JP2011106889A - Current sensor - Google Patents

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Takaharu Shirata
敬治 白田
Masami Koshimura
正己 越村
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Mitsubishi Materials Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a noncontact type current sensor forming a core with high density, improving a sensitivity by high permeability, allowing easy installation of a coil, and achieving high density winding. <P>SOLUTION: The current sensor includes: a nearly C-shaped magnetic body core 2 where both the ends 2a face each other via a gap G of a prescribed interval; a coil 4 wound around the magnetic body core 2 via an insulator; and a magnetic sensor element H disposed within the gap G and detecting magnetic flux as an electric signal. The magnetic body core 2 includes two nearly L-shaped divided cores 2A, 2B formed by pure iron green compact and fixed in a joined state at the ends mutually. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、導体に流れる電流を非接触で測定可能な電流センサに関し、特にHEV(ハイブリッド自動車)やEV(電気自動車)等に好適な直流大電流検出用の電流センサに関する。   The present invention relates to a current sensor that can measure a current flowing through a conductor in a non-contact manner, and more particularly to a current sensor for detecting a large DC current suitable for HEV (hybrid vehicle), EV (electric vehicle) and the like.

非接触で直流電流を検出するセンサとして、磁気平衡式電流センサが知られている。この磁気平衡式電流センサは、被検出電流によってコア内に生じる磁束と平衡する磁束を検出用コイルに通電することにより、被検出電流値測定を行っており、検出精度や温度特性の点から、磁気比例式電流センサより優れている。   A magnetic balance type current sensor is known as a sensor that detects a direct current without contact. This magnetic balance type current sensor measures the detected current value by energizing the detection coil with a magnetic flux that balances the magnetic flux generated in the core by the detected current. From the point of detection accuracy and temperature characteristics, It is superior to a magnetic proportional current sensor.

従来、例えば特許文献1に示される磁性材料の一部に空隙を設けたコアを使用し、そのコアとして、樹脂バインダと磁性材料細片とを混合し、インジェクションモールド法やトランスファーモールド法によって成型したものや、特許文献2に示される磁性材料の一部に切り欠きを設けたコアを使用し、そのコアとして、Fe−Si−Al合金粉末やFe−Si−Cr合金粉末と結合材(バインダ)との複合体を使用することとし、その混合比率により切り欠き部の磁束密度を制御するものがある。
また、特許文献3には、環状の磁性体コアが、2つの分割コアからなり、コイルが巻回された絶縁性ボビンの中空部内に分割コアが挿入されて連結されている電流センサのコア構造が提案されている。この2つの分割コアは、ギャップを有した短辺以外の一辺を長さ方向に沿って分割した構成とされている。
Conventionally, for example, a core provided with a gap in part of the magnetic material disclosed in Patent Document 1 is used, and as the core, a resin binder and a magnetic material strip are mixed and molded by an injection molding method or a transfer molding method. Or a core provided with a notch in a part of the magnetic material disclosed in Patent Document 2, Fe-Si-Al alloy powder or Fe-Si-Cr alloy powder and binder (binder) as the core And the magnetic flux density of the notch is controlled by the mixing ratio.
Patent Document 3 discloses a core structure of a current sensor in which an annular magnetic core is composed of two split cores, and the split cores are inserted into and connected to a hollow portion of an insulating bobbin around which a coil is wound. Has been proposed. The two divided cores are configured such that one side other than the short side having the gap is divided along the length direction.

特開平5−72233号公報JP-A-5-72233 特開2009−175019号公報JP 2009-175019 A 実公平7−4588号公報No. 7-4588

上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
従来、コア材として樹脂バインダと磁性材料細片とを使用して、コストを低減する方法では、樹脂の成形性の点から磁性材料比率を高くすることができず、ホール素子の取り付けにおいてもコア材の弾性を使用するため、磁性材料比率を高くすると、硬く脆くなる問題点があった。このため、透磁率が低くなり、センサとして感度低下の原因となっていた。また、成形時の応力により保磁力が増加し、センサのヒステリシスが増加する問題点があった。この対策として、成形後にアニール処理を行う方法があるが、樹脂バインダの耐熱性の点から、アニール温度は高温にはできず、十分なアニール効果が得られない問題点があった。
また、Fe−Si−Al合金粉末やFe−Si−Cr合金粉末と結合材(バインダ)との複合体を使用し、切り欠き部の磁束密度を測定するものでは、切り欠き部に漏洩する磁束を測定するため、磁性材料粉末として、Fe−Si−Al等の高透磁率材料が必要であり、さらに磁気センサとして、磁気インピーダンス素子やフラックスゲート等の高感度磁気センサが必要であり、一般的に使用されているホール素子が使用不能で、コスト高の原因となっていた。また、Fe−Si−Al粉末は硬く脆いため、成形も困難で有り、よりコストを上昇させる原因となっていた。
一方、従来の磁気平衡式電流センサは、磁気コアとしてパーマロイ等の高透磁率材料をC形に機械加工し、そのコアに検出用コイルを巻き、その巻き数に応じた平衡電流(アンペア−ターン)を通電している。ここで、大電流用センサでは、検出用コイルにも大電流を通電する必要があり、平衡電流を減少させるためには、検出コイルの巻き数を増加する必要があった。平衡電流を増加させる為には、巻き線として断面積の大きな線材が必要であり、コアの大きさ、ひいてはセンサ全体の大きさが大きくなり、コスト高の原因と成っていた。
また、巻き線数を増加する場合、電線断面積増加の必要は無いが、いわゆるトロイダル巻きの為、巻き線が困難でコスト高の原因となり、更に整列巻き等によって巻き線密度を高めることが困難なため、コアサイズの増大、ひいてはセンサ全体の大きさが大きくなり、巻き線に加えて、よりコスト高と成っていた。
さらに、上記の2つの分割コアで磁性体コアを構成する方法では、2つの分割コアをギャップを有した短辺以外の一辺を長さ方向に沿って分割した構成としているが、この場合、長さ方向に沿って分割された一辺部分にしかコイルを装着することができないという不都合があった。
The following problems remain in the conventional technology.
Conventionally, the method of reducing cost by using a resin binder and a magnetic material strip as the core material cannot increase the magnetic material ratio from the viewpoint of moldability of the resin. Since the elasticity of the material is used, there is a problem that when the magnetic material ratio is increased, the material becomes hard and brittle. For this reason, the magnetic permeability is lowered, which causes a decrease in sensitivity as a sensor. In addition, there is a problem that the coercive force increases due to the stress at the time of molding and the hysteresis of the sensor increases. As a countermeasure, there is a method of performing an annealing treatment after molding. However, from the viewpoint of the heat resistance of the resin binder, there is a problem that the annealing temperature cannot be increased and a sufficient annealing effect cannot be obtained.
In the case of measuring the magnetic flux density of the notch using a composite of Fe-Si-Al alloy powder or Fe-Si-Cr alloy powder and a binder (binder), the magnetic flux leaking to the notch Therefore, high magnetic permeability material such as Fe-Si-Al is required as magnetic material powder, and high sensitivity magnetic sensor such as magnetic impedance element and flux gate is required as magnetic sensor. The hall elements used in the above are unusable, causing high costs. Further, since the Fe—Si—Al powder is hard and brittle, it is difficult to form, and this causes a higher cost.
On the other hand, in the conventional magnetic balance type current sensor, a high permeability material such as permalloy is machined into a C shape as a magnetic core, a detection coil is wound around the core, and an equilibrium current (ampere-turn) corresponding to the number of turns is obtained. ) Is energized. Here, in the large current sensor, it is necessary to supply a large current to the detection coil, and in order to reduce the balanced current, it is necessary to increase the number of turns of the detection coil. In order to increase the equilibrium current, a wire having a large cross-sectional area is required as a winding, and the size of the core and, consequently, the size of the entire sensor is increased, resulting in high costs.
In addition, when the number of windings is increased, there is no need to increase the cross-sectional area of the electric wire, but because of so-called toroidal winding, winding is difficult and costly, and it is difficult to increase the winding density by aligning winding. For this reason, the core size is increased, and the overall size of the sensor is increased, which increases the cost in addition to the winding.
Furthermore, in the method of configuring the magnetic core with the two divided cores described above, the two divided cores have a configuration in which one side other than the short side having the gap is divided along the length direction. There is a disadvantage that the coil can be mounted only on one side portion divided along the vertical direction.

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、高密度なコア成形が可能で高い透磁率により感度の向上が可能であり、さらにコイルの設置が容易で高密度な巻き線が可能な非接触型の電流センサを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems. It is possible to form a high-density core, improve sensitivity by high magnetic permeability, and further facilitate coil installation and high-density winding. An object is to provide a non-contact type current sensor.

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明の電流センサは、両端部が所定間隔のギャップを介して対向状態とされた略C字状の磁性体コアと、該磁性体コアに絶縁体を介して巻回されたコイルと、前記ギャップ内に配され磁束を電気信号として検出する磁気センサ素子と、を備え、前記磁性体コアが、純鉄圧粉体で成形されていると共に互いに端部で接合状態に固定された2つの略L字状の分割コアからなることを特徴とする。   The present invention employs the following configuration in order to solve the above problems. That is, the current sensor of the present invention includes a substantially C-shaped magnetic core whose both ends are opposed to each other with a gap of a predetermined interval, and a coil wound around the magnetic core via an insulator. A magnetic sensor element that is arranged in the gap and detects magnetic flux as an electric signal, and the magnetic core is formed of pure iron green compact and fixed to the joined state at the ends thereof 2 It consists of two substantially L-shaped split cores.

この電流センサでは、磁性体コアが、純鉄圧粉体で成形されていると共に互いに端部で接合状態に固定された2つの略L字状の分割コアからなるので、純鉄圧粉体がFe−Si−Al合金に比べて柔らかく圧粉が容易で高密度に成形可能であり、透磁率が高くなって感度が上昇し測定精度の向上を図ることができる。また、高密度に成形可能なので、高精度の加工が可能になり、コア形状による最適な磁気回路を複雑な形状で加工可能であり、高密度化のための設計ができ、これによっても測定精度が向上する。さらに、純鉄圧粉体では、高温でのアニールが可能であり、加工時の保磁力を低減でき、ヒステリシスの減少が可能となる。なお、Fe−Si−Al合金のキュリー温度(強磁性が失われる温度)Tcは500℃であるのに対し、純鉄(Fe)のキュリー温度Tcは770℃であり、温度特性上も有利である。
また、磁性体コアが、互いに端部で接合状態に固定された2つの分割コアからなるので、分割構造とされた組み合わせ式の磁性体コアにより大幅な磁気特性劣化が無く、トロイダル巻きを行うことなく検出用のコイルを設置可能である。特に、2つの分割コアが互いに略L字状とされているので、一方の分割コア側の一辺部分だけでなく、両方の分割コアの一辺部分にもコイルを装着でき、少なくとも2つのコイルを二辺に装着することも容易である。また、2つの分割コアのいずれか一方を任意に選択してコイルを装着することも可能である。
In this current sensor, since the magnetic core is formed of two substantially L-shaped split cores that are formed of pure iron green compact and fixed to each other at the ends, the pure iron green compact is Compared with Fe-Si-Al alloy, it is soft and can be compacted easily and can be molded with high density. The permeability is increased, the sensitivity is increased, and the measurement accuracy can be improved. In addition, because it can be molded at high density, high-precision machining is possible, and the optimum magnetic circuit based on the core shape can be machined in a complex shape, which can be designed for higher density, which also improves measurement accuracy. Will improve. Furthermore, pure iron green compacts can be annealed at a high temperature, the coercive force during processing can be reduced, and hysteresis can be reduced. The Curie temperature (temperature at which ferromagnetism is lost) Tc of the Fe—Si—Al alloy is 500 ° C., whereas the Curie temperature Tc of pure iron (Fe) is 770 ° C., which is advantageous in terms of temperature characteristics. is there.
In addition, since the magnetic core is composed of two split cores that are fixed to each other at the ends, the combined magnetic core having a split structure does not cause a significant deterioration in magnetic characteristics, and performs toroidal winding. It is possible to install a detection coil. In particular, since the two split cores are substantially L-shaped, the coil can be mounted not only on one side of one split core but also on one side of both split cores. It is easy to attach to the side. It is also possible to arbitrarily select one of the two split cores and mount the coil.

また、本発明の電流センサは、絶縁性ボビンに巻回された前記コイルが、2つの前記分割コアのそれぞれに嵌挿されていることを特徴とする。
すなわち、この電流センサでは、絶縁性ボビンに巻回されたコイルが、2つの分割コアのそれぞれに嵌挿されているので、コイルが予め絶縁性ボビンに巻回され、整列巻きが可能で、巻き線密度を高めることが可能であると共に、トロイダル巻きに掛かる費用が不要となり、巻き線に要する時間も大幅に短縮することができる。また、各分割コアにコイルを容易に装着可能であり、少なくとも2つのコイルを磁性体コアの2辺に装着することができる。
Moreover, the current sensor of the present invention is characterized in that the coil wound around the insulating bobbin is fitted into each of the two divided cores.
That is, in this current sensor, since the coil wound around the insulating bobbin is fitted and inserted into each of the two divided cores, the coil is wound around the insulating bobbin in advance, and aligned winding is possible. It is possible to increase the line density, eliminate the need for toroidal winding, and significantly reduce the time required for winding. Moreover, a coil can be easily attached to each divided core, and at least two coils can be attached to two sides of the magnetic core.

また、本発明の電流センサは、2つの前記分割コアの互いの接合部が、互いに嵌め合い可能な凹形状及び凸形状とされていることを特徴とする。
すなわち、この電流センサでは、2つの分割コアの互いの接合部が、互いに嵌め合い可能な凹形状及び凸形状とされているので、純鉄圧粉体で高精度に成形された2つの分割コアの接合部が高精度に嵌め合って位置ずれし難く、高い精度で面接触した状態で固定可能である。
The current sensor according to the present invention is characterized in that the joint portions of the two divided cores have a concave shape and a convex shape that can be fitted to each other.
That is, in this current sensor, since the joint portions of the two split cores have a concave shape and a convex shape that can be fitted to each other, the two split cores formed with high precision with pure iron green compact These joints are fitted with high accuracy and are not easily displaced, and can be fixed in a state of surface contact with high accuracy.

また、本発明の電流センサは、前記コイルが、絶縁材料で被覆された平角線であることを特徴とする。
すなわち、この電流センサでは、コイルが、絶縁材料で被覆された平角線であるので、より高密度に巻き線が可能であり、コイルのコストダウンとセンサの高精度化及び小型化とが可能になる。
Moreover, the current sensor of the present invention is characterized in that the coil is a flat wire covered with an insulating material.
That is, in this current sensor, since the coil is a flat wire covered with an insulating material, it can be wound at a higher density, and the cost of the coil can be reduced and the sensor can be highly accurate and downsized. Become.

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る電流センサによれば、磁性体コアが、純鉄圧粉体で成形されていると共に互いに端部で接合状態に固定された2つの略L字状の分割コアからなるので、圧粉が容易で高密度に成形可能であり、高い透磁率による感度の上昇と高密度成形による高精度加工とが可能になり、測定精度の向上を図ることができると共に、高温アニールが可能で、ヒステリシスの減少が可能である。さらに、磁性体コアが2つの略L字状の分割コアからなるので、コイルを整列巻きとすることが可能で、巻き線密度を高めることが可能であり、低コスト化が可能であると共に、磁性体コアの2辺にもコイルを装着可能である。
したがって、本発明によれば、大型化やコスト増加を伴わず、高精度測定が可能であり、特に、直流大電流検出が可能なことから、HEVやEV等のバッテリ管理およびモータ制御用の磁気平衡式電流センサとして好適である。
The present invention has the following effects.
That is, according to the current sensor of the present invention, the magnetic core is formed of two substantially L-shaped split cores that are formed of pure iron green compacts and are fixed to each other at the ends. , Compaction is easy and can be molded at high density, and high sensitivity due to high magnetic permeability and high precision processing by high density molding are possible, improving measurement accuracy and high temperature annealing. Thus, the hysteresis can be reduced. Furthermore, since the magnetic core is composed of two substantially L-shaped split cores, the coil can be arranged in an aligned manner, the winding density can be increased, and the cost can be reduced. Coils can be mounted on two sides of the magnetic core.
Therefore, according to the present invention, it is possible to perform high-precision measurement without increasing the size and cost, and in particular, because it is possible to detect a large DC current, the magnetism for battery management and motor control of HEV, EV, etc. It is suitable as a balanced current sensor.

本発明に係る電流センサの一実施形態を示す正面図である。It is a front view which shows one Embodiment of the current sensor which concerns on this invention. 本実施形態において、電流センサを示す左側面図及び右側面図である。In this embodiment, it is the left view and right view which show a current sensor. 本発明に係る電流センサの比較例を示す正面図及び右側面図である。It is the front view and right view which show the comparative example of the current sensor which concerns on this invention.

以下、本発明に係る電流センサの一実施形態を、図1及び図2を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能又は認識容易な大きさとするために縮尺を適宜変更している。   Hereinafter, an embodiment of a current sensor according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. In each drawing used for the following description, the scale is appropriately changed in order to make each member recognizable or easily recognizable.

本実施形態の電流センサ1は、磁気平衡式電流センサであって、図1及び図2に示すように、両端部2aが所定間隔のギャップGを介して対向状態とされた略C字状の磁性体コア2と、該磁性体コア2に絶縁性ボビン3を介して巻回されたコイル4と、ギャップG内に配され磁束を電気信号として検出する磁気センサ素子Hと、を備えている。   The current sensor 1 of the present embodiment is a magnetic balance type current sensor, and as shown in FIGS. 1 and 2, as shown in FIGS. 1 and 2, both end portions 2 a are opposed to each other with a gap G at a predetermined interval. A magnetic core 2, a coil 4 wound around the magnetic core 2 via an insulating bobbin 3, and a magnetic sensor element H disposed in the gap G and detecting a magnetic flux as an electric signal are provided. .

上記磁性体コア2は、純鉄圧粉体で成形され、互いに端部で接合状態に固定された2つの分割コア2A,2Bから構成されて、全体として略C字状かつ略四角枠状とされている。
2つの分割コア2A,2Bは、それぞれ略L字状に形成され、互いに接合部2bとなる端部が接触状態に固定されている。また、2つの分割コア2A,2Bの互いの接合部2bは、互いに嵌め合い可能な凹形状及び凸形状とされている。これら互いの接合部2bは、互いに嵌め合った状態でクランプ(図示略)により固定されている。
The magnetic core 2 is composed of two divided cores 2A and 2B which are formed of pure iron green compact and fixed to each other at the ends thereof, and are substantially C-shaped and substantially rectangular frame-shaped as a whole. Has been.
The two split cores 2A and 2B are each formed in a substantially L shape, and the end portions that become the joint portions 2b are fixed in contact with each other. Further, the joint portions 2b of the two split cores 2A and 2B have a concave shape and a convex shape that can be fitted to each other. These joint portions 2b are fixed by clamps (not shown) in a state of being fitted to each other.

この磁性体コア2の略中心に、被測定電流が流れる導電線や導電棒が挿通状態とされる。
磁性体コア2の両端部2aは、互いにギャップGを介して対向する先細のテーパー状に成形されている。
A conductive wire or a conductive rod through which a current to be measured flows is inserted in a substantially center of the magnetic core 2.
Both end portions 2a of the magnetic core 2 are formed in a tapered shape facing each other with a gap G therebetween.

上記コイル4は、サーチコイル(帰還コイル)であって、絶縁性ボビン3に巻回されたポリイミド樹脂等の絶縁材料で被覆された平角線であり、絶縁性ボビン3に整列巻きされている。なお、本実施形態では、コイル4として、ポリイミド・コーティングされた平角銅線を採用している。このコイル4は、通電方向に応じて被測定電流によって発生する磁界を打ち消す方向に巻回されている。
このコイル4が巻回された絶縁性ボビン3は、2つの分割コア2A,2Bのそれぞれに嵌挿されて、磁性体コア2の2辺にそれぞれ設置されている。すなわち、2つの分割コア2A,2Bのそれぞれ接合部2bとなる端部から直線状に延在する一辺部分を、コイル4が巻回された絶縁性ボビン3に挿通させることで、磁性体コア2の2辺部分にコイル4が装着される。
The coil 4 is a search coil (feedback coil), which is a flat wire covered with an insulating material such as polyimide resin wound around the insulating bobbin 3 and is wound around the insulating bobbin 3 in an aligned manner. In this embodiment, a rectangular copper wire coated with polyimide is used as the coil 4. The coil 4 is wound in a direction to cancel the magnetic field generated by the current to be measured according to the energization direction.
The insulating bobbin 3 around which the coil 4 is wound is fitted into each of the two divided cores 2 </ b> A and 2 </ b> B and is installed on each of the two sides of the magnetic core 2. In other words, the magnetic core 2 is formed by inserting one side portion extending linearly from the end portion of each of the two divided cores 2A and 2B into the insulating bobbin 3 around which the coil 4 is wound. The coil 4 is attached to the two sides of the.

上記磁気センサ素子Hは、ホール素子であるが、磁気インピーダンス素子やフラックスゲート等でも構わない。この磁気センサ素子Hには、増幅回路(図示略)が接続されている。また、該増幅回路は、コイル4の一端に接続されており、磁気センサ素子Hからの出力電圧に基づいて増幅したキャンセル電流をコイル4に通電するように構成されている。また、コイル4の他端には、出力抵抗(図示略)が接続されており、コイル4に流れるキャンセル電流を電圧として検出するように構成されている。   The magnetic sensor element H is a Hall element, but may be a magnetic impedance element or a flux gate. An amplification circuit (not shown) is connected to the magnetic sensor element H. In addition, the amplifier circuit is connected to one end of the coil 4 and configured to pass the cancel current amplified based on the output voltage from the magnetic sensor element H to the coil 4. Further, an output resistor (not shown) is connected to the other end of the coil 4 so that a canceling current flowing through the coil 4 is detected as a voltage.

すなわち、本実施形態の電流センサ1では、磁性体コア2を挿通する導電線等に被測定電流が流れると、電流に応じた磁界により磁気センサ素子Hに出力電圧が発生し、その電圧信号が増幅回路によって電流に変換されると共にコイル4にフィードバックされるようになっている。この際、コイル4により生じるキャンセル磁界と被測定電流により生じる磁界とが打ち消し合ってギャップG内の磁界が常にゼロになるように動作することで、コイル4に流れるキャンセル電流を出力抵抗を介して電圧に変換することで被測定電流の測定が行われる。   That is, in the current sensor 1 of this embodiment, when a current to be measured flows through a conductive wire or the like that passes through the magnetic core 2, an output voltage is generated in the magnetic sensor element H by a magnetic field corresponding to the current, and the voltage signal is It is converted into current by the amplifier circuit and fed back to the coil 4. At this time, the cancel magnetic field generated by the coil 4 and the magnetic field generated by the current to be measured cancel each other so that the magnetic field in the gap G is always zero. The current to be measured is measured by converting the voltage.

このように本実施形態の電流センサ1では、磁性体コア2が、純鉄圧粉体で成形されていると共に互いに端部で接合状態に固定された2つの略L字状の分割コア2A,2Bからなるので、純鉄圧粉体がFe−Si−Al合金に比べて柔らかく圧粉が容易で高密度に成形可能であり、透磁率が高くなって感度が上昇し測定精度の向上を図ることができる。また、高密度に成形可能なので、高精度の加工が可能になり、コア形状による最適な磁気回路を複雑な形状で加工可能であり、高密度化のための設計ができ、これによっても測定精度が向上する。さらに、純鉄圧粉体では、高温でのアニールが可能であり、加工時の保磁力を低減でき、ヒステリシスの減少が可能となる。   As described above, in the current sensor 1 of the present embodiment, the magnetic core 2 is formed of pure iron green compact, and the two substantially L-shaped split cores 2A are fixed to each other at the ends. Since it is made of 2B, pure iron compact is softer than Fe-Si-Al alloy, it is easy to compact and can be molded at high density, and the permeability is increased to increase the sensitivity and improve the measurement accuracy. be able to. In addition, because it can be molded at high density, high-precision machining is possible, and the optimum magnetic circuit based on the core shape can be machined in a complex shape, which can be designed for higher density, which also improves measurement accuracy. Will improve. Furthermore, pure iron green compacts can be annealed at a high temperature, the coercive force during processing can be reduced, and hysteresis can be reduced.

また、絶縁性ボビン3に巻回されたコイル4が、2つの分割コア2A,2Bに嵌挿されているので、コイル4が予め絶縁性ボビン3に巻回され、整列巻きが可能で、巻き線密度を高めることが可能であると共に、トロイダル巻きに掛かる費用が不要となり、巻き線に要する時間も大幅に短縮することができる。
特に、2つの分割コア2A,2Bが互いに略L字状とされているので、一方の分割コア側の一辺部分だけでなく、両方の分割コアの一辺部分にもコイル4を装着でき、少なくとも2つのコイル4を二辺に装着することも容易である。また、2つの分割コア2A,2Bのいずれか一方を任意に選択してコイル4を装着することも可能である。
Further, since the coil 4 wound around the insulating bobbin 3 is fitted and inserted into the two split cores 2A and 2B, the coil 4 is wound around the insulating bobbin 3 in advance, and aligned winding is possible. It is possible to increase the line density, eliminate the need for toroidal winding, and significantly reduce the time required for winding.
In particular, since the two split cores 2A and 2B are substantially L-shaped, the coil 4 can be mounted not only on one side of one split core but also on one side of both split cores. It is also easy to mount the two coils 4 on two sides. It is also possible to mount the coil 4 by arbitrarily selecting one of the two divided cores 2A and 2B.

さらに、2つの分割コア2A,2Bの互いの接合部2bが、互いに嵌め合い可能な凹形状及び凸形状とされているので、純鉄圧粉体で高精度に成形された2つの分割コア2A,2Bの接合部2bが高精度に嵌め合って位置ずれし難く、高い精度で面接触した状態で固定可能である。
また、コイル4が、絶縁材料で被覆された平角線であるので、より高密度に巻き線が可能であり、コイル4のコストダウンとセンサの高精度化及び小型化とが可能になる。
Further, since the joint portions 2b of the two split cores 2A and 2B have a concave shape and a convex shape that can be fitted to each other, the two split cores 2A that are formed with high precision with pure iron green compacts. , 2B can be fixed in a state of being in contact with each other with high accuracy and being in surface contact with high accuracy.
Further, since the coil 4 is a flat wire covered with an insulating material, the coil 4 can be wound at a higher density, and the cost of the coil 4 can be reduced and the accuracy and size of the sensor can be reduced.

上記本実施形態の電流センサ1を実際に作製した実施例の評価結果を、以下に説明する。   An evaluation result of an example in which the current sensor 1 of the present embodiment is actually manufactured will be described below.

本実施例の電流センサ1では、2つの分割コア2A,2Bの嵌め合わされる接合部2bを0.01mm以下の間隙で製作した。また、2つのコイル4は、いずれもポリイミド・コーティングを行った0.1mm平角銅線を絶縁性ボビン3に400ターン整列巻きしたものを採用した。これらコイル4にそれぞれ2つの分割コア2A,2Bを挿入して接合部2bで嵌め合わせた状態で、クランプにて固定することで作製した。
この本実施例の電流センサ1における磁性体コア2の略中心に10mm角の銅製バーを貫通させ、被測定電流とし、その電流値を変えて電流センサ1によって検出した。その際の本実施例による検出値1と実際の電流値に対する誤差とを、以下の表1に示す。
In the current sensor 1 of the present embodiment, the joint portion 2b into which the two divided cores 2A and 2B are fitted is manufactured with a gap of 0.01 mm or less. In addition, the two coils 4 were each formed by aligning and winding 400 mm of a 0.1 mm flat copper wire coated with polyimide on an insulating bobbin 3. The two divided cores 2A and 2B were inserted into the coils 4 and fitted with the joints 2b, and the coils 4 were fixed with clamps.
In the current sensor 1 of this example, a 10 mm square copper bar was passed through substantially the center of the magnetic core 2 to obtain a current to be measured, and the current sensor 1 was detected by changing the current value. Table 1 below shows the detected value 1 according to the present example and the error with respect to the actual current value.

Figure 2011106889
Figure 2011106889

また、比較例として、図3に示すように、パーマロイ板から略L字状に切り出した板状のコア材102cを3枚積層した2つの分割コア102A,102Bからなる磁性体コア102を作製し、これを用いて本実施例と同様に電流センサ101を作製した。この比較例により測定した結果を、表1に併せて示す。なお、比較例による検出電流値は、検出値2として表に示す。また、比較例では、使用コア材料による制約(精密加工が付加)のため、コア材102cが嵌め合わされる接合部2bは0.1mm程度の間隙がある。   As a comparative example, as shown in FIG. 3, a magnetic core 102 made of two divided cores 102A and 102B in which three plate-shaped core members 102c cut out in a substantially L shape from a permalloy plate are laminated. Using this, the current sensor 101 was produced in the same manner as in this example. The results measured by this comparative example are also shown in Table 1. The detected current value according to the comparative example is shown in the table as detected value 2. Further, in the comparative example, due to the restriction (addition of precision processing) due to the core material used, the joint portion 2b into which the core material 102c is fitted has a gap of about 0.1 mm.

上記本実施例では、実効比透磁率が175であり、比較例の実効比透磁率の165と同等となった。また、表1からわかるように、電流値に対する測定精度は、本実施例が比較例の2倍以上と高い精度が得られている。   In the present example, the effective relative permeability was 175, which was equivalent to the effective relative permeability 165 of the comparative example. Further, as can be seen from Table 1, the measurement accuracy with respect to the current value is as high as twice or more that of the comparative example.

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態及び実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、2つのコイルを磁性体コアに設置したが、1つ又は3以上のコイルを設置しても構わない。
The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above embodiment, two coils are installed on the magnetic core, but one or more coils may be installed.

1,101…電流センサ、2,102…磁性体コア、2a…磁性体コアの両端部、2b…分割コアの接合部、2A,2B,102A,102B…分割コア、3…絶縁性ボビン(絶縁体)、4…コイル、G…ギャップ、H…磁気センサ素子   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101 ... Current sensor, 2,102 ... Magnetic body core, 2a ... Both ends of magnetic body core, 2b ... Joint part of split core, 2A, 2B, 102A, 102B ... Split core, 3 ... Insulating bobbin (insulation 4) Coil, G ... Gap, H ... Magnetic sensor element

Claims (4)

両端部が所定間隔のギャップを介して対向状態とされた略C字状の磁性体コアと、
該磁性体コアに絶縁体を介して巻回されたコイルと、
前記ギャップ内に配され磁束を電気信号として検出する磁気センサ素子と、を備え、
前記磁性体コアが、純鉄圧粉体で成形されていると共に互いに端部で接合状態に固定された2つの略L字状の分割コアからなることを特徴とする電流センサ。
A substantially C-shaped magnetic core having both ends opposed to each other through a gap of a predetermined interval;
A coil wound around the magnetic core via an insulator;
A magnetic sensor element that is arranged in the gap and detects magnetic flux as an electrical signal,
A current sensor, wherein the magnetic core is formed of two substantially L-shaped divided cores that are formed of pure iron green compact and are fixed to each other at the ends.
請求項1に記載の電流センサにおいて、
絶縁性ボビンに巻回された前記コイルが、2つの前記分割コアのそれぞれに嵌挿されていることを特徴とする電流センサ。
The current sensor according to claim 1.
A current sensor, wherein the coil wound around an insulating bobbin is fitted into each of the two divided cores.
請求項1または2に記載の電流センサにおいて、
2つの前記分割コアの互いの接合部が、互いに嵌め合い可能な凹形状及び凸形状とされていることを特徴とする電流センサ。
The current sensor according to claim 1 or 2,
The current sensor, wherein a joint portion of the two divided cores has a concave shape and a convex shape that can be fitted to each other.
請求項1から3のいずれか一項に記載の電流センサにおいて、
前記コイルが、絶縁材料で被覆された平角線であることを特徴とする電流センサ。
The current sensor according to any one of claims 1 to 3,
A current sensor, wherein the coil is a flat wire covered with an insulating material.
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