JP2015141100A - current sensor - Google Patents

current sensor Download PDF

Info

Publication number
JP2015141100A
JP2015141100A JP2014013982A JP2014013982A JP2015141100A JP 2015141100 A JP2015141100 A JP 2015141100A JP 2014013982 A JP2014013982 A JP 2014013982A JP 2014013982 A JP2014013982 A JP 2014013982A JP 2015141100 A JP2015141100 A JP 2015141100A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bus bar
sectional area
small cross
cross
protrusion
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
Application number
JP2014013982A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
健志 後藤
Kenji Goto
健志 後藤
航 中山
Wataru Nakayama
航 中山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2014013982A priority Critical patent/JP2015141100A/en
Publication of JP2015141100A publication Critical patent/JP2015141100A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a current sensor which measures a current flowing in a bus bar by means of a magnetoelectric transducer, configured to improve current density and current measurement accuracy, while preventing reduction in strength and increase in temperature due to heat generation.SOLUTION: A current sensor 100 includes a bus bar 2 having a small cross-sectional area part 2a smaller in cross-sectional area than other parts, and a magnetoelectric transducer 4 arranged adjacent to the small cross-sectional area part 2a. The small cross-sectional area part 2a includes a projection 6. A current hardly flows into the projection 6, thereby preventing reduction in current density. The projection 6 contributes to improvement in strength of the bus bar and heat dissipation.

Description

本発明は、電流センサに関する。   The present invention relates to a current sensor.

3相交流モータを電流フィードバック制御するシステムでは、3相の出力電流をモニタする電流センサを備える。モータの出力が大きい場合、3相交流電力の伝達にはバスバと呼ばれる細長い金属棒あるいは金属板が使われる。電流センサは少なくとも1本のバスバに備えられる。電流センサは、典型的には磁電変換素子であり、バスバを流れる電流に起因する磁界を検知する。検知した磁界の大きさでバスバを流れる電流の大きさが解る。   A system that performs current feedback control of a three-phase AC motor includes a current sensor that monitors a three-phase output current. When the output of the motor is large, an elongated metal bar or metal plate called a bus bar is used to transmit the three-phase AC power. The current sensor is provided in at least one bus bar. The current sensor is typically a magnetoelectric conversion element and detects a magnetic field caused by a current flowing through the bus bar. The magnitude of the current flowing through the bus bar can be understood from the magnitude of the detected magnetic field.

従来はバスバをC字型の集磁コアで囲み、C字の切れ目に磁電変換素子を配置していたが、磁電変換素子が感度が向上し、集磁コアなしで磁電変換素子だけで電流を計測する電流センサが登場している。集磁コアを要しないため、小型で低コストである。しかし、集磁コアを備えないため、磁界検出の性能がまだまだ十分とは言い難く、電流計測精度を高める技術が望まれている。   Conventionally, the bus bar is surrounded by a C-shaped magnetic collecting core, and the magnetoelectric conversion element is arranged at the C-shaped break. However, the sensitivity of the magnetoelectric conversion element is improved, and the current can be generated only by the magnetoelectric conversion element without the magnetic collecting core. Current sensor to measure has appeared. Since a magnetic core is not required, it is small and low cost. However, since no magnetic collecting core is provided, it is difficult to say that the performance of magnetic field detection is still sufficient, and a technique for improving current measurement accuracy is desired.

磁電変換素子の電流計測精度を高める技術の一例が特許文献1に開示されている。その技術はバスバに他の部位よりも断面積の小さい部位(小断面積部)を設け、その小断面積部に磁電変換素子を配置する。小断面積部は他の部位よりも電流密度が高くなり、発生する磁界も強くなる。磁電変換素子が計測する磁界が強くなるので、電流計測精度が高まる。なお、この明細書における「断面」は、バスバの長手方向に直交する断面を意味する。また、この断面のことを「横断面」と称する場合もある。   An example of a technique for improving current measurement accuracy of a magnetoelectric conversion element is disclosed in Patent Document 1. In this technique, a portion (small cross-sectional area) having a smaller cross-sectional area than other portions is provided in the bus bar, and a magnetoelectric conversion element is disposed in the small cross-sectional area portion. The small cross-sectional area has a higher current density than other parts, and the generated magnetic field also becomes stronger. Since the magnetic field measured by the magnetoelectric transducer increases, the current measurement accuracy increases. In addition, the “cross section” in this specification means a cross section orthogonal to the longitudinal direction of the bus bar. In addition, this cross section may be referred to as a “cross section”.

特開2006−244831号公報JP 2006-244831 A

磁電変換素子を配置する部位(上記の小断面積部)の断面積を小さくするほど電流密度が高まり、磁電変換素子が計測する磁束が大きくなる。しかし、小断面積部の断面積を小さくするほど、バスバの強度が下がる。また、電流密度が高まることで小断面積部の発熱量も多くなる。本明細書が開示する発明は、上記課題に鑑みて創作された。本明細書は、バスバの一部を細くして電流密度を高めて電流計測精度を向上するとともに、細くした部位の強度低下と発熱による温度上昇を抑制する電流センサを提供する。   The smaller the cross-sectional area of the part (the small cross-sectional area part) where the magnetoelectric conversion element is arranged, the higher the current density, and the larger the magnetic flux measured by the magnetoelectric conversion element. However, the smaller the cross-sectional area of the small cross-sectional area portion, the lower the strength of the bus bar. In addition, the amount of heat generated in the small cross-sectional area increases as the current density increases. The invention disclosed in this specification has been created in view of the above problems. The present specification provides a current sensor in which a part of a bus bar is thinned to increase current density to improve current measurement accuracy and to suppress a decrease in strength of the thinned portion and a temperature increase due to heat generation.

なお、本明細書が開示する技術は、バスバの形状の工夫と磁電変換素子のレイアウトによって電流計測精度を高める。それゆえ、本明細書が開示する電流センサは、バスバから独立して存在するものではなく、特定の形状を有するバスバの一部も電流センサを構成する要素となる点に留意されたい。   Note that the technology disclosed in this specification increases current measurement accuracy by devising the shape of the bus bar and the layout of the magnetoelectric transducer. Therefore, it should be noted that the current sensor disclosed in the present specification does not exist independently from the bus bar, and a part of the bus bar having a specific shape is also an element constituting the current sensor.

本明細書が開示する技術は、磁電変換素子を配置するバスバの小断面積部に突起を設けることで、小断面積部の強度低下と発熱に対処する。小断面積部は、典型的には、バスバに設けられた切欠で実現される。小断面積部に突起を設けることで、小断面積部の強度が高まる。また、突起は、ヒートスプレッダとしても機能するから、小断面積部の放熱性能が高まり、発熱による温度上昇を抑制できる。なお、突起は、小断面積部の断面積を拡げることになる。しかし、突起のバスバ長手方向の長さは、小断面積部の長手方向の長さよりも短く、断面積が拡大する区間はバスバ長手方向、即ち、電流が流れる方向に対して短い区間だけである。そのため、電流は突起の内部全体には拡がらず、突起の分の断面増加に比べて電流密度の低下を抑えられる。なお、突起内部への電流の拡がりを抑制するには、突起のバスバ長手方向の長さを抑えるのがよい。目安としては、バスバ長手方向の突起長さは小断面積部の長手方向の長さよりも短く、好ましくは小断面部の長手方向の長さの半分以下であるのがよい。さらに好ましくは、バスバ長手方向の突起長さは、小断面積部のバスバ横手方向の幅よりも短いとよい。バスバ長手方向の突起長さを抑制する代わりに、複数の突起を設けることで、電流密度低下を抑制するとともに、さらなる強度向上と放熱性向上が期待できる。なお、バスバ長手方向とは、バスバの長手方向、つまりバスバが延伸する方向を意味する。また、バスバ横手方向とは、バスバの長手方向に直交する方向を意味する。   The technology disclosed in the present specification copes with a decrease in strength and heat generation of the small cross-sectional area by providing a protrusion on the small cross-sectional area of the bus bar in which the magnetoelectric conversion element is disposed. The small cross-sectional area is typically realized by a notch provided in the bus bar. Providing the protrusion on the small cross-sectional area increases the strength of the small cross-sectional area. Further, since the protrusion also functions as a heat spreader, the heat dissipation performance of the small cross-sectional area portion is enhanced, and the temperature rise due to heat generation can be suppressed. In addition, a protrusion expands the cross-sectional area of a small cross-sectional area part. However, the length of the protrusion in the bus bar longitudinal direction is shorter than the length of the small cross-sectional area in the longitudinal direction, and the section where the cross-sectional area expands is only the bus bar longitudinal direction, that is, the section short in the current flowing direction. . Therefore, the current does not spread over the entire interior of the protrusion, and a decrease in current density can be suppressed as compared with an increase in the cross section of the protrusion. In order to suppress the spread of current into the protrusion, it is preferable to suppress the length of the protrusion in the longitudinal direction of the bus bar. As a guideline, the length of the protrusion in the longitudinal direction of the bus bar is shorter than the length in the longitudinal direction of the small cross-sectional area, and is preferably less than or equal to half the length in the longitudinal direction of the small cross-sectional area. More preferably, the length of the protrusion in the longitudinal direction of the bus bar is shorter than the width of the small cross-sectional area portion in the lateral direction of the bus bar. By providing a plurality of protrusions instead of suppressing the protrusion length in the bus bar longitudinal direction, a decrease in current density can be suppressed, and further improvement in strength and heat dissipation can be expected. The bus bar longitudinal direction means the longitudinal direction of the bus bar, that is, the direction in which the bus bar extends. Moreover, the bus bar lateral direction means a direction orthogonal to the longitudinal direction of the bus bar.

前述したように、小断面積部は、典型的にはバスバに設けられた切欠で実現される。磁電変換素子と突起のレイアウトとしては、突起は、小断面積部の磁電変換素子に対向する側とは反対側に設けるのがよい。突起の位置、サイズ、個数に関わらずに、磁電変換素子を小断面積部の直近に配置できるからである。また、上記のレイアウトは、突起による磁束密度の変化を磁電変換素子が最も受け難い場所でもある。   As described above, the small cross-sectional area is typically realized by a notch provided in the bus bar. As a layout of the magnetoelectric conversion element and the protrusion, the protrusion is preferably provided on the side of the small cross-sectional area portion opposite to the side facing the magnetoelectric conversion element. This is because the magnetoelectric transducer can be disposed in the immediate vicinity of the small cross-sectional area regardless of the position, size, and number of protrusions. Further, the above layout is also a place where the magnetoelectric conversion element is most difficult to receive a change in magnetic flux density due to the protrusion.

平行に伸びる複数のバスバのうちの1本に上記の構造を適用する場合、即ち、電流計測対象のバスバと平行に非電流計測対象の隣接バスバが伸びている場合、バスバの長手方向と直交する断面において小断面積部の断面積が隣接バスバの断面積よりも小さいことが望ましい。磁電変換素子が計測する隣接バスバによる磁束密度が相対的に小さくなるからである。すなわち、上記の構造は、SN比を高くすることができる。   When the above structure is applied to one of a plurality of bus bars extending in parallel, that is, when a non-current measurement target adjacent bus bar extends in parallel to the current measurement target bus bar, it is orthogonal to the longitudinal direction of the bus bar. It is desirable that the cross-sectional area of the small cross-sectional area portion is smaller than the cross-sectional area of the adjacent bus bar in the cross section. This is because the magnetic flux density by the adjacent bus bar measured by the magnetoelectric transducer is relatively small. That is, the above structure can increase the SN ratio.

本明細書は、磁電変換素子によってバスバを流れる電流を計測する電流センサに関し、バスバの一部を細くして電流密度を高めて電流計測精度を向上するとともに、細くした部位の強度低下と発熱による温度上昇を抑制する技術を提供する。   The present specification relates to a current sensor for measuring a current flowing through a bus bar by a magnetoelectric conversion element, and a current density is increased by thinning a part of the bus bar to improve current measurement accuracy, and due to a decrease in strength of the thinned portion and heat generation. Provide technology to suppress temperature rise.

実施例の電流センサを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the current sensor of an Example. 実施例の電流センサに備えられる計測対象のバスバの平面図である。It is a top view of the bus bar of the measuring object with which the current sensor of an example is equipped. 図1のIII−III線における電流センサの断面図である。It is sectional drawing of the current sensor in the III-III line of FIG. 実施例の電流センサに備えられる計測対象のバスバの切欠部の長さと磁束密度の関係の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the relationship between the length of the notch part of the measurement object bus bar with which the current sensor of an Example is provided, and magnetic flux density. 実施例の電流センサに備えられるバスバの変形例である。It is a modification of the bus bar with which the current sensor of an Example is equipped. 実施例の電流センサに備えられるバスバのさらなる変形例である。It is the further modification of the bus bar with which the current sensor of an Example is equipped.

図面を参照して実施例の電流センサを説明する。図1に3相交流モータに3相交流電力を伝達するバスバの一部が示されている。3相交流電力を伝達するためには、3本のバスバが必要になるが、図1ではその内の2本が代表して示されている。図1に示すように2本のバスバ2、3が平行に並んでいる。バスバ2、3はZ軸方向に延伸しているが、図1では電流センサ100が位置する部分のみが示されている。本明細書が開示する電流センサ100は、バスバから独立して存在するものではなく、特定の形状を有するバスバの一部も電流センサを構成する要素となる。実施例の電流センサ100は、電流を計測する対象となるバスバ2と、バスバ2に隣接する隣接バスバ3と、磁電変換素子4により構成されている。バスバ2はその一部に切欠部5が設けられている。そして、バスバ2の下面には、バスバ長手方向に沿って切欠部5の存在する範囲において、突起6が設けられている。また、切欠部5の内側には、磁電変換素子4が備えられている。磁電変換素子4はバスバ2に流れる電流に起因する磁界を検知する。隣接バスバ3は計測対象ではなく、隣接バスバ3を流れる電流に起因する磁界は磁電変換素子4のノイズ源となる。電流センサ100は、磁電変換素子4が検知した磁界の大きさによりバスバ2に流れる電流の大きさをモニタする。なお、磁電変換素子4の形状は、説明の便宜上、模式的に直方体で描かれていることに留意されたい。   A current sensor according to an embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a part of a bus bar that transmits three-phase AC power to a three-phase AC motor. In order to transmit the three-phase AC power, three bus bars are required, but two of them are shown as representatives in FIG. As shown in FIG. 1, two bus bars 2 and 3 are arranged in parallel. Although the bus bars 2 and 3 extend in the Z-axis direction, only the portion where the current sensor 100 is located is shown in FIG. The current sensor 100 disclosed in the present specification does not exist independently from the bus bar, and a part of the bus bar having a specific shape is also an element constituting the current sensor. The current sensor 100 according to the embodiment includes a bus bar 2 that is a current measurement target, an adjacent bus bar 3 adjacent to the bus bar 2, and a magnetoelectric conversion element 4. The bus bar 2 is provided with a notch 5 in a part thereof. And the protrusion 6 is provided in the lower surface of the bus bar 2 in the range in which the notch part 5 exists along the bus bar longitudinal direction. A magnetoelectric conversion element 4 is provided inside the notch 5. The magnetoelectric conversion element 4 detects a magnetic field caused by the current flowing through the bus bar 2. The adjacent bus bar 3 is not a measurement target, and a magnetic field caused by a current flowing through the adjacent bus bar 3 becomes a noise source of the magnetoelectric transducer 4. The current sensor 100 monitors the magnitude of the current flowing through the bus bar 2 based on the magnitude of the magnetic field detected by the magnetoelectric conversion element 4. It should be noted that the shape of the magnetoelectric conversion element 4 is schematically drawn in a rectangular parallelepiped for convenience of explanation.

バスバ2及びバスバ3の長手方向(Z軸方向)に直交する断面の形状は、高さ方向(Y軸方向)に細長い矩形である。以下、この明細書における「断面」は、バスバの長手方向に直交する断面を意味する。バスバ2の切欠部5以外の断面は、隣接バスバ3と高さ、幅ともに同じである。バスバ2と隣接バスバ3は互いに幅広の側面同士が対向するように平行に並んでいる。   The shape of the cross section orthogonal to the longitudinal direction (Z-axis direction) of the bus bar 2 and the bus bar 3 is a rectangular shape elongated in the height direction (Y-axis direction). Hereinafter, the “cross section” in this specification means a cross section orthogonal to the longitudinal direction of the bus bar. The cross section of the bus bar 2 other than the notch 5 is the same as the adjacent bus bar 3 in height and width. The bus bar 2 and the adjacent bus bar 3 are arranged in parallel so that the wide side surfaces face each other.

バスバ2に設けられる切欠部5の形状は、図2に示すように、矩形である。切欠部5が設けられた箇所は、断面が他の部位よりも小さい小断面積部2aとなり、その断面形状は矩形となる。図3に示すように、バスバ2の小断面積部2aの断面積は、バスバ3の断面積よりも小さい。   The shape of the notch 5 provided in the bus bar 2 is a rectangle as shown in FIG. The place where the notch 5 is provided is a small cross-sectional area 2a whose cross section is smaller than that of other parts, and its cross-sectional shape is rectangular. As shown in FIG. 3, the cross-sectional area of the small cross-sectional area portion 2 a of the bus bar 2 is smaller than the cross-sectional area of the bus bar 3.

図2に示すように、突起6は小断面積部2aの下面に複数、長手方向(Z軸方向)で等間隔に設けられている。各突起6は、小断面積部2aの下方に同じ長さで伸びている。別言すれば、後述する磁電変換素子4に対向する小断面積部2aの上面とは反対側の下面に突起6が設けられている。突起6の形状は直方体であり、突起6は、小断面積部2aの下面の横手方向(X軸方向)の一端から他端まで伸びている。図1上のZ軸方向と一致するバスバ2の長手方向(以下、バスバ長手方向)における突起6の長さBは小断面積部2a(切欠部5)のバスバ長手方向の長さAよりも短い。さらに、突起6のバスバ長手方向の長さBは、小断面積部2a(切欠部5)のバスバ長手方向の長さAの半分よりも短い。さらにまた、実施例では、突起6のバスバ長手方向の長さBは、バスバ2の横手方向(X軸方向)の長さWよりも短い。別言すれば、突起6のバスバ長手方向の長さBは、小断面積部2aの横手方向の幅よりも短い。   As shown in FIG. 2, a plurality of protrusions 6 are provided on the lower surface of the small cross-sectional area 2a at equal intervals in the longitudinal direction (Z-axis direction). Each protrusion 6 extends below the small cross-sectional area 2a with the same length. In other words, the protrusion 6 is provided on the lower surface opposite to the upper surface of the small cross-sectional area 2a facing the magnetoelectric conversion element 4 described later. The shape of the protrusion 6 is a rectangular parallelepiped, and the protrusion 6 extends from one end to the other end in the transverse direction (X-axis direction) of the lower surface of the small cross-sectional area 2a. The length B of the protrusion 6 in the longitudinal direction of the bus bar 2 (hereinafter referred to as the bus bar longitudinal direction) coinciding with the Z-axis direction in FIG. 1 is larger than the length A of the small cross-sectional area 2a (notch 5) in the bus bar longitudinal direction. short. Further, the length B of the protrusion 6 in the bus bar longitudinal direction is shorter than half of the length A of the small cross-sectional area 2a (notch 5) in the bus bar longitudinal direction. Furthermore, in the embodiment, the length B of the protrusion 6 in the longitudinal direction of the bus bar is shorter than the length W of the bus bar 2 in the transverse direction (X-axis direction). In other words, the length B of the protrusion 6 in the bus bar longitudinal direction is shorter than the width of the small cross-sectional area 2a in the lateral direction.

磁電変換素子4は、その内部を貫通する磁界の磁束密度を電気信号に変換する素子である。磁電変換素子4は、図3に示すように、小断面積部2aの上面に隣接している。別言すれば、磁電変換素子4は突起6が設けられている小断面積部2aの面の反対側の面に対向するように配置されている。そして、磁電変換素子4は、小断面積部2aの横手方向(X軸方向)の中央に位置している。図4に示すように、バスバ2のバスバ長手方向(Z軸方向)に向かって流れる電流により発生する磁束M2の形状は、バスバ長手方向に直交する平面(XY平面)上で、バスバ2の断面中心を中心とする楕円形となる。したがって、上記の位置に磁電変換素子4を配置することで、バスバ2から発生する磁束M2を計測することができる。なお、図3において、矢印IIIの方向から見える突起6の形状が省略して描かれていることに留意されたい。   The magnetoelectric conversion element 4 is an element that converts the magnetic flux density of a magnetic field penetrating through the inside into an electric signal. As shown in FIG. 3, the magnetoelectric transducer 4 is adjacent to the upper surface of the small cross-sectional area 2a. In other words, the magnetoelectric conversion element 4 is disposed so as to face the surface opposite to the surface of the small cross-sectional area portion 2a on which the protrusion 6 is provided. And the magnetoelectric conversion element 4 is located in the center of the transverse direction (X-axis direction) of the small cross-sectional area part 2a. As shown in FIG. 4, the shape of the magnetic flux M2 generated by the current flowing in the bus bar longitudinal direction (Z-axis direction) of the bus bar 2 is a cross section of the bus bar 2 on a plane (XY plane) orthogonal to the bus bar longitudinal direction. It becomes an ellipse centered on the center. Therefore, the magnetic flux M2 generated from the bus bar 2 can be measured by arranging the magnetoelectric conversion element 4 at the above position. It should be noted that in FIG. 3, the shape of the protrusion 6 that is visible from the direction of the arrow III is omitted.

バスバ2、3の材料には、導電性の高い金属、典型的には銅が、用いられる。導電性の高い材料を用いた方が、バスバの内部抵抗を抑えると共に、3相モータに伝達する電力の損失を低く抑えることができる。   As a material for the bus bars 2 and 3, a highly conductive metal, typically copper, is used. The use of a highly conductive material can suppress the internal resistance of the bus bar and reduce the loss of power transmitted to the three-phase motor.

バスバ2に切欠部5及び突起6を設ける効果について説明する。バスバ2を通過する電流はどの部位においても等しい。しかし、小断面積部2aの断面は他の部位の断面よりも小さいため、小断面積部2aを通過する電流の密度が高まることになる。よって、小断面積部2aの周囲に発生する磁束密度もバスバ2の他の部位に比べて高くなる。したがって、小断面積部2aに磁電変換素子4を配置することで、大きな磁束を計測することができる。計測する磁束の量が大きくなるので、その磁束の量に対応する電流の計測精度が向上する。   The effect of providing the notch 5 and the protrusion 6 on the bus bar 2 will be described. The current passing through the bus bar 2 is the same in every part. However, since the cross-section of the small cross-sectional area 2a is smaller than the cross-section of other parts, the density of current passing through the small cross-sectional area 2a is increased. Therefore, the magnetic flux density generated around the small cross-sectional area portion 2a is also higher than other portions of the bus bar 2. Therefore, a large magnetic flux can be measured by arranging the magnetoelectric conversion element 4 in the small cross-sectional area 2a. Since the amount of magnetic flux to be measured increases, the current measurement accuracy corresponding to the amount of magnetic flux is improved.

一方、小断面積部2aを通過する電流の密度が高まることから、小断面積部2aは他の部位に比べて発熱しやすくなる。しかし、小断面積部2aには、複数の突起6が設けられている。複数の突起6により小断面積部2aの下面の表面積が拡がり、複数の突起6がヒートスプレッダとして機能する。突起6により小断面積部2aの放熱性能を高め、発熱による温度上昇を抑制することができる。   On the other hand, since the density of the current passing through the small cross-sectional area 2a is increased, the small cross-sectional area 2a is likely to generate heat as compared with other parts. However, a plurality of protrusions 6 are provided on the small cross-sectional area 2a. The plurality of protrusions 6 increase the surface area of the lower surface of the small cross-sectional area 2a, and the plurality of protrusions 6 function as a heat spreader. The protrusion 6 can improve the heat dissipation performance of the small cross-sectional area 2a and suppress the temperature rise due to heat generation.

なお、突起6は、小断面積部2aの断面積を一部の区間で広げることになる。しかし、断面積が拡大する区間はバスバ長手方向(電流の流れる方向)に対して短い区間である。バスバの長手方向において、突起6はステップ状にバスバの断面積を拡大するが、流れる電流はステップ状には変化しない。したがって、突起6の内部に流れ込む電流は突起6による断面積の拡大分と比較して小さく、小断面積部2aの電流密度の低下抑えることができる。具体的には、突起6を含む小断面積部2aにおける電流密度は、突起6として小断面積部2aの断面積をバスバ長手方向に一様に有するバスバの電流密度よりも高くなる。実施例では、突起6のバスバ長手方向の長さBは、小断面積部2aのバスバの横手方向の長さWよりも短いため、突起6の電流が横手方向に拡がるのに比べ、突起内部へは拡がり難い。したがって、電流密度の低下を抑えることができる。   The protrusion 6 widens the cross-sectional area of the small cross-sectional area 2a in a part of the section. However, the section in which the cross-sectional area expands is a section that is short with respect to the bus bar longitudinal direction (current flow direction). In the longitudinal direction of the bus bar, the protrusion 6 enlarges the cross-sectional area of the bus bar in a step shape, but the flowing current does not change in a step shape. Therefore, the current flowing into the protrusion 6 is smaller than the enlarged cross-sectional area of the protrusion 6, and the current density of the small cross-sectional area portion 2a can be suppressed from decreasing. Specifically, the current density in the small cross-sectional area 2a including the protrusion 6 is higher than the current density of the bus bar having the cross-sectional area of the small cross-sectional area 2a as the protrusion 6 uniformly in the bus bar longitudinal direction. In the embodiment, the length B of the protrusion 6 in the longitudinal direction of the bus bar is shorter than the length W of the small cross-sectional area 2a in the lateral direction of the bus bar. It is hard to spread. Therefore, a decrease in current density can be suppressed.

また、バスバ2に切欠部5を設けたことにより、バスバ2はこの切欠部5により強度が低下する。しかし、上述のように、電流密度の低下を最小限に抑えつつ、複数の突起6を設けることで、小断面積部2aの強度を高めることができる。   Further, since the bus bar 2 is provided with the notch 5, the strength of the bus bar 2 is reduced by the notch 5. However, as described above, the strength of the small cross-sectional area portion 2a can be increased by providing the plurality of protrusions 6 while minimizing the decrease in current density.

なお、一般に、バスバ2を製造する際、切欠部5はプレス加工により製造される。切欠部5の高さ方向(Y軸方向)の長さは、長いほど小断面積部2aの断面積を小さくすることができ、電流密度を高めることができる。バスバ2に切欠部5のみが設けられる場合、バスバ2の小断面積部2aの高さ方向の長さが短くなると、プレス加工の型で押さえられる面積が限られ、製造が困難となる。しかし、突起6を設けることにより、プレス加工の型で押さえられる面積が拡がり、プレス加工による製造が可能となる。   In general, when the bus bar 2 is manufactured, the notch 5 is manufactured by press working. As the length in the height direction (Y-axis direction) of the cutout portion 5 is increased, the cross-sectional area of the small cross-sectional area portion 2a can be reduced, and the current density can be increased. When only the notch portion 5 is provided in the bus bar 2, if the length in the height direction of the small cross-sectional area portion 2a of the bus bar 2 is shortened, the area that can be pressed by the press working die is limited, and manufacturing becomes difficult. However, the provision of the protrusions 6 increases the area that can be held by the press working mold, and enables manufacturing by press working.

また、突起6は小断面積部2aの磁電変換素子4に対向する側とは反対側の面に設けられている。これにより、突起6の位置、サイズ、個数に関わらず、磁電変換素子4を小断面積部2aの直近に配置できる。また、上記の位置は、突起6による磁束密度の変化を磁電変換素子4が最も受け難い場所となる。   Further, the protrusion 6 is provided on the surface of the small cross-sectional area 2a opposite to the side facing the magnetoelectric transducer 4. Thereby, regardless of the position, size, and number of the protrusions 6, the magnetoelectric conversion element 4 can be disposed in the immediate vicinity of the small cross-sectional area portion 2 a. Further, the above position is a place where the magnetoelectric transducer 4 is most difficult to receive a change in magnetic flux density due to the protrusion 6.

なお、発明者は、小断面積部2aのバスバ長手方向の長さA(切欠部5のバスバ長手方向の長さA)と小断面積部2aの周囲に発生する磁束密度の関係を調べた。その結果の一例を図4に示す。図4に示すように、小断面積部2aの磁束密度は、小断面積部2aの長さAが長くなるほど高くなり、その長さAを伸ばしていくと、一定の値に収束することが分かった。つまり、小断面積部2aを設けることによる十分な磁束密度の向上効果を得るためには、ある一定以上の小断面積部2aの長さAが必要となる。長さAは、図4に示すグラフを基に、設計上要求される磁束密度(図4の破線で示す値)となるように、決定される。   The inventor examined the relationship between the length A of the small cross-sectional area 2a in the bus bar longitudinal direction (the length A of the notch 5 in the bus bar longitudinal direction) and the magnetic flux density generated around the small cross-sectional area 2a. . An example of the result is shown in FIG. As shown in FIG. 4, the magnetic flux density of the small cross-sectional area portion 2a increases as the length A of the small cross-sectional area portion 2a increases. As the length A increases, the magnetic flux density converges to a certain value. I understood. That is, in order to obtain a sufficient effect of improving the magnetic flux density by providing the small cross-sectional area portion 2a, the length A of the small cross-sectional area portion 2a of a certain level or more is required. The length A is determined based on the graph shown in FIG. 4 so as to be a magnetic flux density required for design (value indicated by a broken line in FIG. 4).

次に、バスバ2と平行に伸びる隣接バスバ3から磁束により磁電変換素子4が受ける影響について説明する。図1に示すように、隣接バスバ3は、計測対象のバスバ2に隣接して平行に伸びている。ここで、図3に示すように、小断面積部2aの断面積が、隣接バスバ3の断面積よりも小さい。これにより、小断面積部2aを流れる電流の密度が、隣接バスバ3を流れる電流の密度より相対的に大きくなる。したがって、隣接バスバ3の磁束M3の磁束密度は、バスバ2の磁束M2の磁束密度よりも小さくなる。これにより、非計測対象である隣接バスバ3の磁束密度は、計測対象であるバスバ2の磁束密度より相対的に小さくなり、磁電変換素子4が検出する磁束密度はバスバ2の磁束密度に大きく依存することになる。すなわち、この構成により、電流センサ100のSN比を高くすることができる。   Next, the influence which the magnetoelectric conversion element 4 receives with the magnetic flux from the adjacent bus bar 3 extended in parallel with the bus bar 2 is demonstrated. As shown in FIG. 1, the adjacent bus bar 3 extends in parallel adjacent to the bus bar 2 to be measured. Here, as shown in FIG. 3, the cross-sectional area of the small cross-sectional area portion 2 a is smaller than the cross-sectional area of the adjacent bus bar 3. Thereby, the density of the current flowing through the small cross-sectional area 2a becomes relatively larger than the density of the current flowing through the adjacent bus bar 3. Therefore, the magnetic flux density of the magnetic flux M3 of the adjacent bus bar 3 is smaller than the magnetic flux density of the magnetic flux M2 of the bus bar 2. As a result, the magnetic flux density of the adjacent bus bar 3 that is the non-measurement target is relatively smaller than the magnetic flux density of the bus bar 2 that is the measurement target, and the magnetic flux density detected by the magnetoelectric conversion element 4 greatly depends on the magnetic flux density of the bus bar 2. Will do. That is, with this configuration, the SN ratio of the current sensor 100 can be increased.

実施例の突起6の変形例について説明する。図5は、実施例のバスバ2の変形例であるバスバ12を示した平面図である。バスバ12では、バスバ2の突起6の形状が、突起16の形状に変わっている。図5に示すように、突起16は一つの突起で構成されている。このような構成によれば、磁束密度を高める効果は、実施例よりは劣るものの、小断面積部12aの強度は実施例よりも高くすることができる。また、図6に、突起6の形状における他の変形例を示す。突起6のバスバ2の横手方向(X軸方向)からみた形状は、図6に示すように、半円形でもよい。また、図示は省略するが、三角形や、多角形であってもよい。   A modification of the protrusion 6 of the embodiment will be described. FIG. 5 is a plan view showing a bus bar 12 which is a modification of the bus bar 2 of the embodiment. In the bus bar 12, the shape of the protrusion 6 of the bus bar 2 is changed to the shape of the protrusion 16. As shown in FIG. 5, the protrusion 16 is composed of one protrusion. According to such a structure, although the effect which raises a magnetic flux density is inferior to an Example, the intensity | strength of the small cross-sectional area part 12a can be made higher than an Example. FIG. 6 shows another modification of the shape of the protrusion 6. The shape of the protrusion 6 viewed from the lateral direction (X-axis direction) of the bus bar 2 may be semicircular as shown in FIG. Moreover, although illustration is abbreviate | omitted, a triangle and a polygon may be sufficient.

以下、実施例で示した技術に関する留意点を述べる。実施例では突起6は、複数等間隔に設けられていたが、等間隔に設けられていなくてもよい。また、実施例では、切欠部5の形状は、矩形であったが、切欠部の角部に面取りが施されていてもよい。   Hereinafter, points to be noted regarding the technology shown in the embodiments will be described. In the embodiment, the plurality of protrusions 6 are provided at equal intervals, but may not be provided at equal intervals. Moreover, in the Example, although the shape of the notch part 5 was a rectangle, the corner | angular part of the notch part may be chamfered.

また、突起の位置は、実施例のように小断面積部2aの下面(磁電変換素子と対向する側とは反対側の面)でなくてもよい。小断面積部2aの横手方向(X軸方向)の側面に設けられてもよい。さらに、突起の横手方向の長さは、バスバ2(小断面積部2a)の横手方向の長さよりも短くてもよい。また、さらに、突起のバスバ長手方向(Z軸方向)から視た形状は、矩形でなくてもよい。半円形や多角形でもよい。   Further, the position of the protrusion may not be the lower surface of the small cross-sectional area 2a (the surface opposite to the side facing the magnetoelectric conversion element) as in the embodiment. You may provide in the side surface of the transverse direction (X-axis direction) of the small cross-sectional area part 2a. Further, the length of the protrusion in the lateral direction may be shorter than the length of the bus bar 2 (small cross-sectional area 2a) in the lateral direction. Furthermore, the shape of the protrusion viewed from the bus bar longitudinal direction (Z-axis direction) may not be rectangular. A semi-circle or a polygon may be sufficient.

また、実施例では3相交流電力の伝達に用いられる3本のバスバの内1本に電流センサを設けたが、3本のバスバの内の2本、若しくは、3本すべてに電流センサを設けてもよい。この場合、各電流センサに備えられる磁電変換素子が、3本のバスバの並び方向(図1で示すX軸方向)から視たときに重ならないように配置するのが良い。さらに、各電流センサに備えられる小断面積部(切欠部)が、3本のバスバの並び方向から視たときに重ならないように配置する方がなお良い。バスバに流れる電流に起因する磁界は、バスバの長手方向と直交する平面(図1で示すXY平面)上に発生するため、上記のように配置すれば各バスバの小断面積部で生じる磁界が各電流センサーに互いに影響を及ぼし合うことが無い。各電流センサが上記の並び方をした場合、各磁電変換素子及び小断面積部は、互いに斜向かいになるように配置される。さらに、3本のバスバに電流センサを設ける場合、コンパクトに収めるためには、バスバの高さ方向(図1で示すY軸方向)から視たときに、各磁電変換素子が三角形状の各頂点となるように配置されるとよい。   In the embodiment, the current sensor is provided in one of the three bus bars used for transmitting the three-phase AC power. However, the current sensor is provided in two or all three of the three bus bars. May be. In this case, it is preferable that the magnetoelectric conversion elements provided in each current sensor are arranged so as not to overlap when viewed from the direction in which the three bus bars are arranged (the X-axis direction shown in FIG. 1). Furthermore, it is better to arrange the small cross-sectional areas (notches) provided in each current sensor so that they do not overlap when viewed from the direction in which the three bus bars are arranged. Since the magnetic field caused by the current flowing through the bus bar is generated on a plane (XY plane shown in FIG. 1) orthogonal to the longitudinal direction of the bus bar, the magnetic field generated at the small cross-sectional area of each bus bar is arranged as described above. Each current sensor does not affect each other. When the current sensors are arranged as described above, the magnetoelectric conversion elements and the small cross-sectional area portions are arranged so as to face each other diagonally. Further, when providing current sensors to three bus bars, in order to accommodate them in a compact manner, each magnetoelectric conversion element has a triangular shape when viewed from the height direction of the bus bar (the Y-axis direction shown in FIG. 1). It is good to arrange so that.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。   Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.

2、12、22:バスバ
2a、12a、22a:小断面積部
3:隣接バスバ
4:磁電変換素子
5、15、25:切欠部
6、16、26:突起
100:電流センサ
2, 12, 22: Bus bars 2a, 12a, 22a: Small cross-sectional area 3: Adjacent bus bar 4: Magnetoelectric transducers 5, 15, 25: Notches 6, 16, 26: Protrusion 100: Current sensor

Claims (6)

横断面積が他の部位よりも小さい小断面積部を有するバスバと、
前記小断面積部に隣接配置されている磁電変換素子と、
を備えており、
前記小断面積部に突起が設けられていることを特徴とする電流センサ。
A bus bar having a small cross-sectional area with a smaller cross-sectional area than other parts;
A magnetoelectric transducer disposed adjacent to the small cross-sectional area, and
With
A current sensor, wherein a projection is provided on the small cross-sectional area.
前記突起のバスバ長手方向の長さが、前記小断面積部のバスバ長手方向の長さよりも短いことを特徴とする請求項1に記載の電流センサ。   The current sensor according to claim 1, wherein a length of the protrusion in the longitudinal direction of the bus bar is shorter than a length of the small cross-sectional area portion in the longitudinal direction of the bus bar. 前記突起のバスバ長手方向の長さが、前記小断面積部のバスバ横手方向の幅よりも短いことを特徴とする請求項1又は2に記載の電流センサ。   3. The current sensor according to claim 1, wherein a length of the protrusion in the longitudinal direction of the bus bar is shorter than a width of the small cross-sectional area portion in the lateral direction of the bus bar. 前記バスバの前記磁電変換素子に対向する側とは反対側に、バスバ長手方向に沿って複数の前記突起が設けられていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の電流センサ。   The said protrusion is provided in the bus bar longitudinal direction on the opposite side to the side facing the said magnetoelectric conversion element of the said bus bar, The any one of Claim 1 to 3 characterized by the above-mentioned. Current sensor. 前記小断面積部は、前記バスバに設けられた切欠部であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の電流センサ。   5. The current sensor according to claim 1, wherein the small cross-sectional area portion is a notch provided in the bus bar. 前記バスバと平行に非電流計測対象の隣接バスバが伸びており、前記バスバの長手方向と直交する断面において前記小断面積部の断面積が前記隣接バスバの断面積よりも小さいことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の電流センサ。

An adjacent bus bar subject to non-current measurement extends in parallel with the bus bar, and a cross-sectional area of the small cross-sectional area portion is smaller than a cross-sectional area of the adjacent bus bar in a cross section orthogonal to the longitudinal direction of the bus bar. The current sensor according to claim 1.

JP2014013982A 2014-01-29 2014-01-29 current sensor Pending JP2015141100A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014013982A JP2015141100A (en) 2014-01-29 2014-01-29 current sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014013982A JP2015141100A (en) 2014-01-29 2014-01-29 current sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2015141100A true JP2015141100A (en) 2015-08-03

Family

ID=53771546

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014013982A Pending JP2015141100A (en) 2014-01-29 2014-01-29 current sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2015141100A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107645236A (en) * 2016-07-21 2018-01-30 丰田自动车株式会社 Boost converter
WO2018163684A1 (en) * 2017-03-06 2018-09-13 アルプス電気株式会社 Current sensor
WO2022124346A1 (en) * 2020-12-09 2022-06-16 株式会社デンソー Electric current sensor

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107645236A (en) * 2016-07-21 2018-01-30 丰田自动车株式会社 Boost converter
CN107645236B (en) * 2016-07-21 2019-11-22 丰田自动车株式会社 Boost converter
WO2018163684A1 (en) * 2017-03-06 2018-09-13 アルプス電気株式会社 Current sensor
JPWO2018163684A1 (en) * 2017-03-06 2019-06-27 アルプスアルパイン株式会社 Current sensor
CN110383081A (en) * 2017-03-06 2019-10-25 阿尔卑斯阿尔派株式会社 Current sensor
EP3594697A4 (en) * 2017-03-06 2021-01-27 Alps Alpine Co., Ltd. Current sensor
US11016125B2 (en) 2017-03-06 2021-05-25 Alps Alpine Co., Ltd. Current sensor
WO2022124346A1 (en) * 2020-12-09 2022-06-16 株式会社デンソー Electric current sensor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6149885B2 (en) Current sensor
JP6119296B2 (en) Current sensor
JP6303527B2 (en) Current sensor
JP2015137892A (en) Current detection structure
JP5985847B2 (en) Current detector
JPWO2015194370A1 (en) Current detector
JP2015175757A (en) current sensor
US20170003323A1 (en) Bus bar module
JP2018004314A (en) Current sensor
JP2016200436A (en) Current sensor
JP2005321206A (en) Current detection device
JP2015141100A (en) current sensor
JP2013145165A (en) Current sensor mechanism
JP2016099111A (en) Current sensor
JP2015152418A (en) current sensor
JP2017040591A (en) Current sensor
JP2015148470A (en) current detection structure
KR101847011B1 (en) Current sensor
JP6251967B2 (en) Current sensor
JP2014006181A (en) Current sensor
JP5945975B2 (en) Bus bar module
JP2015184175A (en) current sensor and current sensor set
JP6237525B2 (en) Current sensor
JP2015125057A (en) Eddy current type displacement sensor
JP2014106101A (en) Current sensor