JP2016200436A - 電流センサ - Google Patents

Abstract

【課題】本明細書は、一対のシールド板の間の無駄な空間を低減した上で電流センサの精度を高める技術を提供する。
【解決手段】電流センサ２は、Ｘ方向で並んでいるとともに、Ｙ方向に平行に延びている２本のバスバ３、１３を流れる電流を計測する。センサ素子４は、Ｚ方向でバスバ３を通る直線上にて、感磁方向がＸ方向を向くように配置されている。一対のシールド板５、６は、Ｚ方向でバスバ３とセンサ素子４を挟んでいる。バスバ３は、センサ素子４と下シールド板５の間に位置している。センサ素子４は、下シールド板５よりも上シールド板の近くに位置している。Ｚ方向からみたときにセンサ素子４と重なる範囲において、上シールド板６の厚みが、下シールド板５の厚みよりも大きい。
【選択図】図２

Description

本発明は、電流センサに関する。特に、平行に延びている２本の導体の一方を流れる電流を計測する電流センサに関する。

磁電変換素子を使った電流センサが知られている。磁電変換素子は、導体を流れる電流に起因して発生する磁界の強度を計測する。導体を流れる電流の大きさと発生する磁界の強度には一意の関係がある。電流センサは、その関係を使って、磁電変換素子が計測した磁界の強度から導体を流れる電流の大きさを特定する。

計測対象の導体が発する磁界以外の磁界を磁電変換素子が検知してしまうと、電流の計測精度が低下する。以下では、「計測対象の導体が発する磁界」以外の磁界を「ノイズ磁界」と称する。ノイズ磁界から磁電変換素子を遮断するため、磁電変換素子と導体を一対の磁気シールド板で挟み込むことが提案されている（例えば、特許文献１）。なお、本明細書における「ノイズ磁界」は、特許文献１では「外部磁界」と表記されている。

特許文献１において次の点が指摘されている。ノイズ磁界が一対の磁気シールド板に吸収される結果、夫々の磁気シールド板を磁束が流れ、一対の磁気シールド板の間で磁界が発生する。一対の磁気シールド板の間で発生した磁界を磁電変換素子が検知してしまうと、電流計測精度が低下してしまう。特許文献１には、ノイズ磁界に起因して一対の磁気シールド板の間に発生する磁界の影響を低減する技術も提案されている。

ここで、説明の便宜上、座標系を定義する。導体の延びる方向をＹ方向と定義し、導体の延びる方向と直交する２つの方向を夫々、Ｘ方向、Ｚ方向と定義する。導体と磁電変換素子が並んでいる方向をＺ方向と定義する。Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向との表記は、より一般的に、それぞれ、第１方向、第２方向、第３方向と表記してもよい。また、説明の便宜上、計測対象が発する磁界を計測磁界と表記する。ノイズ磁界に起因して一対の磁気シールド板の間に発生する磁界をシールド間磁界と表記する。また、磁気シールド板を単純にシールド板と称する場合がある。

磁電変換素子は、検知する磁界の方向（感磁方向）が決まっている。磁電変換素子は、感磁方向と直交する方向の磁界は検知しない。導体が発する磁界は、導体を中心とした円を描く。導体の断面が矩形の場合は、導体が発する磁界は、導体を中心とした楕円を描く。導体はＹ方向に延びており、磁電変換素子はＺ方向で導体と並んでいる。従って、計測磁界は、磁電変換素子をＸ方向に沿って貫く。それゆえ、計測磁界と感磁方向が一致するように、磁電変換素子は、その感磁方向がＸ方向を向くように配置される。また、一対のシールド板は、Ｚ方向で磁電変換素子と導体を挟んでいる。

特許文献１に開示された、シールド間磁界の影響を低減する技術の説明に戻る。特許文献１では、磁電変換素子は、センサ基板の一面に形成されている。感磁方向は、センサ基板の一面と平行な方向を向いている。センサ基板は、磁電変換素子が形成された一面が導体と対向するように配置される。センサ基板の一面はＺ方向と直交し、感磁方向はＸ方向に一致する。一対のシールド板は、Ｘ軸とＺ軸がなす平面でカットした断面において、一対のシールド板の対向面（内壁面）が形成する輪郭線が、特定の直線（基準線）に対して線対称となるように配置される。基準線は、対称軸と呼ぶことができる。一対のシールド板は、その対称軸がセンサ基板の上記一面に接しつつＸ方向に延びるように配置される。シールド間磁界（その磁束線）は、一方のシールド板から他方のシールド板に向かう曲線を描くが、一対のシールド板の上記配置によって、シールド間磁界も対称軸に対して対称となる。従って、シールド間磁界の向きは対称軸に対して直交することになる。一方、磁電変換素子の感磁方向は、Ｘ方向、即ち、対称軸の方向に一致する。シールド間磁界の方向は感磁方向と直交することになる。その結果、シールド間磁界が磁電変換素子に与える影響が抑制される。

特開２０１３−１１７４４７号公報

特許文献１の技術は、別言すれば、ＸＺ平面でカットした断面において一対のシールド板の対向面が線対称となるように一対のシールド板を配置し、その対称軸上に磁電変換素子を配置するものである。そのような配置を採用すると、磁電変換素子と一方のシールド板との間に導体を配置するだけの間隔Ａが必要となる一方で、磁電変換素子と他方のシールド板の間には何も配置しないにもかかわらず間隔Ａを設ける必要が生じる。特許文献１の図１、図６等には、磁電変換素子と一方のシールド板の間に導体が配置されており、磁電変換素子と他方のシールド板の間には無駄な空間が設けられている。先に述べたように、シールド板磁界は、一方のシールド板から他方のシールド板に向かう曲線を描く。それゆえ、無駄な空間を狭めると、対称軸が磁電変換素子から外れ、シールド間磁界が磁電変換素子の位置において感磁方向の成分を有することになる。その結果、電流センサの計測精度が低下する。本明細書は、電流センサの精度低下を抑えつつ、一対のシールド板の間の無駄な空間を狭めることのできる技術を提供する。

なお、特許文献１の技術は、一対のシールド板に同じ強度の磁界が作用することが前提となっていると考えられる。一対のシールド板に同じ強度の磁界が作用するから、対向面が線対称となるように配置された一対のシールド板の間に発生する磁界も対称軸に対して線対称となる。なお、磁界の方向は夫々のシールド板で互いに反対向きであってもよい。同じ強度の磁界が一対のシールド板に作用する状況として、ノイズ磁界の発生源の導体が、Ｘ方向で計測対象の導体に並んでいる状況が想定し得る。例えば、平行に延びている三相交流モータ用の３本の導体のうち、一つの導体の電流を計測する電流センサが想定される。残りの導体がノイズ磁界の源になる。本明細書が開示する技術は、Ｘ方向（第１方向）に並んでいるとともに、Ｘ方向と直交するＹ方向（第２方向）に平行に延びている２本の導体のうち、一方の導体を流れる電流を計測する電流センサが対象である。本明細書は、そのような電流センサにおいて、電流センサの精度低下を抑えつつ、一対のシールド板の間の無駄な空間を狭めることのできる技術を提供する。

本明細書が開示する技術が対象とする電流センサの構造を、先に定義した座標系を用いて表現する。２本の導体はＸ方向（第１方向）で並んでおり、Ｘ方向（第１方向）に直交するＹ方向（第２方向）に平行に延びている。磁電変換素子は、Ｘ方向（第１方向）及びＹ方向（第２方向）に対して直交するＺ方向（第３方向）で一方の導体を通る直線上にて感磁方向がＸ方向（第１方向）を向くように配置されている。一対のシールド板（一対の磁気シールド板）は、Ｚ方向（第３方向）で一方の導体と磁電変換素子を挟んでいる。

本願の発明者は、一方のシールド板と他方のシールド板に異なる特性を与え、シールド間磁界の線対称性を意図的にくずすことによって、一対のシールド板に同じ特性を与えた場合と比較して、対称軸と異なる位置でシールド間磁界の感磁方向成分が小さくなるのではないかと推測した。様々なシミュレーションを行った結果、以下の知見が得られた。即ち、センサ素子に近い側のシールド板の厚みをセンサ素子から遠い側のシールド板の厚みよりも大きくすれば、センサ素子の位置におけるシールド間磁界の感磁方向成分を小さくすることができる。さらに詳細には、少なくともＺ方向からみたときに磁電変換素子と重なる範囲において、センサ素子に近い側のシールド板の厚みをセンサ素子から遠い側のシールド板の厚みよりも大きくすれば、センサ素子の位置におけるシールド間磁界の感磁方向成分を小さくすることができる。

本明細書が開示する電流センサでは、一方の導体は、磁電変換素子と一方のシールド板の間に位置しており、磁電変換素子は、一方のシールド板よりも他方のシールド板の近くに位置している。少なくともＺ方向からみたときに磁電変換素子と重なる範囲において、他方のシールド板（センサ素子に近い側のシールド板）の厚みが一方のシールド板（センサ素子から遠い側のシールド板）の厚みよりも大きくなっている。一対のシールド板に、上記条件を満足する厚みを与えることによって、対称軸から外れた位置に配置された磁電変換素子に対するシールド間磁界の影響を低減することができる。本明細書が開示する技術は、磁電変換素子を対称軸上に配置する必要性を無くし、電流センサの精度低下を抑制しつつ、一対のシールド板の間の無駄な空間を狭めることができる。シミュレーション結果を含む詳細な説明は、以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

実施例の電流センサ２の模式的斜視図である。 図１のII−II線に沿った電流センサ２の断面図である。 シールド間磁界がセンサ素子に与える影響を説明する図である。 シミュレーションの条件を説明する図である。 シミュレーションの結果を示すグラフである（異なる厚みを与えた場合）。 参考例のシミュレーション結果を示すグラフである（異なる透磁率を与えた場合）。 センサ素子の位置とシールド板の透磁率の関係を説明する図である。 別のシミュレーションの条件を説明する図である。 別のシミュレーションの結果を示すグラフである（異なる厚みを与えた場合）。 別の参考例のシミュレーション結果を示すグラフである（異なる透磁率を与えた場合）。 他の実施例の電流センサ１０２の斜視図である。 バスバのみを示す斜視図である。 電流センサ１０２の平面図である。 図１３のXIV−XIV線における断面図である。 凸形状の上シールド板を用いた場合のシミュレーションの条件を説明する図である。 シミュレーション結果を示すグラフである（上シールド板が凸形状の場合）。 シミュレーションで採用した上バスバの一形状（凸レンズ型）を示す図である。 シミュレーションで採用した上バスバの一形状（凹形状）を示す図である。 シミュレーションで採用した上バスバの一形状（凹レンズ型）を示す図である。 シミュレーション結果を示すグラフである。

図面を参照して実施例の電流センサ２を説明する。図１に、電流センサ２の模式的斜視図を示す。図２に、図１のII−II線に沿った電流センサ２の断面図を示す。電流センサ２は、平行に延びる２本バスバ３、１３の夫々を流れる電流を同時に計測することができるセンサである。「バスバ」とは、細長い金属板又は金属棒で作られている導体であり、ワイヤケーブルなどと比較して抵抗が小さい導体である。バスバは、大電流を伝送するのに適している。バスバ３、１３とその電流を計測する電流センサ２は、例えば、電気自動車において、三相交流モータを駆動するインバータ内で用いられる。バスバ３、１３は、三相交流のうち２相を伝送する導体であり、電流センサ２は、三相交流のうち２相の電流を計測する。

電流センサ２は、バスバ３に隣接配置されているセンサ素子４と、バスバ１３に隣接配置されているセンサ素子１４と、センサ素子４、１４を固定するセンサ基板７と、一対のシールド板５、６と、樹脂パッケージ８を備える。

ここで、説明の便宜のため、座標系を定義する。バスバ３、１３の並び方向をＸ方向と定義する。バスバ３、１３の延びる方向をＹ方向と定義する。Ｘ方向とＹ方向は、互いに直交している。Ｘ方向とＹ方向の双方と直交する方向をＺ方向とする。さらに、説明の便宜のため、Ｚ軸の正方向を「上」と表現し、Ｚ軸の負方向を「下」と表現する。

２本のバスバ３、１３は、Ｘ方向で並んでいるとともに、Ｙ方向に平行に延びている。センサ素子４は、Ｚ方向でバスバ３に隣接配置されている。センサ素子４は、その中心のＸ方向の位置が、バスバ３の中心のＸ方向の位置と一致するように配置されている。センサ素子４は、バスバ３を流れる電流に起因して発生する磁界の強度を計測する。バスバ３を流れる電流と、その電流に起因して発生する磁界の強度の間には一意の関係がある。電流センサ２は、その関係を使ってバスバ３を流れる電流の大きさを特定する。センサ素子４は、磁電変換素子の一種であり、具体的には、ホール素子である。

センサ素子４は、計測できる磁界の向きが決まっている。計測できる磁界の向きは、感磁方向と呼ばれる。バスバ３を流れる電流に起因してバスバ３の回りに磁界が発生する。その磁界は、バスバ３を中心として円状、又は、楕円状に拡がる。センサ素子４は、Ｚ方向でバスバ３に隣接して配置されている。センサ素子４の位置では、バスバ３を流れる電流に起因する磁界はＸ方向を向く。それゆえ、センサ素子４は、その感磁方向がＸ方向を向くように配置される。先に述べたように、センサ素子４とバスバ３は、Ｙ方向の位置が同じである。従って、別言すれば、センサ素子４は、Ｚ方向でバスバ３を通る直線上において、感磁方向がＸ方向を向くように配置されている。

センサ素子１４は、Ｚ方向でバスバ１３に隣接して配置されている。センサ素子１４は、その中心のＸ方向の位置が、バスバ１３の中心のＸ方向の位置と一致するように配置されている。センサ素子１４も、磁電変換素子の一つのであり、具体的には、ホール素子である。センサ素子１４は、その感磁方向がＸ方向を向くように配置されている。センサ素子１４とバスバ１３は、Ｘ方向の位置が同じである。従って、別言すれば、センサ素子１４は、Ｚ方向でバスバ１３を通る直線上にて、感磁方向がＸ方向を向くように配置されている。センサ素子１４は、バスバ３に対するセンサ素子４と同じ側でバスバ１３に隣接配置されている。別言すれば、センサ素子４、１４は、共に、バスバ３、１３の上側に配置されている。センサ素子１４は、バスバ１３を流れる電流に起因して発生する磁界の強度を計測する。センサ素子１４による電流計測の原理は、センサ素子４の原理と同じであるので説明は省略する。

センサ素子４、１４は、センサ基板７に固定されている。センサ基板７には、センサ素子４、１４に供給する電力を中継するとともに、センサ素子４、１４の計測信号を上位の制御回路に送信するための回路が搭載されている。センサ基板７からは、上位の制御回路と通信するための信号線と電力供給線が延びているが、それら信号線は図示を省略した。磁界の強度を電流の大きさに変換する回路（変換回路）は、センサ基板７に搭載されていてもよいし、センサ基板７と通信する上位の制御回路に搭載されていてもよい。その場合には、その上記の制御回路も電流センサ２に含まれる。

一対のシールド板５、６は、バスバ３、１３とセンサ素子４、１４とセンサ基板７をＺ方向で両側から挟みこんでいる。一対のシールド板５、６は、磁気シールドの一種であり、磁界をよく吸収する材料で作られている。一対のシールド板５、６は、電流計測対象のバスバ３の電流に起因する磁界以外の磁界からセンサ素子４を遮断するため、及び、電流計測対象のバスバ１３の電流に起因する磁界以外の磁界からセンサ素子１４を遮断するため、に備えられている。一対のシールド板５、６は、例えば、鉄、あるいは、パーマロイ等で作られている。なお、一方のシールド板５の厚みは他方のシールド板６の厚みとは異なっている。一対のシールド板５、６の厚みの相違については、後に詳しく説明する。また、以下では、シールド板５を「下シールド板５」と表記し、シールド板６を「上シールド板６」と表記して、図において夫々のシールド板を区別し易くする。

センサ素子４、１４、センサ基板７、及び、一対のシールド板５、６は、バスバ３、１３の一部とともに、樹脂パッケージ８に封止されている。なお、図１、図２では、図を理解し易くするため、樹脂パッケージ８について、一対のシールド板５、６の外側を囲む部分は図示を省略した。

先に述べたように、センサ素子４は、バスバ３を流れる電流に起因して発生する磁界の強度を計測する。センサ素子１４は、バスバ１３を流れる電流に起因して発生する磁界の強度を計測する。センサ素子４は、バスバ１３よりもバスバ３の近くに配置されており、センサ素子１４は、バスバ３よりもバスバ１３の近くに配置されている。しかしながら、バスバ１３が発する磁界はセンサ素子４に影響を及ぼし、バスバ３が発する磁界はセンサ素子１４に影響を及ぼす。バスバ１３が発する磁界のセンサ素子４への影響、及び、バスバ３が発する磁界のセンサ素子１４への影響を抑制することが、電流センサ２の計測精度の向上に貢献する。電流センサ２は、隣接するバスバの影響を抑制するために、一対のシールド板５、６の厚みを異ならしめている。次に、一対のシールド板５、６について、詳しく説明する。なお、以下では、バスバ３が発する磁界を検出するセンサ素子４に着目し、バスバ１３をノイズ磁界の発生源として、説明を続ける。

一対のシールド板５、６は、共に平板である。一対のシールド板５、６は、平行に配置されている。一対のシールド板５、６は、センサ素子４を通りＸ方向とＺ方向に拡がる平面でカットした断面において、次の関係を満たすように、配置されている。即ち、一対のシールド板５、６は、それらの対向面（下シールド板５の上面５ａと上シールド板６の下面６ａ）がＸ方向に延びる直線ＣＬに対して線対称となるように配置されている。以下、直線ＣＬを対称軸ＣＬと表記する。図２に、Ｘ方向とＺ方向に拡がる平面でカットした電流センサ２の断面を示す。バスバ３は、対称軸ＣＬの下側に配置されており、センサ素子４は対称軸ＣＬの上側に配置されている。別言すれば、バスバ３は、上シールド板６よりも下シールド板５の近くに配置されており、センサ素子４は、下シールド板５よりも上シールド板６の近くに配置されている。電流センサ２は、下シールド板５の厚みを上シールド板６の厚みとは異ならしめることで、一対のシールド板が同じ厚みの場合と比較して、センサ素子４の位置におけるノイズ磁界の影響を抑制する。ここでのノイズ磁界とは、バスバ１３に流れる電流に起因する磁界のことをいう。なお、バスバ１３は概ね、一対のシールド板５、６の中間に位置しているので、夫々のシールド板５、６に作用する磁界の強度は概ね同じである。なお、バスバ３、１３は、Ｙ方向のどの位置でも断面形状が同じである。また、センサ素子４、１４も、Ｙ方向のどの位置でも断面形状が同じである。さらに、シールド板５、６も、Ｙ方向のどの位置でも断面形状が同じである。即ち、Ｙ方向のどの位置でカットしても、図２に示した断面形状が表れる。

図３は、ノイズ磁界がセンサ素子４に与える影響を説明する図である。図３では、計測対象のバスバ３とセンサ基板７と樹脂パッケージ８は図示を省略した。また、図３では、理解を助けるために、各部品の大きさと位置関係を、図１、図２の場合とは変えて描いてある。図３においてバスバ１３を示す矩形の中の印は、電流が紙面手前側から奥側へ流れていることを示している。このとき、バスバ１３の周囲において、ノイズ磁界の向きは、紙面で右回りとなる。図３の符号ＦＬが示す曲線が、ノイズ磁界を表す磁束線を意味する。

ノイズ磁界は、一対のシールド板５、６に吸収される。ノイズ磁界を表す磁束線ＦＬは、下シールド板５を通り（ＦＬ１）、その端部から出て（ＦＬ２）、上シールド板６の端部へ入る（ＦＬ３）。なお、図３において、上シールド板６の右側の端部から出て下シールド板５の右側の端部へ入る磁束線は図示を省略した。

一対のシールド板５、６を通過する磁束は、下シールド板５の上面５ａからも漏れる。漏れた磁束は、上シールド板６へと向かう。符号ＦＬ４が、漏れた磁束線を表している。以下では、ノイズ磁界に起因して一対のシールド板５、６の間に発生する磁界をシールド間磁界と表記する。

一対のシールド板５、６が同じ厚みを有しており、断面において対向面（下シールド板５の上面５ａと上シールド板６の下面６ａ）が線対称となる場合、シールド間磁界の形状（プロファイル）は対称軸ＣＬに対して線対称となる（図３のＦＬ４）。その場合、シールド間磁界の磁束線は、対称軸ＣＬを垂直に横切る。図３の矢印Ａ１が、対称軸ＣＬ上でのシールド間磁界の向きを示している。シールド間磁界は、対称軸ＣＬの上においてはＸ方向成分（感磁方向成分）を有さない。従って、仮にセンサ素子４を対称軸ＣＬの上に配置すれば、シールド間磁界は、センサ素子４に影響を及ぼさない。しかし、対称軸ＣＬにセンサ素子４を配置すると、センサ素子４と下シールド板５の間にバスバ３（図２参照）を配置するための間隔が必要となる一方、同じ間隔をセンサ素子４と上シールド板６の間にも設けなければならない。センサ素子４と上シールド板６の間の空間は無駄であり、電流センサ２が大きくなってしまう。一方、一対のシールド板５、６の間の無駄な空間を排し、上シールド板６をセンサ素子４に近づけた場合、対称軸ＣＬはセンサ素子４の位置から下へ移動することになる。その場合、センサ素子４の位置におけるシールド間磁界はＸ方向成分（感磁方向成分）を有することになる（図３の矢印Ａ２参照）。シールド間磁界のＸ方向成分（感磁方向成分）は、センサ素子４の計測値、即ち、電流センサ２の計測精度に影響する。

電流センサ２では、一対のシールド板５、６の夫々に異なる厚みを与えることで、シールド間磁界の線対称性を意図的にくずし、センサ素子４の位置におけるシールド間磁界のＸ方向成分を小さくする。例えば、シールド間磁界の磁束線が図３の点線ＦＬ５の曲線を描くとき、センサ素子４の位置におけるシールド間磁界はＺ方向を向く（図３の矢印Ａ３）。このとき、センサ素子４の位置におけるシールド間磁界のＸ方向成分（感磁方向成分）がゼロとなる。少なくともシールド間磁界の形状（プロファイル）を上シールド板６寄りにシフトできれば、一対のシールド板５、６が同じ厚みである場合と比較して、シールド間磁界がセンサ素子４に与える影響を抑制できる。別言すれば、シールド間磁界のＸ方向成分がゼロとなるポイントを上シールド板６寄りにシフトできれば、一対のシールド板５、６が同じ特厚みである場合と比較して、シールド間磁界がセンサ素子４に与える影響を抑制できる。

一対のシールド板５、６の夫々の厚みを変えてシミュレーションを行った結果、センサ素子４に近い側のシールド板（上シールド板６）の厚みを、センサ素子４から遠い側のシールド板（下シールド板５）の厚みよりも大きくすれば、シールド間磁界のＸ方向成分を小さくできることが解った。

以下、シミュレーションについて説明する。シミュレーションでは、上記条件を満たす場合と満たさない場合のセンサ素子位置におけるシールド間磁界の磁束密度のＸ方向成分を比較した。シミュレーションの条件を図４に示す。シミュレーションでは、センサ基板７とセンサ素子１４と樹脂パッケージ８は無視した。ノイズ源であるバスバ１３は、一対のシールド板５、６の間の中央に配置した。従って、バスバ１３を流れる電流に起因する磁界は、両方のシールド板５、６に対して同じ強度で作用する。

一対のシールド板５、６の間の距離Ｌは、６．５［ｍｍ］である。シールド板５、６の幅Ｗは６０［ｍｍ］である。シールド板５、６には、ＪＩＳ規格（Ｃ ２５５２−１９８６）で規定されている無方向性電磁鋼帯「５０Ａ２９０」を採用した。Ｘ軸、Ｚ軸の原点を、下シールド板５の上面５ａの上に設定した。

シミュレーションのケース１では、上下シールド板の厚みの相違による効果を確認した。ケース１では、上シールド板６の厚みＴｕを２．０［ｍｍ］とし、下シールド板５の厚みＴｌを１．０［ｍｍ］とした。２つの比較例のシミュレーションも行った。比較例１の条件は、上シールド板６の厚みＴｕ＝下シールド板５の厚みＴｌ＝１．５［ｍｍ］である（他の条件はケース１と同じ）。比較例２の条件は、上シールド板６の厚みＴｕ＝１．０［ｍｍ］、下シールド板５の厚みＴｌ＝２．０［ｍｍ］である（他の条件はケース１と同じ）。

ケース１の結果を図５に示す。グラフの縦軸は、下シールド板５の上面５ａからの高さｈを表している。縦軸の単位は［ｍｍ］である。高さｈ＝３．２５［ｍｍ］の破線は、一対のシールド板５、６の間の距離Ｌの半分の値（Ｌ／２）である。高さＬ／２を通る直線は、先に述べた対称軸ＣＬを意味している。横軸は、センサ素子４が対応する高さにあるときにそのセンサを貫く磁界（シールド間磁界）の磁束密度ＴのＸ方向成分を表している。横軸の単位は、［×１０^−６Ｔ（テスラ）］である。以下では、説明を簡単にするため、シールド間磁界の磁束密度のＸ方向成分を単純に「密度のＸ成分」と表記する。密度のＸ成分が正値のときは、磁束密度が図４においてＸ軸の正方向成分を有していることを意味する。密度のＸ成分が負値のときは、磁束密度が図４においてＸ軸の負方向成分を有していることを意味する。グラフの縦軸と横軸の意味は、以降のグラフでも同様である。なお、バスバ３に対応する高さの範囲でも数値が示されている。バスバ３とセンサ素子４が重なることは物理的には不可能であるが、シミュレーションでは可能である。バスバ３は導体であり、センサ素子４が受けるシールド間磁界に与える影響は小さいことに留意されたい。

まず、比較例１（上下シールド板の厚みが同じ場合）から説明する。グラフＧＲ１が比較例１の結果を示している。比較例１では、高さｈがゼロから増加するにつれて、密度のＸ成分が最小値（負値）からほぼ直線的に大きくなる。高さｈが対称軸ＣＬに一致するところで密度のＸ成分がゼロとなる。グラフＧＲ１は、概ね、対称軸ＣＬとの交点を中心にして点対称となっている。グラフＧＲ１は、上下のシールド板５、６の特性（厚みと透磁率）が等しいときには、シールド間磁界のプロファイル（形状）が図４の曲線ＦＬ４のように対称軸ＣＬに対して線対称となることを意味している。

グラフＧＣ１がケース１の結果を示している。グラフＧＣ１は、比較例１のグラフＧＲ１が上方にシフトしたプロファイル（形状）を有している。ケース１では、高さｈが約４．５［ｍｍ］の位置で密度のＸ成分がゼロとなる。このことは、上シールド板６の厚みＴｕが下シールド板５の厚みＴｌよりも大きい場合に、シールド間磁界のプロファイルが図４の点線ＦＬ５のようになることを意味している。

グラフＧＲ２は、比較例２（下シールド板５の厚みＴｌ＞上シールド板６の厚みＴｕの場合）の結果を示している。グラフＧＲ２は、ケース１のグラフＧＣ１とは逆に、比較例１のグラフＧＲ１を下にシフトしたプロファイルを有している。ケース１、比較例１、２の結果から、一対のシールド板５、６の一方の厚みを他方の厚みよりも大きくすると、シールド間磁界のプロファイルが、厚みの大きいシールド板の側に偏ることが解る。別言すれば、一対のシールド板５、６の一方の厚みを他方の厚みよりも大きくすると、密度のＸ成分がゼロとなる位置が厚みの大きいシールド板の側に偏ることが解る。このことから、センサ素子４に近い側のシールド板（上シールド板６）の厚みを、センサ素子４から遠い側のシールド板（下シールド板５）の厚みよりも大きくすると、一対のシールド板５、６が同じ特性を有する場合と比較して、シールド間磁界がセンサ素子４に与える影響を抑制できることが解る。

（参考例）透磁率の異なる２枚のシールド板を一対のシールド板５、６として用いたときのシールド間磁界をシミュレーションにて確認したので説明する（ケース２）。なお、シミュレーションの都合上、透磁率をパラメータにすることができず、鉄損をパラメータとした。鉄損と透磁率は、概ね反比例の関係にある。すなわち、鉄損が小さいほど、透磁率が大きくなる。例えば、特開２００６−２４１５１９号公報の図２にそのことが示されている。

ケース２では、下シールド板５として、ＪＩＳ規格「Ｃ ２５５２−１９８６」で規定されている「５０Ａ１３００」の無方向性電磁鋼帯を採用した。上シールド板６には、ケース１と同様に、「５０Ａ２９０」の無方向性電磁鋼帯を採用した。「５０Ａ２９０」の鉄損は、２．９０［Ｗ／ｋｇ、Ｗ１５／５０、ＡＴ １．５Ｔ／５０Ｈｚ］以下であり、「５０Ａ１３００」の鉄損は、１３．００［Ｗ／ｋｇ、Ｗ１５／５０、ＡＴ １．５Ｔ／５０Ｈｚ］である。「５０Ａ２９０」の鉄損は、「５０Ａ１３００」の鉄損よりも小さい。即ち、上シールド板６の透磁率Ｍｕは、下シールド板５の透磁率Ｍｌよりも大きい。なお、一対のシールド板５、６の厚みはいずれも１．５［ｍｍ］とした。

ケース２の結果を図６に示す。グラフの縦軸と横軸の意味は図５の場合と同じである。比較例３の結果を示すグラフＧＲ３は、ケース１の比較例１と同じである。即ち、比較例３のグラフＧＲ３は、厚みと透磁率が同じである一対のシールド板を使用したときの結果を表している。グラフＧＲ３は、上下のシールド板５、６の特性（厚みと透磁率）が等しいときには、シールド間磁界のプロファイルが図４の曲線ＦＬ４のように対称軸ＣＬに対して線対称になることを意味している。

グラフＧＣ２がケース２の結果を示している。グラフＧＣ２も、先のグラフＧＣ１と同様に、比較例３のグラフＧＲ３が上方にシフトしたプロファイルを有している。ケース２では、高さｈが約３．９［ｍｍ］の位置で密度のＸ成分がゼロとなる。このことは、上シールド板６の透磁率Ｍｕが下シールド板５の透磁率Ｍｌよりも大きい場合に、シールド間磁界のプロファイルが図４の点線ＦＬ５のようになることを意味している。

比較例４では、上シールド板６として、「５０Ａ１３００」の無方向性電磁鋼帯を採用し、下シールド板５として、「５０Ａ２９０」の無方向性電磁鋼帯を採用した。厚みはいずれも１．５［ｍｍ］である。グラフＧＲ４が、比較例４の結果を示している。グラフＧＲ４は、ケース２のグラフＧＣ２とは逆に、比較例３のグラフＧＲ３を下にシフトしたプロファイルを有している。ケース２、比較例３、４の結果から、一対のシールド板５、６の一方の透磁率を他方の透磁率よりも大きくすると、シールド間磁界のプロファイルが、透磁率の大きいシールド板の側に偏ることが解る。別言すれば、一対のシールド板５、６の一方の透磁率を他方の透磁率よりも大きくすると、密度のＸ成分がゼロとなる点が、透磁率の大きいシールド板の側にシフトすることが解る。このことから、センサ素子４に近い側のシールド板（上シールド板６）の透磁率を、センサ素子４から遠い側のシールド板（下シールド板５）の透磁率よりも大きくすると、一対のシールド板５、６が同じ特性を有する場合と比較して、シールド間磁界がセンサ素子４に与える影響を抑制できることが解る。

図７を参照して、夫々のシールド板５、６とセンサ素子４の間の距離と、夫々のシールド板５、６の透磁率の関係について考察する。図７において、符号Ｒｕは、上シールド板６とセンサ素子４の間の距離を表している。符号Ｒｌは、下シールド板５とセンサ素子４の間の距離を表している。符号ＦＬｕは、上シールド板６を通る磁束を表している。符号ＦＬｌは、下シールド板５を通る磁束を表している。また、上シールド板６の透磁率を符号Ｍｕで表し、下シールド板５の透磁率を符号Ｍｌで表すことにする。

図７の符号Ｂｕは、上シールド板６を通る磁束ＦＬｕによってセンサ素子４の位置に表れる密度のＸ成分（磁束密度のＸ方向成分）を表している。符号Ｂｌは、下シールド板５を通る磁束ＦＬｌによってセンサ素子４の位置に表れる密度のＸ成分を表している。上シールド板６を通る磁束ＦＬｕと下シールド板５を通る磁束ＦＬｌの向きが互いに反対方向であることに留意されたい。それゆえ、磁束ＦＬｕに起因する磁界のＸ方向成分と、磁束ＦＬｌに起因する磁界のＸ方向成分は、互いに反対方向を向く。図７において、密度のＸ成分Ｂｕと密度のＸ成分Ｂｌの夫々が示す矢印が反対方向を向いていることが、磁界の向きを表している。発明者の検討によると、密度のＸ成分Ｂｕ、Ｂｌについて、以下の関係が成立する。

上記の（数１）において、記号Ｈは、夫々のシールド板５、６における磁界の強度を表している。先に述べたように、夫々のシールド板５、６には、同じ強度のノイズ磁界が作用する。それゆえ、磁界の強度Ｈは上シールド板６と下シールド板５で同じである。また、（数１）において、記号Ｍ０は、真空中の透磁率を表している。記号ＰＡＩは、円周率を表している。記号ａｕは、上シールド板６における漏れ磁束係数を表している。記号ａｌは、下シールド板５における漏れ磁束係数を表している。（数１）から、次の（数２）が結論できる。

（数２）は、次のことを意味している。即ち、上シールド板６の透磁率Ｍｕと、上シールド板６とセンサ素子４の間の距離Ｒｕとの積（Ｍｕ・Ｒｕ）が、下シールド板５の透磁率Ｍｌと、下シールド板５とセンサ素子４の間の距離Ｒｌとの積（Ｍｌ・Ｒｌ）に等しければ、センサ素子４の位置において密度のＸ成分（磁束密度のＸ方向成分）がゼロになる。上記の関係が満たされれば、ノイズ磁束がセンサ素子４へ与える影響を顕著に抑制することができる。別言すれば、上記の関係が満たされれば、一対のシールド板５、６の無駄な空間を狭めた上で、電流センサの計測精度を顕著に向上させることができる。（参考例はここまで）

先に示したシミュレーション（ケース１）では、ノイズ源であるバスバ１３は一対のシールド板５、６の間に配置した。バスバ１３をＸ方向で一対のシールド板５、６の外側に配置した場合についてもシミュレーションした。シミュレーションの条件を図８に示す。バスバ３とセンサ素子４は、Ｘ方向において一対のシールド板５、６の中央に配置した。バスバ１３（ノイズ源の導体）は、Ｘ方向において一対のシールド板５、６の外側に配置した。Ｚ方向においては、バスバ１３は一対のシールド板５、６の中央に配置した。それゆえ、バスバ１３に流れる電流に起因する磁界は、夫々のシールド板５、６に対して同じ強度で作用する。一対のシールド板５、６、バスバ３、１３、センサ素子４のレイアウト以外の条件は、先のシミュレーションの場合と同じである。

ケース３では、上シールド板６と下シールド板５の厚みを異なるものとした。ケース３の条件は、上シールド板６の厚みＴｕ＝２．０［ｍｍ］、下シールド板５の厚みＴｌ＝１．０［ｍｍ］である。夫々のシールド板５、６に採用した材料は、いずれも、ＪＩＳ規格「Ｃ ２５５２−１９８６」で規定されている「５０Ａ２９０」の無方向性電磁鋼帯である。

図９のグラフＧＣ３がケース３のシミュレーション結果を示している。他に、比較例５、６についてもシミュレーションした。比較例５の条件は、上シールド板６の厚みＴｕ＝下シールド板５の厚みＴｌ＝１．５［ｍｍ］である（他の条件はケース３と同じ）。比較例６の条件は、上シールド板６の厚みＴｕ＝１．０［ｍｍ］、下シールド板５の厚みＴｌ＝２．０［ｍｍ］である。グラフＧＲ５が比較例５の結果を示しており、グラフＧＲ６が比較例６の結果を示している。グラフＧＣ３、ＧＲ５、ＧＲ６は、ケース１（図５）と同じ傾向を示している。従って、図９の結果からも、センサ素子４に近い側のシールド板（上シールド板６）の厚みを、センサ素子４から遠い側のシールド板（下シールド板５）の厚みよりも大きくすると、一対のシールド板５、６が同じ特性を有する場合と比較して、シールド間磁界がセンサ素子４に与える影響を抑制できることが解る。

（参考例）透磁率の異なる２枚のシールド板を一対のシールド板５、６として用いた場合についても、ノイズ源であるバスバ１３をＸ方向で一対のシールド板５、６の外側に配置した場合についてシミュレーションした（ケース４）。ケース４では、上シールド板６に透磁率Ｍｕの高い材料を採用し、下シールド板５に透磁率Ｍｌの低い材料を採用した。具体的には、上シールド板６として、ＪＩＳ規格「Ｃ ２５５２−１９８６」で規定されている「５０Ａ２９０」の無方向性電磁鋼帯を採用した。下シールド板５には、「５０Ａ１３００」の無方向性電磁鋼帯を採用した。いずれのシールド板も厚みは１．５［ｍｍ］とした。これら条件は、ケース２の条件と同じである。

図１０のグラフＧＣ４がケース４のシミュレーション結果を示している。他に、比較例７、８についてもシミュレーションした。比較例７では、上シールド板６と下シールド板５に同じ材料「５０Ａ２９０」を採用した（他の条件はケース４と同じ）。比較例８では、ケース４の場合と材料を入れ替えた。即ち、上シールド板６に透磁率Ｍｕの低い材料（５０Ａ１３００）を採用し、下シールド板５に透磁率Ｍｌの高い材料（５０Ａ２９０）を採用した（他の条件はケース４と同じ）。グラフＧＲ７が比較例７の結果を示しており、グラフＧＲ８が比較例８の結果を示している。グラフＧＣ４、ＧＲ７、ＧＲ８は、ケース２（図６）と同じ傾向を示している。従って、図１０の結果からも、センサ素子４に近い側のシールド板（上シールド板６）の透磁率を、センサ素子４から遠い側のシールド板（下シールド板５）の透磁率よりも大きくすると、一対のシールド板５、６が同じ特性を有する場合と比較して、シールド間磁界がセンサ素子４に与える影響を抑制できることが解る。（参考例はここまで）

図１１〜図１４を参照して他の実施例の電流センサ１０２を説明する。図１１に実施例の電流センサ１０２の斜視図を示す。電流センサ１０２は、三相交流モータに電力を供給する３本のバスバ２０ａ、２０ｂ、２０ｃの夫々を流れる電流を計測する。電流センサ１０２は、平行に配置されている３本のバスバ２０ａ、２０ｂ、２０ｃと、バスバ２０ａ、２０ｂ、２０ｃの上側に配置されているセンサユニット５３と、バスバ２０ａ、２０ｂ、２０ｃの下側に配置されているシールドユニット５４を備えている。本明細書では、バスバ２０ａ、２０ｂ、２０ｃをまとめてバスバ２０と称する場合がある。本実施例の電流センサ１０２は、バスバ２０の形状にも特徴があるので、その形状に特徴のあるバスバ２０を電流センサ１０２の構成に含むものである。図中では、Ｙ方向に長く延びるバスバ２０の一部が示されていることに留意されたい。電流センサ１０２は、電動車両に搭載されるインバータの内部に備えられる。インバータは、バッテリの電力を走行用モータの供給に適した電力に変換するためのデバイスである。インバータには、モータと接続される出力端子が設けられている。電流センサ１０２は、その出力端子とインバータに内蔵されたインバータ回路を繋ぐバスバの一部に備えられる。走行用のモータは三相交流モータであり、インバータは三相交流を出力する。それゆえ、出力端子とインバータ回路が３本のバスバ２０で繋がれている。電動車両では、要求トルクでモータを駆動するために、モータの電流フィードバック制御が実行される。電流センサ１０２で計測された電流値は、電流フィードバック制御の制御量を決定するために利用される。

図１１に示すように、センサユニット５３は、バスバ２０の上側の夫々に設けられた切欠２１ａ、２１ｂ、２１ｃに嵌合している。センサユニット５３には、３個のセンサ素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃが内側に備えられている。センサ素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃは、磁界の強さを計測する磁電変換素子である。センサ素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃは、計測可能な磁界の方向が一方向だけである。詳細は後述するが、センサユニット５３が切欠２１ａ、２１ｂ、２１ｃに嵌合することで、夫々のセンサ素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃが夫々の切欠２１ａ、２１ｂ、２１ｃの内側に位置決めされる。なお、以下、センサ素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃを区別なく示す場合、センサ素子３４と称する。また、シールドユニット５４は、バスバ２０の下側の夫々に設けられた切欠２２ａ、２２ｂ、２２ｃ（切欠２２ｂは図１１では不図示、図１２を参照）に嵌合している。

図１２を参照して、バスバ２０の構成について説明する。図１２は、電流センサ１０２から、センサユニット５３とシールドユニット５４を外し、バスバ２０のみを示した斜視図である。電動車両のモータには、大電流が流れる。そのため、内部抵抗を小さくするように細長い金属板により構成されたバスバ２０が採用される。図１２に示すように、バスバ２０は、細長い金属板である。バスバ２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、その幅広の側面が対向するように平行に配置されている。さらに、バスバ２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、その幅狭の側面が上下方向（Ｚ方向）で揃うように配置されている。別言すれば、３本のバスバ２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、Ｘ方向に並んでいるとともに、Ｙ方向に平行に延びている。また、バスバ２０ａ、２０ｂ、２０ｃのＸ方向の厚みは同じである。

図１２に示すように、バスバ２０ａ、２０ｂ、２０ｃの夫々には、長方形の切欠２１ａ、２１ｂ、２１ｃ及び長方形の切欠２２ａ、２２ｂ、２２ｃが設けられている。切欠２１ａ、２１ｂ、２１ｃは同じ形状であり、切欠２２ａ、２２ｂ、２２ｃも同じ形状である。バスバ２０ａにおいて、切欠２１ａはバスバ２０ａの上側に位置しており、切欠２２ａはバスバ２０ａの下側に位置している。切欠２１ａと切欠２２ａはバスバ２０ａの延設方向（即ち、Ｙ方向）の同位置に配置されている。他のバスバ２０ｂ、２０ｃにおいても、バスバ２０ａと同様の位置関係で切欠２１ｂ、２２ｃ及び切欠２２ｂ、２２ｃが設けられている。

また、切欠２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、上から見たとき（即ち、Ｚ方向から見たとき）にＶ字形に配置されている。別言すれば、バスバ２０ａの切欠２１ａは、バスバ２０ａに隣接するバスバ２０ｂの切欠２１ｂと延設方向（Ｙ方向）で重ならないように配置されている。同様に、バスバ２０ｂの切欠２１ｂは、バスバ２０ｂに隣接するバスバ２０ｃの切欠２１ｃと延設方向（Ｙ方向）で重ならないように配置されている。

図１３を参照して、センサユニット５３の構成について説明する。図１３は、電流センサ１０２を上から見たとき（即ち、Ｚ方向から見たとき）の平面図である。センサユニット５３は、３個のセンサ素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃと、センサ素子３４が接続されるセンサ基板３３と、上シールド板３２とを、射出成型により絶縁性の樹脂でモールドすることにより構成される。以下、センサ素子３４とセンサ基板３３と上シールド板３２を覆っている絶縁性の樹脂を樹脂パッケージ３１と称する。樹脂パッケージ３１は、センサ素子３４とセンサ基板３３と上シールド板３２の周囲全面を覆っている。別言すれば、センサ素子３４とセンサ基板３３と上シールド板３２は樹脂パッケージ３１の内側に埋設されている。センサユニット５３の外形、即ち、樹脂パッケージ３１の外形は、平板形状である。図１３に示すように、センサユニット５３は、バスバ２０の上に配置されており、樹脂パッケージ３１には、バスバ２０ａに対応した切欠３８ａと、バスバ２０ｂ、２０ｃの夫々に対応したスリット３８ｂ、３８ｃが設けられている。切欠３８ａ及びスリット３８ｂ、３８ｃは、樹脂パッケージ３１の上面から下面まで貫通しており、樹脂パッケージ３１の内側に備えられているセンサ基板３３と上シールド板３２も貫通している。スリット３８ｂ、３８ｃは、バスバの延設方向（即ち、Ｙ方向）に長い長方形であり、同じの形状を有している。図１３に示すように、切欠３８ａは樹脂パッケージ３１の側面（Ｘ軸負方向の側面）に設けられている。スリット３８ｂは樹脂パッケージ３１のＸ軸正方向側の側面から伸びており、スリット３８ｃは樹脂パッケージ３１のＸ軸負方向側の側面から伸びている。即ち、切欠３８ａとスリット３８ｂ、３８ｃは、Ｖ字形に配置されている。別言すれば、切欠３８ａとバスバの延設方向（Ｙ方向）に並ぶ部位である嵌合部３９ａ、及び、スリット３８ｂ、３８ｃと一直線をなす部位である嵌合部３９ｂ、３９ｃがＶ字形に配置されている。このＶ字形に配置される嵌合部３９ａ、３９ｂ、３９ｃが、同様にＶ字形に配置されるバスバ２０の切欠２１ａ、２１ｂ、２１ｃの夫々に嵌合することでセンサユニット５３がバスバ２０に取り付けられる。このとき、スリット３８ｂ、３８ｃは、対応するバスバ２０ｂ、２０ｃに嵌合する。

センサ素子３４は、バスバ２０を流れる電流に起因する磁界の強度を計測し、磁界の強度に応じた電圧信号を出力する。図１３に示すように、センサ素子３４ａは、嵌合部３９ａの内側に配置されている。嵌合部３９ａが切欠２１ａに嵌合することで、センサ素子３４ａが切欠２１ａの内側に配置される。これにより、センサ素子３４ａはバスバ２０ａに対向するように配置され、センサ素子３４ａによりバスバ２０ａを流れる電流に起因する磁界の強度が計測される。バスバ２０ａは、Ｙ方向に延びており、センサ素子３４ａは、Ｚ方向で対応するバスバ２０ａを通る直線上でその感磁方向がＸ方向を向くように配置されている。同様に、センサ素子３４ｂ、３４ｃも、夫々嵌合部３９ｂ、３９ｃの内側に配置されている。嵌合部３９ｂ、３９ｃが切欠２１ｂ、２１ｃに嵌合することで、センサ素子３４ｂ、３４ｃが夫々切欠２１ｂ、２１ｃの内側に配置される。バスバ２０ｂ、２０ｃは、Ｙ方向に延びており、センサ素子３４ｂ、３４ｃは、Ｚ方向で対応するバスバ２０ｂ、２０ｃを通る直線上でその感磁方向がＸ方向を向くように配置されている。センサ素子３４ｂ、３４ｃの夫々により、バスバ２０ｂ、２０ｃの夫々を流れる電流に起因する磁界の強度が計測される。

図１３に示すように、センサユニット５３のバスバ２０の並び方向（Ｘ方向）における端部には、出力端子３５が設けられている。出力端子３５はセンサ基板３３に接続されている。センサ素子３４から出力される電圧信号は、センサ基板３３を介して出力端子３５からセンサユニット５３の外部へと出力される。

図１４を参照して、センサユニット５３についてさらに説明するとともに、シールドユニット５４についても説明する。図１４は、図１３のXIV−XIV線における断面図である。図１３におけるXIV−XIV線は、バスバの延設方向（Ｙ方向）に直交する断面であって、センサ素子３４ａ、３４ｃを通過する断面を示す。図１４に示すように、センサ素子３４ａ、３４ｃは、樹脂パッケージ３１に覆われている。図１４において破線で描かれているセンサ素子３４ｂも樹脂パッケージ３１に覆われている。

センサ素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃの上には、センサ基板３３が位置しており、センサ基板３３の上には上シールド板３２が位置している。センサ基板３３と上シールド板３２も樹脂パッケージ３１に覆われている。センサ素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃの上面には電極（不図示）が露出しており、その電極がセンサ基板３３に接続されている。上シールド板３２は、透磁率の高い材料で作られている。上シールド板３２の外側で発生する他の電子部品等（例えば、インバータ回路に備えられる電子部品）から発生するノイズとなる磁界は上シールド板３２に集磁される。よって、センサ素子３４ａ、３４ｂ、３４ｂは、上シールド板３２の外側で発生するノイズとなる磁界から遮断される。なお、上述したように、樹脂パッケージ３１は、射出成型により形成される。したがって、センサ素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、センサ基板３３、上シールド板３２は、樹脂パッケージ３１に密着している。

電流センサ１０２の利点について説明する。以下では、センサ素子３４ｃで代表して説明する。図１４に示すように、切欠２１ｃと切欠２２ｃを設けることにより、切欠２１ｃと切欠２２ｃの間にはバスバ２０ｃの切欠の無い部位より横断面の面積の小さい部位（幅狭部ＷＮ）が形成される。幅狭部ＷＮを通過する電流の電流密度は、バスバ２０ｃの切欠が無い部位を通過する電流の電流密度より高くなる。幅狭部ＷＮにより電流密度が高められることで、幅狭部ＷＮの周囲に発生する磁界の強度も高められる。センサ素子３４ｃはその高められた磁界強度を感知するため、センサ素子３４ｃは、本来計測すべき磁界の強度（バスバ２０ｃが発する磁界の強度）と、ノイズとなる磁界（例えば、他の電子部品や隣接するバスバから発生する磁界）の強度との比（ＳＮ比）が大きくなる。センサ素子３４ｃは高い精度でバスバ２０ｃを通過する電流により発生する磁界の強度を検出することができる。センサ素子３４ａ、３４ｂについても同様の効果が得られる。

なお、バスバ２０はＹ方向に延びており、バスバ２０とセンサ素子３４は、Ｚ方向で隣接している。図１〜図１０の実施例の場合と同様に、センサ素子３４は、その感磁方向をＸ方向に向けて配置されている。

また、樹脂パッケージ３１の嵌合部３９ｂがバスバ２０ｃの切欠２１ｃに嵌合することで、センサ素子３４ｃをバスバ２０ｃに対して精度よく位置決めすることができる。さらに、より良い精度を得るためにも、センサ素子３４ｃとバスバ２０ｃの間隔を所望の距離に規定するとともに、センサ素子３４ｃをバスバ２０ｃになるべく近づけることが望ましい。上述の構成によれば、センサ素子３４ｃとバスバ２０ｃの間隔は、樹脂パッケージ３１の下面を切欠２１ｃの底面２４に当接することで簡易に規定することができる。さらに、その間隔は、樹脂パッケージ３１の厚みにより簡易に調整することができる。また、樹脂パッケージ３１は絶縁体であるので、センサ素子３４ｃとバスバ２０ｃの間の絶縁性も確保することができる。センサ素子３４ａ、３４ｂについても同様の効果が得られる。

また、上述したように、電流センサ１０２のバスバ２０ｂに設けられている切欠２１ｂは、隣接するバスバ２０ａ、２０ｃに設けられている切欠２１ａ、２１ｃとバスバの延設方向（Ｙ方向）で重ならないように配置されている。別言すれば、バスバ延設方向（Ｙ方向）において、３本のバスバ２０のうち、両側のバスバ２０ａ、２０ｃの切欠２１ａ、２１ｃは同じ位置に設けられている。そして、中央のバスバ２０ｂの切欠２１ｂは両側のバスバ２０ａ、２０ｃの切欠２１ａ、２１ｃとは異なる位置に設けられている。夫々のセンサ素子３４は、対応するバスバ２０の切欠２１の内側に配置されている。このような構成によれば、同様に、バスバ２０ａ、２０ｃの幅狭部を通過する電流により発生する磁界は、バスバ２０ｂの切欠２１ｂに配置されているセンサ素子３４ｂに大きな影響を与えない。同様に、バスバ２ｂの幅狭部を通過する電流により発生する磁界は、バスバ２０ａ、２０ｃの切欠２１ａ、２１ｃに配置されているセンサ素子３４ａ、３４ｃにも大きな影響を与えない。

図１４を参照してシールドユニット５４について説明する。図１４に示すように、シールドユニット５４は、下シールド板４２の周囲を全て絶縁性の樹脂でモールドしている。下シールド板４２の周囲を覆う絶縁性の樹脂を樹脂パッケージ４１と称する。シールドユニット５４は、センサユニット５３と同様の形状をしている。シールドユニット５４にもセンサユニット５３と同様に配置されたスリットが設けられており、シールドユニット５４は、センサユニット５３と同様にバスバ２０の下側の切欠２２ａ、２２ｂ、２２ｃに嵌合している。シールドユニット５４により、シールドユニット５４の外側で発生するノイズとなる磁界からも、センサ素子３４を遮断することができる。即ち、センサ素子３４が、センサユニット５３の上シールド板３２とシールドユニット５４の下シールド板４２により上下に挟まれることにより、センサ素子３４は、電流センサ１０２の上下で発生するノイズとなる磁界から遮断される。

図１４に示されているように、バスバ２０ｃの幅狭部ＷＮとセンサ素子３４ｃは、一対のシールド板（上シールド板３２と下シールド板４２）によって挟まれている。バスバ２０ｃの幅狭部ＷＮは、センサ素子３４ｃと下シールド板４２の間に位置しており、センサ素子３４ｃは、下シールド板４２よりも上シールド板３２の近くに位置している。そして、図１４によく示されているように、センサ素子３４ｃに近い上シールド板３２の厚みが、下シールド板４２の厚みよりも大きい。この厚みの相違により、図１〜図１０で説明した電流センサ２と同様の効果が得られる。

センサ素子３４ａ（３４ｂ）についても同様である。即ち、バスバ２０ａ（２０ｂ）の幅狭部とセンサ素子３４ａ（３４ｂ）は、一対のシールド板（上シールド板３２と下シールド板４２）によって挟まれている。バスバ２０ａ（２０ｂ）の幅狭部は、センサ素子３４ａ（３４ｂ）と下シールド板４２の間に位置しており、センサ素子３４ａ（３４ｂ）は、下シールド板４２よりも上シールド板３２の近くに位置している。そして、センサ素子３４ａ（３４ｂ）に近い上シールド板３２の厚みが、下シールド板４２の厚みよりも大きい。センサ素子３４ａ、３４ｂについても、センサ素子３４ｃと同様の効果を得ることができる。

ここまで説明してきた電流センサ、及び、シミュレーションでは、シールド板の厚みが一定であった。センサ素子を通りＸ方向とＺ方向に拡がる平面でカットした断面において、シールド板の中央の厚みと縁の厚みが異なっていてもよい。Ｚ方向からみたときに、少なくともセンサ素子と重なる範囲において、センサ素子に近い側のシールド板の厚みが、センサ素子から遠い側のシールド板の厚みよりも大きければよい。そのことをシミュレーションで確かめた。以下、シミュレーションについて説明する。

シミュレーションの条件を図１５に示す。図１５は、図４と同様に、電流センサをＸＺ平面でカットした断面図に相当する。図を見やすくするために、断面を表すハッチングは省略した。また、シミュレーションでは、センサ基板７とセンサ素子１４と樹脂パッケージ８は無視した。上シールド板１０６と下シールド板５は、Ｙ方向のどの位置でカットした断面も図１５と同じである。即ち、Ｙ方向に沿っても、センサ素子４と重なる範囲において、上シールド板１０６の厚みは下シールド板５の厚みよりも大きくなっている。

ノイズ源であるバスバ１３は、Ｘ方向においては一対のシールド板５、１０６の外側に配置した。また、バスバ１３は、Ｚ方向においては、一対のシールド板５、１０６の間の中央に配置した。従って、バスバ１３を流れる電流に起因する磁界は、両方のシールド板５、１０６に対して同じ強度で作用する。

シールド板５、１０６には、ＪＩＳ規格（Ｃ ２５５２−１９８６）で規定されている無方向性電磁鋼帯「５０Ａ２９０」を採用した。Ｘ軸、Ｚ軸の原点を、下シールド板５の上面５ａの上に設定した。

上シールド板１０６は、ＸＺ断面において凸形状をなしている。図１５に示すように、上シールド板１０６、下シールド板５、センサ素子４、及び、バスバ３は、Ｘ方向の中心線（図中のＺ軸）に対して対称となるように配置されている。別言すれば、上シールド板１０６の凸部分は、Ｚ方向でセンサ素子４の直上に位置している。下シールド板５は、平板である。

下シールド板５、上シールド板１０６のＸ方向の幅Ｗ１は６０［ｍｍ］である。下シールド板５の厚みＴｌは、１．０［ｍｍ］である。下シールド板５と上シールド板１０６の間の隙間Ｌは６．５［ｍｍ］である。上シールド板１０６の端部の厚みＴｕ１は、１．０［ｍｍ］である。上シールド板１０６の凸部分の厚みＴｕ２は、２．０［ｍｍ］である。なお、センサ素子４のＸ方向の幅は６．０［ｍｍ］である。即ち、上シールド板１０６は、Ｚ方向からみたときにセンサ素子４と重なる範囲の厚みが端部の厚みよりも大きくなっている。

凸部分の横幅Ｗ２（Ｘ方向の幅）をいくつか変えてシミュレーションした。ケースＡではＷ２＝６．０［ｍｍ］とし、ケースＢではＷ２＝１２．０［ｍｍ］とし、ケースＣではＷ２＝３０．０［ｍｍ］とした。即ち、ケースＡでは、凸部分の幅Ｗ２は、センサ素子４の幅と同じであり、ケースＢでは、凸部分の幅Ｗ２は、センサ素子４の幅の２倍である。

シミュレーション結果を図１６に示す。なお、図１６の比較例は、上シールド板として、厚み１．０［ｍｍ］の平板を採用した場合のシミュレーション結果である。グラフの縦軸と横軸の意味は、図４のグラフと同じである。高さ３．２５［ｍｍ］の位置に描いた破線ＣＬは、一対のシールド板５、１０６の中間の線（先に述べた対称軸ＣＬ）を意味している。グラフＧＲ９が比較例の結果を示している。比較例では、シールド間磁界は対称軸ＣＬに対して線対称になるので、対称軸ＣＬの位置において、シールド間磁界のＸ方向成分がゼロとなる。

グラフＧＣ−ＡがケースＡの結果を示しており、グラフＧＣ−ＢがケースＢの結果を示しており、グラフＧＣ−ＣがケースＣの結果を示している。ケースＡ（凸部分の幅Ｗ２＝センサ素子４の幅）の場合でも、シールド間磁界のＸ方向成分がゼロとなる高さが上シールド板１０６の側にシフトしている。ケースＢ（凸部分の幅Ｗ２＝センサ素子４の幅×２）のグラフＧＣ−Ｂは、ケースＣ（凸部分の幅Ｗ２＝３０［ｍｍ］）のグラフＧＣ−Ｃとほぼ重なっている。即ち、上シールド板１０６の凸部分の幅Ｗ２がセンサ素子４の幅と同じかそれ以上であれば、センサ素子４が上シールド板１０６に近い側に位置していた場合にシールド間磁界の影響を低減することができる。凸部分の幅Ｗ２がセンサ素子４の幅の２倍あれば、幅Ｗ２が３０［ｍｍ］の場合とほぼ同等の効果を得ることができる。

参考に、上シールド板の形状と寸法を様々に変えてシミュレーションを行ったのでその結果を説明する。図１７から図１９に、シミュレーションで採用した上シールド板の形状を示す。下シールド板、及び、バスバ３とセンサ素子４の配置については、図１５のケースと同じである。

ケースＤでは、凸レンズ型の形状を採用した（図１７）。寸法は次の通り。上シールド板の幅Ｗ１＝６０［ｍｍ］、端における厚みＴｕ１＝１．０［ｍｍ］、中央の厚みＴｕ２＝２．０［ｍｍ］。ケースＥでは、凹形状を採用した（図１８）。寸法は次の通り。上シールド板の幅Ｗ１＝６０［ｍｍ］、端における厚みＴｕ１＝３．０［ｍｍ］、中央の厚みＴｕ２＝２．０［ｍｍ］、窪みの横幅Ｗ２＝３０［ｍｍ］。ケースＦでは、凹レンズ型の形状を採用した（図１９）。寸法は次の通り。上シールド板の幅Ｗ１＝６０［ｍｍ］、端における厚みＴｕ１＝３．０［ｍｍ］、中央の厚みＴｕ２＝２．０［ｍｍ］。ケースＧでは、ケースＥと比較して厚みの薄い凹形状を採用した。ケースＥの上シールド板の形状は、ケースＥの形状（図１８）と同じであり、寸法のみがケースＥと異なる。ケースＧの場合の寸法は次の通り。上シールド板の幅Ｗ１＝６０［ｍｍ］、端における厚みＴｕ１＝２．０［ｍｍ］、中央の厚みＴｕ２＝１．０［ｍｍ］、窪みの横幅Ｗ２＝３０［ｍｍ］。

シミュレーション結果を図２０に示す。図２０では、図１６に示したケースＣのグラフ（ＧＣ−Ｃ）と、比較例のグラフ（ＧＲ９）も示してある。ケースＣからケースＦ（ＧＣ−CからＧＣ−Ｆ）のグラフは、ほぼ重なる。ケース３からケースＦは、いずれも、Ｚ方向からみたときにセンサ素子４と重なる範囲において、センサ素子４に近い側の上シールド板の厚みが２．０［ｍｍ］であり、センサ素子４から遠い側の下シールド板の厚みが１．０［ｍｍ］である。これらのケースでは、比較例と比較して、上シールド板に近い位置でシールド間磁束のＸ方向成分がゼロとなる。従って、センサ素子４を上シールド板に近い位置に配置したときに、シールド間磁束の影響を低減できる。

ケースＧは、Ｚ方向からみたときにセンサ素子４と重なる範囲において、上シールド板と下シールド板の厚みは共に１．０［ｍｍ］である。この場合のグラフＧＣ−Ｇは、比較例のグラフ（ＧＲ９）にほぼ重なる。即ち、Ｚ方向からみてセンサ素子４と重なる範囲で上シールド板と下シールド板の厚みが同じであれば、上シールド板の端の厚みが大きくても、シールド間磁束を低減する効果は小さい。

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。実施例では、バスバ３を計測対象の導体とし、バスバ１３をノイズ源とした。センサ素子１４に着目すると、バスバ１３が計測対象の導体となり、バスバ３がノイズ源の導体となる。この場合にも、上記した説明と同様のことがいえる。他の実施例についても同様である。

本明細書が開示する技術は、平行に延びる複数の導体の夫々に対して磁電変換素子が配置されている電流センサに適用することも可能である。一つの導体とこれに対応する磁電変換素子に着目すると、残りの導体はノイズ磁界の源に相当し、残りの磁電変換素子の存在は無視し得る。本明細書が開示する技術は、導体の数が３以上の場合にも適用することができる。

実施例の説明において、「磁電変換素子は磁界の強度を計測する」と説明した。磁界お強度と磁束密度は比例関係にあるので、「磁電変換素子は磁界の磁束密度を計測する」と表現してもよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２：電流センサ ３、１３：バスバ ４、１４：センサ素子 ５：下シールド板 ６、１０６：上シールド板 ７：センサ基板 ８：樹脂パッケージ ２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ：バスバ ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ：切欠 ２４：底面 ３１、４１：樹脂パッケージ ３２：上シールド板 ３３：センサ基板 ３４、３４ａ、３４ｂ、３４ｃ：センサ素子 ３８ａ：切欠 ３８ｂ、３８ｃ：スリット ３９ａ、３９ｂ、３９ｃ：嵌合部 ４２：下シールド板 ５３：センサユニット ５４：シールドユニット １０２：電流センサ

Claims (2)

1. 第１方向で並んでいるとともに、前記第１方向と直交する第２方向に平行に延びている２本の導体のうち、一方の導体を流れる電流を計測する電流センサであり、
   前記第１方向及び前記第２方向に対して直交する第３方向で前記一方の導体を通る直線上にて、感磁方向が前記第１方向を向くように配置されている磁電変換素子と、
   前記第３方向で前記一方の導体と前記磁電変換素子を挟んでいる一対の磁気シールド板と、
   を備えており、
   前記一方の導体は、前記磁電変換素子と一方の磁気シールド板の間に位置しており、
   前記磁電変換素子は、前記一方の磁気シールド板よりも他方の磁気シールド板の近くに位置しており、
   前記第３方向からみたときに少なくとも前記磁電変換素子と重なる範囲において、前記他方の磁気シールド板の厚みが前記一方の磁気シールド板の厚みよりも大きいことを特徴とする電流センサ。
2. 前記第３方向からみたときに前記磁電変換素子と重なる範囲の前記他方の磁気シールド板の厚みが当該他方の磁気シールド板の端部の厚みよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の電流センサ。

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