JPWO2017187809A1 - Current sensor - Google Patents
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Abstract
第1電流路部分CB1に対しての第2電流路部分CB2の傾斜方向であるY1−Y2方向に直交する感度軸を持つ第1磁電変換素子25a,25e,25f,25jを、第2電流路部分CB2側(第2電流路部分CB2に近い側)の第1面16aに設けている。第1電流路部分CB1の方向に直交する感度軸を持つ第2磁電変換素子25b,25c,25d,25g、25h、25iを、第2電流路部分CB2と反対側の第2面16bに設けている。
The first magnetoelectric transducers 25a, 25e, 25f, and 25j having sensitivity axes orthogonal to the Y1-Y2 direction that is the inclination direction of the second current path portion CB2 with respect to the first current path portion CB1 are replaced with the second current path. It is provided on the first surface 16a on the part CB2 side (side closer to the second current path part CB2). Second magnetoelectric transducers 25b, 25c, 25d, 25g, 25h, and 25i having sensitivity axes orthogonal to the direction of the first current path portion CB1 are provided on the second surface 16b opposite to the second current path portion CB2. Yes.
Description
本発明は、被測定電流路に流れる電流を検知する電流センサに関し、特に、磁電変換素子を用いて被測定電流路に流れる電流を検知する電流センサに関する。 The present invention relates to a current sensor that detects a current flowing in a current path to be measured, and more particularly to a current sensor that detects a current flowing in a current path to be measured using a magnetoelectric transducer.
各種電子機器の制御や監視のために、被測定電流路に取り付けて被測定電流路に流れる電流を検知する電流センサが良く知られている。この種の電流センサとしては、ホール素子や磁気抵抗素子等の磁電変換素子を用いた電流センサが知られており、磁電変換素子の感度向上や外部磁場からの影響低減等のため、複数の磁電変換素子を用いられることがある。
このように複数の磁電変換素子を用いた電流センサでは、被測定電流路の周囲に発生する磁界の向きに合わせて、被測定電流路の周囲に複数の磁電変換素子を配設していた。In order to control and monitor various electronic devices, a current sensor that is attached to a measured current path and detects a current flowing through the measured current path is well known. As this type of current sensor, a current sensor using a magnetoelectric conversion element such as a Hall element or a magnetoresistive element is known. In order to improve the sensitivity of the magnetoelectric conversion element or reduce the influence from an external magnetic field, a plurality of magnetoelectric conversion elements are used. A conversion element may be used.
As described above, in a current sensor using a plurality of magnetoelectric conversion elements, a plurality of magnetoelectric conversion elements are arranged around the measured current path in accordance with the direction of the magnetic field generated around the measured current path.
電流センサでは、各部品の位置関係が測定精度に大きな影響を与えることがある。
特に、電線に後付けする場合、各部品の位置精度を高めるために、各部品を固定すると、電線に取り付ける際に電線が通過する箇所を空間にする必要がある。特に電線同士の間隔が狭い場合、磁電変換素子を取り付ける位置が限られる。
電線に後付けできる電流センサにおいて、各部品が相対的に動かないように固定した上で、外部磁場の影響を受けにくくする構造として、磁電変換素子を2列に配置し、四隅の磁電変換素子の感度が横向きになるように配置し、他の磁電変換素子の感度が縦向きになるように配置することで、前記2列の間隔を広げても、測定精度の悪化を抑制するものがある。当該電流センサでは、2列に配置された磁電変換素子郡の間に、被測定電流路が位置させるように構成されている。
このような電流センサでは、被測定電流路が直線であることを前提に、磁電変換素子は基板の片面にのみ配設されている。In the current sensor, the positional relationship between the components may greatly affect the measurement accuracy.
In particular, when retrofitting to an electric wire, in order to increase the positional accuracy of each component, if each component is fixed, it is necessary to make a space where the electric wire passes when attaching to the electric wire. In particular, when the distance between the electric wires is narrow, the position where the magnetoelectric transducer is attached is limited.
In a current sensor that can be retrofitted to an electric wire, each part is fixed so that it does not move relatively, and as a structure that is less susceptible to the influence of an external magnetic field, the magnetoelectric transducers are arranged in two rows, Some are arranged so that the sensitivity is in the horizontal direction and the sensitivity of the other magnetoelectric transducers is in the vertical direction, so that even if the interval between the two rows is widened, the deterioration of the measurement accuracy is suppressed. The current sensor is configured such that a current path to be measured is located between magnetoelectric transducer elements arranged in two rows.
In such a current sensor, the magnetoelectric conversion element is disposed only on one side of the substrate on the assumption that the current path to be measured is a straight line.
ところで、電流センサには、直線の被測定電流路のみならず、屈曲した被測定電流路についても電流の測定を行う場合がある。
しかしながら、従来の電流センサでは、被測定電流路が直線であることを前提に磁電変換素子が配置されており、屈曲した被測定電流路の電流を測定した場合に、測定精度が低いという問題がある。すなわち、被測定電流路が屈曲する位置によって、測定感度が変化するという問題がある。By the way, in the current sensor, there are cases where the current is measured not only for the straight measured current path but also for the bent measured current path.
However, in the conventional current sensor, the magnetoelectric conversion element is arranged on the assumption that the measured current path is a straight line, and there is a problem that the measurement accuracy is low when the current of the bent measured current path is measured. is there. That is, there is a problem that the measurement sensitivity varies depending on the position where the current path to be measured is bent.
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、被測定電流路が屈曲している場合でも、測定感度の変化を小さくできる電流センサを提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a current sensor capable of reducing a change in measurement sensitivity even when a current path to be measured is bent.
上述した従来技術の問題点を解決し、上述した目的を達成するために、本発明の電流センサは、第1電流路部分及び当該第1電流路部分に対して曲げられた第2電流路部分を備える被測定電流路を流れる電流によって生じる磁気を利用する電流センサであって、前記第1電流路部分を囲むように配置された複数の第1磁電変換素子と、前記第1電流路部分を挟むように2列に配置された複数の第2磁電変換素子と、を有し、前記第1電流路部分は、第1電流方向に電流が流れ、前記第2電流路部分は、第2電流方向に電流が流れ、複数の前記第1磁電変換素子は、前記第1電流路部分の中心が配置される仮想点を対称点として点対称の位置に配置され、複数の前記第2磁電変換素子は、前記仮想点を対称点として点対称の位置に配置され、前記第2磁電変換素子は、前記第2電流方向を前記第1電流方向に垂直な面に投影した方向の磁界を検知し、前記第1磁電変換素子は、前記第1電流方向と直角であって、前記第2電流方向を前記第1電流方向に垂直な面に投影した方向の磁界を検知し、前記第2電流方向において、前記第1磁電変換素子は、前記第2磁電変換素子より外側に位置し、前記第2電流路部分に近い位置の前記第1磁電変換素子は、前記第2磁電変換素子に対して、前記第1電流方向と平行な方向において、前記第2電流路部分側に位置している。 In order to solve the above-described problems of the prior art and achieve the above-described object, the current sensor of the present invention includes a first current path portion and a second current path portion bent with respect to the first current path portion. A plurality of first magnetoelectric transducers arranged so as to surround the first current path portion; and the first current path portion. A plurality of second magnetoelectric transducers arranged in two rows so as to sandwich the first current path portion, a current flows in a first current direction, and the second current path portion is a second current A current flows in a direction, and the plurality of first magnetoelectric transducers are arranged at point-symmetrical positions with a virtual point where the center of the first current path portion is arranged as a symmetric point, and the plurality of second magnetoelectric transducers Is arranged at a point-symmetrical position with the virtual point as a symmetric point, The second magnetoelectric conversion element detects a magnetic field in a direction in which the second current direction is projected onto a plane perpendicular to the first current direction, and the first magnetoelectric conversion element is perpendicular to the first current direction. Detecting a magnetic field in a direction in which the second current direction is projected onto a plane perpendicular to the first current direction, and in the second current direction, the first magnetoelectric conversion element is located outside the second magnetoelectric conversion element. The first magnetoelectric conversion element located near the second current path portion is closer to the second current path portion side in a direction parallel to the first current direction than the second magnetoelectric conversion element. positioned.
この構成によれば、上述したように前記複数の第1磁電変換素子と第2磁電変換素子との配置、並びに磁界を検知する方向を規定したため、前記複数の第1磁電変換素子及び第2磁電変換素子の出力を基に累積等の演算を行うことで、隣接する電流路の磁界に応じた成分をキャンセルした測定(検知)ができる。
この構成によれば、前記被測定電流路が前記第1電流路部分に対して曲げられた前記第2電流路部分を備えているため、前記第2電流路部分が前記第1電流路部分と一直線である場合に比べて、前記電流によって生じる磁気の前記列方向に平行な成分は小さくなる。また、前記第1電流路部分の近傍では、前記第2電流路部分との間の距離が長くなるに従って前記第1電流路部分を流れる電流によって生じる磁気の前記複数の磁電変換素子が配置された列方向の成分は大きくなる。
一方、前記第2電流路部分の周囲では当該第2電流路部分に近づくに従って前記第2電流路部分を流れる電流によって生じる磁気の前記列方向に直角する方向の成分は大きくなる。According to this configuration, since the arrangement of the plurality of first and second magnetoelectric conversion elements and the direction in which the magnetic field is detected are defined as described above, the plurality of first and second magnetoelectric conversion elements and second magnetoelectric elements are defined. By performing a calculation such as accumulation based on the output of the conversion element, measurement (detection) can be performed with the component corresponding to the magnetic field of the adjacent current path canceled.
According to this configuration, since the current path to be measured includes the second current path portion bent with respect to the first current path portion, the second current path portion is the first current path portion. Compared with the case of being in a straight line, the component of the magnetism generated by the current parallel to the column direction is reduced. Further, in the vicinity of the first current path portion, the plurality of magnetoelectric conversion elements of magnetism generated by the current flowing through the first current path portion are arranged as the distance from the second current path portion becomes longer. The component in the column direction becomes large.
On the other hand, the component in the direction perpendicular to the column direction of the magnetism generated by the current flowing through the second current path portion increases as it approaches the second current path portion around the second current path portion.
本発明では、前記第2電流路部分に近い位置の前記第1磁電変換素子は、前記第2磁電変換素子に対して、前記第1電流方向と平行な方向において、前記第2電流路部分側に位置している。すなわち、当該第1磁電変換素子を前記第2電流路部分に近い位置に配設する。そのため、当該第1磁電変換素子の位置における前記第2電流路部分を流れる電流によって生じる磁気の前記列方向に直角する方向の成分を大きくできる。また、前記第2磁電変換素子は、前記第1磁電変換素子に対して前記第2電流路部分と反対側に位置させる。すなわち、当該第2磁電変換素子を前記第2電流路部分から遠い位置に配設する。そのため、当該第2磁電変換素子の位置における前記第1電流路部分を流れる電流によって生じる磁気の前記列方向の成分を大きくできる。 In the present invention, the first magnetoelectric conversion element at a position close to the second current path portion is on the second current path portion side in a direction parallel to the first current direction with respect to the second magnetoelectric conversion element. Is located. That is, the first magnetoelectric conversion element is disposed at a position close to the second current path portion. Therefore, it is possible to increase the component of the direction perpendicular to the column direction of magnetism generated by the current flowing through the second current path portion at the position of the first magnetoelectric conversion element. The second magnetoelectric conversion element is positioned on the opposite side of the second current path portion with respect to the first magnetoelectric conversion element. That is, the second magnetoelectric transducer is disposed at a position far from the second current path portion. Therefore, the component in the column direction of magnetism generated by the current flowing through the first current path portion at the position of the second magnetoelectric conversion element can be increased.
第2電流路部分が、前記第1磁電変換素子に近づくと、第1磁電変換素子の感度が高まる。一方、第2電流路部分が、前記第1磁電変換素子に近づくと、第2磁電変換素子近傍の第1電流路部分が短くなるため、第2磁電変換素子の感度が低くなる。よって、第1磁電変換素子の感度変化と、第2磁電変換素子の感度変化とが相殺するため、測定感度の変化を抑えられる。逆に、第2電流路部分が、前記第1磁電変換素子から遠ざかると、第1磁電変換素子の感度が低くなる。一方、第2電流路部分が、前記第1磁電変換素子から遠ざかると、第2磁電変換素子近傍の第1電流路部分が長くなるため、第2磁電変換素子の感度が高くなる。よって、第1磁電変換素子の感度変化と、第2磁電変換素子の感度変化とが相殺するため、測定感度の変化を抑えられる。この結果、第2電流路部分の位置が、第1電流方向にずれても、測定感度の変化を抑えられる。 When the second current path portion approaches the first magnetoelectric conversion element, the sensitivity of the first magnetoelectric conversion element increases. On the other hand, when the second current path portion approaches the first magnetoelectric conversion element, the first current path portion in the vicinity of the second magnetoelectric conversion element is shortened, so that the sensitivity of the second magnetoelectric conversion element is lowered. Therefore, the change in sensitivity of the first magnetoelectric conversion element and the change in sensitivity of the second magnetoelectric conversion element cancel each other, so that the change in measurement sensitivity can be suppressed. Conversely, when the second current path portion is moved away from the first magnetoelectric conversion element, the sensitivity of the first magnetoelectric conversion element is lowered. On the other hand, when the second current path portion is moved away from the first magnetoelectric conversion element, the first current path portion in the vicinity of the second magnetoelectric conversion element becomes longer, so that the sensitivity of the second magnetoelectric conversion element is increased. Therefore, the change in sensitivity of the first magnetoelectric conversion element and the change in sensitivity of the second magnetoelectric conversion element cancel each other, so that the change in measurement sensitivity can be suppressed. As a result, even if the position of the second current path portion is shifted in the first current direction, a change in measurement sensitivity can be suppressed.
好適には、前記第1磁電変換素子は、前記第1電流方向と直角であって、前記第2電流方向と直角な方向に対して、45°未満の方向に感度軸が向いており、前記第2磁電変換素子は、前記第2電流方向と平行な方向に対して45°未満の方向に感度軸が向いている。
好適には、複数の前記第2磁電変換素子が形成する前記列が直線であり、前記列の方向と、前記第2電流方向を前記第1電流方向に垂直な面に投影した方向が平行である。
好適には、前記第1磁電変換素子の感度軸の向きは、前記第1電流方向と直角であって、前記第2電流方向を前記第1電流方向に垂直な面に投影した方向と直角な方向であり、前記第2磁電変換素子の感度軸の向きは、前記第2電流方向を前記第1電流方向に垂直な面に投影した方向である。
好適には、複数の前記第2磁電変換素子が形成する前記列が曲線である。
好適には、前記第1磁電変換素子及び前記第2磁電変換素子の感度軸の向きは、前記第1電流路部分を流れる電流から発生する誘導磁界の向きである。
好適には、前記第1磁電変換素子が、前記列の端に位置している。Preferably, the first magnetoelectric transducer is perpendicular to the first current direction and has a sensitivity axis in a direction less than 45 ° with respect to the direction perpendicular to the second current direction, The sensitivity axis of the second magnetoelectric conversion element is oriented in a direction less than 45 ° with respect to a direction parallel to the second current direction.
Preferably, the row formed by the plurality of second magnetoelectric transducers is a straight line, and the direction of the row is parallel to the direction in which the second current direction is projected onto a plane perpendicular to the first current direction. is there.
Preferably, the direction of the sensitivity axis of the first magnetoelectric transducer is perpendicular to the first current direction and perpendicular to the direction in which the second current direction is projected onto a plane perpendicular to the first current direction. The direction of the sensitivity axis of the second magnetoelectric transducer is a direction obtained by projecting the second current direction onto a plane perpendicular to the first current direction.
Preferably, the column formed by the plurality of second magnetoelectric conversion elements is a curve.
Preferably, the direction of the sensitivity axis of the first magnetoelectric conversion element and the second magnetoelectric conversion element is the direction of the induced magnetic field generated from the current flowing through the first current path portion.
Preferably, the first magnetoelectric transducer is located at an end of the row.
好適には本発明の電流センサは、前記第1磁電変換素子及び前記第2磁電変換素子が設けられた基板をさらに有し、前記第2電流路部分に近い位置の前記第1磁電変換素子は、前記基板の前記第2電流路部分側の第1面に設けられ、前記第2磁電変換素子は、前記基板の前記第2電流路部分側と反対側の第2面に設けられている。 Preferably, the current sensor of the present invention further includes a substrate on which the first magnetoelectric conversion element and the second magnetoelectric conversion element are provided, and the first magnetoelectric conversion element at a position close to the second current path portion is The second magnetoelectric conversion element is provided on the second surface of the substrate on the side opposite to the second current path portion side.
この構成によれば、特別な部品を設けること無く、前記第1磁電変換素子と前記第2電流路部分との間の距離を短くし、前記第2磁電変換素子と前記第2電流路部分との間の距離を長くでき、測定精度を高めることができる。 According to this configuration, without providing special parts, the distance between the first magnetoelectric conversion element and the second current path portion is shortened, and the second magnetoelectric conversion element, the second current path portion, The distance between the two can be increased, and the measurement accuracy can be increased.
好適には本発明の電流センサは、前記第1電流路部分と前記第2電流路部分とは直角である。 Preferably, in the current sensor of the present invention, the first current path portion and the second current path portion are at right angles.
この構成によれば、前記第1電流路部分と前記第2電流路部分とを直角に形成したことで、前記被測定電流路の前記第1電流路部分を流れる電流によって生じる磁界の前記列方向の成分の前記第2磁電変換素子の位置の大きさ、並びに前記第2電流路部分を流れる電流によって生じる磁界の前記列方向と直交する成分の前記第1磁電変換素子の位置の大きさを大きくでき、測定感度を高めることができる。 According to this configuration, the column direction of the magnetic field generated by the current flowing through the first current path portion of the current path to be measured is formed by forming the first current path portion and the second current path portion at right angles. And the position of the first magnetoelectric conversion element of the component orthogonal to the column direction of the magnetic field generated by the current flowing through the second current path portion. Measurement sensitivity can be increased.
本発明の電流センサは、基板と、前記基板に設けられた複数の第1磁電変換素子と、前記基板に設けられた複数の第2磁電変換素子とを備え、前記基板は、2つの平行な腕部と、前記2つの腕部を繋ぐ根元部と有し、全ての前記第2磁電変換素子が、腕部の伸びる方向に並んで配置され、全ての前記第1磁電変換素子は、複数の前記第2磁電変換素子の前記列の端に位置し、前記第1磁電変換素子は、前記腕部の伸びる方向と直交する方向の磁界を検知し、前記第2磁電変換素子は、前記腕部の伸びる方向の磁界を検知し、前記第1磁電変換素子のうち、前記腕部の最も先端側に設けられた2つの前記第1の磁電変換素子は、前記基板の第1面に設けられ、全ての前記第2磁電変換素子は、前記第1面と反対側の第2面に設けられていることを特徴とする。 The current sensor of the present invention includes a substrate, a plurality of first magnetoelectric transducers provided on the substrate, and a plurality of second magnetoelectric transducers provided on the substrate, and the substrate is two parallel. An arm portion and a root portion connecting the two arm portions, all the second magnetoelectric conversion elements are arranged side by side in the extending direction of the arm portion, and all the first magnetoelectric conversion elements are a plurality of Located at the end of the row of the second magnetoelectric transducers, the first magnetoelectric transducer detects a magnetic field in a direction orthogonal to the direction in which the arm extends, and the second magnetoelectric transducer is the arm Of the first magnetoelectric conversion element, the two first magnetoelectric conversion elements provided on the most distal side of the arm portion are provided on the first surface of the substrate, All the second magnetoelectric transducers are provided on a second surface opposite to the first surface. To.
この構成によれば、前記被測定電流路が前記第1電流路部分に対して曲げられた前記第2電流路部分を備えているため、前記第2電流路部分が前記第1電流路部分と一直線である場合に比べて、前記電流によって生じる磁気の前記第2感度軸に平行な成分は小さくなる。また、前記第1電流路部分の近傍では、前記第2電流路部分との間の距離が長くなるに従って前記第1電流路部分を流れる電流によって生じる磁気の前記複数の磁電変換素子が配置された列方向の成分は大きくなる。
一方、前記第2電流路部分の周囲では当該第2電流路部分に近づくに従って前記第2電流路部分を流れる電流によって生じる磁気の前記列方向に直交する成分は大きくなる。According to this configuration, since the current path to be measured includes the second current path portion bent with respect to the first current path portion, the second current path portion is the first current path portion. Compared to the case of being in a straight line, the component of the magnetism generated by the current parallel to the second sensitivity axis is smaller. Further, in the vicinity of the first current path portion, the plurality of magnetoelectric conversion elements of magnetism generated by the current flowing through the first current path portion are arranged as the distance from the second current path portion becomes longer. The component in the column direction becomes large.
On the other hand, around the second current path portion, the component perpendicular to the column direction of the magnetism generated by the current flowing through the second current path portion becomes larger as the second current path portion is approached.
本発明では、第2電流路部分が、前記第1磁電変換素子に近づくと、第1磁電変換素子の感度が高まる。一方、第2電流路部分が、前記第1磁電変換素子に近づくと、第2磁電変換素子近傍の第1電流路部分が短くなるため、第2磁電変換素子の感度が低くなる。よって、第1磁電変換素子の感度変化と、第2磁電変換素子の感度変化とが相殺するため、測定感度の変化を抑えられる。逆に、第2電流路部分が、前記第1磁電変換素子から遠ざかると、第1磁電変換素子の感度が低くなる。一方、第2電流路部分が、前記第1磁電変換素子から遠ざかると、第2磁電変換素子近傍の第1電流路部分が長くなるため、第2磁電変換素子の感度が高くなる。よって、第1磁電変換素子の感度変化と、第2磁電変換素子の感度変化とが相殺するため、測定感度の変化を抑えられる。この為、第2電流路部分の位置が、第1電流方向にずれても、測定感度の変化を抑えられる。 In the present invention, when the second current path portion approaches the first magnetoelectric conversion element, the sensitivity of the first magnetoelectric conversion element increases. On the other hand, when the second current path portion approaches the first magnetoelectric conversion element, the first current path portion in the vicinity of the second magnetoelectric conversion element is shortened, so that the sensitivity of the second magnetoelectric conversion element is lowered. Therefore, the change in sensitivity of the first magnetoelectric conversion element and the change in sensitivity of the second magnetoelectric conversion element cancel each other, so that the change in measurement sensitivity can be suppressed. Conversely, when the second current path portion is moved away from the first magnetoelectric conversion element, the sensitivity of the first magnetoelectric conversion element is lowered. On the other hand, when the second current path portion is moved away from the first magnetoelectric conversion element, the first current path portion in the vicinity of the second magnetoelectric conversion element becomes longer, so that the sensitivity of the second magnetoelectric conversion element is increased. Therefore, the change in sensitivity of the first magnetoelectric conversion element and the change in sensitivity of the second magnetoelectric conversion element cancel each other, so that the change in measurement sensitivity can be suppressed. For this reason, even if the position of the second current path portion is shifted in the first current direction, a change in measurement sensitivity can be suppressed.
好適には、前記第1磁電変換素子の感度軸の方向は、前記第1電流方向と直角であって、前記第2電流方向と直角な方向であり、前記第2磁電変換素子の感度軸の方向は、前記第2電流方向と平行な方向である。
好適には、前記第1磁電変換素子及び前記第2磁電変換素子の感度軸の向きは、前記第1電流路部分を流れる電流から発生する誘導磁界の向きである。Preferably, the direction of the sensitivity axis of the first magnetoelectric conversion element is perpendicular to the first current direction and perpendicular to the second current direction, and the direction of the sensitivity axis of the second magnetoelectric conversion element. The direction is a direction parallel to the second current direction.
Preferably, the direction of the sensitivity axis of the first magnetoelectric conversion element and the second magnetoelectric conversion element is the direction of the induced magnetic field generated from the current flowing through the first current path portion.
本発明では、前記第1磁電変換素子の内、前記腕部の最も先端側に設けられた2つの前記第1の磁電変換素子は、前記基板の第1面に設けられている。また、全ての前記第2磁電変換素子は、前記第1面と反対側の第2面に設けられている。そのため、特別な部品を設けること無く、電流路から、第1磁電変換素子及び第2磁電変換素子までの距離を調整できる。 In the present invention, of the first magnetoelectric conversion elements, the two first magnetoelectric conversion elements provided on the most distal end side of the arm portion are provided on the first surface of the substrate. All the second magnetoelectric transducers are provided on a second surface opposite to the first surface. Therefore, the distance from the current path to the first magnetoelectric conversion element and the second magnetoelectric conversion element can be adjusted without providing special parts.
好適には本発明の電流センサの全ての前記第1磁電変換素子は、前記基板の前記第1面に設けられ、全ての前記第2磁電変換素子は、前記基板の前記第1面と反対側の前記第2面に形成されている。 Preferably, all the first magnetoelectric transducers of the current sensor of the present invention are provided on the first surface of the substrate, and all the second magnetoelectric transducers are on the opposite side of the first surface of the substrate. Formed on the second surface.
この構成によれば、前記第1磁電変換素子と前記第2磁電変換素子とを基板の異なる面に設けることで、構成を簡単にできると共に、磁電変換素子の位置決めが容易且つ高精度になるため、製造コスト削減及び測定高精度化を図れる。 According to this configuration, since the first magnetoelectric conversion element and the second magnetoelectric conversion element are provided on different surfaces of the substrate, the configuration can be simplified and the positioning of the magnetoelectric conversion element can be easily and accurately performed. , Manufacturing cost reduction and measurement accuracy can be improved.
好適には本発明の電流センサは、4個の前記第1磁電変換素子と、6個以上の前記第2磁電変換素子とを有する。 Preferably, the current sensor of the present invention includes four first magnetoelectric conversion elements and six or more second magnetoelectric conversion elements.
この構成によれば、隣接する電流路の位置がずれても、測定精度の悪化を抑制できる。 According to this configuration, even if the positions of the adjacent current paths are shifted, it is possible to suppress deterioration in measurement accuracy.
好適には本発明の電流センサは、前記第1磁電変換素子と前記第2磁電変換素子の内、最も端に位置する前記第2磁電変換素子とは、基板を挟んで反対側の面の対向する位置に設けられている。 Preferably, in the current sensor according to the present invention, the second magnetoelectric conversion element located at the end of the first magnetoelectric conversion element and the second magnetoelectric conversion element is opposed to the opposite surface across the substrate. It is provided in the position to do.
この構成によれば、最も端に位置する前記第2磁電変換素子と前記第1磁電変換素子とを対向する位置に設けるので、全体構成を小さくできる。そのため、当該電流センサの後付が容易になる。 According to this configuration, since the second magnetoelectric conversion element and the first magnetoelectric conversion element located at the end are provided at positions facing each other, the overall configuration can be reduced. Therefore, retrofitting of the current sensor becomes easy.
好適には本発明の電流センサは、4個の前記第1磁電変換素子と、4個の前記第2磁電変換素子とを有する。 Preferably, the current sensor of the present invention includes four first magnetoelectric conversion elements and four second magnetoelectric conversion elements.
この構成によれば、全体構成を小さくできる。また、ペアとなる磁電変換素子の温度が等しくなるので、磁電変換素子に温度特性があっても、測定精度の悪化を防げる。 According to this configuration, the overall configuration can be reduced. Further, since the temperatures of the paired magnetoelectric conversion elements are equal, even if the magnetoelectric conversion elements have temperature characteristics, it is possible to prevent the measurement accuracy from deteriorating.
好適には本発明の電流センサの前記第1磁電変換素子は、前記被測定電流路が位置する仮想の長方形の4つの頂点に設けられ、前記第2磁電変換素子は、前記長方形の重心を通り前記長方形の長辺と平行な仮想線に対して線対称且つ前記重心に点対称となるように前記長方形の長辺上に設けられ、前記第1磁電変換素子は前記長方形の短辺と平行な磁界を検知し、前記第2磁電変換素子は前記長辺と平行な磁界を検知し、前記重心を中心に点対称位置にある前記第1磁電変換素子同士の検知可能な磁界の向きは同一あるいは逆であり、前記重心を中心に点対称位置にある前記第2磁電変換素子同士の検知可能な磁界の向きは同一あるいは逆である。 Preferably, the first magnetoelectric transducer of the current sensor of the present invention is provided at four vertices of a virtual rectangle where the current path to be measured is located, and the second magnetoelectric transducer passes through the center of gravity of the rectangle. Provided on the long side of the rectangle so as to be symmetric with respect to a virtual line parallel to the long side of the rectangle and point-symmetric with respect to the center of gravity, and the first magnetoelectric transducer is parallel to the short side of the rectangle The magnetic field is detected, the second magnetoelectric conversion element detects a magnetic field parallel to the long side, and the directions of the detectable magnetic fields of the first magnetoelectric conversion elements in a point-symmetric position around the center of gravity are the same or In other words, the direction of the detectable magnetic field between the second magnetoelectric transducers located in a point-symmetric position with respect to the center of gravity is the same or reverse.
この構成によれば、上述したように第1及び第2磁電変換素子を配設することで、前記長方形の短辺に平行な方向において、第1及び第2磁電変換素子を配設する領域を小さくでき、被測定電流路と隣接する電流路(近隣電流路)との距離を狭くできる。これにより、基板の小型化、つまり電流センサの小型化が可能である。
また、近隣電流路からの外来磁場の影響を相対的に低減することができる。従って、外来磁場による第1及び第2磁電変換素子への影響が低減されるので、第1及び第2磁電変換素子からの検知値を安定して得ることができる。
また、上述したように、仮想の長方形の長辺と短辺に平行に第1及び第2磁電変換素子の感度軸の方向を規定したことで、第1及び第2磁電変換素子が円周上に等間隔で配設されている場合と比較して、第1及び第2磁電変換素子を基板に実装する際に、容易に実装することができると共に、基板と磁電変換素子との位置関係を容易に設計することができる。従って、被測定電流路の取付け角度や取付け位置等の精度を高めることができるので、測定精度を向上させることができる。
また、上記構成によれば、第1及び第2磁電変換素子は、仮想の長方形の長辺及び短辺方向で位置調整をすればよく、測定精度を高める設計が容易になる。According to this configuration, by arranging the first and second magnetoelectric conversion elements as described above, the region in which the first and second magnetoelectric conversion elements are arranged in the direction parallel to the short side of the rectangle. The distance between the current path to be measured and the adjacent current path (neighboring current path) can be reduced. As a result, the substrate can be downsized, that is, the current sensor can be downsized.
Further, the influence of the external magnetic field from the neighboring current path can be relatively reduced. Accordingly, since the influence of the external magnetic field on the first and second magnetoelectric conversion elements is reduced, the detection value from the first and second magnetoelectric conversion elements can be obtained stably.
Further, as described above, by defining the directions of the sensitivity axes of the first and second magnetoelectric transducers in parallel with the long and short sides of the virtual rectangle, the first and second magnetoelectric transducers are on the circumference. Compared to the case where the first and second magnetoelectric conversion elements are mounted on the substrate, the first and second magnetoelectric conversion elements can be easily mounted and the positional relationship between the substrate and the magnetoelectric conversion element can be reduced. Can be designed easily. Therefore, since the accuracy of the mounting angle and mounting position of the current path to be measured can be increased, the measurement accuracy can be improved.
Moreover, according to the said structure, the position of the 1st and 2nd magnetoelectric transducers should just be adjusted in the long side and short side direction of a virtual rectangle, and the design which raises a measurement precision becomes easy.
本発明によれば、被測定電流路が屈曲している場合において、屈曲する位置による測定感度の変化を小さくできる電流センサを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when the to-be-measured current path is bent, the current sensor which can make small the change of the measurement sensitivity by the bending position can be provided.
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る電流センサ101を示す外観図である。図2は図1に示す電流センサ101の分解斜視図である。図3は、図2に示す基板16と第1磁電変換素子25a,25e,25f,25j及び第2磁電変換素子25b,25c,25d,25g、25h、25iのみを表した斜視図である。図4は基板16、磁電変換素子15及び被測定電流路CBの位置関係を説明するための図である。図5は、図2に示す基板16上での第1磁電変換素子25a,25e,25f,25j及び第2磁電変換素子25b,25c,25d,25g、25h、25iの配置を説明するための図1に示すZ2からZ1側に見た図である。図6は図5に示す第1磁電変換素子25a,25e,25f,25j及び第2磁電変換素子25b,25c,25d,25g、25h、25iの感度軸(磁気を感知する方向)を説明するための図である。<First Embodiment>
FIG. 1 is an external view showing a
図2〜図6に示すように、本発明の第1実施形態に係る電流センサ101は、被測定電流路CBに電流が流れたときに発生する磁気(磁界)を検知する第1磁電変換素子25a,25e,25f,25j及び第2磁電変換素子25b,25c,25d,25g、25h、25iと、当該磁電変換素子が配置された基板16とを備えて構成されている。また、電流センサ101は、基板16を収納する収納部11sを有する筐体11と、第1磁電変換素子25a,25e,25f,25j及び第2磁電変換素子25b,25c,25d,25g、25h、25iからの電気信号を取り出すための取出し端子13tを有したコネクタ13と、被測定電流路CBを固定し保持するための保持部材14とを備えている。
As shown in FIGS. 2 to 6, the
被測定電流路CBは、図1に示すように、折れ曲がった形状をしており、第1電流路部分CB1と当該第1電流路部分CB1に対して傾斜した第2電流路部分CB2とを有する。本実施形態では、第1電流路部分CB1と第2電流路部分CB2とは直交しており、第1電流路部分CB1はZ1−Z2方向に延びており、第2電流路部分CB2はY1−Y2方向に延びている。第1電流路部分CB1を第1電流方向(Z2からZ1に向かう方向)に流れる電流Iによって、X−Y平面に沿った磁界が第1電流路部分CB1の周囲に発生する。また、第2電流路部分CB2を第2電流方向(X1からX2に向かう方向)流れる電流Iによって、X−Z平面に沿った磁界が第2電流路部分CB2の周囲に発生する。尚、被測定電流路CBが屈曲する部分の曲率(R)は、図示したものと大幅に異なっていても良い。例えば、筐体11と対向する範囲全体で、被測定電流路CBが大きな曲率で曲がっていても良い。
As shown in FIG. 1, the measured current path CB has a bent shape, and includes a first current path portion CB1 and a second current path portion CB2 that is inclined with respect to the first current path portion CB1. . In the present embodiment, the first current path portion CB1 and the second current path portion CB2 are orthogonal to each other, the first current path portion CB1 extends in the Z1-Z2 direction, and the second current path portion CB2 is Y1- It extends in the Y2 direction. A magnetic field along the XY plane is generated around the first current path portion CB1 by the current I flowing in the first current path portion CB1 in the first current direction (direction from Z2 toward Z1). Further, a magnetic field along the XZ plane is generated around the second current path portion CB2 by the current I flowing through the second current path portion CB2 in the second current direction (direction from X1 to X2). The curvature (R) of the portion where the measured current path CB is bent may be significantly different from that shown in the figure. For example, the measured current path CB may be bent with a large curvature over the entire range facing the
電流センサ101では、磁電変換素子が基板16に両面実装されている。すなわち、第1電流路部分CB1に対しての第2電流路部分CB2の傾斜方向であるY1−Y2方向に直交する感度軸を持つ第1磁電変換素子25a,25e,25f,25jを、第2電流路部分CB2側(第2電流路部分CB2に近い側)の第1面16aに設けている。
また、第1電流路部分CB1の方向に直交する感度軸を持つ第2磁電変換素子25b,25c,25d,25g、25h、25iを、第2電流路部分CB2と反対側(第2電流路部分CB2から遠い側)の第2面16bに設けている。
これにより、後述するように、被測定電流路CBが直線の場合と屈曲している場合との測定誤差を小さくできる。
ここで、感度軸とは、磁電変換素子が磁気を感知する方向である。 本実施形態では、図2等に示すように、基板16は、切欠17を挟んでY1−Y2方向に延びる2本の腕部161,162を有する。
第2磁電変換素子25b,25c,25d,25g、25h、25iは、腕部161,162にY1−Y2方向に沿って2列に配置されている。また、第1磁電変換素子25a,25e,25f,25jは、当該2列の端にそれぞれ設けられている。
第2磁電変換素子25b,25c,25d,25g、25h、25iは、上記列方向(Y1−Y2方向、腕部161,162が延びる方向)の磁界を検知する。
第1磁電変換素子25a,25e,25f,25jは、上記列と直交するX1−X2方向の磁界を検知する。In the
Further, the second
Thereby, as will be described later, it is possible to reduce the measurement error between the case where the measured current path CB is a straight line and the case where it is bent.
Here, the sensitivity axis is the direction in which the magnetoelectric transducer senses magnetism. In this embodiment, as shown in FIG. 2 etc., the board |
The second
The second
The first
以下、各構成要素について詳細に説明する。
筐体11は、合成樹脂材料で形成されている。この筐体11は、上方が開口した箱状のケース31と、ケース31の開口部を塞ぐような板状のカバー41と、から構成され、ケース31内部に、基板16を収納する収納部11sが形成されている。なお、筐体11の材質に合成樹脂材料を用いたが、これに限定されるものではなく、例えば、強磁性体でなければ、金属材料を用いた構成にしても良い。Hereinafter, each component will be described in detail.
The
ケース31には、その一辺側からケース31の中心側に向かって切り欠かれた凹部(凹溝)32が形成され、この凹部32内に被測定電流路CBが導入されて保持されるように構成されている。凹部32の奥壁32aは、被測定電流路CBの外周面と相補形状に形成されている。本実施の形態では、凹部32の奥壁32aは、円筒形状の被測定電流路CBの外周面に対応するように円弧状に湾曲して形成されている。また、奥壁32aに連なるケース31の対向する内側壁32bには、クリップバネ14Kの自由端部側を係止する切欠32cが、それぞれ対峙する位置に形成されている。切欠32cは、内側壁32bの上端部側から下方に向かって切り欠かれ、入り口側の端面が、外方に向かって傾斜するように形成されている。被測定電流路CBは、その外周面の奥側を凹部32の奥壁32aに当接させた状態で、手前側を切欠32cから凹部32内に突出するクリップバネ14Kによって挟持されることで、筐体11に対して保持される。この凹部32の奥壁32aとクリップバネ14Kとで挟持される位置が、筐体11に対する被測定電流路CBの配置位置PPとなる。本実施形態では、配置位置PPが、後述する仮想の長方形Lの重心PPとなる。
The case 31 is formed with a recess (concave groove) 32 cut out from one side thereof toward the center of the case 31, and the current path CB to be measured is introduced and held in the
カバー41は、一方の辺部に、ケース31の凹部32と対応するように同一形状の開口部42が形成され、この開口部42の形成された辺部と反対側の辺部に、コネクタ13の上端部を筐体11外部に露出させるための開口部43が形成されている。
In the
保持部材14は、被測定電流路CBを固定し保持するための部材であり、被測定電流路CBの外縁を挟み込んで保持するクリップバネ14Kと、被測定電流路CBが図5に示す配置位置PPに配置された後にクリップバネ14Kを押さえる押し部材14Hとを備えている。
The holding
基板16は、ケース31の収納部11sに収納可能な大きさで形成されており、その一辺部に、被測定電流路CBを側方から入れる為の切欠17が形成されている。基板16は、収納部11sの底面部と相似形状に形成されており、ケース31の凹部32と相補形状の切欠部17が形成されている。
The
図2〜図6に示すように、基板16の切欠17の近傍には、複数の第1磁電変換素子25a,25e,25f,25j及び第2磁電変換素子25b,25c,25d,25g,25h,25iが配置さる。第1磁電変換素子25a,25e,25f,25jと、第2磁電変換素子25b,25c,25d,25g,25h,25iを合わせた数は、10個である。切欠17が形成される辺部と対向する辺部近傍にはコネクタ13が配設されている。
なお、第1磁電変換素子25a,25e,25f,25j及び第2磁電変換素子25b,25c,25d,25g,25h,25iの詳細な配置位置については後述する。2-6, in the vicinity of the
Detailed arrangement positions of the first
コネクタ13は、相手側コネクタ(図示省略)と電気的に接続する複数の端子を備えており、これら複数の端子の中に、第1磁電変換素子25a,25e,25f,25j及び第2磁電変換素子25b,25c,25d,25g,25h,25iからの電気信号を取り出すため取出し端子13tを有している。また、コネクタ13は、相手側コネクタ(図示省略)と嵌合するための絶縁基体13Kを備えている。コネクタ13に限らず、例えば、フレキシブルプリント配線板(FPC:Flexible Printed Circuits)等を用いても良い。
The
第1磁電変換素子25a,25e,25f,25j及び第2磁電変換素子25b,25c,25d,25g,25h,25iは、被測定電流路CBに電流が流れたときに発生する磁気を検知する電流センサ素子であって、例えば、巨大磁気抵抗効果を用いた磁気検知素子(GMR(Giant Magneto Resistive)素子という)を用いることが可能である。
この磁電変換素子15は、GMR素子をシリコン基板上に作製した後、切り出されたチップを熱硬化性の合成樹脂でパッケージングし、信号の取り出しのためのリード端子がGMR素子と電気的に接続されて構成されている。そして、このリード端子により、基板16にはんだ付けがされている。本実施形態では、第1磁電変換素子25a,25e,25f,25j及び第2磁電変換素子25b,25c,25d,25g,25h,25iとして同一特性のものを用いる。The first
In this
図2〜図6に示すように、基板16の切欠17の近傍には、第1磁電変換素子25a,25e,25f,25j及び第2磁電変換素子25b,25c,25d,25g,25h,25iが配置されている。
図6において、矢印で示されるように、第1磁電変換素子25a,25e,25f,25jの感度軸はX1−X2方向に平行であり、第2磁電変換素子25b,25c,25d,25g,25h,25iの感度軸はY1−Y2方向に平行である。つまり、第1電流路部分CB1を電流Iが流れる「第1電流方向」(Z2からZ1に向かう方向)にも、第2電流路部分CB2を電流が流れる「第2電流方向」(Y1からY2に向かう方向)にも直交するX1−X2方向と、第1磁電変換素子25a,25e,25f,25jの感度軸の向きが平行である。また、第2電流路部分CB2を電流が流れる「第2電流方向」と、第2磁電変換素子25b,25c,25d,25g,25h,25iの感度軸の向きが平行である。As shown in FIGS. 2 to 6, in the vicinity of the
In FIG. 6, the sensitivity axes of the first
図5に示すように、電流センサ101では、重心PPの仮想的な長方形L上に第1磁電変換素子25a,25e,25f,25j及び第2磁電変換素子25b,25c,25d,25g,25h,25iが配設されている。重心PPは、被測定電流路CBの横断面(X,Y断面)の中心となる。切欠17は、被測定電流路CBに対して電流センサ101を位置決めした際に、仮想の長方形Lの重心に被測定電流路CBの中心を位置させることが可能な形状を有している。
As shown in FIG. 5, in the
図5に示すように、Y1方向から見て切欠17の左側(X2方向側)の基板16には、第1磁電変換素子25a,25e及び第2磁電変換素子25b,25c,25dが配置されている。
また、Y1方向から見て切欠17の右側(X1方向側)の基板16には、第1磁電変換素子25f,25j及び第2磁電変換素子25g,25h,25iが配置されている。As shown in FIG. 5, the first
The first
電流センサ101では、第1磁電変換素子25a,25e,25f,25jは基板16の第1面16a(Z1側の面)に配設されており、第2磁電変換素子25b,25c,25d,25g,25h,25iは基板16の第2面16b(Z2側の面)に配設されている。ここで、基板16の第1面16aは、第2面16bに対し被測定電流路CBの第2電流路部分CB2側に位置している。
また、第1磁電変換素子25a,25e,25f,25jは仮想的な長方形Lの4個の頂点に配設されている。In the
The first
また、第2磁電変換素子25b,25c,25dは長方形Lの長辺L1上に配設され、第2磁電変換素子25g,25h,25iは長方形Lの長辺L2上に配設されている。
第2磁電変換素子25c,25hは、長辺L1と直交し重心PPを通る長辺L2上に配設されている。
第1磁電変換素子25a,25eは、長辺L1,L2と平行で重心PPを通る第1仮想線IL1に対して、第1磁電変換素子25f,25jとそれぞれ線対称に配置されている。
また、第2磁電変換素子25b,25c,25dは、第1仮想線IL1に対して、第2磁電変換素子25g,25h,25iとそれぞれ線対称に配置されている。The second
The second
The first
The second
第1磁電変換素子25a,25eは、長方形Lの重心PPに対して、それぞれ磁電変換素子25f,25jとそれぞれ点対称に配設されている。
第2磁電変換素子25b,25c,25dは、長方形Lの重心PPに対して、それぞれ磁電変換素子25g,25h,25iとそれぞれ点対称に配設されている。The first
The second
このように第1磁電変換素子25a,25e,25f,25j及び第2磁電変換素子25b,25c,25d,25g、25h、25iを配置することで、磁電変換素子が円周上に等間隔で配設されている場合(一般的な電流センサ)と比較して、被測定電流路CBを側方から入れることが可能な磁電変換素子の配置でありながら、磁電変換素子の配置スペースを小さくできる。
Thus, by arranging the first
つまり、本実施形態では、第1磁電変換素子25a,第2磁電変換素子25b,25c,25d及び第1磁電変換素子25eが長方形Lの長辺L1上に配設されている。また、第1磁電変換素子25f,第2磁電変換素子25g,25h,25i及び第1磁電変換素子25jが長方形Lの長辺L2上に配設されている。
そのため、短辺L3方向(X方向)の距離を短くできる。すなわち、被測定電流路CBと隣接する電流路との距離を狭くできる。
その結果、一般的な磁電変換素子の配置領域と比べて、特に切欠17の形成方向と直交する方向(第2仮想線IL2の延在方向)における第1磁電変換素子25a,25e,25f,25j及び第2磁電変換素子25b,25c,25d,25g、25h、25iの配置領域を狭くすることができ、基板16の小型化、つまり電流センサ201の小型化が可能である。特に、切欠17の左右の腕部161,162の幅が狭くできる。That is, in the present embodiment, the first
Therefore, the distance in the short side L3 direction (X direction) can be shortened. That is, the distance between the measured current path CB and the adjacent current path can be reduced.
As a result, the first
第1磁電変換素子25a,25e,25f,25jの感度軸(磁気を感知する方向)の向きは、長方形Lの短辺L2と平行であり、且つ長方形Lに沿って一方向である。
第1磁電変換素子25a,25fの感度軸は、X1方向を向いており、第1磁電変換素子25e,25jの感度軸は、X2方向を向いている。The direction of the sensitivity axis (the direction in which magnetism is sensed) of the first
The sensitivity axes of the first
第2磁電変換素子25b,25c,25d,25g、25h、25iの感度軸の向きは、長方形Lの長辺L1と平行であり、且つ長方形Lに沿って一方向である。
第2磁電変換素子25b,25c,25dの感度軸は、Y1方向を向いており、第2磁電変換素子25g,25h,25iの感度軸は、Y2方向を向いている。
すなわち、第1磁電変換素子25a、第2磁電変換素子25b,25c,25d及び第1磁電変換素子25eは、重心PPを中心に点対称位置にある第1磁電変換素子25f,第2磁電変換素子25g,25h,25i及び第1磁電変換素子25jと感度軸の向きが点対称(逆向き)になる。
後段の演算回路では、第1磁電変換素子25a,25e,25f,25j及び第2磁電変換素子25b,25c,25d,25g、25h、25iの出力を加算することで、被測定電流路CBの磁界に応じた成分を累積して有効化し、隣接する電流路の磁界に応じた成分をキャンセルする。The directions of the sensitivity axes of the second
The sensitivity axes of the second
That is, the first
In the arithmetic circuit at the subsequent stage, the outputs of the first
電流センサ101では、図2〜図6に示すように、磁電変換素子が基板16に両面実装されている。すなわち、第1電流路部分CB1に対しての第2電流路部分CB2内の電流が流れる方向であるY1−Y2方向に直交する感度軸を持つ第1磁電変換素子25a,25e,25f,25jを、第2電流路部分CB2側(第2電流路部分CB2に近い側)の第1面16aに設けている。
また、第1電流路部分CB1の方向に直交する感度軸を持つ第2磁電変換素子25b,25c,25d,25g、25h、25iを、第2電流路部分CB2と反対側(第2電流路部分CB2から遠い側)の第2面16bに設けている。すなわち、磁電変換素子が両面実装されている。
本発明は、国際公開WO2015/122064号公報や、国際公開WO2013/128993公報記載の電流センサと、同一の原理に基づく電流センサである。端に位置する第1磁電変換素子の感度軸の向きと、端以外に位置する第2磁電変換素子の感度軸の向きとが、直交している。電流路を屈曲させた場合、第1磁電変換素子の内、屈曲部分に近い第1磁電変換素子の測定感度が高まる一方で、他の磁電変換素子の測定感度が低下する。つまり、2つの磁電変換素子の感度が高まる一方で、他の磁電変換素子の感度が低下する。この為、本発明では、電流路の屈曲によって、2つの磁電変換素子の感度を大きく高めることで、他の多数の磁電変換素子の感度低下を相殺させている。
これにより、被測定電流路CBが屈曲する位置の違いによる測定感度の変化を小さくできる。In the
Further, the second
The present invention is a current sensor based on the same principle as the current sensors described in International Publication WO2015 / 122064 and International Publication WO2013 / 128993. The direction of the sensitivity axis of the first magnetoelectric conversion element positioned at the end is orthogonal to the direction of the sensitivity axis of the second magnetoelectric conversion element positioned other than the end. When the current path is bent, the measurement sensitivity of the first magnetoelectric conversion element near the bent portion of the first magnetoelectric conversion elements is increased, while the measurement sensitivity of the other magnetoelectric conversion elements is decreased. That is, the sensitivity of the two magnetoelectric conversion elements increases, while the sensitivity of the other magnetoelectric conversion elements decreases. For this reason, in the present invention, the sensitivity of the two magnetoelectric conversion elements is greatly increased by bending the current path, thereby canceling the sensitivity reduction of many other magnetoelectric conversion elements.
Thereby, the change of the measurement sensitivity by the difference in the position where the to-be-measured current path CB bends can be made small.
すなわち、電流センサ101では、被測定電流路CBが第1電流路部分CB1に対して直角に屈曲した第2電流路部分CB2を備えているため、第2電流路部分CB2が第1電流路部分CB1と一直線である場合に比べて、被測定電流路CBを流れる電流によって生じる磁気の第2感度軸(Y1−Y2方向)に平行な成分は小さくなる。また、第1電流路部分CB1の近傍では、第2電流路部分CB2との間の距離が長くなるに従って第1電流路部分CB1を流れる電流によって生じる磁気の第2感度軸に平行な成分は大きくなる。 一方、第2電流路部分CB2の周囲では第2電流路部分CB2に近づくに従って第2電流路部分CB2を流れる電流によって生じる磁気の第1磁電変換素子の感度軸(X1−X2方向)に平行な成分は大きくなる。
That is, in the
ここで、第1磁電変換素子25a,25jは、基板16の第1面16aの2つ腕部161,162の先端(開放端)16c,16d側に設けられている。そのため第1磁電変換素子25a,25jの位置における第2電流路部分CB2を流れる電流によって生じる磁気の第1感度軸に平行な成分は大きくなる。
Here, the first
また、第2磁電変換素子25b,25c,25d,25g、25h、25iは、基板16の第2電流路部分CB2と反対側の面16bに設けられている。そのため、第2磁電変換素子25b,25c,25d,25g、25h、25iの位置における第1電流路部分CB1を流れる電流によって生じる磁気の第2磁電変換素子の感度軸に平行な成分は大きくなる。
これにより、被測定電流路CBの屈曲する位置が変化しても、測定感度の変化を抑制できる。The second
Thereby, even if the position where the measured current path CB is bent changes, the change in measurement sensitivity can be suppressed.
また、第1電流路部分CB1に対しての第2電流路部分CB2を直角にしたことで、第1電流路部分CB1を流れる電流によって生じる磁界の感度軸に平行な成分の第2磁電変換素子25b,25c,25d,25g、25h、25iの位置における大きさ、並びに第2電流路部分CB2を流れる電流によって生じる磁界の感度軸に平行な成分の第1磁電変換素子25a,25jの位置における大きさを大きくでき、測定感度を高めることができる。
Further, since the second current path portion CB2 is perpendicular to the first current path portion CB1, the second magnetoelectric conversion element having a component parallel to the sensitivity axis of the magnetic field generated by the current flowing through the first current path portion CB1. 25b, 25c, 25d, 25g, 25h, 25i, and the magnitude of the component parallel to the sensitivity axis of the magnetic field generated by the current flowing through the second current path portion CB2, at the position of the first
電流センサ101では、図1に示す被測定電流路CBを流れる電流を測定する場合に、第1磁電変換素子25a,25jは感度増となり、第1磁電変換素子25e,25fは感度減となる。また、第2磁電変換素子25b,25c,25d,25g,25h,25iは全て感度減となるが、全体としては測定感度の変化が相殺されるように、各磁電変換素子を配置する。
In the
また、第1磁電変換素子25a,25e,25f,25jと第2磁電変換素子25b,25c,25d,25g、25h、25iとを同一の基板16の異なる面に設けることで、第1磁電変換素子と第2磁電変換素子とを相互に第2電流路部分CB2から異なる距離に高精度に且つ容易に位置決めでき、測定精度の向上と製造コストの低下を同時に実現できる。
In addition, the first
また、図2〜図6に示すように、4つの第1磁電変換素子25a,25e,25f,25jと、6つの第2磁電変換素子25b,25c,25d,25g、25h、25iとを配置したことで、隣接する電流路の位置がずれても、測定精度の悪化を抑制できる。
As shown in FIGS. 2 to 6, four first
なお、図6の例において、第1磁電変換素子25fの感度軸の向きを第1磁電変換素子25aとは逆のX2方向とし、第1磁電変換素子25jの感度軸の向きを第1磁電変換素子25eとは逆のX1方向とし、第2磁電変換素子25g,25h,25iの感度軸の向きを磁電変換素子25b,25c,25dと同じY1方向としてもよい。
この場合は、後段の演算回路では、第1磁電変換素子25a,25e及び第2磁電変換素子25b,25c,25dの出力から、第1磁電変換素子25f,25j及び第2磁電変換素子25g,25h,25iの出力を減算することで、被測定電流路CBの磁界に応じた成分を累積して有効化し、隣接する電流路の磁界に応じた成分をキャンセルする。In the example of FIG. 6, the direction of the sensitivity axis of the first
In this case, in the subsequent arithmetic circuit, the first
以上説明したように、電流センサ101によれば、Y1−Y2方向に直交する感度軸を持つ第1磁電変換素子25a,25e,25f,25jを、第2電流路部分CB2側(第2電流路部分CB2に近い側)の第1面16aに設け、感度軸を持つ第2磁電変換素子25b,25c,25d,25g、25h、25iを、第2電流路部分CB2と反対側(第2電流路部分CB2から遠い側)の第2面16bに設けた。その結果、被測定電流路CBを流れる電流によって磁気に対しての全体として感度を高めて測定精度を高めることができる。
これにより、被測定電流路が直線の場合と、被測定電流路CBのように屈曲している場合とでの測定感度の変化を抑制できる。As described above, according to the
As a result, it is possible to suppress a change in measurement sensitivity when the measured current path is a straight line and when the measured current path is bent like the measured current path CB.
<第1実施形態の変形例>
図7は、上述した電流センサ101の変形例であり、第1磁電変換素子25a,25jを第1面16aに配設し、第1磁電変換素子25e,25f及び全ての第2磁電変換素子25b,25c,25d,25g、25h、25iを第2面16bに配設した電流センサ201である。<Modification of First Embodiment>
FIG. 7 shows a modification of the above-described
図8は、電流センサ101,202等と第2電流路部分CB2との間の距離Hと、磁界検知感度との関係を示す図である。図8の横軸が距離Hを示し、縦軸が被測定電流路CBが直線の場合の磁界検知感度を100%とした場合の感度を示している。
図8に示すように、磁界検知感度は、図7に示す電流センサ201が最も変化が小さく(G1)、図2〜図6に示す電流センサ101が2番目に変化が小さい(G2)。また、図8に示すように、磁界検知感度は、全ての磁電変換素子を第2面16bに配設した場合が3番目であり(G3)、全ての磁電変換素子を第1面16aに配設した場合が最も感度の変化が大きい(G4)。FIG. 8 is a diagram illustrating the relationship between the distance H between the
As shown in FIG. 8, the current sensor 201 shown in FIG. 7 has the smallest change in the magnetic field detection sensitivity (G1), and the
また、図2〜図6に示すように第1磁電変換素子25a,25e,25f,25jと第2磁電変換素子25b,25c,25d,25g、25h、25iを配置したことで、磁電変換素子25a〜25lの配置エリアのX方向の幅を最小限にでき、被測定電流路CBと隣接する電流路との距離を狭くできる。これにより、基板16の小型化、つまり電流センサ101の小型化が可能である。特に、切欠17の左右の腕部161,162の幅が狭くできる。
Further, as shown in FIGS. 2 to 6, the first
また、電流センサ101によれば、図2〜図6に示すように第1磁電変換素子25a,25e,25f,25jと第2磁電変換素子25b,25c,25d,25g、25h、25iを配置したことで、隣り合う位置に配設された近隣電流路からの外来磁場の影響を相対的に低減することができる。従って、外来磁場による磁電変換素子への影響が低減されるので、磁電変換素子からの検知値を安定して得ることができる。このように隣接電線の影響を除けることを、シミュレーションで確認した。
Further, according to the
<第1実施形態の他の変形例>
また、他の変形例において、電流センサ101は、図9に示すように、第2の磁電変換素子25b〜25dを第1電流路部分CB1の重心PPを中心とする円周上に配置する。同様に第2の磁電変換素子25g〜25iを同じ円周上に配置する。また、第1の磁電変換素子25a,25e、25f、25jも同じ円周上に配置する。この場合、第2の磁電変換素子25b〜25dは、円周に沿って、電流路CBを囲むように2列に配置され、第1の磁電変換素子25a,25e、25f、25jは、列の端に位置する。つまり、磁電変換素子25a〜25jが配置される列は、直線に限らず、曲線でも良い。<Other Modifications of First Embodiment>
In another modification, as shown in FIG. 9, the
また、第2の磁電変換素子25b〜25d、25g〜iの感度軸の向きは、円周の接線方向であると共に、第2の磁電変換素子25b〜25d、25g〜iの感度軸の向きは、第2電流方向に対して45°未満となるように配置する。第2の磁電変換素子25b〜25d、25g〜25iの感度軸が、第2電流方向に対して45°未満であれば、第2磁電変換素子25b〜25d、25g〜25iは、第2電流方向(Y1からY2に向かう方向)と平行な方向の磁界を検知できる。第1の磁電変換素子の感度軸の向きは、円周の接線方向であると共に、X1−X2方向に対して45°未満となるように配置する。第1の磁電変換素子25a、25e、25f、25jの感度軸が、X1−X2方向に対して45°未満であれば、第1電変換素子25a、25e、25f、25jは、X1−X2方向と平行な方向の磁界を検知できる。尚、X1−X2方向は、前述したとおり、第1電流方向と直角かつ、第2電流方向と直角な方向である。
The directions of the sensitivity axes of the second
図9のように各磁電変換素子25a〜25jを配置すると、電流センサは、大型化するが、測定精度を高くできる。また、第2電流路部分CB2を、第1電流路部分CB1に対して、折り曲げていない場合と、折り曲げた場合とを比較すると、次の通りとなる。第2電流路CB2を折り曲げた方が、第1磁電変換素子25a,25jは感度増となり、第1磁電変換素子25e,25fは感度減となる。また、第2磁電変換素子25b,25c,25d,25g,25h,25iは全て感度減となることは、先に説明した第1実施形態と同じである。この為、各磁電変換素子25a〜25jの配置位置を調整することで、全体としては、被測定電流CBの屈曲率に関わらず、測定感度を一定に保つことができる。
When the
<第1実施形態の更に他の変形例>
電流路CBが、扁平な形状の場合、電流路CBを流れる電流が発生する誘導磁界は、楕円形となる。この場合、電流センサ101は、図10に示すように、第2の磁電変換素子25b〜25dを誘導磁界に沿った楕円上に配置する。同様に第2の磁電変換素子25g〜25iを同じ楕円上に配置する。第1の磁電変換素子25a,25e、25f、25jは、第2電流方向において、第2磁電変換素子より外側であれば、楕円上以外の場所でも構わない。但し、第1磁電変換素子25aと25jは、第1仮想線IL1と線対称である。同様に、第1磁電変換素子25eと25fは、第1仮想線IL1と線対称である。更に、第1磁電変換素子25aと25eは、第2仮想線IL2と線対称である。同様に第1磁電変換素子25fと25jは、第2仮想線IL2と線対称である。<Still another modification of the first embodiment>
When the current path CB has a flat shape, the induced magnetic field generated by the current flowing through the current path CB is elliptical. In this case, as shown in FIG. 10, the
また、第2の磁電変換素子の感度軸の向きは、楕円の接線方向であると共に、第2の磁電変換素子の感度軸の向きは、第2電流方向に対して45°未満となるように配置する。第2の磁電変換素子25b〜25d、25g〜25iの感度軸が、第2電流方向に対して45°未満であれば、第2磁電変換素子25b〜25d、25g〜25iは、第2電流方向(Y1からY2に向かう方向)と平行な方向の磁界を検知できる。また、第1の磁電変換素子の感度軸25a,25e,25f,25jの向きは、X1−X2方向に対して45°未満となるように配置する。第1の磁電変換素子25a、25e、25f、25jの感度軸が、X1−X2方向に対して45°未満であれば、第1電変換素子25a、25e、25f、25jは、X1−X2方向と平行な方向の磁界を検知できる。X1−X2方向は、前述したとおり、第1電流方向と直角かつ、第2電流方向と直角な方向である。第1の磁電変換素子25a,25e,25f,25jの感度軸の向きは、誘導磁界の方向である。この為、第1の磁電変換素子25a、25fの感度軸の向きは、電流路CBの重心PPに対して、互いに点対称である。同様に、第1の磁電変換素子25e、25jの感度軸の向きは、電流路CBの重心PPに対して、互いに点対称である。
The direction of the sensitivity axis of the second magnetoelectric conversion element is an elliptical tangential direction, and the direction of the sensitivity axis of the second magnetoelectric conversion element is less than 45 ° with respect to the second current direction. Deploy. If the sensitivity axes of the second
図10のように各磁電変換素子25a〜25jを配置すると、電流路CBが、扁平な形状でも、電流センサの測定精度を高くできる。また、第2電流路部分CB2を、第1電流路部分CB1に対して、折り曲げていない場合と、折り曲げた場合とを比較すると、次の通りとなる。第1磁電変換素子25a,25jは感度増となり、第1磁電変換素子25e,25fは感度減となる。また、第2磁電変換素子25b,25c,25d,25g,25h,25iは全て感度減となることは、先に説明した第1実施形態と同じである。この為、各磁電変換素子25a〜25jの配置位置と感度軸の向きを調整することで、全体としては、被測定電流CBの屈曲率に関わらず、測定感度を一定に保つことができる。
If each
<第2実施形態>
上述した実施形態では、4つの第1磁電変換素子25a,25e,25f,25jと6つの第2磁電変換素子25b,25c,25d,25g、25h、25iを用いた場合を例示したが、本実施形態では、4つの第1磁電変換素子と4つの第2磁電変換素子とを用いる場合を例示する。Second Embodiment
In the above-described embodiment, the case where the four first
図11は、本発明の第2実施形態における基板116上での第1磁電変換素子125a,125b,125c,125dと、第2磁電変換素子125e,125f,125g,125hとの配置を説明するための外観斜視図である。図12は、図11に示す電流センサ301の基板116上での磁電変換素子の配置を説明するための図である。
FIG. 11 is a view for explaining the arrangement of the first
図11及び図12に示すように、電流センサ201では、第1磁電変換素子125a,125b,125c,125dは、第2電流路部分CB2に近い基板116の第1面116aに設けられている。また、第2磁電変換素子125e,125f,125g,125hは、第2電流路部分CB2から遠い基板116の第2面116bに設けられている。
As shown in FIGS. 11 and 12, in the current sensor 201, the first
また、第1磁電変換素子125a,125b,125c,125dと、第2磁電変換素子125e,125f,125g,125hとは、被測定電流路CBの第1電流路部分CB1の断面の重心PPの仮想的な長方形LL上の頂点に配設されている。
The first
第1磁電変換素子125a,125dはX2方向の第1感度軸を持ち、第1磁電変換素子125b,125cはX1方向の第1感度軸を持つ。
第2磁電変換素子125e,125fはY1方向の第2感度軸を持ち、第1磁電変換素子125g,125hはY2方向の第2感度軸を持つ。The first
The second
第1実施形態と同様に、電流センサ301では、被測定電流路CBが第1電流路部分CB1に対して直角に傾斜した第2電流路部分CB2を備えているため、第2電流路部分CB2が第1電流路部分CB1と一直線である場合に比べて、被測定電流路CBを流れる電流によって生じる磁気の第2磁電変換素子の感度軸(Y1−Y2方向)に平行な成分は小さくなる。また、第1電流路部分CB1の近傍では、第2電流路部分CB2との間の距離が長くなるに従って第1電流路部分CB1を流れる電流によって生じる磁気の第2磁電変換素子の感度軸に平行な成分は大きくなる。
一方、第2電流路部分CB2の周囲では第2電流路部分CB2に近づくに従って第2電流路部分CB2を流れる電流によって生じる磁気の第1磁電変換素子の感度軸(X1−X2方向)に平行な成分は大きくなる。As in the first embodiment, in the
On the other hand, around the second current path portion CB2, parallel to the sensitivity axis (X1-X2 direction) of the magnetic first magnetoelectric transducer generated by the current flowing through the second current path portion CB2 as it approaches the second current path portion CB2. Ingredients become larger.
電流センサ301では、第1磁電変換素子125a,125dは、基板116の第1面116aの2つ腕部1161,1162の開放端116c,116d側に設けられている。そのため第1磁電変換素子125a,125dの位置における第2電流路部分CB2を流れる電流によって生じる磁気の第1磁電変換素子の感度軸に平行(X1−X2方向)な成分は大きくなる。
In the
また、第2磁電変換素子125e,125f,125g,125hは、基板116の第2電流路部分CB2と反対側の第2面116bに設けられている。そのため、第2磁電変換素子125e,125f,125g,125hの位置における第1電流路部分CB1を流れる電流によって生じる磁気の第2磁電変換素子の感度軸に平行(Y1−Y2方向)な成分は大きくなる。
その結果、被測定電流路CBを流れる電流によって磁気に対しての全体として感度を高めて測定精度を高めることができる。
これにより、被測定電流路が直線の場合と、被測定電流路CBのように屈曲している場合とでの測定感度の変化を抑制できる。The second
As a result, the sensitivity to magnetism as a whole can be increased by the current flowing through the measured current path CB, and the measurement accuracy can be increased.
As a result, it is possible to suppress a change in measurement sensitivity when the measured current path is a straight line and when the measured current path is bent like the measured current path CB.
電流センサ301では、図1に示す被測定電流路CBを流れる電流を測定する場合に、第1磁電変換素子125a,125dは感度増となり、第1磁電変換素子125b,125cは感度減となる。また、第2磁電変換素子125e,125f,125g,125hは全て感度減となるが、全体としては測定感度の変化を抑制できる。
一方、電流センサ201では、被測定電流路CBが直線状の場合には、第1磁電変換素子125a,125b,125c,125dと第2磁電変換素子125e,125f,125g,125hとの感度は略同じになる。In the
On the other hand, in the current sensor 201, when the measured current path CB is linear, the sensitivity of the first
上述したように、電流センサ301によっても、第1実施形態の電流センサ201と同様の効果が得られる。
図13は、電流センサ301等と第2電流路部分CB2との間の距離Hと、磁界検知感度との関係を示す図である。図13の横軸は距離Hを示す。縦軸は、被測定電流路CBが直線の場合の磁界検知感度を100%とした場合の感度を示している。
図13に示すように、磁界検知感度は、図11及び図12に示す電流センサ301が最も変化が小さく(G11)、全ての磁電変換素子を第2面116aに配設した場合が最も変化が大きく(G13)、全ての磁電変換素子を第2面116bに配設した場合がそれらの間の変化量である(G12)。As described above, the
FIG. 13 is a diagram illustrating the relationship between the distance H between the
As shown in FIG. 13, the magnetic field detection sensitivity changes most when the
また、電流センサ301によれば、全体構成を小さくできる。また、ペアとなる磁電変換素子の温度が等しくなるので、磁電変換素子に温度特性があっても、測定精度の悪化を防げる。
Further, according to the
本発明は上述した実施形態には限定されない。
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。
上述した実施形態において、磁電変換素子の数は、10個以上であれば、特に限定されない。The present invention is not limited to the embodiment described above.
That is, those skilled in the art may make various modifications, combinations, subcombinations, and alternatives regarding the components of the above-described embodiments within the technical scope of the present invention or an equivalent scope thereof.
In the embodiment described above, the number of magnetoelectric conversion elements is not particularly limited as long as it is 10 or more.
上述した実施形態では、被測定電流路CBの第1電流路部分CB1と第2電流路部分CB2との角度が直角の場合を例示したが、直角でなくても効果は生じる。被測定電流路CBの第1電流路部分CB1と第2電流路部分CB2との角度が直角でない場合、第1磁電変換素子25a,25e,25f,25jは、第1電流方向(Z軸方向)と直角であって、第2電流を第1電流方向と垂直な面(XY平面)に投影した方向(Y方向)と直角な方向(X方向)の磁界を検知するように配置する。即ち、第1磁電変換素子25a,25e,25f,25jは、その感度軸を、X方向から45度未満の方向に向けて配置する。また、第2磁電変換素子25b,25c,25d,25g,25h,25iは、第2電流方向を第1電流方向と垂直な面(XY平面)に投影した方向(Y方向)の磁界を検知するように配置する。即ち、第2磁電変換素子25b,25c,25d,25g,25h,25iは、その感度軸を、Y方向から45度未満の方向に向けて配置する。
In the above-described embodiment, the case where the angle between the first current path portion CB1 and the second current path portion CB2 of the measured current path CB is a right angle is illustrated. When the angle between the first current path portion CB1 and the second current path portion CB2 of the measured current path CB is not a right angle, the first
また、上述した実施形態と異なる位置及び向きに磁電変換素子を配置しても良い。但し、各磁電変換素子は、第1仮想線IL1に対して、線対称な位置に別の磁電変換素子が配置される。また、各磁電変換素子は、第2仮想線IL2に対して、線対称な位置に別の磁電変換素子が配置される。(但し、第2仮想線IL2上に配置される磁電変換素子は、除く。)また、被測定電流CBの重心PPに対して、点対称(つまり2回回転対称位置)の磁電変換素子の同士の感度軸は、平行である。この条件から大きく外れると、測定誤差が大きくなる。 Moreover, you may arrange | position a magnetoelectric conversion element in the position and direction different from embodiment mentioned above. However, in each magnetoelectric conversion element, another magnetoelectric conversion element is arranged at a line-symmetrical position with respect to the first virtual line IL1. In addition, each magnetoelectric conversion element is provided with another magnetoelectric conversion element at a line-symmetrical position with respect to the second virtual line IL2. (However, the magnetoelectric conversion element arranged on the second imaginary line IL2 is excluded.) Also, the magnetoelectric conversion elements that are point-symmetric (that is, two-fold rotationally symmetric positions) with respect to the center of gravity PP of the current CB to be measured. The sensitivity axes of are parallel. If this condition is greatly deviated, the measurement error increases.
なお、第1磁電変換素子及び第2磁電変換素子の数は偶数個であれば任意である。また、磁電変換素子間の距離についても特に限定されない。
また、上述した実施形態では、同一特性の磁電変換素子を用いる場合を例示したが、後段の演算回路において被測定電流路CBの磁界に応じた成分を累積して有効化し、隣接する電流路の磁界に応じた成分をキャンセルすることが可能な範囲において、2個以上の特性の磁電変換素子を用いてもよい。In addition, if the number of the 1st magnetoelectric conversion element and the 2nd magnetoelectric conversion element is an even number, it is arbitrary. Further, the distance between the magnetoelectric conversion elements is not particularly limited.
In the above-described embodiment, the case where the magnetoelectric conversion elements having the same characteristics are used is exemplified. However, the component corresponding to the magnetic field of the current path CB to be measured is accumulated and validated in the arithmetic circuit in the subsequent stage, and the adjacent current paths A magnetoelectric conversion element having two or more characteristics may be used as long as the component corresponding to the magnetic field can be canceled.
また、上述した実施形態では、磁電変換素子としてGMR素子を好適に用いたが、磁気の方向を検知できる磁気検知素子であれば良く、MR(Magneto Resistive)素子、AMR(Anisotropic Magneto Resistive)素子、TMR(Tunnel Magneto Resistive)
素子、ホール素子等であっても良い。但し、ホール素子等の場合は、GMR素子やMR素子の感度軸と異なるので、使用するホール素子の感度軸に合わせて、実装に工夫が必要である。In the above-described embodiment, the GMR element is preferably used as the magnetoelectric conversion element. However, any magnetic sensing element capable of detecting the direction of magnetism may be used. An MR (Magneto Resistive) element, an AMR (Anisotropic Magneto Resistive) element, TMR (Tunnel Magneto Resistive)
It may be an element, a Hall element, or the like. However, in the case of a Hall element or the like, since it differs from the sensitivity axis of the GMR element or MR element, it is necessary to devise mounting in accordance with the sensitivity axis of the Hall element to be used.
101,201,301…電流センサ
11…筐体
13…コネクタ
16,116…基板
16a,116a…第1面
16b,116b…第2面
16c,16d,116c,116d…先端
161,162,1161,1162…腕部
25a〜25j,125a〜125h
31…ケース
L,LL…長方形
IL1…第1仮想線
IL2…第2仮想線
L1,L2,…長辺
L3…短辺
101, 201, 301 ...
31 ... Case L, LL ... Rectangle IL1 ... First imaginary line IL2 ... Second imaginary line L1, L2, ... Long side L3 ... Short side
Claims (17)
前記第1電流路部分を囲むように配置された複数の第1磁電変換素子と、
前記第1電流路部分を挟むように2列に配置された複数の第2磁電変換素子と、を有し、
前記第1電流路部分は、第1電流方向に電流が流れ、
前記第2電流路部分は、第2電流方向に電流が流れ、
複数の前記第1磁電変換素子は、前記第1電流路部分の中心が配置される仮想点を対称点として点対称の位置に配置され、
複数の前記第2磁電変換素子は、前記仮想点を対称点として点対称の位置に配置され、
前記第2磁電変換素子は、前記第2電流方向を前記第1電流方向に垂直な面に投影した方向の磁界を検知し、
前記第1磁電変換素子は、前記第1電流方向と直角であって、前記第2電流方向を前記第1電流方向に垂直な面に投影した方向の磁界を検知し、
前記第2電流方向において、前記第1磁電変換素子は、前記第2磁電変換素子より外側に位置し、
前記第2電流路部分に近い位置の前記第1磁電変換素子は、前記第2磁電変換素子に対して、前記第1電流方向と平行な方向において、前記第2電流路部分側に位置している
ことを特徴とする電流センサ。A current sensor that uses magnetism generated by a current flowing through a current path to be measured including a first current path portion and a second current path portion bent with respect to the first current path portion,
A plurality of first magnetoelectric transducers arranged to surround the first current path portion;
A plurality of second magnetoelectric transducers arranged in two rows so as to sandwich the first current path portion,
In the first current path portion, a current flows in a first current direction,
In the second current path portion, current flows in the second current direction,
The plurality of first magnetoelectric transducers are arranged at point-symmetric positions with a virtual point at which the center of the first current path portion is arranged as a symmetry point,
The plurality of second magnetoelectric transducers are arranged at point-symmetric positions with the virtual point as a symmetry point,
The second magnetoelectric transducer detects a magnetic field in a direction in which the second current direction is projected onto a plane perpendicular to the first current direction;
The first magnetoelectric transducer detects a magnetic field in a direction perpendicular to the first current direction and the second current direction projected onto a plane perpendicular to the first current direction;
In the second current direction, the first magnetoelectric transducer is positioned outside the second magnetoelectric transducer,
The first magnetoelectric conversion element at a position close to the second current path portion is located on the second current path portion side in a direction parallel to the first current direction with respect to the second magnetoelectric conversion element. A current sensor.
前記第2磁電変換素子は、前記第2電流方向と平行な方向に対して45°未満の方向に感度軸が向いていることを特徴とする請求項1に記載の電流センサ。The first magnetoelectric transducer is perpendicular to the first current direction and has a sensitivity axis in a direction less than 45 ° with respect to a direction perpendicular to the second current direction,
2. The current sensor according to claim 1, wherein the second magnetoelectric conversion element has a sensitivity axis in a direction of less than 45 ° with respect to a direction parallel to the second current direction.
前記第2磁電変換素子の感度軸の向きは、前記第2電流方向を前記第1電流方向に垂直な面に投影した方向であることを特徴とする請求項3に記載の電流センサ。The direction of the sensitivity axis of the first magnetoelectric transducer is a direction perpendicular to the first current direction and perpendicular to the direction in which the second current direction is projected onto a plane perpendicular to the first current direction,
4. The current sensor according to claim 3, wherein the direction of the sensitivity axis of the second magnetoelectric transducer is a direction in which the second current direction is projected onto a plane perpendicular to the first current direction. 5.
前記第2電流路部分に近い位置の前記第1磁電変換素子は、前記基板の前記第2電流路部分側の第1面に設けられており、
前記第2磁電変換素子は、前記基板の前記第2電流路部分側と反対側の第2面に設けられている
請求項1〜7のいずれかに記載の電流センサ。A substrate provided with the first magnetoelectric conversion element and the second magnetoelectric conversion element;
The first magnetoelectric conversion element at a position close to the second current path portion is provided on the first surface of the substrate on the second current path portion side,
The current sensor according to claim 1, wherein the second magnetoelectric conversion element is provided on a second surface of the substrate opposite to the second current path portion side.
請求項1〜8のいずれかに2に記載の電流センサ。The current sensor according to claim 1, wherein the first current path portion and the second current path portion are at right angles.
前記基板に設けられた複数の第1磁電変換素子と、
前記基板に設けられた複数の第2磁電変換素子とを備え、
前記基板は、2つの平行な腕部と、前記2つの腕部を繋ぐ根元部と有し、
全ての前記第2磁電変換素子が、腕部の伸びる方向に並んで配置され、
全ての前記第1磁電変換素子は、複数の前記第2磁電変換素子の前記列の端に位置し、
前記第1磁電変換素子は、前記腕部の伸びる方向と直交する方向の磁界を検知し、
前記第2磁電変換素子は、前記腕部の伸びる方向の磁界を検知し、
前記第1磁電変換素子の内、前記腕部の最も先端側に設けられた2つの前記第1の磁電変換素子は、前記基板の第1面に設けられており、
全ての前記第2磁電変換素子は、前記第1面と反対側の第2面に設けられている
ことを特徴とする
電流センサ。A substrate,
A plurality of first magnetoelectric transducers provided on the substrate;
A plurality of second magnetoelectric transducers provided on the substrate,
The substrate has two parallel arm portions and a root portion connecting the two arm portions,
All the second magnetoelectric transducers are arranged side by side in the direction in which the arms extend,
All the first magnetoelectric transducers are located at the end of the row of the plurality of second magnetoelectric transducers,
The first magnetoelectric transducer detects a magnetic field in a direction orthogonal to a direction in which the arm portion extends,
The second magnetoelectric conversion element detects a magnetic field in a direction in which the arm portion extends,
Among the first magnetoelectric conversion elements, the two first magnetoelectric conversion elements provided on the most distal end side of the arm portion are provided on the first surface of the substrate,
All said 2nd magnetoelectric conversion elements are provided in the 2nd surface on the opposite side to the said 1st surface, The current sensor characterized by the above-mentioned.
前記第2磁電変換素子の感度軸の方向は、前記第2電流方向と平行な方向であることを特徴とする請求項10に記載の電流センサ。The direction of the sensitivity axis of the first magnetoelectric transducer is perpendicular to the first current direction and perpendicular to the second current direction,
The current sensor according to claim 10, wherein a direction of a sensitivity axis of the second magnetoelectric conversion element is a direction parallel to the second current direction.
全ての前記第2磁電変換素子は、前記基板の前記第1面と反対側の前記第2面に形成されている
請求項7、9〜11のいずれかに記載の電流センサ。All the first magnetoelectric transducers are provided on the first surface of the substrate,
The current sensor according to claim 7, wherein all the second magnetoelectric conversion elements are formed on the second surface opposite to the first surface of the substrate.
6個以上の前記第2磁電変換素子と
を有する
請求項1〜12のいずれかに記載の電流センサ。Four first magnetoelectric transducers;
The current sensor according to claim 1, comprising six or more second magnetoelectric conversion elements.
請求項1〜12のいずれかに記載の電流センサ。The first magnetoelectric conversion element and the second magnetoelectric conversion element located at the end of the first magnetoelectric conversion element and the second magnetoelectric conversion element are provided at positions opposite to each other on the opposite side of the substrate. The current sensor according to any one of -12.
4個の前記第2磁電変換素子と
を有する
請求項1〜12、14のいずれかに記載の電流センサ。Four first magnetoelectric transducers;
The current sensor according to claim 1, comprising four second magnetoelectric conversion elements.
前記第2磁電変換素子は、前記長方形の重心を通り前記長方形の長辺と平行な仮想線に対して線対称且つ前記重心に点対称となるように前記長方形の長辺上に設けられており
前記第1磁電変換素子は前記長方形の短辺と平行な磁界を検知し、
前記第2磁電変換素子は前記長辺と平行な磁界を検知し、
前記重心を中心に点対称位置にある前記第1磁電変換素子同士の検知可能な磁界の向きは同一あるいは逆であり、
前記重心を中心に点対称位置にある前記第2磁電変換素子同士の検知可能な磁界の向きは同一あるいは逆である
請求項1、3、4、7、8、9、10、11、13、14のいずれかに記載の電流センサ。
The first magnetoelectric transducer is provided at four vertices of a virtual rectangle where the measured current path is located,
The second magnetoelectric transducer is provided on the long side of the rectangle so as to be symmetric with respect to an imaginary line passing through the center of gravity of the rectangle and parallel to the long side of the rectangle and point-symmetric to the center of gravity. The first magnetoelectric transducer detects a magnetic field parallel to the short side of the rectangle,
The second magnetoelectric transducer detects a magnetic field parallel to the long side,
The direction of the detectable magnetic field between the first magnetoelectric transducers in a point-symmetric position with respect to the center of gravity is the same or reverse,
The direction of the detectable magnetic field between the second magnetoelectric transducers in a point-symmetrical position with respect to the center of gravity is the same or opposite. Claims 1, 3, 4, 7, 8, 9, 10, 11, 13, The current sensor according to any one of 14.
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