JP2009074942A - Current-voltage detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、交流電力の伝送経路として用いる電力伝送用導電体に流れる交流電流を検出するための電流検出用プリント基板および電力伝送用導電体に生じる交流電圧を検出するための電圧検出用プリント基板を用いた電流・電圧検出器に関するものである。 The present invention provides, for example, a current detection printed board for detecting an alternating current flowing in a power transmission conductor used as an AC power transmission path and a voltage detection for detecting an AC voltage generated in the power transmission conductor. The present invention relates to a current / voltage detector using a printed circuit board.
例えば、インピーダンス整合装置や高周波電源装置のように、交流電力の電流と電圧とを検出し、検出した電流と電圧とを用いて制御等を行うものがある。その一例として、インピーダンス整合装置について説明する。 For example, there are devices such as an impedance matching device and a high-frequency power supply device that detect the current and voltage of AC power and perform control using the detected current and voltage. As an example, an impedance matching device will be described.
図22は、インピーダンス整合装置が用いられる高周波電力供給システムの一例のブロック図である。 FIG. 22 is a block diagram of an example of a high-frequency power supply system in which the impedance matching device is used.
この高周波電力供給システムは、半導体ウエハや液晶基板等の被加工物に、例えばプラズマエッチング、プラズマCVDといった加工処理を行うためのシステムであり、高周波電源装置61、伝送線路62、インピーダンス整合装置63、負荷接続部64及び負荷65(プラズマ処理装置65)で構成されている。
This high-frequency power supply system is a system for performing processing such as plasma etching or plasma CVD on a workpiece such as a semiconductor wafer or a liquid crystal substrate, and includes a high-frequency
高周波電源装置61は、高周波電力を出力して、負荷となるプラズマ処理装置65に供給するための装置である。なお、高周波電源装置61から出力された高周波電力は、同軸ケーブルからなる伝送線路62及びインピーダンス整合装置63及び遮蔽された銅板からなる負荷接続部64を介してプラズマ処理装置65に供給される。また、一般にこの種の高周波電源装置61では、無線周波数帯域の周波数(例えば、数百kHz以上の周波数)を有する高周波電力を出力している。
The high-frequency
プラズマ処理装置65は、ウエハ、液晶基板等を加工(エッチング、CVD等)するための装置である。
The
インピーダンス整合装置63は、内部に図示しない可変インピーダンス素子(例えば、可変コンデンサ、可変インダクタ等)等で構成された整合回路を備えていて、高周波電源装置61と負荷65との間がインピーダンス整合するように、整合回路内の可変インピーダンス素子のインピーダンスを変化させる制御機能を有する。
The
このような制御を行うために、インピーダンス整合装置63の入力端63aから整合回路までの間に、高周波電源装置61から出力された高周波の電流を検出する電流検出器および高周波の電圧を検出する電圧検出器を設け、これらの検出器で検出した電流と電圧とを用いて、進行波電力や反射波電力等の情報を求めている。そして、求めた情報を用いて、インピーダンス整合するように可変インピーダンス素子のインピーダンスを制御している。
In order to perform such control, a current detector that detects a high-frequency current output from the high-frequency
図23は、インピーダンス整合装置63の入力端から整合回路67までの間に設けられる電流検出器80および電圧検出器90の概略の回路図である。図23に示すように、入力端63aから整合回路67までは、電力の伝送経路となる電力伝送用導電体66(例えば棒状の銅)が設けられている。そして、電力伝送用導電体66の途中に、電流検出器80と電圧検出器90とが設けられている。
FIG. 23 is a schematic circuit diagram of the
電流検出器80は、カレントトランス部81、カレントトランス部81の出力配線82,83、電流用変換回路84、および電流用変換回路84の出力配線85によって構成されている。この電流検出器80では、電力伝送用導電体66に流れる交流電流に応じた電流がカレントトランス部81に流れる。この電流は、出力配線82,83を介して電流用変換回路84に入力され、所定の電圧レベルに変換されて電流用変換回路84の出力配線85から出力されるようになっている。
The
また、電圧検出器90は、コンデンサ部91、コンデンサ部91の出力配線92、電圧用変換回路93、および電圧用変換回路93の出力配線94によって構成されている。この電圧検出器90では、電力伝送用導電体66に生じる交流電圧に応じた電圧がコンデンサ部91に生じる。この電圧は、出力配線92を介して電圧用変換回路93に入力され、所定の電圧レベルに変換されて電圧用変換回路93の出力配線94から出力されるようになっている。
The voltage detector 90 includes a
そして、電流検出器80および電圧検出器90によって検出した電流と電圧とを用いて、上述したように、進行波電力や反射波電力等の情報を求めている。
Then, as described above, information such as traveling wave power and reflected wave power is obtained using the current and voltage detected by the
また、上述したような電流検出器80、電圧検出器90は、高周波電源装置61等、他の装置にも使用することができる。例えば、高周波電源装置の場合は、高周波電源装置61の出力端に設け、出力する進行波電力が設定値になるように制御するために必要な電流と電圧とを検出するために使用される。
Further, the
また、インピーダンス整合装置の出力端63bまたは負荷65の入力端における電流、電圧を検出して、検出した電流や電圧を制御や解析等に使用することもある。
Further, the current and voltage at the
図24は、電流検出器80、電圧検出器90をインピーダンス整合装置内の整合回路と出力端との間に設ける場合の回路図である。
この図24に示すように、電流検出器80、電圧検出器90をインピーダンス整合装置内の整合回路67と出力端63bとの間の電力伝送用導電体68の途中に設けて、インピーダンス整合装置の出力端63bにおける電流、電圧を検出することもある。
FIG. 24 is a circuit diagram when the
As shown in FIG. 24, a
この図24では、図23に示した回路図と同じものには同符号を付けている。ただし、インピーダンス整合装置の入力端63aと出力端63bとでは、電流、電圧に違いがあるので、電流検出器80、電圧検出器90は、耐電流、耐電圧の観点から、構造上の相違がある。しかし、この図24では、それらの違いを考慮せずに同符号としている。例えば、通常、インピーダンス整合装置の入力端63aよりも出力端63bの方が、高電流、高電圧になる。そのために、インピーダンス整合装置の出力端63bに電流検出器80、電圧検出器90を設ける場合は、インピーダンス整合装置の入力端63aに設ける場合よりも、電力伝送用導電体68を太い径の導電体にしたり、電力伝送用導電体68の外周を覆う絶縁体69の肉厚を厚くして、絶縁距離を長くする必要がある。しかし、図24に示した回路図では、便宜上、これらの違いを考慮していない。
In FIG. 24, the same components as those in the circuit diagram shown in FIG. However, since there is a difference in current and voltage between the
また、図24のように、インピーダンス整合装置に使用する場合は、インピーダンス整合装置の入力側に、インピーダンス整合させるために必要な電流および電圧の情報を検出するための検出器が別途必要であるが、図示を省略している。 In addition, as shown in FIG. 24, when used for an impedance matching device, a detector for detecting current and voltage information necessary for impedance matching is separately required on the input side of the impedance matching device. The illustration is omitted.
上述した電流検出器80に相当するものとしては、例えば、図25に示す電流検出用プリント基板1’、電圧検出器90に相当するものとしては、例えば、図26に示す電圧検出用プリント基板2’がある。
For example, the
図25は、電流検出用プリント基板1’を示す図である。
図25において、同図(a)は、電流検出用プリント基板1’の平面図(基板の上から見た図)であり、同図(b)は、同図(a)の一部(点線で囲んだE部分)を拡大した概略図であり、同図(c)は、同図(b)の図示を簡略化するために、直線的に展開した図であり、同図(d)は、同図(c)を側面から見た場合の電流検出用プリント基板1’の配線を図示したものである。なお、同図(d)に図示した配線は、説明のために、通常は見えない部分を透過させて図示している。
FIG. 25 is a diagram showing a printed
25A is a plan view of the current detection printed
図25(a)〜(d)に示すように、電流検出用プリント基板1’は、基板を貫通する貫通穴101’が設けられており、その周囲にコイル状に形成された配線10’(以下、コイル状の配線10’という)が設けられている。このコイル状の配線10’は、基板を貫通しながら、基板の表面121’と裏面122’とを交互に接続することによって両端部10a’,10b’を有するコイル状に形成されたものである。この配線の内、基板を貫通する部分は、スルーホール(Through Hole)11’によって形成され、基板の表面および裏面の配線は、パターン配線12’,13’によって形成されている。
As shown in FIGS. 25A to 25D, the current detection printed
なお、図25(b)〜(c)において、点線で示した部分は、基板の裏面のパターン配線を示すが、透過したものであるため、点線で示している。また、コイル状の配線10’の両端部10a’,10b’には、出力配線21’,22’が接続されている。この出力配線が出力端子23’,24’に接続されている。
In FIGS. 25B to 25C, the portion indicated by the dotted line indicates the pattern wiring on the back surface of the substrate, but is indicated by the dotted line because it is transmitted. Further,
また、この例の場合は、両面構造の基板(以下、両面基板という)であるために、1つの絶縁体部110’の表面層および裏面層にパターン配線が形成されることになる。 In this example, since the substrate has a double-sided structure (hereinafter referred to as a double-sided substrate), pattern wiring is formed on the front surface layer and the back surface layer of one insulator 110 '.
図25に示したような電流検出用プリント基板1’にすると、交流電流が流れる電力伝送用導電体66が、貫通穴101’の内側を通るように配置された場合に、電磁誘導によって、コイル状の配線10’に電流が流れる。すなわち、プリント基板にカレントトランス機能を持たすことができる。換言すれば、電流検出用プリント基板1’に、カレントトランスを形成することができる。
In the case of the current detection printed
したがって、コイル状の配線10’の部分は、図23、図24に示した回路図のカレントトランス部81に相当する。
Therefore, the coil-shaped wiring 10 'corresponds to the
図26は、電圧検出用プリント基板2’を示す図である。
図26において、同図(a)は、電圧検出用プリント基板2’の平面図であり、同図(b)は、同図(a)の一部(点線で囲んだF部分)を拡大した概略図であり、同図(c)は、同図(b)の図示を簡略化するために、直線的に展開した図であり、同図(d)は、同図(c)を側面から見た場合の電流検出用プリント基板1’の配線を図示したものである。なお、同図(d)に図示した配線は、説明のために、通常は見えない部分を透過させて図示している。
FIG. 26 is a diagram showing a voltage detection printed
26 (a) is a plan view of the voltage detection printed
図26(a)〜(d)に示すように、電圧検出用プリント基板2’は、基板を貫通する貫通穴201’が設けられており、その周囲にリング状の配線30’が設けられている。このリング状の配線30’は、貫通穴201’の周囲に沿って、基板を貫通するスルーホール31’を複数設け、且つ基板の表面および裏面にスルーホール部を繋げるようにパターン配線32’,33’を設けることによって形成されたものである。そのために、基板の表面および裏面にあるパターン配線32’,33’の間にスルーホールが設けられているので、基板の厚みと略同じ厚みを有するように形成されて、あたかも、リング状の配線30’となる。
As shown in FIGS. 26A to 26D, the voltage detection printed
なお、図26(b)〜(c)では、基板の表面および裏面にあるパターン配線32’、33’が重なっている。また、リング状の配線30’には、出力配線40’が接続されている。この出力配線が出力端子41’に接続されている。 In FIGS. 26B to 26C, the pattern wirings 32 'and 33' on the front surface and the back surface of the substrate are overlapped. An output wiring 40 'is connected to the ring-shaped wiring 30'. This output wiring is connected to the output terminal 41 '.
また、この例の場合は、両面構造の基板(以下、両面基板という)であるために、1つの絶縁体部210’の表面層および裏面層にパターン配線が形成されることになる。 In this example, since the substrate has a double-sided structure (hereinafter referred to as a double-sided substrate), pattern wiring is formed on the front surface layer and the back surface layer of one insulator portion 210 '.
図26に示したような電圧検出用プリント基板2’にすると、交流電圧が生じている電力伝送用導電体66が、貫通穴201’の内側を通るように配置された場合に、リング状の配線30’が、前記電力伝送用導電体66の内、リング状の配線30’と対向する箇所と対となるコンデンサの電極として機能する。すなわち、プリント基板にコンデンサの電極としての機能を持たすことができる。したがって、リング状の配線30’の部分は、図23、図24に示した回路図のコンデンサ部の電極91bに相当する。
In the voltage detection printed
図27は、電流・電圧検出器3bの概略の外観図である。
図27において、同図(a)は、電流・電圧検出器3bを立体的に示した概略の外観図であり、同図(b)は、導電体製の筐体の側面から見た概略の外観図であり、同図(c)は、同図(b)の筐体を取り除いた場合の図である。
FIG. 27 is a schematic external view of the current /
27A is a schematic external view showing the current /
この図27(a)に示すように、電流・電圧検出器3bは、電力伝送用導電体66が筐体を貫通できる構造となっている。なお、電力伝送用導電体66およびその周囲にある絶縁体69は、電流・電圧検出器3bの構成には含まれないが、説明に必要であるので、図示している。また、絶縁体69は、電力伝送用導電体66と電流・電圧検出器3bとの絶縁を行うためのものである。そのために、絶縁体69の長さは、図示したよりも短くてよいが、図面の簡略化のために図27(a)のようにしている。これに関しては、他の図面も同様である。
As shown in FIG. 27A, the current /
また、図27(c)に示すように、筐体内に、電流検出用プリント基板1’と電圧検出用プリント基板2’とが収容された構造となっている。そのために、筐体内を通過する電力伝送用導電体66に流れる電流を電流検出用プリント基板1’によって検出し、電力伝送用導電体66に生じている電圧を電圧検出用プリント基板2’によって検出することが出来る構造になっている。
Further, as shown in FIG. 27C, a current detection printed circuit board 1 'and a voltage detection printed circuit board 2' are accommodated in a housing. For this purpose, the current flowing through the
すなわち、図27(b)に示した例で説明すると、電流・電圧検出器3bの左側の部分が電流検出器340に相当し、右側の部分が、電圧検出器350に相当することになる。なお、筐体は、アルミニウム等の導電体で作られている。そして、この電流検出器340は、図28に示した電圧検出器80に相当し、電圧検出器350は、図28に示した電圧検出器90に相当する。
That is, in the example shown in FIG. 27B, the left portion of the current /
図28は、図27に示した電流・電圧検出器3bの概略構成図である。この図28において、同図(a)は、電流・電圧検出器3bの概略の構成図であり、同図(b)は、同図(a)の構成要素を組み立てたときの概略図である。なお、この図28では、各構成要素の形状は概略を示すのみである。例えば、筐体や基板には、電力伝送用導電体66を貫通させるための貫通穴や磁束を通過させるための開口部が設けられているが、これらは図示していない。また、図28では、外側から見えない部分の概略を点線で示している。
FIG. 28 is a schematic configuration diagram of the current /
図28(a)に示すように、電流・電圧検出器3bは、筐体本体330と、筐体本体330に固定される電流検出用プリント基板1’、電圧検出用プリント基板2’、電流検出部用蓋331、および電圧検出部用蓋332によって構成されている。もちろん、それらを固定するための螺子やビス等の部品も含まれるが、これらの部品は構成要素の一部と見なすとともに、説明の簡略化のために図示を省略する。また、図28(a)に示した矢印で図示したように各構成部品を筐体本体330に固定すると、図28(b)に示したように、電流検出用プリント基板1’、電圧検出用プリント基板2’がそれぞれ筐体本体330の内部に固定されるとともに、電流検出用プリント基板1’、電圧検出用プリント基板2’をそれぞれ覆うように蓋がされる。
As shown in FIG. 28A, the current /
このように、筐体本体330は、電流検出用プリント基板1’、電圧検出用プリント基板2’とで共通であるが、電流検出用プリント基板1’が固定される側を表面とすると、電圧検出用プリント基板2’が裏面に固定されるようになっているので、概略的には、電流検出用プリント基板1’、電圧検出用プリント基板2’とがそれぞれ独立した空間内に収容されることになる。
As described above, the casing
図29は、図27(b)に示した電流・電圧検出器3bの断面図である。
この図29に示すように、電流検出用プリント基板1’および電圧検出用プリント基板2’を用いた電流・電圧検出器3bでは、構造上、電力伝送用導電体66の軸方向に対して、少しではあるが、電流検出用プリント基板1’と電圧検出用プリント基板2’とが離れてしまう。すなわち、電流検出用プリント基板1’の電流検出点と電圧検出用プリント基板2’の電圧検出点との距離が離れていることを示している。
ところが、当然ながら、検出した電流と電圧とから求められる両者の位相差、電流の振幅検出値、および電圧の振幅検出値の観点から考えると、電流検出点と電圧検出点が近い方が好ましい。
FIG. 29 is a cross-sectional view of the current /
As shown in FIG. 29, in the current /
However, of course, it is preferable that the current detection point and the voltage detection point are close in terms of the phase difference between the two obtained from the detected current and voltage, the detected amplitude value of the current, and the detected amplitude value of the voltage.
本発明は、上記事情のもとで考え出されたものであって、電流検出点と電圧検出点とを、さらに近づけることを可能にする電流・電圧検出器を提供することを目的としている。 The present invention has been conceived under the above circumstances, and an object thereof is to provide a current / voltage detector that makes it possible to bring a current detection point and a voltage detection point closer to each other.
第1の発明によって提供される電流・電圧検出器は、
交流電力の伝送経路として用いる電力伝送用導電体に流れる交流電流と前記電力伝送用導電体に生じる交流電圧とを検出する電流・電圧検出器において、
第1切欠部と、前記第1切欠部の周囲に形成され、且つ交流電流を検出するためのカレントトランスとして機能する第1配線とを有する電流検出用プリント基板と、
第2切欠部と、前記第2切欠部の周囲に形成され、且つ前記電力伝送用導電体が前記第2切欠部に隣接するように配置された場合に、前記電力伝送用導電体と対向する箇所と対となって交流電圧を検出するためのコンデンサの電極として機能する第3配線とを有する電圧検出用プリント基板と、
前記電流検出用プリント基板と前記電圧検出用プリント基板とを内部に固定するように構成された導電体製の筐体とを備え、
前記電流検出用プリント基板が、前記電力伝送用導電体の軸方向に対して、前記電圧検出用プリント基板と略同じ位置または予め定めた距離だけずらした位置で、且つ前記電力伝送用導電体の径方向に対して、前記電圧検出用プリント基板の外側に配置されているとともに、
前記筐体の一部が、前記電流検出用プリント基板と前記電圧検出用プリント基板との間を通過するように形成されていることを特徴としている。
The current / voltage detector provided by the first invention is:
In a current / voltage detector for detecting an alternating current flowing in a power transmission conductor used as a transmission path for alternating current power and an alternating voltage generated in the power transmission conductor,
A current detection printed circuit board having a first cutout portion and a first wiring formed around the first cutout portion and functioning as a current transformer for detecting an alternating current;
The second notch and the second notch are formed around the second notch, and when the power transmission conductor is disposed adjacent to the second notch, the second notch faces the power transfer conductor. A voltage detection printed circuit board having a third wiring functioning as an electrode of a capacitor for detecting an AC voltage paired with a location;
A conductor casing configured to fix the current detection printed circuit board and the voltage detection printed circuit board inside;
The current detection printed circuit board is at substantially the same position as the voltage detection printed circuit board or a position shifted by a predetermined distance with respect to the axial direction of the power transmission conductor, and the power transmission conductor With respect to the radial direction, is disposed outside the voltage detection printed circuit board,
A part of the casing is formed so as to pass between the printed circuit board for current detection and the printed circuit board for voltage detection.
第2の発明によって提供される電流・電圧検出器は、
前記筐体が、
前記電流検出用プリント基板を固定する第1筐体部と、
前記電圧検出用プリント基板を固定する第2筐体部と、
前記第1筐体部に対応する第1蓋部と、
前記第2筐体部に対応する第2蓋部と、からなり、
前記第1筐体部と前記第2筐体部とが、一体形成されることによって、前記電流検出用プリント基板と前記電圧検出用プリント基板との間を通過する前記筐体の一部が、第1筐体部および第2筐体部の共通部の一部となっていることを特徴としている。
The current / voltage detector provided by the second invention is:
The housing is
A first housing portion for fixing the current detection printed circuit board;
A second housing for fixing the voltage detection printed circuit board;
A first lid corresponding to the first casing;
A second lid corresponding to the second casing,
A part of the casing that passes between the current detection printed board and the voltage detection printed board is formed by integrally forming the first casing and the second casing. It is a part of a common part of the first housing part and the second housing part.
第3の発明によって提供される電流・電圧検出器は、
前記電流検出用プリント基板と前記電圧検出用プリント基板との間を通過する前記筐体の一部が、第2筐体部から見て凹形状になっているとともに、凹形状の底部に前記電力伝送用導電体を隣接させるための切欠部を有し、且つ前記電圧検出用プリント基板が、前記凹形状の底部に固定されていることを特徴としている。
The current / voltage detector provided by the third invention is:
A portion of the casing that passes between the current detection printed circuit board and the voltage detection printed circuit board has a concave shape when viewed from the second casing portion, and the power is provided on the concave bottom portion. It has a notch for adjoining a transmission conductor, and the voltage detection printed circuit board is fixed to the bottom of the concave shape.
第4の発明によって提供される電流・電圧検出器は、
前記第1切欠部および前記第2切欠部が、略半円形であることを特徴としている。
The current / voltage detector provided by the fourth invention is:
The first cutout and the second cutout are substantially semicircular.
第5の発明によって提供される電流・電圧検出器は、
前記第1配線および前記第2配線は、スルーホールとパターン配線とによって形成されていることを特徴としている。
The current / voltage detector provided by the fifth invention is:
The first wiring and the second wiring are formed by through holes and pattern wiring.
第6の発明によって提供される電流・電圧検出器は、
前記交流電力が、無線周波数帯域の周波数を有する交流電力であることを特徴としている。
The current / voltage detector provided by the sixth invention is:
The AC power is AC power having a frequency in a radio frequency band.
本発明によれば、電流検出用プリント基板を、電力伝送用導電体の軸方向に対して、電圧検出用プリント基板と略同じ位置または予め定めた距離だけずらした位置で、且つ電力伝送用導電体の径方向に対して、電圧検出用プリント基板の外側に配置することができる。すなわち、電流検出用プリント基板と電圧検出用プリント基板との位置関係を調整することができる。これにより、電流検出点と電圧検出点との位置関係を調整することができる。そのため、電流検出点と電圧検出点とを近づけることが可能となる。 According to the present invention, the current detection printed circuit board is located at substantially the same position as the voltage detection printed circuit board with respect to the axial direction of the power transmission conductor, or a position shifted by a predetermined distance, and the power transmission conductive film. It can arrange | position outside the printed circuit board for voltage detection with respect to the radial direction of a body. That is, the positional relationship between the current detection printed circuit board and the voltage detection printed circuit board can be adjusted. Thereby, the positional relationship between the current detection point and the voltage detection point can be adjusted. Therefore, the current detection point and the voltage detection point can be brought close to each other.
以下、本発明の詳細を図面を参照して説明する。 Hereinafter, details of the present invention will be described with reference to the drawings.
(1)電流検出用プリント基板:
図1は、電流検出用プリント基板1の一例を示す図である。
図1において、同図(a)は、電流検出用プリント基板1の平面図(基板の上から見た図)であり、同図(b)は、同図(a)の一部(点線で囲んだA部分)を拡大した概略図(切欠部101の方向から見た図)であり、同図(c)は、同図(b)の図示を簡略化するために、直線的に展開した図であり、同図(d)は、同図(c)を側面から見た場合の電流検出用プリント基板1の配線を図示したものである。なお、同図(d)に図示した配線は、説明のために、通常は見えない部分を透過させて図示している。
(1) Current detection printed circuit board:
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a printed
1A is a plan view of the current detection printed circuit board 1 (viewed from above), and FIG. 1B is a part (a dotted line) of FIG. It is the schematic (the figure seen from the direction of the notch part 101) which expanded the enclosed A part), The figure (c) was expand | deployed linearly in order to simplify illustration of the figure (b) FIG. 4D shows the wiring of the current detection printed
図1(a)〜(d)に示すように、電流検出用プリント基板1は、基板に略半円形の切欠部101が設けられており、この切欠部の周囲にコイル状に形成された配線10(以下、コイル状の配線10という)が設けられている。このコイル状の配線10は、基板を貫通しながら、基板の表面121と裏面122とを交互に接続することによって両端部10a,10bを有するコイル状に形成されたものである。この配線の内、基板を貫通する部分は、スルーホール(Through Hole)11によって形成され、基板の表面および裏面の配線は、パターン配線12,13によって形成されている。
As shown in FIGS. 1A to 1D, the current detection printed
なお、図1(b)〜(c)において、点線で示した部分は、基板の裏面のパターン配線を示すが、透過したものであるため、点線で示している。また、コイル状の配線10の両端部10a,10bには、出力配線21,22が接続されている。この出力配線が出力端子23,24に接続されている。
In FIGS. 1B to 1C, the portion indicated by the dotted line indicates the pattern wiring on the back surface of the substrate, but is indicated by the dotted line because it is transmitted. Further, output wirings 21 and 22 are connected to both end portions 10 a and 10 b of the coil-shaped
また、この例の場合は、両面構造の基板(以下、両面基板という)であるために、1つの絶縁体部110の表面層および裏面層にパターン配線が形成されることになる。
In the case of this example, since the substrate has a double-sided structure (hereinafter referred to as a double-sided substrate), pattern wiring is formed on the front surface layer and the back surface layer of one
なお、コイル状の配線10は、本発明のコイル状の第1配線の一例である。
The coiled
図2は、交流電流が流れる電力伝送用導電体66および電力伝送用導電体66を覆う絶縁体69が、電流検出用プリント基板1に設けられた切欠部101に隣接するように配置された場合を示す概略図である。なお、図面の簡略化のために、配線の図示は省略している。また、本実施例および以降の実施例では、電流検出用プリント基板、後述する電圧検出用プリント基板等が、インピーダンス整合装置63の入力端から整合回路67までの間に設けられた場合を例にして説明をする。
FIG. 2 shows a case where a
図1に示したような電流検出用プリント基板1にすると、交流電流が流れる電力伝送用導電体66が、図2に示すように、切欠部101に隣接するように配置された場合に、電磁誘導によって、コイル状の配線10に電流が流れる。これは、コイル状の配線10に磁束が作用するからである。すなわち、プリント基板にカレントトランス機能を持たすことができる。換言すれば、電流検出用プリント基板1に、カレントトランスを形成することができる。
したがって、コイル状の配線10の部分は、図23,図24に示した回路図のカレントトランス部81に相当する。
When the current detection printed
Therefore, the portion of the coil-shaped
なお、本明細書では、電力伝送用導電体66の周囲に絶縁体69がある状態であっても、図2に示すように電力伝送用導電体66および絶縁体69が配置されている場合は、電力伝送用導電体66が、切欠部101に隣接しているとみなす。すなわち、電力伝送用導電体66とコイル状の配線10とが多少離れていても良い。要は、コイル状の配線10に磁束が作用して電流が流れる状態であればよい。したがって、図2とは異なり、電流検出用プリント基板1と電力伝送用導電体66とが多少離れていてもよい。もちろん、カレントトランスとして適切に機能させるためには、限度があるので、実験等を行い、適切な設計をすればよい。
In the present specification, even when the
また、このようにすると、コイル状の配線10の部分が、スルーホール及びパターン配線によって形成されるために、形状や位置のばらつきが殆どない。したがって、巻線間隔や巻き付け強さにばらつきが殆どないので、複数の電流検出用プリント基板1を製作した場合でも、個々の電流検出用プリント基板1に起因する電流検出値のばらつきが少ない。特に、電力伝送用導電体66を用いて伝送される交流電力が、無線周波数帯域の周波数を有する交流電力であると、電流検出用プリント基板1における巻線間隔や巻付け強さのばらつきが、電流の検出値に大きく影響を及ぼす。しかし、上述したように、電流検出用プリント基板1を構成することによって、たとえ、無線周波数帯域の周波数を有する交流電力であっても、その影響を最小限に止めることができる。
In this case, since the coil-
なお、後述するように、図23,図24に示した電流用変換回路84に相当する電流用変換回路51を、図1の電流検出用プリント基板1上に構成してもよい。この場合、図1に示した出力端子23,24は不要となって、コイル状の配線10の出力配線21,22が、直接、電流用変換回路51に接続される。
As will be described later, a
また、基板の絶縁体部110は、例えば、ガラスエポキシで作られる。このような、基板の絶縁体部110の比透磁率は、磁性体よりも小さい。そのために、例えば、コアとして用いる磁性体に配線を巻き付けてカレントトランスを構成するよりも、自己共振周波数が高くすることができる。したがって、検出可能な周波数帯域の上限が従来よりも高くなるという効果もある。
The
図3は、電流検出用プリント基板1の他の一例を示す図である。
図3において、同図(a)は、電流検出用プリント基板1の平面図であり、同図(b)は、同図(a)の一部(点線で囲んだB部分)を拡大した概略図(切欠部101の方向から見た図)であり、同図(c)は、同図(b)の図示を簡略化するために、直線的に展開した図であり、同図(d)は、同図(c)を側面から見た場合の電流検出用プリント基板1の配線を図示したものであり、同図(e)は、電流検出用プリント基板1の配線を、出力配線21等の部分を中心に、側面から図示したものである。なお、図3に図示した配線は、説明のために、通常は見えない部分を透過させて図示している。また、便宜上、電流検出用プリント基板1、スルーホール11、パターン配線12,13等は、図1と同符号を用いている。
FIG. 3 is a diagram illustrating another example of the printed
3A is a plan view of the printed
図3に示す電流検出用プリント基板1は、基本的には、図1に示した電流検出用プリント基板1と同様であるが、基板が多層構造になっていて、コイル状の配線10が内部の層間に形成されている。
The current detection printed
なお、本明細書では、多層構造の基板(以下、多層基板という)を構成する絶縁体部を、図面の上部から見て順に、第1絶縁体部、第2絶縁体部、第3絶縁体部、・・・という具合に呼ぶ。また、基板の各絶縁体部の間に形成される導体層を、図面の上部から見て順に、第1導体層、第2導体層、第3導体層、・・・という具合に呼ぶ。また、基板の表面に形成される導体層を表面層、基板の裏面に形成される導体層を裏面層と呼ぶ。 Note that in this specification, an insulator portion constituting a multilayer structure substrate (hereinafter referred to as a multilayer substrate) is shown in order from the top of the drawing in the order of a first insulator portion, a second insulator portion, and a third insulator. Part, ... and so on. In addition, the conductor layers formed between the insulator portions of the substrate are called the first conductor layer, the second conductor layer, the third conductor layer,... In order from the top of the drawing. A conductor layer formed on the surface of the substrate is referred to as a surface layer, and a conductor layer formed on the back surface of the substrate is referred to as a back layer.
なお、両面基板も表面層および裏面層の2つの層があるので、多層基板と言えるが、絶縁体部が1つしかないので、基板の各絶縁体部の間に形成される導体層がない形態である。 Since the double-sided board has two layers, a front surface layer and a back surface layer, it can be said to be a multilayer board. However, since there is only one insulator portion, there is no conductor layer formed between each insulator portion of the substrate. It is a form.
図3の例では、基板の絶縁体部が、第1絶縁体部111、第2絶縁体部112、および第3絶縁体部113の3つの絶縁体部で構成されているために、第1絶縁体部111と第2絶縁体部112との間に第1導体層131が形成され、第2絶縁体部112と第3絶縁体部113との間に第2導体層132が形成されている。また、基板の表面121(第1絶縁体部の上の面)には表面層が形成可能である。また、基板の裏面122(第3絶縁体部の下の面)には裏面層が形成可能であるが、図3の例では、基板の裏面層を設けていない。
In the example of FIG. 3, since the insulator part of the substrate is composed of three insulator parts of the first insulator part 111, the
そのために、図3の場合、コイル状の配線10は、第1導体層131と第2導体層132との層間に形成されていることになる。したがって、コイル状の配線10が、基板の外側からは見ることができない構造にすることもできる。また、このような場合も、コイル状の配線10の部分は、図23,図24に示した回路図のカレントトランス部81に相当する。
Therefore, in the case of FIG. 3, the coiled
また、図3(e)に示すように、コイル状の配線10の出力配線21は、第1導体層131に形成されたコイル状の配線10の一端10aに接続されたパターン配線21aと、スルーホール21bと、基板の表面に形成されたパターン配線21cによって形成されて、出力端子23に接続される。コイル状の配線10の出力配線22については、同様であるために説明を省略する。
Further, as shown in FIG. 3E, the
なお、後述するように、図23,図24に示した電流用変換回路84に相当する電流用変換回路51を、図3の電流検出用プリント基板1上に構成してもよい。この場合、図3に示した出力端子23,24は不要となって、コイル状の配線10の出力配線21,22が、直接、電流用変換回路51に接続される。また、図3(a)に示す出力配線21の長さと、図3(e)に示す出力配線21の長さとが異なるが、これは、図面を簡略化するために、このように図示したためである。
As will be described later, a
図4は、コイル状の配線10の他の例を示す図である。例えば、図4(a)に示すように、コイル状の配線10が、基板の表面層と第2導体層132との層間に形成されていてもよい。なお、図4(a)の場合は、基板の裏面122に裏面層が設けられていないため、コイル状の配線10が、基板の最上層である表面層と最下層である第2導体層132とを交互に接続することによって形成されていることになる。
また、図4(b)に示すように、コイル状の配線10が、基板の表面層と裏面層との層間に形成されていてもよい。なお、図4(b)の場合は、図1と同様に、コイル状の配線10が、基板の最上層である表面層と最下層である裏面層とを交互に接続することによって形成されていることになる。
FIG. 4 is a diagram illustrating another example of the coiled
Moreover, as shown in FIG.4 (b), the coil-shaped
また、一般的に、スルーホールとは、基板の層間に貫通穴を開け、その内側に導体層(例えば銅)を設けることによって、基板の層間の導通をさせるものである。なお、基板の層間とは、基板の表裏間にある全ての層間の場合もあるし、一部分の層間の場合もある。 In general, a through hole is a hole formed between layers of a substrate by forming a through hole between layers of the substrate and providing a conductor layer (for example, copper) on the inside thereof. The substrate layers may be all the layers between the front and back of the substrate, or may be a part of the layers.
このようなスルーホールは、リード線を挿入するタイプのものもあるが、層間の導通のみを目的としたスルーホールは、特にバイアホール(Via Hole)と呼ばれる。そして、バイアホールには、基板の表面から裏面に亘って貫通穴を開ける貫通型のバイアホール(Via Hole)と、特定の層間だけで貫通穴を開けるインターステシャルバイアホール(Interstitial Via Hole)とがある。また、インターステシャルバイアホールには、図4(a)のように、基板の片面から穴が見えるブラインドバイア(Blind Via)と、図3のように、基板の両面から穴が見えないベリードバイア(Buried Via)とがある。 Such a through hole is of a type in which a lead wire is inserted, but a through hole intended only for conduction between layers is particularly referred to as a via hole. The via hole includes a through-type via hole (Via Hole) that opens a through hole from the front surface to the back surface of the substrate, and an interstitial via hole (Interstitial Via Hole) that opens a through hole only in a specific layer. There is. In addition, the interstitial via hole includes a blind via that allows a hole to be seen from one side of the substrate as shown in FIG. 4A and a belly via that does not show a hole from both sides of the substrate as shown in FIG. Burried Via).
また、図3、図4に示した例は、所謂、4層基板(表面層と裏面層の層を含めて導体層が4つ形成可能)であるが、これに限定されることはなく、例えば、3層基板、6層基板、8層基板等の多層基板であってもよい。 In addition, the example shown in FIGS. 3 and 4 is a so-called four-layer substrate (four conductor layers including a front layer and a back layer can be formed), but is not limited thereto. For example, a multilayer substrate such as a three-layer substrate, a six-layer substrate, or an eight-layer substrate may be used.
図5は、電流検出用プリント基板1の他の一例を示す図である。この図5に示す電流検出用プリント基板1は、図1と異なり、2つのコイル状の配線10が、1つの電流検出用プリント基板1に備わっているところに特徴がある。具体的には、第1のコイル状の配線10−1と、第1のコイル状の配線10−1よりも切欠部101に近い位置にある第2のコイル状の配線10−2とが、電流検出用プリント基板1に備わっている。また、これらの第1のコイル状の配線10−1および第2のコイル状の配線10−2は、図1(b)〜(d)で示したものと同様に、スルーホール(Through Hole)およびパターン配線によって形成されている。そのために、ここでは、その説明を省略する。また、もちろん、図3に示したような多層基板に適用することもできるが、ここでは、説明を省略する。
FIG. 5 is a diagram illustrating another example of the printed
上述したように、図5に示した電流検出用プリント基板1では、2つのコイル状の配線10が備わっているので、1つの電流検出用プリント基板1に、複数種類のカレントトランスを形成することが可能となる。この様子を図6を参照して説明する。
As described above, since the current detection printed
図6は、図5に示した電流検出用プリント基板1の結線図である。
図5に図示したように、第1のコイル状の配線10−1の両端部10−1a,10−1bには、出力配線21−1,22−1を介して、出力端子23−1,24−1が接続されている。また、第2のコイル状の配線10−2の両端部10−2a,10−2bには、出力配線21−2,22−2を介して、出力端子23−2,24−2が接続されている。この場合、図6に示すように結線することによって、1つの電流検出用プリント基板1に、複数種類のカレントトランスを形成することが可能となる。なお、図6において、「×」は、他と接続しないという意味である。
FIG. 6 is a connection diagram of the current detection printed
As shown in FIG. 5, the output terminals 23-1, 24-1 is connected. Further, output terminals 23-2 and 24-2 are connected to both end portions 10-2a and 10-2b of the second coil-shaped wiring 10-2 via output wirings 21-2 and 22-2. ing. In this case, by connecting as shown in FIG. 6, it is possible to form a plurality of types of current transformers on one current detection printed
具体的には、図6(a)に示すように結線した場合、電流検出用プリント基板1には、第1のコイル状の配線10−1を用いたカレントトランスが形成される。
また、図6(b)に示すように結線した場合、電流検出用プリント基板1には、第2のコイル状の配線10−2を用いたカレントトランスが形成される。
また、図6(c)に示すように、出力端子23−2と出力端子24−1とを接続すると、第1のコイル状の配線10−1と第2のコイル状の配線10−2とが直列接続した場合のカレントトランスが形成される。したがって、この場合は、図6(a)、図6(b)に示した場合よりもインダクタンスの大きいカレントトランスを形成することができる。
また、図6(d)に示すように、出力端子23−1と出力端子23−2とを接続し、出力端子24−1と出力端子24−2とを接続すると、第1のコイル状の配線10−1と第2のコイル状の配線10−2とを並列接続した場合のカレントトランスを形成することができる。
Specifically, when wiring is performed as shown in FIG. 6A, a current transformer using the first coil-shaped wiring 10-1 is formed on the current detection printed
6B, a current transformer using the second coil-shaped wiring 10-2 is formed on the current detection printed
Further, as shown in FIG. 6C, when the output terminal 23-2 and the output terminal 24-1 are connected, the first coil-shaped wiring 10-1 and the second coil-shaped wiring 10-2 are connected to each other. A current transformer is formed when are connected in series. Therefore, in this case, a current transformer having a larger inductance than that shown in FIGS. 6A and 6B can be formed.
Further, as shown in FIG. 6D, when the output terminal 23-1 and the output terminal 23-2 are connected and the output terminal 24-1 and the output terminal 24-2 are connected, the first coil-shaped A current transformer can be formed when the wiring 10-1 and the second coil-shaped wiring 10-2 are connected in parallel.
なお、図6(a)に示すように結線する場合は、出力配線21−2,22−2が不要である。また、図6(b)に示すように結線する場合は、出力配線21−1,22−1が不要である。そのために、不要な出力配線および出力端子は、設けないようにしてもよい。 In addition, when connecting as shown to Fig.6 (a), output wiring 21-2, 22-2 is unnecessary. Moreover, when connecting as shown in FIG.6 (b), the output wiring 21-1 and 22-1 are unnecessary. Therefore, unnecessary output wiring and output terminals may not be provided.
図7は、電流検出用プリント基板1の他の一例を示す図である。この図7に示す電流検出用プリント基板1は、図5と同様に、第1のコイル状の配線10−1と第2のコイル状の配線10−2とが、1つの電流検出用プリント基板1に備わっているが、図5と異なり、第1のコイル状の配線10−1と第2のコイル状の配線10−2とが、あたかも2重螺旋構造のように配置されているところに特徴がある。また、この図7の場合でも、図5と同様に、1つの電流検出用プリント基板1に、複数種類のカレントトランスを形成することが可能となる。なお、図5及び図7では、配線の区別をし易くするために、出力端子の位置をずらして図示しているが、これに限定されるものではなく、他の位置関係にしてもよい。
FIG. 7 is a diagram illustrating another example of the printed
また、図7に示すように、2重螺旋構造のように第1のコイル状の配線10−1及び第2のコイル状の配線10−2を配置することができるが、この図7に示す例以外にも、多くの配置例が考えられる。 Further, as shown in FIG. 7, the first coil-shaped wiring 10-1 and the second coil-shaped wiring 10-2 can be arranged like a double spiral structure. In addition to the examples, many arrangement examples are conceivable.
図8は、第1のコイル状の配線10−1及び第2のコイル状の配線10−2の配置例を示す図である。この図8は、第1のコイル状の配線10−1及び第2のコイル状の配線10−2の断面を概略的に示すものであって、様々な配置例があることを示している。なお、第1のコイル状の配線10−1と第2のコイル状の配線10−2とは、紙面で見て奥行き方向に対してずれているが、説明の都合上、通常は見えない部分を透過させて図示しているので、重なっているように見えている。 FIG. 8 is a diagram illustrating an arrangement example of the first coil-shaped wiring 10-1 and the second coil-shaped wiring 10-2. FIG. 8 schematically shows cross sections of the first coil-shaped wiring 10-1 and the second coil-shaped wiring 10-2, and shows that there are various arrangement examples. The first coil-shaped wiring 10-1 and the second coil-shaped wiring 10-2 are deviated with respect to the depth direction when viewed on the paper, but for the convenience of explanation, portions that are not normally visible. Since they are shown in a transparent manner, they appear to overlap.
例えば、図8(a)は、同一の導体層に第1のコイル状の配線10−1及び第2のコイル状の配線10−2を形成しているが、第1のコイル状の配線10−1の方が第2のコイル状の配線10−2よりも、パターン配線が長い例である。もちろん、第1のコイル状の配線10−1の方よりも第2のコイル状の配線10−2のパターン配線を長くしてもよい。
図8(b)は、図8(a)と同様であるが、第1のコイル状の配線10−1と第2のコイル状の配線10−2とのパターン配線が同一長となっている例である。
図8(c)は、第1のコイル状の配線10−1よりも内側に第2のコイル状の配線10−2のスルーホールを形成し、且つ、第1のコイル状の配線10−1よりも内側の導体層に、第2のコイル状の配線10−2のパターン配線を形成した例である。
図8(d)は、第1のコイル状の配線10−1よりも内側に第2のコイル状の配線10−2のスルーホールを形成しているが、第1のコイル状の配線10−1よりも外側の導体層に、第2のコイル状の配線10−2のパターン配線を形成した例である。
図8(e)は、第1のコイル状の配線10−1よりも外側に第2のコイル状の配線10−2のスルーホールを形成しているが、第1のコイル状の配線10−1よりも内の導体層に、第2のコイル状の配線10−2のパターン配線を形成した例である。
For example, in FIG. 8A, the first coil-shaped wiring 10-1 and the second coil-shaped wiring 10-2 are formed in the same conductor layer, but the first coil-shaped wiring 10-2 is formed. -1 is an example in which the pattern wiring is longer than the second coil-shaped wiring 10-2. Of course, the pattern wiring of the second coil-shaped wiring 10-2 may be made longer than that of the first coil-shaped wiring 10-1.
FIG. 8B is the same as FIG. 8A, but the pattern wirings of the first coil-shaped wiring 10-1 and the second coil-shaped wiring 10-2 have the same length. It is an example.
In FIG. 8C, a through-hole of the second coil-shaped wiring 10-2 is formed inside the first coil-shaped wiring 10-1, and the first coil-shaped wiring 10-1 is formed. In this example, the pattern wiring of the second coil-shaped wiring 10-2 is formed on the inner conductor layer.
In FIG. 8D, the through hole of the second coil-shaped wiring 10-2 is formed inside the first coil-shaped wiring 10-1, but the first coil-shaped wiring 10- is formed. This is an example in which the pattern wiring of the second coil-shaped wiring 10-2 is formed on the conductor layer outside of 1.
In FIG. 8E, the through hole of the second coil-shaped wiring 10-2 is formed outside the first coil-shaped wiring 10-1, but the first coil-shaped wiring 10- is formed. In this example, the pattern wiring of the second coil-shaped wiring 10-2 is formed in the conductor layer within 1.
その他にも、様々な変形例が考えられるが、上記の例から容易に考えられるので、説明を省略する。なお、図8(a)及び(b)のように、第1のコイル状の配線10−1及び第2のコイル状の配線10−2のパターン配線を同一の導体層に形成する場合は、両面基板を用いることができる。 In addition, various modified examples are conceivable. However, since they can be easily considered from the above example, the description thereof is omitted. As shown in FIGS. 8A and 8B, when the pattern wiring of the first coil-shaped wiring 10-1 and the second coil-shaped wiring 10-2 is formed on the same conductor layer, A double-sided substrate can be used.
また、図8では、電流検出用プリント基板1の平面図で見たときに、第1のコイル状の配線10−1及び第2のコイル状の配線10−2のスルーホール及びパターン配線がずれている例を示した。このようにすると、様々な配置例が可能となるが、図8(c)のように、第1のコイル状の配線10−1のスルーホールよりも内側に、第2のコイル状の配線10−2のスルーホールを形成し、且つ、第1のコイル状の配線10−1のパターン配線よりも内側に、第2のコイル状の配線10−2のパターン配線を形成すれば、平面図で見たときに、第1のコイル状の配線10−1及び第2のコイル状の配線10−2のパターン配線が部分的に重なってもよい。もちろん、第1のコイル状の配線10−1及び第2のコイル状の配線10−2の関係を逆にすることも可能である。
Further, in FIG. 8, when viewed from the plan view of the current detection printed
なお、図5、図7では、2つのコイル状の配線10が、1つの電流検出用プリント基板1に備わっている例を示したが、この数に限定されるものではなく、3つ以上のコイル状の配線10を、1つの電流検出用プリント基板1に備えるようにしてもよい。もちろん、そうなると、1つの電流検出用プリント基板1に形成されるコイル状の配線10の組み合わせも増やすことができる。また、後述するように、電流検出用プリント基板1上に電流用変換回路51を備える場合でも、同じ考え方を適用できる。この場合は、上記と同様に、コイル状の配線10の両端部付近で、配線の結線をしてもよいし、電流用変換回路51の内部で結線するようにしてもよい。すなわち、各配線の両端部または電気的に同一箇所において、他の配線の両端部または電気的に同一箇所と、電気的に接続可能である。
5 and 7 show an example in which two coil-shaped
次に、図5、図7に示したような、電流検出用プリント基板1に複数のコイル状の配線10が設けられている場合の効果を説明する。
Next, an effect when a plurality of coiled
一般にコイル(インダクタともいう)には、周波数特性があり、使用する周波数によって特性が変化する。具体的には、周波数の低い領域では、電流の検出レベルが低い。そのために、周波数の高い領域で使用することになるが、周波数が高くなりすぎても共振してしまう。共振するときの周波数を共振周波数と言うが、共振周波数付近では、電流の検出レベルの変化が大きすぎて、電流の検出には不向きである。そのために、概略的には、検出可能な周波数帯域が限定される。すなわち、使用できる周波数には、下限と上限とが生じる。 Generally, a coil (also referred to as an inductor) has a frequency characteristic, and the characteristic changes depending on the frequency used. Specifically, the current detection level is low in the low frequency region. For this reason, it is used in a high frequency region, but it will resonate even if the frequency becomes too high. The frequency at which resonance occurs is referred to as the resonance frequency. However, in the vicinity of the resonance frequency, the change in the current detection level is too large and is not suitable for current detection. Therefore, generally, the detectable frequency band is limited. That is, there are a lower limit and an upper limit on the frequencies that can be used.
また、検出可能な周波数帯域は、コイルのインダクタンスが大きくなると、周波数が低くなる方に移行し、コイルのインダクタンスが小さくなると、周波数が高くなる方に移行する傾向がある。そのために、電力伝送用導電体66に流れる交流電流の周波数によって、コイル状の配線10のインダクタンスを適切な値に選定する必要がある。
Further, the detectable frequency band tends to shift toward a lower frequency when the inductance of the coil increases, and shift toward a higher frequency when the inductance of the coil decreases. Therefore, it is necessary to select an appropriate value for the inductance of the coiled
さて、前述した高周波電源装置61は、用途に応じて出力する高周波電力の周波数が異なる。例えば、用途に応じて、2MHz、13.56MHz等の周波数が用いられる。そのために、これらの周波数に応じて、コイル状の配線10のインダクタンスを選定する必要が生じるので、1つの電流検出用プリント基板1に、複数種類のカレントトランスを形成できるようにしておくと、利便性が高まる。例えば、2MHz用のカレントトランスと13.56MHz用のカレントトランスの両方を形成できるようにしておくと、それぞれの周波数に応じた電流検出用プリント基板1を用意する必要がないので、製品の種類を削減することができる。
The high frequency
また、図1、図3に示した例のように、コイル状の配線10が、1重巻きの配線であると、巻数を多くするにも限度があるので、インダクタンスを大きくするにも限度がある。そこで、図6(c)のような直列接続にすれば、コイル状の配線10のインダクタンスを大きくできるので、検出可能な周波数帯域をより低くすることができる。
Also, as in the example shown in FIGS. 1 and 3, if the coiled
(2)電圧検出用プリント基板:
図9は、電圧検出用プリント基板2の一例を示す図である。
図9において、同図(a)は、電圧検出用プリント基板2の平面図であり、同図(b)は、同図(a)の一部(点線で囲んだC部分)を拡大した概略図(切欠部201の方向から見た図)であり、同図(c)は、同図(b)の図示を簡略化するために、直線的に展開した図であり、同図(d)は、同図(c)を側面から見た場合の電流検出用プリント基板1の配線を図示したものである。なお、同図(d)に図示した配線は、説明のために、通常は見えない部分を透過させて図示している。
(2) Voltage detection printed circuit board:
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the voltage detection printed
9A is a plan view of the voltage detection printed
図9(a)〜(d)に示すように、電圧検出用プリント基板2は、基板に略半円形の切欠部201が設けられており、その周囲に略半リング状の配線30が設けられている。この略半リング状の配線30は、切欠部201の周囲に沿って、基板を貫通するスルーホール31を複数設け、且つ基板の表面221および裏面222にスルーホール部を繋げるようにパターン配線32,33を設けることによって形成されたものである。そのために、基板の表面および裏面にあるパターン配線32,33の間にスルーホールが設けられているので、基板の厚みと略同じ厚みを有するように形成されて、あたかも、略半リング状の配線30となる。
As shown in FIGS. 9A to 9D, the voltage detection printed
なお、図9(b)〜(c)では、基板の表面および裏面にあるパターン配線32、33が重なっている。また、略半リング状の配線30には、出力配線40が接続されているが、この図9の場合、出力配線40は、電圧検出用プリント基板2に含まれない。
9B to 9C, the pattern wirings 32 and 33 on the front surface and the back surface of the substrate overlap each other. Further, although the
図9に示したような電圧検出用プリント基板2にすると、交流電圧が生じている電力伝送用導電体66が、切欠部201に隣接するように配置された場合に、略半リング状の配線30が、前記電力伝送用導電体66の内、略半リング状の配線30と対向する箇所と対となるコンデンサの電極として機能する。すなわち、プリント基板にコンデンサの電極としての機能を持たすことができる。したがって、略半リング状の配線30の部分は、図23,図24に示した回路図のコンデンサ部の電極91bに相当する。
なお、電流検出用プリント基板1の場合と同様に、略半リング状の配線30と電力伝送用導電体66とは多少離れていてもよい。要は、略半リング状の配線30と対向する箇所と対となるコンデンサの電極として機能すればよい。もちろん、コンデンサの電極として適切に機能させるためには、限度があるので、実験等を行い、適切な設計をすればよい。
When the voltage detection printed
As in the case of the current detection printed
また、このようにすると、略半リング状の配線30の部分が、スルーホール31およびパターン配線32,33によって形成されるために、形状や位置のばらつきが殆どないので、複数の電圧検出用プリント基板2を製作した場合でも、個々の電圧検出用プリント基板2に起因する電圧検出値のばらつきが少ない。
特に、電力伝送用導電体66を用いて伝送される交流電力が、無線周波数帯域の周波数を有する交流電力であると、電圧検出用プリント基板2における構造上のばらつきが、電圧の検出値に大きく影響を及ぼす。しかし、上述したように、電圧検出用プリント基板2を構成することによって、たとえ、無線周波数帯域の周波数を有する交流電力であっても、その影響を最小限に止めることができる。
In this case, since the substantially half-ring-
In particular, when the AC power transmitted using the
なお、略半リング状の配線30は、本発明の第2配線の一例である。
The substantially half ring-shaped
図10は、電圧検出用プリント基板2の他の一例を示す図である。
図10において、同図(a)は、電圧検出用プリント基板2の平面図であり、同図(b)は、同図(a)の一部(点線で囲んだD部分)を拡大した概略図(切欠部201の方向から見た図)であり、同図(c)は、同図(b)の図示を簡略化するために、直線的に展開した図であり、同図(d)は、同図(c)を側面から見た場合の電圧検出用プリント基板2の配線を図示したものである。なお、図10に図示した配線は、説明のために、通常は見えない部分を透過させて図示している。また、便宜上、電圧検出用プリント基板2、スルーホール31、パターン配線32,33等は、図9と同符号を用いている。
FIG. 10 is a diagram illustrating another example of the voltage detection printed
10A is a plan view of the voltage detection printed
図10に示す電圧検出用プリント基板2は、基本的には、図9に示した電圧検出用プリント基板2と同様であるが、基板が多層構造になっていて、略半リング状の配線30が内部の層間に形成されている。これについては、図3と同様であるので、説明は省略する。
The voltage detection printed
そのために、図10の場合、略半リング状の配線30は、第1導体層231と第2導体層232との層間に形成されていることになる。したがって、略半リング状の配線30が、基板の外側からは見ることができない構造にすることもできる。また、このような場合も、略半リング状の配線30の部分は、図23,図24に示した回路図のコンデンサ部の電極91bに相当する。
Therefore, in the case of FIG. 10, the substantially semi-ring-shaped
なお、これまで説明した例とは異なり、図11のように略半リング状の配線30を形成してもよい。
Unlike the example described so far, a substantially semi-ring-shaped
図11は、略半リング状の配線30の他の一例である。
図11(a)は、スルーホール31が貫通した部分の最上層から最下層の間に、スルーホール部を繋げるようための別のパターン配線を設けた例である。この例では、基板の上から順に、パターン配線34、パターン配線35、パターン配線36、およびパターン配線37の4つのパターン配線が設けられている。このように、3つ以上のパターン配線を設けてもよい。
また、図11(b)は、スルーホール31が貫通した部分の最上層から最下層の間の1層のみに、パターン配線38を設けた例である。このように、1つのパターン配線だけを設けてもよい。
したがって、スルーホールが貫通した部分の最上層から最下層の内の少なくとも1つの層に前記スルーホール部を繋げるようにパターン配線を設ければよい。また、この図11のような場合も、略半リング状の配線30の部分は、図23,図24に示した回路図のコンデンサ部の電極91bに相当する。
FIG. 11 shows another example of the
FIG. 11A shows an example in which another pattern wiring for connecting the through-hole portion is provided between the uppermost layer and the lowermost layer of the portion through which the through-
FIG. 11B shows an example in which the
Therefore, a pattern wiring may be provided so as to connect the through-hole portion from the uppermost layer through the through-hole to at least one of the lowermost layers. Also in the case as shown in FIG. 11, the part of the substantially ring-shaped
(3)電流・電圧検出器:
図12は、電流・電圧検出器3を立体的に示した概略の外観図である。
この図12に示すように、電流・電圧検出器3には、概略的には、略半円柱形の凹部303が設けられていて、電力伝送用導電体66およびその周囲にある絶縁体69が、この凹部303に隣接できる構造となっている。なお、電力伝送用導電体66およびその周囲にある絶縁体69は、電流・電圧検出器3の構成には含まれないが、説明に必要であるので図示している。また、絶縁体69は、電力伝送用導電体66と電流・電圧検出器3との絶縁を行うためのものである。そのために、絶縁体69の長さは、図示したよりも短くてよいが、図面の簡略化のために図12(a)のようにしている。これに関しては、他の図面も同様である(例えば図17)。なお、筐体は、アルミニウム等の導電体で作られている。
(3) Current / voltage detector:
FIG. 12 is a schematic external view showing the current /
As shown in FIG. 12, the current /
図13は、図12に示した電流・電圧検出器3の概略構成図である。なお、この図13では、各構成要素の形状は概略を示すのみである。例えば、基板には略半円形の切欠部、筐体には後述する第1遮蔽部313やコイル状の配線10に磁束を作用させるための開口部が設けられているが、これらは図示していない。
FIG. 13 is a schematic configuration diagram of the current /
図13に示すように、電流・電圧検出器3は、筐体本体300と、筐体本体300に固定される電流検出用プリント基板1、電圧検出用プリント基板2、電流検出部用蓋301、および電圧検出部用蓋302によって構成されている。もちろん、それらを固定するための螺子やビス等の部品も含まれるが、これらの部品は構成要素の一部と見なすとともに、説明の簡略化のために図示を省略する。また、図13に示した矢印で図示したように各構成部品を筐体本体300に固定すると、電流検出用プリント基板1、電圧検出用プリント基板2がそれぞれ筐体本体300の内部に固定されるとともに、電流検出用プリント基板1、電圧検出用プリント基板2をそれぞれ覆うように蓋がされる。
As shown in FIG. 13, the current /
なお、筐体本体300において、電流検出用プリント基板1が固定される部分は、本発明の第1筐体部の一例であり、電圧検出用プリント基板2が固定される部分は、本発明の第2筐体部の一例である。また、電流検出部用蓋301は、本発明の第1蓋部の一例であり、電圧検出部用蓋302は、本発明の第2蓋部の一例である。
In the
すなわち、電流検出用プリント基板1、電圧検出用プリント基板2は、共通の筐体内に配置されているが、電流検出用プリント基板1が固定される側を表面とすると、電圧検出用プリント基板2が裏面に固定されるようになっているので、概略的には、電流検出用プリント基板1、電圧検出用プリント基板2とがそれぞれ独立した空間内に収容されることになる。
That is, the current detection printed
次に、電流検出部用蓋301および電圧検出部用蓋302を除いた部分について、具体的に説明する。
図14は、筐体本体300の図である。図14において、同図(a)は、電流検出用プリント基板1が固定される側から見た図であり、同図(b)は、筐体本体300の側面の断面図であり、同図(c)は、電圧検出用プリント基板2が固定される側から見た図である。
Next, the part excluding the current
FIG. 14 is a diagram of the
図15は、筐体本体300を立体的に図示した図であり、同図(a)は、電流検出用プリント基板1が固定される側から見た図であり、同図(b)は、電圧検出用プリント基板2が固定される側から見た図である。
FIG. 15 is a diagram illustrating the
図16は、電流検出部用蓋301および電圧検出部用蓋302を取り付けない状態で、電流検出用プリント基板1および電圧検出用プリント基板2を筐体本体300に取り付けたときの図である。また、図16において、同図(a)は、電流検出用プリント基板1側の図であり、同図(b)は、電圧検出用プリント基板2側の図である。
FIG. 16 is a diagram when the current detection printed
図14〜図16に示したように、筐体本体300には、凹部311、312、321、322が設けられているので、電流検出用プリント基板1と電圧検出用プリント基板2とを筐体内部に収容できるようになっている。
As shown in FIGS. 14 to 16, since the
また、筐体本体300の電流検出用プリント基板1側には、第1遮蔽部313が設けられている。この筐体の一部である第1遮蔽部313は、電圧検出用プリント基板2側から見て凹形状になっているとともに、凹形状の底部に略半円形の切欠部304を有している。そのため、凹形状の底部は、略半円形で、且つ略半円形の切欠部304を有している。そして、電圧検出用プリント基板2は、凹形状の底部に固定される。また、第1遮蔽部313は、前記電流検出用プリント基板と前記電圧検出用プリント基板との間を通過するように形成されている。
A
なお、電流検出部用蓋301および電圧検出部用蓋302にも、切欠部304と同様形状の切欠部が設けられており、これらの切欠部と、第1遮蔽部313に設けられた切欠部304によって、前述した電流・電圧検出器3の略半円柱形の凹部303が形成される。そして、この略半円柱形の凹部303に、電力伝送用導電体66およびその周囲にある絶縁体69が隣接される。
Note that the current
そのため、電流検出用プリント基板1を、電力伝送用導電体66の軸方向に対して、電圧検出用プリント基板2と略同じ位置または予め定めた距離だけずらした位置で、且つ電力伝送用導電体66の径方向に対して、電圧検出用プリント基板2の外側に配置することができる。電力伝送用導電体66の軸方向に対する、電流検出用プリント基板1と電圧検出用プリント基板2との位置関係は、第1遮蔽部313の形状によって、調整することができる。すなわち、第1遮蔽部313は、電圧検出用プリント基板2側から見て凹形状になっているが、その深さを変更することによって、電流検出用プリント基板1と電圧検出用プリント基板2との位置関係を調整することができる。これにより、電流検出点と電圧検出点との位置関係を調整することができる。そのため、従来よりも電流検出点と電圧検出点とを近づけることが可能となる。
Therefore, the current detection printed
また、凹部311の四隅に4つの基板固定部315を設けて、この部分に電流検出用プリント基板1を固定するようになっている。これは、電流検出用プリント基板1に設けるコイル状の配線が筐体に接触しないようにするために、凹部311の底面に対して、電流検出用プリント基板1を浮かせるためである。
Further, four
同様に、第1遮蔽部313の底部に対して、電圧検出用プリント基板2を浮かせるために、基板固定部324を設けている。
Similarly, a
なお、例えば、図3のように電流検出用プリント基板1のコイル状の配線10が、基板の裏面層に形成されない場合は、凹部311の四隅に設けた基板固定部315を不要にでき、凹部311と凹部312との底面の高さを同一とすることができる。そのために、筐体本体300の構造を簡略化することが可能である。同様に、例えば、図10のように電圧検出用プリント基板2の略半リング状の配線30が、基板の裏面層に形成されない場合は、第1遮蔽部313に設けた基板固定部324を不要にできる。そのために、筐体本体300の構造を簡略化することが可能である。
For example, when the coil-
また、通常は、円筒形(断面が円形)の電力伝送用導電体66が用いられるので、それに合わせて、第1遮蔽部313に設けられた切欠部304も略半円形になっている。また、電流検出用プリント基板1の切欠部101が略半円形であり、コイル状の配線10が切欠部101の周囲に形成されているとともに、電圧検出用プリント基板2の切欠部201が略半円形であり、リング状の配線30が切欠部201の周囲に形成されている。
In addition, since the
次に、電流検出用プリント基板1、電圧検出用プリント基板2について、それぞれ説明する。
Next, the current detection printed
(電流検出用プリント基板1の説明)
電流検出用プリント基板1のコイル状の配線10は、図1で説明した電流検出用プリント基板1と同様であるが、出力配線21,22がパターン配線のまま、電流用変換回路51に接続されている。この電流用変換回路51は、図23,図24に示した電流用変換回路84に相当するものである。
(Description of current detection printed circuit board 1)
The coil-
したがって、図1で説明した電流検出用プリント基板1と異なり、同一基板上にコイル状の配線10と電流用変換回路51とが備わっている。また、この電流用変換回路51に接続された出力配線52が、配線用の開口部316を通って筐体の外部に伸びている。なお、電流用変換回路51には、出力配線52を接続するための出力端子が備わっているものとする。また、出力配線52は、途中までをパターン配線としてもよいし、全てをパターン配線以外の配線にしてもよい。
Therefore, unlike the current detection printed
また、筐体本体には、電流検出用プリント基板1のコイル状の配線10と電流用変換回路51との間に相当する位置に第2遮蔽部314が設けられている。そのため、電流検出用プリント基板1は、この第2遮蔽部314に応じて、基板の途中で基板幅が狭くなった形状をしている。
The casing body is provided with a
(電圧検出用プリント基板2の説明)
電圧検出用プリント基板2の略半リング状の配線30は、図1で説明した電圧検出用プリント基板2と同様である。そして、出力配線40が電圧用変換回路53に接続されている。電圧用変換回路53は、電圧検出用プリント基板2とは別の基板上に備わっている。この電圧用変換回路53は、図23,図24に示した電圧用変換回路93に相当するものである。なお、電圧検出用プリント基板2は、凹形状の第1遮蔽部313の底部に固定されているため、出力配線40は、パターン配線ではなく、パターン配線以外の配線になる。すなわち、出力配線40は、電圧検出用プリント基板2に形成されるものではない。しかし、プリント基板の形状を平面とするのではなく、立体的に形成すれば、同一基板上に略半リング状の配線30と電圧用変換回路53とを備えることが可能となり、また、出力配線40をパターン配線とすることが可能となる。
(Description of voltage detection printed circuit board 2)
The substantially ring-shaped
もちろん、出力配線40をパターン配線以外の配線にするよりも、パターン配線にする方が、構造上のばらつきが少ないので好ましい。しかし、たとえ出力配線40をパターン配線以外の配線にしたとしても、上述したように、電圧検出用プリント基板2のリング状の配線30の部分が、スルーホール31及びパターン配線32,33によって形成されるために、形状や位置のばらつきが殆どない。そのため、複数の電流・電圧検出器3を製作した場合でも、個々の電圧検出用プリント基板2に起因する電圧検出値のばらつきが少ない。
Of course, it is preferable that the
また、電力伝送用導電体66を用いて伝送される交流電力が、無線周波数帯域の周波数を有する交流電力であると、電圧検出用プリント基板2における構造上のばらつきが、電圧の検出値に大きく影響を及ぼす。しかし、上述したように、電圧検出用プリント基板2を構成することによって、たとえ、無線周波数帯域の周波数を有する交流電力であっても、その影響を最小限に止めることができる
Further, when the AC power transmitted using the
また、この電圧用変換回路53に接続された出力配線54が、配線用の開口部325を通って筐体の外部に伸びている。なお、電圧用変換回路53には、出力配線54を接続するための出力端子が備わっているものとする。また、出力配線54は、途中までをパターン配線としてもよいし、全てをパターン配線以外の配線にしてもよい。
The
また、筐体本体には、電圧検出用プリント基板2の略半リング状の配線30と電圧用変換回路53との間に相当する位置に第3遮蔽部323が設けられている。
The casing body is provided with a
(筐体の効果)
次に筐体の効果について説明する。
(i)電流検出用の開口部317の効果:
図17は、電流・電圧検出器3に設けられた略半円形の切欠部304に電力伝送用導電体66および電力伝送用導電体66を覆う絶縁体69を隣接させた場合の断面図である。このように配置することで、電流検出用プリント基板1のコイル状の配線10が、カレントトランスとして機能し、電圧検出用プリント基板2の略半リング状の配線30がコンデンサの電極として機能する。
なお、この図17では、電流検出部用蓋301および電圧検出部用蓋302を取り付けた状態を示している。また、図14等で示した基板固定部315,324の図示は省略している。また、電流検出用プリント基板1および電圧検出用プリント基板2の一部の図示を省略している。
(Effect of housing)
Next, the effect of the housing will be described.
(I) Effect of
FIG. 17 is a cross-sectional view when the
FIG. 17 shows a state in which the current
電力伝送用導電体66に電流が流れると、導体の周りには磁束が発生する。この磁束が電流検出用プリント基板1に設けたコイル状の配線10に作用することによって、コイル状の配線10に電流が流れる。そして、このコイル状の配線10に流れる電流を検出することによって、電力伝送用導電体66に流れる電流が分かる仕組みとなっている。そのために、電力伝送用導電体66と電流検出用プリント基板1との間を導電体製の筐体によって遮蔽してしまうと、磁束が電流検出用プリント基板1に作用しないために、電流を検出できなくなる。したがって、筐体には、導体の周りに生じる磁束を筐体内に取り入れるための開口部317が設けられている。この開口部317は、第1遮蔽部313と電流検出部用蓋301との間の隙間によって形成される。
When a current flows through the
(ii)第2遮蔽部314の効果:
第2遮蔽部314は、電流用変換回路51の回路特性を良好に保つために、コイル状の配線10がある空間と、電流用変換回路51がある空間を遮蔽する機能を有している。
(Ii) Effects of the second shielding part 314:
The
図18は、第2遮蔽部314の応用例の一例である。
図14〜図16に示すように、筐体本体300の第2遮蔽部314だけではコイル状の配線10の出力配線21,22の部分に隙間が生じるため、遮蔽が十分できない場合がある。その場合は、この図18(a)に示すように、電流検出部用蓋301に隙間を埋めるような遮蔽部317を設けてもよい。このようにすることによって、出力配線21,22の部分の隙間が殆ど無くなるので、遮蔽効果が高まる。また、図18(b)に示すように、第2遮蔽部314の代わりに、電流検出部用蓋301に遮蔽部318を設けてもよい。
FIG. 18 is an example of an application example of the
As shown in FIGS. 14 to 16, since only the
なお、電圧検出用プリント基板2側の第3遮蔽部323に関しても、電流検出部用蓋301に設けた遮蔽部317又は遮蔽部318と同様のものを電圧検出部用蓋302に設けることによって、遮蔽効果を高めることができる。したがって、電圧用変換回路53の回路特性を良好に保つことができる。これについては、図18と同様なので、説明を省略する。
In addition, regarding the
(iii)電流・電圧検出器3を取り付ける際の効果:
図19は、電流・電圧検出器3を取り付ける際の説明図である。この図19において、電力伝送用導電体66およびその周囲にある絶縁体69は、例えば、インピーダンス整合装置63内に取り付けられた状態になっているものとする。また、図面を簡略化するために、電力伝送用導電体66等の周辺にある他の構成部品の図示を省略している。
(Iii) Effects when the current /
FIG. 19 is an explanatory diagram when the current /
さて、上記のように電力伝送用導電体66等が、筐体に設けられた略半円柱形の凹部303に隣接するように配置することができると、電流・電圧検出器3と電力伝送用導電体66等とを同時に取り付ける必要がない。すなわち、図19(a)のように、既に電力伝送用導電体66等が装置内に取り付けられている場合でも、図19(b)のように、後から電流・電圧検出器3を取り付けることができる。また、図19(b)のように、電流・電圧検出器3が、電力伝送用導電体66等に取り付けられた状態から、図19(a)のように、電力伝送用導電体66等を取り外すことなく、電流・電圧検出器3を取り外すことができる。
As described above, when the
(電流・電圧検出器3の変形例)
図20は、電流・電圧検出器3の変形例である電流・電圧検出器3aを示すものである。ただし、電流検出部用蓋301aおよび電圧検出部用蓋302aは図示を省略している。この図20では、電流検出用プリント基板1が、図1で示したものであり、電圧検出用プリント基板2が、図9で示したものである場合を図示している。すなわち、電流検出用プリント基板1用の電流用変換回路51および電圧検出用プリント基板2用の電圧用変換回路53が、電流・電圧検出器3aの外部に設けられる場合を示している。そして、電流検出用プリント基板1および電圧検出用プリント基板2に合わせた形状の筐体本体300aを用いている。そのために、電流検出用プリント基板1の出力は、パターン配線ではない出力配線25,26によって筐体外部に出力される。また、電圧検出用プリント基板2の出力は、パターン配線ではない出力配線42によって筐体外部に出力される。なお、出力配線25,26は、別途設けられた電流用変換回路51に接続され、出力配線42は、別途設けられた電圧用変換回路53に接続される。
(Modification of current / voltage detector 3)
FIG. 20 shows a current /
なお、これまでの説明では、電流・電圧検出器3を、インピーダンス整合装置の入力端63aに設ける例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、高周波電源装置61の出力端に用いても良いし、インピーダンス整合装置の出力端63bに設けても良い。なお、上述したように、インピーダンス整合装置の入力端63aと出力端63b(負荷65の入力端も同様)とでは、電流、電圧に違いがある。そのために、インピーダンス整合装置の出力端63bや負荷65の入力端に設ける場合、その違いを考慮して、電力伝送用導電体68を太い径の導電体にしたり、電力伝送用導電体68の外周を覆う絶縁体69の肉厚を厚くして、絶縁距離を長くすればよい。また、高周波電力供給システム以外の用途で使用してもよい。
In the above description, the example in which the current /
また、これまでの説明では、入力側に近い方に電流検出用プリント基板1を配置し、その後段に電圧検出用プリント基板2を配置するような構成で説明をしたが、逆の配置にしてもよい。
In the above description, the current detection printed
図21は、2つの電流・電圧検出器3を、それぞれの略半円柱形の凹部303が対向するように配置した例である。
このように配置すると、例えば、電流検出用プリント基板1に設けたコイル状の配線10を、電流・電圧検出器3毎に別の特性のものにすることができる。そのため、図1に示した電流検出用プリント基板1のように、1種類のカレントトランスを形成するプリント基板であっても、図5、図7で説明したような複数のカレントトランスを形成するプリント基板のように、複数の周波数に対応できるようになる。もちろん、図5、図7で説明したようなプリント基板を用いることもできる。その場合は、さらに、周波数の種類を増やすことができる。
FIG. 21 shows an example in which two current /
With this arrangement, for example, the coiled
また、電流・電圧検出器3を、略同一特性のものにすることもできる。この場合、同一の検出点で略同一特性の検出器を用いることになるので、双方の検出値は略同じである。そのため、たとえ、一方の電流・電圧検出器3が故障しても、他方の電流・電圧検出器3を使用できるので、信頼性を向上させることができる。
Further, the current /
これまでの説明では、無線周波数帯域の周波数(例えば、数百kHz以上の周波数、上限は厳密には定まっていないが、概ね1GHz以下)を有する高周波電力を用いる例を示したが、無線周波数帯域の周波数よりも低い周波数の交流電力を用いてもよい。 In the description so far, an example using high-frequency power having a frequency of a radio frequency band (for example, a frequency of several hundred kHz or more, although the upper limit is not strictly determined, but approximately 1 GHz or less) is shown. You may use the alternating current power of a frequency lower than this frequency.
また、これまでの説明では、電力伝送用導電体66、68が、例えば、円筒形状の銅製の棒、すなわち、断面が円形のものとして説明してきたが、これに限定されるものではない。例えば、断面が楕円形や長方形のものであってもよい。
In the description so far, the
また、これまでの説明では、電流検出用プリント基板1の切欠部101および電圧検出用プリント基板2の切欠部201は、略半円形であるとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、半円形よりも円形に近い形状にしてもよい。また切欠部101および切欠部201の形状に伴って、コイル状の配線10、略半リング状の配線30の形状を変化させればよい。このように、切欠部101および切欠部201の形状は、略半円形に限定されるものではないが、略半円形にすると、例えば、図21で説明したようなことが可能になるので好ましい。
In the above description, the
また、これまでの説明したように、電流検出用プリント基板、電圧検出用プリント基板、これらを用いた検出器には、様々な種類があるので、説明した以外の組み合わせにしてもよい。 As described above, since there are various types of printed circuit boards for current detection, printed circuit boards for voltage detection, and detectors using these, combinations other than those described may be used.
1 電流検出用プリント基板
2 電圧検出用プリント基板
3 電流・電圧検出器
3a 電流・電圧検出器
10 コイル状の配線
10−1 第1のコイル状の配線
10−2 第2のコイル状の配線
11 スルーホール
12 パターン配線
13 パターン配線
21 出力配線
22 出力配線
23 出力端子
24 出力端子
25 出力配線
26 出力配線
30 略半リング状の配線
31 基板を貫通するスルーホール
32 パターン配線
33 パターン配線
34 パターン配線
35 パターン配線
36 パターン配線
37 パターン配線
38 パターン配線
40 出力配線
41 出力端子
42 出力配線
51 電流用変換回路
52 出力配線
53 電圧用変換回路
54 出力配線
66 電力伝送用導電体
69 電力伝送用導電体66を覆う絶縁体
80 電圧検出器
81 カレントトランス部
84 電流用変換回路
90 電圧検出器
91 コンデンサ部
91b コンデンサ部の電極
93 電圧用変換回路
101 切欠部
110 絶縁体部
111 第1絶縁体部
112 第2絶縁体部
113 第3絶縁体部
121 基板の表面
122 基板の裏面
131 第1導体層
132 第2導体層
201 切欠部
211 第1絶縁体部
212 第2絶縁体部
213 第3絶縁体部
221 基板の表面
222 基板の裏面
231 第1導体層
232 第2導体層
300 筐体本体
301 電流検出部用蓋
302 電圧検出部用蓋
303 凹部
304 切欠部
311 凹部
312 凹部
313 第1遮蔽部
314 第2遮蔽部
315 基板固定部
316 配線用の開口部
317 電流検出用の開口部
318 遮蔽部
321 凹部
322 凹部
323 第3遮蔽部
324 基板固定部
325 配線用の開口部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Current detection printed circuit board 2 Voltage detection printed circuit board 3 Current / voltage detector 3a Current / voltage detector 10 Coiled wiring 10-1 First coiled wiring 10-2 Second coiled wiring 11 Through hole 12 Pattern wiring 13 Pattern wiring 21 Output wiring 22 Output wiring 23 Output terminal 24 Output terminal 25 Output wiring 26 Output wiring 30 Substantially half ring-shaped wiring 31 Through hole 32 penetrating the substrate Pattern wiring 33 Pattern wiring 34 Pattern wiring 35 Pattern wiring 36 Pattern wiring 37 Pattern wiring 38 Pattern wiring 40 Output wiring 41 Output terminal 42 Output wiring 51 Current conversion circuit 52 Output wiring 53 Voltage conversion circuit 54 Output wiring 66 Electric power transmission conductor 69 Electric power transmission conductor 66 Covering insulator 80 Voltage detector 81 Current transformer section 84 For current Conversion circuit 90 Voltage detector 91 Capacitor portion 91b Electrode 93 of capacitor portion Voltage conversion circuit 101 Notch portion 110 Insulator portion 111 First insulator portion 112 Second insulator portion 113 Third insulator portion 121 Surface 122 of substrate Back surface 131 First conductor layer 132 Second conductor layer 201 Notch 211 First insulator portion 212 Second insulator portion 213 Third insulator portion 221 Substrate surface 222 Substrate back surface 231 First conductor layer 232 Second conductor Layer 300 Case body 301 Current detection portion lid 302 Voltage detection portion lid 303 Recess 304 Notch 311 Recess 312 Recess 313 First shield 314 Second shield 315 Substrate fixing portion 316 Wiring opening 317 Current detection Opening portion 318 Shielding portion 321 Recessed portion 322 Recessed portion 323 Third shielding portion 324 Substrate fixing portion 325 Opening portion for wiring
Claims (6)
第1切欠部と、前記第1切欠部の周囲に形成され、且つ交流電流を検出するためのカレントトランスとして機能する第1配線とを有する電流検出用プリント基板と、
第2切欠部と、前記第2切欠部の周囲に形成され、且つ前記電力伝送用導電体が前記第2切欠部に隣接するように配置された場合に、前記電力伝送用導電体と対向する箇所と対となって交流電圧を検出するためのコンデンサの電極として機能する第3配線とを有する電圧検出用プリント基板と、
前記電流検出用プリント基板と前記電圧検出用プリント基板とを内部に固定するように構成された導電体製の筐体とを備え、
前記電流検出用プリント基板が、前記電力伝送用導電体の軸方向に対して、前記電圧検出用プリント基板と略同じ位置または予め定めた距離だけずらした位置で、且つ前記電力伝送用導電体の径方向に対して、前記電圧検出用プリント基板の外側に配置されているとともに、
前記筐体の一部が、前記電流検出用プリント基板と前記電圧検出用プリント基板との間を通過するように形成されている電流・電圧検出器。 In a current / voltage detector for detecting an alternating current flowing in a power transmission conductor used as a transmission path for alternating current power and an alternating voltage generated in the power transmission conductor,
A current detection printed circuit board having a first cutout portion and a first wiring formed around the first cutout portion and functioning as a current transformer for detecting an alternating current;
The second notch and the second notch are formed around the second notch, and when the power transmission conductor is disposed adjacent to the second notch, the second notch faces the power transfer conductor. A voltage detection printed circuit board having a third wiring functioning as an electrode of a capacitor for detecting an AC voltage paired with a location;
A conductor casing configured to fix the current detection printed circuit board and the voltage detection printed circuit board inside;
The current detection printed circuit board is at substantially the same position as the voltage detection printed circuit board or a position shifted by a predetermined distance with respect to the axial direction of the power transmission conductor, and the power transmission conductor With respect to the radial direction, is disposed outside the voltage detection printed circuit board,
A current / voltage detector, wherein a part of the casing is formed so as to pass between the printed circuit board for current detection and the printed circuit board for voltage detection.
前記電流検出用プリント基板を固定する第1筐体部と、
前記電圧検出用プリント基板を固定する第2筐体部と、
前記第1筐体部に対応する第1蓋部と、
前記第2筐体部に対応する第2蓋部と、からなり、
前記第1筐体部と前記第2筐体部とが、一体形成されることによって、前記電流検出用プリント基板と前記電圧検出用プリント基板との間を通過する前記筐体の一部が、第1筐体部および第2筐体部の共通部の一部となっている請求項1に記載の電流・電圧検出器。 The housing is
A first housing portion for fixing the current detection printed circuit board;
A second housing for fixing the voltage detection printed circuit board;
A first lid corresponding to the first casing;
A second lid corresponding to the second casing,
A part of the casing that passes between the current detection printed board and the voltage detection printed board is formed by integrally forming the first casing and the second casing. The current / voltage detector according to claim 1, wherein the current / voltage detector is a part of a common part of the first housing part and the second housing part.
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