DE112021006800T5

DE112021006800T5 - Stromsensor und elektrische Vorrichtung

Info

Publication number: DE112021006800T5
Application number: DE112021006800.8T
Authority: DE
Inventors: Takahiro Taoka; Manabu Tamura; Akira Fukui
Original assignee: Alps Alpine Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2021-01-14
Filing date: 2021-12-10
Publication date: 2023-11-02
Also published as: WO2022153742A1; US20230349956A1; JPWO2022153742A1; JP7514958B2

Abstract

Ein Stromsensor gemäß der vorliegenden Erfindung, der einen zu messenden Strom misst, der durch eine Stromschiene fließt, besitzt einen Erfassungsbereich, der in der Lage ist, ein Magnetfeld zu erfassen, das durch den Fluss des zu messenden Stroms durch die Stromschiene erzeugt wird. Der in der Stromschiene fließende Strom wird auf der Basis einer Änderung des von dem Erfassungsbereich erfassten Magnetfelds gemessen. Der Erfassungsbereich ist in eine Durchgangsöffnung der Stromschiene eingeführt, die die Stromschiene in Dickenrichtung der Stromschiene durchsetzt, und eine Richtung einer Achse der von dem Erfassungsbereich durchgeführten Erfassung des Magnetfelds verläuft in einer Einführrichtung in die Durchgangsöffnung.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stromsensor, der einen zu messenden Strom auf der Basis eines Magnetfelds misst, das durch einen Fluss des zu messenden Stroms in einer Stromschiene erzeugt wird, sowie eine Stromerfassungsvorrichtung, die die Stromschiene und den Stromsensor aufweist.
Hintergrund der Erfindung
Bei Stromsensoren, die einen Erfassungsbereich enthalten, der in der Lage ist, ein Magnetfeld zu erfassen, das durch einen durch einen Leiter fließenden Strom erzeugt wird, besteht ein Bedarf für einen Stromsensor, der den Einfluss eines externen Magnetfelds unterdrückt und einen durch einen Leiter fließenden Strom mit hoher Genauigkeit erfasst. Bei dem in Patentdokument 1 beschriebenen Stromsensor sind beispielsweise zwei Leiterbereiche ebenen-symmetrisch in einem Leiter angeordnet, und zwei Magnetsensoren sind in einer zwischen den Leiterbereichen gebildeten Öffnung derart angeordnet, dass die Abstände zwischen den Magnetsensoren und den entsprechenden Leiterbereichen gleich groß sind. Bei diesem Stromsensor kann der Wert eines Stroms, der durch die beiden Leiterbereiche fließt, aus der Differenz zwischen den Ergebnissen der von den einzelnen Magnetsensoren durchgeführten Erfassungen berechnet werden. Darüber hinaus ist eine ebene Form der Öffnung derart vorgegeben, dass der Gradient der magnetischen Flussdichte in Breitenrichtung der Öffnung maximiert ist, so dass eine Differenz zwischen induzierten Magnetfeldern des durch die beiden Leiterbereiche fließenden Stroms vergrößert wird, was zu einer hohen Messgenauigkeit führt.
Liste des Standes der Technik
Patentliteratur
Patentdokument 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2017-133942
Kurzbeschreibung der Erfindung
Technisches Problem
Der in Patentdokument 1 beschriebene Stromsensor erfordert jedoch eine hohe Herstellungsgenauigkeit bei der Symmetrie der Formgebungen der beiden Leiterbereiche, der Formgebung der Öffnung und der Anordnung der beiden Magnetsensoren, und wenn die Formgebungen oder Positionen der Leiterbereiche, der Öffnung und der Magnetsensoren aufgrund von Fertigungsfehlern von den vorgesehenen Werten abweichen, kann es schwierig sein, den Einfluss der externen Magnetfelder ausreichend zu unterdrücken, und dementsprechend kann es schwierig sein, einen Strom mit hoher Genauigkeit zu erfassen. Darüber hinaus müssen bei diesem Stromsensor die beiden Magnetsensoren an bestimmten Positionen auf dem Leiter (einer Stromschiene) angebracht werden, so dass bei einer Konfiguration, bei der der Leiter beispielsweise ein Substrat durchsetzt, eine hochpräzise Implementierung der Magnetsensoren zu einem Prozess der Montage des Leiters und anderer Komponenten hinzukommt und daher ein Herstellungsprozess kompliziert ist.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Stromsensor mit einer Konfiguration bereitzustellen, die eine Wirkung eines externen Magnetfelds wirksam unterdrücken kann und ohne direkte Montage an einer Stromschiene hergestellt werden kann, sowie eine elektrische Vorrichtung mit einem solchen Stromsensor bereitzustellen. Beispielsweise besteht das Ziel, einen Stromsensor bereitzustellen, der nicht durch einen komplizierten Prozess hergestellt wird, obwohl eine Stromschiene ein Substrat durchsetzt, sowie eine elektrische Vorrichtung mit dem Stromsensor bereitzustellen.
Lösung des Problems
Zur Lösung des vorstehend geschilderten Problems besitzt ein Stromsensor, der einen zu messenden Strom misst, der durch eine Stromschiene fließt, einen Erfassungsbereich, der in der Lage ist, ein Magnetfeld zu erfassen, das durch den Fluss des zu messenden Stroms durch die Stromschiene erzeugt wird. Der in der Stromschiene fließende Strom wird auf der Basis einer Änderung des von dem Erfassungsbereich erfassten Magnetfelds gemessen. Der Erfassungsbereich ist in eine Durchgangsöffnung der Stromschiene eingeführt, die die Stromschiene in Dickenrichtung der Stromschiene durchsetzt, und eine Richtung einer Achse der von dem Erfassungsbereich durchgeführten Erfassung des Magnetfelds verläuft in einer Einführrichtung in die Durchgangsöffnung.
Somit kann eine Anordnung zur Verringerung der nachteiligen Wirkungen eines externen Magnetfelds realisiert werden, ohne den Herstellungsprozess zu verkomplizieren, da keine direkte Montage an der Stromschiene erfolgt.
Bei dem Stromsensor gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Erfassungsbereich eine Mehrzahl von Sensoren zum Erfassen von Magnetfeldern aufweisen, und die Erfassungsachsen der jeweiligen Sensoren können parallel zueinander sein und überschneiden bzw. überlappen sich nicht.
Dadurch kann ein Erfassungsbereich bereitgestellt werden, der in der Lage ist, die negativen Wirkungen des externen Magnetfelds wirksam zu unterdrücken.
Bei dem Stromsensor gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Mehrzahl von Sensoren in einer Einstell- bzw. Einrichtebene angeordnet sein, die die Einführrichtung beinhaltet, und Zentren der Sensoren können bei Betrachtung in einer Richtung, die einer In-Ebenen-Richtung bzw. einer Richtung innerhalb der Ebene der Einrichtebene entspricht und orthogonal zu der Einführrichtung ist, voneinander versetzt sein.
Dadurch ist es möglich, Erfassungsbereiche bereitzustellen, die die Wirkungen externer Magnetfelder durch einen einfachen Herstellungsprozess wirksam unterdrücken können.
Wenn bei dem Stromsensor gemäß der vorliegenden Erfindung ein erster und ein zweiter Sensor als Mehrzahl von Sensoren vorgesehen sind und eine erste virtuelle Linie entlang der Einführrichtung und eine zweite virtuelle Linie orthogonal zu der ersten virtuellen Linie in der In-Ebenen-Richtung der Einrichtebene vorgegeben sind, können der erste und der zweite Sensor in punktsymmetrischen Positionen, außer auf der ersten und der zweiten virtuellen Linie, in Bezug auf einen Referenzpunkt angeordnet sein, bei dem es sich um einen Schnittpunkt der ersten und der zweiten virtuellen Linie handelt. Ein Stromwert des in der Stromschiene fließenden, zu messenden Stroms kann auf der Basis eines Ausgangssignals des ersten Sensors und eines Ausgangssignals des zweiten Sensors berechnet werden.
Somit kann eine Mehrzahl von Sensoren einfach an vorbestimmten Positionen und mit einer einfachen Konfiguration angeordnet werden, und daher kann ein Fehler bei der Anordnung der Mehrzahl von Sensoren unterdrückt werden. Dementsprechend kann die Wirkung der Unterdrückung von nachteiligen Effekten eines externen Magnetfelds verbessert werden, und Störgeräusche können zuverlässig eliminiert werden.
Der Stromsensor gemäß der vorliegenden Erfindung kann einen Detektionsbereich aufweisen, in den der Erfassungsbereich integriert ist und der zusammen mit dem Erfassungsbereich in die Durchgangsöffnung eingeführt ist. Der Detektionsbereich kann eine Formgebung aufweisen, die der Durchgangsöffnung in einem Querschnitt orthogonal zu der Einführrichtung entspricht. Der Erfassungsbereich kann in einer Position angeordnet sein, die die vorbestimmte Positionsbeziehung zur Durchgangsöffnung aufweist, wenn der Detektionsbereich in die Durchgangsöffnung eingeführt ist.
Somit kann der Erfassungsbereich einfach und zuverlässig in der Durchgangsöffnung in der Stromschiene angeordnet werden.
Bei dem Stromsensor gemäß der vorliegenden Erfindung erstreckt sich der Detektionsbereich von einem Körperbereich weg, der eine größere Außenform als die Durchgangsöffnung aufweist und dadurch positioniert wird, dass der Körperbereich mit der Stromschiene in Berührung tritt, wenn er in die Durchgangsöffnung eingeführt wird.
Dementsprechend kann die Positionierung in der Einführrichtung in Bezug auf die Durchgangsöffnung der Stromschiene in einfacher Weise durchgeführt werden.
Eine elektrische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt eine Stromschiene mit einer Durchgangsöffnung, die in einer Dickenrichtung durchgehend ausgebildet ist, und einen Stromsensor, der einen durch die Stromschiene fließenden, zu messenden Strom misst. Der Stromsensor weist einen Detektionsbereich zum Einführen in die Durchgangsöffnung auf. Der Detektionsbereich weist einen Erfassungsbereich bzw. Messbereich mit einem ersten und einem zweiten Sensor auf, die in der Lage sind, Magnetfelder zu erfassen, die durch den Fluss des zu messenden Stroms durch die Stromschiene erzeugt werden. Der Stromsensor ist dazu ausgebildet, einen in der Stromschiene fließenden Strom auf der Basis einer Änderung des von dem Erfassungsbereich erfassten Magnetfelds zu messen. Wenn eine erste virtuelle Linie, die sich in einer Einführrichtung des Detektionsbereichs in die Durchgangsöffnung erstreckt, eine zweite virtuelle Linie, die orthogonal zu der ersten virtuellen Linie ist, und ein Referenzpunkt, bei dem es sich um einen Schnittpunkt der ersten und der zweiten virtuellen Linie handelt, in einer Einrichtebene vorgegeben sind, die die Einführrichtung beinhaltet, ist der Detektionsbereich in der Durchgangsöffnung derart positioniert, dass ein Zentrum einer Form der Durchgangsöffnung in einer Ebene orthogonal zu der Dickenrichtung und der Referenzpunkt miteinander übereinstimmen.
Hierdurch kann eine Mehrzahl von Sensoren in einfacher Weise in vorbestimmten Positionen und mit einer einfachen Konfiguration angeordnet werden, und daher kann ein Fehler bei der Anordnung der Mehrzahl von Sensoren unterdrückt werden. Somit kann die Wirkung der Unterdrückung von nachteiligen Effekten eines externen Magnetfelds verbessert werden und Störgeräusche können zuverlässig eliminiert werden.
Bei der elektrischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Durchgangsöffnung eine Öffnungsform mit einem zur Positionierung ausgebildeten Bereich haben, der zwei schrägen Seiten eines gleichschenkligen Dreiecks entspricht. Der Detektionsbereich kann einen zur Referenz ausgebildeten Bereich aufweisen, der den beiden schrägen Seiten eines gleichschenkligen Dreiecks entspricht und dem zur Positionierung ausgebildeten Bereich der Durchgangsöffnung bei Betrachtung in Dickenrichtung der Stromschiene entspricht. Der Detektionsbereich kann in der Durchgangsöffnung derart angeordnet sein, dass eine Oberseite, die die beiden schrägen Seiten des zur Referenz ausgebildeten Bereichs verbindet, eine Oberseite berührt, die die beiden schrägen Seiten des zur Positionierung ausgebildeten Bereichs in der Durchgangsöffnung verbindet.
Dementsprechend kann die Positionierung des Detektionsbereichs in Relation zu der Durchgangsöffnung erleichtert werden, und eine Mehrzahl von Sensoren kann in einfacher Weise in vorbestimmten Positionen angeordnet werden.
Bei der elektrischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Detektionsbereich in der Durchgangsöffnung derart angeordnet sein, dass ein Bereich, der der Oberseite zugewandt ist, die die beiden schrägen Seiten des zur Referenz ausgebildeten Bereichs verbindet, einen Bereich berührt, der der Oberseite zugewandt ist, die die beiden schrägen Seiten des zur Positionierung ausgebildeten Bereichs verbindet.
Somit kann eine Position des Detektionsbereichs in der In-Ebenen-Richtung orthogonal zu der Einführrichtung in Bezug auf die Durchgangsöffnung eindeutig festgelegt werden.
Bei der elektrischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Durchgangsöffnung in einer Ebene orthogonal zu der Dickenrichtung eine fünfeckige Form aufweisen, die durch Überlappen einer Basis eines gleichschenkligen Dreiecks einer Bodenform bzw. unteren Formgebung der Durchgangsöffnung und einer Basis eines Rechtecks miteinander gebildet ist. Der Detektionsbereich kann eine fünfeckige Form in einer Ebene orthogonal zu der Einführrichtung aufweisen, die durch Überlappen einer Basis eines gleichschenkligen Dreiecks einer Bodenform des Detektionsbereichs und einer Basis eines Rechtecks miteinander gebildet ist.
Somit kann ein Einführvorgang des Detektionsbereichs in die Durchgangsöffnung vereinfacht werden, und die Positionierung des Detektionsbereichs relativ zu der Durchgangsöffnung ist vereinfacht, so dass die Mehrzahl von Sensoren in einfacher Weise in vorbestimmten Positionen angeordnet werden kann.
Bei der elektrischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann, wenn sich der Detektionsbereich in der Durchgangsöffnung befindet, sich der Erfassungsbereich in einer Region zwischen gegenüberliegenden Enden von zwei Seiten befinden, die parallel zueinander sind und sich von der Basis des Rechtecks in die Durchgangsöffnung erstrecken.
Da der Erfassungsbereich somit in einer bestimmten Position in der Durchgangsöffnung angeordnet ist, kann ein induziertes Magnetfeld, das durch den Fluss des zu messenden Stroms erzeugt wird, stabil erfasst werden, und daher kann die Strommessgenauigkeit stabil ausgeführt werden und hoch sein.
Bei der elektrischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Detektionsbereich einen abgeschrägten Bereich aufweisen, der eine Dicke des Detektionsbereichs in Richtung auf ein äußeren Ende an einem äußeren Endbereich in Richtung des Einführens in die Durchgangsöffnung reduziert.
Dadurch kann das Einführen des Detektionsbereichs in die Durchgangsöffnung erleichtert werden.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung können ein Stromsensor mit einer Konfiguration, die eine nachteilige Wirkung eines externen Magnetfelds wirksam unterdrücken kann und ohne direkte Montage an einer Stromschiene hergestellt werden kann, sowie eine elektrische Vorrichtung mit einem solchen Stromsensor bereitgestellt werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen

[1] 1 zeigt Diagramme, die Konfigurationen eines Stromsensors und einer elektrischen Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen, wobei 1 (a) eine Vorderansicht und 1 (b) eine Seitenansicht ist.
[2] 2 zeigt Diagramme, die eine Konfiguration des Stromsensors gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen, wobei 2(a) eine Draufsicht und 2(b) eine Seitenansicht ist.
[3] 3(a) zeigt eine Draufsicht auf eine Konfiguration eines Erfassungsbereichs gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 3(b) zeigt eine Vorderansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem der Detektionsbereich in eine Durchgangsöffnung eingeführt ist.
[4] 4 zeigt eine Draufsicht der Beziehung zwischen einem Erfassungsbereich und einer Stromschiene gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[5] 5(a), (b) und (c) zeigen in Draufsicht Beispiele für die Anordnung von Sensoren in dem Erfassungsbereich.
[6] 6(a) zeigt eine Vorderansicht einer Konfiguration eines aufrechten Bereichs einer Stromschiene gemäß einer ersten Modifikation, 6(b) zeigt eine Vorderansicht einer Konfiguration eines Detektionsbereichs, und 6(c) zeigt eine Vorderansicht in einem Zustand, in dem der Detektionsbereich in eine Durchgangsöffnung der Stromschiene eingeführt ist.
[7] 7 zeigt Vorderansichten der Beziehung zwischen einer Stromschiene und einem Detektionsbereich gemäß einer zweiten Modifikation, wobei 7(a) einen Zustand veranschaulicht, in dem der Detektionsbereich in eine Durchgangsöffnung eingeführt ist, und 7(b) einen Zustand veranschaulicht, in dem eine Unterseite des Detektionsbereichs aus dem Zustand der 7(a) mit einer Unterseite der Durchgangsöffnung in Kontakt gebracht ist.
[8] 8 zeigt Seitenansichten der Beziehung zwischen einer Stromschiene und einem Stromsensor gemäß einer dritten Modifikation, wobei 8(a) einen Zustand veranschaulicht, in dem ein Detektionsbereich in eine Durchgangsöffnung eingeführt ist, und 8(b) einen Zustand veranschaulicht, nachdem eine Haltung aus dem Zustand der 8(a) geändert worden ist, so dass sich der Stromsensor in Dickenrichtung der Stromschiene erstreckt.

Beschreibung der Ausführungsformen
Im Folgenden werden ein Stromsensor und eine elektrische Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. In den einzelnen Zeichnungen ist ein X-Y-Z-Koordinatensystem als Referenzkoordinatensystem dargestellt. In der nachfolgenden Beschreibung wird eine X1-X2-Richtung als Breitenrichtung oder seitliche Richtung der einzelnen Komponenten bezeichnet, eine Y1-Y2-Richtung wird als Vorderseiten-Rückseiten-Richtung bezeichnet, und eine Z1-Z2-Richtung wird als vertikale Richtung bezeichnet. Die Richtungen X1-X2 und Y1-Y2 stehen senkrecht zueinander, und eine X-Y-Ebene, die die Richtungen X1-X2 und Y1-Y2 einschließt, steht senkrecht zur Richtung Z1-Z2. Eine Ansicht von oben (einer Z1-Seite) nach unten (einer Z2-Seite) in der Z1-Z2-Richtung wird gegebenenfalls als Draufsicht bezeichnet.
1 zeigt Diagramme, die Konfigurationen eines Stromsensors 30 und einer elektrischen Vorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulichen, wobei 1 (a) eine Vorderansicht und 1 (b) eine Seitenansicht ist. 2 zeigt Diagramme, die eine Konfiguration des Stromsensors 30 veranschaulichen, wobei 2(a) eine Draufsicht und 2(b) eine Seitenansicht ist. 3(a) zeigt eine Draufsicht auf eine Konfiguration eines in dem Stromsensor 30 enthaltenen Erfassungsbereichs 33, und 3(b) zeigt eine Vorderansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem ein Detektionsbereich 32 in eine Durchgangsöffnung 23 eingeführt ist.
Wie in 1 (a) und (b) dargestellt, besitzt die elektrische Vorrichtung 10 eine Stromschiene 20, durch die ein zu messender Strom fließt, sowie den Stromsensor 30, der den zu messenden Strom misst. Wie in 2(a) und (b) dargestellt, besitzt der Stromsensor 30 einen Körperbereich 31, den Detektionsbereich 32 und den Erfassungsbereich 33. Wie in 3(a) dargestellt, weist der Erfassungsbereich 33 einen ersten Sensor 34 und einen zweiten Sensor 35 auf, die ein Magnetfeld erfassen können. Der Erfassungsbereich 33 erfasst ein Magnetfeld auf der Basis der Ergebnisse der von dem ersten und dem zweiten Sensor 34 und 35 durchgeführten Erfassung. Beispielsweise werden Vorrichtungen mit Magnetowiderstandseffekt, wie Vorrichtungen mit Riesen-Magnetowiderandseffekt bzw. GMR-Vorrichtungen, als erster und zweiter Sensor 34 und 35 verwendet.
Wie in 1(b) dargestellt, hat die Stromschiene 20 die Form einer langen Platte aus leitendem Material, die von der Seite betrachtet L-förmig gebogen ist. Die Stromschiene 20 besitzt eine Basis 21, die sich in der Vorderseiten-Rückseiten-Richtung (Y1-Y2-Richtung) erstreckt. Ein gebogener Bereich 21f ist an einem Ende der Basis 21 auf einer gegenüberliegenden Seite von einem Halbleiter 11 ausgebildet, und ein stehender bzw. aufrechter Bereich 22 erstreckt sich von dem gebogenen Bereich 21f in der vertikalen Richtung (der Z1-Z2-Richtung) orthogonal zu der Vorderseiten-Rückseiten-Richtung. Der aufrechte Bereich 22 hat eine Durchgangsöffnung 23, die den aufrechten Bereich 22 in einer Dickenrichtung Dd des aufrechten Bereichs 22 durchsetzt. Die Durchgangsöffnung 23 besitzt eine rechteckige Form, die sich bei Betrachtung in der Vorderseiten-Rückseiten-Richtung in vertikaler Richtung (Z1-Z2-Richtung) und in seitlicher Richtung (X1-X2-Richtung) erstreckt.
Wie in 1(b) dargestellt, ist der Stromsensor 30 an einem vorderen Ende (einer Y1-Seite) einer Steuerplatine 12 angeordnet. Wie in 2 (a) und (b) dargestellt, besitzt der Stromsensor 30 einen auf der Steuerplatine 12 montierten Körperbereich 31, den Detektionsbereich 32, der sich von dem Körperbereich 31 nach vorne erstreckt, und den in dem Detektionsbereich 32 angeordneten Erfassungsbereich 33. Wie in 1 (b) dargestellt, erstreckt sich der Detektionsbereich 32 von einem vorderen Ende der Steuerplatine 12 nach vorne, und der Erfassungsbereich 33 erstreckt sich ebenfalls von dem vorderen Ende der Steuerplatine 12 nach vorne.
Der Detektionsbereich 32 hat eine rechteckige Form, die sich in vertikaler Richtung (der Z1-Z2-Richtung) und in seitlicher Richtung (der X1-X2-Richtung) in einer Richtung orthogonal zu einer Erstreckungsrichtung von dem Körperbereich 31 weg erstreckt, ähnlich wie die Durchgangsöffnung 23, wobei die vier Seiten dieses Rechtecks ausreichend lang sind, um in die Durchgangsöffnung 23 eingeführt zu werden (siehe 1(a)). Andererseits hat der Körperbereich 31 Längen (eine Länge, eine Größe usw.), die größer sind als eine Größe einer Öffnungsform der Durchgangsöffnung 23 sowohl in der vertikalen Richtung (der Z1-Z2-Richtung) als auch in der seitlichen Richtung (der X1-X2-Richtung). Wenn der gesamte Detektionsbereich 32 in der Vorderseiten-Rückseiten-Richtung (der Y1-Y2-Richtung) in die Durchgangsöffnung 23 eingeführt wird, ist der Einführvorgang begrenzt, weil der Körperbereich 31 mit einer Seite des aufrechten Bereichs 22 der Stromschiene 20 in Berührung tritt. Eine tatsächliche Einführposition des Detektionsbereichs 32 wird in Abhängigkeit von der relativen Position zwischen der Stromschiene 20 und dem Erfassungsbereich 33 des Detektionsbereichs 32 bestimmt, wie dies im Folgenden beschrieben wird.
Der Erfassungsbereich 33 ist auf einer virtuellen Einstell- bzw. Einrichtebene S1 (2(b) und 3(a)) angeordnet, die orthogonal zu der vertikalen Richtung (der Z1-Z2-Richtung) ist. Wie in 3(a) dargestellt, sind in einer In-Ebenen-Richtung Ds der Einrichtebene S1 eine erste virtuelle Linie L1, die sich in der Vorderseiten-Rückseiten-Richtung (einer Einführrichtung des Detektionsbereichs 32) erstreckt, eine zweite virtuelle Linie L2, die orthogonal zu der ersten virtuellen Linie L1 ist, und ein Referenzpunkt P1 vorgegeben, der ein Schnittpunkt der ersten virtuellen Linie L1 und der zweiten virtuellen Linie L2 ist. Außerdem ist, wie in 3(b) und 4 dargestellt, ein Punkt, der bei Betrachtung in der Y1-Y2-Richtung ein Zentrum der Durchgangsöffnung 23 ist, bei Betrachtung in der Z1-Z2-Richtung als Zentrum bzw. Mittelpunkt P2 der Form der Durchgangsöffnung 23 vorgegeben. Der Detektionsbereich 32 ist in der Durchgangsöffnung 23 derart positioniert, dass der Referenzpunkt P1 und der Mittelpunkt P2 in Z1-Z2-Richtung betrachtet einander überlappen, wie in 4 dargestellt.
In dem Erfassungsbereich 33 sind der erste Sensor 34 und der zweite Sensor 35 in Bezug auf den Referenzpunkt P1 punktsymmetrisch angeordnet. Außerdem sind der erste und der zweite Sensor 34 und 35 vorliegend nicht auf der ersten und der zweiten virtuellen Linie L1 und L2 angeordnet. Es sei erwähnt, dass ein Zustand, in dem der erste und der zweite Sensor 34 und 35 auf der ersten und der zweiten virtuellen Linie L1 und L2 angeordnet sind, einen Zustand bedeutet, in dem sich die Mittelpunkte des ersten und zweiten Sensors 34 und 35 auf der ersten und zweiten virtuellen Linie L1 und L2 befinden. Die Mittelpunkte des ersten und zweiten Sensors 34 und 35 geben eine Referenzposition für die magnetische Erfassung durch die in dem ersten und dem zweiten Sensor 34 und 35 enthaltenen GMR-Vorrichtungen oder andere Vorrichtungen an, die eine magnetische Veränderung erfassen können, und entsprechen bei Betrachtung in vertikaler Richtung (der Z1-Z2-Richtung) vorzugsweise einem Mittelpunkt einer Ebene, um ihre Anordnung zu vereinfachen. Der erste Sensor 34 und der zweite Sensor 35 sind derart angeordnet, dass eine erste Erfassungsachse Xd1, die eine Erfassungsachse eines Magnetfelds durch den ersten Sensor 34 ist, und eine zweite Erfassungsachse Xd2, die eine Erfassungsachse eines Magnetfelds durch den zweiten Sensor 35 ist, sich jeweils in der Vorderseiten-Rückseiten-Richtung (der Y1-Y2-Richtung) erstrecken. Folglich erstreckt sich eine Erfassungsachse Xd0, die eine Erfassungsachse eines Magnetfelds durch den Erfassungsbereich 33 mit dem ersten Sensor 34 und dem zweiten Sensor 35 ist, ebenfalls in der Vorderseiten-Rückseiten-Richtung. Hierbei entspricht die Vorderseiten-Rückseiten-Richtung einer Einführrichtung Di des Stromsensors 30 in die Durchgangsöffnung 23 der Stromschiene 20, und die Einrichtebene S1 beinhaltet die Einführrichtung Di.
In dem Erfassungsbereich 33 sind der erste und der zweite Sensor 34 und 35 derart angeordnet, dass ihre jeweiligen Erfassungsachsen Xd1 und Xd2 parallel zueinander sind und einander nicht überlappen. So können beispielsweise im Vergleich zu der in 3(a) gezeigten Anordnung eine Anordnung, bei der ein Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Sensor 34 und 35 in der Richtung entlang der zweiten virtuellen Linie L2 enger ist, wie in 5(a) dargestellt, eine Anordnung, bei der ein Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Sensor 34 und 35 in der Richtung entlang der ersten virtuellen Linie L1 enger ist, wie in 5(b) dargestellt, oder eine Anordnung verwendet werden, bei der sich ein Bereich des ersten Sensors 34 und ein Bereich des zweiten Sensors 35 mit der ersten virtuellen Linie L1 überlappen und die Zentren des ersten und des zweiten Sensors 34 und 35 in einer Draufsicht voneinander versetzt sind, wie in 5(c) dargestellt.
Außerdem kann die Anzahl der in dem Erfassungsbereich 33 enthaltenen Sensoren drei oder mehr betragen, solange die jeweiligen Erfassungsachsen parallel zueinander sind und sich nicht überschneiden. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass die Zentren der Sensoren in der Draufsicht (bei Betrachtung aus einer Richtung orthogonal zu der Einrichtebene S1) derart angeordnet sind, dass sie voneinander versetzt sind.
Der Stromsensor 30 wird in der Vorderseiten-Rückseiten-Richtung (der Einführrichtung Di) in die Durchgangsöffnung 23 der Stromschiene 20 eingeführt, so dass sich der Erfassungsbereich 33 in einer vorbestimmten Position befindet. Der eingeführte Erfassungsbereich 33 erstreckt sich in der Vorderansicht von einer Basis 23c der rechteckigen Durchgangsöffnung 23 weg, ist in einer Region zwischen zwei Enden von zwei Seiten 23a und 23b positioniert, die parallel zueinander sind, und erstreckt sich von der Basis 23c in der Vorderseiten-Rückseiten-Richtung nach außen. Nach dem Einführen wird die Steuerplatine 12 an einem Element befestigt, das an einem nicht dargestellten Gehäuse angeordnet ist. Wie in 1(a) und 4 dargestellt, ist dann, wenn gegenüberliegende Seiten von der Durchgangsöffnung 23 in einer Breitenrichtung des aufrechten Bereichs 22 der Stromschiene 20 als erster und zweiter Leiterbereich 22a und 22b bestimmt sind, der Stromsensor 30 derart eingeführt und befestigt, dass sich der erste und der zweite Leiterbereich 22a und 22b auf einer Verlängerung der zweiten virtuellen Linie L2 befinden. Der Erfassungsbereich 33 ist derart positioniert, dass sich der Referenzpunkt P1 in der Durchgangsöffnung 23 befindet.
Wenn der Stromschiene 20 Strom zugeführt wird, fließt der Strom in dem ersten und dem zweiten Leiterbereich 22a und 22b in gleicher Richtung in der vertikalen Richtung. Wenn beispielsweise, wie in 4 teilweise gezeigt, ein Strom von unten nach oben fließt, d.h. von der Basis 21 zu dem aufrechten Bereich 22, wird ein erstes induziertes Magnetfeld Ba durch den Strom erzeugt, der durch den ersten Leiterbereich 22a fließt, und ein zweites induziertes Magnetfeld Bb wird durch den Strom erzeugt, der durch den zweiten Leiterbereich 22b fließt. In dem Erfassungsbereich 33, der sich zwischen dem ersten und dem zweiten Leiterbereich 22a und 22b befindet, sind das erste und das zweite induzierte Magnetfeld Ba und Bb in der Draufsicht entgegengesetzt zueinander.
In dem in die Durchgangsöffnung 23 eingeführten Erfassungsbereich 33 werden das erste induzierte Magnetfeld Ba durch den ersten Sensor 34 und das zweite induzierte Magnetfeld Bb durch den zweiten Sensor 35 erfasst. Ein Stromwert des zu messenden Stroms, der durch die Stromschiene 20 fließt, wird auf der Basis einer Differenz zwischen den Erfassungsausgängen bzw. -ausgangssignalen des ersten und des zweiten Sensors 34 und 35 gemessen. Selbst wenn die Position des Erfassungsbereichs 33 in der X1-X2- oder der Y1-Y2-Richtung geringfügig verschoben ist, wird ein durch die Verschiebung verursachter Fehler eliminiert, indem die Differenz zwischen Erfassungsausgängen des ersten und des zweiten Sensors 34 und 35 ermittelt wird, und daher ist die Messgenauigkeit des zu messenden Stroms verbessert.
Im Folgenden werden Modifikationen beschrieben.
Erste Modifikation
6(a) zeigt eine Vorderansicht einer Konfiguration eines aufrechten Bereichs 72 einer Stromschiene 70 gemäß einer ersten Modifikation, 6(b) zeigt eine Vorderansicht einer Konfiguration eines Detektionsbereichs 82 gemäß der ersten Modifikation, und 6(c) zeigt eine Vorderansicht in einem Zustand, in dem ein Detektionsbereich 82 in eine Durchgangsöffnung 73 der Stromschiene 70 gemäß der ersten Modifikation eingeführt ist.
Bei der ersten Modifikation erstreckt sich der Detektionsbereich 82, wie bei dem Stromsensor 30 der obigen Ausführungsform, von einem an einer Steuerplatine 12 befestigten Körperbereich 31 weg. Außerdem ist, wie bei der Stromschiene 20 der obigen Ausführungsform, eine Basis 21 in einem Halbleiter 11 angeordnet, und die Durchgangsöffnung 73 ist derart ausgebildet, dass sie den aufrechten Bereich 72 durchsetzt, der durch Biegen eines Rands der Basis 21 in der Dickenrichtung gebildet ist. Es sei erwähnt, dass in 6(a) und (b) die Steuerplatine 12, der Körperbereich 31, die Basis 21 und der Halbleiter 11 weggelassen sind.
Wie in 6(a) dargestellt, ist die Durchgangsöffnung 73 bei Betrachtung entlang einer Dickenrichtung des aufrechten Bereichs 72 (einer Richtung rechtwinklig zu einer Blattoberfläche der Figur), wobei die Richtung der Basis 21 in dem aufrechten Bereich 72 als untere Richtung dient, bei Betrachtung von der Vorderseite als fünfeckige Form mit einem Dreieck an der Unterseite (der Z2-Seite) und einem Rechteck an der Oberseite (der Z1-Seite) ausgebildet. Der vorstehend erwähnte dreieckige Bereich, d.h. eine Unterseite 78, ist als gleichschenkliges Dreieck mit einem Scheitelwinkel 79 auf der unteren Seite und einer Basis (einer Seite, die einer virtuellen unteren Oberfläche 74b entspricht) auf einer oberen Seite gebildet, und zwei Bodenflächen bzw. untere Oberflächen 76 und 77, die zwei schrägen Seiten entsprechen, dienen als zur Positionierung ausgebildeter Bereich. Der rechteckige Bereich besitzt eine Seite, die als gleiche Basis wie das gleichschenklige Dreieck an der Unterseite 78 dient. In dem vorstehenden rechteckigen Bereich wird davon ausgegangen, dass eine virtuelle Ebene, die sich mit der Basis des gleichschenkligen Dreiecks überlappt, als untere Oberfläche 74b festgelegt ist, eine zu der unteren Oberfläche 74b parallele Oberfläche als obere Oberfläche 74a festgelegt ist (ein Bereich gegenüber der Oberseite (dem Scheitelwinkel 79), die die beiden schrägen Seiten (die Bodenflächen 76 und 77) des zur Positionierung ausgebildeten Bereichs verbindet), und zwei Flächen, die die untere Oberfläche 74b und die obere Oberfläche 74a verbinden, als Seitenflächen 74c und 74d festgelegt sind. Es wird angenommen, dass ein Abstand zwischen der oberen Oberfläche 74a und der unteren Oberfläche 74b (eine Länge der Seitenflächen 74c und 74d) A1 beträgt.
Wie in 6(b) dargestellt, hat der Detektionsbereich 82 bei Betrachtung von der Vorderseite eine fünfeckige Form, und zwar eine äußere Form, die sich in einer fünfeckigen Prismenform in einer Einführrichtung in die Durchgangsöffnung 73 (senkrecht zur Oberfläche des Papiers in der Figur) erstreckt, und er beinhaltet einen Erfassungsbereich 83 mit einer Konfiguration ähnlich der des Erfassungsbereichs 33 der vorstehend beschriebenen Ausführungsform. Der Erfassungsbereich 83 ist derart angeordnet, dass sich ein Referenzpunkt P1, ein erster Sensor 34 und ein zweiter Sensor 35 in vorbestimmten Positionen in Bezug auf eine Stromschiene 70 befinden, wie bei der vorstehenden Ausführungsform beschrieben.
Der Detektionsbereich 82 hat eine Bodenform bzw. untere Formgebung mit zwei Bodenflächen bzw. unteren Oberflächen 86 und 87, die zwei schrägen Seiten eines gleichschenkligen Dreiecks entsprechen, deren Abstand voneinander bei Betrachtung von der Vorderseite von einem Scheitelwinkel 89 nach oben hin zunimmt, der als zur Referenz ausgebildeter Bereich an einer Unterseite 88 ausgebildet ist. Ein von den beiden Bodenflächen 86 und 87 gebildeter Winkel ist der gleiche wie ein von den beiden Bodenflächen 76 und 77 der Durchgangsöffnung 73 der Stromschiene 70 gebildeter Winkel.
Der Detektionsbereich 82 hat eine fünfeckige Form in einer Ebene orthogonal zu der Einführrichtung, die dadurch gebildet ist, dass eine Basis des gleichschenkligen Dreiecks in der vorstehend genannten Bodenform und eine Basis des Rechtecks einander überlappen. Das vorstehend genannte Rechteck hat eine virtuelle untere Oberfläche 84b, die die Basis des vorstehend genannten gleichschenkligen Dreiecks überlappt, eine obere Oberfläche 84a, die parallel zu der unteren Oberfläche 84b ist (einem Bereich gegenüber der Oberseite (dem Scheitelwinkel 89), die die beiden schrägen Seiten (die unteren Oberflächen 86 und 87) des zur Referenz ausgebildeten Bereichs miteinander verbindet), und zwei Seitenflächen 84c und 84d, die die untere Oberfläche 84b und die obere Oberfläche 84a miteinander verbinden. Ein Abstand zwischen der oberen und der unteren Oberfläche 84a und 84b (eine Länge der Seiten 84c und 84d) ist A1, der gleich dem Abstand zwischen der oberen und der unteren Oberfläche 74a und 74b in der Durchgangsöffnung 73 ist. Außerdem ist der Abstand in vertikaler Richtung von der Basis des gleichschenkligen Dreiecks (der unteren Oberfläche 84b) bis zu dem Scheitelwinkel 89 der gleiche Abstand A2 wie der Abstand von der unteren Oberfläche 74b zu dem Scheitelwinkel 79 in der Durchgangsöffnung 73. Daher hat der Detektionsbereich 82 in der Vorderansicht die gleiche Form wie die Durchgangsöffnung 73. Wenn der Detektionsbereich 82 in die Durchgangsöffnung 73 eingeführt wird, ist der Erfassungsbereich 83 daher, wie in 6(c) dargestellt, in einer rechteckigen Region positioniert, wenn die obere Oberfläche 74a, die untere Oberfläche 74b und die Seitenflächen 74c und 74d von vorne betrachtet werden, und der Erfassungsbereich 83 berührt Innenflächen der fünfeckigen Form der Durchgangsöffnung 73, so dass eine Positionierung in vertikaler Richtung (Z1-Z2-Richtung) und in seitlicher Richtung (X1-X2-Richtung) sicher und einfach durchgeführt werden kann.
Es sei darauf hingewiesen, dass bei der Stromschiene 70 gemäß der ersten Modifikation eine Querschnittsfläche, die durch Schneiden von Bereichen auf gegenüberliegenden Seiten in der X1-X2-Richtung der Durchgangsöffnung 73 (entsprechend dem ersten Leiterbereich 22a und dem zweiten Leiterbereich 22b bei der obigen ersten Ausführungsform) in der rechteckigen Region in der Öffnungsform der Durchgangsöffnung 73 in der X-Y-Ebene erhalten wird, in jedem Bereich in der Region konstant ist. Andererseits variiert eine Querschnittsfläche, die durch Schneiden in der Region der Unterseite 78 (der dreieckigen Region) erhalten wird, in Abhängigkeit von der Schnittposition. Daher ist ein Stromwert des zu messenden Stroms, der auf den gegenüberliegenden Seiten der rechteckigen Region in der X1-X2-Richtung fließt, stabil im Vergleich zu einem zu messenden Strom, der auf den gegenüberliegenden Seiten der Unterseite 78 in der X1-X2-Richtung fließt. Daher kann der Stromwert genauer gemessen werden, indem der Erfassungsbereich 83 in der rechteckigen Region angeordnet ist, wenn die obere Oberfläche 74a, die untere Oberfläche 74b und die Seitenflächen 74c und 74d von der Vorderseite betrachtet werden. Das Gleiche gilt für eine zweite Modifikation, die im Folgenden beschrieben wird.
Zweite Modifikation
Obwohl die Durchgangsöffnung 73 und der Detektionsbereich 82 gemäß der ersten Modifikation die gleiche fünfeckige Form und die gleiche Größe in der Vorderansicht aufweisen, kann die Größe eines Detektionsbereichs 132 in der vertikalen Richtung kleiner sein als eine Durchgangsöffnung 123, wie in 7(a) und (b) dargestellt. Dabei zeigt 7(a) eine Vorderansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem der Detektionsbereich 132 in die Durchgangsöffnung 123 eines aufrechten Bereichs 122 einer Stromschiene 120 eingeführt ist, und 7(b) zeigt eine Vorderansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem eine Unterseite 138 des Detektionsbereichs 132 nach dem in 7(a) veranschaulichten Einführen mit einer inneren Oberfläche der Unterseite 128 der Durchgangsöffnung 123 in Kontakt gebracht wird.
Wie in 7(a) und (b) dargestellt, haben die Durchgangsöffnung 123 und der Detektionsbereich 132 bei Betrachtung von der Vorderseite eine fünfeckige Form, ähnlich wie die Durchgangsöffnung 73 und der Detektionsbereich 82 bei der ersten Modifikation. Ähnlich wie die Durchgangsöffnung 73 der ersten Modifikation besitzt die Durchgangsöffnung 123 eine fünfeckige Form, die derart ausgebildet ist, dass eine Unterseite 128, die als zur Positionierung ausgebildeter Bereich dient, zwei Bodenflächen 126 und 127 hat, die zwei schrägen Seiten eines gleichschenkligen Dreiecks entsprechen, deren Abstand voneinander in Richtung eines Scheitelwinkels 129 zunimmt, und eine Basis des gleichschenkligen Dreiecks dieser Bodenform überlappt sich mit einer Basis eines Rechtecks. Das vorstehend genannte Rechteck hat eine virtuelle untere Oberfläche 124b, die in Überlappung mit der Basis des gleichschenkligen Dreiecks angeordnet ist, eine obere Oberfläche 124a, die parallel zu der unteren Oberfläche 124b ist, und zwei Seitenflächen 124c und 124d, die die untere Oberfläche 124b und die obere Oberfläche 124a miteinander verbinden. Es wird angenommen, dass ein Abstand zwischen der oberen Oberfläche 124a und der unteren Oberfläche 124b (die Länge der Seitenflächen 124c und 124d) B1 beträgt.
Wie bei dem Detektionsbereich 82 der ersten Modifikation weist der Detektionsbereich 132 eine äußere Form auf, die sich in Form eines fünfeckigen Prismas in einer Einführrichtung in die Durchgangsöffnung 123 erstreckt (in der Figur rechtwinklig zur Papieroberfläche), und besitzt einen integrierten Erfassungsbereich 133, der die gleiche Konfiguration wie der Erfassungsbereich 33 der vorstehend beschriebenen Ausführungsform aufweist. Der Erfassungsbereich 133 ist derart angeordnet, dass, wie bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform, ein Referenzpunkt P1, ein erster Sensor 34 und ein zweiter Sensor 35 in vorgegebenen Positionen in Bezug auf die Stromschiene 120 angeordnet sind. Der Detektionsbereich 132 hat eine Bodenform mit zwei Bodenflächen bzw. unteren Oberflächen 136 und 137, die zwei schrägen Seiten eines gleichschenkligen Dreiecks entsprechen, deren Abstand voneinander bei Betrachtung von der Vorderseite ausgehend von einem Scheitelwinkel 139 nach oben hin zunimmt, und die als zur Referenz ausgebildeter Bereich an einem Boden 138 dienen. Ein durch die beiden Bodenflächen 136 und 137 gebildeter Winkel ist der gleiche wie der durch die beiden Bodenflächen 126 und 127 der Durchgangsöffnung 123 der Stromschiene 120 gebildete Winkel, und eine fünfeckige Form wird durch Überlappung einer Basis des gleichschenkligen Dreiecks der Bodenform und einer Basis des Rechtecks gebildet. Das obige Rechteck hat eine virtuelle untere Oberfläche 134b, die sich mit der Basis des gleichschenkligen Dreiecks überlappt, eine obere Oberfläche 134a, die parallel zu der unteren Oberfläche 134b ist, sowie zwei Seitenflächen 134c und 134d, die die untere Oberfläche 134b und die obere Oberfläche 134a miteinander verbinden. Der Abstand zwischen der oberen und der unteren Oberfläche 134a und 134b (eine Länge der Seiten 134c und 134d) beträgt B1, was dem Abstand zwischen der oberen und der unteren Oberfläche 124a und 124b in der Durchgangsöffnung 123 entspricht.
Ferner ist ein Abstand B2 in vertikaler Richtung von der Basis des gleichschenkligen Dreiecks (der unteren Oberfläche 134b) bis zu dem Scheitelwinkel 139 kleiner als ein Abstand B3 von der unteren Oberfläche 124b bis zu dem Scheitelwinkel 129 in der Durchgangsöffnung 73 (siehe 7(b)). Somit ist der Detektionsbereich 132 in vertikaler Richtung kleiner als die Durchgangsöffnung 123. Außerdem ist eine maximale Breite des Detektionsbereichs 132 kleiner vorgegeben als eine maximale Breite der Durchgangsöffnung 123. Diese Größeneinstellung ermöglicht ein einfaches und schnelles Einführen des Detektionsbereichs 132 in die Durchgangsöffnung 123 und verringert Reibung zwischen dem Detektionsbereich 132 und der Durchgangsöffnung 123 zum Zeitpunkt des Einführens.
Das vorstehend beschriebene Größenverhältnis zwischen dem Detektionsbereich 132 und der Durchgangsöffnung 123 ermöglicht das Einführen des Detektionsbereichs 132 in die Durchgangsöffnung 123 mit einem Spalt zwischen den Böden 128 und 138 der Durchgangsöffnung 123 und dem Detektionsbereich 132, wie z. B. in 7(a) gezeigt. In diesem Zustand wird der Detektionsbereich 132 beim Absenken des Detektionsbereichs 132 sicher und leicht in eine Position geführt, in der der Scheitelwinkel 139 des Detektionsbereichs 132 mit dem Scheitelwinkel 129 der Durchgangsöffnung 123 in Kontakt steht, da der von den beiden Bodenflächen 136 und 137 des Detektionsbereichs 132 gebildete Winkel gleich dem von den beiden Bodenflächen 126 und 127 der Durchgangsöffnung 123 gebildeten Winkel ist, so dass der Detektionsbereich 132 positioniert ist.
Es sei erwähnt, dass an einer Außenwand des Detektionsbereichs 132, die einem Bereich des Spalts zwischen dem Detektionsbereich 132 und der Durchgangsöffnung 123 in 7(b) entspricht, Quetschrippen vorgesehen sein können, die sich in einer Einführrichtung Di erstrecken und gequetscht und eingepasst werden, wenn der Detektionsbereich 132 in die Durchgangsöffnung 123 eingeführt wird.
Dritte Modifikation
8(a) zeigt eine Seitenansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem begonnen wird, einen Detektionsbereich 232 eines Stromsensors 230 in eine Durchgangsöffnung 223 eines aufrechten Bereichs 222 einer Stromschiene einzuführen, und 8(b) zeigt eine Seitenansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem der Detektionsbereich 232 von dem Zustand in 8(a) weiter eingeführt ist und das Einführen in die Durchgangsöffnung 223 abgeschlossen ist. In 8(b) ist der Zustand von 8(a) in Form von gestrichelten Linien dargestellt.
Wie in 8(a) dargestellt, besitzt der Stromsensor 230 einen Körperbereich 231, der an einer Steuerplatine 212 befestigt ist, und den Detektionsbereich 232, der an einem äußeren Ende (einer Vorderseite) (einer Y1-Seite) des Körperbereichs 231 angeordnet ist. Der Körperbereich 231 und der Detektionsbereich 232 haben eine gemeinsame Bodenfläche 230a. Hier ist ein Erfassungsbereich (nicht dargestellt), der die gleiche Konfiguration wie der Erfassungsbereich 33 gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform aufweist, in den Detektionsbereich 132 integriert. Der Erfassungsbereich ist so angeordnet, dass sich ein Referenzpunkt P1, ein erster Sensor 34 und ein zweiter Sensor 35 in Bezug auf die Stromschiene 220 in vorbestimmten Positionen befinden, wie bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform.
Wie in 8(a) und (b) dargestellt, weist eine obere Oberfläche des Detektionsbereichs 232 einen abgeschrägten Bereich 232a auf, der die Dicke des Detektionsbereichs 232 in Richtung auf ein äußeres Ende desselben verringert.
Es sei erwähnt, dass der abgeschrägte Bereich 232a an dem äußeren Ende des Detektionsbereichs 232 angeordnet ist, und ein Erstreckungsbereich des abgeschrägten Bereichs 232a der gesamte Detektionsbereich 232 oder ein Teil des Detektionsbereichs 232 sein kann.
Wie in 8(b) dargestellt, durchsetzt die Durchgangsöffnung 223 den aufrechten Bereich 222 der Stromschiene in Dickenrichtung, und ihre Form betrachtet von der Vorderseite entspricht einer äußeren Form des Körperbereichs 231.
Da der abgeschrägte Bereich 232a in dem Detektionsbereich 232 ausgebildet ist, hat der Detektionsbereich 232 eine abgeschrägte bzw. sich verjüngende Form, und dementsprechend ist das Einführen in die Durchgangsöffnung 223 erleichtert. Wie in 8(a) dargestellt, wird beispielsweise ein Einführen des Stromsensors 230 in einem Winkel erreicht, der das Einsetzen erleichtert, und während des Einführens wird der Stromsensor 230 durch den abgeschrägten Bereich 232a und eine anschließende obere Oberfläche 231a des Körperbereichs 231 in Vorderseiten-Rückseiten-Richtung geführt. Somit befindet sich der Stromsensor 230 in einer Stellung orthogonal zu dem aufrechten Bereich 222 der Stromschiene.
Es sei erwähnt, dass in 8(a) und (b) der Detektionsbereich 232 in die Durchgangsöffnung 223 eingeführt wird, wobei der Stromsensor 230 an der Steuerplatine 212 befestigt ist, wobei jedoch der Stromsensor 230 und die Steuerplatine 212 getrennt sein können.
Weitere Modifikationen
Bei der zweiten Modifikation ist der abgeschrägte Bereich 232a auf der oberen Oberfläche des Detektionsbereichs 232 gebildet, aber zusätzlich oder anstelle dessen kann ein abgeschrägter Bereich an der unteren Oberfläche oder Seitenflächen des Detektionsbereichs gebildet sein.
Wie bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform kann bei der Konfiguration, bei der die Durchgangsöffnung 23 eine Form und eine Größe hat, die das Einführen des Detektionsbereichs 32, aber nicht das Einführen des Körperbereichs 31 zulässt, ein abgeschrägter Bereich an einer oder mehreren Oberflächen des äußeren Endes des Detektionsbereichs 32 gebildet sein, so dass die Dicke oder die Breite des Detektionsbereichs 32 zum äußeren Ende hin reduziert ist. Dadurch wird das Einführen des Detektionsbereichs 32 in die Durchgangsöffnung 23 erleichtert, es ist ein einfaches und sicheres Einführen ermöglicht und es wird eine Anordnung in einer vorbestimmten Position realisiert.
Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die vorstehenden Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen beschränkt und kann mit der Zielsetzung der Verbesserung oder im Umfang der Erfindung abgeändert oder modifiziert werden.
Bezugszeichenliste

10: Elektrische Vorrichtung
11: Halbleiter
12: Steuerplatine
20: Stromschiene
21: Basis
21f: gebogener Bereich
22: aufrechter Bereich
22a: erster Leiterbereich
22b: zweiter Leiterbereich
23: Durchgangsöffnung
23a, 23b: linke und rechte Seite der Durchgangsöffnung
23c: Basis
30: Stromsensor
31: Körperbereich
32: Detektionsbereich
33: Erfassungsbereich
34: erster Sensor
35: zweiter Sensor
70, 120: Stromschiene
72, 122: aufrechter Bereich
73, 123: Durchgangsöffnung
74a, 124a: obere Oberfläche
74b, 124b: untere Oberfläche
74c, 74d, 124c, 124d: Seitenfläche
76, 77, 126, 127: Bodenfläche
78, 128: Unterseite
79, 129: Scheitelwinkel
82, 132: Detektionsbereich
83, 133: Erfassungsbereich
84a, 134a: obere Oberfläche
84b, 134b: untere Oberfläche
84c, 84d, 134c, 134d: Seitenfläche
86, 87, 136, 137: Bodenfläche
88, 138: Unterseite
89, 139: Scheitelwinkel
212: Steuerplatine
220: Stromschiene
222: aufrechter Bereich
223: Durchgangsöffnung
230: Stromsensor
230a: untere Oberfläche
231: Körperbereich
231a: obere Oberfläche
232: Detektionsbereich
232a: abgeschrägter Bereich
A1, B1: Abstand zwischen der Durchgangsöffnung und der oberen und unteren Oberfläche der rechteckigen Region des Detektionsbereichs
A2: Abstand zwischen der unteren Oberfläche der Durchgangsöffnung und der rechteckigen Region des Detektionsbereichs zu dem Scheitelwinkel
B2: Abstand zwischen der oberen und unteren Oberfläche der rechteckigen Region des Detektionsbereichs
B3: Abstand zwischen der unteren Oberfläche der rechteckigen Region der Durchgangsöffnung und dem Scheitelwinkel
Ba: erstes induziertes Magnetfeld
Bb: zweites induziertes Magnetfeld
Dd: Dickenrichtung
Di: Einführrichtung
Ds: In-Ebenen-Richtung
L1: erste virtuelle Linie
L2: zweite virtuelle Linie
P1: Referenzpunkt
P2: Mittelpunkt der Durchgangsöffnungsform
S1: Einrichtebene
Xd0: Erfassungsachse des Erfassungsbereichs
Xd1: erste Erfassungsachse
Xd2: zweite Erfassungsachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2017133942 [0003]

Claims

Stromsensor, der einen zu messenden Strom misst, der durch eine Stromschiene fließt, wobei der Stromsensor Folgendes aufweist: einen Erfassungsbereich, der in der Lage ist, ein Magnetfeld zu erfassen, das durch den Fluss des zu messenden Stroms durch die Stromschiene erzeugt wird, wobei der in der Stromschiene fließende Strom auf der Basis einer Änderung des von dem Erfassungsbereich erfassten Magnetfelds gemessen wird, und der Erfassungsbereich in eine Durchgangsöffnung der Stromschiene eingeführt ist, die die Stromschiene in Dickenrichtung der Stromschiene durchsetzt, und eine Richtung einer Achse der von dem Erfassungsbereich durchgeführten Erfassung des Magnetfelds in einer Einführrichtung in die Durchgangsöffnung verläuft.
Stromsensor nach Anspruch 1, wobei der Erfassungsbereich eine Mehrzahl von Sensoren zum Erfassen von Magnetfeldern aufweist und die Erfassungsachsen der jeweiligen Sensoren parallel zueinander sind und sich nicht überlappen.
Stromsensor nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Mehrzahl von Sensoren in einer Einrichtebene angeordnet ist, die die Einführrichtung beinhaltet, und Zentren der Sensoren bei Betrachtung in einer Richtung, die einer In-Ebenen-Richtung der Einrichtebene entspricht und orthogonal zu der Einführrichtung ist, voneinander versetzt sind.
Stromsensor nach Anspruch 3, wobei ein erster und ein zweiter Sensor als Mehrzahl von Sensoren vorgesehen sind, und wenn eine erste virtuelle Linie, die sich in der Einführrichtung erstreckt, und eine zweite virtuelle Linie, die orthogonal zu der ersten virtuellen Linie ist, in der In-Ebenen-Richtung der Einrichtebene vorgegeben sind, der erste und der zweite Sensor in punktsymmetrischen Positionen in Bezug auf einen Referenzpunkt, bei dem es sich um einen Schnittpunkt der ersten und zweiten virtuellen Linie handelt, außer auf der ersten und der zweiten virtuellen Linie angeordnet sind, und ein Stromwert des in der Stromschiene fließenden, zu messenden Stroms auf der Basis eines Ausgangssignals des ersten Sensors und eines Ausgangssignals des zweiten Sensors berechnet wird.
Stromsensor nach Anspruch 1, der Folgendes aufweist: einen Detektionsbereich, in den der Erfassungsbereich integriert ist und der zusammen mit dem Erfassungsbereich in die Durchgangsöffnung eingeführt ist, wobei der Detektionsbereich eine Form aufweist, die der Durchgangsöffnung in einem Querschnitt orthogonal zu der Einführrichtung entspricht, und der Erfassungsbereich in einer Position angeordnet ist, die die vorbestimmte Positionsbeziehung zu der Durchgangsöffnung aufweist, wenn der Detektionsbereich in die Durchgangsöffnung eingeführt ist.
Stromsensor nach Anspruch 5, wobei sich der Detektionsbereich von einem Körperbereich weg erstreckt, der eine größere Außenform als die Durchgangsöffnung aufweist und dadurch positioniert wird, dass der Körperbereich mit der Stromschiene in Berührung tritt, wenn er in die Durchgangsöffnung eingeführt wird.
Elektrische Vorrichtung, die Folgendes aufweist: eine Stromschiene mit einer Durchgangsöffnung, die in einer Dickenrichtung durchgehend ausgebildet ist; und einen Stromsensor, der einen durch die Stromschiene fließenden, zu messenden Strom misst, wobei der Stromsensor einen Detektionsbereich zum Einführen in die Durchgangsöffnung aufweist, wobei der Detektionsbereich einen Erfassungsbereich mit einem ersten und einem zweiten Sensor aufweist, die in der Lage sind, Magnetfelder zu erfassen, die durch den Fluss des zu messenden Stroms durch die Stromschiene erzeugt werden, wobei der Stromsensor dazu ausgebildet ist, einen in der Stromschiene fließenden Strom auf der Basis einer Änderung des von dem Erfassungsbereich erfassten Magnetfelds zu messen, und wobei dann, wenn eine erste virtuelle Linie, die sich in einer Einführrichtung des Detektionsbereichs in die Durchgangsöffnung erstreckt, eine zweite virtuelle Linie, die orthogonal zu der ersten virtuellen Linie ist, und ein Referenzpunkt, bei dem es sich um einen Schnittpunkt der ersten und der zweiten virtuellen Linie handelt, in einer Einrichtebene vorgegeben sind, die die Einführrichtung beinhaltet, der Detektionsbereich in der Durchgangsöffnung derart positioniert ist, dass ein Mittelpunkt einer Form der Durchgangsöffnung in einer Ebene orthogonal zu der Dickenrichtung und der Referenzpunkt miteinander übereinstimmen.
Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Durchgangsöffnung eine Öffnungsform mit einem zur Positionierung ausgebildeten Bereich aufweist, der zwei schrägen Seiten eines gleichschenkligen Dreiecks entspricht, wobei der Detektionsbereich einen zur Referenz ausgebildeten Bereich aufweist, der den beiden schrägen Seiten eines gleichschenkligen Dreiecks entspricht und dem zur Positionierung ausgebildeten Bereich der Durchgangsöffnung bei Betrachtung in der Dickenrichtung der Stromschiene entspricht, und wobei der Detektionsbereich in der Durchgangsöffnung derart angeordnet ist, dass eine Oberseite, die die beiden schrägen Seiten des zur Referenz ausgebildeten Bereichs verbindet, eine Oberseite berührt, die die beiden schrägen Seiten des zur Positionierung ausgebildeten Bereichs in der Durchgangsöffnung verbindet.
Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Detektionsbereich in der Durchgangsöffnung derart angeordnet ist, dass ein Bereich, der der Oberseite zugewandt ist, die die beiden schrägen Seiten des zur Referenz ausgebildeten Bereichs verbindet, einen Bereich berührt, der der Oberseite zugewandt ist, die die beiden schrägen Seiten des zur Positionierung ausgebildeten Bereichs verbindet.
Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Durchgangsöffnung in einer Ebene orthogonal zu der Dickenrichtung eine fünfeckige Form aufweist, die durch Überlappen einer Basis eines gleichschenkligen Dreiecks einer Bodenform der Durchgangsöffnung und einer Basis eines Rechtecks miteinander gebildet ist, und wobei der Detektionsbereich in einer Ebene orthogonal zu der Einführrichtung eine fünfeckige Form aufweist, die durch Überlappen einer Basis eines gleichschenkligen Dreiecks einer Bodenform des Detektionsbereichs und einer Basis eines Rechtecks miteinander gebildet ist.
Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei dann, wenn sich der Detektionsbereich in der Durchgangsöffnung befindet, sich der Erfassungsbereich in einer Region zwischen gegenüberliegenden Enden von zwei Seiten befindet, die parallel zueinander sind und sich von der Basis des Rechtecks in die Durchgangsöffnung erstrecken.
Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Detektionsbereich einen abgeschrägten Bereich aufweist, der eine Dicke des Detektionsbereichs in Richtung auf ein äußeres Ende an einem äußeren Endbereich in Richtung des Einführens in die Durchgangsöffnung reduziert.