JP2019012031A - 電流センサ - Google Patents
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Abstract
Description
全ての前記電流路を直交して横断する方向を横方向とし、前記電流路の電流方向および横方向の双方に直交する方向を縦方向としたときに、
前記磁気検知素子は、それぞれの前記電流路に縦方向から対向して、その感度軸が横方向に向けられ、
前記電流路と前記磁気検知素子の双方を縦方向の両側から挟む第1シールドと第2シールドとが設けられ、前記第1シールドは、前記電流方向および横方向の双方に平行な平面であって前記磁気検知素子に対向する第1対向平面を有し、前記第2シールドは、前記電流方向および横方向の双方に平行な平面であって前記電流路に対向する第2対向平面を有しており、
前記第1対向平面と前記第2対向平面のそれぞれが、隣りに前記電流路が存在しない外側に向けられた外側端部を有し、前記第2対向平面の前記外側端部が、前記第1対向平面の前記外側端部と前記磁気検知素子との間に位置していることを特徴とするものである。
前記第1対向平面と前記第2対向平面は、前記外側端部と、隣りに前記電流路が存在する内側に向けられた内側端部とをしているものとして構成できる。
横方向の両側に位置する前記第1シールドおよび前記第2シールドでは、前記第2対向平面の前記外側端部が、前記第1対向平面の前記外側端部と前記磁気検知素子との間に位置し、前記第1対向平面の前記内側端部と前記第2対向平面の前記内側端部とが、縦方向で同じ位置に形成されており、
前記縦方向の中央に位置する前記第1シールドおよび前記第2シールドでは、前記第1対向平面の横方向の両端部と、前記第2対向平面の横方向の両端部とが、共に縦方向で同じ位置に形成されているものである。
この電流センサ1では、3本の電流路2u,2v,2wに流れる電流の電流量やその変化が検知される。電流路2u,2v,2wには、自動車などに使用される三相交流モータを駆動するための駆動電流が流れる。電流路2uにU相の駆動電流Iuが流され、電流路2vにV相の駆動電流Ivが流され、電流路2wにW相の駆動電流Iwが流される。駆動電流Iu,Iv,Iwは比較的大容量の交流電流であり、それぞれ位相が120度相違している。
比較例の電流センサ101は、図2(A)に示す第1の実施形態の電流センサ1と構成部材が同じである。ただし、U相の第1シールド11uに形成された第1対向平面13uと、第2シールド12uに形成された第2対向平面14uは、横方向の幅寸法L1が同じであり、第1対向平面13uと第2対向平面14uは、その横方向の両端部E3,E5が縦方向(Z方向)において一致している。W相においても、第1対向平面13wと第2対向平面14wとで、横方向の幅寸法L1が同じであり、第1対向平面13wと第2対向平面14wは、その横方向の両端部E3,E5が縦方向(Z方向)において一致している。
電流センサ1では、電流路2u,2v,2wに流れる駆動電流Iu,Iv,Iwによって三相交流モータが駆動される。駆動電流Iu,Iv,Iwは、位相が互いに120度相違する交流電流である。
この電流センサ201は、U相とW相の2相の電流路2u,2wと、U相の電流路2uを挟む位置に配置された第1シールド11uおよび第2シールド12uと、W相の電流路2wを挟む位置に配置された第1シールド11wおよび第2シールド12wと、が設けられている。U相の電流路2uと第1シールド11uとの間に、磁気検知素子5uが設けられ、W相の電流路2wと第1シールド11wとの間に、磁気検知素子5wが設けられている。電流路2uと電流路2wには、三相交流モータを駆動する駆動電流のうちの2系統の駆動電流が流れる。
(図5(A)と図5(B)の説明)
図2(A)に示す第1の実施形態の電流センサ1において、電流路2u,2v,2wの縦方向(Z方向)の厚さ寸法H1を4mmとし、電流路2u,2v,2wの横方向(X方向)の幅寸法を15mmとした。U相の第1シールド11uおよび第2シールド12uと、V相の第1シールド11vおよび第2シールド12vと、W相の第1シールド11wおよび第2シールド12wは、いずれも縦方向(Z方向)の厚さ寸法を1.5mmとした。
これは、W相に関する図5(B)に示すシミュレーション結果においても同じである。
図2(A)に示す構造の電流センサ1であり、電流路2u,2v,2wの縦方向(Z方向)の厚さ寸法H1を4mmとし、電流路2u,2v,2wの横方向(X方向)の幅寸法を15mmとした。U相の第1シールド11uおよび第2シールド12uと、V相の第1シールド11vおよび第2シールド12vと、W相の第1シールド11wおよび第2シールド12wは、いずれも縦方向(Z方向)の厚さ寸法を1.5mmとした。
U相の第1対向平面13uの外側端部E1に対する、第2対向平面14uの外側端部E2のX2方向への短縮長Lcを6mmとし、W相においても、第1対向平面13wの外側端部E1に対する、第2対向平面14wの外側端部E2のX1方向への短縮長Lcを6mmとした。Lc/Lは、0.33である。
それ以外の寸法は、第1実施例と同じである。
U相における第1対向平面13uと第2対向平面14uの幅寸法を共に18mmとし、W相における第1対向平面13wと第2対向平面14wの幅寸法を共に18mmとした。すなわち短縮長Lcをゼロとした。
それ以外の寸法は、第1実施例と同じである。
図6は第1実施例、図7は第2実施例、図8は比較例、そのそれぞれに関するシミュレーション結果である。
図6(A)と図7(A)および図8(A)には、U相の電流路2uにのみ交流の駆動電流Iuを流し、他の電流路2v,2wに駆動電流Iv,Iwを流さない状態で、電流路2uに対向する磁気検知素子5uで検知した磁束密度の変化と、V相の電流路2vにのみ交流の駆動電流Ivを流し、他の電流路2u,2wに駆動電流Iu,Iwを流さない状態で、電流路2vに対向する磁気検知素子5vで検知した磁束密度の変化と、W相の電流路2wにのみ交流の駆動電流Iwを流し、他の電流路2u,2vに駆動電流Iu,Ivを流さない状態で、電流路2wに対向する磁気検知素子5wで検知した磁束密度の変化が示されている。
また、V相の電流磁界は、W相の検知出力に対しても、同様にノイズ磁界として影響を与えている。
2u,2v,2w 電流路
5u,5v,5w 磁気検知素子
11u,11v,11w 第1シールド
12u,12v,12w 第2シールド
13u,13v,13w 第1対向平面
14u,14v,14w 第2対向平面
E1 第1対向平面の外側端部
E2 第2対向平面の外側端部
Iu,Iv,Iw 駆動電流
Lc 短縮長
M1,M2 磁力線
Sv 素子垂直線
Claims (6)
- 平行に配置された複数の電流路のそれぞれに対向する磁気検知素子が設けられ、それぞれの前記電流路に流れる電流で誘導された磁界が前記磁気検知素子で検知される電流センサにおいて、
全ての前記電流路を直交して横断する方向を横方向とし、前記電流路の電流方向および横方向の双方に直交する方向を縦方向としたときに、
前記磁気検知素子は、それぞれの前記電流路に縦方向から対向して、その感度軸が横方向に向けられ、
前記電流路と前記磁気検知素子の双方を縦方向の両側から挟む第1シールドと第2シールドとが設けられ、前記第1シールドは、前記電流方向および横方向の双方に平行な平面であって前記磁気検知素子に対向する第1対向平面を有し、前記第2シールドは、前記電流方向および横方向の双方に平行な平面であって前記電流路に対向する第2対向平面を有しており、
前記第1対向平面と前記第2対向平面のそれぞれが、隣りに前記電流路が存在しない外側に向けられた外側端部を有し、前記第2対向平面の前記外側端部が、前記第1対向平面の前記外側端部と前記磁気検知素子との間に位置していることを特徴とする電流センサ。 - 前記磁気検知素子と前記第1対向平面との距離が、前記磁気検知素子と前記第2対向平面との距離よりも短い請求項1記載の電流センサ。
- 前記第1シールドと前記第2シールドは、それぞれの前記電流路ごとに個別に設けられており、
前記第1対向平面と前記第2対向平面は、前記外側端部と、隣りに前記電流路が存在する内側に向けられた内側端部とをしている請求項1または2記載の電流センサ。 - 互いに対向する前記第1シールドと前記第2シールドでは、前記第1対向平面の前記内側端部と前記第2対向平面の前記内側端部とが、縦方向で同じ位置に形成されている請求項3記載の電流センサ。
- 前記電流路が3本設けられ、それぞれの前記電流路に前記第1シールドと前記第2シールドが対向しており、
横方向の両側に位置する前記第1シールドおよび前記第2シールドでは、前記第2対向平面の前記外側端部が、前記第1対向平面の前記外側端部と前記磁気検知素子との間に位置し、前記第1対向平面の前記内側端部と前記第2対向平面の前記内側端部とが、縦方向で同じ位置に形成されており、
前記縦方向の中央に位置する前記第1シールドおよび前記第2シールドでは、前記第1対向平面の横方向の両端部と、前記第2対向平面の横方向の両端部とが、共に縦方向で同じ位置に形成されている請求項4記載の電流センサ。 - 前記第1対向平面の横方向の長さ寸法をL、前記第1対向平面の前記外側端部と前記第2対向平面の前記外側端部との、横方向の距離である短縮長をLcとしたときに、
Lc/Lの比が、0.11以上で0.44以下である請求項3ないし5のいずれかに記載の電流センサ。
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