JP2013127424A - Current sensor - Google Patents

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Masaaki Hatsumi
正明 初見
Mitsutoshi Nakada
光俊 中田
Takeshi Onodera
健 小野寺
Masami Taima
雅巳 對間
Kohei Naito
恒平 内藤
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Stanley Electric Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a current sensor having plural ranges with one core, which can detect a current value with higher accuracy.SOLUTION: In an annular core 2 having a gap, the gap is defined by a V-shaped convex surface 21 and a concave surface 22 facing the convex surface in parallel. The gap includes a first gap 31 defined by a convex inner surface 211 of the convex surface 21 and a concave inner surface 221 of the concave surface 22, and a second gap 32 defined by a convex outer surface 212 of the convex surface 21 and a concave outer surface 222 of the concave surface 22 so as to have a gap length different from the first gap 31. A first magnetic sensing element 41 having a magnetic sensing surface 41a in parallel with the convex inner surface 211 and the concave inner surface 221 is disposed in the first gap 31. A second magnetic sensing element 42 having a magnetic sensing surface 42a in parallel with the convex outer surface 212 and the concave outer surface 222 is disposed in the second gap 32.

Description

本発明は、感磁素子を用いた電流センサに関する。   The present invention relates to a current sensor using a magnetosensitive element.

例えば、自動車に搭載されるバッテリは、平坦路を走行する場合には放電電流が小さく、車両の発進時や坂路を走行する場合には放電電流が大きくなる。すなわち、自動車に搭載されるバッテリは、放電電流の値が広い範囲で変化する。広い範囲の電流を検知する場合には、検知精度を向上させるために、複数のレンジを有する電流センサを用いることが一般的である。そこで、バッテリの残存量を放電電流の積算値から求めるために、複数のレンジを有する電流センサが提案されている(特許文献1)。   For example, a battery mounted on an automobile has a small discharge current when traveling on a flat road, and a large discharge current when starting the vehicle or traveling on a slope. In other words, a battery mounted on an automobile changes in a wide range of discharge current values. When detecting a wide range of current, it is common to use a current sensor having a plurality of ranges in order to improve detection accuracy. Therefore, a current sensor having a plurality of ranges has been proposed in order to obtain the remaining amount of the battery from the integrated value of the discharge current (Patent Document 1).

この電流センサは、ギャップを有する環状のコアと、前記ギャップに配置された感磁素子とを備えている。ここで、コアは、ギャップを画定し互いに平行な切り離し端の対向間隔を、当該コアの幅方向へ段付きに異ならしめるように形成されている。そして、段付きの各面は、互いの面が平行となるように形成されている。これにより、ギャップ長(切り離し端の対向間隔)の異なる複数のギャップが画定されている。これらの複数のギャップのそれぞれには、感磁面が切り離し端の面に平行となるように感磁素子が配置されている。このようにして、電流センサは感磁素子が感知した磁束密度に応じて電流値を検知する。   This current sensor includes an annular core having a gap and a magnetosensitive element arranged in the gap. Here, the core is formed so as to make the gap between the opposing ends of the separating ends parallel to each other in a stepped manner in the width direction of the core. Each stepped surface is formed such that the surfaces are parallel to each other. As a result, a plurality of gaps having different gap lengths (opposite intervals between the cut ends) are defined. In each of the plurality of gaps, a magnetosensitive element is arranged such that the magnetosensitive surface is separated and parallel to the end surface. In this way, the current sensor detects the current value according to the magnetic flux density sensed by the magnetosensitive element.

上記のような電流センサが配置された電流路に電流が流れると、電流路の周囲に磁界が発生し、コア(ひいては、コアのギャップ)の径方向に沿う磁束が生じる。ギャップ長が小さいギャップでは被測定電流が小さい範囲であっても充分な磁束密度が得られるが、磁束密度に対する磁気センサの出力の直線性が保たれる範囲も電流が小さい範囲に限られる。一方、ギャップ長が大きいギャップでは被測定電流の広い範囲で磁気センサの出力の直線性が保証される。しかしながら、被測定電流がある程度小さくなると磁束密度が全体的に小さくなるので、磁気センサの出力の直線性が保証されなくなる。このことより、広い範囲の電流値を検知する場合には、電流センサは、小さな電流値を検知するためのレンジとして、ギャップ長が短いギャップ内に配置された感磁素子を小さな電流値を検知するために用い、大きな電流値を検知するためのレンジとして、ギャップ長が長いギャップ内に配置された感磁素子を大きな電流値を検知するために用いるように構成される。   When a current flows through the current path in which the current sensor as described above is arranged, a magnetic field is generated around the current path, and a magnetic flux is generated along the radial direction of the core (and thus the core gap). When the gap length is small, a sufficient magnetic flux density can be obtained even when the current to be measured is small. However, the range in which the linearity of the output of the magnetic sensor with respect to the magnetic flux density is maintained is limited to the range where the current is small. On the other hand, in the gap having a large gap length, the linearity of the output of the magnetic sensor is guaranteed over a wide range of the current to be measured. However, if the current to be measured is reduced to some extent, the magnetic flux density is reduced as a whole, and the linearity of the output of the magnetic sensor cannot be guaranteed. As a result, when detecting a current value in a wide range, the current sensor detects a small current value for a magnetosensitive element arranged in a gap with a short gap length as a range for detecting a small current value. As a range for detecting a large current value, a magnetosensitive element arranged in a gap having a long gap length is used for detecting a large current value.

特開平7−218552号公報JP 7-218552 A

しかしながら、特許文献1に記載の電流センサでは、異なるギャップ長のギャップが近接しているので、近接するギャップに磁束が漏れてしまう。更に、コアの切り離し端の段付きの各面が互いに平行且つ各感磁素子の感磁面が互いに平行に構成されている。一方、感磁素子は、感磁面に対して法線方向に入射する磁束を検知しやすい。このため、感磁素子は、近接するギャップから漏れた磁束の影響を受けやすく、検知した電流値に誤差が生じやすいという問題がある。   However, in the current sensor described in Patent Document 1, since gaps having different gap lengths are close to each other, magnetic flux leaks to the close gap. Further, the stepped surfaces of the cut-off end of the core are configured to be parallel to each other and the magnetosensitive surfaces of the magnetosensitive elements are configured to be parallel to each other. On the other hand, the magnetosensitive element easily detects a magnetic flux incident in a normal direction with respect to the magnetosensitive surface. For this reason, the magnetic sensitive element is easily affected by magnetic flux leaking from the adjacent gap, and there is a problem that an error is likely to occur in the detected current value.

本発明は、以上に鑑み、1つのコアで複数のレンジを持つ電流センサであって、より高い精度で電流値を検知できる電流センサを提供することを目的とする。   In view of the above, an object of the present invention is to provide a current sensor having a plurality of ranges in one core and capable of detecting a current value with higher accuracy.

本発明は、ギャップを有する環状のコアと、前記ギャップに配置された感磁素子とを備える電流センサであって、前記コアは、前記ギャップを介して対向する2つの壁面を有し、一方の壁面は、前記電流が流れる方向に向かって見たときに当該コアの周方向に向かって頂点が突出するV字状の凸面として形成され、前記凸面に対向する他方の壁面は、前記凸面に対応するV字状の凹面として形成され、前記ギャップは、第1ギャップと第2ギャップとからなり、前記第1ギャップは、前記凸面のV字状の両脚のうち前記コアの径方向内側の脚による凸内面と、前記凹面のV字状の両脚のうち前記コアの径方向内側の脚による凹内面とで画定され、前記第2ギャップは、前記凸面のV字状の両脚のうち前記コアの径方向外側の脚による凸外面と、前記凹面のV字状の両脚のうち前記コアの径方向外側の脚による凹外面とで画定され、前記凸内面と前記凹内面とは互いに平行で、前記凸外面と前記凹外面とは互いに平行で、前記凸内面と前記凹内面との間の距離と、前記凸外面と前記凹外面との間の距離とは互いに異なり、前記感磁素子として、第1感磁素子と第2感磁素子とを備え、前記第1感磁素子は、その感磁面が前記凸内面及び前記凹内面に対して平行となるように前記第1ギャップ内に配置され、前記第2感磁素子は、その感磁面が前記凸外面及び前記凹外面に対して平行となるように前記第2ギャップ内に配置されることを特徴とする。   The present invention is a current sensor comprising an annular core having a gap and a magnetosensitive element arranged in the gap, the core having two wall surfaces facing each other through the gap, The wall surface is formed as a V-shaped convex surface whose apex protrudes in the circumferential direction of the core when viewed in the direction in which the current flows, and the other wall surface facing the convex surface corresponds to the convex surface. The gap is composed of a first gap and a second gap, and the first gap is formed by the legs on the radially inner side of the core among the V-shaped legs of the convex surface. A convex inner surface is defined by a concave inner surface formed by a radially inner leg of the core among the concave V-shaped legs, and the second gap is a diameter of the core of the convex V-shaped legs. Convex outer surface with legs on the outside Of the V-shaped legs of the concave surface, the concave outer surface is defined by a radially outer leg of the core, the convex inner surface and the concave inner surface are parallel to each other, and the convex outer surface and the concave outer surface are parallel to each other. Thus, the distance between the convex inner surface and the concave inner surface is different from the distance between the convex outer surface and the concave outer surface, and the first magnetic sensitive element and the second magnetic sensitive element are used as the magnetic sensitive elements. The first magnetosensitive element is disposed in the first gap so that the magnetosensitive surface thereof is parallel to the convex inner surface and the concave inner surface, and the second magnetosensitive element includes The magnetosensitive surface is disposed in the second gap so as to be parallel to the convex outer surface and the concave outer surface.

本発明によれば、第1ギャップを画定する凸内面と凹内面との間に生じる磁束が、第1感磁素子の感磁面に対して法線方向に入射し、第2ギャップを画定する凸外面と凹外面との間に生じる磁束が、第2感磁素子の感磁面に対して法線方向に入射する。このとき、凸内面と凹内面との間の距離(すなわち、第1ギャップのギャップ長)と、凸外面と凹外面との間の距離(すなわち、第1ギャップのギャップ長)とが異なっている。これにより、第1ギャップ内に生じる磁束密度と、第2ギャップ内に生じる磁束密度とは異なるものとなる。   According to the present invention, the magnetic flux generated between the convex inner surface and the concave inner surface defining the first gap is incident on the magnetic sensitive surface of the first magnetic sensitive element in the normal direction to define the second gap. Magnetic flux generated between the convex outer surface and the concave outer surface is incident in the normal direction to the magnetic sensitive surface of the second magnetic sensitive element. At this time, the distance between the convex inner surface and the concave inner surface (that is, the gap length of the first gap) is different from the distance between the convex outer surface and the concave outer surface (that is, the gap length of the first gap). . As a result, the magnetic flux density generated in the first gap is different from the magnetic flux density generated in the second gap.

更に、凸内面と凹内面と第1感磁素子の感磁面とは互いに平行であり、凸外面と凹外面と第2感磁素子の感磁面とは互いに平行である。また、凸内面と凸外面とはV字状の頂点で交差する。すなわち、第1ギャップを画定する凸内面に対して平行である「第1ギャップを画定する凹内面を含む面」及び「第1感磁素子の感磁面を含む面」と、第2ギャップを画定する凸外面に対して平行である「第2ギャップを画定する凹外面を含む面」及び「第2感磁素子の感磁面を含む面」とは、互いに交差する。   Furthermore, the convex inner surface, the concave inner surface, and the magnetic sensitive surface of the first magnetic sensitive element are parallel to each other, and the convex outer surface, the concave outer surface, and the magnetic sensitive surface of the second magnetic sensitive element are parallel to each other. Further, the convex inner surface and the convex outer surface intersect at the V-shaped apex. That is, the “surface including the concave inner surface defining the first gap” and the “surface including the magnetic sensitive surface of the first magnetic sensing element” which are parallel to the convex inner surface defining the first gap, and the second gap The “surface including the concave outer surface defining the second gap” and the “surface including the magnetic sensitive surface of the second magnetic sensing element” which are parallel to the defining convex outer surface intersect each other.

これにより、第1ギャップから磁束が漏れた場合であっても、当該漏れた磁束が第2感磁素子の感磁面に対して法線方向に入射せず、第2ギャップから磁束が漏れた場合であっても、当該漏れた磁束が第1感磁素子の感磁面に対して法線方向に入射しない。   Thereby, even when the magnetic flux leaks from the first gap, the leaked magnetic flux does not enter the normal direction with respect to the magnetic sensitive surface of the second magnetic sensing element, and the magnetic flux leaks from the second gap. Even in this case, the leaked magnetic flux does not enter the normal direction with respect to the magnetosensitive surface of the first magnetosensitive element.

従って、第1感磁素子の感磁面に対して法線方向に入射する磁束は、第1ギャップに生じた磁束であるので、第1感磁素子は、第2ギャップから磁束が漏れた場合であっても、第1ギャップに生じる磁束をより良く感知できる。同様に、第2感磁素子の感磁面に対して法線方向に入射する磁束は、第2ギャップに生じた磁束であるので、第2感磁素子は、第1ギャップから磁束が漏れた場合であっても、第2ギャップに生じる磁束をより良く感知できる。従って、本発明の電流センサでは、複数のレンジを持つために、1つのコアに複数のギャップ長を設けた電流センサであっても、より精度高く電流値を検知できる。   Therefore, since the magnetic flux incident in the normal direction to the magnetic sensitive surface of the first magnetic sensitive element is a magnetic flux generated in the first gap, the first magnetic sensitive element has a case where the magnetic flux leaks from the second gap. Even so, the magnetic flux generated in the first gap can be sensed better. Similarly, since the magnetic flux incident in the normal direction with respect to the magnetic sensing surface of the second magnetosensitive element is a magnetic flux generated in the second gap, the magnetic flux leaks from the first gap in the second magnetosensitive element. Even in this case, the magnetic flux generated in the second gap can be sensed better. Therefore, since the current sensor of the present invention has a plurality of ranges, even a current sensor having a plurality of gap lengths in one core can detect a current value with higher accuracy.

本発明において、前記凸面及び前記凹面のV字状の頂点の角度は90度であることが好ましい。これにより、第1感磁素子の感磁面及び第2感磁素子の感磁面は互いに直交する。これにより、第1感磁素子及び第2感磁素子は、第1ギャップと第2ギャップとで互いに漏れた磁束の影響を著しく低減(もしくは、最小限に)できる。ここで、本発明において、V字状の頂点の角度が90度とは、正確に90度である必要はなく、近接するギャップから漏れた磁束の影響を著しく低減できる程度の角度であれば、多少の誤差があってもよい。   In this invention, it is preferable that the angle of the V-shaped vertex of the said convex surface and the said concave surface is 90 degree | times. Thereby, the magnetic sensitive surface of the first magnetic sensitive element and the magnetic sensitive surface of the second magnetic sensitive element are orthogonal to each other. Thereby, the first magnetosensitive element and the second magnetosensitive element can significantly reduce (or minimize) the influence of the magnetic flux leaking from each other in the first gap and the second gap. Here, in the present invention, the angle of the V-shaped apex of 90 degrees does not need to be exactly 90 degrees, and is an angle that can significantly reduce the influence of magnetic flux leaking from the adjacent gap. There may be some errors.

本発明の実施形態の電流センサの構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of the current sensor of embodiment of this invention. 実施形態の電流センサの構成を示す上面図。The top view which shows the structure of the current sensor of embodiment. 実施形態の電流センサのコア及びギャップの拡大図。The enlarged view of the core and gap of the current sensor of an embodiment.

本発明の実施形態の電流センサの構成について説明する。図1に示されるように、本実施形態の電流センサ1は、磁性材料から成る円環状のコア2を備えている。なお、本実施形態のコア2は、円環状のものであるが環状のものであればよく、例えば方形環状のものであってもよい。電流センサ1は、導線等の電気が流れる電流路Pの周囲を囲むようにコア2を配置する。このとき、コア2の径方向の面が、電流路Pを流れる電流の流れる方向が法線方向となるようにコア2を配置する。   The configuration of the current sensor according to the embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 1, the current sensor 1 of the present embodiment includes an annular core 2 made of a magnetic material. The core 2 of the present embodiment is an annular one, but may be any annular one, for example, a square annular one. The current sensor 1 arranges the core 2 so as to surround the current path P through which electricity such as a conducting wire flows. At this time, the core 2 is arranged such that the radial direction surface of the core 2 is the normal direction of the current flowing through the current path P.

コア2は、その周方向の全長のうちの一部の区間部分に、該周方向に間隔を存する空隙(空間)部分であるギャップ(31,32)が形成されている。詳細には、コア2は、ギャップ(31,32)を介して対向する2つの壁面のうち一方の壁面21が、電流が流れる方向に向かって見たときに、当該コア2の周方向に向かって頂点21aが突出するV字状の凸面として形成されている。以下、この一方の壁面21を「凸面」といい、凸面21のV字状の両脚のうちコア2の径方向内側の脚による壁面を凸内面211といい、凸面21のV字状の両脚のうちコア2の径方向外側の脚による壁面を凸外面212という。このとき、コア2は、凸面21の頂点21aの角度が約90度となるように形成されている。すなわち、凸内面211を含む面と凸外面212を含む面とがほぼ直角に交わる。   In the core 2, gaps (31, 32) that are gaps (spaces) that are spaced apart in the circumferential direction are formed in a part of a section of the entire length in the circumferential direction. Specifically, the core 2 faces the circumferential direction of the core 2 when one wall surface 21 of the two wall surfaces opposed via the gaps (31, 32) is viewed in the direction in which the current flows. Thus, it is formed as a V-shaped convex surface from which the apex 21a protrudes. Hereinafter, the one wall surface 21 is referred to as a “convex surface”, and the wall surface formed by the legs on the radially inner side of the core 2 among the V-shaped legs of the convex surface 21 is referred to as a convex inner surface 211. Of these, the wall surface formed by the radially outer legs of the core 2 is referred to as a convex outer surface 212. At this time, the core 2 is formed so that the angle of the vertex 21a of the convex surface 21 is about 90 degrees. That is, the surface including the convex inner surface 211 and the surface including the convex outer surface 212 intersect at a substantially right angle.

また、コア2は、凸面21に対向する他方の壁面22が、凸面21に対応したV字状の凹面として形成されている。すなわち、他方の壁面22は、電流が流れる方向に向かって見たときに、当該コア2の周方向に向かって頂点22aが引っ込んだV字状の切欠きとなる凹面として形成されている。以下、この他方の壁面22を「凹面」といい、凹面22のV字状の両脚のうちコア2の径方向内側の脚による壁面を凹内面221といい、凹面22のV字状の両脚のうちコア2の径方向外側の脚による壁面を凹外面222という。   In the core 2, the other wall surface 22 facing the convex surface 21 is formed as a V-shaped concave surface corresponding to the convex surface 21. That is, the other wall surface 22 is formed as a concave surface that becomes a V-shaped notch with the apex 22a retracted in the circumferential direction of the core 2 when viewed in the direction in which the current flows. Hereinafter, the other wall surface 22 is referred to as a “concave surface”, and the wall surface of the V-shaped legs of the concave surface 22 by the legs on the radially inner side of the core 2 is referred to as a concave inner surface 221, and the V-shaped legs of the concave surface 22 Of these, the wall surface formed by the radially outer legs of the core 2 is referred to as a concave outer surface 222.

凸面21及び凹面22は、凸内面211と凹内面221とが略平行となり、且つ凸外面212と凹外面222とが略平行となるように形成されている。このため、凹面22の頂点22aの角度が約90度となり、凹内面221を含む面と凹外面222を含む面とがほぼ直角に交わる。   The convex surface 21 and the concave surface 22 are formed such that the convex inner surface 211 and the concave inner surface 221 are substantially parallel, and the convex outer surface 212 and the concave outer surface 222 are substantially parallel. For this reason, the angle of the vertex 22a of the concave surface 22 is about 90 degrees, and the surface including the concave inner surface 221 and the surface including the concave outer surface 222 intersect at a substantially right angle.

ギャップ(31,32)は、第1ギャップ31と第2ギャップ32とからなる。第1ギャップ31は、凸内面211と凹内面221とによって画定される。第2ギャップ32は、凸外面212と凹外面222とによって画定される。また、図2に示されるように、コア2は、第1ギャップ31のギャップ長(すなわち、凸内面211と凹内面221との間の距離。以下、「第1ギャップ長」という)L1と、第2ギャップ32のギャップ長(すなわち、凸外面212と凹外面222との間の距離。以下、「第2ギャップ長」という)L2とが異なるように形成されている。本実施形態では、第1ギャップ長L1は、第2ギャップ長L2よりも長く形成されている。これにより、電流路Pを電流が流れたときに第1ギャップ31に発生する磁束密度は、第2ギャップ32に発生する磁束密度に比べて小さいものとなる。   The gap (31, 32) includes a first gap 31 and a second gap 32. The first gap 31 is defined by the convex inner surface 211 and the concave inner surface 221. The second gap 32 is defined by the convex outer surface 212 and the concave outer surface 222. Further, as shown in FIG. 2, the core 2 has a gap length of the first gap 31 (that is, a distance between the convex inner surface 211 and the concave inner surface 221; hereinafter referred to as “first gap length”) L1, The gap length of the second gap 32 (that is, the distance between the convex outer surface 212 and the concave outer surface 222; hereinafter referred to as “second gap length”) L2 is different. In the present embodiment, the first gap length L1 is formed longer than the second gap length L2. As a result, the magnetic flux density generated in the first gap 31 when a current flows through the current path P is smaller than the magnetic flux density generated in the second gap 32.

第1ギャップ31内には、感磁面41aに入射する磁束によって、当該ギャップ31内の磁界の強さを検知(感知)する第1感磁素子41が配置され、第2ギャップ32内には、感磁面42aに入射する磁束によって、当該ギャップ32内の磁界の強さを検知(感知)する第2感磁素子42が配置される。このとき、第1感磁素子41は、その感磁面41aが凸内面211及び凹内面221に略平行となるように配置される。同様に、第2感磁素子42は、その感磁面42aが凸外面212及び凹外面222に略平行となるように配置される。   A first magnetosensitive element 41 that detects (senses) the strength of the magnetic field in the gap 31 by a magnetic flux incident on the magnetosensitive surface 41 a is disposed in the first gap 31, and in the second gap 32. The second magnetosensitive element 42 that detects (senses) the strength of the magnetic field in the gap 32 by the magnetic flux incident on the magnetosensitive surface 42a is disposed. At this time, the first magnetosensitive element 41 is disposed such that the magnetosensitive surface 41 a is substantially parallel to the convex inner surface 211 and the concave inner surface 221. Similarly, the second magnetosensitive element 42 is disposed such that the magnetosensitive surface 42 a is substantially parallel to the convex outer surface 212 and the concave outer surface 222.

本実施形態では、第1感磁素子41及び第2感磁素子42はホール素子(リード型のホール素子)である。第1感磁素子41及び第2感磁素子42は、各感磁面41a,42aに入射する磁束、すなわち、各ギャップ31,32内の磁束密度に応じた電圧を出力する。電流センサ1は、これらの第1感磁素子41及び第2感磁素子42から出力された電圧(すなわち各ギャップ(31,32)の磁界の強さ)に応じて電流路Pの電流値を検知する。   In the present embodiment, the first magnetosensitive element 41 and the second magnetosensitive element 42 are Hall elements (lead-type Hall elements). The first magnetosensitive element 41 and the second magnetosensitive element 42 output a magnetic flux incident on the magnetosensitive surfaces 41 a and 42 a, that is, a voltage corresponding to the magnetic flux density in the gaps 31 and 32. The current sensor 1 determines the current value of the current path P according to the voltages (that is, the magnetic field strength of each gap (31, 32)) output from the first and second magnetosensitive elements 41 and 42. Detect.

また、上述したように「第1ギャップ長L1>第2ギャップ長L2」であるので、電流センサ1は、大きな電流を検知するための大レンジとして第1感磁素子41を用い、小さな電流を検知するための小レンジとして第2感磁素子42を用いる。   Further, as described above, since “first gap length L1> second gap length L2”, the current sensor 1 uses the first magnetosensitive element 41 as a large range for detecting a large current, and a small current is generated. The second magnetosensitive element 42 is used as a small range for detection.

電流センサ1が以上のように構成されているので、電流路Pに電流が流れたときには、コア2の周方向に沿う磁束が発生する。このときのコア2の第1ギャップ31及び第2ギャップ32内を通る磁束について、図3を参照して説明する。   Since the current sensor 1 is configured as described above, when a current flows through the current path P, a magnetic flux along the circumferential direction of the core 2 is generated. The magnetic flux passing through the first gap 31 and the second gap 32 of the core 2 at this time will be described with reference to FIG.

磁性体であるコア2に設けられたギャップ(31,32)内を通る磁束は、コア2のギャップを画定する壁面間の最短距離を通る。すなわち、第1ギャップ31内を通る磁束は、凸内面211と凹内面221との間の最短距離を通る。このとき、凸内面211と凹内面221とは略平行に形成されているので、第1ギャップ31内の磁束線の方向は、当該2つの面211,221とに対してほぼ法線方向となる。これにより、第1ギャップ31内の磁束は、第1感磁素子41の感磁面41aに対して、ほぼ法線方向に入射する。従って、第1感磁素子41は、第1ギャップ31内の磁界の強さを高精度に感知できる。   The magnetic flux passing through the gaps (31, 32) provided in the core 2 that is a magnetic body passes through the shortest distance between the wall surfaces that define the gap of the core 2. That is, the magnetic flux passing through the first gap 31 passes through the shortest distance between the convex inner surface 211 and the concave inner surface 221. At this time, since the convex inner surface 211 and the concave inner surface 221 are formed substantially parallel, the direction of the magnetic flux lines in the first gap 31 is substantially normal to the two surfaces 211 and 221. . As a result, the magnetic flux in the first gap 31 is incident on the magnetosensitive surface 41 a of the first magnetosensitive element 41 substantially in the normal direction. Therefore, the first magnetosensitive element 41 can sense the strength of the magnetic field in the first gap 31 with high accuracy.

同様に、第2ギャップ32内を通る磁束は、凸外面212と凹外面222との間の最短距離を通る。このとき、凸外面212と凹外面222とは略平行に形成されているので、第2ギャップ32内の磁束線の方向は、当該2つの面211,221とに対してほぼ法線方向となる。これにより、第2ギャップ32内の磁束は、第2感磁素子42の感磁面42aに対して、ほぼ法線方向に入射する。従って、第2感磁素子42は、第2ギャップ32内の磁界の強さを高精度に感知できる。   Similarly, the magnetic flux passing through the second gap 32 passes through the shortest distance between the convex outer surface 212 and the concave outer surface 222. At this time, since the convex outer surface 212 and the concave outer surface 222 are formed substantially parallel to each other, the direction of the magnetic flux lines in the second gap 32 is substantially normal to the two surfaces 211 and 221. . As a result, the magnetic flux in the second gap 32 is incident on the magnetosensitive surface 42a of the second magnetosensitive element 42 substantially in the normal direction. Therefore, the second magnetosensitive element 42 can sense the strength of the magnetic field in the second gap 32 with high accuracy.

一方、第1ギャップ31と第2ギャップ32は近接しているので、それぞれのギャップを通る磁束が、互いに漏れてしまう(図3の破線)。   On the other hand, since the first gap 31 and the second gap 32 are close to each other, magnetic fluxes passing through the gaps leak from each other (broken line in FIG. 3).

このように漏れた磁束は、近接するギャップ内に配置された感磁素子の感磁面に対して法線方向には入射しない。すなわち、第2ギャップ32から第1ギャップ31に漏れた磁束は、第1感磁素子41の感磁面41aに対して法線方向に入射しない。これにより、第1感磁素子41は、第2ギャップ32から漏れた磁束に対する感度が低くなり、第1ギャップ31内の磁界の強さを高精度に感知できる。同様に、第1ギャップ31から第2ギャップ32に漏れた磁束は、第2感磁素子42の感磁面42aに対して法線方向に入射しない。これにより、第2感磁素子42は、第1ギャップ31から漏れた磁束に対する感度が低くなり、第2ギャップ32内の磁界の強さを高精度に感知できる。   The leaked magnetic flux does not enter the normal direction with respect to the magnetic sensitive surface of the magnetic sensitive element arranged in the adjacent gap. That is, the magnetic flux leaking from the second gap 32 to the first gap 31 does not enter the normal direction with respect to the magnetic sensitive surface 41 a of the first magnetic sensitive element 41. As a result, the first magnetosensitive element 41 is less sensitive to the magnetic flux leaking from the second gap 32 and can sense the strength of the magnetic field in the first gap 31 with high accuracy. Similarly, the magnetic flux leaking from the first gap 31 to the second gap 32 does not enter the normal direction with respect to the magnetic sensitive surface 42 a of the second magnetic sensitive element 42. As a result, the second magnetosensitive element 42 is less sensitive to magnetic flux leaking from the first gap 31, and can sense the strength of the magnetic field in the second gap 32 with high accuracy.

ここで、第1ギャップ31を通る磁束とは、第2ギャップ32から第1ギャップ31に漏れた磁束を含まず、第1ギャップ31を画定する壁面である凸内面211及び凹内面221との間を通る磁束のことである。同様に、第2ギャップ32を通る磁束とは、第1ギャップ31から第2ギャップ32に漏れた磁束を含まず、第2ギャップ32を画定する壁面である凸外面212及び凹外面222との間を通る磁束のことである。   Here, the magnetic flux passing through the first gap 31 does not include the magnetic flux leaked from the second gap 32 to the first gap 31, and is between the convex inner surface 211 and the concave inner surface 221 that are wall surfaces that define the first gap 31. It is the magnetic flux that passes through. Similarly, the magnetic flux passing through the second gap 32 does not include the magnetic flux leaked from the first gap 31 to the second gap 32, and is between the convex outer surface 212 and the concave outer surface 222, which are wall surfaces that define the second gap 32. It is the magnetic flux that passes through.

以上のように、本実施形態の電流センサ1は、電流路Pを流れる電流が小さい場合には、第2感磁素子42によって高精度に電流を検知できると共に、電流路Pを流れる電流が大きい場合には、第1感磁素子41によって高精度に電流を検知できる。   As described above, when the current flowing through the current path P is small, the current sensor 1 of the present embodiment can detect the current with high accuracy by the second magnetosensitive element 42 and the current flowing through the current path P is large. In this case, the current can be detected with high accuracy by the first magnetosensitive element 41.

また、凸面21の頂点21aと凹面22の頂点22aとは、それぞれの角度が約90度となるように形成されている。これにより、第1ギャップ31から第2ギャップ32に磁束が漏れた場合であっても、第2感磁素子42の感磁面42aに入射する磁束の角度がほぼ平行となり、当該漏れた磁束が第2感磁素子42に対して与える影響を最小限にできる。同様に、第2ギャップ32から第1ギャップ31に磁束が漏れた場合であっても、第1感磁素子41の感磁面41aに入射する磁束の角度がほぼ平行となり、当該漏れた磁束が第1感磁素子41に対して与える影響を最小限にできる。   Further, the vertex 21a of the convex surface 21 and the vertex 22a of the concave surface 22 are formed so that the respective angles are about 90 degrees. Thereby, even when the magnetic flux leaks from the first gap 31 to the second gap 32, the angle of the magnetic flux incident on the magnetic sensitive surface 42a of the second magnetic sensitive element 42 becomes substantially parallel, and the leaked magnetic flux The influence on the second magnetosensitive element 42 can be minimized. Similarly, even when the magnetic flux leaks from the second gap 32 to the first gap 31, the angle of the magnetic flux incident on the magnetic sensitive surface 41a of the first magnetic sensitive element 41 becomes almost parallel, and the leaked magnetic flux The influence on the first magnetosensitive element 41 can be minimized.

なお、本実施形態の電流センサ1では、凸面21の頂点21a及び凹面22の頂点22aのそれぞれの角度が約90度となるように形成しているがこれに限らず、凸面21の頂点21aの角度(鋭角)が0度より大きく180度より小さくし、凹面22の頂点21aの角度をこれに対応するように(凸内面211と凹内面221が略平行、且つ凸外面212と凹外面222とが略平行となるように)形成すればよい。これにより、段付きの各面が互いに平行となるように形成されているものに比べて、近接するギャップに漏れた磁束が、感磁素子の感磁面に対して法線方向に入射することを防止できる。   In addition, in the current sensor 1 of the present embodiment, each angle of the vertex 21a of the convex surface 21 and the vertex 22a of the concave surface 22 is formed to be about 90 degrees. The angle (acute angle) is larger than 0 degree and smaller than 180 degrees, and the angle of the vertex 21a of the concave surface 22 corresponds to this (the convex inner surface 211 and the concave inner surface 221 are substantially parallel, and the convex outer surface 212 and the concave outer surface 222 (So that they are substantially parallel). As a result, the magnetic flux leaking to the adjacent gap is incident in the normal direction with respect to the magnetosensitive surface of the magnetosensitive element, as compared with the case where the stepped surfaces are formed to be parallel to each other. Can be prevented.

また、本実施形態では、「第1ギャップ長L1>第2ギャップ長L2」としているが、「第1ギャップ長L1<第2ギャップ長L2」としてもよく、この場合には、電流路Pを流れる電流が小さい場合、第1感磁素子41によって高精度に電流を検知できると共に、電流路Pを流れる電流が大きい場合には、第2感磁素子42によって高精度に電流を検知できる。   In the present embodiment, “first gap length L1> second gap length L2” is set, but “first gap length L1 <second gap length L2” may be set. In this case, the current path P is set to When the flowing current is small, the first magnetosensitive element 41 can detect the current with high accuracy, and when the current flowing through the current path P is large, the second magnetosensitive element 42 can detect the current with high accuracy.

また、本実施形態の電流センサ1では、感磁素子をホール素子で構成しているが、ホール素子以外の磁気センサ、例えば、ホールIC又は磁気抵抗素子であってもよい。   Further, in the current sensor 1 of the present embodiment, the magnetosensitive element is configured by a Hall element, but may be a magnetic sensor other than the Hall element, for example, a Hall IC or a magnetoresistive element.

1…電流センサ、2…コア、21…凸面(一方の壁面、凸面)、21a…頂点、211…凸内面、212…凸外面、22…凹面(他方の壁面、凹面)、22a…頂点、221…凹内面、222…凹外面、31…第1ギャップ(ギャップ、第1ギャップ)、32…第2ギャップ(ギャップ、第2ギャップ)、41…第1感磁素子(感磁素子、第1感磁素子)、41a…感磁面、42…第2感磁素子(感磁素子、第2感磁素子)、42a…感磁面。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Current sensor, 2 ... Core, 21 ... Convex surface (one wall surface, convex surface), 21a ... Vertex, 211 ... Convex inner surface, 212 ... Convex outer surface, 22 ... Concave surface (the other wall surface, concave surface), 22a ... Vertex, 221 ... concave inner surface, 222 ... concave outer surface, 31 ... first gap (gap, first gap), 32 ... second gap (gap, second gap), 41 ... first magnetic sensitive element (magnetic sensitive element, first sensitive) Magnetic element), 41a ... magnetic sensitive surface, 42 ... second magnetic sensitive element (magnetic sensitive element, second magnetic sensitive element), 42a ... magnetic sensitive surface.

Claims (2)

ギャップを有する環状のコアと、前記ギャップに配置された感磁素子とを備える電流センサであって、
前記コアは、前記ギャップを介して対向する2つの壁面を有し、
一方の壁面は、前記電流が流れる方向に向かって見たときに当該コアの周方向に向かって頂点が突出するV字状の凸面として形成され、
前記凸面に対向する他方の壁面は、前記凸面に対応するV字状の凹面として形成され、
前記ギャップは、第1ギャップと第2ギャップとからなり、
前記第1ギャップは、前記凸面のV字状の両脚のうち前記コアの径方向内側の脚による凸内面と、前記凹面のV字状の両脚のうち前記コアの径方向内側の脚による凹内面とで画定され、
前記第2ギャップは、前記凸面のV字状の両脚のうち前記コアの径方向外側の脚による凸外面と、前記凹面のV字状の両脚のうち前記コアの径方向外側の脚による凹外面とで画定され、
前記凸内面と前記凹内面とは互いに平行で、前記凸外面と前記凹外面とは互いに平行で、前記凸内面と前記凹内面との間の距離と、前記凸外面と前記凹外面との間の距離とは互いに異なり、
前記感磁素子として、第1感磁素子と第2感磁素子とを備え、
前記第1感磁素子は、その感磁面が前記凸内面及び前記凹内面に対して平行となるように前記第1ギャップ内に配置され、
前記第2感磁素子は、その感磁面が前記凸外面及び前記凹外面に対して平行となるように前記第2ギャップ内に配置されることを特徴とする電流センサ。
A current sensor comprising an annular core having a gap, and a magnetosensitive element disposed in the gap,
The core has two wall surfaces facing each other through the gap,
One wall surface is formed as a V-shaped convex surface whose apex projects in the circumferential direction of the core when viewed in the direction in which the current flows,
The other wall surface facing the convex surface is formed as a V-shaped concave surface corresponding to the convex surface,
The gap includes a first gap and a second gap,
The first gap includes a convex inner surface due to a radially inner leg of the core of the convex V-shaped legs and a concave inner surface due to a radially inner leg of the concave V-shaped legs. And is defined by
The second gap includes a convex outer surface due to a radially outer leg of the core of the convex V-shaped legs, and a concave outer surface due to a radially outer leg of the core of the concave V-shaped legs. And is defined by
The convex inner surface and the concave inner surface are parallel to each other, the convex outer surface and the concave outer surface are parallel to each other, and a distance between the convex inner surface and the concave inner surface, and between the convex outer surface and the concave outer surface. Is different from the distance
As the magnetosensitive element, a first magnetosensitive element and a second magnetosensitive element are provided,
The first magnetosensitive element is disposed in the first gap such that a magnetosensitive surface thereof is parallel to the convex inner surface and the concave inner surface,
The current sensor, wherein the second magnetosensitive element is disposed in the second gap so that a magnetosensitive surface thereof is parallel to the convex outer surface and the concave outer surface.
請求項1に記載の電流センサにおいて、前記凸面及び前記凹面のV字状の頂点の角度は90度であることを特徴とする電流センサ。   2. The current sensor according to claim 1, wherein an angle between the convex surface and the V-shaped apex of the concave surface is 90 degrees.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015141196A (en) * 2014-01-27 2015-08-03 甲神電機株式会社 Magnetic core and current sensor using the same
JP2017049182A (en) * 2015-09-03 2017-03-09 日立金属株式会社 Leak detector
JP2019020224A (en) * 2017-07-14 2019-02-07 矢崎総業株式会社 Magnetic permeable member and current detecting device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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