JP2022158768A - 電流検出装置及び該装置の回路部 - Google Patents

Abstract

【課題】外部磁界の影響を抑制し、周波数特性が高周波領域まで良好なコアレスタイプの電流検出装置を提供する。
【解決手段】電流検出装置は、スリット７により、分流された電流経路５と電流経路６を有し、被測定電流によって電流経路５と電流経路６の周囲に発生する磁束をそれぞれ検出する一対の磁気検出素子１１、１２を有し、一対の磁気検出素子１１、１２から得られる検出信号に基づいて被測定電流を検出する。このとき電流経路５と電流経路６は一対の磁気検出素子１１、１２を結ぶ軸Ｌ１に対し非線対称に配置されている
【選択図】図３

Description

本発明は、磁気検出素子を用いた電流検出装置に関する。

従来のモータ駆動用インバータなどに使用される電流検出装置は、三相での電流測定が一般的であり、電流測定対象となる電流路を挟み込むように二つ以上の磁気検出素子を配置し、検出信号を差動演算することで近隣電流路及び、周囲の磁場の影響をキャンセルし、被測定電流を正確に測定することは知られている。

例えば、特許文献１には、電流測定の対象とする１本の長板状の電流路に穿設されたスリットに対し、対称になるように分流された２系統の被測定電流路に、２系統の被測定電流が流れることで発生する磁束密度を、スリット挟んで板厚方向に対称に配置された２個一対の磁気検出素子により検出し、検出信号を差動演算することで、周囲の磁場の影響をキャンセルし、被測定電流の大きさを正確に測定している。

また、特許文献２では、互いに隣り合う複数のクランク上に加工した電流路のうち、少なくとも１つ電流路の両側を挟み込むように２個一対の磁気検出素子が、各磁気検出素子に等しく磁束密度が加わる位置に配置され、各磁気検出素子で得られた検出信号を差動演算している。近隣電流路からの影響受けるが、クランク形状を追加することにより、被測定電流路にある２個一対の磁気検出素子が同じ値の磁束密度を検出するため、差動演算することで、近隣電流路からの影響をキャンセルし、被測定電流の大きさを正確に測定している。

特許６１４４５９７ 特許４８３９３９３ 特開２００５－２８３４５１ 図３

図２３に特許文献１図２に開示されている構成を示す。長板状（延伸する方向をＹ方向とする）の電路９０のスリット９３が設けられた部分では、電路９０を流れる電流がスリット９３により２分割されることで同一方向に二つの電流経路９１、９２に分かれて存在している。電流経路９１、９２及びスリット９３の幅方向（Ｘ方向）の長さを符号ａ、ｂ、ｃ、電路の板厚（厚さ方向をＺ方向とする）を符号ｄ、二つの磁気検出素子９４、９５のＺ方向の距離を符号ｅ、二つの磁気検出素子９４、９５を結ぶ線を軸Ｌ１、電路９０の板厚の中心線を軸Ｌ２としている。磁気検出素子９４、９５は軸Ｌ２に対し線対称に配置されており、電路９０は軸Ｌ１、Ｌ２ともに線対称となるように配置されている。二つの磁気検出素子９４、９５はＸ方向が感度軸となり、電路９０に－Ｙ方向から＋Ｙ方向へ電流を通電したとき、電流経路９１、９２に発生するそれぞれの磁束線９６、９７の互いに反対方向となるＸ方向の磁束密度９８、９９を検出している。

図２４には、シミュレーションにより、図２３に示す符号ａ＝４ｍｍ、ｂ＝２ｍｍ、ｃ＝４ｍｍ、ｄ＝０．８ｍｍ、ｅ＝２．５ｍｍとし、１００Ａの交流電流を通電したときの発生する磁束線からＸ方向のみを抽出したもの磁束分布を示す。図２４（ａ）が６０Ｈｚの交流電流を通電した場合、図２４（ｂ）が１０ｋＨｚの交流電流を通電した場合を示す。図２４（ａ）に示すように６０Ｈｚの場合、磁気検出素子９４が検出するＸ方向の磁束密度は３．２２ｍＴ、磁気検出素子９５では－３．２２ｍＴとなり、差動演算すると６．４４ｍＴとなる。一方図２４（ｂ）に示すように、１０ｋＨｚでは、磁気検出素子９４が検出するＸ方向の磁束密度は２．９０ｍＴ、磁気検出素子９５では－２．９０ｍＴとなり、差動演算すると５．８０ｍＴとなる。６０Ｈｚと１０ｋＨｚを比較すると、約－１０．０％の差異が発生しており、高周波まで精度よく測定することが従来は難しかった。

また特許文献２の構成では、クランク形状に加工した電路（導体）を並べて配置（並んでいる方向をＸ方向とする）しているため、各導体間のＸ方向の距離が広がり、かつ、被測定電流路に配置された二つの磁気検出素子に、近隣電流路に電流を流したときに発生する磁束密度を等しく加わるように配置するため、各導体をその延伸方向（Ｙ方向）にずらして配置するため、ＸＹ平面の体格が大きくなるため小型化することが従来は難しかった。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、測定対象の電流によって発生する磁束に対して、高周波数帯まで精度よく測定でき、近隣電流路及び、周囲の磁場の影響（外部磁界の影響）を抑制しつつ、電流検出装置を小型化することを目的とする。

本発明における電流検出装置においては、被測定電流が流れる方向に延伸し、延伸方向の垂直な方向から貫通スリットが穿設され、貫通スリットにより電流経路が２分割された平板状の電路と、被測定電流によって電路の周囲に発生する磁束をそれぞれ検出する一対の磁気検出素子を備え、２分割された電流経路は、延伸方向に垂直な断面から見て、一対の磁気検出素子を結ぶ軸に対し、非線対称な形状を有し、電路に流れる被測定電流は、貫通スリットにより、２分割された電流経路に同一方向に分流して流れ、一対の磁気検出素子は、２分割された電流経路に流れる電流より発生した磁界を互いに反対方向に貫通するように感磁面がそれぞれ配置され、かつ、電路の延伸方向の垂直な方向から見て、貫通スリット投影面内に配置され、一対の磁気検出素子から得られた検出信号を差動演算する回路部を備えたものである。

本発明によれば、一対の磁気検出素子を結ぶ軸に対し、二つの電流経路が非線対称配置されることにより、外部磁界の影響を抑制しつつ、周波数特性が高周波領域まで良好な電流検出装置を提供できる。

本発明の実施の形態１に係る電流検出装置の斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る電流検出装置の回路部の回路ブロック図である。 図１の断面図である。 図３における磁束分布図である。 本発明の実施の形態１に係る電流検出装置における、磁束密度の周波数特性の表とグラフである。 本発明の実施の形態１に係る電流検出装置における、磁束密度の周波数特性の表とグラフである。 本発明の実施の形態１に係る電流検出装置における、磁束密度の周波数特性の表とグラフである。 本発明の実施の形態１に係る電流検出装置における、磁束密度の周波数特性の表とグラフである。 本発明の実施の形態１に係る電流検出装置における、磁束密度の周波数特性の表とグラフである。 本発明の実施の形態１に係る電流検出装置の断面図である。 本発明の実施の形態１に係る電流検出装置における、磁束密度の周波数特性の表とグラフである。 本発明の実施の形態２に係る電流検出装置の斜視図である。 図１２の断面図である。 本発明の実施の形態２に係る電流検出装置における、磁束密度の周波数特性の表とグラフである。 本発明の実施の形態３に係る電流検出装置の斜視図である。 図１５の断面図である。 本発明の実施の形態３に係る電流検出装置における、磁束密度の周波数特性の表とグラフである。 本発明の実施の形態４に係る電流検出装置の斜視図である。 図１８の断面図である。 図１９における磁束分布図である。 図１８の電路を変形させた斜視図である。 図２１の側面図である。 従来例の電路と回路部を示す断面図である。 従来例における磁束分布図である。

実施の形態１．
図１（ａ）は、本発明の実施の形態１に係る電流検出装置１００の外観を示す斜視図であり、図１（ｂ）は、電路１の電流経路５、６、スリット７、回路部８の関係を示す図である。Ｘ方向を電路１の幅方向、Ｚ方向を電路１の厚み方向、Ｙ方向を電路１が延伸する方向とする。以降実施の形態１については、各方向を同様に定義する。

電流検出装置１００は、例えば銅材もしくはアルミ材からなる電路１が固定された絶縁材料（例えば、ＰＰＳ：ポリフェニレンサルファイド、ＰＡ：ポリアミド、ＰＢＴ：ポリブチレンテレフタレートなど）からなるケース部２に、回路部８及びコネクタ部４及び抵抗やコンデンサ（図示せず）などが半田付けにより搭載されたプリント基板３がネジ（図示せず）などにより固定されている。Ｙ方向に延伸した長板状の電路１に、延伸方向（Ｙ方向）に垂直な方向（Ｚ方向）から貫通したスリット７が穿設され、スリット７に沿って、Ｙ方向と平行な向きかつ、電路１をＺ方向に貫通するように回路部８が配置されている。

このとき、電路１のスリット７が設けられた部分では、電路１を流れる電流がスリット７により２分割されることで同一方向に二つの電流経路５、６が存在している。電路１は片端がＩＰＭ（インテリジェントパワーモジュール）などのモータなどを駆動する半導体の出力端に接続され、他の片端は例えばモータの入力端に接続されており、被測定電流となるモータ駆動電流が流れる。

図２は、本発明の実施の形態１に係る電流検出装置１００の回路部８の回路構成を示すブロック図である。図２において回路部８は、一対の磁気検出素子１１、１２、第一の増幅部１３、第二の増幅部１４、差動演算部１５、電源端子１６、１７、出力端子１８、基材１９を有する。電流検出装置１００は外部からコネクタ部４などのインターフェースを通し、プリント基板３を介して、回路部８の電源端子１６、１７間に例えば５Ｖが電源供給され、出力端子１８からは差動演算部の出力信号が外部に出力される。

磁気検出素子１１、１２は、例えばホール素子、ＭＲ素子、ＧＭＲ素子、又はＴＭＲ素子等を用いて構成される。ＭＲ素子とは、磁気抵抗効果（Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｅｆｆｅｃｔ）を利用して磁束を検出する素子である。ＧＭＲ素子とは、巨大磁気抵抗効果（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｅｆｆｅｃｔ）を利用して磁束を検出する素子である。ＴＭＲ素子とは、トンネル磁気抵抗効果（Ｔｕｎｎｅｌ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ Ｅｆｆｅｃｔ）を利用して磁束を検出する素子である。これ以外にも、磁束を検出してその検出結果に応じた検出信号を出力できるものであれば、任意の素子を磁気検出素子１１、１２として用いることが可能である。

第一の増幅部１３と第二の増幅部１４は、磁気検出素子１１、１２からそれぞれ出力される微小な電圧信号を増幅し、差動演算部１５へ出力する。差動演算部１５は、第一の増幅部１３と第二の増幅部１４からそれぞれ出力された電圧信号の差分を求める差動演算を行い、その演算結果を出力端子１８へ出力する。

基材１９は、例えばシリコン基板やガラスエポキシ基板等を用いて構成され、上述した回路部８の各構成部品を所定の配置でそれぞれ固定するとともに、各構成部品同士を電気的に接続する。基材１９に各構成部品が搭載された回路部８は、樹脂によるモールドパッケージ等が施された後、ケース部２に固定された電路１、同様にケース部２に固定され回路部８が搭載されたプリント基板３を介し、それぞれ配置及び固定することができる。そのさい、一対の磁気検出素子１１、１２は、電路１に対して、相互に対抗する方向に感度を有するような向きでそれぞれ配置される。これらの磁気検出素子は電路１に流れる被測定電流によって発生する磁束を検出し、磁束の検出結果に応じた検出信号を第一の増幅部１３と第二の増幅部１４へそれぞれ出力する。

図３は、図１（ｂ）に示す電流経路５、６に直交する断面９を矢印１０から見た断面図である。電流経路５と電流経路６及びスリット７のＸ方向の長さを符号ａ、ｂ、ｃ、電路１の板厚を符号ｄ、回路部８内の二つの磁気検出素子１１、１２のＺ方向の距離を符号ｅ、二つの磁気検出素子１１、１２を結ぶ線を軸Ｌ１、電路１の板厚の中心線を軸Ｌ２としている。磁気検出素子１１、１２は軸Ｌ２に対し線対称に配置されており、電路１は軸Ｌ２対し線対称となるように配置されているが、軸Ｌ１に対しては、非線対称となるように配置されている。例えば符号ａ＝２ｍｍ、ｂ＝２ｍｍ、ｃ＝６ｍｍ、ｄ＝０．８ｍｍ、ｅ＝２．５ｍｍである。二つの磁気検出素子１１、１２は、Ｘ方向が感度軸となり、電路１に－Ｙ方向から＋Ｙ方向へ電流を通電したとき、電流経路５、６に発生するそれぞれの磁束線２０、２１の互いに反対方向となるＸ方向の磁束密度２２、２３を検出している。

また、回路部８の端子１６、１７、１８は、特許文献３（特開２００５－２８３４５１の図３）の磁気検出部と同様に片側方向に突出している。その突出方向は、軸Ｌ１と並行なＺ方向である。

このように構成された電流検出装置１００においては、電路１の電流経路５、６で２分割された被測定電流により生じる磁束線２０、２１のＸ方向の磁束密度を、回路部８内の磁気検出素子１１、１２で検出し、両者の差分を求めることで被測定電流を測定している。ここでは、電流経路５、６を軸Ｌ１に対して非線対称配置とした場合の被測定電流測定の高周波特性をシミュレーションにより確認する。

図４には、シミュレーションにより、図３に示す符号ａ＝２ｍｍ、ｂ＝２ｍｍ、ｃ＝６ｍｍ、ｄ＝０．８ｍｍ、ｅ＝２．５ｍｍとし、１００Ａの交流電流を通電したときに発生する磁束線からＸ方向のみを抽出した磁束分布を示す。また、図２４と図４では、符号ａを４ｍｍから２ｍｍ、符号ｃを４ｍｍから６ｍｍに変化させ、軸Ｌ１に対し、電路１の電流経路５と電流経路６が非線対称となるように配置している。

図４（ａ）が６０Ｈｚの交流電流を通電した場合、図４（ｂ）が１０ｋＨｚの交流電流を通電した場合を示す。図４（ａ）に示すように６０Ｈｚの場合、磁気検出素子１１が検出するＸ方向の磁束密度は３．０６ｍＴ、磁気検出素子１２では－３．０７ｍＴとなり、差動演算すると６．１３ｍＴとなる。一方図４（ｂ）に示すように、１０ｋＨｚでは、磁気検出素子１１が検出するＸ方向の磁束密度は３．１５ｍＴ、磁気検出素子１２では－３．１４ｍＴとなり、差動演算すると６．２９ｍＴとなる。６０Ｈｚと１０ｋＨｚを比較しても、約２．７％の差異しかなく、電流経路５、６を軸Ｌ１に対して非線対称配置とすることで高周波まで精度よく電流測定することができる。

ここではスリット７のＸ方向の位置を変え、非線対称配置状態が変わった場合の被測定電流測定の高周波特性をシミュレーションにより確認する。
図５は本発明の実施の形態１に係る電流検出装置１００において、図３に示す符号ａ＋ｂ＋ｃを１０ｍｍ、かつ、符号ｂを２ｍｍ固定し、符号ａ、ｃを１ｍｍずつ変動させ、電路１に１００Ａの交流電流（６０Ｈｚ～１００ｋＨｚ）を通電したさい発生するＸ方向の磁束密度を、二つの磁気検出素子１１、１２にて検出し、差動演算した結果の磁束密度の周波数特性の表（図５（ａ））、及び６０Ｈｚを基準とした磁束密度変動率の周波数特性の表とグラフ（図５（ｂ））である。

ここでパターンＡ１はａ＝４ｍｍ、ｃ＝４ｍｍとｃとａの比が１、Ａ２はａ＝３ｍｍ、ｃ＝５ｍｍとｃとａの比が１．７、Ａ３はａ＝２ｍｍ、ｃ＝６ｍｍとｃとａの比が３、Ａ４はａ＝１ｍｍ、ｃ＝７ｍｍとｃとａの比が７であり、交流電流の周波数は６０Ｈｚ、１００Ｈｚ、３００Ｈｚ、１ｋＨｚ、３ｋＨｚ、１０ｋＨｚ、３０ｋＨｚ、１００ｋＨｚの８周波数でシミュレーションにより試算した。一般的にモータ駆動用のインバータなどでは、スイッチング周波数を１ｋＨｚ～２０ｋＨｚの範囲に設定することが多いため、１０ｋＨｚで比較すると、図５（ｂ）に示すように、パターンＡ１では－１０％、Ａ２では－７．０％、Ａ３では２．７％、Ａ４では２１．５％となり、パターンＡ１よりも、パターンＡ２、パタ－ンＡ３の方が高周波まで精度よく測定できることがわかる。また、パターンＡ４では、パターンＡ１よりも高周波の精度が悪くなる。

以上の結果より、軸Ｌ１に対し、電流経路５と電流経路６が線対称に配置されたパターンＡ１よりも、図３で示す軸Ｌ１に対し、電流経路５と電流経路６が非線対称に配置されたパターンＡ２、Ａ３（ｃとａの比が１．７～３）の方が高周波まで精度よく測定することができる。

以降、多様な電路に対応するため、符号ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅの値を変えて、被測定電流測定の高周波特性をシミュレーションにより確認する。
図６では、本発明の実施の形態１に係る電流検出装置１００において、大電流に対応すべく、電流経路５、６から磁気検出素子１１、１２が受ける熱の影響を避けることを目的に、スリット７のＸ方向の長さ符号ｂの距離を２ｍｍから４ｍｍに拡大し符号ａ＋ｂ＋ｃを１２ｍｍとし、符号ａ、ｃを１ｍｍずつ変動させ、電路１に１００Ａの交流電流（６０Ｈｚ～１００ｋＨｚ）を通電したさい発生するＸ方向の磁束密度を、二つの磁気検出素子１１、１２にて検出し、差動演算した結果の磁束密度の周波数特性の表（図６（ａ））、及び６０Ｈｚを基準とした磁束密度変動率の周波数特性の表とグラフ（図６（ｂ））である。

ここでパターンＢ１はａ＝４ｍｍ、ｃ＝４ｍｍ、Ｂ２はａ＝３ｍｍ、ｃ＝５ｍｍ、Ｂ３はａ＝２ｍｍ、ｃ＝６ｍｍ、Ｂ４はａ＝１ｍｍ、ｃ＝７ｍｍであり、交流電流の周波数は６０Ｈｚ、１００Ｈｚ、３００Ｈｚ、１ｋＨｚ、３ｋＨｚ、１０ｋＨｚ、３０ｋＨｚ、１００ｋＨｚの８周波数でシミュレーションにより試算した。

上述の通り１０ｋＨｚで比較すると、図６（ｂ）に示すように、パターンＢ１では－５．７％、Ｂ２では－３．３％、Ｂ３では４．６％、Ｂ４では２０．４％となり、パターンＢ１よりも、パターンＢ２、パタ－ンＢ３の方が高周波まで精度よく測定できることがわかる。また、パターンＢ４では、パターンＢ１よりも高周波の精度が悪くなる。

この場合、検出できる磁束密度が図５と比較して小さくなっているが、軸Ｌ１に対し、電流経路５と電流経路６が線対称に配置されたパターンＢ１よりも、図３で示す軸Ｌ１に対し、電流経路５と電流経路６が非線対称に配置されたパターンＢ２、パターンＢ３（ｃとａの比が１．７～３）の方が高周波まで精度よく測定することができる。

図７では、本発明の実施の形態１に係る電流検出装置１００において、図６よりもさらに大電流に対応することを目的に、電流経路５と電流経路６及びスリット７のＸ方向の長さ符号ａ、ｂ、ｃを図５から２倍（符号ａ＋ｂ＋ｃを２０ｍｍ、かつ、符号ｂを４ｍｍ固定）とし、符号ａ、ｃを２ｍｍずつ変動させ、電路１に１００Ａの交流電流（６０Ｈｚ～１００ｋＨｚ）を通電したさい発生するＸ方向の磁束密度を、二つの磁気検出素子１１、１２にて検出し、差動演算した結果の磁束密度の周波数特性の表（図７（ａ））、及び６０Ｈｚを基準とした磁束密度変動率の周波数特性の表とグラフ（図７（ｂ））である。

ここでパターンＣ１はａ＝８ｍｍ、ｃ＝８ｍｍ、Ｃ２はａ＝６ｍｍ、ｃ＝１０ｍｍ、Ｃ３はａ＝４ｍｍ、ｃ＝１２ｍｍ、Ｃ４はａ＝２ｍｍ、ｃ＝１４ｍｍであり、交流電流の周波数は６０Ｈｚ、１００Ｈｚ、３００Ｈｚ、１ｋＨｚ、３ｋＨｚ、１０ｋＨｚ、３０ｋＨｚ、１００ｋＨｚの８周波数でシミュレーションにより試算した。

上述の通り１０ｋＨｚで比較すると、図７（ｂ）に示すように、パターンＣ１では－１０．１％、Ｃ２では－７．８％、Ｃ３では０．８％、Ｃ４では２３．０％となり、パターンＣ１よりも、パターンＣ２、パタ－ンＣ３の方が高周波まで精度よく測定できることがわかる。また、パターンＣ４では、パターンＣ１よりも高周波の精度が悪くなる。

この場合でも、検出できる磁束密度が図５と比較して小さくなっているが、軸Ｌ１に対し、電流経路５と電流経路６が線対称に配置されたパターンＣ１よりも、図３で示す軸Ｌ１に対し、電流経路５と電流経路６が非線対称に配置されたパターンＣ２、Ｃ３（ｃとａの比が１．７～３）の方が高周波まで精度よく測定することができる。

図８では、本発明の実施の形態１に係る電流検出装置１００において、図６、図７同様に大電流に対応することを目的に、符号ａ＋ｂ＋ｃを１０ｍｍ、かつ、符号ｂを２ｍｍ固定し、電路１の板厚ｄを０．８ｍｍから２ｍｍとし、符号ａ、ｃを１ｍｍずつ変動させ、電路１に１００Ａの交流電流（６０Ｈｚ～１００ｋＨｚ）を通電したさい発生するＸ方向の磁束密度を、二つの磁気検出素子１１、１２にて検出し、差動演算した結果の磁束密度の周波数特性の表（図８（ａ））、及び６０Ｈｚを基準とした磁束密度変動率の周波数特性の表とグラフ（図８（ｂ））である。

ここでパターンＤ１はａ＝４ｍｍ、ｃ＝４ｍｍ、Ｄ２はａ＝３ｍｍ、ｃ＝５ｍｍ、Ｄ３はａ＝２ｍｍ、ｃ＝６ｍｍ、Ｄ４はａ＝１ｍｍ、ｃ＝７ｍｍであり、交流電流の周波数は６０Ｈｚ、１００Ｈｚ、３００Ｈｚ、１ｋＨｚ、３ｋＨｚ、１０ｋＨｚ、３０ｋＨｚ、１００ｋＨｚの８周波数でシミュレーションにより試算した。

上述の通り１０ｋＨｚで比較すると、図８（ｂ）に示すように、パターンＤ１では－１５．６％、Ｄ２では－１２．８％、Ｄ３では－１．７％、Ｄ４では２３．２％となり、パターンＤ１よりも、パターンＤ２、パタ－ンＤ３の方が高周波まで精度よく測定できることがわかる。また、パターンＤ４では、パターンＤ１よりも高周波の精度が悪くなる。

この場合でも、検出できる磁束密度が図５と比較して小さくなっているが、図６、図７よりも大きな磁束密度を検出できるため、板幅を広げるよりも板厚ｄを厚くする方が磁束を確保しながら、発熱対策をすることができる。また、これまで同様軸Ｌ１に対し、電流経路５と電流経路６が線対称に配置されたパターンＤ１よりも、図３で示す軸Ｌ１に対し、電流経路５と電流経路６が非線対称に配置されたパターンＤ２、Ｄ３（ｃとａの比が１．７～３）の方が高周波まで精度よく測定することができる。

図９では、本発明の実施の形態１に係る電流検出装置１００において、図６～図８同様に大電流に対応することを目的に、符号ａ＋ｂ＋ｃを１０ｍｍ、かつ、符号ｂを２ｍｍ固定し、二つの磁気検出素子１１、１２のＺ方向の距離ｅが電路１の板厚ｄが大きくなった場合を想定し、図５から符号ｅを２．５ｍｍから１．５ｍｍに、符号ｄを０．８ｍｍから２．０ｍｍに変更し、符号ａ、ｃを１ｍｍずつ変動させた場合の電路１に１００Ａの交流電流（６０Ｈｚ～１００ｋＨｚ）を通電したさい発生するＸ方向の磁束密度を、二つの磁気検出素子１１、１２にて検出し、差動演算した結果の磁束密度の周波数特性の表（図９（ａ））、及び６０Ｈｚを基準とした磁束密度変動率の周波数特性の表とグラフ（図９（ｂ））である。

ここでパターンＥ１はａ＝４ｍｍ、ｃ＝４ｍｍ、Ｅ２はａ＝３ｍｍ、ｃ＝５ｍｍ、Ｅ３はａ＝２ｍｍ、ｃ＝６ｍｍ、Ｅ４はａ＝１ｍｍ、ｃ＝７ｍｍであり、交流電流の周波数は６０Ｈｚ、１００Ｈｚ、３００Ｈｚ、１ｋＨｚ、３ｋＨｚ、１０ｋＨｚ、３０ｋＨｚ、１００ｋＨｚの８周波数でシミュレーションにより試算した。

上述の通り１０ｋＨｚで比較すると、図９（ｂ）に示すように、パターンＥ１では－１６．８％、Ｅ２では－１４．０％、Ｅ３では－２．５％、Ｅ４では２５．４％となり、パターンＥ１よりも、パターンＥ２、パタ－ンＥ３の方が高周波まで精度よく測定できることがわかる。また、パターンＥ４では、パターンＥ１よりも高周波の精度が悪くなる。

この場合でも、図６、図７同様検出できる磁束密度が図５と比較して小さくなっているが、軸Ｌ１に対し、電流経路５と電流経路６が線対称に配置されたパターンＥ１よりも、図３で示す軸Ｌ１に対し、電流経路５と電流経路６が非線対称に配置されたパターンＥ２、Ｅ３（ｃとａの比が１．７～３）の方が高周波まで精度よく測定することができる。

ここでは、組立誤差や構造要件などにより、二つの磁気検出素子１１、１２の位置が軸Ｌ２に対して線対称に配置できない場合について確認する。
図１０では、本発明の実施の形態１に係る電流検出装置１００において、図５から二つの磁気検出素子１１、１２をＺ方向への変位量（符号ｆ）だけ変位させた位置にある磁気検出素子２４、２５を示した断面図である。Ｚ方向に符号ｆ変位されることにより軸Ｌ２に対して非線対称に配置され、二つの磁気検出素子２４、２５では変位させる前の磁気検出素子１１、１２と同様に反対方向の磁束密度を検出するが、検出される磁束密度の大きさは異なる。

図１１は本発明の実施の形態１に係る電流検出装置１００において、図１０に示す符号ａ＋ｂ＋ｃを１０ｍｍ、かつ、符号ｂを２ｍｍ固定し、符号ａ、ｃを１ｍｍずつ変動させ、電路１に１００Ａの交流電流（６０Ｈｚ～１００ｋＨｚ）を通電したさい発生するＸ方向の磁束密度を、二つの磁気検出素子１１、１２がＺ方向へ変位量ｆが０．５ｍｍ変位された位置にある磁気検出素子２４、２５にて検出し、差動演算した結果の磁束密度の周波数特性の表（図１１（ａ））、及び６０Ｈｚを基準とした磁束密度変動率の周波数特性の表とグラフ（図１１（ｂ））である。

ここでパターンＦ１はａ＝４ｍｍ、ｃ＝４ｍｍ、Ｆ２はａ＝３ｍｍ、ｃ＝５ｍｍ、Ｆ３はａ＝２ｍｍ、ｃ＝６ｍｍ、Ｆ４はａ＝１ｍｍ、ｃ＝７ｍｍであり、交流電流の周波数は６０Ｈｚ、１００Ｈｚ、３００Ｈｚ、１ｋＨｚ、３ｋＨｚ、１０ｋＨｚ、３０ｋＨｚ、１００ｋＨｚの８周波数でシミュレーションにより試算した。

上述の通り１０ｋＨｚで比較すると、図１１（ｂ）に示すように、パターンＦ１では－９．７％、Ｆ２では－６．８％、Ｆ３では２．５％、Ｆ４では２０．４％となり、パターンＦ１よりも、パターンＦ２、パタ－ンＦ３の方が高周波まで精度よく測定できることがわかる。また、パターンＦ４では、パターンＦ１よりも高周波の精度が悪くなる。

この場合でも図６～図９と同様に、検出できる磁束密度が図５と比較して小さくなっているが、軸Ｌ１に対し、電流経路５と電流経路６が線対称に配置されたパターンＦ１よりも、図１０で示す軸Ｌ１に対し、電流経路５と電流経路６が非線対称に配置されたパターンＦ２、Ｆ３（ｃとａの比が１．７～３）の方が高周波まで精度よく測定することができる。

以上説明したように軸Ｌ１に対し、二つの電流経路が非線対称配置されることにより、電路に流れる電流に応じて磁束を検出したときの周波数特性を向上させることができる。したがってこのような磁気検出素子の配置と、電路構造を電流検出装置に採用することにより、外部磁界の影響を抑制しつつ、周波数特性が高周波領域まで良好な電流検出装置を提供できる。

また、パターン（Ａ２～Ｆ２）と（Ａ３～Ｆ３）とで、周波数６０Ｈｚを基準とした変動率の極性が反転している。今回はａ、ｃの寸法を１ｍｍずつ変動させたが、これらを最適な寸法とすることで、変動率を最小化することができる。

実施の形態２．
図１２（ａ）は、本発明の実施の形態２に係る電流検出装置１０１の外観を示す斜視図であり、図１２（ｂ）は、電路２６の電流経路３０、３１、スリット３２、回路部８１の関係を示す図である。Ｘ方向を電路２６の幅方向、Ｙ方向を紙面下から上方向、Ｚ方向をＸ方向及びＹ方向と平行な平面に対し垂直な方向とする。以降実施の形態２については、各方向を同様に定義する。電流検出装置１０１は、例えば銅材もしくはアルミ材からなる電路２６が固定された絶縁材料（例えば、ＰＰＳ：ポリフェニレンサルファイド、ＰＡ：ポリアミド、ＰＢＴ：ポリブチレンテレフタレートなど）からなるケース部２７に、回路部８１及びコネクタ部２９及び抵抗やコンデンサ（図示せず）などが半田付けにより搭載されたプリント基板２８がネジ（図示せず）などにより固定されている。

Ｙ方向に延伸した長板状の電路２６は、折り曲げ線３３に沿って該９０度に折り曲げられ、その屈曲部に、スリット３２が穿設され、スリット３２にＹ方向と平行な向きで回路部８１が配置されている。

このとき、電路２６のスリット３２が設けられた部分では、電路２６を流れる電流がスリット３２により２分割されることで同一方向に二つの電流経路３０、３１が存在している。なお、二つの電流経路３０、３１は、折り曲げ前を３０ａ、３１ａ、折り曲げ後を３０ｂ、３１ｂとする。回路部８１は、実施の形態１で説明した回路部８と内部構成は同一であるが、端子１６、１７、１８の突出方向が異なる。その突出方向はＹ方向であり、図１３に示す軸Ｌ１と垂直方向である。

図１３は、図１２（ｂ）に示す電流経路３０ａ、３１ａに直交する断面３４を矢印３５から見た断面図である。電流経路３０ａと電流経路３１ａ及びスリット３２のＸ方向の長さを符号ａ、ｂ、ｃ、電路２６の板厚を符号ｄ、回路部８１内の二つの磁気検出素子１１、１２のＺ方向の距離を符号ｅ、二つの磁気検出素子１１、１２を結ぶ線を軸Ｌ１、電路２６の板厚の中心線を軸Ｌ２としている。磁気検出素子１１、１２は軸Ｌ２に対し線対称に配置されており、電流経路３０ａ、３１ａは軸Ｌ２対し線対称となるように配置されているが、軸Ｌ１に対しては、非線対称となるように配置されている。

例えば符号ａ＝２ｍｍ、ｂ＝２ｍｍ、ｃ＝６ｍｍ、ｄ＝０．８ｍｍ、ｅ＝２．５ｍｍである。二つの磁気検出素子１１、１２は、Ｘ方向が感度軸となり、電路２６に－Ｙ方向から－Ｚ方向へ電流を通電したとき、電流経路３０ａ、３１ａに発生するそれぞれの磁束線３６ａ、３７ａ及び、電流経路３０ｂ、３１ｂに発生するそれぞれの磁束線３６ｂ、３７ｂの互いに反対方向となるＸ方向の磁束密度３８、３９を検出している。

図１４は本発明の実施の形態２に係る電流検出装置１０１において、図１３に示す符号ａ＋ｂ＋ｃを１０ｍｍ、かつ、符号ｂを２ｍｍ固定し、符号ａ、ｃを１ｍｍずつ変動させ、電路２６に１００Ａの交流電流（６０Ｈｚ～１００ｋＨｚ）を通電したさい発生するＸ方向の磁束密度を、二つの磁気検出素子１１、１２にて検出し、差動演算した結果の磁束密度の周波数特性の表（図１４（ａ））、及び６０Ｈｚを基準とした磁束密度変動率の周波数特性の表とグラフ（図１４（ｂ））である。

ここでパターンＧ１はａ＝４ｍｍ、ｃ＝４ｍｍ、Ｇ２はａ＝３ｍｍ、ｃ＝５ｍｍ、Ｇ３はａ＝２ｍｍ、ｃ＝６ｍｍ、Ｇ４はａ＝１ｍｍ、ｃ＝７ｍｍであり、交流電流の周波数は６０Ｈｚ、１００Ｈｚ、３００Ｈｚ、１ｋＨｚ、３ｋＨｚ、１０ｋＨｚ、３０ｋＨｚ、１００ｋＨｚの８周波数でシミュレーションにより試算した。上述の通り１０ｋＨｚで比較すると、図１４（ｂ）に示すように、パターンＧ１では－８．１％、Ｇ２では－５．５％、Ｇ３では３．４％、Ｇ４では２０．５％となり、パターンＧ１よりも、パターンＧ２、パタ－ンＧ３の方が高周波まで精度よく測定できることがわかる。また、パターンＧ４では、パターンＧ１よりも高周波の精度が悪くなる。

以上の結果より、軸Ｌ１に対し、電流経路３０と電流経路３１が線対称に配置されたパターンＧ１よりも、軸Ｌ１に対し、電流経路３０と電流経路３１が非線対称に配置されたパターンＧ２、Ｇ３（ｃとａの比が１．７～３）の方が高周波まで精度よく測定することができる。

また、符号ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅの条件が同じ図５と比較すると、電路を折り曲げることにより検出する磁束密度を増やすことができる。
実施の形態２では、電路２６を－Ｚ方向に９０度に曲げた状態だけを説明したが、電路２６は端部を＋Ｚ方向に９０度曲げた状態でも同様の効果がある。

以上説明したように該９０度に折り曲げられた電路においても、軸Ｌ１に対し、二つの電流経路が非線対称配置されることにより、電路に流れる電流に応じて磁束を検出したときの周波数特性を向上させることができる。したがってこのような磁気検出素子の配置と、電路構造を電流検出装置に採用することにより、外部磁界の影響を抑制しつつ、周波数特性が高周波領域まで良好な電流検出装置を提供できる。
また、回路部８１の端子１６、１７、１８の突出方向がＹ方向であり、ＸＺ面に並行に位置するプリント基板２８に容易に半田付けすることができる。

実施の形態３．
図１５（ａ）は、本発明の実施の形態３に係る電流検出装置１０２の外観を示す斜視図であり、図１５（ｂ）は、電路４０の電流経路４４、４５、４６、スリット４７、回路部８１の関係を示す図である。Ｘ方向を電路４０の幅方向、Ｙ方向を紙面下から上方向、Ｚ方向をＸ方向及びＹ方向と平行な平面に対し垂直な方向とする。以降実施の形態３については、各方向を同様に定義する。電流検出装置１０２は、例えば銅材もしくはアルミ材からなる電路４０が固定された絶縁材料（例えば、ＰＰＳ：ポリフェニレンサルファイド、ＰＡ：ポリアミド、ＰＢＴ：ポリブチレンテレフタレートなど）からなるケース部４１に、回路部８１及びコネクタ部４３及び抵抗やコンデンサ（図示せず）などが半田付けにより搭載されたプリント基板４２がネジ（図示せず）などにより固定されている。

Ｙ方向に延伸した長板状の電路４０は、折り曲げ線４８沿って該９０度に折り曲げられ（第一の屈曲部）た後、さらに折り曲げ線４９沿って該９０度に折り曲げられ（第二の屈曲部）該Ｕ字型の形状となる。折り曲げ線４８で曲げられた第一の屈曲部に、スリット４７が穿設され、スリット４７にＹ方向と平行な向きで回路部８１が配置されている。このとき、電路４０のスリット４７が設けられた部分では、電路４０を流れる電流がスリット４７により２分割されることで、同一方向に二つの電流経路４４、４５に分かれて存在している。

なお、二つの電流経路４４、４５は、折り曲げ線４８で折り曲げられる前を４４ａ、４５ａ、折り曲げられた（第一の屈曲部）後を４４ｂ、４５ｂ、さらに二つの電流経路４４、４５が合流し、折り曲げ線４９で折り曲げられた（第二の屈曲部）後の電流経路を４６とする。回路部８１は、実施の形態１で説明した回路部８と内部構成は同一であるが、端子１６、１７、１８の突出方向が異なる。その突出方向はＹ方向であり、図１６に示す軸Ｌ１と垂直方向である。

図１６は、図１５（ｂ）に示す電流経路４４ａ、４５ａに直交する断面５０を矢印５１から見た断面図である。電流経路４４ａと電流経路４５ａ及びスリット４７のＸ方向の長さを符号ａ、ｂ、ｃ、電路４０の板厚を符号ｄ、回路部８１内の二つの磁気検出素子１１、１２のＺ方向の距離を符号ｅ、二つの磁気検出素子１１、１２を結ぶ線を軸Ｌ１、電路４０の板厚の中心線を軸Ｌ２としている。磁気検出素子１１、１２は軸Ｌ２に対し線対称に配置されており、電流経路４４ａ、４５ａは軸Ｌ２対し線対称となるように配置されているが、軸Ｌ１に対しては、非線対称となるように配置されている。

例えば符号ａ＝２ｍｍ、ｂ＝２ｍｍ、ｃ＝６ｍｍ、ｄ＝０．８ｍｍ、ｅ＝２．５ｍｍである。二つの磁気検出素子１１、１２は、Ｘ方向が感度軸となり、電路４０に矢印５１から電流経路４６へ電流を通電したとき、電流経路４４ａ、４５ａに発生するそれぞれの磁束線５２ａ、５３ａ及び、電流経路４４ｂ、４５ｂに発生するそれぞれの磁束線５２ｂ、５３ｂ、電流経路４６に発生する磁束線５４の互いに反対方向となるＸ方向の磁束密度５５、５６を検出している。

図１７は本発明の実施の形態３に係る電流検出装置１０２において、図１６に示す符号ａ＋ｂ＋ｃを１０ｍｍ、かつ、符号ｂを２ｍｍ固定し、符号ａ、ｃを１ｍｍずつ変動させ、電路４０に１００Ａの交流電流（６０Ｈｚ～１００ｋＨｚ）を通電したさい発生するＸ方向の磁束密度を、二つの磁気検出素子１１、１２にて検出し、差動演算した結果の磁束密度の周波数特性の表（図１７（ａ））、及び６０Ｈｚを基準とした磁束密度変動率の周波数特性の表とグラフ（図１７（ｂ））である。

ここでパターンＨ１はａ＝４ｍｍ、ｃ＝４ｍｍ、Ｈ２はａ＝３ｍｍ、ｃ＝５ｍｍ、Ｈ３はａ＝２ｍｍ、ｃ＝６ｍｍ、Ｈ４はａ＝１ｍｍ、ｃ＝７ｍｍであり、交流電流の周波数は６０Ｈｚ、１００Ｈｚ、３００Ｈｚ、１ｋＨｚ、３ｋＨｚ、１０ｋＨｚ、３０ｋＨｚ、１００ｋＨｚの８周波数でシミュレーションにより試算した。上述の通り１０ｋＨｚで比較すると、図１７（ｂ）に示すように、パターンＨ１では－５．１％、Ｈ２では－３．０％、Ｈ３では４．０％、Ｈ４では１８．３％となり、パターンＨ１よりも、パターンＨ２、パタ－ンＨ３の方が高周波まで精度よく測定できることがわかる。また、パターンＨ４では、パターンＨ１よりも高周波の精度が悪くなる。

以上の結果より、軸Ｌ１に対し、電流経路４４と電流経路４５が線対称に配置されたパターンＨ１よりも、軸Ｌ１に対し、電流経路４４と電流経路４５が非線対称に配置されたパターンＨ２、Ｈ３（ｃとａの比が１．７～３）の方が高周波まで精度よく測定することができる

また、実施の形態２と同様に符号ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅの条件が同じ図５と比較すると、電路をさらに折り曲げることによりさらに検出する磁束密度を増やすことができる。

本実施の形態３では、スリット４７は、第一の屈曲部にのみを穿設されており、第二の屈曲部へ穿設されていない。第二の屈曲部へ第一の屈曲部同様のスリット４７が穿設されている場合、電流経路４６から発生する磁束線５４は、電流経路４４ａ、４５ａから発生する磁束線５２ａ、５３ａと同様、磁気検出素子１２へは、Ｘ方向とＺ方向で合成された磁束密度が印加される。その結果、Ｘ方向の磁束密度のみを検出する磁気検出素子１２は、検出する磁束密度が低下する。第二の屈曲部へスリット４７を穿設させないことで、磁気検出素子１２では、電流経路４６から発生する磁束線５４がＸ方向と略並行となり、より多くの磁束密度を検出することができる。

実施の形態３では、電路４０を折り曲げ線４８沿って－Ｚ方向に該９０度に折り曲げられた後、さらに折り曲げ線４９沿って－Ｙ方向に該９０度に折り曲げられ該Ｕ字型の形状とした状態だけを説明したが、電路４０を折り曲げ線４８に沿ってＺ方向に該９０度に折り曲げられた後、さらに－Ｙ方向に該９０度に折り曲げられ該Ｕ字型の形状とした状態でも同様の効果がある。

以上説明したように該９０度に折り曲げられた後、さらに該９０度に折り曲げ該Ｕ字型の形状とした電路においても、軸Ｌ１に対し、二つの電流経路が非線対称配置されることにより、電路に流れる電流に応じて磁束を検出したときの周波数特性を向上させることができる。したがってこのような磁気検出素子の配置と、電路構造を電流検出装置に採用することにより、外部磁界の影響を抑制しつつ、周波数特性が高周波領域まで良好な電流検出装置を提供できる。
また、回路部８１の端子１６、１７、１８の突出方向がＹ方向であり、ＸＺ面に並行に位置するプリント基板４２に容易に半田付けすることができる。

実施の形態４．
図１８（ａ）は、本発明の実施の形態４に係る電流検出装置１０３の外観を示す斜視図であり、図１８（ｂ）は、３本並んだ電路５７と各スリット６１、各回路部８１の関係を示す図である。Ｘ方向を電路５７の幅方向、Ｙ方向を紙面下から上方向、Ｚ方向をＸ方向及びＹ方向と平行な平面に対し垂直な方向とする。以降実施の形態４については、各方向を同様に定義する。

電流検出装置１０３は、例えば銅材もしくはアルミ材からなる板厚方向に該Ｕ字形状に折り曲げられ、屈曲部へスリット６１が穿設され、Ｘ方向に並んだ３本の実施の形態３同様の電路５７（－Ｘ方向から順番に電路５７Ｕ、５７Ｖ、５７Ｗ）が固定された絶縁材料（例えば、ＰＰＳ：ポリフェニレンサルファイド、ＰＡ：ポリアミド、ＰＢＴ：ポリブチレンテレフタレートなど）からなるケース部５８に、各電路５７へ穿設されたスリット６１Ｕ、６１Ｖ、６１Ｗへ配置された回路部８１Ｕ、８１Ｖ、８１Ｗ及びコネクタ部６０及び抵抗やコンデンサ（図示せず）などが半田付けにより搭載されたプリント基板５９がネジ（図示せず）などにより固定されている。

各電路５７及び各回路部８１は実施の形態３で説明したものと同じ構成のため、説明を省略する。なお、電路５７Ｕ、５７Ｖ、５７Ｗに流れる電流をＵ相電流、Ｖ相電流、Ｗ相電流とする。このように該Ｕ字形状で加工され、屈曲部へスリット６１Ｕ、６１Ｖ、６１Ｗが穿設された電路５７Ｕ、５７Ｖ、５７Ｗと３つの回路部８１Ｕ、８１Ｖ、８１Ｗを３つ備えることで、電流検出装置１０３において、三相の電流を検出することができる。

図１８（ａ）、（ｂ）に示すように電流検出装置１０３では、Ｘ方向に並んだ、互いに隣接する相の回路部８１Ｕ、８１Ｖ、８１Ｗと電路５７Ｕ、５７Ｖ、５７ＷはＺ方向にずれるように配置されている。この点について、図１９、２０を参照し説明する。

図１９は、図１８（ｂ）に示す、電路５７Ｕ、５７Ｖ、回路部８１Ｕ、８１Ｖに対し、ＺＸ平面に平行な断面６２を矢印６３から見た断面図である。電路５７Ｕのスリット６１Ｕが設けられた部分では、電路５７Ｕを流れるＵ相電流がスリット６１Ｕにより２分割されることで、同一方向に二つの電流経路６４、６５に分かれて存在している。

二つの電流経路６４、６５のＹ軸に平行な電路を電流経路６４ａ、６５ａ、Ｚ方向に平行な電路を電流経路６４ｂ、６５ｂ、さらに二つの電流経路６４、６５が合流し、Ｙ方向に平行で、電流経路６４ａ、６５ａとは反対方向にＵ相電流が流れる電路を電流経路６６とする。

電路５７Ｖのスリット６１Ｖに配置された回路部８１Ｖに搭載された二つの磁気検出素子１１Ｖ、１２Ｖは、実施の形態３での説明と同様に電路５７Ｖに電流を通電したさい、二つの磁気検出素子１１Ｖ、１２Ｖは、それぞれ反対方向のＸ方向の磁束密度７０、７１を検出している。

電路５７Ｕの電流経路６４ａ、６５ａの板厚の中心線を軸Ｌ３、電路５７Ｕの電流経路６６の板厚の中心線を軸Ｌ４とし、軸Ｌ３と軸Ｌ４のＺ方向の中心線を中心線Ｌ５とする。このとき、隣相である５７Ｖのスリット６１Ｖに配置された磁気検出素子１１Ｖ、１２Ｖは中心線Ｌ５に対して略対称となるように配置されている。ここでは、電路５７Ｕと回路部８１Ｖに搭載されている磁気検出素子１１Ｖ、１２Ｖとの関係を示したが、電路５７Ｖと回路部８１Ｕ、８１Ｗ及び電路５７Ｗと回路部８１Ｖも同様の位置関係になるように配置されている。

電路５７Ｕの電流経路６６に－Ｙ方向からＵ相電流を通電したとき、電路５７Ｕから発生する磁束は、電流経路６４ａ、６５ａから発生する磁束線６７ａ、６７ｂ、電流経路６４ｂ、６５ｂから発生する磁束線６８ａ、６８ｂ、電流経路６６から発生する磁束線６９となる。また、磁束線６７ａ、６７ｂが合成された磁束線を磁束線６７、磁束線６８ａ、６８ｂが合成された磁束線を磁束線６８とする。

このとき電路５７ＵのＸ方向に隣接し、隣相である電路５７Ｖに配置された磁気検出素子１１Ｖ、１２Ｖが磁束線６７、６８、６９から受ける影響について説明する。
まずは、磁束線６８により磁気検出素子１１Ｖ、１２Ｖが受ける影響を説明する。
磁束線６８の影響により、磁気検出素子１１Ｖでは、Ｘ方向の磁束密度が検出され、同様に磁気検出素子１２ＶでもＸ方向の磁束密度が検出される。このとき、磁気検出素子１１Ｖ、１２Ｖは、電流経路６４ｂ、６５ｂから見たときＸ方向及びＹ方向にほぼ等しい位置に配置されている。そのため、Ｚ方向に延伸した電路６４ｂ、６５ｂから発生する磁束６８により、磁気検出素子１１Ｖ、１２Ｖでは、同一方向に同等の磁束密度が検出される。そのため、差動演算することにより、磁束線６８の影響をキャンセルすることができる。

次に磁束線６７、６９により磁気検出素子１１Ｖ、１２Ｖが受ける影響を説明する。磁束線６７の影響により、磁気検出素子１１Ｖでは、Ｘ方向の磁束密度を検出し、同様に磁気検出素子１２ＶでもＸ方向の磁束密度を検出する。このとき、磁気検出素子１１Ｖと磁気検出素子１２Ｖでは、電流経路６４ａ、６５ａの板厚の中心線である軸Ｌ３とＺ方向の距離が異なるため、軸Ｌ３と距離が近い、磁気検出素子１２Ｖで検出される磁束密度の方が磁気検出素子１１Ｖよりも大きくなる。そのため、差動演算したさい、磁束密度の差分だけ影響を受けることになる。

しかしながら、電流経路６６から発生する磁束線６９の影響により、磁気検出素子１１Ｖ、１２Ｖでは、磁束線６７の影響とは反対に軸Ｌ４と距離が近い、磁気検出素子１１Ｖで検出される磁束密度の方が磁気検出素子１２Ｖよりも大きくなる。ここで、中心線Ｌ５は、軸Ｌ３と軸Ｌ４のＺ方向の中心線であり、磁気検出素子１１Ｖ、１２Ｖは中心線Ｌ５に対して略対称となるように配置されているため、磁気検出素子１１Ｖ、１２Ｖでは、磁束線６７と磁束線６９から受ける影響が合成され、略同一の大きさの磁束密度となる。そのため、差動演算することにより、磁束線６７、６９の影響をキャンセルすることができる。

図２０では、シミュレーションにより電路５７Ｕへ直流１００Ａを通電したときに発生する磁束線からＸ方向のみを抽出した磁束分布を示す。
電路５７Ｕへ電流を通電したさい、電路５７ＵのＸ方向に隣接し、隣相である電路５７Ｖに配置された磁気検出素子１１Ｖが受ける方向の磁束密度は０．８３ｍＴ、磁気検出素子１２Ｖが受けるＸ方向の磁束密度は０．８３ｍＴとなり、差動演算することで隣相である電路５７Ｕからの影響を受けなくなることがわかる。また、他の隣相の電路と磁気検出素子も同様の結果となる。

また、ここではＵ字型形状の説明を行ったが、電路端部をさらに－Ｚ方向、＋Ｚ方向にそれぞれ該９０度曲げた状態でも同様の効果がある。

以上説明したように板厚方向にＵ字型に加工した複数の電路をずらして配置することにより、隣相からの影響を受けなくすることができる。また、隣相からの影響を受けなくすることができるため、隣相との距離を短くすることができ、電流検出装置を小型化できる。

したがってこのような磁気検出素子の配置と、電路構造を電流検出装置に採用することにより、外部磁界の影響を抑制しつつ、小型で周波数特性が高周波領域まで良好な電流検出装置を提供できる。

図２１は、図１８（ｂ）の電路５７（５７Ｕ、５７Ｖ）を変形した電路７２（７２Ｕ、７２Ｖ）と回路部８１（８１Ｕ、８１Ｖ）を示す斜視図である。図２２は、図２１の電路７２Ｖ周辺をＸ方向から見た側面図である。

図２１において、電路７２Ｖは、－Ｚ方向に延伸し、折り曲げ線７３に沿ってＹ方向に該９０度に折り曲げられ（第三の屈曲部）、その後折り曲げ線７４に沿って－Ｚ方向に該９０度折り曲げられ（第一の屈曲部）た第一のクランプ曲げ部と、さらに折り曲げ線７５に沿って－Ｙ方向に該９０度に折り曲げられ（第二の屈曲部）、その後折り曲げ線７６に沿って－Ｚ方向に該９０度に折り曲げられ（第四の屈曲部）た第二のクランプ曲げ部から成る該凸字型の形状となる。折り曲げ線７４で曲げられた第一の屈曲部に、スリット７７Ｖが穿設され、スリット７７ＶにＹ方向と平行な向きで回路部８１Ｖが配置されている。このとき、スリット７７Ｖが穿設された部分では、電路７２Ｖを流れる電流がスリット７７Ｖにより２分割されることで、同一方向に二つの電流経路７８Ｖ、７９Ｖに分かれて存在している。

なお、二つの電流経路７８Ｖ、７９Ｖは、電路４０と同様に第一の屈曲部（折り曲げ線９２での折り曲げ）で折り曲げられた後合流し、第二の屈曲部（折り曲げ線７５での折り曲げ）で折り曲げられ電流経路を８０Ｖとなる。
回路部８１Ｖは、実施の形態１で説明した回路部８と内部構成は同一であるが、端子１６、１７、１８の突出方向が異なる。その突出方向はＹ方向であり、図１６に示す軸Ｌ１と垂直方向である。以上Ｖ相の電路７２Ｖを代表として説明したが、Ｕ相の電路７２Ｕ、も同様である。なお図２１では、Ｗ相の電路は記載していないが、Ｗ相の電路が有る場合も同様である。

電路７２においても、電流経路７８、７９と回路部８１との関係が、図１６に示す実施の形態３の電路４０の電流経路４４、４５と回路部８１との関係と同様であるので、図１６の軸Ｌ１に対し、二つの電流経路が非線対称配置されることにより、電路に流れる電流に応じて磁束を検出したときの周波数特性を向上させることができる。したがってこのような磁気検出素子の配置と、電路構造を電流検出装置に採用することにより、外部磁界の影響を抑制しつつ、周波数特性が高周波領域まで良好な電流検出装置を提供できる。

また、回路部８１の端子１６、１７、１８の突出方向がＹ方向であり、電路７２の幅方向（Ｘ方向）と電路７２の延伸方向（Ｚ方向）が作るＸＺ面に並行に位置するプリント基板５９に容易に半田付けすることができる。
また、電路７２の形状変更により図１９に示すの軸Ｌ３と軸Ｌ４の位置が変化し、回路部８１のＺ方向の位置が変化しても、回路部８１のプリント基板５９との半田付け位置を変えることで対応が可能となる。

図２２に示す電路７２のような該凸型の形状の電路の場合、図１のような平板の電路と異なり、電路の板厚方向（Ｙ方向）に厚みｆ１を持つ形状となり電流検出装置のＹ方向の厚さが厚くなる懸念がある。

回路部８１を用いた場合は、回路部８１の端子１６、１７、１８をＺ方向に並べて、その突出方向をＹ方向とすることで、回路部８１のモールドパッケージのＹ方向寸法ｆ２は、端子の数や大きさの影響を受けることがなく、磁気検出素子１１、１２配置に必要な寸法（例えば３．５ｍｍ）が確保できればよく、電路７２のＹ方向の寸法ｆ１も、回路部８１の端子１６、１７、１８の影響を受けることがなく、磁気検出素子１１、１２を囲むような配置に必要な寸法（例えば５ｍｍ）が確保できればよい。

一方従来の回路部８を用いた場合は、端子１６、１７、１８がＺ方向に突出するので、回路部８と電路７２のＹ方向寸法は端子の数や大きさの影響を受け大きくなる。回路図８のＺ方向に突出する端子１６、１７、１８を半田付けするプリント基板は、ＸＹ面に並行に位置することとなり、Ｙ方向の寸法を小さくすると部品実装面積の確保が困難となる。

以上より端子１６、１７、１８の突出方向がＹ方向である回路部８１を用いることによりＹ方向厚みの小さい電流検出装置を得ることができる。
なお、電路７２のスリット７７は第一の屈曲部のみに設けたが、第一の屈曲部から第三の屈曲部までつながるように設けてもよい。
また、電路７２のスリット７７は第三の屈曲部のみに設けてもよく、この場合は回路部８１の端子１６、１７、１８は－Ｙ方向に突出させ、電路７２の－Ｙ方向に近接する位置にプリント基板５９を配置してもよい。

以上説明したように少なくとも一つの屈曲部へスリットが穿設された該凸型形状に折り曲げられた電路と、回路部内に配置された二つの磁気検出素子を結ぶ線に対し、垂直に引き出された端子を有する回路部とを組み合わせることにより、薄型な電流検出装置を提供できる。

したがってこれまで説明したものの組み合わせにより、このような磁気検出素子の配置と端子部を有する回路部と、電路構造を電流検出装置に採用することにより、外部磁界の影響を抑制しつつ、小型で周波数特性が高周波領域まで良好な電流検出装置を提供できる。

１ ：電路
２ ：ケース部
３ ：プリント基板
４ ：コネクタ部
５ ：電流経路
６ ：電流経路
７ ：スリット
８ ：回路部
９ ：断面
１０ ：矢印
１１ ：磁気検出素子
１２ ：磁気検出素子
１３ ：第一の増幅部
１４ ：第二の増幅部
１５ ：差動演算部
１６ ：電源端子
１７ ：電源端子
１８ ：出力端子
１９ ：基材
２０ ：磁束線
２１ ：磁束線
２２ ：Ｘ方向の磁束密度
２３ ：Ｘ方向の磁束密度
２４ ：磁気検出素子
２５ ：磁気検出素子
２６ ：電路
２７ ：ケース部
２８ ：プリント基板
２９ ：コネクタ部
３０ ：電流経路
３１ ：電流経路
３２ ：スリット
３３ ：折り曲げ線
３４ ：断面
３５ ：矢印
３６ ：磁束線
３７ ：磁束線
３８ ：Ｘ方向の磁束密度
３９ ：Ｘ方向の磁束密度
４０ ：電路
４１ ：ケース部
４２ ：プリント基板
４３ ：コネクタ部
４４ ：電流経路
４５ ：電流経路
４６ ：電流経路
４７ ：スリット
４８ ：折り曲げ線
４９ ：折り曲げ線
５０ ：断面
５１ ：矢印
５２ ：磁束線
５３ ：磁束線
５４ ：磁束線
５５ ：Ｘ方向の磁束密度
５６ ：Ｘ方向の磁束密度
５７ ：電路
５８ ：ケース部
５９ ：プリント基板
６０ ：コネクタ部
６１ ：スリット
６２ ：断面
６３ ：矢印
６４ ：電流経路
６５ ：電流経路
６６ ：電流経路
６７ ：磁束線
６８ ：磁束線
６９ ：磁束線
７０ ：Ｘ方向の磁束密度
７１ ：Ｘ方向の磁束密度
７２ ：電路
７３ ：折り曲げ線
７４ ：折り曲げ線
７５ ：折り曲げ線
７６ ：折り曲げ線
７７ ：スリット
７８ ：電流経路
７９ ：電流経路
８０ ：電流経路
８１ ：回路部
９０ ：電路
９１ ：電流経路
９２ ：電流経路
９３ ：スリット
９４ ：磁気検出素子
９５ ：磁気検出素子
９６ ：磁束線
９７ ：磁束線
９８ ：Ｘ方向の磁束密度
９９ ：Ｘ方向の磁束密度
１００：電流検出装置
１０１：電流検出装置
１０２：電流検出装置
１０３：電流検出装置

Claims (9)

1. 被測定電流が流れる方向に延伸し、当該延伸方向の垂直な方向から貫通スリットが穿設され、前記貫通スリットにより電流経路１と電流経路２に分割された平板状の電路と
   前記被測定電流によって前記電路の周囲に発生する磁束をそれぞれ検出する一対の磁気検出素子を備え、
   前記電流経路１と電流経路２は、前記延伸方向に垂直な断面から見て、前記一対の磁気検出素子を結ぶ軸に対し、非線対称な形状を有し、
   前記電路に流れる被測定電流は、前記貫通スリットにより、前記電流経路１と電流経路２に同一方向に分流して流れ、
   前記一対の磁気検出素子は、前記電流経路１と電流経路２に分流した電流より発生した磁界を互いに反対方向に貫通するように感磁面がそれぞれ配置され、かつ、前記電路の当該延伸方向の垂直な方向から見て、貫通スリット投影面内に配置され、前記一対の磁気検出素子から得られた検出信号を差動演算する回路部を備えたことを特徴とする電流検出装置
2. 前記一対の磁気検出素子の素子間距離よりも、前記平板状の電路の板厚が小さいことを特徴とする請求項１に記載の電流検出装置。
3. 前記一対の磁気検出素子の素子間距離中央と、前記平板状の電路の板厚の中心線が略一致していることを特徴とする請求項１～２に記載の電流検出装置。
4. 前記電路は、前記貫通スリットの有る部分で屈曲した第一の屈曲部を有することを特徴とする請求項１～３の何れか一項に記載の電流検出装置。
5. 前記電路は、前記貫通スリットの有る部分で屈曲した第一の屈曲部と、前記貫通スリットの無い部分で屈曲した第二の屈曲部を有することを特徴とする請求項１～４の何れか一項に記載の電流検出装置。
6. 前記電路を二つ以上有し、
   一つの前記電路の前記一対の磁気検出素子の素子間距離中央位置と、他の隣接する前記電路の前記第一の屈曲部と前記第二の屈曲部との中央位置が略一致し、
   一つの前記電路の前記第一の屈曲部と前記第二の屈曲部との中央位置と、他の隣接する前記電路の前記一対の磁気検出素子の素子間距離中央位置が略一致することを特徴とする
   請求項５に記載の電流検出装置。
7. 前記電流経路１と前記電流経路２との電路幅比が１．７以上３以下であることを特徴とする請求項１～６の何れか一項に記載の電流検出装置。
8. 前記磁気検出素子は、ホール素子、ＭＲ素子、ＧＭＲ素子、又はＴＭＲ素子であることを特徴とする請求項１～７の何れか一項に記載の電流検出装置。
9. 被測定電流が流れる方向に延伸し、当該延伸方向の垂直な方向から貫通スリットが穿設され、前記貫通スリットにより電流経路１と電流経路２に分割された平板状の電路の、前記貫通スリットに挿入され、
   前記電路の延伸方向と前記電路の幅方向が作る面に並行な位置に配置されたプリント基板に半田付けされる端子を備え、
   前記貫通スリットにより、前記電流経路１と電流経路２に同一方向に分流して流れる前記被測定電流によって発生する磁束を互いに反対方向に貫通するように感磁面がそれぞれ配置された一対の磁気検出素子を備え、
   前記一対の磁気検出素子から得られた検出信号を差動演算し
   前記電路は、すくなくとも一つのクランク曲げ部を有し、前記クランク曲げ部の二つの屈曲部のうち少なくとも一つに前記貫通スリットが屈曲して有り、
   前記端子が、前記一対の磁気検出素子の二つの素子を結ぶ軸に対し、略垂直方向に突出することを特徴とする電流検出装置の回路部。

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