电流传感器制造技术

本发明专利技术提供一种电流传感器。该电流传感器包括：四个磁传感器元件，所述磁传感器元件配置在与被测量电流垂直的平面内，具有线性对称的磁特性曲线，并且将磁场的大小转换为电信号并输出；电桥电路，包括所述四个磁传感器元件；以及偏压磁场施加构件，向所述磁传感器元件施加偏压磁场。

【技术实现步骤摘要】
电流传感器相关申请的交叉参考本申请基于2013年07月16日向日本特许厅提交的日本专利申请2013-147732号和2014年1月21日向日本特许厅提交的日本专利申请2014-008274号,因此将所述日本专利申请的全部内容以引用的方式并入本文。
本专利技术涉及一种使用磁传感器元件的电流传感器。
技术介绍
电流传感器中的一种使用磁传感器元件。磁传感器元件将磁场的大小转换为与电阻变化或电动势等对应的电信号并输出。当以非接触方式检测流过电线的电流的大小时，如果电线的中心和电流传感器的相对位置偏移，则有时产生测量误差。因此，作为降低电流传感器的位置偏移误差的方法提出了一种使用聚磁磁芯或多个磁传感器元件的方案。另外，位置偏移误差是指在电流传感器和被测量电流所流过的电线的相对位置偏移时产生的测量误差。并且，聚磁磁芯是指由具有高导磁率的软磁性金属形成、且聚集磁通的效果高的磁芯。图17是表示使用聚磁磁芯的以往的电流传感器的一例的结构的说明图(日本专利公开公报特开2002-303642号)。如图17所示，当使用聚磁磁芯1时，霍尔元件2测量沿聚磁磁芯1产生的磁通量。因此，即使当电线3的位置在聚磁磁芯1内偏移时，测量到的磁通量几乎不变化。其结果，几乎不产生测量误差。然而，当使用聚磁磁芯时，例如由于因振动引起的聚磁磁芯偏移、聚磁磁芯的生锈、因温度变化引起的聚磁磁芯的特性变差和/或因聚磁磁芯引起的传感器的直线性和/或滞后性变差，有时测量精度会变差。此外，在磁不饱和状态下使用聚磁磁芯。因此，聚磁磁芯的尺寸变大。其结果，传感器本身的尺寸变大。图18是表示具有多个配置在电线周围的霍尔元件的以往的电流传感器的一例的结构的说明图(日本专利公开公报特开2007-107972号)。如图18所示，多个霍尔元件4配置在以电线5为中心的基板6的圆周上。在圆周上相邻的霍尔元件之间以串联方式电连接。在上述结构中，由于电线5和电流传感器的相对位置偏移，各霍尔元件4的输出变化。上述变化在霍尔元件4的输出之和上产生的变化中被抵消。即使当电线5的位置偏移时，全部霍尔元件4的输出之和几乎不变化。因此，几乎不产生测量误差。在图18所示的以往的结构中，霍尔元件4的灵敏度较低。因此，电流传感器的灵敏度低。为了提高电流传感器的灵敏度，可以考虑使用多个元件。但是，在这种情况下，电流传感器整体的尺寸变大。其结果，元件个数和成本增加。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电流传感器，该电流传感器具有低消耗电力、高灵敏度特性、小型且简单的结构，并且能够降低位置偏移误差，以及使用价格低的磁传感器元件。本专利技术第一方式的电流传感器包括：四个磁传感器元件，所述磁传感器元件配置在与被测量电流垂直的平面内，具有线性对称的磁特性曲线，并且将磁场的大小转换为电信号并输出；电桥电路，包括所述四个磁传感器元件；以及偏压磁场施加构件，向所述磁传感器元件施加偏压磁场，所述四个磁传感器元件配置在以所述被测量电流为中心的圆的圆周上，在所述四个磁传感器元件中，向沿着所述圆的圆周相邻的磁传感器元件施加的偏压磁场的方向沿着所述圆的圆周互相相反，所述四个磁传感器元件被配置成，表示所述磁传感器元件的最大灵敏度的感磁方向朝向所述圆的切线方向，且所述磁传感器元件位于内接于所述圆的正方形的各顶点。本专利技术第二方式的电流传感器在第一方式的电流传感器的基础上，所述磁传感器元件是电阻根据磁场的施加而变化的磁阻元件。本专利技术第三方式的电流传感器在第一方式的电流传感器的基础上，所述磁传感器元件是电阻抗根据磁场的施加而变化的磁阻抗元件。本专利技术第四方式的电流传感器在第一～第三中任意一种方式的电流传感器的基础上，所述偏压磁场施加构件包括永久磁铁。本专利技术第五方式的电流传感器在第一～第四中任意一种方式的电流传感器的基础上，所述电流传感器还具有由非磁性体构成的传感器基板，所述传感器基板用于安装所述磁传感器元件。本专利技术第六方式的电流传感器在第五方式的电流传感器的基础上，在所述传感器基板的一面上安装有所述磁传感器元件，在所述传感器基板的另一面上配置有所述偏压磁场施加构件。本专利技术第七方式的电流传感器在第六方式的电流传感器的基础上，所述电流传感器还具有由磁性材料构成的安装构件，所述安装构件用于将所述偏压磁场施加构件安装在所述传感器基板上。本专利技术第八方式的电流传感器在第一～第七中任意一种方式的电流传感器的基础上，所述偏压磁场施加构件配置成其磁极方向与表示所述磁传感器元件的最大灵敏度的感磁方向平行。本专利技术第九方式的电流传感器在第一～第八中任意一种方式的电流传感器的基础上，所述电桥电路在其内部配置有流动有被测量电流的电线。由此，能够提供一种电流传感器，该电流传感器具有低消耗电力、高灵敏度特性、小型且简单的结构，并且能够降低位置偏移误差，以及价格较低。附图说明图1是表示本专利技术一种实施方式的电流传感器的一个实施例的结构的说明图。图2是线性对称的磁特性曲线CH的说明图。图3是图1的局部放大图。图4的(A)、(B)是偏压磁场的说明图。图5是本专利技术一种实施方式的电流传感器的电路例子的图。图6是本专利技术一种实施方式的电流传感器的其他实施例的结构的说明图。图7是用于测量位置偏移误差的本专利技术一种实施方式的电流传感器的电路例子的图。图8是表示由具有图7的电路构成的电流传感器和电线的相对位置偏移而产生的误差的测量结果的例子的图。图9是表示本专利技术一种实施方式的电流传感器的其他实施例的结构的说明图。图10的(A)～(F)是表示本专利技术一种实施方式的其他实施例的结构的说明图。图11的(A)～(F)是表示本专利技术一种实施方式的其他实施例的结构的说明图。图12的(A)～(F)是表示本专利技术一种实施方式的其他实施例的结构的说明图。图13的(A)～(F)是表示本专利技术一种实施方式的其他实施例的结构的说明图。图14的(A)～(F)是表示本专利技术一种实施方式的其他实施例的结构的说明图。图15是表示本专利技术一种实施方式的其他实施例的结构的说明图。图16是表示本专利技术一种实施方式的其他实施例的结构的说明图。图17是表示使用聚磁磁芯的以往的电流传感器的一例的结构的说明图。图18是表示具有多个配置在电线周围的霍尔元件的以往的电流传感器的一例的结构的说明图。具体实施方式在下面的详细说明中，出于说明的目的，为了提供对所公开的实施方式的彻底的理解，提出了许多具体的细节。然而，显然可以在没有这些具体细节的前提下实施一个或更多的实施方式。在其它的情况下，为了简化制图，示意性地示出了公知的结构和装置。下面，利用附图对本专利技术的一种实施方式进行详细说明。图1是表示本实施方式的电流传感器的一个实施例的结构的说明图。如图1所示，本实施例具有基板7和四个磁传感器元件8a～8d。磁传感器元件8a～8d安装在基板7的一面上，并具有规定的位置关系。磁传感器元件8a～8d具有图2所示的线性对称的磁特性曲线CH。此外，在基板7上设置有切槽7a。切槽7a中插入有具有圆形断面形状的电线9，并且被测量电流在所述电线9中流动。另外，如图3所示，本实施例具有用于安装磁传感器元件8a～8d的传感器基板11(图1中省略了传感器基板11)。另外，在图3中仅表示了磁传感器元件8a～8d中的磁传感器元件8a。基板7相对于电线9设置成使基板7的平面与流过电线9的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电流传感器，其特征在于包括：四个磁传感器元件，所述磁传感器元件配置在与被测量电流垂直的平面内，具有线性对称的磁特性曲线，并且将磁场的大小转换为电信号并输出；电桥电路，包括所述四个磁传感器元件；以及偏压磁场施加构件，向所述磁传感器元件施加偏压磁场。

【技术特征摘要】
2013.07.16 JP 2013-147732;2014.01.21 JP 2014-008271.一种电流传感器，其特征在于包括：四个磁传感器元件，所述磁传感器元件配置在与被测量电流垂直的平面内，具有线性对称的磁特性曲线，并且将磁场的大小转换为电信号并输出；电桥电路，包括所述四个磁传感器元件；以及偏压磁场施加构件，向所述磁传感器元件施加偏压磁场，所述四个磁传感器元件配置在以所述被测量电流为中心的圆的圆周上，在所述四个磁传感器元件中，向沿着所述圆的圆周相邻的磁传感器元件施加的偏压磁场的方向沿着所述圆的圆周互相相反，所述四个磁传感器元件被配置成，表示所述磁传感器元件的最大灵敏度的感磁方向朝向所述圆的切线方向，且所述磁传感器元件位于内接于所述圆的正方形的各顶点。2.根据权利要求1所述的电流传感器，其特征在于，所述磁传感器元件是电阻根据磁场的施加而变化的磁阻元件。3.根据权利要求1所述的电流传感器，其特征在于，所述磁传感器元件是电阻抗根据磁场的施加而变化的磁阻抗元件。4.根据权利要求1所述的电流传感器，其特征在于，所述偏压磁场施加构件包括永久磁铁。5.根据权利要求1～4中任意一项所述的电流传感器，其特征在于，所述电流传感器还具有由非磁性体构成的传感器基板，所述传感器基板用于安装所述磁传感器元...

【专利技术属性】
技术研发人员：三户慎也，竹中一马，加藤晓之，
申请(专利权)人：横河电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP