CN112005122B - 电流传感器 - Google Patents

电流传感器 Download PDF

Info

Publication number
CN112005122B
CN112005122B CN201980027211.5A CN201980027211A CN112005122B CN 112005122 B CN112005122 B CN 112005122B CN 201980027211 A CN201980027211 A CN 201980027211A CN 112005122 B CN112005122 B CN 112005122B
Authority
CN
China
Prior art keywords
magneto
magnetic field
current
electric conversion
annular
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.)
Active
Application number
CN201980027211.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112005122A (zh
Inventor
杉户达明
塚本武
江坂卓马
酒井亮辅
佐佐木章人
矶贝肇臣
三轮大晃
野村浩
石川贵士
道山胜教
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.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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 Denso Corp filed Critical Denso Corp
Publication of CN112005122A publication Critical patent/CN112005122A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112005122B publication Critical patent/CN112005122B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • 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
    • G01R15/205—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 using magneto-resistance devices, e.g. field plates
    • 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
    • G01R15/202—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 using Hall-effect devices
    • 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
    • G01R19/0092—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof measuring current only

Landscapes

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

Abstract

电流传感器具有：导电部件(30)，在规定方向上流动被测定电流；以及磁电转换部(10)，在与上述规定方向交叉的交叉方向上与上述导电部件分离地对置。上述导电部件的与上述磁电转换部对置的对置部位(31)呈绕上述规定方向而两个前端面(36a)隔着空隙(36b)相对置的环状。上述磁电转换部在上述交叉方向上隔着上述空隙而与呈环状的上述对置部位所具备的中空相对置。

Description

电流传感器
关联申请的相互参照
本申请基于2018年5月18日提出申请的日本专利申请第2018－95979号，这里引用其记载内容。
技术领域
本发明涉及检测被测定电流的电流传感器。
背景技术
如专利文献1所示，已知有考虑由集肤效应造成的电流密度的偏倚、在扁平形状的被测定导体的中央位置与端部位置之间对置配置有磁传感器的电流测定装置。
根据集肤效应，电流集中于扁平形状的被测定导体的端部位置而流动。相对于此，在专利文献1所记载的结构中，在扁平形状的被测定导体具有的多个端中的1个位置(端部位置)与中央位置之间对置配置磁传感器。因此，从集中于被测定导体具有的其他端而流动的电流产生的磁场难以透过磁传感器。因而，在专利文献1所记载的结构中，无法有效地增加透过磁传感器(磁电转换部)的磁场的密度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第4515855号公报
发明内容
本发明的目的在于，提供有效地增加了透过磁电转换部的磁场的密度的电流传感器。
根据本发明的技术方案，电流传感器具有：导电部件，在规定方向上流动被测定电流；以及磁电转换部，在与上述规定方向交叉的交叉方向上与上述导电部件分离地对置。上述导电部件的与上述磁电转换部对置的对置部位呈绕上述规定方向而两个前端面隔着空隙相对置的环状。上述磁电转换部在上述交叉方向上隔着上述空隙而与呈环状的上述对置部位所具备的中空相对置。
这样，磁电转换部与导电部件的两个前端面之间的空隙对置配置。由此，在交流的被测定电流流到导电部件中的情况下，从通过集肤效应而在导电部件的两个前端面侧的表层中集中流动的被测定电流产生的被测定磁场透过磁电转换部。结果，透过磁电转换部的被测定磁场的密度有效地增加。
附图说明
关于本发明的上述目的及其他目的、特征及优点，一边参照附图一边通过下述详细的记述会变得更明确。
图1是表示电流传感器的立体图。
图2是电流传感器的剖视图。
图3是表示透过磁场的强度与对置部的形状之间的关系的图。
图4是表示透过磁场的相位偏差量与对置部的形状之间的关系的图。
图5是表示透过磁场的相位偏差量的图表。
图6是表示透过磁场的相位偏差量与间隙长之间的关系的图表。
图7是表示被测定磁场的密度分布的图。
图8是表示导电母线的变形例的图表。
图9是表示导电母线的变形例的图表。
图10是表示在筒形状的导电母线对置配置有磁电转换部的状态的图表。
具体实施方式
以下，基于附图说明实施方式。
(第1实施方式)
电流传感器100检测交流电流。例如，电流传感器100被设置于将车载的逆变器与马达的定子线圈相连接的通电母线。电流传感器100检测流过该通电母线的交流电流(三相交流)。
如图1所示，电流传感器100具有磁电转换部10和导电母线30。此外，如图2所示，电流传感器100具有搭载磁电转换部10的布线基板20。
导电母线30是上述通电母线的一部分。因此，在导电母线30中流动上述的三相交流。另外，导电母线30和通电母线也可以分体。例如在通电母线在逆变器侧和定子线圈侧被切断的结构的情况下，能够采用导电母线30将它们跨越的结构。
磁电转换部10和布线基板20与该导电母线30对置配置。由此，从流过导电母线30的交流电流产生的磁场透过磁电转换部10。磁电转换部10将该透过了自身的磁场转换为电信号。
以下，分别说明电流传感器100的构成要素。以下，将相互处于正交关系的3个方向设为x方向、y方向及z方向。x方向相当于横向。y方向相当于规定方向。z方向相当于交叉方向。
<磁电转换部>
磁电转换部10内置在未图示的ASIC中。并且，该ASIC搭载于布线基板20。ASIC是application specific integrated circuit(专用集成电路)的简写。
在ASIC中除了磁电转换部10以外还内置有放大电路等。在布线基板20，搭载有滤波电路等。磁电转换部10输出的电信号被放大电路将信号强度放大。该信号强度被放大后的磁电转换部10的电信号中包含的噪声被滤波电路除去。信号强度被放大、噪声被除去后的磁电转换部10的电信号被向车载的电子控制装置输出。电子控制装置基于该电信号及未图示的旋转角传感器的输出等，决定在马达中产生的转矩的目标值(目标转矩)。
布线基板20如图2所示，呈z方向的厚度较薄的平板形状。布线基板20具有在z方向上面对的第1主面20a和第2主面20b。在该第1主面20a搭载ASIC(磁电转换部10)。并且，第1主面20a与导电母线30在z方向上对置配置。由此，磁电转换部10与导电母线30在z方向上对置配置。
磁电转换部10具有多个电阻值对应于透过自身的磁场(透过磁场)而变动的磁阻效应元件。该磁阻效应元件对应于沿着第1主面20a的透过磁场而电阻值变化。即，磁阻效应元件对应于透过磁场的沿着x方向的成分和沿着y方向的成分而电阻值变化。
另一方面，磁阻效应元件的电阻值不根据沿着z方向的透过磁场而变化。因而，即使沿着z方向的外部噪声透过了磁阻效应元件，磁阻效应元件的电阻值也不因此变化。
磁阻效应元件具有磁化方向固定的钉扎层、磁化方向对应于透过磁场而变化的自由层、以及设在两者之间的非磁性的中间层。中间层具有非导电性的情况下，磁阻效应元件是巨磁阻元件。中间层具有导电性的情况下，磁阻效应元件是隧道磁阻元件。另外，磁阻效应元件也可以是各向异性磁阻效应元件(AMR)。进一步讲，磁电转换部10也可以代替磁阻效应元件而具有霍尔元件。
磁阻效应元件根据钉扎层和自由层各自的磁化方向所成的角度而电阻值变化。钉扎层的磁化方向沿着第1主面20a。自由层的磁化方向由沿着第1主面20a的透过磁场决定。磁阻效应元件的电阻值在自由层和固定层各自的磁化方向平行的情况下最小。磁阻效应元件的电阻值在自由层和固定层各自的磁化方向反平行的情况下最大。
磁电转换部10具有多个上述的磁阻效应元件。由这些多个磁阻效应元件构成桥式电路。桥式电路的输出由于磁场透过磁阻效应元件而变动。该桥式电路的输出被向放大电路输出。
另外，磁电转换部10也可以除了包括磁阻效应元件的桥式电路以外还具有用来产生抵消磁场的运算放大器和反馈线圈。在运算放大器的输入端子上连接着桥式电路的输出端子。在运算放大器的输出端子上连接着反馈线圈。并且，运算放大器经由反馈电路而将输出端子和输入端子连接。通过以上所示的结构，运算放大器以使流到输入端子的电流和流到输出端子的电流成为零的方式进行动作。结果，从运算放大器的输出端子，流动与磁阻效应元件的透过磁场对应的电流(反馈电流)。
该反馈电流流过反馈线圈。由此，从反馈线圈产生抵消磁场。该抵消磁场透过桥式电路。由此，透过桥式电路的被测定磁场被抵消。根据以上，磁电转换部10以使透过自身的被测定磁场与抵消磁场平衡的方式进行动作。作为磁电转换部10，还能够采用这样的磁平衡型。另外，在该结构的情况下，施加于反馈线圈的电压作为磁电转换部10的输出电压而被向放大电路输出。
<导电母线>
导电母线30由铜、黄铜及铝等导电材料构成。导电母线30例如能够通过以下列举的方法制造。导电母线30能够通过将平板进行冲压加工来制造。导电母线30能够通过将多个平板一体地连结来制造。导电母线30能够通过将多个平板焊接来制造。导电母线30能够通过使熔融状态的导电材料流入到铸模中来制造。导电母线30的制造方法没有特别限定。导电母线30相当于导电部件。
如图1及图2所示，导电母线30在y方向上延伸。导电母线30具有与磁电转换部10在z方向上对置的对置部31、以及与对置部31连结的第1连结部32和第2连结部33。第1连结部32和第2连结部33隔着对置部31而在y方向上并列。第1连结部32和第2连结部33隔着对置部31而被一体地连结。对置部31相当于对置部位。
本实施方式的导电母线30通过将一面30a与背面30b之间的长度(厚度)均匀的平板进行冲压加工来制造。因此，对置部31、第1连结部32及第2连结部33各自的一面30a与背面30b之间的相隔距离相等。
第1连结部32和第2连结部33分别在面向z方向的平面视中呈矩形。第1连结部32和第2连结部33各自的一面30a和背面30b在z方向上相面对。
对置部31具有在y方向上延伸的狭窄部34。狭窄部34的一面30a和背面30b在z方向上相面对。狭窄部34的y方向的两个端部中的一方被一体地连结于第1连结部32。狭窄部34的y方向的两个端部中的另一方被一体地连结于第2连结部33。由此，流过第1连结部32和第2连结部33的电流流到狭窄部34。
狭窄部34与第1连结部32和第2连结部33各自相比x方向的长度较短。因此，流过狭窄部34中的与第1连结部32和第2连结部33各自之间的连结部位的电流的密度高于流过第1连结部32和第2连结部33的电流的密度。
对置部31除了上述狭窄部34以外，还具有与狭窄部34一起在绕y方向的周向上呈环状的环状部35。环状部35具有从狭窄部34的在x方向上并列的两个侧面分别向狭窄部34的一面30a的上方侧弯曲而延伸的两个延长部36。两个延长部36呈以下形状：以从狭窄部34的侧面沿着周向以半圆形状延伸之后、两个延长部36各自的前端面36a相互接近的形态在x方向上延伸。
这两个延长部36各自的前端面36a在x方向上相面对。并且，两个前端面36a在x方向上离开而对置。由此，在两个前端面36a之间构成空隙36b。
另外，前端面36a也能够采用相对于x方向倾斜的形状。作为该倾斜的形态，能够采用前端面36a与中空在z方向上对置的形态、前端面36a与布线基板20在z方向上对置的形态。在此情况下，具备前端面36a的前端部的z方向的厚度成为随着从空隙离开而逐渐变厚的形状。
空隙36b及构成该空隙36b的两个前端面36a在z方向上与狭窄部34的一面30a离开而并列。空隙36b与由狭窄部34和环状部35构成的中空相连通并且在z方向上并列。
如在图1及图2中将磁电转换部10用方块表示那样，磁电转换部10与对置部31在z方向上离开而对置配置。更详细地讲，磁电转换部10与上述的空隙36b在z方向上离开而对置配置。磁电转换部10在z方向上隔着空隙36b而与由狭窄部34和环状部35构成的中空对置配置。因而，在磁电转换部10，主要透过从流过对置部31的两个具备前端面36a的前端部的电流产生的被测定磁场。
如上述那样，导电母线30在y方向上延伸。因而，在导电母线30中，在y方向上流过电流。通过该向y方向的电流的流动，在绕y方向的周向上，生成遵循安培定则的被测定磁场。被测定磁场在由x方向和z方向规定的平面中以导电母线30为中心以环状流动。磁电转换部10检测被测定磁场的沿着x方向的成分。
在导电母线30中流过交流电流。若该交流电流的频率升高，则根据集肤效应，使得交流电流在导电母线30的表层流动。结果，在导电母线30的表层流动的交流电流的电流密度升高。
该交流电流不仅在狭窄部34而且在环状部35中也流动。因此，在环状部35的表层流动的交流电流的电流密度升高。进一步限定部位来讲，在两个前端面36a侧的表层中流动的交流电流的电流密度升高。因而，从该电流密度较高的、在两个前端面36a侧的表层中流动的交流电流产生的磁场透过与两个前端面36a之间的空隙36b对置配置的磁电转换部10。
<电流传感器的尺寸关系>
接着，说明电流传感器100的尺寸关系。如图2所示，狭窄部34的x方向的长度为lc。如上述那样，从狭窄部34的在x方向上并列的两个侧面分别延伸出延长部36。该延长部36在周向上延伸。即，延长部36在z方向上延伸、并且在x方向上从狭窄部34暂且远离后在x方向上向狭窄部34接近而延伸。两个延长部36间的x方向的最长离开长度lx比狭窄部34的x方向的长度lc长。
如上述那样，两个延长部36的前端面36a在x方向上离开而对置。该两个前端面36a的x方向的离开长度lg比狭窄部34的x方向的长度lc短。换言之，两个前端面36a之间的空隙36b的x方向的长度(间隙长度)lg比狭窄部34的x方向的长度lc短。
空隙36b与磁电转换部10之间的z方向的离开距离为ld。并且，对置部31的中空的z方向的长度为lz。离开距离ld比长度lz短。另外，离开距离ld比导电母线30的一面30a与背面30b的离开距离(厚度)短或长都可以。此外，离开距离ld比上述的间隙长度lg短或长都可以。
磁电转换部10的x方向的长度比空隙36b的间隙长度lg短。并且，磁电转换部10与空隙36b的x方向的中心点在z方向上对置。因而，磁电转换部10在z方向上与空隙36b对置，与构成该空隙36b的两个前端面36a在z方向上不并列。但是，也能够采用磁电转换部10的x方向的长度比间隙长度lg长的结构。即，也能够采用磁电转换部10在z方向上与两个前端面36a并列的结构。磁电转换部10的x方向的长度具体而言是1mm左右。
如图2所示，在对置部31，与狭窄部34相比，环状部35的面向y方向的平面的截面积(通电截面积)更大。由此，促进了从狭窄部34向环状部35的通电。
<磁场强度>
接着，基于图3说明使上述各种长度lc、lx、lg、ld、lz及磁电转换部10的尺寸不变并且使图1所示的狭窄部34的y方向的长度ly变化的情况下透过磁电转换部10的磁场(透过磁场)的强度的计测结果。
图3的纵轴表示透过磁场的强度。横轴表示长度ly。纵轴的单位是将长度ly为零的情况下的透过磁场的强度设为基准值1.00而标准化的任意单位。横轴的单位是mm。
如该图3所明示那样，长度ly为零的情况下，即在狭窄部34没有形成环状部35的情况下，透过磁场的强度为1.00。相对于此，在长度ly只有10mm左右的情况下，透过磁场的强度为1.15。这样，即使稍微在狭窄部34形成环状部35，透过磁场的强度大约增大15％。
另外，当然，在得到图3所示的测定结果时，将在狭窄部34没有形成环状部35的情况下的对置部31的与y方向正交的截面积、和在狭窄部34形成有环状部35的情况下的对置部31的与y方向正交的截面积设为相等。将没有环状部35的情况和有的情况下的对置部31的通电截面积设为相等。
<相位偏差>
接着，基于图4说明使上述各种长度lc、lx、lg、ld、lz不变并且使狭窄部34的y方向的长度ly变化的情况下的透过磁场的相位偏差量的计测结果。该相位偏差量表示流过了产生集肤效应的高频交流电流时的透过磁场相对于流过了能够无视集肤效应的程度的低频交流电流时的透过磁场的相位的偏差量。
流过的交流电流的频率差是2000Hz。图4的纵轴表示透过磁场的相位偏差量。横轴表示长度ly。纵轴的单位是°。横轴的单位是mm。
如该图4中明示那样，长度ly为零的情况下，即在狭窄部34没有形成环状部35的情况下，透过磁场的相位偏差量为9°。相对于此，在长度ly只有10mm左右的情况下，透过磁场的相位偏差量大约为2.3°。这样，即使稍微在狭窄部34形成环状部35，透过磁场的相位偏差量大约降低6.7°。即，相位偏差量减少74％。
接着，基于图5说明在通电截面积相等的、在狭窄部34没有形成环状部35的对置部31和在狭窄部34形成有环状部35的对置部31中流过了频率不同的交流电流时发生的透过磁场的相位的偏差量。
流过的交流电流的频率差是5000Hz。实线表示在流过了低频的交流电流时检测到的透过磁场，虚线表示在流过了高频的交流电流时检测到的透过磁场。图5的(a)栏表示在狭窄部34没有形成环状部35的情况下的透过磁场。图5的(b)栏表示在狭窄部34形成有环状部35的情况下的透过磁场。
在狭窄部34没有形成环状部35的情况下，流过了低频的交流电流时的透过磁场与流过了高频的交流电流时的透过磁场的相位的偏差量为9°。在狭窄部34形成有环状部35的情况下，流过了低频的交流电流时的透过磁场与流过了高频的交流电流时的透过磁场的相位的偏差量为2°。
如以上所示，在对置部31不仅具有面向z方向的狭窄部34、还具有具备空隙36b的环状的环状部35的情况下，透过磁场的相位的偏差量减小。
接着，在图6中表示使上述各种长度lc、lx、ld、lz、ly不变并使间隙长度lg变化的情况下的透过磁场。间隙长度lg变化为0.0mm、0.5mm、1.5mm。因而，图6所示的透过磁场表示了对置部31不具有空隙36b的筒形状的情况、间隙长度lg比磁电转换部10短的情况、间隙长度lg比磁电转换部10长的情况。在这些各种形态中，在导电母线30中流过0Hz、100Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz、5000Hz的交流电流。另外，0Hz是近似值，具体而言是1×10－8Hz。
图6的(a)栏表示间隙长度lg为0.0mm的情况下的透过磁场。图6的(b)栏表示间隙长度lg为0.5mm的情况下的透过磁场。图6的(c)栏表示间隙长度lg为1.5mm的情况下的透过磁场。
并且，图6的(d)栏表示图6的(a)栏所示的由虚线包围的区域的透过磁场。图6的(e)栏表示图6的(b)栏所示的由虚线包围的区域的透过磁场。图6的(f)栏表示图6的(c)栏所示的由虚线包围的区域的透过磁场。
如图6所明示那样，不论间隙长度lg的有无及长短如何，交流电流的频率越高，低频的交流电流的透过磁场与高频的交流电流的透过磁场的相位差越大。但是，该相位差的增大值取决于间隙长度lg。
如图6的(a)栏和(d)栏所示，在间隙长度lg为0.0mm的情况下，流过最低频的交流电流时的透过磁场与流过最高频的交流电流时的透过磁场的相位的偏差量为3.15°。
如图6的(b)栏和(e)栏所示，在间隙长度lg为0.5mm的情况下，流过最低频的交流电流时的透过磁场与流过最高频的交流电流时的透过磁场的相位的偏差量为2.60°。
如图6的(c)栏和(f)栏所示，在间隙长度lg为1.5mm的情况下，流过最低频的交流电流时的透过磁场与流过最高频的交流电流时的透过磁场的相位的偏差量为1.89°。
如以上所示，具有间隙长度lg的情况下，即对置部31不是在周向上连续相连的环状、而是具有空隙36b的环状的情况下，透过磁场的相位的偏差量减小。此外，在间隙长度lg比磁电转换部10长的情况下，透过磁场的相位的偏差量有效地减小。
<电流传感器的作用效果>
<透过磁场的强度>
如以上所示，磁电转换部10与由导电母线30的两个前端面36a构成的空隙36b在z方向上对置配置。由此，从通过集肤效应而在导电母线30的两个前端面36a侧的表层中集中流动的被测定电流产生的被测定磁场透过磁电转换部10。结果，如图3所示，透过磁电转换部10的被测定磁场的密度(强度)有效地增加。
另外，透过磁电转换部10的被测定磁场的强度的有效增加在导电母线30中流过直流的情况下也发生。在图7中表示在通电截面积相等的、在狭窄部34没有形成环状部35的对置部31和在狭窄部34形成有环状部35的对置部31中流过了直流电流时的被测定磁场的强度分布。
图7的纵轴表示被测定磁场的强度。横轴表示以磁电转换部10(空隙36b)为中心的情况下的x方向的位置。纵轴的单位是将被测定磁场的最大强度设为基准值1.00而标准化的任意单位。横轴的单位是mm。
如该图7所明示那样，在狭窄部34形成有环状部35的情况下，与在狭窄部34没有形成环状部35的情况相比，x＝0.0mm的位置的被测定磁场(透过磁场)变大。具体而言，透过磁场大约增大31％。这样在被测定电流是直流电流的情况下，透过磁场的强度也变高。
<透过磁场的相位偏差>
如基于图4及图5说明的那样，在狭窄部34形成环状部35的情况下，与在狭窄部34没有形成环状部35的情况相比，透过磁场的相位偏差量减小。此外，如基于图6说明的那样，在环状部35是具有空隙36b的环状的情况下，与环状部35不具有空隙36b、对置部31是在周向上连续相连的环状的情况相比，透过磁场的相位偏差量减小。进一步讲，在间隙长度lg比磁电转换部10长的情况下，透过磁场的相位偏差量有效地减小。
由此，抑制了由电流传感器100检测的被测定电流和实际在导电母线30中流动的被测定电流产生相位差。抑制了电子控制装置根据由电流传感器100检测的被测定电流而计算的目标转矩的值产生偏差。抑制了马达的驱动状态的不稳定。
<电流传感器的尺寸>
空隙36b与磁电转换部10的z方向的离开距离ld比对置部31的中空的z方向的长度lz短。由此，通过集肤效应抑制了从导电母线30产生的被测定磁场透过磁电转换部10的强度的减小。
由于延长部36在周向上延伸，所以两个延长部36间的x方向的最长离开长度lx比狭窄部34的x方向的长度lc长。由此，与延长部36仅在z方向上延伸的结构相比，延长部36的通电截面积变大。因此，对置部31的电阻降低。抑制了对置部31的局部性发热。抑制了由于从对置部31向磁电转换部10的传热从而磁电转换部10具备的磁阻效应元件的电阻值变动。抑制了被测定电流的检测精度的下降。
在对置部31中，与狭窄部34相比，环状部35的通电截面积较大。由此，促进了从狭窄部34向环状部35的通电。抑制了流过环状部35的被测定电流的电流密度的减小。
以上，对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明完全不受上述实施方式限制，在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种变形而实施。
(第1变形例)
在本实施方式中表示了导电母线30是通电母线的一部分的例子。但是，也能够采用导电母线30和通电母线为分体的结构。该情况下，例如如图8的(a)栏和(c)栏所示，也能够采用在第1连结部32和第2连结部33分别形成有将一面30a和背面30b贯通的贯通孔30c的结构。将螺栓穿通到该贯通孔30c中，将螺栓的前端与通电母线紧连。这样，将导电母线30和通电母线机械连接及电连接。
(第2变形例)
在本实施方式中，表示了第1连结部32和第2连结部33分别在面向z方向的平面中呈矩形的例子。但是，如图8的(b)栏所示，也能够采用在第1连结部32和第2连结部33分别形成有x方向的长度朝向与狭窄部34连结的连结部位逐渐变短的倾斜的结构。由此，抑制了从第1连结部32向狭窄部34的电流流动、以及从第2连结部33向狭窄部34的电流流动中发生律速。
(第3变形例)
在本实施方式中，表示了如图1所示那样环状部35具有的两个延长部36各自的y方向的端面36c面向y方向的例子。但是，如图8的(c)栏所示，端面36c也可以具有随着在y方向上向环状部35的中央接近而z方向的长度逐渐变长的倾斜。由此，容易从第1连结部32侧向环状部35、以及从第2连结部33侧向环状部35流动电流。因此，抑制了流向环状部35的被测定电流的电流量的减小。
在本实施方式中，表示了与第1连结部32及第2连结部33相比狭窄部34的x方向的长度较短的例子。但是，如图8的(c)栏所示，也能够采用狭窄部34、第1连结部32及第2连结部33各自的x方向的长度相等的结构。
在本实施方式中，没有特别叙述第1连结部32及第2连结部33与对置部31的通电截面积的大小关系。例如如图8的(c)栏所示，也能够采用与第1连结部32及第2连结部33各自相比对置部31的通电截面积较大的结构。
(第4变形例)
在本实施方式中，表示了延长部36从狭窄部34起在周向上延伸的例子。但是，如图9的(a)栏及(b)栏所示，延长部36也能够采用从狭窄部34起在z方向上延伸的形状。此外，也能够采用中空的面向y方向的截面形状为长方形、正方形的形状。如图9的(c)栏所示，也能够采用中空的面向y方向的截面形状为椭圆的形状。
(其他变形例)
在本实施方式中，表示了将电流传感器100应用于将逆变器与定子线圈连接的通电母线的电流检测的例子。但是，作为电流传感器的应用，并不限定于上述例子。例如，也能够采用将电流传感器100应用于将电池与变换器连接的电力线的电流检测的结构。该情况下，电流传感器100检测直流电流。
(参考例)
在图10中作为参考而表示导电母线30为筒形状的情况下的电流传感器100。如图10的(a)栏所示，相对于筒形状的导电母线30在z方向上离开而对置配置有磁电转换部10。如在图10的(b)栏中用实线箭头表示的那样，在该结构的情况下，在磁电转换部10中，按照安培定则而在周向上流动的被测定磁场透过磁电转换部10。
若在该筒形状的导电母线30中流过交流电流，则通过集肤效应，在构成该筒的导电母线30的内壁面30d侧和外壁面30e侧各自的表层中集中流动被测定电流。
但是，通过集肤效应而集中流动被测定电流的表层的深度D取决于被测定电流的频率f、导电母线30的磁导率μ、导电母线30的磁导率σ。具体而言，表示为D＝(πfμσ)－1/2。
这样电流集中流动的表层的深度D取决于被测定电流的频率f。该频率f越高，电流集中流动的表层的深度D越浅。设被测定电流的频率的最大值为F，则电流集中流动的表层的最短深度Dm被表示为(πFμσ)－1/2。
在导电母线30的内壁面30d与外壁面30e之间的厚度t比该最短深度Dm长的情况下，流过导电母线30的被测定电流的密度分布中，在表层侧和内侧发生偏倚。相反，在厚度t为最短深度Dm以下的情况下，流过导电母线30的被测定电流的密度分布不易发生偏倚。
所以，使筒形状的导电母线30的厚度t为最短深度Dm＝(πFμσ)－1/2以下。由此，抑制了基于集肤效应的被测定磁场的密度分布中产生变化。抑制了由于被测定电流的频率的变化从而透过磁电转换部10的被测定磁场的相位等变化。抑制了被测定电流的检测精度的下降。
另外，也可以将导电母线30中的与磁电转换部10对置的对置部31的厚度设定为最短深度Dm＝(πFμσ)－1/2以下，将第1连结部32和第2连结部33各自的厚度设定得比该最短深度Dm厚。此外，如图10所示，也能够采用第1连结部32和第2连结部33各自的中空比对置部31的中空小的结构。
本发明依据实施例进行了叙述，但应理解的是本发明并不限定于该实施例及构造。本发明也包含各种各样的变形例及等价范围内的变形。除此以外，各种各样的组合及形态、进而在它们中仅包含一要素、其以上或其以下的其他组合及形态也落入在本发明的范畴及思想范围中。

Claims (3)

1.一种电流传感器，其特征在于，
具有：
导电部件(30)，在规定方向上流动被测定电流；以及
磁电转换部(10)，在与上述规定方向交叉的交叉方向上与上述导电部件分离地对置；
上述导电部件的与上述磁电转换部对置的对置部位(31)呈绕上述规定方向而两个前端面(36a)隔着空隙(36b)相对置的环状；
上述磁电转换部在上述交叉方向上隔着上述空隙而与呈环状的上述对置部位所具备的中空相对置；
上述对置部位(31)具有矩形的狭窄部(34)和呈环状的环状部(35)；
上述环状部具有从上述狭窄部的两个侧面分别向上述狭窄部的一面(30a)的上方侧弯曲而延伸的两个延长部(36)；
上述两个延长部是以在从上述狭窄部的侧面沿周向以半圆形延伸之后上述两个延长部各自的前端面(36a)相互接近的形态而在与上述规定方向及上述交叉方向正交的横向上延伸的形状。
2.如权利要求1所述的电流传感器，其特征在于，
上述磁电转换部与上述空隙之间的上述交叉方向上的离开距离比上述中空的上述交叉方向的长度短。
3.如权利要求1或2所述的电流传感器，其特征在于，
与上述磁电转换部相比，上述空隙的与上述规定方向及上述交叉方向分别交叉的横向的长度较长。
CN201980027211.5A 2018-05-18 2019-03-19 电流传感器 Active CN112005122B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018095979A JP6988684B2 (ja) 2018-05-18 2018-05-18 電流センサ
JP2018-095979 2018-05-18
PCT/JP2019/011313 WO2019220766A1 (ja) 2018-05-18 2019-03-19 電流センサ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112005122A CN112005122A (zh) 2020-11-27
CN112005122B true CN112005122B (zh) 2023-08-01

Family

ID=68539793

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980027211.5A Active CN112005122B (zh) 2018-05-18 2019-03-19 电流传感器

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11360123B2 (zh)
JP (1) JP6988684B2 (zh)
CN (1) CN112005122B (zh)
WO (1) WO2019220766A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022128669A (ja) * 2021-02-24 2022-09-05 サンコール株式会社 電流センサ

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201918253U (zh) * 2010-12-13 2011-08-03 士林电机（苏州）电力设备有限公司 一种电流互感器
CN102298131A (zh) * 2011-05-19 2011-12-28 国网电力科学研究院 电流互感器谐波特性测量方法及装置
CN105870880A (zh) * 2016-03-28 2016-08-17 国网天津市电力公司 电流互感器二次开路智能保护系统
CN107451322A (zh) * 2017-06-01 2017-12-08 国网北京市电力公司 电流互感器的建模方法、装置、存储介质和处理器

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03146874A (ja) 1989-11-01 1991-06-21 Mitsubishi Electric Corp 電流検出装置
JP4515855B2 (ja) 2003-08-05 2010-08-04 旭化成エレクトロニクス株式会社 電流測定装置、及び、電流測定方法
JP4726092B2 (ja) 2003-08-05 2011-07-20 旭化成エレクトロニクス株式会社 電流測定装置、及び、電流測定方法
JP2005321206A (ja) * 2004-05-06 2005-11-17 Mitsubishi Electric Corp 電流検出装置
JP4385892B2 (ja) 2004-08-19 2009-12-16 トヨタ自動車株式会社 電流検出装置
EP1811311B1 (de) * 2006-01-19 2016-08-31 Melexis Technologies NV Vorrichtung zur Strommessung
JP5625316B2 (ja) * 2009-10-22 2014-11-19 株式会社オートネットワーク技術研究所 電気接続箱
JP2011185775A (ja) 2010-03-09 2011-09-22 Aisin Aw Co Ltd 電流検出装置
JP2011196709A (ja) * 2010-03-17 2011-10-06 Keihin Corp 電流センサ
US8461824B2 (en) * 2010-06-07 2013-06-11 Infineon Technologies Ag Current sensor
JP5609418B2 (ja) * 2010-08-23 2014-10-22 株式会社オートネットワーク技術研究所 電流検出装置
JP5533441B2 (ja) * 2010-08-26 2014-06-25 株式会社オートネットワーク技術研究所 電流検出装置及びその製造方法
JP2012117948A (ja) 2010-12-02 2012-06-21 Aisin Seiki Co Ltd 電流検出装置および電流検出方法
JP2013002901A (ja) 2011-06-15 2013-01-07 Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk 電流検出装置
JP2013015431A (ja) 2011-07-05 2013-01-24 Sumitomo Wiring Syst Ltd 電流検出装置
DE112012002861T5 (de) 2011-07-07 2014-04-03 Koa Corporation Shunt-Widerstand und Verfahren zur Herstellung desselben
JP2013117447A (ja) 2011-12-02 2013-06-13 Denso Corp 電流センサ
JP6372969B2 (ja) * 2012-12-03 2018-08-15 矢崎総業株式会社 電流センサ
CN203114431U (zh) * 2013-01-16 2013-08-07 株式会社电装 电子零件
JP6119296B2 (ja) * 2013-02-20 2017-04-26 アイシン精機株式会社 電流センサ
JP2014199251A (ja) * 2013-03-11 2014-10-23 株式会社デンソー 電流センサ
JP6035480B2 (ja) 2013-08-29 2016-11-30 アルプス・グリーンデバイス株式会社 電流センサ
JP2015148470A (ja) * 2014-02-05 2015-08-20 日立金属株式会社 電流検出構造
JP6115501B2 (ja) 2014-03-19 2017-04-19 株式会社デンソー 電流センサ
CN104237623B (zh) * 2014-10-08 2017-04-12 武汉弈飞科技有限公司 一种高精度电流传感器检测电路及其检测方法
CN104820125B (zh) * 2015-04-27 2018-04-06 江苏多维科技有限公司 采用z轴磁电阻梯度计和引线框电流的集成电流传感器
JP2017215143A (ja) * 2016-05-30 2017-12-07 株式会社ケーヒン 電流検出装置
JP6544338B2 (ja) * 2016-11-01 2019-07-17 トヨタ自動車株式会社 電流センサ
JP2018189504A (ja) * 2017-05-08 2018-11-29 矢崎総業株式会社 電流センサ
CN206818781U (zh) * 2017-05-25 2017-12-29 贵州电网有限责任公司 一种单芯双绕组的取能冲击大电流传感器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201918253U (zh) * 2010-12-13 2011-08-03 士林电机（苏州）电力设备有限公司 一种电流互感器
CN102298131A (zh) * 2011-05-19 2011-12-28 国网电力科学研究院 电流互感器谐波特性测量方法及装置
CN105870880A (zh) * 2016-03-28 2016-08-17 国网天津市电力公司 电流互感器二次开路智能保护系统
CN107451322A (zh) * 2017-06-01 2017-12-08 国网北京市电力公司 电流互感器的建模方法、装置、存储介质和处理器

Also Published As

Publication number Publication date
CN112005122A (zh) 2020-11-27
JP2019200172A (ja) 2019-11-21
JP6988684B2 (ja) 2022-01-05
WO2019220766A1 (ja) 2019-11-21
US11360123B2 (en) 2022-06-14
US20200386794A1 (en) 2020-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6711086B2 (ja) 電流センサ
WO2017010219A1 (ja) 電流センサ
US20130169267A1 (en) Current sensor
US20200300894A1 (en) Current sensor assembly
JP6403086B2 (ja) 電流検出構造
JP4839393B2 (ja) 電流検出装置
JP5234459B2 (ja) 電流センサ
JP2015137892A (ja) 電流検出構造
JP2008216230A (ja) 電流センサ
JP6384677B2 (ja) 電流センサ
WO2022065311A1 (ja) 電流検出装置
JP2015175757A (ja) 電流センサ
CN112005122B (zh) 电流传感器
JP2007212307A (ja) 電流センサ
JP2013171013A (ja) 電流センサ
JP6914395B1 (ja) 電力変換装置
JP2010112767A (ja) 電流センサ
JP2010060546A (ja) 電流センサ
JP6671986B2 (ja) 電流センサおよびその製造方法
JP5458319B2 (ja) 電流センサ
JP2019007935A (ja) 電流センサ
CN106796253B (zh) 电流检测装置及电流检测方法
JP2015148469A (ja) 電流検出構造
JP2015132515A (ja) 電流検出構造
JP2015034774A (ja) 電流検出システム、電流検出方法、及び充電制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant