电流传感器的制作方法

本发明涉及检测在导体流动的电流的电流传感器。

背景技术：

以往，利用了如下技术，即在测定在导体流动的电流时，通过磁检测元件检测相应于在导体流动的电流而在该导体的周围产生的磁场的磁通密度，并基于该检测出的磁通密度运算并求出施加于导体的电流。作为利用了这种技术的电流传感器，例如记载于下述示出出处的专利文献1～3中。

在专利文献1中，公开了测定在导体流动的电流的电流传感器。该电流传感器构成为具备作为磁性体的u字状的芯、插通于芯的狭缝的导体、和配设于芯的狭缝内并且检测磁场的检测元件。

在专利文献2中，公开了一种无需集磁芯的无芯电流传感器，该无芯电流传感器检出从电流路径产生的磁场并将其变换为电信号，并且检测在电流路径流动的电流。该电流传感器具备三根母线，与各根母线对置配置有磁检测元件。为了对该磁检测元件遮挡来自外部的磁场，以夹住母线和磁检测元件的方式设置有一对的第一磁屏蔽件和第二磁屏蔽件。调整彼此相邻的第一磁屏蔽件彼此的距离、与彼此相邻的第二磁屏蔽件彼此的距离中的至少一方，来减少从设置有彼此相邻的两个磁检测元件中的一方的磁检测元件的母线对另一方的磁检测元件泄漏磁场的影响。

在专利文献3中，公开了一种电流传感器，基于由被测定电流产生的感应磁场，测定被测定电流值。该电流传感器构成为具备：被测定电流路，其供被测定电流流通；感磁元件，其配设于被测定电流路，具有沿由被测定电流产生的感应磁场的方向的主灵敏度轴、和与该主灵敏度轴正交的灵敏度影响轴；以及邻近电流路，其与被测定电流路平行，配设于主灵敏度轴的延长线上。感磁元件被设置为，主灵敏度轴的方向以及灵敏度影响轴的方向与由在邻近电流路流通的邻近电流产生的感应磁场的方向分别正交。

专利文献1：日本特开2016－99320号公报

专利文献2：日本特开2018－96794号公报

专利文献3：日本特开2013－142569号公报

在专利文献1记载的技术中，由于以包围导体的方式配置有由磁性体构成的芯，所以电流传感器的尺寸受芯的尺寸限制，难以将电流传感器小型化。另外，在专利文献2记载的技术中，通过构成为不设置集磁芯，能够减少沿第一磁屏蔽件、磁检测元件、母线和第二磁屏蔽件的层叠方向的方向的长度。然而，由于将磁检测元件和母线构成为通过第一磁屏蔽件和第二磁屏蔽件夹持，所以对装置的小型化有改进的余地。并且，在专利文献2记载的技术中，为了第一磁屏蔽件以及第二磁屏蔽件不发生磁饱和，需要随着检测的电流(电流值)增大，增大第一磁屏蔽件以及第二磁屏蔽件的尺寸，或者在从母线离开的场所配置第一磁屏蔽件以及第二磁屏蔽件。因此，针对该点，对装置的小型化仍有改进的余地。另外，在专利文献3记载的技术中，通过配置被测定电流路，构成为减少来自邻近电流路的磁场的影响，但并未想到例如测定在邻近电流路流动的电流值。

技术实现要素：

因此，寻求检测在多个导体分别流动的电流并且能够小型化的电流传感器。

本发明的电流传感器的特征结构的点在于，具备：至少两根导体；以及至少两个磁电变换单元，它们设置有至少两个磁检测元件，上述磁检测元件具有相对于上述导体朝向彼此相同的方向的检测面并检测被输入该检测面的磁通的磁通密度，并且上述磁电变换单元输出与被输入该至少两个磁检测元件的各自的上述检测面的上述磁通的与上述检测面正交的正交成分的上述磁通密度之差对应的信号，上述至少两根导体分别设置有延伸突出部和凹状部，其中，上述延伸突出部沿与相互邻接的两根导体的邻接方向即第一方向正交的第二方向延伸突出，上述凹状部具有沿与上述第一方向以及上述第二方向双方正交的第三方向延伸突出的正交部分，并且相对于上述延伸突出部在上述第三方向凹陷，上述至少两个磁电变换单元分别以上述检测面与上述凹状部的各自的上述正交部分对置的状态设置。

若为这种特征结构，由于无需集磁芯以及屏蔽芯，并且能够由导体和磁电变换单元构成电流传感器，所以能够将检测在多个导体分别流动的电流的电流传感器小型化。

另外，优选上述磁电变换单元分别以上述检测面比上述凹状部中的沿上述第二方向的方向的中央部向上述正交部分一侧偏移的状态设置，在上述相互邻接的两根导体中的一方的上述凹状部设置的上述磁电变换单元设置于从上述两根导体中的另一方的上述凹状部的上述中央部沿上述第一方向的延长线上的位置。

若为这种结构，则能够消除由与作为检测对象的导体邻接的其他导体引起的外部干扰。因此，能够精度优良地检测磁通密度。

另外，优选在上述相互邻接的两根导体的上述凹状部分别设置的两个上述磁电变换单元安装于一张基板中的相互不同的面。

若为这种结构，则能够以一张基板中的一方的面和另一方的面为基准相对于多个凹状部分别进行磁电变换单元的定位。因此，能够使基板的使用张数最少，并且能够容易在多个凹状部的各自的所期望的位置配置磁电变换单元。

另外，优选上述至少两根导体是与三相马达连接的三根母线，上述三根母线的上述延伸突出部沿上述第一方向排列成一列。

若为这种结构，则能够通过小型的电流传感器检测在三相马达流动的三相的电流。

附图说明

图1是电流传感器的展开图。

图2是电流传感器的俯视图。

图3是电流传感器的侧视图。

图4是表示磁电变换单元的检测面的图。

图5是表示被输入检测面的磁通密度的一个例子的图。

图6是磁电变换单元的框图。

附图标记说明：

1…电流传感器；10…导体；20…磁电变换单元；30…延伸突出部；40…凹状部；41…正交部分；52…磁检测元件；53…检测面；60…基板。

具体实施方式

本发明的电流传感器不用使用芯紧凑地构成。以下，说明本实施方式的电流传感器1。这里，当电流在导体流动时，根据该电流的大小将导体作为轴心产生磁场(安培的右旋定律)。该电流传感器1检测在这种磁场中磁通的磁通密度，并基于检测出的磁通密度测定在导体流动的电流(电流值)。

图1是电流传感器1的展开图，图2是电流传感器1的俯视图，图3是电流传感器1的侧视图。电流传感器1构成为具备至少两根导体10和至少两个磁电变换单元20。

在本实施方式中，是以至少两根导体10是与三相马达连接的三根母线的情况进行说明的。更具体而言，导体10将三相马达的三个端子彼此与控制在该三相马达流动的电流的变频器的三个端子彼此电连接。因此，以下，至少两根导体10说明成三根导体10，当区别三根导体10彼此时，说明成导体11、导体12、导体13。

三根导体10分别设置有延伸突出部30和凹状部40。延伸突出部30沿与相互邻接的两根导体10的邻接方向即第一方向正交的第二方向延伸突出。相互邻接的两根导体10是指相互邻接的导体11和导体12这两根导体10、以及相互邻接的导体12和导体13这两根导体10。导体11和导体12邻接的方向、以及导体11和导体12邻接的方向相当于邻接方向，并且相当于图1～图3中的x方向。

在本实施方式中，这种邻接方向被称为第一方向。第二方向是与该第一方向正交的方向，在本实施方式中，相当于图1～图3中的y方向。因此，延伸突出部30相当于导体10彼此中的沿y方向的部分。

凹状部40具有沿与第一方向以及第二方向双方正交的第三方向延伸突出的正交部分41，并以相对于延伸突出部30在第三方向凹陷的状态构成。在本实施方式中，第一方向是x方向，第二方向是y方向。因此，与第一方向以及第二方向双方正交的第三方向相当于图1～图3中的z方向。凹状部40以沿这种z方向延伸突出的方式设置有正交部分41。因此，延伸突出部30和正交部分41如图3所示那样以相互正交的状态构成，凹状部40构成为呈经由正交部分41从延伸突出部30在z方向凹陷的形状。

这里，在本实施方式中，在x方向观察时，如图3所示，凹状部40以u字状(在本实施方式中，在与u字状的开口部分相反一侧的底部侧具有两个角部的形状)形成。因此，在本实施方式中，一个凹状部40构成为具有相互对置的两个正交部分41和由两个正交部分41夹持的一个底部42。

这里，在本实施方式中，如图1～图3所示，导体11、导体12、导体13设置为各自的延伸突出部30沿第一方向排列成一列。所谓沿第一方向排列成一列，是指各自的延伸突出部30相互平行，在x方向观察时，以具有相互重复的部分的方式排列。

至少两个磁电变换单元20分别设置于导体10。在本实施方式中，导体10由导体11、导体12、导体13这三根导体构成。因为磁电变换单元20分别设置于导体10彼此即导体11、导体12、导体13，所以在电流传感器1中具备三个磁电变换单元20。因此，至少两个磁电变换单元20说明成三个磁电变换单元20，当区别三个磁电变换单元20彼此时，说明成与导体11对应的磁电变换单元21、与导体12对应的磁电变换单元22、与导体13对应的磁电变换单元23。

在本实施方式中，在磁电变换单元20设置有两个磁检测元件52。磁检测元件52是指具有检测磁通的磁通密度的功能的设备，例如相当于霍尔元件。在本实施方式中，磁电变换单元20构成为，在如图4所示那样的具有多个电极50的树脂封装体51内将两个磁检测元件52包含在内。

两个磁检测元件52分别具有与作为上述检测对象的磁通密度对应的磁通所输入的检测面53。两个磁检测元件52配置为各自的检测面53朝向彼此相同的方向。此外，本实施方式中的检测面53并非表示空间上的面，而是表示简单地检测磁通密度的功能部即检测部分的。因此，检测面53也可以换种措辞，称为检测部分。

这里，当电流在导体10流动时，根据该电流的大小以导体10为中心产生磁场。磁检测元件52检测在这种磁场中磁通的磁通密度。另外，如图1～图3所示，三个磁电变换单元20分别以检测面53与凹状部40的各个正交部分41对置的状态设置。具体而言，三个磁电变换单元20分别处于两个检测面53沿第一方向排列的状态，并且被配置为从两个检测面53分别至该检测面53对置的正交部分41为止的距离彼此相等。例如，若由图5的箭头表示的方向的电流在导体10流动，则在与磁电变换单元20对置的正交部分41中，产生由虚线表示那样的方向的磁通。因此，从正交部分41朝向该检测面53的方向的磁通被输入两个磁检测元件52中的一方的磁检测元件52的检测面53，从该检测面53朝向正交部分41的方向的磁通被输入两个磁检测元件52中的另一方的磁检测元件52的检测面53。

两个磁检测元件52检测被输入两个磁检测元件52的各自的检测面53的磁通中的与检测面53正交的正交成分的磁通密度。即，两个磁检测元件52检测图5中的沿y方向的方向的磁通的磁通密度。

这里，在本实施方式中，如图5所示，被输入两个磁检测元件52的各自的检测面53的磁通的正交成分的方向彼此是相反方向。因此，磁电变换单元20构成为输出与被输入两个检测面53的磁通的正交成分的磁通密度之差对应的信号。具体而言，在磁电变换单元20中，如图6所示那样对两个磁检测元件52进行布线。即，两个磁检测元件52的检测结果分别被输入放大器amp1的反转端子和非反转端子，从而检测差动磁通。并且，该差动磁通通过后段的放大器amp2放大，作为磁电变换单元20的信号输出。由此，磁电变换单元20能够检测因在正交部分41流动的电流而产生的磁通的磁通密度。

另外，在本实施方式中，磁电变换单元20分别以检测面53比凹状部40中的沿第二方向的方向的中央部向正交部分41一侧偏移的状态设置。检测面53是指供磁通输入的面，上述磁通与在磁电变换单元20中具备的磁检测元件52的检测对象的磁通密度对应。凹状部40中的沿第二方向的方向的中央部是指凹状部40的y方向中央部，相当于凹状部40具有的相互对置的一对正交部分41之间的中央部。在本实施方式中，因为一个凹状部40具有一对正交部分41，所以向正交部分41一侧偏移的状态是指接近一对正交部分41中的一侧的状态。

在本实施方式中，在将图2所示的三个凹状部40中的纸面上侧的正交部分41作为一侧，将纸面下侧的正交部分41作为另一侧时，对于导体11而言，磁电变换单元21(两个检测面53)以向一侧的正交部分41侧偏移的状态与这一侧的正交部分41对置设置。另外，对于导体12而言，磁电变换单元22(两个检测面53)以向另一侧的正交部分41侧偏移的状态与该另一侧的正交部分41对置设置，对于导体13而言，磁电变换单元23(两个检测面53)以向一侧的正交部分41侧偏移的状态与这一侧的正交部分41对置设置。

另外，设置于相互邻接的两根导体10中的一方的凹状部40的磁电变换单元20设置于从两根导体10中的另一方的凹状部40的中央部沿第一方向的延长线上的位置。另外，设置于相互邻接的两根导体10中的另一方的凹状部40的磁电变换单元20设置于从两根导体10中的一方的凹状部40的中央部沿第一方向的延长线上的位置。相互邻接的两根导体10是指导体11和导体12这两根导体10、以及导体12和导体13这两根导体10。

因此，在将相互邻接的两根导体10设为导体(第一导体)11和导体(第二导体)12时，如图2所示，设置于导体11的凹状部(第一凹状部)40的磁电变换单元(第一磁电变换单元)21设置于从导体12的凹状部(第二凹状部)40的沿y方向的中央部沿x方向的延长线c2上的位置，设置于导体12的凹状部40的磁电变换单元22设置于从导体11的凹状部40的沿y方向的中央部沿x方向的延长线c1上的位置。

同样地，在将相互邻接的两根导体10设为导体12和导体(第三导体)13时，设置于导体12的凹状部40的磁电变换单元(第二磁电变换单元)22设置于从导体13的凹状部(第三凹状部)40的沿y方向的中央部沿x方向的延长线c3上的位置，设置于导体13的凹状部40的磁电变换单元23(第三磁电变换单元)设置于从导体12的凹状部40的沿y方向的中央部沿x方向的延长线c2上的位置。

因此，在本实施方式中，如图2所示，在导体11以及导体13沿y方向平行排列的状态下，设置于导体11的凹状部40的磁电变换单元21和设置于导体13的凹状部40的磁电变换单元23以沿x方向排列成一列的状态设置。其结果是，如图3所示，在第一方向观察时，导体13的凹状部40和导体12的凹状部40在第二方向偏离，在第一方向观察时，导体13的凹状部40和导体11的凹状部40重叠。

在本实施方式中，例如，导体12的磁电变换单元22的两个磁检测元件52的各自的检测面53位于导体11的相互对置的两个正交部分41分别产生的磁场被抵消的延长线c1上，因此在磁电变换单元22测定在导体12流动的电流的电流值时，不受从导体11产生的磁场的影响。同样地，磁电变换单元21不受从导体12产生的磁场的影响。另外，同样地，磁电变换单元23不受从导体12产生的磁场的影响，磁电变换单元22不受从导体13产生的磁场的影响。

因此，优选在相互邻接的两根导体10的凹状部40分别设置的两个磁电变换单元20安装于一张基板60中的相互不同的面。

即，在将相互邻接的两根导体10设为导体11和导体12时，设置于导体11的凹状部40的磁电变换单元21安装于基板60中的一方的面61，设置于导体12的凹状部40的磁电变换单元22安装于基板60中的另一方的面62。同样地，在将相互邻接的两根导体10设为导体12和导体13时，设置于导体13的凹状部40的磁电变换单元23安装于基板60中的一方的面61，设置于导体12的凹状部40的磁电变换单元22安装于基板60中的另一方的面62。

如以上所述，根据该电流传感器1，通过将在三根导体10的凹状部40分别设置的磁电变换单元20安装于一张基板60，能够容易进行磁电变换单元20相对于凹状部40的定位，从而能够配置于所期望的位置。另外，由于能够由导体10和磁电变换单元20构成电流传感器1，所以能够小型化。

〔其他实施方式〕

在上述实施方式中，举出导体10是三根时的例子并进行了说明，但导体10可以是两根，也可以是四根以上。即便是偏离的情况，也能不用具备磁性体芯地检测在导体10流动的电流。

在上述实施方式中，磁电变换单元20分别以检测面53比凹状部40中的沿第二方向的方向的中央部向正交部分41一侧偏移的状态设置，并进行了说明，但磁电变换单元20也可以分别为，检测面53设置于凹状部40中的沿第二方向的方向的中央部。

在上述实施方式中，设置于相互邻接的两根导体10中的一方的凹状部40的磁电变换单元20设置于从两根导体10中的另一方的凹状部40的中央部沿第一方向的延长线上的位置，并且进行了说明，但设置于相互邻接的两根导体10中的一方的凹状部40的磁电变换单元20也可以构成为不设置于从两根导体10中的另一方的凹状部40的中央部沿第一方向的延长线上的位置。

在上述实施方式中，在相互邻接的两根导体10的凹状部40分别设置的两个磁电变换单元20安装于一张基板60中的相互不同的面，并且进行了说明，但在相互邻接的两根导体10的凹状部40分别设置的两个磁电变换单元20可以安装并设置于相互不同的基板，也可以安装并设置于一张基板60中的同一面。

在上述实施方式中，举出至少两根导体10是与三相马达连接的三根母线时的例子，并且进行了说明，但至少两根导体10也可以为与三相马达连接的三根母线以外的情况。另外，在至少两根导体10是与三相马达连接的三根母线时，三根母线也可以为延伸突出部30沿第一方向未排列成一列。

在上述实施方式中，举出磁电变换单元20安装于基板60时的例子，但该基板60也可以和供控制三相马达的驱动的控制ic安装的基板并用。

在上述实施方式中，凹状部40为在x方向观察时在与u字状的开口部分相反一侧的底部侧具有两个角部的形状，并且进行了说明，但凹状部40也可以为在x方向观察时上述底部侧弯曲的u字状。

在上述实施方式中，在磁电变换单元20设置有两个磁检测元件52，并且进行了说明，但在磁电变换单元20设置有至少两个磁检测元件52即可。即，在磁电变换单元20，也可以设置三个以上的磁检测元件52，此时，磁电变换单元20分别可以输出与被输入至少两个磁检测元件52的各自(即，在磁电变换单元20分别设置的全部磁检测元件52的各自)的检测面53的磁通的与检测面53正交的正交成分的磁通密度之差对应的信号。

本发明能够用于检测在导体流动的电流的电流传感器。