JP2008275566A - 電流センサ - Google Patents

Abstract

【課題】従来技術と比較して効率的な構成であり、かつ電流検出精度の高い電流センサを提供する。
【解決手段】第１及び第２のフィードバックコイル１６、１７は、外側フランジ２６３、２７３端面がそれぞれバスバー１２の縁に位置し、内側フランジ２６２、２７２端面がそれぞれバスバー１２の幅方向略中央に位置して互いに当接する。この当接した状態で位置決め用の空隙が形成され、この位置決め用の空隙にホール素子１４が挿入されて固定される。ホール素子１４の感磁面は内側フランジ２６２、２７２端面に対向（すなわち第１及び第２の磁気コア２８、２９端面に対向）する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばハイブリッドカーや電気自動車のバッテリー電流やモータ駆動電流を測定する電流センサに関し、特に、ホール素子等の磁気感応素子（磁気検出素子）を用いてバスバーに流れる電流を測定する電流センサに関する。

バスバーに流れる電流によって発生する磁束をホールＩＣにより計測してバスバーの電流値を検出する電流センサが従来から知られている。下記特許文献１はこのような電流センサにおけるホールＩＣの固定構造を開示する。この構造はバスバーに固定された専用のホルダーによってホールＩＣを保持するものである（段落［０００７］参照）。
特開２００５−２１８２１９号公報

特許文献１の電流センサはバスバーに流れる電流によって発生する磁束を空気中(磁気コアなし)でホール素子により磁電変換するものであり感度が良くない。そうすると信号対雑音比（ＳＮ比）が悪化し、電流検出精度が低くなりやすい。また、特許文献１は上述の固定構造によりバスバーとホールＩＣとの位置決めを精度良く行なうことができるとしているが、ホールＩＣを保持するためだけの専用ホルダーが必要であり、このため感度を良くしようとして磁気コア等を追加しようとしてもそのままでは合理的な構成をとりにくい。

本発明はこうした考察を経てなされたものであり、その目的は、従来技術と比較して電流検出精度が高く、かつ合理的で簡素な構成の電流センサを提供することにある。

本発明のある態様の電流センサは、
被測定電流によって発生する磁界が感磁面に印加される磁気感応素子と、
前記磁気感応素子の前記感磁面の両側に配置された第１及び第２の磁気コアと、
前記第１及び第２の磁気コアを保持する第１及び第２のコア保持体とを備え、
前記第１及び第２のコア保持体は、筒状部と、前記筒状部の一端に形成された内側フランジと、前記筒状部の他端に形成された外側フランジとを有し、
前記第１及び第２のコア保持体の前記内側フランジ端面同士を突き合わせた状態で位置決め用の空隙が形成され、前記第１及び第２の磁気コアは前記第１及び第２のコア保持体の前記筒状部に挿入された状態で保持され、前記磁気感応素子は前記位置決め用の空隙に配置されていることを特徴とする。

ある態様の電流センサにおいて、
前記第１及び第２のコア保持体は巻線を施されて第１及び第２のコイルを構成し、
前記被測定電流によって発生する磁界を第１の磁界としたとき、前記第１及び第２のコイルは前記磁気感応素子の前記感磁面に印加される前記第１の磁界を相殺する第２の磁界を発生し、
前記第２の磁界を発生するために前記第１及び第２のコイルに流れる電流に基づいて前記被測定電流を検出してもよい。

また、前記磁気感応素子の検出出力がゼロとなるように前記第１及び第２のコイルに電流を供給する制御回路の基板が前記第１及び第２のコア保持体に搭載されてもよい。

また、前記第１及び第２のコア保持体の少なくとも一方は、前記位置決め用の空隙における前記磁気感応素子の深さ位置を定める台部が前記内側フランジ端面に形成されてもよい。

また、前記第１及び第２のコア保持体の前記内側フランジ端面同士が凹凸嵌合してもよい。

また、前記第１及び第２のコア保持体の前記内側フランジ端面に、それぞれ対をなす凹部及び凸部が形成されてもよい。

また、突き合わされた前記内側フランジ端面の一方又は両方に、前記磁気感応素子の抜け防止用突起が形成されてもよい。

また、前記第１及び第２のコア保持体の前記外側フランジ下部にボスが設けられ、前記被測定電流の経路をなすバスバーに前記ボスと嵌合する孔が設けられてもよい。

また、前記第１及び第２の磁気コアの一端に係止凸部が形成され、前記係止凸部が前記第１及び第２のコア保持体の前記外側フランジ端面に当接してもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明の電流センサは、磁気感応素子の感磁面の両側に磁気コアが配置されるため、従来技術のように磁気コアがない場合と比較して感度が良くなり、高精度の電流検出が可能となる。また磁気コアを保持しているコア保持体の内側フランジ端面同士を突き合わせた状態で位置決め用の空隙が形成され、磁気感応素子はその位置決め用の空隙に配置されるため、従来技術のようにホールＩＣ保持のためだけの専用ホルダーを設ける場合と比較して合理的で簡素な構成である。

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理等には同一の符号を付し、重複した説明は適宜省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る電流センサ１００の分解斜視図である。図２は、電流センサ１００の概略斜視図である。本図においてコイルの巻線の図示は省略している。図３は、図２のIII-III'断面図である。図４は、図２の平面図である。本図において制御回路１８の図示は省略している。

電流センサ１００は、バスバー１２と、磁気感応素子としてのホール素子１４と、第１のフィードバックコイル１６と、第２のフィードバックコイル１７と、制御回路１８とを備える。電流センサ１００はバスバー一体型である。

バスバー１２は平板形状（例えば銅板）であり、取付穴２２及び２４を介して被測定電流の経路をなすように取り付けられる。ホール素子１４は、バスバー１２に流れる電流によって発生する磁界（以下「第１の磁界」とも表記）が感磁面に印加されるようにバスバー１２の幅広主面上に固定配置される。第１及び第２のフィードバックコイル１６、１７は、ホール素子１４と近接（対面）するようバスバー１２の幅広主面上に固定配置され、ホール素子１４の感磁面に印加される第１の磁界を相殺する磁界（以下「第２の磁界」とも表記）を発生する。制御回路１８は、ホール素子１４の検出出力がゼロとなるように第１及び第２のフィードバックコイル１６、１７に電流を供給する。この供給された電流（以下「ＦＢコイル電流」とも表記）に基づいて、バスバー１２に流れる被測定電流（以下「バスバー電流」とも表記）が検出される。

第１のフィードバックコイル１６は、巻線３２を施した第１のボビン２６（第１のコア保持体）の筒状部２６１内周に第１の磁気コア２８を挿入し保持して構成される。第２のフィードバックコイル１７も同様に、巻線３３を施した第２のボビン２７（第２のコア保持体）の筒状部２７１内周に第２の磁気コア２９を挿入し保持して構成される。第１及び第２の磁気コア２８、２９はパーマロイ等の高透磁率軟磁性材である。第１及び第２のボビン２６、２７の外側フランジ２６３、２７３は多角形（図では正方形）であり、外側フランジ２６３、２７３外周の一面が制御回路１８を組み立てたプリント基板３８の配置面とされる。制御回路１８はプリント基板３８（絶縁基板）上に電子部品３９を実装したものである。プリント基板３８には第１及び第２のボビン２６、２７の外側フランジ２６３、２７３外周の一面に植設された端子ピン３６０、３６５、３７０、３７５に対応する貫通孔１６０、１６５、１７０、１７５が形成され、これら貫通孔に端子ピン３６０、３６５、３７０、３７５を通すことによりプリント基板３８が第１及び第２のボビン２６、２７の外側フランジ２６３、２７３外周の一面を相互に渡すように配置（搭載）される。

第１及び第２のフィードバックコイル１６、１７は、内側フランジ２６２、２７２端面同士を突き合わせた状態でバスバー１２の長手方向略中央に固着（例えば接着）され、その軸方向はバスバー１２の長手方向と略垂直かつ幅方向と略平行である。また、第１及び第２のフィードバックコイル１６、１７は、外側フランジ２６３、２７３端面がそれぞれバスバー１２の縁に位置し、内側フランジ２６２、２７２端面が互いに突き合わされた状態でバスバー１２の幅方向略中央に位置する。この突き合わされた状態で後に詳述のように位置決め用の空隙１５が形成され、図２及び図３のように位置決め用の空隙１５にホール素子１４が挿入されて固定される。これにより内側フランジ２６２、２７２端面上の略中央にホール素子１４が位置する。すなわち一直線上に配置された第１及び第２の磁気コア２８、２９の間にホール素子１４が位置する。ホール素子１４の感磁面は、内側フランジ２６２、２７２端面に対向（すなわち第１及び第２の磁気コア２８、２９端面に対向）し、バスバー１２の幅方向と略垂直である。したがって、バスバー電流によって発生する磁界（第１の磁界）とホール素子１４の感磁面は略垂直となり、また、第１及び第２のフィードバックコイル１６、１７に流れる電流によって発生する磁界（第２の磁界）とホール素子１４の感磁面も略垂直となる。ホール素子１４の出力電圧がゼロとなるように制御回路１８により第１及び第２のフィードバックコイル１６、１７に電流が供給されるため、ホール素子１４の感磁面においては第１の磁界と第２の磁界とが相殺する。

以下、電流センサ１００の各部材の位置決め機構を詳細に説明する。

第１のボビン２６の内側フランジ２６２端面上には対をなす係合ボス２６５及び係合孔２６６が形成される。第２のボビン２７の内側フランジ２７２端面上にも同様に対をなす係合ボス及び係合孔が形成される（不図示）。内側フランジ２６２、２７２端面は互いの係合ボス及び係合孔によって嵌合し、これにより第１及び第２のボビン２６、２７が一体化される（すなわち第１及び第２のフィードバックコイル１６、１７が一体化される）。この状態でホール素子１４を挿入するための位置決め用の空隙１５が形成される。

第１のボビン２６の内側フランジ２６２端面上には台部２６７（凸部）が形成される。第２のボビン２７の内側フランジ２７２端面上にも同様に台部（凸部）が形成される（不図示）。なお、内側フランジ２６２、２７２の台部は、内側フランジ２６２、２７２端面の嵌合を妨げないように内側フランジ２６２、２７２端面の幅方向の片側半分に位置する。内側フランジ２６２、２７２の台部の上面は、内側フランジ２６２、２７２端面が嵌合した状態で位置決め用の空隙１５内におけるホール素子１４の深さ位置を定める位置決め基準面となる。

第１及び第２のボビン２６、２７の内側フランジ２６２、２７２端面上の幅方向中央はホール素子１４挿入用の凹部２６２ａ、２７２ａとなっている。凹部２６２ａ、２７２ａの内側底面２６２ｂ、２７２ｂは位置決め用の空隙１５内におけるホール素子１４の厚み方向位置を定める位置決め基準面となる。凹部２６２ａ、２７２ａの内側側面２６２ｃ、２７２ｃは位置決め用の空隙１５内におけるホール素子１４の幅方向位置を定める位置決め基準面となる。なお、ホール素子１４挿入用の凹部２６２ａ、２７２ａはホール素子１４を挿入しやすいようにホール素子挿入入側（図では上側）が幅広になっており、他方、ホール素子挿入奥側（図では下側）はホール素子１４の幅方向位置を定めるためにホール素子１４の幅と一致する幅となっている。

バスバー１２の幅広主面上には第１及び第２のフィードバックコイル１６、１７の位置決め用に位置決め孔１２１、１２２が１対ずつ形成される。第１及び第２のフィードバックコイル１６、１７は、外側フランジ２６３、２７３外周下面に位置決めボス２６８、２７８が１対ずつ形成される（位置決めボス２６８の一方は不図示）。位置決め孔１２１、１２２と、位置決めボス２６８、２７８とが嵌合し、これによりバスバー１２の幅広主面上に第１及び第２のフィードバックコイル１６、１７が位置決め固定される。

第１及び第２の磁気コア２８、２９の一端には係止凸部２８５、２９５が形成される。第１及び第２の磁気コア２８、２９が第１及び第２のボビン２６、２７の筒状部２６１、２７１内周に挿入されるとき、係止凸部２８５、２９５の係止面２８６、２９６が第１及び第２のボビン２６、２７の外側フランジ２６３、２７３端面に当接することで第１及び第２の磁気コア２８、２９が筒状部２６１、２７１内周に挿入された状態で位置決めされる（挿入深さが規定される）。このとき、図３に示されるように第１及び第２の磁気コア２８、２９の端面とホール素子１４は当接せずに微小の隙間を保った状態となる。なお、外側フランジ２６３、２７３端面には係止凸部２８５、２９５を収容するための収容凹部が形成され、これにより第１及び第２の磁気コア２８、２９の外側端面２８７、２９７が外側フランジ２６３、２７３端面から突出することが防止される。

図５は、図１及び図３に示される制御回路１８の回路図である。この回路は直列接続された第１及び第２のフィードバックコイル１６、１７にＦＢコイル電流Ｉ_２を供給し、これによりホール素子１４の検出出力をゼロにする。そして供給したＦＢコイル電流Ｉ_２に応じたセンサ出力Ｖoutを得る。

制御回路１８は、定電流回路４２と、誤差増幅回路４８（オペアンプ）と、検出抵抗Ｒｓと、差動増幅回路５４とを含む。ホール素子１４の端子ａ、ｃ間には定電流回路４２によって一定量の電流が供給され、ホール素子１４の感磁面に印加された磁界に比例する電圧が端子ｂ、ｄ間に発生する。誤差増幅回路４８は、出力端子から電流を吸い込む又は吐き出すことにより、端子ｂ、ｄ間の電位差が常にゼロとなるように、すなわちホール素子１４の感磁面において上述の第１の磁界と第２の磁界とが相殺するように、第１及び第２のフィードバックコイル１６、１７にＦＢコイル電流Ｉ_２を供給する。

検出抵抗ＲｓはＦＢコイル電流Ｉ_２を電圧に変換するための微小抵抗であり、その抵抗値は差動増幅回路５４の入力インピーダンスよりも十分小さいものとする。差動増幅回路５４は、検出抵抗Ｒｓの両端の電圧Ｖｓを増幅し電圧Ｖoutを出力する。差動増幅回路５４は、オペアンプ５６と、第１抵抗Ｒ１〜第４抵抗Ｒ４と、基準電圧源Ｖrefとを含む。ここでは基準電圧源Ｖrefの電圧は電源電圧Ｖｃｃの１／２（＝２.５Ｖ）としている。第１抵抗Ｒ１〜第４抵抗Ｒ４の抵抗値はＲ１＝Ｒ２、Ｒ３＝Ｒ４であり、差動増幅回路５４の増幅度はＲ３／Ｒ１である。増幅度は例えば１近傍とする。差動増幅回路５４の出力電圧Ｖoutは
Ｖout＝−（Ｒ３／Ｒ１）Ｖｓ＋２.５［Ｖ］
となる。差動増幅回路５４の出力電圧Ｖoutは電流センサ１００のセンサ出力となる。

図６は、バスバー電流Ｉ_１（横軸）に対する図５の差動増幅回路５４の出力電圧すなわちセンサ出力Ｖout（縦軸）の特性図である。バスバー電流Ｉ_１の−２００Ａ〜＋２００Ａのレンジに対して差動増幅回路５４の出力電圧Ｖout（センサ出力）は０.５Ｖ〜４.５Ｖとなり、直線的な特性となっている。

本実施の形態によれば、以下の効果を奏することができる。

(1) 一直線上に配置された第１及び第２の磁気コア２８、２９の対向する端面間にホール素子１４が配置され、それら端面とホール素子１４の感磁面とが略平行であるため、従来技術のように磁気コアがない場合と比較して感度が良くなり高精度の電流検出が可能となる。また、ホール素子１４の感磁面に実質的に垂直な磁界を印加できる。さらに、第１及び第２のフィードバックコイル１６、１７により強力なフィードバック磁界（第２の磁界）を発生できる。

(2) 第１及び第２のボビン２６、２７は、巻線を施されるとともに第１及び第２の磁気コア２８、２９が挿入されてコイルを構成し、さらに内側フランジ２６２、２７２端面同士が嵌合した状態で位置決め用の空隙１５を形成してホール素子１４を位置決め保持する。すなわちホール素子１４を位置決め保持する手段は専用部品によらない。したがって磁気コアを設けて感度を良くするにあたり、従来技術のようにホールＩＣを保持するための専用ホルダーを用いる場合と比較して本実施の形態の電流センサ１００は合理的で簡素な構成となる。

(3) バスバー１２の幅広主面に形成された位置決め孔１２１、１２２と、第１及び第２のボビンの外側フランジ２６３、２７３外周下面に形成された位置決めボス２６８、２７８とが嵌合し、これによりバスバー１２の幅広主面上に第１及び第２のフィードバックコイル１６、１７が位置決め固定される。したがってバスバー１２上において第１及び第２のフィードバックコイル１６、１７をバスバー１２長手方向に対して直角方向に高精度に位置決め固定しやすく、位置ずれによる精度の低下やセンサごとの測定ばらつきが防止される。また第１及び第２のフィードバックコイル１６、１７をバスバー１２に位置決め固定する際の組立作業性も良好である。

(4) 第１及び第２のボビン２６、２７の内側フランジ２６２、２７２端面上に台部を形成し、内側フランジ２６２、２７２端面が嵌合した状態で台部上面によって位置決め用の空隙１５内におけるホール素子１４の深さ位置を定めている。したがってバスバー１２に対するホール素子１４の高さを精度良く決めることができ、位置ずれによる精度の低下やセンサごとの測定ばらつきが防止される。

(5) 第１及び第２のボビン２６、２７の内側フランジ２６２、２７２端面上の幅方向中央はホール素子１４挿入用の凹部２６２ａ、２７２ａとなっており、凹部２６２ａ、２７２ａの内側底面２６２ｂ、２７２ｂによって位置決め用の空隙１５内におけるホール素子１４の厚み方向位置を定め、内側側面２６２ｃ、２７２ｃによって幅方向位置を定めている。したがってバスバー１２の長さ方向及び幅方向についてホール素子１４の位置を精度良く決めることができ、位置ずれによる精度の低下やセンサごとの測定ばらつきが防止される。

(6) 第１及び第２の磁気コア２８、２９が第１及び第２のボビン２６、２７の筒状部２６１、２７１内周に挿入されるとき、係止凸部２８５、２９５の係止面２８６、２９６が第１及び第２のボビン２６、２７の外側フランジ２６３、２７３端面に当接することで第１及び第２の磁気コア２８、２９が筒状部２６１、２７１内周に挿入された状態で位置決めされる（挿入深さが規定される）。したがって、第１及び第２の磁気コア２８、２９を筒状部２６１、２７１内周に深く挿入しすぎてホール素子１４に応力が加わることによりホール素子１４の特性が変化することを防止できる。

(7) 第１及び第２のボビン２６、２７は同一形状のものを用いることができるため製造容易であり、低コスト化が期待される。

(8) 制御回路１８のプリント基板３８は第１及び第２のボビン２６、２７の外側フランジ２６３、２７３の一面を互いに渡すように配置されるため、電流センサ１００の小型化に有利である。

(9) 磁気平衡式の原理に基づいて電流を検出するため、磁気比例式の場合よりも温度特性が良く、高精度の電流検出が可能である。

以下、従来技術（特許文献１）との対比により本実施の形態の効果(1)をより詳細に説明する。図７は、従来の電流センサ８００の原理的構成を示す断面図である。電流センサ８００ではバスバー８１２に流れる被測定電流Ｉ_１によって発生する磁束を空気中(磁気コアなし)でホール素子８１４が磁気→電気変換する。なお、バスバー８１２の幅は２０ｍｍとし、ホール素子８１４はバスバー８１２から高さ３ｍｍのところに配置している。この場合、ホール素子８１４の感磁面における磁束密度は例えばバスバー８１２に流れる被測定電流Ｉ_１が±２００Ａ時に±４ｍＴである。図８に示すようにホール素子の出力電圧は印加磁界＋４ｍＴに対して＋４ｍＶであり非常に低い。このため従来の電流センサ８００はＳＮ比が悪く電流検出精度が低い。これに対し本実施の形態の電流センサ１００は、図９に簡略化して示すようにホール素子１４の感磁面の両側に第１及び第２の磁気コア２８、２９を配置しているため、被測定電流Ｉ_１が±２００Ａ時のホール素子１４の出力電圧を±４０ｍＶと１０倍に大きくする（感度を良くする）ことができ、これによりＳＮ比が改善されて電流検出精度が高められる。なお、本実施の形態の電流センサ１００は磁気平衡式の原理に基づくが、磁気平衡式においても感度が良いほどノイズの影響が少なく、良好な特性が得られた。

（第２の実施の形態）
図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る電流センサ２００の正断面図である。本実施の形態の電流センサ２００では、図１ないし図４に示される第１の実施の形態の電流センサ１００のバスバー１２と、ホール素子１４と、第１のフィードバックコイル１６と、第２のフィードバックコイル１７と、制御回路１８とが樹脂５８でモールドされて一体化される。樹脂５８の外側は磁気シールド体６５で覆われる。なお、樹脂５８は非磁性であるものとする。

磁気シールド体６５は、第１磁気シールド部材としての上側磁気シールド部材６２及び第２の磁気シールド部材としての下側磁気シールド部材６３によってバスバー１２とホール素子１４と第１のフィードバックコイル１６と第２のフィードバックコイル１７とを環状に囲む環状囲み部を構成することで外部磁界から磁気遮蔽するものであり、その囲っている状態で上側磁気シールド部材６２及び下側磁気シールド部材６３の間に空隙６７、６８が形成される。空隙６７、６８が形成されることにより、空隙６７、６８が形成されない場合と比較してホール素子１４の感磁面に印加される第１の磁界の強度が減じられる。

磁気シールド体６５を構成する上側磁気シールド部材６２及び下側磁気シールド部材６３は、コの字型（換言すれば、半四角筒状ないし半方形環状）の例えば高透磁率材である珪素銅板あるいはパーマロイ（低周波の磁気的干渉に好適）、フェライト（高周波の磁気的干渉に好適）であり、バスバー１２と第１のフィードバックコイル１６と第２のフィードバックコイル１７とホール素子１４と制御回路１８とを四角筒状ないし方形環状に囲って外部磁界から磁気遮蔽する。空隙６７、６８は、それを設けることでホール素子１４の感磁面に印加される第１の磁界の強度が減じられる位置に形成される。図１０では第１及び第２の磁気コア２８、２９の軸延長上の近傍に空隙６７、６８が形成される場合を示している。

図１１は、図１０に示される電流センサ２００の斜視図である。ここではバスバー１２とホール素子１４と第１のフィードバックコイル１６と第２のフィードバックコイル１７と制御回路１８とを樹脂５８でモールド一体化したモールドユニット５８０に磁気シールド体を６５を嵌め合わせる構成を採用する。上側磁気シールド部材６２及び下側磁気シールド部材６３の折曲げ面内側にはシールド側凸部６２１、６３１が１対ずつ形成されている（図１０では不図示）。モールドユニット５８０には、上側磁気シールド部材６２及び下側磁気シールド部材６３に形成されたシールド側凸部６２１、６３１と嵌まり合うモールド側凹部６２２、６３２が１対ずつ形成されている（図１０では不図示）。モールドユニット５８０に磁気シールド体６５を取り付ける際には、上側磁気シールド部材６２及び下側磁気シールド部材６３のシールド側凸部６２１及び６３１と、モールドユニット５８０のモールド側凹部６２２及び６３２とを嵌合させればよい。したがって磁気シールド体６５の取付けが容易で作業性がよい。

本実施の形態によれば第１の実施の形態と同様の効果を奏するとともに、ホール素子１４と第１のフィードバックコイル１６と第２のフィードバックコイル１７とがバスバー１２と一体になるように樹脂５８でモールドされるため、バスバー１２との一体化が確実なものとなり位置ずれを起こしにくい。また、バスバー１２とホール素子１４と第１フィードバックコイル１６と第２フィードバックコイル１７とが磁気シールド体６５で囲まれるため、外乱磁気によって生じるセンサ出力への悪影響を実質的に無くすことができる。そして、磁気シールド体６５に空隙６７、６８が形成されたことにより空隙６７、６８が形成されない場合と比較してホール素子１４の感磁面に印加される第１の磁界の強度が減じられているので、ホール素子１４の感磁面に印加される第１の磁界を相殺する第２の磁界を発生するために第１フィードバックコイル１６及び第２フィードバックコイル１７に供給する電流が少なくて済み、低消費電力である。

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。

（変形例１：ホール素子の抜け防止構造）
図１２は、図１に示される第１のボビン２６の変形例を示す一部拡大斜視図である。本変形例に係る第１のボビン２６は内側フランジ２６２端面に形成されたホール素子１４挿入用の凹部２６２ａの内側底面２６２ｂのホール素子挿入入側（図では上側）に抜け防止用突起２６９（フック形状）が形成されている。なお第２のボビン２７も同様とする。図１３は、図１２に示される変形例を適用した場合におけるホール素子１４の保持状態を示す断面図である。ホール素子１４は位置決め用の空隙１５に挿入されると両方の内側フランジ２６２、２７２の抜け防止用突起２６９、２７９によって挿入入側（図では上側）への抜けが防止される。なお、抜け防止用突起は一方の内側フランジのみに形成されてもよい。

（変形例２：磁気比例式）
実施の形態では磁気平衡式の原理に基づいて電流を検出したが、これに限定されず、磁気比例式の原理を利用することも可能である。磁気比例式の場合、図１ないし図４に示される第１の実施の形態の電流センサ１００からコイルの巻線を除いたものを用いることができる。また、センサ出力はホール素子１４の出力電圧を増幅したものとする。以下、本変形例と従来技術とを対比する。

例えば車載用の電流センサとしての最終的な出力特性は一般的に被測定電流Ｉ_１が０Ａの時に２．５Ｖ、−２００Ａの時に０．５Ｖ、＋２００Ａの時に４．５Ｖ程度が求められる(但し電源電圧５Ｖとする)。既述のように図７に示される従来の電流センサ８００ではホール素子８１４の感磁面における磁束密度は被測定電流Ｉ_１が±２００Ａ時に±４ｍＴであり、ホール素子８１４の出力電圧は±４ｍＶであるから、車載用の電流センサとしての最終的な出力特性を実現するには５００倍の増幅が必要となる。このため、使用するオペアンプと抵抗器の温度特性が悪化し、電流測定の誤差が大きくなる。これに対し本変形例では図９で既述したのと同様に被測定電流Ｉ_１が±２００Ａ時のホール素子１４の出力電圧を±４０ｍＶと１０倍に大きくする（感度を良くする）ことができるため、従来の電流センサ８００と比較して増幅度が１／１０程度で足りる。このため電流測定の誤差を小さく抑えることができる。

（変形例：バスバー分離型）
電流センサはバスバー一体型とすることに限定されず、バスバー分離型であってもよい。バスバー分離型電流センサは例えば図１１に示される電流センサ２００からバスバー１２を抜いたものに相当し、バスバー１２が存在していた部分は貫通孔となる。バスバー分離型電流センサの正断面図は図１０においてバスバー１２の部分を貫通孔に置き換えたものと同様である。したがって、バスバー分離型電流センサの貫通孔にバスバーを通して固定すれば図１０及び図１１に示される電流センサ２００と同様のバスバー一体型電流センサとなる。なお、バスバーの固定には、例えばバスバー側に雌ねじを形成しておき、モールドユニット５８０をその雌ねじを利用してビス止めする構造等が採用可能である。

（その他の変形例）
実施の形態ではバスバー１２を平板形状としたが、これには限定されず、丸棒その他の形状であってもよい。また、第１及び第２のボビン２６、２７は同一形状とすることに限定されず、例えば図１において一方の内側フランジ端面には係合ボスのみを形成し他方には係合孔のみを形成したり、２倍幅の台部を一方の内側フランジにのみ設け他方には設けないといったことも可能である。また、ホール素子１４と制御回路１８とは別部品とすることに限定されず、それらを一体集積化したＩＣ（Integrated Circuit）を用いてもよい。また、制御回路はセンサ出力として電圧を得たが、電流出力タイプとしてもよい。この場合、図５の検出抵抗Ｒｓに替えてモニタ用電流計を設け、差動増幅回路５４を取り除く。また、ホール素子は磁気感応素子の例示であるが、磁気感応素子はこれに限定されず、磁気抵抗効果素子等であってもよい。また、磁気シールド体６５を構成する上側磁気シールド部材６２及び下側磁気シールド部材６３は、コの字型に限定されず、モールドユニットの外形に合わせて、半円あるいは半楕円などの半筒型若しくはその他の形状としてもよい。

本発明の第１の実施の形態に係る電流センサの分解斜視図である。 図１に示される電流センサの概略斜視図である。 図２のIII-III'断面図である。 図２の平面図である。 図１及び図３に示される制御回路１８の回路図である。 バスバー電流Ｉ_１（横軸）に対する図５の差動増幅回路５４の出力電圧すなわちセンサ出力Ｖout（縦軸）の特性図である。 従来の電流センサの原理的構成を示す断面図である。 ホール素子の出力電圧（縦軸）とホール素子の感磁面への印加磁界（横軸）との特性図である。 本発明の第１の実施の形態に係る電流センサの簡略構成図である。 本発明の第２の実施の形態に係る電流センサ２００の正断面図である。 図１０に示される電流センサ２００の斜視図である。 図１に示される第１のボビン２６の変形例を示す一部拡大斜視図である。 図１２に示される変形例を適用した場合におけるホール素子１４の保持状態を示す断面図である。

符号の説明

１２ バスバー
１６ 第１のフィードバックコイル
１７ 第２のフィードバックコイル
１８ 制御回路
２６ 第１のボビン
２７ 第２のボビン
２８ 第１の磁気コア
２９ 第２の磁気コア
３８ プリント基板
１００ 電流センサ
１２１、１２２ 位置決め孔
２６１、２７１ 筒状部
２６２、２７２ 内側フランジ
２６３、２７３ 外側フランジ
２６５ 係合ボス
２６６ 係合孔
２６７ 台部
２６８、２７８ 位置決めボス
２６９ 抜け防止用突起

Claims (9)

1. 被測定電流によって発生する磁界が感磁面に印加される磁気感応素子と、
   前記磁気感応素子の前記感磁面の両側に配置された第１及び第２の磁気コアと、
   前記第１及び第２の磁気コアを保持する第１及び第２のコア保持体とを備え、
   前記第１及び第２のコア保持体は、筒状部と、前記筒状部の一端に形成された内側フランジと、前記筒状部の他端に形成された外側フランジとを有し、
   前記第１及び第２のコア保持体の前記内側フランジ端面同士を突き合わせた状態で位置決め用の空隙が形成され、前記第１及び第２の磁気コアは前記第１及び第２のコア保持体の前記筒状部に挿入された状態で保持され、前記磁気感応素子は前記位置決め用の空隙に配置されていることを特徴とする電流センサ。
2. 請求項１に記載の電流センサにおいて、
   前記第１及び第２のコア保持体は巻線を施されて第１及び第２のコイルを構成し、
   前記被測定電流によって発生する磁界を第１の磁界としたとき、前記第１及び第２のコイルは前記磁気感応素子の前記感磁面に印加される前記第１の磁界を相殺する第２の磁界を発生し、
   前記第２の磁界を発生するために前記第１及び第２のコイルに流れる電流に基づいて前記被測定電流を検出することを特徴とする電流センサ。
3. 請求項２に記載の電流センサにおいて、前記磁気感応素子の検出出力がゼロとなるように前記第１及び第２のコイルに電流を供給する制御回路の基板が前記第１及び第２のコア保持体に搭載されていることを特徴とする電流センサ。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の電流センサにおいて、前記第１及び第２のコア保持体の少なくとも一方は、前記位置決め用の空隙における前記磁気感応素子の深さ位置を定める台部が前記内側フランジ端面に形成されていることを特徴とする電流センサ。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の電流センサにおいて、前記第１及び第２のコア保持体の前記内側フランジ端面同士が凹凸嵌合していることを特徴とする電流センサ。
6. 請求項５に記載の電流センサにおいて、前記第１及び第２のコア保持体の前記内側フランジ端面に、それぞれ対をなす凹部及び凸部が形成されていることを特徴とする電流センサ。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の電流センサにおいて、突き合わされた前記内側フランジ端面の一方又は両方に、前記磁気感応素子の抜け防止用突起が形成されていることを特徴とする電流センサ。
8. 請求項１から７のいずれかに記載の電流センサにおいて、前記第１及び第２のコア保持体の前記外側フランジ下部にボスが設けられ、前記被測定電流の経路をなすバスバーに前記ボスと嵌合する孔が設けられていることを特徴とする電流センサ。
9. 請求項１から８のいずれかに記載の電流センサにおいて、前記第１及び第２の磁気コアの一端に係止凸部が形成され、前記係止凸部が前記第１及び第２のコア保持体の前記外側フランジ端面に当接していることを特徴とする電流センサ。

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