本発明は、導体の内部を流れる電流を測定するための電流センサに関するものである。

ＨＶ（ハイブリッドカー）やＥＶ（電気自動車）のモータやバッテリにおいて充電時や放電時に、導体の内部を流れる電流の値を測定する電流センサが存在する。 このような電流センサでは、導体の内部を流れる電流によって発生する磁界を磁気センサにより検出するが、磁気センサとして安価なホール素子を使用して製造コストを抑制することが考えられる。 しかし、安価なホール素子は一般的に検出感度の誤差が大きいので、高精度に電流値を測定したい場合には、高価なホール素子を使用しなければならず、電流センサの製品コストが増大してしまう。

ここで、特許文献１には、磁性体の環状コアにおいて磁気センサが配置される第１のギャップの他に第２のギャップを設け、この第２のギャップに挿入する磁性部材の挿入深さを変えることで磁路の磁気抵抗を変えて、出力電圧の特性（以下、単に出力特性ともいう）を調整する電流センサが開示されている。

しかしながら、特許文献１の電流センサによれば、第２のギャップへの磁性部材の挿入深さを調整したときに磁性部材が第２のギャップから突出すると、電流センサの外形が変わってしまい、各種機器への電流センサの搭載性が良くない。 また、電流センサの出力電圧の特性を調整するための機構が複雑な構造となってしまい、電流センサの機能の信頼性を確保するのが困難になり、また、生産性が良くないので製造コストが増大してしまう。

そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、製造コストの低減を図りつつ磁気センサの出力特性を調整して測定精度の向上を図ることができる電流センサを提供すること、を課題とする。

上記課題を解決するためになされた本発明の一態様は、複数の分割コア部材に分割した環状の磁性体からなる環状コアと、前記複数の分割コア部材の間に設けた第１のギャップおよび少なくとも１つの第２のギャップと、前記第１のギャップの内部に設けた磁気センサとを有する電流センサにおいて、前記環状コアを樹脂で封止するように形成したケースを有し、前記ケースは、前記第２のギャップの内部へ磁性部材を挿入できる隙間からなる空隙部を備えること、を特徴とする。

この態様によれば、必要に応じて磁性部材を空隙部から第２のギャップの内部に挿入することにより、環状コアの磁気抵抗を調整して、磁気センサの出力特性を調整することができる。 そのため、一般的に検出感度の誤差が大きい安価な磁気センサを使用して電流センサの製造コストの低減を図りながら、電流センサの測定精度の向上を図ることができる。

また、複数の分割コア部材に分割した環状コアを樹脂製のケースで封止するので、複数の分割コア部材を各々所定の位置に保持することができる。 そのため、複数の分割コア部材の位置関係が安定するので、電流センサの測定精度の安定化による機能の信頼性の向上や、電流センサの生産性の向上を図ることができる。

上記の態様においては、前記空隙部に設けた溝形状のスリット部で前記磁性部材を保持すること、が好ましい。

この態様によれば、ケースの空隙部の内部で磁性部材を保持するので、電流センサの外形が変化しないことから各種機器への電流センサの搭載性が良くなる。 また、簡易な構造により磁気センサの出力特性を調整することができるので、電流センサの信頼性や生産性が向上する。

上記の態様においては、前記磁性部材の厚さにより前記環状コアの磁気抵抗を調整すること、が好ましい。

この態様によれば、磁性部材の厚さを調整することにより、磁気センサの出力特性を段階的に調整することができる。 そのため、磁気センサの出力特性を高精度に調整することができる。 したがって、電流センサの測定精度のさらなる向上を図ることができる。

上記の態様においては、前記第２のギャップを複数設け、各々の前記第２のギャップの内部に挿入する前記磁性部材の厚さを個別に調整すること、が好ましい。

この態様によれば、磁気センサの出力特性を多段階で調整することができる。 そのため、電流センサの測定精度のさらなる向上を図ることができる。

上記の態様においては、前記環状コアの周方向について各々の前記第２のギャップの長さは同一であること、が好ましい。

この態様によれば、分割コア部材をバランスよく配置することができる。 そのため、電流センサの測定精度の安定化を図ることができる。

上記の態様においては、前記スリット部は複数設けられ、前記スリット部で保持する前記磁性部材の数により前記環状コアの磁気抵抗を調整すること、が好ましい。

この態様によれば、磁性部材の数を調整することにより、磁気センサの出力特性を段階的に調整することができる。 そのため、磁気センサの出力特性を高精度に調整することができる。 したがって、電流センサの測定精度のさらなる向上を図ることができる。

上記の態様においては、前記第２のギャップの内部に設けた弾性体を有し、前記弾性体に設けた穴部で前記磁性部材を保持すること、が好ましい。

この態様によれば、簡易な構造により磁気センサの出力特性を調整することができるので、電流センサの信頼性や生産性が向上する。 また、弾性体は伸縮性が高いので、磁性部材を挿入する穴部は高い加工精度を要求されないことから、電流センサの製造コストの低減を図ることができる。

上記の態様においては、前記穴部は複数設けられ、前記穴部で保持する前記磁性部材の数により前記環状コアの磁気抵抗を調整すること、が好ましい。

この態様によれば、磁性部材の数を調整することにより、磁気センサの出力特性を段階的に調整することができる。 そのため、磁気センサの出力特性を高精度に調整することができる。 したがって、電流センサの測定精度のさらなる向上を図ることができる。

上記の態様においては、前記複数の分割コア部材は各々同じ形状であること、が好ましい。

この態様によれば、電流センサの構成部品の種類を削減できるので、製造コストの低減を図ることができる。

本発明に係る電流センサによれば、製造コストの低減を図りつつ磁気センサの出力特性を調整して測定精度の向上を図ることができる。

実施例１において、磁性板を取り付けていない状態の電流センサの正面図である。

実施例１において、磁性板を取り付けていない状態の電流センサの側面図である。

実施例１において、磁性板を取り付けた状態の電流センサの正面図である。

実施例１において、磁性板を取り付けた状態の電流センサの側面図である。

磁性板の正面図である。

磁性板の側面図（図５の左側から見たときの図）である。

磁性板の上面図（図５の上側から見たときの図）である。

被測定電流に対する出力電圧の特性の一例を示す図である。

環状コアを４分割した例において、磁性板を取り付けていない状態の電流センサの正面図である。

環状コアを４分割した例において、磁性板を取り付けた状態の電流センサの正面図である。

実施例２において、磁性板を取り付けていない状態の電流センサの正面図である。

実施例２において、磁性板を取り付けていない状態の電流センサの側面図である。

実施例２において、磁性板を取り付けた状態の電流センサの正面図である。

実施例３において、磁性板を取り付けていない状態の電流センサの正面図である。

実施例３において、磁性板を取り付けていない状態の電流センサの側面図である。

実施例３において、磁性板を取り付けた状態の電流センサの正面図である。

以下、本発明を具体化した形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜実施例１＞
〔電流センサの構成〕
図１〜図４に示すように、実施例１の電流センサ１は、環状コア１０と、ケース１２と、ホール素子１４と、磁性板１６などを有する。 なお、図１と図２は磁性板１６を取り付けていない状態の電流センサ１を示し、図３と図４は磁性板１６（斜線のハッチングを付した部品）を取り付けた状態の電流センサ１を示している。 そして、図１と図３は電流センサ１の正面図であり、図２と図４は電流センサ１の側面図（図１と図３を上から見たときの図）である。

環状コア１０は、磁性体から構成され、環状に形成されている。 環状コア１０は、図１〜図４で図示されたような四角形状に限定されず、円形状に形成されていてもよい。 図１〜図４に示す例においては、環状コア１０は分割コア部材１８と分割コア部材２０とに２分割され、分割コア部材１８の分割面と分割コア部材２０の分割面の間に間隙として第１のギャップ２２と第２のギャップ２４を備えている。

この環状コア１０は、不図示の測定対象の導体を流れる電流によって発生する磁束が通過する磁路を形成する。 そして、第１のギャップ２２の内部に、ホール１４素子を備えている。 また、第２のギャップ２４の内部には、必要に応じて環状コア１０の磁気抵抗を調整するための磁性板１６を挿入することができる。 なお、分割コア部材１８と分割コア部材２０は、同じ形状であっても、異なる形状であってもよい。 しかし、分割コア部材１８と分割コア部材２０とを同じ形状（図１と図３の例においてはコの字形状）とすることにより、電流センサ１の部品の種類を削減でき、製造コストの低減を図ることができる。

ケース１２は、樹脂により環状に形成されており、環状コア１０を封止して環状コア１０と一体化している。 このケース１２は、第１のギャップ２２と第２のギャップ２４の位置に、各々、隙間が形成された第１の空隙部２６と第２の空隙部２８を備えている。 そして、第２の空隙部２８は、第２のギャップ２４の内部へ磁性板１６を挿入できる隙間からなるものであり、磁性板１６を保持するための溝形状のスリット部３０を備えている。 また、ケース１２は、中心部に測定対象の導体を挿入するための穴３２を備えている。

ホール素子１４は、ホール効果を利用して磁界を検出する磁気センサであり、不図示の測定対象の導体の内部を流れる電流によって第１のギャップ２２の内部に発生する磁界の強さを出力電圧として検出する。 そして、磁界の強さは測定対象の導体の内部を流れる電流の大きさに比例するので、ホール素子１４の出力電圧から測定対象の導体の内部を流れる電流の値を求めることができる。 なお、ホール素子１４を第１の空隙部２６における分割コア部材１８側の側面３４に接触させて取り付けることにより、ホール素子１４を第１のギャップ２２の長さ方向（環状コア１０の周方向、図１の左右方向）についての中心に配置することができる。

磁性板１６は、磁性体から構成され、図５〜図７に示すように凸形状に形成されており、凸部３６と縁部３８とを備えている。 縁部３８は、図５に示すように凸部３６の長手方向（図５の上下方向）の両端部から突出するように形成されている。 そして、凸部３６の板厚ｔが各々異なる複数の磁性板１６を用意しておく。 なお、図５は磁性板１６の正面図であり、図６は磁性板１６の側面図（図５の左側から見た図）であり、図７は磁性板１６の上面図（図５の上側から見た図）である。 また、磁性板は、本発明における「磁性部材」の一例である。

〔出力特性の調整〕
以上のような構成を有する電流センサ１は、以下のようにして使用するホール素子１４の出力電圧の特性（以下、出力特性ともいう）を調整し、これにより電流センサ１の測定精度の向上を図ることができる。 まず、前記の図１と図２に示すように磁性板１６をケース１２に取り付けていない状態で、不図示の導体をケース１２の穴３２に挿入して、電流センサ１に導体を貫通させる。 そして、この導体に電流を流したときのホール素子１４の出力特性を調べる。

そして、調べたホール素子１４の出力特性の結果をもとに、必要に応じて適切な板厚ｔ（図５参照）の磁性板１６を選択して、ケース１２のスリット部３０に縁部３８を挿入してスリット部３０で磁性板１６を保持させることにより、磁性板１６をケース１２に取り付ける。 このとき、磁性板１６をスリット部３０に圧入または接着することにより、磁性板１６をスリット部３０に保持させる。 このようにして、第２のギャップ２４に磁性板１６を挿入して第２のギャップ２４における空気の層を小さくして環状コア１０の磁気抵抗を小さくする。 そしてこのとき、磁性板１６の板厚ｔにより環状コア１０の磁気抵抗の大きさを調整して、ホール素子１４の出力特性を調整する。

具体例として、図８に示すように、導体の電流（図中「被測定電流」と表示）に対するホール素子１４の出力電圧の特性として、「理想特性」と図示されるような傾きの直線で示されるような特性を目標の出力特性とする。 そして、板厚ｔ（図５参照）＝ＸｍｍであるタイプＡの磁性板１６と、板厚ｔ＝ＹｍｍであるタイプＢの磁性板１６と、板厚ｔ＝ＺｍｍであるタイプＣの磁性板１６を用意しておく。 なお、Ｘ＜Ｙ＜Ｚとする。

このとき、前記のように調べたホール素子１４の出力特性の結果について、その直線の傾きが図８における「理想特性」と図示される直線の傾きと等しい場合には、ホール素子１４は目標の出力特性を得られているので、磁性板１６をケース１２に取り付けない。

一方、前記のように調べたホール素子１４の出力特性の結果について、その直線の傾きが図８における「理想特性」と図示される直線の傾きと異なる場合には、ホール素子１４は目標の出力特性を得られていないので、磁性板１６をケース１２に取り付けて環状コア１０の磁気抵抗を調整する。

例えば、前記のように調べたホール素子１４の出力特性の直線の傾きが図８における「理想特性」と図示される直線の傾きと「特性Ａ」と図示される直線の傾きとの間である場合には、タイプＡの磁性板１６（板厚ｔ＝Ｘｍｍ）を挿入する。 また、前記のように調べたホール素子１４の出力特性の直線の傾きが図８における「特性Ａ」と図示される直線の傾きと「特性Ｂ」と図示される直線の傾きとの間である場合には、タイプＢの磁性板１６（板厚ｔ＝Ｙｍｍ）を挿入する。 さらに、前記のように調べたホール素子１４の出力特性の直線の傾きが図８における「特性Ｂ」と図示される直線の傾きと「特性Ｃ」と図示される直線の傾きとの間である場合には、タイプＣの磁性板１６（板厚ｔ＝Ｚｍｍ）を挿入する。

このように、ホール素子１４の出力特性が目標の出力特性を得られていない場合に、出力特性が目標の出力特性から離れるほど磁性板１６の板厚ｔを大きくして、第２のギャップ２４における空気の層を小さくして環状コア１０の磁気抵抗を小さくする。 これにより、ホール素子１４の出力特性が目標の出力特性になるように調整することができる。 このとき、磁性板１６の板厚ｔの諸元を細かく設定することにより、環状コア１０の磁気抵抗を細かく調整できるので、ホール素子１４の出力特性を高精度に調整することができる。

なお、環状コア１０の周方向についての第２のギャップ２４の長さは、感度が最も高い（検出感度の誤差が最も小さい）ホール素子１４を使用した場合に、磁性板１６をケース１２に取り付けていない状態でホール素子１４が目標とする出力特性を得られるような長さにしておくことが好ましい。

〔変形例〕
また、環状コア１０を分割する数は特に限定されず、例えば、図９や図１０に示すように環状コア１０を４分割してもよい。 図９や図１０に示す電流センサ１の環状コア１０は、分割コア部材４０，４２，４４，４６を備え、各々の分割コア部材の分割面の間に、第１のギャップ２２と、３つの第２のギャップ２４を備えている。 そして、ケース１２は、これらのギャップの位置に隙間を形成した第１の空隙部２６と３つの第２の空隙部２８とを備えている。

そして、３つの第２の空隙部２８のスリット部３０で磁性板１６を保持することにより、３つの第２のギャップ２４の内部に磁性板１６を挿入することができる。 このとき、３つの第２のギャップ２４の内部に挿入する磁性板１６の板厚ｔ（図５参照）を個別に調整することにより、環状コア１０の磁気抵抗を調整して、ホール素子１４の出力特性を調整する。

このように、３つの第２の空隙部２８に取り付ける各々の磁性板１６の板厚ｔを個別に調整するので、前記のように環状コア１０を２分割した例と比較して、環状コア１０の磁気抵抗をさらに細かく調整できる（多段階で調整できる）。 そのため、ホール素子１４の出力特性をさらに高精度に調整することができる。 このように、環状コア１０を分割する数を多くすれば、ホール素子１４の出力特性をより高精度に調整することができる。

なお、環状コア１０を分割した各々の分割コア部材４０，４２，４４，４６は、同じ形状であっても、異なる形状であってもよい。 しかし、環状コア１０を分割した各々の分割コア部材４０，４２，４４，４６を同じ形状とすることにより、電流センサ１の部品の種類を削減でき、製造コストの低減を図ることができる。

また、３つの第２のギャップ２４における環状コア１０の周方向についての長さは各々異なっていても、同一としてもよい。 しかし、３つの第２のギャップ２４における環状コア１０の周方向についての長さを同一とすることにより、各々の分割コア部材４０，４２，４４，４６をバランスよく配置することができ、電流センサ１の測定精度が安定する。

〔本実施例の効果〕
本実施例の電流センサ１によれば、必要に応じて磁性板１６を第２の空隙部２８から第２のギャップ２４の内部に挿入することにより、環状コア１０の磁気抵抗を調整して、ホール素子１４の出力特性を調整することができる。 そのため、一般的に検出感度の誤差が大きい安価なホール素子１４を使用して電流センサ１の製造コストの低減を図りながら、電流センサ１の測定精度の向上を図ることができる。

また、分割した環状コア１０を樹脂製のケース１２で封止するので、複数の分割コア部材１８，２０または複数の分割コア部材４０，４２，４４，４６を各々所定の位置に保持することができる。 そのため、複数の分割コア部材１８，２０または複数の分割コア部材４０，４２，４４，４６の位置関係が安定するので、電流センサ１の測定精度の安定化による機能の信頼性の向上や、電流センサ１の生産性の向上を図ることができる。

また、ケース１２の第２の空隙部２８の内部で磁性板１６を保持するので、電流センサ１の外形が変化しないことから各種機器への電流センサ１の搭載性が良くなる。 また、スリット部３０で磁性板１６を保持するという簡易な構造によりホール素子１４の出力特性を調整することができるので、電流センサ１の信頼性や生産性が向上する。

また、磁性板１６の厚さを調整することにより、ホール素子１４の出力特性を段階的に調整することができる。 そのため、ホール素子１４の出力特性を高精度に調整することができる。 したがって、電流センサ１の測定精度のさらなる向上を図ることができる。

また、第２のギャップ２４を複数設け、各々の第２のギャップ２４に挿入する磁性板１６の厚さを個別に調整することにより、ホール素子１４の出力特性を多段階で調整することができる。 そのため、電流センサ１の測定精度のさらなる向上を図ることができる。

また、第２のギャップ２４を複数設け、環状コア１０の周方向について各々の第２のギャップ２４の長さを同一とすることにより、複数の分割コア部材４０，４２，４４，４６をバランスよく配置することができる。 そのため、電流センサ１の測定精度の安定化を図ることができる。

また、分割コア部材１８，２０を同じ形状とすることにより、または、各々の分割コア部材４０，４２，４４，４６を同じ形状とすることにより、電流センサ１の構成部品の種類を削減できるので、製造コストの低減を図ることができる。

＜実施例２＞
〔電流センサの構成〕
次に、実施例２について説明する。 以下の説明では、実施例１と同等の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略し、異なった点を中心に述べる。 実施例２の電流センサ２は、実施例１の電流センサ１と異なる点として、図１１〜図１３に示すように、ケース４８は、第２の空隙部５０を備え、第２の空隙部５０の両端部に複数の溝形状のスリット部５２を備えている。 また、平板状の磁性板５４を使用する。 なお、図１１と図１２は磁性板５４を取り付けていない状態の電流センサ２を示し、図１３は磁性板５４（斜線のハッチングを付した部品）を取り付けた状態の電流センサ２を示している。 そして、図１１と図１３は電流センサ２の正面図であり、図１２は電流センサ２の側面図（図１１を上から見たときの図）である。

また、実施例２の電流センサ２においても、環状コア１０を分割する数は特に限定されず、例えば、環状コア１０を４分割してもよい。 また、磁性板５４は、本発明における「磁性部材」の一例である。

〔出力特性の調整〕
このような構造を有する電流センサ２は、図１３に示すように第２の空隙部５０のスリット５２で保持する磁性板５４の数を調整することにより、環状コア１０の磁気抵抗を調整して、ホール素子１４の出力特性を調整する。 図１３に示す例においては、第２の空隙部５０のスリット部５２で２つの磁性板５４を保持している。 これにより、ホール素子１４の出力特性を目標の出力特性に調整することができ、電流センサ２の測定精度の向上を図ることができる。

〔本実施例の効果〕
本実施例によれば、実施例１の効果に加えて、磁性板５４の数を調整することにより、ホール素子１４の出力特性を段階的に調整することができる。 そのため、ホール素子１４の出力特性を高精度に調整することができる。 したがって、電流センサ２の測定精度のさらなる向上を図ることができる。

また、磁性板５４は、同じ形状のものを複数用意しておけばよいので、さらに電流センサ２の製造コストの低減を図ることができる。

＜実施例３＞
〔電流センサの構成〕
次に、実施例３について説明する。 以下の説明では、実施例１や実施例２と同等の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略し、異なった点を中心に述べる。 実施例３の電流センサ３は、実施例１や実施例２の電流センサ１，２と異なる点として、図１４〜図１６に示すように、ケース５６の第２の空隙部５８の内部において、第２のギャップ２４の内部と第２のギャップ２４の内部から環状コア１０の内側と外側にかけて設けられた弾性体６０（ドットのハッチングを付した部品）を備えている。 この弾性体６０は、ゴムやスポンジなどから構成され、平板状の磁性板５４を挿入する穴部６２を複数備えている。 そして、穴部６２の断面を磁性板５４の断面とほぼ同じ大きさおよびほぼ同じ形状に形成している。 そのため、穴部６２に磁性板５４を挿入することにより、磁性板５４を穴部６２で保持することができる。

なお、図１４と図１５は磁性板５４を取り付けていない状態の電流センサ３を示し、図１６は磁性板５４（斜線のハッチングを付した部品）を取り付けた状態の電流センサ３を示している。 そして、図１４と図１６は電流センサ３の正面図であり、図１５は電流センサ３の側面図（図１４を上から見たときの図）である。

〔出力特性の調整〕
このような構造を有する電流センサ３は、図１６に示すように弾性体６０の穴部６２で保持する磁性板５４の数を調整することにより、環状コア１０の磁気抵抗を調整して、ホール素子１４の出力特性を調整する。 図１６に示す例においては、弾性体６０の穴部６２で２つの磁性板５４を保持している。 これにより、ホール素子１４の出力特性を目標の出力特性に調整することができ、電流センサ３の測定精度の向上を図ることができる。

〔本実施例の効果〕
本実施例によれば、実施例１，２の効果に加えて、簡易な構造によりホール素子１４の出力特性を調整することができるので、電流センサ３の信頼性や生産性が向上する。 また、弾性体６０は伸縮性が高いので、磁性板１６を挿入する穴部６２は高い加工精度を要求されないことから、電流センサ３の製造コストの低減を図ることができる。

なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。

１ 電流センサ ２ 電流センサ ３ 電流センサ １０ 環状コア １２ ケース １４ ホール素子 １６ 磁性板 １８ 分割コア部材 ２０ 分割コア部材 ２２ 第１のギャップ ２４ 第２のギャップ ２６ 第１の空隙部 ２８ 第２の空隙部 ３０ スリット部 ３６ 凸部 ３８ 縁部 ４０ 分割コア部材 ４２ 分割コア部材 ４４ 分割コア部材 ４６ 分割コア部材 ４８ ケース ５０ 第２の空隙部 ５２ スリット部 ５４ 磁性板 ５６ ケース ５８ 第２の空隙部 ６０ 弾性体 ６２ 穴部