CN102483431A - 磁芯、具备该磁芯的电流传感器及电流测定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种磁芯,该磁芯(1)用于电流传感器,其特征为,具有:形成有用于保持磁电转换元件(20)的第一元件保持孔(5a)的第一敞开端面(3a)、形成有用于保持上述磁电转换元件(20)的第二元件保持孔(5b)且与上述第一敞开端面(3a)相对的第二敞开端面(3b)。由此,磁芯(1)能够提高电流传感器的检测灵敏度。
Description
技术领域
本发明涉及能够提高电流传感器的检测灵敏度的磁芯、具备该磁芯的电流传感器及电流测定方法。
背景技术
近年来,电流传感器在许多产业领域都被利用,高灵敏度化等要求正在逐年高涨。因此,为了实现高灵敏度化,开发了各种电流传感器,其一例公开于专利文献1。
专利文献1的漏电传感器包括:由环状的磁性体(磁芯)构成而探测磁场变化的探测器、附加于探测器且阻抗因探测器产生的磁场的变化而变化的磁阻抗元件、检测磁阻抗元件的阻抗变化的检测器。图17是表示专利文献1记载的现有磁芯的构造的图,图17(a)是表示在磁芯100a上设有切断部101且在该切断部101载置有磁阻抗元件103的情形的概要图。另外,图17(b)是表示在磁芯100a上设有切口部102且在该切口部102载置有磁阻抗元件103的情形的概要图。
通过上述构成,来实现将磁芯100a(100b)的磁场变化更高效地传递到磁阻抗元件103的电流传感器。
专利文献1:(日本)特开平10-232259号公报(1998年9月2日公开)
专利文献2:(日本)特开平2005-49311号公报(2005年2月24日公开)
但是,专利文献1的磁芯100a(100b)存在如下的问题。
图17(a)的磁芯100a设有切断磁芯100a的切断部101,且在该切断部101载置有磁阻抗元件103。因而,不得不加大切断部101的宽度,因此,磁芯100a的灵敏度降低。其结果是,具备图17(a)的磁芯100a漏电传感器存在检测灵敏度降低之类的问题。
图17(b)的磁芯100b的切去磁芯100b的局部的切口部102沿着磁芯100b的外缘而形成,在该切口部102载置有磁阻抗元件103。但是,在其构造中,由于磁通难以从磁芯100b泄漏,因此,磁阻抗元件103检测的磁通也微小。其结果是,具备图17(b)的磁芯100b的漏电传感器存在检测灵敏度降低之类的问题。
这样,具备现有磁芯100a(100b)的漏电传感器都存在如下的问题,即、灵敏度低,且在测定数10mA水平的电流时,应该检测的值被干扰埋设。
另外,专利文献2也公开了一种实现高灵敏度化的电流传感器。但是,专利文献2的电流传感器是用屏蔽板屏蔽磁芯而提高抗干扰性的传感器,存在导致电流传感器的大型化、高成本化这样其他的问题。
发明内容
本发明是为解决所述问题而提出的,其目的在于,提供一种能够提高电流传感器的检测灵敏度的磁芯、具备该磁芯的电流传感器及电流测定方法。
为了解决所述课题,本发明的磁芯用于电流传感器,其特征为,具有:形成有用于保持磁电转换元件的第一元件保持孔的第一敞开端面;形成有用于保持所述磁电转换元件的第二元件保持孔且与所述第一敞开端面相对的第二敞开端面。
本发明的磁芯具有相互相对的第一敞开端面及第二敞开端面。而且,在第一敞开端面上形成第一元件保持孔,在第二敞开端面上形成第二元件保持孔,在第一元件保持孔及第二元件保持孔内保持磁电转换元件。
因而,通过存在第一敞开端面及第二敞开端面,即、通过在第一敞开端面和第二敞开端面之间存在空隙部(以下称为“磁通漏入部”),经由该磁通漏入部,来自磁芯的磁通相对于第一元件保持孔及第二元件保持孔容易泄漏,保持于第一元件保持孔及第二元件保持孔的磁电转换元件能够探测该磁通的泄漏。
此外,在磁通漏入部的磁阻低时磁芯的灵敏度良好,磁通漏入部的宽度(第一敞开端面和第二敞开端面之间的距离)窄时磁通漏入部的磁阻低。在本发明的磁芯中,磁电转换元件保持在形成于第一敞开端面及第二敞开端面的第一元件保持孔及第二元件保持孔内。因而,第一敞开端面和第二敞开端面之间的距离不必大到其间载置磁电转换元件那种程度。换言之,由于存在元件保持孔,因此,不用考虑磁电转换元件的载置空间,就能够减小第一敞开端面和第二敞开端面之间的距离。因而,在本发明的磁芯中,正因为磁通漏入部的宽度窄,所以磁通漏入部的磁阻也低,因此,能够提高利用该磁芯的电流传感器的灵敏度。
根据这种理由,本发明的磁芯能够解决参照图17(a)已说明的现有课题(由于将磁电转换元件设置于切断部,不得不加大切断部的宽度,随之而来的是磁芯的灵敏度降低之类的课题)。
另外,在本发明的磁芯中,第一元件保持孔及第二元件保持孔不是形成于磁通难以从磁芯泄漏的沿着磁芯的外缘的位置,而是形成于第一敞开端面及第二敞开端面。而且,根据上述的理由,在本发明的磁芯中,磁电转元件保持在磁通容易从磁芯泄漏的第一元件保持孔及第二元件保持孔内,能够将微小电流产生的磁通更多地集中于磁电转换元件,从而提高灵敏度。
因而,本发明的磁芯能够解决参照图17(b)已说明的现有课题(由于在沿着磁芯的外缘而形成的切口部载置磁电转换元件,因此,磁通难以从磁芯泄漏,磁电转换元件检测的磁通微小,由此,磁芯的灵敏度降低之类的课题)。
这样,本发明的磁芯通过上述构成,能够实现可提高电流传感器的检测灵敏度的磁芯。
此外,本发明的磁芯也实现如下所述的效果。
即、现有的电流传感器由于实现抗干扰性的构造(功能)不在于磁芯自身,因此在测定数10mA的电流时,会受到外部磁场的影响,不能以高的检测灵敏度来测定电流。
但是,在本发明的磁芯中,磁通漏入部发挥作为对地磁或由外部电流等产生的外部磁场屏蔽的作用。因此,本发明的磁芯也能够解决因用屏蔽材料覆盖磁芯而阻碍小型化、低成本化这样的现有课题。
另外,在本发明的磁芯中,也可以为如下的构成,即、所述磁电转换元件以该磁电转换元件的感磁方向成为所述磁芯的周方向的方式被保持在所述第一元件保持孔及所述第二元件保持孔内。
通过采用上述构成,能够选择磁电转换元件的厚度方向(相对于磁芯的周方向垂直的磁芯的厚度方向)的尺寸小的磁电转换元件,能够减小保持磁电转换元件的第一元件保持孔及第二元件保持孔的磁芯的厚度方向的宽度。而且,由于所述磁芯的厚度方向的第一元件保持孔及第二元件保持孔的宽度越窄,从磁芯泄漏的磁通越多,因此,通过采用所述构成,能够提高磁电转换元件的灵敏度。因此,本发明的磁芯为能够实现可进一步提高电流传感器的检测灵敏度的磁芯。
另外,在本发明的磁芯中,也可以采用如下的构成,即、在所述第一元件保持孔及所述第二元件保持孔内填充有磁导率低于所述磁芯的低磁导率材料。
通过在所述第一元件保持孔及所述第二元件保持孔内填充低磁导率材料,能够使灵敏度与低磁导率材料的比磁导率以相同的倍率而提高。
因此,通过采用所述构成,能够实现可进一步提高电流传感器的检测灵敏度的磁芯。
另外,在本发明的磁芯中,也可以采用如下的构成,即、在所述第一敞开端面与所述第二敞开端面之间填充有磁导率低于所述磁芯的低磁导率材料。
所述第一敞开端面和所述第二敞开端面之间的磁阻其值越低,磁芯整体的灵敏度越高。因而,通过采用所述构成,能够实现可进一步提高电流传感器的检测灵敏度的磁芯。
另外,在本发明的磁芯中,所述低磁导率材料也可以是含铁环氧树脂、磁性流体或空气。
作为通常的磁芯材料,公知的是PB坡莫合金、PC坡莫合金、非晶态磁性材料、硅钢片等。本发明的磁芯可使用任何材料。而且,作为比那种磁导率低的磁芯的低磁导率材料,举出有含铁环氧树脂、磁性流体或空气。
因而,通过在所述第一元件保持孔及所述第二元件保持孔内填充含铁环氧树脂、磁性流体或空气,能够实现可进一步提高电流传感器的检测灵敏度的磁芯。
另外,在本发明的磁芯中,优选为,当将形成所述第一元件保持孔的侧面中的与形成所述第二元件保持孔的侧面相对的侧面设为第一侧面、将形成所述第二元件保持孔的侧面中的与所述第一侧面相对的侧面设为第二侧面时,所述第一元件保持孔及所述第二元件保持孔所保持的所述磁电转换元件的厚度方向的孔宽为所述第一侧面与所述第二侧面之间的侧面间距的1.75倍以下。
无论所述第一敞开端面和所述第二敞开端面之间的距离如何,当所述孔宽度大于所述侧面间距的1.75倍时,发现减小第一敞开端面和第二敞开端面之间的距离的效果消失。
因而,通过采用所述构成,实现如下效果,即、通过微小电流,也能够使较多的磁通集中于磁电转换元件。
另外,在本发明的磁芯中,所述第一敞开端面与所述第二敞开端面之间的距离优选小于2mm。
当考虑通常的磁电转换元件的尺寸时,在所述第一敞开端面与所述第二敞开端面之间的距离为2mm以上的情况下,即使不存在所述第一元件保持孔及所述第二元件保持孔,也有可配置磁电转换元件的空间。
因此,通过采用所述构成,即使在所述第一敞开端面与所述第二敞开端面之间的距离小于2mm的情况下,也能够在所述第一元件保持孔及所述第二元件保持孔内保持磁电转换元件,另外,磁电转换元件实现能够可靠地探测从磁芯相对于第一元件保持孔及第二元件保持孔泄漏的磁通之类的效果。
另外,在本发明的磁芯中,也可以采用所述第一敞开端面及所述第二敞开端面的局部相互抵接的构成。
作为通常的磁芯的构造,公知有一体型、层叠型、对接型等各种类型,本发明的磁芯可适用于任何类型。但是,即使是任何类型的磁芯,实际上有时也难以制造、加工成所述第一敞开端面及所述第二敞开端面完全不接触的情况。
这一点在本发明的磁芯中,即使所述第一敞开端面及所述第二敞开端面的局部相互抵接,也因磁通经由磁通漏入部从磁芯向第一元件保持孔及第二元件保持孔泄漏,因此,磁电转换元件能够探测该磁通的泄漏。因此,在难以制造、加工为所述第一敞开端面及所述第二敞开端面完全不接触的情况下,可直接使用。由此,能够实现可提高电流传感器的检测灵敏度的磁芯,并且不需要制造、加工上的追加工序,且也能够实现低价格化。
也可以为如下的构成,即、所述第一元件保持孔及所述第二元件保持孔分别在所述第一敞开端面及所述第二敞开端面、沿着与所述磁芯的厚度方向平行的方向延伸设置。
另外,在本发明的磁芯中,也可以为如下的构成,即、所述第一元件保持孔及所述第二元件保持孔分别在所述第一敞开端面及所述第二敞开端面、沿着与所述磁芯的厚度方向垂直的方向延伸设置。
如上所述,作为通常的磁芯的构造,公知有一体型、层叠型、对接型等各种类型。
因而,例如,在制作层叠型的磁芯时,准备多个在同一部位形成有第一元件保持孔及第二元件保持孔的层,通过将这些层依次层叠,能够简易且低成本地制作本发明的磁芯。而且,在以一体型或对接型制作磁芯的情况下,也能够通过采用所述构成而简易且低成本地制作磁芯。由此,能够实现适合大量生产的磁芯。
另外,本发明的电流传感器优选采用具备所述磁芯的构成。
通过采用所述构成,能够实现可进行高灵敏度测定的电流传感器。
另外,本发明的电流测定方法优选利用具备所述磁芯的电流传感器测定被测电线中流动的电流的电流值。
通过采用所述构成,能够实现可进行高灵敏度测定的电流测定方法。
如上所述,本发明的磁芯的构成具有:形成有用于保持磁电转换元件的第一元件保持孔的第一敞开端面、形成有用于保持所述磁电转换元件的第二元件保持孔且与所述第一敞开端面相对的第二敞开端面。
因此,能够实现可提高电流传感器的检测灵敏度的磁芯。
附图说明
图1是表示本发明的磁芯的概要构造的图,(a)表示的是磁芯的上面图,(b)表示的是磁芯的立体图,(c)表示的是磁芯的特征部放大图;
图2是用于对本发明的另一磁芯的实施例进行说明的图;
图3是用于对本发明的再另一磁芯的实施例进行说明的图;
图4是用于对本发明的磁芯的形成方法进行说明的图,(a)表示的是磁芯的上面图,(b)及(c)表示的是(a)的A-A′的剖面图;
图5是用于对本发明的磁芯的形成方法进行说明的图,(a)是用于说明一体型磁芯的图,(b)是用于说明对接型磁芯的图,(c)是用于说明另一对接型磁芯的图;
图6是用于对本发明的磁芯的形状进行说明的图,(a)是用于说明环状磁芯的图,(b)是用于说明四边形状磁芯的图;
图7是表示利用公知的磁芯及本发明的磁芯的磁通密度的测定结果的图,(a)表示的是利用图17(a)的公知的磁芯的测定结果,(b)表示的是利用图17(b)的公知的磁芯的测定结果,(c)表示的是在(b)的磁芯上进一步设有空隙部的磁芯的测定结果,(d)表示的是元件保持孔与被测电线平行地形成时的磁芯的测定结果,(e)表示的是元件保持孔沿相对于被测电线垂直的方向形成时的磁芯的测定结果;
图8是用于对通过本发明的磁芯来提高磁通密度的测定灵敏度的情况进行说明的图,且是表示磁电转换元件相对于磁通漏入部的位置关系的图;
图9是表示利用本发明的磁芯的磁通密度的测定结果的图,(a)是用于表示各符号的定义的图,(b)是表示使L2变化时的磁通密度的曲线图,(c)是表示使L1变化时的磁通密度的曲线图;
图10是表示本发明的间隔构造及接触构造的磁芯的图,(a)是表示间隔构造的磁芯的图,(b)是表示第一敞开端面及第二敞开端面在两个部位接触的接触构造的磁芯的图,(c)是表示第一敞开端面及第二敞开端面在16个部位接触的接触构造的磁芯的图;
图11是表示利用本发明的磁芯的磁通密度的测定结果的图,(a)是用于表示各符号的定义的图,(b)是表示将L1设为1mm时的磁通密度的曲线图,(c)是表示将L1设为1.5mm时的磁通密度的曲线图,(d)是表示将L1设为2mm时的磁通密度的曲线图;
图12是用于对本发明的磁芯的磁通密度的测定灵敏度受有无磁性材料影响的情况进行说明的图,(a)是表示磁通漏入部及元件保持孔内都没有封入磁性材料的主体的图,(b)是表示仅磁通漏入部封有磁性材料的主体的图,(c)是仅元件保持孔内封有磁性材料的主体的图,(d)是表示磁通漏入部及元件保持孔内都封有磁性材料的主体的图;
图13是表示利用公知的磁芯及本发明的磁芯的抗干扰性的测定结果的图,(a)表示的是利用图17(a)的公知的磁芯的测定结果,(b)表示的是利用图17(b)的公知的磁芯的测定结果,(c)表示的是在(b)的磁芯上进一步设有空隙部的磁芯的测定结果,(d)表示的是利用磁芯的测定结果;
图14是用于对提高本发明的磁芯的抗干扰性的情况进行说明的图;
图15是表示磁芯厚度和测定误差之间的关系的曲线图;
图16是表示将本发明的磁芯用于太阳能电池用功率调节器的漏电检测的例子的图;
图17是表示现有磁芯的构造的图,(a)是表示在磁芯上设置切断部且在该切断部载置有磁阻抗元件的情形的概要图,(b)是表示在磁芯上设置切口部且在该切口部载置有磁阻抗元件的情形的概要图;
图18是本实施方式的电流传感器的外观图;
图19是本实施方式的电流传感器的内部构造的立体图;
图20是图19的水平方向(图的左右方向)的电流传感器的内部构造的一剖面图;
图21是本实施方式的电流传感器的装配分解图;
图22是用于对本实施方式的电流传感器的动作进行说明的方框图;
图23是本实施方式的电流传感器即漏电检测及漏电量的测定所使用的电流传感器的外观图;
图24表示的是对本实施方式的电流传感器用于漏电检测时的电流传感器的动作进行说明的方框图;
图25表示的是本实施方式的磁芯的一个形状,(a)表示的是上面图,(b)表示的是正面图;
图26表示的是图25的磁芯,(a)表示的是立体图,(b)表示的是磁通漏入部及元件保持孔的放大图;
图27表示的是本实施方式的磁芯的一个形状,(a)表示的是上面图,(b)表示的是立体图;
图28表示的是本实施方式的磁芯的一个形状,(a)表示的是立面图,(b)表示的是剖面图,(c)表示的是立体图;
图29表示的是本实施方式的磁芯的一个形状,(a)表示的是立面图,(b)表示的是剖面图,(c)表示的是立体图;
图30表示的是本实施方式的磁芯的一个形状,(a)表示的是立面图,(b)表示的是剖面图,(c)表示的是立体图;
图31表示的是本实施方式的磁芯的一个形状,(a)表示的是上面图,(b)表示的是剖面图;
图32表示的是本实施方式的磁芯的一个形状,(a)表示的是上面图,(b)表示的是剖面图;
图33表示的是本实施方式的磁芯的一个形状,(a)表示的是上面图,(b)表示的是剖面图;
图34表示的是本实施方式的磁芯的一个形状,(a)表示的是立体图,(b)表示的是上面图;
图35表示的是本实施方式的磁芯的一个形状,(a)表示的是立体图,(b)表示的是上面图;
图36表示的是本实施方式的磁芯的一个形状,(a)表示的是上面图,(b)表示的是立面图;
图37表示的是本实施方式的磁芯的一个形状,(a)表示的是上面图,(b)表示的是立面图;
图38表示的是本实施方式的磁芯的一个形状,(a)表示的是图36的磁芯的立体图,(b)表示的是图37的磁芯的立体图;
图39表示的是本实施方式的磁芯的一个形状,(a)表示的是上面图,(b)表示的是立体图;
图40表示的是本实施方式的磁芯的一个形状,(a)表示的是上面图,(b)表示的是立体图;
图41表示的是本实施方式的磁芯的一个形状,(a)表示的是上面图,(b)表示的是立体图;
图42表示的是本实施方式的磁芯的一个形状,(a)表示的是上面图,(b)表示的是立体图;
图43表示的是本实施方式的磁芯的一个形状,(a)表示的是上面图,(b)表示的是立体图;
图44表示的是本实施方式的磁芯的一个形状,(a)表示的是上面图,(b)表示的是立体图;
图45表示的是本实施方式的磁芯的一个形状,(a)表示的是上面图,(b)表示的是立体图;
图46表示的是本实施方式的磁芯的一个形状,(a)表示的是上面图,(b)表示的是立体图;
图47表示的是本实施方式的磁芯的一个形状,(a)表示的是立体图,(b)表示的是磁通漏入部及元件保持孔的放大图;
图48表示的是本实施方式的磁芯的一个形状,(a)表示的是立体图,(b)表示的是磁通漏入部及元件保持孔的放大图;
图49是用于对即使磁芯的厚度小也不使具备该磁芯的电流传感器的灵敏度降低的情况进行说明的图,(a)表示的是立体图,(b)表示的是剖面图;
符号说明
1 磁芯
2 磁通漏入部
3a 第一敞开端面
3b 第二敞开端面
5 元件保持孔
5a 第一元件保持孔
5b 第二元件保持孔
7 接触点
16 侧面(第一侧面)
17 侧面(第二侧面)
20 磁电转换元件
具体实施方式
下面,参照附图对本发明之一实施方式进行说明。为了方便说明,对与附图所示的部件和具有同一功能的部件附加同一符号,省略其说明。
(1、关于磁芯1)
(1-1磁芯1的概要构造)
下面,对本实施方式的磁芯1的概要构造进行说明。另外,为了便于理解,首先对具备磁芯1的电流传感器进行说明,其次,对磁芯1的概要构造进行说明。
首先,对电流传感器的基本原理进行说明,如下所述。由磁性体形成的磁芯对从被测电线的电流产生的磁场进行放大。接着,磁电转换元件对放大后的磁场的磁通密度进行检测,并转换为电信号。其后,由输出信号处理电路对该电信号进行处理,测定被测电线的电流值。
另外,磁芯1是涉及电流传感器的磁芯,作为电流传感器的用途之一,举出有漏电传感器。
另外,本实施方式的电流传感器可利用于例如太阳能电池、燃料电池等的功率调节器的漏电检测、混合动力车及***式混合动力车等车载的蓄电池监控或数据中心UPS的蓄电池监控等广泛领域。
下面,利用图1对磁芯1的概要构造进行说明。图1是表示磁芯1的概要构造的图,图1(a)是磁芯1的上面图,图1(b)是磁芯1的立体图,图1(c)是磁芯1的特征部的放大图。
如图1(a)及图1(b)所示,磁芯1以包围被测电线P的电流的流向为轴的轴周围的方式配置为环状。而且,如图1(c)所示,磁芯1具有形成有第一元件保持孔5a的第一敞开端面3a、形成有第二元件保持孔5b且与第一敞开端面3a相对的第二敞开端面3b,第一敞开端面3a及第二敞开端面3b平行地形成于被测电线P的电流的流向。
如图1(c)所示,第一元件保持孔5a与磁芯1的厚度方向(被测电线P的电流的流向)平行地形成于第一敞开端面3a。同样,第二元件保持孔5b与磁芯1的厚度方向平行地形成于第二敞开端面3b。而且,第一元件保持孔5a及第二元件保持孔5b形成为长方形的槽状,且形成于相互相对的位置。另外,虽然未图示,但第一元件保持孔5a及第二元件保持孔5b保持有将磁芯1产生的磁通转换为电信号的磁电转换元件。
以上对磁芯1的概要构成进行了说明。在以后的说明中,将第一敞开端面3a和第二敞开端面3b之间的空隙部称为“磁通漏入部3”。另外,在不将第一元件保持孔5a和第二元件保持孔5b区分时,简称为“元件保持孔5”。
(1-2另一实施例)
接着,利用图2、图3对磁芯1的另一实施例进行说明。另外,关于参照图1进行说明的内容,省略其说明。
图2是用于对磁芯1的另一实施例进行说明的图。在同图所示的磁芯1中,元件保持孔5形成在相对于磁芯1的厚度方向垂直的方向上。另外,虽然未图示,但元件保持孔5也可以相对于磁芯1的厚度方向不形成于平行及垂直的方向,而是形成于倾斜方向。但是,当考虑磁芯1的制造、加工上的工时或成本等时,优选通过图1、图2所示的构造来制作磁芯1。
图3是用于对磁芯1的再另一实施例进行说明的图,图3(a)是表示图1的元件保持孔5的第一变形例的图,图3(b)是表示图1的元件保持孔5的第二变形例的图。
如图所示,图3(a)的元件保持孔5以不存在图1的元件保持孔5的下侧(附图下侧)的构成而实现。另外,图3(b)的元件保持孔5以不存在图1的元件保持孔5的上侧(附图上侧)及下侧(附图下侧)且仅存在于中央附近的构成来实现。即使是这种构成实现的磁芯,也能够实现后述的效果,因此包含在本实施方式的范畴内。
(1-3磁芯1的形成方法等)
接着,利用图4及图5对磁芯1的形成方法进行说明。图4是用于对磁芯1的形成方法进行说明的图,图4(a)是磁芯1的上面图,图4(b)及图4(c)是图4(a)的A-A′的剖面图。如图4(b)及图4(c)所示,磁芯1既可以是单层形成的磁芯,或者,也可以是多层层叠而成的磁芯。
图5是用于对磁芯1的形成方法进行说明的图,图5(a)是用于说明一体型磁芯的图,图5(b)是用于说明对接型磁芯的图,图5(c)是说明另一对接型磁芯的图。如图5所示,磁芯1可以通过各种类型来实现。
图6是用于对磁芯1的形状进行说明的图,图6(a)是用于说明环状磁芯的图,图6(b)是用于说明四边形磁芯的图。如图6所示,磁芯1可以通过各种形状来实现。
这样,磁芯1可以通过各种构造、形状来实现,例如,可将参照图1等进行说明的环状磁芯设为四边形磁芯等进行适当变更。
另外,磁芯1也可以通过如下所述的构成来实现。
具体而言,在上述及图1等中,对第一敞开端面3a及第二敞开端面3b保持为平行且两端面不接触的构造进行了说明(以下,有时也将该构造称为“间隔构造”)。但是,第一敞开端面3a及第二敞开端面3b有时其局部也相互抵接(以下,有时也将该构成称为“接触构造”)。其原因是,作为磁芯的制造上、加工上的实际情况,第一敞开端面3a及第二敞开端面3b并非完全平行,另外,第一敞开端面3a及第二敞开端面3b的局部有时会相互接触。而且,即使磁芯1为接触构造,也实现与间隔构造同样的效果(详细情况后面进行描述),因此,接触构造的磁芯1也包含在本实施方式的范畴内。
(2、磁芯1相关的各种测定结果)
接着,对磁芯1相关的各种测定结果进行说明。
(2-1提高灵敏度相关的数据(1))
首先,利用图7对通过磁芯1来提高磁通密度的测定灵敏度的情况进行说明。图7是表示利用公知的磁芯及磁芯1的磁通密度的测定结果的图,同图(a)是表示利用图17(a)的公知的磁芯的测定结果的图,同图(b)是表示利用图17(b)的公知的磁芯的测定结果的图,同图(c)是表示在同图(b)的磁芯上进一步设有空隙部(相当于本实施方式的磁通漏入部3)的磁芯的测定结果的图。另外,同图(d)是表示元件保持孔5与被测电线平行地形成时的磁芯1的测定结果的图,同图(e)是表示元件保持孔5形成在相对于被测电线垂直的方向时的磁芯1的测定结果的图。
另外,各图所示的×标记表示磁通密度的测定点。
另外,利用各图所示的磁芯的测定条件除成为特征的磁芯的形状以外,磁芯的尺寸或被测电线中流动的电流值(30mA)等都相同。另外,图中箭头所示的设置于同图(a)的磁芯的切断部的宽度及设置于同图(b)、同图(c)的磁芯的切口部的宽度与设置于同图(d)、同图(e)的磁芯的元件保持孔5的宽度相同。
基于这样的条件,各图的磁芯的测定结果在同图(a)的磁芯中为0.018mT,在同图(b)的磁芯中为0.0015mT,在同图(c)的磁芯中为0.046mT,在同图(d)的磁芯中为0.073mT,在同图(e)的磁芯中为0.073mT。即,同图(d)及同图(e)的磁芯1分别实现了同图(a)的磁芯的约4倍、同图(b)的磁芯的约48倍、同图(c)的磁芯的约1.6倍的测定灵敏度。由此可知,磁芯1与公知的磁芯相比,磁通密度的测定灵敏度显著提高。
另外,在此说明的测定结果及后述的利用附图进行说明的测定结果都是通过模拟而得到的结果。在实测值和模拟值之间几乎看不到差异,因此在确认磁芯1相对于现有磁芯的各种效果等上,认为模拟是适当的方式。
(2-2提高灵敏度的组成)
如上所述,磁芯1与公知的磁芯相比,磁通密度的测定灵敏度显著提高。因此,利用图8说明其理由。图8是用于对通过磁芯1来提高磁通密度的测定灵敏度的情况进行说明的图,且是磁电转换元件20相对于磁通漏入部3的位置关系的图。
如同图所示,在相对于磁芯1的厚度方向垂直的方向上设有元件保持孔5,其元件保持孔5保持磁电转换元件20。
磁电转换元件20主要具有基板22、传感膜24、接合线26及模制剂28。在板状的基板22的上部配设有传感膜24,基板22及传感膜24通过接合线26来固定。而且,基板22、传感膜24及接合线26由模制剂28覆盖。该磁电转换元件20以横切磁通漏入部3的方式保持于元件保持孔5。
在磁芯1中,如上所述,磁电转换元件20相对于磁通漏入部3的位置关系已确定。因而,经由磁通漏入部3,磁通容易从磁芯1泄漏到元件保持孔5,元件保持孔5所保持的磁电转换元件20能够探测来自上下方向(磁芯1的厚度方向)的磁通泄漏。
另外,在磁通漏入部3的磁阻低到某种程度时,磁芯的灵敏度良好。而且,磁通漏入部3的宽度(第一敞开端面3a和第二敞开端面3b之间的距离)窄时,磁通漏入部3的磁阻低。这一点在磁芯1中,磁电转换元件20被形成于第一敞开端面3a及第二敞开端面3b的第一元件保持孔5a及第二元件保持孔5b保持。因而,第一敞开端面3a和第二敞开端面3b之间的距离不需要大到能够在其中设置磁电转换元件20的程度。换言之,由于存在元件保持孔5,因此,可不考虑磁电转换元件20的尺寸地将第一敞开端面3a和第二敞开端面3b之间的距离变窄。因而,在磁芯1中,正因为磁通漏入部3的宽度窄,磁通漏入部3的磁阻才会低。
根据这种理由,磁芯1与公知的磁芯相比,能够显著地提高磁通密度的测定灵敏度。
另外,在磁芯不存在磁通漏入部的情况下,磁芯和元件保持孔之间的磁阻差过大(104倍左右),磁通几乎漏不到元件保持孔,磁电转换元件不会探测到磁通。
另外,磁电转换元件20可使用GMR(Giant Magneto-Resistance)、AMR(Anisotropic Magnetoresistive)等MR(magneto-resistive)元件或MI(magneto-impedance)元件、磁通门元件、霍尔元件等。
另外,在图8中,对在相对于磁芯1的厚度方向垂直的方向上设有元件保持孔5的例子进行了说明。但是,即使是在相对于磁芯1的宽度方向(相对于磁芯1的厚度方向垂直的方向)垂直的方向上设置元件保持孔5,该元件保持孔5保持磁电转换元件20的情况,也可实现与上述同样的效果。
(2-3提高灵敏度相关的数据(2))
另外,利用图9对磁芯1测定的磁通密度的测定灵敏度受到磁通漏入部3的宽度(第一敞开端面3a和第二敞开端面3b之间的距离)、元件保持孔5的尺寸等影响的情况进行说明。图9是表示利用磁芯1的磁通密度的测定结果的图,同图(a)是用于表示各符号的定义的图,同图(b)是表示L2发生了变化时的磁通密度的曲线图,同图(c)是表示L1发生了变化时的磁通密度的曲线图。
首先,利用同图(a)对后来出现的各符号的定义进行说明。另外,同图(a)也可以认为是相当于从图8去掉了磁电转换元件20的图。
如图9(a)所示,W表示磁通漏入部3的宽度(第一敞开端面3a和第二敞开端面3b之间的距离)。
在将形成第一元件保持孔5a的侧面中的与形成第二元件保持孔5b的侧面相对的侧面设为侧面(第一侧面)16,将形成第二元件保持孔5b的侧面中的与侧面16相对的侧面设为侧面(第二侧面)17时,L1表示侧面16和侧面17之间的距离。
在将形成第一元件保持孔5a的侧面中的除侧面16以外的侧面设为侧面18a、侧面18b时,L2表示侧面18a和侧面18b之间的距离。另外,在将形成第二元件保持孔5b的侧面中的除侧面17以外的侧面设为侧面19a、侧面19b时,L2也是侧面19a和侧面19b之间的距离。
这样,W、L1、L2被定义。接着,对图9(b)的测定结果进行说明。同图(b)表示的是在将L1固定为1mm之后使L2变化为0.3mm、0.5mm、0.8mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm且使W在0~1mm的范围内进行变化时的磁通密度。
此时,由同图(b)可知,L2越小,被测定的磁通密度越大,即、测定灵敏度越高。由此,可以说是如下所述的情况。即、第一元件保持孔5a及第二元件保持孔5b优选以磁电转换元件20的感磁方向成为磁芯1的周方向的方式保持磁电转换元件20。由此,能够使磁电转换元件20的厚度方向的尺寸小的磁电转换元件20与相当于附图上下方向的从侧面18a向侧面18b的方向(或者,从侧面19a向侧面19b的方向)一致,由此,能够减小L2。即,磁电转换元件20其厚度方向比长度方向短。因此,通过使其厚度方向与相当于附图上下方向的从侧面18a向侧面18b的方向(或者,从侧面19a向侧面19b的方向)一致,能够减小L2。其结果是,能够提高磁芯1的测定灵敏度。
另外,由同图(b)可知,W越小,被测定的磁通密度越大,即,测定灵敏度越高。因而,在磁芯1中,通过减小W,能够提高利用磁芯1的电流传感器的测定灵敏度。
接着,对同图(c)进行说明。在同图(c)中,表示的是将W固定为0.1mm以后再使L1变化为1.0mm、1.2mm、1.5mm、2.0mm且使L2在0~1.5mm的范围内进行变化时的磁通密度。
此时,由同图(c)可知,L2越小,被测定的磁通密度越大,即,测定灵敏度越高。正因为如此,所以也可以说根据上述同样的理由,第一元件保持孔5a及第二元件保持孔5b优选以磁电转换元件20的感磁方向成为磁芯1的周方向的方式保持磁电转换元件20。
另外,在使L1变化为1.0mm、1.2mm、1.5mm、2.0mm时,L1越小,被测定的磁通密度越大,即,测定灵敏度越高。但是,由于其差微小,因此,看不到使L1发生变化的显著效果。
(2-4接触构造相关的数据(3))
如上所述,根据制造上、加工上的理由,磁芯1有时为接触构造。在那种情况下,磁芯1也与间隔构造的情况具有同样的效果。利用图10对该情况进行说明。
图10是表示间隔构造及其磁芯1的图,同图(a)是表示间隔构造的磁芯1的图,同图(b)是表示第一敞开端面3a及第二敞开端面3b在两个部位进行接触的接触构造的磁芯1的图,同图(c)是表示第一敞开端面3a及第二敞开端面3b在16个部位进行接触的接触构造的磁芯1的图。
另外,任何一种磁芯1的磁通漏入部3的宽度都保持为30μm。另外,在同图(b)及同图(c)中,将第一敞开端面3a及第二敞开端面3b相互接触的点设为接触点7。
另外,接触点7的接触面积比第一敞开端面3a或第二敞开端面3b的截面积足够小为3μm2。这反映了如下事实,即,在实际制作、加工接触构造的磁芯时,接触点7的接触面积比第一敞开端面3a或第二敞开端面3b的截面积足够小。
基于这样的条件,各图的磁芯1的磁通密度的测定结果都是2.5mT。由此可以说是,磁芯1即使是例如间隔构造,测定灵敏度也不变化。因此,在制造、加工使第一敞开端面3a及第二敞开端面3b完全不接触困难的情况下,可直接以间隔构造来使用。由此,能够实现可提高电流传感器的检测灵敏度的磁芯1,并且不需要追加制造、加工上的追加工序,且也能够实现低价格化。
(2-5元件保持孔5的尺寸、磁通漏入部3的宽度的影响相关的数据)
另外,参照图11对元件保持孔5的尺寸(L1、L2)及磁通漏入部3的宽度(W)给测定结果带来的影响进行说明。图11是表示利用磁芯1的磁通密度的测定结果的图,同图(a)是用于表示各符号的定义的图,同图(b)是表示将L1设为1mm时的磁通密度的曲线图,同图(c)是表示将L1设为1.5mm的磁通密度的曲线图,同图(d)是表示将L1设为2mm时的磁通密度的曲线图。另外,图11是将下述的表1曲线化的图。
[表1]
作为由表1及图11得到的考察,如下所述。
首先,在L1=1mm、1.5mm、2mm中的任一情况下,当L2大于L1的1.75倍时,都与磁通漏入部3的宽度(W)无关,磁通密度也不发生变化。例如,在L1=1mm且L2=1.75mm时,在W=0.02mm时,为1.26mT,在W=0.1mm、0.2mm时,为1.27mT,在W=1mm时,为1.25mT,在磁通密度上看到些许变化。但是,在L2=2mm时,与W的值无关,所有的磁通密度都为1.25mT。同样,在L1=1.5mm、2mm的情况下也如此。即,当L2大于L1的1.75倍时,与磁通漏入部3的宽度(W)无关,磁通密度不发生变化,因此在磁芯1中,需要将L2设为L1的1.75倍以下。
另外,当L1和W相同时,与L2的值无关,磁通密度的值收敛为恒定值。因此,在磁芯1中,需要设为L1>W。
(2-6将磁导率低于磁芯1的磁性材料封入磁通漏入部3)
在上述(2-2提高灵敏度的结构)中,对如下情况进行了描述,即,磁芯的灵敏度在磁通漏入部3的磁阻低到某种程度时良好,为此,磁通漏入部3的宽度(W)窄时磁通漏入部3的磁阻低。在此,利用图12对使磁通漏入部3的磁阻下降的另一方法进行说明。
图12是用于对磁芯1的磁通密度的测定灵敏度受到有无磁性材料(低磁导率材料)的影响的情况进行说明的图,同图(a)是表示在磁通漏入部3及元件保持孔5内都没有封入磁性材料的情况的图,同图(b)是表示仅在磁通漏入部3封有磁性材料的情况的图,同图(c)是表示仅在元件保持孔5内封有磁性材料的情况的图,同图(d)是表示磁通漏入部3及元件保持孔5内都封有磁性材料的情况的图。
另外,磁性材料是比磁导率为20即比磁导率低于磁芯1主体的材料。另外,各图所示的×标记表示磁通密度的测定点。
基于这样的条件,各图的磁芯的磁通密度的测定结果是,在同图(a)的磁芯1中,为2.44mT,在同图(b)的磁芯1中,为2.90mT,在同图(c)的磁芯1中,为48.68mT,在同图(d)的磁芯1中,为48.14mT。由此可知,特别是,通过在元件保持孔5内封入磁性材料,磁通密度的测定灵敏度显著提高。另外可知,当元件保持孔5内封入磁性材料时,灵敏度与磁性材料的比磁导率以相同的倍率提高。
因此,显示出通过在元件保持孔5(或磁通漏入部3及元件保持孔5)内封入比磁导率低于磁芯的材料,磁通漏入部3的磁阻下降,由此,磁芯1的灵敏度提高。
另外,作为那样的磁性材料(物质),可使用含铁环氧树脂、磁性流体、空气等。
(2-7关于抗干扰性)
接着,利用图13对通过磁芯1来提高抗干扰性的情况进行说明。图13是表示利用公知的磁芯及磁芯1的抗干扰性的测定结果的图,同图(a)表示利用图17(a)的公知的磁芯的测定结果,同图(b)表示利用图17(b)的公知的磁芯的测定结果,同图(c)表示在同图(b)的磁芯内进一步设有空隙部(相当于本实施方式的磁通漏入部3)的磁芯的测定结果,同图(d)表示利用磁芯1的测定结果。
另外,在各图中,P表示被测电线,Q表示外部电线,P和Q之间的距离设为20mm。另外,作为抗干扰性的判定方法,如下所述,在被测电线P中通以30mA的电流,测定其时的磁通密度。另外,为了施加作为外部磁场的影响,在被测电线P中通以30mA的电流,且在外部电线Q中通以20A的电流,测定这时的磁通密度。并且,计算出在所测定的两个磁通密度上产生了哪种程度的测定误差。然后,判定为测定误差越小,抗干扰性越强,误差越大,抗干扰性越差。
基于这样的条件,各图的磁芯的测定误差在同图(a)的磁芯中,为11.3%,在同图(b)的磁芯中,为52%,在同图(c)的磁芯中,为73%、同图(d)的磁芯中,为8.4%。由此可知,磁芯1的抗干扰性也比公知的磁芯高。利用图14对其理由进行说明。图14是用于对提高磁芯1的抗干扰性的情况进行说明的图。
原来,现有的电流传感器存在如下问题,即,由于磁芯自身没有抗干扰性,因此在测定数10mA的电流时,受到外部磁场的影响,导致要检测的值被干扰埋没。
这一点被认为是,在磁芯1中,图中的虚线包围的磁通漏入部3对地磁或由外部电流等产生的外部磁场发挥屏蔽作用,通过其屏蔽效应,来减轻元件保持孔5所保持的磁电转换元件20受到外部磁场的影响。
另外,通过磁通漏入部3发挥作为屏蔽的作用,能够同时解决现有技术课题即因用屏蔽材料覆盖磁芯而阻碍小型化、低成本化之类的课题。
接着,利用图15对磁芯的厚度给抗干扰性带来的影响进行说明。图15是表示磁芯厚度和测定误差之间的关系的曲线图。
在同图所示的曲线图中,横轴表示磁芯厚度(mm),纵轴表示测定误差(%)。另外,测定条件与参照图13(d)进行说明的条件相同。
如同图所示,磁芯越厚,测定误差越低。即,磁芯越厚,抗干扰性越强。这是因为,磁芯越厚,磁通漏入部3越大,随之而来的是磁通漏入部3的屏蔽效应越强。因此,通过适当调节磁芯的厚度,能够兼得电流传感器的小型化和测定精度的提高这两者。
(3、由磁芯1得到的效果)
下面,对由磁芯1得到的效果进行说明。
参照图1(c)等对磁芯1的特征进行说明,磁芯1是电流传感器所使用的磁芯,其特征为,具有:形成有用于保持磁电转换元件20的第一元件保持孔5a的第一敞开端面3a、形成有用于保持磁电转换元件20的第二元件保持孔5b且与第一敞开端面3a相对的第二敞开端面3b。
磁芯1具有相互相对的第一敞开端面3a及第二敞开端面3b。而且,在第一敞开端面3a形成第一元件保持孔5a,在第二敞开端面3b形成第二元件保持孔5b,第一元件保持孔5a及第二元件保持孔5b保持磁电转换元件20。
因而,通过存在第一敞开端面3a及第二敞开端面3b,即,通过在第一敞开端面3a和第二敞开端面3b之间存在空隙部(以下称为“磁通漏入部3”),来自磁芯1的磁通经由该磁通漏入部3相对于第一元件保持孔5a及第二元件保持孔5b容易泄漏,第一元件保持孔5a及第二元件保持孔5b保持的磁电转换元件20能够探测该磁通的泄漏。
此外,在磁通漏入部3的磁阻低时,磁芯1的灵敏度良好,此时,磁通漏入部3的宽度(第一敞开端面3a和第二敞开端面3b之间的距离)窄时磁通漏入部3的磁阻低。这一点在磁芯1中,磁电转换元件20保持在形成于第一敞开端面3a及第二敞开端面3b的第一元件保持孔5a及第二元件保持孔5b内。因而,第一敞开端面3a和第二敞开端面3b之间的距离不需要大到其间载置磁电转换元件20那种程度。换言之,由于存在元件保持孔5,因此不用考虑磁电转换元件20的载置空间,能够减小第一敞开端面3a和第二敞开端面3b之间的距离。因而,在磁芯1中,正因为磁通漏入部3的宽度窄,所以磁通漏入部3的磁阻也低,因此能够提高利用该磁芯1的电流传感器的灵敏度。
根据这种理由,磁芯1能够解决参照图17(a)进行说明的现有课题(为了将磁电转换元件20设置于切断部,不得不加大切断部的宽度,随之而来的是磁芯1的灵敏度下降之类的课题)。
另外,在磁芯1中,第一元件保持孔5a及第二元件保持孔5b不是形成在磁通难以从磁芯1泄漏的沿着磁芯1的外缘的位置,而是形成在第一敞开端面3a及第二敞开端面3b。而且,根据上述的理由,在磁芯1中,磁电转换元件20保持在磁通容易从磁芯1泄漏的第一元件保持孔5a及第二元件保持孔5b内,能够使由微小电流产生的磁通更多地集中于磁电转换元件,从而提高灵敏度。
因而,磁芯1能够解决参照图17(b)进行说明的现有课题(由于在沿着磁芯的外缘而形成的切口部载置磁电转换元件20,因此磁通难以从磁芯泄漏,磁电转换元件20要检测的磁通成为微小磁通,由此磁芯的灵敏度下降之类的课题)。
这样,通过构成,磁芯1为能够实现可提高电流传感器的检测灵敏度的磁芯。
此外,磁芯1也实现如下所述的效果。
即,现有的电流传感器由于实现抗干扰性的构造(功能)不在磁芯自身,因此测定数10mA的电流时,会受到外部磁场的影响,不能以高检测灵敏度来测定电流。
但是,在磁芯1中,磁通漏入部3发挥作为对地磁或由外部电流等产生的外部磁场的屏蔽的作用。因此,磁芯1也能够解决因用屏蔽材料覆盖磁芯而阻碍小型化、低成本化之类的现有课题。
另外,参照图9(a)~图9(c)等,也可以采用如下所述的构成,即,在磁芯1中,磁电转换元件20以该磁电转换元件20的感磁方向成为磁芯1的周方向的方式保持在第一元件保持孔5a及第二元件保持孔5b中。
通过采用上述构成,能够选择磁电转换元件20的厚度方向(相对于磁芯1的周方向垂直的磁芯1的厚度方向)的尺寸小的磁电转换元件20,能够减小保持磁电转换元件20的第一元件保持孔5a及第二元件保持孔5b的磁芯的厚度方向的宽度。而且,由于磁芯1的厚度方向的第一元件保持孔5a及第二元件保持孔5b的宽度越窄,从磁芯1泄漏的磁通增大,因此通过采用上述构成,能够提高磁电转换元件20的灵敏度。因此,磁芯1为能够实现可进一步提高电流传感器的检测灵敏度的磁芯。
另外,参照图12等,也可以采用如下所述的构成,即,在磁芯1中,在第一元件保持孔5a及第二元件保持孔5b内填充有磁导率低于磁芯1的低磁导率材料。
通过在第一元件保持孔5a及第二元件保持孔5b内填充低磁导率材料,能够使灵敏度与低磁导率材料的比磁导率以相同的倍率而提高。
因此,通过采用上述构成,能够实现可进一步提高电流传感器的检测灵敏度的磁芯。
另外,参照图12等,也可以采用如下所述的构成,即,在磁芯1中,在第一敞开端面3a和第二敞开端面3b之间填充有磁导率低于磁芯1的低磁导率材料。
第一敞开端面3a和第二敞开端面3b之间的磁阻的值越低,磁芯1整体的灵敏度越高。因而,通过采用上述构成,能够实现可进一步提高电流传感器的检测灵敏度的磁芯。
另外,在磁芯1中,低磁导率材料也可以是含铁环氧树脂、磁性流体或空气。
作为通常的磁芯材料,得知的是PB坡莫合金、PC坡莫合金、非晶态磁性材料、硅钢片等。磁芯1可使用任何一种材料。而且,作为那样磁导率低于磁芯的低磁导率材料,列举出含铁环氧树脂、磁性流体或空气。
因而,通过在第一元件保持孔5a及第二元件保持孔5b内填充含铁环氧树脂、磁性流体或空气,能够实现可进一步提高电流传感器的检测灵敏度的磁芯。
另外,参照图11等,在磁芯1中,在将形成第一元件保持孔5a的侧面中的与形成第二元件保持孔5b的侧面相对的侧面设为第一侧面,将形成第二元件保持孔5b的侧面中的与第一侧面相对的侧面设为第二侧面时,第一元件保持孔5a及第二元件保持孔5b的要保持的磁电转换元件20的厚度方向的孔宽优选为第一侧面和第二侧面的侧面间距的1.75倍以下。
当不管第一敞开端面3a和第二敞开端面3b之间的距离如何而孔宽大于侧面间距的1.75倍时,发现减小第一敞开端面和第二敞开端面之间的距离的效果消失。
因而,通过采用上述构成,实现如下效果,即,通过微小电流,也能够使许多磁通集中于磁电转换元件20。
另外,在磁芯1中,第一敞开端面3a和第二敞开端面3b之间的距离优选小于2mm。
当考虑通常的磁电转换元件20的尺寸时,在第一敞开端面3a和第二敞开端面3b之间的距离为2mm以上的情况下,即使不存在第一元件保持孔5a及第二元件保持孔5b,也有可配置磁电转换元件20的空间。
因此,通过采用上述构成,在第一敞开端面3a和第二敞开端面3b之间的距离小于2mm的情况下,也能够在第一元件保持孔5a及第二元件保持孔5b内保持磁电转换元件20,另外,磁电转换元件20实现能够可靠地探测从磁芯1相对于第一元件保持孔5a及第二元件保持孔5b泄漏的磁通之类的效果。
另外,参照图10等,也可以采用如下所述的构成,即、在磁芯1中,第一敞开端面3a及第二敞开端面3b的局部相互抵接。
作为通常的磁芯的构造,公知有一体型、层叠型、对接型等各种类型,磁芯1可适用于任何的类型。但是,任何一种类型的磁芯,实际上有时也存在难以制造、加工出第一敞开端面3a及第二敞开端面3b完全不接触的情况。
这一点在磁芯1中,即使第一敞开端面3a及第二敞开端面3b的局部相互抵接,也因磁通经由磁通漏入部3从磁芯1向第一元件保持孔5a及第二元件保持孔5b泄漏而磁电转换元件20能够探测该磁通的泄漏。因此,在难以制造、加工成第一敞开端面3a及第二敞开端面3b完全不接触的情况下,可直接使用。由此,能够实现可提高电流传感器的检测灵敏度的磁芯,并且不需要制造、加工上的追加工序,且也能够实现低价格化。
参照图3等,也可以采用如下所述的构成,即,第一元件保持孔5a及第二元件保持孔5b分别在第一敞开端面3a及第二敞开端面3b沿与磁芯1的厚度方向平行的方向延伸设置。
另外,参照图2等,也可以采用如下所述的构成,即,在磁芯1中,第一元件保持孔5a及第二元件保持孔5b分别在第一敞开端面3a及第二敞开端面3b上沿与磁芯1的厚度方向垂直的方向延伸设置。
如上所述,作为通常的磁芯的构造,公知有一体型、层叠型、对接型等各种类型。
因而,例如,在制作层叠型的磁芯时,准备多个在同一部位形成有第一元件保持孔5a及第二元件保持孔5b的层,通过将这些层依次层叠,能够简易且低成本地制作磁芯1。而且,在以一体型或对接型制作磁芯1的情况下,也能够通过采用上述构成而简易且低成本地制作磁芯1。由此,能够实现适合大量生产的磁芯1。
另外,参照图16等,本发明的电流传感器优选为具备磁芯1的构成。
通过采用上述构成,能够实现可进行高灵敏度的测定的电流传感器。
另外,本发明的电流测定方法优选利用具备磁芯1的电流传感器来测定被测电线中流动的电流的电流值。
通过采用上述构成,能够实现可进行高灵敏度的测定的电流测定方法。
(4、磁芯1的一个应用事例)
具备磁芯1的电流传感器能够应用于各种用途,例如,可用于太阳能电池、燃料电池等的功率调节器的漏电检测、混合动力车及***式混合动力车等车载的蓄电池监控或数据中心UPS的蓄电池监控等广泛的领域。
因此,利用图16对具备磁芯1的电流传感器的一个应用事例进行说明。图16是将具备磁芯1的电流传感器用于太阳能电池用功率调节器的漏电检测时的图。
如同图所示,从太阳能电池板输出的交流电流用整流器进行整流,用逆变器转换为直流电流。然后,磁芯1将从同图的箭头所示的两根被测电线的电流产生的磁场放大。
在此,上述两根被测电线的电流相当于往返的电流,总的电流值为0A。因而,在发生漏电的情况下,总的电流值不为0A。因此,具备磁芯1的电流传感器通过测定总的电流值,能够检测到有无漏电。
另外,在图16中,被测电线为往返的两根电线。但是,磁芯1及具备磁芯1的电流传感器当然也可对一根被测电线进行电流检测。
另外,在同图所示的例子中,具备磁芯1的漏电传感器对国际标准规定的30mA、50mA、100mA、150mA的电流值进行测定。但是,在用于其他用途的情况下,磁芯1当然可测定各种电流值。
以上,作为一个应用事例举出磁芯1用于太阳能电池用功率调节器的漏电检测的情况进行了说明。但是,在此说明的实施例终究是一个应用事例,不对其用途作限定。
(5、具备磁芯的电流传感器)
接着,利用图18~图24对具备磁芯1的电流传感器30进行说明。另外,关于参照图1等已说明的内容,省略其说明。
图18是电流传感器30的外观图。电流传感器30其外观由盒体31形成。在盒体31上且在图的上下方向上设有贯通孔,在该贯通孔内配置有被测电线P。而且,电流传感器30通过对由被测电线P的电流产生的磁场进行检测,来测定该被测电线P内流动的电流的电流值。
接着,利用图19~图21对电流传感器30的内部构造进行说明。图19是电流传感器30的内部构造的立体图。图20是图19的水平方向(图的左右方向)的电流传感器30的内部构造的一个剖面图。图21是电流传感器30的装配分解图。
如图19所示,电流传感器30在盒体31的内部具备磁芯1a、1b、磁通漏入部3、元件保持孔5、磁电转换元件20、输出信号处理电路32、夹紧件33a、33b。另外,电流传感器30经由输入输出端子33与外部装置电连接。
如图21所示,盒体31通过盒体31a和盒体31b卡合而成,由此,如图20所示,盒体31a作为外侧主体发挥作用,盒体31b发挥作为内侧盒体的作用。即,盒体31a形成电流传感器30的外观,盒体31b形成用于配置被测电线P的上述贯通孔的壁面。而且,如图20所示,在盒体31a和盒体31b之间配设磁芯1a、1b、磁通漏入部3、元件保持孔5、磁电转换元件20、输出信号处理电路32、夹紧件33a、33b。
磁芯1为由磁芯1a和磁芯1b构成的可一分为二的对接型(详细情况参照图25等进行说明)。磁芯1a、1b通过***夹紧件33a、33b内而保持四边形状。其中,在夹紧件33a侧,在磁芯1上形成磁通漏入部3及元件保持孔5,在夹紧件33b侧,形成磁芯1a、1b紧密贴合而成的状态。其情形示于图19等。
夹紧件33a作为磁芯1a及磁芯1b的夹紧件而发挥功能,另一方面,连结、支承于板状的输出信号处理电路32。输出信号处理电路32与输入输出端子33电连接,对从磁电转换元件20输出的电压进行处理,将与被测电线P的电流值对应的电压经由输入输出端子33输出到外部装置。在输出信号处理电路32上立设有T字型的小基板,另外,在小基板上固定有磁电转换元件20。该磁电转换元件20以保持于元件保持孔5的方式定位。即,在图19~图21的电流传感器30中,磁电转换元件20固定于输出信号处理电路32,与元件保持孔5保持非接触的状态,且保持于元件保持孔5内。
另外,磁电转换元件20也可以与元件保持孔5保持接触的状态,且保持于元件保持孔5内。因此,磁电转换元件20以与元件保持孔5保持接触及/或非接触的状态,且保持于元件保持孔5内的构成来实现。
另外,保持、固定磁电转换元件的方法不局限于在此说明的实施例。
接着,利用图22对电流传感器30测定被测电线P内流动的电流的动作进行说明。图22是用于对电流传感器30的动作进行说明的方框图。
首先,在被测电线P内通以电流I,由其电流I产生磁场H。然后,由该磁场H在磁芯1上产生磁通Φ。接着,该磁芯1产生的磁通Φ漏入到磁通漏入部3。在此,当将漏入到磁通漏入部3的磁通为磁通ΦH时,该磁通ΦH由磁电转换元件20检测。磁电转换元件20将其检测到的磁通ΦH转换为电压,将该转换的电压VM输出到输出信号处理电路32。然后,输出信号处理电路32对电压VM进行处理,将与被测电线P内流动的电流值对应的电压(VO)输出到输入输出端子33。这样,电流传感器30测定被测电线P内流动的电流。
这样,电流传感器30能够测定被测电线P内流动的电流的电流值I。但是,电流传感器30不仅能够测定电流值,而且也能够用于例如漏电检测及漏电量的测定。利用图23、图24对其情况进行说明。
图23是漏电检测及漏电量的测定所使用电流传感器的外观图。如图所示,在设置于电流传感器30的贯通孔内配置有被测电线P1、P2。该两根被测电线P1、P2的电流相当于往返的电流,如果没有漏电,则总的电流值为0A。反过来说,在发生了漏电的情况下,总的电流值不为0A。利用该原理,电流传感器30检测漏电的有无,然后,在有漏电的情况下,检测其漏电量。
图24是表示对电流传感器用于漏电检测时的电流传感器的动作进行说明的方框图。利用该图24对电流传感器用于漏电检测时的电流传感器的动作进行说明。
首先,考虑在被测电线1(P1)内通以电流IO且在被测电线2(P2)内通以电流-(IO-IL)的情况、即IL的电流已漏出的情况。此时,在被测电线P1内通以电流IO,由其电流IO产生磁场HO。另外,在被测电线P2内通以电流-(IO-IL),由该电流-(IO-IL)产生磁场(-HO+HL)。然后,由该两个磁场HO及(-HO+HL)在磁芯1上产生磁通ΦL。即,磁通ΦL表示由向磁芯1的输入磁场的总和产生的磁通量。接着,该磁芯1产生的磁通ΦL漏入到磁通漏入部3。在此,当设漏入磁通漏入部3的磁通为磁通ΦHL时,该磁通ΦHL由磁电转换元件20检测。磁电转换元件20将其检测到的磁通ΦHL转换为电压,且将其转换的电压VML输出到输出信号处理电路32。然后,输出信号处理电路32对电压VML进行处理,将与漏出的电流的电流值对应的电压(VOL)输出到输入输出端子33。这样,电流传感器30测定漏电检测及漏电量。
(6、磁芯的变更)
接着,利用图25~图48对磁芯的各种形状进行说明。但是,在此说明的磁芯的形状终究是一个例子,不局限于这些形状。
首先,利用图25及图26对磁芯的一个形状进行说明。图25表示的是磁芯的一个形状,图25(a)表示的是上面图,图25(b)表示的是正面图。另外,图26表示的是图25的磁芯40,图26(a)表示的是立体图,图26(b)表示的是磁通漏入部3及元件保持孔5的放大图。
参照图25,磁芯40的形状从上面看时呈四边形状,从正面看时呈矩形。另外,磁芯40是都为コ字型的第一芯部40a及第二芯部40b对接而成的单层型。该第一芯部40a及第二芯部40b在构成四边形状的一个面的面(图25(a)的附图上侧的面)上紧密贴合。而且,在与该面相对的面(图25(a)的附图下侧的面)上,第一芯部40a及第二芯部40b形成磁通漏入部3及元件保持孔5。在此,第一芯部40a的第一敞开端面及第二芯部40b的第二敞开端面离开,由此,形成有磁通漏入部3(图25(b))。而且,元件保持孔5由设置于第一敞开端面的第一元件保持孔和设置于第二敞开端面的第二元件保持孔形成。该元件保持孔5相对于被测电线(未图示)内流动的电流形成于放射方向,且贯通第一芯部40a及第二芯部40b(图26)。
图27表示的是磁芯的一个形状,图27(a)表示的是上面图,图27(b)表示的是立体图。
磁芯41由从上面看时呈四边形状的单层一体型构成。在磁芯41中,元件保持孔5相对于被测电线(未图示)内流动的电流平行地形成,且贯通第一芯部41a及第二芯部41b。另外,第一敞开端面及第二敞开端面离开,不接触。
将图27和图25相比较即可知,元件保持孔也可以相对于被测电线(未图示)内流动的电流在放射方向及平行方向中的任一方向上形成。另外,当从上面看磁芯时,磁芯的厚度既可以厚,也可以薄。这样,磁芯其形状不局限于特定的形状,可采用各种形状。因此,可根据装置的设计及电流传感器内部的布局等,适当变更磁芯的形状。
接着,对另一实施例进行说明。图28~图30是表示在磁芯的形状相同时该磁芯中的元件保持孔的存在范围不同的情形的图。下面,从图28开始依次进行说明。
图28表示的是磁芯的一个形状,图28(a)表示的是立面图,图28(b)表示的是上面图,图28(c)表示的是立体图。
磁芯42由从上面看时呈四边形状的单层一体型构成。在磁芯42中,元件保持孔5相对于被测电线(未图示)内流动的电流形成于放射方向,且贯通磁芯42。在此,图28(b)中的斜线所示的区域表示磁芯,其以外的区域表示元件保持孔5。这种情形在图29以后也同样。另外,如图所示,第一敞开端面及第二敞开端面离开,不接触。
图29表示的是磁芯的一个形状,图29(a)表示的是立面图,图29(b)表示的是上面图,图29(c)表示的是立体图。
磁芯43在下面这一点上与图28的磁芯42不同。即,元件保持孔5不贯通磁芯42,被测电线(未图示)侧被封闭,被测电线的相反侧敞开。即,元件保持孔5相对于被测电线内流动的电流在放射方向上仅一侧敞开。
图30表示的是磁芯的一个形状,图30(a)表示的是立面图,图30(b)表示的是上面图,图30(c)表示的是立体图。
磁芯44在下面这一点上与图29的磁芯43不同。即,元件保持孔5相对于被测电线内流动的电流在放射方向上两侧都封闭。因此,元件保持孔5封闭于磁芯44的内部,仅经由磁通漏入部3与外部连通。
以上利用图28~图30对在磁芯的形状相同时该磁芯中的元件保持孔的存在范围不同的例子进行了说明。同样地,利用图31~图33对在磁芯的形状相同时该磁芯中的元件保持孔的存在范围不同的例子进行说明。
图31表示的是磁芯的一个形状,图31(a)表示的是上面图,图31(b)表示的是立面图。
磁芯45由从上面看时呈四边形状的单层一体型构成。在磁芯45中,元件保持孔5相对于被测电线(未图示)内流动的电流平行地形成,且贯通磁芯42。另外,第一敞开端面及第二敞开端面离开,不接触。
图32表示的是磁芯的一个形状,图32(a)表示的是上面图,图32(b)表示的是立面图。
磁芯46在下面这一点上与图31的磁芯45不同。即,元件保持孔5不贯通磁芯46,图32(b)的附图下侧封闭,图32(b)的上侧敞开。即,元件保持孔5在相对于被测电线内流动的电流平行的方向上,仅一侧敞开。
图33表示的是磁芯的一个形状,图33(a)表示的是上面图,图33(b)表示的是立面图。
磁芯47在下面这一点上与图32的磁芯46不同。即,元件保持孔5在相对于被测电线内流动的电流平行的方向上附图上下的两侧都封闭。因此,元件保持孔5封闭于磁芯47的内部,经由磁通漏入部3与外部连通。
以上利用图31~图33对在磁芯的形状相同时其磁芯中的元件保持孔的存在范围不同的例子进行了说明。接着,作为另一实施例,利用图34、图35对磁芯为单层型或层叠型的例子进行说明。
图34表示的是磁芯的一个形状,图34(a)表示的是立体图,图34(b)表示的是上面图。
磁芯48由从上面看时呈四边形状的单层一体型构成。在磁芯48中,元件保持孔5相对于被测电线(未图示)内流动的电流形成于放射方向,且贯通磁芯48。另外,第一敞开端面及第二敞开端面离开,不接触。
图35表示的是磁芯的一个形状,图35(a)表示的是立体图,图35(b)表示的是上面图。
磁芯49在下面这一点上与图34的磁芯48不同。即,磁芯49虽然从上面看时呈四边形状,但由层叠型构成。更具体而言,磁芯49通过磁芯49a、磁芯49b、磁芯49c及磁芯49d依次朝向被测电线(未图示)的方向层叠而成。
即,本实施方式的磁芯不仅可由单层一体型来实现,而且也可由层叠型来实现。另外,磁芯49由磁芯49a~磁芯49d这四层构造构成,但也可以由2层、3层或5层以上的构造构成。
接着,作为再另一实施例,利用图36~图38对磁芯为单层型或层叠型的例子进行说明。
图36表示的是磁芯的一个形状,图36(a)表示的是上面图,图36(b)表示的是立面图。
磁芯50由从上面看时呈四边形状的单层一体型构成。在磁芯50中,元件保持孔5相对于被测电线(未图示)内流动的电流平行地形成,且贯通磁芯50。另外,第一敞开端面及第二敞开端面离开,不接触。
图37表示的是磁芯的一个形状,图37(a)表示的是上面图,图37(b)表示的是立面图。
磁芯51在下面这一点上与图36的磁芯50不同。即,如图37(b)所示,磁芯51通过磁芯51a、磁芯51b、磁芯51c及磁芯51d依次相对于被测电线平行地层叠而成。
即,本实施方式的磁芯不仅可由单层一体型来实现,而且也可由层叠型来实现。另外,磁芯51由磁芯51a~磁芯51d这四层构造构成,但也可以由2层、3层或5层以上的构造构成。
图38表示的是磁芯的一个形状,图38(a)表示的是图36的磁芯50的立体图,图38(b)表示的是图37的磁芯51的立体图。
由同图可知,磁芯50由一体型形成,与此相对,磁芯51为相对于被测电线平行地层叠有多个磁芯的层叠构造。这样,磁芯其形状不局限于特定的形状,可采用各种形状。因此,可根据装置的设计及电流传感器内部的布局等,适当变更磁芯的形状。
接着,利用图39、图40对另一实施例进行说明。
图39表示的是磁芯的一个形状,图39(a)表示的是上面图,图39(b)表示的是立体图。
磁芯53的形状从上面看时呈大致四边形。更具体而言,磁芯53是都为コ字型的第一芯部53a及第二芯部53b对接而成的单层型。该第一芯部53a及第二芯部53b在构成四边形状的一个面的面(附图上侧的面)上紧密贴合。而且,在与该面相对的面(附图下侧的面)上,第一芯部53a及第二芯部53b形成有磁通漏入部3及元件保持孔5。在此,第一芯部53a的第一敞开端面及第二芯部53b的第二敞开端面离开,由此形成磁通漏入部3。而且,元件保持孔5由设置于第一敞开端面的第一元件保持孔和设置于第二敞开端面的第二元件保持孔形成。该元件保持孔5相对于被测电线(未图示)内流动的电流形成于放射方向,且贯通第一芯部53a及第二芯部53b。
图40表示的是磁芯的一个形状,图40(a)表示的是上面图,图40(b)表示的是立体图。
磁芯54由从上面看时呈四边形状的单层一体型构成。在磁芯54中,元件保持孔5相对于被测电线(未图示)内流动的电流形成于放射方向,且贯通磁芯54。另外,第一敞开端面及第二敞开端面离开,不接触。
这样,磁芯也能够以对接型或一体型来实现。
接着,利用图41、图42对另一实施例进行说明。
图41表示的是磁芯的一个形状,图41(a)表示的是上面图,图41(b)表示的是立体图。
磁芯55的形状从上面看时呈大致四边形。更具体而言,磁芯55是都为コ字型的第一芯部53a及第二芯部53b对接而成的单层型。该第一芯部55a及第二芯部55b在构成四边形状的一个面的面(附图上侧的面)上紧密贴合。而且,在与该面相对的面(附图下侧的面),第一芯部55a及第二芯部55b形成有磁通漏入部3及元件保持孔5。在此,第一芯部55a的第一敞开端面及第二芯部55b的第二敞开端面离开,由此形成磁通漏入部3。而且,元件保持孔5由设置于第一敞开端面的第一元件保持孔和设置于第二敞开端面的第二元件保持孔形成。该元件保持孔5相对于被测电线(未图示)内流动的电流平行地形成,且贯通第一芯部55a及第二芯部55b。
图42表示的是磁芯的一个形状,图42(a)表示的是上面图,图42(b)表示的是立体图。
磁芯56由从上面看时呈四边形状的单层一体型构成。在磁芯56中,元件保持孔5相对于被测电线(未图示)内流动的电流平行地形成,且贯通磁芯56。另外,第一敞开端面及第二敞开端面离开,不接触。
这样,本实施方式的磁芯也能够以对接型及一体型中的任一种类型来实现。
接着,利用图43、图44对另一实施例进行说明。
图43表示的是磁芯的一个形状,图43(a)表示的是上面图,图43(b)表示的是立体图。
磁芯57由从上面看时呈四边形状的单层一体型构成。在磁芯57中,元件保持孔5相对于被测电线(未图示)内流动的电流形成于放射方向,且贯通磁芯57。另外,第一敞开端面及第二敞开端面离开,不接触。
图44表示的是磁芯的一个形状,图44(a)表示的是上面图,图44(b)表示的是立体图。
磁芯58由从上面看时呈环状的单层一体型构成。在磁芯58中,元件保持孔5相对于被测电线(未图示)内流动的电流形成于放射方向,且贯通磁芯58。另外,第一敞开端面及第二敞开端面离开,不接触。
这样,本实施方式的磁芯能够以四边形状、环状或在此未作说明的其他形状来实现。
接着,利用图45、图46对另一实施例进行说明。
图45表示的是磁芯的一个形状,图45(a)表示的是上面图,图45(b)表示的是立体图。
磁芯59由从上面看时呈四边形状的单层一体型构成。在磁芯59中,元件保持孔5相对于被测电线(未图示)内流动的电流平行地形成,且贯通磁芯59。另外,第一敞开端面及第二敞开端面离开,不接触。
图46表示的是磁芯的一个形状,图46(a)表示的是上面图,图46(b)表示的是立体图。
磁芯60由从上面看时呈环状的单层一体型构成。在磁芯60中,元件保持孔5相对于被测电线(未图示)内流动的电流平行地形成,且贯通磁芯60。另外,第一敞开端面及第二敞开端面离开,不接触。
这样,本实施方式的磁芯能够以四边形状、环状或在此未作说明的其他形状来实现。
接着,利用图47、图48对另一实施例进行说明。
图47表示的是磁芯的一个形状,图47(a)表示的是立体图,图47(b)表示的是磁通漏入部3及元件保持孔5的放大图。
磁芯61的形状从上面看时呈四边形。更具体而言,磁芯61是都为コ字型的第一芯部61a及第二芯部61b对接而成的单层型。该第一芯部61a及第二芯部61b在构成四边形状的一个面的面(附图上侧的面)上紧密贴合。而且,在与该面相对的面(附图下侧的面),第一芯部61a及第二芯部61b形成有磁通漏入部3及元件保持孔5。在此,第一芯部61a的第一敞开端面及第二芯部61b的第二敞开端面离开,由此形成磁通漏入部3。而且,元件保持孔5由设置于第一敞开端面的第一元件保持孔和设置于第二敞开端面的第二元件保持孔形成。该元件保持孔5相对于被测电线(未图示)内流动的电流形成于放射方向,且贯通第一芯部61a及第二芯部61b。
图48表示的是磁芯的一个形状,图48(a)表示的是立体图,图48(b)表示的是磁通漏入部3及元件保持孔5的放大图。
磁芯62也都为コ字型的第一芯部62a及第二芯部62b对接而成的单层型,在这一点上与图47的磁芯61共同。但是,在磁芯62中,第一芯部62a的第一敞开端面和第二芯部62b的第二敞开端面不离开,而是相互接触。即,磁芯62由接触构造形成。而且,如参照图10所述,即使是接触构造,磁芯62也能够得到与间隔构造的磁芯同样的效果。
以上,利用图25~图48对本实施方式的磁芯的各种形状进行了说明。这些形状是表示本实施方式的一个例子,当然,根据装置的设计及电流传感器内部的布局等,可采用在此说明的以外的形状。
接着,对相对于被测电线内流动的电流沿着放射方向的磁芯的厚度不给作为具备该磁芯的电流传感器整体的灵敏度带来影响的情况进行说明。
作为一个例子,在图1(a)及图39(a)中,将从上方看时的磁芯的厚度进行比较。此时可知,其厚度为图39(a)的磁芯53比图1(a)的磁芯1小。但是,这种情况并不表示磁芯53的灵敏度比磁芯1低。
图49是用于参照图39的磁芯53对即使磁芯的厚度小也不使具备该磁芯的电流传感器的灵敏度降低的情况进行说明的图,图49(a)表示的是立体图,图49(b)表示的是剖面图。另外,在图49(a)中,相对于被测电线(未图示)内流动的电流,将放射方向设为x方向,将该x方向的磁芯的厚度为t。
此时,如图49(b)所示,磁芯53的厚度t形成为比磁电转换元件20的感磁部分的宽度还大。而且,元件保持孔5内的磁通的大小在x方向上大致恒定。因此,具备磁芯53的电流传感器整体的灵敏度即使t小也不会降低。
即,由于元件保持孔内的磁通的大小在x方向上大致恒定,因此,如果厚度t比磁电转换元件20的感磁部分的宽度大,则具备该磁芯的电流传感器整体的灵敏度不降低。因此,如上所述,虽然磁芯53的厚度t比磁芯1小,但其情况并不意味着会给具备磁芯53的电流传感器整体的灵敏度带来影响。
本发明不局限于上述的实施方式,在请求保护所示的范围内,可进行各种变更。即,关于将在请求保护所示的范围内适当变更了的技术装置组合在一起而得到的实施方式,也包含在本发明的技术范围内。
(补充)
另外,本申请发明也可以通过以下的构成来实现。
本发明的磁芯用于电流传感器,也可以采用如下的构成,即、具有:形成有用于保持磁电转换元件的第一元件保持孔的第一敞开端面、形成有用于保持上述磁电转换元件的第二元件保持孔且与上述第一敞开端面相对的第二敞开端面。
本发明的磁芯具有相互相对的第一敞开端面及第二敞开端面。而且,在第一敞开端面形成第一元件保持孔,在第二敞开端面形成第二元件保持孔,由第一元件保持孔及第二元件保持孔保持磁电转换元件。
因而,通过存在第一敞开端面及第二敞开端面,即、通过在第一敞开端面和第二敞开端面之间存在空隙部(以下称为“磁通漏入部”),来自磁芯的磁通经由其磁通漏入部相对于第一元件保持孔及第二元件保持孔容易泄漏,第一元件保持孔及第二元件保持孔所保持的磁电转换元件能够探测该磁通的泄漏。
此外,在磁通漏入部的磁阻低时磁芯的灵敏度良好,此时,磁通漏入部的宽度(第一敞开端面和第二敞开端面之间的距离)窄时磁通漏入部的磁阻低。这一点在本发明的磁芯中,磁电转换元件由形成于第一敞开端面及第二敞开端面的第一元件保持孔及第二元件保持孔保持。因而,第一敞开端面和第二敞开端面之间的距离不用大到其间载置磁电转换元件那种程度。换言之,第一敞开端面和第二敞开端面之间的距离自然会变窄。因而,在本发明的磁芯中,正因为磁通漏入部的宽度窄,所以磁通漏入部的磁阻也低,因此能够提高利用该磁芯的电流传感器的灵敏度。
根据这种理由,本发明的磁芯能够解决参照图17(a)已说明的现有课题(为了将磁电转换元件设置于切断部,不得不加大切断部的宽度,随之而来的是磁芯的灵敏度降低之类的课题)。
另外,在本发明的磁芯中,第一元件保持孔及第二元件保持孔不是形成于磁通难以从磁芯泄漏的沿着磁芯的外缘的位置,而是形成于第一敞开端面及第二敞开端面。而且,根据上述的理由,在本发明的磁芯中,磁电转元件保持在磁通容易从磁芯泄漏的第一元件保持孔及第二元件保持孔内,能够将微小电流产生的磁通更多地集中于磁电转换元件,从而提高灵敏度。
因而,本发明的磁芯能够解决参照图17(b)已说明的现有课题(由于在沿着磁芯的外缘而形成的切口部载置磁电转换元件,因此磁通难以从磁芯泄漏,磁电转换元件检测的磁通微小,由此磁芯的灵敏度降低之类的课题)。
这样,本发明的磁芯通过上述构成为能够实现可提高电流传感器的检测灵敏度的磁芯。
另外,在本发明的磁芯中,上述第一元件保持孔及上述第二元件保持孔也可以采用以该磁电转换元件的感磁方向成为上述磁芯的周方向的方式保持上述磁电转换元件的构成。
通过采用上述构成,能够减小磁电转换元件的厚度方向(相对于磁芯的周方向垂直的磁芯的厚度方向)的保持磁电转换元件的第一元件保持孔及第二元件保持孔。而且,上述磁芯的厚度方向的第一元件保持孔及第二元件保持孔的宽度越窄,从磁芯泄漏的磁通增大,因此通过采用上述构成,能够提高磁电转换元件的灵敏度。因此,本发明的磁芯为能够实现可进一步提高电流传感器的检测灵敏度的磁芯。
另外,在本发明的磁芯中,上述第一敞开端面和上述第二敞开端面之间的距离优选小于2mm。
当考虑通常的磁电转换元件的尺寸时,当上述第一敞开端面和上述第二敞开端面之间的距离为2mm以上时,不能在上述第一元件保持孔及上述第二元件保持孔内保持磁电转换元件。
因此,通过采用上述构成,能够在上述第一元件保持孔及上述第二元件保持孔内保持磁电转换元件,另外,磁电转换元件实现能够可靠地探测从磁芯第一元件保持孔及第二元件保持孔泄漏的磁通这种效果。
另外,在将第一元件保持孔5a的底面设为第一底面(图9的参照符号16)、将第二元件保持孔5b的底面设为第二底面(图9参照符号17)时,第一元件保持孔5a及第二元件保持孔5b所要保持的磁电转换元件20的厚度方向的孔宽(L2)可以为第一底面16和第二底面17之间的侧面间距(L1)的1.75倍以下。
另外,关于元件保持孔,利用“孔”这种表达方式进行说明。关于该“孔”这种表达方式,也可与所谓的“槽”同义地使用,但在本说明书中,作为统一的表达方式,使用“孔”。
另外,保持孔这种术语按为了配置、收纳磁电转换元件等而需要的空间的意思来使用。
产业上的可利用性
本发明能够应用于可提高电流传感器的检测灵敏度的磁芯、具备该磁芯的电流传感器及利用具备上述磁芯的电流传感器的电流测定方法。
Claims (13)
1.一种磁芯,用于电流传感器,其特征在于,具有:
形成有用于保持磁电转换元件的第一元件保持孔的第一敞开端面;
形成有用于保持所述磁电转换元件的第二元件保持孔且与所述第一敞开端面相对的第二敞开端面。
2.如权利要求1所述的磁芯,其特征在于,所述磁电转换元件以该磁电转换元件的感磁方向成为所述磁芯的周方向的方式被保持在所述第一元件保持孔及所述第二元件保持孔内。
3.如权利要求1所述的磁芯,其特征在于,在所述第一元件保持孔及所述第二元件保持孔内填充有磁导率低于所述磁芯的低磁导率材料。
4.如权利要求3所述的磁芯,其特征在于,在所述第一敞开端面与所述第二敞开端面之间填充有磁导率低于所述磁芯的低磁导率材料。
5.如权利要求3所述的磁芯,其特征在于,所述低磁导率材料为含铁环氧树脂、磁性流体或空气。
6.如权利要求4所述的磁芯,其特征在于,所述低磁导率材料为含铁环氧树脂、磁性流体或空气。
7.如权利要求1所述的磁芯,其特征在于,
当将形成所述第一元件保持孔的侧面中的与形成所述第二元件保持孔的侧面相对的侧面设为第一侧面、将形成所述第二元件保持孔的侧面中的与所述第一侧面相对的侧面设为第二侧面时,
所述第一元件保持孔及所述第二元件保持孔所保持的所述磁电转换元件的厚度方向的孔宽为所述第一侧面与所述第二侧面之间的侧面间距的1.75倍以下。
8.如权利要求1所述的磁芯,其特征在于,所述第一敞开端面与所述第二敞开端面之间的距离小于2mm。
9.如权利要求1所述的磁芯,其特征在于,所述第一敞开端面及所述第二敞开端面的局部相互抵接。
10.如权利要求1所述的磁芯,其特征在于,所述第一元件保持孔及所述第二元件保持孔分别在所述第一敞开端面及所述第二敞开端面、沿着与所述磁芯的厚度方向平行的方向延伸设置。
11.如权利要求1所述的磁芯,其特征在于,所述第一元件保持孔及所述第二元件保持孔分别在所述第一敞开端面及所述第二敞开端面、沿着与所述磁芯的厚度方向垂直的方向延伸设置。
12.一种电流传感器,其特征在于,具备权利要求1~11中任一项所述的磁芯。
13.一种电流测定方法,其特征在于,利用具备权利要求1所述的磁芯的电流传感器,测定被测电线中流动的电流的电流值。
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