KR102018664B1 - 전류 센서 - Google Patents

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도요타지도샤가부시키가이샤
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Abstract

2개의 센서 칩(32a, 32b)은, 각각이 자전 변환 소자(52a, 52b)를 수용하고 있다. 상기 2개의 센서 칩(32a, 32b)은 상기 갭에 배치되어 있다. 상기 2개의 센서 칩(32a, 32b)은, 각각의 상기 2개의 센서 칩(32a, 32b)의 감자 방향이 상기 집자 코어(35)의 단부면(351, 352)의 법선 방향과 동일해지도록 배치되어 있다. 상기 단부면(351, 352)은 상기 갭에 면하고, 상기 2개의 센서 칩(32a, 32b)은, 상기 법선 방향에서 보아, 상기 갭의 중심을 통과하는 직선(CL)에 대하여 선대칭으로 배치되어 있다.

Description

전류 센서{CURRENT SENSOR}
본 명세서는, 집자 코어와 자전 변환 소자를 구비한 전류 센서를 개시한다.
집자 코어와 자전 변환 소자를 구비한 전류 센서가 알려져 있다. 집자 코어는, 전류가 흐르는 도체를 둘러싸는 링 형상을 이루고 있다. 집자 코어는, 링의 1개소가 분단되어 갭이 형성되어 있다. 자전 변환 소자는 센서 칩에 내장되어 있으며, 그 센서 칩은 집자 코어의 갭에 배치된다. 센서 칩은, 내부의 자전 변환 소자의 감자 방향이 갭에 면하는 집자 코어의 단부면의 법선 방향을 향하도록 배치된다. 집자 코어는, 도체를 흐르는 전류에 기인하여 발생하는 자속을 모은다. 자전 변환 소자는, 집자 코어의 갭을 통과하는 자속을 계측한다. 센서 칩에 접속되어 있는 센서 컨트롤러는, 자전 변환 소자가 계측한 자속의 크기에 기초하여 도체에 흐르는 전류를 특정한다.
일본 특허 공개 제2013-13169호에, 집자 코어의 갭에 동일한 타입의 2개의 센서 칩을 배치한 전류 센서가 개시되어 있다. 센서 칩은 도체의 연장 설치 방향을 따라 나열되어 배치되어 있다. 센서 컨트롤러는, 동일한 타입의 2개의 센서 칩(2개의 자전 변환 소자)의 출력 차가 소정의 역치(에러 판정 역치)를 초과한 때, 어느 센서 칩에서 이상이 발생하고 있는 것을 나타내는 에러 신호를 출력한다.
2개의 센서 칩을 갭에 배치하는 경우, 2개의 센서 칩은, 갭에 면하는 집자 코어의 단부면의 법선 방향에서 보아, 단부면 중심에 대하여 좌우 대칭(또는 상하 대칭)의 위치에 배치된다. 단, 2개의 센서 칩은 동일한 자세로 배치된다. 집자 코어의 단부면의 면적이 충분히 크면 2개의 센서 칩은 일정한 자장에 노출되며, 2개의 센서 칩이 정상이면 그것들은 동일한 계측 결과를 출력한다.
한편, 센서 칩의 제조상 또는 설계상의 요청에 의하여, 자전 변환 소자가 센서 칩의 중심으로부터 어느 방향으로 치우친 위치에 수용되는 경우가 있다. 예를 들어 단부면 중심에 대하여 좌우 대칭의 위치에 동일한 자세로 배치된 2개의 센서 칩을 집자 코어의 단부면의 법선 방향에서 본 때, 자전 변환 소자가 칩 내에서 우측에 치우쳐서 위치하고 있다고 하자. 이때, 단부면 중심의 좌측의 센서 칩 내의 자전 변환 소자는 우측의 센서 칩 내의 자전 변환 소자보다도 단부면 중심의 근처에 위치하게 된다. 즉, 센서 칩을 단부면 중심에 대하여 대칭의 위치에 배치하더라도 2개의 센서 칩 내의 자전 변환 소자는 단부면 중심으로부터의 거리가 상위하다. 집자 코어의 단부면의 면적이 커서 2개의 센서 칩 전체가 일정한 자장에 노출되는 경우에는 상관없다. 그러나 센서의 소형화를 목표로 하여 집자 코어의 단부면의 면적을 작게 하면, 갭 사이에서 자장이 일정한 범위가 좁아져 간다. 그렇게 되면, 2개의 자전 변환 소자의 단부면 중심으로부터의 거리의 약간의 상위가, 각각이 받는 자장의 상위를 발생시켜, 2개의 자전 변환 소자의 출력(센서 칩의 출력)에 차가 발생한다. 본 발명은, 센서 칩 내의 자전 변환 소자의 칩 중심으로부터의 변위에 기인하는 2개의 센서 칩의 출력 차를 억제한다.
본건의 일 양태로서, 도체를 흐르는 전류를 계측하기 위한 전류 센서를 포함한다. 상기 전류 센서는, 상기 도체를 둘러싸는 링 형상을 갖고, 당해 링 형상의 1개소에 갭을 갖는 집자 코어 및, 각각이 자전 변환 소자를 수용하고 있는 2개의 센서 칩을 포함하고, 상기 2개의 센서 칩은 상기 갭에 배치되어 있고, 상기 2개의 센서 칩은 각각의 상기 2개의 센서 칩의 감자 방향이 상기 집자 코어의 단부면의 법선 방향과 동일해지도록 배치되어 있고, 상기 단부면은 상기 갭에 면하고, 상기 2개의 센서 칩은 상기 법선 방향에서 보아, 상기 갭의 중심에 대하여 점대칭으로 배치되어 있다. 본건의 일 양태로서, 도체를 흐르는 전류를 계측하기 위한 전류 센서이다. 상기 전류 센서는, 상기 도체를 둘러싸는 링 형상을 갖고, 당해 링 형상의 1개소에 갭을 갖는 집자 코어, 및 각각이 자전 변환 소자를 수용하고 있는 2개의 센서 칩을 포함하고, 상기 2개의 센서 칩은 상기 갭에 배치되어 있고, 상기 2개의 센서 칩은 각각의 상기 2개의 센서 칩의 감자 방향이 상기 집자 코어의 단부면의 법선 방향과 동일해지도록 배치되어 있고, 상기 단부면은 상기 갭에 면하고, 상기 2개의 센서 칩은 상기 법선 방향에서 보아, 상기 갭의 중심을 통과하는 직선에 대하여 선대칭으로 배치되어 있다.
예를 들어 센서 칩의 우측면이 단부면 중심 근처에 위치하고 좌측면이 단부면 중심으로부터 먼 측에 위치하도록, 2개의 센서 칩이 단부면 중심을 사이에 놓고 선대칭으로 배치되어 있다고 하자. 그리고 자전 변환 소자가 센서 칩 내에서 중심보다도 우측면 근처에 위치하고 있다고 하자. 그 경우, 상기 배치에 의하면, 2개의 센서 칩의 자전 변환 소자는 모두 칩의 중심보다도 단부면 중심의 근처에 위치한다. 2개의 센서 칩의 자전 변환 소자는 단부면의 법선 방향에서 보아, 단부면 중심으로부터 등거리에 위치한다. 따라서 2개의 자전 변환 소자는 동등한 자장에 노출되어 2개의 자전 변환 소자(센서 칩)의 출력 차는 커지지 않는다.
또한 「2개의 센서 칩은 상기 법선 방향에서 보아, 상기 갭의 중심을 통과하는 직선에 대하여 선대칭으로 배치되어 있다」는 것은, 다음과 같이 달리 말할 수 있다. 즉, 2개의 센서 칩은 단부면의 법선 방향에서 보아, 센서 칩 중심의 수직 이등분선이 단부면 중심을 통과함과 함께, 2개의 센서 칩의 자세가 수직 이등분선에 대하여 거울상의 관계로 되도록 배치된다.
본 명세서가 개시하는 전류 센서는 또한 센서 컨트롤러를 구비하고 있어도 된다. 상기 센서 컨트롤러는 2개의 자전 변환 소자의 출력 차가 소정의 역치를 초과한 때 에러 신호(적어도 한쪽 센서 칩에서 이상이 발생한 것을 나타내는 신호)를 출력하도록 구성되어 있어도 된다. 상기한 전류 센서는 정상 시의 2개의 센서 칩의 출력 차가 작으므로, 소정의 역치를 작게 할 수 있어 이상 검지의 정밀도가 높아진다.
상기 2개의 센서 칩은, 상기 2개의 센서 칩이 각각의 상기 갭을 통과하는 자속에 대하여 정값이 출력될 때, 상기 2개의 센서 칩 중 한쪽의 상기 감자 방향은 상기 2개의 센서 칩 중 다른 쪽의 상기 감자 방향과 역방향을 향하도록 배치되어 있어도 된다. 그 경우, 2개의 센서 칩의 출력은 정부가 서로 반대로 된다. 그 때문에, 2개의 센서 칩의 출력을 단순하게 더하는 것만으로 2개의 센서 칩의 출력 차(출력값의 절댓값의 차)가 얻어진다. 센서 컨트롤러의 회로가 간단해진다.
본 명세서가 개시하는 기술의 상세와 더 한층의 개량은 이하의 「발명을 실시하기 위한 형태」에서 설명한다.
본 발명의 예시적인 실시예의 특징, 이점 및 기술적 및 산업적 의의는 유사 요소들을 유사 도면 부호들로 나타낸 첨부 도면을 참조하여 후술될 것이다.
도 1은 실시예의 전류 센서를 채용한 전기 자동차의 전력계의 블록도이다.
도 2a는 전류 센서 유닛의 정면도이다.
도 2b는 전류 센서 유닛의 평면도이다.
도 3a는 갭 주변의 확대 평면도이다.
도 3b는 단부면의 법선 방향에서 본 센서 칩의 배치를 도시하는 도면이다.
도 4는 갭에 있어서의 자계와 센서 칩의 관계를 설명하는 도면이다.
도 5는 자계의 강도에 따른 2개의 센서 칩의 출력을 나타내는 그래프이다.
도 6a는 갭 주변의 확대 평면도이다.
도 6b는 단부면의 법선 방향에서 본 센서 칩의 배치를 도시하는 도면이다.
도 7은 2개의 센서 칩의 또 다른 배치예를 도시하는 도면이다(갭 주변의 확대 평면도).
도 8은 2개의 센서 칩의 또 다른 배치예를 도시하는 도면이다(단부면의 법선 방향에서 본 도면).
도면을 참조하여 실시예의 전류 센서를 설명한다. 먼저, 실시예의 전류 센서를 채용한 전기 자동차를 설명한다. 도 1은 전기 자동차(100)의 전력계의 블록도이다. 전기 자동차(100)는 배터리(3)의 전력으로 모터(21)를 구동하여 주행한다. 전력 제어기(2)는 배터리(3)의 직류 전력의 전압을 승압한 후에 교류로 변환하여 모터(21)에 공급한다. 운전자가 브레이크를 밟으면, 모터(21)는 차량의 감속에너지를 이용하여 발전한다. 발전으로 얻어진 교류 전력은 전력 제어기(2)에서 직류로 변환되고 또한 강압되어, 배터리(3)의 충전에 이용된다. 배터리(3)에는 전류 센서(13)가 구비되어 있다.
전력 제어기(2)는 1조의 전압 컨버터(10a, 10b)와 인버터(20)와 2개의 콘덴서{필터 콘덴서(14) 및 평활 콘덴서(15)}를 구비하고 있다. 1조의 전압 컨버터(10a, 10b)는 저전압 단부(17)와 고전압 단부(18) 사이에 병렬로 접속되어 있다.
전압 컨버터(10a, 10b)는, 저전압 단부(17)에 인가되는 배터리(3)의 전압을 승압하여 고전압 단부(18)로부터 출력하는 승압 기능과, 고전압 단부(18)에 인가되는 인버터(20)로부터의 전력의 전압을 강압하여 저전압 단부(17)에 출력하는 강압 기능을 갖는다. 즉, 전압 컨버터(10a, 10b)는 쌍방향 DC-DC 컨버터이다. 인버터(20)로부터의 전력이란, 모터(21)가 발전한 교류 전력을 인버터(20)가 직류 전력으로 변환한 전력이다.
제1 전압 컨버터(10a)는 2개의 트랜지스터(5a, 6a), 2개의 다이오드(7a, 8a), 리액터(4a), 전류 센서(12a)로 구성된다. 2개의 트랜지스터(5a, 6a)는 직렬로 접속되어 있다. 2개의 트랜지스터(5a, 6a)의 직렬 접속은 고전압 단부(18)의 정극(18a)과 부극(18b) 사이에 접속되어 있다. 2개의 다이오드(7a, 8a)의 각각은 각각의 트랜지스터(5a, 6a)에 역병렬로 접속되어 있다. 리액터(4a)의 일 단부는 2개의 트랜지스터(5a, 6a)의 직렬 접속의 중점에 접속되어 있다. 리액터(4a)의 타 단부는 저전압 단부(17)의 정극(17a)에 접속되어 있다. 저전압 단부(17)의 정극(17a)과 부극(17b) 사이에 필터 콘덴서(14)가 접속되어 있다. 저전압 단부(17)의 부극(17b)과 고전압 단부(18)의 부극(18b)은 직접 접속되어 있다. 트랜지스터(5a)와 다이오드(8a)가 주로 강압 동작에 관여하고, 트랜지스터(6a)와 다이오드(7a)가 주로 승압 동작에 관여한다. 도 1의 전압 컨버터(10a)의 회로 구성과 동작은 잘 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략한다. 전류 센서(12a)는 리액터(4a)를 흐르는 전류를 계측한다.
제2 전압 컨버터(10b)는 2개의 트랜지스터(5b, 6b), 2개의 다이오드(7b, 8b), 리액터(4b), 전류 센서(12b)로 구성된다. 제2 전압 컨버터(10b)의 구성과 기능은 제1 전압 컨버터(10a)와 동일하므로 설명은 생략한다. 전력 제어기(2)는 동일한 타입의 1조의 전압 컨버터(10a, 10b)를 병렬로 접속하여 부하의 분산을 도모하고 있다.
고전압 단부(18)의 정극(18a)과 부극(18b) 사이에는 평활 콘덴서(15)가 접속되어 있다. 평활 콘덴서(15)는, 1조의 전압 컨버터(10a, 10b)와 인버터(20) 사이를 흐르는 전류의 맥동을 억제한다.
인버터(20)는 전압 컨버터(10a, 10b)에서 승압된 배터리(3)의 직류 전력을 3상 교류 전력으로 변환하여 모터(21)에 공급한다. 또한 인버터(20)는 모터(21)가 발전한 3상 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 전압 컨버터(10a, 10b)에 공급한다. 인버터(20)의 구체적인 회로 구성에 대해서는 도시와 설명을 생략한다. 인버터(20)의 3상 교류 출력선의 각각에 전류 센서(19a 내지 19c)가 구비되어 있다.
전압 컨버터(10a, 10b)와 인버터(20)는 컨트롤러(9)에 의하여 제어된다. 컨트롤러(9)는, 배터리(3)의 전류 센서(13), 및 전압 컨버터(10a, 10b)에 구비된 전류 센서(12a, 12b)의 계측값에 기초하여 전압 컨버터(10a, 10b)의 트랜지스터(5a, 5b, 6a, 6b)를 구동한다. 또한 컨트롤러(9)는, 인버터(20)의 3상 교류 출력선의 각각에 구비된 전류 센서(19a 내지 19c)의 계측값에 기초하여 인버터(20)를 제어한다.
전력 제어기(2)는 합계 5개의 전류 센서(12a, 12b, 19a 내지 19c)를 구비하고 있다. 전력 제어기(2)는, 전류 센서(12a, 12b, 19a 내지 19c)의 고장을 검지하는 고장 검지 기능을 구비하고 있다. 다음으로, 고장 검지 기능에 대하여 설명한다. 3상 교류의 U상, V상, W상의 전류의 합계는 항상 0이므로, 3상 교류의 각 출력선에 설치된 3개의 전류 센서(19a 내지 19c)의 계측값의 합계가 0이 아닌 경우, 전류 센서(19a 내지 19c) 중 어느 것이 고장 나 있는 것을 검지할 수 있다. 한편, 배터리(3)와 전력 제어기(2) 사이에는 도시되지 않은 다른 부하 장치가 접속되어 있기 때문에, 배터리(3)의 전류 센서(13)의 계측값은 1조의 전압 컨버터(10a, 10b)의 전류 센서(12a, 12b)의 계측값의 합계로 되지는 않는다. 전류 센서(12a, 12b)의 각각은 다른 고장 검지 기능을 구비하고 있다. 전류 센서(12a, 12b)의 고장 검지 기능에 대해서는 후술한다.
5개의 전류 센서(12a, 12b, 19a 내지 19c)는 하나의 센서 유닛에 통합되어 있다. 도 2a와 도 2b를 참조하여 전류 센서 유닛(30)을 설명한다. 도 2a는 전류 센서 유닛(30)의 정면도이고, 도 2b는 전류 센서 유닛(30)의 평면도이다. 부호 40은, 전압 컨버터(10a)의 리액터(4a)와 2개의 트랜지스터(5a, 6a)의 직렬 접속을 연결하는 버스 바(40)를 나타내고 있다. 「버스 바」란, 대전류를 저손실로 전달하는 도체이며, 구체적으로는 구리의 가늘고 긴 금속판이다. 부호 41은, 전압 컨버터(10b)의 리액터(4b)와 2개의 트랜지스터(5b, 6b)의 직렬 접속을 연결하는 버스 바(41)를 나타내고 있다. 부호 42a 내지 42c는 인버터(20)의 3상 교류 출력선의 버스 바를 나타내고 있다.
도 2a, 도 2b에 나타내는 X0Y0Z0 좌표계는 글로벌 좌표계를 나타내고 있다. 글로벌 좌표계의 X0축은 버스 바(40, 41, 42a 내지 42c)의 연장 설치 방향과 일치하고 있다. 나중에 각 센서 칩 고유의 로컬 직교 좌표계를 정의하는데, 이후의 도면에서는, 글로벌 좌표계(X0Y0Z0 좌표계)의 버스 바(40, 41, 42a 내지 42c), 및 후술하는 집자 코어(35, 36, 37a 내지 37c)에 대한 상대적인 방향은 항상 동일한 것에 유의하기 바란다. 달리 말하면, 본 명세서에 있어서의 글로벌 좌표계란, 집자 코어에 고정된 좌표계이다.
전류 센서 유닛(30)은, 각 버스 바를 둘러싸는 링형의 집자 코어(35, 36, 37a 내지 37c)와, 집자 코어의 갭에 배치되는 센서 칩(32a, 32b, 33a, 33b, 34a 내지 34c), 센서 컨트롤러(31), 및 그것들을 밀봉하고 있는 수지 몰드로 구성되어 있다. 각 버스 바도 수지 몰드를 관통하고 있다. 도 2a 및 도 2b에서는, 수지 몰드의 도시는 생략하였다. 또한 도 2b에서는, 수지 몰드에 추가하여 센서 컨트롤러(31)의 도시도 생략하였다. 집자 코어(35, 36, 37a 내지 37c)와 센서 칩(32a, 32b, 33a, 33b, 34a 내지 34c)과 센서 컨트롤러(31)는 수지 몰드에 의하여, 버스 바에 대한 상대 위치가 고정된다.
집자 코어(35)는 링 형상을 이루고 있으며, 그 링이 버스 바(40)를 둘러싸도록 배치되어 있다. 집자 코어(35)의 링은 그 1개소가 분단되어 있다. 분단에 의하여 발생한 공간을 갭이라 칭한다. 집자 코어(35)의 갭에는 2개의 센서 칩(32a, 32b)이 배치되어 있다. 집자 코어(36)도 1개소가 분단된 링 형상을 이루고 있으며, 그 링이 버스 바(41)를 둘러싸도록 배치되어 있다. 집자 코어(36)의 갭에도 2개의 센서 칩(33a, 33b)이 배치되어 있다. 집자 코어(37a)는 버스 바(42a)를 둘러싸도록 배치되어 있으며, 집자 코어(37a)의 갭에 1개의 센서 칩(34a)이 배치되어 있다. 집자 코어(37b)는 버스 바(42b)를 둘러싸도록 배치되어 있으며, 집자 코어(37b)의 갭에 1개의 센서 칩(34b)이 배치되어 있다. 집자 코어(37c)는 버스 바(42c)를 둘러싸도록 배치되어 있으며, 집자 코어(37c)의 갭에 1개의 센서 칩(34c)이 배치되어 있다. 집자 코어(35, 36)의 갭에는 버스 바 연장 설치 방향을 따라 2개의 센서 칩이 배치되어 있으므로, 집자 코어(35, 36)는 다른 집자 코어(37a 내지 37c)보다도 X0축 방향의 폭이 크다. 글로벌 좌표계의 Y0축의 방향은, 집자 코어(35)(및 다른 집자 코어)의 갭에 면하는 단부면(351, 352)의 법선 방향에 상당한다.
각 센서 칩에는 자전 변환 소자가 수용되어 있다. 자전 변환 소자는 구체적으로는, 검지한 자계의 크기에 따라 기전력이 변화되는 홀 소자이다. 집자 코어는, 버스 바를 흐르는 전류에 기인하여 발생하는 자계를 모은다. 발생하는 자계의 크기는 버스 바를 흐르는 전류에 비례한다. 집자 코어의 갭에 배치된 센서 칩의 자전 변환 소자는, 집자 코어의 갭을 통과하는 자계(자속)를 계측한다. 센서 칩(32a, 32b, 33a, 33b, 34a 내지 34c)은 센서 컨트롤러(31)에 접속되어 있다. 센서 컨트롤러(31)는, 각각의 센서 칩(자전 변환 소자)이 계측한 자계(자속)의 크기로부터, 각각의 버스 바를 흐르는 전류의 크기를 특정하고, 특정한 결과를 컨트롤러(9)에 출력한다. 집자 코어(35)와 센서 칩(32a, 32b)과 센서 컨트롤러(31)가 도 1의 전류 센서(12a)에 상당한다. 집자 코어(36)와 센서 칩(33a, 33b)과 센서 컨트롤러(31)가 도 1의 전류 센서(12b)에 상당한다. 집자 코어(37a)와 센서 칩(34a)과 센서 컨트롤러(31)가 도 1의 전류 센서(19a)에 상당한다. 집자 코어(37b)와 센서 칩(34b)과 센서 컨트롤러(31)가 도 1의 전류 센서(19b)에 상당한다. 집자 코어(37c)와 센서 칩(34c)과 센서 컨트롤러(31)가 도 1의 전류 센서(19c)에 상당한다.
센서 칩(32a, 32b, 33a, 33b, 34a 내지 34c)은, 내부의 자전 변환 소자가 검지한 자계의 크기에 따라 출력 전류가 변화되도록 구성되어 있다. 자전 변환 소자는, 감지할 수 있는 자계의 방향이 결정되어 있으며, 그 방향은 감자 방향이라 칭해진다. 감자 방향에는 정부가 있으며, 그 정의 방향이란, 센서 칩(자전 변환 소자)을 통과하는 자속에 대하여 센서 출력이 정값으로 되는 방향이다. 달리 말하면, 센서 칩(32a, 32b, 33a, 33b, 34a 내지34c)은 감자 방향과 동등한 방향의 자계를 받으면 정값의 전류를 출력하고, 감자 방향과 역방향의 자계를 받으면 부값의 전류를 출력한다.
전류 센서의 고장 검지 기능에 대하여 설명한다. 상술한 바와 같이 3상 교류 출력의 합계는 항상 0이다. 센서 컨트롤러(31)는, 센서 칩(34a 내지 34c)의 계측값의 합계의 절댓값이 소정의 역치를 초과한 경우, 센서 칩(34a 내지 34c) 중 어느 하나에서 이상이 발생하고 있는 것을 나타내는 신호(에러 신호)를 컨트롤러(9)에 출력한다.
집자 코어(35)와 센서 칩(32a, 32b)과 센서 컨트롤러(31)로 구성되는 전류 센서, 및 집자 코어(36)와 센서 칩(33a, 33b)과 센서 컨트롤러(31)로 구성되는 전류 센서는, 다른 고장 검지 기능을 구비하고 있다. 집자 코어(35)와 센서 칩(32a, 32b)과 센서 컨트롤러(31)로 구성되는 전류 센서의 고장 검지 기능에 대하여 설명한다. 또한 이하의 설명은, 집자 코어(36)와 센서 칩(33a, 33b)과 센서 컨트롤러(31)로 구성되는 전류 센서에 대해서도 해당한다.
센서 칩(32a, 32b)은 동일한 타입(동일한 형상)이며, 모두 집자 코어(35)의 갭에 배치되어 있다. 센서 칩(32a, 32b)이 정상이면 양 센서 칩의 출력은 동등하다. 센서 칩(32a, 32b)의 출력에 소정값 이상의 차가 있으면, 센서 칩(32a, 32b) 중 어느 쪽이 고장 나 있는 것을 알 수 있다. 센서 컨트롤러(31)는, 집자 코어(35)의 갭에 배치된 2개의 센서 칩(32a, 32b)의 출력 차(출력의 절댓값의 차)가 소정의 역치를 초과하면 에러 신호(이상이 발생하고 있는 것을 나타내는 신호)를 출력한다. 소정의 역치는, 2개의 센서 칩(32a, 32b)이 정상으로 동작하고 있을 때의 출력 차의 허용값에 기초하여 설정된다.
집자 코어(35)의 갭에 배치되는 2개의 센서 칩(32a, 32b)의 출력 차는 정상 시에는 0에 가까울수록 좋다. 그 때문에, 2개의 센서 칩(32a, 32b)은 동일한 크기의 자장이 가해지도록 집자 코어(35)의 갭에 배치된다. 구체적으로는, 2개의 센서 칩(32a, 32b)은, 집자 코어(35)의 갭에 면하는 단부면(351, 352)의 법선 방향에서 보아, 갭 중심을 통과하는 직선의 양측에 하나씩 배치됨과 함께, 갭 중심으로부터 등거리의 위치에 배치된다. 이 점에 대해서는 도 3a 및 도 3b, 도 4를 참조하여 상세히 후술한다. 또한 법선 방향에서 본 때의 갭 중심이란, 달리 말하면 단부면 중심이다. 이하에서는, 「단부면의 법선 방향에서 본 때의 갭 중심」을 간단히 「단부면 중심」이라 표기하는 경우가 있다.
그런데 제조상의 또는 설계상의 사정에 의하여, 각 센서 칩 내의 자전 변환 소자는 칩 중심으로부터 소정의 방향으로 치우친 위치에 놓이는 일이 일어날 수 있다. 2개의 센서 칩을 동일한 자세로 갭 내에 나열한 경우, 단부면의 법선 방향에서 보아, 한쪽 센서 칩 내의 자전 변환 소자는 칩 중심보다도 갭 중심에 가까워지고, 다른 쪽 센서 칩 내의 자전 변환 소자는 칩 중심보다도 갭 중심으로부터 떨어지게 된다. 즉, 법선 방향에서 보아, 2개의 센서 칩을 갭 중심에 대하여 대칭의 위치에 배치했다고 하더라도, 2개의 센서 칩 내의 자전 변환 소자의 단부면 중심으로부터의 거리가 상위해져 버리는 일이 일어날 수 있다. 2개의 센서 칩 내의 자전 변환 소자의 갭 중심으로부터의 거리가 상위하면, 2개의 자전 변환 소자(센서 칩)의 출력의 절댓값이 상위하다. 2개의 센서 칩(32a, 32b)의 출력 차에 기초하는 고장 검지 기능에 있어서는, 고장을 판정하는 역치는 작은 편이 바람직하다. 2개의 센서 칩(32a, 32b)은, 센서 칩 내의 자전 변환 소자의 위치가 센서 칩의 중심으로부터 치우쳐 있더라도, 2개의 센서 칩의 출력 차가 커지지 않도록 고안하여 배치되어 있다. 이하, 센서 칩(32a, 32b)의 갭 내에서의 배치에 대하여 설명한다.
도 3a는 집자 코어(35)의 갭 주변의 확대 평면도이고, 도 3b는, 갭에 면하는 집자 코어(35)의 단부면(351)의 법선 방향에서 본 센서 칩(32a, 32b)의 배치도이다. 단부면(351)의 법선 방향이란, 글로벌 좌표계의 Y0축의 방향에 상당한다. 센서 칩(32a)에는 자전 변환 소자(52a)가 내장되어 있고, 센서 칩(32b)에는 자전 변환 소자(52b)가 내장되어 있다. 자전 변환 소자(52a, 52b)는 홀 소자이며, 소자를 관통하는 특정 방향의 자계(자속)를 검지할 수 있다. 상술한 바와 같이, 소자가 검지하는 자계(자속)의 방향은 감자 방향이라 칭해지고 있다.
여기서, 각 센서 칩에 고유의 로컬 직교 좌표계를 정의한다. 로컬 직교 좌표계는, 집자 코어(35)(글로벌 좌표계)에 대한 각 센서 칩의 자세를 특정하기 위하여 도입한다. 로컬 직교 좌표계의 원점은 센서 칩의 중심에 설정한다. 로컬 직교 좌표계의 X축은, 내장된 자전 변환 소자의 감자 방향과 일치시킨다. 로컬 직교 좌표계의 X축의 정 방향은, 그 방향의 자계(자속)의 증가에 대하여 센서 칩의 출력이 증가하는 방향으로 한다. 달리 말하면, X축의 정 방향은, 자계(자속)의 강도와 센서 칩의 출력이 정의 상관을 갖는 방향으로 한다. 로컬 직교 좌표계의 Y축은 감자 방향(즉 X축)과 직교하는 방향이며, 센서 칩의 특정한 방향과 일치시킨다. Z축은 X축과 Y축에 직교하는 방향으로 한다. 도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같이, 센서 칩(32a)의 로컬 직교 좌표계를 Xa, Ya, Za로 나타내고, 센서 칩(32b)의 로컬 직교 좌표계를 Xb, Yb, Zb로 나타낸다.
센서 칩(32a, 32b)은 동일한 타입의 칩이며, 내부의 자전 변환 소자(52a, 52b)의 위치는 센서 칩의 중심으로부터 동일한 방향으로 치우쳐 있다. 자전 변환 소자(52a, 52b)의 실제의 위치는 로컬 직교 좌표계의 원점으로부터 Y축(Ya축, Yb축)의 정 방향으로 dY만큼 치우쳐 있다.
2개의 센서 칩(32a, 32b)은, 칩 내의 중심(즉, 로컬 직교 좌표계의 원점)이 집자 코어(35)의 갭에 면하는 1쌍의 단부면(351, 352)의 중간점에 위치하도록 배치된다. 도 3a에 도시한 바와 같이, 자전 변환 소자의 중심(즉, 로컬 직교 좌표계의 원점)은 단부면(351, 352) 중 어느 것으로부터도 거리 W만큼 떨어져 있다.
또한 2개의 센서 칩(32a, 32b)은, 집자 코어(35)의 갭에 면하는 단부면(351, 352)의 법선 방향(도면 중의 Y0 방향)에서 본 때, 갭 중심 CP(단부면 중심)를 통과하고 버스 바(40)와 직교하는 직선(중심선 CL)의 양측에 하나씩 배치된다. 또한 2개의 센서 칩(32a, 32b)은, 단부면(351, 352)의 법선 방향에서 본 때, 갭 중심 CP로부터 등거리의 위치에 배치된다. 즉, 도 3a 및 도 3b에 있어서, 갭 중심 CP와 센서 칩(32a)의 로컬 직교 좌표계의 원점 사이의 거리 L1과, 갭 중심 CP와 센서 칩(32b)의 로컬 직교 좌표계의 원점 사이의 거리 L1이 동등하다. 그리고 센서 칩(32a, 32b)은, 각각의 로컬 직교 좌표계의 Y축(Ya축, Yb축)이 서로 역방향을 향하도록 배치된다. 도 3a 및 도 3b에 나타나 있는 바와 같이, 센서 칩(32a)의 로컬 직교 좌표계의 Ya축과 센서 칩(32b)의 로컬 직교 좌표계의 Yb축은 서로 반대를 향하고 있다.
상기 배치에 의하여, 센서 칩(32a, 32b) 중 어느 것에 있어서도, 자전 변환 소자(52a, 52b)는 갭 중심 CP로부터 거리 L1+dY의 곳에 위치하도록 한다. 도 3b의 배치는, 달리 말하면 이하와 같다. 2개의 센서 칩(32a, 32b)은, 단부면의 법선 방향에서 보아, 갭 중심 CP(단부면 중심)를 통과하는 직선(중심선 CL)에 대하여, 그것들의 자세를 포함하여 선대칭으로 배치되어 있다. 중심선 CL은 2개의 센서 칩(32a, 32b)의 중심(로컬 좌표계의 원점)의 수직 이등분선에 상당한다. 따라서 2개의 센서 칩(32a, 32b)의 배치는 또한 다음과 같이 달리 표현할 수 있다. 2개의 센서 칩(32a, 32b)은, 단부면의 법선 방향에서 보아, 그것들의 중심의 수직 이등분선이 갭 중심 CP(단부면 중심)를 통과하고, 그것들의 자세를 포함하여 수직 이등분선에 대하여 거울상의 관계로 되도록 배치된다.
도 4에, 갭에 있어서의 자전 변환 소자와 자계의 관계를 나타내는 모식도를 도시한다. 화살표선 H가 자계(자계 H)를 나타낸다. 자계 H는, 갭 중심 CP의 상하(도면 중의 상하)에서 대칭으로 된다. 자계 H는, 갭 중심 CP의 부근에서는 평행이고 일정하지만, 갭 중심 CP로부터 떨어짐에 따라 만곡된다. 센서 칩(32a, 32b) 중 어느 것도, 자전 변환 소자는, 센서 칩의 중심(로컬 직교 좌표계의 원점 Oa, Ob)으로부터 로컬 직교 좌표계의 Ya, Yb 방향으로 dY만큼 치우친 장소 Pa1, Pb1에 위치한다. 로컬 직교 좌표계의 Ya축과 Yb축은 서로 역방향을 향하고 있으므로, 어느 센서 칩(32a, 32b)에서도, 자전 변환 소자(52a, 52b)의 갭 중심 CP로부터의 거리는 L1+dY로 되어 자계 H와의 상대 관계가 동일해진다. 따라서 센서 칩 내의 자전 변환 소자의 위치가 칩 중심으로부터 어긋나 있더라도 2개의 센서 칩(32a, 32b)의 출력 차는 커지지는 않는다.
도 3b를 참조하여, 2개의 센서 칩(32a, 32b)에 내장된 자전 변환 소자(52a, 52b)의 Z0 방향의 관계에 대하여 설명한다. 자전 변환 소자의 로컬 직교 좌표계의 Z 방향의 위치가 칩 중심으로부터 dZ만큼 치우쳐 있다고 하자. 또한 칩 중심(로컬 직교 좌표계의 원점)은 버스 바(40)로부터 거리 T1의 위치이다. 어느 자전 변환 소자(52a, 52b)도, 단부면의 법선 방향에서 본 때의 갭 중심 CP(단부면 중심)로부터 dZ만큼 멀어지게 되어 버스 바(40)로부터의 거리는 T1+dZ로 동등하다. 또한 자전 변환 소자(52a, 52b)의 갭 중심 CP에 대한 Z0 방향의 거리는 모두 dZ로 동등하다. 따라서 2개의 자전 변환 소자(52a, 52b)의 나열 방향과 교차하는 방향(글로벌 좌표계의 Z0 방향)에서는, 2개의 센서 칩(32a, 32b)의 로컬 직교 좌표계의 축(Za축과 Zb축)이 동일한 방향을 향하고 있더라도 2개의 센서 칩(32a, 32b)의 출력 차는 커지지 않는다.
또한 2개의 센서 칩(32a, 32b)은, 자전 변환 소자(52a, 52b)의 감자 방향을 나타내는 X축이 서로 반대 방향을 향하도록 배치되어 있다. 이 특징은 다음의 이점을 부여한다. 도 5에, 횡축에 자계의 강도를 취하고 종축에 센서 칩 출력을 취한 그래프를 나타낸다. 상술한 바와 같이, 센서 칩(32a, 32b)의 출력은, 자계의 방향이 감자 방향(로컬 직교 좌표계의 X축 정 방향)과 동일하면 정값의 출력으로 된다. 또한 자계의 방향이 감자 방향(로컬 직교 좌표계의 X축 정 방향)과 반대이면 센서 칩(32a, 32b)의 출력은 부값으로 된다. 그렇게 되면, 로컬 직교 좌표계의 X축이 서로 역방향을 향하고 있는 센서 칩(32a, 32b)의 출력은, 도 5와 같이 원점에서 교차하는 그래프로 된다. 또한 그래프 Ga가 센서 칩(32a)의 출력 그래프이고, 그래프 Gb가 센서 칩(32b)의 출력 그래프이다. 도 5로부터, 센서 칩(32a)과 센서 칩(32b)의 출력을 가산기에서 단순하게 가산하는 것만으로, 2개의 센서 칩(32a, 32b)의 출력 차(출력의 절댓값의 차)가 얻어지는 것을 이해할 수 있다. 이것에 의하여, 2개의 센서 칩(32a, 32b)의 출력 차가 소정의 역치를 초과하면 에러 신호를 출력하는 센서 컨트롤러(31)의 회로 구성이 심플해진다.
센서 칩(32a, 32b)과 집자 코어(35)와 센서 컨트롤러(31)로 구성되는 전류 센서의 특징을 정리하면 이하와 같다. 집자 코어(35)는, 1개소가 분단되어 갭이 형성되어 있는 링 형상을 이루고 있다. 그 링이 버스 바(계측 대상의 전류가 흐르는 도체)를 둘러싸고 있다. 센서 칩(32a, 32b)은 동일한 타입(동일한 형상)이며, 집자 코어(35)의 갭에 배치되어 있다. 센서 칩(32a)은 자전 변환 소자(52a)를 수용하고 있고, 센서 칩(32b)은 자전 변환 소자(52b)를 수용하고 있다. 2개의 센서 칩(32a, 32b)은, 집자 코어(35)의 갭에 면하는 1쌍의 단부면(351, 352)의 법선 방향에서 보아, 갭 중심 CP(단부면 중심)를 통과하고 버스 바(40)와 직교하는 직선(중심선 CL)의 양측에 하나씩 배치된다. 2개의 센서 칩(32a, 32b)은 법선 방향에서 보아, 갭 중심 CP로부터 등거리의 위치에 배치된다. 각각의 센서 칩(32a, 32b)에 대하여, 그 중심에 원점이 설정되며, X축이 내장된 자전 변환 소자(52a, 52b)의 감자 방향을 향하고, Y축과 Z축이 각각 감자 방향과 직교하는 로컬 직교 좌표계를 정의한다. 이때, 2개의 센서 칩(32a, 32b)은, 각각의 로컬 직교 좌표계의 X축이 단부면(351)의 법선 방향을 향하고, Y축이 2개의 센서 칩(32a, 32b)의 나열 방향에 평행으로 연장됨과 함께 서로 역방향을 향하도록 배치된다. 달리 말하면, 2개의 센서 칩(32a, 32b)은, 자속에 대하여 정값을 출력하는 감자 방향이 집자 코어의 단부면의 법선 방향으로 서로 역방향을 향하고, 법선 방향에서 보아 갭 중심 CP(단부면 중심)를 통과하는 직선(중심선 CL)에 대하여, 자세를 포함하여 선대칭으로 되도록 배치된다.
센서 컨트롤러(31)는, 2개의 센서 칩(32a, 32b){자전 변환 소자(52a, 52b)}의 출력 차(출력의 절댓값의 차)가 소정의 역치를 초과한 때 에러 신호를 출력한다. 또한 센서 컨트롤러(31)는 2개의 센서 칩(32a, 32b) 중 적어도 한쪽의 출력에 기초하여, 버스 바(40)를 흐르는 전류값을 산정하여 출력한다.
2개의 센서 칩(32a, 32b)은, 각각의 로컬 직교 좌표계의 X축이 서로 역방향을 향하도록 배치되어 있다. 이 배치에 의하여, 센서 컨트롤러(31)는 간단한 회로 구성으로 2개의 센서 칩(32a, 32b)의 출력 차(출력의 절댓값의 차)를 얻을 수 있다.
도 2에 도시하는 센서 칩(33a, 33b)의 배치도 센서 칩(32a, 32b)의 배치와 동일하며, 동등한 이점이 얻어진다.
도 6a 및 도 6b를 참조하여 2개의 센서 칩(32a, 32b)의 다른 배치예를 설명한다. 도 6a와 도 6b는 각각 도 3a와 도 3b에 대응한다. 도 3a 및 도 3b에서는, 센서 칩(32a, 32b)의 로컬 직교 좌표계의 X축(Xa축과 Xb축)은 서로 반대 방향을 향하고 있었다. 도 6a 및 도 6b의 변형예에서는, 센서 칩(32a, 32b)의 로컬 직교 좌표계의 X축(Xa축과 Xb축)은 동일한 방향을 향하고 있다. 그 대신, 로컬 좌표계의 Z축(Za축과 Zb축)이 서로 반대 방향을 향하고 있다. 또한 2개의 센서 칩(32a, 32b)의 나열 방향으로 연장되는 로컬 직교 좌표계의 Y축(Ya축과 Yb축)은, 도 3a 및 도 3b의 경우와 마찬가지로 서로 반대 방향을 향하고 있다. 도 6a 및 도 6b의 배치에 따르더라도, 센서 칩 내의 자전 변환 소자(52a, 52b)의 위치가 칩 중심(로컬 직교 좌표계의 원점)으로부터 로컬 직교 좌표계의 Y축 방향으로 dY만큼 치우쳐 있는 경우, 어느 센서 칩(32a, 32b)의 자전 변환 소자(52a, 52b)도, 단부면의 법선 방향에서 본 때의 갭 중심 CP(단부면 중심)로부터 등거리(L1+dY)에 위치하게 된다. 이 경우에도 2개의 센서 칩(32a, 32b)의 출력 차는 커지지 않는다.
도 6b의 배치에 있어서, 2개의 센서 칩(32a, 32b)은 중심선 CL에 대하여 선대칭의 위치이지만, 로컬 좌표계의 Z축과 Y축이 모두 반대 방향을 향하고 있어서 자세는 거울상의 관계는 아니다. 2개의 센서 칩(32a, 32b)은, 단부면의 법선 방향에서 본 때의 갭 중심 CP(단부면 중심)에 대하여 점대칭으로 배치되어 있게 된다. 여기서 「점대칭」이란, 센서 칩의 자세도 포함한다. 2개의 센서 칩이 그것들의 자세를 포함하여 갭 중심 CP에 대하여 점대칭이라는 것은, 2개의 센서 칩의 위치가 갭 중심 CP에 대하여 점대칭의 위치에 있는 것에 추가하여, 한쪽 센서 칩을 그 중심 주위로 180° 회전시켜 다른 쪽 센서 칩에 중첩시키면 양자의 윤곽이 일치하는 것을 말한다.
도 6a 및 도 6b의 배치에서는, 로컬 직교 좌표계의 Z축(Za축과 Zb축)이 서로 역방향을 향하고 있다. 센서 칩(32a, 32b)의 중심(칩 중심)이 단부면의 법선 방향에서 보아, 갭 중심 CP에 대하여 점대칭의 위치이면, 자전 변환 소자의 위치가 칩 중심으로부터 치우쳐 있더라도 2개의 센서 칩의 출력 차는 커지지 않는다. 도 6b에 도시한 바와 같이, 센서 칩(32a, 32b)의 자전 변환 소자(52a, 52b)의 위치가 칩 중심으로부터 로컬 직교 좌표계의 Z축 정 방향으로 dZ만큼 어긋나더라도 각각의 자전 변환 소자(52a, 52b)의 갭 중심 CP로부터의 거리는 동등해진다. 따라서 각각의 자전 변환 소자(52a, 52b)에 대한 자계의 상대 관계도 동등해져 각각의 센서 칩(32a, 32b)의 출력 차는 커지지 않는다. 이 이점은, 센서 칩(32a, 32b)이 단부면(351)의 법선 방향에서 보아, 갭 중심 CP에 대하여 점대칭으로 배치되어 있으면 얻어진다.
도 7, 도 8을 참조하여 2개의 센서 칩(32a, 32b)의 또 다른 배치예를 설명한다. 도 7, 도 8의 배치예에서는, 2개의 센서 칩(32a, 32b)은, 집자 코어(135)의 단부면(351, 352)의 법선 방향(글로벌 좌표계의 Y0 방향)에서 보아, 갭 중심 CP를 통과하고 버스 바(40)와 평행인 직선(중심선 CL2)의 양측에 하나씩 배치된다.
2개의 센서 칩(32a, 32b)은, 집자 코어(135)의 갭에 면하는 1쌍의 단부면(351, 352)의 중간에 위치하도록 배치된다. 도 7에 도시한 바와 같이, 2개의 센서 칩(32a, 32b)은 단부면(351, 352) 중 어느 것으로부터도 거리 W의 위치에 배치된다. 또한 2개의 센서 칩(32a, 32b)은, 단부면(351)의 법선 방향에서 보아, 갭 중심 CP(단부면 중심)로부터 등거리(거리 L2)의 위치에 배치된다. 그리고 각각의 센서 칩(32a, 32b)에 대하여, 그 중심에 원점이 설정되며, X축이 내부의 자전 변환 소자(52a, 52b)의 감자 방향을 향하고, Y축과 Z축의 각각이 감자 방향과 직교하는 방향을 향하도록 로컬 직교 좌표계를 정의한다. 이때, 2개의 센서 칩(32a, 32b)은, 각각의 로컬 직교 좌표계의 X축이 법선 방향을 향하고, 또한 Y축이 2개의 센서 칩(32a, 32b)의 나열 방향에 평행으로 연장됨과 함께 서로 역방향을 향하도록 배치된다. 도 7, 도 8의 예에서는, 자전 변환 소자(52a, 52b)의 칩 내에서의 위치는 칩 중심으로부터 로컬 직교 좌표계의 Y축 정 방향으로 dY만큼 치우쳐 있다. 도 7, 도 8에 도시한 바와 같이, 이 경우, 센서 칩(32a, 32b) 중 자전 변환 소자(52a, 52b)는 모두 갭 중심 CP로부터 거리 L2+dY의 거리에 위치한다. 자전 변환 소자(52a, 52b)가 갭 중심 CP로부터 등거리에 위치하므로 2개의 센서 칩(32a, 32b)의 출력 차는 커지지는 않는다.
도 8의 배치도, 2개의 센서 칩(32a, 32b)은, 갭에 면하는 단부면의 법선 방향에서 본 때의 갭 중심 CP(단부면 중심)에 대하여, 그것들의 자세를 포함하여 점대칭으로 배치되어 있다.
실시예에서 설명한 기술에 관한 유의점을 설명한다. 도 3a 및 도 3b의 배치의 특징과 도 8의 배치 특징을 합쳐서 다음과 같이 표현할 수 있다. 2개의 센서 칩은, 집자 코어의 갭에 면하는 단부면의 법선 방향에서 보아 갭 중심 CP를 통과하고 버스 바(도체)와 직교하는 직선 CL, 또는 갭 중심 CP를 통과하고 버스 바(도체)와 평행인 직선 CL2의 양측에 1개씩 배치되어 있는 것이 바람직하다. 갭 중심 CP란, 집자 코어의 갭에 면하는 단부면의 법선 방향에서 보아, 단부면의 윤곽의 중심(단부면 중심)을 의미한다. 집자 코어의 갭에 면하는 단부면의 윤곽이 원형인 경우, 2개의 센서 칩은, 단부면의 법선 방향에서 보아, 갭 중심을 통과하면, 어떠한 방향의 직선이더라도 그 직선의 양측에 하나씩 배치되어 있으면 된다.
갭을 사이에 두는 1쌍의 단부면의 각각의 형상은, 법선 방향에서 보아 상하좌우가 대칭인 형상이면 된다. 갭을 사이에 두는 1쌍의 단부면은 동일한 형상은 아니어도 되지만, 어느 단부면도 단부면 중심에 대하여 상하좌우가 대칭인 형상이면 된다.
실시예 중 어느 배치예도, 2개의 센서 칩은, 집자 코어의 단부면의 법선 방향에서 보아, 2개의 센서 칩의 센서 중심을 연결하는 선분의 중점에 갭 중심이 위치하도록 배치되어 있었다. 도 3a 및 도 3b와 도 6a 및 도 6b의 배치예는, 달리 말하면, 2개의 센서 칩은 그것들의 중심이, 집자 코어의 단부면의 법선 방향에서 보아, 갭 중심을 통과하고 버스 바(40)의 연장 설치 방향과 평행인 직선 상에 위치하도록 배치되어 있다. 도 7, 도 8의 배치예는, 달리 말하면, 2개의 센서 칩은 그것들의 중심이, 집자 코어의 단부면의 법선 방향에서 보아, 갭 중심을 통과하고 버스 바(40)와 직교하는 직선 상에 위치하도록 배치되어 있다.
집자 코어의 단부면의 법선 방향에 있어서의 2개의 센서 칩의 위치는 1쌍의 단부면의 중간점인 것이 바람직하지만, 중간점에 한정되지 않는다.
2개의 센서 칩(32a, 32b)의 3종류의 배치예와 그 이점은, 도 2a 및 도 2b에 도시하는 센서 칩(33a, 33b)과 집자 코어(36)에 대해서도 해당한다.
상기한 실시예에서는, 자전 변환 소자는 센서 칩 내에서 칩 중심으로부터 어긋난 위치에 수용되어 있다. 자전 변환 소자가 센서 칩 내에서 칩 중심에 배치되어 있으면, 2개의 센서 칩을 동일한 자세로 갭에 배치해도 된다고 생각된다. 그러나 자전 변환 소자의 칩 내에서의 설계상의 위치가 칩 중심이더라도, 2개의 센서 칩을 선대칭 또는 점대칭으로 배치하는 것이 좋다. 자전 변환 소자의 칩 내에서의 설계상의 위치가 칩 중심이더라도, 제조 장치 또는 제조 공정의 고유의 특성에 의하여 자전 변환 소자의 칩 내에서의 위치가 설계 위치로부터 어긋나는 일이 일어날 수 있다. 제조 장치 또는 제조 공정의 고유의 특성은 제조되는 모든 센서 칩에 동등하게 미치므로, 복수의 센서 칩에 있어서, 자전 변환 소자의 칩 내의 실제의 위치는 칩 중심으로부터 동일한 방향으로 어긋난다. 즉, 상기한 실시예와 동일한 상황으로 된다. 자전 변환 소자의 센서 칩 내에서의 설계상의 위치가 칩 중심이더라도 본 명세서가 개시하는 기술은 유효하다.
실시예에 있어서의 집자 코어(35)와 센서 칩(32a, 32b)으로 구성되는 전류 센서가 청구항의 전류 센서의 일례에 상당한다. 실시예의 센서 컨트롤러(31)가 청구항의 센서 컨트롤러의 일례에 상당한다.
이상, 본 발명의 구체예를 상세히 설명했지만, 이들은 예시에 불과하며 특허청구범위를 한정하는 것은 아니다. 특허청구범위에 기재된 기술에는 이상에 예시한 구체예를 다양하게 변형, 변경한 것이 포함된다. 본 명세서 또는 도면에 설명한 기술 요소는 단독으로, 또는 각종 조합에 의하여 기술적 유용성을 발휘하는 것이며, 출원 시 청구항 기재된 조합에 한정되는 것은 아니다. 또한 본 명세서 또는 도면에 예시한 기술은 복수 목적을 동시에 달성할 수 있는 것이며, 그 중 하나의 목적을 달성하는 것 자체로 기술적 유용성을 갖는 것이다.

Claims (4)

  1. 도체를 흐르는 전류를 계측하기 위한 전류 센서이며,
    상기 도체를 둘러싸는 링 형상을 갖고, 당해 링 형상의 1개소에 갭을 갖는 집자 코어(35); 및,
    각각이 자전 변환 소자(52a, 52b)를 수용하고 있는 2개의 센서 칩(32a, 32b)을
    포함하고,
    상기 2개의 센서 칩(32a, 32b)은 상기 갭에 배치되어 있고, 상기 2개의 센서 칩(32a, 32b)은 각각의 상기 2개의 센서 칩(32a, 32b)의 감자 방향이 상기 집자 코어(35)의 단부면(351, 352)의 법선 방향과 동일해지도록 배치되어 있고, 상기 단부면(351, 352)은 상기 갭에 면하고, 상기 2개의 센서 칩(32a, 32b)은 상기 법선 방향에서 보아, 상기 갭의 중심(CP)에 대하여 점대칭으로 배치되어 있고,
    상기 자전 변환 소자(52a, 52b)는 상기 갭의 중심(CP)으로부터 같은 거리에 위치하는, 전류 센서.
  2. 도체를 흐르는 전류를 계측하기 위한 전류 센서이며,
    상기 도체를 둘러싸는 링 형상을 갖고, 당해 링 형상의 1개소에 갭을 갖는 집자 코어(35), 및
    각각이 자전 변환 소자(52a, 52b)를 수용하고 있는 2개의 센서 칩(32a, 32b)을
    포함하고,
    상기 2개의 센서 칩(32a, 32b)은 상기 갭에 배치되어 있고, 상기 2개의 센서 칩(32a, 32b)은 각각의 상기 2개의 센서 칩(32a, 32b)의 감자 방향이 상기 집자 코어(35)의 단부면(351, 352)의 법선 방향과 동일해지도록 배치되어 있고, 상기 단부면(351, 352)은 상기 갭에 면하고, 상기 2개의 센서 칩(32a, 32b)은 상기 법선 방향에서 보아, 상기 갭의 중심을 통과하는 직선(CL)에 대하여 선대칭으로 배치되어 있고,
    상기 자전 변환 소자(52a, 52b)는 상기 갭의 중심(CP)으로부터 같은 거리에 위치하는, 전류 센서.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    센서 컨트롤러(31)를 더 포함하고,
    상기 센서 컨트롤러(31)는 2개의 상기 자전 변환 소자(52a, 52b)의 출력 차가 소정의 역치를 초과한 때 에러 신호를 출력하도록 구성되어 있는, 전류 센서.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 2개의 센서 칩(32a, 32b)은, 상기 2개의 센서 칩(32a, 32b)이 각각의 상기 갭을 통과하는 자속에 대하여 정값이 출력될 때, 상기 2개의 센서 칩(32a, 32b) 중 한쪽의 상기 감자 방향은 상기 2개의 센서 칩(32a, 32b) 중 다른 쪽의 상기 감자 방향과 역방향을 향하도록 배치되어 있는, 전류 센서.
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