JP6477684B2 - Current detector - Google Patents

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Description

本発明は、電流により発生する磁界を磁気センサにより検知して電流量を検出する電流量検出器、及び電流量検出器付き電流線に関する。   The present invention relates to a current amount detector that detects a current amount by detecting a magnetic field generated by a current using a magnetic sensor, and a current line with a current amount detector.

磁気センサを用いた電流量検出器は、電流を高精度に測定することができ、車両、産業機械、電力用機器等の高精度化、低消費電力化のために用いられている。これまで、磁気センサとしては、コアとホール素子を用いるもの、カレントトランス、シャント抵抗器などが使用されてきた。例えば特許文献1に開示されたコアとホール素子を用いた磁気センサでは、電流線の周囲に配置したリング状のコアで集磁して、集磁された磁束をホール素子で検出する。しかしながら、このような磁気センサでは、測定電流が大電流である場合にはコアが飽和してしまい、コアの飽和を防ぐためにはコア自体を大型化せざるを得ず、コストがかかる。そのため、小型且つ低コストで大電流の電流量測定が困難である。一方、コアが無い構成とした場合、このような磁気センサに用いられるホール素子は小さな磁界を精度良く検出できないことから、測定電流が小さい場合についても良好な測定が困難である。   A current amount detector using a magnetic sensor can measure current with high accuracy, and is used for high accuracy and low power consumption of vehicles, industrial machines, power devices and the like. Until now, magnetic sensors using cores and Hall elements, current transformers, shunt resistors, and the like have been used. For example, in the magnetic sensor using the core and the Hall element disclosed in Patent Document 1, the magnetic flux is collected by the ring-shaped core disposed around the current line, and the collected magnetic flux is detected by the Hall element. However, in such a magnetic sensor, when the measurement current is a large current, the core is saturated, and in order to prevent the saturation of the core, the core itself must be enlarged, and the cost is high. Therefore, it is difficult to measure a large amount of current with a small size and low cost. On the other hand, when a configuration without a core is used, a Hall element used in such a magnetic sensor cannot accurately detect a small magnetic field, and thus it is difficult to perform a good measurement even when the measurement current is small.

このため、ホール素子の代わりに、小さな磁界を精度良く検出可能な、GMR素子及びTMR素子等に代表される高感度素子が用いられるようになってきている。しかしながら、高感度のGMR素子及びTMR素子等を用いた磁気センサは、微小電流による誘導磁界の変化を測定可能である一方で、地磁気、機器及び環境などによる外部磁界の影響を受けやすく、外部磁界によるノイズ対策も必要である。高透磁率軟磁性体を用いた磁気シールドなどにより、測定磁界源及び測定電流線と、磁気センサの両方を囲むように覆うことで外部磁界を抑制することは可能である。しかしながら、コアとホール素子を用いた磁気センサにおけるコアと同様、測定電流が大電流である場合、測定電流の誘導磁界による飽和を防ぐためには、磁気シールドを構成する軟磁性体の体積を大きくする必要がある。そのため、大電流の電流量測定において、磁気シールドのみによる外部磁界のノイズ対策が困難であり、上記同様、比較的広い範囲での電流測定が難しいという問題があった。   For this reason, high-sensitivity elements represented by GMR elements, TMR elements, and the like that can detect small magnetic fields with high accuracy have been used instead of Hall elements. However, magnetic sensors using high-sensitivity GMR elements, TMR elements, and the like can measure changes in the induced magnetic field due to minute currents, but are easily affected by external magnetic fields due to geomagnetism, equipment, and the environment. Noise countermeasures are also necessary. It is possible to suppress the external magnetic field by covering the measurement magnetic field source, the measurement current line, and the magnetic sensor with a magnetic shield using a high permeability soft magnetic material. However, as with the core in a magnetic sensor using a core and a Hall element, when the measurement current is large, in order to prevent saturation of the measurement current due to the induced magnetic field, the volume of the soft magnetic material constituting the magnetic shield is increased. There is a need. Therefore, in measuring the amount of current with a large current, it is difficult to take measures against noise from an external magnetic field using only a magnetic shield, and there is a problem that it is difficult to measure current in a relatively wide range as described above.

上記問題を解決すべく、特許文献2〜5には、複数の磁気センサを用いて直接電流による磁界を検出する装置が開示されている。
例えば、特許文献2においては、複数の磁気センサと、前記磁気センサの電流感度の差異が反映された出力信号に基づいて電流値を算出する信号処理手段と、を備える電流測定装置が開示されており、測定可能な導体としては様々な形状のものが開示されている。また、磁気センサとして磁界を検出する磁電変換素子等の磁気センサであれば特に制約を受けない旨記載されている。特許文献2においては、図18に示すように、磁気センサ3aと被測定導体5’との距離、及び、磁気センサ3bと被測定導体5’との距離が異なるようにこれら磁気センサ3a、3b及び被測定導体5’が配置されている。
磁気センサ3a、3bの電流感度をそれぞれSa、Sb[V/A]、被測定導体5’に流れる電流をI[A]、磁気センサ3a、3bの磁界感度をそれぞれma、mb[V/T]、磁気センサ3a、3bに外部から与えられる外乱磁界の磁束密度をそれぞれBa、Bb[T]、磁気センサ3a、3bの出力電圧をVa、Vb[V]とすると、
磁気センサ3aについて、
Va=Sa×I+ma×Ba (1)
が成り立ち、
磁気センサ3bについて、
Vb=Sb×I+mb×Bb (2)
が成り立つ。2つの磁気センサ3a、3bの磁界感度について、ma=mbが成り立ち、磁気センサ3a、3bに外部から与えられる外乱磁界の磁束密度についてもBa=Bbが成り立つと近似し、(1)から(2)を差し引くことにより、
Va−Vb=(Sa−Sb)Iが得られる。
電流感度Sa、Sb並びにVa、Vbを求めることにより、被測定導体5’に流れる電流Iを算出することができる。
In order to solve the above problem, Patent Documents 2 to 5 disclose devices that detect a magnetic field caused by a direct current using a plurality of magnetic sensors.
For example, Patent Document 2 discloses a current measuring device including a plurality of magnetic sensors and signal processing means for calculating a current value based on an output signal reflecting a difference in current sensitivity of the magnetic sensors. Various types of conductors that can be measured are disclosed. Further, it is described that the magnetic sensor is not particularly limited as long as it is a magnetic sensor such as a magnetoelectric conversion element that detects a magnetic field. In Patent Document 2, as shown in FIG. 18, the distance between the magnetic sensor 3a and the conductor to be measured 5 ′ and the distance between the magnetic sensor 3b and the conductor to be measured 5 ′ are different. And a measured conductor 5 '.
The current sensitivities of the magnetic sensors 3a and 3b are Sa and Sb [V / A], the current flowing through the conductor 5 'to be measured is I [A], and the magnetic field sensitivities of the magnetic sensors 3a and 3b are ma and mb [V / T, respectively. ], Assuming that the magnetic flux density of the disturbance magnetic field given from the outside to the magnetic sensors 3a and 3b is Ba and Bb [T], and the output voltages of the magnetic sensors 3a and 3b are Va and Vb [V], respectively.
About the magnetic sensor 3a,
Va = Sa × I + ma × Ba (1)
And
Regarding the magnetic sensor 3b,
Vb = Sb × I + mb × Bb (2)
Holds. It is approximated that ma = mb holds for the magnetic field sensitivities of the two magnetic sensors 3a, 3b, and Ba = Bb holds for the magnetic flux density of the disturbance magnetic field applied to the magnetic sensors 3a, 3b from the outside. )
Va-Vb = (Sa-Sb) I is obtained.
By obtaining the current sensitivities Sa and Sb and Va and Vb, the current I flowing through the measured conductor 5 ′ can be calculated.

また、特許文献3においては、貫通孔によって分岐された電流と、前記貫通孔内に配置された第1磁電変換素子と、前記第1分岐路または第2分岐路の外側に配置された第2磁電変換素子とを備える電流検出器が開示されている。第1分岐路を流れる電流によって生じる磁界と第2分岐路を流れる電流によって生じる磁界とは、貫通孔内の位置において打ち消し合うので、前記貫通孔に配置された第1磁電変換素子により、外乱磁界の強さに対応する電気信号が出力される。   Moreover, in patent document 3, the electric current branched by the through-hole, the 1st magnetoelectric conversion element arrange | positioned in the said through-hole, and the 2nd arrange | positioned outside the said 1st branch path or the 2nd branch path. A current detector including a magnetoelectric conversion element is disclosed. Since the magnetic field generated by the current flowing through the first branch path and the magnetic field generated by the current flowing through the second branch path cancel each other at the position in the through hole, a disturbance magnetic field is generated by the first magnetoelectric transducer disposed in the through hole. An electrical signal corresponding to the intensity of the signal is output.

また、特許文献4においては、簡易な構成でありながら、磁気ベクトルの差分値に基づいて電流検出(差動検出)を行うことができる電流センサ及びその電流検出方法が開示されている。具体的には、同一方向の電流が流れる平行な2本のラインと、これらの2本のラインに電流が流れることに起因して発生する相反する方向の磁気ベクトルを各別に検出する2つの磁気検出素子が集積化された集積チップと、を備える。前記集積チップは、前記平行な2本のラインの間に設けられた段差空間に、これら2本のラインの一方を表側に、他方を裏側に有する状態で、これら平行な2本のラインに挟まれて配設されてなる構成が開示されている。   Further, Patent Document 4 discloses a current sensor and a current detection method thereof capable of performing current detection (differential detection) based on a magnetic vector difference value with a simple configuration. More specifically, two parallel lines through which current in the same direction flows, and two magnets that detect magnetic vectors in opposite directions caused by current flowing through these two lines, respectively. And an integrated chip on which the detection elements are integrated. The integrated chip is sandwiched between the two parallel lines in a step space provided between the two parallel lines, with one of the two lines on the front side and the other on the back side. A configuration in which these are arranged is disclosed.

また、特許文献5においては、感磁軸が平行な第1及び第2磁気センサを配置し、差動出力を取得することにより外部磁界をキャンセルすることで、センサの位置ずれ許容度を向上させるとともに、出力感度を向上させることができる電流センサが開示されている。また、磁気センサとして、高感度の多層巨大磁気抵抗効果素子(GMR)及びトンネル磁気抵抗効果素子(TMR)を使用することも記載されている。   Further, in Patent Document 5, the first and second magnetic sensors having parallel magnetosensitive axes are arranged, and the external magnetic field is canceled by acquiring the differential output, thereby improving the positional deviation tolerance of the sensor. In addition, a current sensor that can improve output sensitivity is disclosed. It is also described that a high-sensitivity multilayer giant magnetoresistive element (GMR) and tunnel magnetoresistive element (TMR) are used as the magnetic sensor.

特開平7−140180号公報JP-A-7-140180 特開2005−195427号公報JP 2005-195427 A 特許3631925号公報Japanese Patent No. 3631925 特許4434111号公報Japanese Patent No. 4434111 特開2012−63285号公報JP 2012-63285 A

特許文献1のようにコアとホール素子を用いた磁気センサでは、比較的広い範囲の電流量を検出することができないという問題があった。また、コアを用いずにホール素子だけで検出すべく、小さな磁界でも高精度に検出できるホール素子を利用した場合、外部磁界による影響を如何にして排除するかも課題であり、それに対して特許文献2〜5に記載のような技術が考案された。   A magnetic sensor using a core and a Hall element as in Patent Document 1 has a problem that it cannot detect a current amount in a relatively wide range. Another problem is how to eliminate the influence of an external magnetic field when using a Hall element that can be detected with high accuracy even with a small magnetic field so that only the Hall element can be detected without using a core. Techniques as described in 2-5 were devised.

しかしながら、特許文献2に記載の方法では、同一方向の磁界を検出するように磁気センサを近接して配置したことによって当該2つの磁気センサの出力差が小さくなり、高精度の検出が難しくなる。一方、出力差を大きくするためにはセンサを離す必要があり、小型化が難しくなる。また、事前に2つの磁気センサ間の電流感度Sa、Sbの差異を検出しなければならず、また出力信号に反映させるためのキャリブレーション手段が必要となるためコストが掛かるという問題があった。   However, in the method described in Patent Document 2, since the magnetic sensors are arranged close to each other so as to detect a magnetic field in the same direction, an output difference between the two magnetic sensors becomes small, and high-precision detection becomes difficult. On the other hand, in order to increase the output difference, it is necessary to separate the sensor, which makes it difficult to reduce the size. In addition, there is a problem in that the difference between the current sensitivities Sa and Sb between the two magnetic sensors must be detected in advance, and calibration means for reflecting the output sensitivity in the output signal is required, which increases costs.

また、特許文献3に記載の方法では、第1分岐路と第2分岐路との間に外乱磁界検出用の素子を配置する必要があるが、正確に第1分岐路と第2分岐路との中央に配置する必要があるため、素子の配置の自由度が少ない。配置の精度を十分に確保できず、出力のばらつきが大きくなる場合があるという問題があった。   Further, in the method described in Patent Document 3, it is necessary to dispose a disturbance magnetic field detecting element between the first branch path and the second branch path. However, the first branch path and the second branch path are accurately set. Therefore, the degree of freedom of element arrangement is small. There has been a problem that the accuracy of the arrangement cannot be sufficiently secured and the variation in output may become large.

また、特許文献4に記載の方法では、段差空間を構成するための電流路の加工が難しく、加工精度が検出精度に影響を与えやすいため、高い検出精度を有する磁気センサを作製しにくいという問題があった。   Further, in the method described in Patent Document 4, it is difficult to process a current path for forming a step space, and the processing accuracy tends to affect the detection accuracy, so that it is difficult to manufacture a magnetic sensor having high detection accuracy. was there.

また、特許文献5に記載の方法では、同一の電流路を用いるため、温度等の抵抗変動による影響により、第1の磁気センサと第2の磁気センサとが受ける磁界が変化する可能性がある。また、略同等の磁界を検出した出力について差動をとるため、信号対ノイズ比(SN比)が小さくなるという問題があった。   Further, in the method described in Patent Document 5, since the same current path is used, there is a possibility that the magnetic field received by the first magnetic sensor and the second magnetic sensor may change due to the influence of resistance variation such as temperature. . In addition, since differentials are taken with respect to outputs that have detected substantially the same magnetic field, there has been a problem that the signal-to-noise ratio (SN ratio) becomes small.

本発明は、上記課題に鑑み成されたものであり、その目的とするところは、測定範囲が広く、信号対ノイズ比(SN比)が極めて高く、且つ、組み立てコストが低い電流量検出器、及び電流量検出器付き電流線を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to provide a current detector with a wide measurement range, a very high signal-to-noise ratio (S / N ratio), and a low assembly cost. And providing a current line with a current amount detector.

上記課題を解決するため、本発明に係る電流量検出器は、
測定電流が流れる電流線と、
磁界を検出して電気的に出力する少なくとも2つの磁気センサと、を備え、
前記2つの磁気センサは、それぞれ、磁界に対して平行な場合に電気的な出力が最も高くなる感磁軸と、磁界に対して平行な場合に電気的な出力が無くなる不感磁軸と、を有する磁気抵抗効果素子からなり、
前記2つの磁気センサの感磁軸は互いに平行であり、
前記2つの磁気センサのうち、一方の第1磁気センサは、測定電流により発生する磁界の、感磁軸に対して垂直な成分の磁界強度より、感磁軸に対して平行な成分の磁界強度が大きくなるような位置に配置され、
前記2つの磁気センサのうち、他方の第2磁気センサは、その感磁軸が、測定電流により発生する磁界に対して垂直であり、その不感磁軸が、測定電流により発生する磁界に対して平行になる位置に配置され、
前記第1磁気センサの出力と前記第2磁気センサの出力との差分により、測定電流の電流量を検出することを特徴とする。
In order to solve the above problems, the current detector according to the present invention is:
A current line through which the measurement current flows;
And at least two magnetic sensors for detecting and electrically outputting a magnetic field,
Each of the two magnetic sensors has a magnetosensitive axis with the highest electrical output when parallel to the magnetic field, and a dead magnetic axis with no electrical output when parallel to the magnetic field. A magnetoresistive effect element having
The magnetic sensitive axes of the two magnetic sensors are parallel to each other,
Of the two magnetic sensors, one of the first magnetic sensors has a magnetic field strength of a component parallel to the magnetic sensing axis, rather than a magnetic field strength of a component perpendicular to the magnetic sensing axis of the magnetic field generated by the measurement current. Is placed at a position where the
Of the two magnetic sensors, the other second magnetic sensor has a magnetosensitive axis perpendicular to the magnetic field generated by the measurement current, and the dead magnetic axis has a magnetic field generated by the measurement current. Placed in parallel,
The amount of measurement current is detected from the difference between the output of the first magnetic sensor and the output of the second magnetic sensor.

また、本発明に係る電流量検出器において、前記第2磁気センサは、前記電流線を上面視した場合に前記電流線の外側に配置され、前記第1磁気センサは、前記電流線を上面視した場合に前記電流線と重なる位置に配置されていてもよい。   In the current amount detector according to the present invention, the second magnetic sensor is disposed outside the current line when the current line is viewed from above, and the first magnetic sensor is viewed from the top of the current line. In such a case, it may be disposed at a position overlapping the current line.

また、本発明に係る電流量検出器において、他の態様では、前記第1磁気センサは、前記電流線を上面視した場合に前記電流線の外側に配置され、前記第2磁気センサは、前記電流線を上面視した場合に前記電流線と重なる位置に配置されていてもよい。   Moreover, in the current amount detector according to the present invention, in another aspect, the first magnetic sensor is disposed outside the current line when the current line is viewed from above, and the second magnetic sensor is When the current line is viewed from above, the current line may be disposed at a position overlapping with the current line.

また、本発明に係る電流量検出器において、ある態様では、前記電流線は、2つに分岐され合流する第1電流路及び第2電流路を有し、
前記第2磁気センサは、前記電流線を上面視した場合に前記電流線の外側の位置であって、その不感磁軸が、前記第1電流路又は前記第2電流路を流れる測定電流により発生する磁界に対して平行となる位置に配置されており、
前記第1磁気センサは、前記電流線を上面視した場合に前記第1電流路及び前記第2電流路のいずれか一方と重なる位置であって、前記第1電流路又は前記第2電流路を流れる測定電流により発生する磁界の、感磁軸に垂直な成分の磁界強度より、感磁軸に平行な成分の磁界強度が大きくなる位置に配置されていることを特徴とする。
Further, in the current amount detector according to the present invention, in one aspect, the current line has a first current path and a second current path that are branched into two and merged,
The second magnetic sensor is a position outside the current line when the current line is viewed from above, and the dead magnetic axis is generated by a measurement current flowing through the first current path or the second current path. It is arranged at a position parallel to the magnetic field to be
The first magnetic sensor is a position that overlaps one of the first current path and the second current path when the current line is viewed from the top, and the first magnetic sensor passes through the first current path or the second current path. The magnetic field generated by the flowing measurement current is arranged at a position where the magnetic field strength of the component parallel to the magnetic sensitive axis is larger than the magnetic field strength of the component perpendicular to the magnetic sensitive axis.

また、本発明に係る電流量検出器において、別の態様では、前記電流線は、2つに分岐され合流する第1電流路及び第2電流路を有し、
前記第2磁気センサは、前記第1電流路と前記第2電流路との間であって、その不感磁軸が、前記第1電流路又は前記第2電流路を流れる測定電流により発生する磁界に対して平行となる位置に配置されており、
前記第1磁気センサは、前記電流線を上面視した場合に前記第1電流路及び前記第2電流路のいずれか一方と重なる位置であって、前記第1電流路又は前記第2電流路を流れる測定電流により発生する磁界の、感磁軸に垂直な成分の磁界強度より、感磁軸に平行な成分の磁界強度が大きくなる位置に配置されていることを特徴とする。
Moreover, in the current amount detector according to the present invention, in another aspect, the current line has a first current path and a second current path that are branched into two and merged,
The second magnetic sensor is a magnetic field generated by a measurement current flowing between the first current path and the second current path, the dead magnetic axis of which is between the first current path and the second current path. It is arranged at a position parallel to
The first magnetic sensor is a position that overlaps one of the first current path and the second current path when the current line is viewed from the top, and the first magnetic sensor passes through the first current path or the second current path. The magnetic field generated by the flowing measurement current is arranged at a position where the magnetic field strength of the component parallel to the magnetic sensitive axis is larger than the magnetic field strength of the component perpendicular to the magnetic sensitive axis.

また、本発明に係る電流量検出器において、さらに別の態様では、前記電流線は、2つに分岐され合流する第1電流路及び第2電流路を有し、
前記第1磁気センサは、前記第1電流路と前記第2電流路との間であって、前記第1電流路及び前記第2電流路を流れる測定電流により発生する磁界の、感磁軸に垂直な成分の磁界強度より、感磁軸に平行な成分の磁界強度が大きくなる位置に配置されており、
前記第2磁気センサは、前記電流線を上面視した場合に前記第1電流路及び前記第2電流路のいずれか一方と重なる位置であって、その不感磁軸が、前記第1電流路又は前記第2電流路を流れる測定電流により発生する磁界に対して平行となる位置に配置されていることを特徴とする。
Moreover, in the current amount detector according to the present invention, in yet another aspect, the current line has a first current path and a second current path that are branched into two and merged,
The first magnetic sensor is located between the first current path and the second current path, and serves as a magnetosensitive axis of a magnetic field generated by a measurement current flowing through the first current path and the second current path. It is arranged at a position where the magnetic field strength of the component parallel to the magnetic sensitive axis is larger than the magnetic field strength of the vertical component,
The second magnetic sensor is a position that overlaps one of the first current path and the second current path when the current line is viewed from above, and the insensitive magnetic axis is the first current path or It is arranged at a position parallel to the magnetic field generated by the measurement current flowing through the second current path.

また、本発明に係る電流量検出器において、前記電流線は、2つに分岐され合流する第1電流路及び第2電流路を有し、
前記第1電流路若しくは前記第2電流路の比抵抗は、分岐される前の電流線若しくは合流した後の電流線の比抵抗より大きく、且つ
前記第1電流路若しくは前記第2電流路の温度係数は、分岐される前の電流線若しくは合流した後の電流線の温度係数と略同一であることが好ましい。
Moreover, in the current amount detector according to the present invention, the current line has a first current path and a second current path that are branched into two and merged,
The specific resistance of the first current path or the second current path is larger than the specific resistance of the current line before branching or the current line after joining, and the temperature of the first current path or the second current path The coefficient is preferably substantially the same as the temperature coefficient of the current line before branching or the current line after merging.

また、本発明に係る電流量検出器において、前記電流線は、測定電流の流れる方向に対して垂直な断面が、長辺と短辺とからなる略矩形形状を有し、前記第2磁気センサの感磁軸は、前記電流線の短辺の中心に位置し、
前記第1磁気センサの感磁軸は、前記電流線の長辺の中心に位置してもよい。
Further, in the current amount detector according to the present invention, the current line has a substantially rectangular shape in which a cross section perpendicular to the direction in which the measurement current flows has a long side and a short side, and the second magnetic sensor Is located at the center of the short side of the current line,
The magnetosensitive axis of the first magnetic sensor may be located at the center of the long side of the current line.

また、本発明に係る電流量検出器において、別の態様では、前記電流線は、測定電流の流れる方向に対して垂直な断面が、長辺と短辺とからなる略矩形形状を有し、
前記第1磁気センサの感磁軸は、前記電流線の短辺の中心に位置し、
前記第2磁気センサの感磁軸は、前記電流線の長辺の中心に位置してもよい。
Moreover, in the current amount detector according to the present invention, in another aspect, the current line has a substantially rectangular shape in which a cross section perpendicular to the direction in which the measurement current flows has a long side and a short side,
The magnetosensitive axis of the first magnetic sensor is located at the center of the short side of the current line,
The magnetosensitive axis of the second magnetic sensor may be located at the center of the long side of the current line.

また、本発明に係る電流量検出器において、前記電流線は、測定電流が流れる方向に対して垂直な断面において、前記電流線の両端が同方向に前記電流線に対して略垂直に屈曲した断面凹形状を有していてもよい。   Further, in the current amount detector according to the present invention, the current line has a cross section perpendicular to the direction in which the measurement current flows, and both ends of the current line are bent in the same direction substantially perpendicular to the current line. The cross section may have a concave shape.

また、本発明に係る電流量検出器において、前記第1磁気センサ及び前記第2磁気センサは、一の基板の表面及び裏面にそれぞれ配置されていてもよい。   In the current amount detector according to the present invention, the first magnetic sensor and the second magnetic sensor may be disposed on a front surface and a back surface of one substrate, respectively.

本発明に係る電流量検出器付き電流線は、主電流路と、前記主電流路から分岐され前記主電流路と合流する迂回電流路と、を有する電流線と、当該迂回電流路に設けられた上述の電流量検出器と、を有してなることを特徴とする。   A current line with a current amount detector according to the present invention is provided in a current line having a main current path, a bypass current path branched from the main current path and joined to the main current path, and the bypass current path. And the above-described current amount detector.

本発明によれば、測定範囲が広く、信号対ノイズ比(SN比)が極めて高く、且つ、組み立てコストが低い電流量検出器、及び電流量検出器付き電流線を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a current amount detector and a current line with a current amount detector that have a wide measurement range, an extremely high signal-to-noise ratio (SN ratio), and low assembly costs.

図1(a)〜(c)は、本発明の実施の形態1に係る電流量検出器の概略図である。1A to 1C are schematic views of a current amount detector according to Embodiment 1 of the present invention. 図2は、本発明の実施の形態1に係る電流量検出器の上面図である。FIG. 2 is a top view of the current amount detector according to Embodiment 1 of the present invention. 図3は、断面形状が真円形状である電流線の周りに発生する磁界を示した図である。FIG. 3 is a diagram showing a magnetic field generated around a current line whose cross-sectional shape is a perfect circle. 図4は、断面形状が略矩形である電流線の周りに発生する磁界を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing a magnetic field generated around a current line having a substantially rectangular cross-sectional shape. 図5は、本発明の実施の形態2に係る電流量検出器の概略断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a current amount detector according to Embodiment 2 of the present invention. 図6(a)、(b)は、本発明の実施の形態3に係る電流量検出器の概略断面図及び斜視図である。6 (a) and 6 (b) are a schematic cross-sectional view and a perspective view of a current amount detector according to Embodiment 3 of the present invention. 図7(a)、(b)は、本発明の実施の形態4に係る電流量検出器の概略断面図及び斜視図である。FIGS. 7A and 7B are a schematic cross-sectional view and a perspective view of a current amount detector according to Embodiment 4 of the present invention. 図8は、本発明の実施の形態5に係る電流量検出器の概略断面図である。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a current amount detector according to Embodiment 5 of the present invention. 図9(a)は、本発明の実施の形態6に係る電流量検出器の断面図であり、図9(b)は、その斜視図である。FIG. 9A is a cross-sectional view of a current amount detector according to Embodiment 6 of the present invention, and FIG. 9B is a perspective view thereof. 図10(a)は、本発明の実施の形態7に係る電流量検出器の断面図であり、図10(b)は、その斜視図である。FIG. 10 (a) is a cross-sectional view of a current amount detector according to Embodiment 7 of the present invention, and FIG. 10 (b) is a perspective view thereof. 図11(a)は、本発明の実施の形態8に係る電流量検出器の断面図であり、図11(b)は、その斜視図である。FIG. 11A is a cross-sectional view of a current amount detector according to Embodiment 8 of the present invention, and FIG. 11B is a perspective view thereof. 図12(a)は、本発明の実施の形態9に係る電流量検出器の断面図であり、図12(b)は、その斜視図である。FIG. 12A is a sectional view of a current amount detector according to Embodiment 9 of the present invention, and FIG. 12B is a perspective view thereof. 図13は、本発明の実施の形態10に係る電流量検出器の断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view of a current detector according to Embodiment 10 of the present invention. 図14は、本発明の実施の形態11に係る電流量検出器の断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view of a current detector according to Embodiment 11 of the present invention. 図15は、感磁軸及び不感磁軸を説明するための図面である。FIG. 15 is a drawing for explaining the magnetosensitive axis and the insensitive axis. 図16は、感磁軸の方向の磁界強度に対する電気的な出力を示したグラフである。FIG. 16 is a graph showing the electrical output with respect to the magnetic field intensity in the direction of the magnetosensitive axis. 図17は、不感磁軸の方向の磁界強度に対する電気的な出力を示したグラフである。FIG. 17 is a graph showing the electrical output with respect to the magnetic field intensity in the direction of the dead magnetic axis. 図18は、従来技術に係る電流測定装置の斜視図である。FIG. 18 is a perspective view of a current measuring device according to the prior art.

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語(例えば、「上」、「下」、「右」、「左」およびそれらの用語を含む別の用語)を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が制限されるものではない。複数の図面に表れる同一符号は、特に断らない限り同一の部分又は部材を示す。以下の実施の形態は、本発明を単に例示するものであって、本発明は、以下の実施の形態に限定されることはない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, terms indicating specific directions and positions (for example, “up”, “down”, “right”, “left” and other terms including those terms) are used as necessary. These terms are used for easy understanding of the invention with reference to the drawings, and the technical scope of the present invention is not limited by the meaning of these terms. The same reference numerals appearing in a plurality of drawings indicate the same parts or members unless otherwise specified. The following embodiments merely illustrate the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiments.

図1(a)は、本発明の実施の形態1に係る電流量検出器1の斜視図であり、図1(b)は、その上面図であり、図1(c)は、図1(a)のA−A’断面における、電流量検出器1の断面図である。   FIG. 1A is a perspective view of a current amount detector 1 according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 1B is a top view thereof, and FIG. It is sectional drawing of the electric current amount detector 1 in the AA 'cross section of a).

図1(a)〜(c)に示すように、本発明の実施の形態1に係る電流量検出器1は、測定電流25が流れる電流線5と、測定電流25により発生する磁界を検出して電気的に出力する少なくとも2つの磁気センサ(第1磁気センサ2、第2磁気センサ3)と、を備え、2つの磁気センサは、それぞれ、磁界に対して平行な場合に電気的な出力が最も高くなる感磁軸11、12と、磁界に対して平行な場合に電気的な出力が無くなる不感磁軸13、14と、を有する磁気抵抗効果素子からなり、2つの磁気センサの感磁軸11、12は互いに平行であり、2つの磁気センサのうち、一方の第1磁気センサ2は、測定電流25により発生する磁界の、感磁軸11に垂直な成分の磁界強度より、測定電流25により発生する磁界の、感磁軸11に平行な成分の磁界強度が大きくなる位置に配置されており、2つの磁気センサのうち、他方の第2磁気センサ3は、その感磁軸12が測定電流25により発生する磁界に対して垂直であり、その不感磁軸14が、測定電流25により発生する磁界に対して平行になる位置に配置されていることを特徴とする。ここで、「感磁軸」とは、磁気センサに印加した磁界に対して、単位磁界あたりの電気的な出力が最も高くなる方向と定義される。磁気センサは以下に説明するように感磁軸を有し、磁気センサに印加された磁界が、当該感磁軸の方向と平行となる場合に、当該磁気センサから出力される電気的出力が最も高くなる。また、「不感磁軸」とは、磁気センサに印加した磁界に対して、電気的な出力が無くなる(実質的に電気的な出力が無くなる場合も含む)方向と定義される。磁気センサは以下に説明するように不感磁軸を有し、磁気センサに印加された磁界が、当該不感磁軸の方向と平行となる場合に、当該磁気センサから出力される電気的出力が無くなる(実質的に無くなる)。例えば、図15に示すように、1つのスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子aを固定層bと自由層cとを含む層状構造として構成し、電気的な出力を得る場合、層状構造の積層方向が不感磁軸dとなり、固定層に平行な方向(層状構造の積層方向に対して垂直な方向)が感磁軸eとなる。このとき、不感磁軸dの方向の磁界強度に対する電気的な出力は、図17に示すように、磁界強度の値に拘わらず常に0となる。また、感磁軸eの方向の磁界強度に対する電気的な出力は、磁界強度が強くなるにしたがって強くなり、やがて飽和する。このように、感磁軸eの方向の磁界強度と電気的出力との関係は、図16のような曲線となる。   As shown in FIGS. 1A to 1C, the current amount detector 1 according to the first embodiment of the present invention detects the current line 5 through which the measurement current 25 flows and the magnetic field generated by the measurement current 25. And at least two magnetic sensors (first magnetic sensor 2 and second magnetic sensor 3) that electrically output the two magnetic sensors, each of which has an electrical output when parallel to the magnetic field. It consists of a magnetoresistive effect element having the highest magnetic sensitive axes 11 and 12 and the non-sensitive magnetic axes 13 and 14 in which electrical output is lost when parallel to the magnetic field, and the magnetic sensitive axes of the two magnetic sensors. 11 and 12 are parallel to each other, and one of the two magnetic sensors, the first magnetic sensor 2, has a measurement current 25 based on the magnetic field strength of a component perpendicular to the magnetosensitive axis 11 of the magnetic field generated by the measurement current 25. Of the magnetic field generated by the Among the two magnetic sensors, the other second magnetic sensor 3 has a magnetosensitive axis 12 perpendicular to the magnetic field generated by the measurement current 25. The dead magnetic axis 14 is arranged at a position parallel to the magnetic field generated by the measurement current 25. Here, the “magnetic axis” is defined as the direction in which the electrical output per unit magnetic field is highest with respect to the magnetic field applied to the magnetic sensor. The magnetic sensor has a magnetosensitive axis as will be described below, and when the magnetic field applied to the magnetic sensor is parallel to the direction of the magnetosensitive axis, the electrical output output from the magnetic sensor is the most. Get higher. Further, the “dead magnetic axis” is defined as a direction in which no electrical output is generated (including a case where there is substantially no electrical output) with respect to the magnetic field applied to the magnetic sensor. As described below, the magnetic sensor has a dead magnetic axis, and when the magnetic field applied to the magnetic sensor is parallel to the direction of the dead magnetic axis, there is no electrical output from the magnetic sensor. (Substantially disappear). For example, as shown in FIG. 15, when a single spin-valve giant magnetoresistive element a is configured as a layered structure including a fixed layer b and a free layer c, and an electrical output is obtained, the stacking direction of the layered structure Becomes the magnetosensitive axis d, and the direction parallel to the fixed layer (the direction perpendicular to the laminating direction of the layered structure) becomes the magnetosensitive axis e. At this time, the electrical output with respect to the magnetic field strength in the direction of the dead axis d is always 0 regardless of the value of the magnetic field strength, as shown in FIG. Further, the electrical output with respect to the magnetic field strength in the direction of the magnetic sensitive axis e becomes stronger as the magnetic field strength becomes stronger, and eventually becomes saturated. Thus, the relationship between the magnetic field intensity in the direction of the magnetosensitive axis e and the electrical output is a curve as shown in FIG.

本発明の実施の形態1に係る電流量検出器1において、第1磁気センサ2と第2磁気センサ3とは、図1(b)、(c)に示すように、少なくともそれぞれの感磁軸11、12が平行である必要がある。ここで、第1磁気センサ2及び第2磁気センサ3の「それぞれの感磁軸が平行」とは、第1磁気センサ2の感磁軸11と第2磁気センサ3の感磁軸12とが完全に平行である場合だけでなく、電気的出力の精度や分解能に影響を与えない限り完全な平行でなくてもよい。すなわち、電気的出力の精度や分解能に影響を与えない範囲で感磁軸11は感磁軸12に対して傾斜していてもよい。このように電気的出力の精度や分解能に影響を与えない範囲で感磁軸11が感磁軸12に対して傾斜している場合を、感磁軸11と感磁軸12とが「実質的に平行」であるという。   In the current amount detector 1 according to the first embodiment of the present invention, the first magnetic sensor 2 and the second magnetic sensor 3 have at least their respective magnetosensitive axes as shown in FIGS. 11 and 12 need to be parallel. Here, “the respective magnetic sensitive axes are parallel” of the first magnetic sensor 2 and the second magnetic sensor 3 means that the magnetic sensitive axis 11 of the first magnetic sensor 2 and the magnetic sensitive axis 12 of the second magnetic sensor 3 are the same. Not only when it is completely parallel, it does not have to be completely parallel as long as it does not affect the accuracy and resolution of the electrical output. That is, the magnetosensitive axis 11 may be inclined with respect to the magnetosensitive axis 12 within a range that does not affect the accuracy and resolution of electrical output. In this way, when the magnetosensitive axis 11 is inclined with respect to the magnetosensitive axis 12 within a range that does not affect the accuracy and resolution of the electrical output, the magnetosensitive axis 11 and the magnetosensitive axis 12 are “substantially. "Parallel to".

さらに、第1磁気センサ2は、測定電流25により発生する磁界の、感磁軸11に垂直な成分の磁界強度よりも、当該磁界の、感磁軸11に平行な成分の磁界強度が大きくなる位置に配置される。例えば、図1に示すように第1磁気センサ2と第2磁気センサ3とを、基板4の平行な表面及び裏面にそれぞれ配置し、電流線5を第2磁気センサ3と同じ基板面上に配置することで、基板4の表面と裏面との平行度により第1磁気センサ2、第2磁気センサ3及び電流線5を容易に位置決めできるため好ましい。   Further, in the first magnetic sensor 2, the magnetic field intensity of the magnetic field generated by the measurement current 25 is higher than the magnetic field intensity of the component perpendicular to the magnetic sensitive axis 11, and the magnetic field intensity of the magnetic field is parallel to the magnetic sensitive axis 11. Placed in position. For example, as shown in FIG. 1, the first magnetic sensor 2 and the second magnetic sensor 3 are arranged on the front and back surfaces of the substrate 4 in parallel, and the current lines 5 are on the same substrate surface as the second magnetic sensor 3. Arrangement is preferable because the first magnetic sensor 2, the second magnetic sensor 3, and the current line 5 can be easily positioned by the parallelism between the front surface and the back surface of the substrate 4.

電流線5内を流れる測定電流25により発生する磁界は、電流線5の表面近傍においては電流線5の断面形状と同じ形状で、電流線5の表面から離れるにしたがって電流線5の中心を円の中心とする真円状に近づいていく。表面近傍とは、電流線5を一次元の線に近似、すなわち、電流線5の測定電流25の流れる方向に対して垂直な断面において点に近似し、電流線5を流れる測定電流25により発生する磁界を断面に垂直な方向から見て真円として近似することができなくなる範囲より電流線5に近い範囲を意味する。   The magnetic field generated by the measurement current 25 flowing in the current line 5 has the same shape as the cross-sectional shape of the current line 5 in the vicinity of the surface of the current line 5, and the center of the current line 5 becomes circular as the distance from the surface of the current line 5 increases. It approaches a perfect circle with the center of. Near the surface means that the current line 5 is approximated to a one-dimensional line, that is, approximated to a point in a cross section perpendicular to the direction in which the measurement current 25 of the current line 5 flows, and is generated by the measurement current 25 flowing through the current line 5 This means a range closer to the current line 5 than a range in which the magnetic field to be viewed cannot be approximated as a perfect circle when viewed from a direction perpendicular to the cross section.

図3は、測定電流25により発生する磁界の、感磁軸11に垂直な成分の磁界強度より、感磁軸11に平行な成分の磁界強度が大きくなるような位置(領域)について説明するための図面である。以下、簡略のため、断面形状が真円形状である電流線を用いた場合について説明する。   FIG. 3 illustrates a position (region) where the magnetic field strength of the component parallel to the magnetic sensitive axis 11 is larger than the magnetic field strength of the component perpendicular to the magnetic sensitive axis 11 of the magnetic field generated by the measurement current 25. It is a drawing of. Hereinafter, for the sake of simplicity, a case where a current line having a perfectly circular cross-sectional shape is used will be described.

電流線5が真円形状の断面を有する場合、電流線5内を流れる測定電流25により発生する磁界は、図3に示すように、電流線5の中心を円の中心とする真円状となる。このような磁界は、電流線5の表面近傍の位置から、電流線5の表面から離れた位置に至るまで、真円形状を有する。
ここで、図3に示す断面(電流線5の長手方向に垂直な断面)において、電流線5の中心を通り水平に延びる線をX軸とし、電流線5の中心を通り当該X軸に対して垂直に延びる線をY軸とする。
When the current line 5 has a perfect circular cross section, the magnetic field generated by the measurement current 25 flowing in the current line 5 is a perfect circle having the center of the current line 5 as the center of the circle as shown in FIG. Become. Such a magnetic field has a perfect circular shape from a position near the surface of the current line 5 to a position away from the surface of the current line 5.
Here, in the cross section shown in FIG. 3 (cross section perpendicular to the longitudinal direction of the current line 5), a line extending horizontally through the center of the current line 5 is defined as the X axis, and passing through the center of the current line 5 with respect to the X axis. The line extending vertically is defined as the Y axis.

まず、例えば、X軸となす角度がθとなる位置(ここでは、このような位置を位置Aと称する)を例に、測定電流25により発生する磁界の、感磁軸11に垂直な成分、及び、感磁軸11に平行な成分について説明する。X軸となす角度がθとなる位置Aでは、図3に示すように、磁界は円に沿った矢印で表される。この磁界の強度をTとする。ここで、第1磁気センサ2の感磁軸11及び第2磁気センサ3の感磁軸12はX軸に対して平行になるように設定される。したがって、「感磁軸11に垂直」とは、Y軸に平行な方向を意味し、「感磁軸11に平行」とは、X軸に平行な方向を意味する。円の接線方向に延びる長さTのベクトルを、Y軸に平行な成分、X軸に平行な成分に分解した場合、「測定電流により発生する磁界の、感磁軸に垂直な成分の磁界強度」は、Tcosθに相当し、「測定電流により発生する磁界の、感磁軸に平行な成分の磁界強度」の絶対値は、Tsinθに相当する。   First, for example, taking a position where the angle formed with the X axis is θ (here, such a position is referred to as a position A), a component perpendicular to the magnetosensitive axis 11 of the magnetic field generated by the measurement current 25, A component parallel to the magnetosensitive axis 11 will be described. At position A where the angle formed with the X axis is θ, the magnetic field is represented by an arrow along the circle, as shown in FIG. Let T be the intensity of this magnetic field. Here, the magnetic sensitive axis 11 of the first magnetic sensor 2 and the magnetic sensitive axis 12 of the second magnetic sensor 3 are set to be parallel to the X axis. Therefore, “perpendicular to the magnetic sensitive axis 11” means a direction parallel to the Y axis, and “parallel to the magnetic sensitive axis 11” means a direction parallel to the X axis. When the vector of length T extending in the tangential direction of the circle is decomposed into a component parallel to the Y axis and a component parallel to the X axis, “the magnetic field intensity of the magnetic field generated by the measurement current and perpendicular to the magnetosensitive axis” “Corresponds to T cos θ, and the absolute value of“ magnetic field strength of a component parallel to the magnetosensitive axis of the magnetic field generated by the measurement current ”corresponds to T sin θ.

X軸に対して0°の位置Bでは、図3に示すように、測定電流25により発生する磁界の、感磁軸11に平行な成分の磁界強度は0であり、感磁軸11に垂直な成分の磁界強度はTである。また、X軸に対して30°の位置Cでは、図3に示すように、測定電流25により発生する磁界の、感磁軸11に平行な成分の磁界強度はT/2であり(マイナス方向を正としている)、感磁軸11に垂直な成分の磁界強度は(√3/2)Tである。これらの位置B、Cにおいては、測定電流25により発生する磁界の、感磁軸11に垂直な成分の磁界強度が、感磁軸11に平行な成分の磁界強度より大きい。   At a position B of 0 ° with respect to the X axis, as shown in FIG. 3, the magnetic field strength of the component parallel to the magnetosensitive axis 11 of the magnetic field generated by the measurement current 25 is 0 and is perpendicular to the magnetosensitive axis 11. The magnetic field strength of this component is T. Further, at a position C of 30 ° with respect to the X axis, as shown in FIG. 3, the magnetic field intensity of the magnetic field generated by the measurement current 25 and the component parallel to the magnetosensitive axis 11 is T / 2 (minus direction). The magnetic field strength of the component perpendicular to the magnetosensitive axis 11 is (√3 / 2) T. At these positions B and C, the magnetic field strength of the component perpendicular to the magnetic sensitive axis 11 of the magnetic field generated by the measurement current 25 is larger than the magnetic field strength of the component parallel to the magnetic sensitive axis 11.

例えば、X軸に対して45°の位置Dでは、図3に示すように、測定電流25により発生する磁界の、感磁軸11に平行な成分の磁界強度は、T/√2であり(マイナス方向を正としている)、感磁軸11に垂直な成分の磁界強度もT/√2である。この位置Dにおいては、測定電流25により発生する磁界の、感磁軸11に垂直な成分の磁界強度は、感磁軸11に平行な成分の磁界強度と同じである。   For example, at a position D of 45 ° with respect to the X axis, as shown in FIG. 3, the magnetic field strength of the component parallel to the magnetosensitive axis 11 of the magnetic field generated by the measurement current 25 is T / √2 ( The magnetic field intensity of the component perpendicular to the magnetosensitive axis 11 is also T / √2). At this position D, the magnetic field strength of the component perpendicular to the magnetic sensing axis 11 of the magnetic field generated by the measurement current 25 is the same as the magnetic field strength of the component parallel to the magnetic sensing axis 11.

一方、X軸に対して60°の位置Eでは、図3に示すように、測定電流25により発生する磁界の、感磁軸11に平行な成分の磁界強度は、(√3/2)Tであり(マイナス方向を正としている)、感磁軸11に垂直な成分の磁界強度は、T/2である。また、X軸に対して90°の位置Fでは、図3に示すように、測定電流25により発生する磁界の、感磁軸11に平行な成分の磁界強度はTであり(マイナス方向を正としている)、感磁軸11に垂直な成分の磁界強度は0である。X軸に対して120°の位置Gでは、測定電流25により発生する磁界の、感磁軸11に平行な成分の磁界強度は、(√3/2)Tであり(マイナス方向を正としている)、感磁軸11に垂直な成分の磁界強度は、T/2である(マイナス方向を正としている)。このような位置E、F、Gにおいては、測定電流25により発生する磁界の、感磁軸11に平行な成分の磁界強度が、感磁軸11に垂直な成分の磁界強度より大きい。   On the other hand, at a position E of 60 ° with respect to the X axis, as shown in FIG. 3, the magnetic field strength of the magnetic field generated by the measurement current 25 and the component parallel to the magnetosensitive axis 11 is (√3 / 2) T. (The negative direction is positive), and the magnetic field strength of the component perpendicular to the magnetosensitive axis 11 is T / 2. Further, at a position F of 90 ° with respect to the X axis, as shown in FIG. 3, the magnetic field intensity of the magnetic field generated by the measurement current 25 and the component parallel to the magnetosensitive axis 11 is T (a negative direction is positive). The magnetic field intensity of the component perpendicular to the magnetosensitive axis 11 is zero. At a position G of 120 ° with respect to the X axis, the magnetic field intensity of the magnetic field generated by the measurement current 25 and the component parallel to the magnetosensitive axis 11 is (√3 / 2) T (the negative direction is positive). ), The magnetic field intensity of the component perpendicular to the magnetosensitive axis 11 is T / 2 (the negative direction is positive). At such positions E, F, and G, the magnetic field strength of the component parallel to the magnetic sensitive axis 11 of the magnetic field generated by the measurement current 25 is larger than the magnetic field strength of the component perpendicular to the magnetic sensitive axis 11.

また、X軸に対して135°の位置Hでは、45°の位置Dと同様、測定電流25により発生する磁界の、感磁軸11に垂直な成分の磁界強度は、感磁軸11に平行な成分の磁界強度と同じである。   Further, at a position H of 135 ° with respect to the X-axis, the magnetic field strength of a component perpendicular to the magnetic sensitive axis 11 of the magnetic field generated by the measurement current 25 is parallel to the magnetic sensitive axis 11 as in the case of the 45 ° position D. It is the same as the magnetic field strength of the various components.

X軸に対して150°、180°の位置I、Jでは、0°、30°の位置B、Cと同様、測定電流25により発生する磁界の、感磁軸11に垂直な成分の磁界強度が、感磁軸11に平行な成分の磁界強度より大きい。   At positions I and J of 150 ° and 180 ° with respect to the X axis, similarly to the positions B and C of 0 ° and 30 °, the magnetic field intensity of the component perpendicular to the magnetosensitive axis 11 of the magnetic field generated by the measurement current 25 Is greater than the magnetic field strength of the component parallel to the magnetosensitive axis 11.

このように、X軸に対して45°〜135°の領域においては、測定電流25により発生する磁界の、感磁軸11に垂直な成分の磁界強度よりも、当該磁界の、感磁軸11に平行な成分の磁界強度が大きい。X軸に対して225°〜315°の領域においても上記と同様のことが言える。   Thus, in the region of 45 ° to 135 ° with respect to the X axis, the magnetic sensitive axis 11 of the magnetic field is greater than the magnetic field strength of the component perpendicular to the magnetic sensitive axis 11 of the magnetic field generated by the measurement current 25. The magnetic field strength of the component parallel to is large. The same applies to the region of 225 ° to 315 ° with respect to the X axis.

以上のように、電流線5の断面形状が真円状である場合、測定電流25により発生する磁界の、感磁軸11に平行な成分の磁界強度が、当該磁界の、感磁軸11に垂直な成分の磁界強度より大きくなる位置(領域)とは、X軸に対して45°〜135°、225°〜315°の領域、すなわち、電流線5の中心から鉛直方向に対して±45°傾斜した2つの直線に挟まれる領域であって電流線5の真上及び真下に形成される領域(図3において斜線を施した領域42)に相当する。   As described above, when the cross-sectional shape of the current line 5 is a perfect circle, the magnetic field strength of the magnetic field generated by the measurement current 25 and the component parallel to the magnetosensitive axis 11 is applied to the magnetosensitive axis 11 of the magnetic field. The position (region) larger than the magnetic field intensity of the vertical component is a region of 45 ° to 135 °, 225 ° to 315 ° with respect to the X axis, that is, ± 45 with respect to the vertical direction from the center of the current line 5. This corresponds to a region sandwiched between two inclined straight lines and formed directly above and below the current line 5 (a region 42 shown by hatching in FIG. 3).

一方、電流線5の断面形状が、上下方向を短辺(短辺を26で示す)とし左右方向を長辺(長辺を27で示す)とする長方形状である場合は、電流線5内を流れる測定電流25により発生する磁界は、図4に示すように、電流線5の短辺26及び長辺27に平行な短軸(短軸の長さを短径と称する)と長軸(長軸の長さを長径と称する)を有する略楕円形状となる。ここで略楕円形状としたのは、電流線の材質や温度分布などの諸条件、発生した磁界によるローレンツ力により電流密度分布が経時変化したり、流れる電流の周波数によっては表皮効果などにより電流密度分布が変化する等の影響により、発生する磁界が正確な楕円から歪むためである。また、表面近傍では短径の変化が大きく、さらに、表面から離れるにしたがって、長径の変化も大きくなり、短径と長径の差が徐々に小さくなり、真円に近づいていく。そのため、短辺26の近傍では磁界が強くなっており、徐々に短辺側と長辺側の間隔が均等に近づいていく。以下の説明においては、図4を用いて、厚み3mm、幅31mm、均一な電流線5に周波数10Hz、電流量120Aで紙面奥から手前に電流を流した場合について説明を行う。   On the other hand, when the cross-sectional shape of the current line 5 is a rectangular shape in which the vertical direction is the short side (the short side is indicated by 26) and the horizontal direction is the long side (the long side is indicated by 27), As shown in FIG. 4, the magnetic field generated by the measurement current 25 flowing through the short axis 26 is parallel to the short side 26 and the long side 27 of the current line 5 (the length of the short axis is referred to as the short diameter) and the long axis ( The length of the major axis is referred to as the major axis). The approximate elliptical shape is that the current density distribution changes over time due to various conditions such as the material and temperature distribution of the current line, the Lorentz force due to the generated magnetic field, and the current density due to the skin effect depending on the frequency of the flowing current. This is because the generated magnetic field is distorted from an accurate ellipse due to an influence such as a change in distribution. In addition, the change in the minor axis is large near the surface, and the change in the major axis increases as the distance from the surface increases. The difference between the minor axis and the major axis gradually decreases and approaches a perfect circle. For this reason, the magnetic field is strong in the vicinity of the short side 26, and the distance between the short side and the long side gradually approaches evenly. In the following description, FIG. 4 will be used to describe the case where a current is passed through the uniform current line 5 with a thickness of 3 mm, a width of 31 mm, a frequency of 10 Hz, and a current amount of 120 A from the back of the page.

図4は、電流線5の周囲に発生した磁界を示している。略楕円状の磁界の任意の位置において、磁界は略楕円に沿った矢印で表される。このとき、電流線5の長辺27に平行な成分と垂直な成分に分けて考えることができ、その平行な成分の絶対値と垂直な成分の絶対値の差が正の範囲を斜線で示した(この斜線の範囲を参照番号42で示し、斜線の範囲外の領域を参照番号43で示す)。   FIG. 4 shows a magnetic field generated around the current line 5. At an arbitrary position of the substantially elliptical magnetic field, the magnetic field is represented by an arrow along the substantially elliptical shape. At this time, it can be divided into a component parallel to the long side 27 of the current line 5 and a vertical component, and the range in which the difference between the absolute value of the parallel component and the absolute value of the vertical component is positive is indicated by hatching. (The hatched area is indicated by reference numeral 42, and the area outside the hatched area is indicated by reference numeral 43).

図4に示すように、斜線の範囲42においては、測定電流25により発生する磁界の、感磁軸11に平行な成分の磁界強度が、感磁軸11に垂直な成分の磁界強度より大きい。一方、斜線の範囲外の領域43においては、測定電流25により発生する磁界の、感磁軸11に垂直な成分の磁界強度が、感磁軸11に平行な成分の磁界強度より大きい。   As shown in FIG. 4, in the shaded area 42, the magnetic field strength of the component parallel to the magnetic sensitive axis 11 of the magnetic field generated by the measurement current 25 is larger than the magnetic field strength of the component perpendicular to the magnetic sensitive axis 11. On the other hand, in the region 43 outside the shaded area, the magnetic field strength of the component perpendicular to the magnetic sensitive axis 11 of the magnetic field generated by the measurement current 25 is larger than the magnetic field strength of the component parallel to the magnetic sensitive axis 11.

また、以下に説明するように、X軸上では、測定電流25により発生する感磁軸11に平行な成分の磁界は0となる。X軸上の任意の位置に、測定電流により発生する磁界が0となるように、感磁軸12を有する磁気センサを配置し、一方、測定電流により発生する磁界の、感磁軸12に平行な成分の方が垂直な成分より大きくなるように、感磁軸12と平行な感磁軸11を有する磁気センサを斜線の範囲42に配置する。それにより、感磁軸12を有する磁気センサは感磁軸12に垂直な方向(不感磁軸方向)の磁界を検出することができないことから測定電流25の磁界の影響を受けることなく、測定電流25以外の外部磁界を測定することができる。感磁軸12を有する磁気センサの出力と、感磁軸11を有する磁気センサの出力との差分によって、精度良く測定電流の出力を得ることができる。   Further, as will be described below, the magnetic field of the component parallel to the magnetosensitive axis 11 generated by the measurement current 25 is zero on the X axis. A magnetic sensor having a magnetosensitive axis 12 is arranged at an arbitrary position on the X axis so that the magnetic field generated by the measurement current becomes zero, while the magnetic field generated by the measurement current is parallel to the magnetosensitive axis 12. A magnetic sensor having a magnetosensitive axis 11 parallel to the magnetosensitive axis 12 is arranged in a hatched area 42 so that a large component is larger than a vertical component. Accordingly, since the magnetic sensor having the magnetosensitive axis 12 cannot detect the magnetic field in the direction perpendicular to the magnetosensitive axis 12 (insensitive magnetic axis direction), the measurement current is not affected by the magnetic field of the measurement current 25. External magnetic fields other than 25 can be measured. Based on the difference between the output of the magnetic sensor having the magnetosensitive axis 12 and the output of the magnetic sensor having the magnetosensitive axis 11, the output of the measurement current can be obtained with high accuracy.

以上では、断面形状が円形状、矩形形状の場合についてのみ説明したが、当業者であれば、電流線の断面形状が分かると、電流線の周りに形成される磁界の方向を容易に得ることができるため、「測定電流により発生する磁界の、感磁軸に垂直な成分の磁界強度より、感磁軸に平行な成分の磁界強度が大きくなる位置(領域)」を導き出すことができることは理解されよう。   In the above, only the case where the cross-sectional shape is a circular shape or a rectangular shape has been described. However, a person skilled in the art can easily obtain the direction of the magnetic field formed around the current line if the cross-sectional shape of the current line is known. It is understood that the “position (region) where the magnetic field strength of the component parallel to the magnetosensitive axis of the magnetic field generated by the measurement current becomes larger than the magnetic field strength of the component perpendicular to the magnetic sensitive axis” can be derived. Let's be done.

一方、第2磁気センサ3は、その感磁軸12が測定電流25により発生する磁界に対して垂直であり、その不感磁軸14が、測定電流25により発生する磁界に対して平行になる位置に配置される。図3では本発明の説明を簡略化するために、第2磁気センサ3の感磁軸12がX軸に対して平行であり第2磁気センサ3の不感磁軸14がY軸に対して平行になるように設定したが、「第2磁気センサの感磁軸が測定電流により発生する磁界に対して垂直であり、不感磁軸が測定電流により発生する磁界に対して平行になる位置」とは、必ずしも、上述のように、第2磁気センサ3の感磁軸12がX軸に対して平行であり不感磁軸14がY軸に対して平行となる位置である必要はなく、測定電流25により発生した磁界に対する感磁軸12の角度が垂直であり不感磁軸14の角度が平行であれば、電流線5の周囲全周いずれの位置に配置してもよい。   On the other hand, in the second magnetic sensor 3, the magnetosensitive axis 12 is perpendicular to the magnetic field generated by the measurement current 25, and the dead magnetic axis 14 is parallel to the magnetic field generated by the measurement current 25. Placed in. In FIG. 3, in order to simplify the description of the present invention, the magnetosensitive axis 12 of the second magnetic sensor 3 is parallel to the X axis, and the dead axis 14 of the second magnetic sensor 3 is parallel to the Y axis. “The position where the magnetosensitive axis of the second magnetic sensor is perpendicular to the magnetic field generated by the measurement current and the insensitive axis is parallel to the magnetic field generated by the measurement current”. Does not necessarily have to be a position where the magnetosensitive axis 12 of the second magnetic sensor 3 is parallel to the X axis and the insensitive axis 14 is parallel to the Y axis, as described above. As long as the angle of the magnetosensitive axis 12 with respect to the magnetic field generated by 25 is vertical and the angle of the magnetosensitive axis 14 is parallel, it may be arranged at any position around the current line 5.

また、断面形状が図4に示すような矩形形状である場合も同様に、「感磁軸12が測定電流により発生する磁界に対して垂直であり、その不感磁軸14が、測定電流25により発生する磁界に対して平行になる位置」とは、測定電流25により発生した磁界に対する感磁軸12の角度が垂直であり不感磁軸14の角度が平行であれば、電流線5の周囲全周いずれの位置に配置しても問題ない。ただし、電流線の断面形状が正確に矩形であれば、その電流線に沿って基板を配置し、その基板上に磁気センサを配置することで、容易に感磁軸の角度を設定することができるため好ましい。   Similarly, when the cross-sectional shape is a rectangular shape as shown in FIG. 4, “the magnetosensitive axis 12 is perpendicular to the magnetic field generated by the measurement current, and the magnetosensitive axis 14 is The “position parallel to the generated magnetic field” means that if the angle of the magnetosensitive axis 12 with respect to the magnetic field generated by the measurement current 25 is perpendicular and the angle of the insensitive magnetic axis 14 is parallel, the entire circumference of the current line 5 is There is no problem even if it is arranged at any position of the circumference. However, if the cross section of the current line is exactly rectangular, it is possible to easily set the angle of the magnetosensitive axis by arranging the substrate along the current line and arranging the magnetic sensor on the substrate. This is preferable because it is possible.

第1磁気センサ2を上述の領域に配置することにより、図1(b)、(c)に示すように、第1磁気センサ2は、第1の磁気センサの感磁軸11方向の外部磁界成分Hexと、測定電流25により発生する磁界の感磁軸方向の磁界成分Hm1の、第1磁気センサ2の感磁軸11に平行な成分と、の合成磁界を検出する。一方、第2磁気センサ3を上述の領域に配置することにより、図1(b)、(c)に示すように、第2磁気センサ3は、第1磁気センサ2の感磁軸11方向の外部磁界成分Hexのみを検出する(すなわち、第2磁気センサ3は、第2磁気センサ3の感磁軸12が測定電流25により発生する磁界に対して垂直になる位置に配置され、測定電流25により発生する磁界の、第2磁気センサ3の感磁軸12に平行な成分が含まれていないため、測定電流25により発生する磁界を検出することができない)。これらの磁気センサ2、3の出力の差分をとることにより外部磁界を除いた測定電流25による磁界のみを検出することができる。すなわち、外部磁界の影響を受けることなく測定電流25による磁界のみを検出することができるため、極めて正確な電流量検出器を提供することができる。   By arranging the first magnetic sensor 2 in the above-described region, as shown in FIGS. 1B and 1C, the first magnetic sensor 2 can be used as an external magnetic field in the direction of the magnetosensitive axis 11 of the first magnetic sensor. A combined magnetic field of the component Hex and the magnetic field component Hm1 in the direction of the magnetic sensitive axis of the magnetic field generated by the measurement current 25 and the component parallel to the magnetic sensitive axis 11 of the first magnetic sensor 2 is detected. On the other hand, by arranging the second magnetic sensor 3 in the above-described region, the second magnetic sensor 3 is arranged in the direction of the magnetosensitive axis 11 of the first magnetic sensor 2 as shown in FIGS. Only the external magnetic field component Hex is detected (that is, the second magnetic sensor 3 is arranged at a position where the magnetosensitive axis 12 of the second magnetic sensor 3 is perpendicular to the magnetic field generated by the measurement current 25, and the measurement current 25 The magnetic field generated by the measurement current 25 cannot be detected because the component parallel to the magnetic sensitive axis 12 of the second magnetic sensor 3 is not included. By taking the difference between the outputs of these magnetic sensors 2 and 3, only the magnetic field by the measurement current 25 excluding the external magnetic field can be detected. That is, since only the magnetic field generated by the measurement current 25 can be detected without being affected by the external magnetic field, an extremely accurate current amount detector can be provided.

本発明において、磁界を検出する感磁軸11、12を有する磁気抵抗効果素子は、感磁軸11、12が互いに平行であって同一方向に向いており、一方の第1磁気センサ2が、測定電流25により発生する磁界の、感磁軸11に垂直な成分の磁界強度より、感磁軸11に平行な成分の磁界強度が大きくなる位置に配置されており、他方の第2磁気センサ3が、その感磁軸12が測定電流25により発生する磁界に対して垂直であり、その不感磁軸14が、測定電流25により発生する磁界に対して平行になる位置に配置されていれば、具体的な位置は以下に示す実施の形態に限定されることはなく、これ以外の配置であっても、本願発明の技術範囲に含まれることは理解されよう。しかしながら、本発明をより明確に説明するために、以下、具体的な配置に基づいて詳細に説明する。   In the present invention, the magnetoresistive effect element having the magnetic sensitive axes 11 and 12 for detecting the magnetic field has the magnetic sensitive axes 11 and 12 parallel to each other and facing in the same direction, and one of the first magnetic sensors 2 is The magnetic field generated by the measurement current 25 is arranged at a position where the magnetic field strength of the component parallel to the magnetic sensing axis 11 is larger than the magnetic field strength of the component perpendicular to the magnetic sensing axis 11. However, if the magnetosensitive axis 12 is perpendicular to the magnetic field generated by the measurement current 25 and the dead axis 14 is arranged in a position parallel to the magnetic field generated by the measurement current 25, It will be understood that the specific positions are not limited to the embodiments described below, and that other arrangements are included in the technical scope of the present invention. However, in order to explain the present invention more clearly, a detailed description will be given below based on a specific arrangement.

(実施の形態1)
本発明の実施の形態1に係る電流量検出器1は、図1(a)〜(c)に示すように、断面形状が矩形の電流線5と、電流線5の外周に配置された2つの磁気センサ(第1磁気センサ2及び第2磁気センサ3)と、を有する。この2つの磁気センサは、それぞれ、磁界を検出する感磁軸11、12を有する磁気抵抗効果素子からなる。2つの磁気センサ2、3は、2つの磁気センサ2、3の感磁軸11、12が互いに平行となるように配置されている。さらに、第2磁気センサ3は、電流線5を上面視した場合に電流線5の外側に配置され、第1磁気センサ2は電流線5を上面視した場合に電流線5と重なる位置に配置されている。電流線5は、平坦な上面を有しており、本発明においては、この上面に垂直な方向から見る場合を「上面視」という。「電流線5を上面視した場合に第2磁気センサ3が外側に配置される」とは、電流線5の平坦な上面に垂直な直線上のある点から電流線5を見た場合に、第2磁気センサ3が電流線5の外側、すなわち、図2に示すように、電流線5の測定電流25の流れる方向に垂直な幅方向の両端53、54の間を内側の範囲(当該範囲を参照番号52により示す)として、その範囲外(当該範囲を参照番号51により示す)に配置されていることを意味する。また、「第1磁気センサ2が電流線5を上面視した場合に電流線5と重なる位置に配置されている」とは、電流線5の平坦な上面に垂直な直線状のある点から電流線5を見た場合に、第1磁気センサ2が電流線5と重なる位置、すなわち、電流線5の測定電流25の流れる方向に垂直な幅方向の両端53、54の間を内側の範囲として、その範囲内(当該範囲を52により示す)に配置されていることを意味する。
(Embodiment 1)
As shown in FIGS. 1A to 1C, the current amount detector 1 according to Embodiment 1 of the present invention has a rectangular current line 5 and 2 arranged on the outer periphery of the current line 5. Two magnetic sensors (first magnetic sensor 2 and second magnetic sensor 3). These two magnetic sensors are each composed of a magnetoresistive effect element having magnetosensitive axes 11 and 12 for detecting a magnetic field. The two magnetic sensors 2 and 3 are arranged so that the magnetic sensitive axes 11 and 12 of the two magnetic sensors 2 and 3 are parallel to each other. Further, the second magnetic sensor 3 is disposed outside the current line 5 when the current line 5 is viewed from above, and the first magnetic sensor 2 is disposed at a position overlapping the current line 5 when the current line 5 is viewed from above. Has been. The current line 5 has a flat upper surface. In the present invention, a case where the current line 5 is viewed from a direction perpendicular to the upper surface is referred to as a “top view”. “When the current line 5 is viewed from above, the second magnetic sensor 3 is disposed outside” means that when the current line 5 is viewed from a certain point on a straight line perpendicular to the flat top surface of the current line 5, As shown in FIG. 2, the second magnetic sensor 3 has an inner range between the ends 53 and 54 in the width direction perpendicular to the direction in which the measurement current 25 of the current line 5 flows, as shown in FIG. Is indicated outside the range (the range is indicated by the reference number 51). In addition, “the first magnetic sensor 2 is disposed at a position overlapping the current line 5 when the current line 5 is viewed from above” means that the current is from a certain linear point perpendicular to the flat top surface of the current line 5. When the line 5 is viewed, the position where the first magnetic sensor 2 overlaps with the current line 5, that is, between the both ends 53 and 54 in the width direction perpendicular to the direction in which the measurement current 25 of the current line 5 flows is defined as the inner range , Within the range (the range is indicated by 52).

図1に示すように、実施の形態1においては、第1磁気センサ2と第2磁気センサ3は、それらの感磁軸11、12を含む感磁面が、基板4に対して平行となるように基板4の表面及び裏面のそれぞれに設けてもよい。ここで、感磁軸とは、磁界に対して磁気センサの電気的な出力が最も高くなる方向の軸を意味し、不感磁軸とは、磁界に対して磁気センサの電気的な出力が無くなる方向の軸を意味する。また、感磁面とは、感磁軸を含む面を意味する。このように、上面視した場合に、第2磁気センサ3を電流線5の外側に配置し、第1磁気センサ2を電流線5と重なる位置に配置すれば、第1磁気センサ2は、図1(b)に示すように、第1磁気センサ2の感磁軸11方向の外部磁界成分Hexと、測定電流25により発生する磁界の、第1磁気センサ2の感磁軸11に平行な成分Hm1と、の合成磁界を検出し、一方、第2磁気センサ3は、第1磁気センサ2の感磁軸11方向の外部磁界成分Hexのみを検出する。これら第1及び第2磁気センサ2、3の出力の差分をとることにより、第1磁気センサ2の感磁軸11方向の外部磁界成分Hexを除いた、測定電流25による磁界のみを検出することができ、信号対ノイズ比(SN比)を向上させることができる。   As shown in FIG. 1, in the first embodiment, the first magnetic sensor 2 and the second magnetic sensor 3 have magnetic sensitive surfaces including their magnetic sensitive axes 11 and 12 parallel to the substrate 4. As described above, it may be provided on each of the front surface and the back surface of the substrate 4. Here, the magnetosensitive axis means the axis in the direction in which the electrical output of the magnetic sensor is highest with respect to the magnetic field, and the insensitive magnetic axis is the electrical output of the magnetic sensor is lost with respect to the magnetic field. Means the axis of direction. Further, the magnetosensitive surface means a surface including a magnetosensitive axis. As described above, when the second magnetic sensor 3 is disposed outside the current line 5 and the first magnetic sensor 2 is disposed at a position overlapping the current line 5 when viewed from above, the first magnetic sensor 2 is As shown in FIG. 1B, the external magnetic field component Hex in the direction of the magnetic sensitive axis 11 of the first magnetic sensor 2 and the magnetic field generated by the measurement current 25 are parallel to the magnetic sensitive axis 11 of the first magnetic sensor 2. On the other hand, the second magnetic sensor 3 detects only the external magnetic field component Hex in the direction of the magnetic sensitive axis 11 of the first magnetic sensor 2. By detecting the difference between the outputs of the first and second magnetic sensors 2 and 3, only the magnetic field generated by the measurement current 25 is detected except for the external magnetic field component Hex in the direction of the magnetic sensitive axis 11 of the first magnetic sensor 2. And the signal-to-noise ratio (S / N ratio) can be improved.

本発明の実施の形態1に係る電流量検出器1において、電流線5の材料は、特に限定されるものではなく、例えば、銅、アルミニウム等の金属;若しくは前記金属と、スズ、銀、ジルコニウム、クロム、ニッケル、鉄、亜鉛、ケイ素、リン、マグネシウム等との合金;若しくはアルミニウムと銅の貼り合わせや、クラッド材等を例示することができる。特に好ましくは、銅である。銅は安価である上に電気抵抗が低いため、好適に用いられる。   In the current amount detector 1 according to Embodiment 1 of the present invention, the material of the current line 5 is not particularly limited. For example, a metal such as copper or aluminum; or the metal and tin, silver, zirconium Examples thereof include an alloy of chromium, nickel, iron, zinc, silicon, phosphorus, magnesium, etc .; or bonding of aluminum and copper, a clad material, and the like. Particularly preferred is copper. Copper is preferably used because it is inexpensive and has low electrical resistance.

本発明の実施の形態1に係る電流量検出器1において、第1磁気センサ2及び第2磁気センサ3として、感磁軸11、12を有する磁気抵抗効果素子を用いる。このような磁気抵抗効果素子としては、異方性磁気抵抗効果(以下、異方性磁気抵抗効果をAMRと称することもある)素子、多層巨大磁気抵抗効果(以下、多層巨大磁気抵抗効果をGMRと称することもある)素子、スピンバルブ型磁気抵抗効果(以下、スピンバルブ型磁気抵抗効果をSVGMRと称する)素子、トンネル磁気抵抗効果(以下、トンネル磁気抵抗効果をTMRと称することもある)素子、ホール素子、磁気インピーダンス素子、磁気誘導素子、フラックスゲート素子等を例示することができる。具体的には、上述した素子を用いて、周囲を非磁性のケースなどでパッケージした磁気センサなどを用いることができる。また、図中で用いている第1磁気センサ、及び第2磁気センサは、分かりやすくするために磁気センサの形状を、感磁軸に平行な方向に広い面(以下、主面31、32と称することもある)を有し、それに対して垂直な方向に不感磁軸が設定されるように示しているが、基板の形状などに応じて適宜好ましい磁気センサの構成を用いることができる。   In the current amount detector 1 according to the first embodiment of the present invention, magnetoresistive elements having magnetosensitive axes 11 and 12 are used as the first magnetic sensor 2 and the second magnetic sensor 3. As such a magnetoresistive effect element, an anisotropic magnetoresistive effect (hereinafter, the anisotropic magnetoresistive effect is sometimes referred to as AMR) element, a multilayer giant magnetoresistive effect (hereinafter, multilayer giant magnetoresistive effect is referred to as GMR). Element), spin valve magnetoresistive effect (hereinafter referred to as SVGMR) element, tunnel magnetoresistive effect (hereinafter also referred to as TMR) element , Hall elements, magneto-impedance elements, magnetic induction elements, fluxgate elements, and the like. Specifically, a magnetic sensor or the like packaged with a nonmagnetic case or the like using the above-described element can be used. In addition, in the first magnetic sensor and the second magnetic sensor used in the drawing, the shape of the magnetic sensor has a wide surface in the direction parallel to the magnetosensitive axis (hereinafter referred to as main surfaces 31 and 32) for easy understanding. It is shown that the dead axis is set in a direction perpendicular thereto. However, a preferable configuration of the magnetic sensor can be used depending on the shape of the substrate.

本発明の実施の形態1に係る電流量検出器1において、第1磁気センサ2と第2磁気センサ3とを1つの基板4(例えば、プリント回路基板として汎用されているガラスエポキシ等の樹脂を含む基板や、アルミナやLTCC(低温同時焼成セラミックス)等のセラミックスなどを含む基板)に配置してもよい。また、2以上の基板4に第1磁気センサ2及び第2磁気センサ3をそれぞれ設けてもよい。第1磁気センサ2と第2磁気センサ3とを1つの基板4上に設ける場合、図1に示すように、電流線5を基板4の一方の主面上に設け、第1磁気センサ2を、当該基板4の他方の主面上であって、上面視した場合に第1磁気センサ2が電流線5と重なる位置に設け、第2磁気センサ3を、基板4の他方の主面上であって、上面視した場合に第2磁気センサ3が電流線5の外側の位置に配置されるように設ける。以下の実施の形態において、第1磁気センサ2及び第2磁気センサ3を設ける基板4は、必ずしも図面に表されているとは限らず、電流線5と第1磁気センサ2及び第2磁気センサ3のみが示されている場合もあるが、当業者であれば当該基板が図示されていなくてもこれを補って電流量検出器に係る本発明を実施することができることは理解されよう。   In the current amount detector 1 according to the first embodiment of the present invention, the first magnetic sensor 2 and the second magnetic sensor 3 are made of one substrate 4 (for example, a resin such as glass epoxy that is widely used as a printed circuit board). Or a substrate including ceramics such as alumina or LTCC (low temperature co-fired ceramics). Further, the first magnetic sensor 2 and the second magnetic sensor 3 may be provided on two or more substrates 4, respectively. When the first magnetic sensor 2 and the second magnetic sensor 3 are provided on one substrate 4, as shown in FIG. 1, the current line 5 is provided on one main surface of the substrate 4, and the first magnetic sensor 2 is provided. The first magnetic sensor 2 is provided on the other main surface of the substrate 4 so as to overlap the current line 5 when viewed from above, and the second magnetic sensor 3 is disposed on the other main surface of the substrate 4. Thus, the second magnetic sensor 3 is provided at a position outside the current line 5 when viewed from above. In the following embodiments, the substrate 4 on which the first magnetic sensor 2 and the second magnetic sensor 3 are provided is not necessarily shown in the drawings, and the current line 5, the first magnetic sensor 2, and the second magnetic sensor Although only 3 is shown, it will be understood by those skilled in the art that the present invention relating to the current amount detector can be implemented by supplementing the substrate even if the substrate is not shown.

表皮効果による電流密度の偏りと、大電流と、による電流線の発熱の影響が小さくなる好ましい形状として、今回は平板の例を用いて説明したが、第1磁気センサ2及び/又は第2磁気センサ3が設けられる基板4は、平板状である必要はなく、第1磁気センサ2と第2磁気センサ3、第1磁気センサ2と電流線5、第2磁気センサ3と電流線5を上述した所定の位置に配置させることができる限り如何なる形状であってもよい。測定電流25が流れる電流線5の断面は、図1(c)に示すように、測定電流25が流れる方向から見て、略矩形の断面、すなわち、長辺と、当該長辺に対して略垂直に設けられ上記長辺より短い短辺と、を有する断面であってもよい。図1(c)では、電流線5の略矩形の断面の長辺が27で示され、短辺が26で示されている。第1磁気センサ2を電流線5の長辺27に、すなわち、電流線5を上面視して電流線5と重なる位置に配置した場合、電流が流れることにより長辺27に沿って発生する磁界強度は、短辺に沿って発生する磁界強度より小さくなる。そのため、電流の変化に対する磁界強度変化が小さくなり、磁気センサが飽和しづらくなる、すなわち、大きな電流を電流線5に流しても第1の磁気センサ2が飽和しにくくなる。それによって、広い範囲の電流を測定できるため好ましい。さらに、第1の磁気センサ2の感磁軸を長辺27の中心に配置すれば、その効果を最大とすることができる。この効果は、以降に説明するほかの実施形態においても、第1磁気センサ2を、電流が流れる方向から見て略矩形の断面の長辺27に、すなわち、電流線5を上面視して電流線5と重なる位置に配置した場合、同様の効果が得られる。   As a preferable shape in which the influence of the heat generation of the current line due to the current density bias due to the skin effect and the large current is reduced, this example has been described using a flat plate example, but the first magnetic sensor 2 and / or the second magnetic The substrate 4 on which the sensor 3 is provided does not have to be flat, and the first magnetic sensor 2 and the second magnetic sensor 3, the first magnetic sensor 2 and the current line 5, and the second magnetic sensor 3 and the current line 5 are described above. Any shape is possible as long as it can be arranged at the predetermined position. As shown in FIG. 1C, the cross section of the current line 5 through which the measurement current 25 flows is a substantially rectangular cross section as viewed from the direction in which the measurement current 25 flows, that is, the long side and the long side. It may be a cross section provided vertically and having a short side shorter than the long side. In FIG. 1C, the long side of the substantially rectangular cross section of the current line 5 is indicated by 27 and the short side is indicated by 26. When the first magnetic sensor 2 is arranged on the long side 27 of the current line 5, that is, when the current line 5 is arranged at a position overlapping the current line 5 when viewed from the top, a magnetic field generated along the long side 27 when current flows. The strength is smaller than the magnetic field strength generated along the short side. Therefore, the magnetic field strength change with respect to the current change becomes small, and the magnetic sensor becomes difficult to be saturated. That is, even if a large current is passed through the current line 5, the first magnetic sensor 2 becomes difficult to be saturated. This is preferable because a wide range of current can be measured. Furthermore, if the magnetosensitive axis of the first magnetic sensor 2 is arranged at the center of the long side 27, the effect can be maximized. In other embodiments described below, this effect is also obtained when the first magnetic sensor 2 is placed on the long side 27 of a substantially rectangular cross section when viewed from the direction of current flow, that is, when the current line 5 is viewed from above. The same effect can be obtained when it is arranged at a position overlapping the line 5.

本発明の実施の形態1に係る電流量検出器によれば、最も簡潔な構成でSN比が良好な電流量検出器を提供することができる。   According to the current amount detector according to the first embodiment of the present invention, it is possible to provide a current amount detector with the simplest configuration and good SN ratio.

また、本願発明は、特許文献2に開示された技術に対して、以下のような有利な点を有する。
特許文献2においては、図18に示すように、磁気センサ3aと被測定導体5’との距離、及び、磁気センサ3bと被測定導体5’との距離が異なるようにこれら磁気センサ3a、3b及び被測定導体5’が配置されている。図18においては、磁気センサ3aと被測定導体5’との距離が、磁気センサ3bと被測定導体5’との距離より小さくなるように設定されている。
上述のように、磁気センサ3a、3bの電流感度をそれぞれSa、Sb[V/A]、被測定導体5’に流れる電流をI[A]、磁気センサ3a、3bの磁界感度をそれぞれma、mb[V/T]、磁気センサ3a、3bに外部から与えられる外乱磁界の磁束密度をそれぞれBa、Bb[T]、磁気センサ3a、3bの出力電圧をVa、Vb[V]とすると、
磁気センサ3aについて、
Va=Sa×I+ma×Ba (1)
が成り立ち、
磁気センサ3bについて、
Vb=Sb×I+mb×Bb (2)
が成り立つ。2つの磁気センサ3a、3bの磁界感度について、ma=mbが成り立ち、磁気センサ3a、3bに外部から与えられる外乱磁界の磁束密度についてもBa=Bbが成り立つと近似し、(1)から(2)を差し引くことにより、
Va−Vb=(Sa−Sb)Iが得られる。
電流感度Sa、Sb並びにVa、Vbを求めることにより、被測定導体5’に流れる電流Iを算出することができるとされている。
しかしながら、特許文献2に記載の方法では、同一方向の磁界(図18に示すように、電流Iが流れる方向から見て左から右へ向かう方向)を検出するように磁気センサ3a、3bを互いに近接して配置したことによって当該2つの磁気センサ3a、3bの出力差が小さくなり、高精度の検出が難しくなる。一方、出力差を大きくするためには磁気センサ3a、3bを互いに離す必要があり、小型化が難しくなる。また、事前に2つの磁気センサ3a、3b間の電流感度Sa、Sbの差異を検出しなければならず、また出力信号に反映させるためのキャリブレーション手段が必要となるためコストが掛かるという問題があった。
本発明によれば、上述のように、2つの磁気センサ(第1磁気センサ2、第2磁気センサ3)の感磁軸11、12が互いに平行であり、2つの磁気センサのうち、一方の第1磁気センサ2が、測定電流25により発生する磁界の、感磁軸11に垂直な成分の磁界強度より、測定電流25により発生する磁界の、感磁軸11に平行な成分の磁界強度が大きくなる位置に配置されており、2つの磁気センサのうち、他方の第2磁気センサ3が、その感磁軸12が測定電流25により発生する磁界に対して垂直であり、その不感磁軸14が、測定電流25により発生する磁界に対して平行になる位置に配置されている。そのため、測定磁界が増加しても第2磁気センサ3の出力が変動しないため、第1磁気センサ2と第2磁気センサ3の出力差を大きくすることができ、高精度の検出が可能である。また、第1磁気センサ2と第2磁気センサ3の出力差を大きくするために、第1磁気センサ2と第2磁気センサ3とを離す必要がなく小型化が可能である。また、本発明によれば、第1磁気センサ2を電流線5の長辺27に、すなわち、電流線5を上面視して電流線5と重なる位置に配置しており、上述した理由から電流の変化に対する磁界強度変化が小さくなることで、位置ずれによる誤差も小さくなる。そのため、第1磁気センサ2と第2磁気センサ3の電流感度の差異を検出する必要がなく、キャリブレーション手段が必要でなくなり、コストが掛からない。
The present invention has the following advantages over the technique disclosed in Patent Document 2.
In Patent Document 2, as shown in FIG. 18, the distance between the magnetic sensor 3a and the conductor to be measured 5 ′ and the distance between the magnetic sensor 3b and the conductor to be measured 5 ′ are different. And a measured conductor 5 '. In FIG. 18, the distance between the magnetic sensor 3a and the measured conductor 5 ′ is set to be smaller than the distance between the magnetic sensor 3b and the measured conductor 5 ′.
As described above, the current sensitivities of the magnetic sensors 3a and 3b are Sa and Sb [V / A], the current flowing through the conductor 5 ′ to be measured is I [A], and the magnetic field sensitivities of the magnetic sensors 3a and 3b are ma and When mb [V / T], the magnetic flux density of the disturbance magnetic field applied from the outside to the magnetic sensors 3a and 3b are Ba and Bb [T], and the output voltages of the magnetic sensors 3a and 3b are Va and Vb [V], respectively.
About the magnetic sensor 3a,
Va = Sa × I + ma × Ba (1)
And
Regarding the magnetic sensor 3b,
Vb = Sb × I + mb × Bb (2)
Holds. It is approximated that ma = mb holds for the magnetic field sensitivity of the two magnetic sensors 3a, 3b, and Ba = Bb holds for the magnetic flux density of the disturbance magnetic field applied to the magnetic sensors 3a, 3b from the outside. )
Va-Vb = (Sa-Sb) I is obtained.
By obtaining the current sensitivities Sa and Sb and Va and Vb, the current I flowing through the conductor to be measured 5 ′ can be calculated.
However, in the method described in Patent Document 2, the magnetic sensors 3a and 3b are connected to each other so as to detect a magnetic field in the same direction (a direction from the left to the right as viewed from the direction in which the current I flows as shown in FIG. 18). By arranging them close to each other, an output difference between the two magnetic sensors 3a and 3b becomes small, and high-precision detection becomes difficult. On the other hand, in order to increase the output difference, it is necessary to separate the magnetic sensors 3a and 3b from each other, which makes it difficult to reduce the size. In addition, the difference between the current sensitivities Sa and Sb between the two magnetic sensors 3a and 3b must be detected in advance, and a calibration means for reflecting the output signals in the output signal is required, which increases the cost. there were.
According to the present invention, as described above, the magnetosensitive axes 11 and 12 of the two magnetic sensors (the first magnetic sensor 2 and the second magnetic sensor 3) are parallel to each other, and one of the two magnetic sensors is The first magnetic sensor 2 has a magnetic field strength of a component parallel to the magnetic sensing axis 11 of a magnetic field generated by the measurement current 25 from a magnetic field strength of a magnetic field generated by the measurement current 25 perpendicular to the magnetic sensing axis 11. Of the two magnetic sensors, the other second magnetic sensor 3 has its magnetosensitive axis 12 perpendicular to the magnetic field generated by the measurement current 25, and its magnetosensitive axis 14 Are arranged in parallel with the magnetic field generated by the measurement current 25. Therefore, even if the measurement magnetic field increases, the output of the second magnetic sensor 3 does not fluctuate. Therefore, the output difference between the first magnetic sensor 2 and the second magnetic sensor 3 can be increased, and highly accurate detection is possible. . Further, in order to increase the output difference between the first magnetic sensor 2 and the second magnetic sensor 3, it is not necessary to separate the first magnetic sensor 2 and the second magnetic sensor 3, and the size can be reduced. In addition, according to the present invention, the first magnetic sensor 2 is disposed on the long side 27 of the current line 5, that is, at a position overlapping the current line 5 when the current line 5 is viewed from above, for the reason described above. Since the change in magnetic field strength with respect to the change in the value becomes small, the error due to the positional deviation also becomes small. Therefore, it is not necessary to detect a difference in current sensitivity between the first magnetic sensor 2 and the second magnetic sensor 3, no calibration means is required, and no cost is required.

(実施の形態2)
図5は、本発明の実施の形態2に係る電流量検出器1の概略断面図である。図5に示すように、実施の形態2に係る電流量検出器1は、断面形状が矩形の電流線5と、電流線5の外周に配置された2つの磁気センサ(第1磁気センサ2及び第2磁気センサ3)と、を有し、2つの磁気センサは、それぞれ、磁界を検出する感磁軸11、12を有する磁気抵抗効果素子からなり、2つの磁気センサの感磁軸11、12は互いに平行であり、第2磁気センサ3が、上面視した場合に電流線5と重なる位置に配置され、第1磁気センサ2は電流線5を上面視した場合に電流線5の外側の位置に配置されている。また、図5に示すように、実施の形態2においては、第1磁気センサ2と第2磁気センサ3は、それぞれの感磁軸11、12を含む感磁面が、基板4に対して垂直となるように設けられている。実施の形態2、及び他の実施の形態において、第1磁気センサ2の主面31の方向と感磁軸11を含む感磁面の方向とが平行、第2磁気センサ3の主面32の方向と感磁軸12を含む感磁面の方向とが平行となるように配置されているが、第1磁気センサ2の主面31の方向と感磁軸11を含む感磁面の方向とが平行でなくともよく、また、第2磁気センサ3の主面32の方向と感磁軸12を含む感磁面の方向とが平行でなくてもよい。第1磁気センサ2の主面31の方向と感磁軸11を含む感磁面の方向とが平行でなくともよく、また、第2磁気センサ3の主面32の方向と感磁軸12を含む感磁面の方向とが平行でなくてもよいことは、他の実施の形態においても同様に当てはまる。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the current amount detector 1 according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the current amount detector 1 according to the second embodiment includes a current line 5 having a rectangular cross-sectional shape and two magnetic sensors (first magnetic sensor 2 and 1) arranged on the outer periphery of the current line 5. And the two magnetic sensors are each composed of a magnetoresistive effect element having magnetic sensitive axes 11 and 12 for detecting a magnetic field, and the magnetic sensitive axes 11 and 12 of the two magnetic sensors. Are parallel to each other, and the second magnetic sensor 3 is disposed at a position overlapping the current line 5 when viewed from above, and the first magnetic sensor 2 is positioned outside the current line 5 when viewed from above. Is arranged. As shown in FIG. 5, in the second embodiment, the first magnetic sensor 2 and the second magnetic sensor 3 have magnetic sensitive surfaces including the respective magnetic sensitive axes 11 and 12 perpendicular to the substrate 4. It is provided to become. In the second embodiment and other embodiments, the direction of the main surface 31 of the first magnetic sensor 2 and the direction of the magnetic sensitive surface including the magnetic sensitive axis 11 are parallel, and the main surface 32 of the second magnetic sensor 3 is Although the direction and the direction of the magnetosensitive surface including the magnetosensitive axis 12 are arranged in parallel, the direction of the main surface 31 of the first magnetic sensor 2 and the direction of the magnetosensitive surface including the magnetosensitive axis 11 are arranged. May not be parallel, and the direction of the main surface 32 of the second magnetic sensor 3 and the direction of the magnetic sensitive surface including the magnetic sensitive axis 12 may not be parallel. The direction of the main surface 31 of the first magnetic sensor 2 and the direction of the magnetic sensitive surface including the magnetic sensitive axis 11 do not have to be parallel, and the direction of the main surface 32 of the second magnetic sensor 3 and the magnetic sensitive axis 12 are The fact that the direction of the magnetic sensitive surface to be included does not have to be parallel applies to other embodiments as well.

実施の形態2に係る電流量検出器1は、第1磁気センサ2と第2磁気センサ3の設置位置が実施の形態1の場合と反対であるとともに、実施の形態1では、基板4に対してこれらの感磁面が平行となるように設けられているのに対して、実施の形態2では、基板4に対してこれらの感磁面が垂直となるように設けられている点で実施の形態1に係る電流量検出器1と異なる。以下の実施の形態において、実施の形態1と同じ部材については説明を省略する。   In the current amount detector 1 according to the second embodiment, the installation positions of the first magnetic sensor 2 and the second magnetic sensor 3 are opposite to those in the first embodiment. In contrast, the second embodiment is implemented in such a manner that these magnetosensitive surfaces are provided so as to be perpendicular to the substrate 4. This is different from the current amount detector 1 according to the first embodiment. In the following embodiment, the description of the same members as those in Embodiment 1 is omitted.

実施の形態2に係る電流量検出器1によれば、第1磁気センサ2は、図5に示すように、第1磁気センサ2の感磁軸11方向の外部磁界成分Hexと、測定電流25により発生する磁界の、第1磁気センサ2の感磁軸11に平行な成分Hm1と、の合成磁界を検出し、一方、第2磁気センサ3は、第1磁気センサ2の感磁軸11方向の外部磁界成分Hexのみを検出する。これらの磁気センサの出力の差分をとることにより第1磁気センサ2の感磁軸11方向の外部磁界成分Hexを除いた、測定電流25による磁界のみを検出することができる。したがって、外部磁界の影響を受けることなく測定電流25による磁界のみを検出することができるため、極めて正確な電流量検出器を提供することができる。測定電流25が流れる電流線5の断面は、図1(c)に示すように、測定電流25が流れる方向から見て、略矩形の断面、すなわち、長辺と、当該長辺に対して略垂直に設けられ上記長辺より短い短辺と、を有する断面であってもよい。図1(c)では、電流線5の略矩形の断面の長辺が27で示され、短辺が26で示されている。第1磁気センサ2を短辺26に、第2磁気センサ3を長辺27に配置した場合、電流が流れることにより短辺26に沿って発生する磁界強度は長辺27に沿って発生する磁界強度より大きくなる。そのため、電流の変化に対する磁界強度変化が大きくなり、微小な電流に対して高感度に測定できるため好ましい。さらに、第1の磁気センサ2の感磁軸を短辺26の中心に配置すれば、その効果を最大とすることができる。この効果は、以降に説明するほかの実施形態においても、第1磁気センサ2を、電流が流れる方向から見て略矩形の断面の短辺26に、すなわち、電流線5を上面視して電流線5の外側に配置した場合、同様の効果が得られる。   According to the current amount detector 1 according to the second embodiment, the first magnetic sensor 2 includes the external magnetic field component Hex in the direction of the magnetic sensitive axis 11 of the first magnetic sensor 2 and the measurement current 25 as shown in FIG. Of the magnetic field generated by the component Hm1 parallel to the magnetic sensitive axis 11 of the first magnetic sensor 2 is detected, while the second magnetic sensor 3 is in the direction of the magnetic sensitive axis 11 of the first magnetic sensor 2. Only the external magnetic field component Hex is detected. By taking the difference between the outputs of these magnetic sensors, it is possible to detect only the magnetic field generated by the measurement current 25 excluding the external magnetic field component Hex in the direction of the magnetic sensitive axis 11 of the first magnetic sensor 2. Therefore, since only the magnetic field by the measurement current 25 can be detected without being affected by the external magnetic field, a very accurate current amount detector can be provided. As shown in FIG. 1C, the cross section of the current line 5 through which the measurement current 25 flows is a substantially rectangular cross section as viewed from the direction in which the measurement current 25 flows, that is, the long side and the long side. It may be a cross section provided vertically and having a short side shorter than the long side. In FIG. 1C, the long side of the substantially rectangular cross section of the current line 5 is indicated by 27 and the short side is indicated by 26. When the first magnetic sensor 2 is disposed on the short side 26 and the second magnetic sensor 3 is disposed on the long side 27, the magnetic field strength generated along the short side 26 when a current flows is a magnetic field generated along the long side 27. It becomes larger than strength. Therefore, the change in the magnetic field strength with respect to the change in current becomes large, and it is preferable because it can be measured with high sensitivity to a minute current. Furthermore, if the magnetosensitive axis of the first magnetic sensor 2 is arranged at the center of the short side 26, the effect can be maximized. In other embodiments described below, this effect is also obtained when the first magnetic sensor 2 is arranged on the short side 26 of a substantially rectangular cross section when viewed from the direction of current flow, that is, when the current line 5 is viewed from above. When arranged outside the line 5, the same effect can be obtained.

(実施の形態3)
図6(a)は、本発明の実施の形態3に係る電流量検出器1の概略断面図であり、図6(b)は、その斜視図である。図6(a)、(b)に示すように、実施の形態3に係る電流量検出器1は、空隙部30が設けられることにより2つの電流路(第1電流路21及び第2電流路22)に分岐し、さらに合流する電流線5と、第1電流路21又は第2電流路22内を流れる測定電流25により発生する磁界を検出する2つの磁気センサ(第1磁気センサ2及び第2磁気センサ3)と、を有し、2つの磁気センサは、それぞれ、磁界を検出する感磁軸11、12を有する磁気抵抗効果素子からなり、2つの磁気センサの感磁軸11、12は互いに平行であり、第2磁気センサ3が、電流線5を上面視した場合に電流線5の外側(すなわち、第1電流路21に第1磁気センサ2が設けられる場合は、第1電流路21を中心として第2電流路22と反対側、第2電流路22に第1磁気センサ2が設けられる場合は、第2電流路22を中心として第1電流路21と反対側)に配置され、第1磁気センサ2は電流線5を上面視した場合に第1電流路21及び第2電流路22の少なくとも一方(第2磁気センサ3が第1電流路21の外側に配置されているときは、第1電流路21、第2磁気センサ3が第2電流路22の外側に配置されているときは、第2電流路22)と重なる位置に配置されている。また、図6に示すように、実施の形態3においては、第1磁気センサ2と第2磁気センサ3は、感磁軸11、12を含む感磁面が基板4に対して平行となるように設けられている(すなわち、第1磁気センサ2と第2磁気センサ3は、第1磁気センサ2及び第2磁気センサ3の法線が基板4の法線に対して平行になるように設けられている)。
(Embodiment 3)
FIG. 6A is a schematic cross-sectional view of the current amount detector 1 according to Embodiment 3 of the present invention, and FIG. 6B is a perspective view thereof. As shown in FIGS. 6A and 6B, the current amount detector 1 according to the third embodiment has two current paths (a first current path 21 and a second current path) by providing the gap portion 30. 22) and two magnetic sensors (the first magnetic sensor 2 and the first magnetic sensor 2) for detecting a magnetic field generated by the current line 5 branched and further merged and the measurement current 25 flowing in the first current path 21 or the second current path 22. 2 magnetic sensors 3), and the two magnetic sensors are each composed of a magnetoresistive effect element having magnetic sensitive axes 11 and 12 for detecting a magnetic field, and the magnetic sensitive axes 11 and 12 of the two magnetic sensors are When the second magnetic sensor 3 is parallel to each other and the current line 5 is viewed from above, the first current path is outside the current line 5 (that is, when the first magnetic sensor 2 is provided in the first current path 21). 21, the second current path opposite to the second current path 22. 2 is provided on the opposite side of the first current path 21 with the second current path 22 as the center, and the first magnetic sensor 2 is the first when the current line 5 is viewed from above. At least one of the first current path 21 and the second current path 22 (when the second magnetic sensor 3 is disposed outside the first current path 21, the first current path 21 and the second magnetic sensor 3 are the second current When arranged outside the path 22, it is arranged at a position overlapping the second current path 22). As shown in FIG. 6, in the third embodiment, the first magnetic sensor 2 and the second magnetic sensor 3 are configured such that the magnetic sensitive surfaces including the magnetic sensitive axes 11 and 12 are parallel to the substrate 4. (That is, the first magnetic sensor 2 and the second magnetic sensor 3 are provided so that the normal lines of the first magnetic sensor 2 and the second magnetic sensor 3 are parallel to the normal line of the substrate 4). Is).

実施の形態3に係る電流量検出器1は、実施の形態1では、電流線5が分岐されていないのに対して、実施の形態3では、電流線5が分岐されている点で実施の形態1に係る電流量検出器1と異なる。   The current amount detector 1 according to the third embodiment is different from the first embodiment in that the current line 5 is not branched, but the third embodiment is implemented in that the current line 5 is branched. Different from the current amount detector 1 according to the first embodiment.

実施の形態3に係る電流量検出器1によれば、実施の形態1と同様に、外部磁界成分Hexを除いた、測定電流25による磁界のみを検出することができ、それにより、第1磁気センサ2の感磁軸11方向の外部磁界成分Hexの影響を受けることなく測定電流25による磁界のみを検出することができ、信号対ノイズ比(SN比)を向上させることができる。つまり、極めて正確な電流量検出器を提供することができる。また、電流線5を2つの電流路に分岐し、分岐された電流路による磁界を検出するため、一方の電流路から発生する磁界は小さくなり、磁気センサが飽和することを抑制することができる。すなわち、電流線5を分岐することにより第1の磁気センサのアッテネート効果を得ることができる。   According to the current amount detector 1 according to the third embodiment, similarly to the first embodiment, it is possible to detect only the magnetic field by the measurement current 25 excluding the external magnetic field component Hex, and thereby the first magnetic field. Only the magnetic field generated by the measurement current 25 can be detected without being affected by the external magnetic field component Hex in the direction of the magnetic sensitive axis 11 of the sensor 2, and the signal-to-noise ratio (SN ratio) can be improved. That is, an extremely accurate current amount detector can be provided. Further, since the current line 5 is branched into two current paths and the magnetic field generated by the branched current path is detected, the magnetic field generated from one of the current paths is reduced, and saturation of the magnetic sensor can be suppressed. . That is, the attenuation effect of the first magnetic sensor can be obtained by branching the current line 5.

また、実施の形態3に係る電流量検出器1において、図6の分岐された第1電流路21の比抵抗を、分岐前後の電流路及び分岐された他方の第2電流路22の比抵抗より大きくなるように設定してもよい。このように構成することで、第1磁気センサ2を配置した第1電流路21に流れる電流量をさらに低減することができ、その結果、第1の磁気センサの大きなアッテネート効果を得ることができる。例えば、分岐された第1電流路21をリン青銅、分岐される前後の電流線、及び他方の第2電流路22を無酸素銅で構成し、電気的に接続する。それにより前述した効果が得られる。さらに、リン青銅と無酸素銅は電気抵抗の温度係数が略同一であるため、それによる分岐量の変動など無く、精度良く第1の磁気センサのアッテネート効果が得られるため好ましい。
また、実施の形態3に係る電流量検出器1において、実施の形態1と同様、第1磁気センサ2を電流線5の長辺27に、すなわち、電流線5を上面視して電流線5と重なる位置に配置することが好ましい。このような構成とした場合、上述のように、電流が流れることにより長辺27に沿って発生する磁界強度は短辺26に沿って発生する磁界強度より小さくなる。そのため、電流の変化に対する磁界強度変化が小さくなり、磁気センサが飽和しづらくなる、すなわち、大きな電流を電流線5に流しても第1の磁気センサ2が飽和しにくくなることにより、広い範囲の電流を測定できる。さらに、第1の磁気センサ2の感磁軸を長辺27の中心に配置すれば、その効果を最大とすることができる。
In the current amount detector 1 according to the third embodiment, the specific resistance of the branched first current path 21 in FIG. 6 is changed to the specific resistance of the current path before and after branching and the other branched second current path 22. You may set so that it may become larger. With this configuration, it is possible to further reduce the amount of current flowing through the first current path 21 in which the first magnetic sensor 2 is disposed, and as a result, it is possible to obtain a large attenuation effect of the first magnetic sensor. . For example, the branched first current path 21 is made of phosphor bronze, the current lines before and after branching, and the other second current path 22 are made of oxygen-free copper and are electrically connected. Thereby, the above-described effect can be obtained. Furthermore, phosphor bronze and oxygen-free copper are preferable because the temperature coefficient of electrical resistance is substantially the same, and therefore the attenuation effect of the first magnetic sensor can be obtained with high accuracy without variation in the amount of branching.
Further, in the current amount detector 1 according to the third embodiment, as in the first embodiment, the first magnetic sensor 2 is placed on the long side 27 of the current line 5, that is, the current line 5 is viewed from above. It is preferable to arrange in a position that overlaps. In the case of such a configuration, as described above, the magnetic field intensity generated along the long side 27 due to the current flow is smaller than the magnetic field intensity generated along the short side 26. Therefore, the magnetic field strength change with respect to the current change becomes small, and the magnetic sensor becomes difficult to be saturated. That is, even if a large current is passed through the current line 5, the first magnetic sensor 2 becomes difficult to be saturated. Current can be measured. Furthermore, if the magnetosensitive axis of the first magnetic sensor 2 is arranged at the center of the long side 27, the effect can be maximized.

(実施の形態4)
図7(a)は、本発明の実施の形態4に係る電流量検出器1の概略断面図であり、図7(b)は、その斜視図である。図7(a)、(b)に示すように、実施の形態4に係る電流量検出器1は、実施の形態3と同様の電流線5と、2つの磁気センサ(第1磁気センサ2及び第2磁気センサ3)と、を有し、第2磁気センサ3が、電流線5を上面視した場合に分岐した2つの電流路(第1電流路21、第2電流路22)間に配置され、第1磁気センサ2は実施の形態3と同様に配置されている。
(Embodiment 4)
FIG. 7A is a schematic cross-sectional view of the current amount detector 1 according to Embodiment 4 of the present invention, and FIG. 7B is a perspective view thereof. As shown in FIGS. 7A and 7B, the current amount detector 1 according to the fourth embodiment includes a current line 5 similar to that of the third embodiment, and two magnetic sensors (first magnetic sensor 2 and And the second magnetic sensor 3 is disposed between two current paths (first current path 21 and second current path 22) branched when the current line 5 is viewed from above. The first magnetic sensor 2 is arranged in the same manner as in the third embodiment.

実施の形態4に係る電流量検出器1は、実施の形態3では、第2磁気センサ3が電流線5の上面視外側に設けられているのに対して、実施の形態4では、第2磁気センサ3が2つに分岐された第1電流路21と第2電流路22との間に設けられている点で実施の形態3に係る電流量検出器1と異なる。   In the current amount detector 1 according to the fourth embodiment, the second magnetic sensor 3 is provided outside the current line 5 in the top view in the third embodiment, whereas the second magnetic sensor 3 in the fourth embodiment is the second in the second embodiment. The magnetic sensor 3 is different from the current amount detector 1 according to the third embodiment in that the magnetic sensor 3 is provided between the first current path 21 and the second current path 22 branched into two.

本発明の実施の形態4において、実施の形態1と同様に、外部磁界成分Hexを除いた、測定電流25による磁界のみを検出することができ、それにより、第1磁気センサ2の感磁軸11方向の外部磁界成分Hexの影響を受けることなく測定電流25による磁界のみを検出することができ、信号対ノイズ比(SN比)を向上させることができる。また、実施の形態3と同様に、分岐された電流路による第1の磁気センサのアッテネート効果を得ることができる。また、実施の形態3と同様に、分岐された電流線の比抵抗を分岐される前の電流線若しくは合流した後の電流線の比抵抗より大きくなるように設定することで、第1の磁気センサの大きなアッテネート効果を得ることができる。さらに、実施の形態4においては、分岐された電流線の間に第2の磁気センサを配置したことによる第2の磁気センサのアッテネート効果(すなわち、第1電流路21を流れる測定電流25により発生する上向きの磁界と、第2電流路22を流れる測定電流25により発生する下向きの磁界とが打ち消しあって、第2磁気センサ3における磁界が減衰される効果)もあるため好ましい。
また、実施の形態4に係る電流量検出器1において、実施の形態1と同様、第1磁気センサ2を電流線5の長辺27に、すなわち、電流線5を上面視して電流線5と重なる位置に配置することが好ましい。このような構成とした場合、上述のように、電流が流れることにより長辺27に沿って発生する磁界強度は短辺26に沿って発生する磁界強度より小さくなる。そのため、電流の変化に対する磁界強度変化が小さくなり、磁気センサが飽和しづらくなる、すなわち、大きな電流を電流線5に流しても第1の磁気センサ2が飽和しにくくなることにより、広い範囲の電流を測定できる。さらに、第1の磁気センサ2の感磁軸を長辺27の中心に配置すれば、その効果を最大とすることができる。
In the fourth embodiment of the present invention, as in the first embodiment, it is possible to detect only the magnetic field by the measurement current 25 excluding the external magnetic field component Hex, and thereby the magnetosensitive axis of the first magnetic sensor 2. Only the magnetic field generated by the measurement current 25 can be detected without being affected by the 11-direction external magnetic field component Hex, and the signal-to-noise ratio (SN ratio) can be improved. Further, similarly to the third embodiment, the attenuation effect of the first magnetic sensor by the branched current path can be obtained. Similarly to the third embodiment, the specific resistance of the branched current line is set to be larger than the specific resistance of the current line before branching or the current line after joining. A large attenuation effect of the sensor can be obtained. Further, in the fourth embodiment, the attenuation effect of the second magnetic sensor due to the arrangement of the second magnetic sensor between the branched current lines (that is, generated by the measurement current 25 flowing through the first current path 21). The upward magnetic field and the downward magnetic field generated by the measurement current 25 flowing through the second current path 22 cancel each other, and the magnetic field in the second magnetic sensor 3 is attenuated.
Further, in the current amount detector 1 according to the fourth embodiment, as in the first embodiment, the first magnetic sensor 2 is placed on the long side 27 of the current line 5, that is, the current line 5 is viewed from the top. It is preferable to arrange in a position that overlaps. In the case of such a configuration, as described above, the magnetic field intensity generated along the long side 27 due to the current flow is smaller than the magnetic field intensity generated along the short side 26. Therefore, the magnetic field strength change with respect to the current change becomes small, and the magnetic sensor becomes difficult to be saturated. That is, even if a large current is passed through the current line 5, the first magnetic sensor 2 becomes difficult to be saturated. Current can be measured. Furthermore, if the magnetosensitive axis of the first magnetic sensor 2 is arranged at the center of the long side 27, the effect can be maximized.

(実施の形態5)
図8は、本発明の実施の形態5に係る電流量検出器1の概略断面図である。図8に示すように、実施の形態5に係る電流量検出器1は、実施の形態4と同様の電流線5と、2つの磁気センサ(第1磁気センサ2及び第2磁気センサ3)と、を有し、第1磁気センサ2が、上面視した場合に分岐した2つの電流路(第1電流路21と第2電流路22)間に配置され、第2磁気センサ3は、上面視した場合に第1電流路21及び第2電流路22の少なくとも一方と重なる位置に配置されている。また、図8に示すように、実施の形態5においては、第1磁気センサ2と第2磁気センサ3は、感磁軸11を含む感磁面が基板4に対して垂直となるように設けられている。
(Embodiment 5)
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the current amount detector 1 according to the fifth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, the current amount detector 1 according to the fifth embodiment includes a current line 5 similar to that of the fourth embodiment, two magnetic sensors (first magnetic sensor 2 and second magnetic sensor 3), and The first magnetic sensor 2 is disposed between two current paths (first current path 21 and second current path 22) branched when viewed from above, and the second magnetic sensor 3 is viewed from above. In such a case, the first current path 21 and the second current path 22 are arranged at positions overlapping with each other. As shown in FIG. 8, in the fifth embodiment, the first magnetic sensor 2 and the second magnetic sensor 3 are provided so that the magnetic sensitive surface including the magnetic sensitive axis 11 is perpendicular to the substrate 4. It has been.

実施の形態5に係る電流量検出器1は、第1磁気センサ2と第2磁気センサ3の設置位置が実施の形態4の場合と反対であるとともに、実施の形態4では、基板4に対してこれらの感磁面が平行になるように設けられているのに対して、実施の形態5では、基板4に対してこれらの感磁面が垂直になるように設けられている点で実施の形態4に係る電流量検出器1と異なる。   In the current amount detector 1 according to the fifth embodiment, the installation positions of the first magnetic sensor 2 and the second magnetic sensor 3 are opposite to those in the fourth embodiment. In the fifth embodiment, the magnetic sensitive surfaces are provided so as to be perpendicular to the substrate 4, whereas the magnetic sensitive surfaces are provided so as to be parallel to each other. This is different from the current amount detector 1 according to the fourth embodiment.

実施の形態5に係る電流量検出器1によれば、実施の形態1と同様に、外部磁界成分Hexを除いた、測定電流25による磁界のみを検出することができ、それにより、第1磁気センサ2の感磁軸11方向の外部磁界成分Hexの影響を受けることなく測定電流25による磁界のみを検出することができ、信号対ノイズ比(SN比)を向上させることができる。また、実施の形態4と同様に、分岐された電流路により、第2の磁気センサのアッテネート効果を得ることができる。また、実施の形態3と同様に、分岐された電流線の比抵抗を大きくなるように設定することで、第2の磁気センサの大きなアッテネート効果を得ることができる。さらに、実施の形態5においては、実施の形態4と同様、分岐された電流線の間に第1の磁気センサを配置したことによる第1の磁気センサのアッテネート効果もあるため好ましい。
また、実施の形態5に係る電流量検出器1において、実施の形態2と同様、第1磁気センサ2を短辺26に、第2磁気センサ3を長辺27に配置することが好ましい。このような構成とした場合、上述のように、電流が流れることにより短辺26に沿って発生する磁界強度は長辺27に沿って発生する磁界強度より大きくなる。そのため、電流の変化に対する磁界強度変化が大きくなり、微小な電流に対して高感度な測定が可能となる。さらに、第1の磁気センサ2の感磁軸を短辺26の中心に配置すれば、その効果を最大とすることができる。
According to the current amount detector 1 according to the fifth embodiment, similarly to the first embodiment, it is possible to detect only the magnetic field by the measurement current 25 excluding the external magnetic field component Hex, and thereby the first magnetic field. Only the magnetic field generated by the measurement current 25 can be detected without being affected by the external magnetic field component Hex in the direction of the magnetic sensitive axis 11 of the sensor 2, and the signal-to-noise ratio (SN ratio) can be improved. Further, similarly to the fourth embodiment, the attenuation effect of the second magnetic sensor can be obtained by the branched current path. Further, as in the third embodiment, the large attenuation effect of the second magnetic sensor can be obtained by setting the specific resistance of the branched current line to be large. Furthermore, the fifth embodiment is preferable because, similarly to the fourth embodiment, there is an attenuation effect of the first magnetic sensor due to the arrangement of the first magnetic sensor between the branched current lines.
Further, in the current amount detector 1 according to the fifth embodiment, it is preferable to arrange the first magnetic sensor 2 on the short side 26 and the second magnetic sensor 3 on the long side 27 as in the second embodiment. In the case of such a configuration, as described above, the magnetic field strength generated along the short side 26 due to the current flowing is larger than the magnetic field strength generated along the long side 27. Therefore, the change in magnetic field strength with respect to the change in current becomes large, and high-sensitivity measurement can be performed for a minute current. Furthermore, if the magnetosensitive axis of the first magnetic sensor 2 is arranged at the center of the short side 26, the effect can be maximized.

(実施の形態6)
図9(a)は、本発明の実施の形態6に係る電流量検出器1の断面図であり、図9(b)は、その斜視図である。図9(b)に示すように、実施の形態6に係る電流量検出器1は、一つの主電流路15と、当該主電流路15から分岐され主電流路15に合流する迂回電流路17と、迂回電流路17の外周に配置された2つの磁気センサ(第1磁気センサ2及び第2磁気センサ3)と、を有し、2つの磁気センサは、それぞれ、磁界を検出する感磁軸11、12を有する磁気抵抗効果素子からなり、2つの磁気センサの感磁軸11、12は互いに平行であり、第2磁気センサ3が、上面視した場合に迂回電流路17の外側に配置され、第1磁気センサ2は上面視した場合に迂回電流路17と重なる位置に配置されている。より具体的には、迂回電流路17は、主電流路15に対して略垂直に主電流路15側面から出発して主電流路15側面から離れる方向に形成された電流路17Aと、電流路17Aから主電流路15に対して平行に形成された電流路17Bと、電流路17Bから主電流路15に対して略垂直に主電流路15側面へ向かう電流路17Cと、からなる。第1磁気センサ2は迂回電流路17を上面視した場合に電流路17Aと重なる位置に配置されている。一方、第2磁気センサ3は、迂回電流路17を上面視した場合に電流路17Aの外側、すなわち、電流路17Aを中心として、電流路17Cと反対側に配置されている。また、第1磁気センサ2は迂回電流路17を上面視した場合に電流路17Cと重なる位置に配置されていてもよい。この場合、第2磁気センサ3は、迂回電流路17を上面視した場合に電流路17Cの外側、すなわち、電流路17Cを中心として、電流路17Aと反対側に配置される。なお、実施の形態6及び以下の実施の形態7〜9における「主電流路15」は、本発明に係る「電流量検出器付き電流線」の「電流線」に相当する。
(Embodiment 6)
FIG. 9A is a cross-sectional view of the current amount detector 1 according to Embodiment 6 of the present invention, and FIG. 9B is a perspective view thereof. As shown in FIG. 9B, the current amount detector 1 according to the sixth embodiment includes one main current path 15 and a bypass current path 17 that branches from the main current path 15 and merges with the main current path 15. And two magnetic sensors (first magnetic sensor 2 and second magnetic sensor 3) disposed on the outer periphery of the bypass current path 17, each of the two magnetic sensors detecting a magnetic field. The magnetic sensing axes 11 and 12 of the two magnetic sensors are parallel to each other, and the second magnetic sensor 3 is disposed outside the bypass current path 17 when viewed from above. The first magnetic sensor 2 is disposed at a position overlapping the bypass current path 17 when viewed from above. More specifically, the bypass current path 17 includes a current path 17A formed in a direction starting from the side surface of the main current path 15 and extending away from the side surface of the main current path 15 substantially perpendicularly to the main current path 15. The current path 17B is formed in parallel with the main current path 15 from 17A, and the current path 17C is directed from the current path 17B to the side of the main current path 15 substantially perpendicularly to the main current path 15. The first magnetic sensor 2 is disposed at a position overlapping the current path 17A when the bypass current path 17 is viewed from above. On the other hand, the second magnetic sensor 3 is arranged outside the current path 17A when the bypass current path 17 is viewed from the top, that is, on the opposite side of the current path 17C with the current path 17A as the center. The first magnetic sensor 2 may be disposed at a position overlapping the current path 17C when the bypass current path 17 is viewed from the top. In this case, the second magnetic sensor 3 is disposed outside the current path 17C when the bypass current path 17 is viewed from the top, that is, on the opposite side of the current path 17A with the current path 17C as the center. The “main current path 15” in the sixth embodiment and the following seventh to ninth embodiments corresponds to the “current line” of the “current line with current amount detector” according to the present invention.

実施の形態6に係る電流量検出器1は、実施の形態1では、主電流路に設けられているのに対して、実施の形態6では、主電流路15から分岐された迂回電流路17に設けられている点で実施の形態1に係る電流量検出器1と異なる。   The current amount detector 1 according to the sixth embodiment is provided in the main current path in the first embodiment, whereas the detour current path 17 branched from the main current path 15 in the sixth embodiment. Is different from the current amount detector 1 according to the first embodiment.

実施の形態6に係る電流量検出器1によれば、第1磁気センサ2は、図9(a)に示すように、第1磁気センサ2の感磁軸11方向の外部磁界成分Hexと、迂回電流路17内を流れる測定電流25により発生する磁界の、第1磁気センサ2の感磁軸11に平行な成分Hm1と、の合成磁界を検出する一方、第2磁気センサ3は、図9(a)に示すように、第1磁気センサ2の感磁軸11方向の外部磁界成分Hexのみを検出するため、これらの磁気センサの出力の差分をとることにより、実施の形態1と同様に、第1磁気センサ2の感磁軸11方向の外部磁界成分Hexを除いた、測定電流25による磁界のみを検出することができる。また、主電流路15を分岐した迂回電流路17を流れる電流による磁界を検出するため、これにより発生する磁界は小さくなり、実施の形態3〜5と同様に大電流による磁気センサの飽和を抑制することができ、アッテネート効果を得ることができる。また、迂回電流路の比抵抗を主電流路より大きくなるように設定することで、実施の形態3と同様、第1及び第2の磁気センサの大きなアッテネート効果を得ることができる。さらに、実施の形態6では、第1及び第2の磁気センサは主電流路15に対して感磁軸が平行に配置されているため、主電流路15により発生する磁界の影響を小さくすることができる。実施の形態6は、実施の形態3、4と同様に、分岐された電流線の間に第2の磁気センサを配置しても良く、それにより、第2の磁気センサのアッテネート効果も得られるため好ましい。
また、実施の形態6に係る電流量検出器1において、実施の形態1と同様、第1磁気センサ2を電流線5の長辺27に、すなわち、電流線5を上面視して電流線5と重なる位置に配置することが好ましい。このような構成とした場合、上述のように、電流が流れることにより長辺27に沿って発生する磁界強度は短辺26に沿って発生する磁界強度より小さくなる。そのため、電流の変化に対する磁界強度変化が小さくなり、磁気センサが飽和しづらくなる、すなわち、大きな電流を電流線5に流しても第1の磁気センサ2が飽和しにくくなることにより、広い範囲の電流を測定できる。さらに、第1の磁気センサ2の感磁軸を長辺27の中心に配置すれば、その効果を最大とすることができる。
According to the current amount detector 1 according to the sixth embodiment, the first magnetic sensor 2 includes an external magnetic field component Hex in the direction of the magnetic sensitive axis 11 of the first magnetic sensor 2, as shown in FIG. While the combined magnetic field of the magnetic field generated by the measurement current 25 flowing in the bypass current path 17 and the component Hm1 parallel to the magnetosensitive axis 11 of the first magnetic sensor 2 is detected, the second magnetic sensor 3 is shown in FIG. As shown in (a), since only the external magnetic field component Hex in the direction of the magnetic sensitive axis 11 of the first magnetic sensor 2 is detected, the difference between the outputs of these magnetic sensors is taken to obtain the same as in the first embodiment. Only the magnetic field generated by the measurement current 25 excluding the external magnetic field component Hex in the direction of the magnetic sensitive axis 11 of the first magnetic sensor 2 can be detected. Further, since the magnetic field due to the current flowing through the bypass current path 17 branched from the main current path 15 is detected, the magnetic field generated thereby becomes small, and the saturation of the magnetic sensor due to a large current is suppressed as in the third to fifth embodiments. And the attenuation effect can be obtained. Further, by setting the specific resistance of the bypass current path to be larger than that of the main current path, the large attenuation effect of the first and second magnetic sensors can be obtained as in the third embodiment. Further, in the sixth embodiment, since the first and second magnetic sensors have the magnetosensitive axis arranged in parallel to the main current path 15, the influence of the magnetic field generated by the main current path 15 is reduced. Can do. In the sixth embodiment, similarly to the third and fourth embodiments, the second magnetic sensor may be arranged between the branched current lines, and thereby the attenuation effect of the second magnetic sensor can be obtained. Therefore, it is preferable.
Further, in the current amount detector 1 according to the sixth embodiment, as in the first embodiment, the first magnetic sensor 2 is placed on the long side 27 of the current line 5, that is, the current line 5 is viewed from the top. It is preferable to arrange in a position that overlaps. In the case of such a configuration, as described above, the magnetic field intensity generated along the long side 27 due to the current flow is smaller than the magnetic field intensity generated along the short side 26. Therefore, the magnetic field strength change with respect to the current change becomes small, and the magnetic sensor becomes difficult to be saturated. That is, even if a large current is passed through the current line 5, the first magnetic sensor 2 becomes difficult to be saturated. Current can be measured. Furthermore, if the magnetosensitive axis of the first magnetic sensor 2 is arranged at the center of the long side 27, the effect can be maximized.

(実施の形態7)
図10(a)は、本発明の実施の形態7に係る電流量検出器1の断面図であり、図10(b)は、その斜視図である。図10(b)に示すように、実施の形態7に係る電流量検出器1は、一つの主電流路15と、当該主電流路15から分岐され主電流路15に合流する迂回電流路17と、迂回電流路17の外周に配置された2つの磁気センサ(第1磁気センサ2及び第2磁気センサ3)と、を有し、2つの磁気センサは、それぞれ、磁界を検出する感磁軸11、12を有する磁気抵抗効果素子からなり、2つの磁気センサの感磁軸11、12は互いに平行であり、第2磁気センサ3が、迂回電流路17を上面視した場合に迂回電流路17の外側に配置され、第1磁気センサ2は迂回電流路17を上面視した場合に迂回電流路17と重なる位置に配置されている。より具体的には、迂回電流路17は、上述の電流路17A、17B、17Cからなり、第1磁気センサ2は迂回電流路17を上面視した場合に電流路17Bと重なる位置に配置されている。一方、第2磁気センサ3は、迂回電流路17を上面視した場合に電流路17Bの外側、すなわち、電流路17Bを中心として、主電流路15と反対側に配置されている。
(Embodiment 7)
FIG. 10A is a cross-sectional view of the current amount detector 1 according to Embodiment 7 of the present invention, and FIG. 10B is a perspective view thereof. As shown in FIG. 10B, the current amount detector 1 according to the seventh embodiment includes one main current path 15 and a bypass current path 17 that branches from the main current path 15 and joins the main current path 15. And two magnetic sensors (first magnetic sensor 2 and second magnetic sensor 3) disposed on the outer periphery of the bypass current path 17, each of the two magnetic sensors detecting a magnetic field. 11 and 12, the magnetosensitive axes 11 and 12 of the two magnetic sensors are parallel to each other, and when the second magnetic sensor 3 is viewed from above the bypass current path 17, the bypass current path 17. The first magnetic sensor 2 is disposed at a position overlapping the detour current path 17 when the detour current path 17 is viewed from above. More specifically, the bypass current path 17 includes the above-described current paths 17A, 17B, and 17C, and the first magnetic sensor 2 is disposed at a position that overlaps the current path 17B when the bypass current path 17 is viewed from above. Yes. On the other hand, the second magnetic sensor 3 is arranged outside the current path 17B when the bypass current path 17 is viewed from the top, that is, on the opposite side of the main current path 15 with the current path 17B as the center.

実施の形態6では、迂回電流路17の、主電流路15に垂直な部分(電流路17A)に第1磁気センサ2が設けられているのに対して、実施の形態7では、迂回電流路17の、主電流路15に平行な部分(電流路17B)に第1磁気センサ2が設けられている点で実施の形態6に係る電流量検出器1と異なる。   In the sixth embodiment, the first magnetic sensor 2 is provided in a portion (current path 17A) perpendicular to the main current path 15 of the bypass current path 17, whereas in the seventh embodiment, the bypass current path 17 is different from the current amount detector 1 according to the sixth embodiment in that the first magnetic sensor 2 is provided in a portion (current path 17 </ b> B) parallel to the main current path 15.

実施の形態7に係る電流量検出器1によれば、第1磁気センサ2は、図10(a)に示すように、第1磁気センサ2の感磁軸11方向の外部磁界成分Hexと、迂回電流路17内を流れる測定電流25により発生する磁界の、第1磁気センサ2の感磁面に平行な成分と、の合成磁界を検出する一方、第2磁気センサ3は、図10(a)に示すように、第1磁気センサ2の感磁軸11方向の外部磁界成分Hexのみを検出するため、これらの磁気センサの差分をとることにより実施の形態1と同様に、第1磁気センサ2の感磁軸11方向の外部磁界成分Hexを除いた、測定電流25による磁界のみを検出することができるため、極めて正確な電流量検出器を提供することができる。また、主電流路15を分岐した迂回電流路17を流れる電流による磁界を検出するため、これにより発生する磁界は小さくなり、実施の形態3〜6と同様に大電流による磁気センサの飽和を抑制することができ、アッテネート効果を得ることができる。また、迂回電流路の比抵抗を主電流路より大きくなるように設定することで、実施の形態6と同様、第1及び第2の磁気センサの大きなアッテネート効果を得ることができる。さらに、実施の形態7では、迂回電流路が小さく構成できるため、全体の構成を小さくできる。
また、実施の形態7に係る電流量検出器1において、実施の形態1と同様、第1磁気センサ2を電流線5の長辺27に、すなわち、電流線5を上面視して電流線5と重なる位置に配置することが好ましい。このような構成とした場合、上述のように、電流が流れることにより長辺27に沿って発生する磁界強度は短辺26に沿って発生する磁界強度より小さくなる。そのため、電流の変化に対する磁界強度変化が小さくなり、磁気センサが飽和しづらくなる、すなわち、大きな電流を電流線5に流しても第1の磁気センサ2が飽和しにくくなることにより、広い範囲の電流を測定できる。さらに、第1の磁気センサ2の感磁軸を長辺27の中心に配置すれば、その効果を最大とすることができる。
According to the current amount detector 1 according to the seventh embodiment, the first magnetic sensor 2 includes an external magnetic field component Hex in the direction of the magnetic sensitive axis 11 of the first magnetic sensor 2, as shown in FIG. While detecting the combined magnetic field of the magnetic field generated by the measurement current 25 flowing in the detour current path 17 and the component parallel to the magnetic sensitive surface of the first magnetic sensor 2, the second magnetic sensor 3 is shown in FIG. ), Only the external magnetic field component Hex in the direction of the magnetic sensitive axis 11 of the first magnetic sensor 2 is detected. Therefore, by taking the difference between these magnetic sensors, the first magnetic sensor is the same as in the first embodiment. Since it is possible to detect only the magnetic field generated by the measurement current 25 excluding the external magnetic field component Hex in the direction 2 of the magnetic sensitive axis 11, it is possible to provide a very accurate current amount detector. Further, since the magnetic field due to the current flowing through the bypass current path 17 branched from the main current path 15 is detected, the magnetic field generated thereby becomes small, and the saturation of the magnetic sensor due to the large current is suppressed as in the third to sixth embodiments. And the attenuation effect can be obtained. Further, by setting the specific resistance of the bypass current path to be larger than that of the main current path, the large attenuation effect of the first and second magnetic sensors can be obtained as in the sixth embodiment. Furthermore, in the seventh embodiment, since the bypass current path can be configured to be small, the overall configuration can be reduced.
Further, in the current amount detector 1 according to the seventh embodiment, as in the first embodiment, the first magnetic sensor 2 is placed on the long side 27 of the current line 5, that is, the current line 5 is viewed from the top. It is preferable to arrange in a position that overlaps. In the case of such a configuration, as described above, the magnetic field intensity generated along the long side 27 due to the current flow is smaller than the magnetic field intensity generated along the short side 26. Therefore, the magnetic field strength change with respect to the current change becomes small, and the magnetic sensor becomes difficult to be saturated. That is, even if a large current is passed through the current line 5, the first magnetic sensor 2 becomes difficult to be saturated. Current can be measured. Furthermore, if the magnetosensitive axis of the first magnetic sensor 2 is arranged at the center of the long side 27, the effect can be maximized.

(実施の形態8)
図11(a)は、本発明の実施の形態8に係る電流量検出器1の断面図であり、図11(b)は、その斜視図である。図11(b)に示すように、実施の形態8に係る電流量検出器1は、一つの主電流路15と、当該主電流路15から分岐されさらに合流する迂回電流路17と、迂回電流路17の外周に配置された2つの磁気センサ(第1磁気センサ2及び第2磁気センサ3)と、を有し、迂回電流路17は、空隙部30が設けられることにより2つに分岐しさらに合流し、2つの磁気センサは、それぞれ、磁界を検出する感磁軸11、12を有する磁気抵抗効果素子からなり、2つの磁気センサの感磁軸11、12は互いに平行であり、第2磁気センサ3が、上面視した場合に迂回電流路17の外側に配置され、第1磁気センサ2は上面視した場合に第1電流路21及び第2電流路22の少なくとも一方と重なる位置に配置されている。また、図11(a)、(b)に示すように、実施の形態8においては、第1磁気センサ2と第2磁気センサ3は、感磁軸11、12を含む感磁面が、基板4に対して平行となるように設けられている。すなわち、本発明の実施の形態8に係る電流量検出器1は、図11(b)に示すように、実施の形態6の電流線に実施の形態3の構成を組み合わせたものである。
(Embodiment 8)
FIG. 11A is a cross-sectional view of the current amount detector 1 according to Embodiment 8 of the present invention, and FIG. 11B is a perspective view thereof. As shown in FIG. 11B, the current amount detector 1 according to the eighth embodiment includes one main current path 15, a bypass current path 17 branched from the main current path 15 and further joined, and a bypass current. Two magnetic sensors (the first magnetic sensor 2 and the second magnetic sensor 3) disposed on the outer periphery of the path 17, and the bypass current path 17 branches into two due to the provision of the gap 30. Further, the two magnetic sensors are each composed of a magnetoresistive effect element having magnetic sensitive axes 11 and 12 for detecting a magnetic field, and the magnetic sensitive axes 11 and 12 of the two magnetic sensors are parallel to each other. The magnetic sensor 3 is disposed outside the bypass current path 17 when viewed from above, and the first magnetic sensor 2 is disposed at a position overlapping at least one of the first current path 21 and the second current path 22 when viewed from above. Has been. Further, as shown in FIGS. 11A and 11B, in the eighth embodiment, the first magnetic sensor 2 and the second magnetic sensor 3 have a magnetosensitive surface including magnetosensitive axes 11 and 12 as a substrate. 4 so as to be parallel to 4. That is, the current amount detector 1 according to the eighth embodiment of the present invention is obtained by combining the configuration of the third embodiment with the current line of the sixth embodiment, as shown in FIG.

実施の形態8に係る電流量検出器1と、実施の形態6に係る電流量検出器1とは、実施の形態6においては、迂回電流路17は分岐されていないのに対して、実施の形態8においては、迂回電流路17は分岐されている点で異なる。   In the current amount detector 1 according to the eighth embodiment and the current amount detector 1 according to the sixth embodiment, the bypass current path 17 is not branched in the sixth embodiment. The eighth embodiment is different in that the bypass current path 17 is branched.

実施の形態8に係る電流量検出器1によれば、第1磁気センサ2は、図11(a)に示すように、第1磁気センサ2の感磁軸11方向の外部磁界成分Hexと、迂回電流路17内を流れる測定電流25により発生する磁界の、第1磁気センサ2の感磁軸11に平行な成分と、の合成磁界を検出する一方、第2磁気センサ3は、図11(a)に示すように、第1磁気センサ2の感磁軸11方向の外部磁界成分Hexのみを検出するため、これらの磁気センサの出力の差分をとることにより第1磁気センサ2の感磁軸11方向の外部磁界成分Hexを除いた、測定電流25による磁界のみを検出することができる。第1磁気センサ2の感磁軸11方向の外部磁界成分Hexの影響を受けることなく測定電流25による磁界のみを検出することができるため、極めて正確な電流量検出器を提供することができる。また、主電流路15を分岐した迂回電流路17がさらに分岐されているため、これを流れる電流により発生する磁界は極めて小さくなり、大電流による磁気センサの飽和を抑制することができ、アッテネート効果を得ることができる。実施の形態8は、実施の形態3〜5と同様に、分岐された電流線の間に第2の磁気センサを配置しても良く、それにより、第2の磁気センサのアッテネート効果も得られるため好ましい。
また、実施の形態8に係る電流量検出器1において、実施の形態1と同様、第1磁気センサ2を電流線5の長辺27に、すなわち、電流線5を上面視して電流線5と重なる位置に配置することが好ましい。このような構成とした場合、上述のように、電流が流れることにより長辺27に沿って発生する磁界強度は短辺26に沿って発生する磁界強度より小さくなる。そのため、電流の変化に対する磁界強度変化が小さくなり、磁気センサが飽和しづらくなる、すなわち、大きな電流を電流線5に流しても第1の磁気センサ2が飽和しにくくなることにより、広い範囲の電流を測定できる。さらに、第1の磁気センサ2の感磁軸を長辺27の中心に配置すれば、その効果を最大とすることができる。
According to the current amount detector 1 according to the eighth embodiment, the first magnetic sensor 2 includes an external magnetic field component Hex in the direction of the magnetic sensitive axis 11 of the first magnetic sensor 2, as shown in FIG. While the combined magnetic field of the magnetic field generated by the measurement current 25 flowing in the bypass current path 17 and the component parallel to the magnetosensitive axis 11 of the first magnetic sensor 2 is detected, the second magnetic sensor 3 is shown in FIG. As shown in a), since only the external magnetic field component Hex in the direction of the magnetic sensitive axis 11 of the first magnetic sensor 2 is detected, the magnetic sensitive axis of the first magnetic sensor 2 is obtained by taking the difference between the outputs of these magnetic sensors. Only the magnetic field generated by the measurement current 25 excluding the 11-direction external magnetic field component Hex can be detected. Since only the magnetic field generated by the measurement current 25 can be detected without being affected by the external magnetic field component Hex in the direction of the magnetic sensitive axis 11 of the first magnetic sensor 2, an extremely accurate current amount detector can be provided. In addition, since the bypass current path 17 that branches the main current path 15 is further branched, the magnetic field generated by the current flowing through the current path 15 becomes extremely small, so that saturation of the magnetic sensor due to a large current can be suppressed, and the attenuation effect Can be obtained. In the eighth embodiment, similarly to the third to fifth embodiments, the second magnetic sensor may be arranged between the branched current lines, thereby obtaining the attenuation effect of the second magnetic sensor. Therefore, it is preferable.
Further, in the current amount detector 1 according to the eighth embodiment, as in the first embodiment, the first magnetic sensor 2 is placed on the long side 27 of the current line 5, that is, the current line 5 is viewed from above. It is preferable to arrange in a position that overlaps. In the case of such a configuration, as described above, the magnetic field intensity generated along the long side 27 due to the current flow is smaller than the magnetic field intensity generated along the short side 26. Therefore, the magnetic field strength change with respect to the current change becomes small, and the magnetic sensor becomes difficult to be saturated. That is, even if a large current is passed through the current line 5, the first magnetic sensor 2 becomes difficult to be saturated. Current can be measured. Furthermore, if the magnetosensitive axis of the first magnetic sensor 2 is arranged at the center of the long side 27, the effect can be maximized.

(実施の形態9)
図12(a)は、本発明の実施の形態9に係る電流量検出器1の断面図であり、図12(b)は、その斜視図である。図12(b)に示すように、実施の形態9に係る電流量検出器1は、実施の形態6の電流線に実施の形態4の構成を組み合わせたものである。
(Embodiment 9)
FIG. 12A is a cross-sectional view of the current amount detector 1 according to Embodiment 9 of the present invention, and FIG. 12B is a perspective view thereof. As shown in FIG. 12B, the current amount detector 1 according to the ninth embodiment is obtained by combining the configuration of the fourth embodiment with the current line of the sixth embodiment.

実施の形態9に係る電流量検出器1は、実施の形態8においては、第2磁気センサ3が第1電流路21の外側に配置されているのに対して、実施の形態9においては、第2磁気センサ3が第1電流路21と第2電流路22との間に配置されている点で実施の形態8に係る電流量検出器1と異なる。   In the current amount detector 1 according to the ninth embodiment, the second magnetic sensor 3 is disposed outside the first current path 21 in the eighth embodiment, whereas in the ninth embodiment, The second magnetic sensor 3 is different from the current amount detector 1 according to the eighth embodiment in that the second magnetic sensor 3 is disposed between the first current path 21 and the second current path 22.

実施の形態9に係る電流量検出器1によれば、実施の形態1と同様に、外部磁界成分Hexを除いた、測定電流25による磁界のみを検出することができ、それにより、第1磁気センサ2の感磁軸11方向の外部磁界成分Hexの影響を受けることなく測定電流25による磁界のみを検出することができ、信号対ノイズ比(SN比)を向上させることができる。また、実施の形態3〜5と同様に分岐された電流路による第1の磁気センサのアッテネート効果を得ることができる。また、実施の形態3と同様に、分岐された電流線の比抵抗を大きくなるように設定することで、第1の磁気センサの大きなアッテネート効果を得ることができる。さらに、実施の形態9においては、実施の形態4、5と同様に、分岐された電流線の間に第2の磁気センサを配置したことによる第2の磁気センサのアッテネート効果も得られるため好ましい。また、主電流路15を分岐した迂回電流路17がさらに分岐されているため、これを流れる電流により発生する磁界は極めて小さくなり、大電流による磁気センサの飽和を抑制することができ、アッテネート効果を得ることができる。
また、実施の形態9に係る電流量検出器1において、実施の形態1と同様、第1磁気センサ2を電流線5の長辺27に、すなわち、電流線5を上面視して電流線5と重なる位置に配置することが好ましい。このような構成とした場合、上述のように、電流が流れることにより長辺27に沿って発生する磁界強度は短辺26に沿って発生する磁界強度より小さくなる。そのため、電流の変化に対する磁界強度変化が小さくなり、磁気センサが飽和しづらくなる、すなわち、大きな電流を電流線5に流しても第1の磁気センサ2が飽和しにくくなることにより、広い範囲の電流を測定できる。さらに、第1の磁気センサ2の感磁軸を長辺27の中心に配置すれば、その効果を最大とすることができる。
According to the current amount detector 1 according to the ninth embodiment, similarly to the first embodiment, only the magnetic field by the measurement current 25 excluding the external magnetic field component Hex can be detected. Only the magnetic field generated by the measurement current 25 can be detected without being affected by the external magnetic field component Hex in the direction of the magnetic sensitive axis 11 of the sensor 2, and the signal-to-noise ratio (SN ratio) can be improved. Moreover, the attenuation effect of the 1st magnetic sensor by the branched current path can be acquired similarly to Embodiment 3-5. Further, similarly to the third embodiment, the large attenuation effect of the first magnetic sensor can be obtained by setting the specific resistance of the branched current line to be large. Furthermore, in the ninth embodiment, as in the fourth and fifth embodiments, it is preferable because the attenuation effect of the second magnetic sensor can be obtained by arranging the second magnetic sensor between the branched current lines. . In addition, since the bypass current path 17 that branches the main current path 15 is further branched, the magnetic field generated by the current flowing through the current path 15 becomes extremely small, so that saturation of the magnetic sensor due to a large current can be suppressed, and the attenuation effect Can be obtained.
Further, in the current amount detector 1 according to the ninth embodiment, as in the first embodiment, the first magnetic sensor 2 is placed on the long side 27 of the current line 5, that is, the current line 5 is viewed from the top. It is preferable to arrange in a position that overlaps. In the case of such a configuration, as described above, the magnetic field intensity generated along the long side 27 due to the current flow is smaller than the magnetic field intensity generated along the short side 26. Therefore, the magnetic field strength change with respect to the current change becomes small, and the magnetic sensor becomes difficult to be saturated. That is, even if a large current is passed through the current line 5, the first magnetic sensor 2 becomes difficult to be saturated. Current can be measured. Furthermore, if the magnetosensitive axis of the first magnetic sensor 2 is arranged at the center of the long side 27, the effect can be maximized.

(実施の形態10)
図13は、本発明の実施の形態10に係る電流量検出器1の概略断面図である。図13に示すように、実施の形態10に係る電流量検出器1は、角張った略U字状の断面を有する電流線5と、電流線5の外周に配置された2つの磁気センサ(第1磁気センサ2及び第2磁気センサ3)と、を有し、2つの磁気センサは、それぞれ、磁界を検出する感磁軸11、12を有する磁気抵抗効果素子からなり、2つの磁気センサの感磁軸11、12は互いに平行であり、電流線5を上面視した場合に、第2磁気センサ3が、電流線5の外側に配置され、第1磁気センサ2は電流線5を上面視した場合に電流線5と重なる位置であって略U字状の両端部間に配置されている。
(Embodiment 10)
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of the current amount detector 1 according to the tenth embodiment of the present invention. As illustrated in FIG. 13, the current amount detector 1 according to the tenth embodiment includes a current line 5 having a square U-shaped cross section and two magnetic sensors (first elements) disposed on the outer periphery of the current line 5. 1 magnetic sensor 2 and second magnetic sensor 3), and each of the two magnetic sensors includes a magnetoresistive effect element having magnetic sensitive axes 11 and 12 for detecting a magnetic field. The magnetic axes 11 and 12 are parallel to each other, and when the current line 5 is viewed from the top, the second magnetic sensor 3 is disposed outside the current line 5, and the first magnetic sensor 2 is viewed from the top of the current line 5. In such a case, the current line 5 overlaps with the substantially U-shaped ends.

電流線5は、測定電流25が流れる方向に対して垂直な断面において、角張った略U字状の断面形状、すなわち、両端18A、18Cが同方向(上方向)に略垂直に屈曲し同方向(上方向)に延びる凹形状を有する。便宜的に、略U字形状の電流線5の開口した部分が上、閉じた部分が下になるように配置した場合に、水平な部分を水平部分18Bと称し、水平部分18Bの両端からそれぞれ鉛直上方向(すなわち、水平部分18Bに対して略垂直な方向であって上方向)に延びる部分を右端部分18A、左端部分18Cと称する。   In the cross section perpendicular to the direction in which the measurement current 25 flows, the current line 5 has an angular U-shaped cross section, that is, both ends 18A and 18C are bent substantially perpendicularly in the same direction (upward direction). It has a concave shape extending in the upward direction. For the sake of convenience, when the substantially U-shaped current line 5 is arranged so that the open part is on the top and the closed part is on the bottom, the horizontal part is referred to as a horizontal part 18B. The portions extending in the vertically upward direction (that is, the direction substantially perpendicular to the horizontal portion 18B and upward) are referred to as a right end portion 18A and a left end portion 18C.

第1磁気センサ2は、右端部分18Aと左端部分18Cとの間であって、側面視した場合に右端部分18A又は左端部分18Cに含まれる位置にある。一方、第2磁気センサ3は、電流線5を上面視した場合に、電流線5の外側、すなわち、右端部分18Aの右側、又は左端部分18Cの左側であって、側面視した場合に右端部分18A又は左端部分18Cに含まれる位置にある。   The first magnetic sensor 2 is between the right end portion 18A and the left end portion 18C, and is in a position included in the right end portion 18A or the left end portion 18C when viewed from the side. On the other hand, the second magnetic sensor 3 has the right end portion when viewed from the top, when the current line 5 is viewed from above, outside the current line 5, that is, the right side of the right end portion 18A or the left side of the left end portion 18C. 18A or the position included in the left end portion 18C.

第1磁気センサ2と第2磁気センサ3とは、それらの感磁軸11、12が、互いに平行であり、且つ、電流線5の水平部分18Bに対して平行となるように配置されている。   The first magnetic sensor 2 and the second magnetic sensor 3 are arranged such that their magnetic sensitive axes 11 and 12 are parallel to each other and parallel to the horizontal portion 18B of the current line 5. .

実施の形態10に係る電流量検出器1によれば、電流線に均一な電流密度で電流が流れるとき、第1磁気センサ2は、図13に示すように、第1磁気センサ2の感磁軸11方向の外部磁界成分Hexと、迂回電流路17内を流れる測定電流25により発生する磁界の、第1磁気センサ2の感磁軸11に平行な成分Hm1と、の合成磁界を検出する一方、第2磁気センサ3は、図13に示すように、第1磁気センサ2の感磁軸11方向の外部磁界成分Hexのみを検出するため、これらの磁気センサの出力の差分をとることにより第1磁気センサ2の感磁軸11方向の外部磁界成分Hexを除いた、測定電流25による磁界のみを検出することができる。第1磁気センサ2の感磁軸11方向の外部磁界成分Hexの影響を受けることなく測定電流25による磁界のみを検出することができるため、極めて正確な電流量検出器を提供することができる。さらにこの形態の場合、第1磁気センサの感磁軸方向に導体が存在するため、外部の電界ノイズを遮蔽する効果が高い。   According to the current amount detector 1 according to the tenth embodiment, when the current flows through the current line at a uniform current density, the first magnetic sensor 2 is sensitive to the first magnetic sensor 2 as shown in FIG. While detecting the composite magnetic field of the external magnetic field component Hex in the direction of the axis 11 and the magnetic field generated by the measurement current 25 flowing in the bypass current path 17 and the component Hm1 parallel to the magnetosensitive axis 11 of the first magnetic sensor 2. Since the second magnetic sensor 3 detects only the external magnetic field component Hex in the direction of the magnetic sensitive axis 11 of the first magnetic sensor 2 as shown in FIG. 13, the difference between the outputs of these magnetic sensors is taken. Only the magnetic field generated by the measurement current 25 excluding the external magnetic field component Hex in the direction of the magnetic sensitive axis 11 of the magnetic sensor 2 can be detected. Since only the magnetic field generated by the measurement current 25 can be detected without being affected by the external magnetic field component Hex in the direction of the magnetic sensitive axis 11 of the first magnetic sensor 2, an extremely accurate current amount detector can be provided. Further, in the case of this embodiment, since the conductor exists in the direction of the magnetic sensitive axis of the first magnetic sensor, the effect of shielding external electric field noise is high.

(実施の形態11)
図14は、本発明の実施の形態11に係る電流量検出器1の概略断面図である。図14に示すように、実施の形態11に係る電流量検出器1は、上記同様、角張った略U字状の断面を有する電流線5と、2つの磁気センサ(第1磁気センサ2及び第2磁気センサ3)と、を有し、2つの磁気センサは、それぞれ、磁界を検出する感磁軸11、12を有する磁気抵抗効果素子からなり、2つの磁気センサの感磁軸11、12は互いに平行である。
電流線5は、測定電流25が流れる方向に対して垂直な断面において、角張った略U字状の断面形状、すなわち、両端18A、18Cが同方向(上方向)に略垂直に屈曲し同方向(上方向)に延びる凹形状を有する。上記同様、水平な部分を水平部分18Bと称し、水平部分18Bの両端からそれぞれ鉛直上方向(すなわち、水平部分18Bに対して略垂直な方向であって上方向)に延びる部分を右端部分18A、左端部分18Cと称する。
(Embodiment 11)
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of the current amount detector 1 according to the eleventh embodiment of the present invention. As shown in FIG. 14, the current amount detector 1 according to the eleventh embodiment includes a current line 5 having an angular U-shaped cross section and two magnetic sensors (the first magnetic sensor 2 and the first magnetic sensor 2). 2 magnetic sensors 3), and the two magnetic sensors are each composed of a magnetoresistive effect element having magnetic sensitive axes 11 and 12 for detecting a magnetic field, and the magnetic sensitive axes 11 and 12 of the two magnetic sensors are They are parallel to each other.
In the cross section perpendicular to the direction in which the measurement current 25 flows, the current line 5 has an angular U-shaped cross section, that is, both ends 18A and 18C are bent substantially perpendicularly in the same direction (upward direction). It has a concave shape extending in the upward direction. Similarly to the above, the horizontal portion is referred to as a horizontal portion 18B, and the portions extending vertically upward from both ends of the horizontal portion 18B (that is, the direction substantially perpendicular to the horizontal portion 18B and upward) are the right end portion 18A, This is referred to as a left end portion 18C.

第1磁気センサ2は、右端部分18Aと左端部分18Cとの間であって、右端部分18Aと左端部分18Cとから等距離にある中心線P以外の部分にあり、側面視した場合に右端部分18A又は左端部分18Cに含まれる位置にある。一方、第2磁気センサ3は、右端部分18Aと左端部分18Cとの間であって、右端部分18Aと左端部分18Cとから等距離にある中心線P上にある。   The first magnetic sensor 2 is located between the right end portion 18A and the left end portion 18C and at a portion other than the center line P that is equidistant from the right end portion 18A and the left end portion 18C. 18A or the position included in the left end portion 18C. On the other hand, the second magnetic sensor 3 is on the center line P between the right end portion 18A and the left end portion 18C and equidistant from the right end portion 18A and the left end portion 18C.

実施の形態11に係る電流量検出器1によれば、電流線に均一な電流密度で電流が流れるとき、第1磁気センサ2は、図14に示すように、第1磁気センサ2の感磁軸11方向の外部磁界成分Hexと、電流線5内を流れる測定電流25により発生する磁界の、第1磁気センサ2の感磁軸11に平行な成分Hm1と、の合成磁界を検出する一方、第2磁気センサ3は、図14に示すように、第1磁気センサ2の感磁軸11方向の外部磁界成分Hexのみを検出するため、これらの磁気センサの出力の差分をとることにより第1磁気センサ2の感磁軸11方向の外部磁界成分Hexを除いた、測定電流25による磁界のみを検出することができる。第1磁気センサ2の感磁軸11方向の外部磁界成分Hexの影響を受けることなく測定電流25による磁界のみを検出することができるため、極めて正確な電流量検出器を提供することができる。さらにこの形態も実施の形態10と同様に、第1磁気センサの感磁軸方向の一方に導体が存在するため、外部の電界ノイズを遮蔽する効果が高い。その上、この形態であれば第1磁気センサ及び第2磁気センサを1つの基板の表面及び裏面にそれぞれ配置することで部品点数を減らし、コストを低減することができる。
本願は、2014年3月7日に日本国に出願された特願2014−45588号に基づく優先権を主張する。当該出願(特願2014−45588号)の明細書に記載された内容は、本明細書において引用することにより援用する。
According to the current amount detector 1 according to the eleventh embodiment, when the current flows through the current line at a uniform current density, the first magnetic sensor 2 is sensitive to the first magnetic sensor 2 as shown in FIG. While detecting the combined magnetic field of the external magnetic field component Hex in the direction of the axis 11 and the component Hm1 of the magnetic field generated by the measurement current 25 flowing in the current line 5 and parallel to the magnetosensitive axis 11 of the first magnetic sensor 2, As shown in FIG. 14, the second magnetic sensor 3 detects only the external magnetic field component Hex in the direction of the magnetic sensitive axis 11 of the first magnetic sensor 2, and therefore the first magnetic sensor 3 takes the difference between the outputs of these magnetic sensors. Only the magnetic field generated by the measurement current 25 excluding the external magnetic field component Hex in the direction of the magnetic sensitive axis 11 of the magnetic sensor 2 can be detected. Since only the magnetic field generated by the measurement current 25 can be detected without being affected by the external magnetic field component Hex in the direction of the magnetic sensitive axis 11 of the first magnetic sensor 2, an extremely accurate current amount detector can be provided. Further, this embodiment also has a high effect of shielding external electric field noise since a conductor is present on one side of the first magnetic sensor in the direction of the magnetic sensitive axis as in the tenth embodiment. In addition, with this configuration, the first magnetic sensor and the second magnetic sensor are arranged on the front and back surfaces of one substrate, respectively, so that the number of parts can be reduced and the cost can be reduced.
The present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2014-45588 filed in Japan on March 7, 2014. The contents described in the specification of the application (Japanese Patent Application No. 2014-45588) are incorporated herein by reference.

1 電流量検出器
2 第1磁気センサ
3 第2磁気センサ
4 基板
5 電流線
21 第1電流路
22 第2電流路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Current amount detector 2 1st magnetic sensor 3 2nd magnetic sensor 4 Board | substrate 5 Current line 21 1st current path 22 2nd current path

Claims (11)

測定電流が流れる電流線と、
磁界を検出して電気的に出力する少なくとも2つの磁気センサと、を備え、
前記2つの磁気センサは、それぞれ、磁界に対して電気的な出力が最も高くなる感磁軸と、磁界に対して電気的な出力が無くなる不感磁軸と、を有する磁気抵抗効果素子からなり、
前記2つの磁気センサの感磁軸は互いに平行であり、
前記2つの磁気センサのうち、一方の第1磁気センサは、測定電流により発生する磁界の、感磁軸に対して垂直な成分の磁界強度より、感磁軸に対して平行な成分の磁界強度が大きくなるような位置に配置され、
前記2つの磁気センサのうち、他方の第2磁気センサは、その感磁軸が、測定電流により発生する磁界に対して垂直であり、その不感磁軸が、測定電流により発生する磁界に対して平行になる位置に配置され、
前記第1磁気センサの出力と前記第2磁気センサの出力との差分により、測定電流の電流量を検出する電流量検出器であって、
前記電流線は、2つに分岐され合流する第1電流路及び第2電流路を有し、
前記第1電流路若しくは前記第2電流路の比抵抗は、分岐される前の電流線若しくは合流した後の電流線の比抵抗より大きく、且つ
前記第1電流路若しくは前記第2電流路の温度係数は、分岐される前の電流線若しくは合流した後の電流線の温度係数と略同一であることを特徴とする電流量検出器。
A current line through which the measurement current flows;
And at least two magnetic sensors for detecting and electrically outputting a magnetic field,
Each of the two magnetic sensors comprises a magnetoresistive effect element having a magnetosensitive axis where the electrical output is highest with respect to the magnetic field and a dead magnetic axis where there is no electrical output with respect to the magnetic field,
The magnetic sensitive axes of the two magnetic sensors are parallel to each other,
Of the two magnetic sensors, one of the first magnetic sensors has a magnetic field strength of a component parallel to the magnetic sensing axis, rather than a magnetic field strength of a component perpendicular to the magnetic sensing axis of the magnetic field generated by the measurement current. Is placed at a position where the
Of the two magnetic sensors, the other second magnetic sensor has a magnetosensitive axis perpendicular to the magnetic field generated by the measurement current, and the dead magnetic axis has a magnetic field generated by the measurement current. Placed in parallel,
A current amount detector for detecting a current amount of a measurement current based on a difference between an output of the first magnetic sensor and an output of the second magnetic sensor ;
The current line has a first current path and a second current path that are branched and merged into two,
The specific resistance of the first current path or the second current path is larger than the specific resistance of the current line before branching or the current line after joining, and
The temperature coefficient of the first current path or the second current path is substantially the same as the temperature coefficient of the current line before branching or the current line after merging .
前記第2磁気センサは、前記電流線を上面視した場合に前記電流線の外側に配置され、前記第1磁気センサは、前記電流線を上面視した場合に前記電流線と重なる位置に配置されていることを特徴とする請求項1記載の電流量検出器。   The second magnetic sensor is disposed outside the current line when the current line is viewed from above, and the first magnetic sensor is disposed at a position overlapping the current line when the current line is viewed from above. The current amount detector according to claim 1, wherein: 前記第1磁気センサは、前記電流線を上面視した場合に前記電流線の外側に配置され、前記第2磁気センサは、前記電流線を上面視した場合に前記電流線と重なる位置に配置されていることを特徴とする請求項1記載の電流量検出器。   The first magnetic sensor is disposed outside the current line when the current line is viewed from above, and the second magnetic sensor is disposed at a position overlapping the current line when the current line is viewed from above. The current amount detector according to claim 1, wherein: 前記第2磁気センサは、前記電流線を上面視した場合に前記電流線の外側の位置であって、その不感磁軸が、前記第1電流路又は前記第2電流路を流れる測定電流により発生する磁界に対して平行となる位置に配置されており、
前記第1磁気センサは、前記電流線を上面視した場合に前記第1電流路及び前記第2電流路のいずれか一方と重なる位置であって、前記第1電流路又は前記第2電流路を流れる測定電流により発生する磁界の、感磁軸に垂直な成分の磁界強度より、感磁軸に平行な成分の磁界強度が大きくなる位置に配置されていることを特徴とする請求項1記載の電流量検出器。
The second magnetic sensor is a position outside the current line when the current line is viewed from above, and the dead magnetic axis is generated by a measurement current flowing through the first current path or the second current path. It is arranged at a position parallel to the magnetic field to be
The first magnetic sensor is a position that overlaps one of the first current path and the second current path when the current line is viewed from the top, and the first magnetic sensor passes through the first current path or the second current path. 2. The magnetic field generated by the flowing measurement current is disposed at a position where the magnetic field strength of the component parallel to the magnetic sensitive axis is larger than the magnetic field strength of the component perpendicular to the magnetic sensitive axis. Current detector.
前記第2磁気センサは、前記第1電流路と前記第2電流路との間であって、その不感磁軸が、前記第1電流路又は前記第2電流路を流れる測定電流により発生する磁界に対して平行となる位置に配置されており、
前記第1磁気センサは、前記電流線を上面視した場合に前記第1電流路及び前記第2電流路のいずれか一方と重なる位置であって、前記第1電流路又は前記第2電流路を流れる測定電流により発生する磁界の、感磁軸に垂直な成分の磁界強度より、感磁軸に平行な成分の磁界強度が大きくなる位置に配置されていることを特徴とする請求項1記載の電流量検出器。
The second magnetic sensor is a magnetic field generated by a measurement current flowing between the first current path and the second current path, the dead magnetic axis of which is between the first current path and the second current path. It is arranged at a position parallel to
The first magnetic sensor is a position that overlaps one of the first current path and the second current path when the current line is viewed from the top, and the first magnetic sensor passes through the first current path or the second current path. 2. The magnetic field generated by the flowing measurement current is disposed at a position where the magnetic field strength of the component parallel to the magnetic sensitive axis is larger than the magnetic field strength of the component perpendicular to the magnetic sensitive axis. Current detector.
前記第1磁気センサは、前記第1電流路と前記第2電流路との間であって、前記第1電流路及び前記第2電流路を流れる測定電流により発生する磁界の、感磁軸に垂直な成分の磁界強度より、感磁軸に平行な成分の磁界強度が大きくなる位置に配置されており、
前記第2磁気センサは、前記電流線を上面視した場合に前記第1電流路及び前記第2電流路のいずれか一方と重なる位置であって、その不感磁軸が、前記第1電流路又は前記第2電流路を流れる測定電流により発生する磁界に対して平行となる位置に配置されていることを特徴とする請求項1記載の電流量検出器。
The first magnetic sensor is located between the first current path and the second current path, and serves as a magnetosensitive axis of a magnetic field generated by a measurement current flowing through the first current path and the second current path. It is arranged at a position where the magnetic field strength of the component parallel to the magnetic sensitive axis is larger than the magnetic field strength of the vertical component,
The second magnetic sensor is a position that overlaps one of the first current path and the second current path when the current line is viewed from above, and the insensitive magnetic axis is the first current path or The current amount detector according to claim 1, wherein the current amount detector is disposed at a position parallel to a magnetic field generated by a measurement current flowing through the second current path.
前記電流線は、測定電流の流れる方向に対して垂直な断面が、長辺と短辺とからなる略矩形形状を有し、
前記第2磁気センサの感磁軸は、前記電流線の短辺の中心に位置し、
前記第1磁気センサの感磁軸は、前記電流線の長辺の中心に位置することを特徴とする請求項1、2、4、5のいずれか一つに記載の電流量検出器。
The current line has a substantially rectangular shape in which a cross section perpendicular to the direction in which the measurement current flows has a long side and a short side,
The magnetosensitive axis of the second magnetic sensor is located at the center of the short side of the current line,
Magnetosensitive axis of the first magnetic sensor, the current amount detector according to any one of claims 1, 2, 4, 5, characterized in that located in the center of the long side of the current line.
前記電流線は、測定電流の流れる方向に対して垂直な断面が、長辺と短辺とからなる略矩形形状を有し、
前記第1磁気センサの感磁軸は、前記電流線の短辺の中心に位置し、
前記第2磁気センサの感磁軸は、前記電流線の長辺の中心に位置することを特徴とする請求項3又は6に記載の電流量検出器。
The current line has a substantially rectangular shape in which a cross section perpendicular to the direction in which the measurement current flows has a long side and a short side,
The magnetosensitive axis of the first magnetic sensor is located at the center of the short side of the current line,
The current amount detector according to claim 3 or 6, wherein a magnetic sensitive axis of the second magnetic sensor is located at a center of a long side of the current line.
前記電流線は、測定電流が流れる方向に対して垂直な断面において、両端が同方向に略垂直に屈曲した断面凹形状を有することを特徴とする請求項1記載の電流量検出器。   2. The current amount detector according to claim 1, wherein the current line has a concave cross section in which both ends are bent substantially perpendicular to the same direction in a cross section perpendicular to the direction in which the measurement current flows. 前記第1磁気センサ及び前記第2磁気センサは、一の基板の表面及び裏面にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の電流量検出器。 The first magnetic sensor and the second magnetic sensor, the current amount detector according to any one of claims 1 to 9, characterized in that it is arranged on the front surface and the back surface of one substrate. 主電流路と、前記主電流路から分岐され前記主電流路と合流する迂回電流路と、を有する電流線と、当該迂回電流路に設けられた請求項1〜10のいずれかに記載の電流量検出器と、を有してなることを特徴とする電流量検出器付き電流線。 A main current path, a bypass current path is branched from said main current path merges with the main current path, a current line with a current according to any one of claims 1 to 10 provided in the bypass current path A current line with a current amount detector.
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