JP2000214189A - 電圧センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回路基板に対して組み付け性が良く、しかも
安価な電圧センサを提供することを課題とする。 【解決手段】 磁性材料からなる第１の磁気コア１１
は、Ｅ字状をなし、中央コア部１１ｂ及び両端コア部１
１ｃを有し、検出電流が流れるコイル１７を巻回したコ
イルボビン１５は、第１の磁気コア１１の中央コア部１
１ｂの外周近傍に配置され、磁電変換素子２１は、第１
の磁気コア１１の中央コア部１１ｂに対向して配置さ
れ、コイル１７に流れる検出電流により第１の磁気コア
１１に印加された磁界の大きさに応じた電圧を出力し、
第２の磁気コア１９は、第１の磁気コア１１と磁気結合
するとともに第１の磁気コア１１とで磁電変換素子２１
を取り囲み、回路基板１３は、第１の磁気コア１１及び
磁電変換素子２１を実装する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非接触で電池等の
電圧を検出することができる電圧センサに関し、特に電
圧センサに設けられた磁電変換部の構造を簡略化するこ
とができる電圧センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】電池の電圧を絶縁して測定する従来の電
圧センサの一例を図４に示す。図４に示す電圧センサ
は、リング状の磁気コア１０１を有し、この磁気コア１
０１には一様にコイル１０３が巻回されている。磁気コ
ア１０１には一定幅のギャップ１０５が形成されてお
り、このギャップ１０５にはホール素子等の磁電変換素
子１０７が配置されている。

【０００３】また、コイル１０３の巻き始めは、半田端
子１１１ａに巻き付けられ、コイル１０３の巻き終わり
は、半田端子１１１ｂに巻き付けられ、半田端子１１１
ａ及び半田端子１１１ｂは、回路基板１１３に半田付け
されている。回路基板１１３には半田端子１１１ａに一
端が接続される抵抗（図示せず）及びこの抵抗の他端と
半田端子１１１ｂとに接続される電池（図示せず）等が
設けられている。

【０００４】以上の構成において、回路基板１１３に有
する電池から抵抗を介してコイル１０３に検出電流が流
れると、この検出電流により磁気コア１０１内に磁束が
発生する。

【０００５】磁電変換素子１０７は、磁気コア１０１に
発生した磁界を検出し、磁界の方向及び磁界の大きさに
応じた電圧を発生させ、発生電圧をリード線１０９を介
して回路基板１１３に出力する。発生電圧は、検出すべ
き検出電圧に比例した電圧であるため、発生電圧を測定
することで検出電圧を測定することができる。

【０００６】また、電池の電圧を絶縁して測定する従来
の電圧センサの他の一例を図５に示す。図５に示す電圧
センサは、コの字状の２つのコアを組み合わせた磁気コ
ア２０１を有し、この磁気コア２０１には中空部２０３
と一定幅のギャップ２０５とが形成されており、このギ
ャップ２０５にはホール素子等の磁電変換素子２０７が
配置されている。

【０００７】ギャップ２０５側に配置される磁気コア２
０１の外周近傍には第１のコイル２１１が巻回された第
１のコイルボビン２０９が配置されており、また、上部
側に配置される磁気コア２０１の外周近傍には第２のコ
イル２１５が巻回された第２のコイルボビン２１３が配
置されている。

【０００８】また、第１のコイル２１１の巻き始めは、
半田端子２１９ａに巻き付けられ、第１のコイル２１１
の巻き終わりは、半田端子２１９ｂに巻き付けられ、半
田端子２１９ａ及び半田端子２１９ｂは、回路基板２１
７に半田付けされている。回路基板２１７には半田端子
２１９ａに一端が接続される抵抗（図示せず）及びこの
抵抗の他端と半田端子２１９ｂとに接続される電池（図
示せず）等が設けられている。

【０００９】以上の構成において、回路基板２１９に有
する電池から抵抗を介して第１のコイル２１１に検出電
流が流れると、この検出電流により磁気コア２０１内に
磁束が発生する。

【００１０】磁電変換素子２０７は、磁気コア２０１に
発生した磁界を検出し、磁界の方向及び磁界の大きさに
応じた電圧を発生させ、発生電圧をリード線２０８を介
して回路基板２１７に出力する。発生電圧は、検出すべ
き検出電圧に比例した電圧であるため、発生電圧を測定
することで検出電圧を測定することができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４に
示す従来の電圧センサにあっては、磁気コア１０１にコ
イル１０３を一様に巻回しなければならず、また、図５
に示す従来の電圧センサにあっては、第１のコイルボビ
ン２０９において、第１のコイル２１１を巻回する部分
が２箇所（２連型）あり、複雑な形状となっていた。

【００１２】これは、磁電変換素子２０７に対応する部
分を回避して第１のコイル２１１を巻回するためであ
る。このため、コイル１０３や第１のコイル２１１の巻
線作業が複雑化していた。

【００１３】また、図４及び図５に示す電圧センサにあ
っては、回路基板に対して磁気コアがかなり上方に配置
されているため、回路基板へのコイルの半田付けや磁電
変換素子の回路基板への固定が困難であった。すなわ
ち、組み付け性及び作業性が悪く、コストの高いものに
なっていた。

【００１４】本発明は、コイルの巻線作業が簡単で、回
路基板に対して組み付け性が良く、しかも安価な電圧セ
ンサを提供することを課題とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために以下の構成とした。請求項１の発明の電圧セ
ンサは、Ｅ字状をなし、中央コア部及び両端コア部を有
する磁性材料からなる第１の磁気コアと、この第１の磁
気コアの前記中央コア部の外周近傍に配置され且つ検出
電流が流れるコイルと、前記第１の磁気コアの前記中央
コア部に対向して配置され、前記コイルに流れる検出電
流により前記第１の磁気コアに印加された磁界の大きさ
に応じた電圧を出力する磁電変換素子と、前記第１の磁
気コアと磁気結合するとともに前記第１の磁気コアとで
前記磁電変換素子を取り囲む磁性材料からなる第２の磁
気コアと、前記第１の磁気コア及び前記磁電変換素子を
実装する回路基板とを備えることを特徴とする。

【００１６】請求項１の発明によれば、Ｅ字状をなす第
１の磁気コアの中央コア部の外周近傍に配置されたコイ
ルに検出電流が流れると、その検出電流に対応した磁束
が発生し、その発生磁束は、第１の磁気コアを通り、さ
らに第１の磁気コアに磁気結合している第２の磁気コア
に導かれる。そして、その発生磁束は、第１の磁気コア
の中央コア部に対向して配置された磁電変換素子を通る
ため、この磁電変換素子は、発生磁界の大きさに応じた
電圧を出力することができる。また、第１の磁気コア及
び磁電変換素子が回路基板に実装されているため、回路
基板への第１の磁気コア及び磁電変換素子の組み付けが
容易になる。

【００１７】請求項２の発明は、前記第１の磁気コアの
前記中央コア部及び前記両端コア部は、前記回路基板に
形成された貫通穴に挿入配置されることを特徴とする。

【００１８】請求項２の発明によれば、第１の磁気コア
の中央コア部及び両端コア部が、回路基板に形成された
貫通穴に挿入配置されることで、第１の磁気コアを回路
基板に実装でき、第１の磁気コアの回路基板への組み付
けが容易になる。

【００１９】請求項３の発明では、前記磁電変換素子
は、前記回路基板に接触または前記回路基板の近傍に配
置され、リード線を介して前記回路基板に半田付けされ
てなることを特徴とする。

【００２０】請求項３の発明によれば、磁電変換素子
は、回路基板に接触または回路基板の近傍に配置され、
リード線を介して回路基板に半田付けされてなること
で、磁電変換素子を回路基板に実装でき、磁電変換素子
の回路基板への組み付けが容易になる。

【００２１】請求項４の発明は、前記コイルが巻回され
たコイルボビンを前記第１の磁気コアの前記中央コア部
の外周近傍に配置し、このコイルボビンは、１連型のボ
ビンからなることを特徴とする。

【００２２】請求項４の発明によれば、コイルが巻回さ
れたコイルボビンを第１の磁気コアの中央コア部の外周
近傍に配置し、このコイルボビンが、１連型のボビンか
らなり、コイルボビンが簡単な構造からなるため、複雑
な巻線機を用いることなく、コイル巻線作業が簡単にな
る。

【００２３】請求項５の発明では、前記磁電変換素子
は、一方の面が前記中央コア部に接触または前記中央コ
ア部の近傍に配置され、他方の面が前記第２の磁気コア
と所定のギャップを隔てて配置されてなることを特徴と
する。

【００２４】請求項５の発明によれば、磁電変換素子
は、一方の面が中央コア部に接触または中央コア部の近
傍に配置され、他方の面が第２の磁気コアと所定のギャ
ップを隔てて配置されてなることで、検出電流に対応し
た磁束が磁電変換素子を貫くため、正確な検出出力を得
ることができる。

【００２５】請求項６の発明では、前記コイルボビン
は、前記回路基板に接触または前記回路基板の近傍に配
置され、前記コイルの巻き始め部及び巻き終わり部が前
記回路基板に設けられた半田端子に取り付け可能である
ことを特徴とする。

【００２６】請求項６の発明によれば、コイルボビン
が、回路基板に接触または回路基板の近傍に配置され、
コイルの巻き始め部及び巻き終わり部が回路基板に設け
られた半田端子に取り付け可能であるため、回路基板へ
のコイルの組み付けが容易になる。

【００２７】請求項７の発明では、前記第２の磁気コア
は、前記第１の磁気コアの前記両端コア部に磁気結合す
るとともに圧入結合される圧入結合部を有することを特
徴とする。

【００２８】請求項７の発明によれば、第２の磁気コア
に、第１の磁気コアの両端コア部に磁気結合するととも
に圧入結合される圧入結合部が設けられているため、第
１の磁気コアと第２の磁気コアとが容易に磁気結合する
ことができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の電圧センサの実施
の形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明
の第１の実施の形態の電圧センサの構成図である。

【００３０】図１に示す電圧センサにおいて、第１の磁
気コア１１は、ニッケル、フェライト等の磁性材料から
なり、Ｅ字状をなし、水平方向に配置される胴部１１ａ
と、この胴部１１ａの中央付近に配置される中央コア部
１１ｂと、胴部１１ａの両端に配置される両端コア部１
１ｃとを有して構成される。両端コア部１１ｃのサイズ
は、中央コア部１１ｂのサイズよりも大きくなってい
る。

【００３１】回路基板１３は、図示しないドロッパ抵抗
及び電池を有し、中央コア部１１ｂ及び両端コア部１１
ｃに対応する位置にそれぞれ貫通穴１４が形成されてい
る。中央コア部１１ｂ及び両端コア部１１ｃは、回路基
板１３に形成された貫通穴１４に挿入配置される。

【００３２】また、コイルボビン１５は、樹脂部材から
なり、第１の突起部１５ａと、この第１の突起部１５ａ
よりも短い第２の突起部１５ｂと、中央コア部１１ｂに
挿入配置された円筒状の中空部１５ｃを有し、胴部１１
ａの下面から回路基板１３の表面に渡って配置されてい
る。また、コイルボビン１５には第１の突起部１５ａか
ら第２の突起部１５ｂにかけてコイル１７が一様に巻回
されている。このコイル１７には検出電流が流れるよう
になっている。

【００３３】図２はコイルの回路基板への半田付けを示
す図である。図２に示すように、中央コア部１１ｂの先
端部は、回路基板１３を貫通し回路基板１３の裏面位置
とほぼ同一高さに配置され、コイルボビン１５の下面
は、回路基板１３の表面に接触して配置されている。

【００３４】回路基板１３の表面には、コイル１７の巻
き始めに取り付けられた半田端子２５ａと、コイル１７
の巻き終わりに取り付けられた半田端子２５ｂとが挿入
配置され、この半田端子２５ａ，２５ｂは、回路基板１
３の裏面側で半田付けされている。

【００３５】また、回路基板１３の裏面に接触し、且つ
中央コア部１１ｂに対向する位置には、印加された磁界
の大きさに応じた電圧を出力するホール素子等の表面実
装型の磁電変換素子２１が配置されている。この磁電変
換素子２１は、リード線２２を介して回路基板１３に半
田付けされている。

【００３６】さらに、磁電変換素子２１の下部には、第
２の磁気コア１９が配置されており、この第２の磁気コ
ア１９と前記第１の磁気コア１１とで磁気閉ループによ
る磁気回路を構成している。

【００３７】この磁気回路を構成するために、第２の磁
気コア１９は、ニッケル、フェライト等の磁性材料から
なり、第１の磁気コア１１の両端コア部１１ｃに磁気結
合され且つ圧入結合される圧入結合部１９ａと、磁電変
換素子２１と対向して配置され且つ磁電変換素子２１の
下面と所定のギャップ２３を隔てて配置される段部１９
ｂと、この段部１９ｂと圧入結合部１９ａとの間に設け
られる段部１９ｃとを有して構成される。回路基板１３
から段部１９ｂまでの距離よりも回路基板１３から段部
１９ｃまでの距離の方が大きくなっている。

【００３８】次に、このように構成された第１の実施の
形態の電圧センサの動作を説明する。まず、図示しない
電池から抵抗を介して検出電流がコイル１７に流れる
と、Ｅ字状の第１の磁気コア１１に磁束が発生し、発生
した磁束は第１の磁気コア１１に磁気的に結合された第
２の磁気コア１９に導かれる。

【００３９】そして、発生した磁束は、第１の磁気コア
１１と第２の磁気コア１９とのギャップ２３に配置され
た磁電変換素子２１を通過するため、磁電変換素子２１
に検出電流に対応した出力電圧が発生する。このため、
この出力電圧により検出電圧を測定することができる。

【００４０】また、コイルボビン１５が、第１の突起部
１５ａ、第２の突起部１５ｂ及び中空部１５ｃからなる
１連型のボビンで、簡易な構造からなるため、複雑な巻
線機を用いることなく、コイルボビン１５にコイル１７
を巻線可能となる。

【００４１】また、回路基板１３に形成された貫通穴１
４に第１の磁気コア１１を挿入しているため、回路基板
１３への組み付け性が良くなる。また、コイルボビン１
５の第１の突起部１５ａを回路基板１３の表面に接触し
て配置してあるため、コイル１７の回路基板１３への半
田付け作業が簡単になる。

【００４２】また、磁電変換素子２１が回路基板１３に
接触して配置されているため、リード線２２を回路基板
１３に直付けでき、組み付け性が良くなる。このため、
作業性が良く、部品点数も少ないため、製造コストを低
減することができる。

【００４３】次に、本発明の第２の実施の形態の電圧セ
ンサを説明する。図３は本発明の第２の実施の形態の電
圧センサの構成図である。

【００４４】図３に示す電圧センサは、図１に示す電圧
センサに対して、第２の磁気コア２０の形状が異なる点
にある。第２の磁気コア２０は、第１の磁気コア１１の
両端コア部１１ｃに磁気結合され且つ圧入結合される圧
入結合部１９ａと、磁電変換素子２１の下面と所定のギ
ャップ２３を隔てて配置される段部１９ｂとを有して構
成される。

【００４５】このような構成の第２の実施の形態の電圧
センサによれば、第１の実施の形態の電圧センサの効果
が得られるとともに、第２の磁気コア２０が簡単な構造
からなるため、製造コストがさらに低減される。

【００４６】なお、本発明は、前述した第１の実施の形
態及び第２の実施の形態の電圧センサに限定されるもの
ではない。このほか、本発明の技術的思想を逸脱しない
範囲で種々変形して実施可能であるのは勿論である。

【００４７】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、Ｅ字状をなす
第１の磁気コアの中央コア部の外周近傍に配置されたコ
イルに検出電流が流れると、その検出電流に対応した磁
束が発生し、その発生磁束は、第１の磁気コアを通り、
さらに第１の磁気コアに磁気結合している第２の磁気コ
アに導かれる。そして、その発生磁束は、第１の磁気コ
アの中央コア部に対向して配置された磁電変換素子を通
るため、この磁電変換素子は、発生磁界の大きさに応じ
た電圧を出力することができる。また、第１の磁気コア
及び磁電変換素子が回路基板に実装されているため、回
路基板への第１の磁気コア及び磁電変換素子の組み付け
が容易になる。

【００４８】請求項２の発明によれば、第１の磁気コア
の中央コア部及び両端コア部が、回路基板に形成された
貫通穴に挿入配置されることで、第１の磁気コアを回路
基板に実装でき、第１の磁気コアの回路基板への組み付
けが容易になる。

【００４９】請求項３の発明によれば、磁電変換素子
は、回路基板に接触または回路基板の近傍に配置され、
リード線を介して回路基板に半田付けされてなること
で、磁電変換素子を回路基板に実装でき、磁電変換素子
の回路基板への組み付けが容易になる。

【００５０】請求項４の発明によれば、コイルが巻回さ
れたコイルボビンを第１の磁気コアの中央コア部の外周
近傍に配置し、このコイルボビンが、１連型のボビンか
らなり、コイルボビンが簡単な構造からなるため、複雑
な巻線機を用いることなく、コイル巻線作業が簡単にな
る。

【００５１】請求項５の発明によれば、磁電変換素子
は、一方の面が中央コア部に接触または中央コア部の近
傍に配置され、他方の面が第２の磁気コアと所定のギャ
ップを隔てて配置されてなることで、検出電流に対応し
た磁束が磁電変換素子を貫くため、正確な検出出力を得
ることができる。

【００５２】請求項６の発明によれば、コイルボビン
が、回路基板に接触または回路基板の近傍に配置され、
コイルの巻き始め部及び巻き終わり部が回路基板に設け
られた半田端子に取り付け可能であるため、回路基板へ
のコイルの組み付けが容易になる。

【００５３】請求項７の発明によれば、第２の磁気コア
に、第１の磁気コアの両端コア部に磁気結合するととも
に圧入結合される圧入結合部が設けられているため、第
１の磁気コアと第２の磁気コアとが容易に磁気結合する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の電圧センサの構成
図である。

【図２】コイルの回路基板への半田付けを示す図であ
る。

【図３】本発明の第２の実施の形態の電圧センサの構成
図である。

【図４】従来の電圧センサの一例を示す図である。

【図５】従来の電圧センサの他の一例を示す図である。

【符号の説明】

１１ 第１の磁気コア １１ｂ 中央コア部 １１ｃ 両端コア部 １３ 回路基板 １４ 貫通穴 １５ コイルボビン １７ コイル １９ 第２の磁気コア １９ａ 圧入結合部 １９ｂ，１９ｃ 段部 ２１ 磁電変換素子 ２２ リード線

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｅ字状をなし、中央コア部及び両端コア
   部を有する磁性材料からなる第１の磁気コアと、 この第１の磁気コアの前記中央コア部の外周近傍に配置
   され且つ検出電流が流れるコイルと、 前記第１の磁気コアの前記中央コア部に対向して配置さ
   れ、前記コイルに流れる検出電流により前記第１の磁気
   コアに印加された磁界の大きさに応じた電圧を出力する
   磁電変換素子と、 前記第１の磁気コアと磁気結合するとともに前記第１の
   磁気コアとで前記磁電変換素子を取り囲む磁性材料から
   なる第２の磁気コアと、 前記第１の磁気コア及び前記磁電変換素子を実装する回
   路基板と、を備えることを特徴とする電圧センサ。
2. 【請求項２】 前記第１の磁気コアの前記中央コア部及
   び前記両端コア部は、前記回路基板に形成された貫通穴
   に挿入配置されることを特徴とする請求項１記載の電圧
   センサ。
3. 【請求項３】 前記磁電変換素子は、前記回路基板に接
   触または前記回路基板の近傍に配置され、リード線を介
   して前記回路基板に半田付けされてなることを特徴とす
   る請求項１記載の電圧センサ。
4. 【請求項４】 前記コイルが巻回されたコイルボビンを
   前記第１の磁気コアの前記中央コア部の外周近傍に配置
   し、このコイルボビンは、１連型のボビンからなること
   を特徴とする請求項１記載の電圧センサ。
5. 【請求項５】 前記磁電変換素子は、一方の面が前記中
   央コア部に接触または前記中央コア部の近傍に配置さ
   れ、他方の面が前記第２の磁気コアと所定のギャップを
   隔てて配置されてなることを特徴とする請求項１記載の
   電圧センサ。
6. 【請求項６】 前記コイルボビンは、前記回路基板に接
   触または前記回路基板の近傍に配置され、前記コイルの
   巻き始め部及び巻き終わり部が前記回路基板に設けられ
   た半田端子に取り付け可能であることを特徴とする請求
   項４記載の電圧センサ。
7. 【請求項７】 前記第２の磁気コアは、前記第１の磁気
   コアの前記両端コア部に磁気結合するとともに圧入結合
   される圧入結合部を有することを特徴とする請求項１記
   載の電圧センサ。