JP2014134491A - 電流センサ - Google Patents

Abstract

【課題】電線の取り付け位置に起因する電流測定精度のばらつきを抑制可能な電流センサを提供すること。
【解決手段】電線（５）を挿通する挿通孔（Ｈ１）が設けられた基板（１１）と、挿通孔を囲むように基板に配置された複数の磁電変換素子（１２）と、挿通孔に電線を固定する固定部材（１６）と、を備え、固定部材は、隣り合う２個の磁電変換素子の配置点（Ｐ１，Ｐ２）のそれぞれと挿通孔内の基準点（Ｏ）とを通る２本の直線（Ｌ１，Ｌ２）のなす角度の４分の１の角度で２本の直線の一方が他方に向けて基準点を支点として回転されてなる基準直線（Ｌ３，Ｌ４）上に、電線の中心点（Ｏ２）が位置付けられるように電線を固定することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、被測定電流によって生じる誘導磁界に基づいて電流値を算出可能な電流センサに関する。

電気自動車やハイブリッドカーなどにおけるモータ駆動技術の分野では、比較的大きな電流が取り扱われるため、大電流を非接触で測定可能な電流センサが求められている。このような電流センサとして、被測定電流によって生じる磁界の変化を複数の磁電変換素子で検出する電流センサが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載される電流センサは、電線を挿入される挿通孔の設けられた基板と、この挿通孔の周囲を囲むように所定の間隔で配置された４個の磁電変換素子とを備えている。この電流センサにおいては、挿通孔に挿入された電線を流れる被測定電流からの誘導磁界に応じて各磁電変換素子から信号が出力される。この出力信号の合計値に基づいて、被測定電流の電流値は算出される。

特開２００６−３２２７０６号公報

ところで、電流センサに対する電線の取り付け位置が理想的な取り付け位置からずれると、磁電変換素子の受ける磁界は変動して電流測定精度は低下してしまう。この現象は、電線を囲むように複数の磁電変換素子が配置された特許文献１の電流センサでも同様に発生する。このため、例えば、特許文献１に記載される電流センサにおいて、挿通孔より径の小さな電線を用いる場合などには、電流センサに対する電線の取り付け位置にばらつきが生じ易くなって、目的とする電流測定精度を得ることができなくなる恐れがあった。

このような電流センサにおいて、電線の取り付け位置のばらつきに起因する電流測定精度の低下を防ぐには、挿通孔の周囲に配置される磁電変換素子を増やして電線の位置ずれに対する許容度を高めれば良い。しかしながら、この方法は、多数の磁電変換素子を必要とするので、製造に係るコストや電流センサのサイズの制約などから現実的ではないという問題がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、電線の取り付け位置に起因する電流測定精度の低下を抑制可能な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、電線を挿通する挿通孔が設けられた基板と、前記挿通孔を囲むように前記基板に配置された複数の磁電変換素子と、前記挿通孔に前記電線を固定する固定部材と、を備え、前記固定部材は、隣り合う２個の前記磁電変換素子の配置点のそれぞれと前記挿通孔内の基準点とを通る２本の直線のなす角度の４分の１の角度で前記２本の直線の一方が他方に向けて前記基準点を支点として回転されてなる基準直線上に、前記電線の中心点が位置付けられるように前記電線を固定することを特徴とする。

この構成によれば、電線は、隣り合う２個の磁電変換素子の配置点のそれぞれと基準点とを通る２本の直線のなす角度の４分の１の角度方向に延びる基準直線に沿って固定されるので、電線の取り付け位置に起因する電流センサの出力変動を小さくして電流測定精度の低下を抑制できる。

本発明の電流センサにおいて、前記基準点は、３個以上の前記磁電変換素子の配置点から距離の等しい点でも良い。また、前記基準点は、前記挿通孔の中心点でも良い。

本発明の電流センサにおいて、偶数個の前記磁電変換素子を備えることが好ましい。この構成によれば、磁電変換素子の出力のバランスを取り易くなるので、電流測定精度のばらつきをより容易に抑制できる。

本発明の電流センサにおいて、前記複数の磁電変換素子は、等間隔に配置されることが好ましい。この構成によれば、磁電変換素子の出力のバランスを取り易くなるので、電流測定精度のばらつきをより容易に抑制できる。

本発明の電流センサは、４個の前記磁電変換素子を備え、前記２本の直線のなす角度の４分の１の角度は、２２．５度であっても良い。また、６個の前記磁電変換素子を備え、前記２本の直線のなす角度の４分の１の角度は、１５度であっても良い。また、８個の前記磁電変換素子を備え、前記２本の直線のなす角度の４分の１の角度は、１１．２５度であっても良い。

本発明の電流センサにおいて、前記基板を収容する筐体を備え、前記固定部材は、前記筐体に固定される結束バンドであることが好ましい。この構成によれば、結束バンドにより、電流センサに対して電線を適切な位置に固定できる。

本発明の電流センサにおいて、前記挿通孔は、前記基準直線上に角部を有することが好ましい。この構成によれば、基準直線上に角部を有する挿通孔の形状で電線をガイドして適切な位置に固定できる。

本発明によれば、電線の取り付け位置に起因する電流測定精度の低下を抑制可能な電流センサを提供できる。

実施の形態１に係る電流センサの構成例を示す模式図である。 実施の形態１に係る電流センサの構成例を示す機能ブロック図である。 実施の形態１に係る電流センサにおいて、電線の取り付け位置と電流センサの出力との関係を説明するための図である。 電線を取り付けるための取り付け構造を含む電流センサの外観形状を示す斜視図である。 電線を取り付けられた状態の電流センサの外観形状を示す平面図である。 実施の形態２に係る電流センサの構成例を示す模式図である。 実施の形態２に係る電流センサにおいて、電線の取り付け位置と電流センサの出力との関係を説明するための図である。 実施の形態３に係る電流センサの構成例を示す模式図である。 実施の形態３に係る電流センサにおいて、電線の取り付け位置と電流センサの出力との関係を説明するための図である。 実施の形態４に係る電流センサの構成例を示す模式図である。

非接触で電流を測定する電流センサでは、電線と電流センサとの位置関係がずれると電流測定精度は大きく低下してしまう。電流センサ内の磁電変換素子が受ける誘導磁界の強さは、誘導磁界の発生源である被測定電流からの距離に依存するためである。磁電変換素子と電線との距離が小さくなれば磁電変換素子の受ける誘導磁界は強くなるので、実際の測定値は理想的な測定値（理想値）に対して正方向にずれる。一方、磁電変換素子と電線との距離が大きくなれば磁電変換素子の受ける誘導磁界は弱くなるので、実際の測定値は理想値に対して負方向にずれる。

これは、複数の磁電変換素子が電線を囲むように配置される電流センサにおいても同様である。すなわち、理想値の得られる基準点から、ある磁電変換素子に向かって電線が移動されると、実際の測定値は理想値から正方向にずれる。一方、隣り合う２個の磁電変換素子の中間点に向かって電線が移動されると、実際の測定値は理想値から負方向にずれる。

本発明者はこの点に着目し、複数の磁電変換素子が電線を囲むように配置される電流センサにおいて、電線の取り付け位置を、正負のずれが相殺される方向に制限すれば、電線の取り付け位置がばらついたとしても、実際の測定値と理想値とのずれを小さく抑えることができるのではないかと考えた。そして、この着想に基づき本発明を完成させた。すなわち、本発明の骨子は、隣り合う２個の磁電変換素子の中間点に向かう方向と、２個の磁電変換素子の一方に向かう方向との間の方向に電線の取り付け位置を制限することである。言い換えれば、隣り合う２個の磁電変換素子の配置点のそれぞれと基準点とを通る２本の直線のなす角度の４分の１の角度方向に延びる基準直線上に電線の取り付け位置を制限することである。

ここで、基準点とは、理想的な測定値の得られる位置をいい、例えば、３個以上の磁電変換素子の配置点から距離の等しい点である。基準直線の延びる４分の１の角度方向とは、厳密に２本の直線のなす角度の４分の１の角度方向である必要はなく、十分な効果を得ることのできる±１２分の１の角度程度の誤差範囲は許容される。４分の１の角度方向から１２分の１の角度程度ずれても、電線のずれによる電流測定値の変動量を最大値の半分以下にできる。以下、実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態に係る電流センサ１の構成例を示す模式図である。なお、図１では、説明の便宜上、電流センサ１の構成の一部のみを示している。図１に示すように、電流センサ１は、略平坦な主面Ｓ１を有する基板１１を備えている。基板１１には、主面Ｓ１に開口部を有し、電線５の挿通される挿通孔Ｈ１が設けられている。主面Ｓ１には、挿通孔Ｈ１を囲むように４個の磁電変換素子１２（１２ａ〜１２ｄ）が配置されている。なお、特に言及しない場合、各構成要素の配置などは、主面Ｓ１に対して垂直な方向から見た状態で説明する。

基板１１は、各種の電子部品を実装可能なプリント基板であり、主面Ｓ１には、後述する接続関係を満たす複数の配線（不図示）が設けられている。基板１１に設けられた挿通孔Ｈ１は、略円形の外周形状を有している。なお、本実施の形態では、略円形の挿通孔Ｈ１を設けた矩形状の基板１１を示しているが、基板１１の構成は特に限定されない。例えば、基板１１は、挿通孔Ｈ１の一部を開放するように切り欠かれていても良い。また、基板１１は、矩形状でなくても良く、挿通孔Ｈ１は、略円形でなくても良い。

４個の磁電変換素子１２は、略円形の挿通孔Ｈ１を囲むように互いに略等間隔に配置されている。具体的には、４個の磁電変換素子１２は、それぞれ、円Ｃ１に沿って略等間隔に配置されている。円Ｃ１の中心点は、挿通孔Ｈ１の中心点Ｏ１と一致している。すなわち、４個の磁電変換素子１２は、いずれも中心点Ｏ１から等しい距離に配置されている。ただし、磁電変換素子１２の数及び配置点は特に限定されない。磁電変換素子１２は、少なくとも挿通孔Ｈ１に挿通される電線５を囲むように配置されていれば良い。なお、磁電変換素子１２としては、例えば、磁気抵抗効果素子やホール素子などを用いることができる。

図２は、本実施の形態に係る電流センサ１の構成例を示す機能ブロック図である。図２に示すように、磁電変換素子１２ａ，１２ｂは互いに接続されており、電線５を流れる被測定電流に応じて第１のセンサ出力信号Ｏｕｔ１が得られるようになっている。また、磁電変換素子１２ｃ，１２ｄは互いに接続されており、電線５を流れる被測定電流に応じて第２のセンサ出力信号Ｏｕｔ２が得られるようになっている。

磁電変換素子１２ａ，１２ｂと、磁電変換素子１２ｃ，１２ｄとは、演算回路である差動アンプ１３の２個の入力端にそれぞれ接続されている。このため、４個の磁電変換素子１２からの２系統のセンサ出力信号（第１のセンサ出力信号Ｏｕｔ１、第２のセンサ出力信号Ｏｕｔ２）は、差動アンプ１３にそれぞれ入力される。差動アンプ１３は、２系統のセンサ出力信号を差動演算して電流センサ１の出力信号Ｏｕｔを生成する。生成された電流センサ１の出力信号Ｏｕｔは、差動アンプの出力端から外部に出力される。

このように構成された電流センサ１において、電線５の取り付け位置が理想的な取り付け位置である中心点Ｏ１からずれると、電流測定精度は低下してしまうことがある。図３は、電線５の取り付け位置と電流センサ１の出力との関係を説明するための図であり、図３Ａは、電流センサ１を想定したシミュレーションモデルを示し、図３Ｂは、そのシミュレーション結果を示す。ここでは、図３Ａに示すように、各磁電変換素子１２からの距離が等しい点（挿通孔Ｈ１の中心点Ｏ１）を、電線５の取り付け位置の基準点Ｏとして、電線５の位置ずれ方向及び位置ずれ量と電流センサ１の出力変動との関係をシミュレーションした。基準点Ｏから各磁電変換素子１２までの距離は１０ｍｍとした。位置ずれ方向は、図３Ａに示すＸ軸となす角度で表した。

図３Ｂに示すように、基準点ＯからＸ軸方向（Ｘ軸となす角度が０度の方向）に向かって電線５がずれる場合、すなわち、磁電変換素子１２ａと磁電変換素子１２ｂとの中間点に向かって電線５がずれる場合、位置ずれ量が大きくなると、出力は負方向に変動する。一方で、Ｘ軸と４５度の角度をなす方向に向かって電線５がずれる場合、すなわち、磁電変換素子１２ａに向かって電線５がずれる場合、位置ずれ量が大きくなると、出力は正方向に変動する。このような出力変動が起こるのは、電流センサ１の出力信号Ｏｕｔにおいて、電線５に近い磁電変換素子１２の影響が強く表れるためである。

そこで、本実施の形態の電流センサ１では、出力の負方向の変動と正方向の変動とが相殺されるような方向に電線５の取り付け位置を制限する。具体的には、隣り合う２個の磁電変換素子１２ａ，１２ｂの配置点Ｐ１，Ｐ２のそれぞれと基準点Ｏとを通る２本の直線Ｌ１，Ｌ２のなす角度の４分の１の角度方向に延びる基準直線Ｌ３，Ｌ４上に電線を固定する。この４分の１の角度方向は、図３に示すモデルにおいてＸ軸と２２．５度の角度をなす方向に相当する。図３Ｂに示すように、２２．５度の角度方向に沿って電線５がずれても、電流センサ１の出力は殆ど変化しない。よって、電線５の取り付け位置をこの方向に延びる基準直線Ｌ３，Ｌ４上に制限すれば、電流測定精度の低下を抑制できる。

すなわち、本実施の形態の電流センサ１では、図１に示すように、隣り合う２個の磁電変換素子１２ａ，１２ｂの配置点Ｐ１，Ｐ２のそれぞれと挿通孔Ｈ１の中心点Ｏ１（基準点Ｏ）とを通る２本の直線Ｌ１，Ｌ２のなす角度（９０度）の４分の１の角度（２２．５度）で、直線Ｌ１を直線Ｌ２に向けて中心点Ｏ１を支点に回転させてなる基準直線Ｌ３上、又は、直線Ｌ２を直線Ｌ１に向けて中心点Ｏ１を支点に回転させてなる基準直線Ｌ４上に、電線５の中心点Ｏ２が位置付けられるように電線５を固定する。

図４は、電線５を取り付けるための取り付け構造を含む電流センサ１の外観形状を示す斜視図であり、図５は、電線５を取り付けられた状態の電流センサ１の外観形状を示す平面図である。図４及び図５に示すように、電流センサ１は、基板１１を収容する筐体１４（１４ａ，１４ｂ）を備えている。筐体１４には、基板１１の挿通孔Ｈ１に対応する位置に略円形の挿通孔Ｈ２が設けられている。挿通孔Ｈ２の径は、挿通孔Ｈ１の径と略等しくなっている。この挿通孔Ｈ２には、被測定電流の流れる電線５が挿通される。

挿通孔Ｈ２の外周近傍には、筐体１４ａの主面Ｓ２から外向きに突出された柱状部１５が設けられている。柱状部１５は、挿通孔Ｈ２と等しい曲率で湾曲された湾曲側面１５ａを有している。この湾曲側面１５ａは、挿通孔Ｈ２の外周と接するように形成されており、挿通孔Ｈ２に挿通された電線５が当接される。また、柱状部１５は、湾曲側面１５ａに隣接する側面１５ｂ，１５ｃを有している。側面１５ｂ，１５ｃには、柱状部１５を貫通する貫通孔Ｈ３の開口部が形成されている。

図５に示すように、挿通孔Ｈ２に電線５が挿通された状態で、柱状部１５の貫通孔Ｈ３（図５において不図示、図４参照）には、電線５の取り付け位置を制限するための結束バンド（固定部材）１６が挿通される。結束バンド１６は、湾曲側面１５ａに対して電線５を押しつけるように貫通孔Ｈ３に留められている。このように、電線５を、結束バンド１６で湾曲側面１５ａに押し付けるように固定することで、電線５の取り付け位置を制限できる。

具体的には、電線５は、結束バンド１６による押し付け方向に応じて決定される直線Ｌ５に沿って中心点Ｏ２が位置付けられるように固定される。このため、直線Ｌ５と、上述した基準直線Ｌ３，Ｌ４とを一致させるように結束バンド１６による押し付け方向を設定することで、中心点Ｏ２を基準直線Ｌ３，Ｌ４に沿って位置付けるように電線５を固定できる。なお、直線Ｌ５上における中心点Ｏ２の位置は、円柱状の電線５の径に応じて決定される。

以上のように、本実施の形態の電流センサ１では、結束バンド（固定部材）１６によって、隣り合う２個の磁電変換素子１２ａ，１２ｂの配置点Ｐ１，Ｐ２のそれぞれと挿通孔Ｈ１内の中心点Ｏ１（基準点Ｏ）とを通る２本の直線Ｌ１，Ｌ２のなす角度の４分の１の角度で２本の直線Ｌ１，Ｌ２の一方が他方に向けて中心点Ｏ１（基準点Ｏ）を支点として回転されてなる基準直線Ｌ３，Ｌ４上に、電線５の中心点Ｏ２が位置付けられるように電線５を固定するので、電線５の取り付け位置に起因する電流センサ１の出力変動を小さくして電流測定精度の低下を抑制できる。

本実施の形態に係る構成は、他の実施の形態に係る構成と適宜組み合わせて実施することができる。

（実施の形態２）
本実施の形態では、上記実施の形態とは異なる構成の電流センサ２について説明する。図６は、本実施の形態に係る電流センサ２の構成例を示す模式図である。なお、電流センサ２の構成の多くは、電流センサ１の構成と共通している。このため、電流センサ１と共通する構成についての詳細な説明は省略する。

図６に示すように、本実施の形態の電流センサ２は、挿通孔Ｈ１を囲む６個の磁電変換素子２２（２２ａ〜２２ｆ）を備えている。６個の磁電変換素子２２は、それぞれ、円Ｃ２に沿って略等間隔に配置されている。円Ｃ２の中心点は、挿通孔Ｈ１の中心点Ｏ１と一致している。

本実施の形態の電流センサ２においても、出力の負方向の変動と正方向の変動とが相殺されるような方向に電線５の取り付け位置を制限する。図７は、電線５の取り付け位置と電流センサ１の出力との関係を説明するための図であり、図７Ａは、電流センサ２を想定したシミュレーションモデルを示し、図７Ｂは、そのシミュレーション結果を示す。ここでは、図７Ａに示すように、各磁電変換素子２２からの距離が等しい点（挿通孔Ｈ１の中心点Ｏ１）を、電線５の取り付け位置の基準点Ｏとして、電線５の位置ずれ方向及び位置ずれ量と電流センサ２の出力変動との関係をシミュレーションした。基準点Ｏから各磁電変換素子２２までの距離は１０ｍｍとした。位置ずれ方向は、図７Ａに示すＸ軸となす角度で表した。

図７Ｂに示すように、基準点ＯからＸ軸方向（Ｘ軸となす角度が０度の方向）に向かって電線５がずれる場合、すなわち、磁電変換素子２２ｂに向かって電線５がずれる場合、位置ずれ量が大きくなると、出力は正方向に変動する。一方で、Ｘ軸と３０度の角度をなす方向に向かって電線５がずれる場合、すなわち、磁電変換素子２２ａと磁電変換素子２２ｂとの中間点に向かって電線５がずれる場合、位置ずれ量が大きくなると、出力は負方向に変動する。これらに対し、Ｘ軸と１５度の角度をなす方向に向かって電線５がずれる場合、すなわち、２個の磁電変換素子２２ａ，２２ｂの配置点Ｐ１，Ｐ２のそれぞれと基準点Ｏとを通る２本の直線Ｌ１，Ｌ２のなす角度の４分の１の角度方向に向かって電線５がずれる場合、出力は殆ど変動しない。

このように、６個の磁電変換素子２２を備える本実施の形態の電流センサ２においても、電線５を、隣り合う２個の磁電変換素子２２ａ，２２ｂの配置点Ｐ１，Ｐ２のそれぞれと挿通孔Ｈ１内の中心点Ｏ１（基準点Ｏ）とを通る２本の直線Ｌ１，Ｌ２のなす角度の４分の１の角度方向に延びる基準直線Ｌ３，Ｌ４上に固定することで、電線５の取り付け位置に起因する電流センサ２の出力変動を小さくして電流測定精度の低下を抑制できる。

本実施の形態に係る構成は、他の実施の形態に係る構成と適宜組み合わせて実施することができる。

（実施の形態３）
本実施の形態では、上記実施の形態とは異なる構成の電流センサ３について説明する。図８は、本実施の形態に係る電流センサ３の構成例を示す模式図である。なお、電流センサ３の構成の多くは、電流センサ１の構成と共通している。このため、電流センサ１と共通する構成についての詳細な説明は省略する。

図８に示すように、本実施の形態の電流センサ３は、挿通孔Ｈ１を囲む８個の磁電変換素子３２（３２ａ〜３２ｈ）を備えている。８個の磁電変換素子３２は、それぞれ、円Ｃ３に沿って略等間隔に配置されている。円Ｃ３の中心点は、挿通孔Ｈ１の中心点Ｏ１と一致している。

本実施の形態の電流センサ３においても、出力の負方向の変動と正方向の変動とが相殺されるような方向に電線５の取り付け位置を制限する。図９は、電線５の取り付け位置と電流センサ１の出力との関係を説明するための図であり、図９Ａは、電流センサ３を想定したシミュレーションモデルを示し、図９Ｂは、そのシミュレーション結果を示す。ここでは、図９Ａに示すように、各磁電変換素子３２からの距離が等しい点（挿通孔Ｈ１の中心点Ｏ１）を、電線５の取り付け位置の基準点Ｏとして、電線５の位置ずれ方向及び位置ずれ量と電流センサ３の出力変動との関係をシミュレーションした。基準点Ｏから各磁電変換素子３２までの距離は１０ｍｍとした。位置ずれ方向は、図９Ａに示すＸ軸となす角度で表した。

図９Ｂに示すように、基準点ＯからＸ軸方向（Ｘ軸となす角度が０度の方向）に向かって電線５がずれる場合、すなわち、磁電変換素子３２ａと磁電変換素子３２ｂとの中間点に向かって電線５がずれる場合、位置ずれ量が大きくなると、出力は負方向に変動する。一方で、Ｘ軸と２２．５度の角度をなす方向に向かって電線５がずれる場合、すなわち、磁電変換素子３２ａに向かって電線５がずれる場合、位置ずれ量が大きくなると、出力は正方向に変動する。これらに対し、Ｘ軸と１１．２５度の角度をなす方向に向かって電線５がずれる場合、すなわち、２個の磁電変換素子３２ａ，３２ｂの配置点Ｐ１，Ｐ２のそれぞれと基準点Ｏとを通る２本の直線Ｌ１，Ｌ２のなす角度の４分の１の角度方向に向かって電線５がずれる場合、出力は殆ど変動しない。

このように、８個の磁電変換素子３２を備える本実施の形態の電流センサ３においても、電線５を、隣り合う２個の磁電変換素子３２ａ，３２ｂの配置点Ｐ１，Ｐ２のそれぞれと挿通孔Ｈ１内の中心点Ｏ１（基準点Ｏ）とを通る２本の直線Ｌ１，Ｌ２のなす角度の４分の１の角度方向に延びる基準直線Ｌ３，Ｌ４上に固定することで、電線５の取り付け位置に起因する電流センサ３の出力変動を小さくして電流測定精度の低下を抑制できる。

本実施の形態に係る構成は、他の実施の形態に係る構成と適宜組み合わせて実施することができる。

（実施の形態４）
本実施の形態では、上記実施の形態とは異なる構成の電流センサ４について説明する。図１０は、本実施の形態に係る電流センサ４の構成例を示す模式図である。なお、電流センサ４の構成の多くは、電流センサ１の構成と共通している。このため、電流センサ１と共通する構成についての詳細な説明は省略する。

図１０に示すように、本実施の形態の電流センサ４は、主面Ｓ３に開口部を有する矩形状の挿通孔Ｈ４の設けられた基板４１を有している。挿通孔Ｈ４の周囲には、８個の磁電変換素子４２（４２ａ〜４２ｈ）が配置されている。８個の磁電変換素子４２は、それぞれ、円Ｃ４に沿って略等間隔に配置されている。円Ｃ４の中心点は、挿通孔Ｈ４の中心点Ｏ３と一致している。

本実施の形態の電流センサ４においても、出力の負方向の変動と正方向の変動とが相殺されるような方向に電線５の取り付け位置は制限される。具体的には、電線５は、隣り合う２個の磁電変換素子４２ａ，４２ｂの配置点Ｐ１，Ｐ２のそれぞれと挿通孔Ｈ４内の中心点Ｏ３とを通る２本の直線Ｌ１，Ｌ２のなす角度の４分の１の角度方向に延びる基準直線Ｌ３上に固定される。

本実施の形態の電流センサ４において、挿通孔Ｈ４は、基準直線Ｌ３に沿って配置された角部Ａを形成する２本の辺Ｂ，Ｃを有している。挿通孔Ｈ４内において円柱状の電線５を角部Ａに向かって押し付けることで、電線５の側面は、２本の辺Ｂ，Ｃに当接される。つまり、電線５は、中心点Ｏ２が基準直線Ｌ３上に位置付けられるようにガイドされる。このように、角部Ａを有する形状の挿通孔Ｈ４を設けることで、電線５の取り付け位置を適切に制限できる。電線５の押し付けは、例えば、板ばねなどの付勢部材を用いて行われる。スポンジなどの弾性部材を挿通孔Ｈ４に詰めることで、電線５を押しつけても良い。すなわち、板ばねなどの付勢部材やスポンジなどの弾性部材を、電線５を固定する固定部材として用いることができる。

なお、本実施の形態では、基板４１に角部Ａを有する形状の挿通孔Ｈ４を設けているが、実施の形態１において示すような筐体に、角部を有する形状の挿通孔を設けても良い。また、挿通孔Ｈ４の形状は、矩形状に限定されず、角部Ａと、角部Ａを挟む２本の辺Ｂ，Ｃとを有する多角形状であれば良い。角部Ａは、基準直線Ｌ４上に設けられても良い。

本実施の形態に係る構成は、他の実施の形態に係る構成と適宜組み合わせて実施することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することができる。例えば、上記実施の形態では、偶数個の磁電変換素子を備える電流センサを示しているが、電流センサは、奇数個の磁電変換素子を備えていても良い。なお、偶数個の磁電変換素子を備える構成では、磁電変換素子の出力のバランスを取り易くなるので、電流測定精度のばらつきを容易に抑制できる。

また、上記実施の形態では、複数の磁電変換素子が等間隔に配置された電流センサを示しているが、複数の磁電変換素子は、等間隔に配置されていなくても良い。その場合、電線の取り付け位置を決定するための基準点は、基板の挿通孔の中心点、又は、３個以上の磁電変換素子の配置点から距離の等しい点とすることが好ましい。なお、基板の挿通孔の形状が非対称の場合など、挿通孔の中心点を適切に決定できない場合には、３個以上の磁電変換素子の配置点から距離の等しい点を基準点として用いれば良い。

また、上記実施の形態では、円柱状の電線５を用いる場合について示しているが、本発明は、角柱状の電線を用いる場合にも同様に適用できる。この場合、電線の形状に応じて、挿通孔の形状などを変更しても良い。

また、電流センサに用いられる複数の磁電変換素子は、それぞれ、一の素子で構成されていても良いし、複数の素子を含んでも良い。例えば、２個又は４個の磁気抵抗効果素子を含む磁電変換素子を用いることができる。この場合には、適切な出力が得られるように、複数の磁電変換素子の接続関係を適切に設定すれば良い。

さらに、上記実施の形態における各素子の接続関係、大きさなどは、発明の趣旨を変更しない限りにおいて適宜変更することが可能である。また、上記実施の形態に示す構成、方法などは、適宜組み合わせ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。

本発明の電流センサは、電線の取り付け位置に起因する電流測定精度の低下を抑制できるので、例えば、任意の径の電線を取り付け可能な電流センサとして有用である。

１，２，３，４ 電流センサ
５ 電線
１１ 基板
１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆ，３２，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅ，３２ｆ，３２ｇ，３２ｈ，４２，４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ，４２ｅ，４２ｆ，４２ｇ，４２ｈ 磁電変換素子
１３ 差動アンプ
１４，１４ａ，１４ｂ 筐体
１５ 柱状部
１５ａ 湾曲側面
１５ｂ，１５ｃ 側面
１６ 結束バンド（固定部材）
Ａ 角部
Ｂ，Ｃ 辺
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４ 円
Ｈ１，Ｈ２，Ｈ４ 挿通孔
Ｈ３ 貫通孔
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ５ 直線
Ｌ３，Ｌ４ 基準直線
Ｏ 基準点
Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３ 中心点
Ｐ１，Ｐ２ 配置点
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３ 主面

Claims (10)

1. 電線を挿通する挿通孔が設けられた基板と、
   前記挿通孔を囲むように前記基板に配置された複数の磁電変換素子と、
   前記挿通孔に前記電線を固定する固定部材と、を備え、
   前記固定部材は、隣り合う２個の前記磁電変換素子の配置点のそれぞれと前記挿通孔内の基準点とを通る２本の直線のなす角度の４分の１の角度で前記２本の直線の一方が他方に向けて前記基準点を支点として回転されてなる基準直線上に、前記電線の中心点が位置付けられるように前記電線を固定することを特徴とする電流センサ。
2. 前記基準点は、３個以上の前記磁電変換素子の配置点から距離の等しい点であることを特徴とする請求項１に記載の電流センサ。
3. 前記基準点は、前記挿通孔の中心点であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電流センサ。
4. 偶数個の前記磁電変換素子を備え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. 前記複数の磁電変換素子は、等間隔に配置されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の電流センサ。
6. ４個の前記磁電変換素子を備え、
   前記２本の直線のなす角度の４分の１の角度は、２２．５度であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の電流センサ。
7. ６個の前記磁電変換素子を備え、
   前記２本の直線のなす角度の４分の１の角度は、１５度であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の電流センサ。
8. ８個の前記磁電変換素子を備え、
   前記２本の直線のなす角度の４分の１の角度は、１１．２５度であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の電流センサ。
9. 前記基板を収容する筐体を備え、
   前記固定部材は、前記筐体に固定される結束バンドであることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の電流センサ。
10. 前記挿通孔は、前記基準直線上に角部を有することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の電流センサ。
    

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