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公開番号2025003241
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-09
出願番号2023113337
出願日2023-06-21
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 20060101AFI20241226BHJP(測定;試験)
要約【課題】被検出電流から発生する磁束を検出する電流センサにおいて、被検出電流が印加される導体をコイル状に形成して磁電変換素子が検出する磁束密度を大幅に増加させ、出力信号の増幅率を低減可能とする。
【解決手段】U字形状により空隙2Aを有する磁性体コア1Aと、空隙2Bを有する磁性体コア1Bの端面が対面して配置されることで、その端面間にコアギャップ5を形成し、被検出電流A1が印加される導体3で形成されるコイル部6A、6Bは、空隙2A、2Bを少なくとも1回以上貫通して配置され、1対の磁電変換素子が実装された基材を有する磁気センサ4は、1対の磁電変換素子がコアギャップのX方向の幅寸法と、磁性体コア1A、1BのY方向の厚み寸法と、磁性体コア1A、1BのZ方向の幅寸法内にあり、またZ方向に磁性体コア1A、1Bの端面間寸法の仮想的な中心線を挟んで対向して離間するように配置する。
【選択図】図1-1
特許請求の範囲【請求項１】
被検出電流が印加される導体と、２つの端面をそれぞれ有する略Ｕ字型形状の第１及び第２の磁性体コアと、前記被検出電流から発生する磁束の所定の感磁軸方向の磁束密度をそれぞれ検出して前記磁束密度に応じた出力信号を出力する１対の磁電変換素子が実装される基材を有する磁気センサ、を備える電流センサであって、前記第１の磁性体コアは、前記略Ｕ字形状により形成される第１の空隙部と、前記２つの端面間寸法の仮想的な中心線である第１の中心線を有し、前記第２の磁性体コアは、前記略Ｕ字形状により形成される第２の空隙部と、前記２つの端面間寸法の仮想的な中心線である第２の中心線を有し、前記第１及び第２の磁性体コアは、前記２つの端面同士がそれぞれ対面する姿勢で配置され、対面する前記２つの端面同士の間には、それぞれコアギャップが形成されており、前記１対の磁電変換素子は前記基材に離間して実装され、その相対位置が固定されており、前記磁気センサは、前記１対の磁電変換素子が前記第１の中心線を挟んで対向する姿勢、尚かつ前記第２の中心線を挟んで対向する姿勢となるように配置されており、前記導体は、前記第１及び第２の空隙部をそれぞれ１回以上貫通し、尚かつ前記第１及び第２の空隙部を貫通する導体部における電流印加方向がすべて同一の方向となるよう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 1,100 文字）【請求項２】
被検出電流が印加される導体と、２つの端面をそれぞれ有する略Ｕ字型形状の第１及び第２の磁性体コアと、前記被検出電流から発生する磁束の所定の感磁軸方向の磁束密度をそれぞれ検出して前記磁束密度に応じた出力信号を出力する１対の磁電変換素子が実装される基材を有する磁気センサ、を備える電流センサであって、前記第１の磁性体コアは、前記略Ｕ字形状により形成される第１の空隙部と、前記２つの端面間寸法の仮想的な中心線である第１の中心線を有し、前記第２の磁性体コアは、前記略Ｕ字形状により形成される第２の空隙部と、前記２つの端面間寸法の仮想的な中心線である第２の中心線を有し、前記第１及び第２の磁性体コアは、前記２つの端面同士がそれぞれ対面する姿勢で配置され、対面する前記２つの端面同士の間には、それぞれコアギャップが形成されており、前記１対の磁電変換素子は前記基材に離間して実装され、その相対位置が固定されており、前記磁気センサは、前記１対の磁電変換素子が前記第１の中心線を挟んで前記端面間寸法の延伸方向に対向する姿勢、尚かつ前記第２の中心線を挟んで前記端面間寸法の延伸方向に対向する姿勢となるように配置されており、前記導体は、前記第１の空隙部を１回以上貫通し、尚かつ前記第１の空隙部を貫通する導体部における電流印加方向がすべて同一の方向となるように配置されることを特徴とする電流センサ。
【請求項３】
前記磁気センサは、前記１対の磁電変換素子が前記第１及び第２の磁性体コアの前記端面間寸法及び厚み方向の寸法と、前記コアギャップの幅方向の寸法とで区切られた配置領域内に配置され、前記コアギャップの幅方向と水平な方向に前記感磁軸を有するように配置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電流センサ。
【請求項４】
前記磁気センサは、前記１対の磁電変換素子が前記コアギャップ内に配置され、前記コアギャップの幅方向と水平な方向に前記感磁軸を有するように配置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電流センサ。
【請求項５】
前記導体が導通した複数の導電体を組み合わせて構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電流センサ。
【請求項６】
前記コアギャップの幅方向の寸法は、前記端面間寸法よりも小さい寸法値を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電流センサ。
【請求項７】
前記第１及び第２の磁性体コアの厚み方向寸法は、３．０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１または請求項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、磁電変換素子を用いた電流センサに関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
従来のインバータなどで使用される電流センサにおいて、被検出電流が印加される導体をコイル形状に形成し、そのコイル形状部を流れる被検出電流から生じる磁束をホール素子などの磁電変換素子を用いて検出することで、被検出電流を正確に検出するコイル式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導体を用いて２つのコイル形状を形成し、２つのコイルの中間にホール素子を配置することで、ホール素子の取付位置精度にばらつきがあっても検出感度があまり影響されないコイル式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２００５－２２１３４２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において示されたコイル式電流センサは、磁電変換素子は被検出電流が印加されることにより生じる磁束を導体から直接検出するため、磁電変換素子が検出できる磁束密度量は非常に小さく、磁電変換素子が検出した磁束密度量に応じて出力される出力信号も併せて小さくなることから出力信号の増幅率を高くする必要がある。
【０００６】
特に被検出電流が低い電流値である場合は、その磁束密度量がさらに小さくなることから、その増幅率は非常に高く設定されることとなるが、出力信号の増幅率を高くすると、微量の磁束密度量の変化でも大きく影響を受けてしまうため、電流センサの外部磁界環境下において微量の磁束密度量を検出すると、その影響は大きくなってしまう。
【０００７】
本発明では上記問題を鑑み、磁電変換素子が検出する磁束密度を増加させ、磁電変換素子が検出した磁束密度量に応じて出力される出力信号の増幅率を下げることが可能な電流センサ構造を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明における電流センサは、被検出電流が印加される導体と、２つの端面をそれぞれ有する略Ｕ字型形状の第１及び第２の磁性体コアと、被検出電流から発生する磁束の所定の感磁軸方向の磁束密度をそれぞれ検出して磁束密度に応じた出力信号を出力する１対の磁電変換素子が実装される基材を有する磁気センサ、を備える電流センサであって、第１の磁性体コアは、略Ｕ字形状により形成される第１の空隙部と、前記２つの端面間寸法の仮想的な中心線である第１の中心線を有し、第２の磁性体コアは、略Ｕ字形状により形成される第２の空隙部と、２つの端面間寸法の仮想的な中心線である第２の中心線を有し、第１及び第２の磁性体コアは、２つの端面同士がそれぞれ対面する姿勢で配置され、対面する２つの端面同士の間には、それぞれコアギャップが形成されており、１対の磁電変換素子は基材に離間して実装され、その相対位置が固定されており、磁気センサは、１対の磁電変換素子が第１の中心線を挟んで対向する姿勢、尚かつ第２の中心線を挟んで対向する姿勢となるように配置されており、導体は、第１及び第２の空隙部をそれぞれ１回以上貫通し、尚かつ第１及び第２の空隙部を貫通する導体部における電流印加方向がすべて同一の方向となるように配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、磁電変換素子が検出する磁束密度を増加させ、磁電変換素子が検出した磁束密度量に応じて出力される出力信号の増幅率を下げることが可能な電流センサ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）は電流センサの平面視図で、図１（ｃ）は電流センサの正面視図で、図１（ｄ）は断面図である。
図１に示した電流センサの導体を変えた構成例を示す図であり、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は図１に示した電流センサの導体を変えた構成例を示す平面視図で、図２（ｄ）は図１に示した電流センサの導体を変えた構成例を示す斜視図である。
図１に示した電流センサの磁性体コアを変えた構成例を示す平面視図である。
本発明の実施の形態１に関わる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ある。
本発明の実施の形態１に関わる電流センサの導体、磁電変換素子の配置変化の構成例を示す図である。
図５に示した構成例（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）において、被検出電流を印加した場合の、磁電変換素子が検出する磁束密度量と、その差動演算値を示す表である。
本発明の実施の形態２に関わる電流センサの概略図であり、図７（ａ）は電流センサの斜視図で、図７（ｂ）は電流センサの平面視図で、図７（ｃ）は電流センサの正面視図で、図７（ｄ）は断面図である。
図１に示した電流センサの導体を変えた構成例を示す図であり、図８（ａ）は電流センサの斜視図で、図８（ｂ）は電流センサの平面視図である。
【発明を実施するための形態】
【】
実施の形態１．
（【００１１】以降は省略されています）

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