JP6654241B2 - 電流センサ - Google Patents
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Description
以下、本発明の第1実施形態に係る電流センサについて説明する。図1は、本実施形態の電流センサ100の斜視図である。図2は、図1の2−2線を通り、xz平面に平行な断面における電流センサ100の断面図である。
図1に示すように、電線110は、磁気センサ130付近でy方向に直線的に延びている。本実施形態の電線110は、インバータに搭載されたバスバーである。電線110は、z方向に所定幅をもつ通常領域111と、通常領域111のy方向の途中に部分的に設けられた狭領域112とを含む。狭領域112のz方向の幅は、通常領域111のz方向の幅よりも小さい。狭領域112のz2側端縁は、通常領域111のz2側端縁からy方向に直線的かつ連続的に形成されている。狭領域112のz1側端縁は、通常領域111のz1側端縁からz方向にずれた位置に形成されている。図2に示すように、狭領域112は、xz平面に平行な断面で見ると、各辺がx方向とz方向とのいずれかに沿った略直方体である。
図1に示すように、固定部材120は、主固定部材121と第1基板122と第2基板123とを含み、絶縁材料で形成されている。
図2に示す磁気センサ130は、磁気抵抗効果素子やホール素子などの磁電変換素子で構成されている。磁気センサ130は、yz平面に平行な平面を中心として対称的な形状をもち、x方向を感度軸の方向とする。磁気センサ130のx方向の中心が、電線110のx方向の中心に一致している。磁気センサ130は、電線110のz1側に離間して配置されている。
磁界成形部材140は、z方向において電線110と磁気センサ130との間に位置する。磁界成形部材140は、第1基板122内部でxy平面に略平行に広がる板状部材である。磁界成形部材140は、各面がxy平面とyz平面とxz平面とのいずれかに平行な略直方体である。磁界成形部材140は、xy平面に平行なz1側の第1外面141と、xy平面に平行なz2側の第2外面142とをもつ。第1外面141は、磁気センサ130に対向する。第1外面141と磁気センサ130の感度軸の向き(すなわち、x方向)とは、いずれも、x方向に略平行である。第2外面142は、電線110に対向する。
固定部材120は、磁気センサ130と磁界成形部材140とを、電線110に対してz方向の同じ側(すなわち、z1側)で近接して固定する。磁界成形部材140は、電線110と磁気センサ130との間に位置する。磁界成形部材140は、x方向において電線110の略中央に配置されている。磁気センサ130は、x方向において磁界成形部材140の略中央に配置されている。すなわち、x方向において、電線110の中心と、磁気センサ130の中心と、磁界成形部材140の中心とは、略一致する。
図3は、磁界成形部材140がない比較例の場合の、電線110を流れる電流により発生する磁束のベクトルと磁気センサ130との関係を示す概略図である。図3の場合、x方向において、電線110の中心と磁気センサ130の中心とが略一致している。従って、磁気センサ130における磁束のベクトルの方向(矢印161で示す方向)は、x方向に略平行である。
本実施形態によれば、磁界成形部材140により磁気センサ130の近傍における磁束のベクトルが安定し、互いに固定された磁気センサ130と磁界成形部材140とが電線110に対してわずかに位置ずれした場合でも、磁気センサ130の近傍における磁束のベクトルが変わりにくい。その結果、電線110に対する磁気センサ130の位置がわずかに変わっても、磁気センサ130の感度の変化を抑えられる。従って、コアを使用する場合に比べて小型化を図りつつ、位置ずれによる影響を抑えて高精度に磁界を検出できる。
図8は、図2と同じ断面における第1変形例の部分断面図である。第1変形例では、図2に示す第1基板122、第2基板123、ボス126、磁気センサ130、及び磁界成形部材140の代わりに、それぞれ、図8に示す第1基板222、第2基板223、ボス226、磁気センサ230、及び磁界成形部材240が使用される。
図9は、図2と同じ断面における第2変形例の部分断面図である。第2変形例では、図2に示す第1基板122、第2基板123、ボス126、磁気センサ130、及び磁界成形部材140の代わりに、それぞれ、図9に示す第1基板322、第2基板323、係止爪326、磁気センサ330、及び磁界成形部材340が使用される。
次に、本発明の第2実施形態に係る電流センサについて説明する。図10は、図2と同じ断面における第2実施形態の電流センサ400の断面図である。第2実施形態(図10)の電線410、通常領域411、狭領域412、固定部材420、主固定部材421、第1基板422、第2基板423、上面424、爪425、ボス426、磁気センサ430、磁界成形部材440、第1外面441、及び第2外面442は、それぞれ、第1実施形態(図2)の電線110、通常領域111、狭領域112、固定部材120、主固定部材121、第1基板122、第2基板123、上面124、爪125、ボス126、磁気センサ130、磁界成形部材140、第1外面141、及び第2外面142に対応する。
本実施形態によれば、第1実施形態(図2)の磁界成形部材140が電線110と磁気センサ130との間に位置していることによる効果を除いて、第1実施形態(図2)と同様の効果が得られる。
次に、本発明の第3実施形態に係る電流センサについて説明する。図11は、図2と同じ断面における第3実施形態の電流センサ500の断面図である。第3実施形態(図11)の電線510、通常領域511、狭領域512、固定部材520、主固定部材521、第1基板522、近位第2基板523−1、上面524、爪525、近位ボス526−1、磁気センサ530、近位磁界成形部材540−1、近位第1外面541−1、及び近位第2外面542−1は、それぞれ、第1実施形態(図2)の電線110、通常領域111、狭領域112、固定部材120、主固定部材121、第1基板122、第2基板123、上面124、爪125、ボス126、磁気センサ130、磁界成形部材140、第1外面141、及び第2外面142に対応する。
本実施形態によれば、第1実施形態(図2)及び第2実施形態(図10)の磁界成形部材140(または、磁界成形部材440)が磁気センサ130(または、磁気センサ430)の片側にのみ位置していることによる効果を除いて、第1実施形態(図2)及び第2実施形態(図10)と同様の効果が得られる。
123…第2基板、130…磁気センサ、140…磁界成形部材、141…第1外面
222…第1基板、223…第2基板、230…磁気センサ、240…磁界成形部材
322…第1基板、323…第2基板、326…係止爪、330…磁気センサ
340…磁界成形部材
400…電流センサ、410…電線、420…固定部材、422…第1基板
423…第2基板、430…磁気センサ、440…磁界成形部材、441…第1外面
500…電流センサ、510…電線、520…固定部材、522…第1基板
523−1…近位第2基板、523−2…遠位第2基板、530…磁気センサ
540−1…近位磁界成形部材、540−2…遠位磁界成形部材
541−1…近位第1外面、541−2…遠位第1外面
Claims (5)
- 第1方向における厚みより前記第1方向に直交する第2方向における幅が大きい電線と、
前記電線を流れる電流により発生する磁界を検出する磁気センサと、
軟質磁性体を含み前記磁界を成形する磁界成形部材と、
前記電線と前記磁気センサと前記磁界成形部材とを固定する固定部材と、
を備え、
前記磁界成形部材が、前記第2方向に直交する平面に略平行に広がる板状部材であり、
前記磁界成形部材が、前記磁気センサに対向する外面を含み、
前記外面と前記磁気センサの感度軸の向きとが前記第1方向に略平行であり、
前記固定部材が、前記磁気センサと前記磁界成形部材とを、前記電線に対して前記第2方向の同じ側で近接して固定し、
前記固定部材が、前記電線の少なくとも一部と前記磁気センサの少なくとも一部と前記磁界成形部材の少なくとも一部とを前記第2方向において重なる位置に離間して固定し、
前記磁界成形部材が、前記電線と前記磁気センサとの間に位置する、
電流センサ。 - 第1方向における厚みより前記第1方向に直交する第2方向における幅が大きい電線と、
前記電線を流れる電流により発生する磁界を検出する磁気センサと、
軟質磁性体を含み前記磁界を成形する磁界成形部材と、
前記電線と前記磁気センサと前記磁界成形部材とを固定する固定部材と、
を備え、
前記磁界成形部材が、前記第2方向に直交する平面に略平行に広がる板状部材であり、
前記磁界成形部材が、前記磁気センサに対向する外面を含み、
前記外面と前記磁気センサの感度軸の向きとが前記第1方向に略平行であり、
前記固定部材が、前記磁気センサと前記磁界成形部材とを、前記電線に対して前記第2方向の同じ側で近接して固定し、
前記固定部材が、前記電線の少なくとも一部と前記磁気センサの少なくとも一部と前記磁界成形部材の少なくとも一部とを前記第2方向において重なる位置に離間して固定し、
2つの前記磁界成形部材を備え、
前記磁気センサが、1つの前記磁界成形部材と他の1つの前記磁界成形部材との間に位置する、
電流センサ。 - 前記磁気センサが、前記第1方向において前記磁界成形部材の略中央に配置されている、
請求項1または請求項2に記載の電流センサ。 - 前記磁界成形部材の前記第1方向における幅が、前記電線の前記第1方向における厚みよりも大きい、
請求項1乃至3の何れか1項に記載の電流センサ。 - 前記固定部材が、第1基板と第2基板とを含み、
前記磁界成形部材が、前記第1基板に固定されており、
前記磁気センサが、前記第2基板に固定されており、
前記第1基板と前記第2基板とが、熱溶着により相互に固定されている、
請求項1乃至4の何れか1項に記載の電流センサ。
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