JP2010008050A - 電流センサ - Google Patents

Abstract

【課題】空隙付きの磁気シールド体を用いることで、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、かつ小型化を可能とし、さらに前記空隙の間隔を一定に規制することで特性の変動やばらつきを防止する。
【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、磁気シールド体６５の空隙６７に非磁性スペーサ９０の凸条９１が係合することで、空隙スリット６７の間隔は凸条９１にて一定に規制されている。
【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。

従来の電流センサとして、例えば下記特許文献１〜３の構成が知られている。
特開２００４−３５４２５４号公報 特開平５−３１２８３９号公報 特開２００７−１７１１５６号公報

特許文献１に示されているような電流検出構造は、電流経路である金属導体とその周囲を大きな磁性体コアで囲うことが必要であり、小型化に問題があった。

特許文献２に示されているような電流検出構造は、小電流検出目的であって、数百Ａの大電流には対応できない。

特許文献３はバスバーを用いた電流検出構造であり、磁気検出素子を挿入する凹部を有する絶縁体を介してバスバーに取り付けられるが、前記凹部を有する絶縁体はバスバーの通電方向である長手方向に直交しかつその幅広の横幅から突出した配置であり、三相交流モータの各相の電流値検出のように三相のバスバーの電流検出を必要とするとき等では寸法上の制約が生じ、小型化の妨げとなってしまう。また、特許文献３では絶縁体を挟持するように高透磁率軟磁性体からなる導磁体を部分的に設けているが、この導磁体の目的は外部磁界からの磁気シールドではなくセンサ出力の増幅を目的としている。

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の検出方式は、大別して、以下に示す磁気比例式と磁気平衡式とがある。

磁気比例式電流センサは、図１２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１３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。

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１４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１５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１６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、図１２や図１４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４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１７参照）。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４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４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１８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、空隙付きの磁気シールド体を用いることで、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、かつ小型化を可能とし、さらに前記空隙の間隔を一定に規制することで特性の変動やばらつきを防止した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を検出す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、前記空隙に係合して前記空隙の間隔を規定する凸部を有する非磁性スペーサが、前記磁気シールド体に対して固定配置されているものである。

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とよい。

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、複数平行に設けられた前記バスバーに前記磁気検出素子がそれぞれ固定配置され、前記非磁性スペーサで前記空隙の間隔が規定された前記磁気シールド体が各バスバー及び各磁気検出素子に対してそれぞれ設けられており、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ケース内に位置決め保持されていてもよい。この場合、前記ケースは少なくとも外面又は内面が磁性面であってもよいし、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、前記非磁性スペーサは前記バスバーを保持する非磁性ホルダを兼ねているとよい。

ある態様の電流センサにおいて、前記非磁性ホルダは前記磁気検出素子が固定された基板を配置する基板配置部を有するとよい。

ある態様の電流センサにおいて、前記磁気シールド体は第１及び第２の磁気シールド部材を有し、前記第１及び第２の磁気シールド部材は前記バスバーと前記磁気検出素子とを囲むように前記非磁性ホルダに装着され、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、前記第１及び第２の磁気シールド部材は筒体を２分割した形状であり、前記非磁性ホルダの外側面に凹凸嵌合で装着されているとよい。

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に空隙を設けた磁気シールド体を備えており、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センサ出力特性のリニアリティを損なわずに小型化することができ、また、空隙の間隔を一定に規制することで特性の変動やばらつきを防止可能である。

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の正断面図である。図２は、図１に示される電流センサ１００の分解斜視図であり、一相についての構成を示す。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、非磁性スペーサ９０とを備える。

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、例えば図２の取付穴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。磁気検出素子としてのホール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、バスバー１２と絶縁基板１３とホールＩＣ１４とを環状に囲む角筒状の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、一面にスリット形状をなした空隙６７が形成される。スリット形状をなした空隙６７は相互に対向する縁が直線であり、縁方向位置によっては間隙は変化しない。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（高さ方向中間点）に空隙６７が位置する。つまり、空隙６７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としては、例えば四角筒状に空隙を形成した高透磁率磁性材である珪素鋼板、パーマロイあるいは電磁軟鉄（低周波の磁気的干渉防止に好適）、フェライト（高周波の磁気的干渉防止に好適）を用いることができる。

非磁性スペーサ９０は、平板状部９２の一面に、スリット形状をなす空隙６７に係合して空隙６７の間隔を規定する凸部としての一定幅の凸条９１を形成したものであり、例えば非磁性樹脂、非磁性金属で形成されている。凸条９１は平板状部９２の上下方向の略中間位置に設けられる。そして、図３のように非磁性スペーサ９０は凸条９１を空隙６７に係合させた状態（空隙の縁を凸条９１の両方の側面（上向き面と下向き面）に隙間無く当接させた状態）にて磁気シールド体６５の内面に平板状部９２が接着剤９５等で固定される。

なお、バスバー１２と磁気シールド体６５とは一定位置関係を保持する必要があるから、バスバー１２に対し磁気シールド体６５は図示しない保持手段にて一定位置関係に支持されている。

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（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０〜７ｍＴ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の前記環状囲み部の一面にスリット形状の空隙６７が形成され、空隙６７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。しかも、非磁性スペーサ９０の凸条９１にて空隙６７の間隔は一定値に規制されるから、空隙６７の間隔のばらつきに起因する出力特性のばらつきや空隙６７の振動、経時変化による変動を防止できる（検出精度の安定化、ゲインの安定化が可能）。

（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の正断面図である。この電流センサ２００において、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。そして、間隔を規定するように両側の空隙６７，６８に対して非磁性スペーサ９０の凸条９１がそれぞれ係合され、非磁性スペーサ９０は磁気シールド体６５の内側の両面に接着剤等で固定される。

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、断面コ字状、つまり角筒を２分割した形状である。

本実施の形態は、バスバー１２の両側面と対向する部分に空隙６７，６８を設け、それぞれ非磁性スペーサ９０を設けた点が前述の第１の実施の形態とは相違し、それ以外は第１の実施の形態と同様である。

（第３の実施の形態）
図６は、本発明の第３の実施の形態に係る電流センサ３００の正断面図である。この電流センサ３００では、非磁性スペーサ１１０がバスバー１２を保持する非磁性ホルダを兼ねた構成となっている。すなわち、非磁性スペーサ１１０は、平板状部１１２の一方の面に、磁気シールド体６５のスリット形状をなす空隙６７，６８に係合して空隙６７，６８の間隔を規定する凸部としての一定幅の凸条１１１を形成するとともに、他方の面にバスバー係合部となる一対のリブ１１３を形成したものである。そして、対向する一対のリブ１１３間にバスバー１２が支持される。

非磁性スペーサ１１０の材質は、例えば非磁性樹脂、非磁性金属でよいが、リブ１１３に弾性を持たせて、対向する一対のリブ１１３間にバスバー１２を圧入してがたつきなく保持させ得る構成がより好ましい。

なお、その他の構成は前述の第２の実施の形態と同様である。

この第３の実施の形態の場合、スペーサ１１０とは別にバスバー１２と磁気シールド体６５との位置関係を一定にする保持手段は不要となる利点がある。

（第４の実施の形態）
図７は、本発明の第４の実施の形態に係る電流センサ４００の正断面図、図８は分解斜視図である。この電流センサ４００では、非磁性スペーサがバスバー１２を保持する非磁性ホルダを兼ねた構成となっている。すなわち、非磁性ホルダ１２０は角筒状外殻１２５の両側面がスペーサとして機能する部分であり、両側面外側の高さ方向中間位置に一定幅の凸条１２１が形成され、磁気シールド体６５をなす上側及び下側磁気シールド部材６２、６３を係止するための係止凸部１２２が凸条１２１を挟んで上下に形成されている。

また、角筒状外殻１２５の内側の２つの仕切り板部１２３、１２４によってバスバー１２を貫通配置するための方形孔部１２６が形成されている。方形孔部１２６は、バスバー１２ががたつきなく嵌合して位置決め可能な寸法が望ましい。上側の仕切り板部１２３と切欠１２７が形成された角筒状外殻１２５の上面部間の空間は、磁気検出素子としてのホールＩＣ１４が固定された絶縁基板１３を収納する空間となっており、上側の仕切り板部１２３の上面が絶縁基板１３を配置、固定する基板配置部１２８となっている。

前記非磁性ホルダ１２０の基板配置部１２８にはホールＩＣ１４を搭載した絶縁基板１３が固定され、角筒状外殻１２５の略上半分には上側磁気シールド部材６２が、略下半分には下側磁気シールド部材６３が装着される。そのとき、上側磁気シールド部材６２の縁が凸条１２１の上向きの側面に、下側磁気シールド部材６３の縁が凸条１２１の下側の側面に隙間無く当接することで、上側及び下側磁気シールド部材６２、６３間に正確な間隔の空隙６７，６８が形成される。また、上側及び下側磁気シールド部材６２、６３の係止窓部１２９が角筒状外殻１２５側の係止凸部１２２に嵌ることで、上側及び下側磁気シールド部材６２、６３の脱落が阻止される。バスバー１２は方形孔部１２６に挿入される。

本実施の形態の場合、非磁性ホルダ１２０の凸条１２１にて上側及び下側磁気シールド部材６２、６３の空隙６７，６８の間隔を一定に規制できるとともに、ホルダ１２０を用いることでバスバー１２と磁気シールド体６５間の位置関係及びバスバー１２とホールＩＣ１４搭載の絶縁基板１３間の位置関係も規定することが容易となり、検出特性のばらつきの解消、検出精度やゲインの安定化が図れる。

（第５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９は、本発明の第５の実施の形態に係る電流センサ５００の分解斜視図である。図１０は、同電流センサ５００の組立手順及び完成状態を示す斜視図である。ここでは、ケース本体７１とカバー７２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の実施の形態と同様に１カ所のスリット形状の空隙６７を有する一体のものを用い、非磁性スペーサ９０が磁気シールド体６５の内面に接着等で貼り付けられ、凸条９１にて空隙６７の間隔が規定されているものである。

ケース本体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７４が３つずつ存在し、各相のバスバー１２が前記凹部７４同士を渡すように配置される。ケース本体７１の底面には筒状（ここでは角筒状）凸部７３が３つ形成され、これがケース本体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７６を形成し、ケース本体７１の長側面に形成された前記凹部７４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１０（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７４、凹部７６に合わせて配置する（図７（Ｂ）→（Ｃ））。ここで、図９のようにバスバー１２に切欠１２５を形成しておけば、切欠１２５とケース本体側の凹部７４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。

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１０（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、及びケース本体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。最後にケース本体７１にカバー７２を嵌合、固定（図示しないビス止め等）させて完成となる（図１０（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、三相のバスバー１２とホールＩＣ１４と磁気シールド体６５（及び空隙６７）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すなわちケース本体７１及びカバー７２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１０（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。

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１１（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。この場合、第３の実施の形態と同様に非磁性スペーサ１３０はバスバー１５を保持する機能を備えた例であり、非磁性スペーサ１３０の板状部分１３２は長円筒状、円筒状又は楕円筒状の磁気シールド体６５の内面形状に合わせて湾曲している。凸条１３１が磁気シールド体６５の空隙６７，６８の間隔を規定する点は第１の実施の形態と同様である。

実施の形態では、磁気シールド体側の空隙に係合する凸部として、非磁性スペーサ又は非磁性ホルダに連続した一定幅の凸条を形成したが、空隙の間隔を規定できる機能があればよく、一定幅の凸条に限定されない。例えば、所定形状の１個又は複数個の凸部であってもよい。

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１１（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１２参照）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１５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。 同分解斜視図。 同要部拡大断面図。 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正断面図。 本発明の第３の実施の形態に係る電流センサの正断面図。 本発明の第４の実施の形態に係る電流センサの正断面図。 同分解斜視図。 本発明の第５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。 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
９０，１１０ 非磁性スペーサ
９１，１１１，１２１ 凸条
１００，２００，３００，４００，５００ 電流センサ
１２０ 非磁性ホルダ

Claims (10)

1. 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を検出す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、前記空隙に係合して前記空隙の間隔を規定する凸部を有する非磁性スペーサが、前記磁気シールド体に対して固定配置されている、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。
3. 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。
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、複数平行に設けられた前記バスバーに前記磁気検出素子がそれぞれ固定配置され、前記非磁性スペーサで前記空隙の間隔が規定された前記磁気シールド体が各バスバー及び各磁気検出素子に対してそれぞれ設けられており、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ケース内に位置決め保持されている、電流センサ。
5. 請求項４に記載の電流センサにおいて、前記ケースは少なくとも外面又は内面が磁性面である、電流センサ。
6. 請求項４に記載の電流センサにおいて、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。
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、前記非磁性スペーサは前記バスバーを保持する非磁性ホルダを兼ねている、電流センサ。
8. 請求項７に記載の電流センサにおいて、前記非磁性ホルダは前記磁気検出素子が固定された基板を配置する基板配置部を有する、電流センサ。
9. 請求項７又は８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を有し、前記第１及び第２の磁気シールド部材は前記バスバーと前記磁気検出素子とを囲むように前記非磁性ホルダに装着され、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。
10. 請求項９に記載の電流センサにおいて、前記第１及び第２の磁気シールド部材は筒体を２分割した形状であり、前記非磁性ホルダの外側面に凹凸嵌合で装着されている、電流センサ。

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