JPWO2013005458A1

JPWO2013005458A1 - 電流センサ

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Publication number: JPWO2013005458A1
Application number: JP2013522486A
Authority: JP
Inventors: 蛇口　広行; 広行蛇口; 真司三ツ谷; 康夫小寺
Original assignee: Alps Green Devices Co Ltd
Current assignee: Alps Green Devices Co Ltd
Priority date: 2011-07-04
Filing date: 2012-03-15
Publication date: 2015-02-23
Anticipated expiration: 2032-03-15
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Abstract

磁電変換素子の位置精度や取り付け精度を要求することなく、近接電流路の磁場の影響による被測定電流の測定精度の低下を防止できる電流センサを提供すること。第１の電流路と、第１の電流路に近接して配置された第２の電流路と、第１の電流路に設けられた第１および第２の磁電変換素子とを備え、第１および第２の磁電変換素子の感度軸の方向が同一であって、第２の電流路の中心線から第１の磁電変換素子までの垂線と、第２の磁電変換素子までの垂線との方向および長さが等しく、第１および第２の磁電変換素子とを結ぶ線分と、線分に近接する第２の電流路の直線部とが平行であり、第２の電流路の中で、第１の磁電変換素子に近接する部分の断面積と第２の磁電変換素子とに近接する部分の断面積が同一であり、第１の電流路の中で、第１の磁電変換素子が設けられる部分と前記第２の磁電変換素子が設けられる部分の形状が異なる構成とする。

Description

本発明は、電流路近傍の磁界に基づいて当該電流路に流れる電流を測定する電流センサに関する。

従来、被測定電流を通流する被測定電流路に設置され、被測定電流路を通流する被測定電流により発生する磁界を検出し、検出された磁界に基づいて当該電流路に流れる電流を検出する電流センサが知られている。このような電流センサは、例えば、それぞれの延びる方向が平行となるように並設された３本の電流路を有する三相モータ等に搭載される。このような三相モータに搭載される電流センサにおいては、隣り合う電流路（近接電流路）を流れる電流により生じる磁界の影響を抑制して、被測定電流の測定精度の低下を防止する必要がある。近接電流路に起因する磁界の影響を抑制する方法としては、例えば、図１２のように被測定電流により発生する磁界を一対の磁電変換素子で測定し、近隣電流路を流れる電流により発生する磁界が一対の磁電変換素子に同様に加わるように配置してなる電流センサが提案されている。この電流センサでは、被測定電流が発生する磁場は、一対の磁電変換素子に逆方向に加わり、近隣電流が発生する磁場は、一対の磁電変換素子に同一方向に加わる。この為、一対の磁電変換素子の出力の差分を用いることで、近隣電流が発生する磁場を相殺することができる。尚、地磁気等の外来磁界も、一対の磁電変換素子に同一方向に加わるため、相殺できる（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−２６６２９０号公報

しかしながら、特許文献１に開示された電流センサの場合、近隣電流路を流れる電流により発生する磁界が、被測定電流路を流れる電流により発生する磁界と同一方向に重なる。この為、各磁電変換素子は、前記双方の磁界を足し合わせた強さの磁界を測定できるようにする必要がある。よって、近隣電流路を流れる電流により発生する磁界の強さの分だけダイナミックレンジが低下する。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、地磁気等の外来磁界と、近接電流路の磁界の双方の影響を減らすと共に、ダイナミックレンジの低下を防止できる電流センサを提供することを目的とする。

本発明の電流センサは、第１の電流路と、前記第１の電流路に近接して配置された第２の電流路と、前記第１の電流路に設けられた第１および第２の磁電変換素子と、を備え、前記第１の磁電変換素子と前記第２の磁電変換素子の感度軸の方向が同一であって、前記第２の電流路の中心線から前記第１の磁電変換素子までの垂線と、前記第２の磁電変換素子までの垂線との方向および長さが等しく、前記第１の磁電変換素子と前記第２の磁電変換素子とを結ぶ線分と、前記線分に近接する前記第２の電流路の直線部とが平行であり、前記第２の電流路の中で、前記第１の磁電変換素子に近接する部分の断面積と前記第２の磁電変換素子とに近接する部分の断面積が同一であり、前記第１の電流路の中で、前記第１の磁電変換素子が設けられる部分と前記第２の磁電変換素子が設けられる部分の形状が異なり、前記第１の電流路を流れる電流により発生する磁界が、異なる大きさで前記第１および第２の磁電変換素子に加わることを特徴とする。

この電流センサによれば、被測定電流路となる第１の電流路に設けられた第１および第２の磁電変換素子の感度軸と、近接電流路となる第２の電流路を流れる電流により発生する磁界の向きを異なる構成とすることができるため、ダイナミックレンジの低下を抑制することができる。例えば、第２の電流路を流れる電流により発生する磁界の向きが、第１および第２の磁電変換素子の感度軸に対してほぼ直交する角度となる場合、第２の電流路を流れる電流により発生する磁界は、第１および第２の磁電変換素子でほとんど測定されないため、ダイナミックレンジの低下を効果的に抑制することができる。また、この電流センサによれば、第１および第２の磁気センサによって検出された磁束（磁場）を差動演算処理することにより、第２の電流路に発生する磁界の影響がキャンセルされ、第１の電流路に発生する磁界のみを差分出力することができる。このように出力された磁界に基づいて被測定電流路に流れる電流を精度よく検出できるため、磁気センサの位置精度や取り付け精度を要求することなく、近接電流路の磁界の影響によるダイナミックレンジの低下や被測定電流の測定精度の低下の防止が可能となる。

また、上記電流センサにおいて、前記第１の電流路における前記第１の磁電変換素子近傍と、前記第２の磁電変換素子近傍との断面積が異なっていてもよい。この場合には、簡便な構成により、被測定電流路（第１の電流路）に発生する磁場が、異なるベクトルで第１および第２の磁電変換素子に加わる構成とすることができるため、低コストの電流センサを実現できる。

また、上記電流センサにおいて、前記第１の電流路における前記第１の磁電変換素子近傍と、前記第２の磁電変換素子近傍との幅が異なっていてもよい。

また、上記電流センサにおいて、前記第１の電流路における前記第１の磁電変換素子近傍と、前記第２の磁電変換素子近傍との厚みが異なっていてもよい。

また、上記電流センサにおいて、前記第１の電流路は、屈曲する第１の屈曲部を有し、前記第１の磁電変換素子は前記第１の屈曲部以外に配置され、前記第２の磁電変換素子は前記屈曲部に配置されていてもよい。

また、上記電流センサにおいて、前記第１の屈曲部は、前記第１の電流路を厚み方向に屈曲させて形成してもよい。

また、上記電流センサにおいて、前記第１の電流路は、第１の分流路と第２の分流路に分流され、前記第１の磁電変換素子は前記第１の分流部および前記第２の分流路以外に配置され、前記第２の磁電変換素子は前記第１の分流路に配置されていてもよい。

また、上記電流センサにおいて、前記第１の電流路は、第１の分流路と第２の分流路に分流され、前記第１の磁電変換素子は前記第１の分流路および前記第２の分流路以外に配置され、前記第２の磁電変換素子は前記第１の分流路と前記第２の分流路の間に配置されていてもよい。

また、上記電流センサにおいて、前記第１の電流路を流れる電流が発生する磁界は、異なる向きで前記第１および第２の磁電変換素子に加わるようにしてもよい。

また、上記電流センサにおいて、前記第１の電流路は幅方向に屈曲する第１の屈曲部を有し、前記第１の屈曲部を挟んで、前記第１の磁電変換素子は中央部に配置され、前記第２の磁電変換素子は端部に配置されていてもよい。

また、上記電流センサにおいて、前記第１の電流路は幅方向に屈曲する第１の屈曲部を有し、前記第１の磁電変換素子は前記第１の屈曲部以外の領域に配置され、前記第２の磁電変換素子は前記第１の屈曲部に配置されるようにしてもよい。

また、上記電流センサにおいて、前記第２の電流路は幅方向に屈曲する第２の屈曲部を有し、前記第１および第２の磁電変換素子は、前記第２の屈曲部と直交する領域外に配置されるようにしてもよい。

本発明によれば、磁電変換素子の位置精度や取り付け精度を要求することなく、近接電流路の磁場の影響による被測定電流の測定精度の低下を防止すると共に、ダイナミックレンジの低下を抑制できる。

磁電変換素子の構成例を示すブロック図である。電流センサの第１の構成例を示す図である。上記電流センサの変形例を示す図である。電流センサの第２の構成例を示す図である。電流センサの第３の構成例を示す図である。電流センサの第４の構成例を示す図である。電流センサの第５の構成例を示す図である。電流センサの第６の構成例を示す図である。電流センサの第６の他の構成例を示す図である。電流センサの第８の構成例を示す図である。電流センサの第９の構成例を示す図である。従来の電流センサの平面図である。

図１は、磁電変換素子２ａ，２ｂを含む電流センサの構成例を示すブロック図である。図１に示すように、電流センサ１は、磁電変換素子２ａ，２ｂに加え、磁電変換素子２ａ，２ｂの制御を行う制御回路素子３１ａ，３１ｂと、制御回路素子３１ａ，３１ｂからの出力の差分をとってセンサ出力とする信号処理回路３とを有する。

図１に示すように、磁電変換素子２ａ，２ｂは、被測定電流Ｉによって発生する誘導磁界Ｂａ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１１１ａ，１１１ｂと、磁電変換素子１１２ａ，１１２ｂと、を含んで構成される。

また、制御回路素子３１ａ，３１ｂは、磁電変換素子１１２ａ，１１２ｂの差動出力を増幅し、フィードバックコイル１１１ａ，１１１ｂのフィードバック電流を制御するオペアンプ１３１ａ，１３１ｂと、フィードバック電流を電圧に変換するＩ／Ｖアンプ１３２ａ，１３２ｂとを含んで構成される。

フィードバックコイル１１１ａ，１１１ｂは、磁電変換素子１１２ａ，１１２ｂの近傍に配置されており、被測定電流Ｉにより発生する誘導磁界Ｂａを相殺するキャンセル磁界を発生する。例えば、被測定電流からの誘導磁界により抵抗値が変化するという特性を有する磁気抵抗効果素子を用いて磁電変換素子１１２ａ，１１２ｂを構成することで、高感度の電流センサ１を実現できる。

信号処理回路３は、制御回路素子３１ａ，３１ｂからの出力電圧（すなわち、Ｉ／Ｖアンプ１３２ａ，１３２ｂの出力電圧）の差をとって出力する。信号処理回路３は、例えば、差動アンプで構成される。この差動演算処理によって、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、電流センサ１は上述した構成に限定されない。例えば、磁電変換素子２ａ，２ｂとしてフィードバックコイル等を用いない磁気比例式のセンサを用いてもよく、また磁気抵抗素子以外に、ホール素子などの感磁素子を用いてもよい。

以下、外来磁場Ｂｂ’が、被測定電流路の磁電変換素子２ａ，２ｂに対して同一ベクトルで加わり、被測定電流路に流れる電流によって生じる誘導磁界Ｂａが、磁電変換素子２ａ，２ｂに対して異なるベクトルで加わる構成を有する電流センサの構成例について、詳細に説明する。なお、磁界が磁電変換素子２ａ，２ｂに対して同一ベクトルで加わるとは、磁電変換素子２ａ，２ｂのそれぞれに対して、感度軸方向の成分の大きさと方向が等しい磁界が加わることを指す。また、磁界が磁電変換素子２ａ，２ｂに対して異なるベクトルで加わるとは、磁電変換素子２ａ，２ｂのそれぞれに対して、感度軸方向の成分の大きさと方向の両方、あるいはいずれか一方が異なる磁界が加わることを指す。

＜第１の構成例＞
図２は、本発明における電流センサの構成例を示す図である。図２に示すように、電流センサ１０１においては、被測定電流路５ａと近接電流路５ｂとが図２におけるＺ方向に互いに平行に延びて形成されており、被測定電流路５ａに被測定電流が通流し、近接電流路５ｂに近接電流が通流している。したがって、電流路５ａ，５ｂの延びる方向が電流の通流方向となっている。すなわち、電流路５ａは、電流の通流方向（第１方向）に延びており、電流路５ｂは、電流路５ａに略平行に近接して配置されている。

被測定電流路５ａの一部には、被測定電流路５ａを幅方向（図２におけるＸ方向）に切り欠いた切り欠き部５１ａが形成されている。被測定電流路５ａにおいて切り欠き部５１ａが形成された部分は、他の部分と比べて幅狭となっている。被測定電流路５ａにおいて、磁電変換素子２ａは切り欠き部５１ａが形成された幅狭部分に設置され、磁電変換素子２ｂは切り欠き部５１ａが形成されていない通常幅（切り欠き部５１ａよりも広い幅）の領域に設置される。磁電変換素子２ａ，２ｂは、感度軸が通流方向に対して垂直となり、かつ、感度軸が互いに同じ方向を向くように配置される。

なお、図２において、磁電変換素子２ａ，２ｂ上の矢印は、それぞれの磁電変換素子における感度軸方向を示す。ここで、感度軸方向とは、磁電変換素子２ａ，２ｂが最大の感度を得る方向をいう。図２においては、磁電変換素子２ａ，２ｂの感度軸が紙面右方向を向く場合を示しているが、反対方向（紙面左方向）を向くように配置してもよい。

磁電変換素子２ａ，２ｂは、磁気検出が可能な磁電変換素子であれば特に限定されない。磁電変換素子２ａ，２ｂとしては、例えば、ＧＭＲ（ＧｉａｎｔＭａｇｎｅｔｏＲｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子やＴＭＲ（ＴｕｎｎｅｌＭａｇｎｅｔｏＲｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子などの磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサ、ホール素子を用いた磁気センサなどを適用できる。

近接電流路５ｂの一部にも被測定電流路５ａと同様に切り欠き部５１ｂが形成されている。切り欠き部５１ａと５１ｂとは、互いに重ならない位置に形成されている（図２におけるＺ方向において切り欠き部５１ｂが互いに異なる位置にある）。磁電変換素子２ａ，２ｂは、電流路５ａ，５ｂにおいて、通流方向に対して直交する方向（図２におけるＸ方向）でほぼ同じ位置に互いに離間して配置され、近接電流路５ｂから等距離に配置されている。近接電流路５ｂに流れる電流を検出するための磁電変換素子２１ａは切り欠き部５１ｂが形成された幅狭部分に設置され、磁電変換素子２１ｂは切り欠き部５１ｂが形成されていない通常幅（切り欠き部５１ｂよりも広い幅）の領域に設置される。磁電変換素子２ａ，２ｂと、磁電変換素子２１ａ，２１ｂとは、それぞれ重ならない位置に設置される（図２におけるＺ方向において、磁電変換素子２ａ，２ｂと、磁電変換素子２１ａ，２１ｂとが互いに異なる位置にある）。なお、図２において、信号処理回路３およびプリント基板４は図示を省略する。

このような構成の電流センサ１０１において、被測定電流路５ａおよび近接電流路５ｂに電流が流れる場合を考える。図２においては、紙面上方向（図２におけるＺ方向）に向けて電流Ｉが流れるとする。被測定電流路５ａにおける磁電変換素子２ａ近傍と、磁電変換素子２ｂ近傍とでは、電流路の幅（磁電変換素子２ａ，２ｂ搭載面において、電流の流れる向きと直交する方向における電流路の長さ）が異なるため、互いの電流密度が異なる。磁電変換素子２ａ近傍は、磁電変換素子２ｂ近傍に比べて幅狭なため、電流密度が高くなっている。そのため、磁電変換素子２ａ近傍に生じる誘導磁界Ｂａ１は、磁電変換素子２ｂ近傍に発生する誘導磁界Ｂａ２に比べて強くなる。換言すると、磁電変換素子２ａ近傍は、磁電変換素子２ｂ近傍に比べて磁束密度が高くなる。これにより、磁電変換素子２ａによって検出される誘導磁界Ｂａ１と、磁電変換素子２ｂによって検出される誘導磁界Ｂａ２とは、方向が同じで、大きさが異なる。すなわち、被測定電流路５ａを流れる電流によって生じる磁界は、磁電変換素子２ａおよび磁電変換素子２ｂに対して異なるベクトルで加わることになる。

図２では、被測定電流路５ａに設けられた磁電変換素子２ａ，２ｂの感度軸と、近接電流路５ｂを流れる電流により強く発生する磁界の向きを異なる構成とすることができる。この場合、近接電流路５ｂに起因する磁電変換素子２ａ，２ｂのダイナミックレンジの低下を抑制することができる。

一方、被測定電流路５ａ近傍には、近接電流路５ｂを流れる電流によって被測定電流Ｉにより発生する誘導磁界Ｂａより小さい磁界成分Ｂｂ’が生じている。近接電流路５ｂのうち磁電変換素子２ａ，２ｂに近接する部分は、切り欠き部５１ｂが形成されていない通常幅（切り欠き部５１ｂよりも広い幅）の領域である。また、近接電流路５ｂの中心線から磁電変換素子２ａまでの垂線と、磁電変換素子２ｂまでの垂線との方向および長さが概略等しく、磁電変換素子２ａと磁電変換素子２ｂとを結ぶ線分と、線分に近接する近接電流路５ｂの直線部とが概略平行であり、磁電変換素子２ａに近接する近接電流路５ｂの断面積と磁電変換素子２ｂとに近接する近接電流路５ｂの断面積が概略同一となっている。そのため、磁電変換素子２ａによって検出される磁界成分Ｂｂ’と、磁電変換素子２ｂによって検出される磁界成分Ｂｂ’とは、方向が同じで、大きさも同じとなる。すなわち、近接電流路５ｂを流れる電流によって生じる磁界成分は、磁電変換素子２ａおよび磁電変換素子２ｂに対して同一ベクトルで加わる。また、地磁気も磁電変換素子２ａおよび磁電変換素子２ｂに対して同一ベクトルで加わる。

そのため、磁電変換素子２ａ，２ｂによって検出された磁界を信号処理回路３によって差動演算処理することにより、同一ベクトル量である外乱磁場（近接電流路５ｂによる磁場Ｂｂおよび地磁気）の影響はキャンセルされ、異なるベクトル量である被測定電流路５ａによる誘導磁界Ｂａのみが差分出力される。このように出力された誘導磁界Ｂａに基づいて、被測定電流路５ａに流れる電流を精度よく検出できると共にダイナミックレンジの低下を抑制することができる。

以上のように、電流センサ１０１においては、切り欠き部５１ａによって電流路の幅を変えることにより、被測定電流路５ａに流れる電流によって生じる誘導磁界Ｂａが、磁電変換素子２ａ，２ｂに対して異なるベクトルで加わり、近接電流路５ｂに流れる電流によって生じる磁界成分Ｂｂ’が、磁電変換素子２ａ，２ｂに対して同一ベクトルで加わる構成としている。この場合には、簡便な構成により、被測定電流路５ａに生じる磁界が異なるベクトルで磁電変換素子２ａ，２ｂに加わる構成とすることができるため、位置合わせ等の工程が不要となり、低コストの電流センサを実現できる。また、電流検出機１０１は、電流路の同じ面に２つの磁電変換素子２ａ，２ｂが配置される構造であるため、容易に製造することが可能となる。また、電流路の同じ面に２つの磁電変換素子２ａ，２ｂを配置する構造とすることにより、電流路を幅方向（電流の流れる向きと直交する方向）に大きく曲げる必要がないため、小型化を図ることが可能となる。

図３は、図２に示した電流路が複数本（図３において、６本）、通流方向に対して平行に並んで設けられた状態を示している。電流路５０ａ，５０ｂ，５０ｃにおいては、互いに重ならない位置に切り欠き部５００ａ，５００ｂ，５００ｃが形成されている（図３におけるＺ方向において切り欠き部が互いに異なる位置にある）。電流路５０ａ〜５０ｃそれぞれにおいて、磁電変換素子２ａは切り欠き部５００ａ〜５００ｃが形成された幅狭部分に設置され、磁電変換素子２ｂは切り欠き部５００ａ〜５００ｃが形成されていない通常幅（切り欠き部５００ａ〜５００ｃよりも広い幅）の領域に設置される。すべての磁電変換素子２ａ，２ｂは、感度軸方向が通流方向に対して垂直となり、かつ、感度軸方向が互いに同じ方向となるように配置される。なお、図３において、磁電変換素子２ａ，２ｂ上の矢印は、それぞれの磁電変換素子における感度軸方向を示す。電流路５０ａ，５０ｂ，５０ｃにおける磁電変換素子２ａ，２ｂは、互いに重ならない位置に設けられている（図３におけるＺ方向において、磁電変換素子が互いに異なる位置にある）。電流路５０ｄ〜５０ｆは、電流路５０ａ〜５０ｃと同様の構成である。すなわち、図３に示す構成は、３本の電流路をセットにして、それを２セット並べた構成である。

ここで、電流路５０ｃを被測定電流路とする場合、図２に示した電流センサ１０１と同様に、電流路５０ｄを流れる電流によって生じる磁界成分Ｂｄは、電流路５０ｃ上の磁電変換素子２ａ，２ｂに対して同一ベクトルで加わる。同様に、電流路５０ｂ（電流路５０ａ，５０ｅ）を流れる電流によって生じる磁界成分Ｂｂ（磁界成分Ｂａ，Ｂｅ）（いずれも不図示）も、電流路５０ｃ上の磁電変換素子２ａ，２ｂに対して同一ベクトルで加わる。一方、被測定電流路である電流路５０ｃを流れる電流によって生じる誘導磁界Ｂｃは、電流路５０ｃ上の磁電変換素子２ａ，２ｂに対して異なるベクトルで加わる。したがって、差動演算処理することにより、電流路５０ｃの両隣４本分の電流路５０ａ，５０ｂ，５０ｄ，５０ｅによる磁界成分Ｂａ，Ｂｂ，Ｂｄ，Ｂｅの影響はキャンセルされ、被測定電流路である電流路５０ｃによる誘導磁界Ｂｃは差分出力される。このように出力された磁場Ｂｃに基づいて、電流路５０ｃに流れる電流を精度よく検出できる。

図３に示す構成では、３本の電流路をセットにして複数セット並べているが、これに限定されず、例えば、２本の電流路をセットにして複数セット並べた構成としてもよい。この場合には、被測定電流路としての電流路の両隣２本分の電流路による磁界Ｂの影響がキャンセルされ、被測定電流路である電流路による磁界Ｂを精度よく検出できる。このように、電流路の同じ面に２つの磁電変換素子２ａ，２ｂを配置することにより、複数の電流路セットを配置する場合であっても、容易に製造することが可能となる。また、電流路の同じ面に２つの磁電変換素子２ａ，２ｂを配置する構造とすることにより、電流路を幅方向に大きく曲げる必要がないため、複数の電流路セットを配置する場合であっても、効果的に小型化を図ることが可能となる。

＜第２の構成例＞
図４は、本発明における電流センサの構成例を示す図である。図４に示すように、電流センサ１０２においては、被測定電流路５ａと近接電流路５ｂとが図４におけるＺ方向に互いに平行に延びて形成されており、被測定電流路５ａに被測定電流が通流し、近接電流路５ｂに近接電流が通流している。したがって、電流路５ａ，５ｂの延びる方向が電流の通流方向となっている。すなわち、電流路５ａは、電流の通流方向（第１方向）に延びており、電流路５ｂは、電流路５ａに略平行に近接して配置されている。

被測定電流路５ａの一部には、被測定電流路５ａの幅方向（図４におけるＸ方向）に突出する突出部５２ａが形成されている。被測定電流路５ａにおいて突出部５２ａが形成された部分は、他の部分と比べて幅広となっている。被測定電流路５ａにおいて、磁電変換素子２ａは突出部５２ａが形成された幅広部分に設置され、磁電変換素子２ｂは突出部５２ａが形成されていない通常幅（突出部５２ａよりも狭い幅）の領域に設置される。磁電変換素子２ａ，２ｂは、感度軸が通流方向に対して垂直となり、かつ、感度軸が互いに同じ方向を向くように配置される。なお、図４において、磁電変換素子２ａ，２ｂ上の矢印は、それぞれの磁電変換素子における感度軸方向を示す。近接電流路５ｂの一部にも被測定電流路５ａと同様に突出部５２ｂが形成されている。突出部５２ａと５２ｂとは、互いに重ならない位置に形成されている（図４におけるＺ方向において突出部が互いに異なる位置にある）。磁電変換素子２ａ，２ｂは、電流路５ａ，５ｂにおいて、通流方向に対して直交する方向（図４におけるＸ方向）でほぼ同じ位置に離間して配置され、近接電流路５ｂから等距離に配置されている。近接電流路５ｂに流れる電流を検出するための磁電変換素子２１ａは突出部５２ｂが形成された幅広部分に設置され、磁電変換素子２１ｂは突出部５２ｂが形成されていない通常幅（突出部５２ｂよりも狭い幅）の領域に設置される。磁電変換素子２ａ，２ｂと、磁電変換素子２１ａ，２１ｂとは、それぞれ重ならない位置に設置される（図４におけるＺ方向において、磁電変換素子２ａ，２ｂと、磁電変換素子２１ａ，２１ｂとが互いに異なる位置にある）。なお、図４において、信号処理回路３およびプリント基板は図示を省略する。

このような構成の電流センサ１０２において、被測定電流路５ａおよび近接電流路５ｂに電流が流れる場合を考える。図４においては、紙面上方向（図におけるＺ方向）に向けて電流Ｉが流れるとする。被測定電流路５ａにおける磁電変換素子２ａ近傍と、磁電変換素子２ｂ近傍とでは、電流路の幅が異なるため、電流密度が異なる。磁電変換素子２ａ近傍は、磁電変換素子２ｂ近傍に比べて幅広なため、電流密度が低くなっている。そのため、磁電変換素子２ａ近傍に生じる誘導磁界Ｂａ１は、磁電変換素子２ｂ近傍に発生する誘導磁界Ｂａ２に比べて弱い磁界となる。換言すると、磁電変換素子２ａ近傍は、磁電変換素子２ｂ近傍に比べて磁束密度が小さくなる。これにより、磁電変換素子２ａによって検出される誘導磁界Ｂａ１と、磁電変換素子２ｂによって検出される誘導磁界Ｂａ２とは、方向が同じで、大きさが異なる。すなわち、被測定電流路５ａを流れる電流によって生じる磁界は、磁電変換素子２ａおよび磁電変換素子２ｂに対して異なるベクトルで加わる。

図４では、被測定電流路５ａに設けられた磁電変換素子２ａ，２ｂの感度軸と、近接電流路５ｂを流れる電流により強く発生する磁界の向きを異なる構成とすることができる。この場合、近接電流路５ｂに起因する磁電変換素子２ａ，２ｂのダイナミックレンジの低下を抑制することができる。

一方、被測定電流路５ａ近傍には、近接電流路５ｂを流れる電流によって被測定電流Ｉにより発生する誘導磁界Ｂａより小さい磁界Ｂｂが生じている。近接電流路５ｂのうち磁電変換素子２ａ，２ｂに近接する部分は、突出部５２ｂが形成されていない通常幅（突出部５２ｂよりも狭い幅）の領域である。そのため、磁電変換素子２ａによって検出される磁界成分と、磁電変換素子２ｂによって検出される磁界成分とは、方向が同じで、大きさも同じである。すなわち、近接電流路５ｂを流れる電流によって生じる磁界は、磁電変換素子２ａおよび磁電変換素子２ｂに対して同一ベクトルで加わる。また、地磁気も磁電変換素子２ａおよび磁電変換素子２ｂに対して同一ベクトルで加わる。

そのため、磁電変換素子２ａ，２ｂによって検出された磁界を信号処理回路３によって差動演算処理することにより、同一ベクトル量である外乱磁界（近接電流路５ｂによる磁場Ｂｂおよび地磁気）の影響はキャンセルされ、異なるベクトル量である被測定電流路５ａによる誘導磁界Ｂａのみが差分出力される。このように出力された誘導磁界Ｂａに基づいて、被測定電流路５ａに流れる電流を精度よく検出できると共に、ダイナミックレンジの低下を抑制できる。

以上のように、電流センサ１０２においては、突出部５２ａによって電流路の幅を変えることにより、被測定電流路５ａに流れる電流によって生じる誘導磁界Ｂａが、磁電変換素子２ａ，２ｂに対して異なるベクトルで加わり、近接電流路５ｂに流れる電流によって生じる磁界成分Ｂｂが、磁電変換素子２ａ，２ｂに対して同一ベクトルで加わる構成としている。この場合には、簡便な構成により、被測定電流路５ａに生じる磁場が異なるベクトルで磁電変換素子２ａ，２ｂに加わる構成とすることができるため、位置合わせ等の工程が不要となり、低コストの電流センサを実現できる。

＜第３の構成例＞
図５は、本発明における電流センサの構成例を示す図である。図５に示すように、電流センサ１０６においては、被測定電流路５ａと近接電流路５ｂとが図５におけるＺ方向に互いに平行に延びて形成されており、被測定電流路５ａに被測定電流が通流し、近接電流路５ｂに近接電流が通流している。したがって、電流路５ａ，５ｂの延びる方向が電流の通流方向となっている。すなわち、電流路５ａは、電流の通流方向（第１方向）に延びており、電流路５ｂは、電流路５ａに略平行に近接して配置されている。

被測定電流路５ａの一部には厚み（磁電変換素子２ａ，２ｂ搭載面と直交する方向の電流路の長さ）方向（図５におけるＹ方向）に突出する段差部５６ａ（厚み方向（図５では下方）に延出する延出部）が形成されている。被測定電流路５ａにおいて、磁電変換素子２ａは段差部５６ａが形成されていない領域に設置され、磁電変換素子２ｂは段差部５６ａ上に設置される。磁電変換素子２ａ，２ｂは、感度軸が通流方向に対して垂直となり、かつ、感度軸が互いに同じ方向を向くように配置される。なお、図５において、磁電変換素子２ａ，２ｂ上の矢印は、それぞれの磁電変換素子における感度軸方向を示す。近接電流路５ｂの一部にも被測定電流路５ａと同様に段差部５６ｂが形成されている。段差部５６ａと５６ｂとは、互いに重ならない位置に形成されている（図５におけるＺ方向において段差部が互いに異なる位置にある）。磁電変換素子２ａ，２ｂは、近接電流路５ｂにおいて、通流方向に対して直交する方向（図５におけるＸ方向）でほぼ同じ位置に離間して配置され、近接電流路５ｂから等距離に配置されている。近接電流路５ｂに流れる電流を検出するための磁電変換素子２１ａは段差部５６ｂが形成されていない領域に設置され、磁電変換素子２１ｂは段差部５６ｂ上に設置される。磁電変換素子２ａ，２ｂと、磁電変換素子２１ａ，２１ｂとは、それぞれ重ならない位置に設置される（図５におけるＺ方向において段差部が互いに異なる位置にある）。なお、図５において、信号処理回路３およびプリント基板は図示を省略する。

このような構成の電流センサ１０６において、被測定電流路５ａおよび近接電流路５ｂに電流が流れる場合を考える。図５においては、紙面右方向（図５におけるＺ方向）に向けて電流Ｉが流れるとする。被測定電流路５ａにおける磁電変換素子２ａ近傍と、磁電変換素子２ｂ近傍とでは、電流路の厚さが異なるため、電流密度が異なる。磁電変換素子２ｂ近傍は、磁電変換素子２ａ近傍に比べて電流路が厚いため、電流密度が低くなっている。そのため、磁電変換素子２ａ近傍に生じる誘導磁界Ｂａ１は、磁電変換素子２ｂ近傍に発生する誘導磁界Ｂａ２に比べて強い磁界となる。換言すると、磁電変換素子２ａ近傍は、磁電変換素子２ｂ近傍に比べて磁束密度が大きくなる。これにより、磁電変換素子２ａによって検出される誘導磁界Ｂａ１と、磁電変換素子２ｂによって検出される誘導磁界Ｂａ２とは、方向が同じで、大きさが異なる。すなわち、被測定電流路５ａを流れる電流によって生じる磁界は、磁電変換素子２ａおよび磁電変換素子２ｂに対して異なるベクトルで加わる。

図５では、被測定電流路５ａに設けられた磁電変換素子２ａ，２ｂの感度軸と、近接電流路５ｂを流れる電流により強く発生する磁界の向きを異なる構成とすることができる。この場合、近接電流路５ｂに起因する磁電変換素子２ａ，２ｂのダイナミックレンジの低下を抑制することができる。

一方、被測定電流路５ａ近傍には、近接電流路５ｂを流れる電流によって被測定電流Ｉにより発生する誘導磁界Ｂａより小さい磁界成分Ｂｂが生じている。近接電流路５ｂのうち磁電変換素子２ａ，２ｂに近接する領域は、段差部５６ｂが形成されていない領域である。そのため、磁電変換素子２ａによって検出される磁界成分と、磁電変換素子２ｂによって検出される磁界成分とは、方向が同じで、大きさも同じとなる。すなわち、近接電流路５ｂを流れる電流によって生じる磁界は、磁電変換素子２ａおよび磁電変換素子２ｂに対して同一ベクトルで加わる。また、地磁気も磁電変換素子２ａおよび磁電変換素子２ｂに対して同一ベクトルで加わる。

そのため、磁電変換素子２ａ，２ｂによって検出された磁界を信号処理回路３によって差動演算処理することにより、同一ベクトル量である外乱磁場（近接電流路５ｂによる磁場Ｂｂおよび地磁気）の影響はキャンセルされ、異なるベクトル量である被測定電流路５ａによる誘導磁界Ｂａのみが差分出力される。このように出力された誘導磁界Ｂａに基づいて、被測定電流路５ａに流れる電流を精度よく検出できると共に、ダイナミックレンジの低下を抑制できる。

以上のように、電流センサ１０６においては、段差部５６ａによって電流路の厚みを変えることにより、被測定電流路５ａに流れる電流によって生じる誘導磁界Ｂａが、磁電変換素子２ａ，２ｂに対して異なるベクトルで加わり、近接電流路５ｂに流れる電流によって生じる磁界成分Ｂｂが、磁電変換素子２ａ，２ｂに対して同一ベクトルで加わる構成としている。この場合には、簡便な構成により、被測定電流路５ａに生じる磁場が異なるベクトルで磁電変換素子２ａ，２ｂに加わる構成とすることができるため、位置合わせ等の工程が不要となり、低コストの電流センサを実現できる。

＜第４の構成例＞
図６は、本発明における電流センサの構成例を示す図である。図６に示すように、電流センサ１０５においては、被測定電流路５ａと近接電流路５ｂとが図６におけるＺ方向に互いに平行に延びて形成されており、被測定電流路５ａに被測定電流が通流し、近接電流路５ｂに近接電流が通流している。したがって、電流路５ａ，５ｂの延びる方向が電流の通流方向となっている。すなわち、電流路５ａは、電流の通流方向（第１方向）に延びており、電流路５ｂは、電流路５ａに略平行に近接して配置されている。

被測定電流路５ａの一部には、厚み方向（図６におけるＹ方向）に略Ｕ字状に、例えば曲げ加工された溝部５５ａ（厚み方向（図６では下方）に延出する延出部）が形成されている。被測定電流路５ａにおいて、磁電変換素子２ａは溝部５５ａが形成されていない直線領域に設置され、磁電変換素子２ｂは溝部５５ａ上に設置される（図示しないが磁電変換素子２ｂは被測定電流路５ａに支持された部材上に実装される）。磁電変換素子２ａ，２ｂは、感度軸が通流方向に対して垂直となり、かつ、感度軸が互いに同じ方向を向くように配置される。なお、図６において、磁電変換素子２ａ，２ｂ上の矢印は、それぞれの磁電変換素子における感度軸方向を示す。近接電流路５ｂの一部にも被測定電流路５ａと同様に溝部５５ｂが形成されている。溝部５５ａと５５ｂとは、互いに重ならない位置に形成されている（図６におけるＺ方向において溝部が互いに異なる位置にある）。磁電変換素子２ａ，２ｂは、近接電流路５ｂにおいて、通流方向に対して直交する方向（図６におけるＸ方向）でほぼ同じ位置に離間して配置され、近接電流路５ｂから等距離に配置されている。近接電流路５ｂに流れる電流を検出するための磁電変換素子２１ａは溝部５５ｂが形成されていない直線領域に設置され、磁電変換素子２１ｂは溝部５５ｂ上に設置される（図示しないが磁電変換素子２１ｂは被測定電流路５ｂに支持された部材上に実装される）。磁電変換素子２ａ，２ｂと、磁電変換素子２１ａ，２１ｂとは、それぞれ重ならない位置に設置される（図６におけるＺ方向において、磁電変換素子２ａ，２ｂと、磁電変換素子２１ａ，２１ｂとが互いに異なる位置にある）。なお、図６において、信号処理回路３およびプリント基板は図示を省略するが、プリント基板は、被測定電流路５ａと磁電変換素子２ａ，２ｂとの間か、あるいは、磁電変換素子２ａ，２ｂ上に位置している。

このような構成の電流センサ１０５において、被測定電流路５ａおよび近接電流路５ｂに電流が流れる場合を考える。図６においては、紙面右方向（図６におけるＺ方向）に向けて電流Ｉが流れるとする。被測定電流路５ａにおける磁電変換素子２ａ近傍と、磁電変換素子２ｂ近傍とでは、電流路からの距離が異なるため、磁界の強さが異なる。電流路に近づくほど磁界は強くなるため、磁電変換素子２ａ近傍に生じる誘導磁界Ｂａ１は、磁電変換素子２ｂ近傍に発生する誘導磁界Ｂａ２に比べて強い磁界となる。換言すると、磁電変換素子２ａ近傍は、磁電変換素子２ｂ近傍に比べて磁束密度が高くなる。これにより、磁電変換素子２ａによって検出される誘導磁界Ｂａ１と、磁電変換素子２ｂによって検出される誘導磁界Ｂａ２とは、方向が同じで、大きさが異なる。すなわち、被測定電流路５ａを流れる電流によって生じる磁界は、磁電変換素子２ａおよび磁電変換素子２ｂに対して異なるベクトルで加わる。

図６では、被測定電流路５ａに設けられた磁電変換素子２ａ，２ｂの感度軸と、近接電流路５ｂを流れる電流により強く発生する磁界の向きを異なる構成とすることができる。この場合、近接電流路５ｂに起因する磁電変換素子２ａ，２ｂのダイナミックレンジの低下を抑制することができる。

一方、被測定電流路５ａ近傍には、近接電流路５ｂを流れる電流によって被測定電流Ｉにより発生する誘導磁界Ｂａより小さい磁界成分Ｂｂが生じている。近接電流路５ｂのうち磁電変換素子２ａ，２ｂに近接する部分は、溝部５５ｂが形成されていない直線領域である。そのため、磁電変換素子２ａによって検出される磁界成分と、磁電変換素子２ｂによって検出される磁界成分とは、方向が同じで、大きさも同じとなる。すなわち、近接電流路５ｂを流れる電流によって生じる磁界は、磁電変換素子２ａおよび磁電変換素子２ｂに対して同一ベクトルで加わる。また、地磁気も磁電変換素子２ａおよび磁電変換素子２ｂに対して同一ベクトルで加わる。

そのため、磁電変換素子２ａ，２ｂによって検出された磁界を信号処理回路３によって差動演算処理することにより、同一ベクトル量である外乱磁場（近接電流路５ｂによる磁場Ｂｂおよび地磁気）の影響はキャンセルされ、異なるベクトル量である被測定電流路５ａによる誘導磁界Ｂａのみが差分出力される。このように出力された磁場Ｂａに基づいて、被測定電流路５ａに流れる電流を精度よく検出できる。

以上のように、電流センサ１０５においては、溝部５５ａによって磁電変換素子２ａ，２ｂと電流路との距離を変えることにより、被測定電流路５ａに流れる電流によって生じる誘導磁界Ｂａが、磁電変換素子２ａ，２ｂに対して異なるベクトルで加わり、近接電流路５ｂに流れる電流によって生じる磁界成分Ｂｂが、磁電変換素子２ａ，２ｂに対して同一ベクトルで加わる構成としている。この場合には、簡便な構成により、被測定電流路５ａに生じる磁場が異なるベクトルで磁電変換素子２ａ，２ｂに加わる構成とすることができるため、位置合わせ等の工程が不要となり、低コストの電流センサを実現できる。

＜第５の構成例＞
図７は、本発明における電流センサの構成例を示す図である。図７に示すように、電流センサ１２１においては、被測定電流路５ａと近接電流路５ｂとが図７におけるＺ方向に互いに平行に延びて形成されており、被測定電流路５ａに被測定電流が通流し、近接電流路５ｂに近接電流が通流している。したがって、電流路５ａ，５ｂの延びる方向が電流の通流方向となっている。すなわち、電流路５ａは、電流の通流方向（第１方向）に延びており、電流路５ｂは、電流路５ａに略平行に近接して配置されている。

被測定電流路５ａの一部は幅方向（図７におけるＸ方向）に９０度屈曲し、これにより直線領域（屈曲部６１ａ以外の領域）と同一平面上に屈曲部６１ａが形成されている。被測定電流路５ａの直線領域は、略同じ方向に延びているが、屈曲部６１ａを介して幅方向の異なる領域に設けられている。また、被測定電流路５ａにおいて、磁電変換素子２ａと２ｂの一方（ここでは、磁電変換素子２ｂ）は電流路の直線領域に配置されるが、他方（ここでは、磁電変換素子２ａ）は電流路から外れた領域に配置される。具体的には、磁電変換素子２ａは、磁電変換素子２ｂが配置される電流路の延長方向であって、幅方向に曲げられた屈曲部６１ａにより電流路が設けられていない領域（電流路に近接する領域）に配置される。

磁電変換素子２ａ，２ｂは、感度軸が通流方向に対して垂直となり、かつ、感度軸が互いに同じ方向を向くように配置される。なお、図７において、磁電変換素子２ａ，２ｂ上の矢印は、それぞれの磁電変換素子における感度軸方向を示す。近接電流路５ｂの一部にも被測定電流路５ａと同様に屈曲部６１ｂが形成されている。屈曲部６１ａと６１ｂとは、互いに重ならない位置に形成されている（図７におけるＺ方向において屈曲部が互いに異なる位置にある）。磁電変換素子２ａ，２ｂは、電流路５ａ，５ｂにおいて、通流方向に対して直交する方向（図７におけるＸ方向）でほぼ同じ位置に離間して配置され、近接電流路５ｂから等距離に配置されている。近接電流路５ｂに流れる電流を検出するための磁電変換素子２１ａと２１ｂの一方（ここでは、磁電変換素子２１ｂ）は電流路の直線領域に配置されるが、他方（ここでは、磁電変換素子２１ａ）は電流路から外れた領域に配置される。なお、図７において、信号処理回路３およびプリント基板は図示を省略する。

このような構成の電流センサ１２１において、被測定電流路５ａおよび近接電流路５ｂに電流が流れる場合を考える。図７においては、紙面上方向（図におけるＺ方向）に向けて電流Ｉが流れるとする。被測定電流路５ａから外れた領域に配置された磁電変換素子２ａ近傍と、被測定電流路５ａ上に配置された磁電変換素子２ｂ近傍とでは、電流路からの距離が大きく異なるため、磁界の強さが異なる。電流路に近いほど磁界は強くなるため、磁電変換素子２ｂ傍に生じる誘導磁界Ｂａ２は、磁電変換素子２ａ近傍に発生する誘導磁界Ｂａ１に比べて強い磁界となる。換言すると、磁電変換素子２ａ近傍は、磁電変換素子２ｂ近傍に比べて磁束密度が低くなる。これにより、磁電変換素子２ａによって検出される誘導磁界Ｂａ１と、磁電変換素子２ｂによって検出される誘導磁界Ｂａ２とは、方向が同じで、大きさが異なる。すなわち、被測定電流路５ａを流れる電流によって生じる磁界は、磁電変換素子２ａおよび磁電変換素子２ｂに対して異なるベクトルで加わる。

図７では、被測定電流路５ａに設けられた磁電変換素子２ａ，２ｂの感度軸と、近接電流路５ｂを流れる電流により強く発生する磁界の向きを異なる構成とすることができる。この場合、近接電流路５ｂに起因する磁電変換素子２ａ，２ｂのダイナミックレンジの低下を抑制することができる。

一方、被測定電流路５ａ近傍には、近接電流路５ｂを流れる電流によって被測定電流Ｉにより発生する誘導磁界Ｂａより小さい磁界成分Ｂｂ’が生じている。近接電流路５ｂのうち磁電変換素子２ａ，２ｂに近接する部分は、屈曲部６１ｂが形成されていない直線領域である。そのため、磁電変換素子２ａによって検出される磁界成分Ｂｂ’と、磁電変換素子２ｂによって検出される磁界成分Ｂｂ’とは、方向が同じで、大きさも同じとなる。すなわち、近接電流路５ｂを流れる電流によって生じる磁界は、磁電変換素子２ａおよび磁電変換素子２ｂに対して同一ベクトルで加わる。また、地磁気も磁電変換素子２ａおよび磁電変換素子２ｂに対して同一ベクトルで加わる。

そのため、磁電変換素子２ａ，２ｂによって検出された磁界を信号処理回路３によって差動演算処理することにより、同一ベクトル量である外乱磁場（近接電流路５ｂによる磁場Ｂｂ’および地磁気）の影響はキャンセルされ、異なるベクトル量である被測定電流路５ａによる誘導磁界Ｂａのみが差分出力される。このように出力された磁場Ｂａに基づいて、被測定電流路５ａに流れる電流を精度よく検出できる。

以上のように、電流センサ１２１においては、屈曲部６１ａによって電流路上と電流路から外れた領域とに磁電変換素子２ａ，２ｂを設置することにより、被測定電流路５ａに流れる電流によって生じる誘導磁界Ｂａが、磁電変換素子２ａ，２ｂに対して異なるベクトルで加わり、近接電流路５ｂに流れる電流によって生じる磁界成分Ｂｂ’が、磁電変換素子２ａ，２ｂに対して同一ベクトルで加わる構成としている。この場合には、簡便な構成により、被測定電流路５ａに生じる磁場が異なるベクトルで磁電変換素子２ａ，２ｂに加わる構成とすることができるため、位置合わせ等の工程が不要となり、低コストの電流センサを実現できる。

＜第６の構成例＞
図８は、本発明における電流センサの構成例を示す図である。図８に示すように、電流センサ１２２においては、被測定電流路５ａと近接電流路５ｂとが図８におけるＺ方向に互いに平行に延びて形成されており、被測定電流路５ａに被測定電流が通流し、近接電流路５ｂに近接電流が通流している。したがって、電流路５ａ，５ｂの延びる方向が電流の通流方向となっている。すなわち、電流路５ａは、電流の通流方向（第１方向）に延びており、電流路５ｂは、電流路５ａに略平行に近接して配置されている。

被測定電流路５ａの一部には、被測定電流路５ａを通流する電流を分流する分流路６２ａ形成されている。分流路６２ａは、被測定電流路５ａの中で分流路６２ａが設けられた部分において、直線領域（分流路６２ａ以外の領域）に通流する電流を小さくする形状であればよく、例えば、被測定電流路５ａの幅方向（図８におけるＸ方向）に突出するように分流路６２ａを形成することができる。被測定電流路５ａにおいて、磁電変換素子２ａは分流路６２ａと近接する直線領域に設置され、磁電変換素子２ｂは分流路６２ａが形成されていない直線領域に設置される。磁電変換素子２ａ，２ｂは、感度軸が通流方向に対して垂直となり、かつ、感度軸が互いに同じ方向を向くように配置される。なお、図８において、磁電変換素子２ａ，２ｂ上の矢印は、それぞれの磁電変換素子における感度軸方向を示す。近接電流路５ｂの一部にも被測定電流路５ａと同様に分流路６２ｂが形成されている。分流路６２ａと６２ｂとは、互いに重ならない位置に形成されている（図８におけるＺ方向において分流路が互いに異なる位置にある）。磁電変換素子２ａ，２ｂは、電流路５ａ，５ｂにおいて、通流方向に対して直交する方向（図８におけるＸ方向）でほぼ同じ位置に離間して配置され、近接電流路５ｂから等距離に配置されている。近接電流路５ｂに流れる電流を検出するための磁電変換素子２１ａは分流路６２ｂと近接する直線領域に設置され、磁電変換素子２１ｂは分流路６２ｂが形成されていない直線領域に設置される。磁電変換素子２ａ，２ｂと、磁電変換素子２１ａ，２１ｂとは、それぞれ重ならない位置に設置される（図８におけるＺ方向において、磁電変換素子２ａ，２ｂと、磁電変換素子２１ａ，２１ｂとが互いに異なる位置にある）。なお、図８において、信号処理回路３およびプリント基板は図示を省略する。

このような構成の電流センサ１２２において、被測定電流路５ａおよび近接電流路５ｂに電流が流れる場合を考える。図８においては、紙面上方向（図８におけるＺ方向）に向けて電流Ｉが流れるとする。被測定電流路５ａにおける磁電変換素子２ａ近傍と、磁電変換素子２ｂ近傍とでは、直線領域に流れる電流量が異なるため、電流密度が異なる。磁電変換素子２ａ近傍は、分流路６２の影響により磁電変換素子２ｂ近傍に比べて電流密度が低くなっている。そのため、磁電変換素子２ａ近傍に生じる誘導磁界Ｂａ１は、磁電変換素子２ｂ近傍に発生する誘導磁界Ｂａ２に比べて弱い磁界となる。換言すると、磁電変換素子２ａ近傍は、磁電変換素子２ｂ近傍に比べて磁束密度が小さくなる。これにより、磁電変換素子２ａによって検出される誘導磁界Ｂａ１と、磁電変換素子２ｂによって検出される誘導磁界Ｂａ２とは、方向が同じで、大きさが異なる。すなわち、被測定電流路５ａを流れる電流によって生じる磁界は、磁電変換素子２ａおよび磁電変換素子２ｂに対して異なるベクトルで加わる。

図８では、被測定電流路５ａに設けられた磁電変換素子２ａ，２ｂの感度軸と、近接電流路５ｂを流れる電流により強く発生する磁界の向きを異なる構成とすることができる。この場合、近接電流路５ｂに起因する磁電変換素子２ａ，２ｂのダイナミックレンジの低下を抑制することができる。

一方、被測定電流路５ａ近傍には、近接電流路５ｂを流れる電流によって被測定電流Ｉにより発生する誘導磁界Ｂａより小さい磁界Ｂｂ’が生じている。近接電流路５ｂのうち磁電変換素子２ａ，２ｂに近接する部分は、分流路６２ｂが形成されていない直線領域である。そのため、磁電変換素子２ａによって検出される磁界成分Ｂｂ’と、磁電変換素子２ｂによって検出される磁界成分Ｂｂ’とは、方向が同じで、大きさも同じである。すなわち、近接電流路５ｂを流れる電流によって生じる磁界は、磁電変換素子２ａおよび磁電変換素子２ｂに対して同一ベクトルで加わる。また、地磁気も磁電変換素子２ａおよび磁電変換素子２ｂに対して同一ベクトルで加わる。

そのため、磁電変換素子２ａ，２ｂによって検出された磁界を信号処理回路３によって差動演算処理することにより、同一ベクトル量である外乱磁界（近接電流路５ｂによる磁場Ｂｂ’および地磁気）の影響はキャンセルされ、異なるベクトル量である被測定電流路５ａによる誘導磁界Ｂａのみが差分出力される。このように出力された誘導磁界Ｂａに基づいて、被測定電流路５ａに流れる電流を精度よく検出できる。

なお、分流路と磁電変換素子の配置は上述した構成に限定されず、適宜変更することができる。図９に、直線領域内に分流路を設け、一方の磁電変換素子を電流路から外れた領域（分流路の間）に配置する場合について説明する。

図９に示すように、電流センサ１２３においては、被測定電流路５ａと近接電流路５ｂとが図９におけるＺ方向に互いに平行に延びて形成されており、被測定電流路５ａに被測定電流が通流し、近接電流路５ｂに近接電流が通流している。また、電流路５ａは、電流の通流方向（第１方向）に延びており、電流路５ｂは、電流路５ａに延びた方向を略平行にして近接して配置されている。

被測定電流路５ａの一部には、被測定電流路５ａを通流する電流を分流する分流路６３ａが形成されている。例えば、分流路６３ａは、被測定電流路５ａの直線領域の間に（直線領域を連接するように）設けられ、直線領域の延びる方向に対して対称となるように設けられる。したがって、被測定電流路５ａの分流路６３ａが設けられた部分においては、直線領域が延びる領域（分流路間の領域）には電流路が設けられない構成となる。

被測定電流路５ａにおいて、磁電変換素子２ａは分流路間に設置され、磁電変換素子２ｂは分流路６３ａが形成されていない直線領域に設置される。磁電変換素子２ａ，２ｂは、感度軸が通流方向（図９におけるＺ方向）に対して垂直となり、かつ、感度軸が互いに同じ方向を向くように配置される。なお、図９において、磁電変換素子２ａ，２ｂ上の矢印は、それぞれの磁電変換素子における感度軸方向を示す。近接電流路５ｂの一部にも被測定電流路５ａと同様に分流路６３ｂが形成されている。分流路６３ａと６３ｂとは、互いに重ならない位置に形成されている（図９におけるＺ方向において分流路が互いに異なる位置にある）。磁電変換素子２ａ，２ｂは、電流路５ａ，５ｂにおいて、通流方向に対して直交する方向（図９におけるＸ方向）でほぼ同じ位置に離間して配置され、近接電流路５ｂから等距離に配置されている。近接電流路５ｂに流れる電流を検出するための磁電変換素子２１ａは分流路間に設置され、磁電変換素子２１ｂは分流路６３ｂが形成されていない直線領域に設置される。磁電変換素子２ａ，２ｂと、磁電変換素子２１ａ，２１ｂとは、それぞれ重ならない位置に設置される（図９におけるＺ方向において、磁電変換素子２ａ，２ｂと、磁電変換素子２１ａ，２１ｂとが互いに異なる位置にある）。なお、図９において、信号処理回路３およびプリント基板は図示を省略する。

このような構成の電流センサ１２３において、被測定電流路５ａおよび近接電流路５ｂに電流が流れる場合を考える。図９においては、紙面上方向（図９におけるＺ方向）に向けて電流Ｉが流れるとする。被測定電流路５ａにおける磁電変換素子２ａ近傍と、磁電変換素子２ｂ近傍とでは、直線領域に流れる電流量が異なるため、電流密度が異なる。磁電変換素子２ａ近傍は、分流路６３の影響により磁電変換素子２ｂ近傍に比べて電流密度が低くなっている。そのため、磁電変換素子２ａ近傍に生じる誘導磁界Ｂａ１は、磁電変換素子２ｂ近傍に発生する誘導磁界Ｂａ２に比べて弱い磁界となる。換言すると、磁電変換素子２ａ近傍は、磁電変換素子２ｂ近傍に比べて磁束密度が小さくなる。これにより、磁電変換素子２ａによって検出される誘導磁界Ｂａ１と、磁電変換素子２ｂによって検出される誘導磁界Ｂａ２とは、方向が同じで、大きさが異なる。すなわち、被測定電流路５ａを流れる電流によって生じる磁界は、磁電変換素子２ａおよび磁電変換素子２ｂに対して異なるベクトルで加わる。

一方、被測定電流路５ａ近傍には、近接電流路５ｂを流れる電流によって磁界Ｂｂ’が生じている。近接電流路５ｂのうち磁電変換素子２ａ，２ｂに近接する部分は、分流路６３ｂが形成されていない直線領域である。そのため、磁電変換素子２ａによって検出される磁界成分Ｂｂ’と、磁電変換素子２ｂによって検出される磁界成分Ｂｂ’とは、方向が同じで、大きさも同じである。すなわち、近接電流路５ｂを流れる電流によって生じる磁界は、磁電変換素子２ａおよび磁電変換素子２ｂに対して同一ベクトルで加わる。また、地磁気も磁電変換素子２ａおよび磁電変換素子２ｂに対して同一ベクトルで加わる。

以上のように、電流センサ１２３においては、分流路によって電流路に流れる電流量を変えることにより、被測定電流路５ａに流れる電流によって生じる誘導磁界Ｂａが、磁電変換素子２ａ，２ｂに対して異なるベクトルで加わり、近接電流路５ｂに流れる電流によって生じる磁界成分Ｂｂ’が、磁電変換素子２ａ，２ｂに対して同一ベクトルで加わる構成としている。この場合には、簡便な構成により、被測定電流路５ａに生じる磁場が異なるベクトルで磁電変換素子２ａ，２ｂに加わる構成とすることができるため、位置合わせ等の工程が不要となり、低コストの電流センサを実現できる。

＜第７の構成例＞
図１０は、本発明における電流センサの構成例を示す図である。図１０に示すように、電流センサ１０３においては、被測定電流路５ａと近接電流路５ｂとが図１０におけるＺ方向に互いに平行に延びて形成されており、被測定電流路５ａに被測定電流が通流し、近接電流路５ｂに近接電流が通流している。したがって、電流路５ａ，５ｂの延びる方向が電流の通流方向となっている。すなわち、電流路５ａは、電流の通流方向（第１方向）に延びており、電流路５ｂは、電流路５ａに略平行に近接して配置されている。

被測定電流路５ａの一部は幅方向（図１０におけるＸ方向）に屈曲し、これにより直線領域（屈曲部５３ａ以外の領域）と同一平面上に屈曲部５３ａが形成されている。屈曲部５３ａを挟んで、被測定電流路５ａの直線領域は略同じ方向に延びている。被測定電流路５ａにおいて、磁電変換素子２ａと２ｂは屈曲部５３ａを挟んで直線領域にそれぞれ配置されている。磁電変換素子２ａは直線領域の中央部に設置され、磁電変換素子２ｂは直線領域の端部（紙面右端）に設置される。

磁電変換素子２ａ，２ｂは、感度軸が通流方向に対して垂直となり、かつ、感度軸が互いに同じ方向を向くように配置される。なお、図１０において、磁電変換素子２ａ，２ｂ上の矢印は、それぞれの磁電変換素子における感度軸方向を示す。近接電流路５ｂの一部にも被測定電流路５ａと同様に屈曲部５３ｂが形成されている。屈曲部５３ａと５３ｂとは、互いに重ならない位置に形成されている（図１０におけるＺ方向において屈曲部が互いに異なる位置にある）。磁電変換素子２ａ，２ｂは、電流路５ａ，５ｂにおいて、通流方向に対して直交する方向（図１０におけるＸ方向）でほぼ同じ位置に離間して配置され、近接電流路５ｂから等距離に配置されている。近接電流路５ｂに流れる電流を検出するための磁電変換素子２１ａと２１ｂは屈曲部５３ｂを挟んで直線領域にそれぞれ配置されている。磁電変換素子２ａは直線領域の中央部に設置され、磁電変換素子２ｂは直線領域の端部（紙面右端）に設置される。磁電変換素子２ａ，２ｂと、磁電変換素子２１ａ，２１ｂとは、それぞれ重ならない位置に設置される（図１０におけるＺ方向において、磁電変換素子２ａ，２ｂと、磁電変換素子２１ａ，２１ｂとが互いに異なる位置にある）。なお、図１０において、信号処理回路３およびプリント基板は図示を省略する。

このような構成の電流センサ１０３において、被測定電流路５ａおよび近接電流路５ｂに電流が流れる場合を考える。図１０においては、紙面上方向（図１０におけるＺ方向）に向けて電流Ｉが流れるとする。扁平型導体で構成される被測定電流路５ａは、その中央部と端部とで磁界の強さが異なる。図１０に示すように、中央部では磁力線の向きが被測定電流路５ａの幅方向に略平行であるのに対し、端部では磁力線の向きが被測定電流路５ａの幅方向に平行な成分と厚み方向に平行な成分を含むためである。そのため、磁電変換素子２ａ近傍に生じる誘導磁界Ｂａ１は、磁電変換素子２ｂ近傍に発生する誘導磁界Ｂａ２に比べて強い磁界となる。換言すると、磁電変換素子２ａ近傍は、磁電変換素子２ｂ近傍に比べて磁束密度が高くなる。これにより、磁電変換素子２ａによって検出される誘導磁界Ｂａ１と、磁電変換素子２ｂによって検出される誘導磁界Ｂａ２とは、方向が同じで、大きさが異なる。すなわち、被測定電流路５ａを流れる電流によって生じる磁界は、磁電変換素子２ａおよび磁電変換素子２ｂに対して異なるベクトルで加わる。

図１０では、被測定電流路５ａに設けられた磁電変換素子２ａ，２ｂの感度軸と、近接電流路５ｂを流れる電流により強く発生する磁界の向きを異なる構成とすることができる。この場合、近接電流路５ｂに起因する磁電変換素子２ａ，２ｂのダイナミックレンジの低下を抑制することができる。

一方、被測定電流路５ａ近傍には、近接電流路５ｂを流れる電流によって被測定電流Ｉにより発生する誘導磁界Ｂａより小さい磁界成分Ｂｂが生じている。近接電流路５ｂのうち磁電変換素子２ａ，２ｂに近接する部分は、屈曲部５３ｂが形成されていない直線領域である。そのため、磁電変換素子２ａによって検出される磁界成分と、磁電変換素子２ｂによって検出される磁界成分とは、方向が同じで、大きさも同じとなる。すなわち、近接電流路５ｂを流れる電流によって生じる磁界は、磁電変換素子２ａおよび磁電変換素子２ｂに対して同一ベクトルで加わる。また、地磁気も磁電変換素子２ａおよび磁電変換素子２ｂに対して同一ベクトルで加わる。

そのため、磁電変換素子２ａ，２ｂによって検出された磁界を信号処理回路３によって差動演算処理することにより、同一ベクトル量である外乱磁場（近接電流路５ｂによる磁場Ｂｂおよび地磁気）の影響はキャンセルされ、異なるベクトル量である被測定電流路５ａによる誘導磁界Ｂａのみが差分出力される。このように出力された誘導磁界Ｂａに基づいて、被測定電流路５ａに流れる電流を精度よく検出できる。

以上のように、電流センサ１０３においては、屈曲部５３ａによって幅方向に屈曲した電流路の中央部と端部に磁電変換素子２ａ，２ｂを設置することにより、被測定電流路５ａに流れる電流によって生じる誘導磁界Ｂａが、磁電変換素子２ａ，２ｂに対して異なるベクトルで加わり、近接電流路５ｂに流れる電流によって生じる磁界成分Ｂｂが、磁電変換素子２ａ，２ｂに対して同一ベクトルで加わる構成としている。この場合には、簡便な構成により、被測定電流路５ａに生じる磁場が異なるベクトルで磁電変換素子２ａ，２ｂに加わる構成とすることができるため、位置合わせ等の工程が不要となり、低コストの電流センサを実現できる。

＜第８の構成例＞
図１１は、本発明における電流センサの構成例を示す図である。図１１に示すように、電流センサ１０４においては、被測定電流路５ａと近接電流路５ｂとが図１１におけるＺ方向に互いに平行に延びて形成されており、被測定電流路５ａに被測定電流が通流し、近接電流路５ｂに近接電流が通流している。したがって、電流路５ａ，５ｂの延びる方向が電流の通流方向となっている。すなわち、電流路５ａは、電流の通流方向（第１方向）に延びており、電流路５ｂは、電流路５ａに略平行に近接して配置されている。第３の構成例に示した電流センサ１０３と同様に、被測定電流路５ａの一部は幅方向（図１１におけるＸ方向）に屈曲し、これにより直線領域と同一平面上に屈曲部５４ａが形成されている。屈曲部５４ａを挟んで、被測定電流路５ａの直線領域は略同じ方向に延びている。被測定電流路５ａにおいて、直線領域にそれぞれ配置されている。磁電変換素子２ａは直線領域の端部（紙面左端）に設置され、磁電変換素子２ｂは屈曲部５３ａの中央部に設置される。

磁電変換素子２ａ，２ｂは、感度軸が通流方向に対して垂直となり、かつ、感度軸が互いに同じ方向を向くように配置される。なお、図１１において、磁電変換素子２ａ，２ｂ上の矢印は、それぞれの磁電変換素子における感度軸方向を示す。磁電変換素子２ａと２ｂとは、通流方向に平行な同一線上に配置される。近接電流路５ｂの一部にも被測定電流路５ａと同様に屈曲部５４ｂが形成されている。屈曲部５４ａと５４ｂとは、互いに重ならない位置に形成されている（図１１におけるＺ方向において屈曲部が互いに異なる位置にある）。磁電変換素子２ａ，２ｂは、電流路５ａ，５ｂにおいて、通流方向に対して直交する方向（図１１におけるＸ方向）でほぼ同じ位置に離間して配置され、近接電流路５ｂから等距離に配置されている。近接電流路５ｂに流れる電流を検出するための磁電変換素子２１ａは屈曲していない直線領域に設置され、磁電変換素子２１ｂは屈曲部５４ｂに設置される。磁電変換素子２１ａ，２１ｂは、電流路５ａ，５ｂにおいて、通流方向に対して直交する方向（図１１におけるＸ方向）でほぼ同じ位置に離間して配置され、被測定電流路５ａから等距離に配置されている。なお、磁電変換素子２ａを設置する直線領域は、近接電流路５ｂの屈曲部５４ｂにおける通流方向と直交する領域（図１１においてハッチングで示す部分）以外の領域であることが望ましい。すなわち、磁電変換素子２ａは、屈曲部５４ｂを通流する電流による誘導磁界の影響を受けない位置に配置されることが望ましい。ハッチングで示す範囲内にある直線領域では、屈曲部５４ｂを通流する近接電流による誘導磁界の影響を受けるためである。図１１に示すように、磁電変換素子２ａ，２ｂと、磁電変換素子２１ａ，２１ｂとは、それぞれ重ならない位置に設置され（図１１におけるＺ方向において、磁電変換素子２ａ，２ｂと、磁電変換素子２１ａ，２１ｂとが互いに異なる位置にあり）、かつ、磁電変換素子２ａ，２１ａはハッチングがかかっていない直線領域に設置される。なお、図１１において、信号処理回路３およびプリント基板は図示を省略する。

このような構成の電流センサ１０４において、被測定電流路５ａおよび近接電流路５ｂに電流が流れる場合を考える。図１１においては、紙面上方向（図１１におけるＺ方向）に向けて電流Ｉが流れるとする。被測定電流路５ａにおける磁電変換素子２ａ近傍と、磁電変換素子２ｂ近傍とでは、電流路の向きが異なるため、被測定電流の向きが異なる。そのため、磁電変換素子２ａ近傍と磁電変換素子２ｂ近傍とでは、磁界の向きが異なる。磁電変換素子２ａ近傍に生じる誘導磁界Ｂａ１は、磁電変換素子２ａの感度軸方向（図１１におけるＸ方向）に対して略平行となる。一方、磁電変換素子２ｂ近傍に生じる誘導磁界Ｂａ２は、磁電変換素子２ｂの感度軸方向に対して斜めとなる（角度を有する）。したがって、磁電変換素子２ｂに検出されるのは、誘導磁界Ｂａ２のうち感度軸方向に対して平行な成分のみとなる。これにより、磁電変換素子２ａによって検出される誘導磁界Ｂａ１と、磁電変換素子２ｂによって検出される誘導磁界Ｂａ２とは、方向が同じで、大きさが異なる。すなわち、被測定電流路５ａを流れる電流によって生じる磁界は、磁電変換素子２ａおよび磁電変換素子２ｂに対して異なるベクトルで加わる。

一方、被測定電流路５ａ近傍には、近接電流路５ｂを流れる電流によって磁界成分Ｂｂが生じている。近接電流路５ｂのうち磁電変換素子２ａ，２ｂに近接する部分は、屈曲部５４ｂが形成されていない直線領域である。そのため、磁電変換素子２ａによって検出される磁界成分と、磁電変換素子２ｂによって検出される磁界成分とは、方向が同じで、大きさも同じとなる。すなわち、近接電流路５ｂを流れる電流によって生じる磁界は、磁電変換素子２ａおよび磁電変換素子２ｂに対して同一ベクトルで加わる。また、地磁気も磁電変換素子２ａおよび磁電変換素子２ｂに対して同一ベクトルで加わる。

以上のように、電流センサ１０４においては、屈曲部５３ａによって幅方向に屈曲した電流路において磁界の向きが異なる部分に磁電変換素子２ａ，２ｂを設置することにより、被測定電流路５ａに流れる電流によって生じる誘導磁界Ｂａが、磁電変換素子２ａ，２ｂに対して異なるベクトルで加わり、近接電流路５ｂに流れる電流によって生じる磁界成分Ｂｂが、磁電変換素子２ａ，２ｂに対して同一ベクトルで加わる構成としている。この場合には、簡便な構成により、被測定電流路５ａに生じる磁場が異なるベクトルで磁電変換素子２ａ，２ｂに加わる構成とすることができるため、位置合わせ等の工程が不要となり、低コストの電流センサを実現できる。

以上説明したように、電流センサの各構成例によれば、被測定電流路５ａと近接電流路５ｂとが通流方向に対して平行に並んで設けられた場合に、近接電流路５ｂに流れる電流によって生じる磁場Ｂｂは被測定電流路５ａに設けられた磁電変換素子２ａ，２ｂに対して同一ベクトルで加わり、被測定電流路５ａに流れる電流によって生じる磁場Ｂａは磁電変換素子２ａ，２ｂに異なるベクトルで加わる構成となるため、磁電変換素子２ａ，２ｂの位置精度や取り付け精度を要求することなく、近接電流路５ｂの磁場Ｂｂの影響による被測定電流の測定精度の低下を防止できる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、さまざまに変更して実施可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更が可能である。その他、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して実施可能である。

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、２０１１年７月４日出願の特願２０１１−１４８１５２に基づく。この内容は、全てここに含めておく。

Claims

第１の電流路と、
前記第１の電流路に近接して配置された第２の電流路と、
前記第１の電流路に設けられた第１および第２の磁電変換素子と、を備え、
前記第１の磁電変換素子と前記第２の磁電変換素子の感度軸の方向が同一であって、
前記第２の電流路の中心線から前記第１の磁電変換素子までの垂線と、前記第２の磁電変換素子までの垂線との方向および長さが等しく、
前記第１の磁電変換素子と前記第２の磁電変換素子とを結ぶ線分と、前記線分に近接する前記第２の電流路の直線部とが平行であり、前記第２の電流路の中で、前記第１の磁電変換素子に近接する部分の断面積と前記第２の磁電変換素子とに近接する部分の断面積が同一であり、
前記第１の電流路の中で、前記第１の磁電変換素子が設けられる部分と前記第２の磁電変換素子が設けられる部分の形状が異なり、前記第１の電流路を流れる電流により発生する磁界が、異なる大きさで前記第１および第２の磁電変換素子に加わることを特徴とする電流センサ。
前記第１の電流路における前記第１の磁電変換素子近傍と、前記第２の磁電変換素子近傍との断面積が異なることを特徴とする請求項１記載の電流センサ。
前記第１の電流路における前記第１の磁電変換素子と、前記第２の磁電変換素子近傍との幅が異なることを特徴とする請求項２記載の電流センサ。
前記第１の電流路における前記第１の磁電変換素子近傍と、前記第２の磁電変換素子近傍との厚みが異なることを特徴とする請求項２記載の電流センサ。
前記第１の電流路は、屈曲する第１の屈曲部を有し、前記第１の磁電変換素子は前記第１の屈曲部以外に配置され、前記第２の磁電変換素子は前記屈曲部に配置されることを特徴とする請求項１記載の電流センサ。
前記第１の屈曲部は、前記第１の電流路を厚み方向に屈曲させて形成したことを特徴とする請求項５記載の電流センサ。
前記第１の電流路は、第１の分流路と第２の分流路に分流され、前記第１の磁電変換素子は前記第１の分流部および前記第２の分流路以外に配置され、前記第２の磁電変換素子は前記第１の分流路に配置されることを特徴とする請求項１記載の電流センサ。
前記第１の電流路は、第１の分流路と第２の分流路に分流され、前記第１の磁電変換素子は前記第１の分流路および前記第２の分流路以外に配置され、前記第２の磁電変換素子は前記第１の分流路と前記第２の分流路の間に配置されることを特徴とする請求項１記載の電流センサ。
前記第１の電流路を流れる電流が発生する磁界は、異なる向きで前記第１および第２の磁電変換素子に加わることを特徴とする請求項１記載の電流センサ。
前記第１の電流路は幅方向に屈曲する第１の屈曲部を有し、前記第１の屈曲部を挟んで、前記第１の磁電変換素子は中央部に配置され、前記第２の磁電変換素子は端部に配置されることを特徴とする請求項９記載の電流センサ。
前記第１の電流路は幅方向に屈曲する第１の屈曲部を有し、前記第１の磁電変換素子は前記第１の屈曲部以外の領域に配置され、前記第２の磁電変換素子は前記第１の屈曲部に配置されることを特徴とする請求項９記載の電流センサ。
前記第２の電流路は幅方向に屈曲する第２の屈曲部を有し、
前記第１および第２の磁電変換素子は、前記第２の屈曲部と直交する領域外に配置されることを特徴とする請求項１０又は１１記載の電流センサ。