JP2011112559A - Current sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電流センサに関する。 The present invention relates to a current sensor.
車両に搭載される電気接続箱には、電流経路となるバスバーに流れる電流の大きさを検出するための電流センサが設置される場合がある。この電流センサとしては、磁気比例式の電流センサが用いられる場合が多い。 An electric connection box mounted on a vehicle may be provided with a current sensor for detecting the magnitude of a current flowing in a bus bar serving as a current path. As this current sensor, a magnetic proportional current sensor is often used.
磁気比例式の電流センサとは、電流経路となる導体を挿通させた磁性体コアのギャップ中にホール素子等の磁電変換素子を配置するとともに、その磁電変換素子によってギャップ中の磁界の強さを電圧信号に変換することで導体に流れる電流の大きさを検出するものである。 A magnetic proportional current sensor is a magnet-electric transducer such as a Hall element placed in the gap of a magnetic core through which a conductor serving as a current path is inserted, and the magneto-electric transducer controls the strength of the magnetic field in the gap. The magnitude of the current flowing through the conductor is detected by converting it into a voltage signal.
磁気比例式の電流センサは、例えば、ハイブリッドカーや電気自動車のバッテリとインバータとの間に流れる電流を検出するために用いられる。また、車両に搭載された鉛バッテリの充放電電流を検出するための手段としても用いられる(特許文献1を参照)。 The magnetic proportional current sensor is used, for example, to detect a current flowing between a battery of a hybrid car or an electric car and an inverter. Moreover, it is used also as a means for detecting the charging / discharging electric current of the lead battery mounted in the vehicle (refer patent document 1).
ところで、電気接続箱を小型化するためには、電気接続箱の内部に搭載される電流センサが小型化されていることが好ましい。電流センサを小型化するためには、その電流センサの投影面積の多くを占めている磁性体コアをできるだけ小さくすることが有効である。 By the way, in order to reduce the size of the electrical junction box, it is preferable that the current sensor mounted inside the electrical junction box is miniaturized. In order to reduce the size of the current sensor, it is effective to make the magnetic core occupying most of the projected area of the current sensor as small as possible.
しかし、磁性体コアを小さくした場合、磁性体コアが磁気飽和しやすくなるために、電流センサによって検出可能な電流値の範囲が小さくなってしまい、この結果、例えばハイブリッドカーのバッテリとインバータとの間に流れる大電流を検出することが困難になってしまうという問題がある。 However, if the magnetic core is made smaller, the magnetic core is more likely to be magnetically saturated, so the range of current values that can be detected by the current sensor becomes smaller. As a result, for example, the battery and the inverter of the hybrid car There is a problem that it becomes difficult to detect a large current flowing therebetween.
また、磁性体コアを小さくした場合、磁性体コアの断面積が小さくなるために、磁性体コアのギャップ中における磁束密度が均一な領域が狭くなってしまう。このため、ギャップ中に配置する磁電変換素子の位置合わせの作業が困難になってしまうという問題がある。 In addition, when the magnetic core is made smaller, the cross-sectional area of the magnetic core becomes smaller, so that the region where the magnetic flux density is uniform in the gap of the magnetic core becomes narrower. For this reason, there exists a problem that the operation | work of alignment of the magnetoelectric conversion element arrange | positioned in a gap will become difficult.
そこで、従来、磁性体コアの磁気飽和をなくすための構造が提案されているが(特許文献2を参照)、しかし、これらの磁性体コアはその構造が複雑であり、製造コストが高くなってしまうという問題がある。 Therefore, a structure for eliminating the magnetic saturation of the magnetic core has been proposed (see Patent Document 2). However, these magnetic cores have a complicated structure and increase the manufacturing cost. There is a problem of end.
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、磁性体コアのギャップ中における磁束密度が均一な領域を狭くすることなく、磁性体コアを小型化することのできる電流センサを提供することを目的とする。 The present invention has been completed based on the above situation, and a current sensor capable of miniaturizing a magnetic core without narrowing a region where the magnetic flux density is uniform in the gap of the magnetic core. The purpose is to provide.
本発明の電流センサは、磁性体コアに挿通された導体に流れる電流の大きさを、前記磁性体コアのギャップ中に配置された磁電変換素子によって検出する電流センサであって、前記磁性体コアは、前記ギャップに隣接する第1の部分と、前記第1の部分以外の第2の部分とを備えており、前記第1の部分の断面積が、前記第2の部分の断面積よりも大きく形成されていることを特徴とする電流センサである。 The current sensor of the present invention is a current sensor for detecting the magnitude of a current flowing through a conductor inserted through a magnetic core by a magnetoelectric conversion element disposed in a gap of the magnetic core, wherein the magnetic core Comprises a first part adjacent to the gap and a second part other than the first part, wherein the cross-sectional area of the first part is greater than the cross-sectional area of the second part. The current sensor is characterized by being formed large.
本発明の電流センサによれば、磁性体コアは、ギャップに隣接する第1の部分と、第1の部分以外の第2の部分を有しており、第1の部分の断面積が、第2の部分の断面積よりも大きく形成されている。したがって、磁性体コアのギャップ中における磁束密度が均一な領域を狭くすることなく、磁性体コアの全体としての小型化を達成することが可能である。
According to the current sensor of the present invention, the magnetic core has the first part adjacent to the gap and the second part other than the first part, and the cross-sectional area of the first part is It is formed larger than the cross-sectional area of the
本発明の電流センサにおいて、前記磁性体コアは、磁性材料からなる粉体を圧縮もしくは圧縮した後に焼結して成形されたものであることが好ましい。
このような構成によれば、第1の部分と第2の部分とで断面形状の大きさが異なる磁性体コアをより容易に製造することが可能である。
In the current sensor of the present invention, it is preferable that the magnetic core is formed by compressing or compressing a powder made of a magnetic material and then sintering.
According to such a configuration, it is possible to more easily manufacture magnetic cores having different cross-sectional sizes between the first portion and the second portion.
本発明によれば、磁性体コアのギャップ中における磁束密度が均一な領域を狭くすることなく、磁性体コアを小型化することのできる電流センサを提供することが可能である。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is possible to provide the current sensor which can reduce a magnetic body core, without narrowing the area | region where the magnetic flux density in the gap of a magnetic body core is uniform.
<実施形態1>
以下、本発明の実施形態1について図面を参照しながら詳細に説明する。
図1に示すように、本実施形態に係る電流センサ10は、全体として略C字状に形成された磁性体コア12と、磁性体コア12のギャップ14中に配置された磁電変換素子16とを備えている。
<
Hereinafter,
As shown in FIG. 1, a
磁性体コア12は、例えばパーマロイなどの磁性材料からなる板材を略C字状に打ち抜いて形成したものである。磁性体コア12は、その全体の形状が略「C」字状に形成されており、電流経路となる金属製のバスバー18の周囲を取り囲むようにして配置されている。言い換えると、バスバー18は、略C字状に形成された磁性体コア12の中心部13に挿通されている。バスバー18が、本発明の「導体」に対応している。
The
磁性体コア12には所定の大きさのギャップ14が形成されており、このギャップ14中には例えばホール素子などの磁電変換素子16が配置されている。バスバー18に電流Eが流れることで発生した磁束は磁性体コア12に集束されるとともに、磁性体コア12に設けられたギャップ14中には磁界が発生する。このギャップ14中の磁界の強さを、磁電変換素子16によって電圧信号に変換することでバスバー18に流れる電流Eの大きさを検出することが可能となっている。なお、図1においては、磁電変換素子16からの出力電圧を増幅する増幅回路などは省略している。
A
図1に示すように、磁性体コア12は、ギャップ14に隣接する第1の部分12aと、第1の部分12a以外の第2の部分12bを備えている。第1の部分12aの断面積は、第2の部分12bの断面積よりも大きく形成されている。なお、ここでいう「断面積」とは、略C字状に形成された磁性体コア12の各部における磁束の通過面の面積のことを意味している。
As shown in FIG. 1, the
また、磁性体コア12は、磁性材料からなる板材を略C字状に打ち抜くことで形成されているために、第1の部分12aの幅寸法W11は、第2の部分12bの幅寸法W12と同じとなっている。
Moreover, since the
ところで、磁性体コア12を小型化するためには、略C字状に形成された磁性体コア12の断面積を全周にわたって小さくしたほうがよいとも思える。
By the way, in order to reduce the size of the
しかし、ギャップ14に隣接する第1の部分12aの断面積を小さくした場合、ギャップ14中における磁束密度が均一な領域が狭くなってしまうために、ギャップ14中に配置する磁電変換素子16の位置合わせの作業が困難になってしまう。
However, when the cross-sectional area of the
そこで、本実施形態の電流センサ10においては、第1の部分12aの断面積を、第2の部分12bの断面積よりも大きく形成している。これにより、ギャップ14中における磁束密度が均一な領域を狭くすることなく(つまり、磁束の発生面S1の面積を小さくすることなく)、磁性体コア12の全体としての小型化を達成している。
Therefore, in the
以上説明したように、本実施形態の電流センサ10によれば、ギャップ14中における磁束密度が均一な領域を狭くすることなく、磁性体コア12の小型化を達成することが可能である。したがって、電流センサ10を小型化することが可能であり、ひいては、電流センサ10が搭載される電気接続箱の小型化を達成することが可能である。
As described above, according to the
<実施形態2>
次に、本発明の実施形態2について図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態では、磁性体コアの形状が実施形態1とは相違している。その他の構成は実施形態1と概ね同様であり、上記実施形態1と同様の構成については同一の符号を付して重複する説明は省略する。
<
Next,
In the present embodiment, the shape of the magnetic core is different from that of the first embodiment. Other configurations are substantially the same as those of the first embodiment, and the same configurations as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and redundant description is omitted.
図2に示すように、本実施形態に係る電流センサ20は、全体として略C字状に形成された磁性体コア22と、磁性体コア22のギャップ24中に配置された磁電変換素子16とを備えている。
As shown in FIG. 2, the
上記実施形態1とは異なり、磁性体コア22は、例えばパーマロイやフェライトなどの磁性材料からなる粉体を成形型内で圧縮もしくは圧縮した後に焼結することで成形されたものである(いわゆる圧粉コアと呼ばれるものである)。磁性体コア22は、その全体の形状が略「C」字状に形成されており、電流経路となる金属製のバスバー18の周囲を取り囲むようにして配置されている。言い換えると、バスバー18は、略C字状に形成された磁性体コア22の中心部23に挿通されている。
Unlike the first embodiment, the
磁性体コア22には所定の大きさのギャップ24が形成されており、このギャップ24中には例えばホール素子などの磁電変換素子16が配置されている。バスバー18に電流Eが流れることで発生した磁束は磁性体コア22に集束されるとともに、磁性体コア22に設けられたギャップ24中には磁界が発生する。このギャップ24中の磁界の強さを、磁電変換素子16によって電圧信号に変換することでバスバー18に流れる電流Eの大きさを検出することが可能となっている。なお、図2においては、磁電変換素子16からの出力電圧を増幅する増幅回路などは省略している。
A
図2に示すように、磁性体コア22は、ギャップ24に隣接する第1の部分22aと、第1の部分22a以外の第2の部分22bを備えている。第1の部分22aの断面積は、第2の部分22bの断面積よりも大きく形成されている。
As shown in FIG. 2, the
また、磁性体コア22は、磁性材料からなる粉体を成形型内で圧縮もしくは圧縮した後に焼結することで成形されているために、上記実施形態1とは異なり、第1の部分22aの幅寸法W21と、第2の部分22bの幅寸法W22とを異ならせることが可能となっている。
In addition, since the
本実施形態の電流センサ20によれば、第1の部分22aの幅寸法W21と、第2の部分22bの幅寸法W22とを異ならせることが可能である。したがって、第1の部分22aと第2の部分22bとで断面形状の大きさが異なる磁性体コア22をより容易に製造することが可能である。
According to the
また、本実施形態の電流センサ20によれば、第1の部分22aの断面積を、第2の部分22bの断面積よりも大きく形成することが可能である。これにより、ギャップ24中における磁束密度が均一な領域を狭くすることなく(つまり、磁束の発生面S2の面積を小さくすることなく)、磁性体コア22の全体としての小型化と、材料使用量の削減による低コスト化を達成することが可能であるとともに、実施形態1において採用した形状よりも高精度な電流センサを得ることが可能である。
Further, according to the
磁性体コア22を、磁性材料からなる板材で製造することも可能であり、第1の部分22aの断面積を、第2の部分22bの断面積よりも大きく形成することが可能である。これにより、ギャップ24中における磁束密度が均一な領域を狭くすることなく(つまり、磁束の発生面S2の面積を小さくすることなく)、磁性体コア22の全体としての小型化を達成することが可能であり、実施形態1の形状よりも高精度な電流センサを得ることが可能である。
The
以上説明したように、本実施形態の電流センサ20によれば、ギャップ24中における磁束密度が均一な領域を狭くすることなく、磁性体コア22の小型化を達成することが可能である。したがって、電流センサ20の小型化、ひいては、電気接続箱の小型化を達成することが可能である。
As described above, according to the
10、20・・・電流センサ
12、22・・・磁性体コア
12a、22a・・・第1の部分
12b、22b・・第2の部分
14、24・・・ギャップ
16・・・磁電変換素子
18・・・バスバー(導体)
E・・・電流
DESCRIPTION OF
E ... Current
Claims (2)
前記磁性体コアは、前記ギャップに隣接する第1の部分と、前記第1の部分以外の第2の部分とを備えており、前記第1の部分の断面積が、前記第2の部分の断面積よりも大きく形成されていることを特徴とする電流センサ。 A current sensor for detecting a magnitude of a current flowing in a conductor inserted through the magnetic core by a magnetoelectric transducer disposed in a gap of the magnetic core;
The magnetic core includes a first portion adjacent to the gap and a second portion other than the first portion, and a cross-sectional area of the first portion is that of the second portion. A current sensor, wherein the current sensor is formed larger than a cross-sectional area.
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- 2009-11-27 JP JP2009270421A patent/JP2011112559A/en active Pending
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