JP2015090316A - Current sensor - Google Patents

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田村 学
Manabu Tamura
学 田村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a current sensor with a simple structure, which can remove an influence of an inductive magnetic field due to a current passing through an adjacent conductor.SOLUTION: In a current sensor 1, a magnetoelectric conversion element 102, a conductor 101, a magnetoelectric conversion element 103, and a conductor 111 are disposed in order. The magnetoelectric conversion elements 102 and 103 are disposed, with main sensitivity axes thereof S1 and S2 turned in the same direction, and with sensitivity influence axes t1 and t2 thereof turned in the same direction. The magnetoelectric conversion elements 102 and 103 generate a pair of reverse-polarity outputs by an inductive magnetic field H1, and generates a pair of same-polarity outputs by an inductive magnetic field H2. By computing a difference between the outputs of the magnetoelectric conversion elements 102 and 103, an influence of the inductive magnetic field H2 is cancelled.

Description

本発明は、導体を流れる電流を非接触で測定可能な電流センサに関し、特に、電流により生じる磁界を検出して電流値を測定する電流センサに関する。   The present invention relates to a current sensor that can measure a current flowing through a conductor in a non-contact manner, and more particularly, to a current sensor that detects a magnetic field generated by a current and measures a current value.

被測定電流により生じる誘導磁界に基づき、非接触で電流値を測定可能な電流センサが実用化されている。この電流センサは、誘導磁界を検出するための磁電変換素子を備えており、磁電変換素子で検出される磁界強度を基に被測定電流の電流値を算出する。磁電変換素子としては、例えば、ホール効果を利用して磁界強度を電気信号に変換するホール素子や、磁界による電気抵抗値の変化を利用する磁気抵抗効果素子などが用いられる。   Based on an induced magnetic field generated by a current to be measured, a current sensor capable of measuring a current value in a non-contact manner has been put into practical use. This current sensor includes a magnetoelectric conversion element for detecting an induced magnetic field, and calculates the current value of the current to be measured based on the magnetic field strength detected by the magnetoelectric conversion element. As the magnetoelectric conversion element, for example, a Hall element that converts a magnetic field intensity into an electric signal using the Hall effect, a magnetoresistance effect element that uses a change in electric resistance value due to a magnetic field, or the like is used.

非接触型の電流センサは、例えば、モーター駆動用のインバータを流れる電流を測定するために用いられることがある。インバータには複数相の電流が流れるので、当該用途において高い電流測定精度を実現するには、他相の電流により生じる誘導磁界の影響を適切に除去する必要がある。このような目的のため、電流路を構成する複数の導体を一つの平面内に配置すると共に、その平面に対して対称に磁気センサを配置した構成の電流センサが提案されている(例えば、特許文献1参照)。   A non-contact type current sensor may be used, for example, for measuring a current flowing through an inverter for driving a motor. Since a plurality of phases of current flows through the inverter, it is necessary to appropriately eliminate the influence of the induced magnetic field caused by the current of the other phase in order to realize high current measurement accuracy in the application. For this purpose, a current sensor having a configuration in which a plurality of conductors constituting a current path are arranged in one plane and a magnetic sensor is arranged symmetrically with respect to the plane has been proposed (for example, a patent). Reference 1).

国際公開第2006/090769号International Publication No. 2006/090769

上述の電流センサにおいて、磁気センサは、他相の電流による誘導磁界の影響を受けにくくなるように配置されているので、ある程度の電流測定精度は維持される。しかしながら、他相の電流による誘導磁界の影響を完全に取り除くためには、電流路に対して磁気センサを傾けて配置することが必要となる。しかし、一対の磁気センサを傾けて配置すると、平行に加わる地磁気の影響を除去できなくなり、電流測定精度を充分に高めることができない。   In the above-described current sensor, the magnetic sensor is arranged so as not to be easily influenced by the induced magnetic field due to the current of the other phase, so that a certain degree of current measurement accuracy is maintained. However, in order to completely remove the influence of the induced magnetic field due to the current of the other phase, it is necessary to dispose the magnetic sensor with an inclination with respect to the current path. However, if the pair of magnetic sensors are arranged at an angle, the influence of geomagnetism applied in parallel cannot be removed, and the current measurement accuracy cannot be sufficiently improved.

また、高感度の磁電変換素子においては、感度軸に対して直交する方向に検出感度に影響を及ぼす軸(以下、「感度影響軸」という)が生じる場合がある。このような高感度の磁電変換素子を備えた電流センサにおいては、被測定電流からの誘導磁界の方向に対して感度軸が所定の角度をなすように磁電変換素子を配置した場合には、感度軸の方向から印加された誘導磁界に基づく出力信号に加えて、感度影響軸の方向から印加された誘導磁界が測定精度に影響を及ぼす場合がある。例えば、感度影響軸の方向から印加された誘導磁界により、感度軸の方向の検出感度そのものが影響を受けて感度変化する場合や、感度影響軸の方向から印加された誘導磁界による出力信号により感度変化が生じる場合がある。このような感度変化は、電流センサの検出精度を落とす要因となる。   In a highly sensitive magnetoelectric transducer, an axis that affects detection sensitivity (hereinafter referred to as a “sensitivity affecting axis”) may occur in a direction orthogonal to the sensitivity axis. In a current sensor having such a high-sensitivity magnetoelectric conversion element, when the magnetoelectric conversion element is arranged so that the sensitivity axis forms a predetermined angle with respect to the direction of the induced magnetic field from the current to be measured, the sensitivity In addition to the output signal based on the induced magnetic field applied from the direction of the axis, the induced magnetic field applied from the direction of the sensitivity affecting axis may affect the measurement accuracy. For example, when the sensitivity changes due to the sensitivity detected in the direction of the sensitivity axis due to the induced magnetic field applied from the direction of the sensitivity-affected axis, or the sensitivity depends on the output signal from the induced magnetic field applied from the direction of the sensitivity-affected axis. Changes may occur. Such a sensitivity change becomes a factor of reducing the detection accuracy of the current sensor.

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、隣接する導体を通流する電流による誘導磁界の影響を除去可能な簡単な構造の電流センサを提供することを目的とする。
また、本発明は、磁電変換素子の感度影響軸に起因した検出精度の低下を抑制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 made in view of such a point, and an object thereof is to provide a current sensor having a simple structure capable of removing the influence of an induced magnetic field caused by a current flowing through an adjacent conductor.
It is another object of the present invention to provide a current sensor that can suppress a decrease in detection accuracy due to the sensitivity-affected axis of the magnetoelectric transducer.

本発明の電流センサは、第1の導体と第2の導体とが互いに平行な場合に、前記第1の導体の電流路を流れる電流によって発生する磁気を検出し、磁界の影響を最も大きく受ける主感度軸と当該主感度軸に対して所定の角度を持ち検出感度に影響を及ぼす感度影響軸を有する第1の磁電変換素子及び第2の磁電変換素子を備えた電流センサであって、前記第1の磁電変換素子は、前記第1の導体に対して対向する前記第2の導体と反対側に設けられ、前記第2の磁電変換素子は、前記第1の導体に対して対向する前記第2の導体側に設けられ、前記第1の磁電変換素子の主感度軸と、前記第2の磁電変換素子の主感度軸とが同一方向を向いており、前記第1の磁電変換素子の感度影響軸と、前記第2の磁電変換素子の感度影響軸とが同一方向を向いていることを特徴とする。   The current sensor of the present invention detects the magnetism generated by the current flowing through the current path of the first conductor when the first conductor and the second conductor are parallel to each other, and is most affected by the magnetic field. A current sensor comprising a first magnetoelectric transducer and a second magnetoelectric transducer having a main sensitivity axis and a sensitivity influence axis having a predetermined angle with respect to the main sensitivity axis and affecting detection sensitivity, The first magnetoelectric conversion element is provided on a side opposite to the second conductor facing the first conductor, and the second magnetoelectric conversion element faces the first conductor. Provided on the second conductor side, the main sensitivity axis of the first magnetoelectric conversion element and the main sensitivity axis of the second magnetoelectric conversion element face the same direction, and the first magnetoelectric conversion element The sensitivity influence axis and the sensitivity influence axis of the second magnetoelectric transducer are in the same direction. Oriented and wherein the are.

この構成によれば、簡単な構成で、第1の導体の電流による誘導磁界に応じた第1の磁電変換素子及び第2の磁電変換素子の出力(出力変化)の第1の極性関係を同極性あるいは逆極性し、且つ、第2の導体の電流による誘導磁界に応じた第1の磁電変換素子及び第2の磁電変換素子の出力(出力変化)の第2の極性関係を、上記第1の極性関係とは逆にすることが可能になる。そのため、第1の磁電変換素子及び第2の磁電変換素子の出力を、和演算あるいは差動演算することで、第1の導体の電流による誘導磁界を強め、第2の導体の電流による誘導磁界を低減した演算結果を得ることができる。   According to this configuration, the first polarity relationship between the outputs (output changes) of the first and second magnetoelectric conversion elements according to the induced magnetic field due to the current of the first conductor is the same with a simple configuration. The second polarity relationship of the outputs (output changes) of the first magnetoelectric conversion element and the second magnetoelectric conversion element according to the induced magnetic field due to the current of the second conductor and having the polarity or reverse polarity is expressed by the first polarity. The polarity relationship can be reversed. Therefore, by summing or differentially calculating the outputs of the first and second magnetoelectric transducers, the induced magnetic field due to the current of the first conductor is strengthened, and the induced magnetic field due to the current of the second conductor is increased. Can be obtained.

好適には、本発明の電流センサは、前記第1の磁電変換素子の主感度軸と、前記第2の磁電変換素子の主感度軸とが同一の向きであり、前記第1の磁電変換素子の感動影響軸と、前記第2の磁電変換素子の感動影響軸とが同一の向きである。この構成によれば、第1の磁電変換素子及び第2の磁電変換素子の出力を、差動演算することで、第1の導体の電流による誘導磁界を強め、第2の導体の電流による誘導磁界を低減した演算結果を得ることができる。   Preferably, in the current sensor of the present invention, the main sensitivity axis of the first magnetoelectric conversion element and the main sensitivity axis of the second magnetoelectric conversion element are in the same direction, and the first magnetoelectric conversion element The moving influence axis of the second magnetoelectric transducer and the moving influence axis of the second magnetoelectric transducer are in the same direction. According to this configuration, the output of the first magnetoelectric conversion element and the second magnetoelectric conversion element is differentially calculated, whereby the induced magnetic field due to the current of the first conductor is strengthened, and the induction due to the current of the second conductor is performed. Calculation results with a reduced magnetic field can be obtained.

好適には、本発明の電流センサは、前記第1の磁電変換素子の主感度軸と、前記第2の磁電変換素子の主感度軸とが逆向きであり、前記第1の磁電変換素子の感動影響軸と、前記第2の磁電変換素子の感動影響軸とが逆向きである。この構成によれば、第1の磁電変換素子及び第2の磁電変換素子の出力を、和演算することで、第1の導体の電流による誘導磁界を強め、第2の導体の電流による誘導磁界を低減した演算結果を得ることができる。   Preferably, in the current sensor of the present invention, the main sensitivity axis of the first magnetoelectric conversion element and the main sensitivity axis of the second magnetoelectric conversion element are opposite to each other. The sensitive influence axis and the sensitive influence axis of the second magnetoelectric transducer are in opposite directions. According to this configuration, the induction magnetic field due to the current of the first conductor is strengthened by summing the outputs of the first magnetoelectric conversion element and the second magnetoelectric conversion element, and the induction magnetic field due to the current of the second conductor is increased. Can be obtained.

好適には、本発明の電流センサは、前記第1の磁電変換素子及び前記第2の磁電変換素子は、配線基板に設けられ、前記配線基板の法線方向と前記第1の導体を流れる電流の方向が同じであり、前記第1の磁電変換素子と前記第2の磁電変換素子の出力の差または和を出力する演算部をさらに有する。この構成によれば、2つの磁電変換素子が同一の配線基板に設けられることから、2つの磁電変換素子の相対的な位置精度を高くでき、測定精度を高めることができる。   Preferably, in the current sensor of the present invention, the first magnetoelectric conversion element and the second magnetoelectric conversion element are provided on a wiring board, and a current flowing in a normal direction of the wiring board and the first conductor And an arithmetic unit that outputs a difference or sum of outputs of the first and second magnetoelectric conversion elements. According to this configuration, since the two magnetoelectric conversion elements are provided on the same wiring board, the relative positional accuracy of the two magnetoelectric conversion elements can be increased, and the measurement accuracy can be increased.

好適には、本発明の電流センサは、前記第1の導体及び前記第2の導体の断面の幅は、厚みより長い板状であり、前記第1の導体及び前記第2の導体が並んでいる方向は、前記第1の導体及び前記第2の導体の厚み方向であり、前記第1の磁電変換素子と前記第2の磁電変換素子とは、前記第2の導体を厚み方向に挟むように配置されている。この構成によれば、磁電変換素子近傍の磁界の向きが、ほぼ直線となるので、磁電変換素子の位置が少しずれても、測定精度が悪化を防げる。   Preferably, in the current sensor of the present invention, the first conductor and the second conductor have a plate-like cross-sectional width longer than the thickness, and the first conductor and the second conductor are arranged side by side. The direction in which the first conductor and the second conductor are present is the thickness direction, and the first magnetoelectric conversion element and the second magnetoelectric conversion element sandwich the second conductor in the thickness direction. Is arranged. According to this configuration, since the direction of the magnetic field in the vicinity of the magnetoelectric conversion element is substantially straight, even if the position of the magnetoelectric conversion element is slightly shifted, the measurement accuracy can be prevented from deteriorating.

好適には、本発明の電流センサは、前記第1の導体及び前記第2の導体、前記第1の磁電変換素子、及び前記第2の磁電変換素子は、いずれも前記回路基板の表面に直交する同一平面に位置する。この構成によれば、第1の導体を流れる電流が発生する磁界と、第2の導体を流れる電流が発生する磁界とが同一方向となるので、双方の磁界の向きを2つの磁電変換素子の感度影響軸と直交させることができ、測定精度を向上させることができる。   Preferably, in the current sensor according to the present invention, the first conductor and the second conductor, the first magnetoelectric conversion element, and the second magnetoelectric conversion element are all orthogonal to the surface of the circuit board. Located on the same plane. According to this configuration, since the magnetic field generated by the current flowing through the first conductor and the magnetic field generated by the current flowing through the second conductor are in the same direction, the direction of both magnetic fields is set between the two magnetoelectric transducers. It can be orthogonal to the sensitivity influence axis, and the measurement accuracy can be improved.

好適には、本発明の電流センサは、前記第1の磁電変換素子と、前記第2の磁電変換素子とは、前記第1の導体の幅方向中央に位置する。この構成によれば、磁電変換素子近傍の磁界の向きが、ほぼ直線となるので、磁電変換素子の位置が少しずれても、測定精度が悪化を防げる。   Preferably, in the current sensor of the present invention, the first magnetoelectric conversion element and the second magnetoelectric conversion element are located in the center in the width direction of the first conductor. According to this configuration, since the direction of the magnetic field in the vicinity of the magnetoelectric conversion element is substantially straight, even if the position of the magnetoelectric conversion element is slightly shifted, the measurement accuracy can be prevented from deteriorating.

本発明の電流センサにおいて、前記第1の磁電変換素子と対向する前記第1の導体の反対側と、前記第2の磁電変換素子と対向する前記第2の導体の側とにそれぞれ磁気シールドを備えたことが好ましい。この構成によれば、前記平面に交差する一対の磁気シールドが、前記第1の導体、前記第1の磁電変換素子、及び前記第2の磁電変換素子を挟むように配置される。よって、一対の磁気シールドによって第2の導体を通流する電流による誘導磁界の影響をさらに低減できるので、より高い電流測定精度を実現できる。   In the current sensor of the present invention, magnetic shields are respectively provided on the opposite side of the first conductor facing the first magnetoelectric conversion element and on the second conductor side facing the second magnetoelectric conversion element. It is preferable to provide. According to this configuration, the pair of magnetic shields intersecting the plane are arranged so as to sandwich the first conductor, the first magnetoelectric conversion element, and the second magnetoelectric conversion element. Therefore, since the influence of the induced magnetic field due to the current flowing through the second conductor can be further reduced by the pair of magnetic shields, higher current measurement accuracy can be realized.

本発明の電流センサにおいて、前記第1の導体及び前記第2の導体は、それぞれ、薄板部と、前記薄板部の両側の厚板部とを有し、前記第1の磁電変換素子及び第2の磁電変換素子は、前記第1の導体の薄板部を挟むように配置されたことが好ましい。この構成によれば、厚板部により第1の導体の電気抵抗は低下されるので、被測定電流の通流による発熱を抑制できる。その結果、より高い電流測定精度を実現可能になる。   In the current sensor of the present invention, each of the first conductor and the second conductor has a thin plate portion and thick plate portions on both sides of the thin plate portion, and the first magnetoelectric transducer and the second conductor It is preferable that the magnetoelectric conversion element is arranged so as to sandwich the thin plate portion of the first conductor. According to this configuration, since the electric resistance of the first conductor is reduced by the thick plate portion, heat generation due to the current to be measured can be suppressed. As a result, higher current measurement accuracy can be realized.

本発明によれば、隣接する導体を通流する電流による誘導磁界の影響を除去可能な簡単な構造の電流センサを提供できる。
また、本発明によれば、磁電変換素子の感度影響軸に起因した検出精度の低下を抑制できる電流センサを提供できる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the current sensor of the simple structure which can remove the influence of the induction magnetic field by the electric current which flows through an adjacent conductor can be provided.
In addition, according to the present invention, it is possible to provide a current sensor that can suppress a decrease in detection accuracy due to the sensitivity influence axis of the magnetoelectric conversion element.

実施の形態1に係る電流センサの構成例を示す模式図である。4 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a current sensor according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る電流センサの回路構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing a circuit configuration of a current sensor according to Embodiment 1. FIG. 比較例としての電流センサの構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structural example of the current sensor as a comparative example. 実施の形態2に係る電流センサの構成例を示す模式図である。6 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a current sensor according to Embodiment 2. FIG. 実施の形態3に係る電流センサの構成例を示す模式図である。6 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a current sensor according to Embodiment 3. FIG. 実施の形態4に係る電流センサの構成例を示す模式図である。6 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a current sensor according to Embodiment 4. FIG. 実施の形態5に係る電流センサの構成例を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a current sensor according to a fifth embodiment. 実施の形態6に係る電流センサの構成例を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a current sensor according to a sixth embodiment. 各構成における隣接電流の影響を示す図である。It is a figure which shows the influence of the adjacent electric current in each structure.

図3を参照して、比較例の電流センサの構成例を説明する。図3は、電流路を構成する複数の導体が近接して配置された電流センサ2の構成例を示す模式図である。図3Aは、電流センサ2の構成を模式的に示す斜視図であり、図3Bは、電流センサ2における導体201,211と磁電変換素子202,203,212,213との位置関係を示す模式図である。   With reference to FIG. 3, the structural example of the current sensor of a comparative example is demonstrated. FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration example of the current sensor 2 in which a plurality of conductors constituting a current path are arranged close to each other. FIG. 3A is a perspective view schematically showing the configuration of the current sensor 2, and FIG. 3B is a schematic diagram showing the positional relationship between the conductors 201, 211 and the magnetoelectric conversion elements 202, 203, 212, 213 in the current sensor 2. It is.

図3Aに示すように、電流センサ2は、電流路を構成する導体201,211と、導体201を挟むように配置される磁電変換素子202,203とを備えている。磁電変換素子202,203は、導体201の周囲に配置される略U字状の回路基板205に実装されている。回路基板205には、磁電変換素子202,203に接続される演算部(不図示)が設けられており、磁電変換素子202,203の出力は、演算部において差動演算される。なお、導体211側にも、同様の構成の磁電変換素子212,213、回路基板215、及び演算部(不図示)が配置されている。   As shown in FIG. 3A, the current sensor 2 includes conductors 201 and 211 that form a current path, and magnetoelectric conversion elements 202 and 203 that are disposed so as to sandwich the conductor 201. The magnetoelectric conversion elements 202 and 203 are mounted on a substantially U-shaped circuit board 205 disposed around the conductor 201. The circuit board 205 is provided with a calculation unit (not shown) connected to the magnetoelectric conversion elements 202 and 203, and the outputs of the magnetoelectric conversion elements 202 and 203 are differentially calculated in the calculation unit. Note that magnetoelectric conversion elements 212 and 213, a circuit board 215, and a calculation unit (not shown) having the same configuration are also arranged on the conductor 211 side.

この電流センサ2は、図3Bに示すように、導体201を通流する被測定電流I1による誘導磁界H1を磁電変換素子202,203で検出して被測定電流I1に対応する電気信号(例えば、電圧)を出力する。磁電変換素子202,203は、互いの主感度軸S1が同じ方向を向くように配置されており、誘導磁界H1を受けると逆極性の一対の出力を発生する。磁電変換素子202,203の出力は、磁電変換素子202,203に接続される演算部で差動演算され、演算結果は電流センサ2の出力として出力される。   As shown in FIG. 3B, the current sensor 2 detects an induced magnetic field H1 due to the measured current I1 flowing through the conductor 201 by the magnetoelectric conversion elements 202 and 203, and an electric signal corresponding to the measured current I1 (for example, Voltage). The magnetoelectric conversion elements 202 and 203 are arranged such that the main sensitivity axes S1 are directed in the same direction, and generate a pair of outputs having opposite polarities when receiving the induced magnetic field H1. The outputs of the magnetoelectric conversion elements 202 and 203 are differentially calculated by a calculation unit connected to the magnetoelectric conversion elements 202 and 203, and the calculation result is output as the output of the current sensor 2.

電流センサ2において、導体211に電流I2が通流されると、磁電変換素子202,203の配置位置には電流I2による誘導磁界H2が発生する。この誘導磁界H2を受けた磁電変換素子202,203は、誘導磁界H2の主感度軸方向成分S1に応じて逆極性の一対の出力(出力変化)を生じる。ここで、例えば、出力が電圧の場合、出力の極性とは、出力電圧の正負を意味し、逆極性の一対の出力(出力変化)とは、正負の反転された関係にある一対の出力電圧のことをいう。   In the current sensor 2, when a current I <b> 2 is passed through the conductor 211, an induced magnetic field H <b> 2 due to the current I <b> 2 is generated at the arrangement position of the magnetoelectric conversion elements 202 and 203. The magnetoelectric transducers 202 and 203 that have received the induction magnetic field H2 generate a pair of outputs (output changes) having opposite polarities in accordance with the main sensitivity axial direction component S1 of the induction magnetic field H2. Here, for example, when the output is a voltage, the polarity of the output means the polarity of the output voltage, and the pair of outputs of opposite polarity (output change) is a pair of output voltages that are in a reversed relationship of positive and negative. I mean.

電流センサ2は、磁電変換素子202,203が誘導磁界H1によって逆極性の一対の出力を発生する場合には、それらを差動演算をして演算結果を出力する。
そのため、磁電変換素子202,203が誘導磁界H2によって逆極性の一対の出力を発生してしまうと、当該誘導磁界H2に起因する逆極性の一対の出力が上記差動演算によって倍増されてしまい、演算結果に誘導磁界H2の影響が大きく生じ、電流測定精度が低下する。
When the magnetoelectric conversion elements 202 and 203 generate a pair of outputs having opposite polarities due to the induced magnetic field H1, the current sensor 2 performs a differential operation on these and outputs a calculation result.
Therefore, when the magnetoelectric conversion elements 202 and 203 generate a pair of outputs having opposite polarities due to the induction magnetic field H2, the pair of outputs having opposite polarities caused by the induction magnetic field H2 are doubled by the differential operation, The influence of the induction magnetic field H2 is greatly generated in the calculation result, and the current measurement accuracy is lowered.

また、高感度の磁電変換素子を備えた電流センサにおいては、主感度軸の方向から印加された誘導磁界に基づく出力信号に加えて、感度影響軸T1の方向から印加された誘導磁界が測定精度に影響を及ぼす場合がある。   In addition, in a current sensor including a highly sensitive magnetoelectric transducer, in addition to an output signal based on an induced magnetic field applied from the direction of the main sensitivity axis, an induced magnetic field applied from the direction of the sensitivity affecting axis T1 is measured accuracy. May be affected.

ここで、本発明者は、磁電変換素子202,203が誘導磁界H1によって逆極性の一対の出力を発生する場合には、主感度軸S1及び感度影響軸T1の双方の方向において誘導磁界H2によって同極性の一対の出力を発生するようにできれば、誘導磁界H2等に起因する影響を差動演算によって解消(キャンセル)できると考えた。   Here, when the magnetoelectric transducers 202 and 203 generate a pair of outputs having opposite polarities by the induced magnetic field H1, the inventor uses the induced magnetic field H2 in both directions of the main sensitivity axis S1 and the sensitivity influence axis T1. If a pair of outputs having the same polarity can be generated, it is considered that the influence caused by the induction magnetic field H2 and the like can be eliminated (cancelled) by differential calculation.

また、本発明者は、磁電変換素子202,203が誘導磁界H1によって同一極性の一対の出力を発生する場合には、主感度軸及び感度影響軸の双方の方向において誘導磁界H2によって逆極性の一対の出力を発生するようにできれば、誘導磁界H2等に起因する影響を和演算によって解消(キャンセル)できると考えた   In addition, when the magnetoelectric transducers 202 and 203 generate a pair of outputs having the same polarity by the induced magnetic field H1, the inventor has a reverse polarity by the induced magnetic field H2 in both directions of the main sensitivity axis and the sensitivity influence axis. If it was possible to generate a pair of outputs, the effect due to the induction magnetic field H2 etc. could be eliminated (cancelled) by sum operation.

なお、本実施形態において、感度影響軸は、例えば、磁電変換素子において、主感度軸と略直交する方向の軸であって、磁場の影響で抵抗値が変化する(感度軸の検出感度を変化させる)方向の軸(「感度変化軸」ともいう)である。   In this embodiment, the sensitivity influence axis is, for example, an axis in a direction substantially orthogonal to the main sensitivity axis in a magnetoelectric conversion element, and the resistance value changes due to the influence of a magnetic field (the detection sensitivity of the sensitivity axis changes). Axis) (also referred to as “sensitivity change axis”).

すなわち、本発明の骨子は、後述する図1Aに示すように、第1の導体101と第2の導体111とが平行であって、第1の磁電変換素子102は、第1の導体101に対して第2の導体111と反対側に設けられ、第2の磁電変換素子103は、第1の導体101に対して第2の導体側111に設けられている。
そして、後述する図1Bに示すように第1の磁電変換素子102の主感度軸S1と、第2の磁電変換素子103の主感度軸S2とが同一方向を向いており、第1の磁電変換素子102の感度影響軸T1と、第2の磁電変換素子103の感度影響軸T2とが同一方向を向いている。
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
That is, the main point of the present invention is that, as shown in FIG. 1A described later, the first conductor 101 and the second conductor 111 are parallel, and the first magnetoelectric conversion element 102 is connected to the first conductor 101. On the other hand, the second magnetoelectric conversion element 103 is provided on the opposite side of the second conductor 111, and is provided on the second conductor side 111 with respect to the first conductor 101.
As shown in FIG. 1B described later, the main sensitivity axis S1 of the first magnetoelectric conversion element 102 and the main sensitivity axis S2 of the second magnetoelectric conversion element 103 are oriented in the same direction, and the first magnetoelectric conversion is performed. The sensitivity influence axis T1 of the element 102 and the sensitivity influence axis T2 of the second magnetoelectric conversion element 103 are in the same direction.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

(実施の形態1)
本実施の形態では、電流センサの第1の形態について説明する。図1は、本実施の形態に係る電流センサ1の構成例を示す模式図である。図1Aは、電流センサ1の構成を模式的に示す斜視図であり、図1Bは、電流センサ1における導体101,111と磁電変換素子102,103,112,113との位置関係、及び主感度軸と感度影響軸の向きを示す模式図である。
ここで、導体101が本発明の第1の導体の一例であり、導体111が本発明の第2の導体の一例である。
また、磁電変換素子102が本発明の第1の磁電変換素子の一例であり、磁電変換素子103が本発明の第2の磁電変換素子の一例である。
(Embodiment 1)
In the present embodiment, a first form of the current sensor will be described. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a current sensor 1 according to the present embodiment. 1A is a perspective view schematically showing the configuration of the current sensor 1, and FIG. 1B is a positional relationship between the conductors 101 and 111 and the magnetoelectric transducers 102, 103, 112, and 113 in the current sensor 1, and the main sensitivity. It is a schematic diagram which shows the direction of an axis | shaft and a sensitivity influence axis | shaft.
Here, the conductor 101 is an example of the first conductor of the present invention, and the conductor 111 is an example of the second conductor of the present invention.
Moreover, the magnetoelectric conversion element 102 is an example of the 1st magnetoelectric conversion element of this invention, and the magnetoelectric conversion element 103 is an example of the 2nd magnetoelectric conversion element of this invention.

図1Aに示すように、電流センサ1は、電流路を構成する導体101及び導体111を備えている。導体101,111は、共に第1の方向(X軸方向)に延びており、互いに平行な平板形状を有している。この導体101,111は、第1の方向と直交する第2の方向(Y軸方向)において所定の厚みを有すると共に、第1の方向及び第2の方向と直交する第3の方向(Z軸方向)において所定の幅を有する。   As shown in FIG. 1A, the current sensor 1 includes a conductor 101 and a conductor 111 that constitute a current path. The conductors 101 and 111 both extend in the first direction (X-axis direction) and have a flat plate shape parallel to each other. The conductors 101 and 111 have a predetermined thickness in a second direction (Y-axis direction) orthogonal to the first direction, and a third direction (Z-axis orthogonal to the first direction and the second direction). Direction).

この導体101に近接して、略U字状の平面形状を有する回路基板105が配置されている。回路基板105は、凹状の切り欠き部106を有しており、切り欠き部106の両側において第3の方向に延びる一対の腕部107,108を備えている。回路基板105の切り欠き部106内には、導体101が位置付けられている。また、回路基板105は、主表面である表面A1が導体101の延びる第1の方向(すなわち、電流路の方向)と直交するように配置されている。   A circuit board 105 having a substantially U-shaped planar shape is disposed in the vicinity of the conductor 101. The circuit board 105 has a concave cutout portion 106 and includes a pair of arm portions 107 and 108 extending in the third direction on both sides of the cutout portion 106. A conductor 101 is positioned in the notch 106 of the circuit board 105. Further, the circuit board 105 is arranged so that the surface A1, which is the main surface, is orthogonal to the first direction in which the conductor 101 extends (that is, the direction of the current path).

一対の腕部107,108の表面A1側には、導体101を挟むように磁電変換素子102及び磁電変換素子103がそれぞれ配置されている。具体的には、磁電変換素子102は、導体101の主表面(XZ平面に平行な表面)B1の一方側、すなわち導体101に対して導体111と反対側に配置されている。また、磁電変換素子103は、主表面B1の他方側、すなわち導体101に対して導体111側に配置されている。   On the surface A1 side of the pair of arm portions 107 and 108, a magnetoelectric conversion element 102 and a magnetoelectric conversion element 103 are arranged so as to sandwich the conductor 101, respectively. Specifically, the magnetoelectric conversion element 102 is disposed on one side of the main surface (surface parallel to the XZ plane) B1 of the conductor 101, that is, on the side opposite to the conductor 111 with respect to the conductor 101. Further, the magnetoelectric conversion element 103 is disposed on the other side of the main surface B1, that is, on the conductor 111 side with respect to the conductor 101.

図1Bに示すように、磁電変換素子102,103は、それぞれの主感度軸S1,S2が回路基板105の表面A1に平行な平面内において同じ向きとなる配置されている。さらに、磁電変換素子102,103は、それぞれの主感度軸S1,S2が導体101の主表面B1に対して略平行な方向を向くように配置されている。   As shown in FIG. 1B, the magnetoelectric conversion elements 102 and 103 are arranged such that the main sensitivity axes S <b> 1 and S <b> 2 are in the same direction in a plane parallel to the surface A <b> 1 of the circuit board 105. Further, the magnetoelectric conversion elements 102 and 103 are arranged so that the respective main sensitivity axes S1 and S2 face a direction substantially parallel to the main surface B1 of the conductor 101.

また、図1Bに示すように、磁電変換素子102,103は、それぞれの感度影響軸T1,T2が回路基板105の表面A1に平行な平面内において同じ向きとなるように配置されている。   Further, as shown in FIG. 1B, the magnetoelectric conversion elements 102 and 103 are arranged so that their sensitivity influence axes T <b> 1 and T <b> 2 are in the same direction in a plane parallel to the surface A <b> 1 of the circuit board 105.

導体101に被測定電流I1が通流されると、磁電変換素子102,103には、それぞれの主感度軸S1,S2に対して互いに逆向きの誘導磁界H1が加わることになる。すなわち、磁電変換素子202,203が誘導磁界H1によって逆極性の一対の出力を発生する。
また、導体101に被測定電流I1が通流されると、磁電変換素子102,103には、それぞれの感度影響軸T1,T2に対して直交する方向に誘導磁界H1が加わることになる。
When the current to be measured I1 flows through the conductor 101, induced magnetic fields H1 opposite to each other are applied to the magnetoelectric conversion elements 102 and 103 with respect to the main sensitivity axes S1 and S2. That is, the magnetoelectric conversion elements 202 and 203 generate a pair of outputs having opposite polarities by the induced magnetic field H1.
Further, when the current to be measured I1 is passed through the conductor 101, the induced magnetic field H1 is applied to the magnetoelectric conversion elements 102 and 103 in a direction orthogonal to the sensitivity influence axes T1 and T2.

一方、導体111に被測定電流I2が通流されると、磁電変換素子102,103には、それぞれの主感度軸S1,S2に対して互いに同じ向きの誘導磁界H2が加わることになる。
また、導体111に被測定電流I2が通流されると、磁電変換素子102,103には、それぞれの感度影響軸T1,T2に対して同じ向きに誘導磁界H2が加わることになる。すなわち、磁電変換素子202,203が、主感度軸S1,S2及び感度影響軸T1,T2の双方の方向において誘導磁界H2によって同極性の一対の出力を発生する。
On the other hand, when the current I2 to be measured is passed through the conductor 111, the induced magnetic fields H2 having the same direction with respect to the main sensitivity axes S1 and S2 are applied to the magnetoelectric conversion elements 102 and 103, respectively.
When the current to be measured I2 is passed through the conductor 111, the induced magnetic field H2 is applied to the magnetoelectric conversion elements 102 and 103 in the same direction with respect to the sensitivity influence axes T1 and T2. That is, the magnetoelectric conversion elements 202 and 203 generate a pair of outputs having the same polarity by the induced magnetic field H2 in both directions of the main sensitivity axes S1 and S2 and the sensitivity influence axes T1 and T2.

電流センサ1では、図1A,図1Bに示すように、磁電変換素子102、導体101、磁電変換素子103、導体111を順に配置することで、磁電変換素子l02,103が、誘導磁界H1によって逆極性の一対の出力を発生し、且つ、誘導磁界H2によって同極性の一対の出力を発生するようにできる。すなわち、後述するように、磁電変換素子102,103の出力を差動演算することで、誘導磁界H2の影響をキャンセルできる。   In the current sensor 1, as shown in FIGS. 1A and 1B, the magnetoelectric conversion element 102, the conductor 101, the magnetoelectric conversion element 103, and the conductor 111 are arranged in this order so that the magnetoelectric conversion elements 102 and 103 are reversed by the induced magnetic field H1. A pair of outputs with polarity can be generated, and a pair of outputs with the same polarity can be generated by the induction magnetic field H2. That is, as will be described later, the influence of the induction magnetic field H2 can be canceled by differentially calculating the outputs of the magnetoelectric transducers 102 and 103.

この磁電変換素子102,103は、導体101,111の幅(第3の方向Zの長さ)を二等分する中央位置を結ぶ直線上に配置されている。すなわち、図1Bに示すように、磁電変換素子102,103は、導体101,111の幅方向の中央位置を含む仮想平面(平面)Pに沿って配置されている。この仮想平面Pは、XY平面に対して平行な平面であり、回路基板105の表面A1に対して直交されている。このため、磁電変換素子102,103の主感度軸方向は、仮想平面Pに対して直交される。   The magnetoelectric conversion elements 102 and 103 are arranged on a straight line connecting the central positions that bisect the width of the conductors 101 and 111 (the length in the third direction Z). That is, as shown in FIG. 1B, the magnetoelectric conversion elements 102 and 103 are arranged along a virtual plane (plane) P including the center position in the width direction of the conductors 101 and 111. The virtual plane P is a plane parallel to the XY plane and is orthogonal to the surface A1 of the circuit board 105. For this reason, the main sensitivity axis directions of the magnetoelectric conversion elements 102 and 103 are orthogonal to the virtual plane P.

図2は、電流センサ1の回路構成を示すブロック図である。図2に示すように、磁電変換素子102,103の後段には、演算部104が接続されている。この演算部104は、回路基板105に実装されており、磁電変換素子102,103の出力を差動演算して演算結果を出力する。
そのため、電流センサ2では、誘導磁界H1による磁電変換素子102,103からの逆極性の出力を差動演算により倍増することができる。
また、磁電変換素子102,103からの同極性の出力(出力変化)の影響は、演算部104の差動演算により弱められる。すなわち、磁電変換素子102,103のそれぞれの主感度軸S1,S2に対して同じ向きに加えられる磁界(例えば、誘導磁界H2や地磁気など)の影響は差動演算により弱められ、電流測定精度は高く維持される。
また、同時に、磁電変換素子102,103のそれぞれの感度影響軸T1,T2に対して同じ向きに加えられる磁界(例えば、誘導磁界H2や地磁気など)の影響は差動演算により弱められ、電流測定精度は高く維持される。
FIG. 2 is a block diagram showing a circuit configuration of the current sensor 1. As shown in FIG. 2, a calculation unit 104 is connected to the subsequent stage of the magnetoelectric conversion elements 102 and 103. The calculation unit 104 is mounted on the circuit board 105 and differentially calculates the outputs of the magnetoelectric conversion elements 102 and 103 and outputs a calculation result.
Therefore, in the current sensor 2, the reverse polarity output from the magnetoelectric transducers 102 and 103 by the induced magnetic field H <b> 1 can be doubled by differential calculation.
Further, the influence of the same polarity output (output change) from the magnetoelectric conversion elements 102 and 103 is weakened by the differential calculation of the calculation unit 104. That is, the influence of the magnetic field (for example, the induction magnetic field H2 and the geomagnetism) applied in the same direction with respect to the main sensitivity axes S1 and S2 of the magnetoelectric conversion elements 102 and 103 is weakened by the differential operation, and the current measurement accuracy is Highly maintained.
At the same time, the influence of the magnetic field (for example, the induction magnetic field H2 and the geomagnetism) applied in the same direction with respect to the sensitivity influence axes T1 and T2 of the magnetoelectric conversion elements 102 and 103 is weakened by the differential calculation, and current measurement is performed. High accuracy is maintained.

なお、導体111側にも、同様の構成の磁電変換素子112,113、回路基板115、及び演算部114が配置されている。つまり、導体111に近接して、凹状の切り欠き部116を有する回路基板115が配置されており、この回路基板115の一対の腕部117,118の表面A2側には、導体111を挟むように磁電変換素子112,113がそれぞれ配置されている。磁電変換素子112は、導体111の主表面B2の一方側に配置されており、磁電変換素子113は、主表面B2の他方側に配置されている。また、磁電変換素子112,113の後段には、演算部114が接続されている。ただし、電流センサ1は、導体111側の構成を含まなくとも良い。   Note that magnetoelectric conversion elements 112 and 113, a circuit board 115, and a calculation unit 114 having the same configuration are also arranged on the conductor 111 side. That is, the circuit board 115 having the concave notch 116 is disposed in the vicinity of the conductor 111, and the conductor 111 is sandwiched between the surface A 2 side of the pair of arm portions 117 and 118 of the circuit board 115. The magnetoelectric conversion elements 112 and 113 are arranged respectively. The magnetoelectric conversion element 112 is arranged on one side of the main surface B2 of the conductor 111, and the magnetoelectric conversion element 113 is arranged on the other side of the main surface B2. Further, a calculation unit 114 is connected to the subsequent stage of the magnetoelectric conversion elements 112 and 113. However, the current sensor 1 may not include the configuration on the conductor 111 side.

このように、本実施の形態の電流センサ1は、図1Aに示すように、磁電変換素子102、導体101、磁電変換素子103及び導体111を配置しているので、導体111を通流する電流I2による誘導磁界H2の影響をセンサ出力から取り除くことができる。この場合、導体101,111に対して磁電変換素子を傾けて配置する必要はなくなるので、高い電流測定精度を簡単な構成で実現できる。
具体的には、電流センサ1では、磁電変換素子l02,103が、主感度軸S1,S2の方向において誘導磁界H1によって逆極性の一対の出力を発生し、且つ、主感度軸S1,S2及び感度影響軸T1,T2の方向において誘導磁界H2によって同極性の一対の出力を発生するようにできる。そのため、磁電変換素子102,103の出力を差動演算することで、誘導磁界H2の影響をキャンセルできる。
As described above, the current sensor 1 according to the present embodiment includes the magnetoelectric conversion element 102, the conductor 101, the magnetoelectric conversion element 103, and the conductor 111 as shown in FIG. The influence of the induced magnetic field H2 due to I2 can be removed from the sensor output. In this case, since it is not necessary to incline the magnetoelectric conversion element with respect to the conductors 101 and 111, high current measurement accuracy can be realized with a simple configuration.
Specifically, in the current sensor 1, the magnetoelectric transducers 102 and 103 generate a pair of outputs having opposite polarities by the induced magnetic field H <b> 1 in the direction of the main sensitivity axes S <b> 1 and S <b> 2, and the main sensitivity axes S <b> 1, S <b> 2 and A pair of outputs having the same polarity can be generated by the induced magnetic field H2 in the direction of the sensitivity influence axes T1 and T2. Therefore, the influence of the induction magnetic field H2 can be canceled by differentially calculating the outputs of the magnetoelectric conversion elements 102 and 103.

また、導体101,111は、それぞれの幅方向が仮想平面Pに直交する平板形状を有し、幅方向の中央位置が仮想平面Pに沿うように配置されているので、導体101の中央位置付近において、導体111を通流する電流I2による誘導磁界H2の方向は変化されにくくなる。このため、磁電変換素子102,103の配置位置が多少ばらついても、磁電変換素子102,103の受ける誘導磁界H2の方向は略等しくなるので、主感度軸S1,S2及び感度影響軸T1,T2の双方において誘導磁界H2の影響を適切に取り除くことができる。
このように、電流センサ1に対する導体111、及び磁電変換素子102,103(導体101を含む場合もある)の配置位置は、仮想平面Pに沿っていなくとも良い。
In addition, the conductors 101 and 111 have a flat plate shape whose width direction is orthogonal to the virtual plane P, and the central position in the width direction is arranged along the virtual plane P. , The direction of the induced magnetic field H2 due to the current I2 flowing through the conductor 111 is hardly changed. For this reason, even if the arrangement positions of the magnetoelectric conversion elements 102 and 103 vary somewhat, the directions of the induced magnetic field H2 received by the magnetoelectric conversion elements 102 and 103 are substantially equal. Therefore, the main sensitivity axes S1 and S2 and the sensitivity influence axes T1 and T2 In both cases, the influence of the induction magnetic field H2 can be appropriately removed.
Thus, the arrangement positions of the conductor 111 and the magnetoelectric conversion elements 102 and 103 (which may include the conductor 101) with respect to the current sensor 1 do not have to be along the virtual plane P.

(実施の形態2)
本実施の形態では、電流センサの第2の形態について説明する。
図4は、電流センサ1aにおける導体101,111と磁電変換素子102a,103a,112a,113aとの位置関係、及び主感度軸と感度影響軸の向きを示す模式図である。
なお、本実施の形態の電流センサ1aの構成の多くは、実施の形態1に係る電流センサ1の構成と共通している。このため、電流センサ1と共通する構成には共通の符号を付して詳細な説明は省略する。
(Embodiment 2)
In the present embodiment, a second form of the current sensor will be described.
FIG. 4 is a schematic diagram showing the positional relationship between the conductors 101 and 111 and the magnetoelectric transducers 102a, 103a, 112a and 113a in the current sensor 1a, and the directions of the main sensitivity axis and the sensitivity influence axis.
Note that most of the configuration of the current sensor 1a of the present embodiment is common to the configuration of the current sensor 1 according to the first embodiment. For this reason, the same code | symbol is attached | subjected to the structure which is common in the current sensor 1, and detailed description is abbreviate | omitted.

図4に示すように、磁電変換素子102a,103aは、それぞれの主感度軸S1,S2が回路基板105の表面A1に平行な平面内において逆向きとなる配置されている。さらに、磁電変換素子102,103は、それぞれの主感度軸S1,S2が導体101の主表面B1に対して略平行な方向を向くように配置されている。   As shown in FIG. 4, the magnetoelectric conversion elements 102 a and 103 a are arranged such that the main sensitivity axes S <b> 1 and S <b> 2 are opposite in a plane parallel to the surface A <b> 1 of the circuit board 105. Further, the magnetoelectric conversion elements 102 and 103 are arranged so that the respective main sensitivity axes S1 and S2 face a direction substantially parallel to the main surface B1 of the conductor 101.

また、図4に示すように、磁電変換素子102a,103aは、それぞれの感度影響軸T1,T2が回路基板105の表面A1に平行な平面内において逆向きとなるように配置されている。   Further, as shown in FIG. 4, the magnetoelectric conversion elements 102 a and 103 a are arranged so that the sensitivity influence axes T <b> 1 and T <b> 2 are opposite in a plane parallel to the surface A <b> 1 of the circuit board 105.

導体101に被測定電流I1が通流されると、磁電変換素子102a,103aには、それぞれの主感度軸S1,S2に対して互いに逆向きの誘導磁界H1が加わることになる。
このとき、主感度軸S1とS2とは逆向きであるため、それに応じた出力は同一極性となる。
また、導体101に被測定電流I1が通流されると、磁電変換素子102,103には、それぞれの感度影響軸T1,T2に対して直交する方向に誘導磁界H1が加わることになる。
When the current to be measured I1 is passed through the conductor 101, induced magnetic fields H1 opposite to each other with respect to the main sensitivity axes S1 and S2 are applied to the magnetoelectric conversion elements 102a and 103a.
At this time, since the main sensitivity axes S1 and S2 are in opposite directions, outputs corresponding thereto have the same polarity.
Further, when the current to be measured I1 is passed through the conductor 101, the induced magnetic field H1 is applied to the magnetoelectric conversion elements 102 and 103 in a direction orthogonal to the sensitivity influence axes T1 and T2.

一方、導体111に被測定電流I2が通流されると、磁電変換素子102a,103aには、それぞれの主感度軸S1,S2に対して互いに同じ向きの誘導磁界H2が加わることになる。このとき、主感度軸S1とS2とは逆向きであるため、それに応じた出力は逆極性となる。
また、導体111に被測定電流I2が通流されると、磁電変換素子102a,103aには、それぞれの感度影響軸T1,T2に対して同じ向きに誘導磁界H2が加わることになる。このとき、感度影響軸T1とT2とは逆向きであるため、それに応じた出力は逆極性となる。
On the other hand, when the current to be measured I2 is passed through the conductor 111, induced magnetic fields H2 having the same direction with respect to the main sensitivity axes S1 and S2 are applied to the magnetoelectric conversion elements 102a and 103a. At this time, since the main sensitivity axes S1 and S2 are in opposite directions, the output corresponding thereto has a reverse polarity.
When the current to be measured I2 is passed through the conductor 111, the induced magnetic field H2 is applied to the magnetoelectric conversion elements 102a and 103a in the same direction with respect to the sensitivity influence axes T1 and T2. At this time, since the sensitivity influence axes T1 and T2 are in the opposite directions, the output corresponding thereto has a reverse polarity.

電流センサ1aでは、図2に示す回路構成において、演算部104は、磁電変換素子102a,103aの出力を和演算して演算結果を出力する。
そのため、電流センサ2では、誘導磁界H1による磁電変換素子102a,103aからの同一極性の出力を和演算により倍増することができる。
また、磁電変換素子102,103からの逆極性の出力(出力変化)の影響は、演算部104の和演算により弱められる。すなわち、磁電変換素子102a,103aのそれぞれの主感度軸S1,S2に対して逆向きに加えられる磁界(例えば、誘導磁界H2や地磁気など)の影響は和演算により弱められ、電流測定精度は高く維持される。
また、同時に、磁電変換素子102,103のそれぞれの感度影響軸T1,T2に対して逆向きに加えられる磁界(例えば、誘導磁界H2や地磁気など)の影響は和演算により弱められ、電流測定精度は高く維持される。
In the current sensor 1a, in the circuit configuration shown in FIG. 2, the calculation unit 104 calculates the sum of the outputs of the magnetoelectric conversion elements 102a and 103a and outputs the calculation result.
Therefore, in the current sensor 2, the same polarity output from the magnetoelectric transducers 102a and 103a by the induced magnetic field H1 can be doubled by sum calculation.
Further, the influence of the reverse polarity output (output change) from the magnetoelectric conversion elements 102 and 103 is weakened by the sum calculation of the calculation unit 104. That is, the influence of the magnetic field (for example, induction magnetic field H2 and geomagnetism) applied in the opposite direction to the main sensitivity axes S1 and S2 of the magnetoelectric conversion elements 102a and 103a is weakened by the sum calculation, and the current measurement accuracy is high. Maintained.
At the same time, the influence of the magnetic field (for example, induction magnetic field H2 and geomagnetism) applied in the opposite direction with respect to the sensitivity influence axes T1 and T2 of the magnetoelectric conversion elements 102 and 103 is weakened by the sum calculation, and the current measurement accuracy Is kept high.

上述したように、電流センサ1aでは、磁電変換素子l02a,103aが、主感度軸S1,S2の方向において誘導磁界H1によって同一極性の一対の出力を発生し、且つ、主感度軸S1,S2及び感度影響軸T1,T2の方向において誘導磁界H2によって逆極性の一対の出力を発生するようにできる。そのため、磁電変換素子102a,103aの出力を和演算することで、誘導磁界H2の影響をキャンセルできる。   As described above, in the current sensor 1a, the magnetoelectric transducers 102a and 103a generate a pair of outputs of the same polarity by the induced magnetic field H1 in the direction of the main sensitivity axes S1 and S2, and the main sensitivity axes S1 and S2 and A pair of outputs with opposite polarities can be generated by the induced magnetic field H2 in the direction of the sensitivity affecting axes T1 and T2. Therefore, the influence of the induction magnetic field H2 can be canceled by calculating the sum of the outputs of the magnetoelectric conversion elements 102a and 103a.

(実施の形態3)
本実施の形態では、電流センサの第3の形態について説明する。図5は、本実施の形態に係る電流センサ1bの構成例を示す模式図である。図5Aは、電流センサ1bの構成を模式的に示す斜視図であり、図5Bは、電流センサ1bにおける導体101,111と磁電変換素子102b,103b,112b,113bとの位置関係、及び主感度軸S1、S2と感度影響軸T1,T2の向きを示す模式図である。
(Embodiment 3)
In the present embodiment, a third embodiment of the current sensor will be described. FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the current sensor 1b according to the present embodiment. FIG. 5A is a perspective view schematically showing the configuration of the current sensor 1b, and FIG. 5B shows the positional relationship between the conductors 101 and 111 and the magnetoelectric conversion elements 102b, 103b, 112b, and 113b in the current sensor 1b, and the main sensitivity. It is a schematic diagram which shows direction of axis | shaft S1, S2 and sensitivity influence axis | shaft T1, T2.

図5Aに示すように、電流センサ1bは、実施の形態1と同様に、電流路を構成する導体101及び導体111を備えている。導体101,111は、共に第1の方向(X軸方向)に延びており、互いに平行な平板形状を有している   As shown in FIG. 5A, the current sensor 1b includes a conductor 101 and a conductor 111 that form a current path, as in the first embodiment. The conductors 101 and 111 both extend in the first direction (X-axis direction) and have a flat plate shape parallel to each other.

この導体101の両側に平板の回路基板105b,105cが配置されている。
磁電変換素子102bと導体101との間に回路基板105bが位置するように、回路基板105bの一つの平面に磁電変換素子102bが配置されている。
また、導体101と回路基板105cとの間に磁電変換素子103bが位置するように、回路基板105cの一つの平面に磁電変換素子103bが配置されている。
Flat circuit boards 105 b and 105 c are arranged on both sides of the conductor 101.
The magnetoelectric conversion element 102b is arranged on one plane of the circuit board 105b so that the circuit board 105b is positioned between the magnetoelectric conversion element 102b and the conductor 101.
In addition, the magnetoelectric conversion element 103b is arranged on one plane of the circuit board 105c so that the magnetoelectric conversion element 103b is positioned between the conductor 101 and the circuit board 105c.

電流センサ1bでは、図5A,図5Bに示すように、磁電変換素子102b、導体101、磁電変換素子103b、導体111を順に配置することで、磁電変換素子l02b,103bが、誘導磁界H1によって逆極性の一対の出力を発生し、且つ、誘導磁界H2によって同極性の一対の出力を発生するようにできる。すなわち、後述するように、磁電変換素子102b,103bの出力を差動演算することで、誘導磁界H2の影響をキャンセルできる。   In the current sensor 1b, as shown in FIGS. 5A and 5B, the magnetoelectric conversion element 102b, the conductor 101, the magnetoelectric conversion element 103b, and the conductor 111 are arranged in this order so that the magnetoelectric conversion elements 102b and 103b are reversed by the induced magnetic field H1. A pair of outputs with polarity can be generated, and a pair of outputs with the same polarity can be generated by the induction magnetic field H2. That is, as will be described later, the influence of the induction magnetic field H2 can be canceled by differentially calculating the outputs of the magnetoelectric conversion elements 102b and 103b.

図5Bに示すように、磁電変換素子102b,103bは、それぞれの主感度軸S1,S2が同一平面(図5Bの紙面)内において同じ向きとなる配置されている。さらに、磁電変換素子102b,103bは、それぞれの主感度軸S1,S2が導体101の主表面B1に対して略平行な方向を向くように配置されている。   As shown in FIG. 5B, the magnetoelectric conversion elements 102b and 103b are arranged such that the main sensitivity axes S1 and S2 are in the same direction in the same plane (the paper surface of FIG. 5B). Further, the magnetoelectric conversion elements 102b and 103b are arranged such that the main sensitivity axes S1 and S2 are oriented in a direction substantially parallel to the main surface B1 of the conductor 101.

また、図5Bに示すように、磁電変換素子102b,103bは、それぞれの感度影響軸T1,T2が上記平面と直交する方向で同じ向きとなるように配置されている。   Further, as shown in FIG. 5B, the magnetoelectric conversion elements 102b and 103b are arranged so that their sensitivity influence axes T1 and T2 are in the same direction in a direction perpendicular to the plane.

導体101に被測定電流I1が通流されると、実施の形態1と同様に、磁電変換素子102b,103bには、それぞれの主感度軸S1,S2に対して互いに逆向きの誘導磁界H1が加わることになる。このとき、主感度軸S1とS2とは同じ向きであるため、それに応じた出力は逆極性となる。   When the current to be measured I1 is passed through the conductor 101, similarly to the first embodiment, the magnetoelectric transducers 102b and 103b are applied with the induced magnetic fields H1 in opposite directions with respect to the main sensitivity axes S1 and S2. It will be. At this time, since the main sensitivity axes S1 and S2 are in the same direction, the output corresponding thereto has a reverse polarity.

一方、導体111に被測定電流I2が通流されると、磁電変換素子102b,103bには、それぞれの主感度軸S1,S2に対して互いに同じ向きの誘導磁界H2が加わることになる。このとき、主感度軸S1とS2とは同じ向きであるため、それに応じた出力は同一極性となる。
また、導体111に被測定電流I2が通流されると、磁電変換素子102b,103bには、それぞれの感度影響軸T1,T2に対して同じ向きに誘導磁界H2が加わることになる。このとき、感度影響軸T1とT2とは同じ向きであるため、それに応じた出力は同一極性となる。
On the other hand, when the current to be measured I2 is passed through the conductor 111, the induced magnetic fields H2 having the same direction with respect to the main sensitivity axes S1 and S2 are applied to the magnetoelectric conversion elements 102b and 103b. At this time, since the main sensitivity axes S1 and S2 are in the same direction, the outputs corresponding thereto have the same polarity.
When the current to be measured I2 is passed through the conductor 111, the induced magnetic field H2 is applied to the magnetoelectric conversion elements 102b and 103b in the same direction with respect to the sensitivity influence axes T1 and T2. At this time, since the sensitivity influence axes T1 and T2 are in the same direction, outputs corresponding thereto have the same polarity.

電流センサ1bにおいても、実施の形態1と同様に、図2に示す演算部104は、磁電変換素子102b,103bの出力を差動演算して演算結果を出力する。
そのため、電流センサ2では、誘導磁界H1による磁電変換素子102b,103bからの逆極性の出力を差動演算により倍増することができる。
また、磁電変換素子102b,103bからの同極性の出力(出力変化)の影響は、演算部104の差動演算により弱められる。すなわち、磁電変換素子102b,103bのそれぞれの主感度軸S1,S2に対して同じ向きに加えられる磁界(例えば、誘導磁界H2や地磁気など)の影響は差動演算により弱められ、電流測定精度は高く維持される。
また、同時に、磁電変換素子102b,103bのそれぞれの感度影響軸T1,T2に対して同じ向きに加えられる磁界(例えば、誘導磁界H2や地磁気など)の影響は差動演算により弱められ、電流測定精度は高く維持される。
Also in the current sensor 1b, as in the first embodiment, the calculation unit 104 shown in FIG. 2 performs a differential calculation on the outputs of the magnetoelectric conversion elements 102b and 103b and outputs a calculation result.
Therefore, in the current sensor 2, the output of the reverse polarity from the magnetoelectric conversion elements 102b and 103b by the induced magnetic field H1 can be doubled by differential calculation.
Further, the influence of the same polarity output (output change) from the magnetoelectric conversion elements 102 b and 103 b is weakened by the differential calculation of the calculation unit 104. That is, the influence of a magnetic field (for example, induction magnetic field H2 and geomagnetism) applied in the same direction with respect to the respective main sensitivity axes S1 and S2 of the magnetoelectric conversion elements 102b and 103b is weakened by differential calculation, and the current measurement accuracy is Highly maintained.
At the same time, the influence of the magnetic field (for example, the induction magnetic field H2 and the geomagnetism) applied in the same direction with respect to the sensitivity influence axes T1 and T2 of the magnetoelectric conversion elements 102b and 103b is weakened by the differential calculation, and current measurement is performed. High accuracy is maintained.

上述したように、電流センサ1bでは、磁電変換素子l02b,103bが、主感度軸S1,S2の方向において誘導磁界H1によって逆極性の一対の出力を発生し、且つ、主感度軸S1,S2及び感度影響軸T1,T2の方向において誘導磁界H2によって同一極性の一対の出力を発生するようにできる。そのため、磁電変換素子102b,103bの出力を差動演算することで、誘導磁界H2の影響をキャンセルできる。   As described above, in the current sensor 1b, the magnetoelectric transducers 102b and 103b generate a pair of outputs having opposite polarities by the induced magnetic field H1 in the direction of the main sensitivity axes S1 and S2, and the main sensitivity axes S1 and S2 and A pair of outputs having the same polarity can be generated by the induced magnetic field H2 in the direction of the sensitivity influence axes T1 and T2. Therefore, the influence of the induction magnetic field H2 can be canceled by differentially calculating the outputs of the magnetoelectric conversion elements 102b and 103b.

なお、図5Bに示す磁電変換素子102b,103bの感度影響軸T1,T2の向きは、同一方向であれば逆(紙面裏から表)向きでもよい。   Note that the orientations of the sensitivity influence axes T1 and T2 of the magnetoelectric conversion elements 102b and 103b shown in FIG.

(実施の形態4)
本実施の形態では、電流センサの第4の形態について説明する。図6は、本実施の形態に係る電流センサ1cの構成例を示す模式図である。図6Aは、電流センサ1cの構成を模式的に示す斜視図であり、図6Bは、電流センサ1cにおける導体101,111、磁電変換素子102,103,112,113、及び磁気シールド(磁気ヨーク)121,122,123の位置関係を示す模式図である。なお、本実施の形態の電流センサ1aの構成の多くは、実施の形態1に係る電流センサ1の構成と共通している。このため、電流センサ1と共通する構成には共通の符号を付して詳細な説明は省略する。
(Embodiment 4)
In the present embodiment, a fourth embodiment of the current sensor will be described. FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the current sensor 1c according to the present embodiment. FIG. 6A is a perspective view schematically showing the configuration of the current sensor 1c, and FIG. 6B shows the conductors 101 and 111, the magnetoelectric transducers 102, 103, 112, and 113, and the magnetic shield (magnetic yoke) in the current sensor 1c. It is a schematic diagram which shows the positional relationship of 121,122,123. Note that most of the configuration of the current sensor 1a of the present embodiment is common to the configuration of the current sensor 1 according to the first embodiment. For this reason, the same code | symbol is attached | subjected to the structure which is common in the current sensor 1, and detailed description is abbreviate | omitted.

図6Aに示すように、本実施の形態の電流センサ1cは、磁電変換素子102の外側(導体101の反対側)の位置、及び磁電変換素子103の外側(導体101の反対側)の位置に、それぞれ、高透磁率の材料で構成される薄板状の磁気シールド(磁気ヨーク)121,122が設けられている。すなわち、磁気シールド121,122は、磁電変換素子102,103、及び導体101を挟むように配置されている。また、図6Bに示すように、磁気シールド121,122は、仮想平面Pと交差するように配置されている。   As shown in FIG. 6A, the current sensor 1c of the present embodiment is located at a position outside the magnetoelectric conversion element 102 (opposite side of the conductor 101) and a position outside the magnetoelectric conversion element 103 (opposite side of the conductor 101). , Thin plate-like magnetic shields (magnetic yokes) 121 and 122 made of a material having high magnetic permeability are provided. That is, the magnetic shields 121 and 122 are arranged so as to sandwich the magnetoelectric conversion elements 102 and 103 and the conductor 101. In addition, as shown in FIG. 6B, the magnetic shields 121 and 122 are arranged so as to intersect the virtual plane P.

このような高透磁率の材料で構成される磁気シールド121,122を配置されると、磁気シールド121,122の周辺の磁束は磁気シールド121,122に集中される。このため、図6Bに示すように、導体111を通流する電流I2による誘導磁界H2の影響は、磁電変換素子102と磁電変換素子103とでバランスされて、差動演算でより適切にキャンセルできるようになる。   When the magnetic shields 121 and 122 made of such a high magnetic permeability material are arranged, the magnetic flux around the magnetic shields 121 and 122 is concentrated on the magnetic shields 121 and 122. Therefore, as shown in FIG. 6B, the influence of the induced magnetic field H2 due to the current I2 flowing through the conductor 111 is balanced between the magnetoelectric conversion element 102 and the magnetoelectric conversion element 103, and can be canceled more appropriately by differential calculation. It becomes like this.

なお、導体111側にも、同様の構成の磁気シールド123が配置されている。つまり、磁電変換素子113の外側(導体111の反対側)の位置にも磁気シールド123が設けられており、磁電変換素子112,113、及び導体111は、磁気シールド122,123により挟まれている。また、磁気シールド123は、仮想平面Pと交差するように配置されている。ただし、電流センサ1aは、導体111側の構成を含まなくとも良い。   A magnetic shield 123 having a similar configuration is also disposed on the conductor 111 side. That is, the magnetic shield 123 is also provided at a position outside the magnetoelectric conversion element 113 (on the opposite side of the conductor 111), and the magnetoelectric conversion elements 112 and 113 and the conductor 111 are sandwiched between the magnetic shields 122 and 123. . The magnetic shield 123 is arranged so as to intersect the virtual plane P. However, the current sensor 1a may not include the configuration on the conductor 111 side.

このように、本実施の形態の電流センサ1cは、一対の磁気シールド121,122によって導体111を通流する電流I2による誘導磁界H2の影響をさらに低減できるので、より高い電流測定精度を実現できる。本実施の形態において示される構成は、他の実施の形態において示される構成と適宜組み合わせて実施することができる。   As described above, the current sensor 1c according to the present embodiment can further reduce the influence of the induced magnetic field H2 caused by the current I2 flowing through the conductor 111 by the pair of magnetic shields 121 and 122, thereby realizing higher current measurement accuracy. . The structure described in this embodiment can be implemented in appropriate combination with the structure described in any of the other embodiments.

なお、実施の形態4において、磁電変換素子102,103として、前述した磁電変換素子102aおよび磁電変換素子103a、あるいは磁電変換素子102bおよび磁電変換素子103bを用いてもよい。   In the fourth embodiment, as the magnetoelectric conversion elements 102 and 103, the above-described magnetoelectric conversion element 102a and the magnetoelectric conversion element 103a, or the magnetoelectric conversion element 102b and the magnetoelectric conversion element 103b may be used.

(実施の形態5)
本実施の形態では、電流センサの第5の形態について説明する。図7は、本実施の形態に係る電流センサ1dの構成例を示す模式図である。図7Aは、電流センサ1dの構成を模式的に示す斜視図であり、図7Bは、電流センサ1dにおける導体101,111、磁電変換素子102,103,112,113、及び磁気シールド131,132,133,134の位置関係を示す模式図である。なお、本実施の形態の電流センサ1dの構成の多くは、実施の形態1に係る電流センサ1の構成と共通している。このため、電流センサ1と共通する構成には共通の符号を付して詳細な説明は省略する。
(Embodiment 5)
In the present embodiment, a fifth embodiment of the current sensor will be described. FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the current sensor 1d according to the present embodiment. FIG. 7A is a perspective view schematically showing the configuration of the current sensor 1d, and FIG. 7B shows the conductors 101 and 111, the magnetoelectric conversion elements 102, 103, 112, and 113, and the magnetic shields 131, 132, and the current sensor 1d. It is a schematic diagram which shows the positional relationship of 133,134. Note that most of the configuration of the current sensor 1d according to the present embodiment is common to the configuration of the current sensor 1 according to the first embodiment. For this reason, the same code | symbol is attached | subjected to the structure which is common in the current sensor 1, and detailed description is abbreviate | omitted.

図7Aに示すように、本実施の形態の電流センサ1dも、磁電変換素子102の外側(導体101の反対側)の位置、及び磁電変換素子103の外側(導体101の反対側)の位置に、それぞれ、高透磁率の材料で構成される薄板状の磁気シールド(磁気ヨーク)131,132を備えている。すなわち、磁気シールド131,132は、磁電変換素子102,103、及び導体101を挟むように配置されている。また、図7Bに示すように、磁気シールド131,132は、仮想平面Pと交差するように配置されている。   As shown in FIG. 7A, the current sensor 1d of the present embodiment is also located at the position outside the magnetoelectric conversion element 102 (opposite side of the conductor 101) and at the position outside the magnetoelectric conversion element 103 (opposite side of the conductor 101). , Thin plate-shaped magnetic shields (magnetic yokes) 131 and 132 made of a material having high magnetic permeability are provided. That is, the magnetic shields 131 and 132 are disposed so as to sandwich the magnetoelectric conversion elements 102 and 103 and the conductor 101. Further, as shown in FIG. 7B, the magnetic shields 131 and 132 are arranged so as to intersect the virtual plane P.

このような高透磁率の材料で構成される磁気シールド131,132を配置されると、磁気シールド131,132の周辺の磁束は磁気シールド131,132に集中される。このため、図7Bに示すように、導体111を通流する電流I2による誘導磁界H2の影響は、磁電変換素子102と磁電変換素子103とでバランスされて、差動演算でより適切にキャンセルできるようになる。   When the magnetic shields 131 and 132 made of such a high magnetic permeability material are arranged, the magnetic flux around the magnetic shields 131 and 132 is concentrated on the magnetic shields 131 and 132. Therefore, as shown in FIG. 7B, the influence of the induced magnetic field H2 due to the current I2 flowing through the conductor 111 is balanced between the magnetoelectric conversion element 102 and the magnetoelectric conversion element 103, and can be canceled more appropriately by differential calculation. It becomes like this.

なお、導体111側にも、同様の構成の磁気シールド133,134が配置されている。つまり、磁電変換素子112の外側(導体111の反対側)の位置に磁気シールド133が設けられており、磁電変換素子113の外側(導体111の反対側)の位置に磁気シールド134が設けられている。磁電変換素子112,113、及び導体111は、磁気シールド133,134により挟まれている。また、磁気シールド133,134は、仮想平面Pと交差するように配置されている。ただし、電流センサ1bは、導体111側の構成を含まなくとも良い。   Note that magnetic shields 133 and 134 having the same configuration are also disposed on the conductor 111 side. That is, the magnetic shield 133 is provided at a position outside the magnetoelectric conversion element 112 (opposite the conductor 111), and the magnetic shield 134 is provided at a position outside the magnetoelectric conversion element 113 (opposite the conductor 111). Yes. The magnetoelectric conversion elements 112 and 113 and the conductor 111 are sandwiched between magnetic shields 133 and 134. Further, the magnetic shields 133 and 134 are arranged so as to intersect the virtual plane P. However, the current sensor 1b may not include the configuration on the conductor 111 side.

このように、本実施の形態の電流センサ1dは、一対の磁気シールド131,132によって導体111を通流する電流I2による誘導磁界H2の影響をさらに低減できるので、より高い電流測定精度を実現できる。また、本実施の形態の電流センサ1bは、各磁電変換素子102,103,112,113に対応するように磁気シールド131,132,133,134が配置されているので、磁電変換素子102,103,112,113に対して磁気シールド131,132,133,134を十分に近接させることができる。このため、実施の形態4の電流センサ1cと比較して、さらに高い電流測定精度を実現できる。本実施の形態において示される構成は、他の実施の形態において示される構成と適宜組み合わせて実施することができる。   As described above, the current sensor 1d according to the present embodiment can further reduce the influence of the induced magnetic field H2 caused by the current I2 flowing through the conductor 111 by the pair of magnetic shields 131 and 132, thereby realizing higher current measurement accuracy. . Further, in the current sensor 1b according to the present embodiment, the magnetic shields 131, 132, 133, and 134 are arranged so as to correspond to the respective magnetoelectric conversion elements 102, 103, 112, and 113. , 112, 113 can be made sufficiently close to the magnetic shields 131, 132, 133, 134. For this reason, compared with the current sensor 1c of the fourth embodiment, higher current measurement accuracy can be realized. The structure described in this embodiment can be implemented in appropriate combination with the structure described in any of the other embodiments.

なお、実施の形態5において、磁電変換素子102,103として、前述した磁電変換素子102aおよび磁電変換素子103a、あるいは磁電変換素子102bおよび磁電変換素子103bを用いてもよい。   In the fifth embodiment, as the magnetoelectric conversion elements 102 and 103, the above-described magnetoelectric conversion element 102a and the magnetoelectric conversion element 103a, or the magnetoelectric conversion element 102b and the magnetoelectric conversion element 103b may be used.

(実施の形態6)
本実施の形態では、電流センサの第6の形態について説明する。図8は、本実施の形態に係る電流センサ1eの構成例を示す模式図である。なお、本実施の形態の電流センサ1eの構成の多くは、実施の形態1に係る電流センサ1の構成と共通している。このため、電流センサ1と共通する構成には共通の符号を付して詳細な説明は省略する。
(Embodiment 6)
In the present embodiment, a sixth embodiment of the current sensor will be described. FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the current sensor 1e according to the present embodiment. Note that many of the configurations of the current sensor 1e of the present embodiment are common to the configuration of the current sensor 1 according to the first embodiment. For this reason, the same code | symbol is attached | subjected to the structure which is common in the current sensor 1, and detailed description is abbreviate | omitted.

図8に示すように、本実施の形態の電流センサ1eは、実施の形態1に係る電流センサ1とは異なる形状の導体(第1の導体)141及び導体(第2の導体)151を有している。導体141,151は、共に第1の方向(X軸方向)に延びてており、それぞれ薄板部142,152と、その両側の厚板部143,144,153,154とで構成されている。   As shown in FIG. 8, the current sensor 1e according to the present embodiment includes a conductor (first conductor) 141 and a conductor (second conductor) 151 having a shape different from that of the current sensor 1 according to the first embodiment. doing. The conductors 141 and 151 both extend in the first direction (X-axis direction), and are composed of thin plate portions 142 and 152 and thick plate portions 143, 144, 153, and 154 on both sides thereof, respectively.

薄板部142,152の第2の方向Yにおける厚みは、厚板部143,144,153,154の第2の方向Yにおける厚みより薄くなっている。一方、薄板部142,152の第3の方向Zにおける幅は、厚板部143,144,153,154の第3の方向Zにおける幅と略等しくなっている。薄板部142,152は、回路基板105の切り欠き部106内に位置付けられており、導体141の薄板部142は、磁電変換素子102,103(図8において、磁電変換素子103は不図示)で挟まれるようになっている。   The thickness of the thin plate portions 142 and 152 in the second direction Y is smaller than the thickness of the thick plate portions 143, 144, 153, and 154 in the second direction Y. On the other hand, the width in the third direction Z of the thin plate portions 142 and 152 is substantially equal to the width in the third direction Z of the thick plate portions 143, 144, 153, and 154. The thin plate portions 142 and 152 are positioned in the notch portion 106 of the circuit board 105, and the thin plate portion 142 of the conductor 141 is formed by the magnetoelectric conversion elements 102 and 103 (in FIG. 8, the magnetoelectric conversion element 103 is not shown). It is supposed to be sandwiched.

厚板部143,144,153,154には、第1の方向(X軸方向)に延びる導体145,146,155,156がそれぞれ接続されている。導体145,146,155,156は、XY平面に平行な平板形状を有している。なお、電流センサ1eは、導体145,146,155,156を含まなくとも良い。   Conductors 145, 146, 155, and 156 extending in the first direction (X-axis direction) are connected to the thick plate portions 143, 144, 153, and 154, respectively. The conductors 145, 146, 155, and 156 have a flat plate shape parallel to the XY plane. The current sensor 1e may not include the conductors 145, 146, 155, and 156.

このように、本実施の形態の電流センサ1eは、磁電変換素子102,103の配置される薄板部142の両側に厚板部143,144を有する導体141を備えている。このため、回路基板105(及び回路基板105の収容される筐体)を厚板部143,144で挟みこむように配置すれば、導体141に対して磁電変換素子102,103をより適切に位置付けることができる。また、厚板部143,144により、導体141の電気抵抗は低下されるので、被測定電流I1の通流による発熱を抑制できる。これらの結果、より高い電流測定精度を実現可能である。また、厚板部143,144を端子台とすることで、薄板部142に対して、厚み方向と幅方向が入れ替わっている導体145,146を用意に取り付けることが可能となる。本実施の形態において示される構成は、他の実施の形態において示される構成と適宜組み合わせて実施することができる。
なお、実施の形態6において、磁電変換素子102,103として、前述した磁電変換素子102aおよび磁電変換素子103a、あるいは磁電変換素子102bおよび磁電変換素子103bを用いてもよい。
As described above, the current sensor 1e according to the present embodiment includes the conductor 141 having the thick plate portions 143 and 144 on both sides of the thin plate portion 142 on which the magnetoelectric conversion elements 102 and 103 are disposed. For this reason, if the circuit board 105 (and the housing in which the circuit board 105 is accommodated) is arranged so as to be sandwiched between the thick plate portions 143 and 144, the magnetoelectric conversion elements 102 and 103 can be more appropriately positioned with respect to the conductor 141. Can do. Moreover, since the electrical resistance of the conductor 141 is reduced by the thick plate portions 143 and 144, heat generation due to the flow of the measured current I1 can be suppressed. As a result, higher current measurement accuracy can be realized. Further, by using the thick plate portions 143 and 144 as terminal blocks, the conductors 145 and 146 whose thickness direction and width direction are interchanged can be easily attached to the thin plate portion 142. The structure described in this embodiment can be implemented in appropriate combination with the structure described in any of the other embodiments.
In the sixth embodiment, as the magnetoelectric conversion elements 102 and 103, the above-described magnetoelectric conversion element 102a and the magnetoelectric conversion element 103a, or the magnetoelectric conversion element 102b and the magnetoelectric conversion element 103b may be used.

(実施例)
上記実施の形態に示す電流センサの有効性を確認するために行った実施例について説明する。ただし、本発明の構成は、実施例の記載に限定されるものではない。
(Example)
Examples carried out to confirm the effectiveness of the current sensor shown in the above embodiment will be described. However, the structure of this invention is not limited to description of an Example.

実施の形態1の電流センサ1(図1参照)、及び実施の形態3の電流センサ1b(図5参照)と同様の構成の電流センサについて、隣接電流による測定誤差の影響を算出した(それぞれ、実施例1,2)。また、比較のため、図3に示す電流センサ2について、隣接電流による測定誤差の影響を算出した(比較例)。実施例1,2及び比較例において、被測定電流の通流する導体(導体101,201に相当)、及び隣接電流の通流する導体111,211に相当)には、断面形状(YZ平面に平行な断面の形状)が長方形状(10mm×2mm)の導体を用いた。また、被測定電流の通流する導体と隣接電流の通流する導体との中心間距離を15mmとした。   For the current sensor 1 of the first embodiment (see FIG. 1) and the current sensor having the same configuration as the current sensor 1b of the third embodiment (see FIG. 5), the influence of the measurement error due to the adjacent current was calculated (respectively, Examples 1, 2). For comparison, the influence of the measurement error due to the adjacent current was calculated for the current sensor 2 shown in FIG. 3 (comparative example). In Examples 1 and 2 and the comparative example, the cross-sectional shape (in the YZ plane) is included in the conductor through which the current to be measured flows (corresponding to the conductors 101 and 201) and the conductors 111 and 211 through which the adjacent current flows. A conductor having a parallel cross-sectional shape (rectangular shape (10 mm × 2 mm)) was used. The distance between the centers of the conductor through which the current to be measured flows and the conductor through which the adjacent current flows is 15 mm.

図9は、各構成における隣接電流の影響を示す図である。図9において、縦軸は、隣接電流による測定誤差を、隣接電流の電流値に対する百分率で示している。図9から、例えば、隣接電流が100Aの場合、比較例では約12Aの誤差が生じるのが分かる。これに対し、実施例1の誤差は約5Aであり、実施例2の誤差は1A以下である。つまり、実施例1の隣接電流の影響は、比較例の1/2以下に抑えられている。また、実施例2において、隣接電流の影響は極めて小さく抑えられている。このように、上記実施の形態に示す電流センサは、隣接電流の影響を抑制することができる。   FIG. 9 is a diagram illustrating the influence of adjacent current in each configuration. In FIG. 9, the vertical axis represents the measurement error due to the adjacent current as a percentage of the current value of the adjacent current. From FIG. 9, for example, when the adjacent current is 100 A, it can be seen that an error of about 12 A occurs in the comparative example. On the other hand, the error in the first embodiment is about 5A, and the error in the second embodiment is 1A or less. That is, the influence of the adjacent current of Example 1 is suppressed to ½ or less of the comparative example. In the second embodiment, the influence of the adjacent current is extremely small. As described above, the current sensor described in the above embodiment can suppress the influence of the adjacent current.

なお、本発明は上記実施の形態及び実施例の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施の形態では、略U字状の回路基板に磁電変換素子を配置する構成としているが、電流の通流する導体に対して磁電変換素子を適切に配置できるのであれば、回路基板の形状等は特に限られない。また、上記実施の形態では、被測定電流の通流する導体に対して別の1個の導体が近接される場合を例示しているが、被測定電流の通流する導体には複数の導体が近接されていても良い。また、上記実施の形態における各構成の接続関係、位置、大きさ、範囲などは適宜変更して実施することが可能である。その他、本発明は、適宜変更して実施することができる。
なお、本実施の形態において、「同じ方向」、「同じ向き」、「逆向き」、「平行」等の用語は、完全一致のみを示すのではなく、本発明の作用・効果を生じる範囲において、方向や向きが多少ずれている場合を含む概念である。
In addition, this invention is not limited to description of the said embodiment and Example, A various change can be implemented. For example, in the above embodiment, the magnetoelectric conversion element is arranged on the substantially U-shaped circuit board. However, if the magnetoelectric conversion element can be appropriately arranged with respect to the conductor through which the current flows, the circuit board is used. The shape and the like are not particularly limited. Further, in the above embodiment, the case where another conductor is close to the conductor through which the current to be measured flows is illustrated, but the conductor through which the current to be measured flows includes a plurality of conductors. May be in close proximity. In addition, the connection relationship, position, size, range, and the like of each component in the above embodiment can be changed as appropriate. In addition, the present invention can be implemented with appropriate modifications.
In the present embodiment, terms such as “same direction”, “same direction”, “reverse direction”, and “parallel” do not only indicate complete coincidence, but within a range where the effects and effects of the present invention are produced. This is a concept including a case where the direction and the direction are slightly deviated.

本発明の電流センサは、例えば、モーター駆動用のインバータを通流する電流を測定する際に有用である。   The current sensor of the present invention is useful, for example, when measuring a current flowing through an inverter for driving a motor.

1,1a,1b,1c,1d,1e 電流センサ
101 導体(第1の導体)
111 導体(第2の導体)
102,102a,102b,112,112a,112b 磁電変換素子(第1の磁電変換素子)
103,103a,103b,113,113a,113b 磁電変換素子(第2の磁電変換素子)
104,114 演算部
105,115 回路基板
106,116 切り欠き部
107,108,117,118 腕部
121,122,123,131,132,133,134 磁気シールド
141 導体(第1の導体)
151 導体(第2の導体)
142,152 薄板部
143,144,153,154 厚板部
145,146,155,156 導体
A1,A2 表面
B1,B2 主表面
H1,H2 誘導磁界
I1 被測定電流
I2 電流
P 仮想平面(平面)
S1,S2 主感度軸
T1,T2 感度影響軸
1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e Current sensor
101 conductor (first conductor)
111 conductor (second conductor)
102, 102a, 102b, 112, 112a, 112b Magnetoelectric conversion element (first magnetoelectric conversion element)
103, 103a, 103b, 113, 113a, 113b Magnetoelectric conversion element (second magnetoelectric conversion element)
104, 114 arithmetic unit 105, 115 circuit board 106, 116 notch 107, 108, 117, 118 arm part 121, 122, 123, 131, 132, 133, 134 magnetic shield 141 conductor (first conductor)
151 conductor (second conductor)
142,152 Thin plate portion 143,144,153,154 Thick plate portion 145,146,155,156 Conductor A1, A2 surface B1, B2 Main surface H1, H2 Inductive magnetic field I1 Current to be measured I2 Current P Virtual plane (plane)
S1, S2 main sensitivity axis
T1, T2 Sensitivity influence axis

Claims (10)

第1の導体と第2の導体とが互いに平行な場合に、前記第1の導体の電流路を流れる電流によって発生する磁気を検出し、磁界の影響を最も大きく受ける主感度軸と当該主感度軸に対して所定の角度を持ち検出感度に影響を及ぼす感度影響軸を有する第1の磁電変換素子及び第2の磁電変換素子を備えた電流センサであって、
前記第1の磁電変換素子は、前記第1の導体に対して前記第2の導体と反対側に設けられ、
前記第2の磁電変換素子は、前記第1の導体に対して前記第2の導体側に設けられ、
前記第1の磁電変換素子の主感度軸と、前記第2の磁電変換素子の主感度軸とが同一方向を向いており、
前記第1の磁電変換素子の感度影響軸と、前記第2の磁電変換素子の感度影響軸とが同一方向を向いている
ことを特徴とする電流センサ。
When the first conductor and the second conductor are parallel to each other, the magnetism generated by the current flowing through the current path of the first conductor is detected, and the main sensitivity axis and the main sensitivity that are most affected by the magnetic field A current sensor comprising a first magnetoelectric transducer and a second magnetoelectric transducer having a sensitivity influence axis having a predetermined angle with respect to the axis and affecting the detection sensitivity,
The first magnetoelectric conversion element is provided on the opposite side to the second conductor with respect to the first conductor,
The second magnetoelectric transducer is provided on the second conductor side with respect to the first conductor,
The main sensitivity axis of the first magnetoelectric transducer and the main sensitivity axis of the second magnetoelectric transducer are in the same direction,
A current sensor, wherein a sensitivity influence axis of the first magnetoelectric conversion element and a sensitivity influence axis of the second magnetoelectric conversion element are oriented in the same direction.
前記第1の磁電変換素子の主感度軸と、前記第2の磁電変換素子の主感度軸とが同一の向きであり、
前記第1の磁電変換素子の感動影響軸と、前記第2の磁電変換素子の感動影響軸とが同一の向きである
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電流センサ。
The main sensitivity axis of the first magnetoelectric conversion element and the main sensitivity axis of the second magnetoelectric conversion element are in the same direction,
The current sensor according to claim 1 or 2, wherein the sensitive influence axis of the first magnetoelectric conversion element and the sensitive influence axis of the second magnetoelectric conversion element are in the same direction.
前記第1の磁電変換素子の主感度軸と、前記第2の磁電変換素子の主感度軸とが逆向きであり、
前記第1の磁電変換素子の感動影響軸と、前記第2の磁電変換素子の感動影響軸とが逆向きである
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電流センサ。
The main sensitivity axis of the first magnetoelectric conversion element and the main sensitivity axis of the second magnetoelectric conversion element are in opposite directions,
The current sensor according to claim 1 or 2, wherein the sensitive influence axis of the first magnetoelectric conversion element and the sensitive influence axis of the second magnetoelectric conversion element are in opposite directions.
前記第1の磁電変換素子及び前記第2の磁電変換素子は、配線基板に設けられ、
前記配線基板の法線方向と前記第1の導体を流れる電流の方向が同じであり、
前記第1の磁電変換素子と前記第2の磁電変換素子の出力の差または和を出力する演算部をさらに有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電流センサ。
The first magnetoelectric conversion element and the second magnetoelectric conversion element are provided on a wiring board,
The normal direction of the wiring board and the direction of the current flowing through the first conductor are the same,
4. The current sensor according to claim 1, further comprising an arithmetic unit that outputs a difference or a sum of outputs of the first magnetoelectric conversion element and the second magnetoelectric conversion element. 5.
前記第1の導体及び前記第2の導体の断面の幅は、厚みより長い板状であり、
前記第1の導体及び前記第2の導体が並んでいる方向は、前記第1の導体及び前記第2の導体の厚み方向であり、
前記第1の磁電変換素子と前記第2の磁電変換素子とは、前記第2の導体を厚み方向に挟むように配置されている
ことを特徴とする請求項1〜4いずれかに記載の電流センサ。
The width of the cross section of the first conductor and the second conductor is a plate shape longer than the thickness,
The direction in which the first conductor and the second conductor are arranged is the thickness direction of the first conductor and the second conductor,
5. The current according to claim 1, wherein the first magnetoelectric conversion element and the second magnetoelectric conversion element are arranged so as to sandwich the second conductor in a thickness direction. Sensor.
前記第1の導体及び前記第2の導体、前記第1の磁電変換素子、及び前記第2の磁電変換素子は、いずれも前記回路基板の表面に直交する同一平面に位置する
ことを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の電流センサ。
The first conductor, the second conductor, the first magnetoelectric conversion element, and the second magnetoelectric conversion element are all located on the same plane orthogonal to the surface of the circuit board. The current sensor according to claim 4 or 5.
前記第1の磁電変換素子と、前記第2の磁電変換素子とは、前記第1の導体の幅方向中央に位置することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の電流センサ。   The current sensor according to claim 1, wherein the first magnetoelectric conversion element and the second magnetoelectric conversion element are located at a center in the width direction of the first conductor. 前記第1の磁電変換素子に対して前記第1の導体の反対側と、前記第2の磁電変換素子に対して前記第2の導体の側とにそれぞれ磁気シールドを備えたことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の電流センサ。   A magnetic shield is provided on the opposite side of the first conductor with respect to the first magnetoelectric conversion element and on the second conductor side with respect to the second magnetoelectric conversion element, respectively. The current sensor according to claim 1. 前記第1の磁電変換素子及び前記第2の磁電変換素子は、それぞれの前記主感度軸が前記第2の導体の電流路と直交し、且つ、前記それぞれの前記感度影響軸が前記主感度軸と直交し且つ前記第2の導体の電流路と直交するか同一方向を向くように配置されている
ことを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の電流センサ。
In the first magnetoelectric conversion element and the second magnetoelectric conversion element, the main sensitivity axis is orthogonal to the current path of the second conductor, and the sensitivity influence axis is the main sensitivity axis. The current sensor according to claim 1, wherein the current sensor is disposed so as to be orthogonal to the current path of the second conductor or to face the same direction.
前記第1の導体及び前記第2の導体は、それぞれ、薄板部と、前記薄板部の両側の厚板部とを有し、
前記第1の磁電変換素子及び第2の磁電変換素子は、前記第1の導体の薄板部を挟むように配置されたことを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の電流センサ。

Each of the first conductor and the second conductor has a thin plate portion and thick plate portions on both sides of the thin plate portion,
The current sensor according to claim 1, wherein the first magnetoelectric conversion element and the second magnetoelectric conversion element are arranged so as to sandwich a thin plate portion of the first conductor.

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