JPH0690226B2 - 電流センサにおける磁気コアの形状 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 （産業上の利用分野） 本発明はバッテリー駆動車両等に用いられる電流センサ
における磁気コアの形状に関するものである。

（従来の技術） 従来、第４図，第５図に示すように左右対称に形成した
コ字状のコア40,41を相対向配置し、周回状の磁路の上
下に二つのギャップ42,43を設けるようにした磁気コア4
4がある。これは、磁路の各部の断面が一辺の長さT1の
正四角形となるようになっている。

又、第６図に示すように前記一方のギャップ43をなく
し、周回状の磁路に対しギャップ42だけを設けた磁気コ
ア45、あるいは、第７図に示すように断面が直径T1の円
形状になる丸型の磁気コア46にギャップ42を設けたもの
がある。

そして、それらを電流センサとして用いるときには、各
磁気コア44,45,46の中心部に形成される挿通部47に対し
電流が流される導体を配置する。そして、前記導体から
同導体に流れる電流に比例して発生し、各磁気コア44,4
5,46に集められる磁束を測定すべくギャップ42に対し例
えばホール素子のような磁電変換素子を配置している。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、上記第４図に示す磁気コア44においては効率
がよいため小型化は可能であるが、その磁気回路上の等
価回路が第８図に示すように二つのギャップ42,43にお
いて磁気抵抗Rm1,Rm2が形成される。従って、磁気コア4
4の側面から同磁気コア44内に外部磁気ノイズが入る
と、その外部磁気ノイズが前記磁電変換素子を配置した
ギャップ42とギャップ43の両方に流れるため、前記磁電
変換素子による測定結果が外部磁気ノイズに影響されや
すいといった問題がある。

又、第６図に示す磁気コア45においてはそのその磁気回
路上の等価回路が第９図に示すようにギャップ42におい
てのみ磁気抵抗Rm1が形成されるため、外部磁気ノイズ
が磁気コア45内に入ってもその外部磁気ノイズは回路下
側に設けた短絡部分を主に流れるため、ギャップ42に配
置した前記磁電変換素子による測定結果が外部磁気ノイ
ズに影響されにくいといった利点がある。しかし、その
半面、この磁気コア45は効率が前記第４図に示す磁気コ
ア44に比べよくないため、大型化するといった問題があ
る。

第７図に示す磁気コア46は前記磁気コア45と同じ利点と
問題点を持つばかりか、さらに、その形状から基板に対
する取付性がよくないといった問題がある。

なお、一般に第10図に示すように導体に流れる電流が大
きくなるとギャップ42における磁束密度が飽和点49にお
いて飽和し、電流の検出範囲上限付近における検出精度
が悪くなる。又、温度の変化によって磁束密度の飽和点
が飽和点50のように変動し、破線のように磁束密度が低
下することがある。そして、第11図に示すように電流の
検出範囲上限付近においてもギャップ42における磁束密
度の直線性を確保するには、単純に磁気コアを大きくす
ればよいことが知られている。

そこで、この発明の目的は所定の電流の検出範囲を確保
するとともに、小型でしかも外部磁気ノイズに対しても
影響の受けにくい磁気コアを提供することにある。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） そこで、本発明は前記問題点を解決するためになされた
ものであって、直方体状に形成した磁性材料の中心部に
対し、電流が流される導体を挿通する挿通部を設けると
ともに、その挿通部の四方の磁性材からなる周回状の磁
路を形成し、その一方の磁性材にはギャップを切欠形成
するとともに、その磁性材を他の磁性材より肉薄形成し
たものである。

（作用） 上記構成により、磁気コアはギャップが設けられた磁性
材が他の磁性材より肉薄形成されることにより小型化さ
れるとともに、挿通部に対し挿通された導体に流される
電流に比例して生じた磁束が四方の磁性材からなる周回
状の磁路に集められる。

（実施例） 以下、この発明を具体化した一実施例について第１図か
ら第３図に従って説明する。

図面中、直方体状の磁性材料からなる磁気コア１の中央
部には、被検出電流が流される導体としての銅バー２が
挿通される挿通部３が形成されている。従って、前記磁
気コア１は四方の磁性材4,5,6,7にて周回状の磁路を形
成するようになっており、その磁気コアの上部にあたる
磁性材７の中央部にはギャップ８が切欠形成されてい
る。

前記ギャップ８に対応する磁性材７の一方の端面９には
磁電変換素子として用いられるホール素子10が配設され
ている。前記磁性材７の上部を切欠いて形成した取付段
部11には回路基板12が取着され、同回路基板12には前記
ホール素子10からの信号に基づいて前記銅バー２に流れ
る電流を演算する集積回路13等が設けられている。

そして、前記磁気コア1,ホール素子10,回路基板12等か
ら電流センサが構成される。

又、磁気コア１の上部に取付段部11を切欠形成したこと
により、ギャップ８が設けられていない各磁性材4,5,6
の各断面寸法T2,T3,T4は等しく、かつ、ギャップ８が設
けられた磁性材７の断面寸法T5より大きくなっている。

なお、前記磁性材4,5,6,7のギャップ８方向の幅T6は前
記断面寸法T2,T3,T4より大きくすることにより飽和点が
上昇するが、T6＞２×T2（T3,T4）以後はその効果が小
さくなるため、同幅T6は本実施例では前記断面寸法T2,T
3,T4のほぼ２倍となるように設けられている。

又、前記挿通部３の内面コーナー部には磁気抵抗を小さ
くし、磁気コア１が小型化されるように周面R1,R2,R3,R
4が設けられている。

このように、この磁気コア１においては磁路に対し１つ
のギャップ８だけを設けているため、ホール素子10によ
る電流検出に外部磁気ノイズの影響が生じにくく、正確
な電流検出が行える。又、磁性材７の断面寸法T5は他の
磁性材4,5,6の断面寸法T2,T3,T4より小さくしたため、
この磁気コア１は小型でありながらギャップ８における
磁束密度の飽和点を高くできる。さらに、挿通部３の内
面コーナー部に設けた周面R1,R2,R3,R4によって前記磁
束密度の飽和点を高くでき、又、磁性材4,5,6,7のギャ
ップ８方向の幅T6は前記断面寸法T2,T3,T4のほぼ２倍と
なるように設けたため、磁気コア１を大型化することな
くさらに前記磁束密度の飽和点を高くできる。

従って、この磁気コア１においては所定の正確な電流検
出範囲を確保しつつ小型でしかも外部磁気ノイズに対し
ても影響を受けにくい。

なお、この発明は前記実施例に限定されるものではな
く、挿通部３の内面コーナー部に周面R1,R2,R3,R4を設
けないで実施したり、磁性材4,5,6,7のギャップ８方向
の幅T6を変更して実施したりする等この発明の趣旨から
逸脱しない範囲で任意に変更してもよい。

発明の効果 以上詳述したように、本発明においては所定の正確な電
流検出範囲を確保するとともに、小型でしかも外部磁気
ノイズに対しても影響の受けにくい磁気コアを提供する
ことができるという産業利用上優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】 第１図から第３図は本発明を具体化した一実施例を示
し、第１図は電流センサの要部を示す図、第２図は磁気
コアの正面図、第３図は磁気コアの側面図、第４図から
第７図は従来の磁気コアを示し、第４図は磁気コアの正
面図、第５図は磁気コアの側面図、第６図は磁気コアの
正面図、第７図は丸型の磁気コアの正面図、第８図は磁
気コアの等価回路を示す図、第９図は同じく磁気コアの
等価回路を示す図、第10図は被検出電流とギャップにお
ける磁束密度を示す図、第11図は同じく被検出電流とギ
ャップにおける磁束密度を示す図である。 １は磁気コア、２は導体としての銅バー、３は挿通部、
4,5,6,7は磁性材、８はギャップである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直方体状に形成した磁性材料の中心部に対
   し、電流が流される導体を挿通する挿通部を設けるとと
   もに、その挿通部の四方の磁性材からなる周回状の磁路
   を形成し、その一方の磁性材にはギャップを切欠形成す
   るとともに、その磁性材を他の磁性材より肉薄形成した
   電流センサにおける磁気コアの形状。
2. 【請求項２】挿通部の内面コーナー部には周面が設けら
   れたものである特許請求の範囲第１項記載の電流センサ
   における磁気コアの形状。
3. 【請求項３】磁性材のギャップ方向の幅は磁性材の肉厚
   より大きくしたものである特許請求の範囲第１項又は第
   ２項のうちいずれか一項記載の電流センサにおける磁気
   コアの形状。