JP6115951B2 - 電流センサ - Google Patents

Description

本発明は、被測定電流の電流値を測定する電流センサに関し、例えば、複数の導体を備えた電流センサに関する。

インバータにおいては、例えば、モータ駆動用に流れる出力電流を測定するため、電流センサを備えたものが広く利用されている。電流センサにあっては、各種装置のレイアウト等の都合上、小型化することが強く要請されている。

このような電流センサとして、出力電流が流れる２本又は３本のバスバを並設したものが知られている（特許文献１参照）。これらバスバの電流を測定する場合、リング状をなす磁気コアを備えたセンサを各バスバそれぞれに配設する構成（特許文献２参照）の他、コアレスとして被測定電流による磁界の変化を測定する磁気センサを各バスバそれぞれに設ける構成も考えられる（特許文献３参照）。

特開２０１０−１７５４７４号公報 特開平８−１５３３０号公報 特開２０１０−８３１５号公報

しかしながら、前記磁気コアを備えたセンサでは、１本のバスバにつき、１体の磁気コアを挿通するため、バスバの間隔を大きく設定することが不可欠となり、前述の小型化の要請に反する、という問題がある。一方、前記磁気センサにあっては、並設したバスバの間隔を小さくすると、近接するバスバを流れる電流により発生する磁場の影響を大きく受け、測定誤差が大きくなる。かかる測定誤差は、磁場の影響を受けないようにバスバ間の間隔を大きくしたり、屈曲させたりすることで解消し得るが、かかる間隔を大きくしたり、屈曲させたりすると、電流センサ全体が大きくなって小型化の要請に反してしまう、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、その目的は、バスバ等の複数の導体を有する構成において、磁気センサの測定誤差を小さくすることができ、且つ、全体サイズの小型化を図ることができる電流センサを提供することにある。

本発明の電流センサは、平行に配置された第１導体及び第２導体と、前記第１導体に設けられた第１磁気センサとを備えた電流センサにおいて、前記第１導体及び第２導体は、電流が流れる方向に延びる板状の本体と、前記本体に形成された第１穴とをそれぞれ備え、前記第１穴によって前記本体を流れる電流が前記第１穴を挟むように位置する一対の第１電流路に分岐され、前記第１磁気センサは、前記第１導体の第１穴の内側に配置されるとともに、前記第１導体の第１電流路を流れる電流による感度軸方向の誘導磁界を検出し、前記第１磁気センサの磁界検出位置において、前記第２導体の各第１電流路を流れる電流による誘導磁界の前記感度軸方向の成分の和がゼロとなるように、前記第１導体及び第２導体間の距離と、前記第２導体の第１穴の形状とが設定されることを特徴する。

この構成によれば、第１導体の第１穴内に設けた第１磁気センサによって誘導磁界を検出するので、従来の磁気コアを備えたセンサを採用する構成に比べ、並設された第１導体及び第２導体を接近させることができる。この接近によって、電流センサ全体のサイズの小型化を図ることができ、しかも、第１磁気センサにおいて、第２導体の第１電流路における誘導磁界の感度軸方向の成分の和がゼロとなるよう上記条件が設定されるので、第２導体を流れる電流の影響によって第１磁気センサでの測定誤差が大きく発生することを回避することができる。

本発明の電流センサにおいては、前記第１導体及び第２導体は、前記本体に形成された第２穴をそれぞれ備え、前記第２穴によって前記本体を流れる電流が前記第２穴を挟むように位置する一対の第２電流路に分岐され、前記第２導体の第２穴の内側には第２磁気センサが配置され、前記第２磁気センサは、前記第２導体の第２電流路を流れる電流による感度軸方向の誘導磁界を検出し、前記第２磁気センサの磁界検出位置において、前記第１導体の各第２電流路を流れる電流による誘導磁界の前記感度軸方向の成分の和がゼロとなるように、前記第１導体及び第２導体間の距離と、前記第１導体の第２穴の形状とが設定されてもよい。この構成によれば、第１磁気センサと同様にして、第２導体に設けた第２磁気センサにおいても、測定誤差が生じることを抑制することができる。

本発明の電流センサにおいては、前記第１導体及び第２導体の前記各第１穴は、前記第１導体及び第２導体に電流が流れる方向と垂直な直交方向に並んで対向し、前記第１導体及び第２導体の前記各第２穴は、前記直交方向に並んで対向しても良い。この構成によれば、第２導体を流れる電流の影響による第１磁気センサでの測定誤差をより適切に抑制することが可能になる。

本発明の電流センサにおいては、前記第２導体を第１導体と挟む位置に、それらと平行に配置された第３導体を備え、前記第３導体は、電流が流れる方向に延びる板状の本体と、前記本体に形成された第１穴及び第２穴とを備え、前記第１導体ないし第３導体は、前記本体に形成された第３穴をそれぞれ備え、前記第３穴によって前記本体を流れる電流が前記第３穴を挟むように位置する一対の第３電流路に分岐され、前記第３導体の第３穴の内側には第３磁気センサが配置され、前記第３磁気センサは、前記第３導体の第３電流路を流れる電流による感度軸方向の誘導磁界を検出し、前記第３磁気センサの磁界検出位置において、前記第２導体の各第３電流路を流れる電流による誘導磁界の前記感度軸方向の成分の和がゼロとなるように、前記第２導体及び第３導体間の距離と、前記第２導体の第３穴の形状とが設定され、且つ、前記第１導体の各第３電流路を流れる電流による誘導磁界の前記感度軸方向の成分の和がゼロとなるように、前記第１導体及び第３導体間の距離と、前記第１導体の第３穴の形状とが設定され、前記第２磁気センサの磁界検出位置において、前記第３導体の各第２電流路を流れる電流による誘導磁界の前記感度軸方向の成分の和がゼロとなるように、前記第２導体及び第３導体間の距離と、前記第３導体の第２穴の形状とが設定され、前記第１磁気センサの磁界検出位置において、前記第３導体の各第１電流路を流れる電流による誘導磁界の前記感度軸方向の成分の和がゼロとなるように、前記第１導体及び第３導体間の距離と、前記第３導体の第１穴の形状とが設定されてもよい。この構成によれば、第１ないし第３導体の３本の導体とし、それぞれに磁気センサを設けても、各磁気センサの測定誤差が発生することを回避でき、且つ、隣り合う導体の間隔を小さくして電流センサの小型化を図ることができる。

本発明の電流センサにおいては、前記第１導体及び第２導体間の距離と、前記第２導体及び第３導体間の距離とは同一に設定されてもよい。この構成によれば、第１ないし第３導体をそれぞれ適切に設置し易くすることができる。

本発明の電流センサにおいては、前記第１導体乃至第３導体の前記各第１穴は、前記第１導体乃至第３導体に電流が流れる方向と垂直な直交方向に並んで対向し、前記第１導体乃至第３導体の前記各第２穴は、前記直交方向に並んで対向し、前記第１導体乃至第３導体の前記各第３穴は、前記直交方向に並んで対向させても良い。この構成によれば、第１導体乃至第３導体の３本の導体とし、それぞれに磁気センサを設けても、各磁気センサの測定誤差が発生することをより適切に抑制することが可能となる。

本発明により、バスバ等の複数の導体を有する構成において、磁気センサの測定誤差を小さくすることができ、且つ、全体サイズの小型化を図ることができる電流センサを提供できる。

実施の形態に係る電流センサを模式的に示す斜視図である。 実施の形態に係る電流センサの正面図である。 実施の形態に係る電流センサの各バスバの側面図である。 実施の形態に係る電流センサのセンサユニットの側面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図５の構成の一部を省略した説明用断面図である。 図５の構成の一部を省略した説明用断面図である。 図５の構成の一部を省略した説明用断面図である。 図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 図９の構成の一部を省略した説明用断面図である。 図９の構成の一部を省略した説明用断面図である。 図９の構成の一部を省略した説明用断面図である。 実施の形態における条件を設定するために用いるグラフである。 実施の形態における条件を設定するために用いるグラフである。 変形例１における条件を設定するために用いるグラフである。 変形例１における条件を設定するために用いるグラフである。 変形例２における条件を設定するために用いるグラフである。 変形例２における条件を設定するために用いるグラフである。

本発明者らは、平行に配置された複数の導体を備えた電流センサにおいて、被測定電流が流れる導体に穴を形成し、当該穴の内側に磁気センサを配置して感度軸方向の誘導磁界を検出する場合について検討を行った。この場合、導体同士の距離を小さくすると、被測定電流とは別の電流を流す導体を流れる電流（以下、隣接電流）による誘導磁界の影響を受け、磁気センサの測定精度は低下することとなる。そこで、本発明者らは、隣接電流が流れる導体にも穴を形成し、当該穴の形状と、磁気センサの位置と、導体同士の距離との関係を工夫すれば、隣接電流によって生じる誘導磁界の影響を十分に低減しつつ、電流センサ全体の小型化を実現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。以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施の形態の電流センサを模式的に示す斜視図であり、図２は、前記電流センサの正面図である。図３は、前記電流センサの各バスバの側面図であり、図４は、センサユニットの側面図である。図１及び図２に示すように、電流センサ１は、３つの導体である第１バスバ（第１導体）１１、第２バスバ（第２導体）１２、及び、第３バスバ（第３導体）１３を備えている。各バスバ１１〜１３は、Ｙ方向に並設されており、図２中左から右に向かって順に、第１バスバ１１、第２バスバ１２、第３バスバ１３が配設されている。

図３Ａにも示すように、第１バスバ１１は、電流が流れる方向（Ｚ方向）に延びる長尺の平板形状に形成された本体１１ａと、本体１１ａに形成された方形状の第１穴１１ｂ、第２穴１１ｃ及び第３穴１１ｄとを備えている。本体１１ａは、その表裏の各面がＺ−Ｘ面と平行に向けられている。

前記各穴１１ｂ〜１１ｄは、方形状に形成され、図３Ａにおいて、上から下方向（Ｚ方向）に順に、第１穴１１ｂ、第２穴１１ｃ、第３穴１１ｄが配設されている。各穴１１ｂ〜１１ｄのＺ方向の幅は同一にそれぞれ形成されている。また、第１穴１１ｂ及び第２穴１１ｃのＺ方向距離と、第２穴１１ｃ及び第３穴１１ｄのＺ方向距離とは同一に設定されている。第２穴１１ｃのＺ方向中心部は、本体１１ａのＺ方向中心部に一致している。各穴１１ｂ〜１１ｄのＸ方向の幅寸法（以下、「Ｘ幅」と称する）は、それぞれ異なって形成されている（詳細は後に述べる）。各穴１１ｂ〜１１ｄのＸ方向中心部は、本体１１ａのＸ方向中心部に一致している。

本体１１ａをＺ方向（図３Ａの上から下方向）に流れる電流は、各穴１１ｂ〜１１ｄによって当該各穴１１ｂ〜１１ｄのＸ方向両側に分岐される。この分岐された電流が通流する領域であって、第１穴１１ｂを挟むように位置する一対の領域が第１電流路１１ｅ，１１ｅ、第２穴１１ｃを挟むように位置する一対の領域が第２電流路１１ｆ，１１ｆ、第３穴１１ｄを挟むように位置する一対の領域が第３電流路１１ｇ，１１ｇとされる。

ここで、図３Ａ〜図３Ｃに示すように、第２バスバ１２及び第３バスバ１３は、第１バスバ１１に対し、下述するように各穴１１ｂ〜１１ｄのＸ幅が相違する以外は、同様の構成とされる。従って、第２バスバ１２では、第１バスバ１１に対応する構成の符号を「１１※（※はアルファベット、以下同じ）」から「１２※」に変え、第３バスバ１３では、「１３※」に変えて、上記の相違点以外の説明を省略する。

第１バスバ１１の第１穴１１ｂのＸ幅は、第２バスバ１２の第２穴１２ｃのＸ幅と、第３バスバ１３の第３穴１３ｄのＸ幅と同一（Ｗ１）に設定される。第１バスバ１１の第２穴１１ｃのＸ幅は、第２バスバ１２の第１穴１２ｂ及び第３穴１２ｄの各Ｘ幅と、第３バスバ１３の第２穴１３ｃのＸ幅と同一（Ｗ２）に設定される。第１バスバ１１の第３穴１１ｄのＸ幅は、第３バスバ１３の第１穴１３ｂのＸ幅と同一（Ｗ３）に設定される。従って、第３バスバ１３は、第１バスバ１１のＺ方向の向きを逆にした形状と同一となり、第２バスバ１２は、Ｚ方向の向きを反転しても同一、つまり、Ｘ軸を対称軸とした対称形状に形成されている。

図１及び図２に示すように、第１バスバ１１の第１穴１１ｂ、第２バスバ１２の第２穴１２ｃ、第３バスバ１３の第３穴１３ｄには、それぞれセンサユニット２１が装着されている。図４にも示すように、各センサユニット２１は、各穴１１ｂ，１２ｃ，１３ｄに不図示の係合構造によって固定される枠状のケース２２と、このケース２２の内側にＸ−Ｙ面と平行な状態で支持される基板２３と、この基板２３に配設され、感度軸方向（図５参照）がＹ方向と平行に設定された磁気センサ２４とをそれぞれ備えている。

磁気センサ２４は、センサユニット２１が装着される各穴１１ｂ，１２ｃ，１３ｄの内側であって、各バスバ１１〜１３の厚み間の中央部に配設されている。磁気センサ２４としては、磁気検出が可能な磁気センサであれば特に限定されない。磁気センサ２４としては、例えば、ＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子やＴＭＲ（Ｔｕｎｎｅｌ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子などの磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサ、ホール素子を用いた磁気センサなどを適用できる。

ここで、図３に示すように、第１バスバ１１の第１穴１１ｂに配設された磁気センサ２４が第１磁気センサ２４ａ、第２バスバ１２の第２穴１２ｃに配設された磁気センサ２４が第２磁気センサ２４ｂ、第３バスバ１３の第３穴１３ｄに配設された磁気センサ２４が第３磁気センサ２４ｃとされる。第１磁気センサ２４ａは、第１バスバ１１における一対の第１電流路１１ｅ，１１ｅを通流する被測定電流により発生する磁界を検出する。第２磁気センサ２４ｂは、第２バスバ１２における一対の第２電流路１２ｆ，１２ｆを通流する被測定電流により発生する磁界を検出する。第３磁気センサ２４ｃは、第３バスバ１３における一対の第３電流路１３ｇ，１３ｇを通流する被測定電流により発生する磁界を検出する。なお、各磁気センサ２４ａ〜２４ｃのＸ方向の位置は、各穴１１ｂ，１２ｃ，１３ｄのＸ方向中心部から所定の距離Ｄ、それぞれ離れて位置しており、一対の被測定電流により発生する誘導磁界が相殺されてゼロにならないように設定される。

図１及び図２に示すように、各バスバ１１〜１３のＺ軸方向両側には、板状のスペーサ２６がそれぞれ設けられ、当該スペーサ２６によって各バスバ１１〜１３が一体化されている。スペーサ２６は、第１バスバ１１及び第２バスバ１２のピッチ間隔Ｐ１と、第２バスバ１２及び第３バスバ１３のピッチ間隔Ｐ２とを同一に保つように各バスバ１１〜１３を保持している。また、各バスバ１１〜１３に形成された各第１穴１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ、各第２穴１１ｃ、１２ｃ、１３ｃ、及び、第３穴１１ｄ、１２ｄ、１３ｄは、各バスバ１１〜１３に電流が流れる方向と垂直な直交方向すなわちＹ方向にそれぞれ並んで対向される。具体的には、第２バスバ１２の第１穴１２ｂは第２バスバ１２のＺ−Ｘ面の表裏面において、第１バスバ１１の第１穴１１ｂ、第３バスバ１３の第１穴１３ｂとＹ方向の向きに対向して並設される。このとき、各第１穴１１ｂ、１２ｂ、１３ｂのＸ方向の中心位置は一致している。さらに、各第２穴１１ｃ、１２ｃ、１３ｃと各第３穴１１ｄ、１２ｄ、１３ｄもＹ方向の向きに各第１穴１１ｂ、１２ｂ、１３ｂと同じように並設される。さらに、このように並設された各バスバ１１〜１３の各第１穴１１ｂ、１２ｂ、１３ｂのＺ方向の幅位置は、Ｚ方向にて一致するように保持される。同様に、各バスバ１１〜１３の各第２穴１１ｃ、１２ｃ、１３ｃ及び各第３穴１１ｄ、１２ｄ、１３ｄもＺ方向の幅位置は、Ｚ方向にて一致するように保持される。

次に、第１磁気センサ２４ａの磁界検出について図５ないし図８を参照して説明する。図５は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、図６〜図８は、図５の構成の一部を省略した説明用断面図である。

図５及び図６において、第１バスバ１１に所定電流が通流されると、第１電流路１１ｅ，１１ｅに被測定電流が印加され、図５及び図６に示す破線の方向に誘導磁界Ｍ１，Ｍ２が発生する。第１バスバ１１の第１穴１１ｂにおける第１磁気センサ２４ａの磁界検出位置において、誘導磁界Ｍ１，Ｍ２は、磁界ベクトルＶ１，Ｖ２で図示する向き及び強度となる。磁界ベクトルＶ１，Ｖ２の向きは、第１磁気センサ２４ａの感度軸方向（Ｙ方向）と平行であって逆向きとなる。このため、第１磁気センサ２４ａは、第１電流路１１ｅ，１１ｅの被測定電流に対し、各誘導磁界Ｍ１，Ｍ２間の和によって生じる磁界を検出し、その強度に応じた電気信号（例えば電圧）を出力する。

前述のように第１バスバ１１に所定電流が通流されると同時に、第２バスバ１２及び第３バスバ１３にも所定電流が通流される。第２バスバ１２にあっては、第１電流路１２ｅ，１２ｅに印加された電流により、図５及び図７に示す破線の方向に誘導磁界Ｍ３，Ｍ４が発生する。第２バスバ１２の誘導磁界Ｍ３，Ｍ４は、第１磁気センサ２４ａの磁界検出位置において、磁界ベクトルＶ３，Ｖ４で図示する向き及び強度となる（図７参照）。磁界ベクトルＶ３，Ｖ４の感度軸方向の成分（Ｙ方向成分）Ｖ３ａ，Ｖ４ａは、それぞれ同一強度であって逆向きとなるよう調整される（この調整については、後に詳述する）。従って、誘導磁界Ｍ３，Ｍ４の感度軸方向の成分Ｖ３ａ，Ｖ４ａの和がゼロとなり、第１磁気センサ２４ａでは、誘導磁界Ｍ３，Ｍ４による出力が実質的にゼロとなる。

第３バスバ１３にあっては、第１電流路１３ｅ，１３ｅに印加された電流により、図５及び図８に示す破線の方向に誘導磁界Ｍ５，Ｍ６が発生する。第３バスバ１３の誘導磁界Ｍ５，Ｍ６は、第１磁気センサ２４ａの磁界検出位置において、磁界ベクトルＶ５，Ｖ６で図示する向き及び強度となる（図８参照）。磁界ベクトルＶ５，Ｖ６の感度軸方向の成分（Ｙ方向成分）Ｖ５ａ，Ｖ６ａは、それぞれ同一強度であって逆向きとなるよう調整される（この調整については、後に詳述する）。従って、誘導磁界Ｍ５，Ｍ６の感度軸方向の成分Ｖ５ａ，Ｖ６ａの和がゼロとなり、第１磁気センサ２４ａでは、誘導磁界Ｍ５，Ｍ６による出力が実質的にゼロとなる。

以上のように、第１磁気センサ２４ａの感度軸方向において、第２バスバ１２の誘導磁界Ｍ３，Ｍ４及び第３バスバ１３の誘導磁界Ｍ５，Ｍ６による影響を十分に低減することができる。これにより、第１磁気センサ２４ａは、第１バスバ１１の誘導磁界Ｍ１，Ｍ２による磁気を精度良く検出でき、ひいては、第１バスバ１１に通流される電流も高精度に検出することができる。

なお、第３磁気センサ２４ｃ、第３バスバ１３の第３穴１３ｄ、第２バスバ１２の第３穴１２ｄ、及び第１バスバの第３穴１１ｄの位置関係は、第１磁気センサ２４ａ、第１バスバ１１の第１穴１１ｂ、第２バスバ１２の第２穴１２ｂ、及び第３バスバ１３の第１穴１３ｂをＸ軸周りに１８０°回転させた位置関係と同様となる。従って、第３磁気センサ２４ｃの磁界検出位置において、第１バスバ１１の第３電流路１１ｇによる誘導磁界の感度軸方向成分の和がゼロとなり、第２バスバ１２の第３電流路１２ｇによる誘導磁界の感度軸方向成分の和もゼロとなる。この状態で、第３磁気センサ２４ｃは、第３バスバ１３の第３電流路１３ｇによる誘導磁界を検出し、第３バスバ１３に通流される電流も検出することができる。

次いで、第２磁気センサ２４ｂの磁界検出について図９ないし図１２を参照して説明する。図９は、図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図であり、図１０〜図１２は、図９の構成の一部を省略した説明用断面図である。

図９及び図１０において、第２バスバ１２に通流される所定電流によって、第２電流路１２ｆ，１２ｆに被測定電流が印加され、図９及び図１０に示す破線の方向に誘導磁界Ｍ７，Ｍ８が発生する。第２バスバ１２の第２穴１２ｃにおける第２磁気センサ２４ｂの磁界検出位置において、誘導磁界Ｍ７，Ｍ８は、磁界ベクトルＶ７，Ｖ８で図示する向き及び強度となる。磁界ベクトルＶ７，Ｖ８の向きは、第２磁気センサ２４ｂの感度軸方向（Ｙ方向）と平行であって逆向きとなる。このため、第２磁気センサ２４ｂは、第２電流路１２ｆ，１２ｆの被測定電流に対し、各誘導磁界Ｍ７，Ｍ８間の和によって生じる磁界を検出し、その強度に応じた電気信号を出力する。

第１バスバ１１に通流される所定電流によって、第２電流路１１ｆ，１１ｆに印加された電流により、図９及び図１１に示す破線の方向に誘導磁界Ｍ９，Ｍ１０が発生する。誘導磁界Ｍ９，Ｍ１０は、第２磁気センサ２４ｂの磁界検出位置において、磁界ベクトルＶ９，Ｖ１０で図示する向き及び強度となる（図１１参照）。磁界ベクトルＶ９，Ｖ１０の感度軸方向の成分（Ｙ方向成分）Ｖ９ａ，Ｖ１０ａは、それぞれ同一強度であって逆向きとなるよう調整される（この調整については、後に詳述する）。従って、誘導磁界Ｍ９，Ｍ１０の感度軸方向の成分Ｖ９ａ，Ｖ１０ａの和がゼロとなり、第２磁気センサ２４ｂでは、誘導磁界Ｍ９，Ｍ１０による出力が実質的にゼロとなる。

第３バスバ１３に通流される所定電流によって、第２電流路１３ｆ，１３ｆに印加された電流により、図９及び図１２に示す破線の方向に誘導磁界Ｍ１１，Ｍ１２が発生する。誘導磁界Ｍ１１，Ｍ１２は、第２磁気センサ２４ｂの磁界検出位置において、磁界ベクトルＶ１１，Ｖ１２で図示する向き及び強度となる（図１２参照）。磁界ベクトルＶ１１，Ｖ１２の感度軸方向の成分（Ｙ方向成分）Ｖ１１ａ，Ｖ１２ａは、それぞれ同一強度であって逆向きとなるよう調整される（この調整については、後に詳述する）。従って、誘導磁界Ｍ１１，Ｍ１２の感度軸方向の成分Ｖ１１ａ，Ｖ１２ａの和がゼロとなり、第２磁気センサ２４ｂでは、誘導磁界Ｍ１１，Ｍ１２による出力が実質的にゼロとなる。

以上のように、第２磁気センサ２４ｂの感度軸方向において、第１バスバ１１の誘導磁界Ｍ９，Ｍ１０及び第３バスバ１３の誘導磁界Ｍ１１，Ｍ１２による影響を十分に低減することができる。これにより、第２磁気センサ２４ｂは、第２バスバ１２の誘導磁界Ｍ７，Ｍ８による磁気を精度良く検出でき、ひいては、第２バスバ１２に通流される電流も高精度に検出することができる。

次に、上述の磁界ベクトルＶ３〜Ｖ６，Ｖ９〜１２の感度軸方向の成分Ｖ３ａ〜Ｖ６ａ，Ｖ９ａ〜Ｖ１２ａの調整について説明する。

感度軸方向の成分Ｖ３ａ〜Ｖ６ａ，Ｖ９ａ〜Ｖ１２ａについて、本発明者らによる鋭意検討の結果、以下に述べるように各条件を設定することで、調整できることを見出した。
先ずは、距離Ｄ（図３参照）を設定し（ここでは、７ｍｍ）、各磁気センサ２４ａ〜２４ｃにおけるＸ方向の取り付け位置を決定したときに、図１３及び図１４のグラフに示す関係性があることを見出した。

図１３のグラフは、バスバに形成された穴のＸ幅を複数タイプ設定してシミュレーションした結果である。図１３のグラフにおいて、横軸は、磁気センサ２４ａ〜２４ｃの取り付け位置から、Ｘ幅を設定した穴までのＹ方向の移動量である。縦軸は、Ｘ幅を設定した穴を挟む一対の電流路による誘導磁界の強度を磁気センサ２４ａ〜２４ｃで測定し、その値を基準値に対する百分率で規格化した値である。この基準値は、穴のＸ幅を１６ｍｍとし、当該穴内に磁気センサ２４ａ〜２４ｃの磁界検出位置が位置する（横軸で示す移動量が０ｍｍである）条件下で、磁気センサ２４ａ〜２４ｃによって測定される磁界の強度である。図１４のグラフは、図１３のグラフを、視点を変えて表したものである。図１４のグラフにおいて、横軸は、図１３のグラフで規格化した値（縦軸）が０％となる条件でのＹ方向の移動量（横軸）であり、縦軸は、穴のＸ幅である。

図１４のグラフを見ると、横軸で約５．５ｍｍの位置において、縦軸となる穴のＸ幅が約１２ｍｍとなることを見出すことができる。よって、図２に示すピッチ間隔Ｐ１，Ｐ２をそれぞれ５．５ｍｍとする。そして、各磁気センサ２４ａ〜２４ｃが内部に位置する第１穴１１ｂ、第２穴１２ｃ、第３穴１３ｄからピッチ間隔Ｐ１，Ｐ２離れた穴、つまり、第１バスバ１１の第２穴１１ｃ、第２バスバ１２の第１穴１２ｂ及び第３穴１２ｄ、第３バスバ１３の第２穴１３ｃのＸ幅となるＷ２（図３参照）の寸法をそれぞれ１２ｍｍとする。この結果、各磁気センサ２４ａ〜２４ｃにおいて、Ｗ２の寸法を１２ｍｍとした各穴１１ｃ，１２ｂ，１２ｄ，１３ｃ周りの誘導磁界による影響を抑制できることを見出した。

更に、ピッチ間隔Ｐ１，Ｐ２をそれぞれ５．５ｍｍとしたので、第１磁気センサ２４ａと第３バスバ１３の第１穴１３ｂとの間隔、及び、第３磁気センサ２４ｃと第１バスバ１１の第３穴１１ｄとの間隔はそれぞれ１１ｍｍとなる。ここで、図１４のグラフを見ると、横軸で約１１ｍｍの位置において、縦軸となる穴のＸ幅が約２３．２ｍｍとなり、第１穴１３ｂ及び第３穴１１ｄのＸ幅となるＷ３（図３参照）の寸法をそれぞれ２３．２ｍｍとすることを見出すことができる。この結果、第１及び第３磁気センサ２４ａ、２４ｃにおいて、Ｗ３の寸法を２３．２ｍｍとした各穴１３ｂ、１１ｄ周りの誘導磁界による影響を抑制できることを見出した。

ところで、各磁気センサ２４ａ〜２４ｃが内部に位置する第１穴１１ｂ、第２穴１２ｃ、第３穴１３ｄのＸ幅を設定するにあたり、被測定電流による誘導磁界の強度が大きい方がより精度良く測定することができる。図１３のグラフ中、横軸において、穴の内部を位置する０ｍｍでは、Ｘ幅が１６ｍｍで磁界強度の規格化した値が最大となる。従って、第１穴１１ｂ、第２穴１２ｃ、第３穴１３ｄのＸ幅となるＷ１（図３参照）の寸法をそれぞれ１６ｍｍとすることを見出すことができる。

以上のように、本実施の形態では、各磁気センサ２４ａ〜２４ｃが第１穴１１ｂ、第２穴１２ｃ、第３穴１３ｄの内部に位置し、被測定電流とは別の隣接電流による誘導磁界の影響を抑制するように前記各条件を見出したので、各磁気センサ２４ａ〜２４ｃでの測定誤差が生じることを抑制することができる。しかも、ピッチ間隔Ｐ１，Ｐ２を前述した寸法に設定でき、各バスバ１１〜１３を接近させて電流センサ１のＹ方向のサイズを小さくすることができる。なお、上記のシミュレーションにおいて、各バスバ１１〜１３のＸ方向の全体幅Ｗ０は３０ｍｍでＹ方向の厚みＴは２ｍｍとした。

なお、前記実施の形態における図１３及び図１４のグラフで示す関係性は、一例に過ぎないものであり、各磁気センサ２４ａ〜２４ｃにおけるＸ方向の取り付け位置を変更すると、これに応じてグラフで示す値も変わったものとなる。例えば、図１３及び図１４のグラフの条件となった距離Ｄより小さい値（例えば、４．５ｍｍ）とし、前述の基準値測定用の穴のＸ幅を１０．６ｍｍとすると、図１５及び図１６のグラフに示す関係性があることを見出した（以下、「変形例１」と称する）。また、図１３及び図１４のグラフの条件となった距離Ｄより大きい値（例えば、１３ｍｍ）とし、前述の基準値測定用の穴のＸ幅を２６．６ｍｍとすると、図１７及び図１８のグラフに示す関係性があることを見出した（以下、「変形例２」と称する）。

変形例１及び２では、前述した図１３及び図１４のグラフに示す関係性と同様の要領によって、ピッチ間隔Ｐ１，Ｐ２及び穴のＸ幅となるＷ１〜Ｗ３を導き出すことができる。
従って、ここでは、変形例１及び２において導き出した各寸法の結果だけを下記に記載し、具体的な説明は省略する。
（変形例１）ピッチ間隔Ｐ１，Ｐ２：４．５ｍｍ、Ｗ１：１０．６ｍｍ、Ｗ２：６．５ｍｍ、Ｗ３：１８．５ｍｍ、Ｗ０：２０ｍｍ、Ｔ（図２参照）：２ｍｍ
（変形例２）ピッチ間隔Ｐ１，Ｐ２：９．１ｍｍ、Ｗ１：２６．６ｍｍ、Ｗ２：２０ｍｍ、Ｗ３：４３．４ｍｍ、Ｗ０：５０ｍｍ、Ｔ（図２参照）：２ｍｍ

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、各バスバ１１〜１３に形成された穴１１ｂ〜１１ｄ、１２ｂ〜１２ｄ、１３ｂ〜１３ｄの位置、サイズ、形状は、上記実施の形態と同様に、各磁気センサ２４ａ〜２４ｃで被測定電流の誘導磁界を検出できる限りにおいて、種々の変更を行ってもよい。従って、穴１１ｂ〜１１ｄ、１２ｂ〜１２ｄ、１３ｂ〜１３ｄの位置を各バスバ１１〜１３のＸ方向中心部からずれた位置としたり、その形状を円形や、楕円形、多角形としたりしてもよい。

また、第１ないし第３バスバ１１〜１３のうち、いずれか１本を省略した構成として２本のバスバにより電流センサ１を構成してもよい。更に、第１ないし第３バスバ１１〜１３に平行に配置されるバスバを増設し、４本以上のバスバにより電流センサ１を構成してもよい。この場合、各バスバの穴内に磁気センサ２４を設け、当該磁気センサ２４に隣接電流として影響し得る誘導磁界を発生するバスバに対し、上記実施の形態のように穴を形成すればよい。

また、磁気センサ２４は、全てのバスバに設けなくてもよく、電流の測定が要求されるバスバだけに設けるようにしてもよい。

以上のように、上記実施の形態における各構成要素の配置、大きさなどは適宜変更し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、例えば、インバータにおける電流の大きさを検知するために用いることが可能である。

１ 電流センサ
１１ 第１バスバ（第１導体）
１１ａ，１２ａ，１３ａ 本体
１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ 第１穴
１１ｃ，１２ｃ，１３ｃ 第２穴
１１ｄ，１２ｄ，１３ｄ 第３穴
１１ｅ，１２ｅ，１３ｅ 第１電流路
１１ｆ，１２ｆ，１３ｆ 第２電流路
１１ｇ，１２ｇ，１３ｇ 第３電流路
１２ 第２バスバ（第２導体）
１３ 第３バスバ（第３導体）
２４ａ 第１磁気センサ
２４ｂ 第２磁気センサ
２４ｃ 第３磁気センサ
Ｍ１〜Ｍ１２ 誘導磁界

Claims (6)

1. 平行に配置された第１導体及び第２導体と、前記第１導体に設けられた第１磁気センサとを備えた電流センサにおいて、
   前記第１導体及び第２導体は、電流が流れる方向に延びる板状の本体と、前記本体に形成された第１穴とをそれぞれ備え、前記第１穴によって前記本体を流れる電流が前記第１穴を挟むように位置する一対の第１電流路に分岐され、
   前記第１磁気センサは、前記第１導体の第１穴の内側に配置されるとともに、前記第１導体の第１電流路を流れる電流による感度軸方向の誘導磁界を検出し、
   前記第１磁気センサの磁界検出位置において、前記第２導体の各第１電流路を流れる電流による誘導磁界の前記感度軸方向の成分の和がゼロとなるように、前記第１導体及び第２導体間の距離と、前記第２導体の第１穴の形状とが設定されることを特徴する電流センサ。
2. 前記第１導体及び第２導体は、前記本体に形成された第２穴をそれぞれ備え、前記第２穴によって前記本体を流れる電流が前記第２穴を挟むように位置する一対の第２電流路に分岐され、
   前記第２導体の第２穴の内側には第２磁気センサが配置され、前記第２磁気センサは、前記第２導体の第２電流路を流れる電流による感度軸方向の誘導磁界を検出し、
   前記第２磁気センサの磁界検出位置において、前記第１導体の各第２電流路を流れる電流による誘導磁界の前記感度軸方向の成分の和がゼロとなるように、前記第１導体及び第２導体間の距離と、前記第１導体の第２穴の形状とが設定されることを特徴する請求項１に記載の電流センサ。
3. 前記第１導体及び第２導体の前記各第１穴は、前記第１導体及び第２導体に電流が流れる方向と垂直な直交方向に並んで対向し、
   前記第１導体及び第２導体の前記各第２穴は、前記直交方向に並んで対向していることを特徴とする請求項２に記載の電流センサ。
4. 前記第２導体を第１導体と挟む位置に、それらと平行に配置された第３導体を備え、
   前記第３導体は、電流が流れる方向に延びる板状の本体と、前記本体に形成された第１穴及び第２穴とを備え、
   前記第１導体ないし第３導体は、前記本体に形成された第３穴をそれぞれ備え、前記第３穴によって前記本体を流れる電流が前記第３穴を挟むように位置する一対の第３電流路に分岐され、
   前記第３導体の第３穴の内側には第３磁気センサが配置され、前記第３磁気センサは、前記第３導体の第３電流路を流れる電流による感度軸方向の誘導磁界を検出し、
   前記第３磁気センサの磁界検出位置において、前記第２導体の各第３電流路を流れる電流による誘導磁界の前記感度軸方向の成分の和がゼロとなるように、前記第２導体及び第３導体間の距離と、前記第２導体の第３穴の形状とが設定され、且つ、前記第１導体の各第３電流路を流れる電流による誘導磁界の前記感度軸方向の成分の和がゼロとなるように、前記第１導体及び第３導体間の距離と、前記第１導体の第３穴の形状とが設定され、
   前記第２磁気センサの磁界検出位置において、前記第３導体の各第２電流路を流れる電流による誘導磁界の前記感度軸方向の成分の和がゼロとなるように、前記第２導体及び第３導体間の距離と、前記第３導体の第２穴の形状とが設定され、
   前記第１磁気センサの磁界検出位置において、前記第３導体の各第１電流路を流れる電流による誘導磁界の前記感度軸方向の成分の和がゼロとなるように、前記第１導体及び第３導体間の距離と、前記第３導体の第１穴の形状とが設定されることを特徴する請求項２に記載の電流センサ。
5. 前記第１導体及び第２導体間の距離と、前記第２導体及び第３導体間の距離とは同一に設定されることを特徴する請求項４に記載の電流センサ。
6. 前記第１導体乃至第３導体の前記各第１穴は、前記第１導体乃至第３導体に電流が流れる方向と垂直な直交方向に並んで対向し、
   前記第１導体乃至第３導体の前記各第２穴は、前記直交方向に並んで対向し、
   前記第１導体乃至第３導体の前記各第３穴は、前記直交方向に並んで対向していることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の電流センサ。

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