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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stromdetektionsvorrichtung, die einen durch einen Leiter fließenden Strom unter Verwendung des Hall-Effekts detektiert.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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In jüngster Zeit haben Elektrofahrzeuge, die von einer drehenden elektrischen Maschine angetrieben werden, und Hybridfahrzeuge, die von einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung und einer drehenden elektrischen Maschine angetrieben werden, breite Verwendung gefunden. Bei der in einer Antriebsvorrichtung für solche Fahrzeuge verwendeten drehenden elektrischen Maschine wird Strom durch einen dicken und hochsteifen Leiter (einen Leiter, der aus Metallen wie Kupfer oder Aluminium hergestellt ist), der als Stromschiene bezeichnet wird, zugeführt. In den meisten Fällen wird die drehende elektrische Maschine basierend auf einem Detektionsresultat eines der drehenden elektrischen Maschine zugeführten Stroms geregelt. Der Strom wird beispielsweise unter Verwendung eines Stromsensors gemessen, der durch Detektieren eines Magnetflusses, der durch den Strom erzeugt wird, mit Magnetdetektionselementen wie einem Hall-Element einen Stromwert erhält. Der Magnetfluss wird auf eine Weise erzeugt, bei der er gemäß der Rechte-Hand-Regel um einen Strompfad verläuft. Daher wird eine Detektionsgenauigkeit verbessert, wenn ein Leiter, der als ein Strompfad dient, in einem ringförmigen Magnetflusskonzentrationskem angeordnet wird und ein durch den Strom, der durch den Strompfad mit dem Flusskonzentrationskem fließt, erzeugter Magnetfluss gesammelt wird. Beispielsweise weist eine drehende elektrische Dreiphasenwechselstrommaschine Strompfade für eine Mehrzahl von Phasen auf. Somit wird möglicherweise durch einen Strom, der durch eine andere als eine Zielstromschiene, die das Ziel für die Stromdetektion darstellt, fließt, ebenfalls ein Magnetfluss erzeugt, der eine magnetische Interferenz verursachen kann. Solch eine magnetische Interferenz kann durch Vorsehen eines Flusskonzentrationskerns unterdrückt werden.
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In Verbindung mit der Notwendigkeit, Fahrzeuge zu verkleinern und deren Kosten zu reduzieren, besteht ebenfalls ein Bedarf, Stromsensoren zu verkleinern und deren Kosten und die Zahl ihrer Komponenten zu verringern. Daher sind Stromsensoren ohne Kern, die keinen Flusskonzentrationskern um eine Stromschiene aufweisen, eingesetzt worden. Ein Beispiel für solch einen Stromsensor ohne Kern ist in der japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer
JP 2004-61 217 A (Patentdokument 1) offenbart. Bei diesem Stromsensor ohne Kern ist eine Gegenmaßnahme notwendig, um eine magnetische Interferenz zu verhindern, die durch einen Magnetfluss verursacht wird, der durch einen Strom erzeugt wird, der durch eine andere als eine Zielstromschiene fließt. Beispielsweise ist ein Stromsensor ohne Kern (eine Stromdetektionsvorrichtung), wie im Folgenden beschrieben, in der japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer
JP 2006-112 968 A (Patentdokument 2) offenbart. Bei solch einer Stromdetektionsvorrichtung dienen beispielsweise drei Stromschienen, die parallel zueinander angeordnet sind, als die Zielstromschienen, und die Vorrichtung weist drei Stromsensoren auf, die den durch die Stromschienen fließenden Strom detektieren. Die Stromdetektionsvorrichtung weist ferner Magnetabschirmungen auf, die an den Stromschienen befestigt sind. Die drei Stromsensoren sind auf den drei Stromschienen, die parallel angeordnet sind, an Positionen angeordnet, die entlang der Stromschienen alternierend verschoben sind. Ebenso sind die Magnetabschirmungen, die an den Stromschienen befestigt sind, an Positionen angeordnet, die entlang der Stromschienen alternierend verschoben sind. Die Mehrzahl von Magnetabschirmungen und die Mehrzahl von Stromsensoren sind in einem Zick-Zack-Muster angeordnet, und daher kann eine magnetische Interferenz von einer benachbarten Stromschiene, die auf die Stromsensoren einwirkt, unterdrückt werden.
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Druckschriftlicher Stand der Technik
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Patentdokumente
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- Patentdokument 1: japanische Patentanmeldung Nr. JP 2004-6 1217 A (siehe beispielsweise Absätze [0002], [0003], [0019] und 2)
- Patentdokument 2: japanische Patentanmeldung Nr. JP 2006-112 968 A (siehe beispielsweise Absätze [0036] bis [0041] und 2 und 3)
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Von der Erfindung zu lösende Probleme
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Bei der in dem Patentdokument 2 offenbarten Stromdetektionsvorrichtung ist es jedoch notwendig, bei den jeweiligen Stromschienen Magnetabschirmungen vorzusehen. Dies verkompliziert die Konfiguration der Vorrichtung entsprechend zusätzlich zu einer Erhöhung der Anzahl von Herstellungsschritten und einer Erhöhung der Herstellungskosten.
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Daher ist es wünschenswert, eine Stromdetektionsvorrichtung, die dazu in der Lage ist, einen Strom mit hoher Genauigkeit zu detektieren, indem ein Effekt eines Magnetfelds von einer benachbarten Stromschiene unterdrückt wird, wenn eine Mehrzahl von Stromschienen parallel angeordnet ist, mit einem einfachen Aufbau und niedrigen Kosten zu schaffen.
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Die
DE 100 42 920 A1 offenbart einen Stromdetektor mit einem linearen Leiter, einem linearen auszumessenden Leiter, einem Hall-Element, das in der Nähe des auszumessenden Leiters angeordnet ist, und einem Substrat zum Tragen des Leiters und des auszumessenden Leiters. Die
JP 2005-321 206 A offenbart eine Stromdetektionsvorrichtung mit einer Stromschiene, die einen gebogenen Teil aufweist. Die
DE 197 41 417 A1 betrifft ein Strommessgerät mit einem Hall-Sensor.
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Mittel zum Lösen der Probleme
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Eine Stromdetektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung detektiert einen Strom, der durch eine Zielstromschiene fließt, basierend auf einem Magnetfluss in der Umgebung der Zielstromschiene, wobei die Zielstromschiene wenigstens eine einer Mehrzahl von Stromschienen ist, die parallel angeordnet sind. Die Stromdetektionsvorrichtung weist einen Aufbau auf, der dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Sensoreinheit, die einen Magnetfluss in einer vorbestimmten Magnetflussdetektionsrichtung detektiert, keinen Flusskonzentrationskem aufweist, der die Zielstromschiene umgibt, wobei die Sensoreinheit in der Nähe eines Detektionsbereichs der Zielstromschiene so angeordnet ist, dass die Magnetflussdetektionsrichtung und eine Detektionsbereichserstreckungsrichtung, die die Erstreckungsrichtung der Zielstromschiene in dem Detektionsbereich darstellt, orthogonal sind; eine Ebene, die parallel zu der Detektionsbereichserstreckungsrichtung ist und die Magnetflussdetektionsrichtung enthält, eine Magnetflussdetektionsebene ist und eine Stromschiene, die benachbart zu der Zielstromschiene der Mehrzahl von Stromschienen angeordnet ist, eine benachbarte Stromschiene ist; die benachbarte Stromschiene so ausgebildet ist, dass sie einen ersten Erstreckungsabschnitt, der auf einer Seite einer ersten Richtung auf einer Seite einer bezüglich der Magnetflussdetektionsebene orthogonalen Richtung angeordnet ist und sich in einer ersten Erstreckungsrichtung parallel zu der Magnetflussdetektionsebene erstreckt, und einen zweiten Erstreckungsabschnitt, der an einem Endbereich des ersten Erstreckungsabschnitts in der ersten Erstreckungsrichtung hin zu der Seite der ersten Richtung gebogen ist und sich in einer zweiten Erstreckungsrichtung erstreckt, die die Magnetflussdetektionsebene kreuzt, aufweist; und sich der Detektionsbereich der Zielstromschiene an einer Überlappungsposition befindet, die den ersten Erstreckungsabschnitt in der ersten Erstreckungsrichtung überlappt.
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Hierin bezeichnet der „orthogonale Zustand” einen gekreuzten Zustand, der eine Abweichung von orthogonal von ±45° oder weniger erlaubt. „Überlappend” in einer bestimmten Richtung bezeichnet eine Anordnung in dieser bestimmten Richtung, die zumindest einen Bereich aufweist, in dem sich zwei Ziele (Bauteile) an derselben Position befinden. Mit anderen Worten, aus einer zu der bestimmten Richtung orthogonalen Richtung betrachtet existiert ein Punkt, an dem die zwei Ziele (Bauteile) einander überlappen. In der folgenden Beschreibung bezeichnet ein Zustand, in dem die Sensoreinheit in der Nähe des Detektionsbereichs der Zielstromschiene angeordnet ist, einen Zustand, in dem die Sensoreinheit in Kontakt mit dem Detektionsbereich der Zielstromschiene angeordnet ist, oder einen Zustand, in dem die Sensoreinheit in einem vorbestimmten Abstand von dem Detektionsbereich angeordnet ist. Dabei ist der vorbestimmte Abstand auf einen Abstand eingestellt, in dem die Sensoreinheit dazu in der Lage ist, ein von der Zielstromschiene erzeugtes Magnetfeld zu detektieren.
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Gemäß dem oben beschriebenen Aufbau heben sich das Magnetfeld, das durch den Strom, der durch den ersten Erstreckungsabschnitt fließt, der sich in der ersten Erstreckungsrichtung parallel zu der Magnetflussdetektionsebene erstreckt, erzeugt wird, und das Magnetfeld, das durch den Strom, der durch den zweiten Erstreckungsabschnitt fließt, der die Magnetflussdetektionsebene kreuzt, erzeugt wird, die beide Magnetfelder sind, die durch den Strom erzeugt werden, der durch die benachbarte Stromschiene fließt, am Ort der Sensoreinheit gegenseitig auf. Das heißt, die Magnetflussdichten basierend auf dem ersten Erstreckungsabschnitt und dem zweiten Erstreckungsabschnitt mit unterschiedlichen Stromflussrichtungen heben einander auf, so dass die magnetische Interferenz am Ort der Sensoreinheit unterdrückt wird. Es besteht keine Notwendigkeit, eine bestimmte Magnetabschirmung für die benachbarte Stromschiene und die Zielstromschiene vorzusehen, und es besteht ebenfalls keine Notwendigkeit, einen Flusskonzentrationskern vorzusehen, der die Zielstromschiene umgibt. Die magnetische Interferenz am Ort der Sensoreinheit kann einfach durch Festlegen der Form der benachbarten Stromschiene in der Erstreckungsrichtung und durch Festlegen der Positionsbeziehung des Detektionsbereichs der Zielstromschiene zu der benachbarten Stromschiene unterdrückt werden. Das heißt, mit dem oben beschriebenen Aufbau kann eine Stromdetektionsvorrichtung, die dazu in der Lage ist, eine Stromdetektion mit hoher Genauigkeit durchzuführen, indem ein Effekt des Magnetfelds von der benachbarten Stromschiene unterdrückt wird, selbst wenn die Mehrzahl von Stromschienen parallel angeordnet ist, mit einem einfachen Aufbau und mit niedrigen Kosten realisiert werden.
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Ferner ist bei der Stromdetektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung bevorzugt, dass die benachbarte Stromschiene, die so ausgebildet ist, dass sie den ersten Erstreckungsabschnitt und den zweiten Erstreckungsabschnitt aufweist, ferner einen dritten Erstreckungsabschnitt aufweist, der an einem anderen Endbereich des ersten Erstreckungsabschnitts in der ersten Erstreckungsrichtung hin zu einer Seite einer zweiten Richtung auf einer anderen Seite der bezüglich der Magnetflussdetektionsebene orthogonalen Richtung gebogen ist und sich in einer dritten Erstreckungsrichtung erstreckt, die die Magnetflussdetektionsebene kreuzt; und die Überlappungsposition auf der Seite des dritten Erstreckungsabschnitts einer Mittelposition des ersten Erstreckungsabschnitts in der ersten Erstreckungsrichtung angeordnet ist. Wie vorher beschrieben, heben sich das Magnetfeld basierend auf dem ersten Erstreckungsabschnitt, der parallel zu der Magnetflussdetektionsebene ist, und das Magnetfeld basierend auf dem zweiten Erstreckungsabschnitt, der die Magnetflussdetektionsebene kreuzt, am Ort der Sensoreinheit auf, und daher wird die magnetische Störung am Ort der Sensoreinheit unterdrückt. Auf der anderen Seite weist das Magnetfeld basierend auf dem dritten Erstreckungsabschnitt, der die Magnetflussdetektionsebene ähnlich zu dem zweiten Erstreckungsabschnitt kreuzt, am Ort der Sensoreinheit die gleiche Richtungskomponente wie das Magnetfeld basierend auf dem ersten Erstreckungsabschnitt auf. Da die Überlappungsposition, an der der Detektionsbereich der Zielstromschiene den ersten Erstreckungsabschnitt der benachbarten Stromschiene überlappt, auf der Seite des dritten Erstreckungsabschnitts der Mittelposition in der ersten Erstreckungsrichtung angeordnet ist, wird ein Winkel, der durch die Richtung des Magnetflusses (des Magnetflusses basierend auf dem dritten Erstreckungsabschnitt) am Ort der Sensoreinheit und die Magnetflussdetektionsrichtung gebildet wird, annähernd orthogonal. Daher wird die Sensoreinheit weniger stark beeinflusst. Ferner, da der zweite Erstreckungsabschnitt weiter von der Sensoreinheit entfernt angeordnet ist, befindet sich die Magnetflussrichtung am Ort der Sensoreinheit näher an der Magnetflussdetektionsrichtung. Demzufolge nimmt ein Anteil der Komponente, die ermöglicht, dass sich der Magnetfluss basierend auf dem zweiten Erstreckungsabschnitt und der Magnetfluss basierend auf dem ersten Erstreckungsabschnitt am Ort der Sensoreinheit aufheben, zu, und daher wird die magnetische Interferenz unterdrückt. Ferner weist die benachbarte Stromschiene, die den dritten Erstreckungsabschnitt, den ersten Erstreckungsabschnitt und den zweiten Erstreckungsabschnitt aufweist, eine stufenartige Konfiguration auf. Somit kann ein Raum effizient ausgenutzt werden, beispielsweise beim Führen der Stromschiene um andere Bauteile.
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Es ist ebenfalls bevorzugt, dass bei der Stromdetektionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung die benachbarte Stromschiene, die so aufgebaut ist, dass sie den ersten Erstreckungsabschnitt und den zweiten Erstreckungsabschnitt aufweist, ferner einen dritten Erstreckungsabschnitt aufweist, der an einem anderen Endbereich des ersten Erstreckungsabschnitts in der ersten Erstreckungsrichtung hin zu der Seite der ersten Richtung gebogen ist und sich in einer dritten Ersteckungsrichtung erstreckt, die die Magnetflussdetektionsebene kreuzt; und die Überlappungsposition an einer Mittelposition des ersten Erstreckungsabschnitts in der ersten Erstreckungsrichtung angeordnet ist. Demzufolge heben das Magnetfeld basierend auf dem ersten Erstreckungsabschnitt, der parallel zu der Magnetflussdetektionsebene ist, und die Magnetfelder basierend auf dem zweiten Erstreckungsabschnitt und dem dritten Erstreckungsabschnitt, die die Magnetflussdetektionsebene kreuzen, die jeweiligen Magnetflüsse am Ort der Sensoreinheit auf. Daher wird die magnetische Interferenz am Ort der Sensoreinheit unterdrückt. Genauer können die Magnetfelder basierend auf sowohl dem zweiten Erstreckungsabschnitt als auch dem dritten Erstreckungsabschnitt das Magnetfeld unterdrücken, das auf dem ersten Erstreckungsabschnitt basiert, wodurch die Magnetfelder zuverlässiger aufgehoben werden können. Ferner können, da die Überlappungsposition, an der der Detektionsbereich der Zielstromschiene und der erste Erstreckungsabschnitt der benachbarten Busschiene überlappen, an der Mittelposition in der ersten Erstreckungsrichtung angeordnet ist, die Magnetfelder basierend auf der zweiten Erstreckungsrichtung und der dritten Erstreckungsrichtung gleichmäßig genutzt werden, und eine Vektoranalyse kann ohne Weiteres durchgeführt werden. Zusätzlich dazu kann die einer geraden Busschiene benachbarte Busschiene beispielsweise so aufgebaut sein, dass der zweite Erstreckungsabschnitt und der dritte Erstreckungsabschnitt als Füße verwendet werden und der erste Erstreckungsabschnitt als Oberteil verwendet wird. Dies vereinfacht Modifikationen und eine Herstellung.
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Die erste Erstreckungsrichtung und die zweite Erstreckungsrichtung sind bevorzugt orthogonal. Alternativ dazu sind die Detektionsbereichserstreckungsrichtung und die erste Erstreckungsrichtung bevorzugt parallel zueinander. Natürlich können die erste Erstreckungsrichtung und die zweite Erstreckungsrichtung orthogonal und die Detektionsbereichserstreckungsrichtung und die erste Erstreckungsrichtung parallel zueinander sein. Dies ermöglicht die Vektoranalyse für das Magnetfeld basierend auf dem Strom, der durch den ersten Erstreckungsabschnitt, der sich in der ersten Erstreckungsrichtung erstreckt, und durch den zweiten Erstreckungsabschnitt, der sich in der zweiten Erstreckungsrichtung erstreckt, fließt, und ein Aufbau, bei dem die magnetische Interferenz unterdrückt wird, kann ohne Weiteres erreicht werden. Ferner kann ein Raum zum Anordnen der Stromschienen effektiv genutzt werden. Insbesondere wird, wenn drei oder mehr Stromschienen verwendet werden, die Anordnung nicht komplex, und Raum kann effektiv genutzt werden.
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Es ist ferner bevorzugt, dass jede der Mehrzahl von Stromschienen eine identische Form aufweist. Die Magnetfelder, die durch die Ströme erzeugt werden, die durch die Stromschienen fließen, werden somit ähnlich, und ein Aufbau, bei dem die magnetische Interferenz durch Vektoranalyse unterdrückt werden kann, kann ohne Weiteres erhalten werden. Das Ausbilden jeder der Mehrzahl von Stromschienen mit einer identischen Form trägt ebenfalls zu einer Verringerung der Kosten des Stromschienenbauteils bei.
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Bevorzugt ist der Detektionsbereich der Zielstromschiene bezüglich der Magnetflussdetektionsebene auf der Seite der ersten Richtung angeordnet. Wenn der Detektionsbereich bezüglich der Magnetflussdetektionsebene auf der Seite der ersten Richtung angeordnet ist, können die Zielstromschiene und die benachbarte Stromschiene auf einer Seite der Magnetflussdetektionsebene angeordnet sein, wodurch die Mehrzahl von Stromschienen auf effiziente Weise angeordnet werden kann.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Ansicht einer beispielhaften Konfiguration einer Antriebsvorrichtung für eine drehende elektrische Maschine.
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2 ist eine perspektivische Ansicht eines schematischen Beispiels einer Positionsbeziehung zwischen einer Zielstromschiene und einer Sensoreinheit.
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3 ist eine Ansicht, die ein Magnetflussdetektionsprinzip in einem Detektionsbereich der Zielstromschiene erklärt.
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4 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Effekt eines durch eine benachbarte Stromschiene fließenden Stroms zeigt.
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5 ist eine Querschnittsansicht, die den Effekt des durch die benachbarte Stromschiene fließenden Stroms zeigt.
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6 ist eine perspektivische Ansicht, die die Zielstromschiene und die benachbarte Stromschiene eines ersten beispielhaften Aufbaus zeigt.
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7 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen der benachbarten Stromschiene und einer Magnetflussdetektionsebene bei dem ersten beispielhaften Aufbau zeigt.
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8 ist ein Vektordiagramm, das einen Unterdrückungseffekt einer Störungsmagnetflussdichte bei dem ersten beispielhaften Aufbau zeigt.
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9 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Zielstromschiene und eine benachbarte Stromschiene eines zweiten beispielhaften Aufbaus zeigt.
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10 ist eine Seitenansicht, die eine Beziehung zwischen der benachbarten Stromschiene und einer Magnetflussdetektionsebene bei dem zweiten beispielhaften Aufbau zeigt.
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11 ist ein Vektordiagramm, das einen Unterdrückungseffekt einer Störungsmagnetflussdichte bei dem zweiten beispielhaften Aufbau zeigt.
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12 ist eine vergrößerte Ansicht des Vektordiagramms aus 11.
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13 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Zielstromschiene und eine benachbarte Stromschiene eines dritten beispielhaften Aufbaus zeigt.
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14 ist eine Seitenansicht, die eine Beziehung zwischen der benachbarten Stromschiene und einer Magnetflussdetektionsebene bei dem dritten beispielhaften Aufbau zeigt.
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15 ist ein Vektordiagramm, das einen Unterdrückungseffekt einer Störungsmagnetflussdichte bei dem dritten beispielhaften Aufbau zeigt.
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16 ist eine vergrößerte Ansicht des Vektordiagramms aus 15.
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17 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Zielstromschiene und eine benachbarte Stromschiene eines vierten beispielhaften Aufbaus zeigt.
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18 ist ein Vektordiagramm, das einen Unterdrückungseffekt einer Störungsmagnetflussdichte bei dem vierten beispielhaften Aufbau zeigt.
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19 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Prinzip einer Stromdetektion unter Verwendung eines Flusskonzentrationskerns zeigt, der einen Leiter umgibt.
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BESTE WEISEN ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
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Im Folgenden wird eine Stromdetektionsvorrichtung, die einen Antriebsstrom (einen Leistungserzeugungsstrom) einer drehenden elektrischen Wechselstrommaschine detektiert, als ein Beispiel einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erklärt. Bei der vorliegenden Ausführungsform, die in 1 gezeigt ist, wird eine Stromdetektionsvorrichtung 1 bei einer Antriebsvorrichtung 20 einer drehenden elektrischen Maschine MG angewandt, die durch einen Dreiphasenwechselstrom angetrieben wird. Die Stromdetektionsvorrichtung 1 ist in der Nähe von Stromschienen (Leitern) 2U, 2V und 2W angeordnet, durch die Antriebsströme (Leistungserzeugungsströme) der drei Phasen, der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase, fließen. Die Stromschienen 2U, 2V und 2W führen Antriebsströme zu, wenn die drehende elektrische Maschine MG als Elektromotor arbeitet, und regenerieren Leistungserzeugungsströme, wenn die drehende elektrische Maschine MG als ein Leistungsgenerator arbeitet. In der folgenden Beschreibung bezeichnet „Stromschiene 2” allgemein die U-Phasenstromschiene 2U, die V-Phasenstromschiene 2V und die W-Phasenstromschiene 2W.
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Wie in 1 gezeigt, ist die Antriebsvorrichtung 20 so aufgebaut, dass sie eine Steuereinheit 11, ein Treiberschaltung 12, eine Drehdetektionsvorrichtung 13, eine Gleichstromleistungsquelle 14, einen Glättungskondensator 15 und einen Inverter 16 aufweist. Die Gleichstromleistungsquelle 14 ist eine wieder aufladbare Sekundärzelle wie eine Batterie. Die Antriebsvorrichtung 20 wandelt die Gleichstromleistung der Gleichstromleistungsquelle 14 in einen Dreiphasenwechselstrom einer vorbestimmten Frequenz um und führt diesen der drehenden elektrischen Maschine MG zu. Ferner wandelt die Antriebsvorrichtung 20 die von der drehenden elektrischen Maschine MG erzeugte Wechselstromleistung in Gleichstrom um und führt diesen der Gleichstromleistungsquelle 14 zu. Die Drehdetektionsvorrichtung 13 ist beispielsweise als ein Drehgeber ausgebildet und gibt Detektionssignale für die Drehzahl der drehenden elektrischen Maschine MG und die Drehposition eines Rotors zu der Steuereinheit 11 aus. Der Glättungskondensator 15 ist zwischen einem positiven Elektrodenanschluss und einem negativen Elektrodenanschluss der Gleichstromleistungsquelle 14 parallel geschaltet und glättet die Spannung der Gleichstromleistungsquelle 14.
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Der Inverter 16 ist so aufgebaut, dass er eine Mehrzahl von Schaltelementen aufweist. Ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) oder ein Metalloxidhalbleiterfeldeffekttransistor (MOSFET) wird bevorzugt als das Schaltelement verwendet. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird für jedes in 1 gezeigte Schaltelement ein IGBT verwendet. Der Inverter 16 weist einen U-Phasenzweig 17U, einen V-Phasenzweig 17V und einen W-Phasenzweig 17W auf, die den Phasen (der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase) der drehenden elektrischen Maschine MG entsprechen. Jeder der Zweige 17U, 17V und 17W weist eine Gruppe von zwei Schaltelementen auf, die als ein IGBT 18A des oberen Arms und ein IGBT 18B des unteren Arms ausgebildet sind, die in Reihe geschaltet sind. Eine Freilaufdiode 19 ist mit jedem der IGBTs 18A und 18B parallel geschaltet.
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Der U-Phasenzweig 17U ist durch die U-Phasenstromschiene 2U mit einer U-Phasenwicklung der drehenden elektrischen Maschine MG verbunden, der V-Phasenzweig 17V ist durch die V-Phasenstromschiene 2V mit einer V-Phasenwicklung der drehenden elektrischen Maschine MG verbunden und der W-Phasenzweig 17W ist durch die W-Phasenstromschiene 2W mit einer W-Phasenwicklung der drehenden elektrischen Maschine MG verbunden. In diesem Fall verbindet jede der Stromschienen 2U, 2V und 2W einen Punkt zwischen dem Emitter des IGBT 18A des oberen Arms und dem Kollektor des IGBT 18B des unteren Arms jedes Zweigs 17U, 17V und 17W und die jeweiligen Phasenwickelungen der drehenden elektrischen Maschine MG. Der Kollektor des IGBT 18A des oberen Arms jedes der Zweige 17U, 17V und 17W ist mit dem positiven Elektrodenanschluss der Gleichstromleistungsquelle 14 verbunden, und der Emitter des IGBT 18B des unteren Arms jedes der Zweige 17U, 17V und 17W ist mit dem negativen Elektrodenanschluss der Gleichstromleistungsquelle 14 verbunden.
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Der Inverter 16 ist durch die Treiberschaltung 12 mit der Steuereinheit 11 verbunden und führt einen Schaltbetrieb ansprechend auf ein Steuersignal durch, das von der Steuereinheit 11 erzeugt wird. Die Steuereinheit 11 ist als eine Elektroniksteuereinheit (ECU) ausgebildet, die eine Logikschaltung, beispielsweise einen Mikrocomputer, der in der Zeichnung nicht gezeigt ist, aufweist. Wenn die drehende elektrische Maschine MG eine Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug oder dergleichen ist, liefert die Gleichstromleistungsquelle 14 eine hohe Spannung, und jeder der IGBTs 18A und 18B des Inverters 16 schaltet eine hohe Spannung. Wie vorher beschrieben, ist der elektrische Potentialunterschied zwischen dem hohen Pegel und dem niedrigen Pegel eines gepulsten Gate-Ansteuersignals, das in das Gate des IGBT eingegeben wird, der eine hohe Spannung schaltet, deutlich größer als eine Betriebsspannung einer allgemeinen elektrischen Schaltung, beispielsweise für Mikrocomputer. Somit wird das Gate-Ansteuersignal über die Treiberschaltung 12 spannungsgewandelt und isoliert und dann in jeden der IGBTs 18A und 18B des Inverters 16 eingegeben.
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Wenn die drehende elektrische Maschine MG als ein Elektromotor arbeitet (während eines Leistungsfahrbetriebs), wandelt der Inverter 16 die Gleichstromleistung von der Gleichstromleistungsquelle 14 in eine Dreiphasenwechselstromleistung mit einer vorbestimmten Frequenz und einem vorbestimmten Stromwert um und führt diese der drehenden elektrischen Maschine MG zu. Wenn die drehende elektrische Maschine MG als ein Leistungsgenerator arbeitet (während eines Regenerationsbetriebs), wandelt der Inverter 16 die Dreiphasenwechselstromleistung, die durch die drehende elektrische Maschine MG erzeugt wird, in Gleichstromleistung um und führt diese der Gleichstromleistungsquelle 14 zu. Die drehende elektrische Maschine MG wird durch die Steuereinheit 11 so gesteuert, dass sie ein vorbestimmtes Ausgangsdrehmoment und eine vorbestimmte Drehzahl aufweist. In diesem Fall wird der Wert des durch die Statorwicklungen (U-Phasenwicklung, V-Phasenwicklung und W-Phasenwicklung) der drehenden elektrischen Maschine MG fließenden Stroms zu der Steuereinheit 11 zurückgeführt. Dann steuert die Steuereinheit 11 die drehende elektrische Maschine MG durch Implementieren einer Proportional-Integralsteuerung (PI-Steuerung) oder einer Proportional-Integral-Differenzialsteuerung (PID-Steuerung) gemäß einer Abweichung in Bezug auf den Zielstrom. Somit detektiert die Stromdetektionsvorrichtung 1 die Stromwerte der Phasenstromschienen 2U, 2V und 2W, die zwischen den Phasenzweigen 17U, 17V und 17W des Inverters 16 und den Phasenwicklungen der drehenden elektrischen Maschine MG angeordnet sind.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Stromdetektionsvorrichtung 1 so ausgebildet, dass sie eine Sensoreinheit 6 aufweist, die für jede der drei Stromschienen 2U, 2V und 2W vorgesehen ist. Genau weist die Stromdetektionsvorrichtung 1 eine U-Phasensensoreinheit 6U zum Detektieren eines Stroms der U-Phasenstromschiene 2U, eine V-Phasensensoreinheit 6V zum Detektieren eines Stroms der V-Phasenstromschiene 2V und eine W-Phasensensoreinheit 6W zum Detektieren eines Strom der W-Phasenstromschiene 2W auf. Die Phasensensoreinheiten 6U, 6V und 6W detektieren eine Magnetflussdichte eines Magnetfelds, das durch einen Strom erzeugt wird, der durch die ein Detektionsziel bildenden, Phasenstromschienen 2U, 2V und 2W fließt, und geben ein Detektionssignal aus, das der detektierten Magnetflussdichte des Magnetfeldes entspricht. Die Magnetflussdichte an einer vorbestimmten Position des Magnetfelds, das von dem Strom, der durch die Stromschiene 2 fließt, erzeugt wird, ist proportional zu der Größe des Stroms, der durch die Stromschiene 2 fließt. Somit können die Stromwerte der Phasenstromschienen 2U, 2V und 2W unter Verwendung der Phasensensoreinheiten 6U, 6V und 6W detektiert werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform dient die Steuereinheit 11 ebenfalls als die Stromdetektionsvorrichtung 1 und berechnet den Stromwert basierend auf der Magnetflussdichte, die durch die Phasensensoreinheiten 6U, 6V und 6W detektiert wird. Natürlich ist ein Aufbau, bei dem eine Berechnungsschaltung für jede Phase zusammen mit der Sensoreinheit 6 vorgesehen ist und der Stromwert unabhängig für jede Phase erhalten und in die Steuereinheit eingegeben wird, ebenfalls möglich. Ferner kann, da der Strom jeder der drei Phasen ausgeglichen ist und der Momentanwert Null ist, ein Aufbau verwendet werden, bei dem die Stromwerte lediglich zweier Phasen detektiert werden.
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Die Anordnung der Phasenstromschienen 2U, 2V und 2W und der Phasensensoreinheiten 6U, 6V und 6W sowie der Aufbau der Phasensensoreinheiten 6U, 6V und 6W sind ähnlich zueinander, und bei der folgenden Erklärung werden sie dementsprechend lediglich als Stromschiene 2 und Sensoreinheit 6 bezeichnet. Die Sensoreinheit 6 ist nicht mit einem Flusskonzentrationskern 30 wie in 19 gezeigt versehen, das heißt einem Flusskonzentrationskern 30, der ein magnetischer Körper ist, der einen Magnetfluss sammelt und einen Leiter 2A wie eine Stromschiene umgibt. Der Flusskonzentrationskern 30 ist ein magnetischer Kern mit einem C-förmigen Querschnitt mit einem Spalt und konvergiert einen Magnetfluss, der durch einen Strom erzeugt wird, der durch den Leiter 2A fließt, zum Leiten desselben zu einer Sensoreinheit 6A, die in dem Spalt angeordnet ist. Somit ist die Stromdetektionsvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform eine sogenannte kernlose Stromdetektionsvorrichtung, und die Sensoreinheit 6 ist ohne einen Flusskonzentrationskern ausgebildet, der um einen Leiter angeordnet ist. Ferner wird eine Sensorvorrichtung, die beispielsweise ein Hall-Element und einen magnetischen Körper, der die Richtung eines Magnetflusses ändert oder einen Magnetfluss lokal konzentriert, ebenfalls eingesetzt. Eine Konfiguration, bei der solch eine Sensorvorrichtung als die Sensoreinheit 6 verwendet wird, wird hierin als eine kernlose Stromdetektionsvorrichtung betrachtet, vorausgesetzt, dass die Konfiguration keinen Flusskonzentrationskern aufweist, der um einen Leiter angeordnet ist.
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Die Sensoreinheit 6 ist als ein kernloser Magnetfelddetektionssensor ausgebildet, der keinen Flusskonzentrationskern aufweist. Solch ein Magnetfelddetektionssensor ist so ausgebildet, dass er verschiedene Arten von Magnetdetektionselementen wie ein Hall-Element, ein Magnetwiderstandselement (MR-Element) und ein Magnetimpedanzelement (MI-Element) aufweist. Wie in 2 gezeigt, ist solch ein Magnetdetektionselement in der Nähe der Stromschiene 2 angeordnet, ohne dass in der Umgebung ein Flusskonzentrationskern vorgesehen ist. Ferner weist die Sensoreinheit 6 zusätzlich zu dem Fehlen eines solchen Flusskonzentrationskerns keine Abschirmung in Bezug auf ein äußeres Magnetfeld, das sich von einem Magnetfeld unterscheidet, das durch die als Detektionsziel dienende Stromschiene 2 (Zielstromschiene 3) erzeugt wird, auf. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Sensoreinheit 6 als eine integrierte Schaltung (ein IC-Chip) ausgebildet, die ein Hall-Element und einen Pufferverstärker integriert, der zumindest eine Impedanzwandlung einer Ausgabe des Hall-Elements vornimmt. Die Sensoreinheit 6, die als der IC-Chip ausgebildet ist, ist bei der vorliegenden Ausführungsform auf einem Substrat 6a montiert und in der Nähe der Stromschiene 2 angeordnet, wie in 3 gezeigt ist. Wenngleich dies in den 2 und 3 weggelassen ist, sind das Substrat 6a und die Steuereinheit über einen Leistungsdraht, der die Sensoreinheit 6 antreibt, und einen Signaldraht, der einen Detektionswert der Sensoreinheit 6 überträgt, miteinander verbunden.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform weist der als die Sensoreinheit 6 dienende IC-Chip einen Aufbau auf, bei dem ein Magnetfluss parallel zu einer Chip-Oberfläche des IC-Chips, in diesem Fall ein Magnetfluss parallel zu einer ausgedehnten Fläche an den langen Seiten des Querschnitts der Stromschiene 2 detektiert werden kann, wie in den 2 und 3 gezeigt ist. Das heißt, die Sensoreinheit 6 ist zum Detektieren einer Magnetflussdichte B in einer vorbestimmten Magnetflussdetektionsrichtung S ausgebildet. Da der durch die Stromschiene 2 fließende Strom ein Wechselstrom ist, weist die Magnetflussdetektionsrichtung S zwei Richtungen auf, die wie in den 2 und 3 gezeigt entgegengesetzt zueinander sind. Das heißt, die Magnetflussdetektionsrichtung S ist eine Richtung, die parallel zu einer geraden Linie ist, und beinhaltet sowohl eine Richtung, die zu einem Ende der geraden Linie verläuft, als auch eine Richtung, die zu dem anderen Ende der geraden Linie verläuft. Zum besseren Verständnis zeigt 3 eine Magnetfeldlinie H in einem Fall, in dem ein Strom I von der Rückseite des Blatts zu der Vorderseite des Blatts verläuft, und zeigt die Magnetflussdichte B in diesem Fall. Wie vorher beschrieben, detektiert die Sensoreinheit 6 die Magnetflussdichte B in der vorbestimmten Magnetflussdetektionsrichtung S. Daher ist die Sensoreinheit 6 in der Umgebung eines Detektionsbereichs 3s der Zielstromschiene 3 angeordnet, so dass die Magnetflussdetektionsrichtung S und eine Detektionsbereichserstreckungsrichtung L, die die Erstreckungsrichtung der Zielstromschiene 3 in dem Detektionsbereich 3s ist, orthogonal zueinander sind. Bei der vorliegenden Beschreibung und im Rahmen des Schutzbereichs der angehängten Ansprüche erlaubt der orthogonale Zustand eine Abweichung von orthogonal von ±45° oder weniger. Ferner wird eine Ebene, die parallel zu der Detektionsbereichserstreckungsrichtung L ist und die Magnetflussdetektionsrichtung S enthält, als eine Magnetflussdetektionsebene P bezeichnet.
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Wie vorher beschrieben, detektiert die Sensoreinheit
6 den Strom I (I1), der durch die Zielstromschiene
3 fließt, und detektiert die Magnetflussdichte B des Magnetfelds H, das aufgrund des Fließen des Stroms I erzeugt wird. Naturgemäß wird das Magnetfeld in der Nähe der Stromschiene
2 stärker, und die Magnetflussdichte B wird ebenfalls größer, und daher ist die Sensoreinheit
6 in der Nähe der Stromschiene
2 angeordnet. Mit anderen Worten, die Sensoreinheit
6 ist an der Peripherie der Stromschiene
2 angeordnet, genauer gesagt, die Sensoreinheit
6 ist an einer Position der gesamten Peripherie, die den Querschnitt der Stromschiene
2 umgibt, angeordnet, wie in
3 gezeigt ist. Solange ein Temperaturwiderstandsverhalten, ein Schwingungswiderstandsverhalten und dergleichen gewährleistet sind, kann die Sensoreinheit
6 in Kontakt mit der Stromschiene
2 angeordnet sein. Bei der vorliegenden Ausführungsform, die in den
2 und
3 gezeigt ist, ist die Sensoreinheit
6 durch einen vorbestimmten Abstand (h) von der Stromschiene
2 getrennt angeordnet, so dass eine Detektionsmittelposition mit der allgemeinen Mitte der langen Seite des Querschnitts der Stromschiene
2 übereinstimmt. Der vorbestimmte Abstand (h) ist auf einen Abstand eingestellt, in dem die Sensoreinheit
6 dazu in der Lage ist, ein Magnetfeld, das von der Stromschiene
2 erzeugt wird, zu detektieren. Beispielsweise wird der Abstand auf 0,1 bis 30 mm, bevorzugt 0,5 bis 10 mm eingestellt. Ferner ist die Sensoreinheit
6 so angeordnet, dass die Magnetflussdetektionsrichtung S und die Detektionsbereichserstreckungsrichtung L orthogonal zueinander sind. Es sei bemerkt, dass der „orthogonale Zustand” ein Kreuzungszustand ist, der eine Abweichung von orthogonal von ±45° oder weniger erlaubt. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Sensoreinheit
6 so angeordnet, dass die Magnetflussdetektionsrichtung S und die Detektionsbereichserstreckungsrichtung L orthogonal sind. Da die Erstreckungsrichtung L der Stromschiene
2 der Flussrichtung des Stroms I entspricht, wird am Ort der Sensoreinheit
6 ein starker Magnetfluss erhalten. Wie in
3 gezeigt, ist h der Abstand von der Mitte der Zielstromschiene
3 (der Mitte des Stroms I) zu der Mitte der Sensoreinheit
6 (der Mitte des Hall-Elements), und W ist die Länge auf der langen Seite des Querschnitts der Stromschiene
2 (der Seite, die der Sensoreinheit
6 gegenüberliegt). Wenn der Strom I [A] durch die Stromschiene
2 fließt, wird die Magnetflussdichte B [T = Wb/m
2] in der Mitte der Sensoreinheit
6 durch die folgende Formel ausgedrückt, wobei die Vakuumpermeabilität als μ
0[H/m = Wb/A·m] angegeben ist. Formel 1
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Als Nächstes wird eine Anordnung einer Mehrzahl von Stromschienen 2 in Bezug auf die Sensoreinheit 6 erklärt. Wie vorher beschrieben, detektieren die Sensoreinheiten 6U, 6V und 6W der Stromdetektionsvorrichtung 1 den Magnetfluss des Magnetfelds, das durch den Strom I erzeugt wird, der durch jede der ein Detektionsziel darstellenden Phasenstromschienen 2U, 2V und 2W fließt. In diesem Fall sind die Phasenstromschienen 2U, 2V und 2W parallel angeordnet. Somit kann die Sensoreinheit 6 einer Phase nicht nur die Magnetflussdichte des Magnetfelds H detektieren, das durch die entsprechende Phasenstromschiene 2 (Zielstromschiene 3) erzeugt wird, sondern ebenfalls den Magnetfluss des Magnetfelds, das durch die Stromschiene 2 einer anderen Phase erzeugt wird. Beispielsweise kann in einem Fall, in dem die V-Phasenstromschiene 2V auf beiden Seiten von der U-Phasenstromschiene 2U und der W-Phasenstromschiene 2W umgeben ist, obwohl die V-Phasensensoreinheit 6V lediglich die Magnetflussdichte des Stroms, der durch die V-Phasenstromschiene 2V fließt, detektieren soll, die V-Phasensensoreinheit 6V ebenfalls die Magnetflussdichten der Ströme, die durch die U-Phasenstromschiene 2U und die W-Phasenstromschiene 2W fließen, detektieren. In diesem Fall weist der Stromwert der V-Phasenstromschiene 2V, der durch die V-Phasensensoreinheit 6V detektiert wird, einen Fehler aufgrund der Detektion der Magnetflussdichten der Magnetfelder, die durch die U-Phasenstromschiene 2U und die W-Phasenstromschiene 2W erzeugt werden, auf. Zur Verbesserung der Detektionsgenauigkeit des Stromwerts, der durch die Sensoreinheiten 6U, 6V und 6W detektiert wird, ist es notwendig, eine Konfiguration zu verwenden, bei der die Stromschiene 2 als die Zielstromschiene 3 weniger empfindlich gegenüber dem Effekt des Magnetfelds einer anderen Stromschiene 2 (benachbarten Stromschiene 4) ist.
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4 und 5 sind Ansichten, die einen Effekt eines Magnetfelds H1 der benachbarten Stromschiene 4 in Bezug auf die Detektion der Magnetflussdichte B für die Zielstromschiene 3 zeigen. Zur Erleichterung der Unterscheidung zwischen der Zielstromschiene 3 und der benachbarten Stromschiene 4 ist die Sensoreinheit 6 in den Zeichnungen lediglich für die Stromschiene 2, die als die Zielstromschiene 3 dient, gezeigt. Die folgende Erklärung geht nicht auf Unterschiede zwischen der U-Phasenstromschiene 2U, der V-Phasenstromschiene 2V und der W-Phasenstromschiene 2W ein. Somit ist der Aufbau zur Erleichterung des Verständnisses vereinfacht, und die Erklärung geht davon aus, dass sowohl die Zielstromschiene 3 als auch die benachbarte Stromschiene 4 parallel angeordnet sind. Natürlich kann eine beliebige der Stromschienen 2U, 2V und 2W die Zielstromschiene 3 sein, da die Stromschienen 2U, 2V und 2W alle die Sensoreinheit 6 aufweisen. Ferner ist eine Stromschiene 2, die benachbart zu einer Zielstromschiene 3 der Mehrzahl von Stromschienen 2 angeordnet ist, die benachbarte Stromschiene 4.
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Wie in 5 gezeigt, weist das Magnetfeld H1, das durch einen Strom 12, der durch die benachbarte Stromschiene 4 fließt, erzeugt wird, eine Magnetflussdichte mit einer Vektorgröße B1 am Ort der Sensoreinheit 6 der Zielstromschiene 3 auf. Wie vorher beschrieben, detektiert die Sensoreinheit 6 den Magnetfluss in der vorbestimmten Magnetflussdetektionsrichtung S. Somit wirkt sich aufgrund einer Vektorzerlegung eine Magnetflussdichte B1s der Magnetflussdichten B1 als eine Vektorgröße entlang der Magnetflussdetektionsrichtung S auf die Sensoreinheit 6 der Zielstromschiene 3 aus. Das heißt, die Magnetflussdichte B1s ist eine Störungsmagnetflussdichte, die eine magnetische Interferenz bewirkt. Bei der Stromdetektionsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Störungsmagnetflussdichte aufgrund des Stroms 12, der durch die benachbarte Stromschiene 4 fließt, unterdrückt, und die Magnetflussdichte B der Zielstromschiene 3 wird mit hoher Genauigkeit detektiert, indem die geometrische Beziehung im Hinblick auf eine Form, eine Anordnung, eine Ausrichtung und dergleichen der benachbarten Stromschiene 4 in Bezug auf die Sensoreinheit 6 und den Detektionsbereich 3s der Zielstromschiene 3 geeignet eingestellt wird. Das heißt, das Einstellen der geometrischen Beziehung der benachbarten Stromschiene 4 in Bezug auf die Sensoreinheit 6 und den Detektionsbereich 3s der Zielstromschiene 3 zum Detektieren der Magnetflussdichte B mit hoher Genauigkeit ist ein Kennzeichen der vorliegenden Erfindung.
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Erster beispielhafter Aufbau
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Ein erster beispielhafter Aufbau wird unter Bezugnahme auf die 6 bis 8 beschrieben. 6 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Positionsbeziehung zwischen der Zielstromschiene 3 und der benachbarten Stromschiene 4 zeigt. 7 ist eine Seitenansicht von 6 von der Vorderseite des Blatts aus gesehen und zeigt die Form der benachbarten Stromschiene 4 in Bezug auf die Magnetflussdetektionsebene P. 8 ist eine Draufsicht auf 6 von der oberen Kante des Blatts aus gesehen und stellt ein Vektoranalysediagramm dar, das einen Unterdrückungseffekt einer Störungsmagnetflussdichte (beispielsweise der vorher beschriebenen Magnetflussdichte B1s) zeigt.
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Die benachbarte Stromschiene 4 ist so aufgebaut, dass sie einen ersten Erstreckungsabschnitt 41 und einen zweiten Erstreckungsabschnitt 42 aufweist, die sich in unterschiedlichen Richtungen erstrecken. Der erste Erstreckungsabschnitt 41 ist auf der Seite einer ersten Richtung D1 angeordnet, die sich auf einer Seite der orthogonalen Richtung in Bezug auf die Magnetflussdetektionsebene P befindet, und erstreckt sich in einer ersten Erstreckungsrichtung L1, die parallel zu der Magnetflussdetektionsebene P ist. Der zweite Erstreckungsabschnitt 42 ist an einem Endbereich 41a des ersten Erstreckungsabschnitts 41 in der ersten Erstreckungsrichtung L1 hin zu der Seite der ersten Richtung D1 gebogen und erstreckt sich in einer zweiten Erstreckungsrichtung L2, die die Magnetflussdetektionsebene P kreuzt. Ferner ist der Detektionsbereich 3s der Zielstromschiene 3 auf eine Überlappungsposition OL eingestellt, die mit dem ersten Erstreckungsabschnitt 41 der benachbarten Stromschiene 4 in der ersten Erstreckungsrichtung L1 überlappt. Das heißt, die Anordnung ist derart, dass die benachbarte Stromschiene 4 in der ersten Erstreckungsrichtung L1 zumindest einen Teil aufweist, in dem sich der Detektionsbereich 3s der Zielstromschiene 3 und der erste Erstreckungsabschnitt 41 der benachbarten Stromschiene 4 an derselben Position befinden. Mit anderen Worten, von der orthogonalen Richtung in Bezug auf die erste Erstreckungsrichtung L1 aus gesehen existiert ein Punkt, an dem der Detektionsbereich 3s der Zielstromschiene 3 und der erste Erstreckungsabschnitt 41 der benachbarten Stromschiene 4 einander überlappen. Bei dem vorliegenden Beispiel, wie in 6 und 7 gezeigt, überlappen der Erstreckungsabschnitt, der den Detektionsbereich 3s der Zielstromschiene 3 aufweist, und der erste Erstreckungsabschnitt 41 der benachbarten Stromschiene 4 einander in der ersten Erstreckungsrichtung L1 der benachbarten Stromschiene 4.
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Zum besseren Verständnis ist bei dem vorliegenden Beispiel die Erstreckungsrichtung des zweiten Erstreckungsabschnitts 42 (die zweite Erstreckungsrichtung L2) orthogonal zu der Magnetflussdetektionsebene P. Eine Ebene, in der ein Magnetfeld H2, das durch den Strom I2 erzeugt wird, an einem Punkt der zweiten Erstreckungsrichtung 42 ausgebildet ist, ist im Wesentlichen parallel zu der Magnetflussdetektionsebene P. Eine Ebene, in der sich das Magnetfeld H2 ausbreitet, ist ebenfalls in gewissem Maße in der zweiten Erstreckungsrichtung L2 ausgebreitet (geneigt). Somit weist, wie in 8 gezeigt, das Magnetfeld H2, das durch den Strom I2, der durch den zweiten Erstreckungsabschnitt 42 fließt, erzeugt wird, eine Magnetflussdichte mit einer Vektorgröße B2 am Ort der Sensoreinheit 6 der Zielstromschiene 3 auf. Wie vorher beschrieben, detektiert die Sensoreinheit 6 die Magnetflussdichte in der vorbestimmten Magnetflussdetektionsrichtung S. Somit wirkt sich aufgrund einer Vektorzerlegung eine Magnetflussdichte B2s der Magnetflussdichten B2 als Vektorgröße entlang der Magnetflussdetektionsrichtung S auf die Sensoreinheit 6 der Zielstromschiene 3 aus. Wie in 8 gezeigt, ist die Magnetflussdichte B2s eine Vektorgröße mit einer um 180° unterschiedlichen Richtung in Bezug auf die Störungsmagnetflussdichte B1s. Somit wird die Störungsmagnetflussdichte B1s durch die Magnetflussdichte B2s aufgehoben. Das heißt, der Effekt des Magnetfelds von der benachbarten Stromschiene 4 wird unterdrückt, und der Strom I1 (I) der Zielstromschiene 3 kann mit hoher Genauigkeit detektiert werden.
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In Bezug auf die spezifische Anordnung der Sensoreinheit 6 ist bevorzugt, experimentell eine Position zu erhalten, an der die Magnetflussdichte, die durch die Sensoreinheit 6 detektiert wird, am kleinsten ist, wenn beispielsweise der Strom 12 an die benachbarte Stromschiene 4 angelegt wird und der Strom I1 nicht an die Zielstromschiene 3 angelegt wird. In diesem Fall kann, wenn die Magnetflussdichte, die durch die Sensoreinheit 6 detektiert wird, Null ist, der Effekt der benachbarten Stromschiene 4 auf die Sensoreinheit 6 vollständig eliminiert werden. Es sei jedoch bemerkt, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein ausreichender Effekt erzielt werden kann, wenn der Effekt der benachbarten Stromschiene 4 im Wesentlichen unterdrückt und nicht vollständig eliminiert wird. Dasselbe gilt für die anderen beispielhaften Konfigurationen, die im Folgenden beschrieben werden.
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Zweiter beispielhafter Aufbau
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Ein zweiter beispielhafter Aufbau wird unter Bezugnahme auf die 9 bis 12 beschrieben. 9 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Positionsbeziehung der Zielstromschiene 3 und benachbarten Stromschiene 4 zeigt. 10 ist eine Seitenansicht von 9 von der Vorderseite des Blatts aus gesehen und zeigt die Form der benachbarten Stromschiene 4 in Bezug auf die Magnetflussdetektionsebene P. 11 ist eine Draufsicht auf 9 von der oberen Kante des Blatts aus gesehen und ein Vektoranalysediagramm, das einen Unterdrückungseffekt einer Störungsmagnetflussdichte (beispielsweise der vorher beschriebenen Magnetflussdichte B1s) zeigt. 12 ist eine vergrößerte Ansicht des Vektoranalysediagramms aus 11.
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Die benachbarte Stromschiene 4 ist so ausgebildet, dass sie zusätzlich zu den zwei Erstreckungsabschnitten (dem ersten Erstreckungsabschnitt 41 und dem zweiten Erstreckungsabschnitt 42, die sich in unterschiedlichen Richtungen erstrecken), die bei dem ersten beispielhaften Aufbau beschrieben worden sind, einen dritten Erstreckungsabschnitt 43 aufweist. Wie vorher beschrieben, ist der zweite Erstreckungsabschnitt 42 an dem einen Endbereich 41a des ersten Erstreckungsabschnitts 41 in der ersten Erstreckungsrichtung L1 hin zu der Seite der ersten Richtung D1 gebogen. Der dritte Erstreckungsabschnitt 43 ist an einem anderen Endbereich 41b des ersten Erstreckungsabschnitts 41 in der ersten Erstreckungsrichtung L1 hin zu einer Seite einer zweiten Richtung D2 gebogen, die sich bezüglich der Magnetflussdetektionsebene P auf der anderen Seite der orthogonalen Richtung befindet, und erstreckt sich in einer dritten Erstreckungsrichtung L3, die die Magnetflussdetektionsebene P kreuzt. Wenn die erste Erstreckungsrichtung L1 und die zweite Erstreckungsrichtung L2 des zweiten Erstreckungsabschnitts 42 orthogonal sind und die erste Erstreckungsrichtung L1 und die dritte Erstreckungsrichtung L3 des dritten Erstreckungsabschnitts 43 orthogonal sind, sind die zweite Erstreckungsrichtung L2 und die dritte Erstreckungsrichtung L3 parallel. Die zweite Erstreckungsrichtung L2 und die dritte Erstreckungsrichtung L3 erstrecken sich in um 180° entgegengesetzten Richtungen von den Endbereichen 41a und 41b.
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Ähnlich zu dem ersten beispielhaften Aufbau ist der Detektionsbereich 3s der Zielstromschiene 3 auf die Überlappungsposition OL eingestellt, die in der ersten Erstreckungsrichtung L1 der benachbarten Stromschiene 4 mit dem ersten Erstreckungsabschnitt 41 überlappt. Bei dem zweiten beispielhaften Aufbau ist jedoch die Überlappungsposition OL auf der Seite des dritten Erstreckungsabschnitts 43 einer Mittelposition C des ersten Erstreckungsabschnitts 41 in der ersten Erstreckungsrichtung angeordnet.
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Zum besseren Verständnis sind bei dem vorliegenden Beispiel die Erstreckungsrichtungen (die zweite Erstreckungsrichtung L2 und die dritte Erstreckungsrichtung L3) des zweiten Erstreckungsabschnitts 42 und des dritten Erstreckungsabschnitts 43 orthogonal zu der Magnetflussdetektionsebene P. Ebenen, in denen das Magnetfeld H2 und ein Magnetfeld H3, die durch den Strom I2, der durch den zweiten Erstreckungsabschnitt 42 und den dritten Erstreckungsabschnitt 43 fließt, erzeugt werden, ausgebildet sind, sind beide im Wesentlichen parallel zu der Magnetflussdetektionsebene P und ebenfalls in gewissem Maße in der zweiten Erstreckungsrichtung L2 und der dritten Erstreckungsrichtung L3 ausgebreitet. Ähnlich zu dem ersten beispielhaften Aufbau wird der Effekt der Magnetfelder H2 und H3, die durch den Strom, der durch beide Erstreckungsabschnitte 42 und 43 fließt, erzeugt werden, auf die Sensoreinheit 6 der Zielstromschiene 3 unter Bezugnahme auf das Vektordiagramm in derselben Ebene wie in den 11 und 12 betrachtet.
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Wie vorher beschrieben, ist der Detektionsbereich 3s der Zielstromschiene 3 auf der Seite, die näher an dem dritten Erstreckungsabschnitt 43 liegt, angeordnet. Somit ist die Entfernung von dem Zentrum des Magnetfelds H2, das durch den Strom I2, der durch den zweiten Erstreckungsabschnitt 42 fließt, erzeugt wird, zu der Sensoreinheit 6 länger als der Abstand von dem Zentrum des Magnetfelds H3, das durch den Strom I2, der durch den dritten Erstreckungsabschnitt 43 fließt, erzeugt wird, zu der Sensoreinheit 6. Das Magnetfeld H2 weist eine Magnetflussdichte einer Vektorgröße B2 am Ort der Sensoreinheit 6 der Zielstromschiene 3 auf, wie in den 11 und 12 gezeigt. Die Richtung der Magnetflussdichte B2 nähert sich im Vergleich zu dem ersten beispielhaften Aufbau stärker der Magnetflussdetektionsrichtung S an, da der Abstand von der Mitte des Magnetfelds H2 zu der Sensoreinheit 6 größer wird. Somit nimmt der Anteil der Vektorkomponente B2s entlang der Magnetflussdetektionsrichtung S, der durch Vektorzerlegung erhalten wird, zu. Eine größere Entfernung zu der Sensoreinheit 6 geht einher mit einem verringerten Betrag der Magnetflussdichte B2, der verringerte Betrag wird jedoch durch die Zunahme des Anteils der Vektorkomponente B2s entlang der Magnetflussdetektionsrichtung S kompensiert.
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Die Entfernung von dem Zentrum des Magnetfelds H3, das durch den Strom I2, der durch den dritten Erstreckungsabschnitt 43 fließt, erzeugt wird, zu der Sensoreinheit 6 ist geringer als der Abstand von dem Zentrum des Magnetfelds H2. Somit weist das Magnetfeld H3 am Ort der Sensoreinheit 6 der Zielstromschiene 3 eine Magnetflussdichte B3 einer Vektorgröße auf, die größer als die Magnetflussdichte B2 des Magnetfelds H2 ist, wie in den 11 und 12 gezeigt ist. Ferner ist die Richtung einer Vektorkomponente B3s entlang der Magnetflussdetektionsrichtung S der Magnetflussdichte B3 dieselbe wie die Richtung der Vektorkomponente B1s der Magnetflussdichte B1 des Magnetfelds H1, das durch den Strom 12, der durch den ersten Erstreckungsabschnitt 41 fließt, erzeugt wird. Dies erhöht die Störungsmagnetflussdichte (B1s) beziehungsweise verringert die Vektorkomponente B2s der Magnetflussdichte B2, die die Störungsmagnetflussdichte (B1s) aufhebt. Da jedoch die Sensoreinheit 6 auf der Seite, die näher an dem dritten Erstreckungsabschnitt 43 liegt, angeordnet ist, ist ein Winkel, der durch die Vektorrichtung der Magnetflussdichte B3 und die Magnetflussdetektionsrichtung S gebildet wird, im Wesentlichen senkrecht. Somit wird, selbst wenn der Absolutwert der Magnetflussdichte B3 groß wird, der Betrag der Vektorkomponente B3s entlang der Magnetflussdetektionsrichtung S klein. Dies verringert entsprechend den Effekt auf die Vektorkomponente B1s der Magnetflussdichte B1, die die Hauptkomponente der Störungsmagnetflussdichte ist, und die Vektorkomponente B2s der Magnetflussdichte B2, die die Vektorkomponente B1s aufhebt.
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Wie in dem vergrößerten Vektoranalysediagramm von 12 gezeigt, wird die Vektorkomponente B1s der Magnetflussdichte B1, die die Hauptkomponente der Störungsmagnetflussdichte ist, durch die Vektorkomponente (B2s–B3s) entlang der Magnetflussdetektionsrichtung S eines zusammengesetzten Vektors der Magnetflussdichten B2 und B3 ausreichend unterdrückt. Das heißt, die Auswirkung des Magenfelds von der benachbarten Stromschiene 4 wird unterdrückt, und der Strom I1 (I) der Zielstromschiene 3 kann mit hoher Genauigkeit detektiert werden.
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Dritter beispielhafter Aufbau
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Ein dritter beispielhafter Aufbau wird unter Bezugnahme auf die 13 bis 16 beschrieben. 13 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Positionsbeziehung zwischen der Zielstromschiene 3 und der benachbarten Stromschiene 4 zeigt. 14 ist eine Seitenansicht von 13 von der Vorderseite des Blatts aus gesehen und zeigt die Form der benachbarten Stromschiene 4 in Bezug auf die Magnetflussdetektionsebene P. 15 ist eine Draufsicht auf 13 von der oberen Kante des Blatts aus gesehen und ein Vektoranalysediagramm, das einen Unterdrückungseffekt einer Störungsmagnetflussdichte (beispielsweise der Magnetflussdichte B1s, die vorher beschrieben wurde) zeigt. 16 ist eine vergrößerte Ansicht des Vektoranalysediagramms aus 15.
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Bei dem dritten beispielhaften Aufbau ist die benachbarte Stromschiene 4 so aufgebaut, dass sie den dritten Erstreckungsabschnitt 43 zusätzlich zu den zwei Erstreckungsabschnitten (dem ersten Erstreckungsabschnitt 41 und dem zweiten Erstreckungsabschnitt 42, die sich in unterschiedlichen Richtungen erstrecken), die bei der ersten beispielhaften Ausführungsform beschrieben worden sind, aufweist. Der dritte Erstreckungsabschnitt 43 erstreckt sich in einer Richtung, die sich von der bei dem zweiten beispielhaften Aufbau unterscheidet. Wie vorher beschrieben, ist der zweite Erstreckungsabschnitt 42 an einem Endbereich 41a des ersten Erstreckungsabschnitts 41 in der ersten Erstreckungsrichtung L1 hin zu der Seite der ersten Richtung D1 gebogen. Der dritte Erstreckungsabschnitt 43 ist an dem anderen Endbereich 41b des ersten Erstreckungsabschnitts 41 in der ersten Erstreckungsrichtung L1 hin zu der Seite der ersten Richtung D1 gebogen, ähnlich zu dem zweiten Erstreckungsabschnitt 42, und erstreckt sich in der dritten Erstreckungsrichtung L3, die die Magnetflussdetektionsebene P kreuzt. Wenn die erste Erstreckungsrichtung L1 und die zweite Erstreckungsrichtung L2 des zweiten Erstreckungsabschnitts 42 orthogonal sind und die erste Erstreckungsrichtung L1 und die dritte Erstreckungsrichtung L3 des dritten Erstreckungsabschnitts 43 orthogonal sind, sind die zweite Erstreckungsrichtung L2 und die dritte Erstreckungsrichtung L3 parallel und erstrecken sich ausgehend von den Endbereichen 41a und 41b in derselben Richtung.
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Ähnlich zu dem ersten beispielhaften Aufbau ist der Detektionsbereich 3s der Zielstromschiene 3 so eingestellt, dass er mit dem ersten Erstreckungsabschnitt 41 in der ersten Erstreckungsrichtung L1 der benachbarten Stromschiene 4 an der Überlappungsposition OL überlappt. Bei dem dritten beispielhaften Aufbau ist jedoch die Überlappungsposition OL an der Mittelposition C des ersten Erstreckungsabschnitts 41 in der ersten Erstreckungsrichtung angeordnet. Natürlich muss die Mittelposition nicht die exakte Mitte sein und kann in einem Toleranzbereich liegen, der die Dimensionierungstoleranz der Stromschiene 2, die Dimensionierungstoleranz eines IC-Chips, der die Sensoreinheit 6 bildet, die Dimensionierungstoleranz des Substrats 6a, auf dem der IC-Chip montiert ist, die relative Montagetoleranz des Substrats 6a und der Stromschiene 2 und dergleichen berücksichtigt.
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Zum besseren Verständnis sind bei dem vorliegenden Beispiel die Erstreckungsrichtungen (die zweite Erstreckungsrichtung L2 und die dritte Erstreckungsrichtung L3) des zweiten Erstreckungsabschnitts 42 und des dritten Erstreckungsabschnitts 43 bezüglich der Magnetflussdetektionsebene P orthogonal. Die Ebenen, in denen die Magnetfelder H2 und H3, die durch den Strom I2, der durch den zweiten Erstreckungsabschnitt 42 und den dritten Erstreckungsabschnitt 43 fließen, erzeugt werden, liegen, sind beide im Wesentlichen parallel zu der Magnetflussdetektionsebene P und breiten sich ebenfalls in gewissem Maße in der zweiten Erstreckungsrichtung L2 und der dritten Erstreckungsrichtung L3 aus. Ähnlich zu dem ersten beispielhaften Aufbau und dem zweiten beispielhaften Aufbau wird der Effekt der Magnetfelder H2 und H3, die durch den Strom, der durch beide Erstreckungsabschnitte 42 und 43 fließt, erzeugt werden, auf die Sensoreinheit 6 der Zielstromschiene 3 unter Bezugnahme auf das Vektordiagramm in derselben Ebene wie in 15 und 16 gezeigt betrachtet.
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Wie vorher beschrieben, ist die Überlappungsposition OL an der Mittelposition C des ersten Erstreckungsabschnitts 41 in der ersten Erstreckungsrichtung angeordnet. Somit ist die Entfernung von dem Zentrum des Magnetfelds H2, das durch den Strom I2, der durch den zweiten Erstreckungsabschnitt 42 fließt, erzeugt wird, zu der Sensoreinheit 6 im Wesentlichen dieselbe wie die Entfernung von dem Zentrum des Magnetfelds H3, das durch den Strom I2, der durch den dritten Erstreckungsabschnitt 43 fließt, erzeugt wird, zu der Sensoreinheit 6. Somit werden der Absolutwert der Magnetflussdichte B2 des Magnetfelds H2 an dem Ort der Sensoreinheit 6 der Zielstromschiene 3 und der Absolutwert der Magnetflussdichte B3 des Magnetfelds H3 im Wesentlichen derselbe. Ferner ist am Ort der Sensoreinheit 6 die Richtung der Vektorkomponenten B2s und B3s entlang der Magnetflussdetektionsrichtung S der Magnetflussdichten B2 und B3 eine Richtung, die entgegengesetzt zu der Richtung der Vektorkomponente B1s der Magnetflussdichte B1 des Magnetfelds H1 ist, das durch den Strom I2 erzeugt wird, der durch den ersten Erstreckungsabschnitt 41 fließt.
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Somit ist die Vektorkomponente (B2s + B3s) entlang der Magnetflussdetektionsrichtung S des zusammengesetzten Vektors aus der Magnetflussdichte B2 und der Magnetflussdichte B3 eine Magnetflussdichte in einer Richtung, die die Vektorkomponente B1s (Störungsmagnetflussdichte) entlang der Magnetflussdetektionsrichtung S der Magnetflussdichte B1 aufhebt. Wie in dem vergrößerten Vektoranalysediagramm der 16 gezeigt, wird die Vektorkomponente B1s der Magnetflussdichte B1, die die Hauptkomponente der Störungsmagnetflussdichte ist, durch die Vektorkomponente (B2s + B3s) entlang der Magnetflussdetektionsrichtung S des zusammengesetzten Vektors aus den Magnetflussdichten B2 und B3 ausreichend unterdrückt. Das heißt, der Effekt des Magnetfelds von der benachbarten Stromschiene 4 wird unterdrückt, und der Strom I1 (I) der Zielstromschiene 3 kann mit hoher Genauigkeit detektiert werden.
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Vierter beispielhafter Aufbau
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Bei den vorher beschriebenen beispielhaften Aufbauten wurden zum besseren Verständnis Beispiele beschrieben, bei denen die Zielstromschiene 3 und die benachbarte Stromschiene 4 im Wesentlichen parallel waren. Das heißt, es wurden Beispiele beschrieben, bei denen die Detektionsbereichserstreckungsrichtung L und die erste Erstreckungsrichtung L1 parallel zueinander waren. Alternativ dazu können die Zielstromschiene 3 und die benachbarte Stromschiene 4 schräg angeordnet sein, wie in der perspektivischen Ansicht der 17 und der Draufsicht der 18 gezeigt. Der vierte beispielhafte Aufbau entspricht dem ersten beispielhaften Aufbau, und die Anordnung der Zielstromschiene 3 und der benachbarten Stromschiene 4 ist von einem parallelen Zustand zu einem schrägen Zustand geändert worden. 17 entspricht 6, und 18 entspricht 8.
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Bei dem vierten beispielhaften Aufbau wirkt sich das Magnetfeld H1, das durch den Strom I2, der durch den ersten Erstreckungsabschnitt 41 der benachbarten Stromschiene 4 fließt, erzeugt wird, ebenfalls auf die Sensoreinheit 6 aus, wie in 18 gezeigt ist. Wenngleich der Anteil der Vektorzerlegung unterschiedlich zu dem ersten beispielhaften Aufbau ist, da sich die geometrische Beziehung unterscheidet, ist die Vektorkomponente B1s entlang der Magnetflussdetektionsrichtung S der Magnetflussdichte B1 des Magnetfelds H1 am Ort der Sensoreinheit 6 die Störungsmagnetflussdichte. Auf ähnliche Weise ist, wenngleich der Anteil einer Vektorzerlegung unterschiedlich zu dem ersten beispielhaften Aufbau ist, die Vektorkomponente B2s entlang der Magnetflussdetektionsrichtung S am Ort der Sensoreinheit 6 der Magnetflussdichte B2 des Magnetfelds H2, das durch den Strom I2, der durch den zweiten Erstreckungsabschnitt 42 der benachbarten Stromschiene 4 fließt, erzeugt wird, die Vektorkomponente in der Richtung, die die Störungsmagnetflussdichte (B1s) unterdrückt.
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Ähnlich zu den vorher beschriebenen beispielhaften Konfigurationen ist der Detektionsbereich 3s der Zielstromschiene 3 so eingestellt, dass er den ersten Erstreckungsabschnitt 41 in der ersten Erstreckungsrichtung L1 der benachbarten Stromschiene 4 an der Überlappungsposition OL überlappt. Die Ebene, in der das Magnetfeld H1, das durch den Strom I2, der durch den ersten Erstreckungsabschnitt 41 der benachbarten Stromschiene 4 fließt, erzeugt wird, liegt, ist eine Ebene, die im Wesentlichen orthogonal zu der ersten Erstreckungsrichtung L1 des ersten Erstreckungsabschnitts 41 ist, die die Flussrichtung des Stroms I2 ist. Somit liegt der Überlappbereich OL, an dem der Detektionsbereich 3s der Zielstromschiene 3 ausgebildet ist, in einem Bereich, der im Wesentlichen orthogonal zu der ersten Erstreckungsrichtung L1 ist. Selbst wenn die Zielstromschiene 3 und die benachbarte Stromschiene 4 nicht wie vorher beschrieben parallel angeordnet sind, kann der Effekt des Magnetfelds von der benachbarten Stromschiene 4 unterdrückt werden, und der Strom I der Zielstromschiene 3 kann mit hoher Genauigkeit detektiert werden. Der vierte beispielhafte Aufbau wurde als ein Beispiel erklärt, das den ersten beispielhaften Aufbau modifiziert hat. Es ist offensichtlich, dass der zweite beispielhafte Aufbau und der dritte beispielhafte Aufbau auf ähnliche Weise modifiziert werden können, und detaillierte Beschreibungen davon werden weggelassen.
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Andere beispielhafte Konfigurationen
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- (1) Zum besseren Verständnis sind die vorher beschriebenen beispielhaften Konfigurationen vereinfachte Beispiele, die lediglich zwei Stromschienen 2, nämlich die Zielstromschiene 3 und die benachbarte Stromschiene 4 zeigen. Natürlich können die zwei Stromschienen komplementär als die Zielstromschiene 3 und die benachbarte Stromschiene 4 dienen. Wenn drei oder mehr Stromschienen 2 vorhanden sind, dient eine der Stromschienen 2 komplementär als die Zielstromschiene 3, und die verbleibenden Stromschienen 2 dienen als die benachbarten Stromschienen 4. Wenn mehrere benachbarte Stromschienen 4 benachbart zu einer Zielstromschiene 3 sind, kann die Beziehung zwischen der einen Zielstromschiene 3 und der einen benachbarten Stromschiene 4 auf zwei Weisen betrachtet werden. Somit ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorher beschriebenen beispielhaften Aufbauten beschränkt, die insofern vereinfacht sind, als lediglich zwei Stromschienen 2, die Zielstromschiene 3 und die benachbarte Stromschiene 4, vorgesehen sind. Die vorliegende Erfindung kann ebenfalls in Fällen angewandt werden, in denen drei oder mehr benachbarte Stromschienen 2 vorgesehen sind.
- (2) Die vorher beschriebenen beispielhaften Konfigurationen stellen Beispiele dar, bei denen der Detektionsbereich 3s der Zielstromschiene 3 auf der Seite der ersten Richtung D1 bezüglich der Magnetflussdetektionsebene P angeordnet ist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf solch einen Aufbau beschränkt, und der Detektionsbereich 3s der Zielstromschiene 3 kann auf der Seite der zweiten Richtung D2 bezüglich der Magnetflussdetektionsebene P angeordnet sein. Wenn der Detektionsbereich 3s auf der Seite der ersten Richtung D1 bezüglich der Magnetflussdetektionsebene P angeordnet ist, wie bei den ersten bis vierten beispielhaften Aufbauten, sind die Zielstromschiene 3 und die benachbarte Stromschiene 4 benachbart auf einer Seite der Magnetflussdetektionsebene P angeordnet. Daher kann eine Mehrzahl von Stromschienen 2 effizient angeordnet werden. Effiziente Anordnungen hängen jedoch von der Vorrichtung ab, die die Mehrzahl von Stromschienen 2 verwendet. Daher ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorher beschriebenen Beispiele beschränkt, und der Detektionsbereich 3s kann auf der Seite der zweiten Richtung D2 bezüglich der Magnetflussdetektionsebene P angeordnet sein.
- (3) Die vorher beschriebenen beispielhaften Konfigurationen stellen Beispiele dar, bei denen die Formen der Mehrzahl von Stromschienen identisch oder symmetrisch sind. Die Formen der Stromschienen müssen jedoch nicht identisch oder symmetrisch sein und können sich offensichtlich voneinander unterscheiden.
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GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
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Die vorliegende Erfindung kann auf eine Stromdetektionsvorrichtung angewandt werden, die unter Verwendung eines Hall-Effekts einen Strom detektiert, der durch einen Leiter fließt. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung auf eine Stromdetektionsvorrichtung angewandt werden, die einen Strom detektiert, der durch eine Stromschiene fließt, die eine drehende elektrische Mehrphasenwechselstrommaschine und eine Treiberschaltung verbindet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stromdetektionsvorrichtung
- 2
- Stromschiene
- 2U
- Stromschiene
- 2V
- Stromschiene
- 2W
- Stromschiene
- 3
- Zielstromschiene
- 3s
- Detektionsbereich
- 4
- benachbarte Stromschiene
- 41
- erster Erstreckungsabschnitt
- 42
- zweiter Erstreckungsabschnitt
- 43
- dritter Erstreckungsabschnitt
- 41a
- ein Endbereich des ersten Erstreckungsabschnitts in der ersten Erstreckungsrichtung
- 41b
- anderer Endbereich des ersten Erstreckungsabschnitts in der ersten Erstreckungsrichtung
- 6
- Sensoreinheit
- 6U
- Phasensensoreinheit
- 6V
- Phasensensoreinheit
- 6W
- Phasensensoreinheit
- 11
- Steuereinheit
- 12
- Treiberschaltung
- 13
- Drehdetektionsvorrichtung
- 14
- Gleichstromleistungsquelle
- 15
- Glättungskondensator
- 16
- Inverter
- 17U
- U-Phasenzweig
- 17V
- V-Phasenzweig
- 17W
- W-Phasenzweig
- 18A
- IGBT
- 18B
- IGBT
- 19
- Freilaufdiode
- 20
- Antriebsvorrichtung
- 30
- Flusskonzentrationskern
- C
- Mittelposition
- D1
- erste Richtung, die auf einer Seite einer orthogonalen Richtung bezüglich einer Magnetflussdetektionsebene liegt
- D2
- zweite Richtung, die auf einer anderen Seite der orthogonalen Richtung bezüglich der Magnetflussdetektionsebene liegt
- L
- Detektionsbereichserstreckungsrichtung
- L1
- erste Erstreckungsrichtung
- L2
- zweite Erstreckungsrichtung
- L3
- dritte Erstreckungsrichtung
- MG
- drehende elektrische Maschine
- OL
- Überlappungsposition
- P
- Magnetflussdetektionsebene
- S
- Magnetflussdetektionsrichtung
