JP2004117064A

JP2004117064A - 電流センサ

Info

Publication number: JP2004117064A
Application number: JP2002277978A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Iwaida; 岩井田　武
Original assignee: Fuji Electric Systems Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2002-09-24
Filing date: 2002-09-24
Publication date: 2004-04-15

Abstract

【課題】電流センサの装置組み込み時に電流センサと計測電流用の導体との間の位置関係を高い精度で設定すること。
【解決手段】電流センサ１は、磁界の強度を検出する検出素子２と、この素子２の搭載部６と、この素子２にバイアス磁界をかけるバイアスコイル３と、計測電流を流す導体４とを内蔵して、樹脂のインサート成形で形作るケース１０で一体になっている。導体４と検出素子２との間の位置精度は、樹脂のインサート成形の精度にほぼ依存しているので、標記の課題が達成される。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電流値を計測する電流センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２の（ａ）または（ｂ）に示すように、電流センサ１と計測しようとする電流を流す導体４とを、図示の位置関係を保持するように適当な手段を介して図示されていない装置に搭載していた。その一例としては、電流センサ用光ファイバの固定構造体が提案されている。この固定構造体は、取付台が取付部を有しており、この取付部が枠体の外周側面に固定される台部と、台部の上面側に固定される固定板とを有しており、固定板を台部に固設すると、枠体の外周に周回された光ファイバセンサの入射端近傍が上下方向から挟持固定されると言うものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−４３２７９号公報（第００１１段落〜第００２０段落、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、導体を流れる電流が作る磁界の強さは、導体からの距離に反比例するため、磁界の強さを検出して電流を計測する方式の電流センサにおいては、計測電流を流す導体とセンサとの位置関係は、測定精度に影響する重要な項目の１つである。装置等に電流センサと計測電流用の導体とを搭載するときに、搭載距離にばらつきが生じることがあり、測定誤差の原因の１つになっていた。
【０００５】
もしくは、電流センサの搭載において許容される測定誤差を達成する高い搭載精度が、電流センサのユーザー側に要求されていて、電流センサのユーザー側に不便を強いていた。
【０００６】
上記特許文献１に構造体では、単に光ファイバセンサが固定される構造が提示されるだけであり、本願発明において解決すべき課題である、導体と、検出手段との間の位置関係については全く記載も示唆もされていない。まして、高精度に両者の位置関係を設定することに関しては示唆すらされていない。
【０００７】
そこで本発明の目的は、以上のような問題を解消した電流センサを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、計測電流を流す導体と、当該電流により形成される磁界の強さを検出する検出素子とを同一の構造体に具備したことを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、計測電流を流す導体を位置決めする溝または突起構造と、前記溝または突起構造によって位置決め固定された前記導体に流れる電流により形成される磁界の強さを検出する検出素子とを同一の構造体に具備したことを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１において、前記導体と、前記検出素子を搭載する部分と、入出力端子とをリードフレーム構造で一体に形成し、前記導体、前記検出素子を搭載する部分および入出力端子を同一の構造体に具備したことを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかにおいて、前記１つの導体に対し２つの前記検出素子が搭載され、前記２つの検出素子が前記導体に対して同一距離で対象の位置関係もしくは並列の位置関係にあることを特徴とする。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかにおいて、前記検出素子が磁気インピーダンス素子であることを特徴とする。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項５において、前記磁気インピーダンス素子がバイアスコイルを内蔵していることを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、電流センサ側に計測用の導体もしくはその位置を決める構造を用意することによって、ユーザー側の取扱いを容易にすることができる。また、電流センサにおいては、計測用の導体と検出素子の搭載部とを一体のリードフレームで形成することによって、高い位置精度を容易に達成することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１と図２は本発明の第１の実施例を示すものである。電流センサ１は、磁界の強度を検出する検出素子（磁気インピーダンス（Ｍａｇｎｅｔｏ　Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）素子）２と、この素子２の搭載部６と、この素子２にバイアス磁界をかけるバイアスコイル３と、計測電流を流す導体４とを内蔵して、樹脂のインサート成形で形作るケース１０で一体になっている。計測電流用の導体４と検出素子２との間の位置精度は、樹脂のインサート成形の精度にほぼ依存している。
【００１６】
図１は、電流センサ１を実装する回路基板（図示せず）に対して、計測用の導体４を垂直方向にして電流センサと一体にしたものである。図２は電流センサ１を実装する回路基板（図示せず）に対して、計測用の導体４を水平方向にして電流センサと一体にしたものである。
【００１７】
図３は本発明の第２の実施例を示すものである。計測電流用の導体４と検出素子２の搭載部６と検出素子２の出力信号用リード７と検出素子にバイアス磁界をかけるバイアスコイル３の電流端子用リード８とを一体のリードフレームで形成し、これらを樹脂のインサート成形で形作るケース１０によって一体にする。図４にこのリードフレームの様子を示す。リードフレーム５は、素子搭載部６、計測電流用の導体４、出力信号用のリード７、バイアスコイル用のリード８、および、これらを一体に接合する周囲のタイバー５ａからなる。リードフレームで一体に形成することで、計測電流用の導体４と検出素子２との間の位置関係を比較的容易に高精度に達成できる。
【００１８】
図５は本発明の第３の実施例を示すものである。リードフレーム構造で計測電流用の導体を検出素子と一体にしたのは第２の実施例と同様であるが、検出素子の搭載位置を計測電流用の導体４の真上にして、計測電流用の導体４と検出素子２との間の距離を最小にしている。図６にこのリードフレームの様子を示す。計測電流用の導体４と検出素子２との間の距離が最小になるため、より微小な電流の検出も可能になる。
【００１９】
図７は本発明の第４の実施例を示すものである。リードフレーム構造で計測電流用の導体を検出素子と一体にしたのは第２と第３の実施例と同様であるが、２個の検出素子を（デュアル）搭載したものである。しかも、検出素子は、たとえば日本応用磁気学会誌、Ｖｏｌ２１　Ｎｏ４．２　１９９７　ｐ６４９にあるようなコイル内蔵タイプのものであり、２つの検出素子の搭載位置関係は、計測電流用の導体に対して同一側に横並びにしたものである。検出素子を２個搭載して外乱ノイズをキャンセルする回路構成でも、リードフレームで計測電流用の導体と検出素子搭載部とを一体に形成することで、計測電流用の導体４と検出素子２との間の位置関係を比較的容易に高精度に達成できる。図８にこの構造のリードフレームの様子を示す。
【００２０】
図９は本発明の第５の実施例を示すものである。リードフレーム構造で計測電流用の導体を検出素子と一体に、かつ、２個の検出素子を搭載したのは第３の実施例と同様であるが、検出素子はコイルを内蔵しないもの、つまり、バイアスコイルを別に用意する場合で、かつ、２つの検出素子の搭載位置関係が、計測電流用の導体に対して向い合うようにしたものである。図１０にこの構造のリードフレームの様子を示す。
【００２１】
図１１は本発明の第６の実施例を示すものである。電流センサ側に計測電流用の導体の位置を決めるＶ溝（スリット）１２を用意している。導体４はケース１０のＶ溝１２とケース上部１１との間にはさみこまれ、ケース１０とケース上部１１とをねじ１３で締め付けることで位置決めされ固定される。センサ内部には検出素子２、バイアスコイル３、これらの入出力端子７．８が具備されている。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電流センサに計測電流用の導体を一体にしたことで、電流センサの装置組み込み時に電流センサと計測電流用の導体との間の位置関係を高い精度で設定することができ、高精度の電流センサを提供することができる。また、電流センサの装置組み込み時に電流センサと計測電流用の導体との間の位置精度を気にすることなく、電流センサをユーザー側で使用できる。また、計測電流用の導体と検出素子搭載部とをリードフレーム構造で一体に形成したことで、計測電流用の導体と検出素子との間の高い位置精度を容易に達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施例を示す斜視図である。
【図２】同第１の実施例を示す斜視図である。
【図３】この発明の第２の実施例を示す斜視図である。
【図４】同第２の実施例におけるリードフレームを示す図である。
【図５】この発明の第３の実施例を示す斜視図である。
【図６】同第３の実施例におけるリードフレームを示す図である。
【図７】この発明の第４の実施例を示す斜視図である。
【図８】同第４の実施例におけるリードフレームを示す図である。
【図９】この発明の第５の実施例を示す斜視図である。
【図１０】同第５の実施例におけるリードフレームを示す図である。
【図１１】この発明の第６の実施例を示す断面図である。
【図１２】従来技術を説明する斜視図である。
【符号の説明】
１　　　電流センサ
２　　　検出素子
３　　　バイアスコイル
４　　　導体
５　　　リードフレーム
６　　　素子搭載部
７　　　出力信号用リード
８　　　バイアスコイル用リード
１０　　ケース
１１　　ケース上部
１２　　Ｖ溝
１３　　ねじ

Claims

計測電流を流す導体と、当該電流により形成される磁界の強さを検出する検出素子とを同一の構造体に具備したことを特徴とする電流センサ。
計測電流を流す導体を位置決めする溝または突起構造と、前記溝または突起構造によって位置決め固定された前記導体に流れる電流により形成される磁界の強さを検出する検出素子とを同一の構造体に具備したことを特徴とする電流センサ。
請求項１において、
前記導体と、前記検出素子を搭載する部分と、入出力端子とをリードフレーム構造で一体に形成し、前記導体、前記検出素子を搭載する部分および入出力端子を同一の構造体に具備したことを特徴とする電流センサ。
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記１つの導体に対し２つの前記検出素子が搭載され、前記２つの検出素子が前記導体に対して同一距離で対象の位置関係もしくは並列の位置関係にあることを特徴とする電流センサ。
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記検出素子が磁気インピーダンス素子であることを特徴とする電流センサ。
請求項５において、
前記磁気インピーダンス素子がバイアスコイルを内蔵していることを特徴とする電流センサ。