JP2017058275A - 電流センサおよびそれを備える電力変換装置 - Google Patents
電流センサおよびそれを備える電力変換装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017058275A JP2017058275A JP2015183876A JP2015183876A JP2017058275A JP 2017058275 A JP2017058275 A JP 2017058275A JP 2015183876 A JP2015183876 A JP 2015183876A JP 2015183876 A JP2015183876 A JP 2015183876A JP 2017058275 A JP2017058275 A JP 2017058275A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- primary conductor
- magnetic sensor
- conductor
- current
- current sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
【課題】電流センサの感度を高めつつ外部磁界による影響を低減するとともに電流センサの周波数特性を良好にする。【解決手段】第1磁気センサ120aは、アーチ状部の内側に配置されて1次導体の裏面側に位置している。第2磁気センサ120bは、2つの流路のうちの他の1つの流路を構成する部分の1次導体の表面側に位置している。第1磁気センサ120aおよび第2磁気センサ120bの各々は、1次導体の幅方向に向いた検出軸2を有している。アーチ状部の少なくとも一部は、互いに間隔をあけて並んで1次導体の長さ方向に延在する複数の第1導体部で構成されている。第2磁気センサ120bが表面側に配置された他の1つの流路を構成する部分の1次導体の少なくとも一部は、互いに間隔をあけて並んで1次導体の長さ方向に延在する複数の第2導体部で構成されている。【選択図】図6
Description
本発明は、電流センサおよびそれを備える電力変換装置に関し、被測定電流に応じて発生する磁界を測定することで被測定電流の値を検出する電流センサおよびそれを備える電力変換装置に関する。
電流センサの構成を開示した先行文献として、特開2007−78418号公報(特許文献1)がある。特許文献1に記載された電流センサにおいては、集積チップが、バスバーからなる平行な2本のラインに挟まれるかたちで配設される。集積チップは、2本のラインの間に設けられた段差空間へ、ラインが表側に、またラインが裏側に位置するように配設される。集積チップに搭載された縦型ホール素子により、2本のラインに電流(各ラインとも同一方向の電流)が流れることに起因して発生する、相反する方向の磁気ベクトルを各別に検出する。
特許文献1に記載された電流センサにおいては、平行な2本のラインの間に設けられた段差空間に磁気検出素子を搭載した集積チップを配置している。2本のライン間の中心付近では、各々のラインの周りに発生した磁界が打ち消し合う。そのため、磁気検出素子が2本のライン間の中心付近に配置された場合、磁気検出素子が検出する磁束密度が低減して電流センサの感度が低くなる。
また、バスバーである1次導体を流れる電流が交流である場合、電流の周波数が高くなるに従って、電流センサの出力の立ち上がり時間が長くなり、電流センサの測定誤差が大きくなる。
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、感度を高めつつ外部磁界による影響を低減できるとともに良好な周波数特性を有する電流センサおよびそれを備える電力変換装置を提供することを目的とする。
本発明に基づく電流センサは、測定対象の電流が流れる1次導体と、1次導体を流れる上記電流により発生する磁界の強さをそれぞれ検出する第1磁気センサおよび第2磁気センサとを備える。第1磁気センサおよび第2磁気センサは、1次導体の幅方向に並んで配置されている。1次導体は、上記電流が2つの流路に分流されて1次導体の長さ方向に流れるように設けられている。2つの流路は、第1磁気センサおよび第2磁気センサから見て、1次導体の厚さ方向において互いに反対側に位置している。1次導体は、上記厚さ方向の一方に突出するように曲がって上記長さ方向に延在し、2つの流路のうちの1つの流路を構成するアーチ状部を含む。第1磁気センサは、アーチ状部の内側に配置されて1次導体の裏面側に位置している。第2磁気センサは、2つの流路のうちの他の1つの流路を構成する部分の1次導体の表面側に位置している。第1磁気センサおよび第2磁気センサの各々は、上記幅方向に向いた検出軸を有している。アーチ状部の少なくとも一部は、互いに間隔をあけて並んで上記長さ方向に延在する複数の第1導体部で構成されている。第2磁気センサが表面側に配置された他の1つの流路を構成する部分の1次導体の少なくとも一部は、互いに間隔をあけて並んで上記長さ方向に延在する複数の第2導体部で構成されている。
本発明の一形態においては、電流センサは、第1磁気センサの検出値と第2磁気センサの検出値とを演算することにより上記電流の値を算出する算出部をさらに備える。1次導体を流れる上記電流により発生する磁界の強さについて、第1磁気センサの検出値の位相と第2磁気センサの検出値の位相とが逆相である。算出部が減算器または差動増幅器である。
本発明の一形態においては、電流センサは、第1磁気センサの検出値と第2磁気センサの検出値とを演算することにより上記電流の値を算出する算出部をさらに備える。1次導体を流れる上記電流により発生する磁界の強さについて、第1磁気センサの検出値の位相と第2磁気センサの検出値の位相とが同相である。算出部が加算器または加算増幅器である。
本発明の一形態においては、1次導体は、上記厚さ方向の他方に突出するように曲がって上記長さ方向に延在し、他の1つの流路を構成する逆アーチ状部をさらに含む。逆アーチ状部は、上記幅方向にてアーチ状部と並んでいる。第2磁気センサは、逆アーチ状部の内側に配置されて1次導体の表面側に位置している。
本発明の一形態においては、アーチ状部と逆アーチ状部とが、互いに同一形状を有する。
本発明の一形態においては、複数の第1導体部において、隣り合う第1導体部同士は、上記幅方向において互いに間隔をあけて位置している。複数の第2導体部において、隣り合う第2導体部同士は、上記幅方向において互いに間隔をあけて位置している。
本発明の一形態においては、複数の第1導体部において、隣り合う第1導体部同士は、上記厚さ方向において互いにずれて位置しつつ上記厚さ方向から見て互いに連続している。複数の第2導体部において、隣り合う第2導体部同士は、上記厚さ方向において互いにずれて位置しつつ上記厚さ方向から見て互いに連続している。
本発明に基づく電力変換装置は、上記のいずれかに記載の電流センサを備える。
本発明によれば、電流センサの感度を高めつつ外部磁界による影響を低減できるとともに電流センサの周波数特性を良好にすることができる。
以下、本発明の各実施形態に係る電流センサおよびそれを備える電力変換装置について図を参照して説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1に係る電流センサの外観を示す斜視図である。図2は、本発明の実施形態1に係る電流センサが備える1次導体の外観を示す斜視図である。図3は、本発明の実施形態1に係る電流センサが備える磁気センサユニットの構成を示す分解斜視図である。図4は、本発明の実施形態1に係る電流センサが備える磁気センサユニットの筐体の外観を示す斜視図である。図5は、本発明の実施形態1に係る電流センサの断面図であり、図1のV−V線矢印方向から見た図である。図1,2においては、後述する1次導体110の幅方向をX軸方向、1次導体110の長さ方向をY軸方向、1次導体110の厚さ方向をZ軸方向として、図示している。図5においては、後述する第1磁気センサ120aおよび第2磁気センサ120bの各々を通過するように、1次導体110の長さ方向(Y軸方向)にずれた2つの断面視にて図示している。
図1は、本発明の実施形態1に係る電流センサの外観を示す斜視図である。図2は、本発明の実施形態1に係る電流センサが備える1次導体の外観を示す斜視図である。図3は、本発明の実施形態1に係る電流センサが備える磁気センサユニットの構成を示す分解斜視図である。図4は、本発明の実施形態1に係る電流センサが備える磁気センサユニットの筐体の外観を示す斜視図である。図5は、本発明の実施形態1に係る電流センサの断面図であり、図1のV−V線矢印方向から見た図である。図1,2においては、後述する1次導体110の幅方向をX軸方向、1次導体110の長さ方向をY軸方向、1次導体110の厚さ方向をZ軸方向として、図示している。図5においては、後述する第1磁気センサ120aおよび第2磁気センサ120bの各々を通過するように、1次導体110の長さ方向(Y軸方向)にずれた2つの断面視にて図示している。
図1〜5に示すように、本発明の実施形態1に係る電流センサ100は、測定対象の電流が流れる1次導体110と、1次導体110を流れる測定対象の電流により発生する磁界の強さをそれぞれ検出する第1磁気センサ120aおよび第2磁気センサ120bとを備える。第1磁気センサ120aおよび第2磁気センサ120bは、1次導体110の幅方向(X軸方向)に並んで配置された状態で、筐体150に収容されている。
1次導体110は、測定対象の電流が後述するように2つの流路に分流されて矢印1で示すように1次導体110の長さ方向(Y軸方向)に流れるように設けられている。2つの流路は、第1磁気センサ120aおよび第2磁気センサ120bから見て、1次導体110の厚さ方向(Z軸方向)において互いに反対側に位置している。
1次導体110は、1次導体110の厚さ方向(Z軸方向)の一方に突出するように曲がって長さ方向(Y軸方向)に延在し、2つの流路のうちの1つの流路を構成するアーチ状部111を含む。1次導体110には、1次導体110の長さ方向(Y軸方向)に延在するスリット115が設けられている。スリット115は、1次導体110の幅方向(X軸方向)にてアーチ状部111に隣接している。
1次導体110は、スリット115のアーチ状部111側とは反対側に隣接して、1次導体110の厚さ方向(Z軸方向)の他方に突出するように曲がって1次導体110の長さ方向(Y軸方向)に延在し、他の1つの流路を構成する逆アーチ状部116をさらに含む。逆アーチ状部116は、1次導体110の幅方向(X軸方向)にてアーチ状部111と並んでいる。スリット115は、1次導体110の幅方向(X軸方向)にて1次導体110の中央に位置している。スリット115は、アーチ状部111と逆アーチ状部116とに挟まれて位置している。アーチ状部111および逆アーチ状部116の内側に、開口部110hが形成されている。
図2に示すように、本実施形態においては、アーチ状部111は、互いに間隔を置いて、1次導体110の主面に直交するように突出する第1突出部112および第2突出部113と、1次導体110の長さ方向(Y軸方向)に延在し、第1突出部112と第2突出部113とを繋ぐ延在部114とから構成されている。逆アーチ状部116は、互いに間隔を置いて、1次導体110の主面に直交するように突出する第3突出部117および第4突出部118と、1次導体110の長さ方向(Y軸方向)に延在し、第3突出部117と第4突出部118とを繋ぐ延在部119とから構成されている。
ただし、アーチ状部111および逆アーチ状部116の各々の形状はこれに限られず、たとえば、1次導体110の幅方向(X軸方向)から見て、C字状または半円状の形状を有していてもよい。アーチ状部111と逆アーチ状部116とは、互いに同一形状を有する。なお、1次導体110において、逆アーチ状部116の代わりに、1次導体110の主面が平坦に連続している平坦部が設けられていてもよい。本実施形態においては、1次導体110は、1つの導体で構成されているが、複数の導体で構成されていてもよい。
アーチ状部111の延在部114には、1次導体110の長さ方向(Y軸方向)に延在する第1絶縁部111sが設けられている。本実施形態においては、第1絶縁部111sは、スリット内の隙間である。第1絶縁部111sは、1次導体110の幅方向(X軸方向)にて延在部114の中央に位置している。本実施形態においては、第1絶縁部111sは、アーチ状部111の延在部114にのみ設けられているが、これに限られず、アーチ状部111の第1突出部112、第2突出部113および延在部114の少なくとも一部に設けられていればよい。第1絶縁部111sの外形は、本実施形態においては矩形であるが、これに限られず、円形、楕円形または多角形などであってもよい。
第1絶縁部111sが設けられていることにより、アーチ状部111の延在部114は、互いに間隔をあけて並んで1次導体110の長さ方向(Y軸方向)に延在する2つの第1導体部に分離されている。すなわち、アーチ状部111の延在部114は、2つの第1導体部で構成されている。隣り合う第1導体部同士は、1次導体110の幅方向(X軸方向)において互いに間隔をあけて位置している。
逆アーチ状部116の延在部119には、1次導体110の長さ方向(Y軸方向)に延在する第2絶縁部116sが設けられている。本実施形態においては、第2絶縁部116sは、スリット内の隙間である。第2絶縁部116sは、1次導体110の幅方向(X軸方向)にて延在部119の中央に位置している。本実施形態においては、第2絶縁部116sは、逆アーチ状部116の延在部119にのみ設けられているが、これに限られず、逆アーチ状部116の第3突出部117、第4突出部118および延在部119の少なくとも一部に設けられていればよい。第2絶縁部116sの外形は、本実施形態においては矩形であるが、これに限られず、円形、楕円形または多角形などであってもよい。
第2絶縁部116sが設けられていることにより、逆アーチ状部116の延在部119は、互いに間隔をあけて並んで1次導体110の長さ方向(Y軸方向)に延在する2つの第2導体部に分離されている。すなわち、後述するように第2磁気センサ120bが表面側に配置された他の1つの流路を構成する逆アーチ状部116の延在部119は、2つの第2導体部で構成されている。隣り合う第2導体部同士は、1次導体110の幅方向(X軸方向)において互いに間隔をあけて位置している。
本実施形態においては、1次導体110は、電気抵抗が低く加工性に優れている銅で構成されている。より具体的には、1次導体110は、耐熱性に優れている無酸素銅で構成されている。ただし、1次導体110の材料はこれに限られず、銀、アルミニウム若しくは鉄などの金属、またはこれらの金属を含む合金でもよい。
1次導体110は、表面処理が施されていてもよい。たとえば、ニッケル、錫、銀若しくは銅などの金属、またはこれらの金属を含む合金からなる、少なくとも1層のめっき層が、1次導体110の表面に設けられていてもよい。
本実施形態においては、プレス加工により1次導体110を形成している。ただし、1次導体110の形成方法はこれに限られず、切削加工または鋳造などにより1次導体110を形成してもよい。また、後述する第1絶縁部111sおよび第2絶縁部116sの各々をエッチングにより形成してもよい。
図3に示すように、第1磁気センサ120aおよび第2磁気センサ120bの各々は、アンプおよび受動素子などの電子部品140a,140bと共に基板130に実装されている。本実施形態においては、第1磁気センサ120aおよび第2磁気センサ120bは、1次導体110の長さ方向(Y軸方向)において互いにずれつつ、1次導体110の幅方向(X軸方向)に並んで配置されている。基板130が電気絶縁性を有する筐体150内に固定されることにより、磁気センサユニット160が構成されている。すなわち、第1磁気センサ120a、第2磁気センサ120b、電子部品140a,140bおよび基板130の各々は、筐体150に収容されている。
基板130は、プリント配線板であり、ガラスエポキシまたはアルミナなどの基材と、基材の表面上に設けられた銅などの金属箔がパターニングされて形成された配線とから構成されている。
筐体150は、略直方体状の外形を有し、下部筐体151と上部筐体152とから構成されている。上部筐体152には、基板130と接続されるワイヤーハーネスの取出し口152pが設けられている。
筐体150は、PPS(ポリフェニレンスルファイド)、PBT(ポリブチレンテレフタレート樹脂)、LCP(液晶ポリマー)、ウレタンまたはナイロンなどのエンジニアリングプラスチックで構成されている。PPSは、耐熱性が高いため、1次導体110の発熱を考慮した場合、筐体150の材料として好ましい。
基板130を筐体150に固定する方法としては、螺子による締結、樹脂による熱溶着、または、接着剤による接合などを用いることができる。螺子を用いて基板130と筐体150とを締結する場合には、磁界の乱れが生じないように、非磁性の螺子を用いることが好ましい。
アーチ状部111と逆アーチ状部116とによって形成される開口部110hに、磁気センサユニット160が挿入されている。すなわち、筐体150は、アーチ状部111の内側に嵌め込まれるように、1次導体110に組み付けられている。筐体150は、逆アーチ状部116の内側に嵌め込まれるように、1次導体110に組み付けられている。
図6は、本発明の実施形態1に係る電流センサの断面図である。図7は、本発明の実施形態1に係る電流センサの断面図であり、図1のVII−VII線矢印方向から見た図である。図8は、本発明の実施形態1に係る電流センサの回路構成を示す回路図である。
図6,7においては、1次導体110の幅方向をX軸方向、1次導体110の長さ方向をY軸方向、1次導体110の厚さ方向をZ軸方向として、図示している。また、図6,7においては、筐体150を図示していない。図6においては、図5と同一の断面視にて図示している。
図6,7に示すように、筐体150が1次導体110に組み付けられた状態において、第1磁気センサ120aは、アーチ状部111の内側に配置されて延在部114の裏面側に位置し、第2磁気センサ120bは、逆アーチ状部116の内側に配置されて延在部119の表面側に位置している。
本実施形態においては、基板130の実装面と1次導体110の主面とが平行になるように基板130が配置されているが、基板130の実装面と1次導体110の主面とが垂直になるように基板130が配置されていてもよい。基板130の主面と1次導体110の主面とが互いに平行である場合、磁気センサユニット160を低背化して、電流センサ100を小型化できる。
第1磁気センサ120aおよび第2磁気センサ120bの各々は、1次導体110の幅方向(X軸方向)の磁界を検出する。具体的には、第1磁気センサ120aおよび第2磁気センサ120bの各々は、1次導体110の幅方向(X軸方向)に向いた検出軸2を有している。
第1磁気センサ120aおよび第2磁気センサ120bの各々は、検出軸2の一方向に向いた磁界を検出した場合に正の値で出力し、かつ、検出軸2の一方向とは反対方向に向いた磁界を検出した場合に負の値で出力する、奇関数入出力特性を有している。
図8に示すように、本実施形態に係る電流センサ100において、第1磁気センサ120aおよび第2磁気センサ120bの各々は、4つのAMR(Anisotropic Magneto Resistance)素子からなるホイートストンブリッジ型のブリッジ回路を有する。なお、第1磁気センサ120aおよび第2磁気センサ120bの各々が、AMR素子に代えて、GMR(Giant Magneto Resistance)、TMR(Tunnel Magneto Resistance)、BMR(Balistic Magneto Resistance)、CMR(Colossal Magneto Resistance)などの磁気抵抗素子を有していてもよい。
また、第1磁気センサ120aおよび第2磁気センサ120bの各々が、2つの磁気抵抗素子からなるハーフブリッジ回路を有していてもよい。その他にも、第1磁気センサ120aおよび第2磁気センサ120bとして、ホール素子を有する磁気センサ、磁気インピーダンス効果を利用するMI(Magneto Impedance)素子を有する磁気センサまたはフラックスゲート型磁気センサなどを用いることができる。磁気抵抗素子およびホール素子などの磁気素子は、樹脂パッケージされていてもよく、または、シリコーン樹脂若しくはエポキシ樹脂などでポッティングされていてもよい。
複数の磁気素子がパッケージされている場合、複数の磁気素子が1つにパッケージされていてもよいし、複数の磁気素子の各々が別々にパッケージされていてもよい。また、複数の磁気素子と電子部品とが集積された状態で、1つにパッケージされていてもよい。
本実施形態においては、AMR素子は、バーバーポール型電極を含むことによって、奇関数入出力特性を有している。具体的には、第1磁気センサ120aおよび第2磁気センサ120bの各々の磁気抵抗素子は、バーバーポール型電極を含むことにより、磁気抵抗素子における磁気抵抗膜の磁化方向に対して所定の角度(たとえば45°)をなす方向に電流が流れるようにバイアスされている。
磁気抵抗膜の磁化方向は、磁気抵抗膜の形状異方性およびバイアス磁界の少なくとも一方によって決まる。なお、AMR素子の磁化方向を決める方法として、AMR素子を構成する磁気抵抗膜の近傍に永久磁石若しくは薄膜磁石を設ける方法、磁気抵抗膜において交換結合若しくは相間結合を設ける方法、磁気抵抗膜の近傍に設けられたコイルの誘導磁界を用いる方法、または、磁気抵抗膜の近傍に設けられた磁性体の残留磁束を用いる方法などを採用してもよい。磁気抵抗膜の近傍に設けられたコイルの誘導磁界を用いる方法を採用する場合、コイルに流される電流の大きさ変更することにより、磁気抵抗膜に印加されるバイアス磁界の強さを適宜調整することができる。磁気抵抗膜は、ミアンダ状に折り返されて形成されていてもよい。
第1磁気センサ120aの磁気抵抗素子における磁気抵抗膜の磁化方向と、第2磁気センサ120bの磁気抵抗素子における磁気抵抗膜の磁化方向とは、同一方向である。これにより、外部磁界の影響による出力精度の低下を小さくすることができる。
第1磁気センサ120aおよび第2磁気センサ120bの各々のブリッジ回路に印加される電源電圧は、直流の一定電圧であってもよいし、交流電圧またはパルス電圧であってもよい。
図8に示すように、電流センサ100は、第1磁気センサ120aの検出値と第2磁気センサ120bの検出値とを演算することにより1次導体110を流れる測定対象の電流の値を算出する算出部190をさらに備える。本実施形態においては、算出部190は、差動増幅器である。ただし、算出部190が減算器であってもよい。
図6に示すように、1次導体110を流れる測定対象の電流は、アーチ状部111を通過する第1流路部と、逆アーチ状部116を通過する第2流路部との、2つの流路に分かれて流れる。1次導体110において2つの流路に分かれて電流が流れることにより、いわゆる右ねじの法則によって、各流路を周回する磁界が発生する。
図6,7に示すように、第1磁気センサ120aはアーチ状部111の内側に配置されているため、第1磁気センサ120aには、第1突出部112を周回する磁界112eと、第2突出部113を周回する磁界113eと、延在部114を周回する磁界114eとが印加される。これにより、第1磁気センサ120aの磁気抵抗素子に印加される磁界が強くなるため、1次導体110を流れる測定電流に対する第1磁気センサ120aの感度が高くなる。
第2磁気センサ120bは逆アーチ状部116の内側に配置されているため、第2磁気センサ120bには、第3突出部117を周回する磁界と、第4突出部118を周回する磁界と、延在部119を周回する磁界119eとが印加される。これにより、第2磁気センサ120bの磁気抵抗素子に印加される磁界が強くなるため、1次導体110を流れる測定電流に対する第2磁気センサ120bの感度が高くなる。
図6に示すように、延在部114の裏面側の位置と、延在部119の表面側の位置とでは、X軸方向の磁束の向きが互いに反対方向となる。すなわち、第1磁気センサ120aに作用する磁束の向きと、第2磁気センサ120bに作用する磁束の向きとが反対であるため、1次導体110を流れる測定対象の電流により発生する磁界の強さについて、第1磁気センサ120aの検出値の位相と、第2磁気センサ120bの検出値の位相とは、逆相である。よって、第1磁気センサ120aの検出した磁界の強さを正の値とすると、第2磁気センサ120bの検出した磁界の強さは負の値となる。
第1磁気センサ120aの検出値と第2磁気センサ120bの検出値とは、算出部190にて演算される。具体的には、算出部190は、第1磁気センサ120aの検出値から第2磁気センサ120bの検出値を減算する。この結果から、1次導体110を流れた測定対象の電流の値が算出される。
本実施形態に係る電流センサ100においては、磁気センサユニット160が開口部110hに挿入されているため、外部磁界源は、物理的に第1磁気センサ120aと第2磁気センサ120bとの間に位置することができない。
そのため、外部磁界源から第1磁気センサ120aに印加される磁界のうちの検出軸の方向における磁界成分の向きと、外部磁界源から第2磁気センサ120bに印加される磁界のうちの検出軸の方向における磁界成分の向きとは、同じ向きとなる。よって、第1磁気センサ120aの検出した外部磁界の強さを正の値とすると、第2磁気センサ120bの検出した外部磁界の強さも正の値となる。
その結果、算出部190が第1磁気センサ120aの検出値から第2磁気センサ120bの検出値を減算することにより、外部磁界源からの磁界は、ほとんど検出されなくなる。すなわち、外部磁界の影響が低減される。
本実施形態の第1変形例として、第1磁気センサ120aおよび第2磁気センサ120bにおいて、検出値が正となる検出軸の方向を互いに反対方向(180°反対)にしてもよい。この場合、第1磁気センサ120aの検出する外部磁界の強さを正の値とすると、第2磁気センサ120bの検出する外部磁界の強さは負の値となる。
一方、1次導体110を流れる測定対象の電流により発生する磁界の強さについて、第1磁気センサ120aの検出値の位相と、第2磁気センサ120bの検出値の位相とは同相となる。
本実施形態の第1変形例においては、算出部190として差動増幅器に代えて加算器または加算増幅器を用いる。外部磁界の強さについては、第1磁気センサ120aの検出値と第2磁気センサ120bの検出値とを加算器または加算増幅器によって加算することにより、第1磁気センサ120aの検出値の絶対値と、第2磁気センサ120bの検出値の絶対値とが減算される。これにより、外部磁界源からの磁界は、ほとんど検出されなくなる。すなわち、外部磁界の影響が低減される。
一方、1次導体110を流れる電流により発生する磁界の強さについては、第1磁気センサ120aの検出値と第2磁気センサ120bの検出値とを加算器または加算増幅器によって加算することにより、1次導体110を流れた測定対象の電流の値が算出される。
このように、第1磁気センサ120aと第2磁気センサ120bとの入出力特性を互いに逆の極性にしつつ、差動増幅器に代えて加算器または加算増幅器を算出部として用いてもよい。
本実施形態に係る電流センサ100は、1次導体110を流れる測定電流に対する第1磁気センサ120aおよび第2磁気センサ120bの各々の感度を高めることによって電流センサ100の感度を高めつつ、外部磁界の影響を低減することができる。
本実施形態に係る電流センサ100においては、アーチ状部111の電気抵抗値と逆アーチ状部116の電気抵抗値とが略同一であるため、1次導体110を測定電流が流れることによるアーチ状部111の発熱量と逆アーチ状部116の発熱量とを同等にすることができる。その結果、第1磁気センサ120aの磁気抵抗素子の周囲の温度と、第2磁気センサ120bの磁気抵抗素子の周囲の温度とを略同じにすることができるため、磁気抵抗素子の温度特性による電流センサ100の測定値の誤差を低減することができる。
本実施形態に係る電流センサ100は、1つの導体からなる1次導体110に、第1磁気センサ120aおよび第2磁気センサ120bが実装された基板130を収容した筐体150を組み付ける構造を有しているため、電流センサ100の組み立てが容易であり、また、複数の導体からなる1次導体を用いる場合に比較して、部品点数を削減して低コスト化を図ることができる。
ここで、1次導体110を流れる測定対象の電流が周波数の高い交流である場合における、本実施形態に係る電流センサ100の作用効果について、比較例に係る電流センサと比較しつつ説明する。なお、比較例に係る電流センサは、1次導体110に第1絶縁部111sおよび第2絶縁部116sが設けられていない点のみ、実施形態1に係る電流センサ100と異なる。以下の説明においては、2つの流路のうちの第1流路部について説明するが、第2流路部についても同様である。
図9は、比較例に係る電流センサの1次導体のアーチ状部に測定対象の電流が流れ始めた際に発生する磁界を模式的に示す断面図である。図10は、比較例に係る電流センサの1次導体のアーチ状部に測定対象の電流が流れ始めた際にアーチ状部を周回する磁界を模式的に示す断面図である。図11は、本発明の実施形態1に係る電流センサの1次導体のアーチ状部に測定対象の電流が流れ始めた際に発生する磁界を模式的に示す断面図である。図12は、本発明の実施形態1に係る電流センサの1次導体のアーチ状部に測定対象の電流が流れ始めた際にアーチ状部を周回する磁界を模式的に示す断面図である。
図9,10においては、1次導体のアーチ状部を流れる測定対象の電流のうち、1次導体の幅方向(X軸方向)において、一端部を流れる電流を1a、中央部を流れる電流を1b、他端部を流れる電流を1cで示している。図11,12においては、1次導体のアーチ状部を流れる測定対象の電流のうち、1次導体の幅方向(X軸方向)において、一方側に位置する第1導体部を流れる電流を1a、他方側に位置する第1導体部を流れる電流を1cで示している。
図9に示すように、比較例に係る電流センサの1次導体のアーチ状部において、電流1a、電流1bおよび電流1cが流れることにより、磁界114ea、磁界114ebおよび磁界114ecがそれぞれ発生する。磁界114ea、磁界114ebおよび磁界114ecの発生による電磁誘導効果によって、1次導体には、渦電流10a,10b,11b,11cが発生する。
具体的には、磁界114eaが1次導体の表面に進入する位置において渦電流10aが発生し、磁界114eaを打ち消す磁界20aが発生する。磁界114ebが1次導体の表面に進入する位置において渦電流10bが発生し、磁界114ebを打ち消す磁界20bが発生する。磁界114ecが1次導体の裏面に進入する位置において渦電流11cが発生し、磁界114ecを打ち消す磁界21cが発生する。磁界114ebが1次導体の裏面に進入する位置において渦電流11bが発生し、磁界114ebを打ち消す磁界21bが発生する。
そのため、1次導体を流れる測定対象の電流が周波数の高い交流である場合においては、図10に示すように、1次導体のアーチ状部に測定対象の電流が流れ始めた際における、磁界114ebの磁束密度は、磁界114eaおよび磁界114ecの各々の磁束密度より小さくなる。これにより、1次導体のアーチ状部に測定対象の電流が流れ始めた際の第1磁気センサ120aの出力は小さくなり、時間の経過とともに渦電流10a,10b,11b,11cの大きさが小さくなるに従って、第1磁気センサ120aの出力が大きくなる。第2磁気センサ120bの出力も同様の傾向を示す。その結果、電流センサの出力の立ち上がり時間が長くなる。
この電流センサの出力の立ち上がり時間が長くなる問題は、測定対象の電流の値が大きくなるほど、および、測定対象の電流の周波数が高くなるほど顕著になる。その理由は、次の通りである。測定対象の電流の値が大きい(たとえば、500A以上1000A以下)場合、1次導体の電気抵抗を小さくするために、1次導体の幅および厚さが大きくされる(たとえば、幅が10mm以上20mm以下、厚さが2mm以上3mm以下)。測定対象の電流の周波数が高い(たとえば、100kHz以上1000kHz以下)場合、表皮効果によって測定対象の電流が1次導体の外周面の近傍を主に流れるため、1次導体の発熱を抑制するために、1次導体の幅および厚さが大きくされる。これらの場合、渦電流10b,11bの発生する面積が大きくなるとともに、磁界114ebが1次導体を貫通しにくくなって、1次導体のアーチ状部に測定対象の電流が流れ始めた際における磁界114ebの磁束密度がより小さくなる。その結果、電流センサの出力の立ち上がり時間が顕著に長くなる。
図11に示すように、本発明の実施形態1に係る電流センサ100の1次導体110のアーチ状部111において、電流1aおよび電流1cが流れることにより、磁界114eaおよび磁界114ecがそれぞれ発生する。1次導体110には、第1絶縁部111sが設けられているため、磁界114eaおよび磁界114ecの発生による電磁誘導効果によって1次導体110に渦電流が発生することを、抑制できる。
そのため、1次導体を流れる測定対象の電流が周波数の高い交流である場合において、図12に示すように、1次導体110のアーチ状部111に測定対象の電流が流れ始めた際における磁界114eaおよび磁界114ecの各々の磁束密度が低下することを抑制できる。これにより、1次導体110のアーチ状部111に測定対象の電流が流れ始めた際の第1磁気センサ120aの出力が渦電流の発生により小さくなることを抑制できる。第2磁気センサ120bの出力も同様に改善することができる。その結果、電流センサ100の出力の立ち上がり時間を短くして、電流センサ100の測定誤差を低減し、電流センサ100の周波数特性を良好にすることができる。電流センサ100のこの効果は、測定対象の電流の値が大きくなるに従って、および、測定対象の電流の周波数が高くなるに従って、より顕著に現れる。
ここで、比較例に係る電流センサと本発明の実施形態1に係る電流センサとにおいて、周波数特性を比較した実験結果について説明する。比較例に係る電流センサおよび本発明の実施形態1に係る電流センサの各々に共通する条件として、1次導体の全体の幅を40mm、1次導体の厚さを1.2mm、スリット115の幅を2mm、開口部110hの高さを約20mmとした。また、1次導体110を流れる電流の値を100Adc(ピーク)、1次導体110を流れる電流の周波数を19.88Hz(100Adc/300μs、0A/50μs)とした。本発明の実施形態1に係る電流センサにおいては、第1絶縁部111sおよび第2絶縁部116sの各々の幅を2mmとした。
図13は、比較例に係る電流センサの入力電流と出力電圧との関係を示すグラフである。図14は、本発明の実施形態1に係る電流センサの入力電流と出力電圧との関係を示すグラフである。図13,14においては、縦軸に、入力電流Iin(A)および出力電圧Vout(mV)、横軸に、時間(μs)を示している。
図13,14に示すように、比較例に係る電流センサおよび本発明の実施形態1に係る電流センサ100の各々において、300μsの間、100Aの入力電流を1次導体に流した。比較例に係る電流センサにおいては、1次導体のアーチ状部に測定対象の電流が流れ始めた際の出力電圧は80mVであり、出力電圧のピーク値は115mVであり、出力電圧のピーク値に到達するまでの時間は250μsであった。
本発明の実施形態1に係る電流センサ100においては、1次導体110のアーチ状部111に測定対象の電流が流れ始めた際の出力電圧は60mVであり、出力電圧のピーク値は75mVであり、出力電圧のピーク値に到達するまでの時間は140μsであった。
上記の実験結果から、本発明の実施形態1に係る電流センサ100においては、比較例に係る電流センサと比較して、出力電圧のピーク値が低下して感度が若干低くなるものの、電流センサの出力の立ち上がり時間を短くできることが確認できた。なお、本発明の実施形態1に係る電流センサ100は、第1磁気センサ120aがアーチ状部111の内側に配置されて延在部114の裏面側に位置し、第2磁気センサ120bが逆アーチ状部116の内側に配置されて延在部119の表面側に位置していることにより、従来の電流センサに比較して感度は高くなっている。
すなわち、本発明の実施形態1に係る電流センサ100は、電流センサ100の感度を高めつつ外部磁界による影響を低減できるとともに電流センサ100の周波数特性を良好にすることができる。
本発明の実施形態1に係る電流センサ100においては、第1磁気センサ120aおよび第2磁気センサ120bの各々が、磁気抵抗素子を含みホール素子を含んでいないため、ホール素子を構成する半導体特有の電子移動度などの制約を受けることがなく、この点においても周波数特性を良好にすることができる。
本発明の実施形態1に係る電流センサ100においては、アーチ状部111の延在部114に1つの第1絶縁部111sが設けられ、逆アーチ状部116の延在部119に1つの第2絶縁部116sが設けられていたが、第1絶縁部111sおよび第2絶縁部116sの各々の数は1つに限られず、複数であってもよい。
図15は、本発明の実施形態1の第2変形例に係る電流センサの断面図である。図15においては、図5と同一の断面視にて示している。図15に示すように、本発明の実施形態1の第2変形例に係る電流センサにおいては、アーチ状部111の延在部114に3つの第1絶縁部111sが設けられ、逆アーチ状部116の延在部119に3つの第2絶縁部116sが設けられている。
3つの第1絶縁部111sが設けられていることにより、アーチ状部111の延在部114は、互いに間隔をあけて並んで1次導体110の長さ方向(Y軸方向)に延在する4つの第1導体部に分離されている。すなわち、アーチ状部111の延在部114は、4つの第1導体部で構成されている。隣り合う第1導体部同士は、1次導体110の幅方向(X軸方向)において互いに間隔をあけて位置している。
3つの第2絶縁部116sが設けられていることにより、逆アーチ状部116の延在部119は、互いに間隔をあけて並んで1次導体110の長さ方向(Y軸方向)に延在する4つの第2導体部に分離されている。すなわち、逆アーチ状部116の延在部119は、4つの第2導体部で構成されている。隣り合う第2導体部同士は、1次導体110の幅方向(X軸方向)において互いに間隔をあけて位置している。
第1導体部および第2導体部の各々の数が増えるに従って、1次導体110に渦電流が発生することを抑制できる。よって、本発明の実施形態1の第2変形例に係る電流センサは、本発明の実施形態1に係る電流センサ100に比較して、電流センサの出力の立ち上がり時間を短くして、電流センサの測定誤差を低減し、電流センサの周波数特性をさらに良好にすることができる。
(実施形態2)
以下、本発明の実施形態2に係る電流センサについて説明する。本実施形態に係る電流センサ200は、1次導体が4つの導体で構成されている点が主に実施形態1に係る電流センサと異なるため、実施形態1に係る電流センサ100と同様の構成については説明を繰り返さない。
以下、本発明の実施形態2に係る電流センサについて説明する。本実施形態に係る電流センサ200は、1次導体が4つの導体で構成されている点が主に実施形態1に係る電流センサと異なるため、実施形態1に係る電流センサ100と同様の構成については説明を繰り返さない。
図16は、本発明の実施形態2に係る電流センサの外観を示す斜視図である。図16に示すように、本発明の実施形態2に係る電流センサ200においては、1次導体210は、互いに両端同士が電気的に接続された4つの導体で構成されている。4つの導体のうちの第1導体210aおよび第2導体210bの各々には、アーチ状部111が設けられ、4つの導体のうちの第3導体210cおよび第4導体210dの各々には、逆アーチ状部116が設けられている。すなわち、第1導体210aと第2導体210bとが第1流路部を構成し、第3導体210cと第4導体210dとが第2流路部を構成している。
第1導体210a、第2導体210b、第3導体210cおよび第4導体210dは、1次導体210の幅方向(X軸方向)において互いに間隔をあけて1次導体210の長さ方向(Y軸方向)に平行に延在し、図示しない接続配線により両端を互いに接続されている。
本実施形態においては、スリット115は、第2導体210bと第3導体210cとの間の隙間である。第1絶縁部111sは、第1導体210aと第2導体210bとの間の隙間である。第2絶縁部116sは、第3導体210cと第4導体210dとの間の隙間である。
第1流路部が第1導体210aおよび第2導体210bによって構成されていることにより、アーチ状部111は2つの第1導体部に分離されている。すなわち、アーチ状部111は、2つの第1導体部で構成されている。隣り合う第1導体部同士は、1次導体210の幅方向(X軸方向)において互いに間隔をあけて位置している。
第2流路部が第3導体210cおよび第4導体210dによって構成されていることにより、逆アーチ状部116は2つの第2導体部に分離されている。すなわち、逆アーチ状部116は、2つの第2導体部で構成されている。隣り合う第2導体部同士は、1次導体210の幅方向(X軸方向)において互いに間隔をあけて位置している。
本実施形態に係る電流センサ200においても、電流センサ200の出力の立ち上がり時間を短くして、電流センサ200の測定誤差を低減し、電流センサ200の周波数特性を良好にすることができる。
(実施形態3)
以下、本発明の実施形態3に係る電流センサについて説明する。本実施形態に係る電流センサ300は、1次導体が8本の被覆銅線で構成されている点が主に実施形態1に係る電流センサと異なるため、実施形態1に係る電流センサ100と同様の構成については説明を繰り返さない。
以下、本発明の実施形態3に係る電流センサについて説明する。本実施形態に係る電流センサ300は、1次導体が8本の被覆銅線で構成されている点が主に実施形態1に係る電流センサと異なるため、実施形態1に係る電流センサ100と同様の構成については説明を繰り返さない。
図17は、本発明の実施形態3に係る電流センサの外観を示す斜視図である。図18は、本発明の実施形態3に係る電流センサの断面図であり、図17のXVIII−XVIII線矢印方向から見た図である。図17,18においては、アーチ状部111が設けられている部分における1次導体310の幅方向をX軸方向、1次導体310の長さ方向をY軸方向、1次導体310の厚さ方向をZ軸方向として、図示している。
図17,18に示すように、本発明の実施形態3に係る電流センサ300においては、1次導体310は、互いに両端同士が電気的に接続された8本の被覆銅線で構成されている。8本の被覆銅線の各々は、導体部310wと被覆部310xとから構成されている。
8本の被覆銅線のうちの第1被覆銅線310a、第2被覆銅線310b、第3被覆銅線310cおよび第4被覆銅線310dの各々には、アーチ状部111が設けられ、8本の被覆銅線のうちの第5被覆銅線310e、第6被覆銅線310f、第7被覆銅線310gおよび第8被覆銅線310hの各々には、逆アーチ状部116が設けられている。すなわち、第1被覆銅線310a、第2被覆銅線310b、第3被覆銅線310cおよび第4被覆銅線310dが第1流路部を構成し、第5被覆銅線310e、第6被覆銅線310f、第7被覆銅線310gおよび第8被覆銅線310hが第2流路部を構成している。
アーチ状部111において、第1被覆銅線310a、第2被覆銅線310b、第3被覆銅線310cおよび第4被覆銅線310dの各々の導体部310wは、1次導体310の幅方向(X軸方向)において互いに間隔をあけて1次導体310の長さ方向(Y軸方向)に延在している。
逆アーチ状部116において、第5被覆銅線310e、第6被覆銅線310f、第7被覆銅線310gおよび第8被覆銅線310hの各々の導体部310wは、1次導体310の幅方向(X軸方向)において互いに間隔をあけて1次導体310の長さ方向(Y軸方向)に延在している。
第1被覆銅線310a、第2被覆銅線310b、第3被覆銅線310c、第4被覆銅線310d、第5被覆銅線310e、第6被覆銅線310f、第7被覆銅線310gおよび第8被覆銅線310hは、アーチ状部111および逆アーチ状部116以外の部分において撚られており、図示しない接続配線により両端を互いに接続されている。
本実施形態においては、第1絶縁部111sは、第1被覆銅線310aの導体部310wと第2被覆銅線310bの導体部310wとの間に位置する被覆部310x、第2被覆銅線310bの導体部310wと第3被覆銅線310cの導体部310wとの間に位置する被覆部310x、および、第3被覆銅線310cの導体部310wと第4被覆銅線310dの導体部310wとの間に位置する被覆部310xである。
第2絶縁部116sは、第5被覆銅線310eの導体部310wと第6被覆銅線310fの導体部310wとの間に位置する被覆部310x、第6被覆銅線310fの導体部310wと第7被覆銅線310gの導体部310wとの間に位置する被覆部310x、および、第7被覆銅線310gの導体部310wと第8被覆銅線310hの導体部310wとの間に位置する被覆部310xである。
第1流路部が第1被覆銅線310a、第2被覆銅線310b、第3被覆銅線310cおよび第4被覆銅線310dによって構成されていることにより、アーチ状部111は4つの第1導体部に分離されている。すなわち、アーチ状部111は、4つの第1導体部で構成されている。隣り合う第1導体部同士は、1次導体310の幅方向(X軸方向)において互いに間隔をあけて位置している。
第2流路部が第5被覆銅線310e、第6被覆銅線310f、第7被覆銅線310gおよび第8被覆銅線310hによって構成されていることにより、逆アーチ状部116は4つの第2導体部に分離されている。すなわち、逆アーチ状部116は、4つの第2導体部で構成されている。隣り合う第2導体部同士は、1次導体310の幅方向(X軸方向)において互いに間隔をあけて位置している。
本実施形態に係る電流センサ300においても、電流センサ300の出力の立ち上がり時間を短くして、電流センサ300の測定誤差を低減し、電流センサ300の周波数特性を良好にすることができる。
(実施形態4)
以下、本発明の実施形態4に係る電流センサについて説明する。本実施形態に係る電流センサ400は、1次導体の絶縁部を1次導体の長さ方向に跨ぐようにバイパス部が設けられている点が主に実施形態1に係る電流センサと異なるため、実施形態1に係る電流センサ100と同様の構成については説明を繰り返さない。
以下、本発明の実施形態4に係る電流センサについて説明する。本実施形態に係る電流センサ400は、1次導体の絶縁部を1次導体の長さ方向に跨ぐようにバイパス部が設けられている点が主に実施形態1に係る電流センサと異なるため、実施形態1に係る電流センサ100と同様の構成については説明を繰り返さない。
図19は、本発明の実施形態4に係る電流センサの外観を示す斜視図である。図20は、本発明の実施形態4に係る電流センサの1次導体を図19の矢印XX方向から見た側面図である。図21は、本発明の実施形態4に係る電流センサの断面図であり、図19のXXI−XXI線矢印方向から見た図である。
図19〜20に示すように、本発明の実施形態4に係る電流センサ400においては、1次導体410は、1つの導体で構成されている。1次導体410は、第1絶縁部111sを1次導体410の長さ方向(Y軸方向)に跨ぐように延在部114に設けられた第1バイパス部411、および、第2絶縁部116sを1次導体410の長さ方向(Y軸方向)に跨ぐように延在部119に設けられた第2バイパス部416を含む。第1バイパス部411および第2バイパス部416の各々は、切り曲げ加工により形成されている。
第1バイパス部411は、1次導体410の厚さ方向(Z軸方向)の一方に突出するように曲がって長さ方向(Y軸方向)に延在している。第1バイパス部411は、互いに間隔を置いて、1次導体410の主面に直交するように突出する第5突出部412および第6突出部413と、1次導体410の長さ方向(Y軸方向)に延在し、第5突出部412と第6突出部413とを繋ぐ延在部414とから構成されている。
第1絶縁部111sおよび第1バイパス部411が設けられていることにより、アーチ状部111の延在部114は、互いに間隔をあけて並んで1次導体410の長さ方向(Y軸方向)に延在する3つの第1導体部に分離されている。すなわち、アーチ状部111の延在部114は、3つの第1導体部で構成されている。隣り合う第1導体部同士は、1次導体410の厚さ方向(Z軸方向)において互いにずれて位置しつつ厚さ方向(Z軸方向)から見て互いに連続している。
第2バイパス部416は、1次導体410の厚さ方向(Z軸方向)の他方に突出するように曲がって1次導体410の長さ方向(Y軸方向)に延在している。第2バイパス部416は、互いに間隔を置いて、1次導体410の主面に直交するように突出する第7突出部417および第8突出部418と、1次導体410の長さ方向(Y軸方向)に延在し、第7突出部417と第8突出部418とを繋ぐ延在部419とから構成されている。
第2絶縁部116sおよび第2バイパス部416が設けられていることにより、逆アーチ状部116の延在部119は、互いに間隔をあけて並んで1次導体410の長さ方向(Y軸方向)に延在する3つの第2導体部に分離されている。すなわち、逆アーチ状部116の延在部119は、3つの第2導体部で構成されている。隣り合う第2導体部同士は、1次導体410の厚さ方向(Z軸方向)において互いにずれて位置しつつ厚さ方向(Z軸方向)から見て互いに連続している。
ただし、第1バイパス部411および第2バイパス部416の各々の形状はこれに限られず、たとえば、1次導体410の幅方向(X軸方向)から見て、C字状または半円状の形状を有していてもよい。第1バイパス部411と第2バイパス部416とは、互いに同一形状を有する。
第1バイパス部411を設けることにより、第1絶縁部111sによって減少したアーチ状部111の延在部114の電流の流路面積を補完することができる。第2バイパス部416を設けることにより、第2絶縁部116sによって減少した逆アーチ状部116の延在部119の電流の流路面積を補完することができる。その結果、1次導体410を測定対象の電流が流れることによる発熱を抑制できる。
本実施形態に係る電流センサ400においても、アーチ状部111の電気抵抗値と逆アーチ状部116の電気抵抗値とが略同一であるため、1次導体110を測定電流が流れることによるアーチ状部111の発熱量と逆アーチ状部116の発熱量とを同等にすることができる。その結果、第1磁気センサ120aの磁気抵抗素子の周囲の温度と、第2磁気センサ120bの磁気抵抗素子の周囲の温度とを略同じにすることができるため、磁気抵抗素子の温度特性による電流センサ400の測定値の誤差を低減することができる。
本実施形態に係る電流センサ400においても、電流センサ400の出力の立ち上がり時間を短くして、電流センサ400の測定誤差を低減し、電流センサ400の周波数特性を良好にすることができる。
(実施形態5)
以下、本発明の実施形態5に係る電力変換装置について図を参照して説明する。図22は、本発明の実施形態5に係る電力変換装置の構成を示す回路図である。図22に示すように、本発明の実施形態5に係る電力変換装置500は、互いに電気的に接続された、制御部510、スイッチ駆動部520、スイッチ素子部530、電流センサ540および出力部550を備えている。電流センサ540は、実施形態1から実施形態4のいずれかに係る電流センサである。電力変換装置500は、たとえば、インバータである。出力部550は、たとえば、交流電動機である。なお、電力変換装置500がコンバータであり、出力部550が直流電動機であってもよい。
以下、本発明の実施形態5に係る電力変換装置について図を参照して説明する。図22は、本発明の実施形態5に係る電力変換装置の構成を示す回路図である。図22に示すように、本発明の実施形態5に係る電力変換装置500は、互いに電気的に接続された、制御部510、スイッチ駆動部520、スイッチ素子部530、電流センサ540および出力部550を備えている。電流センサ540は、実施形態1から実施形態4のいずれかに係る電流センサである。電力変換装置500は、たとえば、インバータである。出力部550は、たとえば、交流電動機である。なお、電力変換装置500がコンバータであり、出力部550が直流電動機であってもよい。
電力変換装置500が電流センサ540を備えることにより、幅広い周波数帯において電流センサ540による精度の高い測定結果に基づいて制御部510が出力部550の出力を制御できるため、電力変換装置500の調整精度を向上できる。また、電流センサ540が薄型および小型になっている場合、電力変換装置500を小型にすることができる。
上述した実施形態の説明において、組み合わせ可能な構成を相互に組み合わせてもよい。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
2 検出軸、10a,10b,11b,11c 渦電流、20a,20b,21b,21c,112e,113e,114e,114ea,114eb,114ec,119e 磁界、100,200,300,400,540 電流センサ、110,210,310,410 1次導体、110h 開口部、111 アーチ状部、111s 第1絶縁部、112 第1突出部、113 第2突出部、114,119,414,419 延在部、115 スリット、116 逆アーチ状部、116s 第2絶縁部、117 第3突出部、118 第4突出部、120a 第1磁気センサ、120b 第2磁気センサ、130 基板、140a,140b 電子部品、150 筐体、151 下部筐体、152 上部筐体、152p 取出し口、160 磁気センサユニット、190 算出部、210a 第1導体、210b 第2導体、210c 第3導体、210d 第4導体、310a 第1被覆銅線、310b 第2被覆銅線、310c 第3被覆銅線、310d 第4被覆銅線、310e 第5被覆銅線、310f 第6被覆銅線、310g 第7被覆銅線、310h 第8被覆銅線、310w 導体部、310x 被覆部、411 第1バイパス部、412 第5突出部、413 第6突出部、416 第2バイパス部、417 第7突出部、418 第8突出部、500 電力変換装置、510 制御部、520 スイッチ駆動部、530 スイッチ素子部、550 出力部。
Claims (8)
- 測定対象の電流が流れる1次導体と、
前記1次導体を流れる前記電流により発生する磁界の強さをそれぞれ検出する第1磁気センサおよび第2磁気センサとを備え、
前記第1磁気センサおよび前記第2磁気センサは、前記1次導体の幅方向に並んで配置され、
前記1次導体は、前記電流が2つの流路に分流されて前記1次導体の長さ方向に流れるように設けられており、
前記2つの流路は、前記第1磁気センサおよび前記第2磁気センサから見て、前記1次導体の厚さ方向において互いに反対側に位置し、
前記1次導体は、前記厚さ方向の一方に突出するように曲がって前記長さ方向に延在し、前記2つの流路のうちの1つの流路を構成するアーチ状部を含み、
前記第1磁気センサは、前記アーチ状部の内側に配置されて前記1次導体の裏面側に位置し、
前記第2磁気センサは、前記2つの流路のうちの他の1つの流路を構成する部分の前記1次導体の表面側に位置し、
前記第1磁気センサおよび前記第2磁気センサの各々は、前記幅方向に向いた検出軸を有し、
前記アーチ状部の少なくとも一部は、互いに間隔をあけて並んで前記長さ方向に延在する複数の第1導体部で構成され、
前記第2磁気センサが表面側に配置された前記他の1つの流路を構成する部分の前記1次導体の少なくとも一部は、互いに間隔をあけて並んで前記長さ方向に延在する複数の第2導体部で構成されている、電流センサ。 - 前記第1磁気センサの検出値と前記第2磁気センサの検出値とを演算することにより前記電流の値を算出する算出部をさらに備え、
前記1次導体を流れる前記電流により発生する磁界の強さについて、前記第1磁気センサの検出値の位相と前記第2磁気センサの検出値の位相とが逆相であり、
前記算出部が減算器または差動増幅器である、請求項1に記載の電流センサ。 - 前記第1磁気センサの検出値と前記第2磁気センサの検出値とを演算することにより前記電流の値を算出する算出部をさらに備え、
前記1次導体を流れる前記電流により発生する磁界の強さについて、前記第1磁気センサの検出値の位相と前記第2磁気センサの検出値の位相とが同相であり、
前記算出部が加算器または加算増幅器である、請求項1に記載の電流センサ。 - 前記1次導体は、前記厚さ方向の他方に突出するように曲がって前記長さ方向に延在し、前記他の1つの流路を構成する逆アーチ状部をさらに含み、
前記逆アーチ状部は、前記幅方向にて前記アーチ状部と並び、
前記第2磁気センサは、前記逆アーチ状部の内側に配置されて前記1次導体の前記表面側に位置している、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の電流センサ。 - 前記アーチ状部と前記逆アーチ状部とが、互いに同一形状を有する、請求項4に記載の電流センサ。
- 前記複数の第1導体部において、隣り合う第1導体部同士は、前記幅方向において互いに間隔をあけて位置し、
前記複数の第2導体部において、隣り合う第2導体部同士は、前記幅方向において互いに間隔をあけて位置している、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の電流センサ。 - 前記複数の第1導体部において、隣り合う第1導体部同士は、前記厚さ方向において互いにずれて位置しつつ前記厚さ方向から見て互いに連続し、
前記複数の第2導体部において、隣り合う第2導体部同士は、前記厚さ方向において互いにずれて位置しつつ前記厚さ方向から見て互いに連続している、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の電流センサ。 - 請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の電流センサを備える、電力変換装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015183876A JP2017058275A (ja) | 2015-09-17 | 2015-09-17 | 電流センサおよびそれを備える電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015183876A JP2017058275A (ja) | 2015-09-17 | 2015-09-17 | 電流センサおよびそれを備える電力変換装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017058275A true JP2017058275A (ja) | 2017-03-23 |
Family
ID=58389842
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015183876A Pending JP2017058275A (ja) | 2015-09-17 | 2015-09-17 | 電流センサおよびそれを備える電力変換装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2017058275A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021112083A (ja) * | 2020-01-15 | 2021-08-02 | 古河電気工業株式会社 | バスバー、回転電機システム、およびバスバーの製造方法 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050073292A1 (en) * | 2003-10-01 | 2005-04-07 | Hastings Jerome K. | System and method for current sensing using anti-differential, error correcting current sensing |
JP2006112968A (ja) * | 2004-10-15 | 2006-04-27 | Toyota Motor Corp | 電流検出装置 |
JP2007078418A (ja) * | 2005-09-12 | 2007-03-29 | Denso Corp | 電流センサおよび電流検出方法 |
JP2008039734A (ja) * | 2006-08-10 | 2008-02-21 | Koshin Denki Kk | 電流センサ |
US20090021249A1 (en) * | 2007-07-19 | 2009-01-22 | Sachin Kumar | Core-less current sensor |
JP2014143905A (ja) * | 2012-12-28 | 2014-08-07 | Kobe Steel Ltd | バスバー及びバスバーモジュール、並びにバスバーの製造方法 |
WO2014132785A1 (ja) * | 2013-02-27 | 2014-09-04 | 株式会社村田製作所 | 電流センサおよびそれを内蔵した電子機器 |
US20160033557A1 (en) * | 2014-08-04 | 2016-02-04 | Hyundai Mobis Co., Ltd. | Assembly of current sensor and power conductor |
-
2015
- 2015-09-17 JP JP2015183876A patent/JP2017058275A/ja active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050073292A1 (en) * | 2003-10-01 | 2005-04-07 | Hastings Jerome K. | System and method for current sensing using anti-differential, error correcting current sensing |
JP2006112968A (ja) * | 2004-10-15 | 2006-04-27 | Toyota Motor Corp | 電流検出装置 |
JP2007078418A (ja) * | 2005-09-12 | 2007-03-29 | Denso Corp | 電流センサおよび電流検出方法 |
JP2008039734A (ja) * | 2006-08-10 | 2008-02-21 | Koshin Denki Kk | 電流センサ |
US20090021249A1 (en) * | 2007-07-19 | 2009-01-22 | Sachin Kumar | Core-less current sensor |
JP2014143905A (ja) * | 2012-12-28 | 2014-08-07 | Kobe Steel Ltd | バスバー及びバスバーモジュール、並びにバスバーの製造方法 |
WO2014132785A1 (ja) * | 2013-02-27 | 2014-09-04 | 株式会社村田製作所 | 電流センサおよびそれを内蔵した電子機器 |
US20160033557A1 (en) * | 2014-08-04 | 2016-02-04 | Hyundai Mobis Co., Ltd. | Assembly of current sensor and power conductor |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021112083A (ja) * | 2020-01-15 | 2021-08-02 | 古河電気工業株式会社 | バスバー、回転電機システム、およびバスバーの製造方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4833111B2 (ja) | 電流検出器 | |
JP6414641B2 (ja) | 電流センサ | |
JP6504260B2 (ja) | 電流センサおよびこれを備える電力変換装置 | |
WO2016194240A1 (ja) | 電流センサ | |
JP6350785B2 (ja) | インバータ装置 | |
US10274523B2 (en) | Current sensor including a first current sensor and a second current sensor unit | |
JP5616431B2 (ja) | 電流から発生する磁界を検知して電流量を推定する方法 | |
JP5234459B2 (ja) | 電流センサ | |
US20200025803A1 (en) | Current sensor | |
US10267825B2 (en) | Current sensor including a housing surrounded by bent portions of primary conductors | |
JP2015137892A (ja) | 電流検出構造 | |
JP6540802B2 (ja) | 電流センサ | |
JP6384677B2 (ja) | 電流センサ | |
JP2013113631A (ja) | 電流検出装置 | |
WO2017010210A1 (ja) | 電流センサ | |
JP2017058275A (ja) | 電流センサおよびそれを備える電力変換装置 | |
CN109328307B (zh) | 磁传感器以及具备该磁传感器的电流传感器 | |
JP6737092B2 (ja) | 電流センサ | |
WO2015125233A1 (ja) | 電流検出装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180605 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190327 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190402 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20191029 |