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技術 電流センサ

出願人 日立金属株式会社
発明者 奥山健秋元克弥二口尚樹梅津潤冨田雄二朗
出願日 2016年6月28日 (4年7ヶ月経過) 出願番号 2016-127864
公開日 2018年1月11日 (3年1ヶ月経過) 公開番号 2018-004314
状態 特許登録済
技術分野 測定装置の細部とブリッジ、自動平衡装置
主要キーワード 導電性磁性材料 表皮厚 電気良導体 ケイ素鋼 両シール バスバ モータ間 GMRセンサ
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (4)

課題

周波数依存性の改善を図った電流センサを提供する。

解決手段

バスバ2と、バスバ2を流れる電流により発生する磁界の強度を検出する磁気検出素子3と、バスバ2をバスバ2の厚さ方向に挟み込むように配置されている第1及び第2シールド板4a,4bと、バスバ2と第1シールド板4aとの間に配置されている導電性非磁性材料からなる第1導電板8aと、バスバ2と第2シールド板4bとの間に配置されている導電性の非磁性材料からなる第2導電板8bと、を備え、磁気検出素子3は、バスバ2の厚さ方向の中心よりも第1導電板8a側に配置されており、第1導電板8aとバスバ2との距離が、第2導電板8bとバスバ2との距離よりも大きく、第1導電板8aは、厚さ方向において磁気検出素子3と重なる位置の第1導電板8aに形成され、第1導電板8aを厚さ方向に貫通するスリット部9を有する。

概要

背景

従来、電流センサとして、測定対象となる電流により発生する磁界の強度を検出する磁気検出素子を備えたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。磁気検出素子により磁界の強度を検出することで、その磁界の強度を基に、測定対象となる電流を演算により求めることが可能である。

概要

周波数依存性の改善をった電流センサを提供する。バスバ2と、バスバ2を流れる電流により発生する磁界の強度を検出する磁気検出素子3と、バスバ2をバスバ2の厚さ方向に挟み込むように配置されている第1及び第2シールド板4a,4bと、バスバ2と第1シールド板4aとの間に配置されている導電性非磁性材料からなる第1導電板8aと、バスバ2と第2シールド板4bとの間に配置されている導電性の非磁性材料からなる第2導電板8bと、を備え、磁気検出素子3は、バスバ2の厚さ方向の中心よりも第1導電板8a側に配置されており、第1導電板8aとバスバ2との距離が、第2導電板8bとバスバ2との距離よりも大きく、第1導電板8aは、厚さ方向において磁気検出素子3と重なる位置の第1導電板8aに形成され、第1導電板8aを厚さ方向に貫通するスリット部9を有する。

目的

本発明は、周波数依存性の改善を図った電流センサを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

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請求項1

測定対象となる電流が流れるバスバと、前記バスバを流れる電流により発生する磁界の強度を検出する磁気検出素子と、前記バスバを前記バスバの厚さ方向に挟み込むように配置されている第1及び第2シールド板と、前記バスバと前記第1シールド板との間に配置されている導電性非磁性材料からなる第1導電板と、前記バスバと前記第2シールド板との間に配置されている導電性の非磁性材料からなる第2導電板と、を備え、前記磁気検出素子は、前記バスバの厚さ方向の中心よりも前記第1導電板側に配置されており、前記第1導電板と前記バスバとの距離が、前記第2導電板と前記バスバとの距離よりも大きく、前記第1導電板は、前記厚さ方向において前記磁気検出素子と重なる位置の前記第1導電板に形成され、前記第1導電板を厚さ方向に貫通するスリット部を有する、電流センサ

請求項2

前記第1導電板及び前記第2導電板の厚さが、前記第1導電板及び前記第2導電板を構成する材料における、前記バスバを流れる電流の最大周波数での表皮厚さ以下である、請求項1に記載の電流センサ。

請求項3

前記第1及び第2シールド板は、導電性の磁性材料からなる、請求項1または2に記載の電流センサ。

請求項4

前記第1シールド板と前記バスバとの距離が、前記第2シールド板と前記バスバとの距離と等しい、請求項1乃至3の何れか1項に記載の電流センサ。

請求項5

前記バスバには、前記バスバを貫通する貫通孔が形成され前記貫通孔の両側に電流路が形成されており、前記磁気検出素子は、前記バスバの厚さ方向において前記貫通孔と重なる位置に配置されている、請求項1乃至4の何れか1項に記載の電流センサ。

請求項6

前記磁気検出素子が、GMRセンサである、請求項5に記載の電流センサ。

請求項7

複数の前記バスバと、複数の前記バスバに対応した複数の前記磁気検出素子と、を備え、複数の前記バスバは、同一平面上に整列して配置されており、前記第1及び第2シールド板は、複数の前記バスバを一括して挟み込むように配置されている、請求項1乃至6の何れか1項に記載の電流センサ。

請求項8

複数の前記バスバと前記第1シールド板との間に、複数の前記バスバで共通の前記第1導電板が配置され、複数の前記バスバと前記第2シールド板との間に、複数の前記バスバで共通の前記第2導電板が配置されている、請求項7に記載の電流センサ。

技術分野

0001

本発明は、電流センサに関する。

背景技術

0002

従来、電流センサとして、測定対象となる電流により発生する磁界の強度を検出する磁気検出素子を備えたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。磁気検出素子により磁界の強度を検出することで、その磁界の強度を基に、測定対象となる電流を演算により求めることが可能である。

先行技術

0003

特許第4612554号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、特許文献1に記載の電流センサでは、測定対象となる電流の周波数により、検知位置での磁束密度が変化してしまい、電流の検出精度が低下してしまうおそれがあるという課題があった。つまり、従来の電流センサでは、周波数依存性が大きいという課題があった。

0005

そこで、本発明は、周波数依存性の改善を図った電流センサを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0006

本発明は、上記課題を解決することを目的として、測定対象となる電流が流れるバスバと、前記バスバを流れる電流により発生する磁界の強度を検出する磁気検出素子と、前記バスバを前記バスバの厚さ方向に挟み込むように配置されている第1及び第2シールド板と、前記バスバと前記第1シールド板との間に配置されている導電性非磁性材料からなる第1導電板と、前記バスバと前記第2シールド板との間に配置されている導電性の非磁性材料からなる第2導電板と、を備え、前記磁気検出素子は、前記バスバの厚さ方向の中心よりも前記第1導電板側に配置されており、前記第1導電板と前記バスバとの距離が、前記第2導電板と前記バスバとの距離よりも大きく、前記第1導電板は、前記厚さ方向において前記磁気検出素子と重なる位置の前記第1導電板に形成され、前記第1導電板を厚さ方向に貫通するスリット部を有する、電流センサを提供する。

発明の効果

0007

本発明によれば、周波数依存性の改善を図った電流センサを提供できる。

図面の簡単な説明

0008

本発明の一実施の形態に係る電流センサを示す図であり、(a)は斜視図、(b)はそのA−A線断面図である。
図1の電流センサ及びその比較例の周波数依存性を説明するグラフ図である。
本発明の一変形例に係る電流センサを示す図であり、(a)は斜視図、(b)はそのB−B線断面図である。

実施例

0009

[実施の形態]
以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

0010

図1は、本実施の形態に係る電流センサを示す図であり、(a)は斜視図、(b)はそのA−A線断面図である。

0011

図1(a),(b)に示すように、電流センサ1は、測定対象となる電流が流れるバスバ2と、バスバ2を流れる電流により発生する磁界の強度を検出する磁気検出素子3と、バスバ2をバスバ2の厚さ方向に挟み込むように配置されている第1及び第2シールド板4a,4bと、を備えている。

0012

バスバ2は、銅やアルミニウム等の電気良導体からなる板状の導体であり、電流を流す電流路となるものである。バスバ2は、例えば電気自動車ハイブリッド車におけるモータインバータ間の電源ラインとして用いられるものである。バスバ2を流れる電流は、例えば、定常時で200A、異常時等の突入電流で最大800A程度であり、その周波数は、例えば最大100kHzである。本実施の形態では、バスバ2の長手方向に沿って電流が流れている。

0013

磁気検出素子3は、検出軸Dに沿った方向の磁界の強度(磁束密度)に応じた電圧出力信号を出力するように構成されている。本実施の形態では、磁気検出素子3として、高い感度を有するGMRセンサを用いた。

0014

シールド板4a,4bは、外部からの磁界が磁気検出素子3の検出結果に影響を及ぼさないように、外部からの磁界を遮蔽するためのものである。本実施の形態では、シールド板4a,4bは、ケイ素鋼パーマロイ等の導電性の磁性材料からなる。なお、シールド板4a,4bをフェライト等の非導電性の磁性材料で構成することも考えられるが、この場合、非導電性の磁性材料は導電性の磁性材料と比較して飽和磁束密度が低いために、大電流を測定する際に十分なシールド効果を発揮できないおそれがある。シールド板4a,4bとして導電性磁性材料を用いることで、飽和磁束密度を大きく保ち、大電流の測定の際にもシールド効果を十分に確保することが可能になる。図1(a),(b)では、バスバ2の図示下側に第1シールド板4aが配置されており、バスバ2の図示上側に第2シールド板4bが配置されている。

0015

両シールド板4a,4bは、バスバ2を厚さ方向から挟み込むようにバスバ2と離間して配置されている。また、両シールド板4a,4bは、その表面がバスバ2の表面に対して平行となるように(シールド板4a,4bの表面の法線方向がバスバ2の厚さ方向と一致するように)配置されている。なお、両シールド板4a,4bとバスバ2は厳密に平行でなくてもよく、多少の誤差許容される。具体的には、シールド板4a,4bの表面とバスバ2の表面とのなす角度が10°以下であるとよい。

0016

本実施の形態では、第1シールド板4aとバスバ2との距離(厚さ方向に沿った距離)が、第2シールド板4bとバスバ2との距離(厚さ方向に沿った距離)と等しい。つまり、本実施の形態では、両シールド板4a,4bは、バスバ2から等距離の位置に配置されており、バスバ2の厚さ方向における中心に対して対称に配置されている。なお、両シールド板4a,4bのバスバ2からの距離は厳密に等しくなくてもよく、多少の誤差は許容される。具体的には、両シールド板4a,4bのバスバ2からの距離の差が、よりバスバ2から離れて配置されているシールド板4a(または4b)のバスバ2からの距離の10%以下であるとよい。

0017

本実施の形態では、バスバ2には、貫通孔5が形成されている。貫通孔5は、バスバ2を貫通するように形成されており、貫通孔5の周囲はバスバ2で囲まれている。つまり、貫通孔5は、その一部がバスバ2の側方に開口する切欠き状に形成されるものではない。貫通孔5を形成することで、貫通孔5の両側に電流路6が形成されることになる。

0018

本実施の形態では、貫通孔5は、バスバ2の幅方向における中央部に形成されている。貫通孔5の両側に形成される電流路6は、同じ幅に形成されている。

0019

貫通孔5内では、両電流路6で発生した磁界が互いに打ち消し合う。つまり、貫通孔5を形成することで、貫通孔5内や貫通孔5の近傍における磁界の強度を小さくすることができる。

0020

本実施の形態では、磁気検出素子3は、バスバ2の厚さ方向において貫通孔5と重なる位置に配置されている。換言すれば、磁気検出素子3は、バスバ2の厚さ方向の一方から見た平面視において、貫通孔5と重なる位置に配置されている。なお、「磁気検出素子3はバスバ2の厚さ方向において貫通孔5と重なる位置に配置されている」とは、図1(b)における上方(または下方)から見た平面視において、磁気検出素子3の少なくとも一部が貫通孔5と重なる位置に配置されていることを意味しており、例えば磁気検出素子3の一部のみが平面視で貫通孔5と重なる位置に配置されている場合も含まれる。また、磁気検出素子3は、図1(b)の断面視において、その一部が貫通孔5内に配置されていてもよいし、磁気検出素子3の全体が貫通孔5の外部(貫通孔5の上下)に配置されていてもよい。なお、本実施の形態では、磁気検出素子3は、両シールド板4a,4bの間に、両シールド板4a,4bと離間して配置されている。

0021

バスバ2に貫通孔5を形成し、かつ、バスバ2の厚さ方向において貫通孔5と重なる位置に磁気検出素子3を配置することによって、バスバ2に大電流が流れる場合であっても、磁気検出素子3で検出される磁界を小さくすることが可能になる。

0022

磁気検出素子3は、基板7に搭載されている。基板7は、ガラスエポキシ等の樹脂から構成されている。磁気検出素子3は、基板7をバスバ2と第1シールド板4aとの間に挿し込むことで、平面視で貫通孔5と重なる位置に配置されている。

0023

磁気検出素子3は、バスバ2の厚さ方向における中心よりも第1シールド板4a側(後述する第1導電板8a側)に配置されている。なお、磁気検出素子3は、その一部がバスバ2の厚さ方向における中心と重なっていてもよい。つまり、「磁気検出素子3は、バスバ2の厚さ方向における中心よりも第1シールド板4a側(第1導電板8a側)に配置されている」とは、磁気検出素子3の厚さ方向における中心が、バスバ2の厚さ方向における中心よりも第1シールド板4a側に位置していることを意味している。

0024

磁気検出素子3として用いるGMRセンサは、その検出軸Dが搭載される基板7の表面に沿った方向となる。そこで、本実施の形態では、磁気検出素子3は、その検出軸Dがバスバ2の幅方向に沿うように配置されている。なお、検出軸Dがバスバ2の厚さ方向に沿うように磁気検出素子3を配置してもよいが、この場合、基板7の先端部を90度折り曲げ、その折り曲げた部分に磁気検出素子3を搭載する必要が生じ、電流センサ1の構造が複雑になる。

0025

図示していないが、両シールド板4a,4bの間には、モールド樹脂充填され、両シールド板4a,4bと磁気検出素子3とバスバ2と基板7とが、モールド樹脂により一体に構成されている。モールド樹脂は、磁気検出素子3、バスバ2、および両シールド板4a,4bの位置関係を一定に保ち振動等による検出誤差を抑制する役割と、シールド板4a,4b間に異物侵入することによる検出誤差を抑制する役割とを兼ねている。

0026

(第1導電板8a及び第2導電板8bの説明)
本実施の形態に係る電流センサ1では、バスバ2と第1シールド板4aとの間に配置されている導電性の非磁性材料からなる第1導電板8aと、バスバ2と第2シールド板4bとの間に配置されている導電性の非磁性材料からなる第2導電板と8bと、を備えている。

0027

導電板8a,8bは、導電性の非磁性材料からなる板状(箔状)の部材である。導電板8a,8bは、両シールド板4a,4b及びバスバ2と平行となるように配置されている。なお、導電板8a,8bとシールド板4a,4b及びバスバ2とは厳密に平行でなくてもよく、多少の誤差は許容される。具体的には、導電板8a,8bの表面とシールド板4a,4bの表面(あるいはバスバ2の表面)とのなす角度が10°以下であるとよい。

0028

導電板8a,8bを構成する導電性の非磁性材料としては、例えば、銅やアルミニウムを用いることができる。両導電板8a,8bとして非磁性のものを用いることで、両導電板8a,8bを設けることによる磁気的な影響を抑制でき、磁気的な設計(シールドの設計)を変更することなく両導電板8a,8bを設けることが可能になる。

0029

電流センサ1では、磁気検出素子3は、バスバ2の厚さ方向の中心よりも第1導電板8a側(図1(a),(b)における下側)に配置されており、第1導電板8aとバスバ2との距離(厚さ方向に沿った距離)aが、第2導電板8bとバスバ2との距離(厚さ方向に沿った距離)bよりも大きい。つまり、電流センサ1では、バスバ2の厚さ方向の中心に対して磁気検出素子3が配置されている側(図示下側)に配置されている第1導電板8aとバスバ2との距離aが、その反対側(図示上側)に配置されている第2導電板8bとバスバ2との距離bよりも大きくなっており、両導電板8a,8bがバスバ2の厚さ方向の中心に対して非対称に配置されている。

0030

本実施の形態では、バスバ2と両シールド板4a,4bとの距離が等しいため、第1導電板8aと第1シールド板4aとの距離(厚さ方向に沿った距離)は、第2導電板8bと第2シールド板4bとの距離(厚さ方向に沿った距離)よりも小さくなる。

0031

さらに、電流センサ1では、第1導電板8aは、厚さ方向において磁気検出素子3と重なる位置の第1導電板8aに形成され、第1導電板8aを厚さ方向に貫通するスリット部9を有している。つまり電流センサ1では、バスバ2と第1シールド板4aとの間に、スリット部9を有する第1導電板8aを設け、バスバ2と第2シールド板4bとの間に、スリット部9を有さない第2導電板8bを設けている。

0032

スリット部9は、バスバ2の厚さ方向の一方(図1(b)における上方または下方)から見た平面視において、磁気検出素子3と重なる位置に形成されている。なお、スリット部9の少なくとも一部が磁気検出素子3と重なる位置に形成されていればよく、スリット部9の一部のみが平面視で磁気検出素子3と重なる位置に配置されていてもよい。

0033

本実施の形態では、平面視でスリット部9を磁気検出素子3よりも大きく形成しており、スリット部9の幅cを磁気検出素子3よりも大きくしているが、スリット部9の大きさ(幅c)は、両導電板8a,8bとバスバ2との距離a,bに応じて調整可能であり、磁気検出素子3よりも小さくてもよい。

0034

スリット部9は、第1導電板8aを貫通するように形成されており、スリット部9の周囲は第1導電板8aで囲まれている。ここでは、平面視で一辺の長さがcである正方形状のスリット部9を形成したが、スリット部9の形状はこれに限定されず、例えば平面視で円形状に形成されてもよい。また、スリット部9は、その一部が第1導電板8aの側方に開口する切欠き状に形成されていてもよい。

0035

第1導電板8a及び第2導電板8bの厚さは、第1導電板8a及び第2導電板8bを構成する材料における、バスバ2を流れる電流の最大周波数での表皮厚さ以下とするとよい。これにより、第1導電板8a及び第2導電板8bに誘起される渦電流表皮効果を抑制し、周波数依存性を低減可能になる。本実施の形態では、バスバ2を流れる電流の周波数が最大100kHzであることを考慮し、厚さ0.1mmの銅からなる第1導電板8a及び第2導電板8bを用いた。

0036

両導電板8a,8bは、バスバ2、シールド板4a,4b、磁気検出素子3、及び基板7と共に、図示しない樹脂モールドに覆われており、この樹脂モールドによって所定の位置に保持されている。

0037

(電流センサ1における周波数依存性の説明)
次に、本実施の形態に係る電流センサ1における周波数依存性について図2を用いて説明する。なお、図2における縦軸ゲインは、磁気検出素子3で検出される磁界強度(磁束密度)を表すものであり、0.01kHzにおける磁界強度(磁束密度)を0dBとして表している。

0038

まず、図1(a),(b)において導電板8a,8bを省略した場合(比較例1)について検討する。図2示すように、導電板8a,8bを有さない比較例1では、バスバ2を流れる電流の周波数を徐々に大きくすると、まず表皮効果の影響によりゲインが低下し、その後導電性のシールド板4a,4bに生じる渦電流の影響によりゲインが上昇する。このように、シールド性能を確保するために導電性磁性材料からなるシールド板4a,4bを用いた場合、シールド板4a,4bに生じる渦電流の影響により、磁気検出素子3で検出される磁界強度の周波数依存性が大きくなる。

0039

次に、図1(a),(b)において、スリット部9を省略し(c=0とし)、第1導電板8aとバスバ2との距離aを、第2導電板8bとバスバ2との距離bよりも大きくした場合(比較例2)について検討する。図2に示すように、比較例2では、バスバ2の厚さ方向の中心を基準としたときに、上側の第2導電板8bで生じる渦電流の影響が下側の第2導電板8aよりも大きくなるため、高周波磁場分布が非対称となる。その結果、比較例2では、高周波でのゲインの増大が抑制されることになる。より詳細には、比較例2では、バスバ2を流れる電流の周波数を徐々に大きくすると、周波数0.1〜10kHz程度でゲインが高くなり、周波数10kHz以上の高周波でゲインが低下する。

0040

次に、図1(a),(b)において、両導電板8a,8bとバスバ2との距離a,bを等しくし、第1導電板8aにスリット部9を形成した場合(比較例3)について検討する。図2に示すように、比較例3では、バスバ2を流れる電流の周波数を徐々に大きくすると、上述の比較例2とは逆に、周波数0.1〜数kHz程度でゲインが低下し、それ以上の高周波でゲインが高くなることが分かった。このような周波数特性となる理由は不明であるが、スリット部9を形成した位置では渦電流が発生しなくなることが一因であると考えられる。

0041

本実施の形態に係る電流センサ1では、比較例2の構成(a>bとすること)と比較例3の構成(スリット部9を形成すること)の両方を兼ね備えることで、周波数依存性の改善を図ったものである。図2に示すように、a>bとしかつスリット部9を有する電流センサ1(本発明)では、バスバ2を流れる電流の周波数を変化させた場合であっても、ゲインの変化が非常に小さく、周波数依存性が改善されていることが分かる。

0042

電流センサ1では、周波数依存性は、両導電板8a,8bとバスバ2との距離a,bと、スリット部9の大きさ(幅c)とにより適宜調整可能である。導電板8a,8bとバスバ2との距離a,b、及びスリット部9の幅cは、周波数依存性を最も抑制できる値に調整される。

0043

(変形例)
本実施の形態では、電流の検出対象となるバスバ2が1本である場合を説明したが、電流の検出対象となるバスバ2が複数存在する場合にも、本発明は適用可能である。

0044

例えば、図3(a),(b)に示す電流センサ31のように、電流の検出対象となるバスバ2が3本である場合、各バスバ2を同一平面上に整列配置した状態とし、各バスバ2を一括して挟み込むように共通のシールド板4a,4bを設け、各バスバ2と第1シールド板4aとの間に共通の第1導電板8aを、各バスバ2と第2シールド板4bとの間に共通の第1導電板8bを設けるとよい。この際、平面視で各バスバ2の貫通孔5と重なる位置で、かつ、バスバ2の厚さ方向の中心よりも第1シールド板4a側(第1導電板8a側)にずれた位置に、各バスバ2に対応した磁気検出素子3をそれぞれ配置する。各バスバ2の貫通孔5を幅方向に一直線状に整列して配置することで、共通の基板7に各バスバ2に対応した複数(ここでは3つ)の磁気検出素子3を搭載することが可能であり、簡単な構成で複数のバスバ2に流れる電流を検出することが可能になる。各バスバ2に流れる電流は、例えば、インバータとモータ間伝送されるU相、V相、及びW相の三相交流であってもよい。

0045

電流センサ31では、各バスバ2に対応するスリット部9の幅cを等しくしているが、互いに異ならせてもよい。また、電流センサ31では、各バスバ2で共通の導電板8a,8bを設けたが、これに限らず、バスバ2毎に個別に導電板8a,8bを設けてもよい。ただし、バスバ2毎に個別に導電板8a,8bを設ける場合には、導電板8a,8bを設ける位置の精度が低下してしまうおそれもあるため、製造の容易さの観点から、各バスバ2で共通の導電板8a,8bを設けることがより望ましいといえる。なお、図3(a)では、平面視でシールド板4a,4bと導電板8a,8bの大きさを同じ大きさとしているが、シールド板4a,4bと導電板8a,8bの大きさは異なっていてもよく、例えば、導電板8a,8bがシールド板4a,4bよりも小さくてもよい。

0046

(実施の形態の作用及び効果)
以上説明したように、本実施の形態に係る電流センサ1では、バスバ2と第1シールド板4aとの間に配置されている導電性の非磁性材料からなる第1導電板8aと、バスバ2と第2シールド板4bとの間に配置されている導電性の非磁性材料からなる第2導電板8bと、を備え、磁気検出素子3は、バスバ2の厚さ方向の中心よりも第1導電板8a側に配置されており、第1導電板8aとバスバ2との距離aが、第2導電板8bとバスバ2との距離bよりも大きく、第1導電板8aは、厚さ方向において磁気検出素子3と重なる位置の第1導電板8aに形成され、第1導電板8aを厚さ方向に貫通するスリット部9を有している。

0047

これにより、導電性の磁性材料からなるシールド板4a,4bを用いた場合であっても、導電板8a,8bとバスバ2との距離a,b及びスリット部9の幅cを適宜調整することで、周波数依存性を抑制することが可能になる。つまり、本実施の形態によれば、シールド性能を損なうことなく、磁気検出素子3で検出される磁束密度の周波数依存性を改善した電流センサ1を実現できる。

0048

また、電流センサ1では、導電板8a,8bの厚さを、導電板8a,8bを構成する材料における、バスバ2を流れる電流の最大周波数での表皮厚さ以下としているため、導電板8a,8bに生じる渦電流の表皮効果を抑制することができ、周波数依存性をより改善した電流センサ1を実現できる。

0049

さらに、電流センサ1では、バスバ2には、バスバ2を貫通する貫通孔5が形成され貫通孔5の両側に電流路6が形成されており、磁気検出素子3は、バスバ2の厚さ方向において貫通孔5と重なる位置に配置されている。これにより、測定対象となる電流が、例えばモータとインバータ間で伝送される電流など大電流であっても、GMRセンサ等の感度の高い磁気検出素子3を用いることが可能となり、高精度に電流検出が可能となる。すなわち、本実施の形態によれば、高精度でかつ大電流の検出が可能な電流センサ1を実現できる。

0050

(実施の形態のまとめ)
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号等は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。

0051

[1]測定対象となる電流が流れるバスバ(2)と、前記バスバ(2)を流れる電流により発生する磁界の強度を検出する磁気検出素子(3)と、前記バスバ(2)を前記バスバ(2)の厚さ方向に挟み込むように配置されている第1及び第2シールド板(4a,4b)と、前記バスバ(2)と前記第1シールド板(4a)との間に配置されている導電性の非磁性材料からなる第1導電板(8a)と、前記バスバ(2)と前記第2シールド板(4b)との間に配置されている導電性の非磁性材料からなる第2導電板(8b)と、を備え、前記磁気検出素子(3)は、前記バスバ(2)の厚さ方向の中心よりも前記第1導電板(8a)側に配置されており、前記第1導電板(8a)と前記バスバ(2)との距離が、前記第2導電板(8b)と前記バスバ(2)との距離よりも大きく、前記第1導電板(8a)は、前記厚さ方向において前記磁気検出素子(3)と重なる位置の前記第1導電板(8a)に形成され、前記第1導電板(8a)を厚さ方向に貫通するスリット部(9)を有する、電流センサ(1)。

0052

[2]前記第1導電板(8a)及び前記第2導電板(8b)の厚さが、前記第1導電板(8a)及び前記第2導電板(8a)を構成する材料における、前記バスバ(2)を流れる電流の最大周波数での表皮厚さ以下である、[1]に記載の電流センサ(1)。

0053

[3]前記第1及び第2シールド板(4a,4b)は、導電性の磁性材料からなる、[1]または[2]に記載の電流センサ(1)。

0054

[4]前記第1シールド板(4a)と前記バスバ(2)との距離が、前記第2シールド板(4b)と前記バスバ(2)との距離と等しい、[1]乃至[3]の何れか1項に記載の電流センサ(1)。

0055

[5]前記バスバ(2)には、前記バスバ(2)を貫通する貫通孔(5)が形成され前記貫通孔(5)の両側に電流路(6)が形成されており、前記磁気検出素子(3)は、前記バスバ(2)の厚さ方向において前記貫通孔(5)と重なる位置に配置されている、[1]乃至[4]の何れか1項に記載の電流センサ(1)。

0056

[6]前記磁気検出素子(3)が、GMRセンサである、[5]に記載の電流センサ(1)。

0057

[7]複数の前記バスバ(2)と、複数の前記バスバ(2)に対応した複数の前記磁気検出素子(3)と、を備え、複数の前記バスバ(2)は、同一平面上に整列して配置されており、前記第1及び第2シールド板(4a,4b)は、複数の前記バスバ(2)を一括して挟み込むように配置されている、[1]乃至[6]の何れか1項に記載の電流センサ(31)。

0058

[8]複数の前記バスバ(2)と前記第1シールド板(4a)との間に、複数の前記バスバ(2)で共通の前記第1導電板(8a)が配置され、複数の前記バスバ(2)と前記第2シールド板(4b)との間に、複数の前記バスバ(2)で共通の前記第2導電板(8b)が配置されている、[7]に記載の電流センサ(31)。

0059

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

0060

本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。

0061

例えば、上記実施の形態では、磁気検出素子3としてGMRセンサを用いる場合を説明したが、これに限らず、磁気検出素子3として、AMR(Anisotropic Magneto Resistive)センサTMR(Tunneling Magneto Resistive)センサ、ホールIC等の他の素子を用いることも可能である。ただし、高精度な電流検出を実現するため、なるべく精度の高い磁気検出素子3を用いることが望ましいといえる。

0062

また、上記実施の形態では、磁気検出素子3を1つ用いる場合を説明したが、これに限らず、平面視で貫通孔5と重なる位置に複数(例えば2つ)の磁気検出素子3を配置し、複数の磁気検出素子3の出力を基に電流検出を行うようにしてもよい。

0063

さらに、上記実施の形態では、バスバ2の幅方向における中央部に貫通孔5を形成したが、貫通孔5はバスバ2の幅方向における中央からずれた位置に形成されていてもよい。つまり、貫通孔5の両側の電流路6の幅が互いに異なっていてもよい。

0064

1…電流センサ
2…バスバ
3…磁気検出素子
4a…第1シールド板
4b…第2シールド板
5…貫通孔
6…電流路
7…基板
8a…第1導電板
8b…第2導電板
9…スリット部

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