JP6122128B2 - 電流センサ - Google Patents

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Description

本発明は、磁気センサを有する電流センサに関する。
電流センサは、例えば磁気センサを有し、導体に流れる電流によって発生する磁場に比例する大きさの信号を出力することが知られている。例えば特許文献１では、基板と、基板に設けられた複数の磁場変換器、すなわち磁気センサと、電流導体とを備え、複数の磁気センサが、１チャネルの電流導体を流れる電流を検出する電流センサが開示されている。
国際公開第２００６／１３０３９３号パンフレット
従来の電流センサでは、被測定電流が流れる経路（チャネル）が複数ある場合、それぞれの被測定電流が流れることにより発生する磁束が、相互の磁気センサに影響を及ばさないよう、磁気シールド対策や一定の間隔を置いて配置するなどの対策が必要であった。
特に、電流センサの主要な用途の一つである三相モータのインバータ制御に使用する場合、一般的には２相分の電流を検出する必要があるため、２つの電流センサが使用される。しかし、インバータの小型化に伴い電流検出の省スペース化が要求され、大きな問題となってきている。
その解決手段として、電流センサの小型化が実現できるコアレス電流センサが検討され始めているが、磁性体コアを伴わないため磁気シールドを施すことが困難で、外来磁場の影響をいかに低減するかが課題となっていた。また更なる小型化を実現するためには、センサの２チャネル化が有効であるが、被測定電流が流れることにより発生する磁束が他チャネルの磁気センサに影響を及ぼすため、これまでは実現が困難であった。
本発明は、このような状況下に鑑みてなされたものであり、複数の電流経路において、それぞれの被測定電流から発生する磁束の相互の干渉を低減し、正確な電流検出を可能にすることを目的とする。
上記の課題を解決するための電流センサは、第一の被測定電流が流れる第一の電流経路と、前記第一の電流経路の近傍に配置される第一の磁気センサと、前記第一の電流経路を挟んで前記第一の磁気センサの反対側に配置される第二の磁気センサと、第二の被測定電流が流れる第二の電流経路と、前記第二の電流経路の近傍に配置される第三の磁気センサと、前記第二の電流経路を挟んで前記第三の磁気センサの反対側に配置される第四の磁気センサと、前記第一の磁気センサの出力と前記第二の磁気センサの出力から前記第一の被測定電流の量に基づく信号を生成し、前記第三の磁気センサの出力と前記第四の磁気センサの出力から前記第二の被測定電流の量に基づく信号を生成する信号処理部と、を備え、前記第一の磁気センサと前記第二の磁気センサは、前記第二の電流経路から等しい距離に配置されており、前記第三の磁気センサと前記第四の磁気センサは、前記第一の電流経路から等しい距離に配置され、前記第一の電流経路は、第一経路と、第一経路から屈曲する第二経路と、第二経路からさらに屈曲する第三経路と、を有し、前記第二の電流経路は、第四経路と、第四経路から屈曲する第五経路と、第五経路からさらに屈曲する第六経路と、を有し、前記第二経路は、前記第三の磁気センサと前記第四の磁気センサを結ぶ線分に平行な経路であり、前記第五経路は、前記第一の磁気センサと前記第二の磁気センサを結ぶ線分に平行な経路であり、前記第二経路は、前記第三の磁気センサと前記第四の磁気センサを結ぶ線分の垂直二等分線を対称軸とする線対称な経路であり、前記第五経路は、前記第一の磁気センサと前記第二の磁気センサを結ぶ線分の垂直二等分線を対称軸とする線対称な経路である。
前記第一の磁気センサは前記第一の電流経路に囲まれた領域に配置されており、前記第二の磁気センサは前記第一経路を挟んで前記第一の磁気センサの反対側に配置されており、前記第三の磁気センサは前記第二の電流経路に囲まれた領域に配置されており、 前記第四の磁気センサは前記第四経路を挟んで前記第三の磁気センサの反対側に配置されるようにしてもよい。
前記第一経路は、前記第二経路の一端に接続し、且つ、前記第二経路の一端を起点として、前記第三の磁気センサと前記第四の磁気センサから遠ざかる方向に延びる経路又は近づく方向に延びる経路であり、前記第三経路は、前記第二経路の他端に接続し、且つ、前記第二経路の一端を起点として、前記第三の磁気センサと前記第四の磁気センサから遠ざかる方向に延びる経路又は近づく方向に延びる経路であり、前記第四経路は、前記第五経路の一端に接続し、且つ、前記第五経路の一端を起点として、前記第一の磁気センサと前記第二の磁気センサから遠ざかる方向に延びる経路又は近づく方向に延びる経路であり、前記第六経路は、前記第五経路の他端に接続し、且つ、前記第五経路の一端を起点として、前記第一の磁気センサと前記第二の磁気センサから遠ざかる方向に延びる経路又は近づく方向に延びる経路であるようにしてもよい。
前記第一経路と前記第二経路のなす角度、前記第二経路と前記第三経路のなす角度、前記第四経路と前記第五経路のなす角度及び前記第五経路と前記第六経路のなす角度は９０度であるようにしてもよい。
前記信号処理部は前記第一の磁気センサの出力と前記第二の磁気センサの出力の差分から前記第一の被測定電流の量に基づく信号を生成し、前記第三の磁気センサの出力と前記第四の磁気センサの出力の差分から前記第二の被測定電流の量に基づく信号を生成するようにしてもよい。
前記第一の電流経路及び前記第二の電流経路がＵの字型であるようにしてもよい。
前記第一の電流経路と前記第二の電流経路は、前記第二経路と前記第五経路との間の所定の点に対して略点対称な位置関係にあるようにしてもよい。
前記第一経路と前記第一の磁気センサと第二の磁気センサを第一のパターンとし、前記第四経路と前記第三の磁気センサと第四の磁気センサを第二のパターンとしたときに、前記第一のパターンと前記第二のパターンは、前記第二経路と、前記第二経路と対向する前記第五経路との間の所定の点に対して略点対称な位置関係にあるようにしてもよい。
上記の課題を解決するための電流センサは、第一の被測定電流が流れる第一の電流経路と、前記第一の電流経路の近傍に配置される第一の磁気センサと、前記第一の電流経路を挟んで前記第一の磁気センサの反対側に配置される第二の磁気センサと、第二の被測定電流が流れる第二の電流経路と、前記第二の電流経路の近傍に配置される第三の磁気センサと、前記第二の電流経路を挟んで前記第三の磁気センサの反対側に配置される第四の磁気センサと、前記第一の磁気センサの出力と前記第二の磁気センサの出力から前記第一の被測定電流の量に基づく信号を生成し、前記第三の磁気センサの出力と前記第四の磁気センサの出力から前記第二の被測定電流の量に基づく信号を生成する信号処理部と、を備え、前記第一の磁気センサと前記第二の磁気センサは、前記第二の電流経路から等しい距離に配置されており、前記第三の磁気センサと前記第四の磁気センサは、前記第一の電流経路から等しい距離に配置され、前記第一の磁気センサと前記第二の磁気センサを結ぶ線分の垂直二等分線が、前記第三の磁気センサの中心を通り、
前記第三の磁気センサと前記第四の磁気センサを結ぶ線分の垂直二等分線が、前記第一の磁気センサの中心を通る。
信号端子を形成するリードフレームと、前記第一から第二の電流経路及び前記第一から第四の磁気センサを封止する封止部材と、前記第一の電流経路と接続され、前記第一の被測定電流の入口となる第一の電流端子と、前記第一の電流経路と接続され、前記第一の被測定電流の出口となる第二の電流端子と、前記第二の電流経路と接続され、前記第二の被測定電流の入口となる第三の電流端子と、前記第二の電流経路と接続され、前記第二の被測定電流の出口となる第四の電流端子と、を備え、前記封止部材は平面視で矩形形状であり、前記第一から第四の電流端子及び前記信号端子を形成するリードフレームは、平面視で、前記封止部材の側面から露出するようにしてもよい。
前記第一の電流端子と前記第二の電流端子は、平面視で、前記封止部材の側面のうち、前記信号端子を形成するリードフレームが露出する側面に対して直角方向に位置する側面から露出しており、前記第三の電流端子と前記第四の電流端子は、平面視で、前記封止部材の側面のうち、前記第一の電流端子と前記第二の電流端子が露出する側面と対向する側面から露出するようにしてもよい。
前記第一から第四の電流端子は、平面視で、前記封止部材の側面のうち、前記信号端子を形成するリードフレームが露出する側面と直交する側面から露出するようにしてもよい。
前記第二の磁気センサを囲むように配置され、前記第一経路と前記第二経路のどちらか一方に接続し、他方には接続しない導体と、前記第四の磁気センサを囲むように配置され、前記第四経路と前記第五経路のどちらか一方に接続し、他方には接続しない導体と、を備えるようにしてもよい。
第三の電流経路と、前記第三の電流経路の近傍に配置される第五の磁気センサと、前記第三の電流経路を挟んで前記第五の磁気センサの反対側に配置される第六の磁気センサと、をさらに備え、前記第一の電流経路、前記第二の電流経路、および、前記第三の電流経路は、それぞれ、異なる相を流れる導体中に形成される電流経路であり、前記第三の電流経路は、第七経路と、第七経路から屈曲する第八経路と、第八経路からさらに屈曲する第九経路と、を有し、前記第五の磁気センサは、前記第三の電流経路に囲まれた領域に配置されており、前記第六の磁気センサは前記第七経路を挟んで前記第五の磁気センサの反対側に配置されており、前記一の磁気センサと前記第二の磁気センサを結ぶ線分と、前記三の磁気センサと前記第四の磁気センサを結ぶ線分と、前記五の磁気センサと前記第六の磁気センサを結ぶ線分は互いに平行であるようにしてもよい。
前記第一から第三の電流経路の前記各経路は、前記電流経路に形成された切欠きにより電流方向が変わるように形成されるようにしてもよい。
隣接する前記電流経路の前記切欠きは、それぞれ、各相の導体の延存方向に沿って、一対の磁気センサ間の間隔の２倍以上の距離を離して形成されるようにしてもよい。
２相分の一対の磁気センサのそれぞれは、各相の導体の延存方向に沿って、互いに一対の磁気センサの間隔の１／２の距離ずれて配置され、残りの１相分の一対の磁気センサは、前記導体の延存方向に沿って、前記一対の磁気センサの間隔の２倍以上の距離ずれて配置されるようにしてもよい。
前記各電流経路はそれぞれ、各相の導体としてのバスバー内に形成され、前記各相の前記バスバーとプリント配線基板は、バスバー基板として一体に形成されるようにしてもよい。
前記バスバー基板において、前記バスバーの表裏両面は、前記プリント配線基板で挟まれるようにしてもよい。
前記バスバー基板において、前記バスバーには、スリットが設けられるようにしてもよい。
前記バスバー基板には、前記バスバーと基板プリプレグとを貫通する貫通スリットが設けられ、前記貫通スリットの内壁は、前記基板プリプレグにより、前記バスバーが露出しないように形成されるようにしてもよい。
前記バスバー基板の前記貫通スリットにおいて、前記各磁気センサの感磁部が前記バスバー基板の実装面よりも内側に落とし込まれ、バスバーの厚み中心付近に配置されるようにしてもよい。
前記バスバー基板において、前記各磁気センサの実装面とは反対側の面に、当該各磁気センサと対向して橋渡しするように配置された磁性材料を備えるようにしてもよい。
前記バスバー基板において、前記磁性材料は、穴加工、または切欠き加工によって形成されたバスバー基板の溝を介して、前記磁気センサ近傍まで延びるようにしてもよい。
前記バスバー基板において、前記磁気センサの封止上面に、前記各相の前記各磁気センサを橋渡しするように配置された磁性体材料を備えるようにしてもよい。
前記バスバーはＵ相バスバーと、前記Ｕ相バスバーに隣接するＶ相バスバーと、前記Ｖ相バスバーに隣接するＷ相バスバーと、を含み、前記第一の電流経路は前記Ｕ相バスバー内に形成され、前記第二の電流経路は前記Ｗ相バスバー内に形成され、前記第三の電流経路は前記Ｖ相バスバー内に形成され、前記第三の電流経路に形成された前記切欠きは、前記第一の電流経路に形成された前記切欠き及び前記第二の電流経路に形成された前記切欠きに対し、前記バスバーの延存方向に沿って、一対の磁気センサ間の間隔の２倍以上の距離を離して形成されるようにしてもよい。
前記電流経路は前記プリント配線基板内の金属層内に形成されるようにしてもよい。
前記信号処理ＩＣ及び／または各磁気センサは前記プリント配線基板上に実装されるようにしてもよい。
前記磁気センサの内部は、磁性体メッキまたは磁性体チップを備えるようにしてもよい。
本発明の電流センサによれば、複数の電流経路において、それぞれの被測定電流から発生する磁束の相互の干渉を低減し、正確な電流検出を可能にする。
本実施形態における電流検出を実現するための電流センサの概略を説明するための図である。 第１実施形態に係る電流センサの内部構造の一例を示す図である。 図２の電流センサ内部の側面の一例を示す図である。 図２の電流センサのパッケージ外観の一例を示す図である。 図２の電流センサのパッケージ外観の一例を示す図である。 第１実施形態に係る電流センサが電動機の電流検出を行う場合の様子を示す図である。 第１実施形態に係る電流センサが電動機の電流検出を行う場合の様子を示す図である。 信号処理ＩＣの内部の構成例を示す機能ブロック図である。 第１実施形態の電流センサにおいて、各磁気センサの位置関係を説明するための図である。 第２実施形態に係る電流センサの内部構造の一例を示す図である。 図８の電流センサ内部の側面の一例を示す図である。 信号端子側のリードフレームが、被測定電流端子側のリードフレームよりも高くなるようにした電流センサ内部の側面の一例を示す図である。 被測定電流端子側のリードフレームが、信号端子側のリードフレームよりも低くなるようにした電流センサ内部の側面の一例を示す図である。 第３実施形態に係る電流センサの構成例を示す図である。 第１実施形態に係る電流センサにおいて、突出部の変形例を示す図である。 第４実施形態に係る電流センサの構成例を示す図である。 第４実施形態に係る電流センサの構成例を示す図である。 第５実施形態に係る電流センサの構成例を示す図である。 第６実施形態に係る電流センサの構成例を示す図である。 第７実施形態に係る電流センサの構成例を示す図である。 第８実施形態に係る電流センサの構成例を示す図である。 本実施形態の電流センサによって実現される電流検出の概念を説明するための図である。
以下、本発明を実施するための形態（以下、「本実施形態」という。）について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の本実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。なお、図面中、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
まず、本実施形態の電流センサ１によって実現される電流検出の概念について、図１９を参照して説明する。
本実施形態の電流センサ１は、磁束を検出する複数の磁気センサ１３１ａ，１３１ｂ，１３２ａ，１３２ｂと、第一の被測定電流が流れる第一の電流経路３０１と、第二の被測定電流が流れる第二の電流経路３０２と、を備える。
本実施形態において、磁気センサ１３１ａ，１３１ｂ，１３２ａ，１３２ｂは、磁束を検出して、又は、入力磁場に応じて、電気的出力（電流や電圧）を行う素子であればよく、ホール素子、磁気抵抗素子、ホールＩＣ、磁気抵抗ＩＣ等が挙げられる。
第一の磁気センサ１３１ｂは、第一の電流経路３０１の近傍に配置される。第二の磁気センサ１３１ａは、第一の電流経路３０１を挟んで第一の磁気センサ１３１ｂの反対側に配置される。第三の磁気センサ１３２ｂは、第二の電流経路３０２の近傍に配置される。第四の磁気センサ１３２ａは、第二の電流経路３０２を挟んで第三の磁気センサ１３２ｂの反対側に配置される。
第一の磁気センサ１３１ｂと第二の磁気センサ１３１ａは、第二の電流経路３０２から等しい距離に配置される。つまり、第一の磁気センサ１３１ｂと第二の電流経路３０２との最短距離をＬ１、第二の磁気センサ１３１ａと第二の電流経路３０２との最短距離をＬ２とすると、第一の磁気センサ１３１ｂと第二の磁気センサ１３１ａは、Ｌ１＝Ｌ２となる位置に配置される。
第三の磁気センサ１３２ｂと第四の磁気センサ１３２ａは、第一の電流経路３０１から等しい距離に配置される。つまり、第三の磁気センサ１３２ｂと第一の電流経路３０１との最短距離をＬ３、第四の磁気センサ１３２ａと第一の電流経路３０１との最短距離をＬ４とすると、第三の磁気センサ１３２ｂと第四の磁気センサ１３２ａは、Ｌ３＝Ｌ４となる位置に配置される。
電流センサ１は、第一の磁気センサ１３１ｂの出力と第二の磁気センサ１３１ａの出力とから第一の被測定電流の量に基づく信号を生成するとともに、第三の磁気センサ１３２ｂの出力と第四の磁気センサ１３２ａの出力とから第二の被測定電流の量に基づく信号を生成する後述の信号処理ＩＣ（信号処理部）を備える。信号処理ＩＣは、第一の磁気センサ１３１ｂの出力と第二の磁気センサ１３１ａの出力との差分から第一の被測定電流の量に基づく信号を生成する。また、信号処理ＩＣは、第三の磁気センサ１３２ｂの出力と第四の磁気センサ１３２ａの出力との差分から第二の被測定電流の量に基づく信号を生成する。
第一の磁気センサ１３１ｂと第二の磁気センサ１３１ａは、第二の電流経路３０２から等しい距離に配置される。このため、第二の電流経路３０２を流れる第二の被測定電流が第一の磁気センサ１３１ｂの位置に生じる磁場は、第二の磁気センサ１３１ａの位置に生じる磁場と等しくなる。第一の磁気センサ１３１ｂの出力と第二の磁気センサ１３１ａの出力との差分を計算することにより、第二の被測定電流の影響がキャンセルされる。
同様に、第三の磁気センサ１３２ｂと第四の磁気センサ１３２ａは、第一の電流経路３０１から等しい距離に配置される。このため、第一の電流経路３０１を流れる第一の被測定電流が第三の磁気センサ１３２ｂの位置につくる磁場と第四の磁気センサ１３２ａの位置につくる磁場は等しくなる。第三の磁気センサ１３２ｂの出力と第四の磁気センサ１３２ａの出力との差分を計算することにより、第二の被測定電流の影響がキャンセルされる。
次に、この電流検出を実現するための電流センサ１の概略について、図１を参照して説明する。
本実施形態において、第一の電流経路３０１は、第一経路３０１ａと、第一経路３０１ａから屈曲する第二経路３０１ｂと、第二経路３０１ｂからさらに屈曲する第三経路３０１ｃと、を有する。第二の電流経路３０２は、第四経路３０２ａと、第四経路３０２ａから屈曲する第五経路３０２ｂと、第五経路３０２ｂからさらに内側に屈曲する第六経路３０２ｃと、を有する。
第二経路３０１ｂは、第三の磁気センサ１３２ｂと第四の磁気センサ１３２ａとを結ぶ線分に平行な経路であり、第五経路３０２ｂは、第一の磁気センサ１３１ｂと第二の磁気センサ１３１ａとを結ぶ線分に平行な経路である。これにより、第二の被測定電流が第一の磁気センサ１３１ｂの位置に生じる磁場と第二の磁気センサ１３１ａの位置に生じる磁場は等しくなる。また、第一の被測定電流が第三の磁気センサ１３２ｂの位置に生じる磁場と第四の磁気センサ１３２ａの位置に生じる磁場は等しくなる。
各経路３０１ａ〜３０１ｃ，３０２ａ〜３０２ｃは、直線であっても、曲線であっても、それらの組み合わせであってもよい。
第一経路３０１ａは、第二経路３０１ｂの一端に接続し、且つ、第二経路３０１ｂの一端を起点として、第三の磁気センサ１３２ｂと第四の磁気センサ１３２ａとから遠ざかる方向に延びる経路または近づく方向に延びる経路であることが好ましい。これにより、第１の経路３０１ａが、第三の磁気センサ１３２ｂと第四の磁気センサ１３２ａとに与える磁場の影響が小さくなる。より好ましくは、第一経路３０１ａと第二経路３０１ｂとのなす角度は９０度である。
同様に、第三経路３０１ｃは、第二経路３０１ｂの他端に接続し、且つ、第二経路３０１ｂの一端を起点として、第三の磁気センサ１３２ｂと第四の磁気センサ１３２ａから遠ざかる方向に延びる経路または近づく方向に延びる経路であることが好ましい。より好ましくは、第二経路３０１ｂと第三経路３０１ｃとのなす角度は９０度である。
第四経路３０２ａは、第五経路３０２ｂの一端に接続し、且つ、第五経路３０２ｂの一端を起点として、第一の磁気センサ１３１ｂと第二の磁気センサ１３１ａから遠ざかる方向に延びる経路であることが好ましい。これにより、第四経路３０２ａが第一の磁気センサ１３１ｂと第二の磁気センサ１３１ａに与える磁場の影響が小さくなる。より好ましくは、第四経路３０２ａと第五経路３０２ｂとのなす角度は９０度である。
同様に、第六経路３０２ｃは、第五経路３０２ｂの他端に接続し、且つ、第五経路３０２ｂの一端を起点として、第一の磁気センサ１３１ｂと第二の磁気センサ１３１ａから遠ざかる方向に延びる経路であることが好ましい。より好ましくは、第五経路３０２ｂと第六経路３０２ｃとのなす角度は９０度である。
また、第一の電流経路３０１は、第一経路３０１ａから第二経路３０１ｂへ左回りに屈曲する場合、さらに左回りに屈曲して第三経路３０１ｃがあり、第一経路３０１ａから第二経路３０１ｂへ右回りに屈曲する場合、さらに右回りに屈曲して第三経路３０１ｃがある。第二の電流経路３０２についても、第一の電流経路３０１と同様に形成される。第一の磁気センサ１３１ｂは第一の電流経路３０１に囲まれた領域に配置され、第三の磁気センサ１３２ｂは第二の電流経路３０２に囲まれた領域に配置される。
本実施形態において、第一の電流経路３０１と第二の電流経路３０２は、第二経路３０１ｂと第五経路３０２ｂとの間の任意の点に対して、略点対称な位置関係にある。
なお、第一の電流経路３０１と第二の電流経路３０２との配置の関係が略点対称であれば、各電流経路の形状や、磁気センサの配置は、図１に示した例に限られず、変更することもできる。
第三の磁気センサ１３２ｂは、平面視において、第一の磁気センサ１３１ｂと第二の磁気センサ１３１ａとを結んだ線分ＰＰ´における第一の磁気センサ１３１ｂと第二の磁気センサ１３１ａとの間の任意の位置で、線分ＰＰ´と直交する仮想直線ｃ上に配置される。第一の磁気センサ１３１ｂは、第三の磁気センサ１３２ｂと同様に、平面視において、第三の磁気センサ１３２ｂと第四の磁気センサ１３２ａとを結んだ線分における第三の磁気センサ１３２ｂと第四の磁気センサ１３２ａとの間の任意の位置で直交する仮想直線上に配置される。
このように、第一の電流経路３０１と第二の電流経路３０２の配置の関係が略点対称であり、さらに、第一の磁気センサ１３１ｂと第二の磁気センサ１３１ａとを結ぶ線の中線が、第五経路３０２ｂの中央を通るように配置にする。これにより、第二の電流経路３０２からの電流によって発生する第一の磁気センサ１３１ｂと第二の磁気センサ１３１ａとにおける各磁束（Ｂ２１、Ｂ２２）は、それぞれの大きさと向きが同一となる。
ここでＢ２１は第二の電流経路３０２に電流が流れることにより第一の磁気センサ部に発生する磁束であり、Ｂ２２は第一の電流経路３０１に電流が流れることにより第二の磁気センサ部に発生する磁束とする。
第一の電流経路３０１からの電流に応じて発生する第一の磁気センサ１３１ｂと第二の磁気センサ１３１ａとにおける磁束をそれぞれ（Ｂ１、Ｂ１’）とすると、第一の磁気センサ１３１ｂと第二の磁気センサ１３１ａの受ける磁束の差分Φは、Ｂ２１＝Ｂ２２であることから、下記の式で表される。
Ｂ１＋Ｂ２１（第一の磁気センサ）−（−Ｂ１’＋Ｂ２２）（第二の磁気センサ）＝Ｂ１＋Ｂ１’ （１）
上記式（１）から、第二の電流経路からの磁束の干渉をキャンセルすることができ、電流検出の精度が向上する。
第三の磁気センサ１３２ｂと第四の磁気センサ１３２ａとの磁束の差分についても、上記式（１）で示したものと同様になり、第三の磁気センサ１３２ｂおよび第四の磁気センサ１３２ａでは、第五の電流経路からの磁束の干渉をキャンセルすることができ、電流検出の精度が向上する。
また、本実施形態において、第一の磁気センサ１３１ｂと第二の磁気センサ１３１ａとの中線が、第五経路３０２ｂの中央部を通ることが好ましい。第三の磁気センサ１３２ｂと第四の磁気センサ１３２ａとの線分の中線が、第二経路３０１ｂの中央部を通ることが好ましい。
ここで、中央部は、第五経路３０２ｂ又は第二経路３０１ｂの長さを三等分した場合の中心側の１／３の領域を示す。
より好ましくは、第一の磁気センサ１３１ｂと第二の磁気センサ１３１ａとを結ぶ中点から伸びた法線が第五経路３０２ｂの中点と交わり、かつ第三の磁気センサ１３２ｂと第四の磁気センサ１３２ａとを結ぶ直線の中点から伸びた法線が第二経路３０１ｂの中点と交わる位置に配置することである。
後述するように、本実施形態の電流センサ１は、磁束を検出する複数の磁気センサ１３１ａ，１３１ｂ，１３２ａ，１３２ｂと、第一の被測定電流が流れる第一の導体と、第二の被測定電流が流れる第二の導体と、磁気センサ１３１ａ，１３１ｂ，１３２ａ，１３２ｂからの出力を処理する信号処理ＩＣと、信号端子を形成するリードフレームと、が封止された電流センサである。
そして、本実施形態の電流センサ１では、後述する第一の導体は、第一導体部分に隙間を有し、第二の磁気センサ１３１ａを囲むように配置され、第二導体部分（第二経路３０１ｂに相当）と接続する第七導体部分（後述する突出部１４ａ_１に相当）を有するのが好ましい。
あるいは、後述する第一の導体は、第二導体部分に隙間を有し、第二の磁気センサ１３１ａを囲むように配置され、第一導体部分（第一経路３０１ａに相当）と接続する第八導体部分（後述する突出部１４ａ_２に相当）を有するのが好ましい。
または、後述する第一の導体は、第二の磁気センサ１３１ａを囲むように配置され、第二導体部分（第二経路３０１ｂに相当）と接続する第十一導体部分と、第一導体部分（第一経路３０１ａに相当）と接続する第十二導体部分とを有し、第十一導体部分と第十二導体部分との間に隙間を有する構成であってもよい。
また、後述する第二の導体は、第四導体部分（第四経路３０２ａに相当）に隙間を有し、第四の磁気センサ１３２ａを囲むように配置され、第五導体部分（第五経路３０２ｂに相当）と接続する第九導体部分（後述する突出部１４ｂ_１に相当）を有するのが好ましい。
又は、後述する第二の導体は、第五導体部分と隙間を有し、第四の磁気センサ１３２ａを囲むように配置され、第四導体部分と接続する第十導体部分（後述する突出部１４ｂ_２に相当）を有することが好ましい。
または、後述する第二の導体は、第二の磁気センサ１３１ａを囲むように配置され、第四導体部分（第四経路３０２ａに相当）と接続する第十三導体部分と、第五導体部分（第五経路３０２ｂに相当）と接続する第十四導体部分とを有し、第十三導体部分と第十四導体部分との間に隙間を有する構成であってもよい。
電流センサ１は、上述の第七導体部分〜第十導体部分（後述の突出部１４ａ_１，１４ｂ_１，１４ａ_２，１４ｂ_２）をさらに有することで、第一の磁気センサ１３１ｂと第二の磁気センサ１３１ａとが、第一の導体を流れる電流による発熱の影響が同程度となり、第三磁気センサ１３２ｂと第四磁気センサ１３２ａにおいても、第二の導体を流れる電流による発熱の影響が同程度となるため、両者に環境温度の差が埋まれず、電流検出の精度がより向上する。
本実施形態では、磁気センサ１３１ａ，１３１ｂ及び第一の導体の配置のパターンを、第一のパターンと称す。磁気センサ１３２ａ，１３２ｂ及び第二の導体の配置のパターンを、第二のパターンと称す。この場合、第一のパターンと第二のパターンとは、第二経路３０１ｂと、第二経路３０１ｂと対向する第五経路３０２ｂとの間の任意の点に対して略点対称な位置関係にある。以下、電流センサ１の具体的な実施形態について詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
以下、本発明の電流センサの一実施形態を図２〜図７を参照して説明する。
実施形態に係る電流センサ１は、例えばホール素子等の磁気センサと信号処理ＩＣからなるハイブリッド構造のＩＣパッケージ型センサである。
図２は、第１実施形態に係る電流センサ１の内部構造の一例を示す図である。
この電流センサ１は、２つの電流検出チャネルに対応し、各チャネルからの電流に応じて電流検出する。図２に示すように、電流センサ１は、２つのチャネルの入力に対応する被測定電流端子１２ａ，１２ｂと、導体１４ａ，１４ｂと、磁気センサ１３１ａ，１３１ｂ，１３２ａ，１３２ｂと、信号処理ＩＣ２０と、信号端子４１ａ，４１ｂとを備える。この電流センサ１では、各チャネルの磁束密度の検出は、それぞれ、各チャネルに設けられた磁気センサ群、すなわち、一対の磁気センサ１３１ａ，１３１ｂと、一対の磁気センサ１３２ａ，１３２ｂとによって行われる。
なお、導体１４ａ，１４ｂは、例えば半導体パッケージで使用されるリードフレームの形態で説明する。また、被測定電流端子１２ａ，１２ｂはそれぞれ、対応する導体の被測定電流の入口となる電流端子と、被測定電流の出口となる電流端子とからなる。
図２において、信号端子４１ａ，４１ｂの数は、図２に示した例に限られず、変更することもできる。また、各チャネルに設けられる磁気センサの数は、３つ以上とすることもできる。
導体（第一導体）１４ａは、電流経路に沿って、被測定電流端子１２ａからの被測定電流Ｉが流れるように形成されている。この実施形態では、導体１４ａには、例えば２つのギャップ１０１ａ，１０１ｂが形成されており、各ギャップ１０１ａ，１０１ｂ内にそれぞれ、磁気センサ１３１ａ，１３１ｂが配置される。これにより、磁気センサ１３１ａ，１３１ｂは、導体１４ａに流れる被測定電流Ｉに応じて、電流検出を行うようになっている。上述の磁気センサ１３１ａ，１３１ｂ及び第一導体の配置のパターンを、第１のパターンと称す。
また、導体（第二導体）１４ｂも、被測定電流端子１２ｂから被測定電流Ｉが流れるように形成されるように形成されている。そして、導体１４ｂの各ギャップ１０２ａ，１０２ｂ内にはそれぞれ、磁気センサ１３２ａ，１３２ｂが配置される。これにより、磁気センサ１３２ａ，１３２ｂは、導体１４ｂに流れる被測定電流Ｉに応じて、電流検出を行うようになっている。上述の磁気センサ１３２ａ，１３２ｂ及び第二導体の配置のパターンを、第２のパターンと称す。
磁気センサ１３１ａ，１３１ｂ，１３２ａ，１３２ｂとしては、例えば、ホール素子、磁気抵抗素子、ホールＩＣ、磁気抵抗ＩＣ等がある。
この実施形態の電流センサ１では、導体１４ａ，１４ｂ、磁気センサ１３１ａ，１３１ｂ，１３２ａ，１３２ｂおよび信号処理ＩＣ２０は、図２に示すように、エポキシ樹脂等のモールド樹脂８０で封止され、同一の半導体パッケージ（以下、単に「パッケージ」という。）として形成される。
本実施形態の電流センサ１において、導体１４ａ，１４ｂでは、それぞれの電流経路に沿って被測定電流Ｉ１、Ｉ２が流れることになるが、この被測定電流Ｉ１の電流が大きくなるに従い導体１４ａでの発熱が大きくなり、導体１４ａで囲まれる磁気センサ１３１ｂの方が磁気センサ１３１ａに比べて周囲温度が高くなり、磁気センサが有する温度依存性により、磁気センサ１３１ｂと磁気センサ１３１ａの出力の差分を取った場合に電流Ｉ１の検出誤差が生じ易くなる。測定電流Ｉ２の電流が大きくなった場合も同様に、導体１４ｂでの発熱が大きくなり、導体１４ｂで囲まれる磁気センサ１３２ｂの方が磁気センサ１３２ａに比べて周囲温度が高くなり、磁気センサ１３２ｂと磁気センサ１３２ａの出力の差分を取った場合に電流Ｉ２の検出誤差が生じ易くなる。
この観点から、本実施形態の電流センサ１では、磁気センサ１３１ａと１３１ｂにおける周囲温度に大きな差が出ないよう、磁気センサ１３１ａを発熱源である導体１４ａで囲むように突出部１４ａ_１（図２において斜線で示す。第七導体部分に相当）が設けられている。同様にして、磁気センサ１３２ａと１３２ｂにおける周囲温度に大きな差が出ないよう、磁気センサ１３２ａを発熱源である導体１４ｂで囲むように突出部１４ｂ_１（図２において斜線で示す。第九導体部分に相当。）が設けられている。
電流センサ１において、導体１４ａ，１４ｂに被測定電流Ｉが流れると、導体１４ａ，１４ｂを流れる電流量および電流方向に応じた磁界が生じる。この実施形態では、磁気センサ１３１ａ，１３１ｂは、それぞれ各ギャップ１０１ａ，１０１ｂ内に配置される。そして、図２（平面視）の例では、各磁気センサ１３１ｂは、導体１４ａに囲まれるように配置される。これにより、磁気センサ１３１ｂの位置では、導体１４ａからの被測定電流Ｉの影響を受けて磁界が強くなり、その結果、磁気センサ１３１ａの位置よりも磁束密度が増加する。
また、磁気センサ１３２ａ，１３２ｂは、各ギャップ１０２ａ，１０２ｂ内に配置され、導体１４ｂに囲まれるように設置される。これにより、磁気センサ１３２ｂの位置でも、被測定電流Ｉからの磁界が強くなり、磁気センサ１３２ａの位置よりも磁束密度が増加する。
磁気センサ１３１ａ，１３１ｂの位置では、被測定電流Ｉによって形成される磁束の向きが異なるようになっている（負または正側のＺ方向）。また、磁気センサ１３２ａ，１３２ｂの位置でも、被測定電流Ｉによって形成される磁束の向きが異なるようになっている（正または負側のＺ方向）。これにより、各チャネルの電流検出では、磁気センサ１３１ａ、１３１ｂの出力の差分、磁気センサ１３２ａ、１３２ｂの出力の差分を行うことで、高い出力が得られると共に均一な外来磁気ノイズをキャンセルすることが可能となっている。
磁気センサ１３１ａ，１３１ｂ，１３２ａ，１３２ｂは、被測定電流Ｉによって発生する磁束密度を検出し、磁束密度に応じた電気信号を信号処理ＩＣ２０に出力することになる。
図２において、信号処理ＩＣ２０は、信号端子４１ａ，４１ｂを形成するリードフレーム３０の上に配置される。この電流センサ１では、各磁気センサ１３１ａ，１３１ｂ，１３２ａ，１３２ｂおよび信号処理ＩＣ２０は、同一のパッケージ内で、それぞれ独立のチップからなるハイブリッド形態で構成される。
磁気センサ１３１ａ，１３１ｂは、導体１４ａと離間して配置されており、常に導体１４ａと接触しない状態となっている。これにより、導体１４ａと磁気センサ１３１ａ，１３１ｂとの間は電気的に導通せず、絶縁を維持するための隙間（クリアランス）が確保される。また、磁気センサ１３２ａ，１３２ｂについても、導体１４ｂと離間して配置されており、常に導体１４ｂと接触しない状態となっている。これにより、導体１４ｂと磁気センサ１３２ａ，１３２ｂとの間でも電気的に導通しない状態となり、絶縁を維持するための隙間（クリアランス）が確保される。
図２において、絶縁部材１４１（図２において破線で示す。）は、磁気センサ１３ａ，１３ｂを支持するために設けられ、絶縁部材１４２（図２において破線で示す。）は、磁気センサ１３２ａ，１３２ｂを支持するために設けられる。絶縁部材１４１，１４２としては、例えば絶縁耐圧の高いポリイミド材からなる絶縁テープが用いられる。なお、この絶縁部材１４１，１４２として、ポリイミドテープに限らず、例えば、ポリイミド材やセラミック材、シリコン基材などの絶縁部材に接着剤を塗布した絶縁シートを適用することもできる。
磁気センサ１３１ａ，１３１ｂは、ワイヤ（金属線）６０ａ，６０ｂを介して信号処理ＩＣ２０と電気的に接続され、磁気センサ１３２ａ，１３２ｂは、ワイヤ６１ａ，６１ｂを介して信号処理ＩＣ２０と電気的に接続される。
信号処理ＩＣ２０は、ワイヤ７０ａ，７０ｂを介してそれぞれ、信号端子４１ａ，４１ｂと電気的に接続される。信号端子４１ａ，４１ｂは、信号処理ＩＣ２０の出力（電流値）を取り出すように構成される。
信号処理ＩＣ２０は、例えばＬＳＩ(Large Scale Integration)で構成され、この実施形態では、例えば、メモリ、プロセッサ、バイアス回路、補正回路および増幅回路などを備える。この信号処理ＩＣ２０の回路構成については、後述で詳細に説明する。
図３は、電流センサ１内部の側面の一例を示す図である。
絶縁部材１４１は、導体１４ａを形成するリードフレーム裏面の一部と接合されて、磁気センサ１３１ａ，１３１ｂ（図２、図３参照）を支持するように形成される。また、絶縁部材１４２は、導体１４ｂを形成するリードフレーム裏面の一部と接合されて、磁気センサ１３２ａ，１３２ｂ（図２、図３参照）を支持するように形成される。
絶縁部材１４１，１４２は、例えば耐圧性の優れたポリイミド材の絶縁テープからなり、図３に示すような状態で、導体１４ａ，１４ｂを形成するリードフレーム裏面に貼られ、磁気センサ１３１ａ，１３１ｂ，１３２ａ，１３２ｂを裏面から支持する。磁気センサ１３１ａ，１３１ｂ，１３２ａ，１３２ｂは、例えばダイアタッチフィルム等の絶縁材を介して、絶縁部材１４１，１４２と接着するようにしてもよい。
図３において、磁気センサ１３１ａは、導体１４ａに形成されたギャップ１０１ａ内で、導体１４ａを形成するリードフレームの厚み分落とし込んで配置される。同様に、図２に示した磁気センサ１３１ｂ，１３２ａ，１３２ｂについても、導体１４ａ，１４ｂに形成された各ギャップ１０１ｂ，１０２ａ，１０２ｂ内で、導体１４ａ，１４ｂを形成するリードフレームの厚み分落とし込んで配置される。これにより、電流センサ１では、磁気センサ１３１ａ，１３１ｂ，１３２ａ，１３２ｂの各感磁面の高さ位置が、リードフレームの底面から上面までの高さの間（好ましくは、中央）に設定されるため、磁気センサ１３１ａ，１３１ｂ，１３２ａ，１３２ｂの各感磁面では、被測定電流Ｉによって発生する磁束をより多く捉えることが可能となり、その結果、電流検出感度が向上する。
図４は、電流センサ１のパッケージ外観の一例を示す図であって、図４Ａはパッケージ上面図、図４Ｂはパッケージ側面図を示す。
図４Ａおよび図４Ｂに示すように、電流センサ１は、モールド樹脂８０で封止されたものとして形成される。
被測定電流端子１２ａ，１２ｂおよび信号端子４１ａ，４１ｂは、パッケージの４つの側面から取り出される。
次に、電流センサ１を電動機に接続して電動機のベクトル制御を行う場合の概略について、図５を参照して説明する。図５は、電流センサ１が電動機２０２の電流検出を行う場合の様子を示す図であって、図５Ａは従来の適用例と、図５Ｂは本実施形態の適用例とを示す。
図５Ａおよび図５Ｂに示す電動機２０４は、三相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）式の誘導電動機である。この電動機２０４は、ベクトル制御装置２０５によって、電動機２０４の二相（Ｕ相およびＶ相）分の電流値、すなわち２チャネル分の電流値を検出してベクトル制御が行われるようになっている。
コンバータ部２０１は、交流電源２００からの交流電圧を直流電圧に変換し、インバータ部２０３は、その直流電圧を交流電圧に変換する。コンデンサ２０２は、変換された直流電圧を平滑するようになっている。
図５Ａの例では、Ｕ相およびＶ相の電流値は、２つ電流センサ３０１，３０２によって検出されることになるが、図５Ｂの例では、Ｕ相およびＶ相の電流値は、本実施形態の電流センサ１によって検出される。これは、１つの電流センサで２チャネル分の電流値を検出できることを意味する。したがって、２チャネル分の電流値を検出する際に必要な電流センサの設置スペースが従来よりも小さくなり、電流センサの省スペース化が実現できる。また２チャネル間の配置が固定されるため、２つの電流センサを使用する場合に比べプリント配線基板に実装した場合の配置誤差による性能への影響を排除することが可能となる。
図６は、信号処理ＩＣ２０の一例の機能ブロック図である。この信号処理ＩＣ２０は、バイアス回路２０１、補正回路２０２および増幅回路２０３を備える。バイアス回路２０１は、磁気センサ１３１ａ，１３１ｂ，１３２ａ，１３２ｂと接続され、磁気センサ１３１ａ，１３１ｂ，１３２ａ，１３２ｂに電源を供給するようになっている。換言すれば、バイアス回路２０１は、磁気センサ１３１ａ，１３１ｂ，１３２ａ，１３２ｂに励起電流を印加（流入）するための回路である。
補正回路２０２は、一対の磁気センサ１３１ａ，１３１ｂの出力の差分に基づいて、外部で生じる磁界の影響をキャンセル（同相のノイズを相殺）して電流値を算出するようになっている。また、補正回路２０２は、一対の磁気センサ１３２ａ，１３２ｂの出力の差分に基づいて、外部で生じる磁界の影響をキャンセルして電流値を算出するようになっている。
また、補正回路２０２は、例えば、動作温度に基づいて、予めメモリに記憶されている温度補正係数に従い磁気センサ１３１ａ，１３１ｂ，１３２ａ，１３２ｂの出力値を補正するようになっている。このため、温度依存性が少なく高精度な電流検出が可能となる。
増幅回路２０３は、補正回路２０２からの出力値を増幅するようになっている。
次に、磁気センサ１３１ａ，１３１ｂ，１３２ａ，１３２ｂの位置関係について、図７を参照して説明する。
図７は、磁気センサ１３１ａ，１３１ｂ，１３２ａ，１３２ｂの位置関係を説明するための図である。
図７に示すように、この電流センサ１において、導体１４ａ，１４ｂは、それぞれ、Ｕ相，Ｖ相のチャネルの入力に対応しており、コの字状の電流経路に沿って被測定電流Ｉ１（Ｕ相）、Ｉ２（Ｖ相）が流れるように形成されている。
磁気センサ１３１ａ，１３１ｂは、磁気センサ１３２ａ，１３２ｂと所定の間隔を隔ててＹ方向に並行に配置されている。
図７では、磁気センサ１３１ａ，１３１ｂ間の間隔、および、磁気センサ１３２ａ，１３２ｂ間の間隔はともに、Ｐとする。このＰは、互いに対向する電流経路を有する導体部（電流Ｉの流れ方向が互いに異なる導体部）間の間隔と同じである。
図７に示すように、磁気センサ１３１ａ，１３１ｂは、それぞれ、各磁気センサ１３１ａ，１３１ｂに対して、例えば１／２ＰだけＹ方向にずれて配置されている。
磁気センサ１３１ａ，１３１ｂは、導体１４ｂの点Ｒから等距離ｒの位置になるように配置される。点Ｒは、Ｙ方向に形成された導体１４ｂの辺の中点を表している。この場合、磁気センサ１３１ａ，１３１ｂの各位置において、導体１４ｂを流れる電流Ｉ２からの磁束の大きさが同一になるため、磁気センサ１３１ａ，１３１ｂの差分を取ることで、導体１４ｂからの影響を完全にキャンセルすることができる。すなわち、各チャネル間の相互干渉を回避することができる。
また、磁気センサ１３２ａ，１３２ｂは、導体１４ａの点Ｏから等距離ｒの位置になるように配置される。点Ｏは、Ｙ方向に形成された導体１４ａの辺の中点を表している。この場合、磁気センサ１３２ａ，１３２ｂの各位置でも、導体１４ａを流れる電流Ｉ１からの磁束が同一の値になるため、磁気センサ１３２ａ，１３２ｂの差分を取ることで、導体１４ｂからの影響を完全にキャンセルすることができる。すなわち、この場合でも、各チャネル間の磁束の相互干渉を回避することができる。
以上説明したように、本実施形態の電流センサ１によれば、２チャネル分の電流検出を行うことができる。
また、電流センサ１では、各チャネルごとに、磁気センサ１３１ａ，１３１ｂ，１３２ａ，１３２ｂが相互に逆向きの磁束を検出し、差分検出を行うようにしている。したがって、各チャネルごとに、均一の外来磁気ノイズをキャンセルすることができるため、電流センサ１の電流検出精度を向上させることができる。
さらに、電流センサ１では、磁気センサ１３１ａ，１３１ｂ，１３２ａ，１３２ｂと各チャネルとの位置関係に基づいて、各チャネル間の相互干渉が生じないように、磁気センサ１３１ａ，１３１ｂ，１３２ａ，１３２ｂの位置決めを行っている。そのため、各チャネル間の磁束の相互干渉を回避することができるため、コアレス電流センサにおいても多チャネル化が可能となる。
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態の電流センサ１Ａについて、図８〜図９を参照して説明する。
前述の電流センサ１では、各磁気センサおよび信号処理ＩＣのハイブリッド形態を例にとって説明したが、各磁気センサと信号処理ＩＣが、同一のシリコンウェハー上に一体成型されたシリコンモノシリック形態を適用するようにしてもよい。
図８は、かかるモノシリック形態で形成された電流センサ１Ａの一例として、図１と同様の導体１４ａ，１４ｂを有する電流センサ１Ａを示している。図９は、図８と同一の電流センサ１Ａの側面の一例を示す図である。
図８および図９において、モノシリック形態以外は、本実施形態において、図２および図３に示したものとほぼ同様である。以下では、本実施形態の電流センサ１Ａの構成について、図２および図３のものとの差異を中心に説明する。
図８および図９の構成例では、導体１４ａの上に、絶縁材１０６（例えばダイアタッチフィルム）を介して、信号処理ＩＣ１２０が積層される。この信号処理ＩＣ１２０は、信号端子１４１ａ，１４１ｂを形成するリードフレームの上に配置される。
図８に示すように、４つの磁気センサ１３１ａ，１３１ｂ，１３２ａ，１３２ｂは、図２に示したものと同様に、平面視において導体１４ａ，１４ｂの各ギャップ１０１ａ，１０１ｂ，１０２ａ，１０２ｂ内に配置される。そして、磁気センサ１３１ａ，１３１ｂ，１３２ａ，１３２ｂは、対応する各導体１４ａ，１４ｂに囲まれるように配置され、導体１４ａ，１４ｂを流れる被測定電流Ｉに応じた磁束を検出するようになっている。
しかしながら、この実施形態では、各磁気センサ１３１ａ，１３１ｂ，１３２ａ，１３２ｂと信号処理ＩＣ１２０が、シリコンウェハー上に一体成型されたシリコンモノシリック形態となっているため、図９に示すように、信号処理ＩＣ１２０内には、各磁気センサ１３１ａ，１３１ｂ，１３２ａ，１３２ｂが形成されている。
この場合、各磁気センサ１３１ａ，１３１ｂは、それぞれ、各ギャップ１０１ａ，１０１ｂ上方に配置され、導体１４ａを流れる被測定電流Ｉに基づいて発生する磁束を検出する。また、各磁気センサ１３２ａ，１３２ｂは、それぞれ、各ギャップ１０２ａ，１０２ｂ上方に配置され、導体１４ｂを流れる被測定電流Ｉに基づいて発生する磁束を検出する。
図８および図９において、電流センサ１Ａでは、導体１４ａ，１４ｂ、磁気センサ１３１ａ，１３１ｂ，１３２ａ，１３２ｂおよび信号処理ＩＣ２０は、エポキシ樹脂等のモールド樹脂１８０で封止され、同一の半導体パッケージとして形成される。
この実施形態では、磁気センサ１３１ａ，１３１ｂ，１３２ａ，１３２ｂの感磁面の上に、例えば磁性体メッキによって磁性材料８０ａ，８０ｂが形成されている。なお、磁性材料８０ａ，８０ｂの構成例として、フェライトなどの磁性体チップであってもよい。これにより、導体１４ａ，１４ｂに被測定電流Ｉが流れると、被測定電流Ｉによって生じる磁束が磁気センサ１３１ａ，１３１ｂ，１３２ａ，１３２ｂの感磁部に収束されやすくなる。したがって、電流センサ１Ａの電流検出感度が向上する。
また、この電流センサ１Ａにおいても、導体１４ａ，１４ｂに被測定電流Ｉが流れると、磁気センサ１３１ａ，１３１ｂ，１３２ａ，１３２ｂは、対応する導体１４ａ，１４ｂを流れる被測定電流Ｉの向きに応じて、逆向きの磁束を検出する。これにより、第１実施形態のものと同様に、電流検出時には、対応する一対の磁気センサ１３１ａ，１３１ｂ，１３２ａ，１３２ｂの磁束の差分を利用して、外乱磁界の影響をキャンセルすることが可能となる。
また、本実施形態の電流センサ１Ａでも、磁気センサ１３１ａ，１３１ｂ，１３２ａ，１３２ｂは、図７に示したものと同様に、各チャネル間の磁束の相互干渉が生じないように配置されているので、コアレス電流センサであっても２チャネルの電流を高精度に検出することが可能となる。
次に、第２実施形態の変形例について説明する。
［変形例１］
図８に示した電流センサ１Ａにおいて、信号端子１４１ａ，１４１ｂを形成するリードフレーム３０は、導体１４ａ，１４ｂと同じ高さに設定されているが、導体１４ａ，１４ｂよりも高くなるように構成するようにしても、第２実施形態と同様の効果が得られる。このように構成した電流センサを図１０に示す。
図１０に示した電流センサにおいて、リードフレーム３０は、導体１４ａ，１４ｂよりも高くなるように構成されている。
［変形例２］
図８に示した被測定電流端子１１２ａ，１１２ｂは、導体１４ａ，１４ｂが、信号端子１４１ａ，１４１ｂを形成するリードフレーム３０よりも低くなるように構成するようにしてもよい。このように構成した電流センサを図１１に示す。
図１１に示した電流センサにおいて、被測定電流端子１１２ａ，１１２ｂは、図８に示したものよりも低く設定され、導体１１４ａ，１１４ｂは、リードフレーム３０よりも低くなっている。このようにしても、導体１１４ａ，１１４ｂは、リードフレーム３０と接触しない状態となり、第２実施形態と同様の効果が得られる。
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態の電流センサ１Ｂについて、図１２を参照して説明する。
前述の電流センサ１，１Ａでは、電流検出機能がＩＣパッケージ内に封止された形態を例にとって説明したが、各構成要素が基板上にディスクリート部品を使って構成されるモジュール形態を適用するようにしてもよい。
図１２は、かかるモジュール形態で形成された電流センサ１Ｂの構成例であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図を示す。
図１２に示すように、電流センサ１Ｂは、基板３００を備えており、この基板３００上に、信号用コネクタ３０１と、信号処理ＩＣ３０２と、２つのチャネル１，２の入力に対応する導体３０３，３０５と、磁気センサ３０４ａ，３０４ｂ，３０６ａ，３０６ｂとを備える。導体３０３，３０５はそれぞれ図１に示した導体１４ａ，１４ｂに相当し、磁気センサ３０４ａ，３０４ｂ，３０６ａ，３０６ｂはそれぞれ図２に示した磁気センサ１３１ａ，１３１ｂ，１３２ａ，１３２ｂに相当する。信号処理ＩＣ３０２は図２に示した信号処理ＩＣ２０に相当する。
磁気センサ３０４ａ，３０４ｂ，３０６ａ，３０６ｂの位置関係は、本実施形態においても図７に示したものと同一である。この場合、磁気センサ３０４ａ，３０４ｂは、導体３０５の点Ｒから等距離ｒの位置になるように配置される。また、磁気センサ３０６ａ，３０６ｂは、導体３０３の点Ｏから等距離ｒの位置になるように配置される。これにより、チャネル１，２間の磁束の相互干渉を回避することができる。
また、本実施形態の電流センサ１Ｂでも、第１実施形態のものと同様に、２チャネル分の電流検出を行うことができる。
さらに、電流センサ１Ｂにおいても、各チャネルごとに、磁気センサ３０４ａ，３０４ｂ，３０６ａ，３０６ｂが相互に逆向きの磁束を検出し、差分検出を行うようにしている。したがって、外来磁気ノイズをキャンセルすることができるため、電流センサ１Ｂの電流検出精度を向上させることができる。
[変形例]
上述した各実施形態に係る電流センサ１〜１Ｂは例示に過ぎず、以下に示すような変更を行うことが可能である。
第１実施形態の突出部１４ａ_１，１４ｂ_１は、例えば図１３に示すように形成するようにしてもよい。図１３の突出部（第八導体部分）１４ａ_２は、導体１４ａの第二導体部分（図１の第二経路３０１ｂに相当）に隙間１０１ａを有し、磁気センサ１３１ａを囲むように配置され、第一導体部分（図１の第一経路３０１ａに相当）と接続するように形成される。図１３の突出部（第十導体部分）１４ｂ_２は、導体１４ｂの第五導体部分（図１の第五経路３０２ｂに相当）と隙間１０２ａを有し、磁気センサ１３２ａを囲むように配置され、第四導体部分（図１の第四経路３０２ａに相当）と接続するように形成される。このようにしても、第１実施形態に示したものと同様の効果を得ることができる。
各実施形態の導体１４ａ，１４ｂ，３０３，３０５の大きさや形状は、電流センサの仕様に応じて変更するようにしてもよい。導体１４ａ，１４ｂ，３０３，３０５は、コの字型、又は、Ｕの字型とすることができる。
＜第４実施形態＞
以上では、三相交流系の各相に２つの磁気センサを設けて、３相分の電流値を検出する場合について言及しなかったが、この実施形態では、３相分の電流値を検出するように電流センサを構成するようにしてもよい。図１４は、第４実施形態の電流センサ５００の構成例であって、図１４Ａは電流センサ５００の内部構造、図１４Ｂは電流センサ５００の側面を示している。この電流センサ５００は、例えばホール素子等の磁気センサと信号処理ＩＣとを実装するためのプリント配線基板、および、被測定電流が流れる導体を含むモジュール型の電流センサである（以下の実施形態の説明でも同様である）。
図１４Ａに示す例では、３相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の各相に、２つの磁気センサが設けられている。すなわち、２つの磁気センサ５０５ａ，５０５ｂがＵ相に対応して設けられ、２つの磁気センサ５０６ａ，５０６ｂがＶ相に対応して設けられ、２つの磁気センサ５０７ａ，５０７ｂがＷ相に対応して設けられている。
図１４において、各相に対応した２つの磁気センサの位置は、第１実施形態のものと同様に、被測定電流によって形成される磁束の向きが異なるようになっている。
図１４Ａおよび図１４Ｂにおいて、プリント配線基板５０１には、各相に対応した上述の磁気センサ５０５ａ，５０５ｂ，５０６ａ，５０６ｂ，５０７ａ，５０７ｂと、信号処理ＩＣ５２０とが実装されるとともに、プリント配線が形成される。
各相の導体５０２，５０３，５０４は、例えばバスバーであり、３相インバータ６００と３相モータ７００とに接続される。例えば、図１４に示した例で説明すると、バスバー５０２〜５０４とプリント配線基板５０１とは一体に形成される。以下ではこれをバスバー基板と称す。
この実施形態のバスバー基板は、バスバーの表裏両面は、プリント配線基板５０１で挟まれている。この場合、バスバー５０２〜５０４がプリント配線基板５０１内に埋め込まれるため、プリント配線基板５０１の両面に部品を実装できると共に、実装部品とバスバーとの間で高い絶縁耐圧が維持できる。
信号処理ＩＣ５２０は、磁気センサ５０５ａ，５０５ｂ，５０６ａ，５０６ｂ，５０７ａ，５０７ｂと、コネクタ５３０と電気的に接続されており、３相分の電流値を算出し、算出した電流値を外部に出力することが可能になっている。この場合、この信号処理ＩＣ２０でも、第１実施形態（図６）のものと同様に、バイアス回路２０１、補正回路２０２および増幅回路２０３を備える。例えば、図１４の例では、バイアス回路２０１は、磁気センサ５０５ａ，５０５ｂ，５０６ａ，５０６ｂ，５０７ａ，５０７ｂに励起電流を印加（流入）するための回路である。
補正回路２０２は、各相に対応した一対の磁気センサの出力の差分に基づいて、外部で生じる磁界の影響をキャンセル（同相のノイズを相殺）して電流値を算出するようになっている。また、補正回路２０２は、一対の各磁気センサの出力の差分に基づいて、外部で生じる磁界の影響をキャンセルして電流値を算出するようになっている。また、補正回路２０２は、例えば、動作温度に基づいて、予めメモリに記憶されている温度補正係数に従い磁気センサ５０５ａ，５０５ｂ，５０６ａ，５０６ｂ，５０７ａ，５０７ｂの出力値を補正するようになっている。このため、温度依存性が少なく高精度な電流検出が可能となる。増幅回路２０３は、図６で示したものと同様に、補正回路２０２からの出力値を増幅するようになっている。
［磁気センサの配置］
次に、電流センサ５００によって実現される磁気センサ５０５ａ，５０５ｂ，５０６ａ，５０６ｂ，５０７ａ，５０７ｂの配置について、図１および図１４を参照して説明する。
磁気センサ５０５ａ，５０５ｂは、Ｕ相のバスバー５０２の第一の電流経路に対応して配置される。図１に示したものと同様に、図１４の例では、バスバー５０２は、第一経路５０２ａと、第一経路５０２ａから屈曲する第二経路５０２ｂと、第二経路５０２ｂからさらに屈曲する第三経路５０２ｃとを有しており、磁気センサ５０５ａ，５０５ｂは、第三経路５０２ｃを挟んで配置される。この磁気センサ５０５ａ，５０５ｂの配置パターンを、第１のパターンと称す。
上述の経路５０２ａ〜５０２ｃは、切欠き５２１の形状に沿って形成されており、磁気センサ５０５ａは切欠き５２１の外側に配置され、磁気センサ５０５ｂは切欠き５２１の内側に配置される。
磁気センサ５０７ａ，５０７ｂは、Ｗ相のバスバー５０４の第三の電流経路に対応して配置される。図１に示したものと同様に、図１４の例では、バスバー５０４は、第四経路５０４ａと、第四経路５０４ａから屈曲する第五経路５０４ｂと、第五経路５０４ｂからさらに屈曲する第六経路５０４ｃとを有しており、磁気センサ５０７ａ，５０７ｂは、第四経路５０４ａを挟んで配置される。この実施形態では、この磁気センサ５０７ａ，５０７ｂの配置パターンを、第２のパターンと称す。
上述の経路５０４ａ〜５０４ｃは、切欠き５４１の形状に沿って形成されており、磁気センサ５０７ａは切欠き５４１の外側に配置され、磁気センサ５０７ｂは切欠き５４１の内側に配置される。
第１のパターン（第一の電流経路）と第２のパターン（第二の電流経路）とは、チャネル間の磁束の干渉をなくすために、図１で示したものと同様に形成される。すなわち、第一の電流経路と第二の電流経路とは、第二経路５０２ｂと第五経路５０４ｂとの間の任意の点に対して、略点対称な位置関係にある。さらに、磁気センサ５０７ａは、図１４Ａの平面視において、磁気センサ５０５ａと磁気センサ５０５ｂとを結んだ線分上の任意の位置で、この線分と直交する仮想直線上に配置される。磁気センサ５０５ｂも、図１４Ａの平面視において、磁気センサ５０７ａと磁気センサ５０７ｂとを結んだ線分上の任意の位置で直交する仮想直線上に配置される。
図１４において、磁気センサ５０６ａ，５０６ｂは、Ｖ相のバスバー５０３の第三の電流経路に対応して配置される。図１４の例では、バスバー５０３は、第七経路５０３ａと、第七経路５０３ａから屈曲する第八経路５０３ｂと、第八経路５０３ｂからさらに屈曲する第九経路５０３ｃとを有しており、磁気センサ５０６ａ，５０６ｂは、第七経路５０３ａを挟んで配置される。この実施形態では、この磁気センサ５０６ａ，５０６ｂの配置パターンを、第３のパターンと称す。
上述の経路５０３ａ〜５０３ｃは、切欠き５３１，５３２の形状に沿って形成されており、磁気センサ５０６ａは切欠き５３１の内側に配置され、磁気センサ５０６ｂは切欠き５３２の内側に配置される。
図１４Ａに示した磁気センサ５０６ａ，５０６ｂは、Ｕ相およびＷ相の各相の一対の磁気センサ（５０５ａ，５０５ｂ），（５０７ａ，５０７ｂ）と平行になるように、配置される。この配置を、第３のパターンと称す。
このとき、Ｕ相の磁気センサ５０５ａとＶ相の磁気センサ５０６ａとの間の距離が、Ｕ相の２つの磁気センサ５０５ａ，５０５ｂの間の距離ｄに比べて十分に長くなれば、Ｖ相のバスバー５０３からの電流によって発生する磁束が磁気センサ５０５ａ，５０５ｂの電流検出に与える影響を無視できるようになる。同様に、Ｗ相の磁気センサ５０７ａとＶ相の磁気センサ５０６ａとの間の距離が、Ｗ相の２つの磁気センサ５０７ａ，５０７ｂの間の距離ｄに比べて十分に長くなれば、Ｖ相のバスバー５０３からの電流によって発生する磁束が磁気センサ５０７ａ，５０７ｂの電流検出に与える影響を無視できるようになる。つまり、電流センサ５００では、各チャネル間の磁束の相互干渉が低減できるように配置されている。したがって、電流センサ５００は、３チャネル分の電流を高精度に検出することができる。
図１４Ａにおいて、例えば、２相分（Ｕ相，Ｗ相）のバスバー５０２，５０４の電流経路は、各相（Ｕ相，Ｗ相）の一対の磁気センサの間隔ｄに対し、第一の電流経路と第二の電流経路とがｄ／２だけＹ方向（各相の導体の延存方向）にずれて配置され、残りの１相分（Ｖ相）のバスバー５０３の第三の電流経路は、一対の磁気センサの間隔ｄの２倍以上の距離隔てて配置されるように、Ｙ方向ずれて配置される。これにより、Ｕ相とＷ相との間では、図１に示したものと同様に、２つの磁気センサの出力の差分を計算することで相互に干渉する磁場の影響をキャンセルすることができる。さらに、Ｕ相とＶ相との間（Ｗ相とＶ相との間も同様）でも、一対の磁気センサの位置において、直線形状の第七経路５０３ａを流れる電流によって生じる磁束の影響が小さくなる。
図１４Ａにおいて、各相の一対の磁気センサ間の間隔をｄとすると、隣接する相のバスバーの切欠きは、Ｙ方向に沿って、ｄの２倍以上の距離を離して形成される。これにより、各相の磁気センサでは、他相に流れる電流の影響を小さくすることが可能になる。
図１４Ｂにおいて、バスバー基板５０１の貫通スリット内において、磁気センサ５０５ａ，５０５ｂ，５０６ａ，５０６ｂ，５０７ａ，５０７ｂは、その感磁部がバスバー基板の実装面よりも内側に落とし込まれて配置される。結果として、各磁気センサの感磁部はバスバーの厚み中心付近に配置される。これにより、電流センサ５００では、磁気センサ１３１ａ，１３１ｂ，１３２ａ，１３２ｂの各感磁面では、被測定電流Ｉによって発生する磁束をより多く捉えることが可能となり、その結果、電流検出感度が向上する。
なお、上述した貫通スリットは、バスバー５０２〜５０４と基板プリプレグとを貫通し、貫通スリットの内壁は、上記基板プリプレグにより、バスバー５０２〜５０４が露出しないように形成されている。これにより、バスバー基板内に実装される部品と、バスバー５０２〜５０４との間で高い縁性能を維持することができる。
なお、上記では磁気センサの感磁部をバスバー基板の実装面の内側に落とし込んで配置する例を説明したが、磁気センサをバスバー基板の実装面上に配置してもよい。磁気センサをバスバー基板の実装面上に実装する場合は、バスバー基板の加工が不要となる。
図１４Ｂにおいて、バスバー基板において、バスバー５０２〜５０４の表裏両面は、プリント配線基板５０１で挟まれている。これにより、バスバー５０２〜５０４がバスバー基板５０１内に埋め込まれることになり、バスバー基板の両面に部品を実装することができる。
＜第５実施形態＞
第５実施形態の電流センサ５００Ａにおいて、バスバー５０２，５０３，５０４の形状は変更するようにしてもよい。
図１５は、かかるバスバー５０２〜５０４を含む電流センサ５００Ａの構成例を示す図である。なお、この電流センサ５００Ａの構成は、図１４Ａおよび図１４Ｂに示したものとほぼ同様である。本実施形態の以下の説明では、特に記述しない限り、第４実施形態の説明で用いた符号等をそのまま用いる。
図１５の例では、バスバー５０２は切欠き５２１ａに伴って電流方向が変わり（例えば、正のＹ方向→正のＸ方向→正のＹ方向→負のＸ方向→正のＹ方向など）、バスバー５０３は切欠き５０６ａ，５０６ｂに伴って電流方向が変わり（例えば、正のＹ方向→負のＸ方向→正のＹ方向など）、バスバー５０４は切欠き５４１ａに伴って電流方向が変わるようになっている（例えば、正のＹ方向→負のＸ方向→正のＹ方向→正のＸ方向→正のＹ方向など）。
このバスバー５０２〜５０３でも、磁気センサ５０５ａ，５０５ｂ，５０６ａ，５０６ｂ，５０７ａ，５０７ｂは、第４実施形態のものと同様に、各チャネル間の磁束の相互干渉が生じないように配置されているため、電流センサ５００Ａは、３チャネル分の電流を高精度に検出することができる。
＜第６実施形態＞
第６実施形態の電流センサ５００Ｂでは、図１６に示すようにバスバー５０２，５０３，５０４の形状を変更している。
図１６は、かかるバスバー５０２〜５０４を含む電流センサ５００Ｂの構成例を示す図である。なお、この電流センサ５００Ｂの構成は、図１４Ａおよび図１４Ｂに示したものと、バスバー５０２〜５０４の形状を変更した点のみが異なる。本実施形態の以下の説明では、特に記述しない限り、第４実施形態の説明で用いた符号等をそのまま用いる。
図１６において、図示されていないが、電流センサ５００Ｂは信号処理ＩＣおよびコネクタも備えるものとする。
図１６の例では、バスバー５０２は切欠き５２１ｂ，５２２ｂ，５２３ｂに伴って電流方向が変わり（例えば、正のＹ方向→負のＸ方向→正のＹ方向→正のＸ方向→正のＹ方向など）、バスバー５０３は切欠き５３１ｂ，５３２ｂに伴って電流方向が変わり（例えば、正のＹ方向→負のＸ方向、正のＹ方向→正のＸ方向など）、バスバー５０４は切欠き５４１ｂ，５４２ｂ，５４３ｂに伴って電流方向が変わるようになっている（例えば、正のＹ方向→正のＸ方向→正のＹ方向→負のＸ方向→正のＹ方向など）。
このバスバー５０２〜５０３でも、磁気センサ５０５ａ，５０５ｂ，５０６ａ，５０６ｂ，５０７ａ，５０７ｂは、第４実施形態のものと同様に、各チャネル間の磁束の相互干渉が生じないように配置されているため、電流センサ５００Ｂは、３チャネル分の電流を高精度に検出することができる。
＜第７実施形態＞
第７実施形態の電流センサ５００Ｃでは、図１７に示すようにバスバー５０２，５０３，５０４の形状を変更している。さらに、この電流センサ５００Ｃでは、３つの信号処理ＩＣ５０８，５０９，５２０を備える。
図１７は、かかるバスバー５０２〜５０４および信号処理ＩＣ５０８，５０９，５２０を含む電流センサ５００Ｃの構成例を示す図である。なお、この電流センサ５００Ｃの構成は、図１４Ａおよび図１４Ｂに示したものとほぼ同様である。本実施形態の以下の説明では、特に記述しない限り、第４実施形態の説明で用いた符号等をそのまま用いる。
図１７の例では、バスバー５０２は切欠き５２１ｃ，５２２ｃに伴って電流方向が変わり（例えば、正のＹ方向→負のＸ方向→正のＹ方向→正のＸ方向→正のＹ方向など）、バスバー５０３は切欠き５３１ｃ，５３２ｃに伴って電流方向が変わり（例えば、正のＹ方向→負のＸ方向→正のＹ方向→正のＸ方向→正のＹ方向など）、バスバー５０４は切欠き５４１ｃ，５４２ｃに伴って電流方向が変わるようになっている（例えば、正のＹ方向→正のＸ方向→正のＹ方向→負のＸ方向→正のＹ方向など）。
このバスバー５０２〜５０３でも、磁気センサ５０５ａ，５０５ｂ，５０６ａ，５０６ｂ，５０７ａ，５０７ｂは、第４実施形態のものと同様に、各チャネル間の磁束の相互干渉が生じないように配置されているため、電流センサ５００Ｃは、３チャネル分の電流を高精度に検出することができる。
図１７において、信号処理ＩＣ５０８，５０９，５２０は、それぞれ、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電流値を検出するように構成されている。すなわち、信号処理ＩＣ５０８は、磁気センサ５０５ａ，５０５ｂの出力の差分に基づいてＵ相の電流値を検出し、信号処理ＩＣ５０９は、磁気センサ５０６ａ，５０６ｂの出力の差分に基づいてＶ相の電流値を検出し、信号処理ＩＣ５２０は、磁気センサ５０７ａ，５０７ｂの出力の差分に基づいてＷ相の電流値を検出する。そして、信号処理ＩＣ５０８，５０９，５２０は、それぞれコネクタ５３０と電気的に接続されており、信号処理ＩＣ５０８，５０９，５２０の出力はコネクタ５３０に送出されるようになっている。このようにしても、第４実施形態と同様の効果を得ることができる。
＜第８実施形態＞
第８実施形態の電流センサは、磁気センサの実装面とは反対側の面に二つの磁気センサと対向して橋渡しするように配置した磁性材料を備えていることを特徴としている。
図１８は、かかる磁性材料５１４，５２４，５３４を含む電流センサ５００Ｄの構成例を示している。なお、磁性材料５１４，５２４，５３４以外の電流センサ５００Ｄの構成は、図１７に示したものと同様である。
図１８に示した磁性材料５１４，５２４，５３４は、例えば図８および図９における磁性材料に相当し、例えば磁性体メッキ、フェライトなどの磁性体チップである。これにより、バスバー５０２〜５０４に電流が流れると、この電流によって生じる磁束が磁気センサ５０５ａ，５０５ｂ，５０６ａ，５０６ｂ，５０７ａ，５０７ｂの感磁部に収束されやすくなる。また、バスバー基板の裏面から受ける外来磁気ノイズを遮断することができる。したがって、電流センサ５００Ｄの電流検出感度が向上する。
図１８において、磁性材料５１４，５２４，５３４は、穴加工、または切欠き加工によって形成されたバスバー基板の溝を介して、プリント配線基板の裏面から、磁気センサ５０５ａ，５０５ｂ，５０６ａ，５０６ｂ，５０７ａ，５０７ｂ近傍まで延びるような、たとえばＥ字型の形状に加工されている。これにより、バスバー５０２〜５０４に流れる電流によって発生する磁束を磁気センサ５０５ａ，５０５ｂ，５０６ａ，５０６ｂ，５０７ａ，５０７ｂに収束させることができ、電流センサ５００Ｄの電流検出感度が向上する。
[変形例]
上述した各実施形態に係る電流センサ５００〜５００Ｃは例示に過ぎず、以下に示すような変更を行うことが可能である。
各実施形態のバスバー（導体）５０２〜５０４の大きさや形状は、電流方向を変えることができるのであれば、電流センサの仕様に応じて変更するようにしてもよい。例えば、Ｕ字状などにしてもよい。
各実施形態の切欠きの形状や、磁気センサの配置は、３チャネル分の電流検出が高精度に行えるのであれば、変更することができる。
第８実施形態では、磁性材料５１４，５２４，５３４は、磁気センサの裏面に設けられていたが、各実施形態のバスバー基板において、磁気センサ５０５ａ，５０５ｂ，５０６ａ，５０６ｂ，５０７ａ，５０７ｂのパッケージ上面に、各相の二つの磁気センサを橋渡しするように配置されていてもよい。これにより、磁気センサ５０５ａ，５０５ｂ，５０６ａ，５０６ｂ，５０７ａ，５０７ｂのパッケージの上面から受ける外来磁気ノイズを遮断することができる。
各実施形態の磁気センサ５０５ａ，５０５ｂ，５０６ａ，５０６ｂ，５０７ａ，５０７ｂの内部は、磁性体メッキまたは磁性体チップを備えるようにしてもよい。このようにしても、磁気センサ５０５ａ，５０５ｂ，５０６ａ，５０６ｂ，５０７ａ，５０７ｂへの磁束の収束力が向上し、電流センサの電流検出感度が向上する。
１，１Ａ，１Ｂ 電流センサ
１４ａ，１４ｂ，３０３，３０５ 導体
１２ａ，１２ｂ 被測定電流端子
１３１ａ，１３１ｂ，１３２ａ，１３２ｂ 磁気センサ
２０，１２０，３０２ 信号処理ＩＣ

Claims (29)

  1. 第一の被測定電流が流れる第一の電流経路と、
    前記第一の電流経路の近傍に配置される第一の磁気センサと、
    前記第一の電流経路を挟んで前記第一の磁気センサの反対側に配置される第二の磁気センサと、
    第二の被測定電流が流れる第二の電流経路と、
    前記第二の電流経路の近傍に配置される第三の磁気センサと、
    前記第二の電流経路を挟んで前記第三の磁気センサの反対側に配置される第四の磁気センサと、
    前記第一の磁気センサの出力と前記第二の磁気センサの出力から前記第一の被測定電流の量に基づく信号を生成し、前記第三の磁気センサの出力と前記第四の磁気センサの出力から前記第二の被測定電流の量に基づく信号を生成する信号処理部と、
    を備え、
    前記第一の磁気センサと前記第二の磁気センサは、前記第二の電流経路から等しい距離に配置されており、前記第三の磁気センサと前記第四の磁気センサは、前記第一の電流経路から等しい距離に配置され、
    前記第一の電流経路は、第一経路と、第一経路から屈曲する第二経路と、第二経路からさらに屈曲する第三経路と、を有し、
    前記第二の電流経路は、第四経路と、第四経路から屈曲する第五経路と、第五経路からさらに屈曲する第六経路と、を有し、
    前記第二経路は、前記第三の磁気センサと前記第四の磁気センサを結ぶ線分に平行な経路であり、前記第五経路は、前記第一の磁気センサと前記第二の磁気センサを結ぶ線分に平行な経路であり、
    前記第二経路は、前記第三の磁気センサと前記第四の磁気センサを結ぶ線分の垂直二等分線を対称軸とする線対称な経路であり、
    前記第五経路は、前記第一の磁気センサと前記第二の磁気センサを結ぶ線分の垂直二等分線を対称軸とする線対称な経路であることを特徴とする電流センサ。
  2. 前記第一の磁気センサは前記第一の電流経路に囲まれた領域に配置されており、
    前記第二の磁気センサは前記第一経路を挟んで前記第一の磁気センサの反対側に配置されており、
    前記第三の磁気センサは前記第二の電流経路に囲まれた領域に配置されており、
    前記第四の磁気センサは前記第四経路を挟んで前記第三の磁気センサの反対側に配置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. 前記第一経路は、前記第二経路の一端に接続し、且つ、前記第二経路の一端を起点として、前記第三の磁気センサと前記第四の磁気センサから遠ざかる方向に延びる経路又は近づく方向に延びる経路であり、
    前記第三経路は、前記第二経路の他端に接続し、且つ、前記第二経路の一端を起点として、前記第三の磁気センサと前記第四の磁気センサから遠ざかる方向に延びる経路又は近づく方向に延びる経路であり、
    前記第四経路は、前記第五経路の一端に接続し、且つ、前記第五経路の一端を起点として、前記第一の磁気センサと前記第二の磁気センサから遠ざかる方向に延びる経路又は近づく方向に延びる経路であり、
    前記第六経路は、前記第五経路の他端に接続し、且つ、前記第五経路の一端を起点として、前記第一の磁気センサと前記第二の磁気センサから遠ざかる方向に延びる経路又は近づく方向に延びる経路であることを特徴とする請求項１または２に記載の電流センサ。
  4. 前記第一経路と前記第二経路のなす角度、前記第二経路と前記第三経路のなす角度、前記第四経路と前記第五経路のなす角度及び前記第五経路と前記第六経路のなす角度は９０度であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の電流センサ。
  5. 前記信号処理部は前記第一の磁気センサの出力と前記第二の磁気センサの出力の差分から前記第一の被測定電流の量に基づく信号を生成し、前記第三の磁気センサの出力と前記第四の磁気センサの出力の差分から前記第二の被測定電流の量に基づく信号を生成することを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の電流センサ。
  6. 前記第一の電流経路及び前記第二の電流経路がＵの字型であることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の電流センサ。
  7. 前記第一の電流経路と前記第二の電流経路は、前記第二経路と前記第五経路との間の所定の点に対して略点対称な位置関係にあることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の電流センサ。
  8. 前記第一経路と前記第一の磁気センサと第二の磁気センサを第一のパターンとし、
    前記第四経路と前記第三の磁気センサと第四の磁気センサを第二のパターンとしたときに、
    前記第一のパターンと前記第二のパターンは、前記第二経路と、前記第二経路と対向する前記第五経路との間の所定の点に対して略点対称な位置関係にあることを特徴とする請求項７に記載の電流センサ。
  9. 第一の被測定電流が流れる第一の電流経路と、
    前記第一の電流経路の近傍に配置される第一の磁気センサと、
    前記第一の電流経路を挟んで前記第一の磁気センサの反対側に配置される第二の磁気センサと、
    第二の被測定電流が流れる第二の電流経路と、
    前記第二の電流経路の近傍に配置される第三の磁気センサと、
    前記第二の電流経路を挟んで前記第三の磁気センサの反対側に配置される第四の磁気センサと、
    前記第一の磁気センサの出力と前記第二の磁気センサの出力から前記第一の被測定電流の量に基づく信号を生成し、前記第三の磁気センサの出力と前記第四の磁気センサの出力から前記第二の被測定電流の量に基づく信号を生成する信号処理部と、
    を備え、
    前記第一の磁気センサと前記第二の磁気センサは、前記第二の電流経路から等しい距離に配置されており、前記第三の磁気センサと前記第四の磁気センサは、前記第一の電流経路から等しい距離に配置され、
    前記第一の磁気センサと前記第二の磁気センサを結ぶ線分の垂直二等分線が、前記第三の磁気センサの中心を通り、
    前記第三の磁気センサと前記第四の磁気センサを結ぶ線分の垂直二等分線が、前記第一の磁気センサの中心を通ることを特徴とする電流センサ。
  10. 信号端子を形成するリードフレームと、
    前記第一から第二の電流経路及び前記第一から第四の磁気センサを封止する封止部材と、
    前記第一の電流経路と接続され、前記第一の被測定電流の入口となる第一の電流端子と、
    前記第一の電流経路と接続され、前記第一の被測定電流の出口となる第二の電流端子と、
    前記第二の電流経路と接続され、前記第二の被測定電流の入口となる第三の電流端子と、
    前記第二の電流経路と接続され、前記第二の被測定電流の出口となる第四の電流端子と、
    を備え、
    前記封止部材は平面視で矩形形状であり、
    前記第一から第四の電流端子及び前記信号端子を形成するリードフレームは、平面視で、前記封止部材の側面から露出していることを特徴とする請求項１から９の何れか１項に記載の電流センサ。
  11. 前記第一の電流端子と前記第二の電流端子は、平面視で、前記封止部材の側面のうち、前記信号端子を形成するリードフレームが露出する側面に対して直角方向に位置する側面から露出しており、
    前記第三の電流端子と前記第四の電流端子は、平面視で、前記封止部材の側面のうち、前記第一の電流端子と前記第二の電流端子が露出する側面と対向する側面から露出している請求項１０に記載の電流センサ。
  12. 前記第一から第四の電流端子は、平面視で、前記封止部材の側面のうち、前記信号端子を形成するリードフレームが露出する側面と直交する側面から露出している請求項１０に記載の電流センサ。
  13. 前記第二の磁気センサを囲むように配置され、前記第一経路と前記第二経路のどちらか一方に接続し、他方には接続しない導体と、
    前記第四の磁気センサを囲むように配置され、前記第四経路と前記第五経路のどちらか一方に接続し、他方には接続しない導体と、
    を備えることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の電流センサ。
  14. 第三の電流経路と、
    前記第三の電流経路の近傍に配置される第五の磁気センサと、
    前記第三の電流経路を挟んで前記第五の磁気センサの反対側に配置される第六の磁気センサと、
    をさらに備え、
    前記第一の電流経路、前記第二の電流経路、および、前記第三の電流経路は、それぞれ、異なる相を流れる導体中に形成される電流経路であり、
    前記第三の電流経路は、第七経路と、第七経路から屈曲する第八経路と、第八経路からさらに屈曲する第九経路と、を有し、
    前記第五の磁気センサは、前記第三の電流経路に囲まれた領域に配置されており、
    前記第六の磁気センサは前記第七経路を挟んで前記第五の磁気センサの反対側に配置されており、
    前記一の磁気センサと前記第二の磁気センサを結ぶ線分と、 前記三の磁気センサと前記第四の磁気センサを結ぶ線分と、前記五の磁気センサと前記第六の磁気センサを結ぶ線分は互いに平行であることを特徴とする請求項１から１３の何れか１項に記載の電流センサ。
  15. 前記第一から第三の電流経路の前記各経路は、前記電流経路に形成された切欠きにより電流方向が変わるように形成されることを特徴とする請求項１４に記載の電流センサ。
  16. 隣接する前記電流経路の前記切欠きは、それぞれ、各相の導体の延存方向に沿って、一対の磁気センサ間の間隔の２倍以上の距離を離して形成されることを特徴とする請求項１５に記載の電流センサ。
  17. ２相分の一対の磁気センサのそれぞれは、各相の導体の延存方向に沿って、互いに一対の磁気センサの間隔の１／２の距離ずれて配置され、
    残りの１相分の一対の磁気センサは、前記導体の延存方向に沿って、前記一対の磁気センサの間隔の２倍以上の距離ずれて配置されることを特徴とする請求項１６に記載の電流センサ。
  18. 前記各電流経路はそれぞれ、各相の導体としてのバスバー内に形成され、前記各相の前記バスバーとプリント配線基板は、バスバー基板として一体に形成されていることを特徴とする請求項１４から１７の何れか１項に記載の電流センサ。
  19. 前記バスバー基板において、前記バスバーの表裏両面は、前記プリント配線基板で挟まれていることを特徴とする請求項１８に記載の電流センサ。
  20. 前記バスバー基板において、前記バスバーには、スリットが設けられることを特徴とする請求項１９に記載の電流センサ。
  21. 前記バスバー基板には、前記バスバーと基板プリプレグとを貫通する貫通スリットが設けられ、前記貫通スリットの内壁は、前記基板プリプレグにより、前記バスバーが露出しないように形成されていることを特徴とする請求項２０に記載の電流センサ。
  22. 前記バスバー基板の前記貫通スリットにおいて、前記各磁気センサの感磁部が前記バスバー基板の実装面よりも内側に落とし込まれ、バスバーの厚み中心付近に配置されていることを特徴とする請求項２１に記載の電流センサ。
  23. 前記バスバー基板において、前記各磁気センサの実装面とは反対側の面に、当該各磁気センサと対向して橋渡しするように配置された磁性材料を備えることを特徴とする請求項１８から請求項２２の何れか１項に記載の電流センサ。
  24. 前記バスバー基板において、前記磁性材料は、穴加工、または切欠き加工によって形成されたバスバー基板の溝を介して、前記磁気センサ近傍まで延びていることを特徴とする請求項２３に記載の電流センサ。
  25. 前記バスバー基板において、前記磁気センサのパッケージ上面に、前記各相の前記各磁気センサを橋渡しするように配置された磁性体材料を備えることを特徴とする請求項１８から請求項２４の何れか１項に記載の電流センサ。
  26. 前記バスバーはＵ相バスバーと、前記Ｕ相バスバーに隣接するＶ相バスバーと、前記Ｖ相バスバーに隣接するＷ相バスバーと、を含み、
    前記第一の電流経路は前記Ｕ相バスバー内に形成され、
    前記第二の電流経路は前記Ｗ相バスバー内に形成され、
    前記第三の電流経路は前記Ｖ相バスバー内に形成され、
    前記第一の電流経路に形成された前記切欠きは、前記第二の電流経路に形成された前記切欠きに対し、前記バスバーの延存方向に沿って、一対の磁気センサ間の間隔の半分の距離を離して形成され
    前記第三の電流経路に形成された前記切欠きは、前記第一の電流経路に形成された前記切欠き及び前記第二の電流経路に形成された前記切欠きに対し、前記バスバーの延存方向に沿って、一対の磁気センサ間の間隔の２倍以上の距離を離して形成されることを特徴とする請求項１８から２５の何れか１項に記載の電流センサ。
  27. 前記電流経路は前記プリント配線基板内の金属層内に形成されることを特徴とする請求項１８から２６の何れか１項に記載の電流センサ。
  28. 前記信号処理ＩＣ及び／または各磁気センサは前記プリント配線基板上に実装される請求項１８から２７の何れか１項に記載の電流センサ。
  29. 前記磁気センサの内部は、磁性体メッキまたは磁性体チップを備えることを特徴とした、請求項１から２８の何れか１項に記載の電流センサ。
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