JPH05223848A - 電流検出器 - Google Patents
電流検出器Info
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- JPH05223848A JPH05223848A JP4030388A JP3038892A JPH05223848A JP H05223848 A JPH05223848 A JP H05223848A JP 4030388 A JP4030388 A JP 4030388A JP 3038892 A JP3038892 A JP 3038892A JP H05223848 A JPH05223848 A JP H05223848A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 回路に流れる交流及び直流の電流量を磁気抵
抗素子を用いて検出する電流検出器に関するものであ
る。構成を簡単化して小型化、低コスト化を図るととも
に、温度特性および出力バラツキの少ない電流検出器を
提供することを目的とする。 【構成】 第1と第3のエレメントおよび第2と第4の
エレメントはそれぞれ平行で、各組間でその電流方向が
互いにほぼ90°になり、さらに各エレメントに対しほ
ぼ45°の角度に静磁界を加えた磁気抵抗素子9と、こ
の磁気抵抗素子9のエレメントを形成した面に平行で静
磁界に沿って被測定電流を流すよう配置した電流通過導
体8により構成する。これにより従来に比べ形状の小型
化と周波数特性の改善が可能となり、組立構造の簡素化
でコストの低減を図ることができ、従来よりも優れた温
度特性を有する電流検出器を得ることができる。
抗素子を用いて検出する電流検出器に関するものであ
る。構成を簡単化して小型化、低コスト化を図るととも
に、温度特性および出力バラツキの少ない電流検出器を
提供することを目的とする。 【構成】 第1と第3のエレメントおよび第2と第4の
エレメントはそれぞれ平行で、各組間でその電流方向が
互いにほぼ90°になり、さらに各エレメントに対しほ
ぼ45°の角度に静磁界を加えた磁気抵抗素子9と、こ
の磁気抵抗素子9のエレメントを形成した面に平行で静
磁界に沿って被測定電流を流すよう配置した電流通過導
体8により構成する。これにより従来に比べ形状の小型
化と周波数特性の改善が可能となり、組立構造の簡素化
でコストの低減を図ることができ、従来よりも優れた温
度特性を有する電流検出器を得ることができる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は回路に流れる交流及び直
流の電流量を磁気抵抗素子を用いて検出する電流検出器
に関するものである。
流の電流量を磁気抵抗素子を用いて検出する電流検出器
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、電流検出器は電動機の回転やトル
クの制御をはじめとする電流値制御のための電流検出手
段として、また過電流保護回路などの電流スイッチに利
用する検出手段として広く利用されてきている。
クの制御をはじめとする電流値制御のための電流検出手
段として、また過電流保護回路などの電流スイッチに利
用する検出手段として広く利用されてきている。
【0003】以下に従来の電流検出器について説明す
る。従来、電流の検出は主に電流通路の一部に直列に取
り付けた抵抗により生じる電圧降下を利用して測定する
ことにより行われてきた。しかしこの方法では電流を測
定しようとする回路から直接信号を得るため、そのまま
では電流回路と検出回路との絶縁ができないことによ
り、特に電圧の高い回路などでは他に絶縁の手段が必要
になる。また回路中に抵抗を挿入するため、検出電流量
が大きくなるにつれ、その抵抗からの発熱が問題となっ
てきた。
る。従来、電流の検出は主に電流通路の一部に直列に取
り付けた抵抗により生じる電圧降下を利用して測定する
ことにより行われてきた。しかしこの方法では電流を測
定しようとする回路から直接信号を得るため、そのまま
では電流回路と検出回路との絶縁ができないことによ
り、特に電圧の高い回路などでは他に絶縁の手段が必要
になる。また回路中に抵抗を挿入するため、検出電流量
が大きくなるにつれ、その抵抗からの発熱が問題となっ
てきた。
【0004】このような絶縁性をもたせたり、入力抵抗
を低くすることを目的として利用されるようになってき
たのがホール素子を使った電流検出器である。図11は
この電流検出器の構造を示すものである。図11におい
て、1,1′は被測定電流の入力端子で、この入力端子
1,1′を通して測定しようとする電流を磁性体コア2
に巻いたコイル3に流す。前記磁性体コア2にはギャッ
プ2aを設けており、そのギャップ2a中にホール素子
4を取り付けている。このホール素子4は、2個の端子
を電源5に、他の2個の端子を差動増幅器6にそれぞれ
接続している。また、7は出力端子である。
を低くすることを目的として利用されるようになってき
たのがホール素子を使った電流検出器である。図11は
この電流検出器の構造を示すものである。図11におい
て、1,1′は被測定電流の入力端子で、この入力端子
1,1′を通して測定しようとする電流を磁性体コア2
に巻いたコイル3に流す。前記磁性体コア2にはギャッ
プ2aを設けており、そのギャップ2a中にホール素子
4を取り付けている。このホール素子4は、2個の端子
を電源5に、他の2個の端子を差動増幅器6にそれぞれ
接続している。また、7は出力端子である。
【0005】以下その動作について説明する。まず、電
流Iを入力端子1,1′に入力し、磁性体コア2に巻か
れたコイル3に流すことによって、磁性体コア2とその
ギャップ2aには磁界が発生する。この時、磁性体コア
2の磁路長をl、その断面積をs、ギャップ長をl′、
また磁性体コアの透磁率をμ、空気の透磁率をμ0、コ
イル3の巻数をNとすると、ギャップ2aに発生する磁
束密度Bは次式によって表される。
流Iを入力端子1,1′に入力し、磁性体コア2に巻か
れたコイル3に流すことによって、磁性体コア2とその
ギャップ2aには磁界が発生する。この時、磁性体コア
2の磁路長をl、その断面積をs、ギャップ長をl′、
また磁性体コアの透磁率をμ、空気の透磁率をμ0、コ
イル3の巻数をNとすると、ギャップ2aに発生する磁
束密度Bは次式によって表される。
【0006】
【数1】
【0007】次にホール素子の出力についてみる。ホー
ル素子4に電源5から供給されるホール電流をIHとし
てホール電流に垂直な方向へ磁界Bを加えると、ホール
電流と磁界の双方に直角な方向にホール電圧VHが発生
する。発生するホール電圧は定数Kを使うと次式によっ
て表される。
ル素子4に電源5から供給されるホール電流をIHとし
てホール電流に垂直な方向へ磁界Bを加えると、ホール
電流と磁界の双方に直角な方向にホール電圧VHが発生
する。発生するホール電圧は定数Kを使うと次式によっ
て表される。
【0008】VH=K・IH・B……(2) したがって(2)式より入力電流Iとホール電圧VHは
次式のような比例関係にあることが分かる。
次式のような比例関係にあることが分かる。
【0009】
【数2】
【0010】以上のように、発生したホール電圧は差動
増幅器6により増幅され、入力電流に比例した電圧とし
て出力端子7に出力され、その値から入力電流値を知る
ことができる。
増幅器6により増幅され、入力電流に比例した電圧とし
て出力端子7に出力され、その値から入力電流値を知る
ことができる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の構成
では、検出素子であるホール素子4の磁気感度が小さい
ため、被測定電流により発生する磁界を大きくする必要
がある。検出器の出力を考えたとき入力に必要な磁束の
大きさは最低100eである。例えば、10Aの電流を
検出する場合に必要なコイル3の巻数は約6回であり、
かつコイル3に使用する銅線がφ1.5mm程度と太いこ
ともあり、したがって磁性体コア2とコイル3の形状は
大きなものとなる。
では、検出素子であるホール素子4の磁気感度が小さい
ため、被測定電流により発生する磁界を大きくする必要
がある。検出器の出力を考えたとき入力に必要な磁束の
大きさは最低100eである。例えば、10Aの電流を
検出する場合に必要なコイル3の巻数は約6回であり、
かつコイル3に使用する銅線がφ1.5mm程度と太いこ
ともあり、したがって磁性体コア2とコイル3の形状は
大きなものとなる。
【0012】このことは検出器の小型化に対する障害に
なるばかりでなく、コストアップの要因、さらには磁性
体コア2とコイル3のインピーダンスによる周波数特性
の低下を招くこととなる。また、磁性体コア2の透磁率
μやホール素子4の温度特性の影響およびホール素子4
の出力ばらつきを吸収するためにその調整回路や補償回
路などの付加回路を必要とする問題点を持っている。
なるばかりでなく、コストアップの要因、さらには磁性
体コア2とコイル3のインピーダンスによる周波数特性
の低下を招くこととなる。また、磁性体コア2の透磁率
μやホール素子4の温度特性の影響およびホール素子4
の出力ばらつきを吸収するためにその調整回路や補償回
路などの付加回路を必要とする問題点を持っている。
【0013】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、構成を簡単化して小型化、低コスト化を図るととも
に、温度特性および出力バラツキの少ない電流検出器を
提供することを目的とする。
で、構成を簡単化して小型化、低コスト化を図るととも
に、温度特性および出力バラツキの少ない電流検出器を
提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の電流検出器は、絶縁基板上に4個のエレメン
トを形成してなる磁気抵抗素子及びこの磁気抵抗素子の
エレメントを形成した面に対して平行に静磁界を印加す
る手段とからなる磁気検出手段と、前記磁気抵抗素子の
エレメントを形成した面に平行に配置されかつ前記静磁
界と同じ方向に被測定電流が流れる電流通過導体とを有
し、前記4個のエレメントは前記絶縁基板上に電流通過
導体により生じる磁界の影響を受けるように配置し、か
つ前記4個のエレメントの第1と第4の組および第2と
第3の組はそれぞれエレメントを流れる電流の方向が平
行でありかつ各組間ではその電流方向が互いにほぼ90
°の角度をなし各エレメントを流れる電流方向と前記静
磁界の方向とがほぼ45°の角度をなすように構成した
ものである。
に本発明の電流検出器は、絶縁基板上に4個のエレメン
トを形成してなる磁気抵抗素子及びこの磁気抵抗素子の
エレメントを形成した面に対して平行に静磁界を印加す
る手段とからなる磁気検出手段と、前記磁気抵抗素子の
エレメントを形成した面に平行に配置されかつ前記静磁
界と同じ方向に被測定電流が流れる電流通過導体とを有
し、前記4個のエレメントは前記絶縁基板上に電流通過
導体により生じる磁界の影響を受けるように配置し、か
つ前記4個のエレメントの第1と第4の組および第2と
第3の組はそれぞれエレメントを流れる電流の方向が平
行でありかつ各組間ではその電流方向が互いにほぼ90
°の角度をなし各エレメントを流れる電流方向と前記静
磁界の方向とがほぼ45°の角度をなすように構成した
ものである。
【0015】
【作用】この構成のように、低磁界で動作する磁気抵抗
素子を使うことにより、被測定電流を入力端子から電流
通過導体に流して発生する磁界の大きさが従来より小さ
な値にしても検出器として使うことができる。従って、
従来のような大型の巻数の多いコイルや大型コアを使用
する必要がなくなり、電流検出器の形状の小型化を図る
ことができる。また特性面では周波数特性の改善がで
き、より高い周波数の電流に対応できる。
素子を使うことにより、被測定電流を入力端子から電流
通過導体に流して発生する磁界の大きさが従来より小さ
な値にしても検出器として使うことができる。従って、
従来のような大型の巻数の多いコイルや大型コアを使用
する必要がなくなり、電流検出器の形状の小型化を図る
ことができる。また特性面では周波数特性の改善がで
き、より高い周波数の電流に対応できる。
【0016】さらに構造的にコイルが不用になるか、も
しくは簡単な組立構造を実現できることで、組立工数の
低減すなわちコストの低減を図ることができる。また、
磁気抵抗素子のエレメント構成配置の最適化と、出力電
圧を磁気抵抗素子の2つの出力の差動電圧とすること、
磁気抵抗素子の電源に定電流源を使うことによって従来
よりも優れた温度特性を有する電流検出器を得ることが
できる。
しくは簡単な組立構造を実現できることで、組立工数の
低減すなわちコストの低減を図ることができる。また、
磁気抵抗素子のエレメント構成配置の最適化と、出力電
圧を磁気抵抗素子の2つの出力の差動電圧とすること、
磁気抵抗素子の電源に定電流源を使うことによって従来
よりも優れた温度特性を有する電流検出器を得ることが
できる。
【0017】
【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。
しながら説明する。
【0018】(実施例1)図1は本発明の第1の実施例
における電流検出器の構造図である。図1において従来
例と同じ部分には同一の番号を付している。8は被測定
電流を流す電流通過導体、9はこの電流通過導体8に電
流を流すことにより発生した磁界を検出する磁気抵抗素
子、10は磁気抵抗素子9に静磁界を加えるために取り
付けた磁石、11は磁気抵抗素子9を動作させるための
定電流源である。
における電流検出器の構造図である。図1において従来
例と同じ部分には同一の番号を付している。8は被測定
電流を流す電流通過導体、9はこの電流通過導体8に電
流を流すことにより発生した磁界を検出する磁気抵抗素
子、10は磁気抵抗素子9に静磁界を加えるために取り
付けた磁石、11は磁気抵抗素子9を動作させるための
定電流源である。
【0019】前記磁気抵抗素子9は、アルミナ基板上に
数100〜2000ÅのNiFe薄膜を蒸着した後、フ
ォトリソ工程を経て幅が数10μmで折り返し状のパタ
ーンを形成することにより構成する。すなわち、図2の
ようにほぼ同じ抵抗値からなる4個のエレメント13a
〜13dを相互に接続したもので、各エレメント13a
〜13dの接続点から基板周辺の4個の電極12に対し
て取り出し用の配線も同時に形成する。この4個の電極
12のうち第1と第2のエレメント13a,13bの接
続点および第3と第4のエレメント13c,13dの接
続点につながる電極12は磁気抵抗素子9の出力端子で
あり、また残りの2つの接続点につながる電極12は磁
気抵抗素子9を駆動する定電流源11に接続される。ま
た、絶縁基板9aの裏面にはバイアス磁界を印加するた
めの磁石10を取り付ける。
数100〜2000ÅのNiFe薄膜を蒸着した後、フ
ォトリソ工程を経て幅が数10μmで折り返し状のパタ
ーンを形成することにより構成する。すなわち、図2の
ようにほぼ同じ抵抗値からなる4個のエレメント13a
〜13dを相互に接続したもので、各エレメント13a
〜13dの接続点から基板周辺の4個の電極12に対し
て取り出し用の配線も同時に形成する。この4個の電極
12のうち第1と第2のエレメント13a,13bの接
続点および第3と第4のエレメント13c,13dの接
続点につながる電極12は磁気抵抗素子9の出力端子で
あり、また残りの2つの接続点につながる電極12は磁
気抵抗素子9を駆動する定電流源11に接続される。ま
た、絶縁基板9aの裏面にはバイアス磁界を印加するた
めの磁石10を取り付ける。
【0020】ここで、各エレメント13a〜13dは、
第1のエレメント13aとそれに接続される第2,第3
のエレメント13b,13cに流れる電流の方向は互い
にほぼ90°の角度を持つとともに、第1のエレメント
13aとその対角の位置にある第4のエレメント13d
の電流方向は同じ向きで、かつ全てのエレメントの電流
方向がバイアスの静磁界に対しほぼ45°になるように
形成している。また、バイアス用磁界は磁気抵抗素子9
の全てのエレメント13a〜13dにほぼ均等に加わる
ように大きさを選んでいる。
第1のエレメント13aとそれに接続される第2,第3
のエレメント13b,13cに流れる電流の方向は互い
にほぼ90°の角度を持つとともに、第1のエレメント
13aとその対角の位置にある第4のエレメント13d
の電流方向は同じ向きで、かつ全てのエレメントの電流
方向がバイアスの静磁界に対しほぼ45°になるように
形成している。また、バイアス用磁界は磁気抵抗素子9
の全てのエレメント13a〜13dにほぼ均等に加わる
ように大きさを選んでいる。
【0021】また、電流通過導体8は磁気抵抗素子9の
基板面に平行でかつ磁気抵抗素子9のほぼ中央線上a−
a′を通り、前記バイアス磁界に沿って電流が流れるよ
うな方向に配設している。すなわち、この電流通過導体
8を中心に前記エレメント13aと13cが対向し、エ
レメント13bと13dが対向するように配置してお
り、これにより電流通過導体8に流れる電流が検知され
ることとなる。
基板面に平行でかつ磁気抵抗素子9のほぼ中央線上a−
a′を通り、前記バイアス磁界に沿って電流が流れるよ
うな方向に配設している。すなわち、この電流通過導体
8を中心に前記エレメント13aと13cが対向し、エ
レメント13bと13dが対向するように配置してお
り、これにより電流通過導体8に流れる電流が検知され
ることとなる。
【0022】以上のように構成した電流検出器の動作を
示す。図1の入力端子1,1′から電流通過導体8に被
測定電流Iを流すと、図3に示すように電流通過導体8
の回りに磁界14が発生する。磁気抵抗素子9の感磁面
と電流通過導体8の中心との距離をrとすると磁気抵抗
素子9の感磁面における被測定電流Iによる発生磁界1
4の大きさは次式によって表される。
示す。図1の入力端子1,1′から電流通過導体8に被
測定電流Iを流すと、図3に示すように電流通過導体8
の回りに磁界14が発生する。磁気抵抗素子9の感磁面
と電流通過導体8の中心との距離をrとすると磁気抵抗
素子9の感磁面における被測定電流Iによる発生磁界1
4の大きさは次式によって表される。
【0023】
【数3】
【0024】一方、磁気抵抗素子9のエレメント13a
〜13dの抵抗値は、エレメントに流れる電流により発
生したエレメントの磁化方向が被測定電流Iによる発生
磁界とバイアス磁界の合成磁界により受けた回転の角度
θによって決まり、次式で表される。
〜13dの抵抗値は、エレメントに流れる電流により発
生したエレメントの磁化方向が被測定電流Iによる発生
磁界とバイアス磁界の合成磁界により受けた回転の角度
θによって決まり、次式で表される。
【0025】R=R0−ΔR・sin2θ……(5) ここでR0は磁化が回転を受けていないときのエレメン
トの抵抗値、ΔRは磁化が90°回転を受けたときの抵
抗値変化量である。
トの抵抗値、ΔRは磁化が90°回転を受けたときの抵
抗値変化量である。
【0026】図4に示すように磁化の方向は被測定電流
Iによる発生磁界とバイアス磁界の合成磁界によって回
転する。バイアス磁界は一定であることから磁化の方向
は被測定電流Iによる発生磁界によって回転することに
なり、その結果エレメント13a〜13dの抵抗値が被
測定電流の大きさに従って変化することになる。
Iによる発生磁界とバイアス磁界の合成磁界によって回
転する。バイアス磁界は一定であることから磁化の方向
は被測定電流Iによる発生磁界によって回転することに
なり、その結果エレメント13a〜13dの抵抗値が被
測定電流の大きさに従って変化することになる。
【0027】図2において、被測定電流Iをバイアス磁
界の方向に流した場合、第1と第4のエレメント13
a,13dは抵抗値が増加し第2と第3のエレメント1
3b,13cは抵抗値が減少する。これにより第1と第
2のエレメント13a,13bの接続点の出力電圧は減
少し、第3と第4のエレメント13c,13dの接続点
の出力電圧は増加することになる。
界の方向に流した場合、第1と第4のエレメント13
a,13dは抵抗値が増加し第2と第3のエレメント1
3b,13cは抵抗値が減少する。これにより第1と第
2のエレメント13a,13bの接続点の出力電圧は減
少し、第3と第4のエレメント13c,13dの接続点
の出力電圧は増加することになる。
【0028】このような被測定電流Iに対する前記2つ
の接続点での出力電圧変化をそれぞれ表したのが図5で
ある。このような2つの出力端子の電圧の変化をその電
位差の変化として検出することにより被測定電流Iの大
きさを知ることができる。また上記のように構成した4
個のエレメント13a〜13dの差動電圧を出力にする
ことからエレメントの初期抵抗の持つ温度特性は互いに
相殺されるため、温度特性の面でも優れた出力特性を得
ることができる。
の接続点での出力電圧変化をそれぞれ表したのが図5で
ある。このような2つの出力端子の電圧の変化をその電
位差の変化として検出することにより被測定電流Iの大
きさを知ることができる。また上記のように構成した4
個のエレメント13a〜13dの差動電圧を出力にする
ことからエレメントの初期抵抗の持つ温度特性は互いに
相殺されるため、温度特性の面でも優れた出力特性を得
ることができる。
【0029】さらに本実施例のように磁気抵抗素子9の
エレメント13a〜13dの抵抗値をほぼ同一な値に設
定し、駆動方式として定電流源11を選ぶことによりエ
レメント13a〜13dの初期抵抗の温度特性を相殺す
る効果が増し出力電圧の温度特性は更に改善される。ま
た、磁気抵抗素子9の磁気に対する感度はホール素子と
比較すると、10倍から100倍近く良く、そのため本
実施例のように単に一本の電流通過導体8によって発生
される磁界14でも動作し十分な出力が得られることか
ら大型のコアやコイルも不用になり大幅に形状を小さく
することができる。
エレメント13a〜13dの抵抗値をほぼ同一な値に設
定し、駆動方式として定電流源11を選ぶことによりエ
レメント13a〜13dの初期抵抗の温度特性を相殺す
る効果が増し出力電圧の温度特性は更に改善される。ま
た、磁気抵抗素子9の磁気に対する感度はホール素子と
比較すると、10倍から100倍近く良く、そのため本
実施例のように単に一本の電流通過導体8によって発生
される磁界14でも動作し十分な出力が得られることか
ら大型のコアやコイルも不用になり大幅に形状を小さく
することができる。
【0030】このように本実施例によれば、磁気抵抗素
子9の各エレメントと電流通過導体8とバイアス用静磁
界の組合せと配置を選ぶことにより構造の簡素化及び小
型化が可能となり、コストダウンが図れるとともに、電
流通過導体8の周囲に発生する磁界を磁気抵抗素子9を
使って感度良く検出することができ、出力の取り出し方
法によって温度特性の改善が図れ、さらには電流通過導
体における入力抵抗を下げるとともに周波数特性の優れ
た電流検出器を得ることができる。
子9の各エレメントと電流通過導体8とバイアス用静磁
界の組合せと配置を選ぶことにより構造の簡素化及び小
型化が可能となり、コストダウンが図れるとともに、電
流通過導体8の周囲に発生する磁界を磁気抵抗素子9を
使って感度良く検出することができ、出力の取り出し方
法によって温度特性の改善が図れ、さらには電流通過導
体における入力抵抗を下げるとともに周波数特性の優れ
た電流検出器を得ることができる。
【0031】(実施例2)図6は本発明の第2の実施例
を示す構成図で、上記実施例1の検出部に磁性体ヨーク
20を付加した構造となっている。この磁性体ヨーク2
0は、肉厚が1mmで長さが約5mm、またその開口部の間
隔が磁気抵抗素子9のエレメント13a〜13dの形成
される領域より広くしたU字形の軟フェライト材より構
成している。この磁性体ヨーク20は、その開口部側が
磁気抵抗素子9のエレメント13a〜13dを形成した
面に当接するように取り付けられ、そしてこの磁性体ヨ
ーク20と磁気抵抗素子9とにより形成されるトンネル
状の穴に電流通過導体8が貫通している。
を示す構成図で、上記実施例1の検出部に磁性体ヨーク
20を付加した構造となっている。この磁性体ヨーク2
0は、肉厚が1mmで長さが約5mm、またその開口部の間
隔が磁気抵抗素子9のエレメント13a〜13dの形成
される領域より広くしたU字形の軟フェライト材より構
成している。この磁性体ヨーク20は、その開口部側が
磁気抵抗素子9のエレメント13a〜13dを形成した
面に当接するように取り付けられ、そしてこの磁性体ヨ
ーク20と磁気抵抗素子9とにより形成されるトンネル
状の穴に電流通過導体8が貫通している。
【0032】このとき磁性体ヨーク20は、この開口部
の電流通過導体8に沿った方向が電流通過導体8に平行
となるように調整し、開口部の間隔部分に磁気抵抗素子
9のエレメント13a〜13dが全て納まるようにして
接着している。これにより、被測定電流Iによって発生
した磁界の多くは磁性体ヨーク20により集束され、磁
気抵抗素子9表面に導かれることになる。従って磁性体
ヨーク20を使用しない場合に比べ磁気抵抗素子9表面
上で3〜10倍の磁界強度を得ることができるため、被
測定電流Iの小さな領域に対しても入力抵抗を大きくす
ることなく、すなわち電流通過導体8の巻数を多くする
ことなく電流検出器を構成することができる。
の電流通過導体8に沿った方向が電流通過導体8に平行
となるように調整し、開口部の間隔部分に磁気抵抗素子
9のエレメント13a〜13dが全て納まるようにして
接着している。これにより、被測定電流Iによって発生
した磁界の多くは磁性体ヨーク20により集束され、磁
気抵抗素子9表面に導かれることになる。従って磁性体
ヨーク20を使用しない場合に比べ磁気抵抗素子9表面
上で3〜10倍の磁界強度を得ることができるため、被
測定電流Iの小さな領域に対しても入力抵抗を大きくす
ることなく、すなわち電流通過導体8の巻数を多くする
ことなく電流検出器を構成することができる。
【0033】また従来例で示したコアのように電流通過
導体8をコアに巻き付ける構造ではないため、形状を小
型化することができ、またコアへ電流通過導体8を巻き
付けるといった作業が不用であるため組立工数を大幅に
削減できる。電流検出器の動作は実施例1と同じである
ため省略する。
導体8をコアに巻き付ける構造ではないため、形状を小
型化することができ、またコアへ電流通過導体8を巻き
付けるといった作業が不用であるため組立工数を大幅に
削減できる。電流検出器の動作は実施例1と同じである
ため省略する。
【0034】以上のように本実施例によれば被測定電流
Iを流す電流通過導体8を挟みその開口部が磁気抵抗素
子9に向くように配置した磁性体ヨーク20を付けるこ
とによって小さな被測定電流Iにも対応できる小形で出
力特性の安定した電流検出器を低コストで得ることがで
きる。
Iを流す電流通過導体8を挟みその開口部が磁気抵抗素
子9に向くように配置した磁性体ヨーク20を付けるこ
とによって小さな被測定電流Iにも対応できる小形で出
力特性の安定した電流検出器を低コストで得ることがで
きる。
【0035】(実施例3)図7は本発明の第3の実施例
を示す構成図である。この第3の実施例のものは、構成
は第2の実施例とほぼ同じであるが、図7のようにめっ
き工法によって電流通過導体8の周辺部位に磁性体ヨー
ク21を形成したものである。図8はその断面図であ
る。電流通過導体8である銅線の長さ約5mmの周囲にN
iFe合金を約15μmの厚さに電気めっきすることに
より磁性体ヨーク21を形成する。
を示す構成図である。この第3の実施例のものは、構成
は第2の実施例とほぼ同じであるが、図7のようにめっ
き工法によって電流通過導体8の周辺部位に磁性体ヨー
ク21を形成したものである。図8はその断面図であ
る。電流通過導体8である銅線の長さ約5mmの周囲にN
iFe合金を約15μmの厚さに電気めっきすることに
より磁性体ヨーク21を形成する。
【0036】これは比較的大型の電流通過導体8におい
て有効な磁界集束手段であり、磁性体ヨーク21の一体
形成により検出部の小型化と組立時における電流通過導
体8と磁性体ヨーク21の位置決め工数の低減、さらに
出力ばらつきの低減に対し効果がある。電流検出器とし
ての動作は前記実施例1および実施例2と同様なので説
明は省略する。
て有効な磁界集束手段であり、磁性体ヨーク21の一体
形成により検出部の小型化と組立時における電流通過導
体8と磁性体ヨーク21の位置決め工数の低減、さらに
出力ばらつきの低減に対し効果がある。電流検出器とし
ての動作は前記実施例1および実施例2と同様なので説
明は省略する。
【0037】以上のように電流通過導体8の表面の一部
にめっきなどの厚膜や薄膜を形成する手段によって作っ
た磁性体ヨーク21によると第2の実施例と同様な効果
が得られるだけでなく被測定電流通過導体8と磁性体ヨ
ーク21の位置が再現性よく作れることおよび部品点数
の削減による組立および調整コストの低減を図ることが
できるとともに、出力ばらつきの少ない電流検出器を得
ることができる。
にめっきなどの厚膜や薄膜を形成する手段によって作っ
た磁性体ヨーク21によると第2の実施例と同様な効果
が得られるだけでなく被測定電流通過導体8と磁性体ヨ
ーク21の位置が再現性よく作れることおよび部品点数
の削減による組立および調整コストの低減を図ることが
できるとともに、出力ばらつきの少ない電流検出器を得
ることができる。
【0038】(実施例4)図9は本発明の第4の実施例
を示す構成図である。この第4の実施例のものは、第1
の実施例で示した電流検出部及び磁気抵抗素子9を駆動
する定電流源と磁気抵抗素子9の2つの出力電圧の電位
差を増幅する差動増幅器6を含む回路部23を同一の基
板24上に組立てた電流検出器である。なお、8は電流
通過導体、9は磁気抵抗素子、10は基板24の裏面に
取り付けたバイアス磁石、25は出力及び電源の接続端
子である。前記基板24にはガラスエポキシ基板を使用
した。また、電流通過導体8は磁気抵抗素子9を跨ぐよ
うにして基板24にはんだ付けにより取り付けている。
を示す構成図である。この第4の実施例のものは、第1
の実施例で示した電流検出部及び磁気抵抗素子9を駆動
する定電流源と磁気抵抗素子9の2つの出力電圧の電位
差を増幅する差動増幅器6を含む回路部23を同一の基
板24上に組立てた電流検出器である。なお、8は電流
通過導体、9は磁気抵抗素子、10は基板24の裏面に
取り付けたバイアス磁石、25は出力及び電源の接続端
子である。前記基板24にはガラスエポキシ基板を使用
した。また、電流通過導体8は磁気抵抗素子9を跨ぐよ
うにして基板24にはんだ付けにより取り付けている。
【0039】ここで、回路の一例を図10に示す。磁気
抵抗素子9にはツェナーダイオード27の電圧と検出抵
抗28によって決まる電流が供給される。本実施例では
約10mAである。磁気抵抗素子9の2つの出力は第1
の抵抗29と第2の抵抗30を通り差動増幅器6の入力
に接続され、ここでその電位差を検出する。この差動増
幅器6における回路の増幅度は、第1の抵抗29と第3
の抵抗32および可変抵抗34a,34bからなる調整
部34の抵抗値の比によって決定される。また可変抵抗
35a,35bからなる調整部35における抵抗値の比
を変えることにより出力の零点を調整することができ
る。
抵抗素子9にはツェナーダイオード27の電圧と検出抵
抗28によって決まる電流が供給される。本実施例では
約10mAである。磁気抵抗素子9の2つの出力は第1
の抵抗29と第2の抵抗30を通り差動増幅器6の入力
に接続され、ここでその電位差を検出する。この差動増
幅器6における回路の増幅度は、第1の抵抗29と第3
の抵抗32および可変抵抗34a,34bからなる調整
部34の抵抗値の比によって決定される。また可変抵抗
35a,35bからなる調整部35における抵抗値の比
を変えることにより出力の零点を調整することができ
る。
【0040】これらの抵抗値の調整は検出器の製造時に
レーザートリマなどを使用する機能修正により行われ
る。これにより無調整のまま電流検出器を使用できる。
また出力特性のバラツキを低減することができる。さら
に電流検出部と周辺の回路部23をひとつの基板24に
作ることにより磁気抵抗素子9の出力配線を短くできる
ため耐ノイズ性の向上を図ることができる。なお第1と
第2の抵抗29,30と第3と第4の抵抗32,33は
それぞれほぼ等しい抵抗値を有する。なお、図10にお
いて、36は差動増幅器、37は抵抗であり、差動増幅
器36及び抵抗37はツェナーダイオード27とともに
定電流源11を構成している。
レーザートリマなどを使用する機能修正により行われ
る。これにより無調整のまま電流検出器を使用できる。
また出力特性のバラツキを低減することができる。さら
に電流検出部と周辺の回路部23をひとつの基板24に
作ることにより磁気抵抗素子9の出力配線を短くできる
ため耐ノイズ性の向上を図ることができる。なお第1と
第2の抵抗29,30と第3と第4の抵抗32,33は
それぞれほぼ等しい抵抗値を有する。なお、図10にお
いて、36は差動増幅器、37は抵抗であり、差動増幅
器36及び抵抗37はツェナーダイオード27とともに
定電流源11を構成している。
【0041】以上のように電流検出部と周辺の回路部2
3をひとつの基板24に作ることにより耐ノイズ性の向
上を図ることができ、検出器の組立時点での調整により
電流検出器として出力特性のバラツキなどをさらに低減
することができ、高精度な電流検出器を提供することが
できる。
3をひとつの基板24に作ることにより耐ノイズ性の向
上を図ることができ、検出器の組立時点での調整により
電流検出器として出力特性のバラツキなどをさらに低減
することができ、高精度な電流検出器を提供することが
できる。
【0042】なお第1の実施例では基板にアルミナを使
用したが、他にガラス基板を用いてもよい。また磁性体
膜には他にNiCoなどが使用できる。また第2の実施
例では磁性体ヨークに軟フェライトを使用したが、これ
はNiFeのような金属を使用してもよい。第3の実施
例ではめっき工法を使用したが、他に蒸着や印刷工法を
使用してもよい。また第4の実施例においてガラスエポ
キシ基板を使用しているがこれはアルミナなどの絶縁基
板に導体および抵抗体などを印刷形成したものでもよい
ことは言うまでもない。
用したが、他にガラス基板を用いてもよい。また磁性体
膜には他にNiCoなどが使用できる。また第2の実施
例では磁性体ヨークに軟フェライトを使用したが、これ
はNiFeのような金属を使用してもよい。第3の実施
例ではめっき工法を使用したが、他に蒸着や印刷工法を
使用してもよい。また第4の実施例においてガラスエポ
キシ基板を使用しているがこれはアルミナなどの絶縁基
板に導体および抵抗体などを印刷形成したものでもよい
ことは言うまでもない。
【0043】
【発明の効果】以上のように本発明は、磁気抵抗素子の
使用とエレメント構成により簡単な構造で小型化が図
れ、また電流通過導体における入力抵抗を下げ、かつ周
波数特性の改善を図ることができ、小さな被測定電流に
も対応できる電流検出器を得ることができる。さらに、
定電流駆動と差動増幅による耐ノイズ性の向上および出
力特性のバラツキおよび温度特性を改善した高精度な電
流検出器を提供することができる。
使用とエレメント構成により簡単な構造で小型化が図
れ、また電流通過導体における入力抵抗を下げ、かつ周
波数特性の改善を図ることができ、小さな被測定電流に
も対応できる電流検出器を得ることができる。さらに、
定電流駆動と差動増幅による耐ノイズ性の向上および出
力特性のバラツキおよび温度特性を改善した高精度な電
流検出器を提供することができる。
【図1】本発明の第1の実施例による電流検出器を示す
構成図
構成図
【図2】第1の実施例による磁気抵抗素子の磁気検出パ
ターンを示す平面図
ターンを示す平面図
【図3】第1の実施例における磁界の発生を示す断面図
【図4】発生磁界による磁化の回転を説明するベクトル
図
図
【図5】本発明の磁気抵抗素子の出力変化を示す特性図
【図6】本発明の第2の実施例による電流検出部の構成
図
図
【図7】本発明の第3の実施例による電流検出部の構成
図
図
【図8】第3の実施例における断面図
【図9】本発明の第4の実施例による電流検出器を示す
構造図
構造図
【図10】本発明の電流検出器の具体的回路を示す回路
図
図
【図11】従来の電流検出器を示す構成図
6 差動増幅器 8 電流通過導体 9 磁気抵抗素子 9a 絶縁基板 11 定電流源 13a,13b,13c,13d エレメント 20,21 磁性体ヨーク
Claims (4)
- 【請求項1】絶縁基板上に4個のエレメントを形成して
なる磁気抵抗素子及びこの磁気抵抗素子のエレメントを
形成した面に対して平行に静磁界を印加する手段とから
なる磁気検出手段と、前記磁気抵抗素子のエレメントを
形成した面に平行に配置されかつ前記静磁界と同じ方向
に被測定電流が流れる電流通過導体とを有し、前記4個
のエレメントは前記絶縁基板上に電流通過導体により生
じる磁界の影響を受けるように配置し、かつ前記4個の
エレメントの第1と第4の組および第2と第3の組はそ
れぞれエレメントを流れる電流の方向が平行でありかつ
各組間ではその電流方向が互いにほぼ90°の角度をな
し各エレメントを流れる電流方向と前記静磁界の方向と
がほぼ45°の角度をなすように構成したことを特徴と
する電流検出器。 - 【請求項2】U字形状の磁性体ヨークをその磁性体ヨー
クの開口部側が磁気抵抗素子のエレメントを形成した面
に当接するように配置し、かつ前記磁性体ヨークと前記
磁気抵抗素子とにより形成されるトンネル状の穴内に電
流通過導体を貫通させたことを特徴とする請求項1記載
の電流検出器。 - 【請求項3】電流通過導体の表面の一部にめっきなどの
厚膜や薄膜を形成する手段によって磁性体ヨークを設け
たことを特徴とする請求項1記載の電流検出器。 - 【請求項4】磁気抵抗素子に一定の電流を供給する定電
流源と、前記磁気抵抗素子の2つの出力端子の電位差を
検出し増幅するための差動増幅器を設けた請求項1記載
の電流検出器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4030388A JPH05223848A (ja) | 1992-02-18 | 1992-02-18 | 電流検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4030388A JPH05223848A (ja) | 1992-02-18 | 1992-02-18 | 電流検出器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05223848A true JPH05223848A (ja) | 1993-09-03 |
Family
ID=12302529
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4030388A Pending JPH05223848A (ja) | 1992-02-18 | 1992-02-18 | 電流検出器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05223848A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012150084A (ja) * | 2011-01-21 | 2012-08-09 | Panasonic Corp | 電力計測装置 |
JP2020148752A (ja) * | 2019-03-13 | 2020-09-17 | 甲神電機株式会社 | 電流検出装置 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5979860A (ja) * | 1982-10-29 | 1984-05-09 | Mitsunori Matsumoto | 電流測定装置 |
JPS59142417A (ja) * | 1983-02-03 | 1984-08-15 | Nippon Denso Co Ltd | 磁気検出装置 |
JPS6418068A (en) * | 1987-07-14 | 1989-01-20 | Nippon Denso Co | Detecting device of current |
JPH01153967A (ja) * | 1987-12-10 | 1989-06-16 | Fujitsu Ltd | 電流検出器およびその製造方法 |
-
1992
- 1992-02-18 JP JP4030388A patent/JPH05223848A/ja active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5979860A (ja) * | 1982-10-29 | 1984-05-09 | Mitsunori Matsumoto | 電流測定装置 |
JPS59142417A (ja) * | 1983-02-03 | 1984-08-15 | Nippon Denso Co Ltd | 磁気検出装置 |
JPS6418068A (en) * | 1987-07-14 | 1989-01-20 | Nippon Denso Co | Detecting device of current |
JPH01153967A (ja) * | 1987-12-10 | 1989-06-16 | Fujitsu Ltd | 電流検出器およびその製造方法 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012150084A (ja) * | 2011-01-21 | 2012-08-09 | Panasonic Corp | 電力計測装置 |
JP2020148752A (ja) * | 2019-03-13 | 2020-09-17 | 甲神電機株式会社 | 電流検出装置 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |