JP2014106100A - Current sensor - Google Patents

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Homare Nishimoto
誉 西本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a current sensor capable of improving the freedom of arrangement of a magnetic sensing element by arbitrary adjustment of a magnetic flux density distribution in a core diameter direction at a gap of a magnetic core.SOLUTION: A current sensor 1 comprises: a substantially annular magnetic core 3 having a gap 4; and a magnetic sensing element 5 placed in the gap 4 and detecting a magnetic field generated in the gap 4 by an electric current flowing in an electric conductor 2 to convert it into voltage signals. An inner periphery 3a and an outer periphery 3b of the magnetic core 3 form a long circular shape except the gap 4. The magnetic core 3 has an extension part 3e that makes a distance La from a center position G of a conductor-through-hole 7 of a substrate 6 to the gap 4 longer than a distance Lb from the center position G of the conductor-through-hole 7 to a part on the opposite side of the gap 4 with the conductor-through-hole 7 in the magnetic core 3 sandwiched between them. The magnetic sensing element 5 is disposed in a position corresponding to a center part in a width W direction at an end face facing the gap 4 of the magnetic core 3.

Description

本発明は、導体に流れる電流を検出する電流センサに関するものである。   The present invention relates to a current sensor that detects a current flowing through a conductor.

従来の電流センサとしては、例えば特許文献1に記載されているように、環状磁性体コアに設けたギャップ内に感磁素子を配置し、環状磁性体コアを貫通する導体に流れる電流によってギャップ内に発生した磁界を感磁素子により電圧に変換して出力することで、導体に流れる電流を検出するものが知られている。   As a conventional current sensor, for example, as described in Patent Document 1, a magnetosensitive element is disposed in a gap provided in an annular magnetic core, and a current flowing in a conductor penetrating the annular magnetic core causes a gap in the gap. A device that detects a current flowing through a conductor by converting a magnetic field generated in the circuit into a voltage by a magnetosensitive element and outputting the voltage is known.

特開2011−220983号公報JP 2011-220983 A

上記従来技術のような電流センサは、インバータ等の電気機器で使用される。そして、電気機器が小型化されるに伴い、電流センサも小型化されることが望まれている。電流センサを小型化するためには、環状磁性体コアを小さくする必要があるが、環状磁性体コアが小さくなると磁気飽和しやすくなるという問題が発生する。この対策の一つとして、環状磁性体コアのギャップ間隔を広げることで磁路の磁気抵抗を増加させるというものがある。ギャップ間隔が広くなると、磁路の磁気抵抗が上がり、被測定電流により発生するギャップ内の磁束密度が減少する。しかし、環状磁性体コアのギャップ間隔を広げすぎると、ギャップ付近に発生する漏れ磁束によってギャップにおける環状磁性体コアの径方向(コア径方向)の磁束密度分布に偏りが発生する。そのような磁束密度分布の偏りは、ギャップ間隔が広くなるほど顕著であり、感磁素子の配置に制限を与える。また、環状磁性体コアのギャップ部において磁束密度がピークとなる位置に感磁素子を配置することで、精度の良い電流センサを得ることができるが、一般的な円環状の環状磁性体コアでは磁束密度のピークがコア径方向の内側に寄ってしまう。このため、感磁素子を磁束密度がピークとなる位置に配置しようとすると、感磁素子が電流母線や基板に設けられた貫通孔等と干渉する虞がある。   The current sensor as in the above prior art is used in an electric device such as an inverter. And it is desired that the current sensor be miniaturized as the electric equipment is miniaturized. In order to reduce the size of the current sensor, it is necessary to make the annular magnetic core small. However, if the annular magnetic core becomes small, there arises a problem that magnetic saturation is likely to occur. One of the countermeasures is to increase the magnetic resistance of the magnetic path by widening the gap interval of the annular magnetic core. When the gap interval becomes wide, the magnetic resistance of the magnetic path increases, and the magnetic flux density in the gap generated by the current to be measured decreases. However, if the gap between the annular magnetic cores is excessively widened, the magnetic flux density distribution in the radial direction (core radial direction) of the annular magnetic core in the gap is biased due to the leakage magnetic flux generated near the gap. Such a deviation in the magnetic flux density distribution becomes more prominent as the gap interval becomes wider, and restricts the arrangement of the magnetosensitive elements. In addition, an accurate current sensor can be obtained by arranging the magnetosensitive element at a position where the magnetic flux density reaches a peak in the gap portion of the annular magnetic core. However, in a general annular annular magnetic core, The peak of the magnetic flux density approaches the inside of the core radial direction. For this reason, if it is going to arrange | position a magnetosensitive element in the position where a magnetic flux density becomes a peak, there exists a possibility that a magnetosensitive element may interfere with the through-hole etc. which were provided in the electric current bus or the board | substrate.

本発明の目的は、磁性体コアのギャップ部におけるコア径方向の磁束密度分布を任意に調整することで、感磁素子の配置自由度を向上させることができる電流センサを提供することである。   An object of the present invention is to provide a current sensor that can improve the degree of freedom of arrangement of magnetosensitive elements by arbitrarily adjusting the magnetic flux density distribution in the core radial direction in the gap portion of the magnetic core.

本発明は、導体に流れる電流を検出する電流センサにおいて、導体が通る導体通過領域を包囲するように設けられ、ギャップ部を有する略環状の磁性体コアと、ギャップ部に配置され、ギャップ部に発生する磁界を検出して電気信号に変換する感磁素子とを備え、磁性体コアの内周は、ギャップ部を除いて長円形状をなしており、磁性体コアは、導体通過領域の中心位置からギャップ部までの距離を、導体通過領域の中心位置から磁性体コアにおけるギャップ部の反対側の部分までの距離よりも長くする延伸部を有することを特徴とするものである。なお、ここでいう長円形状は、一部が直線状となっているものだけでなく、全体が曲線状となっている楕円形状も含んでいる。   The present invention provides a current sensor that detects a current flowing through a conductor, is provided so as to surround a conductor passing region through which the conductor passes, and is disposed in a substantially annular magnetic core having a gap portion, and in the gap portion. A magnetic sensing element that detects a generated magnetic field and converts it into an electric signal, and the inner periphery of the magnetic core has an oval shape excluding the gap, and the magnetic core is the center of the conductor passage region. It has an extending part that makes the distance from the position to the gap part longer than the distance from the center position of the conductor passage region to the part on the opposite side of the gap part in the magnetic core. In addition, the oval shape here includes not only a part that is linear, but also an elliptical shape that is entirely curved.

このように本発明の電流センサにおいては、磁性体コアの内周形状をギャップ部を除いて長円形状とし、磁性体コアに、導体通過領域の中心位置からギャップ部までの距離を導体通過領域の中心位置から磁性体コアにおけるギャップ部の反対側の部位までの距離よりも長くする延伸部を設けることにより、磁性体コアを通る磁路がギャップ部近傍においてコア径方向外側(導体通過領域の反対側)にシフトするようになる。このため、ギャップ部におけるコア径方向の磁束密度分布が変化し、磁束密度分布のピークがコア径方向外側に移動するようになる。このようにギャップ部におけるコア径方向の磁束密度分布を任意に調整することができる。このとき、感磁素子の配置位置は、ギャップ部におけるコア径方向の磁束密度分布に応じて適宜決定すれば良い。例えば、ギャップ部におけるコア径方向の磁束密度分布のピーク付近に感磁素子を配置することで、精度の良い電流センサを得ることができるが、従来では、ギャップ部におけるコア径方向の磁束密度分布のピークがコアの内側に寄っていたため、磁束密度分布のピーク付近に感磁素子を配置しようとすると、感磁素子が導体や導体通過領域である基板の貫通孔に干渉する虞があった。しかしながら、本発明の電流センサにおいては、磁束密度分布のピークをコア径方向外側に移動させているので、感磁素子を導体や導体通過領域である基板の貫通孔に干渉させること無く、精度の良い電流センサを得ることができる。   As described above, in the current sensor of the present invention, the inner peripheral shape of the magnetic core is an oval shape excluding the gap portion, and the distance from the center position of the conductor passage region to the gap portion is set to the magnetic core. By providing an extending portion that is longer than the distance from the center position of the magnetic core to the opposite side of the gap portion in the magnetic core, the magnetic path passing through the magnetic core is close to the outside in the core radial direction (in the conductor passage region) in the vicinity of the gap portion. Shift to the opposite side). For this reason, the magnetic flux density distribution in the core radial direction in the gap portion changes, and the peak of the magnetic flux density distribution moves to the outside in the core radial direction. Thus, the magnetic flux density distribution in the core radial direction in the gap portion can be arbitrarily adjusted. At this time, the arrangement position of the magnetosensitive element may be appropriately determined according to the magnetic flux density distribution in the core radial direction in the gap portion. For example, an accurate current sensor can be obtained by placing a magnetosensitive element near the peak of the magnetic flux density distribution in the core radial direction in the gap portion. Conventionally, however, the magnetic flux density distribution in the core radial direction in the gap portion Therefore, when the magnetic sensitive element is arranged near the peak of the magnetic flux density distribution, the magnetic sensitive element may interfere with the conductor and the through hole of the substrate which is the conductor passage area. However, in the current sensor of the present invention, the peak of the magnetic flux density distribution is moved outward in the core radial direction, so that the magnetic sensitive element does not interfere with the conductor or the through hole of the substrate that is the conductor passage region, and the accuracy is improved. A good current sensor can be obtained.

好ましくは、磁性体コアの外周は、ギャップ部を除いて磁性体コアの内周に対応して長円形状をなしている。この場合には、磁性体コアの幅(径方向長さ)が全体的に等しくなる。従って、例えばプレス抜き加工等による磁性体コアの作製が行いやすくなる。また、磁性体コアを必要以上に大きくしなくて済む。   Preferably, the outer periphery of the magnetic core has an oval shape corresponding to the inner periphery of the magnetic core except for the gap portion. In this case, the width of the magnetic core (the length in the radial direction) becomes the same overall. Therefore, it becomes easy to produce a magnetic core by, for example, press punching. Moreover, it is not necessary to make the magnetic core larger than necessary.

また、好ましくは、延伸部は、ギャップ部における磁性体コアの径方向の磁束密度分布のピークがギャップ部と対向する磁性体コアの端面の幅方向中央部に対応する位置となる長さを有している。この場合には、感磁素子の配置位置の調整が更に容易となる。例えば、ギャップ部における磁性体コアの端面の幅方向中央部に対応する位置に感磁素子を配置することで、精度の良い電流センサを得ることができる。   Preferably, the extending portion has such a length that the peak of the magnetic flux density distribution in the radial direction of the magnetic core in the gap portion corresponds to the central portion in the width direction of the end surface of the magnetic core facing the gap portion. doing. In this case, adjustment of the arrangement position of the magnetosensitive element is further facilitated. For example, an accurate current sensor can be obtained by disposing the magnetosensitive element at a position corresponding to the central portion in the width direction of the end face of the magnetic core in the gap portion.

さらに、好ましくは、延伸部は、ギャップ部に対向する磁性体コアの端面を含む第1部分と磁性体コアにおけるギャップ部の反対側に設けられた半円形状の第2部分との間に形成されている。この場合には、磁性体コア全体を大型化すること無く、ギャップ部における磁性体コアの径方向の磁束密度分布のピークを任意に調整することができる。   Further preferably, the extending portion is formed between a first portion including the end face of the magnetic core facing the gap portion and a semicircular second portion provided on the opposite side of the gap portion in the magnetic core. Has been. In this case, the peak of the magnetic flux density distribution in the radial direction of the magnetic core in the gap can be arbitrarily adjusted without increasing the size of the entire magnetic core.

本発明によれば、磁性体コアのギャップ部におけるコア径方向の磁束密度分布を任意に調整することで、感磁素子の配置自由度を向上させることができる。これにより、例えば磁性体コアのギャップ部における磁束密度分布のピークをギャップ部の中心部にシフトさせた場合には、ギャップ部の中心部に感磁素子を配置することで、電流センサの検出感度のばらつきを低減することが可能となる。   According to the present invention, by freely adjusting the magnetic flux density distribution in the core radial direction in the gap portion of the magnetic core, the degree of freedom of arrangement of the magnetosensitive elements can be improved. As a result, for example, when the peak of the magnetic flux density distribution in the gap portion of the magnetic core is shifted to the center portion of the gap portion, the detection sensitivity of the current sensor can be obtained by arranging a magnetosensitive element in the center portion of the gap portion. It is possible to reduce the variation of.

本発明に係る電流センサの第1実施形態を示す平面図である。It is a top view which shows 1st Embodiment of the current sensor which concerns on this invention. 比較例として、従来の電流センサの一つを示す平面図である。It is a top view which shows one of the conventional current sensors as a comparative example. 図1及び図2に示した磁性体コアのギャップ部における磁束密度分布を示すグラフである。It is a graph which shows magnetic flux density distribution in the gap part of the magnetic body core shown in FIG.1 and FIG.2. 本発明に係る電流センサの第2実施形態を示す平面図である。It is a top view which shows 2nd Embodiment of the current sensor which concerns on this invention. 本発明に係る電流センサの第3実施形態を示す平面図である。It is a top view which shows 3rd Embodiment of the current sensor which concerns on this invention.

以下、本発明に係る電流センサの好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a current sensor according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明に係る電流センサの第1実施形態を示す平面図である。同図において、本実施形態の電流センサ1は、例えば電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載されるインバータで使用され、導体2に流れる電流を検出するものである。   FIG. 1 is a plan view showing a first embodiment of a current sensor according to the present invention. In the figure, a current sensor 1 according to the present embodiment is used in an inverter mounted on a vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle, and detects a current flowing through a conductor 2.

電流センサ1は、略円環状の磁性体コア3を備えている。磁性体コア3には、ギャップ部4が設けられている。磁性体コア3は、例えば鉄または鉄合金(電磁鋼板等)で形成されている。磁性体コア3は、例えばプレス抜き加工等により作製される。   The current sensor 1 includes a substantially annular magnetic core 3. A gap portion 4 is provided in the magnetic core 3. The magnetic core 3 is made of, for example, iron or an iron alloy (such as an electromagnetic steel plate). The magnetic core 3 is produced by, for example, press punching.

また、電流センサ1は、磁性体コア3のギャップ部4に配置された感磁素子5を備えている。感磁素子5は、導体2に流れる電流によりギャップ部4に発生する磁界(磁束密度)を検出し、その磁界を導体2に流れる電流の値に比例した電圧信号に変換して出力する。   Further, the current sensor 1 includes a magnetosensitive element 5 disposed in the gap portion 4 of the magnetic core 3. The magnetosensitive element 5 detects a magnetic field (magnetic flux density) generated in the gap portion 4 by the current flowing through the conductor 2, converts the magnetic field into a voltage signal proportional to the value of the current flowing through the conductor 2, and outputs the voltage signal.

磁性体コア3及び感磁素子5は、基板6に固定されている。基板6には、導体2を貫通させる円形状の導体貫通穴(導体通過領域)7が設けられている。磁性体コア3は、導体貫通穴7を包囲するように配置された状態で、基板6に接着されていたり、或いはブラケットを介してネジ止めされている。   The magnetic core 3 and the magnetosensitive element 5 are fixed to the substrate 6. The substrate 6 is provided with a circular conductor through hole (conductor passage region) 7 through which the conductor 2 passes. The magnetic core 3 is bonded to the substrate 6 or is screwed via a bracket in a state of being disposed so as to surround the conductor through hole 7.

磁性体コア3自体の形状は、ギャップ部4を除いて長円形状となっている。つまり、磁性体コア3の内周3a及び外周3bは、何れもギャップ部4を除いて長円形状をなしている。このため、磁性体コア3の幅(径方向長さ)は、全周にわたって等しくなっている。また、磁性体コア3の厚さは、全体的に等しくなっている。   The magnetic core 3 itself has an oval shape except for the gap portion 4. That is, the inner periphery 3 a and the outer periphery 3 b of the magnetic core 3 are both oval except for the gap portion 4. For this reason, the width | variety (diameter direction length) of the magnetic body core 3 is equal over the perimeter. Moreover, the thickness of the magnetic core 3 is generally the same.

磁性体コア3は、ギャップ部4と対向する磁極部Jを含む第1部分3cと、導体貫通穴7を挟んでギャップ部4の反対側に設けられた半円形状の第2部分3dと、第1部分3cと第2部分3dとの間に設けられた延伸部3eとを有している。   The magnetic core 3 includes a first portion 3c including a magnetic pole portion J facing the gap portion 4, a semicircular second portion 3d provided on the opposite side of the gap portion 4 across the conductor through hole 7, It has the extending | stretching part 3e provided between the 1st part 3c and the 2nd part 3d.

磁性体コア3は、基板6の導体貫通穴7の中心位置Gからギャップ部4までの距離Laが導体貫通穴7の中心位置Gから磁性体コア3における導体貫通穴7を挟んでギャップ部4の反対側の部分までの距離Lbよりも長くなるように、基板6に固定されている。従って、延伸部3eは、導体貫通穴7の中心位置Gに対応する位置からギャップ部4側に延びることとなる。   In the magnetic core 3, the distance La from the center position G of the conductor through-hole 7 of the substrate 6 to the gap portion 4 is from the center position G of the conductor through-hole 7 to sandwich the conductor through-hole 7 in the magnetic core 3. It is being fixed to the board | substrate 6 so that it may become longer than the distance Lb to the part on the opposite side. Therefore, the extending portion 3 e extends from the position corresponding to the center position G of the conductor through hole 7 toward the gap portion 4.

感磁素子5は、磁性体コア3のギャップ部4と対向する端面における幅W方向の中央部に対応する位置に配置されるように基板6に実装されている。   The magnetosensitive element 5 is mounted on the substrate 6 so as to be disposed at a position corresponding to the central portion in the width W direction on the end surface facing the gap portion 4 of the magnetic core 3.

このような電流センサ1において、導体2に電流が流れると、磁性体コア3内に磁界(磁束)が発生して磁路が形成されるが、この時にギャップ部4に生じる磁界の強さが感磁素子5によって検出されて電圧信号に変換されることで、導体2に流れる電流値が検出されることとなる。   In such a current sensor 1, when a current flows through the conductor 2, a magnetic field (magnetic flux) is generated in the magnetic core 3 to form a magnetic path. At this time, the strength of the magnetic field generated in the gap portion 4 is reduced. The current value flowing through the conductor 2 is detected by being detected by the magnetosensitive element 5 and converted into a voltage signal.

ここで、比較例として、従来の電流センサの一つを図2に示す。同図に示す電流センサ50においては、磁性体コア3自体の形状がギャップ部4を除いて真円形状となっている。磁性体コア3は、導体貫通穴7に対して中心位置が一致するように基板6に固定されている。感磁素子5は、磁性体コア3のギャップ部4におけるコア径方向の内側領域に配置されている。   Here, as a comparative example, one conventional current sensor is shown in FIG. In the current sensor 50 shown in the figure, the shape of the magnetic core 3 itself is a perfect circle except for the gap portion 4. The magnetic core 3 is fixed to the substrate 6 so that the center position coincides with the conductor through hole 7. The magnetosensitive element 5 is disposed in an inner region in the core radial direction of the gap portion 4 of the magnetic core 3.

このような電流センサ50では、磁性体コア3内に発生した磁束は、磁気抵抗の少ない磁性体コア3の内側領域を通りやすくなる。このため、磁性体コア3のギャップ部4におけるコア径方向の磁束密度分布としては、図3の破線Qで示すように、磁性体コア3の内側領域に磁束密度のピークが存在するような分布が得られるようになる。つまり、ギャップ部4におけるコア径方向の磁束密度分布の偏りが生じている。   In such a current sensor 50, the magnetic flux generated in the magnetic core 3 is likely to pass through the inner region of the magnetic core 3 having a small magnetic resistance. For this reason, the magnetic flux density distribution in the core radial direction in the gap portion 4 of the magnetic core 3 is such that the peak of the magnetic flux density exists in the inner region of the magnetic core 3 as indicated by the broken line Q in FIG. Can be obtained. That is, the magnetic flux density distribution in the core radial direction in the gap portion 4 is uneven.

ところで、磁束密度のピーク付近では、磁束密度の変化量が少ない。このため、磁束密度のピーク付近に感磁素子5を配置するのが好適である。従って、電流センサ50では、磁性体コア3のギャップ部4におけるコア径方向の内側領域に感磁素子5を配置している。   Incidentally, the amount of change in the magnetic flux density is small near the peak of the magnetic flux density. For this reason, it is preferable to arrange the magnetosensitive element 5 near the peak of the magnetic flux density. Therefore, in the current sensor 50, the magnetosensitive element 5 is arranged in the inner region in the core radial direction in the gap portion 4 of the magnetic core 3.

しかし、ギャップ部4におけるコア径方向の内側領域は、基板6の導体貫通穴7に近く、レイアウト上の制約がある。このため、感磁素子5の配置位置がばらつきやすくなるため、電流センサ1毎に検出感度がばらつくおそれがある。   However, the inner region of the gap portion 4 in the core radial direction is close to the conductor through hole 7 of the substrate 6 and has a layout restriction. For this reason, since the arrangement position of the magnetosensitive element 5 tends to vary, there is a possibility that the detection sensitivity varies for each current sensor 1.

これに対し本実施形態では、上述したように、磁性体コア3自体の形状がギャップ部4を除いて長円形状であり、基板6の導体貫通穴7の中心位置Gからギャップ部4までの距離Laが導体貫通穴7の中心位置Gから磁性体コア3におけるギャップ部4の反対側の部分までの距離Lbよりも長くなっている。このため、磁性体コア3内に発生した磁束は、磁性体コア3の磁極部Jにおいてコア径方向外側に引っ張られるようになる。従って、図2に示す電流センサ50に比し、磁性体コア3内の磁路の形状が磁極部Jにおいてコア径方向外側にシフトするように変化する。その結果、磁性体コア3のギャップ部4におけるコア径方向の磁束密度分布としては、図3の実線Pで示すように、磁性体コア3のギャップ部4と対向する端面における幅W方向の中央部に対応する位置、つまりギャップ部4のコア径方向中心部に磁束密度のピークが存在するような分布が得られるようになる。   In contrast, in the present embodiment, as described above, the shape of the magnetic core 3 itself is an oval shape except for the gap portion 4, and from the center position G of the conductor through hole 7 of the substrate 6 to the gap portion 4. The distance La is longer than the distance Lb from the center position G of the conductor through hole 7 to the portion on the opposite side of the gap portion 4 in the magnetic core 3. For this reason, the magnetic flux generated in the magnetic core 3 is pulled outward in the core radial direction at the magnetic pole portion J of the magnetic core 3. Therefore, as compared with the current sensor 50 shown in FIG. 2, the shape of the magnetic path in the magnetic core 3 changes so as to shift outward in the core radial direction at the magnetic pole portion J. As a result, the magnetic flux density distribution in the core radial direction in the gap portion 4 of the magnetic core 3 is the center in the width W direction on the end surface facing the gap portion 4 of the magnetic core 3 as shown by the solid line P in FIG. A distribution in which the peak of the magnetic flux density exists at the position corresponding to the portion, that is, the central portion in the core radial direction of the gap portion 4 is obtained.

本実施形態では、ギャップ部4における磁束密度のピーク付近、つまりギャップ部4のコア径方向中心部に感磁素子5を配置している。これにより、特にレイアウト上の制約を受けずに感磁素子5を配置することができる。従って、感磁素子5の配置位置のばらつきが抑えられるため、電流センサ1毎の検出感度のばらつきを十分低減することができる。   In the present embodiment, the magnetosensitive element 5 is arranged near the peak of the magnetic flux density in the gap portion 4, that is, in the core radial direction center portion of the gap portion 4. Thereby, the magnetic sensitive element 5 can be arrange | positioned, without receiving the restrictions on a layout especially. Therefore, since the variation in the arrangement position of the magnetosensitive element 5 is suppressed, the variation in detection sensitivity for each current sensor 1 can be sufficiently reduced.

また、磁性体コア3を長円形状にする延伸部3eを第1部分3cと第2部分3dとの間に設けたので、磁性体コア3全体を大型化すること無く、ギャップ部4におけるコア径方向の磁束密度分布のピークをギャップ部4のコア径方向中心部に容易に設定することができる。   In addition, since the extending portion 3e that makes the magnetic core 3 oval is provided between the first portion 3c and the second portion 3d, the core in the gap portion 4 can be formed without increasing the size of the entire magnetic core 3. The peak of the magnetic flux density distribution in the radial direction can be easily set at the central portion of the gap portion 4 in the core radial direction.

また、本実施形態では、略円環状の磁性体コア3を用いているので、角形状の磁性体コアに比べて漏れ磁束を低減し、電流センサ1の検出感度を向上させることができる。また、磁性体コア3の内周3aには角部が無いため、磁性体コア3内の磁路の形状が急激に変化することが無く、磁性体コア3の磁気飽和が発生しにくい。従って、電流センサ1の小型化または電流検出範囲の拡大化を図ることが可能となる。   Moreover, in this embodiment, since the substantially annular magnetic core 3 is used, the leakage magnetic flux can be reduced and the detection sensitivity of the current sensor 1 can be improved as compared with the rectangular magnetic core. Further, since there is no corner on the inner periphery 3a of the magnetic core 3, the shape of the magnetic path in the magnetic core 3 does not change abruptly, and magnetic saturation of the magnetic core 3 is difficult to occur. Therefore, the current sensor 1 can be downsized or the current detection range can be expanded.

図4は、本発明に係る電流センサの第2実施形態を示す平面図である。図中、上述した第1実施形態と同一または同等の要素には同じ符号を付し、その説明を省略する。   FIG. 4 is a plan view showing a second embodiment of the current sensor according to the present invention. In the figure, the same or equivalent elements as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

同図において、本実施形態の電流センサ1は、ギャップ部4を有する略円環状の磁性体コア3を備えている。磁性体コア3は、ギャップ部4に対向する端面を含む第1部分としての非半円形状部3fと、導体貫通穴7を挟んでギャップ部4の反対側に設けられた半円形状の第2部分3dと、非半円形状部3fと第2部分3dとの間に設けられた延伸部3eとを有している。   In the figure, the current sensor 1 of this embodiment includes a substantially annular magnetic core 3 having a gap portion 4. The magnetic core 3 includes a non-semicircular part 3f as a first part including an end face facing the gap part 4 and a semicircular first part provided on the opposite side of the gap part 4 with the conductor through hole 7 interposed therebetween. 2 part 3d and the extending | stretching part 3e provided between the non-semicircle-shaped part 3f and the 2nd part 3d.

磁性体コア3におけるギャップ部4と対向する非半円形状部3fの端面の幅Waは、磁性体コア3における導体貫通穴7を挟んでギャップ部4の反対側の部分である第2部分3dの幅Wbよりも大きくなっている。具体的には、磁性体コア3は、導体貫通穴7の中心位置Gに対応する位置よりもギャップ部4側の非半円形状部3fにおいて、磁性体コア3の幅がギャップ部4に対向する端面に向って徐々に大きくなるような形状を有している。つまり、非半円形状部3fのギャップ部4と対向する端面には、コア径方向外側(導体貫通穴7の反対側)に延びる延伸部分3gが設けられていることとなる。なお、磁性体コア3の内周3aは、上記第1実施形態と同様にギャップ部4を除いて長円形状をなしている。   The width Wa of the end face of the non-semicircular part 3f facing the gap part 4 in the magnetic core 3 is a second part 3d that is the part on the opposite side of the gap part 4 across the conductor through hole 7 in the magnetic core 3. It is larger than the width Wb. Specifically, in the magnetic core 3, the width of the magnetic core 3 is opposed to the gap portion 4 in the non-semicircular portion 3 f on the gap portion 4 side from the position corresponding to the center position G of the conductor through hole 7. It has a shape that gradually increases toward the end surface. That is, the extending part 3g extending to the outer side in the core radial direction (opposite side of the conductor through hole 7) is provided on the end face of the non-semicircular part 3f facing the gap part 4. The inner circumference 3a of the magnetic core 3 has an oval shape except for the gap portion 4 as in the first embodiment.

また、磁性体コア3は、上記第1実施形態と同様に、基板6の導体貫通穴7の中心位置Gからギャップ部4までの距離Laが導体貫通穴7の中心位置Gから磁性体コア3におけるギャップ部4の反対側の部分までの距離Lbよりも長くなるように、延伸部3eが設けられて基板6に固定されている。そして、感磁素子5は、ギャップ部4と対向する磁性体コア3の端面における幅方向中央部に対応する位置に配置されるように基板6に実装されている。   Further, in the same manner as in the first embodiment, the magnetic core 3 has a distance La from the center position G of the conductor through hole 7 of the substrate 6 to the gap portion 4 from the center position G of the conductor through hole 7. The extending portion 3e is provided and fixed to the substrate 6 so as to be longer than the distance Lb to the opposite side portion of the gap portion 4 in FIG. The magnetosensitive element 5 is mounted on the substrate 6 so as to be disposed at a position corresponding to the central portion in the width direction on the end face of the magnetic core 3 facing the gap portion 4.

このように本実施形態においては、磁性体コア3におけるギャップ部4と対向する端面の幅Waが磁性体コア3におけるギャップ部4の反対側の部分の幅Wbよりも大きくなっている。このため、図2に示す電流センサ50に比べて、磁性体コア3の磁極部Jの断面積が大きくなり、ギャップ部4におけるコア径方向の磁束密度分布の変化の割合を小さくすることができる。   Thus, in the present embodiment, the width Wa of the end surface of the magnetic core 3 that faces the gap 4 is larger than the width Wb of the portion of the magnetic core 3 opposite to the gap 4. For this reason, compared with the current sensor 50 shown in FIG. 2, the cross-sectional area of the magnetic pole part J of the magnetic core 3 becomes large, and the rate of change of the magnetic flux density distribution in the core radial direction in the gap part 4 can be reduced. .

図5は、本発明に係る電流センサの第3実施形態を示す平面図である。図中、上述した第1実施形態と同一または同等の要素には同じ符号を付し、その説明を省略する。   FIG. 5 is a plan view showing a third embodiment of the current sensor according to the present invention. In the figure, the same or equivalent elements as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

同図において、本実施形態の電流センサ1は、ギャップ部4を有する略円環状の磁性体コア3を備えている。磁性体コア3は、ギャップ部4と対向する端面を含む第1部分としての凸状部3hと、導体貫通穴7を挟んでギャップ部4の反対側に設けられた半円形状の第2部分3dと、凸状部3hと第2部分3dとの間に設けられた延伸部3eとを有している。   In the figure, the current sensor 1 of this embodiment includes a substantially annular magnetic core 3 having a gap portion 4. The magnetic core 3 includes a convex part 3h as a first part including an end face facing the gap part 4 and a semicircular second part provided on the opposite side of the gap part 4 with the conductor through hole 7 interposed therebetween. 3d and an extending portion 3e provided between the convex portion 3h and the second portion 3d.

磁性体コア3におけるギャップ部4と対向する凸状部3hの端面の幅Waは、磁性体コア3におけるギャップ部4の反対側の部分である第2部分3dの幅Wbよりも大きくなっている。具体的には、磁性体コア3の内周3a及び外周3bは、上記第1実施形態と同様に、ギャップ部4を除いて長円形状をなしている。そして、磁性体コア3の凸状部3hは、磁性体コア3のコア径方向外側に突出する1対の突起部として延伸部分8を有している。その他の構成は、上記第1実施形態と同様である。   The width Wa of the end face of the convex portion 3h facing the gap portion 4 in the magnetic core 3 is larger than the width Wb of the second portion 3d which is the portion on the opposite side of the gap portion 4 in the magnetic core 3. . Specifically, the inner periphery 3a and the outer periphery 3b of the magnetic core 3 have an oval shape except for the gap portion 4 as in the first embodiment. And the convex part 3h of the magnetic body core 3 has the extending | stretching part 8 as a pair of protrusion part which protrudes to the core radial direction outer side of the magnetic body core 3. As shown in FIG. Other configurations are the same as those in the first embodiment.

このように本実施形態においても、磁性体コア3におけるギャップ部4と対向する端面の幅Waが磁性体コア3におけるギャップ部4の反対側の部分の幅Wbよりも大きくなっているので、上記第2実施形態と同様に、ギャップ部4におけるコア径方向の磁束密度分布の変化の割合を小さくすることができる。   As described above, also in this embodiment, the width Wa of the end surface of the magnetic core 3 that faces the gap 4 is larger than the width Wb of the opposite side of the gap 4 in the magnetic core 3. As in the second embodiment, the rate of change in the magnetic flux density distribution in the core radial direction in the gap portion 4 can be reduced.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、磁性体コア3のギャップ部4におけるコア径方向の磁束密度分布のピークをギャップ部4の中心部に位置させるようにしたが、ギャップ部4におけるコア径方向の磁束密度分布のピーク位置としては、特にそれには限られない。上記実施形態によれば、ギャップ部4におけるコア径方向の磁束密度分布を任意に調整することができるため、電流センサ1の検出感度のばらつきが低減可能になるのであれば、ギャップ部4におけるコア径方向の磁束密度分布のピーク位置をギャップ部4の中心部からずれた位置としても良い。   The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the peak of the magnetic flux density distribution in the core radial direction in the gap portion 4 of the magnetic core 3 is positioned at the center of the gap portion 4. The peak position is not particularly limited to this. According to the embodiment, since the magnetic flux density distribution in the core radial direction in the gap portion 4 can be arbitrarily adjusted, if the variation in detection sensitivity of the current sensor 1 can be reduced, the core in the gap portion 4 can be reduced. The peak position of the magnetic flux density distribution in the radial direction may be shifted from the center of the gap part 4.

また、上記実施形態では、磁性体コア3の外周3bがギャップ部4を除いて長円形状をなしているが、磁性体コア3の形状としては特にそれには限られず、磁性体コア3の少なくとも内周3aの形状がギャップ部4を除いて長円形状(楕円形状を含む)となっていれば良く、磁性体コア3の外周3bの形状については矩形状等であっても良い。   In the embodiment described above, the outer periphery 3b of the magnetic core 3 has an oval shape except for the gap portion 4, but the shape of the magnetic core 3 is not particularly limited thereto, and at least the magnetic core 3 The shape of the inner periphery 3a may be an oval shape (including an elliptical shape) except for the gap portion 4, and the shape of the outer periphery 3b of the magnetic core 3 may be a rectangular shape or the like.

1…電流センサ、2…導体、3…磁性体コア、3a…内周、3b…外周、3c…第1部分、3d…第2部分、3e…延伸部、3f…非半円形状部(第1部分)、3h…凸状部(第1部分)、4…ギャップ部、5…感磁素子、7…導体貫通穴(導体通過領域)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Current sensor, 2 ... Conductor, 3 ... Magnetic body core, 3a ... Inner periphery, 3b ... Outer periphery, 3c ... First part, 3d ... Second part, 3e ... Extension part, 3f ... Non-semicircular shape part (No. 1 part), 3h ... convex part (first part), 4 ... gap part, 5 ... magnetosensitive element, 7 ... conductor through hole (conductor passage area).

Claims (4)

導体に流れる電流を検出する電流センサにおいて、
前記導体が通る導体通過領域を包囲するように設けられ、ギャップ部を有する略環状の磁性体コアと、
前記ギャップ部に配置され、前記ギャップ部に発生する磁界を検出して電気信号に変換する感磁素子とを備え、
前記磁性体コアの内周は、前記ギャップ部を除いて長円形状をなしており、
前記磁性体コアは、前記導体通過領域の中心位置から前記ギャップ部までの距離を、前記導体通過領域の中心位置から前記磁性体コアにおける前記ギャップ部の反対側の部分までの距離よりも長くする延伸部を有することを特徴とする電流センサ。
In the current sensor that detects the current flowing through the conductor,
A substantially annular magnetic core provided to surround a conductor passage region through which the conductor passes, and having a gap;
A magnetic sensing element that is arranged in the gap part and detects a magnetic field generated in the gap part and converts it into an electric signal;
The inner periphery of the magnetic core has an oval shape except for the gap portion,
In the magnetic core, the distance from the center position of the conductor passage region to the gap portion is longer than the distance from the center position of the conductor passage region to a portion on the opposite side of the gap portion in the magnetic core. A current sensor having an extending portion.
前記磁性体コアの外周は、前記ギャップ部を除いて前記磁性体コアの内周に対応して長円形状をなしていることを特徴とする請求項1記載の電流センサ。   2. The current sensor according to claim 1, wherein an outer periphery of the magnetic core has an oval shape corresponding to an inner periphery of the magnetic core except for the gap portion. 前記延伸部は、前記ギャップ部における前記磁性体コアの径方向の磁束密度分布のピークが前記ギャップ部と対向する前記磁性体コアの端面の幅方向中央部に対応する位置となる長さを有していることを特徴とする請求項1または2記載の電流センサ。   The extending portion has a length at which the peak of the magnetic flux density distribution in the radial direction of the magnetic core in the gap portion corresponds to the central portion in the width direction of the end surface of the magnetic core facing the gap portion. The current sensor according to claim 1, wherein the current sensor is a current sensor. 前記延伸部は、前記ギャップ部に対向する前記磁性体コアの端面を含む第1部分と前記磁性体コアにおける前記ギャップ部の反対側に設けられた半円形状の第2部分との間に形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項記載の電流センサ。   The extending portion is formed between a first portion including an end face of the magnetic core facing the gap portion and a semicircular second portion provided on the opposite side of the gap portion in the magnetic core. The current sensor according to claim 1, wherein the current sensor is a current sensor.
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