JP2015036636A - Current sensor - Google Patents
Current sensor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015036636A JP2015036636A JP2013167696A JP2013167696A JP2015036636A JP 2015036636 A JP2015036636 A JP 2015036636A JP 2013167696 A JP2013167696 A JP 2013167696A JP 2013167696 A JP2013167696 A JP 2013167696A JP 2015036636 A JP2015036636 A JP 2015036636A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetoresistive element
- magnetoresistive
- current sensor
- effect element
- conductive portion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、電流センサに関し、特に外部磁界に起因する測定精度の低下を抑制可能な電流センサに関する。 The present invention relates to a current sensor, and more particularly to a current sensor that can suppress a decrease in measurement accuracy caused by an external magnetic field.
各種電子機器の制御や監視のために、バスバー(被測定電流路)に流れる電流を測定する電流センサが用いられる。このような電流センサとして、電流の周りに発生する磁界を検出する磁気センサ素子を用いたものが知られている。下記特許文献1には、磁気センサ素子としてホール素子または磁気抵抗効果素子を用いた電流センサについて開示されている。 In order to control and monitor various electronic devices, a current sensor that measures a current flowing through a bus bar (current path to be measured) is used. As such a current sensor, one using a magnetic sensor element that detects a magnetic field generated around a current is known. Patent Document 1 below discloses a current sensor using a Hall element or a magnetoresistive effect element as a magnetic sensor element.
図11は、特許文献1に記載されている第1の従来例の電流センサ101の斜視図である。図11に示すように、第1の従来例の電流センサ101は、バスバー102と、バスバー102を流れる電流104により発生する磁界126の強さを検出する磁気センサ107と、磁路を変更する磁路変更部160、161とを有する。
FIG. 11 is a perspective view of a
バスバー102はU字型に設けられた凹部120と、凹部120の両端に取り付けられた取り付け部124とを備えて構成されている。凹部120は、平行部121、123、及び垂直部122から構成されており、凹部120を流れる電流104によって凹部120内に同一方向の磁界126が形成される。
The
図11に示すように、磁気センサ107及び磁路変更部160、161は凹部120内に設けられている。磁路変更部160、161はパーマロイ等の軟磁性体によって形成されており、凹部120内の磁界126は磁路変更部160に集められて磁気センサ107の感磁面を貫通して、磁路変更部161から抜け出る。これにより、凹部120を流れる電流により発生する磁界126を効果的に磁気センサ107に集中させることができ、電流104を計測することができる。
As shown in FIG. 11, the
図11に示す第1の従来例の電流センサ101において、磁気センサ107としてホール素子が用いられているが、配置する方向を90°異ならせて磁気抵抗効果素子を配置して構成することも可能である。
In the
しかしながら、第1の従来例の電流センサ101において、隣接する電流路等からの外部磁界の影響を十分に抑制できず、測定精度が低下するという課題が生じる。
However, in the
特許文献2は、磁気抵抗効果素子を磁気センサとして用いて構成された電流センサが開示されている。図12は、特許文献2に記載されている第2の従来例の電流センサ201の課題を説明するための模式図である。
図12に示すように、第2の従来例の電流センサ201において、被測定電流路(バスバー)211を挟んで2つの磁気センサ素子215a、215bが設けられている。磁気センサ素子215a、215bの感度軸の方向216a、216bを、被測定電流路(バスバー)211を流れる電流212により生じる磁界213の方向と平行になるように、磁気センサ素子215a、215bが配置される。
As shown in FIG. 12, in the
磁気センサ素子215a、215bは感度軸の方向216a、216b(以下、主感度軸方向)と直交する方向(以下、副感度軸方向)に感度を有することが知られている。そのため、被測定電流路(バスバー)211に隣接して隣接電流路221が設けられている場合、隣接電流路221を流れる電流からの誘導磁界223の副感度軸方向217a、217bの成分により、測定誤差が生じる。第2の従来例の電流センサ201では、2つの磁気センサ素子215a、215bの副感度軸方向217a、217bを制御することで、隣接電流222による誘導磁界223の副感度軸方向の成分217a、217bをキャンセルして測定精度の低下を抑制している。
It is known that the
しかしながら、2つの磁気センサ素子215a、215bはバスバー211を挟んで所定の間隔を有して設けられており、また、外部磁界がバスバー211により吸収または反射される。そのため、磁気センサ素子215a、215bを通過する外部磁界の副感度軸方向217a、217bの成分が、それぞれ異なった角度、大きさとなり、十分にキャンセルできない場合が生じる。
However, the two
また、第1の従来例の電流センサ101に示すようなU字型の凹部120を有するバスバー102について、外部磁界による測定精度の低下を抑制する方法については、上記特許文献1及び特許文献2には記載されていない。
For the
本発明は、上記課題を解決して、U字型バスバーを流れる電流を測定する際に、外部磁界による測定精度の低下を抑制することが可能な電流センサを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-described problems and provide a current sensor capable of suppressing a decrease in measurement accuracy due to an external magnetic field when measuring a current flowing through a U-shaped bus bar.
本発明の電流センサは、間隔を設けて配置された第1の導電部及び第2の導電部と、前記第1の導電部と前記第2の導電部とを接続する第3の導電部からなるU字型のバスバーと、前記第1の導電部と前記第2の導電部との間に配置された基板と、前記基板に実装された第1の磁気抵抗効果素子及び第2の磁気抵抗効果素子とを有し、前記第1の磁気抵抗効果素子及び前記第2の磁気抵抗効果素子は、それぞれ主感度軸と、前記主感度軸に直交する副感度軸とを備え、前記第1の磁気抵抗効果素子及び前記第2の磁気抵抗効果素子のそれぞれの前記主感度軸の方向は互いに平行に設けられると共に、前記第1の磁気抵抗効果素子及び前記第2の磁気抵抗効果素子のそれぞれの前記副感度軸の方向は互いに逆方向に設けられていることを特徴とする。 The current sensor according to the present invention includes a first conductive part and a second conductive part arranged at intervals, and a third conductive part that connects the first conductive part and the second conductive part. A U-shaped bus bar, a substrate disposed between the first conductive portion and the second conductive portion, a first magnetoresistance effect element and a second magnetoresistance mounted on the substrate Each of the first magnetoresistive effect element and the second magnetoresistive effect element includes a main sensitivity axis and a secondary sensitivity axis orthogonal to the main sensitivity axis. The directions of the main sensitivity axes of each of the magnetoresistive effect element and the second magnetoresistive effect element are provided in parallel to each other, and each of the first magnetoresistive effect element and the second magnetoresistive effect element is provided. The sub-sensitivity axes are provided in directions opposite to each other. That.
これによれば、第1の磁気抵抗効果素子及び第2の磁気抵抗効果素子は、第1の導電部と第2の導電部との間において、同一基板に設けられているため、第1の磁気抵抗効果素子及び第2の磁気抵抗効果素子のそれぞれを通過する外部磁界は同等の大きさ、同等の方向を有する。そして、第1の磁気抵抗効果素子及び第2の磁気抵抗効果素子のそれぞれの副感度軸の方向は互いに逆方向に設けられているため、外部磁界の副感度軸方向の成分は、同じ大きさで逆向きになる。よって、第1の磁気抵抗効果素子及び第2の磁気抵抗効果素子の出力の和をとることで、外部磁界の副感度軸方向の成分による第1の磁気抵抗効果素子及び第2の磁気抵抗効果素子の測定誤差が相殺される。 According to this, since the first magnetoresistive element and the second magnetoresistive element are provided on the same substrate between the first conductive part and the second conductive part, The external magnetic field passing through each of the magnetoresistive element and the second magnetoresistive element has the same magnitude and the same direction. Since the directions of the sub-sensitivity axes of the first magnetoresistive effect element and the second magnetoresistive effect element are opposite to each other, the components of the external magnetic field in the sub-sensitivity axis direction have the same magnitude. At the opposite direction. Therefore, by taking the sum of the outputs of the first magnetoresistive effect element and the second magnetoresistive effect element, the first magnetoresistive effect element and the second magnetoresistive effect due to the component in the sub-sensitivity axis direction of the external magnetic field. The measurement error of the element is canceled out.
したがって、本発明の電流センサによれば、U字型バスバーを流れる電流を測定する際に、外部磁界による測定精度の低下を抑制することが可能である。 Therefore, according to the current sensor of the present invention, it is possible to suppress a decrease in measurement accuracy due to an external magnetic field when measuring the current flowing through the U-shaped bus bar.
前記基板は、前記第1の導電部に対向する第1の面と、前記第2の導電部に対向する第2の面とを有し、前記第1の磁気抵抗効果素子は前記第1の面に設けられるとともに、前記第2の磁気抵抗効果素子は前記第2の面に設けられており、前記第1の磁気抵抗効果素子と前記第2の磁気抵抗効果素子とは互いに対向して設けられていることが好ましい。これによれば、第1の磁気抵抗効果素子と第2の磁気抵抗効果素子とが基板面内の重なる位置に配置されて間隔が小さくなるため、第1の磁気抵抗効果素子及び第2の磁気抵抗効果素子のそれぞれを通過する外部磁界の副感度軸方向の成分の差をより小さくすることができる。よって、外部磁界による測定誤差を確実に相殺して、外部磁界による測定精度の低下を抑制することができる。 The substrate has a first surface facing the first conductive portion and a second surface facing the second conductive portion, and the first magnetoresistance effect element is the first surface. And the second magnetoresistive element is provided on the second surface, and the first magnetoresistive element and the second magnetoresistive element are provided facing each other. It is preferable that According to this, the first magnetoresistive effect element and the second magnetoresistive effect element are arranged at the overlapping position in the substrate surface and the interval is reduced, so that the first magnetoresistive effect element and the second magnetic resistance effect element are reduced. It is possible to further reduce the difference between the components of the external magnetic field passing through each of the resistance effect elements in the sub-sensitivity axis direction. Therefore, the measurement error due to the external magnetic field can be surely canceled, and the decrease in measurement accuracy due to the external magnetic field can be suppressed.
前記第1の磁気抵抗効果素子及び前記第2の磁気抵抗効果素子は、前記主感度軸に直交する方向にバイアス磁界を加えるバイアス磁石をそれぞれ有し、前記副感度軸の方向は、前記バイアス磁界の方向であることが好ましい。これによれば、バイアス磁石を設けることにより、副感度軸の方向を確実に制御することができるため、外部磁界の副感度軸方向の成分による測定誤差を適切に相殺可能な構成を実現できる。 Each of the first magnetoresistive element and the second magnetoresistive element includes a bias magnet that applies a bias magnetic field in a direction orthogonal to the main sensitivity axis, and the direction of the sub-sensitivity axis is the bias magnetic field. It is preferable that the direction is According to this, since the direction of the secondary sensitivity axis can be reliably controlled by providing the bias magnet, it is possible to realize a configuration capable of appropriately canceling the measurement error due to the component of the external magnetic field in the secondary sensitivity axis direction.
前記第1の磁気抵抗効果素子及び前記第2の磁気抵抗効果素子のそれぞれの前記主感度軸方向は、前記第1の導電部、前記第2の導電部、及び前記第3の導電部を通る仮想平面に対して直交する方向に設けられており、前記主感度軸方向において前記仮想平面を挟むシールドが設けられていることが好適である。これによれば、主感度軸方向から侵入する外部磁界がシールドによって遮蔽されるため、測定精度の低下を抑制することができる。 The main sensitivity axis direction of each of the first magnetoresistive element and the second magnetoresistive element passes through the first conductive part, the second conductive part, and the third conductive part. It is preferable that a shield that is provided in a direction orthogonal to the virtual plane and that sandwiches the virtual plane in the main sensitivity axis direction is provided. According to this, since the external magnetic field which invades from the main sensitivity axis direction is shielded by the shield, it is possible to suppress a decrease in measurement accuracy.
前記第1の磁気抵抗効果素子及び前記第2の磁気抵抗効果素子のそれぞれの主感度軸の方向が同一方向に設けられており、前記第1の磁気抵抗効果素子の出力と前記第2の磁気抵抗効果素子の出力との和をとる演算装置を具備することが好適である。これによれば、前記第1の磁気抵抗効果素子の出力と前記第2の磁気抵抗効果素子の出力とのそれぞれに含まれる外部磁界の副感度軸方向の成分による誤差が相殺されて、電流センサの測定精度の低下が抑制される。 The directions of the main sensitivity axes of the first magnetoresistive element and the second magnetoresistive element are provided in the same direction, and the output of the first magnetoresistive element and the second magnetism It is preferable to have an arithmetic unit that takes the sum of the output of the resistive element. According to this, the error due to the component in the sub-sensitivity axis direction of the external magnetic field included in each of the output of the first magnetoresistive element and the output of the second magnetoresistive element is canceled, and the current sensor The decrease in measurement accuracy is suppressed.
本発明の電流センサによれば、U字型バスバーを流れる電流を測定する際に、外部磁界による測定精度の低下を抑制することが可能である。 According to the current sensor of the present invention, it is possible to suppress a decrease in measurement accuracy due to an external magnetic field when measuring a current flowing through a U-shaped bus bar.
以下、本発明の電流センサの具体的な実施形態について、図面を参照して説明をする。なお、各図面の寸法は適宜変更して示している。 Hereinafter, specific embodiments of the current sensor of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the dimension of each drawing is changed and shown suitably.
<第1の実施形態>
図1は、第1の実施形態における電流センサの、第1の磁気抵抗効果素子が配置された方向から見たときの斜視図である。図2は、本実施形態の電流センサについて第2の磁気抵抗効果素子が配置された方向から見たときの斜視図である。また、図3は、図1及び図2のZ1方向から見たときの電流センサの平面図である。図4は、図1及び図2のX2方向から見たときの電流センサの正面図である。図5は、図2のV−V線に沿って切断して矢印方向から見たときの電流センサの断面図である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a perspective view of the current sensor according to the first embodiment when viewed from the direction in which the first magnetoresistive element is disposed. FIG. 2 is a perspective view of the current sensor of the present embodiment as viewed from the direction in which the second magnetoresistive element is disposed. FIG. 3 is a plan view of the current sensor as viewed from the Z1 direction in FIGS. FIG. 4 is a front view of the current sensor when viewed from the X2 direction in FIGS. 1 and 2. FIG. 5 is a cross-sectional view of the current sensor as viewed from the direction of the arrow cut along the line VV in FIG.
図1及び図2に示すように、本実施形態の電流センサ10は、U字型のバスバー21と、基板30と、基板30に実装された第1の磁気抵抗効果素子31及び第2の磁気抵抗効果素子32を有して構成される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図1から図3に示すように、バスバー21は、第1の導電部22、第2の導電部23、及び第3の導電部24を有しており、第1の導電部22及び第2の導電部23はそれぞれX1−X2方向に延在し、かつ、Y1−Y2方向において互いに間隔を設けて平行に配置されている。第3の導電部24はY1−Y2方向に延在して、第1の導電部22と第2の導電部23とを接続する。バスバー21は、第1の導電部22、第2の導電部23、及び第3の導電部24が接続されて平面視においてU字型に構成されている。また、図4及び図5に示すように、第1の導電部22、第2の導電部23、及び第3の導電部24は、断面矩形状に形成されている。なお、各導電部の断面形状は矩形以外であってもよく、楕円形、円形等に形成することも可能である。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
バスバー21は、金属材料、合金材料等の導電材料から形成される。電流センサ10の使用時において、第1の導電部22及び第2の導電部23のX2方向の端部が、測定対象である外部の機器(例えば自動車のモータやバッテリー等)に接続されて、バスバー21の第1の導電部22、第3の導電部24及び第2の導電部23に連続して被測定電流25が通流される。
The
図1から図3に示すように、第1の導電部22と第2の導電部23との間に基板30が配置されている。基板30は、第1の導電部22及び第2の導電部23と平行に、且つ、第3の導電部24と直交して設けられており、第1の導電部22に対向する第1の面30aと、第2の導電部23に対向する第2の面30bとを有する。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
本実施形態の電流センサ10において、基板30として、ガラスエポキシ材料等により形成されたプリント配線基板(PWB、Printed Wiring Board)を用いることができる。または、アルミナ基板等のセラミック基板を用いることもできる。
In the
図1及び図2に示すように、基板30の第1の面30aには第1の磁気抵抗効果素子31が実装され、第2の面30bには第2の磁気抵抗効果素子32が実装されている。第1の磁気抵抗効果素子31と第2の磁気抵抗効果素子32とは、基板30を介して互いに対向して配置されている。図3に示すように電流センサ10の平面視において、第1の磁気抵抗効果素子31及び第2の磁気抵抗効果素子32は、第1の導電部22と第2の導電部23との間に配置されている。また、図4に示すように正面から見たときに、第1の導電部22、第2の導電部23、及び第3の導電部24を通り、各導電部22、23、24と平行な仮想平面37を設定した場合に、第1の磁気抵抗効果素子31及び第2の磁気抵抗効果素子32は仮想平面37に交差して配置されている。つまり第1の磁気抵抗効果素子31及び第2の磁気抵抗効果素子32は、第1の導電部22及び第2の導電部23と同じ高さ位置に配置されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
本実施形態において、第1の磁気抵抗効果素子31及び第2の磁気抵抗効果素子32として、GMR(Giant Magneto Resistance)素子が用いられる。
In the present embodiment, a GMR (Giant Magneto Resistance) element is used as the first
図1〜図5に示す第1の磁気抵抗効果素子31に付された矢印31a、31b、及び第2の磁気抵抗効果素子32に付された矢印32a、32bは、それぞれ主感度軸方向31a、32a、副感度軸方向31b、32bを示す。ここで「主感度軸」とは、第1及び第2の磁気抵抗効果素子31、32の感度が最大となる方向を向いた軸をいい、「副感度軸」とは、主感度軸に直交する方向の内、最も高い感度を有する方向を向いた軸をいう。
The
第1の磁気抵抗効果素子31及び第2の磁気抵抗効果素子32を通過する磁界のうち、主感度軸方向31a、32a、副感度軸方向31b、32bの矢印方向と同一方向の磁界成分により正の出力電圧が出力され、主感度軸方向31a、32a、副感度軸方向31b、32bの矢印方向と逆方向の磁界成分により負の出力電圧が出力される。
Of the magnetic field passing through the first
図4に示すように、第1の磁気抵抗効果素子31の主感度軸方向31aと第2の磁気抵抗効果素子32の主感度軸方向32aとは、互いに平行に同一方向に設けられており、いずれもZ1方向、すなわち第1の導電部22、第2の導電部23、及び第3の導電部24と直交する方向に向いている。
As shown in FIG. 4, the main
図4に示すように、第1の導電部22及び第2の導電部23を流れる被測定電流25により各導電部を囲むように被測定磁界26a、26bが誘導される。被測定磁界26aは主感度軸方向31aに第1の磁気抵抗効果素子31を通過する。同様に、被測定磁界26bは主感度軸方向32aに第2の磁気抵抗効果素子32を通過する。また、図5に示すように、第3の導電部24を流れる被測定電流25により発生する被測定磁界26cについても、主感度軸方向31a、32aに第1の磁気抵抗効果素子31及び第2の磁気抵抗効果素子32を通過する。
As shown in FIG. 4, measured
第1の導電部22、第2の導電部23及び第3の導電部24のそれぞれの被測定磁界26a〜26cが主感度軸方向31a、32aに第1の磁気抵抗効果素子31及び第2の磁気抵抗効果素子32を通過する。よって、第1の磁気抵抗効果素子31の出力信号と第2の磁気抵抗効果素子32の出力信号との和をとることで、電流センサ10の出力信号を得ることができる。以上のように、バスバー21(第1の導電部22、第2の導電部23、及び第3の導電部24)を流れる被測定電流25が第1の磁気抵抗効果素子31及び第2の磁気抵抗効果素子32により検出される。
The measured
また、第1の導電部22、第2の導電部23、及び第3の導電部24のそれぞれの被測定磁界26が、主感度軸方向31a、32aに第1の磁気抵抗効果素子31及び第2の磁気抵抗効果素子32を通過するため、電流センサ10の最大検出磁界が大きくなる。よって、第1の磁気抵抗効果素子31及び第2の磁気抵抗効果素子32の温度特性によるオフセット変動幅が、最大検出磁界に対して相対的に小さくなるため電流センサ10の測定精度が向上される。
In addition, the measured
また、図4及び図5に示すように、第1の磁気抵抗効果素子31及び第2の磁気抵抗効果素子32は、仮想平面37に交差する位置に設けられて、主感度軸方向31a、32aは仮想平面37に直交する方向に向けられている。そして、第1の磁気抵抗効果素子31の副感度軸方向31b及び第2の磁気抵抗効果素子32の副感度軸方向32bは、第1の導電部22及び第2の導電部23に平行に、かつ、互いに逆方向に設けられている。よって、バスバー21を流れる被測定電流25により生じる被測定磁界26a〜26cは、第1の磁気抵抗効果素子31及び第2の磁気抵抗効果素子32を主感度軸方向31a、32aに通過し、副感度軸方向31b、32bの磁界成分は発生しない、若しくは発生しても非常に小さい。したがって、電流センサ10の測定精度の向上が可能である。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
図6は、磁気抵抗効果素子を通過する外部磁界を説明するための電流センサの模式平面図である。本実施形態の電流センサ10において、第1の磁気抵抗効果素子31と第2の磁気抵抗効果素子32とは、基板30を挟んで対向して配置されており、第1の磁気抵抗効果素子31と第2の磁気抵抗効果素子32との間隔が小さい。そのため、第1の磁気抵抗効果素子31及び第2の磁気抵抗効果素子32を通過する外部磁界29の角度、大きさは、ほぼ等しくなる。
FIG. 6 is a schematic plan view of a current sensor for explaining an external magnetic field passing through the magnetoresistive effect element. In the
図6に示すように、第1の磁気抵抗効果素子31の副感度軸方向31bと外部磁界29とのなす角度をθ1とし、第2の磁気抵抗効果素子32の副感度軸方向32bと外部磁界29とのなす角度をθ2とする。外部磁界29の大きさをHとすると、第1の磁気抵抗効果素子31を通過する外部磁界29の副感度軸方向31bの成分H1は、H1=H・cosθ1と表される。また、第2の磁気抵抗効果素子32を通過する外部磁界29の副感度軸方向32bの成分H2は、H2=H・cosθ2と表される。本実施形態において、副感度軸方向31b、32bは、互いに逆向きに設けられているため、θ2=180−θ1の関係となる。よって、H2=H・cos(180−θ1)=−Hcosθ1=−H1となり、外部磁界29の副感度軸方向31b、32bの成分が、同じ大きさで正負が逆となる。
As shown in FIG. 6, the angle between the
したがって、第1の磁気抵抗効果素子31の出力信号と第2の磁気抵抗効果素子32の出力信号との和を電流センサ10の出力信号とすることで、H1とH2とが相殺される。よって、外部磁界29の副感度軸方向31b、32bの成分による測定誤差が確実に相殺されて、電流センサ10の出力精度の低下が抑制される。
Therefore, by using the sum of the output signal of the first
図7は、本実施形態の電流センサの回路構成例を示すブロック図である。図7に示すように、第1の磁気抵抗効果素子31及び第2の磁気抵抗効果素子32がそれぞれブリッジ回路を構成している。各ブリッジ回路の出力が差動増幅回路等の演算回路33、34によりそれぞれ増幅されて、第1の磁気抵抗効果素子31の出力信号Vs1、及び第2の磁気抵抗効果素子32の出力信号Vs2として、演算回路35に入力される。演算回路35として、例えば出力電圧Vs1と出力電圧Vs2との和を演算する加算回路を構成することで、Vs1とVs2との和が電流センサ10の出力信号Voutとして出力される。演算回路35においてVs1とVs2との和をとることで、外部磁界29による誤差成分が相殺されて、電流センサ10の測定精度を向上させることができる。
FIG. 7 is a block diagram illustrating a circuit configuration example of the current sensor according to the present embodiment. As shown in FIG. 7, the first
以上のように、本実施形態の電流センサ10によれば、第1の磁気抵抗効果素子31及び第2の磁気抵抗効果素子32は、第1の導電部22と第2の導電部23との間において、同一基板30に設けられている。よって、第1の磁気抵抗効果素子31及び第2の磁気抵抗効果素子32のそれぞれを通過する外部磁界29は同等の大きさ、方向を有する。そして、第1の磁気抵抗効果素子31及び第2の磁気抵抗効果素子32のそれぞれの副感度軸方向31b、32bは互いに逆方向に設けられているため、外部磁界29の副感度軸方向31b、32bの成分は、同じ大きさで逆向きになる。よって、第1の磁気抵抗効果素子31及び第2の磁気抵抗効果素子32の出力の和をとることで、外部磁界29による第1の磁気抵抗効果素子31及び第2の磁気抵抗効果素子32の測定誤差が相殺される。
As described above, according to the
したがって、本実施形態の電流センサ10によれば、U字型バスバー21を流れる電流を測定する際に、外部磁界29による測定精度の低下を抑制することが可能である。
Therefore, according to the
なお、図3、図4に示すように、第1の磁気抵抗効果素子31及び第2の磁気抵抗効果素子32は、第1の導電部22と第2の導電部23との間の中央に設けられているが、これに限定されない。主感度軸方向31a、32aが同じ方向に設けられており、また、図7に示すように、第1の磁気抵抗効果素子31の出力と第2の磁気抵抗効果素子32の出力との和をとって電流センサ10の出力とするため、第1の磁気抵抗効果素子31及び第2の磁気抵抗効果素子32の位置を適宜変更しても、同様のセンサ出力を得ることができる。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
また、本実施形態において、第1の磁気抵抗効果素子31及び第2の磁気抵抗効果素子32として、GMR(Giant Magneto Resistance)素子が用いられているが、主感度軸方向31a、32aと直交する方向に副感度軸方向31b、32bを有する磁気抵抗効果素子31、32であれば特に限定されない。例えば、TMR(Tunnel Magneto Resistance)素子などを用いることも可能である。
In the present embodiment, a GMR (Giant Magneto Resistance) element is used as the first
<第2の実施形態>
図8は、第2の実施形態における電流センサの平面図である。図8に示すように、本実施形態の電流センサ11は、第1の磁気抵抗効果素子31及び第2の磁気抵抗効果素子32がいずれも基板30の第1の面30aに実装されている点で異なっている。
<Second Embodiment>
FIG. 8 is a plan view of a current sensor according to the second embodiment. As shown in FIG. 8, in the
第1の磁気抵抗効果素子31と第2の磁気抵抗効果素子32とは第1の面30aにおいて互いに隣り合って配置される。また、本実施形態においても、主感度軸方向31a、32aは互いに平行にかつ同じ方向に設けられており、副感度軸方向31b、32bは逆方向に設けられている。よって、第1の磁気抵抗効果素子31及び第2の磁気抵抗効果素子32のそれぞれを通過する被測定磁界26(図8には図示しない)は、いずれも主感度軸方向31a、32aに通過するため、第1の実施形態と同様に被測定電流25を検出できる。
The
また、第1の磁気抵抗効果素子31と第2の磁気抵抗効果素子32との間隔が小さいため、第1の磁気抵抗効果素子31及び第2の磁気抵抗効果素子32のそれぞれを通過する外部磁界29(図8には図示しない)は、ほぼ等しい大きさ及び方向を有する。これにより、外部磁界29が第1の磁気抵抗効果素子31及び第2の磁気抵抗効果素子32を通過した場合であっても、外部磁界29の副感度軸方向31b、32bの成分が、同じ大きさで逆の向きとなる。よって、本実施形態の電流センサ11においても、第1の磁気抵抗効果素子31と第2の磁気抵抗効果素子32との出力の和をとることにより、外部磁界29の副感度軸方向31b、32bの成分による測定誤差が相殺されて、電流センサ11の測定精度の低下を抑制することができる。
Further, since the distance between the first
<第3の実施形態>
図9Aは、第3の実施形態の電流センサの正面図であり、図9Bは電流センサの断面図である。本実施形態の電流センサ12において、第1の磁気抵抗効果素子31及び第2の磁気抵抗効果素子32を上下方向に挟むシールド36が設けられている。これにより、上下方向の外部から入射する電磁ノイズがシールド36により遮蔽され、電磁ノイズによる出力変動を防止して測定精度の低下を抑制することができる。もしくは、バスバー21を流れる電流により発生する電磁ノイズが外部に放射されることを抑制することができる。
<Third Embodiment>
FIG. 9A is a front view of the current sensor according to the third embodiment, and FIG. 9B is a cross-sectional view of the current sensor. In the
本実施形態において、第1及び第2の実施形態と同様に、副感度軸方向31b、32bが互いに逆方向に設けられているため、外部磁界29の副感度軸方向31b、32bの成分は相殺される。また、図9に示すように、主感度軸方向31a、32aにおいて第1の磁気抵抗効果素子31及び第2の磁気抵抗効果素子32を挟んでシールド36を設けるのみで、上下方向から侵入する外部磁界29の主感度軸方向31a、32aの成分による測定誤差を抑制できる。よって、第1の磁気抵抗効果素子31及び第2の磁気抵抗効果素子32の周囲を囲んでシールド36を設ける場合に比べて、製造コストを低減することができる。
In the present embodiment, as in the first and second embodiments, the sub
本実施形態において、シールド36は、パーマロイ、珪素鋼板、Co系アモルファス等の軟磁性材料により形成することができる。この場合、シールド36は磁気シールドとして用いられ、また、これらの材料は導電性を有する材料であるため電磁シールドとしての機能をも兼ねている。または、Cu、Fe等を含む金属材料、合金材料等の導電体からなるシールド36を用いて、電磁シールドとして用いることも可能である。
In the present embodiment, the
<第4の実施形態>
図10は、第4の実施形態の電流センサを構成する磁気抵抗効果素子を示す模式図である。図10に示すように本実施形態における第1の磁気抵抗効果素子31及び第2の磁気抵抗効果素子32は、磁気抵抗効果を有する積層膜41から構成される。積層膜41は、複数の帯状の長尺パターンからなり、複数の帯状の長尺パターンは互いに間隔をもって平行に配置されて、複数の長尺パターンが折り返されて接続された形状(ミアンダ形状)を有する。帯状の長尺パターンの長手方向に直交する方向が、第1の磁気抵抗効果素子31及び第2の磁気抵抗効果素子32の主感度軸方向31a、32aである。
<Fourth Embodiment>
FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a magnetoresistive element constituting the current sensor of the fourth embodiment. As shown in FIG. 10, the first
本実施形態において、図10に示すように、帯状の長尺パターンの長手方向に積層膜41を挟むバイアス磁石42、43が設けられている。バイアス磁石42、43により、主感度軸方向31a、32aと直交する方向にバイアス磁界が印加される。このバイアス磁界の方向が副感度軸方向31b、32bである。よって、被測定電流25(図10には図示しない)が流れていない初期状態における第1の磁気抵抗効果素子31及び第2の磁気抵抗効果素子32の抵抗値がバイアス磁界によって制御されるため、電流センサの測定感度、オフセットを制御できる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 10,
また、バイアス磁石42、43を設けることにより、副感度軸の方向を確実に制御することができるため、外部磁界29(図10には図示しない)の副感度軸方向31b、32bの成分を適切にキャンセル可能な構成を実現できる。よって、副感度軸方向31b、32bの外部磁界の影響を低減し、電流測定精度の低下を抑制することができる。
Further, by providing the
10、11、12 電流センサ
21 バスバー
22 第1の導電部
23 第2の導電部
24 第3の導電部
25 被測定電流
26、26a〜26c 被測定磁界
29 外部磁界
30 基板
30a 第1の面
30b 第2の面
31 第1の磁気抵抗効果素子
31a 主感度軸方向
31b 副感度軸方向
32 第2の磁気抵抗効果素子
32a 主感度軸方向
32b 副感度軸方向
33、34、35 演算回路
36 シールド
37 仮想平面
41 積層膜
42、43 バイアス磁石
10, 11, 12
Claims (5)
前記第1の導電部と前記第2の導電部との間に配置された基板と、
前記基板に実装された第1の磁気抵抗効果素子及び第2の磁気抵抗効果素子とを有し、
前記第1の磁気抵抗効果素子及び前記第2の磁気抵抗効果素子は、それぞれ主感度軸と、前記主感度軸に直交する副感度軸とを備え、
前記第1の磁気抵抗効果素子及び前記第2の磁気抵抗効果素子のそれぞれの前記主感度軸の方向は互いに平行に設けられると共に、前記第1の磁気抵抗効果素子及び前記第2の磁気抵抗効果素子のそれぞれの前記副感度軸の方向は互いに逆方向に設けられていることを特徴とする電流センサ。 A U-shaped bus bar comprising a first conductive portion and a second conductive portion arranged at intervals, and a third conductive portion connecting the first conductive portion and the second conductive portion; ,
A substrate disposed between the first conductive portion and the second conductive portion;
A first magnetoresistive element and a second magnetoresistive element mounted on the substrate;
The first magnetoresistive element and the second magnetoresistive element each have a main sensitivity axis and a secondary sensitivity axis perpendicular to the main sensitivity axis,
The directions of the main sensitivity axes of the first magnetoresistive element and the second magnetoresistive element are provided in parallel to each other, and the first magnetoresistive element and the second magnetoresistive effect are provided. A current sensor, wherein directions of the sub-sensitivity axes of the elements are provided in opposite directions to each other.
前記第1の磁気抵抗効果素子は前記第1の面に設けられるとともに、前記第2の磁気抵抗効果素子は前記第2の面に設けられており、前記第1の磁気抵抗効果素子と前記第2の磁気抵抗効果素子とは互いに対向して設けられていることを特徴とする請求項1に記載の電流センサ。 The substrate has a first surface facing the first conductive portion, and a second surface facing the second conductive portion,
The first magnetoresistive element is provided on the first surface, and the second magnetoresistive element is provided on the second surface, and the first magnetoresistive element and the first magnetoresistive element are provided. The current sensor according to claim 1, wherein the two magnetoresistive elements are provided to face each other.
前記副感度軸の方向は、前記バイアス磁界の方向であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電流センサ。 The first magnetoresistive element and the second magnetoresistive element each have a bias magnet that applies a bias magnetic field in a direction perpendicular to the main sensitivity axis,
The current sensor according to claim 1, wherein the direction of the auxiliary sensitivity axis is a direction of the bias magnetic field.
前記主感度軸方向において前記仮想平面を挟むシールドが設けられていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の電流センサ。 The main sensitivity axis direction of each of the first magnetoresistive element and the second magnetoresistive element passes through the first conductive part, the second conductive part, and the third conductive part. Provided in a direction perpendicular to the virtual plane,
The current sensor according to any one of claims 1 to 3, further comprising a shield sandwiching the virtual plane in the main sensitivity axis direction.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013167696A JP2015036636A (en) | 2013-08-12 | 2013-08-12 | Current sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013167696A JP2015036636A (en) | 2013-08-12 | 2013-08-12 | Current sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015036636A true JP2015036636A (en) | 2015-02-23 |
Family
ID=52687193
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013167696A Pending JP2015036636A (en) | 2013-08-12 | 2013-08-12 | Current sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2015036636A (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016173306A (en) * | 2015-03-17 | 2016-09-29 | 株式会社デンソー | Busbar module |
WO2017002678A1 (en) * | 2015-07-01 | 2017-01-05 | 株式会社村田製作所 | Current sensor |
JP2017120252A (en) * | 2015-12-28 | 2017-07-06 | アルプス電気株式会社 | Current sensor |
JP2020148752A (en) * | 2019-03-13 | 2020-09-17 | 甲神電機株式会社 | Current detection device |
US10955443B2 (en) | 2016-06-09 | 2021-03-23 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Current sensor and current sensor module |
CN117405958A (en) * | 2023-12-14 | 2024-01-16 | 江苏多维科技有限公司 | Current sensor |
-
2013
- 2013-08-12 JP JP2013167696A patent/JP2015036636A/en active Pending
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016173306A (en) * | 2015-03-17 | 2016-09-29 | 株式会社デンソー | Busbar module |
WO2017002678A1 (en) * | 2015-07-01 | 2017-01-05 | 株式会社村田製作所 | Current sensor |
JPWO2017002678A1 (en) * | 2015-07-01 | 2017-11-30 | 株式会社村田製作所 | Current sensor |
CN107615079A (en) * | 2015-07-01 | 2018-01-19 | 株式会社村田制作所 | Current sensor |
US10006945B2 (en) | 2015-07-01 | 2018-06-26 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Electric current sensor |
CN107615079B (en) * | 2015-07-01 | 2019-11-12 | 株式会社村田制作所 | Current sensor |
JP2017120252A (en) * | 2015-12-28 | 2017-07-06 | アルプス電気株式会社 | Current sensor |
US10955443B2 (en) | 2016-06-09 | 2021-03-23 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Current sensor and current sensor module |
JP2020148752A (en) * | 2019-03-13 | 2020-09-17 | 甲神電機株式会社 | Current detection device |
CN117405958A (en) * | 2023-12-14 | 2024-01-16 | 江苏多维科技有限公司 | Current sensor |
CN117405958B (en) * | 2023-12-14 | 2024-02-13 | 江苏多维科技有限公司 | current sensor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8878520B2 (en) | Current sensor | |
JP5531215B2 (en) | Current sensor | |
JP5906488B2 (en) | Current sensor | |
US10215780B2 (en) | Current sensor | |
US9964601B2 (en) | Magnetic sensor | |
WO2017010219A1 (en) | Current sensor | |
US9400315B2 (en) | Current sensor | |
US9063185B2 (en) | Current sensor | |
WO2013005459A1 (en) | Current sensor | |
JP2015036636A (en) | Current sensor | |
WO2013005545A1 (en) | Current sensor | |
JP5816958B2 (en) | Current sensor | |
JP2015190780A (en) | Current sensor and circuit board | |
JP6540802B2 (en) | Current sensor | |
JP6311790B2 (en) | Current sensor | |
WO2012046547A1 (en) | Current sensor | |
JP2013088370A (en) | Current sensor | |
JP2015190781A (en) | Circuit board | |
JP5487403B2 (en) | Current sensor | |
WO2016035606A1 (en) | Current sensor | |
JP5504483B2 (en) | Current sensor | |
JP2014066623A (en) | Current sensor | |
WO2012035906A1 (en) | Current sensor | |
JP6144597B2 (en) | Current sensor | |
JP2011043338A (en) | Current sensor |