JP5081204B2 - Current detector - Google Patents

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Description

本発明は、導体に流れる電流を磁気センサを用いて検出する電流検出装置に関する。   The present invention relates to a current detection device that detects a current flowing through a conductor using a magnetic sensor.

従来より、エアギャップを含む閉磁路を形成するように設けられたコアに導体を貫通させ、このギャップに配置された磁気センサにより、導体を流れる電流により生じる磁気を検出して、導体を流れる電流を求めるようにした電流検出装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, a conductor is passed through a core provided so as to form a closed magnetic circuit including an air gap, and a magnetic sensor disposed in the gap detects a magnetism generated by a current flowing through the conductor, and a current flowing through the conductor. There is known a current detection device that seeks for (see, for example, Patent Document 1).

特許文献1に記載された電流検出装置によれば、導体を流れる電流により生じる磁気をコアに集中させることができるため、磁気の検出感度を高めることができる。しかしながら、コアを設けることによって、部品コストが高くなると共に、コアを設けるために部品の搭載スペースも多くなるという不都合がある。さらに、コアの温度変化の影響を受けて、電流の検出精度が悪化するという不都合がある。   According to the current detection device described in Patent Document 1, the magnetism generated by the current flowing through the conductor can be concentrated on the core, so that the magnetism detection sensitivity can be increased. However, the provision of the core increases the cost of the components and has the disadvantage of increasing the space for mounting the components to provide the core. Furthermore, there is a disadvantage that the current detection accuracy deteriorates due to the influence of the temperature change of the core.

そこで、導体を流れる電流により生じる磁気を、コアを用いずに磁気センサにより検出して、電流を求めるようにした電流検出装置が提案されている(例えば、特許文献2参照)。   Therefore, a current detection device has been proposed in which magnetism generated by a current flowing through a conductor is detected by a magnetic sensor without using a core to obtain a current (see, for example, Patent Document 2).

特許文献2には、図7(a)に示したように、導通部材90の2つの矩形状(90a,90b,90c、及び90c,90d,90e)が形成された箇所にホール素子91,92を配置することで、導通部材90を流れる電流により生じる3方向からの磁界がホール素子91,92を通過するようにして、磁気検出の感度を高めるようにした構成が記載されている。そして、この構成において、ホール素子91,92の検出信号に対して平均化演算を施すことにより、外部ノイズの影響を低減している。   In Patent Document 2, as shown in FIG. 7A, Hall elements 91 and 92 are formed at locations where two rectangular shapes (90a, 90b, 90c and 90c, 90d, 90e) of the conductive member 90 are formed. Is described so that the magnetic field from three directions generated by the current flowing through the conducting member 90 passes through the Hall elements 91 and 92 to increase the sensitivity of magnetic detection. In this configuration, the influence of external noise is reduced by averaging the detection signals of the Hall elements 91 and 92.

特開2005−308635号公報JP 2005-308635 A 特開2007−183221号公報JP 2007-183221 A

上述した図7(a)の構成による場合、図7(b)に示したように、導通部材90とホール素子91,92との相対位置が、図の左右方向にずれたときには、ホール素子91については90cを流れる電流Icにより生じる磁界が強くなる一方で、90eを流れる電流Ieにより生じる磁界が弱くなる。また、ホール素子92については90aを流れる電流Iaにより生じる磁界が強くなる一方で、90cを流れる電流Icにより生じる磁界が弱くなる。そのため、ホール素子91,92により検出される磁界の強さはほとんど変化せず、位置ずれの影響は軽微なものとなる。   In the case of the configuration of FIG. 7A described above, as shown in FIG. 7B, when the relative position between the conductive member 90 and the Hall elements 91 and 92 is shifted in the horizontal direction in the drawing, the Hall element 91 is obtained. For, the magnetic field generated by the current Ic flowing through 90c becomes stronger, while the magnetic field generated by the current Ie flowing through 90e becomes weaker. In the Hall element 92, the magnetic field generated by the current Ia flowing through 90a becomes strong, while the magnetic field generated by the current Ic flowing through 90c becomes weak. For this reason, the intensity of the magnetic field detected by the Hall elements 91 and 92 hardly changes, and the influence of the positional deviation is slight.

また、図7(c)に示したように、導通部材90とホール素子91,92との相対位置が、上下方向にずれたときには、ホール素子91については90dを流れる電流Idにより生じる磁界の検出分が大きくなるため、検出される磁界が強くなる。一方、ホール素子92については、90bを流れる電流Ibにより生じる磁界の検出分が小さくなるため、検出される磁界が弱くなる。そのため、ホール素子91,92により検出される磁界を平均化することで、上下方向の位置ずれの影響を低減することができる。   Further, as shown in FIG. 7C, when the relative position between the conducting member 90 and the Hall elements 91 and 92 is shifted in the vertical direction, the magnetic field generated by the current Id flowing through 90d is detected for the Hall element 91. Since the minute becomes larger, the detected magnetic field becomes stronger. On the other hand, with respect to the Hall element 92, the detected magnetic field generated by the current Ib flowing through 90b becomes small, and the detected magnetic field becomes weak. Therefore, by averaging the magnetic fields detected by the Hall elements 91 and 92, it is possible to reduce the influence of the positional deviation in the vertical direction.

しかし、図7(d)に示したように、導通部材90とホール素子91,92との相対位置が回転方向にずれたときには、ホール素子91については、90cを流れる電流Icにより生じる磁界の検出分と90dを流れる電流Idによる検出分が共に増大するため、検出される磁界が強くなる。   However, as shown in FIG. 7D, when the relative position between the conducting member 90 and the Hall elements 91 and 92 is shifted in the rotation direction, the magnetic field generated by the current Ic flowing through the 90c is detected for the Hall element 91. Since both the minute and the detected amount due to the current Id flowing through 90d increase, the detected magnetic field becomes stronger.

一方、ホール素子92についても、90aを流れる電流Iaにより生じる磁界の検出分と90bを流れる電流Ibにより生じる磁界の検出分が共に増大するため、検出される磁界が強くなる。そのため、ホール素子91,92により検出される磁界を平均化しても、位置ずれの影響を低減することができない。   On the other hand, in the Hall element 92, both the detected amount of the magnetic field generated by the current Ia flowing through 90a and the detected amount of the magnetic field generated by the current Ib flowing through 90b increase, and the detected magnetic field becomes stronger. Therefore, even if the magnetic fields detected by the Hall elements 91 and 92 are averaged, the influence of the positional deviation cannot be reduced.

そこで、本発明は、導通部材と磁気センサ間の相対位置が、回転方向にずれた場合であっても、位置ずれの影響を低減することができる電流検出装置を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a current detection device that can reduce the influence of positional deviation even when the relative position between the conducting member and the magnetic sensor is displaced in the rotational direction.

本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、導体に流れる電流により生じる磁気を、磁束を収束させるためのコアを用いることなく、第1磁気センサ及び第2磁気センサにより検出して該電流を求める電流検出装置に関する。   The present invention has been made to achieve the above object, and detects the magnetism generated by the current flowing in the conductor by the first magnetic sensor and the second magnetic sensor without using the core for converging the magnetic flux. The present invention relates to a current detection device for obtaining the current.

そして、前記導体は、被検出電流が周方向の第1の向きに流れる第1ループ部と、被検出電流が周方向の該第1の向きと逆向きに流れる第2ループ部とを有し、前記第1及び第2ループ部は、前記導体のループ部形成部分が、所定方向へ立体交差しつつ、前記所定方向に見て交差部の両側において周回することにより形成されており、前記第1磁気センサが、前記第1ループ部の内側に、磁気検出方向を前記第1ループ部を流れる電流により生じる磁界の向きに合わせて配置されると共に、前記第2磁気センサが、前記第2ループ部の内側に、磁気検出方向を前記第2ループ部を流れる電流により生じる磁界の向きに合わせて配置され、前記第1磁気センサの前記第1ループ部を流れる電流により生じる磁気の検出極性と、前記第2磁気センサの前記第2ループ部を流れる電流により生じる磁気の検出極性とを同一として、前記第1磁気センサと前記第2磁気センサが配置されているときは、前記第1磁気センサと前記第2磁気センサの出力の差に基づいて、前記導体に流れる電流により生じる磁気を算出し、前記第1磁気センサの前記第1ループ部を流れる電流により生じる磁気の検出極性と、前記第2磁気センサの前記第2ループ部を流れる電流により生じる磁気の検出極性を逆にして配置されているときには、前記第1磁気センサと前記第2磁気センサの出力の和に基づいて、前記導体に流れる電流により生じる磁気を算出する磁気算出手段と、前記磁気算出手段により算出された磁気に基づいて、前記導体に流れる電流を算出する電流算出手段とを備えたことを特徴とする。 The conductor includes a first loop portion in which the detected current flows in a first direction in the circumferential direction, and a second loop portion in which the detected current flows in a direction opposite to the first direction in the circumferential direction. The first and second loop portions are formed by the loop portion forming portion of the conductor circulated on both sides of the intersecting portion as viewed in the predetermined direction while three-dimensionally intersecting in the predetermined direction, One magnetic sensor is disposed inside the first loop portion so that a magnetic detection direction is aligned with a direction of a magnetic field generated by a current flowing through the first loop portion, and the second magnetic sensor is disposed in the second loop. A magnetism detection direction that is arranged in accordance with the direction of the magnetic field generated by the current flowing through the second loop unit, and the magnetic detection polarity generated by the current flowing through the first loop unit of the first magnetic sensor; The second magnetic sensor When the first magnetic sensor and the second magnetic sensor are arranged with the same detection polarity of magnetism generated by the current flowing through the second loop portion, the first magnetic sensor and the second magnetic sensor Magnetism generated by the current flowing through the conductor is calculated based on the difference between the outputs of the first magnetic sensor, the detected polarity of the magnetism generated by the current flowing through the first loop portion of the first magnetic sensor, and the second magnetic sensor. When the detection polarity of the magnetism generated by the current flowing through the two loop portions is reversed, the magnetism generated by the current flowing through the conductor is based on the sum of the outputs of the first magnetic sensor and the second magnetic sensor. Magnetic calculation means for calculating, and current calculation means for calculating a current flowing through the conductor based on the magnetism calculated by the magnetic calculation means

かかる本発明によれば、前記第1ループ部を流れる電流により生じる磁界が前記第1ループ内に集中する(集磁効果)。同様に、前記第2ループ部を流れる電流により生じる磁界が前記第2ループ内に集中する。そして、前記第1ループ内及び前記第2ループ内における磁界の強さが均一化される。   According to the present invention, the magnetic field generated by the current flowing through the first loop portion is concentrated in the first loop (magnetization effect). Similarly, the magnetic field generated by the current flowing through the second loop portion is concentrated in the second loop. The magnetic field strength in the first loop and the second loop is made uniform.

そのため、前記導体の前記第1ループ部及び前記第2ループ部と、前記第1磁気センサ及び前記第2磁気センサとの相対位置が回転するようにずれても、このずれが前記第1ループ部及び前記第2ループ部内に収まっていれば、位置ずれの影響を低減して、前記磁気算出手段により前記導体を流れる電流により生じる磁気を算出することができる。そして、前記電流算出手段によって、前記磁気算出手段により算出された磁気に基づいて、前記導体に流れる電流を算出することができる。   Therefore, even if the relative positions of the first loop portion and the second loop portion of the conductor and the first magnetic sensor and the second magnetic sensor are shifted so as to rotate, this shift is not caused by the first loop portion. If it is within the second loop portion, the influence of the positional deviation can be reduced, and the magnetism generated by the current flowing through the conductor can be calculated by the magnetism calculating means. The current calculation means can calculate the current flowing through the conductor based on the magnetism calculated by the magnetism calculation means.

また、前記ループ部形成部分は、前記所定方向の間隔を持って平行に配置された上面部材及び下面部材により形成され、前記第1磁気センサ及び前記第2磁気センサは、前記上面部材と前記下面部材の間に配置されていることを特徴とする。 In addition, the loop portion forming portion is formed by an upper surface member and a lower surface member arranged in parallel with an interval in the predetermined direction, and the first magnetic sensor and the second magnetic sensor include the upper surface member and the lower surface member. It is arrange | positioned between members, It is characterized by the above-mentioned.

かかる本発明によれば、前記ループ部形成部分と前記第1磁気センサ及び前記第2磁気デンサとの相対位置が、前記所定方向にずれたときに、前記第1磁気センサ及び前記第2磁気センサが、前記上面部材に近付いて前記下面部材から離れるか、或いは前記上面部材から離れて前記下面部材に近付いた状態となる。 According to the present invention, the first magnetic sensor and the second magnetic sensor when the relative positions of the loop portion forming portion and the first magnetic sensor and the second magnetic sensor are shifted in the predetermined direction. However, it approaches the upper surface member and moves away from the lower surface member, or moves away from the upper surface member and approaches the lower surface member.

そして、前記第1磁気センサが、前記上面部材に近付いて前記下面部材から離れると、前記第1磁気センサによる、前記第1ループの前記上面部材の部分を流れる電流により生じる磁界による磁気の検出分が強まると共に、前記第1ループの前記下面部材の部分を流れる電流により生じる磁界による磁気の検出分が弱まる。そのため、前記第1磁気センサにより検出される磁気の大きさはほとんど変化しない。前記第2磁気センサについても同様に、検出される磁気の大きさはほとんど変化しない。したがって、前記所定方向の位置ずれの影響を低減することができる。   When the first magnetic sensor approaches the upper surface member and moves away from the lower surface member, the first magnetic sensor detects the amount of magnetism detected by the magnetic field generated by the current flowing through the upper surface member portion of the first loop. And the amount of magnetism detected by the magnetic field generated by the current flowing through the lower surface member of the first loop is weakened. Therefore, the magnitude of magnetism detected by the first magnetic sensor hardly changes. Similarly, the magnitude of the detected magnetism hardly changes in the second magnetic sensor. Therefore, the influence of the positional deviation in the predetermined direction can be reduced.

また、前記ループ部形成部分は、直線形状の第1導通部と、第2導通部の間に接続され、前記第1導通部と前記ループ部形成部分との接続箇所において、前記第1導通部の通電方向と、前記ループ部形成部分の該接続箇所の接線方向とが直交していることを特徴とする。 The loop portion forming portion is connected between the first conductive portion having a linear shape and the second conductive portion, and the first conductive portion is connected at the connection portion between the first conductive portion and the loop portion forming portion. The energizing direction is perpendicular to the tangential direction of the connecting portion of the loop portion forming portion .

かかる本発明によれば、前記第1導通部を流れる電流により生じる磁束が、前記ループ部形成部分の内部に到達して、前記第1磁気センサ又は前記第2磁気センサにより検出される磁気の誤差となることを防止することができる。 According to the present invention, the magnetic flux generated by the current flowing through the first conduction portion reaches the inside of the loop portion forming portion , and a magnetic error detected by the first magnetic sensor or the second magnetic sensor. Can be prevented.

また、前記第2導通部は直線形状であり、前記第2導通部と前記ループ部形成部分との接続箇所において、前記第2導通部の通電方向と、前記ループ部形成部分の該接続箇所の接線方向とが直交していることを特徴とする。 In addition, the second conductive portion has a linear shape, and at the connection location between the second conductive portion and the loop portion forming portion , the energization direction of the second conductive portion and the connection location of the loop portion forming portion are It is characterized in that the tangential direction is orthogonal.

かかる本発明によれば、前記第2導通部を流れる電流により生じる磁束が、前記ループ部形成部分の内部に到達して、前記第1磁気センサ又は前記第2磁気センサにより検出される磁気の誤差となることを防止することができる。 According to the present invention, the magnetic flux generated by the current flowing through the second conducting portion reaches the inside of the loop portion forming portion , and a magnetic error detected by the first magnetic sensor or the second magnetic sensor. Can be prevented.

また、前記第1ループ部と前記第2ループ部を、多重巻きの構成とすることで、前記第1ループ部と前記第2ループによる集磁効果をさらに高めることができる。   Moreover, the magnetic flux collection effect by the said 1st loop part and the said 2nd loop can further be heightened by making the said 1st loop part and the said 2nd loop part into the structure of multiple winding.

本発明の電流検出装置の構成図。The block diagram of the current detection apparatus of this invention. バスバーの形状と、第1磁気センサ及び第2磁気センサの配置態様を示した説明図。Explanatory drawing which showed the shape of a bus bar, and the arrangement | positioning aspect of a 1st magnetic sensor and a 2nd magnetic sensor. バスバーの第1ループ部及び第2ループ部に流れる電流により生じる磁界の説明図。Explanatory drawing of the magnetic field produced by the electric current which flows into the 1st loop part and 2nd loop part of a bus-bar. バスバーと第1磁気センサ及び第2磁気センサ間の位置ずれに対する耐性向上についての説明図。Explanatory drawing about the tolerance improvement with respect to the position shift between a bus-bar, a 1st magnetic sensor, and a 2nd magnetic sensor. 第1ループ部と第1及び第2導通部との接続態様の説明図。Explanatory drawing of the connection aspect of a 1st loop part and a 1st and 2nd conduction | electrical_connection part. 第1ループ部及び第2ループ部の形状の他の実施形態の説明図。Explanatory drawing of other embodiment of the shape of a 1st loop part and a 2nd loop part. 従来の電流検出装置の説明図。Explanatory drawing of the conventional electric current detection apparatus.

本発明の実施の形態について、図1〜6を参照して説明する。図1は、本発明の電流検出装置1の全体構成図であり、この電流検出装置1は、車両に搭載されたモータ2とそのPDU(Power Drive Unit)3間を接続するバスバー10(本発明の導体に相当する)に流れる電流を、第1磁気センサ20及び第2磁気センサ21を用いて検出する。   Embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an overall configuration diagram of a current detection device 1 according to the present invention. The current detection device 1 includes a bus bar 10 that connects a motor 2 mounted on a vehicle and its PDU (Power Drive Unit) 3 (the present invention). The first magnetic sensor 20 and the second magnetic sensor 21 are used to detect a current flowing through the first magnetic sensor 20 and the second magnetic sensor 21.

電流検出装置1は、第1磁気センサ20及び第2磁気センサ21と、第1磁気センサ20の磁気検出信号S1を増幅するアンプ30と、第2磁気センサ21の磁気検出信号S2を増幅するアンプ31と、アンプ30及びアンプ31の出力の差を増幅して出力するアンプ32と、アンプ32の出力S3が入力されるマイクロコンピュータ40とを備えている。   The current detection device 1 includes a first magnetic sensor 20 and a second magnetic sensor 21, an amplifier 30 that amplifies the magnetic detection signal S 1 of the first magnetic sensor 20, and an amplifier that amplifies the magnetic detection signal S 2 of the second magnetic sensor 21. 31, an amplifier 30 that amplifies the difference between the outputs of the amplifier 30 and the amplifier 31, and a microcomputer 40 to which the output S3 of the amplifier 32 is input.

バスバー10の途中には、第1導通部11及び第2導通部14と接続された第1ループ部12と第2ループ部13が形成されている。そして、第1ループ部12の内側に第1磁気センサ20が配置され、第2ループ部13の内側に第2磁気センサ21が配置されている。なお、本実施の形態では、第1磁気センサ20及び第2磁気センサ21にホール素子を用いている。   A first loop portion 12 and a second loop portion 13 connected to the first conductive portion 11 and the second conductive portion 14 are formed in the middle of the bus bar 10. A first magnetic sensor 20 is disposed inside the first loop portion 12, and a second magnetic sensor 21 is disposed inside the second loop portion 13. In the present embodiment, Hall elements are used for the first magnetic sensor 20 and the second magnetic sensor 21.

マイクロコンピュータ40は、メモリ(図示しない)に保持された電流検出用のプログラムを実行することにより、磁気算出手段41及び電流算出手段42として機能する。磁気算出手段41は、A/D(アナログ/デジタル)変換入力ポートADに入力されて、デジタル値に変換された磁気検出信号S3に基づいて、バスバー10に流れる電流により生じる磁界の強さHを算出する。また、電流算出手段42は、磁気算出手段41により算出された磁界の強さHに基づいて、バスバー10に流れる電流を算出する。   The microcomputer 40 functions as a magnetic calculation unit 41 and a current calculation unit 42 by executing a current detection program held in a memory (not shown). The magnetic calculation means 41 calculates the magnetic field strength H generated by the current flowing through the bus bar 10 based on the magnetic detection signal S3 input to the A / D (analog / digital) conversion input port AD and converted into a digital value. calculate. Further, the current calculation unit 42 calculates the current flowing through the bus bar 10 based on the magnetic field strength H calculated by the magnetic calculation unit 41.

次に、図2を参照して、本実施の形態におけるバスバー10の形状と、第1磁気センサ20及び第2磁気センサ21の配置について説明する。   Next, the shape of the bus bar 10 and the arrangement of the first magnetic sensor 20 and the second magnetic sensor 21 in the present embodiment will be described with reference to FIG.

バスバー10の第1ループ部12と第2ループ部13は、第1導通部11と接続された下面部材16と第2導通部14と接続された上面部材15を、接続部材17により、間隔を空けて8の字状に平行に接続して形成されている。また、第1導通部11はPDU3(図1参照)と接続され、第2導通部14はモータ2(図1参照)と接続されている。   The first loop portion 12 and the second loop portion 13 of the bus bar 10 are spaced from each other by connecting the lower surface member 16 connected to the first conduction portion 11 and the upper surface member 15 connected to the second conduction portion 14 by the connection member 17. It is formed by connecting in parallel in the shape of figure 8 with a space. Moreover, the 1st conduction | electrical_connection part 11 is connected with PDU3 (refer FIG. 1), and the 2nd conduction | electrical_connection part 14 is connected with the motor 2 (refer FIG. 1).

そのため、モータ2の駆動時には、PDU3から第1導通部材11に供給される電流Iが、I1→I2→I3→I4→I5の経路でモータ2に供給される。この場合、第1ループ部12では、周方向の左向き(本発明の周方向の第1の向きに相当する)に電流が流れ、第2ループ部13では、周方向の右向きに電流が流れる。 Therefore, when the motor 2 is driven, the current I supplied from the PDU 3 to the first conduction member 11 is supplied to the motor 2 through a path of I 1 → I 2 → I 3 → I 4 → I 5 . In this case, in the first loop portion 12, a current flows leftward in the circumferential direction (corresponding to the first direction in the circumferential direction of the present invention), and in the second loop portion 13, a current flows rightward in the circumferential direction.

また、第1磁気センサ20は、第1ループ部12の内側の中心部(内周円の中心部)に配置され、第2磁気センサ21は、第2ループ部13の内側の中心部に配置されている。また、第1磁気センサ20と第2磁気センサ21の磁気検出方向は、図のSzの向き(上面部材15及び下面部材16の面と直交する向き)となっている。   In addition, the first magnetic sensor 20 is disposed at the inner center portion (the center portion of the inner circumference) of the first loop portion 12, and the second magnetic sensor 21 is disposed at the inner center portion of the second loop portion 13. Has been. Further, the magnetic detection directions of the first magnetic sensor 20 and the second magnetic sensor 21 are in the direction of Sz in the figure (direction perpendicular to the surfaces of the upper surface member 15 and the lower surface member 16).

次に、図3は、第1ループ部12及び第2ループ部13の上面図である。第1ループ部12では、左向き(I1,I4)に電流が流れているため、H1の向きの磁界が生じている。一方、第2ループ部13では、右向き(I2,I3)に電流が流れているため、H2の向きの磁界が生じている。 Next, FIG. 3 is a top view of the first loop portion 12 and the second loop portion 13. In the first loop portion 12, since a current flows in the left direction (I 1 , I 4 ), a magnetic field in the H 1 direction is generated. On the other hand, in the second loop portion 13, since a current flows in the right direction (I 2 , I 3 ), a magnetic field in the H 2 direction is generated.

そのため、第1磁気センサ20の箇所での磁界の向きと、第2磁気センサ21の箇所での磁界の向きは逆向きとなり、第1磁気センサ20の第1ループ部12を流れる電流により生じる磁界の検出極性と、第2磁気センサ21の第2ループ部13を流れる電流により生じる磁界の検出極性は逆になる。   Therefore, the direction of the magnetic field at the location of the first magnetic sensor 20 is opposite to the direction of the magnetic field at the location of the second magnetic sensor 21, and the magnetic field generated by the current flowing through the first loop portion 12 of the first magnetic sensor 20. And the detection polarity of the magnetic field generated by the current flowing through the second loop portion 13 of the second magnetic sensor 21 are reversed.

そして、第1ループ部12と第2ループ部は、ほぼ同一形状とされているため、第1磁気センサ20による磁気検出信号S1と、第2磁気センサ21による磁気検出信号S2は、極性が逆で大きさがほぼ同じものとなる。そこで、アンプ32により、第1磁気センサ20による磁気検出信号S1と第2磁気センサ21による磁気検出信号S2を、作動増幅することで、以下の式(1)に示したように、外来ノイズをキャンセルすることができる。   Since the first loop portion 12 and the second loop portion have substantially the same shape, the magnetic detection signal S1 from the first magnetic sensor 20 and the magnetic detection signal S2 from the second magnetic sensor 21 have opposite polarities. The size is almost the same. Therefore, the amplifier 32 amplifies the magnetic detection signal S1 from the first magnetic sensor 20 and the magnetic detection signal S2 from the second magnetic sensor 21 to amplify the external noise as shown in the following equation (1). Can be canceled.

S3=A3{A1(S1+Sn)−A1(−S2+Sn)}
=A3{A1・S1+A1・S2+A1・Sn−A1・Sn}
≒2A3・A1・S1 ・・・・・ (1)
但し、S3:作動アンプ32の出力、A3:作動アンプ32の増幅率、A1:アンプ30,31の増幅率、S1:第1磁気センサ20の磁気検出信号の出力、S2:第2磁気センサ21の磁気検出信号の出力(≒S1)、Sn:外来ノイズ。
S3 = A3 {A1 (S1 + Sn) -A1 (-S2 + Sn)}
= A3 {A1 · S1 + A1 · S2 + A1 · Sn-A1 · Sn}
≒ 2A3 ・ A1 ・ S1 (1)
S3: output of the operational amplifier 32, A3: amplification factor of the operational amplifier 32, A1: amplification factors of the amplifiers 30 and 31, S1: output of the magnetic detection signal of the first magnetic sensor 20, S2: second magnetic sensor 21 Magnetic detection signal output (≈S1), Sn: external noise.

次に、図4(a)及び図4(b)を参照して、第1ループ部12及び第2ループ部13と、第1磁気センサ20及び第2磁気センサ21間の位置ずれに対する耐性について説明する。   Next, with reference to FIG. 4A and FIG. 4B, the resistance to the positional deviation between the first loop portion 12 and the second loop portion 13 and the first magnetic sensor 20 and the second magnetic sensor 21 is described. explain.

先ず、図4(a)を参照して、第1磁気センサ20は、第1ループ部12の内周円17の中心位置に配置されている。また、第2磁気センサ21は、第2ループ部13の内周円18の中心位置に配置されている。   First, referring to FIG. 4A, the first magnetic sensor 20 is disposed at the center position of the inner circumference circle 17 of the first loop portion 12. Further, the second magnetic sensor 21 is disposed at the center position of the inner circumferential circle 18 of the second loop portion 13.

そして、第1ループ部12の内側においては、第1ループ部12を流れる電流により生じる磁界の強さが均一化される。また、第2ループ部13の内側においては、第2ループ部13を流れる電流により生じる磁界の強さが均一化される。   In addition, the strength of the magnetic field generated by the current flowing through the first loop portion 12 is made uniform inside the first loop portion 12. Further, inside the second loop portion 13, the strength of the magnetic field generated by the current flowing through the second loop portion 13 is made uniform.

そのため、第1磁気センサ20の位置が内周円17の中心点から、例えば20aの箇所にずれても、第1磁気センサ20の磁気検出信号の出力レベルはほとんど変化しない。また、第2磁気センサ21の位置が内周円18の中心点から、例えば21aの箇所にずれても、第2磁気センサ21の磁気検出信号の出力レベルはほとんど変化しない。   Therefore, even if the position of the first magnetic sensor 20 is deviated from the center point of the inner circumference circle 17 to, for example, a position 20a, the output level of the magnetic detection signal of the first magnetic sensor 20 hardly changes. Further, even if the position of the second magnetic sensor 21 is shifted from the center point of the inner circumferential circle 18 to, for example, a position 21a, the output level of the magnetic detection signal of the second magnetic sensor 21 hardly changes.

したがって、第1磁気センサ20及び第2磁気センサ21の配置位置が、図中x方向やy方向にずれた場合の他、第1磁気センサ20及び第2磁気センサ21が、バスバー10が回転する方向にずれた場合であっても、ずれが第1ループ部12及び第2ループ部13の内側で収まっていれば、位置ずれの影響を低減することができる。   Therefore, the first magnetic sensor 20 and the second magnetic sensor 21 are rotated by the bus bar 10 in addition to the case where the arrangement positions of the first magnetic sensor 20 and the second magnetic sensor 21 are shifted in the x direction and the y direction in the drawing. Even if it is a case where it shifts | deviates to a direction, if the shift | offset | difference is settled inside the 1st loop part 12 and the 2nd loop part 13, the influence of position shift can be reduced.

また、図4(b)は、第1ループ部12及び第2ループ部13の側面図であり、第1磁気センサ20及び第2磁気センサ21は、高さ方向(Z方向)の中間位置Zcに配置されている。そして、第1磁気センサ20が下方向の20bの位置にずれると、第1磁気センサ20は、上面部材15から離れると共に下面部材16に近付く。   FIG. 4B is a side view of the first loop portion 12 and the second loop portion 13, and the first magnetic sensor 20 and the second magnetic sensor 21 have an intermediate position Zc in the height direction (Z direction). Is arranged. And if the 1st magnetic sensor 20 shifts to the position of 20b of the down direction, the 1st magnetic sensor 20 will approach the lower surface member 16 while separating from the upper surface member 15. FIG.

この場合、上面部材15を流れる電流により生じる磁界の検出レベルが小さくなるが、下面部材16を流れる電流により生じる磁界の検出レベルが大きくなるため、第1磁気センサ20の磁気検出信号の出力レベルはほとんど変化しない。   In this case, the detection level of the magnetic field generated by the current flowing through the upper surface member 15 is reduced, but the detection level of the magnetic field generated by the current flowing through the lower surface member 16 is increased, so the output level of the magnetic detection signal of the first magnetic sensor 20 is Almost no change.

また、同様に、第2磁気センサ21が上方向の21bの位置にずれると、第2磁気センサ21は、上面部材15に近付くと共に下面部材16から離れる。この場合、上面部材15を流れる電流により生じる磁界の検出レベルが大きくなるが、下面部材16を流れる電流により生じる磁界の検出レベルが小さくなるため、第2磁気センサ20の磁気検出信号の出力レベルはほとんど変化しない。   Similarly, when the second magnetic sensor 21 is displaced to the position 21b in the upward direction, the second magnetic sensor 21 approaches the upper surface member 15 and moves away from the lower surface member 16. In this case, the detection level of the magnetic field generated by the current flowing through the upper surface member 15 is increased, but the detection level of the magnetic field generated by the current flowing through the lower surface member 16 is decreased, so the output level of the magnetic detection signal of the second magnetic sensor 20 is Almost no change.

このように、第1磁気センサ20及び第2磁気センサ21が、上面部材15と下面部材16の間の範囲で、Z方向に位置ずれしても、第1磁気センサ20及び第2磁気センサ21の磁気検出信号の出力レベルはほとんど変化しない。そのため、Z方向の位置ずれの影響を低減することができる。   Thus, even if the first magnetic sensor 20 and the second magnetic sensor 21 are displaced in the Z direction within the range between the upper surface member 15 and the lower surface member 16, the first magnetic sensor 20 and the second magnetic sensor 21 are used. The output level of the magnetic detection signal is almost unchanged. Therefore, it is possible to reduce the influence of the positional deviation in the Z direction.

次に、図5(a),図5(b)を参照して、第1ループ部12と第1導通部11及び第2導通部14との接続形態について説明する。   Next, with reference to FIG. 5A and FIG. 5B, a connection form between the first loop portion 12, the first conduction portion 11, and the second conduction portion 14 will be described.

図5(a)に示したように、第1ループ部12の第2導通部14との接続部の接線方向C1と、第2導通部14の通電方向C2が垂直となっている。また、第1ループ部12の第1導通部11との接続部の接線方向と第1導通部11の通電方向も垂直となっている。   As shown in FIG. 5A, the tangential direction C1 of the connecting portion of the first loop portion 12 with the second conducting portion 14 and the energizing direction C2 of the second conducting portion 14 are perpendicular to each other. Further, the tangential direction of the connecting portion of the first loop portion 12 with the first conducting portion 11 and the energizing direction of the first conducting portion 11 are also perpendicular.

この場合、第2導通部14を流れる電流により生じる磁界H3が、第1ループ部12及び第2ループ部13の内部に達することがない。また、第1導通部11についても、第1導通部11を流れる電流により生じる磁界が、第1ループ部12及び第2ループ部13の内側に達することはない。   In this case, the magnetic field H 3 generated by the current flowing through the second conduction portion 14 does not reach the inside of the first loop portion 12 and the second loop portion 13. In the first conduction part 11, the magnetic field generated by the current flowing through the first conduction part 11 does not reach the inside of the first loop part 12 and the second loop part 13.

そのため、第1導通部11及び第2導通部14を流れる電流の影響を受けて、第1磁気センサ20及び第2磁気センサ21による磁気検出の精度が低下することを防止することができる。   Therefore, it is possible to prevent the accuracy of magnetic detection by the first magnetic sensor 20 and the second magnetic sensor 21 from being deteriorated due to the influence of the current flowing through the first conductive portion 11 and the second conductive portion 14.

また、図5(b)に示したように、第1導通部11と第2導通部14は近接して配置され、流れる電流の向きが逆になっている。この場合、第1導通部11を流れる電流I11により生じる磁界H11と、第2導通部14を流れる電流I12により生じる磁界H12の向きが逆になるため、磁界H11と磁界H12を互いに打ち消し合うことができる。そして、これにより、磁界H11と磁界H12が電子部品等に与える影響を低減することができる。 Moreover, as shown in FIG.5 (b), the 1st conduction | electrical_connection part 11 and the 2nd conduction | electrical_connection part 14 are arrange | positioned closely, and the direction of the electric current which flows is reverse. In this case, since the direction of the magnetic field H 11 generated by the current I 11 flowing through the first conductive portion 11 and the direction of the magnetic field H 12 generated by the current I 12 flowing through the second conductive portion 14 are reversed, the magnetic field H 11 and the magnetic field H 12 are reversed. Can cancel each other. And this makes it possible to field H 11 and the magnetic field H 12 to reduce the influence on the electronic parts.

なお、本実施の形態では、第1ループ部12及び第2ループ部13を円形状としたが、ループを構成する形状であればよい。例えば、図6(a)及び図6(c)に示したように、四角形状としてもよく、図6(b)に示したように、8角形状としてもよい。   In the present embodiment, the first loop portion 12 and the second loop portion 13 are circular, but may be any shape that forms a loop. For example, as shown in FIGS. 6 (a) and 6 (c), it may have a quadrangular shape, or may have an octagonal shape as shown in FIG. 6 (b).

また、本実施の形態では、第1ループ部12及び第2ループ部13において、第1磁気センサ20及び第2磁気センサ21を、上面部材15と下面部材16の間に配置する構成としたが、この構成を採用しない場合であっても、本発明の効果を得ることができる。   In the present embodiment, the first magnetic sensor 20 and the second magnetic sensor 21 are arranged between the upper surface member 15 and the lower surface member 16 in the first loop portion 12 and the second loop portion 13. Even if this configuration is not employed, the effects of the present invention can be obtained.

また、本実施の形態では、図5(a),図5(b)に示したように、第1ループ部12の第2導通部14との接続箇所の接線方向と、第2導通部14の通電方向を直交させたが、このような接続形態としない場合であっても、本発明の効果を得ることができる。   Moreover, in this Embodiment, as shown to Fig.5 (a) and FIG.5 (b), the tangential direction of the connection location with the 2nd conduction | electrical_connection part 14 of the 1st loop part 12, and the 2nd conduction | electrical_connection part 14 are shown. Although the energizing directions are orthogonal to each other, the effect of the present invention can be obtained even when such a connection form is not used.

また、第1ループ部及び第2ループ部を多重巻線構成として、第1ループ及び第2ループによる集磁効果をさらに高めてもよい。   In addition, the first loop portion and the second loop portion may be configured as a multiple winding configuration to further enhance the magnetic flux collection effect by the first loop and the second loop.

また、本実施の形態では、本発明の磁気センサとしてホール素子を用いたが、他の種類の磁気センサを用いてもよい。   In the present embodiment, a Hall element is used as the magnetic sensor of the present invention, but other types of magnetic sensors may be used.

また、第1ループ部と第2ループ部を、絶縁層を挟んだ3層基板を用いて、表面層に上面部材のパターンを形成し、裏面層に下面部材のパターンを形成して、上面部材のパターンと下面部材のパターンとをスルーホールで接続することにより、構成してもよい。   Further, the upper surface member is formed by forming a pattern of the upper surface member on the surface layer and forming a pattern of the lower surface member on the back surface layer using the three-layer substrate having the insulating layer between the first loop portion and the second loop portion. This pattern and the pattern of the lower surface member may be connected by a through hole.

1…電流検出装置、10…バスバー、11…第1導通部、12…第1ループ部、13…第2ループ部、14…第2導通部、15…上面部材、16…下面部材、17…接続部材、20…第1磁気センサ、21…第2磁気センサ、40…マイクロコンピュータ、41…磁気算出手段、42…電流算出手段。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Current detection apparatus, 10 ... Bus bar, 11 ... 1st conduction | electrical_connection part, 12 ... 1st loop part, 13 ... 2nd loop part, 14 ... 2nd conduction | electrical_connection part, 15 ... Upper surface member, 16 ... Lower surface member, 17 ... Connection member, 20 ... first magnetic sensor, 21 ... second magnetic sensor, 40 ... microcomputer, 41 ... magnetic calculation means, 42 ... current calculation means.

Claims (5)

導体に流れる電流により生じる磁気を、磁束を収束させるためのコアを用いることなく、第1磁気センサ及び第2磁気センサにより検出して該電流を求める電流検出装置において、
前記導体は、被検出電流が周方向の第1の向きに流れる第1ループ部と、被検出電流が周方向の該第1の向きと逆向きに流れる第2ループ部とを有し、
前記第1及び第2ループ部は、前記導体のループ部形成部分が、所定方向へ立体交差して、前記所定方向に見て交差部の両側において周回することにより形成されており、
前記第1磁気センサが、前記第1ループ部の内側に、磁気検出方向を前記第1ループ部を流れる電流により生じる磁界の向きに合わせて配置されると共に、前記第2磁気センサが、前記第2ループ部の内側に、磁気検出方向を前記第2ループ部を流れる電流により生じる磁界の向きに合わせて配置され、
前記第1磁気センサの前記第1ループ部を流れる電流により生じる磁気の検出極性と、前記第2磁気センサの前記第2ループ部を流れる電流により生じる磁気の検出極性とを同一として、前記第1磁気センサと前記第2磁気センサが配置されているときは、前記第1磁気センサと前記第2磁気センサの出力の差に基づいて、前記導体に流れる電流により生じる磁気を算出し、前記第1磁気センサの前記第1ループ部を流れる電流により生じる磁気の検出極性と、前記第2磁気センサの前記第2ループ部を流れる電流により生じる磁気の検出極性を逆にして配置されているときには、前記第1磁気センサと前記第2磁気センサの出力の和に基づいて、前記導体に流れる電流により生じる磁気を算出する磁気算出手段と、
前記磁気算出手段により算出された磁気に基づいて、前記導体に流れる電流を算出する電流算出手段とを備えたことを特徴とする電流検出装置。
In the current detection device for obtaining the current by detecting the magnetism generated by the current flowing through the conductor by using the first magnetic sensor and the second magnetic sensor without using the core for converging the magnetic flux,
The conductor has a first loop portion in which the detected current flows in a first direction in the circumferential direction, and a second loop portion in which the detected current flows in a direction opposite to the first direction in the circumferential direction,
The first and second loop portions are formed by three-dimensionally intersecting the loop portion forming portion of the conductor in a predetermined direction and turning around both sides of the intersecting portion when viewed in the predetermined direction,
The first magnetic sensor is disposed inside the first loop portion so that a magnetic detection direction is aligned with a direction of a magnetic field generated by a current flowing through the first loop portion, and the second magnetic sensor is disposed in the first loop portion. Inside the two loop portions, the magnetic detection direction is arranged according to the direction of the magnetic field generated by the current flowing through the second loop portion,
The detection polarity of magnetism generated by the current flowing through the first loop portion of the first magnetic sensor and the detection polarity of magnetism generated by the current flowing through the second loop portion of the second magnetic sensor are the same, and the first When the magnetic sensor and the second magnetic sensor are arranged, the magnetism generated by the current flowing through the conductor is calculated based on the difference between the outputs of the first magnetic sensor and the second magnetic sensor, and the first When the magnetism detection polarity generated by the current flowing through the first loop portion of the magnetic sensor and the magnetism detection polarity generated by the current flowing through the second loop portion of the second magnetic sensor are arranged in reverse, Magnetism calculating means for calculating magnetism generated by a current flowing through the conductor based on a sum of outputs of the first magnetic sensor and the second magnetic sensor;
A current detection device comprising: current calculation means for calculating a current flowing through the conductor based on the magnetism calculated by the magnetism calculation means.
請求項1記載の電流検出装置において、
前記ループ部形成部分は、前記所定方向の間隔を持って平行に配置された上面部材及び下面部材により形成され、前記第1磁気センサ及び前記第2磁気センサは、前記上面部材と前記下面部材の間に配置されていることを特徴とする電流検出装置。
The current detection device according to claim 1,
The loop portion forming portion is formed by an upper surface member and a lower surface member arranged in parallel with an interval in the predetermined direction, and the first magnetic sensor and the second magnetic sensor are formed of the upper surface member and the lower surface member. A current detection device, wherein the current detection device is disposed between the current detection devices.
請求項1又は請求項2記載の電流検出装置において、
前記ループ部形成部分は、直線形状の第1導通部と、第2導通部の間に接続され、
前記第1導通部と前記ループ部形成部分との接続箇所において、前記第1導通部の通電方向と、前記ループ部形成部分の該接続箇所の接線方向とが直交していることを特徴とする電流検出装置。
In the current detection device according to claim 1 or 2,
The loop portion forming portion is connected between a linear first conducting portion and a second conducting portion,
In the connection portion between the first conduction portion and the loop portion forming portion , the energization direction of the first conduction portion and the tangential direction of the connection portion of the loop portion formation portion are orthogonal to each other. Current detection device.
請求項3記載の電流検出装置において、
前記第2導通部は直線形状であり、
前記第2導通部と前記ループ部形成部分との接続箇所において、前記第2導通部の通電方向と、前記ループ部形成部分の該接続箇所の接線方向とが直交していることを特徴とする電流検出装置。
In the current detection device according to claim 3,
The second conducting portion is linear;
In the connection portion between the second conduction portion and the loop portion formation portion , the energization direction of the second conduction portion and the tangential direction of the connection portion of the loop portion formation portion are orthogonal to each other. Current detection device.
請求項1から請求項4のうちいずれか1項記載の電流検出装置において、
前記第1ループ部と前記第2ループ部を、多重巻きの構成としたことを特徴とする電流検出装置。
In the current detection device according to any one of claims 1 to 4,
The current detection device according to claim 1, wherein the first loop portion and the second loop portion have a multiple winding configuration.
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