JPH08304479A - 電流スイッチ - Google Patents

電流スイッチ

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JPH08304479A
JPH08304479A JP7109257A JP10925795A JPH08304479A JP H08304479 A JPH08304479 A JP H08304479A JP 7109257 A JP7109257 A JP 7109257A JP 10925795 A JP10925795 A JP 10925795A JP H08304479 A JPH08304479 A JP H08304479A
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JP
Japan
Prior art keywords
magnetic field
current
magnetic sensor
output
magnetic
Prior art date
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Pending
Application number
JP7109257A
Other languages
English (en)
Inventor
Kiyotaka Sasanouchi
清孝 笹之内
Toshiyuki Nozoe
利幸 野添
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP7109257A priority Critical patent/JPH08304479A/ja
Publication of JPH08304479A publication Critical patent/JPH08304479A/ja
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  • Measuring Magnetic Variables (AREA)
  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 過電流防護のために使用され、発熱せず、温
度特性が良く、小型である電流スイッチを提供すること
を目的とする。 【構成】 電流線に検出電流が流れることにより発生す
る磁界により抵抗値が変化することを利用して磁界の強
さを検出する磁気抵抗素子よりなる磁気センサと、前記
磁気センサからの出力をスイッチ信号に変換して出力す
る電子回路と、前記磁気センサにバイアス磁界を印加す
る磁界発生手段とからなり、基板の片面に前記磁気セン
サを実装し、その磁気センサに前記磁界発生手段による
磁界を作用させるように前記基板上に前記磁界発生手段
を実装し、電流線に予め設定された大きさ以上の電流が
流れると、この電流による磁界で磁気抵抗素子の抵抗値
が変化し、その出力を電子回路にてスイッチ信号として
変換して出力することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は磁気抵抗素子を利用した
電流スイッチに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、サーボモータやインバータモータ
といったモータの高度な制御化が増えてきている。そう
した中で負荷の増大や電源の異常時にモータを保護する
ための制御回路に、モータ電流が定格以上になると電子
的に制御を止めてモータを保護する過電流検出回路(電
流スイッチ)が設けられている。この過電流検出回路に
は、一般的に低抵抗体のシャント抵抗とフォトカプラが
組み合わされて使われており、異常電流時にシャント抵
抗に発生した電圧効果によりフォトカプラをオン、オフ
させて異常を検知していた。
【0003】以下に、従来の電流スイッチについて図を
参照しながら説明する。図8は従来の電流スイッチの回
路図である。図8において、38は電力型抵抗器、39
は抵抗器、40はコンデンサ、41はフォトカプラ、4
2は検出電流の流れる電流線である。
【0004】以上のように構成された電流スイッチにつ
いて、以下にその動作を説明する。まず、電流線42に
電流が流れると、その電流のほとんどは抵抗値の大きな
抵抗器39には微少量しか流れず、抵抗値の小さい電力
型抵抗器38を流れる。そこで、フォトカプラ41の両
端に電位差が生じる。次に、予め設定された電流値以上
になると、フォトカプラ41の両端の電位差が大きくな
り、フォトカプラ41がオフからオンになることにより
出力が変化し、スイッチとしての機能を果たす。また、
コンデンサ40はノイズによってフォトカプラ41が誤
動作するのを防止するためのノイズ除去用である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、フォトカプラ41は温度に対する安定性
が悪く、異常判定レベルがかなりのばらつきを有するだ
けでなく、電流を検出するシャント抵抗も低抵抗とはい
え熱損失を発生し、特に最近の制御回路の小型化といっ
たニーズの中においては、放熱のために小型化を妨げる
原因となっていた。
【0006】本発明は、上記従来の課題を解決するもの
で、大電流が流れても発熱せず、温度特性が良く、小型
である電流スイッチを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記従来の課題を解決す
るため、本発明の電流スイッチは、電流線に検出電流が
流れることにより発生する磁界により抵抗値が変化する
ことを利用して磁界の強さを検出する磁気抵抗素子より
なる磁気センサと、前記磁気センサからの出力と予め設
定した設定電圧を比較し出力する電子回路と、前記磁気
センサにバイアス磁界を印加する磁界発生手段とを備
え、前記電流線を実装した基板の他面に前記磁気センサ
を実装し、その磁気センサに前記磁界発生手段による磁
界がバイアス磁界として作用するように前記基板に前記
磁界発生手段を実装して構成したことを特徴とするもの
である。
【0008】
【作用】この構成によって、基板に実装された電流線に
予め設定された大きさ以上の電流が流れると、その電流
による磁界の大きさで前記磁気センサの抵抗値が変化
し、その出力をスイッチ信号に変換して出力することが
できる。
【0009】
【実施例】
(実施例1)以下に本発明の実施例について、図面を参
照しながら説明する。図1は本発明の電流スイッチの一
実施例を示す。図1において、1は検出電流が流れる電
流線で、好ましくは検出電流の大きさにより線径を変え
る。電流線1としては、例えば銅により構成され、特に
抵抗値が小さく非磁性で安価である点から好ましい。2
は基板である。3は磁気センサであり、磁気抵抗素子よ
り構成される。4は磁気発生手段の1つである永久磁石
である。前記電流線1は基板2の片面に実装されてお
り、前記磁気センサ3は前記基板2のもう一方の面に配
置され、前記電流線1に対向している。前記永久磁石4
は前記磁気センサ3の上に配置し、前記磁気センサ3に
対し前記電流線1による磁界とその磁界が直交するよう
に配置する。ここで、前記磁気センサ3、永久磁石4及
び電流線1は図示していないが磁性薄板よりなるシール
ドにより外部より磁気的に遮断されている。
【0010】前記磁気センサ3は、図2に示すようにセ
ンサ基板5上に4個の磁気抵抗素子31,32,33,
34が前記永久磁石4による磁界10aおよび前記電流
線1による磁界10bのいずれにも感応するように配置
されており、各々の磁気抵抗素子31ないし34が閉ル
ープとなるように接続されている。ここで、前記磁気抵
抗素子31,32の接続点は出力端子6に、前記磁気抵
抗素子31,34の接続点は入力端子7に、前記磁気抵
抗素子32,33の接続点はアース端子8に、そして、
前記磁気抵抗素子33,34の接続点は出力端子9に接
続されており、本実施例において前記出力端子9は使用
されないために磁気センサとしては磁気抵抗素子31,
32が用いられる。
【0011】図3は本実施例の電流スイッチの回路図を
示す。図3において、11は磁気検知部であり、前記磁
気センサ3に並列に抵抗28,29および可変抵抗器3
0が接続され、ブリッジ回路を構成している。12は変
換部であり、コンパレータ22の反転入力端子に前記磁
気抵抗素子31,32の接続点(出力端子6)が接続さ
れ、コンパレータ22の非反転入力端子に前記抵抗29
と可変抵抗器30の接続点が抵抗27を介して接続され
ている。このコンパレータ22の出力端子と非反転入力
端子間には抵抗26が接続され、出力端子と電源入力間
には抵抗24が接続されている。13はスイッチ回路部
であり、エミッタが接地されたトランジスタ21のベー
スに前記コンパレータ22の出力端子が抵抗25を介し
て接続され、トランジスタ21のコレクタに出力抵抗2
3が接続され、そのコレクタより出力を取り出すように
構成されている。
【0012】以上のように構成された電流スイッチにつ
いて、その動作を説明する。まず、前記磁気センサ3に
は永久磁石4による磁界10aがバイアス磁界として印
加される。次に、前記電流線1に検出電流が流れると、
その周囲に右ネジの法則に従う磁界10bが発生し、磁
気センサ3には電流線1による磁界10bと、磁界10
bと直交する永久磁石4による磁界10aが印加され
る。前記磁気センサ3の磁気抵抗素子31,32のパタ
ーンは一つ一つが磁界10bと直交しているので、前記
電流線1による磁界10bの大きさにより前記磁気セン
サ3の出力は変化する。
【0013】次に、前記磁気センサ3の出力が設定値よ
り小さくなると、磁気センサ3からの出力が変換部12
で変換され、スイッチとしてHI、LOを出力すること
ができる。図4に電流と磁気センサにかかる磁界の大き
さ、磁気センサの出力、比較器の出力、スイッチ回路部
の出力の関係を示す。
【0014】本実施例において、前記磁気検知部11の
可変抵抗器30により検出電流の値が設定されている。
【0015】まず、検出電流が流れていないか、設定値
より小さいときは前記コンパレータ22の+端子の電圧
は−端子より大きいので、前記コンパレータ22の出力
は+となり、トランジスタ21はON状態となり、出力
としてはLOが出力される。
【0016】次に、検出電流が設定値より大きくなる
と、前記磁気センサ3の出力の電圧が前記コンパレータ
22の+端子の電圧より大きくなり、前記コンパレータ
22の出力は0となり、トランジスタ21はOFF状態
となり、出力としてHIが出力される。
【0017】以上のように検出電流による発生磁界を磁
気センサを構成する磁気抵抗素子31,32を用いて、
磁界の大きさを電気量に変換し、さらに、抵抗28,2
9,30とのブリッジ回路によりそれぞれの磁気検出部
の出力をコンパレータ22で比較することにより、非接
触で電流が設定値を越えたかどうかを検出することがで
きる。
【0018】なお、本実施例では磁気センサ3の出力を
コンパレータ22の−端子に入力したが、+端子と−端
子の入力を逆にする、また、磁気センサ3の大きさの変
化を逆にする、また、それらの結果により出力のHI、
LOの変化の仕方が逆になっても磁界により磁気センサ
の抵抗値の変化は変わらないので、磁気抵抗素子31,
32による出力と抵抗28,29,30との組み合わせ
は変えても良いことは言うまでもない。
【0019】(実施例2)以下に、本発明の第2の実施
例について、図面を参照しながら説明する。
【0020】図5は本発明の第2の実施例を示す。実施
例1と異なるところはヨーク15を永久磁石4に近接し
て配置することで、好ましくは永久磁石4に接している
ことが望ましい。
【0021】本実施例において、磁気センサ3には永久
磁石4による磁界10aがバイアス磁界として印加さ
れ、その磁束の大部分はヨーク15を通り、また外乱磁
界も大部分がヨーク15を通過する。このように前記永
久磁石4に近接もしくは接するようにヨーク15を配置
することにより外乱磁界の影響を小さくすることがで
き、出力への影響を小さくすることができる。
【0022】(実施例3)以下に、本発明の第3の実施
例について、図面を参照しながら説明する。
【0023】図6,図7は本発明の第3の実施例を示
す。本実施例において、16は電流線であり、直交して
交わる部分を有している。そして、前記電流線16の交
わる部分に磁気センサ3が対向している。
【0024】以上のように構成された電流スイッチで
は、まず、前記磁気センサ3に電流線16に電流が流れ
ると右ネジの法則に従いそれぞれ直交する磁界36,3
7が発生し、磁気センサ3に印加される。磁界36,3
7はそれぞれ直交しているため片方がバイアス磁界、も
う一方が検出磁界になる。前記磁気センサ3は図2に示
す磁気抵抗素子31,32のパターンの一つ一つが直交
しているので、電流線16による磁界の大きさにより磁
気センサ3の出力は変化する。
【0025】次に、前記磁気センサ3の出力が設定値よ
り小さくなると、磁気検出部11からの出力が変換部1
2で変換され、スイッチとしてHI、LOを出力するこ
とができる。
【0026】
【発明の効果】以上のように本発明は、電流線に検出電
流が流れることにより発生する磁界により抵抗値が変化
することを利用して磁界の強さを検出する磁気抵抗素子
よりなる磁気センサと、前記磁気センサからの出力を変
換出力する電子回路と、前記磁気センサにバイアス磁界
を印加する磁界発生手段とを備え、前記電流線を実装し
た基板の他面に前記磁気センサを実装し、その磁気セン
サに前記磁界発生手段による磁界を作用させないように
構成したことにより、検出電流と電流スイッチは非接
触、かつ温度特性の悪いフォトカプラを用いず、少ない
部品点数で小型化することができ、また、発熱せず、温
度特性の良く電流スイッチを実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例における電流スイッチの
構成図
【図2】同電流スイッチに使用する磁気センサの平面図
【図3】同電流スイッチの電気結線図
【図4】同電流スイッチの各部の特性図
【図5】本発明の第2の実施例における電流スイッチの
構成図
【図6】本発明の第3の実施例における電流スイッチの
正面図
【図7】同電流スイッチの背面図
【図8】従来の電流スイッチの回路図
【符号の説明】
1 電流線 2 基板 3 磁気センサ 4 永久磁石 5 センサ基板 6 出力端子 7 入力端子 8 アース端子 11 磁気検知部 12 変換部 13 スイッチ回路部 15 ヨーク 16 電流線

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に実装された電流線と、前記電流
    線に検出電流が流れることにより発生する磁界により抵
    抗値が変化することを利用して磁界の強さを検出する磁
    気抵抗素子よりなる磁気センサと、前記磁気センサから
    の出力をスイッチ信号として出力するように処理する電
    子回路と、前記磁気センサにバイアス磁界を印加するよ
    うに前記基板に実装された磁界発生手段とを備えたこと
    を特徴とする電流スイッチ。
  2. 【請求項2】 前記磁気センサと前記磁気発生手段と前
    記電流線を外部より磁気的に遮断するための磁性薄板か
    らなるシールドを備えた請求項1記載の電流スイッチ。
  3. 【請求項3】 前記電子回路は磁気センサからの出力と
    予め設定した基準電圧を比較し出力する比較器と、前記
    比較器の出力により駆動されるスイッチ回路部からなる
    請求項1記載の電流スイッチ。
  4. 【請求項4】 前記磁気発生手段は前記電流線に直交す
    る関係に配置された電流線であることを特徴とする請求
    項1記載の電流スイッチ。
JP7109257A 1995-05-08 1995-05-08 電流スイッチ Pending JPH08304479A (ja)

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