JP6626199B2 - 電流センサ - Google Patents

Description

本発明は、電流センサに関するものである。

従来、特許文献１の電流センサのように、電流路としての導体を磁性体の複数のコアで囲い、電流路を流れる電流による磁束線が通る間隙をコアに設け、間隙に配置した磁気センサにより、電流路による誘導磁界を検出する電流センサが知られている。特許文献１の複数のコアは、電流路を取り巻く磁束線に沿って、複数のコアが並んでいる。電流路が配置される配置空間を複数のコアで囲うことにより、コアを分解して、配置空間に電流路を出し入れすることが可能である。

特開２０１４−２１９２２１号公報

しかしながら、磁束線に沿って複数のコアを並べた電流センサでは、コアの境目に対する電流路の位置が異なると、磁気センサの測定感度が異なり、誤差が発生するという不利益がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数のコアを使用して精度良く誘導磁界を検出できる電流センサを提供することにある。

本発明は、電流路に流れる電流による磁束線の磁路を形成する第１コア、第２コア及び第３コアと、磁束線が通る第１コアと第２コアとの間隙に配置された磁気センサとを備え、磁束線が通る間隙を隔てて第１コアと第３コアとが対向する第１対向領域と、磁束線が通る間隙を隔てて第２コアと第３コアとが対向する第２対向領域とが、それぞれ第１方向へ延びているとともに、第１方向と直交する第２方向において並んでおり、第１方向と第２方向との両方に直交する第３方向に延びた電流路を配置可能な配置空間が、第１対向領域と第２対向領域との間に設けられた電流センサである。

この構成によれば、第１対向領域及び第２対向領域が、第１方向へ平行に延びており、第１方向と直交する第２方向において並んでいる。第１方向と第２方向との両方に直交する第３方向へ延びた電流路が、第１対向領域と第２対向領域第２との間に設けられた配置空間に配置される。この配置空間の両側では、コアの境目である第１対向領域及び第２対向領域が第１方向へ平行に延びているため、コアの境目に対する電流路の位置が異なることによる誤差が生じ難くなる。

好適には本発明の電流センサにおいて、配置空間が、第２方向における第１対向領域と第２対向領域との離間距離を直径とする断面円形の電流路を、第２方向からみて第１対向領域と第２対向領域とが重なる範囲に位置させることが可能な形状を持つ、電流センサである。

この構成によれば、配置空間内に配置可能なすべての直径の電流路に対して、電流路の全体を第１対向領域と第２対向領域との間に配置可能なため、直径の違いによる測定感度の変化を抑制できる。すなわち、第１対向領域の第１方向における境界、及び、第２対向領域の第１方向における境界に、電流路が挟まれないため、複数のコアを使用して、従来よりも精度良く誘導磁界を検出できる。

好適には本発明の電流センサにおいて、第１コアが、磁気センサに近い第１近位部と磁気センサから遠い第１遠位部と第１近位部から第１遠位部まで延びた第１腕部とを含み、第２コアが、磁気センサに近い第２近位部と磁気センサから遠い第２遠位部と第２近位部から第２遠位部まで延びた第２腕部とを含み、第１近位部と第２近位部とが、対向し、磁気センサが、第１近位部と第２近位部との間に位置し、第３コアが、第３腕部と第４腕部と接続部とを含み、第３腕部が、磁気センサに近い第３近位部と磁気センサから遠い第３遠位部とを含み、第４腕部が、磁気センサに近い第４近位部と磁気センサから遠い第４遠位部とを含み、接続部が、第３遠位部と第４遠位部とを接続しており、第１腕部と第３腕部とが、部分的に対向して第１対向領域を形成し、第２腕部と第４腕部とが、部分的に対向して第２対向領域を形成し、第１対向領域と第２対向領域と接続部と磁気センサとが、配置空間を部分的に囲う位置にあり、配置空間が、最大で所定直径の電流路を配置可能な形状をもち、所定直径の電流路を配置空間内で接続部に最近接させたとき、所定直径の電流路の第１方向の全域が第１対向領域と第２対向領域との間に位置する大きさを、第１対向領域と第２対向領域との両方が持つ。

この構成によれば、配置空間内に配置可能なすべての直径の電流路に対して、電流路の全体を第１対向領域と第２対向領域との間に配置可能なため、直径の違いによる測定感度の変化を抑制できる。

好適には本発明の電流センサにおいて、電流路が、第２方向から見て第１対向領域と第２対向領域とが重なる範囲に配置される。
これにより、第１対向領域の第１方向における境界、及び、第２対向領域の第１方向における境界に、電流路が挟まれない。

好適には本発明の電流センサにおいて、第１コアと第２コアと第３コアとの各々が、板状部材で形成されている。

この構成によれば、第１対向領域と第２対向領域との面積を大きくして誘導磁界を検出しやすくした場合でも、第１コア〜第３コアの体積がブロック状のコアの場合に比べて小さいので、軽量化しながら正確に誘導磁界を検出できる。

好適には本発明の電流センサにおいて、第１腕部と第２腕部と第３腕部と第４腕部との各々が、第３方向に直交する平面に平行に広がり、第１腕部と第３腕部とが、第３方向に対向しており、第２腕部と第４腕部とが、第３方向に対向しており、第１腕部の第３方向における厚みが、第１腕部の第３方向に直交する方向における幅より小さく、第２腕部の第３方向における厚みが、第２腕部の第３方向に直交する方向における幅より小さく、第３腕部の第３方向における厚みが、第３腕部の第３方向に直交する方向における幅より小さい。

この構成によれば、ブロック状のコアや、第３方向に広がる板状部材に比べて、第３方向に直交する平面に平行に広がる大面積の第１腕部〜第３腕部を作りやすいので、軽量化を図りながら、大電流に対しても磁気飽和しにくい構造を作りやすい。

好適には本発明の電流センサにおいて、第１腕部と第２腕部と第３腕部と第４腕部との各々が、第３方向に平行に広がり、第１腕部と第３腕部とが、第２方向に対向しており、第２腕部と第４腕部とが、第２方向に対向しており、第１腕部の第３方向における幅が、第１腕部の第３方向に直交する方向における厚みより大きく、第２腕部の第３方向における幅が、第２腕部の第３方向に直交する方向における厚みより大きく、第３腕部の第３方向における幅が、第３腕部の第３方向に直交する方向における厚みより大きい。

この構成によれば、第１対向領域と第２対向領域との面積を大きくして誘導磁界を検出しやすくした場合に、第１腕部〜第３腕部の第３方向に直交する方向への広がりを、ブロック状のコアの場合に比べて小さく抑えることができるので、小型化しながら正確に誘導磁界を検出できる。

好適には本発明の電流センサにおいて、第１腕部が、第１腕面をもち、第１近位部が、第１腕面から連続した第１センサ対向面をもち、第１コアが、第１腕面と第１センサ対向面との間に、少なくとも一つの屈曲部を含み、第２腕部が、第２腕面をもち、第２近位部が、第２腕面から連続した第２センサ対向面をもち、第２コアが、第２腕面と第２センサ対向面との間に、少なくとも一つの他の屈曲部を含み、磁気センサが、第１センサ対向面と第２センサ対向面との間に位置している。

この構成によれば、板状部材の厚さに関係なく、磁気センサに対向する第１センサ対向面と第２センサ対向面との面積を大きくとることができるので、隣接した測定対象外の電流路から磁気センサへの影響を小さくできるとともに、測定対象の電流路の誘導磁界を検出しやすくなる。

本発明によれば、複数のコアを使用して精度良く誘導磁界を検出できる。

本発明の第１実施形態の電流センサと電流路との斜視図である。 図１に示す電流センサと電流路との正面図である。 図１に示す電流センサと電流路との側面図である。 図１に示す電流センサと電流路との平面図である。 図１に示す電流センサと電流路との底面図である。 本発明の第２実施形態の電流センサと電流路との斜視図である。 図６に示す電流センサと電流路との正面図である。 図６に示す電流センサと電流路との平面図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係る電流センサについて説明する。図１は、本実施形態の電流センサ１００と電流測定対象の電流路１５０との斜視図である。図２は、電流センサ１００と電流路１５０との正面図である。図３は、電流センサ１００と電流路１５０との側面図である。図４は、電流センサ１００と電流路１５０との平面図である。図５は、電流センサ１００と電流路１５０との底面図である。

本明細書において、互いに直交するｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向を規定する。ｘ方向は、互いに逆を向くｘ１方向とｘ２方向とを区別せずに表す。ｙ方向は互いに逆を向くｙ１方向とｙ２方向とを区別せずに表す。ｚ方向は互いに逆を向くｚ１方向とｚ２方向とを区別せずに表す。これらの方向は、相対的な位置関係を説明するために便宜上規定するのであって、実際の使用時の方向を限定するわけではない。構成要素の形状は、「略」という記載があるかないかにかかわらず、本明細書で開示された実施形態の技術思想が実現される限り、記載された表現に基づく厳密な幾何学的な形状に限定されない。

図１に示すように、電流路１５０は、ｚ方向に平行に延びた導体である。ｘｙ平面に平行な断面において、電流路１５０の断面は、略円形である。電流センサ１００は、電流路１５０に流れる電流によって発生する誘導磁界を検出する。電流センサ１００は、第１コア１１０と第２コア１２０と第３コア１３０と磁気センサ１４０とを含む。

第１コア１１０と第２コア１２０と第３コア１３０とは、いずれも、主たる材料として軟磁性体を含み、それぞれが、板状部材で形成され、電流路１５０に流れる電流による磁束線の磁路を形成する。図２に示すように、第１コア１１０と第２コア１２０とは、ｙｚ平面に平行な仮想平面１９０を中心として対称的な形状を持つ。電流センサ１００は、全体として、仮想平面１９０を中心として対称的な形状を持つ。

磁気センサ１４０は、磁気抵抗効果素子やホール素子などの磁電変換素子で構成されており、電流路１５０を流れる電流による誘導磁界を検出する。磁気センサ１４０の感度方向は、ｘ方向であり、ｘ方向の磁界の変化を検出する。

（第１コア）
図１に示すように、第１コア１１０は、磁気センサ１４０に近い第１近位部１１１と、磁気センサ１４０から遠い第１遠位部１１２と、第１近位部１１１から第１遠位部１１２まで延びた第１腕部１１３とを含む。第１コア１１０は、１枚の板状部材を屈曲させた形状を持つ。

第１近位部１１１は、ｙｚ平面に平行に広がる板状部分である。ｘ方向に沿って見たとき、第１近位部１１１は、ｙ方向とｚ方向に沿った辺を持つ略長方形に見える略直方体である。第１近位部１１１は、ｙｚ平面に平行な、ｘ２側の第１センサ対向面１１６を持つ。

第１腕部１１３は、ｘｙ平面に平行な１つの平面に沿って広がっている。図２に示すように、第１腕部１１３は、ｚ１側にｘｙ平面に平行な第１表面１１３−１をもち、ｚ２側に第１腕面１１３−２を持つ。図５に示すように、第１腕部１１３は、第１直線部１１４と第１突出部１１５とを含む。第１腕部１１３は、ｚ方向に沿って見たとき、略Ｌ字に見える。

図５に示すように、第１直線部１１４は、ｚ方向に沿って見たとき、ｘ方向とｙ方向とに平行な辺を持つ略長方形に見える略直方体である。第１遠位部１１２は、第１直線部１１４のうち、ｘｚ平面に平行なｙ２側の端面である。第１直線部１１４は、第１遠位部１１２からｙ１方向に延びている。第１直線部１１４のｚ方向における厚みは、ｘ方向における幅より小さい。

第１突出部１１５は、第１直線部１１４のｙ１側端部付近において第１直線部１１４と連続的に形成されている。第１突出部１１５は、第１直線部１１４からｘ２側に突出するように形成されている。第１突出部１１５は、ｚ方向に沿って見たとき、ｘ方向とｙ方向とに平行な辺を持つ略長方形に見える略直方体である。第１突出部１１５のｚ方向における厚みは、ｙ方向における幅より小さい。

図２に示すように、第１近位部１１１のｚ２側端縁と、第１突出部１１５のｘ２側端縁とは、第１屈曲部１１７において結合されている。製造時に、１枚の板状部材を、ｙ方向に沿った第１屈曲部１１７で屈曲させることにより、第１近位部１１１と第１腕部１１３とが形成される。すなわち、第１センサ対向面１１６は、第１腕面１１３−２から連続している。なお、第１腕面１１３−２から連続した第１センサ対向面１１６が形成可能であれば、第１腕面１１３−２と第１センサ対向面１１６との間に、複数の屈曲部が含まれてもよい。

（第２コア）
図１に示すように、第２コア１２０は、磁気センサ１４０に近い第２近位部１２１と、磁気センサ１４０から遠い第２遠位部１２２と、第２近位部１２１から第２遠位部１２２まで延びた第２腕部１２３とを含む。第２コア１２０は、１枚の板状部材を屈曲させた形状を持つ。

第２近位部１２１は、ｙｚ平面に平行に広がる板状部分である。ｘ方向に沿って見たとき、第２近位部１２１は、ｙ方向とｚ方向に沿った辺を持つ略長方形に見える略直方体である。第２近位部１２１は、ｙｚ平面に平行な、ｘ１側の第２センサ対向面１２６を持つ。

第２腕部１２３は、ｘｙ平面に平行な１つの平面に沿って広がっている。図２に示すように、第２腕部１２３は、ｚ１側にｘｙ平面に平行な第２表面１２３−１をもち、ｚ２側に第２腕面１２３−２を持つ。図５に示すように、第２腕部１２３は、第２直線部１２４と第２突出部１２５とを含む。第２腕部１２３は、ｚ方向に沿って見たとき、略Ｌ字に見える。

図５に示すように、第２直線部１２４は、ｚ方向に沿って見たとき、ｘ方向とｙ方向とに平行な辺を持つ略長方形に見える略直方体である。第２遠位部１２２は、第２直線部１２４のうち、ｘｚ平面に平行なｙ２側の端面である。第２直線部１２４は、第２遠位部１２２からｙ１方向に延びている。第２直線部１２４のｚ方向における厚みは、ｘ方向における幅より小さい。

第２突出部１２５は、第２直線部１２４のｙ１側端部付近において第２直線部１２４と連続的に形成されている。第２突出部１２５は、第２直線部１２４からｘ１側に突出するように形成されている。第２突出部１２５は、ｚ方向に沿って見たとき、ｘ方向とｙ方向とに平行な辺を持つ略長方形に見える略直方体である。第２突出部１２５のｚ方向における厚みは、ｙ方向における幅より小さい。

図２に示すように、第２近位部１２１のｚ２側端縁と、第２突出部１２５のｘ１側端縁とは、第２屈曲部１２７において結合されている。製造時に、１枚の板状部材を、ｙ方向に沿った第２屈曲部１２７で屈曲させることにより、第２近位部１２１と第２腕部１２３とが形成される。すなわち、第２センサ対向面１２６は、第２腕面１２３−２から連続している。なお、第２腕面１２３−２から連続した第２センサ対向面１２６が形成可能であれば、第２腕面１２３−２と第２センサ対向面１２６との間に、複数の屈曲部が含まれてもよい。

（第１コアと第２コアとの位置関係）
図２に示すように、第１腕部１１３と第２腕部１２３とは、ｘｙ平面に平行な略同一の平面に沿っている。第１センサ対向面１１６と第２センサ対向面１２６とは、ｘ方向に離間して対向配置されている。磁気センサ１４０は、磁束線が通る第１センサ対向面１１６と第２センサ対向面１２６との間隙の中央に位置している。磁気センサ１４０のｚ方向の幅より、第１センサ対向面１１６及び第２センサ対向面１２６のｚ方向の幅の方が大きい。図４に示すように、磁気センサ１４０のｙ方向の幅より、第１センサ対向面１１６及び第２センサ対向面１２６のｙ方向の幅の方が大きい。

（第３コア）
図４に示すように、第３コア１３０は、第３腕部１３１と第４腕部１３２と接続部１３３とを含む。第３コア１３０は、ｘｙ平面に平行に広がる板状部材である。第３腕部１３１のｚ方向における厚みは、第３腕部１３１のｘ方向及びｙ方向における幅より小さい。第４腕部１３２のｚ方向における厚みは、第４腕部１３２のｘ方向及びｙ方向における幅より小さい。第３腕部１３１と第４腕部１３２と接続部１３３とは、一体的に形成されているため、明確な区切りがあるわけではない。

第３腕部１３１は、磁気センサ１４０に近い第３近位部１３４と磁気センサ１４０から遠い第３遠位部１３５とを含む。第３腕部１３１は、第３近位部１３４と第３遠位部１３５との間に広がるｙ方向に長尺の部分である。第３近位部１３４は、ｙ１側のｘｚ平面に平行な端面である。第３腕部１３１は、部分的に第１腕部１１３の第１直線部１１４とｚ方向に対向している。第３腕部１３１の第３近位部１３４付近の領域は、ｚ方向に沿って見たときに、第１直線部１１４と同一形状で重なる。第３腕部１３１の第３遠位部１３５付近において、ｘ１側の縁部は第１直線部１１４の縁部に重なるが、ｘ１側の縁部は第１直線部１１４よりもｘ２方向に広がっている。図５に示すように、第３遠位部１３５は、第１直線部１１４のｙ方向の中央付近に位置する。

第４腕部１３２は、磁気センサ１４０に近い第４近位部１３６と磁気センサ１４０から遠い第４遠位部１３７とを含む。第４腕部１３２は、第４近位部１３６と第４遠位部１３７との間に広がるｙ方向に長尺の部分である。第４近位部１３６は、ｙ１側のｘｚ平面に平行な端面である。第４腕部１３２は、部分的に第２腕部１２３の第２直線部１２４とｚ方向に対向している。第４腕部１３２の第４近位部１３６付近の領域は、ｚ方向に沿って見たときに、第２直線部１２４と同一形状で重なる。第４腕部１３２の第４遠位部１３７付近において、ｘ２側の縁部は第２直線部１２４の縁部に重なるが、ｘ１側の縁部は第２直線部１２４よりもｘ１方向に広がっている。図５に示すように、第４遠位部１３７は、第２直線部１２４のｙ方向の中央付近に位置する。

接続部１３３は、第３腕部１３１と第４腕部１３２とのｙ２側に位置し、第３遠位部１３５と第４遠位部１３７とを接続している。図１に示すように、接続部１３３は、ｙ２方向において、第１遠位部１１２及び第２遠位部１２２と同じ位置まで広がっている。図４に示すように、第３腕部１３１と第４腕部１３２と接続部１３３とにより、ｚ方向に沿って見たときに、内側に、略Ｕ字に見えるＵ字空間１３８が画定される。

（第１コア、第２コア、及び第３コアの位置関係）
図２に示すように、第３コア１３０は、第１コア１１０及び第２コア１２０のｚ１側に位置する。第１腕部１１３と第３コア１３０とは、磁束線が通る間隙を隔てて、ｚ方向に一定距離だけ離間している。第２腕部１２３と第３コア１３０とは、磁束線が通る間隙を隔てて、ｚ方向に一定距離だけ離間している。図４に示すように、第３腕部１３１は、ｙ方向に沿った長さＬ１にわたって、第１直線部１１４と部分的に対向して第１対向領域１６１を形成している。第４腕部１３２は、ｙ方向に沿った長さＬ１にわたって、第２直線部１２４と部分的に対向して第２対向領域１６２を形成している。第１対向領域１６１と第２対向領域１６２とがｘ方向において離間している。

ｚ方向に沿って見たとき、第１対向領域１６１と第２対向領域１６２と接続部１３３と磁気センサ１４０とが、電流路１５０を配置可能な配置空間１７０を部分的に囲う位置にある。図４に示すように、配置空間１７０には、ｚ方向に延びた略円筒状の電流路のうち、最大で所定直径の最大電流路１５１を配置可能である。所定直径は、ｘ方向における第１対向領域１６１と第２対向領域１６２との最大の離間距離に等しい。第３コア１３０のＵ字空間１３８のｙ２側端縁は、最大電流路１５１の外形に等しい半円である。配置空間１７０は、この最大電流路１５１を、ｘ方向からみて第１対向領域１６１と第２対向領域１６２とが重なる範囲に位置させることが可能な形状を持つ。すなわち、最大電流路１５１を配置空間１７０内で接続部１３３に最近接させたとき、最大電流路１５１のｙ方向の全域が第１対向領域１６１と第２対向領域１６２との間に位置する大きさを、第１対向領域１６１と第２対向領域１６２との両方が持つ。図４に示すＬ１の長さは、最大電流路１５１の直径よりも大きい。

図１に示す第１コア１１０と第２コア１２０と磁気センサ１４０との相対的な位置は、図示しない部材によって予め固定されている。第３コア１３０は、図示しない部材によって、電流センサ１００の他の要素に対して、相対的に着脱可能に構成されている。電流を測定する際、第３コア１３０を電流センサ１００の他の要素から取りはずす。次に、電流路１５０を配置空間１７０内に配置する。次に、第３コア１３０を図１に示す位置に取り付ける。次に、磁気センサ１４０で、電流路１５０に流れる電流による誘導磁界を検出する。

（まとめ）
この構成によれば、電流路１５０の配置空間１７０の両側において、コアの境目である第１対向領域１６１及び第２対向領域１６２がｙ方向へ平行に延びている。そのため、コアの境目に対する電流路１５０の位置が異なることによる電流測定の誤差が生じ難くなる。

この構成によれば、配置空間１７０内に配置可能なすべての直径の電流路１５０に対して、電流路１５０の全体を第１対向領域１６１と第２対向領域１６２との間に配置可能なため、直径の違いによる測定感度の変化を抑制できる。すなわち、第１対向領域１６１のｙ方向における境界、及び、第２対向領域１６２のｙ方向における境界に、電流路１５０が挟まれないため、複数のコアを使用して、従来よりも精度良く誘導磁界を検出できる。

第１対向領域１６１と第２対向領域１６２とに挟まれているｙ方向の長さが、測定結果に影響を与える。従って、仮に、直径の違いによって、第１対向領域１６１と第２対向領域１６２との間に挟まれない電流路１５０があるとすれば、直径の違いによって測定感度に違いが生じることとなる。しかし、本実施形態によれば、図４に示すように、配置可能などのような直径の電流路１５０を配置空間１７０に配置した場合でも、必ず、ｙ方向にはみ出ることなく、第１対向領域１６１と第２対向領域１６２とに挟まれる場所が存在する。

この構成によれば、第１コア１１０〜第３コア１３０が、電流の流れるｚ方向に直交するｘｙ平面に沿って広がる板状部材であるので、第１対向領域１６１と第２対向領域１６２との面積を大きくして誘導磁界を検出しやすくした場合でも、第１コア１１０〜第３コア１３０の体積がブロック状のコアの場合に比べて小さいので、軽量化しながら正確に誘導磁界を検出できる。

この構成によれば、ブロック状のコアや、ｚ方向に広がる板状部材に比べて、ｚ方向に直交するｘｙ平面に平行に広がる大面積の第１腕部１１３〜第３腕部１３１を作りやすいので、軽量化を図りながら、大電流に対しても磁気飽和しにくい構造を作りやすい。

この構成によれば、板状部材である第１コア１１０と第２コア１２０と第３コア１３０との厚さに関係なく、磁気センサ１４０に対向する第１センサ対向面１１６と第２センサ対向面１２６との面積を大きくとることができるので、隣接した測定対象外の電流路から磁気センサ１４０への影響を小さくできるとともに、測定対象の電流路１５０の誘導磁界を検出しやすくなる。すなわち、板状部材を折り曲げる加工により、板状部材の小さな端面で磁気センサ１４０を挟む必要がなくなり、広い面を磁気センサ１４０に向けることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る電流センサについて説明する。図６は、本実施形態の電流センサ２００と電流測定対象の電流路２５０との斜視図である。図７は、電流センサ２００と電流路２５０との正面図である。図８は、電流センサ２００と電流路２５０との平面図である。

図６に示すように、電流路２５０は、ｚ方向に平行に延びた導体である。ｘｙ平面に平行な断面において、電流路２５０の断面は、略円形である。電流センサ２００は、電流路２５０に流れる電流によって発生する誘導磁界を検出する。電流センサ２００は、第１コア２１０と第２コア２２０と第３コア２３０と磁気センサ２４０とを含む。

第１コア２１０と第２コア２２０と第３コア２３０とは、いずれも、主たる材料として軟磁性体を含み、それぞれが、板状部材で形成され、電流路２５０に流れる電流による磁束線の磁路を形成する。図８に示すように、第１コア２１０と第２コア２２０とは、ｙｚ平面に平行な仮想平面２９０を中心として対称的な形状を持つ。電流センサ２００は、全体として、仮想平面２９０を中心として対称的な形状を持つ。第１コア２１０と第２コア２２０と第３コア２３０とに囲まれた配置空間２７０が画定される。配置空間２７０の詳細については後述する。

磁気センサ２４０は、磁気抵抗効果素子やホール素子などの磁電変換素子で構成されており、電流路２５０を流れる電流による誘導磁界を検出する。磁気センサ２４０の感度方向は、ｘ方向であり、ｘ方向の磁界の変化を検出する。

（第１コア）
図６に示すように、第１コア２１０は、磁気センサ２４０に近い第１近位部２１１と、磁気センサ２４０から遠い第１遠位部２１２と、第１近位部２１１から第１遠位部２１２まで延びた第１腕部２１３とを含む。第１コア２１０は、１枚の板状部材を屈曲させた形状を持つ。

第１近位部２１１は、ｙｚ平面に平行に広がる板状部分である。ｘ方向に沿って見たとき、第１近位部２１１は、ｙ方向とｚ方向に沿った辺を持つ略長方形に見える略直方体である。第１近位部２１１は、ｙｚ平面に平行な、ｘ２側の第１センサ対向面２１６を持つ。

第１腕部２１３は、第１直線部２１４と第１突出部２１５とを含む。図８に示すように、第１腕部２１３は、ｚ方向に沿って見たとき、略Ｌ字に見える。

図６に示すように、第１直線部２１４は、ｘ方向に沿って見たとき、ｙ方向とｚ方向とに平行な辺を持つ略長方形に見える略直方体である。第１遠位部２１２は、第１直線部２１４のうち、ｘｚ平面に平行なｙ２側の端面である。第１直線部２１４は、第１遠位部２１２からｙ１方向に延びている。第１直線部２１４のｘ方向における厚みは、ｚ方向における幅より小さい。

第１突出部２１５は、第１直線部２１４のｙ１側端部において第１直線部２１４と連続的に形成されている。第１突出部２１５は、第１直線部２１４からｘ２側に突出するように形成されている。製造時に、１枚の板状部材を、ｚ方向に沿った第１屈曲部２１７−１で屈曲させることにより、第１直線部２１４と第１突出部２１５とが形成される。第１突出部２１５は、ｙ方向に沿って見たとき、ｘ方向とｚ方向とに平行な辺を持つ略長方形に見える略直方体である。第１突出部２１５のｙ方向における厚みは、ｚ方向における幅より小さい。

図６に示すように、第１近位部２１１のｙ１側端縁と、第１突出部２１５のｘ２側端縁とは、第２屈曲部２１７−２において結合されている。製造時に、１枚の板状部材を、ｚ方向に沿った第２屈曲部２１７−２で屈曲させることにより、第１近位部２１１と第１腕部２１３とが形成される。第１腕部２１３は、配置空間２７０側に、ｚ方向に直交する第１表面２１３−１をもち、配置空間２７０の外側に、ｚ方向に直交する第１腕面２１３−２を持つ。第１センサ対向面２１６は、第１腕面２１３−２から連続している。なお、第１腕面２１３−２から連続した第１センサ対向面２１６が形成可能であれば、第１腕面２１３−２と第１センサ対向面２１６との間に、３つ以上の屈曲部が含まれてもよい。

（第２コア）
図６に示すように、第２コア２２０は、磁気センサ２４０に近い第２近位部２２１と、磁気センサ２４０から遠い第２遠位部２２２と、第２近位部２２１から第２遠位部２２２まで延びた第２腕部２２３とを含む。第２コア２２０は、１枚の板状部材を屈曲させた形状を持つ。

第２近位部２２１は、ｙｚ平面に平行に広がる板状部分である。ｘ方向に沿って見たとき、第２近位部２２１は、ｙ方向とｚ方向に沿った辺を持つ略長方形に見える略直方体である。第２近位部２２１は、ｙｚ平面に平行な、ｘ１側の第２センサ対向面２２６を持つ。

第２腕部２２３は、第２直線部２２４と第２突出部２２５とを含む。図８に示すように、第２腕部２２３は、ｚ方向に沿って見たとき、略Ｌ字に見える。

図６に示すように、第２直線部２２４は、ｘ方向に沿って見たとき、ｙ方向とｚ方向とに平行な辺を持つ略長方形に見える略直方体である。第２遠位部２２２は、第２直線部２２４のうち、ｘｚ平面に平行なｙ２側の端面である。第２直線部２２４は、第２遠位部２２２からｙ１方向に延びている。第２直線部２２４のｘ方向における厚みは、ｚ方向における幅より小さい。

第２突出部２２５は、第２直線部２２４のｙ１側端部において第２直線部２２４と連続的に形成されている。第２突出部２２５は、第２直線部２２４からｘ１側に突出するように形成されている。製造時に、１枚の板状部材を、ｚ方向に沿った第３屈曲部２２７−１で屈曲させることにより、第２直線部２２４と第２突出部２２５とが形成される。第２突出部２２５は、ｙ方向に沿って見たとき、ｘ方向とｚ方向とに平行な辺を持つ略長方形に見える略直方体である。第２突出部２２５のｙ方向における厚みは、ｚ方向における幅より小さい。

図６に示すように、第２近位部２２１のｙ１側端縁と、第２突出部２２５のｘ１側端縁とは、第４屈曲部２２７−２において結合されている。製造時に、１枚の板状部材を、ｚ方向に沿った第４屈曲部２２７−２で屈曲させることにより、第２近位部２２１と第２腕部２２３とが形成される。第２腕部２２３は、配置空間２７０側に、ｚ方向に直交する第２表面２２３−１をもち、配置空間２７０の外側に、ｚ方向に直交する第２腕面２２３−２を持つ。第２センサ対向面２２６は、第２腕面２２３−２から連続している。なお、第２腕面２２３−２から連続した第２センサ対向面２２６が形成可能であれば、第２腕面２２３−２と第２センサ対向面２２６との間に、３つ以上の屈曲部が含まれてもよい。

（第１コアと第２コアとの位置関係）
図８に示すように、第１センサ対向面２１６と第２センサ対向面２２６とは、ｘ方向に離間して対向配置されている。磁気センサ２４０は、磁束線が通る第１センサ対向面２１６と第２センサ対向面２２６との間隙の中央に位置している。図７に示すように、磁気センサ２４０のｚ方向の幅より、第１センサ対向面２１６及び第２センサ対向面２２６のｚ方向の幅の方が大きい。図８に示すように、磁気センサ２４０のｙ方向の幅より、第１センサ対向面２１６及び第２センサ対向面２２６のｙ方向の幅の方が大きい。

（第３コア）
図６に示すように、第３コア２３０は、第３腕部２３１と第４腕部２３２と接続部２３３とを含む。第３コア２３０は、１枚の板状部材を屈曲させた形状を持つ。

図６に示すように、第３腕部２３１は、ｙｚ平面に平行に広がる板状部分である。第３腕部２３１のｘ方向における厚みは、第３腕部２３１のｚ方向における幅より小さい。ｘ方向に沿って見たとき、第３腕部２３１は、ｙ方向とｚ方向に沿った辺を持つ略長方形に見える略直方体である。図８に示すように、第３腕部２３１は、磁気センサ２４０に近い第３近位部２３４と磁気センサ２４０から遠い第３遠位部２３５とを含む。第３腕部２３１は、第３近位部２３４と第３遠位部２３５との間に広がるｙ方向に長尺の部分である。第３近位部２３４は、ｙ１側のｘｚ平面に平行な端面であり、第１直線部２１４のｙ方向の中央付近に位置する。

第３腕部２３１は、部分的に第１直線部２１４の第１表面２１３−１とｘ方向に対向している。第１直線部２１４のｚ方向の幅と第３腕部２３１のｚ方向の幅とは同じである。図６に示すように、ｘ方向に沿って見たときに、第３腕部２３１の全体が第１直線部２１４と重なる。

図６に示すように、第４腕部２３２は、ｙｚ平面に平行に広がる板状部分である。第４腕部２３２のｘ方向における厚みは、第４腕部２３２のｚ方向における幅より小さい。ｘ方向に沿って見たとき、第４腕部２３２は、ｙ方向とｚ方向に沿った辺を持つ略長方形に見える略直方体である。図８に示すように、第４腕部２３２は、磁気センサ２４０に近い第４近位部２３６と磁気センサ２４０から遠い第４遠位部２３７とを含む。第４腕部２３２は、第４近位部２３６と第４遠位部２３７との間に広がるｙ方向に長尺の部分である。第４近位部２３６は、ｙ１側のｘｚ平面に平行な端面であり、第２直線部２２４のｙ方向の中央付近に位置する。

第４腕部２３２は、部分的に第２直線部２２４の第２表面２２３−１とｘ方向に対向している。第２直線部２２４のｚ方向の幅と第４腕部２３２のｚ方向の幅とは同じである。図６に示すように、ｘ方向に沿って見たときに、第４腕部２３２の全体が第２直線部２２４と重なる。

図６に示すように、接続部２３３は、ｘｚ平面に平行に広がる板状部分である。接続部２３３のｙ方向における厚みは、接続部２３３のｚ方向における幅より小さい。ｙ方向に沿って見たとき、接続部２３３は、ｘ方向とｚ方向に沿った辺を持つ略長方形に見える略直方体である。接続部２３３は、第３腕部２３１と第４腕部２３２とのｙ２側に位置し、第３遠位部２３５と第４遠位部２３７とを接続している。図８に示すように、第３腕部２３１と第４腕部２３２と接続部２３３とにより、ｚ方向に沿って見たときに、直角に屈曲した略Ｕ字に見えるＵ字空間２３８が画定される。

（第１コア、第２コア、及び第３コアの位置関係）
図８に示すように、第３コア２３０は、ｘ方向において、第１直線部２１４と第２直線部２２４との間に位置する。第１直線部２１４と第３腕部２３１とは、磁束線が通る間隙を隔てて、ｘ方向に一定距離だけ離間している。第２直線部２２４と第４腕部２３２とは、磁束線が通る間隙を隔てて、ｘ方向に一定距離だけ離間している。第３腕部２３１は、ｙ方向に沿った長さＬ２にわたって、第１直線部２１４と部分的に対向して第１対向領域２６１を形成している。第４腕部２３２は、ｙ方向に沿った長さＬ２にわたって、第２直線部２２４と部分的に対向して第２対向領域２６２を形成している。第１対向領域２６１と第２対向領域２６２とがｘ方向において離間している。

ｚ方向に沿って見たとき、第１対向領域２６１と第２対向領域２６２と接続部２３３と磁気センサ２４０とが、電流路２５０を配置可能な配置空間２７０を部分的に囲う位置にある。図８に示すように、配置空間２７０には、ｚ方向に延びた略円筒状の電流路のうち、最大で所定直径の最大電流路２５１を配置可能である。所定直径は、ｘ方向における第１対向領域２６１と第２対向領域２６２との最大の離間距離に等しい。配置空間２７０は、この最大電流路２５１を、ｘ方向からみて第１対向領域２６１と第２対向領域２６２とが重なる範囲に位置させることが可能な形状を持つ。最大電流路２５１を配置空間２７０内で接続部２３３に最近接させたとき、最大電流路２５１のｙ方向の全域が第１対向領域２６１と第２対向領域２６２との間に位置する大きさを、第１対向領域２６１と第２対向領域２６２との両方が持つ。図８に示すＬ２の長さは、最大電流路２５１の直径よりも大きい。

図６に示す第１コア２１０と第２コア２２０と磁気センサ２４０との相対的な位置は、図示しない部材によって予め固定されている。第３コア２３０は、図示しない部材によって、電流センサ２００の他の要素に対して、相対的に着脱可能に構成されている。電流を測定する際、第３コア２３０を電流センサ２００の他の要素から取りはずす。次に、電流路２５０を配置空間２７０内に配置する。次に、第３コア２３０を図６に示す位置に取り付ける。次に、磁気センサ２４０で、電流路２５０に流れる電流による誘導磁界を検出する。

（まとめ）
この構成によれば、電流路２５０の配置空間２７０の両側において、コアの境目である第１対向領域２６１及び第２対向領域２６２がｙ方向へ平行に延びている。そのため、コアの境目に対する電流路２５０の位置が異なることによる電流測定の誤差が生じ難くなる。

この構成によれば、配置空間２７０内に配置可能なすべての直径の電流路２５０に対して、電流路２５０の全体を第１対向領域２６１と第２対向領域２６２との間に配置可能なため、直径の違いによる測定感度の変化を抑制できる。すなわち、第１対向領域２６１のｙ方向における境界、及び、第２対向領域２６２のｙ方向における境界に、電流路２５０が挟まれないため、複数のコアを使用して、従来よりも精度良く誘導磁界を検出できる。

第１対向領域２６１と第２対向領域２６２とに挟まれているｙ方向の長さが、測定結果に影響を与える。従って、仮に、直径の違いによって、第１対向領域２６１と第２対向領域２６２との間に挟まれない電流路２５０があるとすれば、直径の違いによって測定感度に違いが生じることとなる。しかし、本実施形態によれば、図８に示すように、配置可能などのような直径の電流路２５０を配置空間２７０に配置した場合でも、必ず、ｙ方向にはみ出ることなく、第１対向領域２６１と第２対向領域２６２とに挟まれる場所が存在する。

この構成によれば、第１対向領域２６１と第２対向領域２６２との面積を大きくして誘導磁界を検出しやすくした場合でも、第１コア２１０〜第３コア２３０の体積がブロック状のコアの場合に比べて小さいので、軽量化しながら正確に誘導磁界を検出できる。

この構成によれば、第１対向領域２６１と第２対向領域２６２との面積を大きくして誘導磁界を検出しやすくした場合に、第１腕部２１３、第２腕部２２３、第３腕部２３１、及び第４腕部２３２の第３方向に直交する方向への広がりを、ブロック状のコアの場合に比べて小さく抑えることができるので、小型化しながら正確に誘導磁界を検出できる。

この構成によれば、板状部材である第１コア２１０と第２コア２２０と第３コア２３０との厚さに関係なく、磁気センサ２４０に対向する第１センサ対向面２１６と第２センサ対向面２２６との面積を大きくとることができるので、隣接した測定対象外の電流路から磁気センサ２４０への影響を小さくできるとともに、測定対象の電流路２５０の誘導磁界を検出しやすくなる。すなわち、板状部材を折り曲げる加工により、板状部材の小さな端面で磁気センサ２４０を挟む必要がなくなり、広い面を磁気センサ２４０に向けることができる。

本発明は上述した実施形態には限定されない。すなわち、当業者は、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し、様々な変更、コンビネーション、サブコンビネーション、並びに代替を行ってもよい。

本発明は、電流路に流れる電流を磁界の変化によって検出する種々の電流センサに適用可能である。

１００…電流センサ
１１０…第１コア
１１１…第１近位部、１１２…第１遠位部、１１３…第１腕部
１１３−２…第１腕面、１１６…第１センサ対向面、１１７…第１屈曲部
１２０…第２コア
１２１…第２近位部、１２２…第２遠位部、１２３…第２腕部
１２３−２…第２腕面、１２６…第２センサ対向面、１２７…第２屈曲部
１３０…第３コア
１３１…第３腕部、１３２…第４腕部、１３３…接続部
１３４…第３近位部、１３５…第３遠位部
１３６…第４近位部、１３７…第４遠位部
１４０…磁気センサ、１５０…電流路、１５１…最大電流路
１６１…第１対向領域、１６２…第２対向領域、１７０…配置空間
２００…電流センサ
２１０…第１コア
２１１…第１近位部、２１２…第１遠位部、２１３…第１腕部
２１３−２…第１腕面、２１６…第１センサ対向面
２１７−１…第１屈曲部、２１７−２…第２屈曲部
２２０…第２コア
２２１…第２近位部、２２２…第２遠位部、２２３…第２腕部
２２３−２…第２腕面、２２６…第２センサ対向面
２２７−１…第３屈曲部、２２７−２…第４屈曲部
２３０…第３コア
２３１…第３腕部、２３２…第４腕部、２３３…接続部
２３４…第３近位部、２３５…第３遠位部
２３６…第４近位部、２３７…第４遠位部
２４０…磁気センサ、２５０…電流路、２５１…最大電流路
２６１…第１対向領域、２６２…第２対向領域、２７０…配置空間

Claims (8)

1. 電流路に流れる電流による磁束線の磁路を形成する第１コア、第２コア及び第３コアと、
   前記磁束線が通る前記第１コアと前記第２コアとの間隙に配置された磁気センサとを備え、
   前記磁束線が通る間隙を隔てて前記第１コアと前記第３コアとが対向する第１対向領域と、前記磁束線が通る間隙を隔てて前記第２コアと前記第３コアとが対向する第２対向領域とが、それぞれ第１方向へ延びているとともに、前記第１方向と直交する第２方向において並んでおり、
   前記第１方向と前記第２方向との両方に直交する第３方向に延びた前記電流路を配置可能な配置空間が、前記第１対向領域と前記第２対向領域との間に設けられた、
   電流センサ。
2. 前記配置空間が、前記第２方向における前記第１対向領域と前記第２対向領域との離間距離を直径とする断面円形の電流路を、前記第２方向から見て前記第１対向領域と前記第２対向領域とが重なる範囲に位置させることが可能な形状を持つ、
   請求項１記載の電流センサ。
3. 前記第１コアが、前記磁気センサに近い第１近位部と前記磁気センサから遠い第１遠位部と前記第１近位部から前記第１遠位部まで延びた第１腕部とを含み、
   前記第２コアが、前記磁気センサに近い第２近位部と前記磁気センサから遠い第２遠位部と前記第２近位部から前記第２遠位部まで延びた第２腕部とを含み、
   前記第１近位部と前記第２近位部とが、対向し、
   前記磁気センサが、前記第１近位部と前記第２近位部との間に位置し、
   前記第３コアが、第３腕部と第４腕部と接続部とを含み、
   前記第３腕部が、前記磁気センサに近い第３近位部と前記磁気センサから遠い第３遠位部とを含み、
   前記第４腕部が、前記磁気センサに近い第４近位部と前記磁気センサから遠い第４遠位部とを含み、
   前記接続部が、前記第３遠位部と前記第４遠位部とを接続しており、
   前記第１腕部と前記第３腕部とが、部分的に対向して前記第１対向領域を形成し、
   前記第２腕部と前記第４腕部とが、部分的に対向して前記第２対向領域を形成し、
   前記第１対向領域と前記第２対向領域と前記接続部と前記磁気センサとが、前記配置空間を部分的に囲う位置にあり、
   前記配置空間が、最大で所定直径の前記電流路を配置可能な形状をもち、
   前記所定直径の前記電流路を前記配置空間内で前記接続部に最近接させたとき、前記所定直径の前記電流路の前記第１方向の全域が前記第１対向領域と前記第２対向領域との間に位置する大きさを、前記第１対向領域と前記第２対向領域との両方が持つ、
   請求項２に記載の電流センサ。
4. 前記第１コアと前記第２コアと前記第３コアとの各々が、板状部材で形成されている、
   請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の電流センサ。
5. 前記第１コアと前記第２コアと前記第３コアとの各々が、板状部材で形成されており、
   前記第１腕部と前記第２腕部と前記第３腕部と前記第４腕部との各々が、前記第３方向に直交する平面に平行に広がり、
   前記第１腕部と前記第３腕部とが、前記第３方向に対向しており、
   前記第２腕部と前記第４腕部とが、前記第３方向に対向しており、
   前記第１腕部の前記第３方向における厚みが、前記第１腕部の前記第３方向に直交する方向における幅より小さく、
   前記第２腕部の前記第３方向における厚みが、前記第２腕部の前記第３方向に直交する方向における幅より小さく、
   前記第３腕部の前記第３方向における厚みが、前記第３腕部の前記第３方向に直交する方向における幅より小さい、
   請求項３に記載の電流センサ。
6. 前記第１コアと前記第２コアと前記第３コアとの各々が、板状部材で形成されており、
   前記第１腕部と前記第２腕部と前記第３腕部と前記第４腕部との各々が、前記第３方向に平行に広がり、
   前記第１腕部と前記第３腕部とが、前記第２方向に対向しており、
   前記第２腕部と前記第４腕部とが、前記第２方向に対向しており、
   前記第１腕部の前記第３方向における幅が、前記第１腕部の前記第３方向に直交する方向における厚みより大きく、
   前記第２腕部の前記第３方向における幅が、前記第２腕部の前記第３方向に直交する方向における厚みより大きく、
   前記第３腕部の前記第３方向における幅が、前記第３腕部の前記第３方向に直交する方向における厚みより大きい、
   請求項３に記載の電流センサ。
7. 前記第１腕部が、第１腕面をもち、
   前記第１近位部が、前記第１腕面から連続した第１センサ対向面をもち、
   前記第１コアが、前記第１腕面と前記第１センサ対向面との間に、少なくとも一つの屈曲部を含み、
   前記第２腕部が、第２腕面をもち、
   前記第２近位部が、前記第２腕面から連続した第２センサ対向面をもち、
   前記第２コアが、前記第２腕面と前記第２センサ対向面との間に、少なくとも一つの他の屈曲部を含み、
   前記磁気センサが、前記第１センサ対向面と前記第２センサ対向面との間に位置している、
   請求項５または請求項６に記載の電流センサ。
8. 前記電流路が、前記第２方向から見て前記第１対向領域と前記第２対向領域とが重なる範囲に配置される、
   請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の電流センサ。

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