JP2009020085A - Multiphase current detector - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、U字型形状部を有する複数の一次導体の近傍において、印加された多相の被測定電流を検出する、多相電流の検出装置に関するものである。 The present invention relates to a multiphase current detection device that detects an applied multiphase current to be measured in the vicinity of a plurality of primary conductors having a U-shaped portion.
従来の電流センサあるいは電流検出装置としては、複数の磁気抵抗効果素子からなるブリッジ回路を、U字型の一次導体近傍に配置したものがある(例えば、特許文献1参照)。 As a conventional current sensor or current detection device, there is one in which a bridge circuit composed of a plurality of magnetoresistive elements is arranged in the vicinity of a U-shaped primary conductor (see, for example, Patent Document 1).
また、多相電流の検出装置としては、表面実装型電流センサを、クランク状に2度直角に折り曲げた被検出電流路の中央部に配置したものがある(例えば、特許文献2参照)。 In addition, as a multiphase current detection device, there is a device in which a surface mount type current sensor is arranged at the center of a detected current path bent at a right angle in a crank shape twice (for example, see Patent Document 2).
上記特許文献1に開示されている電流センサあるいは電流検出装置の一次導体は、左右対称的なU字型構造で、磁気抵抗効果素子で構成するブリッジ回路の左右の各ハーフブリッジに逆方向磁界が印加され、一様な外部磁界を除去する利点がある。しかしながら単相の測定のみを想定しており、多相電流の検出を、他相電流の影響を低減し、より正確に行う構成は示していないという問題点があった。 The primary conductor of the current sensor or the current detection device disclosed in Patent Document 1 has a symmetrical U-shaped structure, and a reverse magnetic field is applied to each of the left and right half bridges of a bridge circuit formed of magnetoresistive elements. It has the advantage of being applied and removing a uniform external magnetic field. However, only a single-phase measurement is assumed, and there has been a problem that a configuration in which multiphase current detection is performed more accurately by reducing the influence of other phase currents is not shown.
また上記特許文献2では、表面実装型電流センサを用いて、多相電流を測定する場合、ある相の電流を検出する表面実装型電流センサが、他の相の電流により発生した磁束の影響を受けずにより正確に多相電流の検出ができる構成となっている。しかしながら、特許文献1に示される、磁気抵抗効果素子で構成するブリッジ回路の左右の各ハーフブリッジに逆方向磁界が印加されるU字型形状部を有する一次導体を用いた電流センサで多相検出を構成する場合、単純な配置では他相の影響が受けやすくなり、検出誤差が増大する問題点があった。 In
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、一様な外部磁界を除去すると共に、多相電流の検出時に他相電流の影響を低減し、より正確な電流を検出できる多相電流の検出装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. In addition to removing a uniform external magnetic field, the influence of other-phase currents can be reduced when detecting a multi-phase current, and a more accurate current can be detected. It aims at obtaining the detection apparatus of a polyphase electric current.
この発明に係る多相電流の検出装置は、設置基板上に4つの磁気抵抗効果素子で、設置基板の中心線に対して分けられた一方の領域に第1のハーフブリッジ回路が配置されると共に、他方の領域に第2のハーフブリッジ回路が配置された電流検知デバイス部と、少なくとも1つのU字型形状部を有する一次導体をそれぞれ複数個備えて構成され、上記それぞれの電流検知デバイスがそれぞれのU字型形状部の近傍に、上記設置基板の中心線とU字型形状の対称軸が略一致するように配置され、それぞれのU字型形状部に隣接するU字型形状部の対称軸が同一直線上にないように、同一平面内に並列配置したものである。 In the multiphase current detection device according to the present invention, the first half-bridge circuit is arranged in one region separated from the center line of the installation board by four magnetoresistive elements on the installation board. And a plurality of primary conductors each having a second half bridge circuit disposed in the other region and a primary conductor having at least one U-shaped portion. In the vicinity of the U-shaped part, the center line of the installation board and the symmetry axis of the U-shaped part are substantially aligned, and the U-shaped part adjacent to each U-shaped part is symmetrical. They are arranged in parallel in the same plane so that the axes are not on the same straight line.
以上のように、この発明によれば、設置基板上に4つの磁気抵抗効果素子で、設置基板の中心線に対して分けられた一方の領域に第1のハーフブリッジ回路が配置されると共に、他方の領域に第2のハーフブリッジ回路が配置され、それぞれのハーフブリッジ回路に逆方向の磁界が印加される構造のため、一様な外部磁界を除去する効果がある。
また、それぞれの一次導体は、それぞれのU字型形状部に隣接するU字型形状部の対称軸が同一直線上にないように、同一平面内に並列配置したため、多相電流の検出時に他相の電流により発生する磁界の影響を低減し、より正確な電流を検出する効果がある。As described above, according to the present invention, the first half-bridge circuit is arranged in one region divided with respect to the center line of the installation board by four magnetoresistive elements on the installation board, Since the second half bridge circuit is arranged in the other region and a magnetic field in the opposite direction is applied to each half bridge circuit, there is an effect of removing a uniform external magnetic field.
In addition, each primary conductor is arranged in parallel in the same plane so that the symmetry axis of the U-shaped part adjacent to each U-shaped part is not on the same straight line. This has the effect of reducing the influence of the magnetic field generated by the phase current and detecting a more accurate current.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1による多相電流の検出装置1の斜視図を示すもので、図2は図1の1相分の電流センサ平面図、図3は図2におけるAA断面(XZ面)の一部を示す断面図である。図において、多相電流の検出装置1は3相交流電流において、それぞれの相電流を相毎に設置した電流センサにて検出する例であり、1相分の電流センサ2は、電流検知デバイス部7、センサ回路部8を有するセンサ基板3と、一次導体4により構成される。なお図において一次導体4は、簡単のため電流センサ部の近傍のみを示したが、実際は延長され電源や各種装置等に接続されるものとする。
本実施の形態1では、各一次導体3は長手方向に向かって略垂直に曲げ加工が施されて1つのU字形状部6を形成し、U字形状部6内の一次導体に囲まれた空間部11に1つの電流検知デバイス部7を配置する。
まず、電流検知デバイス部7の構成について説明する。
図5は電流検知デバイス部7の平面図を示すもので、設置基板16上において、設置基板16の中心線10によって2つの領域に分けられ、それぞれの領域に磁気抵抗効果素子13a、13b、磁気抵抗効果素子13c、13dが線対称に等しく配置される。ここで、磁気抵抗効果素子13の感磁方向はX方向とする。4つの磁気抵抗効果素子13a〜13dは、設置基板16の中心線10に対して相互に平行方向に配置され、磁気抵抗効果素子13a、13dは、互いに逆方向の磁界の増加に応じて抵抗値が共に増加する磁気抵抗効果特性を有するように、また、磁気抵抗効果素子13b、13cは、互いに逆方向の磁界の増加に応じて抵抗値が共に減少する磁気抵抗効果特性を有するように、図には省略したが、磁気抵抗効果素子上にはバーバーポール電極構造が形成されている。なお、4つの磁気抵抗効果素子13はそれぞれ1本で構成したが、クランク形状に複数の磁気抵抗効果素子を接続し、線路長を長く構成してもよい。また、中心線10上の中心点に対して点対称に構成してもよい。接続電流線14は、4つの磁気抵抗効果素子13間を接続することにより、ブリッジ回路17を構成するものであり、接続エリア15は、外部とブリッジ回路17の入出力用の端子部として用いる。Embodiment 1 FIG.
1 is a perspective view of a multiphase current detection device 1 according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a plan view of a current sensor for one phase of FIG. 1, and FIG. It is sectional drawing which shows a part of (XZ surface). In the figure, a multiphase current detection device 1 is an example in which each phase current is detected by a current sensor installed for each phase in a three-phase alternating current, and a
In the first embodiment, each
First, the configuration of the current
FIG. 5 shows a plan view of the current
図6はこの発明の実施の形態1による1相分の電流センサ2の電流検知デバイス部7を示す構成概略図であり、図6において、4つの磁気抵抗効果素子13間を接続電流線14で接続することにより、磁気抵抗効果素子13a、13bの直列接続からなるハーフブリッジ回路(第1のハーフブリッジ回路)18aと、磁気抵抗効果素子13c、13dの直列接続からなるハーフブリッジ回路(第2のハーフブリッジ回路)18bとの並列接続からなるブリッジ回路17を構成するものである。
接続エリア(第1の接続エリア)15aは、ブリッジ回路17の磁気抵抗効果素子13a、13c間の接続電流線14に接続され、もう一方の接続エリア(第2の接続エリア)15bは、ブリッジ回路17の磁気抵抗効果素子13b、13d間の接続電流線14に接続されており、接続エリア15a、15bからブリッジ回路17に電圧が供給されるものである。接続エリア(第3の接続エリア)15cは、ブリッジ回路17の磁気抵抗効果素子13a、13b間の接続電流線14に接続され、もう一方の接続エリア(第4の接続エリア)15dは、ブリッジ回路17の磁気抵抗効果素子13c、13d間の接続電流線14に接続されており、接続エリア15c、15dからブリッジ回路17の出力電圧が検出されるものである。FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing the current
The connection area (first connection area) 15a is connected to the connection
なお、図5および図6には示していないが、設置基板16上の4つの磁気抵抗効果素子13a〜13dの上方、または下方、またはその両方に絶縁層を介して補償導電線19を配置し、ブリッジ回路17の出力電圧に基づいて、それらの補償導電線19に4つの磁気抵抗効果素子13の近傍に発生する磁界を打ち消すような電流を供給する磁気補償型の構成としてもよい。 Although not shown in FIGS. 5 and 6, the compensation
次に、1相分の電流センサ2の全体構成について説明する。
図1に示すように、被測定電流を印加する各一次導体4の一部には、長手方向に向かって略垂直に曲げ加工が施され、Z方向から見てU字の形状となるように1つのU字形状部6が形成される。なお本実施の形態1に示した図では、U字形状の底部の両脇部分が直角形状に構成されているが、電流検知デバイス部7に両側のU字部形成一次導体5から安定して逆方向の磁界が印加される構造であれば丸みを帯びた形状などでもよく、これに限るものではないが、安定して逆方向の磁界を印加するためにはU字形状が少なくとも電流検知デバイス部7の近傍において左右対称であることが望ましい。
図2に示すように、U字形状部6の対称軸、および電流検知デバイス部7の中心線10が略一致するようにセンサ基板3はU字形状部6の下面に設置されている。本実施の形態においては、センサ基板3をU字形状部6の下面に設置した例を示したが、設置位置は下面に限るものではない。
電流検知デバイス部7の設置位置(特にZ方向)は、磁気抵抗効果素子13に付与したい磁界、つまりは被測定電流の大きさに応じて決定するが、Z方向における1次導体4の中央となる位置(図3破線O)では感磁方向の付与磁界が0となるため、中央からずらして設置するのがよい。本実施の形態では、空間部11内に電流検知デバイス部7を設置した例を示したが、これに限るものではなく、空間部11外に置いてもよい。また、一次導体4の断面積は、印加する被側定電流値の大きさに応じて決定される。このような一次導体4は、例えば銅などの金属による直線状導体バー形状から、U字形状部6の曲げ加工等により作製される。
センサ基板3上には、電流検知デバイス部7とともにセンサ回路部8を配置する。センサ回路部8は、電流検知デバイス部7の接続エリア15a、15bにブリッジ回路17の電圧を供給すると共に、ブリッジ回路17の出力電圧を適度な増幅を施して出力するが、電流センサ2の外部への入出力には、外部端子9を利用する。
センサ基板3と1次導体4は、特に図示しないが接着剤や取付部材等を用いて固定する。取付部材は特に材料を限定しないが、非磁性で経時劣化の少ないものが望ましく、絶縁性や耐圧の効果を上げるために全体、あるいは一部を樹脂モールドしてもよい。Next, the overall configuration of the
As shown in FIG. 1, a part of each
As shown in FIG. 2, the
The installation position (especially in the Z direction) of the current
On the
The
次に、電流センサ2の動作について、図3、図4、図5により説明する。
一次導体4に被測定電流を印加すると、例えば第1のU字部形成一次導体5’には電流の方向に対して図3の破線に示すように左回転の磁界が、また第2のU字部形成一次導体5”には電流の方向に対して図3の破線に示すように右回転の磁界が、印加される被測定電流の大きさに応じて発生する。図には簡単のために各1次導体あたり2本の磁束線によって発生磁界を示した。その結果、電流検知デバイス部7を空間部11の下面近傍に設置した場合、電流検知デバイス部7の右側に位置する磁気抵抗効果素子13c、13dには、図4に示す磁界ベクトル12が印加され、磁気抵抗効果素子13c、13dの感磁方向(X方向)には分解ベクトル12aが加わることになる。つまり、電流検知デバイス部7のXY面における、図5に示した磁気抵抗効果素子13a、13bには、中心線10より紙面左側の向きに磁界が加わり、磁気抵抗効果素子13c、13dには、中心線10より紙面右側の向きに磁界が加わる。Next, the operation of the
When a current to be measured is applied to the
なお、磁気抵抗効果素子13a、13dでは、共に磁界の増加に応じて抵抗値が増加すると共に、磁界の減少に応じて抵抗値が減少する磁気抵抗効果特性を有するように、また、磁気抵抗効果素子13b、13cでは、逆に磁界の増加に応じて抵抗値が減少すると共に、磁界の減少に応じて抵抗値が増加する磁気抵抗効果特性を有するように構成されている。
よって、一次導体4に流れる電流の増加に応じて磁気抵抗効果素子13a、13dの抵抗値が増加すると共に、磁気抵抗効果素子13b、13cの抵抗値が減少し、一次導体4に流れる電流の減少に応じて磁気抵抗効果素子13a、13dの抵抗値が減少すると共に、磁気抵抗効果素子13b、13cの抵抗値が増加する。このように、一次導体4に印加される被測定電流の大きさに応じてブリッジ回路17の平衡が崩れ、これが電流検知デバイス部7のブリッジ回路17の出力となる。The
Therefore, as the current flowing through the
さらに、電流センサ2の動作について、補償導電線19を有する場合について説明する。補償導電線19を配置した電流検知デバイス部7とセンサ回路部8の概略構成を図7に示す。
一次導体4に印加される被測定電流の大きさに応じてブリッジ回路17の平衡が崩れる。このとき、センサ回路部8に設置された増幅回路部(例えばオペアンプ20)では、電流検知デバイス部7の接続エリア15c、15dから検出される出力電圧に基づいて、磁気抵抗効果素子13a〜13d近傍に発生する磁界を打ち消すような電流(制御電流)を補償導電線19に供給する。具体的には接続エリア15c、15dの出力電圧が0になるように、制御電流の大きさを調整する。補償導電線19は、その制御電流の大きさに応じて4つの磁気抵抗効果素子13a〜13d近傍に発生する磁界、すなわち一次導体4に印加される被測定電流の大きさに応じた磁界を相殺するような磁界を発生する。
したがって、一次導体4に印加される被測定電流の大きさに応じたブリッジ回路17の平衡の崩れを、センサ回路部8から供給される制御電流により修復することができる。ゆえに、センサ回路部8から供給した制御電流の大きさが、一次導体4に印加される被測定電流の大きさに相関のある値として検出することができる。
なお、一次導体4以外において発生させた外部磁界(外乱磁界)は、磁気抵抗効果素子13a、13bと磁気抵抗効果素子13c、13d(ブリッジ回路17の左右の各ハーフブリッジ回路18)に同相の影響となるため相殺され、測定精度に影響を与えない。Further, the operation of the
The balance of the
Therefore, the balance failure of the
The external magnetic field (disturbance magnetic field) generated outside the
次に各一次導体4a、4b、4cの設置構成について説明する。図8は、多相電流の検出装置1における各一次導体4a、4b、4cとセンサ基板3a、3b、3cの平面図を示すもので、図9は図8のBB断面(YZ面)を示す断面図、図10は各一次導体に発生する主な磁界の方向を示す図である。
各相に対応する3本の一次導体4a、4b、4cは、図8に示すように長手方向(X方向)が略平行となり、図9に示すようにXY平面内に並列配置され、かつ隣接するU字形状部の対称軸21が同一直線上にないように配置される。各一次導体4a、4b、4cに被測定電流が印加されたとき、発生する主な磁界の方向は、図10の矢印に示すようにXY平面において、全てX方向またはY方向となる。ここで、センサ基板3a、3b、3c上に設置された磁気抵抗効果素子(図には省略)の感磁方向はX方向であり、磁界検出部となるU字形状部6a、6b、6cのU字部形成一次導体にて挟まれた部分に一次導体から付与される磁界の方向は、検出部のX方向磁界22または検出部のY方向磁界23となり、感磁方向と直角方向であるY方向の磁界の影響は受けない。それ以外の非検出部において発生する非検出部の磁界方向24も、磁気抵抗効果素子の感磁方向と直角方向であるY方向となるため、磁気抵抗効果素子は磁界検出部以外で発生する磁界の影響も受けることはない。よって、隣接するU字形状部にて発生した検出部のX方向磁界22からの影響を低減するために、隣接するU字形状部の対称軸が同一直線上にないように対称軸を離間して各一次導体を設置すれば、他相の電流による誤差の低減が可能となる。
なお、本実施の形態においては、三相交流の電流検出例について示したが、三相に限らず、さらに複数相、複数の一次導体を設置してもよい。Next, the installation configuration of each primary conductor 4a, 4b, 4c will be described. FIG. 8 is a plan view of the primary conductors 4a, 4b, and 4c and the sensor substrates 3a, 3b, and 3c in the multiphase current detection device 1, and FIG. 9 is a BB cross section (YZ plane) of FIG. FIG. 10 is a cross-sectional view, and FIG. 10 is a diagram showing the direction of main magnetic fields generated in each primary conductor.
The three primary conductors 4a, 4b, 4c corresponding to each phase are substantially parallel in the longitudinal direction (X direction) as shown in FIG. 8, arranged in parallel in the XY plane as shown in FIG. It arrange | positions so that the
In the present embodiment, an example of detecting the current of a three-phase alternating current has been described. However, the present invention is not limited to three phases, and a plurality of primary conductors may be installed in a plurality of phases.
以上のように、この実施の形態1によれば、設置基板上に4つの磁気抵抗効果素子で、設置基板の中心線に対して分けられた一方の領域に第1のハーフブリッジ回路が配置されると共に、他方の領域に第2のハーフブリッジ回路が配置され、それぞれのハーフブリッジ回路に逆方向の磁界が印加される構造のため、一様な外部磁界を除去することができる。 As described above, according to the first embodiment, the first half-bridge circuit is arranged in one region divided with respect to the center line of the installation board by four magnetoresistive elements on the installation board. In addition, since the second half bridge circuit is arranged in the other region and a magnetic field in the opposite direction is applied to each half bridge circuit, a uniform external magnetic field can be removed.
また、他相の一次導体から磁界検出部となる磁気抵抗効果素子部に付与される感磁方向の磁界は、隣接するU字形状部の対称軸が同一直線上にないように対称軸を離間することで低減し、かつ他相の一次導体から付与される感磁方向の磁界以外に発生する磁界の方向は感磁方向から直角方向となる構成のため、他相の電流による磁界の影響を受けることがなく測定精度を高める効果がある。 In addition, the magnetic field in the magnetosensitive direction applied from the primary conductor of the other phase to the magnetoresistive effect element unit serving as the magnetic field detection unit is separated from the symmetry axis so that the symmetry axis of the adjacent U-shaped part is not on the same straight line. The direction of the magnetic field generated in addition to the magnetic-sensitive magnetic field applied from the primary conductor of the other phase is perpendicular to the magnetic sensitive direction. There is an effect to improve the measurement accuracy without receiving.
実施の形態2.
図11は、この発明の実施の形態2による多相電流の検出装置1における各一次導体4a、4b、4cとセンサ基板3a、3b、3cの平面図を示すもので、図12は図11のBB断面(YZ面)を示す断面図、図13は図11の対称軸21における断面(YZ面)を示す断面図である。本実施の形態2は、各一次導体4a、4b、4cのU字形状部の対称軸21が同一面内にあるように、かつ各一次導体4a、4b、4cが同一平面上にないように、各一次導体4a、4b、4cを設置したものである。
実施の形態2は、実施の形態1より各一次導体4a、4b、4cの配置構成を変更したものであり、その他の電流センサとしての構成で重複する部分は省略する。実施の形態1はXY面内において各一次導体4a、4b、4cのU字形状部をずらして設置したものであったが、実施の形態2はYZ面内において各一次導体4a、4b、4cのU字形状部をずらして設置したものである。
FIG. 11 shows a plan view of the primary conductors 4a, 4b, 4c and the sensor boards 3a, 3b, 3c in the multiphase current detection apparatus 1 according to
In the second embodiment, the arrangement configuration of the primary conductors 4a, 4b, and 4c is changed from that in the first embodiment, and the redundant portions are omitted in the configuration as other current sensors. In the first embodiment, the U-shaped portions of the primary conductors 4a, 4b, and 4c are shifted in the XY plane. In the second embodiment, the primary conductors 4a, 4b, and 4c are arranged in the YZ plane. The U-shaped part of is installed by shifting.
実施の形態2における多相電流の検出装置1の全体構成について説明する。
各相に対応する3本の一次導体4a、4b、4cは、図11に示すようにZ軸方向から見たXY平面図においては長手方向(X方向)が略平行となり、図12、図13に示すようにXY平面外にZ方向にずらして配置され、かつU字形状部の対称軸21が同一面内にあるように配置される。実施の形態1においては、センサ基板3a、3b、3cは、各一次導体4a、4b、4cの上面、下面いずれに設置しても構わなかったが、実施の形態2においては、図13に示すように、センサ基板3a、3cは一次導体4a、4cの下面、センサ基板3bは一次導体4bの上面に設置するのが望ましい。
各一次導体4a、4b、4cに被測定電流が印加されたとき、発生する主な磁界の方向は、XY平面において、全てX方向またはY方向となる。ここで、センサ基板3a、3b、3c上に設置された磁気抵抗効果素子(図には省略)の感磁方向はX方向であり、磁界検出部となるU字形状部6a、6b、6cのU字部形成一次導体にて挟まれた部分に一次導体から付与される磁界の方向は、X方向またはY方向となり、感磁方向と直角方向であるY方向の磁界の影響は受けない。それ以外の非検出部において発生する磁界方向も、磁気抵抗効果素子の感磁方向と直角方向であるY方向となるため、磁気抵抗効果素子は磁界検出部以外で発生する磁界の影響も受けることはない。よって、隣接するU字形状部にて発生したX方向磁界からの影響を低減するために、YZ面においてU字形状部が隣接しないようにZ方向に各一次導体を離間して設置し、かつセンサ基板を隣接するU字形状部から離間して設置すれば、他相の電流による誤差の低減が可能となる。
なお、本実施の形態においては、三相交流の電流検出例について示したが、三相に限らず、さらに複数相、複数の一次導体を設置してもよい。The overall configuration of multiphase current detection apparatus 1 in the second embodiment will be described.
As shown in FIG. 11, the three primary conductors 4a, 4b, and 4c corresponding to each phase are substantially parallel in the longitudinal direction (X direction) in the XY plan view viewed from the Z-axis direction. As shown in FIG. 3, the U-shaped portion is arranged so that the
When a current to be measured is applied to each primary conductor 4a, 4b, 4c, the direction of the main magnetic field generated is all in the X direction or the Y direction on the XY plane. Here, the magnetosensitive effect elements (not shown in the figure) installed on the sensor substrates 3a, 3b, and 3c are in the X direction, and the U-shaped portions 6a, 6b, and 6c that serve as the magnetic field detection units. The direction of the magnetic field applied from the primary conductor to the portion sandwiched by the U-shaped primary conductor is the X direction or the Y direction, and is not affected by the magnetic field in the Y direction, which is perpendicular to the magnetic sensing direction. The direction of the magnetic field generated in the other non-detection parts is also the Y direction perpendicular to the magnetosensitive effect direction of the magnetoresistive effect element, so that the magnetoresistive effect element is also affected by the magnetic field generated outside the magnetic field detection part. There is no. Therefore, in order to reduce the influence from the X-direction magnetic field generated in the adjacent U-shaped part, the primary conductors are spaced apart in the Z direction so that the U-shaped part is not adjacent in the YZ plane, and If the sensor substrate is installed apart from the adjacent U-shaped portion, it is possible to reduce errors due to currents in other phases.
In the present embodiment, an example of detecting the current of a three-phase alternating current has been described. However, the present invention is not limited to three phases, and a plurality of primary conductors may be installed in a plurality of phases.
以上のように、この実施の形態2によれば、他相の一次導体から磁界検出部となる磁気抵抗効果素子部に付与される感磁方向の磁界は、YZ面においてU字形状部が隣接しないようにZ方向に各一次導体を離間し、かつセンサ基板を隣接するU字形状部から離間して設置することで低減し、かつ他相の一次導体から付与される感磁方向の磁界以外に発生する磁界の方向は感磁方向から直角方向となる構成のため、他相の電流による磁界の影響を受けることがなく測定精度を高める効果がある。 As described above, according to the second embodiment, the magnetic field in the magnetosensitive direction applied from the primary conductor of the other phase to the magnetoresistive effect element portion serving as the magnetic field detecting portion is adjacent to the U-shaped portion on the YZ plane. Other than the magnetic field in the magnetosensitive direction applied from the primary conductor of the other phase, and the primary conductors are separated from each other in the Z direction and the sensor substrate is placed away from the adjacent U-shaped portion. Since the direction of the generated magnetic field is a direction perpendicular to the magnetic sensing direction, there is an effect of improving the measurement accuracy without being affected by the magnetic field due to the current of the other phase.
また、電流センサを設置するためのスペースが、X軸方向において制限され、実施の形態1の構成が困難な場合、本構成により、他相の電流による磁界の影響を受けることがなく測定精度を高める効果を維持したまま設置が可能となる効果がある。 In addition, when the space for installing the current sensor is limited in the X-axis direction and the configuration of the first embodiment is difficult, this configuration can improve the measurement accuracy without being affected by the magnetic field due to the current of the other phase. There is an effect that can be installed while maintaining the effect of increasing.
実施の形態3.
図14は、この発明の実施の形態3による多相電流の検出装置1における各一次導体4a、4b、4cとセンサ基板3の平面図を示すもので、図15は図14の対称軸21における断面(YZ面)を示す断面図である。本実施の形態3は、各一次導体4a、4b、4cのU字形状部の対称軸21が同一平面外にあるように、かつ各一次導体4a、4b、4cが同一平面上にないように、各一次導体4a、4b、4cを設置したものである。
実施の形態3は、実施の形態1より各一次導体4a、4b、4cの配置構成を変更したものであり、その他の電流センサとしての構成で重複する部分は省略する。実施の形態1はXY面内において各一次導体4a、4b、4cのU字形状部をずらして設置したものであったが、実施の形態3はさらにYZ面内において一次導体4bをZ方向にずらして設置したものである。
FIG. 14 shows a plan view of the primary conductors 4a, 4b, 4c and the
In the third embodiment, the arrangement configuration of the primary conductors 4a, 4b, and 4c is changed from that in the first embodiment, and the redundant portions are omitted in the configuration as other current sensors. In the first embodiment, the U-shaped portions of the primary conductors 4a, 4b, and 4c are shifted in the XY plane. However, in the third embodiment, the primary conductor 4b is further moved in the Z direction in the YZ plane. It was installed by shifting.
実施の形態3における多相電流の検出装置1の全体構成について説明する。
各相に対応する3本の一次導体4a、4b、4cは、図14に示すようにZ軸方向から見たXY平面図においては長手方向(X方向)が略平行となり、図15に示すようにXY平面外にZ方向にずらして配置され、かつU字形状部の対称軸21が同一面内にないように配置される。実施の形態2においては、図13に示したように、センサ基板3a、3cは一次導体4a、4cの下面、センサ基板3bは一次導体4bの上面と各センサ基板を離間して設置するのが望まかったが、実施の形態3においては、センサ基板3は、一次導体4a、4cの上面、一次導体4bの下面に設置とすることで、1枚のセンサ基板3に収める構成が望ましい。
各一次導体4a、4b、4cに被測定電流が印加されたとき、発生する主な磁界の方向は、XY平面において、全てX方向またはY方向となる。ここで、センサ基板3上に設置された磁気抵抗効果素子(図には省略)の感磁方向はX方向であり、磁界検出部となるU字形状部6a、6b、6cのU字部形成一次導体にて挟まれた部分に一次導体から付与される磁界の方向は、X方向またはY方向となり、感磁方向と直角方向であるY方向の磁界の影響は受けない。それ以外の非検出部において発生する磁界方向も、磁気抵抗効果素子の感磁方向と直角方向であるY方向となるため、磁気抵抗効果素子は磁界検出部以外で発生する磁界の影響も受けることはない。よって、隣接するU字形状部にて発生したX方向磁界からの影響を低減するために、隣接するU字形状部の対称軸が同一直線上にないように対称軸を離間して各一次導体を設置すれば、他相の電流による誤差の低減が可能となる。
なお、本実施の形態においては、三相交流の電流検出例について示したが、三相に限らず、さらに複数相、複数の一次導体を設置してもよい。The overall configuration of multiphase current detection apparatus 1 in the third embodiment will be described.
As shown in FIG. 15, the three primary conductors 4a, 4b, and 4c corresponding to each phase are substantially parallel in the longitudinal direction (X direction) in the XY plan view as seen from the Z-axis direction as shown in FIG. Are arranged so as to be shifted in the Z direction outside the XY plane, and arranged so that the
When a current to be measured is applied to each primary conductor 4a, 4b, 4c, the direction of the main magnetic field generated is all in the X direction or the Y direction on the XY plane. Here, the magnetosensitive effect element (not shown in the figure) installed on the
In the present embodiment, an example of detecting the current of a three-phase alternating current has been described. However, the present invention is not limited to three phases, and a plurality of primary conductors may be installed in a plurality of phases.
以上のように、この実施の形態3によれば、他相の一次導体から磁界検出部となる磁気抵抗効果素子部に付与される感磁方向の磁界は、隣接するU字形状部の対称軸が同一直線上にないように対称軸を離間することで低減し、かつ他相の一次導体から付与される感磁方向の磁界以外に発生する磁界の方向は感磁方向から直角方向となる構成のため、他相の電流による磁界の影響を受けることがなく測定精度を高める効果がある。 As described above, according to the third embodiment, the magnetic field in the magnetosensitive direction applied from the primary conductor of the other phase to the magnetoresistive effect element unit serving as the magnetic field detection unit is the symmetry axis of the adjacent U-shaped unit. Is reduced by separating the symmetry axes so that they are not on the same straight line, and the direction of the magnetic field generated in addition to the magnetic field in the magnetic direction applied from the primary conductor of the other phase is perpendicular to the magnetic direction. Therefore, the measurement accuracy is improved without being affected by the magnetic field due to the current of the other phase.
また、1枚のセンサ基板に複数の電流検知デバイス部を設置できる構成のためセンサ基板が1枚となるだけでなく、電流検知デバイス部の位置決めも容易となり、低コスト化となる効果がある。 In addition, since a plurality of current detection device units can be installed on one sensor substrate, not only one sensor substrate is provided, but also the current detection device unit can be easily positioned, resulting in cost reduction.
1 多相電流の検出装置、2 電流センサ、3 センサ基板、4 一次導体、5 U字部形成一次導体、6 U字形状部、7 電流検知デバイス部、8 センサ回路部、9 外部端子、10 中心線、11 空間部、12 磁界ベクトル、13 磁気抵抗効果素子、14 接続電流線、15 接続エリア、16 設置基板、17 ブリッジ回路、18 ハーフブリッジ回路、19 補償導電線、20 オペアンプ、21 対称軸、22 検出部のX方向磁界、23 検出部のY方向磁界、24 非検出部の磁界方向DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Detection apparatus of multiphase current, 2 Current sensor, 3 Sensor board, 4 Primary conductor, 5 U-shaped formation primary conductor, 6 U-shaped part, 7 Current detection device part, 8 Sensor circuit part, 9 External terminal, 10 Center line, 11 space part, 12 magnetic field vector, 13 magnetoresistive effect element, 14 connection current line, 15 connection area, 16 installation board, 17 bridge circuit, 18 half bridge circuit, 19 compensation conductive line, 20 operational amplifier, 21 symmetry axis , 22 X-direction magnetic field of the detection unit, 23 Y-direction magnetic field of the detection unit, 24 Magnetic field direction of the non-detection unit
Claims (4)
上記設置基板上に配置され、互いに逆方向の上記磁界の増加に応じて抵抗値が共に減少する磁気抵抗効果特性を有する第2および第3の磁気抵抗効果素子と、
上記設置基板上に配置され、上記第1から第4の磁気抵抗効果素子を接続することにより、上記第1および第2の磁気抵抗効果素子による第1のハーフブリッジ回路、および上記第3および第4の磁気抵抗効果素子による第2のハーフブリッジ回路からなるブリッジ回路を構成する接続電流線とを備え、
上記設置基板の中心線に対して分けられた一方の領域に上記第1のハーフブリッジ回路が配置されると共に、他方の領域に上記第2のハーフブリッジ回路が配置された電流検知デバイスと、少なくとも1つのU字型形状を有する一次導体をそれぞれ複数個備え、
上記設置基板のそれぞれの中心線とU字型形状のそれぞれの対称軸が略一致するように、それぞれのU字型形状部近傍に上記電流検知デバイスが配置されるとともに、それぞれのU字型形状部が同一平面内に並列配置され、かつ隣接するU字型形状部の対称軸が同一直線上にないことを特徴とする多相電流の検出装置。First and fourth magnetoresistive elements disposed on an installation substrate and having a magnetoresistive effect characteristic in which a resistance value increases together with an increase in a magnetic field opposite to each other;
Second and third magnetoresistive elements arranged on the installation substrate and having magnetoresistive effect characteristics in which the resistance value decreases together with the increase of the magnetic field in the opposite direction;
The first half bridge circuit by the first and second magnetoresistive effect elements, and the third and second magnetoresistive effect elements are arranged on the installation substrate and connected to the first to fourth magnetoresistive effect elements. A connection current line constituting a bridge circuit composed of a second half-bridge circuit by four magnetoresistive elements,
A current detection device in which the first half-bridge circuit is arranged in one region divided with respect to the center line of the installation board and the second half-bridge circuit is arranged in the other region; A plurality of primary conductors each having a single U-shape,
The current detection devices are arranged in the vicinity of the U-shaped portions so that the center lines of the installation boards and the symmetry axes of the U-shaped shapes substantially coincide with each other. A multiphase current detection device, wherein the parts are arranged in parallel in the same plane, and the symmetry axes of adjacent U-shaped parts are not on the same straight line.
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010175474A (en) * | 2009-01-30 | 2010-08-12 | Aisin Aw Co Ltd | Current detecting apparatus |
WO2011111526A1 (en) * | 2010-03-09 | 2011-09-15 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | Current detection device |
JP2013142604A (en) * | 2012-01-11 | 2013-07-22 | Alps Green Devices Co Ltd | Current sensor |
CN109387681A (en) * | 2018-12-28 | 2019-02-26 | 无锡思泰迪半导体有限公司 | Binary channels current sensor structure based on magnetic field detection |
CN110221112A (en) * | 2019-06-04 | 2019-09-10 | 苏州汇川技术有限公司 | Circuit board and power electronic equipment |
JP2021043091A (en) * | 2019-09-12 | 2021-03-18 | アイシン精機株式会社 | Current sensor |
-
2007
- 2007-07-13 JP JP2007210408A patent/JP2009020085A/en active Pending
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010175474A (en) * | 2009-01-30 | 2010-08-12 | Aisin Aw Co Ltd | Current detecting apparatus |
US8427133B2 (en) | 2009-01-30 | 2013-04-23 | Aisin Aw Co., Ltd. | Current detection apparatus |
WO2011111526A1 (en) * | 2010-03-09 | 2011-09-15 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | Current detection device |
JP2011185788A (en) * | 2010-03-09 | 2011-09-22 | Aisin Aw Co Ltd | Current detector |
CN102713645A (en) * | 2010-03-09 | 2012-10-03 | 爱信艾达株式会社 | Current detection device |
US8421450B2 (en) | 2010-03-09 | 2013-04-16 | Aisin Aw Co., Ltd. | Current detection device |
CN102713645B (en) * | 2010-03-09 | 2014-10-29 | 爱信艾达株式会社 | Current detection device |
JP2013142604A (en) * | 2012-01-11 | 2013-07-22 | Alps Green Devices Co Ltd | Current sensor |
CN109387681A (en) * | 2018-12-28 | 2019-02-26 | 无锡思泰迪半导体有限公司 | Binary channels current sensor structure based on magnetic field detection |
CN110221112A (en) * | 2019-06-04 | 2019-09-10 | 苏州汇川技术有限公司 | Circuit board and power electronic equipment |
JP2021043091A (en) * | 2019-09-12 | 2021-03-18 | アイシン精機株式会社 | Current sensor |
JP7314732B2 (en) | 2019-09-12 | 2023-07-26 | 株式会社アイシン | current sensor |
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