特許 7581654 電流検出装置

(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】

(24)【登録日】2024-11-05

(45)【発行日】2024-11-13

(54)【発明の名称】電流検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01R 15/20 20060101AFI20241106BHJP

【ＦＩ】

G01R15/20 D

G01R15/20 C

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020080619

(22)【出願日】2020-04-30

(65)【公開番号】P2021173728

(43)【公開日】2021-11-01

【審査請求日】2023-02-27

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000000011

【氏名又は名称】株式会社アイシン

(74)【代理人】

【識別番号】110001818

【氏名又は名称】弁理士法人Ｒ＆Ｃ

(72)【発明者】

【氏名】津田 守

(72)【発明者】

【氏名】小泉 望

【審査官】小川 浩史

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第６４７２８７８（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】国際公開第２０１９／０９８０８８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００９－２００８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１００９４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１８５６４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－９９１１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第７３１４７３２（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｒ １５／００－１５／２６

Ｈ０２Ｍ ７／４２－７／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

パワーモジュールが収容される第１収容部と、前記第１収容部に隣接した位置に電流センサが収容される第２収容部とが設けられた筐体と、
前記第２収容部に収容される前記電流センサと、を備え、
前記電流センサは、
一端が前記パワーモジュールに電気的に接続される少なくとも２本の導体と、
前記導体に対して、互いに同じ方向を向く検出面を有し、当該検出面に入力される磁束の磁束密度を検出する２つの磁気検出素子が設けられ、当該２つの磁気検出素子の夫々の前記検出面に入力される前記磁束の前記検出面に直交する直交成分の前記磁束密度の差分に応じた信号を出力する少なくとも２つの磁電変換ユニットと、を有し、
前記少なくとも２本の導体の夫々は、互いに隣接する２本の導体の隣接方向である第１方向に直交し前記第１収容部に向かう第２方向に沿って延出する延出部と、前記第１方向及び前記第２方向の双方に直交する第３方向に沿って延出する直交部分を有し前記延出部に対して前記第３方向に凹んだ凹状部とが設けられ、
前記少なくとも２つの磁電変換ユニットの夫々は、前記検出面が前記凹状部の夫々の前記直交部分に対向した状態で設けられ、
前記凹状部は、前記第２収容部に設けられた凹部に配置されている電流検出装置。

【請求項2】

前記筐体における前記電流センサが収容された側と反対側である底部のうち少なくとも前記凹部の外底面に密着するように配置されたヒートシンクが備えられている請求項１に記載の電流検出装置。

【請求項3】

前記筐体は、前記凹部において前記第１収容部の側に前記凹部と当該凹部以外とを仕切る仕切部を有し、
前記筐体における前記電流センサが収容された側と反対側である底部の外底面及び前記仕切部の外側面に密着するように、前記第３方向視で前記第１収容部から前記第２収容部に亘るヒートシンクが備えられている請求項１に記載の電流検出装置。

【請求項4】

前記電流センサにおいて、前記互いに隣接する２本の導体の前記凹状部の夫々に設けられる２つの前記磁電変換ユニットは、１枚の基板において互いに異なる面に実装され、
前記筐体は、前記第２収容部において前記第３方向の側が開放されており、
前記基板に接続された端子が、前記筐体の前記第３方向の側に向けて延出している請求項１から３のいずれか一項に記載の電流検出装置。

【請求項5】

前記電流センサにおいて、前記少なくとも２本の導体の夫々に設けられた前記凹状部のうち少なくとも１本の導体の凹状部は、他の導体の凹状部よりも前記第１収容部の側に近接して設けられ、
前記筐体は、前記凹部において前記第１収容部の側に前記凹部と当該凹部以外とを仕切る仕切部を有し、
前記仕切部における前記第１収容部の側の外側面は、前記少なくとも２本の導体の夫々の前記凹状部との距離が一定になるように構成されている請求項１から４のいずれか一項に記載の電流検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、導体を流れる電流を検出する電流検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、導体を流れる電流を測定する際に、導体を流れる電流に応じて当該導体の周囲に生じる磁界の磁束密度を磁気検出素子で検出し、その検出された磁束密度に基づいて導体に印加された電流を演算して求める技術が利用されてきた。このような技術を利用した電流センサをパワーモジュールに近接して配置される構成が、例えば下記に出典を示す特許文献１及び２に記載されている。

【0003】

特許文献１には、パワーコントロールユニットに、パワーモジュールと、電流センサと、を配置する構成が開示されている。電流センサは、パワーモジュールと接続コネクタとの間を配設されるバスバーを流れる電流を検出し、パワーモジュールの外側に配置されている。すなわち、パワーコントロールユニットにおいて、パワーモジュールと電流センサとが別体で構成されている。

【0004】

特許文献２には、パワーモジュールと電流センサとが一体化されてパワーモジュールケースに収納された電力変換装置の構成が開示されている。具体的には、電流センサは、パワーモジュールケースの中に配置された磁気コアと、この磁気コアのギャップに配置されたホール素子とからなる。ホール素子は、パワーモジュールケースの上面に配置された回路基板に搭載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１２－１０５３７０号公報

【文献】特開２０１８－１２１４１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に記載の技術では、パワーモジュールの外側に別体の電流センサが配置されているため、装置を小型化するうえで改良の余地がある。特許文献２に記載の技術では、電流センサがコアを有していることで、電流センサと一体化されたパワーモジュールの小型化が困難になっている。さらに、電流センサを構成するホール素子がパワーモジュールケースの上面に配置された回路基板に搭載されているため、パワーモジュールと回路基板との位置精度を考慮して、コアのギャップにホール素子を配置する必要がある。そのため、必然的にコアのギャップが大きくなる。その結果、電流センサは外乱磁束に対して影響を受けやすく、モータの制御に影響が及ぶことになる。

【0007】

そこで、パワーモジュールから流れる電流を安定的に検出する電流センサを実現し、また、小型化された電流検出装置が求められている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係る電流検出装置の特徴構成は、パワーモジュールが収容される第１収容部と、前記第１収容部に隣接した位置に電流センサが収容される第２収容部とが設けられた筐体と、前記第２収容部に収容される前記電流センサと、を備え、前記電流センサは、一端が前記パワーモジュールに電気的に接続される少なくとも２本の導体と、前記導体に対して、互いに同じ方向を向く検出面を有し、当該検出面に入力される磁束の磁束密度を検出する２つの磁気検出素子が設けられ、当該２つの磁気検出素子の夫々の前記検出面に入力される前記磁束の前記検出面に直交する直交成分の前記磁束密度の差分に応じた信号を出力する少なくとも２つの磁電変換ユニットと、を有し、前記少なくとも２本の導体の夫々は、互いに隣接する２本の導体の隣接方向である第１方向に直交し前記第１収容部に向かう第２方向に沿って延出する延出部と、前記第１方向及び前記第２方向の双方に直交する第３方向に沿って延出する直交部分を有し前記延出部に対して前記第３方向に凹んだ凹状部とが設けられ、前記少なくとも２つの磁電変換ユニットの夫々は、前記検出面が前記凹状部の夫々の前記直交部分に対向した状態で設けられ、前記凹状部は、前記第２収容部に設けられた凹部に配置されている点にある。

【0009】

このような特徴構成とすれば、電流センサは、集磁コア及びシールドコアを不要とし、パワーモジュールに電気的に接続される導体及び磁電変換ユニットによって構成することができる。これにより、電流センサの小型化が可能となる。これに伴い、電流検出装置は、パワーモジュールが収容される第１収容部と、電流センサが収容される第２収容部とを有することで、容易に小型化することができ、複数の導体の夫々を流れる電流を安定的に検出することができる。

【0010】

他の特徴構成として、前記筐体における前記電流センサが収容された側と反対側である底部のうち少なくとも前記凹部の外底面に密着するように配置されたヒートシンクが備えられていると好適である。

【0011】

電流センサにおいては、導体に電流が流れることで導体から発熱する。このとき、導体の凹状部の近傍に位置する磁電変換ユニットが導体の発熱を受けて、磁電変換ユニットが高温になることがある。磁電変換ユニットには温度特性があり、高温になると出力電圧が変動する傾向があるため、磁電変換ユニットが高温にならないよう電流検出装置を構成する必要がある。そこで、本構成では、筐体は、電流センサが収容された側と反対側である底部における少なくとも凹部近傍の外底面に、ヒートシンクが配置可能に形成されている。このような構成であれば、筐体の底部の外底面に密着させてヒートシンクを容易に配置することができる。これにより、導体の発熱を、筐体の凹部に収容された凹状部から筐体に組み付けられたヒートシンクを介して確実に外部に放熱することができる。その結果、磁電変換ユニットの温度上昇を抑制することができる。

【0012】

他の特徴構成として、前記電流センサにおいて、前記互いに隣接する２本の導体の前記凹状部の夫々に設けられる２つの前記磁電変換ユニットは、１枚の基板において互いに異なる面に実装され、前記筐体は、前記第２収容部において前記第３方向の側が開放されており、前記基板に接続された端子が、前記筐体の前記第３方向の側に向けて延出していると好適である。

【0013】

このような構成とすれば、複数の凹状部の夫々に対して１枚の基板の一方の面と他方の面とを基準に磁電変換ユニットの位置決めを行うことができる。したがって、基板の使用枚数を最小にしつつ複数の凹状部の夫々の所期の位置に磁電変換ユニットを容易に配置することが可能となる。また、筐体には、収容されるパワーモジュールを他の装置に接続するための接続端子を備えることがあり、こうした接続端子は筐体の上方に向けて延出されることがある。したがって、基板に接続された端子が筐体の上方に向けて延出することで、基板に接続された端子の延出方向と他の装置用の接続端子の延出する方向とを一致させることができる。これにより、電流検出装置は、モータドライバ等の他の装置を接続する際に、基板に接続された端子と筐体に設けられた接続端子とを同じ方向から当該装置に接続することができる。その結果、電流検出装置は、他の装置との接続を容易に行うことができる。

【0014】

他の特徴構成として、前記電流センサにおいて、前記少なくとも２本の導体の夫々に設けられた前記凹状部のうち少なくとも１本の導体の凹状部は、他の導体の凹状部よりも前記第１収容部の側に近接して設けられ、前記筐体は、前記凹部において前記第１収容部の側に前記凹部と当該凹部以外とを仕切る仕切部を有し、前記仕切部における前記第１収容部の側の外側面は、前記少なくとも２本の導体の夫々の前記凹状部との距離が一定になるように構成されていると好適である。

【0015】

電流検出装置では、複数の導体に夫々設けられる凹状部は、筐体の凹部の第１収容部の側にある仕切部の外側面との間の距離が異なる場合がある。この場合、筐体の底部の外底面に密着するようにヒートシンクが配置されたとしても、凹状部から仕切部の外側面までの距離が遠い導体では、凹状部から仕切部の外側面までの距離が近い他の導体に比べてヒートシンクへの伝熱量が小さくなる。そのため、凹状部から仕切部の外側面までの距離が遠い導体の近傍に位置する磁電変換ユニットでは、導体の発熱の影響を受けて温度上昇を十分に抑制することができないことがある。そこで、本構成では、仕切部の外側面は、少なくとも２本の導体の夫々の凹状部との距離が一定になるように構成されている。このような構成とすれば、凹部のうち仕切部の外側面にヒートシンクを当接させて配置することにより、複数の導体の発熱は、凹状部からヒートシンクを介して均等に伝熱することになる。これにより、電流検出装置に配置される全ての磁電変換ユニットの温度上昇を均等に抑制することができる。

【0016】

他の特徴構成として、前記筐体は、前記凹部において前記第１収容部の側に前記凹部と当該凹部以外とを仕切る仕切部を有し、前記筐体における前記電流センサが収容された側と反対側である底部の外底面及び前記仕切部の外側面に密着するように、前記第３方向視で前記第１収容部から前記第２収容部に亘るヒートシンクが備えられていると好適である。

【0017】

このような構成とすれば、第１収容部に収容されるパワーモジュールと、第２収容部に収容される電流センサの導体とで発生する熱は、ヒートシンクを介して積極的に外部に放熱することができる。これにより、パワーモジュール及び電流センサの磁電変換ユニットの温度上昇を適正に抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】電流検出装置の斜視図である。

【図2】電流検出装置の分解斜視図である。

【図3】電流センサの展開図である。

【図4】電流検出装置の平面図である。

【図5】電流センサの平面図である。

【図6】電流検出装置の側断面図である。

【図7】電流検出装置の平断面図である。

【図8】磁電変換ユニットの検出面を示す図である。

【図9】検出面に入力される磁束密度の一例を示す図である。

【図10】磁電変換ユニットのブロック図である。

【図11】他の実施形態の電流検出装置の平断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

図１～図７に示されるように、電流検出装置１００は、不図示の三相モータをスイッチングするパワーモジュール１（図６参照）が収容されるパワーモジュールケース１０（筐体の一例）と、パワーモジュールケース１０に収容され、複数のバスバー３０（導体の一例）に流れる電流を検出する複数の電流センサ２と、を備える。ここで、パワーモジュール１とは、パワーモジュールケース１０内にスイッチング素子等が搭載されたものの総称である。

【0020】

パワーモジュールケース１０には、パワーモジュール１（図６参照）が収容される第１収容部１１と、第１収容部１１に隣接した位置に電流センサ２が収容される第２収容部１２とが設けられている。パワーモジュールケース１０には、第１収容部１１に収容されるパワーモジュール１を他の装置に接続するための接続端子５が備えられている。接続端子５は、第１収容部１１と第２収容部１２との間の上面１６から上方に延出するように設けられている。

【0021】

パワーモジュールケース１０の第２収容部１２に収容される電流センサ２は、コアを用いることなくコンパクトに構成される。以下、本実施形態の電流センサ２について説明する。ここで、導体に電流が流れる場合には、当該電流の大きさに応じて導体を軸心として磁界が発生する（アンペールの右ネジの法則）。電流センサ２は、このような磁界における磁束の磁束密度を検出し、検出された磁束密度に基づいて導体に流れる電流（電流値）を測定する。

【0022】

図２は電流検出装置１００の分解斜視図であり、図３は電流センサ２の展開図である。
本実施形態では、電流センサ２において、少なくとも２本のバスバー３０が、三相モータに接続される３本のバスバーである。より具体的には、バスバー３０は、三相モータの３つの端子の夫々と当該三相モータを流れる電流を制御するインバータの３つの端子の夫々とを電気的に接続する。このため、以下では少なくとも２本のバスバー３０は、３本のバスバー３０として説明し、３つのバスバー３０の夫々を区別する場合には、第１バスバー３１、第２バスバー３２、第３バスバー３３として説明する。

【0023】

図１～図３に示すように、電流センサ２は、３本のバスバー３０と、３つの磁電変換ユニット２０とを備えて構成される。図１及び図２に示すように、パワーモジュールケース１０は、バスバー３０がインサートされて成形されている。パワーモジュールケース１０は、樹脂製であり、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）等によって形成される。バスバー３０において、第１収容部１１の側の第一延出部３４ａがパワーモジュール１に電気的に接続され、第１収容部１１とは反対の側の第二延出部３４ｂがモータの接続コネクタ等（不図示）に電気的に接続される。バスバー３０の第二延出部３４ｂには貫通穴３８が形成されている。パワーモジュールケース１０は、バスバー３０の第二延出部３４ｂの下方にバスバー用ナット６を配置されている。貫通穴３８及びバスバー用ナット６によって、モータの接続コネクタ等の他の部材との接続が可能になる。第一延出部３４ａと第二延出部３４ｂとは、後述する第一方向（Ｘ方向）に沿って見たときに、平行ではあるが、同一平面上にはない（図３、図６参照）。第一延出部３４ａと第二延出部３４ｂとは、これに限定されず、第一方向（Ｘ方向）に沿って見たときに、平行であり、且つ、同一平面上にあってもよい。

【0024】

３本のバスバー３０の夫々は、第一延出部３４ａ及び第二延出部３４ｂ（以下、総称するときは「延出部３４」と称する）、並びに、第一延出部３４ａと第二延出部３４ｂとの間に設けられた凹状部３５を有する。延出部３４は、互いに隣接する２本のバスバー３０の隣接方向である第１方向に直交する第２方向に沿って延出する。互いに隣接する２本のバスバー３０とは、互いに隣接する第１バスバー３１と第２バスバー３２との２つのバスバー３０、及び互いに隣接する第２バスバー３２と第３バスバー３３との２つのバスバー３０である。第１バスバー３１と第２バスバー３２とが隣接する方向、及び第２バスバー３２と第３バスバー３３とが隣接する方向が隣接方向にあたり、図１～図７におけるＸ方向が相当する。

【0025】

本実施形態では、このような隣接方向は第１方向と称される。第２方向は、この第１方向に直交する方向であり、本実施形態では図１～図７におけるＹ方向が相当する。したがって、延出部３４は、バスバー３０の夫々のうち、Ｙ方向に沿う部分が相当する。

【0026】

凹状部３５は、第１方向及び第２方向の双方に直交する第３方向に沿って延出する直交部分３６を有し延出部３４に対して第３方向に凹んだ状態で構成される。本実施形態では、第１方向はＸ方向であって、第２方向はＹ方向である。このため、第１方向及び第２方向の双方に直交する第３方向は、図１～図７におけるＺ方向が相当する。凹状部３５は、このようなＺ方向に沿って延出するように直交部分３６が設けられる。したがって、延出部３４と直交部分３６とは、図３に示されるように互いに直交した状態で構成され、凹状部３５は、直交部分３６を介して延出部３４からＺ方向に凹んだ形状を呈するように構成される。

【0027】

ここで、本実施形態では、凹状部３５はＸ方向視が図３に示されるようにＵ字状（本実施形態ではＵ字状の開口部分とは反対側の底部側に２つの角部を有する形状）で形成される。したがって、本実施形態では、１つの凹状部３５は、互いに対向する２つ直交部分３６と、２つの直交部分３６で挟まれる１つの底部３７とを有して構成される。

【0028】

パワーモジュールケース１０の第２収容部１２には凹部１３が設けられている。凹部１３は、バスバー３０の第３方向に沿って形成されている。凹状部３５は、第２収容部１２に設けられた凹部１３に配置されている。

【0029】

ここで、本実施形態では、第１バスバー３１、第２バスバー３２、第３バスバー３３は、図３及び図５に示されるように、各々の第一延出部３４ａと第二延出部３４ｂとが夫々第１方向に沿って一列に並んで設けられる。第１方向に沿って一列に並んでいるとは、各々の第一延出部３４ａと第二延出部３４ｂとが、夫々互いに平行であって、Ｘ方向視において互いに重複する部分を有するように並んでいることをいう。

【0030】

少なくとも２つの磁電変換ユニット２０は、バスバー３０の夫々に設けられる。本実施形態では、バスバー３０は第１バスバー３１、第２バスバー３２、第３バスバー３３の３本で構成される。磁電変換ユニット２０は、バスバー３０の夫々、すなわち、第１バスバー３１、第２バスバー３２、第３バスバー３３に各別に設けられることから、電流センサ２において３つの磁電変換ユニット２０が備えられる。このため、本実施形態においては、少なくとも２つの磁電変換ユニット２０は、３つの磁電変換ユニット２０として説明し、３つの磁電変換ユニット２０の夫々を区別する場合には、第１バスバー３１に対応する磁電変換ユニット２１、第２バスバー３２に対応する磁電変換ユニット２２、第３バスバー３３に対応する磁電変換ユニット２３として説明する。

【0031】

３つの磁電変換ユニット２０は、１枚の基板６０において互いに異なる面に実装されている。すなわち、互いに隣接する２本のバスバー３０を、第１バスバー３１と第２バスバー３２とすると、第１バスバー３１の凹状部３５に設けられる磁電変換ユニット２１は基板６０における一方の面６１に実装され、第２バスバー３２の凹状部３５に設けられる磁電変換ユニット２２は基板６０における他方の面６２に実装される。同様に、互いに隣接する２本のバスバー３０を、第２バスバー３２と第３バスバー３３とすると、第３バスバー３３の凹状部３５に設けられる磁電変換ユニット２３は基板６０における一方の面６１に実装され、第２バスバー３２の凹状部３５に設けられる磁電変換ユニット２２は基板６０における他方の面６２に実装される。

【0032】

以上のように、電流センサ２によれば、３本のバスバー３０の凹状部３５の夫々に設ける磁電変換ユニット２０を１枚の基板６０に実装することで、容易に凹状部３５に対する磁電変換ユニット２０の位置決めを行うことができ、所期の位置に配置することが可能となる。また、バスバー３０と磁電変換ユニット２０とから電流センサ２を構成できるので、小型化することが可能となる。

【0033】

パワーモジュールケース１０は、第２収容部１２の上方が開放されている。ここで、第２収容部１２（またはパワーモジュールケース１０）の上方とは、電流センサ２からＺ方向に沿って第２収容部１２の凹部１３近傍の底部１４に向かう方向とは反対の方向である凹部１３の開口に向かう方向のことである。基板６０に接続された端子６３は第２収容部１２の上方に向けて延出している。

【0034】

パワーモジュールケース１０には、第１収容部１１に収容されるパワーモジュール１を他の装置に接続するための接続端子５が備えられている。接続端子５はパワーモジュールケース１０の上面１６からＺ方向に沿って上方に延出している。したがって、基板６０に接続された端子６３がパワーモジュールケース１０の上方に向けて延出することで、基板６０に接続された端子６３の延出方向と他の装置用の接続端子５の延出する方向とを一致させることができる。これにより、電流検出装置１００は、モータドライバ等の他の装置を接続する際に、端子６３及び接続端子５を同じ方向から当該装置に接続することができる。その結果、電流検出装置１００は、他の装置との接続を容易に行うことができる。

【0035】

図６に示すように、基板６０は、封止材１７が第２収容部１２に注入されることで第２収容部１２において位置保持される。端子６３は、外部と信号のやり取りをするために端部が封止材１７から露出するよう構成される。封止材１７は、絶縁性を有する材料であれば特に限定されないが、例えば、エポキシ樹脂である。封止材１７に代えて基板６０をパワーモジュールケース１０にねじ止め等によって固定してもよい。

【0036】

こうして、電流センサ２は、集磁コア及びシールドコアを不要とし、バスバー３０及び磁電変換ユニット２０によって構成することができる。これにより、電流センサ２の小型化が可能となる。これに伴い、電流検出装置１００は、パワーモジュール１が収容される第１収容部１１と、電流センサ２が収容される第２収容部１２とを有することで、容易に小型化することができる。

【0037】

本実施形態では、磁電変換ユニット２０には、２つの磁気検出素子５２が設けられている。磁気検出素子５２とは、磁束の磁束密度を検出する機能を有するデバイスであって、例えばホール素子が相当する。本実施形態では、磁電変換ユニット２０は図８に示されるような、複数の電極５０を有する樹脂パッケージ５１内に２つの磁気検出素子５２を内包して構成される。

【0038】

２つの磁気検出素子５２の夫々は、上述した検出対象である磁束密度に応じた磁束が入力される検出面５３を有する。２つの磁気検出素子５２は、夫々の検出面５３が互いに同じ方向を向くように配置される。なお、本実施形態における検出面５３は、空間上の面を示すものではなく、単に磁束密度を検出する機能部、すなわち検出部分を示すものである。したがって、検出面５３は、検出部分と読み替えても良い。

【0039】

ここで、バスバー３０に電流が流れる場合には、当該電流の大きさに応じてバスバー３０を中心に磁界が発生する。磁気検出素子５２は、このような磁界における磁束の磁束密度を検出する。また、３つの磁電変換ユニット２０の夫々は、図３～図５に示されるように、検出面５３が凹状部３５の夫々の直交部分３６に対向した状態で設けられる。具体的には、３つの磁電変換ユニット２０の夫々は、２つの検出面５３が第１方向に沿って並んだ状態であって、２つの検出面５３の夫々から、当該検出面５３が対向する直交部分３６までの距離が互いに等しくなるように配置される。例えば、バスバー３０に図９の矢印で示される向きの電流が流れると、磁電変換ユニット２０に対向する直交部分３６では、破線で示すような向きの磁束が生じる。このため、２つの磁気検出素子５２のうちの一方の磁気検出素子５２の検出面５３には、直交部分３６から当該検出面５３に向かう方向の磁束が入力され、２つの磁気検出素子５２のうちの他方の磁気検出素子５２の検出面５３には、当該検出面５３から直交部分３６に向かう方向の磁束が入力される。

【0040】

２つの磁気検出素子５２は、２つの磁気検出素子５２の夫々の検出面５３に入力される磁束のうち、検出面５３に直交する直交成分の磁束密度を検出する。すなわち、２つの磁気検出素子５２は、図９におけるＹ方向に沿う方向の磁束の磁束密度を検出する。

【0041】

ここで、本実施形態では図９に示されるように、２つの磁気検出素子５２の夫々の検出面５３に入力される磁束の直交成分の向きは互いに逆方向である。そこで、磁電変換ユニット２０は、２つの検出面５３に入力される磁束の直交成分の磁束密度の差分に応じた信号を出力するように構成される。具体的には、磁電変換ユニット２０は、図１０に示されるように、２つの磁気検出素子５２が配線される。すなわち、２つの磁気検出素子５２の検出結果の夫々は、増幅器ＡＭＰ１の反転端子と非反転端子とに入力され、差動磁束に応じた信号が検出される。更に、この差動磁束に応じた信号は後段の増幅器ＡＭＰ２により増幅され、磁電変換ユニット２０の信号として出力される。これにより、磁電変換ユニット２０が直交部分３６に流れる電流に起因して生じる磁束の磁束密度を検出することが可能となる。

【0042】

また、本実施形態では、磁電変換ユニット２０の夫々は、検出面５３が凹状部３５における第２方向に沿う方向の中央部よりも直交部分３６の側にオフセットした状態で設けられる。検出面５３とは、磁電変換ユニット２０に備えられる磁気検出素子５２の検出対象の磁束密度に応じた磁束が入力される面である。凹状部３５における第２方向に沿う方向の中央部とは、凹状部３５のＹ方向中央部であって、凹状部３５が有する互いに対向する一対の直交部分３６の間における中央部に相当する。本実施形態では、１つの凹状部３５は一対の直交部分３６を有することから、直交部分３６の側にオフセットした状態とは、一対の直交部分３６のうちの一方側に近づいている状態を意味する。

【0043】

本実施形態では、図５に示される３つの凹状部３５における紙面上側の直交部分３６を一方側とし、紙面下側の直交部分３６を他方側とすると、第１バスバー３１にあっては磁電変換ユニット２１（２つの検出面５３）が一方側の直交部分３６側にオフセットした状態で当該一方側の直交部分３６に対向して設けられる。また、第２バスバー３２にあっては磁電変換ユニット２２（２つの検出面５３）が他方側の直交部分３６側にオフセットした状態で当該他方側の直交部分３６に対向して設けられ、第３バスバー３３にあっては磁電変換ユニット２３（２つの検出面５３）が一方側の直交部分３６側にオフセットした状態で当該一方側の直交部分３６に対向して設けられる。

【0044】

また、互いに隣接する２本のバスバー３０の一方の凹状部３５に設けられる磁電変換ユニット２０は、２本のバスバー３０の他方の凹状部３５の中央部から第１方向に沿う延長線上の位置に設けられる。また、互いに隣接する２本のバスバー３０の他方の凹状部３５に設けられる磁電変換ユニット２０は、２本のバスバー３０の一方の凹状部３５の中央部から第１方向に沿う延長線上の位置に設けられる。互いに隣接する２本のバスバー３０とは、第１バスバー３１と第２バスバー３２との２本のバスバー３０、及び第２バスバー３２と第３バスバー３３との２本のバスバー３０である。

【0045】

したがって、互いに隣接する２本のバスバー３０を、第１バスバー３１と第２バスバー３２とすると、図５に示されるように、第１バスバー３１の凹状部３５ａに設けられる磁電変換ユニット２１は、第２バスバー３２の凹状部３５ｂのＹ方向に沿う中央部からＸ方向に沿う延長線Ｃ２上の位置に設けられ、第２バスバー３２の凹状部３５ｂに設けられる磁電変換ユニット２２は、第１バスバー３１の凹状部３５ａのＹ方向に沿う中央部からＸ方向に沿う延長線Ｃ１上の位置に設けられる。

【0046】

同様に、互いに隣接する２本のバスバー３０を、第２バスバー３２と第３バスバー３３とすると、第２バスバー３２の凹状部３５ｂに設けられる磁電変換ユニット２２は、第３バスバー３３の凹状部３５ｃのＹ方向に沿う中央部からＸ方向に沿う延長線Ｃ３上の位置に設けられ、第３バスバー３３の凹状部３５ｃに設けられる磁電変換ユニット２３は、第２バスバー３２の凹状部３５ｂのＹ方向に沿う中央部からＸ方向に沿う延長線Ｃ２上の位置に設けられる。

【0047】

したがって、本実施形態では、図５に示されるように、第１バスバー３１及び第３バスバー３３をＹ方向に沿って平行に並べた状態において、第１バスバー３１の凹状部３５に設けられる磁電変換ユニット２１と第３バスバー３３の凹状部３５に設けられる磁電変換ユニット２３とはＸ方向に沿って一列に並んだ状態で設けられる。この結果、図５に示されるように、第２バスバー３２の凹状部３５ｂと第３バスバー３３の凹状部３５ｃとは第１方向（Ｘ方向）視で第２方向（Ｙ方向）にずれており、第１バスバー３１の凹状部３５ａと第３バスバー３３の凹状部３５ｃとは第１方向（Ｘ方向）視で重なっている。

【0048】

本実施形態では、例えば、第１バスバー３１の互いに対向する２つの直交部分３６の夫々で発生した磁界が相殺される延長線Ｃ１上に、第２バスバー３２の磁電変換ユニット２２の２つの磁気検出素子５２の夫々の検出面５３が位置するので、磁電変換ユニット２２が第２バスバー３２を流れる電流の電流値を測定する際に、第１バスバー３１から発生する磁界の影響を受けない。同様に、磁電変換ユニット２１は、第２バスバー３２から発生する磁界の影響を受けない。また、同様に、磁電変換ユニット２３は、第２バスバー３２から発生する磁界の影響を受けず、磁電変換ユニット２２は、第３バスバー３３から発生する磁界の影響を受けない。

【0049】

図６及び図７に示すように、パワーモジュールケース１０は、凹部１３において第１収容部１１の側に仕切部１５を有している。パワーモジュールケース１０は、第２収容部１２において電流センサ２が収容された側と反対側である、底部１４の外底面１４ａの少なくとも凹部１３の近傍にヒートシンク４が配置可能に形成されている。具体的には、パワーモジュールケース１０は、凹部１３の底部１４の外底面１４ａ及び仕切部１５の外側面１５ａが平坦状に形成されており、ヒートシンク４が密着可能に形成されている。なお、図７では、電流検出装置１００のうちパワーモジュールケース１０及びヒートシンク４のみを断面図として示し、基板６０は平面図として示している。

【0050】

電流センサ２においては、バスバー３０に電流が流れることでバスバー３０は発熱する。このとき、バスバー３０の凹状部３５の近傍に位置する磁電変換ユニット２０がバスバー３０の発熱を受けて、磁電変換ユニット２０が高温になることがある。磁電変換ユニット２０には温度特性があり、高温になると出力電圧が変動する傾向があるため、磁電変換ユニット２０が高温にならないよう電流検出装置１００を構成する必要がある。そこで、本構成では、パワーモジュールケース１０は、底部１４の外底面１４ａにおける少なくとも凹部１３の近傍に、ヒートシンク４が配置可能に形成されている。このような構成であれば、パワーモジュールケース１０の底部１４の外底面１４ａに密着させてヒートシンク４を容易に配置することができる。これにより、バスバー３０の発熱を、パワーモジュールケース１０の凹部１３に収容された凹状部３５からパワーモジュールケース１０に組み付けられたヒートシンク４を介して確実に外部に放熱することができる。その結果、磁電変換ユニット２０の温度上昇を抑制することができる。

【0051】

本実施形態では、電流検出装置１００は、底部１４の外底面１４ａ及び仕切部１５の外側面１５ａに密着するように、平面視で第１収容部１１から第２収容部１２に亘るヒートシンク４が備えられている。本構成により、第１収容部１１に収容されるパワーモジュール１と、第２収容部１２に収容される電流センサ２のバスバー３０とで発生する熱は、ヒートシンク４を介して積極的に外部に放熱することができる。これにより、パワーモジュール１及び電流センサ２の磁電変換ユニット２０の温度上昇を確実に抑制することができる。

【0052】

〔他の実施形態〕
（１）上記実施形態では、電流検出装置１００において、複数のバスバー３０に設けられる夫々の凹状部３５ａ，３５ｂ，３５ｃは、パワーモジュールケース１０の仕切部１５の外側面１５ａまでの距離が異なる。具体的には、図７に示すように、電流センサ２において、３本のバスバー３０の夫々に設けられた凹状部３５のうち第２バスバー３２の凹状部３５ｂは、他のバスバー３１，３３の凹状部３５ａ，３５ｃよりも外側面１５ａに近接して設けられている。この場合、仕切部１５の外側面１５ａと凹状部３５ａ，３５ｃとの距離が遠いバスバー３１，３３では、第２バスバー３２に比べてヒートシンク４への伝熱量が少なくなる。そのため、凹状部３５ａ，３５ｃから仕切部１５の外側面１５ａまでの距離が遠いバスバー３１，３３の近傍に位置する磁電変換ユニット２０では、導体の発熱の影響を受けて温度上昇を十分に抑制することができないことがある。そこで、本実施形態では、図１１に示すように、仕切部１５の外側面１５ａは、バスバー３１～３３の夫々の凹状部３５ａ，３５ｂ，３５ｃとの距離が一定になるように構成されている。具体的には、仕切部１５の外側面１５ａが平断面視において凹凸形状で形成されている。これにより、バスバー３１，３２，３３は、凹状部３５ａ，３５ｂ，３５ｃからヒートシンク４に対して均等に伝熱することになる。その結果、電流検出装置１００は、基板６０に配置される全ての磁電変換ユニット２０の温度上昇を均等に抑制することができる。なお、図１１では、電流検出装置１００のうちパワーモジュールケース１０及びヒートシンク４のみを断面図として示し、基板６０は平面図として示している。

【0053】

（２）上記実施形態では、電流センサ２において、バスバー３０が３本である場合の例を挙げて説明したが、バスバー３０は２本であっても良いし、４本以上であっても良い。いずれの場合であっても、磁性体コアを備えることなく、バスバー３０を流れる電流を検出することが可能である。

【0054】

（３）上記実施形態では、電流センサ２において、磁電変換ユニット２０の夫々は、検出面５３が凹状部３５における第２方向に沿う方向の中央部よりも直交部分３６の側にオフセットした状態で設けられるとして説明したが、磁電変換ユニット２０の夫々は、検出面５３が凹状部３５における第２方向に沿う方向の中央部に設けることも可能である。

【0055】

（４）上記実施形態では、電流センサ２において、互いに隣接する２本のバスバー３０の一方の凹状部３５に設けられる磁電変換ユニット２０は、２本のバスバー３０の他方の凹状部３５の中央部から第１方向に沿う延長線上の位置に設けられているとして説明したが、互いに隣接する２本のバスバー３０の一方の凹状部３５に設けられる磁電変換ユニット２０は、２本のバスバー３０の他方の凹状部３５の中央部から第１方向に沿う延長線上の位置に設けずに構成することも可能である。

【0056】

（５）上記実施形態では、電流センサ２において、互いに隣接する２本のバスバー３０の凹状部３５の夫々に設けられる２つの磁電変換ユニット２０は、１枚の基板６０において互いに異なる面に実装されているとして説明したが、互いに隣接する２本のバスバー３０の凹状部３５の夫々に設けられる２つの磁電変換ユニット２０は、互いに異なる基板に実装されて設けることも可能であるし、１枚の基板６０において同一面に実装されて設けることも可能である。

【0057】

（６）上記実施形態では、電流センサ２において、少なくとも２本のバスバー３０は、三相モータに接続される３本のバスバーである場合の例を挙げて説明したが、少なくとも２本のバスバー３０は、三相モータに接続される３本のバスバー以外であっても良い。また、少なくとも２本のバスバー３０が三相モータに接続される３本のバスバーである場合には、３本のバスバーは延出部３４が第１方向に沿って一列に並んでいなくても良い。

【0058】

（７）上記実施形態では、電流センサ２において、磁電変換ユニット２０が基板６０に実装される場合の例を挙げたが、この基板６０は三相モータの駆動を制御する制御ＩＣやモータドライバ等が実装される基板と併用することも可能である。

【0059】

（８）上記実施形態では、電流センサ２において、凹状部３５は、Ｘ方向視がＵ字状の開口部分とは反対側の底部側に２つの角部を有する形状であるとして説明したが、凹状部３５はＸ方向視において底部３７側が湾曲したＵ字状であっても良い。

【0060】

【産業上の利用可能性】

【0061】

本発明は、導体を流れる電流を検出する電流検出装置に用いることが可能である。

【符号の説明】

【0062】

２：電流センサ
４：ヒートシンク
１０：パワーモジュールケース（筐体）
１１：第１収容部
１２：第２収容部
１３：凹部
１４：底部
１４ａ：外底面
１５：仕切部
１５ａ：外側面
２０：磁電変換ユニット
３０：バスバー（導体）
３４：延出部
３５：凹状部
３６：直交部分
５２：磁気検出素子
５３：検出面
６０：基板
６３：端子
１００：電流検出装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】