JP2010286270A - 電流センサ - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造で小型化を図ることができ、しかも大きい被測定電流を検出することができる電流センサを提供すること。
【解決手段】本発明の電流センサは、被測定電流からの誘導磁界強度が異なる位置に配置される２つの磁気抵抗効果素子と、前記２つの磁気抵抗効果素子が接続され、誘導磁界の強度差に比例した前記２つの磁気抵抗効果素子の出力を得る回路と、を具備することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気抵抗効果素子（ＴＭＲ素子、ＧＭＲ素子）を用いた電流センサに関する。

電気自動車においては、エンジンで発電した電気を用いてモータを駆動しており、このモータ駆動用の電流の大きさは、例えば電流センサにより検出される。この電流センサとしては、導体の周囲に、一部に切り欠き（コアギャップ）を有する磁性体コアを配置し、このコアギャップ内に磁気検出素子を配置してなるものである（特許文献１）。この電流センサにおいては、磁性体コアの中に生じた磁力線によりコアギャップに被測定電流に比例した磁界が通る。磁気検出素子がこの磁界を電圧信号に変換し、この磁気検出素子からの出力電圧を増幅回路にて増幅し、被測定電流に比例した出力電圧を発生する。

近年、電気自動車の大出力化・高性能化に伴って、取り扱う電流値が大きくなってきており、そのため大電流時の磁気飽和を回避する必要がある。磁気飽和を回避するためには磁性体コアを大きくする必要があるが、磁性体コアを大きくすると電流センサ自体が大型化するという問題がある。このような磁性体コアを用いた電流センサの課題を解決するために、磁性体コアを用いず、磁気抵抗効果素子を用いた電流センサが提案されている（特許文献２）。

特開２００７−２１２３０６号公報 特表２０００−５１６７１４号公報

しかしながら、磁性体コアを用いず、磁気抵抗効果素子を用いた構造においては、外部磁界の影響を受けるために、外部磁界の影響を低減させるために磁気シールドが必要となり、設計が難しくなると共に構造が複雑化し、製造コストの増大を招く問題がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、簡単な構造で小型化を図ることができ、しかも大きい被測定電流を検出することができる電流センサを提供することを目的とする。

本発明の電流センサは、被測定電流からの誘導磁界強度が異なる位置に配置される２つの磁気抵抗効果素子と、前記２つの磁気抵抗効果素子が接続され、誘導磁界の強度差に比例した前記２つの磁気抵抗効果素子の出力を得る回路と、を具備することを特徴とする。

この構成によれば、被測定電流からの誘導磁界強度が異なる位置に２つの磁気抵抗効果素子を配置しており、誘導磁界の強度差に比例した２つの磁気抵抗効果素子の出力を得る回路を備えている。このため、２つの磁気抵抗効果素子の出力から磁界の強度差を求めることにより、外部磁界が印加されていても、２つの磁気抵抗効果素子に印加される外部磁界が相殺されるので、外部磁界の影響を除去することができる。その結果、外部磁界を低減させるために磁気シールドを設ける必要がなく、簡単な構造で小型化を図ることができる。また、本構成においては、磁性体コアを用いていないので、大きい被測定電流でも構造を大型化することなく検出することができる。

本発明の電流センサにおいては、前記磁気抵抗効果素子がそれぞれ零磁界で同一の抵抗を持つことが好ましい。

本発明の電流センサにおいては、前記磁気抵抗効果素子がそれぞれ同一磁界に対して同一の抵抗変化率を示すことが好ましい。

本発明の電流センサにおいては、前記電流センサが磁気比例式電流センサであることが好ましい。

本発明の電流センサにおいては、前記電流センサは、前記２つの磁気抵抗効果素子に対して前記被測定電流からの誘導磁界の方向と平行に磁界を印加するフィードバックコイルを備えた磁気平衡式電流センサであり、前記回路がブリッジ回路であることが好ましい。この場合において、前記２つの磁気抵抗効果素子における前記被測定電流からの誘導磁界と、前記フィードバックコイルからの磁界の合成磁界が同一となる時に前記ブリッジ回路の中点電位差が零となることが好ましい。また、この場合においては、前記フィードバックコイルから前記２つの磁気抵抗効果素子に対して同一強度で方向が反対の磁界が印加されることが好ましい。

本発明の電流センサにおいては、前記磁気抵抗効果素子の磁化固定軸がそれぞれ同一方向であり、前記磁化固定軸の方向が前記被測定電流からの誘導磁界に平行方向であることが好ましい。

本発明の電流センサは、被測定電流からの誘導磁界強度が異なる位置に配置される２つの磁気抵抗効果素子と、前記２つの磁気抵抗効果素子が接続され、誘導磁界の強度差に比例した前記２つの磁気抵抗効果素子の出力を得る回路と、を具備するので、簡単な構造で小型化を図ることができ、しかも大きい被測定電流を検出することができる。

本発明の実施の形態１に係る電流センサの回路図である。 図１に示す電流センサの検出磁界と導体−磁気抵抗効果素子間の距離との間の関係を示す図である。 図１に示す電流センサの検出磁界と被測定電流との間の関係を示す図である。 参考例１の電流センサの回路図である。 本発明の実施の形態１に係る電流センサの他の例の回路図である。 本発明の実施の形態１に係る電流センサの他の例の回路図である。 本発明の実施の形態２に係る電流センサの回路図である。 図７に示す電流センサの検出磁界と導体−磁気抵抗効果素子間の距離との間の関係を示す図である。 参考例２の電流センサの回路図である。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
（実施の形態１）
本実施の形態においては、電流センサが磁気比例式電流センサである場合について説明する。導体に被測定電流が流れると、その導体の周囲において、右ねじを回す際に進む方向に電流の向きを一致させたときの右回り方向に磁界が生じる。磁気比例式電流センサは、その磁界を測定することにより電流の大きさを間接的に測定する。

図１は、本発明の実施の形態１に係る電流センサの回路図である。図１に示す電流センサは、被測定電流Ｉが流れる導体１の近傍に配設される。この電流センサは、誘導磁界の強度差に比例した２つの磁気抵抗効果素子Ｒ１，Ｒ２の出力を得る回路を備える。この回路においては、被測定電流Ｉからの誘導磁界強度が異なる位置に２つの磁気抵抗効果素子Ｒ１，Ｒ２が配置される。図１においては、導体１の中心から磁気抵抗効果素子Ｒ１までの距離をｒとし、磁気抵抗効果素子Ｒ１，Ｒ２間の距離をｄとしている。したがって、導体１の中心から磁気抵抗効果素子Ｒ２までの距離はｒ＋ｄである。２つの磁気抵抗効果素子Ｒ１，Ｒ２は接続されている。また、この回路は２つの固定抵抗素子Ｒ３，Ｒ４を有しており、この２つの固定抵抗素子Ｒ３，Ｒ４は接続されている。

本実施の形態において、導体１の中心から磁気抵抗効果素子Ｒ１までの距離ｒは、磁化飽和、回路出力などを考慮すると、２．０ｍｍ〜２５．０ｍｍであることが好ましい。また、磁気抵抗効果素子Ｒ１，Ｒ２間の距離ｄは、検出可能な誘導磁界強度差などを考慮すると、０．１ｍｍ以上であることが好ましい。なお、距離ｄについては大きくすることにより出力が増加するため、電流センサ本体の許容可能なサイズ範囲で距離ｄを最大となるように設計することが望ましい。また、これらの距離ｒ，ｄは被測定電流Ｉの大きさにより適宜変更することができる。

図１に示す電流センサの回路においては、磁気抵抗効果素子Ｒ１，Ｒ２間の接続点に電源Ｖｄｄが接続されており、固定抵抗素子Ｒ３，Ｒ４間の接続点にグランド（Ｇｎｄ）が接続されている。さらに、この回路においては、磁気抵抗効果素子Ｒ１の出力（出力１）は磁気抵抗効果素子Ｒ１と固定抵抗素子Ｒ３との間の接続点から取り出し、磁気抵抗効果素子Ｒ２の出力（出力２）は磁気抵抗効果素子Ｒ２と固定抵抗素子Ｒ４との間の接続点から取り出している。このような構成の回路においては、誘導磁界の強度差に比例した２つの磁気抵抗効果素子Ｒ１，Ｒ２の出力を得ることができる。

図２は、図１に示す電流センサの検出磁界と導体−磁気抵抗効果素子間の距離との間の関係を示す図であり、図３は、図１に示す電流センサの検出磁界と被測定電流との間の関係を示す図である。図２から分かるように、導体１の中心から電流センサの磁気抵抗効果Ｒ１までの距離が大きくなるにしたがって被測定電流誘導磁界が小さくなる（Ｈ１→Ｈ２）。また、図３から分かるように、被測定電流Ｉが大きくなるにしたがって被測定電流誘導磁界Ｈ１，Ｈ２も大きくなる。

上記回路を有する電流センサによれば、被測定電流Ｉからの誘導磁界強度が異なる位置に２つの磁気抵抗効果素子Ｒ１，Ｒ２を配置しており、誘導磁界の強度差に比例した２つの磁気抵抗効果素子の出力を得ることができる。このため、２つの磁気抵抗効果素子Ｒ１，Ｒ２の出力から磁界の強度差（Ｈ１−Ｈ２：Ｉ／２π｛１／ｒ＋１／（ｒ＋ｄ）｝）を求めることができる。そのため、外部磁界が印加されていても、２つの磁気抵抗効果素子Ｒ１，Ｒ２に印加される外部磁界が相殺される。すなわち、電流センサに外部磁界が印加されると、磁気抵抗効果素子Ｒ１，Ｒ２での磁界強度（Ｈ１，Ｈ２）は変動するが、磁界の強度差（Ｈ１−Ｈ２）は変動しない。その結果、外部磁界の影響を除去することができ、外部磁界を低減させるために磁気シールドを設ける必要がなく、簡単な構造で小型化を図ることができる。また、本構成においては、磁性体コアを用いていないので、大きい被測定電流でも、すなわち電線の径が大きくなる大電流の測定を行う場合でも、構造を大型化することなく検出することができる。

この実施の形態における磁気抵抗効果素子Ｒ１，Ｒ２としては、ＴＭＲ素子（トンネル型磁気抵抗効果素子）、ＧＭＲ素子（巨大磁気抵抗効果素子）などを用いることができる。例えば、ＧＭＲ素子として、反強磁性層、固定磁性層、非磁性層、フリー磁性層を有する多層膜で構成されるスピンバルブ型ＧＭＲ素子を用いることができる。このスピンバルブ型ＧＭＲ素子においては、磁界に対する回路出力の線形性を考慮すると、磁気抵抗効果素子Ｒ１，Ｒ２の固定磁性層の磁化固定軸がそれぞれ同一方向であることが好ましく、また、誘導磁界に対する抵抗変化率を考慮すると、磁化固定軸の方向が被測定電流Ｉからの誘導磁界に平行方向であることが好ましい。

また、この実施の形態における磁気抵抗効果素子Ｒ１，Ｒ２は、微小な磁界での測定精度を考慮すると、それぞれ零磁界で同一の抵抗を持つことが好ましい。また、回路出力の線形性を考慮すると、磁気抵抗効果素子Ｒ１，Ｒ２がそれぞれ同一磁界に対して同一の抵抗変化率を示すことが好ましい。

次に、本実施の形態に係る電流センサの効果を明確にするために行った実施例について説明する。

図１に示す回路（被測定電流Ｉからの誘導磁界強度が異なる位置に配置される２つの磁気抵抗効果素子を有する回路）を有する電流センサ（実施例１）を用い、約０．０５ｍＴの地磁気が加わった場合の誘導磁界を求めた。このとき、導体１に流れる被測定電流を１００Ａとし、導体１の中心から磁気抵抗効果素子Ｒ１までの距離ｒを１０ｍｍとし、磁気抵抗効果素子Ｒ１，Ｒ２間の距離ｄを０．１ｍｍとした。このように磁気抵抗効果素子Ｒ１，Ｒ２を配置することにより、磁気抵抗効果素子Ｒ２においては、磁気抵抗効果素子Ｒ１の被測定電流誘導磁界Ｈ１の１％程度の磁界強度差が得られる。なお、被測定電流１００Ａにおいては、磁気抵抗効果素子Ｒ１での誘導磁界は２．０ｍＴ程度となる。

図１に示す回路においては、磁気抵抗効果素子Ｒ１，Ｒ２での磁界強度（Ｈ１，Ｈ２）は地磁気により変動するが、磁界の強度差（Ｈ１−Ｈ２）は変動しない。このため、精度良く被測定電流を測定することができる。

また、参考例として、図４に示す回路（図１に示す回路の磁気抵抗効果素子Ｒ２を固定抵抗素子Ｒ２’とした回路）を有する電流センサ（参考例１）を用い、約０．０５ｍＴの地磁気が加わった場合の誘導磁界を求めた。図４に示す回路においては、磁気抵抗効果素子Ｒ１の磁界強度Ｈ１が地磁気により変動して２％程度の磁界変化が生じ、測定誤差となった。

本実施の形態においては、図５に示すように、被測定電流Ｉからの誘導磁界強度が異なる位置に配置される２つの磁気抵抗効果素子Ｒ１，Ｒ２を有し、固定抵抗素子を設けない構成、すなわち、磁気抵抗効果素子Ｒ１での電圧Ｖ１と、磁気抵抗効果素子Ｒ２での電圧Ｖ２との間の電圧差Ｖ１−Ｖ２を出力とする構成としても良い。また、本実施の形態においては、図６に示すように、被測定電流Ｉからの誘導磁界強度が異なる位置に配置される２つの電流センサＡ，Ｂ（図４に示す構成の回路を有する電流センサ）を有する構成、すなわち、電流センサＡの出力と、電流センサＢの出力との間の電圧差Ａ−Ｂを出力とする構成としても良い。

このように、本実施の形態に係る電流センサは、被測定電流からの誘導磁界強度が異なる位置に２つの磁気抵抗効果素子を配置しており、誘導磁界の強度差に比例した２つの磁気抵抗効果素子の出力を得る回路を備えているので、２つの磁気抵抗効果素子の出力から磁界の強度差を求めることにより、外部磁界が印加されていても、２つの磁気抵抗効果素子に印加される外部磁界が相殺され、外部磁界の影響を除去することができる。その結果、外部磁界を低減させるために磁気シールドを設ける必要がなく、簡単な構造で小型化を図ることができる。また、本構成においては、磁性体コアを用いていないので、大きい被測定電流でも構造を大型化することなく検出することができる。なお、被測定電流が小さいほど外部磁界の影響は大きくなるので、被測定電流が５００Ａ以下レベルの場合に特に有効である。

（実施の形態２）
本実施の形態においては、電流センサが磁気平衡式電流センサである場合について説明する。磁気平衡式電流センサは、被測定電流によって発生する磁界を打ち消す方向に巻回されたコイルを有している。磁気平衡式電流センサにおいては、被測定電流が流れると、電流に応じた磁界により磁気検出素子に出力電圧が生じ、この磁気検出素子から出力された電圧信号が電流に変換されてコイルにフィードバックされる。このコイルにより発生する磁界（キャンセル磁界）と被測定電流により生じる磁界とが打ち消しあって磁界が常に０になるように動作する。このとき、コイルに流れるキャンセル電流を電圧変換させて出力として取り出す。

図７は、本発明の実施の形態２に係る電流センサの回路図である。図７に示す電流センサは、被測定電流Ｉが流れる導体１の近傍に配設される。この電流センサは、誘導磁界の強度差に比例した２つの磁気抵抗効果素子Ｒ１，Ｒ２の出力を得るブリッジ回路を備える。このブリッジ回路においては、被測定電流Ｉからの誘導磁界強度が異なる位置に２つの磁気抵抗効果素子Ｒ１，Ｒ２が配置される。図７においては、導体１の中心から磁気抵抗効果素子Ｒ１までの距離をｒとし、磁気抵抗効果素子Ｒ１，Ｒ２間の最短距離をｄとしている。したがって、導体１の中心から磁気抵抗効果素子Ｒ２までの距離はｒ＋ｄである。２つの磁気抵抗効果素子Ｒ１，Ｒ２は接続されている。導体１の中心から磁気抵抗効果素子Ｒ１までの距離ｒや磁気抵抗効果素子Ｒ１，Ｒ２間の最短距離ｄについては、実施の形体と同じである。

この電流センサは、被測定電流Ｉによって発生する磁界を打ち消す方向に巻回されたフィードバックコイル２を有する。また、この回路は２つの固定抵抗素子Ｒ３，Ｒ４を有しており、この２つの固定抵抗素子Ｒ３，Ｒ４は接続されている。

図７に示す電流センサの回路においては、磁気抵抗効果素子Ｒ１，Ｒ２間の接続点に電源Ｖｄｄが接続されており、固定抵抗素子Ｒ３，Ｒ４間の接続点にグランド（Ｇｎｄ）が接続されている。さらに、この回路においては、磁気抵抗効果素子Ｒ１の出力（出力１）は磁気抵抗効果素子Ｒ１と固定抵抗素子Ｒ３との間の接続点から取り出し、磁気抵抗効果素子Ｒ２の出力（出力２）は磁気抵抗効果素子Ｒ２と固定抵抗素子Ｒ４との間の接続点から取り出している。

また、このブリッジ回路においては、各磁気抵抗効果素子Ｒ１，Ｒ２における被測定電流Ｉからの誘導磁界と、フィードバックコイル２からの磁界の合成磁界が同一となる時にブリッジ回路中点電位差が零となるようになっている。さらに、このブリッジ回路においては、フィードバックコイル２から磁気抵抗効果素子Ｒ１，Ｒ２に対して同一強度で方向が反対の磁界を印加するようになっている。このような構成のブリッジ回路においては、誘導磁界の強度差に比例した２つの磁気抵抗効果素子Ｒ１，Ｒ２の出力を得ることができる。

図８は、図７に示す電流センサの検出磁界と導体−磁気抵抗効果素子間の距離との間の関係を示す図である。図８から分かるように、導体１の中心から電流センサの磁気抵抗効果Ｒ１までの距離が大きくなるにしたがって被測定電流誘導磁界が小さくなる。図７に示す電流センサにおいては、それぞれの磁気抵抗効果素子Ｒ１，Ｒ２に印加する磁界強度が同一となれば良いので、図７及び図８に示すように、誘導磁界の大きい磁気抵抗効果素子Ｒ１（誘導磁界強度＝Ｈ１）には誘導磁界と反対の方向へキャンセル磁界を印加し、誘導磁界の小さい磁気抵抗効果素子Ｒ２（誘導磁界強度＝Ｈ２）には誘導磁界と同じ方向へキャンセル磁界を印加する。これにより、各々の磁気抵抗効果素子Ｒ１，Ｒ２での合成された磁界強度は誘導磁界強度Ｈ１，Ｈ２の平均となり、ブリッジ回路の中点電位差は零となる。このときのフィードバックコイル２からのキャンセル磁界強度はＨ１，Ｈ２の磁界強度差の半分である（Ｈ１−Ｈ２）／２となる。

フィードバックコイル２からのキャンセル磁界強度を磁気抵抗効果素子Ｒ１，Ｒ２に印加する被測定電流Ｉからの磁界Ｈ１，Ｈ２から求めると以下のようになる。
Ｈ１＝Ｉ／２πｒ
Ｈ２＝Ｉ／２π（ｒ＋ｄ）
（Ｈ１−Ｈ２）／２＝｛Ｉ／２πｒ−Ｉ／２π（ｒ＋ｄ）｝／２
＝Ｉ／４π｛１／ｒ−１／（ｒ＋ｄ）｝
＝Ｉ／４π｛（ｒ＋ｄ−ｒ）／ｒ＊（ｒ＋ｄ）｝
＝Ｉ／４π｛ｄ／ｒ（ｒ＋ｄ）｝
この式から、キャンセル磁界は被測定電流Ｉと１次線形比例関係を持つことが分かる。

上記ブリッジ回路を有する電流センサによれば、被測定電流Ｉからの誘導磁界強度が異なる位置に２つの磁気抵抗効果素子Ｒ１，Ｒ２を配置しており、誘導磁界の強度差に比例した２つの磁気抵抗効果素子の出力を得ることができる。このブリッジ回路において、キャンセル磁界は、上述のとおり（Ｈ１−Ｈ２）／２である。このため、外部磁界が印加されていても、２つの磁気抵抗効果素子Ｒ１，Ｒ２に印加される外部磁界が相殺される。すなわち、電流センサに外部磁界が印加されると、磁気抵抗効果素子Ｒ１，Ｒ２での磁界強度（Ｈ１，Ｈ２）は変動するが、キャンセル磁界（Ｈ１−Ｈ２）／２は変動しない。その結果、外部磁界の影響を除去することができ、外部磁界を低減させるために磁気シールドを設ける必要がなく、簡単な構造で小型化を図ることができる。また、本構成においては、磁性体コアを用いていないので、大きい被測定電流でも、すなわち電線の径が大きくなる大電流の測定を行う場合でも、構造を大型化することなく検出することができる。

また、通常の磁気平衡式電流センサでは、フィードバックコイルからのキャンセル磁界は磁気抵抗効果素子への誘導磁界（Ｈ１）と同一の磁界強度が必要である。本実施の形態に係る電流センサでは、フィードバックコイルからのキャンセル磁界強度はＨ１，Ｈ２の磁界強度差の半分である（Ｈ１−Ｈ２）／２となり、通常の磁気平衡式電流センサのキャンセル磁界の半分以下で良い。このため、フィードバックコイルの小型化と省電力化を図ることが可能となる。また、フィードバックコイルの軸心が被測定電流Ｉからの誘導磁界方向と直交するため、被測定電流Ｉが交流やパルス状の場合でもフィードバックコイルへの誘導起電力が生じない。そのため、本実施の形態に係る電流センサは、高周波交流やパルス電流の測定にも適用が可能である。

次に、本実施の形態に係る電流センサの効果を明確にするために行った実施例について説明する。

図７に示す回路（被測定電流Ｉからの誘導磁界強度が異なる位置に配置される２つの磁気抵抗効果素子を有する回路）を有する電流センサ（実施例２）を用い、約０．０５ｍＴの地磁気が加わった場合の誘導磁界を求めた。このとき、導体１に流れる被測定電流を１００Ａとし、導体１の中心から磁気抵抗効果素子Ｒ１までの距離ｒを１０ｍｍとし、磁気抵抗効果素子Ｒ１，Ｒ２間の距離ｄを０．５ｍｍとした。このように磁気抵抗効果素子Ｒ１，Ｒ２を配置することにより、磁気抵抗効果素子Ｒ２においては、磁気抵抗効果素子Ｒ１の被測定電流誘導磁界Ｈ１の０．１ｍＴ程度の磁界強度差が得られる。なお、被測定電流１００Ａにおいては、磁気抵抗効果素子Ｒ１での誘導磁界は２．０ｍＴ程度となる。

図７に示す回路においては、磁気抵抗効果素子Ｒ１，Ｒ２での磁界強度（Ｈ１，Ｈ２）は地磁気により変動するが、キャンセル磁界（Ｈ１−Ｈ２）／２は変動しない。このため、精度良く被測定電流を測定することができる。また、このときのキャンセル磁界は０．０５ｍＴであった。

また、参考例として、図９に示す回路（図４に示す回路の磁気抵抗効果素子Ｒ２を固定抵抗素子Ｒ２’とし、フィードバックコイル２を設けた回路）を有する電流センサ（参考例２）を用い、約０．０５ｍＴの地磁気が加わった場合の誘導磁界を求めた。図９に示す回路においては、磁気抵抗効果素子Ｒ１の磁界強度Ｈ１が地磁気により変動して２．０％程度の磁界変化が生じ、測定誤差となった。また、このときのキャンセル磁界は２．０ｍＴであった。

このように、本実施の形態に係る電流センサは、被測定電流からの誘導磁界強度が異なる位置に２つの磁気抵抗効果素子を配置しており、誘導磁界の強度差に比例した２つの磁気抵抗効果素子の出力を得るブリッジ回路を備えているので、２つの磁気抵抗効果素子の出力から磁界の強度差を求めることにより、外部磁界が印加されていても、２つの磁気抵抗効果素子に印加される外部磁界が相殺され、外部磁界の影響を除去することができる。その結果、外部磁界を低減させるために磁気シールドを設ける必要がなく、簡単な構造で小型化を図ることができる。また、本構成においては、磁性体コアを用いていないので、大きい被測定電流でも構造を大型化することなく検出することができる。なお、被測定電流が小さいほど外部磁界の影響は大きくなるので、被測定電流が５００Ａレベルの場合に特に有効である。さらに、本実施の形態に係る電流センサにおいては、図４に示す回路の磁気抵抗効果素子を固定抵抗素子とし、同一形状のフィードバックコイルを設けた回路を有する電流センサに比べて、フィードバックコイルでの消費電力を約１／２０程度に抑えることができる。

本発明は上記実施の形態１，２に限定されず、種々変更して実施することができる。例えば、上記実施の形態１，２における材料、各層の配置位置、厚さ、大きさ、製法などは適宜変更して実施することが可能である。その他、本発明は、本発明の範囲を逸脱しないで適宜変更して実施することができる。

本発明は、電気自動車のモータ駆動用の電流の大きさを検出する電流センサに適用することが可能である。

１ 導体
２ フィードバックコイル
Ｈ１，Ｈ２ 被測定電流誘導磁界
Ｒ１，Ｒ２ 磁気抵抗効果素子
Ｒ２’，Ｒ３，Ｒ４ 固定抵抗素子
Ａ，Ｂ 電流センサ

Claims (8)

1. 被測定電流からの誘導磁界強度が異なる位置に配置される２つの磁気抵抗効果素子と、前記２つの磁気抵抗効果素子が接続され、誘導磁界の強度差に比例した前記２つの磁気抵抗効果素子の出力を得る回路と、を具備することを特徴とする電流センサ。
2. 前記磁気抵抗効果素子がそれぞれ零磁界で同一の抵抗を持つことを特徴とする請求項１記載の電流センサ。
3. 前記磁気抵抗効果素子がそれぞれ同一磁界に対して同一の抵抗変化率を示すことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電流センサ。
4. 前記電流センサが磁気比例式電流センサであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の電流センサ。
5. 前記電流センサは、前記２つの磁気抵抗効果素子に対して前記被測定電流からの誘導磁界の方向と平行に磁界を印加するフィードバックコイルを備えた磁気平衡式電流センサであり、前記回路がブリッジ回路であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の電流センサ。
6. 前記２つの磁気抵抗効果素子における前記被測定電流からの誘導磁界と、前記フィードバックコイルからの磁界の合成磁界が同一となる時に前記ブリッジ回路の中点電位差が零となることを特徴とする請求項５記載の電流センサ。
7. 前記フィードバックコイルから前記２つの磁気抵抗効果素子に対して同一強度で方向が反対の磁界が印加されることを特徴とする請求項５又は請求項６記載の電流センサ。
8. 前記２つの磁気抵抗効果素子の磁化固定軸がそれぞれ同一方向であり、前記磁化固定軸の方向が前記被測定電流からの誘導磁界に平行方向であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の電流センサ。

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