JP2002107386A - Current sensor - Google Patents

Current sensor

Info

Publication number
JP2002107386A
JP2002107386A JP2000304157A JP2000304157A JP2002107386A JP 2002107386 A JP2002107386 A JP 2002107386A JP 2000304157 A JP2000304157 A JP 2000304157A JP 2000304157 A JP2000304157 A JP 2000304157A JP 2002107386 A JP2002107386 A JP 2002107386A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
conductor
magnetic field
current
sensor
magnetic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000304157A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Sano
寛幸 佐野
Kimihiro Iritono
公浩 入戸野
Yasuo Itatsu
康雄 板津
Kazuhiko Ueno
一彦 上野
Takuya Kazama
拓也 風間
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stanley Electric Co Ltd
Original Assignee
Stanley Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stanley Electric Co Ltd filed Critical Stanley Electric Co Ltd
Priority to JP2000304157A priority Critical patent/JP2002107386A/en
Publication of JP2002107386A publication Critical patent/JP2002107386A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce measurement errors depending on the position of an MI element placed. SOLUTION: In this invention, a notch is provided in the center part of a primary conductor 1 and a secondary conductor 1' and the primary conductor 1, and the secondary conductor 1' are integrated into one. A small window 2 is provided as an opening, and a magnetic sensor, consisting of a pair of thin film MI elements 3 and 3' with different detection sensitivity directions, is placed in the small window 2. Even if a large current flows in the conductor, consisting of the primary conductor 1 and the secondary conductor 1', the inside of the small window 2 is in a small magnetic field region, and the detection sensitivity of the thin film MI elements 3 and 3' remains optimum. Furthermore, by arranging the one magnetic sensor 3 and the other magnetic sensor 3' canceling disturbance noise and thermal drift, so as to have detection sensitivity in different directions, a current output 6 can be attained by taking the difference between the output values of simple detection circuits 4 and 4'.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、磁気インピーダンス素
子(以下MI素子)を用いた電流センサに関するもの
で、特に過電流が流れても大丈夫な車載用の電流検出に
おいて、特に高感度で広範囲に渡って検出磁界をえられ
るMI素子を用いた電流センサに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a current sensor using a magneto-impedance element (hereinafter referred to as an MI element). The present invention relates to a current sensor using an MI element that can obtain a detection magnetic field over the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のオートブレーカでは、主回路の通
電導体を一次導体としてここに鉄心に二次コイルを巻回
した通常の変流器を採用して電流検出を行っている。こ
れらの配線用しゃ断器,漏電しゃ断器などのオートブレ
ーカは、市場要求として小形、コンパクト化された製品
が求められており、この要望に沿って各種部品の小形
化、部品の配置などを改良するなどして外形寸法の縮小
化を進めているがこれには限界がある。
2. Description of the Related Art In a conventional auto breaker, current detection is performed by employing a normal current transformer in which a current carrying conductor of a main circuit is a primary conductor and a secondary coil is wound around an iron core. The market requirements for these circuit breakers, earth leakage circuit breakers, and other auto breakers require smaller and more compact products, and in line with this demand, improve the miniaturization of various components and improve the arrangement of components. As a result, the external dimensions have been reduced, but this has limitations.

【0003】一方、各種の磁気センサが開発され、その
応用例としてホール素子、磁気抵抗素子などを使用し、
一次導体に流れる電流をその電流に比例した磁界強度の
形で計測する磁気センサ式変流器なども知られている。
[0003] On the other hand, various magnetic sensors have been developed.
There is also known a magnetic sensor type current transformer which measures a current flowing through a primary conductor in the form of a magnetic field intensity proportional to the current.

【0004】しかも、これら磁気センサは通常の変流器
に比べて比較にならない程の超小形であり、この磁気セ
ンサ式変流器を通常の変流器に置き換えて採用すれば、
前記したオートブレーカの小形、コンパクト化を推進す
る上で大いに期待される。
Moreover, these magnetic sensors are so small that they cannot be compared with ordinary current transformers. If this magnetic sensor type current transformer is replaced with an ordinary current transformer,
It is greatly expected to promote the miniaturization and compactness of the auto breaker described above.

【0005】しかしながら、配線用しゃ断器,漏電しゃ
断器などのオートブレーカは、フレームによって定格電
流が最小5Aから最大6000A程度まで広範囲に系列
化されており、電子式オートブレーカでは定格電流を複
数段階に調整することが可能である。これに対して、前
記したホール素子、磁気抵抗素子などは、不平衡電圧な
どの影響により微小磁場の下では分解能が低下するとい
った特性面での固有の問題があり、定格電流の小さいフ
レームでは高精度な電流計測が難しい。
[0005] However, auto breakers such as wiring breakers and earth leakage breakers are categorized in a wide range from a minimum of 5 A to a maximum of 6000 A depending on the frame. It is possible to adjust. On the other hand, the Hall element and the magnetoresistive element described above have an inherent problem in that the resolution is reduced under a minute magnetic field due to the influence of an unbalanced voltage and the like. It is difficult to measure current accurately.

【0006】これに対して、微小磁界を高い精度で検出
可能な磁気センサとしてフラックスゲート素子、あるい
はMI素子などが知られている。とくに、フラックスゲ
ート素子、MI素子の動作範囲は高々10ガウス以下の
微小磁界であり、このままでは定格電流の大きなオート
ブレーカへの適用が困難である。そこで、微小磁界の検
出に高い精度を発揮するフラックスゲート素子、MI素
子など磁気センサを採用して一次導体に流れる電流を広
範囲で精度良く計測できる磁気センサ応用の変流器を提
供する手段が用いられている。
On the other hand, a flux gate element or an MI element is known as a magnetic sensor capable of detecting a minute magnetic field with high accuracy. In particular, the operation range of the flux gate element and the MI element is a very small magnetic field of 10 gauss or less at most, and it is difficult to apply the flux gate element and the MI element to an auto breaker having a large rated current. Therefore, a means is used to provide a current sensor applied to a magnetic sensor that can measure the current flowing through the primary conductor with high accuracy over a wide range by using a magnetic sensor such as a flux gate element or MI element that exhibits high accuracy in detecting a minute magnetic field. Have been.

【0007】それらの手段は、一次導体の中央部分に電
流通路を二分する小窓を開口し、該小窓の中心部位にフ
ラックスゲート素子、 あるいはMI素子の磁気センサ
を配置することにより達成される。なお、前記の一次導
体には平角導体を用いて実施するのがよい。周知のよう
に、導体に電流が流れると導体の周辺に磁界が発生し、
その磁界の方向、磁界強度はビオ・サバールの法則によ
って決まる。また、並行に配置した2本の導体に同じ向
きに同じ電流を流すと、導体相互間の中央では磁界強度
がゼロとなり、その両側で導体に近づくにつれて磁界強
度が大きくなる。
[0007] These means are achieved by opening a small window that bisects the current path at the center of the primary conductor, and arranging a magnetic sensor of a flux gate element or MI element at the center of the small window. . It is preferable to use a rectangular conductor as the primary conductor. As is well known, when a current flows through a conductor, a magnetic field is generated around the conductor,
The direction and strength of the magnetic field are determined by Biot-Savart's law. When the same current is applied to two conductors arranged in parallel in the same direction, the magnetic field intensity becomes zero at the center between the conductors, and the magnetic field intensity increases as the conductor approaches the conductor on both sides.

【0008】そこで、電流の流れる一次導体に平角導体
を採用し、この導体の中央部分を切欠して通電路を二分
するように小窓を開口すれば、この小窓を挟んだ両側の
導体部分が前記した2本の並行導体と同様な状態とな
り、小窓の空間における磁界強度はその中心でゼロ,両
サイド方向へ行くにしたがって磁界強度が高くなるよう
な分布を呈し、特に中心に近い部分に微小磁界領域が形
成される。
Therefore, if a rectangular conductor is adopted as a primary conductor through which a current flows, and a small window is opened so as to cut off a central portion of the conductor and divide the current path into two, conductor portions on both sides of the small window are sandwiched. Are in the same state as the two parallel conductors described above, and the magnetic field strength in the space of the small window is zero at the center, and the magnetic field strength increases as going to both side directions. Then, a minute magnetic field region is formed.

【0009】したがって、前記小窓内の中心部位に形成
される微小磁界領域に位置を合わせてフラックスゲート
素子、 あるいはMI素子を設置すれば、これら磁気セ
ンサにより一次導体に流れる電流を小電流から大電流ま
での広範囲で精度よく検出できる。
Therefore, if a flux gate element or an MI element is installed in such a manner as to be positioned in the small magnetic field region formed in the central portion of the small window, the current flowing through the primary conductor by these magnetic sensors can be changed from small current to large current. It can be detected accurately over a wide range up to the current.

【0010】しかも、この小窓を磁気センサの外形寸法
に対応しておけば、磁気センサの素子は小窓内に収まる
ので、磁気センサを設置するために余分なスペースが不
要となる。
In addition, if the small window corresponds to the external dimensions of the magnetic sensor, the elements of the magnetic sensor can be accommodated in the small window, so that no extra space is required for installing the magnetic sensor.

【0011】これらの実施例を図面に基づいてわかりや
すく説明する。図7において、71は配線用しゃ断器、
漏電しゃ断器などのオートブレーカに組み込まれた主回
路導体としての一次導体(平角導体)、72は一次導体
71の長手方向にそって通電路を二分するようにその中
央に切欠き開口した小窓、73は該小窓72の中の中央
部位に位置を合わせて配置したフラックスゲート素子、
あるいはMI素子の磁気センサ、74は、磁気センサ
73に接続した電流検出回路である。
These embodiments will be described with reference to the drawings. In FIG. 7, 71 is a circuit breaker for wiring,
A primary conductor (rectangular conductor) as a main circuit conductor incorporated in an auto breaker such as an earth leakage circuit breaker, and 72 is a small window notched and opened at the center of the primary conductor 71 so as to bisect the current path along the longitudinal direction. , 73 are flux gate elements arranged in alignment with the central part in the small window 72,
Alternatively, the magnetic sensor 74 of the MI element is a current detection circuit connected to the magnetic sensor 73.

【0012】なお、図中では一次導体71の幅をA、厚
さをB、小窓の幅をC、長さをDとし、一次導体71の
長手方向(電流Iの通流方向)に沿った中心線をOで表
している。
In the figure, the width of the primary conductor 71 is A, the thickness is B, the width of the small window is C, and the length is D, along the longitudinal direction of the primary conductor 71 (the direction in which the current I flows). The center line is represented by O.

【0013】例えば、一次導体71の幅Aを20mm、厚
さBを3mm、小窓72の幅Cを5mm、長さDを10mmと
し、一次導体に100Aの電流を流した場合における小
窓72の内部の磁界強度を計算により求めたところ、そ
の磁界強度分布は図8のようになる。なお、磁界強度分
布は前記中心線Oに対して導体の幅方向に対称であり、
図1はその片側半分の磁界強度分布を示している。
For example, the width A of the primary conductor 71 is 20 mm, the thickness B is 3 mm, the width C of the small window 72 is 5 mm, the length D is 10 mm, and the small window 72 when a current of 100 A flows through the primary conductor. When the magnetic field strength inside of is calculated by calculation, the magnetic field strength distribution is as shown in FIG. The magnetic field intensity distribution is symmetrical in the width direction of the conductor with respect to the center line O,
FIG. 1 shows a magnetic field intensity distribution of one half of the one side.

【0014】図8に表した磁界強度分布図から明らかな
ように、中心線Oに沿った小窓2内の中心点では磁界強
度がゼロであり、その周域には幅方向に約1mm幅の範囲
で磁界強度が5ガウス以下の微小磁界領域(斜め破線で
表す)が存在している。
As is apparent from the magnetic field strength distribution diagram shown in FIG. 8, the magnetic field strength is zero at the center point in the small window 2 along the center line O, and its peripheral area has a width of about 1 mm in the width direction. , There exists a minute magnetic field region (represented by an oblique broken line) with a magnetic field intensity of 5 Gauss or less.

【0015】したがって、この微小磁界領域に位置を合
わせて小窓内にフラックスゲート素子、あるいはMI素
子の磁気センサ73を配置することにより、一次導体7
1に流れる電流、つまりオートブレーカの主回路に流れ
る負荷電流を小電流から大電流まで広範囲に精度よく検
出することができる。
Therefore, by positioning the magnetic sensor 73 of the flux gate element or the MI element in the small window in a position aligned with the minute magnetic field region, the primary conductor 7
The current flowing through the first circuit, that is, the load current flowing through the main circuit of the auto breaker can be accurately detected over a wide range from small current to large current.

【0016】このような構成にすることにより、一次導
体71の中央に小窓72を開口してその内方に微小磁界
領域を形成するとともに、この小窓内の中心部位に位置
を合わせてフラックスゲート素子、 あるいはMI素子
73のように微小磁界の検出精度が高い磁気センサを設
置したことにより、一次導体71に流れる電流を広範囲
で精度よく検出することができる。
With such a configuration, a small window 72 is opened at the center of the primary conductor 71 to form a small magnetic field region inside the small window 72, and the flux is adjusted by adjusting the position to the central portion in the small window. By installing a magnetic sensor having a high detection accuracy for a minute magnetic field such as the gate element or the MI element 73, the current flowing through the primary conductor 71 can be accurately detected over a wide range.

【0017】しかも、外形寸法が超小形である磁気セン
サは一次導体71に開口した小窓内に収まるように配置
することができることから、通常の変流器のように一次
導体71の周辺に変流器を設置するための特別スペース
を確保する必要がなく、したがって当該変流器を配線用
しゃ断器、漏電しゃ断器などのオートブレーカに採用す
ることで、オートブレーカの製品の小形,コンパクト化
が達成できる。
Moreover, since the magnetic sensor having an ultra-small external dimension can be arranged so as to fit in a small window opened in the primary conductor 71, the magnetic sensor is arranged around the primary conductor 71 like a normal current transformer. There is no need to secure a special space for installing a current breaker. Therefore, by adopting the current transformer in an auto breaker such as a circuit breaker for wiring or an earth leakage breaker, the size and size of the auto breaker product can be reduced. Can be achieved.

【0018】このように、従来の技術では、一次導体に
流れる電流を、この電流に比例する磁界強度の形で計測
する磁気センサ応用の変流器において、平角導体として
なる一次導体部の中央部分に電流通路を二分する小窓を
有し、該小窓の中央部に微小磁界を形成し、この微小磁
界領域に磁気センサを配置して一次導体に流れる電流を
計測している。
As described above, in the conventional technology, in a current transformer applied to a magnetic sensor for measuring a current flowing through a primary conductor in the form of a magnetic field intensity proportional to the current, a central portion of the primary conductor portion as a rectangular conductor is used. A small window that bisects the current path, a small magnetic field is formed at the center of the small window, and a magnetic sensor is arranged in this small magnetic field region to measure the current flowing through the primary conductor.

【0019】[0019]

【発明が解決するための課題】一次導体の中央部に小窓
を開口し、磁気センサを設置していた為、MI素子を中
心部に置くと中心部では磁界が、零であるためMI素子
の置く位置精度により磁場測定が正負にばらつき、測定
誤差が大きくなってしまいセンサ設置位置にかなりの高
精度を要してしまう。
A small window is opened at the center of the primary conductor and a magnetic sensor is installed. When the MI element is placed at the center, the magnetic field at the center is zero. Due to the positional accuracy of the magnetic field, the measurement of the magnetic field varies in the positive and negative directions, the measurement error increases, and the sensor installation position requires considerably high accuracy.

【0020】また、一次導体の中央部に小窓を開口し、
磁気センサを一個設置していた為、外乱ノイズと信号の
区別また、熱ドリフトをキャンセルする事ができず、測
定信頼性に欠ける。
Also, a small window is opened at the center of the primary conductor,
Since one magnetic sensor is installed, it is not possible to distinguish between disturbance noise and a signal and to cancel thermal drift, resulting in poor measurement reliability.

【0021】そこで本出願人は、一次導体と二次導体を
一体化し、且つ一次導体と二次導体の中央部に切り欠き
をいれて、電流通路を分岐する小窓を開口部として設
け、検出感度方向が逆になる一対のMI素子を用いた磁
気センサを設け、該一次導体と二次導体が同一の導電性
材料を用い、該MI素子を用いた磁気センサのセンサ値
をとることで、磁界検出をすることで、センサ設置位置
の精度を要せず、外乱ノイズと信号の区別と熱ドリフト
をキャンセルする、安定性があり測定信頼性の高いコン
パクト化も可能なMI素子を用いた電流センサを提供す
ることを目的としている。
Therefore, the present applicant has integrated the primary conductor and the secondary conductor, provided a cutout in the center of the primary conductor and the secondary conductor, provided a small window for branching the current path as an opening, and performed detection. By providing a magnetic sensor using a pair of MI elements in which the sensitivity direction is reversed, using the same conductive material for the primary conductor and the secondary conductor, and taking the sensor value of the magnetic sensor using the MI element, Magnetic field detection eliminates the need for sensor placement accuracy, cancels disturbance noise and signals, and cancels thermal drift. It is intended to provide a sensor.

【0022】前記小窓内に異なる検出感度方向が逆にな
る2つのMI素子を用いた磁気センサを内蔵し、MI特
性が対称であるMI素子でも構成でる電流センサであ
り、更には、MI特性が非対称であるMI素子を内蔵す
ることで構成の煩雑化を防止し、低コスト化も期待でき
る。また、該一次導体と二次導体が同一の導電性材料を
用いることで、電流通路に分岐する電流が(1/2)I
となり、センサ設置位置の精度を要せず簡単な検出回路
で出力がセンサ値の差をとることで電流検出が可能であ
る電流センサである。
The present invention is a current sensor which incorporates a magnetic sensor using two MI elements having different detection sensitivity directions in the small window, and can also be constituted by an MI element having a symmetric MI characteristic. Incorporating an asymmetric MI element prevents the configuration from becoming complicated and can be expected to reduce costs. Further, by using the same conductive material for the primary conductor and the secondary conductor, the current branched to the current path becomes (1/2) I
This is a current sensor that does not require the accuracy of the sensor installation position and can detect a current by obtaining a difference between sensor values in an output with a simple detection circuit.

【0023】また、どのようなMI素子でも確かに高精
度の磁気検出が可能であるが、MI素子のMI特性のバ
ラツキや、インピーダンスの変化率のピークが±数[O
e]であり、バイアス磁界を印加したりしてシフトさせ
ることで非対称としており、非対称とした特性のピーク
の一方も+数[Oe]で、詳細には、+3[Oe]付近
であるため線形領域が、±3[Oe]と狭く従来のMI
素子の検出回路では、±3[Oe]の範囲でしかリニア
リティを得ることが出来なかった。また±4[Oe]、
±5[Oe]と出力が飽和する領域では、検出が不可能
である。
Although any type of MI element can surely perform high-precision magnetic detection, variations in the MI characteristics of the MI element and peaks in the rate of change in impedance are not more than ± several [O
e], which is made asymmetric by shifting by applying a bias magnetic field or the like. One of the peaks of the asymmetric characteristic is also + number [Oe], and in detail, is near +3 [Oe]. The area is as narrow as ± 3 [Oe] and the conventional MI
In the element detection circuit, linearity could be obtained only in the range of ± 3 [Oe]. ± 4 [Oe],
In a region where the output is saturated as ± 5 [Oe], detection is impossible.

【0024】本発明においては、、一次導体と二次導体
を一体化し、且つ一次導体と二次導体の中央部に切り欠
きをいれて、電流通路を分岐する小窓を開口部として設
けることで、微小磁場領域を設けることによって、一次
導体と二次導体に流れる電流が大電流であっても小窓内
に、発生する外部磁界HB[Oe]を小さくすることが
でき、簡単な電流検出回路で電流検出が可能になった。
In the present invention, the primary conductor and the secondary conductor are integrated, and a cutout is made at the center of the primary conductor and the secondary conductor, and a small window for branching the current path is provided as an opening. By providing the small magnetic field region, the external magnetic field H B [Oe] generated in the small window can be reduced even if the current flowing through the primary conductor and the secondary conductor is a large current. The current can be detected in the circuit.

【0025】更には、一次導体と二次導体を同一導電性
材料とすることで電流を1/2に分岐している。
Further, by using the same conductive material for the primary conductor and the secondary conductor, the current is halved.

【0026】[0026]

【課題を解決するための手段】請求項1は、一次導体と
二次導体に流れる電流を、該電流に比例する磁界強度の
形で計測する電流センサにおいて、該一次導体と二次導
体を一体化し且つ一次導体と二次導体の中央部に切り欠
きをいれて、電流通路を分岐する小窓を開口部として設
け、該一次導体と二次導体を同一の導電性材料で設け、
検出感度方向が逆になる一対のMI素子を用いた磁気セ
ンサを設け、該MI素子を用いた磁気センサでのセンサ
値の差をとることで、磁界検出をすることを特徴とする
電流センサであり、請求項2は、請求項1において、前
記小窓内に異なる検出感度方向が逆になる2つのMI素
子を用いた磁気センサを内蔵することを特徴とすること
を特徴とする電流センサである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a current sensor for measuring a current flowing through a primary conductor and a secondary conductor in the form of a magnetic field intensity proportional to the current, wherein the primary conductor and the secondary conductor are integrated. And a notch in the center of the primary and secondary conductors, providing a small window for branching the current path as an opening, providing the primary and secondary conductors with the same conductive material,
A current sensor characterized by providing a magnetic sensor using a pair of MI elements whose detection sensitivity directions are opposite to each other and detecting a magnetic field by taking a difference between sensor values of the magnetic sensor using the MI element. According to a second aspect of the present invention, there is provided a current sensor according to the first aspect, further comprising a magnetic sensor using two MI elements having different detection sensitivity directions reversed in the small window. is there.

【0027】請求項3は、前記MI素子が、MI特性が
対称であることを特徴とする請求項1、2記載の電流セ
ンサであり、請求項4では、前記MI特性が非対称であ
ることを特徴とする請求項1、2記載の電流センサであ
る。
According to a third aspect, in the current sensor according to the first or second aspect, the MI element has a symmetric MI characteristic. In a fourth aspect, the MI sensor has an asymmetric MI characteristic. The current sensor according to claim 1 or 2, wherein:

【0028】[0028]

【発明の実施形態】以下、本発明の各実施形態を図面に
基づいて説明する。ここでは、磁性体薄膜からなる薄膜
磁気インピーダンス素子(以下薄膜MI素子)で説明す
るが、ワイヤータイプの磁気インピーダンス素子でも同
様である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Here, a thin-film magnetic impedance element (hereinafter, a thin-film MI element) formed of a magnetic thin film will be described, but the same applies to a wire-type magnetic impedance element.

【0029】第一の実施形態を図1(上面図)、図2
(断面図)に沿って説明する。1、1’は、磁界検出感
度が逆になる磁気インピーダンス素子からなる磁気セン
サを組み込んだ主回路導体としての一次導体1と二次導
体1’を一体化したした平角導体、2は、一次導体1、
二次導体1’の長手方向にそって通電路を分岐するよう
にその中央に切欠きをいれ、一次導体と二次導体を一体
化して設けた小窓、その小窓2の中に、磁気インピーダ
ンス素子3、3’(薄膜MI素子)からなる磁気センサ
を検出磁界感度が逆方向になるように、4、4’は、薄
膜MI素子3、3’からなる磁気センサに接続した電流
検出回路である。
FIG. 1 (top view), FIG. 2
(Cross-sectional view) will be described. 1, 1 'is a rectangular conductor in which a primary conductor 1 and a secondary conductor 1' as a main circuit conductor in which a magnetic sensor comprising a magnetic impedance element whose magnetic field detection sensitivity is reversed are integrated, and 2 is a primary conductor. 1,
A cutout is made at the center of the secondary conductor 1 'so as to branch off the current path along the longitudinal direction, and a small window provided integrally with the primary and secondary conductors. A current detection circuit connected to a magnetic sensor composed of the thin-film MI elements 3 and 3 'so that the magnetic sensor composed of the impedance elements 3 and 3' (thin-film MI element) has a detection magnetic field sensitivity in the opposite direction. It is.

【0030】なお、図中では一次導体1と二次導体1’
の長手方向(電流Iの通流方向)に沿った中心線をOで
表している。また、図2では、図1のA−A断面図を示
している。5は、その磁力線である。小窓2内では、そ
の磁界強度が微小磁場領域となっており、その磁力線5
も点線で示されている。磁界強度が、
The primary conductor 1 and the secondary conductor 1 'are shown in FIG.
The center line along the longitudinal direction (the direction in which the current I flows) is denoted by O. FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 5 is the line of magnetic force. In the small window 2, the magnetic field strength is a minute magnetic field region, and the magnetic field lines 5
Are also indicated by dotted lines. The magnetic field strength

【0031】また、一次導体1と二次導体1’が同一の
導電性材料からなる場合は、磁界強度は前記中心線Oに
対して導体の幅方向に対称であり、夫々の抵抗値が同一
なので、一次導体1と二次導体1’の導電性材料に流れ
る電流が1/2に分岐される。磁界強度は、前記中心線
Oに対して導体の幅方向に対称になり、零磁界領域Gと
一致する。
When the primary conductor 1 and the secondary conductor 1 'are made of the same conductive material, the magnetic field intensity is symmetric with respect to the center line O in the width direction of the conductor, and the respective resistance values are the same. Therefore, the current flowing in the conductive material of the primary conductor 1 and the secondary conductor 1 'is branched into two. The magnetic field intensity is symmetric in the width direction of the conductor with respect to the center line O, and coincides with the zero magnetic field region G.

【0032】その時、中心線Oに対称として異なる検出
磁界方向をもつ薄膜MI素子3、3’を小窓2内に内蔵
して配置する。
At this time, the thin-film MI elements 3 and 3 ′ having different detection magnetic field directions symmetrically with respect to the center line O are provided inside the small window 2.

【0033】なお各薄膜MI素子3、3’にて感知する
磁界H、H’は、磁力線の半径をr、r’とすると H=(I/2πr) H’=(I/2πr’) で表れせられる磁界H[Oe]、H’[Oe]を形成す
る。この磁界は薄膜MI素子に適した微小磁場勾配が得
られその中に薄膜MI素子3、3’を設けることで微小
磁場内での磁界を検出をしている。これによって、微小
磁場内で、微小磁場勾配が発生し二つの薄膜MI素子
3、3’でも簡単な電流検出回路4、4’で高精度に簡
単なセンサ値を夫々出力し、その差をとることで外乱磁
界や熱ドリフトの影響を受けず電流出力6を検出でき
る。その時、従来のような位置精度を必要としない。ま
た、一次導体1と二次導体1’が、夫々中央部に切り欠
きを入れるので加工するのも簡単であり、一体化すると
きもコネクタを使用してもいいし、同一の導電材料を使
用しているので溶着したりすることも可能である。
The magnetic fields H and H 'sensed by the thin film MI elements 3 and 3' are given by H = (I / 2πr) H '= (I / 2πr') where r and r 'are the radii of the lines of magnetic force. The magnetic fields H [Oe] and H '[Oe] that appear are formed. The magnetic field has a small magnetic field gradient suitable for the thin-film MI element, and the thin-film MI elements 3 and 3 'are provided therein to detect the magnetic field in the small magnetic field. As a result, a small magnetic field gradient is generated in the small magnetic field, and the two thin-film MI elements 3, 3 'output simple sensor values with high accuracy by the simple current detection circuits 4, 4', respectively, and take the difference therebetween. Thus, the current output 6 can be detected without being affected by a disturbance magnetic field or thermal drift. At that time, the conventional position accuracy is not required. In addition, since the primary conductor 1 and the secondary conductor 1 'are each provided with a notch at the center thereof, it is easy to process, and the connector may be used when integrated, and the same conductive material may be used. It is also possible to weld them.

【0034】次に、本発明の第二の実施形態を図3(上
面図)、図4(側面図)に沿って説明する。符号と説明
は、第一の実施形態と同様なので省略する。また、ここ
では、素子の配置が違うだけで、他は同様である。一方
の素子を零磁界領域Gに配置している。この様な構造で
も、微小磁界中では、微小磁界勾配をもつので、検出回
路4、4'で、夫々の検出出力の差をとることで電流検
出6を得ることができる。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3 (top view) and FIG. 4 (side view). The reference numerals and explanations are the same as in the first embodiment, and will not be repeated. Also, here, the other elements are the same except for the arrangement of the elements. One element is arranged in the zero magnetic field region G. Even with such a structure, since a small magnetic field gradient is present in a small magnetic field, the current detection 6 can be obtained by taking the difference between the respective detection outputs in the detection circuits 4 and 4 '.

【0035】次に、本発明の第三の実施形態を図5(上
面図)、図6(側面図)に沿って説明する。符号と説明
は、第三の実施形態となので省略する。また、ここで
は、素子の配置が違うだけで、他は同様である。一方の
素子を微小磁場領域に置き、他の素子に近づけて微小磁
場勾配を形成している。このな構造でも、微小磁界中で
は、微小磁界勾配をもつので、夫々の検出回路4、4'
で、夫々の検出出力の差をとることで電流検出を得るこ
とができる。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5 (top view) and FIG. 6 (side view). The reference numerals and explanations are omitted because they are the same as those of the third embodiment. Also, here, the other elements are the same except for the arrangement of the elements. One element is placed in a small magnetic field region, and a small magnetic field gradient is formed near the other element. Even in such a structure, since a small magnetic field gradient exists in a small magnetic field, each of the detection circuits 4, 4 '
Thus, current detection can be obtained by taking the difference between the respective detection outputs.

【0036】また、薄膜MI素子は、インピーダンス変
化率―外部磁界Hexが、外部磁界の正負で、殆ど対称
となるためバイアス磁界ΔHex[Oe]を必要とす
る。そして、そのバイアス磁界を印加し特性を非対称と
している。
The thin-film MI element requires a bias magnetic field ΔH ex [Oe] because the impedance change rate—the external magnetic field H ex is almost symmetric with respect to the external magnetic field. The bias magnetic field is applied to make the characteristics asymmetric.

【0037】前述した被検出電流によって小窓内に発生
する磁界に対して、互いに逆方向のバイアス磁界Hb
印加さてれいるように配置されたMI素子素子3、3’
の両端電圧電圧V1、V’2を読み取り、I1、I’2の電
流を得、それらの差をとることで簡単な構造の検出回路
4、4'を用いて微小磁場領域の出力を得ることが出来
る。
MI element elements 3, 3 'arranged so that bias magnetic fields Hb in directions opposite to each other are applied to the magnetic field generated in the small window by the above-described detected current.
The voltages V 1 , V ′ 2 are read out, and the currents I 1 , I ′ 2 are obtained, and the difference between them is taken. Can be obtained.

【0038】このように、一対のMI素子3、3’を用
いた磁気センサは、夫々異なる方向に検出感度を持つよ
うに小窓2内に内蔵し、前記一方の磁気センサと他方の
磁気センサの差をとることでセンサ検出感度方向の外乱
ノイズをキャンセルする事ができ、コンパクト化も実現
できる。また、導体に流れる電流を微小磁場領域内で微
小磁場勾配をもたせセンサ設置精度に関係なく精度よく
簡単な検出回路4、4’でセンサ値を検出しその差を電
流検出6とすることができる。しかも、外形寸法が超小
形である磁気センサは、一次導体1に開口した小窓2内
に内蔵するように配置するため、車両用等でも高電流が
流れる電流センサに最適である。また、外乱ノイズ、熱
ドリフトを除去し、安定な磁界検出が可能なMI素子を
用いた電流センサであり、特別スペースを確保する必要
がない。
As described above, the magnetic sensor using the pair of MI elements 3 and 3 'is built in the small window 2 so as to have detection sensitivity in different directions, respectively, and the one magnetic sensor and the other magnetic sensor are used. By taking the difference between them, disturbance noise in the sensor detection sensitivity direction can be canceled, and compactness can be realized. In addition, the current flowing through the conductor is provided with a small magnetic field gradient in the small magnetic field region, and the sensor value can be accurately detected by the simple detection circuits 4 and 4 'regardless of the sensor installation accuracy, and the difference between the sensor values can be used as the current detection 6. . In addition, since the magnetic sensor having an ultra-small external dimension is disposed so as to be built in the small window 2 opened in the primary conductor 1, it is most suitable for a current sensor in which a high current flows even in a vehicle or the like. Further, since the current sensor uses an MI element capable of removing disturbance noise and thermal drift and capable of detecting a stable magnetic field, there is no need to secure a special space.

【0039】また、予め一次導体1と二次導体1’の中
央部に切り欠きをいれておくので、導体の加工もしやす
く、一体化するときもコネクタでも溶着でも簡単にでき
るといった利点がある。
Further, since the notch is formed in the center of the primary conductor 1 and the secondary conductor 1 'in advance, there is an advantage that the conductor can be easily processed, and the connector can be easily integrated or welded.

【0040】MI特性が薄膜MI素子同様対称となるF
eCoSiBの磁性線ワイヤを利用した磁性線のMI素
子は、特に図示しないが、本出願に含まれることは言う
までもない。
F whose MI characteristic is symmetric like the thin film MI element
The MI element of the magnetic wire using the eCoSiB magnetic wire is not particularly shown, but it goes without saying that it is included in the present application.

【0041】MI特性が非対称となる軟磁性体薄膜を利
用した積層型である交差型薄膜MI素子13、13'の
構造は、特に図示しないが、従来のようにバイアス磁界
ΔH ex[Oe]を印加する必要もなく、一次導体1内
に検出感度が逆となるように小窓2に内蔵することで、
検出回路4、4'の出力の差をとり出力6とすることも
当然本出願に含まれる。
A soft magnetic thin film having an asymmetric MI characteristic is used.
Of the cross type thin film MI elements 13 and 13 '
Although the structure is not shown, the bias magnetic field is
ΔH ex[Oe] does not need to be applied, and
By incorporating it in the small window 2 so that the detection sensitivity is reversed,
By taking the difference between the outputs of the detection circuits 4 and 4 ', the output 6 can be obtained.
Of course, it is included in the present application.

【0042】[0042]

【発明の効果】このように本発明では、一次導体と二次
導体の中央部に切り欠きをいれ且つ一次導体と二次導体
の中央部に小窓を開口し、小窓内に微小磁場領域を設
け、該小窓内に検出感度方向が逆になる一対のMI素子
からなる磁気センサを設け、簡単な検出回路でセンサ値
の出力の差をとる電流検出ができ、一次導体と二次導体
のもつ抵抗値が同一なので、電流通路を1/2に分岐す
ることができる。また、外乱ノイズ、熱ドリフトを除去
し、安定な磁界検出をすることを特徴とする電流センサ
である。更に、バイアス磁界を印加しなくても同様な効
果を達成できる。更に、コンパクト化を達成することが
できる。
As described above, according to the present invention, a notch is formed at the center of the primary conductor and the secondary conductor, and a small window is opened at the center of the primary conductor and the secondary conductor. And a magnetic sensor comprising a pair of MI elements whose detection sensitivity directions are opposite to each other is provided in the small window, and a current can be detected by a simple detection circuit by taking a difference between sensor value outputs, and a primary conductor and a secondary conductor are provided. Have the same resistance value, the current path can be branched into half. Further, the current sensor is characterized by removing disturbance noise and thermal drift and performing stable magnetic field detection. Further, a similar effect can be achieved without applying a bias magnetic field. Further, compactness can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に関する第一の実施形態にてMI素子を
磁気センサとして設けた電流センサを示す上面図であ
る。
FIG. 1 is a top view showing a current sensor provided with an MI element as a magnetic sensor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明に関する第一の実施形態にて図1のA−
A断面図である。
FIG. 2 shows a first embodiment according to the present invention.
It is A sectional drawing.

【図3】本発明に関する第二の実施形態にてMI素子を
磁気センサとして設けた電流センサを示す上面図であ
る。
FIG. 3 is a top view showing a current sensor provided with an MI element as a magnetic sensor according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明に関する第二の実施形態にて図3のB−
B断面図である。
FIG. 4 shows a second embodiment according to the present invention.
It is B sectional drawing.

【図5】本発明に関する第三の実施形態にてMI素子を
磁気センサとして設けた電流センサを示す上面図であ
る。
FIG. 5 is a top view showing a current sensor in which an MI element is provided as a magnetic sensor according to a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明に関する第三の実施形態にて図5のC−
C断面図である。
FIG. 6 shows a third embodiment according to the present invention.
It is C sectional drawing.

【図7】従来のMI素子を設置するこれらの磁気センサ
を用いたオートブレーカの斜視図を示す。
FIG. 7 is a perspective view of an automatic breaker using these magnetic sensors on which a conventional MI element is installed.

【図8】従来の磁界強度分布図を示す。FIG. 8 shows a conventional magnetic field strength distribution diagram.

【符号の簡単な説明】[Brief description of reference numerals]

1、・・・一次導体 1’・・・二次導体 2、・・・小窓 3、3’・・・薄膜MI素子 4、4’・・・検出回路 5、・・・磁力線 6、・・・電流出力 13、13’・・・交差型薄膜MI素子 O、・・・中央線 G、・・・零磁界領域 1, primary conductor 1 'secondary conductor 2, small window 3, 3' thin film MI element 4, 4 'detection circuit 5, magnetic field line 6, ..Current output 13, 13 ': cross-type thin-film MI element O: central line G: zero magnetic field region

フロントページの続き (72)発明者 上野 一彦 東京都目黒区中目黒2丁目9番地13号 ス タンレー電気株式会社内 (72)発明者 風間 拓也 東京都目黒区中目黒2丁目9番地13号 ス タンレー電気株式会社内 Fターム(参考) 2G017 AA01 AB07 AD51 2G025 AA05 AA08 AB01 5E081 AA18 CC12 GG05 Continuation of the front page (72) Inventor Kazuhiko Ueno 2-9-13 Nakameguro, Meguro-ku, Tokyo Inside Stanley Electric Co., Ltd. (72) Inventor Takuya Kazama 2-9-13 Nakameguro, Meguro-ku, Tokyo Stanley F term (reference) in Electric Co., Ltd. 2G017 AA01 AB07 AD51 2G025 AA05 AA08 AB01 5E081 AA18 CC12 GG05

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】一次導体と二次導体に流れる電流を、該電
流に比例する磁界強度の形で計測する電流センサにおい
て、該一次導体と二次導体を一体化し且つ一次導体と二
次導体の中央部に切り欠きをいれて、該一次導体と二次
導体を同一の導電性材料を用い電流通路を分岐する小窓
を開口部として設け、検出感度方向が逆になる一対のM
I素子を用いた磁気センサを設け、該MI素子を用いた
磁気センサでのセンサ値の差をとることで、磁界検出を
することを特徴とする電流センサ。
1. A current sensor for measuring a current flowing through a primary conductor and a secondary conductor in the form of a magnetic field intensity proportional to the current, wherein the primary conductor and the secondary conductor are integrated and the primary and secondary conductors are integrated. A notch is provided at the center, the primary conductor and the secondary conductor are formed of the same conductive material, and a small window for branching the current path is provided as an opening.
A current sensor comprising a magnetic sensor using an I element, and detecting a magnetic field by taking a difference between sensor values of the magnetic sensor using the MI element.
【請求項2】請求項1において、前記小窓内に異なる検
出感度方向が逆になる2つのMI素子を用いた磁気セン
サを内蔵することを特徴とすることを特徴とする電流セ
ンサ。
2. The current sensor according to claim 1, further comprising a magnetic sensor using two MI elements having different detection sensitivity directions reversed in the small window.
【請求項3】前記MI素子が、MI特性が対称であるこ
とを特徴とする請求項1、2記載の電流センサ。
3. The current sensor according to claim 1, wherein the MI element has a symmetric MI characteristic.
【請求項4】前記MI素子が、MI特性が非対称である
ことを特徴とする請求項1、2記載の電流センサ。
4. The current sensor according to claim 1, wherein the MI element has an asymmetric MI characteristic.
JP2000304157A 2000-10-03 2000-10-03 Current sensor Pending JP2002107386A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000304157A JP2002107386A (en) 2000-10-03 2000-10-03 Current sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000304157A JP2002107386A (en) 2000-10-03 2000-10-03 Current sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002107386A true JP2002107386A (en) 2002-04-10

Family

ID=18785243

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000304157A Pending JP2002107386A (en) 2000-10-03 2000-10-03 Current sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002107386A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002206904A (en) * 2000-11-08 2002-07-26 Yamaha Corp Sensor
JP2015141196A (en) * 2014-01-27 2015-08-03 甲神電機株式会社 Magnetic core and current sensor using the same
WO2017010219A1 (en) * 2015-07-10 2017-01-19 株式会社村田製作所 Current sensor
JP2018044788A (en) * 2016-09-12 2018-03-22 株式会社村田製作所 Current sensor

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002206904A (en) * 2000-11-08 2002-07-26 Yamaha Corp Sensor
JP4736210B2 (en) * 2000-11-08 2011-07-27 ヤマハ株式会社 Sensor
JP2015141196A (en) * 2014-01-27 2015-08-03 甲神電機株式会社 Magnetic core and current sensor using the same
WO2017010219A1 (en) * 2015-07-10 2017-01-19 株式会社村田製作所 Current sensor
JPWO2017010219A1 (en) * 2015-07-10 2017-11-16 株式会社村田製作所 Current sensor
US10281497B2 (en) 2015-07-10 2019-05-07 Murata Manufacturing Co., Ltd. Current sensor including a first flow portion and a second flow portion
JP2018044788A (en) * 2016-09-12 2018-03-22 株式会社村田製作所 Current sensor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7501928B2 (en) Current sensor
US7394240B2 (en) Current sensor
US7504927B2 (en) Current sensor
US7495541B2 (en) Current sensor
EP2016430B1 (en) Current sensing circuit for use in a current measurement probe
JP5366418B2 (en) Current detector and watt-hour meter using the same
US8212549B2 (en) Ammeter with improved current sensing
US7355382B2 (en) Current sensor and mounting method thereof
US8519703B2 (en) Magnetic sensor device and method of determining resistance values
US8451003B2 (en) Magnetic sensor having magneto-resistive elements on a substrate
JP2002318250A (en) Current detector and overload current protective device using the same
JP7367100B2 (en) Current transducer with magnetic field gradient sensor
JP2008216230A (en) Current sensor
JP2005503565A (en) Circuit structure for current detector with gradiometer and detector chip comprising the circuit structure
JP2000055997A (en) Magnetic sensor device and current sensor device
JP2002107385A (en) Current sensor
JP2002107386A (en) Current sensor
JP3764834B2 (en) Current sensor and current detection device
JPS63253264A (en) Current detector
JP2002107384A (en) Current sensor
JPH08136587A (en) Current transformer applying magnetic sensor
JP2002107383A (en) Current sensor
JP2002277491A (en) Current sensor
JP2003028899A (en) Current sensor
GB2372574A (en) Polarity sensitive magnetic sensor