WO2022030140A1 - 電流センサ - Google Patents

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WO2022030140A1
WO2022030140A1 PCT/JP2021/024300 JP2021024300W WO2022030140A1 WO 2022030140 A1 WO2022030140 A1 WO 2022030140A1 JP 2021024300 W JP2021024300 W JP 2021024300W WO 2022030140 A1 WO2022030140 A1 WO 2022030140A1
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WO
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frame portion
magnetic sensor
insulating sheet
current
bus bar
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/024300
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English (en)
French (fr)
Inventor
詠史 和田
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
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/20Adaptations 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

Definitions

  • the present invention relates to a current sensor.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-49264
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-245942
  • Patent Document 3 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-116545
  • Patent Document 4 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-245942.
  • Patent Document 4 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-116847
  • the current sensor described in Patent Document 1 includes a lead frame, a die, and an insulating structure.
  • the lead frame has a first portion containing a current lead connected to form a current conductor for carrying the primary current and a second portion containing a signal lead.
  • the die is coupled to the second lead frame portion by interconnection.
  • the die comprises a magnetic field sensing circuit that senses the magnetic field associated with the primary current and produces an output at one of the signal leads based on the sensed magnetic field.
  • the insulating structure is located between the current conductor and the die.
  • the current conductor has a curved peripheral portion.
  • the insulation structure has a substantially semi-circular shape and extends laterally beyond the curved periphery of the current conductor in the direction towards the signal lead by at least 0.4 mm overhang, including all tolerances. It has a curved part.
  • the current sensor described in Patent Document 2 includes a conductor, a signal terminal portion, a support portion, a magnetic-electric conversion element, and an insulating member.
  • the conductor has a gap.
  • the signal terminal portion has a lead terminal.
  • the support portion has a gap for electrically insulating from the conductor, and supports the signal processing IC electrically connected to the signal terminal portion.
  • the magnetic conversion element is arranged in the gap of the conductor, is configured to be electrically connectable separately from the signal processing IC, and detects the current flowing through the conductor.
  • the insulating member supports the magnetic-electric conversion element.
  • the insulating member is an insulating sheet coated with insulating tape or an adhesive.
  • the current sensor described in Patent Document 3 includes a current terminal lead, a sensor terminal lead, and a lead frame.
  • the lead frame is composed of a current conductor portion integrally connected to the current terminal lead.
  • a semiconductor chip is attached to the current conductor portion via an isolator.
  • the semiconductor chip is connected to the sensor terminal lead by a wire bond.
  • the isolator projects over the edge of the semiconductor chip.
  • the current sensor described in Patent Document 4 includes a lead frame, a conductor, an insulating member, a magnetic sensor, and a signal processing chip.
  • the lead frame has a protrusion arranged so as to sandwich the curved portion of the conductor.
  • the insulating member is adhered to the protruding portion of the lead frame and the curved portion of the conductor.
  • the magnetic sensor is mounted on the insulating member at a distance from the conductor and the lead frame.
  • the signal processing chip is electrically connected to the magnetic sensor by a wire.
  • the insulating structure is arranged so as to extend 0.4 mm or more beyond the peripheral portion of the current conductor, and the overhanging portion of the insulating structure is not fixed.
  • the structure may come off the current conductor.
  • a gap is formed in the portion where the insulating structure is peeled off, and a partial discharge may occur in the gap to deteriorate the insulation resistance property of the magnetic sensor.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a current sensor capable of suppressing the occurrence of partial discharge and creeping discharge and improving the insulation resistance characteristics of the magnetic sensor. do.
  • the current sensor based on the present invention includes a bus bar, a magnetic sensor chip, a plurality of signal terminals, and an insulating sheet.
  • the current to be measured flows through the bus bar.
  • the magnetic sensor chip includes at least one magnetic sensor having a magnetic-electric conversion element.
  • the plurality of signal terminals are arranged side by side at intervals from the bus bar and are electrically connected to the magnetic sensor chip.
  • the insulating sheet is provided on the bus bar and supports the magnetic sensor chip.
  • the bus bar includes a measured portion that generates a magnetic field detected by at least one magnetic sensor when a current to be measured flows, and a frame portion that surrounds the measured portion and to which an insulating sheet is fixed.
  • the frame portion includes a facing frame portion facing the plurality of signal terminals when viewed from the direction in which the bus bar and the plurality of signal terminals are arranged.
  • a gap is provided in a portion other than the facing frame portion of the frame portion to prevent the current of the measurement target from flowing.
  • the insulating sheet covers at least a part of the measured portion and the frame portion when viewed from the direction in which the bus bar and the insulating sheet are arranged side by side.
  • the edges of the insulating sheets on the plurality of signal terminals in the direction in which the bus bar and the plurality of signal terminals are lined up are on the edges of the facing frames on the plurality of signal terminals, or on the facing frames on the plurality of signal terminals. It is located away from the edges of the section from multiple signal terminals.
  • the present invention it is possible to suppress the occurrence of partial discharge and creeping discharge and improve the insulation resistance characteristics of the magnetic sensor.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the current sensor of FIG. 1 as viewed from the direction of the arrow along line II-II.
  • FIG. 3 is a plan view of the current sensor of FIG. 2 as viewed from the direction of arrow III.
  • It is a top view which shows the structure of the magnetic sensor provided in the current sensor which concerns on Embodiment 1 of this invention.
  • It is a perspective view which shows the structure of the current sensor which concerns on a comparative example.
  • FIG. 5 is a top view showing a state in which the VI portion of the current sensor of FIG. 5 is enlarged and electric polarization occurs in the gap generated in the gap.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of the current sensor of FIG. 13 as viewed from the direction of the arrow along the XIV-XIV line.
  • FIG. 14 is a plan view of the current sensor of FIG. 14 as viewed from the direction of arrow XV.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a current sensor according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the current sensor of FIG. 1 as viewed from the direction of the arrow along line II-II.
  • FIG. 3 is a plan view of the current sensor of FIG. 2 as viewed from the direction of arrow III.
  • the sealing resin is shown through.
  • the sealing resin is not shown.
  • the length direction of the current sensor is the X-axis direction
  • the width direction of the current sensor is the Y-axis direction
  • the thickness direction of the current sensor is the Z-axis direction.
  • the current sensor 100 includes a bus bar 110, a magnetic sensor chip 140, a plurality of signal terminals, and an insulating sheet 160.
  • the current sensors 100 are arranged at intervals in the X-axis direction, the first signal terminal 151, the second signal terminal 152, the third signal terminal 153, the fourth signal terminal 154, and the first signal terminal 154. It includes a 5 signal terminal 155, a 6th signal terminal 156, a 7th signal terminal 157, and an 8th signal terminal 158.
  • the number of signal terminals is not limited to eight, and may be a plurality.
  • the bus bar 110 includes a U-shaped folded portion.
  • the shape of the folded portion may be V-shaped or semicircular.
  • the bus bar 110 includes a first flow path portion 111, a second flow path portion 112, a third flow path portion 113, a fourth flow path portion 114, and a fifth flow path portion 115. ..
  • the first flow path portion 111 extends toward one side in the X-axis direction.
  • the second flow path portion 112 extends from one end of the first flow path portion 111 on one side in the X-axis direction to one side in the Y-axis direction.
  • the third flow path portion 113 extends from one end of the second flow path portion 112 in the Y-axis direction and is curved in a semicircular shape when viewed from the Z-axis direction.
  • the fourth flow path portion 114 extends from the end portion of the third flow path portion 113 to the other side in the Y-axis direction.
  • the fifth flow path portion 115 extends from the other end of the fourth flow path portion 114 in the Y-axis direction toward one side in the X-axis direction.
  • the second flow path portion 112 and the fourth flow path portion 114 form a pair of facing portions in which the current I to be measured flows in opposite directions while being located with a gap between them.
  • One of the pair of facing portions is the second flow path portion 112, and the other of the pair of facing portions is the fourth flow path portion 114.
  • a pair of facing portions are included in the measured portion.
  • the measured portion is a portion of the bus bar 110 that generates a magnetic field detected by at least one magnetic sensor, which will be described later, by flowing a current I to be measured.
  • the first flow path portion 111, the second flow path portion 112, the third flow path portion 113, the fourth flow path portion 114, and the fifth flow path portion 115 are embedded in the sealing resin 190.
  • the sealing resin 190 is an insulating resin such as an epoxy resin.
  • the bus bars 110 are arranged at intervals in the X-axis direction, including a first current terminal 116a, a second current terminal 116b, a third current terminal 116c, a fourth current terminal 116d, a fifth current terminal 116e, and a sixth current terminal 116f.
  • the seventh current terminal 116g and the eighth current terminal 116h are included.
  • Each of the first current terminal 116a, the second current terminal 116b, the third current terminal 116c, and the fourth current terminal 116d are arranged side by side from the other side in the X-axis direction to one side in this order, and the first flow path. It is connected to the unit 111.
  • Each of the fifth current terminal 116e, the sixth current terminal 116f, the seventh current terminal 116g, and the eighth current terminal 116h are arranged side by side from the other side in the X-axis direction to one side in this order, and the fifth flow path. It is connected to the unit 115.
  • the bus bar 110 includes a frame portion 170 that surrounds the measured portion.
  • the frame portion 170 is composed of a left side frame portion 171L, a right side frame portion 171R, and a facing frame portion 172.
  • the frame portion 170 surrounds the second to fourth flow path portions 112 to 114 with a gap from the second to fourth flow path portions 112 to 114 when viewed from the Z-axis direction.
  • the left frame portion 171L is connected to the other end of the first flow path portion 111 in the X-axis direction and extends linearly toward one side in the Y-axis direction.
  • the facing frame portion 172 is connected to one end of the left frame portion 171L in the Y-axis direction and extends linearly toward one side in the X-axis direction.
  • the right frame portion 171R is connected to one end of the facing frame portion 172 in the X-axis direction, extends linearly toward the other side in the Y-axis direction, and extends in the X-axis direction of the fifth flow path portion 115. It is connected to one end.
  • the frame portion 170 is composed of three sides extending in a straight line, but the frame portion 170 is not limited to the configuration consisting of three sides, and may be composed of two sides. It may be composed of four or more sides. Further, the frame portion 170 may include a portion extending in a curved shape.
  • a gap 175 that prevents the current I to be measured from flowing through the frame portion 170 is provided in a portion of the frame portion 170 other than the facing frame portion 172.
  • the gap 175 is provided in the middle of the right side frame portion 171R in the Y-axis direction.
  • the gap 175 is not limited to the case where it is provided in the right side frame portion 171R, and may be provided in the left side frame portion 171L. Further, the number of gaps 175 is not limited to one, and may be plural.
  • the other end of the left frame portion 171L in the Y-axis direction is connected to the first flow path portion 111, and the other end of the right frame portion 171R in the Y-axis direction is connected to the fifth flow path portion 115.
  • the frame portion 170 and the measured portion have the same potential. It is preferable that the frame portion 170 and the measured portion have the same potential as each other, but the frame portion 170 does not necessarily have to have the same potential as the measured portion.
  • one end in the Y-axis direction of each of the first to fifth flow path portions 111 to 115, the frame portion 170, and the first to eighth current terminals 116a to 116h is a sealing resin 190. It is buried in. The portions of the first to eighth current terminals 116a to 116h other than the one-sided end in the Y-axis direction are not covered with the sealing resin 190 and are exposed.
  • the bus bar 110 is made of a material having a low electrical resistivity such as copper.
  • the bus bar 110 is formed by press molding.
  • the bus bar 110 may be formed by a method such as etching, sintering, forging or cutting.
  • Each of the 8 signal terminals 158 is arranged side by side with a space from the bus bar 110.
  • the first to eighth signal terminals 151 to 158 face the facing frame portion 172 when viewed from the direction in which the bus bar 110 and the first to eighth signal terminals 151 to 158 are lined up (Y-axis direction). ing.
  • the first to eighth signal terminals 151 to 158 are arranged side by side in this order with an interval toward one side in the X-axis direction.
  • the gap 175 and each of the first to eighth signal terminals 151 to 158 are shielded by the frame portion 170.
  • the gap 175 is located in the range where the partial discharge described later does not occur in the gap 175 due to the electric field generated between each of the first to eighth signal terminals 151 to 158 and the bus bar 110 and acting on the gap 175.
  • the gap 175 and at least one of the first to eighth signal terminals 151 to 158 may not be blocked by the frame portion 170.
  • the eighth signal terminal 158 when viewed from the direction in which the bus bar 110 and the first to eighth signal terminals 151 to 158 are lined up (Y-axis direction), the eighth signal terminal 158 is located on one side in the X-axis direction from the right frame portion 171R. The space between the gap 175 and the eighth signal terminal 158 may not be blocked by the frame portion 170.
  • each of the first to eighth signal terminals 151 to 158 in the Y-axis direction is embedded in the sealing resin 190.
  • the portions of the first to eighth signal terminals 151 to 158 other than the other end in the Y-axis direction are not covered with the sealing resin 190 and are exposed.
  • the first to eighth signal terminals 151 to 158 are insulated from the bus bar 110 by the sealing resin 190.
  • each of the first to eighth signal terminals 151 to 158 does not necessarily have the first flow path portion 111, the second flow path portion 112, the third flow path portion 113, the fourth flow path portion 114, and the fifth flow path. It does not have to be located on substantially the same plane as each of the portion 115 and the frame portion 170.
  • the 1st to 8th signal terminals 151 to 158 are made of a material having a low electrical resistivity such as copper.
  • the first to eighth signal terminals 151 to 158 are formed by press molding.
  • the first to eighth signal terminals 151 to 158 may be formed by a method such as etching, sintering, forging, or cutting.
  • the bus bar 110 and the first to eighth signal terminals 151 to 158 are formed by pressing one sheet metal, and thus are formed from one member. There is. However, the bus bar 110 and the first to eighth signal terminals 151 to 158 may be formed of different members.
  • the insulating sheet 160 is provided on the bus bar 110. A part of the insulating sheet 160 is fixed to the frame portion 170.
  • the insulating sheet 160 has a rectangular parallelepiped shape and extends on the XY plane.
  • the insulating sheet 160 has a larger area than the magnetic sensor chip 140 in the XY plane.
  • the shape of the insulating sheet 160 when viewed from the direction in which the bus bar 110 and the insulating sheet 160 are arranged (Z-axis direction) is not limited to a rectangle, and may be a circle, an ellipse, or a polygon other than a rectangle.
  • the insulating sheet 160 covers at least a part of the measured portion and the frame portion 170 when viewed from the direction in which the bus bar 110 and the insulating sheet 160 are lined up (Z-axis direction).
  • the other end portion 161L of the insulating sheet 160 in the X-axis direction is located on the left side frame portion 171L
  • the one end portion 161R of the insulating sheet 160 in the X-axis direction is the right side frame portion 171R.
  • the end portion of the insulating sheet 160 in the X-axis direction may extend outward from each of the left side frame portion 171L and the right side frame portion 171R.
  • the end portion 162 on one side in the Y-axis direction of the insulating sheet 160 is located on the facing frame portion 172.
  • the edge 162c on one side in the Y-axis direction of the insulating sheet 160 is located away from the plurality of signal terminals from the edge 172c on the side of the plurality of signal terminals of the facing frame portion 172. That is, the edge 162c on one side in the Y-axis direction of the insulating sheet 160 is located on the other side in the Y-axis direction from the edges 172c on the side of the plurality of signal terminals of the facing frame portion 172.
  • the edge 162c on one side in the Y-axis direction of the insulating sheet 160 may be located on the edge 172c on the plurality of signal terminal sides of the facing frame portion 172.
  • the insulating sheet 160 is fixed to a portion including any position of sandwiching at least a part of the measured portion in the frame portion 170 from each other when viewed from the direction in which the bus bar 110 and the insulating sheet 160 are lined up (Z-axis direction). Has been done.
  • the insulating sheet 160 is bonded to the entire circumference of the frame portion 170 and the measured portion by a bonding agent.
  • the insulating sheet 160 is provided in at least one of between the left side frame portion 171L and the facing frame portion 172, between the facing frame portion 172 and the right side frame portion 171R, and between the left side frame portion 171L and the right side frame portion 171R.
  • the insulating sheet 160 is made of a resin having electrical insulating properties.
  • the insulating sheet 160 is embedded in the sealing resin 190.
  • the magnetic sensor chip 140 includes a substrate 141.
  • the substrate 141 is made of silicon.
  • the material constituting the substrate 141 is not limited to silicon, and may be another semiconductor or an insulator.
  • the magnetic sensor chip 140 has at least one magnetic sensor having a magnetic-electric conversion element and detecting the strength of a magnetic field generated by a current I flowing through the bus bar 110, and at least one thereof. Includes multiple connection terminals electrically connected to one magnetic sensor.
  • the magnetoelectric conversion element is a magnetoresistive element.
  • the magnetic-electric conversion element may be a Hall element.
  • the magnetic sensor chip 140 includes a first magnetic sensor 120 and a second magnetic sensor 130 as at least one magnetic sensor. I have. Each of the first magnetic sensor 120 and the second magnetic sensor 130 is provided on the substrate 141. In the first embodiment of the present invention, the number of magnetic sensors is not limited to two, and may be a plurality.
  • the magnetic sensitivity axis 120a of the first magnetic sensor 120 is along the X-axis direction.
  • the magnetic sensitivity axis 130a of the second magnetic sensor 130 is along the X-axis direction.
  • each of the first magnetic sensor 120 and the second magnetic sensor 130 has a bridge circuit including a magnetosensitivity resistance R1 and a fixed resistance R2.
  • the resistance value of the reluctance resistance R1 changes when a magnetic field along the X-axis direction is applied.
  • the resistance value of the fixed resistance R2 hardly changes even when a magnetic field along the X-axis direction is applied.
  • FIG. 4 is a plan view showing the configuration of a magnetic sensor included in the current sensor according to the first embodiment of the present invention.
  • each of the first magnetic sensor 120 and the second magnetic sensor 130 has a TMR (Tunnel Magneto Resistance) element as a magnetoresistive element.
  • TMR Tunnelnel Magneto Resistance
  • FIG. 4 in the magnetoresistive resistance R1, a magnetic sensing element row 10 in which a plurality of TMR elements are connected in series is configured.
  • a reference element train 20 in which a plurality of TMR elements are connected in series is configured.
  • a shielding structure (not shown) that covers the reference element row 20 is provided. Since the magnetic field is shielded by the shielding structure, the magnetic field is substantially not applied to the TMR element of the reference element row 20.
  • Each of the first magnetic sensor 120 and the second magnetic sensor 130 may have a GMR (Giant Magneto Resistance) element or an AMR (Anisotropic Magneto Resistance) element as the magnetoresistive element instead of the TMR element. ..
  • the insulating sheet 160 supports the magnetic sensor chip 140.
  • one surface of the insulating sheet 160 in the Z-axis direction and the other surface of the substrate 141 in the Z-axis direction are joined to each other by a die attach film or an adhesive (not shown).
  • the magnetic sensor chip 140 is fixed to the insulating sheet 160.
  • the surface of the substrate 141 on the other side in the Z-axis direction constitutes the surface of the magnetic sensor chip 140 on the other side in the Z-axis direction.
  • the edge of the insulating sheet 160 is located 0.4 mm or more outside the edge of the magnetic sensor chip 140 when viewed from the direction in which the bus bar 110 and the insulating sheet 160 are lined up (Z-axis direction). Specifically, as shown in FIGS. 1 and 2, in the insulating sheet 160, the distance L between the edge of the insulating sheet 160 and the edge of the magnetic sensor chip 140 is 0.4 mm in any direction on the XY plane. That is all.
  • the reinforced insulation standard in the UL60950-1 standard (product safety standard by Underwriters Laboratories Inc.) can be satisfied.
  • the insulation resistance property of the magnetic sensor chip 140 against creeping discharge can be improved.
  • the at least one magnetic sensor is arranged at a position overlapping the measured portion of the bus bar 110 when viewed from the Z-axis direction.
  • the first magnetic sensor 120 is arranged at a position overlapping the second flow path portion 112 when viewed from the Z-axis direction
  • the second magnetic sensor 130 is the fourth flow path portion 114. It is placed at a position that overlaps with.
  • the magnetic field 112e generated around the second flow path portion 112 is generated in the first magnetic sensor 120 by the magnetic sensitivity axis 120a.
  • the magnetic field 114e generated around the fourth flow path portion 114 acts on the second magnetic sensor 130 in the direction along the magnetic sensitivity axis 130a.
  • the first magnetic sensor 120 is the second flow path portion 112 between the second flow path portion 112 and the fourth flow path portion 114 when viewed from the Z-axis direction.
  • the second magnetic sensor 130 is arranged near the fourth flow path portion 114. Also in this case, when the current I flows through the bus bar 110, the first magnetic sensor 120 can detect the magnetic field 112e generated around the second flow path portion 112, and the second magnetic sensor 130 can detect the magnetic field 112e. 4
  • the magnetic field 114e generated around the flow path portion 114 can be detected.
  • the magnetic sensor chip 140 is electrically connected to the first magnetic sensor 120 and the second magnetic sensor 130 by a wiring 150, the first connection terminal 142, the second connection terminal 143, and the third connection. It includes a terminal 144 and a fourth connection terminal 145.
  • the first connection terminal 142 is a power supply terminal Vcc connected to a power source, and is connected to each of the magnetically sensitive resistance R1 of the first magnetic sensor 120 and the fixed resistance R2 of the second magnetic sensor 130.
  • the fourth connection terminal 145 is a ground terminal GND having a ground potential, and is connected to each of the fixed resistance R2 of the first magnetic sensor 120 and the magnetic sensing resistance R1 of the second magnetic sensor 130.
  • the second connection terminal 143 is the output terminal V + of the first magnetic sensor 120, and is connected to the midpoint between the magnetosensitivity resistance R1 and the fixed resistance R2 of the first magnetic sensor 120.
  • the third connection terminal 144 is an output terminal V-of the second magnetic sensor 130, and is connected to a midpoint between the fixed resistance R2 and the magnetosensitivity resistance R1 of the second magnetic sensor 130.
  • a plurality of signal terminals are electrically connected to the magnetic sensor chip 140.
  • the first signal terminal 151 and the first connection terminal 142 are electrically connected by the bonding wire 180
  • the third signal terminal 153 and the second connection terminal 143 are electrically connected by the bonding wire 180.
  • the sixth signal terminal 156 and the third connection terminal 144 are electrically connected by the bonding wire 180
  • the eighth signal terminal 158 and the fourth connection terminal 145 are electrically connected by the bonding wire 180. If each of the first to fourth connection terminals 142 to 145 is connected to the first to eighth signal terminals 151 to 158 in a one-to-one correspondence, the first to eighth signal terminals 151 to 158 are connected. It may be connected to any of them.
  • the magnetic sensor chip 140 and the bonding wire 180 are embedded in the sealing resin 190. Therefore, the magnetic sensor chip 140 and the bus bar 110 are insulated from each other by the sealing resin 190 and the insulating sheet 160.
  • the current I to be measured flows through the second flow path portion 112 toward one side in the Y-axis direction and through the fourth flow path portion 114 toward the other side in the Y-axis direction. Therefore, as shown in FIG. 2, the magnetic field 112e generated by the current I to be measured flowing through the second flow path portion 112 acts on the first magnetic sensor 120 toward one side in the X-axis direction. .. On the other hand, the magnetic field 114e generated by the current I to be measured flowing through the fourth flow path portion 114 acts on the second magnetic sensor 130 toward the other side in the X-axis direction.
  • the phase of the detected value of the first magnetic sensor 120 and the phase of the detected value of the second magnetic sensor 130 are opposite in phase. Therefore, if the strength of the magnetic field detected by the first magnetic sensor 120 is a positive value, the strength of the magnetic field detected by the second magnetic sensor 130 is a negative value.
  • the current I to be measured flowing through the bus bar 110 is calculated while canceling the influence of the external magnetic field. be able to.
  • FIG. 5 is a perspective view showing the configuration of the current sensor according to the comparative example.
  • FIG. 6 is a top view showing a state in which the VI portion of the current sensor of FIG. 5 is enlarged and electric polarization occurs in the gap generated in the gap.
  • the gap 175 is provided in the facing frame portion 172.
  • the gap 175 is provided at a position facing the first to eighth signal terminals 151 to 158, and when the gap V is generated in the gap 175, it faces the first to eighth signal terminals 151 to 158.
  • a partial discharge may occur due to the electric field generated between the frame portion 172 and the frame portion 172 acting on the void V.
  • the gap 175 is provided in the right side frame portion 171R which is not the facing frame portion 172, and the gap 175 and the first The space between the eighth signal terminals 151 to 158 is shielded by the frame portion 170.
  • the electric field acting on the gap V can be reduced, so that the generation of partial discharge can be suppressed.
  • the insulating sheet 160 is stabilized on the bus bar 110 by providing the bus bar 110 with a frame portion 170 surrounding the measured portion and fixing the insulating sheet 160 to the frame portion 170. Can be installed. As a result, it is possible to suppress the peeling of the insulating sheet 160 from the bus bar 110 and suppress the formation of voids. As a result, it is possible to suppress the occurrence of partial discharge and improve the insulation resistance characteristics of the magnetic sensor.
  • the bus bar 110 is provided with a frame portion 170 surrounding the measured portion, and the insulating sheet 160 is provided on the frame portion 170 to provide the insulated sheet 160 as the measured portion.
  • the area of the insulating sheet 160 can be increased as compared with the case where it is provided only on the top. This makes it possible to easily secure a creepage distance of 0.4 mm or more even when a magnetic-electric conversion element having a larger area than the measured portion is used. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of creeping discharge and improve the insulation resistance characteristics of the magnetic sensor.
  • the current I can be passed only to the measured portion, so that the measured current can be detected efficiently. can.
  • the gap 175 acts on the gap 175 by providing the gap 175 in the frame portion 170 other than the facing frame portion 172 facing the first to eighth signal terminals 151 to 158. Since the electric field can be reduced, even when the gap V is formed in the gap 175, the generation of partial discharge can be suppressed and the insulation resistance characteristics of the magnetic sensor can be improved.
  • the current sensor 100 In the current sensor 100 according to the first embodiment of the present invention, at least a part of the measured portion in the frame portion 170 is viewed from the direction in which the insulating sheet 160 is aligned with the bus bar 110 and the insulating sheet 160 (Z-axis direction).
  • the insulating sheet 160 can be stably fixed to the frame portion 170 by being fixed to a portion including any position sandwiched between the two.
  • peeling of the insulating sheet 160 from the bus bar 110 can be effectively suppressed, and by extension, the occurrence of partial discharge can be suppressed and the insulation resistance characteristics of the magnetic sensor can be improved.
  • the measured portion and the frame portion 170 are connected to each other in the bus bar 110 so that the measured portion and the frame portion 170 have the same potential. Since the right frame portions 171R sandwiching the gap 175 have the same potential, the electric field acting on the gap 175 is reduced as compared with the case where the potentials of the measured portion and the frame portion 170 are different, and the gap V is created in the gap 175. Even when it is formed, it is possible to suppress the occurrence of partial discharge and improve the insulation resistance characteristics of the magnetic sensor.
  • the gap 175 acts on the gap 175 because the space between the gap 175 and each of the first to eighth signal terminals 151 to 158 is blocked by the frame portion 170. Since the electric field can be reduced, even when the gap V is formed in the gap 175, the generation of partial discharge can be suppressed and the insulation resistance characteristics of the magnetic sensor can be improved.
  • the edge of the insulating sheet 160 is 0.4 mm or more outside the edge of the magnetic sensor chip 140 when viewed from the Z-axis direction in which the bus bar 110 and the insulating sheet 160 are lined up. Since it is located at, the reinforced insulation standard in the UL60950-1 standard can be satisfied, so that the occurrence of creeping current can be suppressed and the insulation resistance characteristic of the magnetic sensor can be improved.
  • the measured portions of the bus bar 110 are located with a gap between them, and the current I to be measured flows in opposite directions to each other.
  • the first magnetic sensor 120 is arranged at a position overlapping the second flow path portion 112, which is one of the pair of facing portions, when viewed from the Z-axis direction in which the bus bar 110 and the insulating sheet 160 are lined up.
  • the second magnetic sensor 130 is arranged at a position overlapping the fourth flow path portion 114, which is the other of the pair of facing portions.
  • the phase of the detected value of the first magnetic sensor 120 and the phase of the detected value of the second magnetic sensor 130 are opposite in phase with respect to the strength of the magnetic field generated by the current I to be measured flowing through the bus bar 110.
  • the modified example of the current sensor according to the first embodiment of the present invention is the same as the current sensor 100 according to the first embodiment of the present invention because the configuration of the bus bar and the insulating sheet is different from the current sensor 100 according to the first embodiment. The description of the configuration is not repeated.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a current sensor according to a first modification of the first embodiment of the present invention.
  • the insulating sheet 160 in the current sensor 100a according to the first modification is the measured portion, the right frame portion 171R, and the insulating sheet 160 when viewed from the direction in which the bus bar 110 and the insulating sheet 160 are arranged (Z-axis direction). It is fixed to the facing frame portion 172.
  • the insulating sheet 160 does not cover the left frame portion 171L.
  • the insulating sheet 160 may be fixed to the measured portion, the left frame portion 171L, and the facing frame portion 172.
  • the insulating sheet 160 is fixed to each of the right side frame portion 171R and the facing frame portion 172 that sandwich at least a part of the measured portion. , The insulating sheet 160 can be stably attached to the bus bar 110. As a result, it is possible to suppress the peeling of the insulating sheet 160 from the bus bar 110 and suppress the formation of voids. As a result, it is possible to suppress the occurrence of partial discharge and improve the insulation resistance characteristics of the magnetic sensor.
  • the insulating sheet 160 can be made smaller than the current sensor 100 according to the first embodiment, so that the material cost of the insulating sheet 160 is low. It is possible to improve the insulation resistance characteristics of the magnetic sensor while suppressing the above.
  • FIG. 8 is a perspective view showing a current sensor according to a second modification of the first embodiment of the present invention.
  • the insulating sheet 160 in the current sensor 100b according to the second modification has the measured portion, the left frame portion 171L, and the insulating sheet 160 when viewed from the direction in which the bus bar 110 and the insulating sheet 160 are arranged (Z-axis direction). It is fixed to the right frame portion 171R.
  • the insulating sheet 160 does not cover the facing frame portion 172.
  • the insulating sheet 160 is fixed to each of the left side frame portion 171L and the right side frame portion 171R that sandwich at least a part of the measured portion. , The insulating sheet 160 can be stably attached to the bus bar 110.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a current sensor according to a third modification of the first embodiment of the present invention.
  • the insulating sheet 160 in the current sensor 100c according to the third modification has the measured portion, the left frame portion 171L, and the insulating sheet 160 when viewed from the direction in which the bus bar 110 and the insulating sheet 160 are arranged (Z-axis direction). It is fixed to the right frame portion 171R.
  • the insulating sheet 160 does not cover the facing frame portion 172.
  • the end portion 161L on the other side of the insulating sheet 160 in the X-axis direction extends from the left frame portion 171L to the other side in the X-axis direction.
  • the end portion 161R on one side in the X-axis direction of the insulating sheet 160 extends from the right frame portion 171R on one side in the X-axis direction.
  • the other end portion of the insulating sheet 160 in the X-axis direction 161L or the one end portion of the insulating sheet 160 in the X-axis direction is provided. Even when a gap is formed between the 161R and the frame portion 170, the gap between the gap and each of the first to eighth signal terminals 151 to 158 is blocked by the facing frame portion 172, so that the gap is formed. Since the acting electric current can be reduced, the occurrence of partial discharge can be suppressed and the insulation resistance characteristics of the magnetic sensor can be improved.
  • FIG. 10 is a perspective view showing a current sensor according to a fourth modification of the first embodiment of the present invention.
  • the inner edge 170c of the frame portion 170 in the current sensor 100d according to the fourth modification has a U-shape along the U-shape of the outer edge of the measured portion.
  • the insulating sheet 160 can be stably attached to the bus bar 110 as in the current sensor 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 11 is a perspective view showing a current sensor according to a fifth modification of the first embodiment of the present invention.
  • the frame portion 170 in the current sensor 100e according to the fifth modification is composed of the left side frame portion 171L and the facing frame portion 172. That is, the frame portion 170 does not include the right frame portion 171R.
  • the frame portion 170 is composed of the right side frame portion 171R and the facing frame portion 172, and may not include the left side frame portion 171L.
  • the insulating sheet 160 is fixed to each of the left side frame portion 171L and the facing frame portion 172 that sandwich at least a part of the measured portion. , The insulating sheet 160 can be stably attached to the bus bar 110.
  • FIG. 12 is a perspective view showing a current sensor according to a sixth modification of the first embodiment of the present invention.
  • each of the inner edge 170c and the outer edge of the frame portion 170 in the current sensor 100f according to the sixth modification has a U-shape along the U-shape of the outer edge of the measured portion.
  • the outer edge of the insulating sheet 160 has a U-shape that follows the shape of the outer edge of the frame portion 170.
  • the insulating sheet 160 can be stably attached to the bus bar 110 as in the current sensor 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 13 is a perspective view showing the configuration of the current sensor according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of the current sensor of FIG. 13 as viewed from the direction of the XIV-XIV line arrow.
  • FIG. 15 is a plan view of the current sensor of FIG. 14 as viewed from the direction of arrow XV. In FIGS. 13 to 15, the sealing resin is not shown.
  • the current sensor 200 includes a bus bar 210.
  • the bus bar 210 includes a first flow path portion 211 which is a measured portion, a first current terminal 216, and a frame portion surrounding the first flow path portion 211.
  • the frame portion includes a left side frame portion 271L, a right side frame portion 271R, an opposing frame portion 272, and the other side frame portion 273.
  • the first flow path portion 211 is connected to the first current terminal 216 on one side in the X-axis direction and extends toward the other side in the X-axis direction.
  • the left frame portion 271L is connected to the other end of the first flow path portion 211 in the X-axis direction, and extends from this end to one side and the other side in the Y-axis direction.
  • the facing frame portion 272 is connected to one end of the left frame portion 271L in the Y-axis direction and extends to one side in the X-axis direction.
  • the other side frame portion 273 is connected to the other end portion of the left side frame portion 271L in the Y-axis direction and extends to one side in the X-axis direction.
  • the right frame portion 271R is connected to one end in the X-axis direction of each of the facing frame portion 272 and the other side frame portion 273, and is connected in the Y-axis direction from each end toward the first flow path portion 211. It is postponed.
  • the right frame portion 271R has a gap 275 on each of one side and the other side in the Y-axis direction of the first flow path portion 211.
  • the first flow path portion 211, the left side frame portion 271L, the right side frame portion 271R, the facing frame portion 272, and the other side frame portion 273 are embedded in the sealing resin 190.
  • One end of the first current terminal 216 in the X-axis direction is not covered with the sealing resin 190 and is exposed.
  • Each of the first flow path portion 211, the left side frame portion 271L, the right side frame portion 271R, the facing frame portion 272, and the other side frame portion 273 on one side in the Z-axis direction are located on the same plane.
  • the insulating sheet 160 is fixed on each of the first flow path portion 211, the left frame portion 271L, the right frame portion 271R, the facing frame portion 272, and the other side frame portion 273 on one side surface in the Z-axis direction. ..
  • the magnetic sensor chip 140 includes a first magnetic sensor 220 as at least one magnetic sensor.
  • the first magnetic sensor 220 is provided on the substrate 141.
  • the number of magnetic sensors is not limited to one, and may be a plurality.
  • the first magnetic sensor 220 has a magnetoresistive element as a magnetic-electric conversion element.
  • the magnetic sensitivity axis 220a of the first magnetic sensor 220 is along the Y-axis direction.
  • the first magnetic sensor 220 has a Wheatstone bridge circuit including a reluctance resistance R1, a fixed resistance R2, a fixed resistance R3, and a magnetically sensitive resistance R4.
  • the resistance values of each of the magnetic sensing resistance R1 and the magnetic sensing resistance R4 change when a magnetic field along the X-axis direction is applied, and each of the fixed resistance R2 and the fixed resistance R3 is applied with a magnetic field along the X-axis direction. However, the resistance value hardly changes.
  • the reluctance R4 outputs a signal having a phase opposite to that of the reluctance R1.
  • the fixed resistance R3 has the same configuration as the fixed resistance R2.
  • the first magnetic sensor 220 is arranged at a position overlapping the first flow path portion 211 when viewed from the Z-axis direction in which the bus bar 210 and the insulating sheet 160 are lined up.
  • the magnetic field 210e generated around the first flow path portion 211 is generated in the first magnetic sensor 220 by the magnetic sensitivity shaft 220a. Acts in the direction along.
  • the first magnetic sensor 220 is arranged at a position overlapping with the first flow path portion 211 when viewed from the Z-axis direction in which the bus bar 210 and the insulating sheet 160 are lined up. There is. As a result, the magnetic field 210e generated around the first flow path portion 211 acts on the first magnetic sensor 220 in the direction along the magnetic sensitivity shaft 220a. As a result, the first magnetic sensor 220 can detect the current I to be measured flowing through the bus bar 210 with high sensitivity.
  • the insulating sheet 160 is fixed to each of the facing frame portion 272 and the other side frame portion 273 that sandwich at least a part of the measured portion, the insulating sheet 160 Can be stably attached to the bus bar 210. As a result, it is possible to suppress the peeling of the insulating sheet 160 from the bus bar 210 and suppress the formation of voids. As a result, it is possible to suppress the occurrence of partial discharge and improve the insulation resistance characteristics of the magnetic sensor.
  • the current sensor according to each of the above embodiments may be an open-loop current sensor or a closed-loop current sensor.

Landscapes

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Abstract

バスバー(110)は、被測定部、および、被測定部を囲み、絶縁シート(160)が固定された枠部(170)を含む。枠部(170)は、バスバー(110)と複数の信号端子とが並ぶ方向から見て、複数の信号端子と対向する対向枠部(172)を含む。枠部(170)の対向枠部(172)以外の部分に、測定対象の電流(I)が流れることを阻害する間隙(175)が設けられている。絶縁シート(160)は、バスバー(110)と絶縁シート(160)とが並ぶ方向から見て、被測定部、および枠部(170)の少なくとも一部を覆っている。バスバー(110)と複数の信号端子とが並ぶ方向における複数の信号端子側の絶縁シート(160)の縁(162c)は、複数の信号端子側の対向枠部(170)の縁(172c)上に、または、複数の信号端子側の対向枠部(172)の縁(172c)より複数の信号端子から離れて、位置している。

Description

電流センサ
 本発明は、電流センサに関する。
 電流センサの構成を開示した先行文献として、特開2017-49264号公報(特許文献1)、特開2013-245942号公報(特許文献2)、特開2017-116545号公報(特許文献3)および特開2018-116047号公報(特許文献4)がある。
 特許文献1に記載された電流センサは、リードフレームと、ダイと、絶縁構造とを含む。リードフレームは、1次電流を運搬するための電流導体を形成するように接続された電流リードを含む第1の部分と、信号リードを含む第2の部分とを有する。ダイは、相互接続によって第2のリードフレーム部分に結合されている。ダイは、1次電流に関連する磁界を感知し、感知した磁界に基づいて信号リードの1つにおいて出力を生成する磁界感知回路を含む。絶縁構造は、電流導体とダイとの間に配置されている。電流導体は、湾曲した周辺部分を有している。絶縁構造は、実質上半円状の形状を有し、すべての公差を含めて最低でも0.4mmの張出し寸法だけ信号リードに向かう方向に電流導体の湾曲した周辺部分を越えて横方向に延びる湾曲部分を有している。
 特許文献2に記載された電流センサは、導体と、信号端子部と、支持部と、磁電変換素子と、絶縁部材とを備える。導体は、ギャップを有する。信号端子部は、リード端子を有する。支持部は、導体と電気的に絶縁するための間隙を有し、信号端子部と電気的に接続されている信号処理ICを支持している。磁電変換素子は、導体のギャップに配置され、信号処理ICと分離して電気的に接続可能に構成されるとともに、導体に流れる電流を検出する。絶縁部材は、磁電変換素子を支持する。絶縁部材は、絶縁テープまたは接着剤を塗布した絶縁シートである。
 特許文献3に記載された電流センサは、電流端子リードと、センサ端子リードと、リードフレームとを含む。リードフレームは、電流端子リードに一体的に連結された電流導体部によって構成されている。電流導体部には、半導体チップがアイソレータを介して取り付けられている。半導体チップは、ワイヤーボンドによってセンサ端子リードと接続されている。アイソレータは、半導体チップの縁部にわたって突出している。
 特許文献4に記載された電流センサは、リードフレームと、導体と、絶縁部材と、磁気センサと、信号処理チップとを含む。リードフレームは、導体の湾曲部を挟むように配置された突出部を有している。絶縁部材は、リードフレームの突出部と導体の湾曲部に接着されている。磁気センサは、導体およびリードフレームと離間して絶縁部材上に載置されている。信号処理チップは、ワイヤにより磁気センサと電気的に接続されている。
特開2017-49264号公報 特開2013-245942号公報 特開2017-116545号公報 特開2018-116047号公報
 特許文献1に記載された電流センサにおいては、絶縁構造が電流導体の周辺部分を越えて、0.4mm以上張出して配置されており、絶縁構造の張り出している部分が固定されていないため、絶縁構造が電流導体から剥がれる可能性がある。絶縁構造が電流導体から剥がれた場合、絶縁構造が剥がれた部分に空隙が形成され、当該空隙にて部分放電が発生して磁気センサの耐絶縁特性が劣化する可能性がある。
 特許文献2に記載された電流センサにおいては、導体の裏面に形成されている絶縁部材が導体と隣接していない部分を起点として導体から剥がれた場合、絶縁部材の剥がれた部分に空隙が形成され、当該空隙にて部分放電が発生して磁気センサの耐絶縁特性が劣化する可能性がある。
 特許文献3に記載された電流センサにおいては、アイソレータの側面に沿って半導体チップと電流導体部との間に沿面放電が発生して磁気センサの耐絶縁特性が劣化する可能性がある。
 特許文献4に記載された電流センサにおいては、導体と磁気センサとが絶縁部材の同一平面上に配置されているため、絶縁部材の表面に沿って導体から磁気センサに対して沿面放電が発生して磁気センサの耐絶縁特性が劣化する可能性がある。
 本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、部分放電および沿面放電の発生を抑制して磁気センサの耐絶縁特性を向上させることができる、電流センサ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、バスバーと、磁気センサチップと、複数の信号端子と、絶縁シートとを備える。バスバーには、測定対象の電流が流れる。磁気センサチップは、磁電変換素子を有する少なくとも1つの磁気センサを含む。複数の信号端子は、バスバーと間隔をあけて並んで配置され、磁気センサチップと電気的に接続されている。絶縁シートは、バスバー上に設けられ、磁気センサチップを支持する。バスバーは、測定対象の電流が流れることにより上記少なくとも1つの磁気センサが検出する磁界を発生する被測定部、および、被測定部を囲み、絶縁シートが固定された枠部を含む。枠部は、バスバーと複数の信号端子とが並ぶ方向から見て、複数の信号端子と対向する対向枠部を含む。枠部の対向枠部以外の部分に、測定対象の電流が流れることを阻害する間隙が設けられている。絶縁シートは、バスバーと絶縁シートとが並ぶ方向から見て、被測定部、および枠部の少なくとも一部を覆っている。バスバーと複数の信号端子とが並ぶ方向における複数の信号端子側の絶縁シートの縁は、上記複数の信号端子側の前記対向枠部の縁上に、または、上記複数の信号端子側の対向枠部の縁より複数の信号端子から離れて、位置している。
 本発明によれば、部分放電および沿面放電の発生を抑制して磁気センサの耐絶縁特性を向上させることができる。
本発明の実施の形態1に係る電流センサの構成を示す斜視図である。 図1の電流センサをII-II線矢印方向から見た断面図である。 図2の電流センサを矢印III方向から見た平面図である。 本発明の実施の形態1に係る電流センサが備える磁気センサの構成を示す平面図である。 比較例に係る電流センサの構成を示す斜視図である。 図5の電流センサのVI部を拡大して間隙に発生した空隙内で電気分極が生じた状態を示す上面図である。 本発明の実施の形態1の第1変形例に係る電流センサを示す斜視図である。 本発明の実施の形態1の第2変形例に係る電流センサを示す斜視図である。 本発明の実施の形態1の第3変形例に係る電流センサを示す斜視図である。 本発明の実施の形態1の第4変形例に係る電流センサを示す斜視図である。 本発明の実施の形態1の第5変形例に係る電流センサを示す斜視図である。 本発明の実施の形態1の第6変形例に係る電流センサを示す斜視図である。 本発明の実施の形態2に係る電流センサの構成を示す斜視図である。 図13の電流センサをXIV-XIV線矢印方向から見た断面図である。 図14の電流センサを矢印XV方向から見た平面図である。
 以下、本発明の各実施の形態に係る電流センサについて図を参照して説明する。以下の実施の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。
 (実施の形態1)
 図1は、本発明の実施の形態1に係る電流センサの構成を示す斜視図である。図2は、図1の電流センサをII-II線矢印方向から見た断面図である。図3は、図2の電流センサを矢印III方向から見た平面図である。図1においては、封止樹脂を透視して図示している。図2および図3においては、封止樹脂を図示していない。以下の説明においては、電流センサの長さ方向をX軸方向、電流センサの幅方向をY軸方向、電流センサの厚さ方向をZ軸方向とする。
 図1~図3に示すように、本発明の実施の形態1に係る電流センサ100は、バスバー110と、磁気センサチップ140と、複数の信号端子と、絶縁シート160とを備える。本発明の実施の形態1においては、電流センサ100は、X軸方向において間隔をあけて並ぶ、第1信号端子151、第2信号端子152、第3信号端子153、第4信号端子154、第5信号端子155、第6信号端子156、第7信号端子157および第8信号端子158を備えている。ただし、信号端子の数は、8個に限られず、複数であればよい。
 図1に示すように、バスバー110には、測定対象の電流Iが流れる。本発明の実施の形態1においては、バスバー110は、U字状の折り返し部を含んでいる。なお、折り返し部の形状は、V字状または半円状であってもよい。
 具体的には、バスバー110は、第1流路部111と、第2流路部112と、第3流路部113と、第4流路部114と、第5流路部115とを含む。第1流路部111は、X軸方向の一方側に向けて延在する。第2流路部112は、第1流路部111のX軸方向の一方側の端部からY軸方向の一方側に延在する。第3流路部113は、第2流路部112のY軸方向の一方側の端部から延在して、Z軸方向から見て半円状に湾曲している。第4流路部114は、第3流路部113の端部からY軸方向の他方側に延在する。第5流路部115は、第4流路部114のY軸方向の他方側の端部からX軸方向の一方側に向けて延在する。
 第2流路部112と第4流路部114とは、互いに隙間をあけて位置しつつ測定対象の電流Iが流れる方向が互いに逆方向である、1対の対向部を構成する。1対の対向部の一方が第2流路部112であり、1対の対向部の他方が第4流路部114である。1対の対向部は、被測定部に含まれる。被測定部は、バスバー110における、測定対象の電流Iが流れることにより後述する少なくとも1つの磁気センサが検出する磁界を発生する部分である。
 第1流路部111、第2流路部112、第3流路部113、第4流路部114および第5流路部115は、封止樹脂190に埋設されている。封止樹脂190は、エポキシ樹脂などの絶縁性樹脂である。
 バスバー110は、X軸方向において間隔をあけて並ぶ、第1電流端子116a、第2電流端子116b、第3電流端子116c、第4電流端子116d、第5電流端子116e、第6電流端子116f、第7電流端子116gおよび第8電流端子116hを含む。第1電流端子116a、第2電流端子116b、第3電流端子116cおよび第4電流端子116dの各々は、この順でX軸方向の他方側から一方側に並んで配置されるとともに第1流路部111に接続されている。第5電流端子116e、第6電流端子116f、第7電流端子116gおよび第8電流端子116hの各々は、この順でX軸方向の他方側から一方側に並んで配置されるとともに第5流路部115に接続されている。
 バスバー110は、被測定部を囲む枠部170を含む。枠部170は、左側枠部171Lと、右側枠部171Rと、対向枠部172とにより構成されている。枠部170は、Z軸方向から見て第2~第4流路部112~114と隙間をあけつつ第2~第4流路部112~114を囲んでいる。
 左側枠部171Lは、第1流路部111のX軸方向の他方側の端部と接続され、Y軸方向の一方側に向けて直線状に延在している。対向枠部172は、左側枠部171LのY軸方向の一方側の端部と接続され、X軸方向の一方側に向けて直線状に延在している。右側枠部171Rは、対向枠部172のX軸方向の一方側の端部と接続され、Y軸方向の他方側に向けて直線状に延在して第5流路部115のX軸方向の一方側の端部と接続されている。
 本実施の形態においては、枠部170は、直線状に延在する3つの辺から構成されているが、3つの辺からなる構成に限られず、2つの辺から構成されていてもよいし、4つ以上の辺から構成されていてもよい。また、枠部170は、曲線状に延在する部分を含んでいてもよい。
 枠部170の対向枠部172以外の部分に、枠部170に測定対象の電流Iが流れることを阻害する間隙175が設けられている。本実施の形態においては、間隙175は、右側枠部171RのY軸方向の中間に設けられている。なお、間隙175は、右側枠部171Rに設けられる場合に限られず、左側枠部171Lに設けられていてもよい。また、間隙175の数量は、1つに限られず、複数であってもよい。
 左側枠部171LのY軸方向の他方側の端部が第1流路部111と接続され、右側枠部171RのY軸方向の他方側の端部が第5流路部115と接続されていることにより、枠部170と被測定部とは互いに同電位になっている。なお、枠部170と被測定部とは互いに同電位になっていることが好ましいが、枠部170は、必ずしも被測定部と同電位でなくてもよい。
 バスバー110において、第1~第5流路部111~115、枠部170、および、第1~第8電流端子116a~116hの各々におけるY軸方向の一方側の端部は、封止樹脂190に埋設されている。第1~第8電流端子116a~116hの各々におけるY軸方向の一方側の端部以外の部分は、封止樹脂190に覆われておらず露出している。
 バスバー110は、銅などの電気抵抗率の低い材料で構成されている。本発明の実施の形態1においては、バスバー110は、プレス成形により形成されている。バスバー110は、エッチング、焼結、鍛造または切削などの方法によって形成されていてもよい。
 図1に示すように、第1信号端子151、第2信号端子152、第3信号端子153、第4信号端子154、第5信号端子155、第6信号端子156、第7信号端子157および第8信号端子158の各々は、バスバー110と間隔をあけて並んで配置されている。具体的には、第1~第8信号端子151~158は、バスバー110と第1~第8信号端子151~158とが並ぶ方向(Y軸方向)から見て、対向枠部172と対向している。第1~第8信号端子151~158は、X軸方向の一方側に向けて間隔をあけつつこの順に並んで配置されている。
 間隙175と第1~第8信号端子151~158の各々との間は、枠部170によって遮られている。なお、第1~第8信号端子151~158の各々とバスバー110との間に発生して間隙175に作用する電界によって間隙175において後述する部分放電が発生しない範囲に間隙175が位置している場合は、間隙175と第1~第8信号端子151~158のうちの少なくとも1つとの間が枠部170によって遮られていなくてもよい。たとえば、バスバー110と第1~第8信号端子151~158とが並ぶ方向(Y軸方向)から見て、右側枠部171RよりもX軸方向の一方側に第8信号端子158が位置して、間隙175と第8信号端子158との間が枠部170によって遮られていなくてもよい。
 第1~第8信号端子151~158の各々におけるY軸方向の他方側の端部は封止樹脂190に埋設されている。第1~第8信号端子151~158の各々におけるY軸方向の他方側の端部以外の部分は、封止樹脂190に覆われておらず露出している。第1~第8信号端子151~158は、封止樹脂190によってバスバー110と絶縁されている。
 本発明の実施の形態1においては、第1~第8信号端子151~158の各々における封止樹脂190に埋設されている部分のZ軸方向における一方側の面と、第1流路部111、第2流路部112、第3流路部113、第4流路部114、第5流路部115および枠部170の各々のZ軸方向における一方側の面とは、略同一平面上に位置している。ただし、第1~第8信号端子151~158の各々は、必ずしも、第1流路部111、第2流路部112、第3流路部113、第4流路部114、第5流路部115および枠部170の各々と略同一平面上に位置していなくてもよい。
 第1~第8信号端子151~158は、銅などの電気抵抗率の低い材料で構成されている。本発明の実施の形態1においては、第1~第8信号端子151~158は、プレス成形により形成されている。第1~第8信号端子151~158は、エッチング、焼結、鍛造または切削などの方法によって形成されていてもよい。
 本発明の実施の形態1においては、バスバー110、および、第1~第8信号端子151~158は、1枚の板金をプレス加工することにより形成されているため、1つの部材から形成されている。ただし、バスバー110、および、第1~第8信号端子151~158は、それぞれ異なる部材から形成されていてもよい。
 図1および図2に示すように、絶縁シート160は、バスバー110上に設けられている。絶縁シート160の一部は、枠部170に固定されている。絶縁シート160は、直方体状の形状を有しており、XY平面上に延在している。絶縁シート160は、XY平面において磁気センサチップ140よりも大きな面積を有している。バスバー110と絶縁シート160とが並ぶ方向(Z軸方向)から見た絶縁シート160の形状は、矩形に限られず、円形、楕円形または矩形以外の多角形でもよい。
 絶縁シート160は、バスバー110と絶縁シート160とが並ぶ方向(Z軸方向)から見て、被測定部、および枠部170の少なくとも一部を覆っている。本実施の形態においては、絶縁シート160のX軸方向の他方側の端部161Lは左側枠部171L上に位置し、絶縁シート160のX軸方向の一方側の端部161Rは右側枠部171R上に位置している。なお、絶縁シート160のX軸方向の端部は、左側枠部171Lおよび右側枠部171Rの各々よりも外側に延在していてもよい。
 絶縁シート160のY軸方向の一方側の端部162は、対向枠部172上に位置している。絶縁シート160のY軸方向の一方側の縁162cは、対向枠部172の複数の信号端子側の縁172cより、複数の信号端子から離れて位置している。すなわち、絶縁シート160のY軸方向の一方側の縁162cは、対向枠部172の複数の信号端子側の縁172cよりY軸方向の他方側に位置している。なお、絶縁シート160のY軸方向の一方側の縁162cは、対向枠部172の複数の信号端子側の縁172c上に位置していてもよい。
 絶縁シート160は、バスバー110と絶縁シート160とが並ぶ方向(Z軸方向)から見て、枠部170における被測定部の少なくとも一部を互いの間に挟むいずれかの位置を含む部分に固定されている。本実施の形態においては、絶縁シート160は、枠部170の全周および被測定部に、接合剤によって接合されている。絶縁シート160は、左側枠部171Lおよび対向枠部172の間、対向枠部172および右側枠部171Rの間、ならびに、左側枠部171Lおよび右側枠部171Rの間のうちの、少なくとも1つにおいて、第2~第4流路部112~114の少なくとも一部が挟まれるように固定される。絶縁シート160は、電気絶縁性を有する樹脂で構成されている。絶縁シート160は、封止樹脂190に埋設されている。
 図2および図3に示すように、磁気センサチップ140は、基板141を含む。本発明の実施の形態1においては、基板141は、シリコンで構成されている。ただし、基板141を構成する材料は、シリコンに限られず、他の半導体または絶縁体であってもよい。
 図1~図3に示すように、磁気センサチップ140は、磁電変換素子を有してバスバー110を流れる電流Iにより発生する磁界の強さを検出する少なくとも1つの磁気センサ、および、この少なくとも1つの磁気センサと電気的に接続された複数の接続端子を含む。本実施の形態においては、磁電変換素子は、磁気抵抗素子である。なお、磁電変換素子は、ホール素子であってもよい。
 図2および図3に示すように、本発明の実施の形態1に係る電流センサ100においては、磁気センサチップ140は、少なくとも1つの磁気センサとして、第1磁気センサ120および第2磁気センサ130を備えている。第1磁気センサ120および第2磁気センサ130の各々は、基板141上に設けられている。なお、本発明の実施の形態1においては、磁気センサの数は、2つに限られず、複数であればよい。
 図2および図3に示すように、第1磁気センサ120の磁気感度軸120aは、X軸方向に沿っている。第2磁気センサ130の磁気感度軸130aは、X軸方向に沿っている。図3に示すように、第1磁気センサ120および第2磁気センサ130の各々は、感磁抵抗R1および固定抵抗R2を含むブリッジ回路を有している。感磁抵抗R1は、X軸方向に沿う磁界が印加されると抵抗値が変化する。固定抵抗R2は、X軸方向に沿う磁界が印加されても抵抗値がほとんど変化しない。
 図4は、本発明の実施の形態1に係る電流センサが備える磁気センサの構成を示す平面図である。本発明の実施の形態1においては、第1磁気センサ120および第2磁気センサ130の各々は、磁気抵抗素子として、TMR(Tunnel Magneto Resistance)素子を有している。図4に示すように、感磁抵抗R1においては、複数のTMR素子が直列に接続された感磁素子列10が構成されている。固定抵抗R2においては、複数のTMR素子が直列に接続された基準素子列20が構成されている。基準素子列20を覆う、図示しない遮蔽構造が設けられている。遮蔽構造によって磁界が遮蔽されることにより、基準素子列20のTMR素子には実質的に磁界が印加されない。
 なお、第1磁気センサ120および第2磁気センサ130の各々は、磁気抵抗素子として、TMR素子に代えて、GMR(Giant Magneto Resistance)素子またはAMR(Anisotropic Magneto Resistance)素子を有していてもよい。
 図1~図3に示すように、絶縁シート160は、磁気センサチップ140を支持する。本発明の実施の形態1においては、絶縁シート160のZ軸方向の一方側の面と、基板141のZ軸方向の他方側の面とが、図示しないダイアタッチフィルムまたは接着剤によって互いに接合されていることにより、磁気センサチップ140が絶縁シート160に固定されている。なお、基板141のZ軸方向の他方側の面は、磁気センサチップ140のZ軸方向の他方側の面を構成している。
 絶縁シート160の縁は、バスバー110と絶縁シート160とが並ぶ方向(Z軸方向)から見て、磁気センサチップ140の縁から0.4mm以上外側に位置している。具体的には、図1および図2に示すように、絶縁シート160は、絶縁シート160の縁と磁気センサチップ140の縁との距離Lが、XY平面上においていずれの方向においても0.4mm以上となっている。
 磁気センサチップ140の縁と導体との沿面距離を0.4mm以上確保することにより、UL60950-1規格(Underwriters Laboratories Inc.による製品安全規格)における強化絶縁の規格を満足することができる。この強化絶縁の規格を満足することにより、磁気センサチップ140の沿面放電に対する耐絶縁特性を向上させることができる。
 図3に示すように、上記少なくとも1つの磁気センサは、Z軸方向から見て、バスバー110の被測定部と重なる位置に配置されている。本発明の実施の形態1においては、Z軸方向から見て、第1磁気センサ120は第2流路部112と重なる位置に配置されており、第2磁気センサ130は第4流路部114と重なる位置に配置されている。
 図2に示すように、上記の配置により、バスバー110に電流Iが流れた際に、第1磁気センサ120には、第2流路部112の周囲に発生する磁界112eが、磁気感度軸120aに沿う方向に作用し、第2磁気センサ130には、第4流路部114の周囲に発生する磁界114eが、磁気感度軸130aに沿う方向に作用する。
 なお、磁電変換素子がホール素子である場合は、Z軸方向から見て、第2流路部112と第4流路部114との間において、第1磁気センサ120は第2流路部112の近くに配置され、第2磁気センサ130は第4流路部114の近くに配置されている。この場合も、バスバー110に電流Iが流れた際に、第1磁気センサ120は、第2流路部112の周囲に発生する磁界112eを検出することができ、第2磁気センサ130は、第4流路部114の周囲に発生する磁界114eを検出することができる。
 図3に示すように、磁気センサチップ140は、配線150によって第1磁気センサ120および第2磁気センサ130と電気的に接続された、第1接続端子142、第2接続端子143、第3接続端子144および第4接続端子145を備えている。
 具体的には、第1接続端子142は、電源と接続される電源端子Vccであり、第1磁気センサ120の感磁抵抗R1および第2磁気センサ130の固定抵抗R2の各々と接続されている。第4接続端子145は、接地電位を有する接地端子GNDであり、第1磁気センサ120の固定抵抗R2および第2磁気センサ130の感磁抵抗R1の各々と接続されている。
 第2接続端子143は、第1磁気センサ120の出力端子V+であり、第1磁気センサ120の感磁抵抗R1と固定抵抗R2との間の中点に接続されている。第3接続端子144は、第2磁気センサ130の出力端子V-であり、第2磁気センサ130の固定抵抗R2と感磁抵抗R1との間の中点に接続されている。
 図1に示すように、複数の信号端子は、磁気センサチップ140と電気的に接続されている。具体的には、第1信号端子151と第1接続端子142とがボンディングワイヤ180によって電気的に接続され、第3信号端子153と第2接続端子143とがボンディングワイヤ180によって電気的に接続され、第6信号端子156と第3接続端子144とがボンディングワイヤ180によって電気的に接続され、第8信号端子158と第4接続端子145とがボンディングワイヤ180によって電気的に接続されている。なお、第1~第4接続端子142~145の各々は、1対1で対応して第1~第8信号端子151~158に接続されていれば、第1~第8信号端子151~158のうちいずれに接続されていてもよい。
 磁気センサチップ140およびボンディングワイヤ180は、封止樹脂190に埋設されている。よって、磁気センサチップ140とバスバー110との間は、封止樹脂190および絶縁シート160によって絶縁されている。
 以下、本発明の実施の形態1に係る電流センサ100の動作について説明する。
 図1に示すように、測定対象の電流Iは、第2流路部112をY軸方向の一方側に向けて流れ、第4流路部114をY軸方向の他方側に向けて流れる。そのため、図2に示すように、第2流路部112を測定対象の電流Iが流れることにより発生した磁界112eは、第1磁気センサ120に対してX軸方向の一方側に向けて作用する。一方、第4流路部114を測定対象の電流Iが流れることにより発生した磁界114eは、第2磁気センサ130に対してX軸方向の他方側に向けて作用する。
 そのため、バスバー110を流れる測定対象の電流Iにより発生する磁界の強さについて、第1磁気センサ120の検出値の位相と、第2磁気センサ130の検出値の位相とは、逆相となる。よって、第1磁気センサ120の検出した磁界の強さを正の値とすると、第2磁気センサ130の検出した磁界の強さは負の値となる。第1磁気センサ120の検出値と第2磁気センサ130の検出値とを差動増幅回路で処理することにより、外部磁界の影響をキャンセルしつつ、バスバー110を流れる測定対象の電流Iを算出することができる。
 以下、本発明の実施の形態1に対する比較例について説明する。図5は、比較例に係る電流センサの構成を示す斜視図である。図6は、図5の電流センサのVI部を拡大して間隙に発生した空隙内で電気分極が生じた状態を示す上面図である。
 図5に示すように、比較例に係る電流センサ900においては、間隙175は対向枠部172に設けられている。このように間隙175が第1~第8信号端子151~158と対向した位置に設けられており、間隙175に空隙Vが発生している場合、第1~第8信号端子151~158と対向枠部172との間に発生する電界が空隙Vに作用することにより部分放電が生じる可能性がある。
 具体的には、図6に示すように、間隙175に発生した空隙Vに電界が作用した場合、空隙Vの内部で電気分極が生じて部分放電が発生する可能性がある。この部分放電が繰り返し発生した場合、絶縁シート160もしくは封止樹脂190にクラックが発生して、磁気センサの耐絶縁特性が低下する。
 一方、図1に示すように、本発明の実施の形態1に係る電流センサ100においては、間隙175は対向枠部172ではない右側枠部171Rに設けられており、かつ、間隙175と第1~第8信号端子151~158との間は枠部170によって遮られている。これにより、間隙175に空隙Vが発生した場合においても、空隙Vに作用する電界を低減できるため、部分放電の発生を抑制することができる。
 本発明の実施の形態1に係る電流センサ100においては、バスバー110に被測定部を囲う枠部170を設け、絶縁シート160を枠部170に固定することにより、絶縁シート160をバスバー110に安定して取り付けることができる。これにより、絶縁シート160のバスバー110からの剥がれを抑制して、空隙の形成を抑制することができる。その結果、部分放電の発生を抑制して磁気センサの耐絶縁特性を向上させることができる。
 本発明の実施の形態1に係る電流センサ100においては、バスバー110に被測定部を囲う枠部170を設けて、枠部170上に絶縁シート160を設けることにより、絶縁シート160を被測定部上のみに設ける場合と比較して絶縁シート160の面積を大きくすることができる。これにより、被測定部より面積の大きい磁電変換素子を用いる場合でも0.4mm以上の沿面距離を容易に確保することができる。そのため、沿面放電の発生を抑制して磁気センサの耐絶縁特性を向上させることができる。
 本発明の実施の形態1に係る電流センサ100においては、枠部170に間隙175を設けることにより、被測定部のみに電流Iを流すことができるため、効率良く被測定電流を検出することができる。
 本発明の実施の形態1に係る電流センサ100においては、第1~第8信号端子151~158と対向する対向枠部172以外の枠部170に間隙175を設けることにより、間隙175に作用する電界を低減できるため、間隙175に空隙Vが形成された場合においても部分放電の発生を抑制して磁気センサの耐絶縁特性を向上させることができる。
 本発明の実施の形態1に係る電流センサ100においては、絶縁シート160がバスバー110と絶縁シート160とが並ぶ方向(Z軸方向)から見て、枠部170における被測定部の少なくとも一部を互いの間に挟むいずれかの位置を含む部分に固定されることにより、枠部170に対して絶縁シート160を安定して固定することができる。これにより、バスバー110からの絶縁シート160の剥がれを効果的に抑制することができ、ひいては、部分放電の発生を抑制して磁気センサの耐絶縁特性を向上させることができる。
 本発明の実施の形態1に係る電流センサ100においては、バスバー110において、被測定部と枠部170とが接続されることによって、被測定部と枠部170とが互いに同電位であることにより、間隙175を挟んだ右側枠部171R同士が同電位となるため、被測定部と枠部170との電位が異なるときよりも間隙175に作用する電界を低減して、間隙175に空隙Vが形成された場合においても部分放電の発生を抑制して磁気センサの耐絶縁特性を向上させることができる。
 本発明の実施の形態1に係る電流センサ100においては、間隙175と第1~第8信号端子151~158の各々との間が枠部170によって遮られていることにより、間隙175に作用する電界を低減できるため、間隙175に空隙Vが形成された場合においても部分放電の発生を抑制して磁気センサの耐絶縁特性を向上させることができる。
 本発明の実施の形態1に係る電流センサ100においては、バスバー110と絶縁シート160とが並ぶZ軸方向から見て、絶縁シート160の縁が、磁気センサチップ140の縁から0.4mm以上外側に位置していることにより、UL60950-1規格における強化絶縁の規格を満たすことができるため、沿面放電の発生を抑制して磁気センサの耐絶縁特性を向上させることができる。
 本発明の実施の形態1に係る電流センサ100においては、バスバー110の被測定部は、互いに隙間をあけて位置しつつ測定対象の電流Iが流れる方向が互いに逆方向である、1対の対向部を含み、バスバー110と絶縁シート160とが並ぶZ軸方向から見て、第1磁気センサ120は1対の対向部のうちの一方である第2流路部112と重なる位置に配置され、第2磁気センサ130は1対の対向部のうちの他方である第4流路部114と重なる位置に配置されている。
 これにより、バスバー110を流れる測定対象の電流Iにより発生する磁界の強さについて、第1磁気センサ120の検出値の位相と第2磁気センサ130の検出値の位相とが逆相となるため、第1磁気センサ120の検出値と第2磁気センサ130の検出値とを差動増幅回路で処理することにより、外部磁界の影響をキャンセルしつつ、バスバー110を流れる測定対象の電流Iを高精度に検出することができる。
 以下、本発明の実施の形態1の変形例について説明する。本発明の実施の形態1に係る電流センサの変形例は、バスバーおよび絶縁シートの構成が実施の形態1に係る電流センサ100と異なるため、本発明の実施の形態1に係る電流センサ100と同様である構成については説明を繰り返さない。
 図7は、本発明の実施の形態1の第1変形例に係る電流センサを示す斜視図である。図7に示すように、第1変形例に係る電流センサ100aにおける絶縁シート160は、バスバー110と絶縁シート160とが並ぶ方向(Z軸方向)から見て、被測定部、右側枠部171Rおよび対向枠部172に固定されている。絶縁シート160は、左側枠部171Lを覆っていない。なお、絶縁シート160は、被測定部、左側枠部171Lおよび対向枠部172に固定されていてもよい。
 本発明の実施の形態1の第1変形例に係る電流センサ100aにおいては、被測定部の少なくとも一部を挟む右側枠部171Rおよび対向枠部172の各々に絶縁シート160が固定されているため、絶縁シート160をバスバー110に安定して取り付けることができる。これにより、絶縁シート160のバスバー110からの剥がれを抑制して、空隙の形成を抑制することができる。その結果、部分放電の発生を抑制して磁気センサの耐絶縁特性を向上させることができる。
 本発明の実施の形態1の第1変形例に係る電流センサ100aにおいては、実施の形態1に係る電流センサ100と比較して絶縁シート160を小さくすることができるため、絶縁シート160の材料費を抑制しつつ磁気センサの耐絶縁特性を向上させることができる。
 図8は、本発明の実施の形態1の第2変形例に係る電流センサを示す斜視図である。図8に示すように、第2変形例に係る電流センサ100bにおける絶縁シート160は、バスバー110と絶縁シート160とが並ぶ方向(Z軸方向)から見て、被測定部、左側枠部171Lおよび右側枠部171Rに固定されている。絶縁シート160は、対向枠部172を覆っていない。
 本発明の実施の形態1の第2変形例に係る電流センサ100bにおいては、被測定部の少なくとも一部を挟む左側枠部171Lおよび右側枠部171Rの各々に絶縁シート160が固定されているため、絶縁シート160をバスバー110に安定して取り付けることができる。
 図9は、本発明の実施の形態1の第3変形例に係る電流センサを示す斜視図である。図9に示すように、第3変形例に係る電流センサ100cにおける絶縁シート160は、バスバー110と絶縁シート160とが並ぶ方向(Z軸方向)から見て、被測定部、左側枠部171Lおよび右側枠部171Rに固定されている。絶縁シート160は、対向枠部172を覆っていない。絶縁シート160のX軸方向の他方側の端部161Lは、左側枠部171LよりX軸方向の他方側に延在している。絶縁シート160のX軸方向の一方側の端部161Rは、右側枠部171RよりX軸方向の一方側に延在している。
 本発明の実施の形態1の第3変形例に係る電流センサ100cにおいては、仮に、絶縁シート160のX軸方向の他方側の端部161Lまたは絶縁シート160のX軸方向の一方側の端部161Rと枠部170との間に空隙が形成された場合においても、空隙と第1~第8信号端子151~158の各々との間が対向枠部172によって遮られていることにより、空隙に作用する電界を低減できるため、部分放電の発生を抑制して磁気センサの耐絶縁特性を向上させることができる。
 図10は、本発明の実施の形態1の第4変形例に係る電流センサを示す斜視図である。図10に示すように、第4変形例に係る電流センサ100dにおける枠部170の内縁170cは、被測定部の外縁のU字形状に沿うU字形状を有している。
 本発明の実施の形態1の第4変形例に係る電流センサ100dにおいても、実施の形態1に係る電流センサ100と同様に、絶縁シート160をバスバー110に安定して取り付けることができる。
 図11は、本発明の実施の形態1の第5変形例に係る電流センサを示す斜視図である。図11に示すように、第5変形例に係る電流センサ100eにおける枠部170は、左側枠部171Lおよび対向枠部172により構成されている。すなわち、枠部170は、右側枠部171Rを含まない。なお、枠部170は、右側枠部171Rおよび対向枠部172により構成され、左側枠部171Lを含まなくてもよい。
 本発明の実施の形態1の第5変形例に係る電流センサ100eにおいても、被測定部の少なくとも一部を挟む左側枠部171Lおよび対向枠部172の各々に絶縁シート160が固定されているため、絶縁シート160をバスバー110に安定して取り付けることができる。
 図12は、本発明の実施の形態1の第6変形例に係る電流センサを示す斜視図である。図12に示すように、第6変形例に係る電流センサ100fにおける枠部170の内縁170cおよび外縁の各々は、被測定部の外縁のU字形状に沿うU字形状を有している。絶縁シート160の外縁は、枠部170の外縁の形状に沿うU字形状を有している。
 本発明の実施の形態1の第6変形例に係る電流センサ100fにおいても、実施の形態1に係る電流センサ100と同様に、絶縁シート160をバスバー110に安定して取り付けることができる。
 (実施の形態2)
 以下、本発明の実施の形態2に係る電流センサについて図を参照して説明する。本発明の実施の形態2に係る電流センサは、バスバーの形状および磁気センサの構成が本発明の実施の形態1に係る電流センサ100と異なるため、本発明の実施の形態1に係る電流センサ100と同様である構成については説明を繰り返さない。
 図13は、本発明の実施の形態2に係る電流センサの構成を示す斜視図である。図14は、図13の電流センサをXIV-XIV線矢印方向から見た断面図である。図15は、図14の電流センサを矢印XV方向から見た平面図である。図13~図15においては、封止樹脂を図示していない。
 図13~図15に示すように、本発明の実施の形態2に係る電流センサ200は、バスバー210を備える。バスバー210は、被測定部である第1流路部211と、第1電流端子216と、第1流路部211を囲む枠部とを含む。枠部は、左側枠部271Lと、右側枠部271Rと、対向枠部272と、他方側枠部273とを含む。
 第1流路部211は、X軸方向の一方側において第1電流端子216と接続されて、X軸方向の他方側に向けて延在する。左側枠部271Lは、第1流路部211のX軸方向の他方側の端部に接続され、この端部からY軸方向の一方側および他方側に延在する。対向枠部272は、左側枠部271LのY軸方向の一方側の端部に接続され、X軸方向の一方側に延在する。他方側枠部273は、左側枠部271LのY軸方向の他方側の端部に接続され、X軸方向の一方側に延在する。右側枠部271Rは、対向枠部272および他方側枠部273の各々のX軸方向の一方側の端部に接続され、各々の端部から第1流路部211に向かってY軸方向に延在する。右側枠部271Rは、第1流路部211のY軸方向の一方側および他方側の各々において、間隙275を有している。
 第1流路部211、左側枠部271L、右側枠部271R、対向枠部272および他方側枠部273は、封止樹脂190に埋設されている。第1電流端子216のX軸方向の一方側の端部は、封止樹脂190に覆われておらず露出している。
 第1流路部211、左側枠部271L、右側枠部271R、対向枠部272および他方側枠部273のZ軸方向における一方側の面の各々は、同一平面上に位置している。
 絶縁シート160は、第1流路部211、左側枠部271L、右側枠部271R、対向枠部272および他方側枠部273のZ軸方向における一方側の面の各々の上において固定されている。
 本発明の実施の形態2に係る電流センサ200においては、図14および図15に示すように、磁気センサチップ140は、少なくとも1つの磁気センサとして、第1磁気センサ220を備えている。第1磁気センサ220は、基板141上に設けられている。なお、本発明の実施の形態2においては、磁気センサの数は、1つに限られず、複数であってもよい。第1磁気センサ220は、磁電変換素子として、磁気抵抗素子を有している。
 図14および図15に示すように、第1磁気センサ220の磁気感度軸220aは、Y軸方向に沿っている。図15に示すように、第1磁気センサ220は、感磁抵抗R1、固定抵抗R2、固定抵抗R3および感磁抵抗R4を含むホイートストンブリッジ回路を有している。感磁抵抗R1および感磁抵抗R4の各々は、X軸方向に沿う磁界が印加されると抵抗値が変化し、固定抵抗R2および固定抵抗R3の各々は、X軸方向に沿う磁界が印加されても抵抗値がほとんど変化しない。感磁抵抗R4は、感磁抵抗R1とは逆相の信号を出力する。固定抵抗R3は、固定抵抗R2と同様の構成を有している。
 図15に示すように、バスバー210と絶縁シート160とが並ぶZ軸方向から見て、第1磁気センサ220は、第1流路部211と重なる位置に配置されている。
 上記の配置により、バスバー210に電流Iが流れた際に、図14に示すように、第1磁気センサ220には、第1流路部211の周囲に発生する磁界210eが、磁気感度軸220aに沿う方向に作用する。
 本発明の実施の形態2に係る電流センサ200においては、バスバー210と絶縁シート160とが並ぶZ軸方向から見て、第1磁気センサ220は第1流路部211と重なる位置に配置されている。これにより、第1磁気センサ220には、第1流路部211の周囲に発生する磁界210eが、磁気感度軸220aに沿う方向に作用する。その結果、第1磁気センサ220によって、バスバー210を流れる測定対象の電流Iを高感度で検出することができる。
 本発明の実施の形態2に係る電流センサ200においても、被測定部の少なくとも一部を挟む対向枠部272および他方側枠部273の各々に絶縁シート160が固定されているため、絶縁シート160をバスバー210に安定して取り付けることができる。これにより、絶縁シート160のバスバー210からの剥がれを抑制して、空隙の形成を抑制することができる。その結果、部分放電の発生を抑制して磁気センサの耐絶縁特性を向上させることができる。
 なお、上記の各実施の形態に係る電流センサは、オープンループ方式の電流センサでもよいし、クローズドループ方式の電流センサでもよい。
 上述した実施形態の説明において、組み合わせ可能な構成を相互に組み合わせてもよい。
 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 感磁素子列、20 基準素子列、100,100a,100b,100c,100d,100e,100f,200,900 電流センサ、111,211 第1流路部、112 第2流路部、113 第3流路部、114 第4流路部、115 第5流路部、112e,114e,210e 磁界、116a 第1電流端子、116a,216 第1電流端子、116a 第8電流端子、116a,116h 第8電流端子、116b 第2電流端子、116c 第3電流端子、116d 第4電流端子、116e 第5電流端子、116f 第6電流端子、116g 第7電流端子、120,220 第1磁気センサ、120a,130a,220a 磁気感度軸、130 第2磁気センサ、140 磁気センサチップ、141 基板、142 第1接続端子、143 第2接続端子、144 第3接続端子、145 第4接続端子、150 配線、151 第1信号端子、152 第2信号端子、153 第3信号端子、154 第4信号端子、155 第5信号端子、156 第6信号端子、157 第7信号端子、158 第8信号端子、160 絶縁シート、161L,161R,162 端部、162c,172c 縁、170 枠部、170c 内縁、171L,271L 左側枠部、171R,271R 右側枠部、172,272 対向枠部、175,275 間隙、180 ボンディングワイヤ、190 封止樹脂、273 他方側枠部、GND 接地端子、I 電流、R1,R4 感磁抵抗、R2,R3 固定抵抗、V 空隙、V+,V- 出力端子、Vcc 電源端子。

Claims (6)

  1.  測定対象の電流が流れるバスバーと、
     磁電変換素子を有する少なくとも1つの磁気センサを含む、磁気センサチップと、
     前記バスバーと間隔をあけて並んで配置され、前記磁気センサチップと電気的に接続された複数の信号端子と、
     前記バスバー上に設けられ、前記磁気センサチップを支持する絶縁シートとを備え、
     前記バスバーは、前記測定対象の電流が流れることにより前記少なくとも1つの磁気センサが検出する磁界を発生する被測定部、および、該被測定部を囲み、前記絶縁シートが固定された枠部を含み、
     前記枠部は、前記バスバーと前記複数の信号端子とが並ぶ方向から見て、前記複数の信号端子と対向する対向枠部を含み、
     前記枠部の前記対向枠部以外の部分に、前記測定対象の電流が流れることを阻害する間隙が設けられており、
     前記絶縁シートは、前記バスバーと前記絶縁シートとが並ぶ方向から見て、前記被測定部、および前記枠部の少なくとも一部を覆い、
     前記バスバーと前記複数の信号端子とが並ぶ方向における複数の信号端子側の前記絶縁シートの縁は、前記複数の信号端子側の前記対向枠部の縁上に、または、前記複数の信号端子側の前記対向枠部の縁より前記複数の信号端子から離れて、位置している、電流センサ。
  2.  前記絶縁シートは、前記バスバーと前記絶縁シートとが並ぶ方向から見て、前記枠部における前記被測定部の少なくとも一部を互いの間に挟むいずれかの位置を含む部分に固定されている、請求項1に記載の電流センサ。
  3.  前記枠部と前記被測定部とは互いに同電位である、請求項1または請求項2に記載の電流センサ。
  4.  前記間隙と前記複数の信号端子の各々との間は、前記枠部によって遮られている、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の電流センサ。
  5.  前記絶縁シートの縁は、前記バスバーと前記絶縁シートとが並ぶ方向から見て、前記磁気センサチップの縁から0.4mm以上外側に位置している、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の電流センサ。
  6.  前記少なくとも1つの磁気センサとして、第1磁気センサおよび第2磁気センサを備え、
     前記第1磁気センサおよび第2磁気センサの各々は、前記磁電変換素子として磁気抵抗素子を有しており、
     前記被測定部は、互いに隙間をあけて位置しつつ前記測定対象の電流が流れる方向が互いに逆方向である、1対の対向部を含み、
     前記第1磁気センサは、前記バスバーと前記絶縁シートとが並ぶ方向から見て、前記1対の対向部のうちの一方と重なる位置に配置されており、
     前記第2磁気センサは、前記バスバーと前記絶縁シートとが並ぶ方向から見て、前記1対の対向部のうちの他方と重なる位置に配置されている、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の電流センサ。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010112767A (ja) * 2008-11-04 2010-05-20 Tdk Corp 電流センサ
WO2015053174A1 (ja) * 2013-10-11 2015-04-16 株式会社村田製作所 電流センサ
JP2017116545A (ja) * 2015-12-23 2017-06-29 メレクシス テクノロジーズ エスエー 電流センサを作成する方法および電流センサ
JP2018116047A (ja) * 2016-12-07 2018-07-26 旭化成エレクトロニクス株式会社 電流センサ

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010112767A (ja) * 2008-11-04 2010-05-20 Tdk Corp 電流センサ
WO2015053174A1 (ja) * 2013-10-11 2015-04-16 株式会社村田製作所 電流センサ
JP2017116545A (ja) * 2015-12-23 2017-06-29 メレクシス テクノロジーズ エスエー 電流センサを作成する方法および電流センサ
JP2018116047A (ja) * 2016-12-07 2018-07-26 旭化成エレクトロニクス株式会社 電流センサ

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