電流檢測裝置制造方法
【專利摘要】在第一路徑中形成其延伸方向按照+z、+x、+z、-x的順序改變的第一彎曲部，其中，兩個電流路徑并行延伸的方向作為x-y-z坐標(biāo)系的z方向，并且在第二電流路徑中形成其延伸方向按照+z、+y、+z、-y和+z的順序改變的第二彎曲部。第一彎曲部的中間部分的z坐標(biāo)范圍和第二彎曲部的中間部分的z坐標(biāo)范圍中的任一個包括另一個，并且檢測x方向磁通量密度和y方向磁通量密度的磁通量密度檢測裝置被放置在被包括的z坐標(biāo)范圍內(nèi)。
【專利說明】電流檢測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提供了一種獨立地檢測通過并行延伸的兩個電流路徑中的每一個的電流的值的技術(shù)。換言之，本發(fā)明提供了一種當(dāng)?shù)谝浑娏髀窂胶偷诙娏髀窂讲⑿醒由鞎r在不受通過第二電流路徑的電流影響的情況下檢測通過第一電流路徑的電流的值(在下文中稱為第一電流值)并在不受通過第一電流路徑的電流影響的情況下檢測通過第二電流路徑的電流的值(在下文中稱為第二電流值)的技術(shù)。當(dāng)三相交流電通過三個電流路徑時，能夠根據(jù)第一電流值和第二電流值來計算通過第三電流路徑的電流的值(在下文中稱為第三電流值)。本技術(shù)能夠應(yīng)用于三相交流電以檢測三個相(U相、V相和W相)中的電流值。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)檢測到通過并行延伸的兩個路徑中的一個的電流的值時，通常，第一電流值的檢測受到通過第二電流路徑的電流影響，并且第二電流值的檢測受到通過第一電流路徑的電流影響。
[0003]在日本專利申請N0.2010-175474 (JP2010-175474A)中，公開了一種在不受通過第二電流路徑的電流影響的情況下檢測第一電流值并在不受通過第一電流路徑的電流影響的情況下檢測第二電流值的技術(shù)。在JP2010-175474A的技術(shù)中，在并行放置的三個電流路徑中的每一個的中間區(qū)段中提供傾斜地延伸的部分。在下文中，將傾斜地延伸的部分稱為斜行部，并將除斜行部之外的電流路徑的其余部分稱為直行部。根據(jù)右手螺旋定則，由通過電流路徑的電流在電流路徑的周圍產(chǎn)生磁場。在提供有斜行部的電流路徑周圍，形成由斜行部的電流產(chǎn)生的磁場和由直行部的電流產(chǎn)生的磁場。通過在電流路徑中提供斜行部，能夠獲得其中由通過斜行部的電流產(chǎn)生的磁場和由通過直行部的電流產(chǎn)生的磁場均未形成的區(qū)域。換言之，能夠獲得其中磁場的分布被抑制的間隙區(qū)。
[0004]在JP2010-175474A的技術(shù)中，第一磁通量密度檢測裝置被布置在與第二電流路徑的間隙區(qū)和第三電流路徑的間隙區(qū)重疊的區(qū)域中且被由第一電流路徑產(chǎn)生的磁場填充。第一磁通量密度檢測裝置檢測對應(yīng)于第一電流值的磁通量密度。能夠在不受第二電流值和第三電流值影響的情況下檢測第一電流值。這也適用于第二電流值。第二磁通量密度檢測裝置被布置在與第三電流路徑的間隙區(qū)和第一電流路徑的間隙區(qū)重疊的區(qū)域中并被由第二電流路徑產(chǎn)生的磁場填充。第二磁通量密度檢測裝置檢測對應(yīng)于第二電流值的磁通量密度。能夠在不受第三電流值和第一電流值影響的情況下檢測第二電流值。這也適用于第三電流值。第三磁通量密度檢測裝置被布置在與第一電流路徑的間隙區(qū)和第二電流路徑的間隙區(qū)重疊的區(qū)域中并被由第三電流路徑產(chǎn)生的磁場填充。第三磁通量密度檢測對應(yīng)于第三電流值的磁通量密度。能夠在不受第一電流值和第二電流值影響的情況下檢測第三電流值。
[0005]JP2010-175474A的技術(shù)還對檢測通過兩個電流路徑中的每一個的電流的值有用。在這種情況下，第一磁通量密度檢測裝置被布置在與第二電流路徑的間隙區(qū)重疊的區(qū)域中并被由第一電流路徑產(chǎn)生的磁場填充，而第二磁通量密度檢測裝置被布置在與第一電流路徑的間隙區(qū)重疊的區(qū)域中且被由第二電流路徑產(chǎn)生的磁場填充。能夠由第一磁通量密度檢測裝置在不受第二電流值影響的情況下檢測第一電流值。能夠由第二磁通量密度檢測裝置在不受第一電流值影響的情況下檢測第二電流值。
[0006]JP2010-175474A的技術(shù)是相關(guān)技術(shù)，其中利用通過提供斜行部能夠獲得其中磁場的分布被抑制的間隙區(qū)的知識。然而，當(dāng)兩個電流路徑之間的間距很窄時，其中分布了由第一電流路徑產(chǎn)生的磁場的區(qū)域的范圍變窄，這使得難以將第一磁通量密度檢測裝置布置在這樣的窄區(qū)域中。同樣地，其中分布了由第二電流路徑產(chǎn)生的磁場的區(qū)域也變窄，這使得難以將第二磁通量密度檢測裝置布置在該區(qū)域中。并且，間隙區(qū)的磁通量密度不是零。漏磁通分布在間隙區(qū)中。當(dāng)兩個電流路徑之間的間距很窄時，即使能夠?qū)⒋磐棵芏葯z測裝置布置在其中分布了由第二電流路徑產(chǎn)生的磁場中，來自漏磁通的效應(yīng)也會變大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供了一種獨立地檢測通過并行延伸的兩個電流路徑中的每一個的電流的值的技術(shù)。本發(fā)明提供了一種技術(shù)，在該技術(shù)中，在電流路徑中提供彎曲部以實現(xiàn)由于第一電流路徑而引起的磁通量方向與由于第二電流路徑而引起的磁通量方向正交地交叉的關(guān)系。
[0008]本發(fā)明的一個方面的電流檢測裝置是一種用于檢測通過第一電流路徑和第二電流路徑中的每一個的電流的值的裝置，第一電流路徑和第二電流路徑的每一個具有彎曲部且除該彎曲部之外相互并行地延伸。其延伸方向按照+Z、+X、+Z、-X和+Z的順序改變的X方向彎曲部被形成為在第一電流路徑中的彎曲部，第一電流路徑和第二電流路徑并行延伸的方向作為x-y-z正交坐標(biāo)系的Z方向。在第二電流路徑中，其延伸方向按照+z、+y、+z、-y和+z的順序改變的y方向彎曲部被形成為彎曲部。在下述區(qū)域中放置了 y方向磁通量密度檢測裝置，該區(qū)域在X方向彎曲部所被包括的χ-ζ平面上，且位于在第一電流路徑的+X方向上延伸的+X部分與在第一電流路徑的-X方向上延伸的-X部分之間。在下述區(qū)域中放置了 X方向磁通量密度檢測裝置，該區(qū)域在y方向彎曲部所被包括的y-z平面上，且位于在第二電流路徑的+y方向上延伸的+y部分與在第二電流路徑的_y方向上延伸的-y部分之間。X方向彎曲部和y方向彎曲部被磁性材料的框架圍繞。
[0009]在本發(fā)明的一個方面的電流檢測裝置中，第一中間部分的z坐標(biāo)范圍和第二中間部分的Z坐標(biāo)范圍中的任一個可以包括另一個的Z坐標(biāo)范圍。在這種情況下，可以將檢測X方向上的磁通量密度和y方向上的磁通量密度的兩分量磁通量密度檢測裝置放置在包括在另一個的Z坐標(biāo)范圍中的一個的Z坐標(biāo)范圍中，其中，在第一電流路徑中的+X部分與-X部分之間在+Z方向上延伸的部分作為第一中間部分，并且在第二電流路徑中的+y部分與-y部分之間在+z方向上延伸的部分作為第二中間部分。當(dāng)?shù)谝恢虚g部分和第二中間部分中的任一個的z坐標(biāo)范圍被設(shè)置成被包括于另一個的z坐標(biāo)范圍時，能夠獲得在第一中間區(qū)域內(nèi)以及在第二中間區(qū)域內(nèi)的區(qū)域，這使得可以將X方向磁通量密度檢測裝置和y方向磁通量密度檢測裝置放置在同一位置處。作為分開設(shè)置X方向磁通量密度檢測裝置和y方向磁通量密度檢測裝置的替代，能夠設(shè)置充當(dāng)X方向磁通量密度檢測裝置和I方向磁通量密度檢測裝置的單個兩分量磁通量密度檢測裝置。
[0010]在本發(fā)明的一方面的電流檢測裝置中，可以將兩分量磁通量密度檢測裝置放置于在x-y平面中連接兩分量磁通量密度檢測裝置和第一中間部分的線段與在x-y平面中連接兩分量磁通量密度檢測裝置和第二中間部分的線段正交地交叉的位置處?；蛘?，可以將兩分量磁通量密度檢測裝置放置在包括X方向彎曲部的x-z平面與包括y方向彎曲部的y_z平面交叉的線上。
[0011]在本發(fā)明的一方面的電流檢測裝置中，可以將第一中間部分的Z坐標(biāo)范圍的中間值設(shè)置成等于第二中間部分的z坐標(biāo)范圍的中間值。在這種情況下，可以將兩分量磁通量密度檢測裝置放置在中間值相等的點處。在這種情況下，由通過+X部分的電流產(chǎn)生的磁通量的密度變成等于由通過-X部分的電流產(chǎn)生的磁通量的密度，從而增加兩分量磁通量密度檢測裝置的位置處的y方向磁通量密度。同樣地，由通過+y部分的電流產(chǎn)生的磁通量的密度變成等于由通過-y部分的電流產(chǎn)生的磁通量的密度，從而增加兩分量磁通量密度檢測裝置的位置處的X方向磁通量密度。因此，增強(qiáng)了檢測靈敏度。
[0012]在本發(fā)明的一方面的電流檢測裝置中，用于三相交流電的電流路徑包括與第一電流路徑和第二電流路徑并行延伸的第三電流路徑。在這種情況下，可以在y-ζ平面中按照第一電流路徑、第二電流路徑和第三電流路徑的順序來放置第一電流路徑、第二電流路徑和第三電流路徑。并且，可以將從第三電流路徑到第一電流路徑的方向設(shè)置成+y方向。
[0013]在本發(fā)明的一方面的電流檢測裝置中，磁性材料的框架可以在y-z平面中圍繞X方向彎曲部和y方向彎曲部且第三電流路徑可以沿著磁性材料框架的外側(cè)通過。或者，磁性材料的框架可以在χ-y平面中圍繞X方向彎曲部和y方向彎曲部且第三電流路徑可以沿著磁性材料的框架的外側(cè)通過。
[0014]本發(fā)明的一方面的電流檢測裝置可以包括兩分量磁通量密度檢測裝置，其包括被定向為檢測X方向上的磁通量密度的第一霍爾元件和被定向為檢測y方向上的磁通量密度的第二霍爾元件?；蛘?，可以為兩分量磁通量密度檢測裝置提供包括多個GMR元件的橋路。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)?shù)谝浑娏髀窂胶偷诙娏髀窂讲⑿醒由鞎r，能夠在不受通過第一電流路徑的電流影響的情況下檢測通過第二電流路徑的電流的值，并且能夠在不受通過第二電流路徑的電流影響的情況下檢測通過第一電流路徑的電流的值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]下面將參考附圖來描述本發(fā)明的示例性實施例的特征、優(yōu)點以及技術(shù)和工業(yè)重要性，在附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件，并且在附圖中:
[0017]圖1是示出了第一電流路徑的X方向彎曲部、第二電流路徑的y方向彎曲部、第三電流路徑和兩分量磁通量密度檢測裝置的透視圖；
[0018]圖2A示出了由通過第一電流路徑的X方向彎曲部的電流產(chǎn)生的磁通量的方向；
[0019]圖2B示出了由通過第二電流路徑的y方向彎曲部的電流產(chǎn)生的磁通量的方向；
[0020]圖3A示出了當(dāng)從z方向看X方向彎曲部和y方向彎曲部時的磁場的方向；
[0021]圖3B示出了當(dāng)從y方向看X方向彎曲部時的磁場的方向；
[0022]圖3C示出了當(dāng)從X方向看y方向彎曲部時的磁場的方向；
[0023]圖4示意性地示出了磁性材料的框架如何影響外部磁場；
[0024]圖5示出了包括被定向為檢測X方向上的磁通量密度的第一霍爾元件和被定向為檢測y方向上的磁通量密度的第二霍爾元件的兩分量磁通量密度檢測裝置；[0025]圖6示出了提供有包括多個GMR元件的橋路的兩分量磁通量密度檢測裝置；
[0026]圖7A舉例說明第一電流路徑的X方向彎曲部、第二電流路徑的y方向彎曲部以及第三電流路徑之間的關(guān)系；
[0027]圖7B舉例說明第一電流路徑的X方向彎曲部、第二電流路徑的y方向彎曲部以及第三電流路徑之間的關(guān)系；
[0028]圖7C舉例說明第一電流路徑的X方向彎曲部、第二電流路徑的y方向彎曲部以及第三電流路徑之間的關(guān)系；
[0029]圖8示出了根據(jù)第二實施例的具有框架的電流檢測電路；以及
[0030]圖9示出了根據(jù)第三實施例的具有框架的電流檢測電路。
【具體實施方式】
[0031]首先，列出了下面所示的實施例的主要特征。電流路徑由金屬帶(匯流條)制成。電流路徑是按照對應(yīng)于第一電流路徑、第二電流路徑和第三電流路徑的順序布置的。第一電流路徑、第二電流路徑和第三電流路徑中的每一個延伸的方向被定義為z方向。從第三電流路徑開始且經(jīng)由第二電流路徑朝著第一電流路徑前進(jìn)的方向被定義為y方向。在第一電流路徑中形成X方向彎曲部且在第二電流路徑中形成I方向彎曲部。I方向彎曲部在y-z平面中延伸超過第一電流路徑。X方向彎曲部侵入y方向彎曲部內(nèi)部。兩分量磁通量密度檢測裝置被放置在X方向彎曲部內(nèi)部。兩分量磁通量密度檢測裝置被放置于在y-z平面中與第一電流路徑重疊的位置。從兩分量磁通量密度檢測裝置到+X部分(在+X方向上延伸的X方向彎曲部的一部分)的距離等于從兩分量磁通量密度檢測裝置到-X部分(在-X方向上延伸的X方向彎曲部的一部分)的距離。從兩分量磁通量密度檢測裝置到+y部分(在+y方向上延伸的y方向彎曲部的一部分)的距離等于從兩分量磁通量密度檢測裝置到-y部分(在_y方向上延伸的I方向彎曲部的一部分)的距離。+X部分的長度等于-X部分的長度。+y部分的長度等于_y部分的長度。
[0032]圖1示出了每個載送三相交流電的三個電流路徑。換言之，示出了第一電流路徑
10、第二電流路徑20和第三電流路徑30。U相電流在第一電流路徑10中流動，V相電流在第二電流路徑20中流動，并且W相在第三電流路徑30中流動。圖1中所示的電流檢測裝置I利用兩分量磁通量密度檢測裝置50來檢測通過第一電流路徑10的電流的值(在下文中稱為第一電流值)和通過第二電流路徑20的電流的值(在下文中稱為第二電流值)。在三相交流電的情況下，如果檢測到U相的電流值(第一電流值)和V相的電流值(第二電流值)，則能夠確定W相的電流值(第三電流路徑的電流值)。因此，圖1中所示的電流檢測裝置實現(xiàn)作為檢測第一電流值(U相電流值)、第二電流值(V相電流值)和第三電流值(W相電流值)中的每一個的裝置的功能。
[0033]第一電流路徑10、第二電流路徑20和第三電流路徑30中的每一個由具有低電阻率的金屬帶(匯流條)制成。對于每個匯流條的縱向方向是一致的且被定義為z方向。在下文中，將圖1的圖紙中的自上而下的方向定義為+z方向。將從第三電流路徑30開始且經(jīng)由第二電流路徑20朝著第一電流路徑10前進(jìn)的方向定義為+y方向。將與I方向和z方向正交的方向定義為X方向。具體地，將在圖1的圖紙中朝著右側(cè)和背面前進(jìn)的方向定義為+X方向。第一電流路徑10、第二電流路徑20和第三電流路徑30被布置在y-z平面中。[0034]在圖1的圖紙中自上而下看第一電流路徑10，發(fā)現(xiàn)在+z方向上延伸的部分10a、在+X方向上延伸的部分10b(+x部分)、在+z方向上延伸的部分IOc(第一中間部分)、在-X方向上延伸的部分IOd (-X部分)以及在+z方向上延伸的部分IOe被按照此順序連續(xù)地連接。X方向彎曲部IOf由這些部分形成。自上而下看第二電流路徑20，發(fā)現(xiàn)在+z方向上延伸的部分20a、在+y方向上延伸的部分20b (+y部分)、在+z方向上延伸的部分20c (第二中間部分)、在_y方向上延伸的部分20d (-y部分)以及在+z方向上延伸的部分20e被按照此順序連續(xù)地連接。y方向彎曲部20f由這些部分形成。y方向彎曲部20f在y-z平面中延伸超過第一電流路徑10。第三電流路徑30在+z方向上均勻地延伸且不具有彎曲部。這是，當(dāng)X方向彎曲部的前進(jìn)方向按照+z、+x、+z、-x和+z的順序改變時,該方向可以急劇地或逐漸地改變。分別地，急劇變化產(chǎn)生矩形彎曲部且逐漸變化產(chǎn)生U形彎曲部。這也適用于y方向彎曲部。
[0035]圖3B是從y方向看的IOf的X方向彎曲部的視圖。第一中間部分IOc在第一 z坐標(biāo)范圍ZlO(在z2與z3之間沖延伸。圖3C是從X方向看的y方向彎曲部20f的視圖。第二中間部分20c在第二 z坐標(biāo)范圍z20 (在zl與z4之間)中延伸。在這里，zl>z2>z3>z4。第一 z坐標(biāo)范圍zlO (在z2與z3之間)被包括在第二 z坐標(biāo)范圍z20 (在zl與z4之間)中。如上所述，y方向彎曲部20f在y-z平面中延伸超過第一電流路徑10。結(jié)果，X方向彎曲部IOf侵入y方向彎曲部20f內(nèi)部。
[0036]兩分量磁通量密度檢測裝置50被放置于在+X部分IOb與-X部分IOd之間以及在包括X方向彎曲部IOf的x-z平面上的區(qū)域中。同時，兩分量磁通量密度檢測裝置50被放置于在+y部分20b與-y部分20d之間以及在包括I方向彎曲部20f的y-ζ平面上的區(qū)域中。
[0037]如圖3B中所示，從其中放置了兩分量磁通量密度檢測裝置50的位置50a至+x部分IOb的距離LlO等于從位置50a至-χ部分IOd的距離LlO。位置50a的z坐標(biāo)對應(yīng)于第一 z坐標(biāo)范圍zlO (在z2與z3之間)的中間值(z2+z3)/2且在第一 z坐標(biāo)范圍zlO內(nèi)。如圖3C中所示，從位置50a至+y部分20b的距離L20等于從位置50a至-y部分20d的距離L20。位置50a的z坐標(biāo)對應(yīng)于第二 z坐標(biāo)范圍z20(在zl和z4之間)的中間值(zl+z4)/2且在第二 z坐標(biāo)范圍z20內(nèi)。中間值被設(shè)置為(z2+z3)/2=(zl+z4)/2。
[0038]圖3A是從z方向看的χ方向彎曲部IOf和y方向彎曲部20f的視圖。位置50a被放置在包括X方向彎曲部IOf的X-Z平面與包括Y方向彎曲部20f的y-z平面交叉的線上。此外，當(dāng)在x-y平面中看時，兩分量磁通量密度檢測裝置50被放置在下述位置處，在該位置處能夠獲得連接位置50a和第一中間部分IOc的線段與連接位置50a和第二中間部分20c的線段正交地交叉的關(guān)系。
[0039]圖2A示出了由通過+χ部分IOb的電流產(chǎn)生磁通量12b、由通過第一中間部分IOc的電流產(chǎn)生的磁通量12c以及由通過-χ部分IOd的電流產(chǎn)生的磁通量12d。在位置50a處，磁通量12b、磁通量12c和磁通量12d全部指向+y方向，這也可以由圖3A來確認(rèn)。在位置50a處，通過指向同一方向的磁通量12b、磁通量12c和磁通量12d的疊加而產(chǎn)生強(qiáng)磁通量By。圖2B示出了由通過+y部分20b的電流產(chǎn)生的磁通量22b、由通過第二中間部分20c的電流產(chǎn)生的磁通量22c以及由通過-y部分20d的電流產(chǎn)生的磁通量22d。在位置50a處，磁通量22b、磁通量22c和磁通量22d全部指向-χ方向，這也可以由圖3A來確認(rèn)。在位置50a處，由指向同一方向的磁通量22b、磁通量22c和磁通量22d的疊加產(chǎn)生強(qiáng)磁通量Bx。在這里，在X方向彎曲部所被包括的χ-ζ平面上且被+X部分和-X部分圍繞的區(qū)域定義為第一中間區(qū)域。此外，將在I方向彎曲部所被包括的y-z平面上且被+y部分和-y部分圍繞的區(qū)域定義為第二中間區(qū)域。通過X方向彎曲部的電流根據(jù)右手螺旋定則產(chǎn)生在第一中間區(qū)域中在y方向上延伸的磁通量。此外，由+X部分的電流產(chǎn)生的磁通量、由通過在+z方向上延伸的部分的電流產(chǎn)生的磁通量以及由-X部分的電流產(chǎn)生的磁通量在同一方向上疊力口。同樣地，通過y方向彎曲部的電流根據(jù)右手螺旋定則產(chǎn)生在第二中間區(qū)域中在X方向上延伸的磁通量。此外，由+y部分的電流產(chǎn)生的磁通量、由通過在+X方向上延伸的部分的電流產(chǎn)生的磁通量以及由_y部分的電流產(chǎn)生的磁通量在同一方向上疊加。
[0040]如果將y方向磁通量密度檢測裝置放置在第一中間區(qū)域中，則檢測到由通過X方向彎曲部的電流產(chǎn)生的y方向上的磁通量的強(qiáng)度。因為由通過y方向彎曲部的電流產(chǎn)生的磁通量指向X方向且不具有y分量，所以能夠在不受通過y方向彎曲部的電流(即第二電流值)影響的情況下檢測通過X方向彎曲部的電流(即第一電流值)。此外，由y方向磁通量密度檢測裝置檢測的y方向磁通量是從由通過+X部分的電流產(chǎn)生的磁通量、由通過在+z方向上延伸的部分的電流產(chǎn)生的磁通量以及由通過-X部分的電流產(chǎn)生的磁通量的疊加而得到的，并且因此具有高密度。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)高檢測靈敏度。同樣地，如果X方向磁通量密度檢測裝置被放置于第二中間區(qū)域中，則檢測到由通過y方向彎曲部的電流產(chǎn)生的X方向上的磁通量的密度。因為由通過X方向的電流產(chǎn)生的磁通量指向I方向且不具有X分量，所以能夠在不受通過X方向彎曲部的電流(即第一電流值)影響的情況下檢測通過y方向彎曲部的電流(即第二電流值)。此外，由X方向磁通量密度檢測裝置檢測的X方向磁通量是從由通過+y部分的電流產(chǎn)生的磁通量、由通過在+z方向上延伸的部分的電流產(chǎn)生的磁通量以及由通過-y部分的電流產(chǎn)生的磁通量的疊加而得到的，并且因此具有高密度。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)高檢測靈敏度。另外，X方向彎曲部和y方向彎曲部被磁性材料的框架圍繞，并且因此保護(hù)免受由于外部磁場影響而引起的錯誤檢測。
[0041]當(dāng)位置50a的z坐標(biāo)被設(shè)置成(z2+z3) /2時，由通過+x部分IOb的電流在位置50a處產(chǎn)生的磁通量12b等于由通過-X部分IOd的電流在位置50a處產(chǎn)生的磁通量12d。如果兩分量磁通量密度檢測裝置50的z坐標(biāo)不等于(z2+z3)/2,則磁通量12b不等于磁通量12d。比較上述兩個情況下,前者與后者相比具有磁通量12b和磁通量12d的疊加的較高磁通量密度。在本實施例中，將兩分量磁通量密度檢測裝置50放置在針對同一電流值能夠獲得最大磁通量密度的位置處。
[0042]當(dāng)位置50a的z坐標(biāo)被設(shè)置成(zl+z4) /2時，由通過+y部分20b的電流在位置50a處產(chǎn)生的磁通量22b等于由通過-y部分20d的電流在位置50a處產(chǎn)生的磁通量22d。如果兩分量磁通量密度檢測裝置50的z坐標(biāo)不等于(zl+z4)/2,則磁通量22b不等于磁通量22d。比較上述兩個情況，前者與后者相比具有磁通量22b和磁通量22d的疊加的較高磁通量密度。在本實施例中，將兩分量磁通量密度檢測裝置50放置在針對同一電流值能夠獲得最大磁通量密度的位置處。
[0043]位置50a處在y方向上的磁通量By是在不受通過y方向彎曲部20f的電流影響的情況下僅僅由通過X方向彎曲部IOf的電流產(chǎn)生的。這是因為通過y方向彎曲部20f的電流在位置50a處僅在X方向上產(chǎn)生磁通量Bx且不產(chǎn)生Y方向分量。同樣地，位置50a處在X方向上的磁通量Bx是在不受通過X方向彎曲部IOf的電流影響的情況下僅僅由通過y方向彎曲部20f的電流產(chǎn)生的。這是因為通過X方向彎曲部IOf的電流在位置50a處僅在I方向上產(chǎn)生磁通量Bx且不產(chǎn)生χ方向分量。因此，能夠通過檢測磁通量By來檢測通過χ方向彎曲部IOf的電流。通過y方向彎曲部20f的電流不影響檢測結(jié)果。同樣地,能夠通過檢測磁通量Bx來檢測通過y方向彎曲部20f的電流。通過χ方向彎曲部IOf的電流不影響檢測結(jié)果。因此，第一電流值不影響第二電流值的檢測結(jié)果且第二電流值不影響第一電流值的檢測結(jié)果。
[0044]如圖1中所示，磁性材料的框架40圍繞χ方向彎曲部IOf和y方向彎曲部20f。第三電流路徑30位于框架40外側(cè)。圖4示意性地示出了磁性材料的框架40抵抗外部磁場的效果。當(dāng)接近于框架40時，外部磁場被框架40吸收。外部磁場并不到達(dá)放置了兩分量磁通量密度檢測裝置50的位置。第三電流路徑30位于框架40外側(cè)，并且由通過第三電流路徑30的電流產(chǎn)生的磁場對應(yīng)于圖4中所示的外部磁場。因此，通過第三電流路徑30的電流不影響第一電流值和第二電流值的檢測結(jié)果。也就是說，當(dāng)兩分量磁通量密度檢測裝置50被磁性材料的框架40圍繞時，χ方向彎曲部IOf和y方向彎曲部20f也被磁性材料的框架40圍繞。通過利用磁性材料的框架40圍繞χ方向彎曲部IOf和y方向彎曲部20f，針對外部磁場屏蔽兩分量磁通量密度檢測裝置50。
[0045]圖5示出了兩分量磁通量密度檢測裝置50的示例。示例性裝置包括被定向為檢測磁通量By的第一霍爾元件56和被定向為檢測磁通量Bx的第二霍爾元件54，其兩者都被電路板52固定以便保持相對位置關(guān)系。第一霍爾元件56檢測磁通量By以檢測第一電流值且第二霍爾元件54檢測磁通量Bx以檢測第二電流值。
[0046]圖6示出了兩分量磁通量密度檢測裝置50的另一示例。在日本專利申請公開N0.2011-22075 (JP2011-22075A)中公開了示例性裝置的細(xì)節(jié)。在圖6中以59表示的是偏磁且以58表示的另一個是電路板。在電路板58中，形成了利用多個GMR元件(能夠發(fā)揮巨磁阻效應(yīng)的電阻器元件)的橋路。兩分量磁通量密度檢測裝置50a能夠獨立地檢測磁通量By和磁通量Bx。
[0047]圖7A至圖7D示出了 χ方向彎曲部和y方向彎曲部的各種組合。圖7A對應(yīng)于圖1中所示的布置。圖7B示出了其中χ方向彎曲部IOf的z坐標(biāo)范圍包括y方向彎曲部20f的z坐標(biāo)范圍且y方向彎曲部20f侵入χ方向彎曲部IOf的內(nèi)部的布置。圖7C和圖7D示出了其中具有χ方向彎曲部IOf的形成的第一電流路徑10被放置于具有y方向彎曲部20f的形成的第二電流路徑20與第三電流路徑30之間的示例。圖7C示出了其中y方向彎曲部20f的z坐標(biāo)范圍包括χ方向彎曲部IOf的z坐標(biāo)范圍且χ方向彎曲部IOf侵入y方向彎曲部20f的內(nèi)部的布置。圖7D示出了其中χ方向彎曲部IOf的z坐標(biāo)范圍包括y方向彎曲部20f的z坐標(biāo)范圍且y方向彎曲部20f侵入χ方向彎曲部IOf的內(nèi)部的布置。
[0048]在圖7A至圖7D中的任何一個中:(I)X方向彎曲部IOf的z坐標(biāo)范圍的中間值等于y方向彎曲部20f的Z坐標(biāo)范圍的中間值，并且兩分量磁通量密度檢測裝置50被放置于中間值的位置處。(2)兩分量磁通量密度檢測裝置50被放置在包括X方向彎曲部IOf的x-z平面與包括y方向彎曲部20f的y-z平面交叉的線段上。(3)作為(2)的結(jié)果，在x-y平面中連接兩分量磁通量密度檢測裝置50和第一中間部分IOc的線段與在x-y平面中連接兩分量磁通量密度檢測裝置50和第二中間部分20c的線段正交地交叉。如果滿足了上述條件,則在兩分量磁通量密度的位置處由通過+X部分IOb的電流產(chǎn)生的磁通量的方向、由第一中間部分IOc產(chǎn)生的磁通量的方向和由通過-X部分IOd的電流產(chǎn)生的磁通量的方向全部是+y方向。在圖7A和7B的情況下，在兩分量磁通量密度檢測裝置50的位置處由通過+y部分20b的電流產(chǎn)生的磁通量的方向、由第二中間部分20c產(chǎn)生的磁通量的方向和由通過-y部分20d的電流產(chǎn)生的磁通量的方向全部是-X方向。在圖7C和圖7D的情況下，在兩分量磁通量密度檢測裝置50的位置處由通過-y部分20b的電流產(chǎn)生的磁通量的方向、由第二中間部分20c產(chǎn)生的磁通量的方向和由通過+y部分20d的電流產(chǎn)生的磁通量的方向全部是+X方向。在圖7A至圖7D中的所有情況下，在兩分量磁通量密度檢測裝置50的位置處，由通過X方向彎曲部IOf的電流產(chǎn)生的磁通量僅具有y分量(且沒有X分量)，并且由通過I方向彎曲部20f的電流產(chǎn)生的磁通量僅具有X分量(且沒有y分量)。如果利用兩分量磁通量密度檢測裝置50來檢測y方向上的磁通量密度，則能夠在不受通過y方向彎曲部20f的電流影響的情況下檢測通過X方向彎曲部IOf的電流。同樣地，如果利用兩分量磁通量密度檢測裝置50來檢測X方向上的磁通量密度，則能夠在不受通過X方向彎曲部IOf的電流影響的情況下檢測通過I方向彎曲部20f的電流。在圖7A至圖7D中的任何一個中，由+X部分IOb產(chǎn)生的磁通量的方向等于由-X部分IOd產(chǎn)生的磁通量的方向，并且檢測疊加的磁通量的密度，這實現(xiàn)了第一電流值的高檢測靈敏度。并且，由+y部分產(chǎn)生的磁通量的方向等于由-y部分產(chǎn)生的磁通量的方向，并且檢測疊加的磁通量的密度，這實現(xiàn)了第二電流值的高檢測靈敏度。此外，根據(jù)圖7A和圖7B，能夠延長從第三電流路徑30到兩分量磁通量密度檢測裝置50的距離。這抑制了由第三電流路徑30產(chǎn)生的磁通量的影響。
[0049]圖8示出了針對外部磁場屏蔽兩分量磁通量密度檢測裝置50的框架40的第二實施例。此框架40并未構(gòu)成閉合環(huán)路且具有間隙40a。盡管存在間隙40a，但能夠屏蔽大部分的外部磁場。如果允許間隙40a的存在，則能夠簡化框架40的制造過程。
[0050]在圖1和圖8中，框架40在y-z平面中圍繞X方向彎曲部IOf和y方向彎曲部20f。相反，如圖9中所示，可以使用在χ-y平面中圍繞X方向彎曲部IOf和y方向彎曲部20f的框架60。
[0051]雖然上文已描述了本發(fā)明的特定實施例，但這些示例僅僅用于說明性目的且并不意圖限制權(quán)利要求。在本發(fā)明的權(quán)利要求中公開的技術(shù)意圖覆蓋上文所述的示例性實施例的各種修改和變更。另外，在本說明書或附圖中公開的技術(shù)要素單獨地或者以各種組合和配置而顯現(xiàn)技術(shù)有用性，并且其不限于在提交本申請時在權(quán)利要求中公開的組合和配置。在本說明書和附圖中舉例說明的技術(shù)能夠同時地實現(xiàn)多個目的且其一個目的本身的實現(xiàn)具有技術(shù)有用性。
【權(quán)利要求】
1.一種電流檢測裝置，所述電流檢測裝置檢測通過第一電流路徑和第二電流路徑中的每一個的電流的值，所述第一電流路徑和所述第二電流路徑每一個都具有彎曲部并且除所述彎曲部之外并行地延伸，所述電流檢測裝置包括: 被形成為所述第一電流路徑中的所述彎曲部的X方向彎曲部，所述X方向彎曲部的延伸方向按照+z、+X、+z、-X和+Z的順序改變，其中，所述第一電流路徑和所述第二電流路徑并行延伸的方向作為χ-y-z正交坐標(biāo)系的z方向； 被形成為所述第二電流路徑中的所述彎曲部的y方向彎曲部，所述y方向彎曲部的延伸方向按照+Z、+y、+z、-y和+Z的順序改變； y方向磁通量密度檢測裝置，所述I方向磁通量密度檢測裝置被放置在下述區(qū)域中，所述區(qū)域處于包括所述X方向彎曲部的χ-ζ平面上并且位于在所述第一電流路徑的+X方向上延伸的+X部分與在所述第一電流路徑的-X方向上延伸的-X部分之間； X方向磁通量密度檢測裝置，所述X方向磁通量密度檢測裝置被放置在下述區(qū)域中，所述區(qū)域處于包括所述y方向彎曲部的y-z平面上并且位于在所述第二電流路徑的+y方向上延伸的+y部分與在所述第二電流的—I方向上延伸的—I部分路徑之間；以及 磁性材料的框架，所述磁性材料的框架圍繞所述X方向彎曲部和所述I方向彎曲部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流檢測裝置，其中 對應(yīng)于第一中間部分的z坐標(biāo)范圍和對應(yīng)于第二中間部分的z坐標(biāo)范圍中的任一個Z坐標(biāo)范圍包括另一個z坐標(biāo)范圍，并且檢測X方向上的磁通量密度和y方向上的磁通量密度的兩分量磁通量密度檢測裝置被放置在被另一個z坐標(biāo)區(qū)域包括的z坐標(biāo)區(qū)域內(nèi)，其中，在所述第一電流路徑中的所述+X部分與所述-X部分之間的在+z方向上延伸的部分作為所述第一中間部分，并且其中，在第二電流路徑中的所述+y部分與所述—I部分之間的在+z方向上延伸的部分作為所述第二中間部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電流檢測裝置，其中，所述兩分量磁通量密度檢測裝置被放置在下述位置處，在所述位置處在χ-y平面中連接所述兩分量磁通量密度檢測裝置和所述第一中間部分的線段與在χ-y平面中連接所述兩分量磁通量密度檢測裝置和所述第二中間部分的線段正交地交叉。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電流檢測裝置，其中，所述兩分量磁通量密度檢測裝置被放置在包括所述X方向彎曲部的χ-z平面與包括所述I方向彎曲部的y-z平面交叉的線上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電流檢測裝置，其中，所述第一中間部分的z坐標(biāo)范圍的中間值被設(shè)置成等于所述第二中間部分的z坐標(biāo)范圍的中間值，并且所述兩分量磁通量密度檢測裝置被放置在中間值相等的點處。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項所述的電流檢測裝置，其中，設(shè)置有與所述第一電流路徑和所述第二電流路徑并行延伸的第三電流路徑，在y-z平面中，按照所述第一電流路徑、所述第二電流路徑和所述第三電流路徑的順序布置所述第一電流路徑、所述第二電流路徑和所述第三電流路徑，并且 從所述第三電流路徑到所述第一電流路徑的方向是+y方向。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電流檢測裝置，其中，所述磁性材料的框架在y-z平面中圍繞所述X方向彎曲部和所述y方向彎曲部，并且 所述第三電流路徑沿著所述磁性材料的框架的外側(cè)通過。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電流檢測裝置，其中，所述磁性材料的框架在χ-y平面中圍繞所述X方向彎曲部和所述I方向彎曲部，并且所述第三電流路徑沿著所述磁性材料的框架的外側(cè)通過。
9.根據(jù)權(quán)利要求2至8中的任一項所述的電流檢測裝置，其中，所述兩分量磁通量密度檢測裝置包括被定向為檢測X方向上的磁通量密度的第一霍爾元件和被定向為檢測y方向上的磁通量密度的第二霍爾元件。
10.根據(jù)權(quán)利要求2至8中的任一項所述的 電流檢測裝置，其中，所述兩分量磁通量密度檢測裝置具有包括多個GMR元件的橋路。
【文檔編號】G01R15/20GK103814297SQ201280045380
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月26日
【發(fā)明者】山口達(dá)之 申請人:豐田自動車株式會社, 株式會社東海理化電機(jī)制作所