WO2018185964A1 - 電流センサ - Google Patents

電流センサ Download PDF

Info

Publication number
WO2018185964A1
WO2018185964A1 PCT/JP2017/040716 JP2017040716W WO2018185964A1 WO 2018185964 A1 WO2018185964 A1 WO 2018185964A1 JP 2017040716 W JP2017040716 W JP 2017040716W WO 2018185964 A1 WO2018185964 A1 WO 2018185964A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
flow path
current sensor
notch
magnetic
width
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/040716
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
清水　康弘
Original Assignee
株式会社村田製作所
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 株式会社村田製作所 filed Critical 株式会社村田製作所
Publication of WO2018185964A1 publication Critical patent/WO2018185964A1/ja
Priority to US16/574,275 priority Critical patent/US11047884B2/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/0094—Sensor arrays
    • 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
    • G01R19/0092—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof measuring current only
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/0023—Electronic aspects, e.g. circuits for stimulation, evaluation, control; Treating the measured signals; calibration
    • G01R33/0029—Treating the measured signals, e.g. removing offset or noise
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/09—Magnetoresistive devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/09—Magnetoresistive devices
    • G01R33/091—Constructional adaptation of the sensor to specific applications

Definitions

  • the present invention relates to a current sensor that measures a current based on a magnetic field generated by the current.
  • Patent Document 1 discloses a current sensor for detecting the magnitude of a current flowing in a bus bar having two parallel lines.
  • the current sensor includes two Hall elements, and the two Hall elements are arranged so as to be sandwiched between two lines in the thickness direction of the bus bar, and the strength of the magnetic field generated according to the current flowing through the two lines. Is detected in each.
  • the current sensor differentially amplifies the output voltages of the two Hall elements. Thereby, the influence of a disturbance magnetic field can be reduced.
  • An object of the present invention is to provide a current sensor that can accurately measure a current in a current sensor that measures a current based on a magnetic field generated by the current.
  • the current sensor according to the present invention includes a conductor through which a current to be measured flows and two magnetic sensors.
  • the conductor includes a first flow path, a second flow path aligned with the first flow path in the width direction of the first flow path, and a first flow path where the first flow path and the second flow path merge.
  • the two magnetic sensors are arranged side by side in the width direction and detect a magnetic field generated by a current flowing through the conductor.
  • the conductor is provided with a first cutout portion in which a side edge farther from the second flow path is cut out from both side edges of the first flow path in the width direction.
  • the first magnetic sensor disposed closer to the first flow path than the second flow path is on the side of the first flow path opposite to the first notch. Located near the edge.
  • the current sensor according to the present invention can measure the current with high accuracy when measuring the current based on the magnetic field generated by the current.
  • FIG. 3 is a plan view of the current sensor according to the first embodiment.
  • 1 is a side view of a current sensor according to Embodiment 1.
  • FIG. Circuit diagram illustrating configuration of magnetic detection unit in current sensor The figure for demonstrating the signal magnetic field in the current sensor which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. The figure for demonstrating the simulation model about the current sensor which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. 1 The top view which shows the modification of the current sensor which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. Plan view of a current sensor according to Embodiment 2 The graph which shows the simulation result about the current sensor which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. 1 The modification 1 of the current sensor which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. The figure for demonstrating the magnetic detection part of the current sensor which concerns on Embodiment 3.
  • FIG. The perspective view which shows the structure of the current sensor which concerns on Embodiment 4.
  • FIG. The figure for demonstrating the signal magnetic field in the current sensor which concerns on Embodiment 4.
  • FIG. The graph which shows the simulation result about the current sensor which concerns on Embodiment 4.
  • the perspective view which shows the structure of the current sensor which concerns on Embodiment 5.
  • FIG. The figure for demonstrating the signal magnetic field in the current sensor which concerns on Embodiment 5.
  • FIG. The graph which shows the simulation result about the current sensor which concerns on Embodiment 5.
  • the perspective view which shows the 1st mounting example of a current sensor.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a current sensor 1 according to the present embodiment.
  • the current sensor 1 includes a bus bar 10 and a magnetic detection unit 2 as shown in FIG.
  • the magnetic detection unit 2 includes two magnetic sensors 21 and 22.
  • FIG. 1 illustrations of fixing members (substrate, housing, etc.) of the magnetic sensors 21 and 22 in the magnetic detection unit 2 are omitted (the same applies hereinafter).
  • the bus bar 10 is composed of a plate-like conductor.
  • the longitudinal direction of the bus bar 10 is defined as the Y direction
  • the width direction is defined as the X direction
  • the thickness direction is defined as the Z direction.
  • the bus bar 10 is branched into two flow paths 11 and 12 in a part of the middle in the Y direction (longitudinal direction).
  • the bus bar 10 includes the first and second flow paths 11 and 12 extending in the Y direction, the first connecting portion 13 where the flow paths 11 and 12 merge on the ⁇ Y side, and the flow paths 11 and 12. 12 includes a second connecting portion 14 that merges on the + Y side.
  • Various dimensions of the first and second flow paths 11 and 12 are not particularly limited, but are set to the same cross-sectional area and dimensions, for example.
  • FIG. 1 shows the direction of current when current flows into the bus bar 10 from the first connecting portion 13 side in the current sensor 1.
  • the current is diverted from the first connecting portion 13 to the first flow path 11 and the second flow path 12.
  • Each of the divided currents flows in the + Y direction in the first flow path 11 and also in the + Y direction in the second flow path 12, and flows out from the second connecting portion 14 to the outside.
  • the magnetic detection unit 2 detects the magnetic field generated by the current flowing through the bus bar 10 in the first and second magnetic sensors 21 and 22.
  • Each of the magnetic sensors 21 and 22 has a sensitivity axis that senses a magnetic field of a predetermined uniaxial component.
  • Each of the magnetic sensors 21 and 22 is disposed, for example, so that the direction of the sensitivity axis is parallel to the X direction as appropriate within the allowable error range.
  • the arrangement of the magnetic sensors 21 and 22 is set so that the increase / decrease change of the output with respect to the magnetic field in the same direction has the same tendency. Details of the configuration of the magnetic detection unit 2 will be described later.
  • FIG. 2 shows a plan view of the current sensor 1 viewed from the Z direction in FIG.
  • the first flow path 11 and the second flow path 12 are juxtaposed with each other with the X direction as the width direction.
  • a slit 15 extending in the Y direction is formed between the first flow path 11 and the second flow path 12.
  • the first magnetic sensor 21 and the second magnetic sensor 22 are arranged side by side through the slit 15 in the X direction.
  • the first magnetic sensor 21 is arranged closer to the first flow path 11 than the second magnetic sensor 22.
  • the second magnetic sensor 22 is arranged closer to the second flow path 12 than the first magnetic sensor 21.
  • a first notch in which the entire side edge on the outer side (the side far from the slit 15) of the first channel 11 is notched.
  • a portion 16 is provided.
  • the bus bar 10 is provided with a second notch portion 17 in which the entire outer side edge of the second flow path 12 is notched.
  • the first notch portion 16 has a notch width W1 that is a width in the X direction and a notch length L1 that is a length in the Y direction.
  • the notch width W1 is larger than the width (slit width) W2 of the slit 15 in the X direction.
  • the notch length L1 is equal to the length of the first flow path 11 in the Y direction. Further, the notch width W1 is constant over the entire range in the Y direction of the side edge of the first flow path 11. Further, the second notch portion 17 has the same notch width W1 and notch length L1 as the first notch portion 16.
  • the position (Y position) in the Y direction of the first and second magnetic sensors 21 and 22 is located near the center of each of the flow paths 11 and 12, that is, in the center, as shown in FIG.
  • the X position of the first magnetic sensor 21 is closer to the inner side of the first notch 16 side (outer side) and the slit 15 side (inner side) of the first flow path 11.
  • the first magnetic sensor 21 is positioned in the vicinity of the side edge on the opposite side of the first notch 16 in the first flow path 11.
  • the second magnetic sensor 22 is located closer to the inside of the second flow path 12 than the second notch portion 17.
  • the S / N ratio of each magnetic sensor 21 and 22 is increased, and the current measurement accuracy by the current sensor 1 is increased. Can be improved.
  • FIG. 3 shows a side view of the current sensor 1 viewed from the X direction in FIG.
  • the first flow path 11 protrudes to the + Z side
  • the second flow path 12 protrudes to the ⁇ Z side (hereinafter, the Z direction is referred to as the “height direction”).
  • the first flow path 11 is connected to the first connecting portion 13 at the inlet 11a through which current flows (in the case of FIG. 1 described above), and at the outlet 11b from which the current flows out. Connected to the two connecting portions 14.
  • the inlet 11a and the outlet 11b of the first flow path 11 are bent so that the Z position of the first flow path 11 is increased from the Z position (position in the height direction) of each connecting portion 13, 14. .
  • the second flow path 12 is connected to the first connecting portion 13 at the inlet 12a, and is connected to the second connecting portion 14 at the outlet 12b.
  • the inlet 12 a and the outlet 12 b of the second flow path 12 are bent so that the Z position of the second flow path 12 is lower than the Z positions of the connecting portions 13 and 14.
  • the bus bar 10 includes the first flow path 11 (part extending in the Y direction) and the second flow path 12 (with different Z positions) between the first and second connecting portions 13 and 14. And a portion extending in the Y direction).
  • the Z position of each of the magnetic sensors 21 and 22 is located within the range of the step between the first and second flow paths 11 and 12 (for example, the center).
  • FIG. 4A shows a cross section of the current sensor 1 in the A-A ′ cross section of FIG.
  • FIG. 4B shows a cross section of the current sensor 1 in the B-B ′ cross section of FIG. 3.
  • the A-A ′ cross section is a cross section parallel to the XZ plane passing through the first connecting portion 13.
  • the B-B ′ cross section is a cross section parallel to the XZ plane passing through the first and second flow paths 11 and 12.
  • FIG. 4A is a maximum cross-sectional area of the first connecting portion 13 in a cross section parallel to the XZ plane.
  • the cross-sectional area CSb is the maximum cross-sectional area of the first flow path 11 in the cross section in the same direction as the cross-sectional area CSa.
  • the cross-sectional area Csc is the maximum cross-sectional area of the second flow path 12 in the cross section in the same direction as the above.
  • the maximum cross-sectional area CSa of the first connecting portion 13 is equal to the maximum cross-sectional area CSb of the first flow path 11 and the second cross-sectional area CSb. It becomes larger than the sum of the maximum cross-sectional area CSc of the flow path 12. For this reason, in the 1st connection part 13, the heat capacity larger than the 1st and 2nd flow paths 11 and 12 is obtained.
  • the second connecting portion 14 has a cross-sectional area similar to that of the first connecting portion 13, and the second connecting portion 14 can obtain the same heat capacity as that of the first connecting portion 13. Thereby, the heat dissipation of the current sensor 1 can be improved. By ensuring a large cross-sectional area in the bus bar 10, the resistance value can be lowered, so that the amount of heat generated when the bus bar 10 is energized can be reduced.
  • a metal such as copper, silver, aluminum, or iron, or an alloy containing these metals may be used.
  • the bus bar 10 may be subjected to a surface treatment.
  • at least one plating layer made of a metal such as nickel, tin, silver, or copper, or an alloy containing these metals may be provided on the surface of the bus bar 10.
  • the bus bar 10 may be formed by casting, cutting, pressing, or the like.
  • the bus bar 10 may be configured by processing one conductor member, or may be configured by combining a plurality of conductor members.
  • the connecting portions 13 and 14 of the bus bar 10 may be configured by screwing or welding.
  • the processing of the bus bar 10 for example, by performing R treatment or C chamfering treatment, it is possible to suppress a crack that becomes a starting point of a crack or the like.
  • the inlets 11a and 12a and the outlets 11b and 12b of the flow paths 11 and 12 are bent, respectively, but may be formed to be curved.
  • One of the inlets 11a and 12a and the outlets 11b and 12b may be bent (or curved). In this case, the Z positions of the two connecting portions 13 and 14 may be different.
  • both the first and second flow paths 11 and 12 protrude.
  • the present invention is not limited to this, and either one may protrude.
  • FIG. 5 is a circuit diagram illustrating the configuration of the magnetic detection unit 2 in the current sensor 1.
  • FIG. 5 is a circuit diagram illustrating the configuration of the magnetic detection unit 2 in the current sensor 1.
  • the 5 includes an amplification circuit 20 and first and second magnetic sensors 21 and 22.
  • the first and second magnetic sensors 21 and 22 are driven at a constant voltage by, for example, the power supply voltage Vdd.
  • the amplifier circuit 20 includes first to third operational amplifiers 23, 24, and 25.
  • the units 21 to 25 may be integrated on a single integrated chip or may be integrated on a plurality of integrated chips.
  • the first magnetic sensor 21 includes four magnetoresistive elements 21a to 21d and constitutes a Wheatstone bridge type bridge circuit. That is, in the first magnetic sensor 21, the series circuit of the two magnetoresistive elements 21a and 21b and the series circuit of the remaining two magnetoresistive elements 21c and 21d are connected in parallel.
  • Each of the magnetoresistive elements 21a to 21d is, for example, an AMR (Anisotropic Magneto Resistance) element.
  • connection point between the two magnetoresistive elements 21 a and 21 b in the first magnetic sensor 21 is connected to the non-inverting input terminal of the first operational amplifier 23.
  • connection point between the remaining two magnetoresistive elements 21 c and 21 d is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 23.
  • the second magnetic sensor 22 includes four magnetoresistive elements 22a to 22d having the same circuit configuration as the magnetoresistive elements 21a to 21d of the first magnetic sensor 21.
  • the connection point between the two magnetoresistive elements 22a and 22b in the second magnetic sensor 22 is connected to the non-inverting input terminal of the second operational amplifier 24, and the connection point between the remaining two magnetoresistive elements 22c and 22d. Are connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 24.
  • the output terminal of the first operational amplifier 23 is connected to the non-inverting input terminal of the third operational amplifier 25.
  • the output terminal of the second operational amplifier 24 is connected to the inverting input terminal of the third operational amplifier 25.
  • the third operational amplifier 25 calculates the subtraction between the output voltage of the first operational amplifier 23 and the output voltage of the second operational amplifier 24.
  • the detection results obtained by the first and second magnetic sensors 21 and 22 are differentially amplified.
  • the configuration of the magnetic detection unit 2 described above is an example, and is not particularly limited thereto.
  • the magnetoresistive elements 21a to 21d and 22a to 22d of the magnetic sensors 21 and 22 are not limited to AMR elements, and may be various MR elements provided on various substrates, for example, GMR (Giant Magneto Resistance). , TMR (Tunnel-Magneto-Resistance), BMR (Balistic-Magneto-Resistance), CMR (Colossal-Magneto-Resistance), and the like.
  • first and second magnetic sensors 21 and 22 may each constitute a half bridge circuit including two magnetoresistive elements. Further, as the first and second magnetic sensors 21 and 22, a magnetic element having a Hall element, a magnetic element having an MI (Magneto-Impedance) element using a magnetic impedance effect, a fluxgate type magnetic element, or the like may be used. . Further, as a method for driving the first and second magnetic sensors 21 and 22, constant current driving, pulse driving, or the like may be used.
  • first and second magnetic sensors 21 and 22 may be mounted on the same substrate, or may be mounted on separate substrates.
  • substrate mounted is not specifically limited, A glass epoxy board
  • each magnetic sensor 21, 22 may be packaged or may be silicon potted.
  • the package shape of each of the magnetic sensors 21 and 22 is not particularly limited, and can be appropriately selected from various shapes such as HSOP, SIP, and LQFP in consideration of the arrangement of the direction of the sensitivity axis and the substrate to be mounted. it can.
  • other circuit elements such as ASIC may be included in the package as described above.
  • the magnetic detection unit 2 may further include various circuits such as a correction circuit that corrects the gain and offset of each of the magnetic sensors 21 and 22.
  • the third operational amplifier 25 calculates the subtraction between the output voltages of the first and second operational amplifiers 23 and 24 in the amplifier circuit 20, but the differential amplification method is not limited to the subtraction. .
  • the first and second magnetic sensors 21 and 22 use an amplification circuit that calculates the addition of both output voltages.
  • the detection result (of the reverse phase magnetic field) may be differentially amplified.
  • the current sensor 1 measures the magnitude of the current by detecting a magnetic field generated by the current flowing through the bus bar 10. The current measurement operation by the current sensor 1 will be described with reference to FIG.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a signal magnetic field in the current sensor 1 according to the present embodiment.
  • the “signal magnetic field” refers to a magnetic field generated by a current to be measured by the current sensor 1.
  • FIG. 6 shows the flow paths 11 and 12 and the magnetic sensors 21 and 22 in the vicinity of the B-B ′ cross section of FIG. 3 (see FIG. 4B).
  • the signal magnetic field H1 in the vicinity of the first channel 11 and the second channel 12 has the same circulation direction (for example, clockwise). Therefore, in the region between the first and second flow paths 11 and 12, the X component of the signal magnetic field H1 in the vicinity of the first flow path 11 and the vicinity of the second flow path 12 are shown in FIG.
  • the X component of the signal magnetic field H2 is opposite to each other. Therefore, the first and second magnetic sensors 21 and 22 arranged in the above region are input with the signal magnetic fields H1 and H2 having opposite phases to each other.
  • the first magnetic sensor 21 generates an output voltage corresponding to the input magnetic field as a detection result of the signal magnetic field H1 in the vicinity of the first flow path 11.
  • the second magnetic sensor 22 generates an output voltage corresponding to the input magnetic field as a detection result of the signal magnetic field H2 in the vicinity of the second flow path 12.
  • the magnetic fields input to the magnetic sensors 21 and 22 include not only the signal magnetic fields H1 and H2 but also noise such as a disturbance magnetic field.
  • noise is considered to be input in the same phase and with the same magnitude to each of the magnetic sensors 21 and 22 by making the arrangement positions of the first and second magnetic sensors 21 and 22 close to each other. It is done.
  • the amplification circuit 20 uses the output voltage indicating the detection result of the signal magnetic field H ⁇ b> 1 by the first magnetic sensor 21 and the detection result of the signal magnetic field H ⁇ b> 2 by the second magnetic sensor 21.
  • the output voltage shown is differentially amplified. Thereby, noise that can be included in the same phase in the output voltage of each of the magnetic sensors 21 and 22 is canceled, and the signal magnetic field due to the current to be measured can be detected with high accuracy. Thereby, in the current sensor 1, the magnitude of the current to be measured can be accurately measured.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining an analysis model 3 for the current sensor 1 in the present embodiment.
  • the electromagnetic field analysis simulation when a predetermined current is passed through the bus bar 10 of the current sensor 1 is performed by the finite element method.
  • the analysis model 3 is a simulation model for performing magnetic field analysis in the vicinity of the magnetic sensors 21 and 22 of the current sensor 1, and is in the middle of the first and second flow paths 11 and 12 (in the vicinity of the magnetic sensors 21 and 22). (See FIG. 6).
  • the space size of the analysis model 3 in the Y direction was set to 3.0 mm.
  • the analysis model 3 includes a first conductor 31 corresponding to the first flow path 11 of the current sensor 1 (FIG. 6) and a second conductor 32 corresponding to the second flow path 12. Including.
  • the thickness (Z direction) of each conductor 31 and 32 was set to 1.5 mm.
  • a mesh for magnetic field analysis was appropriately set around the first and second conductors 31 and 32.
  • the distance between the insides of the conductors 31 and 32 in the analysis model 3 corresponds to the slit width W2 (FIG. 2) in the current sensor 1.
  • the distance between the outsides of the conductors 31 and 32 corresponds to the distance between the first notch 16 and the second notch 17 in the current sensor 1.
  • the magnetic field analysis was performed while changing the slit width while keeping the conductor width (channel width) of each of the conductors 31 and 32 constant.
  • increasing the slit width corresponds to decreasing the notch width
  • decreasing the slit width corresponds to increasing the notch width.
  • the signal magnetic field when the magnetic sensors 21 and 22 are arranged at various sensor intervals near the inside between the conductors 31 and 32 was numerically calculated.
  • the Y position of each magnetic sensor 21, 22 (the depth direction in FIG. 7) was set to the center position in the Y direction in the space of the analysis model 3.
  • FIG. 8 shows the result of the first simulation.
  • the horizontal axis represents the slit width [mm]
  • the vertical axis represents the strength [mT] of the X component of the magnetic flux density.
  • the plot in the graph of FIG. 8 is the difference value of the X component intensity of the magnetic flux density at the position where each sensor interval is opened, and the signal magnetic field input to the first and second magnetic sensors 21 and 22 at each sensor interval. Correspond.
  • the smaller the sensor interval the smaller the X component strength of the magnetic flux density.
  • the smaller the slit width the greater the X component strength of the magnetic flux density.
  • the magnetic field analysis was performed while changing the slit width while keeping the distance between the conductors 31 and 32 of the analysis model 3 constant.
  • increasing the slit width corresponds to decreasing the conductor width (flow path width)
  • decreasing the slit width corresponds to increasing the conductor width.
  • FIG. 9 shows the result of the second simulation.
  • the horizontal axis represents the X position [mm]
  • the vertical axis represents the X component strength [mT] of the magnetic flux density.
  • the range of the X position shown in FIG. 9 (0 mm or more and 3 mm or less) is located in the vicinity of the slit on the second conductor 32 side.
  • the notch width W1 of the notches 16 and 17 outside the flow paths 21 and 22 corresponding to the conductors 31 and 32 is set to the slit width W2.
  • the slit width W2 is made narrower (see FIG. 2).
  • each notch width W1 is widened and the slit width W2 is narrowed, so that each magnet A large signal magnetic field input to the sensors 21 and 22 can be secured.
  • the signal magnetic field increases at the sensor position in the vicinity of the slit capable of canceling the common mode noise, and the S / N ratio in the current sensor 1 is increased to increase the current measurement accuracy. Can be improved.
  • the current sensor 1 includes the bus bar 10 that is a conductor through which a current to be measured flows, and the two magnetic sensors 21 and 22 that are arranged in the X direction.
  • the bus bar 10 includes a first channel 11, a second channel 12 aligned with the first channel 11 in the width direction (X direction) of the first channel 11, the first channel 11, and the first channel 11. And a first connecting part 13 where the two flow paths 12 merge.
  • Each magnetic sensor 21, 22 detects a magnetic field generated by a current flowing through the bus bar 10.
  • the bus bar 10 is provided with a first cutout portion 16 in which a side edge on the side (outer side) far from the second flow path 12 among both side edges of the first flow path 11 in the X direction is cut.
  • the first magnetic sensor 21 disposed closer to the first flow path 11 than the second flow path 12 is a first notch in the first flow path 11. It is located in the vicinity of the side edge opposite to the portion 16 (inner side).
  • the first notch 16 narrows the width of the first flow path 11 to increase the signal magnetic field, and the first magnetic sensor 21 can reduce the noise from the inside where noise can be easily reduced. Magnetic field can be detected. Thereby, in the current sensor 1, the S / N ratio can be increased and the current can be accurately measured.
  • the notch width W1 of the first notch 16 in the X direction of the first flow path 11 is larger than the interval W2 between the first and second flow paths 11 and 12 in the X direction. . This narrows the interval W2 between the first and second flow paths 11 and 12 relative to the notch width W1 to increase the gradient of the signal magnetic field and increase the S / N ratio in the current sensor 1. Measurement accuracy can be improved.
  • the bus bar 10 is provided with a slit 15 extending along the longitudinal direction (Y direction) of the bus bar 10 between the first flow path 11 and the second flow path 12.
  • the slit width W2 of the slit 15 is smaller than the cutout width W1 of the first cutout portion 16. Thereby, the slit width W2 can be narrower than the notch width W1, and the S / N ratio in the current sensor 1 can be improved.
  • the bus bar 10 has a second notch portion 17 in which a side edge on the side far from the first flow path 11 among both side edges of the second flow path 12 in the X direction is cut.
  • the second magnetic sensor 22 disposed closer to the second flow path 12 than the first flow path 11 is a second notch in the second flow path 12. It is located in the vicinity of the side edge opposite to the portion 17.
  • the first notch 16 and the second notch 17 are arranged side by side in the X direction. Thereby, in the area
  • the slit width W2 of the slit 15 is smaller than the cutout width W1 of each of the first and second cutout portions 16 and 17.
  • the slit width W2 can be made narrower than the notch width W1 of each of the first and second notch portions 16 and 17, and the S / N ratio in the current sensor 1 can be improved.
  • the first magnetic sensor 21 is located on the side of the first notch 16 in the first flow path 11 and in the Z direction intersecting the X and Y directions. It is arranged on one side ( ⁇ Z side) on both sides ( ⁇ Z side) of the path 11.
  • the second magnetic sensor 22 is on the side of the second notch 17 in the second flow path 12 and on the ⁇ Z side of the first flow path 11 in the Z direction (of the second flow path 12). + Z side).
  • the X components of the signal magnetic field input to the magnetic sensors 21 and 22 are obtained in opposite phases (FIG. 6).
  • the second notch portion 17 is not necessarily provided.
  • the magnetic sensors 21 and 22 Detection accuracy can be ensured.
  • the maximum cross sectional area CSa of the first connecting portion 13 is the maximum cross sectional area CSb of the first flow path 11.
  • the maximum cross-sectional area CSc of the second flow path 12 is larger.
  • the first connecting portion 13 connects the inlet 11 a of the first flow path 11 and the inlet 12 a of the second flow path 12.
  • the bus bar 10 includes a second connecting portion 14 that connects the outlet 11 b of the first flow path 11 and the outlet 12 b of the second flow path 12.
  • the heat dissipation of the current sensor 1 can be further improved by the second connecting portion 14 provided on the bus bar 10. By securing a large cross-sectional area at the second connecting portion 14, the resistance value can be lowered, and the amount of heat generated when the bus bar 10 is energized can be reduced.
  • first flow path 11 and the second flow path 12 between the first and second connecting portions 13 and 14 are in the Z direction (height direction) intersecting the X and Y directions. Are arranged at different Z positions.
  • a step between the first and second flow paths 12 is formed in the bus bar 10.
  • the first magnetic sensor 21 and the second magnetic sensor 22 may be composed of MR elements provided on a common substrate. Such a substrate is disposed between the first flow path 11 and the second flow path 12 in the Z direction. Thereby, the current sensor 1 can be reduced in size.
  • the first magnetic sensor 21 and the second magnetic sensor 22 generate outputs with the same increase / decrease changes with respect to the magnetic field in the same direction as the respective detection results.
  • the current sensor 1 further includes an amplifier circuit 20 that differentially amplifies the detection result of the first magnetic sensor 21 and the detection result of the second magnetic sensor 22. The differential amplification between the detection results of the magnetic sensors 21 and 22 can increase the S / N ratio in the current sensor 1.
  • FIG. 10 is a plan view showing a modification of the current sensor 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 10 shows a bus bar 10 ′ in this modification.
  • the first and second cutout portions 16 ′ and 17 ′ are continuously extended from the first connecting portion 13 to the flow paths 11 and 12 in the bus bar 10 ′ as shown in FIG. It is provided in a simple shape. Further, the notches 16 ′ and 17 ′ are provided in a shape that continuously spreads on the second connecting portion 14 side as well. Thus, the notches 16 'and 17' in the bus bar 10 'can be provided so that the side edges of the flow paths 11 and 12 are notched in various shapes.
  • Embodiment 2 In Embodiment 1, the notch part was provided in the whole side edge of the flow path. In Embodiment 2, a notch part is partially provided in the side edge of a flow path. Thereby, the thermal load (heat generation at the time of energization) in the current sensor can be reduced.
  • the current sensor according to the second embodiment will be described.
  • FIG. 11 is a perspective view showing the configuration of the current sensor 1A according to the present embodiment.
  • FIG. 12 is a plan view of the current sensor 1A viewed in plan from the Z direction of FIG.
  • the current sensor 1A has the same configuration as that of the first embodiment, and instead of the notches 16 and 17 (FIG. 1) over the entire side edges of the flow paths 11 and 12, as shown in FIG. 1st and 2nd notch parts 16A and 17A which have been localized in a part of the same side edge.
  • the notches 16A and 17A are formed in a rectangular shape on the bus bar 10A (FIG. 12).
  • the first notch 16 ⁇ / b> A is provided in a part of the longitudinal direction (Y direction) on the outer side edge of the first flow path 11. It is done. As shown in FIG. 12, the Y position of the first notch 16 ⁇ / b> A is located at the center of the first flow path 11 in the Y direction.
  • the notch length L2 of the first notch portion 16A is not more than the notch width W3. Further, the notch width W3 of the first notch 16A is smaller than the channel width W4 of the first channel 11 on the side of the first notch 16B.
  • the second cutout portion 17A has a size and positional relationship similar to those of the first cutout portion 16A as described above, and a partial range in the Y direction on the outer side edge of the second flow path 12. Is provided.
  • the first cutout portion 16A and the second cutout portion 17A are arranged side by side in the X direction via the slit 15 on the bus bar 10A.
  • Each notch width W3 is larger than the slit width.
  • the first magnetic sensor 21 is located within the range (for example, the center) of the cutout length L2 of the first cutout portion 16A in the Y direction.
  • the second magnetic sensor 22 is positioned within the range of the cutout length L2 of the second cutout portion 17A in the Y direction.
  • the first and second magnetic sensors 21 and 22 may be arranged so that at least a part of each of them overlaps within the range of the cutout length L2.
  • notch length various values were set in the simulation model of the bus bar 10A, and a thermal analysis simulation was performed to analyze the heat generation state when a predetermined current was passed.
  • the current value is 129A
  • the ambient temperature is 105 ° C
  • the conductor thickness is 1.5mm
  • the slit width is 0.5mm
  • the flow path width is 5.0mm (in the vicinity of the magnetic sensor)
  • the overall width is 15.5mm. Went under.
  • FIG. 13 is a graph showing a simulation result of heat generation evaluation for the current sensor 1A.
  • the horizontal axis represents the notch length [mm]
  • the vertical axis represents the maximum conductor temperature [° C.].
  • the maximum temperature of the bus bar during energization increases as the notch length increases. This is considered because the ratio of the portion where the cross-sectional area becomes small in the bus bar increases and the resistance value in the conductor becomes high.
  • the current sensor 1A in the present embodiment by using the notches 16A and 17A having the short notch length L2 (see FIG. 12), the maximum temperature in the current bus bar 10A is lowered, and the thermal in the current sensor 1A is reduced. The load can be reduced.
  • FIG. 14 shows the heat distribution in the bus bar in which the notch length of 1.0 mm is set in the above simulation.
  • FIG. 15 shows the heat distribution in a bus bar with a notch length of 12.0 mm.
  • the setting of FIG. 14 corresponds to the current sensor 1A of the present embodiment (FIG. 11), and the setting of FIG. 15 corresponds to the current sensor 1 of the first embodiment (FIG. 1).
  • the side of the bus bar where the notch of the flow path is provided is a higher temperature region than the other regions.
  • the notch length as shown in FIG. 15 is long, the high temperature region as described above reaches a temperature of 130 ° C.
  • the notch length is shortened, as shown in FIG. 14, the temperature is kept at about 127 ° C. even in a high temperature region.
  • the current sensor 1A can reduce heat generation when the bus bar 10A is energized. Thereby, in the current sensor 1A, the thermal load can be reduced and the current measurement accuracy can be improved.
  • the first notch portion 16A is provided in a partial range in the longitudinal direction (Y direction) of the first flow path 11. At least a part of the first magnetic sensor 21 is located in a range where the first notch 21 is provided in the Y direction of the first flow path 11. Thereby, the area
  • the first notch 16A is located in the center of the first flow path 11 in the longitudinal direction. Therefore, the bias at the time of the heat
  • the Y position of the first magnetic sensor 21 in the longitudinal direction of the first flow path 11 is the center of the first cutout portion 16A.
  • the notch width W3 of the first notch 16A is equal to or greater than the notch length L2 of the first notch 16A.
  • the notch length L1 can be limited to the notch width W3 or less to reduce heat generation during energization.
  • the channel width W4 of the first channel 11 on the side of the first notch 16A is larger than the notch width W3 of the first notch 16A.
  • the second cutout portion 17A is provided in a partial range in the longitudinal direction of the second flow path 12.
  • region where the flow path width W4 narrows also in the 2nd flow path 12 is restrict
  • FIG. 16 is a plan view showing a first modification of the current sensor 1A according to the second embodiment.
  • FIG. 17 is a plan view showing a second modification of the current sensor 1A according to the second modification of the second embodiment. 16 and 17, bus bars 10A 'and 10A "in the respective modifications are shown.
  • the first and second cutouts 16A 'and 17A' may be formed in a rounded shape.
  • the deformation resistance of the bus bar 10A 'in thermal expansion or the like can be improved according to the shape of each of the cutout portions 16A' and 17A '.
  • the first and second cutout portions 16A ′′ and 17A ′′ may be formed in a sharp shape.
  • various shapes such as a shape that allows easy processing of the bus bar 10 ′′ can be adopted.
  • the first magnetic sensor 21 is the first notch in the Y direction of the first flow path 11.
  • the parts 16A ′ and 16A ′′ are arranged so as to overlap with the provided range.
  • the notch widths of the first notches 16A ′ and 16A ′′ are, for example, the first notches in the cross section of the bus bars 10A ′ and 10A ′′ along the XZ plane passing through the first magnetic sensor 21 superimposed on the above range. It can be measured as the width in the X direction of the notches 16A ′ and 16A ′′.
  • the notch width of the second notches 17A ′ and 17A ′′ is the second magnetic sensor in the Y direction of the second flow path 12. It can be measured as a width in a range where at least a part of 22 overlaps.
  • FIG. 18 is a perspective view showing the configuration of the current sensor 1B according to the present embodiment.
  • the current sensor 1B according to the present embodiment includes two magnets 26 and 27 in the magnetic detection unit 2A as shown in FIG. 18 in addition to the same configuration as the current sensor 1A according to the second embodiment (FIG. 11).
  • the magnets 26 and 27 for example, bulk magnets such as ferrite and SmCo, thin film magnets, and the like can be used.
  • the first magnet 26 and the second magnet 27 are arranged so as to face each other via the magnetic sensors 21 and 22 in the longitudinal direction (Y direction) of the bus bar 10A.
  • Each of the magnets 26 and 27 has, for example, a width larger than the width of the chip in the X direction (see FIG. 19).
  • FIG. 19 is a diagram for explaining the magnetic detection unit 2A of the current sensor 1B according to the present embodiment.
  • FIG. 19 schematically shows the magnetic detection unit 2A in plan view from the Z direction in FIG.
  • the Y position of the first magnet 26 is shifted to the ⁇ Y side from the range where the notches 16A and 17A are provided.
  • the Y position of the second magnet 27 is shifted to the + Y side from the range where the notches 16A and 17A are provided.
  • the magnets 26 and 27 are used to bias the first and second magnetic sensors 21 and 22, respectively. As shown in FIG. 19, the magnets 26 and 27 are arranged so that their north and south poles are arranged in the Y direction.
  • the magnetic sensors 21 and 22 in the direction (Y direction) in which the magnetic fields of the magnets 26 and 27 intersect the direction of the sensitivity axis of the first and second magnetic sensors 21 and 22 (X direction).
  • the dynamic range of the magnetic sensors 21 and 22 can be adjusted.
  • the widths of the magnets 26 and 27 are larger than the distance between the first and second magnetic sensors 21 and 22 (or the width of the chip), a magnetic field for biasing the magnetic sensors 21 and 22 is uniformly formed. be able to.
  • the magnets 26 and 27 are arranged outside the range of the notches 16A and 17A, that is, in a region covered with the bus bar 10A, and the magnets 26 and 27 are external magnetic fields or the like. It is difficult to be exposed to. Thereby, deterioration of the magnets 26 and 27 can be suppressed, and the measurement accuracy of the current sensor 1B can be maintained high.
  • the present invention is not limited thereto, and part of the magnets 26 and 27 is notched 16A. , 17A may be arranged outside the range. Also by this, deterioration of the magnets 26 and 27 can be suppressed.
  • the current sensor 1B further includes the magnets 26 and 27. At least a part of the magnets 26 and 27 is disposed outside the range where the first notch portion 16 ⁇ / b> A is provided in the longitudinal direction of the first flow path 11. Thereby, the magnets 26 and 27 are hardly exposed to an external magnetic field or the like, and deterioration of the magnets 26 and 27 can be suppressed.
  • the number of magnets used for bias or the like in the current sensor 1B is not limited to two, and may be three or more. There may be.
  • the magnet is not limited to the above arrangement, and the magnet may be used in various arrangements.
  • FIG. 20 is a perspective view showing the configuration of the current sensor 1C according to the present embodiment.
  • the current sensor 1C has the same configuration as that of the second embodiment (FIG. 11), but includes a bus bar 13B configured in a plane as shown in FIG. 20 instead of the bus bar 10A having a step. As a result, the current sensor 1C has a low profile, and the current sensor 1C can be downsized.
  • first flow path 11A and the second flow path 12A are disposed on the same plane (XY plane) together with the first and second connecting portions 13 and 14.
  • the first and second magnetic sensors 21 and 22 are arranged with the sensitivity axis directed in the + Z direction (or ⁇ Z direction), for example.
  • a Hall element may be used, or various magnetoresistive elements may be used by adjusting the arrangement or the like.
  • the magnetic sensors 21 and 22 are disposed, for example, inside the slits 15 of the bus bar 10B.
  • the current sensor 1C can be configured to be particularly thin.
  • FIG. 21 is a diagram for explaining a signal magnetic field in the current sensor 1C according to the present embodiment.
  • FIG. 21 corresponds to the C-C ′ cross section of FIG. 20.
  • the C-C ′ cross section is a cross section parallel to the XY plane passing through the notches 16A and 17A and the magnetic sensors 21 and 22 in the current sensor 1C.
  • the first and second flow paths 11A and 12A are arranged on the same plane. From this, as shown in FIG. 21, in the region between the first and second flow paths 11A and 12A, the Z component of the signal magnetic field H1 in the vicinity of the first flow path 11A and the vicinity of the second flow path 12A.
  • the Z component of the signal magnetic field H2 is opposite to each other. Therefore, the first and second magnetic sensors 21 and 22 arranged in the above region are input with signal magnetic fields H1 and H2 having opposite phases as in the first to third embodiments.
  • FIG. 22 is a graph showing a simulation result for the current sensor 1C according to the present embodiment.
  • a magnetic field analysis similar to that of the second simulation (FIG. 9) in the first embodiment was performed using a simulation model corresponding to the C-C ′ cross section of FIG. 20 (see FIG. 21).
  • the gradient of the Z component strength of the magnetic flux density is increased by narrowing the slit width in the current sensor 1C according to the present embodiment. Therefore, also in the current sensor 1C according to the present embodiment, by narrowing the slit width, the S / N ratio can be increased and the current measurement accuracy can be improved.
  • the current sensor 1C As described above, in the current sensor 1C according to this embodiment, the first flow path 11A, the second flow path 12A, and the first connecting portion 13 are provided on the same plane. Thereby, the current sensor 1C can be configured in a small size.
  • the 1st magnetic sensor 21 and the 2nd magnetic sensor 22 are arrange
  • the current sensor 1C can be configured to be thin.
  • the arrangement positions of the magnetic sensors 21 and 22 are not limited to the same plane as the portions 11A, 12A, 13, and 14 of the bus bar 10B.
  • the Z components of the signal magnetic fields H1 and H2 are opposite to each other. You may arrange
  • FIG. 23 is a perspective view showing a configuration of a current sensor 1D according to the present embodiment.
  • the current sensor 1D has the same configuration as that of the fourth embodiment (FIG. 20), and instead of the bus bar 10B including the two connection portions 13 and 14, one connection portion 18 is provided as shown in FIG. A bus bar 10C is provided.
  • the bus bar 10C has the first flow path 11A and the first flow path on the opposite side ( ⁇ Y side) to the connecting portion 18 where the first and second flow paths 11A and 12A merge in the longitudinal direction (Y direction). It is separated into two forks with two flow paths 12A.
  • FIG. 23 shows an example of the current direction when a current is passed through the bus bar 10C in the present embodiment.
  • the current flows in the + Y direction in the first flow path 11A, bypasses in the connecting portion 18, and flows in the -Y direction in the second flow path 12A.
  • the bus bar 10C in the present embodiment turns back the current flow at the connecting portion 18, and the connecting portion 18 connects the outlet of the first flow path 11A and the inlet of the second flow path 12A. .
  • the first and second magnetic sensors 21 and 22 are arranged in the vicinity of the slit 15 on the + Z side with respect to the flow paths 11A and 12A.
  • the first and second magnetic sensors 21 and 22 may be arranged on the ⁇ Z side with respect to the flow paths 11A and 12A.
  • Each of the magnetic sensors 21 and 22 is arranged with the sensitivity axis directed in the + X direction (or ⁇ X direction), for example.
  • FIG. 24 is a diagram for explaining a signal magnetic field in the current sensor 1D according to the present embodiment.
  • FIG. 24 corresponds to the D-D ′ cross section of FIG. 23.
  • the D-D ′ cross section is a cross section parallel to the XY plane passing through the notches 16A and 17A and the magnetic sensors 21 and 22 in the current sensor 1D.
  • the signal magnetic field in the vicinity of the first channel 11A. H1 and the signal magnetic field H2 in the vicinity of the second flow path 12A circulate in opposite directions. Therefore, in the region on the + Z side (or ⁇ Z side) between the first and second flow paths 11A and 12A, as shown in FIG. 24, the X of the signal magnetic field H1 in the vicinity of the first flow path 11A is obtained. The component and the X component of the signal magnetic field H2 in the vicinity of the second flow path 12A are opposite to each other. Therefore, the first and second magnetic sensors 21 and 22 arranged in the above region are input with the signal magnetic fields H1 and H2 having opposite phases to each other.
  • FIG. 25 is a graph showing simulation results for the current sensor 1D according to the present embodiment.
  • a magnetic field analysis similar to that of the fourth embodiment was performed using a simulation model corresponding to the D-D ′ cross section of FIG. 23 (see FIG. 24).
  • FIG. 25 shows the distribution of the X component of the magnetic flux density at various X positions 2 mm away from the main surface of the bus bar 10C to the + Z side.
  • the gradient of the X component intensity of the magnetic flux density is increased by narrowing the slit width. Therefore, also in the current sensor 1D according to the present embodiment, by narrowing the slit width, the S / N ratio can be increased and the current measurement accuracy can be improved.
  • the connecting portion 18 connects the inlet of the first flow path 11 and the outlet of the second flow path 12.
  • the S / N ratio is increased and the current measurement accuracy is improved by narrowing the slit width. Can do.
  • heat generation during energization can be reduced.
  • the housing and the like are not shown for the current sensors 1 and 1A to 1D according to each embodiment, but various mountings can be applied to the current sensors 1 and 1A to 1D.
  • a mounting example of the current sensor 1B according to the third embodiment will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 26 is a perspective view showing a first mounting example of the current sensor 1B.
  • the magnetic detector 2A (FIG. 18) of the current sensor 1B is packaged in the housing 5.
  • the housing 5 is made of an electrically insulating material, for example, an engineering plastic such as PPS (polyphenylene sulfide).
  • PPS polyphenylene sulfide
  • the housing 5 and the bus bar 10A are fixed to each other by, for example, screwing or heat welding.
  • Various parts constituting the magnetic detection unit 2A are enclosed in a package and fixed to the bus bar 10A, whereby the current sensor 1B can be reduced in size and cost.
  • FIG. 27 is a perspective view showing a current sensor 1B 'of the second mounting example.
  • the magnetic detection unit 2A is insert-molded in a housing 5A such as a resin mold together with the first and second flow paths 11A and 12A (FIG. 18) of the bus bar 10A.
  • a housing 5A such as a resin mold
  • Each part of the current sensor 1B ' is integrally fixed by the insert mold, and the resistance of the current sensor 1B' to mechanical loads such as vibration and shock of the bus bar 10A can be enhanced.
  • a magnetic shield that blocks a disturbance magnetic field or the like may be further provided.
  • the magnetic shield can be composed of various magnetic materials, and in particular, can be composed of a soft magnetic material such as PB permalloy, PC permalloy, 42Ni, a directional electrical steel sheet, a non-oriented electrical steel sheet, and iron. Further, magnetic shields of different materials may be used in an overlapping manner.
  • the shielding effect by the magnetic shield can be enhanced by using a material having high magnetic permeability such as PB permalloy, PC permalloy, 42Ni.
  • a material having high magnetic permeability such as PB permalloy, PC permalloy, 42Ni.
  • the upper limit value of the magnetic field until the magnetic shield reaches saturation can be increased by using non-oriented electrical steel sheet, iron or the like.
  • the magnetic shield has a lower magnetic permeability as the magnetic field in the magnetic body increases, it is important to lower the magnetic field in the magnetic body in order not to lower the shielding effect.
  • the dimensions such as the thickness and length of the magnetic shield can be appropriately selected according to the type of magnetic sensor and the usage environment.
  • the distance of the opening of the magnetic shield can be appropriately designed according to the input magnetic field of the magnetic sensor.
  • the method of fixing the magnetic shield is not particularly limited, and may be fixed to the housing with an adhesive, or may be fixing by resin thermal welding, insert molding to the housing, screwing, or the like.
  • the current sensors 1 and 1A to 1D according to each of the above embodiments can be used for measuring a plurality of phases of current such as a three-phase alternating current.
  • a number of current sensors corresponding to a plurality of phases can be arranged in parallel, and the current of each phase can be measured.

Landscapes

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

Abstract

電流センサ（１）は、測定対象の電流が流れる導体（１０）と、二つの磁気センサ（２１，２２）とを備える。導体は、第１の流路（１１）と、第１の流路の幅方向（Ｘ）において第１の流路に並ぶ第２の流路（１２）と、第１の流路と第２の流路とが合流する第１の連接部（１３）とを備える。二つの磁気センサは、幅方向に並んで配置され、導体に流れる電流によって生じる磁場（Ｈ１，Ｈ２）を検出する。導体には、幅方向において第１の流路の両側縁のうちの第２の流路から遠い側の側縁を切欠いた第１の切欠き部（１６）が設けられる。二つの磁気センサのうちで第２の流路よりも第１の流路の近傍に配置された第１の磁気センサ（２１）は、第１の流路における第１の切欠き部とは反対側の側縁近傍に位置する。

Description

電流センサ
　本発明は、電流によって生じる磁場に基づいて電流を測定する電流センサに関する。
　特許文献１は、平行な２本のラインを備えたバスバーに流れる電流の大きさを検出する電流センサを開示している。電流センサは２つのホール素子を備え、２つのホール素子は、バスバーの厚さ方向に２本のラインに挟まれるように配置され、２本のラインに流れる電流に応じて発生する磁場の強さを各々に検出する。電流センサは、２つのホール素子の出力電圧を差動増幅する。これにより、外乱磁場の影響を低減することができる。
特開２００７－７８４１８号公報
　本発明の課題は、電流によって生じる磁場に基づいて電流を測定する電流センサにおいて、電流を精度良く測定することができる電流センサを提供することである。
　本発明に係る電流センサは、測定対象の電流が流れる導体と、二つの磁気センサとを備える。導体は、第１の流路と、第１の流路の幅方向において第１の流路に並ぶ第２の流路と、第１の流路と第２の流路とが合流する第１の連接部とを備える。二つの磁気センサは、幅方向に並んで配置され、導体に流れる電流によって生じる磁場を検出する。導体には、幅方向において第１の流路の両側縁のうちの第２の流路から遠い側の側縁を切欠いた第１の切欠き部が設けられる。二つの磁気センサのうちで第２の流路よりも第１の流路の近傍に配置された第１の磁気センサは、第１の流路における第１の切欠き部とは反対側の側縁近傍に位置する。
　本発明に係る電流センサによると、電流によって生じる磁場に基づいて電流を測定する際に、電流を精度良く測定することができる。
実施形態１に係る電流センサの構成を示す斜視図 実施形態１に係る電流センサの平面図 実施形態１に係る電流センサの側面図 実施形態１に係る電流センサの断面図 電流センサにおける磁気検出部の構成を例示する回路図 実施形態１に係る電流センサにおける信号磁場を説明するための図 実施形態１に係る電流センサについてのシミュレーションモデルを説明するための図 実施形態１に係る電流センサについての第１のシミュレーション結果を示すグラフ 実施形態１に係る電流センサについての第２のシミュレーション結果を示すグラフ 実施形態１に係る電流センサの変形例を示す平面図 実施形態２に係る電流センサの構成を示す斜視図 実施形態２に係る電流センサの平面図 実施形態２に係る電流センサについてのシミュレーション結果を示すグラフ 実施形態２に係る電流センサについてのシミュレーションの一例を示す図 実施形態２に係る電流センサについてのシミュレーションの他の例を示す図 実施形態２に係る電流センサの変形例１を示す平面図 実施形態２に係る電流センサの変形例２を示す平面図 実施形態３に係る電流センサの構成を示す斜視図 実施形態３に係る電流センサの磁気検出部を説明するための図 実施形態４に係る電流センサの構成を示す斜視図 実施形態４に係る電流センサにおける信号磁場を説明するための図 実施形態４に係る電流センサについてのシミュレーション結果を示すグラフ 実施形態５に係る電流センサの構成を示す斜視図 実施形態５に係る電流センサにおける信号磁場を説明するための図 実施形態５に係る電流センサについてのシミュレーション結果を示すグラフ 電流センサの第１の実装例を示す斜視図 電流センサの第２の実装例を示す斜視図
　以下、添付の図面を参照して本発明に係る電流センサの実施形態を説明する。
　各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。実施形態２以降では実施形態１と共通の事項についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については、実施形態毎には逐次言及しない。
（実施形態１）
１．構成
　実施形態１に係る電流センサの構成について、図１～４を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る電流センサ１の構成を示す斜視図である。
　本実施形態に係る電流センサ１は、図１に示すように、バスバー１０と、磁気検出部２とを備える。磁気検出部２は、二つの磁気センサ２１，２２を含む。なお、図１では、磁気検出部２における磁気センサ２１，２２の固定部材（基板、筐体等）などの図示を省略している（以下同様）。
　バスバー１０は、板状の導体で構成される。以下、バスバー１０の長手方向をＹ方向とし、幅方向をＸ方向とし、厚さ方向をＺ方向とする。
　バスバー１０は、Ｙ方向(長手方向)における途中の一部分において、二つの流路１１，１２に分岐されている。換言すると、バスバー１０は、Ｙ方向に延びる第１及び第２の流路１１，１２と、当該流路１１，１２が－Ｙ側で合流する第１の連接部１３と、同流路１１，１２が＋Ｙ側で合流する第２の連接部１４とを備える。第１及び第２の流路１１，１２の各種寸法は、特に限定されないが、例えば互いに同一の断面積及び寸法に設定される。
　図１では、電流センサ１において電流が第１の連接部１３側からバスバー１０に流入した場合の電流の向きを示している。この場合、電流は、第１の連接部１３から第１の流路１１と第２の流路１２とに分流する。分流した各々の電流は、第１の流路１１では＋Ｙ向きに流れると共に第２の流路１２でも＋Ｙ向きに流れて、第２の連接部１４から外部に流出する。
　磁気検出部２は、第１及び第２の磁気センサ２１，２２において、バスバー１０に流れる電流によって発生する磁場を検出する。各磁気センサ２１，２２は、所定の１軸成分の磁場を感知する感度軸を有する。各磁気センサ２１，２２は、例えば感度軸の方向がＸ方向に適宜、許容誤差の範囲内で平行になるように配置される。各磁気センサ２１，２２の配置は、同一方向の磁場に対する出力の増減変化が互いに同じ傾向となるように設定される。磁気検出部２の構成の詳細については後述する。
　図１のＺ方向から平面視した電流センサ１の平面図を、図２に示す。図２に示すように、第１の流路１１と第２の流路１２とは、それぞれＸ方向を幅方向として互いに並置されている。また、バスバー１０において、第１の流路１１と第２の流路１２との間には、Ｙ方向に沿って延びるスリット１５が形成されている。
　第１の磁気センサ２１と第２の磁気センサ２２とは、Ｘ方向においてスリット１５を介して並んで配置される。第１の磁気センサ２１は、第２の磁気センサ２２よりも第１の流路１１の近傍に配置される。第２の磁気センサ２２は、第１の磁気センサ２１よりも第２の流路１２の近傍に配置される。
　本実施形態に係る電流センサ１では、図１，２に示すように、バスバー１０において、第１の流路１１の外側（スリット１５から遠い側）の側縁全体を切欠いた第１の切欠き部１６が設けられている。さらに、バスバー１０には、第２の流路１２の外側の側縁全体を切欠いた第２の切欠き部１７が設けられている。
　図２に示すように、第１の切欠き部１６は、Ｘ方向における幅である切欠き幅Ｗ１と、Ｙ方向における長さである切欠き長Ｌ１とを有する。切欠き幅Ｗ１は、Ｘ方向におけるスリット１５の幅（スリット幅）Ｗ２よりも大きい。
　本実施形態において、切欠き長Ｌ１は、Ｙ方向における第１の流路１１の長さと等しい。また、切欠き幅Ｗ１は、第１の流路１１側縁のＹ方向における全範囲に渡って一定である。また、第２の切欠き部１７は、第１の切欠き部１６と同じ切欠き幅Ｗ１及び切欠き長Ｌ１を有する。
　第１及び第２の磁気センサ２１，２２の、Ｙ方向における位置（Ｙ位置）は、図２に示すように、各流路１１，１２の中心位置近傍すなわち中央に位置する。また、Ｘ方向においては、第１の磁気センサ２１のＸ位置は、第１の流路１１の第１の切欠き部１６側（外側）とスリット１５側（内側）とのうちの内側寄りに位置する。即ち、第１の磁気センサ２１は、第１の流路１１において第１の切欠き部１６とは反対側の側縁近傍に位置する。同様に、第２の磁気センサ２２は、第２の切欠き部１７よりも第２の流路１２の内側寄りに位置する。
　以上のような切欠き部１６，１７に対する磁気センサ２１，２２の位置関係によると、後述するように、各磁気センサ２１，２２のＳ／Ｎ比を高めて、電流センサ１による電流の測定精度を良くすることができる。
　図２のＸ方向から見た電流センサ１の側面図を、図３に示す。図３に示すように、バスバー１０において、第１の流路１１は＋Ｚ側に突出し、第２の流路１２は－Ｚ側に突出している（以下、Ｚ方向を「高さ方向」という場合がある）。
　図３に示すように、第１の流路１１は、（上述の図１の場合に）電流が流入する入口１１ａにおいて第１の連接部１３に連接し、同電流が流出する出口１１ｂにおいて第２の連接部１４に連接する。第１の流路１１の入口１１ａと出口１１ｂとは、各連接部１３，１４のＺ位置（高さ方向の位置）から第１の流路１１のＺ位置を高くするように屈曲している。
　また、第２の流路１２は、入口１２ａにおいて第１の連接部１３に連接し、出口１２ｂにおいて第２の連接部１４に連接する。第２の流路１２の入口１２ａと出口１２ｂとは、第２の流路１２のＺ位置を、各連接部１３，１４のＺ位置から低くするように屈曲している。
　以上によると、バスバー１０は、第１及び第２の連接部１３，１４間で、Ｚ位置が異なる第１の流路１１（のＹ方向に延在する部分）と第２の流路１２（のＹ方向に延在する部分）とによる段差を有する。各磁気センサ２１，２２のＺ位置は、第１及び第２の流路１１，１２間の段差の範囲内（例えば中央）に位置する。
　図４（ａ）は、図３のＡ－Ａ’断面における電流センサ１の断面を示す。図４（ｂ）は、図３のＢ－Ｂ’断面における電流センサ１の断面を示す。Ａ－Ａ’断面は、第１の連接部１３を通るＸＺ平面に平行な断面である。Ｂ－Ｂ’断面は、第１及び第２の流路１１，１２を通るＸＺ平面に平行な断面である。
　図４（ａ）に示す断面積ＣＳａは、ＸＺ平面に平行な断面における第１の連接部１３の最大断面積である。図４（ｂ）において、断面積ＣＳｂは、断面積ＣＳａと共通の向きの断面における第１の流路１１の最大断面積である。断面積Ｃｓｃは、上記と共通の向きの断面における第２の流路１２の最大断面積である。
　上述のバスバー１０の構成によると、図４（ａ），（ｂ）に示すように、第１の連接部１３の最大断面積ＣＳａは、第１の流路１１の最大断面積ＣＳｂと第２の流路１２の最大断面積ＣＳｃとの和よりも大きくなる。このため、第１の連接部１３において第１及び第２の流路１１，１２よりも大きい熱容量が得られる。また、第２の連接部１４は第１の連接部１３と同様の断面積を有し、第２の連接部１４においても第１の連接部１３と同程度の熱容量が得られる。これにより、電流センサ１の放熱性を向上することができる。バスバー１０において断面積を大きく確保することで、抵抗値を下げることができるため、バスバー１０の通電時の発熱量を低減することができる。
　以上のような電流センサ１におけるバスバー１０の材料としては、銅、銀、アルミニウム若しくは鉄などの金属、又はこれらの金属を含む合金などが用いられてもよい。また、バスバー１０には、表面処理が施されていてもよい。たとえば、ニッケル、錫、銀若しくは銅などの金属、又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１０の表面に設けられていてもよい。また、バスバー１０は、鋳造、切削加工又はプレス加工などにより形成されてもよい。
　また、バスバー１０は、一つの導体部材を加工して構成されてもよいし、複数の導体部材を組み合わせて構成されてもよい。例えば、バスバー１０の各連接部１３，１４が、ネジ止めや溶接などで構成されてもよい。また、バスバー１０の加工においては、例えばＲ処置やＣ面取り処理を行うことにより、亀裂等の起点となるクラックを抑制できる。
　また、以上の説明では、バスバー１０において、各流路１１，１２の入口１１ａ，１２ａと出口１１ｂ，１２ｂとがそれぞれ屈曲していたが、湾曲するように形成されてもよい。また、入口１１ａ，１２ａと出口１１ｂ，１２ｂとの一方が屈曲（或いは湾曲）していてもよい。この場合、二つの連接部１３，１４のＺ位置が異なってもよい。また、以上の説明では、バスバー１０において、第１及び第２の流路１１，１２の双方が突出していたが、これに限らず、いずれか一方が突出してもよい。
１－１．磁気検出部について
　電流センサ１における磁気検出部２の構成の詳細について、図５を用いて説明する。図５は、電流センサ１における磁気検出部２の構成を例示する回路図である。以下では、第１及び第２の磁気センサ２１，２２の感度軸が同じ向き（例えば＋Ｘ向き）に向けられた場合の回路構成の一例を説明する。
　図５に例示する磁気検出部２は、増幅回路２０と、第１及び第２の磁気センサ２１，２２とを備える。第１及び第２の磁気センサ２１，２２は、例えば電源電圧Ｖｄｄで定電圧駆動される。増幅回路２０は、第１ないし第３の演算増幅器２３，２４，２５を備える。上記各部２１～２５は、一つの集積チップに集積されてもよいし、複数の集積チップに集積されてもよい。
　本例において、第１の磁気センサ２１は、４つの磁気抵抗素子２１ａ～２１ｄを含み、ホイートストンブリッジ型のブリッジ回路を構成する。即ち、第１の磁気センサ２１において、２つの磁気抵抗素子２１ａ，２１ｂの直列回路と、残りの２つの磁気抵抗素子２１ｃ，２１ｄの直列回路とが並列に接続される。それぞれの磁気抵抗素子２１ａ～２１ｄは、例えばＡＭＲ(Anisotropic Magneto Resistance)素子である。
　第１の磁気センサ２１における２つの磁気抵抗素子２１ａ，２１ｂ間の接続点は、第１の演算増幅器２３の非反転入力端子に接続される。また、残りの２つの磁気抵抗素子２１ｃ，２１ｄ間の接続点は、同演算増幅器２３の反転入力端子に接続される。
　第２の磁気センサ２２は、本例において、第１の磁気センサ２１の磁気抵抗素子２１ａ～２１ｄと同様の回路構成による４つの磁気抵抗素子２２ａ～２２ｄを含む。第２の磁気センサ２２における２つの磁気抵抗素子２２ａ，２２ｂ間の接続点は、第２の演算増幅器２４の非反転入力端子に接続され、残りの２つの磁気抵抗素子２２ｃ，２２ｄ間の接続点は、同演算増幅器２４の反転入力端子に接続される。
　増幅回路２０において、第１の演算増幅器２３の出力端子は、第３の演算増幅器２５の非反転入力端子に接続される。第２の演算増幅器２４の出力端子は、第３の演算増幅器２５の反転入力端子に接続される。
　以上のような磁気検出部２によると、増幅回路２０において、第３の演算増幅器２５が第１の演算増幅器２３の出力電圧と第２の演算増幅器２４の出力電圧との減算を演算することにより、第１及び第２の磁気センサ２１，２２による検出結果が差動増幅される。
　以上に説明した磁気検出部２の構成は一例であり、特にこれに限定されない。例えば、各磁気センサ２１，２２の磁気抵抗素子２１ａ～２１ｄ，２２ａ～２２ｄは、ＡＭＲ素子に限らず、各種基板上に設けられる種々のＭＲ素子であってもよく、例えばＧＭＲ(Giant Magneto Resistance)、ＴＭＲ(Tunnel Magneto Resistance)、ＢＭＲ(Balistic Magneto Resistance)、ＣＭＲ(Colossal Magneto Resistance)などであってもよい。
　また、第１及び第２の磁気センサ２１，２２は、それぞれ２つの磁気抵抗素子によるハーフブリッジ回路を構成してもよい。また、第１及び第２の磁気センサ２１，２２として、ホール素子を有する磁気素子、磁気インピーダンス効果を利用するＭＩ(Magneto Impedance)素子を有する磁気素子又はフラックスゲート型磁気素子などを用いてもよい。また、第１及び第２の磁気センサ２１，２２の駆動方法としては、定電流駆動、パルス駆動などが用いられてもよい。
　また、第１及び第２の磁気センサ２１，２２は、同一の基板に実装されてもよいし、別々の基板に実装されてもよい。実装される基板の材質は特に限定されず、ガラスエポキシ基板でもよいし、アルミナ基板でもよい。また、実装された各磁気センサ２１，２２と基板との位置関係については、感度軸を向ける方向等を考慮して適宜、選択することができる。
　また、各磁気センサ２１，２２は、パッケージングされていてもよいし、シリコンポッティングされていてもよい。各磁気センサ２１，２２のパッケージ形状は特に限定されず、ＨＳＯＰやＳＩＰ、ＬＱＦＰ等の各種形状の中から、感度軸の方向と実装する基板等との配置を考慮して適宜、選択することができる。また、上記のようなパッケージ内には、ＡＳＩＣなどの他回路素子が含まれていてもよい。また、磁気検出部２は、例えばさらに、各磁気センサ２１，２２の利得やオフセットを補正する補正回路等の種々の回路を含んでもよい。
　また、上記の例では、増幅回路２０において第３の演算増幅器２５が第１及び第２の演算増幅器２３，２４の出力電圧間の減算を演算するが、差動増幅の方法は減算に限らない。例えば第１及び第２の磁気センサ２１，２２の各感度軸が互いに逆向きの場合、双方の出力電圧の加算を演算する増幅回路を用いて、第１及び第２の磁気センサ２１，２２による（逆相磁場の）検出結果が差動増幅されるようにしてもよい。
２．動作
　以上のように構成される電流センサ１の動作について、以下説明する。
２－１．電流の測定動作
　本実施形態に係る電流センサ１は、バスバー１０に流れる電流によって生じる磁場を検出することにより、当該電流の大きさを測定する。電流センサ１による電流の測定動作について、図６を用いて説明する。
　図６は、本実施形態に係る電流センサ１における信号磁場を説明するための図である。「信号磁場」は、電流センサ１の測定対象の電流によって生じる磁場をいうこととする。図６は、図３のＢ－Ｂ’断面近傍における各流路１１，１２及び各磁気センサ２１，２２を示している（図４（ｂ）参照）。
　図６では、バスバー１０の長手方向（Ｙ方向）において電流が＋Ｙ向きに流れた際に、第１の流路１１近傍に生じる信号磁場Ｈ１と、第２の流路１２近傍に生じる信号磁場Ｈ２とを例示している。バスバー１０においては、電流が分流して第１の流路１１と第２の流路１２とに流れることにより、図６に示すように、第１の流路１１近傍の信号磁場Ｈ１は第１の流路１１の周囲を周回し、第２の流路１２近傍の信号磁場Ｈ２は第２の流路１２の周囲を周回する。
　本実施形態に係る電流センサ１では、第１の流路１１と第２の流路１２とにおいて電流が同じ向き（例えば＋Ｙ向き）に流れるため、第１の流路１１近傍の信号磁場Ｈ１と第２の流路１２近傍の信号磁場Ｈ２とは、同じ周回方向を有する（例えば時計回り）。このことから、第１及び第２の流路１１，１２間の領域においては、図６に示すように、第１の流路１１近傍の信号磁場Ｈ１のＸ成分と第２の流路１２近傍の信号磁場Ｈ２のＸ成分とが、互いに逆向きになる。よって、上記の領域に配置された第１及び第２の磁気センサ２１，２２には、互いに逆相の信号磁場Ｈ１，Ｈ２が入力されることとなる。
　第１の磁気センサ２１は、第１の流路１１近傍の信号磁場Ｈ１の検出結果として、入力された磁場に応じた出力電圧を生成する。第２の磁気センサ２２は、第２の流路１２近傍の信号磁場Ｈ２の検出結果として、入力された磁場に応じた出力電圧を生成する。
　ここで、各磁気センサ２１，２２に入力される磁場には、信号磁場Ｈ１，Ｈ２だけでなく、外乱磁場のようなノイズも含まれることが想定される。このようなノイズは、第１及び第２の磁気センサ２１，２２の配置位置を近接させることにより、各磁気センサ２１，２２に対して、同相で且つ同程度の大きさで入力されると考えられる。
　そこで、磁気検出部２において、増幅回路２０（図５）は、第１の磁気センサ２１による信号磁場Ｈ１の検出結果を示す出力電圧と、第２の磁気センサ２１による信号磁場Ｈ２の検出結果を示す出力電圧とを差動増幅する。これにより、それぞれの磁気センサ２１，２２の出力電圧に同相で含まれ得るノイズを相殺して、測定対象の電流による信号磁場を精度良く検出できる。これにより、電流センサ１において、測定対象の電流の大きさを精度良く測定することができる。
２－２．シミュレーションについて
　以上のような電流センサ１について、本願発明者は、信号磁場に関する二つの解析シミュレーションを行った。本実施形態における第１及び第２のシミュレーションについて、図７～９を用いて説明する。
　図７は、本実施形態における電流センサ１についての解析モデル３を説明するための図である。本実施形態における第１及び第２のシミュレーションでは、電流センサ１のバスバー１０に所定の電流を流した場合の電磁場解析シミュレーションを、有限要素法で行った。
　解析モデル３は、電流センサ１の各磁気センサ２１，２２近傍における磁場解析を行うためのシミュレーションモデルであり、第１及び第２の流路１１，１２の途中（各磁気センサ２１，２２近傍）の一部分に対応している（図６参照）。解析モデル３のＹ方向（図７の紙面奥行き方向）の空間サイズは３．０ｍｍに設定した。
　図７に示すように、解析モデル３は、電流センサ１（図６）の第１の流路１１に対応する第１の導体３１と、第２の流路１２に対応する第２の導体３２とを含む。各導体３１，３２の厚さ（Ｚ方向）は、１．５ｍｍに設定した。また、第１及び第２の導体３１，３２の周囲には、磁場解析のためのメッシュを適宜、設定した。
　解析モデル３における各導体３１，３２の内側間の間隔は、電流センサ１におけるスリット幅Ｗ２（図２）に対応する。また、各導体３１，３２の外側間の間隔は、電流センサ１における第１の切欠き部１６と第２の切欠き部１７との間の間隔に対応する。
　以上のような解析モデル３を用いた第１のシミュレーションでは、それぞれの導体３１，３２の導体幅（流路幅）を一定に保ちつつスリット幅を変化させながら、磁場解析を行った。第１のシミュレーションにおいて、スリット幅を大きくすることは、切欠き幅を小さくすることに対応し、スリット幅を小さくすることは切欠き幅を大きくすることに対応する。
　また、第１のシミュレーションでは、導体３１，３２間の内側近傍における種々のセンサ間隔に、各磁気センサ２１，２２が配置された場合の信号磁場を数値計算した。なお、各磁気センサ２１，２２のＹ位置（図７の紙面奥行き方向）は、解析モデル３の空間におけるＹ方向の中心位置に設定した。図８に、第１のシミュレーションの結果を示す。
　図８のグラフにおいて、横軸はスリット幅［ｍｍ］であり、縦軸は磁束密度のＸ成分の強度［ｍＴ］である。図８のグラフにおけるプロットは、それぞれのセンサ間隔をあけた位置における磁束密度のＸ成分強度の差分値であり、各センサ間隔における第１及び第２の磁気センサ２１，２２に入力する信号磁場に対応する。
　第１のシミュレーションによると、図８に示すように、センサ間隔が小さいほど、磁束密度のＸ成分強度は小さくなっている。一方で、スリット幅が小さいほど、磁束密度のＸ成分強度は大きくなっている。このようなシミュレーション結果について、本願発明者は、スリット幅を狭めて導体３１，３２間（流路１１，１２間）の距離が短くなることにより、磁場分布の勾配を高めているものと推察した。
　第２のシミュレーションでは、解析モデル３の導体３１，３２の外側間の間隔を一定に保ちつつスリット幅を変化させながら、磁場解析を行った。第２のシミュレーションにおいて、スリット幅を大きくすることは、導体幅（流路幅）を小さくすることに対応し、スリット幅を小さくすることは導体幅を大きくすることに対応する。また、第２のシミュレーションでは、種々のスリット間隔を設定した際に、スリット近傍のＸ位置における磁場分布を数値計算した。図９に、第２のシミュレーションの結果を示す。
　図９のグラフにおいて、横軸はＸ位置［ｍｍ］であり、縦軸は磁束密度のＸ成分強度［ｍＴ］である。図９のＸ位置＝０は、各導体３１，３２間の中心位置である。図９に示したＸ位置の範囲（０ｍｍ以上３ｍｍ以下）は、第２の導体３２側のスリット近傍に位置する。
　第２のシミュレーションによると、図９に示すように、導体３１，３２間のスリット近傍では、スリット間隔が小さいほど、導体幅が広がるにも拘わらず、磁束密度のＸ成分強度は大きくなっていることが確認された。なお、第２のシミュレーションでは、第１の導体３１側のスリット近傍においても、図９と同様の結果が得られた（但し、磁束密度のＸ成分の正負は逆）。
　以上のような第１及び第２のシミュレーション結果によると、ノイズ相殺のために電流センサ１におけるセンサ間隔を小さくすると、図８に示すように各磁気センサ２１，２２に入力される信号磁場が小さくなってしまうことが分かる。また、定性的には、より大きな信号磁場を得るために導体幅を狭くすることが考えられるが、単に導体幅を狭くする（スリット幅を広げる）と、図９に示すように、スリット近傍のセンサ位置では寧ろ信号磁場が小さくなってしまうことが確認された。
　以上のような知見に基づき、本実施形態に係る電流センサ１では、各導体３１，３２に対応する各流路２１，２２の外側の切欠き部１６，１７の切欠き幅Ｗ１をスリット幅Ｗ２よりも広げて、スリット幅Ｗ２を狭くしている（図２参照）。
　上記の構成により、図８に示すように、センサ間隔がスリット近傍のような狭い範囲に設定された場合であっても、切欠き幅Ｗ１を広げてスリット幅Ｗ２を狭くすることで、各磁気センサ２１，２２に入力される信号磁場を大きく確保することができる。また、図８に示すように、スリット幅を狭くすることで、同相ノイズを相殺可能なスリット近傍のセンサ位置において信号磁場が大きくなり、電流センサ１におけるＳ／Ｎ比を高めて電流の測定精度を良くすることができる。
３．まとめ
　以上のように、本実施形態に係る電流センサ１は、測定対象の電流が流れる導体であるバスバー１０と、Ｘ方向に並んで配置された二つの磁気センサ２１，２２とを備える。バスバー１０は、第１の流路１１と、第１の流路１１の幅方向（Ｘ方向）において第１の流路１１に並ぶ第２の流路１２と、第１の流路１１と第２の流路１２とが合流する第１の連接部１３とを備える。各磁気センサ２１，２２は、バスバー１０に流れる電流によって生じる磁場を検出する。バスバー１０には、Ｘ方向において第１の流路１１の両側縁のうちの第２の流路１２から遠い側（外側）の側縁を切欠いた第１の切欠き部１６が設けられる。二つの磁気センサ２１，２２のうちで第２の流路１２よりも第１の流路１１の近傍に配置された第１の磁気センサ２１は、第１の流路１１における第１の切欠き部１６とは反対側（内側）の側縁近傍に位置する。
　以上の電流センサ１によると、第１の切欠き部１６により、第１の流路１１の幅を狭めて信号磁場を大きくし、第１の磁気センサ２１においてノイズを低減しやすい内側から当該信号磁場を検出できる。これにより、電流センサ１において、Ｓ／Ｎ比を高めて電流を精度良く測定できる。
　本実施形態において、第１の流路１１のＸ方向における第１の切欠き部１６の切欠き幅Ｗ１は、Ｘ方向における第１及び第２の流路１１，１２間の間隔Ｗ２よりも大きい。これにより、切欠き幅Ｗ１に対して相対的に第１及び第２の流路１１，１２間の間隔Ｗ２を狭めて信号磁場の勾配を大きくし、電流センサ１におけるＳ／Ｎ比を高めて測定精度を良くすることができる。
　また、本実施形態において、バスバー１０には、第１の流路１１と第２の流路１２との間においてバスバー１０の長手方向（Ｙ方向）に沿って延びるスリット１５が設けられる。スリット１５のスリット幅Ｗ２は、第１の切欠き部１６の切欠き幅Ｗ１よりも小さい。これにより、切欠き幅Ｗ１よりもスリット幅Ｗ２を狭めて、電流センサ１におけるＳ／Ｎ比を向上できる。
　また、本実施形態において、バスバー１０には、Ｘ方向において第２の流路１２の両側縁のうちの第１の流路１１から遠い側の側縁を切欠いた第２の切欠き部１７が設けられる。二つの磁気センサ２１，２２のうちで第１の流路１１よりも第２の流路１２の近傍に配置された第２の磁気センサ２２は、第２の流路１２における第２の切欠き部１７とは反対側の側縁近傍に位置する。これにより、第２の磁気センサ２２においても信号磁場の検出精度を良くして、電流センサ１の測定精度を良くすることができる。
　また、本実施形態において、第１の切欠き部１６と第２の切欠き部１７とは、Ｘ方向において並んで配置される。これにより、第１及び第２の切欠き部１６，１７が隣り合う領域において信号磁場の勾配を高め、信号磁場の検出精度を良くすることができる。
　また、本実施形態において、スリット１５のスリット幅Ｗ２は、第１及び第２の切欠き部１６，１７のそれぞれの切欠き幅Ｗ１よりも小さい。これにより、各々の第１及び第２の切欠き部１６，１７の切欠き幅Ｗ１よりもスリット幅Ｗ２を狭めて、電流センサ１におけるＳ／Ｎ比を向上できる。
　また、本実施形態において、第１の磁気センサ２１は、第１の流路１１における第１の切欠き部１６の側方であって、Ｘ，Ｙ方向に交差するＺ方向において第１の流路１１の両側（±Ｚ側）における一方の側（－Ｚ側）に配置される。第２の磁気センサ２２は、第２の流路１２における第２の切欠き部１７の側方であって、Ｚ方向において第１の流路１１の－Ｚ側（第２の流路１２の＋Ｚ側）に配置される。このような配置において、各磁気センサ２１，２２に入力される信号磁場のＸ成分が、互いに逆相で得られる（図６）。
　なお、電流センサ１においては、必ずしも第２の切欠き部１７を設けなくてもよい。例えば、各流路１１，１２の幅が違う分、磁気検出部２の増幅回路２０における第１及び第２の演算増幅器２３，２４等のゲインを調整することによって、各磁気センサ２１，２２による検出精度を確保することができる。若しくは、第１及び第２の流路１１，１２の幅が同じになるように、スリット１５のＸ位置をずらしてバスバー１０を形成してもよい。以上のような場合であっても、第１の切欠き部１６を設けて各流路１１，１２間の磁場勾配を大きくすることによって、電流センサ１の測定精度を良くすることができる。
　また、本実施形態において、Ｘ方向に沿った共通の向き（ＸＹ平面に平行）を有する断面において、第１の連接部１３の最大断面積ＣＳａは、第１の流路１１の最大断面積ＣＳｂと第２の流路１２の最大断面積ＣＳｃとの和よりも大きい。これにより、第１の連接部１３において各流路１１，１２よりも大きい熱容量が得られ、電流センサ１の放熱性を向上できる。
　また、本実施形態において、第１の連接部１３は、第１の流路１１の入口１１ａと第２の流路１２の入口１２ａとを連接する。バスバー１０は、第１の流路１１の出口１１ｂと第２の流路１２の出口１２ｂとを連接する第２の連接部１４を備える。バスバー１０に設けられた第２の連接部１４により、さらに電流センサ１の放熱性を向上できる。第２の連接部１４において断面積を大きく確保することで抵抗値を下げ、バスバー１０の通電時の発熱量を低減することができる。
　また、本実施形態において、第１及び第２の連接部１３，１４間において第１の流路１１と第２の流路１２とは、Ｘ，Ｙ方向に交差するＺ方向（高さ方向）において、互いに異なるＺ位置に配置される。バスバー１０には、第１及び第２の流路１２間の段差が形成される。
　また、本実施形態において、第１の磁気センサ２１と第２の磁気センサ２２とは、互いに共通の基板上に設けられたＭＲ素子で構成されてもよい。このような基板は、Ｚ方向において第１の流路１１と第２の流路１２との間に配置される。これにより、電流センサ１を小型化することができる。
　また、本実施形態において、第１の磁気センサ２１と第２の磁気センサ２２とは、同一方向の磁場に対する増減変化が互いに同じ傾向である出力を各々の検出結果として生成する。電流センサ１は、第１の磁気センサ２１の検出結果と、第２の磁気センサ２２の検出結果とを差動増幅する増幅回路２０をさらに備える。各磁気センサ２１，２２の検出結果間の差動増幅により、電流センサ１においてＳ／Ｎ比を高めることができる。
（実施形態１の変形例）
　以上の説明では、バスバー１０において流路１１，１２の側縁を一定の幅で切欠いた切欠き部１６，１７の例を説明したが、切欠き部はこれに限定されない。実施形態１における切欠き部の変形例について、図１０を用いて説明する。
　図１０は、実施形態１に係る電流センサ１の変形例を示す平面図である。図１０では、本変形例におけるバスバー１０’を示している。
　本変形例において、第１及び第２の切欠き部１６’，１７’は、図１０に示すようにバスバー１０’において第１の連接部１３から各流路１１，１２にわたり連続的に広がるような形状で設けられている。また、各切欠き部１６’，１７’は、第２の連接部１４側においても同様に連続的に広がるような形状で設けられている。このように、バスバー１０’における各々の切欠き部１６’，１７’は、各流路１１，１２の側縁を種々の形状で切欠くように設けることができる。
（実施形態２）
　実施形態１では、流路の側縁全体に切欠き部を設けた。実施形態２では、流路の側縁において部分的に切欠き部を設ける。これにより、電流センサにおける熱的負荷（通電時の発熱）を低減できる。以下、実施形態２に係る電流センサについて説明する。
１．構成
　実施形態２に係る電流センサの構成について、図１１～１２を参照して説明する。図１１は、本実施形態に係る電流センサ１Ａの構成を示す斜視図である。図１２は、図１１のＺ方向から平面視した電流センサ１Ａの平面図である。
　本実施形態に係る電流センサ１Ａは、実施形態１と同様の構成において、各流路１１，１２の側縁全体に渡る切欠き部１６，１７（図１）の代わりに、図１１に示すように、同側縁の一部に局在した第１及び第２の切欠き部１６Ａ，１７Ａを有する。本実施形態において、各切欠き部１６Ａ，１７Ａは、バスバー１０Ａ上に矩形状に形成される（図１２）。
　図１１に示すように、本実施形態におけるバスバー１０Ａにおいて、第１の切欠き部１６Ａは、第１の流路１１の外方側縁において、長手方向（Ｙ方向）における一部の範囲に設けられる。図１２に示すように、第１の切欠き部１６ＡのＹ位置は、第１の流路１１のＹ方向における中央に位置する。第１の切欠き部１６Ａの切欠き長Ｌ２は、切欠き幅Ｗ３以下である。また、第１の切欠き部１６Ａの切欠き幅Ｗ３は、第１の流路１１における第１の切欠き部１６Ｂの側方の部分の流路幅Ｗ４よりも小さい。
　また、第２の切欠き部１７Ａは、上記のような第１の切欠き部１６Ａと同様の寸法及び位置関係で、第２の流路１２の外方側縁においてＹ方向における一部の範囲に設けられる。第１の切欠き部１６Ａと第２の切欠き部１７Ａとは、バスバー１０Ａ上で、スリット１５を介してＸ方向に並んで配置される。それぞれの切欠き幅Ｗ３は、スリット幅よりも大きい。
　第１の磁気センサ２１は、Ｙ方向における第１の切欠き部１６Ａの切欠き長Ｌ２の範囲内（例えば中央）に位置する。同様に、第２の磁気センサ２２は、Ｙ方向における第２の切欠き部１７Ａの切欠き長Ｌ２の範囲内に位置する。なお、第１及び第２の磁気センサ２１，２２は、各々の少なくとも一部が切欠き長Ｌ２の範囲内に重畳するように配置されてもよい。
２．発熱評価シミュレーションについて
　以上のように構成される電流センサ１Ａについて、本願発明者は、バスバー１０Ａの通電時における発熱評価のシミュレーションを行った。
　具体的に、バスバー１０Ａのシミュレーションモデルに種々の値の切欠き長を設定して、所定の電流を流した場合の発熱状態を解析する熱解析シミュレーションを行った。本シミュレーションは、電流値１２９Ａ、環境温度１０５℃、導体厚さ１．５ｍｍ、スリット幅０．５ｍｍ、（磁気センサ近傍の）流路幅５．０ｍｍ、（バスバーの）全体幅１５．５ｍｍの条件下で行った。
　図１３は、電流センサ１Ａについての発熱評価のシミュレーション結果を示すグラフである。図１３のグラフにおいて、横軸は切欠き長［ｍｍ］であり、縦軸は導体の最高温度［℃］である。
　図１３のグラフによると、切欠き長を大きくするほど、通電中のバスバーにおける最高温度が高くなることが分かる。これは、バスバーにおいて断面積が小さくなる部分の割合が増加し、導体における抵抗値が高くなるためと考えられる。本実施形態における電流センサ１Ａによると、切欠き長Ｌ２が短い切欠き部１６Ａ，１７Ａを用いることにより（図１２参照）、通電中のバスバー１０Ａにおける最高温度を下げて、電流センサ１Ａにおける熱的負荷を低減することができる。
　図１４は、上記のシミュレーションにおい切欠き長１．０ｍｍが設定されたバスバーにおける熱分布を示す。図１５は、切欠き長１２．０ｍｍが設定されたバスバーにおける熱分布を示す。図１４の設定は、本実施形態の電流センサ１Ａに相当し（図１１）、図１５の設定は、実施形態１の電流センサ１に相当する（図１）。
　図１４，１５によると、バスバーにおける流路の切欠き部が設けられた側方が、他の領域よりも高温の領域になっている。図１５に示すような切欠き長が長い場合には、上記のような高温の領域が温度１３０℃にまで到っている。これに対して、切欠き長を短くすると、図１４に示すように、高温の領域であっても温度１２７℃程度に収まっている。
　以上のように、本実施形態に係る電流センサ１Ａによると、バスバー１０Ａの通電時における発熱を低減できる。これにより、電流センサ１Ａにおいて熱的負荷を低減し、電流の測定精度を良くすることができる。
３．まとめ
　以上説明したように、本実施形態に係る電流センサ１Ａでは、第１の切欠き部１６Ａが、第１の流路１１の長手方向（Ｙ方向）における一部の範囲に設けられる。第１の磁気センサ２１の少なくとも一部は、第１の流路１１のＹ方向において第１の切欠き部２１が設けられた範囲内に位置する。これにより、第１の流路１１において流路幅Ｗ４が狭まる領域を制限し、通電時の発熱を低減して電流の測定精度を良くすることができる。
　本実施形態において、第１の切欠き部１６Ａは、第１の流路１１の長手方向における中央に位置する。これにより、第１の切欠き部１６Ａ近傍において発した熱が周囲で放熱される際の偏りを抑制できる。
　また、本実施形態において、第１の流路１１の長手方向における第１の磁気センサ２１のＹ位置は、第１の切欠き部１６Ａの中央である。このような配置により、第１の磁気センサ２１が位置ずれによって第１の切欠き部１６Ａからはみ出し、電流の測定精度が低下するような事態を抑制できる。
　また、本実施形態において、第１の切欠き部１６Ａの切欠き幅Ｗ３は、第１の切欠き部１６Ａの切欠き長Ｌ２以上である。これにより、切欠き長Ｌ１を切欠き幅Ｗ３以下に制限して、通電時の発熱を低減することができる。
　また、本実施形態では、Ｘ方向において、第１の切欠き部１６Ａの側方における第１の流路１１の流路幅Ｗ４は、第１の切欠き部１６Ａの切欠き幅Ｗ３よりも大きい。これにより、バスバー１０において第１の切欠き部１６Ａで狭まった部分における剛性を確保することができる。
　また、本実施形態において、第２の切欠き部１７Ａは、第２の流路１２の長手方向における一部の範囲に設けられる。これにより、第２の流路１２においても流路幅Ｗ４が狭まる領域を制限し、通電時の発熱を低減できる。
（実施形態２の変形例）
　以上の説明では、切欠き部１６Ａ，１７Ａが矩形の例を説明したが、矩形に限らず、種々の形状の切欠き部を流路の側縁に部分的に設けてもよい。この変形例について、図１６，１７を用いて説明する。
　図１６は、実施形態２に係る電流センサ１Ａの変形例１を示す平面図である。図１７は、実施形態２の変形例２に係る電流センサ１Ａの変形例２を示す平面図である。図１６，１７では、各変形例におけるバスバー１０Ａ’、１０Ａ”をそれぞれ示している。
　図１６に示すように、第１及び第２の切欠き部１６Ａ’，１７Ａ’は、角丸の形状において形成されてもよい。例えばこのような各切欠き部１６Ａ’，１７Ａ’の形状に応じて、熱膨張などにおけるバスバー１０Ａ’の変形耐性を向上することができる。
　また、図１７に示すように、第１及び第２の切欠き部１６Ａ”，１７Ａ”は、尖鋭の形状において形成されてもよい。第１及び第２の切欠き部１６Ａ”，１７Ａ”の形状としては、バスバー１０”の加工がし易い形状など、種々の形状を採用することができる。
　上記のようなバスバー１０Ａ’、１０Ａ”を備えた電流センサ１Ａにおいても、第１の磁気センサ２１（図１２）の少なくとも一部は、第１の流路１１のＹ方向において第１の切欠き部１６Ａ’，１６Ａ”が設けられた範囲に重畳するように配置される。第１の切欠き部１６Ａ’，１６Ａ”の切欠き幅は、例えば上記範囲に重畳した第１の磁気センサ２１を通過するＸＺ平面に沿ったバスバー１０Ａ’、１０Ａ”の断面における第１の切欠き部１６Ａ’，１６Ａ”のＸ方向の幅として測定できる。第２の切欠き部１７Ａ’，１７Ａ”の切欠き幅も同様に、第２の流路１２のＹ方向において第２の磁気センサ２２の少なくとも一部が重畳する範囲における幅として測定できる。
（実施形態３）
　実施形態３では、磁気検出部において磁気バイアス用の磁石をさらに設けた電流センサについて説明する。
　実施形態３に係る電流センサの構成について、図１８を参照して説明する。図１８は、本実施形態に係る電流センサ１Ｂの構成を示す斜視図である。
　本実施形態に係る電流センサ１Ｂは、実施形態２に係る電流センサ１Ａと同様の構成に加えて（図１１）、図１８に示すように、磁気検出部２Ａにおいて二つの磁石２６，２７を備える。磁石２６，２７としては、例えば、フェライトやＳｍＣｏなどのバルク磁石や、薄膜磁石などを用いることができる。
　第１の磁石２６と第２の磁石２７とは、バスバー１０Ａの長手方向（Ｙ方向）において、各磁気センサ２１，２２を介して対向するように配置されている。それぞれの磁石２６，２７は、例えば当該チップのＸ方向における幅よりも大きい幅を有する（図１９参照）。
　本実施形態における磁気検出部２Ａについて、図１９を用いて説明する。図１９は、本実施形態に係る電流センサ１Ｂの磁気検出部２Ａを説明するための図である。
　図１９では、図１８のＺ方向から平面視した磁気検出部２Ａを模式的に示している。本実施形態において、第１の磁石２６のＹ位置は、切欠き部１６Ａ，１７Ａが設けられた範囲から－Ｙ側にずれている。また、第２の磁石２７のＹ位置は、切欠き部１６Ａ，１７Ａが設けられた範囲から＋Ｙ側にずれている。
　磁気検出部２Ａにおいて、各々の磁石２６，２７は、第１及び第２の磁気センサ２１，２２をバイアスするために用いられる。各々の磁石２６，２７は、図１９に示すように、それぞれのＮ極及びＳ極がＹ方向に並ぶように配置される。
　これにより、各々の磁石２６，２７による磁場が、第１及び第２の磁気センサ２１，２２の感度軸の方向（Ｘ方向）とは交差する方向（Ｙ方向）において、各磁気センサ２１，２２の近傍に生じる。このように磁石２６，２７を用いて、信号磁場とは別に各磁気センサ２１，２２近傍に生じさせる磁場を設定することにより、各磁気センサ２１，２２のダイナミックレンジを調整することができる。
　また、磁石２６，２７の幅が第１及び第２の磁気センサ２１，２２間の間隔（又はチップの幅）よりも大きいことから、各磁気センサ２１，２２をバイアスする磁場を均一に形成することができる。
　以上のような調整が行われた場合には、外部磁場等に曝されて磁石が劣化することにより、電流センサの測定精度が低下するような事態が想定される。そこで、本実施形態に係る電流センサ１Ｂでは、それぞれの磁石２６，２７が切欠き部１６Ａ，１７Ａの範囲外、即ちバスバー１０Ａに覆われた領域に配置して、磁石２６，２７が外部磁場等に曝されにくくする。これにより、磁石２６，２７の劣化を抑制して、電流センサ１Ｂの測定精度を高く維持することができる。
　なお、以上の説明では、磁石２６，２７の全体が切欠き部１６Ａ，１７Ａの範囲外に配置される例を説明したが、これに限らず、磁石２６，２７の一部が切欠き部１６Ａ，１７Ａの範囲外に配置されてもよい。これによっても、磁石２６，２７の劣化を抑制することができる。
　以上説明したように、本実施形態に係る電流センサ１Ｂは、磁石２６，２７をさらに備える。磁石２６，２７の少なくとも一部は、第１の流路１１の長手方向において、第１の切欠き部１６Ａが設けられた範囲外に配置される。これにより、磁石２６，２７が外部磁場等に曝されにくくして、磁石２６，２７の劣化を抑制できる。
　上記の説明では、二つの磁石２６，２７を用いる例を説明したが、電流センサ１Ｂにおいてバイアス用等に用いる磁石は、二つに限らず、三つ以上であってもよいし、一つであってもよい。また、特に磁石の劣化を考慮する必要がない場合等には、上記のような配置に限らず、種々の配置で磁石を用いてもよい。
（実施形態４）
　実施形態１～３では、第１及び第２の流路間に段差を有するバスバーを用いた。実施形態４では、バスバーが平面的に構成された電流センサについて説明する。
　実施形態４に係る電流センサの構成について、図２０を参照して説明する。図２０は、本実施形態に係る電流センサ１Ｃの構成を示す斜視図である。
　本実施形態に係る電流センサ１Ｃは、実施形態２と同様の構成において（図１１）、段差を有するバスバー１０Ａの代わりに、図２０に示すように平面的に構成されたバスバー１３Ｂを備える。これにより、電流センサ１Ｃが低背になり、電流センサ１Ｃを小型化できる。
　本実施形態におけるバスバー１３Ｂでは、第１の流路１１Ａと第２の流路１２Ａとが、第１及び第２の連接部１３，１４と共に、同一平面（ＸＹ平面）上に配置される。
　本実施形態において、第１及び第２の磁気センサ２１，２２は、感度軸を例えば＋Ｚ方向（又は－Ｚ方向）に向けて配置される。本実施形態における第１及び第２の磁気センサ２１，２２としては、例えばホール素子を用いてもよいし、配置等を調整することにより各種磁気抵抗素子を用いることも可能である。
　各磁気センサ２１，２２は、例えばバスバー１０Ｂのスリット１５の内部に配置される。この場合、電流センサ１Ｃを特に薄型に構成できる。
　以上のように構成される電流センサ１Ｃの動作について、図２１，２２を用いて説明する。
　図２１は、本実施形態に係る電流センサ１Ｃにおける信号磁場を説明するための図である。図２１は、図２０のＣ－Ｃ’断面に対応している。Ｃ－Ｃ’断面は、電流センサ１Ｃにおいて各切欠き部１６Ａ，１７Ａ及び各磁気センサ２１，２２を通るＸＹ平面に平行な断面である。
　本実施形態に係る電流センサ１Ｃによると、第１及び第２の流路１１Ａ，１２Ａが同一平面上に配置される。このことから、図２１に示すように、第１及び第２の流路１１Ａ，１２Ａ間の領域において、第１の流路１１Ａ近傍の信号磁場Ｈ１のＺ成分と第２の流路１２Ａ近傍の信号磁場Ｈ２のＺ成分とが、互いに逆向きになる。よって、上記の領域に配置された第１及び第２の磁気センサ２１，２２には、実施形態１～３と同様に、互いに逆相の信号磁場Ｈ１，Ｈ２が入力されることとなる。
　図２２は、本実施形態に係る電流センサ１Ｃについてのシミュレーション結果を示すグラフである。図２２では、図２０のＣ－Ｃ’断面に対応するシミュレーションモデルを用いて（図２１参照）、実施形態１における第２のシミュレーション（図９）と同様の磁場解析を行った。
　図２２によると、本実施形態に係る電流センサ１Ｃにおけるスリット幅を狭めることにより、磁束密度のＺ成分強度の勾配が大きくなっている。よって、本実施形態に係る電流センサ１Ｃにおいても、スリット幅を狭くすることで、Ｓ／Ｎ比を高めて電流の測定精度を良くすることができる。
　以上説明したように、本実施形態に係る電流センサ１Ｃにおいては、第１の流路１１Ａと第２の流路１２Ａと第１の連接部１３とが、同一平面上に設けられる。これにより、電流センサ１Ｃを小型に構成することができる。
　本実施形態において、第１の磁気センサ２１と第２の磁気センサ２２とは、同一平面上において第１及び第２の流路１１Ａ，１２Ａ間の領域内、即ちスリット１５の内部に配置される。これにより、電流センサ１Ｃを薄型に構成することができる。
　なお、各磁気センサ２１，２２の配置位置は、バスバー１０Ｂの各部１１Ａ，１２Ａ，１３，１４と同一平面上に限らず、例えばスリット１５の外部において、信号磁場Ｈ１，Ｈ２のＺ成分が互いに逆相で検出可能な範囲内に配置されてもよい。
（実施形態５）
　実施形態１～４では、二つの連接部を備えるバスバーを用いた。実施形態５では、バスバーにおける連接部が一つの電流センサについて説明する。
　実施形態５に係る電流センサの構成について、図２３を参照して説明する。図２３は、本実施形態に係る電流センサ１Ｄの構成を示す斜視図である。
　本実施形態に係る電流センサ１Ｄは、実施形態４と同様の構成において（図２０）、二つの連接部１３，１４を備えるバスバー１０Ｂの代わりに、図２３に示すように一つの連接部１８を備えたバスバー１０Ｃを備える。換言すると、バスバー１０Ｃは、長手方向（Ｙ方向）において第１及び第２の流路１１Ａ，１２Ａが合流する連接部１８とは反対側（－Ｙ側）で、第１の流路１１Ａと第２の流路１２Ａとの二股に分離している。
　図２３では、本実施形態におけるバスバー１０Ｃに電流を流した場合の電流の向きの一例を示している。本例では、電流が第１の流路１１Ａでは＋Ｙ向きに流れ、連接部１８において迂回し、第２の流路１２Ａでは－Ｙ向きに流れている。つまり、本実施形態におけるバスバー１０Ｃは、連接部１８において電流の流れを折り返しており、連接部１８は、第１の流路１１Ａの出口と第２の流路１２Ａの入口とを連結している。
　また、図２３では、第１及び第２の磁気センサ２１，２２は、スリット１５近傍において、各流路１１Ａ，１２Ａよりも＋Ｚ側に配置されている。第１及び第２の磁気センサ２１，２２は、各流路１１Ａ，１２Ａよりも－Ｚ側に配置されてもよい。各磁気センサ２１，２２は、感度軸を例えば＋Ｘ方向（又は－Ｘ方向）に向けて配置される。
　以上のように構成される電流センサ１Ｄの動作について、図２４，２５を用いて説明する。
　図２４は、本実施形態に係る電流センサ１Ｄにおける信号磁場を説明するための図である。図２４は、図２３のＤ－Ｄ’断面に対応している。Ｄ－Ｄ’断面は、電流センサ１Ｄにおいて各切欠き部１６Ａ，１７Ａ及び各磁気センサ２１，２２を通るＸＹ平面に平行な断面である。
　本実施形態に係る電流センサ１Ｄでは、第１の流路１１Ａと第２の流路１２Ａとにおいて電流が逆向きに流れるため、図２４に示すように、第１の流路１１Ａ近傍の信号磁場Ｈ１と第２の流路１２Ａ近傍の信号磁場Ｈ２とは、互いに逆向きに周回する。このことから、第１及び第２の流路１１Ａ，１２Ａ間で＋Ｚ側（又は－Ｚ側）の領域においては、図２４に示すように、第１の流路１１Ａ近傍の信号磁場Ｈ１のＸ成分と第２の流路１２Ａ近傍の信号磁場Ｈ２のＸ成分とが、互いに逆向きになる。よって、上記の領域に配置された第１及び第２の磁気センサ２１，２２には、互いに逆相の信号磁場Ｈ１，Ｈ２が入力されることとなる。
　図２５は、本実施形態に係る電流センサ１Ｄについてのシミュレーション結果を示すグラフである。図２５では、図２３のＤ－Ｄ’断面に対応するシミュレーションモデルを用いて（図２４参照）、実施形態４と同様の磁場解析を行った。
　図２５では、バスバー１０Ｃの主面から＋Ｚ側に２ｍｍ離れた各種Ｘ位置における磁束密度のＸ成分の分布を示している。図２５によると、本実施形態に係る電流センサ１Ｃにおいても、Ｘ位置＝０（スリット１５の中心位置）を境界として、磁束密度のＸ成分の分布が、Ｘ位置＞０とＸ位置＜０とで逆相に形成されている。また、スリット幅を狭めることにより、磁束密度のＸ成分強度の勾配が大きくなっている。よって、本実施形態に係る電流センサ１Ｄにおいても、スリット幅を狭くすることで、Ｓ／Ｎ比を高めて電流の測定精度を良くすることができる。
　以上説明したように、本実施形態に係る電流センサ１Ｄにおいては、連接部１８が、第１の流路１１の入口と第２の流路１２の出口とを連接する。このように、第１及び第２の流路１１Ａ，１２Ａ間で電流が折り返し流れる電流センサ１Ｄにおいても、スリット幅を狭くすることで、Ｓ／Ｎ比を高めて電流の測定精度を良くすることができる。また、切欠き部１６Ａ，１７Ａを設ける範囲を磁気センサ２１，２２近傍に制限することにより、通電時の発熱を低減することができる。
（他の実施形態）
　上記の説明では、各実施形態に係る電流センサ１，１Ａ～１Ｄについて筐体等の図示を省略したが、電流センサ１，１Ａ～１Ｄには、種々の実装を適用可能である。一例として、実施形態３に係る電流センサ１Ｂの実装例について、図２６，２７を用いて説明する。
　図２６は、電流センサ１Ｂの第１の実装例を示す斜視図である。本例では、電流センサ１Ｂの磁気検出部２Ａ（図１８）が筐体５にパッケージングされている。筐体５は、電気絶縁性を有する材料、例えばＰＰＳ(ポリフェニレンサルファイド)などのエンジニアリングプラスチックで構成される。ＰＰＳ等の高温耐性が高い合成樹脂を用いることにより、筐体５においてバスバー１０Ａの発熱対策を行うことができる。
　筐体５とバスバー１０Ａとは、例えばネジ止めや熱溶着等により、互いに固定される。磁気検出部２Ａを構成する各種部品をパッケージ内に同封してバスバー１０Ａに固定することで、電流センサ１Ｂの小型化、低コスト化を図れる。
　図２７は、第２の実装例の電流センサ１Ｂ’を示す斜視図である。本例の電流センサ１Ｂ’では、磁気検出部２Ａがバスバー１０Ａの第１及び第２の流路１１Ａ，１２Ａ（図１８）と共に、樹脂モールド等の筐体５Ａにインサートモールドされている。インサートモールドにより、電流センサ１Ｂ’の各部が一体的に固定され、バスバー１０Ａの振動、衝撃などの機械的負荷に対する電流センサ１Ｂ’の耐性を高めることができる
　また、上記各実施形態に係る電流センサ１，１Ａ～１Ｄにおいては、さらに、外乱磁場等を遮断する磁気シールドを設けてもよい。磁気シールドは、種々の磁性体材料で構成でき、特に、ＰＢパーマロイ、ＰＣパーマロイ、４２Ｎｉ、方向性電磁鋼板、無方向性電磁鋼板、鉄、などの軟磁性体材料で構成することができる。また、異種材料の磁気シールドを重ねて使用してもよい。
　磁気シールドにおいては、ＰＢパーマロイ、ＰＣパーマロイ、４２Ｎｉなどの透磁率が高い材料を用いることにより、磁気シールドによるシールド効果を高くできる。また、磁気シールド内の磁場が大きいことが想定される場合には、無方向性電磁鋼板、鉄などを用いることにより、磁気シールドが飽和に到るまでの磁場の上限値を大きくすることができる。磁気シールドは磁性体内の磁場が大きくなると透磁率が低下するため、磁性体内の磁場を低くすることがシールド効果を低下させないために重要である。
　磁気シールドの厚みや長さなどの寸法は、適宜、磁気センサの種類や使用環境に応じて選択できる。磁気シールドの開口部の距離は、磁気センサの入力磁場などに応じて適宜設計できる。磁気シールドの固定方法は、特に限定されず、筺体に接着剤で固定されていてもよいし、樹脂の熱溶着による固定、筺体へのインサートモールド、ネジ止めなどであってもよい。
また、上記各実施形態に係る電流センサ１，１Ａ～１Ｄは、例えば三相交流などの複数相の電流を測定するために用いることができる。この場合、例えば複数相に対応する個数の電流センサを並列に配置して、各相の電流を測定することができる。

Claims (22)

  1. 　測定対象の電流が流れる導体であって、第１の流路と、前記第１の流路の幅方向において前記第１の流路に並ぶ第２の流路と、前記第１の流路と前記第２の流路とが合流する第１の連接部とを備えた導体と、
    　前記導体に流れる電流によって生じる磁場を検出する磁気センサであって、前記幅方向に並んで配置された二つの磁気センサと
    を備え、
    　前記導体には、前記幅方向において前記第１の流路の両側縁のうちの前記第２の流路から遠い側の側縁を切欠いた第１の切欠き部が設けられ、
    　前記二つの磁気センサのうちで前記第２の流路よりも前記第１の流路の近傍に配置された第１の磁気センサは、前記第１の流路における前記第１の切欠き部とは反対側の側縁近傍に位置する
    電流センサ。
  2. 　前記第１の流路の幅方向における前記第１の切欠き部の幅は、前記幅方向における前記第１及び第２の流路間の間隔よりも大きい
    請求項１に記載の電流センサ。
  3. 　前記第１の切欠き部は、前記第１の流路の長手方向における一部の範囲に設けられ、
    　前記第１の磁気センサの少なくとも一部は、前記第１の流路の長手方向において前記第１の切欠き部が設けられた範囲内に位置する
    請求項１又は２に記載の電流センサ。
  4. 　磁石をさらに備え、
    　前記磁石の少なくとも一部は、前記第１の流路の長手方向において、前記第１の切欠き部が設けられた範囲外に配置された
    請求項３に記載の電流センサ。
  5. 　前記第１の切欠き部は、前記第１の流路の長手方向における中央に位置する
    請求項３又は４に記載の電流センサ。
  6. 　前記第１の流路の長手方向における前記第１の磁気センサの位置は、前記第１の切欠き部の中央である
    請求項３～５のいずれか１項に記載の電流センサ。
  7. 　前記第１の流路の幅方向における前記第１の切欠き部の幅は、前記第１の流路の長手方向における前記第１の切欠き部の長さ以上である
    請求項３～６のいずれか１項に記載の電流センサ。
  8. 　前記幅方向において、前記第１の切欠き部の側方における前記第１の流路の幅は、前記第１の切欠き部の幅よりも大きい
    請求項３～７のいずれか１項に記載の電流センサ。
  9. 　前記導体には、前記第１の流路と前記第２の流路との間において前記導体の長手方向に沿って延びるスリットが設けられ、
    　前記幅方向において、前記スリットの幅は、前記第１の切欠き部の幅よりも小さい
    請求項２に記載の電流センサ。
  10. 　前記導体には、前記幅方向において前記第２の流路の両側縁のうちの前記第１の流路から遠い側の側縁を切欠いた第２の切欠き部が設けられ、
    　前記二つの磁気センサのうちで前記第１の流路よりも前記第２の流路の近傍に配置された第２の磁気センサは、前記第２の流路における前記第２の切欠き部とは反対側の側縁近傍に位置する
    請求項１～８のいずれか１項に記載の電流センサ。
  11. 　前記第２の切欠き部は、前記第２の流路の長手方向における一部の範囲に設けられた
    請求項１０に記載の電流センサ。
  12. 　前記第１の切欠き部と前記第２の切欠き部とは、前記幅方向において並んで配置される
    請求項１０又は１１に記載の電流センサ。
  13. 　前記第１の流路と前記第２の流路との間において前記導体の長手方向に沿って延びるスリットが設けられ、
    　前記幅方向において、前記スリットの幅は、前記第１及び第２の切欠き部のそれぞれの幅よりも小さい
    請求項１０～１２のいずれか１項に記載の電流センサ。
  14. 　前記第１の磁気センサは、前記第１の流路における前記第１の切欠き部の側方であって、前記導体の長手方向及び前記幅方向に交差する高さ方向における前記第１の流路の両側のうちのいずれか一方の側に配置され、
    　前記第２の磁気センサは、前記第２の流路における前記第２の切欠き部の側方であって、前記高さ方向における前記第２の流路の両側のうちのいずれか一方の側に配置される
    請求項１０～１３のいずれか１項に記載の電流センサ。
  15. 　前記幅方向に沿った共通の向きを有する断面において、前記第１の連接部の最大断面積は、前記第１の流路の最大断面積と前記第２の流路の最大断面積との和よりも大きい
    請求項１又は１０に記載の電流センサ。
  16. 　前記第１の連接部は、前記第１の流路の入口と前記第２の流路の入口とを連接し、
    　前記導体は、前記第１の流路の出口と前記第２の流路の出口とを連接する第２の連接部を備える
    請求項１又は１０に記載の電流センサ。
  17. 　前記第１及び第２の連接部間において前記第１の流路と前記第２の流路とは、前記導体の長手方向及び前記幅方向に交差する高さ方向において、互いに異なる位置に配置される
    請求項１６に記載の電流センサ。
  18. 　前記二つの磁気センサは、互いに共通の基板上に設けられたＭＲ素子で構成され、
    　前記基板が、前記高さ方向において前記第１の流路と前記第２の流路との間に配置される
    請求項１７に記載の電流センサ。
  19. 　前記第１の連接部は、前記第１の流路の入口と前記第２の流路の出口とを連接する
    請求項１～１５のいずれか１項に記載の電流センサ。
  20. 　前記第１の流路と前記第２の流路と前記第１の連接部とが、同一平面上に設けられた
    請求項１又は１０に記載の電流センサ。
  21. 　前記二つの磁気センサは、前記同一平面上において前記第１及び第２の流路間の領域内に配置される
    請求項２０に記載の電流センサ。
  22. 　前記二つの磁気センサは、同一方向の磁場に対する増減変化が互いに同じ傾向である出力を各々の検出結果として生成し、
    　前記各磁気センサの検出結果を差動増幅する増幅回路をさらに備える
    請求項１～２１のいずれか１項に記載の電流センサ。
PCT/JP2017/040716 2017-04-04 2017-11-13 電流センサ WO2018185964A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/574,275 US11047884B2 (en) 2017-04-04 2019-09-18 Current sensor

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017074606A JP2020118448A (ja) 2017-04-04 2017-04-04 電流センサ
JP2017-074606 2017-04-04

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US16/574,275 Continuation US11047884B2 (en) 2017-04-04 2019-09-18 Current sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018185964A1 true WO2018185964A1 (ja) 2018-10-11

Family

ID=63712063

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2017/040716 WO2018185964A1 (ja) 2017-04-04 2017-11-13 電流センサ

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11047884B2 (ja)
JP (1) JP2020118448A (ja)
WO (1) WO2018185964A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022153742A1 (ja) * 2021-01-14 2022-07-21 アルプスアルパイン株式会社 電流センサ及び電気装置

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11002804B1 (en) * 2020-01-14 2021-05-11 Honeywell International Inc. Magnetic field sensor compensation methods and systems
US11467188B2 (en) * 2020-02-25 2022-10-11 Infineon Technologies Ag Current sensor for improved functional safety
DE102020108880B4 (de) * 2020-03-31 2024-05-08 Infineon Technologies Ag Sensorvorrichtungen mit Bypassstrompfad und zugehörige Herstellungsverfahren
EP3940396B1 (en) * 2020-07-16 2024-04-17 Melexis Technologies SA Current sensor and method
JP2022069895A (ja) * 2020-10-26 2022-05-12 昭和電工株式会社 磁気センサ
KR102473717B1 (ko) * 2020-12-23 2022-12-02 태성전장주식회사 전류센서 소자와 버스바 간의 에어갭 유지 유니트
DE102021119837B4 (de) * 2021-07-30 2023-02-16 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Stromsensor
US11656250B2 (en) * 2021-09-07 2023-05-23 Allegro Microsystems, Llc Current sensor system
JP2023043550A (ja) * 2021-09-16 2023-03-29 株式会社東芝 電流検出装置
US11892476B2 (en) * 2022-02-15 2024-02-06 Allegro Microsystems, Llc Current sensor package
US11940470B2 (en) 2022-05-31 2024-03-26 Allegro Microsystems, Llc Current sensor system
JP2024061430A (ja) * 2022-10-21 2024-05-07 甲神電機株式会社 電流センサ

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001339109A (ja) * 2000-05-26 2001-12-07 Sanken Electric Co Ltd ホ−ル素子を備えた電流検出装置
JP2002523751A (ja) * 1998-08-25 2002-07-30 ルスト・アントリープステヒニク・ゲゼルシヤフト・ミト・ベシユレンクテル・ハフツング 電流を電位差の発生なしに測定する方法及び電位差の発生のない電流測定装置
JP2003090850A (ja) * 2001-09-17 2003-03-28 Asahi Kasei Corp 電流センサ
JP2014134458A (ja) * 2013-01-10 2014-07-24 Alps Green Devices Co Ltd 電流センサ
US20160033557A1 (en) * 2014-08-04 2016-02-04 Hyundai Mobis Co., Ltd. Assembly of current sensor and power conductor
WO2017010219A1 (ja) * 2015-07-10 2017-01-19 株式会社村田製作所 電流センサ

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5041780A (en) * 1988-09-13 1991-08-20 California Institute Of Technology Integrable current sensors
JP3696448B2 (ja) * 1999-09-02 2005-09-21 矢崎総業株式会社 電流検出器
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
JP4434111B2 (ja) 2005-09-12 2010-03-17 株式会社デンソー 電流センサおよび電流検出方法
US9222992B2 (en) * 2008-12-18 2015-12-29 Infineon Technologies Ag Magnetic field current sensors
US8442787B2 (en) * 2010-04-30 2013-05-14 Infineon Technologies Ag Apparatus, sensor circuit, and method for operating an apparatus or a sensor circuit
JP2015137892A (ja) * 2014-01-21 2015-07-30 日立金属株式会社 電流検出構造
US9733280B2 (en) * 2015-09-08 2017-08-15 Infineon Technologies Ag Balancing an eddy current effect and a skin effect on a magnetic sensor using die paddle notches
JP6651956B2 (ja) * 2016-04-01 2020-02-19 日立金属株式会社 電流センサ

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002523751A (ja) * 1998-08-25 2002-07-30 ルスト・アントリープステヒニク・ゲゼルシヤフト・ミト・ベシユレンクテル・ハフツング 電流を電位差の発生なしに測定する方法及び電位差の発生のない電流測定装置
JP2001339109A (ja) * 2000-05-26 2001-12-07 Sanken Electric Co Ltd ホ−ル素子を備えた電流検出装置
JP2003090850A (ja) * 2001-09-17 2003-03-28 Asahi Kasei Corp 電流センサ
JP2014134458A (ja) * 2013-01-10 2014-07-24 Alps Green Devices Co Ltd 電流センサ
US20160033557A1 (en) * 2014-08-04 2016-02-04 Hyundai Mobis Co., Ltd. Assembly of current sensor and power conductor
WO2017010219A1 (ja) * 2015-07-10 2017-01-19 株式会社村田製作所 電流センサ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022153742A1 (ja) * 2021-01-14 2022-07-21 アルプスアルパイン株式会社 電流センサ及び電気装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20200011902A1 (en) 2020-01-09
US11047884B2 (en) 2021-06-29
JP2020118448A (ja) 2020-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018185964A1 (ja) 電流センサ
US10215780B2 (en) Current sensor
JP5531215B2 (ja) 電流センサ
US10948522B2 (en) Current sensor and current sensor unit
JP6477684B2 (ja) 電流量検出器
KR20140133876A (ko) 자기 센서장치
CN110741269B (zh) 磁传感器以及电流传感器
WO2019064657A1 (ja) 電流センサ
JP2022084728A (ja) 磁場勾配センサを備えた電流変換器
JP6384677B2 (ja) 電流センサ
US10267825B2 (en) Current sensor including a housing surrounded by bent portions of primary conductors
JP6311790B2 (ja) 電流センサ
WO2012046547A1 (ja) 電流センサ
JP2015036636A (ja) 電流センサ
JPWO2016203781A1 (ja) 電流センサ
WO2016035606A1 (ja) 電流センサ
JP2012063285A (ja) 電流センサ
CN109328307B (zh) 磁传感器以及具备该磁传感器的电流传感器
CN113495183B (zh) 电流传感器及其制造方法、电控制装置、以及电流传感器的设计方法
JP6304380B2 (ja) 電流センサ
JP2022112782A (ja) 電流センサ
JP2015031647A (ja) 電流センサおよびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17904821

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17904821

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP