JP6032534B2

JP6032534B2 - 磁気シールド及びこれを備えた電流検出器

Info

Publication number: JP6032534B2
Application number: JP2012171461A
Authority: JP
Inventors: 信幸新地
Original assignee: Kohshin Electric Corp
Current assignee: Kohshin Electric Corp
Priority date: 2012-07-13
Filing date: 2012-07-13
Publication date: 2016-11-30
Anticipated expiration: 2032-07-13
Also published as: JP2014021102A

Description

この発明は、磁気シールド及びバスバーが一体となって構築され、高精度な電流検出と外部磁界の影響を低減し、且つ低コストに製造されるコアレス電流検出器に関するものである。

被測定電流線の周囲を取り巻くように、エアギャップを有する略コの字やＣ型等の集磁コアを必要とせず、Ｕ字導体に角形の筒状シールド部材を備えた電流検出器がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−１０２１１６

しかしながら、特許文献１に記載されているＵ字導体のＵ字部を覆うように設置される軟磁性体から成る筒状のシールド部材は、Ｕ字導体に繋がる直線導体の磁界の影響を受けることで磁気飽和し易く、外部からの磁界の影響を低減するためにはシールド部材を厚くしなければならないため低コスト化できないという問題点があった。

また、前記Ｕ字導体に繋がる直線導体で発生する磁界の影響により、電流の測定精度に支障を来す可能性もある。

本発明の電流検出器は曲げ加工されたＵ字導体と軟磁性体から成る枝部を設けた磁気シールドとＵ字導体で発生する磁界を検出する磁気検出デバイスと前記磁気検出デバイスの信号を処理する処理回路部とを備えるものである。

上記磁気シールドはＵ字形に曲げ加工されたＵ字導体を覆うように備えられたものである。

さらに、前記磁気シールドはＵ字形に曲げ加工された導体から電流の入出力方向へ伸びる直線導体の曲げ方向を含めた少なくとも２方向に枝部を備えたものである。

また、磁気を検出する磁気検出デバイスは曲げ加工されたＵ字導体の略平行部で形成される空間に備えられたものである。

以上のように、本発明によれば、Ｕ字形に曲げ加工されたＵ字導体と、Ｕ字導体から電流の入出力方向へ伸びる直線導体の曲げ方向を含めた少なくとも２方向に枝部を備えた磁気シールドを備え、さらに前記Ｕ字導体の略平行部で形成される空間に磁気検出デバイスを備えることにより前記Ｕ字導体から電流の入出力方向へ伸びる直線導体で発生する磁界の影響を低減し、高精度な電流検出ができる効果がある。

さらに、前記枝部を備えた磁気シールドによって高精度な電流検出性能を低下させることなく外部で発生する磁界の影響を低減できる効果もある。

また、前記枝部を備えた磁気シールドによって薄い磁性材料でも高精度な電流検出が実現できるため低コスト化の効果もある。

さらに、前記枝部を備えた磁気シールドによって複数相を備える電流検出器は、隣相との相互磁気干渉が低下することで高精度な電流検出性能を低下させることなく各相間の間隔を狭くすることができる。これにより複数相を備える電流検出器は小型化できるため低コスト化の効果もある。

本発明に係る実施形態１による電流検出器を示す斜視図である。本発明の図１におけるＡＡ’（ＸＺ面）断面図である。本発明の図１におけるＢＢ’（ＸＹ面）断面図である。本発明に係る実施形態２による複数相を備える電流検出器を示す斜視図である。本発明に係る実施形態３による複数相を備える電流検出器を示す斜視図である。本発明に係る実施形態４による電流検出器を示す図１のＢＢ’（ＸＹ面）断面図である。

実施形態１．
図１は、本発明に係る実施形態１による電流検出器１を示す斜視図である。
図２は、本発明の図１におけるＡＡ’（ＸＺ面）断面図である。
図２において、電流検出器１はＵ字形に曲げ加工されたＵ字導体３と、Ｕ字導体３から電流の入出力方向へ伸びる直線導体４から成る導体２を備える。また、Ｕ字導体３の略平行部３ａ、３ｂで形成される空間に磁気検出デバイス５を備える。さらにまた、磁気検出デバイス５がＵ字導体３の略平行部３ａ、３ｂで形成される空間の略中央に配置されるように位置決めされた基板６を備え、さらに基板６には前記磁気検出デバイス５の信号を処理する処理回路部７も配置される。
また、電流検出器１は、導体２のＵ字導体３及び磁気検出デバイス５を覆うように軟磁性体で構成される磁気シールド８を備え、前記磁気シールド８は導体２の直線導体４の方向を含めた少なくとも２方向に曲げ加工された枝部９を備える。

前記磁気検出デバイス５は、Ｕ字導体３の略平行部３ａ、３ｂで形成される空間の略中央に配置されることで、測定する磁界が略平行部３ａ、３ｂで発生する磁界の合成となり一般的な集磁コアを必要とせずとも十分な測定磁界が得られる。この磁気検出デバイスはホール素子又は、ＡＭＲ、ＧＭＲ等の磁気抵抗効果素子を使用しても良い。

前記磁気シールド８は電流検出器１の外部で発生する磁界を抑制するために配置されるもので、軟磁性体で構成され、且つＵ字導体３及び磁気検出デバイス５を覆うように配置される。さらに、磁気シールド８を構成する枝部９は、導体２の直線導体４から発生する磁界を遮蔽する効果があり、磁気検出デバイス５がＵ字導体３の略平行部３ａ、３ｂで発生する磁界の測定精度を向上させる効果がある。

図３は、本発明の図１におけるＢＢ’（ＸＹ面）断面図である。
図３において、電流検出器１はＵ字形に曲げ加工されたＵ字導体と、Ｕ字導体から電流の入出力方向へ伸びる直線導体４から成る導体２を備える。また、Ｕ字導体の略平行部３ａ、３ｂで形成される空間に、Ｙ方向の磁界で検出感度が最大となる磁気検出デバイス５を備える。さらにまた、磁気検出デバイス５がＵ字導体３の略平行部３ａ、３ｂで形成される空間の略中央に配置される。
また、電流検出器１は、導体２のＵ字導体３及び磁気検出デバイス５を覆うように軟磁性体で構成される磁気シールド８を備え、前記磁気シールド８は導体２の直線導体４の方向を含めた少なくとも２方向に曲げ加工された枝部９を備える。

前記磁気シールド８において、磁気シールド８の中に配置されるＵ字導体の略平行部３ａ、３ｂは、その発生する磁界１０ａと１０ｂが互いに逆方向の作用となり発生した磁界が打ち消されることで磁気シールド８の磁気飽和は抑制できるが、直線導体４によって発生する磁界は磁気シールド８の枝部９が無い場合、磁気シールド８の面８ａ、８ｂに作用し、磁気飽和し易くなるため磁気シールド８の薄肉化が困難となる。

しかし、直線導体４で発生する磁界は、磁気シールド８の枝部９によって遮蔽され、面８ａ、８ｂへの影響を抑制できることから磁気シールド８の薄肉化ができ低コスト化の効果がある。

また、磁気シールド８は薄肉化してもＵ字導体の略平行部３ａ、３ｂ及び直線導体４で発生する磁界で磁気飽和しないため、磁気遮蔽能力が低減せず、外部で発生する磁界の影響に対して十分な低減効果を有する。

実施形態２．
図４は、本発明に係る実施形態２による複数相を備える電流検出器を示す斜視図である。
前述の実施形態１と同様に、Ｕ字形に曲げ加工されたＵ字導体３と、Ｕ字導体３から電流の入出力方向へ伸びる直線導体４から成る導体２を備える。また、Ｕ字導体３の略平行部３ａ、３ｂで形成される空間に磁気検出デバイス５を備える。さらにまた、磁気検出デバイス５がＵ字導体３の略平行部３ａ、３ｂで形成される空間の略中央に配置される。
また、導体２のＵ字導体３及び磁気検出デバイス５を覆うように軟磁性体で構成される磁気シールド８を備え、前記磁気シールド８は導体２の直線導体４の方向を含めた少なくとも２方向に曲げ加工された枝部９を備えた電流検出器のＡ相１１及び電流検出器のＢ相１２、電流検出器のＣ相１３で構成される。
また、各相の直線導体４、１４、１５は略平行に配置され、各相の磁気検出デバイスは各相の直線導体４、１４、１５と直角方向に感度方向を有して磁気検出デバイスの位置１６上に配置される。

電流検出器のＡ相１１は磁気シールド８によって隣相である電流検出器のＢ相１２、電流検出器のＣ相１３から発生する磁界の影響を低減でき、さらに磁気シールド８の枝部９による遮蔽効果で自己の直線導体４で発生する磁界は隣相の電流検出器のＢ相１２、電流検出器のＣ相１３への影響を低減する効果があるため各相の相互磁気干渉が低下し、電流の測定精度が向上する。

さらに、前記の各相の相互磁気干渉が低下することで各相間の間隔を狭くすることができる。これにより複数相を備える電流検出器は小型化すことができ、低コスト化の効果もある。

実施形態３．
図５は、本発明に係る実施形態３による複数相を備える電流検出器を示す斜視図である。
図５のように電流検出器のＡ相１１及び電流検出器のＢ相１２、電流検出器のＣ相１３は各相の直線導体４、１４、１５が略平行に配置され、各相の相互磁気干渉をさらに低減するため、各相の磁気検出デバイスは、各相の直線導体４、１４、１５と直角方向に感度方向を有して磁気検出デバイスの位置１７、１８、１９のように千鳥配置してもよい。

実施形態４．
図６は、本発明に係る実施形態４による電流検出器を示す図１のＢＢ’（ＸＹ面）断面図である。
図６において、電流検出器１はＵ字形に曲げ加工されたＵ字導体と、Ｕ字導体から電流の入出力方向へ伸びる直線導体４から成る導体２を備える。また、Ｕ字導体の略平行部３ａ、３ｂで形成される空間に、Ｘ方向に互いに対向する磁界で検出感度が最大となる磁気検出デバイス５を備える。さらにまた、磁気検出デバイス５がＵ字導体３の略平行部３ａ、３ｂで形成される空間の略中央に配置される。
また、電流検出器１は、導体２のＵ字導体及び磁気検出デバイス５を覆うように軟磁性体で構成される磁気シールド８を備え、前記磁気シールド８は導体２の直線導体４の方向を含めた少なくとも２方向に曲げ加工された枝部９を備える。

また、前記磁気デバイスはＵ字導体の略平行部３ａ、３ｂで形成される空間の開放方向の端部に配置され、且つ略平行部３ａ、３ｂで発生する磁界１０ａと１０ｂの互いに対向する磁界で検出感度が最大となる。

さらに、前記磁気デバイス５は、互いに対向する磁界で検出感度が最大となることで、外部で発生する磁界２０に対して打ち消され、且つ外部で発生する磁界２１に対して不感方向となるため、外部磁界で発生する磁界をさらに低減できる効果がある。

１・・・電流検出器、２・・・導体、３・・・Ｕ字導体、４、１４、１５・・・直線導体、５・・・磁気検出デバイス、６・・・基板、７・・・処理回路部、８・・・磁気シールド、９・・・枝部、１０ａ、１０ｂ、２０、２１・・・磁界、１１・・・電流検出器のＡ相、１２・・・電流検出器のＢ相、１３・・・電流検出器のＣ相、１６、１７、１８、１９・・・磁気検出デバイスの位置

Claims

Ｕ字形に曲げ加工されたＵ字導体（３）と、Ｕ字導体（３）から電流の入出力方向へ伸びる直線導体（４）から成る導体（２）を備え、Ｕ字導体（３）の略平行部（３ａ、３ｂ）で形成される空間に磁気検出デバイス（５）を備え、磁気検出デバイス（５）がＵ字導体（３）の略平行部（３ａ、３ｂ）で形成される空間の略中央に配置されるように位置決めされた基板（６）を備え、さらに基板（６）には磁気検出デバイス（５）の信号を処理する処理回路部（７）を備え、
導体（２）のＵ字導体（３）及び磁気検出デバイス（５）を覆うように軟磁性体で構成される磁気シールド（８）を備え、磁気シールド（８）は導体（２）の直線導体（４）の方向を含めた少なくとも２方向に曲げ加工された枝部（９）を備えたことを特徴とする電流検出器。
前記電流検出器のＵ字導体（３）の略平行部（３ａ）、（３ｂ）で形成される空間の略中央に磁気検出デバイスを備えることを特徴とする請求項１に記載の電流検出器。
前記電流検出器のＵ字導体（３）の略平行部（３ａ）、（３ｂ）で形成される空間の開放方向の端部に互いに対向する磁界で検出感度が最大となる磁気検出デバイス（５）を備えることを特徴とする請求項１に記載の電流検出器。