JP2008215970A

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Publication number: JP2008215970A
Application number: JP2007052190A
Authority: JP
Inventors: Takashi Urano; 高志浦野
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2007-03-02
Filing date: 2007-03-02
Publication date: 2008-09-18

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact and light current sensor with high accuracy in current measurement. <P>SOLUTION: The current sensor 100 comprises a bus bar 12; an IC 14 having a magnetic detecting element which is fixed to the bus bar 12 and arranged, such that a first magnetic field generated by current flowing in the bus bar 12 is applied to a magnetically sensitive surface; and a coil 16 which is fixed to the bus bar 12 so as to be close to the IC 14 and generates a second magnetic field canceling the first magnetic field applied to the magnetically sensitive surface of the IC 14. In the current sensor 100, the current flowing in the bus bar 12 is detected, based on current flowing in the coil 16 for generating the second magnetic field, by using the expression (1): I<SB>1</SB>=k×N×I<SB>2</SB>, where I<SB>1</SB>is the current flowing in the bus bar 12, and I<SB>2</SB>is the current flowing in the coil 16 for generating the second magnetic field, N is the number of windings of the coil 16, and k is a constant larger than 1. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

Translated fromJapanese

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 to a current sensor that measures a current flowing through a bus bar using a magnetic detection element such as a Hall element.

磁気検出素子を使用した電流センサとして、磁気比例式と磁気平衡式が従来から知られている。磁気比例式電流センサは、図１７に示されるように被測定電流Ｉ_１が貫通するリング状の磁気コア１１２のギャップ内にホール素子１２４を配置して構成され、被測定電流Ｉ_１に比例する磁束をホール素子１２４によって電圧に変換しこれを増幅して出力するものである。磁気比例式電流センサは簡単な構成であるが精度はあまりよくない。ホール素子のフルスケール（例えば、磁束密度：５０ｍＴ、測定電流：±３００Ａ）時の温度特性が悪いために、温度変化によってセンサ出力のリニアリティ（直線性）が悪化して、磁気比例式電流センサの精度は例えば−４０℃〜＋８５℃の全温度範囲時で±５％程度である。As a current sensor using a magnetic detection element, a magnetic proportional type and a magnetic balance type are conventionally known. As shown in FIG. 17, the magnetic proportional current sensor is configured by arranging aHall element 124 in the gap of the ring-shapedmagnetic core 112 through which the measured current I₁ passes, and is proportional to the measured current I₁ . The magnetic flux is converted into a voltage by theHall element 124, amplified and output. The magnetic proportional current sensor has a simple configuration, but the accuracy is not so good. Since the temperature characteristics of the Hall element at full scale (for example, magnetic flux density: 50 mT, measurement current: ± 300 A) are poor, the linearity of the sensor output deteriorates due to temperature change, and the magnetic proportional current sensor The accuracy is about ± 5% in the entire temperature range of −40 ° C. to + 85 ° C., for example.

これに対し磁気平衡式電流センサは、図１８に示されるようにリング状の磁気コア１１２にフィードバック巻線１３６を設けてコイル１４８を形成し、これに電流を供給することによりギャップ内磁束が常にゼロとなるようにフィードバックする。そしてギャップ内磁束をゼロにするためにコイル１４８に供給された電流から被測定電流Ｉ_１が求められる。このため磁気平衡式電流センサは磁気比例式電流センサと異なりホール素子のフルスケール時の温度特性が悪いことによる影響はないといっていい。もっとも、この場合もホール素子のオフセットの温度特性、すなわちギャップ内磁束がゼロ（磁束密度：０ｍＴ）であるときの温度特性による影響は受ける。しかしオフセットの温度特性はフルスケール時の温度特性よりも良いために、磁気平衡式電流センサは磁気比例式電流センサよりも精度が高い（例えば±１％以下）。On the other hand, in the magnetic balance type current sensor, as shown in FIG. 18, a feedback winding 136 is provided on a ring-shapedmagnetic core 112 to form acoil 148, and current is supplied to thecoil 148. Feedback so that it becomes zero. Then, the measured current I₁ is obtained from the current supplied to thecoil 148 in order to make the magnetic flux in the gap zero. For this reason, unlike the magnetic proportional current sensor, the magnetic balanced current sensor is not affected by the poor temperature characteristics of the Hall element at full scale. In this case, however, the temperature characteristics of the Hall element offset, that is, the temperature characteristics when the magnetic flux in the gap is zero (magnetic flux density: 0 mT) are also affected. However, since the temperature characteristic of the offset is better than the temperature characteristic at full scale, the magnetic balanced current sensor is more accurate than the magnetic proportional current sensor (for example, ± 1% or less).

このように磁気平衡式電流センサによれば精度よく電流を測定できるが、磁気コアに巻線するため形状が大型で重量も大きくなりがちである。例えば被測定電流が３００Ａのときにコイルへの供給電流を３０ｍＡに抑えようとすると、「等アンペアターンの原理」に基づき、
１［ターン］×３００［Ａ］＝１０,０００［ターン］×０.０３［Ａ］ …（２）
であるから、コイルの巻線数は１０,０００ターンにする必要がある。As described above, according to the magnetic balance type current sensor, the current can be measured with high accuracy, but since it is wound around the magnetic core, the shape tends to be large and heavy. For example, if the current to be measured is 300 A and the current supplied to the coil is suppressed to 30 mA, based on the “equal ampere-turn principle”,
1 [turn] × 300 [A] = 10,000 [turn] × 0.03 [A] (2)
Therefore, the number of windings of the coil needs to be 10,000 turns.

磁気検出素子を使用した電流センサに関する公知文献には以下のものがある。
特開２００３−３０２４２８号公報特開平８−３０４４６８号公報Known literatures relating to current sensors using magnetic detection elements include the following.
JP 2003-302428 A JP-A-8-304468

特許文献１は、プリント基板上の電流を測定する電流センサを開示する。この電流センサは、プリント基板の微小領域の電流検出のために、磁気を所定方向に収束させる磁気収束手段を備え、これによりセンサの小型化を図っている。しかし、磁気比例式の測定原理に基づくため、上述した通り磁気平衡式の場合と比較して精度が悪いという問題がある。 Patent Document 1 discloses a current sensor that measures current on a printed circuit board. This current sensor is provided with magnetic converging means for converging magnetism in a predetermined direction in order to detect a current in a minute area of a printed circuit board, thereby reducing the size of the sensor. However, since it is based on the measurement principle of the magnetic proportional type, there is a problem that the accuracy is lower than the case of the magnetic equilibrium type as described above.

特許文献２は、非接触型センサに関し、特に単電源での駆動により非接触で電流を測定するときの測定レンジの改善に関する。このセンサは、磁気平衡式の測定原理に基づくため、磁気比例式の場合と比較して精度が良い。しかし、被測定電流の流れる導体がリング状の磁気コアを貫通する構造のために、また上述の通り磁気コアに巻線を施すために、形状が大型で重量も大きくなりやすいという問題がある。 Patent Document 2 relates to a non-contact type sensor, and more particularly to improvement of a measurement range when current is measured in a non-contact manner by driving with a single power source. Since this sensor is based on a magnetic balance type measurement principle, it is more accurate than the magnetic proportional type. However, since the conductor through which the current to be measured flows penetrates the ring-shaped magnetic core, and because the magnetic core is wound as described above, there is a problem that the shape is large and the weight tends to increase.

このように磁気検出素子を使用した電流センサにおいて(1)測定精度の向上と(2)小型化および軽量化とはトレードオフの関係にあり、これを解決するのに好適な技術の開示は依然としてなされていない。 Thus, in a current sensor using a magnetic detection element, (1) improvement in measurement accuracy and (2) miniaturization and weight reduction are in a trade-off relationship, and disclosure of a technology suitable for solving this is still present. Not done.

本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、電流測定精度の高い小型かつ軽量の電流センサを提供することにある。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object thereof is to provide a small and lightweight current sensor with high current measurement accuracy.

本発明のある態様は、バスバー一体型電流センサである。この電流センサは、
バスバーと、
前記バスバーに流れる電流によって発生する第１の磁界が感磁面に印加されるように前記バスバーに対して固定配置された磁気検出素子と、
前記磁気検出素子と近接するよう前記バスバーに対して固定配置され、前記磁気検出素子の感磁面に印加される前記第１の磁界を相殺する第２の磁界を発生するコイルとを備え、
前記第２の磁界を発生するために前記コイルに流れる電流に基づいて前記バスバーに流れる電流を検出する電流センサであり、
前記バスバーに流れる電流をＩ_１、前記第２の磁界を発生するために前記コイルに流れる電流をＩ_２、前記コイルの巻線数をＮ、１より大きい定数をｋとしたとき、前記Ｉ_１、前記Ｉ_２、前記Ｎおよび前記ｋは、下記（１）式
Ｉ_１＝ｋ×Ｎ×Ｉ_２ …（１）
の関係を満たすことを特徴とする。One embodiment of the present invention is a bus bar integrated current sensor. This current sensor
A bus bar,
A magnetic detection element fixedly arranged with respect to the bus bar so that a first magnetic field generated by a current flowing through the bus bar is applied to a magnetic sensitive surface;
A coil that is fixedly arranged with respect to the bus bar so as to be close to the magnetic detection element and generates a second magnetic field that cancels the first magnetic field applied to the magnetic sensitive surface of the magnetic detection element;
A current sensor that detects a current flowing through the bus bar based on a current flowing through the coil to generate the second magnetic field;
When the current flowing through the bus bar is I₁ , the current flowing through the coil to generate the second magnetic field is I₂ , the number of windings of the coil is N, and a constant greater than 1 is k_1. , I₂ , N and k are represented by the following formula (1) I₁ = k × N × I₂ (1)
It is characterized by satisfying the relationship.

ある態様の電流センサにおいて、前記バスバーは一部に切欠部を有し、前記磁気検出素子は、感磁面が前記切欠部内に位置するように前記切欠部の縁に密接もしくは近接して配置されていてもよい。 In one aspect of the current sensor, the bus bar has a notch in a part thereof, and the magnetic detection element is disposed in close proximity to or close to an edge of the notch so that a magnetosensitive surface is located in the notch. It may be.

また、前記バスバーは平板形状であり、前記磁気検出素子は、感磁面が前記コイルの端面と対向配置され、前記コイルの前記端面のうち前記磁気検出素子の配置されている部分以外の一部は前記バスバーの幅広主面と重なっていてもよい。 Further, the bus bar has a flat plate shape, and the magnetic detection element has a magnetosensitive surface opposed to the end face of the coil, and a part of the end face of the coil other than the part where the magnetic detection element is arranged. May overlap with the wide main surface of the bus bar.

本発明の別の態様も、バスバー一体型電流センサである。この電流センサは、
バスバーと、
前記バスバーに流れる電流によって発生する第１の磁界が感磁面に印加されるように前記バスバーに対して固定配置された磁気検出素子と、
前記磁気検出素子と近接するよう前記バスバーに対して固定配置され、前記磁気検出素子の感磁面に印加される前記第１の磁界を相殺する第２の磁界を発生するコイルとを備え、
前記第２の磁界を発生するために前記コイルに流れる電流に基づいて前記バスバーに流れる電流を検出する電流センサであり、
前記バスバーは平板形状であり、前記磁気検出素子と前記コイルとが、前記バスバーの幅広主面上に固定配置されていることを特徴とする。Another aspect of the present invention is also a bus bar integrated current sensor. This current sensor
A bus bar,
A magnetic detection element fixedly arranged with respect to the bus bar so that a first magnetic field generated by a current flowing through the bus bar is applied to a magnetic sensitive surface;
A coil that is fixedly arranged with respect to the bus bar so as to be close to the magnetic detection element and generates a second magnetic field that cancels the first magnetic field applied to the magnetic sensitive surface of the magnetic detection element;
A current sensor that detects a current flowing through the bus bar based on a current flowing through the coil to generate the second magnetic field;
The bus bar has a flat plate shape, and the magnetic detection element and the coil are fixedly arranged on a wide main surface of the bus bar.

ある態様および別の態様の電流センサにおいて、前記磁気検出素子は、前記第１の磁界と感磁面が略垂直になるように前記バスバーに対して固定配置されていてもよい。 In a current sensor according to an aspect and another aspect, the magnetic detection element may be fixedly arranged with respect to the bus bar so that the first magnetic field and the magnetic sensitive surface are substantially perpendicular to each other.

また、前記磁気検出素子および前記コイルは、前記バスバーと一体となるように樹脂でモールドされていてもよい。 The magnetic detection element and the coil may be molded with resin so as to be integrated with the bus bar.

また、前記磁気検出素子および前記コイルを外部磁界から磁気遮蔽する磁気シールド体をさらに備えてもよい。 Moreover, you may further provide the magnetic shield body which magnetically shields the said magnetic detection element and the said coil from an external magnetic field.

また、前記磁気検出素子の検出出力がゼロとなるように前記コイルに電流を供給する制御回路をさらに備えてもよい。 Moreover, you may further provide the control circuit which supplies an electric current to the said coil so that the detection output of the said magnetic detection element may become zero.

また、前記コイルは、巻線の内側に磁気ヨークを設けたコイル、空芯コイル、もしくは薄膜コイルであってもよい。 The coil may be a coil provided with a magnetic yoke inside the winding, an air-core coil, or a thin film coil.

また、前記コイルは、前記磁気検出素子の感磁面の片側または両側に設けられていてもよい。 The coil may be provided on one side or both sides of the magnetic sensing surface of the magnetic detection element.

また、前記コイルは、前記磁気検出素子の感磁面の一方の側に設けられ、他方の側には、磁気ヨークが設けられていてもよい。 The coil may be provided on one side of the magnetic sensing surface of the magnetic detection element, and a magnetic yoke may be provided on the other side.

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.

本発明に係るバスバー一体型電流センサによれば、磁気平衡式の原理を用いるため磁気比例式の原理を用いる場合と比較して電流測定精度が高い。また、上記式（１）の関係を満たすことにより、あるいは磁気検出素子とコイルとがバスバーの幅広主面上に固定配置されることにより、従来の磁気平衡式電流センサと比較して小型化かつ軽量化を実現することができる。 Since the bus bar integrated current sensor according to the present invention uses the magnetic balance principle, the current measurement accuracy is higher than when the magnetic proportional principle is used. Further, by satisfying the relationship of the above formula (1), or by arranging the magnetic detection element and the coil fixed on the wide main surface of the bus bar, the size can be reduced as compared with the conventional magnetic balance type current sensor. Weight reduction can be realized.

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、適宜重複した説明は省略する。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バスバー一体型電流センサ１００の斜視図である。バスバー一体型電流センサ１００は、バスバー１２と、ホール素子および制御回路を内蔵するＩＣ（Integrated Circuit）１４と、フィードバックコイル１６とを備える。バスバー１２は平板形状（例えば銅板）であり、取付穴２２、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。ＩＣ１４の回路構成については後述する。ＩＣ１４およびフィードバックコイル１６はバスバー１２の幅広主面上に固定配置されバスバー１２と一体化される。以下、図２も参照してバスバー一体型電流センサ１００の形状を詳細に説明する。(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view of a bus bar integratedcurrent sensor 100 according to a first embodiment of the present invention. The bus bar integratedcurrent sensor 100 includes abus bar 12, an IC (Integrated Circuit) 14 incorporating a Hall element and a control circuit, and afeedback coil 16. Thebus bar 12 has a flat plate shape (for example, a copper plate) and is attached so as to form a path of the current to be measured through theattachment holes 22 and 24. The circuit configuration of theIC 14 will be described later. TheIC 14 and thefeedback coil 16 are fixedly arranged on the wide main surface of thebus bar 12 and integrated with thebus bar 12. Hereinafter, the shape of the bus bar integratedcurrent sensor 100 will be described in detail with reference to FIG.

図２は、図１に示されるバスバー一体型電流センサ１００の形状説明図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正断面図、（Ｃ）は右側面図である。 2A and 2B are explanatory views of the shape of the bus bar integratedcurrent sensor 100 shown in FIG. 1, wherein FIG. 2A is a plan view, FIG. 2B is a front sectional view, and FIG.

フィードバックコイル１６は、これに限定されないが、巻線３２を施したボビン２６の内側に磁気ヨーク（軟磁性体）２８を設けて構成される。そして、フィードバックコイル１６は、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。フィードバックコイル１６の一方の端面はバスバー１２の縁に位置し、他方の端面はバスバー１２の幅方向略中央に位置する。この他方の端面上略中央にＩＣ１４が固着（例えば接着）される。ＩＣ１４に内蔵されたホール素子の感磁面はコイル１６の端面（すなわち磁気ヨーク端面）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）とホール素子の感磁面は略垂直となり、また、フィードバックコイル１６に流れる電流によって発生する磁界（以下「第２の磁界」とも表記）とホール素子の感磁面も略垂直となる。ＩＣ１４に内蔵された制御回路は、ホール素子の出力電圧がゼロとなるようにフィードバックコイル１６に電流を供給する。これによりホール素子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。つまり、フィードバックコイル１６はホール素子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。この第２の磁界を発生するためにフィードバックコイル１６に流れる電流に基づいてバスバー１２に流れる電流が検出される。 Although not limited to this, thefeedback coil 16 is configured by providing a magnetic yoke (soft magnetic material) 28 inside abobbin 26 provided with a winding 32. Thefeedback coil 16 is fixed (for example, bonded) to the substantially center of thebus bar 12 in the longitudinal direction, and its axial direction is substantially perpendicular to the longitudinal direction of thebus bar 12 and substantially parallel to the width direction. One end face of thefeedback coil 16 is located at the edge of thebus bar 12, and the other end face is located at the center of thebus bar 12 in the width direction. TheIC 14 is fixed (for example, bonded) substantially at the center on the other end face. The magnetosensitive surface of the Hall element incorporated in theIC 14 faces the end face of the coil 16 (that is, the end face of the magnetic yoke) and is substantially perpendicular to the width direction of thebus bar 12. Therefore, the magnetic field generated by the current flowing through the bus bar 12 (hereinafter also referred to as “first magnetic field”) is substantially perpendicular to the magnetic sensing surface of the Hall element, and the magnetic field generated by the current flowing through the feedback coil 16 (hereinafter referred to as “first magnetic field”). The magnetic sensitive surface of the Hall element is also substantially vertical. A control circuit built in theIC 14 supplies current to thefeedback coil 16 so that the output voltage of the Hall element becomes zero. As a result, the first magnetic field and the second magnetic field cancel each other on the magnetosensitive surface of the Hall element. That is, thefeedback coil 16 generates a second magnetic field that cancels the first magnetic field applied to the magnetic sensitive surface of the Hall element. Based on the current flowing through thefeedback coil 16 in order to generate the second magnetic field, the current flowing through thebus bar 12 is detected.

図３は、図１に示されるバスバー一体型電流センサ１００の右側断面図であり、かつ、ホール素子の感磁面における第１の磁界と第２の磁界との関係の概略説明図である。フィードバックコイル１６は、これに限定されないが、巻線３２を施したボビン２６の内側に磁気ヨーク２８を設けて構成される。このコイル１６の長さはバスバー１２の幅広主面の幅よりも十分に短くすることができる。バスバー１２に流れる被測定電流Ｉ_１は紙面手前から奥に向かっているものとする。第１の磁界Ｈｂは被測定電流Ｉ_１を右ねじ方向に一周するように発生し、これによりＩＣ１４に内蔵されたホール素子の感磁面には紙面左から右に向かう磁界が印加される。一方フィードバックコイル１６にはホール素子の出力電圧がゼロとなるように電流が供給されるから、第２の磁界Ｈｆはホール素子の感磁面近傍で第１の磁界Ｈｂを相殺するように発生する。すなわちホール素子の感磁面には紙面右から左に向かう磁界が印加され、ホール素子の感磁面に印加される磁界はゼロとなる。FIG. 3 is a right side cross-sectional view of the bus bar integratedcurrent sensor 100 shown in FIG. 1 and is a schematic explanatory diagram of the relationship between the first magnetic field and the second magnetic field on the magnetic sensitive surface of the Hall element. Although not limited to this, thefeedback coil 16 is configured by providing amagnetic yoke 28 inside thebobbin 26 provided with the winding 32. The length of thecoil 16 can be made sufficiently shorter than the width of the wide main surface of thebus bar 12. It is assumed that the current I_{1 to} be measured flowing through thebus bar 12 is from the front side to the back side. The first magnetic field Hb is generated so that the current I1 to be measured makes_one turn in the right-handed direction, whereby a magnetic field directed from the left to the right on the paper surface is applied to the magnetic sensitive surface of the Hall element built in theIC 14. On the other hand, since current is supplied to thefeedback coil 16 so that the output voltage of the Hall element becomes zero, the second magnetic field Hf is generated so as to cancel out the first magnetic field Hb in the vicinity of the magnetic sensitive surface of the Hall element. . That is, a magnetic field from the right to the left of the drawing is applied to the magnetic sensitive surface of the Hall element, and the magnetic field applied to the magnetic sensitive surface of the Hall element is zero.

上述した図１８に示される従来の磁気平衡式電流センサでは被測定電流が貫通するようにリング状の磁気コア１２４を設けて実質的な閉磁路を形成し、これにより被測定電流によって発生する磁束をその閉磁路に収束させている。これは「等アンペアターンの原理」を厳密に成り立たせるためと考えられる。しかしこのような構成であると上述の通り磁気コアへの巻線のため形状が大型で重量も大きくなりがちである。これは閉磁路を形成したことにより被測定電流によってギャップ内に発生する磁界（すなわちホール素子の感磁面に印加される磁界）が強いためにそれを打ち消すための磁界も同じように強くすることが必要となるからである。 In the conventional magnetic balance type current sensor shown in FIG. 18 described above, a ring-shapedmagnetic core 124 is provided so that the current to be measured passes therethrough to form a substantially closed magnetic circuit, and thereby magnetic flux generated by the current to be measured. Is converged to the closed magnetic circuit. This is thought to be strictly for the “equal ampere-turn principle”. However, such a configuration tends to be large and heavy due to the winding around the magnetic core as described above. This is because the magnetic field generated in the gap by the current to be measured (that is, the magnetic field applied to the magnetic sensing surface of the Hall element) is strong due to the formation of the closed magnetic circuit, so that the magnetic field for canceling it is similarly strong. This is because it is necessary.

これに対して本実施の形態のバスバー一体型電流センサ１００は、例えば図３に示される通り、バスバー１２を周回せずに、バスバー１２の一面のみに対向する短い磁気ヨーク２８によって開磁路を形成しているため、被測定電流Ｉ_１によってホール素子の感磁面に印加される磁界はリング状の磁気コアによって閉磁路を形成した場合と比較して小さい。したがってホール素子の感磁面に印加される磁界をゼロにするためにフィードバックコイル１６が発生すべき磁界も小さいため、コイルへの供給電流を同程度とした場合フィードバックコイル１６の巻線数はリング状の磁気コアに施す巻線数よりも少なくて済む。すなわち、被測定電流Ｉ_１と、第２の磁界を発生するためのフィードバックコイル１６への供給電流Ｉ_２と、フィードバックコイル１６の巻線数Ｎと、１より大きい定数ｋとの間には
１［ターン］×Ｉ_１［Ａ］＝ｋ×Ｎ［ターン］×Ｉ_２［Ａ］
が成立する。図１ないし３に示されるバスバー一体型電流センサ１００においてはｋは例えば２０程度となる。したがって、例えば被測定電流が３００Ａのときにコイルへの供給電流を３０ｍＡに抑えようとした場合、
１［ターン］×３００［Ａ］＝２０×５００［ターン］×０.０３［Ａ］
であるから、フィードバックコイル１６の巻線数は５００ターンで済む。
このためバスバー一体型電流センサ１００はリング状の磁気コアを用いる従来の磁気平衡式電流センサと比較して小型かつ軽量となっている。また、本実施の形態のバスバー一体型電流センサ１００の精度は±１％以下であり、これは図１８に示される従来の磁気平衡式電流センサの精度と遜色ないものといえる。On the other hand, the bus bar integratedcurrent sensor 100 according to the present embodiment has an open magnetic path formed by a shortmagnetic yoke 28 facing only one surface of thebus bar 12 without going around thebus bar 12 as shown in FIG. Therefore, the magnetic field applied to the magnetic sensing surface of the Hall element by the current I_{1 to} be measured is smaller than that in the case where the closed magnetic circuit is formed by the ring-shaped magnetic core. Therefore, since the magnetic field that should be generated by thefeedback coil 16 to reduce the magnetic field applied to the magnetosensitive surface of the Hall element is small, the number of windings of thefeedback coil 16 is equal to the ring when the supply current to the coil is approximately the same Less than the number of windings applied to the magnetic core. That is,₁ between the measured current I₁ , the supply current I₂ to thefeedback coil 16 for generating the second magnetic field, the number N of windings of thefeedback coil 16, and a constant k greater than 1. [Turn] × I₁ [A] = k × N [Turn] × I₂ [A]
Is established. In the bus bar integratedcurrent sensor 100 shown in FIGS. 1 to 3, k is about 20, for example. Therefore, for example, when the current to be measured is 300 A and the current supplied to the coil is suppressed to 30 mA,
1 [turn] × 300 [A] = 20 × 500 [turn] × 0.03 [A]
Therefore, the number of windings of thefeedback coil 16 is 500 turns.
Therefore, the bus bar integratedcurrent sensor 100 is smaller and lighter than a conventional magnetic balance type current sensor using a ring-shaped magnetic core. Further, the accuracy of the bus bar integratedcurrent sensor 100 of the present embodiment is ± 1% or less, which is comparable to the accuracy of the conventional magnetic balance type current sensor shown in FIG.

図４は、図１ないし３に示されるバスバー一体型電流センサ１００においてフィードバックコイル１６への供給電流Ｉ_２をゼロとした場合のホール素子の出力電圧Ｖ_Ｈ（縦軸）と被測定電流Ｉ_１（横軸）の特性例を示す。被測定電流Ｉ_１の−３００Ａ〜＋３００Ａのレンジに対してホール素子の出力電圧は−３０ｍＶ〜＋３０ｍＶとなり、直線的な特性となっている。FIG. 4 shows the output voltage V_H (vertical axis) of the Hall element and the measured current I₁ when the supply current I₂ to thefeedback coil 16 is zero in the bus bar integratedcurrent sensor 100 shown in FIGS. The characteristic example of (horizontal axis) is shown. The output voltage of the Hall element is −30 mV to +30 mV with respect to the range of the current I_{1 to} be measured of −300 A to +300 A, which is a linear characteristic.

図５は、図１ないし３に示されるバスバー一体型電流センサ１００において被測定電流Ｉ_１をゼロとした場合の、フィードバックコイル１６への供給電流Ｉ_２（横軸）に対するホール素子の出力電圧Ｖ_Ｈ（縦軸）の特性例を示す。フィードバックコイル１６への供給電流Ｉ_２の−３０ｍＡ〜＋３０ｍＡのレンジに対してホール素子の出力電圧は−３０ｍＶ〜＋３０ｍＶとなり、直線的な特性となっている。FIG. 5 shows the output voltage V of the Hall element with respect to the supply current I₂ (horizontal axis) to thefeedback coil 16 when the measured current I₁ is zero in the bus bar integratedcurrent sensor 100 shown in FIGS. A characteristic example of_H (vertical axis) is shown. The output voltage of the Hall element is −30 mV to +30 mV with respect to the range of −30 mA to +30 mA of the supply current I₂ to thefeedback coil 16, which is a linear characteristic.

図６は、図１ないし図３に示されるバスバー一体型電流センサ１００において、センサ出力として電流出力を得るための回路図である。ＩＣ１４は、定電流回路４２と、ホール素子４６と、誤差増幅回路４８とを含む。ホール素子４６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４６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４６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、フィードバックコイル１６に電流を供給する。ここで供給される電流はモニター用電流計５２によって知ることができる。 FIG. 6 is a circuit diagram for obtaining a current output as a sensor output in the bus bar integratedcurrent sensor 100 shown in FIGS. 1 to 3. TheIC 14 includes a constantcurrent circuit 42, aHall element 46, and anerror amplification circuit 48. A constant amount of current is supplied between the terminals a and c of theHall element 46 by the constantcurrent circuit 42, and a voltage proportional to the magnetic field applied to the magnetic sensitive surface of theHall element 46 is generated between the terminals b and d. Theerror amplifying circuit 48 sucks or discharges current from the output terminal so that the potential difference between the terminals b and d is always zero, that is, on the magnetic sensitive surface of theHall element 46, the first magnetic field and the second magnetic field. A current is supplied to thefeedback coil 16 so as to cancel out the magnetic field. The current supplied here can be known by the monitor ammeter 52.

図７は、被測定電流Ｉ_１（横軸）に対する図６のモニター用電流計５２の指示値（縦軸）の特性例を示す。被測定電流Ｉ_１の−３００Ａ〜＋３００Ａのレンジに対してモニター用電流計５２の指示値は−３０ｍＡ〜＋３０ｍＡとなり、直線的な特性となっている。０.０３［Ａ］／３００［Ａ］＝０.０００１＝０.０１［％］であるから、モニター用電流計５２の指示値を１万倍すれば被測定電流Ｉ_１が得られる。FIG. 7 shows a characteristic example of the indicated value (vertical axis) of the monitoring ammeter 52 of FIG. 6 with respect to the measured current I₁ (horizontal axis). The indication value of the monitor ammeter 52 is −30 mA to +30 mA for the range of the current I_{1 to} be measured from −300 A to +300 A, which is a linear characteristic. Since 0.03 [A] / 300 [A] = 0.0001 = 0.01 [%], the current I₁ to be measured can be obtained by multiplying the indicated value of the monitor ammeter 52 by 10,000.

図８は、図１ないし図３に示されるバスバー一体型電流センサ１００において、センサ出力として電圧出力を得るための回路図である。図６の電流出力タイプと異なるところは、モニター用電流計５２に替えて検出抵抗Ｒｓおよび差動増幅回路５４を設け、差動増幅回路５４の出力電圧Ｖoutをセンサ出力とする点である。検出抵抗Ｒｓはフィードバックコイル１６への供給電流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。 FIG. 8 is a circuit diagram for obtaining a voltage output as a sensor output in the bus bar integratedcurrent sensor 100 shown in FIGS. 1 to 3. A difference from the current output type of FIG. 6 is that a detection resistor Rs and adifferential amplifier circuit 54 are provided instead of the monitor ammeter 52, and the output voltage Vout of thedifferential amplifier circuit 54 is used as a sensor output. The detection resistor Rs is a very small resistor for converting the current supplied to thefeedback coil 16 into a voltage, and its resistance value is sufficiently smaller than the input impedance of thedifferential amplifier circuit 54. Thedifferential amplifier circuit 54 amplifies the voltage Vs across the detection resistor Rs and outputs the voltage Vout.

差動増幅回路５４は、演算増幅器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。Thedifferential amplifier circuit 54 includes an operational amplifier 56, a first resistor R1 to a fourth resistor R4, and a reference voltage source Vref. Here, the voltage of the reference voltage source Vref is set to 1/2 (= 2.5 V) of the power supply voltage Vcc. The resistance values of the first resistor R1 to the fourth resistor R4 are R1 = R2 and R3 = R4, and the amplification factor of thedifferential amplifier circuit 54 is R3 / R1. The amplification degree is, for example, near 1. The output voltage Vout of thedifferential amplifier circuit 54 is Vout = − (R3 / R1) Vs + 2.5 [V]
It becomes.

図９は、被測定電流Ｉ_１（横軸）に対する図８の差動増幅回路５４の出力電圧Ｖout（縦軸）の特性例を示す。被測定電流Ｉ_１の−３００Ａ〜＋３００Ａのレンジに対して差動増幅回路５４の出力電圧Ｖoutは０.５Ｖ〜４.５Ｖとなり、直線的な特性となっている。FIG. 9 shows a characteristic example of the output voltage Vout (vertical axis) of thedifferential amplifier circuit 54 of FIG. 8 with respect to the measured current I₁ (horizontal axis). The output voltage Vout of thedifferential amplifier 54 is 0.5 V to 4.5 V with respect to the range of the current I_{1 to} be measured of −300 A to +300 A, which is a linear characteristic.

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。
(1) バスバー一体型電流センサ１００は、従来の磁気平衡式電流センサと比較して小型かつ軽量である。例えば、バスバー１２の幅方向主面の幅内にホール素子および制御回路を内蔵するＩＣ１４とフィードバックコイル１６とを配置でき、コイル巻数も大幅に低減できる。従って、大きさと重量共に磁気平衡式電流センサと比較して１／１０以下とすることができる。
(2) 温度ドリフトが磁気比例式電流センサと比較して改善され、全温度範囲での精度が±１％以下となり、従来の磁気平衡式電流センサと遜色ない高精度を実現することができる。
(3) フィードバックコイル１６は、巻線３２を施したボビン２６の内側に磁気ヨーク２８を設けて構成されており、磁気ヨーク２８の端面にホール素子の感磁面を対面させることにより、強力なフィードバック磁界（第２の磁界）を発生できる。また、そのフィードバック磁界は感磁面に実質的に垂直となる。According to the present embodiment, the following effects can be achieved.
(1) The bus bar integratedcurrent sensor 100 is smaller and lighter than a conventional magnetic balance type current sensor. For example, theIC 14 incorporating the Hall element and the control circuit and thefeedback coil 16 can be arranged within the width of the main surface of thebus bar 12 in the width direction, and the number of coil turns can be greatly reduced. Accordingly, both the size and weight can be reduced to 1/10 or less as compared with the magnetic balance type current sensor.
(2) The temperature drift is improved compared to the magnetic proportional current sensor, the accuracy over the entire temperature range is ± 1% or less, and high accuracy comparable to the conventional magnetic balanced current sensor can be realized.
(3) Thefeedback coil 16 is configured by providing amagnetic yoke 28 inside abobbin 26 provided with a winding 32. By making the end face of themagnetic yoke 28 face the magnetosensitive surface of the Hall element, thefeedback coil 16 is powerful. A feedback magnetic field (second magnetic field) can be generated. The feedback magnetic field is substantially perpendicular to the magnetic sensitive surface.

（第２の実施の形態）
図１０は、第２の実施の形態の変形例に係るバスバー一体型電流センサの形状説明図であり、（Ａ）は正断面図、（Ｂ）は右側断面図である。第１の実施の形態と異なるところは、ＩＣ１４およびフィードバックコイル１６が樹脂５８でモールドされ、その外側が磁気シールド体としての磁気シールドケース６２で覆われた点である。樹脂５８は非磁性であるものとする。磁気シールドケース６２は、低周波の磁気的干渉に対してはパーマロイ等、高周波の磁気的干渉に対してはフェライト等を用いて磁気遮蔽することができる。本実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果に加え、ＩＣ１４およびフィードバックコイル１６が樹脂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、外乱磁気によって生じるセンサ出力への悪影響を低減することができる。(Second Embodiment)
FIG. 10 is an explanatory view of the shape of a bus bar integrated current sensor according to a modification of the second embodiment, in which (A) is a front sectional view and (B) is a right sectional view. The difference from the first embodiment is that theIC 14 and thefeedback coil 16 are molded with a resin 58 and the outside is covered with a magnetic shield case 62 as a magnetic shield body. The resin 58 is assumed to be nonmagnetic. The magnetic shield case 62 can be magnetically shielded using permalloy or the like for low-frequency magnetic interference, and ferrite or the like for high-frequency magnetic interference. According to the present embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, since theIC 14 and thefeedback coil 16 are molded with the resin 58, the integration with thebus bar 12 is ensured and the positional deviation is less likely to occur. In addition, adverse effects on the sensor output caused by disturbance magnetism can be reduced.

（第３の実施の形態）
図１１は、第３の実施の形態に係るバスバー一体型電流センサの形状説明図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正断面図、（Ｃ）は平面図の一部拡大図である。以下、第１の実施の形態と異なるところを中心に説明する。(Third embodiment)
FIG. 11 is an explanatory diagram of the shape of the bus bar integrated current sensor according to the third embodiment, in which (A) is a plan view, (B) is a front sectional view, and (C) is a partially enlarged view of the plan view. It is. In the following, the description will be centered on differences from the first embodiment.

バスバー１２の長手方向中央には矩形状の切欠部７２が設けられている。フィードバックコイル１６は一方の端面上略中央にＩＣ１４が固着（例えば感磁面がコイル端面に対向するように接着）され、この一方の端面のうちＩＣ１４の配置されている部分以外の一部がバスバー１２の幅広主面に、ＩＣ１４の縁と切欠部７２の縁とが密接もしくは近接するように固着（例えば接着）されている。したがって、フィードバックコイル１６の軸方向はバスバー１２の幅広主面と略垂直であり、またＩＣ１４に内蔵されたホール素子の感磁面はバスバー１２の幅広主面と略平行でありかつ第１の磁界と略垂直となる。また、フィードバックコイル１６は平面図において切欠部７２内に収まっている。本実施の形態の電流測定の原理は第１の実施の形態と同様である。 Arectangular cutout 72 is provided in the center of thebus bar 12 in the longitudinal direction. Thefeedback coil 16 has anIC 14 fixed substantially centrally on one end face (for example, a magnetic sensitive surface is bonded so as to face the coil end face), and a part of the one end face other than the part where theIC 14 is disposed is a bus bar. The edge of theIC 14 and the edge of thenotch 72 are fixed (for example, bonded) to the 12 wide principal surfaces. Therefore, the axial direction of thefeedback coil 16 is substantially perpendicular to the wide main surface of thebus bar 12, and the magnetic sensitive surface of the Hall element built in theIC 14 is substantially parallel to the wide main surface of thebus bar 12 and the first magnetic field. And almost vertical. Thefeedback coil 16 is housed in thenotch 72 in the plan view. The principle of current measurement of this embodiment is the same as that of the first embodiment.

本実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果に加え、ＩＣ１４の縁と切欠部７２の縁とが密接もしくは近接するようにフィードバックコイル１６の端面の一部が図１１（Ａ）あるいは（Ｃ）のようにバスバー１２の幅広主面とオーバーラップするため、ホール素子の感磁面がより磁界強度の高いところに配置されることとなり、ホール素子の感磁面に印加される磁界強度が不足するような場合に有効である。また、切欠部７２近傍では電流密度が高いため磁界強度が高くなり、このことからも、ホール素子の感磁面に印加される磁界強度が不足するような場合に有効である。 According to the present embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, a part of the end surface of thefeedback coil 16 is arranged so that the edge of theIC 14 and the edge of thenotch 72 are in close contact or close to each other. Or since it overlaps with the wide main surface of thebus bar 12 as shown in (C), the magnetic sensitive surface of the Hall element is disposed at a higher magnetic field strength, and the magnetic field applied to the magnetic sensitive surface of the Hall element. This is effective when the strength is insufficient. In addition, the current density is high in the vicinity of thenotch portion 72, so that the magnetic field strength becomes high. This is also effective when the magnetic field strength applied to the magnetic sensitive surface of the Hall element is insufficient.

上記実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、変形例を列挙する。 Those skilled in the art will understand that the above-described embodiment is an exemplification, and that various modifications can be made to the combination of each component and each treatment process, and such modifications are within the scope of the present invention. . Hereinafter, modifications will be listed.

（変形例）
図１２は、実施の形態で用いたフィードバックコイル１６の形状説明図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正断面図である。本図に示されるように実施の形態ではフィードバックコイル１６は巻線３２を施したボビン２６の内側に磁気ヨーク２８を設けて構成されるものとしたが、これには限定されず、フィードバックコイル１６は空芯コイルや薄膜コイルであってもよい。(Modification)
FIGS. 12A and 12B are explanatory views of the shape of thefeedback coil 16 used in the embodiment, where FIG. 12A is a plan view and FIG. 12B is a front sectional view. As shown in this figure, in the embodiment, thefeedback coil 16 is configured by providing themagnetic yoke 28 inside thebobbin 26 provided with the winding 32. However, thefeedback coil 16 is not limited to this. May be an air-core coil or a thin film coil.

図１３は、他の変形例に係るフィードバックコイル１６（空芯コイル）の形状説明図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正断面図である。本図の場合、フィードバックコイル１６は磁気ヨークおよびボビンなしであり、自己融着線（セメントワイヤ）８４の巻回による空芯コイルである。ボビンと磁気ヨークを無くすことで、コスト削減、簡素化が可能である。もっとも、磁気ヨークを設けないボビンに巻線したものであってもよい。 FIG. 13 is an explanatory view of the shape of a feedback coil 16 (air-core coil) according to another modification, where (A) is a plan view and (B) is a front sectional view. In the case of this figure, thefeedback coil 16 has no magnetic yoke and bobbin, and is an air-core coil formed by winding a self-bonding wire (cement wire) 84. Cost reduction and simplification are possible by eliminating bobbins and magnetic yokes. However, it may be wound around a bobbin not provided with a magnetic yoke.

図１４は、他の変形例に係るフィードバックコイル１６（薄膜コイル）の形状説明図である。本図の場合、フィードバックコイル１６は絶縁体基板上にスパイラル状の導電パターン７４を形成した薄膜コイルである。ホール素子および制御回路を内蔵するＩＣ１４はスパイラル状の導電パターン７４形成後にその中心に配置することができる。コイルの厚みが小さく、小型化を図ることができる。 FIG. 14 is an explanatory view of the shape of a feedback coil 16 (thin film coil) according to another modification. In the case of this figure, thefeedback coil 16 is a thin film coil in which a spiralconductive pattern 74 is formed on an insulator substrate. TheIC 14 incorporating the Hall element and the control circuit can be arranged at the center after the spiralconductive pattern 74 is formed. The thickness of the coil is small, and the size can be reduced.

図１５は、他の変形例に係るバスバー一体型電流センサの左側断面図である。図３に示される第１の実施の形態ではＩＣ１４に内蔵されたホール素子の感磁面の一方の側にだけフィードバックコイル１６を設けたが、本変形例では一方および他方の側に同様のフィードバックコイルをそれぞれ設けている（図中１６Ａ、１６Ｂ）。本変形例はフィードバックコイルの発生磁界をより強くするときに有効である。また、フィードバックコイル１６Ａ、１６Ｂの磁気ヨーク２８を一直線上に配置することで、ホール素子の感磁面に対し実質的に垂直な磁界を印加できる。 FIG. 15 is a left sectional view of a bus bar integrated current sensor according to another modification. In the first embodiment shown in FIG. 3, thefeedback coil 16 is provided only on one side of the magnetosensitive surface of the Hall element incorporated in theIC 14, but in this modification, the same feedback is provided on one side and the other side. Coils are provided (16A and 16B in the figure). This modification is effective when the magnetic field generated by the feedback coil is made stronger. Further, by arranging themagnetic yokes 28 of the feedback coils 16A and 16B in a straight line, a magnetic field substantially perpendicular to the magnetic sensitive surface of the Hall element can be applied.

図１６は、他の変形例に係るバスバー一体型電流センサの左側断面図である。図３に示される第１の実施の形態と異なるところはＩＣ１４に内蔵されたホール素子の感磁面の他方の側に磁気ヨーク７６を設けた点である。本変形例は、磁気ヨーク７６が集磁作用を有するため、ホール素子の感磁面に印加される磁界が不足するような場合に有効である。また、フィードバックコイル１６の磁気ヨーク２８と磁気ヨーク７６とを一直線上に配置することで、ホール素子の感磁面に対し実質的に垂直な磁界を印加できる。 FIG. 16 is a left sectional view of a bus bar integrated current sensor according to another modification. A difference from the first embodiment shown in FIG. 3 is that amagnetic yoke 76 is provided on the other side of the magnetic sensitive surface of the Hall element built in theIC 14. This modification is effective in the case where themagnetic yoke 76 has a magnetic flux collecting action, so that the magnetic field applied to the magnetic sensitive surface of the Hall element is insufficient. Further, by arranging themagnetic yoke 28 and themagnetic yoke 76 of thefeedback coil 16 in a straight line, a magnetic field substantially perpendicular to the magnetic sensitive surface of the Hall element can be applied.

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、ホール素子は制御回路とともにＩＣ１４に内蔵されたが、これにも限定されず、ホール素子と制御回路はそれぞれ別部品であってもよい。また、ホール素子は磁気検出素子の例示であるが、磁気検出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。 In the embodiment, thebus bar 12 has a flat plate shape, but is not limited thereto, and may be a round bar or other shapes. Although the Hall element is built in theIC 14 together with the control circuit, the Hall element and the control circuit may be separate components. The Hall element is an example of a magnetic detection element, but the magnetic detection element is not limited to this, and may be a magnetoresistive element or the like.

本発明の第１の実施の形態に係るバスバー一体型電流センサの斜視図である。1 is a perspective view of a bus bar integrated current sensor according to a first embodiment of the present invention.図１に示されるバスバー一体型電流センサの形状説明図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正断面図、（Ｃ）は右側面図である。It is a shape explanatory view of the bus bar integrated current sensor shown in FIG. 1, (A) is a plan view, (B) is a front sectional view, (C) is a right side view.図１に示されるバスバー一体型電流センサであって、ホール素子の感磁面における第１の磁界と第２の磁界との関係を説明する右側断面図である。FIG. 2 is a right side cross-sectional view illustrating the relationship between the first magnetic field and the second magnetic field on the magnetic sensitive surface of the Hall element, which is the bus bar integrated current sensor shown in FIG. 1.図１ないし図３に示されるバスバー一体型電流センサにおいてフィードバックコイルへの供給電流Ｉ_２をゼロとした場合の、被測定電流Ｉ_１（横軸）に対するホール素子の出力電圧Ｖ_Ｈ（縦軸）の特性図である。In the bus bar integrated current sensor shown in FIGS. 1 to 3, the output voltage V_H (vertical axis) of the Hall element with respect to the measured current I₁ (horizontal axis) when the supply current I₂ to the feedback coil is zero. FIG.図１ないし図３に示されるバスバー一体型電流センサにおいて被測定電流Ｉ_１をゼロとした場合の、フィードバックコイルへの供給電流Ｉ_２（横軸）に対するホール素子の出力電圧Ｖ_Ｈ（縦軸）の特性図である。In the bus bar integrated current sensor shown in FIGS. 1 to 3, the Hall element output voltage V_H (vertical axis) with respect to the supply current I₂ (horizontal axis) to the feedback coil when the measured current I₁ is zero. FIG.図１ないし図３に示されるバスバー一体型電流センサにおいて電流出力を得るための回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram for obtaining a current output in the bus bar integrated current sensor shown in FIGS. 1 to 3.被測定電流Ｉ_１（横軸）に対する図６のモニター用電流計の指示値（縦軸）の特性図である。FIG. 7 is a characteristic diagram of an indicated value (vertical axis) of the monitoring ammeter of FIG. 6 with respect to a measured current I₁ (horizontal axis).図１ないし図３に示されるバスバー一体型電流センサにおいて電圧出力を得るための回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram for obtaining a voltage output in the bus bar integrated current sensor shown in FIGS. 1 to 3.被測定電流Ｉ（横軸）に対する図８の差動増幅回路の出力電圧Ｖout（縦軸）の特性図である。FIG. 9 is a characteristic diagram of an output voltage Vout (vertical axis) of the differential amplifier circuit of FIG. 8 with respect to a measured current I (horizontal axis).第２の実施の形態に係るバスバー一体型電流センサの形状説明図であり、（Ａ）は正断面図、（Ｂ）は右側断面図である。It is shape explanatory drawing of the bus-bar integrated current sensor which concerns on 2nd Embodiment, (A) is a front sectional view, (B) is a right sectional view.第３の実施の形態に係るバスバー一体型電流センサの形状説明図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正断面図、（Ｃ）は平面図の一部拡大図である。It is shape explanatory drawing of the bus-bar integrated type current sensor which concerns on 3rd Embodiment, (A) is a top view, (B) is a front sectional view, (C) is the elements on larger scale of a top view.実施の形態で用いたフィードバックコイルの形状説明図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正断面図である。It is shape explanatory drawing of the feedback coil used in embodiment, (A) is a top view, (B) is a front sectional view.変形例に係るフィードバックコイル（空芯コイル）の形状説明図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正断面図である。It is shape explanatory drawing of the feedback coil (air core coil) which concerns on a modification, (A) is a top view, (B) is a front sectional view.他の変形例に係るフィードバックコイル（薄膜コイル）の形状説明図である。It is shape explanatory drawing of the feedback coil (thin film coil) which concerns on another modification.他の変形例に係るバスバー一体型電流センサの側断面図である。It is a sectional side view of the bus bar integrated type current sensor concerning other modifications.他の変形例に係るバスバー一体型電流センサの側断面図である。It is a sectional side view of the bus bar integrated type current sensor concerning other modifications.従来の磁気比例式電流センサの場合の磁気コア及びホール素子配置の斜視図である。It is a perspective view of a magnetic core and Hall element arrangement in the case of a conventional magnetic proportional current sensor.従来の磁気平衡式電流センサの場合の磁気コア及びホール素子配置の斜視図である。It is a perspective view of a magnetic core and Hall element arrangement in the case of the conventional magnetic balance type current sensor.

符号の説明Explanation of symbols

１２バスバー
１４ＩＣ
１６フィードバックコイル
２６ボビン
２８磁気ヨーク
３２巻線
４２定電流回路
４６ホール素子
４８誤差増幅回路
５２モニター用電流計
５４差動増幅回路
５６演算増幅器
５８樹脂
６２磁気シールドケース
７２切欠部
１００バスバー一体型電流センサ
Ｉ_１被測定電流
Ｒｓ検出抵抗
Ｖref 基準電圧源12Busbar 14 IC
16Feedback coil 26Bobbin 28Magnetic yoke 32Winding 42 Constantcurrent circuit 46Hall element 48 Error amplifier circuit 52Monitor ammeter 54 Differential amplifier circuit 56 Operational amplifier 58 Resin 62Magnetic shield case 72Notch 100 Busbar integrated current sensor I₁ Current to be measured Rs Detection resistance Vref Reference voltage source

Claims

Translated fromJapanese

バスバーと、
前記バスバーに流れる電流によって発生する第１の磁界が感磁面に印加されるように前記バスバーに対して固定配置された磁気検出素子と、
前記磁気検出素子と近接するよう前記バスバーに対して固定配置され、前記磁気検出素子の感磁面に印加される前記第１の磁界を相殺する第２の磁界を発生するコイルとを備え、
前記第２の磁界を発生するために前記コイルに流れる電流に基づいて前記バスバーに流れる電流を検出する電流センサであり、
前記バスバーに流れる電流をＩ_１、前記第２の磁界を発生するために前記コイルに流れる電流をＩ_２、前記コイルの巻線数をＮ、１より大きい定数をｋとしたとき、前記Ｉ_１、前記Ｉ_２、前記Ｎおよび前記ｋは、下記（１）式
Ｉ_１＝ｋ×Ｎ×Ｉ_２ …（１）
の関係を満たすことを特徴とするバスバー一体型電流センサ。A bus bar,
A magnetic detection element fixedly arranged with respect to the bus bar so that a first magnetic field generated by a current flowing through the bus bar is applied to a magnetic sensitive surface;
A coil that is fixedly arranged with respect to the bus bar so as to be close to the magnetic detection element and generates a second magnetic field that cancels the first magnetic field applied to the magnetic sensitive surface of the magnetic detection element;
A current sensor that detects a current flowing through the bus bar based on a current flowing through the coil to generate the second magnetic field;
When the current flowing through the bus bar is I₁ , the current flowing through the coil to generate the second magnetic field is I₂ , the number of windings of the coil is N, and a constant greater than 1 is k_1. , I₂ , N and k are represented by the following formula (1) I₁ = k × N × I₂ (1)
A bus bar integrated current sensor characterized by satisfying the above relationship.

請求項１に記載の電流センサにおいて、前記バスバーは一部に切欠部を有し、前記磁気検出素子は、感磁面が前記切欠部内に位置するように前記切欠部の縁に密接もしくは近接して配置されていることを特徴とするバスバー一体型電流センサ。 2. The current sensor according to claim 1, wherein the bus bar has a notch in a part thereof, and the magnetic detection element is in close contact with or close to an edge of the notch so that a magnetosensitive surface is located in the notch. A bus bar integrated current sensor, characterized in that

請求項２に記載の電流センサにおいて、前記バスバーは平板形状であり、前記磁気検出素子は、感磁面が前記コイルの端面と対向配置され、前記コイルの前記端面のうち前記磁気検出素子の配置されている部分以外の一部は前記バスバーの幅広主面と重なっていることを特徴とするバスバー一体型電流センサ。 3. The current sensor according to claim 2, wherein the bus bar has a flat plate shape, and the magnetic detection element has a magnetosensitive surface arranged to face an end face of the coil, and the arrangement of the magnetic detection element in the end face of the coil. A bus bar integrated current sensor characterized in that a part other than the part that is overlapped with the wide main surface of the bus bar.

バスバーと、
前記バスバーに流れる電流によって発生する第１の磁界が感磁面に印加されるように前記バスバーに対して固定配置された磁気検出素子と、
前記磁気検出素子と近接するよう前記バスバーに対して固定配置され、前記磁気検出素子の感磁面に印加される前記第１の磁界を相殺する第２の磁界を発生するコイルとを備え、
前記第２の磁界を発生するために前記コイルに流れる電流に基づいて前記バスバーに流れる電流を検出する電流センサであり、
前記バスバーは平板形状であり、前記磁気検出素子と前記コイルとが、前記バスバーの幅広主面上に固定配置されていることを特徴とするバスバー一体型電流センサ。A bus bar,
A magnetic detection element fixedly arranged with respect to the bus bar so that a first magnetic field generated by a current flowing through the bus bar is applied to a magnetic sensitive surface;
A coil that is fixedly arranged with respect to the bus bar so as to be close to the magnetic detection element and generates a second magnetic field that cancels the first magnetic field applied to the magnetic sensitive surface of the magnetic detection element;
A current sensor that detects a current flowing through the bus bar based on a current flowing through the coil to generate the second magnetic field;
The bus bar has a flat plate shape, and the magnetic detection element and the coil are fixedly arranged on the wide main surface of the bus bar.

請求項１から４のいずれかに記載の電流センサにおいて、前記磁気検出素子は、前記第１の磁界と感磁面が略垂直になるように前記バスバーに対して固定配置されていることを特徴とするバスバー一体型電流センサ。 5. The current sensor according to claim 1, wherein the magnetic detection element is fixedly arranged with respect to the bus bar so that the first magnetic field and a magnetic sensitive surface are substantially perpendicular to each other. A bus bar integrated current sensor.

請求項１から５のいずれかに記載の電流センサにおいて、前記磁気検出素子および前記コイルは、前記バスバーと一体となるように樹脂でモールドされていることを特徴とするバスバー一体型電流センサ。 6. The current sensor according to claim 1, wherein the magnetic detection element and the coil are molded with resin so as to be integrated with the bus bar.

請求項１から６のいずれかに記載の電流センサにおいて、前記磁気検出素子および前記コイルを外部磁界から磁気遮蔽する磁気シールド体をさらに備えることを特徴とするバスバー一体型電流センサ。 The current sensor according to any one of claims 1 to 6, further comprising a magnetic shield body that magnetically shields the magnetic detection element and the coil from an external magnetic field.

請求項１から７のいずれかに記載の電流センサにおいて、前記磁気検出素子の検出出力がゼロとなるように前記コイルに電流を供給する制御回路をさらに備えることを特徴とするバスバー一体型電流センサ。 8. The current sensor according to claim 1, further comprising a control circuit for supplying a current to the coil so that a detection output of the magnetic detection element becomes zero. .

請求項１から８のいずれかに記載の電流センサにおいて、前記コイルは、巻線の内側に磁気ヨークを設けたコイル、空芯コイル、もしくは薄膜コイルであることを特徴とするバスバー一体型電流センサ。 9. The current sensor according to claim 1, wherein the coil is a coil provided with a magnetic yoke inside the winding, an air-core coil, or a thin film coil. .

請求項１から９のいずれかに記載の電流センサにおいて、前記コイルは、前記磁気検出素子の感磁面の片側または両側に設けられていることを特徴とするバスバー一体型電流センサ。 10. The current sensor according to claim 1, wherein the coil is provided on one side or both sides of the magnetic sensing surface of the magnetic detection element. 11.

請求項１から９のいずれかに記載の電流センサにおいて、前記コイルは、前記磁気検出素子の感磁面の一方の側に設けられ、他方の側には、磁気ヨークが設けられていることを特徴とするバスバー一体型電流センサ。 10. The current sensor according to claim 1, wherein the coil is provided on one side of the magnetosensitive surface of the magnetic detection element, and a magnetic yoke is provided on the other side. A bus bar integrated current sensor.