JP2012215488A - 電流センサ - Google Patents

Abstract

【課題】従来例の構成では基板上の配線パターンによっては、被測定電流が流れる被測定電流路に近い位置に磁気センサ素子を設けることができず、感度を高められないことがあった。
【解決手段】磁気センサ素子と磁気センサ素子が配置された絶縁基板とを備えて構成された電流センサであって、絶縁基板には被測定電流路が配置される切り欠け部または孔が設けられ、磁気センサ素子は第１の磁気センサ素子と第２の磁気センサ素子とを有し、第１の磁気センサ素子と第２の磁気センサ素子とが切り欠け部または孔を挟んで配置され、絶縁基板の切り欠け部または孔に被測定電流路が配置された際に、被測定電流路の軸方向と直交する回転対称軸に対して、第１の磁気センサと第２の磁気センサとが等距離に対称配置されるとともに、第１の磁気センサと第２の磁気センサとを結ぶ仮想線と被測定電流路の軸方向とが直交しないように絶縁基板を傾けて配置したことを特徴とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、被測定電流路に流れる電流を検出する電流センサに関し、特に磁気センサによる電流を検出するための電流センサに関する。

各種機器の制御や監視のために、被測定電流路に取り付けて被測定電流路に流れる電流を検出する電流センサが良く知られている。この種の電流センサとしては、ホール素子や磁気抵抗素子を用いた電流センサが知られており、磁気センサの感度向上や外部磁場からの影響低減等のため、複数の素子を用いられることがある。

従来技術として、特許文献１では、図９に示すように、被測定電流路を挟み込むための凹状の切り込みが形成された電流センサ９００が提案されている。図９に示す電流センサ９００は、被測定電流路を挟み込むための凹状の切り込み部９１１が形成された筐体９２０と、筐体９２０内に配置され切り込み部９２１を有した基板９１０と、切り込み部９１１の近傍に配置され導体に流れる電流によって生じる磁界の強さに応じた電気信号を出力する磁電変換素子（磁気センサ素子）９３０及び磁電変換素子（磁気センサ素子）９３１とから構成され、小型でしかも組み付け性に優れた電流センサ９００が提供できるとされている。

特開２００１−６６３２７号公報

しかしながら、従来例のような構成では、基板上の配線パターンによっては、被測定電流が流れる金属製の被測定電流路に近い位置に磁気センサ素子を設けることができず、感度を高められないことがあった。

本発明は、上述した課題を解決するもので、高い感度が得られ、しかも安定した検出値が得られる電流センサを提供することを目的とする。

この課題を解決するために、本発明の請求項１による電流センサは、金属製の被測定電流路に電流が流れたときに発生する磁気を検出する磁気センサ素子と、前記磁気センサ素子が配置された絶縁基板とを備えて構成された電流センサであって、前記絶縁基板には、前記被測定電流路が配置される切り欠け部または孔が設けられ、前記磁気センサ素子は、第１の磁気センサ素子と第２の磁気センサ素子とを有し、前記第１の磁気センサ素子と前記第２の磁気センサ素子とが、前記切り欠け部または前記孔を挟んで配置され、前記絶縁基板の前記切り欠け部または前記孔に前記被測定電流路が配置された際に、前記被測定電流路の軸方向と直交する回転対称軸に対して、前記第１の磁気センサ素子と前記第２の磁気センサ素子とが等距離に対称配置されるとともに、前記第１の磁気センサ素子と前記第２の磁気センサ素子とを結ぶ仮想線と、前記被測定電流路の軸方向とが、直交しないように、前記絶縁基板を傾けて配置したことを特徴としている。

また、本発明の請求項２による電流センサは、前記絶縁基板を収納する収納部を有する筐体が設けられ、前記筐体には、前記被測定電流路が配置される切欠部または孔部が設けられ、前記収納部内に前記絶縁基板を所望の位置に固定する固定部が設けられていることを特徴としている。

また、本発明の請求項３による電流センサは、前記筐体が、直方体状に形成されており、
前記筐体の前記切欠部または前記孔部に前記被測定電流路が配置された際に、前記筐体の天面及び底面の法線方向と、前記被測定電流路の軸方向が一致していることを特徴としている。

また、本発明の請求項４による電流センサは、金属製の被測定電流路と、前記被測定電流路が配置される切り欠け部または孔が設けられた絶縁基板と、前記絶縁基板上に設けられた第１の磁気センサ素子と第２の磁気センサ素子とを備え、前記絶縁基板の前記切り欠け部または前記孔に前記被測定電流路が配置された際に、前記被測定電流路の軸方向と直交する回転対称軸に対して、前記第１の磁気センサ素子と前記第２の磁気センサ素子とが等距離に対称配置されるとともに、前記第１の磁気センサ素子と前記第２の磁気センサ素子とを結ぶ仮想線と、前記被測定電流路の軸方向とが、直交しないように、前記絶縁基板を傾けて配置したことを特徴としている。

また、本発明の請求項５による電流センサは、前記絶縁基板を収納する収納部を有する筐体が設けられ、前記筐体には、前記被測定電流路が配置される切欠部または孔部が設けられ、前記収納部内に前記絶縁基板を所望の位置に固定する固定部が設けられていることを特徴としている。

また、本発明の請求項６による電流センサは、前記筐体が、直方体状に形成されており、前記筐体の前記切欠部または前記孔部に前記被測定電流路が配置された際に、前記筐体の天面及び底面の法線方向と、前記被測定電流路の軸方向が一致していることを特徴としている。

また、本発明の請求項７による電流センサは、前記被測定電流路の断面が長方形であり、前記長方形の長辺と平行な軸が、前記回転対称軸であることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、電流センサは、絶縁基板の切り欠け部または孔に被測定電流路を挟み込んだ際に、被測定電流路に対して絶縁基板を傾けて配置したので、絶縁基板に設けられた第１の磁気センサ素子と第２の磁気センサ素子とを、被測定電流路に近づけて配置することができる。このことにより、磁気センサ素子の検出値を高めることができ、電流センサの感度を高めることができる。さらに、回転対称軸に対して、第１の磁気センサ素子と第２の磁気センサ素子とが等距離に対称配置されているので、回転対称軸を中心にして、さまざまな角度に絶縁基板を傾けても、被測定電流路とそれぞれの磁気センサ素子との距離が双方とも同じになる。このため、被測定電流路を挟んで対向する磁気センサ素子同士の検出値の差を比較し、外部磁場からの影響を低減することが容易にできる。このことにより、安定した検出値を得られることができる。したがって、高い感度が得られ、しかも安定した検出値が得られる電流センサを提供できる。

請求項２の発明によれば、筐体の収納部内に絶縁基板を所望の位置に固定する固定部を設けたので、筐体を介して、被測定電流路に対して絶縁基板を傾けて配置することができる。このことにより、被測定電流路と磁気センサ素子の位置を所望の位置に固定することができるので、磁気センサ素子の検出値を安定して得ることができる。

請求項３の発明によれば、直方体状に形成された筐体の切欠部または孔部に被測定電流路が挟み込まれて配置された際に、筐体の天面及び底面の法線方向と、被測定電流路の軸方向が一致するように形成されているので、被測定電流路の軸方向に対して、磁気センサ素子が配置された絶縁基板を傾けて配置することになる。このため、筐体の幅よりも、より幅の広い絶縁基板を用いることができる。このことにより、絶縁基板の幅を固定して設計した際には、より小さい幅の筐体にすることができ、電流センサをより小型にできる。

請求項４の発明によれば、電流センサは、絶縁基板の切り欠け部または孔に被測定電流路を挟み込んだ際に、被測定電流路に対して絶縁基板を傾けて配置したので、絶縁基板に設けられた第１の磁気センサ素子と第２の磁気センサ素子とを、被測定電流路に近づけて配置することができる。このことにより、磁気センサ素子の検出値を高めることができ、電流センサの感度を高めることができる。さらに、回転対称軸に対して、第１の磁気センサ素子と第２の磁気センサ素子とが等距離に対称配置されているので、回転対称軸を中心にして、さまざまな角度に絶縁基板を傾けても、被測定電流路とそれぞれの磁気センサ素子との距離が双方とも同じになる。このため、被測定電流路を挟んで対向する磁気センサ素子同士の検出値の差を比較し、外部磁場からの影響を低減することが容易にできる。このことにより、安定した検出値を得られることができる。したがって、高い感度が得られ、しかも安定した検出値が得られる電流センサを提供できる。

請求項５の発明によれば、筐体の収納部内に絶縁基板を所望の位置に固定する固定部を設けたので、筐体を介して、被測定電流路に対して絶縁基板を傾けて配置することができる。このことにより、被測定電流路と磁気センサ素子の位置を所望の位置に固定することができるので、磁気センサ素子の検出値を安定して得ることができる。

請求項６の発明によれば、直方体状に形成された筐体の切欠部または孔部に被測定電流路が挟み込まれて配置された際に、筐体の天面及び底面の法線方向と、被測定電流路の軸方向が一致するように形成されているので、被測定電流路の軸方向に対して、磁気センサ素子が配置された絶縁基板を傾けて配置することになる。このため、筐体の幅よりも、より幅の広い絶縁基板を用いることができる。このことにより、絶縁基板の幅を固定して設計した際には、より小さい幅の筐体にすることができ、電流センサをより小型にできる。

請求項７の発明によれば、長方形断面の被測定電流路を挟み込み、長辺と平行な回転対称軸に対して、磁気センサ素子を配置したので、長辺側に磁気センサ素子を近づけることができる。このことにより、断面が丸い被測定電流路と比較して、磁気センサ素子の検出値をより高めることができ、電流センサの感度をより高めることができる。

したがって、本発明の電流センサは、高い感度が得られ、しかも安定した検出値が得られる電流センサを提供できる。

本発明の第１実施形態の電流センサを説明する分解斜視図である。 本発明の第１実施形態の電流センサを説明する図であって、図２（ａ）は、斜視図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す斜視図のカバーを省略した図である。 本発明の第１実施形態の電流センサを説明する図であって、図３（ａ）は、図２（ｂ）に示すＺ１側から見た図２（ｂ）の上面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。 本発明の第１実施形態の電流センサを説明する図であって、図４（ａ）は、図２（ａ）に示すＺ１側から見た上面図であり、図４（ｂ）は、図２（ａ）に示すＹ２側から見た側面図である。 本発明の第２実施形態の電流センサを説明する分解斜視図である。 本発明の第２実施形態の電流センサを説明する図であって、図６（ａ）は、図５に示すＺ１側から見た上面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すＶＩ−ＶＩ線における断面図である。 本発明の第２実施形態の電流センサを説明する図であって、図７（ａ）は、図５に示すＺ１側から見た上面図であり、図７（ｂ）は、図５に示すＹ２側から見た側面図である。 本発明の第１実施形態の電流センサの変形例１を説明する図であって、図８（ａ）は、筐体の上面図であり、図８（ｂ）は、絶縁基板の上面図である。 従来例における電流センサの構造を概略的に示した斜視図である。

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。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態の電流センサ１０１を説明する分解斜視図である。図２は、本発明の第１実施形態の電流センサ１０１を説明する図であって、図２（ａ）は、斜視図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す斜視図のカバー４１を省略した図である。図３は、本発明の第１実施形態の電流センサ１０１を説明する図であって、図３（ａ）は、図２（ｂ）に示すＺ１側から見た図２（ｂ）の上面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。図４は、本発明の第１実施形態の電流センサ１０１を説明する図であって、図４（ａ）は、図２（ａ）に示すＺ１側から見た上面図であり、図４（ｂ）は、図２（ａ）に示すＹ２側から見た側面図である。なお、図１、図３及び図４に示す被測定電流路ＣＢは、その一部のみを示している。

本発明の第１実施形態の電流センサ１０１は、図１及び図３（ｂ）に示すように、被測定電流路ＣＢに電流が流れたときに発生する磁気を検出する磁気センサ素子５と、磁気センサ素子５が配置された絶縁基板１６とを備えて構成される。他に、絶縁基板１６を収納する収納部２１を有する筐体１１が設けられている。

絶縁基板１６は、ガラス入りのエポキシ樹脂からなり、一般に広く知られている両面のプリント配線板（ＰＣＢ）を用いて、プリント配線板上に設けられた銅（Ｃｕ）等の金属箔をパターニングして、配線パターンを形成している。絶縁基板１６には、図１ないし図３に示すように、磁気センサ素子５がパッケージされた磁気センサパッケージＰ５が２個はんだ付けされている他、チップコンデンサやＦＥＴ（Field Effect Transistor）等の電子部品が搭載されている。また、絶縁基板１６には、被測定電流路ＣＢが配置される切り欠け部１７が設けられている。なお、絶縁基板１６にガラス入りのエポキシ樹脂からなるプリント配線板（ＰＣＢ）を用いたが、これに限定されるものではなく、絶縁性のリジット基板であれば良く、例えばセラミック配線板でも良い。また、絶縁基板１６に両面のプリント配線板（ＰＣＢ）を用いたが、回路設計の結果より、片面のプリント配線板（ＰＣＢ）を用いても良い。

また、図３（ｂ）に示すように、後述する第１の磁気センサ素子１５と第２の磁気センサ素子２５とを結ぶ仮想線ＩＬと、被測定電流路ＣＢの軸方向ＡＤ（Ｚ方向）とが、直交しないように（θ≠９０°）、絶縁基板１６を傾けて配置している。ここで言う被測定電流路ＣＢの軸方向ＡＤとは、被測定電流路ＣＢに流れる電流の方向であって、円形状の被測定電流路ＣＢの中心を示している。

磁気センサ素子５は、金属製の被測定電流路ＣＢに電流が流れたときに発生する磁気を検出する電流センサ素子であって、例えば、巨大磁気抵抗効果を用いた磁気検出素子（ＧＭＲ(Giant Magneto Resistive)素子と言う）を用いている。また、磁気センサ素子５は、ＧＭＲ素子をシリコン基板上に作製した後、切り出されてチップ状の形状になっており、熱硬化性の合成樹脂でパッケージングされている。また、ＧＭＲ素子は、例えば、反強磁性層がα−Ｆｅ_２Ｏ_３層、ピン層がＮｉＦｅ層、中間層がＣｕ層、フリー層がＮｉＦｅ層から形成されている。但し、これらのものに限定されるものではなく、巨大磁気抵抗効果を発揮するものであれば、いずれの層構成であってもよい。

また、磁気センサ素子５は、図３に示すように、第１の磁気センサ素子１５と第２の磁気センサ素子２５の２つの磁気センサ素子５を有しており、第１の磁気センサ素子１５と第２の磁気センサ素子２５とが、絶縁基板１６の切り欠け部１７を挟んで配置されている。また、被測定電流路ＣＢが絶縁基板１６の切り欠け部１７に配置された際に、磁気センサ素子５が、図３（ａ）に示す被測定電流路ＣＢの軸方向ＡＤ（Ｚ方向）に対した同心円の接線方向ＤＥ（Ｙ方向）にＧＭＲ素子の感度軸（磁気を感知する方向）を持つように、磁気センサパッケージＰ５を絶縁基板１６に実装する。また、図３に示す被測定電流路ＣＢの軸方向ＡＤ（Ｚ方向）と直交する回転対称軸ＲＡ（Ｙ方向）に対して、第１の磁気センサ素子１５と第２の磁気センサ素子２５とが等距離に対称配置されている。

以上の構成により、被測定電流路ＣＢが絶縁基板１６の切り欠け部１７に挟み込まれて配置された際に、被測定電流路ＣＢに対して、被測定電流路ＣＢの軸方向ＡＤ（Ｚ方向）と直交する回転対称軸ＲＡ（Ｙ方向の軸）を中心にして回転させるように、絶縁基板１６を傾けて配置することとなる。このため、絶縁基板１６に設けられた第１の磁気センサ素子１５と第２の磁気センサ素子２５を、被測定電流路ＣＢに近づけて配置することとなる。このことにより、磁気センサ素子５の検出値を高めることができ、電流センサ１０１の感度を高めることができる。

さらに、回転対称軸ＲＡ（Ｙ方向の軸）に対して、第１の磁気センサ素子１５と第２の磁気センサ素子２５とが等距離に対称配置されているので、回転対称軸ＲＡ（Ｙ方向の軸）を中心にして、さまざまな角度に絶縁基板１６を傾けても、被測定電流路ＣＢとそれぞれの磁気センサ素子５（１５、２５）との距離が双方とも同じになる。このため、被測定電流路ＣＢを挟んで対向する磁気センサ素子５同士の検出値の差を比較し、外部磁場からの影響を低減することが容易にできる。このことにより、安定した検出値を得られることができる。

筐体１１は、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の合成樹脂材料を用い、図１及び図４に示すように、絶縁基板１６を収納する収納部２１を有する箱状の形状で形成されているケース３１と、筐体１１の収納部２１を塞ぐような形状で形成されているカバー４１とから構成される。

また、筐体１１には、図３及び図４に示すように、被測定電流路ＣＢが配置される切欠部１２が設けられ、収納部２１内に絶縁基板１６を固定する固定部１３が４箇所設けられている。固定部１３は、図１及び図３に示すように、絶縁基板１６に設けられた４箇所の穴に挿通される凸状の凸設部１３ｔを有しているとともに、ケース３１の底壁側に絶縁基板１６を支える傾斜面を有した基台１３ｋを有している。このため、絶縁基板１６を凸設部１３ｔに挿通させながらケース３１に載置するだけで、絶縁基板１６を所望の位置に傾斜させて設置することができる。そして、熱かしめ等の方法を用いて、絶縁基板１６の穴から突出した凸設部１３ｔの部分を変形させて、筐体１１のケース３１に固定する。

これによれば、筐体１１の収納部２１内に絶縁基板１６を所望の位置に固定する固定部１３を設けたので、筐体１１を介して、被測定電流路ＣＢに対して絶縁基板１６を傾けて配置することができる。このことにより、被測定電流路ＣＢと磁気センサ素子５の位置を所望の位置に固定することができるので、磁気センサ素子５の検出値を安定して得ることができる。

また、筐体１１は、図３（ｂ）及び図４に示すように、直方体状に形成されており、筐体１１の切欠部１２に被測定電流路ＣＢが挟み込まれて配置された際に、筐体１１の天面１１ｔ及び底面１１ｂの法線方向ＶＤ（Ｚ方向）と、被測定電流路ＣＢの軸方向ＡＤ（Ｚ方向）が一致するように形成されている。このため、被測定電流路ＣＢの軸方向ＡＤ（Ｚ方向）に対して、磁気センサ素子５が配置された絶縁基板１６を傾けて配置することになる。このため、筐体１１の幅よりも、より幅の広い絶縁基板１６を用いることができる。このことにより、筐体１１の幅を固定して設計した際には、より大きい絶縁基板１６を用いることができ、磁気センサ素子５の配置、回路設計やパターン設計等の自由度が向上し、設計がしやすくなる。また、絶縁基板１６の幅を固定して設計した際には、より小さい幅の筐体１１にすることができ、電流センサ１０１をより小型にできる。

以上により、本発明の電流センサ１０１は、被測定電流路ＣＢが絶縁基板１６の切り欠け部１７に挟み込まれて配置された際に、被測定電流路ＣＢに対して、被測定電流路ＣＢの軸方向ＡＤと直交する回転対称軸ＲＡを中心にして回転させるように、絶縁基板１６を傾けて配置することとなる。このため、絶縁基板１６に設けられた第１の磁気センサ素子１５と第２の磁気センサ素子２５を、被測定電流路ＣＢに近づけて配置することとなる。このことにより、磁気センサ素子５の検出値を高めることができ、電流センサ１０１の感度を高めることができる。

また、被測定電流路ＣＢが絶縁基板１６の切り欠け部１７に挟み込まれて配置された際に、回転対称軸ＲＡに対して、第１の磁気センサ素子１５と第２の磁気センサ素子２５とが等距離に対称配置されているので、回転対称軸ＲＡを中心にして、さまざまな角度に絶縁基板１６を傾けても、被測定電流路ＣＢとそれぞれの磁気センサ素子５（１５、２５）との距離が双方とも同じになる。このため、被測定電流路ＣＢを挟んで対向する磁気センサ素子５同士の検出値の差を比較し、外部磁場からの影響を低減することが容易にできる。このことにより、安定した検出値を得られることができる。

また、筐体１１の収納部２１内に絶縁基板１６を所望の位置に固定する固定部１３を設けたので、筐体１１を介して、被測定電流路ＣＢに対して絶縁基板１６を傾けて配置することができる。このことにより、被測定電流路ＣＢと磁気センサ素子５の位置を所望の位置に固定することができるので、磁気センサ素子５の検出値を安定して得ることができる。

また、直方体状に形成された筐体１１の切欠部１２に被測定電流路ＣＢが挟み込まれて配置された際に、筐体１１の天面１１ｔ及び底面１１ｂの法線方向ＶＤと、被測定電流路ＣＢの軸方向ＡＤが一致するように形成されているので、被測定電流路ＣＢの軸方向ＡＤに対して、磁気センサ素子５が配置された絶縁基板１６を傾けて配置することになる。このため、筐体１１の幅よりも、より幅の広い絶縁基板１６を用いることができる。このことにより、絶縁基板１６の幅を固定して設計した際には、より小さい幅の筐体１１にすることができ、電流センサ１０１をより小型にできる。

［第２実施形態］
図５は、本発明の第２実施形態の電流センサ１０２を説明する分解斜視図である。図６は、本発明の第２実施形態の電流センサ１０２を説明する図であって、図６（ａ）は、図５に示すＺ１側から見た上面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すＶＩ−ＶＩ線における断面図である。図７は、本発明の第２実施形態の電流センサ１０１を説明する図であって、図７（ａ）は、図５に示すＺ１側から見た上面図であり、図７（ｂ）は、図５に示すＹ２側から見た側面図である。なお、図５ないし図７に示す被測定電流路ＣＣは、その一部のみを示している。また、第１実施形態と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明は省略する。第２実施形態の電流センサ１０２は、第１実施形態に対し、測定する被測定電流路ＣＣの断面が、長方形である点が異なる。

本発明の第２実施形態の電流センサ１０２は、図５及び図６（ｂ）に示すように、被測定電流路ＣＣに電流が流れたときに発生する磁気を検出する磁気センサ素子Ａ５と、磁気センサ素子Ａ５が配置された絶縁基板Ａ６とを備えて構成される。他に、絶縁基板Ａ６を収納する収納部５１を有する筐体Ａ１が設けられている。

絶縁基板Ａ６は、ガラス入りのエポキシ樹脂からなり、一般に広く知られている両面のプリント配線板（ＰＣＢ）を用いて、プリント配線板上に設けられた銅（Ｃｕ）等の金属箔をパターニングして、配線パターンを形成している。絶縁基板Ａ６には、図５及び図６に示すように、磁気センサ素子Ａ５がパッケージされた磁気センサパッケージＰＡ５が２個はんだ付けされている他、チップコンデンサやＦＥＴ（Field Effect Transistor）等の電子部品が搭載されている。また、絶縁基板Ａ６には、被測定電流路ＣＣが配置される切り欠け部Ａ７が設けられている。なお、絶縁基板Ａ６にガラス入りのエポキシ樹脂からなるプリント配線板（ＰＣＢ）を用いたが、これに限定されるものではなく、絶縁性の基材にフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）を保持させて用いても良い。

また、図６（ｂ）に示すように、後述する第１の磁気センサ素子Ａ１５と第２の磁気センサ素子Ａ２５とを結ぶ仮想線ＩＬと、被測定電流路ＣＣの軸方向ＡＤ（Ｚ方向）とが、直交しないように（θ≠９０°）、絶縁基板Ａ６を傾けて配置している。ここで言う被測定電流路ＣＣの軸方向ＡＤとは、被測定電流路ＣＣに流れる電流の方向であって、角型形状の被測定電流路ＣＣの中心を示している。

磁気センサ素子Ａ５は、金属製の被測定電流路ＣＣに電流が流れたときに発生する磁気を検出する電流センサ素子であって、例えば、磁気抵抗効果を用いた磁気検出素子（ＭＲ(Magneto Resistive)素子と言う）を用いている。また、磁気センサ素子Ａ５は、ＭＲ素子をシリコン基板上に作製した後、切り出されてチップ状の形状になっており、熱硬化性の合成樹脂でパッケージングされている。

また、磁気センサ素子Ａ５は、図６に示すように、第１の磁気センサ素子Ａ１５と第２の磁気センサ素子Ａ２５の２つの磁気センサ素子Ａ５を有しており、第１の磁気センサ素子Ａ１５と第２の磁気センサ素子Ａ２５とが、絶縁基板Ａ６の切り欠け部Ａ７を挟んで配置されている。また、被測定電流路ＣＣが絶縁基板Ａ６の切り欠け部Ａ７に配置された際に、磁気センサ素子Ａ５が、図６（ａ）に示す被測定電流路ＣＣの軸方向ＡＤ（Ｚ方向）に対した同心円の接線方向ＤＥ（Ｙ方向）にＭＲ素子の感度軸（磁気を感知する方向）を持つように、磁気センサパッケージＰＡ５を絶縁基板１６に実装する。また、図６に示す被測定電流路ＣＣの軸方向ＡＤ（Ｚ方向）と直交する回転対称軸ＲＡ（Ｙ方向）に対して、第１の磁気センサ素子Ａ１５と第２の磁気センサ素子Ａ２５とが等距離に対称配置されている。

以上の構成により、被測定電流路ＣＣが絶縁基板Ａ６の切り欠け部Ａ７に挟み込まれて配置された際に、被測定電流路ＣＣに対して、被測定電流路ＣＣの軸方向ＡＤ（Ｚ方向）と直交する回転対称軸ＲＡ（Ｙ方向の軸）を中心にして回転させるように、絶縁基板Ａ６を傾けて配置することとなる。このため、絶縁基板Ａ６に設けられた第１の磁気センサ素子Ａ１５と第２の磁気センサ素子Ａ２５を、被測定電流路ＣＣに近づけて配置することとなる。このことにより、磁気センサ素子Ａ５の検出値を高めることができ、電流センサ１０２の感度を高めることができる。

さらに、回転対称軸ＲＡ（Ｙ方向の軸）に対して、第１の磁気センサＡ１５と第２の磁気センサＡ２５とが等距離に対称配置されているので、回転対称軸ＲＡ（Ｙ方向の軸）を中心にして、さまざまな角度に絶縁基板Ａ６を傾けても、被測定電流路ＣＣとそれぞれの磁気センサ素子Ａ５（Ａ１５とＡ２５）との距離が双方とも同じになる。このため、被測定電流路ＣＣを挟んで対向する磁気センサ素子Ａ５同士の検出値の差を比較し、外部磁場からの影響を低減することが容易にできる。このことにより、安定した検出値を得られることができる。

筐体Ａ１は、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の合成樹脂材料を用い、図５及び図７に示すように、絶縁基板Ａ６を収納する収納部５１を有する箱状の形状で形成されているケース６１と、筐体Ａ１の収納部５１を塞ぐような形状で形成されているカバー７１とから構成される。

また、筐体Ａ１には、図６及び図７に示すように、被測定電流路ＣＣが配置される切欠部Ａ２が設けられ、収納部５１内に絶縁基板Ａ６を固定する固定部Ａ３が４箇所、設けられている。固定部Ａ３は、図６に示すように、絶縁基板Ａ６に設けられた４箇所の穴に挿通される凸状の凸設部Ａ３ｔを有している。このため、絶縁基板Ａ６を凸設部Ａ３ｔに挿通させながらケース６１に載置し、熱かしめ等の方法を用いて、絶縁基板Ａ６の穴から突出した凸設部Ａ３ｔの部分を変形させて、筐体Ａ１のケース６１の所望の位置に固定することができる。

これによれば、筐体Ａ１の収納部５１内に絶縁基板Ａ６を所望の位置に固定する固定部Ａ３を設けたので、筐体Ａ１を介して、被測定電流路ＣＣに対して絶縁基板Ａ６を傾けて配置することができる。このことにより、被測定電流路ＣＣと磁気センサ素子Ａ５の位置を所望の位置に固定することができるので、磁気センサ素子Ａ５の検出値を安定して得ることができる。

また、筐体Ａ１は、図７に示すように、直方体状に形成されており、筐体Ａ１の切欠部Ａ２に被測定電流路ＣＣが挟み込まれて配置された際に、筐体Ａ１の天面Ａ１ｔ及び底面Ａ１ｂの法線方向ＶＤ（Ｚ方向）と、被測定電流路ＣＣの軸方向ＡＤ（Ｚ方向）が一致するように形成されている。

また、筐体Ａ１は、図６（ｂ）及び図７に示すように、被測定電流路ＣＣの断面が長方形であり、長方形の長辺ＳＬと平行な軸ＰＡが、回転対称軸ＲＡである。このため、長方形断面の被測定電流路ＣＣを挟み込み、長辺ＳＬと平行な回転対称軸ＲＡに対して、磁気センサ素子Ａ５を配置したので、長辺側に磁気センサ素子Ａ５を近づけることができる。このことにより、断面が丸い被測定電流路と比較して、磁気センサ素子Ａ５の検出値をより高めることができ、電流センサ１０２の感度をより高めることができる。

以上により、本発明の電流センサ１０２は、被測定電流路ＣＣが絶縁基板Ａ６の切り欠け部Ａ７に挟み込まれて配置された際に、被測定電流路ＣＣに対して、被測定電流路ＣＣの軸方向ＡＤと直交する回転対称軸ＲＡを中心にして回転させるように、絶縁基板Ａ６を傾けて配置することとなる。このため、絶縁基板Ａ６に設けられた第１の磁気センサ素子Ａ１５と第２の磁気センサ素子Ａ２５を、被測定電流路ＣＣに近づけて配置することとなる。このことにより、磁気センサ素子Ａ５の検出値を高めることができ、電流センサ１０２の感度を高めることができる。

また、被測定電流路ＣＣが絶縁基板Ａ６の切り欠け部Ａ７に挟み込まれて配置された際に、回転対称軸ＲＡに対して、第１の磁気センサ素子Ａ１５と第２の磁気センサ素子Ａ２５とが等距離に対称配置されているので、回転対称軸ＲＡを中心にして、さまざまな角度に絶縁基板Ａ６を傾けても、被測定電流路ＣＣとそれぞれの磁気センサ素子Ａ５（Ａ１５とＡ２５）との距離が双方とも同じになる。このため、被測定電流路ＣＣを挟んで対向する磁気センサ素子Ａ５同士の検出値の差を比較し、外部磁場からの影響を低減することが容易にできる。このことにより、安定した検出値を得られることができる。

また、このため、長方形断面の被測定電流路ＣＣを挟み込み、長辺ＳＬと平行な回転対称軸ＲＡに対して、磁気センサ素子Ａ５を配置したので、長辺側に磁気センサ素子Ａ５を近づけることができる。このことにより、断面が丸い被測定電流路と比較して、磁気センサ素子Ａ５の検出値をより高めることができ、電流センサ１０２の感度をより高めることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば次のように変形して実施することができ、これらの実施形態も本発明の技術的範囲に属する。

＜変形例１＞
図８は、本発明の第１実施形態の電流センサ１０１の変形例１を説明する図であって、図８（ａ）は、筐体Ｃ１の上面図であり、図８（ｂ）は、絶縁基板Ｃ６の上面図である。

上記第１実施形態では、筐体１１に被測定電流路ＣＢが配置される切欠部１２を設けていたが、図８（ａ）に示すように、筐体Ｃ１に孔部Ｃ４を設け、被測定電流路ＣＢをこの孔部Ｃ４に挿通して適用する構成にしても良い。

また、上記構成の際には、第１実施形態の絶縁基板１６の切り欠け部１７の替わりに、図８（ｂ）に示すように、絶縁基板Ｃ６に孔Ｃ８を設け、被測定電流路ＣＢをこの孔Ｃ８に挿通して適用する構成にしても良い。このことにより、絶縁基板Ｃ６の面積を広げられ、磁気センサ素子５の配置、回路設計やパターン設計等の自由度が向上し、設計がし易くなる。

また、同様にして、上記第２実施形態の切欠部Ａ２と切り欠け部Ａ７の替わりに、孔部Ｃ４と孔Ｃ８を設けた構成にしても良い。

＜変形例２＞
上記実施形態では、両面のプリント配線板（ＰＣＢ）の片面側に、２つの磁気センサ素子（５またはＡ５）を配置した構成にしたが、両側にそれぞれ１個ずつ配置するように構成しても良い。これによれば、プリント配線板（ＰＣＢ）の両側面の配線パターン形状を同じようにすることができる。このことにより、配線パターンからのノイズの影響を相殺して、検出できるようになるのでより好ましい。

＜変形例３＞
上記実施形態では、筐体（１１またはＡ１）の材質に合成樹脂材料を用いが、金属材料を用いた構成にしても良い。このことにより、電磁波に対するシールド効果が期待できる。また、金属材料が磁性体の場合は、外部磁場からの影響も低減できる効果も期待できる。

＜変形例４＞
上記第１実施形態では、磁気センサ素子５としてＧＭＲ素子を好適に用い、上記第２実施形態では、磁気センサ素子Ａ５としてＭＲ素子を好適に用いたが、磁気の方向を検知できる磁気検出素子であれば良く、ＡＭＲ(Anisotropic Magneto Resistive)素子、ＴＭＲ(Tunnel Magneto Resistive)素子、ホール素子等であっても良い。但し、ホール素子等の場合は、ＧＭＲ素子やＭＲ素子の感度軸と異なるので、使用する素子の感度軸に合わせて、他の構成要素を設計変更しなければいけない。

本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更することが可能である。

１１、Ａ１、Ｃ１ 筐体
２１、５１ 収納部
１１ｔ、Ａ１ｔ 天面
１１ｂ、Ａ１ｂ 底面
１２、Ａ２ 切欠部
１３、Ａ３ 固定部
５、Ａ５ 磁気センサ素子
１５、Ａ１５ 第１の磁気センサ素子
２５、Ａ２５ 第２の磁気センサ素子
１６、Ａ６、Ｃ６ 絶縁基板
１７、Ａ７ 切り欠け部
ＡＤ 被測定電流路の軸方向
Ｃ４ 孔部
Ｃ８ 孔
ＣＢ、ＣＣ 被測定電流路
ＩＬ 仮想線
ＰＡ 平行な軸
ＲＡ 回転対称軸
ＳＬ 長方形の長辺
ＶＤ 法線方向
１０１、１０２ 電流センサ

Claims (7)

1. 金属製の被測定電流路に電流が流れたときに発生する磁気を検出する磁気センサ素子と、
   前記磁気センサ素子が配置された絶縁基板と、を備えて構成された電流センサであって、
   前記絶縁基板には、前記被測定電流路が配置される切り欠け部または孔が設けられ、
   前記磁気センサ素子は、第１の磁気センサ素子と第２の磁気センサ素子とを有し、
   前記第１の磁気センサ素子と前記第２の磁気センサ素子とが、前記切り欠け部または前記孔を挟んで配置され、
   前記絶縁基板の前記切り欠け部または前記孔に前記被測定電流路が配置された際に、
   前記被測定電流路の軸方向と直交する回転対称軸に対して、前記第１の磁気センサ素子と前記第２の磁気センサ素子とが等距離に対称配置されるとともに、前記第１の磁気センサ素子と前記第２の磁気センサ素子とを結ぶ仮想線と、前記被測定電流路の軸方向とが、直交しないように、前記絶縁基板を傾けて配置したことを特徴とする電流センサ。
2. 前記絶縁基板を収納する収納部を有する筐体が設けられ、
   前記筐体には、前記被測定電流路が配置される切欠部または孔部が設けられ、
   前記収納部内に前記絶縁基板を所望の位置に固定する固定部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電流センサ。
3. 前記筐体は、直方体状に形成されており、
   前記筐体の前記切欠部または前記孔部に前記被測定電流路が配置された際に、
   前記筐体の天面及び底面の法線方向と、前記被測定電流路の軸方向が一致していることを特徴とする請求項２に記載の電流センサ。
4. 金属製の被測定電流路と、
   前記被測定電流路が配置される切り欠け部または孔が設けられた絶縁基板と、
   前記絶縁基板上に設けられた第１の磁気センサ素子と第２の磁気センサ素子とを備え、
   前記絶縁基板の前記切り欠け部または前記孔に前記被測定電流路が配置された際に、
   前記被測定電流路の軸方向と直交する回転対称軸に対して、前記第１の磁気センサ素子と前記第２の磁気センサ素子とが等距離に対称配置されるとともに、前記第１の磁気センサ素子と前記第２の磁気センサ素子とを結ぶ仮想線と、前記被測定電流路の軸方向とが、直交しないように、前記絶縁基板を傾けて配置したことを特徴とする電流センサ。
5. 前記絶縁基板を収納する収納部を有する筐体が設けられ、
   前記筐体には、前記被測定電流路が配置される切欠部または孔部が設けられ、
   前記収納部内に前記絶縁基板を所望の位置に固定する固定部が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の電流センサ。
6. 前記筐体は、直方体状に形成されており、
   前記筐体の前記切欠部または前記孔部に前記被測定電流路が配置された際に、
   前記筐体の天面及び底面の法線方向と、前記被測定電流路の軸方向が一致していることを特徴とする請求項５に記載の電流センサ。
7. 前記被測定電流路の断面が長方形であり、
   前記長方形の長辺と平行な軸が、前記回転対称軸であることを特徴とする請求項４ないし請求項６のいずれかに記載の電流センサ。