JP2014055791A - 電流センサ - Google Patents

Abstract

【課題】測定精度が悪化することなく、しかも小型にすることができる電流センサを提供すること。
【解決手段】Ｕ字形状を有する電流路（１２）と磁界を検出する複数の磁気抵抗効果素子（１３）とを備えた電流センサ（１０１）において、Ｕ字形状が、基部（１２ｋ）と、基部（１２ｋ）の両端側から延出した腕部（１２ａ、１２ｂ）と、からなり、複数の磁気抵抗効果素子１３（１３Ａ、１３Ｂ）がＵ字形状と対向する側に配設され、複数の磁気抵抗効果素子（１３）の内、少なくとも１つが一方の腕部（１２ａ）上に設けられると共に、少なくとも１つが他方の腕部（１２ｂ）上に設けられ、腕部（１２ａ）上に設けられた磁気抵抗効果素子（１３Ａ）が、腕部（１２ａ）の幅（ＷＤ）の中央（中央線ＷＣＡ）より外側に配設されると共に、腕部（１２ｂ）上に設けられた磁気抵抗効果素子（１３Ｂ）が腕部（１２ｂ）の幅の中央（中央線ＷＣＢ）より外側に配設される。
【選択図】図３

Description

本発明は、電流路に流れる被測定電流を測定する電流センサに関し、特に、Ｕ字形状を有する電流路に被測定電流が流れたときに発生する磁界を検出して被測定電流を測定する電流センサに関する。

近年、各種機器の制御や監視のために、各種機器に取り付けて各種機器に流れる被測定電流を測定する電流センサが一般に用いられている。この種の電流センサとして、電流路に流れる被測定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（磁気検出素子）を用いた方法の電流センサが良く知られている。

上述した電流センサの内で、Ｕ字形状を有する電流路と磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサとを備えた、特許文献１（従来例）に提案されているような電流センサ９００が一般的に知られている。図８は、特許文献１に開示されている電流センサ９００を説明する図であって、Ｕ字形状を有する導体（電流路）９０４の概略構成と磁気抵抗効果素子９０１Ａ及び磁気抵抗効果素子９０１Ｂを示す平面図である。

電流センサ９００は、図８に示すように、第１の距離ＸＡを隔てて互いに平行をなす一対の平行部９４１Ａ，９４１Ｂと連結部９４２とでＵ字形状が形成された導体９０４と、この導体９０４のＵ字形状の内側に近接して配置された磁気センサとしての磁気抵抗効果素子９０１Ａ，９０１Ｂと、を備えて構成されている。そして、導体９０４に、第１の距離ＸＡよりも大きな第２の距離ＸＢを隔てるように互いに対向して延在した、一対の端子部９４３Ａ，９４３Ｂを設けたことにより、一対の端子部９４３Ａ，９４３Ｂにおいて発生する電流磁界が磁気抵抗効果素子９０１Ａ，９０１Ｂへ与える影響を、低減することができる。これにより、電流センサ９００は、導体９０４を流れる検出対象電流（被測定電流）を高精度に、かつ安定して測定することができるとしている。

特開２００７−１０８０６９号公報

しかしながら、図８に示すように、従来例のようなＵ字形状に形成された導体９０４の内側に近接して、磁気抵抗効果素子９０１Ａ，９０１Ｂが配置された場合、導体９０４の連結部９４２に流れる検出対象電流（被測定電流）により発生する誘導磁界、つまり磁気抵抗効果素子９０１Ａ、９０１Ｂにとっての直交磁場による影響を受け易くなり、電流センサ９００の測定精度が悪化するという課題があった。

そのため、従来例の電流センサ９００では、連結部９４２の側面９４２Ｓから磁気抵抗効果素子９０１Ａ、９０１Ｂまでの距離ＹＣをなるべく長くしている。例えば、第１の距離ＸＡが１.８ｍｍで、検出対象電流が５０（Ａ）の場合には、距離ＹＣが５ｍｍ以上であれば、直交磁場からの磁界が０.５×１０^−４(Ｔ)以下に抑えられるとしている。そして、検出対象電流が大きくなればなるほど、距離ＹＣを長くしなければいけなく、例えば、検出対象電流が１００（Ａ）の場合には距離ＹＣを１２ｍｍ以上とし、検出対象電流が１５０（Ａ）の場合には距離ＹＣを１５ｍｍ以上にしないといけないとしている。これにより、検出対象電流が大きくなればなるほど、導体（電流路）９０４を長手方向に長くするので、電流センサを小型にできないという課題があった。

本発明は、上述した課題を解決するもので、測定精度が悪化することなく、しかも小型に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。

この課題を解決するために、本発明の電流センサは、Ｕ字形状を有する電流路と、前記電流路に被測定電流が流れたときに発生する磁界を検出する複数の磁気抵抗効果素子と、を備えた電流センサにおいて、前記Ｕ字形状が、基部と、前記基部の両端側から延出した腕部と、からなり、前記複数の磁気抵抗効果素子が、前記Ｕ字形状と対向する側に配設され、前記複数の磁気抵抗効果素子の内、少なくとも１つが一方の前記腕部上に設けられるとともに、少なくとも１つが他方の前記腕部上に設けられ、前記一方の前記腕部上に設けられた前記磁気抵抗効果素子が、前記腕部の幅の中央より外側に配設されるとともに、前記他方の前記腕部上に設けられた前記磁気抵抗効果素子が、前記腕部の幅の中央より外側に配設され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、Ｕ字形状を有する電流路の腕部上に設けられた磁気抵抗効果素子のそれぞれが、腕部の幅の中央より外側に配設されているので、電流路の基部に流れる被測定電流により発生する誘導磁界、つまり磁気抵抗効果素子にとっての直交磁場から遠ざかる位置に、磁気抵抗効果素子が配設されることになる。このため、従来例のような構成で磁気抵抗効果素子を電流路の腕部の内側に配設する場合と比較して、磁気抵抗効果素子に悪影響を与える直交磁場の影響を小さくすることができる。このことにより、磁気抵抗効果素子を基部に近づけて配設しても測定精度が悪化することなく、しかも磁気抵抗効果素子を基部に近づけて配設することで、電流センサを小型にすることができる。

また、本発明の電流センサは、前記磁気抵抗効果素子が、前記電流路の前記Ｕ字形状と対向して配設された絶縁基板に搭載されていることを特徴としている。

これによれば、磁気抵抗効果素子が電流路の前記Ｕ字形状と対向して配設された絶縁基板に搭載されているので、電流路と絶縁基板とがＵ字形状の幅方向に相対的にずれたとしても、左右の磁気抵抗効果素子間の距離が一定のまま磁気抵抗効果素子と電流路との相対位置がずれるようになる。このため、磁気抵抗効果素子のそれぞれが、腕部の幅の中央より外側に配設されているので、腕部の幅の中央に磁気抵抗効果素子が配設される場合と比較して、磁気抵抗効果素子の配設位置のずれ（変動）に対して、それぞれ磁気抵抗効果素子からの出力差の変動を抑えることができる。このことにより、より正確に電流値を測定することができる。

また、本発明の電流センサは、前記磁気抵抗効果素子と前記電流路とを囲う磁気シールド部材を備えたことを特徴としている。

これによれば、磁気抵抗効果素子と電流路とを囲う磁気シールド部材を備えたので、最も磁気抵抗効果素子の感度に影響を及ぼす磁気抵抗効果素子の感度軸方向から入る外部磁界に対して、磁気抵抗効果素子への外部磁界の影響を低減することができる。このことにより、より正確に電流値を測定することができる。

本発明の電流センサは、Ｕ字形状を有する電流路の腕部上に設けられた磁気抵抗効果素子のそれぞれが、腕部の幅の中央より外側に配設されているので、電流路の基部に流れる被測定電流により発生する誘導磁界、つまり磁気抵抗効果素子にとっての直交磁場から遠ざかる位置に、磁気抵抗効果素子が配設されることになる。このため、従来例のような構成で磁気抵抗効果素子を電流路の腕部の内側に配設する場合と比較して、磁気抵抗効果素子に悪影響を与える直交磁場の影響を小さくすることができる。このことにより、磁気抵抗効果素子を基部に近づけて配設しても測定精度が悪化することなく、しかも磁気抵抗効果素子を基部に近づけて配設することで、電流センサを小型にすることができる。

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側から見た上面図である。 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２の一部を省略した上面図である。 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２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構成図であって、電流路と磁気抵抗効果素子とを示した平面図である。 本発明の第１実施形態の電流センサを説明する構成図であって、図４における磁気シールド部材と外部磁界との関係の一例を示した断面図である。 電流路と磁気抵抗効果素子との相対位置ズレにおける関係を説明する模式図であって、図７Ａは、本発明の第１実施形態の電流センサの場合の図であり、図７Ｂは、比較例の図である。 従来例の電流センサを説明する図であって、Ｕ字形状を有する導体（電流路）の概略構成と２つの磁気抵抗効果素子を示す平面図である。

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１に示すＺ１側から見た上面図である。なお、説明を容易にするため、上ケース１１Ａは省略している。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２の磁気シールド部材１５の一部を省略した上面図である。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２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１０１を説明する構成図であって、電流路１２と磁気抵抗効果素子１３とを示した平面図である。

本発明の第１実施形態の電流センサ１０１は、図１ないし図３に示すように、Ｕ字形状を有する電流路１２と、電流路１２に電流が流れたときに発生する磁界を検出する複数の磁気抵抗効果素子１３と、複数の磁気抵抗効果素子１３を搭載する絶縁基板１９と、電流路１２と磁気抵抗効果素子１３とを囲う磁気シールド部材１５と、を備えて構成される。他に、電流センサ１０１には、複数の磁気抵抗効果素子１３間を接続する回路パターン（図示していない）と、電流路１２を位置決めして支持する支持部材５２と、電流路１２、磁気抵抗効果素子１３、磁気シールド部材１５、絶縁基板１９及び支持部材５２を収容する筐体１１と、が設けられている。

電流路１２は、銅（Ｃｕ）等の導電性の良い材質を用い、図１ないし図３に示すように、Ｕ字形状を一部に有しており、このＵ字形状は、基部１２ｋと、基部１２ｋの両端側から延出した左右の腕部１２ａ、１２ｂと、から構成されている。さらに、腕部１２ａ、１２ｂの先端側には、腕部１２ａ、１２ｂに連続して、左右の連結部１７ａ、１７ｂがＵ字形状の縦方向（図１に示すＹ方向）に向けて形成されている。そして、この左右の連結部１７ａ、１７ｂの端部には、図５に示す被測定電流路（測定したい電流路）ＣＢ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ＣＢへの接続及び固定は、図示はしていないが、図５に示す被測定電流路ＣＢ側の穴ＣＢｈと、図１ないし図３に示す電流路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、電流センサ１０１が組み立てられた際には、図１ないし図３に示す支持部材５２の上方側（図１に示すＺ１側）に配置され、図４に示すように、支持部材５２に載置される。その際に、図１ないし図３に示すように、電流路１２の連結部１７ａ、１７ｂのそれぞれの外側に形成された傾斜部１２ｍと、支持部材５２の一方側端部の左右に形成された立設部５２ｒに設けられた傾斜壁５２ｋとを当接させている。更に、電流路１２のＵ字形状の幅方向（図２に示すＸ方向）の外側端面１２ｔと、支持部材５２の他方側端部の左右に形成された立設部５２ｓとを対向させているとともに、支持部材５２の突設部５２ｔを電流路１２のスリット部１２ｓに嵌め込んでいる。これにより、電流路１２の位置決めを正確に行なうことができる。

また、支持部材５２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）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）等の合成樹脂材料を用いている。合成樹脂材料を用いているので、射出成形等で、容易に作製することができる。

磁気抵抗効果素子１３は、電流路１２に電流が流れたときに発生する磁界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)素子と言う）を用い、図１ないし図３に示すように、２つ配設されている。そして、この２つの磁気抵抗効果素子１３（１３Ａ、１３Ｂ）は、ＧＭＲ素子をシリコン基板上に作製した後、ＧＭＲ素子を切り出してチップを作り、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１４ｒ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、磁気センサパッケージ１４としている。なお、このＧＭＲ素子は、磁界の変化に応じてＧＭＲ素子における抵抗値が変化する性質を有しているので、この抵抗値の変化から電流路１２に流れる被測定電流を算出することにより、電流路１２に流れる被測定電流を測定することができる。

また、磁気抵抗効果素子１３は、リード端子１４ｒと回路パターン（図示していない）とがはんだ付けされ、電流路１２のＵ字形状のＵ字形状部と対向して配設された絶縁基板１９に搭載されている。そして、電流路１２と絶縁基板１９とが配設された際に、図２ないし図４に示すように、一方の磁気抵抗効果素子１３Ａが一方の腕部１２ａ上に設けられるとともに、他方の磁気抵抗効果素子１３Ｂが他方の腕部１２ｂ上に設けられるようになる。更に、一方の腕部１２ａ上に設けられた磁気抵抗効果素子１３Ａが、腕部１２ａの幅ＷＤの中央、具体的には、図２ないし図４に示す幅ＷＤの中央線ＷＣＡより外側に配設されるようになるとともに、他方の腕部１２ｂ上に設けられた磁気抵抗効果素子１３Ｂが、腕部１２ｂの幅ＷＤの中央、具体的には、図２ないし図４に示す幅ＷＤの中央線ＷＣＢより外側に配設されるようになる。なお、ここで言う外側とは、隣の腕部より離れる側を言う。

また、図５に示すように、一方の磁気抵抗効果素子１３Ａと他方の磁気抵抗効果素子１３Ｂの感度軸方向ＫＤが、同じ方向（図５では、Ｘ２方向）を向いて配設されているとともに、一方の磁気抵抗効果素子１３Ａと他方の磁気抵抗効果素子１３Ｂの感度影響軸方向ＥＤが、同じ方向（図５では、Ｙ１方向）を向いて配設されている。そして、本発明の第１実施形態の電流センサ１０１は、一方の磁気抵抗効果素子１３Ａと他方の磁気抵抗効果素子１３Ｂとで、被測定電流路（測定したい電流路）ＣＢに流れる被測定電流ＳＣの電流値を測定可能である。なお、本発明の第１実施形態では、感度影響軸方向ＥＤが、磁気抵抗効果素子１３にかけられたバイアスの方向になっている。また、感度軸方向ＫＤと感度影響軸方向ＥＤとのなす角が９０°の場合について説明したが、９０°に限るものではない。

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、回路を構成するための回路パターンを形成している。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。

磁気シールド部材１５は、扁平状の磁性粉末を含有した合成樹脂材を用い、図１及び図４に示すように、上面１５ａ、底面１５ｂ、左右の側面１５ｓ、１５ｔで構成された、矩形の筒状に成形され、図２及び図３に示すように、磁気抵抗効果素子１３と電流路１２とを囲うようにして組み込まれている。また、電流路１２の左右の腕部１２ａ、１２ｂ全体を覆うようにして配設されている。なお、本発明の第１実施形態では、矩形の筒状に好適に形成したが、この形状に限るわけではなく、例えば、断面が円形状や楕円形状であっても良い。また、磁性粉末を含有した合成樹脂材を用いたが、これに限るわけではなく、例えば、磁性を有した金属板であっても良い。

また、磁気シールド部材１５の作製は、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）等の合成樹脂に、扁平状の磁性粉末を分散させ、射出成形等によって容易に行われる。

この磁気シールド部材１５のシールド効果について簡単に説明する。図６は、本発明の第１実施形態の電流センサ１０１を説明する構成図であって、図４における磁気シールド部材１５と外部磁界ＭＸとの関係の一例を示した断面図である。

図６に示すように、最も磁気抵抗効果素子１３（１３Ａ、１３Ｂ）の感度に影響を及ぼす磁気抵抗効果素子１３（１３Ａ、１３Ｂ）の感度軸方向ＫＤ（図６に示すＸ方向で、矢印の向きはプラスの向きを示している）から入る外部磁界ＭＸに対して、この磁気シールド部材１５が磁路として作用するので、磁気抵抗効果素子１３への外部磁界ＭＸの影響を低減することができる。このことにより、より正確に電流値を測定することができる。なお、図６では、Ｘ１方向から入るように外部磁界ＭＸを示しているが、Ｘ２方向から入る外部磁界ＭＸに対して同様のことが言える。

また、磁気シールド部材１５は、複数の扁平状の磁性粉末の長手方向が磁気シールド部材１５を形成している各面における面方向（厚み方向に直交する方向）に揃えた形で並べるように配向させている。具体的には、上面１５ａ及び底面１５ｂは、図６に示すＸ方向に対向させ、左右の側面１５ｓ、１５ｔは、図６に示すＺ方向に対向させている。これにより、外部磁界ＭＸが磁気シールド部材１５内を通過し易くなり、磁気シールド効果がより高められている。

筐体１１は、図１ないし図４に示すように、箱状に形成された上ケース１１Ａと、底面と底面の両端から延設された側面とでＵ字状に形成された下ケース１１Ｄと、から構成され、電流路１２と磁気シールド部材１５と磁気センサパッケージ１４が搭載された絶縁基板１９と磁気シールド部材１５と支持部材５２とを、上ケース１１Ａと下ケース１１Ｄとで挟むようにして収容している。また、図２及び図３に示すように、電流路１２の一部と支持部材５２の一部が筐体１１からはみ出して収容されている。また、筐体１１も支持部材５２と同様に、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）等の合成樹脂材料を用いて、射出成形等で作製している。

以上のように構成された電流センサ１０１が被測定電流路（測定したい電流路）ＣＢに接続され、Ｕ字形状を有する電流路１２に被測定電流ＳＣが印加されると、図５に示すように、誘導磁界Ｍ１が発生する。そして、電流路１２の腕部１２ａ、１２ｂ上に設けられた磁気抵抗効果素子１３のそれぞれが、Ｘ方向の誘導磁界Ｍ１を検出することができるようになる。この際に、電流路１２の基部１２ｋに流れる被測定電流ＳＣ（図５中では、ＳＣｋ）により発生する誘導磁界Ｍ１（図５中では、Ｍｃ１）、つまり磁気抵抗効果素子１３（１３Ａ、１３Ｂ）にとっての直交磁場が、磁気抵抗効果素子１３（１３Ａ、１３Ｂ）の感度影響軸方向ＥＤと重なるので、この直交磁場の影響を受け易くなる。

しかしながら、本発明の電流センサ１０１は、Ｕ字形状を有する電流路１２の腕部１２ａ、１２ｂ上に設けられた磁気抵抗効果素子１３のそれぞれが、腕部１２ａ、１２ｂの幅ＷＤの中央より外側に配設されているので、電流路１２の基部１２ｋに流れる被測定電流ＳＣにより発生する誘導磁界Ｍ１（Ｍｃ１）、つまり磁気抵抗効果素子１３にとっての直交磁場から遠ざかる位置に、磁気抵抗効果素子１３が配設されることになる。このため、従来例のような構成で磁気抵抗効果素子１３を腕部１２ａ、１２ｂの内側に配設する場合と比較して、磁気抵抗効果素子１３に悪影響を与える直交磁場の影響を小さくすることができる。このことにより、磁気抵抗効果素子１３を基部１２ｋに近づけて配設しても測定精度が悪化することなく、しかも磁気抵抗効果素子１３を基部１２ｋに近づけて配設することで電流センサ１０１を小型にすることができる。

また、磁気抵抗効果素子１３が電流路１２の中央部分から外にずれて、誘導磁界Ｍ１が弱まる位置に配設されるが、磁気抵抗効果を利用していないホール素子と比較して感度が高い磁気抵抗効果素子１３を用いているので、測定精度に問題が無く測定することができる。一方、磁気抵抗効果素子１３は、直交磁場の影響を受けやすいが、本発明の電流センサ１０１の構成を取ることで、直交磁場の影響を受けにくくすることができ、測定精度の悪化を防止することができる。

また、磁気抵抗効果素子１３が電流路１２と対向して配設された絶縁基板１９に搭載されているので、電流路１２と絶縁基板１９とがＵ字形状の幅方向（図３に示すＸ方向）に相対的にずれたとしても、左右の磁気抵抗効果素子１３（１３Ａ、１３Ｂ）間の距離が一定のまま磁気抵抗効果素子１３（１３Ａ、１３Ｂ）と電流路１２との相対位置がずれるようになる。図７は、電流路１２と磁気抵抗効果素子１３との相対位置ズレにおける関係を説明する模式図であって、図７Ａは、本発明の第１実施形態の電流センサ１０１の場合の図であり、図７Ｂは、比較例の図である。横軸は、電流路１２の幅ＷＤでの位置（幅方向の位置）を示し、縦軸は、電流路１２上の誘導磁界Ｍ１の強さを示している。また、図７Ａに示す本発明の第１実施形態の電流センサ１０１は、磁気抵抗効果素子１３のそれぞれが、腕部１２ａ、１２ｂの幅ＷＤの中央より外側に配設されている場合を示し、図７Ｂに示す比較例は、磁気抵抗効果素子１３のそれぞれが、腕部１２ａ、１２ｂの幅ＷＤの中央に配設されている場合を示している。

図７Ａに示すように、本発明の第１実施形態の電流センサ１０１では、電流路１２と絶縁基板１９とが図７Ａに示すＰ分だけ左にずれた場合、それぞれの磁気抵抗効果素子１３が受ける誘導磁界Ｍ１の差である、元の差ＡＡとずれた後の差ＢＢとの差が、少し生じている。一方、図７Ｂに示すように、比較例では、電流路１２と絶縁基板１９とが図７Ｂに示すＰ分だけ左にずれた場合、それぞれの磁気抵抗効果素子１３が受ける誘導磁界Ｍ１の差である、元の差ＣＣとずれた後の差ＤＤとの差が、本発明の第１実施形態の電流センサ１０１の結果と比較して、かなり大きくなっている。これは、比較例の場合、電流路１２上の誘導磁界Ｍ１が一番強い、腕部１２ａの幅ＷＤの中央（中央線ＷＣＡ）の位置及び腕部１２ｂの幅ＷＤの中央（中央線ＷＣＢ）の位置に、それぞれの磁気抵抗効果素子１３が配設されるので、その差は最大となるが、位置ずれが生じた際には、その分変化が大きいためである。

これにより、磁気抵抗効果素子１３のそれぞれが、腕部１２ａ、１２ｂの幅ＷＤの中央より外側に配設されているので、腕部１２ａ、１２ｂの幅ＷＤの中央に磁気抵抗効果素子１３（１３Ａ、１３Ｂ）が配設される場合と比較して、磁気抵抗効果素子１３（１３Ａ、１３Ｂ）の配設位置のずれ（変動）に対して、それぞれの磁気抵抗効果素子１３（１３Ａ、１３Ｂ）からの出力差の変動を抑えることができる。このことにより、より正確に電流値を測定することができる。

以上により、本発明の第１実施形態の電流センサ１０１は、Ｕ字形状を有する電流路１２の腕部１２ａ、１２ｂ上に設けられた磁気抵抗効果素子１３のそれぞれが、腕部１２ａ、１２ｂの幅ＷＤの中央より外側に配設されているので、電流路１２の基部１２ｋに流れる被測定電流ＳＣにより発生する誘導磁界Ｍ１（Ｍｃ１）、つまり磁気抵抗効果素子１３にとっての直交磁場から遠ざかる位置に、磁気抵抗効果素子１３が配設されることになる。このため、従来例のような構成で磁気抵抗効果素子１３を腕部１２ａ、１２ｂの内側に配設する場合と比較して、磁気抵抗効果素子１３に悪影響を与える直交磁場の影響を小さくすることができる。このことにより、磁気抵抗効果素子１３を基部１２ｋに近づけて配設しても測定精度が悪化することなく、しかも磁気抵抗効果素子１３を基部１２ｋに近づけて配設することで電流センサ１０１を小型にすることができる。

また、磁気抵抗効果素子１３が電流路１２のＵ字形状のＵ字形状部と対向して配設された絶縁基板１９に搭載されているので、電流路１２と絶縁基板１９とがＵ字形状の幅方向に相対的にずれたとしても、左右の磁気抵抗効果素子１３（１３Ａ、１３Ｂ）間の距離が一定のまま磁気抵抗効果素子１３（１３Ａ、１３Ｂ）と電流路１２との相対位置がずれるようになる。このため、磁気抵抗効果素子１３のそれぞれが、腕部１２ａ、１２ｂの幅ＷＤの中央より外側に配設されているので、腕部１２ａ、１２ｂの幅ＷＤの中央に磁気抵抗効果素子１３（１３Ａ、１３Ｂ）が配設される場合と比較して、磁気抵抗効果素子１３（１３Ａ、１３Ｂ）の配設位置のずれ（変動）に対して、それぞれ磁気抵抗効果素子１３（１３Ａ、１３Ｂ）からの出力差の変動を抑えることができる。このことにより、より正確に電流値を測定することができる。

また、磁気抵抗効果素子１３と電流路１２とを囲う磁気シールド部材１５を備えたので、最も磁気抵抗効果素子１３（１３Ａ、１３Ｂ）の感度に影響を及ぼす磁気抵抗効果素子１３（１３Ａ、１３Ｂ）の感度軸方向ＫＤから入る外部磁界ＭＸに対して、磁気抵抗効果素子１３への外部磁界ＭＸの影響を低減することができる。このことにより、より正確に電流値を測定することができる。

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＞
上記第１実施形態では、磁気抵抗効果素子１３を２つ設けた構成したが、磁気抵抗効果素子１３を４つ設けた構成、或いはそれ以上設けた構成でも良い。

＜変形例２＞
上記第１実施形態では、磁気シールド部材１５に磁性粉末を含有した合成樹脂材を用いた筒状の成形体を適用した構成にしたが、磁性粉末を含有しない合成樹脂材を用いた筒状の成形体に、扁平状磁性粉末をバインダーと溶剤に分散させ、塗布及び硬化することによって磁気シールド層を設ける構成であっても良い。その際には、筒状の成形体の内側の全面或いは外側の全面のいずれかに設けると良い。また、磁気シールド部材１５を用いなく、筐体１１の内側壁に磁気シールド層を設けるようにして、磁気シールド部材としても良い。

＜変形例３＞
上記第１実施形態では、電流路１２の断面形状が矩形の板状のタイプ、所謂バスバータイプを用いたが、断面形状が円形若しくは楕円形の電線のタイプの電流路を用いても良い。

＜変形例４＞
上記第１実施形態では、磁気抵抗効果素子１３を熱硬化性の合成樹脂でパッケージングして磁気センサパッケージ１４とし、絶縁基板１９に実装したが、磁気抵抗効果素子１３をそのまま絶縁基板１９に実装、所謂ベアチップ実装しても良い。

＜変形例５＞
上記第１実施形態では、磁気抵抗効果素子１３としてＧＭＲ素子を好適に用いたが、他に、ＭＲ(Magneto Resistive) 素子、ＡＭＲ(Anisotropic Magneto Resistive)素子、ＴＭＲ(Tunnel Magneto Resistive)素子等であっても良い。

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。

１２ 電流路
１２ａ、１２ｂ 腕部
１２ｋ 基部
１３、１３Ａ、１３Ｂ 磁気抵抗効果素子
１５ 磁気シールド部材
１９ 絶縁基板
１０１ 電流センサ
ＷＤ 幅

Claims (3)

1. Ｕ字形状を有する電流路と、前記電流路に被測定電流が流れたときに発生する磁界を検出する複数の磁気抵抗効果素子と、を備えた電流センサにおいて、
   前記Ｕ字形状は、基部と、前記基部の両端側から延出した腕部と、からなり、
   前記複数の磁気抵抗効果素子は、前記Ｕ字形状と対向する側に配設され、
   前記複数の磁気抵抗効果素子の内、少なくとも１つが一方の前記腕部上に設けられるとともに、少なくとも１つが他方の前記腕部上に設けられ、
   前記一方の前記腕部上に設けられた前記磁気抵抗効果素子が、前記腕部の幅の中央より外側に配設されるとともに、前記他方の前記腕部上に設けられた前記磁気抵抗効果素子が、前記腕部の幅の中央より外側に配設され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は、前記電流路の前記Ｕ字形状と対向して配設された絶縁基板に搭載さ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. 前記磁気抵抗効果素子と前記電流路とを囲う磁気シールド部材を備えた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。

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