JP2011221004A - Magnetic sensor and current sensor - Google Patents

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豊 牧野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic sensor and a current sensor which have a simple structure and are easily manufactured.SOLUTION: A magnetic sensor comprises: magnetic cores 4a and 4b having a same shape and opposed surfaces facing each other; an excitation coil 7 which is sandwiched between the opposed surfaces of the magnetic cores 4a and 4b and constituted by a first and second coil adjacent to each other; and a detection coil 6 arranged so as to surround at least a part of the magnetic cores 4a and 4b. The excitation coil 7 generates magnetic fields having components perpendicular to the opposed surfaces and opposed to each other in the first and second coils, respectively, when a current flows. The detection coil 6 is a magnetic sensor which is wound so as to generate a magnetic field therein having a component in the direction in which the first and second coils are arranged, when the current flows. Accordingly, the magnetic sensor which has a simple structure and is easily manufactured is obtained.

Description

本発明は、構造が単純で製造が容易な磁気センサおよび電流センサに関するものである。   The present invention relates to a magnetic sensor and a current sensor that are simple in structure and easy to manufacture.

2つの離隔した環状磁路およびそれらを接続する2つの接続磁路からなる磁気回路と、接続磁路に巻回された励磁コイルと、2つの環状磁路を一体的に取り巻くように巻き付けられた検出用コイルとを備えた電流センサが提案されている(例えば、特許文献1を参照。)。   A magnetic circuit comprising two spaced annular magnetic paths and two connecting magnetic paths connecting them, an exciting coil wound around the connecting magnetic path, and the two annular magnetic paths were wound so as to be integrally surrounded. A current sensor provided with a detection coil has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

特許第4310373号公報Japanese Patent No. 4310373

しかしながら、特許文献1にて提案された電流センサは、構造が複雑であり製造が難しいという問題があった。   However, the current sensor proposed in Patent Document 1 has a problem that the structure is complicated and it is difficult to manufacture.

本発明はこのような従来の技術における問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、構造が単純で製造が容易な磁気センサおよび電流センサを提供することにある。   The present invention has been devised in view of such problems in the prior art, and an object thereof is to provide a magnetic sensor and a current sensor that are simple in structure and easy to manufacture.

本発明の第1の磁気センサは、互いに対向する対向面を有する同一形状の1対の磁性体コアと、該1対の磁性体コアの1対の前記対向面の間に挟まれているとともに、互いに隣り合うように配置された第1および第2のコイルからなる励磁コイルと、前記1対の磁性体コアの少なくとも一部を取り巻くように配置された検出用コイルとを備え、前記励磁コイルは、電流が流されたときに、前記第1および第2のコイル内に前記対向面に垂直で互いに逆向きの成分を有する磁界を発生させるものであり、前記検出用コイルは、電流が流された場合に、前記検出用コイル内に前記第1および第2のコイルが配列された方向と同じ方向の成分を有する磁界を発生させるように巻かれていることを特徴とするものである。   A first magnetic sensor according to the present invention is sandwiched between a pair of magnetic cores having the same shape having opposing surfaces facing each other and the pair of opposing surfaces of the pair of magnetic cores. An excitation coil comprising first and second coils arranged adjacent to each other, and a detection coil arranged to surround at least part of the pair of magnetic cores, the excitation coil Generates a magnetic field having components opposite to each other perpendicular to the opposing surface in the first and second coils when an electric current is applied. In this case, the detection coil is wound so as to generate a magnetic field having a component in the same direction as the direction in which the first and second coils are arranged.

本発明の第2の磁気センサは、前記第1の磁気センサが備える構成において、前記1対の磁性体コアが環状に形成されているとともに、該1対の磁性体コアの環の円周方向に沿って前記第1および第2のコイルが交互に複数配列されていることを特徴とするものである。   According to a second magnetic sensor of the present invention, in the configuration provided in the first magnetic sensor, the pair of magnetic cores are formed in an annular shape, and the circumferential direction of the ring of the pair of magnetic cores A plurality of the first and second coils are alternately arranged along the line.

本発明の第1の電流センサは、前記第1の磁気センサと、前記第1および第2のコイルが配列された方向に垂直な方向の成分を有する電流を流すための導電路とを備えることを特徴とするものである。   The first current sensor of the present invention includes the first magnetic sensor and a conductive path for flowing a current having a component in a direction perpendicular to the direction in which the first and second coils are arranged. It is characterized by.

本発明の第2の電流センサは、前記第2の磁気センサと、前記1対の磁性体コアの環の内側を通過するように配置された導電路とを備えることを特徴とするものである。   The second current sensor of the present invention includes the second magnetic sensor and a conductive path arranged so as to pass through the inside of the ring of the pair of magnetic cores. .

本発明の第1の磁気センサによれば、磁性体コアの構造が非常に単純化できるため、構
造が単純で製造が容易な磁気センサを得ることができる。
According to the first magnetic sensor of the present invention, since the structure of the magnetic core can be greatly simplified, a magnetic sensor that is simple in structure and easy to manufacture can be obtained.

本発明の第2の磁気センサによれば、磁性体コアの環の内側の任意の位置に、環の内側を通過するように導電路を配置することによって、導電路を流れる電流を検出する電流センサとして機能させることができるので、設置時の自由度が高い電流センサとして用いることが可能な磁気センサを得ることができる。   According to the second magnetic sensor of the present invention, the current that detects the current flowing through the conductive path is arranged at an arbitrary position inside the ring of the magnetic core so as to pass through the inside of the ring. Since it can function as a sensor, a magnetic sensor that can be used as a current sensor with a high degree of freedom during installation can be obtained.

本発明の第1の電流センサによれば、磁気センサの構造を単純化することができるので、構造が単純で製造が容易な電流センサを得ることができる。   According to the first current sensor of the present invention, since the structure of the magnetic sensor can be simplified, a current sensor that is simple in structure and easy to manufacture can be obtained.

本発明の第2の電流センサによれば、磁性体コアの環の内側の任意の位置に導電路を配置することができるので、磁性体コアと導電路との位置関係の自由度が高い電流センサを得ることができる。   According to the second current sensor of the present invention, since the conductive path can be arranged at an arbitrary position inside the ring of the magnetic core, the current having a high degree of freedom in the positional relationship between the magnetic core and the conductive path. A sensor can be obtained.

本発明の実施の形態の第1の例の磁気センサを模式的に示す外観斜視図である。1 is an external perspective view schematically showing a magnetic sensor of a first example of an embodiment of the present invention. 図1に示す磁気センサを模式的に示す検出用コイルを省略した分解斜視図である。It is the disassembled perspective view which abbreviate | omitted the coil for a detection which shows typically the magnetic sensor shown in FIG. 本発明の実施の形態の第2の例の電流センサを模式的に示す外観斜視図である。It is an external appearance perspective view which shows typically the current sensor of the 2nd example of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態の第3の例の磁気センサおよび電流センサを模式的に示す外観斜視図である。It is an external appearance perspective view which shows typically the magnetic sensor and electric current sensor of the 3rd example of embodiment of this invention. 図4に示す磁気センサおよび電流センサを模式的に示す検出用コイルを省略した分解斜視図である。It is the disassembled perspective view which abbreviate | omitted the coil for a detection which shows typically the magnetic sensor and current sensor which are shown in FIG. 本発明の実施の形態の第4の例の電流センサを模式的に示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows typically the current sensor of the 4th example of embodiment of this invention. 図6に示す電流センサを模式的に示す平面図である。FIG. 7 is a plan view schematically showing the current sensor shown in FIG. 6.

以下、本発明の磁気センサおよび電流センサを添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。   Hereinafter, a magnetic sensor and a current sensor of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

(実施の形態の第1の例)
図1は、本発明の実施の形態の第1の例の磁気センサを模式的に示す外観斜視図である。図2は、図1に示す磁気センサを模式的に示す分解斜視図である。なお、図2においては、見やすくするために検出用コイル6の図示を省略している。
(First example of embodiment)
FIG. 1 is an external perspective view schematically showing a magnetic sensor of a first example of an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an exploded perspective view schematically showing the magnetic sensor shown in FIG. In FIG. 2, the detection coil 6 is not shown for easy viewing.

本例の磁気センサは、図1および図2に示すように、入力端子3a,3bと、出力端子2a,2bと、1対の磁性体コア4a,4bと、絶縁板5と、検出用コイル6と、励磁コイル7とを備えている。磁性体コア4a,4bは、同一形状であり、互いに対向する対向面を有している。励磁コイル7は、互いに隣り合うように配置された第1のコイル7aおよび第2のコイル7bからなり、磁性体コア4a,4bの1対の対向面の間に挟まれた絶縁板5の表面に形成されて、絶縁板5とともに磁性体コア4a,4bの1対の対向面の間に挟まれている。そして、励磁コイル7は、電流が流されたときに、第1のコイル7aおよび第2のコイル7bに対向面(図のx−y平面)に垂直(図のz軸方向)で互いに逆向きの成分を有する磁界を発生させる。検出用コイル6は、1対の磁性体コア4a,4bの一部を取り巻くように配置されており、1対の磁性体コア4a,4bの少なくとも一部がコイルの内側に位置するように、1対の磁性体コア4a,4bの一部に巻き付けられている。そして、検出用コイル6は、電流が流された場合に、検出用コイル6内に第1および
第2のコイルが配列された方向(図のx軸方向)と同じ方向の成分を有する磁界を発生させるように巻かれている。また、励磁コイル7の両端には入力端子3a,3bが電気的に接続されており、検出用コイル6の両端には出力端子2a,2bが電気的に接続されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the magnetic sensor of this example includes input terminals 3a and 3b, output terminals 2a and 2b, a pair of magnetic cores 4a and 4b, an insulating plate 5, and a detection coil. 6 and an exciting coil 7. The magnetic cores 4a and 4b have the same shape and have opposing surfaces facing each other. The exciting coil 7 includes a first coil 7a and a second coil 7b arranged so as to be adjacent to each other, and the surface of the insulating plate 5 sandwiched between a pair of opposing surfaces of the magnetic cores 4a and 4b. And is sandwiched between a pair of opposing surfaces of the magnetic cores 4a and 4b together with the insulating plate 5. When the current is passed, the exciting coil 7 is perpendicular to the first coil 7a and the second coil 7b opposite to each other (the xy plane in the figure) (in the z-axis direction in the figure) and opposite to each other. A magnetic field having the following components is generated. The detection coil 6 is arranged so as to surround a part of the pair of magnetic cores 4a, 4b, and at least a part of the pair of magnetic cores 4a, 4b is located inside the coils. It is wound around a part of the pair of magnetic cores 4a and 4b. When the current is passed, the detection coil 6 generates a magnetic field having a component in the same direction as the direction in which the first and second coils are arranged in the detection coil 6 (the x-axis direction in the figure). It is wound to generate. Further, the input terminals 3 a and 3 b are electrically connected to both ends of the exciting coil 7, and the output terminals 2 a and 2 b are electrically connected to both ends of the detection coil 6.

このような構成を備える本例の磁気センサ10においては、例えば、入力端子3aから入って入力端子3bから出る向きに電流が流れると、第1のコイル7aには図の−z方向に向かう磁界が発生し、第2のコイル7bには図のz方向に向かう磁界が発生する。これにより、磁性体コア4aにおいては、第2のコイル7bから第1のコイル7aに向かうように、図の−x方向の成分を有する磁束が発生し、磁性体コア4bにおいては、第1のコイル7aから第2のコイル7bに向かうように、図のx方向の成分を有する磁束が発生する。よって、図1にHで示した、図のx方向に向かう外部磁界が存在すると、磁性体コア4aにおいては、励磁コイル7に流れる電流によって発生する磁束と外部磁界Hによる磁束とが打ち消し合い、磁性体コア4bにおいては、励磁コイル7に流れる電流によって発生する磁束と外部磁界Hによる磁束とが強め合うことになるが、この強め合う程度と弱め合う程度とが等しくないことから、これを利用して外部磁界Hの大きさを検出することができる。   In the magnetic sensor 10 of this example having such a configuration, for example, when a current flows in the direction from the input terminal 3a to the output terminal 3b, the first coil 7a has a magnetic field directed in the -z direction in the figure. And a magnetic field directed in the z direction in the figure is generated in the second coil 7b. Thereby, in the magnetic core 4a, a magnetic flux having a component in the −x direction in the figure is generated so as to go from the second coil 7b to the first coil 7a, and in the magnetic core 4b, the first core A magnetic flux having a component in the x direction in the figure is generated from the coil 7a toward the second coil 7b. Therefore, when there is an external magnetic field indicated by H in FIG. 1 and directed in the x direction in the figure, in the magnetic core 4a, the magnetic flux generated by the current flowing in the exciting coil 7 and the magnetic flux by the external magnetic field H cancel each other, In the magnetic core 4b, the magnetic flux generated by the current flowing through the exciting coil 7 and the magnetic flux generated by the external magnetic field H are intensified, but the degree of strengthening and the degree of weakening are not equal. Thus, the magnitude of the external magnetic field H can be detected.

すなわち、検出用コイル6は、電流が流された場合に、コイル内に第1および第2のコイルが配列された方向(図のx方向)と同じ方向の成分を有する磁界を発生させるように巻かれている。このため、コイル内に第1および第2のコイルが配列された方向(図のx軸方向)の磁束の変化があると、検出用コイル6に誘導起電力が発生する。外部磁界Hが0の場合には、励磁コイル7の両端に交流を流しても、磁性体コア4a内の磁束と磁性体コア4b内の磁束とが打ち消し合うため検出用コイル6に誘導起電力は発生しない。ところが、外部磁界の変化にともなう磁性体の透磁率の変化が線形でないことにより、外部磁界Hが0でない場合には、励磁コイル7の両端に交流を流したときに発生する磁性体コア4a,4b内の磁束が外部磁界Hによって増加する量と減少する量とが等しくならないため、外部磁界Hの大きさに対応した誘導起電力が検出用コイル6に発生する。よって、出力端子2a,2b間の電圧を測定することにより、磁気センサ10を貫く外部磁界Hを検出することができる。   That is, when a current is passed, the detection coil 6 generates a magnetic field having a component in the same direction as the direction in which the first and second coils are arranged in the coil (the x direction in the figure). It is rolled up. For this reason, if there is a change in magnetic flux in the direction in which the first and second coils are arranged in the coil (the x-axis direction in the figure), an induced electromotive force is generated in the detection coil 6. When the external magnetic field H is 0, even if an alternating current is applied to both ends of the exciting coil 7, the magnetic flux in the magnetic core 4a and the magnetic flux in the magnetic core 4b cancel each other. Does not occur. However, since the change in magnetic permeability of the magnetic body accompanying the change in the external magnetic field is not linear, when the external magnetic field H is not 0, the magnetic core 4a generated when an alternating current is passed through both ends of the exciting coil 7, Since the amount by which the magnetic flux in 4b is increased by the external magnetic field H is not equal to the amount by which the magnetic flux is decreased, an induced electromotive force corresponding to the magnitude of the external magnetic field H is generated in the detection coil 6. Therefore, the external magnetic field H that penetrates the magnetic sensor 10 can be detected by measuring the voltage between the output terminals 2a and 2b.

このような構成を備える本例の磁気センサ10によれば、磁性体コア4a,4bの構造を非常に単純化できるため、構造が単純で製造が容易な磁気センサ10を得ることができる。   According to the magnetic sensor 10 of this example having such a configuration, the structure of the magnetic cores 4a and 4b can be greatly simplified, so that the magnetic sensor 10 having a simple structure and easy to manufacture can be obtained.

また、本例の磁気センサ10によれば、励磁コイル7は、磁性体コア4a,4bに巻き付ける必要がなく、平面状のコイルでよいため、絶縁板5に形成した導体パターンで励磁コイル7を構成することができるので、さらに構造が単純で製造が容易な磁気センサ10を得ることができる。   Further, according to the magnetic sensor 10 of this example, the excitation coil 7 does not need to be wound around the magnetic cores 4a and 4b, and may be a flat coil. Therefore, the excitation coil 7 is formed with a conductor pattern formed on the insulating plate 5. Since the magnetic sensor 10 can be configured, the magnetic sensor 10 having a simpler structure and easier to manufacture can be obtained.

本例の磁気センサ10において、磁性体コア4a,4bは、例えば、鉄,ニッケル,コバルト等の強磁性体を使用して形成することができる。また、特許文献1に記載されたように、内部に磁性流体が封入された構造体を使用しても構わない。この場合には、磁性流体が封入された空間が磁性体コア4a,4bとして機能する。磁性体コア4a,4bの形状としては、励磁コイル7および絶縁板5を挟持する対向面を有していればよく、矩形でも半円柱状でも構わない。   In the magnetic sensor 10 of this example, the magnetic cores 4a and 4b can be formed using a ferromagnetic material such as iron, nickel, cobalt, and the like. Further, as described in Patent Document 1, a structure in which a magnetic fluid is enclosed may be used. In this case, the space in which the magnetic fluid is sealed functions as the magnetic cores 4a and 4b. The shape of the magnetic cores 4a and 4b may be any shape as long as it has an opposing surface that sandwiches the exciting coil 7 and the insulating plate 5, and may be rectangular or semi-cylindrical.

絶縁板5は、磁化しない材料を用いて形成するのが望ましく、それにより、磁性体コア4a,4bを、微少間隔で安定して対向配置することができる。また、励磁コイル7を導体パターンで形成する場合には、絶縁体や誘電体であることが望ましい。よって、例えば、合成樹脂や誘電体セラミック等を用いて形成することができる。   The insulating plate 5 is preferably formed using a material that is not magnetized, so that the magnetic cores 4a and 4b can be stably opposed to each other at a minute interval. Further, when the exciting coil 7 is formed with a conductor pattern, it is desirable that the exciting coil 7 be an insulator or a dielectric. Therefore, for example, it can be formed using a synthetic resin, a dielectric ceramic, or the like.

(実施の形態の第2の例)
図3は、本発明の実施の形態の第2の例の電流センサを模式的に示す外観斜視図である。なお、本例においては、上述した実施の形態の例と異なる部分について説明し、同一の構成要素には同一の符号を付して重複する説明を省略する。
(Second example of embodiment)
FIG. 3 is an external perspective view schematically showing a current sensor according to a second example of the embodiment of the present invention. In this example, parts different from the example of the embodiment described above will be described, and the same constituent elements will be denoted by the same reference numerals and redundant description will be omitted.

本例の電流センサは、図3に示すように、図1および図2に示した実施の形態の第1の例の第1の磁気センサ10と、第1および第2のコイルが配列された方向(図のx軸方向)に垂直な方向(図の−z方向)の成分を有する電流iが流れる導電路8とを備えている。   As shown in FIG. 3, the current sensor of this example includes the first magnetic sensor 10 of the first example of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, and the first and second coils arranged. And a conductive path 8 through which a current i having a component in a direction (-z direction in the figure) perpendicular to the direction (x-axis direction in the figure) flows.

このような構成を備える本例の電流センサによれば、導電路8を流れる電流iの大きさに対応して、磁気センサ10の検出用コイル6内に図のx軸方向の成分を有する磁界が発生する。よって、磁気センサ10と導電路8との距離を予め測定しておくとともに、磁気センサ10の入力端子3a,3bに交流電圧を加えて出力端子2a,2b間の電圧を測定することにより、導電路8を流れる電流iの大きさを測定することが可能な電流センサを得ることができる。   According to the current sensor of this example having such a configuration, a magnetic field having a component in the x-axis direction of the figure in the detection coil 6 of the magnetic sensor 10 corresponding to the magnitude of the current i flowing through the conductive path 8. Will occur. Therefore, the distance between the magnetic sensor 10 and the conductive path 8 is measured in advance, and an AC voltage is applied to the input terminals 3a and 3b of the magnetic sensor 10 to measure the voltage between the output terminals 2a and 2b. A current sensor capable of measuring the magnitude of the current i flowing through the path 8 can be obtained.

本例の電流センサによれば、構造が単純な磁気センサ10を用いていることから、特許文献1に記載された電流センサと同様に直流電流を測定可能であるとともに、構造が単純で製造が容易な電流センサを得ることができる。   According to the current sensor of this example, since the magnetic sensor 10 having a simple structure is used, a direct current can be measured in the same manner as the current sensor described in Patent Document 1, and the structure is simple and manufactured. An easy current sensor can be obtained.

なお、本例の電流センサにおいては、図のz軸方向に電流が流れるように導電路8が配置された例を示したが、第1および第2のコイルが配列された方向(図のx軸方向)に垂直な方向(図のyz平面内の任意の方向)に電流が流れるように導電路8が配置されていれば、同様の感度で電流を検出することができる。さらに、検出感度は低下するものの、電流が図のyz平面内の任意の方向の成分を有していれば、原理的には電流の検出は可能である。   In the current sensor of this example, the example in which the conductive path 8 is arranged so that the current flows in the z-axis direction in the figure is shown, but the direction in which the first and second coils are arranged (x in the figure). If the conductive path 8 is arranged so that the current flows in a direction perpendicular to the axial direction (an arbitrary direction in the yz plane in the figure), the current can be detected with the same sensitivity. Further, although the detection sensitivity is lowered, in principle, the current can be detected if the current has a component in an arbitrary direction in the yz plane of the drawing.

(実施の形態の第3の例)
図4は、本発明の実施の形態の第3の例の磁気センサおよびそれを用いた電流センサを模式的に示す外観斜視図である。図5は、図4に示す磁気センサおよび電流センサを模式的に示す分解斜視図である。なお、図5においては、見やすくするために検出用コイル6の図示を省略している。また、本例においては、上述した実施の形態の例と異なる部分について説明し、同一の構成要素には同一の符号を付して重複する説明を省略する。
(Third example of embodiment)
FIG. 4 is an external perspective view schematically showing a magnetic sensor of a third example of an embodiment of the present invention and a current sensor using the same. FIG. 5 is an exploded perspective view schematically showing the magnetic sensor and the current sensor shown in FIG. In FIG. 5, the detection coil 6 is not shown for easy viewing. Moreover, in this example, a different part from the example of embodiment mentioned above is demonstrated, the same code | symbol is attached | subjected to the same component and the overlapping description is abbreviate | omitted.

本例の電流センサは、図4,図5に示すように、磁気センサ10と、導電路8とを備えている。   The current sensor of this example includes a magnetic sensor 10 and a conductive path 8 as shown in FIGS.

本例の磁気センサ10は、1対の磁性体コア4a,4bが環状に形成されているとともに、1対の磁性体コア4a,4bの環の円周方向に沿って第1のコイル7aおよび第2のコイル7bが交互に複数配列されている。導電路8は、1対の磁性体コア4a,4bの環の中央を垂直(図のz軸方向)に貫通するように配置されている。   In the magnetic sensor 10 of the present example, a pair of magnetic cores 4a and 4b are formed in an annular shape, and the first coil 7a and the first coil 7a are arranged along the circumferential direction of the ring of the pair of magnetic cores 4a and 4b. A plurality of second coils 7b are alternately arranged. The conductive path 8 is disposed so as to penetrate the center of the ring of the pair of magnetic cores 4a and 4b vertically (z-axis direction in the drawing).

本例の磁気センサ10によれば、磁性体コア4a,4bが環状に形成されていることから、磁性体コア4a,4bの環の内側の任意の位置に、環の内側を通過するように導電路8を配置することによって、導電路8を流れる電流を検出する電流センサとして機能させることができるので、設置時の自由度が高い電流センサとして機能することが可能な磁気センサを得ることができる。   According to the magnetic sensor 10 of this example, since the magnetic cores 4a and 4b are formed in an annular shape, the magnetic cores 4a and 4b pass through the inside of the ring at any position inside the ring of the magnetic cores 4a and 4b. By disposing the conductive path 8, it can function as a current sensor that detects the current flowing through the conductive path 8, so that a magnetic sensor that can function as a current sensor with a high degree of freedom during installation can be obtained. it can.

本例の電流センサによれば、磁性体コア4a,4bの環の内側の任意の位置に導電路8
を配置することができるので、磁性体コア4a,4bと導電路8との位置関係の自由度が高い電流センサを得ることができる。
According to the current sensor of this example, the conductive path 8 is located at an arbitrary position inside the ring of the magnetic cores 4a and 4b.
Therefore, a current sensor having a high degree of freedom in the positional relationship between the magnetic cores 4a and 4b and the conductive path 8 can be obtained.

なお、導電路8は、1対の磁性体コア4a,4bの環を垂直(図のz軸方向)に貫通するときが最も電流の検出感度が高くなるが、導電路8を流れる電流が、磁性体コア4a,4bの環が位置する平面(図のxy平面)に垂直な方向(図のz軸方向)の成分を有していれば、電流の検出は可能である。   The conductive path 8 has the highest current detection sensitivity when passing vertically through the ring of the pair of magnetic cores 4a and 4b (in the z-axis direction in the figure), but the current flowing through the conductive path 8 is If it has a component in the direction (z-axis direction in the figure) perpendicular to the plane (xy plane in the figure) on which the rings of the magnetic cores 4a and 4b are located, the current can be detected.

(実施の形態の第4の例)
図6は、本発明の実施の形態の第4の例の電流センサを模式的に示す分解斜視図である。図7は、図6に示す電流センサを模式的に示す上面図である。なお、図6においては、見やすくするために励磁コイル7の詳細な図示を省略するとともに、検出用コイル6を構成する第2の貫通導体61については、その一部のみを記載している。また、図7においては、励磁コイル7の記載を省略している。なお、本例においては、上述した実施の形態の第3の例の電流センサと異なる部分について説明し、同一の構成要素には同一の符号を付して重複する説明を省略する。
(Fourth example of embodiment)
FIG. 6 is an exploded perspective view schematically showing a current sensor according to a fourth example of the embodiment of the present invention. FIG. 7 is a top view schematically showing the current sensor shown in FIG. In FIG. 6, the detailed illustration of the exciting coil 7 is omitted for the sake of clarity, and only a part of the second through conductor 61 constituting the detection coil 6 is shown. Moreover, in FIG. 7, the description of the exciting coil 7 is omitted. Note that in this example, a different part from the current sensor of the third example of the above-described embodiment will be described, and the same constituent elements will be denoted by the same reference numerals and redundant description will be omitted.

本例の電流センサは、図6および図7に示すように、複数の誘電体層21a〜21eが積層されてなる誘電体基板21中に形成されている。   As shown in FIGS. 6 and 7, the current sensor of this example is formed in a dielectric substrate 21 formed by laminating a plurality of dielectric layers 21 a to 21 e.

磁性体コア4a,4bは、誘電体基板21中に、誘電体基板21の厚み方向に間隔を開けて配置されている。すなわち、磁性体コア4aは誘電体層21b上に配置されており、磁性体コア4bは誘電体層21d上に配置されている。   The magnetic cores 4 a and 4 b are arranged in the dielectric substrate 21 with a gap in the thickness direction of the dielectric substrate 21. That is, the magnetic core 4a is disposed on the dielectric layer 21b, and the magnetic core 4b is disposed on the dielectric layer 21d.

励磁コイル7は、誘電体基板21中の1対の磁性体コア4a,4bの間の位置に配置されている。詳細には、誘電体層21bと誘電体層21dとの間に位置する誘電体層21c上に配置された導体パターンによって形成されている。励磁コイル7の詳細の図示は省略されているが、励磁コイル7の両端には、誘電体層21c上に配置された入力端子3a,3bが接続されており、図示せぬ外部回路から励磁用の電流が供給される。   The exciting coil 7 is disposed at a position between the pair of magnetic cores 4 a and 4 b in the dielectric substrate 21. Specifically, it is formed by a conductor pattern disposed on the dielectric layer 21c located between the dielectric layer 21b and the dielectric layer 21d. Although the detailed illustration of the exciting coil 7 is omitted, both ends of the exciting coil 7 are connected to input terminals 3a and 3b arranged on the dielectric layer 21c. Current is supplied.

検出用コイル6は、誘電体基板21の一部を厚み方向に貫通する複数の第2の貫通導体61a〜61mと、誘電体基板21の内部または表面に配置された複数の第2の導体パターン62a〜62nとが接続されて構成されている。詳細には、第2の貫通導体61a〜61mおよび第2の導体パターン62a〜62nが、62a,61a,62b,61b,62c,61c,62d,61d,62e,61e,62f,61f,62g,61g,62h,61h,62i,61i,62j,61j,62k,61k,62l,61l,62m,61m,62nの順番で接続されて構成されている。また、検出用コイル6の両端は、誘電体基板21の上面に配置された出力端子2a,2bに接続されており、出力端子2a,2bから出力される信号によって、導電路8を流れる電流を検出する。なお、図6においては、複数の第2の貫通導体61a〜61mのうち、4本の第2の貫通導体61a,61b,61g,61hのみが図示されており、残りの第2の貫通導体61c,61d,61e,61f,61i,61j,61k,61lおよび61mの図示は省略している。   The detection coil 6 includes a plurality of second through conductors 61a to 61m penetrating a part of the dielectric substrate 21 in the thickness direction, and a plurality of second conductor patterns arranged inside or on the surface of the dielectric substrate 21. 62a to 62n are connected to each other. Specifically, the second through conductors 61a to 61m and the second conductor patterns 62a to 62n are formed by 62a, 61a, 62b, 61b, 62c, 61c, 62d, 61d, 62e, 61e, 62f, 61f, 62g, 61g. , 62h, 61h, 62i, 61i, 62j, 61j, 62k, 61k, 62l, 61l, 62m, 61m, and 62n in this order. Further, both ends of the detection coil 6 are connected to output terminals 2a and 2b arranged on the upper surface of the dielectric substrate 21, and a current flowing through the conductive path 8 is caused by signals output from the output terminals 2a and 2b. To detect. In FIG. 6, only four second through conductors 61a, 61b, 61g, and 61h among the plurality of second through conductors 61a to 61m are illustrated, and the remaining second through conductors 61c are illustrated. , 61d, 61e, 61f, 61i, 61j, 61k, 61l and 61m are not shown.

導電路8は、誘電体基板21の一部を厚み方向に貫通する第1の貫通導体81と、誘電体基板21の内部または表面に配置された複数の第1の導体パターン82a,82bとが接続されて構成されている。詳細には、第1の貫通導体81および第1の導体パターン82a,82bが、82a,81,82bの順番に接続されて構成されている。また、導電路8の両端は、誘電体基板21の上面に配置された端子9aおよび誘電体層21e上に配置された端子9bに接続されており、図示せぬ外部回路から端子9a,9bを介して被測定電流が流される。   The conductive path 8 includes a first through conductor 81 penetrating a part of the dielectric substrate 21 in the thickness direction, and a plurality of first conductor patterns 82a and 82b arranged in or on the surface of the dielectric substrate 21. Connected and configured. Specifically, the first through conductor 81 and the first conductor patterns 82a and 82b are connected in the order of 82a, 81, and 82b. Further, both ends of the conductive path 8 are connected to a terminal 9a disposed on the upper surface of the dielectric substrate 21 and a terminal 9b disposed on the dielectric layer 21e, and the terminals 9a and 9b are connected from an external circuit (not shown). A current to be measured is passed through.

このような構成を備える本例の電流センサによれば、誘電体基板21中に電流センサを形
成することができるので、小型で製造が容易な電流センサを得ることができる。また、磁性体コア4a,4b,励磁コイル7,検出用コイル6および導電路8の相互の位置関係を固定することができるので、高精度の電流センサを得ることができる。
According to the current sensor of this example having such a configuration, since the current sensor can be formed in the dielectric substrate 21, a current sensor that is small and easy to manufacture can be obtained. In addition, since the mutual positional relationship among the magnetic cores 4a and 4b, the excitation coil 7, the detection coil 6 and the conductive path 8 can be fixed, a highly accurate current sensor can be obtained.

なお、本例の電流センサにおいて、磁性体コア4a,4bは、誘電体層21c上に配置された、強磁性体パターンで構成されている。強磁性体としては、例えば、鉄,ニッケル,コバルト,フェライト等を用いることができる。また、誘電体層21c中に強磁性体からなる領域を形成して磁性体コア4a,4bとしても構わない。   In the current sensor of this example, the magnetic cores 4a and 4b are composed of a ferromagnetic pattern disposed on the dielectric layer 21c. For example, iron, nickel, cobalt, ferrite, or the like can be used as the ferromagnetic material. Alternatively, the magnetic cores 4a and 4b may be formed by forming a region made of a ferromagnetic material in the dielectric layer 21c.

(変形例)
本発明は上述した実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更,改良が可能である。
(Modification)
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications and improvements can be made without departing from the scope of the present invention.

例えば、上述した実施の形態の例においては、隣り合う第1のコイル7aおよび第2のコイル7bは、互いに逆方向に巻かれているとともに、電気的に直列に接続されている例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、同一方向に巻かれているとともに、逆向きに電流が流れるように電気的に並列に接続されていても構わない。   For example, in the example of the embodiment described above, the first coil 7a and the second coil 7b adjacent to each other are wound in opposite directions and electrically connected in series. However, the present invention is not limited to this. For example, they may be wound in the same direction and electrically connected in parallel so that current flows in the opposite direction.

また、上述した実施の形態の第1および第2の例においては、第1のコイル7aおよび第2のコイル7bを1つずつ有する例を示し、第3の例においては、第1のコイル7aおよび第2のコイル7bを2つずつ有する例を示したが、これに限定されるものではなく、さらに多数の第1のコイル7aおよび第2のコイル7bを形成しても構わない。但し、漏れ磁界を少なくするためには、第1のコイル7aで発生する磁界と第2のコイル7bで発生する磁界が等しいことが望ましいため、第1のコイル7aと第2のコイル7bとは、同一の形状および個数であることが望ましい。   Moreover, in the 1st and 2nd example of embodiment mentioned above, the example which has the 1st coil 7a and the 2nd coil 7b one by one is shown, and in the 3rd example, the 1st coil 7a However, the present invention is not limited to this, and a large number of first coils 7a and second coils 7b may be formed. However, in order to reduce the leakage magnetic field, it is desirable that the magnetic field generated by the first coil 7a and the magnetic field generated by the second coil 7b are equal, so the first coil 7a and the second coil 7b are The same shape and number are desirable.

さらに、上述した実施の形態の例においては、励磁コイル7が絶縁板5の表面に形成された導体パターンで構成された例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、絶縁板5の内部に形成された導体パターンで構成するようにしても構わない。また、励磁コイル7は、磁性体コア4a,4bの間に配置された空芯コイルであっても構わない。   Furthermore, in the example of the embodiment described above, the example in which the exciting coil 7 is configured by the conductor pattern formed on the surface of the insulating plate 5 is shown, but the present invention is not limited to this. For example, you may make it comprise with the conductor pattern formed in the inside of the insulating board 5. FIG. Moreover, the exciting coil 7 may be an air-core coil disposed between the magnetic cores 4a and 4b.

またさらに、上述した実施の形態の第2の例においては、磁性体コア4a,4bが直方体状である例を示し、実施の形態の第3の例においては、磁性体コア4a,4bが真円の環状である例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、6角形や8角形等の多角形の環状の磁性体コア4a,4bであっても構わない。   Furthermore, in the second example of the embodiment described above, an example in which the magnetic cores 4a and 4b are rectangular parallelepiped shapes is shown, and in the third example of the embodiment, the magnetic cores 4a and 4b are true. Although an example of a circular ring is shown, the present invention is not limited to this. For example, hexagonal or octagonal polygonal magnetic cores 4a and 4b may be used.

4a,4b:磁性体コア
6:検出用コイル
7:励磁コイル
8:導電路
10:磁気センサ
21:誘電体基板
61a〜61m:第2の貫通導体
62a〜62n:第2の導体パターン
81:第1の貫通導体
82a,82b:第1の導体パターン
4a, 4b: Magnetic core 6: Coil for detection 7: Excitation coil 8: Conducting path
10: Magnetic sensor
21: Dielectric substrate
61a to 61m: second through conductor
62a to 62n: second conductor pattern
81: First through conductor
82a, 82b: first conductor pattern

Claims (5)

互いに対向する対向面を有する同一形状の1対の磁性体コアと、
該1対の磁性体コアの1対の前記対向面の間に挟まれているとともに、互いに隣り合うように配置された第1および第2のコイルからなる励磁コイルと、
前記1対の磁性体コアの少なくとも一部を取り巻くように配置された検出用コイルとを備え、
前記励磁コイルは、電流が流されたときに、前記第1および第2のコイル内に前記対向面に垂直で互いに逆向きの成分を有する磁界を発生させるものであり、
前記検出用コイルは、電流が流された場合に、前記検出用コイル内に前記第1および第2のコイルが配列された方向と同じ方向の成分を有する磁界を発生させるように巻かれていることを特徴とする磁気センサ。
A pair of magnetic cores having the same shape and facing each other;
An exciting coil composed of first and second coils sandwiched between the pair of opposing surfaces of the pair of magnetic cores and disposed adjacent to each other;
A detection coil arranged to surround at least a part of the pair of magnetic cores,
The excitation coil generates a magnetic field having components opposite to each other perpendicular to the facing surface in the first and second coils when a current is passed therethrough,
The detection coil is wound so as to generate a magnetic field having a component in the same direction as the direction in which the first and second coils are arranged in the detection coil when a current is passed. Magnetic sensor characterized by the above.
前記1対の磁性体コアが環状に形成されているとともに、該1対の磁性体コアの環の円周方向に沿って前記第1および第2のコイルが交互に複数配列されていることを特徴とする請求項1に記載の磁気センサ。   The pair of magnetic cores are formed in an annular shape, and a plurality of the first and second coils are alternately arranged along the circumferential direction of the ring of the pair of magnetic cores. The magnetic sensor according to claim 1. 請求項1に記載の磁気センサと、前記第1および第2のコイルが配列された方向に垂直な方向の成分を有する電流を流すための導電路とを備えることを特徴とする電流センサ。   A current sensor comprising: the magnetic sensor according to claim 1; and a conductive path for flowing a current having a component in a direction perpendicular to a direction in which the first and second coils are arranged. 請求項2に記載の磁気センサと、前記1対の磁性体コアの環の内側を通過するように配置された導電路とを備えることを特徴とする電流センサ。   3. A current sensor comprising: the magnetic sensor according to claim 2; and a conductive path disposed so as to pass through the inside of the ring of the pair of magnetic cores. 前記1対の磁性体コアが、誘電体基板中に、該誘電体基板の厚み方向に間隔を開けて配置されており、
前記励磁コイルが、前記誘電体基板中の前記1対の磁性体コアの間の位置に配置されており、
前記導電路が、前記誘電体基板の少なくとも一部を厚み方向に貫通する第1の貫通導体と、前記誘電体基板の内部または表面に配置された複数の第1の導体パターンとが接続されて構成されており、
前記検出用コイルが、前記誘電体基板の少なくとも一部を厚み方向に貫通する複数の第2の貫通導体と、前記誘電体基板の内部または表面に配置された複数の第2の導体パターンとが接続されて構成されていることを特徴とする請求項4に記載の電流センサ。
The pair of magnetic cores are disposed in the dielectric substrate at intervals in the thickness direction of the dielectric substrate,
The exciting coil is disposed at a position between the pair of magnetic cores in the dielectric substrate;
The conductive path is connected to a first through conductor that penetrates at least a part of the dielectric substrate in a thickness direction, and a plurality of first conductor patterns arranged inside or on the surface of the dielectric substrate. Configured,
The detection coil includes a plurality of second through conductors penetrating at least a part of the dielectric substrate in a thickness direction, and a plurality of second conductor patterns arranged inside or on the surface of the dielectric substrate. The current sensor according to claim 4, wherein the current sensor is connected.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013160549A (en) * 2012-02-02 2013-08-19 Takashi Tadatsu Orthogonal excitation type current sensor
JP2013160638A (en) * 2012-02-06 2013-08-19 Nippon Soken Inc Current detector

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