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公開番号2024104263
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-02
出願番号2023018749
出願日2023-01-23
発明の名称電流センサ
出願人甲神電機株式会社
代理人
主分類G01R 15/20 20060101AFI20240726BHJP(測定;試験)
要約【課題】複数の電流検出相を有する電流センサにおいて、1対の磁電変換素子を有する磁気センサを用いて差動検出することで隣接する電流検出相からの影響を受けにくく、かつ狭ピッチ化された電流センサを提供する。
【解決手段】2つのスリットで形成される電流路5a、5bを有する導体1a、1bを、前記電流路5a、5bの幅寸法の中心線CLa、CLbを軸として、磁気シールド2a、2b、2cの幅寸法SWa、SWb、SWcが線対称になるように、X方向で挟み込むように配置されており、1対の磁電変換素子M1,M2を有する磁気センサ3aと、1対の磁電変換素子M3,M4を有する磁気センサ3bは、磁電変換素子M1、M2は中心線CLaを挟んで配置され、磁電変換素子M3、M4は中心線CLbを挟んで配置され、その感磁軸はX方向になる姿勢で、空隙AGa、AGbに配置されるように構成される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
２つのスリットを有して矩形形状で延伸し、前記２つのスリットにて形成される第１の電流路と第２の電流路を有する被検出電流が印加される第１の導体および第２の導体と、
平板形状の第１の磁気シールドと第２の磁気シールドおよび第３の磁気シールドと、前記第１の電流路を流れる被検出電流から生じる磁束を検出する第１の１対の磁電変換素子を有する第１の磁気センサと、
前記第２の電流路を流れる被検出電流から生じる磁束を検出する第２の１対の磁電変換素子を有する第２の磁気センサと、を具備し、
前記第１の導体と前記第２の導体は、矩形形状の長手方向の面が対向する姿勢で第１の方向に延伸し、
前記第１の電流路と前記第２の電流路は前記第１の方向に垂直な方向である第２の方向に延伸し、前記第１の電流路の前記第１の方向の幅寸法の仮想的な中心線である第１の中心線と、前記第２の電流路の前記第１の方向の幅寸法の仮想的な中心線である仮想的な第２の中心線が同一直線上にあるように配置され、
前記第１の磁気シールドと前記第２の磁気シールドは、それぞれ長手方向の寸法が前記第１の中心線を軸として線対称になる姿勢で、前記第１の電流路を挟んで対向して配置され、
前記第２の磁気シールドと前記第３の磁気シールドは、それぞれ長手方向の寸法が前記第２の中心線を軸として線対称になる姿勢で、前記第２の電流路を挟んで対向して配置され、
前記第１の磁気センサは、前記第１の１対の磁電変換素子が前記第１の中心線を挟んで対向して離間し、かつ前記第１の電流路の前記第２の方向に延伸する範囲内にあり、感磁軸が前記第１の方向と前記第２の方向と垂直方向である第３の方向になる姿勢で、前記第１の磁気シールドと前記第１の導体で形成される空隙に配置され、
前記第２の磁気センサは、前記第２の１対の磁電変換素子が前記第２の中心線を挟んで対向して離間し、かつ前記第２の電流路の前記第２の方向に延伸する範囲内にあり、感磁軸が前記第３の方向になる姿勢で、前記第２の磁気シールドと前記第２の導体で形成される空隙に配置されることを特徴とする電流センサ。
続きを表示（約 560 文字）【請求項２】
前記第１の磁気センサと前記第２の磁気センサが有する１対の磁電変換素子は、その離間距離が２．０ｍｍ～３．０ｍｍかつ、前記第１の磁気シールドと前記第２の磁気シールドと前記第３の磁気シールドの長手方向の寸法が１０．０ｍｍ以上であることを特徴とする、請求項１に記載の電流センサ。
【請求項３】
前記第１の導体の前記第３方向の幅寸法の第３の仮想的な中心線と前記第１の磁気シールドの端面間距離と、前記第２の導体の前記第３方向の幅寸法の第４の仮想的な中心線と前記第２の磁気シールドの端面間距離が８．２５ｍｍ以下かつ、前記第３の仮想的な中心線と前記第２の磁気シールドの端面間距離と、前記前記第４の仮想的な中心線と前記第３の磁気シールドの端面間距離が３．７５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載の電流センサ。
【請求項４】
前記第１の磁気シールドと前記第２の磁気シールドと前記第３の磁気シールドの長手方向の寸法は、それぞれ同一寸法であることを特徴とする請求項２に記載の電流センサ。
【請求項５】
前記第１の磁気シールドと前記第２の磁気シールドと前記第３の磁気シールドの長手方向の寸法は、１つ以上が不同一寸法であることを特徴とする請求項２に記載の電流センサ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、外乱磁場の影響を低減可能な狭ピッチ化された電流センサに関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
従来のモーター駆動用インバータなどで使用される電流センサは、被検出電流が流れる導体を、磁性体で構成された一対の磁気シールドで挟み込むように配置し、外乱磁場の影響を低減し、被検出電流を検出する電流センサが知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、被検出電流が印加される矩形形状の導体を、１対の磁気シールドを導体厚み方向で挟み込み、磁気シールド間の空隙に形成された収納空間に磁電変換素子を配置することで、導体幅方向から生じる外乱磁場の影響を低減することが可能な電流センサが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１５－１９４４７２
特許６９７３２２１
特開２０１９－１６４０７５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の特許文献１の構成で、複数の電流検出相（たとえば３相）を持つ電流センサを構成した場合、導体の幅方向（長手方向）に横並びで構成されることから、電流検出相間の距離が大きくなり、電流センサの筐体が大きくなってしまう問題がある。
【０００６】
これらの問題を解決する手段として、特許文献２や特許文献３のように、特許文献１と同様に構成された電流センサを９０°回転させて、横並びで構成する手段が提案されているが、隣相影響を受けやすい（隣接する電流検出相から生じる磁束を検出しやすい）構成となってしまうため、電流検出に誤差が生じてしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明では、上記の問題を鑑み、被検出電流が流れる導体を、磁性体で構成された一対の磁気シールドで挟み込んだ、複数の電流検出相を有する電流センサにおいて、小型化が可能で、かつ隣相影響受けにくい電流センサ構造を提案するものである。
【０００８】
２つのスリットを有して矩形形状で延伸し、前記２つのスリットにて形成される第１の電流路と第２の電流路を有する被検出電流が印加される第１の導体および第２の導体と、平板形状の第１の磁気シールドと第２の磁気シールドおよび第３の磁気シールドと、前記第１の電流路を流れる被検出電流から生じる磁束を検出する第１の１対の磁電変換素子を有する第１の磁気センサと、前記第２の電流路を流れる被検出電流から生じる磁束を検出する第２の１対の磁電変換素子を有する第２の磁気センサと、を具備し、前記第１の導体と前記第２の導体は、矩形形状の長手方向の面が対向する姿勢で第１の方向に延伸し、前記第１の電流路と前記第２の電流路は前記第１の方向に垂直な方向である第２の方向に延伸し、前記第１の電流路の前記第１の方向の幅寸法の仮想的な中心線である第１の中心線と、前記第２の電流路の前記第１の方向の幅寸法の仮想的な中心線である第２の中心線が同一直線上にあるように配置され、前記第１の磁気シールドと前記第２の磁気シールドは、それぞれ長手方向の寸法が前記第１の中心線を軸として線対称になる姿勢で、前記第１の電流路を挟んで対向して配置され、前記第２の磁気シールドと前記第３の磁気シールドは、それぞれ長手方向の寸法が前記第２の中心線を軸として線対称になる姿勢で、前記第２の電流路を挟んで対向して配置され、前記第１の磁気センサは、前記第１の１対の磁電変換素子が前記第１の中心線を挟んで対向し、かつ前記第１の電流路の前記第２の方向に延伸する範囲内で離間し、感磁軸が前記第１の方向と前記第２の方向と垂直方向である第３の方向になる姿勢で、前記第１の磁気シールドと前記第１の導体で形成される空隙に配置され、前記第２の磁気センサは、前記第２の１対の磁電変換素子が前記第２の中心線を挟んで対向し、かつ前記第２の電流路の前記第２の方向に延伸する範囲内で離間し、感磁軸が前記第３の方向になる姿勢で、前記第２の磁気シールドと前記第２の導体で形成される空隙に配置されるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、複数の検出相を有する電流センサ構造において、隣相影響を受けにくく、小型化された電流センサ構造を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明の実施の形態１に関わる電流センサの概略図であり、図１（ａ）は電流センサの斜視図で、図１（ｂ）は電流センサの正面視図で、図１（ｃ）は電流センサの一方の導体形状を示す側面視図で、図１（ｄ）は電流センサの他方の導体形状を示す側面視図で、図１（ｅ）は電流センサの断面図で、図１（ｆ）は電流センサの断面図で、図１（ｇ）は電流センサの断面図である。
図１に示した電流センサに被検出電流を印加した場合の磁束経路を示す概略図で、図２（ａ）は、一方の検出相の導体に電流印加した場合の検出相側の磁電変換素子が検出する磁束の経路を示すもので、図２（ｂ）は一方の検出相の導体に電流印加した場合の隣相の磁電変換素子が検出する磁束の経路を示すもので、図２（ｃ）他方の検出相の導体に電流印加した場合の検出相側の磁電変換素子が検出する磁束の経路を示すもので、図２（ｄ）他方の検出相の導体に電流印加した場合の隣相の磁電変換素子が検出する磁束の経路を示すものである。
図１に示した電流センサにおいて、シミュレーションに用いた寸法示す概略図であり、図３（ａ）はシミュレーションに用いた電流センサの正面視図で、図３（ｂ）はシミュレーションに用いた電流センサの一方の導体形状を示す側面視図で、図３（ｃ）はシミュレーションに用いた電流センサの他方の導体形状を示す側面視図で、図３（ｄ）はシミュレーションに用いた電流センサの断面図で、図３（ｅ）はシミュレーションに用いた電流センサの断面図で、図３（ｆ）はシミュレーションに用いた電流センサの断面図である。
図４（ａ）～（ｈ）は図３に示した電流センサの、検出相間での隣相影響のシミュレーション結果を示す表である。
図４（ｆ）のシミュレーションにおける一方の検出相の磁電変換素子が検出する磁束密度量を示す表である。
図１に示した電流センサの磁気シールドを変化させた構成例を示す概略図である。
図１に示した電流センサの検出相数を変化させた電流センサの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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