JP6251967B2 - 電流センサ - Google Patents

Description

本発明は、導体に流れる電流を測定する電流センサに関する。

従来、大電流用電流センサとして、ギャップを有する磁性体よりなるコアと磁気検出素子とを用いたものが広く利用されてきた。このような電流センサは、例えばハイブリッド車両や電気自動車にあっては、バッテリ監視やモータ制御用に用いられる。一方、車載用部品に対しては、小型、軽量化が求められており、電流センサも例外ではない。電流センサを小型、軽量化するにはコアの小型化、すなわち磁路断面積の縮小が有効である。しかしながら、コアの小型化に伴い、ギャップ断面積を縮小すると、ギャップの磁束密度分布が大きくなり、磁気検出素子の位置ずれに対する感度変動が大きくなる。このような感度変動は、機械的外乱による出力ノイズの増大や、検出素子の温度特性に起因する感度温度特性の悪化の要因となる。このような課題に対応する技術として下記に出展を示す特許文献１及び２に記載のものがある。

特許文献１に記載の電流センサは、導体が挿通される環状の磁性体コアのギャップに磁電変換素子が設けられる。この磁性体コアは、ギャップのコア断面積が環状部のコア断面積よりも大きく形成される。これにより、磁性体コアの大型化を抑制し、ギャップの磁束密度が均一となる領域が拡大される。

特許文献２に記載の電流センサは、導体が挿通される環状の磁気コアのエアギャップに磁界センサが設けられる。この磁気コアは、エアギャップの両端面には、当該エアギャップの幅を狭めるように凸部が形成される。これにより、エアギャップの両端面に向かって磁束密度が減少することが抑制され、磁気コアの外形サイズを変更することなくエアギャップ内の磁束密度が均一となる領域が拡大される。

特開２０１１−１１２５５９号公報 特表２００６−５１８８５０号公報

ここで、電流センサに用いられるギャップを有する環状の磁性体よりなるコアにおいて、当該コアに挿通される導体に検出対象である電流が流れている場合、通常、コア内の磁束はギャップの近傍で小さくなり、ギャップの反対側で大きくなる。特許文献１に記載の技術では、ギャップのコア断面積が大きく構成されているのに対し、ギャップの反対側では断面積が小さいままである。このため、検出対象の電流を通電した場合に、ギャップを通る磁束の量が増加するのに対して磁路の断面積が小さくなる。したがって、コア内の磁気飽和が早くなるので、検出対象の電流が小さい場合であっても飽和し、大電流の検出用途には適さない。

一方、特許文献２に記載の技術では、磁気コアのエアギャップ端面が互いに平行である面の間に磁界センサが配置されている。電流センサの更なる小型化を鑑みた場合、磁気コアの形状はＵ字状が適している。このようなＵ字状の磁気コアにおいて、溝部における互いに対向する面が平行な場合、磁界センサの検出方向の磁束密度は溝部の開口端に向かって指数関数的に減少していくので、当該開口端に特許文献２に記載の凸部を設けても磁束密度の均一化は容易ではない。したがって、磁界センサの位置ずれに対して検出感度が大きく変わる可能性がある。

本発明の目的は、上記問題に鑑み、大電流の測定に対応でき、検出感度の耐位置ずれ性を向上した電流センサを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る電流センサの特徴構成は、溝部を有する磁性体の平板が積層されたコアと、前記コアの前記溝部の底側に挿通され、被測定電流を流す平板状の導体と、前記溝部における前記導体よりも前記溝部の開口部の側に、検出方向を前記溝部の間隔方向に沿うように配置され、磁界の強さを検出する検出素子と、を備え、前記コアは、前記導体に対向する面が前記導体の板幅を規定する面と平行に形成され、前記開口部側の端部が前記導体と対向しているＵ字状部と、前記Ｕ字状部の前記開口部側の端部から前記開口部の側に向けて形成され、前記Ｕ字状部の前記開口部側の端部の前記溝部の間隔方向に沿う溝幅及び当該溝幅と同じ溝幅を有する溝底部側の前記導体と対向する２つの面により規定される前記溝部の間隔方向に沿う溝幅よりも広い溝幅を有すると共に前記Ｕ字状部の前記開口部側の端部の前記溝部の間隔方向に沿うコア幅及び当該コア幅と同じコア幅を有する前記溝底部側の前記導体と対向する前記２つの面により規定される前記溝部の間隔方向に沿うコア幅よりも狭いコア幅を有する幅狭部と、前記幅狭部のうちの前記コア幅が最も狭い位置から前記溝部の開口部の側に向けて形成され、前記幅狭部のうちの前記コア幅が最も狭い位置の前記溝幅よりも狭い溝幅を有すると共に前記幅狭部のうちの前記コア幅が最も狭い位置の前記溝部の間隔方向に沿うコア幅よりも広いコア幅を有する幅広部と、を有し、前記検出素子が、前記幅広部のうちの前記コア幅が最も広い部分の前記溝部の深さ方向の位置よりも前記開口部の奥側に配置されてある点にある。

このような特徴構成とすれば、コアの溝底部の側では、溝部における互いに対向し合う面の間隔を狭くすることができるため、磁路に沿ったコアの断面積を大きくすることができる。したがって、コアが磁気飽和し難くすることができるので、被測定電流が大電流であっても適切に測定することが可能となる。また、本特徴構成とすれば、溝部における互いに対向し合う面の間隔が、一旦、コアの幅狭部において広くなった後、コアの開口部の側に向けて当該間隔が狭くなるように構成するので、溝部の表面を通過する磁束を開口部に向って増加させることができる。このため、コアの溝部の深さ方向に検出感度が一定となる領域を設定することができる。このような領域に検出素子を配置することにより、検出素子の位置が溝部の深さ方向に対して位置ずれした場合であっても、検出感度を一定に維持することができる。また、溝部の間隔方向の位置ずれに対する検出感度の変化も抑制できる。このため、検出素子の位置が溝部の間隔方向に対して位置ずれをした場合であっても、検出感度の低下を抑制することができる。したがって、本特徴構成によれば、大電流を測定可能な検出素子の位置ずれに対し検出感度の安定性を向上した電流センサを提供することが可能となる。

また、前記Ｕ字状部と前記幅狭部との境界である第１境界部と、前記幅狭部と前記幅広部との境界である第２境界部との前記溝部の深さ方向における中点が、前記導体の板幅方向の中央位置より前記溝部の開口部の側であって前記検出素子よりも前記溝部の奥側の位置に設けられてあると好適である。

このような構成とすれば、導体における溝部の開口部の側の部分に間隔方向に対向するコアの溝幅を大きくすることができる。このため、当該対向する部分のコア溝部の対向面間の磁気抵抗を大きくすることが可能となる。したがって、磁気飽和がし難いコアを構成することができるので、大電流を流しても検出精度が悪化し難い小型の電流センサを実現することが可能となる。

また、前記幅狭部を形成する前記コアの内壁部及び前記幅広部を形成する前記コアの内壁部の夫々が、互いに対向する平行な面で形成されてあると好適である。

このような構成とすれば、幅狭部の断面積を一様にすることができる。また、コアを打ち抜き加工で形成する場合には、形成し易くなる。

また、前記検出素子が前記幅狭部の内壁部に対向する位置に設けられてあると好適である。

このような構成とすれば、検出素子よりも溝部の開口部の側に幅広部、即ち溝幅の狭い領域を設けることができるので、外部磁界の影響を低減できる。したがって、例えば、被測定電流が流れる配線に電流センサが設けられ、上記電流センサの近傍に上記被測定電流とは異なる電流が流れる配線が配置された場合であっても、電流センサの被測定電流以外の電流により生じる磁界の影響を低減することができるので、検出精度の高い電流センサを実現することが可能となる。

また、前記幅狭部を形成する前記コアの内壁部及び前記幅広部を形成する前記コアの内壁部の夫々が、円弧状に形成されるように構成することも可能である。

このような構成とすれば、コアの溝幅が次第に変化するように構成できるので、磁束密度や磁気抵抗が大きく変化することを抑制できる。したがって、磁束分布を一様することが可能となる。

また、前記検出素子が前記幅広部の内壁部に対向する位置に設けられ、前記導体の前記開口部側の端部が前記幅狭部の内壁部に対向する位置に設けられてあると好適である。

このような構成とすれば、検出素子と導体とが近づきすぎないようにすることができる。このため、導体を流れる電流によって形成される磁界の内、その強度が導体との距離と相間を持つ成分を低減できる。したがって、検出素子に伝達される磁界はコアにより集磁された磁界が主体となり、磁界分布の制御が容易になる。

また、前記Ｕ字状部と前記幅狭部との境界である第１境界部が前記導体の板幅方向の中央位置より前記溝部の開口部の側に設けられてあると好適である。

このような構成とすれば、コア内磁束が高いコア開口部と反対側の領域でコア幅を広くできコア内の磁束密度が低減できる。したがって、大電流でも飽和しにくく直線性の良い検出が可能となる。

また、前記幅狭部と前記幅広部との境界である第２境界部で前記コアの溝部の間隔方向における溝幅が最も広くなり、前記第２境界部が前記検出素子よりも前記コアの溝底部の側であって、前記導体の板幅方向の中央位置より前記溝部の開口部の側に設けられてあると好適である。

このような構成とすれば、導体における溝部の開口部の側の部分に間隔方向に対向することができる。このため、当該対向する部分の磁気抵抗を大きくすることが可能となる。したがって、磁気飽和がし難いコアを構成することができるので、大電流を流しても検出精度が悪化し難い小型の電流センサを実現することが可能となる。

第１の実施形態に係る電流センサを模式的に示した斜視図である。 第１の実施形態に係る電流センサを模式的に示した正面図である。 第２の実施形態に係る電流センサを模式的に示した斜視図である。 第２の実施形態に係る電流センサを模式的に示した正面図である。 溝部の深さ方向に係る相対感度特性を示した図である。 溝部の間隔方向に係る感度分布を示した図である。 その他の実施形態に係る電流センサを模式的に示した正面図である。 その他の実施形態に係る電流センサを模式的に示した正面図である。

本発明に係る電流センサは、導体に流れる被測定電流を測定することが可能なように構成されている。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（アンペールの右手の法則）。本電流センサは、このような磁界の強さを検出し、検出された磁界の強さに基づいて導体に流れる電流（電流値）を測定する。

１．第１の実施形態
第１の実施形態に係る電流センサ１００の斜視図が図１に示される。図１には、平板状の導体からなる導体１０が示されるが、以下では理解を容易にするために、導体１０が延在する方向を延在方向Ａとし、導体１０の厚さ方向をＢ、導体１０の幅方向（板幅方向）をＣとして説明する。図２には、導体１０の延在方向Ａ視における電流センサ１００を模式的に示した図が示される。ただし、検出素子３０が有するリード線は省略している。以下、図１及び図２を用いて説明する。

本電流センサ１００は、コア２０及び検出素子３０を備えて構成される。コア２０は、被測定電流が流れる平板状の導体１０が板幅方向を深さ方向に一致させて挿通される溝部２１を有する磁性体から構成される。導体１０は、上述のように平板状で構成される。例えば、この導体１０は、図示しない３相モータと当該３相モータに通電するインバータとを接続するのに利用されるバスバーが相当する。導体１０には、Ａ方向に沿って被測定電流が流れ、本電流センサ１００はこの電流を測定する。

導体１０の板幅方向とは、導体１０を構成する平板の幅に沿った方向であり、図１におけるＣ方向が相当する。本実施形態に係るコア２０は、溝部２１を有する金属磁性体よりなる平板を図１及び図２のＡ方向に積層して形成される。上記金属磁性体は、軟磁性の金属であり、電磁鋼板（珪素鋼板）やパーマロイ、パーメンジュール等が相当する。

コア２０は、図１及び図２のＡ方向視において、溝部２１が一様な形状を形成するように構成される。コア２０には、溝底部２２の側にＡＣ面に平行な導体１０の面が、溝部２１の深さ方向（Ｃ方向）に一致し、且つコア２０の積層方向（Ａ方向）と被測定電流の流れ方向を一致させて挿通される。コア２０に挿通された導体１０は、少なくともコア２０の内壁面２４と空隙を有して構成される。これにより、コア２０と導体１０とを絶縁することが可能となる。コア２０と導体１０の間に絶縁体を設けることによりコア２０と導体１０の接触を防ぎ、コア２０と導体１０の間の絶縁耐圧をあげることができる。

検出素子３０は、溝部２１における導体１０よりも溝部２１の開口部２６の側に、検出方向を溝部２１の間隔方向（Ｂ方向）に沿うように配置される。溝部２１の開口部２６とは、溝部２１の開口端部である。このため、検出素子３０は、導体１０よりも溝部２１の開口端部に近い側に配置される。また、コア２０の溝部２１に配置された検出素子３０と導体１０との間は、空隙を有して構成される。これにより、検出素子３０と導体１０とを絶縁することが可能となる。検出素子３０と導体１０の間に絶縁体を設けることにより検出素子３０と導体１０の接触を防ぎ、検出素子３０と導体１０の間の絶縁耐圧をあげることができる。ここで、溝部２１の導体１０の上端よりコア２０の開口部側には、導体１０に流れる電流に応じて生じた磁界が集磁される。集磁された磁界は、検出素子３０の配された近傍ではコア２０の溝部２１の間隔方向（Ｂ方向）の磁界となる。

検出素子３０は、検出方向をＢ方向に一致させて配置される。したがって、導体１０に流れる被測定電流により形成される磁界の強さを効果的に検出することが可能となる。

本実施形態に係るコア２０は、Ｕ字状部５０、幅狭部６０、幅広部７０から構成される。Ｕ字状部５０は、導体１０に対向する面が導体１０の板幅を規定する面と平行に形成される。Ｕ字状部５０は、Ａ方向視がＵ字状に構成される。Ｕ字状とは、図１及び図２に示されるように溝底部２２が円弧状に形成されているものに限定されず、溝底部２２が円弧状の一部に直線部分を有する形状に形成されているものも含まれる。また、導体１０に対向する面とは、導体１０が有する面のうちＡＣ面に平行な面であり、符合５１が付された面である。導体１０の板幅を規定する面とは、導体１０が有する面のうちＡＣ面に平行な面である。Ａ方向視におけるＵ字状部５０のコア２０の幅（以下「コア幅」とする）は、一様であっても良いし、溝底部２２の側の幅が面５１の側の幅よりも広くても良い。

このように、Ｕ字状部５０を構成することにより、コア２０と導体１０との空隙を小さく保つことができ、Ｕ字状部５０のコア断面積を大きくすることができるので、コア２０内を通る磁束密度を小さくすることが可能となる。したがって、コア２０のサイズを大きくすることなく、コア内部の磁束密度を少なくすることができ、磁束飽和を抑制できる。

幅狭部６０は、Ｕ字状部５０の開口部２６側の端部から開口部２６の側に向けて形成され、Ｕ字状部５０の開口部２６側の端部の溝部２１の間隔方向に沿う溝幅よりも広い溝幅を有すると共にＵ字状部５０の開口部２６側の端部の溝部２１の間隔方向に沿うコア幅よりも狭いコア幅を有するように形成される。Ｕ字状部５０の開口部２６側の端部とはＵ字状部５０のうち最も開口部２６に近い側の部分である。幅狭部６０は、このような部分から開口部２６の側に向けて延在して設けられる。このような部分は、Ｕ字状部５０と幅狭部６０との境界である第１境界部５５が相当する。したがって、幅狭部６０は、第１境界部５５から開口部２６の側に向けて設けられる。ここで、本実施形態では、上述のようにＵ字状部５０は導体１０に対向する面が導体１０の板幅を規定する面と平行に形成される。したがって、第１境界部５５は、導体１０に対向する位置に設けられる。本実施形態では、第１境界部５５が導体１０の板幅方向の中央位置Ｌに対向するように設けられる。

溝部２１の間隔方向に沿う溝幅とは、溝部２１のＢ方向の幅が相当する。本実施形態に係るコア２０の幅狭部６０は、開口奥側から幅広部７０まで溝幅が一様に構成される。開口奥側とは、溝部２１を開口部２６の側から見て溝底部２２の側である。したがって、幅狭部６０は、第１境界部５５における溝部２１の溝幅よりも広い溝幅を有して構成される。すなわち、互いに対向するＵ字状部５０のコア２０の面５１どうしの間隔よりも、互いに対向する幅狭部６０のコア２０の面６１どうしの間隔の方が長くなるように構成される。

また、溝部２１の間隔方向に沿うコア幅とは、溝部２１のＢ方向のコア２０の幅が相当する。本実施形態に係るコア２０の幅狭部６０は、当該幅狭部６０を形成するコア２０の内壁部が互いに対向する平行な面で形成される。幅狭部６０を形成するコア２０の内壁部とは、上述の面６１である。また、幅狭部６０を形成するコア２０の外壁面６２は、当該面６１と互いに平行に構成される。このため、本実施形態では、幅狭部６０は開口奥側から幅広部７０までコア幅が一様に構成される。したがって、幅狭部６０は、第１境界部５５におけるコア幅よりも狭いコア幅を有して構成される。

幅広部７０は、幅狭部６０のうちのコア幅が最も狭い位置から溝部２１の開口部２６の側に向けて形成され、幅狭部６０のうちのコア幅が最も狭い位置の溝幅よりも狭い溝幅を有すると共に幅狭部６０のうちのコア幅が最も狭い位置の溝部２１の間隔方向に沿うコア幅よりも広いコア幅を有するように形成される。本実施形態では、上述のように幅狭部６０のコア幅は開口奥側から幅広部７０まで一様に構成される。幅広部７０は、幅狭部６０のコア幅の最も狭い位置のコア幅よりも広いコア幅を有することから、幅狭部６０のうちのコア幅が最も狭い位置とは、本実施形態では第１境界部５５から開口部２６の側に向けて延在する幅狭部６０のうち、開口部２６に最も近い位置にあたる。幅広部７０は、このような部分から開口部２６の側に向けて延在して設けられる。このような部分は、幅狭部６０と幅広部７０との境界である第２境界部６５が相当する。したがって、幅広部７０は、第２境界部６５から開口部２６の側に向けて設けられる。

本実施形態に係るコア２０の幅広部７０は、開口奥側から開口部２６まで溝幅が一様に構成される。したがって、幅広部７０は、第２境界部６５における溝部２１の溝幅よりも狭い溝幅を有して構成される。すなわち、互いに対向する幅狭部６０のコア２０の面６１どうしの間隔よりも、互いに対向する幅広部７０のコア２０の面７１どうしの間隔の方が短くなるように構成される。

また、本実施形態に係るコア２０の幅広部７０は、当該幅広部７０を形成するコア２０の内壁部が互いに対向する平行な面で形成される。幅広部７０を形成するコア２０の内壁部とは、上述の面７１である。また、幅広部７０を形成するコア２０の外壁面７２は、当該面７１と互いに平行に構成される。このため、本実施形態では、幅広部７０は開口奥側から開口部２６までコア幅が一様に構成される。したがって、幅広部７０は、第２境界部６５におけるコア幅よりも広いコア幅を有して構成される。

また、コア２０は、第１境界部５５と第２境界部６５との溝部２１の深さ方向における中点Ｍが、導体１０の板幅方向の中央位置Ｌより溝部２１の開口部２６の側であって検出素子３０よりも溝部２１の奥側の位置に設けられている。上述のように、第１境界部５５とはＵ字状部５０と幅狭部６０との境界であり、第２境界部６５とは幅狭部６０と幅広部７０の境界である。このため、第１境界部５５と第２境界部６５との溝部２１の深さ方向における中点Ｍとは、図２に示されるように幅狭部６０の深さ方向の中心に相当する。したがって、コア２０は、溝部２１の開口部２６の側から見て、検出素子３０、中点Ｍ、中央位置Ｌの順に並ぶように構成される。

また、本実施形態では、中点Ｍが導体１０と対向する位置に設けられる。中点Ｍが導体１０と対向するとは、中点Ｍが導体１０のＡＣ面に平行な面に対向することを意味する。したがって、中点Ｍは、導体１０の溝部２１の開口部２６の側の端部１１よりも開口部２６の奥側に位置するように構成される。

このように構成されたコア２０に対して、検出素子３０は、幅広部７０のうちのコア幅が最も広い部分の深さ方向の位置よりも開口部２６の奥側に配置される。本実施形態では幅広部７０のコア幅は、上述のように一様に構成される。したがって、検出素子３０は、幅広部７０よりも開口部２６の奥側の位置、すなわち第２境界部６５よりも開口部２６の奥側に配置される。したがって、本実施形態では、検出素子３０は幅狭部６０の内壁部（面６１）に対向する位置に設けられる。

２．第２の実施形態
次に、本発明の電流センサ１００の第２の実施形態について説明する。上記第１の実施形態では、幅狭部６０を形成するコア２０の内壁部及び幅広部７０を形成するコア２０の内壁部の夫々が、互いに対向する平行な面で形成されているとして説明した。本実施形態に係るコア２０は、幅狭部６０及び幅広部７０の夫々の内壁面が平行な面でない点で上記実施形態と異なる。以下、第２実施形態の電流センサ１００について、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。

第２の実施形態に係る電流センサ１００の斜視図が図３に示される。また、図４には、導体１０の延在方向Ａ視における第２の実施形態に係る電流センサ１００を模式的に示した図が示される。ただし、検出素子３０が有するリード線は省略している。以下、図３及び図４を用いて説明する。

本実施形態に係る電流センサ１００が備えるコア２０も、Ｕ字状部５０、幅狭部６０、幅広部７０を有して構成される。本実施形態では、幅狭部６０を形成するコア２０の内壁部及び幅広部７０を形成するコア２０の内壁部の夫々が、円弧状に形成される。幅狭部６０を形成するコア２０の内壁部とは、幅狭部６０が有する面のうち、溝部２１を向く面６９である。幅広部７０を形成するコア２０の内壁部とは、幅広部７０が有する面のうち、溝部２１を向く面７９である。また、円弧状とは、所定の半径を有する円の円弧の一部からなる形状である。

Ｕ字状部５０と幅狭部６０との境界を第１境界部５５とし、幅狭部６０と幅広部７０との境界を第２境界部６５とすると、本実施形態に係る幅狭部６０の面６９は、第１境界部５５から第２境界部６５に向かうにつれて次第に溝部２１のＢ方向の中央部から遠ざかるように形成される。これにより、幅狭部６０は、開口部２６の側に向う程、溝部２１の間隔方向に沿うコア幅が狭くなるように構成される。一方、本実施形態に係る幅広部７０の面７９は、第２境界部６５から溝部２１の開口部２６に向かうにつれて次第に溝部２１のＢ方向の中央部に近づくように形成される。これにより、幅広部７０は、開口部２６の側に向う程、溝部２１の間隔方向に沿うコア幅が広くなるように構成される。

また、本実施形態においても、第１境界部５５と第２境界部６５との溝部２１の深さ方向における中点Ｍが、導体１０の板幅方向の中央位置Ｌより溝部２１の開口部２６の側であって、検出素子３０よりも溝部２１の奥側の位置に設けられる。したがって、上記第１の実施形態と同様に、溝部２１の開口部２６の側から見て、検出素子３０、中点Ｍ、中央位置Ｌの順で並ぶように構成される。

本実施形態では、検出素子３０は、幅広部７０の内壁部に対向する位置に設けられる。すなわち、検出素子３０は、Ｂ方向両側が面７９に対向して配置される。また、導体１０の開口部２６の側の端部１１が幅狭部６０の内壁部に対向する位置に設けられる。すなわち、導体１０の開口部２６の側の端部１１が、Ｂ方向両側が面６９に対向して配置される。また、第１境界部５５が導体１０の板幅方向の中央位置Ｌより溝部２１の開口部２６の側に設けられる。

３．感度特性
次に、本発明に係る電流センサ１００の感度特性について説明する。図５には、検出素子３０の溝部２１の深さ方向の位置と感度との関係が示される。図５の縦軸は相対感度を示し、横軸は溝部２１の深さ方向の位置を示す。図５において、本実施形態に係る電流センサ１００の特性は（ａ）を付して示される。また、比較例として、Ｕ字状部５０のみで形成されたコア（コア断面積が一様なコア）の特性も示される。この特性については、（ｂ）を付して示される。

図５に示されるように、比較例の特性を示す（ｂ）の場合には、導体１０に対して通電された時の相対感度は、コア２０の開口部２６の端部に向う程、大きく減少する。一方、本発明に係る電流センサ１００の特性を示す（ａ）では、一点鎖線で囲まれた領域Ｒにおいて、相対感度が大きく変化していない。すなわち、このような深さ方向の位置では相対感度が大きく変化しないことから、検出素子３０が配置される位置に対する依存性が小さいことがわかる。

本電流センサ１００では、コア２０の開口部２６に向かって互いに対向する溝部２１の内壁部どうしの距離が小さくなるようにコア２０を構成し、且つ、内壁部どうしの距離が小さくなる領域に検出素子３０を配置することにより、溝部２１の表面を通過する磁束を開口部２６に向けて増加させ、開口部２６の側の磁束を補償する。これにより、検出素子３０の近傍では均一な感度を実現することが可能となる。

コア２０の溝底部２２の近傍では、互いに対向するコア２０の内壁部の距離を小さくしているので、磁路に沿ったコア断面積を大きくすることができ、磁気飽和し難く大電流でも直線性のよい電流センサ１００を実現できる。

また、図６には、検出素子３０の溝部２１の間隔方向の位置における相対感度が示される。図６の縦軸は相対感度を示し、横軸は溝部２１の間隔方向の位置を示す。図６においても、図５と同様に、本実施形態に係る電流センサ１００の特性は（ａ）を付して示される。また、比較例として、Ｕ字状部５０のみで形成されたコア（コア断面積が一様なコア）の特性も示される。この特性については、（ｂ）を付して示される。

図６に示されるように、比較例の特性を示す（ｂ）の場合には、溝部２１の間隔方向の中央部から離れるほど、相対感度が大きくなっている。一方、本電流センサ１００の（ａ）にあっては、溝部２１の間隔方向の中央部から離れても（ｂ）ほど、相対感度が大きくなっていない。このように、本発明の電流センサ１００の効果が溝部２１の間隔方向の位置においても現れていることがわかった。

このように、本発明の電流センサ１００によれば、振動等による検出素子３０の位置ずれによる出力への影響、検出素子３０の位置の温特による感度への影響を低減することができ、高精度な電流センサ１００を実現することが可能である。

４．その他の実施形態
上記実施形態では、第１境界部５５と第２境界部６５との溝部２１の深さ方向における中点Ｍが、導体１０の板幅方向の中央位置Ｌより溝部２１の開口部２６の側であって検出素子３０よりも溝部２１の奥側の位置に設けられているとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。第１境界部５５と第２境界部６５との溝部２１の深さ方向における中点Ｍが、導体１０の板幅方向の中央位置Ｌより溝部２１の奥側に位置するように設けることも可能であるし、中点Ｍが検出素子３０よりも溝部２１の開口部２６の側に位置するように設けることも当然に可能である。

上記実施形態では、第１境界部５５と第２境界部６５との溝部２１の深さ方向における中点Ｍが、導体１０と対向する位置に設けられているとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。中点Ｍが導体１０と対向しない位置に設けることも当然に可能である。

上記第１の実施形態では、検出素子３０が幅狭部６０の内壁部に対向する位置に設けられるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。検出素子３０を幅広部７０の内壁部に対向する位置に設けることも当然に可能である。

上記第２の実施形態では、検出素子３０が幅広部７０の内壁部に対向する位置に設けられ、導体１０の開口部２６側の端部が幅狭部６０の内壁部に対向する位置に設けられているとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。検出素子３０が幅広部７０の内壁部に対向しない位置に設けることも可能であるし、導体１０の開口部２６側の端部が幅狭部６０の内壁部に対向しない位置に設けることも可能である。

上記第２の実施形態では、第１境界部５５が導体１０の板幅方向の中央位置より溝部２１の開口部２６の側に設けられているとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。第１境界部５５が導体１０の板幅方向の中央位置より溝部２１の奥側に設けることも当然に可能である。

上記第２の実施形態では、幅狭部６０を形成するコア２０の内壁部及び幅広部７０を形成するコア２０の内壁部の夫々が、円弧状に形成されているとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。例えば、幅狭部６０を形成するコア２０の内壁部及び幅広部７０を形成するコア２０の内壁部の夫々が、図７に示されるように、コア２０の内壁部がＡ方向視において直線状に形成することも当然に可能である。また、幅狭部６０を形成するコア２０の内壁部及び幅広部７０を形成するコア２０の内壁部の夫々が、図８に示されるように、コア２０の内壁部がＡ方向視において階段状に形成することも当然に可能である。

上記第１の実施形態では、検出素子３０が幅狭部６０の内壁部に対向する位置に設けられるとして説明した。上記第２の実施形態では、検出素子３０が幅広部７０の内壁部に対向する位置に設けられるとして説明した。したがって、第１の実施形態及び第２の実施形態に係る検出素子３０は、Ｕ字状部５０の内壁部に対向しない位置に設けられる。すなわち検出素子３０は、Ｕ字状部５０の開口部２６の側の端部よりも、溝部２１における開口部２６の側に設けられる。

本発明は、導体に流れる電流を測定する電流センサに用いることが可能である。

１０：導体
２０：コア
２１：溝部
２６：開口部
３０：検出素子
５０：Ｕ字状部
５５：第１境界部
６０：幅狭部
６５：第２境界部
７０：幅広部
Ｌ：中央位置
Ｍ：中点

Claims (9)

1. 溝部を有する磁性体の平板が積層されたコアと、
   前記コアの前記溝部の底側に挿通され、被測定電流を流す平板状の導体と、
   前記溝部における前記導体よりも前記溝部の開口部の側に、検出方向を前記溝部の間隔方向に沿うように配置され、磁界の強さを検出する検出素子と、を備え、
   前記コアは、前記導体に対向する面が前記導体の板幅を規定する面と平行に形成され、前記開口部側の端部が前記導体と対向しているＵ字状部と、前記Ｕ字状部の前記開口部側の端部から前記開口部の側に向けて形成され、前記Ｕ字状部の前記開口部側の端部の前記溝部の間隔方向に沿う溝幅及び当該溝幅と同じ溝幅を有する溝底部側の前記導体と対向する２つの面により規定される前記溝部の間隔方向に沿う溝幅よりも広い溝幅を有すると共に前記Ｕ字状部の前記開口部側の端部の前記溝部の間隔方向に沿うコア幅及び当該コア幅と同じコア幅を有する前記溝底部側の前記導体と対向する前記２つの面により規定される前記溝部の間隔方向に沿うコア幅よりも狭いコア幅を有する幅狭部と、前記幅狭部のうちの前記コア幅が最も狭い位置から前記溝部の開口部の側に向けて形成され、前記幅狭部のうちの前記コア幅が最も狭い位置の前記溝幅よりも狭い溝幅を有すると共に前記幅狭部のうちの前記コア幅が最も狭い位置の前記溝部の間隔方向に沿うコア幅よりも広いコア幅を有する幅広部と、を有し、
   前記検出素子が、前記幅広部のうちの前記コア幅が最も広い部分の前記溝部の深さ方向の位置よりも前記開口部の奥側に配置されてある電流センサ。
2. 前記Ｕ字状部と前記幅狭部との境界である第１境界部と、前記幅狭部と前記幅広部との境界である第２境界部との前記溝部の深さ方向における中点が、前記導体の板幅方向の中央位置より前記溝部の開口部の側であって前記検出素子よりも前記溝部の奥側の位置に設けられてある請求項１に記載の電流センサ。
3. 前記中点が、前記導体と対向する位置に設けられてある請求項２に記載の電流センサ。
4. 前記幅狭部を形成する前記コアの内壁部及び前記幅広部を形成する前記コアの内壁部の夫々が、互いに対向する平行な面で形成されてある請求項１から３のいずれか一項に記載の電流センサ。
5. 前記検出素子が前記幅狭部の内壁部に対向する位置に設けられてある請求項４に記載の電流センサ。
6. 前記幅狭部を形成する前記コアの内壁部及び前記幅広部を形成する前記コアの内壁部の夫々が、円弧状に形成されてある請求項１から３のいずれか一項に記載の電流センサ。
7. 前記検出素子が前記幅広部の内壁部に対向する位置に設けられ、前記導体の前記開口部側の端部が前記幅狭部の内壁部に対向する位置に設けられてある請求項６に記載の電流センサ。
8. 前記Ｕ字状部と前記幅狭部との境界である第１境界部が前記導体の板幅方向の中央位置より前記溝部の開口部の側に設けられてある請求項６又は７に記載の電流センサ。
9. 前記幅狭部と前記幅広部との境界である第２境界部で前記コアの溝部の間隔方向における溝幅が最も広くなり、前記第２境界部が前記検出素子よりも前記コアの溝底部の側であって、前記導体の板幅方向の中央位置より前記溝部の開口部の側に設けられてある請求項６から８のいずれか一項に記載の電流センサ。

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