JP7149701B2

JP7149701B2 - Current sensor and electricity meter

Info

Publication number: JP7149701B2
Application number: JP2017238446A
Authority: JP
Inventors: 芳准山内; 高裕工藤; 晋栗原; 滋章原山
Original assignee: 富士電機メーター株式会社
Priority date: 2017-12-13
Filing date: 2017-12-13
Publication date: 2022-10-07
Anticipated expiration: 2037-12-13
Also published as: JP2019105546A

Description

本発明は、一次電流に流れる高周波成分による影響を受けることなく、測定対象である低周波成分の電流信号を精度良く測定することができる電流センサ及び電力量計に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a current sensor and a watt-hour meter that can accurately measure current signals of low-frequency components to be measured without being affected by high-frequency components flowing in primary current.

従来、用いられている電流センサとしては、変流器（カレントトランス：ＣＴ）や、集磁コアのギャップ部にホール素子などの磁電変換素子を配置した構成や、集磁コアのギャップ部に、巻線コイルや誘電体基板上にコイルパターンを形成した素子をもつ構成などがある。特に、集磁コアのギャップ部に、基板上にホール素子などの磁電変換素子やコイルパターンを形成した素子を配置する方法は、測定対象である一次電流が流れる回路とは電気的に分離されているため、一次電流側の回路に影響を与えることなく、精度よく電流を計測可能な点で優れている。さらにコイルパターンを形成した素子を配置する方法は、直線性および温度特性に優れ、部品点数が少なく製造が容易となる特徴を有する（特許文献１参照）。 Conventionally used current sensors include a current transformer (CT), a configuration in which a magnetoelectric conversion element such as a Hall element is arranged in the gap of the magnetic core, There is a configuration with a wound coil or an element in which a coil pattern is formed on a dielectric substrate. In particular, the method of arranging magneto-electric conversion elements such as Hall elements or elements with coil patterns formed on a substrate in the gap of the magnetic core is electrically isolated from the circuit through which the primary current flows, which is the object of measurement. Therefore, the current can be accurately measured without affecting the circuit on the primary current side. Furthermore, the method of arranging the elements having the coil pattern has excellent linearity and temperature characteristics, and has the characteristics of facilitating manufacturing with a small number of parts (see Patent Document 1).

特許文献１に記載された電流センサは、環状の集磁コアの中央開口部に電流バーを通し、集磁コアのギャップ部にコイルパターンが施された基板を配置するものである。電流バーに電流が流れると、電流路の周辺には、電流バーに流れる電流の大きさに比例する磁束が発生する。発生した磁束は、集磁コアによって集磁される。電流が周期的電流である場合、その周期に応じて発生する磁束も周期的に変化する。これにより、コイルパターンをもつ検出コイルには、電流の大きさ及び周波数に応じた誘導電圧が発生し、この誘導電圧を電流バーに流れる電流の検出信号として用いている。 In the current sensor disclosed in Patent Document 1, a current bar is passed through a central opening of an annular magnetism collecting core, and a substrate having a coil pattern is arranged in the gap of the magnetism collecting core. When a current flows through the current bar, a magnetic flux proportional to the magnitude of the current flowing through the current bar is generated around the current path. The generated magnetic flux is collected by the magnetic collecting core. If the current is a periodic current, the generated magnetic flux also changes periodically according to the period. As a result, an induced voltage corresponding to the magnitude and frequency of the current is generated in the detection coil having the coil pattern, and this induced voltage is used as a detection signal of the current flowing through the current bar.

特開２０１０－４８７５５号公報JP 2010-48755 A

ところで、測定対象となる電流の周波数は、主に商用周波数である５０Ｈｚや６０Ｈｚなどの数十Ｈｚの成分である。ここで、一次側の回路に省エネルギー化などを目的としてインバータなどの変換回路が接続されていると、商用周波数の他に数ｋＨｚ以上の高周波電流が重畳する場合がある。このような電流が商用周波数に重畳すると、電流センサの出力が大きくなり、レンジオーバにより測定対象である商用周波数成分の電流信号を正確に測定できなくなってしまう。また、電流信号に電圧信号を掛け合わせて電力量を計測する場合、電流信号による誤差が影響して正確な電力量が計測できない場合がある。特に、コイルパターンによる電流センサ出力は、電流信号出力が周波数により比例するため、重畳した高周波電流の影響が大きくなってしまうという問題がある。 By the way, the frequency of the current to be measured is mainly a component of several tens of Hz such as commercial frequencies of 50 Hz and 60 Hz. Here, if a conversion circuit such as an inverter is connected to the primary circuit for the purpose of saving energy, a high frequency current of several kHz or more may be superimposed on the commercial frequency. When such a current is superimposed on the commercial frequency, the output of the current sensor becomes large, and the current signal of the commercial frequency component to be measured cannot be accurately measured due to overrange. Further, when measuring the electric energy by multiplying the current signal by the voltage signal, the electric energy may not be measured accurately due to the influence of the error due to the current signal. In particular, since the current sensor output by the coil pattern is proportional to the frequency of the current signal output, there is a problem that the influence of the superimposed high-frequency current increases.

ここで、電流センサ出力に重畳した高周波成分は、電流センサ出力の後段に、ローパスフィルタなどの信号処理を行って除去することができる。しかし、ローパスフィルタなどの信号処理を飽和させないために、電流センサからの信号入力を低くしたフィルタ処理を行った後、増幅回路により信号を増幅する必要がある。このため、電流センサ出力以降の配線、信号処理回路に由来するノイズの影響を受けてしまい、商用周波成分の電流信号の計測を精度良く行うことができない場合がある。 Here, the high-frequency component superimposed on the current sensor output can be removed by performing signal processing such as a low-pass filter after the current sensor output. However, in order not to saturate the signal processing such as a low-pass filter, it is necessary to amplify the signal by an amplifier circuit after performing filter processing to lower the signal input from the current sensor. For this reason, noise derived from the wiring after the current sensor output and the signal processing circuit may affect the measurement of the current signal of the commercial frequency component with high accuracy.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、一次電流に流れる高周波成分による影響を受けることなく、測定対象である低周波成分の電流信号を精度良く測定することができる電流センサ及び電力量計を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and is capable of accurately measuring a current signal of low frequency components, which is a measurement target, without being affected by high frequency components flowing in the primary current. The purpose is to provide a weighing scale.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる電流センサは、電流を流す電流バーを囲むように形成された集磁コアと、前記集磁コアのギャップに介在して磁気検出を行う磁気検出素子が設けられ、前記電流バーに流れる電流信号を検出する基板とを有した電流センサであって、前記ギャップの端面と前記磁気検出素子との間に導電性シールド板を設けたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a current sensor according to the present invention includes: a magnetic core formed to surround a current bar through which current flows; A current sensor provided with a magnetic detection element for detection and a substrate for detecting a current signal flowing through the current bar, wherein a conductive shield plate is provided between the end surface of the gap and the magnetic detection element. characterized by

また、本発明にかかる電流センサは、上記の発明において、前記導電性シールド板は、除去対象周波数及び材質の表皮深さに対応する厚さであることを特徴とする。 Further, in the current sensor according to the present invention, in the above invention, the conductive shield plate has a thickness corresponding to the frequency to be removed and the skin depth of the material.

また、本発明にかかる電流センサは、上記の発明において、前記導電性シールド板は、各キャップの端面と前記磁気検出素子との間のそれぞれに設けられたことを特徴とする。 Further, in the current sensor according to the present invention, in the above invention, the conductive shield plate is provided between the end surface of each cap and the magnetic detection element.

また、本発明にかかる電流センサは、上記の発明において、前記導電性シールド板は、非磁性材料で形成されていることを特徴とする。 Further, in the current sensor according to the present invention, in the above invention, the conductive shield plate is made of a non-magnetic material.

また、本発明にかかる電流センサは、上記の発明において、前記磁気検出素子は、前記基板に形成された１以上のコイルパターンであることを特徴とする。 Further, the current sensor according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the magnetic detection element is one or more coil patterns formed on the substrate.

また、本発明にかかる電流センサは、上記の発明において、前記導電性シールド板または一方の前記導電性シールド板は、中央部分に空洞が形成され、前記磁気検出素子は、前記空洞が形成される領域に配置されるとともに、前記導電性シールド板または前記一方の導電性シールド板に対して絶縁されていることを特徴とする。 Further, in the current sensor according to the present invention, in the above invention, the conductive shield plate or one of the conductive shield plates has a cavity formed in the central portion, and the magnetic detection element has the cavity formed. and is insulated from the conductive shield plate or the one conductive shield plate.

また、本発明にかかる電流センサは、上記の発明において、前記コイルパターンは、前記基板内部に複数層として埋め込まれたことを特徴とする。 Further, in the current sensor according to the present invention, in the above invention, the coil pattern is embedded as a plurality of layers inside the substrate.

また、本発明にかかる電力量計は、上記の発明のいずれか一つに記載した電流センサが検出した電流信号と電圧センサが検出した電圧信号とをもとに前記電流バーを流れる電力量を算出することを特徴とする。 Further, the watt hour meter according to the present invention calculates the amount of electric power flowing through the current bar based on the current signal detected by the current sensor according to any one of the above inventions and the voltage signal detected by the voltage sensor. It is characterized by calculating.

本発明によれば、集磁コアのギャップの端面と磁気検出素子との間に導電性シールド板を設けているので、一次電流に流れる高周波成分による影響を受けることなく、測定対象である低周波成分の電流信号を精度良く測定することができる。 According to the present invention, since the conductive shield plate is provided between the end surface of the gap of the magnet collecting core and the magnetic detecting element, the low frequency to be measured is not affected by the high frequency component flowing in the primary current. The component current signal can be measured with high accuracy.

図１は、本発明の実施の形態１である電流センサの概要構成を示す平面図である。FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a current sensor according to Embodiment 1 of the present invention. 図２は、図１に示した電流センサの側面図である。2 is a side view of the current sensor shown in FIG. 1. FIG. 図３は、図１に示したギャップに介在する基板の平面図である。3 is a plan view of a substrate interposed in the gap shown in FIG. 1. FIG. 図４は、本発明の実施の形態２である電流センサの側面図である。FIG. 4 is a side view of a current sensor that is Embodiment 2 of the present invention. 図５は、図４に示したギャップに介在する基板の平面図である。5 is a plan view of a substrate interposed in the gap shown in FIG. 4. FIG. 図６は、本発明の実施の形態３である電流センサの基板の平面図である。FIG. 6 is a plan view of a substrate of a current sensor that is Embodiment 3 of the present invention. 図７は、本発明の実施の形態４である電流センサの基板に形成した磁気検出素子の平面図である。FIG. 7 is a plan view of a magnetic detection element formed on a substrate of a current sensor according to Embodiment 4 of the present invention. 図８は、図７に示した磁気検出素子のＡ－Ａ線断面図である。8 is a cross-sectional view of the magnetic sensing element shown in FIG. 7, taken along the line AA. 図９は、基板の内層に形成されるコイルパターンを示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a coil pattern formed on the inner layer of the substrate. 図１０は、本発明の実施の形態５である電流センサの基板に形成した磁気検出素子の平面図である。FIG. 10 is a plan view of a magnetic detection element formed on a substrate of a current sensor according to Embodiment 5 of the present invention. 図１１は、図１０に示した磁気検出素子のＢ－Ｂ線断面図である。11 is a cross-sectional view of the magnetic sensing element shown in FIG. 10 taken along the line BB. 図１２は、導電性シールド板を設けない場合、空洞がない導電性シールド板を設けた実施の形態１の場合、空洞がある導電性シールド板を設けた実施の形態２の場合における信号強度の周波数依存性を示す図である。FIG. 12 shows the signal strength when no conductive shield plate is provided, in the case of the first embodiment in which a conductive shield plate without cavities is provided, and in the case of the second embodiment in which a conductive shield plate with cavities is provided. FIG. 4 is a diagram showing frequency dependence; 図１３は、空洞がない導電性シールド板を設けた実施の形態１の場合と、空洞がある導電性シールド板を設けた実施の形態２の場合とにおける高周波成分の低減率の周波数依存性を示す図である。FIG. 13 shows the frequency dependence of the reduction rate of high-frequency components in the case of the first embodiment in which a conductive shield plate without cavities is provided and in the case of the second embodiment in which a conductive shield plate with cavities is provided. FIG. 4 is a diagram showing; 図１４は、実施の形態１～５で示した電流センサを用いた電力量計の一例を示すブロック図である。FIG. 14 is a block diagram showing an example of a watt-hour meter using the current sensor shown in Embodiments 1-5. 図１５は、三相電流及び三相電圧間のベクトル図である。FIG. 15 is a vector diagram between three-phase currents and three-phase voltages.

以下、添付図面を参照してこの発明を実施するための形態について説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１である電流センサ１００の概要構成を示す平面図である。また、図２は、図１に示した電流センサ１００の側面図である。さらに、図３は、図１に示したギャップ３に介在する基板４の平面図である。図１～図３において、電流センサ１００は、電流を流す電流バー１を囲むように形成された集磁コア２と、集磁コア２のギャップ３に介在して磁気検出を行う磁気検出素子５が設けられ、電流バー１に流れる電流信号を検出する基板４とを有する。ギャップ３の端面と磁気検出素子５との間に、それぞれ導電性シールド板６ａ，６ｂが設けられる。導電性シールド板６ａは、ギャップ３の上部の端部に取り付けられ、導電性シールド板６ｂは、ギャップ３の下部の端部に取り付けられる。磁気検出素子５は、基板４の上面であってギャップ３の端面間に配置される。基板４の下面と導電性シールド板６ｂとの間には絶縁板７が配置される。なお、導電性シールド板６ａ，６ｂの面積は、少なくともギャップ３の端面の断面積以上の大きさである。また、磁気検出素子５の断面積は、少なくともギャップ３の端面の断面積以下の大きさである。導電性シールド板６ａと磁気検出素子５を含む基板４とは空気を介して絶縁され、導電性シールド板６ｂと磁気検出素子５を含む基板４とは絶縁板７を介して絶縁される。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a current sensor 100 according to Embodiment 1 of the present invention. 2 is a side view of the current sensor 100 shown in FIG. 1. FIG. Further, FIG. 3 is a plan view of substrate 4 interposed in gap 3 shown in FIG. 1 to 3, the current sensor 100 includes a magnetism collecting core 2 formed so as to surround a current bar 1 through which a current flows, and a magnetic detecting element 5 interposed in a gap 3 between the magnetism collecting core 2 to detect magnetism. is provided and has a substrate 4 for detecting the current signal flowing through the current bar 1 . Conductive shield plates 6a and 6b are provided between the end face of the gap 3 and the magnetic sensing element 5, respectively. A conductive shield plate 6 a is attached to the upper end of the gap 3 and a conductive shield plate 6 b is attached to the lower end of the gap 3 . The magnetic sensing element 5 is arranged on the upper surface of the substrate 4 and between the end surfaces of the gap 3 . An insulating plate 7 is arranged between the lower surface of the substrate 4 and the conductive shield plate 6b. The areas of the conductive shield plates 6a and 6b are at least as large as the cross-sectional area of the end face of the gap 3 or more. Moreover, the cross-sectional area of the magnetic detecting element 5 is at least equal to or less than the cross-sectional area of the end surface of the gap 3 . The conductive shield plate 6a and the substrate 4 including the magnetic detecting element 5 are insulated via air, and the conductive shield plate 6b and the substrate 4 including the magnetic detecting element 5 are insulated via the insulating plate 7. FIG.

図３に示すように、基板４上には磁気検出素子５が設けられ、ギャップ３内に配置される。磁気検出素子５は、基板４上に形成されたコイルパターン２１である。コイルパターン２１は、ギャップ３内の磁束変化を誘導電圧として検出する。図３では、コイルパターン２１は、図上、右巻きで同一方向に巻かれ、上下に配置された２つのコイルパターンで形成されている。上部に配置された１つのコイルパターンと、下部に配置され、基板４の内部に形成された他の１つのコイルパターンとは、ビア２２ａで接続される。コイルパターン２１は、インダクタンスを高くすると磁気検出感度が増すため、コイルパターン数は多い方が好ましい。コイルパターン２１の端子２２ｂ，２２ｃは、ギャップ３に覆われない領域に形成された端子２２ｄ，２２ｅにそれぞれ接続線２３ａ，２３ｂを介して接続される。端子２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅは、ビアであり、接続線２３ａ，２３ｂは基板４の内部に形成される。 As shown in FIG. 3, a magnetic sensing element 5 is provided on the substrate 4 and arranged within the gap 3 . The magnetic detection element 5 is a coil pattern 21 formed on the substrate 4 . The coil pattern 21 detects magnetic flux changes in the gap 3 as an induced voltage. In FIG. 3, the coil pattern 21 is composed of two coil patterns arranged one above the other, which are wound in the same direction in the right direction. One coil pattern arranged in the upper part and another coil pattern arranged in the lower part and formed inside the substrate 4 are connected by vias 22a. The coil pattern 21 preferably has a large number of coil patterns because increasing the inductance increases the magnetic detection sensitivity. Terminals 22b and 22c of the coil pattern 21 are connected to terminals 22d and 22e formed in a region not covered by the gap 3 via connecting wires 23a and 23b, respectively. Terminals 22 b , 22 c , 22 d and 22 e are vias, and connection lines 23 a and 23 b are formed inside substrate 4 .

信号処理回路１０は、基板４のギャップ外で端子２２ｄ，２２ｅを介して磁気検出素子５に接続される。信号処理回路１０は、フィルタ回路１１、増幅回路１２、及び出力回路１３を有する。フィルタ回路１１は、ローパスフィルタであり、磁気検出素子５から出力される電流信号から高周波成分を除去し、電流バー１を流れる５０Ｈｚや６０Ｈｚの商用周波数成分を透過させる。増幅回路１２は、フィルタ回路１１で透過した電流信号を増幅する。出力回路１３は、増幅回路１２で増幅された電流信号を外部出力する。 The signal processing circuit 10 is connected to the magnetic detection element 5 outside the gap of the substrate 4 via terminals 22d and 22e. The signal processing circuit 10 has a filter circuit 11 , an amplifier circuit 12 and an output circuit 13 . The filter circuit 11 is a low-pass filter that removes high frequency components from the current signal output from the magnetic detection element 5 and allows commercial frequency components of 50 Hz and 60 Hz flowing through the current bar 1 to pass through. The amplifier circuit 12 amplifies the current signal that has passed through the filter circuit 11 . The output circuit 13 externally outputs the current signal amplified by the amplifier circuit 12 .

導電性シールド板６ａ，６ｂは、導電性材料である銅やアルミニウムなどの金属で形成される。電流バー１を流れる電流は交流であるため、導電性シールド板６ａ，６ｂには渦電流が発生する。そして、この渦電流は電流バー１を流れる電流により発生する磁界を打ち消す向きに発生する。また、渦電流は周波数に比例し、表皮効果により高周波成分ほど導電性シールド板６ａ，６ｂの表面に発生する電流密度が大きくなる。このため、導電性シールド板６ａ，６ｂを０．１ｍｍ～２ｍｍ程度の薄板とすることで、低周波の磁界は低減せず、高周波となるほど大きく磁界を打ち消すことができる。これにより、導電性シールド板６ａ，６ｂは、電流バー１に流れる、測定対象の５０Ｈｚや６０Ｈｚの商用周波数成分の検出感度を低下させることなく、高周波成分のみを磁気遮蔽して低減することが可能となる。この導電性シールド板６ａ，６ｂの厚さは、除去対象周波数及び材質の表皮深さに対応する厚さとすることが好ましい。 The conductive shield plates 6a and 6b are made of metal such as copper or aluminum, which is a conductive material. Since the current flowing through the current bar 1 is alternating current, eddy currents are generated in the conductive shield plates 6a and 6b. This eddy current is generated in a direction that cancels out the magnetic field generated by the current flowing through the current bar 1 . The eddy current is proportional to the frequency, and due to the skin effect, the current density generated on the surfaces of the conductive shield plates 6a and 6b increases as the frequency component increases. Therefore, by making the conductive shield plates 6a and 6b as thin as about 0.1 mm to 2 mm, the low frequency magnetic field is not reduced, and the higher the frequency, the more the magnetic field can be canceled. As a result, the conductive shield plates 6a and 6b can magnetically shield and reduce only the high frequency components without reducing the detection sensitivity of the commercial frequency components of 50 Hz and 60 Hz to be measured that flow through the current bar 1. becomes. It is preferable that the conductive shield plates 6a and 6b have a thickness corresponding to the frequency to be removed and the skin depth of the material.

導電性シールド板６ａ，６ｂは、導電性の材質であれば鉄やパーマロイなどのニッケル－鉄合金などの材質でも、高周波電流の影響を渦電流の効果で低減させることができるが、磁性材料である鉄やパーマロイは磁性を持っているため、測定対象の周波数にも影響を与える。ギャップ付きの集磁コア２では、ギャップ３の間隔により磁気検出素子５のセンサ出力信号を調整する役割を持っているため、非磁性である銅やアルミニウムを使用する方が、導電性シールド板６ａ，６ｂによる測定電流への影響を考慮しなくて良いため、設計しやすく好ましい。すなわち、導電性シールド板６ａ，６ｂは、非磁性材料であることが好ましい。 The conductive shield plates 6a and 6b can reduce the effect of high-frequency current by the effect of eddy current, even if they are made of a conductive material such as iron or a nickel-iron alloy such as permalloy. Some irons and permalloys are magnetic, which also affects the frequencies being measured. Since the magnetic collecting core 2 with a gap has a role of adjusting the sensor output signal of the magnetic detecting element 5 by the interval of the gap 3, it is preferable to use non-magnetic copper or aluminum as the conductive shield plate 6a. , 6b on the measured current does not need to be taken into account, so that it is easy to design and is preferable. That is, the conductive shield plates 6a and 6b are preferably made of non-magnetic material.

また、導電性シールド板６ａ，６ｂは、導電性材料であるため、基板４に配置されている磁気検出素子５などの電子部品とは絶縁して配置する必要がある。本実施の形態１では、導電性シールド板６ａと磁気検出素子５を含む基板４とは空気を介して絶縁され、導電性シールド板６ｂと磁気検出素子５を含む基板４とは絶縁板７を介して絶縁される。 Also, since the conductive shield plates 6a and 6b are made of a conductive material, they need to be arranged insulated from the electronic parts such as the magnetic detection element 5 arranged on the substrate 4. FIG. In the first embodiment, the conductive shield plate 6a and the substrate 4 including the magnetic detection element 5 are insulated via air, and the conductive shield plate 6b and the substrate 4 including the magnetic detection element 5 are separated by the insulating plate 7. insulated via

本実施の形態１では、磁気検出素子５を挟むように２つの導電性シールド板６ａ，６ｂを配置しているが、導電性シールド板６ａ，６ｂの一方のみをギャップ３内に配置しても、測定対象の５０Ｈｚや６０Ｈｚなどの低周波成分の検出感度を低下させることなく、高周波成分を低減する効果を奏する。ただし、同じ板厚の導電性シールド板を１つのみ配置した場合は、２つ配置した場合に比して高周波成分の低減効果は半分程度となる。 In Embodiment 1, two conductive shield plates 6a and 6b are arranged so as to sandwich the magnetic detecting element 5. However, even if only one of the conductive shield plates 6a and 6b is arranged in the gap 3, , there is an effect of reducing high-frequency components without lowering the detection sensitivity of low-frequency components such as 50 Hz and 60 Hz to be measured. However, when only one conductive shield plate having the same plate thickness is arranged, the effect of reducing the high-frequency component is about half that in the case where two shield plates are arranged.

本実施の形態１では、導電性シールド板６ａ，６ｂによって磁気検出素子５を挟み、導電性シールド板６ａ，６ｂが測定対象である所望低周波成分の検出感度を低下させることなく、高周波成分を低減するようにしているので、磁気検出素子５が所望低周波成分信号のＳ／Ｎ比を高くして信号処理回路１０に出力することができ、所望低周波成分信号を精度高く検出することができる。 In the first embodiment, the magnetic detection element 5 is sandwiched between the conductive shield plates 6a and 6b, and the conductive shield plates 6a and 6b detect the high frequency component without lowering the detection sensitivity of the desired low frequency component to be measured. Therefore, the magnetic detecting element 5 can increase the S/N ratio of the desired low-frequency component signal and output it to the signal processing circuit 10, so that the desired low-frequency component signal can be detected with high accuracy. can.

（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２である電流センサ１０１の側面図である。また、図５は、図４に示したギャップ３に介在する基板４の平面図である。図４及び図５に示すように、本実施の形態２では、実施の形態１の導電性シールド板６ａ，６ｂに替えて導電性シールド板８ａ，８ｂを設けている。導電性シールド板８ａは、中央部分に空洞９ａが形成され、この空洞９ａの領域に磁気検出素子５が配置される。導電性シールド板８ａは、四方に設けたパッド２６によって基板４の表面に半田付けなどによって取り付けられる。一方、導電性シールド板８ｂは、基板４の裏面から磁気検出素子５を覆うように取り付けられる。すなわち、導電性シールド板８ａ，８ｂは、基板４に直接接触するように接続される。なお、導電性シールド板８ａ，８ｂは、それぞれ対向配置され、磁気検出素子５を挟み込むように配置される。 (Embodiment 2)
FIG. 4 is a side view of current sensor 101 according to Embodiment 2 of the present invention. 5 is a plan view of substrate 4 interposed in gap 3 shown in FIG. As shown in FIGS. 4 and 5, in the second embodiment, conductive shield plates 8a and 8b are provided instead of the conductive shield plates 6a and 6b of the first embodiment. The conductive shield plate 8a has a cavity 9a formed in its central portion, and the magnetic detection element 5 is arranged in the region of this cavity 9a. The conductive shield plate 8a is attached to the surface of the substrate 4 by soldering or the like with pads 26 provided on four sides. On the other hand, the conductive shield plate 8b is attached so as to cover the magnetic detection element 5 from the back surface of the substrate 4. As shown in FIG. That is, the conductive shield plates 8a and 8b are connected to the substrate 4 so as to be in direct contact therewith. The conductive shield plates 8a and 8b are arranged to face each other and sandwich the magnetic detection element 5 therebetween.

導電性シールド板８ａ，８ｂと基板４上の導電性部分とが接触しないように、端子２２ｂ～２２ｅ等のビアを用い、接続線２３ａ，２３ｂを基板４内の中間層に配線している。 Connection lines 23a and 23b are wired in intermediate layers in the substrate 4 using vias such as terminals 22b to 22e so that the conductive shield plates 8a and 8b and the conductive portions on the substrate 4 do not come into contact with each other.

導電性シールド板８ａ，８ｂは、絶縁性の接着剤を用いて基板４に取り付けてもよい。要は、導電性シールド板８ａ，８ｂと基板４の導電性部分とが接触せず、絶縁性を確保できればよい。 The conductive shield plates 8a, 8b may be attached to the substrate 4 using an insulating adhesive. The point is that the conductive shield plates 8a and 8b and the conductive portion of the substrate 4 do not come into contact with each other, so that insulation can be ensured.

上記の実施の形態１では、導電性シールド板６ａ，６ｂと基板４との間の絶縁性を確保するために、導電性シールド板６ａ，６ｂの設置や絶縁板７を設けるなどの組立工程が必要であったが、本実施の形態２では、導電性シールド板８ａ，８ｂと基板４とが予め一体形成してギャップ３内に配置することができるので、組立工程が簡易かつ容易に行うことができる。 In the first embodiment described above, in order to ensure insulation between the conductive shield plates 6a and 6b and the substrate 4, an assembly process such as installing the conductive shield plates 6a and 6b and providing the insulating plate 7 is required. However, in the second embodiment, the conductive shield plates 8a and 8b and the substrate 4 can be integrally formed in advance and arranged in the gap 3, so that the assembly process can be performed simply and easily. can be done.

なお、本実施の形態２では、実施の形態１に比して導電性シールド板８ａの空洞９ａの領域の磁気遮蔽を行うことができないが、必要最小限の磁気遮蔽を行うことができる。 In the second embodiment, the magnetic shielding of the region of the cavity 9a of the conductive shield plate 8a cannot be performed as compared with the first embodiment, but the necessary minimum magnetic shielding can be performed.

（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３である電流センサの基板４の平面図である。上記の実施の形態２では、磁気検出素子５としてコイルパターン２１を用いていたが、図６に示すように、コイルパターン２１に替えてホール素子３１を用いた磁気検出素子３５としてもよい。この場合、ホール素子３１側の端子３２ａ～３２ｄと信号処理回路１０側の端子３２ｅ～３２ｈとは、ビアで形成され、各端子間を接続する接続線３３ａ～３３ｄは、基板４内の中間層に形成され、基板４と導電性シールド板８ａ，８ｂとの絶縁性を確保している。なお、実施の形態２と同様に、導電性シールド板８ａ，８ｂは、パッド３６を用いて基板４に接続される。なお、実施の形態１の磁気検出素子５にホール素子３１を用いてもよい。 (Embodiment 3)
FIG. 6 is a plan view of the substrate 4 of the current sensor according to Embodiment 3 of the present invention. Although the coil pattern 21 is used as the magnetic detection element 5 in the second embodiment, the coil pattern 21 may be replaced with a magnetic detection element 35 using the Hall element 31 as shown in FIG. In this case, the terminals 32a to 32d on the Hall element 31 side and the terminals 32e to 32h on the signal processing circuit 10 side are formed by vias, and the connection lines 33a to 33d connecting between the terminals are formed in an intermediate layer in the substrate 4. to ensure insulation between the substrate 4 and the conductive shield plates 8a and 8b. It should be noted that the conductive shield plates 8a and 8b are connected to the substrate 4 using pads 36, as in the second embodiment. Note that the Hall element 31 may be used as the magnetic detecting element 5 of the first embodiment.

（実施の形態４）
図７は、本発明の実施の形態４である電流センサの基板４４に形成した磁気検出素子４５の平面図である。また、図８は、図７に示した磁気検出素子４５のＡ－Ａ線断面図である。図７及び図８に示すように、基板４４は多層基板であり、２つのコイルパターン４１ａ，４１ｂを有する磁気検出素子４５は、基板４４内に形成されている。２つのコイルパターン４１ａ，４１ｂは、ビア４２の導電部材で接続されている。ビア４２は、内層にスルーホールを埋め込んだインナーバイアホールである。各コイルパターン４１ａ，４１ｂは、端子４３ａ，４３ｂに接続される。端子４３ａ，４３ｂは、導電性シールド板４０ａ，４０ｂが設けられる領域外の基板４４に設けられたスルーホールに導電材が埋め込まれたものである。 (Embodiment 4)
FIG. 7 is a plan view of a magnetic detection element 45 formed on a substrate 44 of a current sensor according to Embodiment 4 of the present invention. 8 is a cross-sectional view of the magnetic detecting element 45 shown in FIG. 7 taken along the line AA. As shown in FIGS. 7 and 8, the substrate 44 is a multi-layer substrate, and the magnetic sensing element 45 having two coil patterns 41a and 41b is formed in the substrate 44. As shown in FIGS. The two coil patterns 41a and 41b are connected by a conductive member of the via 42. As shown in FIG. A via 42 is an inner via hole in which a through hole is embedded in an inner layer. Each coil pattern 41a, 41b is connected to terminals 43a, 43b. The terminals 43a and 43b are formed by embedding a conductive material in through holes provided in the substrate 44 outside the area where the conductive shield plates 40a and 40b are provided.

なお、図９は、基板４４の内層に形成されるコイルパターン４１ａ，４１ｂを示す図である。図９に示すように、コイルパターン４１ａ，４１ｂは、磁場の変化により発生する誘導電圧が足しあわされるように、巻き方向を同一にし、インナーバイアホールであるビア４２内の導電部材を介して直列接続される。なお、図９では、各コイルパターン４１ａ，４１ｂの巻き方向は、それぞれ右巻きになっている。 9 is a diagram showing coil patterns 41a and 41b formed on the inner layer of the substrate 44. As shown in FIG. As shown in FIG. 9, the coil patterns 41a and 41b are wound in the same direction so that the induced voltages generated by changes in the magnetic field are summed, and are connected in series through the conductive member in the via 42, which is the inner via hole. Connected. In FIG. 9, the winding directions of the coil patterns 41a and 41b are clockwise.

したがって、磁気検出素子４５を挟み込む導電性シールド板４０ａ，４０ｂが取り付けられる基板表面には、導電部分が露出していないため、導電性シールド板４０ａ，４０ｂはそのまま基板４４に取り付けることができる。この導電性シールド板４０ａ，４０ｂの基板４４への取付は、パッド４６を用いた半田付けであってもよいし、接着剤を用いた接着であってもよい。 Therefore, the conductive shield plates 40a and 40b can be attached to the substrate 44 as they are because the conductive portions are not exposed on the surface of the substrate to which the conductive shield plates 40a and 40b sandwiching the magnetic detecting element 45 are attached. The conductive shield plates 40a and 40b may be attached to the substrate 44 by soldering using the pads 46 or bonding using an adhesive.

なお、図示しない信号処理回路は、端子４３ａ，４３ｂを介して接続される。信号処理回路と端子４３ａ，４３ｂとの接続は、導電性シールド板４０ａ，４０ｂが設けられない領域であるため、信号処理回路側に端子４３ａ，４３ｂと同様な端子を設け、基板４４の内層で接続してもよいし、基板４４の外部で接続してもよい。 A signal processing circuit (not shown) is connected via terminals 43a and 43b. Since the connection between the signal processing circuit and the terminals 43a and 43b is an area where the conductive shield plates 40a and 40b are not provided, terminals similar to the terminals 43a and 43b are provided on the signal processing circuit side, and the inner layer of the substrate 44 is used. It may be connected or may be connected outside the substrate 44 .

本実施の形態４では、実施の形態２のように空洞９ａを設ける必要がないため、導電性シールド板４０ａ，４０ｂによる高い磁気遮蔽効果を得ることができる。 In the fourth embodiment, since it is not necessary to provide the cavity 9a as in the second embodiment, a high magnetic shielding effect can be obtained by the conductive shield plates 40a and 40b.

（実施の形態５）
図１０は、本発明の実施の形態５である電流センサの基板５４に形成した磁気検出素子５５の平面図である。また、図１１は、図１０に示した磁気検出素子５５のＢ－Ｂ線断面図である。図１０及び図１１に示すように、磁気検出素子４５に対応する磁気検出素子５５は、２つのコイルパターン４１ａ，４１ｂに対応する２つのコイルパターン５１ａ，５１ｂを有する。実施の形態５は、実施の形態４のビア４２に替えて、基板５４の表面まで貫通するスルーホールのビア５２とし、導電性シールド板４０ａ，４０ｂに替えて、それぞれビア５２に対応する位置に小さい空洞６０ａ，６０ｂを設けた導電性シールド板５０ａ，５０ｂとしている。空洞６０ａ，６０ｂは、基板５４に形成されたビア５２の導電部に接触しないようにするためである。 (Embodiment 5)
FIG. 10 is a plan view of a magnetic detection element 55 formed on a substrate 54 of a current sensor according to Embodiment 5 of the present invention. 11 is a cross-sectional view of the magnetic detecting element 55 shown in FIG. 10 taken along line BB. As shown in FIGS. 10 and 11, the magnetic detection element 55 corresponding to the magnetic detection element 45 has two coil patterns 51a and 51b corresponding to the two coil patterns 41a and 41b. In the fifth embodiment, the vias 42 of the fourth embodiment are replaced with through-hole vias 52 penetrating to the surface of the substrate 54, and the conductive shield plates 40a and 40b are replaced with respective vias 52 at positions corresponding to the vias 52. Conductive shield plates 50a and 50b are provided with small cavities 60a and 60b. This is because the cavities 60 a and 60 b do not contact the conductive portion of the via 52 formed in the substrate 54 .

なお、端子５３ａ，５３ｂ、パッド５６は、それぞれ端子４３ａ，４３ｂ、パッド４６に対応する。 Terminals 53a, 53b and pad 56 correspond to terminals 43a, 43b and pad 46, respectively.

本実施の形態５では、多層基板である基板５４を形成する各層のすべてを積層した後、ドリルでスルーホールのビア５２、端子５３ａ，５３ｂをあけ、その後銅メッキをして導電部材を満たせばよい。このため、インナーバイアホールの形成と異なり、ビア形成のプロセスが１回で済み低コストで基板５４を製作することができる。また、本実施の形態５では、実施の形態２の大きな空洞９ａと異なり、小さな空洞６０ａ，６０ｂで済むため、空洞を設けない導電性シールド板６ａ，６ｂとほぼ同じ磁気遮蔽効果を得ることができる。 In the fifth embodiment, after laminating all the layers forming the substrate 54, which is a multilayer substrate, through-hole vias 52 and terminals 53a and 53b are drilled, and then copper plating is applied to fill the conductive members. good. Therefore, unlike the formation of inner via holes, only one via formation process is required, and the substrate 54 can be manufactured at low cost. In addition, unlike the large cavity 9a of the second embodiment, the fifth embodiment only requires small cavities 60a and 60b, so that substantially the same magnetic shielding effect as the conductive shield plates 6a and 6b without cavities can be obtained. can.

（具体的な磁気遮蔽効果の比較）
ここでは、導電性シールド板６ａ，６ｂを設けた実施の形態１と導電性シールド板８ａ，８ｂを設けた実施の形態２との磁気遮蔽効果を比較する。図１２は、導電性シールド板を設けない場合、空洞９ａがない導電性シールド板６ａ，６ｂを設けた実施の形態１の場合、空洞９ａがある導電性シールド板８ａ，８ｂを設けた実施の形態２の場合における信号強度の周波数依存性を示す図である。曲線Ｌ１は、導電性シールド板を設けない場合を示し、曲線Ｌ２は、空洞９ａがない導電性シールド板６ａ，６ｂを設けた実施の形態１の場合を示し、曲線Ｌ３は、空洞９ａがある導電性シールド板８ａ，８ｂを設けた実施の形態２の場合を示している。なお、導電性シールド板６ａ，６ｂ、８ａ，８ｂは、厚さ１ｍｍの銅で形成されている。この導電性シールド板の厚さ１ｍｍは、導電性シールド板の材質が銅のとき、周波数が３ｋＨｚ程度の時の表皮深さである。なお、図１２は、５０Ｈｚでの出力信号を１としたとき、コイルパターンである磁気検出素子に発生している誘導電圧を検出信号としている。 (Comparison of specific magnetic shielding effects)
Here, the magnetic shielding effects of the first embodiment in which the conductive shield plates 6a and 6b are provided and the second embodiment in which the conductive shield plates 8a and 8b are provided are compared. FIG. 12 shows the case in which no conductive shield plate is provided, the first embodiment in which conductive shield plates 6a and 6b without cavity 9a are provided, and the case in which conductive shield plates 8a and 8b with cavity 9a are provided. FIG. 10 is a diagram showing frequency dependence of signal strength in the case of form 2; Curve L1 shows the case where the conductive shield plate is not provided, curve L2 shows the case of Embodiment 1 in which the conductive shield plates 6a and 6b are provided without the cavity 9a, and curve L3 shows the case with the cavity 9a. The case of Embodiment 2 in which conductive shield plates 8a and 8b are provided is shown. The conductive shield plates 6a, 6b, 8a, 8b are made of copper with a thickness of 1 mm. The 1 mm thickness of the conductive shield plate is the skin depth at a frequency of about 3 kHz when the material of the conductive shield plate is copper. In FIG. 12, when the output signal at 50 Hz is 1, the induced voltage generated in the magnetic detection element, which is a coil pattern, is used as the detection signal.

曲線Ｌ１は、導電性シールド板を設けていないので、周波数に比例した出力が発生し、高周波になるに従って信号強度が大きくなっている。信号強度は、測定対象の５０Ｈｚ以外の信号が重畳している場合、大きくなる。したがって、信号強度が１よりも大きくなればなるほど、計測誤差が生じていることになる。 Since the curve L1 does not have a conductive shield plate, an output proportional to the frequency is generated, and the signal strength increases as the frequency increases. The signal strength increases when a signal other than 50 Hz to be measured is superimposed. Therefore, the more the signal intensity is greater than 1, the greater the measurement error.

これに対し、曲線Ｌ２では、導電性シールド板６ａ，６ｂによってノイズ成分である高周波成分が大幅にカットされ、信号強度が低減されている。また、曲線Ｌ３でも、導電性シールド板８ａ，８ｂによってノイズ成分である高周波成分が大幅にカットされ、信号強度が低減されている。曲線Ｌ３は、曲線Ｌ２に比して信号強度が高くなっているが、これは導電性シールド板８ａに形成された空洞９ａの影響であると考えられる。 On the other hand, in the curve L2, the conductive shield plates 6a and 6b largely cut the high-frequency component, which is the noise component, and the signal strength is reduced. Also in curve L3, the conductive shield plates 8a and 8b largely cut high-frequency components, which are noise components, and the signal strength is reduced. The curve L3 has a higher signal intensity than the curve L2, but this is considered to be due to the cavities 9a formed in the conductive shield plate 8a.

図１３は、空洞９ａがない導電性シールド板６ａ，６ｂを設けた実施の形態１の場合と、空洞９ａがある導電性シールド板８ａ，８ｂを設けた実施の形態２の場合とにおける高周波成分の低減率の周波数依存性を示す図である。曲線Ｌ１１は、空洞９ａがない導電性シールド板６ａ，６ｂを設けた実施の形態１の場合の低減率を示し、曲線Ｌ１２は、空洞９ａがある導電性シールド板８ａ，８ｂを設けた実施の形態２の場合の低減率を示している。 FIG. 13 shows high-frequency components in the case of the first embodiment in which the conductive shield plates 6a and 6b without the cavity 9a are provided and in the case of the second embodiment in which the conductive shield plates 8a and 8b with the cavity 9a are provided. is a diagram showing the frequency dependence of the reduction rate of . A curve L11 shows the reduction rate in the case of the first embodiment in which the conductive shield plates 6a and 6b without the cavity 9a are provided, and a curve L12 shows the reduction rate in the case of the embodiment in which the conductive shield plates 8a and 8b with the cavity 9a are provided. The reduction rate in the case of form 2 is shown.

図１３に示すように、曲線Ｌ１２は、曲線Ｌ１１に比して高周波の低減率は低いものの、いずれの場合も周波数が３ｋＨｚ以上で９０％程度の低減率を得ることができる。 As shown in FIG. 13, the curve L12 has a lower high-frequency reduction rate than the curve L11, but in either case, a reduction rate of about 90% can be obtained at frequencies of 3 kHz or higher.

これにより、導電性シールド板６ａ，６ｂ、８ａ，８ｂを設けることによって不要な高周波成分を除去でき、測定対象の所望低周波成分を高感度に検出することができる。すなわち、Ｓ／Ｎ比が高い状態で、測定対象の所望低周波成分を得ることができる。この結果、後段の信号処理回路のゲインを低く抑えることができ、信号処理回路由来のノイズによる影響も低減することができる。これにより、測定対象の所望低周波成分を精度良く検出することが可能になる。 Thus, by providing the conductive shield plates 6a, 6b, 8a, 8b, unnecessary high frequency components can be removed, and desired low frequency components to be measured can be detected with high sensitivity. That is, the desired low-frequency component to be measured can be obtained with a high S/N ratio. As a result, the gain of the subsequent signal processing circuit can be kept low, and the influence of noise derived from the signal processing circuit can be reduced. This makes it possible to accurately detect the desired low-frequency component to be measured.

（電力量計）
図１４は、実施の形態１～５で示した電流センサを用いた電力量計２００の一例を示すブロック図である。この電力量計２００は、電源ＳＰと負荷ＬＤとの間の三相電力量を計測するものであり、２電力計法により求めている。なお、図１５は、三相電流ＩＲ，ＩＳ，ＩＴ及び三相電圧ＶＲ，ＶＳ，ＶＴ間のベクトル図を示している。 (watt hour meter)
FIG. 14 is a block diagram showing an example of a watt-hour meter 200 using the current sensor shown in Embodiments 1-5. This watthour meter 200 measures the three-phase electric energy between the power source SP and the load LD, and is obtained by the two-wattmeter method. Note that FIG. 15 shows a vector diagram between three-phase currents IR, IS, IT and three-phase voltages VR, VS, VT.

図１４に示すように、電力量計２００は、実施の形態１～５で示した電流センサに対応する電流センサ１ａ，１ｂ、電圧センサ２０１ａ，２０１ｂ、電力量算出部２０２、出力部２０３を有する。電流センサ１ａは、Ｒ相の電流信号を検出する。電流センサ１ｂは、Ｔ相の電流信号を検出する。また、電圧センサ２０１ａは、Ｒ相とＳ相との間の電圧信号を検出する。電圧センサ２０１ｂは、Ｔ相とＳ相との間の電圧信号を検出する。 As shown in FIG. 14, the watt-hour meter 200 includes current sensors 1a and 1b, voltage sensors 201a and 201b, a power amount calculator 202, and an output unit 203 corresponding to the current sensors shown in the first to fifth embodiments. . The current sensor 1a detects an R-phase current signal. The current sensor 1b detects a T-phase current signal. Also, the voltage sensor 201a detects a voltage signal between the R phase and the S phase. Voltage sensor 201b detects a voltage signal between the T phase and the S phase.

電力量算出部２０２は、電流センサ１ａの電流信号と電圧センサ２０１ａの電圧信号とを乗算して瞬時電力信号を生成し、これをローパスフィルタで平滑した有効電力を求めるとともに、電流センサ１ｂの電流信号と電圧センサ２０１ｂの電圧信号とを乗算して瞬時電力信号を生成し、これをローパスフィルタで平滑した有効電力を求め、各有効電力を加算した有効電力を電力量として算出する。出力部２０３は、この算出された電力量を表示出力あるいは外部出力する。 The power calculation unit 202 multiplies the current signal of the current sensor 1a by the voltage signal of the voltage sensor 201a to generate an instantaneous power signal, smoothes this signal with a low-pass filter to obtain the active power, and calculates the current of the current sensor 1b. The instantaneous power signal is generated by multiplying the signal and the voltage signal of the voltage sensor 201b, the active power is obtained by smoothing this with a low-pass filter, and the active power obtained by adding each active power is calculated as the electric energy. The output unit 203 displays or externally outputs the calculated power amount.

なお、２電力計法で求める三相電力Ｐは、
Ｐ＝ＶＲＳ・ＩＲ＋ＶＴＳ・ＩＴ
＝（ＶＲ－ＶＳ）・ＩＲ＋（ＶＴ－ＶＳ）・ＩＴ
＝ＶＲ・ＩＲ＋ＶＳ・（－ＩＲ－ＩＴ）＋ＶＴ・ＩＴ
＝ＶＲ・ＩＲ＋ＶＳ・ＩＳ＋ＶＴ・ＩＴ
となり、各相の電力を合計した電力を求めたことと同じになる。 The three-phase power P obtained by the two-wattmeter method is
P = VRS · IR + VTS · IT
=(VR-VS)*IR+(VT-VS)*IT
= VR · IR + VS · (-IR - IT) + VT · IT
= VR · IR + VS · IS + VT · IT
, which is the same as obtaining the power obtained by summing the power of each phase.

また、上記の実施の形態及び変形例で図示した各構成は機能概略的なものであり、必ずしも物理的に図示の構成をされていることを要しない。すなわち、各装置及び構成要素の分散・統合の形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を各種の使用状況などに応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。 In addition, each configuration illustrated in the above embodiment and modified examples is functionally schematic, and does not necessarily need to be physically configured as illustrated. In other words, the form of dispersion/integration of each device and component is not limited to the illustrated one, and all or part of them can be functionally or physically distributed/integrated in arbitrary units according to various usage conditions. can be configured

１電流バー
１ａ，１ｂ，１００，１０１電流センサ
２集磁コア
３ギャップ
４，４４，５４基板
５，３５，４５，５５磁気検出素子
６ａ，６ｂ，８ａ，８ｂ，４０ａ，４０ｂ，５０ａ，５０ｂ導電性シールド板
７絶縁板
９ａ，６０ａ，６０ｂ空洞
１０信号処理回路
１１フィルタ回路
１２増幅回路
１３出力回路
２１コイルパターン
２２ａ，４２，５２ビア
２２ｂ～２２ｅ，３２ａ～３２ｈ，４３ａ，４３ｂ，５３ａ，５３ｂ端子
２３ａ，２３ｂ，３３ａ～３３ｄ接続線
２６，３６，４６，５６パッド
３１ホール素子
４１ａ，４１ｂ，５１ａ，５１ｂコイルパターン
２００電力量計
２０１ａ，２０１ｂ電圧センサ
２０２電力量算出部
２０３出力部
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ１１，Ｌ１２曲線
ＬＤ負荷
ＳＰ電源 1 current bars 1a, 1b, 100, 101 current sensor 2 magnetic collecting core 3 gaps 4, 44, 54 substrates 5, 35, 45, 55 magnetic detection elements 6a, 6b, 8a, 8b, 40a, 40b, 50a, 50b conductive Shield plate 7 Insulating plates 9a, 60a, 60b Cavity 10 Signal processing circuit 11 Filter circuit 12 Amplifier circuit 13 Output circuit 21 Coil patterns 22a, 42, 52 Vias 22b to 22e, 32a to 32h, 43a, 43b, 53a, 53b Terminals 23a, 23b, 33a to 33d Connection lines 26, 36, 46, 56 Pad 31 Hall elements 41a, 41b, 51a, 51b Coil pattern 200 Electricity meters 201a, 201b Voltage sensor 202 Electric energy calculation unit 203 Output units L1, L2, L3, L11, L12 Curve LD Load SP Power supply

Claims

電流を流す電流バーを囲むように形成された集磁コアと、前記集磁コアのギャップに介在して磁気検出を行う磁気検出素子が設けられ、前記電流バーに流れる電流信号を検出する基板とを有した電流センサであって、
前記ギャップの各端面と前記磁気検出素子との間のそれぞれに導電性シールド板を設け、
前記磁気検出素子は、前記基板の中間層に接続するビア及び前記中間層を介して外部接続され、
前記磁気検出素子が配置される側の前記導電性シールド板は、前記ビアを含む前記磁気検出素子が配置される位置に貫通する空洞が形成されて前記基板に取り付けられるとともに、他の前記導電性シールド板は、前記磁気検出素子が配置されない基板面に取り付けられ、前記磁気検出素子に対して絶縁されていることを特徴とする電流センサ。 a magnetism-collecting core formed to surround a current bar through which a current flows; and a substrate provided with a magnetism detection element interposed in a gap between the magnetism-collecting core and detecting a current signal flowing through the current bar. A current sensor having
A conductive shield plate is provided between each end face of the gap and the magnetic detection element,
the magnetic sensing element is externally connected through a via connected to an intermediate layer of the substrate and the intermediate layer;
The conductive shield plate on the side where the magnetic detection element is arranged is attached to the substrate with a cavity penetrating through the position where the magnetic detection element including the via is formed, and the other conductive shield plate is attached to the substrate. A current sensor, wherein a shield plate is attached to a substrate surface on which the magnetic detection element is not arranged, and is insulated from the magnetic detection element.

電流を流す電流バーを囲むように形成された集磁コアと、前記集磁コアのギャップに介在して磁気検出を行う磁気検出素子が設けられ、前記電流バーに流れる電流信号を検出する基板とを有した電流センサであって、
前記ギャップの各端面と前記磁気検出素子との間のそれぞれに導電性シールド板を設け、
前記磁気検出素子は、多層基板の内部の複数層に形成された複数のコイルパターンであり、各コイルパターンが前記多層基板を貫通するビアを介して接続されるとともに、前記複数層を介して外部接続され、
各導電性シールド板は、前記ビアに対応する位置に貫通する空洞が形成されて前記基板に取り付けられ、前記磁気検出素子に対して絶縁されていることを特徴とする電流センサ。 a magnetism-collecting core formed to surround a current bar through which a current flows; and a substrate provided with a magnetism detection element interposed in a gap between the magnetism-collecting core and detecting a current signal flowing through the current bar. A current sensor having
A conductive shield plate is provided between each end face of the gap and the magnetic detection element,
The magnetic detection element is a plurality of coil patterns formed in a plurality of layers inside a multilayer substrate. connected and
A current sensor according to claim 1, wherein each conductive shield plate is attached to the substrate with a through cavity formed at a position corresponding to the via, and is insulated from the magnetic detection element.

前記導電性シールド板は、除去対象周波数及び材質の表皮深さに対応する厚さであることを特徴とする請求項１又は２に記載の電流センサ。 3. The current sensor according to claim 1, wherein the conductive shield plate has a thickness corresponding to the frequency to be removed and the skin depth of the material.

前記導電性シールド板は、非磁性材料で形成されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか一つに記載の電流センサ。 4. The current sensor according to claim 1, wherein said conductive shield plate is made of a non-magnetic material.

前記磁気検出素子は、前記基板に形成されたコイルパターンであることを特徴とする請求項１に記載の電流センサ。 2. The current sensor according to claim 1 , wherein the magnetic detection element is a coil pattern formed on the substrate.

負荷に対する複数相の交流電流を流す複数の前記電流バーのうち、１つ少ない１以上の電流バーに流れる電流信号を検出する、請求項１～４のいずれか一つに記載した１以上の電流センサと、
前記電流センサが配置される１以上の電流バーと前記電流センサが配置されない１つの電流バーとの間の電圧信号を検出する１以上の電圧センサと、
前記電流センサが検出した電流信号と前記電圧センサが検出した電圧信号とをもとに前記複数相の電力量を算出する電力量算出部と、
を備えたことを特徴とする電力量計。 5. The one or more currents according to any one of claims 1 to 4, wherein a current signal flowing in one or more current bars, which is one less than the plurality of current bars through which multi-phase alternating current flows to a load, is detected. a sensor;
one or more voltage sensors for detecting voltage signals between one or more current bars on which the current sensors are located and one current bar on which the current sensors are not located;
a power amount calculation unit that calculates the power amount of the plurality of phases based on the current signal detected by the current sensor and the voltage signal detected by the voltage sensor;
A watt hour meter comprising: