JP2007155399A - 電流センサ、及び、それを有する電流値算出システム - Google Patents

Abstract

【課題】電流の大きさを検知するのに用いられる小型化された電流センサ、及び、それを有する電流値算出システムを提供することを課題とする。
【解決手段】電流の大きさを検知するのに用いられる電流センサ１０は、バスバー１２の近傍に設けられた２つのマグネット１４Ａ、１４Ｂと、バスバー１２に流れる電流によって発生する磁場とマグネット１４Ａ、１４Ｂによる磁場との合成磁場ベクトルＶＡのベクトル方向ＤＡを検知する磁気抵抗素子センサ１６と、を備えている。磁気抵抗素子センサ１６は、マグネット１４Ａとマグネット１４Ｂとの中間位置に配置されている。合成磁場ベクトルＶＡのベクトル方向ＤＡにより、電流による磁場の磁場ベクトルＶＥの大きさを求めることができ、電流の大きさを算出することができる。従って、従来のようなコアを必要としない。
【選択図】図３

Description

本発明は、電流の大きさを検知するのに用いられる電流センサ、及び、それを有する電流値算出システムに関する。

モータなどに流れる電流の大きさを、電流の周囲に発生する磁場の強さを測定することによって検知する電流センサが多用されている（例えば特許文献１参照）。以下、例を挙げ、添付図面を用いて従来の電流センサを説明する。

図５に示すように、従来の電流センサ８０では、リング状で一部が欠損しているコア８４と、この欠損位置に配置されたホールＩＣ８６と、を備えている。なお、２重系の電流センサとするために、ホールＩＣ８６がコア８４の厚み方向に２つ並べられていることが多い。

しかし、従来の電流センサでは、特にコアの寸法が大きいため、嵩張るという問題があった。
特開２００５−３０８５２６号公報

本発明は、上記事実を考慮して、電流の大きさを検知するのに用いられる小型化された電流センサ、及び、それを有する電流値算出システムを提供することを課題とする。

請求項１に記載の発明は、電流の大きさを検知するのに用いられる電流センサであって、電流が流れる導電体の近傍に設けられた少なくとも１つのマグネットと、所定位置に配置され、前記導電体に流れる電流によって発生する磁場と前記マグネットによる磁場との合成磁場の磁場方向を検知する磁場方向検知部と、を備えたことを特徴とする。

所定位置とは、上記合成磁場の磁場方向を計測する位置のことである。また、導電体の近傍とは、電流によって発生する磁場が計測可能なゾーンのことである。なお、マグネットと導電体とが接触していてもよい。

請求項１に記載の発明では、上記所定位置でマグネットによって発生する磁場ベクトル（すなわち磁場強度及び磁場方向）と、上記磁場方向検知部で検知された磁場方向とにより、導電体に流れる電流によって上記所定位置に発生する磁場強度を算出することが可能になる。そして、算出した磁場強度に基づいて、導電体に流れる電流の大きさを算出することが可能になる。

これにより、電流センサに従来のようなコアを設ける必要がなくなるので、小型化された電流センサとすることができる。

請求項２に記載の発明は、前記所定位置では前記マグネットによって発生する磁場の方向が前記導電体に流れる電流の方向と同一方向又は逆方向となるように、前記マグネットが２つ配置されていることを特徴とする。

これにより、上記所定位置では、電流によって発生する磁場の方向が、マグネットによって発生する磁場の方向に直交するので、使い勝手が良い電流センサとすることができる。

請求項３に記載の発明は、前記磁場方向検知部として磁気抵抗素子センサが設けられていることを特徴とする。

これにより、磁場方向検知部の構成をより簡素で小型にすることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のうち何れか１項に記載の電流センサと、前記マグネットによって発生する前記所定位置における磁場強度が予め入力されていて、前記電流センサで検知された前記合成磁場の磁場方向に基づいて前記導電体に流れる電流の大きさを算出する演算手段と、を備えたことを特徴とする。

これにより、システム構成が小型化された電流値算出システムを実現させることができる。

本発明は上記構成としたので、以下の効果を奏することができる。

請求項１に記載の発明によれば、電流センサに従来のようなコアを設ける必要がなくなるので、小型化された電流センサとすることができる。

請求項２に記載の発明によれば、使い勝手が良い電流センサとすることができる。

請求項３に記載の発明によれば、磁場方向検知部の構成をより簡素で小型にすることができる。

請求項４に記載の発明によれば、システム構成が小型化された電流値算出システムを実現させることができる。

以下、実施形態を挙げ、本発明の実施の形態について説明する。図１、図２に示すように、本発明の一実施形態に係る電流センサ１０は、自動車のモータに流れる電流の大きさを検知するのに用いられる電流センサであり、電流が流れるバスバー（金属板）１２の近くに配置された２つのマグネット１４Ａ、１４Ｂと、マグネット１４Ａとマグネット１４Ｂとの中間位置に配置されたＭＲＥセンサ（磁気抵抗素子センサ）１６と、を備えている。また、電流センサ１０は、マグネット１４Ａ、１４ＢとＭＲＥセンサ１６とを保持する非導電性の保持部１７を備えている。保持部１７には、ＭＲＥセンサ１６からの信号を伝達するための端子１９が形成されている。

バスバー１２に電流が流れると、図３に示すように、マグネット１４Ａ、１４Ｂの近傍では、バスバー１２に流れる電流によって発生する磁場（電流磁場）と、マグネット１４Ａ、１４Ｂによって発生する磁場（マグネット磁場）との合成磁場が形成される。

なお、２つのマグネット１４Ａ、１４Ｂの配置位置は、バスバー１２に流れる電流の方向（電流方向）Ｕに沿う位置にされており、この結果、ＭＲＥセンサ１６が配置されている位置におけるマグネット磁場の方向が電流方向Ｕと逆向きになっている。

ここで、ＭＲＥセンサ１６は、電流磁場の磁場ベクトルＶＥとマグネット磁場の磁場ベクトルＶＭとによる合成磁場ベクトルＶＡのベクトル方向（合成磁場方向）ＤＡを検知する。ＭＲＥセンサ１６の磁場方向計測位置では、合成磁場ベクトルＶＡは電流方向Ｕに対してθの角度をなす。

また、本実施形態では、ＭＲＥセンサ１６からの検出信号を受ける演算処理部１８が設けられている。演算処理部１８には、ＭＲＥセンサ１６の磁場方向計測位置においてマグネット１４Ａ、１４Ｂによって発生する磁場強度が予め入力されており、演算処理部１８は、ＭＲＥセンサ１６に生じた電圧に基づいて合成磁場方向ＤＡを求め、合成磁場ベクトルＶＥの大きさを算出し、更に電流磁場による磁場ベクトルＶＥを算出し、バスバー１２に流れる電流の大きさを算出するようになっている。

以上説明したように、本実施形態では、バイアスマグネットとして作用する２つのマグネット１４Ａ、１４Ｂを設け、マグネット１４Ａとマグネット１４Ｂとの中間位置にＭＲＥセンサ１６を配置している。そして、ＭＲＥセンサ１６によって合成磁場方向ＤＡを検知しており、この合成磁場方向ＤＡによって合成磁場ベクトルＶＥの大きさ、更には電流磁場の磁場ベクトルＶＥの大きさを算出でき、電流の大きさが算出され得る。これにより、従来のようなコアを設けなくても済む電流センサ１０とすることができるので、性能を落とすことなく、小型化、軽量化された電流センサ１０とすることができる。

また、ＭＲＥセンサ１６の磁場方向計測位置では上記マグネット磁場の方向が電流方向Ｕと逆向きになるようにマグネット１４Ａ、１４Ｂが配置されているので、ＭＲＥセンサ１６の磁場方向計測位置では、電流によって発生する磁場（電流磁場）の方向が、マグネットによって発生する磁場（マグネット磁場）の方向に直交する。従って、ＭＲＥセンサ１６の磁場方向計測位置に発生する合成磁場方向ＤＡを計測し易い。

更に、電流センサ１０には、磁場方向検知部としてＭＲＥセンサ１６が設けられているので、これにより、電流センサ１０の構成をより簡素で小型にすることができる。

また、上記のように演算処理部１８を設け、バスバー１２に流れる電流を算出できるようにしており、これにより、システム構成が小型化された電流値算出システム２０を実現させている。

なお、本実施形態では、電流センサ１０は、自動車のモータに流れる電流の大きさを検知するのに用いられるとして説明したが、モータ以外であっても用いることは当然に可能である。また、バスバー１２に代えて、他の導電体（例えば被覆された電線）が設けられていてもよい。

以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、上記実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲が上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。

本発明の一実施形態に係る電流センサ及び電流値算出システムを示す模式的な斜視図である。 本発明の一実施形態に係る電流センサ及び電流値算出システムを示す模式的な斜視図である。 本発明の一実施形態で、磁気抵抗素子センサで計測される合成磁場方向を示す模式的な平面図である。 従来の電流センサを示す模式的な斜視図である。

符号の説明

１０ 電流センサ
１２ バスバー（導電体）
１４Ａ マグネット
１４Ｂ マグネット
１６ ＭＲＥセンサ（磁気方向検知部、磁気抵抗素子センサ）
１８ 演算処理部
２０ 電流値算出システム
８０ 電流センサ
８２ 導電体

Claims (4)

1. 電流の大きさを検知するのに用いられる電流センサであって、
   電流が流れる導電体の近傍に設けられた少なくとも１つのマグネットと、
   所定位置に配置され、前記導電体に流れる電流によって発生する磁場と前記マグネットによる磁場との合成磁場の磁場方向を検知する磁場方向検知部と、
   を備えたことを特徴とする電流センサ。
2. 前記所定位置では前記マグネットによって発生する磁場の方向が前記導電体に流れる電流の方向と同一方向又は逆方向となるように、前記マグネットが２つ配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電流センサ。
3. 前記磁場方向検知部として磁気抵抗素子センサが設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電流センサ。
4. 請求項１〜３のうち何れか１項に記載の電流センサと、
   前記マグネットによって発生する前記所定位置における磁場強度が予め入力されていて、前記電流センサで検知された前記合成磁場の磁場方向に基づいて前記導電体に流れる電流の大きさを算出する演算手段と、
   を備えたことを特徴とする電流値算出システム。

Images