関わる電流センサ２００の概略図であり、図７（ａ）は実施の形態２に関わる電流センサ２００の斜視図で、図７（ｂ）は実施の形態１に関わる電流センサ２００の平面視図で、図１（ｃ）は実施の形態１に関わる電流センサ２００の正面視図で、図７（ｄ）は図７（ｃ）における断面Ｃ－Ｃの断面図である。
【0052】
本発明の実施の形態２に関わる電流センサ２００は、延在する先端に端面１ａ１を有する腕部１Ａ１と、延在する先端に端面１ａ２を有する腕部１Ａ２と、Ｙ方向に厚み寸法Ｔ１と、Ｚ方向に幅寸法Ｗ１と、Ｚ方向に端面間の距離寸法である寸法Ｗ２と、寸法Ｗ２の仮想的な中心線である中心線ＣＬ１と、腕部１Ａ１、１Ａ２によりＵ字形状が形成されることで、その中央に形成される中空部に空隙２Ａを有する磁性体コア１Ａと、磁性体コア１Ａと同形状であり、延在する先端に端面１ｂ１を有する腕部１Ｂ１と、延在する先端に端面１ｂ２を有する腕部１Ｂ２と、Ｚ方向の端面間の距離寸法（磁性体コア１Ａの寸法Ｗ２に相当する寸法）の仮想的な中心線である中心線ＣＬ２と、腕部１Ｂ１、１Ｂ２によりＵ字形状が形成されることで、その中央に形成される中空部に空隙２Ｂを有する、磁性体コア１Ｂと、電流印加面３２から被検出電流Ａ２が印加され、断面形状が円形状を有する導体３Ｇと、磁束を検出する検出素子である磁電変換素子Ｍ１と磁電変換素子Ｍ２とを有し、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２が検出した磁束密度量に応じて、出力される出力信号を外部に出力する端子であるリード４Ｌを有する磁気センサ４を有し、磁性体コア１Ａ、１Ｂは、端面１ａ１と端面１ｂ１が対面する姿勢、かつ端面１ａ２、１ｂ２が対面する姿勢で配置され、それぞれ対面する端面間に形成され、Ｘ方向の幅寸法が寸法Ｗ３であるコアギャップ５が形成され、導体３Ｇは、空隙２ＡをＹ＋方向からＹ－方向に３回貫通するように、腕部１Ａ１の周囲を取り囲んでコイル部６Ｑを形成し、磁気センサ４は、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２がＸ方向においてコアギャップ５のＸ方向の幅寸法である寸法Ｗ３の範囲と、Ｙ方向において磁性体コア１Ａ、１Ｂの厚み寸法である寸法Ｔ１の範囲と、Ｚ方向において磁性体コア１Ａ、１Ｂの幅寸法である寸法Ｗ１の範囲に重複する範囲にあり、またＺ方向に中心線ＣＬ１を挟んで対向して離間し、尚且つＺ方向に中心線ＣＬ２を挟んで対向して離間し、その感磁軸がＸ方向となる姿勢で配置され、導体３Ｇの電流印加面３２から印加された被検出電流Ａ２は、導体３が単一の材料で形成された導通した導体であることから、空隙２Ａを貫通する導体部である導体部３ｐと導体部３ｑと導体部３ｒに流れる図示しない電流はＹ－方向に流れ、空隙部２Ａを貫通する導電部３ｐ、３ｑ、３ｒを流れる電流方向がすべて同じ方向となるように構成される。
【0053】
また本発明の実施の形態２に関わる電流センサ２００は図示しない樹脂筐体と、図示しないコネクタが実装された図示しないプリント基板を有し、プリント基板、磁性体コア１Ａ、１Ｂ、導体３は樹脂筐体に固定されており、磁気センサ４はプリント基板にリード４Ｌを介して接続されている。
【0054】
磁気センサ４は、図示しないリード４Ｌの一部と基材４Ｂを熱硬化性樹脂で内部に封止された磁気検出装置であり、リード４Ｌと基材４Ｂは磁気センサ４の内部で図示しないダイボンドなどで接続されている。
【0055】
基材４Ｂは矩形形状の半導体チップであり、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２はそれぞれ離間して基材４Ｂに実装され、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２の相対位置を固定している。本発明の実施の形態１に関わる電流センサ２００では、基材４ＢはＹＺ平面上に平行な平面を有し、その平面上に磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２がそれぞれＺ方向に離間して実装されている。
【0056】
また基材４Ｂは図示しない検出手段を有しており、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２が検出した磁束密度量に応じてそれぞれ出力する出力信号を増幅し、増幅された２つの出力信号を差動演算して、その差動演算値を出力する図示しない差動演算部を有し、その差動演算値は磁気センサ４のリード４Ｌと、プリント基板と、コネクタを介して電流センサ２００の外部に出力される。
【0057】
本発明の実施の形態２に関わる電流センサ２００のように、空隙２Ａ、２Ｂのいずれかを１回以上貫通していれば、本発明の実施の形態１に関わる電流センサ１００よりは、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２の検出する磁束密度量は小さくなるものの、電流検出は可能であるため、設計者が必要とする磁束密度量を、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２が検出できるのであれば、電流センサ２００のように空隙２Ａ、２Ｂのいずれかを１回以上貫通して構成されていてもよく、その空隙２Ａまたは２Ｂを導体部が貫通する回数が多ければ多いほど、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２が検出する磁束密度量を増やすことが可能で、磁電変換素子Ｍ１、Ｍ２が検出した磁束密度量に応じて出力された出力信号の増幅率を下げることが可能である。
【0058】
また、本発明の実施の形態１に関わる電流センサ１００では、被検出電流が印加される導体がそれぞれ単一の材料で構成され、導通した導体を用いているが、その限りではなく、被検出電流が印加される導体が複数の導体、複数の材料で構成されていてもよい。
【0059】
【0060】
本発明の実施の形態１に関わる電流センサ１００は、被検出電流が印加される導体３は、単一の材料で構成された導通した導体を用いているがその限りではなく、図８（ａ）（ｂ）に示すように、被検出電流Ａ３が印加される導体が、プリント板９上に銅箔で形成された基板パターンであり電流印加面３３を有する導体部３Ｈと、同じくプリント板９上に銅箔で形成された基板パターンである導体部３Ｋと、導体部３Ｍと、空隙２Ａを３回貫通するコイル部６Ｒを形成する導体３Ｊと、空隙２Ｂを３回貫通するコイル部６Ｓを形成する導体３Ｌの複数の導体で形成され、導体３Ｊは導体端末において導体３Ｈ、３Ｋと導電材料形成されたハンダ１０で接合され、また導体３Ｌは導体端末において、導体３Ｋ、３Ｍと導電材料で形成されたハンダ１０で接合するように形成され、導体３Ｈ、３Ｊ、３Ｋ、３Ｌ、３Ｍが全て導通していれば複数の導体で形成されてもよい。（この時、本発明の実施の形態１に関わる電流センサ１００と同様に、被検出電流Ａ３が電流印加面３３から印加された際、導体３Ｈ、導体３Ｊ、導体３Ｋ、導体３Ｌ、導体３Ｍの順に印加した被検出電流Ａ３が流れ、空隙２Ａ、２Ｂにおいて、コイル部６Ｒ、６Ｓが貫通する導体部の電流方向が同一となるように形成されている。）
【0061】
また図８では、被検出電流Ａ３が印加される導体をコイル部６Ｒ、６Ｓと、プリント板９の導体部３Ｈ、３Ｋ、３Ｍの複数の導体で構成した構成例を示したが、コイル部も複数の導体で形成しても構成でもよい。
【0062】
図８に示した導体の構成は、本発明の実施の形態１に関わる電流センサ１００における形状例であり、本発明の構成を限定する物ではなく、図８に示した構成例は電流センサ１００を用いて示したが、本発明の実施の形態２に関わる電流センサ２００でも同様である。
【符号の説明】
【0063】
１Ａ 磁性体コア
１Ａａ 磁性体コア
１Ｂ 磁性体コア
１Ｂａ 磁性体コア
１Ｃ 磁性体コア
１Ｄ 磁性体コア
１ａ１ 端面
１ａ２ 端面
１Ａ１ 腕部
１Ａ２ 腕部
１Ｂ１ 腕部
１Ｂ２ 腕部
１ｂ１ 端面
１ｂ２ 端面
２Ａ 空隙
２Ｂ 空隙
３ 導体
３１ 電流印加面
３２ 電流印加面
３３ 電流印加面
３Ａ 導体
３Ｂ 導体
３Ｃ 導体
３Ｄ 導体
３Ｅ 導体
３Ｆ 導体
３Ｇ 導体
３Ｈ 導体
３Ｊ 導体
３Ｋ 導体
３Ｌ 導体
３Ｍ 導体
３ａ 導体
３ｂ 導体
３ｃ 導体
３ｄ 導体
３ｅ 導体
３ｆ 導体
３ｇ 導体
３ｈ 導体
３ｊ 導体
３ｋ 導体
３ｍ 導体
３ｎ 導体
３ｐ 導体
３ｑ 導体
３ｒ 導体
４ 磁気センサ
４Ａ 磁気センサ
４Ｂ 基材
４Ｌ リード
５ コアギャップ
６Ａ コイル部
６Ｂ コイル部
６Ｃ コイル部
６Ｄ コイル部
６Ｅ コイル部
６Ｆ コイル部
６Ｇ コイル部
６Ｈ コイル部
６Ｊ コイル部
６Ｋ コイル部
６Ｌ コイル部
６Ｍ コイル部
６Ｎ コイル部
６Ｐ コイル部
６Ｑ コイル部
６Ｒ コイル部
６Ｓ コイル部
７ 接続部
７Ａ 接続部
７Ｂ 接続部
７Ｃ 接続部
７Ｄ 接続部
７Ｅ 接続部
７Ｆ 接続部
７Ｇ 接続部
８ 磁束経路
８Ａ 磁束
９ プリント板
１０ ハンダ
Ａ１ 被検出電流
Ａ２ 被検出電流
Ａ３ 被検出電流
ＣＬ１ 中心線
ＣＬ２ 中心線
Ｔ１ 寸法
Ｍ１ 磁電変換素子
Ｍ２ 磁電変換素子
Ｍｐ１ 寸法
Ｍｐ２ 寸法
Ｗ１ 寸法
Ｗ２ 寸法
Ｗ３ 寸法
Ｗ４ 寸法
Ｗ５ 寸法
Ｗ６ 寸法
Ｗ７ 寸法
Ｗ８ 寸法
１Ａａ 磁性体コア
１Ｂ 磁性体コア
１Ｂａ 磁性体コア
１Ｃ 磁性体コア
１Ｄ 磁性体コア
１ａ１ 端面
１ａ２ 端面
１Ａ１ 腕部
１Ａ２ 腕部
１Ｂ１ 腕部
１Ｂ２ 腕部
１ｂ１ 端面
１ｂ２ 端面
２Ａ 空隙
２Ｂ 空隙
３ 導体
３１ 電流印加面
３２ 電流印加面
３３ 電流印加面
３Ａ 導体
３Ｂ 導体
３Ｃ 導体
３Ｄ 導体
３Ｅ 導体
３Ｆ 導体
３Ｇ 導体
３Ｈ 導体
３Ｊ 導体
３Ｋ 導体
３Ｌ 導体
３Ｍ 導体
３ａ 導体
３ｂ 導体
３ｃ 導体
３ｄ 導体
３ｅ 導体
３ｆ 導体
３ｇ 導体
３ｈ 導体
３ｊ 導体
３ｋ 導体
３ｍ 導体
３ｎ 導体
３ｐ 導体
３ｑ 導体
３ｒ 導体
４ 磁気センサ
４Ａ 磁気センサ
４Ｂ 基材
４Ｌ リード
５ コアギャップ
６Ａ コイル部
６Ｂ コイル部
６Ｃ コイル部
６Ｄ コイル部
６Ｅ コイル部
６Ｆ コイル部
６Ｇ コイル部
６Ｈ コイル部
６Ｊ コイル部
６Ｋ コイル部
６Ｌ コイル部
６Ｍ コイル部
６Ｎ コイル部
６Ｐ コイル部
６Ｑ コイル部
６Ｒ コイル部
６Ｓ コイル部
７ 接続部
７Ａ 接続部
７Ｂ 接続部
７Ｃ 接続部
７Ｄ 接続部
７Ｅ 接続部
７Ｆ 接続部
７Ｇ 接続部
８ 磁束経路
８Ａ 磁束
９ プリント板
１０ ハンダ
Ａ１ 被検出電流
Ａ２ 被検出電流
Ａ３ 被検出電流
ＣＬ１ 中心線
ＣＬ２ 中心線
Ｔ１ 寸法
Ｍ１ 磁電変換素子
Ｍ２ 磁電変換素子
Ｍｐ１ 寸法
Ｍｐ２ 寸法
Ｗ１ 寸法
Ｗ２ 寸法
Ｗ３ 寸法
Ｗ４ 寸法
Ｗ５ 寸法
Ｗ６ 寸法
Ｗ７ 寸法
Ｗ８ 寸法
【図1-1】
【図1-2】
【図2-1】
【図2-2】
【図3】
【図4】
【図5-1】
【図5-2】
【図6】
【図7-1】
【図7-2】
【図8】