JP5678285B2 - Current sensor - Google Patents

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Description

本発明は、電流の大きさを測定する電流センサに関し、特に、導体を流れる電流を磁電変換素子を介して検出する電流センサに関する。   The present invention relates to a current sensor that measures the magnitude of a current, and more particularly to a current sensor that detects a current flowing through a conductor via a magnetoelectric transducer.

近年、電気自動車やソーラー電池などの分野では、電気自動車やソーラー電池装置の大出力化・高性能化に伴って、取り扱う電流値が大きくなってきており、直流大電流を非接触で測定する電流センサが広く用いられている。このような電流センサとしては、検出対象となる導体に流れる電流を、導体周囲の磁界の変化を介して検出する電磁変換素子を備えたものが提案されている。   In recent years, in the fields of electric vehicles and solar batteries, the current value handled has increased with the increase in output and performance of electric vehicles and solar battery devices. Sensors are widely used. As such a current sensor, a sensor including an electromagnetic conversion element that detects a current flowing through a conductor to be detected through a change in a magnetic field around the conductor has been proposed.

このような電流センサにおいて、電磁変換素子の両側に一対の集磁コアを配置し、この一対の集磁コアにより、導体から発生する磁束を集磁して、小型・高感度化した構成のものがある(特許文献1)。   In such a current sensor, a pair of magnetic collecting cores are arranged on both sides of the electromagnetic conversion element, and a magnetic flux generated from a conductor is collected by the pair of magnetic collecting cores so as to have a small size and high sensitivity. (Patent Document 1).

特開2005−147755号公報JP 2005-147755 A

しかしながら、特許文献1記載の電流センサでは、電磁変換素子の感度軸方向に直交する方向の外乱磁場などにより、感度が変化し易いという問題や、高感度化しているために電流検出レンジが狭くなるという課題がある。   However, in the current sensor described in Patent Document 1, there is a problem that the sensitivity is easily changed due to a disturbance magnetic field in a direction orthogonal to the sensitivity axis direction of the electromagnetic transducer, and the current detection range is narrowed because the sensitivity is increased. There is a problem.

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、外部磁場による誤差を低減しつつ、電流検出レンジが広い電流センサを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such points, and an object thereof is to provide a current sensor having a wide current detection range while reducing an error caused by an external magnetic field.

本発明の電流センサは、電流を通電する導体の近傍に配設され、電流の通電方向に対して直交する方向に感度軸を持つ磁気センサと、前記感度軸方向において前記磁気センサの外側に配置された一対の集磁コアと、前記集磁コアより外側に配設され、前記通電方向に延在する一対の磁気シールドと、を具備し、前記集磁コアと前記磁気シールドとが一体的に形成されていることを特徴とする。
The current sensor of the present invention is disposed in the vicinity of a conductor through which current is passed, and has a magnetic sensor having a sensitivity axis in a direction orthogonal to the current supply direction, and is disposed outside the magnetic sensor in the sensitivity axis direction. A pair of magnetic flux collecting cores, and a pair of magnetic shields disposed outside the magnetic flux collecting cores and extending in the energizing direction, wherein the magnetic flux collecting cores and the magnetic shields are integrally formed. is formed, characterized in Rukoto.

この構成によれば、感度軸方向に対して直交する方向(通電方向)の磁界の影響を排除しつつ、感度を上げることができる。これにより、低電流まで精度よく検出することが可能な電流センサを実現することができる。   According to this configuration, it is possible to increase sensitivity while eliminating the influence of a magnetic field in a direction (energization direction) orthogonal to the sensitivity axis direction. Thereby, it is possible to realize a current sensor capable of accurately detecting even a low current.

本発明の電流センサにおいては、前記一対の磁気シールドの内側であって、前記感度軸方向において集磁コアを有しないで配設され、前記通電方向に対して直交する方向に感度軸を持つ他の磁気センサを具備することが好ましい。この構成によれば、集磁コアが配置された磁気センサにより、低電流を高感度で検出することができ、他の磁気センサにより、高電流を高精度で検出することができる。これにより、電流検出レンジの広い電流センサを実現することができる。   In the current sensor according to the present invention, the current sensor is disposed inside the pair of magnetic shields without having a magnetic core in the sensitivity axis direction, and has a sensitivity axis in a direction orthogonal to the energization direction. It is preferable to have a magnetic sensor. According to this configuration, a low current can be detected with high sensitivity by the magnetic sensor in which the magnetic flux collecting core is arranged, and a high current can be detected with high accuracy by the other magnetic sensor. Thereby, a current sensor with a wide current detection range can be realized.

本発明の電流センサにおいては、電流を通電する導体の近傍に配設され、電流の通電方向に対して直交する方向に感度軸を持つ磁気センサと、前記感度軸方向において前記磁気センサの外側に配置された一対の集磁コアと、前記集磁コアより外側に配設され、前記通電方向に延在する一対の磁気シールドと、前記一対の磁気シールドの内側であって、前記感度軸方向において集磁コアを有しないで配設され、前記通電方向に対して直交する方向に感度軸を持つ他の磁気センサと、を具備し、前記一対の磁気シールドの内側に他の一対の集磁コアを設け、前記他の一対の集磁コアは、前記他の磁気センサが前記通電方向において前記一対の集磁コアとの間に位置するように配設されることを特徴とする。
In the current sensor of the present invention, the magnetic sensor is disposed in the vicinity of a conductor through which a current is passed, and has a sensitivity axis in a direction orthogonal to the direction in which the current is passed, and outside the magnetic sensor in the sensitivity axis direction A pair of magnetic flux collecting cores, a pair of magnetic shields arranged outside the magnetic flux collecting cores and extending in the energizing direction, and inside the pair of magnetic shields, in the sensitivity axis direction And another magnetic sensor having a sensitivity axis in a direction orthogonal to the energizing direction, and having no magnetic flux collecting core, and another pair of magnetic flux collecting cores inside the pair of magnetic shields the provided, the other pair of magnetism collection core you wherein another magnetic sensor is disposed so as to be positioned between the pair of magnetism collecting core in the current direction.

本発明の電流センサにおいては、前記磁気センサ及び/又は前記他の磁気センサは、互いに感度軸方向が180度異なる2つの磁気センサであることが好ましい。この構成によれば、互いに感度軸方向が180度異なる2つの磁気センサにより、温度ドリフトをキャンセルすることができるので、さらに高精度な電流検出が可能となる。   In the current sensor of the present invention, it is preferable that the magnetic sensor and / or the other magnetic sensor are two magnetic sensors whose sensitivity axis directions are different from each other by 180 degrees. According to this configuration, since the temperature drift can be canceled by the two magnetic sensors whose sensitivity axis directions are different from each other by 180 degrees, it is possible to detect the current with higher accuracy.

本発明の電流センサにおいては、上記一対の電流センサが、導体を挟んで対向して配設され、前記一対の電流センサにおける磁気センサの感度軸方向が互いに同じであることを特徴とする。この構成によれば、感度軸方向の外部磁場をキャンセルすることができるので、より高精度な電流検出が可能となる。   In the current sensor of the present invention, the pair of current sensors are arranged to face each other with a conductor interposed therebetween, and the sensitivity axis directions of the magnetic sensors in the pair of current sensors are the same. According to this configuration, since the external magnetic field in the sensitivity axis direction can be canceled, more accurate current detection can be performed.

本発明の電流センサは、電流を通電する導体の近傍に配設され、電流の通電方向に対して直交する方向に感度軸を持つ磁気センサと、前記感度軸方向において前記磁気センサの外側に配置された一対の集磁コアと、前記集磁コアより外側に配設され、前記通電方向に延在する一対の磁気シールドと、を具備するので、外部磁場による誤差を低減しつつ、電流検出レンジを広くすることができる。   The current sensor of the present invention is disposed in the vicinity of a conductor through which current is passed, and has a magnetic sensor having a sensitivity axis in a direction orthogonal to the current supply direction, and is disposed outside the magnetic sensor in the sensitivity axis direction. A pair of magnetic flux collecting cores and a pair of magnetic shields arranged outside the magnetic flux collecting cores and extending in the energizing direction, so that the current detection range is reduced while reducing errors due to an external magnetic field. Can be widened.

本発明の実施の形態1に係る電流センサを示す図であり、(a)は内部透視側面図であり、(b)は内部透視平面図である。It is a figure which shows the current sensor which concerns on Embodiment 1 of this invention, (a) is an internal see-through | perspective side view, (b) is an internal see-through | perspective plan view. (a),(b)は、本発明の実施の形態に係る電流センサの効果を説明するための図である。(A), (b) is a figure for demonstrating the effect of the current sensor which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態2に係る電流センサを示す図であり、(a)は内部透視側面図であり、(b)は内部透視平面図である。It is a figure which shows the current sensor which concerns on Embodiment 2 of this invention, (a) is an internal perspective side view, (b) is an internal perspective top view. 本発明の実施の形態3に係る電流センサを示す内部透視平面図である。It is an internal perspective top view which shows the current sensor which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4に係る電流センサを示す内部透視平面図である。It is an internal perspective top view which shows the current sensor which concerns on Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態5に係る電流センサを示す内部透視平面図である。It is an internal perspective top view which shows the current sensor which concerns on Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態6に係る電流センサを示す内部透視側面図である。It is an internal see-through | perspective side view which shows the current sensor which concerns on Embodiment 6 of this invention. 本発明の実施の形態6に係る電流センサについての磁場方向を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the magnetic field direction about the current sensor which concerns on Embodiment 6 of this invention.

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る電流センサを示す図であり、(a)は内部透視側面図であり、(b)は内部透視平面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
(Embodiment 1)
1A and 1B are diagrams showing a current sensor according to Embodiment 1 of the present invention, in which FIG. 1A is an internal perspective side view, and FIG. 1B is an internal perspective plan view.

図1(a)に示すように、電流が通電される導体2の近傍に電流センサ1が配設されている。この電流センサ1は、導体2上にスペーサ3を介して取り付けられている。なお、電流センサ1は、導体2を流れる電流が測定できれば、導体2上に直接配設されていなくても良い。   As shown in FIG. 1A, a current sensor 1 is disposed in the vicinity of a conductor 2 through which a current is passed. This current sensor 1 is mounted on a conductor 2 via a spacer 3. The current sensor 1 may not be directly disposed on the conductor 2 as long as the current flowing through the conductor 2 can be measured.

電流センサ1の基板11上には、磁気センサ12が配設されている。この磁気センサ12は、図1(b)に示すように電流センサ1の中央に配設されている。また、この磁気センサ12は、電流の通電方向に対して直交する方向(電流により発生する磁場方向)の感度軸を有する。また、基板11上において、感度軸方向における磁気センサ12の外側には、一対の集磁コア13が配設されている。すなわち、一対の集磁コア13は、磁気センサ12を挟むように配設されている。また、基板11上において、集磁コア13より外側には、一対の磁気シールド14が配設されている。すなわち、一対の磁気シールド14は、一対の集磁コア13及び磁気センサ12を挟むように配設されている。この一対の磁気シールド14は、それぞれ通電方向に延在している。この他、基板11上には、磁気センサ12の出力を所望の出力信号形式に変換する信号処理回路(図示せず)が設けられており、この信号処理回路は磁気センサ12と電気的に接続されている。この電流センサ1は、筺体10によりパッケージングされている。   A magnetic sensor 12 is disposed on the substrate 11 of the current sensor 1. The magnetic sensor 12 is arranged at the center of the current sensor 1 as shown in FIG. Further, the magnetic sensor 12 has a sensitivity axis in a direction orthogonal to the direction of current application (the direction of the magnetic field generated by the current). A pair of magnetic collecting cores 13 is disposed on the substrate 11 outside the magnetic sensor 12 in the sensitivity axis direction. That is, the pair of magnetism collecting cores 13 are arranged so as to sandwich the magnetic sensor 12. On the substrate 11, a pair of magnetic shields 14 are disposed outside the magnetic flux collecting core 13. That is, the pair of magnetic shields 14 are disposed so as to sandwich the pair of magnetic collecting cores 13 and the magnetic sensor 12. Each of the pair of magnetic shields 14 extends in the energization direction. In addition, a signal processing circuit (not shown) for converting the output of the magnetic sensor 12 into a desired output signal format is provided on the substrate 11, and this signal processing circuit is electrically connected to the magnetic sensor 12. Has been. The current sensor 1 is packaged by a housing 10.

筺体10としては、電子部品のパッケージに用いられるパッケージが用いられる。また、基板11としては、電子部品の基板に用いられる基板が用いられる。スペーサ3としては、例えば、セラミックや絶縁性の樹脂などが用いられる。   As the housing 10, a package used for electronic component packaging is used. As the substrate 11, a substrate used for a substrate of an electronic component is used. As the spacer 3, for example, ceramic or insulating resin is used.

磁気センサ12としては、磁気抵抗効果素子(GMR素子(巨大磁気抵抗効果素子)、TMR素子(トンネル型磁気抵抗効果素子)、AMR素子(異方性磁気抵抗素子)、ホール素子などを用いることができる。   As the magnetic sensor 12, a magnetoresistive element (GMR element (giant magnetoresistive element), TMR element (tunnel type magnetoresistive element), AMR element (anisotropic magnetoresistive element), Hall element, or the like may be used. it can.

磁気シールド14は、感度軸方向と直交する方向に延在しており、その長手方向に沿う外部磁場を長手方向に沿って集磁すると共に、感度軸方向の検出磁場を長手方向と直交する方向(幅方向)に通して一対の磁気シールド14の内側の集磁コア13に集める。このような磁気シールド14の材料としては、フェライト、パーマロイ、ケイ素鋼などが挙げられる。   The magnetic shield 14 extends in a direction orthogonal to the sensitivity axis direction, collects an external magnetic field along the longitudinal direction along the longitudinal direction, and a direction perpendicular to the detection magnetic field in the sensitivity axis direction. Collect in the magnetic core 13 inside the pair of magnetic shields 14 through (width direction). Examples of the material of the magnetic shield 14 include ferrite, permalloy, silicon steel, and the like.

磁気シールド14の厚さtは、磁気センサ12の厚さtの10倍以上であることが好ましい。ここで、磁気シールド14の厚さtと磁気センサ12の厚さtの比と感度軸方向と直交する方向の磁場シールド率との関係について調べた。具体的には、磁気シールド14の厚さtと磁気センサ12の厚さtを同じ(1倍)とした電流センサと、磁気シールド14の厚さtを磁気センサ12の厚さtの10倍とした電流センサとについて、磁場シールド率を調べた。磁場シールド率は、シールド内に配置した磁気センサ(電流通電方向に感度軸が向くように配置)により、直交方向から加えられた磁場について、シールドを変えて測定することにより求めた。その結果を表1に示す。表1から分かるように、磁気シールド14の厚さtが磁気センサ12の厚さtの10倍である場合に、磁場シールド率が非常に高かった(1/2程度の磁場シールド率が1/10以下まで改善する)。

Figure 0005678285
The thickness t 2 of the magnetic shield 14 is preferably 10 times or more the thickness t 1 of the magnetic sensor 12. Here, the relationship between the ratio of the thickness t 2 of the magnetic shield 14 to the thickness t 1 of the magnetic sensor 12 and the magnetic field shield rate in the direction orthogonal to the sensitivity axis direction was examined. Specifically, a current sensor in which the thickness t 1 of the thickness t 2 and the magnetic sensor 12 of the magnetic shield 14 and the same (1 time), the thickness t 2 of the magnetic shield 14 of the magnetic sensor 12 thickness t The magnetic field shield ratio was examined for a current sensor that was 10 times as large as 1 . The magnetic field shield rate was obtained by measuring the magnetic field applied from the orthogonal direction with a magnetic sensor (arranged so that the sensitivity axis is in the direction of current application) while changing the shield. The results are shown in Table 1. As can be seen from Table 1, when the thickness t 2 of the magnetic shield 14 is 10 times the thickness t 1 of the magnetic sensor 12, the magnetic field shielding factor is very high (about 1/2 of the magnetic field shielding factor is (Improved to 1/10 or less).
Figure 0005678285

また、磁気センサ12は、図1(b)に示すように、通電方向における磁気シールド14の略中央の位置に配設されていることが好ましい。このように、磁気シールド14の厚さや磁気シールド14に対する磁気センサ12の位置を規定することにより、感度軸方向に直交する方向の磁場の影響をより低減することが可能であり、より高精度な電流検出が可能となる。   Moreover, it is preferable that the magnetic sensor 12 is arrange | positioned in the approximate center position of the magnetic shield 14 in an electricity supply direction, as shown in FIG.1 (b). Thus, by defining the thickness of the magnetic shield 14 and the position of the magnetic sensor 12 with respect to the magnetic shield 14, it is possible to further reduce the influence of the magnetic field in the direction orthogonal to the sensitivity axis direction. Current detection is possible.

集磁コア13は、磁気シールド14を通過した検出磁場を磁気センサ12に集束させるものである。すなわち、集磁コア13は、磁気シールド14と磁気センサ12との間に磁束を集磁する。集磁コア13の材料としては、例えば、フェライト、パーマロイ、ケイ素鋼などが挙げられる。   The magnetic flux collecting core 13 focuses the detected magnetic field that has passed through the magnetic shield 14 onto the magnetic sensor 12. That is, the magnetic flux collecting core 13 collects magnetic flux between the magnetic shield 14 and the magnetic sensor 12. Examples of the material of the magnetism collecting core 13 include ferrite, permalloy, silicon steel, and the like.

図2(a),(b)は、本発明の実施の形態に係る電流センサの効果を説明するための図であり、図1に示す電流センサにおける磁場分布を示す図である。本実施の形態に係る電流センサに、通電方向と同じ方向(感度軸方向に直交する方向)の外部磁場が加わると、図2(a)に示すように、外部磁場は、一対の磁気シールド14に集磁される。このとき、磁気シールド14は、通電方向に長く延在する形状を有しており、磁気センサ12の寸法よりも十分に長く設けられているので、外部磁場は磁気センサ12に到達することを防止できる。このため、磁気センサ12は外部磁場の影響を受けず、外部磁場による検出誤差が小さくなる。一方、本実施の形態に係る電流センサに、感度軸方向の検出磁場(電流により発生する磁場)が加わると、図2(b)に示すように、検出磁場が磁気シールド14を通過して、集磁コア13に集磁される。これにより、磁気センサ12に加わる磁束が大きくなる。その結果、小さい電流で発生する磁場に対しても高感度で電流を検出することができる。   2A and 2B are diagrams for explaining the effect of the current sensor according to the embodiment of the present invention, and are diagrams showing the magnetic field distribution in the current sensor shown in FIG. When an external magnetic field in the same direction as the energization direction (direction orthogonal to the sensitivity axis direction) is applied to the current sensor according to the present embodiment, the external magnetic field is converted into a pair of magnetic shields 14 as shown in FIG. Magnetized. At this time, the magnetic shield 14 has a shape extending long in the energization direction and is sufficiently longer than the size of the magnetic sensor 12, so that an external magnetic field is prevented from reaching the magnetic sensor 12. it can. For this reason, the magnetic sensor 12 is not affected by the external magnetic field, and the detection error due to the external magnetic field is reduced. On the other hand, when a detection magnetic field in the sensitivity axis direction (magnetic field generated by current) is applied to the current sensor according to the present embodiment, the detection magnetic field passes through the magnetic shield 14 as shown in FIG. The magnetic flux is collected by the magnetic flux collecting core 13. Thereby, the magnetic flux added to the magnetic sensor 12 becomes large. As a result, the current can be detected with high sensitivity even for a magnetic field generated with a small current.

このように、本実施の形態に係る電流センサによれば、感度軸方向に対して直交する方向(通電方向)の磁界の影響を排除しつつ、感度を上げることができる。これにより、低電流まで精度よく検出することが可能な電流センサを実現することができる。   Thus, according to the current sensor according to the present embodiment, it is possible to increase sensitivity while eliminating the influence of a magnetic field in a direction orthogonal to the sensitivity axis direction (energization direction). Thereby, it is possible to realize a current sensor capable of accurately detecting even a low current.

(実施の形態2)
図3は、本発明の実施の形態2に係る電流センサを示す図であり、(a)は内部透視側面図であり、(b)は内部透視平面図である。なお、図3において、図1と同じ部分については図1と同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。
(Embodiment 2)
3A and 3B are diagrams showing a current sensor according to Embodiment 2 of the present invention, in which FIG. 3A is an internal perspective side view, and FIG. 3B is an internal perspective plan view. 3, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1, and the detailed description thereof is omitted.

図3に示す電流センサ1においては、平面視において略T字形状の磁性層15が形成されている。この磁性層15は、通電方向に沿って延在する延在部15aと、延在部15a側から磁気センサ12側に延出する延出部15bとから構成されている。このような磁性層15は、集磁コアと磁気シールドとが一体的に形成されてなるものである。集磁コアの材料と磁気シールドの材料としては同じものを用いることができるので、本実施の形態のように集磁コアと磁気シールドを一体化させることができる。これにより、製造工程を簡略化することが可能となる。   In the current sensor 1 shown in FIG. 3, a substantially T-shaped magnetic layer 15 is formed in a plan view. The magnetic layer 15 includes an extending portion 15a extending along the energization direction and an extending portion 15b extending from the extending portion 15a side to the magnetic sensor 12 side. Such a magnetic layer 15 is formed by integrally forming a magnetic flux collecting core and a magnetic shield. Since the same material can be used as the material for the magnetic flux collecting core and the magnetic shield, the magnetic flux collecting core and the magnetic shield can be integrated as in the present embodiment. As a result, the manufacturing process can be simplified.

本実施の形態に係る電流センサに、通電方向と同じ方向(感度軸方向に直交する方向)の外部磁場が加わると、外部磁場は磁性層15の延在部15aに集磁され、磁気センサ12に到達することが防止される。一方、本実施の形態に係る電流センサに、感度軸方向の検出磁場(電流により発生する磁場)が加わると、検出磁場が延在部15aを介して延出部15bに集磁される。これにより、磁気センサ12に加わる磁束が大きくなる。これにより、小さい電流で発生する磁場に対しても高感度で電流を検出することができる。このように、本実施の形態に係る電流センサにおいても、感度軸方向に対して直交する方向(通電方向)の磁界の影響を排除しつつ、感度を上げることができ、低電流まで精度よく検出することができる。   When an external magnetic field in the same direction as the energization direction (a direction orthogonal to the sensitivity axis direction) is applied to the current sensor according to the present embodiment, the external magnetic field is collected by the extending portion 15a of the magnetic layer 15 and magnetic sensor 12 Reaching is prevented. On the other hand, when a detection magnetic field in the sensitivity axis direction (a magnetic field generated by a current) is applied to the current sensor according to the present embodiment, the detection magnetic field is collected by the extension 15b via the extension 15a. Thereby, the magnetic flux added to the magnetic sensor 12 becomes large. Thereby, the current can be detected with high sensitivity even for a magnetic field generated with a small current. As described above, even in the current sensor according to the present embodiment, the sensitivity can be improved while eliminating the influence of the magnetic field in the direction (energization direction) orthogonal to the sensitivity axis direction, and the current can be accurately detected. can do.

(実施の形態3)
図4は、本発明の実施の形態3に係る電流センサを示す内部透視平面図である。なお、図4において、図1と同じ部分については図1と同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。
(Embodiment 3)
FIG. 4 is an internal perspective plan view showing a current sensor according to Embodiment 3 of the present invention. 4, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1, and detailed description thereof is omitted.

図4に示す電流センサ1においては、一対の磁気シールド14の内側であって、感度軸方向において集磁コアを有しないで配設された他の磁気センサ16が配設されている。この磁気センサ16も、通電方向に対して直交する方向に感度軸を持つ。すなわち、磁気センサ16は、集磁コア13の間の領域に位置していない。したがって、本実施の形態に係る電流センサ1は、一対の集磁コア13の間に位置する磁気センサ12と、一対の集磁コア13の間に位置しない磁気センサ16とを有する。この磁気センサ16も基板11上の信号処理回路に電気的に接続されている。この構成によれば、集磁コア13が配置された磁気センサ12により、低電流を高感度で検出することができ、他の磁気センサ16により、高電流を高感度で検出することができる。これにより、電流検出レンジの広い電流センサを実現することができる。   In the current sensor 1 shown in FIG. 4, another magnetic sensor 16 is disposed inside the pair of magnetic shields 14 and without the magnetic flux collecting core in the sensitivity axis direction. This magnetic sensor 16 also has a sensitivity axis in a direction orthogonal to the energization direction. That is, the magnetic sensor 16 is not located in a region between the magnetic flux collecting cores 13. Therefore, the current sensor 1 according to the present embodiment includes the magnetic sensor 12 positioned between the pair of magnetic cores 13 and the magnetic sensor 16 not positioned between the pair of magnetic cores 13. This magnetic sensor 16 is also electrically connected to a signal processing circuit on the substrate 11. According to this configuration, a low current can be detected with high sensitivity by the magnetic sensor 12 in which the magnetic flux collecting core 13 is disposed, and a high current can be detected with high sensitivity by the other magnetic sensor 16. Thereby, a current sensor with a wide current detection range can be realized.

本実施の形態に係る電流センサで低電流を測定する際に、通電方向と同じ方向(感度軸方向に直交する方向)の外部磁場が加わると、外部磁場は磁気シールド14に集磁され、磁気センサ12に到達することが防止される。一方、本実施の形態に係る電流センサで低電流を測定する際に、感度軸方向の検出磁場(電流により発生する磁場)が加わると、検出磁場が磁気シールド14を通過して集磁コア13に集磁される。これにより、磁気センサ12に加わる磁束が大きくなる。これにより、小さい電流で発生する磁場に対しても高感度で電流を検出することができる。また、本実施の形態に係る電流センサで高電流を測定する際には、通電方向と同じ方向(感度軸方向に直交する方向)の外部磁場が加わると、外部磁場は磁気シールド14に集磁され、磁気センサ12に到達することが防止される。一方、本実施の形態に係る電流センサで高電流を測定する際に、感度軸方向の検出磁場(電流により発生する磁場)が加わると、検出磁場が磁気シールド14を通過して磁気センサ16で検出される。このとき、磁気センサ16への検出磁場は、集磁コア13により集磁されない。このように、磁気センサ12により低電流の出力が得られ、磁気センサ16により高電流の出力が得られるので、電流検出レンジを広くすることができる。   When measuring a low current with the current sensor according to the present embodiment, if an external magnetic field in the same direction as the energization direction (direction orthogonal to the sensitivity axis direction) is applied, the external magnetic field is collected by the magnetic shield 14 and magnetized. Reaching the sensor 12 is prevented. On the other hand, when a low magnetic field is measured by the current sensor according to the present embodiment, if a detection magnetic field in the sensitivity axis direction (magnetic field generated by current) is applied, the detection magnetic field passes through the magnetic shield 14 and the magnetic collecting core 13. Magnetized. Thereby, the magnetic flux added to the magnetic sensor 12 becomes large. Thereby, the current can be detected with high sensitivity even for a magnetic field generated with a small current. Further, when a high current is measured by the current sensor according to the present embodiment, if an external magnetic field in the same direction as the energization direction (a direction orthogonal to the sensitivity axis direction) is applied, the external magnetic field is collected on the magnetic shield 14. Thus, reaching the magnetic sensor 12 is prevented. On the other hand, when measuring a high current with the current sensor according to the present embodiment, if a detection magnetic field in the sensitivity axis direction (a magnetic field generated by current) is applied, the detection magnetic field passes through the magnetic shield 14 and is detected by the magnetic sensor 16. Detected. At this time, the magnetic field detected by the magnetic sensor 16 is not collected by the magnetic collecting core 13. As described above, a low current output can be obtained by the magnetic sensor 12, and a high current output can be obtained by the magnetic sensor 16, so that the current detection range can be widened.

(実施の形態4)
図5は、本発明の実施の形態4に係る電流センサを示す内部透視平面図である。なお、図5において、図4と同じ部分については図4と同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。
(Embodiment 4)
FIG. 5 is an internal perspective plan view showing a current sensor according to Embodiment 4 of the present invention. In FIG. 5, the same parts as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals as those in FIG.

図5に示す電流センサ1においては、一対の磁気シールド14の内側に他の一対の集磁コア17を設けている。この他の一対の集磁コア17は、他の磁気センサ16が通電方向において一対の集磁コア13との間に位置するように配設される。すなわち、感度軸方向において一対の集磁コア17間には、磁気センサが存在していない。したがって、本実施の形態に係る電流センサ1は、感度軸方向において間に磁気センサ12が存在する一対の集磁コア13と、感度軸方向において間に磁気センサが存在しない一対の集磁コア17とを有する。これにより、実施の形態3に係る構成よりもさらに高い電流を検出することが可能になる。   In the current sensor 1 shown in FIG. 5, another pair of magnetic flux collecting cores 17 is provided inside the pair of magnetic shields 14. The other pair of magnetism collecting cores 17 are arranged so that the other magnetic sensor 16 is positioned between the pair of magnetism collecting cores 13 in the energizing direction. That is, there is no magnetic sensor between the pair of magnetic collecting cores 17 in the sensitivity axis direction. Therefore, the current sensor 1 according to the present embodiment includes a pair of magnetic flux collecting cores 13 in which the magnetic sensor 12 exists in the sensitivity axis direction and a pair of magnetic flux collecting cores 17 in which no magnetic sensor exists in the sensitivity axis direction. And have. This makes it possible to detect a higher current than the configuration according to the third embodiment.

本実施の形態に係る電流センサで低電流を測定する際に、通電方向と同じ方向(感度軸方向に直交する方向)の外部磁場が加わると、外部磁場は磁気シールド14に集磁され、磁気センサ12に到達することが防止される。一方、本実施の形態に係る電流センサで低電流を測定する際に、感度軸方向の検出磁場(電流により発生する磁場)が加わると、検出磁場が磁気シールド14を通過して集磁コア13に集磁される。これにより、磁気センサ12に加わる磁束が大きくなる。これにより、小さい電流で発生する磁場に対しても高感度で電流を検出することができる。また、本実施の形態に係る電流センサで高電流を測定する際には、通電方向と同じ方向(感度軸方向に直交する方向)の外部磁場が加わると、外部磁場は磁気シールド14に集磁され、磁気センサ12に到達することが防止される。一方、本実施の形態に係る電流センサで高電流を測定する際に、感度軸方向の検出磁場(電流により発生する磁場)が加わると、検出磁場が磁気シールド14を通過して磁気センサ16で検出される。このとき、磁気センサ16への検出磁場は、集磁コア13により集磁されない。また、磁気センサ16に加わる磁場は、集磁コア13及び集磁コア17に集磁されるため小さくなる。このため、さらに高い電流を検出することが可能となる。このように、磁気センサ12により低電流の出力が得られ、磁気センサ16により高電流の出力が得られるので、電流検出レンジをさらに広くすることができる。   When measuring a low current with the current sensor according to the present embodiment, if an external magnetic field in the same direction as the energization direction (direction orthogonal to the sensitivity axis direction) is applied, the external magnetic field is collected by the magnetic shield 14 and magnetized. Reaching the sensor 12 is prevented. On the other hand, when a low magnetic field is measured by the current sensor according to the present embodiment, if a detection magnetic field in the sensitivity axis direction (magnetic field generated by current) is applied, the detection magnetic field passes through the magnetic shield 14 and the magnetic collecting core 13. Magnetized. Thereby, the magnetic flux added to the magnetic sensor 12 becomes large. Thereby, the current can be detected with high sensitivity even for a magnetic field generated with a small current. Further, when a high current is measured by the current sensor according to the present embodiment, if an external magnetic field in the same direction as the energization direction (a direction orthogonal to the sensitivity axis direction) is applied, the external magnetic field is collected on the magnetic shield 14. Thus, reaching the magnetic sensor 12 is prevented. On the other hand, when measuring a high current with the current sensor according to the present embodiment, if a detection magnetic field in the sensitivity axis direction (a magnetic field generated by current) is applied, the detection magnetic field passes through the magnetic shield 14 and is detected by the magnetic sensor 16. Detected. At this time, the magnetic field detected by the magnetic sensor 16 is not collected by the magnetic collecting core 13. Further, the magnetic field applied to the magnetic sensor 16 is reduced because it is collected by the magnetic collecting core 13 and the magnetic collecting core 17. For this reason, it becomes possible to detect a higher current. As described above, a low current output is obtained by the magnetic sensor 12, and a high current output is obtained by the magnetic sensor 16, so that the current detection range can be further widened.

(実施の形態5)
図6は、本発明の実施の形態5に係る電流センサを示す内部透視平面図である。なお、図6において、図1と同じ部分については図1と同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。
(Embodiment 5)
FIG. 6 is an internal perspective plan view showing a current sensor according to Embodiment 5 of the present invention. In FIG. 6, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1, and detailed description thereof will be omitted.

図6に示す電流センサ1においては、一対の集磁コア13の内側に、互いに感度軸方向が180度異なる2つの磁気センサ12,18が配設されている。すなわち、磁気センサ12,18は、通電方向に対して直交する方法であって、180度異なる(反対方向)である方向にそれぞれ感度軸を持つ。この磁気センサ18も基板11上の信号処理回路に電気的に接続されている。これにより、それぞれの磁気センサ12,18に加わる温度ドリフトをキャンセルすることができる。その結果、さらに高精度な電流検出が可能となる。   In the current sensor 1 shown in FIG. 6, two magnetic sensors 12 and 18 whose sensitivity axis directions are different from each other by 180 degrees are disposed inside the pair of magnetic collecting cores 13. That is, the magnetic sensors 12 and 18 are methods orthogonal to the energization direction, and each has a sensitivity axis in a direction that is 180 degrees different (opposite direction). This magnetic sensor 18 is also electrically connected to the signal processing circuit on the substrate 11. Thereby, the temperature drift added to each magnetic sensor 12 and 18 can be canceled. As a result, it is possible to detect current with higher accuracy.

本実施の形態に係る電流センサに、通電方向と同じ方向(感度軸方向に直交する方向)の外部磁場が加わると、外部磁場は磁気シールド14に集磁され、磁気センサ12,18に到達することが防止される。一方、本実施の形態に係る電流センサに、感度軸方向の検出磁場(電流により発生する磁場)が加わると、検出磁場が磁気シールド14を通過して集磁コア13に集磁される。これにより、磁気センサ12,18に加わる磁束が大きくなる。これにより、小さい電流で発生する磁場に対しても高感度で電流を検出することができる。また、磁気センサ12,18の出力の差分をとることにより、感度を向上させることができ、温度ドリフトをキャンセルすることができる。このように、本実施の形態に係る電流センサにおいても、感度軸方向に対して直交する方向(通電方向)の磁界の影響を排除しつつ、さらに感度を上げることができ、低電流まで精度よく検出することができる。   When an external magnetic field in the same direction as the energization direction (direction orthogonal to the sensitivity axis direction) is applied to the current sensor according to the present embodiment, the external magnetic field is collected by the magnetic shield 14 and reaches the magnetic sensors 12 and 18. It is prevented. On the other hand, when a detection magnetic field in the sensitivity axis direction (a magnetic field generated by a current) is applied to the current sensor according to the present embodiment, the detection magnetic field passes through the magnetic shield 14 and is collected by the magnetic collection core 13. Thereby, the magnetic flux added to the magnetic sensors 12 and 18 becomes large. Thereby, the current can be detected with high sensitivity even for a magnetic field generated with a small current. Further, by taking the difference between the outputs of the magnetic sensors 12 and 18, the sensitivity can be improved and the temperature drift can be canceled. As described above, also in the current sensor according to the present embodiment, it is possible to further increase the sensitivity while eliminating the influence of the magnetic field in the direction orthogonal to the sensitivity axis direction (energization direction), and to accurately reduce the current. Can be detected.

(実施の形態6)
図7は、本発明の実施の形態6に係る電流センサを示す内部透視平面図である。なお、図7において、図1と同じ部分については図1と同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。
(Embodiment 6)
FIG. 7 is an internal perspective plan view showing a current sensor according to Embodiment 6 of the present invention. In FIG. 7, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG.

図7に示す電流センサは、一対の電流センサ1a,1bを、導体2を挟んで対向して配設されてなるものである。すなわち、図7に示す電流センサは、基板11a上に磁気センサ12a、一対の集磁コア13a、及び一対の磁気シールド14aを備え、筺体10aでパッケージングされた電流センサ1aと、基板11b上に磁気センサ12b、一対の集磁コア13b、及び一対の磁気シールド14bを備え、筺体10bでパッケージングされた電流センサ1bとが、それぞれスペーサ3a,3bを介して導体2上に配設されている。そして、筺体10a,10bがボルト19で固定されている。この場合において、電流センサ1aの磁気センサ12aと電流センサ1bの磁気センサ12bはそれぞれ信号処理回路に電気的に接続されている。また、一対の電流センサ1a,1bにおける磁気センサ12a,12bの感度軸方向が互いに同じである。この構成によれば、感度軸方向の外部磁場(地磁気などの外乱磁界)をキャンセルすることができるので、より高精度な電流検出が可能となる。   The current sensor shown in FIG. 7 is formed by arranging a pair of current sensors 1 a and 1 b to face each other with a conductor 2 interposed therebetween. That is, the current sensor shown in FIG. 7 includes a magnetic sensor 12a, a pair of magnetic flux collecting cores 13a, and a pair of magnetic shields 14a on the substrate 11a, and the current sensor 1a packaged by the housing 10a and the substrate 11b. A current sensor 1b including a magnetic sensor 12b, a pair of magnetic collecting cores 13b, and a pair of magnetic shields 14b and packaged by a housing 10b is disposed on the conductor 2 via spacers 3a and 3b, respectively. . The housings 10 a and 10 b are fixed with bolts 19. In this case, the magnetic sensor 12a of the current sensor 1a and the magnetic sensor 12b of the current sensor 1b are each electrically connected to the signal processing circuit. The sensitivity axis directions of the magnetic sensors 12a and 12b in the pair of current sensors 1a and 1b are the same. According to this configuration, an external magnetic field (disturbance magnetic field such as geomagnetism) in the sensitivity axis direction can be canceled, so that more accurate current detection can be performed.

本実施の形態に係る電流センサ1a,1bに、通電方向と同じ方向(感度軸方向に直交する方向)の外部磁場が加わると、外部磁場は磁気シールド14a,14bに集磁され、磁気センサ12a,12bに到達することが防止される。一方、本実施の形態に係る電流センサに、感度軸方向の検出磁場(電流により発生する磁場)が加わると、検出磁場が磁気シールド14a,14bを通過して集磁コア13a,13bに集磁される。これにより、磁気センサ12a,12bに加わる磁束が大きくなる。これにより、小さい電流で発生する磁場に対しても高感度で電流を検出することができる。また、磁気センサ12a,12bの出力の差分をとることにより、地磁気などの外乱磁界をキャンセルすることができ、検出精度を向上させることができる(図8参照)。このように、本実施の形態に係る電流センサにおいても、感度軸方向に対して直交する方向(通電方向)の磁界の影響を排除しつつ、さらに感度を上げることができ、低電流まで精度よく検出することができる。   When an external magnetic field in the same direction as the energization direction (direction orthogonal to the sensitivity axis direction) is applied to the current sensors 1a and 1b according to the present embodiment, the external magnetic field is collected by the magnetic shields 14a and 14b, and the magnetic sensor 12a. , 12b is prevented. On the other hand, when a detection magnetic field in the sensitivity axis direction (magnetic field generated by current) is applied to the current sensor according to the present embodiment, the detection magnetic field passes through the magnetic shields 14a and 14b and is collected in the magnetic collection cores 13a and 13b. Is done. This increases the magnetic flux applied to the magnetic sensors 12a and 12b. Thereby, the current can be detected with high sensitivity even for a magnetic field generated with a small current. Further, by taking the difference between the outputs of the magnetic sensors 12a and 12b, a disturbance magnetic field such as geomagnetism can be canceled and detection accuracy can be improved (see FIG. 8). As described above, also in the current sensor according to the present embodiment, it is possible to further increase the sensitivity while eliminating the influence of the magnetic field in the direction orthogonal to the sensitivity axis direction (energization direction), and to accurately reduce the current. Can be detected.

次に、本発明の効果を明確にするために行った実施例について説明する。
図1に示す構成の電流センサ(実施例)について、感度軸方向に直交する方向の1mTの外乱磁場がある環境下において、100Aの電流を導体2に通電したときの感度と、外乱磁場影響について調べた。その結果を表2に示す。また、図1に示す構成において磁気シールド14を設けない電流センサ(比較例)について、実施例と同様にして感度及び外乱磁場影響について調べた。その結果を表2に併記する。

Figure 0005678285
Next, examples performed for clarifying the effects of the present invention will be described.
Regarding the current sensor (example) having the configuration shown in FIG. 1, the sensitivity when a current of 100 A is passed through the conductor 2 and the influence of the disturbance magnetic field in an environment with a disturbance magnetic field of 1 mT perpendicular to the sensitivity axis Examined. The results are shown in Table 2. Further, for the current sensor (comparative example) in which the magnetic shield 14 is not provided in the configuration shown in FIG. The results are also shown in Table 2.
Figure 0005678285

表2から分かるように、実施例の電流センサによれば、外部磁場による誤差を低減することができた。   As can be seen from Table 2, according to the current sensor of the example, the error due to the external magnetic field could be reduced.

本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することができる。例えば、上記実施の形態における材料、厚さ、大きさ、製法などは適宜変更して実施することが可能である。その他、本発明は、本発明の範囲を逸脱しないで適宜変更して実施することができる。   The present invention is not limited to the above embodiment, and can be implemented with various modifications. For example, the material, thickness, size, manufacturing method, and the like in the above embodiment can be changed as appropriate. In addition, the present invention can be implemented with appropriate modifications without departing from the scope of the present invention.

本発明は、電気自動車やソーラー電池などの電流検出用の電流センサに適用することが可能である。   The present invention can be applied to a current sensor for current detection such as an electric vehicle or a solar battery.

1,1a,1b 電流センサ
2 導体
3,3a,3b スペーサ
10,10a,10b 筺体
11,11a,11b 基板
12,12a,12b,16,18 磁気センサ
13,13a,13b,17 集磁コア
14,14a,14b 磁気シールド
15 磁性層
15a 延在部
15b 延出部
19 ボルト
1, 1a, 1b Current sensor 2 Conductor 3, 3a, 3b Spacer 10, 10a, 10b Housing 11, 11a, 11b Substrate 12, 12a, 12b, 16, 18 Magnetic sensor 13, 13a, 13b, 17 Magnetic collecting core 14, 14a, 14b Magnetic shield 15 Magnetic layer 15a Extension part 15b Extension part 19 Bolt

Claims (5)

電流を通電する導体の近傍に配設され、電流の通電方向に対して直交する方向に感度軸を持つ磁気センサと、前記感度軸方向において前記磁気センサの外側に配置された一対の集磁コアと、前記集磁コアより外側に配設され、前記通電方向に延在する一対の磁気シールドと、を具備し、
前記集磁コアと前記磁気シールドとが一体的に形成されていることを特徴とする電流センサ。
A magnetic sensor having a sensitivity axis in a direction orthogonal to a current application direction, and a pair of magnetic flux collecting cores arranged outside the magnetic sensor in the sensitivity axis direction; And a pair of magnetic shields disposed outside the magnetic flux collecting core and extending in the energizing direction ,
A current sensor and the magnetic shield and the magnetic flux collecting core is characterized that you have been formed integrally.
前記一対の磁気シールドの内側であって、前記感度軸方向において集磁コアを有しないで配設され、前記通電方向に対して直交する方向に感度軸を持つ他の磁気センサを具備することを特徴とする請求項1記載の電流センサ。   Another magnetic sensor having a sensitivity axis in a direction orthogonal to the energization direction, disposed inside the pair of magnetic shields without having a magnetic core in the sensitivity axis direction. The current sensor according to claim 1. 電流を通電する導体の近傍に配設され、電流の通電方向に対して直交する方向に感度軸を持つ磁気センサと、前記感度軸方向において前記磁気センサの外側に配置された一対の集磁コアと、前記集磁コアより外側に配設され、前記通電方向に延在する一対の磁気シールドと、
前記一対の磁気シールドの内側であって、前記感度軸方向において集磁コアを有しないで配設され、前記通電方向に対して直交する方向に感度軸を持つ他の磁気センサと、を具備し、
前記一対の磁気シールドの内側に他の一対の集磁コアを設け、前記他の一対の集磁コアは、前記他の磁気センサが前記通電方向において前記一対の集磁コアとの間に位置するように配設されることを特徴とする電流センサ。
A magnetic sensor having a sensitivity axis in a direction orthogonal to a current application direction, and a pair of magnetic flux collecting cores arranged outside the magnetic sensor in the sensitivity axis direction; And a pair of magnetic shields arranged outside the magnetism collecting core and extending in the energization direction;
Another magnetic sensor disposed inside the pair of magnetic shields without having a magnetic core in the sensitivity axis direction and having a sensitivity axis in a direction orthogonal to the energization direction. ,
Another pair of magnetic flux collecting cores is provided inside the pair of magnetic shields, and the other magnetic flux collecting core is positioned between the other magnetic sensor and the pair of magnetic flux collecting cores in the energization direction. The current sensor is arranged as described above.
前記磁気センサ及び/又は前記他の磁気センサは、互いに感度軸方向が180度異なる2つの磁気センサであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電流センサ。   The current sensor according to claim 1, wherein the magnetic sensor and / or the other magnetic sensor are two magnetic sensors whose sensitivity axis directions are different from each other by 180 degrees. 請求項1から請求項4のいずれかに記載の一対の電流センサが、導体を挟んで対向して配設され、前記一対の電流センサにおける磁気センサの感度軸方向が互いに同じであることを特徴とする電流センサ。
The pair of current sensors according to any one of claims 1 to 4 are disposed to face each other with a conductor interposed therebetween, and the sensitivity axis directions of the magnetic sensors in the pair of current sensors are the same. And current sensor.
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