電流センサ
【課題】被測定電流路の配置位置精度が低くても、測定精度が高い電流センサを提供することを目的とする。
【解決手段】被測定電流路の回りに発生する磁束を集束する磁気コアと、磁気を検出する磁気センサと、磁気センサが搭載される基板とを備えた電流センサであって、磁気コアが、軟磁性体から構成され、環状で一端と他端に挟まれる第１の隙間を有する第１の磁気コアと、環状で一端と他端に挟まれる第２の隙間を有する第２の磁気コアとを有し、第１の隙間と第２の隙間とが隣り合うように第１の磁気コアと第２の磁気コアとを配置しており、磁気センサが、磁気抵抗素子を有し、第１の隙間と第２の隙間との間に磁気センサを配置して、第１の磁気コアの一端と第２の磁気コアの一端とに磁気センサ又は基板の少なくとも一部が挟まれることを特徴としている。
【解決手段】被測定電流路の回りに発生する磁束を集束する磁気コアと、磁気を検出する磁気センサと、磁気センサが搭載される基板とを備えた電流センサであって、磁気コアが、軟磁性体から構成され、環状で一端と他端に挟まれる第１の隙間を有する第１の磁気コアと、環状で一端と他端に挟まれる第２の隙間を有する第２の磁気コアとを有し、第１の隙間と第２の隙間とが隣り合うように第１の磁気コアと第２の磁気コアとを配置しており、磁気センサが、磁気抵抗素子を有し、第１の隙間と第２の隙間との間に磁気センサを配置して、第１の磁気コアの一端と第２の磁気コアの一端とに磁気センサ又は基板の少なくとも一部が挟まれることを特徴としている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定電流路に流れる電流を検出する電流センサに関し、特に磁気センサによる電流を検出するための電流センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
各種機器の制御や監視のために、被測定電流路（電線）に流れる電流を検出する電流センサが良く知られている。この種の電流センサとして、被測定電流路に流れる電流から生じる磁界を感知するコイルやホール素子を用いた磁気センサを用いることが知られている。
【０００３】
上記従来技術として、特許文献１では、図１１に示すような電流センサ７００が提案されている。図１１に示す従来例１の電流センサ７００は、ほぼ矩形環状に構成され、環状部分の一部にギャップ７０２か形成されているコア本体７０１と、コア本体７０１の貫通孔７０６を貫通するように配置された導体７０７を流れる電流に応じて発生する磁界を検出するホールＩＣ（ホール素子）７０５とから構成されている。電流センサのホールＩＣ７０５は、ホールＩＣ７０５の感度軸の方向ＫＤ７と磁界の方向ＭＤ７とが一致するように、コア本体７０１のギャップ７０２内に挟持されるようにして配設されている。
【０００４】
しかしながら、従来例１のように感磁素子としてホール素子を用いると、素子の性能上、高精度の検出値を得ることが難しかった。そのため、ホール素子の代わりに磁気抵抗素子を用いることが行われ、磁気抵抗素子を用いた場合、高精度の検出値が得られることが知られている。
【０００５】
磁気抵抗素子を用いた電流センサとして、特許文献２では、図１２に示すような電流センサ８００が提案されている。図１２に示す従来例２の電流センサ８００は、導体コイル８１０を流れる電流に応じて発生した磁界を集束する磁界集束手段としてのコア８１１と、磁界検出手段としての磁気抵抗素子８１２とを備えて構成されている。コア８１１は、環状に形成され、コア８１１の一部に導体コイル８１０が巻回され、対向する側にギャップ８１３が設けられており、集束した磁界はギャップ８１３間で強くなっている。磁気抵抗素子８１２は、従来例１のホールＩＣ７０５と比較して、ホールＩＣ７０５の感度軸の方向ＫＤ７と磁気抵抗素子８１２の感度軸の方向ＫＤ８が素子の厚み方向に対して９０°違っている。そして、ギャップ８１３に発生した磁界の方向ＭＤ８と磁気抵抗素子８１２の感度軸の方向ＫＤ８とを一致させるためには、狭いギャップ８１３内に挟持されるように磁気抵抗素子８１２を配設できないので、図１２に示すように、ギャップ８１３の近傍に配置させている。そして、この磁気抵抗素子８１２により、導体コイル８１０に流れる電流変化により生じる磁界変化を精度良く検出できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１４５４９号公報
【特許文献２】特開平６−１３００８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来例２のような位置に磁気抵抗素子８１２を配置すると、外部磁場の影響を受けてしまい、測定精度が低下するという問題があった。そこで、従来例２のような磁気コアと磁気抵抗素子の構成を用いて、従来例１のような被測定電流路の電流の測定を行う場合、外部磁場の影響を抑制するために、図１３に示すような電流センサ９００が考えられる。図１３に示す比較例の電流センサ９００は、環状の磁気コア９０１と磁気抵抗素子９０３とから構成され、被測定電流路９１０を囲む位置に磁気コア９０１を配置し、磁気コア９０１のギャップ９０１ｇの近傍に磁気抵抗素子９０３を配置している。
【０００８】
このように構成された電流センサ９００の場合、被測定電流路９１０が環状に形成された磁気コア９０１の中心に配置されているのが望まれる。しかしながら、必ずしも被測定電流路９１０を精度良く磁気コア９０１の中心に配置できる訳ではなく、被測定電流路９１０の配置位置が少しでもずれると、磁気抵抗素子９０３が検出する磁界の強さが変わってしまい、電流センサ９００の測定精度が低下するという問題があった。また、測定する被測定電流路９１０には、色々な太さのタイプがあるため、簡単な機構を用いて被測定電流路９１０の配置位置精度を高めることは困難であった。このため、図１３に示すような被測定電流路９１０の電流の測定を行う電流センサ９００の場合、高精度の検出値が得られる磁気抵抗素子９０３を用いても電流センサ９００の高精度化が困難であった。
【０００９】
本発明は、上述した課題を解決するもので、被測定電流路の配置位置精度が低くても、測定精度が高い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】
【００１０】
この課題を解決するために、本発明の電流センサは、被測定電流路を囲み前記被測定電流路の回りに発生する磁束を集束する磁気コアと、前記被測定電流路に電流が流れたときに発生する磁気を検出する磁気センサと、前記磁気センサが搭載される基板とを備えた電流センサであって、前記磁気コアが、軟磁性体から構成され環状で一端と他端に挟まれる第１の隙間を有する第１の磁気コアと、軟磁性体から構成され環状で一端と他端に挟まれる第２の隙間を有する第２の磁気コアとを有し、前記第１の隙間と前記第２の隙間とが隣り合うように前記第１の磁気コアと前記第２の磁気コアとを配置しており、前記磁気センサが、磁気抵抗素子を有し、前記第１の隙間と前記第２の隙間との間に前記磁気センサを配置することにより、前記第１の磁気コアの一端と、前記第２の磁気コアの一端とに前記磁気センサ又は前記基板の少なくとも一部が挟まれることを特徴としている。
【００１１】
この構成によれば、本発明の電流センサは、第１の磁気コアの第１の隙間と第２の磁気コアの第２の隙間との間に、第１の磁気コアの一端と第２の磁気コアの一端とに磁気センサ又は基板の少なくとも一部が挟まれるように磁気センサを配置したので、磁気センサが２つの磁気コアの間に挟まれるようになる。このため、電流センサの被測定電流路への取り付けの際に、被測定電流路の磁気コアに対する配置位置ずれが生じても、被測定電流路の配置位置ずれによる影響を低減できるとともに、隣接する他の電流路等からの外部磁場の影響を低減することもできる。このことにより、磁気抵抗素子の検出値が安定して得られるので、高精度の検出値が得られる磁気抵抗素子を用いた電流センサの高精度化が図られる。
【００１２】
また、本発明の電流センサにおいては、前記第１の隙間と前記第２の隙間とが連なる方向が、前記被測定電流路の軸方向と平行であることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、本発明の電流センサは、第１の隙間と第２の隙間とが連なる方向が、被測定電流路の軸方向と平行であるので、第１の磁気コアと第２の磁気コアとを重ね合わせて配置することができる。このことにより、電流センサの径方向のサイズを小さくすることができる。
【００１４】
また、本発明の電流センサにおいては、前記第１の磁気コアと前記第２の磁気コアとが同一形状であることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、本発明の電流センサは、第１の磁気コアと第２の磁気コアとが同一形状であるので、第１の磁気コアと第２の磁気コアとを違う形状に作製する場合と比較して、電流センサの製造コストを低減することができる。しかも第１の磁気コアと第２の磁気コアとを重ね合わせて配置することもでき、電流センサの径方向のサイズを小さくすることもできる。
【００１６】
また、本発明の電流センサにおいては、前記第１の磁気コアの内形より前記第２の磁気コアの外形が小さく、前記第１の磁気コアの内形内に前記第２の磁気コアを配置し、前記第１の隙間と前記第２の隙間とが連なる方向が、前記被測定電流路の軸方向と垂直であることが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、本発明の電流センサは、第１の磁気コアの内形より第２の磁気コアの外形が小さく、第１の磁気コアの内形内に第２の磁気コアを配置したので、第１の磁気コアと第２の磁気コアとを並べて配置することができる。このことにより、電流センサの厚み方向のサイズを小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、外部磁場の影響が低減され、しかも被測定電流路の配置位置精度が低くても、測定精度が高い電流センサを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態の電流センサを説明する斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態の電流センサを説明する図であって、図２（ａ）は、図１に示すＹ２側から見た正面図であり、図２（ｂ）は、図１に示すＺ１側から見た平面図である。
【図３】本発明の第１実施形態の電流センサを説明する図であって、図３（ａ）は、図２（ａ）に示すＰ部分の拡大図であり、図３（ｂ）は、図２（ｂ）に示すＱ部分の拡大図である。
【図４】本発明の第２実施形態の電流センサを説明する斜視図である。
【図５】本発明の第２実施形態の電流センサを説明する図であって、図５（ａ）は、図４に示すＹ２側から見た正面図であり、図５（ｂ）は、図４に示すＺ１側から見た平面図である。
【図６】本発明の第２実施形態の電流センサを説明する図であって、図６（ａ）は、図５（ａ）に示すＲ部分の拡大図であり、図６（ｂ）は、図５（ｂ）に示すＳ部分の拡大図である。
【図７】本発明の第１実施形態の電流センサの変形例を説明する図であって、図７（ａ）は、図２（ａ）と比較した変形例１の正面図であり、図７（ｂ）は、図２（ｂ）と比較した変形例２の平面図である。
【図８】本発明の第１実施形態の電流センサの変形例を説明する図であって、図３（ａ）と比較した変形例３の正面図である。
【図９】本発明の第２実施形態の電流センサの変形例を説明する図であって、図９（ａ）は、図５（ａ）と比較した変形例４の正面図であり、図９（ｂ）は、図６（ａ）と比較した変形例５の正面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態の電流センサの変形例を説明する図であって、図１０（ａ）は、図５（ｂ）と比較した変形例６の平面図であり、図１０（ｂ）は、図５（ｂ）と比較した変形例７の平面図である。
【図１１】従来例１における電流センサのコア本体及びホールＩＣを説明する斜視図である。
【図１２】従来例２における電流センサを説明する全体斜視図である。
【図１３】比較例における電流センサを説明する図であって、被測定電流路の軸方向から見た平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態の電流センサ１０１を説明する斜視図である。図２は、本発明の第１実施形態の電流センサ１０１を説明する図であって、図２（ａ）は、図１に示すＹ２側から見た正面図であり、図２（ｂ）は、図１に示すＺ１側から見た平面図である。図３は、本発明の第１実施形態の電流センサ１０１を説明する図であって、図３（ａ）は、図２（ａ）に示すＰ部分の拡大図であり、図３（ｂ）は、図２（ｂ）に示すＱ部分の拡大図である。
【００２２】
本発明の第１実施形態の電流センサ１０１は、図１及び図２に示すように、磁束を集束する磁気コア１と、被測定電流路ＣＢに電流が流れたときに発生する磁気を検出する磁気センサ３とを備えて構成される。
【００２３】
磁気コア１は、軟磁性体、例えばパーマロイ（Ｆｅ−Ｎｉ合金）を用い、図１及び図２に示すように、第１の磁気コア１１と第２の磁気コア２１とを有して構成されている。そして、被測定電流路ＣＢを囲むように第１の磁気コア１１と第２の磁気コア２１が配置され、被測定電流路ＣＢの回りに発生する磁束を集束している。なお、磁気コア１にパーマロイ（Ｆｅ−Ｎｉ合金）を用いたが、軟磁性材料であれば良く、他の鉄系材料であるセンダスト（Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金）や非鉄系のアモルファス磁性合金等でも良い。
【００２４】
図１及び図２に示すように、第１の磁気コア１１は、ほぼ矩形の環状に形成され、環状の一部分に一端と他端に挟まれる第１の隙間１１ｇを有している。また、第２の磁気コア２１も同様に、ほぼ矩形の環状に形成され、環状の一部分に一端と他端に挟まれる第２の隙間２１ｇを有している。また、本発明の第１実施形態の電流センサ１０１は、第１の磁気コア１１と第２の磁気コア２１とを同一形状にしている。このことにより、第１の磁気コア１１と第２の磁気コア２１とを違う形状に作製する場合と比較して、電流センサ１０１の製造コストを低減することができる。
【００２５】
また、図１ないし図３に示すように、第１の磁気コア１１と第２の磁気コア２１とを第１の隙間１１ｇと第２の隙間２１ｇとが隣り合うように配置している。さらに、本発明の第１実施形態の電流センサ１０１が被測定電流路ＣＢに取り付けられ、被測定電流路ＣＢが磁気コア１（第１の磁気コア１１及び第２の磁気コア２１）の中心に配置された際、第１の隙間１１ｇと第２の隙間２１ｇとが連なる方向ＴＤ１と、被測定電流路ＣＢの軸方向ＪＤとが平行になるように構成されている。このことにより、第１の磁気コア１１と第２の磁気コア２１とを重ね合わせて配置することができるので、電流センサ１０１の径方向のサイズを小さくすることができる。なお、本発明の第１実施形態の電流センサ１０１の被測定電流路ＣＢへの取り付けは、図示はしていないが、電流センサ１０１を収容する筐体及び取付け機構によって行われる。
【００２６】
磁気センサ３は、被測定電流路ＣＢに電流が流れたときに発生する磁気を検出する電流のセンサであって、例えば、巨大磁気抵抗効果を用いた磁気抵抗素子（ＧＭＲ(Giant Magneto Resistive)素子と言う）を用いている。ＧＭＲ素子は、例えば、反強磁性層がα−Ｆｅ２Ｏ３層、ピン層がＮｉＦｅ層、中間層がＣｕ層、フリー層がＮｉＦｅ層から形成されている。そして、この磁気センサ３は、ＧＭＲ素子をシリコン基板上に作製し、切り出されたＧＭＲチップを熱硬化性の合成樹脂でパッケージングしている。
【００２７】
また、磁気センサ３は、図１ないし図３に示すように、プリント配線板（ＰＣＢ(Printed Circuit Board)）等の基板９に搭載され、第１の隙間１１ｇと第２の隙間２１ｇとの間に挟まれて配置されている。つまり、磁気センサ３は、図３（ａ）に示すように、第１の隙間１１ｇの両端１１ｓ（言い換えると、第１の磁気コア１１の一端と他端）と磁気センサ３が対向するとともに、第２の隙間２１ｇの両端２１ｓ（言い換えると、第２の磁気コア２１の一端と他端）と磁気センサ３が基板９を間に挟んで対向するように配置されている。このように配置された磁気抵抗素子は、基板９に対して平行な方向に感度軸（磁気を感知する軸）の方向ＫＤ１を有しているので、感度軸（磁気を感知する軸）の方向ＫＤ１と、第１の隙間１１ｇと第２の隙間２１ｇとが連なる方向ＴＤ１とが、垂直になっている。また、被測定電流路ＣＢに電流が流れて発生した磁束が磁気コア１で集束された際に、第１の隙間１１ｇ及び第２の隙間２１ｇの磁界の方向ＭＤ１と、感度軸の方向ＫＤ１とが、平行になっている。
【００２８】
このようにして構成された本発明の第１実施形態の電流センサ１０１は、第１の磁気コア１１の第１の隙間１１ｇと第２の磁気コア２１の第２の隙間２１ｇとの間に、磁気センサ３を、第１の隙間１１ｇの両端１１ｓと第２の隙間２１ｇの両端２１ｓとに磁気センサ３が隣り合うように配置したので、磁気センサ３が２つの磁気コア１（第１の磁気コア１１と第２の磁気コア２１）の間に挟まれるようになる。このため、電流センサ１０１の被測定電流路ＣＢへの取り付けの際に、被測定電流路ＣＢの磁気コア１に対する配置位置ずれが生じても、被測定電流路ＣＢの配置位置ずれによる影響を低減できるとともに、隣接する他の電流路等からの外部磁場の影響を低減することもできる。このことにより、磁気抵抗素子の検出値が安定して得られるので、高精度の検出値が得られる磁気抵抗素子を用いた電流センサ１０１の高精度化が図られる。したがって、外部磁場の影響が低減され、しかも被測定電流路ＣＢの配置位置精度が低くても、測定精度が高い電流センサ１０１を提供することができる。
【００２９】
また、第１の隙間１１ｇと第２の隙間２１ｇとが連なる方向ＴＤ１が、被測定電流路ＣＢの軸方向ＪＤと平行であるので、第１の隙間１１ｇの両端１１ｓと第２の隙間２１ｇの両端２１ｓとに隣り合う位置に配置された磁気センサ３の感度軸の方向ＫＤ１と被測定電流路ＣＢに電流が流れて発生した磁界の方向ＭＤ１とが、平行になる。このため、平行でない場合と比較して、磁気センサ３が検出する磁気がより強いものとなっている。このことにより、高精度の検出値が得られる磁気抵抗素子を用いた電流センサ１０１の高精度化がより図られる。
【００３０】
また、第１の磁気コア１１と第２の磁気コア２１とが同一形状で、しかも第１の磁気コア１１と第２の磁気コア２１とを第１の隙間１１ｇと第２の隙間２１ｇとが隣り合うように配置したので、第１の磁気コア１１の第１の隙間１１ｇと第２の磁気コア２１の第２の隙間２１ｇとの間の磁界が均等になっている。このことにより、第１の隙間１１ｇと第２の隙間２１ｇとに隣り合う位置に配置された磁気センサ３が安定して磁気を検出するので、高精度の検出値が得られる磁気抵抗素子を用いた電流センサ１０１の高精度化がより一層図られる。
【００３１】
以上により、本発明の電流センサ１０１は、第１の磁気コア１１の第１の隙間１１ｇと第２の磁気コア２１の第２の隙間２１ｇとの間に、磁気センサ３を、第１の隙間１１ｇの両端１１ｓと第２の隙間２１ｇの両端２１ｓとに磁気センサ３が隣り合うように配置したので、磁気センサ３が２つの磁気コア１（第１の磁気コア１１と第２の磁気コア２１）の間に挟まれるようになる。このため、電流センサ１０１の被測定電流路ＣＢへの取り付けの際に、被測定電流路ＣＢの磁気コア１に対する配置位置ずれが生じても、被測定電流路ＣＢの配置位置ずれによる影響を低減できるとともに、隣接する他の電流路等からの外部磁場の影響を低減することもできる。このことにより、磁気抵抗素子の検出値が安定して得られるので、高精度の検出値が得られる磁気抵抗素子を用いた電流センサ１０１の高精度化が図られる。
【００３２】
また、第１の隙間１１ｇと第２の隙間２１ｇとが連なる方向ＴＤ１が、被測定電流路ＣＢの軸方向ＪＤと平行であるので、第１の磁気コア１１と第２の磁気コア２１を重ね合わせて配置することができる。このことにより、電流センサ１０１の径方向のサイズを小さくすることができる。
【００３３】
また、第１の磁気コア１１と第２の磁気コア２１とが同一形状であるので、第１の磁気コア１１と第２の磁気コア２１とを違う形状に作製する場合と比較して、電流センサ１０１の製造コストを低減することができる。しかも第１の磁気コア１１と第２の磁気コア２１とを重ね合わせて配置することもでき、電流センサ１０１の径方向のサイズを小さくすることもできる。
【００３４】
［第２実施形態］
図４は、本発明の第２実施形態の電流センサ１０２を説明する斜視図である。図５は、本発明の第２実施形態の電流センサ１０２を説明する図であって、図５（ａ）は、図４に示すＹ２側から見た正面図であり、図５（ｂ）は、図４に示すＺ１側から見た平面図である。図６は、本発明の第２実施形態の電流センサ１０２を説明する図であって、図６（ａ）は、図５（ａ）に示すＲ部分の拡大図であり、図６（ｂ）は、図５（ｂ）に示すＳ部分の拡大図である。
【００３５】
本発明の第２実施形態の電流センサ１０２は、図４及び図５に示すように、磁束を集束する磁気コア５と、被測定電流路ＣＢに電流が流れたときに発生する磁気を検出する磁気センサ３とを備えて構成される。
【００３６】
磁気コア５は、図４及び図５に示すように、第１の磁気コア１５と第２の磁気コア２５とを有して構成されており、被測定電流路ＣＢを囲むように第１の磁気コア１５と第２の磁気コア２５が配置され、被測定電流路ＣＢの回りに発生する磁束を集束している。また、磁気コア５は、粉末状の軟磁性体、例えばパーマロイ（Ｆｅ−Ｎｉ合金）粉体を用い、このパーマロイ（Ｆｅ−Ｎｉ合金）粉体を合成樹脂に練り込んで、成形型を用いて射出成形することにより形成している。なお、磁気コア５にパーマロイ（Ｆｅ−Ｎｉ合金）材料を用いたが、軟磁性材料であれば良く、他の鉄系材料であるセンダスト（Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金）や非鉄系のアモルファス磁性合金等でも良い。
【００３７】
図４及び図５に示すように、第１の磁気コア１５は、ほぼ矩形の環状に形成され、環状の一部分に第１の隙間１５ｇを有している。また、第２の磁気コア２５も同様に、ほぼ矩形の環状に形成され、第２の隙間２５ｇを有している。また、本発明の第２実施形態の電流センサ１０２は、第１の磁気コア１５の内形より第２の磁気コア２５の外形が小さく形成され、第１の磁気コアの内形内に第２の磁気コア２５を配置している。このことにより、第１の磁気コア１５と第２の磁気コア２５とを並べて配置することができるので、電流センサ１０２の厚み方向のサイズを小さくすることができる。
【００３８】
また、図４ないし図６に示すように、本発明の第２実施形態の電流センサ１０２は、第１の磁気コア１５と第２の磁気コア２５とを、第１の隙間１５ｇと第２の隙間２５ｇとが隣り合うように配置している。さらに、本発明の第２実施形態の電流センサ１０２が被測定電流路ＣＢに取り付けられ、被測定電流路ＣＢが磁気コア５（第１の磁気コア１５及び第２の磁気コア２５）の中心に配置された際、第１の隙間１５ｇと第２の隙間２５ｇとが連なる方向ＴＤ２と、被測定電流路ＣＢの軸方向ＪＤとが垂直になるように構成されている。なお、本発明の第２実施形態の電流センサ１０２の被測定電流路ＣＢへの取り付けは、図示はしていないが、電流センサ１０２を収容する筐体及び取付け機構によって行われる。
【００３９】
磁気センサ３は、図４ないし図６に示すように、プリント配線板（ＰＣＢ(Printed Circuit Board)）等の基板９に搭載され、第１の隙間１５ｇと第２の隙間２５ｇとの間に挟まれて配置されている。つまり、磁気センサ３は、図６（ｂ）に示すように、第１の隙間１５ｇの両端１５ｓ（言い換えると、第１の磁気コア１５の一端と他端）と磁気センサ３が対向するとともに、第２の隙間２５ｇの両端２５ｓ（言い換えると、第２の磁気コア２５の一端と他端）と磁気センサ３が基板９を間に挟んで対向するように配置されている。このように配置された磁気抵抗素子は、基板９に対して平行な方向に感度軸（磁気を感知する軸）の方向ＫＤ２を有しているので、感度軸（磁気を感知する軸）の方向ＫＤ２と、第１の隙間１５ｇと第２の隙間２５ｇとが連なる方向ＴＤ２とが、垂直になっている。また、被測定電流路ＣＢに電流が流れて発生した磁束が磁気コア５で集束された際に、第１の隙間１５ｇ及び第２の隙間２５ｇの磁界の方向ＭＤ２と、感度軸の方向ＫＤ２とが、平行になっている。
【００４０】
このようにして構成された本発明の第２実施形態の電流センサ１０２は、第１の磁気コア１５の第１の隙間１５ｇと第２の磁気コア２５の第２の隙間２５ｇとの間に、磁気センサ３を、第１の隙間１５ｇの両端１５ｓと第２の隙間２５ｇの両端２５ｓとに磁気センサ３が隣り合うように配置したので、磁気センサ３が２つの磁気コア５（第１の磁気コア１５と第２の磁気コア２５）の間に挟まれるようになる。このため、電流センサ１０２の被測定電流路ＣＢへの取り付けの際に、被測定電流路ＣＢの磁気コア５に対する配置位置ずれが生じても、磁気センサ３と被測定電流路ＣＢとの間に配置された第２の磁気コア２５により、被測定電流路ＣＢの配置位置ずれによる影響を低減できる。また、磁気センサ３の外側に配置された第１の磁気コア１５により、隣接する他の電流路等からの外部磁場の影響を低減することができる。このことにより、磁気抵抗素子の検出値が安定して得られるので、高精度の検出値が得られる磁気抵抗素子を用いた電流センサ１０２の高精度化が図られる。したがって、外部磁場の影響が低減され、しかも被測定電流路ＣＢの配置位置精度が低くても、測定精度が高い電流センサ１０２を提供することができる。
【００４１】
以上により、本発明の電流センサ１０２は、第１の磁気コア１５の第１の隙間１５ｇと第２の磁気コア２５の第２の隙間２５ｇとの間に、磁気センサ３を、第１の隙間１５ｇの両端１５ｓと第２の隙間２５ｇの両端２５ｓとに磁気センサ３が隣り合うように配置したので、磁気センサ３が２つの磁気コア５（第１の磁気コア１５と第２の磁気コア２５）の間に挟まれるようになる。このため、電流センサ１０２の被測定電流路ＣＢへの取り付けの際に、被測定電流路ＣＢの磁気コア５に対する配置位置ずれが生じても、磁気センサ３と被測定電流路ＣＢとの間に配置された第２の磁気コア２５により、被測定電流路ＣＢの配置位置ずれによる影響を低減できる。また、磁気センサ３の外側に配置された第１の磁気コア１５により、隣接する他の電流路等からの外部磁場の影響を低減することができる。このことにより、磁気抵抗素子の検出値が安定して得られるので、高精度の検出値が得られる磁気抵抗素子を用いた電流センサ１０２の高精度化が図られる。
【００４２】
また、第１の磁気コア１５の内形より第２の磁気コア２５の外形が小さく、第１の磁気コア１５の内形内に第２の磁気コア２５を配置したので、第１の磁気コア１５と第２の磁気コア２５とを並べて配置することができる。このことにより、電流センサ１０２の厚み方向のサイズを小さくすることができる。
【００４３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば次のように変形して実施することができ、これらの実施形態も本発明の技術的範囲に属する。
【００４４】
図７は、本発明の第１実施形態の電流センサ１０１の変形例を説明する図であって、図７（ａ）は、図２（ａ）と比較した変形例１の正面図であり、図７（ｂ）は、図２（ｂ）と比較した変形例２の平面図である。図８は、本発明の第１実施形態の電流センサ１０１の変形例を説明する図であって、図３（ａ）と比較した変形例３の正面図である。図９は、本発明の第２実施形態の電流センサ１０２の変形例を説明する図であって、図９（ａ）は、図５（ａ）と比較した変形例４の正面図であり、図９（ｂ）は、図６（ａ）と比較した変形例５の正面図である。図１０は、本発明の第２実施形態の電流センサ１０２の変形例を説明する図であって、図１０（ａ）は、図５（ｂ）と比較した変形例６の平面図であり、図１０（ｂ）は、図５（ｂ）と比較した変形例７の平面図である。
【００４５】
＜変形例１＞
上記第１実施形態では、磁気センサ３が、第１の隙間１１ｇの両端１１ｓと第２の隙間２１ｇの両端２１ｓの両方とに挟まれるように構成したが、図７（ａ）に示すように、磁気センサＣ１３が、第１の磁気コアＣ１１の一端（第１の隙間Ｃ１１ｇの両端Ｃ１１ｓのいずれか）と第２の磁気コアＣ２１の一端（第２の隙間Ｃ２１ｇの両端Ｃ２１ｓのいずれか）とに、少なくとも一部が挟まれるように構成しても良い。
【００４６】
＜変形例２＞
上記第１実施形態では、第１の磁気コア１１と第２の磁気コア２１とを同一形状にして好適に構成にしたが、図７（ｂ）に示すように、第１の磁気コア１１と第２の磁気コアＣ２２とが違う形状であっても良い。
【００４７】
＜変形例３＞
上記第１実施形態では、磁気センサ３が、第１の隙間１１ｇの両端１１ｓと第２の隙間２１ｇの両端２１ｓの両方とに挟まれるように構成したが、図８に示すように、磁気センサＣ３３が、第１の隙間１１ｇ或いは第２の隙間２１ｇより小さい幅の場合は、基板Ｃ３９の少なくとも一部が、第１の隙間１１ｇの両端１１ｓ（言い換えると、第１の磁気コア１１の一端と他端）と第２の隙間２１ｇの両端２１ｓ（言い換えると、第２の磁気コア２１の一端と他端）とに対向するように構成される。
【００４８】
＜変形例４＞
上記第２実施形態では、磁気センサ３を第１の磁気コア１５及び第２の磁気コア２５の厚み内に収まるように、好適に構成したが、図９（ａ）に示すように、磁気センサ３が第１の磁気コアＣ１５及び第２の磁気コアＣ２５の厚みより大きくなるように構成しても良い。
【００４９】
＜変形例５＞
上記第２実施形態では、磁気センサ３が第１の隙間１５ｇの両端１５ｓと第２の隙間２５ｇの両端２５ｓの両方とに挟まれるように構成したが、図９（ｂ）に示すように、磁気センサＣ５３が第１の隙間１５ｇ或いは第２の隙間２５ｇより小さい幅の場合は、基板Ｃ５９の少なくとも一部が、第１の隙間１５ｇの両端１５ｓ（言い換えると、第１の磁気コア１５の一端と他端）と第２の隙間２５ｇの両端２５ｓ（言い換えると、第２の磁気コア２５の一端と他端）とに対向するように構成される。
【００５０】
＜変形例６＞
上記第２実施形態では、第１の磁気コア１５及び第２の磁気コア２５をほぼ矩形の環状に形成して構成したが、図１０（ａ）に示すように、第１の磁気コアＣ３５及び第２の磁気コアＣ４５をほぼ円形の環状に形成して構成しても良い。
【００５１】
＜変形例７＞
上記第２実施形態では、磁気センサ３を第１の隙間１５ｇと対向させ、第２の隙間２５ｇと基板９を間に挟んで対向するように配置して構成したが、図１０（ｂ）に示すように、磁気センサ３を第２の隙間２５ｇと対向させ、第１の隙間１５ｇと基板９を間に挟んで対向するように配置して構成しても良い。
【００５２】
＜変形例８＞
上記実施形態では、磁気センサ３が、磁気抵抗素子として、巨大磁気抵抗効果を用いたＧＭＲ素子を好適に用いたが、同じ磁気の方向を検知できる感度軸の方向を有する磁気抵抗素子であれば良く、ＭＲ(Magneto Resistive)素子、ＡＭＲ(Anisotropic Magneto Resistive)素子、ＴＭＲ(Tunnel Magneto Resistive)素子であっても良い。
【００５３】
本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１、５ 磁気コア
１１、１５、Ｃ１１、Ｃ１５、Ｃ３５ 第１の磁気コア
１１ｇ、１５ｇ、Ｃ１１ｇ 第１の隙間
２１、２５、Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２５、Ｃ４５ 第２の磁気コア
２１ｇ、２５ｇ、Ｃ２１ｇ 第２の隙間
１１ｓ、１５ｓ、２１ｓ、２５ｓ、Ｃ１１ｓ、Ｃ２１ｓ 両端
３、Ｃ１３、Ｃ３３、Ｃ５３ 磁気センサ
９、Ｃ３９、Ｃ５９ 基板
ＣＢ 被測定電流路
ＴＤ１、ＴＤ２ 連なる方向
ＪＤ 軸方向
１０１、１０２ 電流センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定電流路に流れる電流を検出する電流センサに関し、特に磁気センサによる電流を検出するための電流センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
各種機器の制御や監視のために、被測定電流路（電線）に流れる電流を検出する電流センサが良く知られている。この種の電流センサとして、被測定電流路に流れる電流から生じる磁界を感知するコイルやホール素子を用いた磁気センサを用いることが知られている。
【０００３】
上記従来技術として、特許文献１では、図１１に示すような電流センサ７００が提案されている。図１１に示す従来例１の電流センサ７００は、ほぼ矩形環状に構成され、環状部分の一部にギャップ７０２か形成されているコア本体７０１と、コア本体７０１の貫通孔７０６を貫通するように配置された導体７０７を流れる電流に応じて発生する磁界を検出するホールＩＣ（ホール素子）７０５とから構成されている。電流センサのホールＩＣ７０５は、ホールＩＣ７０５の感度軸の方向ＫＤ７と磁界の方向ＭＤ７とが一致するように、コア本体７０１のギャップ７０２内に挟持されるようにして配設されている。
【０００４】
しかしながら、従来例１のように感磁素子としてホール素子を用いると、素子の性能上、高精度の検出値を得ることが難しかった。そのため、ホール素子の代わりに磁気抵抗素子を用いることが行われ、磁気抵抗素子を用いた場合、高精度の検出値が得られることが知られている。
【０００５】
磁気抵抗素子を用いた電流センサとして、特許文献２では、図１２に示すような電流センサ８００が提案されている。図１２に示す従来例２の電流センサ８００は、導体コイル８１０を流れる電流に応じて発生した磁界を集束する磁界集束手段としてのコア８１１と、磁界検出手段としての磁気抵抗素子８１２とを備えて構成されている。コア８１１は、環状に形成され、コア８１１の一部に導体コイル８１０が巻回され、対向する側にギャップ８１３が設けられており、集束した磁界はギャップ８１３間で強くなっている。磁気抵抗素子８１２は、従来例１のホールＩＣ７０５と比較して、ホールＩＣ７０５の感度軸の方向ＫＤ７と磁気抵抗素子８１２の感度軸の方向ＫＤ８が素子の厚み方向に対して９０°違っている。そして、ギャップ８１３に発生した磁界の方向ＭＤ８と磁気抵抗素子８１２の感度軸の方向ＫＤ８とを一致させるためには、狭いギャップ８１３内に挟持されるように磁気抵抗素子８１２を配設できないので、図１２に示すように、ギャップ８１３の近傍に配置させている。そして、この磁気抵抗素子８１２により、導体コイル８１０に流れる電流変化により生じる磁界変化を精度良く検出できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１４５４９号公報
【特許文献２】特開平６−１３００８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来例２のような位置に磁気抵抗素子８１２を配置すると、外部磁場の影響を受けてしまい、測定精度が低下するという問題があった。そこで、従来例２のような磁気コアと磁気抵抗素子の構成を用いて、従来例１のような被測定電流路の電流の測定を行う場合、外部磁場の影響を抑制するために、図１３に示すような電流センサ９００が考えられる。図１３に示す比較例の電流センサ９００は、環状の磁気コア９０１と磁気抵抗素子９０３とから構成され、被測定電流路９１０を囲む位置に磁気コア９０１を配置し、磁気コア９０１のギャップ９０１ｇの近傍に磁気抵抗素子９０３を配置している。
【０００８】
このように構成された電流センサ９００の場合、被測定電流路９１０が環状に形成された磁気コア９０１の中心に配置されているのが望まれる。しかしながら、必ずしも被測定電流路９１０を精度良く磁気コア９０１の中心に配置できる訳ではなく、被測定電流路９１０の配置位置が少しでもずれると、磁気抵抗素子９０３が検出する磁界の強さが変わってしまい、電流センサ９００の測定精度が低下するという問題があった。また、測定する被測定電流路９１０には、色々な太さのタイプがあるため、簡単な機構を用いて被測定電流路９１０の配置位置精度を高めることは困難であった。このため、図１３に示すような被測定電流路９１０の電流の測定を行う電流センサ９００の場合、高精度の検出値が得られる磁気抵抗素子９０３を用いても電流センサ９００の高精度化が困難であった。
【０００９】
本発明は、上述した課題を解決するもので、被測定電流路の配置位置精度が低くても、測定精度が高い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】
【００１０】
この課題を解決するために、本発明の電流センサは、被測定電流路を囲み前記被測定電流路の回りに発生する磁束を集束する磁気コアと、前記被測定電流路に電流が流れたときに発生する磁気を検出する磁気センサと、前記磁気センサが搭載される基板とを備えた電流センサであって、前記磁気コアが、軟磁性体から構成され環状で一端と他端に挟まれる第１の隙間を有する第１の磁気コアと、軟磁性体から構成され環状で一端と他端に挟まれる第２の隙間を有する第２の磁気コアとを有し、前記第１の隙間と前記第２の隙間とが隣り合うように前記第１の磁気コアと前記第２の磁気コアとを配置しており、前記磁気センサが、磁気抵抗素子を有し、前記第１の隙間と前記第２の隙間との間に前記磁気センサを配置することにより、前記第１の磁気コアの一端と、前記第２の磁気コアの一端とに前記磁気センサ又は前記基板の少なくとも一部が挟まれることを特徴としている。
【００１１】
この構成によれば、本発明の電流センサは、第１の磁気コアの第１の隙間と第２の磁気コアの第２の隙間との間に、第１の磁気コアの一端と第２の磁気コアの一端とに磁気センサ又は基板の少なくとも一部が挟まれるように磁気センサを配置したので、磁気センサが２つの磁気コアの間に挟まれるようになる。このため、電流センサの被測定電流路への取り付けの際に、被測定電流路の磁気コアに対する配置位置ずれが生じても、被測定電流路の配置位置ずれによる影響を低減できるとともに、隣接する他の電流路等からの外部磁場の影響を低減することもできる。このことにより、磁気抵抗素子の検出値が安定して得られるので、高精度の検出値が得られる磁気抵抗素子を用いた電流センサの高精度化が図られる。
【００１２】
また、本発明の電流センサにおいては、前記第１の隙間と前記第２の隙間とが連なる方向が、前記被測定電流路の軸方向と平行であることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、本発明の電流センサは、第１の隙間と第２の隙間とが連なる方向が、被測定電流路の軸方向と平行であるので、第１の磁気コアと第２の磁気コアとを重ね合わせて配置することができる。このことにより、電流センサの径方向のサイズを小さくすることができる。
【００１４】
また、本発明の電流センサにおいては、前記第１の磁気コアと前記第２の磁気コアとが同一形状であることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、本発明の電流センサは、第１の磁気コアと第２の磁気コアとが同一形状であるので、第１の磁気コアと第２の磁気コアとを違う形状に作製する場合と比較して、電流センサの製造コストを低減することができる。しかも第１の磁気コアと第２の磁気コアとを重ね合わせて配置することもでき、電流センサの径方向のサイズを小さくすることもできる。
【００１６】
また、本発明の電流センサにおいては、前記第１の磁気コアの内形より前記第２の磁気コアの外形が小さく、前記第１の磁気コアの内形内に前記第２の磁気コアを配置し、前記第１の隙間と前記第２の隙間とが連なる方向が、前記被測定電流路の軸方向と垂直であることが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、本発明の電流センサは、第１の磁気コアの内形より第２の磁気コアの外形が小さく、第１の磁気コアの内形内に第２の磁気コアを配置したので、第１の磁気コアと第２の磁気コアとを並べて配置することができる。このことにより、電流センサの厚み方向のサイズを小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、外部磁場の影響が低減され、しかも被測定電流路の配置位置精度が低くても、測定精度が高い電流センサを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態の電流センサを説明する斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態の電流センサを説明する図であって、図２（ａ）は、図１に示すＹ２側から見た正面図であり、図２（ｂ）は、図１に示すＺ１側から見た平面図である。
【図３】本発明の第１実施形態の電流センサを説明する図であって、図３（ａ）は、図２（ａ）に示すＰ部分の拡大図であり、図３（ｂ）は、図２（ｂ）に示すＱ部分の拡大図である。
【図４】本発明の第２実施形態の電流センサを説明する斜視図である。
【図５】本発明の第２実施形態の電流センサを説明する図であって、図５（ａ）は、図４に示すＹ２側から見た正面図であり、図５（ｂ）は、図４に示すＺ１側から見た平面図である。
【図６】本発明の第２実施形態の電流センサを説明する図であって、図６（ａ）は、図５（ａ）に示すＲ部分の拡大図であり、図６（ｂ）は、図５（ｂ）に示すＳ部分の拡大図である。
【図７】本発明の第１実施形態の電流センサの変形例を説明する図であって、図７（ａ）は、図２（ａ）と比較した変形例１の正面図であり、図７（ｂ）は、図２（ｂ）と比較した変形例２の平面図である。
【図８】本発明の第１実施形態の電流センサの変形例を説明する図であって、図３（ａ）と比較した変形例３の正面図である。
【図９】本発明の第２実施形態の電流センサの変形例を説明する図であって、図９（ａ）は、図５（ａ）と比較した変形例４の正面図であり、図９（ｂ）は、図６（ａ）と比較した変形例５の正面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態の電流センサの変形例を説明する図であって、図１０（ａ）は、図５（ｂ）と比較した変形例６の平面図であり、図１０（ｂ）は、図５（ｂ）と比較した変形例７の平面図である。
【図１１】従来例１における電流センサのコア本体及びホールＩＣを説明する斜視図である。
【図１２】従来例２における電流センサを説明する全体斜視図である。
【図１３】比較例における電流センサを説明する図であって、被測定電流路の軸方向から見た平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態の電流センサ１０１を説明する斜視図である。図２は、本発明の第１実施形態の電流センサ１０１を説明する図であって、図２（ａ）は、図１に示すＹ２側から見た正面図であり、図２（ｂ）は、図１に示すＺ１側から見た平面図である。図３は、本発明の第１実施形態の電流センサ１０１を説明する図であって、図３（ａ）は、図２（ａ）に示すＰ部分の拡大図であり、図３（ｂ）は、図２（ｂ）に示すＱ部分の拡大図である。
【００２２】
本発明の第１実施形態の電流センサ１０１は、図１及び図２に示すように、磁束を集束する磁気コア１と、被測定電流路ＣＢに電流が流れたときに発生する磁気を検出する磁気センサ３とを備えて構成される。
【００２３】
磁気コア１は、軟磁性体、例えばパーマロイ（Ｆｅ−Ｎｉ合金）を用い、図１及び図２に示すように、第１の磁気コア１１と第２の磁気コア２１とを有して構成されている。そして、被測定電流路ＣＢを囲むように第１の磁気コア１１と第２の磁気コア２１が配置され、被測定電流路ＣＢの回りに発生する磁束を集束している。なお、磁気コア１にパーマロイ（Ｆｅ−Ｎｉ合金）を用いたが、軟磁性材料であれば良く、他の鉄系材料であるセンダスト（Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金）や非鉄系のアモルファス磁性合金等でも良い。
【００２４】
図１及び図２に示すように、第１の磁気コア１１は、ほぼ矩形の環状に形成され、環状の一部分に一端と他端に挟まれる第１の隙間１１ｇを有している。また、第２の磁気コア２１も同様に、ほぼ矩形の環状に形成され、環状の一部分に一端と他端に挟まれる第２の隙間２１ｇを有している。また、本発明の第１実施形態の電流センサ１０１は、第１の磁気コア１１と第２の磁気コア２１とを同一形状にしている。このことにより、第１の磁気コア１１と第２の磁気コア２１とを違う形状に作製する場合と比較して、電流センサ１０１の製造コストを低減することができる。
【００２５】
また、図１ないし図３に示すように、第１の磁気コア１１と第２の磁気コア２１とを第１の隙間１１ｇと第２の隙間２１ｇとが隣り合うように配置している。さらに、本発明の第１実施形態の電流センサ１０１が被測定電流路ＣＢに取り付けられ、被測定電流路ＣＢが磁気コア１（第１の磁気コア１１及び第２の磁気コア２１）の中心に配置された際、第１の隙間１１ｇと第２の隙間２１ｇとが連なる方向ＴＤ１と、被測定電流路ＣＢの軸方向ＪＤとが平行になるように構成されている。このことにより、第１の磁気コア１１と第２の磁気コア２１とを重ね合わせて配置することができるので、電流センサ１０１の径方向のサイズを小さくすることができる。なお、本発明の第１実施形態の電流センサ１０１の被測定電流路ＣＢへの取り付けは、図示はしていないが、電流センサ１０１を収容する筐体及び取付け機構によって行われる。
【００２６】
磁気センサ３は、被測定電流路ＣＢに電流が流れたときに発生する磁気を検出する電流のセンサであって、例えば、巨大磁気抵抗効果を用いた磁気抵抗素子（ＧＭＲ(Giant Magneto Resistive)素子と言う）を用いている。ＧＭＲ素子は、例えば、反強磁性層がα−Ｆｅ２Ｏ３層、ピン層がＮｉＦｅ層、中間層がＣｕ層、フリー層がＮｉＦｅ層から形成されている。そして、この磁気センサ３は、ＧＭＲ素子をシリコン基板上に作製し、切り出されたＧＭＲチップを熱硬化性の合成樹脂でパッケージングしている。
【００２７】
また、磁気センサ３は、図１ないし図３に示すように、プリント配線板（ＰＣＢ(Printed Circuit Board)）等の基板９に搭載され、第１の隙間１１ｇと第２の隙間２１ｇとの間に挟まれて配置されている。つまり、磁気センサ３は、図３（ａ）に示すように、第１の隙間１１ｇの両端１１ｓ（言い換えると、第１の磁気コア１１の一端と他端）と磁気センサ３が対向するとともに、第２の隙間２１ｇの両端２１ｓ（言い換えると、第２の磁気コア２１の一端と他端）と磁気センサ３が基板９を間に挟んで対向するように配置されている。このように配置された磁気抵抗素子は、基板９に対して平行な方向に感度軸（磁気を感知する軸）の方向ＫＤ１を有しているので、感度軸（磁気を感知する軸）の方向ＫＤ１と、第１の隙間１１ｇと第２の隙間２１ｇとが連なる方向ＴＤ１とが、垂直になっている。また、被測定電流路ＣＢに電流が流れて発生した磁束が磁気コア１で集束された際に、第１の隙間１１ｇ及び第２の隙間２１ｇの磁界の方向ＭＤ１と、感度軸の方向ＫＤ１とが、平行になっている。
【００２８】
このようにして構成された本発明の第１実施形態の電流センサ１０１は、第１の磁気コア１１の第１の隙間１１ｇと第２の磁気コア２１の第２の隙間２１ｇとの間に、磁気センサ３を、第１の隙間１１ｇの両端１１ｓと第２の隙間２１ｇの両端２１ｓとに磁気センサ３が隣り合うように配置したので、磁気センサ３が２つの磁気コア１（第１の磁気コア１１と第２の磁気コア２１）の間に挟まれるようになる。このため、電流センサ１０１の被測定電流路ＣＢへの取り付けの際に、被測定電流路ＣＢの磁気コア１に対する配置位置ずれが生じても、被測定電流路ＣＢの配置位置ずれによる影響を低減できるとともに、隣接する他の電流路等からの外部磁場の影響を低減することもできる。このことにより、磁気抵抗素子の検出値が安定して得られるので、高精度の検出値が得られる磁気抵抗素子を用いた電流センサ１０１の高精度化が図られる。したがって、外部磁場の影響が低減され、しかも被測定電流路ＣＢの配置位置精度が低くても、測定精度が高い電流センサ１０１を提供することができる。
【００２９】
また、第１の隙間１１ｇと第２の隙間２１ｇとが連なる方向ＴＤ１が、被測定電流路ＣＢの軸方向ＪＤと平行であるので、第１の隙間１１ｇの両端１１ｓと第２の隙間２１ｇの両端２１ｓとに隣り合う位置に配置された磁気センサ３の感度軸の方向ＫＤ１と被測定電流路ＣＢに電流が流れて発生した磁界の方向ＭＤ１とが、平行になる。このため、平行でない場合と比較して、磁気センサ３が検出する磁気がより強いものとなっている。このことにより、高精度の検出値が得られる磁気抵抗素子を用いた電流センサ１０１の高精度化がより図られる。
【００３０】
また、第１の磁気コア１１と第２の磁気コア２１とが同一形状で、しかも第１の磁気コア１１と第２の磁気コア２１とを第１の隙間１１ｇと第２の隙間２１ｇとが隣り合うように配置したので、第１の磁気コア１１の第１の隙間１１ｇと第２の磁気コア２１の第２の隙間２１ｇとの間の磁界が均等になっている。このことにより、第１の隙間１１ｇと第２の隙間２１ｇとに隣り合う位置に配置された磁気センサ３が安定して磁気を検出するので、高精度の検出値が得られる磁気抵抗素子を用いた電流センサ１０１の高精度化がより一層図られる。
【００３１】
以上により、本発明の電流センサ１０１は、第１の磁気コア１１の第１の隙間１１ｇと第２の磁気コア２１の第２の隙間２１ｇとの間に、磁気センサ３を、第１の隙間１１ｇの両端１１ｓと第２の隙間２１ｇの両端２１ｓとに磁気センサ３が隣り合うように配置したので、磁気センサ３が２つの磁気コア１（第１の磁気コア１１と第２の磁気コア２１）の間に挟まれるようになる。このため、電流センサ１０１の被測定電流路ＣＢへの取り付けの際に、被測定電流路ＣＢの磁気コア１に対する配置位置ずれが生じても、被測定電流路ＣＢの配置位置ずれによる影響を低減できるとともに、隣接する他の電流路等からの外部磁場の影響を低減することもできる。このことにより、磁気抵抗素子の検出値が安定して得られるので、高精度の検出値が得られる磁気抵抗素子を用いた電流センサ１０１の高精度化が図られる。
【００３２】
また、第１の隙間１１ｇと第２の隙間２１ｇとが連なる方向ＴＤ１が、被測定電流路ＣＢの軸方向ＪＤと平行であるので、第１の磁気コア１１と第２の磁気コア２１を重ね合わせて配置することができる。このことにより、電流センサ１０１の径方向のサイズを小さくすることができる。
【００３３】
また、第１の磁気コア１１と第２の磁気コア２１とが同一形状であるので、第１の磁気コア１１と第２の磁気コア２１とを違う形状に作製する場合と比較して、電流センサ１０１の製造コストを低減することができる。しかも第１の磁気コア１１と第２の磁気コア２１とを重ね合わせて配置することもでき、電流センサ１０１の径方向のサイズを小さくすることもできる。
【００３４】
［第２実施形態］
図４は、本発明の第２実施形態の電流センサ１０２を説明する斜視図である。図５は、本発明の第２実施形態の電流センサ１０２を説明する図であって、図５（ａ）は、図４に示すＹ２側から見た正面図であり、図５（ｂ）は、図４に示すＺ１側から見た平面図である。図６は、本発明の第２実施形態の電流センサ１０２を説明する図であって、図６（ａ）は、図５（ａ）に示すＲ部分の拡大図であり、図６（ｂ）は、図５（ｂ）に示すＳ部分の拡大図である。
【００３５】
本発明の第２実施形態の電流センサ１０２は、図４及び図５に示すように、磁束を集束する磁気コア５と、被測定電流路ＣＢに電流が流れたときに発生する磁気を検出する磁気センサ３とを備えて構成される。
【００３６】
磁気コア５は、図４及び図５に示すように、第１の磁気コア１５と第２の磁気コア２５とを有して構成されており、被測定電流路ＣＢを囲むように第１の磁気コア１５と第２の磁気コア２５が配置され、被測定電流路ＣＢの回りに発生する磁束を集束している。また、磁気コア５は、粉末状の軟磁性体、例えばパーマロイ（Ｆｅ−Ｎｉ合金）粉体を用い、このパーマロイ（Ｆｅ−Ｎｉ合金）粉体を合成樹脂に練り込んで、成形型を用いて射出成形することにより形成している。なお、磁気コア５にパーマロイ（Ｆｅ−Ｎｉ合金）材料を用いたが、軟磁性材料であれば良く、他の鉄系材料であるセンダスト（Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金）や非鉄系のアモルファス磁性合金等でも良い。
【００３７】
図４及び図５に示すように、第１の磁気コア１５は、ほぼ矩形の環状に形成され、環状の一部分に第１の隙間１５ｇを有している。また、第２の磁気コア２５も同様に、ほぼ矩形の環状に形成され、第２の隙間２５ｇを有している。また、本発明の第２実施形態の電流センサ１０２は、第１の磁気コア１５の内形より第２の磁気コア２５の外形が小さく形成され、第１の磁気コアの内形内に第２の磁気コア２５を配置している。このことにより、第１の磁気コア１５と第２の磁気コア２５とを並べて配置することができるので、電流センサ１０２の厚み方向のサイズを小さくすることができる。
【００３８】
また、図４ないし図６に示すように、本発明の第２実施形態の電流センサ１０２は、第１の磁気コア１５と第２の磁気コア２５とを、第１の隙間１５ｇと第２の隙間２５ｇとが隣り合うように配置している。さらに、本発明の第２実施形態の電流センサ１０２が被測定電流路ＣＢに取り付けられ、被測定電流路ＣＢが磁気コア５（第１の磁気コア１５及び第２の磁気コア２５）の中心に配置された際、第１の隙間１５ｇと第２の隙間２５ｇとが連なる方向ＴＤ２と、被測定電流路ＣＢの軸方向ＪＤとが垂直になるように構成されている。なお、本発明の第２実施形態の電流センサ１０２の被測定電流路ＣＢへの取り付けは、図示はしていないが、電流センサ１０２を収容する筐体及び取付け機構によって行われる。
【００３９】
磁気センサ３は、図４ないし図６に示すように、プリント配線板（ＰＣＢ(Printed Circuit Board)）等の基板９に搭載され、第１の隙間１５ｇと第２の隙間２５ｇとの間に挟まれて配置されている。つまり、磁気センサ３は、図６（ｂ）に示すように、第１の隙間１５ｇの両端１５ｓ（言い換えると、第１の磁気コア１５の一端と他端）と磁気センサ３が対向するとともに、第２の隙間２５ｇの両端２５ｓ（言い換えると、第２の磁気コア２５の一端と他端）と磁気センサ３が基板９を間に挟んで対向するように配置されている。このように配置された磁気抵抗素子は、基板９に対して平行な方向に感度軸（磁気を感知する軸）の方向ＫＤ２を有しているので、感度軸（磁気を感知する軸）の方向ＫＤ２と、第１の隙間１５ｇと第２の隙間２５ｇとが連なる方向ＴＤ２とが、垂直になっている。また、被測定電流路ＣＢに電流が流れて発生した磁束が磁気コア５で集束された際に、第１の隙間１５ｇ及び第２の隙間２５ｇの磁界の方向ＭＤ２と、感度軸の方向ＫＤ２とが、平行になっている。
【００４０】
このようにして構成された本発明の第２実施形態の電流センサ１０２は、第１の磁気コア１５の第１の隙間１５ｇと第２の磁気コア２５の第２の隙間２５ｇとの間に、磁気センサ３を、第１の隙間１５ｇの両端１５ｓと第２の隙間２５ｇの両端２５ｓとに磁気センサ３が隣り合うように配置したので、磁気センサ３が２つの磁気コア５（第１の磁気コア１５と第２の磁気コア２５）の間に挟まれるようになる。このため、電流センサ１０２の被測定電流路ＣＢへの取り付けの際に、被測定電流路ＣＢの磁気コア５に対する配置位置ずれが生じても、磁気センサ３と被測定電流路ＣＢとの間に配置された第２の磁気コア２５により、被測定電流路ＣＢの配置位置ずれによる影響を低減できる。また、磁気センサ３の外側に配置された第１の磁気コア１５により、隣接する他の電流路等からの外部磁場の影響を低減することができる。このことにより、磁気抵抗素子の検出値が安定して得られるので、高精度の検出値が得られる磁気抵抗素子を用いた電流センサ１０２の高精度化が図られる。したがって、外部磁場の影響が低減され、しかも被測定電流路ＣＢの配置位置精度が低くても、測定精度が高い電流センサ１０２を提供することができる。
【００４１】
以上により、本発明の電流センサ１０２は、第１の磁気コア１５の第１の隙間１５ｇと第２の磁気コア２５の第２の隙間２５ｇとの間に、磁気センサ３を、第１の隙間１５ｇの両端１５ｓと第２の隙間２５ｇの両端２５ｓとに磁気センサ３が隣り合うように配置したので、磁気センサ３が２つの磁気コア５（第１の磁気コア１５と第２の磁気コア２５）の間に挟まれるようになる。このため、電流センサ１０２の被測定電流路ＣＢへの取り付けの際に、被測定電流路ＣＢの磁気コア５に対する配置位置ずれが生じても、磁気センサ３と被測定電流路ＣＢとの間に配置された第２の磁気コア２５により、被測定電流路ＣＢの配置位置ずれによる影響を低減できる。また、磁気センサ３の外側に配置された第１の磁気コア１５により、隣接する他の電流路等からの外部磁場の影響を低減することができる。このことにより、磁気抵抗素子の検出値が安定して得られるので、高精度の検出値が得られる磁気抵抗素子を用いた電流センサ１０２の高精度化が図られる。
【００４２】
また、第１の磁気コア１５の内形より第２の磁気コア２５の外形が小さく、第１の磁気コア１５の内形内に第２の磁気コア２５を配置したので、第１の磁気コア１５と第２の磁気コア２５とを並べて配置することができる。このことにより、電流センサ１０２の厚み方向のサイズを小さくすることができる。
【００４３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば次のように変形して実施することができ、これらの実施形態も本発明の技術的範囲に属する。
【００４４】
図７は、本発明の第１実施形態の電流センサ１０１の変形例を説明する図であって、図７（ａ）は、図２（ａ）と比較した変形例１の正面図であり、図７（ｂ）は、図２（ｂ）と比較した変形例２の平面図である。図８は、本発明の第１実施形態の電流センサ１０１の変形例を説明する図であって、図３（ａ）と比較した変形例３の正面図である。図９は、本発明の第２実施形態の電流センサ１０２の変形例を説明する図であって、図９（ａ）は、図５（ａ）と比較した変形例４の正面図であり、図９（ｂ）は、図６（ａ）と比較した変形例５の正面図である。図１０は、本発明の第２実施形態の電流センサ１０２の変形例を説明する図であって、図１０（ａ）は、図５（ｂ）と比較した変形例６の平面図であり、図１０（ｂ）は、図５（ｂ）と比較した変形例７の平面図である。
【００４５】
＜変形例１＞
上記第１実施形態では、磁気センサ３が、第１の隙間１１ｇの両端１１ｓと第２の隙間２１ｇの両端２１ｓの両方とに挟まれるように構成したが、図７（ａ）に示すように、磁気センサＣ１３が、第１の磁気コアＣ１１の一端（第１の隙間Ｃ１１ｇの両端Ｃ１１ｓのいずれか）と第２の磁気コアＣ２１の一端（第２の隙間Ｃ２１ｇの両端Ｃ２１ｓのいずれか）とに、少なくとも一部が挟まれるように構成しても良い。
【００４６】
＜変形例２＞
上記第１実施形態では、第１の磁気コア１１と第２の磁気コア２１とを同一形状にして好適に構成にしたが、図７（ｂ）に示すように、第１の磁気コア１１と第２の磁気コアＣ２２とが違う形状であっても良い。
【００４７】
＜変形例３＞
上記第１実施形態では、磁気センサ３が、第１の隙間１１ｇの両端１１ｓと第２の隙間２１ｇの両端２１ｓの両方とに挟まれるように構成したが、図８に示すように、磁気センサＣ３３が、第１の隙間１１ｇ或いは第２の隙間２１ｇより小さい幅の場合は、基板Ｃ３９の少なくとも一部が、第１の隙間１１ｇの両端１１ｓ（言い換えると、第１の磁気コア１１の一端と他端）と第２の隙間２１ｇの両端２１ｓ（言い換えると、第２の磁気コア２１の一端と他端）とに対向するように構成される。
【００４８】
＜変形例４＞
上記第２実施形態では、磁気センサ３を第１の磁気コア１５及び第２の磁気コア２５の厚み内に収まるように、好適に構成したが、図９（ａ）に示すように、磁気センサ３が第１の磁気コアＣ１５及び第２の磁気コアＣ２５の厚みより大きくなるように構成しても良い。
【００４９】
＜変形例５＞
上記第２実施形態では、磁気センサ３が第１の隙間１５ｇの両端１５ｓと第２の隙間２５ｇの両端２５ｓの両方とに挟まれるように構成したが、図９（ｂ）に示すように、磁気センサＣ５３が第１の隙間１５ｇ或いは第２の隙間２５ｇより小さい幅の場合は、基板Ｃ５９の少なくとも一部が、第１の隙間１５ｇの両端１５ｓ（言い換えると、第１の磁気コア１５の一端と他端）と第２の隙間２５ｇの両端２５ｓ（言い換えると、第２の磁気コア２５の一端と他端）とに対向するように構成される。
【００５０】
＜変形例６＞
上記第２実施形態では、第１の磁気コア１５及び第２の磁気コア２５をほぼ矩形の環状に形成して構成したが、図１０（ａ）に示すように、第１の磁気コアＣ３５及び第２の磁気コアＣ４５をほぼ円形の環状に形成して構成しても良い。
【００５１】
＜変形例７＞
上記第２実施形態では、磁気センサ３を第１の隙間１５ｇと対向させ、第２の隙間２５ｇと基板９を間に挟んで対向するように配置して構成したが、図１０（ｂ）に示すように、磁気センサ３を第２の隙間２５ｇと対向させ、第１の隙間１５ｇと基板９を間に挟んで対向するように配置して構成しても良い。
【００５２】
＜変形例８＞
上記実施形態では、磁気センサ３が、磁気抵抗素子として、巨大磁気抵抗効果を用いたＧＭＲ素子を好適に用いたが、同じ磁気の方向を検知できる感度軸の方向を有する磁気抵抗素子であれば良く、ＭＲ(Magneto Resistive)素子、ＡＭＲ(Anisotropic Magneto Resistive)素子、ＴＭＲ(Tunnel Magneto Resistive)素子であっても良い。
【００５３】
本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１、５ 磁気コア
１１、１５、Ｃ１１、Ｃ１５、Ｃ３５ 第１の磁気コア
１１ｇ、１５ｇ、Ｃ１１ｇ 第１の隙間
２１、２５、Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２５、Ｃ４５ 第２の磁気コア
２１ｇ、２５ｇ、Ｃ２１ｇ 第２の隙間
１１ｓ、１５ｓ、２１ｓ、２５ｓ、Ｃ１１ｓ、Ｃ２１ｓ 両端
３、Ｃ１３、Ｃ３３、Ｃ５３ 磁気センサ
９、Ｃ３９、Ｃ５９ 基板
ＣＢ 被測定電流路
ＴＤ１、ＴＤ２ 連なる方向
ＪＤ 軸方向
１０１、１０２ 電流センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定電流路を囲み前記被測定電流路の回りに発生する磁束を集束する磁気コアと、前記被測定電流路に電流が流れたときに発生する磁気を検出する磁気センサと、前記磁気センサが搭載される基板とを備えた電流センサであって、
前記磁気コアは、軟磁性体から構成され環状で一端と他端に挟まれる第１の隙間を有する第１の磁気コアと、軟磁性体から構成され環状で一端と他端に挟まれる第２の隙間を有する第２の磁気コアとを有し、
前記第１の隙間と前記第２の隙間とが隣り合うように前記第１の磁気コアと前記第２の磁気コアとを配置しており、
前記磁気センサは、磁気抵抗素子を有し、
前記第１の隙間と前記第２の隙間との間に前記磁気センサを配置することにより、前記第１の磁気コアの一端と、前記第２の磁気コアの一端とに前記磁気センサ又は前記基板の少なくとも一部が挟まれることを特徴とする電流センサ。
【請求項２】
前記第１の隙間と前記第２の隙間とが連なる方向が、前記被測定電流路の軸方向と平行であること特徴とする請求項１に記載の電流センサ。
【請求項３】
前記第１の磁気コアと前記第２の磁気コアとが同一形状であることを特徴とする請求項２に記載の電流センサ。
【請求項４】
前記第１の磁気コアの内形より前記第２の磁気コアの外形が小さく、前記第１の磁気コアの内形内に前記第２の磁気コアを配置し、
前記第１の隙間と前記第２の隙間とが連なる方向が、前記被測定電流路の軸方向と垂直であること特徴とする請求項１に記載の電流センサ。
【請求項１】
被測定電流路を囲み前記被測定電流路の回りに発生する磁束を集束する磁気コアと、前記被測定電流路に電流が流れたときに発生する磁気を検出する磁気センサと、前記磁気センサが搭載される基板とを備えた電流センサであって、
前記磁気コアは、軟磁性体から構成され環状で一端と他端に挟まれる第１の隙間を有する第１の磁気コアと、軟磁性体から構成され環状で一端と他端に挟まれる第２の隙間を有する第２の磁気コアとを有し、
前記第１の隙間と前記第２の隙間とが隣り合うように前記第１の磁気コアと前記第２の磁気コアとを配置しており、
前記磁気センサは、磁気抵抗素子を有し、
前記第１の隙間と前記第２の隙間との間に前記磁気センサを配置することにより、前記第１の磁気コアの一端と、前記第２の磁気コアの一端とに前記磁気センサ又は前記基板の少なくとも一部が挟まれることを特徴とする電流センサ。
【請求項２】
前記第１の隙間と前記第２の隙間とが連なる方向が、前記被測定電流路の軸方向と平行であること特徴とする請求項１に記載の電流センサ。
【請求項３】
前記第１の磁気コアと前記第２の磁気コアとが同一形状であることを特徴とする請求項２に記載の電流センサ。
【請求項４】
前記第１の磁気コアの内形より前記第２の磁気コアの外形が小さく、前記第１の磁気コアの内形内に前記第２の磁気コアを配置し、
前記第１の隙間と前記第２の隙間とが連なる方向が、前記被測定電流路の軸方向と垂直であること特徴とする請求項１に記載の電流センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−９６８５０（Ｐ２０１３−９６８５０Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４０１６４（Ｐ２０１１−２４０１６４）
【出願日】平成２３年１１月１日（２０１１．１１．１）
【出願人】（３１００１４３２２）アルプス・グリーンデバイス株式会社 (47)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１日（２０１１．１１．１）
【出願人】（３１００１４３２２）アルプス・グリーンデバイス株式会社 (47)
【Ｆターム（参考）】
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