JP4788922B2 - Current sensor - Google Patents
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Description
本発明は、例えばハイブリッドカーや電気自動車のバッテリー電流やモータ駆動電流を測定する電流センサに関し、特に、ホール素子等の磁気感応素子(磁気検出素子)を用いてバスバーに流れる電流を測定する電流センサに関する。 The present invention relates to a current sensor that measures, for example, a battery current and a motor driving current of a hybrid car or an electric vehicle, and more particularly, a current sensor that measures a current flowing through a bus bar using a magnetic sensitive element (magnetic detection element) such as a Hall element. About.
バスバーに流れる電流によって発生する磁束をホールICにより計測してバスバーの電流値を検出する電流センサが従来から知られている。下記特許文献1はこのような電流センサにおけるホールICの固定構造を開示する。この構造はバスバーに固定された専用のホルダーによってホールICを保持するものである(段落[0007]参照)。
特許文献1の電流センサはバスバーに流れる電流によって発生する磁束を空気中(磁気コアなし)でホール素子により磁電変換するものであり感度が良くない。そうすると信号対雑音比(SN比)が悪化し、電流検出精度が低くなりやすい。また、特許文献1は上述の固定構造によりバスバーとホールICとの位置決めを精度良く行なうことができるとしているが、ホールICを保持するためだけの専用ホルダーが必要であり、このため感度を良くしようとして磁気コア等を追加しようとしてもそのままでは合理的な構成をとりにくい。
The current sensor disclosed in
本発明はこうした考察を経てなされたものであり、その目的は、従来技術と比較して電流検出精度が高く、かつ合理的で簡素な構成の電流センサを提供することにある。 The present invention has been made after such considerations, and an object of the present invention is to provide a current sensor having a reasonably simple structure with higher current detection accuracy than that of the prior art.
本発明のある態様の電流センサは、
被測定電流によって発生する磁界が感磁面に印加される磁気感応素子と、
前記磁気感応素子の前記感磁面の両側に配置された第1及び第2の磁気コアと、
前記第1及び第2の磁気コアを保持する第1及び第2のコア保持体とを備え、
前記第1及び第2のコア保持体は、筒状部と、前記筒状部の一端に形成された内側フランジと、前記筒状部の他端に形成された外側フランジとを有し、
前記第1及び第2のコア保持体の前記内側フランジ端面同士を突き合わせた状態で位置決め用の空隙が形成され、前記第1及び第2の磁気コアは前記第1及び第2のコア保持体の前記筒状部に挿入された状態で保持され、前記磁気感応素子は前記位置決め用の空隙に配置されていることを特徴とする。
A current sensor according to an aspect of the present invention includes:
A magnetic sensitive element in which a magnetic field generated by a current to be measured is applied to the magnetic sensitive surface;
First and second magnetic cores disposed on both sides of the magnetosensitive surface of the magnetically sensitive element;
Comprising first and second core holders for holding the first and second magnetic cores;
The first and second core holders have a tubular portion, an inner flange formed at one end of the tubular portion, and an outer flange formed at the other end of the tubular portion,
A positioning gap is formed in a state in which the inner flange end faces of the first and second core holders are abutted with each other, and the first and second magnetic cores are formed of the first and second core holders. The magnetic sensing element is held in a state of being inserted into the cylindrical portion, and the magnetically sensitive element is disposed in the positioning gap.
ある態様の電流センサにおいて、
前記第1及び第2のコア保持体は巻線を施されて第1及び第2のコイルを構成し、
前記被測定電流によって発生する磁界を第1の磁界としたとき、前記第1及び第2のコイルは前記磁気感応素子の前記感磁面に印加される前記第1の磁界を相殺する第2の磁界を発生し、
前記第2の磁界を発生するために前記第1及び第2のコイルに流れる電流に基づいて前記被測定電流を検出してもよい。
In an aspect of the current sensor,
The first and second core holders are wound to form first and second coils,
When the magnetic field generated by the current to be measured is a first magnetic field, the first and second coils cancel the first magnetic field applied to the magnetosensitive surface of the magnetosensitive element. Generate a magnetic field,
The current to be measured may be detected based on currents flowing through the first and second coils in order to generate the second magnetic field.
また、前記磁気感応素子の検出出力がゼロとなるように前記第1及び第2のコイルに電流を供給する制御回路の基板が前記第1及び第2のコア保持体に搭載されてもよい。 In addition, a substrate of a control circuit that supplies current to the first and second coils may be mounted on the first and second core holders so that the detection output of the magnetically sensitive element becomes zero.
また、前記第1及び第2のコア保持体の少なくとも一方は、前記位置決め用の空隙における前記磁気感応素子の深さ位置を定める台部が前記内側フランジ端面に形成されてもよい。 In addition, at least one of the first and second core holders may be formed with a pedestal that defines a depth position of the magnetically sensitive element in the positioning gap on the inner flange end surface.
また、前記第1及び第2のコア保持体の前記内側フランジ端面同士が凹凸嵌合してもよい。 The inner flange end faces of the first and second core holders may be concavo-convexly fitted.
また、前記第1及び第2のコア保持体の前記内側フランジ端面に、それぞれ対をなす凹部及び凸部が形成されてもよい。 Moreover, the recessed part and convex part which make a pair may be formed in the said inner flange end surface of the said 1st and 2nd core holding body, respectively.
また、突き合わされた前記内側フランジ端面の一方又は両方に、前記磁気感応素子の抜け防止用突起が形成されてもよい。 In addition, a protrusion for preventing the magnetically sensitive element from coming off may be formed on one or both of the end faces of the inner flange that are faced to each other.
また、前記第1及び第2のコア保持体の前記外側フランジ下部にボスが設けられ、前記被測定電流の経路をなすバスバーに前記ボスと嵌合する孔が設けられてもよい。 In addition, a boss may be provided below the outer flange of each of the first and second core holders, and a hole that fits the boss may be provided in a bus bar that forms a path of the current to be measured.
また、前記第1及び第2の磁気コアの一端に係止凸部が形成され、前記係止凸部が前記第1及び第2のコア保持体の前記外側フランジ端面に当接してもよい。 Further, a locking projection may be formed at one end of the first and second magnetic cores, and the locking projection may abut on the outer flange end surfaces of the first and second core holders.
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。 It should be noted that any combination of the above-described constituent elements, and those obtained by converting the expression of the present invention between methods and systems are also effective as aspects of the present invention.
本発明の電流センサは、磁気感応素子の感磁面の両側に磁気コアが配置されるため、従来技術のように磁気コアがない場合と比較して感度が良くなり、高精度の電流検出が可能となる。また磁気コアを保持しているコア保持体の内側フランジ端面同士を突き合わせた状態で位置決め用の空隙が形成され、磁気感応素子はその位置決め用の空隙に配置されるため、従来技術のようにホールIC保持のためだけの専用ホルダーを設ける場合と比較して合理的で簡素な構成である。 In the current sensor of the present invention, since the magnetic core is disposed on both sides of the magnetic sensing surface of the magnetic sensing element, the sensitivity is improved as compared with the case where there is no magnetic core as in the prior art, and highly accurate current detection is possible. It becomes possible. In addition, a positioning gap is formed with the inner flange end faces of the core holding body holding the magnetic core in contact with each other, and the magnetic sensitive element is arranged in the positioning gap. Compared with the case where a dedicated holder is provided only for holding the IC, the configuration is rational and simple.
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理等には同一の符号を付し、重複した説明は適宜省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same or equivalent component, member, process, etc. which are shown by each drawing, and the overlapping description is abbreviate | omitted suitably. In addition, the embodiments do not limit the invention but are exemplifications, and all features and combinations thereof described in the embodiments are not necessarily essential to the invention.
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る電流センサ100の分解斜視図である。図2は、電流センサ100の概略斜視図である。本図においてコイルの巻線の図示は省略している。図3は、図2のIII-III'断面図である。図4は、図2の平面図である。本図において制御回路18の図示は省略している。
(First embodiment)
FIG. 1 is an exploded perspective view of a current sensor 100 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic perspective view of the current sensor 100. In the figure, the winding of the coil is not shown. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III ′ of FIG. FIG. 4 is a plan view of FIG. In the figure, the
電流センサ100は、バスバー12と、磁気感応素子としてのホール素子14と、第1のフィードバックコイル16と、第2のフィードバックコイル17と、制御回路18とを備える。電流センサ100はバスバー一体型である。
The current sensor 100 includes a
バスバー12は平板形状(例えば銅板)であり、取付穴22及び24を介して被測定電流の経路をなすように取り付けられる。ホール素子14は、バスバー12に流れる電流によって発生する磁界(以下「第1の磁界」とも表記)が感磁面に印加されるようにバスバー12の幅広主面上に固定配置される。第1及び第2のフィードバックコイル16、17は、ホール素子14と近接(対面)するようバスバー12の幅広主面上に固定配置され、ホール素子14の感磁面に印加される第1の磁界を相殺する磁界(以下「第2の磁界」とも表記)を発生する。制御回路18は、ホール素子14の検出出力がゼロとなるように第1及び第2のフィードバックコイル16、17に電流を供給する。この供給された電流(以下「FBコイル電流」とも表記)に基づいて、バスバー12に流れる被測定電流(以下「バスバー電流」とも表記)が検出される。
The
第1のフィードバックコイル16は、巻線32を施した第1のボビン26(第1のコア保持体)の筒状部261内周に第1の磁気コア28を挿入し保持して構成される。第2のフィードバックコイル17も同様に、巻線33を施した第2のボビン27(第2のコア保持体)の筒状部271内周に第2の磁気コア29を挿入し保持して構成される。第1及び第2の磁気コア28、29はパーマロイ等の高透磁率軟磁性材である。第1及び第2のボビン26、27の外側フランジ263、273は多角形(図では正方形)であり、外側フランジ263、273外周の一面が制御回路18を組み立てたプリント基板38の配置面とされる。制御回路18はプリント基板38(絶縁基板)上に電子部品39を実装したものである。プリント基板38には第1及び第2のボビン26、27の外側フランジ263、273外周の一面に植設された端子ピン360、365、370、375に対応する貫通孔160、165、170、175が形成され、これら貫通孔に端子ピン360、365、370、375を通すことによりプリント基板38が第1及び第2のボビン26、27の外側フランジ263、273外周の一面を相互に渡すように配置(搭載)される。
The
第1及び第2のフィードバックコイル16、17は、内側フランジ262、272端面同士を突き合わせた状態でバスバー12の長手方向略中央に固着(例えば接着)され、その軸方向はバスバー12の長手方向と略垂直かつ幅方向と略平行である。また、第1及び第2のフィードバックコイル16、17は、外側フランジ263、273端面がそれぞれバスバー12の縁に位置し、内側フランジ262、272端面が互いに突き合わされた状態でバスバー12の幅方向略中央に位置する。この突き合わされた状態で後に詳述のように位置決め用の空隙15が形成され、図2及び図3のように位置決め用の空隙15にホール素子14が挿入されて固定される。これにより内側フランジ262、272端面上の略中央にホール素子14が位置する。すなわち一直線上に配置された第1及び第2の磁気コア28、29の間にホール素子14が位置する。ホール素子14の感磁面は、内側フランジ262、272端面に対向(すなわち第1及び第2の磁気コア28、29端面に対向)し、バスバー12の幅方向と略垂直である。したがって、バスバー電流によって発生する磁界(第1の磁界)とホール素子14の感磁面は略垂直となり、また、第1及び第2のフィードバックコイル16、17に流れる電流によって発生する磁界(第2の磁界)とホール素子14の感磁面も略垂直となる。ホール素子14の出力電圧がゼロとなるように制御回路18により第1及び第2のフィードバックコイル16、17に電流が供給されるため、ホール素子14の感磁面においては第1の磁界と第2の磁界とが相殺する。
The first and
以下、電流センサ100の各部材の位置決め機構を詳細に説明する。 Hereinafter, the positioning mechanism of each member of the current sensor 100 will be described in detail.
第1のボビン26の内側フランジ262端面上には対をなす係合ボス265及び係合孔266が形成される。第2のボビン27の内側フランジ272端面上にも同様に対をなす係合ボス及び係合孔が形成される(不図示)。内側フランジ262、272端面は互いの係合ボス及び係合孔によって嵌合し、これにより第1及び第2のボビン26、27が一体化される(すなわち第1及び第2のフィードバックコイル16、17が一体化される)。この状態でホール素子14を挿入するための位置決め用の空隙15が形成される。
A pair of engaging
第1のボビン26の内側フランジ262端面上には台部267(凸部)が形成される。第2のボビン27の内側フランジ272端面上にも同様に台部(凸部)が形成される(不図示)。なお、内側フランジ262、272の台部は、内側フランジ262、272端面の嵌合を妨げないように内側フランジ262、272端面の幅方向の片側半分に位置する。内側フランジ262、272の台部の上面は、内側フランジ262、272端面が嵌合した状態で位置決め用の空隙15内におけるホール素子14の深さ位置を定める位置決め基準面となる。
On the end surface of the
第1及び第2のボビン26、27の内側フランジ262、272端面上の幅方向中央はホール素子14挿入用の凹部262a、272aとなっている。凹部262a、272aの内側底面262b、272bは位置決め用の空隙15内におけるホール素子14の厚み方向位置を定める位置決め基準面となる。凹部262a、272aの内側側面262c、272cは位置決め用の空隙15内におけるホール素子14の幅方向位置を定める位置決め基準面となる。なお、ホール素子14挿入用の凹部262a、272aはホール素子14を挿入しやすいようにホール素子挿入入側(図では上側)が幅広になっており、他方、ホール素子挿入奥側(図では下側)はホール素子14の幅方向位置を定めるためにホール素子14の幅と一致する幅となっている。
The center in the width direction on the end faces of the
バスバー12の幅広主面上には第1及び第2のフィードバックコイル16、17の位置決め用に位置決め孔121、122が1対ずつ形成される。第1及び第2のフィードバックコイル16、17は、外側フランジ263、273外周下面に位置決めボス268、278が1対ずつ形成される(位置決めボス268の一方は不図示)。位置決め孔121、122と、位置決めボス268、278とが嵌合し、これによりバスバー12の幅広主面上に第1及び第2のフィードバックコイル16、17が位置決め固定される。
A pair of
第1及び第2の磁気コア28、29の一端には係止凸部285、295が形成される。第1及び第2の磁気コア28、29が第1及び第2のボビン26、27の筒状部261、271内周に挿入されるとき、係止凸部285、295の係止面286、296が第1及び第2のボビン26、27の外側フランジ263、273端面に当接することで第1及び第2の磁気コア28、29が筒状部261、271内周に挿入された状態で位置決めされる(挿入深さが規定される)。このとき、図3に示されるように第1及び第2の磁気コア28、29の端面とホール素子14は当接せずに微小の隙間を保った状態となる。なお、外側フランジ263、273端面には係止凸部285、295を収容するための収容凹部が形成され、これにより第1及び第2の磁気コア28、29の外側端面287、297が外側フランジ263、273端面から突出することが防止される。
Locking
図5は、図1及び図3に示される制御回路18の回路図である。この回路は直列接続された第1及び第2のフィードバックコイル16、17にFBコイル電流I2を供給し、これによりホール素子14の検出出力をゼロにする。そして供給したFBコイル電流I2に応じたセンサ出力Voutを得る。
FIG. 5 is a circuit diagram of the
制御回路18は、定電流回路42と、誤差増幅回路48(オペアンプ)と、検出抵抗Rsと、差動増幅回路54とを含む。ホール素子14の端子a、c間には定電流回路42によって一定量の電流が供給され、ホール素子14の感磁面に印加された磁界に比例する電圧が端子b、d間に発生する。誤差増幅回路48は、出力端子から電流を吸い込む又は吐き出すことにより、端子b、d間の電位差が常にゼロとなるように、すなわちホール素子14の感磁面において上述の第1の磁界と第2の磁界とが相殺するように、第1及び第2のフィードバックコイル16、17にFBコイル電流I2を供給する。
The
検出抵抗RsはFBコイル電流I2を電圧に変換するための微小抵抗であり、その抵抗値は差動増幅回路54の入力インピーダンスよりも十分小さいものとする。差動増幅回路54は、検出抵抗Rsの両端の電圧Vsを増幅し電圧Voutを出力する。差動増幅回路54は、オペアンプ56と、第1抵抗R1〜第4抵抗R4と、基準電圧源Vrefとを含む。ここでは基準電圧源Vrefの電圧は電源電圧Vccの1/2(=2.5V)としている。第1抵抗R1〜第4抵抗R4の抵抗値はR1=R2、R3=R4であり、差動増幅回路54の増幅度はR3/R1である。増幅度は例えば1近傍とする。差動増幅回路54の出力電圧Voutは
Vout=−(R3/R1)Vs+2.5[V]
となる。差動増幅回路54の出力電圧Voutは電流センサ100のセンサ出力となる。
The detection resistor Rs is a minute resistor for converting the FB coil current I 2 into a voltage, and its resistance value is sufficiently smaller than the input impedance of the
It becomes. The output voltage Vout of the
図6は、バスバー電流I1(横軸)に対する図5の差動増幅回路54の出力電圧すなわちセンサ出力Vout(縦軸)の特性図である。バスバー電流I1の−200A〜+200Aのレンジに対して差動増幅回路54の出力電圧Vout(センサ出力)は0.5V〜4.5Vとなり、直線的な特性となっている。
FIG. 6 is a characteristic diagram of the output voltage of the
本実施の形態によれば、以下の効果を奏することができる。 According to the present embodiment, the following effects can be achieved.
(1) 一直線上に配置された第1及び第2の磁気コア28、29の対向する端面間にホール素子14が配置され、それら端面とホール素子14の感磁面とが略平行であるため、従来技術のように磁気コアがない場合と比較して感度が良くなり高精度の電流検出が可能となる。また、ホール素子14の感磁面に実質的に垂直な磁界を印加できる。さらに、第1及び第2のフィードバックコイル16、17により強力なフィードバック磁界(第2の磁界)を発生できる。
(1) Since the
(2) 第1及び第2のボビン26、27は、巻線を施されるとともに第1及び第2の磁気コア28、29が挿入されてコイルを構成し、さらに内側フランジ262、272端面同士が嵌合した状態で位置決め用の空隙15を形成してホール素子14を位置決め保持する。すなわちホール素子14を位置決め保持する手段は専用部品によらない。したがって磁気コアを設けて感度を良くするにあたり、従来技術のようにホールICを保持するための専用ホルダーを用いる場合と比較して本実施の形態の電流センサ100は合理的で簡素な構成となる。
(2) The first and
(3) バスバー12の幅広主面に形成された位置決め孔121、122と、第1及び第2のボビンの外側フランジ263、273外周下面に形成された位置決めボス268、278とが嵌合し、これによりバスバー12の幅広主面上に第1及び第2のフィードバックコイル16、17が位置決め固定される。したがってバスバー12上において第1及び第2のフィードバックコイル16、17をバスバー12長手方向に対して直角方向に高精度に位置決め固定しやすく、位置ずれによる精度の低下やセンサごとの測定ばらつきが防止される。また第1及び第2のフィードバックコイル16、17をバスバー12に位置決め固定する際の組立作業性も良好である。
(3) The positioning holes 121, 122 formed on the wide main surface of the
(4) 第1及び第2のボビン26、27の内側フランジ262、272端面上に台部を形成し、内側フランジ262、272端面が嵌合した状態で台部上面によって位置決め用の空隙15内におけるホール素子14の深さ位置を定めている。したがってバスバー12に対するホール素子14の高さを精度良く決めることができ、位置ずれによる精度の低下やセンサごとの測定ばらつきが防止される。
(4) A base portion is formed on the
(5) 第1及び第2のボビン26、27の内側フランジ262、272端面上の幅方向中央はホール素子14挿入用の凹部262a、272aとなっており、凹部262a、272aの内側底面262b、272bによって位置決め用の空隙15内におけるホール素子14の厚み方向位置を定め、内側側面262c、272cによって幅方向位置を定めている。したがってバスバー12の長さ方向及び幅方向についてホール素子14の位置を精度良く決めることができ、位置ずれによる精度の低下やセンサごとの測定ばらつきが防止される。
(5) The center in the width direction on the
(6) 第1及び第2の磁気コア28、29が第1及び第2のボビン26、27の筒状部261、271内周に挿入されるとき、係止凸部285、295の係止面286、296が第1及び第2のボビン26、27の外側フランジ263、273端面に当接することで第1及び第2の磁気コア28、29が筒状部261、271内周に挿入された状態で位置決めされる(挿入深さが規定される)。したがって、第1及び第2の磁気コア28、29を筒状部261、271内周に深く挿入しすぎてホール素子14に応力が加わることによりホール素子14の特性が変化することを防止できる。
(6) When the first and second
(7) 第1及び第2のボビン26、27は同一形状のものを用いることができるため製造容易であり、低コスト化が期待される。
(7) Since the first and
(8) 制御回路18のプリント基板38は第1及び第2のボビン26、27の外側フランジ263、273の一面を互いに渡すように配置されるため、電流センサ100の小型化に有利である。
(8) Since the printed
(9) 磁気平衡式の原理に基づいて電流を検出するため、磁気比例式の場合よりも温度特性が良く、高精度の電流検出が可能である。 (9) Since the current is detected based on the principle of the magnetic balance type, the temperature characteristics are better than in the case of the magnetic proportional type, and highly accurate current detection is possible.
以下、従来技術(特許文献1)との対比により本実施の形態の効果(1)をより詳細に説明する。図7は、従来の電流センサ800の原理的構成を示す断面図である。電流センサ800ではバスバー812に流れる被測定電流I1によって発生する磁束を空気中(磁気コアなし)でホール素子814が磁気→電気変換する。なお、バスバー812の幅は20mmとし、ホール素子814はバスバー812から高さ3mmのところに配置している。この場合、ホール素子814の感磁面における磁束密度は例えばバスバー812に流れる被測定電流I1が±200A時に±4mTである。図8に示すようにホール素子の出力電圧は印加磁界+4mTに対して+4mVであり非常に低い。このため従来の電流センサ800はSN比が悪く電流検出精度が低い。これに対し本実施の形態の電流センサ100は、図9に簡略化して示すようにホール素子14の感磁面の両側に第1及び第2の磁気コア28、29を配置しているため、被測定電流I1が±200A時のホール素子14の出力電圧を±40mVと10倍に大きくする(感度を良くする)ことができ、これによりSN比が改善されて電流検出精度が高められる。なお、本実施の形態の電流センサ100は磁気平衡式の原理に基づくが、磁気平衡式においても感度が良いほどノイズの影響が少なく、良好な特性が得られた。
Hereinafter, the effect (1) of the present embodiment will be described in more detail in comparison with the prior art (Patent Document 1). FIG. 7 is a cross-sectional view showing the basic configuration of a conventional current sensor 800. Current magnetic flux in the air generated by the current to be measured I 1 flowing through the sensor 800 in the
(第2の実施の形態)
図10は、本発明の第2の実施の形態に係る電流センサ200の正断面図である。本実施の形態の電流センサ200では、図1ないし図4に示される第1の実施の形態の電流センサ100のバスバー12と、ホール素子14と、第1のフィードバックコイル16と、第2のフィードバックコイル17と、制御回路18とが樹脂58でモールドされて一体化される。樹脂58の外側は磁気シールド体65で覆われる。なお、樹脂58は非磁性であるものとする。
(Second Embodiment)
FIG. 10 is a front sectional view of a
磁気シールド体65は、第1磁気シールド部材としての上側磁気シールド部材62及び第2の磁気シールド部材としての下側磁気シールド部材63によってバスバー12とホール素子14と第1のフィードバックコイル16と第2のフィードバックコイル17とを環状に囲む環状囲み部を構成することで外部磁界から磁気遮蔽するものであり、その囲っている状態で上側磁気シールド部材62及び下側磁気シールド部材63の間に空隙67、68が形成される。空隙67、68が形成されることにより、空隙67、68が形成されない場合と比較してホール素子14の感磁面に印加される第1の磁界の強度が減じられる。
The
磁気シールド体65を構成する上側磁気シールド部材62及び下側磁気シールド部材63は、コの字型(換言すれば、半四角筒状ないし半方形環状)の例えば高透磁率材である珪素銅板あるいはパーマロイ(低周波の磁気的干渉に好適)、フェライト(高周波の磁気的干渉に好適)であり、バスバー12と第1のフィードバックコイル16と第2のフィードバックコイル17とホール素子14と制御回路18とを四角筒状ないし方形環状に囲って外部磁界から磁気遮蔽する。空隙67、68は、それを設けることでホール素子14の感磁面に印加される第1の磁界の強度が減じられる位置に形成される。図10では第1及び第2の磁気コア28、29の軸延長上の近傍に空隙67、68が形成される場合を示している。
The upper
図11は、図10に示される電流センサ200の斜視図である。ここではバスバー12とホール素子14と第1のフィードバックコイル16と第2のフィードバックコイル17と制御回路18とを樹脂58でモールド一体化したモールドユニット580に磁気シールド体を65を嵌め合わせる構成を採用する。上側磁気シールド部材62及び下側磁気シールド部材63の折曲げ面内側にはシールド側凸部621、631が1対ずつ形成されている(図10では不図示)。モールドユニット580には、上側磁気シールド部材62及び下側磁気シールド部材63に形成されたシールド側凸部621、631と嵌まり合うモールド側凹部622、632が1対ずつ形成されている(図10では不図示)。モールドユニット580に磁気シールド体65を取り付ける際には、上側磁気シールド部材62及び下側磁気シールド部材63のシールド側凸部621及び631と、モールドユニット580のモールド側凹部622及び632とを嵌合させればよい。したがって磁気シールド体65の取付けが容易で作業性がよい。
FIG. 11 is a perspective view of the
本実施の形態によれば第1の実施の形態と同様の効果を奏するとともに、ホール素子14と第1のフィードバックコイル16と第2のフィードバックコイル17とがバスバー12と一体になるように樹脂58でモールドされるため、バスバー12との一体化が確実なものとなり位置ずれを起こしにくい。また、バスバー12とホール素子14と第1フィードバックコイル16と第2フィードバックコイル17とが磁気シールド体65で囲まれるため、外乱磁気によって生じるセンサ出力への悪影響を実質的に無くすことができる。そして、磁気シールド体65に空隙67、68が形成されたことにより空隙67、68が形成されない場合と比較してホール素子14の感磁面に印加される第1の磁界の強度が減じられているので、ホール素子14の感磁面に印加される第1の磁界を相殺する第2の磁界を発生するために第1フィードバックコイル16及び第2フィードバックコイル17に供給する電流が少なくて済み、低消費電力である。
According to the present embodiment, the same effect as that of the first embodiment is obtained, and the
以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。 The present invention has been described above by taking the embodiment as an example. However, it is understood by those skilled in the art that various modifications can be made to each component and each processing process of the embodiment within the scope of the claims. By the way. Hereinafter, modifications will be described.
(変形例1:ホール素子の抜け防止構造)
図12は、図1に示される第1のボビン26の変形例を示す一部拡大斜視図である。本変形例に係る第1のボビン26は内側フランジ262端面に形成されたホール素子14挿入用の凹部262aの内側底面262bのホール素子挿入入側(図では上側)に抜け防止用突起269(フック形状)が形成されている。なお第2のボビン27も同様とする。図13は、図12に示される変形例を適用した場合におけるホール素子14の保持状態を示す断面図である。ホール素子14は位置決め用の空隙15に挿入されると両方の内側フランジ262、272の抜け防止用突起269、279によって挿入入側(図では上側)への抜けが防止される。なお、抜け防止用突起は一方の内側フランジのみに形成されてもよい。
(Modification 1: Hall element removal prevention structure)
FIG. 12 is a partially enlarged perspective view showing a modification of the
(変形例2:磁気比例式)
実施の形態では磁気平衡式の原理に基づいて電流を検出したが、これに限定されず、磁気比例式の原理を利用することも可能である。磁気比例式の場合、図1ないし図4に示される第1の実施の形態の電流センサ100からコイルの巻線を除いたものを用いることができる。また、センサ出力はホール素子14の出力電圧を増幅したものとする。以下、本変形例と従来技術とを対比する。
(Modification 2: Magnetic proportional type)
In the embodiment, the current is detected based on the principle of the magnetic balance type, but the present invention is not limited to this, and the principle of the magnetic proportional type can also be used. In the case of the magnetic proportional type, it is possible to use the current sensor 100 according to the first embodiment shown in FIGS. The sensor output is obtained by amplifying the output voltage of the
例えば車載用の電流センサとしての最終的な出力特性は一般的に被測定電流I1が0Aの時に2.5V、−200Aの時に0.5V、+200Aの時に4.5V程度が求められる(但し電源電圧5Vとする)。既述のように図7に示される従来の電流センサ800ではホール素子814の感磁面における磁束密度は被測定電流I1が±200A時に±4mTであり、ホール素子814の出力電圧は±4mVであるから、車載用の電流センサとしての最終的な出力特性を実現するには500倍の増幅が必要となる。このため、使用するオペアンプと抵抗器の温度特性が悪化し、電流測定の誤差が大きくなる。これに対し本変形例では図9で既述したのと同様に被測定電流I1が±200A時のホール素子14の出力電圧を±40mVと10倍に大きくする(感度を良くする)ことができるため、従来の電流センサ800と比較して増幅度が1/10程度で足りる。このため電流測定の誤差を小さく抑えることができる。
For example, the final output characteristics of an in-vehicle current sensor are generally required to be about 2.5 V when the measured current I 1 is 0 A, 0.5 V when -200 A, and about 4.5 V when it is +200 A (however, Power supply voltage is 5V). As described above, in the conventional current sensor 800 shown in FIG. 7, the magnetic flux density on the magnetic sensing surface of the Hall element 814 is ± 4 mV when the measured current I 1 is ± 200 A, and the output voltage of the Hall element 814 is ± 4 mV. Therefore, in order to realize the final output characteristics as an on-vehicle current sensor, amplification of 500 times is required. For this reason, the temperature characteristics of the operational amplifier and the resistor used are deteriorated, and the error in current measurement is increased. On the other hand, in this modified example, the output voltage of the
(変形例:バスバー分離型)
電流センサはバスバー一体型とすることに限定されず、バスバー分離型であってもよい。バスバー分離型電流センサは例えば図11に示される電流センサ200からバスバー12を抜いたものに相当し、バスバー12が存在していた部分は貫通孔となる。バスバー分離型電流センサの正断面図は図10においてバスバー12の部分を貫通孔に置き換えたものと同様である。したがって、バスバー分離型電流センサの貫通孔にバスバーを通して固定すれば図10及び図11に示される電流センサ200と同様のバスバー一体型電流センサとなる。なお、バスバーの固定には、例えばバスバー側に雌ねじを形成しておき、モールドユニット580をその雌ねじを利用してビス止めする構造等が採用可能である。
(Modification: Separate busbar type)
The current sensor is not limited to the bus bar integrated type, and may be a bus bar separated type. The bus bar separated type current sensor corresponds to, for example, the
(その他の変形例)
実施の形態ではバスバー12を平板形状としたが、これには限定されず、丸棒その他の形状であってもよい。また、第1及び第2のボビン26、27は同一形状とすることに限定されず、例えば図1において一方の内側フランジ端面には係合ボスのみを形成し他方には係合孔のみを形成したり、2倍幅の台部を一方の内側フランジにのみ設け他方には設けないといったことも可能である。また、ホール素子14と制御回路18とは別部品とすることに限定されず、それらを一体集積化したIC(Integrated Circuit)を用いてもよい。また、制御回路はセンサ出力として電圧を得たが、電流出力タイプとしてもよい。この場合、図5の検出抵抗Rsに替えてモニタ用電流計を設け、差動増幅回路54を取り除く。また、ホール素子は磁気感応素子の例示であるが、磁気感応素子はこれに限定されず、磁気抵抗効果素子等であってもよい。また、磁気シールド体65を構成する上側磁気シールド部材62及び下側磁気シールド部材63は、コの字型に限定されず、モールドユニットの外形に合わせて、半円あるいは半楕円などの半筒型若しくはその他の形状としてもよい。
(Other variations)
In the embodiment, the
12 バスバー
16 第1のフィードバックコイル
17 第2のフィードバックコイル
18 制御回路
26 第1のボビン
27 第2のボビン
28 第1の磁気コア
29 第2の磁気コア
38 プリント基板
100 電流センサ
121、122 位置決め孔
261、271 筒状部
262、272 内側フランジ
263、273 外側フランジ
265 係合ボス
266 係合孔
267 台部
268、278 位置決めボス
269 抜け防止用突起
12
Claims (9)
前記磁気感応素子の前記感磁面の両側に配置された第1及び第2の磁気コアと、
前記第1及び第2の磁気コアを保持する第1及び第2のコア保持体とを備え、
前記第1及び第2のコア保持体は、筒状部と、前記筒状部の一端に形成された内側フランジと、前記筒状部の他端に形成された外側フランジとを有し、
前記第1及び第2のコア保持体の前記内側フランジ端面同士を突き合わせた状態で位置決め用の空隙が形成され、前記第1及び第2の磁気コアは前記第1及び第2のコア保持体の前記筒状部に挿入された状態で保持され、前記磁気感応素子は前記位置決め用の空隙に配置されていることを特徴とする電流センサ。 A magnetic sensitive element in which a magnetic field generated by a current to be measured is applied to the magnetic sensitive surface;
First and second magnetic cores disposed on both sides of the magnetosensitive surface of the magnetically sensitive element;
Comprising first and second core holders for holding the first and second magnetic cores;
The first and second core holders have a tubular portion, an inner flange formed at one end of the tubular portion, and an outer flange formed at the other end of the tubular portion,
A positioning gap is formed in a state in which the inner flange end faces of the first and second core holders are abutted with each other, and the first and second magnetic cores are formed of the first and second core holders. A current sensor, wherein the current sensor is held in a state where it is inserted into the cylindrical portion, and the magnetically sensitive element is disposed in the positioning gap.
前記第1及び第2のコア保持体は巻線を施されて第1及び第2のコイルを構成し、
前記被測定電流によって発生する磁界を第1の磁界としたとき、前記第1及び第2のコイルは前記磁気感応素子の前記感磁面に印加される前記第1の磁界を相殺する第2の磁界を発生し、
前記第2の磁界を発生するために前記第1及び第2のコイルに流れる電流に基づいて前記被測定電流を検出することを特徴とする電流センサ。 The current sensor according to claim 1.
The first and second core holders are wound to form first and second coils,
When the magnetic field generated by the current to be measured is a first magnetic field, the first and second coils cancel the first magnetic field applied to the magnetosensitive surface of the magnetosensitive element. Generate a magnetic field,
A current sensor for detecting the current to be measured based on currents flowing through the first and second coils in order to generate the second magnetic field.
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Cited By (1)
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