JPWO2013051566A1 - 電流センサ - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、第1の実施の形態に係る電流センサを示す図である。図1に示すように、電流センサ1は、被測定電流が通流する電流路11の中心軸と直交する平面において当該中心軸を中心とした仮想円C上に等間隔に配置された複数の感磁素子12a、12b、12c、12dを備えている。図1は、電流路11の中心軸に直交する平面において感磁素子12a、12b、12c、12dの配置位置を示した図である。すなわち、図1においては、紙面向かって手前側から見たときの電流路11の中心軸に直交する平面上の感磁素子12a、12b、12c、12dの配置位置を示しており、各感磁素子12a、12b、12c、12dはすべて電流路11の中心軸に直交する平面上に配置されていても良い。
Va=k*(+A−α) …(1)
Vb=k*(+A+α) …(2)
Vc=k*(+A+α) …(3)
Vd=k*(+A−α) …(4)
Va+Vb+Vc+Vd
=k*(+A−α)+k*(+A+α)+k*(+A+α)+k*(+A−α)
=4*k*A …(5)
式(5)に示されるように、電圧信号Va〜Vbを加算することにより、外乱磁界αが相殺される。このように、電流センサ1では、主感度軸121a〜121dに現れる外乱磁界αだけでなく、副感度軸122a〜122dに現れる外乱磁界αの影響を排除できる。このため、電流路11の電流値の測定精度を向上させることができる。
次に、第2の実施の形態に係る電流センサについて説明する。第1の実施の形態に係る電流センサ1では、仮想円C上に等間隔に配置された複数の感磁素子12の出力を合計することで主感度軸121及び副感度軸122に現れる外乱磁界αの影響を排除する。一方で、第1の実施の形態に係る電流センサ1では、複数の感磁素子12が直列に接続されることから、仮想円C上に配置される感磁素子12の数が増加するにつれて、より多くの駆動電圧が必要とされることになる。ところが、これら複数の感磁素子12に対して一度に供給可能な駆動電圧は限られることから、駆動電圧の不足により、各感磁素子12の出力品質(例えば、S/N(Signal to Noise Ratio))が低下する。そこで、第2の実施の形態に係る電流センサ2では、主感度軸121の方向が仮想円Cの逆の周回方向に沿う方向となる複数のグループに複数の感磁素子12を分け、グループ毎に駆動電圧を供給することで、駆動電圧の不足による各感磁素子12の出力品質の低下を防止している。
Va+Vb+Vc+Vd=k*(+A)+k*(+A)+k*(+A)+k*(+A)
=4*k*A …(6)
Ve+Vf+Vg+Vh=k*(−A)+k*(−A)+k*(−A)+k*(−A)
=−4*k*A …(7)
(Va+Vb+Vc+Vd)−(Ve+Vf+Vg+Vh)
=(4*k*A)−(−4*k*A)
=8*k*A …(8)
次に、上述した電流センサの使用形態について説明する。以下の使用形態は、上述した第1の実施の形態に係る電流センサ1、第2の実施の形態に係る電流センサ2、第2の実施の形態の変更例1〜3に係る電流センサ2a〜2cのいずれにも適用可能である。また、第2の実施の形態の変更例1〜3を適宜組み合わせた電流センサにも適用可能である。
Claims (9)
- 被測定電流を通流する電流路の中心軸と直交する平面において当該中心軸を中心とした仮想円上に等間隔に配置され、第1感度軸及び前記第1感度軸に直交する第2感度軸をそれぞれ有する複数の感磁素子と、
前記複数の感磁素子の出力に基づいて前記電流路を通流する電流値を演算する演算回路と、を備え、
前記複数の感磁素子の第1感度軸の方向は、前記仮想円の接線方向に平行であり、前記複数の感磁素子の第2感度軸の方向は、前記仮想円の半径方向であることを特徴とする電流センサ。 - 前記複数の感磁素子の前記第1感度軸の方向は、前記仮想円の同一周回方向に沿う方向であり、前記複数の感磁素子の前記第2感度軸の方向は、前記仮想円の同一半径方向に沿う方向であり、
前記演算回路は、前記複数の感磁素子の出力を合計して前記電流値を演算することを特徴とする請求項1に記載の電流センサ。 - 前記複数の感磁素子の前記第1感度軸の感度は互いに等しく、
前記複数の感磁素子の前記第2感度軸の感度は互いに等しいことを特徴とする請求項2に記載の電流センサ。 - それぞれの感磁素子は、前記第1感度軸の方向が前記仮想円の一方の周回方向に沿う方向である第1グループ、又は前記第1感度軸の方向が前記仮想円の前記一方の周回方向と逆の周回方向である第2グループのいずれかのグループに属し、
前記演算回路は、前記第1グループに属する感磁素子の出力と前記第2グループに属する感磁素子の出力とを別々に合計し、前記第1グループにおける合計値と前記第2グループにおける合計値とを差動処理して前記電流値を演算することを特徴とする請求項1に記載の電流センサ。 - 前記感磁素子がGMR素子であり、前記第2感度軸が副感度軸であることを特徴とする請求項1に記載の電流センサ。
- 前記第2感度軸が感度に影響を与える軸であることを特徴とする請求項1に記載の電流センサ。
- 前記複数の感磁素子は、前記電流路の中心軸と直交する同一平面上に配置されることを特徴とする請求項1に記載の電流センサ。
- 前記仮想円は、前記電流路の中心軸と直交する第1平面上の仮想半円と、前記第1平面と平行な第2平面上の仮想半円とから構成され、
前記複数の感磁素子は、前記仮想半円上に配置されることを特徴とする請求項1に記載の電流センサ。 - 前記複数の感磁素子は、前記電流路の中心軸を中心に螺旋状に配置されることを特徴とする請求項1に記載の電流センサ。
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