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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Stromsensor zum Erfassen des Werts eines zu messenden Stroms durch Messen eines Magnetfelds, das durch den Strom erzeugt wird.
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Hintergrundtechnik
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Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichungen Nr. 2008-111748 (Patentdokument 1),
2008-216230 (Patentdokument 2) und
2007-78418 (Patentdokument 3) offenbaren die Ausbildungen jeweiliger Stromsensoren.
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Der im Patentdokument 1 offenbarte Stromsensor beinhaltet ein Magneterfassungselement, das zwischen überprüften Abschnitten einer Sammelschiene platziert ist, einen Isolierformabschnitt, der zwischen den überprüften Abschnitten in Eingriff genommen ist, während das Magneterfassungselement geformt wird, und einen Abschirmabschnitt, der aus einem magnetischen Material hergestellt ist und einstückig auf beiden Seitenoberflächen des Isolierformabschnitts auf beiden Seiten der Sammelschiene gebildet ist, und dabei nicht in Kontakt mit der Sammelschiene steht.
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Der im Patentdokument 2 offenbarte Stromsensor beinhaltet vier magnetoresistive Elemente, die auf einem Befestigungssubstrat platziert sind, ein Stromerfassungsbauelement, bei dem eine erste Halbbrückenschaltung in einer der Regionen vorgesehen ist, die durch eine Mittellinie des Befestigungssubstrats unterteilt sind, und eine zweite Halbbrückenschaltung an der anderen der Regionen vorgesehen ist, und einen U-förmigen Primärleiter, der zumindest einen Schlitzabschnitt umfasst. Das Stromerfassungsbauelement ist in zumindest einem des Schlitzabschnitts, des oberen Abschnitts des U-förmigen Primärleiters und des unteren Abschnitts des U-förmigen Primärleiters platziert.
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Bei dem im Patentdokument 3 offenbarten Stromsensor ist ein integrierter Chip zwischen zwei parallelen Leitungen angeordnet, die Sammelschienen sind. Der integrierte Chip ist in einem abgestuften Raum zwischen den beiden Leitungen derart angeordnet, dass eine der beiden Leitungen auf einer Vorderseite platziert ist und die andere der beiden Leitungen auf einer Rückseite platziert ist. Vertikale Hall-Elemente, die an dem integrierten Chip befestigt sind, erfassen jeweilige Magnetvektoren in entgegengesetzten Richtungen, die durch Ströme erzeugt werden, die durch die beiden Leitungen fließen (Ströme in der gleichen Richtung in beiden Leitungen).
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Liste der Anführungen
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Patentdokumente
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- Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2008-111748
- Patentdokument 2: Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2008-216230
- Patentdokument 3: Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2007-78418
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Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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Bei dem im Patentdokument 1 offenbarten Stromsensor wird eine Ausbildung mit einer Mehrzahl von Magneterfassungselementen nicht berücksichtigt.
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Die Empfindlichkeit des im Patentdokument 2 offenbarten Stromsensors ist gering, da eine Magnetflussdichte, die durch ein Magneterfassungselement erfasst wird, vermindert ist, um den Messbereich des Stromsensors zu verbreitern.
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Bei dem im Patentdokument 3 offenbarten Stromsensor ist ein integrierter Chip, an dem ein Magneterfassungselement befestigt ist, in einem abgestuften Raum zwischen zwei parallelen Leitungen angeordnet. Um eine Mitte zwischen den beiden Leitungen herum heben Magnetfelder, die um die jeweiligen Leitungen herum erzeugt werden, einander auf. In einem Fall, in dem das Magneterfassungselement um die Mitte zwischen den beiden Leitungen herum angeordnet ist, ist eine Magnetflussdichte, die durch das Magneterfassungselement erfasst wird, vermindert und die Empfindlichkeit des Stromsensors ist vermindert.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Stromsensor mit hoher Empfindlichkeit bereitzustellen, der in der Lage ist, den Einfluss eines externen Magnetfelds zu vermindern.
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Lösung des Problems
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Ein Stromsensor gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet einen Primärleiter, durch den ein zu messender Strom fließt, und einen ersten Magnetsensor und einen zweiten Magnetsensor, die jeweils ausgebildet sind, um eine Intensität eines Magnetfelds zu erfassen, das durch den Strom erzeugt wird, der durch den Primärleiter fließt. Der Strom wird in zwei Flusskanäle umgeleitet und fließt in einer Längenrichtung des Primärleiters durch den Primärleiter. Der Primärleiter beinhaltet einen Bogenabschnitt, der sich in der Längenrichtung erstreckt, während er gebogen ist und dabei in einer Dickenrichtung des Primärleiters vorragt, und einen der beiden Flusskanäle bildet. Der erste Magnetsensor und der zweite Magnetsensor sind in einer Breitenrichtung des Primärleiters angeordnet. Der erste Magnetsensor ist an einer Innenseite des Bogenabschnitts platziert und befindet sich an einer Seite einer unteren Oberfläche des Primärleiters. Der zweite Magnetsensor befindet sich an einer Seite einer Oberfläche eines Abschnitts des Primärleiters, der den anderen der beiden Flusskanäle bildet. Sowohl der erste Magnetsensor als auch der zweite Magnetsensor erfassen ein Magnetfeld in der Breitenrichtung.
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Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beinhaltet der Stromsensor ferner eine Berechnungseinheit, die ausgebildet ist, um einen Wert des Stroms zu berechnen, indem eine Berechnung mit einem Erfassungswert des ersten Magnetsensors und einem Erfassungswert des zweiten Magnetsensors durchgeführt wird. In Bezug auf eine Intensität eines Magnetfelds, das durch den Strom erzeugt wird, der durch den Primärleiter fließt, sind ein Erfassungswert des ersten Magnetsensors und ein Erfassungswert des zweiten Magnetsensors phasenmäßig entgegengesetzt. Die Berechnungseinheit ist ein Subtrahierer oder ein Differenzverstärker.
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Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beinhaltet der Stromsensor außerdem eine Berechnungseinheit, die ausgebildet ist, um einen Wert des Stroms zu berechnen, indem eine Berechnung mit einem Erfassungswert des ersten Magnetsensors und einem Erfassungswert des zweiten Magnetsensors durchgeführt wird. In Bezug auf eine Intensität eines Magnetfelds, das durch den Strom erzeugt wird, der durch den Primärleiter fließt, sind ein Erfassungswert des ersten Magnetsensors und ein Erfassungswert des zweiten Magnetsensors in Phase. Die Berechnungseinheit ist ein Addierer oder ein Summenverstärker.
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Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beinhaltet der Primärleiter außerdem einen Gegenbogenabschnitt, der sich in der Längenrichtung erstreckt, während er gebogen ist und dabei in der anderen Dickenrichtung vorragt, und bildet den anderen Flusskanal. Der Gegenbogenabschnitt und der Bogenabschnitt sind in der Breitenrichtung angeordnet. Der zweite Magnetsensor ist an einer Innenseite des Gegenbogenabschnitts platziert und befindet sich an einer Seite der Oberfläche des Primärleiters.
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Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weisen der Bogenabschnitt und der Gegenbogenabschnitt die gleiche Form auf.
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Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Schlitz, der sich in der Längenrichtung erstreckt, in dem Primärleiter vorgesehen. Der Schlitz ist in der Breitenrichtung benachbart zu dem Bogenabschnitt und befindet sich bei Betrachtung aus der Dickenrichtung zwischen dem ersten Magnetsensor und dem zweiten Magnetsensor.
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Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung befindet sich bei Betrachtung aus der Dickenrichtung der Schlitz in der Breitenrichtung zwischen dem ersten Magnetsensor und dem zweiten Magnetsensor.
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Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung befindet sich der Schlitz in der Breitenrichtung in einer Mitte des Primärleiters.
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Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind der erste Magnetsensor und der zweite Magnetsensor an einem einzelnen Substrat befestigt.
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Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist sowohl der erste Magnetsensor als auch der zweite Magnetsensor eine Erfassungsachse in der Breitenrichtung und eine Empfindlichkeitsveränderungsachse orthogonal zu der Erfassungsachse auf. Eine Ausgangsempfindlichkeit sowohl des ersten Magnetsensors als auch des zweiten Magnetsensors verändert sich, wenn ein Magnetfeld in der Richtung entlang der Empfindlichkeitsveränderungsachse an dieselben angelegt wird. Sowohl der erste Magnetsensor als auch der zweite Magnetsensor ist derart platziert, dass die Empfindlichkeitsveränderungsachse entlang der Längenrichtung verläuft.
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Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beinhaltet der Stromsensor außerdem eine Kammer, die ausgebildet ist, um den ersten Magnetsensor und den zweiten Magnetsensor aufzunehmen. Die Kammer steht in Kontakt mit zumindest einem Teil einer Innenoberfläche des Bogenabschnitts.
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Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beinhaltet der Bogenabschnitt einen Erstreckungsabschnitt, der sich in der Längenrichtung erstreckt. Die Kammer steht in Kontakt mit zumindest einem Teil einer unteren Oberfläche des Erstreckungsabschnitts.
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Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beinhaltet der Stromsensor außerdem eine Kammer, die ausgebildet ist, um den ersten Magnetsensor und den zweiten Magnetsensor aufzunehmen. Die Kammer steht in Kontakt mit zumindest einem Teil einer Innenoberfläche des Bogenabschnitts und zumindest einem Teil einer Innenoberfläche des Gegenbogenabschnitts.
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Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beinhaltet sowohl der Bogenabschnitt als auch der Gegenbogenabschnitt einen Erstreckungsabschnitt, der sich in der Längenrichtung erstreckt. Die Kammer steht in Kontakt mit zumindest einem Teil einer unteren Oberfläche des Erstreckungsabschnitts des Bogenabschnitts und zumindest einem Teil einer Oberfläche des Erstreckungsabschnitts des Gegenbogenabschnitts.
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Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Einfluss eines externen Magnetfelds zu vermindern, während die Empfindlichkeit eines Stromsensors erhöht wird.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine perspektivische Außenansicht eines Stromsensors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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2 ist eine perspektivische Außenansicht eines Primärleiters, der in einem Stromsensor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beinhaltet ist.
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3 ist eine perspektivische Außenansicht eines ersten Magnetsensors und eines zweiten Magnetsensors, die in einem Stromsensor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beinhaltet sind.
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4 ist eine Querschnittsansicht eines Stromsensors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bei Betrachtung aus der Richtung von Pfeilen einer Linie IV-IV in 1.
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5 ist eine Querschnittsansicht eines Stromsensors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bei Betrachtung aus der Richtung von Pfeilen einer Linie V-V in 1.
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6 ist ein Schaltungsdiagramm, das die Schaltungsausbildung eines Stromsensors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
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7 ist eine perspektivische Außenansicht eines Stromsensors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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8 ist eine perspektivische Außenansicht eines Primärleiters, der in einem Stromsensor gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beinhaltet ist.
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9 ist ein Diagramm eines Analysemodells, mit dem eine Simulation durchgeführt wurde.
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10 ist ein Graph, der ein Ergebnis einer Simulationsanalyse anzeigt.
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11 ist eine perspektivische Außenansicht eines Stromsensors gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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12 ist eine perspektivische Außenansicht eines Primärleiters, der in einem Stromsensor gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beinhaltet ist.
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13 ist eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht, die die Ausbildung einer Magnetsensoreinheit darstellt, die in einem Stromsensor gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beinhaltet ist.
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14 ist eine perspektivische Außenansicht einer Kammer einer Magnetsensoreinheit, die in einem Stromsensor gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beinhaltet ist.
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15 ist eine perspektivische Außenansicht eines Primärleiters, der in einem Stromsensor beinhaltet ist, der eine Modifizierung des dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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Ein Stromsensor gemäß allen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen wird das gleiche Bezugszeichen verwendet, um die gleiche Komponente oder den gleichen Teil darzustellen, wobei so eine wiederholte Erläuterung vermieden wird.
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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1 ist eine perspektivische Außenansicht eines Stromsensors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 2 ist eine perspektivische Außenansicht eines Primärleiters, der in einem Stromsensor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beinhaltet ist. 3 ist eine perspektivische Außenansicht eines ersten Magnetsensors und eines zweiten Magnetsensors, die in einem Stromsensor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beinhaltet sind. 4 ist eine Querschnittsansicht eines Stromsensors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bei Betrachtung aus der Richtung von Pfeilen einer Linie IV-IV in 1. 5 ist eine Querschnittsansicht eines Stromsensors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bei Betrachtung aus der Richtung von Pfeilen einer Linie V-V in 1. 6 ist ein Schaltungsdiagramm, das die Schaltungsausbildung eines Stromsensors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. In den 1, 2, 4 und 5 ist die Breitenrichtung eines Primärleiters 110, der unten beschrieben wird, eine X-Achsenrichtung, ist die Längenrichtung des Primärleiters 110 eine Y-Achsenrichtung und ist die Dickenrichtung des Primärleiters 110 eine Z-Achsenrichtung.
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Wie in den 1 bis 6 dargestellt ist, beinhaltet ein Stromsensor 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung den Primärleiter 110, durch den ein zu messender Strom fließt, und einen ersten und einen zweiten Magnetsensor 120a und 120b zum Erfassen der Intensität eines Magnetfelds, das durch einen zu messenden Strom erzeugt wird, der durch den Primärleiter 110 fließt. Wie unten beschrieben ist, wird ein zu messender Strom in zwei Flusskanäle umgeleitet und fließt in der Längenrichtung (Y-Achsenrichtung) des Primärleiters 110 durch den Primärleiter 110, wie durch einen Pfeil 1 angezeigt ist.
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Der Primärleiter 110 beinhaltet einen Bogenabschnitt 111, der sich in der Längenrichtung (Y-Achsenrichtung) erstreckt, während er gebogen ist und dabei in einer Dickenrichtung (Z-Achsenrichtung) des Primärleiters 110 vorragt, und einen der beiden Flusskanäle bildet. Ein flacher Abschnitt 115 benachbart zu dem Bogenabschnitt 111 in der Breitenrichtung (X-Achsenrichtung) des Primärleiters 110 bildet den anderen der beiden Flusskanäle. Ein Öffnungsabschnitt 111h zu der Innenseite des Bogenabschnitts 111 ist zwischen dem Bogenabschnitt 111 und dem flachen Abschnitt 115 gebildet.
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Wie in 2 dargestellt ist, beinhaltet bei diesem Ausführungsbeispiel der Bogenabschnitt 111 einen ersten Vorstehabschnitt 112 und einen zweiten Vorstehabschnitt 113, die orthogonal von der Hauptoberfläche des Primärleiters 110 vorstehen und voneinander getrennt sind, und einen Erstreckungsabschnitt 114, der sich in der Längenrichtung (Y-Achsenrichtung) des Primärleiters 110 erstreckt und den ersten Vorstehabschnitt 112 und den zweiten Vorstehabschnitt 113 verbindet. Der Bogenabschnitt 111 muss nicht notwendigerweise diese Form besitzen und könnte bei Betrachtung aus der Breitenrichtung (X-Achsenrichtung) des Primärleiters 110 beispielsweise eine C-Form oder eine Halbkreisform aufweisen.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht der Primärleiter 110 aus Kupfer. Ein Material für den Primärleiter 110 könnte jedoch ein Metall sein, wie beispielsweise Silber, Aluminium oder Eisen, oder eine Legierung dieser Metalle.
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Der Primärleiter 110 kann einer Oberflächenbehandlung unterzogen werden. Beispielsweise könnte zumindest eine Plattierungsschicht, die aus einem Metall besteht, wie beispielsweise Nickel, Zinn, Silber oder Kupfer, oder einer Legierung dieser Metalle, auf der Oberfläche des Primärleiters 110 vorgesehen sein.
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Der Primärleiter 110 ist bei diesem Ausführungsbeispiel durch Gießen gebildet, könnte jedoch auch durch maschinelle Bearbeitung oder Druckbearbeitung gebildet sein.
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Der erste Magnetsensor 120a und der zweite Magnetsensor 120b sind in der Breitenrichtung (X-Achsenrichtung) des Primärleiters 110 angeordnet. Wie in 3 dargestellt ist, sind der erste Magnetsensor 120a und der zweite Magnetsensor 120b bei diesem Ausführungsbeispiel an einem einzelnen Substrat 130 befestigt. Der erste Magnetsensor 120a und der zweite Magnetsensor 120b sind zusammen mit elektronischen Komponenten, einschließlich eines Verstärkers und eines passiven Elements, an dem Substrat 130 befestigt. In den 1, 3, 4 und 5 sind ein Verstärker und ein passives Element nicht dargestellt. Ein Verstärker und ein passives Element könnten an einem anderen Substrat als dem Substrat 130 befestigt sein, an dem der erste Magnetsensor 120a und der zweite Magnetsensor 120b befestigt sind.
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Das Substrat 130 ist eine gedruckte Verdrahtungsplatine, die aus einer Basis, die aus Glas-Epoxid oder Aluminiumoxid hergestellt ist, und einer Verdrahtungsleitung, die durch Strukturieren einer Metallfolie gebildet ist, die beispielsweise aus Kupfer hergestellt ist, auf der Oberfläche der Basis gebildet ist.
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Ein Teil des Substrats 130, an dem der erste Magnetsensor 120a und der zweite Magnetsensor 120b befestigt sind, ist in den Öffnungsabschnitt 111h eingeführt. Der verbleibende Teil des Substrats 130 ist an dem flachen Abschnitt 115 platziert. Der erste Magnetsensor 120a ist deshalb an der Innenseite des Bogenabschnitts 111 platziert und befindet sich an der Seite der unteren Oberfläche des Erstreckungsabschnitts 114. Der zweite Magnetsensor 120b befindet sich an der Seite der Oberfläche des flachen Abschnitts 115.
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Das Substrat 130 ist derart platziert, dass die Befestigungsoberfläche des Substrats 130 und die Oberfläche des flachen Abschnitts 115 bei diesem Ausführungsbeispiel parallel zueinander sind, könnte jedoch derart platziert sein, dass die Befestigungsoberfläche des Substrats 130 und die Oberfläche des flachen Abschnitts 115 vertikal zueinander sind.
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Sowohl der erste Magnetsensor 120a als auch der zweite Magnetsensor 120b erfasst ein Magnetfeld in der Breitenrichtung (X-Achsenrichtung) des Primärleiters 110. Insbesondere weist sowohl der erste Magnetsensor 120a als auch der zweite Magnetsensor 120b eine Erfassungsachse 2 in der Breitenrichtung (X-Achsenrichtung) des Primärleiters 110 auf.
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Sowohl der erste Magnetsensor 120a als auch der zweite Magnetsensor 120b besitzt Eingangs-/Ausgangscharakteristika einer ungeraden Funktion, bei denen ein positiver Wert zu der Zeit der Erfassung eines Magnetfelds in einer Richtung der Erfassungsachse 2 ausgegeben wird und ein negativer Wert zu der Zeit der Erfassung eines Magnetfelds in einer Richtung entgegengesetzt zu einer Richtung der Erfassungsachse 2 ausgegeben wird.
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Wie in 6 dargestellt ist, beinhaltet bei dem Stromsensor 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel sowohl der erste Magnetsensor 120a als auch der zweite Magnetsensor 120b eine Wheatstone-Brückenschaltung, die vier anisotrope magnetoresistive Elemente (AMR-Elemente) beinhaltet. Sowohl der erste Magnetsensor 120a als auch der zweite Magnetsensor 120b kann magnetoresistive Elemente, wie z. B. magnetoresistive Riesen-Elemente (GMR-Elemente; GMR = giant magnetoresistive), magnetoresistive Tunnel-Elemente (TMR-Elemente), ballistische magnetoresistive Elemente (BMR-Elemente) und kolossale magnetoresistive Elemente (CMR-Elemente; CMR = colossal magnetoresistive), anstelle von AMR-Elementen beinhalten.
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Sowohl der erste Magnetsensor 120a als auch der zweite Magnetsensor 120b kann eine Halbbrückenschaltung mit zwei magnetoresistiven Elementen beinhalten. Als erster Magnetsensor 120a und zweiter Magnetsensor 120b könnte ein Magnetsensor mit einem Hall-Element, ein Magnetsensor mit einem Magnetoimpedanz-Element (MI-Element), das einen Magnetoimpedanzeffekt nutzt, oder ein Luftspalt-Magnetsensor verwendet werden. Magnetelemente, wie beispielsweise ein magnetoresistives Element und ein Hall-Element, könnten mit einem Harzgehäuse bedeckt sein oder einem Silikonharzvergießen oder Epoxidharzvergießen unterzogen werden.
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In einem Fall, in dem eine Mehrzahl von Magnetelementen vorliegt, können diese mit einem einzelnen Gehäuse oder jeweiligen Gehäusen bedeckt sein. Alternativ sind eine Mehrzahl von Magnetelementen und eine elektronische Komponente einstückig mit einem einzelnen Gehäuse bedeckt.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel weist ein AMR-Element Eingangs-/Ausgangscharakteristika einer ungeraden Funktion auf, indem eine Magneto-Widerstands- oder Barber-Pole-Elektrode beinhaltet ist. Insbesondere beinhaltet ein magnetoresistives Element, das in sowohl dem ersten Magnetsensor 120a als auch dem zweiten Magnetsensor 120b beinhaltet ist, eine Barber-Pole-Elektrode, sodass das magnetoresistive Element vorgespannt ist, um so zu ermöglichen, dass ein Strom in einer Richtung fließt, die in einem vorbestimmten Winkel relativ zu der Magnetisierungsrichtung eines magnetoresistiven Films in dem magnetoresistiven Element geneigt ist.
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Die Magnetisierungsrichtung eines magnetoresistiven Films wird durch ein magnetisches Vorspannfeld bestimmt, das an ein AMR-Element angelegt wird, und zwar aufgrund der Formanisotropie des magnetoresistiven Films. Ein Verfahren zum Anlegen eines magnetischen Vorspannfelds an ein AMR-Element ist nicht auf ein Verfahren eingeschränkt, das die Formanisotropie eines magnetoresistiven Films verwendet, und könnte ein Verfahren zum Anordnen eines Permanentmagneten nahe eines magnetoresistiven Films sein, der ein AMR-Element bildet, oder ein Verfahren zum Durchführen einer Austauschkopplung an einem magnetoresistiven Film, der ein AMR-Element bildet.
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Die Magnetisierungsrichtung eines magnetoresistiven Films in einem magnetoresistiven Element in dem ersten Magnetsensor 120a ist die gleiche wie die Magnetisierungsrichtung eines magnetoresistiven Films in einem magnetoresistiven Element in dem zweiten Magnetsensor 120b. Dies kann die Verminderung einer Ausgabegenauigkeit unterdrücken, die unter dem Einfluss eines externen Magnetfelds bewirkt wird.
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Wie in 3 dargestellt ist, weist sowohl der erste Magnetsensor 120a als auch der zweite Magnetsensor 120b eine Empfindlichkeitsveränderungsachse 3 orthogonal zu der Erfassungsachse 2 auf. Wie in den 3 und 5 dargestellt ist, ist sowohl der erste Magnetsensor 120a als auch der zweite Magnetsensor 120b derart platziert, dass die Empfindlichkeitsveränderungsachse 3 entlang der Längenrichtung (Y-Achsenrichtung) des Primärleiters 110 verläuft. Dies bedeutet, dass die Empfindlichkeitsveränderungsachse 3 in Richtung der Längenrichtung (Y-Achsenrichtung) des Primärleiters 110 orientiert ist.
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Die Ausgabeempfindlichkeit sowohl des ersten Magnetsensors 120a als auch des zweiten Magnetsensors 120b verändert sich, wenn ein Magnetfeld, das in einer Richtung entlang der Empfindlichkeitsveränderungsachse 3 orientiert ist, an dieselben angelegt wird. Insbesondere ist die Ausgabeempfindlichkeit sowohl des ersten Magnetsensors 120a als auch des zweiten Magnetsensors 120b hoch, wenn ein Magnetfeld, das in einer Richtung entgegengesetzt zu der Anlegerichtung eines magnetischen Vorspannfelds orientiert ist, an dieselben in einer Richtung entlang der Empfindlichkeitsveränderungsachse 3 angelegt ist, und ist niedrig, wenn ein Magnetfeld, das in der gleichen Richtung wie die Anlegerichtung eines magnetischen Vorspannfelds orientiert ist, in der Richtung entlang der Empfindlichkeitsveränderungsachse 3 angelegt ist. Die Ausgabe sowohl des ersten Magnetsensors 120a als auch des zweiten Magnetsensors 120b beträgt 0, wenn nur ein Magnetfeld, das in der Richtung entlang der Empfindlichkeitsveränderungsachse 3 orientiert ist, an dieselben angelegt ist.
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Wie in 6 dargestellt ist, beinhaltet der Stromsensor 100 ferner eine Berechnungseinheit 190, die den Wert eines zu messenden Stroms, der durch den Primärleiter 110 fließt, berechnet, indem eine Berechnung mit den Erfassungswerten des ersten Magnetsensors 120a und des zweiten Magnetsensors 120b durchgeführt wird. Die Berechnungseinheit 190 ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein Differenzverstärker, könnte jedoch ein Subtrahierer sein.
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Wie in 4 dargestellt ist, wird ein zu messender Strom in zwei Flusskanäle, einen Flusskanal, der durch den Bogenabschnitt 111 verläuft, und einen Flusskanal, der durch den flachen Abschnitt 115 verläuft, in dem Primärleiter 110 umgeleitet. In dem Primärleiter 110 erzeugen die Flüsse eines Stroms durch die beiden Flusskanäle Magnetfelder, die die jeweiligen Flusskanäle gemäß der Korkenzieherregel umgeben.
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Wie in den 4 und 5 dargestellt ist, sind, da der erste Magnetsensor 120a an der Innenseite des Bogenabschnitts 111 platziert ist, ein Magnetfeld 112e, das den ersten Vorstehabschnitt 112 umgibt, ein Magnetfeld 113e, das den zweiten Vorstehabschnitt 113 umgibt, und ein Magnetfeld 114e, das den Erstreckungsabschnitt 114 umgibt, an den ersten Magnetsensor 120a angelegt. Da die Intensität eines Magnetfelds, das an ein magnetoresistives Element in dem ersten Magnetsensor 120a angelegt ist, deshalb erhöht ist, wird die Empfindlichkeit des ersten Magnetsensors 120a gegenüber einem zu messenden Strom, der durch den Primärleiter 110 fließt, hoch. Ein Magnetfeld 115e, das den flachen Abschnitt 115 umgibt, ist an den zweiten Magnetsensor 120b angelegt.
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An einer Position an einer Seite der unteren Oberfläche des Erstreckungsabschnitts 114 und einer Position an einer Seite der Oberfläche des flachen Abschnitts 115 sind die Richtungen von Magnetflüssen einander in der X-Achsenrichtung entgegengesetzt. Dies bedeutet, dass, da die Richtung eines Magnetflusses, der an den ersten Magnetsensor 120a angelegt ist, und die Richtung eines Magnetflusses, der an den zweiten Magnetsensor 120b angelegt ist, entgegengesetzt zueinander sind, die Intensität eines Magnetfelds, das durch einen zu messenden Strom erzeugt wird, der durch den Primärleiter 110 fließt, entgegengesetzte Phasen aufweist, wenn der erste Magnetsensor 120a die Intensität erfasst und wenn der zweite Magnetsensor 120b die Intensität erfasst. In einem Fall, in dem die Intensität eines Magnetfelds, das durch den ersten Magnetsensor 120a erfasst wird, einen positiven Wert aufweist, hat die Intensität eines Magnetfelds, das durch den zweiten Magnetsensor 120b erfasst wird, einen negativen Wert.
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Die Berechnungseinheit 190 führt eine Berechnung mit dem Erfassungswert des ersten Magnetsensors 120a und dem Erfassungswert des zweiten Magnetsensors 120b durch. Insbesondere subtrahiert die Berechnungseinheit 190 den Erfassungswert des zweiten Magnetsensors 120b von dem Erfassungswert des ersten Magnetsensors 120a. Auf der Basis eines Ergebnisses dieser Berechnung wird der Wert eines zu messenden Stroms, der durch den Primärleiter 110 fließt, berechnet.
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Bei dem Stromsensor 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann, da ein Teil des Substrats 130, an dem der erste Magnetsensor 120a und der zweite Magnetsensor 120b befestigt sind, in den Öffnungsabschnitt 111h eingeführt ist, sich keine externe Magnetfeldquelle physisch zwischen dem ersten Magnetsensor 120a und dem zweiten Magnetsensor 120b befinden.
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Die Orientierung einer Magnetfeldkomponente in der Richtung einer Erfassungsachse, die in einem Magnetfeld beinhaltet ist, das von einer externen Magnetfeldquelle an den ersten Magnetsensor 120a angelegt ist, und die Orientierung einer Magnetfeldkomponente in der Richtung einer Erfassungsachse, die in einem Magnetfeld beinhaltet ist, das von einer externen Magnetfeldquelle an den zweiten Magnetsensor 120b angelegt ist, sind deshalb gleich. In einem Fall, in dem die Intensität eines externen Magnetfelds, das durch den ersten Magnetsensor 120a erfasst wird, einen positiven Wert aufweist, hat auch die Intensität eines externen Magnetfelds, das durch den zweiten Magnetsensor 120b erfasst wird, einen positiven Wert.
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Nachdem die Berechnungseinheit 190 den Erfassungswert des zweiten Magnetsensors 120b von dem Erfassungswert des ersten Magnetsensors 120a subtrahiert hat, wird kaum ein Magnetfeld erfasst, das von einer externen Magnetfeldquelle angelegt wird. Dies bedeutet, dass der Einfluss des externen Magnetfelds vermindert ist.
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Bei einer Modifizierung dieses Ausführungsbeispiels könnten die Orientierungen von Erfassungsachsen des ersten Magnetsensors 120a und des zweiten Magnetsensors 120b, bei denen Erfassungswerte positiv sind, (um 180 Grad) entgegengesetzt zueinander sein. In diesem Fall hat, wenn die Intensität eines externen Magnetfelds, das durch den ersten Magnetsensor 120a erfasst wird, einen positiven Wert besitzt, die Intensität eines externen Magnetfelds, das durch den zweiten Magnetsensor 120b erfasst wird, einen negativen Wert.
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Im Gegensatz dazu sind im Hinblick auf die Intensität eines Magnetfelds, das durch einen zu messenden Strom erzeugt wird, der durch den Primärleiter 110 fließt, der Erfassungswert des ersten Magnetsensors 120a und der Erfassungswert des zweiten Magnetsensors 120b in Phase.
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Bei dieser Modifizierung ist die Berechnungseinheit 190 kein Differenzverstärker, sondern ein Addierer oder ein Summenverstärker. Ein Addierer oder ein Summenverstärker addiert die Intensität eines externen Magnetfelds, das durch den ersten Magnetsensor 120a erfasst wird, und die Intensität eines externen Magnetfelds, das durch den zweiten Magnetsensor 120b erfasst wird, um eine Subtraktion mit dem absoluten Wert des Erfassungswerts des ersten Magnetsensors 120a und dem absoluten Wert des Erfassungswerts des zweiten Magnetsensors 120b durchzuführen. Folglich wird kaum ein Magnetfeld erfasst, das von einer externen Magnetfeldquelle angelegt wird. Dies bedeutet, dass der Einfluss eines externen Magnetfelds vermindert ist.
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Andererseits addiert im Hinblick auf die Intensität eines Magnetfelds, das durch einen Strom erzeugt wird, der durch den Primärleiter 110 fließt, ein Addierer oder ein Summenverstärker den Erfassungswert des ersten Magnetsensors 120a und den Erfassungswert des zweiten Magnetsensors 120b, um den Wert eines zu messenden Stroms zu berechnen, der durch den Primärleiter 110 fließt.
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So könnte anstelle eines Differenzverstärkers ein Addierer oder ein Summenverstärker als Berechnungseinheit verwendet werden. In diesem Fall besitzen die Eingangs-/Ausgangscharakteristika des ersten Magnetsensors 120a und des zweiten Magnetsensors 120b entgegengesetzte Polaritäten.
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Wie oben beschrieben wurde, kann der Anstieg der Empfindlichkeit des ersten Magnetsensors 120a gegenüber einem zu messenden Strom, der durch den Primärleiter 110 fließt, die Empfindlichkeit des Stromsensors 100 erhöhen und den Einfluss eines externen Magnetfelds vermindern.
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In dem Stromsensor 100 ist ein Teil des Substrats 130, an dem der erste Magnetsensor 120a und der zweite Magnetsensor 120b befestigt sind, in den Öffnungsabschnitt 111h eingeführt und der verbleibende Teil des Substrats 130 ist an dem flachen Abschnitt 115 befestigt. Entsprechend können die Verminderung bei Profil und Größe des Stromsensors 100 sowie die Integration des Stromsensors 100 umgesetzt werden.
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Der Stromsensor 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist eine Ausbildung auf, bei der das Substrat 130, an dem der erste Magnetsensor 120a und der zweite Magnetsensor 120b befestigt sind, an dem Primärleiter 110 angebracht ist. Der Zusammenbau des Stromsensors 100 kann deshalb ohne Weiteres durchgeführt werden. Zusätzlich kann verglichen mit einem Fall, in dem zwei Primärleiter verwendet werden, die Anzahl von Komponenten vermindert werden und eine Kostenverminderung kann realisiert werden.
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(Zweites Ausführungsbeispiel)
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Ein Stromsensor gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben. Ein Stromsensor 200 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Stromsensor 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel nur dadurch, dass ein Schlitz in einem Primärleiter vorgesehen ist. Da die übrige Ausbildung des Stromsensors 200 gleich derjenigen des Stromsensors 100 ist, werden die gleichen Bezugszeichen verwendet, um gleiche Teile zu bezeichnen, und die Beschreibung derselben wird weggelassen.
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7 ist eine perspektivische Außenansicht eines Stromsensors gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 8 ist eine perspektivische Außenansicht eines Primärleiters, der in einem Stromsensor gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beinhaltet ist.
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Wie in den 7 und 8 dargestellt ist, beinhaltet der Stromsensor 200 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einen Primärleiter 210, durch den ein zu messender Strom fließt, und den ersten und den zweiten Magnetsensor 120a und 120b zum Erfassen der Intensität eines Magnetfelds, das durch einen zu messenden Strom erzeugt wird, der durch den Primärleiter 210 fließt.
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Bei dem Stromsensor 200 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist ein Schlitz 216, der sich in der Längenrichtung (Y-Achsenrichtung) des Primärleiters 210 erstreckt, in dem Primärleiter 210 vorgesehen. Der Schlitz 216 ist in der Breitenrichtung (X-Achsenrichtung) des Primärleiters 210 benachbart zu dem Bogenabschnitt 111 und befindet sich bei Betrachtung aus der Dickenrichtung (Z-Achsenrichtung) des Primärleiters 210 zwischen dem ersten Magnetsensor 120a und dem zweiten Magnetsensor 120b. Dies bedeutet, dass der Schlitz 216 zwischen dem Bogenabschnitt 111 und dem flachen Abschnitt 115 vorgesehen ist. Die Vorsehung des Schlitzes 216 bildet einen Spalt zwischen dem Bogenabschnitt 111 und dem flachen Abschnitt 115.
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Der Schlitz 216 steht bei diesem Ausführungsbeispiel in der Längenrichtung (Y-Achsenrichtung) des Primärleiters 210 in Kontakt mit dem gesamten Bogenabschnitt 111, könnte jedoch auch mit nur einem Teil des Bogenabschnitts 111 in Kontakt stehen. Der Schlitz 216 besitzt bei Betrachtung aus der Dickenrichtung (Z-Achsenrichtung) des Primärleiters 210 eine rechteckige Form, könnte beispielsweise jedoch auch elliptisch geformt sein.
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Ein Ergebnis einer Simulationsanalyse des Einflusses eines Spalts zwischen dem Erstreckungsabschnitt 114 und dem flachen Abschnitt 115 in der X-Achsenrichtung auf die Beziehung zwischen der Position eines Magnetsensors und einer Magnetflussdichte wird beschrieben.
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9 ist ein Diagramm eines Analysemodells, mit dem eine Simulation durchgeführt wurde. 10 ist ein Graph, der ein Ergebnis einer Simulationsanalyse anzeigt. In 10 stellt eine vertikale Achse einen Magnetfluss (mT) in der X-Achsenrichtung dar und eine horizontale Achse stellt eine Position (mm) in der X-Achsenrichtung dar.
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Wie in 9 dargestellt ist, werden bei der Simulationsanalyse nur der Erstreckungsabschnitt 114 und der flache Abschnitt 115 als Primärleiter berücksichtigt. Ein Spalt zwischen dem Erstreckungsabschnitt 114 und dem flachen Abschnitt 115 in der X-Achsenrichtung ist durch G dargestellt. In einem Fall, in dem der Spalt G einen positiven Wert besitzt, stellt der Spalt G die Abmessung eines Spalts zwischen dem Erstreckungsabschnitt 114 und dem flachen Abschnitt 115 dar. In einem Fall, in dem der Spalt G einen negativen Wert besitzt, stellt der Spalt G die Abmessung einer Länge eines Überlappungsabschnitts zwischen dem Erstreckungsabschnitt 114 und dem flachen Abschnitt 115 dar.
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Jeder der Querschnitte des Erstreckungsabschnitts 114 und des flachen Abschnitts 115 besitzt die Breite von 20 mm und die Dicke von 1,5 mm. Eine Beabstandung zwischen dem Erstreckungsabschnitt 114 und dem flachen Abschnitt 115 in der Z-Achsenrichtung beträgt 7 mm. Der Wert eines Stroms, der durch sowohl den Erstreckungsabschnitt 114 als auch den flachen Abschnitt 115 fließt, beträgt 400 A.
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Die Position eines Magnetsensors ist durch eine Entfernung von einem Schnittpunkt O einer Mittellinie L zwischen dem Erstreckungsabschnitt 114 und dem flachen Abschnitt 115 in der Dickenrichtung (Z-Achsenrichtung) des Primärleiters 210 und einer Mittellinie C zwischen dem Erstreckungsabschnitt 114 und dem flachen Abschnitt 115 in der Breitenrichtung (X-Achsenrichtung) des Primärleiters 210 dargestellt. Die Position eines Magnetsensors in der X-Achsenrichtung ist durch einen positiven Wert an der Seite des flachen Abschnitts 115 dargestellt und einen negativen Wert an der Seite des Erstreckungsabschnitts 114.
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Wie in 10 dargestellt ist, ist die Verteilung von Magnetflussdichten in der X-Achsenrichtung symmetrisch im Hinblick auf einen Punkt bei 0 mm, was die Position eines Magnetsensors ist. In einem Fall, in dem der Spalt G –4 mm oder –2 mm beträgt, ist die Magnetflussdichte in der X-Achsenrichtung, die durch den Magnetsensor erfasst wird, verglichen mit einem Fall geringer, in dem der Spalt G größer oder gleich 0 mm ist, da ein Magnetfeld, das um den Erstreckungsabschnitt 114 herum erzeugt wird, und ein Magnetfeld, das um den flachen Abschnitt 115 herum erzeugt wird, einander aufheben.
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Je größer der Spalt G ist, desto höher ist die Magnetflussdichte in der X-Achsenrichtung, die durch den Magnetsensor erfasst wird, und zwar aufgrund des Rückgangs der Wechselwirkung zwischen einem Magnetfeld, das um den Erstreckungsabschnitt 114 herum erzeugt wird, und einem Magnetfeld, das um den flachen Abschnitt 115 herum erzeugt wird.
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Es hat sich aus einem Ergebnis der oben beschriebenen Simulationsanalyse herausgestellt, dass die Empfindlichkeit eines Stromsensors gegenüber einem zu messenden Strom, der durch den Primärleiter 210 fließt, erhöht werden konnte, wenn der Spalt G zwischen dem Erstreckungsabschnitt 114 und dem flachen Abschnitt 115 in der X-Achsenrichtung durch den Schlitz 216 vergrößert wurde.
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Verglichen mit dem Stromsensor 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel kann der Stromsensor 200 gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine höhere Empfindlichkeit gegenüber einem zu messenden Strom aufweisen, der durch den Primärleiter 210 fließt.
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(Drittes Ausführungsbeispiel)
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Ein Stromsensor gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird beschrieben. Ein Stromsensor 300 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Stromsensor 200 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel nur dadurch, dass ein Gegenbogenabschnitt in einem Primärleiter anstelle eines flachen Abschnitts vorgesehen ist. Da die übrige Ausbildung des Stromsensors 300 die gleiche wie diejenige des Stromsensors 200 ist, werden die gleichen Bezugszeichen verwendet, um die gleichen Teile zu bezeichnen, und die Beschreibung derselben wird weggelassen.
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11 ist eine perspektivische Außenansicht eines Stromsensors gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 12 ist eine perspektivische Außenansicht eines Primärleiters, der in einem Stromsensor gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beinhaltet ist. 13 ist eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht, die die Ausbildung einer Magnetsensoreinheit darstellt, die in einem Stromsensor gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beinhaltet ist. 14 ist eine perspektivische Außenansicht einer Kammer einer Magnetsensoreinheit, die in einem Stromsensor gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beinhaltet ist.
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Wie in den 11 bis 14 dargestellt ist, beinhaltet der Stromsensor 300 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einen Primärleiter 310, durch den ein zu messender Strom fließt, und den ersten und den zweiten Magnetsensor 120a und 120b zum Erfassen der Intensität eines Magnetfelds, das durch einen zu messenden Strom erzeugt wird, der durch den Primärleiter 310 fließt.
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Bei dem Stromsensor 300 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist ein Gegenbogenabschnitt 317 in dem Primärleiter 310 vorgesehen. Der Gegenbogenabschnitt 317 erstreckt sich in der Längenrichtung (Y-Achsenrichtung) des Primärleiters 310, während er gebogen ist und dabei in der anderen Dickenrichtung (Z-Achsenrichtung) des Primärleiters 310 vorragt, die von dem Bogenabschnitt 111 über den Schlitz 216 hinweg verläuft, und bildet den anderen Flusskanal. Der Gegenbogenabschnitt 317 und der Bogenabschnitt 111 sind in der Breitenrichtung (X-Achsenrichtung) des Primärleiters 310 angeordnet. Der Schlitz 216 befindet sich in der Breitenrichtung (X-Achsenrichtung) des Primärleiters 310 in der Mitte des Primärleiters 310. Der Schlitz 216 ist sandwichartig zwischen dem Bogenabschnitt 111 und dem Gegenbogenabschnitt 317 angeordnet.
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Wie in 12 dargestellt ist, beinhaltet der Gegenbogenabschnitt 317 bei diesem Ausführungsbeispiel einen dritten Vorstehabschnitt 318 und einen vierten Vorstehabschnitt 319, die orthogonal von der Hauptoberfläche des Primärleiters 310 vorstehen und voneinander entfernt sind, und einen Erstreckungsabschnitt 315, der sich in der Längenrichtung (Y-Achsenrichtung) des Primärleiters 310 erstreckt und den dritten Vorstehabschnitt 318 und den vierten Vorstehabschnitt 319 verbindet. Der Gegenbogenabschnitt 317 muss nicht notwendigerweise diese Form besitzen und könnte bei Betrachtung aus der Breitenrichtung (X-Achsenrichtung) des Primärleiters 310 beispielsweise eine C-Form oder eine Halbkreisform aufweisen. Der Bogenabschnitt 111 und der Gegenbogenabschnitt 317 besitzen die gleiche Form.
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Wie in 13 dargestellt ist, sind der erste Magnetsensor 120a und der zweite Magnetsensor 120b zusammen mit elektronischen Komponenten 340a und 340b, die beispielsweise ein Verstärker und ein passives Element sind, an dem Substrat 130 befestigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind der erste Magnetsensor 120a und der zweite Magnetsensor 120b in der Breitenrichtung (X-Achsenrichtung) des Primärleiters 310 angeordnet, während sie in der Längenrichtung (Y-Achsenrichtung) des Primärleiters 310 verschoben sind. Das Substrat 130 ist in einer isolierenden Kammer 350 fixiert, sodass eine Magnetsensoreinheit 360 gebildet wird. Dies bedeutet, dass der erste Magnetsensor 120a, der zweite Magnetsensor 120b, die elektronischen Komponenten 340a und 340b und das Substrat 130 in der Kammer 350 untergebracht sind.
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Wie in den 13 und 14 dargestellt ist, weist die Kammer 350 eine im Wesentlichen parallelepipedförmige äußere Form auf und beinhaltet eine untere Kammer 351 und eine obere Kammer 352. In der oberen Kammer 352 ist ein Drahtverkabelungsauslass 352p vorgesehen, der mit dem Substrat 130 verbunden werden soll.
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Die Kammer 350 besteht aus einem technischen Kunststoff, wie z. B. Polyphenylensulfid (PPS). In einem Fall, in dem Wärme, die durch den Primärleiter 310 erzeugt wird, berücksichtigt wird, ist PPS mit einer hohen Wärmebeständigkeit ein geeignetes Material für die Kammer 350.
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Als Verfahren zum Fixieren des Substrats 130 an der Kammer 350 kann eine Schraubenbefestigung, Thermo-Schweißen unter Verwendung eines Harzes oder Aneinanderfügen unter Verwendung eines Haftmittels verwendet werden. In einem Fall, in dem das Substrat 130 unter Verwendung einer Schraube an der Kammer 350 befestigt ist, wird vorzugsweise eine nicht magnetische Schraube verwendet, um Störungen eines Magnetfelds zu verhindern.
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Die Magnetsensoreinheit 360 ist in einen Raum eingeführt, der durch den Bogenabschnitt 111 und den Gegenbogenabschnitt 317 gebildet ist. Der erste Magnetsensor 120a ist deshalb an der Innenseite des Bogenabschnitts 111 platziert und befindet sich an der Seite der unteren Oberfläche des Erstreckungsabschnitts 114. Der zweite Magnetsensor 120b ist an der Innenseite des Gegenbogenabschnitts 317 platziert und befindet sich an der Seite der Oberfläche des Erstreckungsabschnitts 315.
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Bei dem oben beschriebenen Zustand steht die Kammer 350 in Kontakt mit zumindest einem Teil der Innenoberfläche des Bogenabschnitts 111. Beispielsweise steht die obere Kammer 352 in Kontakt mit zumindest einem Teil der unteren Oberfläche des Erstreckungsabschnitts 114. Die Kammer 350 steht in Kontakt mit zumindest einem Teil der inneren Oberfläche des Gegenbogenabschnitts 317. Die untere Kammer 351 steht beispielsweise in Kontakt mit zumindest einem Teil der Oberfläche des Erstreckungsabschnitts 315.
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Ein Verkleinern eines Raums zwischen dem ersten Magnetsensor 120a und dem Bogenabschnitt 111 und eines Raums zwischen dem zweiten Magnetsensor 120b und dem Gegenbogenabschnitt 317 und ein Vermindern von Variationen bei der Position des ersten Magnetsensors 120a in Bezug auf den Bogenabschnitt 111 und von Variationen an/bei der Position des zweiten Magnetsensors 120b in Bezug auf den Gegenbogenabschnitt 317 können die Empfindlichkeit des Stromsensors 300 erhöhen und Variationen bei der Messgenauigkeit des Stromsensors 300 vermindern. Folglich können die Messreproduzierbarkeit und Massenherstellbarkeit des Stromsensors 300 erhöht werden. Der Bogenabschnitt 111 und der Gegenbogenabschnitt 317 können Komponenten in der Magnetsensoreinheit 360 vor äußeren Kräften schützen.
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Bei Betrachtung aus der Dickenrichtung (Z-Achsenrichtung) des Primärleiters 310 befindet sich der Schlitz 216 in der Breitenrichtung (X-Achsenrichtung) des Primärleiters 310 zwischen dem ersten Magnetsensor 120a und dem zweiten Magnetsensor 120b.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel sind, da der zweite Magnetsensor 120b an der Innenseite des Gegenbogenabschnitts 317 platziert ist, ein Magnetfeld, das den dritten Vorstehabschnitt 318 umgibt, ein Magnetfeld, das den vierten Vorstehabschnitt 319 umgibt, und ein Magnetfeld, das den Erstreckungsabschnitt 315 umgibt, an den zweiten Magnetsensor 120b angelegt. Entsprechend wird die Intensität eines Magnetfelds, das an ein magnetoresistives Element in dem zweiten Magnetsensor 120b angelegt ist, erhöht. Dies führt zu dem Anstieg der Empfindlichkeit des zweiten Magnetsensors 120b gegenüber einem Strom, der durch den Primärleiter 310 fließt.
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Der Stromsensor 300 gemäß diesem Ausführungsbeispiel erhöht die Empfindlichkeit sowohl des ersten Magnetsensors 120a als auch des zweiten Magnetsensors 120b gegenüber einem zu messenden Strom, der durch den Primärleiter 310 fließt, wodurch die Empfindlichkeit des Stromsensors 300 erhöht und der Einfluss eines externen Magnetfelds vermindert wird.
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Bei dem Stromsensor 300 gemäß diesem Ausführungsbeispiel können, da der elektrische Widerstand des Bogenabschnitts 111 und der elektrische Widerstand des Gegenbogenabschnitts 317 im Wesentlichen gleich sind, die Menge an Wärme, die durch den Bogenabschnitt 111 erzeugt wird, und die Menge an Wärme, die durch den Gegenbogenabschnitt 317 erzeugt wird, gleich sein, wenn ein zu messender Strom durch den Primärleiter 310 fließt. Folglich können eine Temperatur um ein magnetoresistives Element in dem ersten Magnetsensor 120a herum und eine Temperatur um ein magnetoresistives Element in dem zweiten Magnetsensor 120b herum im Wesentlichen gleich sein. Messfehler des Stromsensors 300, die aus den Temperaturcharakteristika magnetoresistiver Elemente hervorgehen, können deshalb vermindert werden.
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Der Bogenabschnitt 111 und der Gegenbogenabschnitt 317 müssen nicht die oben beschriebenen Formen aufweisen. 15 ist eine perspektivische Außenansicht eines Primärleiters, der in einem Stromsensor beinhaltet ist, der eine Modifizierung des dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist. Wie in 15 dargestellt ist, beinhaltet ein Primärleiter 310a, der in einem Stromsensor beinhaltet ist, der eine Modifizierung dieses Ausführungsbeispiels ist, den Bogenabschnitt 111 und einen Gegenbogenabschnitt 317a, die jeweils bei Betrachtung aus der Breitenrichtung (X-Achsenrichtung) des Primärleiters 310a eine Halbkreisform aufweisen. Bei einem Stromsensor, der eine Modifizierung dieses Ausführungsbeispiels ist, weist eine Kammer einer Magnetsensoreinheit eine im Wesentlichen zylindrische äußere Form auf.
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Bei den Beschreibungen der obigen Ausführungsbeispiele könnten Ausbildungen, die kombiniert werden können, miteinander kombiniert werden. Bei dem Stromsensor 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beispielsweise könnte der Gegenbogenabschnitt 317 in dem Primärleiter 110 anstelle des flachen Abschnitts 115 vorgesehen sein. Bei dem Bogenabschnitt 111 bei dem Stromsensor 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und dem Stromsensor 200 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel könnte die Magnetsensoreinheit 360 eingeführt sein. In diesem Fall steht die Kammer 350 in Kontakt mit zumindest einem Teil der Innenoberfläche des Bogenabschnitts 111. Die obere Kammer 352 steht beispielsweise in Kontakt mit zumindest einem Teil der unteren Oberfläche des Erstreckungsabschnitts 114. Die untere Kammer 351 steht in Kontakt mit zumindest einem Teil der Oberfläche des flachen Abschnitts 115. Bei einem Stromsensor könnte eine Kammer einstückig mit einem Primärleiter ausgebildet sein oder könnte so ausgebildet sein, dass diese aus einem Primärleiter entfernt werden kann.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele lediglich veranschaulichend sind und den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nicht einschränken sollen. Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung soll im Hinblick auf die beigefügten Ansprüche bestimmt sein. Ferner sollen Äquivalente zu den angehängten Ansprüchen sowie alle Modifizierungen der vorliegenden Erfindung, die in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallen, in dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung eingeschlossen sein.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Erfassungsachse
- 3
- Empfindlichkeitsveränderungsachse
- 100, 200 und 300
- Stromsensor
- 110, 210, 310 und 310a
- Primärleiter
- 111
- Bogenabschnitt
- 111h
- Öffnungsabschnitt
- 112
- erster Vorstehabschnitt
- 112e, 113e, 114e und 115e
- Magnetfeld
- 113
- zweiter Vorstehabschnitt
- 114 und 315
- Erstreckungsabschnitt
- 115
- flacher Abschnitt
- 120a
- erster Magnetsensor
- 120b
- zweiter Magnetsensor
- 130
- Substrat
- 190
- Berechnungseinheit
- 216
- Schlitz
- 317 und 317a
- Gegenbogenabschnitt
- 318
- dritter Vorstehabschnitt
- 319
- vierter Vorstehabschnitt
- 340a und 340b
- elektronische Komponente
- 350
- Kammer
- 351
- untere Kammer
- 352
- obere Kammer
- 352p
- Auslass
- 360
- Magnetsensoreinheit
