JP6897063B2

JP6897063B2 - 電流センサ

Info

Publication number: JP6897063B2
Application number: JP2016216463A
Authority: JP
Inventors: 二口　尚樹; 尚樹二口; 健奥山
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Hitachi Metals Ltd
Priority date: 2016-11-04
Filing date: 2016-11-04
Publication date: 2021-06-30
Anticipated expiration: 2036-11-04
Also published as: JP2018072299A; US10416200B2; US20180143226A1; DE102017125804A1

Description

本発明は、電流センサ、特に磁気抵抗効果素子を用いて電流を検出する電流センサに関する。

従来、被測定電流が流れるバスバと、バスバに流れる電流により生じる磁界を検出する２つのＧＭＲ（Giant Magneto Resistive）素子等の磁気検知素子を有する電流センサが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の電流センサにおいては、印加される磁界の強度が異なる位置に２つの磁気検知素子が設置されており、２つの磁気検知素子の出力差から被測定電流の大きさを検出するため、２つの磁気検知素子の感磁軸方向の外部磁場の影響を打ち消すことができる。

また、従来、磁気抵抗効果素子及び被測定電流が流れる導体が磁気シールドに覆われた電流センサが知られている（例えば、特許文献２参照）。

特許文献２に記載の電流センサにおいては、磁気シールドにより、磁気シールドの内部と外部とを磁気的に遮断することができる。

国際公開第２０１６／０５６１３５号特許第５４８２７３６号公報

電流センサの磁気検知素子にＧＭＲ素子等の磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）を用いる場合、コアを不要とするメリットがある半面、外乱磁界に対して脆弱になるという問題がある。

特許文献１の電流センサによれば、２つの磁気検知素子の出力差をとることで感磁軸方向の外部磁場の影響を打ち消すことができるものの、感磁軸方向に直交する感度影響軸方向の外乱磁界の影響を抑えることはできない。感度影響軸方向の外乱磁界は磁気検知素子の感度を変化させ、出力に影響を与える。

このため、特許文献１の電流センサにおいても、外乱磁界を防ぐため、特許文献２の電流センサに用いられているような磁気シールドが必須である。しかしながら、このような磁気シールドを用いる場合、センサの大型化は避けられない。

本発明は、磁気検知素子の感磁軸方向の外乱磁界のみならず、感度影響軸方向の外乱磁界の影響も抑制することのできる、磁気抵抗効果素子を用いた電流センサを提供することを目的とする。

本発明の一態様は、上記目的を達成するため、被測定電流を流すためのバスバと、磁気抵抗効果素子から構成される第１の感磁部を有する第１の磁気検知素子と、磁気抵抗効果素子から構成される第２の感磁部を有する第２の磁気検知素子と、を有し、前記被測定電流により生じる磁界の前記第１の感磁部により検知される強度と前記第２の感磁部により検知される強度が異なり、前記第１の感磁部に第１のバイアス磁界が印加され、前記第２の感磁部に第１のバイアス磁界と逆方向の第２のバイアス磁界が印加される、電流センサを提供する。

本発明によれば、磁気検知素子の感磁軸方向の外乱磁界のみならず、感度影響軸方向の外乱磁界の影響も抑制することのできる、磁気抵抗効果素子を用いた電流センサを提供することができる。

図１は、実施の形態に係る電流センサの構成を概略的に示す斜視図である。図２は、図１の線分Ａ−Ａに沿って垂直方向に切断された電流センサの切断面を矢印の方向に見た垂直断面図である。図３は、図２のＢ、Ｂ’を通る、バスバの厚さ方向の直線上の位置と、バスバを流れる電流により発生する磁界の強度との関係を模式的に表すグラフである。図４は、第１の感磁部及び第２の感磁部の構成を概略的に示す図である。図５（ａ）は、磁気抵抗効果素子の固定層の磁化方向とバイアス磁界の方向が図４に示される関係にある場合の、規格化電流に対する第１の感磁部の出力電圧、第２の感磁部の出力電圧、及びこれらの差動値である差動出力電圧の変化を示すグラフである。図５（ｂ）は、第１の感磁部及び第２の感磁部の感磁軸方向の外乱磁界が印加された場合の、規格化電流に対する第１の感磁部の出力電圧、第２の感磁部の出力電圧、及びこれらの差動値である差動出力電圧の変化を示すグラフである。図６（ａ）は、第１の感磁部及び第２の感磁部の感度影響軸方向の外乱磁界が印加された場合の、規格化電流に対する第１の感磁部の出力電圧、第２の感磁部の出力電圧、及びこれらの差動値である差動出力電圧の変化を示すグラフである。図６（ｂ）は、第１の感磁部と第２の感磁部の位置がバスバの厚さ方向にずれた場合の、規格化電流に対する第１の感磁部の出力電圧、第２の感磁部の出力電圧、及びこれらの差動値である差動出力電圧の変化を示すグラフである。図７（ａ）〜（ｃ）は、簡易的な磁気シールドを有する場合の電流センサの垂直断面図である。

［実施の形態］
（電流センサの構成）
図１は、実施の形態に係る電流センサ１の構成を概略的に示す斜視図である。図２は、図１の線分Ａ−Ａに沿って垂直方向に切断された電流センサ１の切断面を矢印の方向に見た垂直断面図である。

電流センサ１は、被測定電流が流れるバスバ１０と、バスバ１０に流れる電流により生じる磁界を検知する第１の磁気検知素子２０及び第２の磁気検知素子２３と、第１の磁気検知素子２０にバイアス磁界を印加する第１のバイアス磁界発生源２６と、第２の磁気検知素子２３にバイアス磁界を印加する第２のバイアス磁界発生源２７と、を有する。

第１の磁気検知素子２０、第２の磁気検知素子２３は、ＧＭＲ素子等の磁気抵抗効果素子から構成される第１の感磁部２１、第２の感磁部２４をそれぞれ有する。バスバ１０に流れる電流によって生じる磁界の第１の感磁部２１に検知される強度と第２の感磁部２４に検知される強度は異なり、第１の感磁部２１の出力電圧Ｖ_ｏｕｔ１と第２の感磁部２４の出力電圧Ｖ_ｏｕｔ２は異なる。

電流センサ１は、第１の感磁部２１の出力電圧Ｖ_ｏｕｔ１と第２の感磁部２４の出力電圧Ｖ_ｏｕｔ２の差動値である差動出力電圧から、バスバ１０に流れる電流値を計測する。第１の感磁部２１と第２の感磁部２４は、出力電圧Ｖ_ｏｕｔ１と出力電圧Ｖ_ｏｕｔ２の差動をとり、差動出力電圧を出力するための図示しない差動出力部に接続される。

バスバ１０は、穴１１を有する平板状の穴開きバスバである。図１は、バスバ１０の穴１１の周辺部分を示している。第１の磁気検知素子２０及び第２の磁気検知素子２３は、バスバ１０の穴１１の内側に設置される。バスバ１０の厚さは、例えば、１〜３ｍｍである。

本実施の形態では、バスバ１０、第１の磁気検知素子２０、及び第２の磁気検知素子２３は、ともに基板１２上に設置される。

第１のバイアス磁界発生源２６及び第２のバイアス磁界発生源２７としては、例えば、バイアス磁界用の磁石やバイアスコイルが用いられる。バイアスコイルとは、電流を通電することによってバイアス磁界を発生させることができるコイルである。

図２の矢印付きの点線３０は、バスバ１０を流れる電流により発生する、バスバ１０の周りの磁界（以下、被測定磁界と呼ぶ）を模式的に表す。図２に示される例では、奥から手前に向けて紙面に垂直に電流が流れ、バスバ１０の周りに反時計回りの方向に被測定磁界が生じている。

図３は、図２の点Ｂ、Ｂ’を通る、バスバ１０の厚さ方向の直線上の位置と、バスバ１０を流れる電流により発生する磁界の強度との関係を模式的に表すグラフである。図３の縦軸の原点は、バスバ１０の厚さ方向の中心である。図３に示されるように、バスバ１０の厚さ方向の中心に近いほど被測定磁界が弱く、そこからバスバ１０の厚さ方向に離れるにつれて、所定の距離まで直線的に磁界強度が大きくなる。

このような直線的に磁界強度が増減する厚さ方向の範囲内に第１の感磁部２１及び第２の感磁部２４を設置することにより、バスバ１０の厚さ方向に位置がずれてもこれらの出力電圧の差動値がほとんど変化しなくなる。

一般的に、穴開きバスバを流れる被測定電流によって生じる磁界の強度は、バスバの厚さ方向に沿って大きく変化するため、通常の電流センサでは感磁部の少しの位置ずれでも出力が大きく変化してしまうという問題がある。

本実施の形態に係る電流センサ１によれば、直線的に磁界強度が増減する厚さ方向の範囲内に第１の感磁部２１及び第２の感磁部２４を設置し、それらの出力電圧の差動をとることにより、第１の感磁部２１及び第２の感磁部２４の位置ずれによる電流センサ１の出力への影響を緩和することができる。

電流センサ１においては、第１の感磁部２１の出力電圧Ｖ_ｏｕｔ１と、第２の感磁部２４の出力電圧Ｖ_ｏｕｔ２の差動をとることにより、外乱磁界の第１の感磁部２１及び第２の感磁部２４の感磁軸方向の成分を打ち消すことができる。この外乱磁界の感磁軸方向の成分をより効果的に打ち消すために、第１の感磁部２１と第２の感磁部２４の感度が同じであることが好ましい。ここで、第１の感磁部２１及び第２の感磁部２４の感磁軸方向とは、その方向の磁界が印加されたときに出力電圧の絶対値が増加する方向をいう。

第１の感磁部２１及び第２の感磁部２４を構成する磁気抵抗効果素子は、磁化方向が外部磁界の方向に応じて変化する自由層と磁化方向が固定された固定層を含む層構造を有する。自由層の磁化方向が固定層の磁化方向と一致するとき、すなわち固定層の磁化方向に磁界が印加されたときに最も抵抗値が小さくなり、自由層の磁化方向が固定層の磁化方向と反対になるとき、すなわち固定層の磁化方向の反対方向に磁界が印加されたときに最も抵抗値が大きくなる。このため、第１の感磁部２１及び第２の感磁部２４の感磁軸方向は、第１の感磁部２１及び第２の感磁部２４を構成する磁気抵抗効果素子固定層の磁化方向に平行である。

また、第１の感磁部２１の出力電圧と、第２の感磁部２４の出力電圧の差動をとることにより得られる差動出力電圧を大きくするために、第１の磁気検知素子２０の出力電圧と第２の磁気検知素子２３の出力電圧がなるべく大きく、かつ被測定磁界の変化に対する増減が逆であることが好ましい。

電流センサ１においては、被測定磁界の方向が図２の紙面に平行であるため、第１の感磁部２１及び第２の感磁部２４の感磁軸方向も図２の紙面に平行であることが好ましい。また、被測定磁界はバスバ１０の主面（最も面積の大きい面）に対してほぼ平行に第１の感磁部２１及び第２の感磁部２４を通り抜けるため、感磁軸方向がバスバ１０の主面に平行になるように第１の感磁部２１及び第２の感磁部２４を設置することが好ましい。

また、第１の感磁部２１と第２の感磁部２４の感磁軸方向が同じであり、かつ、被測定磁界がゼロになる点の下側に第１の感磁部２１が位置し、上側に第２の感磁部２４が位置することが好ましい。これにより、第１の磁気検知素子２０の出力電圧と第２の磁気検知素子２３の出力電圧の被測定磁界の変化に対する増減を逆にすることができる。

図２に一点鎖線で表される面３１は、バスバ１０の主面に平行かつバスバ１０の厚さ方向の中心を通る面であり、この面上では被測定磁界がゼロになる。このため、図２に示されるように、面３１よりも下側に第１の感磁部２１が位置し、上側に第２の感磁部２４が位置することが好ましい。

本実施の形態では、バスバ１０、第１の磁気検知素子２０、及び第２の磁気検知素子２３は、ともに基板１２上に設置され、かつ第１の感磁部２１と第２の感磁部２４が第１の磁気検知素子２０と第２の磁気検知素子２３の上部にそれぞれ設置されている。このため、第１の磁気検知素子２０と第２の磁気検知素子２３の高さを調節することにより、第１の感磁部２１と第２の感磁部２４のバスバ１０の厚さ方向の位置を調節することができる。

なお、被測定磁界がゼロになる点の下側に第１の感磁部２１を設置し、上側に第２の感磁部２４を設置するためには、設置位置のずれを考慮して、第１の感磁部２１と第２の感磁部２４の高さの差（第１の磁気検知素子２０と第２の磁気検知素子２３の段差）が０．５ｍｍ以上であることが好ましい。また、第１の感磁部２１と第２の感磁部２４の被測定磁界がバスバ１０の厚さ方向に対して直線的に変化するようにするために、第１の感磁部２１と第２の感磁部２４の高さの差（第１の磁気検知素子２０と第２の磁気検知素子２３の段差）がバスバ１０の厚さ（例えば２〜３ｍｍ）より小さいことが好ましい。

図４は、第１の感磁部２１及び第２の感磁部２４の構成を概略的に示す図である。第１の感磁部２１は、磁気抵抗効果素子２２ａと磁気抵抗効果素子２２ｂが直列に接続されたハーフブリッジ構造を有する。同様に、第２の感磁部２４は、磁気抵抗効果素子２５ａと磁気抵抗効果素子２５ｂが直列に接続されたハーフブリッジ構造を有する。磁気抵抗効果素子２２ａ、２２ｂ、２５ａ、２５ｂは、典型的には、ＧＭＲ素子である。

第１の感磁部２１の磁気抵抗効果素子２２ａ側に印加される電源電圧をＶ_１、磁気抵抗効果素子２２ｂ側に印加される電源電圧をＶ_２とする。また、第２の感磁部２４の磁気抵抗効果素子２５ａ側に印加される電源電圧をＶ_３、磁気抵抗効果素子２５ｂ側に印加される電源電圧をＶ_４とする。

図４中の矢印Ｍ_１、Ｍ_２、Ｍ_３、Ｍ_４は、それぞれ磁気抵抗効果素子２２ａ、２２ｂ、２５ａ、２５ｂの固定層の磁化方向を示している。また、矢印Ｂ_１、Ｂ_２は、それぞれ第１の感磁部２１に第１のバイアス磁界発生源２６により印加されるバイアス磁界の方向、第２の感磁部２４に第２のバイアス磁界発生源２７により印加されるバイアス磁界の方向を示している。

矢印Ｍ_１、Ｍ_２、Ｍ_３、Ｍ_４、Ｂ_１、Ｂ_２は、固定層の磁化方向Ｍ_１、Ｍ_２、Ｍ_３、Ｍ_４とバイアス磁界Ｂ_１、Ｂ_２の相対的な方向関係を示している。固定層の磁化方向Ｍ_１とＭ_２、Ｍ_３とＭ_４は、互いに逆方向を向いている。なお、第１の感磁部２１の感磁軸方向は固定層の磁化方向Ｍ_１、Ｍ_２に平行であり、第２の感磁部２４の感磁軸方向は固定層の磁化方向Ｍ_３、Ｍ_４に平行である。

バイアス磁界Ｂ_１、Ｂ_２は、磁気抵抗効果素子２２ａ、２２ｂ、２５ａ、２５ｂの感度影響軸方向に印加されている。この感度影響軸方向は、磁気抵抗効果素子の自由層、固定層に平行かつ感磁軸方向に直交する方向であり、この方向にバイアス磁界を印加することにより、磁気抵抗効果素子の感度を調整することができる。第１の感磁部２１の感度影響軸方向は固定層の磁化方向Ｍ_１、Ｍ_２に直交する方向であり、第２の感磁部２４の感度影響軸方向は固定層の磁化方向Ｍ_３、Ｍ_４に直交する方向である。例えば、上述のように、第１の感磁部２１及び第２の感磁部２４の感磁軸方向は図２の紙面に平行かつバスバ１０の主面に平行であることが好ましいが、この場合、第１の感磁部２１及び第２の感磁部２４の感度影響軸方向は図２の紙面に垂直になる。

具体的には、バイアス磁界Ｂ_１が強いほど、磁気抵抗効果素子２２ａ、２２ｂの感度が低下し、同様に、バイアス磁界Ｂ_２が強いほど、磁気抵抗効果素子２５ａ、２５ｂの感度が低下する。

ここで、バイアス磁界Ｂ_１とバイアス磁界Ｂ_２は、互いに逆方向を向いている。これによって、外乱磁界の感度影響軸方向の成分による第１の感磁部２１及び第２の感磁部２４の感度の変化を抑えることができる。

例えば、バイアス磁界Ｂ_１の方向の外乱磁界が第１の感磁部２１及び第２の感磁部２４に印加された場合、バイアス磁界Ｂ_１が強められ、第１の感磁部２１の感度が低下する。一方、バイアス磁界Ｂ_２はバイアス磁界Ｂ_１の逆方向を向いているためにこの外乱磁界により弱められ、第２の感磁部２４の感度は上昇する。このため、第１の感磁部２１の出力電圧と第２の感磁部２４の出力電圧の差動値である差動出力電圧は、外乱磁界が印加されない場合とほとんど変わらなくなる。

なお、バイアス磁界Ｂ_１、Ｂ_２は感度影響軸方向に平行でなくても磁気抵抗効果素子の感度を調整することはできるが、感磁軸方向の磁界を変化させないために、感度影響軸方向に印加されることが好ましい。

また、バイアス磁界Ｂ_１とバイアス磁界Ｂ_２が互いに逆方向を向くことにより、外乱磁界の感度影響軸方向の成分による第１の感磁部２１及び第２の感磁部２４の感度の変化を抑える効果は、バスバ１０の形態や、バスバ１０と第１の感磁部２１及び第２の感磁部２４との位置関係に依らず、得ることができる。

図５（ａ）は、磁気抵抗効果素子２２ａ、２２ｂ、２５ａ、２５ｂの固定層の磁化方向とバイアス磁界の方向が図４に示される関係にある場合の、規格化電流に対する第１の感磁部２１の出力電圧、第２の感磁部２４の出力電圧、及びこれらの差動値である差動出力電圧の変化を示すグラフである。ここで、規格化電流とは、バスバ１０に流れる被測定電流をある基準電流、例えば計測電流最大値で規格化したものである。

図５（ｂ）は、第１の感磁部２１及び第２の感磁部２４の感磁軸方向の外乱磁界が印加された場合の、規格化電流に対する第１の感磁部２１の出力電圧、第２の感磁部２４の出力電圧、及びこれらの差動値である差動出力電圧の変化を示すグラフである。

図５（ｂ）を図５（ａ）と比較すると、感磁軸方向の外乱磁界の影響により、第１の感磁部２１の出力電圧と第２の感磁部２４の出力電圧が上側にシフトしている。しかしながら、これらのシフト量はほぼ同じであるため、差動出力電圧は感磁軸方向の外乱磁界が印加されない場合とほとんど変わらない。なお、第１の感磁部２１の出力電圧と第２の感磁部２４の出力電圧が下側にシフトする場合も同様に、差動出力電圧は感磁軸方向の外乱磁界が印加されない場合とほとんど変わらない。

図５（ｂ）の「外乱有無出力差」は、感磁軸方向の外乱磁界がある場合とない場合の差動出力電圧の差であり、図５（ｂ）に示される感磁軸方向の外乱磁界が印加された場合の差動出力電圧と図５（ａ）に示される感磁軸方向の外乱磁界が印加されない場合の差動出力電圧との差である。

図５（ｂ）の「外乱有無出力差」は、規格化電流の大きさに依らずほぼゼロであり、感磁軸方向の外乱磁界が差動出力電圧にほとんど影響を与えていないことを示している。

図６（ａ）は、第１の感磁部２１及び第２の感磁部２４の感度影響軸方向の外乱磁界が印加された場合の、規格化電流に対する第１の感磁部２１の出力電圧、第２の感磁部２４の出力電圧、及びこれらの差動値である差動出力電圧の変化を示すグラフである。

図６（ａ）を図５（ａ）と比較すると、感度影響軸方向の外乱磁界の影響により、第１の感磁部２１の出力電圧の曲線の傾きが小さくなり、第２の感磁部２４の出力電圧の曲線の傾きが大きくなっている。しかしながら、これらの傾きの変化量はほぼ同じであるため、差動出力電圧は感磁軸方向の外乱磁界が印加されない場合とほとんど変わらない。なお、第１の感磁部２１の出力電圧の曲線の傾きが大きくなり、第２の感磁部２４の出力電圧の曲線の傾きが小さくなる場合も同様に、差動出力電圧は感磁軸方向の外乱磁界が印加されない場合とほとんど変わらない。

第１の感磁部２１の出力電圧の曲線の傾きの方向と、第２の感磁部２４の出力電圧の曲線の傾きの方向が異なるのは、バイアス磁界Ｂ_１とバイアス磁界Ｂ_２が互いに逆方向を向いているため、感度影響軸方向の外乱磁界による第１の感磁部２１と第２の感磁部２４の感度の増減が逆になることによる。

図６（ａ）の「外乱有無出力差」は、感度影響軸方向の外乱磁界がある場合とない場合の差動出力電圧の差であり、図６（ａ）に示される感磁軸方向の外乱磁界が印加された場合の差動出力電圧と図５（ａ）に示される感度影響軸方向の外乱磁界が印加されない場合の差動出力電圧との差である。

図６（ａ）の「外乱有無出力差」は、規格化電流の大きさに依らずほぼゼロであり、感度影響軸方向の外乱磁界が差動出力電圧にほとんど影響を与えていないことを示している。

図６（ｂ）は、第１の感磁部２１と第２の感磁部２４の位置がバスバ１０の厚さ方向にずれた場合の、規格化電流に対する第１の感磁部２１の出力電圧、第２の感磁部２４の出力電圧、及びこれらの差動値である差動出力電圧の変化を示すグラフである。なお、図６（ｂ）に示される例における第１の感磁部２１と第２の感磁部２４の位置のずれの大きさは、第１の感磁部２１と第２の感磁部２４の高さの差の１０％である。

図６（ｂ）を図５（ａ）と比較すると、バスバ１０の厚さ方向の位置ずれの影響により、第１の感磁部２１の出力電圧の曲線の傾きが小さくなり、第２の感磁部２４の出力電圧の曲線の傾きが大きくなっている。しかしながら、これらの傾きの変化量はほぼ同じであるため、差動出力電圧は感磁軸方向の外乱磁界が印加されない場合とほとんど変わらない。なお、第１の感磁部２１の出力電圧の曲線の傾きが大きくなり、第２の感磁部２４の出力電圧の曲線の傾きが小さくなる場合も同様に、差動出力電圧は感磁軸方向の外乱磁界が印加されない場合とほとんど変わらない。

第１の感磁部２１の出力電圧の曲線の傾きと第２の感磁部２４の出力電圧の曲線の傾きの変化量がほぼ同じなのは、図３に示されるような、直線的に磁界強度が大きくなるバスバ１０の厚さ方向の範囲内に第１の感磁部２１及び第２の感磁部２４が設置されているためである。

図６（ｂ）の「位置ずれ有無出力差」は、第１の感磁部２１と第２の感磁部２４の位置ずれがある場合とない場合の差動出力電圧の差であり、図６（ｂ）に示される位置ずれがある場合の差動出力電圧と図５（ａ）に示される位置ずれがない場合の差動出力電圧との差である。

図６（ｂ）の「位置ずれ有無出力差」は、規格化電流の大きさに依らずほぼゼロであり、バスバ１０の厚さ方向の位置ずれが差動出力電圧にほとんど影響を与えていないことを示している。

上述のように、電流センサ１においては、その出力に対する外乱磁界の感磁軸方向の成分と感度影響軸方向の成分の影響を抑えることができる。また、磁気抵抗効果素子は、元来、自由層、固定層に垂直な方向（感磁軸と感度影響軸に垂直な方向）の外乱磁界の影響を受けない。したがって、電流センサ１はあらゆる方向の外乱磁界の影響を受けにくい。

電流センサ１は、あらゆる方向の外乱磁界の影響を受けにくいため、従来外乱磁界を防ぐために用いられている磁気シールドを省略、又は簡素化することができる。

図７（ａ）〜（ｃ）は、簡易的な磁気シールドを有する場合の電流センサ１の垂直断面図である。

図７（ａ）に示される例では、電流センサ１は、バスバ１０全体の両面を覆う２枚の平板状の磁気シールド４０ａ、４０ｂを有する。バスバ１０の厚さ方向の磁界分布を対称にするために、面３１と磁気シールド４０ａとの距離と、面３１と磁気シールド４０ｂとの距離は等しいことが好ましい。バスバ１０の厚さ方向の磁界分布を対称にすることにより、磁界の位置に対する傾きが一定になるため、バスバ１０の厚さ方向のずれの影響を最小にすることができる。

図７（ｂ）に示される例では、電流センサ１は、バスバ１０の穴１１のバスバ１０の厚さ方向の投影領域３２の内側に、第１の磁気検知素子２０及び第２の磁気検知素子２３の上下を覆う２枚の平板状の小型の磁気シールド４１ａ、４１ｂを有する。投影領域３２内では磁界が弱められるため、磁気シールドの磁気飽和が生じにくく、シールド効果の低減を抑えることができる。なお、第１のバイアス磁界発生源２６及び第２のバイアス磁界発生源２７は、それぞれ第１の感磁部２１及び第２の感磁部２４にバイアス磁界を効率的に印加するために、磁気シールド４１ａ、４１ｂで挟まれた内部に設置される。

図７（ｃ）に示される例では、電流センサ１は、図７（ｂ）に示される磁気シールド４１ａ、４１ｂのうちの、第１の磁気検知素子２０及び第２の磁気検知素子２３の下側をカバーする磁気シールド４１ｂのみを有する。このように上下非対称に磁気シールドを配置することにより、磁界がゼロとなる点の位置が面３１からずれる。

図７（ｃ）に示される例では、下側にのみ磁気シールドを設置しているため、点線３３で表される磁界がゼロとなる点の位置が、面３１から下側にシフトする。これによって、例えば、第２の感磁部２４の上面の位置を面３１に合わせることにより、磁界がゼロとなる点よりも第１の感磁部２１の位置を下側に、第２の感磁部２４の位置を上側にすることができる。

すなわち、第１の磁気検知素子２０の出力電圧と第２の磁気検知素子２３の出力電圧の被測定磁界の変化に対する増減を逆にするための第１の磁気検知素子２０と第２の磁気検知素子２３の実装が容易になる。

（実施の形態の効果）
上記実施の形態に係る電流センサよれば、２つの磁気検知素子の感磁部に逆方向のバイアス磁界を印加し、それらの出力電圧の差動をとることにより、感磁軸方向の外乱磁界のみならず、感度影響軸方向の外乱磁界の影響も抑制することができる。また、そのため、外乱磁界を防ぐための磁気シールドを省略、又は簡素化することができる。

（実施の形態のまとめ）
次に、前述の実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号等は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。

［１］被測定電流を流すためのバスバ（１０）と、磁気抵抗効果素子（２２ａ、２２ｂ）から構成される第１の感磁部（２１）を有する第１の磁気検知素子（２０）と、磁気抵抗効果素子（２５ａ、２５ｂ）から構成される第２の感磁部（２４）を有する第２の磁気検知素子（２３）と、を有し、前記被測定電流により生じる磁界の第１の感磁部（２１）により検知される強度と第２の感磁部（２４）により検知される強度が異なり、第１の感磁部（２１）に第１のバイアス磁界（Ｂ_１）が印加され、第２の感磁部（２４）に第１のバイアス磁界（Ｂ_１）と逆方向の第２のバイアス磁界（Ｂ_２）が印加される、電流センサ（１）。

［２］第１のバイアス磁界（Ｂ_１）と第２のバイアス磁界（Ｂ_２）が、第１の感磁部（２１）の感度影響軸方向と第２の感磁部（２４）の感度影響軸方向に平行である、前記［１］に記載の電流センサ（１）。

［３］バスバ（１０）が、穴（１１）を有する平板状のバスバであり、第１の磁気検知素子（２０）と第２の磁気検知素子（２３）がバスバ（１０）の穴（１１）の内側に設置され、第１の感磁部（２１）と第２の感磁部（２４）のバスバ（１０）の厚さ方向の位置が異なる、前記［１］又は［２］に記載の電流センサ（１）。

［４］第１の感磁部（２１）と第２の感磁部（２４）の感磁軸方向が同じであり、前記被測定電流により発生する磁界の、第１の感磁部（２１）に検知される方向と第２の感磁部（２４）に検知される方向が逆である、前記［３］に記載の電流センサ（１）。

［５］前記被測定電流により発生する磁界の強度が直線的に増減する、バスバ（１０）の厚さ方向の範囲内に第１の感磁部（２１）及び第２の感磁部（２４）が位置する、前記［３］又は［４］に記載の電流センサ（１）。

［６］バスバ（１０）の全体の両面を覆う２枚の平板状の磁気シールド（４０ａ、４０ｂ）を有する、前記［３］乃至［５］のいずれか１項に記載の電流センサ（１）。

［７］バスバ（１０）の穴（１１）のバスバ（１０）の厚さ方向の投影領域の内側に、第１の磁気検知素子（２０）及び第２の磁気検知素子（２３）の上下を覆う２枚の平板状の磁気シールド（４１ａ、４１ｂ）を有する、前記［３］乃至［５］のいずれか１項に記載の電流センサ（１）。

［８］バスバ（１０）の穴（１１）のバスバ（１０）の厚さ方向の投影領域の内側に、第１の磁気検知素子（２０）及び第２の磁気検知素子（２３）の下側を覆う平板状の磁気シールド（４１ｂ）を有する、前記［３］乃至［５］のいずれか１項に記載の電流センサ（１）。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。例えば、上記実施の形態に係る電流センサを複数並べて用いてもよい。

また、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

１…電流センサ
１０…バスバ
１１…穴
２０…第１の磁気検知素子
２１…第１の感磁部
２２ａ、２２ｂ、２５ａ、２５ｂ…磁気抵抗効果素子
２３…第２の磁気検知素子
２４…第２の感磁部
４０ａ、４０ｂ、４１ａ、４１ｂ…磁気シールド

Claims

被測定電流を流すためのバスバと、
磁気抵抗効果素子から構成される第１の感磁部を有する第１の磁気検知素子と、
磁気抵抗効果素子から構成される第２の感磁部を有する第２の磁気検知素子と、
を有し、
前記被測定電流により生じる磁界の前記第１の感磁部により検知される強度と前記第２の感磁部により検知される強度が異なり、
前記第１の感磁部に第１のバイアス磁界が印加され、
前記第２の感磁部に第１のバイアス磁界と逆方向の第２のバイアス磁界が印加される、
電流センサであって、
前記バスバが、穴を有する平板状のバスバであり、
前記第１の磁気検知素子と前記第２の磁気検知素子が前記バスバの前記穴の内側に設置され、
前記バスバの前記穴の前記バスバの厚さ方向の投影領域の内側に、前記第１の磁気検知素子及び前記第２の磁気検知素子の下側を覆う平板状の磁気シールドを有し、
前記第２感磁部が前記第１の感磁部よりも前記磁気シールドから遠い側に位置するように、前記第１の感磁部と前記第２の感磁部の前記バスバの厚さ方向の位置が異なって設置され、
前記磁気シールドによって、磁界がゼロになる点の位置を前記バスバの主面に平行かつ前記バスバの厚さ方向の中心を通る面から前記磁気シールド側にシフトさせると共に、前記第２感磁部の上面の位置を前記面に合わせた
電流センサ。
前記第１のバイアス磁界と前記第２のバイアス磁界が、前記第１の感磁部の感度影響軸方向と前記第２の感磁部の感度影響軸方向に平行である、
請求項１に記載の電流センサ。
前記第１の感磁部と前記第２の感磁部の感磁軸方向が同じであり、
前記被測定電流により発生する磁界の、前記第１の感磁部に検知される方向と前記第２の感磁部に検知される方向が逆である、
請求項１に記載の電流センサ。
前記被測定電流により発生する磁界の強度が直線的に増減する、前記バスバの厚さ方向の範囲内に前記第１の感磁部及び前記第２の感磁部が位置する、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電流センサ。