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公開番号2024133882
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-03
出願番号2023043884
出願日2023-03-20
発明の名称電流センサ、及び電力変換装置
出願人富士電機株式会社
代理人弁理士法人旺知国際特許事務所
主分類G01R 15/20 20060101AFI20240926BHJP(測定;試験)
要約【課題】電流の検出精度を向上させること。
【解決手段】本開示の電流センサの一態様は、複数本の板状のバスバー20のそれぞれに対応する磁気検出素子300が設けられる電流センサ1Aであって、複数本のバスバー20は、長さ方向が互いに平行になる姿勢で配置されており、複数本のバスバー20の長さ方向に垂直な断面Aにおいて、磁気検出素子300は、それぞれ、自身が設けられるバスバー20の隣に位置するバスバー20の厚さDaに対応する範囲に少なくとも一部が入り込む位置に、隣に位置するバスバー20の中心20Cを通って隣のバスバー20の幅方向に延びる中心線CLに磁束密度の検出軸300Kが沿う姿勢で、配置される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複数本の板状のバスバーのそれぞれに対応する磁気検出素子が設けられる電流センサであって、
前記複数本のバスバーは、長さ方向が互いに平行になる姿勢で配置されており、
前記複数本のバスバーの前記長さ方向に垂直な断面において、
前記磁気検出素子は、それぞれ、
自身が設けられるバスバーの隣に位置するバスバーの厚さに対応する範囲に少なくとも自身の一部が入り込む位置に、
前記隣に位置するバスバーの中心を通って前記隣のバスバーの幅方向に延びる中心線に磁束密度の検出軸が沿う姿勢で、
配置される、電流センサ。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記複数本のバスバーの本数はｎ本（ただし、ｎは３以上の整数）であり、
前記ｎ本のバスバーの前記長さ方向に垂直な断面において、
前記磁気検出素子は、それぞれ、
前記バスバーの幅方向に沿った第１の方向、及び、前記第１の方向と反対の第２の方向のそれぞれにおいて自身が設けられるバスバーから数えて奇数番目に位置する各バスバーの厚さに対応する範囲に少なくとも自身の一部が入り込む位置に、
前記奇数番目に位置する各バスバーの中心を通って前記奇数番目に位置する各バスバーの幅方向に延びる中心線に前記磁束密度の検出軸が沿う姿勢で、
配置される、
請求項１に記載の電流センサ。
【請求項３】
前記磁気検出素子は、それぞれ、前記中心線上に配置される
請求項１または２に記載の電流センサ。
【請求項４】
１以上の前記バスバーごとに、磁性材料を主材とする一対のシールド板を備え、
前記一対のシールド板のそれぞれの間に、対応する前記１以上の前記バスバーと、前記１以上の前記バスバーのそれぞれに設けられた前記磁気検出素子と、が配置される
請求項１または２に記載の電流センサ。
【請求項５】
前記磁気検出素子は、それぞれ、
対応する前記バスバーにスペーサーを介して取り付けられている、
請求項１または２に記載の電流センサ。
【請求項６】
複数相分の板状の出力端子と、
前記出力端子のそれぞれに対応して設けられる磁気検出素子と、を備えた電力変換装置であって、
前記複数相分の出力端子は、長さ方向が互いに平行になる姿勢で配置されており、
前記複数相分の出力端子の前記長さ方向に垂直な断面において、
前記磁気検出素子は、それぞれ、
自身が設けられる出力端子の隣に位置する出力端子の厚さに対応する範囲に少なくとも自身の一部が入り込む位置に、
前記隣に位置する出力端子の中心を通って前記隣の出力端子の幅方向に延びる中心線に磁束密度の検出軸が沿う姿勢で、
配置される、電力変換装置。
【請求項７】
前記複数相分の出力端子の本数はｎ本（ただし、ｎは３以上の整数）であり、
前記ｎ本の出力端子の前記長さ方向に垂直な断面において、
前記磁気検出素子は、それぞれ、
前記出力端子の幅方向に沿った第１の方向、及び、前記第１の方向と反対の第２の方向のそれぞれにおいて自身が設けられる出力端子から数えて奇数番目に位置する各出力端子の厚さに対応する範囲に少なくとも自身の一部が入り込む位置に、
前記奇数番目に位置する各出力端子の中心を通って前記奇数番目に位置する各出力端子の幅方向に延びる中心線に前記磁束密度の検出軸が沿う姿勢で、
配置される、
請求項６に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記磁気検出素子は、それぞれ、
対応する前記出力端子にスペーサーを介して取り付けられている、
請求項６または７に記載の電力変換装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電流センサ、及び電力変換装置に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
電流を流すための導体であるバスバーと、当該バスバーに設けられた磁気検出素子と、を備え、バスバーに流れる電流によって形成された磁界の磁束に応じた信号を磁気検出素子が出力する電流センサが知られている。この種の電流センサは、バスバーに流れる大電流を測定可能であり、また、電流の方向を正確に測定できるため、インバータなどの電力変換装置、及び電動機の駆動装置などで電流検出のために用いられている。
【０００３】
特許文献１には、複数のバスバーと、バスバーごとに設けられた磁気検出素子と、複数のバスバーを一括して挟み込むように配置された磁性材料からなる一対のシールド板と、を備えた電流センサが示されている。また、この特許文献１には、「磁気検出素子が、電流検出対象となるバスバー以外のバスバーで発した磁界の影響（他相からの干渉）を受けてしまい、検出精度が低下してしまうおそれがあった」こと、「他相からの干渉を抑制し検出精度の向上を図った電流センサを提供すること」が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１９－１３８８１５号公報
【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、特許文献１の電流センサにおいて、一対のシールド板を備えても、ある磁気検出素子が電流検出対象となるバスバー以外のバスバーで発生した磁界から受ける影響を完全に取り除くことができない。したがって、磁気検出素子の信号には他のバスバーの磁界による誤差が含まれており、電流の検出精度の点で更なる改善の余地があった。
【０００６】
本開示は、電流の検出精度を向上させることができる電流センサ、及び電力変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の１つの態様に係る電流センサは、複数本の板状のバスバーのそれぞれに対応する磁気検出素子が設けられる電流センサであって、前記複数本のバスバーは、長さ方向が互いに平行になる姿勢で配置されており、前記複数本のバスバーの前記長さ方向に垂直な断面において、前記磁気検出素子は、それぞれ、自身が設けられるバスバーの隣に位置するバスバーの厚さに対応する範囲に少なくとも自身の一部が入り込む位置に、前記隣に位置するバスバーの中心を通って前記隣のバスバーの幅方向に延びる中心線に磁束密度の検出軸が沿う姿勢で、配置される。
【０００８】
本開示の１つの態様に係る電力変換装置は、複数相分の板状の出力端子と、前記出力端子のそれぞれに対応して設けられる磁気検出素子と、を備えた電力変換装置であって、前記複数相分の出力端子は、長さ方向が互いに平行になる姿勢で配置されており、前記複数相分の出力端子の前記長さ方向に垂直な断面において、前記磁気検出素子は、それぞれ、自身が設けられる出力端子の隣に位置する出力端子の厚さに対応する範囲に少なくとも自身の一部が入り込む位置に、前記隣に位置する出力端子の中心を通って前記隣の出力端子の幅方向に延びる中心線に磁束密度の検出軸が沿う姿勢で、配置される。
【発明の効果】
【０００９】
本開示のそれぞれの態様によれば、電流の検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本開示の実施形態に係る電流センサの構成の一例を模式的に示す斜視図である。
図１に一点鎖線で示した断面Ａにおける断面図である。
バスバーに流れる電流によって生じる磁界の磁束密度の説明図である。
第２電流センサ部のバスバーで発生する磁界が第１電流センサ部の磁気検出素子に及ぼす影響についての説明図である。
第２電流センサ部のバスバーの電流によって生じる磁界のシミュレーション結果を示す図である。
磁束密度のＸ軸方向成分と、第２電流センサ部のバスバーの中心からの距離との関係を示す図である。
本開示の第２実施形態に係る電流センサの構成の一例を模式的に示す断面図である。
本開示の第３実施形態に係る電力変換装置の構成の一例を示す斜視図である。
電力変換装置の構成の一例を示す断面図である。
電力変換回路の回路構成の一例を示す図である。
本開示の変形例３に係る電力変換装置の構成の一例を示す断面図である。
【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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