JP2017150979A - Current measurement device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電流計測デバイスに関し、基板に形成された電流計測デバイスに関する。 The present invention relates to a current measuring device, and more particularly to a current measuring device formed on a substrate.
電力送配電システムにおける変電所等の施設には、変圧器、電圧変換器、周波数変換器等の電気機器が設けられる。また、オフィスビル、工場等の電力需要側の施設には、配電された電力を各部屋や各製造現場に供給する電力供給システムが設けられる。この電力供給システムには、変圧器、電力量計、リレー、ブレーカ等の電気機器が設けられる。 Electrical facilities such as transformers, voltage converters, and frequency converters are provided in facilities such as substations in the power transmission and distribution system. In addition, power supply systems such as office buildings and factories are provided with a power supply system that supplies the distributed power to each room or each manufacturing site. This power supply system is provided with electrical equipment such as a transformer, a watt-hour meter, a relay, and a breaker.
電力が扱われるこのような施設では、保守、点検等のため電気機器の配線に流れる電流が計測される。電流計測には、ホール素子、コイル、CT(Current Transformer)等を用いた電流計測デバイスが広く用いられている。 In such facilities where electric power is handled, the current flowing in the wiring of electrical equipment is measured for maintenance, inspection, and the like. For current measurement, a current measurement device using a Hall element, a coil, a CT (Current Transformer), or the like is widely used.
以下の特許文献1には、コイルを用いた電流計測デバイスとして、プリント基板を用いて形成された電流センサが記載されている。この電流センサでは、プリント基板に開けられた開口の周りに、開口を囲むコイルが形成されている。開口には、被測定電線が挿通され、被測定電線に流れる電流に基づく磁界がコイルによって検出される。また、特許文献2には、CTクランプを用いた高圧活線電流計が記載されている。CTクランプは、2つのC字形状の部材に分けられている。一方のC字形状の部材の一端が他方のC字形状の部材の一端を軸中心として回転自在となっており、これによってCTクランプが開閉自在となっている。CTクランプは、一旦開放されて高圧活線を受け入れた後に閉じられ、閉じた状態で高圧活線を取り囲むように高圧活線に取り付けられる。そして、高圧活線に流れる電流によりクランプCTに誘起される磁場に基づいて電流が測定される。
電流計測デバイスには環状のものが多い。環状の電流計測デバイスでは、計測対象の電流が流れる導線を一旦電気機器から取り外し、導線を電流計測デバイスに貫通させた上で、再び導線を電気機器に取り付ける必要がある。また、特許文献2に記載されているような開閉自在なクランプ形状を有する電流計測デバイスであっても、狭い箇所に導線が設けられている場合には、電流計測デバイスの設定が困難となる。
Many current measuring devices are annular. In the annular current measuring device, it is necessary to once remove the conducting wire through which the current to be measured flows from the electrical device, pass the conducting wire through the current measuring device, and then attach the conducting wire to the electrical device again. Moreover, even if it is an electric current measuring device which has the clamp shape which can be opened and closed as described in
本発明は、電流計測を簡単に行うことを目的とする。 An object of the present invention is to easily perform current measurement.
本発明は、複数の導体パターン層を有する基板と、前記複数の導体パターン層のうちの1つである第1層に形成されており、外側端から内側端に向けて複数回に亘って周回しながら内側方向に向かうコイル導線と、前記コイル導線の内側端または外側端から、前記複数の導体パターン層のうちの他の1つである第2層へと至る導体経路と、を備えることを特徴とする。 The present invention is formed on a substrate having a plurality of conductor pattern layers and a first layer that is one of the plurality of conductor pattern layers, and circulates a plurality of times from the outer end toward the inner end. And a conductor path extending from the inner end or the outer end of the coil conductor to the second layer that is another one of the plurality of conductor pattern layers. Features.
望ましくは、前記第2層に形成されており、内側端から外側端に向けて複数回に亘って周回しながら外側方向に向かう第2コイル導線を備え、前記導体経路は、前記コイル導線の内側端と前記第2コイル導線の内側端との間、または、前記コイル導線の外側端と前記第2コイル導線の外側端との間を接続し、前記コイル導線が内側方向に向かう巻き方向と、前記第2コイル導線が外側方向に向かう巻き方向とが、前記基板の一方の面側から見て同一である。 Desirably, the second layer is formed in the second layer, and includes a second coil conductor that goes outward from the inner end toward the outer end, and the conductor path is provided on the inner side of the coil conductor. An end and the inner end of the second coil conductor, or an outer end of the coil conductor and an outer end of the second coil conductor, and the coil conductor is wound in an inward direction, The winding direction in which the second coil conducting wire is directed outward is the same as viewed from one surface side of the substrate.
望ましくは、前記コイル導線の1周は、計測対象の電流が流れる導線の延伸方向に、対向する2辺の方向が揃えられた略四角形を描いており、外側の1周から隣接の内側の1周にかけては、前記導線を横切る方向の長さの減少よりも前記導線の延伸方向の長さの減少の方が大きい。 Desirably, one turn of the coil lead wire has a substantially quadrilateral shape in which the directions of two opposing sides are aligned in the extending direction of the lead wire through which the current to be measured flows. Over the circumference, the decrease in the length of the conductor in the extending direction is greater than the decrease in the length in the direction across the conductor.
望ましくは、少なくとも前記第1層に設けられ、前記コイル導線を囲むシールド構造を有する。 Preferably, it has a shield structure provided at least in the first layer and surrounding the coil conductor.
本発明によれば、電流計測を簡単に行うことができる。 According to the present invention, current measurement can be easily performed.
図1には、本発明の実施形態に係る電流計測デバイス10が示されている。電流計測デバイス10は、バスバー12の近傍に現れる磁界を検出することで、バスバー12に流れる電流を検出する。バスバー12は電力を伝送する導線であり、帯状の導体によって形成されている。図1では、バスバー12の幅方向をx軸方向、バスバー12の長手方向をy軸方向、バスバー12の板面に対して垂直な方向をz軸方向としてxyz座標が定義されている。
FIG. 1 shows a
電流計測デバイス10の筐体14は、直方体の上面周囲の縁を斜めに面取りした略直方体形状を有する。電流計測デバイス10は、筐体14の底面がバスバー12の上面に重なるように、バスバー12に固定されている。電流計測デバイス10の固定には、例えば、筐体14の底面とバスバー12とを接着する両面粘着テープが用いられる。また、筐体14とバスバー12とを束ねる帯状の部材または紐状の部材が用いられてもよい。図1に示されている筐体14では、上面周囲の縁において面取りされた領域に、帯状部材または紐状部材を係合させる結束用凹み15が形成されている。
The
図2には筐体14の蓋部16を破断した状態が示されている。筐体14は、底板18および蓋部16から構成されている。筐体14は、例えば、プラスチック樹脂等の絶縁体で形成される。底板18の上面にはコイル板20が固定されている。蓋部16は、下方に開口した容器形状を有し、コイル板20を覆うように底板18に固定されている。蓋部16の内面には、蓋部16のたわみを防止するたわみ防止用突起部22が形成されている。また、蓋部16の側壁の内面には、コイル板20の縁を底板18に押さえ付けるコイル板押さえ突起部23が形成されている。
FIG. 2 shows a state in which the
図3には、コイル板20のzx平面での断面が模式的に示されている。コイル板20は多層基板によって構成されている。本実施形態におけるコイル板20は8層構造を有しており、第1導体パターン層L1、第1絶縁層D1、第2導体パターン層L2、第2絶縁層D2、第3導体パターン層L3、第3絶縁層D3、第4導体パターン層L4、および第4絶縁層D4がこの順序でz軸方向に重ねられている。各導体パターン層には、渦巻き形状のコイル導線24が形成されている。各絶縁層は、誘電体等の絶縁体によって形成されている。
FIG. 3 schematically shows a cross section of the
図4(L1)には、第1導体パターン層L1および第1絶縁層D1が模式的に示されている。第1絶縁層D1の上面にはコイル導線241が配置されている。コイル導線241の外側端28のy軸負方向側には接続パッド26が形成されている。接続パッド26は、外部の計測用導線をコイル導線241に接続するための導体パターンである。
FIG. 4 (L1) schematically shows the first conductor pattern layer L1 and the first insulating layer D1. A
コイル導線241は、以下に説明するように、外側端28から3回に亘って周回しながら内側方向に向かい内側端30のスルーホールT12に至る。すなわち、1周目は外側端28からx軸負方向、y軸正方向、x軸正方向、y軸負方向、およびx軸負方向の順に略四角形状に周回し、外側端28のx座標を示す基準線Oに至る。この位置は、外側端28からy方向ピッチdyだけ内側の位置である。なお、ここでの略四角形は、両端が解放された線によって描かれる四角形に近似した形状をいう。
As will be described below, the
コイル導線241は、さらに、基準線Oからx軸負方向、y軸正方向、x軸正方向、y軸負方向、およびx軸負方向の順に略四角形状に周回して、再び基準線Oに至る。この2周目の周回では、1周目の周回に対し、x方向ピッチdxだけx軸方向内側、かつ、y方向ピッチだけy軸方向内側を通る。同様にして、コイル導線241は3周目の周回によって内側端30に至る。3周目の周回では、2周目の周回に対し、x方向ピッチdxだけx軸方向内側、かつ、y方向ピッチdyだけy軸方向内側を通る。
The
スルーホールT12は、筒状の導体によって構成された導体経路であり、絶縁層D1を上下に貫通する。コイル導線241の内側端30はスルーホールT12に接続されている。
The through hole T12 is a conductor path constituted by a cylindrical conductor and penetrates the insulating layer D1 up and down. The
なお、ここでは、外側端28から内側端30に向かう方向に辿ってコイル導線241の構造について説明した。内側端30から外側端28に向かう方向に辿った場合、コイル導線241の構造は次のように説明される。すなわち、コイル導線241は、内側端30から3回に亘って周回しながら外側方向に向かい外側端28に至る。2周目の周回では、1周目の周回に対し、x方向ピッチdxだけx軸方向外側、かつ、y方向ピッチだけy軸方向外側を通る。3周目の周回では、2周目の周回に対し、x方向ピッチdxだけx軸方向外側、かつ、y方向ピッチdyだけy軸方向外側を通る。
Here, the structure of the
絶縁層D1には、コイル導線241を囲む複数のシールド用スルーホール36が設けられている。シールド用スルーホール36は筒形状の導体によって形成されている。図3に示されているように、シールド用スルーホール36は、第1絶縁層D1、第2導体パターン層L2、第2絶縁層D2、第3導体パターン層L3、第3絶縁層D3、第4導体パターン層L4、および第4絶縁層D4を貫通している。複数のシールド用スルーホール36は、各導体パターン層に形成されているコイル導線を囲んでいる。
The insulating layer D1 is provided with a plurality of shield through
図4(L2)には、第2導体パターン層L2および第2絶縁層D2が模式的に示されている。第2絶縁層D2の上面にはコイル導線242が配置されている。コイル導線242の内側端32は、第1絶縁層D1を貫通するスルーホールT12に接続されている。
FIG. 4 (L2) schematically shows the second conductor pattern layer L2 and the second insulating layer D2. A
コイル導線242は、以下に説明するように、内側端32から3回に亘って周回しながら外側方向に向かい外側端34のスルーホールT23に至る。すなわち、1周目は内側端32からx軸負方向、y軸正方向、x軸正方向、y軸負方向、およびx軸負方向の順に伸びて略四角形状に周回し、内側端32のx座標を示す基準線Pに至る。この位置は、内側端32からy方向ピッチdyだけ外側の位置である。
As will be described below, the
コイル導線242は、さらに、基準線Pからx軸負方向、y軸正方向、x軸正方向、y軸負方向、およびx軸負方向の順に略四角形状に周回して、再び基準線Pに至る。この2周目の周回では、1周目の周回に対し、x方向ピッチdxだけx軸方向外側、かつ、y方向ピッチdyだけy軸方向外側を通る。同様にして、コイル導線242は、3周目の周回によって外側端34のスルーホールT23に至る。3周目の周回では、2周目の周回に対し、x方向ピッチdxだけx軸方向外側、かつ、y方向ピッチdyだけy軸方向外側を通る。
The
スルーホールT23は、筒状の導体によって構成された導体経路であり、絶縁層D2を上下に貫通する。コイル導線242の外側端34はスルーホールT23に接続されている。
The through hole T23 is a conductor path constituted by a cylindrical conductor and penetrates the insulating layer D2 up and down. The
このように、第2導体パターン層L2におけるコイル導線242が内側端32から外側に向かって周回する巻き方向は、第1導体パターン層L1におけるコイル導線241が外側端28から内側に向かって周回する巻き方向と同一である。
Thus, the winding direction in which the
図5(L3)には、第3導体パターン層L3および第3絶縁層D3が模式的に示されている。第3絶縁層D3の上面にはコイル導線243が配置されている。コイル導線243の外側端38は、第2絶縁層D2を貫通するスルーホールT23に接続されている。
FIG. 5 (L3) schematically shows the third conductor pattern layer L3 and the third insulating layer D3. A
コイル導線243は、内側端40に至る最も内側のx軸方向の区間を除き、図4(L1)に示されたコイル導線241と同様の形状を有し、外側端38から3回に亘って周回しながら内側方向に向かい内側端40のスルーホールT34に至る。コイル導線243は、2周目の周回では、1周目の周回に対しx方向ピッチdxだけx軸方向内側、かつ、y方向ピッチdyだけy軸方向内側を通る。3周目の周回では、2周目の周回に対し、x方向ピッチdxだけx軸方向内側、かつ、y方向ピッチdyだけy軸方向内側を通る。内側端40は、図4(L1)に示されたコイル導線241の内側端30よりもy軸正方向側にずれた位置にある。これは、スルーホールT12とスルーホールT34とを離して配置するためである。
The
スルーホールT34は、筒状の導体によって構成された導体経路であり、絶縁層D3を上下に貫通する。コイル導線243の内側端40はスルーホールT34に接続されている。
The through hole T34 is a conductor path constituted by a cylindrical conductor and penetrates the insulating layer D3 vertically. The
図5(L4)には、第4パターン層L4および第4絶縁層D4が模式的に示されている。第4絶縁層D4の上面にはコイル導線244が配置されている。コイル導線244の内側端42は、第3絶縁層D3を貫通するスルーホールT34に接続されている。
FIG. 5 (L4) schematically shows the fourth pattern layer L4 and the fourth insulating layer D4. A
コイル導線244は、内側端42から伸びる最も内側のx軸方向の区間を除き、図4(L2)に示されたコイル導線242と同様の形状を有し、内側端42から3回に亘って周回しながら外側方向に向かい外側端44のスルーホールT41に至る。内側端42は、図4(L2)に示されたコイル導線242の内側端32よりもy軸正方向側にずれた位置にある。これは、スルーホールT12とスルーホールT34とを離して配置するためである。コイル導線244は、2周目の周回では、1周目の周回に対しx方向ピッチdxだけx軸方向外側、かつ、y方向ピッチdyだけy軸方向外側を通る。3周目の周回では、2周目の周回に対し、x方向ピッチdxだけx軸方向外側、かつ、y方向ピッチdyだけy軸方向外側を通る。
The
スルーホールT41は、筒状の導体によって構成された導体経路であり、導体パターン層L4、絶縁層D3、導体パターン層L3、絶縁層D2、導体パターン層L2、および絶縁層D1を貫通する。コイル導線244の外側端44はスルーホールT41に接続されている。
The through hole T41 is a conductor path constituted by a cylindrical conductor, and penetrates the conductor pattern layer L4, the insulating layer D3, the conductor pattern layer L3, the insulating layer D2, the conductor pattern layer L2, and the insulating layer D1. The
図4(L1)に示されているように、スルーホールT41は、第1導体パターン層L1に設けられた接続パッド46に接続されている。接続パッド46は、外部の計測用導線をコイル導線244に接続するための導体パターンである。
As shown in FIG. 4 (L1), the through hole T41 is connected to the
このような構成によって、4つのコイル導線241〜244が直列接続され、1つの電流検出用コイルが形成される。4つのコイル導線241〜244の周回方向(巻き方向)は同一であり、コイル導線241の外側端28を周回開始端とすればコイル板20の上面から見て時計回りである。
With such a configuration, the four
なお、上記では、各周回についてx方向ピッチおよびy方向ピッチを同一とした場合について説明したが、x方向ピッチおよびy方向ピッチは、各周回ごとに異なっていてもよい。 In addition, although the case where the x direction pitch and the y direction pitch were made the same about each round was demonstrated above, the x direction pitch and the y direction pitch may differ for every round.
また、上記では各導体パターン層に形成されるコイル導線の巻き回数を3回としているが、構造を分かり易くする説明するためのものであり、コイル導線の巻き回数は任意である。コイル導線の1周の形状は、略四角形の他、その他の多角形、円形、楕円形等に近似した形状であってもよい。 In the above description, the number of turns of the coil conductor formed on each conductor pattern layer is three. However, the number of turns of the coil conductor is arbitrary for ease of understanding of the structure. The shape of one round of the coil conducting wire may be a shape that approximates other polygons, circles, ellipses, etc. in addition to a substantially square shape.
また、上記では第4導体パターン層L4の下に第4絶縁層D4が設けられた構造について説明したが、第4導体パターン層L4は第3絶縁層D3の下面に固定されるため、第4絶縁層D4は必ずしも設けなくてもよい。 In the above description, the structure in which the fourth insulating layer D4 is provided under the fourth conductor pattern layer L4 has been described. However, since the fourth conductor pattern layer L4 is fixed to the lower surface of the third insulating layer D3, The insulating layer D4 is not necessarily provided.
次に、電流計測デバイスの動作について説明する。コイル板の2つの接続パッドには一対の計測用導線が接続され、電流計測デバイスの筐体から引き出されている。一対の計測用導線は計測装置に接続される。 Next, the operation of the current measuring device will be described. A pair of measuring conductors are connected to the two connection pads of the coil plate and are drawn out from the casing of the current measuring device. A pair of measuring conductors is connected to a measuring device.
図1に示されるバスバー12に電流が流れた場合、zx平面内でバスバー12を囲む磁界が発生する。このようにバスバー12を囲む基本磁界に加えて、バスバー12の上面および下面に対して垂直な成分を有する特異磁界も発生する。本実施形態に係る電流計測デバイス10は、主に特異磁界を検出する。
When a current flows through the
特異磁界は、図4および図5に示される4つのコイル導線241〜244に鎖交し、各コイル導線には特異磁界による誘導起電力が発生する。コイル導線241〜244の周回方向は同一であり、これらのコイル導線は直列接続されている。そのため、各コイル導線で発生した誘導起電力は同一極性で足し合わされ、接続パッド26および46には、各コイル導線で発生した誘導起電力が足し合わされた検出電圧が発生する。この検出電圧の大きさは、バスバーに流れる電流が大きい程大きくなり、バスバーに流れる電流が小さい程小さくなる。計測装置は、検出電圧に基づいてバスバーに流れる電流を求める。
The singular magnetic field is linked to the four
電流計測デバイスは、電線としてのバスバーに近接配置されることで、バスバーに流れる電流を検出する。したがって、バスバーを貫通させる必要がないため電流の計測が簡単となる。また、バスバーが他の部材の隙間に配置されている等、バスバーの周囲の空間が狭い場合であっても、電流計測デバイスの設置スペースを確保することが容易である。 The current measuring device is arranged close to the bus bar as an electric wire, and detects the current flowing through the bus bar. Therefore, since it is not necessary to penetrate the bus bar, current measurement is simplified. In addition, even when the space around the bus bar is narrow, such as when the bus bar is arranged in a gap between other members, it is easy to secure an installation space for the current measuring device.
また、第2絶縁層、第3導体パターン層、第3絶縁層、第4導体パターン層および第4絶縁層D4には、シールド用スルーホールが設けられているため、他の電気機器から電流計測デバイスに到来するノイズ電磁波の影響が低減される。なお、ノイズ電磁波の影響が問題にならないような場合には、シールド用スルーホールは設けなくてもよい。 In addition, since the second insulating layer, the third conductor pattern layer, the third insulating layer, the fourth conductor pattern layer, and the fourth insulating layer D4 are provided with shield through holes, current measurement is performed from other electrical devices. The influence of noise electromagnetic waves arriving at the device is reduced. In addition, when the influence of noise electromagnetic waves does not become a problem, it is not necessary to provide a shielding through hole.
上記では、4層の導体パターン層を有し、各導体パターン層にコイル導線が形成されている構造について説明したが、コイル導線の数は任意である。コイル導線が形成される導体パターン層の数が奇数である場合、最下の導体パターン層には、直上層のコイル導線の内側端に接続されたスルーホールと、最上層の接続パッドに接続されたスルーホールとを接続する導線パターンが形成される。例えば、第1導体パターン層L1〜第3導体パターン層L3のそれぞれにコイル導線が形成され、第4導体パターン層L4にコイル導線が形成されない場合には、第4導体パターン層L4には、図6に示されているように、スルーホールT34とスルーホールT41との間を接続する導線48が設けられる。
In the above description, the structure in which four conductor pattern layers are provided and the coil conductors are formed in each conductor pattern layer has been described, but the number of coil conductors is arbitrary. When the number of conductor pattern layers on which the coil conductor is formed is an odd number, the bottom conductor pattern layer is connected to the through hole connected to the inner end of the coil conductor on the upper layer and the connection pad on the top layer. A conductive wire pattern connecting the through holes is formed. For example, when the coil conductor is formed in each of the first conductor pattern layer L1 to the third conductor pattern layer L3 and no coil conductor is formed in the fourth conductor pattern layer L4, the fourth conductor pattern layer L4 includes As shown in FIG. 6, a
また、図3および図4に示されているスルーホールT12、T23およびT34は、第1導体パターン層L1、第1絶縁層D1、第2導体パターン層L2、第2絶縁層D2、第3導体パターン層L3、第3絶縁層D3、第4導体パターン層L4および第4絶縁層D4を貫通していないが、各スルーホールは、第1導体パターン層L1、第1絶縁層D1、第2導体パターン層L2、第2絶縁層D2、第3導体パターン層L3、第3絶縁層D3、第4導体パターン層L4および第4絶縁層D4を貫通したものであってもよい。 Further, the through holes T12, T23, and T34 shown in FIGS. 3 and 4 are provided in the first conductor pattern layer L1, the first insulating layer D1, the second conductor pattern layer L2, the second insulating layer D2, and the third conductor. Although not penetrating the pattern layer L3, the third insulating layer D3, the fourth conductor pattern layer L4, and the fourth insulating layer D4, each through hole has the first conductor pattern layer L1, the first insulating layer D1, and the second conductor. The pattern layer L2, the second insulating layer D2, the third conductor pattern layer L3, the third insulating layer D3, the fourth conductor pattern layer L4, and the fourth insulating layer D4 may be penetrated.
図7には、コイル板の第1実施例が示されている。この第1型コイル板50では、導体パターン層と絶縁層が交互に重ねられている。図7(a)には最上の導体パターン層52および最上の絶縁層54が示されている。図7(b)には最下の導体パターン層56および最下の絶縁層58が示されている。
FIG. 7 shows a first embodiment of the coil plate. In the first
図7(a)に示されているように、コイル導線60は外側端62から時計回りに内側に向かって略四角形状に39周回し、内側端64がスルーホールTaに接続されている。図7(b)に示されているように、コイル導線66の内側端68はスルーホールTbに接続されている。コイル導線66は内側端68から時計回りに外側に向かって略四角形状に39周回し、外側端70がスルーホールTcに接続されている。各導体パターン層に形成されているコイル導線では、x方向ピッチとy方向ピッチとが等しい。第1型コイル板50が、3層以上の導体パターン層および絶縁層によって構成される場合、偶数番目のコイル導線は、図7(b)と同様の形状を有し、奇数番目のコイル導線は、図7(a)と同様の形状を有する。コイル導線66の線幅は、例えば,0.05mm〜2mmとする。x方向ピッチおよびy方向ピッチもまた、0.05mm〜2mmとする。x方向ピッチおよびy方向ピッチは、コイル導線66の線幅と同程度であってもよい。
As shown in FIG. 7A, the coil conducting wire 60 turns 39 times in a substantially square shape from the
各導体パターン層に形成されているコイル導線は、第1型コイル板50を上下に貫通する複数のシールド用スルーホール36によって囲まれている。
The coil conductors formed in each conductor pattern layer are surrounded by a plurality of shield through
図8には、コイル板の第2実施例が示されている。この第2型コイル板72では、導体パターン層と絶縁層が交互に重ねられている。図8(a)には最上の導体パターン層74および最上の絶縁層76が示されている。図8(b)には最下の導体パターン層78および最下の絶縁層80が示されている。
FIG. 8 shows a second embodiment of the coil plate. In the second
図8(a)に示されているように、コイル導線82は外側端84から時計回りに内側に向かって略四角形状に39周回し、内側端86がスルーホールTdに接続されている。図8(b)に示されているように、コイル導線88の内側端90はスルーホールTeに接続されている。コイル導線88は内側端90から時計回りに外側に向かって略四角形状に39周回し、外側端92がスルーホールTfに接続されている。
As shown in FIG. 8 (a), the
各導体パターン層に形成されるコイル導線では、y方向ピッチがx方向ピッチより大きい。すなわち、各コイル導線の1周は、対向する2辺の方向がバスバーの延伸方向に揃えられた略四角形を描いており、外側の1周から隣接の内側の1周にかけては、バスバーを横切る方向の長さの減少よりもバスバーの延伸方向の長さの減少の方が大きい。あるいは、内側の1周から隣接の外側の1周にかけては、バスバーを横切る方向の長さの増加よりもバスバーの延伸方向の長さの増加の方が大きい。 In the coil conductor formed in each conductor pattern layer, the y-direction pitch is larger than the x-direction pitch. That is, one turn of each coil lead wire has drawn a substantially square shape in which the directions of the two opposing sides are aligned with the extending direction of the bus bar, and the direction crossing the bus bar from one turn on the outside to one turn on the adjacent inner side. The reduction in the length of the bus bar in the extending direction is larger than the reduction in the length of the bus bar. Alternatively, the increase in the length of the bus bar in the extending direction is greater than the increase in the length in the direction across the bus bar from one inner circle to one adjacent outer circle.
第2型コイル板72が、3層以上の導体パターン層および絶縁層によって構成される場合、偶数番目のコイル導線は、図8(b)と同様の形状を有し、奇数番目のコイル導線は、図8(a)と同様の形状を有する。
When the second-
図7に示されている第1型コイル板50では、コイル導線のy方向ピッチが図8に示されている第2型コイル板72よりも小さい。したがって、第1型コイル板50の方が第2型コイル板72よりも、磁束が通過する面積(検出面積)が大きくなり検出感度が高くなる。
In the first
一方、第2型コイル板72では、コイル導線のy方向ピッチがx方向ピッチより大きい。したがって、内側に向かうにつれて1周当たりの鎖交磁束が小さくなる傾向が第1型コイル板50に比べて強く、検出感度は第1型コイル板50よりも低い。電流計測デバイスは、検出感度が高いほど電流計測状態が良好となるとは限らない。例えば、検出面積を大きくすると検出されるノイズが大きくなり計測精度が低下することもある。
On the other hand, in the 2nd
そこで、第2型コイル板72は、バスバーに流れる電流が十分に大きい場合や、バスバーの中心に電流が集中して流れる場合に用いられてもよい。バスバーは両側の縁に熱を帯びることが多く、両側の縁付近の抵抗率が高くなることが多い。この場合、バスバーの両側の縁付近に比べて中心付近の電流密度が高くなる。このような状態では、コイル導線の検出面積を大きくして検出感度を大きくする効果よりも、検出面積を小さくしてノイズを小さくする効果の方が大きい。この場合、バスバーの中心付近で狭い面積でコイル導線が周回する第2型コイル板72の方が、一様にコイル導線が周回する第1型コイル板50のよりも計測精度が高まることがある。
Therefore, the second
なお、第1型コイル板50に用いられているコイル導線と同型のコイル導線(第1型コイル導線)と、第2型コイル板72に用いられているコイル導線と同型のコイル導線(第2型コイル導線)とを組み合わせてもよい。すなわち、ある導体パターン層のコイル導線を第1型コイル導線とし、その他の導体パターン層のコイル導線を第2型コイル導線としてもよい。
In addition, the same type of coil conducting wire (first type coil conducting wire) as that used for the first
図9には、電流計測デバイスの筐体の例が示されている。図9は、電流計測デバイス100をバスバー側から眺めた場合の図である。電流計測デバイス100の筐体の底面94には、電線係合部95が形成されている。電線係合部95は底面94から突出した部分であり、柱状のバスバーを受け入れる凹みが形成されている。図9に示される例では、3つの電線係合部95が長手方向に配列されている。電線係合部95の凹みはバスバーの表面の形状に応じた形状とされる。電流計測デバイス100は、電線係合部95の凹みにバスバーが受け入れられるようにバスバーに固定される。電流計測デバイス100の固定には、帯状または紐状のゴムが用いられてもよい。電線係合部95にバスバーが受け入れられ、バスバーが係合することで、電流計測デバイス100のバスバーに対する揺らぎが抑制される。
FIG. 9 shows an example of the casing of the current measuring device. FIG. 9 is a diagram when the
10,100 電流計測デバイス、12 バスバー、14 筐体、15 結束用凹み、16 蓋部、18 底板、20,50,72 コイル板、22 たわみ防止用突起部、23 コイル板押さえ突起部、24,241〜244,60,66,82,88 コイル導線、26,46 接続パッド、28,34,38,44,62,70,84,92 外側端、30,32,40,42,64,68,86,90 内側端、36 シールド用スルーホール、48 導線、52,74 最上の導体パターン層、54,76 最上の絶縁層、56,78 最下の導体パターン層、58,80 最下の絶縁層、94 底面、95 電線係合部。
10,100 Current measuring device, 12 busbar, 14 housing, 15 binding recess, 16 lid, 18 bottom plate, 20, 50, 72 coil plate, 22 deflection preventing projection, 23 coil plate pressing projection, 24, 241-244, 60, 66, 82, 88 Coil conductor, 26, 46 Connection pad, 28, 34, 38, 44, 62, 70, 84, 92 Outer end, 30, 32, 40, 42, 64, 68, 86,90 Inner edge, 36 Shielding through hole, 48 Conductor, 52,74 Top conductor pattern layer, 54,76 Top insulation layer, 56,78 Bottom conductor pattern layer, 58,80 Bottom insulation layer , 94 bottom surface, 95 electric wire engaging part.
Claims (4)
前記複数の導体パターン層のうちの1つである第1層に形成されており、外側端から内側端に向けて複数回に亘って周回しながら内側方向に向かうコイル導線と、
前記コイル導線の内側端または外側端から、前記複数の導体パターン層のうちの他の1つである第2層へと至る導体経路と、
を備えることを特徴とする電流計測デバイス。 A substrate having a plurality of conductor pattern layers;
A coil conductor formed in the first layer, which is one of the plurality of conductor pattern layers, and directed inward while rotating around a plurality of times from the outer end toward the inner end;
A conductor path from the inner end or the outer end of the coil conductor to the second layer which is another one of the plurality of conductor pattern layers;
A current measuring device comprising:
前記第2層に形成されており、内側端から外側端に向けて複数回に亘って周回しながら外側方向に向かう第2コイル導線を備え、
前記導体経路は、前記コイル導線の内側端と前記第2コイル導線の内側端との間、または、前記コイル導線の外側端と前記第2コイル導線の外側端との間を接続し、
前記コイル導線が内側方向に向かう巻き方向と、前記第2コイル導線が外側方向に向かう巻き方向とが、前記基板の一方の面側から見て同一であることを特徴とする電流計測デバイス。 The current measuring device according to claim 1,
The second layer is formed in the second layer, and includes a second coil conductor that goes outward while turning around the inner end toward the outer end multiple times.
The conductor path connects between the inner end of the coil conductor and the inner end of the second coil conductor, or between the outer end of the coil conductor and the outer end of the second coil conductor,
The current measuring device, wherein the winding direction in which the coil conducting wire is directed inward and the winding direction in which the second coil conducting wire is directed in the outward direction are the same as viewed from one surface side of the substrate.
前記コイル導線の1周は、計測対象の電流が流れる導線の延伸方向に、対向する2辺の方向が揃えられた略四角形を描いており、
外側の1周から隣接の内側の1周にかけては、前記導線を横切る方向の長さの減少よりも前記導線の延伸方向の長さの減少の方が大きいことを特徴とする電流計測デバイス。 In the current measuring device according to claim 1 or 2,
One round of the coil conductor wire is drawn in a substantially quadrangle in which the directions of two opposing sides are aligned in the extending direction of the conductor wire through which the current to be measured flows.
A current measuring device characterized in that a decrease in length in the extending direction of the conductor is greater than a decrease in length in a direction crossing the conductor from one outer circle to one adjacent inner circle.
少なくとも前記第1層に設けられ、前記コイル導線を囲むシールド構造を有することを特徴とする電流計測デバイス。
In the current measuring device according to any one of claims 1 to 3,
A current measuring device having a shield structure provided at least in the first layer and surrounding the coil conductor.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020085853A (en) * | 2018-11-30 | 2020-06-04 | 株式会社東芝 | Current detecting device |
JP2020085860A (en) * | 2018-11-30 | 2020-06-04 | 株式会社東芝 | Current detecting device |
KR102335187B1 (en) * | 2020-08-12 | 2021-12-02 | 한국전기연구원 | Power apparatus and Broad band UHF partial discharge sensor used in the same |
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2016
- 2016-02-25 JP JP2016034354A patent/JP2017150979A/en active Pending
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