電流センサ、及び、電流センサアレイ
【課題】電気的特性の良い電流センサ技術を提供する。
【解決手段】被測定電流を流す導電体５を囲うように環状に配置される複数の磁性体１０と、複数の磁性体１０間のギャップ５０，７０，７１の一つに、検出方向をギャップの間隔方向に沿うように配置されて、被測定電流により形成される磁界の強さを検出する検出素子１３とを備えた電流センサであって、検出素子１３を挟む位置の一対の第１磁性体１２は、非磁性体で構成されたホルダ４０によって保持され、ホルダ４０は、検出素子１３を取り付けた回路基板４１に固定してある。
【解決手段】被測定電流を流す導電体５を囲うように環状に配置される複数の磁性体１０と、複数の磁性体１０間のギャップ５０，７０，７１の一つに、検出方向をギャップの間隔方向に沿うように配置されて、被測定電流により形成される磁界の強さを検出する検出素子１３とを備えた電流センサであって、検出素子１３を挟む位置の一対の第１磁性体１２は、非磁性体で構成されたホルダ４０によって保持され、ホルダ４０は、検出素子１３を取り付けた回路基板４１に固定してある。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定電流を流す導電体を囲うように環状に配置される複数の磁性体と、前記複数の磁性体間のギャップの一つに、検出方向を前記ギャップの間隔方向に沿うように配置されて、被測定電流により形成される磁界の強さを検出する検出素子とを備えた電流センサ、及び、電流センサアレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
導電体を介して電源と接続してある電気機器を駆動する場合、前記電源から導電体を通して電気機器に電気を流すわけであるが、その電流（電流値）を測定することは、電気機器を適切に制御する上で重要なものである。
導電体の電流を測定する方法の一つとしては、導電体に電流が生じるに伴って周囲に発生する磁界を検出し、その検出値から演算して前記導電体の電流を求めるものがある。
【０００３】
従来、この種の電流センサ技術としては、例えば、車両に搭載する電流センサの場合、搭載スペースの確保や低燃費化の観点から小型軽量化が望まれており、その一例品としては、単層薄板状の磁性体を「Ｃ」字形に屈曲させてコアを構成し、コアの端部間に形成されたギャップに、ホール素子からなる検出素子を配置するものがあった（例えば、特許文献１参照）。
また、単層薄板状の磁性体を用いることによる問題点として、磁束が流れる経路の面積が小さいから磁性体が磁束飽和し易くなり、電流センサの電気的特性が悪化する（例えばリニアリティが低下する）点が上げられる。これを緩和するために、従来の電流センサにおいては、コアにおけるギャップから離間する部分の幅寸法を、ギャップに対向する部分の幅寸法より大きくして、充分な磁束をコア断面内に確保できるようにしてあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２３３０１３号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来の電流センサ技術によれば、ギャップ内でのコアと検出素子との相対的な位置関係が変化しやすく、特に、温度変化の激しい設置環境においては各部材の熱膨張等の影響が加わって、更にその傾向が強くなり、その結果、センサー感度の低下や応答性の低下等の電気的特性の悪化を来し易い問題点があった。
【０００６】
従って、本発明の目的は、上記問題点を解消し、電気的特性の良い電流センサ技術を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の特徴構成は、被測定電流を流す導電体を囲うように環状に配置される複数の磁性体と、
前記複数の磁性体間のギャップの一つに、検出方向を前記ギャップの間隔方向に沿うように配置されて、被測定電流により形成される磁界の強さを検出する検出素子とを備えた電流センサであって、
前記検出素子を挟む位置の一対の第１磁性体は、非磁性体で構成されたホルダによって保持され、
前記ホルダは、前記検出素子を取り付けた回路基板に固定してあるところにある。
【０００８】
本発明の第１の特徴構成によれば、検出素子を挟む位置の一対の第１磁性体は、非磁性体で構成されたホルダによって保持され、ホルダは、前記検出素子を取り付けた回路基板に固定してあるから、一対の第１磁性体は、ホルダを介して回路基板上に位置決めされる一方、検出素子も回路基板上に位置決めされる。
従って、検出素子と一対の第１磁性体とは、同じ回路基板上で、予め決められた位置関係のまま保持されていることになり、前記一対の第１磁性体間のギャップ内における検出素子の位置が変化し難い。
ギャップ内での第１磁性体と検出素子との相対位置の変化に伴う、検出感度のずれについて説明すると、図４に示すように、相互の位置変化の方向によって異なった傾向があることが計算によって解る。
図４は、ギャップ幅方向をＸ方向とし、前記導電体の延設方向（長手方向）をＺ方向とし、前記Ｘ方向とＺ方向とに直交する方向をＹ方向として、ギャップの中央部に検出素子を配置した状態を０とし、検出素子が各Ｘ・Ｙ・Ｚ方向へずれた時の「位置ずれ量」と「感度のずれの割合」との関係を示している。この計算結果から見られるように、第１磁性体と検出素子との相対位置変化は、何れの方向であっても感度に影響があり、特に、Ｘ方向での相対位置変化による影響が大きい。
従って、以上の結果から、本発明の特徴構成によれば、前記一対の第１磁性体間のギャップ内における検出素子の位置が変化し難いから、それに伴って、測定感度の変動も少なく、ばらつきが少なく、感度の安定したセンサとなる。
また、このような作用効果は、環境温度の変動があっても維持することができ、センサー感度の温度特性の悪化を抑制することができる。
【０００９】
本発明の第２の特徴構成は、前記第１磁性体は、インサート成形によって前記ホルダに保持されているところにある。
【００１０】
本発明の第２の特徴構成によれば、圧入や接着によって一体化するのに比べて、第１磁性体と成形用樹脂との一体性がより高く、保持の信頼性も高い。従って、長期にわたって、安定したセンサー感度を得ることができる。
また、インサート成形によれば、一対の第１磁性体どうしを、一体のホルダに打ち込むことが簡単に実施できるから、電流センサの製作効率が向上し、コストダウンを図れる。
【００１１】
本発明の第３の特徴構成は、前記第１磁性体の一部が、前記ホルダから露出させてあるところにある。
【００１２】
本発明の第３の特徴構成によれば、前記第１磁性体の一部が、前記ホルダから露出させてあるから、前記ホルダから露出された前記第１磁性体の一部より伸びた前記第１磁性体と同一母材よりなる磁性体を有し、前記第１磁性体の一部より伸びた磁性体をインサート成型時に型に対して固定し、成型後切除することによりホルダに対する第１磁性体の位置精度が向上し、磁気回路のばらつきを抑制することができ、センサの調整範囲が狭くできると同時に調整が容易になる。さらに対となる前記第１磁性体の一部より伸びた前記第１磁性体と同一母材よりなる磁性体が同一母材よりなる、すなわち対となる前記第１磁性体は同一母材より形成され、かつ対となる第１磁性体が互いに分離されていない状態でインサート成型を行い、第１磁性体の一部より伸びた磁性体を成型後切除することにより、対となる第１磁性体の相対位置精度が向上し、さらにセンサの調整範囲が狭くできると同時に調整が容易になる。
【００１３】
本発明の第４の特徴構成は、前記第１磁性体の一部が露出する前記ホルダにおける露出面部は、前記検出素子の検出方向に直交又はほぼ直交する方向に向けて構成してあるところにある。
【００１４】
本発明の第４の特徴構成によれば、前記第１磁性体の一部より伸びた前記第１磁性体と同一母材よりなる磁性体を前記検出素子の検出方向に直交又はほぼ直交する方向に伸ばすことが可能であり、インサート成型後の切除時の形状ばらつきが、対となる第１磁性体間または第１と第２の磁性体間の距離を変えることがなく磁気回路のばらつきの発生を抑制でき、センサの調整範囲が狭くできると同時に調整が容易になる。
【００１５】
本発明の第５の特徴構成は、前記検出素子は、検出部が、前記一対の第１磁性体の間の第１ギャップの中心に位置する状態に前記回路基板に固定してあり、
前記回路基板に対する前記ホルダの被固定部は、複数設けてあり、それら被固定部は、前記第１ギャップを中心にして対象位置に振り分けて配置してあるところにある。
【００１６】
本発明の第５の特徴構成によれば、一対の第１磁性体間の中心に検出部が位置することで、検出素子のセンサー感度のずれを最小にすることができ、センサー精度の向上を図ることができる。
また、一対の第１磁性体を保持するホルダに、熱膨張や熱収縮が発生する場合であっても、複数の被固定部が、前記第１ギャップを中心にして対象位置に振り分けて配置してあるから、第１ギャップの中心においては、ホルダ内の熱歪みが打ち消し有ってキャンセルされることになり、常に、前記一対の第１磁性体間の中心に、検出素子の検出部を位置させることができる。
その結果、温度変化のある設置環境下であっても、対となる第１磁性体と検出素子の相対位置の変動が抑制され、設置環境の温度変化がある場合であっても、センサー精度の維持を図ることができる。
【００１７】
本発明の第６の特徴構成は、請求項１〜５に記載の電流センサの複数を、一つの回路基板に、前記ギャップの間隔方向に間隔をあけて個別に固定してあるところにある。
【００１８】
本発明の第６の特徴構成によれば、複数の電流センサを、一つの回路基板に固定してあるから、全体をまとめて取り扱うことができ、設置性の向上を図れる一方、各電流センサは、間隔をあけて個別に固定されているから、複数のホルダを一体化し、各検出素子近傍でホルダを回路基板に固定する場合に比較して、環境温度が変化したときのホルダと回路基板の線膨張率差による応力が抑制される。逆に複数のホルダを一体化したものを回路基板の狭い領域のみで固定すると、環境温度が変化したときの回路基板とホルダの線膨張率差に起因する検出素子と第１磁性体の相対位置の変動が抑制され、環境温度変化に対して各電流センサのセンサー精度の維持を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】電流センサを模式的に示した斜視図
【図２】電流センサを導電体の延設方向から見た説明図
【図３】被測定電流と磁束との関係を示す図
【図４】ギャップ内での検出素子の位置変化と検出感度のずれを示す図
【図５】電流センサを導電体の延設方向から見た説明図
【図６】ホルダを模式的に示した斜視図
【図７】ホルダの成形状況を示す斜視図
【図８】複数の電流センサを備えた電流センサアレイの例を示す導電体の延設方向から見た説明図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る電流センサ１に関して説明する。
電流センサ１は、導電体５に流れる被測定電流を測定することが可能なように構成されている。ここで、導電体５に電流が流れる場合には、当該電流の大きさに応じて導電体５を軸心として磁界が発生し（アンペアの法則）、磁界により磁束が発生する。
本電流センサ１は、このような磁束の密度を検出し、検出された磁束密度に基づいて導電体５に流れる電流（電流値）を測定する。図１には本実施形態に係る電流センサ１の斜視図が示される。図１には、導電体５が示されるが、当該導電体５が延設される方向（長手方向）を、ここでは便宜上、延設方向Ｚという。図２には、導電体５の延設方向Ｚ視における電流センサ１を模式的に示した図が示される。以下に図１及び図２を用いて説明する。
【００２１】
電流センサ１は、被測定電流を流す導電体５を囲うように環状に配置される複数の磁性体１０と、前記複数の磁性体１０間のギャップの一つに、検出方向を前記ギャップの間隔方向に沿うように配置されて、被測定電流により形成される磁界の強さを検出する検出素子１３とを備えて構成してある。
因みに、当該実施形態においては、前記磁性体１０は、周部磁性体１１と、前記検出素子１３を挟む位置に配置された一対の第１磁性体１２とを備えて構成されている。
【００２２】
周部磁性体１１は、金属磁性体からなる単層平板で構成される。金属磁性体とは、金属製の磁性体であり、電磁鋼板（珪素鋼板）やパーマロイが相当する。このような磁性体として、特性及び入手性の良い方向性電磁鋼板を用いることが可能である。もちろん、入手性や板厚の種類が豊富な等方性電磁鋼板を用いることも可能である。
単層平板とは、少なくとも複数の層を有さずに（積層されずに）構成されたものを示す。このような単層平板の厚さとして、０．２５ｍｍから０．７ｍｍのものを用いると好適であり、０．５ｍｍ±１０％以内のものであると更に好適である。
【００２３】
周部磁性体１１は、単層平板の一端１１Ａと他端１１Ｂとの間に開口部２１を有するように折り曲げて形成される。単層平板の一端１１Ａとは単層平板の一方の端部であり、単層平板の他端１１Ｂとは単層平板の他方の端部である。図１において符号１１Ａ及び１１Ｂを付して示される。
折り曲げて形成されるとは、とがった角部を有するように折り曲げて形成されることに限定されるものではなく、角部が丸みを有するように形成されることも含む。周部磁性体１１は、このような単層平板の所定の部位で折り曲げられ、一端１１Ａと他端１１Ｂとで開口部２１を有するように形成される。本実施形態では、周部磁性体１１は、単層平板を２箇所で折り曲げて形成され、図２に示される延設方向Ｚ視において、「コ」文字形状の角部が丸くされた形状、すなわち「Ｕ」文字形状の底部が平坦とされた形状で構成される。
【００２４】
また、周部磁性体１１は、開口部２１の開口底部２２の板幅が、一端１１Ａ側及び他端１１Ｂ側の板幅よりも広く設定される。開口部２１の開口底部２２とは、開口部２１の奥側に相当する。板幅とは、単層平板で構成される周部磁性体１１の幅であり、本実施形態では図１における前記延設方向Ｚの長さが相当する。
開口底部２２での板幅は、符号Ｈ１を付して示される。また、一端１１Ａ側及び他端１１Ｂ側とは、開口底部２２よりも一端１１Ａ及び他端１１Ｂに近い側である。一端１１Ａ側及び他端１１Ｂ側の板幅は、夫々符号Ｈ２を付して示される。
本実施形態に係る周部磁性体１１は、板幅Ｈ１が板幅Ｈ２よりも広くなるように構成される。このように板幅を広く設定するのは、周部磁性体１１において、開口部２１の反対側に位置する部分の幅が最大になるように構成すると好適である。
【００２５】
ここで、図３には、開口底部２２の板幅Ｈ１が狭い周部磁性体１１を用いた場合の被測定電流と周部磁性体１１を通る磁束との関係、及び、開口底部２２の板幅Ｈ１が広い周部磁性体１１を用いた場合の被測定電流と周部磁性体１１を通る磁束との関係が示される。
開口底部２２の板幅Ｈ１が狭い周部磁性体１１を用いた場合には、Ｉ１〔アンペア〕で磁束が飽和している状態が示される。このため、電流センサ１の検出特性におけるリニアリティのある領域での検出は、被測定電流がＩ１〔アンペア〕以下であることが好ましい。すなわち、Ｉ１〔アンペア〕より大きい電流の測定を精度良く行うことは容易ではない。
一方、開口底部２２の板幅Ｈ１が広い周部磁性体１１を用いた場合には、被測定電流が、Ｉ１〔アンペア〕より大きいＩ２〔アンペア〕まで磁束が飽和していない状態が示される。このため、この例においては、Ｉ２〔アンペア〕まで精度良く測定することが可能である。
このように、周部磁性体１１における、開口底部２２の板幅Ｈ１を広くすることは、被測定電流を測定する際の電流センサ１の検出特性におけるリニアリティを向上することができるので、被測定電流を精度良く測定することが可能な広い測定レンジの電流センサ１を構成することが可能となる。
【００２６】
因みに、本実施形態においては、図５に示すように、前記周部磁性体１１と、導電体５とは、非磁性体（例えば、合成樹脂）よりなる筺体３０によって一体にまとめられている。この筺体３０によって周部磁性体１１と導電体５との相対位置関係を一定に維持することが可能となっている。
【００２７】
前記第１磁性体１２は、図１、図２に示すとおり、前記検出素子１３を挟んだ一方の第１磁性体１２Ａと、他方の第１磁性体１２Ｂとで構成してあり、これら一対の第１磁性体１２Ａ、１２Ｂの間には、第１ギャップ５０が形成されている。
この第１ギャップ５０は、ギャップ幅方向が、開口部２１の開口幅方向と一致するように配置される。開口部２１の開口幅方向とは、開口部２１の幅に沿った方向であり、本実施形態では図１における延設方向Ｚと直交する方向が相当する。以下の説明ではこの方向をギャップの幅方向Ｘとして説明する。
【００２８】
また、本実施形態では、図２に示されるように、一方の第１磁性体１２Ａ、及び、他方の第１磁性体１２Ｂは、それぞれ周部磁性体１１の一端１１Ａ、及び、他端１１Ｂと離間して配置される。したがって、周部磁性体１１の一端１１Ａと一方の第１磁性体１２Ａとの間にはギャップ７０を有し、周部磁性体１１の他端１１Ｂと他方の第１磁性体１２Ｂとの間にはギャップ７１を有する。
【００２９】
本実施形態における一対の第１磁性体１２は、単層平板の金属磁性体から構成される。単層平板の金属磁性体とは、上述の周部磁性体１１と同様に、単層の平板からなる金属製の磁性体であり、電磁鋼板（珪素鋼板）やパーマロイが相当する。もちろん、方向性電磁鋼板であっても良いし、等方性電磁鋼板であっても良い。
【００３０】
また、一対の第１磁性体１２は、図５に示すように、非磁性体で構成されたホルダ４０によって保持され、前記ホルダ４０は、前記検出素子１３を取り付けた回路基板４１に固定してある。
【００３１】
前記ホルダ４０は、合成樹脂によって構成してあり、一対の第１磁性体１２を、インサート成形によって一体に鋳込んで形成してある。外形は、図６に示すように、「＋」字形で高さを備えたブロック状に成形してあり、「＋」形状の中心を含む中央領域には、前記検出素子１３を位置させる穴４０ａが形成してある。穴４０ａの貫通方向は、前記第１磁性体１２の厚み方向に沿う。便宜上、前記第１磁性体１２の厚み方向に沿う方向をＹ方向という（図１、図２参照）。Ｙ方向は、前記ギャップの幅方向Ｘ、及び、導電体の延設方向Ｚと直交関係にある。
前記穴４０ａの中心は、図５に示すように、埋めこまれた一対の第１磁性体１２間の第１ギャップ５０の中心と一致するように形成してあり、且つ、その中心に前記検出素子１３の検出部１３ａが位置するように、前記ホルダ４０と検出素子１３とは前記回路基板４１に固定されている。
前記回路基板４１へのホルダ４０の固定は、例えば、係合や嵌合や螺合や接着やカシメ等の手法によって固定することができる。
因みに、前記回路基板４１に対する前記ホルダ４０の被固定部４０ｂは、「＋」形状の各辺に一個所ずつ、合計４個所設けてあり（図７（ｂ）参照）、各被固定部４０ｂは、前記穴４０ａの中心をセンターとした等距離の位置に振り分けて配置してある。この被固定部４０ｂの配置によれば、例えば、環境温度の変動に伴ってホルダ４０に熱変形が発生しても、被固定部４０ｂから等距離の位置にあるホルダ中心では夫々の変形量が打ち消し合うから、実質的に変位することが無くなる。その結果、検出素子１３と第１磁性体１２との相対位置関係を保ち、検出制度の維持を図ることができる。
【００３２】
また、ホルダ４０の成形時には、図６、図７に示すように、前記第１磁性体１２の一部が、前記ホルダ４０の周面に暴露されるように形成してあり、樹脂製のホルダ４０と金属製の第１磁性体１２とが、同様の温度環境に暴露できるように構成されている。
また、ホルダ４０は、第１磁性体１２の一部が露出するホルダ４０における露出面部４０ｃが、前記検出素子１３の検出方向に直交又はほぼ直交する方向に向くように形成してある。具体的には、前記露出面部４０ｃは、前記導電体の延出方向Ｚに向けてある。
【００３３】
以上のホルダ４０の製作方法の一例を説明すると、図７（ａ）に示すように、予め、一対の第１磁性体１２となる部分を備えた環状のインサート材Ｋを用意しておき、このインサート材Ｋの内の、前記一対の第１磁性体１２となる部分にのみ樹脂が鋳込まれるようにインサート成形を実施し、脱型後、樹脂部から露出したインサート材Ｋの部分を切断することで、図７（ｂ）に示すように、ホルダ４０の前記露出面部４０ｃに第１磁性体１２の切断端部が露出した状態の成形品が形成できる。
更には、一対の第１磁性体１２どうしの相対位置関係を維持したままインサート成形を実施できるから、高い部品精度を得ることができる。
【００３４】
また、前記回路基板４１は、前記筺体３０に取り付けてあり、導電体５を囲う状態での前記周部磁性体１１、第１磁性体１２、検出素子１３の各位置を規定している。
【００３５】
前記導電体５に電流が流れると導電体５を中心に磁界が発生する。このような磁界が発生している所定の位置に一対の第１磁性体１２を配置していることから、一方の第１磁性体１２Ａと他方の第１磁性体１２Ｂとの間の第１ギャップ５０は、磁束の通り道になる。磁束が通る方向は電流の向きに応じて決まる。このような磁束密度（磁界の強さ）を検出する前記検出素子１３としては、ホール素子を用いると好適である。
ホール素子は、電流が流れている素子を当該電流に垂直な磁界中におくと、電流と磁場の両方に直交する方向に起電力が現れるホール効果を利用した素子である。したがって、検出素子１３は、検出方向を第１ギャップ５０の幅方向Ｘに沿うように配置される。これにより、第１ギャップ５０に生じる磁束密度（磁界の強さ）を適切に検出することが可能となる。
【００３６】
このように、本電流センサ１によれば、一対の第１磁性体１２は、ホルダ４０を介して回路基板４１上に位置決めされる一方、検出素子１３も回路基板４１上に位置決めされているから、前記一対の第１磁性体間の第１ギャップ５０内における検出素子の位置が変化し難く、感度のばらつきが少なく、感度の安定したセンサが可能となる。
また、インサート成形によって第１磁性体１２がホルダ４０に一体化してあるから、保持の信頼性が高く、長期にわたって、安定した感度を得ることができると共に、電流センサの製作効率が向上し、コストダウンを図れる。
前記第１磁性体１２の一部が、前記ホルダ４０から露出させてあるから、前記ホルダ４０から露出された前記第１磁性体１２の一部より伸びた前記第１磁性体１２と同一母材よりなる磁性体を有し、前記第１磁性体１２の一部より伸びた磁性体をインサート成型時に型に対して固定し、成型後切除することによりホルダに対する第１磁性体１２の位置精度が向上し、磁気回路のばらつきを抑制することができ、センサの調整範囲が狭くできると同時に調整が容易になる。さらに対となる第１磁性体１２において前記対となる第１磁性体１２の一部より伸びた前記第１磁性体１２と同一母材よりなる磁性体が同一母材よりなる、すなわち対となる前記第１磁性体１２は同一母材より形成され、かつ対となる第１磁性体１２が互いに分離されていない状態でインサート成型を行い、第１磁性体１２の一部より伸びた磁性体を成型後切除することにより、対となる第１磁性体１２の相対位置精度が向上し、さらにセンサの調整範囲が狭くできると同時に調整が容易になる。
更には、前記第一磁性体１２の一部が露出する部分は、前記検出素子１３の検出方向に直交又はほぼ直交する方向に向けてあるから、前記第１磁性体１２の一部より伸びた前記第１磁性体１２と同一母材よりなる磁性体を前記検出素子の検出方向に直交又はほぼ直交する方向に伸ばすことが可能であり、インサート成型後の切除時の形状ばらつきが、対となる第１磁性体１２間または第１と第２の磁性体間の距離を変えることがなく磁気回路のばらつきの発生を抑制でき、センサの調整範囲が狭くできると同時に調整が容易になる。
また、一対の第１磁性体間の中心に検出部１３ａを位置させてあるから、検出素子１３のセンサー感度のずれを最小にして、センサー精度の向上を図ることができる。
また、回路基板４１に対するホルダ４０の保持状態の工夫によって、環境温度が変化したときのホルダ４０と回路基板４１の線膨張率差による応力を抑制したり、環境温度が変化したときの回路基板とホルダの線膨張率差に起因する検出素子と第１磁性体の相対位置の変動が抑制され、環境温度変化に対してセンサー精度の維持を図ることができる。
【００３７】
〔別実施形態〕
以下に他の実施の形態を説明する。
【００３８】
〈１〉 上記実施形態では、一対の第１磁性体１２が、単層平板からなるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。一対の第１磁性体１２は、単層平板以外の材料で構成することも当然に可能である。このような場合であっても、電流センサ１が有する磁性体の大部分を占める周部磁性体１１を単層平板から構成することにより、小型軽量化した電流センサ１を実現することは当然に可能である。
〈２〉 上記実施形態では、周部磁性体１１は、開口部２１の開口底部２２の板幅が、一端１１Ａ側及び他端１１Ｂ側の板幅よりも広く設定されているとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。周部磁性体１１を、開口端部から開口底部２２まで一様な板幅で構成することも当然に可能である。
〈３〉 上記実施形態では、１本の導電体５に対して１つの電流センサ１が設けて構成された電流センサ１を例に挙げて説明した。しかし、その実施形態に限るものではなく、例えば、図８に示されるように複数の導電体５の夫々に、電流センサ１を並べて電流センサアレイ２とすることも可能である。
この場合、前記電流センサ１の複数を、一つの回路基板４１に、前記第１ギャップ５０の幅方向Ｘに間隔をあけて個別に固定すれば、複数の電流センサ１の全体をまとめて取り扱うことができ、設置性の向上を図れる一方、各電流センサ１は、間隔をあけて個別に固定されているから、回路基板と各電流センサ１の熱歪みの悪影響が、相互に伝達されないようになり、各電流センサ１のセンサー精度の維持を図ることができる。
【００３９】
尚、上述のように、図面との対照を便利にするために符号を記したが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００４０】
１ 電流センサ
２ 電流センサアレイ
５ 導電体
１０ 磁性体
１２ 第１磁性体
１３ 検出素子
１３ａ 検出部
４０ ホルダ
４０ｂ 被固定部
４０ｃ 露出面部
４１ 回路基板
５０ 第１ギャップ（ギャップ）
７０ ギャップ
７１ ギャップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定電流を流す導電体を囲うように環状に配置される複数の磁性体と、前記複数の磁性体間のギャップの一つに、検出方向を前記ギャップの間隔方向に沿うように配置されて、被測定電流により形成される磁界の強さを検出する検出素子とを備えた電流センサ、及び、電流センサアレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
導電体を介して電源と接続してある電気機器を駆動する場合、前記電源から導電体を通して電気機器に電気を流すわけであるが、その電流（電流値）を測定することは、電気機器を適切に制御する上で重要なものである。
導電体の電流を測定する方法の一つとしては、導電体に電流が生じるに伴って周囲に発生する磁界を検出し、その検出値から演算して前記導電体の電流を求めるものがある。
【０００３】
従来、この種の電流センサ技術としては、例えば、車両に搭載する電流センサの場合、搭載スペースの確保や低燃費化の観点から小型軽量化が望まれており、その一例品としては、単層薄板状の磁性体を「Ｃ」字形に屈曲させてコアを構成し、コアの端部間に形成されたギャップに、ホール素子からなる検出素子を配置するものがあった（例えば、特許文献１参照）。
また、単層薄板状の磁性体を用いることによる問題点として、磁束が流れる経路の面積が小さいから磁性体が磁束飽和し易くなり、電流センサの電気的特性が悪化する（例えばリニアリティが低下する）点が上げられる。これを緩和するために、従来の電流センサにおいては、コアにおけるギャップから離間する部分の幅寸法を、ギャップに対向する部分の幅寸法より大きくして、充分な磁束をコア断面内に確保できるようにしてあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２３３０１３号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来の電流センサ技術によれば、ギャップ内でのコアと検出素子との相対的な位置関係が変化しやすく、特に、温度変化の激しい設置環境においては各部材の熱膨張等の影響が加わって、更にその傾向が強くなり、その結果、センサー感度の低下や応答性の低下等の電気的特性の悪化を来し易い問題点があった。
【０００６】
従って、本発明の目的は、上記問題点を解消し、電気的特性の良い電流センサ技術を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の特徴構成は、被測定電流を流す導電体を囲うように環状に配置される複数の磁性体と、
前記複数の磁性体間のギャップの一つに、検出方向を前記ギャップの間隔方向に沿うように配置されて、被測定電流により形成される磁界の強さを検出する検出素子とを備えた電流センサであって、
前記検出素子を挟む位置の一対の第１磁性体は、非磁性体で構成されたホルダによって保持され、
前記ホルダは、前記検出素子を取り付けた回路基板に固定してあるところにある。
【０００８】
本発明の第１の特徴構成によれば、検出素子を挟む位置の一対の第１磁性体は、非磁性体で構成されたホルダによって保持され、ホルダは、前記検出素子を取り付けた回路基板に固定してあるから、一対の第１磁性体は、ホルダを介して回路基板上に位置決めされる一方、検出素子も回路基板上に位置決めされる。
従って、検出素子と一対の第１磁性体とは、同じ回路基板上で、予め決められた位置関係のまま保持されていることになり、前記一対の第１磁性体間のギャップ内における検出素子の位置が変化し難い。
ギャップ内での第１磁性体と検出素子との相対位置の変化に伴う、検出感度のずれについて説明すると、図４に示すように、相互の位置変化の方向によって異なった傾向があることが計算によって解る。
図４は、ギャップ幅方向をＸ方向とし、前記導電体の延設方向（長手方向）をＺ方向とし、前記Ｘ方向とＺ方向とに直交する方向をＹ方向として、ギャップの中央部に検出素子を配置した状態を０とし、検出素子が各Ｘ・Ｙ・Ｚ方向へずれた時の「位置ずれ量」と「感度のずれの割合」との関係を示している。この計算結果から見られるように、第１磁性体と検出素子との相対位置変化は、何れの方向であっても感度に影響があり、特に、Ｘ方向での相対位置変化による影響が大きい。
従って、以上の結果から、本発明の特徴構成によれば、前記一対の第１磁性体間のギャップ内における検出素子の位置が変化し難いから、それに伴って、測定感度の変動も少なく、ばらつきが少なく、感度の安定したセンサとなる。
また、このような作用効果は、環境温度の変動があっても維持することができ、センサー感度の温度特性の悪化を抑制することができる。
【０００９】
本発明の第２の特徴構成は、前記第１磁性体は、インサート成形によって前記ホルダに保持されているところにある。
【００１０】
本発明の第２の特徴構成によれば、圧入や接着によって一体化するのに比べて、第１磁性体と成形用樹脂との一体性がより高く、保持の信頼性も高い。従って、長期にわたって、安定したセンサー感度を得ることができる。
また、インサート成形によれば、一対の第１磁性体どうしを、一体のホルダに打ち込むことが簡単に実施できるから、電流センサの製作効率が向上し、コストダウンを図れる。
【００１１】
本発明の第３の特徴構成は、前記第１磁性体の一部が、前記ホルダから露出させてあるところにある。
【００１２】
本発明の第３の特徴構成によれば、前記第１磁性体の一部が、前記ホルダから露出させてあるから、前記ホルダから露出された前記第１磁性体の一部より伸びた前記第１磁性体と同一母材よりなる磁性体を有し、前記第１磁性体の一部より伸びた磁性体をインサート成型時に型に対して固定し、成型後切除することによりホルダに対する第１磁性体の位置精度が向上し、磁気回路のばらつきを抑制することができ、センサの調整範囲が狭くできると同時に調整が容易になる。さらに対となる前記第１磁性体の一部より伸びた前記第１磁性体と同一母材よりなる磁性体が同一母材よりなる、すなわち対となる前記第１磁性体は同一母材より形成され、かつ対となる第１磁性体が互いに分離されていない状態でインサート成型を行い、第１磁性体の一部より伸びた磁性体を成型後切除することにより、対となる第１磁性体の相対位置精度が向上し、さらにセンサの調整範囲が狭くできると同時に調整が容易になる。
【００１３】
本発明の第４の特徴構成は、前記第１磁性体の一部が露出する前記ホルダにおける露出面部は、前記検出素子の検出方向に直交又はほぼ直交する方向に向けて構成してあるところにある。
【００１４】
本発明の第４の特徴構成によれば、前記第１磁性体の一部より伸びた前記第１磁性体と同一母材よりなる磁性体を前記検出素子の検出方向に直交又はほぼ直交する方向に伸ばすことが可能であり、インサート成型後の切除時の形状ばらつきが、対となる第１磁性体間または第１と第２の磁性体間の距離を変えることがなく磁気回路のばらつきの発生を抑制でき、センサの調整範囲が狭くできると同時に調整が容易になる。
【００１５】
本発明の第５の特徴構成は、前記検出素子は、検出部が、前記一対の第１磁性体の間の第１ギャップの中心に位置する状態に前記回路基板に固定してあり、
前記回路基板に対する前記ホルダの被固定部は、複数設けてあり、それら被固定部は、前記第１ギャップを中心にして対象位置に振り分けて配置してあるところにある。
【００１６】
本発明の第５の特徴構成によれば、一対の第１磁性体間の中心に検出部が位置することで、検出素子のセンサー感度のずれを最小にすることができ、センサー精度の向上を図ることができる。
また、一対の第１磁性体を保持するホルダに、熱膨張や熱収縮が発生する場合であっても、複数の被固定部が、前記第１ギャップを中心にして対象位置に振り分けて配置してあるから、第１ギャップの中心においては、ホルダ内の熱歪みが打ち消し有ってキャンセルされることになり、常に、前記一対の第１磁性体間の中心に、検出素子の検出部を位置させることができる。
その結果、温度変化のある設置環境下であっても、対となる第１磁性体と検出素子の相対位置の変動が抑制され、設置環境の温度変化がある場合であっても、センサー精度の維持を図ることができる。
【００１７】
本発明の第６の特徴構成は、請求項１〜５に記載の電流センサの複数を、一つの回路基板に、前記ギャップの間隔方向に間隔をあけて個別に固定してあるところにある。
【００１８】
本発明の第６の特徴構成によれば、複数の電流センサを、一つの回路基板に固定してあるから、全体をまとめて取り扱うことができ、設置性の向上を図れる一方、各電流センサは、間隔をあけて個別に固定されているから、複数のホルダを一体化し、各検出素子近傍でホルダを回路基板に固定する場合に比較して、環境温度が変化したときのホルダと回路基板の線膨張率差による応力が抑制される。逆に複数のホルダを一体化したものを回路基板の狭い領域のみで固定すると、環境温度が変化したときの回路基板とホルダの線膨張率差に起因する検出素子と第１磁性体の相対位置の変動が抑制され、環境温度変化に対して各電流センサのセンサー精度の維持を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】電流センサを模式的に示した斜視図
【図２】電流センサを導電体の延設方向から見た説明図
【図３】被測定電流と磁束との関係を示す図
【図４】ギャップ内での検出素子の位置変化と検出感度のずれを示す図
【図５】電流センサを導電体の延設方向から見た説明図
【図６】ホルダを模式的に示した斜視図
【図７】ホルダの成形状況を示す斜視図
【図８】複数の電流センサを備えた電流センサアレイの例を示す導電体の延設方向から見た説明図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る電流センサ１に関して説明する。
電流センサ１は、導電体５に流れる被測定電流を測定することが可能なように構成されている。ここで、導電体５に電流が流れる場合には、当該電流の大きさに応じて導電体５を軸心として磁界が発生し（アンペアの法則）、磁界により磁束が発生する。
本電流センサ１は、このような磁束の密度を検出し、検出された磁束密度に基づいて導電体５に流れる電流（電流値）を測定する。図１には本実施形態に係る電流センサ１の斜視図が示される。図１には、導電体５が示されるが、当該導電体５が延設される方向（長手方向）を、ここでは便宜上、延設方向Ｚという。図２には、導電体５の延設方向Ｚ視における電流センサ１を模式的に示した図が示される。以下に図１及び図２を用いて説明する。
【００２１】
電流センサ１は、被測定電流を流す導電体５を囲うように環状に配置される複数の磁性体１０と、前記複数の磁性体１０間のギャップの一つに、検出方向を前記ギャップの間隔方向に沿うように配置されて、被測定電流により形成される磁界の強さを検出する検出素子１３とを備えて構成してある。
因みに、当該実施形態においては、前記磁性体１０は、周部磁性体１１と、前記検出素子１３を挟む位置に配置された一対の第１磁性体１２とを備えて構成されている。
【００２２】
周部磁性体１１は、金属磁性体からなる単層平板で構成される。金属磁性体とは、金属製の磁性体であり、電磁鋼板（珪素鋼板）やパーマロイが相当する。このような磁性体として、特性及び入手性の良い方向性電磁鋼板を用いることが可能である。もちろん、入手性や板厚の種類が豊富な等方性電磁鋼板を用いることも可能である。
単層平板とは、少なくとも複数の層を有さずに（積層されずに）構成されたものを示す。このような単層平板の厚さとして、０．２５ｍｍから０．７ｍｍのものを用いると好適であり、０．５ｍｍ±１０％以内のものであると更に好適である。
【００２３】
周部磁性体１１は、単層平板の一端１１Ａと他端１１Ｂとの間に開口部２１を有するように折り曲げて形成される。単層平板の一端１１Ａとは単層平板の一方の端部であり、単層平板の他端１１Ｂとは単層平板の他方の端部である。図１において符号１１Ａ及び１１Ｂを付して示される。
折り曲げて形成されるとは、とがった角部を有するように折り曲げて形成されることに限定されるものではなく、角部が丸みを有するように形成されることも含む。周部磁性体１１は、このような単層平板の所定の部位で折り曲げられ、一端１１Ａと他端１１Ｂとで開口部２１を有するように形成される。本実施形態では、周部磁性体１１は、単層平板を２箇所で折り曲げて形成され、図２に示される延設方向Ｚ視において、「コ」文字形状の角部が丸くされた形状、すなわち「Ｕ」文字形状の底部が平坦とされた形状で構成される。
【００２４】
また、周部磁性体１１は、開口部２１の開口底部２２の板幅が、一端１１Ａ側及び他端１１Ｂ側の板幅よりも広く設定される。開口部２１の開口底部２２とは、開口部２１の奥側に相当する。板幅とは、単層平板で構成される周部磁性体１１の幅であり、本実施形態では図１における前記延設方向Ｚの長さが相当する。
開口底部２２での板幅は、符号Ｈ１を付して示される。また、一端１１Ａ側及び他端１１Ｂ側とは、開口底部２２よりも一端１１Ａ及び他端１１Ｂに近い側である。一端１１Ａ側及び他端１１Ｂ側の板幅は、夫々符号Ｈ２を付して示される。
本実施形態に係る周部磁性体１１は、板幅Ｈ１が板幅Ｈ２よりも広くなるように構成される。このように板幅を広く設定するのは、周部磁性体１１において、開口部２１の反対側に位置する部分の幅が最大になるように構成すると好適である。
【００２５】
ここで、図３には、開口底部２２の板幅Ｈ１が狭い周部磁性体１１を用いた場合の被測定電流と周部磁性体１１を通る磁束との関係、及び、開口底部２２の板幅Ｈ１が広い周部磁性体１１を用いた場合の被測定電流と周部磁性体１１を通る磁束との関係が示される。
開口底部２２の板幅Ｈ１が狭い周部磁性体１１を用いた場合には、Ｉ１〔アンペア〕で磁束が飽和している状態が示される。このため、電流センサ１の検出特性におけるリニアリティのある領域での検出は、被測定電流がＩ１〔アンペア〕以下であることが好ましい。すなわち、Ｉ１〔アンペア〕より大きい電流の測定を精度良く行うことは容易ではない。
一方、開口底部２２の板幅Ｈ１が広い周部磁性体１１を用いた場合には、被測定電流が、Ｉ１〔アンペア〕より大きいＩ２〔アンペア〕まで磁束が飽和していない状態が示される。このため、この例においては、Ｉ２〔アンペア〕まで精度良く測定することが可能である。
このように、周部磁性体１１における、開口底部２２の板幅Ｈ１を広くすることは、被測定電流を測定する際の電流センサ１の検出特性におけるリニアリティを向上することができるので、被測定電流を精度良く測定することが可能な広い測定レンジの電流センサ１を構成することが可能となる。
【００２６】
因みに、本実施形態においては、図５に示すように、前記周部磁性体１１と、導電体５とは、非磁性体（例えば、合成樹脂）よりなる筺体３０によって一体にまとめられている。この筺体３０によって周部磁性体１１と導電体５との相対位置関係を一定に維持することが可能となっている。
【００２７】
前記第１磁性体１２は、図１、図２に示すとおり、前記検出素子１３を挟んだ一方の第１磁性体１２Ａと、他方の第１磁性体１２Ｂとで構成してあり、これら一対の第１磁性体１２Ａ、１２Ｂの間には、第１ギャップ５０が形成されている。
この第１ギャップ５０は、ギャップ幅方向が、開口部２１の開口幅方向と一致するように配置される。開口部２１の開口幅方向とは、開口部２１の幅に沿った方向であり、本実施形態では図１における延設方向Ｚと直交する方向が相当する。以下の説明ではこの方向をギャップの幅方向Ｘとして説明する。
【００２８】
また、本実施形態では、図２に示されるように、一方の第１磁性体１２Ａ、及び、他方の第１磁性体１２Ｂは、それぞれ周部磁性体１１の一端１１Ａ、及び、他端１１Ｂと離間して配置される。したがって、周部磁性体１１の一端１１Ａと一方の第１磁性体１２Ａとの間にはギャップ７０を有し、周部磁性体１１の他端１１Ｂと他方の第１磁性体１２Ｂとの間にはギャップ７１を有する。
【００２９】
本実施形態における一対の第１磁性体１２は、単層平板の金属磁性体から構成される。単層平板の金属磁性体とは、上述の周部磁性体１１と同様に、単層の平板からなる金属製の磁性体であり、電磁鋼板（珪素鋼板）やパーマロイが相当する。もちろん、方向性電磁鋼板であっても良いし、等方性電磁鋼板であっても良い。
【００３０】
また、一対の第１磁性体１２は、図５に示すように、非磁性体で構成されたホルダ４０によって保持され、前記ホルダ４０は、前記検出素子１３を取り付けた回路基板４１に固定してある。
【００３１】
前記ホルダ４０は、合成樹脂によって構成してあり、一対の第１磁性体１２を、インサート成形によって一体に鋳込んで形成してある。外形は、図６に示すように、「＋」字形で高さを備えたブロック状に成形してあり、「＋」形状の中心を含む中央領域には、前記検出素子１３を位置させる穴４０ａが形成してある。穴４０ａの貫通方向は、前記第１磁性体１２の厚み方向に沿う。便宜上、前記第１磁性体１２の厚み方向に沿う方向をＹ方向という（図１、図２参照）。Ｙ方向は、前記ギャップの幅方向Ｘ、及び、導電体の延設方向Ｚと直交関係にある。
前記穴４０ａの中心は、図５に示すように、埋めこまれた一対の第１磁性体１２間の第１ギャップ５０の中心と一致するように形成してあり、且つ、その中心に前記検出素子１３の検出部１３ａが位置するように、前記ホルダ４０と検出素子１３とは前記回路基板４１に固定されている。
前記回路基板４１へのホルダ４０の固定は、例えば、係合や嵌合や螺合や接着やカシメ等の手法によって固定することができる。
因みに、前記回路基板４１に対する前記ホルダ４０の被固定部４０ｂは、「＋」形状の各辺に一個所ずつ、合計４個所設けてあり（図７（ｂ）参照）、各被固定部４０ｂは、前記穴４０ａの中心をセンターとした等距離の位置に振り分けて配置してある。この被固定部４０ｂの配置によれば、例えば、環境温度の変動に伴ってホルダ４０に熱変形が発生しても、被固定部４０ｂから等距離の位置にあるホルダ中心では夫々の変形量が打ち消し合うから、実質的に変位することが無くなる。その結果、検出素子１３と第１磁性体１２との相対位置関係を保ち、検出制度の維持を図ることができる。
【００３２】
また、ホルダ４０の成形時には、図６、図７に示すように、前記第１磁性体１２の一部が、前記ホルダ４０の周面に暴露されるように形成してあり、樹脂製のホルダ４０と金属製の第１磁性体１２とが、同様の温度環境に暴露できるように構成されている。
また、ホルダ４０は、第１磁性体１２の一部が露出するホルダ４０における露出面部４０ｃが、前記検出素子１３の検出方向に直交又はほぼ直交する方向に向くように形成してある。具体的には、前記露出面部４０ｃは、前記導電体の延出方向Ｚに向けてある。
【００３３】
以上のホルダ４０の製作方法の一例を説明すると、図７（ａ）に示すように、予め、一対の第１磁性体１２となる部分を備えた環状のインサート材Ｋを用意しておき、このインサート材Ｋの内の、前記一対の第１磁性体１２となる部分にのみ樹脂が鋳込まれるようにインサート成形を実施し、脱型後、樹脂部から露出したインサート材Ｋの部分を切断することで、図７（ｂ）に示すように、ホルダ４０の前記露出面部４０ｃに第１磁性体１２の切断端部が露出した状態の成形品が形成できる。
更には、一対の第１磁性体１２どうしの相対位置関係を維持したままインサート成形を実施できるから、高い部品精度を得ることができる。
【００３４】
また、前記回路基板４１は、前記筺体３０に取り付けてあり、導電体５を囲う状態での前記周部磁性体１１、第１磁性体１２、検出素子１３の各位置を規定している。
【００３５】
前記導電体５に電流が流れると導電体５を中心に磁界が発生する。このような磁界が発生している所定の位置に一対の第１磁性体１２を配置していることから、一方の第１磁性体１２Ａと他方の第１磁性体１２Ｂとの間の第１ギャップ５０は、磁束の通り道になる。磁束が通る方向は電流の向きに応じて決まる。このような磁束密度（磁界の強さ）を検出する前記検出素子１３としては、ホール素子を用いると好適である。
ホール素子は、電流が流れている素子を当該電流に垂直な磁界中におくと、電流と磁場の両方に直交する方向に起電力が現れるホール効果を利用した素子である。したがって、検出素子１３は、検出方向を第１ギャップ５０の幅方向Ｘに沿うように配置される。これにより、第１ギャップ５０に生じる磁束密度（磁界の強さ）を適切に検出することが可能となる。
【００３６】
このように、本電流センサ１によれば、一対の第１磁性体１２は、ホルダ４０を介して回路基板４１上に位置決めされる一方、検出素子１３も回路基板４１上に位置決めされているから、前記一対の第１磁性体間の第１ギャップ５０内における検出素子の位置が変化し難く、感度のばらつきが少なく、感度の安定したセンサが可能となる。
また、インサート成形によって第１磁性体１２がホルダ４０に一体化してあるから、保持の信頼性が高く、長期にわたって、安定した感度を得ることができると共に、電流センサの製作効率が向上し、コストダウンを図れる。
前記第１磁性体１２の一部が、前記ホルダ４０から露出させてあるから、前記ホルダ４０から露出された前記第１磁性体１２の一部より伸びた前記第１磁性体１２と同一母材よりなる磁性体を有し、前記第１磁性体１２の一部より伸びた磁性体をインサート成型時に型に対して固定し、成型後切除することによりホルダに対する第１磁性体１２の位置精度が向上し、磁気回路のばらつきを抑制することができ、センサの調整範囲が狭くできると同時に調整が容易になる。さらに対となる第１磁性体１２において前記対となる第１磁性体１２の一部より伸びた前記第１磁性体１２と同一母材よりなる磁性体が同一母材よりなる、すなわち対となる前記第１磁性体１２は同一母材より形成され、かつ対となる第１磁性体１２が互いに分離されていない状態でインサート成型を行い、第１磁性体１２の一部より伸びた磁性体を成型後切除することにより、対となる第１磁性体１２の相対位置精度が向上し、さらにセンサの調整範囲が狭くできると同時に調整が容易になる。
更には、前記第一磁性体１２の一部が露出する部分は、前記検出素子１３の検出方向に直交又はほぼ直交する方向に向けてあるから、前記第１磁性体１２の一部より伸びた前記第１磁性体１２と同一母材よりなる磁性体を前記検出素子の検出方向に直交又はほぼ直交する方向に伸ばすことが可能であり、インサート成型後の切除時の形状ばらつきが、対となる第１磁性体１２間または第１と第２の磁性体間の距離を変えることがなく磁気回路のばらつきの発生を抑制でき、センサの調整範囲が狭くできると同時に調整が容易になる。
また、一対の第１磁性体間の中心に検出部１３ａを位置させてあるから、検出素子１３のセンサー感度のずれを最小にして、センサー精度の向上を図ることができる。
また、回路基板４１に対するホルダ４０の保持状態の工夫によって、環境温度が変化したときのホルダ４０と回路基板４１の線膨張率差による応力を抑制したり、環境温度が変化したときの回路基板とホルダの線膨張率差に起因する検出素子と第１磁性体の相対位置の変動が抑制され、環境温度変化に対してセンサー精度の維持を図ることができる。
【００３７】
〔別実施形態〕
以下に他の実施の形態を説明する。
【００３８】
〈１〉 上記実施形態では、一対の第１磁性体１２が、単層平板からなるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。一対の第１磁性体１２は、単層平板以外の材料で構成することも当然に可能である。このような場合であっても、電流センサ１が有する磁性体の大部分を占める周部磁性体１１を単層平板から構成することにより、小型軽量化した電流センサ１を実現することは当然に可能である。
〈２〉 上記実施形態では、周部磁性体１１は、開口部２１の開口底部２２の板幅が、一端１１Ａ側及び他端１１Ｂ側の板幅よりも広く設定されているとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。周部磁性体１１を、開口端部から開口底部２２まで一様な板幅で構成することも当然に可能である。
〈３〉 上記実施形態では、１本の導電体５に対して１つの電流センサ１が設けて構成された電流センサ１を例に挙げて説明した。しかし、その実施形態に限るものではなく、例えば、図８に示されるように複数の導電体５の夫々に、電流センサ１を並べて電流センサアレイ２とすることも可能である。
この場合、前記電流センサ１の複数を、一つの回路基板４１に、前記第１ギャップ５０の幅方向Ｘに間隔をあけて個別に固定すれば、複数の電流センサ１の全体をまとめて取り扱うことができ、設置性の向上を図れる一方、各電流センサ１は、間隔をあけて個別に固定されているから、回路基板と各電流センサ１の熱歪みの悪影響が、相互に伝達されないようになり、各電流センサ１のセンサー精度の維持を図ることができる。
【００３９】
尚、上述のように、図面との対照を便利にするために符号を記したが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００４０】
１ 電流センサ
２ 電流センサアレイ
５ 導電体
１０ 磁性体
１２ 第１磁性体
１３ 検出素子
１３ａ 検出部
４０ ホルダ
４０ｂ 被固定部
４０ｃ 露出面部
４１ 回路基板
５０ 第１ギャップ（ギャップ）
７０ ギャップ
７１ ギャップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定電流を流す導電体を囲うように環状に配置される複数の磁性体と、
前記複数の磁性体間のギャップの一つに、検出方向を前記ギャップの間隔方向に沿うように配置されて、被測定電流により形成される磁界の強さを検出する検出素子とを備えた電流センサであって、
前記検出素子を挟む位置の一対の第１磁性体は、非磁性体で構成されたホルダによって保持され、
前記ホルダは、前記検出素子を取り付けた回路基板に固定してある電流センサ。
【請求項２】
前記第１磁性体は、インサート成形によって前記ホルダに保持されている請求項１に記載の電流センサ。
【請求項３】
前記第１磁性体の一部が、前記ホルダから露出させてある請求項１又は２に記載の電流センサ。
【請求項４】
前記第１磁性体の一部が露出する前記ホルダにおける露出面部は、前記検出素子の検出方向に直交又はほぼ直交する方向に向けて構成してある請求項３に記載の電流センサ。
【請求項５】
前記検出素子は、検出部が、前記一対の第１磁性体の間の第１ギャップの中心に位置する状態に前記回路基板に固定してあり、
前記回路基板に対する前記ホルダの被固定部は、複数設けてあり、それら被固定部は、前記第１ギャップを中心にして対象位置に振り分けて配置してある請求項１〜４の何れか一項に記載の電流センサ。
【請求項６】
請求項１〜５に記載の電流センサの複数を、一つの回路基板に、前記ギャップの間隔方向に間隔をあけて個別に固定してある電流センサアレイ。
【請求項１】
被測定電流を流す導電体を囲うように環状に配置される複数の磁性体と、
前記複数の磁性体間のギャップの一つに、検出方向を前記ギャップの間隔方向に沿うように配置されて、被測定電流により形成される磁界の強さを検出する検出素子とを備えた電流センサであって、
前記検出素子を挟む位置の一対の第１磁性体は、非磁性体で構成されたホルダによって保持され、
前記ホルダは、前記検出素子を取り付けた回路基板に固定してある電流センサ。
【請求項２】
前記第１磁性体は、インサート成形によって前記ホルダに保持されている請求項１に記載の電流センサ。
【請求項３】
前記第１磁性体の一部が、前記ホルダから露出させてある請求項１又は２に記載の電流センサ。
【請求項４】
前記第１磁性体の一部が露出する前記ホルダにおける露出面部は、前記検出素子の検出方向に直交又はほぼ直交する方向に向けて構成してある請求項３に記載の電流センサ。
【請求項５】
前記検出素子は、検出部が、前記一対の第１磁性体の間の第１ギャップの中心に位置する状態に前記回路基板に固定してあり、
前記回路基板に対する前記ホルダの被固定部は、複数設けてあり、それら被固定部は、前記第１ギャップを中心にして対象位置に振り分けて配置してある請求項１〜４の何れか一項に記載の電流センサ。
【請求項６】
請求項１〜５に記載の電流センサの複数を、一つの回路基板に、前記ギャップの間隔方向に間隔をあけて個別に固定してある電流センサアレイ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２６９０（Ｐ２０１２−２６９０Ａ）
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３８３８７（Ｐ２０１０−１３８３８７）
【出願日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]