JPH0572233A - 電流センサ - Google Patents
電流センサInfo
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- JPH0572233A JPH0572233A JP3232927A JP23292791A JPH0572233A JP H0572233 A JPH0572233 A JP H0572233A JP 3232927 A JP3232927 A JP 3232927A JP 23292791 A JP23292791 A JP 23292791A JP H0572233 A JPH0572233 A JP H0572233A
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- Japan
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- magnetic
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明の目的は、大量生産が可能で、かつ性
能の優れた安価な電流センサを提供することにある。 【構成】 強磁性材料の細片と、該細片を相互に固着し
特定の形状を形成するための樹脂バインダーとを含む高
透磁率材料によって形成されて成り、かつ一部に空隙を
有する磁気回路と前記空隙に挿入された磁気センサとか
らなる電流センサである。
能の優れた安価な電流センサを提供することにある。 【構成】 強磁性材料の細片と、該細片を相互に固着し
特定の形状を形成するための樹脂バインダーとを含む高
透磁率材料によって形成されて成り、かつ一部に空隙を
有する磁気回路と前記空隙に挿入された磁気センサとか
らなる電流センサである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電流を無接触で測定で
きる、新規な有機物と強磁性材料の細片から成る新規な
磁気収束回路部と磁気センサからなる電流センサに関す
る。
きる、新規な有機物と強磁性材料の細片から成る新規な
磁気収束回路部と磁気センサからなる電流センサに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の電流センサは、図３に示すように
例えばパーマロイのような強磁性材料で磁気回路１１を
作り、一部に形成された空隙３に、ホール素子を挿入し
磁気回路の中央を通る電流の生じる磁界をホール素子に
より検出し電流を測定していた。６′は電流回路を示
す。このような従来の電流センサでは、金属のパーマロ
イの機械による切削加工により、図３のような磁気回路
製作が必要で、このため、非常に高価になっていた。ま
た、量産性も乏しかった。更に狭い空隙にホール素子を
挿入し固定する作業をする必要があった。その際無理を
すると硬い金属によりホール素子を傷つけ不良とするこ
ともしばしばあった。
例えばパーマロイのような強磁性材料で磁気回路１１を
作り、一部に形成された空隙３に、ホール素子を挿入し
磁気回路の中央を通る電流の生じる磁界をホール素子に
より検出し電流を測定していた。６′は電流回路を示
す。このような従来の電流センサでは、金属のパーマロ
イの機械による切削加工により、図３のような磁気回路
製作が必要で、このため、非常に高価になっていた。ま
た、量産性も乏しかった。更に狭い空隙にホール素子を
挿入し固定する作業をする必要があった。その際無理を
すると硬い金属によりホール素子を傷つけ不良とするこ
ともしばしばあった。
【０００３】更に、純鉄やフェライト等をパーマロイの
代わりに使用したとしてもこのことは同様であった。
代わりに使用したとしてもこのことは同様であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
のような電流センサの問題点を解決し、大量生産が可能
で、かつ性能の優れた安価な電流センサを提供すること
にある。
のような電流センサの問題点を解決し、大量生産が可能
で、かつ性能の優れた安価な電流センサを提供すること
にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上述の問題
を解決すめため強磁性体の細片（以下本発明でいう細片
とは、粉末、微粉、微小薄片、針状細片などを示す。）
を樹脂バインダーによって固着し、所要の形状で成形し
た高透磁率で、かつ残留磁束密度の少ない軟磁性材料に
よる有機物を含む高透磁率材料からなる磁気回路の製作
と電流センサへの応用を検討した。
を解決すめため強磁性体の細片（以下本発明でいう細片
とは、粉末、微粉、微小薄片、針状細片などを示す。）
を樹脂バインダーによって固着し、所要の形状で成形し
た高透磁率で、かつ残留磁束密度の少ない軟磁性材料に
よる有機物を含む高透磁率材料からなる磁気回路の製作
と電流センサへの応用を検討した。
【０００６】即ち、図２のフローチャートに示すよう
に、まず最初に図１の２に示される形状に前記高透磁率
材料により一部に空隙を持つ磁気回路を製作し、つぎに
一定の空隙を磁気回路の持つ弾性を応用し、拡げること
によりホール素子の挿入をきわめて容易にした。ホール
素子挿入後は拡げた空隙が自然にもとのギャップ幅に戻
る。従って最終的にはホール素子により、完全に空隙が
埋められて電流センサ組み立てが完了するという方法を
考案した。
に、まず最初に図１の２に示される形状に前記高透磁率
材料により一部に空隙を持つ磁気回路を製作し、つぎに
一定の空隙を磁気回路の持つ弾性を応用し、拡げること
によりホール素子の挿入をきわめて容易にした。ホール
素子挿入後は拡げた空隙が自然にもとのギャップ幅に戻
る。従って最終的にはホール素子により、完全に空隙が
埋められて電流センサ組み立てが完了するという方法を
考案した。
【０００７】このようにして、本発明者は新規な電流セ
ンサとその製造方法を完成し、本発明を完成した。即
ち、本発明の第１は、強磁性材料の細片と、該細片を相
互に固着し特定の形状を形成するための樹脂バインダー
とを含む高透磁率材料によって成形されて成り、かつ、
一部に空隙を有する磁気回路と前記空隙に挿入された磁
気センサとから成る電流センサ、である。
ンサとその製造方法を完成し、本発明を完成した。即
ち、本発明の第１は、強磁性材料の細片と、該細片を相
互に固着し特定の形状を形成するための樹脂バインダー
とを含む高透磁率材料によって成形されて成り、かつ、
一部に空隙を有する磁気回路と前記空隙に挿入された磁
気センサとから成る電流センサ、である。
【０００８】本発明の第２は、強磁性体の細片を樹脂バ
インダーにより相互に固着し、特定の形状で磁気回路と
して成形する工程と、該磁気回路の一部に形成されて成
る空隙を必要に応じて拡げる工程と、磁気センサを挿入
固定する工程よりなる電流センサの製造方法、である。
本発明の電流センサは従来使われていない樹脂をバイン
ダーとした新規な軟磁性材料を用いた磁気回路とホール
素子を組み合わせたものである。射出成形法や圧縮成形
などの方法では大量生産ができ、かつ、精度のよい磁気
回路製作ができる。この磁気回路は樹脂をバインダーと
しており、弾性があるため空隙を一時的に拡げることに
よりホール素子の挿入を容易にし、自動挿入機等の使用
やホール素子を破壊するトラブルもなく電流センサ製作
が可能となった。
インダーにより相互に固着し、特定の形状で磁気回路と
して成形する工程と、該磁気回路の一部に形成されて成
る空隙を必要に応じて拡げる工程と、磁気センサを挿入
固定する工程よりなる電流センサの製造方法、である。
本発明の電流センサは従来使われていない樹脂をバイン
ダーとした新規な軟磁性材料を用いた磁気回路とホール
素子を組み合わせたものである。射出成形法や圧縮成形
などの方法では大量生産ができ、かつ、精度のよい磁気
回路製作ができる。この磁気回路は樹脂をバインダーと
しており、弾性があるため空隙を一時的に拡げることに
よりホール素子の挿入を容易にし、自動挿入機等の使用
やホール素子を破壊するトラブルもなく電流センサ製作
が可能となった。
【０００９】更に、磁気回路もその形状を自由にかつ、
精度よく形成できる。また、品質、生産性も抜群であ
り、従って、従来無かったローコストで電流センサ製作
が出来る。更に、バインダーの樹脂が絶縁性を有するた
め、本発明の電流センサは、直流はもちろん、交流電流
の測定やパルス電流の測定において、うず電流の発生が
なく、このための電力ロスが全く無い電流センサであ
る。このように本発明の電流センサは、従来なかった性
能、生産性、利便性を示し、その工業的有用性は計り知
れない。
精度よく形成できる。また、品質、生産性も抜群であ
り、従って、従来無かったローコストで電流センサ製作
が出来る。更に、バインダーの樹脂が絶縁性を有するた
め、本発明の電流センサは、直流はもちろん、交流電流
の測定やパルス電流の測定において、うず電流の発生が
なく、このための電力ロスが全く無い電流センサであ
る。このように本発明の電流センサは、従来なかった性
能、生産性、利便性を示し、その工業的有用性は計り知
れない。
【００１０】図１には本発明の基本となる電流センサの
１例を示した。図１において１は樹脂をバインダーとし
成形された有機物を含む高透磁率（軟磁性）材料からな
る磁気回路であり、２は強磁性体の細片を示し、３は磁
気回路の空隙で、４は磁気センサ（いわゆるホール素
子）であり、５はホール素子のリードを示し、６は電流
の流れる電線を示した。
１例を示した。図１において１は樹脂をバインダーとし
成形された有機物を含む高透磁率（軟磁性）材料からな
る磁気回路であり、２は強磁性体の細片を示し、３は磁
気回路の空隙で、４は磁気センサ（いわゆるホール素
子）であり、５はホール素子のリードを示し、６は電流
の流れる電線を示した。
【００１１】図２には、本発明の電流センサの基本とな
る製造法を示した。本発明の磁気センサの磁気回路は射
出成形、トランスファー成形、圧縮成形のような樹脂の
形を製作する方法によって製作される。使用される強磁
性材料は、残留磁化の少ない軟磁性材の粉末、薄片なら
なんでもよく、パーマロイ、純鉄、フェライトなどの粉
末やその細片、薄片が特に好ましい材料である。その大
きさとしては、１００μｍ以下であり、１０μｍ以下が
好ましい。特に、５〜０．３μｍは、より好ましい範囲
である。通常、成形後の特性としては透磁率が高く、残
留磁化が小さくなるような条件でその細片の最適サイズ
を決めることがより好ましい。
る製造法を示した。本発明の磁気センサの磁気回路は射
出成形、トランスファー成形、圧縮成形のような樹脂の
形を製作する方法によって製作される。使用される強磁
性材料は、残留磁化の少ない軟磁性材の粉末、薄片なら
なんでもよく、パーマロイ、純鉄、フェライトなどの粉
末やその細片、薄片が特に好ましい材料である。その大
きさとしては、１００μｍ以下であり、１０μｍ以下が
好ましい。特に、５〜０．３μｍは、より好ましい範囲
である。通常、成形後の特性としては透磁率が高く、残
留磁化が小さくなるような条件でその細片の最適サイズ
を決めることがより好ましい。
【００１２】バインダーとして使われている樹脂は、特
に限定はしないがエポキシ樹脂などの熱硬化性の接着剤
や軟化点温度の高い熱可塑性の接着剤、成形用樹脂など
が好ましく使われる。更に、一般にプラスチック磁石又
はボンド磁石として利用されている材料は特に好まし
い。
に限定はしないがエポキシ樹脂などの熱硬化性の接着剤
や軟化点温度の高い熱可塑性の接着剤、成形用樹脂など
が好ましく使われる。更に、一般にプラスチック磁石又
はボンド磁石として利用されている材料は特に好まし
い。
【００１３】本発明の電流センサの磁気回路を構成する
強磁性体細片と樹脂バインダー組成比は、目的の電流セ
ンサの特性に応じて決めることが出来る。通常、より高
透磁率を要求する場合には強磁性体片の割合を増やすこ
とが好ましい。その比率は体積率で５０％以上がよく用
いられる。この比率は、必要に応じて自由にかえてもよ
い。強磁性体片の比率は、７０〜９０％の範囲が特によ
く用いられる領域である。
強磁性体細片と樹脂バインダー組成比は、目的の電流セ
ンサの特性に応じて決めることが出来る。通常、より高
透磁率を要求する場合には強磁性体片の割合を増やすこ
とが好ましい。その比率は体積率で５０％以上がよく用
いられる。この比率は、必要に応じて自由にかえてもよ
い。強磁性体片の比率は、７０〜９０％の範囲が特によ
く用いられる領域である。
【００１４】また、磁気回路の形状は特に限定はない
が、ドーナツ状、角回路状、その他の形状で自由に製作
される。また、磁気センサであるホール素子を挿入固定
する部分に磁束を集中させ、電流検出能力を上げるため
に、この挿入部の近くの磁気回路部を細くすることも好
ましく行われる。図４（ａ）には、このような磁気回路
の例を示した。図４（ｂ）は、磁気回路の断面が磁気セ
ンサのパッケージと同じ例である。また、この磁気回路
は分割形成されてもよく図４（ｃ）で示した。７は分割
後合わせた面を示している。さらに、一部に強磁性体９
が必要に応じて挿入され、磁気回路１を形成していても
よい。これは図４（ｄ）に示した。また、一部が非磁性
材８が形成されている場合もある。これを図４（ｅ）に
示した。又、磁気センサの感磁部に磁気を集中する構造
がとられてもよい。これを図４（ｆ）に示した。この例
の様に、自由な形状で磁気回路を構成することも好まし
く行われる。本発明の磁気センサに用いるホール素子は
どのようなものでもよく、パッケージされたものでもよ
く、また、チップ状のものでもよい。フェライトの小片
で磁気増幅されていてもよく、更に、大きさも自由でよ
いが、通常は素子感磁部が磁気回路の空隙部の断面積と
同じか、小さいことが好ましい。本発明で用いられる磁
気センサはホール素子ならなんでもよいが、好ましいも
のとしてＩｎＳｂ蒸着ホール素子、ＩｎＡｓ蒸着ホール
素子、ＩｎＡｓエピタキシャルホール素子、ＧａＡｓへ
Ｓｉをイオン注入して製作したホール素子などがあり、
とくに、Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓなどをドープしたエピタキシャ
ルホール素子は温度特性に優れ、好ましい。更に、これ
らの素子は、上下、又は一方の面に強磁性体の細片が底
磁部に近接しておかれ、磁気増幅構造をもっていてもよ
い。また、ホール素子以外の磁気センサ、例えば、磁気
抵抗素子でもよい。ホール素子と磁気回路は一体化され
てモールドされていてもよく、空隙はホール素子により
完全にふさがれて、素子が埋め込まれた構造になってい
る。
が、ドーナツ状、角回路状、その他の形状で自由に製作
される。また、磁気センサであるホール素子を挿入固定
する部分に磁束を集中させ、電流検出能力を上げるため
に、この挿入部の近くの磁気回路部を細くすることも好
ましく行われる。図４（ａ）には、このような磁気回路
の例を示した。図４（ｂ）は、磁気回路の断面が磁気セ
ンサのパッケージと同じ例である。また、この磁気回路
は分割形成されてもよく図４（ｃ）で示した。７は分割
後合わせた面を示している。さらに、一部に強磁性体９
が必要に応じて挿入され、磁気回路１を形成していても
よい。これは図４（ｄ）に示した。また、一部が非磁性
材８が形成されている場合もある。これを図４（ｅ）に
示した。又、磁気センサの感磁部に磁気を集中する構造
がとられてもよい。これを図４（ｆ）に示した。この例
の様に、自由な形状で磁気回路を構成することも好まし
く行われる。本発明の磁気センサに用いるホール素子は
どのようなものでもよく、パッケージされたものでもよ
く、また、チップ状のものでもよい。フェライトの小片
で磁気増幅されていてもよく、更に、大きさも自由でよ
いが、通常は素子感磁部が磁気回路の空隙部の断面積と
同じか、小さいことが好ましい。本発明で用いられる磁
気センサはホール素子ならなんでもよいが、好ましいも
のとしてＩｎＳｂ蒸着ホール素子、ＩｎＡｓ蒸着ホール
素子、ＩｎＡｓエピタキシャルホール素子、ＧａＡｓへ
Ｓｉをイオン注入して製作したホール素子などがあり、
とくに、Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓなどをドープしたエピタキシャ
ルホール素子は温度特性に優れ、好ましい。更に、これ
らの素子は、上下、又は一方の面に強磁性体の細片が底
磁部に近接しておかれ、磁気増幅構造をもっていてもよ
い。また、ホール素子以外の磁気センサ、例えば、磁気
抵抗素子でもよい。ホール素子と磁気回路は一体化され
てモールドされていてもよく、空隙はホール素子により
完全にふさがれて、素子が埋め込まれた構造になってい
る。
【００１５】いずれにしても、樹脂をバインダーにした
強磁性材料の細片や粉末を用いた有機磁性材の磁気回路
を有する限りすべて本発明の電流センサの範囲である。
強磁性材料の細片や粉末を用いた有機磁性材の磁気回路
を有する限りすべて本発明の電流センサの範囲である。
【００１６】
【００１７】
【実施例１】純鉄粉（平均粒径２μｍ）と硬化材を加え
たエポキシ樹脂を混ぜたのち、練り固めてペレット状に
した。次に、これをトランスファーモールダーにより、
図１に示すような形状に成型し、かつ、一部に空隙を有
する磁気回路を作った。次いで、磁気増幅型のＩｎＳｂ
ホール素子ＨＷ−３００Ｂを、前記磁気回路の空隙を広
げることにより空隙に挿入し、素子を壊さないよう接着
固定し、本発明の電流センサを製作した。この電流セン
サは直流、交流どちらに対してもまったく同様に電流検
出をすることが出来た。図５にホール素子を駆動する入
力電圧を１Ｖ（一定）にし、磁気回路を通る導線に電流
を流したときの電流検出例を示した。電流センサの出力
であるホール素子のホール電圧は極めて良い電流比例性
を示している。従って、このデーターより、未知の電流
値の計測が正確に出来ることがわかる。
たエポキシ樹脂を混ぜたのち、練り固めてペレット状に
した。次に、これをトランスファーモールダーにより、
図１に示すような形状に成型し、かつ、一部に空隙を有
する磁気回路を作った。次いで、磁気増幅型のＩｎＳｂ
ホール素子ＨＷ−３００Ｂを、前記磁気回路の空隙を広
げることにより空隙に挿入し、素子を壊さないよう接着
固定し、本発明の電流センサを製作した。この電流セン
サは直流、交流どちらに対してもまったく同様に電流検
出をすることが出来た。図５にホール素子を駆動する入
力電圧を１Ｖ（一定）にし、磁気回路を通る導線に電流
を流したときの電流検出例を示した。電流センサの出力
であるホール素子のホール電圧は極めて良い電流比例性
を示している。従って、このデーターより、未知の電流
値の計測が正確に出来ることがわかる。
【００１８】
【実施例２】実施例１と同様の方法で磁気回路を作製
し、磁気増幅のないＩｎＡｓエピタキシャルホール素子
で、ＳｉをドープしたＩｎＡｓの薄膜から感磁部をもつ
ホール素子を空隙に挿入し、固定した。こうして、本発
明の電流センサを製作した。図６にはこの素子を入力電
圧６Ｖ（一定）としたときの電流検出の例を示した。こ
の電流センサの使用できる範囲は−６０℃〜＋１５０℃
の範囲である。ＩｎＳｂホール素子の場合より測定範囲
が広い。ホール出力が電圧ＶＨの電流比例性も極めてよ
い。
し、磁気増幅のないＩｎＡｓエピタキシャルホール素子
で、ＳｉをドープしたＩｎＡｓの薄膜から感磁部をもつ
ホール素子を空隙に挿入し、固定した。こうして、本発
明の電流センサを製作した。図６にはこの素子を入力電
圧６Ｖ（一定）としたときの電流検出の例を示した。こ
の電流センサの使用できる範囲は−６０℃〜＋１５０℃
の範囲である。ＩｎＳｂホール素子の場合より測定範囲
が広い。ホール出力が電圧ＶＨの電流比例性も極めてよ
い。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、組立や加工の困難をと
もなう磁気回路が極めて容易に、かつ量産性を有する工
程で作ることができ、低コストで優れた性能を有する電
流センサを提供できる。
もなう磁気回路が極めて容易に、かつ量産性を有する工
程で作ることができ、低コストで優れた性能を有する電
流センサを提供できる。
【図１】本発明の電流センサの一例を示す。
【図２】本発明の電流センサの製造プロセスを示す図。
【図３】従来のパーマロイの電流センサの一例を示す
図。
図。
【図４】本発明の電流センサの他の例（ａ）〜（ｆ）を
示す図。
示す図。
【図５】本発明の電流センサを用いた場合（実施例１）
の電圧・電流特性を示した図。
の電圧・電流特性を示した図。
【図６】本発明の電流センサを用いた場合（実施例２）
の電圧・電流特性を示した図。
の電圧・電流特性を示した図。
１……高透磁材料からなる磁気回路 ２……強磁性体の細片 ３……磁気回路の空隙 ４……ホール素子 ５……ホール素子のリード ６，６′……電線 ７……分割後の合わせ面 ８……非磁性材 ９……強磁性体 １１……強磁性材料からなる磁気回路
Claims (2)
- 【請求項１】 強磁性材料の細片と、該細片を相互に固
着し特定の形状を形成するための樹脂バインダーとを含
む高透磁率材料によって成形されて成り、かつ一部に空
隙を有する磁気回路と前記空隙に挿入された磁気センサ
とから成る電流センサ。 - 【請求項２】 強磁性体の細片を樹脂バインダーにより
相互に固着し、特定の形状で磁気回路として成形する工
程と、該磁気回路の一部に形成されて成る空隙を必要に
応じて拡げる工程と、磁気センサを挿入固定する工程よ
りなる電流センサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3232927A JPH0572233A (ja) | 1991-09-12 | 1991-09-12 | 電流センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3232927A JPH0572233A (ja) | 1991-09-12 | 1991-09-12 | 電流センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0572233A true JPH0572233A (ja) | 1993-03-23 |
Family
ID=16947025
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3232927A Pending JPH0572233A (ja) | 1991-09-12 | 1991-09-12 | 電流センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0572233A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005116982A (ja) * | 2003-10-10 | 2005-04-28 | Tdk Corp | 磁気抵抗効果素子、磁気記憶セルおよび磁気メモリデバイス |
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| JP2010122150A (ja) * | 2008-11-21 | 2010-06-03 | Kyoritsu Electrical Instruments Works Ltd | クランプ式電流センサの磁気コア構造 |
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| JP2013509586A (ja) * | 2009-10-28 | 2013-03-14 | オプティセンスネットワーク、インク | 光センサーアセンブリおよび配電システムにおける電流測定方法 |
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-
1991
- 1991-09-12 JP JP3232927A patent/JPH0572233A/ja active Pending
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