JP2014006118A - 電流センサ - Google Patents

Abstract

【課題】感度の高い電流センサを提供する。
【解決手段】本明細書が開示する電流センサ１０は、バスバ５上に配置されるホール素子１１と、バスバ５の外周上であって電流の流れる方向に直交する方向からみてホール素子１１の配置範囲を通る環状領域（２本の二点鎖線で挟まれた範囲）内に、ホール素子１１のおもて面１１ａを除いて設けられる粉粒モールド部１２と、を備える。粉粒モールド部１２は、ホール素子１１のおもて面１１ａには設けられないため、バスバ５に電流が流れることにより生じる磁束は、粉粒モールド部１２と環状領域内に配置されるホール素子１１には通るが、ホール素子１１のおもて面１１ａよりも外側には通らない。このため、おもて面１１ａを含めてホール素子１１の周囲を粉粒モールド部１２で覆う場合に比べて、ホール素子１１の外側を通る磁束線が減るので、ホール素子１１を通る磁束密度が増加して電流センサの感度が向上する。
【選択図】図１

Description

本明細書が開示する技術は、導体を流れる電流により生じる磁界を感磁素子で検出する電流センサに関する。

電流センサに関し、感磁素子を通る磁束密度を高め、センサ感度を向上させる技術として、例えば、特許文献１に開示されるものがある。この技術は、被検出電流が流れる導体の外周に磁性体コアをＣ字形状に配置すると共にコアギャップ（Ｃの字の両端の間の空隙）に磁電変換素子（感磁素子）を配置する。この構成では、導体の周囲に磁性体コアを略環状に配することから、電流センサの体格（サイズ）は磁性体コアの大きさに大きく依存する。磁束密度を高めるために磁性体コアを大きくすると電流センサの体格も大型になる。

一方、センサの体格を小さくする技術として、例えば、特許文献２に開示されるものがある。その技術では、上記のような略環状の磁性体コアに代えて、感磁素子の全体と、感磁素子が実装される基板の一部、及び、バスバー（被検出電流が流れる導体）を、高透磁率の樹脂材で覆う。樹脂材を通る磁界（磁束）は、感磁素子も通るので、樹脂材は磁性体コアの代わりになる。特許文献２によると、この技術は、Ｃ字型の磁性体コアと感磁素子の構成では、磁性体コアに対する感磁素子の位置決めに高い精度が要求されるので組み付け性が悪いという課題を解決することが目的である。しかしながら、剛体のコアに代えて硬化前は流動性のある樹脂を導体に密着させるので、センサ全体の体格も小さくなる。なお、以下では、高透磁率の樹脂材を「磁性樹脂」と称する。

特開２０１１−２４２２７６号公報 特開２０１１−１８５６４８号公報

特許文献２の技術は、感磁素子全体を磁性樹脂で覆う。このため、特許文献２の技術では、感磁素子の周囲を覆う磁性樹脂を通り感磁素子を通らない磁束が存在する。そのような磁束は、電流検出精度に寄与しない。本明細書が開示する技術は、感磁素子を通る磁束の密度を高め、特許文献２に開示された電流センサよりも感度のよい電流センサを実現する。

本明細書が開示する電流センサは、導体上に配置される感磁素子と、導体外周上の環状領域であって電流の流れる方向に直交する方向からみて感磁素子の配置範囲を通る環状領域内に、感磁素子の表面で導体に対して反対側の表面を除いて設けられる磁性樹脂と、を備える。以下、感磁素子の表面であって導体と対向する面を「裏面」と称し、導体に対して反対側の面を「おもて面」と称する。

磁性樹脂は、電流の流れる方向に直交する方向からみて感磁素子の配置範囲を含む環状領域内に設けられる一方で、感磁素子のおもて面には磁性樹脂が設けられない。それゆえ、導体に電流が流れることにより生じる磁束は、磁性樹脂と環状領域内に配置される感磁素子には通るが、感磁素子のおもて面よりも外側には通らない。このため、おもて面を含めて感磁素子の周囲を磁性樹脂で覆う場合に比べて、感磁素子の外側を通る磁束線が減り、感磁素子を通る磁束の密度が増加する。その結果、電流センサの感度が向上する。なお、磁性樹脂は、環状領域であって感磁素子を除く全域に設けられてもよいし、環状領域の一部に設けられてもよい。

上記の電流センサは、磁性樹脂が電流の流れる方向に直交する両側から感磁素子を挟んで設けられてもよい。感磁素子の両側に磁性樹脂が設けられるため、磁束線が効率的に集められて感磁素子を通る磁束密度がさらに増加する。なお、磁性樹脂を、感磁素子の両側に接するように設けると一層よい。

また、上記電流センサは、磁性樹脂が導体を挟んで感磁素子とは反対側で感磁素子と重なる範囲（即ち、感磁素子の裏面と対向する範囲）に設けられてもよい。感磁素子の裏面側の範囲に磁性樹脂が設けられ、磁束線が感磁素子を含む環状領域に集められて感磁素子を通る磁束密度がさらに増加する。

上記電流センサは、導体の表面に設けられた凹部及び／又は凸部に嵌合するものであるとよい。導体上に配置される感磁素子は、凹部や凸部によりその位置が正確に定まるため、位置ズレによる磁束密度の不均一や低下が抑制される。

磁性樹脂は、感磁素子の表面で導体に対して反対側の表面（おもて面）と、電流の流れる方向を向いている表面を除いて設けられているとよい。感磁素子のおもて面よりも外側だけでなく、感磁素子の側方を通る磁束線も減るので、感磁素子を通る磁束密度がさらに増加する。

本明細書が開示する技術の詳細、及び、さらなる改良は、発明の実施の形態で説明する。

（Ａ）は第１実施例の電流センサの構成を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）に示す１Ｂ方向矢視図である。 （Ａ）は第１実施例の電流センサを通る磁束線の例を示す説明図、（Ｂ）は比較例を示す説明図である。 粉粒モールド部の他の構成例を示す説明図である。 （Ａ）は第１実施例の電流センサの変形例の構成を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）に示す４Ｂ方向矢視図である。 粉粒モールド部のさらに別の構成例を示す説明図である。 （Ａ）は第２実施例の電流センサの構成を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）に示す６Ｂ方向矢視図である。 第２実施例の電流センサによる磁束線の例を示す説明図である。 粉粒モールド部の他の構成例を示す説明図である。 （Ａ）は第２実施例の電流センサの改変例の構成を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）に示す９Ｂ方向矢視図である。 粉粒モールド部の他の構成例を示す説明図である。 第３実施例の電流センサの構成を示す断面図である。 第４実施例の電流センサの構成を示す断面図である。

図面を参照して実施例の電流センサを説明する。図１（Ａ）に電流センサ１０の構成を示す断面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）に示す１Ｂ方向矢視図を示す。なお、図１（Ａ）は、図１（Ｂ）に示す１Ａ−１Ａ線における断面である。また、符号１２が示す領域のハッチングは、図を理解し易くするためのものであって、その領域（粉粒モールド部１２）が、磁性体フィラーが分散した材料であることを示すものである。それゆえ、平面視である図１（Ｂ）においても、符号１２の領域にはハッチングが付してある。以後の図でも同様である。

電流センサ１０は、例えば、電気自動車のインバータ回路を流れる電流を検出するために使用される。電流センサ１０は、主に、バスバ５、ホール素子１１、粉粒モールド部１２から構成されており、バスバ５を流れる電流によって生じる磁界の磁束線をホール素子１１により検出する。なお、電流センサは、上記の構成部品のほかに、ホール素子１１に電圧をかけたりホール素子１１の出力を処理する回路を備えるが、回路は従来の電流センサのものでよいので、その図示は省略する。以降の図においても同様である。

バスバ５は、検出対象となる電流を流す導体で、例えば、断面形状が扁平矩形状をなす棒状の金属部材である。電流は、バスバ５の長手方向に流れる。図１（Ａ）においては紙面に垂直な方向が電流の流れる方向であり、図１（Ｂ）では、図の上下方向が電流の流れる方向である。

バスバ５の一方の面５ａには絶縁コーティング７が施されている。絶縁コーティング７により、バスバ５の一方の面５ａに設けられる粉粒モールド部１２とバスバ５との間の絶縁が確保される。また、バスバ５には、位置決め孔６が形成されている。この位置決め孔６は、例えば、ホール素子１１の平面形状よりもわずかに大きく形成されており、バスバ５の一方の面５ａの側に配置されるホール素子１１の裏面側の一部が位置決め孔６に嵌合し、ホール素子１１の配置位置が正確に定まる。これにより、ホール素子１１の位置ズレによる磁束密度の不均一や低下が抑制される。位置決め孔６には絶縁接着剤８が充填され、一部が位置決め孔６に嵌合したホール素子１１はその接着剤により固定される。

ホール素子１１は、ホール効果を利用した感磁素子である。ホール素子１１は磁気センサとも称される。ホール効果は、電流の流れに対して垂直に磁場がかかると電流と磁場の両方に直交する方向に起電力が現れる現象である。このため、図示されてはないが、ホール素子１１には、外部から電流を流す２端子と、起電力を出力する２端子と、がそれぞれ設けられており、例えば、図略のプリント基板等に実装され、この起電力に基づいた演算処理が別途設けられた演算回路等により行われて、バスバ５を流れる電流値を出力する。ホール素子１１が感磁素子の一例である。なお、感磁素子は、磁気を検出できる素子あれば、例えば、磁気抵抗素子でもよい。

例えば、図１（Ａ）においては紙面垂直方向に紙面の裏側から表側に向けてバスバ５に電流が流れ、図１（Ｂ）においては紙面上方から下方に向けてバスバ５に電流が流れる場合には、電流の流れる方向に垂直（紙面右側から左側）に磁束がホール素子１１を通過する。これとは逆方向、即ち、図１（Ａ）においては紙面垂直方向に紙面の表側から裏側に向けてバスバ５に電流が流れ、図１（Ｂ）においては紙面下方から上方に向けてバスバ５に電流が流れる場合には、紙面左側から右側に磁束がホール素子１１を通過する。

粉粒モールド部１２は、例えば、樹脂材にＦｅ−Ｓｉ合金等からなる磁性体フィラーを混ぜ合わせて透磁率を高めた磁性樹脂であり、紫外線を照射することで硬化する。そのため、硬化前はペースト状で任意形状を形成できる。なお、磁性樹脂は、硬化剤を添加することにより硬化するものでもよい。粉粒モールド部１２は、電流の流れる方向に直交するバスバ５の外周上であってホール素子１１の配置範囲を通る環状領域内に設けられる。

即ち、本実施形態では、バスバ５に対してその長手方向に電流が流れるため、環状領域は、図１（Ｂ）に示す２本の二点鎖線に挟まれた範囲となる。なお、図１（Ｂ）に示す２本の二点鎖線は、本来は、ホール素子１１及び粉粒モールド部１２の外形線（実線）と重なる位置に存在するが、実線と重なると二点鎖線を表現できないため、便宜的に上下方向に僅かに位置をずらしていることに注意されたい。また、環状領域であるため、バスバ５の裏側、つまり他方の面５ｂにおいても一方の面５ａと同様の範囲が環状領域となり、バスバ５の両側面についても同様の範囲が環状領域になる。なお、図１（Ｂ）は、電流が流れる方向に直交する方向から見た図に相当し、環状領域は、電流が流れる方向からみてホール素子１１の配置範囲を通る領域に相当する。

粉粒モールド部１２の透磁率は、空気の透磁率よりも高く、それゆえ、粉粒モールド部１２の内部に磁束が集中し、磁束密度は外部よりも高くなる。バスバ５を流れる電流に起因する磁束は粉粒モールド部１２により密度が高められ、高い磁束密度の磁束線をホール素子１１に通過させることにより、電流検出精度が向上する。

第１実施例では、粉粒モールド部１２は、電流の流れる方向に直交する両側からホール素子１１を挟み込んで接するように設けられる。なお、本実施形態では、ホール素子１１と粉粒モールド部１２は、互いに接するように構成したが、接することなく両者の間に隙間があってもよい。また、粉粒モールド部１２は、ホール素子１１の、バスバ５に対して反対側のおもて面１１ａには、設けられない。そのような構成により、ホール素子１１のおもて面１１ａよりも外側には磁束線が通らないことから、図２に示すように、ホール素子１１１のおもて面１１１ａに粉粒モールド部１１２を設けた場合と違いが出る。

図２（Ａ）は、第１実施例の電流センサ１０による磁束線の例を示し、図２（Ｂ）は比較例を示す。図２（Ｂ）に示す比較例の電流センサ１００は、バスバ１０５の表面に絶縁接着剤１０８により固定したホール素子１１１の全体（バスバ１０５に対向するホール素子１１１の裏面１１１ｂは除く）を粉粒モールド部１１２で覆う構成を有する。バスバ１０５と粉粒モールド部１１２との間には絶縁コーティングが介在する。

図２において符号ＦＬが示す曲線が磁束線を表している。なお、磁束線ＦＬは、粉粒モールド部１２に集中して密度が高められた磁束線を示している。粉粒モールド部１２の外側にも磁束線が存在するが、その密度は磁束線ＦＬよりもはるかに小さくなる。

比較例の電流センサ１００では、ホール素子１１１のおもて面１１１ａにも粉粒モールド部１１２が存在することから、ホール素子１１１のおもて面１１１ａの外側にも磁束線ＦＬが通る。そのため、その分、ホール素子１１１を通る磁束線ＦＬが減少する。これに対し、第１実施例の電流センサ１０では、ホール素子１１のおもて面１１ａには粉粒モールド部１２が設けられないため、環状領域内に配置される粉粒モールド部１２によって密度が高められた磁束線ＦＬは、ホール素子１１のおもて面１１ａよりも外側は通らない。このため、図２（Ｂ）に示す電流センサ１００に比べ、ホール素子１１を通る磁束線ＦＬが増加する。その結果、ホール素子１１を通る磁束密度が増えるため、電流センサ１０の感度が向上する。

図１（Ｂ）に示すように、本実施例の電流センサ１０では、ホール素子１１のおもて面１１ａに加え、ホール素子１１の電流の流れる方向を向いている側面１１ｃにも粉粒モールド部１２は設けられていない。これにより、ホール素子１１のおもて面１１ａよりも外側だけでなく、ホール素子１１の側面１１ｃよりも外側を通る磁束線ＦＬも減るので、ホール素子１１を通る磁束密度がさらに増加して電流センサ１０の感度が一層高まる。

なお、粉粒モールド部１２は、ホール素子１１のおもて面１１ａ及び側面１１ｃを除く範囲であれば、環状領域（図１（Ｂ）に示す２本の二点鎖線で挟まれた範囲）の外に設けてもよい。例えば、図３（Ａ）に示すように、電流センサ１０Ａでは、ホール素子１１から離れるに従ってハ字状に拡がる台形状をなすように粉粒モールド部１２ａを設ける。また、図３（Ｂ）に示す電流センサ１０Ｂでは、ホール素子１１から離れるに従って拡径する扇形状をなすように粉粒モールド部１２ｂを設ける。これにより、本来ならば粉粒モールド部１２の側方を通る磁束線が、粉粒モールド部１２ａや粉粒モールド部１２ｂによってホール素子１１に集められる（図３（Ａ）、（Ｂ）の磁束線ＦＬ参照）。したがって、ホール素子１１を通る磁束密度がさらに増加して、図１に示す電流センサ１０よりも感度が高められた電流センサ１０Ａ、１０Ｂを実現できる。

図３に示した粉粒モールド部１２ａ又は１２ｂを備える電流センサは、包括的には次の構成を備える。粉粒モールド部（磁性樹脂）は、電流の流れる方向に直交する両側から感磁素子を挟んで設けられるとともに、感磁素子から離れるほど電流の流れる方向の幅が拡がるように設けられている。さらに好ましくは、感磁素子の表面であって電流が流れる方向を向いている面には磁性樹脂が設けられていないとよい。

また、図４に示すように、粉粒モールド部２２をバスバ５の幅とほぼ同等に帯状に設けてもよい。図４（Ａ）に電流センサ２０の構成を示す断面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）に示す４Ｂ方向矢視図を示す。なお、図４（Ａ）の断面図は、図４（Ｂ）に示す４Ａ−４Ａ線によるものである。電流センサ２０では、環状領域において、バスバ５の一方の面５ａで幅方向の全域に亘って粉粒モールド部２２が存在するため、バスバ５の他方の面５ｂから一方の面５ａへ磁束を粉粒モールド部２２を介して効率的にホール素子１１に集められる。

なお、この電流センサ２０においても、粉粒モールド部２２は、ホール素子１１のおもて面１１ａ及び側面１１ｃを除く範囲であれば、環状領域（図１（Ｂ）に示す２本の二点鎖線で挟まれた範囲）外に設けてもよい。例えば、図５（Ａ）に示すように、電流センサ２０Ａでは、ホール素子１１からバスバ５の幅方向外側に向かって離れるに従いハ字状に拡がる台形状をなすように粉粒モールド部２２ａを設ける。また、図５（Ｂ）に示すように、電流センサ２０Ｂでは、ホール素子１１から離れるに従って拡径する扇形状をなすように粉粒モールド部２２ｂを設ける。これにより、図３で示した電流センサ１０Ａ、１０Ｂと同様に、本来ならば粉粒モールド部２２の側方を通る磁束が、粉粒モールド部２２ａや粉粒モールド部２２ｂによって、さらに効果的にホール素子１１に集められる。したがって、ホール素子１１を通る磁束密度がより一層増加するので、図４に示す電流センサ２０よりも感度が高められた電流センサ２０Ａ、２０Ｂを実現できる。

このように、第１実施例の電流センサ１０、２０は、バスバ５上に配置されるホール素子１１と、バスバ５の外周上であって電流の流れる方向に直交する方向からみてホール素子１１の配置範囲を通る環状領域（２本の二点鎖線で挟まれた範囲）内に、ホール素子１１のおもて面１１ａを除いて設けられる粉粒モールド部１２と、を備える。そして、粉粒モールド部１２、２２が電流の流れる方向に直交する両側からホール素子１１を挟んで設けられる。これにより、粉粒モールド部１２、２２は、ホール素子１１のおもて面１１ａには設けられないため、バスバ５に電流が流れることにより生じる磁束は、粉粒モールド部１２と環状領域内に配置されるホール素子１１には通っても、ホール素子１１のおもて面１１ａよりも外側には通らない。またホール素子１１の両側には粉粒モールド部１２が設けられるため、磁束線が効率的に集められる。このため、おもて面１１ａを含めてホール素子１１の周囲を粉粒モールド部１２で覆う場合に比べて、ホール素子１１の外側を通る磁束線が減るとともに、ホール素子１１の両側の粉粒モールド部１２、２２によりホール素子１１を通る磁束密度が増加するため、ホール素子１１を通る磁束密度がさらに増加して電流センサの感度が向上する。

また、第１実施例の電流センサ１０、２０では、バスバ５には、ホール素子１１の配置位置を決める位置決め孔６が形成されている。これにより、ホール素子１１の位置ズレによる磁束密度の不均一や低下が抑制されるので、電流の検出精度も高まる。

次に、第２実施例の電流センサ３０を説明する。図６（Ａ）に電流センサ３０の構成を示す断面図、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示す６Ｂ方向矢視図を示す。なお、図６（Ａ）の断面図は、図６（Ｂ）に示す６Ａ−６Ａ線によるものである。

第２実施例の電流センサ３０は、バスバ５の一方の面５ａにホール素子１１を設け、バスバ５の他方の面５ｂに粉粒モールド部３２を設ける点が第１実施例の電流センサ１０と異なる。このため、第１実施例の電流センサ１０と実質的に同一の構成部分については同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

電流センサ３０の粉粒モールド部３２は、バスバ５を挟んでホール素子１１とは反対側でホール素子１１と重なる範囲（図６（Ｂ）に示す破線範囲であり、つまり、ホール素子１１の裏面１１ｂに対向する範囲）を中心に絶縁コーティング９を介して帯状に設けられる。なお、この図６（Ｂ）においても、２本の二点鎖線に挟まれた範囲が環状領域であり、本来は、粉粒モールド部３２の外形線と重なる位置に存在するが、図示表現上、便宜的に上下方向に僅かに位置をずらしていることに注意されたい。また、環状領域であるため、バスバ５の一方の面５ａにおいても他方の面５ｂと同様の範囲が環状領域となり、バスバ５の両側面についても同様の範囲が環状領域になることは、前述した通りである。

このように電流センサ３０では、バスバ５の外周上であって電流の流れる方向に直交する方向からみたときにホール素子１１の配置範囲を通る環状領域内のうち、バスバ５の他方の面５ｂにおいてホール素子１１の裏側を中心に全域に粉粒モールド部３２を設ける。これにより、図７に示すように、電流センサ３０においても、前掲の図２（Ｂ）による比較例の電流センサ１００と比較して、ホール素子１１の近くに磁束線ＦＬが集まるため、ホール素子１１を通る磁束密度が増加して電流センサ３０の感度が高まる。なお、図７には、第２実施例の電流センサ３０による磁束線ＦＬの例が図示されている。

第２実施例の電流センサ３０では、粉粒モールド部３２は、環状領域（図６（Ｂ）に示す２本の二点鎖線で挟まれた範囲）の一部を含んでいれば、その他に環状領域外を含んでいてもよい。例えば、図８（Ａ）に示すように、電流センサ３０Ａでは、ホール素子１１の重なる範囲（破線範囲）からバスバ５の幅方向外側に向かって離れるに従いハ字状に拡がる台形状をなすように粉粒モールド部３２ａを設ける。これにより、ホール素子１１の重なる範囲、つまりホール素子１１の裏側に磁束が集められ磁束密度が増加する。また、図８（Ｂ）に示すように、電流センサ３０Ｂでは、ホール素子１１の重なる範囲（破線範囲）よりも幅広の帯状に粉粒モールド部３２を設ける。これによっても、ホール素子１１の裏側を中心とした範囲にバスバ５の他方の面５ｂを通る磁束を集められて磁束密度が増加する。

また、このような電流センサ３０Ａの構成と電流センサ３０Ｂの構成を組み合わせてもよい。即ち、図８（Ｃ）に示すように、ホール素子１１の重なる範囲（破線範囲）よりも幅広の帯状でありながら、途中からハ字状に拡がる台形状をなすように粉粒モールド部３２ｃを設ける。これにより、電流センサ３０Ａ及び電流センサ３０Ｂの両者の特徴を備えた電流センサ３０Ｃを実現できる。

さらに、図９に示すように、粉粒モールド部４２をバスバ５の幅よりも狭い範囲に帯状に設けてもよい。図９（Ａ）に電流センサ４０の構成を示す断面図、図９（Ｂ）は図９（Ａ）に示す９Ｂ方向矢視図を示す。なお、図９（Ａ）の断面図は、図９（Ｂ）に示す９Ａ−９Ａ線によるものである。

電流センサ４０では、環状領域において、バスバ５の他方の面５ｂの幅方向の全域には至らない範囲で粉粒モールド部４２を設ける。これにより、粉粒モールド部４２の使用量を抑えつつ、ホール素子１１の重なる範囲に磁束線を集められる。また、粉粒モールド部４２は、バスバ５の幅方向端部にかからないため、粉粒モールド部４２が端部から剥がれるのを抑制する。

なお、図９に第２実施例の電流センサ４０では、粉粒モールド部４２は、環状領域（図９（Ｂ）に示す２本の二点鎖線で挟まれた範囲）の外の領域を含むように設けてもよい。例えば、図１０（Ａ）に示すように、電流センサ４０Ａでは、ホール素子１１の重なる範囲（破線範囲）、つまりホール素子１１の裏側を中心に破線範囲を拡大したような矩形状をなすように粉粒モールド部４２ａを設ける。また、図１０（Ｂ）に示すように、電流センサ４０Ｂでは、このような矩形状に代えて小判形状に粉粒モールド部４２ｂを設ける。さらに、図１０（Ｃ）に示すように、電流センサ４０Ｃでは、ホール素子１１の裏側を中心とした円形状をなすように粉粒モールド部４２ｃを設ける。この他、ホール素子１１の裏側を中心とした六角形等の多角形状、楕円形状や星型形状等であってもよい。これらのいずれによっても、ホール素子１１の裏側を中心とした範囲に磁束が集められるので、ホール素子１１の近くに磁束線ＦＬが集まり、ホール素子１１を通る磁束密度がさらに増加する。

このように、第２実施例の電流センサ３０、４０では、バスバ５上に配置されるホール素子１１と、バスバ５の外周上であって電流の流れる方向に直交する方向からみたときにホール素子１１の配置範囲を通る環状領域（２本の二点鎖線で挟まれた範囲）内に、ホール素子１１のおもて面１１ａを除いて設けられる粉粒モールド部１２と、を備える。そして、粉粒モールド部３２、４２がバスバ５を挟んでホール素子１１の反対側でホール素子１１と重なる範囲（図６（Ｂ）や図９（Ｂ）に示す破線範囲）、つまりホール素子１１の裏側を中心に絶縁コーティング９を介して帯状に設けられる。これにより、ホール素子１１の裏側に粉粒モールド部３２、４２が設けられるため、磁束線がホール素子１１の近くに集められてホール素子１１を通る磁束密度がさらに増加する。このため、おもて面１１ａを含めてホール素子１１の周囲を粉粒モールド部１２で覆う場合に比べて、ホール素子１１の外側を通る磁束線が減るとともに、ホール素子１１の近くに集められた磁束によりホール素子１１を通る磁束密度が増加するため、ホール素子１１を通る磁束密度がさらに増加して電流センサの感度が向上する。

続いて、第３実施例の電流センサ５０、６０、７０、８０を説明する。図１１に、第３実施例の各電流センサ５０〜８０の構成を示す断面図を示す。第３実施例の電流センサ５０〜８０は、これまで説明してきた、電流センサ１０（図１）、電流センサ２０（図４）、電流センサ３０（図６）及び電流センサ４０（図９）を組み合わせた構成例のバリエーションである。

例えば、図１１（Ａ）に示す電流センサ５０では、図１に示す電流センサ１０と、図６に示す電流センサ３０と、を組み合わせた構成である。また、図１１（Ｂ）に示す電流センサ６０では、図４に示す電流センサ２０と、図６に示す電流センサ３０と、を組み合わせた構成である。さらに、図１１（Ｃ）に示す電流センサ７０では、図１に示す電流センサ１０と、図９に示す電流センサ４０と、を組み合わせた構成である。また、図１１（Ｄ）に示す電流センサ８０では、図４に示す電流センサ２０と、図９に示す電流センサ４０と、を組み合わせた構成である。

これにより、いずれの構成においても、ホール素子１１が配置された側のバスバ５の一方の面５ａにおいては、バスバ５の外周上であって電流の流れる方向に直交する方向からみたときにホール素子１１の配置範囲を通る環状領域内で電流の流れる方向に直交する両側からホール素子１１を挟むように粉粒モールド部１２が設けられ、ホール素子１１が配置されていないバスバ５の他方の面５ｂにおいては、ホール素子１１の裏側を中心に、同環状領域に帯状に粉粒モールド部１２が設けられる。このため、環状領域のほぼ全域において、粉粒モールド部１２が設けられることになるので、非常に効率よく磁束をホール素子１１に集められ、ホール素子１１を通る磁束密度が一層増加する。したがって、各電流センサ５０〜８０の感度がよりさらに高められる。

このように、第３実施例の電流センサ５０、６０、７０、８０では、バスバ５上に配置されるホール素子１１と、電流の流れる方向に直交するバスバ５の外周上であってホール素子１１の配置範囲を通る環状領域内に、ホール素子１１のおもて面１１ａを除いて設けられる粉粒モールド部１２と、を備える。そして、粉粒モールド部１２、２２が電流の流れる方向に直交する両側からホール素子１１を挟んで設けられ、さらに粉粒モールド部３２、４２がバスバ５を挟んでホール素子１１の反対側でホール素子１１と重なる範囲（図６（Ｂ）や図９（Ｂ）に示す破線範囲）、つまりホール素子１１の裏側を中心に絶縁コーティング９を介して帯状に設けられる。これにより、粉粒モールド部１２は、ホール素子１１のおもて面１１ａには設けられないため、バスバ５に電流が流れることにより生じる磁束は、粉粒モールド部１２と環状領域内に配置されるホール素子１１には通っても、ホール素子１１のおもて面１１ａよりも外側には通らない。またホール素子１１の両側には粉粒モールド部１２が設けられるため、磁束線が効率的に集められる。さらに、ホール素子１１の裏側に粉粒モールド部３２が設けられるため、磁束線がホール素子１１の近くに集められてホール素子１１を通る磁束密度が一段と増加する。このため、おもて面１１ａを含めてホール素子１１の周囲を粉粒モールド部１２で覆う場合に比べて、ホール素子１１の外側を通る磁束線が減るとともに、ホール素子１１の両側の粉粒モールド部１２によりホール素子１１を通る磁束密度が一段と増加するため、ホール素子１１を通る磁束密度がより一層増加して電流センサの感度がさらに向上する。

なお、上述した実施形態では、粉粒モールド部１２を設ける環状領域として、バスバ５の一方の面５ａ及び他方の面５ｂを対象としたが、これら両面をつなぐ面でバスバ５の厚みによって形成される側面についても、粉粒モールド部１２を形成してもよい。そのような構成を次の第４実施例で説明する。

図１２は、電流センサ９０の構成を示す断面図である。電流センサ９０は、電流の流れる方向に直交する方向からみてホール素子１１の配置範囲を通るバスバ５の外周上の環状領域であってホール素子１１のおもて面を除く全領域に粉粒モールド部９２を設けている。なお、絶縁コーティング７も、バスバ５と粉粒モールド部９２を絶縁するように、上記の環状領域であってホール素子１１の設置範囲を除く全領域に設けている。この構成によると、粉粒モールド部９２に捉えられた磁束線が粉粒モールド部９２から漏れる可能性が小さい。即ち、効率よく磁束線を集中させてホール素子１１に通すことができる。

実施例技術に関する留意点を述べる。ホール素子１１の配置位置を決める凹部の一例として、位置決め孔６をバスバ５に形成したが、例えば、ホール素子に凹部が形成されている場合には、その凹部に適合した凸部を、バスバ５の位置決め孔６を形成した位置に設ける。また、ホール素子の凹凸部に合わせてバスバ５に凸凹部を形成してもよい。ホール素子１１の位置決め用の凹凸は、設けることが好ましいが、設けずともよい。

さらに、ホール素子１１は、図略のプリント基板等に実装されるパッケージタイプ（基板実装タイプ）のものを例示して説明したが、感磁素子のチップをパッケージ化することなく、チップのままフィルム基板等に実装するベアチップＩＣであっても、上述した実施形態の技術を適用可能である。

バスバ５が導体の一例に相当する。ホール素子１１が感磁素子の一例に相当する。粉粒モールド部１２が磁性樹脂の一例に相当する。

なお、［背景技術］の欄で述べた特許文献１（特開２０１１−２４２２７６号公報）に開示される「被検出電流の流れる導体の外周に磁性体コアをＣ字形状に配置すると共にコアギャップに磁電変換素子（感磁素子）を配置する」構成に比べると、上述した電流センサ１０〜９０のいずれについても、このような磁性体コアを必要としないため、体格が小型になる。また、粉粒モールド部１２の磁性体フィラーとして、透磁率の高いものを選択することにより、このような磁性体コアよりも飽和磁束密度が高められるため、ＢＨカーブの直線性も向上することが可能となる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書又は図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書又は図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

５：バスバ
６：位置決め孔
７、９：絶縁コーティング
８：絶縁接着剤
１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０：電流センサ
１１：ホール素子
１１ａ：おもて面
１１ｂ：裏面
１２、２２、３２、４２、９２：粉粒モールド部

Claims (5)

1. 導体を流れる電流により生じる磁界を感磁素子で検出する電流センサであって、
   導体上に配置される感磁素子と、
   導体外周上であって電流の流れる方向に直交する方向からみて感磁素子の配置範囲を通る環状領域内に、感磁素子の表面であって導体に対して反対側の表面を除いて設けられる磁性樹脂と、
   を備えることを特徴とする電流センサ。
2. 磁性樹脂は、電流の流れる方向に直交する両側から感磁素子を挟んで設けられることを特徴とする請求項１に記載の電流センサ。
3. 磁性樹脂は、導体を挟んで感磁素子とは反対側で感磁素子と重なる範囲に設けられることを特徴とする請求項１に記載の電流センサ。
4. 感磁素子は、導体表面に設けられた凹部及び／又は凸部に嵌合して位置決めされることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電流センサ。
5. 磁性樹脂は、感磁素子の表面で導体に対して反対側の表面と電流の流れる方向を向いている表面を除いて設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電流センサ。

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