JP2015152418A - 電流センサ - Google Patents

Abstract

【課題】本明細書は、非計測対象のバスバの形状変化に対応して電流センサのＳＮ比の低下を抑える技術を提供する。【解決手段】本明細書が開示する電流センサは、電流計測対象の第１バスバ２と非電流計測対象の第２バスバ３と磁電変換素子４を備えている。第２バスバ３は、第１バスバ２と平行に伸びており、延伸方向から見たときの横断面の中心が延伸方向に沿ってステップ状に第１位置Ｃｓ１から第２位置Ｃｓ２へ変化している。磁電変換素子４は、延伸方向に沿って第２バスバ３のステップ状の変化位置よりも第２位置Ｃｓ２の側に位置しており、感磁面４ｄが第２バスバ３の側面と対向するとともに感磁面４ｄが第１バスバ２の側面と直交するように配置されている。そして、磁電変換素子４は、延伸方向から見たときの位置が、第２位置Ｃｓ２を通り磁電変換素子４と対向する側面３ｃに垂直な直線ＣＬｓよりも第１位置Ｃｓ１の側に位置している。【選択図】図３

Description

本明細書が開示する技術は、電流センサに関する。

３相交流モータを電流フィードバック制御するシステムでは、３相の出力電流をモニタする電流センサを備える。モータの出力が大きい場合、３相交流出力の伝達にはバスバと呼ばれる細長い金属棒あるいは金属板が使われる。３相交流電力は、平行に伸びるバスバで伝達される。電流センサは少なくとも１本のバスバに備えられる。電流センサは、典型的には磁電変換素子であり、バスバを流れる電流に起因する磁界を検知する。検知した磁界の大きさでバスバを流れる電流の大きさが解る。

従来は計測対象のバスバをＣ字型の集磁コアで囲み、Ｃ字の切れ目に磁電変換素子を配置していたが、磁電変換素子の感度が向上し、集磁コアなしで磁電変換素子だけで電流を計測する電流センサが登場している。集磁コアを要しないため、小型で低コストである。しかし、集磁コアを備えないため、磁電変換素子は、計測対象以外のバスバを流れる電流に起因する磁界を検知してしまう。すなわち、ＳＮ比が高くはない。

以下、説明の便宜のため、電流計測対象のバスバを「計測対象バスバ」と称し、計測対象バスバ以外のバスバを「ノイズ源バスバ」と称する。また、磁電変換素子は、厳密には、バスバを流れる電流に起因して発生する磁界を計測（検出）するのであるが、このことを単純にバスバの磁界を計測（検出）する、と表現する。磁電変換素子が計測する磁界におけるノイズ源バスバの磁界の比率を下げることが、ＳＮ比向上に繋がる。

ＳＮ比を高めるための技術が例えば、特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された電流センサは次の通りである。バスバの横断面は矩形であり、横並びの複数のノイズ源バスバの横断面の中心を通る直線（共通中心線）上に磁電変換素子を配置する。ノイズ源バスバの磁電変換素子と対向する側面は平面である。磁電変換素子は、その感磁面が共通中心線と直交する向きで配置される。さらに、計測対象バスバは、共通中心線からオフセットした位置で、その幅広面が磁電変換素子の感磁面と直交するように配置される。バスバを流れる電流に起因する磁束は、バスバ延伸方向に直交する平面においてバスバを囲むように発生する。計測対象バスバの磁束は共通中心線と接するように伸びることになり、感磁面を直交するように貫く。一方、ノイズ源バスバの磁束は共通中心線と直交するので、感磁面と平行となり、感磁面を貫かない。従って高いＳＮ比が得られる。なお、本明細書における「横断面」は、バスバの延伸方向に直交する断面を意味する。

特開２００１−０７４７８３号公報

特許文献１の技術は、バスバの横断面の中心を通り磁電変換素子と対向する側面に垂直な直線（前述の共通中心線）とそのバスバの磁束が直交することを前提としている。矩形断面のバスバ内部を均一に電流が流れれば上記の前提が成立するが、バスバ断面内を流れる電流が不均一の場合には上記の前提が成立しない。例えば特許文献１の図６の例のように、ノイズ源バスバが屈曲している場合、電流は屈曲の内側に偏って流れることになる。

本明細書が開示する技術は、上記課題に鑑みて創作された。その目的は、平行に伸びる複数のバスバのうちの一つのバスバの電流を計測する技術に関し、磁電変換素子のＳＮ比の低下を抑えることにある。特に、ノイズ源バスバの形状変化に対するＳＮ比の低下を抑える技術を提供する。なお、本明細書が開示する技術は、バスバと磁電変換素子のレイアウトの工夫によりＳＮ比の低下抑制を実現する。それゆえ、本明細書が開示する電流センサは、バスバから独立して存在するものではなく、形状変化を有するバスバの一部も電流センサを構成する要素となる点に留意されたい。

バスバの横断面を流れる電流に偏りが生じるのは、断面形状が大きく変化するその前後（電流の流れ方向の前後）である。電流の流れ方向に沿って断面形状が一様の場合には、断面内に均一に分布する電流は等価的に断面形状の中心を集中して流れると仮定できる。一方、電流の流れが断面形状の変化に追従できずに断面内で流れに偏りが生じるのは、バスバ延伸方向に沿って横断面の形状がステップ状に変化し、バスバの延伸方向から見たときの当該横断面の中心が電流の流れ方向に沿ってステップ状に第１位置から第２位置へ変化している箇所である。ノイズ源バスバの断面中心のステップ状の変化に応じて磁電変換素子の位置を調整することによって、ノイズ源バスバが発生する磁束の影響をより効果的に低減することができる。

本明細書が開示する電流センサは、電流計測対象の第１バスバと、第１バスバと平行に伸びている第２バスバ（ノイズ源バスバ）と、第１バスバの電流を計測するための磁電変換素子で構成される。第２バスバは、横断面の形状が矩形であって、延伸方向から見たときの横断面の中心がバスバ延伸方向に沿ってステップ状に第１位置から第２位置へ変化している。以下、説明を理解し易くするため、バスバ延伸方向でステップ状の断面変化位置よりも第１位置の側を上流（電流の流れの上流）と称し、ステップ状の断面変化位置よりも第２位置の側を下流と称する。磁電変換素子は、バスバ延伸方向に沿って第２バスバのステップ状の変化位置よりも下流側に位置しており、その感磁面が第２バスバの平坦な側面と対向するとともに第１バスバの側面と直交するように配置されている。そして、磁電変換素子は、延伸方向から見たときの位置が、第２バスバの断面中心の第２位置を通り磁電変換素子と対向する側面に垂直な直線よりも第１位置の側に位置している。「第２バスバの横断面中心の第２位置を通り磁電変換素子と対向する側面に垂直な直線よりも第１位置の側」とは、ノイズ源バスバの横断面の中心（第２位置）よりも電流が偏って多く流れる側に相当する。上記の構成は、ノイズ源バスバの断面を流れる電流が偏る方向に磁電変換素子の位置をずらす。より具体的には、ステップ状の変化位置の下流において、バスバ断面を分布して流れる電流を等価的に一点に集中して流れると仮定したときのその集中点のバスバ延伸方向からみたときの位置が、バスバ横断面の中心位置（第２位置）から第１位置の側へずれる。磁電変換素子の位置をこのずれの分だけ平行に移動させることで、ノイズ源バスバが発生する磁束を磁電変換素子の感磁面とほぼ平行にすることができ、ＳＮ比の低下を抑制することができる。

本明細書が開示する技術によれば、ノイズ源バスバの形状変化に対する電流センサのＳＮ比の低下を抑えるができる。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

実施例の電流センサを示す斜視図である。 磁電変換素子が備えられた基板を省略して示す実施例の電流センサである。 図２のIII−III線における横断面図である。 図３の横断面図の拡大図である。 他の実施例の電流センサを示す斜視図である。 さらに他の実施例の電流センサを示す斜視図である。

図面を参照して実施例の電流センサ２００を説明する。図１に、３相交流モータに３相交流電力を伝達するバスバが示されている。３相交流電力を伝達するためには、３本のバスバが必要になるが、図１ではその内の２本が代表して示されている。図１に示すように、２本のバスバ２、３は互いに平行に並んでおり、そのバスバ２、３の一部に切欠き部２ｄ、３ｄが夫々設けられている。切欠き部２ｄ、３ｄは、斜向かいになるように設けられ、その内側に磁電変換素子４、５が配置されている。磁電変換素子４、５は基板６の裏側に取り付けられ、その基盤６が切欠き部２ｄ、３ｄに嵌合することで、切欠き部２ｄ、３ｄの内側に配置される。なお、実際には、バスバ２、３はＹ軸方向に長く延伸しているが、図１では、磁電変換素子４、５が配置されている部分のみを示している。また、磁電変換素子４、５の形状は、模式的に直方体で描かれている。また、基板６のバスバ２、３に対する固定構造が省略して描かれていることに留意されたい。

また、本明細書で開示する技術は、非計測対象のバスバの形状と磁電変換素子のレイアウトの工夫でＳＮ比の低下抑制を実現する。このため、特定の形状を有する非計測対象のバスバ及び計測対象のバスバも電流センサを構成する要素となる。実施例における電流センサ２００は、計測対象となるバスバ（以下、計測対象バスバ２）と非計測対象となるバスバ（切欠き部３ｄが設けられた部分も含む）と、計測対象バスバ２の切欠き部２ｄに配置された磁電変換素子４により構成されている。電流センサ２００により、計測対象バスバ２の電流値が計測される。なお、非計測対象となるバスバ３から発生する磁界は磁電変換素子４のノイズ源となる。以下、説明のため、非計測対象となるバスバをノイズ源バスバ３と称する。

また、磁電変換素子５はバスバ３を流れる電流を計測する。磁電変換素子変換素子５に着目すると、計測対象となるバスバ３と非計測対象となるバスバ２（切欠き部２ｄが設けられた部分を含む）と、計測対象バスバ３の切欠き部３ｄに配置された磁電変換素子５が、別の電流センサを構成する。この別の電流センサの構造と特徴は電流センサ２００と同じであるので説明は省略する。以下、計測対象バスバ２の電流値を計測する電流センサ２００について説明する。

図２を参照して、電流センサ２００について説明する。先ず、ノイズ源バスバ３について説明する。ノイズ源バスバ３はその横断面の形状が高さ方向（Ｚ軸方向）に長い矩形である。そして、上記のようにノイズ源バスバ３はその一部に矩形の切欠き部３ｄが設けられている。したがって、ノイズ源バスバ３の切欠き部３ｄが設けられていない部分（符号３ｂで示す部分）と切欠き部３ｄが設けられている部分（符号３ａで示す部分）とでは、その横断面の形状がステップ状に変化している。ここで、説明の理解をしやすくするために、バスバ２、３に流れる電流の向きは、Ｙ軸正方向とし、ノイズ源バスバ３の切欠き部３ｄが設けられている部分を上流部３ａ、上流部３ａより下流側（Ｙ軸正方向側）の切欠き部３ｄが設けられていない部分を下流部３ｂと称する。図２によく表されているように、ノイズ源バスバ３の横断面の形状は、上流部３ａと下流部３ｂの境目でステップ状に変化している。そして、切欠き部３ｄにより上流部３ａの横断面積が下流部３ｂの横断面積より小さくなり、上流部３ａと下流部３ｂの下面が面一になっている。別言すれば、上流部３ａの横断面Ｐ１の中心は第１位置Ｃｓ１に位置し、下流部３ｂの横断面Ｐ２の中心は第２位置Ｃｓ２に位置している。そして、延伸方向（Ｙ軸方向）から見たとき、ノイズ源バスバ３の横断面の中心は、第１位置Ｃｓ１から第２位置Ｃｓ２へ延伸方向に沿ってステップ状に変化している。なお、本明細書における「横断面」はバスバの延伸方向（Ｙ軸方向）に直交する断面を意味する。

計測対象バスバ２も、ノイズ源バスバ３と同様にその横断面の形状が高さ方向（Ｚ軸方向）に長い矩形である。計測対象バスバ２とノイズ源バスバ３は、平行に並んでおり、その高さ及び厚みは同じである。そして、計測対象バスバ２とノイズ源バスバ３は、互いの下面が面一になるように配置されている。また、計測対象バスバ２には、ノイズ源バスバ３の切欠き３ｄと同形の切欠き部２ｄが設けられており、その内側に磁電変換素子４が配置されている。

計測対象バスバ２及びノイズ源バスバ３の材料には、導電性の高い金属、典型的には銅が用いられる。導電性の高い材料を用いた方が、バスバの内部抵抗を抑えると共に、３相モータに伝達する電力の損失を低く抑えることができる。

磁電変換素子４について説明する。磁電変換素子４は、計測対象バスバ２に設けられた矩形の切欠き部２ｄ内に位置しており、切欠き部２ｄはノイズ源バスバ３の下流部３ｂに対向するように配置されている。つまり、磁電変換素子４は、ノイズ源バスバ３の下流部３ｂに対向するように配置されている。別言すれば、磁電変換素子４は、延伸方向（Ｙ軸方向）に沿って、ノイズ源バスバ３の上流部３ａと下流部３ｂの境目でステップ状に変化している位置よりも下流側（第２位置Ｃｓ２の側）に位置している。

図３を参照して、磁電変換素子４と計測対象バスバ２とノイズ源バスバ３の位置関係について説明する。図３は、図２における矢印IIIに沿った横断面図であり、その横断面は磁電変換素子４を通過するように設定されており、図２において符号Ｐ２で示すノイズ源バスバ３の横断面が図３における横断面と一致する。なお、図３では、図面を見やすくするために計測対象バスバ２とノイズ源バスバ３の間の間隔が短縮して描かれていることに留意されたい。図３に示すように、磁電変換素子４は、計測対象バスバ２の上面（切欠き部２ｄの底面）に配置されている。そして、磁電変換素子４は、計測対象バスバ２の厚み方向（Ｘ軸方向）の中央に位置している。

磁電変換素子は、一般的に磁束を検出する方向が決まっている。具体的には、磁電変換素子は、素子を貫く磁束のうち、感磁面と呼ばれる側面に直交する磁束成分を検知する。このことは、磁電変換素子は、素子を貫く磁束のうち、感磁面と平行な磁束成分は検知しないことを意味する。図３において符号４ｂが、感磁面を示す。感磁面４ｂが磁束と直交する場合が最も磁束を検出する感度が高い。磁電変換素子４は、感磁面４ｂがノイズ源バスバ３の幅広の平坦な側面３ｃと対向するように配置されている。そして、磁電変換素子４は、感磁面４ｂが計測対象バスバ２の平坦な上面２ａ（切欠き部２ｄの底面）と直交するように配置されている。さらに、感磁面４ｂは、計測対象バスバ２の延伸方向（Ｙ軸方向）と平行になっている。

計測対象バスバ２を流れる電流は、計測対象バスバ２の延伸方向（Ｙ軸方向）に沿って流れる。よって、計測対象バスバ２を流れる電流により発生する磁束Ｍ１は、計測対象バスバ２の延伸方向と直交する平面（ＸＺ平面）上で、計測対象バスバ２を囲む略楕円形状となる。上記のように、磁電変換素子４の感磁面４ｂは、計測対象バスバ２の上面２ａと直交しているため、感磁面４ｂを貫通する磁束Ｍ１は、感磁面４ｂに垂直な成分を有する。ここで、磁電変換素子４は計測対象バスバ２の近傍に配置され、磁電変換素子４とノイズ源バスバ３との距離は、磁電変換素子４と計測対象バスバ２との距離よりも遠い。磁束密度は電流源からの距離に反比例して小さくなるため、磁電変換素子４が検知する磁束は主に計測対象バスバ２から発生する磁束Ｍ１となる。したがって、磁電変換素子４により計測対象バスバ２から発生する磁束Ｍ１を検知することにより、計測対象バスバ２に流れる電流を計測することができる。

また、図３によく表されているように、磁電変換素子４は延伸方向（Ｙ軸方向）から見たときの位置がノイズ源バスバ３の下流部３ｂの断面中心である第２位置Ｃｓ２を通り下流部３ｂの幅広の側面３ｃ（磁電変換素子４の感磁面４ｂと対向する側面）に垂直な直線ＣＬｓよりも第１位置Ｃｓ１の側に位置している。別言すれば、上流部３ａの断面中心である第１位置Ｃｓ１は下流部３ｂの断面中心である第２位置Ｃｓ２よりもバスバ下方（Ｚ軸負方向）に位置している。つまり、ここで言う「直線ＣＬｓよりも第１位置Ｃｓ１の側」とは、直線ＣＬｓよりも下方（Ｚ軸負方向）のことである。これは、後述するように、ノイズ源バスバ３（下流部３ｂ）の横断面Ｐ２の中心（第２位置Ｃｓ２）よりも電流が偏って多く流れる側に相当する。

図２、３、４を参照して、ノイズ源バスバ３から発生する磁束により磁電変換素子４が受ける影響について説明する。図２に示す符号ＤＬが付された太線矢印がノイズ源バスバ３を流れる電流を表している。矢印の方向が、電流の流れる向きを表している。太線矢印は、ノイズ源バスバ２の横断面を分布して流れる電流を等価的に一点に集中して流れると仮定した場合におけるその集中点を電流の流れ方向に沿って結んだ曲線である。以下、この太線矢印を電流カーブＤＬと称する。図２によく表されているように、電流カーブＤＬは、上流部３ａと下流部３ｂの境目付近でその傾きが大きく変化する。ノイズ源バスバ３の上流部３ａの横断面Ｐ１において電流カーブＤＬは、横断面Ｐ１の中心である第１位置Ｃｓ１を通る。ここで、ノイズ源バスバ３の横断面の中心は、上流部３ａと下流部３ｂの境目で大きくに変化する。よって、電流カーブＤＬはその変化に追従することができず、下流部３ｂに流れ込んだ電流の集中点は下流部３ｂの横断面の中心から偏ることになる。つまり、下流部３ｂの横断面Ｐ２を通る電流カーブＤＬは、横断面Ｐ２の中心である第２位置Ｃｓ２より下方（Ｚ軸負方向）であり、第１位置Ｃｓ１が位置する側である集中点Ｃａを通ることになる。これは、下流部３ｂの下方に電流が偏って多く流れることを意味する。

図４は、図３の磁電変換素子４とノイズ源バスバ３の位置関係を拡大して示した図である。図３に示すように、ノイズ源バスバ３から発生する磁束Ｍ２は、略楕円形状となる。そして、上記のように電流が偏ることにより、その中心は横断面Ｐ２の中心である第２位置Ｃｓ２よりも第１位置Ｃｓ１の位置する側（Ｚ軸負方向）に偏ることになる。ノイズ源バスバ３の延設方向に直交する平面における磁束Ｍ２の中心は電流ラインＤＬが通る集中点Ｃａとなる。図４にて破線で示すように、磁電変換素子４を横断面Ｐ２の中心（第２位置Ｃｓ２）を通る直線ＣＬｓ上に配置した場合、その感磁面４ｂを貫通する磁束Ｍ２の方向は、感磁面４ｂに対して斜めになる。磁束Ｍ２の中心が直線ＣＬｓから遠ざかるほど（電流の集中点Ｃａが横断面Ｐ２の中心から偏るほど）、直線ＣＬｓ上に位置する磁電変換素子の感磁面４ｂを貫通する磁束Ｍ２の方向が、感磁面４ｂに対して直交する方向に近づく。つまり、磁束Ｍ２の感磁面４ｂを直交して貫通する磁束成分が大きくなる。したがって、磁電変換素子４はノイズ源バスバ３から発生する磁束Ｍ２の影響を受け、そのＳＮ比が低下することになる。

一方、実施例では、実線で示すように、磁電変換素子４は直線ＣＬｓよりも第１位置Ｃｓ１の側（バスバ下方側）に配置される。そして、磁電変換素子４が集中点Ｃａを通り下流部３ｂの幅広の側面３ｃに垂直な直線ＣＬａに近づくほど、その感磁面４ｂを通過する磁束Ｍ２の方向は、感磁面４ｂに対して平行に近づく。つまり、磁束Ｍ２の感磁面４ｂを直交して貫通する磁束成分が小さくなる。したがって、磁電変換素子４は、ノイズ源バスバ３から発生する磁束Ｍ２の影響を受けにくくなり、そのＳＮ比の低下を防止することができる。

電流センサ２００とは別の電流センサを構成する磁電変換素子５について簡単に触れておく。、磁電変換素子５は、バスバ３を計測対象のバスバとし、バスバ２を非計測対象のバスバとすることで、バスバ３から発生する磁束を計測する。係る場合、磁電変換素子５は、磁電変換素子４の位置と異なり、非計測対象のバスバ（バスバ２）がステップ状に変化する位置よりも上流側に位置している。上記の第１位置Ｃｓ１が下流側に位置し、上記の第２位置Ｃｓ２が上流側に位置することで、磁電変換素子５でバスバ３の電流を計測する電流センサは、上記の電流センサ２００と構成は同一となる。したがって、磁電変換素子５についても、磁電変換素子４と同様に、非計測対象のバスバの断面中心のステップ状の変化に対応して磁電変換素子５の位置を下方（Ｚ軸負方向）に調整することでＳＮ比を低減することができる。

図５を参照して、上記の実施例の変形例について説明する。変形例の電流センサ３００では、計測対象バスバ２と磁電変換素子４が上記の実施例と同じであるが、ノイズ源バスバ２３の形状が上記の実施例と異なっている。以下、形状の異なるノイズ源バスバ２３について説明する。なお、図５では、図２と異なりノイズ源バスバが計測対象バスバの手前側に描かれているが、本発明の技術的思想を何ら変更するものではないことに留意されたい。下記で説明する他の変形例を示す図６についても同様である。

電流センサ３００に備えられるノイズ源バスバ２３は、一本の延伸方向に延びる金属製のバスバであるが、説明の便宜上、２つのパーツで構成されているとして以下説明をする。ノイズ源バスバ２３は、横断面の形状が高さ方向（Ｚ軸方向）に長い矩形である２つのパーツで構成され、その２つのパーツが高さ方向にオフセットして接続されている。ここで、ノイズ源バスバ２３には、電流がＹ軸正方向に向かって流れる。説明の便宜上、ノイズ源バスバ２３の２つのパーツは、上流側のパーツを上流部２３ａ、下流側の部材を下流部２３ｂと称する。上流部２３ａの横断面Ｐ１の中心である第１位置Ｃｓ１と、下流部２３ｂの横断面Ｐ２の中心である第２位置Ｃｓ２は、延伸方向から見たときに、ステップ状に変化している。

また、磁電変換素子４は、下流部２３ｂと対向するように位置しており、ノイズ源バスバ２３の上流部２３ａと下流部２３ｂの境目でステップ状に変化している位置よりも下流側に位置している。そして、実施例と同様に、磁電変換素子４は、延伸方向から見たときに、第２位置Ｃｓ２を通る直線ＣＬｓよりも第１位置Ｃｓ１の側に位置している。

このような構成によれば、図５に示すように、電流ラインＤＬは上流部２３ａと下流部２３ｂの境目付近で傾きが大きく変化する。図５に示すように磁電変換素子４を通る横断面と面一のノイズ源バスバ２３の横断面Ｐ２において、横断面Ｐ２を通過する電流の集中点Ｃａは、横断面Ｐ２の中心である第２位置Ｃｓ２よりも第１位置Ｃｓ１が位置する側（Ｚ軸負方向）に位置している。また、実施例と同様に、磁電変換素子４の位置は、第２位置Ｃｓ２を通る直線ＣＬｓよりも第１位置Ｃｓ１の側に位置している。したがって、本変形例も、上記の実施例と同様に、ノイズ源バスバの横断面を通る電流の集中点が横断面の中心から外れた場合でも、その集中点が位置する側に磁電変換素子の位置を調整することで、電流センサ３００のＳＮ比が低下することを抑えることができる。

図６を参照して、上記の実施例のさらなる変形例について説明する。変形例の電流センサ４００では、計測対象バスバ２と磁電変換素子４が上記の実施例と同じであるが、ノイズ源バスバ３３の形状が上記の実施例と異なっている。以下、形状の異なるノイズ源バスバ３３について説明する。

電流センサ４００に備えられるノイズ源バスバ３３は、一本の延伸方向に延びる金属製のバスバであるが、説明の便宜上、３つのパーツで構成されているとして以下説明をする。ノイズ源バスバ３３は、横断面の形状が高さ方向（Ｚ軸方向）に長いパーツ（符号３３ｂ）と、横断面の形状が横方向（Ｘ軸方向）に長いパーツ（符号３３ｃ）と、当該２つのパーツの間に位置する高さ方向に細長い棒状のパーツ（符号３３ａ）により構成されている。ここで、ノイズ源バスバ３３には、電流がＹ軸正方向に向かって流れる。説明の便宜上、ノイズ源バスバ３３の３つのパーツは、上流側から下流側の並び順に、源流部３３ｃ、上流部３３ａ、下流部３３ｂと称する。源流部３３ｃの上面は下流部３３ｂの下面よりも下方に位置しており、下流部３３ｂの延伸方向（Ｙ軸方向）の上流側の端面と源流部３３ｃの延伸方向の下流側の端面を繋ぐように、上流部３３ａが源流部３３ｃと下流部３３ｂの間に接続されている。ここで、上流部３３ａの細長の側面と下流部３３ｂの上流側の端面は、当該上流側の端面の下方の一部分で接続されている。つまり、ノイズ源バスバ３３の形状は、源流部３３ｃ、上流部３３ａ、下流部３３ｂの並びでステップ状に変化している。したがって、上流部２３ａの横断面Ｐ１の中心である第１位置Ｃｓ１と、下流部２３ｂの横断面Ｐ２の中心である第２位置Ｃｓ２は、延伸方向から見たときに、ステップ状に変化している。また、磁電変換素子４は、実施例と同様に、下流部３３ｂと対向するように位置しており、磁電変換素子４は、延伸方向から見たときに、第２位置Ｃｓ２を通る直線ＣＬｓよりも第１位置Ｃｓ１の側に位置している。

このような構成によれば、図６に示すように、電流ラインＤＬは上流部３３ａと下流部３３ｂの境目付近で傾きが大きく変化する。図６に示すように磁電変換素子４を通る横断面と面一のノイズ源バスバ３３の横断面Ｐ２において、横断面Ｐ２を通過する電流の集中点Ｃａは、横断面Ｐ２の中心である第２位置Ｃｓ２よりも第１位置Ｃｓ１が位置する側（Ｚ軸負方向）に位置している。また、実施例と同様に、磁電変換素子４の位置は、第２位置Ｃｓ２を通る直線ＣＬｓよりも第１位置Ｃｓ１の側に位置している。したがって、本変形例も、上記の実施例と同様に、ノイズ源バスバの横断面を通る電流の集中点が位置する側に磁電変換素子の位置を調整することで、電流センサ４００のＳＮ比が低下することを抑えることができる。

以下、実施例で示した技術に関する留意点を述べる。図５、６で実施例の変形例を示したが、これらは延伸方向に沿って横断面の形状がステップ状に変化するノイズ源バスバを例示したものである。本明細書で開示する技術は、横断面の形状が延伸方向に沿ってステップ状に変化するとともに、そのステップ状の変化位置の両側で断面の中心位置が延設方向から見て異なるノイズ源バスバを有する電流センサにおいて、ノイズ源バスバと磁電変換素子の位置関係を調整することでＳＮ比の低下を防止するものである。なお、磁電変換素子は、バスバ延設方向に沿って上記ステップ状の変化位置に隣接して配置される。ノイズ源バスバの形状は、本明細書で開示する図２、５、６の形状に限られないことに留意されたい。

また、実施例では３相交流電力の伝達に用いられる３本のバスバの内２本に磁電変換素子を設けたが、３本のバスバすべてに磁電変換素子を設けてもよい。この場合、各バスバに備えられる磁電変換素子が、３本のバスバの並び方向（図１で示すＸ軸方向）から見たときに重ならないように配置するのが良い。バスバに流れる電流に起因する磁界は、バスバの長手方向と直交する平面（図１で示すＸＺ平面）とほぼ平行に発生するため、上記のように配置すれば各バスバで生じる磁界が各磁電変換素子に互いに影響を及ぼし合うことが無い。さらに、３本のバスバに磁電変換素子をコンパクトに収めるためには、バスバの高さ方向（図１で示すＺ軸方向）から見たときに、各磁電変換素子が三角形状の各頂点となるように配置されるとよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、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。本明細書また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、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、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。

２：計測対象バスバ（第１バスバ）
３：ノイズ源バスバ（第２バスバ）
４、５：磁電変換素子
４ａ、５ａ：感磁面
６：基板
２ｄ、３ｄ：切欠き部
３ａ：上流部
３ｂ：下流部
Ｃｓ１：第１位置
Ｃｓ２：第２位置
Ｐ１、Ｐ２：横断面
Ｃａ：集中点
ＤＬ：電流カーブ
Ｍ１、Ｍ２：磁束
ＣＬｓ、ＣＬａ：直線

Claims (1)

1. 電流計測対象の第１バスバと、
   前記第１バスバと平行に伸びており、横断面の形状が矩形であって延伸方向から見たときの当該横断面の中心が前記延伸方向に沿ってステップ状に第１位置から第２位置へ変化している電流非計測対象の第２バスバと、
   前記延伸方向に沿って前記第２バスバの前記ステップ状の変化位置よりも前記第２位置の側に位置しており、感磁面が前記第２バスバの側面と対向するとともに当該感磁面が前記第１バスバの側面と直交するように配置されている磁電変換素子と、を備えており、
   前記磁電変換素子は、延伸方向から見たときの位置が、前記第２位置を通り磁電変換素子と対向する側面に垂直な直線よりも前記第１位置の側に位置していることを特徴とする電流センサ。

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