DE112021004421T5

DE112021004421T5 - Vorrichtung zur detektion von elektrischem strom

Info

Publication number: DE112021004421T5
Application number: DE112021004421.4T
Authority: DE
Inventors: Akihiro Mikano; Shunsuke Watanabe; Nobuyuki Shinchi
Original assignee: Kohshin Electric Corp
Current assignee: Kohshin Electric Corp
Priority date: 2020-09-23
Filing date: 2021-09-21
Publication date: 2023-06-07
Also published as: US20230333144A1; WO2022065311A1; JP2022052554A; CN116209907A

Abstract

Eine Vorrichtung zur Detektion von elektrischem Strom enthält: einen Leiter, an den ein gemessener elektrischer Strom angelegt wird; und eine Schaltungseinheit, die wenigstens Magnetismusdetektionselemente, die ein Paar bilden, zum jeweiligen Detektieren von Magnetflüssen, die durch den gemessenen elektrischen Strom um den Leiter erzeugt werden, aufweist und die den gemessenen elektrischen Strom auf der Grundlage eines Detektionssignals, das von den Magnetismusdetektionselementen, die ein Paar bilden, erhalten wird, detektiert, wobei die Magnetismusdetektionselemente, die das Paar bilden, zum Meiden eines Querschnittsmittelpunkts des Leiters und an asymmetrischen Positionen mit voneinander verschiedenen Abständen von dem Querschnittsmittelpunkt angeordnet sind.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Detektion von elektrischem Strom, die Magnetismusdetektionselemente verwendet.
STAND DER TECHNIK
An eine Vorrichtung zur Detektion von elektrischem Strom, die z. B. für einen Wechselrichter verwendet wird, werden in den letzten Jahren wie folgt beschriebene Anforderungen gestellt. Als eine erste Anforderung sollte ihre Frequenzkennlinie vorteilhaft zu einem Hochfrequenzbereich verlaufen, sodass die Vorrichtung zur Detektion von elektrischem Strom mit schnellem Schalten des Wechselrichters kompatibel ist, d. h., es ist erforderlich, dass die Empfindlichkeit selbst in einem Bereich, in dem die Frequenz eines elektrischen Stroms, der ein Detektionsziel ist, hoch ist, nicht abnimmt. Allerdings nimmt eine Magnetflussdichte (Empfindlichkeit) bei einer Vorrichtung zur Detektion von elektrischem Strom, die einen normalen Magnetkern (im Folgenden einfach als der „Kern“ bezeichnet) und Magnetismusdetektionselemente verwendet, in dem Hochfrequenzbereich wegen eines Einflusses eines Eisenverlusts des Kerns ab.
Darüber befinden sich hinsichtlich einer Vorrichtung zur Detektion von elektrischem Strom, die in den letzten Jahren für einen Motoransteuerungswechselrichter oder dergleichen verwendet wird, aus den Gründen, dass z. B. ihre gemeinsame Nutzungsform drei Phasen sind, Stromschienen in benachbarten Phasen gelegentlich an Positionen, die sehr nahe beieinander sind, wobei es eine komplizierte Verdrahtungsstruktur gibt. Um diese Situation zu behandeln, ist als eine zweite Anforderung erforderlich, dass die Vorrichtung zur Detektion von elektrischem Strom durch ein externes Magnetfeld kaum beeinflusst werden sollte.
Um die Vorrichtung zur Detektion von elektrischem Strom zu implementieren, die die oben beschriebenen Anforderungen erfüllt, ist eine in PTL 1 beschriebene Technologie bekannt. Eine in PTL 1 offenbarte Vorrichtung zur Messung von elektrischem Strom ist so ausgelegt, dass, während zwei Wege des zu messenden elektrischen Stroms durch zwei Leiter des elektrischen Stroms für den zu messenden elektrischen Strom fließen, der durch einen in einer Stromschiene, die ein Objekt zum Messen des elektrischen Stroms ist, gebildeten Schlitz verzweigt ist, zwei Typen von Magnetfeldern erzeugt werden, die in derselben Richtung durchgehen. Der Einfluss der Umgebung durch die Magnetfelder wird aufgehoben und dadurch, dass zwei Magnetismusdetektionselemente, die ein Paar bilden, an spezifizierten Positionen angeordnet sind, damit sie durch diesen Schlitz vorstehen, und die Differenz zwischen den durch die jeweiligen Magnetismusdetektionselemente erhaltenen Detektionssignalen erfasst wird, wird der Betrag des elektrischen Stroms genau gemessen.
LISTE DER ENTGEGENHALTUNGEN
PATENTLITERATUR
PTL 1: japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 2005-283451
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
Allerdings reicht die in PTL 1 beschriebene Konfiguration nicht aus, um die oben erwähnte erste Anforderung zu erfüllen. Falls insbesondere die Frequenz des gemessenen elektrischen Stroms hoch wird, ändert sich die Verteilung von Magnetflüssen, die um den Leiter erzeugt werden, wegen des Einflusses eines Skineffekts, was zu einem Problem der Verringerung der Empfindlichkeit in dem Hochfrequenzbereich führt.
Die vorliegende Erfindung wurde erdacht, um das oben beschriebene Problem zu lösen, wobei eine Aufgabe der Erfindung ist, eine Vorrichtung zur Detektion von elektrischem Strom vom kernlosen Typ zu schaffen, die den Einfluss des externen Magnetfelds unterdrückt und selbst in dem Hochfrequenzbereich gute Frequenzkennlinien erhält.
MITTEL ZUR LÖSUNG DER PROBLEME
Zur Lösung des oben beschriebenen Problems wird eine Vorrichtung zur Detektion von elektrischem Strom geschaffen, die enthält: einen Leiter, an den ein zu messender elektrischer Strom angelegt wird; und eine Schaltungseinheit, die wenigstens ein Paar Magnetismusdetektionselemente zum jeweiligen Detektieren von Magnetflüssen, die durch den zu messenden elektrischen Strom um den Leiter erzeugt werden, aufweist und die den zu messenden elektrischen Strom auf der Grundlage von Detektionssignalen, die von dem Paar der Magnetismusdetektionselemente erhalten werden, detektiert, wobei das Paar der Magnetismusdetektionselemente an asymmetrischen Positionen angeordnet ist, die einen Querschnittsmittelpunkt des Leiters meiden und voneinander verschiedene Abstände von dem Querschnittsmittelpunkt aufweisen.
VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ermöglicht, die Vorrichtung zur Detektion von elektrischem Strom vom kernlosen Typ zu schaffen, die den Einfluss des externen Magnetfelds unterdrückt und selbst in dem Hochfrequenzbereich die guten Frequenzkennlinien erhält.
Figurenliste

1 ist eine Figur magnetischer Kraftlinien zur Erläuterung der Prinzipien einer Vorrichtung zur Detektion von elektrischem Strom gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Figur magnetischer Kraftlinien zur Erläuterung der Prinzipien der Vorrichtung zur Detektion von elektrischem Strom gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 ist eine Tabelle, die Detektionsergebnisse einer Magnetflussdichte durch Magnetismusdetektionselemente in 1 und 2 angibt;
4A ist eine Schnittansicht, die ein Anordnungsbeispiel der Magnetismusdetektionselemente relativ zu einem langen plattenförmigen Leiter darstellt;
4B ist eine Tabelle und ein Graph, die die Frequenzkennlinien einer Dämpfungsrate der durch die Magnetismusdetektionselemente in dem Anordnungsbeispiel in 4A detektierten Magnetflussdichte angeben;
5A ist eine Schnittansicht, die ein Anordnungsbeispiel der Magnetismusdetektionselemente relativ zu einem langen plattenförmigen Leiter, der eine andere Form als die aus 4A aufweist, darstellt;
5B ist eine Tabelle und ein Graph, die die Frequenzkennlinien der Dämpfungsrate der durch die Magnetismusdetektionselemente in dem Anordnungsbeispiel in 5A detektierten Magnetflussdichte angeben;
6A zeigt eine perspektivische Ansicht und eine vergrößerte Schnittansicht, die ein Anordnungsbeispiel der Magnetismusdetektionselemente relativ zu einem langen plattenförmigen Leiter, in dem ein Schlitz vorgesehen ist, darstellen;
6B ist eine Tabelle und ein Graph, die die Frequenzkennlinien der Dämpfungsrate der durch die Magnetismusdetektionselemente in dem Anordnungsbeispiel in 6A detektierten Magnetflussdichte angeben;
7A ist eine perspektivische Ansicht und eine vergrößerte Schnittansicht, die ein Anordnungsbeispiel der Magnetismusdetektionselemente relativ zu einem langen plattenförmigen Leiter, in dem ein Schlitz vorgesehen ist und der gebogen ist, darstellen;
7B ist eine Tabelle und ein Graph, die die Frequenzkennlinien der Dämpfungsrate der durch die Magnetismusdetektionselemente in dem Anordnungsbeispiel in 7A detektierten Magnetflussdichte angeben;
8A ist eine perspektivische Ansicht und eine Schnittansicht, die ein anderes Anordnungsbeispiel der Magnetismusdetektionselemente relativ zu einem langen plattenförmigen Leiter, in dem ein Schlitz vorgesehen ist und der gebogen ist, darstellen;
8B ist eine Tabelle und ein Graph, die die Frequenzkennlinien der Dämpfungsrate der durch die Magnetismusdetektionselemente in dem Anordnungsbeispiel in 8A detektierten Magnetflussdichte angeben;
9A ist eine Vorderansicht, die ein Anordnungsbeispiel der Magnetismusdetektionselemente relativ zu einem langen plattenförmigen Leiter, der mit Kurbelteilen versehen ist, darstellt;
9B ist eine Tabelle und ein Graph, die die Frequenzkennlinien der Dämpfungsrate der durch die Magnetismusdetektionselemente in dem Anordnungsbeispiel in 9A detektierten Magnetflussdichte angeben;
10 ist ein Blockschaltplan, der eine Schaltungskonfiguration einer Vorrichtung zur Detektion von elektrischem Strom gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
11 ist eine perspektivische Außenansicht einer Vorrichtung zur Detektion von elektrischem Strom gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
12 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Anordnung von Schaltungseinheiten für die Vorrichtung zur Detektion von elektrischem Strom gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
13A ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht einer U-Phasen-Stromschiene und einer V-Phasen-Stromschiene für die Vorrichtung zur Detektion von elektrischem Strom gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
13B ist eine vergrößerte Vorderansicht der Magnetismusdetektionselemente und der Stromschiene der U-Phasen- und der V-Phasen-Stromschiene in der Vorrichtung zur Detektion von elektrischem Strom gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
13C ist ein Graph der durch eine bzw. mehrere benachbarte Phasen beeinflussten Magnetflussdichte;
14A ist eine perspektivische Außenansicht einer Vorrichtung zur Detektion von elektrischem Strom gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
14B ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Anordnung einer Schaltungseinheit für die Vorrichtung zur Detektion von elektrischem Strom gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Anhand der Zeichnungen werden im Folgenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erläutert. Anhand von 1 bis 3 werden Prinzipien der Detektion von elektrischem Strom der vorliegenden Erfindung erläutert. Anhand von 4A bis 9B wird die Beziehung zwischen der Anordnung von Magnetismusdetektionselementen und Frequenzkennlinien einer detektierten Magnetflussdichte erläutert. Anhand von 10 bis 14B werden Ausführungsformen einer Vorrichtung zur Detektion von elektrischem Strom, auf die die vorliegende Erfindung angewendet ist, erläutert.
(Prinzipien der Detektion von elektrischem Strom)
1 und 2 sind Figuren magnetischer Kraftlinien zur Erläuterung der Prinzipien der Detektion von elektrischem Strom einer Vorrichtung zur Detektion von elektrischem Strom gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 1 und 2 stellen unter Verwendung mehrerer magnetischer Kraftlinien L Beispiele der Magnetflussdichte dar, hinsichtlich denen nur Magnetflüsse in einer Y-Richtung in einer Querschnittsrichtung eines Leiters 20 extrahiert werden, wenn an den langen plattenförmigen Leiter 20, an dem Magnetdetektionselemente 1, 2, die ein Paar bilden, angeordnet sind, ein Gleichstrom bzw. ein 100-kHz-Wechselstrom als zu messende elektrische Ströme angelegt sind. Unter diesem Umstand stellt sowohl 1 als auch 2 einen Querschnitt des langen plattenförmigen Leiters 20, der in einer Verlaufsrichtung senkrecht zu dem Papier verläuft, entlang einer Ebene, die die Magnetismusdetektionselemente 1, 2 enthält, dar. In diesen Schnittansichten weist der Leiter 20 eine Querschnittsform auf, die in seiner Breitenrichtung länger als in seiner Plattendickenrichtung ist. Darüber hinaus ist die Breitenrichtung des Leiters 20, d. h. eine horizontale Richtung des Papiers, als eine X-Achse definiert und ist die Plattendickenrichtung des Leiters 20, d. h. eine vertikale Richtung des Papiers, als eine Y-Achse definiert.
In 1 und 2 sind die Magnetismusdetektionselemente 1, 2 entweder in einer Kombination von Positionen, die durch den Buchstaben a bzw. durch den Buchstaben b angegeben sind, oder in einer Kombination von Positionen, die durch den Buchstaben c bzw. durch den Buchstaben d angegeben sind, angeordnet. In der folgenden Beschreibung werden hinsichtlich des Magnetismusdetektionselements 1 an der Position a, des Magnetismusdetektionselements 2 an der Position b, des Magnetismusdetektionselements 1 an der Position c und des Magnetismusdetektionselements 2 an der Position d die jeweiligen Elemente und ihre Anordnungen durch erläutert, dass sie in dieser Reihenfolge kurz als das Magnetismusdetektionselement a bis das Magnetismusdetektionselement d bezeichnet sind.
Die Magnetismusdetektionselemente a, b sind von einer Mittellinie H in der Breitenrichtung (der X-Achsen-Richtung) des Leiters 20 an symmetrischen Positionen mit einem gleichen Abstand angeordnet. Unter diesem Umstand sind die Abstände S, T von einem Querschnittsmittelpunkt E des Leiters 20 zu den Magnetismusdetektionselementen a, b zueinander gleich. Andererseits sind die Magnetismusdetektionselemente c, d an Positionen angeordnet, die von den Magnetismusdetektionselementen a, b um einen Abweichungsabstand G in der X-Achsen-Richtung, d. h. an asymmetrischen Positionen mit voneinander verschiedenen Abständen von der Mittellinie H, verlagert sind. Darüber hinaus sind die Magnetismusdetektionselemente a bis d jeweils in Orientierungen angeordnet, in denen sie eine Detektionsempfindlichkeit relativ zu Magnetflüssen in der Y-Achsen-Richtung besitzen. Dementsprechend sind die Kombination der Magnetismusdetektionselemente a, b und die Kombination der Magnetismusdetektionselemente c, d dafür ausgelegt, unter den Magnetflüssen, die durch den durch den Leiter 20 fließenden elektrischen Strom um den Leiter 20 erzeugt werden, die Magnetflüsse in der Plus-Y-Richtung und in der Minus-Y-Richtung, die zueinander entgegengesetzte Richtungen sind, zu detektieren.
Tabelle 3 ist eine Tabelle, die Detektionsergebnisse der Magnetflussdichte durch die Magnetismusdetektionselemente 1, 2 in 1 und 2 angibt. Die Tabelle in 3 zeigt: detektierte Werte der Magnetflussdichte, die durch die Magnetismusdetektionselemente a bis d in den Fällen von 1 bzw. 2 detektiert werden, einen Differenzberechnungswert der Magnetismusdetektionselemente 1, 2, wie er aus ihren detektierten Werten berechnet wird, d. h. einen Differenzwert der Detektionsergebnisse der Kombination des Magnetismusdetektionselements a und des Magnetismusdetektionselements b und einen Differenzwert der Detektionsergebnisse der Kombination des Magnetismusdetektionselements c und des Magnetismusdetektionselements d.
Wegen des Anwachsens des Skineffekts, das als Reaktion auf die höhere Frequenz des elektrischen Stroms, der durch den Leiter 20 fließt, verursacht wird, sind die magnetischen Kraftlinien L in 2 im Vergleich zu 1 an den Enden des Leiters 20 konzentriert. Somit werden in der Tabelle in 3 hinsichtlich der Magnetismusdetektionselemente a, b, c, die näher zu dem Mittelpunkt des Leiters 20 als zu den Enden des Leiters 20 angeordnet sind, die detektierten Werte der Magnetflussdichte in dem Fall aus 2 niedriger als in dem Fall aus 1. Andererseits ist hinsichtlich des Magnetismusdetektionselements d, das sich außerhalb des Endes des Leiters 20 befindet, der detektierte Wert der Magnetflussdichte in dem Fall aus 2 höher als in dem Fall aus 1. Darüber hinaus ist die Magnetflussdichte, wenn der elektrische Strom an den Leiter 20 angelegt ist, sowohl in 1 als auch in 2 relativ zu der Mittellinie H des Leiters 20 symmetrisch.
Genauer gesagt, veranlasst das Anwachsen des Skineffekts, wenn das Paar der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 an den symmetrischen Positionen a, b mit der gleichen Richtung zu der Mittellinie H in der Breitenrichtung des Leiters 20 angeordnet ist und falls die Frequenz des durch den Leiter 20 fließenden elektrischen Stroms hoch wird, als Reaktion darauf, dass sich die beiden Magnetflüsse, die durch die Magnetismusdetektionselemente 1, 2 gehen, verringern. Dementsprechend führt dies zu Problemen einer Verringerung des aus den Magnetismusdetektionselementen 1, 2 erhaltenen Differenzberechnungswerts und zu einer Verschlechterung der Messgenauigkeit des elektrischen Stroms.
Andererseits veranlasst das Anwachsen des Skineffekts, wenn das Paar der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 an den asymmetrischen Positionen c, d mit ungleichen Abständen von der Mittellinie H in der Breitenrichtung des Leiters 20 angeordnet ist und falls die Frequenz des durch den Leiter 20 fließenden elektrischen Stroms hoch wird, als Reaktion darauf, dass der Magnetfluss, der durch die Magnetismusdetektionselemente 1 geht, abnimmt, und veranlasst es, dass der Magnetfluss, der durch das Magnetismusdetektionselement 2 geht, zunimmt. Dementsprechend nimmt der von den Magnetismusdetektionselementen 1, 2 erhaltene Differenzberechnungswert nicht ab und ist es dadurch möglich, die Verschlechterung der Messgenauigkeit des elektrischen Stroms zu verhindern.
Wenn der elektrische Strom wie oben erläutert mittels der Differenzberechnung unter Verwendung des Paars von Magnetismusdetektionselementen gemessen wird, ist es durch Anwenden der Magnetismusdetektionselemente c, d in der asymmetrischen Anordnung möglich, selbst in dem Hochfrequenzbereich die guten Frequenzkennlinien zu verwirklichen und die Verschlechterung der Messgenauigkeit in dem Hochfrequenzbereich zu verhindern.
Übrigens sind 1 und 2 über den Fall beschrieben worden, dass das Paar der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 in der Breitenrichtung des Leiters 20 in Bezug auf die Mittellinie H in der Breitenrichtung des Leiters 20 an den symmetrischen Positionen (den Positionen a, b) oder an den asymmetrischen Positionen (den Positionen c, d) angeordnet ist; allerdings ist die Bezugnahme für die Positionsbeziehung zwischen diesen Positionen nicht auf die Mittellinie H beschränkt. Zum Beispiel ist es möglich, die guten Frequenzkennlinien in den Messergebnissen des elektrischen Stroms in dem Fall der asymmetrischen Anordnung in derselben Weise, wie anhand der Tabelle
3 erläutert wurde, selbst dann zu erhalten, wenn das Paar der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 in Bezug auf die Mittellinie in der Plattendickenrichtung des Leiters 20 an symmetrischen oder asymmetrischen Positionen in der Plattendickenrichtung des Leiters 20 angeordnet ist. Alternativ kann die vorteilhafte Wirkung ähnlich der oben beschriebenen selbst dadurch erhalten werden, dass das Paar der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 an asymmetrischen Positionen in einer Richtung angeordnet ist, die weder die Breitenrichtung noch die Plattendickenrichtung des Leiters 20 ist. Mit anderen Worten, in irgendeinem der obigen Fälle kann das Paar der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 dadurch asymmetrisch angeordnet sein, dass die Abstände S, T von dem Querschnittsmittelpunkt E des Leiters 20 als ungleiche Abstände eingestellt sind. Unter diesem Umstand weist der Querschnittsmittelpunkt des Leiters 20 eine niedrige Magnetflussdichte auf und kann keine Zunahme der Detektionsempfindlichkeit mittels der Differenzberechnung erwartet werden. Somit ist erwünscht, dass die Magnetismusdetektionselemente 1, 2 in der Weise angeordnet sind, dass der Querschnittsmittelpunkt des Leiters 20 vermieden wird. Darüber hinaus werden die jeweils durch die Magnetismusdetektionselemente 1, 2 erhaltenen Detektionssignale zu den Detektionssignalen der Magnetflüsse in derselben Richtung, sodass keine Zunahme der Detektionsempfindlichkeit erwartet werden kann, falls die beiden Magnetismusdetektionselemente 1, 2 in Bezug auf die Mittellinie H entweder auf der rechten Seite oder auf der linken Seite angeordnet sind. Somit ist erwünscht, dass die Magnetismusdetektionselemente 1, 2 in Bezug auf die Mittellinie H auf der rechten und auf der linken Seite getrennt angeordnet sind. Um diese Bedingungen zu erfüllen, sollte der Abweichungsabstand G der asymmetrischen Positionen c, d von den symmetrischen Positionen a, b vorzugsweise so entschieden werden, dass die Anordnung, bei der die Magnetismusdetektionselemente 1, 2 jeweils die Magnetflüsse in derselben Richtung detektieren, und die Anordnung, in der eines der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 den Magnetfluss nicht detektiert, . vermieden werden. Im Ergebnis ist es möglich, für die Messung des elektrischen Stroms unter Verwendung der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 selbst in dem Hochfrequenzbereich die guten Frequenzkennlinien zu erhalten und die Verschlechterung der Messgenauigkeit in dem Hochfrequenzbereich zu verhindern.
(Beziehung zwischen Anordnung der Magnetismusdetektionselemente und Frequenzkennlinien der detektierten Magnetflussdichte)
Nachfolgend wird unter Verwendung von 4A bis 9B die Beziehung zwischen der Anordnung der Magnetismusdetektionselemente und den Frequenzkennlinien der durch sie detektierten Magnetflussdichte erläutert.
4A ist eine Schnittansicht, die ein Anordnungsbeispiel der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 relativ zu einem langen plattenförmigen Leiter 20 darstellt. In 4A ist der Leiter 20 ein Rechteck, dessen Querschnitt 2 mm × 0,8 mm ist, und sind in der Nähe des Leiters 20 zwei Magnetismusdetektionselemente 1, 2 angeordnet, die ein Paar bilden und dasselbe Betriebsverhalten aufweisen. Wie in 4A dargestellt ist, ist die Anordnung dieser Magnetismusdetektionselemente 1, 2 eine Kombination der Position a und der Position b oder eine Kombination der Position c und der Position d und ist diese ähnlich den in 1 und 2 dargestellten Positionen a, b, c, d. Genauer gesagt, sind die Magnetismusdetektionselemente 1, 2 entweder bei der Kombination der symmetrischen Positionen a, b relativ zu der Breitenrichtung des Leiters 20 oder bei der Kombination der asymmetrischen Positionen c, d relativ zur Breitenrichtung des Leiters 20 angeordnet. Darüber hinaus ist eine Gerade, die das Paar der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 miteinander koppelt, parallel zu der Breitenrichtung des Leiters 20.
Unter diesem Umstand sind die Dimensionen jedes Teils in der Anordnung in 4A wie folgt definiert. Der Abstand zwischen dem Paar der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 ist D = 2,5 mm. Darüber hinaus sind die Positionen c, d gegenüber den Positionen a, b in der Breitenrichtung des Leiters 20 um den Abweichungsabstand G = 1,1 mm verlagert. Dieser Abweichungsabstand G kann so entschieden werden, dass die oben erwähnten Bedingungen erfüllt sind. Außerdem ist die Gerade, die die Positionen a bis d miteinander koppelt, von dem Leiter 20 um 1,0 mm getrennt.
4B ist eine Tabelle und ein Graph, die Frequenzkennlinien der Dämpfungsrate der durch die Magnetismusdetektionselemente 1, 2 in dem Anordnungsbeispiel aus 4A detektierten Magnetflussdichte darstellen. Anhand von 4B ist zu sehen, dass die Dämpfungsrate der in dem Hochfrequenzbereich von 100 kHz oder höher detektierten Magnetflussdichte niedriger ist und dass die Frequenzkennlinien aufrechterhalten werden können, falls das Paar der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 anstatt im Fall der symmetrischen Positionen a, b an den asymmetrischen Positionen c, d mit der Abweichung des Abweichungsabstands G = 1,1 mm angeordnet ist.
5A ist eine Schnittansicht, die ein Anordnungsbeispiel der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 relativ zu dem langen plattenförmigen Leiter 20 mit einer anderen Form als in 4A darstellt. In 5A ist der Leiter 20 ein Rechteck, dessen Querschnitt 4 mm × 0,8 mm ist, und sind in der Nähe des Leiters 20 zwei Magnetismusdetektionselemente 1, 2 angeordnet, die ein Paar bilden und dasselbe Betriebsverhalten aufweisen. Wie in 5A dargestellt ist, ist die Anordnung dieser Magnetismusdetektionselemente 1, 2 eine Kombination der Position a und der Position b oder eine Kombination der Position c und der Position d und ist dies ähnlich den in 1 und 2 dargestellten Positionen a, b, c, d. Genauer gesagt, sind die Magnetismusdetektionselemente 1, 2 entweder bei der Kombination der symmetrischen Positionen a, b relativ zu der Breitenrichtung des Leiters 20 oder bei der Kombination der asymmetrischen Positionen c, d relativ zu der Breitenrichtung des Leiters 20 angeordnet. Darüber hinaus ist die Gerade, die das Paar der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 miteinander koppelt, parallel zu der Breitenrichtung des Leiters 20.
Unter diesem Umstand sind die Dimensionen jedes Teils in der Anordnung in 5A wie folgt definiert. Der Abstand zwischen dem Paar der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 ist D = 2,5 mm. Darüber hinaus sind die Positionen c, d gegenüber den Positionen a, b in der Breitenrichtung des Leiters 20 um den Abweichungsabstand G = 1,0 mm verlagert. Außerdem ist die Gerade, die die Positionen a bis d miteinander koppelt, von dem Leiter 20 um 1,0 mm getrennt.
5B ist eine Tabelle und ein Graph, die Frequenzkennlinien der Dämpfungsrate der durch die Magnetismusdetektionselemente 1, 2 in dem Anordnungsbeispiel aus 5A detektierten Magnetflussdichte darstellen. Anhand von 5B ist zu sehen, dass die Dämpfungsrate der in dem Hochfrequenzbereich von 100 kHz bis 1 MHz detektierten Magnetflussdichte niedriger ist und dass die flachen Frequenzkennlinien aufrechterhalten werden können, falls das Paar der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 anstelle des Falls symmetrischer Positionen a, b an den asymmetrischen Positionen c, d mit der Abweichung des Abweichungsabstands G = 1,0 mm angeordnet ist.
6A ist eine perspektivische Ansicht und eine vergrößerte Schnittansicht, die ein Anordnungsbeispiel der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 relativ zu dem langen plattenförmigen Leiter 20, in dem ein Schlitz 29 vorgesehen ist, darstellt. Anhand von 6A ist der Leiter 20 ein Rechteck, dessen Querschnitt 10 mm × 2 mm ist, und ist der Schlitz 29, der durch den Leiter 20 in seiner Plattendickenrichtung geht, durch seinen Mittelteil gebildet. Die Größe des Schlitzes 29 ist näherungsweise 2 mm breit und 10 mm lang.
Da der durch den Leiter 20 fließende elektrische Strom durch den Schlitz 29 in zwei Ströme geteilt wird, gibt es in dem Teil, in dem in dem Leiter 20 der Schlitz 29 vorgesehen ist, zwei Stromwege in derselben Richtung nebeneinander. Die zwei Magnetismusdetektionselemente 1, 2, die ein Paar bilden und dasselbe Betriebsverhalten aufweisen, sind dadurch angeordnet, dass sie in einer Richtung ausgerichtet sind, in der sie in einem Querschnitt, der senkrecht zu den zwei Stromwegen ist, durch den Schlitz 29 gehen. Wie in 6A dargestellt ist, ist die Anordnung dieser Magnetismusdetektionselemente 1, 2 eine Kombination der Position a und der Position b oder eine Kombination der Position c und der Position d.
Übrigens entsprechen die in 6A dargestellten Positionen a, b, c, d den Positionen a, b, c, d, wenn die Magnetismusdetektionselemente 1, 2 dadurch angeordnet sind, dass sie in 1 und 2 in der Plattendickenrichtung des Leiters 20 ausgerichtet sind. Genauer gesagt, sind die Magnetismusdetektionselemente 1, 2 entweder bei der Kombination der symmetrischen Positionen a, b relativ zu der Plattendickenrichtung des Leiters 20 oder bei der Kombination der asymmetrischen Positionen c, d relativ zu der Plattendickenrichtung des Leiters 20 angeordnet. Darüber hinaus ist eine Gerade, die das Paar der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 miteinander koppelt, parallel zu der Plattendickenrichtung des Leiters 20.
Unter diesem Umstand sind die Dimensionen jedes Teils in der Anordnung in 6A wie folgt definiert. Der Abstand zwischen dem Paar der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 ist D = 2,5 mm. Darüber hinaus sind die Positionen c, d gegenüber den Positionen a, b um den Abweichungsabstand G = 1, 2 mm in den Plattendickenrichtung des Leiters 20 verlagert. Der Abweichungsabstand G kann so entschieden werden, dass die oben erwähnten Bedingungen in derselben Weise wie in den Fällen von 4A und 5A erfüllt sind.
6B ist eine Tabelle und ein Graph, die Frequenzkennlinien der Dämpfungsrate der durch die Magnetismusdetektionselemente 1, 2 in dem Anordnungsbeispiel aus 6A detektierten Magnetflussdichte darstellen. Anhand von 6B ist zu sehen, dass die Dämpfungsrate der in dem Hochfrequenzbereich von 100 kHz bis 1 MHz detektierten Magnetflussdichte geringfügig niedriger ist und dass verhältnismäßig gute Hochfrequenzkennlinien aufrechterhalten werden können, falls das Paar der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 an den symmetrischen Positionen c, d mit der Abweichung des Abweichungsabstands G = 1, 2 anstelle des Falls der symmetrischen Positionen a, b angeordnet ist.
7A ist eine perspektivische Ansicht und eine vergrößerte Schnittansicht, die ein Anordnungsbeispiel der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 relativ zu dem langen plattenförmigen Leiter 20 darstellen, in dem der Schlitz 29 vorgesehen ist und der gebogen ist. In 7A weist der Leiter 20 einen gebogenen Teil auf, der in der Plattendickenrichtung entlang einer Biegelinie 24 gebogen ist, wobei durch den gebogenen Teil der Schlitz 29 ähnlich dem in 6A gebildet ist.
Da der durch den Leiter 20 fließende elektrische Strom durch den Schlitz 29 in zwei Ströme geteilt wird, gibt es bei dem gebogenen Teil des Leiters 20 zwei Stromwege in derselben Richtung nebeneinander. Die zwei Magnetismusdetektionselemente 1, 2, die ein Paar bilden und dasselbe Betriebsverhalten aufweisen, sind dadurch angeordnet, dass sie in einer Richtung, dass sie in einem Querschnitt, der senkrecht zu den zwei Stromwegen ist, durch den Schlitz 29 gehen, und entlang einer Richtung, um einen Biegewinkel des gebogenen Teils in zwei Teile zu teilen, ausgerichtet sind. Wie in 7A dargestellt ist, ist die Anordnung dieser Magnetismusdetektionselemente 1, 2 eine Kombination der Position a und der Position b oder eine Kombination der Position c und der Position d.
Übrigens entsprechen die in 7A dargestellten Positionen a, b, c, d in derselben Weise wie in 6A den Positionen a, b, c, d, wenn die Magnetismusdetektionselemente 1, 2 dadurch angeordnet sind, dass sie in der Plattendickenrichtung des oben beschriebenen Querschnitts in 1 und 2 ausgerichtet sind. Genauer gesagt, sind die Magnetismusdetektionselemente 1, 2 entweder in der Kombination der symmetrischen Positionen a, b relativ zu der Plattenrichtung des Leiters 20 oder in der Kombination der asymmetrischen Positionen c, d relativ zu der Plattendickenrichtung des Leiters 20 angeordnet. Darüber hinaus ist eine Gerade, die das Paar der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 miteinander koppelt, parallel zu der Plattendickenrichtung des Leiters 20.
Unter diesem Umstand sind die Dimensionen jedes Paars in der Anordnung in 7A wie folgt definiert. Der Abstand zwischen dem Paar der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 ist D = 2,5 mm. Darüber hinaus sind die Positionen c, d gegenüber den Positionen a, b um den Abweichungsabstand G = 1,0 mm in der Plattendickenrichtung des Leiters 20 verlagert.
7B ist eine Tabelle und ein Graph, die Frequenzkennlinien der Dämpfungsrate der durch die Magnetismusdetektionselemente 1, 2 in dem Anordnungsbeispiel aus 7A detektierten Magnetflussdichte darstellen. Anhand von 7B ist zu sehen, dass die Dämpfungsrate der in dem Hochfrequenzbereich von 100 kHz bis 1 MHz detektierten Magnetflussdichte niedriger ist und dass die Frequenzkennlinien, die im Wesentlichen nahezu flach sind, aufrechterhalten werden können, falls das Paar der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 an den symmetrischen Positionen c, d mit der Abweichung des Abweichungsabstands G = 1,0 mm anstelle des Falls der symmetrischen Positionen a, b angeordnet ist.
8A ist eine perspektivische Ansicht und eine Schnittansicht, die ein anderes Anordnungsbeispiel der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 relativ zu dem langen plattenförmigen Leiter 20 darstellen, in dem der Schlitz 29 vorgesehen ist und der gebogen ist. 8A stellt das Anordnungsbeispiel dar, in dem die Positionsbeziehung zwischen dem Leiter 20 und den Magnetismusdetektionselementen 1, 2 gegenüber dem anhand von 7A erläuterten Anordnungsbeispiel geändert ist.
In 8A sind die zwei Magnetismusdetektionselemente 1, 2, die ein Paar bilden und dasselbe Betriebsverhalten aufweisen, dadurch angeordnet, dass sie in einer Richtung ausgerichtet sind, dass sie in einem Querschnitt, der senkrecht zu den zwei Stromwegen ist, und an Positionen, die gegenüber dem gebogenen Teil verlagert sind, durch den Schlitz 29 gehen. Wie in 8A dargestellt ist, ist die Anordnung dieser Magnetismusdetektionselemente 1, 2 eine Kombination der Position a und der Position b oder eine Kombination der Position c und der Position d.
Übrigens entsprechen die in 8A dargestellten Positionen a, b, c, d in derselben Weise wie in 6A und 7A den Positionen a, b, c, d, wenn die Magnetismusdetektionselemente 1, 2 dadurch angeordnet sind, dass sie in der Plattendickenrichtung des oben beschriebenen Querschnitts in 1 und 2 ausgerichtet sind. Genauer gesagt, sind die Magnetismusdetektionselemente 1, 2 entweder bei der Kombination der symmetrischen Positionen a, b relativ zu der Plattendickenrichtung des Leiters 20 oder bei der Kombination der asymmetrischen Positionen c, d relativ zu der Plattendickenrichtung des Leiters 20 angeordnet. Darüber hinaus ist eine Gerade, die das Paar der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 miteinander koppelt, parallel zu der Plattendickenrichtung des Leiters 20.
Unter diesem Umstand sind die Dimensionen jedes Teils in der Anordnung in 8A wie folgt definiert. Der Abstand zwischen dem Paar der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 ist D = 2,5 mm. Darüber hinaus sind die Positionen c, d gegenüber den Positionen a, b um den Abweichungsabstand G = 1,0 mm in der Plattendickenrichtung des Leiters 20 verlagert.
8B ist eine Tabelle und ein Graph, die Frequenzkennlinien der Dämpfungsrate der durch die Magnetismusdetektionselemente 1, 2 in dem Anordnungsbeispiel aus 8A detektierten Magnetflussdichte darstellen. Anhand von 8B ist zu sehen, dass die Dämpfungsrate der in dem Hochfrequenzbereich von 10 kHz bis 1 MHz detektierten Magnetflussdichte niedriger ist und dass die Frequenzeigenschaften, die nahezu flach sind, aufrechterhalten werden können, falls das Paar der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 anstatt im Fall der symmetrischen Positionen a, b mit der Abweichung des Abweichungsabstands G = 1,0 mm an den asymmetrischen Positionen c, d angeordnet ist.
9A ist eine Vorderansicht, die ein Anordnungsbeispiel der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 relativ zu dem langen plattenförmigen Leiter 20, der mit Kurbelteilen [engl.: „crank parts“] versehen ist, darstellt. In 9A weist der Leiter 20 die Kurbelteile auf, die durch mehrmaliges Biegen des Leiters 20 in der Breitenrichtung erhalten wurden. Die Breite des Leiters 20 und der Abstand zwischen den Kurbelteilen des Leiters 20 sind jeweils 3 mm. Die zwei Magnetismusdetektionselemente 1, 2, die ein Paar bilden und dasselbe Betriebsverhalten aufweisen, sind dadurch angeordnet, dass sie in der Breitenrichtung des Leiters 20 an Positionen nahe dem Leiter 20 bei diesem Kurbelteil ausgerichtet sind. Die Anordnung dieser Magnetismusdetektionselemente 1, 2 ist die Kombination der Position a und der Position b oder die Kombination der Position c und der Position d, wie sie in 9A dargestellt sind.
Übrigens entsprechen die in 9A dargestellten Positionen a, b, c, d in derselben Weise wie in 4A und 5A den wie in 1 und 2 dargestellten Positionen a, b, c, d. Genauer gesagt, sind die Magnetismusdetektionselemente 1, 2 entweder bei der Kombination symmetrischer Positionen a, b relativ zu der Plattendickenrichtung des Leiters 20 oder bei der Kombination der asymmetrischen Positionen c, d relativ zu der Plattendickenrichtung des Leiters 20 angeordnet. Darüber hinaus ist eine Gerade, die das Paar der Magnetdetektionselemente 1, 2 miteinander koppelt, parallel zu der Plattendickenrichtung des Leiters 20.
Unter diesem Umstand sind die Dimensionen jedes Teils in der Anordnung in 9A wie folgt definiert. Der Abstand zwischen dem Paar der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 ist D = 2,5 mm. Darüber hinaus sind die Positionen c, d gegenüber den Positionen a, b um den Abweichungsabstand G = 1,1 mm in der Breitenrichtung des Leiters 20 verlagert.
9B ist eine Tabelle und ein Graph, die Frequenzkennlinien der Dämpfungsrate der durch die Magnetismusdetektionselemente 1, 2 in dem Anordnungsbeispiel aus 9A detektierten Magnetflussdichte darstellen. Anhand von 9B ist zu sehen, dass die Dämpfungsrate der in dem Hochfrequenzbereich von 10 kHz oder höher detektierten Magnetflussdichte niedriger ist und dass die Frequenzkennlinien, die nahezu flach sind, aufrechterhalten werden können, falls das Paar der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 anstelle des Falls der symmetrischen Positionen a, b an den asymmetrischen Positionen c, d mit dem Abweichungsabstand G = 1,1 mm angeordnet ist.
In irgendeinem der wie oben erläuterten Fälle der 4A, 5A, 6A, 7A, 8A und 9A können die Frequenzkennlinien beim Detektieren der als Reaktion auf den durch den Leiter 20 fließenden elektrischen Strom erzeugten Magnetflussdichte dadurch, dass das Paar der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 an den asymmetrischen Positionen c, d angeordnet ist, verbessert werden. Darüber hinaus ist zu sehen, dass es durch Annehmen der oben beschriebenen Anordnung der Magnetismusdetektionselemente für die Vorrichtung zur Detektion von elektrischem Strom möglich ist, die Vorrichtung zur Detektion von elektrischem Strom vom kernlosen Typ zu schaffen, die die Einflüsse des externen Magnetfelds unterdrückt und selbst in dem Hochfrequenzbereich die guten Frequenzkennlinien erhält.
(Schaltungskonfiguration)
Nachfolgend wird anhand von 10 eine Schaltungskonfiguration der Vorrichtung zur Detektion von elektrischem Strom gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. 10 ist ein Blockschaltplan, der eine Schaltungskonfiguration der Vorrichtung zur Detektion von elektrischem Strom gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Eine in 10 dargestellte Schaltungseinheit 10 bildet die Vorrichtung zur Detektion von elektrischem Strom, auf die die oben erwähnten Prinzipien dadurch angewendet sind, dass sie an einer spezifizierten Position des Leiters 20 eingebaut und verwendet ist. Diese Schaltungseinheit 10 enthält ein Paar Magnetismusdetektionselemente 1, 2, eine Ansteuereinheit 3, eine Steuereinheit 4, eine erste Verstärkungseinheit 5, eine zweite Verstärkungseinheit 6, eine Differenzberechnungseinheit 7, eine Ausgabeeinheit 8 und eine Speichereinheit 9.
Das Magnetismusdetektionselement 1 und das Magnetismusdetektionselement 2 befinden sich bei Orientierungen, bei denen ihre Empfindlichkeit in zueinander entgegengesetzten Richtungen an asymmetrischen Positionen c, d relativ zu dem Leiter 20 in jedem der oben erwähnten Anordnungsbeispiele ist. Diese Magnetismusdetektionselemente arbeiten unter Verwendung der Spannung oder des elektrischen Stroms, die von der Antriebseinheit 3 zugeführt werden, und detektieren die durch den zu detektierenden elektrischen Strom, der durch den Leiter 20 fließt, erzeugten Magnetflüsse. Daraufhin geben die Magnetismusdetektionselemente an die erste Verstärkungseinheit 5 bzw. an die zweite Verstärkungseinheit 6 Detektionssignale gemäß den Detektionsergebnissen der Magnetflüsse aus.
Übrigens sind die Magnetismusdetektionselemente 1, 2 z. B. unter Verwendung von Hall-Elementen, MR-Elementen, GMR-Elementen oder TMR-Elementen konfiguriert. Die MR-Elemente sind Elemente zum Detektieren von Magnetflüssen unter Verwendung des magnetoresistiven Effekts. Die GMR-Elemente sind Elemente zum Detektieren von Magnetflüssen unter Verwendung des Riesenmagnetwiderstandseffekts. Die TMR-Elemente sind Elemente zum Detektieren von Magnetflüssen unter Verwendung des Tunnel-Magnetwiderstandseffekts. Als die Magnetismusdetektionselemente 1, 2 können ebenfalls irgendwelche beliebigen anderen Elemente als die obigen verwendet werden, solange sie die Magnetflüsse detektieren können und gemäß den Detektionsergebnissen das bzw. die Detektionssignale ausgeben können.
Die erste Verstärkungseinheit 5 und die zweite Verstärkungseinheit 6 verstärken die Detektionssignale, die jeweils von den Magnetismusdetektionselementen 1, 2 ausgegeben werden, und geben die verstärkten Detektionssignale an die Differenzberechnungseinheit 7 aus. Die Differenzberechnungseinheit 7 führt die Differenzberechnung aus, um auf der Grundlage der Detektionssignale, die von der ersten Verstärkungseinheit 5 bzw. von der zweiten Verstärkungseinheit 6 ausgegeben worden sind, die Differenz zwischen den Messwerten zu ermitteln, die durch die jeweiligen Detektionssignale angegeben werden, und gibt das Berechnungsergebnis an die Ausgabeeinheit 8 aus. Die Ausgabeeinheit 8 gibt den elektrischen Strom in Übereinstimmung mit dem durch die Differenzberechnungseinheit 7 erhaltenen Differenzwert über einen Ausgangsanschluss 13 an einen Lastwiderstand 14 aus. Zum Beispiel verstärkt die Ausgabeeinheit 8 ein Ausgangssignal von der Differenzberechnungseinheit 7 zu einem elektrischen Strom und gibt ihn an den Lastwiderstand 14 aus. Dementsprechend wird die Spannung in Übereinstimmung mit dem Wert des zu messenden elektrischen Stroms, der über den Leiter 20 fließt, zwischen beiden Enden des Lastwiderstands 14 erzeugt, wodurch es möglich wird, das Messergebnis des zu messenden elektrischen Stroms zu erhalten. Übrigens enthält die Schaltungseinheit 10 einen positiven Versorgungsanschluss 11 und einen negativen Versorgungsanschluss 12 zum Zuführen einer positiven Leistungsquelle bzw. einer negativen Leistungsquelle. Ein Ende des Lastwiderstandes 14 ist mit dem Ausgangsausschuss 13 gekoppelt und das andere Ende ist mit dem negativen Versorgungsanschluss 12 gekoppelt.
Die Steuereinheit 4 ist z. B. unter Verwendung einer integrierten Schaltung oder eines Mikrocomputers konfiguriert; und die Ansteuereinheit 3 weist eine Funktion auf, die die Spannung oder den elektrischen Strom, die bzw. der den Magnetismusdetektionselementen 1, 2 zugeführt werden soll, und die jeweiligen Verstärkungsfaktoren der ersten Verstärkungseinheit 5, der zweiten Verstärkungseinheit 6 und der Differenzberechnungseinheit 7 einstellt. Die Verstärkungsfaktoren-und andere Sollwerte, die durch die Steuereinheit 4 verwendet werden, sind in der Speichereinheit 9 gespeichert.
Ein Substrat 15 ist z. B. unter Verwendung eines Siliciumsubstrats oder eines Glasepoxidharzsubstrats konfiguriert und die jeweiligen Komponenten der oben erwähnten Schaltungseinheit 10 sind in einer spezifizierten Anordnung befestigt und die jeweiligen Komponenten sind elektrisch miteinander verbunden. Nachdem z. B. auf die mit den jeweiligen Komponenten auf dem Substrat 15 ausgestattete Schaltungseinheit 10 eine Gußkonfektionierung unter Verwendung von Harz aufgetragen worden ist, wird die Schaltungseinheit 10 an einer spezifizierten Position des Leiters 20 angebracht. Folglich kann das Paar der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 an den oben erwähnten asymmetrischen Positionen an dem Leiter 20 über dem Substrat 15 angeordnet und befestigt werden.
Übrigens kann die Ansteuereinheit 3 dem Magnetismusdetektionselement 1 bzw. dem Magnetismusdetektionselement 2 Spannungen oder elektrische Ströme mit zueinander entgegengesetzter Polarität zuführen. In diesem Fall kann die Differenzberechnungseinheit 7 dadurch, dass sie die Detektionssignale, die von der ersten Verstärkungseinheit 5 bzw. von der zweiten Verstärkungseinheit 6 ausgegeben werden, miteinander addiert, die Differenzberechnung ausführen.
(Erste Ausführungsform)
Nachfolgend wird unter Verwendung von 11 eine Erläuterung einer Gesamtkonfiguration einer Vorrichtung zur Detektion von elektrischem Strom gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben. 11 ist eine perspektivische Außenansicht einer Vorrichtung 30A zur Detektion von elektrischem Strom gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese Vorrichtung 30A zur Detektion von elektrischem Strom weist als einen Leiter 20 für drei Phasen Stromschienen 20U, 20V, 20W auf, von denen jede in einem gebogenen Teil, der durch Biegen der relevanten Stromschiene in eine U-Form in ihrer Plattendickenrichtung (Y-Achsen-Richtung) gebildet ist, mit einem Schlitz 29 versehen ist. Die Schaltungseinheit 10 mit der Schaltungskonfiguration in 10 ist in jedem Schlitz 29 der Stromschiene 20U, 20V, 20W angeordnet. Folglich ist das Paar der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 jeweils in der Nähe des gebogenen Teils der Stromschiene 20U, 20V, 20W eingebaut.
Die Stromschienen 20U, 20V, 20W sind jeweils an einer Gehäuseeinheit 26 angebracht und befestigt. Durch die Stromschiene 20U fließt ein U-Phasen-Strom, durch die Stromschiene 20V fließt ein V-Phasen-Strom und durch die Stromschiene 20W fließt ein W-Phasen-Strom. Da die Vorrichtung 30A zur Detektion von elektrischem Strom drei Sätze einer Kombination der Stromschiene, in der durch Biegen des langen plattenförmigen Leiters 20 mit dem Schlitz 29 in die U-Form der gebogene Teil gebildet worden ist, und der wie oben beschriebenen Schaltungseinheit 10 enthält, ist die Vorrichtung 30A zur Detektion von elektrischem Strom so ausgelegt, dass sie in der Lage ist, unter Verwendung der in den jeweiligen Phasen vorgesehenen Magnetismusdetektionselemente 1, 2 die elektrische Ströme von drei Phasen zu detektieren.
Bei der Vorrichtung 30A zur Detektion von elektrischem Strom in 11 sind die Schaltungseinheiten 10 der zueinander benachbarten Phasen relativ zu den Stromschienen 20U, 20V, 20W jeweils an verschiedenen Positionen angeordnet. Hinsichtlich dieses Punkts wird im Folgenden anhand von 12, 13A, 13B und 13C eine Erläuterung gegeben.
12 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Anordnung der Schaltungseinheiten für die Vorrichtung zur Detektion von elektrischem Strom gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 12 zeigt Vorderansichten der Stromschienen 20U, 20V, 20W, die in 11 dargestellt sind und die dadurch, dass sie in der Y-Achsen-Richtung verlagert sind, umgeordnet sind, zusammen mit der Schaltungseinheit 10, wie von der Z-Achsen-Richtung gesehen, um die Anordnung der Schaltungseinheit 10 in jeder Phase leichter zu sehen.
In 12 sind eine Bezugslinie J, die eine Mittelposition des gebogenen Teils der Stromschiene 20V angibt, und eine Bezugslinie K, die eine Mittelposition des gebogenen Teils der Stromschiene 20U angibt, um den Abweichungsabstand M in der X-Achsen-Richtung gegeneinander verlagert. Darüber hinaus ist die Schaltungseinheit 10, die in dem Schlitz 29 jeder Stromschiene 20U, 20V, 20W eingestellt und befestigt ist, in der Weise montiert, dass sich das Paar der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 an den oben erwähnten asymmetrischen Positionen, d. h. an den Positionen, die den Positionen c, d entsprechen, die jeweils anhand von 6A, 7A und 8A erläutert sind, befindet.
In 12 ist die Positionsbeziehung zwischen der Mittelposition der an der Stromschiene 20V befestigten Schaltungseinheit 10, d. h. der Mittelposition der Magnetismusdetektionselemente 1, 2, die der Phase V entsprechen, und der Bezugslinie K, die die Mittelposition der gebogenen Teile der Stromschienen 20U, 20W der Phase U und der Phase W, die benachbart zu der Stromschiene 20V angeordnet sind, angibt, so entschieden, dass sie in der Z-Achsen-Richtung, die die Verlaufsrichtung der Stromschienen 20U, 20V, 20W ist, aneinander angepasst sind. Ähnlich ist die Positionsbeziehung zwischen der Mittelposition der Schaltungseinheit 10, die an den Stromschienen 20U, 20W angebracht ist, d. h. die Mittelposition der Magnetismusdetektionselemente 1, 2, die der Phase U und der Phase W entsprechen, und der Bezugslinie J, die die Mittelposition des gebogenen Teils der V-Phasen-Stromschiene 20V angibt, die sich benachbart zu den Stromschienen 20U, 20W befindet, so entschieden, dass sie in der Z-Achsen-Richtung, die die Verlaufsrichtung der Stromschienen 20U, 20V, 20W ist, aneinander angepasst sind. Mit anderen Worten, der Abweichungsabstand zwischen den Mittelpunkten der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 in den Schaltungseinheiten 10 der zueinander benachbarten Phasen, d. h. zwischen der Phase U und der Phase V und zwischen der Phase V und der Phase W, ist derselbe wie der Abweichungsabstand M zwischen den gebogenen Teilen der Stromschienen 20U, 20V, 20W. Folglich können die durch die Magnetflussdichte der benachbarten Phasen detektierten Werte mit dem Differenzberechnungswert der Detektionssignale, die von dem Paar der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 der jeweiligen Phasen erhalten werden, aufgehoben werden. Somit ist es möglich, die Wirkung zu erhalten, dass die Einflüsse der Magnetflussdichte benachbarter Phasen verringert werden können.
13A ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht der U-Phasen-Stromschiene 20U und der V-Phasen-Stromschiene 20V für die Vorrichtung zur Detektion von elektrischem Strom gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 13A zeigt schematisch dadurch, dass nur die Stromschienen 20U, 20V der Phase U und der Phase V extrahiert sind, eine vergrößerte Ansicht, um zu erläutern, dass die Vorrichtung 30A zur Detektion von elektrischem Strom in 11 die Einflüsse der Magnetflussdichte benachbarter Phasen verringern kann.
In 13A gibt jede mit dem Bezugszeichen 24 angegebene Biegelinie unter den Biegeabschnitten, die an beiden Enden des gebogenen Teils der Stromschiene 20U, 20V gebildet sind, einen Biegemittelpunkt der Seite, wo der Schlitz 29 gebildet ist, an. Aus 13A kann geschlossen werden, dass es möglich ist, die Einflüsse benachbarter Phasen auf den Differenzberechnungswert, der von dem Paar der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 erhalten wird, die von diesen Schaltungselementen 10 besessen werden, zu verringern, da die Schaltungseinheiten 10 an den Stromschienen 20U, 20V an den Positionen angebracht sind, die in der X-Achsen-Richtung gegeneinander verlagert sind.
13B ist eine vergrößerte Vorderansicht der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 und der Stromschiene 20U der Phase U und der Stromschiene 20V der Phase V für die Vorrichtung zur Detektion von elektrischem Strom gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 13B zeigt nur die Magnetismusdetektionselemente 1, 2 der Phase U in einer jeweiligen Weise, um die Positionsbeziehung zwischen den Stromschienen 20U, 20V und den Magnetismusdetektionselementen 1, 2 der Phase U, wie sie in 13A dargestellt ist, zu erläutern. In 13B repräsentiert die mit einer Strichpunktlinie angegebene Position O die Position mit dem gleichen Abstand von den Magnetismusdetektionselemente 1, 2 der Phase U.
13C ist ein Graph der durch die benachbarte(n) Phase(n) beeinflussten Magnetflussdichte. Der Graph in 13C zeigt die Beziehung zwischen der Mittelposition des gebogenen Teils der Stromschiene 20V relativ zu den Magnetismusdetektionselementen 1, 2 der Phase U und dem Betrag der Magnetflussdichte, hinsichtlich deren der Differenzberechnungswert der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 der Phase U durch die benachbarte(n) Phase(n) beeinflusst ist. Wie aus 13C zu sehen ist, werden die Einflüsse der Magnetflussdichte der Phase V hinsichtlich des Differenzberechnungswerts der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 der Phase U aufgehoben und zu 0, wenn die Mittelposition des gebogenen Teils der Stromschiene 20V relativ zu den Magnetismusdetektionselementen 1, 2 der Phase U 0 mm ist, d. h., wenn die Position O in 13B und die gebogene Mittelposition der Stromschiene 20V überlappen.
Folglich kann die Vorrichtung 30A zur Detektion von elektrischem Strom die Einflüsse der Magnetflussdichte der benachbarten Phase(n) verringern. Im Ergebnis kann die Betriebsgenauigkeit z. B. eines Dreiphasenwechselrichters, auf den die Vorrichtung 30A zur Detektion von elektrischem Strom angewendet ist, verbessert werden.
(Zweite Ausführungsform)
Nachfolgend wird eine Erläuterung der Gesamtkonfiguration einer Vorrichtung zur Detektion von elektrischem Strom gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben. 14A ist eine perspektivische Außenansicht einer Vorrichtung 30B zur Detektion von elektrischem Strom gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 30B zur Detektion von elektrischem Strom weist als einen Leiter 20 von drei Phasen Stromschienen 23U, 23V, 23W auf, wobei von jeder von ihnen in der Breitenrichtung (der Y-Richtung) ein U-förmiger Kurbelteil gebildet ist. Die Schaltungseinheit 10 mit der Schaltungskonfiguration in 10 ist bei dem Kurbelteil jeder Stromschiene 23U, 23V, 23W angeordnet. Folglich ist das Paar der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 jeweils in der Nähe des Kurbelteils der Stromschiene 23U, 23V, 23W eingebaut.
Die Schaltungseinheit 10 jeder Phase zusammen mit dem Kurbelteil der Stromschiene 23U, 23V, 23W ist in einer Gehäuseeinheit 27 angeordnet. Der U-Phasen-Strom fließt durch die Stromschiene 23U, der V-Phasen-Strom fließt durch die Stromschiene 23V bzw. der W-Phasen-Strom fließt durch die Stromschiene 23V. Da die Vorrichtung 30B zur Detektion von elektrischem Strom drei Sätze einer Kombination der Stromschiene, bei der das Kurbelteil in dem langen plattenförmigen Leiter 20 gebildet ist, und der wie oben beschriebenen Schaltungseinheit 10 enthält, ist die Vorrichtung 30B zur Detektion von elektrischem Strom dafür ausgelegt, dass sie in der Lage ist, unter Verwendung der in den jeweiligen Phasen vorgesehenen. Magnetismusdetektionselemente 1, 2 die elektrischen Ströme dreier Phasen zu detektieren.
14B ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Anordnung der Schaltungseinheiten für die Vorrichtung zur Detektion von elektrischem Strom gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 14B zeigt Vorderansichten der Stromschienen 23U, 23V, 23W, die in 14 dargestellt sind und die dadurch, dass sie in der Y-Achsen-Richtung verlagert. sind, umgeordnet sind, zusammen mit der Schaltungseinheit 10, wie sie von der Z-Achsen-Richtung gesehen ist, damit die Anordnung der Schaltungseinheit 10 in jeder Phase leichter zu sehen ist.
In 14B sind in derselben Weise wie in der hinsichtlich der ersten Ausführungsform erläuterten 12 die Bezugslinie J, die eine Mittelposition des Kurbelteils der Stromschiene 23V angibt, und die Bezugslinie K, die eine Mittelposition des Kurbelteils der Stromschiene 23U, 23W angibt, um den Abweichungsabstand M in der X-Achsen-Richtung gegeneinander verlagert. Darüber hinaus ist die Schaltungseinheit 10, die sich bei jeder Stromschiene 23U, 23V, 23W befindet, in der Weise montiert, dass sich das Paar der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 relativ zu der Stromschiene 23U, 23V, 23W bei den oben erwähnten asymmetrischen Positionen, d. h. bei den Positionen, die den Positionen c, d entsprechen, die anhand von 9A erläutert sind, befindet.
In 14B ist die Positionsbeziehung zwischen der Mittelposition der Schaltungseinheit 10, die an der Stromschiene 23V angebracht ist, d. h. der Mittelposition der Magnetismusdetektionselemente 1, 2, die der Phase V entsprechen, und der Bezugslinie K, die die Mittelposition des Kurbelteils der Stromschiene 23U, 23W der Phase U und der Phase W, die benachbart zu der Stromschiene 23V angeordnet sind, angibt, so entschieden, dass sie in der Z-Achsen-Richtung, die die Verlaufsrichtung der Stromschienen 23U, 23V, 23W ist, aneinander angepasst sind. Ähnlich ist die Positionsbeziehung zwischen der Mittelposition der Schaltungseinheit 10, die an den Stromschienen 23U, 23W angebracht ist, d. h., der Mittelposition der Magnetismusdetektionselemente 1, 2, die der Phase U und der Phase W entsprechen, und der Bezugslinie J, die die Mittelposition des Kurbelteils der V-Phasen-Stromschiene 23V angibt, die sich benachbart zu den Stromschienen 23U, 23W befindet, so entschieden, dass sie in der Z-Achsen-Richtung, die die Verlaufsrichtung der Stromschienen 23U, 23V, 23W ist, aneinander angepasst sind. Mit anderen Worten, der Abweichungsabstand zwischen den Mittelpunkten der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 in den Schaltungselementen 10 der zueinander benachbarten Phasen, d. h. zwischen der Phase U und der Phase V und zwischen der Phase V und der Phase W, ist derselbe wie der Abweichungsabstand M zwischen den Kurbelteilen der Stromschienen 23U, 23V, 23W. Folglich können die detektierten Werte der Magnetflussdichte der benachbarten Phasen mit den Differenzberechnungswerten der Detektionssignale, die von dem Paar der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 der jeweiligen Phasen erhalten werden, aufgehoben werden. Somit ist es möglich, die Wirkung zu erhalten, dass die Einflüsse der Magnetflussdichte der benachbarten Phasen verringert werden.
Es wird nun eine Erläuterung der oben erwähnten vorteilhaften Wirkungen der ersten und zweiten Ausführungsform, d. h. der besten Konfiguration, um die Wirkung des Verringerns der Einflüsse der Magnetflüsse von den benachbarten Phasen zu erhalten, gegeben. Zum Beispiel ändert sich hinsichtlich der Stromschienen 20U, 20V, 20W mit den U-förmigen gebogenen Teilen, wie in der ersten Ausführungsform erläutert ist, und den Stromschienen 23U, 23V, 23W mit den U-förmigen Kurbelteilen, wie in der zweiten Ausführungsform erläutert ist, die Orientierung jeder Stromschiene in der Y-Achsen-Richtung von einem Anfangspunkt der U-Form zu ihrem Endpunkt um 180 Grad. Die oben beschriebene Änderung der Orientierung der Stromschiene entspricht einer Änderung der Orientierung des Phasenstroms, der durch jede Stromschiene fließt. Genauer gesagt, ändert sich die Orientierung des Phasenstroms bei jeder Stromschiene bei dem gebogenen Teil oder bei dem Kurbelteil in der Y-Achsen-Richtung um 180 Grad. Gemäß der oben beschriebenen Vorbedingung ist es bei den in der ersten und in der zweiten Ausführungsform erläuterten Vorrichtungen 30A, 30B zur Detektion von elektrischem Strom bevorzugt, dass hinsichtlich der Positionen der gebogenen Teile oder der Kurbelteile der Stromschienen der zueinander benachbarten Phasen diese so angeordnet sein sollten, dass sie gegeneinander verlagert sind, damit die Differenz der Orientierung des Phasenstroms im Wesentlichen 90 Grad wird. Folglich ist es möglich, die Wirkung der Verringerung der Einflüsse der Magnetflüsse von den benachbarten Phasen ausreichend zu erhalten.
Die Vorrichtungen 30A, 30B zur Detektion von elektrischem Strom gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung (im Folgenden gelegentlich als die „Vorrichtung 30 zur Detektion von elektrischem Strom“ bezeichnet) können wie folgt zusammengefasst werden.

[1] Die Vorrichtung 30 zur Detektion von elektrischem Strom enthält: den Leiter 20 (die Stromschienen 20U, 20V, 20W und die Stromschienen 23U, 23V, 23W), an den der zu messende elektrische Strom angelegt wird; und die Schaltungseinheit 10, die wenigstens ein Paar der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 zum jeweiligen Detektieren von Magnetflüssen, die durch den zu messenden elektrischen Strom um den Leiter 20 erzeugt werden, aufweist und die den zu messenden elektrischen Strom auf der Grundlage der Detektionssignale, die von dem Paar der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 erhalten werden, detektiert. Das Paar der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 ist an den asymmetrischen Positionen c, d angeordnet, die den Querschnittsmittelpunkt E des Leiters 20 meiden und gegenüber dem Querschnittsmittelpunkt E voneinander verschiedene Abstände aufweisen. Folglich ist es möglich, die Vorrichtung zur Detektion von elektrischem Strom vom kernlosen Typ zu schaffen, die die Einflüsse des externen Magnetfelds unterdrückt und selbst in dem Hochfrequenzbereich die guten Frequenzkennlinien erhält.
[2] Bei der wie oben in [1] beschriebenen Vorrichtung 30 zur Detektion von elektrischem Strom ist das Paar der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 dadurch, dass es mit dem spezifizierten Abweichungsabstand G von den symmetrischen Positionen, die jeweils den gleichen Abstand von dem Querschnittsmittelpunkt E des Leiters 20 aufweisen, verlagert ist, an den asymmetrischen Positionen c, d angeordnet. Vorzugsweise sollte dieser Abweichungsabstand G so entschieden werden, dass die Anordnung, bei der das Paar der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 jeweils die Magnetflüsse in derselben Richtung detektiert, und die Anordnung, bei der eines des Paars der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 die Magnetflüsse nicht detektiert, vermieden wird. Folglich ist es möglich, die Einflüsse des externen Magnetfelds zu unterdrücken und selbst in dem Hochfrequenzbereich die guten Frequenzkennlinien zu erhalten.
[3] Bei der wie oben in [1] beschriebenen Vorrichtung 30 zur Detektion von elektrischem Strom weist der Leiter 20 eine lange Plattenform auf, die in einer spezifizierten Verlaufsrichtung verläuft und deren Querschnitt senkrecht zu der Verlaufsrichtung in einer Breitenrichtung länger als in einer Plattendickenrichtung ist. Das Paar der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 ist dadurch angeordnet, dass sie in der Breitenrichtung oder in der Plattendickenrichtung des Leiters 20 ausgerichtet sind. Folglich kann das Paar der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 an den asymmetrischen Positionen relativ zu dem langen plattenförmigen Leiter 20 zuverlässig angeordnet sein.
[4] Bei der wie oben in [1] beschriebenen Vorrichtung 30 zur Detektion von elektrischem Strom weist die Schaltungseinheit 10 das Substrat 15 zum Befestigen des Paars von Magnetismusdetektionselemente 1, 2 auf. Das Paar der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 ist an den asymmetrischen Positionen c, d über dem Substrat 15 angeordnet. Folglich kann das Paar der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 relativ zu dem Leiter 20 genau positioniert sein und an den asymmetrischen Positionen zuverlässig angeordnet sein.
[5] Bei der wie oben in [1] beschriebenen Vorrichtung 30 zur Detektion von elektrischem Strom ist das Paar der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 in der Nähe des gebogenen Teils oder des Kurbelteils, der bei dem Leiter 20 gebildet ist, angeordnet. Darüber hinaus weist die Vorrichtung 30 zur Detektion von elektrischem Strom mehrere Leiter 20 als die Stromschienen 20U, 20V, 20W oder die Stromschienen 23U, 23V, 23W auf und fließt der zu messende elektrische Strom der verschiedenen Phasen durch jeden der mehreren Leiter 20. Das Paar der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 ist relativ zu jedem der mehreren Leiter 20 an den asymmetrischen Positionen angeordnet. Wie anhand von 12 bzw. 14B erläutert ist, sind darüber hinaus die Mittelposition des Paars der Magnetismusdetektionselemente 1, 2, die einer beliebigen Phase entsprechen, und die Mittelposition des gebogenen Teils oder des Kurbelteils des Leiters 20, der sich benachbart zu dem Leiter 20 befindet, der der oben beschriebenen Phase entspricht, in der Verlaufsrichtung des Leiters 20 aneinander angepasst. Folglich ist es mit der Vorrichtung 30 zur Detektion von elektrischem Strom, die in der Lage ist, die elektrischen Ströme mehrerer Phasen zu detektieren, möglich, die Einflüsse der Magnetflüsse von den benachbarten Phasen zu unterdrücken.
[6] Bei der wie oben in [5] beschriebenen Vorrichtung 30 zur Detektion von elektrischem Strom ist es bevorzugt, dass die mehreren Leiter 20 dadurch angeordnet werden, dass sie gegeneinander in der Weise verlagert sind, dass eine Differenz einer Orientierung des zu messenden elektrischen Stroms bei dem gebogenen Teil oder bei dem Kurbelteil zwischen zueinander benachbarten Phasen im Wesentlichen 90 Grad wird. Folglich ist es möglich, die Wirkung der Verringerung der Einflüsse der Magnetflüsse von den benachbarten Phasen ausreichend zu erhalten.
[7] Bei der wie oben in [1] beschriebenen Vorrichtung 30 zur Detektion von elektrischem Strom ist es bevorzugt, dass die Magnetismusdetektionselemente 1, 2 Hall-Elemente, MR-Elemente, GMR-Elemente oder TMR-Elemente sind. Folglich ist es möglich, die Magnetismusdetektionselemente mit dem gewünschten Detektionsbetriebsverhalten leicht zuverlässig zu implementieren.

Übrigens kann hinsichtlich jeder oben erläuterten Ausführungsform zusätzlich zu dem Paar der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 ferner eine beliebige Anzahl von Magnetismusdetektionselement angeordnet sein. In diesem Fall Umstand können die jeweiligen Magnetismusdetektionselemente an den symmetrischen Positionen a, b oder an den asymmetrischen Positionen c, d angeordnet sein oder können sie an anderen Positionen angeordnet sein. Die vorliegende Erfindung kann auf die Vorrichtung zur Detektion von elektrischem Strom mit der beliebigen Anzahl der Magnetismusdetektionselementen in der beliebigen Anordnung angewendet werden, solange sie wenigstens ein Paar der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 aufweist und die Anordnung der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 den oben erwähnten Eigenschaften genügt.
Darüber hinaus ist in jeder der oben erläuterten Ausführungsformen als der Leiter, durch den der zu messende elektrische Strom fließt, der lange plattenförmige Leiter 20, der in der spezifizierten Verlaufsrichtung verläuft, erläutert worden; allerdings können ebenfalls Leiter mit anderen Formen verwendet werden. Zum Beispiel ist es möglich, z. B. Leiter mit einer runden Stabform, mit einer quadratischen Stabform oder mit einer linearen Form zu verwenden, die in eine spezifizierten Verlaufsrichtung verlaufen. In diesem Fall kann die Vorrichtung zur Detektion von elektrischem Strom, auf die die vorliegende Erfindung angewendet ist, ebenfalls implementiert werden, da sie wenigstens ein Paar der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 aufweist und die Anordnung der Magnetismusdetektionselemente 1, 2 die oben erwähnten Eigenschaften erfüllt.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen oder Varianten beschränkt und andere Formen, die im Schutzumfang der technischen Idee der vorliegenden Erfindung denkbar sind, wenn sie die Merkmale der vorliegenden Erfindung nicht verletzen, sind ebenfalls im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung enthalten. Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung ebenfalls die Konfiguration aufweisen, die durch Kombinieren der mehreren oben erwähnten Ausführungsformen erhalten wird.
Bezugszeichenliste

1, 2: Magnetismusdetektionselemente
3: Ansteuereinheit
4: Steuereinheit
5: erste Verstärkungseinheit
6: zweite Verstärkungseinheit
7: Differenzberechnungseinheit
8: Ausgabeeinheit
9: Speichereinheit
10: Schaltungseinheit
11: positiver Versorgungsanschluss
12: negativer Versorgungsanschluss
13: Ausgangsanschluss
14: Lastwiderstand
15: Substrat
20: Leiter
20U, 20V, 20W, 23U, 23V, 23W: Stromschienen
24: Biegelinie
29: Schlitz
30A, 30B: Vorrichtung zur Detektion von elektrischem Strom

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2005283451 [0005]

Claims

Vorrichtung zur Detektion von elektrischem Strom, die umfasst: einen Leiter, an den ein zu messender elektrischer Strom angelegt wird; und eine Schaltungseinheit, die wenigstens ein Paar Magnetismusdetektionselemente zum jeweiligen Detektieren von Magnetflüssen, die durch den zu messenden elektrischen Strom um den Leiter erzeugt werden, aufweist und die den zu messenden elektrischen Strom auf der Grundlage von Detektionssignalen, die von dem Paar der Magnetismusdetektionselemente erhalten werden, detektiert, wobei das Paar der Magnetismusdetektionselemente an asymmetrischen Positionen angeordnet ist, die einen Querschnittsmittelpunkt des Leiters meiden und voneinander verschiedene Abstände von dem Querschnittsmittelpunkt aufweisen.
Vorrichtung zur Detektion von elektrischem Strom nach Anspruch 1, wobei das Paar der Magnetismusdetektionselemente dadurch angeordnet ist, dass es mit einem spezifizierten Abweichungsabstand von symmetrischen Positionen, die jeweils einen gleichen Abstand von dem Querschnittsmittelpunkt aufweisen, verlagert ist.
Vorrichtung zur Detektion von elektrischem Strom nach Anspruch 2, wobei der Abweichungsabstand so entschieden ist, dass eine Anordnung, bei der das Paar der Magnetismusdetektionselemente jeweils die Magnetflüsse in derselben Richtung detektiert, und eine Anordnung, bei der eines des Paars der Magnetismusdetektionselemente die Magnetflüsse nicht detektiert, vermieden sind.
Vorrichtung zur Detektion von elektrischem Strom nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Leiter eine lange Plattenform aufweist, die in einer spezifizierten Verlaufsrichtung verläuft und deren Querschnitt senkrecht zu der Verlaufsrichtung in einer Breitenrichtung länger als in einer Plattendickenrichtung des Leiters ist; und wobei das Paar der Magnetismusdetektionselemente dadurch angeordnet ist, dass sie in der Breitenrichtung oder in der Plattendickenrichtung des Leiters ausgerichtet sind.
Vorrichtung zur Detektion von elektrischem Strom nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Schaltungseinheit ein Substrat zum Befestigen des Paars von Magnetismusdetektionselementen aufweist; und wobei das Paar der Magnetismusdetektionselemente an den asymmetrischen Positionen über dem Substrat angeordnet ist.
Vorrichtung zur Detektion von elektrischem Strom nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Paar der Magnetismusdetektionselemente in der Nähe eines gebogenen Teils oder eines Kurbelteils, der bei dem Leiter gebildet ist, angeordnet ist.
Vorrichtung zur Detektion von elektrischem Strom nach Anspruch 6, wobei von dem Leiter mehrere vorgesehen sind; wobei durch jeden von mehreren Leitern der zu messende elektrische Strom einer anderen Phase fließt; wobei das Paar der Magnetismusdetektionselemente relativ zu jedem der mehreren Leiter an den asymmetrischen Positionen angeordnet ist; und wobei eine Mittelposition des Paars der Magnetismusdetektionselemente einer beliebigen Phase entspricht und wobei eine Mittelposition des gebogenen Teils oder des Kurbelteils des Leiters, der sich benachbart zu dem Leiter befindet, der der Phase entspricht, in der Verlaufsrichtung des Leiters aneinander angepasst sind.
Vorrichtung zur Detektion von elektrischem Strom nach Anspruch 7, wobei die mehreren Leiter dadurch angeordnet sind, dass sie in der Weise gegeneinander verlagert sind, dass eine Differenz einer Orientierung des zu messenden elektrischen Stroms bei dem gebogenen Teil oder bei dem Kurbelteil zwischen zueinander benachbarten Phasen im Wesentlichen 90 Grad wird.
Vorrichtung zur Detektion von elektrischem Strom nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Magnetismusdetektionselemente Hall-Elemente, MR-Elemente, GMR-Elemente oder TMR-Elemente sind.