JP2013044705A - Current detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は電流検出装置に関する。詳細には、被測定電流導体と磁気センサを備える、磁性体コアを用いない、大電流の検出を目的とした電流検出装置に関する。 The present invention relates to a current detection device. More particularly, the present invention relates to a current detection device that includes a current conductor to be measured and a magnetic sensor and does not use a magnetic core and is intended to detect a large current.
従来から良く知られる電流検出装置は特許文献1に示すように、被測定電流導体の周囲を取り囲むように磁性体コアを、磁性体コアに設けた空隙部に磁気センサを配置することで、被測定電流より発生する磁場を磁性体コアで集磁し、磁気センサで検出するというものである。しかし、このような従来の電流検出装置は磁性体コアを磁気飽和させないようにする必要があるため、被測定電流量の増加に伴い磁性体コアを大きくしなければならないため、結果として被測定電流が大きいと電流検出装置も大きくなってしまうという問題があった。
As shown in
このような問題を解決するため、近年磁性体コアを用いないコアレスの電流検出装置(特許文献2)が提案されている。 In order to solve such a problem, a coreless current detection device (Patent Document 2) that does not use a magnetic core has been recently proposed.
しかしながら、磁性体コアを用いないと、外乱磁場ノイズの影響を受けやすいため、被測定電流導体を取り囲むような形状の基板に磁気センサを実装し、被測定電流導体を挟んで両側に磁気センサを配置して、外乱磁場ノイズの影響をキャンセルする必要があり、結果として電流検出部が大きくなってしまうという問題があった。 However, if the magnetic core is not used, it is susceptible to disturbance magnetic field noise, so a magnetic sensor is mounted on a substrate that surrounds the current conductor to be measured, and the magnetic sensor is placed on both sides of the current conductor to be measured. There is a problem in that it is necessary to cancel the influence of disturbance magnetic field noise, resulting in a large current detection unit.
また、磁性体コアを用いない場合、磁気センサが検出する磁場は被測定電流導体からの距離に反比例するため、被測定電流導体に対して精度良く磁気センサを配置する必要がある。 Further, when the magnetic core is not used, the magnetic field detected by the magnetic sensor is inversely proportional to the distance from the current conductor to be measured, and therefore it is necessary to dispose the magnetic sensor with high accuracy with respect to the current conductor to be measured.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とすることころは、磁気センサを精度良く配置でき、且つ容易に組立可能な非常に小型の電流検出装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a very small current detection device in which a magnetic sensor can be arranged with high accuracy and can be easily assembled. is there.
以上の課題を解決するために案出された本発明は、所定の厚みを持った略短冊形の部分を少なくとも有する導体であって、その長手方向に被測定電流が流れる被測定電流導体、及び、該被測定電流により発生する磁場を検知するための磁気センサを備えた電流検出装置であって、前記略短冊形の2つの長辺の少なくとも一方に配設された切欠き部であって、前記磁気センサが配置される切欠き部を備える電流検出装置を提供する。本電流検出装置は、好ましくは、前記所定の厚みを貫通する貫通孔を前記切欠き部の近傍の両側に備える。 The present invention devised to solve the above problems is a conductor having at least a substantially strip-shaped portion having a predetermined thickness, and a current conductor to be measured through which a current to be measured flows, and A current detecting device including a magnetic sensor for detecting a magnetic field generated by the current to be measured, wherein the notch is disposed on at least one of the two long sides of the substantially strip shape, Provided is a current detection device including a notch in which the magnetic sensor is disposed. The current detection device preferably includes a through hole penetrating the predetermined thickness on both sides in the vicinity of the notch.
ここで、前記切欠き部は、前記2つの長辺の両方において前記長手方向に平行な前記略短冊形の中心線を対称軸として対称な少なくとも一対の位置に配設されていてよいし、或いは、前記2つの長辺の両方において前記長手方向に平行な前記略短冊形の中心線を対称軸として対称でない少なくとも一対の位置に配設されていてもよい。 Here, the notch portions may be arranged in at least a pair of positions symmetrical with respect to a center line of the substantially strip shape parallel to the longitudinal direction on both of the two long sides, or Further, both of the two long sides may be arranged at least at a pair of positions that are not symmetric with respect to the substantially strip-shaped center line parallel to the longitudinal direction as an axis of symmetry.
さらに、ここで、前記切欠き部が前記略短冊形を切欠く形状を矩形とし、前記少なくとも一対の位置に配設された、対をなす前記切欠き部の深さが等しくし、及び、前記貫通孔を前記中心線上に位置させることができる。或いは、前記切欠き部が前記略短冊形を切欠く形状を矩形とし、前記少なくとも一対の位置に配設された、対をなす前記切欠き部の深さを異ならせ、及び、前記貫通孔を、該対をなす切欠き部同士の中心位置を通る線であって前記長手方向に平行な線上に位置させることもできる。 Further, here, the notch portion has a rectangular shape that cuts the substantially strip shape, and the depths of the pair of notch portions disposed at the at least one pair of positions are equal, and The through hole can be positioned on the center line. Alternatively, the cutout portion has a rectangular shape that cuts the substantially strip shape, the depths of the cutout portions that are disposed at the at least one pair of positions are made different from each other, and the through holes are formed. In addition, it can be positioned on a line that passes through the center position of the pair of notches and is parallel to the longitudinal direction.
或いは、前記切欠き部を前記2つの長辺の一方に配設してもよい。 Alternatively, the notch may be disposed on one of the two long sides.
また、前記切欠き部が前記略短冊形を切欠く形状及び前記貫通孔が前記略短冊形を貫通する形状をともに矩形とし、前記切欠き部の前記略短冊形の短手方向の深さと前記貫通孔の該短手方向の幅の和を、前記略短冊形の部分の幅よりも大きくすることもできる。 In addition, both the shape in which the cutout portion cuts out the substantially strip shape and the shape in which the through hole penetrates the substantially strip shape are rectangular, the depth of the cutout portion in the short direction and the depth of the cutout portion. The sum of the widths of the through holes in the short direction can be made larger than the width of the substantially strip-shaped portion.
さらに、前記被測定導体に固定されたプリント基板であって、前記切欠き部に配置される前記磁気センサが実装されたプリント基板をさらに備えることができ、前記プリント基板は、絶縁体を介して前記被測定導体に固定されていてよい。 Furthermore, the printed circuit board can be further provided with a printed circuit board fixed to the conductor to be measured, on which the magnetic sensor disposed in the notch portion is mounted. It may be fixed to the conductor to be measured.
以上、説明したように本発明によれば、所定の厚みを持った略短冊形の部分を少なくとも有する導体であって、その長手方向に被測定電流が流れる被測定電流導体の2つの長辺の少なくとも一方に切欠き部を設け、磁気センサを実装したプリント配線基板を、該磁気センサが該切欠き部に配置されるように該被測定電流導体に固定することで、磁気センサを精度良く配置でき、且つ容易に組立可能な非常に小型の電流検出装置を提供することができる。また、被測定電流導体に切欠き部や貫通孔を設けることで磁気センサ部の磁場を強めることができ、電流検出感度を高めることができる効果も得られる。 As described above, according to the present invention, a conductor having at least a substantially strip-shaped portion having a predetermined thickness and having two long sides of a current conductor to be measured through which a current to be measured flows in the longitudinal direction thereof. At least one notch is provided, and the printed circuit board on which the magnetic sensor is mounted is fixed to the current conductor to be measured so that the magnetic sensor is located at the notch, thereby accurately arranging the magnetic sensor. An extremely small current detection device that can be easily assembled can be provided. Moreover, the magnetic field of a magnetic sensor part can be strengthened by providing a notch part and a through-hole in a to-be-measured current conductor, and the effect that current detection sensitivity can be improved is also acquired.
以下、図面を参照して本発明の電流検出機構について説明する。 Hereinafter, the current detection mechanism of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明における電流検出装置の一実施形態を示す。同図(a)のように、電流検出装置は、2つの磁気センサ3を実装したプリント配線基板1と所定の厚みを持った略短冊形の被測定電流導体2を、該短冊形の長辺の両方に設けた2箇所の切欠き部4に磁気センサ3が配置されるように接着剤を用いて固定することで構成される。接着剤は絶縁性を有するものでなければならず、例えばエポキシ樹脂系のものが好ましい。同図(b)は、組立後の電流検出装置を示す。なお、同図(b)における被測定電流の流れる方向を、略短冊形の長辺方向すなわち被測定電流導体2の長辺方向とし、該長辺方向に直交し且つ略短冊形の面方向に平行な方向(厚み方向)を短辺方向とする。
FIG. 1 shows an embodiment of a current detection device according to the present invention. As shown in FIG. 3A, the current detection device includes a printed
図1に示すように切欠き部4を設けた被測定電流導体2と磁気センサ3を実装したプリント配線基板1を組み合わせるだけで構成できるため、非常に小型の電流検出装置を容易に組立できることが分かる。
As shown in FIG. 1, since it can be configured only by combining the
なお、磁気センサ3を精度良く配置して検出精度向上を図るため、被測定電流導体2の切欠き部4の大きさは、端子を含む磁気センサ3のパッケージよりも0.5mmから2.0mm大きくする程度にし、プリント配線基板1の短辺方向の幅と、被測定電流導体2の短辺方向幅は、略同一にすることが望ましい。
In order to improve the detection accuracy by arranging the
図2は、図1に示した実施形態において被測定電流導体2を流れる電流に切欠き部4が作用する効果について説明する図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining the effect of the notch 4 acting on the current flowing through the
切欠き部4を設けた部位では電流経路の幅が狭くなることから、被測定電流経路5が示すように、磁気センサ3が配置される切欠き部4の縁の近傍を経由するように被測定電流が流れて該部位における電流密度が高められるため磁気センサ3の位置における磁束密度が高められ、これにより磁気センサ3の検出感度を高めることができる。
Since the width of the current path is narrow at the portion where the notch portion 4 is provided, as shown by the current path to be measured 5, the portion to be covered passes through the vicinity of the edge of the notch portion 4 where the
なお、切欠き部4は短冊形の被測定電流導体2の2つの長辺の一方にのみ設けられていてもよいが(図8(a)参照)、図1に示した実施形態のように、2つの切欠き部4を被測定電流導体2の長辺の両方に設けられているほうが、電流がより集中して流れるため好ましい。また、2つの切欠き部4を被測定電流導体2の長辺の両方において対称位置に設け、その切欠き部4に2つの磁気センサ3を配置することで、該2つの磁気センサ3の出力信号の差分をとることにより外乱磁場の影響をキャンセルできる効果も得られるため好ましい。
The notch 4 may be provided only on one of the two long sides of the strip-shaped current conductor 2 (see FIG. 8A), but as in the embodiment shown in FIG. It is preferable that the two notches 4 are provided on both long sides of the
また、本実施形態においては、2つの切欠き部4が、切欠き部4が被測定電流導体2の短手方向の端部両側に左右対称に位置するように配置され、かつ切欠き部4の深さが等しくなっているが、後述する図8(b)、図8(c)のように、切欠き部4の深さが非対称であってもよいし、図7(b)、図7(c)のように切欠き部4の配設位置が左右非対称であってもよい。磁気センサ3を被測定電流導体2の左右の長辺にそれぞれ配置する場合、切欠き部4の切り欠きの深さを同じにすることで、切欠き部4に配置される2つの磁気センサ3の電流感度が等しくなるため好ましい。
Further, in the present embodiment, the two notches 4 are arranged so that the notches 4 are located symmetrically on both sides of the short-side end of the
図3は、被測定電流導体2に貫通孔6を設けた電流検出装置の実施形態を示す。貫通孔6が被測定電流導体2を貫通する方向は、被測定電流導体2の厚み方向と同一方向すなわち短冊形の短冊面方向と垂直な方向である。
FIG. 3 shows an embodiment of a current detection device in which a through-
図4は、図3に示す実施形態において、被測定電流導体2に流れる電流を示す。被測定電流導体2の切欠き部4を挟んで、短辺方向の中心に貫通孔6を設けていることから、被測定電流経路5が示すように被測定電流は切欠き部4の縁のより近傍を経由するようにでき、貫通孔6がない被測定電流導体2の場合(図2参照)に比べてより磁気センサ3の検出感度を高める効果が得られる。
FIG. 4 shows the current flowing through the
貫通孔6は、図3及び図4のように、切欠き部4が設けられた領域を挟むように、切欠き部4近傍に2個あることが好ましい。さらに、貫通孔6が、切欠き部4が設けられた領域に対して、対称な位置に配置されていることがより好ましい。
As shown in FIG. 3 and FIG. 4, it is preferable that there are two through
貫通孔6の配置についてより詳細に説明すると、貫通孔6は、被測定電流導2上の、図7(a)〜(c)においてLa,Lb,Lc1,Lc2で示したハッチング部分のような、切欠き部4により導体幅が狭められた領域以外の領域であって、且つ、切欠き部4の近傍位置に設けることが好ましい。それにより、磁気センサ3が配置される切欠き部4の縁の近傍に電流を流すことができ、磁気センサ3の電流感度を高めることができるからである。
The arrangement of the through-
切欠き部4および貫通孔6の形状としては、例えば略矩の形状を用いることができる。また、貫通孔6の幅は、切欠き部4の被測定電流導体2の短辺方向の長さと、貫通孔6の被測定電流導体2の短辺方向の長さとの和が被測定電流導体2の短辺の長さより大きいことが好ましい。具体的には、例えば、図7(a)〜(c)のように、貫通孔6の幅dと、切欠き部4の2つ分の長さ2Aとの和が、被測定電流導体2の短辺方向の長さDより大きいことが好ましい。これにより、より効率的に磁気センサ3が配置される切欠き部4の縁の近傍に電流を流すことができる。
As the shape of the notch 4 and the through-
切欠き部4の切り欠き深さが左右対称の場合、貫通孔6は、被測定電流導体2の長手方向に平行な被測定電流導体2の中心線上の位置に設けることが好ましい。これにより、被測定電流経路を流れる電流が切欠き部4の縁の近傍に流れるようにできるためである。(図4参照)。
When the notch depth of the notch 4 is symmetrical, the through
また、切欠き部4の切り欠き深さ左右非対称の場合または切り切欠き部4が1つの場合、被測定電流経路の中心と、被測定電流導体2の幅方向中心とが一致しない場合が発生する。このような場合であっても、貫通孔6は、切欠き部4により導体幅が狭められた領域の被測定電流導体2の幅方向中心を通る、被測定電流導体2の長手方向に平行な被測定電流導体2の中心線上の位置に設けることが好ましい。これにより、被測定電流経路を流れる電流が切欠き部4の縁の近傍に流れるようにできるため好ましい。
In addition, when the notch depth of the notch 4 is asymmetrical or when the notch 4 is one, the center of the current path to be measured may not coincide with the center of the
図5は、図3に示した実施形態の変形例を示している。該変形例は、被測定電流導体2とプリント配線基板1をネジ7で固定する電流検出装置の一例である。被測定電流導体2に設けた貫通孔6は、雄ネジ7aを雌ネジ7bと結合させるための貫通穴として兼用される。この場合、プリント配線基板1にも同じ位置に貫通穴(図示せず)が空けられて雄ネジ7aが挿通される。
FIG. 5 shows a modification of the embodiment shown in FIG. The modification is an example of a current detection device that fixes the
図6は、図3に示した実施形態の別の変形例を示している。該変形例は、プリント配線基板1と被測定電流導体2の間にシート状の絶縁体8を挟んでプリント配線基板1と被測定電流導体2を固定することで、プリント配線基板1と被測定電流導体2の絶縁を確保させた電流検出装置の例である。絶縁体としては、PBT、ABS、ジュラコン、ポリエステル、PPO、ポリアミド、PPS、ナイロン66など、様々な材料が適用可能であるが、難燃性、耐トラッキング性の優れているものを使用することが望ましい。
FIG. 6 shows another modification of the embodiment shown in FIG. In this modification, the printed
切り欠き及び磁気センサの配置の変形例として、磁気センサ3は被測定電流導体2の長辺に複数対を設けることができる。図9(a)は対称な2対の切り欠き部を配置し、それぞれの切り欠き部に磁気センサ3を配置した構成を示し、図(b)は対称な2対の切り欠き部を配置し、それぞれの切り欠き部に磁気センサ3を2個ずつ配置した構成を示す。さらに、別の対の磁気センサ3を配置してもよいし、別の対の切り欠き部を配置してもよい。
As a modification of the arrangement of the notch and the magnetic sensor, the
1 プリント配線基板
2 被測定電流導体
3 磁気センサ
4 切欠き部
5 被測定電流経路
6 貫通孔
7a,7b 固定具(ネジ)
8 絶縁体
DESCRIPTION OF
8 Insulator
Claims (10)
前記略短冊形の2つの長辺の少なくとも一方に配設された切欠き部であって、前記磁気センサが配置される切欠き部を備えることを特徴とする電流検出装置。 A conductor having at least a substantially strip-shaped portion having a predetermined thickness, a measured current conductor through which a measured current flows in the longitudinal direction thereof, and a magnetic sensor for detecting a magnetic field generated by the measured current A current detection device comprising:
A current detection device comprising: a notch portion disposed on at least one of the two long sides of the substantially strip shape, wherein the notch portion is provided with the magnetic sensor.
前記少なくとも一対の位置に配設された、対をなす前記切欠き部の深さが等しく、及び、
前記貫通孔が前記中心線上に位置することを特徴とする請求項3または4に記載の電流検出装置。 The shape in which the notch cuts out the substantially strip shape is a rectangle,
The at least one pair of positions, the notch portions forming a pair have the same depth, and
The current detection device according to claim 3, wherein the through hole is located on the center line.
前記少なくとも一対の位置に配設された、対をなす前記切欠き部の深さが異なり、及び、
前記貫通孔が、該対をなす切欠き部同士の中心位置を通る線であって前記長手方向に平行な線上に位置することを特徴とする請求項3または4に記載の電流検出装置。 The shape in which the notch cuts out the substantially strip shape is a rectangle,
The depths of the notch portions forming a pair disposed at the at least one pair of positions are different, and
5. The current detection device according to claim 3, wherein the through hole is located on a line passing through a center position between the pair of cutout portions and parallel to the longitudinal direction.
前記切欠き部の前記略短冊形の短手方向の深さと前記貫通孔の該短手方向の幅の和が、前記略短冊形の部分の幅よりも大きいことを特徴とする請求項2に記載の電流検出装置。 Both the shape in which the cutout portion cuts out the substantially strip shape and the shape in which the through hole penetrates the substantially strip shape are rectangular,
The sum of the depth in the lateral direction of the substantially rectangular shape of the notch and the width in the lateral direction of the through hole is larger than the width of the substantially rectangular portion. The current detection device described.
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