JPWO2014132785A1 - 電流センサおよびそれを内蔵した電子機器 - Google Patents

電流センサおよびそれを内蔵した電子機器 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2014132785A1
JPWO2014132785A1 JP2015502846A JP2015502846A JPWO2014132785A1 JP WO2014132785 A1 JPWO2014132785 A1 JP WO2014132785A1 JP 2015502846 A JP2015502846 A JP 2015502846A JP 2015502846 A JP2015502846 A JP 2015502846A JP WO2014132785 A1 JPWO2014132785 A1 JP WO2014132785A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bus bar
magnetic sensor
current
sensor
magnetic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2015502846A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5971398B2 (ja
Inventor
川浪　崇
崇 川浪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Application granted granted Critical
Publication of JP5971398B2 publication Critical patent/JP5971398B2/ja
Publication of JPWO2014132785A1 publication Critical patent/JPWO2014132785A1/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/20—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, i.e. measuring a magnetic field via the interaction between a current and a magnetic field, e.g. magneto resistive or Hall effect devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/20—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, i.e. measuring a magnetic field via the interaction between a current and a magnetic field, e.g. magneto resistive or Hall effect devices
    • G01R15/205—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, i.e. measuring a magnetic field via the interaction between a current and a magnetic field, e.g. magneto resistive or Hall effect devices using magneto-resistance devices, e.g. field plates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/20—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, i.e. measuring a magnetic field via the interaction between a current and a magnetic field, e.g. magneto resistive or Hall effect devices
    • G01R15/202—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, i.e. measuring a magnetic field via the interaction between a current and a magnetic field, e.g. magneto resistive or Hall effect devices using Hall-effect devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/20—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, i.e. measuring a magnetic field via the interaction between a current and a magnetic field, e.g. magneto resistive or Hall effect devices
    • G01R15/207—Constructional details independent of the type of device used
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/18—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using conversion of DC into AC, e.g. with choppers
    • G01R19/20—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using conversion of DC into AC, e.g. with choppers using transductors, i.e. a magnetic core transducer the saturation of which is cyclically reversed by an AC source on the secondary side

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)

Abstract

測定対象の電流が流れるバスバー(１１０)およびこのバスバー(１１０)を保持して凹部(１３０)を有する保持部(１２０)が一体に構成されたバスバーモジュール(１００)と、バスバー(１１０)を流れる上記電流により発生する磁界の強さを検出する磁気センサを含み、保持部(１２０)の凹部(１３０)内に収容されてバスバーモジュール(１００)に対して選択的に組み付け可能な磁気センサモジュール(２００)とを備える。

Description

本発明は、電流センサおよびそれを内蔵した電子機器に関し、特に、測定対象の電流に応じて発生する磁界の強さを測定することで測定対象の電流の値を検出する電流センサおよびそれを内蔵した電子機器に関する。
出力信号が測定対象の電流に比例する磁気センサであるセンサチップの構成を開示した先行文献として、特開平６−２９４８５４号公報(特許文献１)がある。このセンサチップは、測定対象の電流が流れる導体であるバスバーに対して絶縁体を介して配置されている。
また、センサチップの表面には、外部接点となる複数の面片が形成されている。これらの面片は、センサチップの給電用および出力取り出し用としてバスバーと一体で形成されたピンに接続される。これにより、バスバーと磁気センサとは一体に構成される。
特開平６−２９４８５４号公報
電流センサにおいてバスバーと磁気センサとが一体で構成されている場合、電流センサの使用者がバスバーの構造と磁気センサの種類との組み合わせを選択してカスタマイズすることができなかった。
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、電流センサの使用者がバスバーの構造と磁気センサの種類との組み合わせを選択してカスタマイズすることができる、電流センサおよびそれを内蔵した電子機器を提供することを目的とする。
本発明に基づく電流センサは、測定対象の電流が流れるバスバーおよびこのバスバーを保持して組み付け部を有する保持部が一体に構成されたバスバーモジュールと、バスバーを流れる上記電流により発生する磁界の強さを検出する磁気センサを含み、保持部の組み付け部に組み付けられてバスバーモジュールに対して選択的に組み付け可能な磁気センサモジュールとを備える。
本発明の一形態においては、保持部の組み付け部は、嵌合構造を有する凹部である。磁気センサモジュールは、凹部に対して方向性を有して嵌合する外形を有する。
本発明の一形態においては、バスバーモジュールは、バスバーに接続された状態でバスバーとともに保持部に保持された電力機器を含む。
本発明の一形態においては、バスバーは、互いの間に間隔を置いて平行に延在する複数のバスバー部を有する。凹部は、互いに隣接するバスバー部同士の間に位置する。凹部内に磁気センサモジュールを収容した状態において、磁気センサは、複数のバスバー部が並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、バスバー部の延在方向に対して直交する方向に検出軸を有する。上記検出軸の方向において、複数のバスバー部の各幅の寸法は、互いに隣接するバスバー部同士の間の間隔の寸法の１．５倍以上である。
本発明の一形態においては、磁気センサは、バスバーを流れる上記電流により発生する磁界の強さを奇関数入出力特性を有して検出する。
本発明の一形態においては、磁気センサモジュールは、磁気センサの検出値を演算することにより上記電流の値を算出する算出手段をさらに含む。
本発明の一形態においては、電流センサは、磁気センサとして、第１磁気センサおよび第２磁気センサを含む。バスバーを流れる上記電流により発生する磁界の強さについて、第１磁気センサの検出値の位相と第２磁気センサの検出値の位相とが逆相である。算出手段が減算器である。
本発明の一形態においては、電流センサは、磁気センサとして、第１磁気センサおよび第２磁気センサを含む。バスバーを流れる上記電流により発生する磁界の強さについて、第１磁気センサの検出値の位相と第２磁気センサの検出値の位相とが同相である。算出手段が加算器である。
本発明の一形態においては、磁気センサモジュールは、励磁コイルの閉ループが構成された回路を含む。
本発明の一形態においては、バスバーモジュールは、凹部である第１凹部および第２凹部を有する。第１凹部に、第１磁気センサを含む第１磁気センサモジュールが収容される。第２凹部に、第２磁気センサを含む第２磁気センサモジュールが収容される。
本発明の一形態においては、バスバーは、複数のバスバー部として、互いに電気的に並列に接続されて互いの間に間隔を置いて平行に延在する第１バスバー部および第２バスバー部と、第１バスバー部および第２バスバー部の間の中間で第１バスバー部および第２バスバー部の各々に対して間隔を置いて平行に延在する第３バスバー部とを含む。第１バスバー部を上記電流が流れる方向と、第２バスバー部を上記電流が流れる方向とはで同一である。第１バスバー部を上記電流が流れる方向および第２バスバー部を上記電流が流れる方向と、第３バスバー部を上記電流が流れる方向とは反対である。第１凹部は、第１バスバー部および第３バスバー部の間に位置する。第２凹部は、第２バスバー部および第３バスバー部の間に位置する。
本発明の一形態においては、第１バスバー部および第２バスバー部は横断面において、上記検出軸の方向における第３バスバー部の中心線を中心として互いに線対称に位置する。第１凹部および第２凹部は横断面において、上記検出軸の方向における第３バスバー部の中心線を中心として互いに線対称に位置している。
本発明の一形態においては、保持部が、樹脂材料で構成されている。
本発明の一形態においては、バスバーは、バスバーに電流を入力するための入力端子部と、バスバーから電流を出力するための出力端子部を有する。入力端子部と出力端子部とは、同一平面上に位置し、かつ、上記検出軸の方向において互いに反対向きに延在している。
本発明に基づく電子機器は、上記のいずれかに記載の電流センサを内蔵している。
本発明によれば、電流センサの使用者がバスバーの構造と磁気センサの種類との組み合わせを選択してカスタマイズすることができる。
本発明の実施形態１に係る電流センサの構成を示す分解斜視図である。 本発明の実施形態１に係るバスバーモジュールの構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態１に係るバスバーの構造を示す斜視図である。 本発明の実施形態１に係る磁気センサモジュールの外観を示す斜視図である。 本発明の実施形態１に係る電流センサにおけるバスバーモジュールと磁気センサモジュールとを組み付けた状態を示す斜視図である。 本発明の実施形態１に係る電流センサにおける磁気センサモジュールが含むセンサ回路の主な構成を示す回路図である。 本発明の実施形態１の第１変形例に係る電流センサにおける磁気センサモジュールが含むセンサ回路の主な構成を示す回路図である。 本発明の実施形態１に係る電流センサにおける第１および第２磁気センサモジュールのセンサ回路の主な構成同士の接続を示す回路図である。 本発明の実施形態１に係る電流センサにおける第１および第２磁気センサモジュールのセンサ回路の詳細な構成の接続を示す回路図である。 本発明の実施形態１の第２変形例に係る電流センサの構成を示す分解斜視図である。 本発明の実施形態２に係る電流センサの構成の一部を示す斜視図である。 本発明の実施形態２に係る電流センサのバスバーと外部配線とを接続する状態を示す斜視図である。 本発明の実施形態２に係る電流センサを図１１のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線矢印方向から見た断面図において、発生する磁界を模式的に示す図である。 第１バスバー部と第２バスバー部とを互いに点対称に配置し、かつ、第１磁気センサと第２磁気センサとを互いに点対称に配置した状態を示す断面図である。 第１バスバー部と第２バスバー部とを互いに線対称に配置し、かつ、第１磁気センサと第２磁気センサとを互いに線対称に配置した状態を示す断面図である。 本発明の実施形態２の変形例に係る電流センサのバスバーの構造を示す斜視図である。 本発明の実施形態３に係る電流センサの構成の一部を示す斜視図である。 本発明の実施形態３に係る電流センサを図１７のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線矢印方向から見た断面図において、発生する磁界を模式的に示す図である。 本発明の実施形態３に係る電流センサのバスバー周辺における、バスバーを流れる測定対象の電流により発生する磁界の磁束密度をシミュレーションした結果を示す磁束線図である。 本発明の実施形態３に係る電流センサのバスバー周辺における、バスバーを流れる測定対象の電流により発生する磁界の磁束密度をシミュレーションした結果を示す等高線図である。 比較例に係る電流センサが備えるバスバーの形状を示す平面図である。 比較例に係る電流センサのバスバー周辺における、バスバーを流れる測定対象の電流により発生する磁界の磁束密度をシミュレーションした結果を、図２１のＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ線矢印方向から見た断面に示した等高線図である。 本発明の実施形態３に係る電流センサにおいて、図２０中の左右方向における第３バスバー部の中央部から図２０中の上下方向に離れた距離と、磁束密度との関係を示すグラフである。 比較例に係る電流センサにおいて、図２２中の左右方向における第１バスバー部の中央部または第２バスバー部の中央部から図２２中の上下方向に離れた距離と、磁束密度との関係を示すグラフである。 本発明の実施形態４に係る電流センサの構成の一部を示す斜視図である。 本発明の実施形態５に係る電流センサの構成の一部を示す斜視図である。 本発明の実施形態６に係る電流センサの構成の一部を示す斜視図である。
以下、本発明の実施形態１に係る電流センサについて図を参照して説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。
(実施形態１)
図１は、本発明の実施形態１に係る電流センサの構成を示す分解斜視図である。図１に示すように、本発明の実施形態１に係る電流センサ１０は、バスバーモジュール１００と、磁気センサモジュール２００とを備える。バスバーモジュール１００は、測定対象の電流が流れるバスバー１１０と、バスバー１１０を保持して凹部１３０を有する保持部１２０とが一体に構成されてなる。磁気センサモジュール２００は、バスバー１１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界の強さを検出する磁気センサを含み、保持部１２０の凹部１３０内に収容されてバスバーモジュール１００に対して選択的に組み付け可能である。
以下、各構成について詳細に説明する。
図２は、本実施形態に係るバスバーモジュール１００の構成を示す斜視図である。図３は、本実施形態に係るバスバー１１０の構造を示す斜視図である。
図１〜３に示すように、本実施形態に係るバスバーモジュール１００において、バスバー１１０は、互いに電気的に並列に接続されて互いの間に間隔を置いて平行に延在する、第１バスバー部１１１および第２バスバー部１１２を含む。バスバー１１０は、第１バスバー部１１１および第２バスバー部１１２の間の中間で第１バスバー部１１１および第２バスバー部１１２の各々に対して間隔を置いて平行に延在する、第３バスバー部１１３をさらに含む。
本実施形態においては、第１バスバー部１１１と第２バスバー部１１２と第３バスバー部１１３とは、等間隔に配置されている。第１バスバー部１１１の端部と第２バスバー部１１２の端部と第３バスバー部１１３の端部とは、第１連結部１１４によって互いに連結されている。
第１連結部１１４は、第１バスバー部１１１と第２バスバー部１１２と第３バスバー部１１３とが並ぶ方向に延在している。すなわち、第１連結部１１４は、第１バスバー部１１１と第２バスバー部１１２と第３バスバー部１１３とそれぞれ直交している。
第１バスバー部１１１には、図１〜３中の右向きに延在する第１延在部１１５が設けられている。第２バスバー部１１２には、図１〜３中の右向きに延在する第２延在部１１６が設けられている。
第１延在部１１５の端部と第２延在部１１６の端部とは、第２連結部１１７によって互いに連結されている。第２連結部１１７は、第１バスバー部１１１と第２バスバー部１１２とが並ぶ方向に延在している。すなわち、第２連結部１１７は、第１バスバー部１１１と第２バスバー部１１２とそれぞれ直交している。
さらに、バスバー１１０は、バスバー１１０に電流を入力するための入力端子部１１８と、バスバー１１０から電流を出力するための出力端子部１１９を有する。入力端子部１１８と出力端子部１１９とは、同一平面上に位置し、かつ、後述する磁気センサの検出軸の方向において互いに反対向きに延在している。
具体的には、入力端子部１１８は図１〜３中の左向きに延在し、出力端子部１１９は図１〜３中の右向きに延在している。入力端子部１１８は、第３バスバー部１１３の端部と接続されている。出力端子部１１９は、第２連結部１１７の中央部に接続されている。入力端子部１１８の端部に第１貫通孔１１８ｈが設けられており、出力端子部１１９の端部に第２貫通孔１１９ｈが設けられている。
第１貫通孔１１８ｈは入力配線を接続するための孔であり、第２貫通孔１１９ｈは出力配線を接続するための孔である。ただし、第１貫通孔１１８ｈを出力配線の接続に用い、第２貫通孔１１９ｈを入力配線の接続に用いてもよい。
本実施形態においては、バスバー１１０は、無酸素銅で構成されている。ただし、バスバー１１０の材料はこれに限られず、アルミニウム、銀、銅などの金属、またはこれらの金属を含む合金でもよい。
また、バスバー１１０は、表面処理を施されていてもよい。たとえば、ニッケル、錫、銀、銅などの金属またはこれらの金属を含む合金からなる、少なくとも１層のめっき層が、バスバー１１０の表面に設けられていてもよい。
本実施形態においては、薄板をプレス加工して互いに溶接することによりバスバー１１０が形成されている。ただし、バスバー１１０の形成方法はこれに限られず、切削または鋳造などの方法でバスバー１１０が形成されていてもよい。
バスバー１１０においては、図３に示すように、入力端子部１１８に入力された電流は矢印１８で示すように右方向に流れた後、第３バスバー部１１３を矢印１３で示すように紙面後方向に流れる。
第１連結部１１４において分流した電流の一部は、矢印１４ａで示すように第１連結部１１４を上方に流れる。第１連結部１１４において分流した電流の残部は、矢印１４ｂで示すように第１連結部１１４を下方に流れる。
すなわち、第１連結部１１４において、第３バスバー部１１３より第１バスバー部１１１側に位置する部分を電流が流れる方向１４ａと、第３バスバー部１１３より第２バスバー部１１２側に位置する部分を電流が流れる方向１４ｂとは反対である。
第１連結部１１４から第１バスバー部１１１に流入した電流は、第１バスバー部１１１を矢印１１で示すように紙面前方向に流れた後、第１延在部１１５を矢印１５で示すように右方向に流れる。そして、第１バスバー部１１１から第２連結部１１７に流入した電流は、第２連結部１１７を矢印１７ａで示すように下方向に流れる。
第１連結部１１４から第２バスバー部１１２に流入した電流は、第２バスバー部１１２を矢印１２で示すように紙面前方向に流れた後、第２延在部１１６を矢印１６で示すように右方向に流れる。そして、第２バスバー部１１２から第２連結部１１７に流入した電流は、第２連結部１１７を矢印１７ｂで示すように上方向に流れる。
すなわち、第２連結部１１７において、中央部より第１バスバー部１１１側に位置する部分を電流が流れる方向１７ａと、中央部より第２バスバー部１１２側に位置する部分を電流が流れる方向１７ｂとは反対である。
第２連結部１１７において合流して出力端子部１１９に流入した電流は、出力端子部１１９を矢印１９で示すように右方向に流れた後、出力端子部１１９から出力される。
上記のように第１バスバー部１１１、第２バスバー部１１２および第３バスバー部１１３を電流が流れることにより、いわゆる右ねじの法則によって図３に示すように、第３バスバー部１１３の周囲を図中の右方向に周回する磁界１１３ｅが発生する。
図１，２に示すように、保持部１２０は、略直方体状の外形を有する。ただし、保持部１２０の外形は直方体状に限られず、たとえば、球状または円柱状などでもよい。
本実施形態においては、保持部１２０は電気絶縁性を有する樹脂材料で構成されている。具体的には、保持部１２０は、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂によって構成され、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ＡＢＳ)樹脂、ポリフェニレンスルファイド(ＰＰＳ)樹脂、液晶ポリマー(ＬＣＰ)またはポリブチレンテレフタレート(ＰＢＴ)樹脂などを材料としてバスバー１１０とインサート成形されることが好ましい。
これらの材料を用いることにより、高耐熱性および高耐湿性を有して形状および寸法が安定した保持部１２０を形成することができる。ただし、保持部１２０の材料は樹脂材料に限られず、たとえばゴムなどでもよい。
図１，２に示すように、保持部１２０の左側面から入力端子部１１８が突出し、右側面から出力端子部１１９が突出している。保持部１２０の正面に、２つの凹部１３０が設けられている。凹部１３０は、互いに隣接するバスバー部同士の間に位置する。
具体的には、バスバーモジュール１００は、凹部１３０として、第１バスバー部１１１と第３バスバー部１１３との間に位置する第１凹部１３０ａ、および、第２バスバー部１１２と第３バスバー部１１３との間に位置する第２凹部１３０ｂを有する。
本実施形態においては、凹部１３０は嵌合構造を有する。この嵌合構造とは、磁気センサモジュール２００の外形と嵌合する構造である。
ここで、磁気センサモジュール２００の外形について説明する。磁気センサモジュール２００は、凹部１３０に対して方向性を有して嵌合する外形を有する。この方向性を有して嵌合するとは、凹部１３０に対する磁気センサモジュール２００の向きが所定の向きである場合のみ、磁気センサモジュール２００が凹部１３０内に収容可能となるように、磁気センサモジュール２００の外形と凹部１３０とが嵌合することをいう。
よって、本実施形態に係る磁気センサモジュール２００および凹部１３０の形状は一例であって、磁気センサモジュール２００および凹部１３０の各々は、互いに方向性を有して嵌合する形状を有していればよい。
このように、凹部１３０は、磁気センサモジュール２００をバスバーモジュール１００に組み付けるために設けられた組み付け部である。本実施形態においては、磁気センサモジュール２００は、嵌合構造を有する組み付け部である凹部１３０によってバスバーモジュール１００に組み付けられるが、他の構造によってバスバーモジュール１００に組み付けられてもよい。
たとえば、凹部１３０の開口部が磁気センサモジュール２００の外形より大きく、磁気センサモジュール２００が凹部１３０の側壁と接触することなく凹部１３０の底面にネジなどによって固定されることにより、磁気センサモジュール２００がバスバーモジュール１００に組み付けられてもよい。
図４は、本実施形態に係る磁気センサモジュール２００の外観を示す斜視図である。図４に示すように、磁気センサモジュール２００は、直方体状の外形を有する本体部２０１と、本体部２０１の上面から突出した平面視して略半円柱状の突出部２０２とを有する。突出部２０２には、図４中の紙面前後方向に貫通した孔部２０３が設けられている。
本体部２０１の正面には、磁気センサモジュール２００の入力端子群２０４と出力端子群２０５が設けられている。本実施形態においては、入力端子群２０４は４つの入力端子を含み、出力端子群２０５は４つの出力端子を含む。
磁気センサモジュール２００は、図４中の矢印２０６で示す方向に検出軸を有する磁気センサを含む。すなわち、磁気センサは、本体部２０１の左右方向に検出軸を有する。
磁気センサは、後述するようにバスバー１１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界の強さを奇関数入出力特性を有して検出し、図４中の矢印２０６で示すように右方向に向いた磁界の強さを正の値として検出する。
本実施形態においては、電流センサ１０は、同一の磁気センサモジュール２００である、第１磁気センサモジュール２００ａと第２磁気センサモジュール２００ｂとを含む。第１磁気センサモジュール２００ａは、後述する第１磁気センサを含む。第２磁気センサモジュール２００ｂは、後述する第２磁気センサを含む。
図５は、本実施形態に係る電流センサ１０におけるバスバーモジュール１００と磁気センサモジュール２００とを組み付けた状態を示す斜視図である。図５に示すように、第１凹部１３０ａに第１磁気センサモジュール２００ａが収容され、第２凹部１３０ｂに第２磁気センサモジュール２００ｂが収容される。
図１，２，５に示すように、第１凹部１３０ａは、第１磁気センサモジュール２００ａの本体部２０１ａの外形より僅かに大きな本体凹部１３１ａを有する。第１凹部１３０ａは、さらに、本体凹部１３１ａの上方に設けられて、第１磁気センサモジュール２００ａの突出部２０２ａの外形より僅かに大きな上方凹部１３２ａを有する。
上方凹部１３２ａの奥に位置する壁部において、第１磁気センサモジュール２００ａの孔部２０３ａに対応する位置に、雌ねじ１３３ａが設けられている。
本体凹部１３１ａは、正面から見て、第１バスバー部１１１および第３バスバー部１１３の各々に対して平行に延在している。
同様に、第２凹部１３０ｂは、第２磁気センサモジュール２００ｂの本体部２０１ｂの外形より僅かに大きな本体凹部１３１ｂを有する。第２凹部１３０ｂは、さらに、本体凹部１３１ｂの上方に設けられて、第２磁気センサモジュール２００ｂの突出部２０２ｂの外形より僅かに大きな上方凹部１３２ｂを有する。
上方凹部１３２ｂの奥に位置する壁部において、第２磁気センサモジュール２００ｂの孔部２０３ｂに対応する位置に、雌ねじ１３３ｂが設けられている。
本体凹部１３１ｂは、正面から見て、第２バスバー部１１２および第３バスバー部１１３の各々に対して平行に延在している。
図１，５に示すように、第１磁気センサモジュール２００ａにおいては、本体部２０１ａが本体凹部１３１ａと嵌合しつつ突出部２０２ａが上方凹部１３２ａと嵌合することにより、第１凹部１３０ａ内に収容される。この状態で、ねじ２０ａを孔部２０３ａに挿通して雌ねじ１３３ａと螺合させることにより、第１磁気センサモジュール２００ａがバスバーモジュール１００に対して固定される。
なお、ねじ２０ａを用いずに、第１磁気センサモジュール２００ａと第１凹部１３０ａとの嵌合力のみによって、第１磁気センサモジュール２００ａがバスバーモジュール１００に対して固定されるようにしてもよい。
第１凹部１３０ａ内に第１磁気センサモジュール２００ａを収容した状態において、第１磁気センサは、第１〜第３バスバー部１１１〜１１３が並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、第１〜第３バスバー部１１１〜１１３の延在方向に対して直交する方向である、矢印２０６ａで示す方向に検出軸を有する。
第１磁気センサは、上記のように磁界の強さを奇関数入出力特性を有して検出し、図５中の矢印２０６ａで示すように右方向に向いた磁界の強さを正の値として検出する。
第２磁気センサモジュール２００ｂにおいては、本体部２０１ｂが本体凹部１３１ｂと嵌合しつつ突出部２０２ｂが上方凹部１３２ｂと嵌合することにより、第２凹部１３０ｂ内に収容される。この状態で、ねじ２０ｂを孔部２０３ｂに挿通して雌ねじ１３３ｂと螺合させることにより、第２磁気センサモジュール２００ｂがバスバーモジュール１００に対して固定される。
なお、ねじ２０ｂを用いずに、第２磁気センサモジュール２００ｂと第２凹部１３０ｂとの嵌合力のみによって、第２磁気センサモジュール２００ｂがバスバーモジュール１００に対して固定されるようにしてもよい。
第２凹部１３０ｂ内に第２磁気センサモジュール２００ｂを収容した状態において、第２磁気センサは、第１〜第３バスバー部１１１〜１１３が並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、第１〜第３バスバー部１１１〜１１３の延在方向に対して直交する方向である、矢印２０６ｂで示す方向に検出軸を有する。
第２磁気センサは、上記のように磁界の強さを奇関数入出力特性を有して検出し、図５中の矢印２０６ｂで示すように右方向に向いた磁界の強さを正の値として検出する。
図５に示すように、磁界１１３ｅは、第１磁気センサに対して図中の右方向に侵入し、第２磁気センサに対して図中の左方向に侵入する。その結果、バスバー１１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界の強さについて、第１磁気センサの検出値の位相と第２磁気センサの検出値の位相とは逆相になる。具体的には、第１磁気センサの検出値は正の値であり、第２磁気センサの検出値は負の値である。
磁気センサモジュール２００は、磁気センサの検出値を演算することにより上記電流の値を算出する算出手段をさらに含む。本実施形態においては、算出手段は減算器である。
図６は、本実施形態に係る電流センサ１０における磁気センサモジュール２００が含むセンサ回路２１０の主な構成を示す回路図である。図６に示すように、本実施形態に係る磁気センサモジュール２００が含むセンサ回路２１０は、磁気センサ２１１、増幅器２１２および減算器２１４を含む。
磁気センサ２１１は、増幅器２１２の入力側に接続されている。増幅器２１２の出力側には、センサ出力端子２１６が接続されている。
減算器２１４の入力側には、加算入力端子２１７および減算入力端子２１８が接続されている。減算器２１４の出力側には、減算出力端子２１９が接続されている。
磁気センサ２１１は、入力磁界を出力電圧に変換する。本実施形態に係る磁気センサ２１１においては、磁気抵抗素子を用いてホイートストンブリッジ型のブリッジ回路を構成しており、その出力電圧は差動出力すなわち平衡(バランス)出力である。
増幅器２１２は、この出力電圧を増幅する。したがって、増幅器２１２としては、差動増幅器が適しており、本実施形態においては演算増幅器(オペアンプ)を用いている。減算器２１４としては、差動増幅器を用いている。
本実施形態に係る磁気センサモジュール２００は、後述する励磁コイル部を有さない開ループ式の磁界計測を行なう。
ただし、励磁コイル部を有する閉ループ式の磁界計測を行なってもよい。図７は、本実施形態の第１変形例に係る電流センサにおける磁気センサモジュールが含むセンサ回路２１０ｘの主な構成を示す回路図である。
図７に示すように、本実施形態の第１変形例に係る磁気センサモジュールが含むセンサ回路２１０ｘは、磁気センサ２１１、励磁コイル部２１３、励磁コイル駆動部２１３ａ、増幅器２１２および減算器２１４を含む。
磁気センサ２１１は、励磁コイル駆動部２１３ａの入力側に接続されている。励磁コイル駆動部２１３ａの出力側に、励磁コイル部２１３が接続されている。励磁コイル部２１３は、増幅器２１２の入力側に接続されている。増幅器２１２の出力側には、センサ出力端子２１６が接続されている。
減算器２１４の入力側には、加算入力端子２１７および減算入力端子２１８が接続されている。減算器２１４の出力側には、減算出力端子２１９が接続されている。
励磁コイル駆動部２１３ａとしては、差動増幅器を用いている。励磁コイル部２１３は、励磁コイル２１３ｂと電流検出抵抗器２１３ｃとを含む。
上記のように第１変形例に係る磁気センサモジュールは、励磁コイル２１３ｂの閉ループが構成されたセンサ回路２１０ｘを含む。
第１変形例に係るセンサ回路２１０ｘにおいては、励磁コイル部２１３に、励磁コイル駆動部２１３ａから駆動電流が供給される。この駆動電流が励磁コイル２１３ｂを流れることにより発生する磁界は、磁気センサ２１１に印加される。磁気センサ２１１にはバスバー１１０を流れる測定対象の電流によって発生する磁界１１３ｅも印加される。そのため、磁気センサ２１１には、励磁コイル２１３ｂから発生する磁界と磁界１１３ｅとが重なって印加される。
このように磁気センサ２１１に重なって印加された磁界の強さは、いわゆる重ねの理にしたがって、それらを重ね合わせた値となる。励磁コイル駆動部２１３ａは、負帰還の働きにより磁気センサ２１１に重なって印加される磁界の強さが０となるように、励磁コイル部２１３に駆動電流を供給する。このときの駆動電流を電流検出抵抗器２１３ｃと増幅器２１２とによって計測することにより、間接的に磁界１１３ｅの強さを検出することができる。
このように、第１変形例に係るセンサ回路２１０ｘにおいては、一定の強さ(略０)の磁界が磁気センサ２１１に印加された状態で計測を行なうため、磁気センサ２１１の入出力特性(入力磁界と出力電圧との関係)の非線形性が計測結果の直線性に及ぼす影響を低減できる。
次に、第１磁気センサモジュール２００ａの第１センサ回路２１０ａと第２磁気センサモジュール２００ｂの第２センサ回路２１０ｂとの接続について説明する。
図８は、本実施形態に係る電流センサにおける第１および第２磁気センサモジュール２００ａ，２００ｂのセンサ回路２１０ａ，２１０ｂの主な構成同士の接続を示す回路図である。
図８に示すように、第１磁気センサモジュール２００ａにおいて、第１磁気センサ２１１ａ、第１増幅器２１２ａ、第１センサ出力端子２１６ａ、第１加算入力端子２１７ａ、第１減算器２１４ａおよび第１減算出力端子２１９ａがこの順に接続される。
第２磁気センサモジュール２００ｂにおいて、第２磁気センサ２１１ｂ、第２増幅器２１２ｂおよび第２センサ出力端子２１６ｂがこの順に接続される。第２センサ出力端子２１６ｂは、外部配線２３０を通じて第１減算入力端子２１８ａに接続される。
上述の通り、第１磁気センサ２１１ａの検出値は正の値であり、第２磁気センサ２１１ｂの検出値は負の値である。よって、第１減算器２１４ａにおいて、第１磁気センサ２１１ａの検出値と第２磁気センサ２１１ｂの検出値とが減算される。その結果、第１磁気センサ２１１ａの検出値の絶対値と第２磁気センサ２１１ｂの検出値の絶対値とが加算されて、その加算結果が第１減算出力端子２１９ａに出力される。
図８に示すように第１センサ回路２１０ａと第２センサ回路２１０ｂとを接続した場合、第２磁気センサモジュール２００ｂの第２減算器２１４ｂは使用されない。
図９は、本実施形態に係る電流センサにおける第１および第２磁気センサモジュール２００ａ，２００ｂのセンサ回路２１０ａ，２１０ｂの詳細な構成の接続を示す回路図である。
図９に示すように、第１磁気センサモジュール２００ａの第１センサ回路２１０ａは、第１センサ駆動部２１５ａ、第１磁気センサ２１１ａ、第１増幅器２１２ａおよび第１減算器２１４ａを含む。
また、第１磁気センサモジュール２００ａの第１センサ回路２１０ａは、第１入力端子群２０４ａに含まれる、第１正電源入力端子２２１ａ、第１接地入力端子２２３ａ、第１減算入力端子２１８ａおよび第１負電源入力端子２２２ａを有する。
さらに、第１磁気センサモジュール２００ａの第１センサ回路２１０ａは、第１出力端子群２０５ａに含まれる、第１正電源出力端子２２４ａ、第１接地出力端子２２６ａ、第１減算出力端子２１９ａおよび第１負電源出力端子２２５ａを有する。
第２磁気センサモジュール２００ｂの第２センサ回路２１０ｂは、第２センサ駆動部２１５ｂ、第２磁気センサ２１１ｂ、第２増幅器２１２ｂおよび第２減算器２１４ｂを含む。
また、第２磁気センサモジュール２００ｂの第２センサ回路２１０ｂは、第２入力端子群２０４ｂに含まれる、第２正電源入力端子２２１ｂ、第２接地入力端子２２３ｂ、第２減算入力端子２１８ｂおよび第２負電源入力端子２２２ｂを有する。
さらに、第２磁気センサモジュール２００ｂの第２センサ回路２１０ｂは、第２出力端子群２０５ｂに含まれる、第２正電源出力端子２２４ｂ、第２接地出力端子２２６ｂ、第２減算出力端子２１９ｂおよび第２負電源出力端子２２５ｂを有する。
第１正電源入力端子２２１ａと第２正電源出力端子２２４ｂとが、外部配線２３１によって接続される。第１接地入力端子２２３ａと第２接地出力端子２２６ｂとが、外部配線２３３によって接続される。第１減算入力端子２１８ａと第２減算出力端子２１９ｂとが、外部配線２３４によって接続される。第１負電源入力端子２２２ａと第２負電源出力端子２２５ｂとが、外部配線２３２によって接続される。
本実施形態においては、別体で構成された２つの磁気センサモジュールの各々が磁気センサを有しているが、磁気センサモジュールの構成はこれに限られず、１つの磁気センサモジュールが複数の磁気センサを有していてもよい。
また、バスバーモジュールが、たとえば、インバータまたはコンバータなどの電力機器と一体で構成されていてもよい。図１０は、本実施形態の第２変形例に係る電流センサ３０の構成を示す分解斜視図である。なお、図１０においては、バスバー、凹部および電力機器の構造を簡略化して図示している。
図１０に示すように、本実施形態の第２変形例に係る電流センサ３０においては、バスバーモジュール３００と磁気センサモジュール２００とを備える。
バスバーモジュール３００は、第１バスバー３１０ａ、第２バスバー３１０ｂおよび第３バスバー３１０ｃを含む。また、バスバーモジュール３００は、第１バスバー３１０ａ、第２バスバー３１０ｂおよび第３バスバー３１０ｃを保持して凹部３３０を有する保持部３２０を含む。
さらに、バスバーモジュール３００は、第１バスバー３１０ａ、第２バスバー３１０ｂおよび第３バスバー３１０ｃの各々に接続された状態でこれらのバスバーとともに保持部３２０に保持された電力機器であるインバータ３４０を含む。
具体的には、インバータ３４０は、３相の出力を有する。インバータ３４０は、ＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)またはＦＥＴ(Field effect transistor)などの能動素子を含み、それらの出力電極であるコレクタ、エミッタ、ドレインおよびソースなどを有する。
インバータ３４０の１相目の出力電極は、第１バスバー３１０ａの第１入力端子部３１８ａに、ワイヤーボンディングまたは半田付けなどによって接続されている。同様に、インバータ３４０の２相目の出力電極は、第２バスバー３１０ｂの第２入力端子部３１８ｂに接続されている。インバータ３４０の３相目の出力電極は、第３バスバー３１０ｃの第３入力端子部３１８ｃに接続されている。
第１バスバー３１０ａの第１出力端子部３１９ａは、保持部３２０から突出して、たとえば、モータの電機子に接続された第１ワイヤーハーネス２１ａの末端端子２２ａに、ボルトおよびナットによって締結される。
同様に、第２バスバー３１０ｂの第２出力端子部３１９ｂは、保持部３２０から突出して、たとえば、モータの電機子に接続された第２ワイヤーハーネス２１ｂの末端端子２２ｂに、ボルトおよびナットによって締結される。
第３バスバー３１０ｃの第３出力端子部３１９ｃは、保持部３２０から突出して、たとえば、モータの電機子に接続された第３ワイヤーハーネス２１ｃの末端端子２２ｃに、ボルトおよびナットによって締結される。
保持部３２０は、第１バスバー３１０ａの近傍に第１凹部３３０ａ、第２バスバー３１０ｂの近傍に第２凹部３３０ｂ、第３バスバー３１０ｃの近傍に第３凹部３３０ｃを有する。
第１磁気センサモジュール２００ａは、第１凹部３３０ａ内に収容されてバスバーモジュール３００に対して組み付けられる。第２磁気センサモジュール２００ｂは、第２凹部３３０ｂ内に収容されてバスバーモジュール３００に対して組み付けられる。第３磁気センサモジュール２００ｃは、第３凹部３３０ｃ内に収容されてバスバーモジュール３００に対して組み付けられる。
このように、バスバーモジュール３００が、第１〜第３バスバー３１０ａ〜３１０ｃに接続された状態で第１〜第３バスバー３１０ａ〜３１０ｃとともに保持部３２０に保持されたインバータ３４０を含むことにより、第１〜第３バスバー３１０ａ〜３１０ｃとインバータ３４０の出力電極とをボルトおよびナットによって締結することが不要となる。
インバータ３４０が大電力に対応可能なパワーインバータなどである場合、インバータ３４０の出力電極にボルトおよびナットの締結部が存在すると、締結部の接触抵抗などによって損失が発生する。よって、本実施形態の第２変形例に係る電流センサ３０では、インバータ３４０の出力電極におけるボルトおよびナットの締結部を削減することにより、損失を低減して電流センサ３０の効率を向上することができる。
上記のように、本実施形態および変形例に係る電流センサにおいては、バスバーモジュールと磁気センサモジュールとが別体で構成されているため、電流センサの使用者がバスバーの構造と磁気センサの種類との組み合わせを選択してカスタマイズすることができる。
すなわち、電流センサの使用者は、自らバスバーモジュールの構造を変更することができ、変更後のバスバーモジュールの構造に適した磁気センサモジュールをバスバーモジュールに組み付けることにより、カスタマイズされた電流センサを得ることができる。
また、バスバーモジュールの凹部に磁気センサモジュールを組み付けるのみで電流センサを構成できるため、電流センサの汎用性を高めつつ組立性を簡易にすることができる。
さらに、保持部の凹部と磁気センサモジュールとが方向性を有して嵌合する構造を有していることにより、磁気センサモジュールの凹部への組み付け方向の間違いを防止できる。これにより、電流センサの動作不良を抑制できる。ただし、必ずしもこの嵌合構造が設けられていなくてもよい。
また、バスバーモジュールをインサート成形により製造することによって、簡易に大量に同一形状のバスバーモジュールを得ることができる。その結果、バスバーと磁気センサとの位置関係を安定させて、均一な性能および品質を有する電流センサを構成することができる。ただし、バスバーモジュールの製造方法は、インサート成形に限られず、浸漬法などによって製造してもよい。
以下、本発明の実施形態２に係る電流センサについて説明する。本実施形態に係る電流センサは、主にバスバーの構造が実施形態１に係る電流センサ１０と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
(実施形態２)
図１１は、本発明の実施形態２に係る電流センサの構成の一部を示す斜視図である。図１２は、本実施形態に係る電流センサのバスバーと外部配線とを接続する状態を示す斜視図である。なお、図１１，１２においては、保持部を図示していない。
図１１に示すように、本発明の実施形態２に係る電流センサ４００は、測定対象の電流が流れるバスバー４１０を備える。また、電流センサ４００は、バスバー４１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界の強さを奇関数入出力特性を有して検出する、第１磁気センサ４２０および第２磁気センサ４２１を備える。
さらに、電流センサ４００は、第１磁気センサ４２０および第２磁気センサ４２１の各検出値を減算することにより上記電流の値を算出する算出手段である、減算器４３０を備える。
以下、各構成について詳細に説明する。
バスバー４１０は、互いに電気的に並列に接続されて互いの間に間隔を置いて平行に位置する、第１バスバー部４１１および第２バスバー部４１２を含む。バスバー４１０は、第１バスバー部４１１および第２バスバー部４１２の間の中間で第１バスバー部４１１および第２バスバー部４１２の各々に対して間隔を置いて平行に延在する、第３バスバー部４１３をさらに含む。
本実施形態においては、第１バスバー部４１１と第２バスバー部４１２と第３バスバー部４１３とは、直方体状の形状であり、等間隔に配置されている。第１バスバー部４１１の長手方向の一端と第２バスバー部４１２の長手方向の一端と第３バスバー部４１３の長手方向の一端とは、第１連結部４１４によって互いに連結されている。
第１連結部４１４は、直方体状の形状であり、第１バスバー部４１１と第２バスバー部４１２と第３バスバー部４１３とが並ぶ方向に延在している。すなわち、第１連結部４１４は、第１バスバー部４１１と第２バスバー部４１２と第３バスバー部４１３とそれぞれ直交している。
なお、第１バスバー部４１１、第２バスバー部４１２、第３バスバー部４１３および第１連結部４１４の形状は直方体状に限られず、たとえば円柱状であってもよい。
上記のように、バスバー４１０は、平面的に見てＥ字状の形状を有している。ただし、バスバー４１０の形状はこれに限られず、第１バスバー部４１１と第２バスバー部４１２と第３バスバー部４１３とを有していればよい。
本実施形態においては、バスバー４１０は、アルミニウムで構成されている。ただし、バスバー４１０の材料はこれに限られず、銀、銅などの金属、またはこれらの金属を含む合金でもよい。
また、バスバー４１０は、表面処理が施されていてもよい。たとえば、ニッケル、錫、銀、銅などの金属またはこれらの金属を含む合金からなる、少なくとも１層のめっき層が、バスバー４１０の表面に設けられていてもよい。
本実施形態においては、薄板をプレス加工することによりバスバー４１０が形成されている。ただし、バスバー４１０の形成方法はこれに限られず、切削または鋳造などの方法でバスバー４１０を形成してもよい。
第１バスバー部４１１を電流が流れる方向４１と、第２バスバー部４１２を電流が流れる方向４２とは同一である。第１バスバー部４１１を電流が流れる方向４１および第２バスバー部４１２を電流が流れる方向４２と、第３バスバー部４１３を電流が流れる方向４３とは反対である。
図１２に示すようにバスバー４１０と外部配線とを接続することで、上記の方向に電流が流れる。外部配線は、２つの入力端子に分岐している入力配線４７０と、出力端子を有する出力配線４７１とを含む。入力配線４７０の２つの入力端子と、出力配線４７１の出力端子とは、それぞれ、円環状の部分を有している。
図１１においては示していないが、図１２に示すように、第１バスバー部４１１の長手方向の他端に第１貫通孔４１１ｈが設けられており、第２バスバー部４１２の長手方向の他端に第２貫通孔４１２ｈが設けられており、第３バスバー部４１３の長手方向の他端に第３貫通孔４１３ｈが設けられている。第１貫通孔４１１ｈ、第２貫通孔４１２ｈおよび第３貫通孔４１３ｈの部分のみ保持部から露出している。
入力配線４７０の２つの入力端子のうちの一方の円環状の部分と第１貫通孔４１１ｈとにボルト４９０を挿通して、当該ボルト４９０とナット４８０とを締結することにより、第１バスバー部４１１と入力配線４７０とが接続される。
入力配線４７０の２つの入力端子のうちの他方の円環状の部分と第２貫通孔４１２ｈとにボルト４９０を挿通して、当該ボルト４９０とナット４８０とを締結することにより、第２バスバー部４１２と入力配線４７０とが接続される。
出力配線４７１の出力端子の円環状の部分と第３貫通孔４１３ｈとにボルト４９０を挿通して、当該ボルト４９０とナット４８０とを締結することにより、第３バスバー部４１３と出力配線４７１とが接続される。
上記のように接続することにより、第１バスバー部４１１に入力された電流は、第１連結部４１４を通じて第３バスバー部４１３から出力される。また、第２バスバー部４１２に入力された電流は、第１連結部４１４を通じて第３バスバー部４１３から出力される。
すなわち、第１連結部４１４において、第３バスバー部４１３より第１バスバー部４１１側に位置する部分を電流が流れる方向４４と、第３バスバー部４１３より第２バスバー部４１２側に位置する部分を電流が流れる方向４５とは反対である。
なお、バスバー４１０と外部配線との接続方法は上記に限られず、第１バスバー部４１１を電流が流れる方向および第２バスバー部４１２を電流が流れる方向と、第３バスバー部４１３を電流が流れる方向とが、反対となるように接続されていればよい。
よって、第１バスバー部４１１および第２バスバー部４１２が出力配線に接続され、第３バスバー部４１３が入力配線に接続されていてもよい。
図１１に示すように、第１磁気センサ４２０は、第１バスバー部４１１および第３バスバー部４１３の間に位置している。第２磁気センサ４２１は、第２バスバー部４１２および第３バスバー部４１３の間に位置している。
第１磁気センサ４２０は、第１バスバー部４１１と第２バスバー部４１２と第３バスバー部４１３とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、第３バスバー部４１３の延在方向に対して直交する方向である、図１１中の矢印４２０ａで示す方向に検出軸を有する。
第２磁気センサ４２１は、第１バスバー部４１１と第２バスバー部４１２と第３バスバー部４１３とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、第３バスバー部４１３の延在方向に対して直交する方向である、図１１中の矢印４２１ａで示す方向に検出軸を有する。
第１磁気センサ４２０および第２磁気センサ４２１は、検出軸の一方向に向いた磁界を検出した場合に正の値で出力し、かつ、検出軸の一方向とは反対方向に向いた磁界を検出した場合に負の値で出力する、奇関数入出力特性を有している。すなわち、バスバー４１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界の強さについて、第１磁気センサ４２０の検出値の位相と、第２磁気センサ４２１の検出値の位相とは、逆相である。
第１磁気センサ４２０および第２磁気センサ４２１としては、ＡＭＲ(Anisotropic Magneto Resistance)、ＧＭＲ(Giant Magneto Resistance)、ＴＭＲ(Tunnel Magneto Resistance)、ＢＭＲ(Balistic Magneto Resistance)、ＣＭＲ(Colossal Magneto Resistance)などの磁気抵抗素子を有する磁気センサを用いることができる。特に、奇関数入出力特性を有するバーバーポール構造のＡＭＲ素子を用い、ホイートストンブリッジ型のブリッジ回路またはその半分の回路構成であるハーフ・ブリッジ回路を構成した磁気センサを用いることができる。
その他にも、第１磁気センサ４２０および第２磁気センサ４２１として、ホール素子を有する磁気センサ、磁気インピーダンス効果を利用するＭＩ(Magneto Impedance)素子を有する磁気センサまたはフラックスゲート型磁気センサなどを用いることができる。
第１磁気センサ４２０および第２磁気センサ４２１にバイアスをかける場合は、バーバーポール構造を用いる方法に限られず、コイルの周囲に発生する誘導磁界、永久磁石の磁界、またはこれらを組み合わせた磁界を用いてバイアスをかけてもよい。さらに、磁気センサを形成している膜状素子が位置する同一の基板上に膜状の磁性体層を設けることによりバイアスをかけてもよい。
第１磁気センサ４２０は、第１接続配線４４１によって減算器４３０と電気的に接続されている。第２磁気センサ４２１は、第２接続配線４４２によって減算器４３０と電気的に接続されている。これらの接続体によって、１つの磁気センサモジュールが構成されている。すなわち、本実施形態においては、１つの磁気センサモジュールが、２つの磁気センサを含んでいる。
減算器４３０は、第１磁気センサ４２０の検出値から、第２磁気センサ４２１の検出値を減算することにより、バスバー４１０を流れる測定対象の電流の値を算出する。なお、本実施形態においては、算出手段として減算器４３０を用いているが、算出手段はこれに限られず、差動増幅器などでもよい。
以下、電流センサ４００の動作について説明する。
図１３は、本実施形態に係る電流センサ４００を図１１のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線矢印方向から見た断面図において、発生する磁界を模式的に示す図である。
図１３に示すように、第１バスバー部４１１に電流が流れることにより、いわゆる右ねじの法則によって図中の左回りに周回する磁界４１１ｅが発生する。同様に、第２バスバー部４１２に電流が流れることにより、図中の左回りに周回する磁界４１２ｅが発生する。第３バスバー部４１３に電流が流れることにより、図中の右回りに周回する磁界４１３ｅが発生する。
その結果、第１磁気センサ４２０には、矢印４２０ａで示す検出軸の方向において、図中の右向きの磁界が印加される。一方、第２磁気センサ４２１には、矢印４２１ａで示す検出軸の方向において、図中の左向きの磁界が印加される。
よって、第１磁気センサ４２０の検出した磁界の強さを示す検出値を正の値とすると、第２磁気センサ４２１の検出した磁界の強さを示す検出値は負の値となる。第１磁気センサ４２０の検出値と第２磁気センサ４２１の検出値とは、減算器４３０に送信される。
減算器４３０は、第１磁気センサ４２０の検出値から第２磁気センサ４２１の検出値を減算する。その結果、第１磁気センサ４２０の検出値の絶対値と、第２磁気センサ４２１の検出値の絶対値とが加算される。この加算結果から、バスバー４１０を流れた測定対象の電流の値が算出される。
本実施形態に係る電流センサ４００においては、第１磁気センサ４２０と第２磁気センサ４２１との間に、第３バスバー部４１３が位置しているため、外部磁界源は、物理的に第１磁気センサ４２０と第２磁気センサ４２１との間に位置することができない。
そのため、外部磁界源から第１磁気センサ４２０に印加される磁界のうちの矢印４２０ａで示す検出軸の方向における磁界成分の向きと、外部磁界源から第２磁気センサ４２１に印加される磁界のうちの矢印４２１ａで示す検出軸の方向における磁界成分の向きとは、同じ向きとなる。よって、第１磁気センサ４２０の検出した外部磁界の強さを示す検出値を正の値とすると、第２磁気センサ４２１の検出した外部磁界の強さを示す検出値も正の値となる。
その結果、減算器４３０が第１磁気センサ４２０の検出値から第２磁気センサ４２１の検出値を減算することにより、第１磁気センサ４２０の検出値の絶対値と、第２磁気センサ４２１の検出値の絶対値とが減算される。これにより、外部磁界源からの磁界は、ほとんど検出されなくなる。すなわち、外部磁界の影響が低減される。
もしくは、第１磁気センサ４２０および第２磁気センサ４２１において、検出値が正となる検出軸の方向を互いに反対方向(１８０°反対)にしてもよい。この場合、第１磁気センサ４２０の検出した外部磁界の強さを示す検出値を正の値とすると、第２磁気センサ４２１の検出した外部磁界の強さを示す検出値は負の値となる。
一方、バスバー４１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界の強さについて、第１磁気センサ４２０の検出値の位相と、第２磁気センサ４２１の検出値の位相とは同相となる。
このような構成の場合には、算出手段として減算器４３０に代えて加算器を用いる。外部磁界については、加算器が第１磁気センサ４２０の検出値と第２磁気センサ４２１の検出値とを加算することにより、第１磁気センサ４２０の検出値の絶対値と第２磁気センサ４２１の検出値の絶対値とが減算される。これにより、外部磁界源からの磁界は、ほとんど検出されなくなる。すなわち、外部磁界の影響が低減される。
一方、バスバー４１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界については、加算器が第１磁気センサ４２０の検出値と第２磁気センサ４２１の検出値とを加算することにより、第１磁気センサ４２０の検出値の絶対値と、第２磁気センサ４２１の検出値の絶対値とが加算される。この加算結果から、バスバー４１０を流れた測定対象の電流の値が算出される。
このように、第１磁気センサ４２０と第２磁気センサ４２１との入出力特性を互いに逆の極性にしつつ、減算器４３０に代えて加算器を算出手段として用いてもよい。
なお、本実施形態における電流センサ４００においては、第１バスバー部４１１および第２バスバー部４１２は横断面において、第３バスバー部４１３の中心点を中心として互いに点対称に位置している。かつ、第１バスバー部４１１および第２バスバー部４１２は横断面において、第１磁気センサ４２０および第２磁気センサ４２１の検出軸の方向における第３バスバー部４１３の中心線を中心として互いに線対称に位置している。
また、第１磁気センサ４２０および第２磁気センサ４２１は横断面において、第３バスバー部４１３の中心点を中心として互いに点対称に位置している。かつ、第１磁気センサ４２０および第２磁気センサ４２１は横断面において、第１磁気センサ４２０および第２磁気センサ４２１の検出軸の方向における第３バスバー部４１３の中心線を中心として互いに線対称に位置している。
ここで、上記の配置により得られる効果について説明する。
図１４は、第１バスバー部と第２バスバー部とを互いに点対称に配置し、かつ、第１磁気センサと第２磁気センサとを互いに点対称に配置した状態を示す断面図である。図１４においては、図１３と同一の断面視で示している。
図１４に示すように、第１バスバー部４１１および第２バスバー部４１２は横断面において、第３バスバー部４１３の中心点４１３ｃを中心として互いに点対称に位置している。また、第１磁気センサ４２０ｙおよび第２磁気センサ４２１ｙは横断面において、第３バスバー部４１３の中心点４１３ｃを中心として互いに点対称に位置している。
この配置の場合、バスバー４１０を流れる測定対象の電流により発生し、第３バスバー部４１３を周回する磁界４１３ｅは、第１磁気センサ４２０ｙおよび第２磁気センサ４２１ｙの各々に、等価で逆方向に印加される。その結果、減算器４３０が第１磁気センサ４２０ｙの検出値から第２磁気センサ４２１ｙの検出値を減算することにより、磁界４１３ｅの検出値は２倍になる。
一方、外部磁界源が第１磁気センサ４２０ｙおよび第２磁気センサ４２１ｙに対して十分遠方にある場合、外部磁界は、第１磁気センサ４２０ｙおよび第２磁気センサ４２１ｙの各々に、等価で等方向に印加される。その結果、減算器４３０が第１磁気センサ４２０ｙの検出値から第２磁気センサ４２１ｙの検出値を減算することにより、外部磁界の検出値は０になる。
このように点対称に配置された第１磁気センサ４２０ｙおよび第２磁気センサ４２１ｙは、バスバー４１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界を等しく反映した検出値を示す。そのため、バスバー４１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界の強さとそれから算出されるバスバー４１０を流れる測定対象の電流の値との線形性を高めることができる。
図１５は、第１バスバー部と第２バスバー部とを互いに線対称に配置し、かつ、第１磁気センサと第２磁気センサとを互いに線対称に配置した状態を示す断面図である。図１５においては、図１３と同一の断面視で示している。
図１５に示すように、第１バスバー部４１１および第２バスバー部４１２は横断面において、第１磁気センサ４２０および第２磁気センサ４２１の検出軸の方向における第３バスバー部４１３の中心線４１３ｘを中心として互いに線対称に位置している。
また、第１磁気センサ４２０ｚおよび第２磁気センサ４２１ｚは横断面において、第１磁気センサ４２０ｚおよび第２磁気センサ４２１ｚの検出軸の方向における第３バスバー部４１３の中心線４１３ｘを中心として互いに線対称に位置している。
すなわち、第１磁気センサ４２０を収容する第１凹部、および、第２磁気センサ４２１を収容する第２凹部は横断面において、検出軸の方向における第３バスバー部４１３の中心線４１３ｘを中心として互いに線対称に位置している。
この配置の場合、バスバー４１０を流れる測定対象の電流により発生し、第３バスバー部４１３を周回する磁界４１３ｅは、第１磁気センサ４２０ｚおよび第２磁気センサ４２１ｚの各々に、等価で逆方向に印加される。その結果、減算器４３０が第１磁気センサ４２０ｚの検出値から第２磁気センサ４２１ｚの検出値を減算することにより、磁界４１３ｅの検出値は２倍になる。
一方、外部磁界源が第１磁気センサ４２０ｚおよび第２磁気センサ４２１ｚに対して十分遠方にある場合、外部磁界は、第１磁気センサ４２０ｚおよび第２磁気センサ４２１ｚの各々に、等価で等方向に印加される。その結果、減算器４３０が第１磁気センサ４２０ｚの検出値から第２磁気センサ４２１ｚの検出値を減算することにより、外部磁界の検出値は０になる。
さらに、外部磁界源４０が第１磁気センサ４２０ｚおよび第２磁気センサ４２１ｚに対して近傍にある場合、矢印４２０ａで示す第１磁気センサ４２０ｚの検出軸の方向における外部磁界源４０と第１磁気センサ４２０ｚとの距離Ｌ1と、矢印４２１ａで示す第２磁気センサ４２１ｚの検出軸の方向における外部磁界源４０と第２磁気センサ４２１ｚとの距離Ｌ2とは等しくなる。
よって、外部磁界源４０が近傍にある場合も、外部磁界は、第１磁気センサ４２０ｚおよび第２磁気センサ４２１ｚの各々に、等価で等方向に印加される。その結果、減算器４３０が第１磁気センサ４２０ｚの検出値から第２磁気センサ４２１ｚの検出値を減算することにより、外部磁界の検出値は０になる。
なお、矢印４２０ａで示す第１磁気センサ４２０ｚの検出軸の方向に対して直交する方向における外部磁界源４０と第１磁気センサ４２０ｚとの距離Ｌ3と、矢印４２１ａで示す第２磁気センサ４２１ｚの検出軸の方向に対して直交する方向における外部磁界源４０と第２磁気センサ４２１ｚとの距離Ｌ4とは異なるが、この方向の磁界成分は第１磁気センサ４２０ｚおよび第２磁気センサ４２１ｚにおいて検出されない。
このように線対称に配置された第１磁気センサ４２０ｚおよび第２磁気センサ４２１ｚは、バスバー４１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界を等しく反映した検出値を示す。そのため、バスバー４１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界の強さとそれから算出されるバスバー４１０を流れる測定対象の電流の値との線形性を高めることができる。さらに、外部磁界源４０が第１磁気センサ４２０ｚおよび第２磁気センサ４２１ｚの近傍に位置する場合にも、外部磁界の影響を低減することができる。
本実施形態に係る電流センサ４００は、上記の点対称配置および線対称配置の両方を満たしているため、外部磁界源４０の位置に関わらず、バスバー４１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界の強さとそれから算出されるバスバー４１０を流れる測定対象の電流の値との線形性を高めつつ、外部磁界の影響を低減することができる。
また、電流センサ４００において、第１バスバー部４１１と第３バスバー部４１３との間に発生する磁界は、各バスバー部からの距離による変化が比較的小さい。そのため、第１磁気センサ４２０の配置に高い精度は要求されない。
同様に、第２バスバー部４１２と第３バスバー部４１３との間に発生する磁界は、各バスバー部からの距離による変化が比較的小さい。そのため、第２磁気センサ４２１の配置に高い精度は要求されない。よって、電流センサ４００は容易に製造できる。
すなわち、磁気センサモジュールを収容する凹部を、上記の第１磁気センサ４２０および第２磁気センサ４２１を配置すべき位置に容易に形成することができる。
以下、本実施形態の変形例に係る電流センサについて説明する。なお、変形例に係る電流センサは、バスバーの構造のみ実施形態２に係る電流センサ４００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
図１６は、本実施形態の変形例に係る電流センサのバスバーの構造を示す斜視図である。図１６に示すように、変形例に係る電流センサのバスバー４１０ａは、第１バスバー部４１１の両端と第２バスバー部４１２の両端とが互いに繋がっていることにより、平面的に見て環状の形状を有している。
具体的には、第１バスバー部４１１の長手方向の他端と第２バスバー部４１２の長手方向の他端とは、第２連結部４１５によって互いに連結されている。第２連結部４１５は、第１バスバー部４１１と第２バスバー部４１２と第３バスバー部４１３とが並ぶ方向に延在している。すなわち、第２連結部４１５は、第１バスバー部４１１と第２バスバー部４１２とそれぞれ直交している。
第２連結部４１５は、直方体状の形状を有している。ただし、第２連結部４１５の形状は直方体状に限られず、たとえば円柱状であってもよい。
変形例に係る電流センサのバスバー４１０ａにおいては、第２連結部４１５の延在方向における中央部に第１雌ねじ４１５ｈが設けられており、第３バスバー部４１３の長手方向の他端に第２雌ねじ４１３ｈ’が設けられている。第１雌ねじ４１５ｈおよび第２雌ねじ４１３ｈ’のみ保持部から露出している。
図示されていないが、入力配線の入力端子にボルトを挿通して、そのボルトと第１雌ねじ４１５ｈとを締結することにより、第２連結部４１５と入力配線とが接続される。出力配線の出力端子にボルトを挿通して、そのボルトと第２雌ねじ４１３ｈ’とを締結することにより、第３バスバー部４１３と出力配線とが接続される。
上記のように接続することにより、第２連結部４１５に入力された電流は、第１バスバー部４１１、第２バスバー部４１２および第１連結部４１４を通じて、第３バスバー部４１３から出力される。
すなわち、第２連結部４１５において、第３バスバー部４１３より第１バスバー部４１１側に位置する部分を電流が流れる方向４６と、第３バスバー部４１３より第２バスバー部４１２側に位置する部分を電流が流れる方向４７とは反対である。
なお、バスバー４１０ａと外部配線との接続方法は上記に限られず、第１バスバー部４１１を電流が流れる方向および第２バスバー部４１２を電流が流れる方向と、第３バスバー部４１３を電流が流れる方向とが、反対となるように接続されていればよい。
よって、第２連結部４１５が出力配線に接続され、第３バスバー部４１３が入力配線に接続されていてもよい。
変形例に係る電流センサにおいては、バスバー４１０ａの機械的強度を実施形態２に係るバスバー４１０に比較して高くすることができる。また、外部配線との接続箇所を削減しつつナットを不要にすることにより、実施形態２に係るバスバー４１０に比較して外部配線との接続を容易にできる。
本実施形態および変形例に係る電流センサにおいては、バスバーモジュールと磁気センサモジュールとが別体で構成されているため、電流センサの使用者がバスバーの構造と磁気センサの種類との組み合わせを選択してカスタマイズすることができる。
以下、本発明の実施形態３に係る電流センサについて図を参照して説明する。本実施形態に係る電流センサ５００は、バスバーの幅を広くしている点のみ実施形態２に係る電流センサ４００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
(実施形態３)
図１７は、本発明の実施形態３に係る電流センサの構成の一部を示す斜視図である。なお、図１７においては、保持部を図示していない。
図１７に示すように、本発明の実施形態３に係る電流センサ５００は、測定対象の電流が流れるバスバー５１０を備える。また、電流センサ５００は、バスバー５１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界の強さを奇関数入出力特性を有して検出する、第１磁気センサ５２０および第２磁気センサ５２１を備える。
さらに、電流センサ５００は、第１磁気センサ５２０および第２磁気センサ５２１の各検出値を減算することにより上記電流の値を算出する算出手段である減算器５３０を備える。
バスバー５１０は、互いに電気的に並列に接続されて互いの間に間隔を置いて平行に位置する、第１バスバー部５１１および第２バスバー部５１２を含む。バスバー５１０は、第１バスバー部５１１および第２バスバー部５１２の間の中間で第１バスバー部５１１および第２バスバー部５１２の各々に対して間隔を置いて平行に延在する、第３バスバー部５１３をさらに含む。ここで、第１バスバー部５１１と第３バスバー部５１３との間の間隔Ｇ1と、第２バスバー部５１２と第３バスバー部５１３との間の間隔Ｇ2とは等しい。
本実施形態においては、第１バスバー部５１１と第２バスバー部５１２と第３バスバー部５１３とは、直方体状の形状であり、等間隔に配置されている。第１バスバー部５１１の長手方向の一端と第２バスバー部５１２の長手方向の一端と第３バスバー部５１３の長手方向の一端とは、第１連結部５１４によって互いに連結されている。
第１連結部５１４は、直方体状の形状であり、第１バスバー部５１１と第２バスバー部５１２と第３バスバー部５１３とが並ぶ方向に延在している。すなわち、第１連結部５１４は、第１バスバー部５１１と第２バスバー部５１２と第３バスバー部５１３とそれぞれ直交している。上記のように、バスバー５１０は、平面的に見てＥ字状の形状を有している。
図１７に示すように、第１磁気センサ５２０は、第１バスバー部５１１および第３バスバー部５１３の間に位置している。第１磁気センサ５２０の両主面は、第１バスバー部５１１および第３バスバー部５１３にそれぞれ対向している。第２磁気センサ５２１は、第２バスバー部５１２および第３バスバー部５１３の間に位置している。第２磁気センサ５２１の両主面は、第２バスバー部５１２および第３バスバー部５１３にそれぞれ対向している。
第１磁気センサ５２０は、第１バスバー部５１１と第２バスバー部５１２と第３バスバー部５１３とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、第３バスバー部５１３の延在方向に対して直交する方向である、図１７中の矢印５２０ａで示す方向に検出軸を有する。
第２磁気センサ５２１は、第１バスバー部５１１と第２バスバー部５１２と第３バスバー部５１３とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、第３バスバー部５１３の延在方向に対して直交する方向である、図１７中の矢印５２１ａで示す方向に検出軸を有する。
第１磁気センサ５２０および第２磁気センサ５２１は、検出軸の一方向に向いた磁界を検出した場合に正の値で出力し、かつ、検出軸の一方向とは反対方向に向いた磁界を検出した場合に負の値で出力する、奇関数入出力特性を有している。
第１磁気センサ５２０は、接続配線によって減算器５３０と電気的に接続されている。第２磁気センサ５２１は、接続配線によって減算器５３０と電気的に接続されている。これらの接続体によって、１つの磁気センサモジュールが構成されている。すなわち、本実施形態においては、１つの磁気センサモジュールが、２つの磁気センサを含んでいる。
減算器５３０は、第１磁気センサ５２０の検出値から、第２磁気センサ５２１の検出値を減算することにより、バスバー５１０を流れる測定対象の電流の値を算出する。
図１７中の矢印５２０ａ，５２１ａで示す第１および第２磁気センサ５２０，５２１の検出軸の方向において、第１バスバー部５１１の幅の寸法５１１ｔ、第２バスバー部５１２の幅の寸法５１２ｔ、および、第３バスバー部５１３の幅の寸法５１３ｔは、各々、互いに隣接するバスバー部同士の間の間隔の寸法Ｇ1，Ｇ2の１．５倍である。
よって、第１バスバー部５１１の幅の寸法５１１ｔ、第２バスバー部５１２の幅の寸法５１２ｔ、および、第３バスバー部５１３の幅の寸法５１３ｔは、各々１．５Ｇ1である。後述するように、第１バスバー部５１１の幅の寸法５１１ｔ、第２バスバー部５１２の幅の寸法５１２ｔ、および、第３バスバー部５１３の幅の寸法５１３ｔは、各々１．５Ｇ1以上であることが好ましく、各々２．０Ｇ1以上であることがさらに好ましい。
第１バスバー部５１１を電流が流れる方向５１と、第２バスバー部５１２を電流が流れる方向５２とは同一である。第１バスバー部５１１を電流が流れる方向５１および第２バスバー部５１２を電流が流れる方向５２と、第３バスバー部５１３を電流が流れる方向５３とは反対である。
本実施形態では、図１２に示す実施形態２に係る電流センサ４００と同様に、バスバー５１０は、入力配線と出力配線とを含む外部配線に接続されている。このため、第１バスバー部５１１に入力された電流は、第１連結部５１４を通じて第３バスバー部５１３から出力される。また、第２バスバー部５１２に入力された電流は、第１連結部５１４を通じて第３バスバー部５１３から出力される。
すなわち、第１連結部５１４において、第３バスバー部５１３より第１バスバー部５１１側に位置する部分を電流が流れる方向５４と、第３バスバー部５１３より第２バスバー部５１２側に位置する部分を電流が流れる方向５５とは反対である。
図１８は、本実施形態に係る電流センサ５００を図１７のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線矢印方向から見た断面図において、発生する磁界を模式的に示す図である。
図１８に示すように、第１バスバー部５１１に電流が流れることにより、図中の左回りに周回する磁界５１１ｅが発生する。同様に、第２バスバー部５１２に電流が流れることにより、図中の左回りに周回する磁界５１２ｅが発生する。第３バスバー部５１３に電流が流れることにより、図中の右回りに周回する磁界５１３ｅが発生する。
その結果、第１磁気センサ５２０には、矢印５２０ａで示す検出軸の方向において、図中の右向きの磁界が印加される。一方、第２磁気センサ５２１には、矢印５２１ａで示す検出軸の方向において、図中の左向きの磁界が印加される。
よって、第１磁気センサ５２０の検出した磁界の強さを示す検出値を正の値とすると、第２磁気センサ５２１の検出した磁界の強さを示す検出値は負の値となる。第１磁気センサ５２０の検出値と第２磁気センサ５２１の検出値とは、減算器５３０に送信される。
減算器５３０は、第１磁気センサ５２０の検出値から第２磁気センサ５２１の検出値を減算する。その結果、第１磁気センサ５２０の検出値の絶対値と、第２磁気センサ５２１の検出値の絶対値とが加算される。この加算結果から、バスバー５１０を流れた測定対象の電流の値が算出される。
図１９は、本実施形態に係る電流センサ５００のバスバー５１０の周辺における、バスバー５１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界の磁束密度をシミュレーションした結果を示す磁束線図である。図２０は、本実施形態に係る電流センサ５００のバスバー５１０の周辺における、バスバー５１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界の磁束密度をシミュレーションした結果を示す等高線図である。図１９，２０においては、図１８と同一の断面を示している。
ここで、比較例に係る電流センサを用意する。比較例に係る電流センサは、測定対象の電流が流れるバスバー９１０を備える。図２１は、比較例に係る電流センサが備えるバスバー９１０の形状を示す平面図である。図２２は、比較例に係る電流センサのバスバー９１０の周辺における、バスバー９１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界の磁束密度をシミュレーションした結果を、図２１のＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ線矢印方向から見た断面に示した等高線図である。
図２１に示すように、比較例に係る電流センサが備えるバスバー９１０は、互いの間に間隔を置いて平行に位置する、第１バスバー部９１１および第２バスバー部９１２を含む。バスバー９１０において、第１バスバー部９１１の一端と第２バスバー部９１２の一端とは、連結部９１３により連結されている。図２２に示すように、バスバー９１０は、薄板状に形成されている。電流は、第１バスバー部９１１から連結部９１３を通じて第２バスバー部９１２へ流れる。
図２３は、本実施形態に係る電流センサ５００において、図２０中の左右方向における第３バスバー部５１３の中央部から図２０中の上下方向に離れた距離と、磁束密度との関係を示すグラフである。図２３においては、縦軸に磁束密度(ｍＴ)、横軸に第３バスバー部５１３の表面からの距離(ｍｍ)を示している。
図２４は、比較例に係る電流センサにおいて、図２２中の左右方向における第１バスバー部９１１の中央部または第２バスバー部９１２の中央部から図２２中の上下方向に離れた距離と、磁束密度との関係を示すグラフである。図２４においては、縦軸に磁束密度(ｍＴ)、横軸にバスバー９１０の表面からの距離(ｍｍ)を示している。
シミュレーションにおいては、本実施形態および比較例における各バスバー部の横断面寸法を２ｍｍ×１０ｍｍとし、バスバーを流れる測定対象の電流の値を１００Ａとした。本実施形態に係るバスバー５１０においては、第３バスバー部５１３を流れる測定対象の電流の値が１００Ａである。
図２０，２２においては、磁束密度が、０．６ｍＴである線をＥ1、１．２ｍＴである線をＥ2、１．８ｍＴである線をＥ3、２．４ｍＴである線をＥ4、３．０ｍＴである線をＥ5、３．６ｍＴである線をＥ6、４．２ｍＴである線をＥ7、４．８ｍＴである線をＥ8、５．４ｍＴである線をＥ9、６．０ｍＴである線をＥ10で示している。
上述の通り、本実施形態においては、第１バスバー部５１１の幅の寸法５１１ｔ、第２バスバー部５１２の幅の寸法５１２ｔ、および、第３バスバー部５１３の幅の寸法５１３ｔは、各々、互いに隣接するバスバー部同士の間の間隔の寸法Ｇ1，Ｇ2の１．５倍である。
これにより、図１９に示すように、第１バスバー部５１１と第３バスバー部５１３との間に発生する磁界の磁束線、および、第２バスバー部５１２と第３バスバー部５１３との間に発生する磁界の磁束線は、図中の左右方向において各バスバー部に沿って略直線状に延びている。図中の左右方向は、第１および第２磁気センサ５２０，５２１の検出軸の方向である。
図２０，２３に示すように、本実施形態に係るバスバー５１０では、第１バスバー部５１１と第３バスバー部５１３との間において、第３バスバー部５１３の近傍に磁束密度が４．８ｍＴより高い領域が形成されている。
また、第１バスバー部５１１と第３バスバー部５１３との間において、第１バスバー部５１１側で図中の左右方向の中央部に、磁束密度が４．５ｍＴ程度でほとんど変化していない領域が形成されている。
同様に、第２バスバー部５１２と第３バスバー部５１３との間において、第３バスバー部５１３の近傍に磁束密度が４．８ｍＴより高い領域が形成されている。
また、第２バスバー部５１２と第３バスバー部５１３との間において、第２バスバー部５１２側で図中の左右方向の中央部に、磁束密度が４．５ｍＴ程度でほとんど変化していない領域が形成されている。
図２２に示すように、比較例のバスバー９１０では、第１バスバー部９１１と第２バスバー部９１２との間において、第１バスバー部９１１の近傍および第２バスバー部９１２の近傍から離れるに従って磁束密度が急激に低下しており、磁束密度がほとんど変化していない領域が存在しない。
また、図２４に示すように、比較例のバスバー９１０では、第１バスバー部９１１の中央部または第２バスバー部９１２の中央部から図２２中の上下方向に離れるに従って磁束密度は急激に低下している。
よって、本実施形態に係る電流センサ５００において、第１磁気センサ５２０を第１バスバー部５１１より第３バスバー部５１３の近くに配置し、第２磁気センサ５２１を第２バスバー部５１２より第３バスバー部５１３の近くに配置することにより、磁束密度が高い領域に第１磁気センサ５２０および第２磁気センサ５２１を配置できるため、電流センサ５００のＳＮ比(signal-noise ratio)を高くすることができる。この場合、電流センサ５００の感度を向上できる。
または、本実施形態に係る電流センサ５００において、第１磁気センサ５２０を第３バスバー部５１３より第１バスバー部５１１の近くに配置し、第２磁気センサ５２１を第３バスバー部５１３より第２バスバー部５１２の近くに配置することにより、磁束密度がほとんど変化していない領域に第１磁気センサ５２０および第２磁気センサ５２１を配置できるため、第１磁気センサ５２０および第２磁気センサ５２１の配置に高い精度が要求されない。この場合、電流センサ５００を容易に製造できる。この効果は、第１バスバー部５１１の幅の寸法５１１ｔ、第２バスバー部５１２の幅の寸法５１２ｔ、および、第３バスバー部５１３の幅の寸法５１３ｔが、各々１．５Ｇ1以上である場合に安定して得られ、各々２．０Ｇ1以上である場合に顕著となる。
本実施形態に係る電流センサ５００においても、外部磁界の影響を低減することができる。また、第１磁気センサ５２０および第２磁気センサ５２１の配置に高い精度を要求されないため、電流センサ５００は容易に製造可能である。
すなわち、磁気センサモジュールを収容する凹部を、上記の第１磁気センサ５２０および第２磁気センサ５２１を配置すべき位置に容易に形成することができる。
さらに、図２０，２２に示すように、本実施形態に係るバスバー５１０は、比較例のバスバー９１０に比較して、磁束密度が０．６ｍＴより低い領域がバスバーの近くに形成されている。すなわち、本実施形態に係るバスバー５１０の漏れ磁界は、比較例のバスバー９１０の漏れ磁界より小さい。
バスバーの漏れ磁界を小さくすることにより、電流センサ５００自体が、電流センサ５００に近接して配置される他の電流センサなどに対して外部磁界源として与える影響を低減できる。
よって、３相交流インバータの出力電流の制御などにおいて、大電流が流れる複数の経路が互いに集合して配置される場合に、本実施形態に係る電流センサ５００を用いることにより、各経路を流れる電流の値をより正確に検出することができる。
本実施形態に係る電流センサにおいては、バスバーモジュールと磁気センサモジュールとが別体で構成されているため、電流センサの使用者がバスバーの構造と磁気センサの種類との組み合わせを選択してカスタマイズすることができる。
以下、本発明の実施形態４に係る電流センサについて図を参照して説明する。本実施形態に係る電流センサ６００は、２つのバスバー部材からバスバーを構成している点のみ実施形態３に係る電流センサ５００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
(実施形態４)
図２５は、本発明の実施形態４に係る電流センサの構成の一部を示す斜視図である。なお、図２５においては、保持部を図示していない。図２５に示すように、本発明の実施形態４に係る電流センサ６００は、測定対象の電流が流れるバスバー６１０を備える。
また、電流センサ６００は、バスバー６１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界の強さを奇関数入出力特性を有して検出する、第１磁気センサ６２０および第２磁気センサ６２１を備える。
さらに、電流センサ６００は、第１磁気センサ６２０および第２磁気センサ６２１の各検出値を減算することにより上記電流の値を算出する算出手段である図示しない減算器を備える。
本実施形態においては、バスバー６１０は、第１バスバー部６１１および第３バスバー部の一部６１３ａを構成する第１バスバー部材６１０ａと、第２バスバー部６１２および第３バスバー部の一部６１３ｂを構成する第２バスバー部材６１０ｂとを含む。
具体的には、第１バスバー部材６１０ａおよび第２バスバー部材６１０ｂは、各々平面的に見てＵ字状の同一形状を有している。
第１バスバー部材６１０ａにおいては、互いの間に間隔を置いて平行に位置する第１バスバー部６１１の長手方向の一端と第３バスバー部の一部６１３ａの長手方向の一端とが、湾曲した第１連結部６１４ａによって互いに連結されている。
第２バスバー部材６１０ｂにおいては、互いの間に間隔を置いて平行に位置する第２バスバー部６１２の長手方向の一端と第３バスバー部の一部６１３ｂの長手方向の一端とが、湾曲した第１連結部６１４ｂによって互いに連結されている。
第３バスバー部６１３は、第１バスバー部材６１０ａにおける第３バスバー部の一部６１３ａと、第２バスバー部材６１０ｂにおける第３バスバー部の一部６１３ｂとからなる。
第１バスバー部６１１の長手方向の他端に第１貫通孔６１１ｈ、第２バスバー部６１２の長手方向の他端に第２貫通孔６１２ｈ、および、第３バスバー部６１３の長手方向の他端に第３貫通孔６１３ｈが設けられている。
第１貫通孔６１１ｈおよび第２貫通孔６１２ｈは入力配線を接続するために設けられており、第３貫通孔６１３ｈは出力配線を接続するために設けられている。ただし、第１貫通孔６１１ｈおよび第２貫通孔６１２ｈを出力配線の接続に用い、第３貫通孔６１３ｈを入力配線の接続に用いてもよい。
第１バスバー部材６１０ａと第２バスバー部材６１０ｂとは接合されており、それぞれの第３バスバー部６１３の一部において互いに接触している。具体的には、第３バスバー部の一部６１３ａにおける第１バスバー部材６１０ａ側とは反対側の面と、第３バスバー部の一部６１３ｂにおける第２バスバー部材６１０ｂ側とは反対側の面とが互いに接触している。
本実施形態においては、第１バスバー部材６１０ａと第２バスバー部材６１０ｂとが溶接により接合されている。ただし、両部材の接合方法は溶接に限られず、ろう付け、半田付け、ボルトおよびナットを用いた締結、リベットを用いた締結、両部材の嵌め合わせ、または、両部材のかしめなどにより接合してもよい。
また、絶縁樹脂を用いてバスバー６１０をインサート成形してもよい。この場合、第１貫通孔６１１ｈ、第２貫通孔６１２ｈおよび第３貫通孔６１３ｈの周囲のみを露出させて、バスバー６１０のその他の部分を絶縁樹脂でモールドする。
このようにすることにより、第１バスバー部材６１０ａと第２バスバー部材６１０ｂとの接合強度を向上できるとともに、バスバー６１０の外部配線との接続部以外の部分を絶縁封止することができる。
本実施形態に係るバスバー６１０の第３バスバー部６１３は、第１バスバー部材６１０ａにおける第３バスバー部の一部６１３ａと、第２バスバー部材６１０ｂにおける第３バスバー部の一部６１３ｂとからなる。このため、本実施形態に係るバスバー６１０の第１バスバー部６１１および第２バスバー部６１２の寸法を、実施形態３に係るバスバー５１０の第１バスバー部５１１および第２バスバー部５１２の寸法と等しくした場合、本実施形態に係るバスバー６１０の第３バスバー部６１３は、実施形態３に係るバスバー５１０の第３バスバー部５１３と比較して、横断面の面積が２倍である。そのため、第３バスバー部６１３における電気抵抗が半減し、バスバー６１０の許容電流を高くすることができる。
本実施形態に係る電流センサ６００においても、外部磁界の影響を低減することができる。また、第１磁気センサ６２０および第２磁気センサ６２１の配置に高い精度を要求されないため、電流センサ６００は容易に製造可能である。
すなわち、第１磁気センサ６２０を収容する第１凹部、および、第２磁気センサ６２１を収容する第２凹部を、上記の第１磁気センサ６２０および第２磁気センサ６２１を配置すべき位置に容易に形成することができる。
なお、第１バスバー部材６１０ａと第２バスバー部材６１０ｂとは、必ずしも同一の形状でなくてもよいが、同一の形状とすることにより、準備する部材の種類を低減できるとともに、第１磁気センサ６２０および第２磁気センサ６２１をバスバー６１０に対して対称配置して電流センサ６００の検出安定性を確保することができる。
本実施形態に係る電流センサにおいては、バスバーモジュールと磁気センサモジュールとが別体で構成されているため、電流センサの使用者がバスバーの構造と磁気センサの種類との組み合わせを選択してカスタマイズすることができる。
以下、本発明の実施形態５に係る電流センサについて図を参照して説明する。本実施形態に係る電流センサ７００は、入力端子部と出力端子部とが互いに反対方向に引き出されている点のみ実施形態４に係る電流センサ６００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
(実施形態５)
図２６は、本発明の実施形態５に係る電流センサの構成の一部を示す斜視図である。図２６に示すように、本発明の実施形態５に係る電流センサ５００は、測定対象の電流が流れるバスバー７１０を備える。
また、電流センサ７００は、バスバー７１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界の強さを奇関数入出力特性を有して検出する、第１磁気センサ７２０および第２磁気センサ７２１を備える。
さらに、電流センサ７００は、第１磁気センサ７２０および第２磁気センサ７２１の各検出値を減算することにより上記電流の値を算出する算出手段である図示しない減算器を備える。
本実施形態においては、バスバー７１０は、第１バスバー部７１１および第３バスバー部の一部７１３ａを構成する第１バスバー部材７１０ａと、第２バスバー部７１２および第３バスバー部の一部７１３ｂを構成する第２バスバー部材７１０ｂとを含む。
バスバー７１０は、第１バスバー部７１１および第２バスバー部７１２に電流を入力するための入力端子部７１６と、第３バスバー部７１３から電流を出力するための出力端子部７１７を有する。
第１バスバー部材７１０ａにおいては、互いの間に間隔を置いて平行に位置する第１バスバー部７１１の一端と第３バスバー部の一部７１３ａの一端とが、湾曲した第１連結部７１４ａによって互いに連結されている。
第２バスバー部材７１０ｂにおいては、互いの間に間隔を置いて平行に位置する第２バスバー部７１２の一端と第３バスバー部の一部７１３ｂの一端とが、湾曲した第１連結部７１４ｂによって互いに連結されている。
バスバー７１０の第３バスバー部７１３は、第１バスバー部材７１０ａにおける第３バスバー部の一部７１３ａと、第２バスバー部材７１０ｂにおける第３バスバー部の一部７１３ｂとからなる。
バスバー７１０の入力端子部７１６は、第１バスバー部材７１０ａにおける入力端子部の一部７１６ａと、第２バスバー部材７１０ｂにおける入力端子部の一部７１６ｂとからなる。
バスバー７１０の出力端子部７１７は、第１バスバー部材７１０ａにおける出力端子部の一部７１７ａと、第２バスバー部材７１０ｂにおける出力端子部の一部７１７ｂとからなる。
入力端子部７１６と出力端子部７１７とは、同一平面上に位置し、かつ、第１磁気センサ７２０および第２磁気センサ７２１の検出軸の方向において互いに反対向きに延在している。図２６中の左右方向が、第１磁気センサ７２０および第２磁気センサ７２１の検出軸の方向である。
具体的には、第１バスバー部材７１０ａにおいては、第１バスバー部７１１の他端と入力端子部の一部７１６ａの一端とが、湾曲した第２連結部７１５ａによって互いに連結されている。
入力端子部の一部７１６ａは、第２連結部７１５ａから図２６中の左方向に延在している。出力端子部の一部７１７ａは、第３バスバー部の一部７１３ａの他端から図２６中の右方向に延在している。入力端子部の一部７１６ａと出力端子部の一部７１７ａとは、同一平面上に位置している。
第２バスバー部材７１０ｂにおいては、第２バスバー部７１２の他端と入力端子部の一部７１６ｂの一端とが、湾曲した第２連結部７１５ｂによって互いに連結されている。
入力端子部の一部７１６ｂは、第２連結部７１５ｂから図２６中の左方向に延在している。出力端子部の一部７１７ｂは、第３バスバー部の一部７１３ｂの他端から図２６中の右方向に延在している。入力端子部の一部７１６ｂと出力端子部の一部７１７ｂとは、同一平面上に位置している。
入力端子部７１６の他端に第１貫通孔７１６ｈおよび出力端子部の７１７の他端に第２貫通孔７１７ｈが設けられている。
第１貫通孔７１６ｈは入力配線を接続するための孔であり、第２貫通孔７１７ｈは出力配線を接続するための孔である。ただし、第１貫通孔７１６ｈを出力配線の接続に用い、第２貫通孔７１７ｈを入力配線の接続に用いてもよい。第１貫通孔７１６ｈおよび第２貫通孔７１７ｈの周囲のみ保持部から露出している。
第１バスバー部材７１０ａと第２バスバー部材７１０ｂとは、それぞれの第３バスバー部７１３において互いに接触している。本実施形態においては、第１バスバー部材７１０ａと第２バスバー部材７１０ｂとは、それぞれの入力端子部７１６および出力端子部７１７においても互いに接触している。
本実施形態に係る電流センサ７００においては、入力端子部７１６と出力端子部７１７とが互いに反対方向に引き出されているため、バスバー７１０に接続する外部配線の短絡を抑制できるとともに、外部配線との接続を容易にできる。
本実施形態に係る電流センサ７００においても、外部磁界の影響を低減することができる。また、第１磁気センサ７２０および第２磁気センサ７２１の配置に高い精度を要求されないため、電流センサ７００は容易に製造可能である。
すなわち、第１磁気センサ７２０を収容する第１凹部、および、第２磁気センサ７２１を収容する第２凹部を、上記の第１磁気センサ７２０および第２磁気センサ７２１を配置すべき位置に容易に形成することができる。
本実施形態に係る電流センサにおいては、バスバーモジュールと磁気センサモジュールとが別体で構成されているため、電流センサの使用者がバスバーの構造と磁気センサの種類との組み合わせを選択してカスタマイズすることができる。
以下、本発明の実施形態６に係る電流センサについて図を参照して説明する。本実施形態に係る電流センサ８００は、バスバーが直列に繋がっている点のみ実施形態２に係る電流センサ４００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
(実施形態６)
図２７は、本発明の実施形態６に係る電流センサの構成の一部を示す斜視図である。図２７に示すように、本発明の実施形態６に係る電流センサ８００は、測定対象の電流が流れるバスバー８１０を備える。
また、電流センサ８００は、バスバー８１０を流れる電流により発生する磁界の強さを奇関数入出力特性を有して検出する第１磁気センサ８２１および第２磁気センサ８２２を備える。第１磁気センサ８２１および第２磁気センサ８２２は、１つの磁気センサモジュール８２０に組み込まれている。
さらに、電流センサ８００は、第１磁気センサ８２１および第２磁気センサ８２２の各検出値を減算することにより上記電流の値を算出する算出手段である減算器８２３を備える。
本実施形態においては、バスバー８１０は、１つのバスバー部材からなる。このバスバー部材においては、それぞれ同一平面上で曲折した２つのＵ字状部が互いに対向しつつ、各Ｕ字状部の一端が繋がるように折れ曲がっている。
具体的には、第１Ｕ字状部において、第１バスバー部８１１および第２バスバー部８１２が同一平面上で平行に設けられている。第２Ｕ字状部において、第３バスバー部８１３および第４バスバー部８１４が同一平面上で平行に設けられている。
第２バスバー部８１２の一端と第３バスバー部８１３の一端とは、湾曲した連結部８１５によって互いに連結されている。これにより、バスバー８１０は直列に繋がっている。
よって、バスバー８１０を流れる電流は、第１バスバー部８１１を矢印８１で示す方向、第２バスバー部８１２を矢印８２で示す方向、第３バスバー部８１３を矢印８３で示す方向、第４バスバー部８１４を矢印８４で示す方向に流れる。
第１バスバー部８１１と第３バスバー部８１３とは、互いに間隔を置いて対向している。第２バスバー部８１２と第４バスバー部８１４とは、互いに間隔を置いて対向している。
第１磁気センサ８２１は、第１バスバー部８１１と第３バスバー部８１３との間に位置している。第２磁気センサ８２２は、第２バスバー部８１２と第４バスバー部８１４との間に位置している。
第１磁気センサ８２１は、第１バスバー部８１１と第３バスバー部８１３とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、第１および第３バスバー部８１１，８１３の延在方向に対して直交する方向である、図２７中の矢印８２１ａで示す方向に検出軸を有する。
第２磁気センサ８２２は、第２バスバー部８１２と第４バスバー部８１４とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、第２および第４バスバー部８１２，８１４の延在方向に対して直交する方向である、図２７中の矢印８２２ａで示す方向に検出軸を有する。
第１磁気センサ８２１および第２磁気センサ８２２は、検出軸の一方向に向いた磁界を検出した場合に正の値で出力し、かつ、検出軸の一方向とは反対方向に向いた磁界を検出した場合に負の値で出力する、奇関数入出力特性を有している。すなわち、バスバー８１０を流れる電流により発生する磁界の強さについて、第１磁気センサ８２１の検出値の位相と、第２磁気センサ８２２の検出値の位相とは、逆相である。
減算器８２３は、第１磁気センサ８２１の検出値と、第２磁気センサ８２２の検出値とを減算することにより、バスバー８１０を流れる電流の値を算出する。
本実施形態に係る電流センサ８００においても、外部磁界による影響を低減できる。また、第１磁気センサ８２１および第２磁気センサ８２２の配置に高い精度を要求されないため、電流センサ８００は容易に製造可能である。
すなわち、磁気センサモジュール８２０を収容する凹部を、磁気センサモジュール８２０を配置すべき位置に容易に形成することができる。
本実施形態に係る電流センサにおいては、バスバーモジュールと磁気センサモジュールとが別体で構成されているため、電流センサの使用者がバスバーの構造と磁気センサの種類との組み合わせを選択してカスタマイズすることができる。
上記の実施形態および変形例に記載した電流センサを内蔵する電子機器として、パワーモジュール、モータドライバ、ヒューズ装置、断線警報器、電流警報器または電気メータなどがある。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１０，３０，４００，５００，６００，７００，８００ 電流センサ、２０ａ，２０ｂ ねじ、２１ａ 第１ワイヤーハーネス、２１ｂ 第２ワイヤーハーネス、２１ｃ 第３ワイヤーハーネス、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ 末端端子、４０ 外部磁界源、１００，３００ バスバーモジュール、１１０，４１０，４１０ａ，５１０，６１０，７１０，８１０，９１０ バスバー、１１１，４１１，５１１，６１１，７１１，８１１，９１１ 第１バスバー部、１１２，４１２，５１２，６１２，７１２，８１２，９１２ 第２バスバー部、１１３，４１３，５１３，６１３，７１３，８１３ 第３バスバー部、１１３ｅ，４１１ｅ，４１２ｅ，４１３ｅ，５１１ｅ，５１２ｅ，５１３ｅ 磁界、１１４，４１４，５１４，６１４ａ，６１４ｂ，７１４ａ，７１４ｂ 第１連結部、１１５ 第１延在部、１１６ 第２延在部、１１７，４１５，７１５ａ，７１５ｂ 第２連結部、１１８，７１６ 入力端子部、１１８ｈ，４１１ｈ，６１１ｈ，７１６ｈ 第１貫通孔、１１９，７１７ 出力端子部、１１９ｈ，４１２ｈ，６１２ｈ，７１７ｈ 第２貫通孔、１２０，３２０ 保持部、１３０，３３０ 凹部、１３０ａ，３３０ａ 第１凹部、１３０ｂ，３３０ｂ 第２凹部、１３１ａ，１３１ｂ 本体凹部、１３２ａ，１３２ｂ 上方凹部、１３３ａ，１３３ｂ 雌ねじ、２００，８２０ 磁気センサモジュール、２００ａ 第１磁気センサモジュール、２００ｂ 第２磁気センサモジュール、２００ｃ 第３磁気センサモジュール、２０１，２０１ａ，２０１ｂ 本体部、２０２，２０２ａ，２０２ｂ 突出部、２０３，２０３ａ，２０３ｂ 孔部、２０４ 入力端子群、２０４ａ 第１入力端子群、２０４ｂ 第２入力端子群、２０５ 出力端子群、２０５ａ 第１出力端子群、２０５ｂ 第２出力端子群、２１０，２１０ｘ センサ回路、２１０ａ 第１センサ回路、２１０ｂ 第２センサ回路、２１１ 磁気センサ、２１１ａ，４２０，４２０ｙ，４２０ｚ，５２０，６２０，７２０，８２１ 第１磁気センサ、２１１ｂ，４２１，４２１ｙ，４２１ｚ，５２０，５２１，６２１，７２１，８２２ 第２磁気センサ、２１２ 増幅器、２１２ａ 第１増幅器、２１２ｂ 第２増幅器、２１３ 励磁コイル部、２１３ａ 励磁コイル駆動部、２１３ｂ 励磁コイル、２１３ｃ 電流検出抵抗器、２１４，４３０，５３０，８２３ 減算器、２１４ａ 第１減算器、２１４ｂ 第２減算器、２１５ａ 第１センサ駆動部、２１５ｂ 第２センサ駆動部、２１６ センサ出力端子、２１６ａ 第１センサ出力端子、２１６ｂ 第２センサ出力端子、２１７ 加算入力端子、２１７ａ 第１加算入力端子、２１８ 減算入力端子、２１８ａ 第１減算入力端子、２１８ｂ 第２減算入力端子、２１９ 減算出力端子、２１９ａ 第１減算出力端子、２１９ｂ 第２減算出力端子、２２１ａ 第１正電源入力端子、２２１ｂ 第２正電源入力端子、２２２ａ 第１負電源入力端子、２２２ｂ 第２負電源入力端子、２２３ａ 第１接地入力端子、２２３ｂ 第２接地入力端子、２２４ａ 第１正電源出力端子、２２４ｂ 第２正電源出力端子、２２５ａ 第１負電源出力端子、２２５ｂ 第２負電源出力端子、２２６ａ 第１接地出力端子、２２６ｂ 第２接地出力端子、２３０，２３１，２３２，２３３，２３４ 外部配線、３１０ａ 第１バスバー、３１０ｂ 第２バスバー、３１０ｃ 第３バスバー、３１８ａ 第１入力端子部、３１８ｂ 第２入力端子部、３１８ｃ 第３入力端子部、３１９ａ 第１出力端子部、３１９ｂ 第２出力端子部、３１９ｃ 第３出力端子部、３３０ｃ 第３凹部、３４０ インバータ、４１３ｃ 中心点、４１３ｈ 第３貫通孔、４１３ｈ’ 第２雌ねじ、４１３ｘ 中心線、４１５ｈ 第１雌ねじ、４４１ 第１接続配線、４４２ 第２接続配線、４７０ 入力配線、４７１ 出力配線、４８０ ナット、４９０ ボルト、８１５，９１３ 連結部、６１０ａ，７１０ａ 第１バスバー部材、６１０ｂ，７１０ｂ 第２バスバー部材、８１４ 第４バスバー部。
図１５に示すように、第１バスバー部４１１および第２バスバー部４１２は横断面において、第１磁気センサ４２０ｚおよび第２磁気センサ４２１ｚの検出軸の方向における第３バスバー部４１３の中心線４１３ｘを中心として互いに線対称に位置している。
(実施形態５)
図２６は、本発明の実施形態５に係る電流センサの構成の一部を示す斜視図である。図２６に示すように、本発明の実施形態５に係る電流センサ７００は、測定対象の電流が流れるバスバー７１０を備える。
第２バスバー部８１２の一端と第４バスバー部８１４の一端とは、湾曲した連結部８１５によって互いに連結されている。これにより、バスバー８１０は直列に繋がっている。
１０，３０，４００，５００，６００，７００，８００ 電流センサ、２０ａ，２０ｂ ねじ、２１ａ 第１ワイヤーハーネス、２１ｂ 第２ワイヤーハーネス、２１ｃ 第３ワイヤーハーネス、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ 末端端子、４０ 外部磁界源、１００，３００ バスバーモジュール、１１０，４１０，４１０ａ，５１０，６１０，７１０，８１０，９１０ バスバー、１１１，４１１，５１１，６１１，７１１，８１１，９１１ 第１バスバー部、１１２，４１２，５１２，６１２，７１２，８１２，９１２ 第２バスバー部、１１３，４１３，５１３，６１３，７１３，８１３ 第３バスバー部、１１３ｅ，４１１ｅ，４１２ｅ，４１３ｅ，５１１ｅ，５１２ｅ，５１３ｅ 磁界、１１４，４１４，５１４，６１４ａ，６１４ｂ，７１４ａ，７１４ｂ 第１連結部、１１５ 第１延在部、１１６ 第２延在部、１１７，４１５，７１５ａ，７１５ｂ 第２連結部、１１８，７１６ 入力端子部、１１８ｈ，４１１ｈ，６１１ｈ，７１６ｈ 第１貫通孔、１１９，７１７出力端子部、１１９ｈ，４１２ｈ，６１２ｈ，７１７ｈ 第２貫通孔、１２０，３２０ 保持部、１３０，３３０ 凹部、１３０ａ，３３０ａ 第１凹部、１３０ｂ，３３０ｂ 第２凹部、１３１ａ，１３１ｂ 本体凹部、１３２ａ，１３２ｂ 上方凹部、１３３ａ，１３３ｂ 雌ねじ、２００，８２０ 磁気センサモジュール、２００ａ 第１磁気センサモジュール、２００ｂ 第２磁気センサモジュール、２００ｃ 第３磁気センサモジュール、２０１，２０１ａ，２０１ｂ 本体部、２０２，２０２ａ，２０２ｂ 突出部、２０３，２０３ａ，２０３ｂ 孔部、２０４ 入力端子群、２０４ａ 第１入力端子群、２０４ｂ 第２入力端子群、２０５ 出力端子群、２０５ａ第１出力端子群、２０５ｂ 第２出力端子群、２１０，２１０ｘ センサ回路、２１０ａ 第１センサ回路、２１０ｂ 第２センサ回路、２１１ 磁気センサ、２１１ａ，４２０，４２０ｙ，４２０ｚ，５２０，６２０，７２０，８２１ 第１磁気センサ、２１１ｂ，４２１，４２１ｙ，４２１ｚ，５２１，６２１，７２１，８２２ 第２磁気センサ、２１２ 増幅器、２１２ａ 第１増幅器、２１２ｂ 第２増幅器、２１３ 励磁コイル部、２１３ａ 励磁コイル駆動部、２１３ｂ 励磁コイル、２１３ｃ 電流検出抵抗器、２１４，４３０，５３０，８２３ 減算器、２１４ａ 第１減算器、２１４ｂ 第２減算器、２１５ａ 第１センサ駆動部、２１５ｂ 第２センサ駆動部、２１６ センサ出力端子、２１６ａ 第１センサ出力端子、２１６ｂ 第２センサ出力端子、２１７ 加算入力端子、２１７ａ 第１加算入力端子、２１８ 減算入力端子、２１８ａ 第１減算入力端子、２１８ｂ第２減算入力端子、２１９ 減算出力端子、２１９ａ 第１減算出力端子、２１９ｂ 第２減算出力端子、２２１ａ 第１正電源入力端子、２２１ｂ第２正電源入力端子、２２２ａ 第１負電源入力端子、２２２ｂ 第２負電源入力端子、２２３ａ 第１接地入力端子、２２３ｂ 第２接地入力端子、２２４ａ 第１正電源出力端子、２２４ｂ 第２正電源出力端子、２２５ａ 第１負電源出力端子、２２５ｂ 第２負電源出力端子、２２６ａ 第１接地出力端子、２２６ｂ 第２接地出力端子、２３０，２３１，２３２，２３３，２３４ 外部配線、３１０ａ 第１バスバー、３１０ｂ 第２バスバー、３１０ｃ 第３バスバー、３１８ａ 第１入力端子部、３１８ｂ 第２入力端子部、３１８ｃ 第３入力端子部、３１９ａ 第１出力端子部、３１９ｂ 第２出力端子部、３１９ｃ 第３出力端子部、３３０ｃ 第３凹部、３４０ インバータ、４１３ｃ 中心点、４１３ｈ 第３貫通孔、４１３ｈ’ 第２雌ねじ、４１３ｘ 中心線、４１５ｈ 第１雌ねじ、４４１ 第１接続配線、４４２ 第２接続配線、４７０ 入力配線、４７１ 出力配線、４８０ ナット、４９０ ボルト、８１５，９１３ 連結部、６１０ａ，７１０ａ 第１バスバー部材、６１０ｂ，７１０ｂ 第２バスバー部材、８１４ 第４バスバー部。

Claims (15)

  1. 測定対象の電流が流れるバスバーおよび該バスバーを保持して組み付け部を有する保持部が一体に構成されたバスバーモジュールと、
    前記バスバーを流れる前記電流により発生する磁界の強さを検出する磁気センサを含み、前記保持部の前記組み付け部に組み付けられて前記バスバーモジュールに対して選択的に組み付け可能な磁気センサモジュールと
    を備える、電流センサ。
  2. 前記保持部の前記組み付け部は、嵌合構造を有する凹部であり、
    前記磁気センサモジュールは、前記凹部に対して方向性を有して嵌合する外形を有する、請求項１に記載の電流センサ。
  3. 前記バスバーモジュールは、前記バスバーに接続された状態で前記バスバーとともに前記保持部に保持された電力機器を含む、請求項２に記載の電流センサ。
  4. 前記バスバーは、互いの間に間隔を置いて平行に延在する複数のバスバー部を有し、
    前記凹部は、互いに隣接する前記バスバー部同士の間に位置し、
    前記凹部内に前記磁気センサモジュールを収容した状態において、前記磁気センサは、前記複数のバスバー部が並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、前記バスバー部の延在方向に対して直交する方向に検出軸を有し、
    前記検出軸の方向において、前記複数のバスバー部の各幅の寸法は、互いに隣接する前記バスバー部同士の間の間隔の寸法の１．５倍以上である、請求項２または３に記載の電流センサ。
  5. 前記磁気センサは、前記バスバーを流れる前記電流により発生する磁界の強さを奇関数入出力特性を有して検出する、請求項４に記載の電流センサ。
  6. 前記磁気センサモジュールは、前記磁気センサの検出値を演算することにより前記電流の値を算出する算出手段をさらに含む、請求項５に記載の電流センサ。
  7. 前記磁気センサとして、第１磁気センサおよび第２磁気センサを含み、
    前記バスバーを流れる前記電流により発生する磁界の強さについて、前記第１磁気センサの検出値の位相と前記第２磁気センサの検出値の位相とが逆相であり、
    前記算出手段が減算器である、請求項６に記載の電流センサ。
  8. 前記磁気センサとして、第１磁気センサおよび第２磁気センサを含み、
    前記バスバーを流れる前記電流により発生する磁界の強さについて、前記第１磁気センサの検出値の位相と前記第２磁気センサの検出値の位相とが同相であり、
    前記算出手段が加算器である、請求項６に記載の電流センサ。
  9. 前記磁気センサモジュールは、励磁コイルの閉ループが構成された回路を含む、請求項５から８のいずれか１項に記載の電流センサ。
  10. 前記バスバーモジュールは、前記凹部である第１凹部および第２凹部を有し、
    前記第１凹部に、前記第１磁気センサを含む第１磁気センサモジュールが収容され、
    前記第２凹部に、前記第２磁気センサを含む第２磁気センサモジュールが収容される、請求項７または８に記載の電流センサ。
  11. 前記バスバーは、前記複数のバスバー部として、互いに電気的に並列に接続されて互いの間に間隔を置いて平行に延在する第１バスバー部および第２バスバー部と、前記第１バスバー部および前記第２バスバー部の間の中間で前記第１バスバー部および前記第２バスバー部の各々に対して間隔を置いて平行に延在する第３バスバー部とを含み、
    前記第１バスバー部を前記電流が流れる方向と、前記第２バスバー部を前記電流が流れる方向とはで同一であり、
    前記第１バスバー部を前記電流が流れる方向および前記第２バスバー部を前記電流が流れる方向と、前記第３バスバー部を前記電流が流れる方向とは反対であり、
    前記第１凹部は、前記第１バスバー部および前記第３バスバー部の間に位置し、
    前記第２凹部は、前記第２バスバー部および前記第３バスバー部の間に位置する、請求項１０に記載の電流センサ。
  12. 前記第１バスバー部および前記第２バスバー部は横断面において、前記検出軸の方向における前記第３バスバー部の中心線を中心として互いに線対称に位置し、
    前記第１凹部および前記第２凹部は前記横断面において、前記検出軸の方向における前記第３バスバー部の前記中心線を中心として互いに線対称に位置している、請求項１１に記載の電流センサ。
  13. 前記保持部が、樹脂材料で構成されている、請求項１から１２のいずれか１項に記載の電流センサ。
  14. 前記バスバーは、該バスバーに電流を入力するための入力端子部と、該バスバーから電流を出力するための出力端子部を有し、
    前記入力端子部と前記出力端子部とは、同一平面上に位置し、かつ、前記検出軸の方向において互いに反対向きに延在している、請求項１１に記載の電流センサ。
  15. 請求項１から１４のいずれか１項に記載の電流センサを内蔵した電子機器。
JP2015502846A 2013-02-27 2014-02-10 電流センサおよびそれを内蔵した電子機器 Active JP5971398B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013036958 2013-02-27
JP2013036958 2013-02-27
PCT/JP2014/053007 WO2014132785A1 (ja) 2013-02-27 2014-02-10 電流センサおよびそれを内蔵した電子機器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP5971398B2 JP5971398B2 (ja) 2016-08-17
JPWO2014132785A1 true JPWO2014132785A1 (ja) 2017-02-02

Family

ID=51428058

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015502846A Active JP5971398B2 (ja) 2013-02-27 2014-02-10 電流センサおよびそれを内蔵した電子機器

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9714959B2 (ja)
EP (1) EP2963428A4 (ja)
JP (1) JP5971398B2 (ja)
WO (1) WO2014132785A1 (ja)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10082527B2 (en) * 2015-06-03 2018-09-25 Texas Instruments Incorporated Removal of higher order magnetic interference in magnetic field based current sensors
US10168391B2 (en) * 2015-06-23 2019-01-01 Infineon Technologies Ag Multi-functional interconnect module and carrier with multi-functional interconnect module attached thereto
JP2017058275A (ja) * 2015-09-17 2017-03-23 株式会社村田製作所 電流センサおよびそれを備える電力変換装置
JP6880069B2 (ja) * 2016-05-04 2021-06-02 サフラン エレクトリカル アンド パワー バスバー電流センサアセンブリ
JP6696571B2 (ja) * 2016-06-09 2020-05-20 株式会社村田製作所 電流センサおよび電流センサモジュール
JP7049102B2 (ja) * 2016-12-07 2022-04-06 旭化成エレクトロニクス株式会社 電流センサ
JP6594916B2 (ja) * 2017-01-12 2019-10-23 日立オートモティブシステムズ株式会社 電流検出装置
JP6641348B2 (ja) * 2017-12-18 2020-02-05 Tdk株式会社 センサ中間部品、センサ、及びセンサの製造方法
WO2020170924A1 (ja) * 2019-02-22 2020-08-27 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電流検出装置、および電流検出装置を用いたリレーモジュールシステム
JP7322442B2 (ja) 2019-03-15 2023-08-08 Tdk株式会社 電流センサ
CN112114180B (zh) * 2019-06-20 2024-04-26 株式会社电装 电力转换装置
DE102019121385A1 (de) * 2019-08-07 2021-02-11 Infineon Technologies Ag Vorrichtung und verfahren zum montieren eines magnetfeldsensor-chips an einer stromschiene
JP7347177B2 (ja) 2019-12-06 2023-09-20 Tdk株式会社 電流センサ
CN113030546A (zh) * 2019-12-25 2021-06-25 阿尔卑斯阿尔派株式会社 电流传感器
DE102021126850A1 (de) 2021-10-15 2023-04-20 Infineon Technologies Ag Halbleitermodul, verfahren zur herstellung eines halbleitermoduls und system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006184269A (ja) * 2004-12-02 2006-07-13 Yazaki Corp 電流センサ
JP2007171156A (ja) * 2005-11-22 2007-07-05 Asahi Kasei Corp 電流検出素子及びその製造方法
JP2009216456A (ja) * 2008-03-07 2009-09-24 Tokai Rika Co Ltd 電流センサ
JP2012018024A (ja) * 2010-07-07 2012-01-26 Alps Green Devices Co Ltd 電流センサ

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8427902D0 (en) * 1984-11-05 1984-12-12 Bicc Plc Electric circuit breaker
DE4300605C2 (de) 1993-01-13 1994-12-15 Lust Electronic Systeme Gmbh Sensorchip
GB9500974D0 (en) * 1995-01-18 1995-03-08 Horstmann Timers & Controls Electricity measurement apparatus
JPH08233864A (ja) 1995-02-24 1996-09-13 Yazaki Corp 電気量測定装置
JPH10294854A (ja) * 1997-04-21 1998-11-04 Fuji Photo Film Co Ltd 画像合成方法
JP3631925B2 (ja) * 1999-09-07 2005-03-23 矢崎総業株式会社 電流検出器及びこれを用いた電気接続箱
DE10110254B4 (de) * 2001-03-02 2004-07-08 Sensitec Gmbh Stromsensor, bestehend aus Stromleitern und Magnetfeld-oder Magnetfeldgradientensensoren
AR033080A1 (es) * 2001-04-02 2003-12-03 Sentec Ltd Sensor de corriente
US7205757B2 (en) * 2004-09-02 2007-04-17 Denso Corporation High precision current sensor
CA2487050A1 (en) * 2004-10-21 2006-04-21 Veris Industries, Llc Power monitor sensor
GB0601383D0 (en) * 2006-01-24 2006-03-01 Sentec Ltd Current Sensor
JP4612554B2 (ja) * 2006-02-16 2011-01-12 株式会社東海理化電機製作所 電流センサ
JP4861155B2 (ja) * 2006-12-20 2012-01-25 矢崎総業株式会社 電流センサ及びその成形方法
US7583073B2 (en) * 2007-07-19 2009-09-01 Honeywell International Inc. Core-less current sensor
JP4424412B2 (ja) * 2007-11-21 2010-03-03 株式会社デンソー 電流センサ
JP5225884B2 (ja) * 2009-02-13 2013-07-03 矢崎総業株式会社 電流検出装置の組付け構造及び組付け方法
JP5143765B2 (ja) * 2009-02-16 2013-02-13 株式会社東海理化電機製作所 電流センサ
JP5524540B2 (ja) * 2009-09-01 2014-06-18 株式会社東海理化電機製作所 電流センサ
JP2011061924A (ja) * 2009-09-08 2011-03-24 Tokai Rika Co Ltd インバータ装置
JP5872758B2 (ja) * 2010-04-28 2016-03-01 矢崎総業株式会社 電流検出装置
US20120146165A1 (en) * 2010-12-09 2012-06-14 Udo Ausserlechner Magnetic field current sensors
JP5482736B2 (ja) * 2011-06-28 2014-05-07 株式会社デンソー 電流センサ
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
JP2013238580A (ja) * 2011-12-28 2013-11-28 Tdk Corp 電流センサ
JP2013148512A (ja) * 2012-01-20 2013-08-01 Aisin Seiki Co Ltd 電流センサ
JP5866583B2 (ja) * 2013-07-10 2016-02-17 アルプス・グリーンデバイス株式会社 電流センサ
JP2015194472A (ja) * 2014-01-23 2015-11-05 株式会社デンソー 電流検出システム
JP2016099320A (ja) * 2014-11-26 2016-05-30 アイシン精機株式会社 電流センサ
US9689904B2 (en) * 2015-05-04 2017-06-27 Honeywell International Inc. Current sensor with stray magnetic field rejection

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006184269A (ja) * 2004-12-02 2006-07-13 Yazaki Corp 電流センサ
JP2007171156A (ja) * 2005-11-22 2007-07-05 Asahi Kasei Corp 電流検出素子及びその製造方法
JP2009216456A (ja) * 2008-03-07 2009-09-24 Tokai Rika Co Ltd 電流センサ
JP2012018024A (ja) * 2010-07-07 2012-01-26 Alps Green Devices Co Ltd 電流センサ

Also Published As

Publication number Publication date
US20150355241A1 (en) 2015-12-10
WO2014132785A1 (ja) 2014-09-04
EP2963428A1 (en) 2016-01-06
US9714959B2 (en) 2017-07-25
JP5971398B2 (ja) 2016-08-17
EP2963428A4 (en) 2016-12-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5971398B2 (ja) 電流センサおよびそれを内蔵した電子機器
US20200350831A1 (en) Coreless current sensor for high current power module
JP4833111B2 (ja) 電流検出器
JP6467696B2 (ja) 電流測定装置
US11313881B2 (en) Combination current sensing device
JP2015049184A (ja) インバータ装置
WO2016194240A1 (ja) 電流センサ
JP2011053061A (ja) 電流センサ及びそれに用いられるセンサモジュールの製造方法
JPWO2014192625A1 (ja) 電流センサ
CN108450013B (zh) 电流传感器以及具备其的电力变换装置
JP5234459B2 (ja) 電流センサ
JP2019516971A (ja) バスバー電流センサアセンブリ
JP5067574B2 (ja) 電流センサ
US20220099708A1 (en) Current transducer with magnetic field detector module
WO2014203862A2 (ja) 電流センサ
WO2014123007A1 (ja) 電流センサ
KR101812245B1 (ko) 차량용 비접촉식 전류센서
JP2020128961A (ja) 電流センサ
WO2016047292A1 (ja) 電流センサ
US11901675B2 (en) Magnetic current sensor integration into high current connector device
JP2013231691A (ja) 電流センサ
JP2012141262A (ja) 電流検出装置
JP2012058080A (ja) 電流検出装置
JP6737092B2 (ja) 電流センサ
JP2006145238A (ja) 電流センサ

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160519

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160614

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160627

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5971398

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150