JP2022035655A - Power converter and current detector - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、電力変換装置及び電流検出装置に関する。 The present disclosure relates to a power conversion device and a current detection device.
被検出電流を導通させる導体の周囲に配置された環状の磁性体コアと、環状の磁性体コアの複数箇所に形成されたギャップ内にそれぞれ配置された複数のホール素子と、複数のホール素子からそれぞれ出力された電圧信号の値を掛け合わせた結果に相当する電圧信号を出力する掛算回路とを備えた電流検出器が知られている。ホール素子を磁性体コアの複数箇所のギャップ内に配置するとともに、それぞれの電圧信号の値を掛け合わせた結果を電圧信号とすることで、最終的な電圧信号のS/N比を改善し、電流検出器としての検出感度を高めることが図られている(例えば、特許文献1参照)。 From an annular magnetic core arranged around a conductor that conducts a detected current, a plurality of Hall elements arranged in gaps formed at a plurality of locations of the annular magnetic core, and a plurality of Hall elements. A current detector having a multiplication circuit that outputs a voltage signal corresponding to the result of multiplying the values of the output voltage signals is known. By arranging Hall elements in multiple gaps in the magnetic core and multiplying the values of each voltage signal to obtain a voltage signal, the S / N ratio of the final voltage signal is improved. It is intended to increase the detection sensitivity as a current detector (see, for example, Patent Document 1).
電力変換装置などに備えられた複数の配線のそれぞれに流れる電流を検出するため、複数の配線のそれぞれに対して電流検出器を設ける場合がある。この場合、複数の配線が互いに近接していると、複数の電流検出器も互いに近接して配置されることがある。 In order to detect the current flowing through each of the plurality of wirings provided in the power conversion device or the like, a current detector may be provided for each of the plurality of wirings. In this case, if the plurality of wires are close to each other, the plurality of current detectors may also be arranged close to each other.
図1は、互いに近接する複数の配線のそれぞれに対して設けられた複数の電流検出器を備える電流検出装置の一例を示す正面図である。図1に示す電流検出装置109は、3つの電流検出器109u,109v,109wを備える。3つの電流検出器109u,109v,109wは、それぞれ、環状の磁性体コア120に形成された複数のギャップ131,132のそれぞれに配置された複数のホール素子141,142を有する。中央の配線114u,114v,114wに電流がY軸方向に流れると、実線矢印で示すような磁束が、各々の磁性体コア120に沿って発生する。このとき、破線で示すような漏れ磁束が、ホール素子141,142を設置したギャップ131,132から発生する。電流検出器同士がこのように近接していると、この漏れ磁束が隣接するコアや、コアのギャップに取り付けられたホール素子に鎖交し、この漏れ磁束も電流として検出される。したがって、隣接する配線の電流検出に誤差が生じる原因となる。
FIG. 1 is a front view showing an example of a current detection device including a plurality of current detectors provided for each of a plurality of wirings adjacent to each other. The
本開示は、隣接する配線の電流検出に生じる誤差を低減可能な電力変換装置及び電流検出装置を提供する。 The present disclosure provides a power conversion device and a current detection device capable of reducing an error caused in current detection of adjacent wiring.
本開示の一態様では、
第1方向に配列され、前記第1方向に直角な第2方向に延伸する複数の配線と、
前記複数の配線のそれぞれに対して設けられ、前記第1方向に配列された複数の電流検出器と、を備え、
前記複数の電流検出器は、それぞれ、前記複数の配線のうちで対応する配線に流れる交流電流を検出する、電力変換装置であって、
前記複数の電流検出器は、それぞれ、
前記対応する配線の周囲に配置された磁性体コアと、
前記磁性体コアの対向する箇所に形成された複数のギャップのそれぞれに配置された複数の磁電変換素子と、を有し、
複数の前記磁性体コアは、前記複数のギャップの対向する方向が、前記第1方向及び前記第2方向に直交する第3方向に対して±45°の範囲内にある、電力変換装置が提供される。
In one aspect of the disclosure,
A plurality of wirings arranged in the first direction and extending in the second direction perpendicular to the first direction,
A plurality of current detectors provided for each of the plurality of wires and arranged in the first direction are provided.
Each of the plurality of current detectors is a power conversion device that detects an alternating current flowing through the corresponding wiring among the plurality of wirings.
Each of the plurality of current detectors
With a magnetic core placed around the corresponding wiring,
It has a plurality of magnetic-electric conversion elements arranged in each of a plurality of gaps formed at opposite positions of the magnetic core.
The plurality of magnetic cores are provided by a power conversion device in which the opposite directions of the plurality of gaps are within ± 45 ° with respect to the first direction and the third direction orthogonal to the second direction. Will be done.
また、本開示の一態様では、
第1方向に配列された複数の電流検出器を備え、
前記複数の電流検出器は、それぞれ、
前記第1方向に直角な第2方向に貫通する中心孔を形成する磁性体コアと、
前記磁性体コアの対向する箇所に形成された複数のギャップのそれぞれに配置された複数の磁電変換素子と、を有し、
複数の前記磁性体コアは、前記複数のギャップの対向する方向が、前記第1方向及び前記第2方向に直角な第3方向に対して±45°の範囲内にある、電流検出装置が提供される。
Further, in one aspect of the present disclosure,
Equipped with multiple current detectors arranged in the first direction,
Each of the plurality of current detectors
A magnetic core forming a central hole penetrating in the second direction perpendicular to the first direction,
It has a plurality of magnetic-electric conversion elements arranged in each of a plurality of gaps formed at opposite positions of the magnetic core.
The plurality of magnetic cores are provided by a current detector in which the opposing directions of the plurality of gaps are within ± 45 ° with respect to the first direction and the third direction perpendicular to the second direction. Will be done.
本開示の一態様によれば、隣接する配線の電流検出に生じる誤差を低減できる。 According to one aspect of the present disclosure, it is possible to reduce an error that occurs in current detection of adjacent wiring.
以下、本開示に係る複数の実施形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, a plurality of embodiments according to the present disclosure will be described with reference to the drawings.
図2は、一実施形態における電力変換装置の構成例を示す図である。図2に示す電力変換装置13は、電源1から供給される交流の入力電力を、モータ等の負荷6に供給する交流電力に変換する。図2には、電源1が三相の交流電力を出力する交流電源が例示されている。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the power conversion device according to the embodiment. The
負荷6は、例えば、複数のコイルを有する電動モータであり、この例では、U相コイルとV相コイルとW相コイルとを有する三相のモータである。モータは、同期モータでも誘導モータでもよい。 The load 6 is, for example, an electric motor having a plurality of coils, and in this example, a three-phase motor having a U-phase coil, a V-phase coil, and a W-phase coil. The motor may be a synchronous motor or an induction motor.
電力変換装置13は、例えば、三相の入力配線15、三相の入力端子R,S,T、三相の出力配線14、三相の出力端子U,V,W、主回路5及び電流検出装置9を備える。主回路5は、整流回路2と平滑回路3とインバータ回路4とを有する。
The
三相の入力配線15は、電源1から供給される三相の交流電力を整流回路2に入力する配線であり、R相の入力配線15r、S相の入力配線15s及びT相の入力配線15tを含む。入力配線15rは、R相の交流の入力電流を流し、R相の入力端子Rに接続される。入力配線15sは、S相の交流の入力電流を流し、S相の入力端子Sに接続される。入力配線15tは、T相の交流の入力電流を流し、T相の入力端子Tに接続される。
The three-
入力配線15rは、電源1と入力端子Rとを結ぶ配線でもよいし、入力端子Rと整流回路2のR相整流部とを結ぶ配線でもよいし、電源1とR相整流部とを結ぶ一連の配線でもよい。入力配線15sは、電源1と入力端子Sとを結ぶ配線でもよいし、入力端子Sと整流回路2のS相整流部とを結ぶ配線でもよいし、電源1とS相整流部とを結ぶ一連の配線でもよい。入力配線15tは、電源1と入力端子Tとを結ぶ配線でもよいし、入力端子Tと整流回路2のT相整流部とを結ぶ配線でもよいし、電源1とT相整流部とを結ぶ一連の配線でもよい。
The
三相の出力配線14は、インバータ回路4から三相の交流電力を負荷6に出力する配線であり、U相の出力配線14u,V相の出力配線14v及びW相の出力配線14wを含む。出力配線14uは、U相の交流の出力電流を流し、U相の出力端子Uに接続される。出力配線14vは、V相の交流の出力電流を流し、V相の出力端子Vに接続される。出力配線14wは、W相の交流の出力電流を流し、W相の出力端子Wに接続される。
The three-
出力配線14uは、インバータ回路4と出力端子Uとを結ぶ配線でもよいし、出力端子Uと負荷6のU相コイルとを結ぶ配線でもよいし、インバータ回路4とU相コイルとを結ぶ一連の配線でもよい。出力配線14vは、インバータ回路4と出力端子Vとを結ぶ配線でもよいし、出力端子Vと負荷6のV相コイルとを結ぶ配線でもよいし、インバータ回路4とV相コイルとを結ぶ一連の配線でもよい。出力配線14wは、インバータ回路4と出力端子Wとを結ぶ配線でもよいし、出力端子Wと負荷6のW相コイルとを結ぶ配線でもよいし、インバータ回路4とW相コイルとを結ぶ一連の配線でもよい。
The
整流回路2は、電源1から入力配線15を介して供給される交流を直流に変換する。整流回路2は、例えば、複数のダイオードをブリッジ状に構成した全波整流回路であるが、これ以外の整流方式で交流を直流に変換してもよい。
The
平滑回路3は、整流回路2から出力される直流電圧を平滑化する。平滑回路3は、例えば、直流電圧の脈動を平滑化する容量素子3aを有する。
The smoothing
インバータ回路4は、入力される直流電力に基づいて、モータ等の負荷6に出力配線14を介して供給する交流電力を生成する。なお、電源1が直流電源の場合、整流回路2はなくてもよいので、電源1は平滑回路3に接続されてもよい。
The inverter circuit 4 generates AC power to be supplied to a load 6 such as a motor via an
インバータ回路4は、不図示のゲート駆動回路から供給される複数のゲート駆動信号に従ってオン又はオフとなる複数のスイッチング素子を有し、複数のスイッチング素子のスイッチングによって、入力される直流を交流に変換する電力変換回路である。図2には、6つのスイッチング素子S1,S2,S3,S4,S5,S6が例示されている。負荷6がモータの場合、インバータ回路4は、交流の駆動電流(三相のモータの場合、三相の駆動電流)をモータに供給することによって、モータのロータを回転させる。 The inverter circuit 4 has a plurality of switching elements that are turned on or off according to a plurality of gate drive signals supplied from a gate drive circuit (not shown), and the input DC is converted into alternating current by switching of the plurality of switching elements. It is a power conversion circuit. FIG. 2 illustrates six switching elements S 1 , S 2 , S 3 , S 4 , S 5 , and S 6 . When the load 6 is a motor, the inverter circuit 4 rotates the rotor of the motor by supplying an alternating current drive current (in the case of a three-phase motor, a three-phase drive current) to the motor.
インバータ回路4で同じ出力相に接続される2つスイッチング素子を上下アームのスイッチング素子と称し、例えば1つのスイッチング素子は、トランジスタと、そのトランジスタに逆並列に接続されるダイオードとを有する。トランジスタの具体例として、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)などが挙げられる。 Two switching elements connected to the same output phase in the inverter circuit 4 are referred to as upper and lower arm switching elements. For example, one switching element has a transistor and a diode connected to the transistor in antiparallel. Specific examples of the transistor include an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) and a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor).
U相の上下アーム(S1,S2)の中間接続点は、U相の出力配線14uの一端に接続される。V相の上下アーム(S3,S4)の中間接続点は、V相の出力配線14vの一端に接続される。W相の上下アーム(S5,S6)の中間接続点は、W相の出力配線14wの一端に接続される。
The intermediate connection points of the U-phase upper and lower arms (S 1 , S 2 ) are connected to one end of the
電流検出装置9は、出力配線14に流れるU,V,W各相の相電流の電流値を検出し、検出した電流値を表す相電流検出値Iu,Iv,Iwを不図示の制御装置に出力する。三相の交流電力を負荷6に供給する場合、電流検出装置9は、三相の出力配線14のそれぞれに流れる電流を検出してもよいし、三相の出力配線14のうち二相の出力配線のそれぞれに流れる電流を検出してもよい。不図示の制御装置は、Iu+Iv+Iw=0の関係に基づいて、二相分の相電流検出値から、残り一相分の相電流検出値を算出できる。
The
図2は、電流検出装置9が三相の出力配線14のそれぞれに流れる電流を検出する場合を例示する。電流検出装置9は、三相の出力配線14u,14v,14wのそれぞれに対して設けられ、三相の出力配線14u,14v,14wのうちで対応する配線に流れる交流電流を検出する複数(この例では、三つ)の電流検出器9u,9v,9wを有する。
FIG. 2 illustrates a case where the
電流検出器9uは、U相の出力配線14uに流れる相電流を検出し、相電流検出値Iuを出力する。電流検出器9vは、V相の出力配線14vに流れる相電流を検出し、相電流検出値Ivを出力する。電流検出器9wは、W相の出力配線14wに流れる相電流を検出し、相電流検出値Iwを出力する。
The
図3は、第1実施形態における電流検出装置の構成例を示す斜視図である。図4は、第1実施形態における電流検出装置の構成例を示す正面図である。図3,4に示す電流検出装置9Aは、電流検出装置9の一例であり、三相の出力配線14u,14v,14wのそれぞれに対して設けられた三つの電流検出器9u,9v,9wを有する。
FIG. 3 is a perspective view showing a configuration example of the current detection device according to the first embodiment. FIG. 4 is a front view showing a configuration example of the current detection device according to the first embodiment. The
三相の出力配線14u,14v,14wは、第1方向(この例では、X軸方向)に配列され、いずれも、第1方向に直角な第2方向(この例では、Y軸方向)に延伸する導体である。三相の出力配線14u,14v,14wは、X軸方向に並べて配置され、Y方向に向かって並走する。三相の電流検出器9u,9v,9wは、互いに近接する三相の出力配線14u,14v,14wが配列されている方向と同じ第1方向(この例では、X軸方向)に配列されている。
The three-
図3,4に示す例では、三相の出力配線14u,14v,14wは、それぞれ、三相の出力配線14u,14v,14wが配列されている方向と同じ第1方向(この例では、X軸方向)を長手方向とする断面を有する導電性部材である。図3,4は、三相の出力配線14u,14v,14wが長方形状の断面を有する平板状のブスバーの場合を例示する。検出対象の電流が流れる配線は、ブスバーに限られず、ケーブル線やジャンパー線などの他の形態の配線でもよい。
In the example shown in FIGS. It is a conductive member having a cross section whose longitudinal direction is (axial direction). FIGS. 3 and 4 illustrate the case where the three-
電流検出器9uは、複数の出力配線14u,14v,14wのうちで対応する出力配線14uの周囲に配置された磁性体コア20と、磁性体コア20の対向する箇所に形成された複数のギャップ31,32のそれぞれに配置された複数の磁電変換素子41,42とを有する。電流検出器9v,9wも、図示の通り、電流検出器9uと同一の構成を有する。電流検出器9vの磁性体コア20は、複数の出力配線14u,14v,14wのうちで対応する出力配線14vの周囲に配置されている。電流検出器9wの磁性体コア20は、複数の出力配線14u,14v,14wのうちで対応する出力配線14wの周囲に配置されている。
The
磁性体コア20は、対向する箇所に複数(この例では、二つ)のギャップ31,32が形成された環状(この例では、円環状)のコアであり、第2方向(この例では、Y軸方向)に貫通する中心孔を形成する。磁性体コア20は、ギャップ31,32により分割された複数のコア部21,22を含み、湾曲する複数のコア部21,22の組み合わせによって、全体として環状の形態に構成されている。複数の出力配線14u,14v,14wは、それぞれ、対応する磁性体コア20の中心孔をY軸方向に貫通する。
The
図3,4に示す例では、磁性体コア20は、第1方向及び第2方向に直角な第3方向(この例では、Z軸方向)に対向する箇所のそれぞれにギャップが形成されている。第1のギャップ31は、磁性体コア20の中心孔又は当該中心孔を貫通する出力配線に対してZ軸方向の正側に位置し、第2のギャップ32は、磁性体コア20の中心孔又は当該中心孔を貫通する出力配線に対してZ軸方向の負側に位置する。
In the example shown in FIGS. 3 and 4, the
磁性体コア20の全体としての形状は、円環状に限られず、外周が全体として方形の環状など、他の環状形態に形成されてもよい。
The shape of the
磁性体コア20は、軟磁性体により形成される。軟磁性体の具体例として、フェライト、アモルファス、鉄などが挙げられる。
The
磁電変換素子41は、ギャップ31に挿入され、磁電変換素子42は、ギャップ32に挿入されている。磁電変換素子41,42は、磁界の強さに応じて電圧を出力するセンサである。磁電変換素子41,42の具体例として、ホール素子、磁気抵抗素子、磁気ダイオードなどが挙げられる。
The magnetic-
例えば、インバータ回路4から負荷6に電流を供給するとき、出力配線14u,14v,14wに流れる電流によって磁束が発生し、大半の磁束は、対応する磁性体コア20の内部を周方向に流れる。この磁束が磁性体コア20のギャップ31,32に取り付けられた磁電変換素子41,42を通過すると、磁電変換素子41,42は、それぞれ、通過した磁束に応じた電圧を出力する。増幅回路などを含む不図示のセンサ回路は、各相の磁電変換素子41,42のそれぞれの出力電圧を検出することによって、出力配線14u,14v,14wのそれぞれに流れる電流の電流値を検出する。
For example, when a current is supplied from the inverter circuit 4 to the load 6, a magnetic flux is generated by the current flowing through the
磁性体コアに形成されるギャップの数やギャップ長は、計測対象の電流の大きさによって異なる。大容量の電力変換装置の場合、大電流による磁気飽和を避けるために、ギャップ長を大きくすることがある。しかしながら、一箇所に大きなギャップを設けると、磁電変換素子を通らずに周辺に漏れる磁束が増えるため、電流検出に誤差が生じやすくなる。第1実施形態における電流検出器9u,9v,9wでは、複数のギャップ31,32が設けられているので、出力配線14u,14v,14wに比較的大きな電流が流れても、ギャップ31,32から漏れる磁束を抑制し、電流検出に生じる誤差を低減できる。
The number of gaps formed in the magnetic core and the gap length differ depending on the magnitude of the current to be measured. For large capacity power converters, the gap length may be increased to avoid magnetic saturation due to large currents. However, if a large gap is provided at one location, the magnetic flux leaking to the periphery without passing through the magnetic-electric conversion element increases, so that an error is likely to occur in the current detection. Since the
また、電流検出器が取り付けられる出力配線が、振動や取り付け誤差によって電流検出器の中心からずれて、片方のギャップに寄って配置される場合がある。この場合、偏った磁束分布により、対向する2つのギャップの磁束密度に偏りが生じる。このような場合、片方のギャップにしか磁電変換素子が挿入されていないと、電流の検出精度が低下するおそれがある。しかしながら、第1実施形態における電流検出装置9Aでは、両方のギャップに磁電変換素子を設けておくことで、磁電変換素子の各々の出力電圧の平均をとることにより、電流検出精度を上げることができる。
In addition, the output wiring to which the current detector is mounted may be displaced from the center of the current detector due to vibration or mounting error, and may be arranged closer to one of the gaps. In this case, the biased magnetic flux distribution causes a bias in the magnetic flux densities of the two opposing gaps. In such a case, if the magnetic-electric conversion element is inserted into only one of the gaps, the current detection accuracy may decrease. However, in the
また、第1実施形態における電流検出装置9Aでは、複数の磁性体コア20は、複数のギャップ31,32の対向する方向が、第1方向及び第2方向に直角な第3方向に平行である。図3,4に示す例では、複数の磁性体コア20のいずれにおいても、複数のギャップ31,32の対向する方向が、磁性体コア20が並べられたX軸方向及び複数の出力配線14u,14v,14wが延伸するY軸方向に直角なZ軸方向に平行である。特に、図3,4に示す例では、複数の磁性体コア20は、複数のギャップ31,32の対向する方向が、互いに平行である。つまり、V相の磁性体コア20における複数のギャップ31,32の対向する方向は、U相の磁性体コア20における複数のギャップ31,32の対向する方向にも、W相の磁性体コア20における複数のギャップ31,32の対向する方向にも、平行である。
Further, in the
このように、複数の磁性体コア20のいずれにおいても、複数のギャップ31,32の対向する方向がZ軸方向に平行である。これにより、一の磁性体コア20のギャップ31,32から漏れる磁束(破線矢印)は、当該一の磁性体コア20に隣接する他の磁性体コア20や、当該他の磁性体コア20のギャップ31,32に配置された磁電変換素子41,42に、ほとんど鎖交しなくなる。特に、磁電変換素子41,42に直接鎖交する漏れ磁束を大きく抑制できる。したがって、隣接する出力配線の電流検出に生じる誤差を低減できる。
As described above, in any of the plurality of
隣接する出力配線の電流検出に生じる誤差を低減する点で、複数の磁性体コア20のいずれにおいても、複数のギャップ31,32の対向する方向は、第3方向に平行でなくてもよい。例えば、複数の磁性体コア20は、複数のギャップ31,32の対向する方向が、第3方向に対して±45°の範囲内にあっても、隣接する出力配線の電流検出に生じる誤差を低減できる。隣接する出力配線の電流検出に生じる誤差を低減する点で、複数の磁性体コア20は、複数のギャップ31,32の対向する方向が、第3方向に対して±22.5°の範囲内にあるのが好ましく、第3方向に対して±10°の範囲内にあるのがより好ましい。隣接する出力配線の電流検出に生じる誤差を顕著に低減する点で、複数の磁性体コア20は、複数のギャップ31,32の対向する方向が、第3方向に対して0°であるのが好ましい(つまり、図3,4に例示する形態)。
In any of the plurality of
なお、第3方向に対して+(プラス)の角度とは、Y軸方向から見て、第3方向に対して反時計回りに開く鋭角を表す。第3方向に対して-(マイナス)の角度は、Y軸方向から見て、第3方向に対して時計回りに開く鋭角を表す。 The + (plus) angle with respect to the third direction represents an acute angle that opens counterclockwise with respect to the third direction when viewed from the Y-axis direction. The- (minus) angle with respect to the third direction represents an acute angle that opens clockwise with respect to the third direction when viewed from the Y-axis direction.
図5は、第2実施形態における電流検出装置の構成例を示す正面図である。第2実施形態において、上述の実施形態と同一の構成についての説明は、上述の説明を援用することで、省略する。図5に示す電流検出装置9Bは、電流検出装置9の一例である。
FIG. 5 is a front view showing a configuration example of the current detection device according to the second embodiment. In the second embodiment, the description of the same configuration as the above-described embodiment will be omitted by referring to the above-mentioned description. The
第2実施形態における電流検出装置9Bでは、複数の磁性体コア20のいずれにおいても、複数のギャップ31,32の対向する方向が、第1方向及び第2方向に直角な第3方向に対して+45°の方向に平行である。特に、図5に示す例では、V相の磁性体コア20における複数のギャップ31,32の対向する方向は、U相の磁性体コア20における複数のギャップ31,32の対向する方向にも、W相の磁性体コア20における複数のギャップ31,32の対向する方向にも、平行である。
In the
このように、第2実施形態における電流検出装置9Bでも、複数の磁性体コア20は、複数のギャップ31,32の対向する方向が、第3方向に対して±45°の範囲内にある。一の磁性体コア20のギャップ31から漏れる磁束(破線矢印)は、当該一の磁性体コア20に隣接する他の磁性体コア20や、当該他の磁性体コア20のギャップ31に配置された磁電変換素子41に、ほとんど鎖交しなくなる。特に、磁電変換素子41に直接鎖交する漏れ磁束を大きく抑制できる。したがって、隣接する出力配線の電流検出に生じる誤差を低減できる。
As described above, even in the
図6は、第3実施形態における電流検出装置の構成例を示す正面図である。第3実施形態において、上述の実施形態と同一の構成についての説明は、上述の説明を援用することで、省略する。図6に示す電流検出装置9Cは、電流検出装置9の一例である。
FIG. 6 is a front view showing a configuration example of the current detection device according to the third embodiment. In the third embodiment, the description of the same configuration as the above-described embodiment will be omitted by referring to the above-mentioned description. The
第3実施形態における電流検出装置9Cでは、各相の磁性体コア20に形成される複数のギャップ31,32の対向する方向が、それぞれ、第3方向に対して、+45°の方向、0°の方向、-45°の方向に平行である。
In the
このように、第3実施形態における電流検出装置9Cでも、複数の磁性体コア20は、複数のギャップ31,32の対向する方向が、第3方向に対して±45°の範囲内にある。一の磁性体コア20のギャップ31から漏れる磁束(破線矢印)は、当該一の磁性体コア20に隣接する他の磁性体コア20や、当該他の磁性体コア20のギャップ31に配置された磁電変換素子41に、ほとんど鎖交しなくなる。特に、磁電変換素子41に直接鎖交する漏れ磁束を大きく抑制できる。したがって、隣接する出力配線の電流検出に生じる誤差を低減できる。
As described above, even in the
図7は、第4実施形態における電流検出装置の構成例を示す正面図である。第4実施形態において、上述の実施形態と同一の構成についての説明は、上述の説明を援用することで、省略する。図7に示す電流検出装置9Dは、電流検出装置9の一例である。
FIG. 7 is a front view showing a configuration example of the current detection device according to the fourth embodiment. In the fourth embodiment, the description of the same configuration as the above-described embodiment will be omitted by referring to the above-mentioned description. The
図7に示す例では、三相の出力配線14u,14v,14wは、それぞれ、複数のギャップ31,32の対向する方向(この例では、Z軸方向)を長手方向とする断面を有する導電性部材であり、より具体的には、平板状のブスバーである。図7に示す複数の磁性体コア20は、Y軸方向から見て、複数のギャップ31,32が当該断面の長手方向(この例では、Z軸方向)の延長線上に位置する。
In the example shown in FIG. 7, the three-
このように、二つのギャップ31,32に磁電変換素子が設けられている場合、電流検出器が取り付けられる出力配線の断面の長手方向の延長線上にギャップが位置するように電流検出器が配置されることで、電流検出に生じる誤差を低減できる。仮に出力配線がどちらかのギャップ側に偏って配置されたとしても、出力配線の断面の長手方向の長さと磁性体コアの内径との差分に相当する距離しか移動スペースがないため、偏る距離が短い。このため、出力配線の位置の偏りによる二つのギャップの磁束密度の偏りを抑えることができ、電流検出精度を上げることができる。
In this way, when the magnetic and electrical conversion elements are provided in the two
図8は、一実施形態における電流検出装置を示す斜視図である。図9は、一実施形態における電流検出装置を示す上面図である。図10は、図9に示す断面F-Fにおける断面図である。図11は、一実施形態における電流検出装置を固定する形態を例示する斜視図である。図8~11に示す形態は、本開示に係る各実施形態の電流検出装置に適用できる。図8~11に示す電流検出装置9では、複数の電流検出器9u,9v,9wは、ケースとモールドの少なくとも一方により一体化されている。これにより、複数の電流検出器9u,9v,9wの配置位置のずれを抑制できる。図示に示す筐体50は、複数の電流検出器9u,9v,9wを収容して一体化するケースでもよいし、複数の電流検出器9u,9v,9wをモールドして一体化するモールド材でもよい。筐体50は、その内部で、各相の磁性体コア20を囲むように固定する。筐体50の材質は、例えばプラスチックであるが、これ以外の材質でもよい。筐体50の形状は、図示の形態とは異なる形態でもよい。
FIG. 8 is a perspective view showing the current detection device according to the embodiment. FIG. 9 is a top view showing the current detection device according to the embodiment. FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line FF shown in FIG. FIG. 11 is a perspective view illustrating a mode in which the current detection device in one embodiment is fixed. The embodiments shown in FIGS. 8 to 11 can be applied to the current detection device of each embodiment according to the present disclosure. In the
筐体50には、出力配線14uがY軸方向に貫通する筐体孔51u、出力配線14vがY軸方向に貫通する筐体孔51v、出力配線14wがY軸方向に貫通する筐体孔51wが形成されている。出力配線14u,14v,14wは、X軸方向及びY軸方向に平行なXY平面に平行な固定面60(図11参照)等の固定部に固定される。
The
筐体50には、複数の電流検出器9u,9v,9wのX軸方向の両側に、フランジ状の取り付け部位52,53が形成されている。図11に示すように、筐体50がスクリュ等の固定具61により取り付け部位52,53で固定面60に固定されることで、電流検出装置9の固定面60への固定が容易になる。出力配線14u,14v,14wと筐体50とが共通の固定面60に固定されることで、出力配線14u,14v,14wに対する電流検出器9u,9v,9wの配置位置のずれを抑制する効果が高まる。
Flange-shaped mounting
以上、電力変換装置及び電流検出装置を実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。 Although the power conversion device and the current detection device have been described above by embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment. Various modifications and improvements, such as combinations and substitutions with some or all of the other embodiments, are possible within the scope of the present invention.
例えば、磁電変換素子が配置されるギャップの個数は、二つに限られず、三つ以上でもよい。 For example, the number of gaps in which the magnetic-electric conversion element is arranged is not limited to two, and may be three or more.
また、検出対象の電流が流れる配線は、出力配線14に限られず、入力配線15でもよい。
Further, the wiring through which the current to be detected flows is not limited to the
1 電源
2 整流回路
3 平滑回路
3a 容量素子
4 インバータ回路
5 主回路
6 負荷
9,9A,9B,9C,9D,109 電流検出装置
9u,9v,9w 電流検出器
13 電力変換装置
14,14u,14v,14w 出力配線
15,15r,15s,15t 入力配線
20,120 磁性体コア
21,22 コア部
31,32,131,132 ギャップ
41,42 磁電変換素子
50 筐体
51u,51v,51w 筐体孔
52,53 取り付け部位
60 固定面
61 固定具
1
Claims (9)
前記複数の配線のそれぞれに対して設けられ、前記第1方向に配列された複数の電流検出器と、を備え、
前記複数の電流検出器は、それぞれ、前記複数の配線のうちで対応する配線に流れる交流電流を検出する、電力変換装置であって、
前記複数の電流検出器は、それぞれ、
前記対応する配線の周囲に配置された磁性体コアと、
前記磁性体コアの対向する箇所に形成された複数のギャップのそれぞれに配置された複数の磁電変換素子と、を有し、
複数の前記磁性体コアは、前記複数のギャップの対向する方向が、前記第1方向及び前記第2方向に直交する第3方向に対して±45°の範囲内にある、電力変換装置。 A plurality of wirings arranged in the first direction and extending in the second direction perpendicular to the first direction,
A plurality of current detectors provided for each of the plurality of wires and arranged in the first direction are provided.
Each of the plurality of current detectors is a power conversion device that detects an alternating current flowing through the corresponding wiring among the plurality of wirings.
Each of the plurality of current detectors
With a magnetic core placed around the corresponding wiring,
It has a plurality of magnetic-electric conversion elements arranged in each of a plurality of gaps formed at opposite positions of the magnetic core.
The plurality of magnetic cores are power conversion devices in which the opposite directions of the plurality of gaps are within ± 45 ° with respect to the first direction and the third direction orthogonal to the second direction.
複数の前記磁性体コアは、前記複数のギャップが前記断面の長手方向の延長線上に位置する、請求項1から4のいずれか一項に記載の電力変換装置。 Each of the plurality of wirings has a cross section having the opposite direction of the plurality of gaps as the longitudinal direction.
The power conversion device according to any one of claims 1 to 4, wherein the plurality of magnetic cores have the plurality of gaps located on an extension line in the longitudinal direction of the cross section.
前記複数の配線は、前記インバータ回路から交流を出力する出力配線である、請求項1から6のいずれか一項に記載の電力変換装置。 Equipped with an inverter circuit that converts direct current to alternating current
The power conversion device according to any one of claims 1 to 6, wherein the plurality of wirings are output wirings that output alternating current from the inverter circuit.
前記複数の配線は、交流を前記整流回路に入力する入力配線である、請求項1から6のいずれか一項に記載の電力変換装置。 Equipped with a rectifier circuit that converts alternating current to direct current
The power conversion device according to any one of claims 1 to 6, wherein the plurality of wirings are input wirings for inputting alternating current to the rectifier circuit.
前記複数の電流検出器は、それぞれ、
前記第1方向に直角な第2方向に貫通する中心孔を形成する磁性体コアと、
前記磁性体コアの対向する箇所に形成された複数のギャップのそれぞれに配置された複数の磁電変換素子と、を有し、
複数の前記磁性体コアは、前記複数のギャップの対向する方向が、前記第1方向及び前記第2方向に直角な第3方向に対して±45°の範囲内にある、電流検出装置。 Equipped with multiple current detectors arranged in the first direction,
Each of the plurality of current detectors
A magnetic core forming a central hole penetrating in the second direction perpendicular to the first direction,
It has a plurality of magnetic-electric conversion elements arranged in each of a plurality of gaps formed at opposite positions of the magnetic core.
The plurality of magnetic cores are current detection devices in which the opposite directions of the plurality of gaps are within ± 45 ° with respect to the first direction and the third direction perpendicular to the second direction.
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