JP2010002277A

JP2010002277A - 電流センサ

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Publication number: JP2010002277A
Application number: JP2008160855A
Authority: JP
Inventors: Takashi Urano; 高志浦野; Tsutomu Kotani; 勉小谷
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2008-06-19
Filing date: 2008-06-19
Publication date: 2010-01-07
Anticipated expiration: 2028-06-19
Also published as: JP5263494B2

Abstract

【課題】リング状磁気コアを用いない場合でも隣接するバスバー又は外部からの磁界による干渉の影響を受けにくく、かつ、出力特性のリニアリティが良好で小型化の可能な電流センサを提供する。
【解決手段】磁気シールド体６５は、バスバー１２と絶縁基板１３とホールＩＣ１４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、空隙６７、６８が形成されている。バスバー１２の長さ方向と垂直かつホールＩＣ１４の存在位置を含む仮想平面上でバスバー１２及びホールＩＣ１４の位置同士を結ぶ方向を高さ方向としたとき、空隙６７、６８の高さ方向の位置は、バスバー１２の高さ方向の位置と同じ又は近傍である。
【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。

ホール素子等の磁気検出素子を用いてバスバーに流れる電流（被測定電流）を非接触状態で検出する電流センサとして、以下に示す磁気比例式や磁気平衡式のものが従来から知られている。

磁気比例式電流センサは、図１３に例示のように、ギャップＧを有するリング状の磁気コア２０（高透磁率で残留磁気が少ない珪素鋼板やパーマロイコア等）と、ギャップＧに配置されたホール素子１１６（磁気検出素子の例示）とを有する。磁気コア２０は、被測定電流Ｉ_inの流れるバスバー１０が貫通する配置である。したがって、被測定電流Ｉ_inによってギャップＧ内に磁界が発生し、これがホール素子１１６の感磁面に印加される。磁界の強さは被測定電流Ｉ_inに比例するので、ホール素子１１６の出力電圧から被測定電流Ｉ_inが求められる。なお、磁気比例式電流センサの回路構成は、例えば図１４に示されるものである。この回路では、定電流駆動されるホール素子１１６の出力電圧を差動増幅回路で増幅してセンサ出力としている。図１３の磁気比例式電流センサの改良として、下記特許文献１に示されるようなＵ字型のバスバーを用いたものが知られている。
ＷＯ２００３−０４６５８４号公報

磁気平衡式電流センサは、磁気比例式電流センサの構成に加えて、図１５に例示のように、磁気コア２０に巻線を設けてなる負帰還用コイルＬ_FBを有する。そして被測定電流Ｉ_inによってギャップＧ内に磁界（以下「第１の磁界」とも表記）が発生してこれがホール素子１１６の感磁面に印加され、印加された前記第１の磁界を相殺する（ゼロにする）磁界（以下「第２の磁界」とも表記）を発生するように負帰還用コイルＬ_FBに電流が供給される。前記第２の磁界を発生するために負帰還用コイルＬ_FBに供給される電流（負帰還電流）から被測定電流Ｉ_inが求められる。なお、磁気平衡式電流センサの回路構成は、例えば図１６に示されるものである。この回路では、負帰還電流を検出抵抗で電圧に変換し、これを差動増幅回路で増幅してセンサ出力としている。

近年のハイブリッドカーや電気自動車用のモータは、位相がそれぞれ１２０度ずれた三相交流電流（図１７の波形図参照）で駆動される。そのため、２００〜３００Ｖの直流高電圧が絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（以下「ＩＧＢＴ」と表記。ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor）等のパワー素子によりスイッチングされ、大電流が制御される。前記ＩＧＢＴ及びそのドライブ回路等が内蔵されたユニットとして「インバータＥＣＵ」（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）が構成され、外部との電気的接続には三相交流電源（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）用の３本のバスバーが用いられる。装置の小型化の要求のため、バスバー間のピッチはさらに狭くすることが求められ、それに伴って電流センサも小型化が必要となっている。そのため、従来のようなリング状の磁気コアを用いたものに替えて、下記特許文献２に示されるような「コアレス電流センサ」が近年では採用されている。
特開２００６−１１２９６８号公報

リング状の磁気コアを用いない「コアレス電流センサ」の場合、隣接するバスバー又は外部からの磁界に干渉されて電流検出精度が悪化しやすい（図１８参照）。このため、高精度の電流検出のためには磁気シールド手段を設ける必要がある。特許文献２の電流センサでは、複数のバスバーの各々にセンサ本体（ホール素子等）と磁気シールドが設けられ、バスバーに流れる電流によって発生する磁界が隣接するバスバーに影響を及ぼすことを磁気シールドによって防止している。しかし、特許文献２の電流センサでは、センサ本体は磁気シールドされていないため、外部磁界による干渉には弱いと言わざるを得ない。つまり、電流測定に誤差が生じ、高精度な測定ができないという問題があった。そこでセンサ本体も磁気シールドすると、隣接するバスバーや外部からの磁界による干渉は防げても、今度は磁気シールド自身の影響により、センサ本体への印加磁界と被測定電流とのリニアリティが悪化し、電流センサの出力特性がノンリニアになってしまうという問題がある。この問題は、図１９のように磁気シールドを十分に大きくする（例えば縦横共にバスバー幅ｄの３倍以上にする）ことで改善することが可能であるが、それでは電流センサの小型化の要求に反する。

本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、リング状磁気コアを用いない場合でも隣接するバスバー又は外部からの磁界による干渉の影響を受けにくく、かつ、出力特性のリニアリティが良好で小型化の可能な電流センサを提供することにある。

本発明のある態様は、電流センサである。この電流センサは、
バスバーと、
前記バスバーに流れる電流によって発生する磁界が感磁面に印加されるように前記バスバーに対して固定配置された磁気検出素子と、
前記磁気検出素子を磁気遮蔽する磁気シールド体とを備え、
前記磁気シールド体は、前記バスバーと前記磁気検出素子とを内側に囲む環状囲み部を有し、
前記環状囲み部には少なくとも１カ所の空隙が形成され、前記バスバーの長さ方向と垂直かつ前記磁気検出素子の存在位置を含む仮想平面上で前記バスバー及び前記磁気検出素子の位置同士を結ぶ方向を高さ方向としたとき、前記空隙の高さ方向の位置が前記バスバーの高さ方向の位置と同じ又は近傍となっているものである。

ある態様の電流センサにおいて、前記バスバーは平板形状であり、前記磁気検出素子は前記バスバーの幅広主面上に固定配置され、前記空隙は前記バスバーの厚み寸法内又はその近傍に存在するとよい。

ある態様の電流センサにおいて、前記バスバーが複数平行に設けられ、各バスバーに前記磁気検出素子が固定配置され、各バスバー及び各磁気検出素子について前記磁気シールド体が設けられているとよい。

この場合、各磁気検出素子及び各磁気シールド体は前記バスバーの長手方向について異なる位置に存在するとよい。

さらに、少なくとも２つの隣り合う磁気シールド体は、前記バスバーの短手方向についての位置が互いに部分的に重複しているとよい。

また、各バスバーの長手方向の中間部が所定の嵌合構造で単一のホルダに位置決め保持されていてもよい。

また、各磁気シールド体は、複数のシールド収容部を有する単一のホルダの各シールド収容部に位置決め保持されていてもよい。

この場合、前記ホルダはカバーで覆われ、各バスバーの長手方向の中間部と、各磁気検出素子と、各磁気シールド体とが前記ホルダ及び前記カバーからなるケースに収容され、前記ホルダ及び前記カバーは少なくとも外面又は内面が磁性面であるとよい。
あるいは、前記ホルダはカバーで覆われ、各バスバーの長手方向の中間部と、各磁気検出素子と、各磁気シールド体とが前記ホルダ及び前記カバーからなるケースに収容され、前記ケースの外側が磁気シールド外装体で覆われていてもよい。

ある態様の電流センサにおいて、前記磁気シールド体は、第１及び第２の磁気シールド部材によって前記バスバーと前記磁気検出素子とを囲むものであり、その囲っている状態で前記第１及び第２の磁気シールド部材間に前記空隙が形成されているとよい。

ある態様の電流センサにおいて、前記バスバーに嵌合する絶縁スペーサをさらに備え、前記磁気検出素子は前記絶縁スペーサ上に固定配置されているとよい。

ある態様の電流センサにおいて、前記磁気シールド体の形状が角筒状、長円筒状、円筒状又は楕円筒状であってもよい。

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。

本発明によれば、バスバーと磁気検出素子とを内側に囲む環状囲み部を有する磁気シールド体の前記環状囲み部に少なくとも１カ所の空隙が形成され、前記バスバー及び前記磁気検出素子の位置を結ぶ方向を高さ方向としたとき、前記空隙の高さ方向の位置が前記バスバーの近傍となっているため、リング状磁気コアを用いない場合でも隣接するバスバー又は外部からの磁界による干渉の影響を受けにくく、かつ、磁気シールド体を小型なものとしても前記空隙の作用により出力特性のリニアリティを良好に保つことが可能となる。

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、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。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の正断面図（図２の1-1'断面図）である。図２は、図１に示される電流センサ１００の平面図である。図３は、図２の3-3'断面図である。この電流センサ１００は、磁気比例式の原理に基づいて電流検出を行うものである。

電流センサ１００は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各々についてバスバー１２と、絶縁基板１３と、磁気検出素子としてのホールＩＣ１４と、磁気シールド体６５とを備える。バスバー１２と絶縁基板１３とホールＩＣ１４は必要に応じて非磁性の樹脂でモールドしてバスバー１２と一体化されてもよい。

バスバー１２は平板形状（例えば銅板で幅１０ｍｍ、厚さ２ｍｍ程度）であり、取付穴２２および２４を介して各相の被測定電流の経路をなすように取り付けられる。絶縁基板１３は、バスバー１２の幅広主面上に固定配置される。ホールＩＣ１４は、バスバー１２に流れる電流によって発生する磁界が感磁面（ホールＩＣ１４に内蔵のホール素子の感磁面）に印加されるように、絶縁基板１３を介してバスバー１２の幅広主面上に固定配置される。ホールＩＣ１４は具体的には、例えばバスバー１２の幅方向及び長手方向の中間、好ましくは略中央に位置し、感磁面はバスバー１２の幅方向と略垂直（感磁方向はバスバー１２の幅方向）である。この場合、バスバー電流によって発生する磁界とホールＩＣ１４の感磁面は略垂直となる。なお、バスバー１２には高電圧が印加されるため、低電圧電源（例：５Ｖ単電源）に接続されるホールＩＣ１４は、上記のように絶縁基板１３（例：厚さ１．６ｍｍのプリント基板）を介することにより、バスバー１２から電気的に絶縁されている。

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と絶縁基板１３とホールＩＣ１４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およ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。ここで、バスバー１２の長さ方向と垂直かつホールＩＣ１４の存在位置を含む仮想平面上でバスバー１２及びホールＩＣ１４の位置同士（例えば中心位置同士）を結ぶ方向を高さ方向としたとき、空隙６７、６８の高さ方向の位置は、バスバー１２の高さ方向の位置と同じ又は近傍である。本実施の形態では特に、バスバー１２の側面と対向する部分に空隙６７、６８が位置する。つまり、空隙６７、６８はバスバー１２の厚み寸法内又はその近傍に位置する。

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としては、例えば、コの字型（換言すれば、半四角筒状ないし半方形環状）の高透磁率磁性材である珪素鋼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）を用いることができる。

図４Ａ及びＢは、磁気シールド体の環状囲み部に形成された空隙の位置と、バスバー１２に流れる電流（被測定電流Ｉ(BU)）と、ホールＩＣ１４の感磁面に印加される磁束密度（印加磁界Ｂ）との関係を示す説明図（No.1〜4は比較例、No.5,6は実施例）である。

No.1（比較例１）は、磁気シールド体を設けていない場合を示す。この場合、被測定電流の０〜４００Ａのレンジに対して、印加磁界は概ね０〜８ｍＴのレンジでほぼ直線的に単調増加する。したがって出力特性のリニアリティは良好といえるが、磁気シールド体を設けていないため、隣接するバスバー又は外部からの磁界による干渉には弱い。

No.2（比較例２）は、磁気シールド体に空隙がない場合を示す。この場合、被測定電流の０〜４００Ａのレンジに対して印加磁界は概ね０〜８ｍＴのレンジで単調増加するが、増加率は単調減少する（ノンリニア）。したがって、出力特性のリニアリティが悪く、電流センサとしての信頼性は低い。

No.3（比較例３）は、空隙がバスバー及び磁気検出素子の真上に存在する場合を示す。被測定電流の０〜３００Ａのレンジに対して印加磁界は概ね０〜１２ｍＴのレンジで単調増加するが、増加率は単調減少する（ノンリニア）。したがって、出力特性のリニアリティが悪く、電流センサとしての信頼性は低い。

No.4（比較例４）は、空隙がバスバー及び磁気検出素子の真下に存在する場合を示す。被測定電流の０〜４００Ａのレンジに対して印加磁界は概ね０〜４ｍＴのレンジで単調増加するが、増加率は単調増加する（ノンリニア）。したがって、出力特性のリニアリティが悪く、電流センサとしての信頼性は低い。

No.5（実施例１）は、空隙がバスバーの側方に１カ所だけ存在する場合を示す。この場合、被測定電流の０〜４００Ａのレンジに対して印加磁界は概ね０〜８ｍＴのレンジで直線的に単調増加する。したがって出力特性のリニアリティは良好であり、磁気シールド体を設けているため、隣接するバスバー又は外部からの磁界による干渉に強く、電流センサとしての信頼性が高い。

No.6（実施例２）は、空隙がバスバーの側方に２カ所存在する場合（図１ないし３の場合に相当）を示す。この場合、被測定電流の０〜４００Ａのレンジに対して印加磁界は概ね０〜８ｍＴのレンジで直線的に単調増加する。したがって、No.5（実施例１）と同様に、出力特性のリニアリティは良好であり、磁気シールド体を設けているため、隣接するバスバー又は外部からの磁界による干渉に強く、電流センサとしての信頼性が高い。

上記より、空隙６７、６８を設ける場所は、No.5（実施例１）及びNo.6（実施例２）のように磁気シールド体６５におけるバスバー１２の高さ方向の位置と同じ又は近傍にするとよいことが分かる。その理由としては、バスバー１２の幅方向両端に磁気シールド体６５の側面が接近するためにバスバー１２の発生磁束が磁気シールド体６５の側面を通りやすくなりノンリニアとなる傾向を、磁気シールド体６５の側面に空隙を設けて磁気抵抗を大きくすることで抑制しているものと考えられる。

本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。

(1) バスバー１２と絶縁基板１３とホールＩＣ１４とを内側に囲む環状囲み部を有する磁気シールド体６５を設けているため、リング状磁気コアを用いない場合でも隣接するバスバー又は外部からの磁界による干渉の影響を受けにくい。具体的には、図４Ｃのように、磁気シールド体がない場合の１０％程度に外部磁界による影響度を低下させることができる。

(2) 磁気シールド体６５の前記環状囲み部に空隙６７、６８が形成され、空隙６７、６８の高さ方向の位置をバスバー１２の高さ方向の位置と同じ又は近傍としているため、磁気シールド体６５を小型なものとしても空隙６７、６８の作用により出力特性のリニアリティを良好に保つことができる。

（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る電流センサ２００の平面図である。この電流センサ２００は、第１の実施の形態の電流センサ１００と比較して、バスバー１２に対する絶縁基板とホールＩＣと磁気シールド体６５の位置が隣接するバスバー１２間でバスバー１２の長手方向にずれていて、かつ隣り合う磁気シールド体６５はバスバー１２の短手方向（幅方向）についての位置が互いに部分的に重複している点で相違し、その他の点で一致している。このようにすることで本実施の形態では、第１の実施の形態と比較して、隣接するバスバー１２間の間隔が同じであれば各磁気シールド体６５を大きくすることができるため、磁気シールド体６５がセンサ出力に与える影響を小さくすることができ、出力特性のリニアリティをより高めることができる。一方、磁気シールド体６５の大きさが同じであれば隣接するバスバー１２間の間隔を狭めることができ、小型化により有利といえる。

（第３の実施の形態）
本実施の形態では、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各相の構成を単一のケースで保持する具体的な構成を説明する。

図６は、本発明の第３の実施の形態に係る電流センサ３００の分解斜視図である。図７は、同電流センサ３００の組立手順及び完成状態を示す斜視図である。ここでは、ホルダ７１とカバー８２とからなるケース７０によって各相の構成を保持する。なお、磁気シールド体６５は、第１の実施の形態と異なり、１カ所の空隙６９を有する一体のものを用いている。

ホルダ７１は、有底で上部が開口した例えば直方体形状であり、向かい合う長側面の上部には凹部７２が３つずつ存在し、各相のバスバー１２が前記凹部７２同士を渡すように配置される。ホルダ７１の底面には筒状（ここでは角筒状）の凸部７３が３つ形成され、これがホルダ７１の内部にて各相の磁気シールド体６５を位置決め保持するためのシールド収容部７５を成している。各筒状の凸部７３は向かい合う２カ所だけ部分的に高さが低くなって凹部７４を形成し、ホルダ７１の長側面に形成された前記凹部７２とともにバスバー１２を図７のようにガイドするようになっている。

絶縁基板１３は、本実施の形態では各相について共通の回路基板を１つを用いる。この絶縁基板１３は、各相のホールＩＣ１４を配置するＩＣ搭載部１３１と、各ＩＣ搭載部を連結する連結部１３２と、連結部１３２から各ＩＣ搭載部の側方に突出したガイド部１３３とを有する。

組立の際には、まず各シールド収容部７５に磁気シールド体６５を配置し（図７（Ａ）→（Ｂ））、その後、磁気シールド体６５を貫通するようにバスバー１２を凹部７２、７４に合わせて配置する（図７（Ｂ）→（Ｃ））。ここで、バスバー１２に切欠１２５を形成しておけば、切欠１２５と凹部７２とを嵌合することで長手方向の位置決めを確実に行うことができる。あるいは、図８のように、向かい合う凹部７２間の距離と同じ長さだけバスバー１２の中間部を端部よりも幅広として、当該幅広部分を向かい合う凹部７２間に嵌めてもよい。このように、バスバー１２の幅を部分的に変えることでホルダ７１と所定の嵌合構造をとることができる。

バスバー１２の配置後、各相のホールＩＣ１４を搭載した絶縁基板１３をバスバー上に配置する（図７（Ｃ）→（Ｄ））。このとき、絶縁基板１３のガイド部１３３を隣接する凸部７３の間、及びホルダ７１の短側面と凸部７３の間に通す。これにより絶縁基板１３及びホールＩＣ１４がバスバー１２に対して確実に位置決めされる。最後にホルダ７１にカバー８２を嵌合させて完成となる（図７（Ｄ）→（Ｅ））

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、バスバー１２とホールＩＣ１４と磁気シールド体６５（及び空隙６９）の相対的な位置関係をケース７０によって安定的に保持することができるため、位置ずれによる特性の悪化等を防止して電流センサとしての信頼性を高めることができる。また、各相の構成を単一のケース７０で保持するので、取り扱いが容易である。さらに、ケース７０すなわちホルダ７１及びカバー８２の少なくとも外面又は内面を磁性面とすれば、磁気シールド体６５による磁気遮蔽のみならず、ケース７０によっても外部磁界に対する磁気遮蔽の効果が得られる。あるいは、図７（Ｅ）に仮想線で示すようにケース７０の外側を高透磁率の磁性材からなる磁気シールド外装体８５で覆った場合も、外部磁界に対する磁気遮蔽の効果がさらに高められる。

図９（Ａ），（Ｂ）は、ホルダ７１にてバスバー１２を保持する構成の別の例を示す説明図である。この場合、バスバー１２に位置決め用の半抜き部１２３を形成しておき、この半抜き部１２３の凸側をホルダ７１底面に形成された凹部７７と嵌合させる。さらにカバー８２側に凸部７８を設けておき、この凸部７８を前記半抜き部１２３の凹側に嵌合させる。

図１０は、ホルダ７１にてバスバー１２を保持する構成のさらに別の例を示す説明図である。この場合、ホルダ７１の底面に１対の凸部１７２を先端同士の間隔がバスバー１２の幅と一致するように形成し、基部側を幅狭としてバスバー１２の配置面としている。そしてカバー８２側に設けた凸部１７８でバスバー１２を押圧し、前記２つの凸部１７２間に配置したバスバー１２の位置ずれを防止する。

（第４の実施の形態）
図１１は、本発明の第４の実施の形態の説明図である。なお、本図において、磁気シールド体の図示は省略している。本実施の形態では、バスバー１２とホールＩＣ１４との間隔を広げるために絶縁性のスペーサ１９２を挿入する。スペーサ１９２は、先端が係止爪１９４となっているコの字型形状であり、バスバー１２の長手方向中間位置に形成された切欠１２７に嵌合する。そしてスペーサ１９２上に絶縁基板１３及びホールＩＣ１４が固定配置される。本実施の形態によれば、バスバー１２とホールＩＣ１４との間隔を広げてゲインの適正化を図ることができ、また、バスバー１２と絶縁基板１３及びホールＩＣ１４との絶縁を確実にすることができる。

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。

実施の形態では磁気シールド体の形状を角筒状としたが、変形例では図１２（Ａ）〜（Ｃ）のように長円筒状、円筒状又は楕円筒状としてもよい。

実施の形態ではバスバーの形状を平板状としたが、変形例では断面が正方形、円形又は楕円形等のものを採用してもよい。円形又は楕円形の場合、図１２（Ｄ）のように絶縁基板やホールＩＣの配置部分を平坦面に加工しておくとよい。

実施の形態では三相交流電流を検出対象としたが、変形例では単相交流あるいは直流電流を検出対象としてもよい。

実施の形態ではホールＩＣ１４の近傍に磁気ヨークを設けない場合を説明したが、従来のリング状の磁気コア（図１３参照）のように小型化を大きく阻害するものでなければ、磁気ヨークを設けてゲインを増大させてもよい。例えば、バスバー１２の幅内に収まるようにホールＩＣ１４の片側又は両側に直線状の磁気ヨークを配置することは差し支えない。さらに、その直線状の磁気ヨークに巻線を施して図１６のような回路を構成し、磁気平衡式の電流センサとしてもよい。

本発明の第１の実施の形態に係る電流センサの正断面図（図２の1-1'断面図）。図１に示される電流センサの平面図。図２の3-3'断面図。磁気シールド体の環状囲み部に形成された空隙の位置と、バスバーに流れる電流（被測定電流）と、ホールＩＣの感磁面に印加される磁束密度（印加磁界）との関係を示す説明図（No.1〜3は比較例）。磁気シールド体の環状囲み部に形成された空隙の位置と、バスバーに流れる電流（被測定電流）と、ホールＩＣの感磁面に印加される磁束密度（印加磁界）との関係を示す説明図（No.4は比較例、No.5,6は実施例）。磁気シールド体がない場合（比較例）と実施例（No.6）との外部磁界による影響度を比較した説明図。本発明の第２の実施の形態に係る電流センサの平面図。本発明の第３の実施の形態に係る電流センサの分解斜視図。同電流センサの組立手順及び完成状態を示す斜視図。第３の実施の形態における、バスバーとホルダとの嵌合構造の例を示す説明図。同実施の形態で、ホルダにてバスバーを保持する構成の別の例を示す説明図。同構成のさらに別の例を示す説明図。本発明の第４の実施の形態の説明図。磁気シールド体及びバスバーの変形例の説明図（正断面図）。磁気比例式電流センサの基本的構成図。磁気比例式電流センサの基本的回路図。磁気平衡式電流センサの基本的構成図。磁気平衡式電流センサの基本的回路図。三相交流電流の例示的な波形図。隣接するバスバー又は外部からの磁界に影響が及ぶことを示す説明図。バスバー幅に対して磁気シールド体を十分大きくした例の正断面図。

符号の説明

１２バスバー
１３絶縁基板
１４ホールＩＣ
６２上側磁気シールド部材
６３下側磁気シールド部材
６５磁気シールド体
６７，６８空隙
１００電流センサ

Claims

バスバーと、
前記バスバーに流れる電流によって発生する磁界が感磁面に印加されるように前記バスバーに対して固定配置された磁気検出素子と、
前記磁気検出素子を磁気遮蔽する磁気シールド体とを備え、
前記磁気シールド体は、前記バスバーと前記磁気検出素子とを内側に囲む環状囲み部を有し、
前記環状囲み部には少なくとも１カ所の空隙が形成され、前記バスバーの長さ方向と垂直かつ前記磁気検出素子の存在位置を含む仮想平面上で前記バスバー及び前記磁気検出素子の位置同士を結ぶ方向を高さ方向としたとき、前記空隙の高さ方向の位置が前記バスバーの高さ方向の位置と同じ又は近傍となっている、電流センサ。
請求項１に記載の電流センサにおいて、前記バスバーは平板形状であり、前記磁気検出素子は前記バスバーの幅広主面上に固定配置され、前記空隙は前記バスバーの厚み寸法内又はその近傍に存在する、電流センサ。
請求項１又は２に記載の電流センサにおいて、前記バスバーが複数平行に設けられ、各バスバーに前記磁気検出素子が固定配置され、各バスバー及び各磁気検出素子に対して前記磁気シールド体が設けられている、電流センサ。
請求項３に記載の電流センサにおいて、各磁気検出素子及び各磁気シールド体は前記バスバーの長手方向について異なる位置に存在する、電流センサ。
請求項４に記載の電流センサにおいて、少なくとも２つの隣り合う磁気シールド体は、前記バスバーの短手方向についての位置が互いに部分的に重複している、電流センサ。
請求項３から５のいずれかに記載の電流センサにおいて、各バスバーの長手方向の中間部が所定の嵌合構造で単一のホルダに位置決め保持されている、電流センサ。
請求項３から６のいずれかに記載の電流センサにおいて、各磁気シールド体は、複数のシールド収容部を有する単一のホルダの各シールド収容部に位置決め保持されている、電流センサ。
請求項６又は７に記載の電流センサにおいて、前記ホルダはカバーで覆われ、各バスバーの長手方向の中間部と、各磁気検出素子と、各磁気シールド体とが前記ホルダ及び前記カバーからなるケースに収容され、前記ホルダ及び前記カバーは少なくとも外面又は内面が磁性面である、電流センサ。
請求項６又は７に記載の電流センサにおいて、前記ホルダはカバーで覆われ、各バスバーの長手方向の中間部と、各磁気検出素子と、各磁気シールド体とが前記ホルダ及び前記カバーからなるケースに収容され、前記ケースの外側が磁気シールド外装体で覆われている、電流センサ。
請求項１から９のいずれかに記載の電流センサにおいて、前記磁気シールド体は、第１及び第２の磁気シールド部材によって前記バスバーと前記磁気検出素子とを囲むものであり、その囲っている状態で前記第１及び第２の磁気シールド部材間に前記空隙が形成されている、電流センサ。
請求項１から１０のいずれかに記載の電流センサにおいて、前記バスバーに嵌合する絶縁スペーサをさらに備え、前記磁気検出素子は前記絶縁スペーサ上に固定配置されている、電流センサ。
請求項１から１１のいずれかに記載の電流センサにおいて、前記磁気シールド体の形状が角筒状、長円筒状、円筒状又は楕円筒状である、電流センサ。