JP4459011B2 - Current sensor - Google Patents
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Description
本発明は、ホール素子等の磁電変換素子を用いて電流検出体を通る電流の大きさを検出する電流センサに関する。 The present invention relates to a current sensor that detects the magnitude of a current passing through a current detector using a magnetoelectric conversion element such as a Hall element.
この種の従来の電流センサとしては、図6〜図8に示すものがある。 Such conventional current sensors include those shown in FIGS.
図6〜図8に示すように、電流センサ100のケース101は、内部に部品収容室102が形成されたケース本体103と、この上面に固定され、部品収容室102を塞ぐ蓋体(図示せず)とから構成されている。ケース本体103及び蓋体(図示せず)の中央には、電流検出体であるブスバー(図示せず)が貫通する貫通孔104が形成されており、このブスバーに検出電流が通電される。
As shown in FIGS. 6 to 8, the
部品収容室102にはコア105と基板106とが収容されている。コア105は、略方形枠状を有し、その一箇所にギャップ105aが形成されている。基板106には磁電変換素子であるホール素子107が搭載され、このホール素子107は、コア105のギャップ105a内に配置されている。
The
上記構成において、ブスバー(図示せず)に検出電流が通電されると、この電流に比例した磁界がコア105に発生し、この発生磁界の大きさに比例した電圧値をホール素子107が出力する。以上により、検出電流の大きさを検出する。
In the above configuration, when a detection current is passed through a bus bar (not shown), a magnetic field proportional to the current is generated in the
上記従来例に類似する技術は、例えば、特許文献1に開示されている。
しかしながら、上述した従来の電流センサ100では、検出電流の大きさに対してコア105内に発生する磁界の大きさがリニアリティ性を有する範囲が検出範囲となる。従って、コア105に飽和磁束密度の大きいコア材を使用すると、電流の検出範囲を広く取ることができるが、飽和磁束密度の大きい材料は磁気ヒステリシスが大きいために高精度の電流検出ができないという問題がある。
However, in the above-described conventional
一方、コア105に磁気ヒステリシスが小さいコア材を使用すると、低電流域において高精度の電流検出が可能であるが、磁気ヒステリシスが小さい材料は飽和磁束密度が小さいために電流の検出範囲を高電流域まで広く取ることができない。
On the other hand, when a core material having a small magnetic hysteresis is used for the
そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、電流の検出範囲が広く、しかも、低電流域では高精度の検出ができる電流センサを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a current sensor that has a wide current detection range and can perform high-precision detection in a low current region.
請求項1の発明は、飽和磁束密度が1.30〜1.50Teslaの第1コアと、該第1コアを通る磁界の大きさを電気量に変換する第1磁電変換素子と、磁気ヒステリシスが保磁力0.4〜1.6A/m、残留磁束密度0.30〜0.45Teslaの第2コアと、該第2コアを通る磁界の大きさを電気量に変換する第2磁電変換素子とを同一のケース内に備え、前記ケース内に部品収容室の低段差面と高段差面を形成し、夫々の段差面に、前記第1コア及び前記第1磁電変換素子と、前記第2コア及び前記第2磁電変換素子とは、検出電流の電流方向に所定の間隔を開けて配置されていることを特徴とする。
The invention of
この電流センサでは、検出電流の低電流域では、検出電流に高精度に比例した磁界が第2コアに発生し、検出電流の高電流域では、検出電流にほぼ比例した磁界が第1コアに発生する。また、第1磁電変換素子と第2磁電変換素子は、互いの漏れ磁束による干渉を極力受けない磁界の大きさを検出できる。 In this current sensor, a magnetic field proportional to the detection current is generated in the second core in the low current region of the detection current, and a magnetic field substantially proportional to the detection current is generated in the first core in the high current region of the detection current. appear. Further, the first magnetoelectric conversion element and the second magnetoelectric conversion element can detect the magnitude of the magnetic field that is not affected by the mutual leakage magnetic flux as much as possible.
請求項2の発明は、請求項1記載の電流センサであって、前記ケースには、前記第1コアと前記第2コアの中心を貫通する貫通孔が設けられ、この貫通孔内に検出電流が通電される電流検出体が固定されていることを特徴とする。 A second aspect of the present invention, a current sensor according to claim 1 Symbol placement, the said case, the first core and the through hole is provided through the center of the second core, detected in the through hole A current detector to which a current is applied is fixed.
この電流センサでは、請求項1の発明の作用に加え、電流検出体と第1コア及び第2コアとの相対的位置が振動等によって変動することがない。 In this current sensor, in addition to the operation of the first aspect of the invention, the relative positions of the current detector and the first core and the second core do not vary due to vibration or the like.
請求項1の発明によれば、検出電流の低電流域では、第2コアに検出電流に高精度に比例した磁界が発生し、検出電流の低電流域から高電流域の全電流域では、第1コアに検出電流にほぼ比例した磁界が発生する。従って、高電流域では第1磁電変換素子の出力を、低電流域では第2磁電変換素子の出力を検出出力として採用すれば、電流の検出範囲が広く、しかも、低電流域では高精度の検出ができる。さらに、第1磁電変換素子と第2磁電変換素子は、互いの漏れ磁束による干渉を極力受けない検出ができる。従って、検出精度の向上になる。
According to the invention of
請求項2の発明によれば、請求項1の発明の効果に加え、電流検出体と第1コア及び第2コアとの相対的位置が振動等によって変動することがない。従って、第1磁電変換素子及び第2磁電変換素子からは、常に所定の出力特性が得られ、検出出力の信頼性が向上する。
According to the invention of
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1〜図5は本発明の一実施形態を示し、図1は電流センサ1の分解斜視図、図2は電流センサ1の斜視図、図3は電流センサ1の断面図、図4は電流センサ1の回路図、図5は第1ホール素子12と第2ホール素子13の出力特性線図である。
1 to 5 show an embodiment of the present invention, FIG. 1 is an exploded perspective view of a
図1〜図3に示すように、電流センサ1のケース2は、内部に部品収容室3が形成されたケース本体4と、この上面に固定され、部品収容室3を塞ぐ蓋体(図示せず)とから構成されている。ケース本体4の中央箇所には内壁部4aが立設され、この内壁部4aの中心には貫通孔5が形成されている。貫通孔5には電流検出体であるブスバー(図示せず)が貫通した状態で固定されている。ブスバー(図示せず)は、下記する第1コア9及び第2コア10の中心を貫通する。部品収容室3は、内壁部4aと外周壁4bに囲まれ、その底面の外周側が低段差面6に内周側が高段差面7に形成されていると共に、低段差面6の更に外側は高段差面7より高い基板搭載面8に形成されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
部品収容室3の外周側の低段差面6上には第1コア9が、内周側の高段差面7上には第2コア10がそれぞれ収容されている。第1コア9は、飽和磁束密度の大きい強磁性体(飽和磁束密度1.30〜1.50Tesla程度)、例えば純鉄やケイ素鋼材にてほぼ方形枠状に形成されている。方形枠状の第1コア9の一箇所にはギャップ9aが形成されている。ブスバー(図示せず)への通電電流によって磁界が発生すると、その発生磁界の磁路が第1コア9に形成される。第2コア10は、磁気ヒステリシスが小さい強磁性体(保磁力0.4〜1.6A/m程度,残留磁束密度0.30〜0.45Tesla程度)、例えばパーマロイ材にてほぼ方形枠状に形成されている。方形枠状の第2コア10の一箇所にはギャップ10aが形成されている。ブスバー(図示せず)への通電電流によって磁界が発生すると、その発生磁界の磁路が第2コア10に形成される。
A first core 9 is accommodated on the
部品収容室3の基板搭載面8上には基板11が収容されている。基板11には第1磁電変換素子である第1ホール素子12と第2磁電変換素子である第2ホール素子13とが搭載されている。第1ホール素子12は基板11の面より離間した位置に搭載され、第1コア9のギャップ9a内に配置されている。第2ホール素子13は基板11の面に近接した位置に搭載され、第2コア10のギャップ10a内に配置されている。
A
このように部品収容室3の低段差面6と高段差面7を形成し、それぞれの面に第1コア9と第2コア10を収容すると共に各コア9,10のギャップ9a,10a内に第1ホール素子12及び第2ホール素子13を配置することによって、第1コア9及び第1ホール素子12と第2コア10及び第2ホール素子13とは、検出電流の流れ方向に対し所定の間隔d(図3に示す)を開けた位置に配置されている。
In this way, the
又、ケース本体4にはコネクタ部14が一体に設けられ、このコネクタ部14の端子15は基板11にまで延設されている。このコネクタ部14を介して外部より電源供給を受けると共に、図4に示す如く、第1及び第2ホール素子12,13の検出出力を共に出力するようになっている。
The
上記構成において、検出電流がブスバー(図示せず)に通電されると、この電流に比例した磁界が第1コア9及び第2コア10に共に発生し、第1コア9に発生した磁界の大きさに比例する電圧が第1ホール素子12より、又、第2コア10に発生した磁界の大きさに比例する電圧が第2ホール素子13より出力される。
In the above configuration, when a detection current is passed through a bus bar (not shown), a magnetic field proportional to this current is generated in both the first core 9 and the
ここで、第2コア10が磁気ヒステリシスの小さい強磁性体より形成されているため、検出電流の低電流域(±50A)では、検出電流に対し高精度に比例した磁界が第2コア10に発生し、図5に示すように、第2ホール素子13からは高精度の検出電圧値(出力2)が出力される。又、第1コア9が飽和磁束密度の大きい強磁性体より形成されているため、検出電流の低電流域から高電流域の全電流域(±400A)に亘って、検出電流に対しほぼ比例した磁界が第1コア9に発生し、図5に示すように、第1ホール素子12からは検出電流にほぼ比例する検出電圧値(出力1)が出力される。従って、高電流域では第1ホール素子12の出力を、低電流域では第2ホール素子13の出力を検出出力として採用すれば、電流の検出範囲が広範囲で、しかも、低電流域では高精度の検出ができる。
Here, since the
上記した実施形態では、第1コア9及び第1ホール素子12と、第2コア10及び第2ホール素子13とは、検出電流の流れ方向に対し所定の間隔dを開けて配置されているので、第1ホール素子12と第2ホール素子13は、互いの漏れ磁束による干渉を極力受けない検出ができる。従って、本実施形態では、検出精度を向上させることができる。
In the above-described embodiment, the first core 9 and the
また、上記した実施形態では、ケース2には、第1コア9と第2コア10の中心を貫通する貫通孔5が設けられ、この貫通孔5内に検出電流が通電されるブスバー(図示せず)が固定されているので、ブスバーと第1コア9及び第2コア10との相対的位置が振動等によって変動することがない。従って、第1ホール素子12及び第2ホール素子13からは、常に所定の出力特性が得られ、検出出力の信頼性が向上する。
Further, in the above-described embodiment, the
さらに、上記した実施形態では、検出電流をブスバーに通電する構成であるが、検出電流体は、ワイヤーハーネス等であっても良いことはもちろんである。 Furthermore, in the above-described embodiment, the detection current is supplied to the bus bar, but the detection current body may be a wire harness or the like.
また、上記した実施形態では、第1及び第2磁電変換素子は第1及び第2ホール素子12,13であるが、磁界の強度を電気量に変換できる素子であれば良い。
In the above-described embodiment, the first and second magnetoelectric conversion elements are the first and
1 電流センサ
2 ケース
5 貫通孔
9 第1コア
10 第1ホール素子(第1磁電変換素子)
12 第2コア
13 第2ホール素子(第2磁電変換素子)
DESCRIPTION OF
12
Claims (2)
前記ケースには、前記第1コアと前記第2コアの中心を貫通する貫通孔が設けられ、この貫通孔内に検出電流が通電される電流検出体が固定されていることを特徴とする電流センサ。 The current sensor according to claim 1,
The case is provided with a through-hole penetrating the center of the first core and the second core, and a current detector to which a detection current is passed is fixed in the through-hole. Sensor.
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