JP6384677B2 - 電流センサ - Google Patents
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- G01R15/20—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, i.e. measuring a magnetic field via the interaction between a current and a magnetic field, e.g. magneto resistive or Hall effect devices
- G01R15/207—Constructional details independent of the type of device used
Description
相互に対向する磁気遮蔽用の第1及び第2の磁性体と、
前記第1及び第2の磁性体間に配置される感磁素子と、
前記第1及び第2の磁性体間を通る電流導体とを備え、
前記電流導体は、電流が前記第1及び第2の磁性体間を同時には一方向にのみ通過する電流経路を成し、
前記感磁素子が、前記第1及び第2の磁性体間の空隙の中心同士を結ぶ第1の仮想直線より前記第1の磁性体側にあり、かつ、前記電流導体のうち前記第1及び第2の磁性体間を通る部分が前記第1の仮想直線より前記第2の磁性体側にあり、
前記感磁素子の位置では、前記第1の仮想直線上かつ前記第1及び第2の磁性体の空隙間の中央位置と比較して、前記第1及び第2の磁性体の残留磁化により発生する磁界の感磁方向成分の和の絶対値が小さい。
図1は、本発明の実施の形態1に係る電流センサの断面図である。図1により、直交する3方向であるx方向、y方向、及びz方向をそれぞれ定義する。図2は、図1に示す電流センサの感磁素子2及びバイアス磁石9の拡大図である。図3は、感磁素子2の各層の磁化方向とバイアス磁石9の極性の説明図である。図4は、感磁素子2の抵抗変化率の特性図である。
図5は、本発明の実施の形態2に係る電流センサの断面図である。本図において、バスバー10に−y方向の電流を流した後バスバー10の電流を0アンペアにした場合の第1の磁性体4及び第2の磁性体5の残留磁化により発生する磁界(残留磁界)を矢印で示している。本実施の形態の電流センサは、図1等に示した実施の形態1のものと比較して、感磁素子2が+z方向にシフトしている点で相違し、その他の点で一致する。具体的には、感磁素子2は、第2の仮想直線L2を挟んでバスバー10のうち第1の磁性体4及び第2の磁性体5の間を通る部分の反対側となる位置(第2の仮想直線L2より第1の磁性体4の内側となる位置)にある。こうした配置とする理由について以下に説明する。
図6は、本発明の実施の形態3に係る電流センサの分解斜視図である。図7は、図6に示す電流センサのスペーサー3の斜視図である。図8は、図6に示す電流センサの断面図である。この電流センサでは、第1の磁性体4及び第2の磁性体5は、基板1とスペーサー3とを挟み込んだ状態でリベット等の固定部品6により相互に固定される。すなわち、一対の固定部品6は、第1の磁性体4の一対の締結孔11、基板1の一対の締結孔12、スペーサー3の一対の締結孔13、及び第2の磁性体5の一対の締結孔14を貫通して先端がかしめられ、第1の磁性体4、基板1、スペーサー3、及び第2の磁性体5を締結し一体化する。固定部品6(締結部品)は、リベットの他に例えばボルトとナットの組合せを用いてもよい。なお、リベット、ボルト、ナット等の固定部品6は、磁気回路系の個体差を不安定にさせないためにステンレス等の非磁性材料であることが望ましい。
図9は、本発明の実施の形態4に係る電流センサの斜視図である。図10は、図9においてモールド樹脂16を透過した斜視図である。図11は、図9に示す電流センサの断面図である。この電流センサは、基板1、感磁素子2、第1の磁性体4及び第2の磁性体5、並びにバスバー10をモールド樹脂16で一体化している。基板1は、第1の磁性体4及び第2の磁性体5によって挟まれる。すなわち、基板1は、第1の磁性体4及び第2の磁性体5の先端面(両端縁)同士の空隙を規定する。なお、基板1はその表面近傍もしくは内部に銅等で形成される電気回路の配線を有した回路基板としても良い。その場合、回路基板上にはオペアンプICや抵抗、キャパシタ等の電気回路部品を配することができる。さらに、基板1はバスバー(1次側)と感磁素子(2次側)との電気絶縁性を高める絶縁基板であっても良く、例えばセラミック製の回路基板として一方にバスバー、他方に感磁素子を含む2次側電気回路を有したものとしてもよい。バスバー10は、平板状であってインサート成型によりモールド樹脂16に一体化される。また、バスバー10は、インサート成型によらず、モールド樹脂16の貫通穴に後から挿入されてもよい。本実施の形態のその他の点は実施の形態2と同様である。本実施の形態も、実施の形態2と同様の効果を奏することができる。
図12は、本発明の実施の形態5に係る電流センサ(磁気平衡式)の斜視図である。実施の形態1〜4の電流センサが磁気比例式であったのに対し、本実施の形態の電流センサは磁気平衡式である。感磁素子2は、図13に示すような、フィードバックコイル付きMR素子ブリッジ(MRパッケージ)である。第1の磁性体4及び第2の磁性体5に対するバスバー10、基板1及び感磁素子2の位置関係は、実施の形態1又は2と同様でよい。
図16aは、本発明の実施の形態6に係る電流センサの斜視図である。図16bは、図16aにおいてモールド樹脂16を除いた(透過した)斜視図である。図16cは、図16aに示す電流センサのバスバーのみの形状を示す斜視図である。
Claims (6)
- 相互に対向する磁気遮蔽用の第1及び第2の磁性体と、
前記第1及び第2の磁性体間に配置される感磁素子と、
前記第1及び第2の磁性体間を通る電流導体とを備え、
前記電流導体は、電流が前記第1及び第2の磁性体間を同時には一方向にのみ通過する電流経路を成し、
前記感磁素子が、前記第1及び第2の磁性体間の空隙の中心同士を結ぶ第1の仮想直線より前記第1の磁性体側にあり、かつ、前記電流導体のうち前記第1及び第2の磁性体間を通る部分が前記第1の仮想直線より前記第2の磁性体側にあり、
前記感磁素子の位置では、前記第1の仮想直線上かつ前記第1及び第2の磁性体の空隙間の中央位置と比較して、前記第1及び第2の磁性体の残留磁化により発生する磁界の感磁方向成分の和の絶対値が小さい、電流センサ。 - 前記感磁素子が、前記第1の磁性体の両端縁同士を結ぶ第2の仮想直線上、あるいは前記第2の仮想直線を挟んで前記電流導体のうち前記第1及び第2の磁性体間を通る部分の反対側となる位置にある、請求項1に記載の電流センサ。
- 前記第1及び第2の磁性体に挟まれた基板を備え、前記感磁素子と、前記電流導体のうち前記第1及び第2の磁性体間を通る部分とが、前記基板を挟んで相互に反対側にある、請求項1又は2に記載の電流センサ。
- 前記感磁素子を含む磁気検出部が出力にヒステリシスを有する請求項1から3のいずれか一項に記載の電流センサ。
- 前記第1の磁性体の両端縁が、前記第2の磁性体の両端縁と空隙を介してそれぞれ対向し、かつ、前記第1及び第2の磁性体は全体として前記電流導体のうち前記第1及び第2の磁性体間を通る部分と前記感磁素子とを内側に取り囲んでいる、請求項1から4のいずれか一項に記載の電流センサ。
- 前記第1及び第2の磁性体の保磁力が互いに等しい又は近似する請求項1から5のいずれか一項に記載の電流センサ。
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