JP2011007596A - Current sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁電変換素子を使用する電流センサに関する。 The present invention relates to a current sensor using a magnetoelectric conversion element.
電流の大きさを検出する電流センサとして、被測定電流によって発生する磁場を起電力に変換するホール素子などの磁電変換素子を使用したものが広く利用されている。一般的な磁電変換素子方式の電流センサは、パーマロイや珪素鋼板等の高透磁率磁性材料から形成される環状の磁気回路(コア)の一部を切断して形成された空隙部(ギャップ)内に磁電変換素子を配置し、被測定電流が流れる電流路をコアの穴に貫通するように配置した構成をとる。電流路に非測定電流が流れると、電流路を囲むコア内に集束された磁束が誘起される。この磁束の磁束密度は電流路を流れる被測定電流に略比例するため、磁電変換素子によりギャップ内の磁束密度を検出することによって電流路を流れる被測定電流を計測することができる。磁電変換素子としては、ホール素子が一般に使用されている。ホール素子に一定の制御電流を流すと、磁束密度及び制御電流に比例したホール電圧が発生する。また、ホール電圧は微弱であるため、これを増幅したものが信号として使用される。そのため、ホール素子方式の電流センサの多くには、ホール素子の制御電流を発生するための定電流回路や、ホール電圧を増幅して信号電圧を得るための増幅回路を含む回路基板(以下「センサ駆動基板」という。)が設けられている。 As a current sensor for detecting the magnitude of a current, a sensor using a magnetoelectric conversion element such as a Hall element that converts a magnetic field generated by a current to be measured into an electromotive force is widely used. A general magnetoelectric conversion element type current sensor has a gap (gap) formed by cutting a part of an annular magnetic circuit (core) made of a high permeability magnetic material such as permalloy or silicon steel plate. The magnetoelectric conversion element is arranged on the core, and the current path through which the current to be measured flows passes through the core hole. When a non-measurement current flows through the current path, a magnetic flux focused in the core surrounding the current path is induced. Since the magnetic flux density of this magnetic flux is substantially proportional to the measured current flowing in the current path, the measured current flowing in the current path can be measured by detecting the magnetic flux density in the gap by the magnetoelectric transducer. A Hall element is generally used as the magnetoelectric conversion element. When a constant control current is passed through the hall element, a hall voltage proportional to the magnetic flux density and the control current is generated. Further, since the Hall voltage is weak, an amplified signal is used as a signal. Therefore, many Hall element type current sensors include a circuit board (hereinafter referred to as “sensor”) including a constant current circuit for generating a Hall element control current and an amplifier circuit for amplifying the Hall voltage to obtain a signal voltage. A driving substrate ”).
昨今、このような電流センサを搭載する汎用インバータやUPS(無停電電源装置)等の装置の小型化、高周波数化が進んでいる。そのため、ノイズの多い環境に電流センサが実装されるようになり、ノイズによる電流センサの精度低下が装置の性能向上の妨げになってきている。電流センサの精度低下をもたらす主なノイズ源としては、例えば被測定電流路(電線バスバー)及び周辺のスイッチング素子などがある。 In recent years, devices such as general-purpose inverters and UPS (uninterruptible power supply devices) equipped with such current sensors have been reduced in size and frequency. For this reason, current sensors are mounted in a noisy environment, and a decrease in accuracy of the current sensor due to noise has hindered improvement in performance of the apparatus. Examples of main noise sources that cause a decrease in accuracy of the current sensor include a current path to be measured (wire bus bar) and a peripheral switching element.
電流センサへのこのようなノイズの影響を低減するために、例えば特許文献1では、磁電変換素子にシールド板を取り付ける構成が提案されている。 In order to reduce the influence of such noise on the current sensor, for example, Patent Document 1 proposes a configuration in which a shield plate is attached to the magnetoelectric conversion element.
電流センサへのノイズの影響を低減するための対策には、次のようなものが考えられる。
(A)コアを接地して、コアにシールド機能を与える
(B)ノイズに弱い箇所に銅板等のシールド部材を取り付ける
(C)センサ駆動基板上の部品配置や配線パターンの最適化・好適化
なお、特許文献1において提案されている構成は、上記(B)の一つの具体例である。
The following can be considered as measures for reducing the influence of noise on the current sensor.
(A) Grounding the core and giving the core a shielding function (B) Attaching a shield member such as a copper plate to a place vulnerable to noise The configuration proposed in Patent Document 1 is one specific example of the above (B).
本発明者らのシミュレーション実験の結果、上記(A)〜(C)の中では、(A)が最も有効な対策であることが明らかになった。上記対策(A)、すなわちコアを接地するための具体的な方法には、次のようなものが考えられる。
(a1)センサ駆動基板の接地線(0V)に接地されたワイヤ(被覆電線、メッキ線等)を半田等で直接コアに接続する。
(a2)銅などの金属箔や金属板から形成された接地部材をコアに装着し、これにセンサ駆動基板の接地線(0V)に接地されたワイヤを半田等で接続する。
As a result of the simulation experiments by the present inventors, it has become clear that (A) is the most effective countermeasure among the above (A) to (C). As the countermeasure (A), that is, a specific method for grounding the core, the following can be considered.
(A1) A wire (covered electric wire, plated wire, etc.) grounded to the ground wire (0 V) of the sensor drive board is directly connected to the core with solder or the like.
(A2) A grounding member made of a metal foil such as copper or a metal plate is attached to the core, and a grounded wire is connected to the grounding wire (0 V) of the sensor driving substrate with solder or the like.
ところで、電流センサのコア材としては珪素鋼板が広く使用されている。珪素鋼板から形成されたコアの表面には、絶縁性の酸化膜が形成されている。そのため、珪素鋼板のコアを直接接地するには、コアの表面を研磨するなどして酸化膜を除去する工程が必要になる。従って、上記(a1)の方法には、生産コストや信頼性の面でデメリットがある。 By the way, a silicon steel plate is widely used as the core material of the current sensor. An insulating oxide film is formed on the surface of the core formed from the silicon steel plate. Therefore, in order to directly ground the core of the silicon steel plate, a process of removing the oxide film by polishing the surface of the core is required. Therefore, the method (a1) has disadvantages in terms of production cost and reliability.
一方、上記(a2)の接地部材をコアに装着する方法には、部品点数が増え、延いては部品コストが増大するというデメリットがある。しかしながら、例えば金型成形等により接地部材を安価に生産することができれば、部品点数の増加は許容され得る。 On the other hand, the method of mounting the grounding member (a2) on the core has a demerit that the number of parts increases and the cost of parts increases. However, if the grounding member can be produced at a low cost, for example, by molding or the like, an increase in the number of parts can be allowed.
金属板を金型成形した金型品を接地部材として使用する場合、接地部材をコアに装着する方法としては、例えば文献1に記載のシールド板のように、金属板の弾性力を利用してコアの外形を把持して装着する方法がある。すなわち、例えばコの字形状に折り曲げられた接地部材をコアに被せて、接地部材の弾性力によりコアを外側から把持させて装着する方法が考えられる。しかしながら、コアの外形の仕上がり寸法のばらつきは大きく、接地部材が弾性変形可能な寸法と同程度以上に及ぶ。そのため、切削等の追加工によりコアの外形寸法精度を大幅に高めなければ、金型成形した金属接地部材によりコアの外形を弾性把持する構成を実現することは難しい。また、前述したように、コア表面には絶縁性の酸化膜が形成されているため、コアと接地部材とを電気的に接触させるには、接地部材が接触するコア表面を予め研磨するなどして酸化膜を除去する必要がある。従って、この構成は、加工コストや信頼性の面においても必ずしも好ましい構成とはいえない。 When using a mold product obtained by molding a metal plate as a grounding member, as a method of mounting the grounding member on the core, for example, using the elastic force of the metal plate as in the shield plate described in Document 1. There is a method of gripping and mounting the outer shape of the core. That is, for example, a method is conceivable in which a grounding member bent in a U-shape is placed on the core, and the core is gripped from the outside by the elastic force of the grounding member. However, the variation in the finished dimensions of the outer shape of the core is large, and is as large as or more than the dimension that the grounding member can be elastically deformed. Therefore, it is difficult to realize a configuration in which the outer shape of the core is elastically gripped by the metal ground member formed by die molding unless the accuracy of the outer shape of the core is significantly increased by additional processing such as cutting. Further, as described above, since an insulating oxide film is formed on the core surface, in order to bring the core and the ground member into electrical contact, the core surface with which the ground member contacts is polished in advance. Therefore, it is necessary to remove the oxide film. Therefore, this configuration is not necessarily a preferable configuration in terms of processing cost and reliability.
このように、電流センサへのノイズの影響を低減するために最も有効な対策である上記(A)、すなわちコアの接地を行う構成は、多くの作業を必要とし、製品の信頼性を損なう可能性があった。本発明は上記の事情に鑑みてなされたものである。すなわち、コアを低損失かつ高い信頼性で接地することによって電流センサへの静電ノイズの進入を抑え、高い電流測定精度を達成する電流センサを提供することを目的とする。 As described above, the above-mentioned (A), which is the most effective measure for reducing the influence of noise on the current sensor, that is, the configuration in which the core is grounded, requires a lot of work and can impair the reliability of the product. There was sex. The present invention has been made in view of the above circumstances. That is, an object of the present invention is to provide a current sensor that achieves high current measurement accuracy by suppressing the entrance of electrostatic noise to the current sensor by grounding the core with low loss and high reliability.
本発明の実施形態により、ギャップが形成された環状のコアと、ギャップ内に収容される磁電変換素子が実装された回路基板とを備えた電流センサにおいて、コアの接地に使用されるコア接地部材が提供される。このコア接地部材は、接地線に接続される第1部と、ギャップ内に配置され、ギャップの境界を定めるコアの端面と接触する第2部とを有している。コア接地部材は、金属板の金型加工により形成することができる。 According to an embodiment of the present invention, a core grounding member used for grounding a core in a current sensor including an annular core having a gap formed therein and a circuit board on which a magnetoelectric conversion element accommodated in the gap is mounted Is provided. The core grounding member has a first part connected to the grounding wire and a second part disposed in the gap and in contact with the end face of the core that defines the gap. The core grounding member can be formed by metal plate mold processing.
このように構成されたコア接地部材は、酸化膜の絶縁層が形成されていないギャップ端面との接触により低損失な接地を可能にする。このようなコア接地部材を使用すれば、コアの外表面に形成された絶縁層を研磨等で除去する作業が不要となり、少ない工数でコアを絶縁することができる。また、コア接地部材は、金属板の金型加工で形成することにより、安価に作製することができる。 The core grounding member configured as described above enables low-loss grounding by contact with the gap end surface where the insulating layer of the oxide film is not formed. If such a core grounding member is used, the work of removing the insulating layer formed on the outer surface of the core by polishing or the like becomes unnecessary, and the core can be insulated with a small number of man-hours. Further, the core grounding member can be manufactured at a low cost by forming it by metal mold processing.
第2部は、コアの端面と接触する接触部と、ギャップ内に配置されることにより弾性変形し、接触部を弾性力により端面に押し込む弾性変形部を有することが望ましい。部材の弾性変形を利用することにより、簡単な機構により、かつ容易な作業でコア接地部材を取り付けることが可能になる。 The second part preferably has a contact part that contacts the end face of the core, and an elastic deformation part that elastically deforms by being disposed in the gap and pushes the contact part into the end face by an elastic force. By utilizing the elastic deformation of the member, the core grounding member can be attached by a simple mechanism and with an easy operation.
第2部は、少なくとも第1接触部及び第2接触部を有していることが望ましい。この場合、第1接触部及び第2接触部は、コアの互いに平行な第1端面及び第2端面とそれぞれ接触する接触平面を有し、弾性変形部は第1接触部と第2接触部の一端同士を連結するように構成することができる。このように第1端面及び第2端面の各々と接触する部分を設け、弾性変形部を介して連結させた構成により、コア接地部材に多少の歪みがあってもコアの各端面に合わせて柔軟に変形し、コアとコア接地部材との良好な接触を確保することが可能になる。 It is desirable that the second part has at least a first contact part and a second contact part. In this case, the first contact portion and the second contact portion have contact planes that respectively contact the first end surface and the second end surface that are parallel to each other of the core, and the elastic deformation portion is formed between the first contact portion and the second contact portion. It can comprise so that one end may be connected. In this way, by providing a portion in contact with each of the first end surface and the second end surface and connecting them via the elastic deformation portion, even if there is some distortion in the core grounding member, it can be flexibly adapted to each end surface of the core. It becomes possible to ensure good contact between the core and the core grounding member.
第1部は、平板状に形成されて、第2部がギャップ内に配置されたときに、一面がコアの外表面と接触するように形成されていることが望ましい。このような構成により、接触面積を大きく確保できる外表面を介した電気的接続も付加的に得られ、接続抵抗の低減と安定性が向上する。 The first portion is preferably formed in a flat plate shape so that one surface is in contact with the outer surface of the core when the second portion is disposed in the gap. With such a configuration, an electrical connection through an outer surface that can ensure a large contact area is additionally obtained, and the connection resistance is reduced and the stability is improved.
第1部は、第2部がギャップ内に配置されたときに、回路基板のノイズ感受性が高い箇所を覆うように形成されていてもよい。コア接地部材をこのように形成することにより、コア接地部材を回路基板のシールドとしても利用することが可能になり、電流センサの性能を更に向上させることができる。 The first part may be formed so as to cover a place where the noise sensitivity of the circuit board is high when the second part is disposed in the gap. By forming the core grounding member in this way, the core grounding member can be used as a shield for the circuit board, and the performance of the current sensor can be further improved.
コア接地部材は、第1部と同一平面上に形成された平板状の第3部を更に有しており、 第2部が第1部と第3部とを連結する構成が好ましい。第1部と反対側に第1部と同一平面上に形成された第3部を設けることにより、コア接地部材を取り付ける際の位置決めが可能になる。また、第3部も、第1部と同様に、回路基板のシールドや、コア外表面との電気的接続にも寄与する。 The core grounding member preferably further includes a flat plate-like third part formed on the same plane as the first part, and the second part preferably connects the first part and the third part. By providing the third part formed on the same plane as the first part on the side opposite to the first part, positioning when attaching the core grounding member becomes possible. The third part also contributes to the shield of the circuit board and the electrical connection with the outer surface of the core, like the first part.
第2部は、磁電変換素子がギャップの中央に配置されるように素子を押さえて位置決めする、素子押さえ部を更に有していることが望ましい。このような素子押さえ部を設けることにより、磁電変換素子をギャップの中央に正確に配置することが可能になり、電流センサの測定精度を更に向上させる。この構成は、特に電流の方向による感度差を低減させるため、交流電流の測定精度の改善に有効である。 The second part preferably further includes an element pressing part for pressing and positioning the element so that the magnetoelectric conversion element is arranged at the center of the gap. By providing such an element pressing portion, the magnetoelectric conversion element can be accurately arranged at the center of the gap, and the measurement accuracy of the current sensor is further improved. This configuration is particularly effective in improving the measurement accuracy of alternating current because it reduces the difference in sensitivity due to the direction of the current.
素子押さえ部は、第1及び第2素子押さえ部を含んでいることが望ましい。この場合、第1及び第2素子押さえ部は、コアの第1及び第2端面と磁電変換素子との間にそれぞれ配置され、磁電変換素子にそれぞれ逆方向の弾性力を加える構成が可能である。 It is desirable that the element pressing portion includes first and second element pressing portions. In this case, the first and second element pressing portions can be arranged between the first and second end faces of the core and the magnetoelectric conversion element, respectively, and apply a reverse elastic force to the magnetoelectric conversion element. .
また、本発明の実施形態により、上記のコア接地部材を備えた電流センサが提供される。 In addition, according to the embodiment of the present invention, a current sensor including the core grounding member is provided.
また、本発明の実施形態により、ギャップが形成された環状のコアと、ギャップ内に収容される磁電変換素子が実装された回路基板とを備えた電流センサが提供される。この電流センサは、コアを接地するためのコア接地部材を更に備えている。コア接地部材は、接地線に接続される第1部と、ギャップ内に配置される第2部とを有している。 Further, according to the embodiment of the present invention, a current sensor including an annular core having a gap and a circuit board on which a magnetoelectric conversion element accommodated in the gap is mounted is provided. The current sensor further includes a core grounding member for grounding the core. The core grounding member has a first part connected to the grounding wire and a second part arranged in the gap.
この構成により、少ない工数でコアを接地することが可能になる。コアの接地により、コアの電位に起因する磁電変換素子のノイズが低減され、電流センサの測定精度が向上する。 With this configuration, the core can be grounded with less man-hours. The grounding of the core reduces the noise of the magnetoelectric transducer due to the potential of the core and improves the measurement accuracy of the current sensor.
接地線は回路基板上に形成されていてもよい。この場合、回路基板には接地線に接続されたスルーホールが形成されていることが望ましい。更に、コア接地部材の第1部にはスルーホールに差し込まれる突起が形成されていることが望ましい。このような構成により、簡単な機構により、少ない工数でコア接地部材を接地線に接続することができる。 The ground line may be formed on the circuit board. In this case, it is desirable that a through hole connected to the ground line is formed in the circuit board. Furthermore, it is desirable that a protrusion inserted into the through hole is formed on the first portion of the core grounding member. With such a configuration, the core grounding member can be connected to the grounding wire with a small number of steps by a simple mechanism.
本発明の実施形態に係るコア接地部材を使用することにより、電流センサのコアの外表面に形成される絶縁層を除去することなく、コアを低損失かつ高い信頼性で接地することが可能になる。これにより、測定精度及び信頼性に優れた電流センサを低コストで製作することが可能になる。 By using the core grounding member according to the embodiment of the present invention, the core can be grounded with low loss and high reliability without removing the insulating layer formed on the outer surface of the core of the current sensor. Become. As a result, a current sensor excellent in measurement accuracy and reliability can be manufactured at low cost.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態に係る電流センサ1の要部の概略構成を示す分解斜視図である。図2は、電流センサ1のホール素子210近傍の概略構成を示す側面図である。また、図3は、本発明の実施形態に係る接地部材300の概略構成を示す斜視図である。なお、以下の説明において、図1における紙面上方向をZ方向、右下方向をX方向、左下方向をY方向とする。また、図1において、Y方向逆向きに見た面(紙面左手前側の面)を正面、Z方向逆向きに見た面(紙面上側の面)を上面、X方向逆向きに見た面(紙面右手前側の面)を側面とする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of a main part of a current sensor 1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a side view showing a schematic configuration in the vicinity of the
電流センサ1は、コア100、回路基板200、接地部材300、及びこれらを収納する図示しない樹脂ケースから構成されている。なお、コア100、回路基板200、及び接地部材300の3つの主要部材によって後述する電流センサ1の機能が達成される。樹脂ケースは各部材の保持、保護、及び電流センサ固定のために使用される副次的部材であるため、詳細な説明は省略する。なお、ケース材としては、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、エポキシ樹脂等の電気絶縁性を有する樹脂の他、静電シールド機能をもつ金属板(鋼板、アルミ板、銅板等)から形成されてもよい。また、パーマロイや珪素鋼板等の磁気シールド機能をもつ金属板から形成されてもよい。
The current sensor 1 includes a
コア100は、珪素鋼板から形成された環状部材であり、磁気回路を構成する。コア100は、コア内に励起される磁束線と垂直な互いに近接する2面で切断されており、2つの切断面(第1端面112、第2端面114)によって挟まれたギャップ110が形成されている。ギャップは、例えば精密な切削加工等によって形成されており、第1端面112及び第2端面114の寸法精度(平面度、面間隔、平行度等)は他の寸法精度よりも格段に高く、例えば面間隔は許容公差0.2mm以下で加工されている。
The
回路基板200には、ホール素子210の他、ホール素子210に供給する直流の制御電流を生成する定電流回路(不図示)や、ホール素子210が出力する微弱電圧を増幅して電圧信号を生成する増幅回路(不図示)が実装されている。また、回路基板200には、接地部材300を回路基板200上の接地線と接続すると共に回路基板に対して固定するためのスルーホール220が形成されている。回路基板200はコア100の上面に密着するように配置される。また、回路基板200はコア100の上面形状に合わせてC字状に形成されている。
In addition to the
接地部材300は、回路基板200上に形成されている接地線(0V)に対してコア100を電気的に確実に接続させるための部材である。接地部材300は、細長い1枚の矩形銅板から金型加工により成形されたものである。本実施形態に係る接地部材300は、矩形平板状の第1部310及び第3部330と、これら第1部310と第3部330とを連結するU字状の第2部320から構成されている。第1部310及び第3部330は、組立後に略同一平面上に配置されるように形成されている。図2に示されるように、接地部材300は、コア100の上面と回路基板200との間に配置される。図2に示されるように、第2部320がギャップ110内に挿入され、第1部310及び第3部330がコア100の上面と密着するように配置される。また、第2部320のU字の内側空間には、ホール素子210が挿入される。
The
接地部材300の詳細構成について、図3を参照しながら説明する。第1部の一部には、コの字状に切り込まれて上側に引き出された突起312が形成されている。突起312は、組み立て時に回路基板200のスルーホール220に差し込まれて半田づけされる。これにより、接地部材300は回路基板200上に形成された接地線と電気的に接続される。なお、接地部材300は銅板から形成されているため、半田づけによりスルーホール220に確実に固定することができる。
A detailed configuration of the grounding
第2部320は、2対の接触部322・324と、接触部322・324を連結する1対の湾曲部326と、接触部322・324の各対の間に形成される湾曲した素子押さえ板327・328から構成される。接触部322及び324は、第1部310及び第3部330の対向する一端でそれぞれ直角に折り曲げられた矩形平板部である。第2部がコア100のギャップ110内に挿入されたときに、ギャップ端面112・114との接触により湾曲部326が撓み、その弾性反発力により接触部322及び324の外側の面がコアの第1ギャップ端面112及び第2ギャップ端面114とそれぞれ面接触するように構成されている。具体的には、接地部材300は、自然状態における接触部322と324の外側の面の間隔が、ギャップ110の間隔よりも広く、また、上方(開放端側)ほど広くなるように形成されている。更に、接地部材300は、接触部322及び324が外側から押し込まれて互いに平行になるよう変形したときに、接触部322及び324の外側の面の間隔がギャップ110の間隔と略等しくなるように形成されている。
The
上記のような第2部320の構成により、第2部320がコア100のギャップ110内に挿入されると、接触部322及び324の外側の面と、コアの第1端面112及び第2端面114とが押し合って、両者は広い面積で接触する。また、第1端面112及び第2端面114は、ギャップ110形成時の切削加工により絶縁層が除去されているため、接地部材300との接触抵抗も小さい。従って、第2部320をギャップ110内に差し込むことにより、コア100と接地部材300との間で低損失かつ安定した電気的接続が達成される。
With the configuration of the
接触部322及び324の各対の間には、素子押さえ板327及び328がそれぞれ形成されている。素子押さえ板327及び328は、接触部322及び324から根元付近(第1部310及び第3部330との境界付近)でそれぞれ分岐し、第2部320の内側空間へ緩やかな角度で突出した、短冊形状の部分である。素子押さえ板327及び328は、中途からで接触部322及び324へ向けて緩やかに湾曲し、湾曲面でホール素子210の感磁面212及び214と緩やかな角度で接するように構成されている。接地部材300は、自然状態あるいはギャップ110に接触部322及び324が差し込まれた状態において、素子押さえ板327及び328が最も接近する箇所の内側間隔が、ホール素子210の感磁面212及び214の間隔よりも狭くなるように形成されている。そのため、ホール素子210が素子押さえ板327及び328の間に差し込まれると、素子押さえ板327及び328が撓み、その反発力によってホール素子210の感磁面212及び214が両側から圧迫される。また、このとき素子押さえ板327及び328の先端が、コアのギャップ端面112及び114とそれぞれ当接して動けなくなり、各端面からの強い反力も感磁面212及び214に加わる。これにより、ホール素子210は素子押さえ板327及び328によって更に固く弾性保持される。素子押さえ板327及び328は高い精度で成形されているため、それぞれ均等に撓み、感磁面212と第1ギャップ端面112との間隔が感磁面214と第2ギャップ端面114との間隔と略等しくなる。すなわち、ホール素子210の本体は、ギャップ110の間隔方向(X方向)において正確に中央に位置決めされる。これにより、ホール素子210は、コアに集束される磁束を高精度に計測することができる。特に、磁束方向による感度差が低減するため、交流電流の計測精度が大幅に向上する。
また、素子押さえ板327及び328は、ホール素子の感磁面212及び214をそれぞれ覆うように形成されており、また回路基板200の接地線(0V)に接続されているため、ホール素子をシールドする機能も有している。
The
また、コア100の外表面(ギャップ端面以外の表面)には薄い酸化膜の絶縁層が形成されているため、接地部材300との接触抵抗は比較的に高いが、接地部材300との接触面積を広く取ればコア100の接地特性に寄与する電気的接触が得られる。そのため、本実施形態における第1部は、突起312の先まで延長されており、コア100と接地部材300との接触面積を広げ、接触抵抗の低減と安定化を達成している。
In addition, since an insulating layer of a thin oxide film is formed on the outer surface of the core 100 (surface other than the gap end surface), the contact resistance with the
また、第1部310及び第3部330は、回路基板のノイズ感受性の高い箇所を覆ってノイズ源から遮蔽するように形成されており、また回路基板の接地線と電気的に接続されているため、回路基板のシールドとしても機能する。本実施形態では、回路基板200の正面側(図1中左下側)に増幅回路等のノイズ感受性の高い回路が配置されているため、第1部310及び第3部330は直線状に形成されている。しかし、C字状の回路基板の全面に亘ってノイズ感受性の高い回路が分布している場合には、例えば回路基板200の全面を覆うC字状に、あるいはコア上面をすべて覆うようなロの字状に形成された第1部310及び第3部330を使用してもよい。
Further, the
また、本実施形態においては、接地部材の接地部及び湾曲部が2対形成されているが、接地部材の幅を広く取れる場合は、接触部及び湾曲部が3対以上形成されてもよい。接触部及び湾曲部の対が増えるほど、接触部への異物の付着や形成不良による接触不良が発生する可能性を減らすことができ、より確実な接地が実現される。 In the present embodiment, two pairs of grounding portions and curved portions of the grounding member are formed. However, when the width of the grounding member can be widened, three or more pairs of contact portions and curved portions may be formed. As the number of pairs of the contact portion and the curved portion increases, the possibility of contact failure due to adhesion of foreign matter to the contact portion or formation failure can be reduced, and more reliable grounding is realized.
本実施形態では珪素鋼板から形成されたコアが使用されているが、コアの材料は計測する電流の性質(例えば、交流か直流か、大電流か微小電流か等)によって適宜選択することができる。例えば、パーマロイやフェライトをコアの材料として使用することができる。 In this embodiment, a core formed of a silicon steel plate is used, but the material of the core can be appropriately selected depending on the nature of the current to be measured (for example, AC or DC, large current or minute current). . For example, permalloy or ferrite can be used as the core material.
1 電流センサ
100 コア
110 ギャップ
112 ギャップ端面(第1端面)
114 ギャップ端面(第2端面)
200 回路基板
210 ホール素子
220 スルーホール(接地部材実装穴)
300 接地部材
310 第1部
312 突起(基板固定部)
320 第2部
322 接触部(第1接触部)
324 接触部(第2接触部)
326 湾曲部
328 素子押さえ板
330 第3部
1
114 Gap end face (second end face)
200
300
320
324 contact part (second contact part)
326
Claims (20)
接地線に接続される第1部と、
前記ギャップ内に配置され、該ギャップの境界を定める前記コアの端面と接触する第2部と、
を有することを特徴とするコア接地部材。 In a current sensor including an annular core having a gap formed therein and a circuit board on which a magnetoelectric conversion element accommodated in the gap is mounted, a core grounding member used for grounding the core,
A first part connected to the ground wire;
A second portion disposed within the gap and in contact with an end face of the core that delimits the gap;
A core grounding member characterized by comprising:
前記コアの端面と接触する接触部と、
前記ギャップ内に配置されることにより弾性変形し、前記接触部を弾性力により前記端面に押し込む弾性変形部と
を有することを特徴とする請求項1に記載のコア接地部材。 The second part is:
A contact portion in contact with the end face of the core;
The core grounding member according to claim 1, further comprising: an elastic deformation portion that is elastically deformed by being disposed in the gap and that pushes the contact portion into the end face by an elastic force.
第1接触部及び第2接触部は、コアの互いに平行な第1端面及び第2端面とそれぞれ接触する接触平面を有し、
弾性変形部は第1接触部と第2接触部の一端同士を連結する
ことを特徴とする請求項2に記載のコア接地部材。 The second part has a first contact part and a second contact part,
The first contact portion and the second contact portion have contact planes that respectively contact the first end surface and the second end surface parallel to each other of the core,
The core grounding member according to claim 2, wherein the elastic deformation portion connects one end of the first contact portion and the second contact portion.
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のコア接地部材。 The first part is formed in a flat plate shape, and when the second part is disposed in the gap, the first part is formed so as to come into contact with the outer surface of the core. 4. The core grounding member according to any one of 3 above.
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のコア接地部材。 5. The device according to claim 1, wherein the first part is formed so as to cover a portion of the circuit board where the noise sensitivity is high when the second part is disposed in the gap. 6. The core grounding member as described.
第2部が第1部と第3部とを連結する
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のコア接地部材。 A flat plate-like third part formed on the same plane as the first part;
The core grounding member according to any one of claims 1 to 5, wherein the second part connects the first part and the third part.
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載のコア接地部材。 The second part further includes an element pressing part that presses and positions the magnetoelectric conversion element so that the magnetoelectric conversion element is arranged in the center of the gap. Core grounding member.
第1及び第2素子押さえ部は、コアの第1及び第2端面と磁電変換素子との間にそれぞれ配置され、磁電変換素子にそれぞれ逆方向の弾性力を加える
ことを特徴とする請求項7に記載のコア接地部材。 The element pressing part includes first and second element pressing parts,
The first and second element pressing portions are respectively disposed between the first and second end faces of the core and the magnetoelectric conversion element, and apply elastic forces in opposite directions to the magnetoelectric conversion element, respectively. The core grounding member as described in.
ことを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載のコア接地部材。 The core grounding member according to any one of claims 1 to 8, wherein a protrusion for inserting into a grounding through hole formed in the circuit board is formed in the first part.
ギャップ内に収容される磁電変換素子が実装された回路基板と
を備えた電流センサであって、
コアを接地するためのコア接地部材を更に備え、
コア接地部材は、接地線に接続される第1部と、ギャップ内に配置される第2部とを有することを特徴とする電流センサ。 An annular core with a gap formed;
A current sensor including a circuit board on which a magnetoelectric conversion element housed in a gap is mounted,
A core grounding member for grounding the core;
The core grounding member has a first part connected to the grounding wire and a second part disposed in the gap.
コアの端面と接触する接触部と、
ギャップ内に配置されることにより弾性変形し、接触部を弾性力により端面に押し込む弾性変形部と
を有することを特徴とする請求項11に記載の電流センサ。 Part 2
A contact portion in contact with the end face of the core;
The current sensor according to claim 11, further comprising: an elastically deforming portion that is elastically deformed by being disposed in the gap and that pushes the contact portion into the end face by an elastic force.
第2部は第1接触部及び第2接触部を有し、
第1接触部及び第2接触部は、コアの第1端面及び第2端面とそれぞれ接触する接触平面を有し、
弾性変形部は第1接触部と第2接触部の一端同士を連結する
ことを特徴とする請求項12に記載の電流センサ。 The core has a first end face and a second end face parallel to each other,
The second part has a first contact part and a second contact part,
The first contact portion and the second contact portion have contact planes that contact the first end surface and the second end surface of the core, respectively.
The current sensor according to claim 12, wherein the elastic deformation portion connects one end of the first contact portion and the second contact portion.
ことを特徴とする請求項11から13のいずれか1項に記載の電流センサ。 The first part is formed in a flat plate shape, and when the second part is disposed in the gap, the first part is formed so as to contact the outer surface of the core. 14. The current sensor according to any one of items 13.
ことを特徴とする請求項11から14のいずれか1項に記載の電流センサ。 15. The first part according to claim 11, wherein the first part is formed so as to cover a portion where the noise sensitivity of the circuit board is high when the second part is disposed in the gap. The current sensor described.
第2部が第1部と第3部とを連結する
ことを特徴とする請求項11から15のいずれか1項に記載の電流センサ。 The core grounding member further has a flat plate-like third part formed on the same plane as the first part,
The current sensor according to any one of claims 11 to 15, wherein the second part connects the first part and the third part.
ことを特徴とする請求項11から16のいずれか1項に記載の電流センサ。 The second part further includes an element pressing part that presses and positions the magnetoelectric conversion element so that the magnetoelectric conversion element is arranged at the center of the gap. Current sensor.
第1及び第2素子押さえ部は、コアの第1及び第2端面と磁電変換素子との間にそれぞれ配置され、磁電変換素子にそれぞれ逆方向の弾性力を加える
ことを特徴とする請求項17に記載の電流センサ。 The element pressing part includes first and second element pressing parts,
The first and second element pressing portions are respectively disposed between the first and second end faces of the core and the magnetoelectric conversion element, and apply elastic forces in opposite directions to the magnetoelectric conversion element, respectively. The current sensor described in 1.
前記回路基板には前記接地線に接続された前記スルーホールが形成されており、
前記第1部には突起が形成され、該突起がスルーホールに差し込まれている
ことを特徴とする請求項10から18のいずれか1項に記載の電流センサ。 The ground wire is formed on a circuit board;
The circuit board has the through hole connected to the ground line,
The current sensor according to claim 10, wherein a protrusion is formed on the first portion, and the protrusion is inserted into a through hole.
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