JP2014041049A - 電流センサ - Google Patents

Abstract

【課題】多くの製品に適用できるような要望に対応することができない従来例に対して、各種製品の仕様に対応した電流センサを提供することを目的とする。
【解決手段】被測定電流が流れる金属製の電流路（１２）と、電流路（１２）と対向して配設された絶縁基板（１９）と、絶縁基板（１９）上に配設され電流路（１２）に被測定電流が流れたときに発生する磁気を検出する磁電変換素子（１３）と、を備えた電流センサ（１０１）において、絶縁基板（１９）が、平坦であり、電流路（１２）が、絶縁基板（１９）から離れる方向に曲がっていることを特徴としている。
【選択図】図４

Description

本発明は、電流路に流れる被測定電流を検出する電流センサに関する。

各種機器の制御や監視のために、既設の電流路に後から取り付けられ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、電流路に流れる電流から生じる磁界を感知する磁気抵抗効果素子やホール素子等の磁電変換素子を用いた磁気センサが用いられることが良く知られている。

上述した電流センサの内で、金属製の電流路と絶縁基板上に配設された磁電変換素子と用いた、特許文献１（従来例）に提案されているような電流センサが一般的に知られている。図１２は、特許文献１に開示されている電流センサ９１０を説明する図であって、その構成を示す斜視図である。図１２に示すように、電流センサ９１０は、基体９０３上に形成されたＵ字形部分を含む導体（電流路）９０４に供給される検出対象電流（被測定電流）を測定する電流計であり、導体（電流路）９０４と平行に対向した回路基板９０５と、回路基板９０５上に搭載された第１の磁気抵抗効果素子９０１Ａ及び第２の磁気抵抗効果素子９０１Ｂ（以下磁気抵抗効果素子９０１Ａ、磁気抵抗効果素子９０１Ｂと言う）と、２つの永久磁石（ＨＭ１、ＨＭ２）と、を備えて構成されている。そして、２つの永久磁石（ＨＭ１、ＨＭ２）により磁気抵抗効果素子（９０１Ａ、９０１Ｂ）にバイアス磁界を印加し、更に磁気抵抗効果素子（９０１Ａ、９０１Ｂ）のそれぞれに生ずる電圧降下の差分に基づいて検出対象電流を検出するようにしたので、コンパクトでありながら、検出対象電流による電流磁界を高精度に、かつ安定して検出することができるとしている。

ところで、一般的には、電流センサを適用する製品によって各種使用する電流範囲が異なっている場合が多く、従来例のような電流センサ９１０を各種の製品に適用する場合、それら製品の電流範囲に対応した電流センサをその都度個別に準備する必要があった。そのため、１種類の電流センサでありながら多くの製品に適用できるような電流センサの要望があった。

特開２００７−３４９８号公報

しかしながら、上述した従来例のような構成では、導体（電流路）９０４と平行に対向した回路基板９０５との間の距離により、導体（電流路）９０４と磁気抵抗効果素子（９０１Ａ、９０１Ｂ）との間の距離が決められ、その位置で磁気抵抗効果素子（９０１Ａ、９０１Ｂ）が受ける磁気の大きさが決まることとなる。そのため、被測定電流（検出対象電流）が変わった場合、ある電流検出範囲を有した他の磁気抵抗効果素子を準備しても、電流検出範囲と被測定電流（検出対象電流）の電流範囲とが上手く合わせられないという課題があった。

そこで、回路基板の厚みを少し変えることにより、磁電変換素子（磁気抵抗効果素子）と電流路との距離を変えて、電流検出範囲と被測定電流（検出対象電流）の電流範囲とを上手く合わせることが考えられる。しかし、磁電変換素子（磁気抵抗効果素子）と電流路との距離の種類の組み合わせを幾つか揃えるために、回路基板を数種類準備することは、回路基板の厚みの種類や厚みの限界等もあり、実質的に難しく、費用もかかるものであった。他に、厚みの違うスペーサを何個か用意して、スペーサ上に回路基板を載置することで、スペーサの厚みに応じて、磁電変換素子（磁気抵抗効果素子）と電流路との距離を変えることが考えられる。しかし、一般に合成樹脂を射出成形してスペーサを作製することになるが、スペーサを数種類準備するには、高価な金型代がかかる等の問題があり、これも実質的に難しいものであった。

本発明は、上述した課題を解決するもので、各種製品の仕様に対応した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、本発明の電流センサは、被測定電流が流れる金属製の電流路と、前記電流路と対向して配設された絶縁基板と、前記絶縁基板上に配設され前記電流路に前記被測定電流が流れたときに発生する磁気を検出する磁電変換素子と、を備えた電流センサにおいて、前記絶縁基板が、平坦であり、前記電流路が、前記絶縁基板から離れる方向に曲がっていることを特徴としている。

これによれば、本発明の電流センサは、電流路が、電流路と対向して配設された絶縁基板から離れる方向に曲がっているので、磁電変換素子が絶縁基板上に配設される位置によって、電流路から磁電変換素子迄の距離が変わることとなる。このため、磁電変換素子が検出する磁気の大きさが、磁電変換素子の配設位置により変わることとなり、配設位置の磁気の大きさに対応して、感度範囲の違う磁電変換素子を用いることができる。このことにより、各種の電流仕様を有した製品に対応して、感度範囲を変えることができる。したがって、各種製品の仕様に対応した電流センサを提供することができる。

また、本発明の電流センサは、前記電流路が、少なくとも２箇所で前記絶縁基板に接触しており、前記接触した前記絶縁基板の箇所以外に前記磁電変換素子が設けられることを特徴としている。

これによれば、電流路が少なくとも２箇所で絶縁基板に接触しているので、電流路と絶縁基板とが接触した箇所以外、つまり電流路が絶縁基板から離れた箇所に対応した絶縁基板の位置に設けられた磁電変換素子であっても、電流路から磁電変換素子までの距離を一定にすることができる。このことにより、絶縁基板（回路基板）の厚みを変えることなく、或いはスペーサを数種類準備することなく、容易に電流センサを提供することができる。

また、本発明の電流センサは、前記電流路が、一方が開放された２つの腕部を有するＵ字形状であり、前記磁電変換素子が、前記腕部のそれぞれに対応したそれぞれの位置である前記絶縁基板に、それぞれ１箇所以上設けられ、前記絶縁基板と前記電流路との距離が等しい前記絶縁基板の位置に、該磁電変換素子が設けられることを特徴としている。

これによれば、Ｕ字形状の電流路の２つの腕部に対応した位置に設けられたそれぞれの磁電変換素子が、絶縁基板と電流路との距離が等しい位置になっているので、それぞれの磁電変換素子からの出力値を差動処理することによって、電流センサの感度を高められるとともに、外部磁界の影響を低減することができ、検出精度の良い電流センサを得ることができる。

また、本発明の電流センサは、前記電流路が、鈍角を有して折り曲げられており、前記電流路には、傾斜部と平坦部とを有し、前記磁電変換素子が、前記平坦部に対応する前記絶縁基板の位置に設けられることを特徴としている。

これによれば、電流路が鈍角を有して折り曲げられて平坦部を有し、この平坦部に対応した絶縁基板の位置に磁電変換素子を設けたので、電流路と磁電変換素子との間の距離を一定に決めることができる。このことにより、磁電変換素子の受ける磁気の量を容易に算出することができて設計が容易になるとともに、磁電変換素子の検出精度を向上することができる。

また、本発明の電流センサは、前記磁電変換素子が、前記傾斜部の法線方向以外に設けられることを特徴としている。

これによれば、磁電変換素子が傾斜部の法線方向以外に設けられているので、傾斜部を流れる被測定電流により発生する磁気の影響を低減することができ、平坦部を流れる被測定電流により発生する磁気の影響を主に受けることとなる。このことにより、所望に設計された磁電変換素子の受ける磁気の量を正確にすることができ、磁電変換素子の検出精度の低下を防止することができる。

また、本発明の電流センサは、前記磁電変換素子が、前記傾斜部の法線方向に設けられることを特徴としている。

これによれば、磁電変換素子が傾斜部の法線方向に設けられているので、傾斜部を流れる被測定電流により発生する磁気と、平坦部を流れる被測定電流により発生する磁気と、を合算した磁気を、磁電変換素子で検出することができる。このことにより、電流路に流れる被測定電流が微弱の場合であっても、磁電変換素子で検出することができ、各種の電流仕様を有した製品に対応して、感度範囲をより多く変えることができる。

本発明の電流センサは、電流路が、電流路と対向して配設された絶縁基板から離れる方向に曲がっているので、磁電変換素子が絶縁基板上に配設される位置によって、電流路から磁電変換素子迄の距離が変わることとなる。このため、磁電変換素子が検出する磁気の大きさが、磁電変換素子の配設位置により変わることとなり、配設位置の磁気の大きさに対応して、感度範囲の違う磁電変換素子を用いることができる。このことにより、各種の電流仕様を有した製品に対応して、感度範囲を変えることができる。

本発明の第１実施形態の電流センサを説明する斜視図である。 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１に示すＺ１方向から見た平面図である。 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４Ａは、図１に示すＸ１方向から見た側面図であり、図４Ｂは、図３に示すＩＶ−ＩＶ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側面模式図である。 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に示すＺ１方向から見た平面図である。 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９Ａは、図６に示すＸ１方向から見た側面図であり、図９Ｂは、図８に示すＩＸ−ＩＸ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模式図であって、図９Ａに示すＱ部分の拡大側面図である。 本発明の第１実施形態の電流センサの変形例を説明する模式図であって、図５と比較した変形例１の電流センサの側面図である。 従来例における電流センサを説明する図であって、その構成を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

［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を説明する分解斜視図である。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１に示すＺ１方向から見た平面図である。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４Ａは、図１に示すＸ１方向から見た側面図であり、図４Ｂは、図３に示すＩＶ−ＩＶ線における断面図である。図５は、本発明の第１実施形態の電流センサを説明する側面模式図である。

本発明の第１実施形態の電流センサ１０１は、図１、図２及び図４に示すように、被測定電流が流れる電流路１２と、電流路１２と対向して配設された絶縁基板１９と、電流路１２に被測定電流が流れたときに発生する磁気を検出する磁電変換素子１３と、を備えて構成される。他に、電流センサ１０１への電力の供給や電流センサ１０１からの信号取り出しのために外部機器と接続するためのコネクタＣＮが備えられている。

電流路１２は、銅（Ｃｕ）等の導電性の良い金属製の材質を用い、図１ないし図３に示すように、一方が開放された２つの腕部（１２ａ、１２ｂ）を有するＵ字形状であり、Ｕ字形状の先端側には、図示していない被測定電流路（測定したい電流路）と接続し固定するための孔１２ｈが設けられている。この電流路１２の被測定電流路への接続及び固定は、同様に図示はしていないが、被測定電流路側に設けられた穴と電流路１２の孔１２ｈとを重ね合わせ、ボルト及びナット等を用いて、容易に達成することができる。なお、電流路１２の材質に銅（Ｃｕ）を用いたが、これに限定されるものではなく、導電性の良い材質であれば良く、例えばアルミニウム（Ａｌ）等でも良い。

また、電流路１２は、図２及び図４に示すように、鈍角を幾つか組み合わせて折り曲げられており、絶縁基板１９と対向して配設された際に、絶縁基板１９から離れる方向に曲がっている。そして、本発明の第１実施形態では、曲げられた部分が平坦部１２ｆ（１２ｆ_１、１２ｆ_２、１２ｆ_３、１２ｆ_４、１２ｆ_５、１２ｆ_６）と直線状の傾斜部１２ｓとの組み合わせで形成され、元の曲げられていない部分の平坦部１２ｆ（この部分を以後、基部１２ｋと呼ぶ）と曲げられた部分とで、電流路１２の外形状を形成している。つまり、電流路１２は、傾斜部１２ｓと平坦部１２ｆ（１２ｋ、１２ｆ_１、１２ｆ_２、１２ｆ_３、１２ｆ_４、１２ｆ_５、１２ｆ_６）とで構成されている。また、電流路１２は、図４に示すように、電流路１２の平坦な基部１２ｋ（平坦部１２ｆ）の２箇所で、板状で平坦な絶縁基板１９に接触して配設されている。これにより、電流路１２と絶縁基板１９との位置関係が正確に決められる。

絶縁基板１９は、一般に広く知られている片面のプリント配線板を用いており、ガラス入りのエポキシ樹脂のベース基板に、ベース基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１９には、図１、図３及び図４に示すように、磁電変換素子１３がパッケージングされた磁気センサパッケージ１４が複数個搭載されるようになっている。なお、絶縁基板１９にガラス入りのエポキシ樹脂からなるプリント配線板を用いたが、これに限定されるものではなく、例えばセラミック配線板、フレキシブル配線板でも良い。また、本発明の第１実施形態では、絶縁基板１９として回路基板を好適に用いたが、回路基板に限るものではなく、絶縁基板上に回路基板を重ね合わせて、磁気センサパッケージ１４を搭載する構成にしても良い。

磁電変換素子１３は、電流路１２に電流が流れたときに発生する磁気を検出する素子であって、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)素子という）を用い、図１及び図４に示すように、磁気センサパッケージ１４内にパッケージングされ、２個（図中の１３ａ及び１３ｂ）配設されている。なお、図１ないし図４には、絶縁基板１９の別な位置に磁電変換素子１３（１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ）が配設された場合も示しており、破線で表している。この磁気センサパッケージ１４は、ＧＭＲ素子をシリコン基板上に作製した後、切り出されたＧＭＲ素子のチップと信号の取り出しのためのリード端子とを電気的に接続して、熱硬化性の合成樹脂でパッケージングして作製されている。また、磁電変換素子１３のＧＭＲ素子は、図４Ｂに示すように、磁気センサパッケージ１４内で上方（図４Ｂに示すＺ１方向）側に寄ってパッケージングされている。そして、磁気センサパッケージ１４は、リード端子により、回路基板の絶縁基板１９にはんだ付けされて、図示していない配線パターンとコネクタＣＮを介して、外部機器と接続されている。なお、磁電変換素子１３をパッケージングして、磁気センサパッケージ１４として絶縁基板１９に配設したが、例えば磁電変換素子１３をそのまま配設、所謂ベアチップ実装して配設しても良い。

また、２個の磁電変換素子１３（１３ａ、１３ｂ）及び４個の磁電変換素子１３（１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ）は、図２及び図３に示すように、絶縁基板１９の一方面側に分散して配設されており、電流路１２が絶縁基板１９から離れる方向に曲がって、電流路１２と対向して配設されているので、６個の磁電変換素子１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ）が絶縁基板１９上に配設される位置によって、電流路１２から６個の磁電変換素子１３迄の距離が変わることとなる。このため、６個の磁電変換素子１３が検出する磁気の大きさが、６個の磁電変換素子１３の配設位置により変わることとなり、配設位置の磁気の大きさに対応して、感度範囲の違う磁電変換素子１３をそれぞれ用いることができる。つまり、本発明の第１実施形態では、２個の磁電変換素子１３（１３ａ、１３ｂ）の組み合わせと、他の２個の磁電変換素子１３（１３ｃ、１３ｄ）の組み合わせと、他の２個の磁電変換素子１３（１３ｅ、１３ｆ）の組み合わせを用いて、各種の電流仕様を有した製品に対して、上述の各種組み合わせを対応させて感度範囲を変えることができる。

更に、本発明の第１実施形態では、６個の磁電変換素子１３の内、２個の磁電変換素子１３（１３ａ、１３ｂ）は、図１ないし図４に示すように、電流路１２の平坦な基部１２ｋ（１２ｆ）と絶縁基板１９が接触した箇所の位置に配設されており、他の４個の磁電変換素子１３（１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ）は、電流路１２の平坦な基部１２ｋ（１２ｆ）と絶縁基板１９が接触した絶縁基板１９の箇所以外の位置に配設されるように想定している。更に、図２及び図４に示すように、磁電変換素子１３ｃと１３ｄは、平坦部１２ｆ_３と平坦部１２ｆ_４とに対応する絶縁基板１９の位置に設けられるように想定しており、磁電変換素子１３ｅと１３ｆは、平坦部１２ｆ_５と平坦部１２ｆ_６とに対応する絶縁基板１９の位置に設けられるように想定している。

これにより、電流路１２が絶縁基板１９から離れた箇所に対応した絶縁基板１９の位置に設けられた磁電変換素子１３であっても、電流路１２から磁電変換素子１３までの距離を一定にすることができる。このことにより、絶縁基板（回路基板）１９の厚みを変えることなく、或いはスペーサを数種類準備することなく、容易に電流センサ１０１を構成することができる。更に、電流路１２の平坦部１２ｆ（１２ｋ、１２ｆ_３、１２ｆ_４、１２ｆ_５、１２ｆ_６）に対応した絶縁基板１９の位置に磁電変換素子１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ）を設ける或いは設けるように想定したので、電流路１２と各磁電変換素子１３との間の距離を一定に決めることができる。このことにより、各磁電変換素子１３の受ける磁気の量を容易に算出することができて設計が容易になるとともに、各磁電変換素子１３の検出精度を向上することができる。

また、図２に示すように、磁電変換素子１３ａと磁電変換素子１３ｂ、磁電変換素子１３ｃと磁電変換素子１３ｄ及び磁電変換素子１３ｅと磁電変換素子１３ｆは、腕部１２ａと腕部１２ｂのそれぞれに対応した位置である絶縁基板１９上に設けられている或いは設けるように想定している。つまり、図２及び図４に示すように、磁電変換素子１３ａと磁電変換素子１３ｂは、絶縁基板１９の板厚に相当する距離で電流路１２と離れて配設され、磁電変換素子１３ｃと磁電変換素子１３ｄは、絶縁基板１９の板厚と隙間Ｎ１を足した距離で電流路１２と離れて配設され、磁電変換素子１３ｅと磁電変換素子１３ｆは、絶縁基板１９の板厚と隙間Ｎ２を足した距離で電流路１２と離れて配設されている。なお、電流路１２と絶縁基板１９とが２箇所で当接されて電流路１２と絶縁基板１９との位置関係が正確に決められているので、磁電変換素子１３ａと電流路１２との距離と、磁電変換素子１３ｂと電流路１２との距離が等しい。同様にして、磁電変換素子１３ｃと磁電変換素子１３ｄについても、或いは磁電変換素子１３ｅと磁電変換素子１３ｆについても、距離が等しい。

これにより、Ｕ字形状の電流路１２の２つの腕部（１２ａ、１２ｂ）に対応した位置に設けられたそれぞれの磁電変換素子１３が、絶縁基板１９と電流路１２との距離が等しい位置になっているので、それぞれの磁電変換素子１３からの出力値を差動処理することによって、電流センサ１０１の感度を高められるとともに、外部磁界の影響を低減することができ、検出精度の良い電流センサ１０１を得ることができる。

更に、本発明の第１実施形態では、６個の磁電変換素子１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ）は、図５に示すように、傾斜部１２ｓの法線方向と重ならないように配設され或いは配設されるように想定している。これにより、傾斜部１２ｓを流れる被測定電流により発生する磁気の影響を低減することができ、平坦部１２ｆ（１２ｋ、１２ｆ_３、１２ｆ_４、１２ｆ_５、１２ｆ_６）を流れる被測定電流により発生する磁気の影響を主に受けることとなる。このことにより、所望に設計された６個の磁電変換素子１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ）の受ける磁気の量を正確にすることができ、６個の磁電変換素子１３の検出精度の低下を防止することができる。

なお、本発明の第１実施形態は、２個の磁電変換素子１３（１３ａ、１３ｂ）が絶縁基板１９に配設された構成にしたが、２個に限る訳では無く、２個以上或いは２個以下であっても良い。例えば、上述した６個の磁電変換素子（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ）を全て予め配設させておき、各種の電流仕様に対応して、切り替えるように用いても良い。例えば、１個若しくは２個の磁電変換素子１３を用いた場合、ある電流仕様を有した製品に対応して、所望の感度範囲を有する１個若しくは２個の磁電変換素子１３を、絶縁基板１９の適切な位置に配設するようにして用いる。そして、他の電流仕様を有した製品には、他の感度範囲を有する１個若しくは２個の磁電変換素子１３を、絶縁基板１９の他の適切な位置に配設するようにして用いる。このようにして、絶縁基板１９を交換することなく、各種の電流仕様を有した製品にそれぞれ対応することもできる。

以上により、本発明の第１実施形態の電流センサ１０１は、電流路１２が、電流路１２と対向して配設された絶縁基板１９から離れる方向に曲がっているので、複数の磁電変換素子１３が絶縁基板１９上に配設される位置によって、電流路１２から複数の磁電変換素子１３迄の距離が変わることとなる。このため、磁電変換素子１３が検出する磁気の大きさが、磁電変換素子１３の配設位置により変わることとなり、配設位置の磁気の大きさに対応して、感度範囲の違う磁電変換素子１３を用いることができる。このことにより、各種の電流仕様を有した製品に対応して、感度範囲を変えることができる。したがって、各種製品の仕様に対応した電流センサ１０１を提供することができる。

また、電流路１２が少なくとも２箇所で絶縁基板１９に接触しているので、電流路１２と絶縁基板１９とが接触した箇所以外、つまり電流路１２が絶縁基板１９から離れた箇所に対応した絶縁基板１９の位置に設けられた磁電変換素子１３であっても、電流路１２から磁電変換素子１３までの距離を一定にすることができる。このことにより、絶縁基板（回路基板）１９の厚みを変えることなく、或いはスペーサを数種類準備することなく、容易に電流センサ１０１を提供することができる。

また、Ｕ字形状の電流路１２の２つの腕部（１２ａ、１２ｂ）に対応した位置に設けられたそれぞれの磁電変換素子１３が、絶縁基板１９と電流路１２との距離が等しい位置になっているので、それぞれの磁電変換素子１３からの出力値を差動処理することによって、電流センサ１０１の感度を高められるとともに、外部磁界の影響を低減することができ、検出精度の良い電流センサ１０１を得ることができる。

また、電流路１２が鈍角を有して折り曲げられて平坦部１２ｆ（１２ｋ、１２ｆ_３、１２ｆ_４、１２ｆ_５、１２ｆ_６）を有し、この平坦部１２ｆ（１２ｋ、１２ｆ_３、１２ｆ_４、１２ｆ_５、１２ｆ_６）に対応した絶縁基板１９の位置に、磁電変換素子１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ）を設ける或いは設けるように想定したので、電流路１２と各磁電変換素子１３との間の距離を一定に決めることができる。このことにより、各磁電変換素子１３の受ける磁気の量を容易に算出することができて設計が容易になるとともに、各磁電変換素子１３の検出精度を向上することができる。

また、磁電変換素子１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ）が傾斜部１２ｓの法線方向以外に設けられ或いは設けるように想定しているので、傾斜部１２ｓを流れる被測定電流により発生する磁気の影響を低減することができ、平坦部１２ｆ（１２ｋ、１２ｆ_３、１２ｆ_４、１２ｆ_５、１２ｆ_６）を流れる被測定電流により発生する磁気の影響を主に受けることとなる。このことにより、所望に設計された６個の磁電変換素子１３の受ける磁気の量を正確にすることができ、６個の磁電変換素子１３の検出精度の低下を防止することができる。

［第２実施形態］
図６は、本発明の第２実施形態の電流センサ１０２を説明する斜視図である。図７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８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に示すＺ１方向から見た平面図である。図９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９Ａは、図６に示すＸ１方向から見た側面図であり、図９Ｂは、図８に示すＩＸ−ＩＸ線における断面図である。図１０は、本発明の第２実施形態の電流センサ１０２を説明する模式図であって、図９Ａに示すＱ部分の拡大側面図である。また、第２実施形態の電流センサ１０２は、第１実施形態に対し、電流路２２の構成が主に異なる。なお、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。

本発明の第２実施形態の電流センサ１０２は、図６、図７及び図９に示すように、被測定電流が流れる電流路２２と、電流路２２と対向して配設された絶縁基板２９と、電流路２２に被測定電流が流れたときに発生する磁気を検出する磁電変換素子１３と、を備えて構成される。他に、電流センサ１０２への電力の供給や電流センサ１０２からの信号取り出しのために外部機器と接続するためのコネクタＣＮが備えられている。

電流路２２は、銅（Ｃｕ）等の導電性の良い金属製の材質を用い、図６ないし図９に示すように、一本の板状形状であり、板状形状の両端側には、図示していない被測定電流路（測定したい電流路）と接続し固定するための孔２２ｈが設けられている。この電流路２２の被測定電流路への接続及び固定は、同様に図示はしていないが、被測定電流路側に設けられた穴と電流路２２の孔２２ｈとを重ね合わせ、ボルト及びナット等を用いて、容易に行うことができる。なお、電流路２２の材質に銅（Ｃｕ）を用いたが、これに限定されるものではなく、導電性の良い材質であれば良く、例えばアルミニウム（Ａｌ）等でも良い。

また、電流路２２は、図７及び図９に示すように、鈍角を幾つか組み合わせて折り曲げられており、絶縁基板２９と対向して配設された際に、絶縁基板２９から離れる方向に曲がっている。そして、本発明の第２実施形態では、曲げられた部分が平坦部２２ｆ（２２ｆ_１）と直線状の傾斜部２２ｓとの組み合わせで形成され、元の曲げられていない部分の平坦部２２ｆ（この部分を以後、基部２２ｋと呼ぶ）と曲げられた部分とで、電流路２２の外形状を形成している。つまり、電流路２２は、傾斜部２２ｓと平坦部２２ｆ（２２ｋ、２２ｆ_１）とで構成されている。また、電流路２２は、図９に示すように、電流路２２の平坦な基部２２ｋ（平坦部２２ｆ）の２箇所で、板状で平坦な絶縁基板２９に接触して配設されている。これにより、電流路２２と絶縁基板２９との位置関係が正確に決められる。

絶縁基板２９は、一般に広く知られている片面のプリント配線板を用いており、ガラス入りのエポキシ樹脂のベース基板に、ベース基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２９には、図６、図８及び図９に示すように、磁電変換素子１３がパッケージングされた磁気センサパッケージ１４が複数個搭載されるようになっている。なお、絶縁基板２９にガラス入りのエポキシ樹脂からなるプリント配線板を用いたが、これに限定されるものではなく、例えばセラミック配線板、フレキシブル配線板でも良い。また、本発明の第２実施形態では、絶縁基板２９として回路基板を好適に用いたが、回路基板に限るものではなく、絶縁基板上に回路基板を重ね合わせて、磁気センサパッケージ１４を搭載する構成にしても良い。

磁電変換素子１３は、電流路２２に電流が流れたときに発生する磁気を検出する素子であって、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)素子という）を用い、図６及び図９に示すように、磁気センサパッケージ１４内にパッケージングされ、１個（図中の１３ｈ）配設されている。なお、図６ないし図９には、絶縁基板２９の別な位置に磁電変換素子１３ｇが配設された場合も示しており、破線で表している。また、磁電変換素子１３のＧＭＲ素子は、図９Ｂに示すように、磁気センサパッケージ１４内で上方（Ｚ１方向）側に寄ってパッケージングされている。そして、磁気センサパッケージ１４は、リード端子により、回路基板の絶縁基板２９にはんだ付けされて、図示していない配線パターンとコネクタＣＮを介して、外部機器と接続されている。

また、磁電変換素子１３ｈ及び磁電変換素子１３ｇは、図７及び図８に示すように、絶縁基板２９の違う位置に配設され或いは配設されるように想定されており、電流路２２が絶縁基板２９から離れる方向に曲がって、電流路２２と対向して配設されているので、２個の磁電変換素子１３（１３ｈ、１３ｇ）が絶縁基板２９上に配設される位置によって、電流路２２から２個の磁電変換素子１３迄の距離が変わることとなる。このため、２個の磁電変換素子１３が検出する磁気の大きさが、２個の磁電変換素子１３の配設位置により変わることとなり、配設位置の磁気の大きさに対応して、感度範囲の違う磁電変換素子１３をそれぞれ用いることができる。つまり、本発明の第２実施形態では、磁電変換素子１３ｈと他の磁電変換素子１３ｇとを用いて、各種の電流仕様を有した製品に対して、それぞれを対応させて感度範囲を変えることができる。

また、本発明の第２実施形態では、磁電変換素子１３ｈは、図６ないし図９に示すように、電流路２２の平坦な基部２２ｋ（２２ｆ）と絶縁基板２９が接触した絶縁基板２９の箇所以外の位置に配設され、更に、図７及び図９に示すように、平坦部２２ｆ_１に対応する絶縁基板２９の位置に設けられている。また、想定される磁電変換素子１３ｇは、電流路２２の平坦な基部２２ｋ（２２ｆ）と絶縁基板２９が接触した箇所の位置に配設されている。

これにより、電流路２２が絶縁基板２９から離れた箇所に対応した絶縁基板２９の位置に設けられた磁電変換素子１３であっても、電流路２２と絶縁基板２９とが２箇所で当接されて電流路２２と絶縁基板２９との位置関係が正確に決められているので、電流路２２から磁電変換素子１３までの距離を一定にすることができる。このことにより、絶縁基板（回路基板）２９の厚みを変えることなく、或いはスペーサを数種類準備することなく、容易に電流センサ１０２を構成することができる。更に、電流路２２の平坦部２２ｆ_１に対応した絶縁基板２９の位置に磁電変換素子１３ｈを設けたので、電流路２２と磁電変換素子１３との間の距離を一定に決めることができる。このことにより、磁電変換素子１３の受ける磁気の量を容易に算出することができて設計が容易になるとともに、磁電変換素子１３の検出精度を向上することができる。

更に、本発明の第２実施形態では、磁電変換素子１３ｈは、図１０に示すように、傾斜部２２ｓの法線方向に重なって配設されている。これにより、傾斜部２２ｓを流れる被測定電流により発生する磁気と、平坦部２２ｆ_１を流れる被測定電流により発生する磁気と、を合算した磁気を、磁電変換素子１３ｈで検出することができる。このことにより、電流路２２に流れる被測定電流が微弱の場合であっても、磁電変換素子１３ｈで検出することができ、各種の電流仕様を有した製品に対応して、感度範囲をより多く変えることができる。

なお、本発明の第２実施形態は、磁電変換素子１３ｈが絶縁基板２９に配設された構成にしたが、１個に限る訳では無く、１個以上であっても良い。例えば、上述した２個の磁電変換素子（１３ｇ、１３ｈ）を全て予め配設させておき、各種の電流仕様に対応して、切り替えるように用いても良い。また、磁電変換素子１３の配設位置を変えられるように絶縁基板２９を準備すると良い。例えば、１個の磁電変換素子１３を用いた場合、ある電流仕様を有した製品に対応して、所望の感度範囲を有する１個の磁電変換素子１３を、絶縁基板２９の適切な位置に配設するようにして用いる。そして、他の電流仕様を有した製品には、他の感度範囲を有する１個の磁電変換素子１３を、絶縁基板２９の他の適切な位置に配設するようにして用いる。このようにして、絶縁基板２９を交換することなく、各種の電流仕様を有した製品に対応することができる。

以上により、本発明の第２実施形態の電流センサ１０２は、電流路２２が、電流路２２と対向して配設された絶縁基板２９から離れる方向に曲がっているので、複数の磁電変換素子１３が絶縁基板２９上に配設される位置によって、電流路２２から複数の磁電変換素子１３迄の距離が変わることとなる。このため、磁電変換素子１３が検出する磁気の大きさが、磁電変換素子１３の配設位置により変わることとなり、配設位置の磁気の大きさに対応して、感度範囲の違う磁電変換素子１３を用いることができる。このことにより、各種の電流仕様を有した製品に対応して、感度範囲を変えることができる。したがって、各種製品の仕様に対応した電流センサ１０２を提供することができる。

また、電流路２２が少なくとも２箇所で絶縁基板２９に接触しているので、電流路２２と絶縁基板２９とが接触した箇所以外、つまり電流路２２が絶縁基板２９から離れた箇所に対応した絶縁基板２９の位置に設けられた磁電変換素子１３（１３ｈ）であっても、電流路２２から磁電変換素子１３（１３ｈ）までの距離を一定にすることができる。このことにより、絶縁基板（回路基板）２９の厚みを変えることなく、或いはスペーサを数種類準備することなく、容易に電流センサ１０２を提供することができる。

また、電流路２２が鈍角を有して折り曲げられて平坦部２２ｆ（２２ｋ、２２ｆ_１）を有し、この平坦部２２ｆ（２２ｋ、２２ｆ_１）に対応した絶縁基板２９の位置に、磁電変換素子１３（１３ｇ、１３ｈ）を設ける或いは設けるように想定したので、電流路２２と各磁電変換素子１３との間の距離を一定に決めることができる。このことにより、各磁電変換素子１３の受ける磁気の量を容易に算出することができて設計が容易になるとともに、各磁電変換素子１３の検出精度を向上することができる。

また、磁電変換素子１３ｈが傾斜部２２ｓの法線方向に設けられているので、傾斜部２２ｓを流れる被測定電流により発生する磁気と、平坦部２２ｆ_１を流れる被測定電流により発生する磁気と、を合算した磁気を、磁電変換素子１３ｈで検出することができる。このことにより、電流路２２に流れる被測定電流が微弱の場合であっても、磁電変換素子１３ｈで検出することができ、各種の電流仕様を有した製品に対応して、感度範囲をより多く変えることができる。

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１１は、本発明の第１実施形態の電流センサ１０１の変形例を説明する模式図であって、図５と比較した変形例１の電流センサＣ１０１の側面図である。上記第１実施形態では、磁気センサパッケージ１４を片面のプリント配線板（絶縁基板１９）の一方面側に配設した構成にしたが、図１１に示すように、両面のプリント配線板（絶縁基板Ｃ１９）を用い、磁気センサパッケージＣ１４（磁電変換素子Ｃ１３）を磁電変換素子１３ａ、１３ｂが実装されている面と反対側の面にも配設し、しかも絶縁基板Ｃ１９と電流路１２が曲げられた部分との間に設けるように構成しても良い。これにより、磁気センサパッケージＣ１４内で下方（図１１に示すＺ２方向）側に寄ってパッケージングされている磁電変換素子Ｃ１３を、より一層、電流路１２に近づけることができる。例えば図１１に示す磁電変換素子１３（１３ａ、１３ｂ）より、少なくても絶縁基板Ｃ１９の厚み分を近づけることができる。このことにより、電流路１２に流れる被測定電流が更に微弱の場合であっても、磁電変換素子Ｃ１３で検出することができ、各種の電流仕様を有した製品に対応して、感度範囲をより一層多く変えることができる。

＜変形例２＞
上記第実施形態では、磁電変換素子１３ｈが直線状の傾斜部２２ｓの法線方向に設けるように構成にしたが、傾斜部Ｃ２２ｓを曲面状に形成し、曲面の接線に垂直な方向に磁電変換素子Ｃ２３を設けるように構成しても良い。

＜変形例３＞
上記実施形態では、磁電変換素子１３としてＧＭＲ素子を好適に用いたが、磁気を検知できる磁気検出素子であれば良く、ＭＲ(Magneto Resistive)素子、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、使用するホール素子の感度軸に合わせて、パッケージングに工夫が必要である。

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。

１２、２２ 電流路
１２ａ、１２ｂ 腕部
１２ｆ、１２ｆ_１、１２ｆ_２、１２ｆ_３、１２ｆ_４、１２ｆ_５、１２ｆ_６ 平坦部
２２ｆ、２２ｆ_１ 平坦部
１２ｓ、２２ｓ、Ｃ２２ｓ 傾斜部
１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ 磁電変換素子
１３ｇ、１３ｈ、Ｃ１３、Ｃ２３ 磁電変換素子
１９、２９、Ｃ１９ 絶縁基板
１０１、１０２、Ｃ１０１ 電流センサ

Claims (6)

1. 被測定電流が流れる金属製の電流路と、前記電流路と対向して配設された絶縁基板と、前記絶縁基板上に配設され前記電流路に前記被測定電流が流れたときに発生する磁気を検出する磁電変換素子と、を備えた電流センサにおいて、
   前記絶縁基板は、平坦であり、
   前記電流路は、前記絶縁基板から離れる方向に曲がっていることを特徴とする電流センサ。
2. 前記電流路は、少なくとも２箇所で前記絶縁基板に接触しており、
   前記接触した前記絶縁基板の箇所以外に前記磁電変換素子が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. 前記電流路は、一方が開放された２つの腕部を有するＵ字形状であり、
   前記磁電変換素子は、前記腕部のそれぞれに対応したそれぞれの位置である前記絶縁基板に、それぞれ１箇所以上設けられ、
   前記絶縁基板と前記電流路との距離が等しい前記絶縁基板の位置に、該磁電変換素子が設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電流センサ。
4. 前記電流路は、鈍角を有して折り曲げられており、
   前記電流路には、傾斜部と平坦部とを有し、
   前記磁電変換素子は、前記平坦部に対応する前記絶縁基板の位置に設けられることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電流センサ。
5. 前記磁電変換素子は、前記傾斜部の法線方向以外に設けられることを特徴とする請求項４に記載の電流センサ。
6. 前記磁電変換素子は、前記傾斜部の法線方向に設けられることを特徴とする請求項４に記載の電流センサ。

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