JP2015215166A - Current sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は電流センサに関し、特に磁束測定用ギャップと磁気飽和防止用ギャップとを含む環状コアを有する電流センサに関する。 The present invention relates to a current sensor, and more particularly to a current sensor having an annular core including a magnetic flux measurement gap and a magnetic saturation prevention gap.
バスバーなどの電流路に流れる電流を計測する電流センサとして、計測対象の電流路を囲むように配置された磁性体(コア)を用いたものが知られている。このような電流センサでは、コアの一部にギャップ(隙間)を有し、このギャップにホール素子などの感磁素子が設けられる。この電流センサでは、コアが、電流路に流れる電流が誘起する磁束を集磁し、ギャップに設けられた感磁素子が、磁束密度を測定することにより、電流路に流れる電流量を計測する。 As a current sensor for measuring a current flowing in a current path such as a bus bar, a sensor using a magnetic body (core) arranged so as to surround a current path to be measured is known. In such a current sensor, a gap (gap) is formed in a part of the core, and a magnetosensitive element such as a Hall element is provided in the gap. In this current sensor, the core collects the magnetic flux induced by the current flowing through the current path, and the magnetosensitive element provided in the gap measures the magnetic flux density, thereby measuring the amount of current flowing through the current path.
また、感磁素子を設けるためのギャップに加え、さらにギャップを追加した構成の電流センサがある。例えば、特許文献1では、コア内での磁気飽和により正確に電流が検出できなくなることを防ぐために、磁気飽和を防ぐためのギャップ(以下、磁気飽和防止用ギャップという。)を追加する構成について開示している。
Further, there is a current sensor having a configuration in which a gap is further added in addition to a gap for providing a magnetosensitive element. For example,
電流センサの近くに、計測対象のバスバー以外のバスバーが配置されている場合、このバスバーから漏れる磁束が電流センサのコアを経由して、感磁素子に到達することが考えられる。その際、磁気飽和防止用ギャップを経由する経路で感磁素子に到達する漏れ磁束と、磁気飽和防止用ギャップを経由しない逆回りの経路で感磁素子に到達する漏れ磁束とでは、磁束の大きさに差が生じる。このため、感磁素子部分において、コアの周方向の磁束が残ることとなり、計測対象のバスバーの電流測定において測定誤差が生じる恐れがある。 If a bus bar other than the bus bar to be measured is arranged near the current sensor, it is conceivable that the magnetic flux leaking from the bus bar reaches the magnetosensitive element via the core of the current sensor. At this time, the magnitude of the magnetic flux is larger between the leakage magnetic flux that reaches the magnetic sensing element through the path through the magnetic saturation prevention gap and the leakage magnetic flux that reaches the magnetic sensing element through the reverse path not through the magnetic saturation prevention gap. A difference arises. For this reason, the magnetic flux in the circumferential direction of the core remains in the magnetosensitive element portion, which may cause a measurement error in the current measurement of the bus bar to be measured.
この点について、図を用いてより具体的に説明する。まず、ギャップが、感磁素子が設けられるギャップ(以下、磁束測定用ギャップという。)1つだけであり磁気飽和防止用ギャップを有しないコア(シングルギャップコア)における漏れ磁束の影響について説明する。次に、磁束測定用ギャップに加え磁気飽和防止用ギャップを1つ有するコア(ダブルギャップコア)における漏れ磁束の影響について説明する。以下に説明する通り、磁気飽和防止用ギャップを有しないコアに比べ、磁気飽和防止用ギャップを有するコアでは、電流測定に与える漏れ磁束の影響は大きい。 This point will be described more specifically with reference to the drawings. First, the influence of leakage magnetic flux in a core (single gap core) having only one gap (hereinafter referred to as a magnetic flux measurement gap) where a magnetosensitive element is provided and having no magnetic saturation prevention gap will be described. Next, the influence of leakage flux in a core (double gap core) having one magnetic saturation prevention gap in addition to the magnetic flux measurement gap will be described. As will be described below, the influence of leakage magnetic flux on current measurement is greater in a core having a magnetic saturation prevention gap than in a core having no magnetic saturation prevention gap.
図8は、磁気飽和防止用ギャップを有しないコアにおいて、隣接するバスバーによる漏れ磁束の影響について説明する図である。ここで、図8(a)は、磁気飽和防止用ギャップを有しないコアで構成された電流センサ10a、10bの正面図であり、各計測対象のバスバー60a、60bについては断面が描かれている。図8(a)に示した例では、互いに隣接する2本のバスバー60a、60bのそれぞれに、電流センサ10a、10bが設けられている。また、各電流センサ10a、10bは、コア200a、200bを有し、その上部には磁束測定用ギャップ210a、210bが設けられている。また、このギャップ内に感磁素子300a、300bが設けられている。
FIG. 8 is a diagram for explaining the influence of leakage magnetic flux caused by adjacent bus bars in a core that does not have a magnetic saturation prevention gap. Here, FIG. 8A is a front view of the
図8(b)は、バスバー60bに電流を流した際に電流センサ10aに進入する漏れ磁束の様子について示す模式図である。なお、図8(b)において、矢印は、漏れ磁束を示している。右側のバスバー60bで発生した磁束は、右側のコア200bで収磁されるが、一部の磁束が左側のコア200aに漏れる。漏れてきた磁束は、左側のコア200aの右端(隣接するバスバー60b側のコア200aの端部)から進入し、進入部分から上下に分かれて、それぞれコア200aを左回りする経路と、コア200aを右回りする経路をたどって、感磁素子300a部分で再度合流する。
FIG. 8B is a schematic diagram showing a state of leakage magnetic flux entering the
図8(c)は、バスバー60bに電流を流した際に電流センサ10aに進入する漏れ磁束の様子について、CAE(Computer Aided Engineering)解析による結果を図示した模式図であり、感磁素子300a付近の磁束ベクトルが破線矢印で描画されている。なお、感磁素子300aから上方向に延びる実線の矢印は、破線矢印で示される磁束ベクトルの合成ベクトルを図示したものである。
FIG. 8C is a schematic diagram illustrating the result of CAE (Computer Aided Engineering) analysis on the state of leakage magnetic flux entering the
図8(c)に示されるように、磁束測定用ギャップ210aへ右側から到達する磁束ベクトルと磁束測定用ギャップ210aへ左側から到達する磁束ベクトルとはほぼ同じ大きさのため、これらの合成ベクトルは、感磁素子300a部分において垂直方向(図中のy軸方向)に延びるベクトルとなっている。すなわち、感磁素子300aの感磁方向(図中のx軸方向)であるコアの周方向のベクトル成分が打ち消しあっているため、漏れ磁束が測定されない。厳密には、図8(b)における右回りの経路と左回りの経路とでは磁路長が異なるので、磁気抵抗に差があり、感磁素子300aにおける漏れ磁束の測定が0であるとは限らないが、これは無視できる程度の影響である。
As shown in FIG. 8C, since the magnetic flux vector reaching the magnetic
次に、磁気飽和防止用ギャップを有するコアにおける漏れ磁束の影響について説明する。図9は、磁気飽和防止用ギャップを有するコアにおいて、隣接するバスバーによる漏れ磁束の影響について説明する図である。ここで、図9(a)は、磁気飽和防止用ギャップを有するコアで構成された電流センサ20a、20bの正面図であり、各計測対象のバスバー61a、61bについては断面が描かれている。図9(a)に示した例では、図8(a)と同様、互いに隣接する2本のバスバー61a、61bのそれぞれに、電流センサ20a、20bが設けられている。また、各電流センサ20a、20bは、コア201a、201bを有する。コア201a、201bの上部にはそれぞれ磁束測定用ギャップ211a、211bが設けられている。コア201a、201bの下部にはそれぞれ磁気飽和防止用ギャップ212a、212bが設けられている。また、上部の磁束測定用ギャップ211a、211b内に感磁素子301a、301bが設けられている。
Next, the influence of the leakage magnetic flux in the core having the magnetic saturation prevention gap will be described. FIG. 9 is a diagram illustrating the influence of leakage magnetic flux caused by adjacent bus bars in a core having a magnetic saturation prevention gap. Here, FIG. 9A is a front view of the
図9(b)は、バスバー61bに電流を流した際に電流センサ20aに進入する漏れ磁束の様子について示す模式図である。なお、図9(b)において、矢印は、漏れ磁束を示している。右側のバスバー61bで発生した磁束は、右側のコア201bで収磁されるが、上記の例と同様、一部の磁束が左側のコア201aに漏れる。漏れてきた磁束は、左側のコア201aの右端(隣接するバスバー61b側のコア201aの端部)から進入し、進入部分から上下に分かれて、それぞれコア201aを左回りする経路と、コア201aを右回りする経路をたどって、感磁素子301a部分で再度合流する。
FIG. 9B is a schematic diagram showing the state of leakage magnetic flux that enters the
図9(c)は、バスバー61bに電流を流した際に電流センサ20aに進入する漏れ磁束の様子について、CAE解析による結果を図示した模式図であり、感磁素子301a付近の磁束ベクトルが破線矢印で描画されている。なお、感磁素子301aから上方向に延びる実線の矢印は、破線矢印で示される磁束ベクトルの合成ベクトルを図示したものである。
FIG. 9C is a schematic diagram illustrating the result of CAE analysis on the state of leakage magnetic flux entering the
図9(b)に示すように、コア201aの右端から進入した漏れ磁束は、右回りの経路と左回りの経路とに分かれて感磁素子301a部分で合流するが、右回りの磁束はコア201aの下部に設けられた飽和防止用ギャップ212aを跨いで感磁素子301aに到達するのに対し、左回りの磁束は飽和防止用ギャップ212aを跨ぐことなく感磁素子301aに到達する。ギャップ部分は、磁性体部分に比べ、磁気抵抗が著しく大きいため、ギャップを跨ぐ場合には磁束密度が低下する。このため、経路によって磁束密度に差が生じている。
As shown in FIG. 9 (b), the leakage magnetic flux that has entered from the right end of the
このため、図9(c)に示されるように、図8(c)で示した例と異なり、磁束測定用ギャップ211aへ右側から到達する磁束の磁束密度が、磁束測定用ギャップ211aへ左側から到達する磁束の磁束密度よりも大きくなっており、磁束のX軸方向の成分が打ち消しあっていない。このため、感磁素子301a部分において、磁束の合成ベクトルは、図中の左方向に傾いたものとなっている。したがって、感磁素子301aの感磁方向(図中のx軸方向)であるコアの周方向に磁束が残り、漏れ磁束が感磁素子301aにより検出されることになる。これが電流量の測定誤差の要因となると考えられる。
For this reason, as shown in FIG. 9C, unlike the example shown in FIG. 8C, the magnetic flux density of the magnetic flux reaching the magnetic
本発明は、上記した事情を背景としてなされたものであり、被計測電流により発生する磁束以外の磁束の発生源がある場合であっても、被計測電流の電流量の計測誤差を抑制することができる電流センサを提供することを目的とする。 The present invention has been made against the background described above, and suppresses measurement errors in the amount of current to be measured even when there is a source of magnetic flux other than the magnetic flux generated by the current to be measured. An object of the present invention is to provide a current sensor capable of
本発明にかかる電流センサは、磁束測定用ギャップと少なくとも一つの磁気飽和防止用ギャップとを含む環状コアと、前記磁束測定用ギャップに設けられ、電流路によって生じる磁束を測定する感磁素子とを有する電流センサであって、前記電流路以外からの漏れ磁束の進入部分から前記環状コアに沿って前記磁気測定用ギャップに到達する第一の経路、及び該第一の経路とは逆方向の前記進入部分から前記磁気測定用ギャップに到達する第二の経路において、各経路で通過する前記磁気飽和防止用ギャップの幅の合計が同じである
。
A current sensor according to the present invention includes an annular core including a magnetic flux measurement gap and at least one magnetic saturation prevention gap, and a magnetosensitive element provided in the magnetic flux measurement gap and measuring a magnetic flux generated by a current path. A current sensor having a first path that reaches the magnetic measurement gap along the annular core from an entrance portion of leakage magnetic flux from other than the current path, and the first path in a direction opposite to the first path In the second path that reaches the magnetic measurement gap from the entry portion, the total width of the magnetic saturation prevention gap that passes through each path is the same.
このような構成によれば、第一の経路と第二の経路とで、漏れ磁束が感磁素子へと到達するまでに通過するギャップの幅を同じにすることができるので、両経路の磁気抵抗の差を抑えることができる。したがって、漏れ磁束に起因する計測誤差を抑制することができる。 According to such a configuration, the first path and the second path can have the same gap width through which the leakage magnetic flux passes before reaching the magnetosensitive element. The difference in resistance can be suppressed. Therefore, measurement errors due to leakage magnetic flux can be suppressed.
本発明によれば、被計測電流により発生する磁束以外の磁束の発生源がある場合であっても、被計測電流の電流量の計測誤差を抑制することができる電流センサを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a current sensor that can suppress a measurement error of a current amount of a current to be measured even when there is a source of magnetic flux other than the magnetic flux generated by the current to be measured. .
実施の形態1
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1は、実施の形態1にかかる電流センサ1の斜視図である。また、図2は、実施の形態1にかかる電流センサ1の正面図である。なお、図1及び図2では、電流センサ1の他に測定対象の電流路であるバスバー50が図示されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of a
電流センサ1は、環状コア11と、ホール素子13とを有する。電流センサ1は、バスバー50を囲むよう設けられている。
環状コア11は、磁束測定用ギャップ111、磁気飽和防止用ギャップ112、磁性体部113、114を有する。磁束測定用ギャップ111は、環状コア11の上部に設けられている。また、磁気飽和防止用ギャップ112は、環状コア11における漏れ磁束の進入部分に設けられている。ここで、漏れ磁束とは、計測対象の電流路に流れる電流以外に起因する他の磁束をいう。漏れ磁束の進入部分は、具体的には、例えば、環状コア11の周方向のうち、被計測電流により発生する磁束以外の磁束の発生源に最も近接した部分が該当する。
このように環状コア11は、磁性体部分と、2つのギャップ部分とを含んだ構成となっており、磁性体部分とギャップ部分とにより環状の形状をなしている。
The
The annular core 11 includes a magnetic
As described above, the annular core 11 includes a magnetic part and two gap parts, and the magnetic part and the gap part form an annular shape.
ホール素子13は、磁束測定用ギャップ111内に配置された感磁素子であり、環状コア11の周方向の磁束成分を測定する。
The
電流センサ1において、環状コア11に進入した漏れ磁束は、二つの経路に分かれてホール素子13に到達する。すなわち、進入部分から上方向へと進んで左回りに環状コア11を経由して(磁性体部113を経由して)ホール素子13に到達する第一の経路と、第一の経路とは逆回りの経路として、進入部分から下方向へと進んで右回りに環状コア11を経由して(磁性体部114を経由して)ホール素子13に到達する第二の経路とに、漏れ磁束は分かれることとなる。
In the
このとき、第一の経路と第二の経路とでは、磁路の磁気抵抗が等しくなる。これは、経路ごとの磁気抵抗の差は経路中で経由するギャップに依存するところ、第一の経路と第二の経路とにおいて、それぞれ経由するギャップの幅が同じであるからである。なお、ギャップの幅とは、環状コア11の周方向のギャップの長さをいう。環状コア11における漏れ磁束の進入位置が磁気飽和防止用ギャップ112の周方向中央であるとすると、磁気飽和防止用ギャップ112の幅をdとした場合の磁束測定用ギャップ111までの各経路におけるギャップ幅は、それぞれd/2であり両者は同じである。なお、磁束測定用ギャップ111を両経路の始点に含めないものとして捉えた場合(すなわち、第一の経路の始点を磁性体部113における磁気飽和防止用ギャップ112に面する部分とし、第二の経路の始点を磁性体部114における磁気飽和防止用ギャップ112に面する部分として捉えた場合)においても、磁束測定用ギャップ111までの各経路におけるギャップ幅は、いずれも0となり両者は同じである。
At this time, the magnetic resistance of the magnetic path is equal between the first path and the second path. This is because the difference in the magnetic resistance for each path depends on the gap that passes through the path, and the width of the gap that passes through the first path and the second path are the same. Note that the width of the gap refers to the length of the gap in the circumferential direction of the annular core 11. Assuming that the entrance position of the leakage magnetic flux in the annular core 11 is the center in the circumferential direction of the magnetic
このため、ホール素子13の位置で、環状コア11の周方向(感磁方向)の漏れ磁束のベクトルが互いに打ち消され、バスバー50の電流計測における漏れ磁束による測定誤差を抑制することができる。
For this reason, the leakage flux vectors in the circumferential direction (magnetic sensing direction) of the annular core 11 cancel each other at the position of the
次に、上述の電流センサ1の具体的な適用例について説明する。図3は、モータに通電するインバータの内部回路3の一部を示す斜視図である。また、図4は、図3に示したインバータの内部回路3の正面図である。図3及び図4に示されるインバータの内部回路3では、バスバー51aとバスバー51bとが互いに隣接して設けられている。また、バスバー51a、51bには、それぞれ、上述の電流センサ1が設けられている。以下、バスバー51aに流れる電流量を測定する電流センサ1及びその構成要素について、符号aを付し、バスバー51bに流れる電流量を測定する電流センサ1及びその構成要素について、符号bを付して区別する。
Next, a specific application example of the above-described
ここで、電流センサ1a、1bは、図3に示されるように、バスバー51a及びバスバー51bが並走する位置に、互いに隣接して配置されている。より具体的には、電流センサ1a、1bは、それぞれ、バスバー51a、51bを囲むように設置されており、向きが互いに対称となるように設けられている。すなわち、電流センサ1aは、磁束測定用ギャップ111aが環状コア11aの上部に設けられ、磁気飽和防止用ギャップ112aがバスバー51bに対向する部分(環状コア11aの右端部)に設けられている。これに対し、電流センサ1bは、磁束測定用ギャップ111bが環状コア11bの上部に設けられ、磁気飽和防止用ギャップ112bがバスバー51aに対向する部分(環状コア11bの左端部)に設けられている。
Here, as shown in FIG. 3, the
より具体的には、図3及び図4に示した適用例では、環状コア11aにおける漏れ磁束の進入部分に磁気飽和防止用ギャップ112aを設けるべく、環状コア11aの中心と、漏れ磁束の発生源となる環状コア11b中の隣接するバスバー51bとを結ぶ線分が環状コア11aと交わる部分に磁気飽和防止用ギャップ112aを設けている。また、同様に、図3及び図4に示した適用例では、環状コア11bの中心と、漏れ磁束の発生源となる環状コア11a中の隣接するバスバー51aとを結ぶ線分が環状コア11bと交わる部分に磁気飽和防止用ギャップ112bを設けている。
More specifically, in the application example shown in FIG. 3 and FIG. 4, the center of the
上述の構成により、電流センサ1aでは、環状コア11aがバスバー51aに流れる電流による磁束を集磁し、ホール素子13aがその磁束密度を検出することによりバスバー51aに流れる電流量を計測する。また、同様に、電流センサ1bでは、環状コア11bがバスバー51bに流れる電流による磁束を集磁し、ホール素子13bがその磁束密度を検出することによりバスバー51bに流れる電流量を計測する。
With the above configuration, in the
このとき、バスバー51a、51bは互いに近接しているため、環状コア11aはバスバー51aに流れる電流による磁束に限らずバスバー51bに流れる電流による磁束も集磁してしまう。また、環状コア11bはバスバー51bに流れる電流による磁束に限らずバスバー51aに流れる電流による磁束も集磁してしまう。
At this time, since the bus bars 51a and 51b are close to each other, the
しかしながら、以下の通り、図3及び図4に示される適用例においては、漏れ磁束による電流の測定誤差を抑えることができる。
図5(a)は、バスバー51bに電流を流した際に電流センサ1aに進入する漏れ磁束の様子について示す模式図である。なお、図5(a)において、矢印が、漏れ磁束を示している。
However, in the application example shown in FIGS. 3 and 4 as described below, current measurement errors due to leakage magnetic flux can be suppressed.
Fig.5 (a) is a schematic diagram shown about the state of the leakage magnetic flux which approachs into the
図5(b)は、バスバー51bに電流を流した際に電流センサ1aに進入する漏れ磁束の様子について、CAE解析による結果を図示した模式図であり、ホール素子13a付近の磁束ベクトルが破線矢印で描画されている。なお、ホール素子13aから上方向に延びる実線の矢印は、破線矢印で示される磁束ベクトルの合成ベクトルを図示したものである。
FIG. 5B is a schematic diagram illustrating the result of CAE analysis regarding the state of the leakage magnetic flux that enters the
図5(a)に示されるように、バスバー51bで発生した漏れ磁束は、環状コア11aの磁気飽和防止用ギャップ112a部分から進入し、上下に分かれて、それぞれ環状コア11aを左回りする第一の経路と、環状コア11aを右回りする第二の経路をたどって、ホール素子13a部分で再度合流する。その際、第一の経路と第二の経路とにおいて、漏れ磁束がそれぞれ経由するギャップの幅が同じとなっており、両経路におけるギャップによる磁気抵抗の差が生じない。このため、図5(b)に示されるように、磁束測定用ギャップへ右側から到達する磁束ベクトルと磁束測定用ギャップへ左側から到達する磁束ベクトルとはほぼ同じ大きさとなる。よって、これらの合成ベクトルは、ホール素子13a部分において、感磁方向(図中のx軸方向)が打ち消しあい、垂直方向(図中のy軸方向)に延びるベクトルとなっている。したがって、ホール素子13aにおいて漏れ磁束は測定されず、測定誤差の発生が抑制される。同様に、ホール素子13bにおいても漏れ磁束は測定されず、測定誤差の発生が抑制される。
As shown in FIG. 5 (a), the leakage magnetic flux generated in the
以上、測定誤差を抑制できる電流センサ1について説明したが、電流センサ1によれば、測定誤差を抑制しつつ電流センサを小型化することが容易となる。図3及び図4に示されるように、狭い領域に電流センサを設ける必要がある場合には、電流センサ自体の小型化が要求される。電流センサを小型化する際、コアの小型化がボトルネックとなる場合がある。例えば、図8に示したようなシングルギャップコアの電流センサの場合、上述の通り漏れ磁束が電流測定に与える影響は磁気飽和防止用ギャップが設けられている場合に比べて小さい。しかし、単純にコア自体を小さくすると、磁気飽和が発生してしまい、B−H特性(磁化特性)の直線性が失われる。このため、電流の計測精度が悪化する。
The
一方、特開2014−6161号公報に示されるように、磁束測定用ギャップのギャップ幅を大きくすれば、B−H特性の直線性は保たれるが、ギャップの幅は、コア幅よりも大きくすることができない。そこで、特開2013−200140号公報に示されるように、複数のギャップをコアに設けることにより、磁路上のギャップの合計の長さが大きくなり、コアの小型化と、B−H特性の直線性の確保とを両立させることができる。 On the other hand, as shown in JP 2014-6161 A, if the gap width of the magnetic flux measurement gap is increased, the linearity of the BH characteristic is maintained, but the gap width is larger than the core width. Can not do it. Therefore, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-200140, by providing a plurality of gaps in the core, the total length of the gaps on the magnetic path is increased, the core is downsized, and the BH characteristic line is straightened. It is possible to balance the securing of sex.
しかしながら、これでも問題が残る。すなわち、このように複数のギャップをコアに設けたとしても、被計測電流により発生する磁束以外の他の磁束の発生源が電流センサに近接している場合には、この他の磁束の影響により測定誤差が生じる恐れがある。これに対し、電流センサ1においては、上述の通り、この他の磁束の影響による測定誤差の発生を抑制することができるため、測定精度の悪化を防ぎつつ、小型化することができる。
However, this still has problems. That is, even if a plurality of gaps are provided in the core in this way, if a source of magnetic flux other than the magnetic flux generated by the current to be measured is close to the current sensor, it is affected by the influence of the other magnetic flux. Measurement error may occur. On the other hand, the
実施の形態2
図6は、実施の形態2にかかる電流センサ2の正面図である。なお、図6では、電流センサ2の他に測定対象の電流路であるバスバー52の断面が図示されている。実施の形態1にかかる電流センサ1は、磁気飽和防止用ギャップが1つの例を示したが、本実施の形態2では、複数の磁気飽和防止用ギャップを有する点で、実施の形態1に示した電流センサ1と異なる。なお、電流センサ2において、電流センサ1と同じ構成については、同一の符号を付すとともに、その説明を省略する。
Embodiment 2
FIG. 6 is a front view of the current sensor 2 according to the second embodiment. In FIG. 6, in addition to the current sensor 2, a cross section of the
電流センサ2は、1つの磁束測定用ギャップ111と、n(ただし、nは3以上の整数)個の磁気飽和防止用ギャップ121_1〜121_n(以下、符号121で総称することがある)とを含む環状コア12を有している。ここで、n個の磁気飽和防止用ギャップ121のうちいずれか1つについては、電流センサ1と同様、環状コア12における漏れ磁束の進入部分に設けられている。
The current sensor 2 includes one magnetic
また、環状コア12における漏れ磁束の進入部分から上方向へと進んで左回りに環状コア12を経由してホール素子13に到達する第一の経路上には、少なくとも1つの磁気飽和防止用ギャップ121が設けられており、漏れ磁束の進入部分から下方向へと進んで右回りに環状コア12を経由してホール素子13に到達する第二の経路上にも、少なくとも1つの磁気飽和防止用ギャップ121が設けられている。
In addition, at least one gap for preventing magnetic saturation is present on the first path that reaches the
ここでは、磁気飽和防止用ギャップ121_k(ただし、1<k<nを満たす整数)が、環状コア12における漏れ磁束の進入部分に設けられているものとし、磁気飽和防止用ギャップ121_1〜121_k−1が第一の経路上に設けられ、磁気飽和防止用ギャップ121_k+1〜121_nが第二の経路上に設けられているものとする。
Here, it is assumed that the magnetic saturation prevention gap 121_k (wherein an integer satisfying 1 <k <n) is provided at the portion where the leakage magnetic flux enters the
ここで、環状コア12に設けられた磁気飽和防止用ギャップ121は、以下の関係が成り立つよう設けられている。すなわち、第一の経路上に設けられた磁気飽和防止用ギャップ121_1〜121_k−1のギャップの幅の総和と、第二の経路上に設けられた磁気飽和防止用ギャップ121_k+1〜121_nのギャップの幅の総和とが同じになるように構成されている。
Here, the magnetic
なお、環状コア12に設けられた磁気飽和防止用ギャップ121は、第一の経路上のギャップの幅の総和と、第二の経路上ギャップの幅の総和とが同じであればよく、第一の経路と第二の経路とで異なる数の磁気飽和防止用ギャップ121が設けられていてもよい。
Note that the magnetic
電流センサ2において、環状コア12に進入した漏れ磁束は、第一の経路と第二の経路とに分かれてホール素子13に到達する。このとき、第一の経路と第二の経路とでは、ギャップの幅の総和が同じであるため、両磁路の磁気抵抗は等しくなる。このため、ホール素子13の位置で、環状コア12の感磁方向である周方向(図のx軸方向)の漏れ磁束のベクトルが互いに打ち消され、漏れ磁束によるバスバー52の電流計測における測定誤差を抑制することができる。
In the current sensor 2, the leakage magnetic flux that has entered the
次に、電流センサ2の具体的な適用例について説明する。ここでは、図3及び図4で示したインバータの内部回路3において、電流センサ1を、3つの磁気飽和防止用ギャップ121を備えた電流センサ2に置き換えた場合の適用例について説明する。図7は、インバータの内部回路3において、2つの電流センサ1の代わりに2つの電流センサ2を用いた場合の様子を示す模式図である。なお、以下、バスバー51aに流れる電流量を測定する電流センサ2及びその構成要素について符号aを付し、バスバー51bに流れる電流量を測定する電流センサ2及びその構成要素について符号bを付して区別する。
Next, a specific application example of the current sensor 2 will be described. Here, an application example in which the
本適用例においても、図3及び図4に示した電流センサ1の適用例と同様、電流センサ2a、2bは、バスバー51a及びバスバー51bが並走する位置に、互いに隣接した位置に、向きが互いに対称となるように設けられている。すなわち、電流センサ2aは、磁束測定用ギャップ111aが環状コア12aの上部に設けられ、磁気飽和防止用ギャップ121_2aがバスバー51bに対向する部分(環状コア12aの右端部)に設けられている。これに対し、電流センサ2bは、磁束測定用ギャップ111bが環状コア12bの上部に設けられ、磁気飽和防止用ギャップ121_2bがバスバー51aに対向する部分(環状コア12bの左端部)に設けられている。
Also in this application example, as in the application example of the
また、環状コア12aの第一の経路上には、磁気飽和防止用ギャップ121_1aが設けられ環状コア12aの第二の経路上には、磁気飽和防止用ギャップ121_3aが設けられている。さらに、環状コア12bの第一の経路上には、磁気飽和防止用ギャップ121_1bが設けられ、環状コア12bの第二の経路上には、磁気飽和防止用ギャップ121_3bが設けられている。
A magnetic saturation prevention gap 121_1a is provided on the first path of the
ここで、磁気飽和防止用ギャップ121_1aのギャップの幅と、磁気飽和防止用ギャッ121_3aのギャップの幅とは同じに設定されている。このため、電流センサ2aにおいて、第一の経路と第二の経路とでは、ギャップの幅の総和が同じであるため、バスバー51aの電流計測における漏れ磁束による測定誤差を抑制することができる。また、磁気飽和防止用ギャップ121_1bのギャップの幅と、磁気飽和防止用ギャップ121_3bのギャップの幅とは同じに設定されている。このため、電流センサ2bにおいて、第一の経路と第二の経路とでは、ギャップの幅の総和が同じであるため、バスバー51bの電流計測における漏れ磁束による測定誤差を抑制することができる。
Here, the gap width of the magnetic saturation prevention gap 121_1a and the gap width of the magnetic saturation prevention gap 121_3a are set to be the same. For this reason, in the
以上、電流センサ2の適用例について、図7を用いて説明したが、電流センサ2a、2bは、必ずしも同じ構成でなくてもよい。例えば、図7に示した例では、環状コア12a、12bにおける第一の経路上に配置される磁気飽和防止用ギャップ121_1a、121_1bは、互いに対称となる位置に設けられているが、これらの位置は互いに対応する必要はない。また、同様に、各磁気飽和防止用ギャップ121_3a、121_3bについても、これらの位置は互いに対応する必要はない。また電流センサ2aと電流センサ2bとは、第一の経路又は第二の経路上のギャップ数が異なっていてもよい。
The application example of the current sensor 2 has been described with reference to FIG. 7, but the
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上記の実施の形態1、2では、環状コアにおける漏れ磁束の進入部分に磁気飽和防止用ギャップを設ける構成について示したが、必ずしも漏れ磁束の進入部分に磁気飽和防止用ギャップを設ける必要はない。上述の通り、漏れ磁束の進入部分から感磁素子へ至る第一の経路とこれと逆方向の第二の経路において、漏れ磁束が通過するギャップの幅が同じであれば、漏れ磁束が感磁素子により検知されることを防ぐことができる。したがって、例えば、漏れ磁束の進入部分には磁気飽和防止用ギャップを設けず、第一の経路及び第二の経路上にそれぞれ1以上の磁気飽和防止用ギャップを設け、各経路における磁気飽和防止用ギャップのギャップ幅の合計値が同じになるように構成してもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described first and second embodiments, the configuration in which the magnetic saturation prevention gap is provided in the portion where the leakage magnetic flux enters the annular core has been described. However, it is not always necessary to provide the magnetic saturation prevention gap in the leakage magnetic flux entrance portion. Absent. As described above, if the width of the gap through which the leakage flux passes is the same in the first path from the leakage flux entry portion to the magnetosensitive element and the second path in the opposite direction, the leakage flux is magnetosensitive. It can prevent being detected by the element. Therefore, for example, a magnetic saturation prevention gap is not provided in the portion where the leakage magnetic flux enters, but one or more magnetic saturation prevention gaps are provided on the first path and the second path, respectively, and the magnetic saturation prevention gap in each path is provided. You may comprise so that the total value of the gap width of a gap may become the same.
また、上記実施の形態では、一例として磁束測定用ギャップを環状コアの上部に設ける構成について示したが、磁束測定用ギャップは、上部に限らず他の位置に設けてもよい。また、例えば、感磁素子の一例として、ホール素子を挙げたが、感磁素子は、磁気を検出できる素子あればよく、例えば、磁気抵抗素子などでもよい。また、環状コアに設けられるギャップのうち感磁素子を設けないものについて、磁気飽和防止用ギャップとして説明したが、磁気飽和防止以外の用途に用いられるギャップであってもよい。 Moreover, in the said embodiment, although shown about the structure which provides the gap for magnetic flux measurement in the upper part of an annular core as an example, the gap for magnetic flux measurement may be provided in another position not only in the upper part. Further, for example, a Hall element has been described as an example of the magnetosensitive element. However, the magnetosensitive element may be an element that can detect magnetism, and may be a magnetoresistive element, for example. In addition, the gap provided in the annular core that is not provided with the magnetic sensitive element has been described as the magnetic saturation prevention gap, but may be a gap used for purposes other than magnetic saturation prevention.
1、2 :電流センサ
11、12 :環状コア
13 :ホール素子
50、51、52 :バスバー
111 :磁束測定用ギャップ
112、121 :磁気飽和防止用ギャップ
1, 2: Current sensors 11, 12: Annular core 13:
Claims (1)
前記電流路以外からの漏れ磁束の進入部分から前記環状コアに沿って前記磁気測定用ギャップに到達する第一の経路、及び該第一の経路とは逆方向の前記進入部分から前記磁気測定用ギャップに到達する第二の経路において、各経路で通過する前記磁気飽和防止用ギャップの幅の合計が同じである
電流センサ。 A current sensor having an annular core including a magnetic flux measurement gap and at least one magnetic saturation prevention gap, and a magnetosensitive element provided in the magnetic flux measurement gap for measuring magnetic flux generated by a current path,
A first path that reaches the magnetic measurement gap along the annular core from an entrance portion of leakage magnetic flux from other than the current path, and the magnetic measurement from the entrance portion in a direction opposite to the first path In the second path reaching the gap, the total width of the magnetic saturation prevention gap passing through each path is the same. Current sensor.
Priority Applications (1)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2017156160A (en) * | 2016-02-29 | 2017-09-07 | Jfeスチール株式会社 | Current sensor magnetic core |
-
2014
- 2014-05-07 JP JP2014096152A patent/JP2015215166A/en active Pending
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