WO2023074083A1 - 電流センサ - Google Patents

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WO2023074083A1
WO2023074083A1 PCT/JP2022/030372 JP2022030372W WO2023074083A1 WO 2023074083 A1 WO2023074083 A1 WO 2023074083A1 JP 2022030372 W JP2022030372 W JP 2022030372W WO 2023074083 A1 WO2023074083 A1 WO 2023074083A1
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current sensor
magnetic
wide
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学 田村
千亜紀 植田
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Alps Alpine Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/20Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, i.e. measuring a magnetic field via the interaction between a current and a magnetic field, e.g. magneto resistive or Hall effect devices
    • G01R15/207Constructional details independent of the type of device used
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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    • G01R15/14Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/20Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, i.e. measuring a magnetic field via the interaction between a current and a magnetic field, e.g. magneto resistive or Hall effect devices

Definitions

  • the present invention relates to a current sensor that measures current based on a magnetic field generated by currents flowing in a plurality of adjacent conductors.
  • a multi-channel current sensor includes a plurality of bus bars through which a current to be detected flows, and a magnetic sensor having a magnetoresistive element or the like is arranged near each bus bar.
  • the current sensor includes a magnetic sensor that can be mounted as a chip component on a circuit board, and outputs the strength of the magnetic field detected by the magnetic sensor as a current detection value.
  • Patent Document 1 in order to increase the distance between adjacent busbars and reduce the influence of electromagnetic induction between the busbars, which are conductors, recesses facing in parallel directions are provided in portions of adjacent busbars corresponding to detection elements. A formed current sensor is described.
  • the multi-channel current sensor described in Patent Literature 1 does not consider the influence of the bus bar adjacent to the bus bar to be detected (detection target) on the magnetic sensor. Therefore, in addition to the current in the bus bar to be detected, the influence of magnetism based on the current flowing in the adjacent bus bar may cause a measurement error in the detection value of the magnetic sensor. Therefore, the present invention is provided with a plurality of busbars adjacent to the current detection target busbar facing the magnetic detection unit, in which the error due to the influence from the busbar other than the detection target is suppressed and the detection accuracy is high. The object is to provide a current sensor.
  • the present invention has the following configurations as means for solving the above-described problems.
  • a plurality of busbars extending in a first direction and arranged along a second direction orthogonal to the first direction, and a plurality of magnetic detectors capable of detecting a magnetic field generated by a current to be measured flowing through the busbars.
  • the magnetic detection unit is arranged to face the busbar in a third direction perpendicular to the first direction and the second direction; and the plurality of busbars includes a first busbar and a A second bus bar adjacent to the first bus bar on one side in two directions and a third bus bar adjacent to the first bus bar on the other side in the second direction,
  • Each of the second bus bar and the third bus bar is formed in a plate shape, and is arranged so that the normal direction of the plate surface is the third direction.
  • a first wide portion having a dimension in the second direction larger than that of the narrow portion and connected to one side of the narrow portion in the first direction; and a first wide portion connected to the other side of the narrow portion in the first direction.
  • the distance from the second magnetic detection section to the first bus bar and the distance from the third magnetic detector to the first bus bar can be increased.
  • the magnetic field generated near the corners of the first wide portion and the second wide portion on the narrow portion side of the first bus bar is generated in the first magnetic field adjacent to the first magnetic detection portion provided facing the first bus bar. Influence on the second magnetic detection unit and the third magnetic detection unit can be suppressed.
  • the first wide portion of the first bus bar, the first wide portion of the second bus bar, and the first wide portion of the third bus bar are arranged at regular intervals in a second direction. They may be arranged at regular intervals in the second direction. In this case, the interval between adjacent first wide portions may be larger than the interval between adjacent second wide portions.
  • the narrow width portion of the first bus bar, the narrow width portion of the second bus bar, and the narrow width portion of the third bus bar have the same dimension in the second direction, and are the same in the first direction. are the same in dimension, and when viewed along the third direction, at least a portion thereof are arranged on the same straight line along the second direction, and the first magnetic detector corresponding to the first bus bar section, the second magnetic detection section corresponding to the second bus bar, and the third magnetic detection section corresponding to the third bus bar may be arranged on the same straight line along the first direction. good.
  • the first wide portion of the first bus bar, the first wide portion of the second bus bar, and the first wide portion of the third bus bar have the same dimension in the second direction.
  • the second wide portion of the first bus bar, the second wide portion of the second bus bar, and the second wide portion of the third bus bar may have the same dimension in the second direction.
  • the first wide portion of the first bus bar and the second wide portion of the first bus bar have the same dimension in the second direction.
  • the second wide portion of the second bus bar has the same dimension in the second direction, and the first wide portion of the third bus bar and the second wide portion of the third bus bar are the same as the second wide portion of the third bus bar.
  • the dimensions in the directions may be the same.
  • the narrow portion of the first bus bar, the narrow portion of the second bus bar, and the narrow portion of the third bus bar are arranged in the second direction. may be arranged at equal intervals.
  • the narrow width portions of the first bus bar, the second bus bar and the third bus bar (hereinafter referred to as bus bar when not distinguished) have the same dimensions, and the narrow width portion and the first magnetic detection section, the second magnetic detection section and the third magnetic detection section
  • bus bar when not distinguished
  • the narrow width portion and the first magnetic detection section, the second magnetic detection section and the third magnetic detection section By configuring the arrangement and dimensions of the parts (hereinafter referred to as magnetic detection parts when not distinguished) as described above, the influence of non-target bus bars adjacent to the bus bars facing each magnetic detection part can be suppressed.
  • the first magnetic detection section, the second magnetic detection section, and the third magnetic detection section may be arranged at regular intervals in the second direction. As a result, it is possible to suppress the influence of busbars other than the detection target on each magnetic detection unit.
  • a straight line passing through the center of the narrow portion of the first bus bar in the second direction and parallel to the first direction is defined as a first center line, and the narrow portion of the second bus bar and the third bus bar are connected to each other.
  • a straight line passing through the center in the second direction and parallel to the first direction is defined as a second center line
  • the first bus bar is positioned with respect to the center line of the first bus bar.
  • the second bus bar and the third bus bar are axisymmetrical with respect to the second center line, and when viewed along the third direction, the The first centerline and the second centerline may overlap. As a result, it is possible to suppress the influence of busbars other than the detection target on the magnetic detection unit.
  • the center line in the second direction of the first magnetic detection section that detects the magnetic field of the first bus bar is aligned with the narrow portion of the first bus bar in the second direction. may be displaced with respect to the center line of the With this configuration, in a wide plate-shaped conductor, the skin effect allows efficient detection of a current that flows intensively near the edge, and it is possible to improve the decrease in the detection sensitivity of the magnetic sensor at high frequencies.
  • the first magnetic detection unit, the second magnetic detection unit, and the third magnetic detection unit have the same specifications, and when viewed along the third direction, the second magnetic detection unit and the third magnetic detection unit have the same specifications. and a magnetic detection portion are arranged in opposite directions in the first direction and the second direction, and the first magnetic detection portion is positioned in the second direction with respect to the narrow portion of the first bus bar. It is shifted to the one side and is in the same direction as the second magnetic detection section, or it is shifted to the other side in the second direction with respect to the narrow portion of the first bus bar and is the same as the third magnetic detection section. Orientation, may be placed.
  • the magnetic detection unit includes a sensor unit for detecting magnetism, a signal terminal for output to the outside, and a power supply terminal for power supply, and the signal terminal and the power supply terminal protrude from the sensor unit.
  • the signal terminal and the power terminal may be arranged at positions that do not overlap the narrow portion of the bus bar when viewed along the third direction.
  • the one side surface on which the signal terminals and the power supply terminals are provided can be arranged away from the bus bar. Therefore, even if noise is generated from the bus bar when switching on/off the voltage for controlling the current to be measured flowing through the bus bar, the influence of the noise on the detection result can be suppressed.
  • a shield made of a flat metal plate is provided, the shield is arranged on at least one side of the magnetic detection unit in the third direction, and when viewed along the third direction, the shield may be arranged at a position where the center of the magnetism detecting section overlaps with the magnetic detecting section.
  • a shield made of a metal plate the shield having a facing portion and side portions protruding from both ends of the facing portion in the second direction; and the bus bar in the third direction, and the side portions may be arranged on both sides of the magnetic detection unit and the bus bar in the second direction.
  • the shields arranged in this way can block external magnetic fields such as magnetic fields induced by currents flowing through adjacent busbars, thereby suppressing their influence.
  • an end surface of the narrow portion on the other side in the second direction and an end surface of the first wide portion on the other side in the second direction are flush with each other, and the narrow portion and the one-side end surface of the second wide portion in the second direction are flush with each other, and in the third bus bar, the second narrow portion of the The one-side end surface in the direction and the one-side end surface of the first wide portion in the second direction are flush with each other, and the other-side end surface of the narrow portion in the second direction and the The end surface of the second wide portion on the other side in the second direction may be coplanar.
  • the second magnetic detection section and the third magnetic detection section are arranged in a direction away from the narrow width portion of the first busbar facing the first magnetic detection section. Since the influence which the magnetism which arises from the to-be-measured current of a 1st bus bar exerts on a 2nd magnetism detection part and a 3rd magnetism detection part by this is suppressed, a current sensor with good detection accuracy can be provided.
  • FIG. 4 is a plan view showing the shape and positional relationship between the bus bar and the magnetic sensor in Embodiment 1.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the shape and positional relationship between the bus bar and the magnetic sensor in Embodiment 1.
  • FIG. It is a perspective view which shows the basic composition of a current sensor.
  • 1 is an exploded perspective view showing the basic configuration of a current sensor;
  • FIG. 11 is a plan view of a busbar and a magnetic sensor in Embodiment 2;
  • FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 3A;
  • FIG. 11 is a plan view of a busbar and a magnetic sensor in Embodiment 3;
  • 4B is an enlarged plan view of regions C1 and C2 of FIG.
  • FIG. 4A; FIG. 4B is an enlarged plan view of region C3 in FIG. 4A;
  • FIG. 11 is a plan view of a busbar and a magnetic sensor in Embodiment 4;
  • FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 5A;
  • FIG. 12 is a cross-sectional view along line BB according to a modification of Embodiment 4;
  • FIG. 20 is a cross-sectional view along the line BB according to another modification of the fourth embodiment;
  • FIG. 11 is a plan view of a busbar and a magnetic sensor in Embodiment 5;
  • FIG. 14 is a plan view of a busbar and a magnetic sensor in Embodiment 6;
  • FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 7A;
  • FIG. 11 is a plan view of a busbar and a magnetic sensor in Embodiment 7;
  • FIG. 8B is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 8A; It is a top view which shows the shape of the conventional bus bar and a magnetic sensor, and positional relationship.
  • FIG. 9B is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 9A; It is a top view which shows the shape of the conventional bus bar and a magnetic sensor, and positional relationship.
  • FIG. 10B is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 10A;
  • FIG. 2A is a perspective view showing the current sensor 10
  • FIG. 2B is an exploded perspective view of the current sensor 10.
  • FIG. The basic configuration of the current sensor 10 will be described using these figures. Note that the size and positional relationship of each member such as the bus bar and the magnetic detection unit will be described using other drawings.
  • the current sensor 10 has a substantially rectangular parallelepiped shape by fixing an upper (Z-axis direction Z1 side) cover member 8a and a lower (Z-axis direction Z2 side) case member 8b to each other.
  • a housing 8 is provided, and three busbars 11, 12, and 13 penetrate the case member 8b along the width direction (X-axis direction) of the housing 8.
  • the busbars 11, 12, and 13 are plate-like conductive members extending in the width direction of the housing 8.
  • the normal direction of the plate surfaces is the Z-axis direction, and the two opposing plate surfaces are They are arranged side by side along the Y-axis direction so as to correspond to the top and bottom of the housing 8 .
  • Both end portions of the busbars 11, 12, and 13, which are connecting portions to the outside in the X-axis direction, do not necessarily have to be line-symmetrical.
  • the circuit board 7 is arranged in the housing 8 along the longitudinal direction.
  • Magnetic detectors 14, 15 and 16 are arranged on the circuit board 7 at positions corresponding to the busbars 11, 12 and 13 on the XY plane (the plane including the X axis and the Y axis). At least part of the sensor units in the magnetic detection units 14, 15, and 16 face the corresponding busbars and overlap the facing busbars when viewed along the Z-axis.
  • the magnetic detection units 14, 15, and 16 detect the induced magnetic field generated by the currents (measured currents) flowing through the busbars 11, 12, and 13, and measure the current values of the measured currents.
  • the magnetic detection units 14, 15, and 16 are desirably provided on the same side surface of the circuit board 7, and are configured using, for example, a magnetoresistive element such as a GMR element (giant magnetoresistive element).
  • FIG. 9A is a plan view of busbars 91, 92, 93 and magnetic detectors 94, 95, 96 in a conventional current sensor 90
  • FIG. 9B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 9A.
  • the busbars 91, 92, and 93 of the current sensor 90 are arranged along the Y-axis direction with the longitudinal direction thereof being the X-axis direction.
  • the bus bar 91 has a wide portion 91B and a wide portion 91C, which are wider in the Y-axis direction than the narrow portion 91A, on both sides of the narrow portion 91A in the X-axis direction.
  • the busbars 92, 93 similarly have wide portions 92B, 93B and wide portions 92C, 93C.
  • magnetic detectors 94, 95, and 96 are arranged facing narrow portions 91A, 92A, and 93A of busbars 91, 92, and 93, respectively.
  • the current sensor 90 detects magnetism based on currents to be measured flowing through the narrow portions 91A, 92A, and 93A by means of magnetic detectors 94, 95, and 96, and measures currents.
  • a straight line L94 passing through the center of the Y-axis direction width of the magnetic detection portion 94 and a line L94 passing through the center of the Y-axis direction width of the narrow portion 91A of the busbar 91 It is arranged so as to overlap with the straight line L91A.
  • straight lines L95 and L96 passing through the centers of the Y-axis direction widths of the magnetic detection portions 95 and 96, and straight lines L92A and L93A passing through the Y-axis direction width centers of the narrow portions 92A and 93A of the busbars 92 and 93. are shifted in opposite directions in the Y-axis direction. Therefore, the straight line L95 is located on the Y1 side of the straight line L92A, and the straight line L96 is located on the Y2 side of the straight line L93A.
  • the magnetic detectors 95 and 96 are arranged so as to approach the busbar 91 side, deviating from the center of the narrow width portions 92A and 93A in the Y-axis direction. Therefore, the influence of the magnetism based on the current to be measured flowing in the corner 91BR on the narrow portion 91A side of the wide portion 91B of the bus bar 91 and the corner 91CR on the narrow portion 91A side of the wide portion 91C is detected by the magnetic detector 95, 96 errors may be caused. In other words, the current flowing through the corners 91BR and 91CR may cause errors in the magnetic detectors 95 and 96 and reduce the measurement accuracy of the current sensor 90 .
  • the direction in which the magnetic detection portions 95 and 96 are shifted is important, and the direction in which the magnetic detection portions 95 and 96 are shifted should be the direction away from the narrow portion 91A. , the measurement accuracy of the current sensor 90 is improved. Embodiments of the present invention based on this finding will be described below.
  • FIG. 1A is a plan view of busbars 11, 12, 13 and magnetic detectors 14, 15, 16 of current sensor 10, viewing area A1 and area A2 in FIG. 2B along the Z-axis direction.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 1A. The shapes and positional relationships of the busbars 11, 12, 13 and the magnetic detectors 14, 15, 16 will be described with reference to these figures.
  • the current sensor 10 includes a plurality of busbars 11, 12 and 13, which are a first busbar, a second busbar, and a third busbar, and a plurality of magnetic sensors, which are a first magnetic detector, a second magnetic detector and a third magnetic detector. It has detectors 14 , 15 and 16 .
  • the busbars 11, 12, and 13 extend in the X-axis direction (first direction) and are arranged along the Y-axis direction (second direction) orthogonal to the X-axis direction.
  • the magnetic detection units 14 , 15 , 16 can detect magnetic fields generated by currents to be measured flowing through the busbars 11 , 12 , 13 .
  • the magnetic detectors 14, 15 and 16 are arranged in this order so as to face the busbars 11, 12 and 13 in the Z-axis direction (third direction) orthogonal to the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • the busbar 12 is arranged adjacent to the busbar 11 on the Y1 side (one side) of the busbar 11 in the Y-axis direction
  • the busbar 13 is arranged on the Y2 side (the other side) of the busbar 11 in the Y-axis direction. is placed adjacent to the
  • Each of the busbars 11, 12, and 13 is formed in a plate shape, and as shown in FIG. 1B, is arranged so that the normal line N of the plate surface is in the Z-axis direction.
  • the bus bar 11 includes a narrow portion 11A arranged to face the magnetic detection portion 14, a wide portion 11B connected to the X1 side (one side) of the narrow portion 11A in the X-axis direction, and a wide portion 11B connected to the X2 side (the other side) of the narrow portion 11A. and a connected wide portion 11C.
  • the wide portion 11B and the wide portion 11C of the busbar 11 are rectangular with the same dimension (width) in the Y-axis direction.
  • the wide portion 11B and the wide portion 11C have a larger dimension (width) in the Y-axis direction than the narrow portion 11A.
  • the busbars 12 and 13 have narrow width portions 12A and 13A arranged opposite to the magnetic detection portions 15 and 16, and a wide width portion 12B connected to the X1 side of the narrow width portions 12A and 13A in the X-axis direction. , 13B, and wide portions 12C and 13C connected to the X2 side. Moreover, the wide width portions 12B, 13B and the wide width portions 12C, 13C are rectangular with the same dimension in the Y-axis direction. The wide width portions 12B, 13B and the wide width portions 12C, 13C have a larger dimension (width) in the Y-axis direction than the narrow width portions 12A, 13A.
  • the Y-axis direction width center 15P of the magnetic detection portion 15 that detects the magnetic field of the busbar 12 is located at the Y-axis direction width center 12AP from the Y-axis direction width center 12AP of the narrow width portion 12A when viewed along the Z-axis direction. are shifted to the Y1 side.
  • the center 16P of the width in the Y-axis direction of the magnetic detection portion 16 that detects the magnetic field of the bus bar 13 is arranged to be shifted toward the Y2 side in the Y-axis direction from the center 13AP of the width in the Y-axis direction of the narrow portion 13A. ing. That is, the magnetism detection part 15 and the magnetism detection part 16 are shifted in the direction away from the busbar 11 with respect to the center 12AP and the center 13AP, respectively.
  • the magnetic detectors 15 and 16 are shifted away from the bus bar 11 in the Y-axis direction, respectively, so that the magnetic detector 15 is positioned on the Y1 side of the opposed narrow width portion 12A, and the magnetic detector 16 is positioned in the opposed narrow width portion 13A. are arranged on the Y2 side of the . With this arrangement, the distance from the magnetic detector 15 to the busbar 11 and the distance from the magnetic detector 16 to the busbar 11 can be increased. Therefore, the magnetic field generated near the corner 11BR of the wide portion 11B on the narrow portion 11A side and near the corner 11CR of the wide portion 11C on the narrow portion 11A side of the busbar 11 is detected by the magnetic detecting portion 15 and the magnetic detecting portion 16. The measurement accuracy of the current sensor 10 can be improved by suppressing the error due to the influence on the current sensor 10 .
  • corner portion 11BR of the wide portion 11B on the side of the narrow portion 11A is, in FIG. 1A, the edge of the wide portion 11B extending in the first direction (X-axis direction) and the boundary between the wide portion 11B and the narrow portion 11A. , and the side extending in the second direction (Y-axis direction) of the wide portion 11B.
  • the corner portion 11CR of the wide portion 11C on the side of the narrow portion 11A also has a side extending in the first direction (X-axis direction) of the wide portion 11C and the wide portion 11C formed at the boundary between the wide portion 11C and the narrow portion 11A. and a side extending in the second direction (Y-axis direction).
  • the difference in the magnitude of the magnetic flux density also tends to be similar in the bus bar 12, and near the boundary between the wide width portion 12B and the narrow width portion 12A, the magnetic flux density near the straight line L12A increases as the narrow width portion 12A is approached. , the magnetic flux density is relatively small at a distance from the straight line L12A. The same tendency is observed near the boundary between the wide portion 12C and the narrow portion 12A.
  • the current densities at the corner portion 11CR of the wide portion 11C of the busbar 11 on the narrow portion 11A side and the corner portion 12CR of the wide portion 12C of the busbar 12 on the narrow portion 12A side are compared.
  • the corner portion 12CR on the side of the narrow portion 12A of the wide portion 12C of the busbar 12 is farther from the straight line L12A than the distance between the corner portion 11CR of the busbar 11 and the straight line L11A. Therefore, the current density at the corner portion 12CR on the side of the narrow portion 12A of the wide portion 12C becomes smaller than the current density at the corner portion 11CR of the busbar 11, and becomes a value close to zero. In other words, almost no current flows.
  • the magnetic detection portion 14 is brought closer to the corner portion 12CR of the wide portion 12C of the busbar 12.
  • a magnetic field large enough to affect the magnetic detection section 14 is not generated from the section 12CR. Therefore, the measurement accuracy of the magnetic detector 14 is not degraded due to the influence of the magnetic field of the corner 12CR.
  • the measurement accuracy of the magnetic detector 14 deteriorates due to the influence of the magnetic field generated at the corner 13CR of the wide portion 13C of the busbar 13. never.
  • the narrow portions 11A of the busbars 11, the narrow portions 12A of the busbars 12, and the narrow portions 13A of the busbars 13 are arranged at equal intervals in the Y-axis direction. It is That is, the interval PA2 between the narrow portion 11A and the narrow portion 12A in the Y-axis direction is equal to the interval PA3 between the narrow portion 11A and the narrow portion 13A.
  • the wide portion 11B of the busbar 11, the wide portion 12B of the busbar 12, and the wide portion 13B of the busbar 13 are arranged at equal intervals in the Y-axis direction, and correspond to the first wide portion.
  • a distance PB2 between the wide portion 11B and the wide portion 12B in the Y-axis direction is equal to a distance PB3 between the wide portion 11B and the wide portion 13B.
  • the wide portion 11C of the busbar 11, the wide portion 12C of the busbar 12, and the wide portion 13C of the busbar 13 are arranged at equal intervals in the Y-axis direction, and correspond to the second wide portion.
  • the interval PC2 between the wide portion 11C and the wide portion 12C in the Y-axis direction is equal to the interval PC3 between the wide portion 11C and the wide portion 13C.
  • the magnetic detectors 14, 15, 16 can absorb the influence of magnetic fields other than the busbars 11, 12, 13 facing each other. can be suppressed, and the measurement accuracy of the current sensor 10 is improved.
  • the narrow portion 11A of the busbar 11, the narrow portion 12A of the busbar 12, and the narrow portion 13A of the busbar 13 have the same dimension in the Y-axis direction and the same dimension in the X-axis direction. When viewed along the Z-axis direction, they have the same outer shape, and the centers 11AP, 12AP, and 13AP in the Y-axis direction are arranged on the same straight line (BB line). At least part of the narrow portions 11A, 12A, and 13A may be arranged on the straight line BB along the Y-axis direction, and the centers 11AP, 12AP, and 13AP do not need to be arranged.
  • the wide portion 11B and the wide portion 12C of the bus bar 11 have the same dimension in the Y-axis direction.
  • the wide portion 12B of the busbar 12 and the wide portion 12C of the busbar 12 have the same dimension in the Y-axis direction.
  • the wide portion 13B and the wide portion 13C of the bus bar 13 have the same dimension in the second direction.
  • busbars 11, 12, 13 By forming the busbars 11, 12, 13 into the above-described shape and arrangement, the influence of the busbars other than the detection target busbars 11, 12, 13 facing the magnetic detection units 14, 15, 16 is suppressed, and the magnetic detection units 14, 15, 16 Errors in measurement accuracy due to 14, 15 and 16 can be suppressed. Further, by arranging the narrow width portions 11A, 12A, 13A as described above, the size of the magnetic detection portions 14, 15, 16 facing them in the X-axis direction can be reduced.
  • the busbar 11 When viewed along the Z-axis direction, the busbar 11 has a shape symmetrical with respect to a straight line L11A passing through the center 11AP of the narrow portion 12A of the busbar 11 and parallel to the X-axis direction.
  • the busbar 12 and the busbar 13 are symmetrical with respect to a straight line L12A-13A passing through the center of the straight line L12A and the straight line L13A in the Y-axis direction and parallel to the X-axis direction.
  • the center of the straight line L12A and the straight line L13A in the Y-axis direction overlaps the center 11AP of the narrow portion 11A.
  • a straight line L11A which is the first center line of the narrow portion 11A of the busbar 11, and a second centerline between the narrow portion 12A of the busbar 12 and the narrow portion 13A of the busbar 13. and the straight line L12A-13B are overlapped. Since the shape of busbar 11 is axisymmetric, straight lines L11B and 11C also overlap both straight line L11A as the first center line and straight line L12A-13B as the second center line. With this configuration, it is possible to suppress the influence on the magnetic detection units 14, 15, and 16 of the busbars 11, 12, and 13 other than those to be detected.
  • a straight line L14 passing through the center 14P of the magnetic detection unit 14 for detecting the magnetic field of the busbar 11 in the Y-axis direction is aligned with the busbar 11 when viewed along the Z-axis direction. is shifted in the Y1 direction with respect to the narrow portion 11A so as to be positioned in the Y1 direction with respect to a straight line L11AP passing through the center 11AP in the Y-axis direction of the narrow portion 11A.
  • the current sensor is installed, for example, in the inverter of an automobile.
  • a current sensor would be attached between the power module and the motor to measure the current flowing therebetween.
  • a power module and a motor often have different terminal pitches.
  • the terminal pitch of the current sensor By setting the terminal pitch of the current sensor to be different between the input side and the output side, there is no need for a member for pitch adjustment, which is effective in terms of ease of installation and environmental load resistance.
  • the current sensor 10 including the busbars 11, 12, and 13 with different pitches on the X1 side and the X2 side, like the conventional current sensor 90 shown in FIG.
  • the magnetic detection portions 15 and 16 facing the narrow portion 13A are shifted toward the busbar 11, the distances between the magnetic detection portions 15 and 16 and the corner portions 11BR and 11CR of the busbar 11 become shorter. Therefore, errors in the magnetic detectors 15 and 16 due to the influence of the bus bar 11 increase.
  • the magnetic detectors 15 and 16 are made less susceptible to the influence of the corners 11BR and 11CR of the busbar 11. Therefore, the magnetic detectors 15 and 16 are arranged in the direction away from the narrow portion 11A of the busbar 11 in the Y-axis direction. That is, the magnetic detector 15 is shifted to the Y1 side, and the magnetic detector 16 is shifted to the Y2 side.
  • the magnetic sensors facing the busbars on both sides are arranged so that the distance from the central busbar in the Y-axis direction increases.
  • FIG. 3A is a plan view showing the busbars 21, 12, 13 and the magnetic detection units 14, 15, 16 of the current sensor 20 according to this embodiment
  • FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 3A.
  • the busbar 21 is not line-symmetrical like the busbar 11 of the first embodiment, but has a shape in which the narrow portion 21A is shifted in the Y2 direction when viewed along the Z-axis direction. Different from the sensor 10 .
  • the magnetic detectors 14, 15, and 16 can be arranged at regular intervals in the Y-axis direction.
  • the distance PD5 in the Y-axis direction between the magnetic detection units 14 and 15 and the distance PD6 in the Y-axis direction between the magnetic detection units 14 and 16 are equal to each other.
  • 15 and 16 are arranged so that the intervals (pitch) are equal.
  • the current sensor 20 shifts the narrow portion 21A of the busbar 21 located in the middle in the Y2 direction with respect to straight lines L21B and L21C passing through the center of the wide portion 21B and wide portion 21C in the Y-axis direction and parallel to the X-axis.
  • This configuration differs from the embodiment of the current sensor 10 shown in FIG. 1A. Therefore, the space PA2 between the narrow width portions 21A and 12A is larger than the space PA3 between the narrow width portions 21A and 13A.
  • FIG. 4A is a plan view showing the busbar and the magnetic detection portion of the current sensor 30 according to the present embodiment
  • FIG. 4B is an enlarged plan view of regions C1 and C2 in FIG. 4A
  • FIG. 4C is a region C3 in FIG. 4A. It is an enlarged plan view.
  • the magnetic detectors 14, 15 and 16 of the current sensor 30 have the same specifications. However, when viewed along the Z-axis direction, the arrangement direction of the magnetic detection section 16 is opposite to the arrangement direction of the magnetic detection section 15 in the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • the magnetic detection unit 15 is arranged in the same direction as the magnetic detection unit 14 in the X-axis direction and the Y-axis direction. are placed in the opposite direction. That is, the magnetic detection section 16 is equivalent to a configuration in which the magnetic detection section 14 is rotated 180° on the XY plane about the center 16P.
  • the magnetic detection portion 14 when viewed along the Z-axis direction, the magnetic detection portion 14 is arranged to be shifted in the Y-axis direction Y1 with respect to the narrow portion 11A of the busbar 11.
  • the magnetic detector 15 is also arranged to be shifted in the Y-axis direction Y1 with respect to the narrow portion 12A of the busbar 12 . Since the magnetic detectors 14 and 15 are arranged to be shifted in the same direction with respect to the corresponding narrow width portions, the magnetic detectors 14 and 15 are arranged in the same direction.
  • the orientation of the magnetic detector 14 is the same as that of the magnetic detector 16.
  • the magnetic detection units 14, 15, and 16 have sensor units 142, 152, and 162 for detecting magnetism and signal terminals for output to the outside on main bodies 141, 151, and 161.
  • the signal terminals 143 and 153 and the power terminals 144 and 154 are provided so as to protrude from the sensor portions 142 and 152 in the Y1 direction.
  • the signal terminal 163 and the power terminal 164 are provided so as to protrude from the sensor section 162 in the Y2 direction.
  • the signal terminals 143, 153, 163 and the power terminals 144, 154, 164 are arranged at positions not overlapping the narrow portions 11A, 12A, 13A of the busbars 11, 12, 13 when viewed along the Z-axis direction. ing. Although FIGS. 4B and 4C show only the signal terminals 143, 153, 163 and the power terminals 144, 154, 164, general terminals for other purposes may be provided.
  • the magnetic detection section 15 and the magnetic detection section 16 are arranged to be shifted to the opposite side in the Y-axis with respect to the narrow width portions 12A and 13A. Therefore, if the magnetic detection section 16 is arranged in the same direction as the magnetic detection section 15 shown in FIG. 4B, the signal terminal 163 and the power terminal 164 overlap the narrow portion 13A when viewed along the Z-axis direction. Therefore, as shown in FIG. 4C, the magnetic detection section 16 is arranged in the opposite direction to the magnetic detection section 15 in FIG. 4A.
  • one side surface of the main body 141, 151, 161 provided with the signal terminals 143, 153, 163 and the power terminals 144, 154, 164 can be arranged away from the narrow portions 11A, 12A, 13A. can.
  • the magnetic detection units 14 and 15 and the magnetic detection unit 16 are arranged to be shifted to the opposite side of the Y-axis with respect to the narrow width portions 11A, 12A, and 13A, the magnetism detected by the magnetic detection unit 16 is , the direction opposite to that of the magnetic detectors 14 and 15 . Therefore, the current sensor 30 is controlled so that the output from the magnetic detector 16 is electrically inverted.
  • FIG. 5A is a plan view showing busbars 11, 12, 13 and magnetic detectors 14, 15, 16 of current sensor 40 according to the present embodiment
  • FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 5A
  • the current sensor 40 of this embodiment differs from the current sensor 10 in that it has shields 41 , 42 and 43 .
  • the shields 41 , 42 , 43 are made of flat metal plates, and are arranged on at least one of the Z1 side and the Z2 side of the magnetic detectors 14 , 15 , 16 in the Z-axis direction. When viewed along the Z-axis direction, the centers 41P, 42P, 43P of the shields 41, 42, 43 and the magnetic detectors 14, 15, 16 are arranged at overlapping positions.
  • the shields 41 are arranged on both sides of the Z1 side and the Z2 side so as to face each other in parallel. Also, the shield 41 is arranged at a position where the center 41P and the center 14P of the magnetic detection section 14 overlap when viewed along the Z-axis.
  • Each of the shields 41, 42, and 43 is preferably formed of a ferromagnetic material as a magnetic shield made of a magnetic material, and has a configuration in which a plurality of metal plates having the same rectangular shape and the same size in a plan view are stacked vertically. ing.
  • the shield 41 has a size that covers the narrow portion 11A and the magnetic detection portion 14 in the width direction (X-axis direction) and the longitudinal direction (Y-axis direction).
  • the two shields 41 overlap each other so as not to protrude when viewed along the Z-axis direction.
  • the magnetic detection unit 14 blocks an external magnetic field (external magnetic field) such as an induced magnetic field caused by the current flowing through the adjacent busbars 12 and 13. You can reduce its impact.
  • the shield 42 that covers the narrow portion 12A and the magnetic detection portion 15, and the shield 42 that covers the narrow portion 13A and the magnetic detection portion 16 are configured similarly to the shield 41.
  • a configuration in which only one each of the shields 41, 42, and 43 is provided may be employed.
  • FIG. 5C is a cross-sectional view of the shields 44, 45, and 46 according to the modification at a portion corresponding to line BB in FIG. 5A.
  • the shield 44 has a facing portion 44A arranged in the Z-axis direction, and side portions 44B and 44B projecting from both ends 44AE and 44AE of 44A toward the Z1 side in the Z-axis direction.
  • the facing portion 44A is arranged on the Z2 side of the magnetic detection portion 14 and the busbar 11 in the Z-axis direction.
  • the side portions 44B, 44B are arranged on both sides of the magnetic detection portion 14 and the bus bar 11 in the Y-axis direction, respectively.
  • the opposing portion 44A is arranged on the Z2 side in the example shown in FIG. 5C, it may be on the Z1 side.
  • the shields 45 and 46 like the shield 44, have facing portions 45A and 46A, one ends 45AE and 46AE, and side portions 45B and 46B.
  • the facing portions 45A and 46A are arranged on one side of the magnetic detection portions 15 and 16 and the busbars 12 and 13 in the Z-axis direction.
  • the side portions 45B and 46B are arranged at one ends 45AE and 46AE on both sides of the opposing portions 45A and 46A in the Y-axis direction.
  • FIG. 5D is a cross-sectional view of shields 47, 48, and 49 according to a modification at a portion corresponding to line BB in FIG. 5A.
  • the shield 47 includes facing portions 47A, 47A arranged so that the plate surfaces face each other with a space in the Z-axis direction; have.
  • the facing portion 47A is arranged on both sides of the magnetic detection portion 14 and the bus bar 11 in the Z-axis direction, that is, on the Z1 side and the Z2 side.
  • the connecting portion 47B is arranged on one side of the magnetic detecting portion 14 and the bus bar 11 in the Y-axis direction. Although the connecting portion 47B is arranged on the Y1 side in the example shown in FIG. 5D, it may be on the Y2 side.
  • the shields 48 and 49 have opposing portions 48A and 49A, one ends 48AE and 49AE, and connecting portions 48B and 49B. placed on one side.
  • the circuit board 7 (see FIGS. 2A and 2B) on which the magnetic detectors 14, 15, and 16 are mounted is provided with slits (not shown) into which the connecting portions 47B, 48B, and 49B can be inserted along the X axis.
  • the circuit board 7 is inserted from the X2 direction and arranged in the case member 8b.
  • a notch portion (not shown) having a size into which the circuit board 7 can be inserted may be provided at the upper end (Z1 side end portion) of the X2 side wall portion of the case member 8b.
  • a protrusion (not shown) that engages with the notch is provided at the lower end (Z2 side end) of the X2 side wall of the cover member 8a, the circuit board 7 can be easily inserted.
  • foreign matter can be prevented from entering the inside of the current sensor 40 by covering the notch with the protrusion.
  • the current sensor 40 may be configured differently from that shown in FIG. 2 as follows.
  • the directions, names and symbols in FIGS. 2 and 5D are used in the following description.
  • the case member 8b has an internal space that opens in the X2 direction, and one and the other opposing portions of a plurality of shields are embedded in the wall portions on the Z1 direction side and the Z2 direction side, respectively.
  • the circuit board 7 has slits into which the connecting portions 47B, 48B, and 49B can be inserted and is open on the X1 direction side, and is configured to be insertable into the case member 8b from the X2 direction side.
  • the cover member 8a is locked on the X2 direction side of the cover member 8a so as to cover the opening of the case member 8b. With such a configuration, the positioning accuracy of each shield is improved.
  • FIG. 6 is a plan view showing the busbars 11, 52, 53 and the magnetic detectors 14, 15, 16 of the current sensor 50 according to this embodiment.
  • a current sensor 50 shown in the figure differs from the current sensor 10 in that busbars 52 and 53 are provided with narrow portions 52A and 53A formed in a stepped shape.
  • the narrow portions 11A, 11A, 11A when viewed along the Z-axis, like the current sensors 10, 20, 30, and 40, the narrow portions 11A, 11A, 11A It is preferable that the ends (end surfaces) of 12A and 13A in the Y-axis direction form straight lines parallel to the X-axis. This shape makes it easier for the detection magnetic field based on the current to be detected to be formed parallel to the detection direction of the magnetic detection units 14 , 15 , and 16 .
  • the Y2 side end surface (the other side end surface) of the narrow portion 13A in the Y axis direction and the Y2 side end surface (the other side end surface) of the wide portion 13C in the Y axis direction are flush with each other.
  • the current in the narrow portions 12A and 13A flows along the X-axis direction, so that the magnetism generated by the current can be accurately detected by the magnetic detectors 15 and 16 . Therefore, it is possible to reduce the measurement error caused by the components of the detected magnetic field oblique to the detection direction.
  • FIG. 7A is a plan view showing the busbars 11, 12, 13 and the magnetic detection units 14, 15, 16 of the current sensor 60 according to this embodiment
  • FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 7A.
  • the current sensor 60 differs from the current sensor 10 in that the magnetic detection portion 14 is arranged without being shifted from the facing narrow portion 11A when viewed along the Z-axis direction. That is, in the current sensor 60, when viewed along the Z-axis direction, the X-axis direction straight line L14 passing through the Y-axis direction center 14P of the magnetic detection portion 14 is aligned with the Y-axis direction center 11AP of the narrow portion 11A.
  • FIG. 8A is a plan view of the busbars 11, 72, 73 and the magnetic detectors 14, 15, 16 in the current sensor 70 according to this embodiment
  • FIG. 8B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 8A.
  • bus bars 11, 72, and 73 have the same shape, and straight lines L11, 72, and 73 in the X-axis direction passing through the midpoints of the bus bars in the Y-axis direction are equally spaced in the Y-axis direction. are arranged so that
  • the current sensor 70 having the busbars 11, 72, and 73 of the same shape, due to the arrangement of the magnetic detection unit 15 and the magnetic detection unit 16, the current sensor having the busbars with different pitches on the X1 side and the X2 side may differ. It has the same effect. That is, in the current sensor 70, when viewed along the Z-axis, the magnetic detection unit 15 and the magnetic detection unit 16 are arranged in opposite directions in the Y-axis direction (Y1 side and Y2 side) with respect to 72A and 73A. They are staggered. With this arrangement, the influence of the magnetic field generated near the corners 11BR and 11CR of the busbar 11 on the magnetic detectors 15 and 16 can be suppressed, and the measurement accuracy of the current sensor 70 can be improved.
  • FIG. 10A is a plan view showing busbars 11, 12, 13 and magnetic detectors 14, 15, 16 of a current sensor 80 of a comparative example
  • FIG. 10B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 10A.
  • the current sensor 80 differs from the current sensor 40 only in that the magnetic detection portion 16 is shifted in the Y1 direction instead of the Y2 direction with respect to the narrow portion 13A when viewed along the Z-axis, and other configurations are the same. is.
  • the present invention is useful as a current sensor with excellent measurement accuracy that has three channels for measuring mutually related currents such as three-phase alternating current.
  • circuit board 8 housing 8a: cover member 8b: case member 10: current sensor 11: bus bar (first bus bar) 12: Busbar (second busbar) 13: Busbar (third busbar) 11A, 12A, 13A: Narrow portions 11AP, 12AP, 13AP: Centers 11B, 12B, 13B: Wide portions (first wide portions) 11BR: corner portions 11C, 12C, 13C: wide portion (second wide portion) 11CR, 12CR, 13CR: corner portion 14: magnetic detection portion (first magnetic detection portion) 15: magnetic detection unit (second magnetic detection unit) 16: magnetic detection unit (third magnetic detection unit) 14P, 15P, 16P: center 20: current sensor 21: bus bar (first bus bar) 21A: narrow portion 21B: wide portion (first wide portion) 21C: wide part (second wide part) 30: Current sensors 141, 151, 161: Main bodies 142, 152, 162: Sensor units 143, 153, 163: Signal terminals 144, 154, 164: Power terminals 40: Current sensors 41: Current

Landscapes

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Abstract

磁気検知部が対向している電流の検知対象であるバスバに隣接する、検知対象以外のバスバからの影響による誤差が抑えられた、検出精度のよい複数のバスバを備えた電流センサ10は、複数の板状に形成されたバスバ11、12、13と、バスバに対向配置された磁気検知部14、15、16とを有し、バスバ11、12、13は、磁気検知部14、15、16が対向配置される幅狭部11A、12A、13Aと、幅広部11B、12B、13Bと、幅広部11C、12C、13Cとを備えており、バスバ12の磁界を検知する磁気検知部15と、バスバ13の磁界を検知する磁気検知部16とが、Z軸方向に沿って見たときに、幅狭部12A、13Aに対して、Y軸方向における反対側にずらして配置されている。

Description

電流センサ
 本発明は、隣接した複数の導体に流れる電流により生じる磁界に基づいて、電流を測定する電流センサに関する。
 被検出電流が流れる複数のバスバを備え、各バスバの近傍に磁気抵抗効果素子等を有する磁気センサが配置された多チャンネルの電流センサが一般に知られている。当該電流センサは、回路基板にチップ部品として実装可能な磁気センサを備えており、当該磁気センサが検出した磁界の強度を電流の検出値として出力する。
 特許文献1には、隣接するバスバ間の距離を大きくして導体であるバスバ間における電磁誘導の影響を低減するために、隣りあうバスバにおける検出素子に対応する部分に並列方向に対向する凹部が形成された電流センサが記載されている。
特開2021-39030号公報
 しかし、特許文献1に記載された多チャンネルの電流センサでは、検知対象(検出対象)であるバスバに隣接するバスバから磁気センサへの影響を考慮していない。このため、検知対象であるバスバの電流に加えて、隣接するバスバに流れる電流に基づく磁気の影響によって、磁気センサの検出値に測定誤差が生じる場合がある。
 そこで、本発明は、磁気検知部が対向している電流の検知対象であるバスバに隣接する、検知対象以外のバスバからの影響による誤差が抑えられた、検出精度のよい複数のバスバを備えた電流センサの提供を目的とする。
 本発明は上述した課題を解決するための手段として、以下の構成を備えている。
 第1方向に延設され、前記第1方向に直交する第2方向に沿って配置された複数のバスバと、前記バスバに被測定電流が流れることにより発生する磁界を検知可能な複数の磁気検知部と、を有し、前記磁気検知部は前記バスバに対して前記第1方向および前記第2方向に直交する第3方向に対向配置され、複数の前記バスバは、第1バスバと、前記第2方向における一方側において、前記第1バスバに隣接する第2バスバと、前記第2方向における他方側において、前記第1バスバに隣接する第3バスバと、を備え、前記第1バスバ、前記第2バスバおよび前記第3バスバはそれぞれ、板状に形成され、板面の法線方向が前記第3方向となるように配置され、前記磁気検知部が対向配置される幅狭部と、前記幅狭部の前記第1方向における一方側に接続された、前記第2方向の寸法が前記幅狭部より大きい第1幅広部と、前記幅狭部の前記第1方向における他方側に接続された、前記第2方向の寸法が前記幅狭部より大きい第2幅広部と、を備え、前記第3方向に沿って見たときに、前記第2バスバの磁界を検知する第2磁気検知部が、前記幅狭部の前記第2方向における中心から前記第2方向における前記一方側にずらして配置され、前記第3バスバの磁界を検知する第3磁気検知部が、前記幅狭部の前記第2方向における中心から前記第2方向における前記他方側にずらして配置されていることを特徴とする電流センサ。
 第2磁気検知部および第3磁気検知部を互いに、幅狭部の第2方向における中心から第2方向における第1バスバの反対側にずらした配置により、第2磁気検知部から第1バスバまでの距離、および第3磁気検知部から第1バスバまでの距離を大きくすることができる。これにより、第1バスバにおける、第1幅広部および第2幅広部の幅狭部側の角付近に発生する磁界が、第1バスバに対向して設けられた第1磁気検知部に隣接する第2磁気検知部および第3磁気検知部に及ぼす影響を抑えることができる。
 前記第3方向に沿って見たときに、前記第1バスバの前記第1幅広部と、前記第2バスバの前記第1幅広部と、前記第3バスバの前記第1幅広部とが、前記第2方向において等間隔に配置されており、前記第1バスバの前記第2幅広部と、前記第2バスバの前記第2幅広部と、前記第3バスバの前記第2幅広部とが、前記第2方向において等間隔に配置されていてもよい。この場合、隣接する前記第1幅広部の間隔が、隣接する前記第2幅広部の間隔よりも大きい構成としてもよい。
 第1幅広部および第2幅広部を等間隔に配置することで、第1、第2および第3磁気検知部がそれぞれ対向する第1、第2および第3バスバ以外から受ける影響を抑えて、測定精度が向上する。
 前記第1バスバの前記幅狭部と、前記第2バスバの前記幅狭部と、前記第3バスバの前記幅狭部とは、前記第2方向における寸法が同じであり、かつ前記第1方向における寸法が同じであり、前記第3方向に沿って見たときに、少なくとも一部が前記第2方向に沿った同一直線上に配置されており、前記第1バスバに対応する第1磁気検知部と、前記第2バスバに対応する前記第2磁気検知部と、前記第3バスバに対応する前記第3磁気検知部とは、前記第1方向に沿った同一直線上に配置されていてもよい。
 前記第1バスバの前記第1幅広部と、前記第2バスバの前記第1幅広部と、前記第3バスバの前記第1幅広部とは、前記第2方向における寸法が同じであり、前記第1バスバの前記第2幅広部と、前記第2バスバの前記第2幅広部と、前記第3バスバの前記第2幅広部とは、前記第2方向における寸法が同じであってもよい。
 前記第1バスバの前記第1幅広部と、前記第1バスバの前記第2幅広部とは、前記第2方向における寸法が同じであり、前記第2バスバの前記第1幅広部と、前記第2バスバの前記第2幅広部とは、前記第2方向における寸法が同じであり、前記第3バスバの前記第1幅広部と、前記第3バスバの前記第2幅広部とは、前記第2方向における寸法が同じであってもよい。
 前記第3方向に沿って見たときに、前記第1バスバの前記幅狭部と、前記第2バスバの前記幅狭部と、前記第3バスバの前記幅狭部とは、前記第2方向において等間隔に配置されていてもよい。
 第1バスバ、第2バスバおよび第3バスバ(以下、区別しない場合はバスバという)における幅狭部を同じ寸法とし、幅狭部および第1磁気検知部、第2磁気検知部および第3磁気検知部(以下、区別しない場合は磁気検知部という)の配置、寸法を上記のように構成することで、各磁気検知部が対向するバスバに隣接する検知対象以外のバスバからの影響が抑えられる。
 前記第3方向に沿って見たときに、前記第1磁気検知部、前記第2磁気検知部、および前記第3磁気検知部が、前記第2方向において等間隔に配置されていてもよい。
 これにより、検知対象以外のバスバから各磁気検知部に対する影響を抑えることができる。
 前記第1バスバの前記幅狭部の前記第2方向における中心を通り、前記第1方向に平行な直線を第1の中心線とし、前記第2バスバの前記幅狭部と、前記第3バスバの前記幅狭部との、前記第2方向における中心を通り、前記第1方向に平行な直線を第2の中心線としたとき、前記第1バスバは、前記第1バスバの中心線に対して線対称な形状であり、前記第2バスバと前記第3バスバとは、前記第2の中心線に対して互いに線対称な形状であり、前記第3方向に沿って見たときに、前記第1の中心線と前記第2の中心線とが重なってもよい。
 これにより、検知対象以外のバスバから磁気検知部に対する影響を抑えることができる。
 前記第3方向に沿って見たときに、前記第1バスバの磁界を検知する第1磁気検知部の前記第2方向における中心線が、前記第1バスバの前記幅狭部の前記第2方向における中心線に対してずらして配置されていてもよい。
 この構成により、幅が広い板状の導体において、表皮効果によって縁の近くに集中して流れる電流を効率的よく検出し、高い周波数における磁気センサの検出感度の低下を改善することができる。
 第1磁気検知部、前記第2磁気検知部および、前記第3磁気検知部が、同一の仕様であり、前記第3方向に沿って見たときに、前記第2磁気検知部と前記第3磁気検知部とが、前記第1方向および前記第2方向において、逆向きに配置されており、前記第1磁気検知部が、前記第1バスバの前記幅狭部に対して前記第2方向の前記一方側にずらして、前記第2磁気検知部と同じ向き、または前記第1バスバの前記幅狭部に対して前記第2方向の前記他方側にずらして、前記第3磁気検知部と同じ向き、に配置されていてもよい。
 この場合、前記磁気検知部は、磁気を検知するセンサ部と、外部への出力用の信号端子と、給電用の電源端子とを備え、前記信号端子および前記電源端子は前記センサ部から突出して設けられ、前記信号端子および前記電源端子が、前記第3方向に沿って見たときに、前記バスバの前記幅狭部に重ならない位置に配置されていてもよい。
 これにより、信号端子と電源端子を設けた一方の側面をバスバから遠ざけるように配置することができる。したがって、バスバを流れる被測定電流の制御のための電圧のオン・オフの切り替え時にバスバからノイズが発生した場合でも、当該ノイズが検出結果に与える影響を抑えることができる。
 平板状の金属板からなるシールドを有し、前記シールドは、前記磁気検知部の前記第3方向における少なくともいずれか一方側に配置され、かつ前記第3方向に沿って見たときに、前記シールドの中心と前記磁気検知部とが重なる位置に配置されていてもよい。
 金属板からなるシールドを有し、前記シールドは、対向部と、前記対向部の前記第2方向の両側の端部からそれぞれ突出する側面部と、を有し、前記対向部は、前記磁気検知部および前記バスバの前記第3方向におけるいずれか一方側に配置され、前記側面部は、前記磁気検知部および前記バスバの前記第2方向における両側に配置されていてもよい。
 このように配置されたシールドにより、隣接するバスバを流れる電流による誘導磁界などの外部磁場を遮って、その影響を抑えることができる。
 前記第2バスバにおいて、前記幅狭部の前記第2方向における前記他方側の端面と、前記第1幅広部の前記第2方向における前記他方側の端面とは同一平面であり、前記幅狭部の前記第2方向における前記一方側の端面と、前記第2幅広部の前記第2方向における前記一方側の端面とは同一平面であり、前記第3バスバにおいて、前記幅狭部の前記第2方向における前記一方側の端面と、前記第1幅広部の前記第2方向における前記一方側の端面とは同一平面であり、前記幅狭部の前記第2方向における前記他方側の端面と、前記第2幅広部の前記第2方向における前記他方側の端面とは同一平面であってもよい。
 この構成により、各幅狭部における電流が第1方向に沿って流れるため、当該電流によって生じる磁気を磁気検知部で精度よく検知することができる。
 本発明の電流センサは、第2磁気検知部および第3磁気検知部が、第1磁気検知部に対向する第1バスバの幅狭部から離れる方向にずらして配置されている。これにより、第1バスバの被測定電流により生じる磁気が第2磁気検知部および第3磁気検知部に及ぼす影響が抑えられるため、検知精度のよい電流センサを提供することができる。
実施形態1におけるバスバと磁気センサの形状および位置関係を示す平面図である。 実施形態1におけるバスバと磁気センサの形状および位置関係を示す断面図である。 電流センサの基本構成を示す斜視図である。 電流センサの基本構成を示す分解斜視図である。 実施形態2におけるバスバと磁気センサの平面図である。 図3AのB-B線の断面図である。 実施形態3におけるバスバと磁気センサの平面図である。 図4Aの領域C1およびC2の拡大平面図である。 図4Aの領域C3の拡大平面図である。 実施形態4におけるバスバと磁気センサの平面図である。 図5AのB-B線の断面図である。 実施形態4の変形例に係るB-B線の断面図である。 実施形態4の他の変形例に係るB-B線の断面図である。 実施形態5におけるバスバと磁気センサの平面図である。 実施形態6におけるバスバと磁気センサの平面図である。 図7AのB-B線の断面図である。 実施形態7におけるバスバと磁気センサの平面図である。 図8AのB-B線の断面図である。 従来のバスバと磁気センサの形状および位置関係を示す平面図である。 図9AのB-B線の断面図である。 従来のバスバと磁気センサの形状および位置関係を示す平面図である。 図10AのB-B線の断面図である。
 以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。各図面において同じ部材に同じ番号を付し、適宜、説明を省略する。各図には、基準座標としてX-Y-Z座標を示す。
 図2Aは電流センサ10を示す斜視図であり、図2Bは電流センサ10の分解斜視図である。これらの図を用いて電流センサ10の基本構成を説明する。なお、バスバや磁気検知部といった各部材のサイズや位置関係については、他の図面を用いて説明する。
 図2Aに示すように、電流センサ10は、上側(Z軸方向Z1側)のカバー部材8aと下側(Z軸方向Z2側)のケース部材8bを互いに固定して構成される略直方体状の筐体8を備え、ケース部材8bを、3本のバスバ11、12、13が、筐体8の幅方向(X軸方向)に沿って貫通している。
 バスバ11、12、13は、筐体8の幅方向に沿って帯状に延びる板状に形成された導電材であり、板面の法線方向がZ軸方向となり、対向する2つの板面が筐体8の上下にそれぞれ対応するように、Y軸方向に沿って並べて配置されている。なお、バスバ11、12、13のX軸方向における外部との接続部である両端部は必ずしも線対称でなくてもよい。
 図2Bに示すように、筐体8内には、長手方向に沿って回路基板7が配置される。この回路基板7上には、X-Y面(X軸とY軸とを含む面)において、バスバ11、12、13に対応する位置に磁気検知部14、15、16がそれぞれ配置される。磁気検知部14、15、16におけるセンサ部の少なくとも一部は、対応するバスバに対向し、Z軸に沿ってみたときに対向するバスバに重なる。
 磁気検知部14、15、16は、バスバ11、12、13を流れる電流(被測定電流)により生じる誘導磁界を検出し、被測定電流の電流値を測定する。磁気検知部14、15、16は、回路基板7における同じ側の面に設けられることが望ましく、例えば、GMR素子(巨大磁気抵抗効果素子)などの磁気抵抗効果素子を用いて構成される。
 本発明の実施形態に係る電流センサ10の説明をする前に、従来の電流センサ90の構成および配置について説明する。
 図9Aは従来の電流センサ90におけるバスバ91、92、93および磁気検知部94、95、96の平面図であり、図9Bは、図9AのB-B線における断面図である。電流センサ90のバスバ91、92、93は、長手方向がX軸方向となり、Y軸方向に沿って並ぶように配置されている。
 バスバ91は、幅狭部91AのX軸方向両側に、幅狭部91AよりもY軸方向の幅が大きい、幅広部91Bおよび幅広部91Cを備えた構成である。バスバ92、93も同様に、幅広部92B、93Bおよび幅広部92C、93Cを備えている。
 電流センサ90は、バスバ91、92、93の幅狭部91A、92A、93Aのそれぞれに、磁気検知部94、95、96が対向して配置されている。電流センサ90は、幅狭部91A、92A、93Aに流れる被測定電流に基づく磁気を磁気検知部94、95、96により検出し電流を測定する。
 電流センサ90では、Z軸方向に沿って見たとき、磁気検知部94のY軸方向の幅の中心を通る直線L94と、バスバ91の幅狭部91AのY軸方向の幅の中心を通る直線L91Aとが重なるように配置されている。対して、磁気検知部95、96のY軸方向の幅の中心を通る直線L95、L96と、バスバ92、93の幅狭部92A、93AのY軸方向の幅の中心を通る直線L92A、L93Aとは、Y軸方向において反対向きにずれている。このため、直線L95が直線L92AよりもY1側に位置し、直線L96が直線L93AよりもY2側に位置する。
 電流センサ90では、Z軸に沿って見たときに、磁気検知部95、96がバスバ91側に近づく方向に、幅狭部92A、93AのY軸方向の中心からずれて配置されている。このため、バスバ91の幅広部91Bにおける幅狭部91A側の角部91BR、および幅広部91Cの幅狭部91A側の角部91CRに流れる被測定電流に基づく磁気の影響が磁気検知部95、96の誤差の原因となる場合がある。すなわち、角部91BRおよび角部91CRに流れる電流が、磁気検知部95、96の誤差の原因となり、電流センサ90の測定精度を低下させる場合がある。
 そこで、バスバ91の角部91BRおよび角部91CRに流れる電流の影響を抑えるためには、磁気検知部95、96をずらす方向が重要であり、ずらす方向を幅狭部91Aから離れる方向とすることで、電流センサ90の測定精度が向上することを見出した。この知見に基づいた本発明について、以下、実施態様を説明する。
 <実施形態1>
 図1Aは、図2Bにおける領域A1および領域A2をZ軸方向に沿って見た、電流センサ10のバスバ11、12、13および磁気検知部14、15、16の平面図である。図1Bは、図1AのB-B線における断面図である。これらの図を参照して、バスバ11、12、13および磁気検知部14、15、16について、形状および位置関係を説明する。
 電流センサ10は、第1バスバ、第2バスバおよび第3バスバである複数のバスバ11、12、13と、第1磁気検知部、第2磁気検知部および第3磁気検知部である複数の磁気検知部14、15、16を有している。バスバ11、12、13は、X軸方向(第1方向)に延設されており、X軸方向に直交するY軸方向(第2方向)に沿って配置されている。磁気検知部14、15、16は、バスバ11、12、13に被測定電流が流れることにより発生する磁界を検知可能である。
 磁気検知部14、15、16は、この順に、バスバ11、12、13に対してX軸方向およびY軸方向に直交するZ軸方向(第3方向)に対向して配置されている。バスバ12は、バスバ11のY軸方向におけるY1側(一方側)においてバスバ11に隣接して配置されており、バスバ13は、バスバ11のY軸方向におけるY2側(他方側)において、バスバ11に隣接して配置される。
 バスバ11、12、13はそれぞれ、板状に形成され、図1Bに示すように、板面の法線Nの方向がZ軸方向となるように配置される。
 バスバ11は、磁気検知部14に対向配置される幅狭部11Aと、幅狭部11AのX軸方向におけるX1側(一方側)に接続された幅広部11Bと、X2側(他方側)に接続された幅広部11Cとを備えている。バスバ11における幅広部11Bおよび幅広部11Cは、Y軸方向の寸法(幅)が等しい矩形である。幅広部11Bおよび幅広部11Cは、幅狭部11AよりY軸方向の寸法(幅)が大きい。
 バスバ12、13は、バスバ11同様に、磁気検知部15、16に対向配置される幅狭部12A、13Aと、幅狭部12A、13AのX軸方向におけるX1側に接続された幅広部12B、13Bと、X2側に接続された幅広部12C、13Cと、を備えている。また、幅広部12B、13Bおよび幅広部12C、13Cは、Y軸方向の寸法が等しい矩形である。幅広部12B、13Bおよび幅広部12C、13Cは、幅狭部12A、13AよりY軸方向の寸法(幅)が大きい。
 バスバ12の磁界を検知する磁気検知部15のY軸方向の幅の中心15Pは、Z軸方向に沿って見たときに、幅狭部12AのY軸方向における幅の中心12APからY軸方向のY1側にずらして配置されている。同様に、バスバ13の磁界を検知する磁気検知部16のY軸方向における幅の中心16Pは、幅狭部13AのY軸方向における幅の中心13APからY軸方向のY2側にずらして配置されている。すなわち、磁気検知部15および磁気検知部16は、中心12APおよび中心13APに対してそれぞれバスバ11から遠ざかる方向へずらして配置されている。
 バスバ11、12、13における各部、およびバスバ11、12、13に対する磁気検知部14、15、16の位置関係を示すため、各部材のY軸方向の幅の中心を通過する直線を、"L"に"部材番号"を付した番号により図1Aに示した。
 磁気検知部15、16を、それぞれY軸方向においてバスバ11から遠ざかる方向にずらして、磁気検知部15を対向する幅狭部12AよりもY1側に、磁気検知部16を対向する幅狭部13AよりもY2側に、それぞれ配置している。この配置により、磁気検知部15からバスバ11までの距離、および磁気検知部16からバスバ11までの距離を大きくすることができる。したがって、バスバ11における、幅広部11Bの幅狭部11A側の角部11BR付近、および幅広部11Cの幅狭部11A側の角部11CR付近に発生する磁界が磁気検知部15および磁気検知部16へ及ぼす影響による誤差を抑えて、電流センサ10の測定精度を向上させることができる。
 なお、幅広部11Bの幅狭部11A側の角部11BRとは、図1Aにおいて、幅広部11Bの第1方向(X軸方向)に延びる辺と、幅広部11Bと幅狭部11Aとの境界にできる幅広部11Bの第2方向(Y軸方向)に延びる辺と、によって形成される角である。幅広部11Cの幅狭部11A側の角部11CRも同様に、幅広部11Cの第1方向(X軸方向)に延びる辺と、幅広部11Cと幅狭部11Aとの境界にできる幅広部11Cの第2方向(Y軸方向)に延びる辺と、によって形成される角である。
 ここでバスバ11およびバスバ12における電流の流れ方について説明する。バスバ内での電流の流れ方(電流密度)は一様ではなく、流れやすいところと、流れにくいところができる。仮に図1においてX1側からX2側に向かって電流が流れるものとする。バスバ11における幅広部11Bと幅狭部11Aとの境目付近では、幅狭部11Aに近づくにしたがって電流が流れやすいため、電流密度が高くなる。このため、電流に基づく磁界の磁束密度は、直線L11A付近で大きくなり、相対的に直線L11Aから離れるにしたがって小さくなる。この磁束密度の大きさの違いに関する傾向は幅広部11Cと幅狭部11Aとの境目付近においても同様である。
 磁束密度の大きさの違いはバスバ12においても同様の傾向であり、幅広部12Bと幅狭部12Aとの境目付近においては、幅狭部12Aに近づくにしたがって直線L12A付近の磁束密度が大きくなり、相対的に直線L12Aから離れたところの磁束密度が小さくなる。幅広部12Cと幅狭部12Aとの境目付近においても同様の傾向である。
 次に、バスバ11の幅広部11Cの幅狭部11A側の角部11CRと、バスバ12の幅広部12Cの幅狭部12A側の角部12CRと、における電流密度を比較する。バスバ11の角部11CRと直線L11Aとの距離よりも、バスバ12の幅広部12Cの幅狭部12A側の角部12CRの方が直線L12Aからの距離の方がより遠い。よって、幅広部12Cの幅狭部12A側の角部12CRにおける電流密度はバスバ11の角部11CRにおける電流密度より小さくなり、ゼロに近い値になる。つまり、ほとんど電流が流れていない。
 したがって、磁気検知部14を直線L11Aに対してバスバ12側にずらして配置することで、磁気検知部14はバスバ12の幅広部12Cの角部12CRに近づくことになるが、幅広部12Cの角部12CRからは磁気検知部14に影響を与えるほどの磁界は生じない。このため、角部12CRの磁界の影響によって磁気検知部14の計測精度が悪くなることはない。また、磁気検知部14を直線L11Aに対してバスバ13側にずらして配置した場合も、バスバ13の幅広部13Cの角部13CRに生じる磁界の影響により、磁気検知部14の計測精度が悪くなることはない。
 Z軸方向に沿って見たときに、バスバ11の幅狭部11Aと、バスバ12の幅狭部12Aと、バスバ13の幅狭部13Aとは、Y軸方向に等間隔に並ぶように配置されている。すなわち、Y軸方向における、幅狭部11Aと幅狭部12Aとの間隔PA2と、幅狭部11Aと幅狭部13Aとの間隔PA3とが等しい。
 バスバ11の幅広部11Bと、バスバ12の幅広部12Bと、バスバ13の幅広部13Bとは、Y軸方向に等間隔に並ぶように配置されており、これらは第1幅広部に該当する。Y軸方向における、幅広部11Bと幅広部12Bとの間隔PB2と、幅広部11Bと幅広部13Bとの間隔PB3とが等しい。
 バスバ11の幅広部11Cと、バスバ12の幅広部12Cと、バスバ13の幅広部13Cとは、Y軸方向に等間隔に並ぶように配置されており、これらは第2幅広部に該当する。Y軸方向における、幅広部11Cと幅広部12Cとの間隔PC2と、幅広部11Cと幅広部13Cとの間隔PC3とが等しい。
 各間隔は大きいほうから、間隔PB2(=PB3)、間隔PA2(=PA3)、間隔PC2(=PC3)の順であり、幅広部11Bと12Bとの間隔PB2が、幅広部11Cと12Cとの間隔PC2よりも大きい。
 幅広部11B、12B、13B、および幅広部11C、12C、12Cを等間隔に配置することで、磁気検知部14、15、16がそれぞれ対向するバスバ11、12、13以外からの磁界の影響を抑えることができ、電流センサ10の測定精度がよくなる。
 バスバ11の幅狭部11Aと、バスバ12の幅狭部12Aと、バスバ13の幅狭部13Aとは、Y軸方向における寸法が同じであり、かつX軸方向における寸法が同じである。そして、Z軸方向に沿って見たときに、外形が同一であり、かつ、Y軸方向の中心11AP、12AP、13APが同一直線上(B-B線)に配置されている。なお、Y軸方向に沿った直線B-B上に配置されるのは、幅狭部11A、12A、13Aの少なくとも一部であればよく、中心11AP、12AP、13APである必要はない。
 バスバ11における幅広部11Bと、幅広部12Cとは、Y軸方向における寸法が同じである。バスバ12における幅広部12Bと、バスバ12の幅広部12Cとは、Y軸方向における寸法が同じである。バスバ13における幅広部13Bと、幅広部13Cとは、第2方向における寸法が同じである。
 バスバ11、12、13を上記の形状および配置とすることで、磁気検知部14、15、16が対向する検知対象のバスバ11、12、13以外のバスバからの影響を抑えて、磁気検知部14、15、16による測定精度の誤差を抑えることができる。また、幅狭部11A、12A、13Aを上記のように配置することで、これらに対向する磁気検知部14、15、16のX軸方向のサイズを小さくすることができる。
 バスバ11は、Z軸方向に沿ってみたとき、バスバ11の幅狭部12Aにおける中心11APを通り、X軸方向に平行な直線L11Aに対して線対称な形状である。
 バスバ12とバスバ13とは、直線L12Aと直線L13Aとの、Y軸方向における中心を通りX軸方向に平行な直線L12A-13Aに対して、線対称な形状である。なお、図1Aでは直線L12Aと直線L13AとのY軸方向における中心は、幅狭部11Aの中心11APと重なる。
 図1Aに示す態様では、バスバ11の幅狭部11Aの第1の中心線である直線L11Aと、バスバ12の幅狭部12Aとバスバ13の幅狭部13Aとの第2の中心線である直線L12A-13Bと、が重なっている。なお、バスバ11の形状は線対称であるため、直線L11B、11Cも同様に、第1の中心線である直線L11Aおよび第2の中心線である直線L12A-13Bの両方と重なる。この構成により、バスバ11、12、13のうち、検知対象以外のものから磁気検知部14、15、16への影響を抑えることができる。
 バスバ11の磁界を検知する磁気検知部14は、Z軸方向に沿ってみたときに、バスバ11の磁界を検知する磁気検知部14のY軸方向における中心14Pを通過する直線L14が、バスバ11の幅狭部11AのY軸方向における中心11APを通過する直線L11APよりもY1方向に位置するように、幅狭部11Aに対してY1方向にずらして配置されている。この構成により、幅が広い板状の導体であるバスバ11において、縁の近くに集中して流れる電流を効率的よく検出し、高い周波数における磁気センサの検出感度の低下を抑えることができる。
 また、電流センサは、例えば、自動車のインバータ内に取り付けられる。この場合には、電流センサはパワーモジュールとモータとの間に取り付けられ、その間に流れる電流を測定することになる。パワーモジュールとモータとでは端子ピッチが異なることが多い。電流センサ10がインバータ内に配置される場合、パワーモジュールとモータ側の端子ピッチが異なる間に電流センサ10を配置する必要がある。そこで、電流センサ10では、図1Aに示すように、幅広部11B、12B、13Bのピッチ(間隔PB2=PB3)と、幅広部11C、12C、13Cのピッチ(間隔PC2=PC3)とを異ならせている。電流センサの端子ピッチを入力側と出力側とで異なるピッチにすることで、ピッチ調整用の部材が不要となるため取り付けの容易性や耐環境負荷の面での効果もある。
 X1側とX2側とでピッチが異なるバスバ11、12、13を備えた電流センサ10において、図9Aに示す従来の電流センサ90のように、幅狭部12Aに対向する磁気検知部15と、幅狭部13Aに対向する磁気検知部16とを、磁気検知部15、16をバスバ11側にずらすと、磁気検知部15、16とバスバ11の角部11BR、11CRとの距離が近くなる。このため、バスバ11からの影響による磁気検知部15、16の誤差が大きくなる。
 磁気検知部15、16を、Y軸方向における同じ側(Y1側、またはY2側)にずらすと、一方は角部11BRおよび角部11CRから遠ざかり、他方は近づくことになる。このため、一方の遠ざかる磁気検知部は隣相バスバ(バスバ11)が発する磁界の影響を受けにくくなり、他方の近づく磁気検知部は隣相バスバが発する磁界の影響を受けやすくなる。したがって、磁気検知部15と磁気検知部16とで、バスバ11から磁界の影響に差が生じることによる測定誤差が生じやすくなる。このため、隣相バスバからの磁気検知部15、16に対する影響による誤差に違いが生じる。
 そこで、本実施形態では、バスバ11、12、13のピッチがX1側とX2側とで異なる場合において、磁気検知部15、16が、バスバ11の角部11BR、11CRからの影響を受けにくくするために、磁気検知部15、16をY軸方向においてバスバ11の幅狭部11Aから離れる方向に配置している。すなわち、磁気検知部15をY1側に、磁気検知部16をY2側にずらして配置している。この構成により、X1側とX2側とでピッチを異ならせるために、図1Aに示すクランク状のバスバ12、13を用いた場合に、直線L11Aに対して線対称のバスバ11から生じる磁界の磁気検知部15、16に対する影響を抑えるとともに、同程度とすることができる。
 以上のように、入力側と出力側の間隔が異なる3つのバスバを備えた磁気センサにおいて、両側のバスバに対向する磁気センサを、Y軸方向における中央のバスバからの距離が遠くなるように、Y軸方向の反対側にずらして磁気センサを配置することにより、測定精度の良好な電流センサを提供することができる。
<実施形態2>
 図3Aは本実施形態に係る電流センサ20のバスバ21、12、13および磁気検知部14、15、16を示す平面図であり、図3Bは、図3AのB-B線における断面図である。電流センサ20は、バスバ21が第1実施形態のバスバ11のように線対称ではなく、Z軸方向に沿って見たときに幅狭部21AがY2方向にずれた形状である点において、電流センサ10とは異なっている。バスバ21を用いることにより、磁気検知部14、15、16を、Y軸方向において等間隔に配置することができる。
 電流センサ20は、磁気検知部14と磁気検知部15とのY軸方向の間隔PD5と、磁気検知部14と磁気検知部16とのY軸方向の間隔PD6とを等しくし、磁気検知部14、15、16の間隔(ピッチ)が等しくなるように配置している。この構成により、例えば、各磁気検知部14、15、16に同じ大きさのシールドを個別に設けた場合のシールドの効果を最大にすることができる。
 電流センサ20は、真ん中に位置するバスバ21の幅狭部21Aを、幅広部21Bおよび幅広部21CのY軸方向における中心を通りX軸に平行な直線L21Bおよび直線L21Cに対してY2方向にずらした構成において、図1Aに示す電流センサ10の実施態様とは異なっている。このため、幅狭部21Aと12Aとの間隔PA2が、幅狭部21Aと13Aとの間隔PA3よりも大きい。
<実施形態3>
 図4Aは本実施形態に係る電流センサ30のバスバおよび磁気検知部を示す平面図であり、図4Bは図4Aにおける領域C1およびC2の拡大平面図であり、図4Cは図4Aにおける領域C3の拡大平面図である。
 電流センサ30の磁気検知部14、15および16は、同一の仕様である。ただし、Z軸方向に沿って見たときに、磁気検知部16の配置方向が、X軸方向およびY軸方向において、磁気検知部15の配置方向とは反対向きである。磁気検知部15は、X軸方向およびY軸方向において、磁気検知部14と同じ向きに配置されているのに対し、磁気検知部16は、X軸方向およびY軸方向において、磁気検知部14と逆向きに配置されている。すなわち、磁気検知部16は、中心16Pを中心として、XY平面において磁気検知部14を180°回転させた構成に等しい。
 図4Aおよび図4Bに示すように、電流センサ30では、Z軸方向に沿って見たときに、磁気検知部14がバスバ11の幅狭部11Aに対してY軸方向Y1側にずらして配置され、磁気検知部15もバスバ12の幅狭部12Aに対してY軸方向Y1側にずらして配置されている。磁気検知部14、15はそれぞれ対応する幅狭部に対して同じ方向にずらして配置されているため、磁気検知部14と磁気検知部15とを同じ向きに配置している。なお、磁気検知部14がバスバ11の幅狭部11Aに対してY軸方向Y2側にずらして配置された場合、磁気検知部14の配置の向きを磁気検知部16と同じ向きとする。
 図4B、図4Cに示すように、磁気検知部14、15、16は、本体141、151、161上に、磁気を検知するセンサ部142、152、162と、外部への出力用の信号端子143、153、163と、給電用の電源端子144、154、164とを備えている。信号端子143、153および電源端子144、154は、センサ部142、152からY1方向に突出して設けられている。信号端子163および電源端子164は、センサ部162部からY2方向に突出して設けられている。
 信号端子143、153、163および電源端子144、154、164は、Z軸方向に沿って見たときに、バスバ11、12、13の幅狭部11A、12A、13Aに重ならない位置に配置されている。なお、図4B、4Cには、信号端子143、153、163および電源端子144、154、164のみを示したが、これら以外にその他用途の一般端子部を備えてもよい。
 Z軸方向に沿って見たときに、磁気検知部15と磁気検知部16とは、幅狭部12A、13Aに対して、Y軸における反対側にずらして配置されている。このため、図4Bに示す磁気検知部15と同じ向きに磁気検知部16を配置すると、Z軸方向に沿って見たときに、信号端子163および電源端子164が幅狭部13Aに重なる。そこで、図4Cに示すように、図4Aの磁気検知部15と反対向きに磁気検知部16を配置している。これにより、信号端子143、153、163と電源端子144、154、164が設けられた、本体141、151、161の一方の側面を幅狭部11A、12A、13Aから遠ざけるように配置することができる。
 磁気検知部14、15、16は信号端子143、153、163や電源端子144、154、164からノイズが入ると計測結果に誤差が出やすい。このため、バスバ11、12、13を流れる被測定電流を制御する電圧のオン・オフを切り替える時にバスバ11、12、13からノイズが発生しやすい。信号端子143、153、163や電源端子144、154、164を幅狭部11A、12A、13Aに重なる位置に配置した場合、電圧のオン・オフの切り替えにより発生したノイズが磁気検知部14、15、16に入りやすい。図4Bおよび図4Cに示すように信号端子143、153、163や電源端子144、154、164を配置することで、電圧のオン・オフの切り替え時にバスバからノイズが発生した場合でも、当該ノイズが検出結果に与える影響を抑えることができる。
 磁気検知部14、15と、磁気検知部16とを、幅狭部11A、12A、13Aに対して、Y軸における反対側にずらして配置しているため、磁気検知部16が検出する磁気は、磁気検知部14、15とは反対向きになる。そこで、電流センサ30では、磁気検知部16からの出力が電気的に反転するように制御する。
<実施形態4>
 図5Aは本形態に係る電流センサ40のバスバ11、12、13および磁気検知部14、15、16を示す平面図であり、図5Bは、図5AのB-B線における断面図である。本実施形態の電流センサ40は、シールド41、42、43を有している点において、電流センサ10と異なっている。
 シールド41、42、43は、平板状の金属板からなっており、磁気検知部14、15、16のZ軸方向における、Z1側およびZ2側の少なくともいずれか一方側に配置されている。そして、Z軸方向に沿って見たときに、シールド41、42、43の中心41P、42P、43Pと磁気検知部14、15、16とが重なる位置に配置されている。
 図5Bに示すように、シールド41は、Z1側およびZ2側の両側に、互いに平行に対向するように配置されている。また、Z軸に沿って見たときに、中心41Pと、磁気検知部14の中心14Pと、が重なる位置にシールド41が配置されている。各シールド41、42、43は磁性材料からなる磁気シールドとして、強磁性体で形成することが好ましく、平面視矩形状の同一形状で同一サイズの複数の金属板を上下に積層した構成を有している。
 シールド41は、幅方向(X軸方向)および長手方向(Y軸方向)において、幅狭部11Aおよび磁気検知部14を覆うサイズを有している。2つのシールド41は、Z軸方向に沿って見たときに、互いにはみ出ないように重なっている。このように、磁気検知部14を挟むようにシールド41を配置することにより、磁気検知部14は、隣接するバスバ12、13を流れる電流による誘導磁界などの外来磁場(外部磁場)を遮って、その影響を抑えることができる。
 なお、幅狭部12Aおよび磁気検知部15を覆うシールド42、幅狭部13Aおよび磁気検知部16覆うシールド42も、シールド41同様に構成されている。なお、外来磁場の影響が小さい場合などにおいては、シールド41、42、43をそれぞれ一つのみ設けた構成としてもよい。
 図5Cは、変形例に係るシールド44、45、46の、図5AのB-B線に相当する部分における断面図である。同図に示すように、シールド44は、Z軸方向に配置された対向部44Aと、44Aの両端44AE、44AEからZ軸方向のZ1側に突出する側面部44B、44Bと、を有している。
 対向部44Aは、磁気検知部14およびバスバ11のZ軸方向におけるZ2側に配置されている。側面部44B、44Bは、磁気検知部14およびバスバ11のY軸方向における両側にそれぞれ配置されている。図5Cに示した例では対向部44AはZ2側に配置されているがZ1側でもよい。
 シールド45、46は、シールド44同様に、対向部45A、46A、一端45AE、46AE、および、側面部45B、46Bを備えている。対向部45A、46Aは、磁気検知部15、16およびバスバ12、13のZ軸方向における一方側に配置されている。側面部45B、46Bは、対向部45A、46AのY軸方向における両側の一端45AE、46AEに配置されている。
 図5Dは、変形例に係るシールド47、48、49の、図5AのB-B線に相当する部分における断面図である。同図に示すように、シールド47は、Z軸方向に離間して板面が対向するように配置された対向部47A、47Aと、47Aの一端47AE、47AE同士を連結する連結部47Bと、を有している。
 対向部47Aは、磁気検知部14およびバスバ11のZ軸方向における両側すなわちZ1側およびZ2側に配置されている。連結部47Bは、磁気検知部14およびバスバ11のY軸方向における一方側に配置されている。図5Dに示した例では連結部47BはY1側に配置されているが、Y2側でもよい。
 シールド48、49は、シールド47同様に、対向部48A、49A、一端48AE、49AE、および、連結部48B、49Bを備えており、磁気検知部15、16およびバスバ12、13のY軸方向における一方側に配置されている。
 なお、電流センサ40が図5Dに示す構成のシールド47、48、49(以下、適宜、複数のシールドという)を備えている場合に考えられる構成を以下に説明する。例えば、磁気検知部14、15、16がマウントされた回路基板7(図2A、図2B参照)に、連結部47B、48B、49Bを挿入可能なスリット(図示せず)をX軸に沿って設ける。スリットがX1方向側に開放されている場合、X2方向側から回路基板7を挿し込んでケース部材8b内に配置する。また、ケース部材8bのX2側の壁部の上端(Z1側端部)に回路基板7を差し込める大きさの切り欠き部(図示せず)を設けてもよい。この場合、該切り欠き部に係合する凸部(図示せず)をカバー部材8aのX2側の壁部の下端(Z2側端部)に設けると、回路基板7の挿し込みが容易になり、かつ凸部により切り欠き部を塞いで電流センサ40内部への異物の侵入を防止することができる。
 また、電流センサ40を図2とは異なる以下の様な構成にしてもよい。以下、図2および図5Dにおける方向、名称および符号を用いて説明する。ケース部材8bはX2方向側に開口する内部空間を備え、Z1方向側およびZ2方向側の各壁部には、複数のシールドの一方および他方の対向部がそれぞれ埋設されている。回路基板7は、連結部47B、48B、49Bを挿入可能でX1方向側が開放されたスリットを有し、X2方向側からケース部材8b内に挿し込み可能に構成されている。カバー部材8aがケース部材8bの開口を覆うように、カバー部材8aのX2方向側に係止される。このような構成とすることで、各シールドの位置決め精度がより良くなる。
<実施形態5>
 図6は本実施形態に係る電流センサ50のバスバ11、52、53および磁気検知部14、15、16を示す平面図である。
 同図に示す電流センサ50は、バスバ52、53が階段状に形成された幅狭部52A、53Aを備えている点において、電流センサ10とは異なっている。幅広部11B、52B、53Bの間隔(PB2=PB3)と幅広部11C、52C、53Cの間隔(PC2=PC3)とが異なる場合、階段状に形成された幅狭部52A、53Aにより、幅広部52B、53Bと幅広部52C、53Cとを接続してもよい。
 しかし、このようにピッチが変わる構成においては、電流センサ10、20、30、40のように、Z軸に沿って見たとき、磁気検知部14、15、16に対向する幅狭部11A、12A、13AのY軸方向の端部(端面)が、X軸に平行な直線となる形状が好ましい。この形状とすることで、被検出電流に基づく検出磁界が磁気検知部14、15、16の検出方向に対して平行に形成されやすくなる。
 例えば、図1に示す実施形態1の電流センサ10では、バスバ12において、幅狭部12AのY軸方向におけるY2側の端面(他方側の端面)と、幅広部12BのY軸方向におけるY2側の端面(他方側の端面)とは同一平面であり、幅狭部12AのY軸方向におけるY1側の端面(一方側の端面)と、幅広部12CのY軸方向におけるY1側の端面(一方側の端面)とは同一平面である。同様に、バスバ13において、幅狭部13AのY軸方向におけるY1側の端面(一方側の端面)と、幅広部13BのY軸方向におけるY1側の端面(一方側の端面)とは同一平面であり、幅狭部13AのY軸方向におけるY2側の端面(他方側の端面)と、幅広部13CのY軸方向におけるY2側の端面(他方側の端面)とは同一平面である。この構成により、幅狭部12A、13Aにおける電流がX軸方向に沿って流れるため、当該電流によって生じる磁気を磁気検知部15、16で精度よく検知することができる。したがって、検出方向に対する斜め方向の検出磁界の成分に起因する測定誤差を小さくすることができる。
<実施形態6>
 図7Aは本実施形態に係る電流センサ60のバスバ11、12、13および磁気検知部14、15、16を示す平面図であり、図7Bは、図7AのB-B線における断面図である。電流センサ60は、Z軸方向に沿って見たときに、磁気検知部14が対向する幅狭部11Aからずらさずに配置されている点において、電流センサ10と異なっている。すなわち、電流センサ60では、Z軸方向に沿って見たときに、磁気検知部14のY軸方向の中心14Pを通るX軸方向の直線L14が幅狭部11AのY軸方向の中心11APを通る直線L11Aと重なる。この構成により、バスバ11の形状を、直線L11Aに対して線対称な形状とした場合でも、磁気検知部14、15、16のY軸方向の間隔PD5、PD6を等しくすることができる。
<実施形態7>
 図8Aは本実施形態に係る電流センサ70におけるバスバ11、72、73および磁気検知部14、15、16の平面図であり、図8Bは、図8AのB-B線における断面図である。電流センサ70は、幅広部11B、72B、73Bの間隔(PB2=PB3)と、幅広部11C、72C、73Cの間隔(PC2=PC3)と、が等しい点において、電流センサ60と異なっている。このため、幅狭部11A、72A、73Aの間隔(PA2=PA3)も、上記間隔と等しい。すなわち、電流センサ70では、バスバ11、72、73の形状が同じであり、各バスバのY軸方向の中点を通るX軸方向の直線L11、72、73が、Y軸方向において等間隔となるように配置されている。
 同一形状のバスバ11、72、73を備えた電流センサ70であっても、磁気検知部15と磁気検知部16の配置により、X1側とX2側とでピッチが異なるバスバを備えた電流センサと同様の効果を奏する。すなわち、電流センサ70では、Z軸に沿って見たときに、磁気検知部15と磁気検知部16とを、72A、73Aに対して、Y軸方向の反対向き(Y1側とY2側)にずらして配置している。この配置により、バスバ11の角部11BR、11CR付近に発生する磁界が磁気検知部15および磁気検知部16に及ぼす影響を抑えて、電流センサ70の測定精度を向上させることができる。
[実施例]
 図5Aおよび図5Bに示す実施形態4に係る電流センサ40を用いて、バスバに通電することにより、当該通電したバスバに対向する磁気検知部に隣接する磁気検知部に生ずる誤差を測定した。
[比較例]
 図10Aは、比較例の電流センサ80のバスバ11、12、13および磁気検知部14、15、16を示す平面図であり、図10Bは図10AのB-B線における断面図である。電流センサ80は、Z軸に沿って見たときに、幅狭部13Aに対して磁気検知部16をY2方向ではなくY1方向にずらした点においてのみ電流センサ40と異なり、他の構成は同じである。電流センサ80を用いて、実施例と同様にして、バスバに通電することにより、当該通電したバスバに対向する磁気検知部に隣接する磁気検知部に生ずる誤差を測定した。
[結果]
[実施例]
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
[比較例]
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表1に示すように、磁気検知部16をY2方向にずらした実施例の電流センサ40は、バスバ12に通電したときに、バスバ12の通電によって生じる磁気の影響を受けて磁気検知部16に生じる誤差を、磁気検知部16をY1方向にずらした比較例の電流センサ80よりも抑えることができた。
 本発明は、三相交流などの互いに関連する電流等を測定する3チャンネルを備えた、測定精度に優れた電流センサとして有用である。
7    :回路基板
8    :筐体
8a   :カバー部材
8b   :ケース部材
10   :電流センサ
11:  バスバ(第1バスバ)
12:  バスバ(第2バスバ)
13:  バスバ(第3バスバ)
11A、12A、13A:幅狭部
11AP、12AP、13AP:中心
11B、12B、13B:幅広部(第1幅広部)
11BR :角部
11C、12C、13C:幅広部(第2幅広部)
11CR、12CR、13CR:角部
14   :磁気検知部(第1磁気検知部)
15   :磁気検知部(第2磁気検知部)
16   :磁気検知部(第3磁気検知部)
14P、15P、16P:中心
20:電流センサ
21   :バスバ(第1バスバ)
21A  :幅狭部
21B  :幅広部(第1幅広部)
21C  :幅広部(第2幅広部)
30   :電流センサ
141、151、161:本体
142、152、162:センサ部
143、153、163: 信号端子
144、154、164:電源端子
40   :電流センサ
41、42、43、44、45、46、47、48、49:シールド
41P、42P、43P:中心
44A、45A、46A:対向部
44AE、45AE、46AE:一端
44B、45B、46B:側面部
47A、48A、49A:対向部
47AE、48AE、49AE:一端
47B、48B、49B:連結部
50   :電流センサ
52   :バスバ(第2バスバ)
53   :バスバ(第3バスバ)
52A、53A:幅狭部
52B、53B:幅広部(第1幅広部)
52C、53C:幅広部(第2幅広部)
60、70  :電流センサ
72、73   :バスバ
72A、73A:幅狭部
72B、73B:幅広部(第1幅広部)
72C、73C:幅広部(第2幅広部)
80、90   :電流センサ
91、92、93:バスバ
91A、92A、93A:幅狭部
91B、92B、93B:幅広部
91BR :角部
91C、92C、93C:幅広部
91CR :角部
94、95、96:磁気検知部
A1、A2、C1、C2、C3:領域
N    :法線
L11A、L11AP、L11B、L11C、L12A、L12B、L12C、L13A、L13B、L13C、L12A-13A、L14、L15、L16、L21A、L21B、L21C、L72、L73、B-B、L91A、L92A、L93A、L94、L95、L96:直線
PA2、PA3、PB2、PB3、PC2、PC3、PD5、PD6:間隔

Claims (15)

  1.  第1方向に延設され、前記第1方向に直交する第2方向に沿って配置された複数のバスバと、前記バスバに被測定電流が流れることにより発生する磁界を検知可能な複数の磁気検知部と、を有し、
     前記磁気検知部は前記バスバに対して前記第1方向および前記第2方向に直交する第3方向に対向配置され、
     複数の前記バスバは、
      第1バスバと、
      前記第2方向における一方側において、前記第1バスバに隣接する第2バスバと、
      前記第2方向における他方側において、前記第1バスバに隣接する第3バスバと、を備え、
     前記第1バスバ、前記第2バスバおよび前記第3バスバはそれぞれ、
      板状に形成され、板面の法線方向が前記第3方向となるように配置され、
      前記磁気検知部が対向配置される幅狭部と、
      前記幅狭部の前記第1方向における一方側に接続された、前記第2方向の寸法が前記幅狭部より大きい第1幅広部と、
      前記幅狭部の前記第1方向における他方側に接続された、前記第2方向の寸法が前記幅狭部より大きい第2幅広部と、を備え、
     前記第3方向に沿って見たときに、
      前記第2バスバの磁界を検知する第2磁気検知部が、前記幅狭部の前記第2方向における中心から前記第2方向における前記一方側にずらして配置され、
      前記第3バスバの磁界を検知する第3磁気検知部が、前記幅狭部の前記第2方向における中心から前記第2方向における前記他方側にずらして配置されている、
    ことを特徴とする電流センサ。
  2.  前記第3方向に沿って見たときに、
      前記第1バスバの前記第1幅広部と、前記第2バスバの前記第1幅広部と、前記第3バスバの前記第1幅広部とが、前記第2方向において等間隔に配置されており、
      前記第1バスバの前記第2幅広部と、前記第2バスバの前記第2幅広部と、前記第3バスバの前記第2幅広部とが、前記第2方向において等間隔に配置されている、
    請求項1に記載の電流センサ。
  3.  隣接する前記第1幅広部の間隔が、隣接する前記第2幅広部の間隔よりも大きい、
    請求項2に記載の電流センサ。
  4.  前記第1バスバの前記幅狭部と、前記第2バスバの前記幅狭部と、前記第3バスバの前記幅狭部とは、
      前記第2方向における寸法が同じであり、かつ前記第1方向における寸法が同じであり、
      前記第3方向に沿って見たときに、少なくとも一部が前記第1方向に沿った同一直線上に配置されており、
     前記第1バスバに対応する第1磁気検知部と、前記第2バスバに対応する前記第2磁気検知部と、前記第3バスバに対応する前記第3磁気検知部とは、前記第2方向に沿った同一直線上に配置されている、
    請求項1に記載の電流センサ。
  5.  前記第1バスバの前記第1幅広部と、前記第2バスバの前記第1幅広部と、前記第3バスバの前記第1幅広部とは、前記第2方向における寸法が同じであり、
     前記第1バスバの前記第2幅広部と、前記第2バスバの前記第2幅広部と、前記第3バスバの前記第2幅広部とは、前記第2方向における寸法が同じである、
    請求項1に記載の電流センサ。
  6.  前記第1バスバの前記第1幅広部と、前記第1バスバの前記第2幅広部とは、前記第2方向における寸法が同じであり、
     前記第2バスバの前記第1幅広部と、前記第2バスバの前記第2幅広部とは、前記第2方向における寸法が同じであり、
     前記第3バスバの前記第1幅広部と、前記第3バスバの前記第2幅広部とは、前記第2方向における寸法が同じである、
    請求項1に記載の電流センサ。
  7.  前記第3方向に沿って見たときに、
      前記第1バスバの前記幅狭部と、前記第2バスバの前記幅狭部と、前記第3バスバの前記幅狭部とは、前記第2方向において等間隔に配置されている、
    請求項2に記載の電流センサ。
  8.  前記第3方向に沿って見たときに、
     第1磁気検知部、前記第2磁気検知部、および前記第3磁気検知部が、前記第2方向において等間隔に配置されている、
    請求項7に記載の電流センサ。
  9.  前記第1バスバの前記幅狭部の前記第2方向における中心を通り、前記第1方向に平行な直線を第1の中心線とし、
     前記第2バスバの前記幅狭部と、前記第3バスバの前記幅狭部との、前記第2方向における中心を通り、前記第1方向に平行な直線を第2の中心線としたとき、
      前記第1バスバは、前記第1バスバの中心線に対して線対称な形状であり、
      前記第2バスバと前記第3バスバとは、前記第2の中心線に対して互いに線対称な形状であり、
     前記第3方向に沿って見たときに、
     前記第1の中心線と前記第2の中心線とが重なる、
    請求項2に記載の電流センサ。
  10.  前記第3方向に沿って見たときに、
     前記第1バスバの磁界を検知する第1磁気検知部の前記第2方向における中心線が、前記第1バスバの前記幅狭部の前記第2方向における中心線に対してずらして配置されている、
    請求項1に記載の電流センサ。
  11.  第1磁気検知部、前記第2磁気検知部および、前記第3磁気検知部が、同一の仕様であり、
     前記第3方向に沿って見たときに、
     前記第2磁気検知部と前記第3磁気検知部とが、前記第1方向および前記第2方向において、逆向きに配置されており、
     前記第1磁気検知部が、
      前記第1バスバの前記幅狭部に対して前記第2方向の前記一方側にずらして、前記第2磁気検知部と同じ向き、または
      前記第1バスバの前記幅狭部に対して前記第2方向の前記他方側にずらして、前記第3磁気検知部と同じ向き、に配置されている、
    請求項1に記載の電流センサ。
  12.  前記磁気検知部は、磁気を検知するセンサ部と、外部への出力用の信号端子と、給電用の電源端子とを備え、
     前記信号端子および前記電源端子は前記センサ部から突出して設けられ、
     前記信号端子および前記電源端子が、前記第3方向に沿ってから見たときに、前記バスバの前記幅狭部に重ならない位置に配置されている、
    請求項11に記載の電流センサ。
  13.  平板状の金属板からなるシールドを有し、
     前記シールドは、前記磁気検知部の前記第3方向における少なくともいずれか一方側に配置され、かつ前記第3方向に沿って見たときに、前記シールドの中心と前記磁気検知部とが重なる位置に配置されている、
    請求項1乃至11のいずれか一項に記載の電流センサ。
  14.  金属板からなるシールドを有し、
     前記シールドは、対向部と、前記対向部の前記第2方向の両側の端部からそれぞれ突出する側面部と、を有し、
     前記対向部は、前記磁気検知部および前記バスバの前記第3方向におけるいずれか一方側に配置され、
     前記側面部は、前記磁気検知部および前記バスバの前記第2方向における両側に配置されている、
    請求項1乃至11のいずれか一項に記載の電流センサ。
  15.  前記第2バスバにおいて、
      前記幅狭部の前記第2方向における前記他方側の端面と、前記第1幅広部の前記第2方向における前記他方側の端面とは同一平面であり、
      前記幅狭部の前記第2方向における前記一方側の端面と、前記第2幅広部の前記第2方向における前記一方側の端面とは同一平面であり、
     前記第3バスバにおいて、
      前記幅狭部の前記第2方向における前記一方側の端面と、前記第1幅広部の前記第2方向における前記一方側の端面とは同一平面であり、
      前記幅狭部の前記第2方向における前記他方側の端面と、前記第2幅広部の前記第2方向における前記他方側の端面とは同一平面である、
    請求項1乃至14のいずれか一項に記載の電流センサ。
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