JPWO2012120939A1 - 電流センサ - Google Patents

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Abstract

隣接電流による誘導磁界の影響を低減し、電流測定精度の低下を抑制した電流センサを提供すること。第１の磁気センサ（１２ａ）及び第２の磁気センサ（１２ｂ）は、第１の磁気センサ（１２ａ）の主感度軸方向が電流線（１１）を通流する電流からの誘導磁界の方向を向き、第２の磁気センサ（１２ｂ）の主感度軸方向が電流線（１１）を通流する電流からの誘導磁界の方向と逆の方向を向き、第１の磁気センサ（１２ａ）及び第２の磁気センサ（１２ｂ）のそれぞれの主感度軸方向が同じ方向を向き、第１の磁気センサ（１２ａ）及び第２の磁気センサ（１２ｂ）のそれぞれの副感度軸方向が、電流線（１１）に隣接する隣接電流線（２１）を通流する電流から第１の磁気センサ（１２ａ）及び第２の磁気センサ（１２ｂ）がそれぞれ受ける誘導磁界の副感度軸成分の方向と同じ方向又は逆の方向になるように配置されたことを特徴とする。

Description

本発明は、電流の大きさを測定する電流センサに関する。特に、隣接電流による誘導磁界に起因する測定精度の低下が抑制された電流センサに関する。
電気自動車やハイブリッドカーにおけるモータ駆動技術などの分野では、比較的大きな電流が取り扱われるため、このような用途向けに、大電流を非接触で測定することが可能な電流センサが求められている。そして、このような電流センサとして、被測定電流によって生じる磁界の変化を磁気センサによって検出する方式のものが実用化されている。磁気センサを用いる電流センサは、外乱磁界の影響による測定精度の低下が問題となるため、これを抑制する方式が提案されている。
外乱磁界の影響による測定精度の低下を抑制する方式としては、例えば、被検出電流によって発生する磁界に対してＭＩ（Ｍａｇｎｅｔｏ Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）素子を逆方向に設けることにより外乱磁界の影響を打ち消す方法が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００１−３０５１６３号公報
ところで、上述の電流センサに用いられる磁気センサには、ＭＩ素子の他に、ＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子やホール素子などが用いられ得る。ＧＭＲ素子などを電流センサに用いる場合、特許文献１に記載の技術を適用しても外乱磁界の影響を十分に抑制できないことがある。特に、被測定電流が通流する電流線とは別の電流線が電流センサに隣接して存在する場合、その隣接する電流線を通流する電流の影響により電流測定精度が著しく低下することがある。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、隣接電流による誘導磁界の影響を低減し、電流測定精度の低下を抑制した電流センサを提供することを目的とする。
本発明の電流センサは、被測定電流が通流する電流線の周囲に配置され、前記電流線を通流する電流からの誘導磁界を検出する、主感度軸と直交する方向に副感度軸をそれぞれ有する第１の磁気センサ及び第２の磁気センサを具備し、前記第１の磁気センサ及び前記第２の磁気センサは、前記第１の磁気センサの主感度軸方向が前記電流線を通流する電流からの誘導磁界の方向を向き、前記第２の磁気センサの主感度軸方向が前記電流線を通流する電流からの誘導磁界の方向と逆の方向を向き、前記第１の磁気センサ及び前記第２の磁気センサのそれぞれの主感度軸方向が同じ方向を向き、前記第１の磁気センサ及び前記第２の磁気センサのそれぞれの副感度軸方向が、前記電流線に隣接する隣接電流線を通流する電流から前記第１の磁気センサ及び前記第２の磁気センサがそれぞれ受ける誘導磁界の副感度軸成分の方向と同じ方向又は逆の方向になるように配置されたことを特徴とする。
この構成によれば、隣接電流からの誘導磁界の第１の磁気センサ及び第２の磁気センサの副感度軸への影響が同極性の出力として現れるため、第１の磁気センサの出力と第２の磁気センサの出力との差をとることで、副感度軸方向に現れる隣接電流からの誘導磁界の影響を低減できる。これにより、電流測定精度の低下を抑制することができる。
本発明の電流センサにおいて、前記第１の磁気センサの出力と前記第２の磁気センサの出力との差をとる演算装置を具備しても良い。
本発明の電流センサにおいて、前記第１の磁気センサ及び前記第２の磁気センサは、第１の磁気センサ及び第２の磁気センサのそれぞれの副感度軸方向が共に同じ方向を向くように配置されても良い。
この構成によれば、第１の磁気センサの出力と第２の磁気センサの出力との差をとることで誘導磁界以外の外乱磁界（地磁気など）の影響を低減できるため、電流測定精度の低下をさらに抑制することができる。
本発明の電流センサは、被測定電流が通流する電流線の周囲に配置され、前記電流線を通流する電流による誘導磁界を検出する、主感度軸と直交する方向に副感度軸をそれぞれ有する第１の磁気センサ及び第２の磁気センサを具備し、前記第１の磁気センサ及び前記第２の磁気センサは、前記第１の磁気センサ及び前記第２の磁気センサのそれぞれの主感度軸方向が共に前記電流線を通流する電流からの誘導磁界の方向又は誘導磁界の方向と逆の方向を向き、前記第１の磁気センサ及び前記第２の磁気センサのそれぞれの主感度軸方向が逆の方向を向き、前記第１の磁気センサの副感度軸方向が前記電流線に隣接する隣接電流線を通流する電流からの誘導磁界の前記第１の磁気センサの副感度軸成分の方向と同じになり、前記第２の磁気センサの副感度軸方向が前記隣接電流線を通流する電流からの誘導磁界の前記第２の磁気センサの副感度軸成分の方向と逆になるように配置されたことを特徴とする。
この構成によれば、隣接電流からの誘導磁界の第１の磁気センサ及び第２の磁気センサの副感度軸への影響が逆極性の出力として現れるため、第１の磁気センサの出力と第２の磁気センサの出力との和をとることで、副感度軸方向に現れる隣接電流からの誘導磁界の影響を低減できる。これにより、電流測定精度の低下を抑制することができる。
本発明の電流センサにおいて、前記第１の磁気センサの出力と前記第２の磁気センサの出力との和をとる演算装置を具備しても良い。
本発明の電流センサにおいて、前記第１の磁気センサ及び前記第２の磁気センサは、第１の磁気センサ及び第２の磁気センサのそれぞれの副感度軸方向が互いに逆の方向を向くように配置されても良い。
この構成によれば、第１の磁気センサの出力と第２の磁気センサの出力との和をとることで誘導磁界以外の外乱磁界（地磁気など）の影響を低減できるため、電流測定精度の低下をさらに抑制することができる。
本発明の電流センサにおいて、前記第１の磁気センサ及び前記第２の磁気センサは、前記第１の磁気センサの主感度軸方向が前記隣接電流線の方向又は隣接電流線と逆の方向を向き、前記第２の磁気センサの主感度軸方向が前記隣接電流線の方向又は隣接電流線と逆の方向を向くように配置されても良い。
この構成によれば、隣接電流からの誘導磁界の主感度軸成分が電流測定に影響を与えない程度に小さくなるため、主感度軸方向における隣接電流からの誘導磁界の影響を十分に低減できる。これにより、電流測定精度の低下をさらに抑制することができる。
本発明の電流センサにおいて、前記第１の磁気センサ及び前記第２の磁気センサのそれぞれの主感度軸方向が、前記隣接電流線が延在する方向を向いても良い。
この構成によれば、第１の磁気センサ及び第２の磁気センサのそれぞれの主感度軸方向が隣接電流による誘導磁界の方向と直交することになるため、隣接電流による誘導磁界の影響は主感度軸方向に現れない。これにより、主感度軸方向における隣接電流からの誘導磁界の影響を排除し、電流測定精度の低下をさらに抑制することができる。
本発明の電流センサにおいて、前記第１の磁気センサ及び前記第２の磁気センサは、前記第１の磁気センサ及び前記第２の磁気センサのそれぞれの主感度軸方向が、前記隣接電流線を通流する電流から前記第１の磁気センサ及び前記第２の磁気センサがそれぞれ受ける誘導磁界の主感度軸成分の方向と同じ方向又は逆の方向になるように配置されても良い。
この構成によれば、隣接電流からの誘導磁界の第１の磁気センサ及び第２の磁気センサの主感度軸への影響が同極性の出力として現れるため、第１の磁気センサの出力と第２の磁気センサの出力との差をとることで、主感度軸方向に現れる隣接電流からの誘導磁界を含む外乱磁界の影響を低減できる。これにより、電流測定精度の低下をさらに抑制することができる。
本発明の電流センサにおいて、前記第１の磁気センサ及び前記第２の磁気センサは、前記第１の磁気センサの主感度軸方向が前記隣接電流線を通流する電流からの誘導磁界の前記第１の磁気センサの主副感度軸成分の方向と同じになり、前記第２の磁気センサの主感度軸方向が前記隣接電流線を通流する電流からの誘導磁界の前記第２の磁気センサの主感度軸成分の方向と逆になるように配置されても良い。
この構成によれば、隣接電流からの誘導磁界の第１の磁気センサ及び第２の磁気センサの主感度軸への影響が逆極性の出力として現れるため、第１の磁気センサの出力と第２の磁気センサの出力との和をとることで、主感度軸方向に現れる隣接電流からの誘導磁界を含む外乱磁界の影響を低減できる。これにより、電流測定精度の低下をさらに抑制することができる。
本発明の電流センサにおいて、前記第１の磁気センサ及び前記第２の磁気センサが実装されると共に、前記電流線が延在する方向に対して垂直な一平面内に配置される回路基板を具備しても良い。
本発明の電流センサにおいて、前記第１の磁気センサ及び前記第２の磁気センサは、磁気抵抗効果素子であっても良い。
本発明の電流センサにおいて、前記第１の磁気センサ及び前記第２の磁気センサは、磁気収束板を備えたホール素子であっても良い。
本発明により、外乱磁界の影響を低減し、電流測定精度の低下を抑制した電流センサを提供することができる。
副感度軸方向に現れる隣接電流からの誘導磁界が電流センサの測定精度に与える影響を算出するためのモデル図である。 実施の形態１に係る電流センサの構成例を示す模式図である。 実施の形態１に係る電流センサの回路構成例を示すブロック図である。 実施の形態１に係る電流センサの変形例を示す模式図である。 電流センサの構成例を示す模式図である。 実施の形態２に係る電流センサの構成例を示す模式図である。 実施の形態２に係る電流センサの変形例を示す模式図である。 実施の形態３に係る電流センサの構成例を示す模式図である。 実施の形態３に係る電流センサの変形例を示す模式図である。 実施の形態４に係る電流センサの構成例を示す模式図である。 実施の形態４に係る電流センサの変形例を示す模式図である。 実施の形態５に係るＧＭＲ素子の構造を示す模式図である。
本発明者は、ＧＭＲ素子などを含む磁気センサを用いる電流センサにおいて、隣接電流による誘導磁界の影響を十分に抑制できない要因が、感度軸と直交する方向に感度を有する点にあることを見出した。例えば、ＧＭＲ素子を用いる磁気センサでは、感度軸と直交する方向の感度は、感度軸方向における感度の数十％程度になることもある。このように、感度軸と直交する方向にも感度を有する磁気センサを用いる場合、単純に感度軸の方向（以下、主感度軸方向）を誘導磁界の方向に向けるだけでは、出力の差をとっても隣接電流からの誘導磁界の影響を十分に除去できない。これは、主感度軸方向の制御だけでは、主感度軸方向に直交する方向（以下、副感度軸方向）に現れる隣接電流からの誘導磁界の影響をキャンセルすることができないためである。
ここで、図１を参照して、隣接電流からの誘導磁界が電流センサの測定精度に与える影響について考察する。図１は、副感度軸方向に現れる隣接電流からの誘導磁界が電流センサの測定精度に与える影響を算出するためのモデル図である。図１には、紙面下方から上方に向かって延在する電流線１１の周囲に２つの磁気センサａ、ｂが配置された構成の電流センサが示されている。また、隣接電流線２１が電流センサに近接して配置されている。被測定電流Ｉは紙面下方から上方に向かって電流線１１を通流する。隣接電流Ｉ´は紙面奥側から紙面手前側に向かって隣接電流線２１を通流する。
上記電流センサにおいて、主感度軸方向は紙面に垂直な方向とする。また、磁気センサａの副感度軸方向は紙面上向きであり、磁気センサｂの副感度軸方向は紙面下向きであるとする。以下、副感度軸方向の影響についてのみ考慮する。
隣接電流線２１の中心軸と磁気センサａ、ｂの中心との距離をｒ´とし、隣接電流線２１が無限の長さを有する（すなわち、隣接電流Ｉ´の長さが無限）と仮定すると、磁気センサａ、ｂの位置での隣接電流Ｉ´による磁場Ｈ´は、Ｈ´＝Ｉ´／２πｒ´で表される。副感度軸方向と隣接電流Ｉによる磁場Ｈ´とのなす角度をθとすると、磁場Ｈ´の副感度軸方向成分Ｈ´Ｓは、Ｈ´Ｓ＝Ｈ´ｃｏｓθとなる。電流線１１の中心軸と磁気センサａ、ｂの中心との距離をｒとするとｃｏｓθ＝ｒ／ｒ´であるから、Ｈ´Ｓ＝Ｈ´ｃｏｓθ＝Ｉ´ｒ／２πｒ´２となる。
磁気センサａ、ｂの位置での被測定電流Ｉによる磁場Ｈは同様にＨ＝Ｉ／２πｒであるから、主感度軸の感度に対して副感度軸の感度が１０％とすると、センサ出力における隣接電流Ｉ´の影響Ｘは、Ｘ＝０．１×Ｈ´Ｓ／Ｈ＝０．１×（Ｉ´ｒ／２πｒ´２）／（Ｉ／２πｒ）＝０．１×（Ｉ´／Ｉ）（ｒ／ｒ´）２となる。例えば、被測定電流Ｉが隣接電流Ｉ´と比較して小さい状況を想定し、Ｉ´／Ｉ＝１００程度とする。また、配置上の制約などを想定し、ｒ／ｒ´＝０．１程度とする。この場合、Ｘ＝０．１、つまり、１０％である。通常、電流センサの測定誤差は、５％以下、場合によっては１％以下であることが求められるため、上述したような場合は副感度軸に関する対策が必要になる。
このような知見に基づき、本発明者らは、２つの磁気センサの副感度軸の方向を制御することで、副感度軸方向に現れる外乱磁界、特に隣接電流による誘導磁界の影響をキャンセルするという着想を得た。すなわち、本発明の骨子は、２つの磁気センサの出力を演算（差又は和）することで外乱磁界の影響を除去するタイプの電流センサにおいて、２つの磁気センサのそれぞれの副感度軸方向が、隣接電流線を通流する電流から２つの磁気センサがそれぞれ受ける誘導磁界の副感度軸成分の方向と同じ方向又は逆の方向を向くような構成（差の場合）、又は、２つの磁気センサの内の一方の副感度軸方向が隣接電流線を通流する電流からの誘導磁界の副感度軸成分の方向と同じ方向を向き、２つの磁気センサの内の他方の副感度軸方向が隣接電流線を通流する電流からの誘導磁界の副感度軸成分の方向と逆を向くような構成（和の場合）を採用することで、隣接電流による誘導磁界の影響を低減し、電流測定精度の低下を抑制しようとするものである。以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
（実施の形態１）
図２は、本実施の形態の電流センサ１を示す模式図である。図２Ａは電流センサ１及びその周辺の構成を模式的に示す斜視図であり、図２Ｂは電流センサ１を図２Ａの紙面上方向（上方）から見た平面図である。以下、斜視図においては、紙面左下方向を前、紙面右上方向を後、紙面左方向を左、紙面右方向を右、紙面上方向を上、紙面下方向を下、と呼ぶ。
図２において、電流線１１及び隣接電流線２１に付与された実線の矢印は、これらを通流する電流の向きを示す。つまり、図２において、電流線１１の被測定電流Ｉと隣接電流線２１の隣接電流Ｉ´とは、互いに平行な方向に通流している。また、図２において、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂに付与された長い実線の矢印１４ａ、１４ｂ及び短い実線の矢印１５ａ、１５ｂは、それぞれ、主感度軸の方向及び副感度軸の方向を示す。ここで、「主感度軸」とは、磁気センサの感度が最大となる方向を向いた軸をいい、「副感度軸」とは、主感度軸に直交する方向の内、最も高い感度を有する方向を向いた軸をいう。
図２に示されるように、電流センサ１は、被測定電流Ｉが通流する電流線１１の周囲に配置された第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂを含む。第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂは、電流線１１からの距離が略等しくなるように配置される。電流線１１は所定の方向（図２Ａでは、上下方向）に延在している。電流線１１は、被測定電流Ｉを導くことが可能な構成要素であればどのような態様であっても良い。例えば、電流線１１には、板状の導電部材や、薄膜状の導電部材（導電パターン）など、形状が線状ではないものが含まれる。なお、電流線１１は電流センサ１の構成要素ではないものとして扱う。
電流センサ１は、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂの他、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂが実装され、電流線１１が延在する方向に対して垂直な一平面内に配置される回路基板１３を含む。また、第１の磁気センサ１２ａの出力及び第２の磁気センサ１２ｂの出力を演算する演算装置１６（図３）を含む。
第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂは、磁気検出が可能であり、主感度軸と直交する方向に副感度軸を有する磁気センサであれば特に限定されない。例えば、ＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子やＴＭＲ（Ｔｕｎｎｅｌ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子などの磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサ、磁気収束板を備えたホール素子を用いた磁気センサなどを適用することができる。ホール素子に適用される磁気収束板は軟磁性材料で構成されており、例えば、その端部において、板面（磁気収束板の主面）に平行な方向の磁界は板面に垂直な方向に収束される。このため、磁気収束板の端部において板面に垂直な方向に感度軸を有するホール素子を配置すれば、板面に垂直な方向の磁界に加えて板面に平行な方向の磁界が検出される。つまり、磁気収束板を備えたホール素子は、ホール素子の本来の感度軸（主感度軸）に対して垂直な方向にも感度軸（副感度軸）を持つことがある。このような磁気収束板を備えたホール素子を用いる場合にも、本発明は有用である。
図２に示される電流センサ１において、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂは、電流線１１を通流する被測定電流Ｉからの誘導磁界Ａにより略逆相の出力が得られるように電流線１１の周囲に配置されている。図２では、電流線１１が第１の磁気センサ１２ａと第２の磁気センサ１２ｂとの間に挟み込まれるように、かつ、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂの主感度軸方向（矢印１４ａ、１４ｂ）が、電流線１１が延在する方向に垂直な方向を向くように配置されている。より具体的には、第１の磁気センサ１２ａの主感度軸方向（矢印１４ａ）が電流線１１を通流する被測定電流Ｉからの誘導磁界Ａの方向を向き、第２の磁気センサ１２ｂの主感度軸方向（矢印１４ｂ）が電流線１１を通流する被測定電流Ｉからの誘導磁界Ａの方向と逆の方向を向き、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂのそれぞれの主感度軸方向が同じ方向を向くように配置されている。また、隣接電流線２１を通流する隣接電流Ｉ´からの誘導磁界Ｂとの関係において、第１の磁気センサ１２ａの副感度軸方向（矢印１５ａ（図２Ｂでは紙面上向き））が第１の磁気センサ１２ａの受ける誘導磁界Ｂａの副感度軸成分の方向（図２Ｂでは紙面下向き）と逆になり、第２の磁気センサ１２ｂの副感度軸方向（矢印１５ｂ（図２Ｂでは紙面上向き））が第２の磁気センサ１２ｂの受ける誘導磁界Ｂｂの副感度軸成分の方向（図２Ｂでは紙面下向き）と逆になるように配置されている。すなわち、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂのそれぞれの副感度軸方向（矢印１５ａ、１５ｂ）が、隣接電流Ｉ´から第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂがそれぞれ受ける誘導磁界Ｂの副感度軸成分の方向と逆の方向になるように配置されている。
図２に示される電流センサ１では、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂの一方の主感度軸方向が誘導磁界Ａの方向を向き、他方の主感度軸方向が誘導磁界Ａと逆の方向を向いているため、誘導磁界Ａの影響が、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂの略逆相の出力信号として現れる。また、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂのそれぞれの主感度軸方向が同じ方向を向いているため、第１の磁気センサ１２ａの出力及び第２の磁気センサ１２ｂの出力において外乱磁界の影響が等しく現れる。また、一方の磁気センサの副感度軸方向が誘導磁界Ｂの副感度軸成分の方向と逆であり、他方の磁気センサの副感度軸方向も誘導磁界Ｂの副感度軸成分の方向と逆であるため、第１の磁気センサ１２ａの出力及び第２の磁気センサ１２ｂの出力において隣接電流Ｉ´による誘導磁界Ｂの影響が同極性で現れる。このため、第１の磁気センサ１２ａの出力と第２の磁気センサ１２ｂの出力との差をとることで、誘導磁界Ｂを含む外乱磁界の影響を低減し、電流測定精度の低下を抑制することができる。なお、略逆相の出力信号とは、ノイズ成分などを除いて反転の関係にある出力信号のことをいう。ただし、所望の精度で電流測定を行うことができる程度の関係にあれば良いから、厳密に正負が反転した値となることは要求されない。また、同極性とは、出力の正負が一致していることをいう。
また、図２に示される電流センサ１では、第１の磁気センサ１２ａの主感度軸方向（矢印１４ａ）が隣接電流線２１の方向を向き、第２の磁気センサ１２ｂの主感度軸方向（矢印１４ｂ）が隣接電流線２１の方向を向いている。これにより、誘導磁界Ｂの第１の磁気センサ１２ａの主感度軸成分と第２の磁気センサの主感度軸成分とが電流測定に影響を与えない程度に小さくできる。このため、主感度軸方向における隣接電流Ｉ´からの誘導磁界Ｂの影響を十分に低減し、電流測定精度の低下をさらに抑制することができる。
また、図２に示される電流センサ１では、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂのそれぞれの副感度軸方向（矢印１５ａ、１５ｂ）が共に同じ方向を向くように配置されている。この場合、第１の磁気センサ１２ａの出力と第２の磁気センサ１２ｂの出力との差をとることで誘導磁界Ｂ以外の外乱磁界（地磁気など）の影響を低減できるため、電流測定精度の低下をさらに抑制することができる。
図３は、電流センサ１の回路構成にかかるブロック図である。図３に示されるように、電流センサ１は、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂの出力端子に接続された演算装置１６を有する。ここで、演算装置１６は、第１の磁気センサ１２ａの出力と第２の磁気センサ１２ｂの出力との差を算出する機能を有している。このため、電流線１１に電流が通流して電流線１１の周囲に誘導磁界Ａが発生し、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂから誘導磁界Ａに対応した出力信号が出力されると、出力信号を受けた演算装置１６は、当該２つの出力信号の差を計算して出力することができる。このように２つの出力信号の差をとることで、外乱磁界の影響をキャンセルし、電流の測定精度を高めることができる。なお、演算装置１６の機能は、ハードウェアで実現しても良いし、ソフトウェアで実現しても良い。
図４は、本実施の形態の変形例に係る電流センサ１を示す模式図である。図４Ａは電流センサ１及びその周辺の構成を模式的に示す斜視図であり、図４Ｂは電流センサ１を図４Ａの紙面上方向（上方）から見た平面図である。
図４に示される電流センサ１の基本的な構成は、図２に示される電流センサ１と同様である。すなわち、図４に示される電流センサ１は、第１の磁気センサ１２ａ、第２の磁気センサ１２ｂ、回路基板１３、演算装置などを含む。
図４に示される電流センサ１において、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂは、電流線１１を通流する被測定電流Ｉからの誘導磁界Ａにより略同相の出力が得られるように電流線１１の周囲に配置されている。図４では、電流線１１が第１の磁気センサ１２ａと第２の磁気センサ１２ｂとの間に挟み込まれるように、かつ、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂの主感度軸方向（矢印１４ａ、１４ｂ）が、電流線１１が延在する方向に垂直な方向を向くように配置されている。より具体的には、第１の磁気センサ１２ａの主感度軸方向（矢印１４ａ）が電流線１１を通流する被測定電流Ｉからの誘導磁界Ａの方向を向き、第２の磁気センサ１２ｂの主感度軸方向（矢印１４ｂ）が電流線１１を通流する被測定電流Ｉからの誘導磁界Ａの方向を向き、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂのそれぞれの主感度軸方向が互いに逆の方向を向くように配置されている。また、隣接電流線２１を通流する隣接電流Ｉ´からの誘導磁界Ｂとの関係において、第１の磁気センサ１２ａの副感度軸方向（矢印１５ａ（図４Ｂでは紙面上向き））が第１の磁気センサ１２ａの受ける誘導磁界Ｂａの副感度軸成分の方向（図４Ｂでは紙面下向き）と逆になり、第２の磁気センサ１２ｂの副感度軸方向（矢印１５ｂ（図４Ｂでは紙面下向き））が第２の磁気センサ１２ｂの受ける誘導磁界Ｂｂの副感度軸成分の方向（図４Ｂでは紙面下向き）と同じになるように配置されている。
図４に示される電流センサ１では、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂのそれぞれの主感度軸方向が共に誘導磁界Ａの方向を向いているため、誘導磁界Ａの影響が、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂの略同相の出力信号として現れる。また、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂのそれぞれの主感度軸方向が互いに逆の方向を向いているため、第１の磁気センサ１２ａの出力及び第２の磁気センサ１２ｂの出力において外乱磁界の影響が逆に現れる。また、一方の磁気センサの副感度軸方向が誘導磁界Ｂの副感度軸成分の方向と同じであり、他方の磁気センサの副感度軸方向が誘導磁界Ｂの副感度軸成分の方向と逆であるため、第１の磁気センサ１２ａの出力及び第２の磁気センサ１２ｂの出力において隣接電流Ｉ´による誘導磁界Ｂの影響が逆極性で現れる。このため、第１の磁気センサ１２ａの出力と第２の磁気センサ１２ｂの出力との和をとることで、誘導磁界Ｂを含む外乱磁界の影響を低減し、電流測定精度の低下を抑制することができる。なお、略同相の出力信号とは、ノイズ成分などを除いて同等な出力信号のことをいう。ただし、所望の精度で電流測定を行うことができる程度の関係にあれば良いから、厳密に同じ値となることは要求されない。また、逆極性とは、出力の正負が逆の関係にあることをいう。また、図４に示される電流センサ１において、演算装置１６は、第１の磁気センサ１２ａの出力と第２の磁気センサ１２ｂの出力との和を算出する機能を有する。
また、図４に示される電流センサ１では、第１の磁気センサ１２ａの主感度軸方向（矢印１４ａ）が隣接電流線２１の方向を向き、第２の磁気センサ１２ｂの主感度軸方向（矢印１４ｂ）が隣接電流線２１と逆の方向を向いている。これにより、誘導磁界Ｂの第１の磁気センサ１２ａの主感度軸成分と第２の磁気センサの主感度軸成分とが電流測定に影響を与えない程度に小さくできる。このため、主感度軸方向における隣接電流Ｉ´からの誘導磁界Ｂの影響を十分に低減し、電流測定精度の低下をさらに抑制することができる。
また、図４に示される電流センサ１では、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂのそれぞれの副感度軸方向（矢印１５ａ、１５ｂ）が互いに逆の方向を向くように配置されている。この場合、第１の磁気センサ１２ａの出力と第２の磁気センサ１２ｂの出力との和をとることで誘導磁界Ｂ以外の外乱磁界（地磁気など）の影響を低減できるため、電流測定精度の低下をさらに抑制することができる。
以上のように、本実施の形態に係る電流センサ１は、例えば、図５に示される電流センサ２などと比較して、誘導磁界Ｂの影響を低減し、電流測定精度の低下を抑制することができる。これは、本実施の形態に係る電流センサ１では、副感度軸方向における誘導磁界Ｂの影響を適切にキャンセルできるように第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂが配置されているためである。なお、図５は電流センサ２について示す模式図であり、図５Ａは電流センサ２及びその周辺の構成を模式的に示す斜視図であり、図５Ｂは電流センサ２を図５Ａの紙面上方向（上方）から見た平面図である。また、本実施の形態に係る電流センサ１は誘導磁界Ｂの影響を低減できるため、電流線１１と隣接電流線２１との間隔を狭めることが可能である。このため、電流センサ１を含むシステムの小型化・省スペース化を図ることができる。
なお、図２において、第１の磁気センサ１２ａの主感度軸方向が誘導磁界Ａの方向と逆の方向を向き、第２の磁気センサ１２ｂの主感度軸方向が誘導磁界Ａの方向を向いても良い。また、第１の磁気センサ１２ａの副感度軸方向が第１の磁気センサ１２ａの受ける誘導磁界Ｂａの副感度軸成分の方向と同じであり、第２の磁気センサ１２ｂの副感度軸方向が第２の磁気センサ１２ｂの受ける誘導磁界Ｂｂの副感度軸成分の方向と同じであっても良い。すなわち、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂのそれぞれの副感度軸方向が、隣接電流から第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂがそれぞれ受ける誘導磁界Ｂの副感度軸成分の方向と同じであっても良い。
また、図４において、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂの主感度軸方向が共に誘導磁界Ａの方向と逆の方向を向いても良い。また、第１の磁気センサ１２ａの副感度軸方向が第１の磁気センサ１２ａの受ける誘導磁界Ｂａの副感度軸成分の方向と同じであり、第２の磁気センサ１２ｂの副感度軸方向が第２の磁気センサ１２ｂの受ける誘導磁界Ｂｂの副感度軸成分の方向と逆であっても良い。
その他、本実施の形態は、他の実施の形態に示される構成と適宜組み合わせて実施可能である。
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の電流センサ１の別の構成例について説明する。図６は、本実施の形態の電流センサ１を示す模式図である。図６Ａは電流センサ１及びその周辺の構成を模式的に示す斜視図であり、図６Ｂは電流センサ１を図６Ａの紙面左下方向（前方）から見た平面図である。
図６に示されるように、本実施の形態に係る電流センサ１は、電流線１１の周囲に配置された第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂを含み、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂが配置される回路基板１３を含む。また、電流センサ１は、第１の磁気センサ１２ａの出力及び第２の磁気センサ１２ｂの出力を演算する演算装置を含む。この点において、図６に示される電流センサ１と図２に示される電流センサ１とは共通している。
図６に示される電流センサ１において、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂは、電流線１１を通流する被測定電流Ｉからの誘導磁界Ａにより略逆相の出力が得られるように電流線１１の周囲に配置されている。具体的には、第１の磁気センサ１２ａの主感度軸方向（矢印１４ａ）が電流線１１を通流する被測定電流Ｉからの誘導磁界Ａの方向を向き、第２の磁気センサ１２ｂの主感度軸方向（矢印１４ｂ）が電流線１１を通流する被測定電流Ｉからの誘導磁界Ａの方向と逆の方向を向き、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂのそれぞれの主感度軸方向が同じ方向を向くように配置されている。また、隣接電流線２１を通流する隣接電流Ｉ´からの誘導磁界Ｂとの関係において、第１の磁気センサ１２ａの副感度軸方向（矢印１５ａ（図６Ｂでは紙面上向き））が第１の磁気センサ１２ａの受ける誘導磁界Ｂａの副感度軸成分の方向（図６Ｂでは紙面上向き）と同じになり、第２の磁気センサ１２ｂの副感度軸方向（矢印１５ｂ（図６Ｂでは紙面下向き））が第２の磁気センサ１２ｂの受ける誘導磁界Ｂｂの副感度軸成分の方向（図６Ｂでは紙面下向き）と同じになるように配置されている。すなわち、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂのそれぞれの副感度軸方向（矢印１５ａ、１５ｂ）が、隣接電流Ｉ´から第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂがそれぞれ受ける誘導磁界Ｂの副感度軸成分の方向と同じ方向になるように配置されている。
図６に示される電流センサ１では、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂの一方の主感度軸方向が誘導磁界Ａの方向を向き、他方の主感度軸方向が誘導磁界Ａと逆の方向を向いているため、誘導磁界Ａの影響が、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂの略逆相の出力信号として現れる。また、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂのそれぞれの主感度軸方向が同じ方向を向いているため、第１の磁気センサ１２ａの出力及び第２の磁気センサ１２ｂの出力において外乱磁界の影響が等しく現れる。また、一方の磁気センサの副感度軸方向が誘導磁界Ｂの副感度軸成分の方向と同じであり、他方の磁気センサの副感度軸方向も誘導磁界Ｂの副感度軸成分の方向と同じであるため、第１の磁気センサ１２ａの出力及び第２の磁気センサ１２ｂの出力において隣接電流Ｉ´による誘導磁界Ｂの影響が同極性で現れる。このため、第１の磁気センサ１２ａの出力と第２の磁気センサ１２ｂの出力との差をとることで、誘導磁界Ｂを含む外乱磁界の影響を低減し、電流測定精度の低下を抑制することができる。
また、図６に示される電流センサ１では、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂのそれぞれの主感度軸方向（矢印１４ａ、１４ｂ）が、隣接電流線２１の延在方向を向いている。この場合、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂのそれぞれの主感度軸方向が誘導磁界Ｂの方向と直交することになるため誘導磁界Ｂの影響は主感度軸方向に現れない。これにより、主感度軸方向における隣接電流Ｉ´からの誘導磁界Ｂの影響を排除し、電流測定精度の低下をさらに抑制することができる。
図７は、本実施の形態の変形例に係る電流センサ１を示す模式図である。図７Ａは電流センサ１及びその周辺の構成を模式的に示す斜視図であり、図７Ｂは電流センサ１を図７Ａの紙面左下方向（前方）から見た平面図である。
図７に示される電流センサ１の基本的な構成は、図６に示される電流センサ１と同様である。すなわち、図７に示される電流センサ１は、第１の磁気センサ１２ａ、第２の磁気センサ１２ｂ、回路基板１３、演算装置などを含む。
図７に示される電流センサ１において、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂは、電流線１１を通流する被測定電流Ｉからの誘導磁界Ａにより略同相の出力が得られるように電流線１１の周囲に配置されている。具体的には、第１の磁気センサ１２ａの主感度軸方向（矢印１４ａ）が電流線１１を通流する被測定電流Ｉからの誘導磁界Ａの方向を向き、第２の磁気センサ１２ｂの主感度軸方向（矢印１４ｂ）が電流線１１を通流する被測定電流Ｉからの誘導磁界Ａの方向を向き、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂのそれぞれの主感度軸方向が互いに逆の方向を向くように配置されている。また、隣接電流線２１を通流する隣接電流Ｉ´からの誘導磁界Ｂとの関係において、第１の磁気センサ１２ａの副感度軸方向（矢印１５ａ（図７Ｂでは紙面上向き））が第１の磁気センサ１２ａの受ける誘導磁界Ｂａの副感度軸成分の方向（図７Ｂでは紙面上向き）と同じになり、第２の磁気センサ１２ｂの副感度軸方向（矢印１５ｂ（図７Ｂでは紙面上向き））が第２の磁気センサ１２ｂの受ける誘導磁界Ｂｂの副感度軸成分の方向（図７Ｂでは紙面下向き）と逆になるように配置されている。
図７に示される電流センサ１では、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂのそれぞれの主感度軸方向が共に誘導磁界Ａの方向を向いているため、誘導磁界Ａの影響が、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂの略同相の出力信号として現れる。また、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂのそれぞれの主感度軸方向が互いに逆の方向を向いているため、第１の磁気センサ１２ａの出力及び第２の磁気センサ１２ｂの出力において外乱磁界の影響が逆に現れる。また、一方の磁気センサの副感度軸方向が誘導磁界Ｂの副感度軸成分の方向と同じであり、他方の磁気センサの副感度軸方向が誘導磁界Ｂの副感度軸成分の方向と逆であるため、第１の磁気センサ１２ａの出力及び第２の磁気センサ１２ｂの出力において隣接電流Ｉ´による誘導磁界Ｂの影響が逆極性で現れる。このため、第１の磁気センサ１２ａの出力と第２の磁気センサ１２ｂの出力との和をとることで、誘導磁界Ｂを含む外乱磁界の影響を低減し、電流測定精度の低下を抑制することができる。ここで、図７に示される電流センサ１において、演算装置１６は、第１の磁気センサ１２ａの出力と第２の磁気センサ１２ｂの出力との和を算出する機能を有する。
また、図７に示される電流センサ１では、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂのそれぞれの主感度軸方向（矢印１４ａ、１４ｂ）が、隣接電流線２１の延在方向を向いている。この場合、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂのそれぞれの主感度軸方向が誘導磁界Ｂの方向と直交することになるため誘導磁界Ｂの影響は主感度軸方向に現れない。これにより、主感度軸方向における隣接電流Ｉ´からの誘導磁界Ｂの影響を排除し、電流測定精度の低下をさらに抑制することができる。
以上のように、本実施の形態に係る電流センサ１は、誘導磁界Ｂの影響を低減し、電流測定精度の低下を抑制することができる。これは、本実施の形態に係る電流センサ１では、副感度軸方向における誘導磁界Ｂの影響を適切にキャンセルできるように第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂが配置されているためである。また、本実施の形態に係る電流センサ１は誘導磁界Ｂの影響を低減できるため、電流線１１と隣接電流線２１との間隔を狭めることが可能である。このため、電流センサ１を含むシステムの小型化・省スペース化を図ることができる。
なお、図６において、第１の磁気センサ１２ａの主感度軸方向が誘導磁界Ａの方向と逆の方向を向き、第２の磁気センサ１２ｂの主感度軸方向が誘導磁界Ａの方向を向いても良い。また、第１の磁気センサ１２ａの副感度軸方向が第１の磁気センサ１２ａの受ける誘導磁界Ｂａの副感度軸成分の方向と逆であり、第２の磁気センサ１２ｂの副感度軸方向が第２の磁気センサ１２ｂの受ける誘導磁界Ｂｂの副感度軸成分の方向と逆であっても良い。すなわち、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂのそれぞれの副感度軸方向が、隣接電流Ｉ´から第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂがそれぞれ受ける誘導磁界Ｂの副感度軸成分の方向と逆であっても良い。
また、図７において、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂの主感度軸方向が共に誘導磁界Ａの方向と逆の方向を向いていても良い。また、第１の磁気センサ１２ａの副感度軸方向が第１の磁気センサ１２ａの受ける誘導磁界Ｂａの副感度軸成分の方向と逆であり、第２の磁気センサ１２ｂの副感度軸方向が第２の磁気センサ１２ｂの受ける誘導磁界Ｂｂの副感度軸成分の方向と同じであっても良い。
その他、本実施の形態は、他の実施の形態に示される構成と適宜組み合わせて実施可能である。
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の電流センサ１の別の構成例について説明する。図８は、本実施の形態の電流センサ１を示す模式図である。図８Ａは電流センサ１及びその周辺の構成を模式的に示す斜視図であり、図８Ｂは電流センサ１を図８Ａの紙面左下方向（前方）から見た平面図である。
図８に示されるように、本実施の形態に係る電流センサ１は、電流線１１の周囲に配置された第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂを含み、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂが配置される回路基板１３を含む。また、電流センサ１は、第１の磁気センサ１２ａの出力及び第２の磁気センサ１２ｂの出力を演算する演算装置を含む。この点において、図８に示される電流センサ１と図２に示される電流センサ１とは共通している。
図８に示される電流センサ１において、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂは、電流線１１を通流する被測定電流Ｉからの誘導磁界Ａにより略逆相の出力が得られるように電流線１１の周囲に配置されている。具体的には、第１の磁気センサ１２ａの主感度軸方向（矢印１４ａ）が電流線１１を通流する被測定電流Ｉからの誘導磁界Ａの方向を向き、第２の磁気センサ１２ｂの主感度軸方向（矢印１４ｂ）が電流線１１を通流する被測定電流Ｉからの誘導磁界Ａの方向と逆の方向を向き、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂのそれぞれの主感度軸方向が同じ方向を向くように配置されている。また、隣接電流線２１を通流する隣接電流Ｉ´からの誘導磁界Ｂとの関係において、第１の磁気センサ１２ａの副感度軸方向（矢印１５ａ（図８Ｂでは紙面上向き））が第１の磁気センサ１２ａの受ける誘導磁界Ｂａの副感度軸成分の方向（図８Ｂでは紙面下向き）と逆になり、第２の磁気センサ１２ｂの副感度軸方向（矢印１５ｂ（図８Ｂでは紙面上向き））が第２の磁気センサ１２ｂの受ける誘導磁界Ｂｂの副感度軸成分の方向（図８Ｂでは紙面下向き）と逆になるように配置されている。すなわち、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂのそれぞれの副感度軸方向（矢印１５ａ、１５ｂ）が、隣接電流Ｉ´から第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂがそれぞれ受ける誘導磁界Ｂの副感度軸成分の方向と逆の方向になるように配置されている。なお、誘導磁界Ｂは、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂにおいて副感度軸成分のみを有しており、誘導磁界Ｂａ及び誘導磁界Ｂｂの副感度軸成分は誘導磁界Ｂａ及び誘導磁界Ｂｂ自身である。
図８に示される電流センサ１では、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂの一方の主感度軸方向が誘導磁界Ａの方向を向き、他方の主感度軸方向が誘導磁界Ａと逆の方向を向いているため、誘導磁界Ａの影響が、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂの略逆相の出力信号として現れる。また、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂのそれぞれの主感度軸方向が同じ方向を向いているため、第１の磁気センサ１２ａの出力及び第２の磁気センサ１２ｂの出力において外乱磁界の影響が等しく現れる。また、一方の磁気センサの副感度軸方向が誘導磁界Ｂの副感度軸成分の方向と逆であり、他方の磁気センサの副感度軸方向も誘導磁界Ｂの副感度軸成分の方向と逆であるため、第１の磁気センサ１２ａの出力及び第２の磁気センサ１２ｂの出力において隣接電流Ｉ´による誘導磁界Ｂの影響が同極性で現れる。このため、第１の磁気センサ１２ａの出力と第２の磁気センサ１２ｂの出力との差をとることで、誘導磁界Ｂを含む外乱磁界の影響を低減し、電流測定精度の低下を抑制することができる。
また、図８に示される電流センサ１では、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂのそれぞれの主感度軸方向（矢印１４ａ、１４ｂ）が、隣接電流線２１の延在方向を向いている。この場合、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂのそれぞれの主感度軸方向が誘導磁界Ｂの方向と直交することになるため誘導磁界Ｂの影響は主感度軸方向に現れない。これにより、主感度軸方向における隣接電流Ｉ´からの誘導磁界Ｂの影響を排除し、電流測定精度の低下をさらに抑制することができる。
図９は、本実施の形態の変形例に係る電流センサ１を示す模式図である。図９Ａは電流センサ１及びその周辺の構成を模式的に示す斜視図であり、図９Ｂは電流センサ１を図９Ａの紙面左下方向（前方）から見た平面図である。
図９に示される電流センサ１の基本的な構成は、図８に示される電流センサ１と同様である。すなわち、図９に示される電流センサ１は、第１の磁気センサ１２ａ、第２の磁気センサ１２ｂ、回路基板１３、演算装置などを含む。
図９に示される電流センサ１において、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂは、電流線１１を通流する被測定電流Ｉからの誘導磁界Ａにより略同相の出力が得られるように電流線１１の周囲に配置されている。具体的には、第１の磁気センサ１２ａの主感度軸方向（矢印１４ａ）が電流線１１を通流する被測定電流Ｉからの誘導磁界Ａの方向を向き、第２の磁気センサ１２ｂの主感度軸方向（矢印１４ｂ）が電流線１１を通流する被測定電流Ｉからの誘導磁界Ａの方向を向き、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂのそれぞれの主感度軸方向が互いに逆の方向を向くように配置されている。また、隣接電流線２１を通流する隣接電流Ｉ´からの誘導磁界Ｂとの関係において、第１の磁気センサ１２ａの副感度軸方向（矢印１５ａ（図９Ｂでは紙面上向き））が第１の磁気センサ１２ａの受ける誘導磁界Ｂａの副感度軸成分の方向（図９Ｂでは紙面下向き）と逆になり、第２の磁気センサ１２ｂの副感度軸方向（矢印１５ｂ（図９Ｂでは紙面下向き））が第２の磁気センサ１２ｂの受ける誘導磁界Ｂｂの副感度軸成分の方向（図９Ｂでは紙面下向き）と同じなるように配置されている。なお、誘導磁界Ｂは、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂにおいて副感度軸成分のみを有しており、誘導磁界Ｂａ及び誘導磁界Ｂｂの副感度軸成分は誘導磁界Ｂａ及び誘導磁界Ｂｂ自身である。
図９に示される電流センサ１では、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂのそれぞれの主感度軸方向が共に誘導磁界Ａの方向を向いているため、誘導磁界Ａの影響が、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂの略同相の出力信号として現れる。また、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂのそれぞれの主感度軸方向が互いに逆の方向を向いているため、第１の磁気センサ１２ａの出力及び第２の磁気センサ１２ｂの出力において外乱磁界の影響が逆に現れる。また、一方の磁気センサの副感度軸方向が誘導磁界Ｂの副感度軸成分の方向と同じであり、他方の磁気センサの副感度軸方向が誘導磁界Ｂの副感度軸成分の方向と逆であるため、第１の磁気センサ１２ａの出力及び第２の磁気センサ１２ｂの出力において隣接電流Ｉ´による誘導磁界Ｂの影響が逆極性で現れる。このため、第１の磁気センサ１２ａの出力と第２の磁気センサ１２ｂの出力との和をとることで、誘導磁界Ｂを含む外乱磁界の影響を低減し、電流測定精度の低下を抑制することができる。ここで、図９に示される電流センサ１において、演算装置１６は、第１の磁気センサ１２ａの出力と第２の磁気センサ１２ｂの出力との和を算出する機能を有する。
また、図９に示される電流センサ１では、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂのそれぞれの主感度軸方向（矢印１４ａ、１４ｂ）が、隣接電流線２１の延在方向を向いている。この場合、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂのそれぞれの主感度軸方向が誘導磁界Ｂの方向と直交することになるため誘導磁界Ｂの影響は主感度軸方向に現れない。これにより、主感度軸方向における隣接電流Ｉ´からの誘導磁界Ｂの影響を排除し、電流測定精度の低下をさらに抑制することができる。
以上のように、本実施の形態に係る電流センサ１は、誘導磁界Ｂの影響を低減し、電流測定精度の低下を抑制することができる。これは、本実施の形態に係る電流センサ１では、副感度軸方向における誘導磁界Ｂの影響を適切にキャンセルできるように第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂが配置されているためである。また、本実施の形態に係る電流センサ１は誘導磁界Ｂの影響を低減できるため、電流線１１と隣接電流線２１との間隔を狭めることが可能である。このため、電流センサ１を含むシステムの小型化・省スペース化を図ることができる。
なお、図８において、第１の磁気センサ１２ａの主感度軸方向が誘導磁界Ａの方向と逆の方向を向き、第２の磁気センサ１２ｂの主感度軸方向が誘導磁界Ａの方向を向いても良い。また、第１の磁気センサ１２ａの副感度軸方向が第１の磁気センサ１２ａの受ける誘導磁界Ｂａの副感度軸成分の方向と同じであり、第２の磁気センサ１２ｂの副感度軸方向が第２の磁気センサ１２ｂの受ける誘導磁界Ｂｂの副感度軸成分の方向と同じであっても良い。すなわち、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂのそれぞれの副感度軸方向が、隣接電流Ｉ´から第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂがそれぞれ受ける誘導磁界Ｂの副感度軸成分の方向と同じであっても良い。
また、図９において、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂの主感度軸方向が共に誘導磁界Ａの方向と逆の方向を向いていても良い。また、第１の磁気センサ１２ａの副感度軸方向が第１の磁気センサ１２ａの受ける誘導磁界Ｂａの副感度軸成分の方向と同じであり、第２の磁気センサ１２ｂの副感度軸方向が第２の磁気センサ１２ｂの受ける誘導磁界Ｂｂの副感度軸成分の方向と逆であっても良い。
その他、本実施の形態は、他の実施の形態に示される構成と適宜組み合わせて実施可能である。
（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の電流センサ１の別の構成例について説明する。図１０は、本実施の形態の電流センサ１を示す模式図である。図１０Ａは電流センサ１及びその周辺の構成を模式的に示す斜視図であり、図１０Ｂは電流センサ１を図１０Ａの紙面右方向から見た平面図である。
図１０に示されるように、本実施の形態に係る電流センサ１は、電流線１１の周囲に配置された第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂを含み、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂが配置される回路基板１３を含む。また、電流センサ１は、第１の磁気センサ１２ａの出力及び第２の磁気センサ１２ｂの出力を演算する演算装置を含む。この点において、図１０に示される電流センサ１と図２に示される電流センサ１とは共通している。
図１０に示される電流センサ１において、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂは、電流線１１を通流する被測定電流Ｉからの誘導磁界Ａにより略逆相の出力が得られるように電流線１１の周囲に配置されている。具体的には、第１の磁気センサ１２ａの主感度軸方向（矢印１４ａ）が電流線１１を通流する被測定電流Ｉからの誘導磁界Ａの方向を向き、第２の磁気センサ１２ｂの主感度軸方向（矢印１４ｂ）が電流線１１を通流する被測定電流Ｉからの誘導磁界Ａの方向と逆の方向を向き、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂのそれぞれの主感度軸方向が同じ方向を向くように配置されている。また、隣接電流線２１を通流する隣接電流Ｉ´からの誘導磁界Ｂとの関係において、第１の磁気センサ１２ａの副感度軸方向（矢印１５ａ（図１０Ｂでは紙面上向き））が第１の磁気センサ１２ａの受ける誘導磁界Ｂａの副感度軸成分の方向（図１０Ｂでは紙面下向き）と逆になり、第２の磁気センサ１２ｂの副感度軸方向（矢印１５ｂ（図１０Ｂでは紙面上向き））が第２の磁気センサ１２ｂの受ける誘導磁界Ｂｂの副感度軸成分の方向（図１０Ｂでは紙面下向き）と逆になるように配置されている。すなわち、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂのそれぞれの副感度軸方向（矢印１５ａ、１５ｂ）が、隣接電流Ｉ´を通流する電流から第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂがそれぞれ受ける誘導磁界Ｂの副感度軸成分の方向と逆の方向になるように配置されている。
図１０に示される電流センサ１では、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂの一方の主感度軸方向が誘導磁界Ａの方向を向き、他方の主感度軸方向が誘導磁界Ａと逆の方向を向いているため、誘導磁界Ａの影響が、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂの略逆相の出力信号として現れる。また、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂのそれぞれの主感度軸方向が同じ方向を向いているため、第１の磁気センサ１２ａの出力及び第２の磁気センサ１２ｂの出力において外乱磁界の影響が等しく現れる。また、一方の磁気センサの副感度軸方向が誘導磁界Ｂの副感度軸成分の方向と逆であり、他方の磁気センサの副感度軸方向も誘導磁界Ｂの副感度軸成分の方向と逆であるため、第１の磁気センサ１２ａの出力及び第２の磁気センサ１２ｂの出力において隣接電流Ｉ´による誘導磁界Ｂの影響が同極性で現れる。このため、第１の磁気センサ１２ａの出力と第２の磁気センサ１２ｂの出力との差をとることで、誘導磁界Ｂを含む外乱磁界の影響を低減し、電流測定精度の低下を抑制することができる。
また、図１０に示される電流センサ１では、第１の磁気センサ１２ａの主感度軸方向（矢印１４ａ（図１０Ｂでは紙面右向き））が第１の磁気センサ１２ａの受ける誘導磁界Ｂａの主感度軸成分の方向（図１０Ｂでは紙面左向き）と逆になり、第２の磁気センサ１２ｂの主感度軸方向（矢印１４ｂ（図１０Ｂでは紙面右向き））が第２の磁気センサ１２ｂの受ける誘導磁界Ｂｂの副感度軸成分の方向（図１０Ｂでは紙面左向き）と逆になるように配置されている。すなわち、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂのそれぞれの主感度軸方向（矢印１４ａ、１４ｂ）が、隣接電流Ｉ´から第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂがそれぞれ受ける誘導磁界Ｂの主感度軸成分の方向と逆の方向になるように配置されている。この場合、第１の磁気センサ１２ａの主感度軸が受ける誘導磁界Ｂの影響と、第２の磁気センサ１２ｂの主感度軸が受ける誘導磁界Ｂの影響とが同極性となる。このため、第１の磁気センサ１２ａの出力と第２の磁気センサ１２ｂの出力との差をとることで、副感度軸方向に加え主感度軸方向に現れる誘導磁界Ｂの影響を低減できる。これにより、電流測定精度の低下をさらに抑制することができる。
なお、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂのそれぞれの主感度軸方向（矢印１４ａ、１４ｂ）が、隣接電流Ｉ´から第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂがそれぞれ受ける誘導磁界Ｂの主感度軸成分の方向と同じ方向であっても同様の効果を得ることができる。
図１１は、本実施の形態の変形例に係る電流センサ１を示す模式図である。図１１Ａは電流センサ１及びその周辺の構成を模式的に示す斜視図であり、図１１Ｂは電流センサ１を図１１Ａの紙面右方向から見た平面図である。
図１１に示される電流センサ１の基本的な構成は、図１０に示される電流センサ１と同様である。すなわち、図１１に示される電流センサ１は、第１の磁気センサ１２ａ、第２の磁気センサ１２ｂ、回路基板１３、演算装置などを含む。
図１１に示される電流センサ１において、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂは、電流線１１を通流する被測定電流Ｉからの誘導磁界Ａにより略同相の出力が得られるように電流線１１の周囲に配置されている。具体的には、第１の磁気センサ１２ａの主感度軸方向（矢印１４ａ）が電流線１１を通流する被測定電流Ｉからの誘導磁界Ａの方向を向き、第２の磁気センサ１２ｂの主感度軸方向（矢印１４ｂ）が電流線１１を通流する被測定電流Ｉからの誘導磁界Ａの方向を向き、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂのそれぞれの主感度軸方向が互いに逆の方向を向くように配置されている。また、隣接電流線２１を通流する隣接電流Ｉ´からの誘導磁界Ｂとの関係において、第１の磁気センサ１２ａの副感度軸方向（矢印１５ａ（図１１Ｂでは紙面上向き））が第１の磁気センサ１２ａの受ける誘導磁界Ｂａの副感度軸成分の方向（図１１Ｂでは紙面下向き）と逆になり、第２の磁気センサ１２ｂの副感度軸方向（矢印１５ｂ（図１１Ｂでは紙面下向き））が第２の磁気センサ１２ｂの受ける誘導磁界Ｂｂの副感度軸成分の方向（図１１Ｂでは紙面下向き）と同じなるように配置されている。
図１１に示される電流センサ１では、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂのそれぞれの主感度軸方向が共に誘導磁界Ａの方向を向いているため、誘導磁界Ａの影響が、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂの略同相の出力信号として現れる。また、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂのそれぞれの主感度軸方向が互いに逆の方向を向いているため、第１の磁気センサ１２ａの出力及び第２の磁気センサ１２ｂの出力において外乱磁界の影響が逆に現れる。また、一方の磁気センサの副感度軸方向が誘導磁界Ｂの副感度軸成分の方向と同じであり、他方の磁気センサの副感度軸方向が誘導磁界Ｂの副感度軸成分の方向と逆であるため、第１の磁気センサ１２ａの出力及び第２の磁気センサ１２ｂの出力において隣接電流Ｉ´による誘導磁界Ｂの影響が逆極性で現れる。このため、第１の磁気センサ１２ａの出力と第２の磁気センサ１２ｂの出力との和をとることで、誘導磁界Ｂを含む外乱磁界の影響を低減し、電流測定精度の低下を抑制することができる。ここで、図１１に示される電流センサ１において、演算装置１６は、第１の磁気センサ１２ａの出力と第２の磁気センサ１２ｂの出力との和を算出する機能を有する。
また、図１１に示される電流センサ１では、第１の磁気センサ１２ａの主感度軸方向（矢印１４ａ（図１１Ｂでは紙面右向き））が第１の磁気センサ１２ａの受ける誘導磁界Ｂａの主感度軸成分の方向（図１１Ｂでは紙面左向き）と逆になり、第２の磁気センサ１２ｂの主感度軸方向（矢印１４ｂ（図１１Ｂでは紙面左向き））が第２の磁気センサ１２ｂの受ける誘導磁界Ｂｂの副感度軸成分の方向（図１１Ｂでは紙面左向き）と同じになるように配置されている。すなわち、一方の磁気センサの主感度軸方向が誘導磁界Ｂの主感度軸成分の方向と同じになり、他方の磁気センサの副感度軸方向が誘導磁界Ｂの副感度軸成分の方向と逆になるように配置されている。この場合、第１の磁気センサ１２ａの主感度軸が受ける誘導磁界Ｂの影響と、第２の磁気センサ１２ｂの主感度軸が受ける誘導磁界Ｂの影響とが逆極性となる。このため、第１の磁気センサ１２ａの出力と第２の磁気センサ１２ｂの出力との和をとることで、副感度軸方向に加え主感度軸方向に現れる誘導磁界Ｂの影響を低減できる。これにより、電流測定精度の低下をさらに抑制することができる。
なお、第１の磁気センサ１２ａの主感度軸方向が第１の磁気センサ１２ａの受ける誘導磁界Ｂａの主感度軸成分の方向と同じであり、第２の磁気センサ１２ｂの主感度軸方向が第２の磁気センサ１２ｂの受ける誘導磁界Ｂｂの副感度軸成分の方向と逆であっても同様の効果を得ることができる。
以上のように、本実施の形態に係る電流センサ１は、誘導磁界Ｂの影響を低減し、電流測定精度の低下を抑制することができる。これは、本実施の形態に係る電流センサ１では、副感度軸方向における誘導磁界Ｂの影響を適切にキャンセルできるように第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂが配置されているためである。また、本実施の形態に係る電流センサ１は誘導磁界Ｂの影響を低減できるため、電流線１１と隣接電流線２１との間隔を狭めることが可能である。このため、電流センサ１を含むシステムの小型化・省スペース化を図ることができる。
なお、図１０において、第１の磁気センサ１２ａの主感度軸方向が誘導磁界Ａの方向と逆の方向を向き、第２の磁気センサ１２ｂの主感度軸方向が誘導磁界Ａの方向を向いても良い。また、第１の磁気センサ１２ａの副感度軸方向が第１の磁気センサ１２ａの受ける誘導磁界Ｂａの副感度軸成分の方向と同じであり、第２の磁気センサ１２ｂの副感度軸方向が第２の磁気センサ１２ｂの受ける誘導磁界Ｂｂの副感度軸成分の方向と同じであっても良い。すなわち、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂのそれぞれの副感度軸方向が、隣接電流Ｉ´から第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂがそれぞれ受ける誘導磁界Ｂの副感度軸成分の方向と同じであっても良い。
また、図１１において、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂの主感度軸方向が共に誘導磁界Ａの方向と逆の方向を向いていても良い。また、第１の磁気センサ１２ａの副感度軸方向が第１の磁気センサ１２ａの受ける誘導磁界Ｂａの副感度軸成分の方向と同じであり、第２の磁気センサ１２ｂの副感度軸方向が第２の磁気センサ１２ｂの受ける誘導磁界Ｂｂの副感度軸成分の方向と逆であっても良い。
その他、本実施の形態は、他の実施の形態に示される構成と適宜組み合わせて実施可能である。
（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の電流センサ１の別の一例について説明する。本実施の形態の電流センサ１は、実施の形態１〜実施の形態４において説明した電流センサ１において、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂに磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサを適用したものに相当する。
本実施の形態に係る第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂは、磁気比例式センサ又は磁気平衡式センサである。磁気比例式センサは、例えば、磁気センサ素子である２つの磁気抵抗効果素子及び２つの固定抵抗素子からなるブリッジ回路を含むように構成される。また、磁気平衡式センサは、例えば、磁気センサ素子である２つの磁気抵抗効果素子及び２つの固定抵抗素子からなるブリッジ回路と、被測定電流によって発生する磁界を打ち消す方向の磁界を発生可能に配置されたフィードバックコイルと、を含むように構成される。磁気比例式センサを採用する場合には、磁気平衡式センサのようなフィードバックコイル及びその制御に関する構成が不要になるため、構成を簡略化し、電流センサの小型化を図れる。一方で、磁気平衡式センサを採用する場合には、応答速度が高く、温度依存の小さい電流センサを容易に実現できる。
第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂに用いられる磁気抵抗効果素子には、ＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子やＴＭＲ（Ｔｕｎｎｅｌ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子などがあるが、ここでは、感度軸と直交する方向にも感度を有するＧＭＲ素子を用いる。ＧＭＲ素子などの磁気抵抗効果素子は、被測定電流からの誘導磁界の印加により抵抗値が変化するという性質を有しており、これを第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂに用いることで、誘導磁界の大きさを検出することができる。
第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂは、同一のウェハを用いて製造された同一の構造を有する素子を含むものであることが望ましい。このような磁気センサでは主感度軸や副感度軸の感度を等しくできるため、外乱磁界の影響をキャンセルし、電流測定精度の低下を抑制することができる。
図１２は、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂに用いられるＧＭＲ素子の構造を示す模式図である。図１２Ａは断面構造を示しており、図１２Ｂは平面構造を示している。ＧＭＲ素子は、図１２Ａに示されるように、基板１０１に設けられた複数の膜の積層構造でなる。すなわち、ＧＭＲ素子は、シード層１０２、第１の強磁性膜１０３、反平行結合膜１０４、第２の強磁性膜１０５、非磁性中間層１０６、軟磁性自由層（フリー磁性層）１０７、及び保護層１０８を含む。また、図１２Ｂに示されるように、長手方向が互いに平行になるように配置された複数の帯状の長尺パターン（ストライプ）が折り返してなる形状（ミアンダ形状）を有する。
このＧＭＲ素子においては、反平行結合膜１０４を介して第１の強磁性膜１０３と第２の強磁性膜１０５とが反強磁性的に結合されており、いわゆるセルフピン止め型の強磁性固定層（ＳＦＰ層：Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ｆｅｒｒｉ Ｐｉｎｎｅｄ層）が構成されている。このように、図１２に示されるＧＭＲ素子は、強磁性固定層、非磁性中間層１０６及び軟磁性自由層１０７を用いたスピンバルブ型の素子である。なお、図１２では説明の簡単のため、ＧＭＲ素子以外の下地層などは省略して示しているが、基板１０１とシード層１０２との間に、例えば、Ｔａ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗなどのうち少なくとも一の元素を含む非磁性材料で構成される下地層が設けられていても良い。
シード層１０２は、ＮｉＦｅＣｒあるいはＣｒなどで構成される。第１の強磁性膜１０３は、４０原子％〜８０原子％のＦｅを含むＣｏＦｅ合金で構成されていることが好ましい。これは、この組成範囲のＣｏＦｅ合金が、大きな保磁力を有し、外部磁界に対して磁化を安定に維持できるからである。なお、第１の強磁性膜１０３は、その成膜中にミアンダ形状の長手方向と垂直な方向（図１２Ａの奥から手前、図１２Ｂの上から下に向かう方向）に磁界が印加されることにより、誘導磁気異方性が付与される。反平行結合膜１０４は、Ｒｕなどにより構成される。また、第２の強磁性膜１０５は、０原子％〜４０原子％のＦｅを含むＣｏＦｅ合金で構成されていることが好ましい。これは、この組成範囲のＣｏＦｅ合金が小さな保磁力を有し、第１の強磁性膜１０３が優先的に磁化する方向に対して反平行方向（１８０°異なる方向）に磁化し易くなるためである。なお、第２の強磁性膜１０５は、成膜中に、第１の強磁性膜１０３の成膜中と同様の磁界（ミアンダ形状の長手方向と垂直な方向の磁界）が印加されることにより、誘導磁気異方性が付与される。このような磁界を印加しながら成膜することで、第１の強磁性膜１０３が印加磁界の方向（以下、Ｐｉｎ１方向）に優先的に磁化し、第２の強磁性膜１０５は第１の強磁性膜１０３の磁化方向とは反平行方向（１８０°異なる方向、以下、Ｐｉｎ２方向）に磁化する。非磁性中間層１０６は、Ｃｕなどにより構成される。
また、軟磁性自由層（フリー層）１０７は、ＣｏＦｅ合金、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金などの磁性材料で構成される。なお、軟磁性自由層１０７の成膜中にはミアンダ形状の長手方向（Ｐｉｎ２方向に垂直な方向、Ｘ軸方向）の磁界が印加され、成膜後の軟磁性自由層１０７に誘導磁気異方性が付与されることが好ましい。これにより、Ｘ軸方向の外部磁界に対して線形的に抵抗変化し、ヒステリシスが小さいＧＭＲ素子を得ることができる。保護層１０８は、Ｔａ、Ｒｕなどで構成される。
このようなＧＭＲ素子、およびＧＭＲ素子を含む磁気センサにおいて、主感度軸方向はＰｉｎ２方向である。また、副感度軸方向はＰｉｎ２に垂直な方向である。基板や膜の平面方向に対して垂直な方向には実質的な感度を有しない。
ＧＭＲ素子はハードバイアス層１０９を有し、ハードバイアス層１０９から軟磁性自由層（フリー層）１０７に一定の磁界が印加されることが好ましい。ハードバイアス層１０９による磁界（以下、ハードバイアス（ＨＢ））の向きは、ミアンダ形状の長手方向（Ｐｉｎ２方向に垂直な方向、Ｘ軸方向）である。このようなハードバイアス層１０９により、ＧＭＲ素子の感度を高めることができる。
また、ハードバイアス層１０９によって、ＧＭＲ素子の主感度軸方向はハードバイアスの方向に対して垂直な方向（Ｐｉｎ２方向）を向き、副感度軸方向はハードバイアスの方向（Ｐｉｎ２に垂直な方向）を向くよう制御することができる。このため、電流センサに用いられるＧＭＲ素子のハードバイアスの方向を揃えることで、主感度軸方向や副感度軸方向に現れる外乱磁界の影響を適切にキャンセル可能な構成を実現できる。これにより、副感度軸方向の外乱磁界の影響を低減し、電流測定精度の低下を抑制することができる。
本実施の形態は、他の実施の形態に示される構成と適宜組み合わせて実施可能である。
以上のように、本発明の電流センサ１は、主感度軸方向に加え副感度軸方向を制御することで、外乱磁界、特に隣接電流による誘導磁界をキャンセル可能にしている。これにより、電流測定精度の低下を抑制することができる。また、これにより、電流センサを含むシステムの小型化・省スペース化を図ることができる。
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することができる。例えば、上記実施の形態における各構成要素の配置、大きさなどは適宜変更して実施することが可能である。また、電流線１１を通流する被測定電流Ｉの向きは逆向きにすることもできる。また、上記実施の形態１〜実施の形態５に示す構成は、適宜組み合わせて実施することが可能である。その他、本発明は、本発明の範囲を逸脱しないで適宜変更して実施することができる。
本発明の電流センサは、例えば、電気自動車やハイブリッドカーのモータ駆動用の電流の大きさを検知するために用いることが可能である。
本出願は、２０１１年３月７日出願の特願２０１１−０４８５７０に基づく。この内容は、全てここに含めておく。
また、図１０に示される電流センサ１では、第１の磁気センサ１２ａの主感度軸方向（矢印１４ａ（図１０Ｂでは紙面右向き））が第１の磁気センサ１２ａの受ける誘導磁界Ｂａの主感度軸成分の方向（図１０Ｂでは紙面左向き）と逆になり、第２の磁気センサ１２ｂの主感度軸方向（矢印１４ｂ（図１０Ｂでは紙面右向き））が第２の磁気センサ１２ｂの受ける誘導磁界Ｂｂの主感度軸成分の方向（図１０Ｂでは紙面左向き）と逆になるように配置されている。すなわち、第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂのそれぞれの主感度軸方向（矢印１４ａ、１４ｂ）が、隣接電流Ｉ´から第１の磁気センサ１２ａ及び第２の磁気センサ１２ｂがそれぞれ受ける誘導磁界Ｂの主感度軸成分の方向と逆の方向になるように配置されている。この場合、第１の磁気センサ１２ａの主感度軸が受ける誘導磁界Ｂの影響と、第２の磁気センサ１２ｂの主感度軸が受ける誘導磁界Ｂの影響とが同極性となる。このため、第１の磁気センサ１２ａの出力と第２の磁気センサ１２ｂの出力との差をとることで、副感度軸方向に加え主感度軸方向に現れる誘導磁界Ｂの影響を低減できる。これにより、電流測定精度の低下をさらに抑制することができる。
また、図１１に示される電流センサ１では、第１の磁気センサ１２ａの主感度軸方向（矢印１４ａ（図１１Ｂでは紙面右向き））が第１の磁気センサ１２ａの受ける誘導磁界Ｂａの主感度軸成分の方向（図１１Ｂでは紙面左向き）と逆になり、第２の磁気センサ１２ｂの主感度軸方向（矢印１４ｂ（図１１Ｂでは紙面左向き））が第２の磁気センサ１２ｂの受ける誘導磁界Ｂｂの主感度軸成分の方向（図１１Ｂでは紙面左向き）と同じになるように配置されている。すなわち、一方の磁気センサの主感度軸方向が誘導磁界Ｂの主感度軸成分の方向と同じになり、他方の磁気センサの主感度軸方向が誘導磁界Ｂの主感度軸成分の方向と逆になるように配置されている。この場合、第１の磁気センサ１２ａの主感度軸が受ける誘導磁界Ｂの影響と、第２の磁気センサ１２ｂの主感度軸が受ける誘導磁界Ｂの影響とが逆極性となる。このため、第１の磁気センサ１２ａの出力と第２の磁気センサ１２ｂの出力との和をとることで、副感度軸方向に加え主感度軸方向に現れる誘導磁界Ｂの影響を低減できる。これにより、電流測定精度の低下をさらに抑制することができる。

Claims (13)

  1. 被測定電流が通流する電流線の周囲に配置され、前記電流線を通流する電流からの誘導磁界を検出する、主感度軸と直交する方向に副感度軸をそれぞれ有する第１の磁気センサ及び第２の磁気センサを具備し、
    前記第１の磁気センサ及び前記第２の磁気センサは、前記第１の磁気センサの主感度軸方向が前記電流線を通流する電流からの誘導磁界の方向を向き、前記第２の磁気センサの主感度軸方向が前記電流線を通流する電流からの誘導磁界の方向と逆の方向を向き、前記第１の磁気センサ及び前記第２の磁気センサのそれぞれの主感度軸方向が同じ方向を向き、前記第１の磁気センサ及び前記第２の磁気センサのそれぞれの副感度軸方向が、前記電流線に隣接する隣接電流線を通流する電流から前記第１の磁気センサ及び前記第２の磁気センサがそれぞれ受ける誘導磁界の副感度軸成分の方向と同じ方向又は逆の方向になるように配置されたことを特徴とする電流センサ。
  2. 前記第１の磁気センサの出力と前記第２の磁気センサの出力との差をとる演算装置を具備したことを特徴とする請求項１に記載の電流センサ。
  3. 前記第１の磁気センサ及び前記第２の磁気センサは、第１の磁気センサ及び第２の磁気センサのそれぞれの副感度軸方向が共に同じ方向を向くように配置されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電流センサ。
  4. 被測定電流が通流する電流線の周囲に配置され、前記電流線を通流する電流による誘導磁界を検出する、主感度軸と直交する方向に副感度軸をそれぞれ有する第１の磁気センサ及び第２の磁気センサを具備し、
    前記第１の磁気センサ及び前記第２の磁気センサは、前記第１の磁気センサ及び前記第２の磁気センサのそれぞれの主感度軸方向が共に前記電流線を通流する電流からの誘導磁界の方向又は誘導磁界の方向と逆の方向を向き、前記第１の磁気センサ及び前記第２の磁気センサのそれぞれの主感度軸方向が逆の方向を向き、前記第１の磁気センサの副感度軸方向が前記電流線に隣接する隣接電流線を通流する電流からの誘導磁界の前記第１の磁気センサの副感度軸成分の方向と同じになり、前記第２の磁気センサの副感度軸方向が前記隣接電流線を通流する電流からの誘導磁界の前記第２の磁気センサの副感度軸成分の方向と逆になるように配置されたことを特徴とする電流センサ。
  5. 前記第１の磁気センサの出力と前記第２の磁気センサの出力との和をとる演算装置を具備したことを特徴とする請求項４に記載の電流センサ。
  6. 前記第１の磁気センサ及び前記第２の磁気センサは、第１の磁気センサ及び第２の磁気センサのそれぞれの副感度軸方向が互いに逆の方向を向くように配置されたことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の電流センサ。
  7. 前記第１の磁気センサ及び前記第２の磁気センサは、前記第１の磁気センサの主感度軸方向が前記隣接電流線の方向又は隣接電流線と逆の方向を向き、前記第２の磁気センサの主感度軸方向が前記隣接電流線の方向又は隣接電流線と逆の方向を向くように配置されたことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の電流センサ。
  8. 前記第１の磁気センサ及び前記第２の磁気センサのそれぞれの主感度軸方向が、前記隣接電流線が延在する方向を向いたことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の電流センサ。
  9. 前記第１の磁気センサ及び前記第２の磁気センサは、前記第１の磁気センサ及び前記第２の磁気センサのそれぞれの主感度軸方向が、前記隣接電流線を通流する電流から前記第１の磁気センサ及び前記第２の磁気センサがそれぞれ受ける誘導磁界の主感度軸成分の方向と同じ方向又は逆の方向になるように配置されたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の電流センサ。
  10. 前記第１の磁気センサ及び前記第２の磁気センサは、前記第１の磁気センサの主感度軸方向が前記隣接電流線を通流する電流からの誘導磁界の前記第１の磁気センサの主副感度軸成分の方向と同じになり、前記第２の磁気センサの主感度軸方向が前記隣接電流線を通流する電流からの誘導磁界の前記第２の磁気センサの主感度軸成分の方向と逆になるように配置されたことを特徴とする請求項４から請求項６のいずれかに記載の電流センサ。
  11. 前記第１の磁気センサ及び前記第２の磁気センサが実装されると共に、前記電流線が延在する方向に対して垂直な一平面内に配置される回路基板を具備したことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれかに記載の電流センサ。
  12. 前記第１の磁気センサ及び前記第２の磁気センサは、磁気抵抗効果素子であることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれかに記載の電流センサ。
  13. 前記第１の磁気センサ及び前記第２の磁気センサは、磁気収束板を備えたホール素子であることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれかに記載の電流センサ。
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013005545A1 (ja) * 2011-07-05 2013-01-10 アルプス・グリーンデバイス株式会社 電流センサ
JP5834375B2 (ja) * 2011-10-03 2015-12-24 アルプス・グリーンデバイス株式会社 電流センサ
JP5728719B2 (ja) * 2011-12-28 2015-06-03 アルプス・グリーンデバイス株式会社 電流センサ
WO2013128993A1 (ja) 2012-02-28 2013-09-06 アルプス・グリーンデバイス株式会社 電流センサ
JP6043669B2 (ja) * 2013-03-28 2016-12-14 河村電器産業株式会社 分電盤
WO2015029736A1 (ja) * 2013-08-29 2015-03-05 アルプス・グリーンデバイス株式会社 電流センサ
WO2016098511A1 (ja) * 2014-12-15 2016-06-23 株式会社村田製作所 電流センサ
CN107110892B (zh) * 2015-02-02 2019-08-02 株式会社村田制作所 电流传感器
DE112015006591B8 (de) * 2015-06-04 2021-12-23 Murata Manufacturing Co., Ltd. Stromsensor
JP6540802B2 (ja) * 2015-06-15 2019-07-10 株式会社村田製作所 電流センサ
JP6409970B2 (ja) 2015-07-01 2018-10-24 株式会社村田製作所 電流センサ
WO2017010219A1 (ja) * 2015-07-10 2017-01-19 株式会社村田製作所 電流センサ
JP6370768B2 (ja) * 2015-11-26 2018-08-08 矢崎総業株式会社 磁界検出センサ
JP6826015B2 (ja) * 2017-09-25 2021-02-03 矢崎総業株式会社 電流センサ
JP2021028571A (ja) 2017-09-27 2021-02-25 株式会社村田製作所 電流センサ
CN113826176B (zh) 2019-06-03 2024-03-08 阿尔卑斯阿尔派株式会社 电抗器
JP2023097592A (ja) 2021-12-28 2023-07-10 矢崎総業株式会社 センサ

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001305163A (ja) 2000-04-18 2001-10-31 Stanley Electric Co Ltd 電流センサ
JP2002107385A (ja) * 2000-10-03 2002-04-10 Stanley Electric Co Ltd 電流センサ
US7898240B2 (en) 2005-02-23 2011-03-01 Asahi Kasei Emd Corporation Current measuring apparatus
JP2009162499A (ja) * 2007-12-28 2009-07-23 Alps Electric Co Ltd 磁気センサ
JP5680287B2 (ja) * 2009-05-27 2015-03-04 新科實業有限公司ＳＡＥ Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ（Ｈ．Ｋ．）Ｌｔｄ． 電流センサ
JP5577544B2 (ja) * 2010-03-09 2014-08-27 アルプス・グリーンデバイス株式会社 電流センサ
WO2011111493A1 (ja) * 2010-03-12 2011-09-15 アルプス・グリーンデバイス株式会社 電流センサ
WO2012029438A1 (ja) * 2010-08-31 2012-03-08 アルプス・グリーンデバイス株式会社 電流センサ

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