JPWO2016006410A1 - 電流センサ - Google Patents
電流センサ Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2016006410A1 JPWO2016006410A1 JP2016532846A JP2016532846A JPWO2016006410A1 JP WO2016006410 A1 JPWO2016006410 A1 JP WO2016006410A1 JP 2016532846 A JP2016532846 A JP 2016532846A JP 2016532846 A JP2016532846 A JP 2016532846A JP WO2016006410 A1 JPWO2016006410 A1 JP WO2016006410A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- detection unit
- magnetic detection
- current
- current path
- electromagnetic shield
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
- G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
- 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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
- G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
Abstract
Description
特許文献1に開示された電流センサでは、基板の表裏に磁気検出部を配置し、2つの磁気検出部の出力が一致するように感度を調整し、故障の有無を判別する。
また、上述した電流センサでは、小型化を図りたいという要請がある。
また、本発明は、小型化が図れ、且つ磁気検出部の故障判断を正確に行うことが可能な電流センサを提供する。
また、この構成によれば、第1の磁気検出部及び第2の磁気検出部が同一の基板上に設置されるため、相対的な位置精度を確保しやすくなる。
この構成によれば、電磁シールドを小型化できる。
また、この構成によれば、第1の磁気検出部及び第2の磁気検出部が同一の基板の表裏に対向して設置されるため、相対的な位置精度を確保しやすくなる。
また、本発明によれば、小型化が図れ、且つ磁気検出部の故障判断を正確に行うことが可能な電流センサを提供することができる。
<第1実施形態>
図1は、本発明の実施形態の電流センサ1の外観斜視図である。図2は、図1に示す電流センサ1のZ方向から見た場合の平面図である。図3は、図1に示す基板33、第1の磁気検出部23及び第2の磁気検出部25のY方向から見た位置関係を説明するための図である。
電磁シールド15は、例えば、磁性板15A,15B,15Cからなる断面略U字形に磁性材で一体的に成形されており、筐体の内部で、上方(Z方向プラス側)に開口部15Dを向けた状態で設置されている。
電磁シールド15は、磁性板15A,15B,15Cで囲まれた領域に磁束を誘導すると共に、外乱をもたらす外部磁界に対して耐性を備えている。このため、隣接電流路などの存在による外部磁界影響が懸念される設置環境下でも、ある程度良好な検出精度での使用が可能となる。
第1の磁気検出部23は、電磁シールド15内の基板33の表面(つまり、電流路4aに対向していない面)33a上に設けられ、電磁シールド15の開口部15Dと対面している。
また、第1の磁気検出部23は、電流路4内を電流が流れる方向(X方向)における磁性板15の中央付近に設けられている。
また、第2の磁気検出部25は、電流路4内を電流が流れる方向(X方向)における磁性板15の中央付近からX方向に所定の距離だけずれた電磁シールド15内の位置に設けられている。つまり、第2の磁気検出部25は、第1の磁気検出部23に比較して、電磁シールド15の端に近い位置に設けられている。
また、図2に示すように、第1の磁気検出部23及第2の磁気検出部25の中心は、電流路4のX方向に平行な中心線11上に位置している。
第2の磁気検出部25は、第2の磁気検出部25の位置の磁界を検出し、その検出信号S25を第2の増幅器45に出力する。
これにより、検出信号S23及びS25への外来磁界の影響は同じになる。
第2の磁気検出部25は、(X,Z)=(3.2mm,2.0mm)付近に配設されている。
図4に示すように、第1の磁気検出部23及び第2の磁気検出部25の位置では、S//N比は400〜600の範囲であり、一致している。
第2の磁気検出部25を、第1の磁気検出部23に比較して、被測定電流が流れる方向における電磁シールド15の端部に近い位置に設け、第2の磁気検出部25と電流路4との距離を第1の磁気検出部23と電流路4との距離よりも短くすると、S/Nが近くなることが、図4より分かる。
本発明のS/Nは、例えば、一定の範囲内であれば一致とする。一定の範囲は、例えば、S/Nを「200」の幅で分割した各範囲である。当該範囲は、実験を基に規定される。
第1の磁気検出部23及び第2の磁気検出部25としては、例えば、磁化方向が固定された固定磁性層、非磁性層、及び磁化方向が外部磁界に対して変動するフリー磁性層の積層構造を備える磁気抵抗効果素子(GMR素子、TMR素子)や、ホール素子が用いられる。第1の磁気検出部23及び第2の磁気検出部25は、電流路4に流れる電流を、周囲の磁界の変化を介して検出する。すなわち、電流路4に流れる所望の電流値の検出が行われるようになっている。
第1の磁気検出部23及び第2の磁気検出部25は、それぞれ検出信号(電流信号)S23及びS25をそれぞれ第1の増幅器43及び第2の増幅器45に出力する。
[第1の増幅器43及び第2の増幅器45]
第1の増幅器43は、第1の磁気検出部23からの検出信号S23を第1の増幅率A1で増幅した検出信号S43を処理部47に出力する。
第2の増幅器45は、第2の磁気検出部25からの検出信号S25を第2の増幅率A2で増幅した検出信号S45を処理部47に出力する。
処理部47は、検出信号S43とS45とが略一致している場合には正常動作状態であると判断する。
一方、処理部47は、検出信号S43とS45とが不一致の場合には、第1の磁気検出部23及び第2の磁気検出部25のいずれか一方が故障していると判断する。
処理部47は、測定された電流値として、第1の増幅器43及び第2の増幅器45からの検出信号S43及びS45の少なくとも一つを出力する。
電流路4に電流が流れると、その電流路4の回りに磁界が発生し、電磁シールド15内に、その磁界の強さに対応する磁束密度Bが生じる。
そして、第1の磁気検出部23が、第1の磁気検出部23の位置の磁界を検出し、その検出信号S23を第1の増幅器43に出力する。
また、第2の磁気検出部25が、第2の磁気検出部25の位置の磁界を検出し、その検出信号S25を第2の増幅器45に出力する。
また、第2の増幅器45は、第2の磁気検出部25からの検出信号S25を第2の増幅率A2で増幅した検出信号S45を処理部47に出力する。
一方、第1の磁気検出部23及び第2の磁気検出部25の少なくとも一方が故障している場合には増幅後の検出信号S43とS45とが不一致になる。
処理部47は、検出信号S43とS45とが一致している場合には、第1の磁気検出部23及び第2の磁気検出部25が正常に動作していると判断する。
一方、処理部47は、検出信号S43とS45とが不一致の場合には、第1の磁気検出部23及び第2の磁気検出部25の少なくとも一方が故障していると判断する。
処理部47は、測定された電流値として、第1の増幅器43及び第2の増幅器45からの検出信号S43及びS45の少なくとも一方を出力する。
すなわち、電流センサ1によれば、小規模な構成で、ノイズが大きい場合でも、故障検知を適切に実現できる。
また、磁気検出部が複数有るため、故障を検知した際には、大きな値を示す方の検出信号を電流値と見なすことで、安全側に制御するフェイルセーフが実現できる。
図6は、本発明の第1実施形態の第1変形例に係る電流センサ101を説明するための図である。
電流センサ101は、第2の磁気検出部25のY方向の位置を除いて、第1実施形態の電流センサ1と同じである。
図6に示すように、電流センサ101では、第1実施形態と同様に、第1の磁気検出部23は、電磁シールド15内の基板33の表面33a上に設けられ、電磁シールド15の開口部15Dと対面している。
第1の磁気検出部23は、電流路4内を電流が流れる方向(X方向)における磁性板15の中央付近に設けられている。
第2の磁気検出部25は、電磁シールド15内の基板33の裏面33b上に設けられ、電流路4の表面4aと対面している。
また、第2の磁気検出部25は、電流路4内を電流が流れる方向(X方向)における磁性板15の中央付近からX方向に所定の距離だけずれた電磁シールド15内の位置に設けられている。
一方、第2の磁気検出部25は、電流路4の中心線11からY方向に所定の距離だけずれた基板33の裏面33b上に設けられている。
図7は、本発明の第1実施形態の第2変形例に係る電流センサ201を説明するための図である。
電流センサ201は、第1の磁気検出部23及び第2の磁気検出部25のY方向の位置を除いて、第1実施形態の電流センサ1と同じである。
図7に示すように、電流センサ201では、第1実施形態と同様に、第1の磁気検出部23は、電磁シールド15内の基板33の表面33a上に設けられ、電磁シールド15の開口部15Dと対面している。
第1の磁気検出部23は、電流路4内を電流が流れる方向(X方向)における磁性板15の中央付近に設けられている。
第2の磁気検出部25は、電磁シールド15内の基板33の裏面33b上に設けられ、電流路4の表面4aと対面している。
また、第2の磁気検出部25は、電流路4内を電流が流れる方向(X方向)における磁性板15の中央付近からX方向に所定の距離だけずれた電磁シールド15内の位置に設けられている。
図8は、本発明の実施形態の電流センサ301の外観斜視図である。図9は、図8に示す基板133、第1の磁気検出部23及び第2の磁気検出部25のY方向から見た位置関係を説明するための図である。
図8及び図9に示すように、電流センサ301では、基板133が電流路4の表面4aに対して所定の角度だけ傾いて配置されている。
基板133の表面133a上のX方向の異なる位置には第1の磁気検出部23及び第2の磁気検出部25が設けられている。
また、第1の磁気検出部23及び第2の磁気検出部25は、電流路4に流れる被測定電流が発生する磁界強度(S)と外来磁界強度(N)との比率であるS/N比が一致する位置に配置されている。これにより、検出信号S23及びS25への外来磁界の影響は同じになる。
図10は、本発明の第3実施形態に係る電流センサ401の図1に示すY方向から見た基板33、第1の磁気検出部23及び第2の磁気検出部25の配置を説明するための図である。図11は、本発明の第4実施形態に係る電流センサ401の図1に示すZ方向から見た基板33、第1の磁気検出部23及び第2の磁気検出部25の配置を説明するための図である。
電流センサ401は、第1の磁気検出部23のX方向の配置のみが第1実施形態の電流センサ1と異なる。
また、第2の磁気検出部25は、電磁シールド15内の基板33の裏面33b上に設けられている。
すなわち、当業者は、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し、様々な変更、コンビネーション、サブコンビネーション、並びに代替を行ってもよい。
本発明では、例えば、検出信号S43とS45とが比例している場合に正常動作状態であると判断し、比例していない場合には、第1の磁気検出部23及び第2の磁気検出部25のいずれか一方が故障していると判断してもよい。つまり、検出信号S43が検出信号S45の一定の倍数になっていれば、正常と判断する。一方、一定の倍数になっていなければいずれか一方が故障していると判断しても良い。
4…電流路
15…シールド
23…第1の磁気検出部
25…第2の磁気検出部
33,133…基板
43,143…第1の増幅器
45,145…第2の増幅器
47…処理部
Claims (8)
- 被測定電流が流れる方向に沿って延びる電流路と、
前記電流路の周囲を囲み、前記電流路の表面と対向する領域に開口部を有する電磁シールドと、
前記電流路と対面した第1の磁気検出部及び第2の磁気検出部と、
を有し、
前記第2の磁気検出部は、前記第1の磁気検出部に比較して、前記被測定電流が流れる方向における前記電磁シールドの端部に近い位置に設けられ、
前記第2の磁気検出部と前記電流路との距離は、前記第1の磁気検出部と前記電流路との距離よりも短いことを特徴とする
電流センサ。 - 前記電磁シールド内で前記電流路及び前記開口部と対面し、前記被測定電流が流れる方向に沿った基板を有し、
前記第1の磁気検出部は、前記基板の前記電流路と対向しない面に設けられ、
前記第2の磁気検出部は、前記基板の前記電流路と対向する面に設けられている
請求項1記載の電流センサ。 - 前記電磁シールド内で前記電流路及び前記開口部と対面し、前記被測定電流が流れる方向に沿って位置し、前記電流路に対して前記開口部の向きに傾斜した基板と、
を有し、
前記第1の磁気検出部及び前記第2の磁気検出部は、前記基板の一方の面に設けられていることを特徴とする請求項1記載の電流センサ。 - 前記電磁シールドは、U字型をしており、
前記電磁シールドの底面に沿って前記電流路が配置され、
前記第1の磁気検出部及び前記第2の磁気検出部は、前記電流路よりも前記電磁シールドの開口に近い側に配置され、
前記第1の磁気検出部は、前記被測定電流が流れる方向における前記電磁シールドの中央付近に設けられており、
前記第2の磁気検出部は、前記被測定電流が流れる方向において前記電磁シールドの中央からずれた位置に設けられている
請求項1乃至3の何れかに記載の電流センサ。 - 前記第1の磁気検出部及び前記第2の磁気検出部は、前記被測定電流が発生する磁界強度と外来磁界強度との比率が一致する位置に配置されていることを特徴とする請求項1乃至4何れかに記載の電流センサ。
- 被測定電流が流れる方向に沿って延びる電流路と、
前記電流路の周囲を囲み、前記表面と対向する領域に開口部を有する電磁シールドと、
前記電磁シールド内で前記電流路及び前記開口部と対面し、前記被測定電流が流れる方向に沿った基板と、
前記基板の一方の面に設けられた第1の磁気検出部と、
前記基板の他方の面の前記第1の磁気検出部と対向する位置に設けられた第2の磁気検出部と、
を有し、
前記第1の磁気検出部及び前記第2の磁気検出部は、前記被測定電流が流れる方向において前記電磁シールドの中央からずれた位置に設けられている
電流センサ。 - 前記第1の磁気検出部の出力を増幅する第1の増幅器と、
前記第2の磁気検出部の出力を増幅する第2の増幅器と、
前記第1の増幅器で増幅された出力と前記第2の増幅器で増幅された出力とが、前記第1の磁気検出部及び前記第2の磁気検出部の双方が正常動作をしている場合に一致するように、前記第1の増幅器及び前記第2の増幅器の増幅率が規定され、
前記第1の増幅器で増幅された出力と前記第2の増幅手段で増幅された出力とが一致しているか否かを判断する処理部
をさらに有する請求項1乃至6の何れかに記載の電流センサ。 - 前記電流路は、前記被測定電流が流れる方向に沿って延びる平らな表面を持ち、横断面が長方形であり、厚みより長い幅を有している
請求項1〜7のいずれかに記載の電流センサ。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014139669 | 2014-07-07 | ||
JP2014139669 | 2014-07-07 | ||
PCT/JP2015/067625 WO2016006410A1 (ja) | 2014-07-07 | 2015-06-18 | 電流センサ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2016006410A1 true JPWO2016006410A1 (ja) | 2017-04-27 |
JP6208357B2 JP6208357B2 (ja) | 2017-10-04 |
Family
ID=55064050
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016532846A Active JP6208357B2 (ja) | 2014-07-07 | 2015-06-18 | 電流センサ |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10241137B2 (ja) |
JP (1) | JP6208357B2 (ja) |
WO (1) | WO2016006410A1 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109416377B (zh) * | 2016-07-15 | 2021-08-06 | 阿尔卑斯阿尔派株式会社 | 电流传感器 |
EP3508863B1 (en) | 2018-01-05 | 2023-06-07 | Melexis Technologies SA | Offset current sensor structure |
DE102020117557B4 (de) | 2020-07-03 | 2023-12-28 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Stromsensor zur Messung des elektrischen Stroms einer Stromschiene |
CN116868064A (zh) * | 2021-03-30 | 2023-10-10 | 舍弗勒技术股份两合公司 | 电流传感器及车辆用电流感测系统 |
DE112022004664T5 (de) * | 2021-09-29 | 2024-07-18 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Stromsensor, Verfahren zum Korrigieren desselben und Verfahren zum Korrigieren einer Mehrzahl von Stromsensoren |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005195427A (ja) * | 2004-01-06 | 2005-07-21 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 電流測定装置、電流測定方法および電流測定プログラム |
JP2010127896A (ja) * | 2008-12-01 | 2010-06-10 | Yazaki Corp | 電流検出装置 |
JP2011232246A (ja) * | 2010-04-28 | 2011-11-17 | Yazaki Corp | 電流検出装置 |
WO2012050048A1 (ja) * | 2010-10-15 | 2012-04-19 | アルプス・グリーンデバイス株式会社 | 電流センサ |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2851691B1 (en) * | 2012-05-16 | 2019-12-04 | Alps Alpine Co., Ltd. | Current sensor |
TWI514735B (zh) * | 2012-10-05 | 2015-12-21 | Leadtrend Tech Corp | 控制電源轉換器輸出固定功率的控制器及其相關的方法 |
-
2015
- 2015-06-18 WO PCT/JP2015/067625 patent/WO2016006410A1/ja active Application Filing
- 2015-06-18 JP JP2016532846A patent/JP6208357B2/ja active Active
-
2016
- 2016-12-06 US US15/370,488 patent/US10241137B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005195427A (ja) * | 2004-01-06 | 2005-07-21 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 電流測定装置、電流測定方法および電流測定プログラム |
JP2010127896A (ja) * | 2008-12-01 | 2010-06-10 | Yazaki Corp | 電流検出装置 |
JP2011232246A (ja) * | 2010-04-28 | 2011-11-17 | Yazaki Corp | 電流検出装置 |
US20130015842A1 (en) * | 2010-04-28 | 2013-01-17 | Yazaki Corporation | Current detection apparatus |
WO2012050048A1 (ja) * | 2010-10-15 | 2012-04-19 | アルプス・グリーンデバイス株式会社 | 電流センサ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2016006410A1 (ja) | 2016-01-14 |
US10241137B2 (en) | 2019-03-26 |
JP6208357B2 (ja) | 2017-10-04 |
US20170082663A1 (en) | 2017-03-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6208357B2 (ja) | 電流センサ | |
JP5531217B2 (ja) | 電流センサ | |
US10060953B2 (en) | Current sensor | |
JP2017187301A (ja) | 電流センサ | |
JP5500956B2 (ja) | 電流検出装置 | |
JP6300506B2 (ja) | 可変磁気コレクタを使用する位置センサ | |
WO2016056135A1 (ja) | 電流検出装置、及び電流検出方法 | |
JP2015190780A (ja) | 電流センサーおよび基板 | |
CN113376422A (zh) | 用于改善功能安全性的电流传感器 | |
US9360345B2 (en) | Extended smart position sensing range using electromagnetics | |
US20140103908A1 (en) | Current sensor | |
WO2013038867A1 (ja) | 電流センサ | |
US10883857B2 (en) | Integrated magnetic structure | |
US11585676B2 (en) | Magnetic field measuring device | |
WO2012046547A1 (ja) | 電流センサ | |
JP6008756B2 (ja) | 電流センサおよび三相交流用電流センサ装置 | |
JP3192500U (ja) | 電流センサ | |
JP3191252U (ja) | 電流センサ | |
JP2013113630A (ja) | 電流検出装置 | |
JP4531702B2 (ja) | 電流センサ | |
JP2014066623A (ja) | 電流センサ | |
JP2020106270A (ja) | 磁気センサー | |
JP6361740B2 (ja) | 電流センサ | |
JP2014181981A (ja) | 電流センサ | |
JP2013142569A (ja) | 電流センサ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170606 |
|
AA92 | Notification that decision to refuse application was cancelled |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971092 Effective date: 20170620 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170704 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170808 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170901 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170906 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6208357 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |