JP5659389B2 - 電流センサ - Google Patents

Description

本発明は、広い測定範囲にわたって高い精度を実現した電流センサに関する。

例えば、電気自動車のモータ駆動用の電流のような大電流は、金属板を通じて流される。金属板を通じて流される電流の大きさは、金属板の周囲に配置した磁気センサによって測定することが可能である。しかし、磁気センサは、外部磁場の影響も受けるため、外部磁場が強い状況では、電流センサの電流の検知精度が低くなるという問題が生じる。

上述のような問題を解消するために、磁気検出素子を用いた磁気センサの出力の絶対値が等しく、かつ磁気センサの出力の特性が逆になるような位置に２つの磁気センサを配置して、外部磁場の影響をキャンセルする技術が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

特開２００２−２４３７６６号公報 国際公開第０１／０２３８９９号パンフレット

しかしながら、特許文献１において提案される技術では、二つの磁気センサが実装される基板と、電流線との位置関係から、電流センサの十分な省スペース化が図れないという問題がある。また、特許文献２において提案される技術では、磁気センサに加わる磁界の向きを逆にするために金属板を打ち抜き加工して変形させるため、製造が容易でないという問題がある。さらに、特許文献２において提案される技術では、磁気センサを配置する部分において金属板の幅が狭くなるため、金属板の電気抵抗が大きくなってしまうという問題も生じる。本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、省スペース化された電流センサを提供することを目的の一とする。又は、金属板の打ち抜き加工が不要で、金属板の断面積を減らさなくても磁気センサを配置することのできる電流センサを提供することを目的の一とする。

本発明の第１の観点に係る電流センサは、表面と裏面とを有する基板と、前記基板に実装された第１の磁気センサと、前記基板に実装された第２の磁気センサと、被測定電流が通流する電流路と、を備え、前記基板は、第１の腕部と、第２の腕部と、前記第１の腕部と前記第２の腕部とを繋ぐ連結部とを有し、前記第１の磁気センサは、磁気抵抗効果素子を有しており、感度軸方向が前記基板の面に平行な方向になるように前記基板上の第１の腕部に実装され、前記第２の磁気センサは、磁気抵抗効果素子を有しており、感度軸方向が前記基板の面に平行な方向になるように前記基板上の第２の腕部に実装され、前記電流路は、前記第１の腕部の表側と、前記第１の腕部と前記第２の腕部の間と、前記第２の腕部の裏側とを通過するように配置され、前記第１の磁気センサは、前記基板の表面に実装され、前記第２の磁気センサは、前記基板の裏面に実装され、前記電流路は、一対の面を有し、当該一対の面の一方に第１の凹部が形成され、当該一対の面の他方に第２の凹部が形成され、前記第１の凹部には、前記第１の腕部が差し込まれて前記第１の磁気センサが収容され、前記第２の凹部には、前記第２の腕部が差し込まれて前記第２の磁気センサが収容されたことを特徴とする。
本発明の第２の観点に係る電流センサは、表面と裏面とを有する基板と、前記基板に実装された第１の磁気センサと、前記基板に実装された第２の磁気センサと、被測定電流が通流する電流路と、を備え、前記基板は、第１の腕部と、第２の腕部と、前記第１の腕部と前記第２の腕部とを繋ぐ連結部とを有し、前記第１の磁気センサは、磁気抵抗効果素子を有しており、感度軸方向が前記基板の面に平行な方向になるように前記基板上の第１の腕部に実装され、前記第２の磁気センサは、磁気抵抗効果素子を有しており、感度軸方向が前記基板の面に平行な方向になるように前記基板上の第２の腕部に実装され、前記電流路は、前記第１の腕部の表側と、前記第１の腕部と前記第２の腕部の間と、前記第２の腕部の裏側とを通過するように配置され、前記第１の磁気センサは、前記基板の表面に実装され、前記第２の磁気センサは、前記基板の裏面に実装され、前記電流路が、厚み方向に折り曲げた板状体で構成され、前記電流路の折り曲げ角度が、折り曲げない状態を１８０°とした場合の鈍角であることを特徴とする。

この構成によれば、感度軸が基板と平行な方向の磁気センサを用い、電流路は、第１の腕部の表側と、第１の腕部と第２の腕部の間と、第２の腕部の裏側とを通過するように配置されているため、電流路を大きく湾曲させる必要が無い。これにより、電流測定に必要な電流路の長さを短くして、電流センサの小型化、省スペース化を実現できる。すなわち、従来の電流センサでは、磁気センサの感磁面が基板の面に直交していたため、電流路を大きく湾曲させなくてはならなかったが、感度軸が基板と平行な方向の磁気センサを用い、第１の腕部の表側と、第１の腕部と第２の腕部の間と、第２の腕部の裏側とを通過するように電流路を配置することで、電流測定に必要な電流路の長さを短くできる。この構成に係る電流センサの厚みは、電流路の厚みと磁気センサの厚みと基板の厚みとを足し合わせた大きさになり、この構成に係る電流センサの幅は、電流路の幅と基板の連結部の幅とを足し合わせた大きさになる。このため、電流センサの厚み、幅、長さをバランス良く小さくできる。また、電流路の断面積がほとんど変わらないため、電流路の抵抗値の上昇を防止できる。

本発明の電流センサにおいて、前記第１の磁気センサと、前記第２の磁気センサとは、感度軸方向が同じになるように実装されても良い。この構成によれば、２つの磁気センサの差動出力により、地磁気などの外部磁場の影響を確実にキャンセルし、高精度な電流測定が可能になる。

本発明の電流センサにおいて、前記第１の磁気センサと、前記第２の磁気センサとは、感度軸方向が逆方向になるように実装されても良い。この構成によれば、２つの磁気センサの出力を合計することで、地磁気などの外部磁場の影響を確実にキャンセルし、高精度な電流測定を可能になる。

本発明の電流センサにおいて、前記第１の磁気センサは、前記基板の表面に実装され、前記第２の磁気センサは、前記基板の表面に実装されても良い。この構成によれば、磁気センサが片面実装となるため、一対の磁気センサの位置精度、角度精度を高めることが可能である。

本発明の電流センサにおいて、前記第１の磁気センサは、前記基板の表面に実装され、前記第２の磁気センサは、前記基板の裏面に実装されても良い。この構成によれば、電流路から第１の磁気センサまでの距離と、電流路から第２の磁気センサまでの距離を等しくすることが容易となるので測定精度を高めやすい。

本発明の電流センサにおいて、前記電流路が厚み方向に折り曲げた板状体で構成されていても良い。この構成によれば、厚み方向への折り曲げ加工によって電流路が加工されるため、電流路の加工が容易となる。例えば、折り曲げる角度が直角であれば、省スペース化を図ることができる。また、例えば、折り曲げる角度が鈍角であれば、加工がより容易となる。

本発明の電流センサにおいて、前記電流路が、一対の面を有し、両面に凹部がそれぞれ形成されており、前記凹部に前記磁気センサがそれぞれ収容されていても良い。この構成によれば、磁気センサが凹部に収容されるため、十分に省スペース化を図ることができる。

本発明の電流センサにおいて、前記基板はフレキシブル基板であっても良い。この構成によれば、フレキシブル基板が変形するため、電流路の加工精度が低くても、電流路と磁気センサとの距離を設計値通りにすることができて、測定精度の悪化を防止できる。

本発明の電流センサにおいて、前記磁気センサは磁気抵抗効果素子を有することがある。この構成によれば、感度軸方向を基板の面に平行にすることが容易となる。

本発明によれば、省スペース化された電流センサを提供することができる。又は、金属板の打ち抜き加工が不要で、金属板の断面積を減らさなくても磁気センサを配置することのできる電流センサを提供することができる。

実施の形態１に係る電流センサの例を示す図である。 実施の形態１に係る電流センサの変形例を示す図である。 実施の形態１に係る電流センサのブロック図の例である。 実施の形態２に係る電流センサの例を示す図である。 実施の形態２に係る電流センサの変形例を示す図である。 実施の形態３に係る電流センサの例を示す図である。

（実施の形態１）
図１は、本発明の一例である、実施の形態１に係る電流センサを示す模式図である。図１（Ａ）は電流センサの側面図であり、図１（Ｂ）は電流センサの平面図であり、図１（Ｃ）は電流センサの斜視図である。また、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）において、実線の矢印は電流の向きを示し、図１（Ｂ）において、破線の矢印は磁気センサの感度軸方向を示す。

図１に示される電流センサは、平面視略Ｕ字型に加工された基板１０と、基板１０の表面（一方の面）に実装された第１の磁気センサ１１Ａと、基板１０の裏面（他方の面）に実装された第２の磁気センサ１１Ｂと、基板の形状に合わせてくぼみ（凹部ともいう）が設けられた電流路（電流線）１２と、を有する。基板１０は、同一方向に延在する第１の腕部（延在部）１３Ａ及び第２の腕部（延在部）１３Ｂと、これら第１の腕部１３Ａ及び第２の腕部１３Ｂを連結する連結部１３Ｃとから構成されている。第１の腕部１３Ａの表面側には第１の磁気センサ１１Ａが実装され、第２の腕部１３Ｂの裏面側には第２の磁気センサ１１Ｂが実装されている。電流路１２は、電流の通流方向に延在形成され、電流路１２の延在方向に直交する方向に、電流路１２のくぼみ部分に第１の腕部１３Ａ及び第２の腕部１３Ｂを差し込むようにして、基板１０と電流路１２とが装着される。これにより、基板１０と電流路１２との実装を容易に行うことができる。ここで、第１の磁気センサ１１Ａと、第２の磁気センサ１１Ｂとは、その感度軸方向が基板１０の磁気センサが実装される面に平行な方向になるように基板１０に実装されている。また、基板１０と電流路１２とは、基板１０の第１の腕部１３Ａ及び第２の腕部１３Ｂ（第１の磁気センサ１１Ａ又は第２の磁気センサ１１Ｂが実装された領域）が電流路１２のくぼみに差し込まれるような態様で組み合わせられている。そして、第１の磁気センサ１１Ａが実装される領域において、電流路１２は基板１０の裏面側に存在し、第２の磁気センサ１１Ｂが実装される領域において、電流路１２は基板１０の表面側に存在し、その他の領域において、電流路１２は基板に沿う態様で存在している。また、電流路１２は、第１の腕部１３Ａと第２の腕部１３Ｂとの間を通る態様で存在している。なお、ここでは、第１の磁気センサ１１Ａが実装される面を基板の表面とし、その反対側の面を裏面とする。

このような構成により、被測定電流は、第１の磁気センサ１１Ａが実装される領域において、基板１０の裏面側に導かれ、基板１０の裏面に沿う方向に流れる。また、被測定電流は、第２の磁気センサ１１Ｂが実装される領域において、基板１０の表面側に導かれ、基板１０の表面に沿う方向に流れる。言い換えれば、本実施の形態の電流センサでは、被測定電流が、基板１０の面に沿う方向に通流し、第１の磁気センサ１１Ａの一方の面側を通流すると共に、第２の磁気センサ１１Ｂの他方の面側を通流するように配設されている。

電流路１２、基板１０、第１の磁気センサ１１Ａ及び第２の磁気センサ１１Ｂの配置を図１のようにすることで、省スペース化を達成することができる。例えば、感度軸方向が基板の面に平行な方向になるように一対の磁気センサを配置し、被測定電流が、基板の面に垂直な方向に通流する構成を採用した電流センサでは、直線状の電流路に対して対称な位置に二つの磁気センサを配置するスペースを必要としていたが、本実施の形態の構成では、被測定電流が、基板１０の面に沿う方向に通流するように電流路１２が配設されているため、従来の構成で必要とされていたスペースが不要になり、二つの磁気センサを用いる電流センサの省スペース化を図ることができる。また、磁気センサの感磁面が基板の面に直交する構成の電流センサでは、電流路を大きく湾曲させなくてはならなかったが、本実施の形態の構成では、感度軸が基板と平行な方向の磁気センサを用い、第１の腕部の表側と、第１の腕部と第２の腕部の間と、第２の腕部の裏側とを通過するように電流路を配置することで、電流測定に必要な電流路の長さが短くなり、電流センサの小型化、省スペース化を図ることができる。

また、複数の基板のそれぞれに磁気センサを配置する場合には、磁気センサ同士の位置精度や角度精度が、複数の基板の実装精度に依存することになるが、上述のように、基板１０に二つの磁気センサを実装する場合には、磁気センサどうしの位置精度や角度精度が、磁気センサの実装精度のみによって決まることになる。このため、複数の基板を用いる場合と比較して、磁気センサの位置精度、角度精度などを向上させることができる。さらに、複数の基板を用いる場合と比較して、部品コストや実装コストを低減することもできる。なお、磁気センサの位置精度、角度精度などを向上するという観点からは、基板１０と電流路１２とは、例えば、基板１０の連結部１３Ｃ（第１の腕部１３Ａ及び第２の腕部１３Ｂを連結する部分）などにおいて固定されていることが望ましい。

実施の形態１に係る電流センサにおいては、第１の磁気センサ１１Ａと第２の磁気センサ１１Ｂは、感度軸方向がそれぞれ同じになるように実装されている。このため、電流によって生じる磁束による第１の磁気センサ１１Ａの出力と第２の磁気センサ１１Ｂの出力の絶対値は等しくなり、かつ第１の磁気センサ１１Ａの出力と第２の磁気センサ１１Ｂの出力の極性は逆になる。

これにより、外部磁場の影響をキャンセルし、電流の検知精度を高めることができる。ここで、外部磁場の影響のキャンセルは、次の原理によって実現する。電流路１２に導かれる電流によって電流路１２の周辺に磁束φが生じた場合の、磁束φのみに起因して生じる第１の磁気センサ１１Ａの出力をＯ１とする。第１の磁気センサ１１Ａと第２の磁気センサ１１Ｂは、感度軸方向がそれぞれ同じになるように実装されているため、その出力の絶対値が等しく、かつその出力の極性は逆となる。よって、磁束φのみに起因して生じる第２の磁気センサ１１Ｂの出力は−Ｏ１である。一方で、一様な外部磁場による第１の磁気センサ１１Ａの出力（ノイズ）をＮ１とすると、第２の磁気センサ１１Ｂの出力も同様にＮ１である。よって、ノイズ成分を含めた第１の磁気センサ１１Ａの出力はＯ１＋Ｎ１となり、ノイズ成分を含めた第２の磁気センサ１１Ｂの出力は−Ｏ１＋Ｎ１となる。二つの磁気センサの出力の差は、（Ｏ１＋Ｎ１）−（−Ｏ１＋Ｎ１）＝２・Ｏ１であるから、二つの磁気センサの出力の差動値をとることで外部磁場によるノイズ成分が除去されることになる。

なお、上述のように、図１に示す電流センサにおいて、第１の磁気センサ１１Ａと第２の磁気センサ１１Ｂは、感度軸方向がそれぞれ同じになるように実装されているが、第１の磁気センサ１１Ａと第２の磁気センサ１１Ｂの実装の仕方をこれに限定する必要はない。

例えば、第１の磁気センサ１１Ａ及び第２の磁気センサ１１Ｂの感度軸方向が、逆になるように実装してもよい。この場合、電流によって生じる磁束による第１の磁気センサ１１Ａの出力と第２の磁気センサ１１Ｂの出力の絶対値は等しくなり、かつ第１の磁気センサ１１Ａの出力と第２の磁気センサ１１Ｂの出力の極性も等しくなる。

この場合において、電流路１２に導かれる電流によって電流路１２の周辺に磁束φが生じた場合の、磁束φのみに起因して生じる第１の磁気センサ１１Ａの出力をＯ１とする。第１の磁気センサ１１Ａと第２の磁気センサ１１Ｂは、感度軸方向がそれぞれ逆方向になるように実装されているため、その出力の絶対値が等しく、かつその出力の極性が同じになる。よって、磁束φのみに起因して生じる第２の磁気センサ１１Ｂの出力はＯ１である。一方で、一様な外部磁場による第１の磁気センサ１１Ａの出力（ノイズ）をＮ１とすると、第２の磁気センサ１１Ｂの出力は、絶対値が等しく極性が逆となるため、−Ｎ１となる。よって、ノイズ成分を含めた第１の磁気センサ１１Ａの出力はＯ１＋Ｎ１となり、ノイズ成分を含めた第２の磁気センサ１１Ｂの出力はＯ１−Ｎ１となる。二つの磁気センサの出力の合計は、（Ｏ１＋Ｎ１）＋（Ｏ１−Ｎ１）＝２・Ｏ１であるから、二つの磁気センサの出力の合計値をとることで外部磁場によるノイズ成分が除去されることになる。

なお、図１に示す電流センサでは、基板１０の一方の面（表面）に第１の磁気センサ１１Ａが実装され、基板１０の他方の面（裏面）に第２の磁気センサ１１Ｂが実装されているが、電流路と磁気センサとの距離が等しい態様であれば、例えば、図２に示すように、第１の磁気センサ１１Ａ及び第２の磁気センサ１１Ｂを基板１０の同じ面（表面又は裏面のいずれか）に実装しても良い。この場合、磁気センサが片面実装となるため、第１の磁気センサ１１Ａと第２の磁気センサ１１Ｂとの位置精度、角度精度を高めることが可能である。

図２に示す電流センサにおいて、第１の磁気センサ１１Ａと第２の磁気センサ１１Ｂは、感度軸方向が逆になるように実装されているが、第１の磁気センサ１１Ａと第２の磁気センサ１１Ｂの実装の仕方をこれに限定する必要はない。例えば、第１の磁気センサ１１Ａ及び第２の磁気センサ１１Ｂの感度軸方向が、同じなるように実装してもよい。

図１に示す電流センサにおいて、基板１０については特に限定されない。例えば、基板１０として、ガラス布基材エポキシ樹脂積層板や、紙フェノール基板等の様々な基板を使用可能である。特に、フレキシブル基板を用いる場合には、電流路１２の形状に合わせて基板１０を変形できるので、電流路１２の加工精度を高める必要がなく、安価に高精度の電流センサを実現することができる。

図３は、実施の形態１に係る電流センサのブロック図の例である。第１の磁気センサ１１Ａ、第２の磁気センサ１１Ｂは、磁気平衡式センサであり、被測定電流によって発生する磁界を打ち消す方向の磁界を発生可能に配置されたフィードバックコイル２１１と、磁気検出素子である２つの磁気抵抗効果素子及び２つの固定抵抗素子からなるブリッジ回路２１２とから構成されている。制御部２１０は、第１の磁気センサ１１Ａのブリッジ回路２１２の差動出力を増幅し、フィードバックコイル２１１のフィードバック電流を制御する差動・電流アンプ２２１と、第１の磁気センサ１１Ａのフィードバック電流を電圧に変換するＩ／Ｖアンプ２２２とを含む。また、制御部２１０は、第２の磁気センサ１１Ｂのブリッジ回路２１２の差動出力を増幅し、フィードバックコイル２１１のフィードバック電流を制御する差動・電流アンプ２２３と、第２の磁気センサ１１Ｂのフィードバック電流を電圧に変換するＩ／Ｖアンプ２２４とを含む。差動部２３は、Ｉ／Ｖアンプ２２２、２２４の差動出力を増幅する差動アンプ２３１を含む。

フィードバックコイル２１１は、ブリッジ回路２１２の磁気抵抗効果素子の近傍に配置されており、被測定電流により発生する誘導磁界を相殺するキャンセル磁界を発生する。ブリッジ回路２１２の磁気抵抗効果素子としては、ＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子やＴＭＲ（Ｔｕｎｎｅｌ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子などを挙げることができる。磁気抵抗効果素子は、被測定電流からの誘導磁界の印加により抵抗値が変化する。２つの磁気抵抗効果素子と２つの固定抵抗素子によりブリッジ回路２１２を構成することにより、高感度の電流センサを実現することができる。また、磁気抵抗効果素子を用いることにより、電流センサを設置する基板面と平行な方向に感度軸を配置し易く、平面コイルを使用することが可能となる。

ブリッジ回路２１２は、被測定電流により生じた誘導磁界に応じた電圧差を生じる２つの出力を備える。ブリッジ回路２１２の２つの出力は差動・電流アンプ２２１、２２３で増幅され、増幅された出力がフィードバックコイル２１１に電流（フィードバック電流）として与えられる。このフィードバック電流は、誘導磁界に応じた電圧差に対応する。このとき、フィードバックコイル２１１には、誘導磁界を相殺するキャンセル磁界が発生する。そして、誘導磁界とキャンセル磁界とが相殺される平衡状態となったときのフィードバックコイル２１１に流れる電流がＩ／Ｖアンプ２２２、２２４で電圧に変換され、この電圧がセンサ出力となる。

なお、差動・電流アンプ２２１においては、電源電圧を、Ｉ／Ｖ変換の基準電圧＋（フィードバックコイル抵抗の定格内最大値×フルスケール時フィードバックコイル電流）に近い値に設定することで、フィードバック電流が制限され、磁気抵抗効果素子やフィードバックコイルを保護する効果が得られる。また、ここではブリッジ回路２１２の二つの出力の差動を増幅してフィードバック電流に用いたが、ブリッジ回路からは中点電位のみを出力とし、所定の基準電位との電位差をもとにフィードバック電流としてもよい。

差動アンプ２３１は、Ｉ／Ｖアンプ２２２、Ｉ／Ｖアンプ２２４の出力信号の差動値をセンサ出力として処理する。このような処理を行うことにより、第１の磁気センサ１１Ａ、第２の磁気センサ１１Ｂの出力信号における地磁気などの外部磁場の影響はキャンセルされ、高精度に電流を測定できる。

なお、図３のブロック図に係る電流センサは一例にすぎず、他の構成の電流センサを採用することは当然に可能である。例えば、第１の電流センサ１１Ａと第２の電流センサ１１Ｂの感度軸方向が逆方向である場合、差動アンプ２３１の代わりに、出力値を合算するアンプを設ければよい。

上述のように、本実施の形態における電流センサは、被測定電流が、基板の面に沿う方向に通流しており、これによって、一方の磁気センサの一方の面側を通流すると共に、他方の磁気センサの他方の面側を通流するように電流路を配設することが可能になっている。このため、電流センサの十分な省スペース化を図ることができる。

（実施の形態２）
本実施の形態においては、本発明の別の一例として、電流路が、凹部を有するように折り曲げられた板状体で構成されている電流センサについて説明する。

図４は、実施の形態２に係る電流センサの一例を示す模式図である。図４（Ａ）は電流センサの側面図であり、図４（Ｂ）は電流センサの平面図であり、図４（Ｃ）は電流センサの斜視図である。また、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）において、実線の矢印は電流の向きを示し、図４（Ｂ）において、破線の矢印は磁気センサの感度軸方向を示す。

図４に示される電流センサは、略Ｕ字型に加工された基板１０と、基板１０の表面に実装された第１の磁気センサ１１Ａと、基板１０の裏面に実装された第２の磁気センサ１１Ｂと、基板１０の磁気センサ非実装面側を通過するように折り曲げられた電流路１２と、を有する。ここで、第１の磁気センサ１１Ａと、第２の磁気センサ１１Ｂとは、その感度軸方向が基板１０の磁気センサが実装される面に平行な方向になるように基板１０に実装されている。また、基板１０と電流路１２とは、基板１０が電流路１２の折り曲げによって形成された空間に差し込まれるような態様で組み合わせられている。そして、第１の磁気センサ１１Ａが実装される領域において、電流路１２は基板１０の裏面側に存在し、第２の磁気センサ１１Ｂが実装される領域において、電流路１２は基板１０の表面側に存在し、その他の領域において、電流路１２は基板に沿う態様で存在している。

このような構成により、被測定電流は、第１の磁気センサ１１Ａが実装される領域において、基板１０の裏面側に導かれ、基板１０の裏面に沿う方向に流れる。また、被測定電流は、第２の磁気センサ１１Ｂが実装される領域において、基板１０の表面側に導かれ、基板１０の表面に沿う方向に流れる。言い換えれば、本実施の形態の電流センサも、被測定電流が、基板１０の面に沿う方向に通流し、第１の磁気センサ１１Ａの一方の面側を通流すると共に、第２の磁気センサ１１Ｂの他方の面側を通流するように配設されている。

上述のように、図４に示す電流センサは、電流路が、凹部を有するように折り曲げられた板状体で構成されている点が特徴的である。このような構成を採用することにより、電流路１２の加工が容易となるため、製造が容易となる。ここで、電流路１２の形状は図４に示すものに限定する必要はない。電流路１２の配置や形状などは、磁気センサの機能や形状などに合わせて適宜変更することができる。

図４に示す電流センサにおいても、第１の磁気センサ１１Ａと第２の磁気センサ１１Ｂの感度軸方向がそれぞれ同じになるように実装することができる点は、実施の形態１などに示す電流センサと同様である。

また、図４に示す電流センサにおいても、例えば、図５に示すように、第１の磁気センサ１１Ａ及び第２の磁気センサ１１Ｂを基板１０の同じ面（つまり表面）に実装しても良い。この場合、片面実装となるため、第１の磁気センサ１１Ａと第２の磁気センサ１１Ｂとの位置精度、角度精度を高めることが可能である。

また、図４に示す電流センサにおいても、基板１０は、第１の腕部１３Ａと第２の腕部１３Ｂとを備え、第１の腕部１３Ａの表面と、第２の腕部１３Ｂの裏面には、それぞれ磁気センサが実装され、第１の腕部１３Ａと第２の腕部１３Ｂとが凹部に挿入されているが、基板１０などの構成態様をこれに限定する必要はない。この点についても、実施の形態１などに示す電流センサと同様である。

また、同様に、基板１０として、ガラス布基材エポキシ樹脂積層板や、紙フェノール基板等の様々な基板を使用可能である。例えば、フレキシブル基板を用いる場合には、電流路１２の形状に合わせて基板１０を変形できるので、電流路１２の加工精度を高める必要がなく、安価に高精度の電流センサを実現することができる。

図４に示す電流センサの電気的な接続関係は、実施の形態１に係る電流センサと同様である。つまり、実施の形態１において示したブロック図などの例に従って電気的接続関係を構成することができる。もちろん、他の構成を採用してもよいことは言うまでもない。

上述のように、本実施の形態における電流センサは、被測定電流が、基板の面に沿う方向に通流しており、これによって、一方の磁気センサの一方の面側を通流すると共に、他方の磁気センサの他方の面側を通流するように電流路を配設することが可能になっている。また、電流路が、凹部を有するように折り曲げられた板状体で構成されている。このため、電流センサのさらなる省スペース化を図ることができる。

（実施の形態３）
本実施の形態においては、本発明の別の一例として、電流路が、凹部を有するように折り曲げられた板状体で構成されている電流センサについて説明する。

図６は、実施の形態３に係る電流センサの一例を示す模式図である。図６（Ａ）は電流センサの側面図であり、図６（Ｂ）は電流センサの平面図である。また、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）において、実線の矢印は電流の向きを示し、図６（Ｂ）において、破線の矢印は磁気センサの感度軸方向を示す。

図６に示される電流センサは、平板形状の基板１０と、基板１０の表面に実装された第１の磁気センサ１１Ａ及び第２の磁気センサ１１Ｂと、基板１０の表面に設けられた導体板１２Ａ及び導体板１２Ｂと、基板１０に設けられた開口を通じて導体板１２Ａと電気的に接続された導体板１２Ｃと、基板１０に設けられた開口を通じて導体板１２Ｂと電気的に接続された導体板１２Ｄと、を有する。ここで、導体板１２Ｃと導体板１２Ｄとは、基板１０に設けられた開口を通じて電気的に接続されており、導体板１２Ａ及び導体板１２Ｂとあわせて電流路を構成している。また、導体板１２Ｃと基板１０とは、導体板１２Ｃが基板１０の裏面側から基板１０に差し込まれるような態様で組み合わせられており、導体板１２Ｄと基板１０とは、導体板１２Ｄが基板１０表面側から基板１０に差し込まれるような態様で組み合わせられている。

図６に示される電流センサにおいて、第１の磁気センサ１１Ａと第２の磁気センサ１１Ｂとは、その感度軸方向が基板１０の磁気センサが実装される面に平行な方向になるように基板１０に実装されている。また、第１の磁気センサ１１Ａが実装される領域において、導体板１２Ｃは基板１０の裏面側に存在し、第２の磁気センサ１１Ｂが実装される領域において、導体板１２Ｄは基板１０の表面側に存在している。

このような構成により、被測定電流は、第１の磁気センサ１１Ａが実装される領域において、基板１０の裏面側に導かれ、基板１０の裏面に沿う方向に流れる。また、被測定電流は、第２の磁気センサ１１Ｂが実装される領域において、基板１０の表面側に導かれ、基板１０の表面に沿う方向に流れる。言い換えれば、本実施の形態の電流センサも、被測定電流が、基板１０の面に沿う方向に通流し、第１の磁気センサ１１Ａの一方の面側を通流すると共に、第２の磁気センサ１１Ｂの他方の面側を通流するように配設されている。

上述のように、図６に示す電流センサは、電流路が、凹部を有するように折り曲げられた板状体で構成されている点において、図４に示す電流センサと共通している。このような構成を採用することにより、電流センサのさらなる省スペース化を図ることができる。ここで、図４に示す電流センサと図６に示す電流センサの相違は、電流路が一体に構成されているか否かである。つまり、図４に示す電流センサは、電流路が一体に構成されているのに対して、図６に示す電流センサでは、電流路が、基板１０上に設けられた導体板１２Ａ及び導体板１２Ｂと、折り曲げられた板状の導体板１２Ｃ及び導体板１２Ｄとの複合体になっている。このような構成を採用する場合、基板１０を大きく加工する必要がないため、製造コスト増を抑えつつ、基板への電流路の実装（又は、電流路への基板の実装）を容易にすることができる。

図６に示す電流センサにおいても、第１の磁気センサ１１Ａと第２の磁気センサ１１Ｂの感度軸方向がそれぞれ同じになるように実装することができる点は、実施の形態１などに示す電流センサと同様である。

また、同様に、基板１０として、ガラス布基材エポキシ樹脂積層板や、紙フェノール基板等の様々な基板を使用可能である。例えば、フレキシブル基板を用いる場合には、電流路１２の形状に合わせて基板１０を変形できるので、電流路１２の加工精度を高める必要がなく、安価に高精度の電流センサを実現することができる。

図６に示す電流センサの電気的な接続関係は、実施の形態１に係る電流センサと同様である。つまり、実施の形態１において示したブロック図などの例に従って電気的接続関係を構成することができる。もちろん、他の構成を採用してもよいことは言うまでもない。

上述のように、本実施の形態における電流センサは、被測定電流が、基板の面に沿う方向に通流しており、これによって、一方の磁気センサの一方の面側を通流すると共に、他方の磁気センサの他方の面側を通流するように電流路を配設することが可能になっている。また、電流路が、凹部を有するように折り曲げられた板状体で構成されている。このため、電流センサのさらなる省スペース化を図ることができる。

本発明は上記実施の形態１乃至３に限定されず、種々変更して実施することができる。例えば、上記実施の形態１乃至３における各素子の接続関係、大きさなどは適宜変更して実施することが可能である。また、上記実施の形態においては、磁気平衡式電流センサに磁気抵抗効果素子を用いた場合について説明しているが、電流センサや磁気検出素子の種類はこれに限られない。例えば、磁気平衡式電流センサにホール素子やその他の磁気検出素子を用いて構成してもよい。その他、本発明は、本発明の範囲を逸脱しないで適宜変更して実施することができる。

本発明の電流センサは、例えば、電気自動車やハイブリッドカーのモータ駆動用の電流の大きさを検知するために用いることが可能である。

本出願は、２０１０年１０月１５日出願の特願２０１０−２３２９３４に基づく。この内容は、全てここに含めておく。

Claims (6)

1. 表面と裏面とを有する基板と、
   前記基板に実装された第１の磁気センサと、
   前記基板に実装された第２の磁気センサと、
   被測定電流が通流する電流路と、を備え、
   前記基板は、第１の腕部と、第２の腕部と、前記第１の腕部と前記第２の腕部とを繋ぐ連結部とを有し、
   前記第１の磁気センサは、磁気抵抗効果素子を有しており、感度軸方向が前記基板の面に平行な方向になるように前記基板上の第１の腕部に実装され、
   前記第２の磁気センサは、磁気抵抗効果素子を有しており、感度軸方向が前記基板の面に平行な方向になるように前記基板上の第２の腕部に実装され、
   前記電流路は、前記第１の腕部の表側と、前記第１の腕部と前記第２の腕部の間と、前記第２の腕部の裏側とを通過するように配置され、
   前記第１の磁気センサは、前記基板の表面に実装され、
   前記第２の磁気センサは、前記基板の裏面に実装され、
   前記電流路は、一対の面を有し、当該一対の面の一方に第１の凹部が形成され、当該一対の面の他方に第２の凹部が形成され、
   前記第１の凹部には、前記第１の腕部が差し込まれて前記第１の磁気センサが収容され、
   前記第２の凹部には、前記第２の腕部が差し込まれて前記第２の磁気センサが収容された
   ことを特徴とする電流センサ。
2. 表面と裏面とを有する基板と、
   前記基板に実装された第１の磁気センサと、
   前記基板に実装された第２の磁気センサと、
   被測定電流が通流する電流路と、を備え、
   前記基板は、第１の腕部と、第２の腕部と、前記第１の腕部と前記第２の腕部とを繋ぐ連結部とを有し、
   前記第１の磁気センサは、磁気抵抗効果素子を有しており、感度軸方向が前記基板の面に平行な方向になるように前記基板上の第１の腕部に実装され、
   前記第２の磁気センサは、磁気抵抗効果素子を有しており、感度軸方向が前記基板の面に平行な方向になるように前記基板上の第２の腕部に実装され、
   前記電流路は、前記第１の腕部の表側と、前記第１の腕部と前記第２の腕部の間と、前記第２の腕部の裏側とを通過するように配置され、
   前記第１の磁気センサは、前記基板の表面に実装され、
   前記第２の磁気センサは、前記基板の裏面に実装され、
   前記電流路が、厚み方向に折り曲げた板状体で構成され、
   前記電流路の折り曲げ角度が、折り曲げない状態を１８０°とした場合の鈍角である
   ことを特徴とする電流センサ。
3. 前記第１の磁気センサと、前記第２の磁気センサとは、感度軸方向が同じになるように実装された
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電流センサ。
4. 前記第１の磁気センサと、前記第２の磁気センサとは、感度軸方向が逆方向になるように実装された
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電流センサ。
5. 前記第１の腕部の裏面と前記電流路とが接触し、
   前記第２の腕部の表面と前記電流路とが接触している
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の電流センサ。
6. 前記基板はフレキシブル基板である
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の電流センサ。
   

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