JP6304380B2 - Current sensor - Google Patents

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Description

本発明は、電流センサに関し、特に、測定対象の電流に応じて発生する磁界を検出することで測定対象の電流の値を測定する電流センサに関する。   The present invention relates to a current sensor, and more particularly to a current sensor that measures the value of a current to be measured by detecting a magnetic field generated according to the current to be measured.

出力信号が測定すべき電流に比例し、かつ温度および外部磁界により妨害され難く安定した感度を維持することを図ったセンサチップを開示した先行文献として、特開平６−２９４８５４号公報(特許文献１)がある。   Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 6-294854 (Patent Document 1) discloses a sensor chip in which an output signal is proportional to a current to be measured and is not easily disturbed by temperature and an external magnetic field, and maintains a stable sensitivity. )

特許文献１に記載されたセンサチップには、磁界強度の勾配を測定するためのホイートストンブリッジ型のブリッジ回路が設けられている。センサチップは、中心軸線に対して間隔を置いた第１および第２の範囲に配置された第１〜第４磁気感応抵抗を有している。   The sensor chip described in Patent Document 1 is provided with a Wheatstone bridge type bridge circuit for measuring the gradient of the magnetic field strength. The sensor chip has first to fourth magnetic sensitive resistors arranged in first and second ranges spaced from the central axis.

また、センサチップにおいては、第１磁気感応抵抗と第２磁気感応抵抗とが直列接続されて第１ブリッジ分路を形成するとともに、第３磁気感応抵抗と第４磁気感応抵抗とが直列接続されて第２ブリッジ分路を形成している。   In the sensor chip, the first magnetic sensitive resistor and the second magnetic sensitive resistor are connected in series to form a first bridge shunt, and the third magnetic sensitive resistor and the fourth magnetic sensitive resistor are connected in series. Forming a second bridge shunt.

さらに、センサチップにおいては、第１の範囲に第１および第４磁気感応抵抗が配置されるとともに、第２の範囲に第２および第３磁気感応抵抗が配置され、第１の範囲に配置された第１および第４磁気感応抵抗と、第２の範囲に配置された第２および第３磁気感応抵抗とが、中心軸線を基準に対称的に配置されている。   Further, in the sensor chip, the first and fourth magnetic sensitive resistors are arranged in the first range, the second and third magnetic sensitive resistors are arranged in the second range, and are arranged in the first range. The first and fourth magnetic sensitive resistors and the second and third magnetic sensitive resistors arranged in the second range are arranged symmetrically with respect to the central axis.

磁気センサを磁気シールドで被った電気装置を開示した先行文献として、特開２０１３−０１１４６９号公報(特許文献２)、および、特開２０１０−００８０５０号公報(特許文献３)がある。   As prior literatures that disclose an electric device in which a magnetic sensor is covered with a magnetic shield, there are JP 2013-011469 A (Patent Document 2) and JP 2010-008050 A (Patent Document 3).

特許文献２に記載された電流センサは、センサ基板の一面に形成された磁電変換素子、および、センサ基板と被測定導体それぞれの周囲を囲む磁気シールド部を有する。   The current sensor described in Patent Literature 2 includes a magnetoelectric conversion element formed on one surface of a sensor substrate, and a magnetic shield portion surrounding each of the sensor substrate and the conductor to be measured.

特許文献３に記載された電流センサは、１次導体と、１次導体に流れる電流によって発生する磁界を検出するように１次導体に対して固定配置された磁気検出素子と、磁気検出素子を磁気遮蔽する磁気シールド体とを備えている。磁気シールド体は、１次導体と磁気検出素子とを内側に囲む環状囲み部を有している。   The current sensor described in Patent Literature 3 includes a primary conductor, a magnetic detection element fixedly arranged with respect to the primary conductor so as to detect a magnetic field generated by a current flowing through the primary conductor, and a magnetic detection element. And a magnetic shield body for magnetic shielding. The magnetic shield body has an annular enclosure that encloses the primary conductor and the magnetic detection element inside.

特開平６−２９４８５４号公報JP-A-6-294854 特開２０１３−０１１４６９号公報JP 2013-011469 A 特開２０１０−００８０５０号公報JP 2010-008050 A

特許文献１に記載されたセンサチップにおいては、第１〜第４磁気感応抵抗の各々が検出する磁界の強さは、１次導体からの距離の２乗に反比例する。そのため、１次導体に対して第１〜第４磁気感応抵抗を所望の位置に正確に配置する必要があり、センサチップの製造が困難である。   In the sensor chip described in Patent Document 1, the strength of the magnetic field detected by each of the first to fourth magnetic sensitive resistors is inversely proportional to the square of the distance from the primary conductor. Therefore, it is necessary to accurately arrange the first to fourth magnetic sensitive resistors at desired positions with respect to the primary conductor, and it is difficult to manufacture the sensor chip.

また、センサチップにおいては、第１の範囲に配置された第１および第４磁気感応抵抗と、第２の範囲に配置された第２および第３磁気感応抵抗とに、外部磁界源からの距離の２乗に反比例した強度の外部磁界が印加される。   In the sensor chip, the distance from the external magnetic field source to the first and fourth magnetic sensitive resistors arranged in the first range and the second and third magnetic sensitive resistors arranged in the second range. An external magnetic field having a strength inversely proportional to the square of is applied.

センサチップの近傍に外部磁界源が存在する場合、第１の範囲に配置された第１および第４磁気感応抵抗と第２の範囲に配置された第２および第３磁気感応抵抗とにおいて外部磁界源からの距離が異なるため、外部磁界源から発せられる外部磁界がセンサチップの出力信号に作用を及ぼす。   When an external magnetic field source is present in the vicinity of the sensor chip, the external magnetic field in the first and fourth magnetic sensitive resistors arranged in the first range and the second and third magnetic sensitive resistors arranged in the second range. Since the distance from the source is different, the external magnetic field generated from the external magnetic field source affects the output signal of the sensor chip.

センサチップと外部磁界源との距離が近くになるに従って、第１〜第４磁気感応抵抗に印加される外部磁界の磁界強度が高くなるため、外部磁界によるセンサチップの出力信号への影響が大きくなる。   As the distance between the sensor chip and the external magnetic field source becomes closer, the magnetic field strength of the external magnetic field applied to the first to fourth magnetic sensitive resistors increases, so the influence of the external magnetic field on the output signal of the sensor chip is large. Become.

たとえば、３相交流インバータの出力電流の制御などにおいて、大電流が流れる複数の経路が互いに集合して配置される場合に、各経路を流れる電流の値をセンサチップを用いて正確に検出するうえで、各経路を流れる電流によって発生する磁界の影響が障害となっていた。   For example, in the control of the output current of a three-phase AC inverter, when a plurality of paths through which a large current flows are arranged together, the value of the current flowing through each path is accurately detected using a sensor chip. Thus, the influence of the magnetic field generated by the current flowing through each path is an obstacle.

特許文献２，３に記載された電流センサにおいては、磁気シールド部が被測定導体に流れる電流で発生した磁束で飽和することにより磁気シールド部の磁気遮蔽効果が減退することを防ぐために、磁気シールド部に少なくとも１カ所の空隙を設けている。磁気シールド部内を流れる磁束は空隙にて放出され、外部に磁界を形成する。   In the current sensors described in Patent Documents 2 and 3, in order to prevent the magnetic shield portion from being saturated with the magnetic flux generated by the current flowing in the conductor to be measured, the magnetic shield effect of the magnetic shield portion is prevented from diminishing. At least one gap is provided in the part. The magnetic flux flowing in the magnetic shield part is released in the air gap and forms a magnetic field outside.

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、外部磁界による影響を低減でき、容易に製造可能な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 problems, and an object thereof is to provide a current sensor that can reduce the influence of an external magnetic field and can be easily manufactured.

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検出する第１磁気センサと、１次導体と間隔を置いて１次導体を囲む磁性体とを備える。１次導体は、互いに間隔を置いて対向する第１平板部および第２平板部を含む。第１平板部および第２平板部は、互いに電気的に直列に接続され、上記電流が互いに反対方向に流れる。第１磁気センサは、磁性体に囲まれた領域内に位置している。第１磁気センサは、第１平板部と第２平板部との間において、第１平板部と第２平板部とが並ぶ方向に対して直交する方向の磁界を検出可能に配置されている。   The current sensor according to the present invention includes a primary conductor through which a current to be measured flows, a first magnetic sensor for detecting the strength of a magnetic field generated by the current flowing through the primary conductor, and a primary conductor spaced apart from each other. And a magnetic body surrounding the primary conductor. The primary conductor includes a first flat plate portion and a second flat plate portion that face each other with a gap therebetween. The first flat plate portion and the second flat plate portion are electrically connected to each other in series, and the currents flow in opposite directions. The first magnetic sensor is located in a region surrounded by the magnetic body. The first magnetic sensor is disposed between the first flat plate portion and the second flat plate portion so as to detect a magnetic field in a direction orthogonal to the direction in which the first flat plate portion and the second flat plate portion are arranged.

本発明の一形態においては、電流センサは、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検出する第２磁気センサをさらに備える。１次導体は、第２平板部と間隔を置いて第１平板部とは反対側に位置し、第２平板部と対向する第３平板部をさらに含む。第３平板部および第２平板部は、互いに電気的に直列に接続され、上記電流が互いに反対方向に流れる。第２磁気センサは、磁性体に囲まれた領域内に位置している。第２磁気センサは、第２平板部と第３平板部との間において、第２平板部と第３平板部とが並ぶ方向に対して直交する方向の磁界を検出可能に配置されている。   In one form of this invention, a current sensor is further provided with the 2nd magnetic sensor which detects the intensity | strength of the magnetic field which generate | occur | produces with the said electric current which flows through a primary conductor. The primary conductor further includes a third flat plate portion that is positioned on the opposite side of the first flat plate portion with a distance from the second flat plate portion and that faces the second flat plate portion. The third flat plate portion and the second flat plate portion are electrically connected to each other in series, and the currents flow in opposite directions. The second magnetic sensor is located in a region surrounded by the magnetic body. The second magnetic sensor is disposed between the second flat plate portion and the third flat plate portion so as to detect a magnetic field in a direction orthogonal to the direction in which the second flat plate portion and the third flat plate portion are arranged.

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。   In one form of this invention, a current sensor is further provided with the calculation part which calculates the value of the said electric current by calculating the detection value of a 1st magnetic sensor, and the detection value of a 2nd magnetic sensor. Regarding the strength of the magnetic field generated by the current flowing through the primary conductor, the phase of the detection value of the first magnetic sensor and the phase of the detection value of the second magnetic sensor are opposite in phase. The calculation unit is a subtractor or a differential amplifier.

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。   In one form of this invention, a current sensor is further provided with the calculation part which calculates the value of the said electric current by calculating the detection value of a 1st magnetic sensor, and the detection value of a 2nd magnetic sensor. Regarding the strength of the magnetic field generated by the current flowing through the primary conductor, the phase of the detection value of the first magnetic sensor and the phase of the detection value of the second magnetic sensor are in phase. The calculation unit is an adder or a summing amplifier.

本発明の一形態においては、１次導体は、第１平板部と第３平板部とをそれぞれ繋ぐ１対の側壁部をさらに含む。第２平板部は、第１平板部、第３平板部および１対の側壁部によって構成される筒状部に対して同軸状に位置するように筒状部の内側において筒状部に間隔を置いて位置する。１次導体は、第２平板部と筒状部とを繋ぐ接続部をさらに含む。   In one embodiment of the present invention, the primary conductor further includes a pair of side wall portions that connect the first flat plate portion and the third flat plate portion, respectively. The second flat plate portion is spaced from the cylindrical portion on the inner side of the cylindrical portion so as to be coaxial with the cylindrical portion constituted by the first flat plate portion, the third flat plate portion, and the pair of side wall portions. Position it. The primary conductor further includes a connecting portion that connects the second flat plate portion and the cylindrical portion.

本発明の一形態においては、１次導体は、第１平板部の端部と第２平板部の一端とを繋ぐ第１連結部、および第２平板部の他端と第３平板部の端部とを繋ぐ第２連結部をさらに含む。第１連結部を上記電流が流れる方向と、第２連結部を上記電流が流れる方向とは同じである。   In one aspect of the present invention, the primary conductor includes a first connecting portion that connects the end portion of the first flat plate portion and one end of the second flat plate portion, and the other end of the second flat plate portion and the end of the third flat plate portion. It further includes a second connecting part that connects the parts. The direction in which the current flows through the first connecting portion is the same as the direction in which the current flows through the second connecting portion.

本発明によれば、外部磁界による影響を低減可能な電流センサを容易に製造できる。   According to the present invention, a current sensor capable of reducing the influence of an external magnetic field can be easily manufactured.

本発明の実施形態１に係る電流センサの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the current sensor which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図１の電流センサのＩＩ−ＩＩ線矢印方向から見た断面図である。It is sectional drawing seen from the II-II line arrow direction of the current sensor of FIG. 図２の電流センサのＩＩＩ−ＩＩＩ線矢印方向から見た断面図である。It is sectional drawing seen from the III-III line arrow direction of the current sensor of FIG. 本発明の実施形態１に係る電流センサの１次導体と外部配線とを接続する状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which connects the primary conductor and external wiring of the current sensor which concern on Embodiment 1 of this invention. 第１比較例に係る電流センサが備える１次導体の形状を示す平面図である。It is a top view which shows the shape of the primary conductor with which the current sensor which concerns on a 1st comparative example is provided. 第１比較例に係る電流センサの１次導体周辺に発生する磁界の磁束密度をシミュレーションした結果を、図５のＶＩ−ＶＩ線矢印方向から見た断面に示した等高線図である。FIG. 6 is a contour map showing the result of simulating the magnetic flux density of a magnetic field generated around the primary conductor of the current sensor according to the first comparative example, as seen in the section taken along the arrow line VI-VI in FIG. 5. 第１比較例に係る電流センサにおいて、図６中の左右方向における第１平板部の中央部または第２平板部の中央部から図６中の上下方向に離れた距離と、磁束密度との関係を示すグラフである。In the current sensor according to the first comparative example, the relationship between the distance from the central portion of the first flat plate portion or the central portion of the second flat plate portion in the left-right direction in FIG. 6 in the vertical direction in FIG. It is a graph which shows. 本発明の実施形態１に係る電流センサの１次導体周辺に発生する磁界の磁束密度をシミュレーションした結果を示す磁束線図である。It is a magnetic flux diagram which shows the result of having simulated the magnetic flux density of the magnetic field which generate | occur | produces around the primary conductor of the current sensor which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態１に係る電流センサの１次導体周辺に発生する磁界の磁束密度をシミュレーションした結果を示す等高線図である。It is a contour map which shows the result of having simulated the magnetic flux density of the magnetic field which generate | occur | produces around the primary conductor of the current sensor which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態１に係る電流センサにおいて、図９中の左右方向における第２平板部の中央部から図９中の上下方向に離れた距離と、磁束密度との関係を示すグラフである。10 is a graph showing the relationship between the distance away from the central portion of the second flat plate portion in the left-right direction in FIG. 9 in the up-down direction in FIG. 9 and the magnetic flux density in the current sensor according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施形態２に係る電流センサの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the current sensor which concerns on Embodiment 2 of this invention. 図１１の電流センサをＸＩＩ−ＸＩＩ線矢印方向から見た断面図である。It is sectional drawing which looked at the current sensor of FIG. 11 from the XII-XII line arrow direction. 本発明の実施形態２に係る電流センサを図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線矢印方向から見た断面図において、発生する磁界を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the magnetic field which generate | occur | produces in sectional drawing which looked at the current sensor which concerns on Embodiment 2 of this invention from the XIII-XIII line arrow direction of FIG. 本発明の実施形態２に係る電流センサの１次導体周辺における、１次導体を流れる測定対象の電流により発生する磁界の磁束密度をシミュレーションした結果を示す磁束線図である。It is a magnetic flux diagram which shows the result of having simulated the magnetic flux density of the magnetic field which generate | occur | produces with the electric current of the measuring object which flows through the primary conductor around the primary conductor of the current sensor which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施形態２に係る電流センサの１次導体周辺における、１次導体を流れる測定対象の電流により発生する磁界の磁束密度をシミュレーションした結果を示す等高線図である。It is a contour map which shows the result of having simulated the magnetic flux density of the magnetic field generated by the electric current of the measuring object which flows through the primary conductor in the circumference of the primary conductor of the current sensor concerning Embodiment 2 of the present invention. 本発明の実施形態２に係る電流センサにおいて、図１３中の左右方向における第２平板部２１２の中央部から図１３中の上下方向に離れた距離と、磁束密度との関係を示すグラフである。14 is a graph showing the relationship between the distance away from the center of the second flat plate portion 212 in the left-right direction in FIG. 13 in the up-down direction in FIG. 13 and the magnetic flux density in the current sensor according to Embodiment 2 of the present invention. .

以下、本発明の実施形態１に係る電流センサ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。   Hereinafter, the current sensor according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the embodiments, the same or corresponding parts in the drawings are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.

(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構成を示す斜視図である。図２は、図１の電流センサのＩＩ−ＩＩ線矢印方向から見た断面図である。図３は、図２の電流センサのＩＩＩ−ＩＩＩ線矢印方向から見た断面図である。図４は、本実施形態に係る電流センサの１次導体と外部配線とを接続する状態を示す斜視図である。図３においては、第２平板部１１２の中心点１１２ｃを図示している。(Embodiment 1)
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a current sensor according to Embodiment 1 of the present invention. 2 is a cross-sectional view of the current sensor of FIG. 1 as viewed from the direction of arrows II-II. FIG. 3 is a cross-sectional view of the current sensor of FIG. 2 as seen from the direction of arrows III-III. FIG. 4 is a perspective view showing a state in which the primary conductor and the external wiring of the current sensor according to the present embodiment are connected. In FIG. 3, the center point 112c of the 2nd flat plate part 112 is shown in figure.

図１〜４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を備える。また、電流センサ１００は、１次導体１１０を流れる電流により発生する磁界の強さを奇関数入出力特性を有して検出する、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１を備える。本実施形態においては、電流センサ１００は、２つの磁気センサを備えているが、少なくとも１つの磁気センサを備えていればよい。   As illustrated in FIGS. 1 to 4, the current sensor 100 according to the first embodiment of the present invention includes a primary conductor 110 through which a current to be measured flows. In addition, the current sensor 100 includes a first magnetic sensor 120 and a second magnetic sensor 121 that detect the strength of the magnetic field generated by the current flowing through the primary conductor 110 with an odd function input / output characteristic. In the present embodiment, the current sensor 100 includes two magnetic sensors. However, the current sensor 100 may include at least one magnetic sensor.

さらに、電流センサ１００は、１次導体１１０と間隔を置いて１次導体１１０を囲む磁性体１６０を備える。また、電流センサ１００は、第１磁気センサ１２０の検出値と第２磁気センサ１２１の検出値とを減算することにより上記電流の値を算出する算出部である減算器１３０を備える。   Furthermore, the current sensor 100 includes a magnetic body 160 that surrounds the primary conductor 110 at a distance from the primary conductor 110. In addition, the current sensor 100 includes a subtractor 130 that is a calculation unit that calculates the value of the current by subtracting the detection value of the first magnetic sensor 120 and the detection value of the second magnetic sensor 121.

以下、各構成について詳細に説明する。
１次導体１１０は、互いに間隔を置いて対向する第１平板部１１１ａおよび第２平板部１１２を含む。第１平板部１１１ａと第２平板部１１２とは、互いに平行に位置している。Hereinafter, each configuration will be described in detail.
The primary conductor 110 includes a first flat plate portion 111a and a second flat plate portion 112 that are opposed to each other with a space therebetween. The 1st flat plate part 111a and the 2nd flat plate part 112 are located in parallel with each other.

また、１次導体１１０は、第２平板部１１２と間隔を置いて第１平板部１１１ａとは反対側に位置し、第２平板部１１２と対向する第３平板部１１１ｂを含む。第２平板部１１２と第３平板部１１１ｂとは、互いに平行に位置している。第１平板部１１１ａと第２平板部１１２と第３平板部１１１ｂとは、等間隔に配置されている。   In addition, the primary conductor 110 includes a third flat plate portion 111 b that is located on the opposite side of the first flat plate portion 111 a with a distance from the second flat plate portion 112 and is opposed to the second flat plate portion 112. The second flat plate portion 112 and the third flat plate portion 111b are positioned in parallel to each other. The 1st flat plate part 111a, the 2nd flat plate part 112, and the 3rd flat plate part 111b are arrange | positioned at equal intervals.

すなわち、第１平板部１１１ａと第２平板部１１２との間の間隔の寸法Ｇ1と、第２平板部１１２と第３平板部１１１ｂとの間の間隔の寸法Ｇ2とは等しい。ただし、第１平板部１１１ａと第２平板部１１２との間の間隔の寸法Ｇ1と、第２平板部１１２と第３平板部１１１ｂとの間の間隔の寸法Ｇ2とが、互いに異なっていてもよい。That is, the distance dimension G 1 between the first flat plate portion 111a and the second flat plate portion 112 is equal to the distance size G 2 between the second flat plate portion 112 and the third flat plate portion 111b. However, the distance dimension G 1 between the first flat plate portion 111a and the second flat plate portion 112 is different from the distance size G 2 between the second flat plate portion 112 and the third flat plate portion 111b. May be.

さらに、１次導体１１０は、第１平板部１１１ａと第３平板部１１１ｂとをそれぞれ繋ぐ側壁部１１１ｃおよび側壁部１１１ｄを含む。側壁部１１１ｃと側壁部１１１ｄとは、互いに平行に位置している。   Furthermore, the primary conductor 110 includes a side wall portion 111c and a side wall portion 111d that connect the first flat plate portion 111a and the third flat plate portion 111b, respectively. The side wall part 111c and the side wall part 111d are located in parallel to each other.

また、１次導体１１０は、第１平板部１１１ａ、第３平板部１１１ｂおよび１対の側壁部１１１ｃ，１１１ｄによって構成される筒状部１１１と第２平板部１１２とを繋ぐ接続部１１３を含む。   Further, the primary conductor 110 includes a connecting portion 113 that connects the cylindrical portion 111 constituted by the first flat plate portion 111a, the third flat plate portion 111b, and the pair of side wall portions 111c and 111d and the second flat plate portion 112. .

筒状部１１１は、第２平板部１１２に間隔を置いて第２平板部１１２の周りを囲んで延在している。具体的には、筒状部１１１は、両端に開口を有する筒状の形状を有している。本実施形態においては、筒状部１１１は横断面にて矩形状の外形を有しているが、筒状部１１１の形状はこれに限られない。   The cylindrical portion 111 extends around the second flat plate portion 112 with a gap from the second flat plate portion 112. Specifically, the cylindrical part 111 has a cylindrical shape having openings at both ends. In the present embodiment, the cylindrical portion 111 has a rectangular outer shape in cross section, but the shape of the cylindrical portion 111 is not limited to this.

接続部１１３は、筒状部１１１の一方の開口を塞ぐように位置しつつ第２平板部１１２の一端と連続して筒状部１１１と第２平板部１１２とを接続している。本実施形態においては、接続部１１３は、筒状部１１１の内面と連続する矩形状の外形を有しているが、接続部１１３の形状はこれに限られない。   The connecting part 113 connects the cylindrical part 111 and the second flat plate part 112 continuously with one end of the second flat plate part 112 while being positioned so as to close one opening of the cylindrical part 111. In the present embodiment, the connection portion 113 has a rectangular outer shape that is continuous with the inner surface of the cylindrical portion 111, but the shape of the connection portion 113 is not limited to this.

第２平板部１１２は、筒状部１１１に対して同軸状に位置するように筒状部１１１の内側において筒状部１１１に間隔を置いて延在している。本実施形態においては、第２平板部１１２は、第１平板部１１１ａおよび第３平板部１１１ｂの各々に対して平行に対向する平板状の外形を有しているが、第２平板部１１２の形状はこれに限られない。第２平板部２１２の長さは、筒状部１１１の長さより僅かに短い。筒状部１１１および第２平板部１１２は、互いに電気的に直列に接続されている。   The second flat plate portion 112 extends at an interval from the tubular portion 111 inside the tubular portion 111 so as to be coaxial with the tubular portion 111. In the present embodiment, the second flat plate portion 112 has a flat plate-like outer shape facing each of the first flat plate portion 111a and the third flat plate portion 111b in parallel. The shape is not limited to this. The length of the second flat plate portion 212 is slightly shorter than the length of the cylindrical portion 111. The cylindrical portion 111 and the second flat plate portion 112 are electrically connected to each other in series.

後述するように図１中の矢印１２０ａ，１２１ａで示す第１および第２磁気センサ１２０，１２１の検出軸の方向において、第２平板部１１２の幅の寸法Ｈは、互いに隣接する平板部同士の間の間隔の寸法Ｇ1，Ｇ2の最大値の１．５倍以上である。また、図２に示す第２平板部１１２の長さの寸法Ｌeは、第２平板部１１２の幅の寸法Ｈ以上である。As will be described later, in the direction of the detection axis of the first and second magnetic sensors 120 and 121 indicated by arrows 120a and 121a in FIG. 1, the width dimension H of the second flat plate portion 112 is between the adjacent flat plate portions. It is 1.5 times or more of the maximum value of the distances G 1 and G 2 between them. Further, the length dimension Le of the second flat plate portion 112 shown in FIG. 2 is equal to or larger than the width size H of the second flat plate portion 112.

なお、１次導体１１０の形状は上記に限られず、たとえば、１次導体１１０が側壁部１１１ｃおよび側壁部１１１ｄを含まなくてもよい。この場合、１次導体１１０は、平面的に見てＥ字状の形状を有している。   In addition, the shape of the primary conductor 110 is not restricted above, For example, the primary conductor 110 does not need to include the side wall part 111c and the side wall part 111d. In this case, the primary conductor 110 has an E-shape when viewed in plan.

本実施形態においては、１次導体１１０は、アルミニウムで構成されている。ただし、１次導体１１０の材料はこれに限られず、銀、銅などの金属、またはこれらの金属を含む合金でもよい。   In the present embodiment, the primary conductor 110 is made of aluminum. However, the material of the primary conductor 110 is not limited to this, and may be a metal such as silver or copper, or an alloy containing these metals.

また、１次導体１１０は、表面処理を施されていてもよい。たとえば、ニッケル、錫、銀、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。   Further, the primary conductor 110 may be subjected to a surface treatment. For example, at least one plating layer made of a metal such as nickel, tin, silver, copper, or an alloy containing these metals may be provided on the surface of the primary conductor 110.

本実施形態においては、四角柱状のブロックを切削することにより１次導体１１０を一体で形成している。ただし、１次導体１１０の形成方法はこれに限られず、鋳造、鍛造またはプレス加工などの方法で１次導体１１０を形成してもよい。また、複数の部材を溶接、ろう付、嵌合または接着などの方法で接合することにより１次導体１１０を形成してもよい。   In the present embodiment, the primary conductor 110 is integrally formed by cutting a square columnar block. However, the method of forming the primary conductor 110 is not limited to this, and the primary conductor 110 may be formed by a method such as casting, forging, or pressing. Moreover, you may form the primary conductor 110 by joining a some member by methods, such as welding, brazing, fitting, or adhesion | attachment.

筒状部１１１を電流が流れる方向１１と、第２平板部１１２を電流が流れる方向１２とは反対である。よって、第１平板部１１１ａを電流が流れる方向１１、および第３平板部１１１ｂを電流が流れる方向１１と、第２平板部１１２を電流が流れる方向１２とは反対である。   The direction 11 in which the current flows through the cylindrical portion 111 is opposite to the direction 12 in which the current flows through the second flat plate portion 112. Therefore, the direction 11 in which the current flows through the first flat plate portion 111a, the direction 11 in which the current flows through the third flat plate portion 111b, and the direction 12 in which the current flows through the second flat plate portion 112 are opposite.

図４に示すように、１次導体１１０と外部配線とを接続することで、上記のように電流が流れる。外部配線は、入力端子を有する入力配線１７０と、出力端子を有する出力配線１７１と、曲折した板状の接続導体１７２とを含む。入力配線１７０の入力端子と、出力配線１７１の出力端子とは、それぞれ、円環状の部分を有している。接続導体１７２の中心部には、接続導体１７２に入力配線１７０を接続するための第１貫通孔１７３が設けられている。接続導体１７２の両端部には、筒状部１１１に接続導体１７２を接続するための第２貫通孔１７４が設けられている。接続導体１７２においては、両端部と中心部とがそれぞれ互いに平行な２平面上に位置するように曲折している。   As shown in FIG. 4, the current flows as described above by connecting the primary conductor 110 and the external wiring. The external wiring includes an input wiring 170 having an input terminal, an output wiring 171 having an output terminal, and a bent plate-like connection conductor 172. The input terminal of the input wiring 170 and the output terminal of the output wiring 171 each have an annular portion. A first through hole 173 for connecting the input wiring 170 to the connection conductor 172 is provided at the center of the connection conductor 172. At both ends of the connection conductor 172, second through holes 174 for connecting the connection conductor 172 to the cylindrical portion 111 are provided. In the connection conductor 172, both ends and the center are bent so as to be positioned on two parallel planes.

筒状部１１１の開口端に２つの第１雌ねじ１１１ｓが設けられている。２つの第１雌ねじ１１１ｓは、筒状部１１１の径方向において互いに反対側に位置している。２つの第１雌ねじ１１１ｓの各々は、筒状部１１１の中心軸方向と平行に延在している。   Two first female threads 111 s are provided at the opening end of the cylindrical portion 111. The two first female screws 111 s are located on the opposite sides in the radial direction of the cylindrical portion 111. Each of the two first female threads 111 s extends in parallel with the central axis direction of the cylindrical portion 111.

入力配線１７０の入力端子の円環状の部分と接続導体１７２の第１貫通孔１７３とにボルト１９０を挿通して、このボルト１９０とナット１８０とを締結することにより、入力配線１７０と接続導体１７２とが接続される。   A bolt 190 is inserted into the annular portion of the input terminal of the input wiring 170 and the first through hole 173 of the connection conductor 172, and the bolt 190 and the nut 180 are fastened, whereby the input wiring 170 and the connection conductor 172 are connected. And are connected.

接続導体１７２の各第２貫通孔１７４にボルト１９０を挿通して、これらのボルト１９０と第１雌ねじ１１１ｓとをそれぞれ締結することにより、筒状部１１１と接続導体１７２とが接続される。   The cylindrical portion 111 and the connection conductor 172 are connected by inserting the bolts 190 into the respective second through holes 174 of the connection conductor 172 and fastening the bolts 190 and the first female screw 111s.

出力配線１７１の出力端子の円環状の部分にボルト１９０を挿通して、このボルト１９０と第２雌ねじ１１２ｓとを締結することにより、第２平板部１１２と出力配線１７１とが接続される。   The second flat plate portion 112 and the output wiring 171 are connected by inserting the bolt 190 into the annular portion of the output terminal of the output wiring 171 and fastening the bolt 190 and the second female screw 112s.

上記のように接続することにより、筒状部１１１に入力された電流は、接続部１１３を外側から中心に向かって流れて第２平板部１１２から出力される。   By connecting as described above, the current input to the cylindrical portion 111 flows through the connection portion 113 from the outside toward the center and is output from the second flat plate portion 112.

なお、１次導体１１０と外部配線との接続方法は上記に限られず、筒状部１１１を電流が流れる方向と、第２平板部１１２を電流が流れる方向とが反対となるように接続されていればよい。よって、筒状部１１１が出力配線に接続され、第２平板部１１２が入力配線に接続されていてもよい。   The connection method of the primary conductor 110 and the external wiring is not limited to the above, and the connection direction is such that the direction in which the current flows through the cylindrical portion 111 is opposite to the direction in which the current flows through the second flat plate portion 112. Just do it. Therefore, the cylindrical part 111 may be connected to the output wiring, and the second flat plate part 112 may be connected to the input wiring.

図１に示すように、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１は、筒状部１１１の内側において互いの間に第２平板部１１２を挟むように並んで位置している。   As shown in FIG. 1, the first magnetic sensor 120 and the second magnetic sensor 121 are positioned side by side so as to sandwich the second flat plate portion 112 between each other inside the cylindrical portion 111.

具体的には、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１の各々は、筒状部１１１および第２平板部１１２の両方に対して間隔を置いて位置している。第１磁気センサ１２０は、第１平板部１１１ａと第２平板部１１２との間に位置している。第２磁気センサ１２１は、第２平板部１１２と第３平板部１１１ｂとの間に位置している。第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１の各々は、磁性体１６０に囲まれた領域内に位置している。   Specifically, each of the first magnetic sensor 120 and the second magnetic sensor 121 is located at an interval from both the cylindrical portion 111 and the second flat plate portion 112. The first magnetic sensor 120 is located between the first flat plate portion 111 a and the second flat plate portion 112. The second magnetic sensor 121 is located between the second flat plate portion 112 and the third flat plate portion 111b. Each of the first magnetic sensor 120 and the second magnetic sensor 121 is located in a region surrounded by the magnetic body 160.

第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１の各々は、第１磁気センサ１２０と第２磁気センサ１２１とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、第２平板部１１２の延在方向に対して直交する方向に検出軸を有する。第１磁気センサ１２０は、図１中の矢印１２０ａで示す方向に検出軸を有する。第２磁気センサ１２１は、図１中の矢印１２１ａで示す方向に検出軸を有する。   Each of the first magnetic sensor 120 and the second magnetic sensor 121 is in a direction orthogonal to the direction in which the first magnetic sensor 120 and the second magnetic sensor 121 are aligned and in the extending direction of the second flat plate portion 112. And has a detection axis in the orthogonal direction. The first magnetic sensor 120 has a detection axis in the direction indicated by the arrow 120a in FIG. The second magnetic sensor 121 has a detection axis in the direction indicated by the arrow 121a in FIG.

第１磁気センサ１２０は、第１平板部１１１ａと第２平板部１１２とが並ぶ方向に対して直交する方向の磁界を検出可能である。第２磁気センサ１２１は、第２平板部１１２と第３平板部１１１ｂとが並ぶ方向に対して直交する方向の磁界を検出可能である。   The first magnetic sensor 120 can detect a magnetic field in a direction orthogonal to the direction in which the first flat plate portion 111a and the second flat plate portion 112 are arranged. The second magnetic sensor 121 can detect a magnetic field in a direction orthogonal to the direction in which the second flat plate portion 112 and the third flat plate portion 111b are arranged.

第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１は、検出軸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。すなわち、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、第１磁気センサ１２０の検出値の位相と、第２磁気センサ１２１の検出値の位相とは、逆相である。   The first magnetic sensor 120 and the second magnetic sensor 121 output a positive value when a magnetic field directed in one direction of the detection axis is detected, and a magnetic field directed in a direction opposite to the one direction of the detection axis. It has an odd function input / output characteristic that outputs a negative value when detected. That is, with respect to the strength of the magnetic field generated by the current flowing through the primary conductor 110, the phase of the detection value of the first magnetic sensor 120 and the phase of the detection value of the second magnetic sensor 121 are opposite in phase.

第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１としては、ＡＭＲ(Anisotropic Magneto Resistance)、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する磁気センサを用いることができる。特に、奇関数入出力特性を有するバーバーポール構造のＡＭＲ素子を用い、ホイートストンブリッジ型のブリッジ回路またはその半分の回路構成であるハーフ・ブリッジ回路を構成した磁気センサを用いることができる。   Examples of the first magnetic sensor 120 and the second magnetic sensor 121 include AMR (Anisotropic Magneto Resistance), GMR (Giant Magneto Resistance), TMR (Tunnel Magneto Resistance), BMR (Balistic Magneto Resistance), and CMR (Colossal Magneto Resistance). A magnetic sensor having a magnetoresistive element can be used. In particular, a magnetic sensor using an AMR element having a barber pole structure having an odd function input / output characteristic and a Wheatstone bridge type bridge circuit or a half bridge circuit which is a half circuit configuration thereof can be used.

その他にも、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１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。   In addition, as the first magnetic sensor 120 and the second magnetic sensor 121, a magnetic sensor having a Hall element, a magnetic sensor having an MI (Magneto Impedance) element using a magnetic impedance effect, a fluxgate type magnetic sensor, or the like is used. Can do.

第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１にバイアスをかける場合は、バーバーポール構造を用いる方法に限られず、コイルの周囲に発生する誘導磁界、永久磁石の磁界、またはこれらを組み合わせた磁界を用いてバイアスをかけてもよい。   When applying a bias to the first magnetic sensor 120 and the second magnetic sensor 121, the method is not limited to the method using the barber pole structure, and an induction magnetic field generated around the coil, a magnetic field of a permanent magnet, or a magnetic field combining these is used. May be biased.

第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１においては、励磁コイル部を有さない開ループ式の磁界測定を行なってもよい。この場合、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１は、上記の素子の出力を直線的に増幅するまたは補正しつつ増幅する増幅器および変換器を経由して出力する。   In the first magnetic sensor 120 and the second magnetic sensor 121, an open-loop magnetic field measurement that does not have an exciting coil unit may be performed. In this case, the first magnetic sensor 120 and the second magnetic sensor 121 output via an amplifier and a converter that amplify while linearly amplifying or correcting the output of the element.

または、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１においては、励磁コイル部を有する閉ループ式の磁界測定を行なってもよい。この場合、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１の各々は、励磁コイルの閉ループが構成されたセンサ回路を含む。   Or in the 1st magnetic sensor 120 and the 2nd magnetic sensor 121, you may perform the closed loop type magnetic field measurement which has an exciting coil part. In this case, each of the first magnetic sensor 120 and the second magnetic sensor 121 includes a sensor circuit in which a closed loop of an exciting coil is configured.

このセンサ回路においては、励磁コイル部に、励磁コイル駆動部から駆動電流が供給される。この駆動電流が励磁コイルを流れることにより発生する磁界は、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１に印加される。第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１には１次導体１１０を流れた電流によって発生する磁界も印加される。そのため、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１には、励磁コイルから発生する磁界と１次導体１１０を流れた電流によって発生する磁界とが重なって印加される。   In this sensor circuit, a drive current is supplied to the excitation coil unit from the excitation coil drive unit. A magnetic field generated by the drive current flowing through the exciting coil is applied to the first magnetic sensor 120 and the second magnetic sensor 121. A magnetic field generated by a current flowing through the primary conductor 110 is also applied to the first magnetic sensor 120 and the second magnetic sensor 121. Therefore, the first magnetic sensor 120 and the second magnetic sensor 121 are applied with the magnetic field generated from the exciting coil and the magnetic field generated by the current flowing through the primary conductor 110 overlapping each other.

このように第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１に重なって印加された磁界の強さは、いわゆる重ねの理にしたがって、それらを重ね合わせた値となる。励磁コイル駆動部は、負帰還の働きにより第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１に重なって印加される磁界の強さが０となるように、励磁コイル部に駆動電流を供給する。このときの駆動電流を電流検出抵抗器と増幅器とによって測定することにより、１次導体１１０を流れた電流によって発生する磁界の強さを間接的に測定することができる。   Thus, the strength of the magnetic field applied so as to overlap the first magnetic sensor 120 and the second magnetic sensor 121 becomes a value obtained by superimposing them according to the so-called superposition principle. The exciting coil driving unit supplies a driving current to the exciting coil unit so that the strength of the magnetic field applied to the first magnetic sensor 120 and the second magnetic sensor 121 is zero due to the negative feedback. By measuring the drive current at this time with a current detection resistor and an amplifier, the strength of the magnetic field generated by the current flowing through the primary conductor 110 can be indirectly measured.

このように、閉ループ式の磁界測定を行なう場合は、一定の強さ(略０)の磁界が第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１に印加された状態で測定を行なうため、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１の入出力特性(入力磁界と出力電圧との関係)の非線形性が測定結果の直線性に及ぼす影響を低減できる。   As described above, when the closed-loop magnetic field measurement is performed, the measurement is performed in a state in which a magnetic field having a certain strength (approximately 0) is applied to the first magnetic sensor 120 and the second magnetic sensor 121. The influence of the nonlinearity of the input / output characteristics (the relationship between the input magnetic field and the output voltage) of the sensor 120 and the second magnetic sensor 121 on the linearity of the measurement result can be reduced.

第１磁気センサ１２０は、第１接続配線１４１によって減算器１３０と電気的に接続されている。第２磁気センサ１２１は、第２接続配線１４２によって減算器１３０と電気的に接続されている。   The first magnetic sensor 120 is electrically connected to the subtractor 130 by the first connection wiring 141. The second magnetic sensor 121 is electrically connected to the subtractor 130 by the second connection wiring 142.

減算器１３０は、第１磁気センサ１２０の検出値と、第２磁気センサ１２１の検出値とを減算することにより、１次導体１１０を流れる電流の値を算出する。なお、本実施形態においては、算出部として減算器１３０を用いているが、算出部はこれに限られず、差動増幅器などでもよい。   The subtractor 130 calculates the value of the current flowing through the primary conductor 110 by subtracting the detection value of the first magnetic sensor 120 and the detection value of the second magnetic sensor 121. In the present embodiment, the subtractor 130 is used as the calculation unit. However, the calculation unit is not limited to this, and a differential amplifier or the like may be used.

磁性体１６０は、筒状部１１１の外周側、および、接続部１１３の筒状部１１１側とは反対側を覆う、１面が解放した箱形状を有している。磁性体１６０は、筒状部１１１の他方の開口側に開口を有している。ただし、磁性体１６０の形状は、上記に限られず、１次導体１１０において第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１の各々と対向している部分を少なくとも囲む形状であればよい。   The magnetic body 160 has a box shape in which one surface covering the outer peripheral side of the cylindrical portion 111 and the side opposite to the cylindrical portion 111 side of the connecting portion 113 is opened. The magnetic body 160 has an opening on the other opening side of the cylindrical portion 111. However, the shape of the magnetic body 160 is not limited to the above, and may be any shape that at least surrounds the portion of the primary conductor 110 facing each of the first magnetic sensor 120 and the second magnetic sensor 121.

本実施形態においては、磁性体１６０は、パーマロイで構成されているが、磁性体１６０の材料は、パーマロイに限られず、軟鉄鋼、ケイ素鋼、電磁鋼、ニッケル合金、鉄合金またはフェライトなどの、透磁率および飽和磁束密度の高い材料であればよい。   In the present embodiment, the magnetic body 160 is made of permalloy, but the material of the magnetic body 160 is not limited to permalloy, such as soft iron steel, silicon steel, electromagnetic steel, nickel alloy, iron alloy, or ferrite, Any material having a high magnetic permeability and high saturation magnetic flux density may be used.

磁性体１６０と１次導体１１０との間には、磁気的空隙１５０が形成されている。磁気的空隙１５０には、比透磁率が１に近い低透磁率の材料が配置されていることが好ましい。また、磁気的空隙１５０に配置される材料は、電気絶縁性および耐熱性が高いことが望ましい。   A magnetic gap 150 is formed between the magnetic body 160 and the primary conductor 110. In the magnetic air gap 150, a material having a low magnetic permeability close to 1 is preferably disposed. Further, it is desirable that the material disposed in the magnetic gap 150 has high electrical insulation and heat resistance.

磁気的空隙１５０に配置される材料は、ポリフェニレンスルファイド(ＰＰＳ)樹脂、液晶ポリマー(ＬＣＰ)、ポリブチレンテレフタレート(ＰＢＴ)樹脂若しくはポリアミド樹脂(ＰＡ)などのエンジニアリング・プラスチックス、または、エポキシ樹脂若しくはベークライトなどの熱硬化性樹脂などでもよい。さらに、磁気的空隙１５０に配置される材料は、アルミナ、ステアタイト、ガラスなどの無機物若しくはセラミックス、またはこれらの複合材料などでもよい。   The material disposed in the magnetic gap 150 may be engineering plastics such as polyphenylene sulfide (PPS) resin, liquid crystal polymer (LCP), polybutylene terephthalate (PBT) resin or polyamide resin (PA), or epoxy resin or A thermosetting resin such as bakelite may be used. Furthermore, the material disposed in the magnetic gap 150 may be an inorganic material such as alumina, steatite, glass, or ceramics, or a composite material thereof.

磁気的空隙１５０に配置される材料は、上記以外にも、空気または非磁性の金属でもよい。ただし、磁気的空隙１５０に配置される材料を空気とした場合には、磁性体１６０と１次導体１１０との間の間隔を保持するための構造が必要になる。磁気的空隙１５０に配置される材料を非磁性の金属とした場合には、非磁性の金属と１次導体１１０との間の絶縁構造が必要になる。   In addition to the above, the material disposed in the magnetic gap 150 may be air or a nonmagnetic metal. However, when the material disposed in the magnetic gap 150 is air, a structure for maintaining a gap between the magnetic body 160 and the primary conductor 110 is required. When the material disposed in the magnetic gap 150 is a nonmagnetic metal, an insulating structure between the nonmagnetic metal and the primary conductor 110 is required.

本実施形態においては、磁気的空隙１５０にエポキシ樹脂を配置している。磁性体１６０と１次導体１１０とは、エポキシ樹脂からなる層によって互いに接着されている。   In the present embodiment, an epoxy resin is disposed in the magnetic gap 150. The magnetic body 160 and the primary conductor 110 are bonded to each other by a layer made of an epoxy resin.

なお、１次導体１１０が上記の樹脂材料にインサート成形されていてもよい。この場合、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１の各々を収容するための２つの凹部が、筒状部１１１と第２平板部１１２との間の樹脂部に設けられる。   The primary conductor 110 may be insert-molded in the above resin material. In this case, two recesses for accommodating each of the first magnetic sensor 120 and the second magnetic sensor 121 are provided in the resin portion between the cylindrical portion 111 and the second flat plate portion 112.

以下、電流センサ１００の動作について説明する。
図３に示すように、第２平板部１１２に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図中の左回りに周回する磁界１１２ｅが発生する。その結果、第１磁気センサ１２０には、矢印１２０ａで示す検出軸の方向において、図中の左向きの磁界が印加される。一方、第２磁気センサ１２１には、矢印１２１ａで示す検出軸の方向において、図中の右向きの磁界が印加される。Hereinafter, the operation of the current sensor 100 will be described.
As shown in FIG. 3, when a current flows through the second flat plate portion 112, a magnetic field 112e that circulates counterclockwise in the drawing according to the so-called right-handed screw law is generated. As a result, a leftward magnetic field in the figure is applied to the first magnetic sensor 120 in the direction of the detection axis indicated by the arrow 120a. On the other hand, the right magnetic field in the figure is applied to the second magnetic sensor 121 in the direction of the detection axis indicated by the arrow 121a.

よって、第１磁気センサ１２０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１２１の検出した磁界の強さは負の値となる。第１磁気センサ１２０の検出値と第２磁気センサ１２１の検出値とは、減算器１３０に送信される。   Therefore, when the strength of the magnetic field detected by the first magnetic sensor 120 is a positive value, the strength of the magnetic field detected by the second magnetic sensor 121 is a negative value. The detection value of the first magnetic sensor 120 and the detection value of the second magnetic sensor 121 are transmitted to the subtractor 130.

減算器１３０は、第１磁気センサ１２０の検出値から第２磁気センサ１２１の検出値を減算する。その結果、第１磁気センサ１２０の検出値の絶対値と、第２磁気センサ１２１の検出値の絶対値とが加算される。この加算結果から、１次導体１１０を流れた電流の値が算出される。   The subtracter 130 subtracts the detection value of the second magnetic sensor 121 from the detection value of the first magnetic sensor 120. As a result, the absolute value of the detection value of the first magnetic sensor 120 and the absolute value of the detection value of the second magnetic sensor 121 are added. From this addition result, the value of the current flowing through the primary conductor 110 is calculated.

本実施形態に係る電流センサ１００においては、第１磁気センサ１２０と第２磁気センサ１２１との間に、第２平板部１１２が位置しているため、外部磁界源は、物理的に第１磁気センサ１２０と第２磁気センサ１２１との間に位置することができない。   In the current sensor 100 according to the present embodiment, since the second flat plate portion 112 is located between the first magnetic sensor 120 and the second magnetic sensor 121, the external magnetic field source is physically the first magnetic sensor. It cannot be positioned between the sensor 120 and the second magnetic sensor 121.

そのため、外部磁界源から第１磁気センサ１２０に印加される磁界のうちの矢印１２０ａで示す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１２１に印加される磁界のうちの矢印１２１ａで示す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１２０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１２１の検出した外部磁界の強さも正の値となる。   Therefore, of the magnetic field applied from the external magnetic field source to the first magnetic sensor 120, the direction of the magnetic field component in the direction of the detection axis indicated by the arrow 120a and the magnetic field applied from the external magnetic field source to the second magnetic sensor 121 The direction of the magnetic field component in the direction of the detection axis indicated by the arrow 121a is the same direction. Therefore, when the strength of the external magnetic field detected by the first magnetic sensor 120 is a positive value, the strength of the external magnetic field detected by the second magnetic sensor 121 is also a positive value.

その結果、減算器１３０が第１磁気センサ１２０の検出値から第２磁気センサ１２１の検出値を減算することにより、第１磁気センサ１２０の検出値の絶対値と、第２磁気センサ１２１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。   As a result, the subtractor 130 subtracts the detection value of the second magnetic sensor 121 from the detection value of the first magnetic sensor 120, thereby detecting the absolute value of the detection value of the first magnetic sensor 120 and the detection of the second magnetic sensor 121. The absolute value of the value is subtracted. Thereby, the magnetic field from the external magnetic field source is hardly detected. That is, the influence of the external magnetic field is reduced.

本実施形態の変形例として、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１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１２０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１２１の検出する外部磁界の強さは負の値となる。   As a modification of the present embodiment, in the first magnetic sensor 120 and the second magnetic sensor 121, the directions of the detection axes with positive detection values may be opposite to each other (opposite 180 °). In this case, if the strength of the external magnetic field detected by the first magnetic sensor 120 is a positive value, the strength of the external magnetic field detected by the second magnetic sensor 121 is a negative value.

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、第１磁気センサ１２０の検出値の位相と、第２磁気センサ１２１の検出値の位相とは同相となる。   On the other hand, regarding the strength of the magnetic field generated by the current flowing through the primary conductor 110, the phase of the detection value of the first magnetic sensor 120 and the phase of the detection value of the second magnetic sensor 121 are in phase.

本変形例においては、算出部として減算器１３０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１２０の検出値と第２磁気センサ１２１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１２０の検出値の絶対値と、第２磁気センサ１２１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。   In this modification, an adder or an addition amplifier is used as the calculation unit instead of the subtracter 130. As for the strength of the external magnetic field, the detected value of the first magnetic sensor 120 and the detected value of the second magnetic sensor 121 are added by an adder or an adding amplifier, thereby obtaining the absolute value of the detected value of the first magnetic sensor 120. The absolute value of the detection value of the second magnetic sensor 121 is subtracted. Thereby, the magnetic field from the external magnetic field source is hardly detected. That is, the influence of the external magnetic field is reduced.

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１２０の検出値と第２磁気センサ１２１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１２０の検出値の絶対値と、第２磁気センサ１２１の検出値の絶対値とが加算される。この加算結果から、１次導体１１０を流れた電流の値が算出される。   On the other hand, the strength of the magnetic field generated by the current flowing through the primary conductor 110 is obtained by adding the detection value of the first magnetic sensor 120 and the detection value of the second magnetic sensor 121 by an adder or an addition amplifier. The absolute value of the detection value of the first magnetic sensor 120 and the absolute value of the detection value of the second magnetic sensor 121 are added. From this addition result, the value of the current flowing through the primary conductor 110 is calculated.

このように、第１磁気センサ１２０と第２磁気センサ１２１との入出力特性を互いに逆の極性にしつつ、減算器１３０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。   As described above, an adder or an addition amplifier may be used as the calculation unit in place of the subtractor 130 while the input / output characteristics of the first magnetic sensor 120 and the second magnetic sensor 121 have opposite polarities.

なお、本実施形態における電流センサ１００においては、筒状部１１１は横断面において、第２平板部１１２の中心点１１２ｃを中心として点対称な形状を有している。かつ、筒状部１１１は横断面において、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１の検出軸の方向における第２平板部１１２の中心線を中心として線対称な形状を有している。   In the current sensor 100 according to the present embodiment, the cylindrical portion 111 has a point-symmetric shape with respect to the center point 112c of the second flat plate portion 112 in the cross section. In addition, the cylindrical portion 111 has a shape that is symmetrical with respect to the center line of the second flat plate portion 112 in the direction of the detection axis of the first magnetic sensor 120 and the second magnetic sensor 121 in the cross section.

また、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１は横断面において、第２平板部１１２の中心点１１２ｃを中心として互いに点対称に位置している。かつ、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１は横断面において、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１の検出軸の方向における第２平板部１１２の中心線を中心として互いに線対称に位置している。   Further, the first magnetic sensor 120 and the second magnetic sensor 121 are located point-symmetrically with respect to the center point 112c of the second flat plate portion 112 in the cross section. The first magnetic sensor 120 and the second magnetic sensor 121 are symmetrical with respect to each other about the center line of the second flat plate portion 112 in the direction of the detection axis of the first magnetic sensor 120 and the second magnetic sensor 121 in the cross section. positioned.

この配置の場合、第２平板部１１２を周回する磁界１１２ｅは、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１の各々に、等価で逆方向に印加される。その結果、減算器１３０により第１磁気センサ１２０の検出値から第２磁気センサ１２１の検出値を減算することにより、磁界１１２ｅの検出値は２倍になる。   In this arrangement, the magnetic field 112e that circulates around the second flat plate portion 112 is equivalently applied to each of the first magnetic sensor 120 and the second magnetic sensor 121 in the opposite direction. As a result, by subtracting the detection value of the second magnetic sensor 121 from the detection value of the first magnetic sensor 120 by the subtractor 130, the detection value of the magnetic field 112e is doubled.

一方、外部磁界源が第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１に対して十分遠方にある場合、外部磁界は、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１の各々に、等価で等方向に印加される。その結果、減算器１３０により第１磁気センサ１２０の検出値から第２磁気センサ１２１の検出値を減算することにより、外部磁界の検出値は０になる。   On the other hand, when the external magnetic field source is sufficiently far from the first magnetic sensor 120 and the second magnetic sensor 121, the external magnetic field is equivalent to each of the first magnetic sensor 120 and the second magnetic sensor 121 in the same direction. Applied. As a result, the detection value of the external magnetic field becomes zero by subtracting the detection value of the second magnetic sensor 121 from the detection value of the first magnetic sensor 120 by the subtractor 130.

このように、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１は、１次導体１１０を流れる電流により発生する磁界を等しく反映した検出値を示す。そのため、１次導体１１０を流れる電流により発生する磁界の強さとそれから算出される１次導体１１０を流れる電流の値との線形性を高めることができる。   Thus, the first magnetic sensor 120 and the second magnetic sensor 121 show detection values that equally reflect the magnetic field generated by the current flowing through the primary conductor 110. Therefore, the linearity between the strength of the magnetic field generated by the current flowing through the primary conductor 110 and the value of the current flowing through the primary conductor 110 calculated therefrom can be improved.

本実施形態に係る電流センサ１００は、上記の点対称配置および線対称配置の両方を満たしているため、外部磁界源１０の位置に関わらず、１次導体１１０を流れる電流により発生する磁界の強さとそれから算出される１次導体１１０を流れる電流の値との線形性を高めつつ、外部磁界の影響を低減することができる。   Since the current sensor 100 according to the present embodiment satisfies both the point-symmetrical arrangement and the line-symmetrical arrangement described above, the strength of the magnetic field generated by the current flowing through the primary conductor 110 regardless of the position of the external magnetic field source 10. And the influence of the external magnetic field can be reduced while improving the linearity between the current flowing through the primary conductor 110 and the value of the current flowing through the primary conductor 110.

さらに、外部磁界のうちの高周波成分は、表皮効果によって筒状部１１１の表皮深さの２〜３倍程度の深さまでしか侵入することができない。よって、筒状部１１１の内側に配置された第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１に外部磁界のうちの高周波成分が及ぶことを抑制できる。なお、想定される外部磁界の高周波成分の周波数に対応して、筒状部１１１の厚さの寸法Ｔ1が決定されている。Furthermore, the high frequency component of the external magnetic field can penetrate only to a depth of about 2 to 3 times the skin depth of the cylindrical portion 111 due to the skin effect. Therefore, it can suppress that the high frequency component of an external magnetic field reaches the 1st magnetic sensor 120 and the 2nd magnetic sensor 121 which are arrange | positioned inside the cylindrical part 111. FIG. Note that the thickness dimension T 1 of the cylindrical portion 111 is determined in accordance with the frequency of the high frequency component of the external magnetic field that is assumed.

オペアンプなどの差動増幅器を用いて第１磁気センサ１２０の検出値から第２磁気センサ１２１の検出値を減算することにより外部磁界の影響を低減する場合、差動増幅器の性能上の限界によって外部磁界の高周波成分を完全に減算することができない場合がある。上記のように、表皮効果によって外部磁界のうちの高周波成分の侵入を低減することにより、差動増幅器の性能上の限界にかかわらず外部磁界の影響を低減することができる。   When the influence of the external magnetic field is reduced by subtracting the detection value of the second magnetic sensor 121 from the detection value of the first magnetic sensor 120 using a differential amplifier such as an operational amplifier, the external performance is limited due to the performance limitation of the differential amplifier. In some cases, the high frequency component of the magnetic field cannot be completely subtracted. As described above, by reducing the penetration of high-frequency components in the external magnetic field by the skin effect, the influence of the external magnetic field can be reduced regardless of the performance limit of the differential amplifier.

ここで、本実施形態の電流センサの特性の理解を容易にするために、第１比較例に係る電流センサと比較しつつ本実施形態に係る電流センサについて説明する。   Here, in order to facilitate understanding of the characteristics of the current sensor according to the present embodiment, the current sensor according to the present embodiment will be described while being compared with the current sensor according to the first comparative example.

図５は、第１比較例に係る電流センサが備える１次導体の形状を示す平面図である。図６は、第１比較例に係る電流センサの１次導体周辺に発生する磁界の磁束密度をシミュレーションした結果を、図５のＶＩ−ＶＩ線矢印方向から見た断面に示した等高線図である。   FIG. 5 is a plan view showing the shape of the primary conductor provided in the current sensor according to the first comparative example. FIG. 6 is a contour map showing the result of simulating the magnetic flux density of the magnetic field generated around the primary conductor of the current sensor according to the first comparative example, as seen in the section taken along the arrow line VI-VI in FIG. .

図７は、第１比較例に係る電流センサにおいて、図６中の左右方向における第１平板部の中央部または第２平板部の中央部から図６中の上下方向に離れた距離と、磁束密度との関係を示すグラフである。図７においては、縦軸に磁束密度(ｍＴ)、横軸に１次導体の表面からの距離(ｍｍ)を示している。   FIG. 7 shows the distance from the central portion of the first flat plate portion or the central portion of the second flat plate portion in the left-right direction in FIG. 6 to the vertical direction in FIG. 6 and the magnetic flux in the current sensor according to the first comparative example. It is a graph which shows the relationship with a density. In FIG. 7, the vertical axis indicates the magnetic flux density (mT), and the horizontal axis indicates the distance (mm) from the surface of the primary conductor.

図８は、本実施形態に係る電流センサの１次導体周辺に発生する磁界の磁束密度をシミュレーションした結果を示す磁束線図である。図９は、本実施形態に係る電流センサの１次導体周辺に発生する磁界の磁束密度をシミュレーションした結果を示す等高線図である。図８，９においては、図３と同一の断面を示している。   FIG. 8 is a magnetic flux diagram showing the result of simulating the magnetic flux density of the magnetic field generated around the primary conductor of the current sensor according to the present embodiment. FIG. 9 is a contour diagram showing the result of simulating the magnetic flux density of the magnetic field generated around the primary conductor of the current sensor according to the present embodiment. 8 and 9 show the same cross section as FIG.

図１０は、本実施形態に係る電流センサにおいて、図９中の左右方向における第２平板部の中央部から図９中の上下方向に離れた距離と、磁束密度との関係を示すグラフである。図１０においては、縦軸に磁束密度(ｍＴ)、横軸に第２平板部の表面からの距離(ｍｍ)を示している。   FIG. 10 is a graph showing the relationship between the distance from the central portion of the second flat plate portion in the left-right direction in FIG. 9 to the vertical direction in FIG. 9 and the magnetic flux density in the current sensor according to the present embodiment. . In FIG. 10, the vertical axis represents the magnetic flux density (mT), and the horizontal axis represents the distance (mm) from the surface of the second flat plate portion.

図５に示すように、第１比較例に係る電流センサは、測定対象の電流が流れる１次導体９１０を備える。１次導体９１０は、互いに間隔を置いて平行に位置する第１平板部９１１と第２平板部９１２とを有する。第１平板部９１１の一端と第２平板部９１２の一端とは、連結部９１３により連結されている。図６に示すように、１次導体９１０は、薄板状に形成されている。電流は、第１平板部９１１から連結部９１３を通じて第２平板部９１２へ流れる。   As shown in FIG. 5, the current sensor according to the first comparative example includes a primary conductor 910 through which a current to be measured flows. The primary conductor 910 includes a first flat plate portion 911 and a second flat plate portion 912 which are positioned in parallel with a space therebetween. One end of the first flat plate portion 911 and one end of the second flat plate portion 912 are connected by a connecting portion 913. As shown in FIG. 6, the primary conductor 910 is formed in a thin plate shape. The current flows from the first flat plate portion 911 to the second flat plate portion 912 through the connecting portion 913.

シミュレーションにおいては、本実施形態および第１比較例における各平板部の横断面寸法を２ｍｍ×１０ｍｍとし、１次導体を流れる電流の値を１００Ａとした。   In the simulation, the cross-sectional dimension of each flat plate portion in the present embodiment and the first comparative example was 2 mm × 10 mm, and the value of the current flowing through the primary conductor was 100 A.

図６においては、磁束密度が、０．６ｍＴである線をＥ1、１．２ｍＴである線をＥ2、１．８ｍＴである線をＥ3、２．４ｍＴである線をＥ4、３．０ｍＴである線をＥ5、３．６ｍＴである線をＥ6、４．２ｍＴである線をＥ7、４．８ｍＴである線をＥ8、５．４ｍＴである線をＥ9、６．０ｍＴである線をＥ10で示している。In FIG. 6, the line having a magnetic flux density of 0.6 mT is E 1 , the line having 1.2 mT is E 2 , the line having 1.8 mT is E 3 , and the line having 2.4 mT is E 4 , 3. A line that is 0.0 mT is E 5 , a line that is 3.6 mT is E 6 , a line that is 4.2 mT is E 7 , a line that is 4.8 mT is E 8 , and a line that is 5.4 mT is E 9 , 6 A line that is 0.0 mT is indicated by E 10 .

図９においては、磁束密度が、０．３ｍＴである線をＥ11、０．６ｍＴである線をＥ12、０．９ｍＴである線をＥ13、１．２ｍＴである線をＥ14、１．５ｍＴである線をＥ15、１．８ｍＴである線をＥ16、２．１ｍＴである線をＥ17、２．４ｍＴである線をＥ18で示している。In FIG. 9, a line having a magnetic flux density of 0.3 mT is E 11 , a line having a 0.6 mT is E 12 , a line having a 0.9 mT is E 13 , a line having a 1.2 mT is E 14 , 1 A line of .5 mT is represented by E 15 , a line of 1.8 mT is represented by E 16 , a line of 2.1 mT is represented by E 17 , and a line of 2.4 mT is represented by E 18 .

図６に示すように、第１比較例の１次導体９１０では、第１平板部９１１と第２平板部９１２との間において、第１平板部９１１と第２平板部９１２との中間の位置までは、第１平板部９１１の近傍から離れるに従って磁束密度が急激に低下しており、磁束密度がほとんど変化していない領域が存在しない。同様に、第１平板部９１１と第２平板部９１２との間において、第１平板部９１１と第２平板部９１２との中間の位置までは、第２平板部９１２の近傍から離れるに従って磁束密度が急激に低下しており、磁束密度がほとんど変化していない領域が存在しない。   As shown in FIG. 6, in the primary conductor 910 of the first comparative example, an intermediate position between the first flat plate portion 911 and the second flat plate portion 912 between the first flat plate portion 911 and the second flat plate portion 912. Until then, the magnetic flux density decreases rapidly as the distance from the vicinity of the first flat plate portion 911 increases, and there is no region in which the magnetic flux density hardly changes. Similarly, between the first flat plate portion 911 and the second flat plate portion 912, the magnetic flux density is increased as the distance from the vicinity of the second flat plate portion 912 is increased to a position intermediate between the first flat plate portion 911 and the second flat plate portion 912. Is rapidly decreasing, and there is no region where the magnetic flux density hardly changes.

また、図７に示すように、第１比較例の１次導体９１０では、第１平板部９１１の中央部または第２平板部９１２の中央部から図６中の上下方向に離れるに従って磁束密度は急激に低下している。   Further, as shown in FIG. 7, in the primary conductor 910 of the first comparative example, the magnetic flux density increases as the distance from the central portion of the first flat plate portion 911 or the central portion of the second flat plate portion 912 increases in the vertical direction in FIG. It has dropped rapidly.

上述の通り、本実施形態においては、第２平板部１１２の幅の寸法Ｈは、互いに隣接する平板部同士の間の間隔の寸法Ｇ1，Ｇ2の最大値の１．５倍以上である。As described above, in the present embodiment, the width dimension H of the second flat plate portion 112 is 1.5 times or more the maximum value of the distance dimensions G 1 and G 2 between the adjacent flat plate portions. .

これにより、図９に示すように、筒状部１１１と第２平板部１１２との間に発生する磁界の磁束線は、図中の左右方向において第２平板部１１２に沿って略直線状に延びている。図中の左右方向は、第１および第２磁気センサ１２０，１２１の検出軸の方向である。   Accordingly, as shown in FIG. 9, the magnetic flux lines of the magnetic field generated between the cylindrical portion 111 and the second flat plate portion 112 are substantially linear along the second flat plate portion 112 in the left-right direction in the drawing. It extends. The horizontal direction in the figure is the direction of the detection axis of the first and second magnetic sensors 120 and 121.

図９，１０に示すように、筒状部１１１と第２平板部１１２との間において、図中の左右方向の中央部に、磁束密度が２．０ｍＴ程度でほとんど変化していない領域が形成されている。   As shown in FIGS. 9 and 10, a region where the magnetic flux density is about 2.0 mT and hardly changes is formed between the cylindrical portion 111 and the second flat plate portion 112 in the central portion in the horizontal direction in the drawing. Has been.

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１２０および第２磁気センサ１２１の各々を、筒状部１１１より第２平板部１１２の近くに配置することにより、磁束密度がほとんど変化していない領域に第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１を位置させることができるとともに、上記のように筒状部１１１の表皮効果により第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１に外部磁界の高周波成分が及ぶことを抑制できる。   In the current sensor 100 according to the present embodiment, the first magnetic sensor 120 and the second magnetic sensor 121 are arranged closer to the second flat plate portion 112 than the cylindrical portion 111, so that the magnetic flux density is almost changed. The first magnetic sensor 120 and the second magnetic sensor 121 can be positioned in the non-existing region, and the first magnetic sensor 120 and the second magnetic sensor 121 have a high frequency of an external magnetic field due to the skin effect of the cylindrical portion 111 as described above. It can suppress that an ingredient reaches.

この場合、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１が並ぶ方向、並びに、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１の検出軸の方向において、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１の配置に高い精度が要求されないため、電流センサ１００を容易に製造できる。この効果は、第２平板部１１２の幅の寸法Ｈが１．５Ｇ1以上である場合に安定して得られ、２．０Ｇ1以上である場合に顕著となる。In this case, in the direction in which the first magnetic sensor 120 and the second magnetic sensor 121 are arranged, and in the direction of the detection axis of the first magnetic sensor 120 and the second magnetic sensor 121, the first magnetic sensor 120 and the second magnetic sensor 121. Since high accuracy is not required for the arrangement, the current sensor 100 can be easily manufactured. This effect is stably obtained when the width dimension H of the second flat plate portion 112 is 1.5 G 1 or more, and becomes prominent when it is 2.0 G 1 or more.

本実施形態においては、図１，２に示すように、第２平板部１１２の延在方向の長さの寸法Ｌeは、第２平板部１１２の幅の寸法Ｈ以上である。これにより、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１を接続部１１３から所定の距離以上離して配置することができる。その結果、第２平板部１１２の延在方向において、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１の配置に高い精度は要求されない。よって、電流センサ１００を容易に製造できる。   In the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the length dimension Le in the extending direction of the second flat plate portion 112 is not less than the width dimension H of the second flat plate portion 112. Thereby, the 1st magnetic sensor 120 and the 2nd magnetic sensor 121 can be arranged apart from connection part 113 more than predetermined distance. As a result, high accuracy is not required for the arrangement of the first magnetic sensor 120 and the second magnetic sensor 121 in the extending direction of the second flat plate portion 112. Therefore, the current sensor 100 can be easily manufactured.

さらに、図６，９に示すように、本実施形態に係る１次導体１１０は、第１比較例の１次導体９１０に比較して、磁束密度が０．６ｍＴより低い領域が１次導体１１０の近くに形成されている。すなわち、本実施形態に係る１次導体１１０の漏れ磁界は、第１比較例の１次導体９１０の漏れ磁界より小さい。   Further, as shown in FIGS. 6 and 9, the primary conductor 110 according to the present embodiment has a region where the magnetic flux density is lower than 0.6 mT in the primary conductor 110 compared to the primary conductor 910 of the first comparative example. Is formed near. That is, the leakage magnetic field of the primary conductor 110 according to the present embodiment is smaller than the leakage magnetic field of the primary conductor 910 of the first comparative example.

漏れ磁界を小さくすることにより、電流センサ１００自体が、電流センサ１００に近接して配置される他の電流センサなどに対して外部磁界源として与える影響を低減できる。   By reducing the leakage magnetic field, it is possible to reduce the influence of the current sensor 100 itself as an external magnetic field source on other current sensors and the like that are disposed in proximity to the current sensor 100.

よって、３相交流インバータの出力電流の制御などにおいて、大電流が流れる複数の経路が互いに集合して配置される場合に、本実施形態に係る電流センサ１００を用いることにより、各経路を流れる電流の値をより正確に検出することができる。   Therefore, in the control of the output current of the three-phase AC inverter and the like, when a plurality of paths through which a large current flows are arranged together, the current flowing through each path by using the current sensor 100 according to the present embodiment. Can be detected more accurately.

本実施形態に係る電流センサ１００においては、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１の各々は、筒状部１１１、磁気的空隙１５０および磁性体１６０に囲まれているため、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１の各々に誤差要因である外部磁界が到達することを抑制できる。その結果、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１の各々が、不要な外部磁界を検出しないようにすることができる。   In the current sensor 100 according to the present embodiment, each of the first magnetic sensor 120 and the second magnetic sensor 121 is surrounded by the cylindrical portion 111, the magnetic gap 150, and the magnetic body 160. It is possible to suppress the external magnetic field that is an error factor from reaching each of 120 and the second magnetic sensor 121. As a result, each of the first magnetic sensor 120 and the second magnetic sensor 121 can be prevented from detecting an unnecessary external magnetic field.

また、１次導体１１０は、磁気的空隙１５０に囲まれているため、１次導体１１０を流れる電流によって発生する磁界によって磁性体１６０に侵入する磁束が低減される。その結果、磁性体１６０が、１次導体１１０を流れる電流によって発生する磁界によって磁気飽和することを抑制できる。よって、磁性体１６０を薄くした場合にも、外部磁界を遮蔽することができる。   Further, since the primary conductor 110 is surrounded by the magnetic gap 150, the magnetic flux that enters the magnetic body 160 is reduced by the magnetic field generated by the current flowing through the primary conductor 110. As a result, magnetic saturation of the magnetic body 160 due to the magnetic field generated by the current flowing through the primary conductor 110 can be suppressed. Therefore, even when the magnetic body 160 is thinned, the external magnetic field can be shielded.

１次導体１１０を流れる電流によって発生する磁界によって磁性体１６０に侵入する磁束が低減することにより、磁性体１６０の残留磁束密度の影響が、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１の各々に及ぶことを抑制できるため、ヒステリシスの小さい電流センサを実現できる。   By reducing the magnetic flux entering the magnetic body 160 due to the magnetic field generated by the current flowing through the primary conductor 110, the influence of the residual magnetic flux density of the magnetic body 160 affects each of the first magnetic sensor 120 and the second magnetic sensor 121. Therefore, a current sensor with small hysteresis can be realized.

また、１次導体１１０を流れる電流によって発生する磁界によって磁性体１６０に侵入する磁束が低減することにより、磁性体１６０に生ずる渦電流の影響が、第１磁気センサ１２０および第２磁気センサ１２１の各々に及ぶことを抑制できるため、応答性および周波数特性の良好な電流センサを実現できる。   In addition, the magnetic flux generated by the magnetic field generated by the current flowing through the primary conductor 110 is reduced, so that the influence of the eddy current generated in the magnetic body 160 is affected by the first magnetic sensor 120 and the second magnetic sensor 121. Since it can be suppressed from reaching each, a current sensor with good responsiveness and frequency characteristics can be realized.

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次導体の形状のみ実施形態１に係る電流センサ１００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。   Hereinafter, a current sensor according to Embodiment 2 of the present invention will be described. Since the current sensor 200 according to the present embodiment is different from the current sensor 100 according to the first embodiment only in the shape of the primary conductor, description of other configurations will not be repeated.

(実施形態２)
図１１は、本発明の実施形態２に係る電流センサの構成を示す斜視図である。図１２は、図１１の電流センサをＸＩＩ−ＸＩＩ線矢印方向から見た断面図である。図１１，１２に示すように、本発明の実施形態２に係る電流センサ２００は、測定対象の電流が流れる１次導体２１０を備える。また、電流センサ２００は、１次導体２１０を流れる測定対象の電流により発生する磁界の強さを奇関数入出力特性を有して検出する、第１磁気センサ２２０および第２磁気センサ２２１を備える。(Embodiment 2)
FIG. 11 is a perspective view showing a configuration of a current sensor according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 12 is a cross-sectional view of the current sensor of FIG. 11 as viewed from the direction of arrows XII-XII. As shown in FIGS. 11 and 12, a current sensor 200 according to Embodiment 2 of the present invention includes a primary conductor 210 through which a current to be measured flows. In addition, the current sensor 200 includes a first magnetic sensor 220 and a second magnetic sensor 221 that detect the strength of a magnetic field generated by the current to be measured flowing through the primary conductor 210 with an odd function input / output characteristic. .

さらに、電流センサ２００は、第１磁気センサ２２０および第２磁気センサ２２１の各検出値を減算することにより上記電流の値を算出する算出部である、減算器２３０を備える。   Furthermore, the current sensor 200 includes a subtracter 230 that is a calculation unit that calculates the value of the current by subtracting the detection values of the first magnetic sensor 220 and the second magnetic sensor 221.

１次導体２１０は、電気的に直列に接続されている第１平板部２１１、第２平板部２１２および第３平板部２１３を含む。第１平板部２１１と第３平板部２１３とは、互いの間に間隔を置いて平行に並んで延在し、第２平板部２１２によって互いに接続されている。第２平板部２１２は、第１平板部２１１および第３平板部２１３の各々に対して間隔を置いて平行に並んで延在している。   The primary conductor 210 includes a first flat plate portion 211, a second flat plate portion 212, and a third flat plate portion 213 that are electrically connected in series. The first flat plate portion 211 and the third flat plate portion 213 extend in parallel with an interval between each other, and are connected to each other by the second flat plate portion 212. The second flat plate portion 212 extends in parallel with the first flat plate portion 211 and the third flat plate portion 213 at intervals.

本実施形態においては、１次導体２１０は、第１平板部２１１の長手方向の他端と第２平板部２１２の長手方向の一端とを連結する第１連結部２１４と、第２平板部２１２の長手方向の他端と第３平板部２１３の長手方向の一端とを連結する第２連結部２１５とを含む。   In the present embodiment, the primary conductor 210 includes a first connecting portion 214 that connects the other end in the longitudinal direction of the first flat plate portion 211 and one end in the longitudinal direction of the second flat plate portion 212, and the second flat plate portion 212. A second connecting portion 215 that connects the other end in the longitudinal direction of the third flat plate portion 213 and one end in the longitudinal direction of the third flat plate portion 213.

第１平板部２１１と第２平板部２１２と第３平板部２１３とは、等間隔に配置されている。すなわち、第１平板部２１１と第２平板部２１２との間の間隔の寸法Ｇ1と、第２平板部２１２と第３平板部２１３との間の間隔の寸法Ｇ2とは等しい。The 1st flat plate part 211, the 2nd flat plate part 212, and the 3rd flat plate part 213 are arrange | positioned at equal intervals. That is, the distance dimension G 1 between the first flat plate portion 211 and the second flat plate portion 212 is equal to the distance size G 2 between the second flat plate portion 212 and the third flat plate portion 213.

第１連結部２１４は、側面視にて直線状に延在して第１平板部２１１および第２平板部２１２の各々と直交している。第２連結部２１５は、側面視にて直線状に延在して第２平板部２１２および第３平板部２１３の各々と直交している。   The first connecting portion 214 extends linearly in a side view and is orthogonal to each of the first flat plate portion 211 and the second flat plate portion 212. The second connecting portion 215 extends linearly in a side view and is orthogonal to each of the second flat plate portion 212 and the third flat plate portion 213.

図１１，１２に示すように、第１磁気センサ２２０は、互いに対向する第１平板部２１１と第２平板部２１２との間に位置している。第２磁気センサ２２１は、互いに対向する第２平板部２１２と第３平板部２１３との間に位置している。   As shown in FIGS. 11 and 12, the first magnetic sensor 220 is located between the first flat plate portion 211 and the second flat plate portion 212 facing each other. The second magnetic sensor 221 is located between the second flat plate portion 212 and the third flat plate portion 213 facing each other.

本実施形態においては、第１磁気センサ２２０は、第１平板部２１１と第２平板部２１２と第３平板部２１３とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、第２平板部２１２の延在方向に対して直交する方向である、図１１中の矢印２２０ａで示す方向に検出軸を有する。   In the present embodiment, the first magnetic sensor 220 has a direction orthogonal to the direction in which the first flat plate portion 211, the second flat plate portion 212, and the third flat plate portion 213 are aligned, and the extension of the second flat plate portion 212. The detection axis is in the direction indicated by the arrow 220a in FIG. 11, which is a direction orthogonal to the current direction.

第２磁気センサ２２１は、第１平板部２１１と第２平板部２１２と第３平板部２１３とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、第２平板部２１２の延在方向に対して直交する方向である、図１１中の矢印２２１ａで示す方向に検出軸を有する。   The second magnetic sensor 221 is orthogonal to the direction in which the first flat plate portion 211, the second flat plate portion 212, and the third flat plate portion 213 are aligned, and is orthogonal to the extending direction of the second flat plate portion 212. The detection axis is in the direction indicated by the arrow 221a in FIG.

第１磁気センサ２２０および第２磁気センサ２２１は、検出軸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。   The first magnetic sensor 220 and the second magnetic sensor 221 output a positive value when a magnetic field directed in one direction of the detection axis is detected, and a magnetic field directed in a direction opposite to the one direction of the detection axis. It has an odd function input / output characteristic that outputs a negative value when detected.

第１磁気センサ２２０は、第１接続配線２４１によって減算器２３０と電気的に接続されている。第２磁気センサ２２１は、第２接続配線２４２によって減算器２３０と電気的に接続されている。   The first magnetic sensor 220 is electrically connected to the subtracter 230 by the first connection wiring 241. The second magnetic sensor 221 is electrically connected to the subtracter 230 by the second connection wiring 242.

減算器２３０は、第１磁気センサ２２０の検出値から、第２磁気センサ２２１の検出値を減算することにより、１次導体２１０を流れる測定対象の電流の値を算出する。   The subtracter 230 calculates the value of the current to be measured flowing through the primary conductor 210 by subtracting the detection value of the second magnetic sensor 221 from the detection value of the first magnetic sensor 220.

図１１中の矢印２２０ａ，２２１ａで示す第１および第２磁気センサ２２０，２２１の検出軸の方向において、第１平板部２１１、第２平板部２１２および第３平板部２１３の各幅の寸法Ｈは、互いに隣接する平板部同士の間の間隔の寸法Ｇ1，Ｇ2の１．５倍である。Dimension H of each width of the first flat plate portion 211, the second flat plate portion 212, and the third flat plate portion 213 in the direction of the detection axis of the first and second magnetic sensors 220, 221 indicated by arrows 220a, 221a in FIG. Is 1.5 times the distance dimensions G 1 and G 2 between the adjacent flat plate portions.

よって、第１平板部２１１の幅の寸法Ｈ、第２平板部２１２の幅の寸法Ｈ、および、第３平板部２１３の幅の寸法Ｈは、各々１．５Ｇ1である。後述するように、第１平板部２１１の幅の寸法Ｈ、第２平板部２１２の幅の寸法Ｈ、および、第３平板部２１３の幅の寸法Ｈは、各々１．５Ｇ1以上であることが好ましく、各々２．０Ｇ1以上であることがさらに好ましい。なお、第１平板部２１１、第２平板部２１２および第３平板部２１３の各幅の寸法は、互いに異なっていてもよい。Therefore, the dimension H of the width of the first flat plate portion 211, the size of the width of the second flat plate portion 212 H, and the dimension H in the width of the third flat plate portion 213 are each 1.5G 1. As will be described later, the width dimension H of the first flat plate portion 211, the width dimension H of the second flat plate portion 212, and the width dimension H of the third flat plate portion 213 are each 1.5 G 1 or more. It is more preferable that each is 2.0 G 1 or more. In addition, the dimension of each width | variety of the 1st flat plate part 211, the 2nd flat plate part 212, and the 3rd flat plate part 213 may mutually differ.

本実施形態においては、１つの板状の導電部材を曲げ加工することによって１次導体２１０が形成されている。   In this embodiment, the primary conductor 210 is formed by bending one plate-like conductive member.

第１平板部２１１を電流が流れる方向２１と、第３平板部２１３を電流が流れる方向２５とは同じである。第１平板部２１１を電流が流れる方向２１、および第３平板部２１３を電流が流れる方向２５と、第２平板部２１２を電流が流れる方向２３とは反対である。第１連結部２１４を電流が流れる方向２２と、第２連結部２１５を電流が流れる方向２４とは同じである。   The direction 21 in which the current flows through the first flat plate portion 211 and the direction 25 in which the current flows through the third flat plate portion 213 are the same. The direction 21 in which the current flows through the first flat plate portion 211, the direction 25 in which the current flows through the third flat plate portion 213, and the direction 23 in which the current flows through the second flat plate portion 212 are opposite. The direction 22 in which the current flows through the first connecting portion 214 and the direction 24 in which the current flows through the second connecting portion 215 are the same.

１次導体２１０は、入力配線と出力配線とを含む外部配線に接続されている。このため、第１平板部２１１に入力された電流は、第１連結部２１４、第２平板部２１２および第２連結部２１５をこの順に流れて第３平板部２１３から出力される。   The primary conductor 210 is connected to external wiring including input wiring and output wiring. Therefore, the current input to the first flat plate portion 211 flows through the first connecting portion 214, the second flat plate portion 212, and the second connecting portion 215 in this order, and is output from the third flat plate portion 213.

図１３は、本実施形態に係る電流センサを図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線矢印方向から見た断面図において、発生する磁界を模式的に示す図である。図１３においては、第１磁気センサ２２０および第２磁気センサ２２１の検出軸方向をＸ方向、第１平板部２１１と第２平板部２１２と第３平板部２１３とが並ぶ方向をＹ方向として示している。なお、第２平板部２１２の延在方向がＺ方向である。   FIG. 13 is a diagram schematically illustrating a generated magnetic field in a cross-sectional view of the current sensor according to the present embodiment as viewed from the direction of the arrow XIII-XIII in FIG. 12. In FIG. 13, the detection axis direction of the first magnetic sensor 220 and the second magnetic sensor 221 is indicated as the X direction, and the direction in which the first flat plate portion 211, the second flat plate portion 212, and the third flat plate portion 213 are aligned is indicated as the Y direction. ing. In addition, the extending direction of the 2nd flat plate part 212 is a Z direction.

図１３に示すように、第１平板部２１１に電流が流れることにより、図中の右回りに周回する磁界２１１ｅが発生する。同様に、第２平板部２１２に電流が流れることにより、図中の左回りに周回する磁界２１２ｅが発生する。第３平板部２１３に電流が流れることにより、図中の右回りに周回する磁界２１３ｅが発生する。   As shown in FIG. 13, when a current flows through the first flat plate portion 211, a magnetic field 211e that circulates clockwise in the figure is generated. Similarly, when a current flows through the second flat plate portion 212, a magnetic field 212e that circulates counterclockwise in the figure is generated. When a current flows through the third flat plate portion 213, a magnetic field 213e that circulates clockwise in the figure is generated.

その結果、第１磁気センサ２２０には、矢印２２０ａで示す検出軸の方向において、図中の左向きの磁界が印加される。一方、第２磁気センサ２２１には、矢印２２１ａで示す検出軸の方向において、図中の右向きの磁界が印加される。   As a result, a leftward magnetic field in the figure is applied to the first magnetic sensor 220 in the direction of the detection axis indicated by the arrow 220a. On the other hand, the right magnetic field in the figure is applied to the second magnetic sensor 221 in the direction of the detection axis indicated by the arrow 221a.

よって、第１磁気センサ２２０の検出した磁界の強さを示す検出値を正の値とすると、第２磁気センサ２２１の検出した磁界の強さを示す検出値は負の値となる。第１磁気センサ２２０の検出値と第２磁気センサ２２１の検出値とは、減算器２３０に送信される。   Therefore, if the detection value indicating the magnetic field strength detected by the first magnetic sensor 220 is a positive value, the detection value indicating the magnetic field strength detected by the second magnetic sensor 221 is a negative value. The detection value of the first magnetic sensor 220 and the detection value of the second magnetic sensor 221 are transmitted to the subtracter 230.

減算器２３０は、第１磁気センサ２２０の検出値から第２磁気センサ２２１の検出値を減算する。その結果、第１磁気センサ２２０の検出値の絶対値と、第２磁気センサ２２１の検出値の絶対値とが加算される。この加算結果から、１次導体２１０を流れた測定対象の電流の値が算出される。   The subtracter 230 subtracts the detection value of the second magnetic sensor 221 from the detection value of the first magnetic sensor 220. As a result, the absolute value of the detection value of the first magnetic sensor 220 and the absolute value of the detection value of the second magnetic sensor 221 are added. From this addition result, the value of the current to be measured flowing through the primary conductor 210 is calculated.

磁性体２６０は、両端が開口した筒形状を有している。磁性体２６０の一端側の開口から、第１平板部２１１の長手方向の一端が突出している。磁性体２６０の他端側の開口から、第３平板部２１３の長手方向の他端が突出している。ただし、磁性体２６０の形状は、上記に限られず、１次導体２１０において第１磁気センサ２２０および第２磁気センサ２２１の各々と対向している部分を少なくとも囲む形状であればよい。   The magnetic body 260 has a cylindrical shape with both ends opened. One end of the first flat plate portion 211 in the longitudinal direction protrudes from an opening on one end side of the magnetic body 260. The other end of the third flat plate portion 213 in the longitudinal direction protrudes from the opening on the other end side of the magnetic body 260. However, the shape of the magnetic body 260 is not limited to the above, and may be any shape that at least surrounds the portion of the primary conductor 210 that faces each of the first magnetic sensor 220 and the second magnetic sensor 221.

本実施形態においては、磁性体２６０は、パーマロイで構成されているが、磁性体２６０の材料は、パーマロイに限られず、軟鉄鋼、ケイ素鋼、電磁鋼、ニッケル合金、鉄合金またはフェライトなどの、透磁率および飽和磁束密度の高い材料であればよい。   In the present embodiment, the magnetic body 260 is made of permalloy, but the material of the magnetic body 260 is not limited to permalloy, such as soft iron steel, silicon steel, electromagnetic steel, nickel alloy, iron alloy, or ferrite, Any material having a high magnetic permeability and high saturation magnetic flux density may be used.

磁性体２６０と１次導体２１０との間には、磁気的空隙２５０が形成されている。磁気的空隙２５０には、比透磁率が１に近い低透磁率の材料が配置されていることが好ましい。また、磁気的空隙２５０に配置される材料は、電気絶縁性および耐熱性が高いことが望ましい。   A magnetic gap 250 is formed between the magnetic body 260 and the primary conductor 210. It is preferable that a material having a low magnetic permeability close to 1 is disposed in the magnetic gap 250. Further, it is desirable that the material disposed in the magnetic gap 250 has high electrical insulation and heat resistance.

磁気的空隙２５０に配置される材料は、ポリフェニレンスルファイド(ＰＰＳ)樹脂、液晶ポリマー(ＬＣＰ)、ポリブチレンテレフタレート(ＰＢＴ)樹脂若しくはポリアミド樹脂(ＰＡ)などのエンジニアリング・プラスチックス、または、エポキシ樹脂若しくはベークライトなどの熱硬化性樹脂などでもよい。さらに、磁気的空隙１５０に配置される材料は、アルミナ、ステアタイト、ガラスなどの無機物若しくはセラミックス、またはこれらの複合材料などでもよい。   The material disposed in the magnetic gap 250 may be engineering plastics such as polyphenylene sulfide (PPS) resin, liquid crystal polymer (LCP), polybutylene terephthalate (PBT) resin or polyamide resin (PA), or epoxy resin or A thermosetting resin such as bakelite may be used. Furthermore, the material disposed in the magnetic gap 150 may be an inorganic material such as alumina, steatite, glass, or ceramics, or a composite material thereof.

磁気的空隙２５０に配置される材料は、上記以外にも、空気または非磁性の金属でもよい。ただし、磁気的空隙２５０に配置される材料を空気とした場合には、磁性体２６０と１次導体２１０との間の間隔を保持するための構造が必要になる。磁気的空隙２５０に配置される材料を非磁性の金属とした場合には、非磁性の金属と１次導体２１０との間の絶縁構造が必要になる。   In addition to the above, the material disposed in the magnetic gap 250 may be air or a nonmagnetic metal. However, in the case where the material disposed in the magnetic gap 250 is air, a structure for maintaining a gap between the magnetic body 260 and the primary conductor 210 is required. When the material disposed in the magnetic gap 250 is a nonmagnetic metal, an insulating structure between the nonmagnetic metal and the primary conductor 210 is required.

本実施形態においては、磁気的空隙２５０にエポキシ樹脂を配置している。磁性体２６０と１次導体２１０とは、エポキシ樹脂からなる層によって互いに接着されている。   In the present embodiment, an epoxy resin is disposed in the magnetic gap 250. The magnetic body 260 and the primary conductor 210 are bonded to each other by a layer made of an epoxy resin.

なお、１次導体２１０が上記の樹脂材料にインサート成形されていてもよい。この場合、第１磁気センサ２２０および第２磁気センサ２２１の各々を収容するための２つの凹部が、第１平板部１１１ａと第２平板部１１２との間、および、第２平板部１１２と第３平板部１１１ｂとの間の各々の樹脂部に設けられる。   The primary conductor 210 may be insert-molded in the above resin material. In this case, two recesses for accommodating each of the first magnetic sensor 220 and the second magnetic sensor 221 are provided between the first flat plate portion 111a and the second flat plate portion 112, and between the second flat plate portion 112 and the second flat plate portion 112. It is provided in each resin part between the three flat plate parts 111b.

図１４は、本実施形態に係る電流センサの１次導体周辺における、１次導体を流れる測定対象の電流により発生する磁界の磁束密度をシミュレーションした結果を示す磁束線図である。図１５は、本実施形態に係る電流センサの１次導体周辺における、１次導体を流れる測定対象の電流により発生する磁界の磁束密度をシミュレーションした結果を示す等高線図である。図１４，１５においては、図１３と同一の断面を示している。   FIG. 14 is a magnetic flux diagram showing the result of simulating the magnetic flux density of the magnetic field generated by the current to be measured flowing through the primary conductor around the primary conductor of the current sensor according to the present embodiment. FIG. 15 is a contour map showing the result of simulating the magnetic flux density of the magnetic field generated by the current to be measured flowing through the primary conductor around the primary conductor of the current sensor according to the present embodiment. 14 and 15 show the same cross section as FIG.

図１６は、本実施形態に係る電流センサにおいて、図１３中の左右方向における第２平板部２１２の中央部から図１３中の上下方向に離れた距離と、磁束密度との関係を示すグラフである。図１６においては、縦軸に磁束密度(ｍＴ)、横軸に第２平板部の表面からの距離(ｍｍ)を示している。   FIG. 16 is a graph showing the relationship between the distance from the central portion of the second flat plate portion 212 in the left-right direction in FIG. 13 to the vertical direction in FIG. 13 and the magnetic flux density in the current sensor according to the present embodiment. is there. In FIG. 16, the vertical axis indicates the magnetic flux density (mT), and the horizontal axis indicates the distance (mm) from the surface of the second flat plate portion.

シミュレーションにおいては、本実施形態における各平板部の横断面寸法を２ｍｍ×１０ｍｍとし、１次導体を流れる測定対象の電流の値を１００Ａとした。   In the simulation, the cross-sectional dimension of each flat plate portion in this embodiment is 2 mm × 10 mm, and the value of the current to be measured flowing through the primary conductor is 100 A.

図１５においては、磁束密度が、０．７ｍＴである線をＥ21、１．４ｍＴである線をＥ22、２．１ｍＴである線をＥ23、２．８ｍＴである線をＥ24、３．５ｍＴである線をＥ25、４．２ｍＴである線をＥ26、４．９ｍＴである線をＥ27、５．６ｍＴである線をＥ28、６．３ｍＴである線をＥ29で示している。In FIG. 15, the line having a magnetic flux density of 0.7 mT is E 21 , the line having 1.4 mT is E 22 , the line having 2.1 mT is E 23 , and the line having 2.8 mT is E 24 , 3. the line is .5mT E 25, E 26 a line is 4.2mT, E 27 a line is 4.9MT, a line is 5.6mT E 28, show a line is 6.3mT in E 29 ing.

上述の通り、本実施形態においては、第１平板部２１１、第２平板部２１２および第３平板部２１３の各幅の寸法Ｈは、互いに隣接する平板部同士の間の間隔の寸法Ｇ1，Ｇ2の１．５倍である。As described above, in the present embodiment, the dimension H of each width of the first flat plate portion 211, the second flat plate portion 212, and the third flat plate portion 213 is the distance dimension G 1 between the adjacent flat plate portions. it is 1.5 times of the G 2.

これにより、図１４に示すように、第１平板部２１１と第２平板部２１２との間に発生する磁界の磁束線、および、第２平板部２１２と第３平板部２１３との間に発生する磁界の磁束線は、図中の左右方向において各平板部に沿って略直線状に延びている。図中の左右方向は、第１および第２磁気センサ２２０，２２１の検出軸の方向である。   As a result, as shown in FIG. 14, magnetic flux lines generated between the first flat plate portion 211 and the second flat plate portion 212, and generated between the second flat plate portion 212 and the third flat plate portion 213. The magnetic flux lines of the magnetic field to be extended substantially linearly along each flat plate portion in the left-right direction in the figure. The horizontal direction in the figure is the direction of the detection axis of the first and second magnetic sensors 220 and 221.

図１５，１６に示すように、本実施形態に係る１次導体２１０では、第１平板部２１１と第２平板部２１２との間において、第１平板部２１１の近傍に磁束密度が６．３ｍＴより高い領域が形成されている。   As shown in FIGS. 15 and 16, in the primary conductor 210 according to the present embodiment, the magnetic flux density is 6.3 mT in the vicinity of the first flat plate portion 211 between the first flat plate portion 211 and the second flat plate portion 212. A higher region is formed.

また、第１平板部２１１と第２平板部２１２との間において、第２平板部２１２側で図中の左右方向の中央部に、磁束密度が６．１ｍＴ程度でほとんど変化していない領域が形成されている。   Further, between the first flat plate portion 211 and the second flat plate portion 212, there is a region where the magnetic flux density is about 6.1 mT and hardly changes at the second flat plate portion 212 side in the central portion in the horizontal direction in the drawing. Is formed.

同様に、第２平板部２１２と第３平板部２１３との間において、第３平板部２１３の近傍に磁束密度が６．３ｍＴより高い領域が形成されている。   Similarly, a region having a magnetic flux density higher than 6.3 mT is formed in the vicinity of the third flat plate portion 213 between the second flat plate portion 212 and the third flat plate portion 213.

また、第２平板部２１２と第３平板部２１３との間において、第２平板部２１２側で図中の左右方向の中央部に、磁束密度が６．１ｍＴ程度でほとんど変化していない領域が形成されている。   Further, between the second flat plate portion 212 and the third flat plate portion 213, there is a region in which the magnetic flux density is about 6.1 mT and hardly changes in the central portion in the left-right direction in the drawing on the second flat plate portion 212 side. Is formed.

よって、本実施形態に係る電流センサ２００において、第１磁気センサ２２０を第２平板部２１２より第１平板部２１１の近くに配置し、第２磁気センサ２２１を第２平板部２１２より第３平板部２１３の近くに配置することにより、磁束密度が高い領域に第１磁気センサ２２０および第２磁気センサ２２１を配置できるため、電流センサ２００のＳＮ比(signal-noise ratio)を高くすることができる。この場合、電流センサ２００の感度を向上できる。   Therefore, in the current sensor 200 according to the present embodiment, the first magnetic sensor 220 is disposed closer to the first flat plate portion 211 than the second flat plate portion 212, and the second magnetic sensor 221 is disposed from the second flat plate portion 212 to the third flat plate. Since the first magnetic sensor 220 and the second magnetic sensor 221 can be arranged in a region having a high magnetic flux density by being arranged near the unit 213, the signal-noise ratio of the current sensor 200 can be increased. . In this case, the sensitivity of the current sensor 200 can be improved.

または、本実施形態に係る電流センサ２００において、第１磁気センサ２２０を第１平板部２１１より第２平板部２１２の近くに配置し、第２磁気センサ２２１を第３平板部２１３より第２平板部２１２の近くに配置することにより、磁束密度がほとんど変化していない領域に第１磁気センサ２２０および第２磁気センサ２２１を配置できるため、第１磁気センサ２２０および第２磁気センサ２２１の配置に高い精度が要求されない。この場合、電流センサ２００を容易に製造できる。この効果は、第１平板部２１１、第２平板部２１２および第３平板部２１３の各幅の寸法Ｈが、１．５Ｇ1以上である場合に安定して得られ、２．０Ｇ1以上である場合に顕著となる。Alternatively, in the current sensor 200 according to the present embodiment, the first magnetic sensor 220 is disposed closer to the second flat plate portion 212 than the first flat plate portion 211, and the second magnetic sensor 221 is connected to the second flat plate from the third flat plate portion 213. Since the first magnetic sensor 220 and the second magnetic sensor 221 can be arranged in a region where the magnetic flux density hardly changes by being arranged near the portion 212, the arrangement of the first magnetic sensor 220 and the second magnetic sensor 221 can be reduced. High accuracy is not required. In this case, the current sensor 200 can be easily manufactured. This effect is stably obtained when the width H of each of the first flat plate portion 211, the second flat plate portion 212, and the third flat plate portion 213 is 1.5 G 1 or more, and is 2.0 G 1 or more. It becomes noticeable in some cases.

本実施形態においては、図１１，１２に示すように、第２平板部２１２の延在方向の長さの寸法Ｌ10は、第２平板部２１２の幅の寸法Ｈ以上である。このようにすることにより、第１磁気センサ２２０を第１連結部２１４から所定の距離以上離して配置することができる。また、第２磁気センサ２２１を第２連結部２１５から所定の距離以上離して配置することができる。その結果、第２平板部２１２の延在方向において、第１磁気センサ２２０および第２磁気センサ２２１の配置に高い精度は要求されない。よって、電流センサ２００は容易に製造できる。In this embodiment, as shown in FIGS. 11 and 12, the length L 10 in the extending direction of the second flat plate portion 212 is equal to or larger than the width H of the second flat plate portion 212. By doing in this way, the 1st magnetic sensor 220 can be arranged apart from the 1st connection part 214 more than predetermined distance. Further, the second magnetic sensor 221 can be arranged at a predetermined distance or more away from the second connecting portion 215. As a result, high accuracy is not required for the arrangement of the first magnetic sensor 220 and the second magnetic sensor 221 in the extending direction of the second flat plate portion 212. Therefore, the current sensor 200 can be easily manufactured.

本実施形態に係る電流センサ２００においても、外部磁界の影響を低減することができる。また、上記のように、第１磁気センサ２２０および第２磁気センサ２２１の配置に高い精度を要求されないため、電流センサ２００は容易に製造可能である。   Also in the current sensor 200 according to the present embodiment, the influence of the external magnetic field can be reduced. Moreover, since the high precision is not requested | required of arrangement | positioning of the 1st magnetic sensor 220 and the 2nd magnetic sensor 221 as mentioned above, the current sensor 200 can be manufactured easily.

さらに、図６，１５に示すように、本実施形態に係る１次導体２１０は、比較例の１次導体９１０に比較して、磁束密度が０．６ｍＴより低い領域が１次導体の近くに形成されている。すなわち、本実施形態に係る１次導体２１０の漏れ磁界は、比較例の１次導体９１０の漏れ磁界より小さい。   Further, as shown in FIGS. 6 and 15, the primary conductor 210 according to the present embodiment has a region where the magnetic flux density is lower than 0.6 mT near the primary conductor as compared with the primary conductor 910 of the comparative example. Is formed. That is, the leakage magnetic field of the primary conductor 210 according to the present embodiment is smaller than the leakage magnetic field of the primary conductor 910 of the comparative example.

１次導体の漏れ磁界を小さくすることにより、電流センサ２００自体が、電流センサ２００に近接して配置される他の電流センサなどに対して外部磁界源として与える影響を低減することができる。   By reducing the leakage magnetic field of the primary conductor, it is possible to reduce the influence of the current sensor 200 itself as an external magnetic field source on other current sensors disposed in the vicinity of the current sensor 200.

よって、３相交流インバータの出力電流の制御などにおいて、大電流が流れる複数の経路が互いに集合して配置される場合に、本実施形態に係る電流センサ２００を用いることにより、各経路を流れる電流の値をより正確に検出することができる。   Therefore, in the control of the output current of the three-phase AC inverter and the like, when a plurality of paths through which a large current flows are arranged together, the current flowing through each path is obtained by using the current sensor 200 according to the present embodiment. Can be detected more accurately.

本実施形態に係る電流センサ２００においては、第１磁気センサ２２０および第２磁気センサ２２１の各々は、１次導体２１０、磁気的空隙２５０および磁性体２６０に囲まれているため、第１磁気センサ２２０および第２磁気センサ２２１の各々に誤差要因である外部磁界が到達することを抑制できる。その結果、第１磁気センサ２２０および第２磁気センサ２２１の各々が、不要な外部磁界を検出しないようにすることができる。   In the current sensor 200 according to the present embodiment, each of the first magnetic sensor 220 and the second magnetic sensor 221 is surrounded by the primary conductor 210, the magnetic gap 250, and the magnetic body 260. It is possible to suppress the external magnetic field that is an error factor from reaching each of 220 and the second magnetic sensor 221. As a result, each of the first magnetic sensor 220 and the second magnetic sensor 221 can be prevented from detecting an unnecessary external magnetic field.

また、１次導体２１０は、磁気的空隙２５０に囲まれているため、１次導体２１０を流れる電流によって発生する磁界によって磁性体２６０に侵入する磁束が低減される。その結果、磁性体２６０が、１次導体２１０を流れる電流によって発生する磁界によって磁気飽和することを抑制できる。よって、磁性体２６０を薄くした場合にも、外部磁界を遮蔽することができる。   Further, since the primary conductor 210 is surrounded by the magnetic gap 250, the magnetic flux that enters the magnetic body 260 is reduced by the magnetic field generated by the current flowing through the primary conductor 210. As a result, magnetic saturation of the magnetic body 260 due to the magnetic field generated by the current flowing through the primary conductor 210 can be suppressed. Therefore, even when the magnetic body 260 is thinned, the external magnetic field can be shielded.

１次導体２１０を流れる電流によって発生する磁界によって磁性体２６０に侵入する磁束が低減することにより、磁性体２６０の残留磁束密度の影響が、第１磁気センサ２２０および第２磁気センサ２２１の各々に及ぶことを抑制できるため、ヒステリシスの小さい電流センサを実現できる。   By reducing the magnetic flux entering the magnetic body 260 due to the magnetic field generated by the current flowing through the primary conductor 210, the influence of the residual magnetic flux density of the magnetic body 260 affects each of the first magnetic sensor 220 and the second magnetic sensor 221. Therefore, a current sensor with small hysteresis can be realized.

また、１次導体２１０を流れる電流によって発生する磁界によって磁性体２６０に侵入する磁束が低減することにより、磁性体２６０に生ずる渦電流の影響が、第１磁気センサ２２０および第２磁気センサ２２１の各々に及ぶことを抑制できるため、応答性および周波数特性の良好な電流センサを実現できる。   Further, the magnetic flux generated by the magnetic field generated by the current flowing through the primary conductor 210 is reduced, so that the influence of the eddy current generated in the magnetic body 260 is affected by the first magnetic sensor 220 and the second magnetic sensor 221. Since it can be suppressed from reaching each, a current sensor with good responsiveness and frequency characteristics can be realized.

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請求の範囲によって示され、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。   It should be thought that embodiment disclosed this time is an illustration and restrictive at no points. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

１０ 外部磁界源、１００，２００ 電流センサ、１１０，２１０，９１０ １次導体、１１１ 筒状部、１１１ａ，２１１，９１１ 第１平板部、１１１ｂ，２１３ 第３平板部、１１１ｃ，１１１ｄ 側壁部、１１１ｓ 第１雌ねじ、１１２，２１２，９１２ 第２平板部、１１２ｃ 中心点、１１２ｅ，２１１ｅ，２１２ｅ，２１３ｅ 磁界、１１２ｓ 第２雌ねじ、１１３ 接続部、１２０，２２０ 第１磁気センサ、１２１，２２１ 第２磁気センサ、１３０，２３０ 減算器、１４１，２４１ 第１接続配線、１４２，２４２ 第２接続配線、１５０，２５０ 磁気的空隙、１６０，２６０ 磁性体、１７０ 入力配線、１７１ 出力配線、１７２ 接続導体、１７３ 第１貫通孔、１７４ 第２貫通孔、１８０ ナット、１９０ ボルト、２１４ 第１連結部、２１５ 第２連結部、９１３ 連結部。   10 External magnetic field source, 100, 200 Current sensor, 110, 210, 910 Primary conductor, 111 Cylindrical part, 111a, 211, 911 First flat plate part, 111b, 213 Third flat plate part, 111c, 111d Side wall part, 111s First female screw, 112, 212, 912 Second flat plate portion, 112c Center point, 112e, 211e, 212e, 213e Magnetic field, 112s Second female screw, 113 Connection portion, 120, 220 First magnetic sensor, 121, 221 Second magnetic Sensor, 130, 230 Subtractor, 141, 241 First connection wiring, 142, 242 Second connection wiring, 150, 250 Magnetic gap, 160, 260 Magnetic body, 170 Input wiring, 171 Output wiring, 172 Connection conductor, 173 First through hole, 174 Second through hole, 180 nut, 190 bolt, 214 1st connection part, 215 2nd connection part, 913 connection part.

Claims (4)

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検出する、第１磁気センサおよび第２磁気センサと、
前記１次導体と間隔を置いて前記１次導体を囲む磁性体とを備え、
前記１次導体は、
互いに間隔を置いて対向する第１平板部および第２平板部と、
前記第２平板部と間隔を置いて前記第１平板部とは反対側に位置し、前記第２平板部と対向する第３平板部と、
前記第１平板部、前記第２平板部および前記第３平板部の各々の一端同士を接続する接続部とを含み、
前記第１平板部および前記第２平板部は、互いに電気的に直列に接続され、前記電流が互いに反対方向に流れ、
前記第３平板部および前記第２平板部は、互いに電気的に直列に接続され、前記電流が互いに反対方向に流れ、
前記第１磁気センサおよび前記第２磁気センサは、前記磁性体に囲まれた領域内に位置し、
前記第１磁気センサは、前記第１平板部と前記第２平板部との間において、前記第１平板部と前記第２平板部とが並ぶ方向に対して直交する方向の磁界を検出可能に配置されており、
前記第２磁気センサは、前記第２平板部と前記第３平板部との間において、前記第２平板部と前記第３平板部とが並ぶ方向に対して直交する方向の磁界を検出可能に配置されている、電流センサ。 A primary conductor through which the current to be measured flows;
Detecting the intensity of the magnetic field generated by the current flowing in the primary conductor, a first magnetic sensor and a second magnetic sensor,
A magnetic body that surrounds the primary conductor at an interval from the primary conductor;
The primary conductor is :
A first flat plate portion and a second flat plate portion facing each other at an interval ;
A third flat plate portion that is located on the opposite side of the first flat plate portion at a distance from the second flat plate portion, and that faces the second flat plate portion;
A connecting portion that connects one end of each of the first flat plate portion, the second flat plate portion, and the third flat plate portion;
The first flat plate portion and the second flat plate portion are electrically connected to each other in series, and the currents flow in opposite directions,
The third flat plate portion and the second flat plate portion are electrically connected to each other in series, and the currents flow in opposite directions,
The first magnetic sensor and the second magnetic sensor are located in a region surrounded by the magnetic body,
The first magnetic sensor can detect a magnetic field in a direction perpendicular to a direction in which the first flat plate portion and the second flat plate portion are arranged between the first flat plate portion and the second flat plate portion. Has been placed ,
The second magnetic sensor can detect a magnetic field in a direction orthogonal to a direction in which the second flat plate portion and the third flat plate portion are arranged between the second flat plate portion and the third flat plate portion. Arranged current sensor. 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。 A calculation unit that calculates a value of the current by calculating a detection value of the first magnetic sensor and a detection value of the second magnetic sensor;
Regarding the strength of the magnetic field generated by the current flowing through the primary conductor, the phase of the detection value of the first magnetic sensor and the phase of the detection value of the second magnetic sensor are in reverse phase,
The current sensor according to claim 1 , wherein the calculation unit is a subtractor or a differential amplifier. 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。 A calculation unit that calculates a value of the current by calculating a detection value of the first magnetic sensor and a detection value of the second magnetic sensor;
Regarding the strength of the magnetic field generated by the current flowing through the primary conductor, the phase of the detection value of the first magnetic sensor and the phase of the detection value of the second magnetic sensor are in phase,
The current sensor according to claim 1 , wherein the calculation unit is an adder or an addition amplifier. 前記１次導体は、前記第１平板部と前記第３平板部とをそれぞれ繋ぐ１対の側壁部をさらに含み、
前記第２平板部は、前記第１平板部、前記第３平板部および前記１対の側壁部によって構成される筒状部に対して同軸状に位置するように該筒状部の内側において前記筒状部に間隔を置いて位置し、
前記接続部は、前記第２平板部と前記筒状部とを繋いでいる、請求項１から３のいずれか１項に記載の電流センサ。 The primary conductor further includes a pair of side wall portions that connect the first flat plate portion and the third flat plate portion,
The second flat plate portion is positioned on the inner side of the cylindrical portion so as to be coaxial with the cylindrical portion constituted by the first flat plate portion, the third flat plate portion, and the pair of side wall portions. Located at intervals in the cylindrical part,
The connecting portion, the second flat plate portion and Ide joint and the tubular portion, a current sensor according to any one of claims 1 to 3.
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