JP2007285767A

JP2007285767A - 電流検出機構及びその取付方法

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Publication number: JP2007285767A
Application number: JP2006111099A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kuriyama; 憲治栗山; Kenji Suzuki; 健治鈴木
Original assignee: Asahi Kasei Electronics Co Ltd
Current assignee: Asahi Kasei Electronics Co Ltd
Priority date: 2006-04-13
Filing date: 2006-04-13
Publication date: 2007-11-01

Abstract

【課題】既存の被測定配線ケーブルを利用することで各構成要素をできるだけ少なくして電流検出機構部の小型化を図ると共に、容易に組立を可能にすること。
【解決手段】保持部材１０は、コネクタを収納するコネクタ収納部１と、コネクタに接続される磁気センサを収納するセンサ収納部２と、このセンサ収納部２に隣接して磁性体コアを収納するコア収納部３と、センサ収納部２の先端方向に延び被測定配線ケーブルに引掛ける引掛け片４，４とを備えている。引掛け片４，４は、被測定配線ケーブルの下端を保持するための引掛け部４ａを設けていると共に、磁性体コアを保持するための係止部４ｂを上面部に設けた鉤形状として構成されている。また、コア収納部３は、磁性体コアの一部を挿入するコア挿入穴３ａを有している。保持部材１０は、コネクタを保持するためにコネクタ収納部１を塞ぐ開閉可能なカバー部材５を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電流検出機構及びその取付方法に関し、より詳細には、機器内に配線されたケーブルに流れる電流を検出するために、既存の配線ケーブルを利用することで各構成要素をできるだけ少なくして電流検出機構の小型化を図ると共に、容易に組立を可能にした電流検出機構及びその取付方法に関する。

近年、産機インバータ等で用いられてきたインバータのベクトル制御技術が、１９９９年の省エネ法改正以降、エアコン等の家電においても広く用いられるようになってきた。ベクトル制御においては磁極の位置を推定するためにＵＶＷ各相の電流検出が必須となる。電流検出には発熱ロスの少ないホールＣＴ型電流センサが広く用いられている。

例えば、特許文献１に記載の電流センサは、電流からの磁束を集磁するコアを貫通する被測定電流導体であるバスバーが準備されている。バスバーは機器内の被測定電流導体端部に直列に接続される。

また、例えば、特許文献２に記載の電流センサは、被測定電流導体への着脱を簡単に行うために、クランプ部を設けたもので、このクランプ部の内周面には被測定電流導体を囲む半環状のコアと、一方のコアの突合せ部分にエアギャップを介してホール素子を設けて電流を検出するようにしたものである。

特開２００２−２４３７６８号公報特開平７−１２２２６０号公報

しかしながら、従来のような電流センサによる被測定電流値の検出では、これら電流センサや電流センサに装着される被測定電流導体の寸法により機器内の被測定電流導体パターンや部品の配置に制約を受け、更に特許文献１に示すような電流センサでは、電流センサに内蔵されるコアを貫通する被測定電流導体を準備して取付ける必要があるため、電流センサの装着に手間がかかり、また、機器内のプリント配線基板の小型化が難しく、さらに配線の引き回しが長くなるために被測定電流導体パターンでの電圧降下が発生してしまうという問題があった。

上述したように、機器内に配線された被測定配線ケーブルの電流を、活線状態のままで検出でき、ユーザーが簡単に組み立てられて、しかも、取付けが極めて容易な小型の電流検出機構の提案はこれまでになされていないのが現状である。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とすることころは、機器内に配線される既存の配線ケーブルを利用し、その周辺部に磁気センサと磁性体コア及びこれらの部品の取付けを容易にする保持部材からなる電流検出機構を構成することで被測定配線ケーブルの電流を活線状態のままで検出でき、電流検出部の小型化、小占有面積化を図ると共に、従来一般的に使われていたようないわゆる「電流センサ」とよばれる部品を用いることなく、少ない構成要素により電流検出機構の組立をユーザーが容易にできることを可能にした電流検出機構及びその取付方法を提供することにある。

本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、機器に内蔵された絶縁被覆を有する被測定配線ケーブル中に流れる電流から発生する磁束を集磁するための磁性体コアと、該磁性体コアに集磁された磁束を検出するための磁気センサと、前記磁性体コア及び前記磁気センサの位置を固定し、前記被測定配線ケーブルに対して引掛け機能を有する保持部材とを備えていることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記磁性体コアが、前記被測定配線ケーブルを覆うように装着可能なＵ字形状又はコの字形状であり、前記磁気センサが、前記磁性体コアの空隙部に配置されていることを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記保持部材が、前記磁気センサを収納するセンサ収納部と、該センサ収納部の先端方向に延び前記被測定配線ケーブルに引掛ける引掛け片と、前記磁性体コアを係止する係止部とを有することを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１，２又は３に記載の発明において、前記保持部材が、前記磁性体コアの一部を挿入するコア挿入穴を有することを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、前記保持部材が、前記磁気センサに接続するコネクタを収納するコネクタ収納部を有していることを特徴とする。

また、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、前記保持部材が、前記センサ収納部又は前記コネクタ収納部を塞ぐ開閉可能なカバー部材を有していることを特徴とする。

また、請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明において、前記磁気センサが、ホール効果を利用したホールセンサであることを特徴とする。

また、請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７のいずれかに記載の発明において、前記磁気センサが、該磁気センサの信号を増幅する機能を有する半導体集積回路と共に一つのパッケージに収納されていることを特徴とする。

また、請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８のいずれかに記載の電流検出機構の取付方法において、前記磁気センサ又は該磁気センサと前記コネクタを接続したものを前記保持部材に収納して前記カバー部材で塞ぐ第１のステップと、前記保持部材に設けられた前記引掛け片を前記被測定配線ケーブルに引掛け保持する第２のステップと、前記磁性体コアを前記被測定配線ケーブルを覆うように配置して前記係止部と前記コア挿入穴により保持する第３のステップとを有し、前記保持部材を前記被測定配線ケーブルに引掛け保持することを特徴とする。

本発明によれば、機器内に配線される既存の配線ケーブルを利用し、その周辺部に磁気センサと磁性体コア及びこれらの部品の取付けを容易にする保持部材からなる電流検出機構を構成することで被測定配線ケーブルの電流を活線状態のままで検出でき、電流検出部の小型化、小占有面積化を図ると共に、少ない構成要素で電流検出機構の組立をユーザーが容易にできることを可能にした。また、既存の配線ケーブルを利用して電流検出機構を構成しているため、機器内部の非測定電流導体のレイアウトに自由度が増し、配線の引き回しを最短にすることが可能になるため、配線の引き回しによる電圧降下を抑えることができる。

特に、非測定電流をプリント配線基板内に実装された電子部品に接続する場合では、導体パターンの抵抗とそこを流れる被測定電流により発生する発熱が大きな問題となり、流すことができる電流値に限界があったが、本発明の電流検出機構を用いることにより、被測定電流導体パターン長をゼロまたは最短にすることが可能となり、装置の小型化・省電力化に大きく寄与する。また、プリント配線基板上の他の信号線パターンの配置に自由度ができ、信号線パターンを最短化することにより、ノイズ等の影響が低減でき信頼性を向上させることが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。
図１及び図２は、本発明の電流検出機構における保持部材の一実施例を説明するための斜視図で、図１は保持部材を正面から見た図、図２は保持部材を裏側から見た図である。

図中符号１はコネクタ収納部、２はセンサ収納部、３はコア収納部、３ａはコア挿入穴、４は被測定配線ケーブル及び磁性体コアの保持部、４ａは被測定配線ケーブルへの引掛け片、４ｂは磁性体コアの係止部、５はカバー部材、１０は保持部材を示している。

本発明の電流検出機構は、機器内に配線された被測定配線ケーブルの電流を活線状態のまま電流を検出できるように、簡単に被測定配線ケーブルに取付け可能としたものである。この電流検出機構については、図３及び図４に基づいて後述する。

まず、本発明の電流検出機構の保持部材について説明する。この保持部材１０は、コネクタを収納するコネクタ収納部１と、コネクタに接続される磁気センサを収納するセンサ収納部２と、このセンサ収納部２に隣接して磁性体コアを収納するコア収納部３と、センサ収納部２の先端方向に延び被測定配線ケーブルに引掛ける引掛け片４，４とを備えている。

この引掛け片４，４は、被測定配線ケーブルの下端を保持するための引掛け部４ａを設けていると共に、磁性体コアを保持するための係止部４ｂを上面部に設けた鉤形状として構成されている。また、コア収納部３は、磁性体コアの一部を挿入するコア挿入穴３ａを有している。

また、保持部材１０は、コネクタを保持するためにコネクタ収納部１を塞ぐ開閉可能なカバー部材５を備えている。また、保持部材１０は、絶縁体からなっている。

図３及び図４は、本発明の電流検出機構を被測定配線ケーブルに取り付けた状態を示す図で、図３は正面図、図４は側面図である。図中符号１１はコネクタ、１２は磁気センサ、１３は磁性体コア、１４は被測定配線ケーブル、１５は空隙部を示している。

この電流検出機構は、被測定配線ケーブル１４に流れる電流から発生する磁束を集磁するための磁性体コア１３と、この磁性体コア１３に集磁された磁束を検出するための磁気センサ１２と、磁性体コア１３及び磁気センサ１２の位置を固定し、被測定配線ケーブル１４に対して引掛け機能を有する保持部材１０を備えている。

なお、保持部材１０については、図１及び図２に基づいて既に説明した。磁性体コア１３は、被測定配線ケーブル１４を覆うように装着可能なＵ字形状で構成され、このＵ字形状の一方のＵ字片が、コア収納部３のコア挿入穴３ａに挿入されると共に係止部４ｂにより保持される。

また、磁気センサ１２は、磁性体コア１３のＵ字形状の空隙部１５に配置されている。この磁気センサ１２としては、磁束密度に応じて出力電圧が得られる磁気センサであれば何でも良いが、ホール素子、半導体磁気抵抗素子、強磁性体磁気抵抗素子等は好ましく用いられ、特に、磁束密度に対してリニアな出力が得られるホール素子は好適なものである。

このような構成を有する電流検出機構は、電子機器内に配線されている被測定配線ケーブルに取り付けられる。

また、磁性体コア１３の材質としては、透磁率が高くヒステリシスの小さい磁性体であれば何でも良いが、パーマロイ、フェライト、珪素鋼板、電磁軟鉄などが好ましく用いられる。保持部材１０の材質としては、ＰＢＴ、ＡＢＳ、ジュラコン、ポリエステル、ＰＰＯ、ポリアミド、ＰＰＳ、ナイロン６６などが考えられる。

次に、本発明の電流検出機構を被測定配線ケーブルに取付けるための、取付方法について説明する。
図５は、本発明の電流検出機構を被測定配線ケーブルに取付ける取付け方法を説明するためのフローチャートを示す図である。

まず、磁気センサ１２とコネクタ１１を接続し、保持部材１０のコネクタ収納部１とセンサ収納部２に収納して、コネクタ収納部１を開閉可能なカバー部材５で塞ぐ（ステップ１)。

次に、保持部材１０に設けられた引掛け片４，４を被測定配線ケーブル１４に引掛け保持する(ステップ２)。

次に、磁性体コア１３のＵ字形状の頂部を引掛け片４，４の間で、かつ被測定配線ケーブル１４を覆うようにして磁性体コア１３の一方のＵ字片をコア収納部３の挿入穴３ａに挿入し、係止部４ｂにより装着固定する(ステップ３)。

このようにして、電流検出機構を被測定配線ケーブルに簡単に引掛け保持することができる。

本発明の電流検出機構における保持部材の一実施例を説明するための斜視図で、保持部材を正面から見た図である。本発明の電流検出機構における保持部材の一実施例を説明するための斜視図で、保持部材を裏側から見た図である。本発明の電流検出機構を被測定配線ケーブルに取り付けた状態を示す正面図である。本発明の電流検出機構を被測定配線ケーブルに取り付けた状態を示す側面図である。本発明の電流検出機構を被測定配線ケーブルに取付ける取付け方法を説明するためのフローチャートを示す図である。

符号の説明

１コネクタ収納部
２センサ収納部
３コア収納部
３ａコア挿入穴
４配線ケーブル及び磁性体コアの保持部
４ａ配線ケーブルへの引掛け片
４ｂ磁性体コアの係止部
５カバー部材
１０保持部材
１１コネクタ
１２磁気センサ
１３磁性体コア
１４被測定配線ケーブル
１５空隙部

Claims

機器に内蔵された絶縁被覆を有する被測定配線ケーブル中に流れる電流から発生する磁束を集磁するための磁性体コアと、該磁性体コアに集磁された磁束を検出するための磁気センサと、前記磁性体コア及び前記磁気センサの位置を固定し、前記被測定配線ケーブルに対して引掛け機能を有する保持部材とを備えていることを特徴とする電流検出機構。
前記磁性体コアが、前記被測定配線ケーブルを覆うように装着可能なＵ字形状又はコの字形状であり、前記磁気センサが、前記磁性体コアの空隙部に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電流検出機構。
前記保持部材が、前記磁気センサを収納するセンサ収納部と、該センサ収納部の先端方向に延び前記被測定配線ケーブルに引掛ける引掛け片と、前記磁性体コアを係止する係止部とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の電流検出機構。
前記保持部材が、前記磁性体コアの一部を挿入するコア挿入穴を有することを特徴とする請求項１，２又は３に記載の電流検出機構。
前記保持部材が、前記磁気センサに接続するコネクタを収納するコネクタ収納部を有していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電流検出機構。
前記保持部材が、前記センサ収納部又は前記コネクタ収納部を塞ぐ開閉可能なカバー部材を有していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電流検出機構。
前記磁気センサが、ホール効果を利用したホールセンサであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の電流検出機構。
前記磁気センサが、該磁気センサの信号を増幅する機能を有する半導体集積回路と共に一つのパッケージに収納されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の電流検出機構。
請求項１乃至８のいずれかに記載の電流検出機構の取付方法において、前記磁気センサ又は該磁気センサと前記コネクタを接続したものを前記保持部材に収納して前記カバー部材で塞ぐ第１のステップと、前記保持部材に設けられた前記引掛け片を前記被測定配線ケーブルに引掛け保持する第２のステップと、前記磁性体コアを前記被測定配線ケーブルを覆うように配置して前記係止部と前記コア挿入穴により保持する第３のステップとを有し、前記保持部材を前記被測定配線ケーブルに引掛け保持することを特徴とする電流検出機構の取付方法。