阅读说明：本技术 电流传感器 (Current sensor ) 是由 江坂卓马 酒井亮辅 杉户达明 于 2018-03-22 设计创作，主要内容包括：电流传感器,对流过电流路径的电流进行检测。电流传感器具备：电流路径(40)；磁检测部(10),与电流路径的一部分对置配置,具有检测通过在电流路径中流过电流而从电流路径产生的磁场并将其转换为电信号的磁检测元件(12)；以及成对的第1磁屏蔽部(31)和第2磁屏蔽部(32),抑制对于磁检测部的干扰磁场,将电流路径的一部分和磁检测部夹入而对置配置。电流传感器具备多个以第2磁屏蔽部、电流路径、磁检测部、第1磁屏蔽部的顺序层叠而成的传感器元件。多个传感器元件在与层叠方向正交的方向上相邻配置。电流路径具备磁检测部所对置的对置部(41)、以及从对置部向第2磁屏蔽部侧弯曲而不是向第1磁屏蔽部侧弯曲的第1弯曲部(42)。(and a current sensor for detecting a current flowing through the current path. The current sensor includes: a current path (40); a magnetic detection unit (10) which is disposed so as to face a part of the current path and has a magnetic detection element (12) which detects a magnetic field generated from the current path by a current flowing through the current path and converts the magnetic field into an electric signal; and a pair of a 1 st magnetic shield part (31) and a 2 nd magnetic shield part (32) which suppress an interfering magnetic field to the magnetic detection part and are disposed so as to face each other with a part of the current path and the magnetic detection part interposed therebetween. The current sensor includes a plurality of sensor elements in which a 2 nd magnetic shield, a current path, a magnetic detection unit, and a 1 st magnetic shield are stacked in this order. The plurality of sensor elements are disposed adjacent to each other in a direction orthogonal to the stacking direction. The current path includes an opposing portion (41) where the magnetic detection portion opposes, and a 1 st bent portion (42) which is bent from the opposing portion toward the 2 nd magnetic shield portion side, but not toward the 1 st magnetic shield portion side.)

电流传感器

相关申请的相互参照

本申请基于2017年4月26日提出的日本专利申请第2017－87362号，这里引用其记载内容。

技术领域

本发明涉及电流传感器。

背景技术

以往，作为电流传感器的一例，有专利文献1所公开的电流检测构造。

该电流检测构造具备汇流条和测定由流过汇流条的电流产生的磁场的强度的磁检测元件。汇流条的一部分在横剖视中形成为凹状并且相对于宽度方向的中心形成为对称形状。磁检测元件配置在形成为凹状的汇流条所包围的空间，并且配置在汇流条的宽度方向的中心。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015－148470号公报

此外，可以想到如下的电流传感器：具备多个层叠了电流路径和磁检测部的传感器元件、多个传感器元件在与层叠方向正交的方向上相邻配置，但这不是现有技术。此外，可以想到，电流传感器考虑到与安装对象的组装性等而采用弯曲的形状的电流路径。由此，电流路径也可以有包括与磁检测部对置的对置部和相对于对置部向磁检测部侧弯曲的弯曲部的情况。

该情况下，关于电流传感器，在比对置部靠磁检测部侧的区域中，通过在电流路径中流过电流而从对置部产生的磁场与通过在电流路径中流过电流而从弯曲部产生的磁场相互加强。由此，电流传感器的该相互加强的磁场给旁边的传感器元件的磁检测部带来影响，检测精度下降。

发明内容

本发明的目的在于提供能够抑制检测精度的下降的电流传感器。

本发明的一技术方案的电流传感器，对流过电流路径的电流进行检测。电流传感器具备：电流路径；磁检测部，与电流路径的一部分对置配置，具有检测通过在电流路径中流过电流而从电流路径产生的磁场并将其转换为电信号的磁检测元件；以及成对的第1磁屏蔽部和第2磁屏蔽部，抑制对于磁检测部的干扰磁场，将电流路径的一部分和磁检测部夹入而对置配置。此外，电流传感器具备多个以第2磁屏蔽部、电流路径、磁检测部、第1磁屏蔽部的顺序层叠而成的传感器元件。多个传感器元件在与层叠方向正交的方向上相邻配置。电流路径具备磁检测部所对置的对置部、以及从对置部向第2磁屏蔽部侧弯曲而不是向第1磁屏蔽部侧弯曲的第1弯曲部。

这样，本发明具备包括磁检测部所对置的对置部、以及从对置部向第2磁屏蔽部侧弯曲而不是向第1磁屏蔽部侧弯曲的弯曲部的电流路径。因此，在本发明中，在对置部与第1磁屏蔽部之间的区域，通过在电流路径中流过电流而从对置部产生的磁场与通过在电流路径中流过电流而从弯曲部产生的磁场相互抵消。由此，在本发明中，能够抑制在对置部与第1磁屏蔽部之间的区域中产生的磁场给旁边的传感器元件的磁检测部带来影响。因而，本发明能够抑制从旁边的传感器元件流入的磁场所带来的检测精度的下降。

附图说明

关于本发明的上述目的及其他目的、特征及优点，一边参照附图一边通过下述详细的记述会更加明确。

图1是表示实施方式的电流传感器的概略结构的立体图。

图2是沿着图1的II－II线的截面。

图3是沿着图1的III－III线的截面。

图4是表示实施方式的电流传感器的概略结构的电路图。

图5是用来说明实施方式的电流传感器的汇流条与磁场的关系的平面图。

图6是来自图5的箭头VI方向的平面图。

图7是表示变形例的电流传感器的概略结构的剖视图。

图8是用来说明比较例的电流传感器的汇流条与磁场的关系的平面图。

图9是来自图8的箭头IX方向的平面图。

具体实施方式

以下，参照附图说明用来实施本发明的多个形态。在各形态中，有对于与在先行的形态中说明的事项对应的部分赋予相同的标号而省略重复的说明的情况。在各形态中，在仅说明结构的一部分的情况下，能够参照并采用关于结构的其他部分先行说明的其他形态。

另外，以下，将相互正交的3个方向表示为X方向、Y方向、Z方向。此外，将由X方向和Y方向规定的平面表示为XY平面，将由X方向和Z方向规定的平面表示为XZ平面，将由Y方向和Z方向规定的平面表示为YZ平面。Z方向相当于层叠方向。

使用图1～图6，关于本实施方式的电流传感器100进行说明。另外，在图5、图6中，为了使附图容易观察而省略了电路基板20、壳体50的图示。

电流传感器100如图4所示，作为一例而采用磁平衡式的电流传感器。此外，电流传感器100例如能够采用不需要聚磁芯的无芯电流传感器。关于电流传感器100的电路结构在后面说明。

电流传感器100例如如在日本特开2016－178799号公报中记载的那样，能够应用于具备升压电路、两个逆变器和两个电动发电机(以下称作马达)的系统。即，电流传感器100与具有电抗器的升压电路、将由升压电路升压后的直流电转换为三相交流电的两个逆变器、以及被施加来自各逆变器的三相交流电而进行动作的两个马达一起被搭载在车辆中。

并且，电流传感器100具有对在逆变器与马达之间流过的电流及流过电抗器的电抗器电流进行检测的结构。详细地讲，电流传感器100分别地检测将逆变器与马达电连接的六个汇流条40的各自中流过的电流，并且检测其他汇流条40中流过的电抗器电流。

电流传感器100具备与一组逆变器及马达对应的第1传感器相P1、第2传感器相P2、第3传感器相P3、以及与另一组逆变器及马达对应的第4传感器相P4、第5传感器相P5、第6传感器相P6。进而，电流传感器100具备用来检测电抗器电流的电抗器电流相IL。另外，各传感器相P1～P6分别相当于传感器元件。由此，本发明也可以不具备电抗器电流相IL。

第1传感器相P1～第3传感器相P3对应于一组逆变器及马达的V相、U相、W而设置，为了分别地检测逆变器与马达之间的各相的各自中流过的电流而设置。同样，第4传感器相P4～第6传感器相P6对应于另一组逆变器及马达的V相、U相、W而设置，为了分别地检测逆变器与马达之间的各相的各自中流过的电流而设置。这样，电流传感器100是对流过作为电流路径的汇流条40的电流进行检测的传感器。

另外，在本实施方式所使用的系统中，即使在三个传感器相P1～P3的某个中电流检测的结果发生了误差的情况下，也只要其他两个相的电流检测的结果不发生误差，就不易给动作带来影响。此外，关于三个传感器相P4～P6也是同样的。因此，在三个传感器相P1～P3、三个传感器相P4～P6中，不需要对于一个汇流条冗余地配置两个磁检测部10。

这样，在本实施方式中，作为一例，采用除了六个传感器相P1～P6以外还具备电抗器电流相IL的电流传感器100。但是，本发明并不限定于此，只要具备多个传感器相即至少两个传感器相就可以。

电流传感器100如图1、图2、图3所示，具备磁检测部10、第1磁屏蔽部31、第2磁屏蔽部32、汇流条40、电路基板20和壳体50等。可以说，电流传感器100包括汇流条40、磁检测部10、第1磁屏蔽部31、第2磁屏蔽部32，具备多个以第2磁屏蔽部32、汇流条40、磁检测部10、第1磁屏蔽部31的顺序层叠的传感器相。此外，在本实施方式中，作为一例，采用除了六个传感器相P1～P6以外还具备电抗器电流相IL的电流传感器100。因此，电流传感器100具备八个磁检测部10、八个第1磁屏蔽部31和八个第2磁屏蔽部32。

此外，电流传感器100在各传感器相P1～P6的各自中设置有各一个汇流条40。进而，电流传感器100在电抗器电流相IL中设置有例如U字形状的一个汇流条40。另外，各传感器相P1～P6的汇流条40相当于电流路径。

此外，各传感器相P1～P6如图2所示，在与层叠方向正交的方向上相邻而配置。这里，采用各传感器相P1～P6在X方向上排列配置的例子。换言之，各传感器相P1～P6配置为，使得在后面说明的对置部41中电流流动的方向(Y方向)平行。各传感器相P1～P6的第1磁屏蔽部31，其Z方向的位置及Y方向的位置相同，X方向的位置不同。关于磁检测部10、第2磁屏蔽部32、汇流条40也是同样的。另外，关于汇流条40，汇流条40的各部的Z方向的位置及Y方向的位置相同，汇流条40的各部的X方向的位置不同。

各传感器相P1～P6具有同样的结构。由此，在图3中，作为代表例而采用第3传感器相P3。第3传感器相P3包括磁检测部10、第1磁屏蔽部31、第2磁屏蔽部32和汇流条40。磁检测部10与汇流条40的一部分对置配置，包括磁检测元件12，该磁检测元件12检测通过在汇流条40中流过电流而从汇流条40产生的磁场并将其转换为电信号。另外，关于磁检测部10，在后面详细地说明电路结构。

第1磁屏蔽部31和第2磁屏蔽部32由磁性材料构成。第1磁屏蔽部31和第2磁屏蔽部32成对，将针对磁检测部10的来自外部的磁场屏蔽。第1磁屏蔽部31和第2磁屏蔽部32将作为汇流条40的一部分的对置部41和磁检测部10夹入并且对置配置。即，第1磁屏蔽部31和第2磁屏蔽部32在Z方向上隔开间隔而对置配置，以将磁检测部10及对置部41夹入的方式配置。由此，对置部41的至少一部分及磁检测部10可以说被配置在第1磁屏蔽部31与第2磁屏蔽部32的对置区域内。

在本实施方式中，采用了在Z方向上具有厚度并在XY平面中呈矩形的第1磁屏蔽部31和第2磁屏蔽部32。即，各磁屏蔽部31、32可以说是板状部件。该各磁屏蔽部31、32例如将板状的磁性材料层叠而构成。进而，各磁屏蔽部31、32如图2、图3所示，是能够将磁检测部10的对置区域以及对置部41的对置区域覆盖的程度的大小。

各磁屏蔽部31、32，其沿着XY平面的面是平坦的，与XY平面平行地设置。另外，各磁屏蔽部31、32由于平行地配置，所以也可以说是平行平板屏蔽部。但是，磁屏蔽部31、32并不限定于这里说明的结构。

另外，所谓外部，是第1磁屏蔽部31与第2磁屏蔽部32的对置区域的外侧。换言之，第1磁屏蔽部31和第2磁屏蔽部32用于抑制干扰磁场被向磁检测部10施加。当然，第1磁屏蔽部31和第2磁屏蔽部32并不在由它们夹着的磁检测部10与汇流条40之间将磁场屏蔽。由此，第1磁屏蔽部31和第2磁屏蔽部32并不将作为磁检测部10的检测对象的磁场屏蔽。

在电路基板20，安装着各磁检测部10和各第1磁屏蔽部31。详细地讲，电路基板20是在树脂或陶瓷等电绝缘性的基材上形成了导电体布线的基板。电路基板20例如具有长方体形状。电路基板20，作为用来向壳体50进行固定的部位而形成有例如贯通孔。将设于壳体50的固定部51***到贯通孔中，将电路基板20与壳体50固定。但是，电路基板20和壳体50的工程构造并不限定于此。

电路基板20在一面形成有各磁检测部10，在相反面形成有各第1磁屏蔽部31。即，各磁检测部10形成在电路基板20中的、与形成有各汇流条40的壳体50对置的一侧的面。各磁检测部10和各第1磁屏蔽部31也可以说配置成隔着电路基板20而对置的位置关系。

此外，在本实施方式中，如图4所示，采用了具备第1电阻11、磁检测元件12、运算放大器13、反馈线圈14、第2电阻15等的磁检测部10。电路基板20，与各传感器相P1～P6及电抗器电流相IL分别对应地设置有图4所示的电路。这样，在本实施方式中，采用了磁平衡方式的电流传感器100。

磁检测部10在电源Vdd与地之间串联连接着第1电阻11和磁检测元件12。磁检测元件12检测通过在汇流条40中流过电流而从汇流条40产生的磁场(感应磁场)并将其转换为电信号。磁检测元件12例如能够采用巨磁阻元件(GMR)、各向异性磁阻元件(AMR)、穿隧磁阻元件(TMR)或霍尔元件等。

运算放大器13相当于供给部。运算放大器13被施加第1电阻11与磁检测元件12之间的电压V2、和基准电压V1。运算放大器13在被施加基准电压V1和电压V2的情况下，将反馈线圈14用来形成抵消磁场的反馈电流Ifb向反馈线圈14供给。反馈电流Ifb相当于抵消电流。

反馈线圈14相当于电磁铁。在运算放大器13的输出端与地之间，反馈线圈14与第2电阻15串联连接。反馈线圈14与汇流条40对置配置，产生用来将磁检测元件12检测的磁场抵消的抵消磁场。即，反馈线圈14通过流过反馈电流Ifb而产生抵消磁场。磁检测元件12检测的磁场是通过在汇流条40中流过电流而从汇流条40产生的感应磁场。

运算放大器13对反馈电流Ifb进行控制，以使从反馈线圈14产生的抵消磁场与从汇流条40产生的感应磁场抵消、基准电压V1与电压V2相等。并且，电流传感器100能够基于反馈电流Ifb来检测汇流条40中流过的电流。即，电流传感器100能够基于磁检测部10中的反馈线圈14与第2电阻15之间的输出电压Vout，来检测汇流条40中流过的电流。

这样，在本实施方式中，采用磁检测部10、第1磁屏蔽部31、第2磁屏蔽部32和汇流条40通过电路基板20及壳体50一体地构成的例子。但是，本发明并不限定于此。

壳体50例如由树脂等构成，如图1、图2、图3所示，将各第2磁屏蔽部32和各汇流条40一体地保持。壳体50能够采用通过嵌件成形等而将各第2磁屏蔽部32和各汇流条40一体地保持的结构。各第2磁屏蔽部32如图2、图3所示那样配置为如下位置关系：隔着壳体50的一部分和作为汇流条40的一部分的对置部41而与各磁检测部10对置。

汇流条40将逆变器与马达连接。汇流条40如图1、图2、图3等所示，例如是板状的导电性部件弯曲而成的形状。汇流条40的对置部41、第1端子部42和第2端子部43构成为一体物，例如在第1端子部42设置有第1螺孔44。

对置部41是磁检测部10对置的部位，是被第1磁屏蔽部31和第2磁屏蔽部32夹入的部位。对置部41是平坦的部位，并且相对于XY平面平行地设置。对置部41的至少一部分内装在壳体50中。

对置部41在一端部设置有第1端子部42，在另一端部设置有第2端子部43。因此，对置部41是设置在第1端子部42与第2端子部43之间的部位。

第1端子部42相当于弯曲部。此外，第1端子部42例如是马达侧的端子。第1端子部42如图3等所示，是从对置部41向第2磁屏蔽部32侧弯曲而不是向第1磁屏蔽部31侧弯曲的部位。在本实施方式中，采用相对于对置部41弯曲为直角的第1端子部42。

因此，第1端子部42包括与第2磁屏蔽部32的一个侧面对置的部位、即在与层叠方向正交的方向上与第2磁屏蔽部32重叠的部位。即，第1端子部42不包括在与层叠方向正交的方向上与磁检测部10重叠的部位。另外，如图2所示，各传感器相P1～P6的第1端子部42在XZ平面中平行地配置。

第1端子部42为了与马达电连接及机械连接而设有在厚度方向上贯通的第1螺孔44。第1端子部42如图3所示，例如以外表面从壳体50露出的状态埋设于壳体50。

壳体50在与第1螺孔44对置的位置设有第2螺孔52。电流传感器100，通过在第1螺孔44和第2螺孔52中***螺栓而与马达螺紧，从而与马达电连接及机械连接。

第2端子部43相当于第2弯曲部。此外，第2端子部43例如是逆变器侧的端子。第2端子部43如图3等所示，是从对置部41向第2磁屏蔽部32侧弯曲而不是向第1磁屏蔽部31侧弯曲的部位。在本实施方式中，采用相对于对置部41弯曲为直角的第2端子部43。

因此，第2端子部43包括与第2磁屏蔽部32的一个侧面对置的部位，即在与层叠方向正交的方向上与第2磁屏蔽部32重叠的部位。即，第2端子部43不包括在与层叠方向正交的方向上与磁检测部10重叠的部位。

这样，汇流条40的第1端子部42和第2端子部43平行地设置。即，汇流条40在YZ平面中第1端子部42与第2端子部43平行。

另外，第2端子部43如图3所示，例如设置在外表面从壳体50突出的对置部41的端部。因此，第2端子部43没有埋设于壳体50。

这里，一边使用图8、图9所示的比较例的电流传感器(以下简称作比较例)，关于电流传感器100的效果进行说明。在比较例的构成要素中，关于与电流传感器100同样的部位，赋予与电流传感器100相同的标号。比较例与电流传感器100同样地具备多个传感器相，但汇流条40b的结构与电流传感器100不同。各传感器相具备磁检测部10、第1磁屏蔽部31、第2磁屏蔽部32、汇流条40b。

汇流条40b包括对置部41、第1端子部42b和第2端子部43b。汇流条40b的第1端子部42b和第2端子部43b从对置部41向第1磁屏蔽部31侧弯曲而不是向第2磁屏蔽部32侧弯曲。

因此，在比较例中，如图8的第3磁场mf3所示，通过在汇流条40b中流过电流而从对置部41产生的磁场、与通过在汇流条40b中流过电流而从第1端子部42b和第2端子部43b产生的磁场相互加强。即，在比较例中，在汇流条40b与第1磁屏蔽部之间的区域中磁场相互加强。因而，在比较例中，如图9的从左向右的箭头方向所示那样，在左侧的传感器相中相互加强了的磁场向右侧的传感器相流入。

结果，在右侧的传感器相，除了从自身的汇流条40b产生的磁场以外，还检测到来自左侧的传感器相的磁场。由此，在右侧的传感器相，受到来自左侧的传感器相的磁场的影响，检测精度下降。即，在右侧的传感器相，检测值产生误差。

相对于此，电流传感器100具备汇流条40，该汇流条40包括磁检测部10所对置的对置部41、以及从对置部41向第2磁屏蔽部32侧弯曲而不是向第1磁屏蔽部31侧弯曲的第1端子部42。因此，在电流传感器100中，如图5所示，在对置部41与第1磁屏蔽部31之间的区域中，通过在汇流条40中流过电流而从对置部41产生第1磁场mf1。进而，在电流传感器100中，如图5所示，在对置部41与第1磁屏蔽部31之间的区域中，通过在汇流条40中流过电流而从第1端子部42产生第2磁场mf2。

由此，在电流传感器100中，在对置部41与第1磁屏蔽部31之间的区域中，通过在汇流条40中流过电流而从对置部41产生的磁场与通过在汇流条40中流过电流而从第1端子部42产生的磁场相互抵消。即，在电流传感器100中，在抵消区域cf中，两磁场相互抵消。另外，抵消区域cf及第1磁场mf1～第3磁场mf4是示意图。

由此，电流传感器100与比较例相比，能够抑制在对置部41与第1磁屏蔽部31之间的区域中产生的磁场给旁边的传感器相的磁检测部10带来影响。即，电流传感器100与比较例相比，能够抑制图6的从左向右的箭头方向所示的向旁边的传感器相的磁场的流入。因而，电流传感器100与比较例相比，能够抑制从旁边的传感器相流入的磁场所带来的检测精度的下降。即，在右侧的传感器相，与比较例相比，能够抑制检测值产生误差。此外，电流传感器100可以说具备难以受到来自旁边的传感器相的磁场的流入的形状的汇流条40。

进而，在本实施方式中，采用具备汇流条40的电流传感器100，该汇流条40包括从对置部41向第2磁屏蔽部32侧弯曲而不是向第1磁屏蔽部31侧弯曲的第2端子部43。因此，关于电流传感器100，在对置部41与第1磁屏蔽部31之间的区域，通过在汇流条40中流过电流而从对置部41产生的第1磁场mf1、与通过在汇流条40中流过电流而从第2端子部43产生的第2磁场mf2相互抵消。即，在电流传感器100中，在抵消区域cf中两磁场相互抵消。因而，电流传感器100能够进一步抑制检测精度的下降。

另外，汇流条40也可以相对于对置部41使第1端子部42及第2端子部43不以直角弯曲。关于汇流条40，只要第1端子部42及第2端子部43从对置部41向第2磁屏蔽部32侧弯曲而不是向第1磁屏蔽部31侧弯曲就可以。由此，电流传感器100与比较例相比也能够抑制检测精度的下降。

此外，电流传感器100不使第1端子部42和第2端子部43向电路基板20、磁检测部10侧弯曲。因此，电流传感器100容易对形成有汇流条40的壳体50安装形成有磁检测部10的电路基板20。即，电流传感器100能够不受第1端子部42与第2端子部43的间隔影响而对壳体50安装电路基板20。进而，电流传感器100由于在第1端子部42与第2端子部43之间没有配置电路基板20，所以容易保持汇流条40与电路基板20的绝缘距离。

此外，电流传感器100由于是磁平衡式的电流传感器100并且被抑制了来自邻相的磁场流入，所以能够减小用来产生抵消磁场的反馈电流Ifb。由此，电流传感器100能够节电。

以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明完全不受上述实施方式限制，在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种变形。

(变形例)

这里，使用图7，关于变形例的电流传感器110进行说明。这里，关于与电流传感器100中的电流传感器100不同的点进行说明。电流传感器110的汇流条40a的形状与电流传感器100不同。另外，在电流传感器110的构成要素中，关于与电流传感器100同样的部位赋予与电流传感器100相同的标号。由此，被赋予了与电流传感器100相同标号的部位能够参照上述实施方式而应用。

汇流条40a的第2端子部43a不相对于对置部41弯曲。即，第2端子部43a相对于对置部41以直线状设置。在这样的结构下，电流传感器110也与电流传感器100同样地，在对置部41与第1磁屏蔽部31之间的区域中，从对置部41产生的磁场与从第1端子部42产生的磁场相互抵消。

由此，电流传感器110与电流传感器100同样，与比较例相比能够抑制检测精度的下降，能够抑制检测值产生误差。即，本发明的电流路径，只要第1端子部和第2端子部的至少一方弯曲就可以。由此，本发明与比较例相比能够抑制检测精度的下降，能够抑制检测值产生误差。