CN103080755A - 电流传感器 - Google Patents

电流传感器 Download PDF

Info

Publication number
CN103080755A
CN103080755A CN2011800416219A CN201180041621A CN103080755A CN 103080755 A CN103080755 A CN 103080755A CN 2011800416219 A CN2011800416219 A CN 2011800416219A CN 201180041621 A CN201180041621 A CN 201180041621A CN 103080755 A CN103080755 A CN 103080755A
Authority
CN
China
Prior art keywords
magnetic sensor
sensor
current
magnetic
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2011800416219A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103080755B (zh
Inventor
田村学
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alps Alpine Co Ltd
Original Assignee
Alps Green Devices Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alps Green Devices Co Ltd filed Critical Alps Green Devices Co Ltd
Publication of CN103080755A publication Critical patent/CN103080755A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103080755B publication Critical patent/CN103080755B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/0038—Circuits for comparing several input signals and for indicating the result of this comparison, e.g. equal, different, greater, smaller (comparing pulses or pulse trains according to amplitude)
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/20—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, i.e. measuring a magnetic field via the interaction between a current and a magnetic field, e.g. magneto resistive or Hall effect devices
    • G01R15/207—Constructional details independent of the type of device used
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/0046—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof characterised by a specific application or detail not covered by any other subgroup of G01R19/00
    • G01R19/0053—Noise discrimination; Analog sampling; Measuring transients

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)

Abstract

提供一种电流传感器，能够减少来自磁干扰的噪声，能够测定大电流的被测定电流，并且能够实现小型化和薄型化。本发明的电流传感器(1)的特征在于，具备：供被测定电流流通的导电构件(12)；在由被测定电流产生的感应磁场的作用下输出相互反相的输出信号的第一磁传感器(14a)及第二磁传感器(14b)；对第一磁传感器(14a)的输出信号与第二磁传感器(14b)的输出信号进行差动计算的控制部(20)，第一磁传感器(14a)及第二磁传感器(14b)的灵敏度轴方向(D1)被固定在相同方向上，且相对于施加到第一磁传感器(14a)及第二磁传感器(14b)上的由被测定电流产生的感应磁场的施加方向成规定的角度，并且被固定成感应磁场相互反向地施加在第一磁传感器及第二磁传感器上。

Description

电流传感器
技术领域
本发明涉及对电流的大小进行测定的电流传感器，尤其是能够减少来自磁干扰的噪声的电流传感器。
背景技术
近年来，在电动机动车和太阳能电池等领域中，伴随着电动机动车和太阳能电池装置的大输出化、高性能化，处理的电流值变大，而广泛使用以非接触的方式对直流大电流进行测定的电流传感器。作为此类电流传感器，提出有具备经导体周围的磁场的变化而对在导体中流通的被测定电流进行检测的磁传感器的电流传感器的方案。另外，作为电流传感器而开发有能够减少来自磁干扰的噪声的电流传感器。
作为减少来自磁干扰的噪声的电流传感器，提出有获取配置在相同基板上的一对磁传感器的输出信号的差动的电流传感器的方案(例如，参照专利文献1)。在所述电流传感器中，在基板上夹着与基板正交的电流线而对置的位置上配置一对磁传感器。上述一对磁传感器的灵敏度轴方向朝向相同方向。在该电流传感器中，从一对磁传感器输出相互反相的输出信号，因此通过差动计算而对输出信号进行加法处理，从而提高输出灵敏度。另外，一对磁传感器的输出信号以外的噪声成分是同相的，因此通过差动计算而除去。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-243766号公报
发明的概要
发明要解决的问题
然而，在利用电流传感器对电动机动车的电动机驱动用的电流的大小进行测定的情况下，在电动机驱动时，被测定电流为大电流，在电动机停止时为微小电流。因此，期望对于大电流和微小电流都能够以高精度进行测定的电流传感器。另外，伴随着近年来的电流传感器的用途扩大，期望电流传感器的进一步的小型化与薄型化。从电流传感器的小型化和薄型化的观点出发，优选在电流线的附近配置磁传感器。
然而，在专利文献1所记载的电流传感器中，在将一对磁传感器配置在电流线的附近的情况下，存在因由在电流线流通的被测定电流产生的感应磁场而使一对磁传感器磁饱和的问题。尤其是在作为测定对象的被测定电流为大电流的情况下，由被测定电流产生的感应磁场变大，因此磁传感器容易磁饱和。如此，在现有的电流传感器中，难以同时实现大电流的被测定电流的测定和电流传感器的小型化与薄型化。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种电流传感器，其能够减少来自磁干扰的噪声，能够测定大电流的被测定电流，并且能够实现小型化与薄型化。
解决方案
本发明的电流传感器的特征在于，所述电流传感器具备：供被测定电流流通的导电构件；在由所述被测定电流产生的感应磁场的作用下输出相互反相的输出信号的第一磁传感器及第二磁传感器；对所述第一磁传感器的输出信号和所述第二磁传感器的输出信号进行差动计算的差动部，所述第一磁传感器及所述第二磁传感器的灵敏度轴方向被固定在相同方向上，且相对于施加到所述第一磁传感器及所述第二磁传感器上的由所述被测定电流产生的感应磁场的施加方向成规定的角度，并且被固定成感应磁场相互反向地施加在第一磁传感器及第二磁传感器上。
根据该结构，由于在由被测定电流产生的感应磁场的作用下输出相互反相的输出信号，因此能够抵消因在第一磁传感器及第二磁传感器上一起施加的磁干扰所产生的噪声，从而能够提高被测定电流的测定精度。另外，对于来自被测定电流的感应磁场，从第一磁传感器及第二磁传感器输出与灵敏度轴方向的磁向量的大小对应的输出信号，因此在被测定电流为大电流的情况下也能够抑制第一磁传感器及第二磁传感器的磁饱和。由此，能够使第一磁传感器及第二磁传感器接近导电构件而进行配置，从而能够实现电流传感器的小型化与薄型化。
在本发明的电流传感器中，优选地，所述电流传感器具有在一个面上配置所述第一磁传感器且在另一个面上配置所述第二磁传感器的基板，所述导电构件在剖面观察下呈具有长轴方向和短轴方向的形状，所述基板在所述长轴方向上与所述导电构件并列设置，且配置成所述基板的面内方向与所述长轴方向平行。
根据该结构，以夹着与导电构件并列设置的基板的方式配置第一磁传感器及第二磁传感器，因此能够减小电流传感器的厚度，从而实现电流传感器的小型化与薄型化。进而，隔着基板而配置第一磁传感器及第二磁传感器，因此能够减小在第一磁传感器上施加的磁干扰与在第二磁传感器上施加的磁干扰之差，从而能够有效地减小因磁干扰而产生的噪声的影响。
在本发明的电流传感器中，优选地，所述基板的厚度方向的中央位置相对于所述导电构件的高度方向的中央位置配置在相同的位置上。
根据该结构，能够减小电流传感器的厚度，从而能够实现电流传感器的小型化与薄型化。进而，能够减小在第一磁传感器及第二磁传感器上施加的感应磁场的灵敏度轴方向的磁向量之差，因此尤其能够提高电流传感器的检测精度。
在本发明的电流传感器中，优选地，所述电流传感器具有配置所述第一磁传感器的第一基板和配置所述第二磁传感器的第二基板，所述导电构件在剖视观察下呈具有长轴方向和短轴方向的形状，所述第一基板及所述第二基板在所述长轴方向上以夹着所述导电构件的方式与所述导电构件并列设置，且配置成所述第一基板的面内方向及所述第二基板的面内方向与所述长轴方向平行。
根据该结构，以夹着导电构件的方式将第一基板及第二基板与导电构件并列设置，因此能够减小电流传感器的厚度，从而能够实现电流传感器的小型化与薄型化。
在本发明的电流传感器中，优选地，所述第一基板的厚度方向的中央位置及所述第二基板的厚度方向的中央位置相对于所述导电构件的高度方向的中央位置配置在相同的位置上。
根据该结构，能够减小电流传感器的厚度，从而能够实现电流传感器的小型化与薄型化。进而，能够减小在第一磁传感器及第二磁传感器上施加的感应磁场的灵敏度轴方向上的磁向量之差，因此能够提高电流传感器的检测灵敏度。
在本发明的电流传感器中，优选所述导电构件在剖视观察下为矩形形状。根据该结构，导电构件的短轴方向的端部附近的感应磁场的施加方向的变化变大，因此能够减小第一磁传感器及第二磁传感器的灵敏度轴方向上的磁向量，从而能够实现大电流的被测定电流的测定。
在本发明的电流传感器中，优选所述第一磁传感器及第二磁传感器为磁阻元件。
发明效果
根据本发明，能够提供一种电流传感器，其能够减小来自磁干扰的噪声，能够测定大电流的被测定电流，并且能够实现小型化与薄型化。
附图说明
图1是本发明的实施方式所涉及的电流传感器的剖面示意图。
图2是本发明的实施方式所涉及的电流传感器中的感应磁场的说明图。
图3是本发明的实施方式所涉及的电流传感器中的感应磁场的说明图的局部放大图。
图4是示出本发明的实施方式所涉及的电流传感器的功能框图。
图5是示出本发明的实施方式所涉及的电流传感器的其他结构例的剖面示意图。
图6是本发明的实施方式所涉及的电流传感器的其他结构例的局部放大图。
图7中，图7(a)是示出本发明的实施方式所涉及的电流传感器的磁场强度与输出信号之间的关系的图，图7(b)是示出比较例所涉及的电流传感器的磁场强度与输出信号之间的关系的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细的说明。
图1是本实施方式所涉及的电流传感器的剖面示意图。如图1所示，本实施方式所涉及的电流传感器1具备在内部具有空间的壳体11和一部分配置在该壳体11内且单向地延伸的导电构件12。在壳体11内的导电构件12上配置有隔着基板13而配设的一对第一磁传感器14a及第二磁传感器14b，利用该第一磁传感器14a及第二磁传感器14b来测定在导电构件12流通的被测定电流的大小。需要说明的是，在图1中，示出与导电构件12的延伸方向垂直的方向的剖面示意图。
壳体11由例如绝缘材料形成，而也可以构成为一部分包含硅钢、坡莫合金等导磁率高的材料，从而遮挡向壳体11内的磁干扰。导电构件12在剖视观察下呈矩形形状，具有短轴方向D2的两端的一对主面12a、12b和长轴方向D3的两端的一对端面12c、12d。
基板13在导电构件12的长轴方向D3上的一个端面12c与壳体11之间由未图示的支承构件支承，以基板13的面内方向与长轴方向D3平行的方式与导电构件12并列设置。需要说明的是，基板13的面内方向也可以不与长轴方向D3完全地平行，在能够起到本发明的效果的范围内大致平行即可。另外，基板13配置为，厚度方向的中央的位置(点P1)与导电构件12的高度方向(短轴方向D2)的中央的位置(点P2)对齐(参照F1)。在基板13的一个面(以下，称为“上表面”)配设第一磁传感器14a，在基板13的另一个面(以下，称为“下表面”)配设第二磁传感器14b。另外，在基板13上设有对第一磁传感器14a及第二磁传感器14b的输出信号进行计算处理的控制部20(参照图4)。
第一磁传感器14a及第二磁传感器14b根据由在导电构件12流通的被测定电流产生的感应磁场M1(参照图2)而输出输出信号。另外，第一磁传感器14a及第二磁传感器14b配设为，灵敏度轴方向D1相对于导电构件12的长轴方向D3固定成相同的方向，由被测定电流产生的感应磁场M1(参照图2)与灵敏度轴方向D1成规定的角度θ地施加。需要说明的是，灵敏度轴方向D1也可以不是完全地与导电构件12的长轴方向D3相同的方向，在起到本发明的效果的范围内为大致相同方向即可。
接着，参照图2及图3对本实施方式所涉及的电流传感器1的被测定电流测定时的感应磁场M1进行说明。图2是本实施方式所涉及的电流传感器1中的感应磁场的说明图，图3是图2所示的第一磁传感器14a及第二磁传感器14b的局部放大图。需要说明的是，在图2中，示出电流传感器1的剖面示意图，为了方便说明，省略壳体11表示。
如图2所示，当被测定电流在导电构件12中流通时，以导电构件12为中心而从导电构件12的外周缘在恒定的范围内产生感应磁场M1。该感应磁场M1相对于被测定电流的流通方向呈右旋的方向。因此，在导电构件12的上表面一侧的主面12a的中央部附近，感应磁场M1的方向为右方向(左方向)，在导电构件12的下表面一侧的主面12b的中央部附近，感应磁场M1的方向为左方向(右方向)。
另外，在导电构件12的端面12c、12d的附近，从端面12c、12d的一端侧朝向另一端侧，感应磁场M1的方向在剖视观察下呈曲线状地变化。因此，从相对于灵敏度轴方向D1倾斜的方向对配置在导电构件12的端面12c的附近的第一磁传感器14a及第二磁传感器14b施加感应磁场M1。
接着，参照图3对感应磁场M1相对于第一磁传感器14a及第二磁传感器14b的施加方向进行详细的说明。如图3所示，从相对于灵敏度轴方向D1(右方向)成规定的角度θ的方向对配置在导电构件12的上表面一侧的第一磁传感器14a施加感应磁场M1。另外，从相对于灵敏度轴方向D1的相反方向(左方向)成规定的角度θ的方向对配置在导电构件12的下表面一侧的第二磁传感器14b施加感应磁场M1。
在此，相对于第一磁传感器14a的中心点P3施加的感应磁场M1被向量分解为灵敏度轴方向D1的磁向量M2和与基板13面垂直的方向的磁向量M3。因此，从第一磁传感器14a输出的输出信号输出与磁向量M2的大小对应的输出信号。
另外，从施加方向相对于第二磁传感器14b的中心点P4施加的感应磁场M1被向量分解为灵敏度轴方向D1的相反方向的磁向量M4和与基板13面垂直的方向的磁向量M3。因此，从第二磁传感器14b输出的输出信号输出与磁向量M4的大小对应的输出信号。
即，在本实施方式所涉及的电流传感器1中，由被测定电流产生的感应磁场M1分解为相互反向的磁向量M2、M4而对第一磁传感器14a及第二磁传感器14b施加。因此，在被测定电流为大电流的情况下，也能够抑制第一磁传感器14a及第二磁传感器14b的磁饱和。
另外，从与灵敏度轴方向D1成规定的角度θ的方向对第一磁传感器14a施加感应磁场M1，从与灵敏度轴方向D1的相反方向成规定的角度θ的方向对第二磁传感器14b施加感应磁场M1。因此，从第一磁传感器14a及第二磁传感器14b输出相互反相的输出信号。进而，由于从与第一磁传感器14a及第二磁传感器14b的灵敏度轴方向D1成大致相同的角度θ施加感应磁场M1，因此灵敏度轴方向D1的磁向量M2、M4的大小大致相同。因此，从第一磁传感器14a及第二磁传感器14b输出的输出信号形成为相互大致相同的大小。进而，第一磁传感器14a及第二磁传感器14b被固定成灵敏度轴方向D1为大致相同方向，因此对磁干扰Hc输出相互同相的大致相同的输出信号。因此，通过对第一磁传感器14a及第二磁传感器14b的输出信号进行差动计算，对来自感应磁场M1的输出信号进行加法处理，从磁干扰以同相除去噪声成分。由此，能够提高电流传感器1的测定精度。
图4是示出本发明的实施方式所涉及的电流传感器的功能框图。第一磁传感器14a及第二磁传感器14b分别为磁平衡式传感器，包括配置成能够产生消除由被测定电流产生的磁场的方向的磁场的反馈线圈141a、141b和由作为磁检测元件的两个磁阻效应元件及两个固定电阻元件构成的电桥电路142a、142b。控制部20包括：对第一磁传感器14a的电桥电路142a之差动输出进行增幅且对反馈线圈141a的反馈电流进行控制的差动·电流增幅器211；将第一磁传感器14a的反馈电流转换为电压的I/V增幅器212；对第二磁传感器14b的电桥电路142b的差动输出进行增幅且对反馈线圈141b的反馈电流进行控制的差动·电流增幅器213；将第二磁传感器14b的反馈电流转换为电压的I/V增幅器214；对I/V增幅器212、214的差动输出进行增幅的差动增幅器222。
反馈线圈141a、141b配置在电桥电路142的磁阻效应元件的附近，并产生抵消由被测定电流产生的感应磁场的消除磁场。作为电桥电路142a、142b的磁阻效应元件而能够举出GMR(巨大磁阻效应元件(Giant MagnetoResistance))元件和TMR(隧道型磁阻效应元件(Tunnel MagnetoResistance))元件等。磁阻效应元件根据由被测定电流产生的感应磁场的施加而使电阻值发生变化。通过由两个磁阻效应元件与两个固定电阻元件构成电桥电路212，能够实现高灵敏度的电流传感器。另外，通过使用磁阻效应元件，能够容易地在与设置电流传感器的基板面平行的方向上配置灵敏度轴，从而能够使用平面线圈。
电桥电路142a、142b具备产生与由被测定电流产生的感应磁场M1对应的电压差的两个输出。电桥电路142a、142b的两个输出由差动·电流增幅器211、213增幅，增幅了的输出作为电流(反馈电流)而向反馈线圈141a、141b供给。该反馈电流与对应于感应磁场M1的电压差对应。此时，在反馈线圈141a、141b产生抵消感应磁场M1的消除磁场。而且，在处于感应磁场M1与消除磁场被抵消的平衡状态时的反馈线圈141a、141b中流通的电流通过I/V增幅器212、214而转换为电压，该电压成为传感器输出。
需要说明的是，在差动·电流增幅器211中，通过将电源电压设定为近似于I/V转换的基准电压+(反馈线圈电阻的额定内最大值×满标(fullscale)时反馈线圈电流)的值，反馈电流被自动地限制，从而得到保护磁阻效应元件和反馈线圈的效果。另外，在此对电桥电路142的两个输出的差动进行增幅而用作反馈电流，也可以从电桥电路仅将中点电位作为输出，以与规定的基准电位之间的电位差为基础作为反馈电流。
差动增幅器222将I/V增幅器212、214的输出信号的差动值作为传感器输出而进行处理。通过进行上述处理，消除第一磁传感器14a、第二磁传感器14b的输出信号中的地磁等外部磁场的影响，从而能够以更高精度测定电流。在本实施例中，虽示出磁平衡式的一个例子，但也可以是保持第一磁传感器及第二磁传感器的输出不变而取得差动的磁比例式。
需要说明的是，在上述实施方式所涉及的电流传感器1中，虽对在导电构件12的一个端面12c的附近隔着基板13而配置第一磁传感器14a及第二磁传感器14b的结构进行了说明，但第一磁传感器14a及第二磁传感器14b也可以以夹着导电构件12的方式配置。图5是示出本实施方式所涉及的电流传感器的其他结构例的剖面示意图，图6是分别放大了图5所示的第一磁传感器22a及第二磁传感器22b的局部放大图。需要说明的是，在图5、图6中，对与图2及图3所示的电流传感器1相同的构成要素标注相同的附图标记。另外，在以下的说明中，以与电流传感器1的不同点为中心进行说明，避免重复说明。
如图5所示，在电流传感器2中，在导电构件12的一个端面12c的附近并列设置第一基板21a，以在与该第一基板21a之间夹着导电构件12的方式在导电构件12的另一个端面12d的附近并列设置第二基板21b。在第一基板21a的上表面配置第一磁传感器22a，在第二基板21b的下表面配置第二磁传感器22b。第一基板21a的面内方向及第二基板21b的面内方向与导电构件12的长轴方向D3平行配置。另外，第一基板21a及第二基板21b以厚度方向的中央位置与导电构件12的高度方向(短轴方向D2)的中央位置形成在相同平面内的方式由未图示的支承构件支承在壳体11内。
接着，对本实施方式所涉及的电流传感器2中的感应磁场M1相对于第一磁传感器22a及第二磁传感器22b的施加方向进行说明。如图6所示，在电流传感器2中，从与灵敏度轴方向D1(右方向)成规定的角度θ的方向倾斜地对配置在导电构件12的一个端面12c附近的第一磁传感器22a施加感应磁场M1。另外，从与灵敏度轴方向D1的相反方向(左方向)成规定的角度θ的方向倾斜地对配置在导电构件12的另一个端面12d附近的第二磁传感器22b施加感应磁场M1。
在第一磁传感器22a及第二磁传感器22b上施加的感应磁场M1被分解为与第一基板21a及第二基板21b的面内方向平行的磁向量M2、M4和与第一基板21a及第二基板21b面垂直的磁向量M3。因此，与上述的电流传感器1相同地，从第一磁传感器22a及第二磁传感器22b输出与磁向量M2、M4对应的输出信号。
如此，在以夹着导电构件12的方式配置一对第一磁传感器22a及第二磁传感器22b的电流传感器2中，从第一磁传感器22a输出与灵敏度轴方向D1的磁向量M2对应的输出信号，从第二磁传感器22b输出与灵敏度轴方向D1的相反方向的磁向量M4对应的输出信号。因此，与电流传感器1相同地，能够抑制第一磁传感器22a及第二磁传感器22b的磁饱和。
接着，对为了明确本发明的效果而进行的实施例进行说明。
在此，对本实施方式所涉及的电流传感器1的被测定电流的测定范围和作为比较例的现有的电流传感器的被测定电流的测定范围进行比较并进行说明。图7(a)是示出本实施方式所涉及的电流传感器1的磁场强度与输出信号之间的关系的图，图7(b)是示出比较例所涉及的电流传感器的磁场强度与输出信号之间的关系的图。需要说明的是，在图7(a)、图7(b)中，示出在本实施方式所涉及的电流传感器1与比较例所涉及的电流传感器上一起施加相同强度的感应磁场的情况的输出信号。
如图7(a)、图7(b)所示，在本实施方式所涉及的电流传感器1中，输出信号相对于通过由被测定电流产生的感应磁场施加的磁场强度而呈线形地变化。另一方面，在比较例所涉及的电流传感器中，随着磁场强度变大，输出信号的增加变小，产生磁饱和。如此可知，根据本实施方式所涉及的电流传感器1，在被测定电流为大电流的情况下也能够抑制磁饱和。
如以上说明的那样，在本实施方式所涉及的电流传感器1中，第一磁传感器14a及第二磁传感器14b的灵敏度轴方向D1以与在第一磁传感器14a及第二磁传感器14b上施加的由被测定电流产生的感应磁场M1的施加方向成规定的角度θ的方式配置。由此，从第一磁传感器14a输出与灵敏度轴方向D1的磁向量M2对应的输出信号，从第二磁传感器14b输出与灵敏度轴方向D1的相反方向的磁向量M4对应的输出信号。其结果是，在被测定电流为大电流的情况下，也能够抑制第一磁传感器14a及第二磁传感器14b的磁饱和。因此，能够扩大电流传感器的测定范围(动态范围)，并且还能够使第一磁传感器14a及第二磁传感器14b接近导电构件配置，从而实现电流传感器1的小型化与薄型化。
另外，第一磁传感器14a及第二磁传感器14b的灵敏度轴方向D1被固定成相同方向，从相互反向对第一磁传感器14a及第二磁传感器14b施加感应磁场M1的磁向量M2、M4，因此从第一磁传感器14a及第二磁传感器14b输出相互反相的输出信号。因此，通过对第一磁传感器14a及第二磁传感器14b的输出信号进行差动计算，能够对第一磁传感器14a及第二磁传感器14b的输出信号进行加法处理，从而增大检测灵敏度。进而，由于从相同方向对第一磁传感器14a及第二磁传感器14b施加磁干扰，因此通过对第一磁传感器14a及第二磁传感器14b的输出信号进行差动计算，能够抵消因磁干扰而产生的噪声。
进而，在本实施方式所涉及的电流传感器1中，在导电构件12的端面12c的附近配置基板13，以夹着该基板13的方式配置一对第一磁传感器14a及第二磁传感器14b，因此能够缩小第一磁传感器14a与第二磁传感器14b之间的距离。如此，通过使第一磁传感器14a及第二磁传感器14b接近配置，能够减小在第一磁传感器14a上施加的磁干扰与在第二磁传感器14b上施加的磁干扰Hc之差，从而能够有效地抵消磁干扰Hc的影响。
特别是，在本实施方式所涉及的电流传感器1中，通过将基板13的厚度方向的中央位置(点P1)与导电构件12的短轴方向D3的中央位置(点P2)配置在相同面F1内，在第一磁传感器14a上施加的磁向量M2的大小与在第二磁传感器14b上施加的磁向量M4的大小形成为最大。其结果是，能够提高被测定电流的检测灵敏度。
本发明并不局限于上述实施方式，而能够进行各种变更并加以实施。例如，上述实施方式中的各元件的大小等能够适当地进行变更并加以实施。另外，在上述实施方式中，虽对磁平衡式电流传感器使用磁阻效应元件的情况进行了说明，但也可以构成为磁平衡式电流传感器使用霍尔元件或其他磁检测元件。此外，本发明能够在不脱离本发明的范围内适当地进行变更并加以实施。
例如，在上述实施方式所涉及的电流传感器1中，虽对使用在剖面观察下具有矩形形状的导电构件12的结构进行了说明，但导电构件12的形状并不局限于该结构而能够适当变更。作为导电构件12的形状可以是例如在剖视观察下为椭圆形状、扁平形状等，只要是在能得到本发明的效果的范围内便能适当变更。
另外，第一磁传感器14a及第二磁传感器14b并不局限于上述配置结构，只要由在导电构件12流通的被测定电流产生的感应磁场与第一磁传感器14a及第二磁传感器14b的灵敏度轴方向D1成规定的角度θ而施加，且是输出相互反相的输出信号的配置结构，则可以是任意的配置结构。在此所说的反相包括在差动计算后能够得到足够的输出信号的程度内相位发生了偏离的范围。
进而，在上述实施方式所涉及的电流传感器1中，相对于第一磁传感器14a及第二磁传感器14b施加的感应磁场M1的角度θ只要在能够抑制第一磁传感器14a及第二磁传感器14b的磁饱和的范围内即可，也可以为各自不同的角度。
另外，基板13、以及第一基板21a及第二基板21b并不局限于上述配置结构，只要是在能够实现电流传感器1、2的小型化与薄型化的范围内，则可以是任意的配置结构。例如，基板13、以及第一基板21a及第二基板21b亦可配置为，厚度方向的中央位置相对于导电构件12的高度方向(短轴方向D2)上的中央位置形成为相同的位置。需要说明的是，不需要相对于导电构件12的高度方向(短轴方向D2)上的中央位置形成为完全相同的位置，在起到本发明的效果的范围内为大致相同即可。进而，基板13、以及第一基板21a及第二基板21b也可以相对于导电构件12的长轴方向成规定的角度地倾斜配置。
进而，在上述实施方式所涉及的电流传感器1中，也可以分别设置对第一磁传感器14a的输出信号进行计算处理的第一控制部和对第二磁传感器14b的输出信号进行计算处理的第二控制部。在该情况下，优选将第一磁传感器14a及第二磁传感器14b、以及第一控制部及第二控制部在基板13的上表面及下表面上下对称地设置。根据该结构，磁干扰对第一磁传感器14a及第二磁传感器14b、以及第一计算部及第二计算部均衡地施加，因此能够有效地减小因磁干扰而产生的噪声。
另外，在上述实施方式所涉及的电流传感器1中，从减小来自导电构件12的噪声的观点出发，优选将控制部20置于基板13面内，并设在远离导电构件12的位置。
进而，在上述实施方式所涉及的电流传感器1中，也可以在导电构件12与基板13之间设置遮挡构件(电磁屏蔽件)。如此，通过设置遮挡构件，能够吸收出自导电构件12的电压的噪声，从而提高被测定电流的测定精度。
此外，在上述本实施方式中，虽使用磁平衡式传感器作为第一磁传感器、第二磁传感器，但并不局限于该结构。磁传感器利用由通过电流线的被测定电流产生的感应磁场而输出相互反相的输出信号即可，例如，也可以使用磁比例式传感器。通过使用磁比例式传感器，与使用磁平衡式传感器的结构相比，能够降低消耗电力。
工业上的可利用性
本发明具有如下的效果：能够减小来自磁干扰的噪声，能够测定大电流的被测定电流，并且能够实现小型化与薄型化，尤其是能够适当地在对电动机动车和混合动力汽车的电动机驱动用的电流的大小进行检测的电流传感器中使用。
本申请基于2010年8月31日申请的日本特愿2010-194175。该内容全部引用于此。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.[修改后]一种电流传感器，其特征在于，
所述电流传感器具备：供被测定电流流通的导电构件；在由所述被测定电流产生的感应磁场的作用下输出相互反相的输出信号的第一磁传感器及第二磁传感器；对所述第一磁传感器的输出信号和所述第二磁传感器的输出信号进行差动计算的差动部，所述第一磁传感器及所述第二磁传感器的灵敏度轴方向被固定在相同方向上，且相对于施加到所述第一磁传感器及所述第二磁传感器上的由所述被测定电流产生的感应磁场的施加方向成规定的角度，并且被固定成感应磁场相互反向地施加在第一磁传感器及第二磁传感器上，
所述电流传感器具有在一个面上配置所述第一磁传感器且在另一个面上配置所述第二磁传感器的基板，所述导电构件在剖面观察下呈具有长轴方向和短轴方向的形状，所述基板在所述长轴方向上与所述导电构件并列设置，且配置成所述基板的面内方向与所述长轴方向平行。
2.[删除]
3.[修改后]根据权利要求1所述的电流传感器，其特征在于，
所述基板的厚度方向的中央位置相对于所述导电构件的高度方向的中央位置配置在相同的位置上。
4.[删除]
5.[删除]
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电流传感器，其特征在于，
所述导电构件在剖视观察下为矩形形状。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电流传感器，其特征在于，
所述第一磁传感器及第二磁传感器是磁阻效应元件。

Claims (7)

1.一种电流传感器，其特征在于，
所述电流传感器具备：供被测定电流流通的导电构件；在由所述被测定电流产生的感应磁场的作用下输出相互反相的输出信号的第一磁传感器及第二磁传感器；对所述第一磁传感器的输出信号和所述第二磁传感器的输出信号进行差动计算的差动部，所述第一磁传感器及所述第二磁传感器的灵敏度轴方向被固定在相同方向上，且相对于施加到所述第一磁传感器及所述第二磁传感器上的由所述被测定电流产生的感应磁场的施加方向成规定的角度，并且被固定成感应磁场相互反向地施加在第一磁传感器及第二磁传感器上。
2.根据权利要求1所述的电流传感器，其特征在于，
所述电流传感器具有在一个面上配置所述第一磁传感器且在另一个面上配置所述第二磁传感器的基板，所述导电构件在剖面观察下呈具有长轴方向和短轴方向的形状，所述基板在所述长轴方向上与所述导电构件并列设置，且配置成所述基板的面内方向与所述长轴方向平行。
3.根据权利要求2所述的电流传感器，其特征在于，
所述基板的厚度方向的中央位置相对于所述导电构件的高度方向的中央位置配置在相同的位置上。
4.根据权利要求1所述的电流传感器，其特征在于，
所述电流传感器具有配置所述第一磁传感器的第一基板和配置所述第二磁传感器的第二基板，
所述导电构件在剖视观察下呈具有长轴方向和短轴方向的形状，所述第一基板及所述第二基板在所述长轴方向上以夹着所述导电构件的方式与所述导电构件并列设置，且配置成所述第一基板的面内方向及所述第二基板的面内方向与所述长轴方向平行。
5.根据权利要求4所述的电流传感器，其特征在于，
所述第一基板的厚度方向的中央位置及所述第二基板的厚度方向的中央位置相对于所述导电构件的高度方向的中央位置配置在相同的位置上。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电流传感器，其特征在于，所述导电构件在剖视观察下为矩形形状。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电流传感器，其特征在于，所述第一磁传感器及第二磁传感器是磁阻效应元件。
CN201180041621.9A 2010-08-31 2011-07-25 电流传感器 Active CN103080755B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010194175 2010-08-31
JP2010-194175 2010-08-31
PCT/JP2011/066809 WO2012029438A1 (ja) 2010-08-31 2011-07-25 電流センサ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103080755A true CN103080755A (zh) 2013-05-01
CN103080755B CN103080755B (zh) 2015-01-21

Family

ID=45772548

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201180041621.9A Active CN103080755B (zh) 2010-08-31 2011-07-25 电流传感器

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8952687B2 (zh)
JP (1) JP5531215B2 (zh)
CN (1) CN103080755B (zh)
WO (1) WO2012029438A1 (zh)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103412176A (zh) * 2013-08-14 2013-11-27 清华大学 一种基于磁电阻的交直流避雷器电流实时在线监测传感器
CN107076784A (zh) * 2014-12-15 2017-08-18 株式会社村田制作所 电流传感器
CN107102276A (zh) * 2015-11-18 2017-08-29 恩智浦有限公司 磁场传感器
CN107250813A (zh) * 2015-06-04 2017-10-13 株式会社村田制作所 电流传感器
CN107436407A (zh) * 2016-05-26 2017-12-05 英飞凌科技股份有限公司 开关器件中的测量
CN107918105A (zh) * 2016-10-05 2018-04-17 法可特里亚股份有限公司 电流测量装置
CN109521255A (zh) * 2018-12-27 2019-03-26 苏州汇川技术有限公司 电路板及电力电子设备
CN109564248A (zh) * 2016-07-22 2019-04-02 旭化成微电子株式会社 电流传感器
CN109752578A (zh) * 2019-03-15 2019-05-14 江苏多维科技有限公司 一种磁隔离器
CN109870601A (zh) * 2017-12-05 2019-06-11 日立金属株式会社 电流传感器
CN111033276A (zh) * 2017-08-21 2020-04-17 株式会社村田制作所 电流传感器
CN111308154A (zh) * 2018-12-12 2020-06-19 迈来芯电子科技有限公司 电流传感器
CN113533825A (zh) * 2021-07-14 2021-10-22 郑州信工智能化系统有限公司 一种基于磁阻传感器可消除共模干扰的电流测量方法
CN114217114A (zh) * 2021-12-21 2022-03-22 江苏多维科技有限公司 一种电流传感器

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103415776B (zh) * 2011-03-02 2015-06-03 阿尔卑斯绿色器件株式会社 电流传感器
JP5544502B2 (ja) * 2011-03-07 2014-07-09 アルプス・グリーンデバイス株式会社 電流センサ
WO2013005545A1 (ja) * 2011-07-05 2013-01-10 アルプス・グリーンデバイス株式会社 電流センサ
WO2013038868A1 (ja) * 2011-09-13 2013-03-21 アルプス・グリーンデバイス株式会社 電流センサ
WO2013051567A1 (ja) * 2011-10-03 2013-04-11 アルプス・グリーンデバイス株式会社 電流センサ
JP6881937B2 (ja) * 2015-12-28 2021-06-02 アルプスアルパイン株式会社 電流センサ
JP2018054473A (ja) * 2016-09-29 2018-04-05 アイシン精機株式会社 磁気センサ及び磁気センサシステム
US11163019B1 (en) * 2020-08-05 2021-11-02 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensors having stray field rejection
TWI769819B (zh) * 2021-05-18 2022-07-01 宇能電科技股份有限公司 電流感測器與裝置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10142263A (ja) * 1996-11-11 1998-05-29 Murata Mfg Co Ltd 電流検出装置
CN1283795A (zh) * 1999-08-04 2001-02-14 施耐德电器工业公司 用于电气装置的电流传感器
CN1547034A (zh) * 2003-11-29 2004-11-17 华中科技大学 一种电流传感器
WO2006090769A1 (ja) * 2005-02-23 2006-08-31 Asahi Kasei Emd Corporation 電流測定装置
JP2007113965A (ja) * 2005-10-18 2007-05-10 Denso Corp 電流センサ

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002243766A (ja) 2001-02-16 2002-08-28 Fuji Electric Co Ltd 電流センサ

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10142263A (ja) * 1996-11-11 1998-05-29 Murata Mfg Co Ltd 電流検出装置
CN1283795A (zh) * 1999-08-04 2001-02-14 施耐德电器工业公司 用于电气装置的电流传感器
CN1547034A (zh) * 2003-11-29 2004-11-17 华中科技大学 一种电流传感器
WO2006090769A1 (ja) * 2005-02-23 2006-08-31 Asahi Kasei Emd Corporation 電流測定装置
JP2007113965A (ja) * 2005-10-18 2007-05-10 Denso Corp 電流センサ

Cited By (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103412176B (zh) * 2013-08-14 2016-01-20 清华大学 一种基于磁电阻的交直流避雷器电流实时在线监测传感器
CN103412176A (zh) * 2013-08-14 2013-11-27 清华大学 一种基于磁电阻的交直流避雷器电流实时在线监测传感器
CN107076784B (zh) * 2014-12-15 2019-06-14 株式会社村田制作所 电流传感器
CN107076784A (zh) * 2014-12-15 2017-08-18 株式会社村田制作所 电流传感器
CN107250813A (zh) * 2015-06-04 2017-10-13 株式会社村田制作所 电流传感器
CN107102276A (zh) * 2015-11-18 2017-08-29 恩智浦有限公司 磁场传感器
CN107436407A (zh) * 2016-05-26 2017-12-05 英飞凌科技股份有限公司 开关器件中的测量
CN107436407B (zh) * 2016-05-26 2020-04-17 英飞凌科技股份有限公司 开关器件中的测量
US10365329B2 (en) 2016-05-26 2019-07-30 Infineon Technologies Ag Measurements in switch devices
CN109564248B (zh) * 2016-07-22 2021-11-23 旭化成微电子株式会社 电流传感器
CN109564248A (zh) * 2016-07-22 2019-04-02 旭化成微电子株式会社 电流传感器
CN107918105A (zh) * 2016-10-05 2018-04-17 法可特里亚股份有限公司 电流测量装置
CN111033276A (zh) * 2017-08-21 2020-04-17 株式会社村田制作所 电流传感器
CN111033276B (zh) * 2017-08-21 2022-02-22 株式会社村田制作所 电流传感器
CN109870601A (zh) * 2017-12-05 2019-06-11 日立金属株式会社 电流传感器
CN111308154A (zh) * 2018-12-12 2020-06-19 迈来芯电子科技有限公司 电流传感器
CN111308154B (zh) * 2018-12-12 2022-11-15 迈来芯电子科技有限公司 电流传感器
CN109521255A (zh) * 2018-12-27 2019-03-26 苏州汇川技术有限公司 电路板及电力电子设备
CN109521255B (zh) * 2018-12-27 2024-04-30 苏州汇川技术有限公司 电路板及电力电子设备
CN109752578A (zh) * 2019-03-15 2019-05-14 江苏多维科技有限公司 一种磁隔离器
CN113533825A (zh) * 2021-07-14 2021-10-22 郑州信工智能化系统有限公司 一种基于磁阻传感器可消除共模干扰的电流测量方法
CN114217114A (zh) * 2021-12-21 2022-03-22 江苏多维科技有限公司 一种电流传感器
CN114217114B (zh) * 2021-12-21 2023-04-14 江苏多维科技有限公司 一种电流传感器
WO2023116277A1 (zh) * 2021-12-21 2023-06-29 江苏多维科技有限公司 一种电流传感器

Also Published As

Publication number Publication date
CN103080755B (zh) 2015-01-21
JP5531215B2 (ja) 2014-06-25
WO2012029438A1 (ja) 2012-03-08
US20130154631A1 (en) 2013-06-20
US8952687B2 (en) 2015-02-10
JPWO2012029438A1 (ja) 2013-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103080755A (zh) 电流传感器
EP3006896B1 (en) Three-axis digital compass
JP5648246B2 (ja) 電流センサ
WO2013005459A1 (ja) 電流センサ
US8847591B2 (en) Current sensor
CN103901363A (zh) 一种单芯片z轴线性磁阻传感器
CN107894576B (zh) 一种高z向分辨力的一体化低功耗三轴磁场传感器
KR20140133820A (ko) 자기 센서 및 그 자기 검출 방법
US20170108559A1 (en) Magnetic field sensing apparatus
WO2023116278A1 (zh) 一种电流传感器
JPWO2013099504A1 (ja) 電流センサ
CN203480009U (zh) 一种单芯片z轴线性磁电阻传感器
JPWO2014111976A1 (ja) 磁気センサ及びその製造方法
CN116559735B (zh) 磁传感器、状态检测装置及方法
CN102313831A (zh) 电流传感器
US8261458B2 (en) Geomagnetic sensor device and digital compass with the same
CN104218147A (zh) 磁传感器的制备方法以及磁传感器
WO2012046547A1 (ja) 電流センサ
CN107643041A (zh) 位移检测装置
JP2013088370A (ja) 電流センサ
JP5487403B2 (ja) 電流センサ
JP2012052980A (ja) 電流センサ
WO2016056136A1 (ja) 電流検出方法、電流検出装置、電流検出装置の信号補正方法、及び電流検出装置の信号補正装置
CN108469594B (zh) 一种高精度、闭环式梯度磁阻传感器
JP4415784B2 (ja) 電流センサ

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20161214

Address after: Tokyo, Japan, Japan

Patentee after: Alps Electric Co., Ltd.

Address before: Tokyo, Japan

Patentee before: ALPS Green Devices Co., Ltd.

CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: Tokyo, Japan, Japan

Patentee after: Alpine Alpine Company

Address before: Tokyo, Japan, Japan

Patentee before: Alps Electric Co., Ltd.

CP01 Change in the name or title of a patent holder