JPWO2014192625A1 - 電流センサ - Google Patents

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Abstract

測定対象の電流が流れるバスバー（１１０）と、バスバー（１１０）を流れる電流により発生する磁界の強さを検出する第１磁気センサ（１２０）および第２磁気センサ（１２１）とを備える。バスバー（１１０）は、電気的に直列に接続されている第１バスバー部（１１１）、第２バスバー部および第３バスバー部（１１３）を含み、第１バスバー部（１１１）と第３バスバー部（１１３）とは、互いの間に間隔を置いて平行に並んで延在し、かつ第２バスバー部によって互いに接続されている。

Description

本発明は、電流センサに関し、特に、測定対象の電流に応じて発生する磁界を検出することで測定対象の電流の値を測定する電流センサに関する。
ホール素子などの磁電変換素子の特性劣化を検出できる磁界検出用半導体集積回路を開示した先行文献として、特開２００８−１５１５３０号公報(特許文献１)がある。特許文献１に記載された磁界検出用半導体集積回路においては、電流の経路となるバスバーがホール素子の周縁部に沿って形成されている。
出力信号が測定すべき電流に比例し、かつ温度および外部磁界により妨害され難く安定した感度を維持することを図ったセンサチップを開示した先行文献として、特開平６−２９４８５４号公報(特許文献２)がある。
特許文献２に記載されたセンサチップには、磁界強度の勾配を測定するためのホイートストンブリッジ型のブリッジ回路が設けられている。センサチップは、中心軸線に対して間隔を置いた第１および第２の範囲に配置された第１〜第４磁気感応抵抗を有している。
また、センサチップにおいては、第１磁気感応抵抗と第２磁気感応抵抗とが直列接続されて第１ブリッジ分路を形成するとともに、第３磁気感応抵抗と第４磁気感応抵抗とが直列接続されて第２ブリッジ分路を形成している。
さらに、センサチップにおいては、第１の範囲に第１および第４磁気感応抵抗が配置されるとともに、第２の範囲に第２および第３磁気感応抵抗が配置され、第１の範囲に配置された第１および第４磁気感応抵抗と、第２の範囲に配置された第２および第３磁気感応抵抗とが、中心軸線を基準に対称的に配置されている。
導体と磁気センサ間の位置ずれに対する耐性を高めた電流検出装置を開示した先行文献として、特開２０１０−２２３７２２号公報(特許文献３)がある。
特許文献３に記載された電流検出装置においては、１対の磁気センサが互いの間にバスバーを挟んで配置されている。また、１対の磁気センサの一方がバスバーに近づく場合、１対の磁気センサの他方がバスバーから離れる状態となるようにされている。
この状態における一対の磁気センサの出力においては、一方が増加して他方が減少することになるため、磁気算出部により一対の磁気センサの出力の和を算出することにより、バスバーと磁気センサとの位置ずれの影響の低減を図っている。
検出精度の向上を図った電流センサを開示した先行文献として、特開２００７−２１８７２９号公報(特許文献４)がある。
特許文献４に記載された電流センサは、嵌合溝が形成されたバスバーと、ホール素子をモールドするとともにホール素子に接続されたリードフレームの端部が突出するように、嵌合溝に嵌合固定されたパッケージとを備えている。
特開２００８−１５１５３０号公報 特開平６−２９４８５４号公報 特開２０１０−２２３７２２号公報 特開２００７−２１８７２９号公報
特許文献１，４に記載された磁界検出用半導体集積回路および電流センサにおいては、１つのホール素子を用いて、測定対象の電流に応じて発生する磁界を検出しているため、外部磁界により誤作動することがある。
特許文献２に記載されたセンサチップにおいては、第１〜第４磁気感応抵抗が検出する磁界の強さは、第１〜第４バスバーからの距離の２乗に反比例する。そのため、バスバーに対して磁気感応抵抗を所望の位置に正確に配置する必要があり、センサチップの製造が困難である。
また、センサチップにおいては、第１の範囲に配置された第１および第４磁気感応抵抗と、第２の範囲に配置された第２および第３磁気感応抵抗とに、外部磁界源からの距離の２乗に反比例した強度の外部磁界が印加される。
センサチップの近傍に外部磁界源が存在する場合、第１の範囲に配置された第１および第４磁気感応抵抗と第２の範囲に配置された第２および第３磁気感応抵抗とにおいて外部磁界源からの距離が異なるため、外部磁界源から発せられる外部磁界がセンサチップの出力信号に作用を及ぼす。
センサチップと外部磁界源との距離が近くになるに従って、第１〜第４磁気感応抵抗に印加される外部磁界の磁界強度が高くなるため、外部磁界によるセンサチップの出力信号への影響が大きくなる。
たとえば、３相交流インバータの出力電流の制御などにおいて、大電流が流れる複数の経路が互いに集合して配置される場合に、各経路を流れる電流の値をセンサチップを用いて正確に検出するうえで、各経路を流れる電流によって発生する磁界の影響が障害となっていた。
特許文献３に記載された電流検出装置においては、一方の磁気センサの出力の増加量と他方の磁気センサの出力の減少量とが一致するための磁気センサ同士の位置関係が限られているため、互いに所望の位置関係となるように磁気センサ同士を正確に配置する必要があり、電流検出装置の製造が困難である。
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、外部磁界による影響を低減でき、容易に製造可能な電流センサを提供することを目的とする。
本発明に基づく電流センサは、測定対象の電流が流れるバスバーと、バスバーを流れる電流により発生する磁界の強さを検出する第１磁気センサおよび第２磁気センサとを備える。バスバーは、電気的に直列に接続されている第１バスバー部、第２バスバー部および第３バスバー部を含む。第１バスバー部と第３バスバー部とは、互いの間に間隔を置いて平行に並んで延在し、かつ第２バスバー部によって互いに接続されている。第１バスバー部を上記電流が流れる方向と第３バスバー部を上記電流が流れる方向とは同じである。第１磁気センサは、第１バスバー部と第２バスバー部との間に位置する。第２磁気センサは、第２バスバー部と第３バスバー部との間に位置する。第１磁気センサは、第１バスバー部と第３バスバー部とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、第１バスバー部の延在方向に対して直交する方向に検出軸を有する。第２磁気センサは、第１バスバー部と第３バスバー部とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、第３バスバー部の延在方向に対して直交する方向に検出軸を有する。
本発明の一形態においては、第２バスバー部は、第１バスバー部および第３バスバー部の各々に対して間隔を置いて平行に並んで延在する平行部を含む。第１バスバー部を上記電流が流れる方向および第３バスバー部を上記電流が流れる方向と、第２バスバー部の平行部を上記電流が流れる方向とは反対である。第１磁気センサは、互いに対向する第１バスバー部と第２バスバー部の平行部との間に位置する。第２磁気センサは、互いに対向する第２バスバー部の平行部と第３バスバー部との間に位置する。第１磁気センサおよび第２磁気センサの各々は、第１バスバー部と第２バスバー部の平行部と第３バスバー部とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、第２バスバー部の平行部の延在方向に対して直交する方向に検出軸を有する。
本発明の一形態においては、上記検出軸の方向において、第１バスバー部、第２バスバー部および第３バスバー部の各幅の寸法は、互いに平行に対向して隣接するバスバー部同士の間の間隔の寸法の１．５倍以上である。
本発明の一形態においては、上記検出軸の方向において、第１バスバー部と第２バスバー部の平行部との間の間隔と、第２バスバー部の平行部と第３バスバー部との間の間隔とが等しい。
本発明の一形態においては、第２バスバー部の平行部の延在方向の長さの寸法は、第２バスバー部の幅の寸法以上である。
本発明の一形態においては、第１バスバー部および第３バスバー部は横断面において、第２バスバー部の平行部の中心点を中心として互いに点対称に位置している。第１磁気センサおよび第２磁気センサは横断面において、第２バスバー部の平行部の中心点を中心として互いに点対称に位置している。
本発明の一形態においては、第１バスバー部および第３バスバー部は横断面において、上記検出軸の方向における第２バスバー部の平行部の中心線を中心として互いに線対称に位置している。第１磁気センサおよび第２磁気センサは横断面において、上記検出軸の方向における第２バスバー部の平行部の中心線を中心として互いに線対称に位置している。
本発明の一形態においては、第２バスバー部は、第１バスバー部の他端と第２バスバー部の平行部の一端とを連結する第１連結部と、第２バスバー部の平行部の他端と第３バスバー部の一端とを連結する第２連結部とを含む。第２バスバー部の第１連結部は、側面視にて直線状に延在して第１バスバー部および第２バスバー部の平行部の各々と直交している。第２バスバー部の第２連結部は、側面視にて直線状に延在して第２バスバー部の平行部および第３バスバー部の各々と直交している。
本発明の一形態においては、第２バスバー部は、第１バスバー部の他端と第２バスバー部の平行部の一端とを連結する第１連結部と、第２バスバー部の平行部の他端と第３バスバー部の一端とを連結する第２連結部とを含む。第２バスバー部の第１連結部および第２連結部の各々は、側面視にて第２バスバー部の平行部から離れる側に凸状に湾曲した形状を有している。
本発明の一形態においては、第２バスバー部は、第１バスバー部の他端と第３バスバー部の一端とを連結する連結部からなる。連結部は、第１バスバー部の他端と連結され、第１バスバー部の延在方向にて第１バスバー部から離れる側に凸状に湾曲した形状を有する第１連結部と、第３バスバー部の一端と連結され、第３バスバー部の延在方向にて第３バスバー部から離れる側に凸状に湾曲した形状を有する第２連結部とを含む。
本発明の一形態においては、第２バスバー部は、第１バスバー部の他端と第３バスバー部の一端とを連結する連結部からなる。連結部は平板状の形状を有する。
本発明の一形態においては、第１磁気センサおよび第２磁気センサの各々は、バスバーを流れる上記電流により発生する磁界の強さを奇関数入出力特性を有して検出する。
本発明の一形態においては、第１磁気センサおよび第２磁気センサの各検出値を演算することにより上記電流の値を算出する算出部をさらに備える。
本発明の一形態においては、バスバーを流れる上記電流により発生する磁界の強さについて、第１磁気センサの検出値の位相と第２磁気センサの検出値の位相とが逆相である。算出部が減算器または差動増幅器である。
本発明の一形態においては、バスバーを流れる上記電流により発生する磁界の強さについて、第１磁気センサの検出値の位相と第２磁気センサの検出値の位相とが同相である。算出部が加算器または加算増幅器である。
本発明によれば、外部磁界による影響を低減可能な電流センサを容易に製造できる。
本発明の実施形態１に係る電流センサの構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態１に係る電流センサのバスバーと外部配線とを接続する状態の第１の例を示す斜視図である。 本発明の実施形態１に係る電流センサのバスバーと外部配線とを接続する状態の第２の例を示す斜視図である。 本発明の実施形態１に係る電流センサを図１のＩＶ−ＩＶ線矢印方向から見た断面図において、発生する磁界を模式的に示す図である。 第１バスバー部と第２バスバー部の平行部とを互いに点対称に配置し、かつ、第１磁気センサと第２磁気センサとを互いに点対称に配置した状態を示す断面図である。 第１バスバー部と第２バスバー部の平行部とを互いに線対称に配置し、かつ、第１磁気センサと第２磁気センサとを互いに線対称に配置した状態を示す断面図である。 本発明の実施形態２に係る電流センサの構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態２に係る電流センサの構成を示す側面図である。 本発明の実施形態２に係る電流センサを図８のＩＸ−ＩＸ線矢印方向から見た断面図において、発生する磁界を模式的に示す図である。 本発明の実施形態２に係る電流センサのバスバー周辺における、バスバーを流れる測定対象の電流により発生する磁界の磁束密度をシミュレーションした結果を示す磁束線図である。 本発明の実施形態２に係る電流センサのバスバー周辺における、バスバーを流れる測定対象の電流により発生する磁界の磁束密度をシミュレーションした結果を示す等高線図である。 比較例に係る電流センサが備えるバスバーの形状を示す平面図である。 比較例に係る電流センサのバスバー周辺における、バスバーを流れる測定対象の電流により発生する磁界の磁束密度をシミュレーションした結果を、図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線矢印方向から見た断面に示した等高線図である。 本発明の実施形態２に係る電流センサにおいて、図１１中の左右方向における第２バスバー部の平行部の中央部から図１１中の上下方向に離れた距離と、磁束密度との関係を示すグラフである。 比較例に係る電流センサにおいて、図１３中の左右方向における第１バスバー部の中央部または第２バスバー部の中央部から図１３中の上下方向に離れた距離と、磁束密度との関係を示すグラフである。 本発明の実施形態３に係る電流センサの構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態４に係る電流センサの構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態５に係る電流センサの構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態６に係る電流センサの構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態７に係る電流センサの構成を示す斜視図である。
以下、本発明の実施形態１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。
(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斜視図である。図２は、本実施形態に係る電流センサのバスバーと外部配線とを接続する状態の第１の例を示す斜視図である。図３は、本実施形態に係る電流センサのバスバーと外部配線とを接続する状態の第２の例を示す斜視図である。
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、測定対象の電流が流れるバスバー１１０を備える。また、電流センサ１００は、バスバー１１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界の強さを奇関数入出力特性を有して検出する、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１を備える。
さらに、電流センサ１００は、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１の各検出値を減算することにより上記電流の値を算出する算出部である、減算器１３０を備える。
以下、各構成について詳細に説明する。
バスバー１１０は、電気的に直列に接続されている第１バスバー部１１１、第２バスバー部および第３バスバー部１１３を含む。第１バスバー部１１１と第３バスバー部１１３とは、互いの間に間隔を置いて平行に並んで延在し、第２バスバー部によって互いに接続されている。
本実施形態においては、第２バスバー部は、第１バスバー部１１１および第３バスバー部１１３の各々に対して間隔を置いて平行に並んで延在する平行部１１２を含む。また、第２バスバー部は、第１バスバー部１１１の長手方向の他端と第２バスバー部の平行部１１２の長手方向の一端とを連結する第１連結部１１４と、第２バスバー部の平行部１１２の長手方向の他端と第３バスバー部１１３の長手方向の一端とを連結する第２連結部１１５とを含む。
第１バスバー部１１１と第２バスバー部の平行部１１２と第３バスバー部１１３とは、等間隔に配置されている。第１バスバー部１１１、第２バスバー部の平行部１１２および第３バスバー部１１３の各々は、直方体状の形状を有している。ただし、第１バスバー部１１１、第２バスバー部の平行部１１２および第３バスバー部１１３の各々の形状は直方体状に限られず、たとえば円柱状であってもよい。
第２バスバー部の第１連結部１１４は、側面視にて直線状に延在して第１バスバー部１１１および第２バスバー部の平行部１１２の各々と直交している。第２バスバー部の第２連結部１１５は、側面視にて直線状に延在して第２バスバー部の平行部１１２および第３バスバー部１１３の各々と直交している。
第２バスバー部の第１連結部１１４および第２連結部１１５の各々は、直方体状の形状を有している。ただし、第２バスバー部の第１連結部１１４および第２連結部１１５の各々の形状は直方体状に限られず、たとえば円柱状であってもよい。
上記のように、バスバー１１０は、側面視にてＳ字状の形状を有している。本実施形態のように、折り返すように曲折した形状を有する１つのバスバー部材によってバスバー１１０を構成することにより、機械的強度が高くシンメトリーな形状を有するバスバー１１０を得ることができる。ただし、バスバー１１０の形状はこれに限られず、第１バスバー部１１１と第２バスバー部と第３バスバー部１１３とを有していればよい。
本実施形態においては、バスバー１１０は、アルミニウムで構成されている。ただし、バスバー１１０の材料はこれに限られず、銀、銅などの金属、またはこれらの金属を含む合金でもよい。
また、バスバー１１０は、表面処理を施されていてもよい。たとえば、ニッケル、錫、銀、銅などの金属またはこれらの金属を含む合金からなる、少なくとも１層のめっき層が、バスバー１１０の表面に設けられていてもよい。
本実施形態においては、薄板をプレス加工することによりバスバー１１０が形成されている。ただし、バスバー１１０の形成方法はこれに限られず、切削，鋳造または鍛造などの方法でバスバー１１０が形成されていてもよい。
第１バスバー部１１１を電流が流れる方向１１と、第３バスバー部１１３を電流が流れる方向１５とは同じである。第１バスバー部１１１を電流が流れる方向１１、および第３バスバー部１１３を電流が流れる方向１５と、第２バスバー部の平行部１１２を電流が流れる方向１３とは反対である。第２バスバー部の第１連結部１１４を電流が流れる方向１２と、第２バスバー部の第２連結部１１５を電流が流れる方向１４とは同じである。
図２または図３に示すようにバスバー１１０ａ，１１０ｂと外部配線とを接続することで、上記のように電流が流れる。外部配線は、入力端子を有する入力配線１７０と、出力端子を有する出力配線１７１とを含む。入力配線１７０の入力端子と、出力配線１７１の出力端子とは、それぞれ、円環状の部分を有している。
第１の例に係るバスバー１１０ａにおいては、図２に示すように、第１バスバー部１１１の長手方向の一端に第１貫通孔１１１ｈが設けられており、第３バスバー部１１３の長手方向の他端に第２貫通孔１１３ｈが設けられている。第１貫通孔１１１ｈおよび第２貫通孔１１３ｈの各々は、バスバー１１０ａの幅方向に延在している。
入力配線１７０の入力端子の円環状の部分と第１貫通孔１１１ｈとワシャ１８１とにボルト１９０を挿通して、該ボルト１９０とナット１８０とを締結することにより、第１バスバー部１１１と入力配線１７０とが接続される。
出力配線１７１の出力端子の円環状の部分と第２貫通孔１１３ｈとワシャ１８１とにボルト１９０を挿通して、該ボルト１９０とナット１８０とを締結することにより、第３バスバー部１１３と出力配線１７１とが接続される。
第２の例に係るバスバー１１０ｂにおいては、図３に示すように、第１バスバー部１１１の長手方向の一端に第１雌ねじ１１１ｓが設けられており、第３バスバー部１１３の長手方向の他端に第２雌ねじ１１３ｓが設けられている。第１雌ねじ１１５ｓおよび第２雌ねじ１１３ｓの各々は、第１バスバー部１１１と第２バスバー部の平行部１１２と第３バスバー部１１３とが並ぶ方向に延在している。
入力配線１７０の入力端子の円環状の部分にボルト１９０を挿通して、該ボルト１９０と第１雌ねじ１１１ｓとを締結することにより、第１バスバー部１１１と入力配線１７０とが接続される。出力配線１７１の出力端子の円環状の部分にボルト１９０を挿通して、該ボルト１９０と第２雌ねじ１１３ｓとを締結することにより、第３バスバー部１１３と出力配線１７１とが接続される。
第２の例に係るバスバー１１０ｂにおいては、外部配線との接続用のナットが不要となるため、第１の例に係るバスバー１１０ａに比較して外部配線との接続が容易になる。
上記の第１の例または第２の例のように接続することにより、第１バスバー部１１１に入力された電流は、第２バスバー部の第１連結部１１４、平行部１１２および第２連結部１１５をこの順に流れて第３バスバー部１１３から出力される。
なお、バスバー１１０と外部配線との接続方法は上記に限られず、第１バスバー部１１１を電流が流れる方向、および第３バスバー部１１３を電流が流れる方向と、第２バスバー部の平行部１１２を電流が流れる方向とが、反対となるように接続されていればよい。
よって、第１バスバー部１１１が出力配線に接続され、第３バスバー部１１３が入力配線に接続されていてもよい。
図１に示すように、第１磁気センサ１２０は、互いに対向する第１バスバー部１１１と第２バスバー部の平行部１１２との間に位置している。第２磁気センサ１２１は、互いに対向する第２バスバー部の平行部１１２と第３バスバー部１１３との間に位置している。
第１磁気センサ１２０は、第１バスバー部１１１と第３バスバー部１１３とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、第１バスバー部１１１の延在方向に対して直交する方向である、図１中の矢印１２０ａで示す方向に検出軸を有する。
本実施形態においては、第１磁気センサ１２０は、第１バスバー部１１１と第２バスバー部の平行部１１２と第３バスバー部１１３とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、第２バスバー部の平行部１１２の延在方向に対して直交する方向である、図１中の矢印１２０ａで示す方向に検出軸を有する。
第２磁気センサ１２１は、第１バスバー部１１１と第３バスバー部１１３とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、第３バスバー部１１３の延在方向に対して直交する方向である、図１中の矢印１２１ａで示す方向に検出軸を有する。
本実施形態においては、第２磁気センサ１２１は、第１バスバー部１１１と第２バスバー部の平行部１１２と第３バスバー部１１３とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、第２バスバー部の平行部１１２の延在方向に対して直交する方向である、図１中の矢印１２１ａで示す方向に検出軸を有する。
第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１は、検出軸の一方向に向いた磁界を検出した場合に正の値で出力し、かつ、検出軸の一方向とは反対方向に向いた磁界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。すなわち、バスバー１１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界の強さについて、第１磁気センサ１２０の検出値の位相と、第２磁気センサ１２１の検出値の位相とは、逆相である。
第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１としては、ＡＭＲ(Anisotropic Magneto Resistance)、ＧＭＲ(Giant Magneto Resistance)、ＴＭＲ(Tunnel Magneto Resistance)、ＢＭＲ(Balistic Magneto Resistance)、ＣＭＲ(Colossal Magneto Resistance)などの磁気抵抗素子を有する磁気センサを用いることができる。特に、奇関数入出力特性を有するバーバーポール構造のＡＭＲ素子を用い、ホイートストンブリッジ型のブリッジ回路またはその半分の回路構成であるハーフ・ブリッジ回路を構成した磁気センサを用いることができる。
その他にも、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１として、ホール素子を有する磁気センサ、磁気インピーダンス効果を利用するＭＩ(Magneto Impedance)素子を有する磁気センサまたはフラックスゲート型磁気センサなどを用いることができる。
第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１にバイアスをかける場合は、バーバーポール構造を用いる方法に限られず、コイルの周囲に発生する誘導磁界、永久磁石の磁界、またはこれらを組み合わせた磁界を用いてバイアスをかけてもよい。
第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１においては、励磁コイル部を有さない開ループ式の磁界測定を行なってもよい。この場合、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１は、上記の素子の出力を直線的に増幅するまたは補正しつつ増幅する増幅器および変換器を経由して出力する。
または、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１においては、励磁コイル部を有する閉ループ式の磁界測定を行なってもよい。この場合、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１の各々は、励磁コイルの閉ループが構成されたセンサ回路を含む。
このセンサ回路においては、励磁コイル部に、励磁コイル駆動部から駆動電流が供給される。この駆動電流が励磁コイルを流れることにより発生する磁界は、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１に印加される。第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１にはバスバー１１０を流れた測定対象の電流によって発生する磁界も印加される。そのため、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１には、励磁コイルから発生する磁界とバスバー１１０を流れた測定対象の電流によって発生する磁界とが重なって印加される。
このように第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１に重なって印加された磁界の強さは、いわゆる重ねの理にしたがって、それらを重ね合わせた値となる。励磁コイル駆動部は、負帰還の働きにより第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１に重なって印加される磁界の強さが０となるように、励磁コイル部に駆動電流を供給する。このときの駆動電流を電流検出抵抗器と増幅器とによって測定することにより、バスバー１１０を流れた測定対象の電流によって発生する磁界の強さを間接的に測定することができる。
このように、閉ループ式の磁界測定を行なう場合は、一定の強さ(略０)の磁界が第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１に印加された状態で測定を行なうため、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１の入出力特性(入力磁界と出力電圧との関係)の非線形性が測定結果の直線性に及ぼす影響を低減できる。
第１磁気センサ１２０は、第１接続配線１４１によって減算器１３０と電気的に接続されている。第２磁気センサ１２１は、第２接続配線１４２によって減算器１３０と電気的に接続されている。
減算器１３０は、第１磁気センサ１２０の検出値から、第２磁気センサ１２１の検出値を減算することにより、バスバー１１０を流れる測定対象の電流の値を算出する。なお、本実施形態においては、算出部として減算器１３０を用いているが、算出部はこれに限られず、差動増幅器などでもよい。
以下、電流センサ１００の動作について説明する。
図４は、本実施形態に係る電流センサ１００を図１のＩＶ−ＩＶ線矢印方向から見た断面図において、発生する磁界を模式的に示す図である。図４においては、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１の検出軸方向をＸ方向、第１バスバー部１１１と第２バスバー部の平行部１１２と第３バスバー部１１３とが並ぶ方向をＹ方向として示している。なお、第２バスバー部の平行部１１２の延在方向がＺ方向である。
図４に示すように、第１バスバー部１１１に電流が流れることにより、いわゆる右ねじの法則によって図中の右回りに周回する磁界１１１ｅが発生する。同様に、第２バスバー部の平行部１１２に電流が流れることにより、図中の左回りに周回する磁界１１２ｅが発生する。第３バスバー部１１３に電流が流れることにより、図中の右回りに周回する磁界１１３ｅが発生する。
その結果、第１磁気センサ１２０には、矢印１２０ａで示す検出軸の方向において、図中の左向きの磁界が印加される。一方、第２磁気センサ１２１には、矢印１２１ａで示す検出軸の方向において、図中の右向きの磁界が印加される。
よって、第１磁気センサ１２０の検出した磁界の強さを示す検出値を正の値とすると、第２磁気センサ１２１の検出した磁界の強さを示す検出値は負の値となる。第１磁気センサ１２０の検出値と第２磁気センサ１２１の検出値とは、減算器１３０に送信される。
減算器１３０は、第１磁気センサ１２０の検出値から第２磁気センサ１２１の検出値を減算する。その結果、第１磁気センサ１２０の検出値の絶対値と、第２磁気センサ１２１の検出値の絶対値とが加算される。この加算結果から、バスバー１１０を流れた測定対象の電流の値が算出される。
本実施形態に係る電流センサ１００においては、第１磁気センサ１２０と第２磁気センサ１２１との間に、第２バスバー部が位置しているため、外部磁界源は、物理的に第１磁気センサ１２０と第２磁気センサ１２１との間に位置することができない。
そのため、外部磁界源から第１磁気センサ１２０に印加される磁界のうちの矢印１２０ａで示す検出軸の方向における磁界成分の向きと、外部磁界源から第２磁気センサ１２１に印加される磁界のうちの矢印１２１ａで示す検出軸の方向における磁界成分の向きとは、同じ向きとなる。よって、第１磁気センサ１２０の検出した外部磁界の強さを示す検出値を正の値とすると、第２磁気センサ１２１の検出した外部磁界の強さを示す検出値も正の値となる。
その結果、減算器１３０が第１磁気センサ１２０の検出値から第２磁気センサ１２１の検出値を減算することにより、第１磁気センサ１２０の検出値の絶対値と、第２磁気センサ１２１の検出値の絶対値とが減算される。これにより、外部磁界源からの磁界は、ほとんど検出されなくなる。すなわち、外部磁界の影響が低減される。
本実施形態の変形例として、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１において、検出値が正となる検出軸の方向を互いに反対方向(１８０°反対)にしてもよい。この場合、第１磁気センサ１２０の検出した外部磁界の強さを示す検出値を正の値とすると、第２磁気センサ１２１の検出した外部磁界の強さを示す検出値は負の値となる。
一方、バスバー１１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界の強さについて、第１磁気センサ１２０の検出値の位相と、第２磁気センサ１２１の検出値の位相とは同相となる。
本変形例においては、算出部として減算器１３０に代えて加算器または加算増幅器を用いる。外部磁界の強さについては、加算器または加算増幅器が第１磁気センサ１２０の検出値と第２磁気センサ１２１の検出値とを加算することにより、第１磁気センサ１２０の検出値の絶対値と、第２磁気センサ１２１の検出値の絶対値とが減算される。これにより、外部磁界源からの磁界は、ほとんど検出されなくなる。すなわち、外部磁界の影響が低減される。
一方、バスバー１１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界の強さについては、加算器または加算増幅器が第１磁気センサ１２０の検出値と第２磁気センサ１２１の検出値とを加算することにより、第１磁気センサ１２０の検出値の絶対値と、第２磁気センサ１２１の検出値の絶対値とが加算される。この加算結果から、バスバー１１０を流れた測定対象の電流の値が算出される。
このように、第１磁気センサ１２０と第２磁気センサ１２１との入出力特性を互いに逆の極性にしつつ、減算器１３０に代えて加算器または加算増幅器を算出部として用いてもよい。
なお、本実施形態における電流センサ１００においては、第１バスバー部１１１および第３バスバー部１１３は横断面において、第２バスバー部の平行部１１２の中心点を中心として互いに点対称に位置している。かつ、第１バスバー部１１１および第３バスバー部１１３は横断面において、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１の検出軸の方向における第２バスバー部の平行部１１２の中心線を中心として互いに線対称に位置している。
また、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１は横断面において、第２バスバー部の平行部１１２の中心点を中心として互いに点対称に位置している。かつ、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１は横断面において、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１の検出軸の方向における第２バスバー部の平行部１１２の中心線を中心として互いに線対称に位置している。
ここで、上記の配置により得られる効果について説明する。
図５は、第１バスバー部と第２バスバー部の平行部とを互いに点対称に配置し、かつ、第１磁気センサと第２磁気センサとを互いに点対称に配置した状態を示す断面図である。図５においては、図４と同一の断面視で示している。
図５に示すように、第１バスバー部１１１および第３バスバー部１１３は横断面において、第２バスバー部の平行部１１２の中心点１１２ｃを中心として互いに点対称に位置している。また、第１磁気センサ１２０ｙおよび第２磁気センサ１２１ｙは横断面において、第２バスバー部の平行部１１２の中心点１１２ｃを中心として互いに点対称に位置している。
この配置の場合、バスバー１１０を流れる測定対象の電流により発生し、第２バスバー部の平行部１１２を周回する磁界１１２ｅは、第１磁気センサ１２０ｙおよび第２磁気センサ１２１ｙの各々に、等価で逆方向に印加される。その結果、減算器１３０が第１磁気センサ１２０ｙの検出値から第２磁気センサ１２１ｙの検出値を減算することにより、磁界１１２ｅの検出値は２倍になる。
一方、外部磁界源が第１磁気センサ１２０ｙおよび第２磁気センサ１２１ｙに対して十分遠方にある場合、外部磁界は、第１磁気センサ１２０ｙおよび第２磁気センサ１２１ｙの各々に、等価で等方向に印加される。その結果、減算器１３０が第１磁気センサ１２０ｙの検出値から第２磁気センサ１２１ｙの検出値を減算することにより、外部磁界の検出値は０になる。
このように点対称に配置された第１磁気センサ１２０ｙおよび第２磁気センサ１２１ｙは、バスバー１１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界を等しく反映した検出値を示す。そのため、バスバー１１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界の強さとそれから算出されるバスバー１１０を流れる測定対象の電流の値との線形性を高めることができる。
図６は、第１バスバー部と第２バスバー部の平行部とを互いに線対称に配置し、かつ、第１磁気センサと第２磁気センサとを互いに線対称に配置した状態を示す断面図である。図６においては、図４と同一の断面視で示している。
図６に示すように、第１バスバー部１１１および第３バスバー部１１３は横断面において、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１の検出軸の方向における第２バスバー部の平行部１１２の中心線１１２ｘを中心として互いに線対称に位置している。
また、第１磁気センサ１２０ｚおよび第２磁気センサ１２１ｚは横断面において、第１磁気センサ１２０ｚおよび第２磁気センサ１２１ｚの検出軸の方向における第２バスバー部の平行部１１２の中心線１１２ｘを中心として互いに線対称に位置している。
この配置の場合、バスバー１１０を流れる測定対象の電流により発生し、第２バスバー部の平行部１１２を周回する磁界１１２ｅは、第１磁気センサ１２０ｚおよび第２磁気センサ１２１ｚの各々に、等価で逆方向に印加される。その結果、減算器１３０が第１磁気センサ１２０ｚの検出値から第２磁気センサ１２１ｚの検出値を減算することにより、磁界１１２ｅの検出値は２倍になる。
一方、外部磁界源が第１磁気センサ１２０ｚおよび第２磁気センサ１２１ｚに対して十分遠方にある場合、外部磁界は、第１磁気センサ１２０ｚおよび第２磁気センサ１２１ｚの各々に、等価で等方向に印加される。その結果、減算器１３０が第１磁気センサ１２０ｚの検出値から第２磁気センサ１２１ｚの検出値を減算することにより、外部磁界の検出値は０になる。
さらに、外部磁界源１０が第１磁気センサ１２０ｚおよび第２磁気センサ１２１ｚに対して近傍にある場合、矢印１２０ａで示す第１磁気センサ１２０ｚの検出軸の方向における外部磁界源１０と第１磁気センサ１２０ｚとの距離Ｌ1と、矢印１２１ａで示す第２磁気センサ１２１ｚの検出軸の方向における外部磁界源１０と第２磁気センサ１２１ｚとの距離Ｌ2とは等しくなる。
よって、外部磁界源１０が近傍にある場合も、外部磁界は、第１磁気センサ１２０ｚおよび第２磁気センサ１２１ｚの各々に、等価で等方向に印加される。その結果、減算器１３０が第１磁気センサ１２０ｚの検出値から第２磁気センサ１２１ｚの検出値を減算することにより、外部磁界の検出値は０になる。
なお、矢印１２０ａで示す第１磁気センサ１２０ｚの検出軸の方向に対して直交する方向における外部磁界源１０と第１磁気センサ１２０ｚとの距離Ｌ3と、矢印１２１ａで示す第２磁気センサ１２１ｚの検出軸の方向に対して直交する方向における外部磁界源１０と第２磁気センサ１２１ｚとの距離Ｌ4とは異なるが、この方向の磁界成分は第１磁気センサ１２０ｚおよび第２磁気センサ１２１ｚにおいて検出されない。
このように線対称に配置された第１磁気センサ１２０ｚおよび第２磁気センサ１２１ｚは、バスバー１１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界を等しく反映した検出値を示す。そのため、バスバー１１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界の強さとそれから算出されるバスバー１１０を流れる測定対象の電流の値との線形性を高めることができる。さらに、外部磁界源１０が第１磁気センサ１２０ｚおよび第２磁気センサ１２１ｚの近傍に位置する場合にも、外部磁界の影響を低減することができる。
本実施形態に係る電流センサ１００は、上記の点対称配置および線対称配置の両方を満たしているため、外部磁界源１０の位置に関わらず、バスバー１１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界の強さとそれから算出されるバスバー１１０を流れる測定対象の電流の値との線形性を高めつつ、外部磁界の影響を低減することができる。
また、電流センサ１００において、バスバー１１０を流れる測定対象の電流によって第１バスバー部１１１と第２バスバー部の平行部１１２との間に発生する磁界は、各バスバー部からの距離による変化が比較的小さい。そのため、第１磁気センサ１２０の配置に高い精度は要求されない。
同様に、バスバー１１０を流れる測定対象の電流によって第２バスバー部の平行部１１２と第３バスバー部１１３との間に発生する磁界は、各バスバー部からの距離による変化が比較的小さい。そのため、第２磁気センサ１２１の配置に高い精度は要求されない。よって、電流センサ１００は容易に製造できる。
本実施形態においては、第２バスバー部の平行部１１２の延在方向の長さの寸法は、第２バスバー部の幅の寸法以上である。これにより、第１磁気センサ１２０を第２バスバー部の第１連結部１１４から所定の距離以上離して配置することができる。また、第２磁気センサ１２１を第２バスバー部の第２連結部１１５から所定の距離以上離して配置することができる。その結果、第２バスバー部の平行部１１２の延在方向において、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１の配置に高い精度は要求されない。よって、電流センサ１００は容易に製造できる。
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。本実施形態に係る電流センサ２００は、バスバーの幅を広くしている点のみ実施形態１に係る電流センサ１００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
(実施形態２)
図７は、本発明の実施形態２に係る電流センサ２００の構成を示す斜視図である。図８は、本実施形態に係る電流センサ２００の構成を示す側面図である。図７，８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、測定対象の電流が流れるバスバー２１０を備える。また、電流センサ２００は、バスバー２１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界の強さを奇関数入出力特性を有して検出する、第１磁気センサ２２０および第２磁気センサ２２１を備える。
さらに、電流センサ２００は、第１磁気センサ２２０および第２磁気センサ２２１の各検出値を減算することにより上記電流の値を算出する算出部である、減算器２３０を備える。
バスバー２１０は、電気的に直列に接続されている第１バスバー部２１１、第２バスバー部および第３バスバー部２１３を含む。第１バスバー部２１１と第３バスバー部２１３とは、互いの間に間隔を置いて平行に並んで延在し、第２バスバー部によって互いに接続されている。
本実施形態においては、第２バスバー部は、第１バスバー部２１１および第３バスバー部２１３の各々に対して間隔を置いて平行に並んで延在する平行部２１２を含む。また、第２バスバー部は、第１バスバー部２１１の長手方向の他端と第２バスバー部の平行部２１２の長手方向の一端とを連結する第１連結部２１４と、第２バスバー部の平行部２１２の長手方向の他端と第３バスバー部２１３の長手方向の一端とを連結する第２連結部２１５とを含む。
第１バスバー部２１１と第２バスバー部の平行部２１２と第３バスバー部２１３とは、等間隔に配置されている。すなわち、第１バスバー部２１１と第２バスバー部の平行部２１２との間の間隔の寸法Ｇ1と、第２バスバー部の平行部２１２と第３バスバー部２１３との間の間隔の寸法Ｇ2とは等しい。
第２バスバー部の第１連結部２１４は、側面視にて直線状に延在して第１バスバー部２１１および第２バスバー部の平行部２１２の各々と直交している。第２バスバー部の第２連結部２１５は、側面視にて直線状に延在して第２バスバー部の平行部２１２および第３バスバー部２１３の各々と直交している。
図７，８に示すように、第１磁気センサ２２０は、互いに対向する第１バスバー部２１１と第２バスバー部の平行部２１２との間に位置している。第２磁気センサ２２１は、互いに対向する第２バスバー部の平行部２１２と第３バスバー部２１３との間に位置している。
第１磁気センサ２２０は、第１バスバー部２１１と第３バスバー部２１３とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、第１バスバー部２１１の延在方向に対して直交する方向である、図７中の矢印２２０ａで示す方向に検出軸を有する。
本実施形態においては、第１磁気センサ２２０は、第１バスバー部２１１と第２バスバー部の平行部２１２と第３バスバー部２１３とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、第２バスバー部の平行部２１２の延在方向に対して直交する方向である、図７中の矢印２２０ａで示す方向に検出軸を有する。
第２磁気センサ２２１は、第１バスバー部２１１と第３バスバー部２１３とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、第３バスバー部２１３の延在方向に対して直交する方向である、図７中の矢印２２１ａで示す方向に検出軸を有する。
本実施形態においては、第２磁気センサ２２１は、第１バスバー部２１１と第２バスバー部の平行部２１２と第３バスバー部２１３とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、第２バスバー部の平行部２１２の延在方向に対して直交する方向である、図７中の矢印２２１ａで示す方向に検出軸を有する。
第１磁気センサ２２０および第２磁気センサ２２１は、検出軸の一方向に向いた磁界を検出した場合に正の値で出力し、かつ、検出軸の一方向とは反対方向に向いた磁界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。
第１磁気センサ２２０は、第１接続配線２４１によって減算器２３０と電気的に接続されている。第２磁気センサ２２１は、第２接続配線２４２によって減算器２３０と電気的に接続されている。
減算器２３０は、第１磁気センサ２２０の検出値から、第２磁気センサ２２１の検出値を減算することにより、バスバー２１０を流れる測定対象の電流の値を算出する。
図７中の矢印２２０ａ，２２１ａで示す第１および第２磁気センサ２２０，２２１の検出軸の方向において、第１バスバー部２１１、第２バスバー部および第３バスバー部２１３の各幅の寸法Ｈは、互いに隣接するバスバー部同士の間の間隔の寸法Ｇ1，Ｇ2の１．５倍である。
よって、第１バスバー部２１１の幅の寸法Ｈ、第２バスバー部の幅の寸法Ｈ、および、第３バスバー部２１３の幅の寸法Ｈは、各々１．５Ｇ1である。後述するように、第１バスバー部２１１の幅の寸法Ｈ、第２バスバー部の幅の寸法Ｈ、および、第３バスバー部２１３の幅の寸法Ｈは、各々１．５Ｇ1以上であることが好ましく、各々２．０Ｇ1以上であることがさらに好ましい。なお、第１バスバー部２１１、第２バスバー部および第３バスバー部２１３の各幅の寸法は、互いに異なっていてもよい。
本実施形態においては、１つの板状のバスバー部材を曲げ加工することによってバスバー２１０が形成されている。
第１バスバー部２１１を電流が流れる方向２１と、第３バスバー部２１３を電流が流れる方向２５とは同じである。第１バスバー部２１１を電流が流れる方向２１、および第３バスバー部２１３を電流が流れる方向２５と、第２バスバー部の平行部２１２を電流が流れる方向２３とは反対である。第２バスバー部の第１連結部２１４を電流が流れる方向２２と、第２バスバー部の第２連結部２１５を電流が流れる方向２４とは同じである。
本実施形態では、図２，３に示す実施形態１に係る電流センサ１００と同様に、バスバー２１０は、入力配線と出力配線とを含む外部配線に接続されている。このため、第１バスバー部２１１に入力された電流は、第２バスバー部の第１連結部２１４、平行部２１２および第２連結部２１５をこの順に流れて第３バスバー部２１３から出力される。
図９は、本実施形態に係る電流センサ２００を図８のＩＸ−ＩＸ線矢印方向から見た断面図において、発生する磁界を模式的に示す図である。図９においては、第１磁気センサ２２０および第２磁気センサ２２１の検出軸方向をＸ方向、第１バスバー部２１１と第２バスバー部の平行部２１２と第３バスバー部２１３とが並ぶ方向をＹ方向として示している。なお、第２バスバー部の平行部２１２の延在方向がＺ方向である。
図９に示すように、第１バスバー部２１１に電流が流れることにより、図中の右回りに周回する磁界２１１ｅが発生する。同様に、第２バスバー部の平行部２１２に電流が流れることにより、図中の左回りに周回する磁界２１２ｅが発生する。第３バスバー部２１３に電流が流れることにより、図中の右回りに周回する磁界２１３ｅが発生する。
その結果、第１磁気センサ２２０には、矢印２２０ａで示す検出軸の方向において、図中の左向きの磁界が印加される。一方、第２磁気センサ２２１には、矢印２２１ａで示す検出軸の方向において、図中の右向きの磁界が印加される。
よって、第１磁気センサ２２０の検出した磁界の強さを示す検出値を正の値とすると、第２磁気センサ２２１の検出した磁界の強さを示す検出値は負の値となる。第１磁気センサ２２０の検出値と第２磁気センサ２２１の検出値とは、減算器２３０に送信される。
減算器２３０は、第１磁気センサ２２０の検出値から第２磁気センサ２２１の検出値を減算する。その結果、第１磁気センサ２２０の検出値の絶対値と、第２磁気センサ２２１の検出値の絶対値とが加算される。この加算結果から、バスバー２１０を流れた測定対象の電流の値が算出される。
図１０は、本実施形態に係る電流センサ２００のバスバー２１０周辺における、バスバー２１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界の磁束密度をシミュレーションした結果を示す磁束線図である。図１１は、本実施形態に係る電流センサ２００のバスバー２１０周辺における、バスバー２１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界の磁束密度をシミュレーションした結果を示す等高線図である。図１０，１１においては、図９と同一の断面を示している。
ここで、比較例に係る電流センサを用意する。比較例に係る電流センサは、測定対象の電流が流れるバスバー９１０を備える。図１２は、比較例に係る電流センサが備えるバスバー９１０の形状を示す平面図である。図１３は、比較例に係る電流センサのバスバー９１０周辺における、バスバー９１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界の磁束密度をシミュレーションした結果を、図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線矢印方向から見た断面に示した等高線図である。
図１２に示すように、比較例に係る電流センサが備えるバスバー９１０は、互いの間に間隔を置いて平行に位置する、第１バスバー部９１１および第２バスバー部９１２を含む。バスバー９１０では、第１バスバー部９１１の一端と第２バスバー部９１２の一端とは、連結部９１３により連結されている。図１３に示すように、バスバー９１０は、薄板状に形成されている。電流は、第１バスバー部９１１から連結部９１３を通じて第２バスバー部９１２へ流れる。
図１４は、本実施形態に係る電流センサ２００において、図１１中の左右方向における第２バスバー部の平行部２１２の中央部から図１１中の上下方向に離れた距離と、磁束密度との関係を示すグラフである。図１４においては、縦軸に磁束密度(ｍＴ)、横軸に第２バスバー部の平行部２１２の表面からの距離(ｍｍ)を示している。
図１５は、比較例に係る電流センサにおいて、図１３中の左右方向における第１バスバー部９１１の中央部または第２バスバー部９１２の中央部から図１３中の上下方向に離れた距離と、磁束密度との関係を示すグラフである。図１５においては、縦軸に磁束密度(ｍＴ)、横軸にバスバー９１０の表面からの距離(ｍｍ)を示している。
シミュレーションにおいては、本実施形態および比較例における各バスバー部の横断面寸法を２ｍｍ×１０ｍｍとし、バスバーを流れる測定対象の電流の値を１００Ａとした。
図１１においては、磁束密度が、０．７ｍＴである線をＥ11、１．４ｍＴである線をＥ12、２．１ｍＴである線をＥ13、２．８ｍＴである線をＥ14、３．５ｍＴである線をＥ15、４．２ｍＴである線をＥ16、４．９ｍＴである線をＥ17、５．６ｍＴである線をＥ18、６．３ｍＴである線をＥ19で示している。
図１３においては、磁束密度が、０．６ｍＴである線をＥ1、１．２ｍＴである線をＥ2、１．８ｍＴである線をＥ3、２．４ｍＴである線をＥ4、３．０ｍＴである線をＥ5、３．６ｍＴである線をＥ6、４．２ｍＴである線をＥ7、４．８ｍＴである線をＥ8、５．４ｍＴである線をＥ9、６．０ｍＴである線をＥ10で示している。
上述の通り、本実施形態においては、第１バスバー部２１１、第２バスバー部および第３バスバー部２１３の各幅の寸法Ｈは、互いに隣接するバスバー部同士の間の間隔の寸法Ｇ1，Ｇ2の１．５倍である。
これにより、図１０に示すように、第１バスバー部２１１と第２バスバー部の平行部２１２との間に発生する磁界の磁束線、および、第２バスバー部の平行部２１２と第３バスバー部２１３との間に発生する磁界の磁束線は、図中の左右方向において各バスバー部に沿って略直線状に延びている。図中の左右方向は、第１および第２磁気センサ２２０，２２１の検出軸の方向である。
図１１，１４に示すように、本実施形態に係るバスバー２１０では、第１バスバー部２１１と第２バスバー部の平行部２１２との間において、第１バスバー部２１１の近傍に磁束密度が６．３ｍＴより高い領域が形成されている。
また、第１バスバー部２１１と第２バスバー部の平行部２１２との間において、第２バスバー部の平行部２１２側で図中の左右方向の中央部に、磁束密度が６．１ｍＴ程度でほとんど変化していない領域が形成されている。
同様に、第２バスバー部の平行部２１２と第３バスバー部２１３との間において、第３バスバー部２１３の近傍に磁束密度が６．３ｍＴより高い領域が形成されている。
また、第２バスバー部の平行部２１２と第３バスバー部２１３との間において、第２バスバー部の平行部２１２側で図中の左右方向の中央部に、磁束密度が６．１ｍＴ程度でほとんど変化していない領域が形成されている。
図１３に示すように、比較例のバスバー９１０では、第１バスバー部９１１と第２バスバー部９１２との間において、第１バスバー部９１１と第２バスバー部９１２との中間の位置までは、第１バスバー部９１１の近傍から離れるに従って磁束密度が急激に低下しており、磁束密度がほとんど変化していない領域が存在しない。同様に、第１バスバー部９１１と第２バスバー部９１２との間において、第１バスバー部９１１と第２バスバー部９１２との中間の位置までは、第２バスバー部９１２の近傍から離れるに従って磁束密度が急激に低下しており、磁束密度がほとんど変化していない領域が存在しない。
また、図１５に示すように、比較例のバスバー９１０では、第１バスバー部９１１の中央部または第２バスバー部９１２の中央部から図１３中の上下方向に離れるに従って磁束密度は急激に低下している。
よって、本実施形態に係る電流センサ２００において、第１磁気センサ２２０を第２バスバー部の平行部２１２より第１バスバー部２１１の近くに配置し、第２磁気センサ２２１を第２バスバー部の平行部２１２より第３バスバー部２１３の近くに配置することにより、磁束密度が高い領域に第１磁気センサ２２０および第２磁気センサ２２１を配置できるため、電流センサ２００のＳＮ比(signal-noise ratio)を高くすることができる。この場合、電流センサ２００の感度を向上できる。
または、本実施形態に係る電流センサ２００において、第１磁気センサ２２０を第１バスバー部２１１より第２バスバー部の平行部２１２の近くに配置し、第２磁気センサ２２１を第３バスバー部２１３より第２バスバー部の平行部２１２の近くに配置することにより、磁束密度がほとんど変化していない領域に第１磁気センサ２２０および第２磁気センサ２２１を配置できるため、第１磁気センサ２２０および第２磁気センサ２２１の配置に高い精度が要求されない。この場合、電流センサ２００を容易に製造できる。この効果は、第１バスバー部２１１、第２バスバー部および第３バスバー部２１３の各幅の寸法Ｈが、１．５Ｇ1以上である場合に安定して得られ、２．０Ｇ1以上である場合に顕著となる。
本実施形態においては、図７，８に示すように、第２バスバー部の平行部２１２の延在方向の長さの寸法Ｌ10は、第２バスバー部の幅の寸法Ｈ以上である。このようにすることにより、第１磁気センサ２２０を第２バスバー部の第１連結部２１４から所定の距離以上離して配置することができる。また、第２磁気センサ２２１を第２バスバー部の第２連結部２１５から所定の距離以上離して配置することができる。その結果、第２バスバー部の平行部２１２の延在方向において、第１磁気センサ２２０および第２磁気センサ２２１の配置に高い精度は要求されない。よって、電流センサ２００は容易に製造できる。
本実施形態に係る電流センサ２００においても、外部磁界の影響を低減することができる。また、上記のように、第１磁気センサ２２０および第２磁気センサ２２１の配置に高い精度を要求されないため、電流センサ２００は容易に製造可能である。
さらに、図１１，１３に示すように、本実施形態に係るバスバー２１０は、比較例のバスバー９１０に比較して、磁束密度が０．６ｍＴより低い領域がバスバーの近くに形成されている。すなわち、本実施形態に係るバスバー２１０の漏れ磁界は、比較例のバスバー９１０の漏れ磁界より小さい。
バスバーの漏れ磁界を小さくすることにより、電流センサ２００自体が、電流センサ２００に近接して配置される他の電流センサなどに対して外部磁界源として与える影響を低減することができる。
よって、３相交流インバータの出力電流の制御などにおいて、大電流が流れる複数の経路が互いに集合して配置される場合に、本実施形態に係る電流センサ２００を用いることにより、各経路を流れる電流の値をより正確に検出することができる。
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。本実施形態に係る電流センサ３００は、入力端子部と出力端子部とが互いに反対方向に引き出されている点のみ実施形態２に係る電流センサ２００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
(実施形態３)
図１６は、本発明の実施形態３に係る電流センサの構成を示す斜視図である。図１６においては、電流センサのバスバーのみを図示している。図１６に示すように、本発明の実施形態３に係る電流センサは、測定対象の電流が流れるバスバー３１０を備える。
また、電流センサは、バスバー３１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界の強さを奇関数入出力特性を有して検出する、図示しない第１磁気センサおよび第２磁気センサを備える。
さらに、電流センサは、第１磁気センサおよび第２磁気センサの各検出値を減算することにより上記電流の値を算出する算出部である、図示しない減算器を備える。
本実施形態においては、バスバー３１０は、電気的に直列に接続されている第１バスバー部３１１、第２バスバー部および第３バスバー部３１３を含む。第１バスバー部３１１と第３バスバー部３１３とは、互いの間に間隔を置いて平行に並んで延在し、第２バスバー部によって互いに接続されている。
第２バスバー部は、第１バスバー部３１１および第３バスバー部３１３の各々に対して間隔を置いて平行に並んで延在する平行部３１２を含む。また、第２バスバー部は、第１バスバー部３１１の長手方向の他端と第２バスバー部の平行部３１２の長手方向の一端とを連結する第１連結部３１４と、第２バスバー部の平行部３１２の長手方向の他端と第３バスバー部３１３の長手方向の一端とを連結する第２連結部３１５とを含む。
さらに、バスバー３１０は、第１バスバー部３１１に電流を入力するための入力端子部３１７と、入力端子部３１７の他端と第１バスバー部３１１の長手方向の一端とを連結する引出部３１６とを含む。本実施形態においては、第３バスバー部３１３が出力端子部となる。
入力端子部３１７と出力端子部である第３バスバー部３１３とは、同一平面上に位置し、かつ、互いに反対向きに延在している。入力端子部３１７の一端に第１貫通孔３１７ｈが設けられており、第３バスバー部３１３の長手方向の他端に第２貫通孔３１３ｈが設けられている。
本実施形態においては、第１バスバー部３１１と第２バスバー部の平行部３１２と第３バスバー部３１３とは、等間隔に配置されている。第２バスバー部の第１連結部３１４は、側面視にて直線状に延在して第１バスバー部３１１および第２バスバー部の平行部３１２の各々と直交している。第２バスバー部の第２連結部３１５は、側面視にて直線状に延在して第２バスバー部の平行部３１２および第３バスバー部３１３の各々と直交している。引出部３１６は、側面視にて直線状に延在して第１バスバー部３１１および入力端子部３１７の各々と直交している。
本実施形態に係る電流センサにおいては、入力端子部３１７と出力端子部である第３バスバー部３１３とが互いに反対方向に引き出されているため、バスバー３１０に接続される外部配線の短絡を抑制できるとともに、外部配線との接続を容易にできる。
本実施形態に係る電流センサにおいても、外部磁界の影響を低減することができる。また、第１磁気センサおよび第２磁気センサの配置に高い精度を要求されないため、電流センサは容易に製造可能である。
なお、絶縁樹脂を用いてバスバー３１０をインサート成型してもよい。この場合、第１貫通孔３１７ｈおよび第２貫通孔３１３ｈの周囲のみを露出させて、バスバー３１０のその他の部分を絶縁樹脂でモールドする。このようにすることにより、バスバー３１０の外部配線との接続部以外の部分を絶縁封止することができる。
絶縁樹脂の材料としては、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂であって、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ＡＢＳ)樹脂、ポリフェニレンスルファイド(ＰＰＳ)樹脂、液晶ポリマー(ＬＣＰ)、ポリブチレンテレフタレート(ＰＢＴ)樹脂またはポリアミド樹脂(ＰＡ)などが，耐熱性およびモールド精度の観点から好ましい。
バスバー３１０をインサート成型する場合、バスバー３１０と共に磁気センサをインサート成型してもよいし、成型された絶縁樹脂に設けられた凹部に磁気センサが収容されるようにしてもよい。
以下、本発明の実施形態４に係る電流センサについて図を参照して説明する。本実施形態に係る電流センサ４００は、第２バスバー部の第１連結部および第２連結部が湾曲している点のみ実施形態２に係る電流センサ２００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
(実施形態４)
図１７は、本発明の実施形態４に係る電流センサの構成を示す斜視図である。図１７においては、算出部を図示していない。
図１７に示すように、本発明の実施形態４に係る電流センサ４００は、測定対象の電流が流れるバスバー４１０を備える。また、電流センサ４００は、バスバー４１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界の強さを奇関数入出力特性を有して検出する第１磁気センサ４２０および第２磁気センサ４２１を備える。
さらに、電流センサ４００は、第１磁気センサ４２０および第２磁気センサ４２１の各検出値を減算することにより上記電流の値を算出する算出部である図示しない減算器を備える。
バスバー４１０は、電気的に直列に接続されている第１バスバー部４１１、第２バスバー部および第３バスバー部４１３を含む。第１バスバー部４１１と第３バスバー部４１３とは、互いの間に間隔を置いて平行に並んで延在して第２バスバー部によって互いに接続されている。
第２バスバー部は、第１バスバー部４１１および第３バスバー部４１３の各々に対して間隔を置いて平行に並んで延在する平行部４１２を含む。また、第２バスバー部は、第１バスバー部４１１の長手方向の他端と第２バスバー部の平行部４１２の長手方向の一端とを連結する第１連結部４１４と、第２バスバー部の平行部４１２の長手方向の他端と第３バスバー部４１３の長手方向の一端とを連結する第２連結部４１５とを含む。
本実施形態においては、第１バスバー部４１１と第２バスバー部の平行部４１２と第３バスバー部４１３とは、等間隔に配置されている。第２バスバー部の第１連結部４１４および第２連結部４１５の各々は、側面視にて第２バスバー部の平行部４１２から離れる側に凸状に湾曲した形状を有している。具体的には、第２バスバー部の第１連結部４１４は、図１７中の右側に凸状に湾曲している。第２バスバー部の第２連結部４１５は、図１７中の左側に凸状に湾曲している。
本実施形態のように、折り返すように湾曲した形状を有する１つのバスバー部材によってバスバー４１０を構成することにより、機械的強度が高くシンメトリーな形状を有するバスバー４１０を得ることができる。
また、本実施形態に係る電流センサ４００のバスバー４１０においては、実施形態２に係る電流センサ２００のバスバー２１０のように第２バスバー部の第１連結部２１４および第２連結部２１５において曲折しているのではなく、第１連結部４１４および第２連結部４１５において湾曲している。これにより、硬度の高い材料からなる１つの板状のバスバー部材を曲げ加工することによってバスバー４１０を形成することが可能となり、バスバー４１０の機械的強度を実施形態２のバスバー２１０より高くすることができる。
図１７に示すように、第１磁気センサ４２０は、互いに対向する第１バスバー部４１１と第２バスバー部の平行部４１２との間に位置している。第２磁気センサ４２１は、互いに対向する第２バスバー部の平行部４１２と第３バスバー部４１３との間に位置している。
第１磁気センサ４２０は、第１バスバー部４１１と第３バスバー部４１３とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、第１バスバー部４１１の延在方向に対して直交する方向である、図１７中の矢印４２０ａで示す方向に検出軸を有する。
本実施形態においては、第１磁気センサ４２０は、第１バスバー部４１１と第２バスバー部の平行部４１２と第３バスバー部４１３とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、第２バスバー部の平行部４１２の延在方向に対して直交する方向である、図１７中の矢印４２０ａで示す方向に検出軸を有する。
第２磁気センサ４２１は、第１バスバー部４１１と第３バスバー部４１３とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、第３バスバー部４１３の延在方向に対して直交する方向である、図１７中の矢印４２１ａで示す方向に検出軸を有する。
本実施形態においては、第２磁気センサ４２１は、第１バスバー部４１１と第２バスバー部の平行部４１２と第３バスバー部４１３とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、第２バスバー部の平行部４１２の延在方向に対して直交する方向である、図１７中の矢印４２１ａで示す方向に検出軸を有する。
第１磁気センサ４２０および第２磁気センサ４２１は、検出軸の一方向に向いた磁界を検出した場合に正の値で出力し、かつ、検出軸の一方向とは反対方向に向いた磁界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。
第１磁気センサ４２０は、図示しない接続配線によって減算器と電気的に接続されている。第２磁気センサ４２１は、図示しない接続配線によって減算器と電気的に接続されている。減算器は、第１磁気センサ４２０の検出値と、第２磁気センサ４２１の検出値とを減算することにより、バスバー４１０を流れる電流の値を算出する。
本実施形態に係る電流センサにおいても、外部磁界の影響を低減することができる。また、第１磁気センサおよび第２磁気センサの配置に高い精度を要求されないため、電流センサは容易に製造可能である。
以下、本発明の実施形態５に係る電流センサについて図を参照して説明する。本実施形態に係る電流センサ５００は、バスバーが厚い点が主に実施形態２に係る電流センサ２００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
(実施形態５)
図１８は、本発明の実施形態５に係る電流センサの構成を示す斜視図である。図１８においては、算出部を図示していない。
図１８に示すように、本発明の実施形態５に係る電流センサ５００は、測定対象の電流が流れるバスバー５１０を備える。また、電流センサ５００は、バスバー５１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界の強さを奇関数入出力特性を有して検出する、第１磁気センサ５２０および第２磁気センサ５２１を備える。
さらに、電流センサ５００は、第１磁気センサ５２０および第２磁気センサ５２１の各検出値を減算することにより上記電流の値を算出する算出部である、図示しない減算器を備える。
バスバー５１０は、電気的に直列に接続されている第１バスバー部５１１、第２バスバー部および第３バスバー部５１３を含む。第１バスバー部５１１と第３バスバー部５１３とは、互いの間に間隔を置いて平行に並んで延在し、第２バスバー部によって互いに接続されている。
第２バスバー部は、第１バスバー部５１１および第３バスバー部５１３の各々に対して間隔を置いて平行に並んで延在する平行部５１２を含む。また、第２バスバー部は、第１バスバー部５１１の長手方向の他端と第２バスバー部の平行部５１２の長手方向の一端とを連結する第１連結部５１４と、第２バスバー部の平行部５１２の長手方向の他端と第３バスバー部５１３の長手方向の一端とを連結する第２連結部５１５とを含む。
さらに、バスバー５１０は、第１バスバー部５１１に電流を入力するための入力端子部５１６と、第３バスバー部５１３から電流を出力するための出力端子部５１７とを含む。
本実施形態においては、第１バスバー部５１１と第２バスバー部の平行部５１２と第３バスバー部５１３とは、等間隔に配置されている。すなわち、第１バスバー部５１１と第２バスバー部の平行部５１２との間の間隔の寸法Ｇ1と、第２バスバー部の平行部５１２と第３バスバー部５１３との間の間隔の寸法Ｇ2とは等しい。
第２バスバー部の第１連結部５１４は、側面視にて直線状に延在して第１バスバー部５１１および第２バスバー部の平行部５１２の各々と直交している。第２バスバー部の第２連結部５１５は、側面視にて直線状に延在して第２バスバー部の平行部５１２および第３バスバー部５１３の各々と直交している。入力端子部５１６は、側面視にて直線状に延在して第１バスバー部５１１と直交している。出力端子部５１７は、側面視にて直線状に延在して第３バスバー部５１３と直交している。
図１８に示すように、第１磁気センサ５２０は、互いに対向する第１バスバー部５１１と第２バスバー部の平行部５１２との間に位置している。第２磁気センサ５２１は、互いに対向する第２バスバー部の平行部５１２と第３バスバー部５１３との間に位置している。
第１磁気センサ５２０は、第１バスバー部５１１と第３バスバー部５１３とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、第１バスバー部５１１の延在方向に対して直交する方向である、図１８中の矢印５２０ａで示す方向に検出軸を有する。
本実施形態においては、第１磁気センサ５２０は、第１バスバー部５１１と第２バスバー部の平行部５１２と第３バスバー部５１３とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、第２バスバー部の平行部５１２の延在方向に対して直交する方向である、図１８中の矢印５２０ａで示す方向に検出軸を有する。
第２磁気センサ５２１は、第１バスバー部５１１と第３バスバー部５１３とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、第３バスバー部５１３の延在方向に対して直交する方向である、図１８中の矢印５２１ａで示す方向に検出軸を有する。
本実施形態においては、第２磁気センサ５２１は、第１バスバー部５１１と第２バスバー部の平行部５１２と第３バスバー部５１３とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、第２バスバー部の平行部５１２の延在方向に対して直交する方向である、図１８中の矢印５２１ａで示す方向に検出軸を有する。
第１磁気センサ５２０および第２磁気センサ５２１は、検出軸の一方向に向いた磁界を検出した場合に正の値で出力し、かつ、検出軸の一方向とは反対方向に向いた磁界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。
第１磁気センサ５２０は、図示しない接続配線によって減算器と電気的に接続されている。第２磁気センサ５２１は、図示しない接続配線によって減算器と電気的に接続されている。減算器は、第１磁気センサ５２０の検出値から、第２磁気センサ５２１の検出値を減算することにより、バスバー５１０を流れる測定対象の電流の値を算出する。
本実施形態に係る電流センサ５００においては、バスバー５１０の厚さの寸法Ｔを大きくしつつ、第１バスバー部５１１における第３バスバー部５１３側とは反対側の面と、第３バスバー部５１３における第１バスバー部５１１側とは反対側の面との間の距離Ｌaを小さくしている。
具体的には、距離Ｌaを、第１磁気センサ５２０および第２磁気センサ５２１の配置に高い精度を要求されない範囲内で小さくしている。
このようにすることにより、バスバー５１０の幅の寸法Ｈと厚さの寸法Ｔとの積によって決まる断面積が大きくなってバスバー５１０の許容電流を増加しつつ、バスバー５１０の大型化を抑制することができる。その結果、電流センサ５００によって測定可能な電流値を増加しつつ、電流センサ５００の大型化を抑制することができる。
本実施形態に係る電流センサにおいても、外部磁界の影響を低減することができる。また、第１磁気センサおよび第２磁気センサの配置に高い精度を要求されないため、電流センサは容易に製造可能である。
以下、本発明の実施形態６に係る電流センサについて図を参照して説明する。本実施形態に係る電流センサ６００は、第２バスバー部に平行部が存在しない点のみ実施形態４に係る電流センサ４００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
(実施形態６)
図１９は、本発明の実施形態６に係る電流センサの構成を示す斜視図である。図１９においては、算出部を図示していない。
図１９に示すように、本発明の実施形態６に係る電流センサ６００は、測定対象の電流が流れるバスバー６１０を備える。また、電流センサ６００は、バスバー６１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界の強さを奇関数入出力特性を有して検出する、第１磁気センサ６２０および第２磁気センサ６２１を備える。
さらに、電流センサ６００は、第１磁気センサ６２０および第２磁気センサ６２１の各検出値を減算することにより上記電流の値を算出する算出部である図示しない減算器を備える。
バスバー６１０は、電気的に直列に接続されている第１バスバー部６１１、第２バスバー部および第３バスバー部６１３を含む。第１バスバー部６１１と第３バスバー部６１３とは、互いの間に間隔を置いて平行に並んで延在して第２バスバー部によって互いに接続されている。
第２バスバー部は、第１バスバー部６１１の長手方向の他端と第３バスバー部６１３の長手方向の一端とを連結する連結部からなる。連結部は、第１バスバー部６１１の長手方向の他端と連結され、第１バスバー部６１１の延在方向にて第１バスバー部６１１から離れる側に凸状に湾曲した形状を有する第１連結部６１４と、第３バスバー部６１３の長手方向の一端と連結され、第３バスバー部６１３の延在方向にて第３バスバー部６１３から離れる側に凸状に湾曲した形状を有する第２連結部６１５とを含む。
具体的には、第２バスバー部の第１連結部６１４は、図１９中の右側に凸状に湾曲している。第２バスバー部の第２連結部６１５は、図１９中の左側に凸状に湾曲している。第２バスバー部の第１連結部６１４の他端と第２連結部６１５の一端とが連結されている。
本実施形態のように、折り返すように湾曲した形状を有する１つのバスバー部材によってバスバー６１０を構成することにより、機械的強度が高くシンメトリーな形状を有するバスバー６１０を得ることができる。
また、本実施形態に係る電流センサ６００のバスバー６１０においては、実施形態２に係る電流センサ２００のバスバー２１０のように第２バスバー部の第１連結部２１４および第２連結部２１５において曲折しているのではなく、第１連結部６１４および第２連結部６１５において湾曲している。これにより、硬度の高い材料からなる１つの板状のバスバー部材を曲げ加工することによってバスバー６１０を形成することが可能となり、バスバー６１０の機械的強度を実施形態２のバスバー２１０より高くすることができる。
図１９に示すように、第１磁気センサ６２０は、第１バスバー部６１１と第２バスバー部の第１連結部６１４との間に位置している。第２磁気センサ６２１は、第２バスバー部の第２連結部６１５と第３バスバー部６１３との間に位置している。
第１磁気センサ６２０は、第１バスバー部６１１と第３バスバー部６１３とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、第１バスバー部６１１の延在方向に対して直交する方向である、図１９中の矢印６２０ａで示す方向に検出軸を有する。
第２磁気センサ６２１は、第１バスバー部６１１と第３バスバー部６１３とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、第３バスバー部６１３の延在方向に対して直交する方向である、図１９中の矢印６２１ａで示す方向に検出軸を有する。
第１磁気センサ６２０および第２磁気センサ６２１は、検出軸の一方向に向いた磁界を検出した場合に正の値で出力し、かつ、検出軸の一方向とは反対方向に向いた磁界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。
第１磁気センサ６２０は、図示しない接続配線によって減算器と電気的に接続されている。第２磁気センサ６２１は、図示しない接続配線によって減算器と電気的に接続されている。減算器は、第１磁気センサ６２０の検出値から、第２磁気センサ６２１の検出値を減算することにより、バスバー６１０を流れる測定対象の電流の値を算出する。
本実施形態に係る電流センサにおいても、外部磁界の影響を低減することができる。また、第１磁気センサおよび第２磁気センサの配置に高い精度を要求されないため、電流センサは容易に製造可能である。
以下、本発明の実施形態７に係る電流センサについて図を参照して説明する。本実施形態に係る電流センサ７００は、第２バスバー部の連結部が平板状である点のみ実施形態６に係る電流センサ６００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
(実施形態７)
図２０は、本発明の実施形態７に係る電流センサの構成を示す斜視図である。図２０においては、算出部を図示していない。
図２０に示すように、本発明の実施形態７に係る電流センサ７００は、測定対象の電流が流れるバスバー７１０を備える。また、電流センサ７００は、バスバー７１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界の強さを奇関数入出力特性を有して検出する、第１磁気センサ７２０および第２磁気センサ７２１を備える。
さらに、電流センサ７００は、第１磁気センサ７２０および第２磁気センサ７２１の各検出値を減算することにより上記電流の値を算出する算出部である、図示しない減算器を備える。
バスバー７１０は、電気的に直列に接続されている第１バスバー部７１１、第２バスバー部および第３バスバー部７１３を含む。第１バスバー部７１１と第３バスバー部７１３とは、互いの間に間隔を置いて平行に並んで延在して第２バスバー部によって互いに接続されている。
第２バスバー部は、第１バスバー部７１１の長手方向の他端と第３バスバー部７１３の長手方向の一端とを連結する連結部７１４からなる。第２バスバー部の連結部７１４は、平板状の形状を有する。
図２０に示すように、第１磁気センサ７２０は、第１バスバー部７１１と第２バスバー部の連結部７１４との間に位置している。第２磁気センサ７２１は、第２バスバー部の連結部７１４と第３バスバー部７１３との間に位置している。
第１磁気センサ７２０は、第１バスバー部７１１と第３バスバー部７１３とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、第１バスバー部７１１の延在方向に対して直交する方向である、図２０中の矢印７２０ａで示す方向に検出軸を有する。
第２磁気センサ７２１は、第１バスバー部７１１と第３バスバー部７１３とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、第３バスバー部７１３の延在方向に対して直交する方向である、図２０中の矢印７２１ａで示す方向に検出軸を有する。
第１磁気センサ７２０および第２磁気センサ７２１は、検出軸の一方向に向いた磁界を検出した場合に正の値で出力し、かつ、検出軸の一方向とは反対方向に向いた磁界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。
第１磁気センサ７２０は、図示しない接続配線によって減算器と電気的に接続されている。第２磁気センサ７２１は、図示しない接続配線によって減算器と電気的に接続されている。減算器は、第１磁気センサ７２０の検出値から、第２磁気センサ７２１の検出値を減算することにより、バスバー７１０を流れる電流の値を算出する。
本実施形態に係る電流センサにおいても、外部磁界の影響を低減することができる。また、第１磁気センサおよび第２磁気センサの配置に高い精度を要求されないため、電流センサは容易に製造可能である。
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請求の範囲によって示され、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。
１０ 外部磁界源、１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００ 電流センサ、１１０，１１０ａ，１１０ｂ，２１０，３１０，４１０，５１０，６１０，７１０，９１０ バスバー、１１１，２１１，３１１，４１１，５１１，６１１，７１１，９１１ 第１バスバー部、１１１ｅ，１１２ｅ，１１３ｅ，２１１ｅ，２１２ｅ，２１３ｅ 磁界、１１１ｈ，３１７ｈ 第１貫通孔、１１１ｓ，１１５ｓ 第１雌ねじ、１１２，２１２，３１２，４１２，５１２，９１２ 第２バスバー部の平行部、１１２ｃ 中心点、１１２ｘ 中心線、１１３，２１３，３１３，４１３，５１３，６１３，７１３ 第３バスバー部、１１３ｈ，３１３ｈ 第２貫通孔、１１３ｓ 第２雌ねじ、１１４，２１４，３１４，４１４，５１４，６１４ 第２バスバー部の第１連結部、１１５，２１５，３１５，４１５，５１５，６１５ 第２バスバー部の第２連結部、１２０，１２０ｙ，１２０ｚ，２２０，４２０，５２０，６２０，７２０ 第１磁気センサ、１２１，１２１ｙ，１２１ｚ，２２０，２２１，４２１，５２１，６２１，７２１ 第２磁気センサ、１３０，２３０ 減算器、１４１，２４１ 第１接続配線、１４２，２４２ 第２接続配線、１７０ 入力配線、１７１ 出力配線、１８０ ナット、１８１ ワシャ、１９０ ボルト、３１６ 引出部、３１７，５１６ 入力端子部、５１７ 出力端子部、７１４ 連結部、９１３ 連結部。

Claims (15)

  1. 測定対象の電流が流れるバスバーと、
    前記バスバーを流れる前記電流により発生する磁界の強さを検出する第１磁気センサおよび第２磁気センサと
    を備え、
    前記バスバーは、電気的に直列に接続されている第１バスバー部、第２バスバー部および第３バスバー部を含み、
    前記第１バスバー部と前記第３バスバー部とは、互いの間に間隔を置いて平行に並んで延在し、かつ前記第２バスバー部によって互いに接続されており、
    前記第１バスバー部を前記電流が流れる方向と、前記第３バスバー部を前記電流が流れる方向とは同じであり、
    前記第１磁気センサは、前記第１バスバー部と前記第２バスバー部との間に位置し、
    前記第２磁気センサは、前記第２バスバー部と前記第３バスバー部との間に位置し、
    前記第１磁気センサは、前記第１バスバー部と前記第３バスバー部とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、前記第１バスバー部の延在方向に対して直交する方向に検出軸を有し、
    前記第２磁気センサは、前記第１バスバー部と前記第３バスバー部とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、前記第３バスバー部の延在方向に対して直交する方向に検出軸を有する、電流センサ。
  2. 前記第２バスバー部は、前記第１バスバー部および前記第３バスバー部の各々に対して間隔を置いて平行に並んで延在する平行部を含み、
    前記第１バスバー部を前記電流が流れる方向および前記第３バスバー部を前記電流が流れる方向と、前記第２バスバー部の前記平行部を前記電流が流れる方向とは反対であり、 前記第１磁気センサは、互いに対向する前記第１バスバー部と前記第２バスバー部の前記平行部との間に位置し、
    前記第２磁気センサは、互いに対向する前記第２バスバー部の前記平行部と前記第３バスバー部との間に位置し、
    前記第１磁気センサおよび前記第２磁気センサの各々は、前記第１バスバー部と前記第２バスバー部の前記平行部と前記第３バスバー部とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、前記第２バスバー部の前記平行部の延在方向に対して直交する方向に検出軸を有する、請求項１に記載の電流センサ。
  3. 前記検出軸の方向において、前記第１バスバー部、前記第２バスバー部および前記第３バスバー部の各幅の寸法は、互いに平行に対向して隣接するバスバー部同士の間の間隔の寸法の１．５倍以上である、請求項２に記載の電流センサ。
  4. 前記検出軸の方向において、前記第１バスバー部と前記第２バスバー部の前記平行部との間の間隔と、前記第２バスバー部の前記平行部と前記第３バスバー部との間の間隔とが等しい、請求項２または３に記載の電流センサ。
  5. 前記第２バスバー部の前記平行部の前記延在方向の長さの寸法は、前記第２バスバー部の幅の寸法以上である、請求項２から４のいずれか１項に記載の電流センサ。
  6. 前記第１バスバー部および前記第３バスバー部は横断面において、前記第２バスバー部の前記平行部の中心点を中心として互いに点対称に位置し、
    前記第１磁気センサおよび前記第２磁気センサは前記横断面において、前記第２バスバー部の前記平行部の前記中心点を中心として互いに点対称に位置している、請求項２から５のいずれか１項に記載の電流センサ。
  7. 前記第１バスバー部および前記第３バスバー部は横断面において、前記検出軸の方向における前記第２バスバー部の前記平行部の中心線を中心として互いに線対称に位置し、
    前記第１磁気センサおよび前記第２磁気センサは前記横断面において、前記検出軸の方向における前記第２バスバー部の前記平行部の前記中心線を中心として互いに線対称に位置している、請求項２から６のいずれか１項に記載の電流センサ。
  8. 前記第２バスバー部は、前記第１バスバー部の他端と前記第２バスバー部の前記平行部の一端とを連結する第１連結部と、前記第２バスバー部の前記平行部の他端と前記第３バスバー部の一端とを連結する第２連結部とを含み、
    前記第２バスバー部の前記第１連結部は、側面視にて直線状に延在して前記第１バスバー部および前記第２バスバー部の前記平行部の各々と直交し、
    前記第２バスバー部の前記第２連結部は、側面視にて直線状に延在して前記第２バスバー部の前記平行部および前記第３バスバー部の各々と直交している、請求項２から７のいずれか１項に記載の電流センサ。
  9. 前記第２バスバー部は、前記第１バスバー部の他端と前記第２バスバー部の前記平行部の一端とを連結する第１連結部と、前記第２バスバー部の前記平行部の他端と前記第３バスバー部の一端とを連結する第２連結部とを含み、
    前記第２バスバー部の前記第１連結部および前記第２連結部の各々は側面視にて前記第２バスバー部の前記平行部から離れる側に凸状に湾曲した形状を有している、請求項２から７のいずれか１項に記載の電流センサ。
  10. 前記第２バスバー部は、前記第１バスバー部の他端と前記第３バスバー部の一端とを連結する連結部からなり、
    前記連結部は、前記第１バスバー部の他端と連結され、前記第１バスバー部の延在方向にて前記第１バスバー部から離れる側に凸状に湾曲した形状を有する第１連結部と、前記第３バスバー部の一端と連結され、前記第３バスバー部の延在方向にて前記第３バスバー部から離れる側に凸状に湾曲した形状を有する第２連結部とを含む、請求項１に記載の電流センサ。
  11. 前記第２バスバー部は、前記第１バスバー部の他端と前記第３バスバー部の一端とを連結する連結部からなり、
    前記連結部は平板状の形状を有する、請求項１に記載の電流センサ。
  12. 前記第１磁気センサおよび前記第２磁気センサの各々は、前記バスバーを流れる前記電流により発生する磁界の強さを奇関数入出力特性を有して検出する、請求項１から１１のいずれか１項に記載の電流センサ。
  13. 前記第１磁気センサおよび前記第２磁気センサの各検出値を演算することにより前記電流の値を算出する算出部をさらに備える、請求項１から１２のいずれか１項に記載の電流センサ。
  14. 前記バスバーを流れる前記電流により発生する磁界の強さについて、前記第１磁気センサの検出値の位相と前記第２磁気センサの検出値の位相とが逆相であり、
    前記算出部が減算器または差動増幅器である、請求項１３に記載の電流センサ。
  15. 前記バスバーを流れる前記電流により発生する磁界の強さについて、前記第１磁気センサの検出値の位相と前記第２磁気センサの検出値の位相とが同相であり、
    前記算出部が加算器または加算増幅器である、請求項１３に記載の電流センサ。
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