JP2012073277A - 電流センサー - Google Patents

Abstract

【課題】 高い精度を有しながら、経済的に製造される電流センサーを提供すること。
【解決手段】筐体と、中央開口部を有する磁気回路と、磁界センサーと、磁気回路の枝部の一部周囲に延在する一つ以上の略Ｕ字形状の一次導体部１０とを備える。筐体は、複数の予め形成された一次導体案内用空洞８２を備え、これらの一次導体案内用空洞８２は、筐体の対向する側方外面の間で磁気回路の中央開口部を貫通して延在する。予め形成された一次導体案内用空洞８２は、磁界センサーと磁気回路とが筐体内に組入れられた後に、一つ以上の一次導体部１０がこれらの空洞８２を貫通して挿入されるように構成される。センサーは、予め形成された一次導体案内用空洞８２の数よりも少ない数の一次導体部１０を有する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、磁気回路と磁界センサーとを有する電流センサーに関する。

本発明は、特に（但し、これに限定されない）、磁気回路により誘導される磁束を打ち消すための、二次コイルを有する補償回路を含むクローズドループタイプの電流センサーに関する。

クローズドループ電流センサーは、数多くの電流測定及び電圧測定の用途に広く使用されている。このようなセンサーでは、補償回路がフィードバックループにおいて駆動され、測定対象の電流（一次電流）により誘導される磁界を打ち消すため、磁気回路の磁束密度が極めて低くなっている。結果として生じたこの磁界は、磁界センサーによって拾い上げられるが、このため、この磁気センサーは、電流センサーが正確且つ迅速に応答するために高い感度を有する必要がある。

様々な磁界センサーとしては、ホール効果検出器、ピックアップコイル、又はフラックスゲートセンサーが挙げられるが、これらの磁界センサーは、いわゆるクローズドループ電流センサーにおいて使用されうる。この磁界検出器は、磁気回路のエアギャップ内、部分的なエアギャップ内、エアギャップ近傍、又は磁気回路の枝部の単に近傍もしくは周囲に配置されうる。

ある種の磁界センサーの感度を考慮すると、外部磁界の影響を低減するためには、外部磁界が磁界センサーに対してより大きな影響を及ぼす磁気コイルの外側ではなく、磁気コア内又はその内周に沿って磁界センサーを位置させることが好適となる。

高感度の磁界検出器を有するクローズドループ電流センサーが、例えば、ドイツ特許出願ＤＥ１０２００５０２８５７２に記載されている。この公報において、電流センサーは、幅が均一なストリップ状の軟質の磁性材（即ち、高透磁率を有する材料）によって形成された磁気コアを有し、この軟質の磁性材は、折り曲げられて、鏡面対称に互いに組立てられた同一の二つの部分となる。この磁気コアは、間に空間を形成する複数の延長部を有しており、この空間内に磁界フラックスゲートセンサーが位置する。磁界検出器のためのこの空間は、外側の対をなすアームと、内側の対をなすアームとによって境界を付けられており、この外側の対は、端部同士が当接する関係にあると考えられ、この内側の対をなすアームによって、エアギャップが設けられると考えられる。

磁気回路の当接する外側のアーム同士の間等において、磁気回路に非連続が生じることにより、寄生エアギャップ効果がもたらされるが、この寄生エアギャップ効果は、センサーの測定の精度や応答に影響を及ぼす。当接する端部間の接触度合いが僅かに変化したり、僅かなギャップが生じたりすることにより、磁束線、従ってセンサーの測定の精度に重大な影響が及ぼされる可能性がある。このように、前述の公報に記載のセンサーは、組立の精度や、再現性に左右される。この磁気コアは、低い剛性を有するストリップ状の材料を折り曲げることで形成されており、製造中及び組立中の取扱に注意を要する。更には、第一及び第二の対をなすアーム同士の間の空間に位置する磁気フラックスゲートセンサーも、開いた側方からの外部磁界の影響にある程度さらされている。

クローズドループタイプの電流センサーや、更にはオープンループタイプの電流センサーも使用されうる様々な用途を鑑みると、費用効果の高い方法で生産することのできる、様々な動作範囲を有するセンサーが必要である。

ドイツ特許ＤＥ４０１７２８０に記載の電流センサーは、外部回路基板に接続するための複数のＵ字形状の一次導体部を備えており、これにより、これらのＵ字形状の一次導体部は、異なる構成で回路基板上において相互接続され、一又は複数の巻線を形成することができる。これにより、センサーを、異なる動作電流範囲に対して容易に構成することが可能となる。しかしながら、これらの一次導体部は、部分的に筐体内に組入れられ、樹脂で固定されたり、オーバーモールドされたりする。これにより、所望により一次導体部の数又は位置を変更する場合、費用のかかる段取り替えが必要となる。

独国特許出願公開第１０２００５０２８５７２号明細書 独国特許発明第４０１７２８０号明細書

本発明の目的は、高い精度を有しながら、経済的に製造される電流センサーを提供することである。

容易且つ経済的に組立てられる電流センサーを提供することは、有利である。

本発明の目的は、用途が広く、特に異なる動作範囲に対して容易に製造が可能な電流センサーを提供することである。

外部磁界の影響に対して良好な耐性を有するクローズドループ電流センサーを提供することは、有利である。

頑強且つ信頼性の高いクローズドループ電流センサーを提供することは、有利である。

小型のクローズドループ電流センサーを提供することは、有利である。

本発明の様々な目的は、請求項１、１５、１７、及び２２記載の電流センサーを提供することで達成されている。

本明細書において開示されるのは、電流センサーであって、この電流センサーは、筐体と、中央開口部を有する磁気回路と、磁界センサーと、磁気回路の枝部の一部周囲に延在する一つ以上の略Ｕ字形状の一次導体部とを備え、筐体は、複数の予め形成された一次導体案内用空洞を備え、これらの一次導体案内用空洞は、筐体の対向する側方外面の間で磁気回路の中央開口部を貫通して延在し、予め形成された一次導体案内用空洞は、磁界センサーと磁気回路とが筐体内に組入れられた後に、一つ以上の一次導体部がこれらの空洞を貫通して挿入されるように構成され、センサーは、予め形成された一次導体案内用空洞の数よりも少ない数の一次導体部を有する電流センサーである。

本明細書において更に開示されるのは、磁気回路と、磁界センサーと、補償回路とを備えるクローズドループ電流センサーであって、この補償回路は、磁気回路の中央開口部を貫通して延在する一つ以上の一次導体内を流れる測定対象の電流により生じる磁界と逆向きの磁界を生成するように構成され、磁気回路は、実質的に閉じられた磁気回路を形成するように互いに組立てられた、少なくとも二つのコア部分により形成される磁気コアを備え、磁気回路の枝部が、側壁部により結合された内壁部と外壁部とを備え、これらの側壁部は、磁界センサーを内部で収容する空洞部を囲み、側壁部及び外壁部は、曲げられ、内壁部の側縁部から延在するクローズドループ電流センサーである。

好ましくは、一方の磁気コア部分の外壁部は、他方の磁気コア部分の枝部の外壁部に重なる延長部を備える。好適には、内壁部の端縁部同士の間にエアギャップが形成されてもよい。

折り曲げられた側壁部及び外壁部と、重なる外壁部とによって、外部磁界からの遮蔽に加えて、磁気コア部分同士の間に精度が高く且つ信頼性の高いエアギャップ効果が提供され、これにより、精度が高く且つ信頼性の高い電流測定が可能となる。好適には、磁気コア部分は、工業規模で費用効果の高い方法で、シートメタルから打抜き成形することで製造されてもよい。磁界センサーが挿入される空洞を形成する枝部の上述の構成は、容易に組立てられ、組立公差に特に左右されることもないため、経済的に製造される。

磁気コアは、対向する側方枝部を有する略平行六面体形状であってもよく、これらの側方枝部は、対向する第一枝部と第二枝部とを結合する。第一及び第二枝部は、個別のコア部分として分けられる。

磁気コアの第一及び第二枝部は、二次回路のコイル支持体の空洞内に挿入されてもよい。好適には、二次回路は、磁気回路の第一及び第二枝部の周囲に延在する各コイル支持体の周囲にそれぞれ巻かれた、対をなすコイルを備えてもよい。

好適には、対向する第一枝部と第二枝部とを相互接続する磁気回路の側方枝部は、磁気コア部分を形成する打抜き作業中に設けられる畝形状又は型押し形状の補強部を備えてもよい。

好適には、磁界センサーは、誘電性の支持体と、この支持体上に装着されたフラックスゲートコアと、支持体及びフラックスゲートコアの周囲に巻かれたフラックスゲートコイルとを備えてもよい。好適には、電気端子が、支持体に確実に固定されてもよく、それは、好ましくは支持体を電気端子の部分上にオーバーモールドしたり、端子を支持体の対応する収容部内に圧力嵌めの状態で綴じ合わせたりすることによって行われる。これらの端子は、コイルの端部が電気接続するためのコイル接続部と、磁界検出器が信号処理回路に接続するための端子部とを備える。好適には、フラックスゲートセンサーの端子は、二次回路の第一及び第二コイルのそれぞれの端部に隣接して配置される回路基板に接続するために、二次コイル支持体の空洞の一端から突出したセンサーの一端に配置されてもよい。

好適には、センサーは、内部信号処理回路を備えてもよく、この内部信号処理回路は、磁界検出器の端子と二次回路のコイルとに接続された電気接触部を有する回路基板を備え、好適には、この回路基板は、二次回路のコイルのそれぞれの一端側の一面に沿って装着される。これにより、センサーが小型化され、特に回路基板に装着された時の高さを比較的低くすることができる。更には、信号処理回路の回路基板と、コイル及び磁界検出器との間の接続部の経路は短く、例えば、これらの接続部をはんだ付けするために容易にこれらにアクセスできる。

信号処理回路は、とりわけ電源供給と測定信号の送信とのための、外部装置に接続するための端子を備え、好適には、これらの端子は、外部回路基板上に装着するように構成されたセンサーの装着面から突出する。

好適には、センサーは、磁界検出器を収容する磁気回路の第二枝部の一部周囲に延在する、一つ以上の略Ｕ字形状の一次導体部を備えてもよい。好適には、一次導体部には、外部回路基板に接続するために、センサーの装着面を越えて突出する端子が設けられてもよい。

好適には、センサーの筐体は、複数の予め形成された一次導体案内用空洞を備えてもよく、これらの一次導体案内用空洞は、筐体の対向する側方外面の間で磁気回路の中央開口部を貫通して延在する。予め形成された一次導体案内用空洞は、磁界センサー及び磁気回路が筐体内に組入れられた後に、一つ以上の一次導体部がこれらの空洞を貫通して挿入されるように構成され、この場合、センサーは、予め形成された一次導体案内用空洞の数よりも少ない数の一次導体部を有する。筐体に組み付けられた一次導体の数及び位置は、電流センサーの所望の動作範囲に応じて選択されてもよい。更に好適には、筐体は、一次導体部の側方枝部を位置決めするために、装着面近傍において、筐体の側方外壁に沿って案内用溝を備えてもよい。Ｕ字形状の一次導体部は曲げられていてもよく、これにより、この一次導体部は、装着面と直交する面に位置する案内用溝を貫通して延在し、この装着面は、Ｕ字形状の一次導体が貫通して延在する、対応する空洞を通って延在する面と平行であり、且つこの平行な面から段差を有して配置される。好適には、曲げられた一次導体部によって、一次導体と補償回路（二次導体）の端子との間の沿面距離が増大しうる。

本発明の更なる目的及び好適な局面は、請求項、以下の詳細な説明、及び図面から明らかになるであろう。

図１ａは、本発明の実施形態に係る電流センサーの、筐体を外した状態（点線で図示）の斜視図及び部分断面図である。 図１ｂは、図１ａの電流センサーの実施形態の斜視分解図である。 図２ａは、図１に示されるセンサーの磁気回路の斜視図である。 図２ｂ〜２ｆは、磁気回路の変形例の斜視図である。 図２ｂ〜２ｆは、磁気回路の変形例の斜視図である。 図２ｂ〜２ｆは、磁気回路の変形例の斜視図である。 図２ｂ〜２ｆは、磁気回路の変形例の斜視図である。 図２ｂ〜２ｆは、磁気回路の変形例の斜視図である。 図３ａは、本発明の実施形態に係る電流センサーの磁界検出器の、部分断面を含む斜視図である。 図３ｂは、磁界検出器の、コイルを外した状態の斜視図である。 図４は、図１の電流センサーの部分の、二次（補償）回路と磁気回路との組立を示す斜視図である。 図５は、本発明に係る電流センサーの、筐体の一部を外した状態の斜視図である。 図６ａは、本発明に係る電流センサーの、第一の変形例に係る一次導体の配置の斜視図である。 図６ｂは、第二の変形例に係る一次導体の配置を示す、図６ａと同様の図である。 図６ｃは、第三の変形例に係る一次導体の配置を示す、図６ａと同様の図である。 図６ｄは、第四の変形例に係る一次導体の配置を示す、図６ａと同様の図である。

図面、特に図１ａを参照すると、電流センサー２が、筐体３（輪郭で図示）と、磁気回路４と、補償回路６と、磁界検出器８と、信号処理又は接続回路１２とを備える。補償回路は、本願明細書においては、二次回路とも称される。

電流センサーは、一次導体部１０を更に有してもよく、好ましくは、これらの一次導体部１０は、筐体の装着面５を越えて突出する接続端子端部２２を有して、Ｕ字形状に構成される。

特に図２ａを参照すると、磁気回路は、少なくとも二つのコア部分２８ａ、２８ｂから形成される磁気コアを備え、これらのコア部分２８ａ、２８ｂは、互いに組立てられると、対向する第一及び第二枝部３０、３２を有する実質的に閉じられた回路を形成し、これらの第一及び第二枝部３０、３２は、端枝部３４、３６によって相互接続され、一次導体が貫通可能な中央開口部３８を囲む。第一枝部３０は、コア部分２８ｂ、２８ａそれぞれの第一枝部部分３０ｂと第一枝部部分３０ａとを重ねることで形成される。好ましくは、第一枝部部分は、二次コイル１６の、一方の支持体１４ａ、１４ｂの対応する空洞３８内への挿入や、空洞３８内での組立が容易に行われるように（図１参照）、面取りされた自由端３１ａ、３１ｂを有する。枝部部分３０ａ、３０ｂは、枝部部分同士の間における寄生エアギャップ効果を低減するため、即ち、磁束によるコンダクタンスを向上させるため、空洞内での組立時に、互いに押圧される。

第二枝部３２は、枝部部分３２ａ、３２ｂによって形成され、この枝部部分３２ａ、３２ｂは、磁気コア部分２８ａ、２８ｂそれぞれの側方枝部３６、３４のそれぞれの端部から延在する。第二枝部３２は、内壁部４０ａ、４０ｂと、外壁部４２ａ、４２ｂとを備え、これらの内壁部及び外壁部の間に、磁界検出器８を内部で収容する空洞４４を形成する。内壁部及び外壁部は、それぞれの側壁部４６ａ、４６ｂに一体的に相互接続される。示される本実施形態においては、一方のコア部分２８ｂの側壁部４６ｂは、空洞４４において、他方のコア部分２８ａの側壁部４６ａとは反対側に配置される。

好適には、コア部分２８ａ、２８ｂは、高透磁率を有する金属合金のシートから打抜き成形されてもよい。これにより、第二枝部の側壁部及び外壁部は、打抜き工程中に、内壁部の面から折り出されることとなる。

図２ｂ、２ｃ及び２ｅ、２ｆの変形例に示されるように、第二枝部３２は、空洞４４の両側に側壁部４６ａ、４６ａ’及び４６ｂ、４６ｂ’を備えてもよい。図２ｃ、２ｆの変形例においては、シートメタルは、内壁部の一方の側縁部から他方の側縁部へ包み込むように設けられる。図２ｂ、２ｅの変形例においては、シートメタルは、内壁部４０ａ、４０ｂの両方の側縁部から曲げられ、外壁部４２ａ、４２ｂの一方の側縁部に沿って合わせられる。

好適には、側壁部及び外壁部の自由端縁部には、磁界検出器８の、第二枝部の空洞４４内への挿入が容易に行われるように、面取りされた面４８が設けられてもよい。

図２ａ、２ｂ、２ｃから最もよくわかるように、好適には、一方のコア部分２８ａの外壁部４２ａは、他方のコア部分２８ｂの外壁部４２ｂの一部に重なる外側延長部５０を備える。好適には、二つのコア部分２８ａ、２８ｂの外壁部４２ａ、４２ｂは、略同一面に配置される。これにより、外側延長部５０は段差を有して配置されることとなる。その結果、外側延長部５０は、他方のコア部分の外壁部外面に当接して位置することとなる。この段差配置は、第二枝部部分の中心付近に位置する略Ｓ字形状の湾曲部５２によってもたらされる。

内壁部４０ａ、４０ｂの対向する自由端縁部５３ａ、５３ｂは、これらの間にエアギャップ５４を形成する。互いに重なる外側延長部５０と外壁部４２ｂとの間の界面５６も、エアギャップを形成し、このエアギャップは、空洞４４の側方における開口部と同様に、磁界検出器を横切る磁束に影響を及ぼす。磁界検出器の操作及び制御は、これらのエアギャップと開口部との存在を考慮して行われる。しかしながら、外壁コア部の対向する自由端縁部が当接することで、ギャップ寸法の僅かな差異によって磁束線、従って測定信号に重大な影響が及ぼされる構成と比較すると、二つのコア部分の延長部５０と外壁部４２ｂとが重なる関係によれば、製造公差の影響は大幅に低減される。また、外壁延長部５０は、遮蔽効果も提供し、この遮蔽効果によって、測定信号に対する外部磁界の影響によって及ぼされる影響が低減される。延長部５０と外壁部４２ｂとは、互いに当接し、補償回路の二次コイル１６ｂの支持体１５内において、空洞５６の対向する壁によって互いに押圧される（図１参照）。二つのコア部分２８ａ、２８ｂは、コイル支持体のそれぞれの空洞３８、５６内に、対向する端部から挿入されるため、好適には、他方のコア部分の外壁部４２ｂに関する挿入や案内が容易に行われるように、面取りされた面５８が、延長部５０の自由端縁部に設けられてもよい。

図２ｄ〜２ｆに示されるように、側壁延長部５０’が、一方の側壁部４６ｂから延在し、他方のコア部分２８ａの側壁部４６ａの一部に重なって設けられてもよい。側壁延長部５０’は、外壁延長部５０に加えて設けられてもよいし、外壁延長部の代わりに設けられてもよい。また、側壁延長部を、いずれかの側（即ち、両側壁）及び／又は内壁４０ａ、４０ｂ上に設けることも可能であるが、これは、磁界検出器８が収容される空洞４４の周囲に設けられる二つの磁気回路部分を結合するエアギャップの、より良好な遮蔽及び／又はより良好な制御、あるいは最適化を目的としている。

好適には、第一枝部と第二枝部とを相互接続する側方枝部３４、３６は、補強用畝又は補強用型押し６０を備えてもよく、この補強用畝又は補強用型押し６０は、コア部分の打抜き作業中に形成され、これにより、コア部分が強化され、製造中、取扱中、及び組立中に変形する危険が低減される。

また、後者は、第一及び第二枝部３０、３２が一旦筐体３に組入れられると、端枝部３４、３６のより良好な平行性も保証する。

図３及び図１を参照すると、図示される電流センサーの実施形態においては、磁界検出器は、フラックスゲートコア６２を備えるフラックスゲートセンサーであり、好適には、このフラックスゲートコア６２は、強磁性非晶質材料のストリップ形状であってもよく、この強磁性非晶質材料は、例えば、Ｈｉｔａｃｈｉ Ｍｅｔａｌｓ／Ｍｅｔｇｌａｓ製の合金２７１４Ａのようなコバルト系合金であって、誘電性の支持体６４の内部又は上部に装着され、この誘電性の支持体６４は、例えば好適には、射出成形されたプラスチックから形成されてもよい。そして、フラックスゲートコイル２０が、支持体６４の一部と、この支持体の上部又は内部のフラックスゲートコアとの周囲に巻かれる。示される本実施形態においては、フラックスゲートコア１８は、支持体１９の窪み６８内に装着される。しかしながら、フラックスゲートコアは、円筒の棒形状又は矩形の棒形状であってもよいし、他の形状を有してもよく、また、支持体６４内の空洞内に装着されてもよい。

フラックスゲートコアは、支持体によってオーバーモールドされてもよい。支持体１９のフラックスゲートコアを収容する部分は、フラックスゲートコイル２０を周囲に巻くためのコイル形成部として機能してもよい。好適には、コイル接続端子７２が、支持体１９内に装着されてもよく、それは、例えばオーバーモールドや、支持体内に予め配置された空洞に綴じ合わせをすることによって行われる。図示される本実施形態においては、これらの端子はオーバーモールドされる。端子７２は、フラックスゲートコイルの巻線のそれぞれの端部に接続するための、対をなす接続ポート７４と、信号処理回路１２の回路基板２６に接続するための回路基板用端子端部７６とを備える。好適には、磁界検出器８は、補償回路のコイル支持体にコア部分が組み付けられた後に、磁気回路４の空洞４４内に挿入されても良い。これにより、磁界検出器８の端子端部７６は、二次コイルの端子端部８３ａ、８３ｂ（図４参照）と同様に、センサー装着面５と直交する回路基板の方向に突出することとなる。この構成は、コンパクト且つ容易に組立てられる。

図１と併せて図４を参照すると、好適には、補償回路は、二つのコイル１６ａ、１６ｂを備え、これらのコイル１６ａ、１６ｂのうち、一方が、磁気回路の第一枝部を囲み、他方が、磁界検出器が装着される磁気回路の第二枝部を囲む。二次コイル１６ａ、１６ｂは、それぞれのコイル支持体１４ａ、１４ｂ上に装着され、好適には、これらのコイル支持体１４ａ、１４ｂは、射出成形されたプラスチックにより形成されてもよい。図示される本実施形態においては、二つのコイルは、それぞれ対をなす接続端を有する個別の巻線を含む。あるいは、二つのコイル支持体は、一体成形された接続ヒンジを介して一体的に接続されてもよく、この接続ヒンジによれば、コイル支持体を、その上にコイルを巻くために略一線にし、次いで、図４に示されるものと同様の組立位置に互いに折り畳むことができる。後者の実施形態において、二つのコイルは、その結果、二つの接続端のみを有する単一の導線による巻線から形成されてもよく、この場合、一方のコイルから次のコイルへと続くこの導線は、支持体を相互接続するヒンジ近傍を通る。

好適には、コイル接続端子８０ａ、８０ｂが、それぞれのコイル支持体内に装着されてもよく、これらの端子は、コイルの端部が接続するための接触柱８１ａ、８１ｂと、信号処理及び接続回路１２に接続するための回路基板用端子端部８３ａ、８３ｂとを有してもよい。好適には、コイル接続端子８０ａ、８０ｂは、コイル支持体によってオーバーモールドされたり、綴じ合わせや他の方法によってコイル支持体内に装着されてもよい。

更に好適には、コイル支持体は、補償回路接続端子２４を収容してもよく、この補償回路接続端子２４は、外部回路に接続するための端子端部と、信号処理接続回路１２に接続するための回路基板用接続端部２４ｂとを有する。

好適には、信号処理回路１２は、コイルの一端側でセンサーの一面に沿って配置されてもよい。これにより、好適には、センサーの全高をできる限り低くすることが可能となり、且つ回路基板が補償回路や磁界検出器の様々な接続端子にコンパクト且つ容易に接続することが可能となる。

図５及び６ａ〜６ｄを参照すると、好適には、センサー筐体３は、複数の予め形成された貫通空洞８２を備え、これらの貫通空洞８２は、補償回路のコイル１６ａ、１６ｂの間に位置し、磁気回路４の中央空洞３８を横切る。好適には、貫通空洞８２は、直線状に並べられ、互いに一定間隔をおいて配置され、Ｕ字形状の一次導体１０の中間部２３を収容し装着するように構成されてもよい。空洞は、一次導体の断面輪郭に適した任意の形状（例えば、図示される円形や、正方形、矩形、又は多角形）であってもよい。

好適には、筐体は、Ｕ字形状の一次導体のアームを収容し位置決めするために、筐体の対向する側方面に配置された案内用溝８４を備えてもよい。好適には、溝８４は、その結果、一次導体の接続端２２の精度の高い位置決めを補助する。これらの接続端２２は、例えば、外部回路基板に接続するための、図示される本実施形態に示されるようなピン端子端部の形状であってもよい。

しかしながら、一次導体の接続端も、二次導体と同様に、外部コネクターにプラグ接続するように構成されてもよいし、回路基板の接触パッドにおいて表面実装接続するための表面実装端子端部として構成されてもよい。

好適には、一次導体は、信号処理回路と二次コイルと筐体とが組立てられた後に、導線又は他の棒状部品の直線距離分の予め形成された空洞８２を貫通して挿入されることで、電流センサーに装着させることができ、次いで、端部が曲げられて一次導体のＵ字形状を形成し、側方のアームは、対応する筐体の溝８４内にスナップ式に嵌められる。

一次導体は、センサーの所望の動作範囲に応じて、複数の使用可能な貫通空洞内に、任意の数で又は任意の位置で設けることができる。Ｕ字形状の一次導体の側部のアームは、それぞれの中間部２３に対してオフセット位置に設けられてもよい。換言すれば、Ｕ字形状の一次導体部は曲げられており、これにより、この一次導体部は、装着面と直交する面に位置する案内用溝を貫通して延在し、この装着面は、Ｕ字形状の一次導体が貫通して延在する、対応する予め形成された空洞を通って延在する面と平行であり、且つこの平行な面から段差を有して配置される。この構成により、一次巻線と二次端子２４とを隔てる距離が増大し、従って電流センサーの装着が意図される外部回路基板上における電気の沿面経路が増大することとなる。

差動電流測定の用途において、好適には、一次導体又は異なる一次電流が流れる一次導体群は、図６ａ及び６ｂに図示されるように、予め形成された筐体の空洞８２を空けておくことで生じる間隔によって隔てられてもよい。これにより、異なる電流が流れる一次導体間の、外部回路基板上における電気の沿面経路が増大することとなる。

貫通空洞を自由に選択することで一次導体の位置の構成を変更できるため、一次導体装着用の空洞の全てが使用されない場合は、電流センサーの装着が意図される外部回路基板や、あるいは外部の電気コネクターのより柔軟な設計が、製造コストを低く維持しながら可能となる。実際において、筐体及び他の構成部品を生産するために段取り替えを行う必要がなく、変更は一次導体の組立作業においてのみ行われる。これにより、導体を挿入したり曲げたりするために、同一の工具を用いることが可能となる。

なお、好適には、一次導体を選択挿入するような上述の筐体の構成は、本発明の範囲から逸脱することなく、オープンループ電流センサー（即ち、補償回路を有しない電流センサー）において実現されてもよい。

本発明に係る磁気回路の利点は、装置の立ち上げ中に一次導体において時折生じる電流の過充電に対して、より良い対策が取れることにある。電流の過充電は、発生した磁界が二次回路によって補償される前に、フラックスゲートコアが飽和する危険を生じる。第二枝部３２の構成、特に空洞４４が部分的に又はほぼ完全に側壁部及び外壁部によって包み込まれることと、更には外壁延長部５０及び／又は側壁延長部５０’が存在することとにより、空洞４４内におけるフラックスゲート磁界センサーの位置による飽和の問題に対して、効果的な保護が提供される。

本発明の様々な目的は、請求項記載の電流センサーを提供することで達成されている。

内壁部４０ａ、４０ｂの対向する自由端縁部５３ａ、５３ｂは、これらの間にエアギャップ５４を形成する。互いに重なる外側延長部５０と外壁部４２ｂとの間の界面５６も、エアギャップを形成し、このエアギャップは、空洞４４の側方における開口部と同様に、磁界検出器を横切る磁束に影響を及ぼす。磁界検出器の操作及び制御は、これらのエアギャップと開口部との存在を考慮して行われる。しかしながら、外壁コア部の対向する自由端縁部が当接することで、ギャップ寸法の僅かな差異によって磁束線、従って測定信号に重大な影響が及ぼされる構成と比較すると、二つのコア部分の延長部５０と外壁部４２ｂとが重なる関係によれば、製造公差の影響は大幅に低減される。また、外壁延長部５０は、遮蔽効果も提供し、この遮蔽効果によって、測定信号に対する外部磁界の影響によって及ぼされる影響が低減される。延長部５０と外壁部４２ｂとは、互いに当接し、補償回路の二次コイル１６ｂの支持体１４ｂ内において、空洞５６の対向する壁によって互いに押圧される（図１参照）。二つのコア部分２８ａ、２８ｂは、コイル支持体のそれぞれの空洞３８、５６内に、対向する端部から挿入されるため、好適には、他方のコア部分の外壁部４２ｂに関する挿入や案内が容易に行われるように、面取りされた面５８が、延長部５０の自由端縁部に設けられてもよい。

図３及び図１を参照すると、図示される電流センサーの実施形態においては、磁界検出器は、フラックスゲートコア１８を備えるフラックスゲートセンサーであり、好適には、このフラックスゲートコア１８は、強磁性非晶質材料のストリップ形状であってもよく、この強磁性非晶質材料は、例えば、Ｈｉｔａｃｈｉ Ｍｅｔａｌｓ／Ｍｅｔｇｌａｓ製の合金２７１４Ａのようなコバルト系合金であって、誘電性の支持体１９の内部又は上部に装着され、この誘電性の支持体１９は、例えば好適には、射出成形されたプラスチックから形成されてもよい。そして、フラックスゲートコイル２０が、支持体１９の一部と、この支持体の上部又は内部のフラックスゲートコアとの周囲に巻かれる。示される本実施形態においては、フラックスゲートコア１８は、支持体１９の窪み６８内に装着される。しかしながら、フラックスゲートコアは、円筒の棒形状又は矩形の棒形状であってもよいし、他の形状を有してもよく、また、支持体１９内の空洞内に装着されてもよい。

Claims (23)

1. 磁気回路と、磁界センサーと、補償回路とを備えるクローズドループ電流センサーであって、
   この補償回路は、前記磁気回路の中央開口部（３８）を貫通して延在する一つ以上の一次導体（１０）内を流れる測定対象の電流により生じる磁界と逆向きの磁界を生成するように構成され、前記磁気回路は、実質的に閉じられた磁気回路を形成するように互いに組立てられた、少なくとも二つのコア部分（２８ａ、２８ｂ）により形成される磁気コア（４）を備え、前記磁気回路の第二枝部（３２）が、一つ以上の側壁部（４６ａ、４６ｂ、４６ａ’、４６ｂ’）により結合された内壁部（４０ａ、４０ｂ）と外壁部（４２ａ、４２ｂ）とを備え、これらの側壁部は、前記磁界センサー（８）を内部で収容する空洞部（４４）を少なくとも部分的に囲み、前記側壁部及び外壁部は、前記内壁部の一方又は両方の側縁部から延在するクローズドループ電流センサー。
2. 前記磁気回路の前記第二枝部は、磁気コア部分の内壁部、側壁部、又は外壁部から延在し、且つ他の磁気コア部分の対応する一つ以上の壁部に重なる一つ以上の延長部（５０、５０’）を備える請求項１記載のセンサー。
3. 前記空洞部（４４）のいずれかの側に、側壁部（４６ａ、４６ｂ、４６ａ’、４６ｂ’）が存在する請求項１又は２記載のセンサー。
4. 前記磁気回路は、前記内壁部、外壁部、又は側壁部の自由端縁部同士の間にエアギャップを備える前出の請求項のいずれかに記載のセンサー。
5. 前記磁気コア部分は、シートメタルから打抜き成形された部分である前出の請求項のいずれかに記載のセンサー。
6. 前記磁気コアは、対向する側方枝部（３４、３６）を有する略平行六面体形状であり、これらの側方枝部は、対向する第一枝部と第二枝部とを結合し、前記第一及び第二枝部は、それぞれのコア部分に分けられる前出の請求項のいずれかに記載のセンサー。
7. 前記磁気コアの前記第一及び第二枝部は、前記補償回路のコイル支持体（１４ａ、１４ｂ）の空洞（３８、５６）内に挿入される前出の請求項に記載のセンサー。
8. 前記二次回路は、各コイル支持体の周囲にそれぞれ巻かれた、対をなすコイル（１６ａ、１６ｂ）を備える前出の請求項に記載のセンサー。
9. 前記対向する第一枝部と第二枝部とを相互接続する前記磁気回路の前記側方枝部は、それぞれ打抜きによる畝形状又は型押し形状の補強部（６０）を備える請求項７又は８記載のセンサー。
10. 前記磁界センサーは、誘電性の支持体（１９）と、この支持体上に装着されたフラックスゲートコア（１８）と、前記支持体及びフラックスゲートコアの周囲に巻かれたフラックスゲートコイル（２０）とを備え、電気端子が、前記誘電性の支持体に確実に固定され、前記端子は、前記フラックスゲートコイルの端部が電気接続するためのコイル接続部と、前記磁界検出器が回路基板（２６）に接続するための端子部（７６）とを備える前出の請求項のいずれかに記載のセンサー。
11. 前記回路基板は、前記補償回路の第一及び第二のコイルの各端部に隣接する前出の請求項のいずれかに記載のセンサー。
12. 前記磁界センサーを収容する前記磁気回路の枝部の一部周囲に延在する、一つ以上の略Ｕ字形状の一次導体部を備える前出の請求項のいずれかに記載のセンサー。
13. 複数の予め形成された一次導体案内用空洞を有する筐体を備え、これらの一次導体案内用空洞は、一つ以上の一次導体部がこれらの空洞を貫通して挿入されるように、前記筐体の対向する側面の間で前記磁気回路の中央開口部を貫通して延在する前出の請求項に記載のセンサー。
14. 前記一次導体又は異なる一次電流が流れる一次導体群は、これらの導体の間に位置する少なくとも一つの予め形成された筐体の空洞（８２）を空けておくことで生じる間隔によって隔てられる前出の請求項に記載のセンサー。
15. 前記筐体は、前記一次導体部の側方枝部（２２）を位置決めするために、前記筐体の側面に沿って案内用溝（８４）を備える前出の請求項のいずれかに記載のセンサー。
16. 各Ｕ字形状の一次導体部は曲げられており、これにより、この一次導体部は、装着面と直交する面に位置する案内用溝を貫通して延在し、この装着面は、前記Ｕ字形状の一次導体が貫通して延在する、対応する予め形成された空洞を通って延在する面と平行であり、且つこの平行な面から段差を有して配置される前出の請求項に記載のセンサー。
17. 電流センサーは、筐体と、中央開口部を有する磁気回路と、磁界センサーと、前記磁気回路の枝部の一部周囲に延在する一つ以上の略Ｕ字形状の一次導体部とを備え、
    前記筐体は、複数の予め形成された一次導体案内用空洞を備え、これらの一次導体案内用空洞は、前記筐体の対向する側方外面の間で前記磁気回路の前記中央開口部を貫通して延在し、前記予め形成された一次導体案内用空洞は、前記磁界センサーと前記磁気回路とが前記筐体内に組入れられた後に、前記一つ以上の一次導体部がこれらの空洞を貫通して挿入されるように構成され、
    前記センサーは、予め形成された一次導体案内用空洞の数よりも少ない数の一次導体部を有する電流センサー。
18. 前記筐体は、前記一次導体部の側方枝部を位置決めするために、前記筐体の側面に沿って案内用溝を備える前出の請求項に記載のセンサー。
19. 前記一次導体又は一次導体群は、これらの導体の間に位置する少なくとも一つの予め形成された筐体の空洞（８２）を空けておくことで生じる間隔によって隔てられる請求項１７又は１８記載のセンサー。
20. 各Ｕ字形状の一次導体部は曲げられており、これにより、この一次導体部は、装着面と直交する面に位置する案内用溝を貫通して延在し、この装着面は、前記Ｕ字形状の一次導体が貫通して延在する、対応する予め形成された案内用空洞を通って延在する面と平行であり、且つこの平行な面から段差を有して配置される前出の請求項に記載のセンサー。
21. 請求項１乃至１２のいずれかに記載のセンサーの前記更なる特徴のいずれか一つ以上を備える請求項１７乃至２０のいずれかに記載のセンサー。
22. 筐体と、磁気回路と、磁界センサーと、補償回路とを備えるクローズドループ電流センサーであって、
    この補償回路は、前記磁気回路の中央開口部を貫通して延在する一つ以上の一次導体内を流れる測定対象の電流により生じる磁界と逆向きの磁界を生成するように構成され、前記磁気回路は、実質的に閉じられた磁気回路を形成するように互いに組立てられた、少なくとも二つのコア部分により形成される磁気コアを備え、この磁気回路は、対向する側方枝部を有する略平行六面体形状であり、これらの側方枝部は、対向する第一枝部と第二枝部とを結合し、前記補償回路は、信号処理回路（１２）と、前記磁気回路の前記第一枝部を囲むコイル（１６ａ）と、前記磁気回路の前記第二枝部を囲むコイル（１６ｂ）とを備え、前記各コイルは、それぞれのコイル支持体（１４ａ、１４ｂ）上に装着され、前記信号処理回路は、前記コイルの一端側で前記センサーの一面に沿って、且つ前記センサーの装着面（５）と実質的に直交して位置する回路基板を備え、前記磁気回路の前記第二枝部（３２）は、前記回路基板に隣接する開放端を有する空洞部（４４）を少なくとも部分的に囲む内壁部（４０ａ、４０ｂ）と外壁部（４２ａ、４２ｂ）とを備え、この開放端によって、前記磁界センサー（８）を前記回路基板と直交する方向にこの空洞部内に挿入可能に収容できるクローズドループ電流センサー。
23. 請求項１乃至１６のいずれかに記載のセンサーの前記更なる特徴のいずれか一つ以上を備える前出の請求項に記載のセンサー。