JP2021043102A - Current detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、導体を挿通させた状態で検出を行う電流検出器に関する。 The present invention relates to a current detector that performs detection with a conductor inserted.
従来、被検査導体を挿通させて電流の検出を行う電流センサの先行技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。この先行技術は、環状に成形された磁性体コアを本体ケース部材と蓋部材とで両方向から挟み込むようにして収容する。このとき、環状の磁性体コアの内側を被検査導体が挿通される貫通孔とし、この貫通孔をケース部材に設けた第1の壁部材と蓋部材に設けた第2の壁部材とで二重に囲い込むことで、被検査導体と磁性体コアや磁気センサ等との絶縁を確保している。 Conventionally, a prior art of a current sensor that detects a current by inserting a conductor to be inspected is known (see, for example, Patent Document 1). In this prior art, a magnetic core formed in an annular shape is accommodated so as to be sandwiched between a main body case member and a lid member from both directions. At this time, the inside of the annular magnetic core is a through hole through which the conductor to be inspected is inserted, and the first wall member provided in the case member and the second wall member provided in the lid member make the through hole. By enclosing it heavily, the insulation between the conductor to be inspected and the magnetic core, magnetic sensor, etc. is ensured.
先行技術の電流センサは、貫通孔に挿通させた被検査導体がフリーな状態であることから、電流センサ及び被検査導体ともに使用環境で発生する振動や外力の影響を受けやすい。このため、磁性体コアや磁気センサと被検査導体との距離が安定せず、出力特性が不安定になるという問題がある。 Since the conductor to be inspected inserted through the through hole is in a free state in the current sensor of the prior art, both the current sensor and the conductor to be inspected are easily affected by vibration and external force generated in the usage environment. Therefore, there is a problem that the distance between the magnetic core or the magnetic sensor and the conductor to be inspected is not stable and the output characteristics become unstable.
そこで本発明は、導体や出力を安定させる技術を提供するものである。 Therefore, the present invention provides a technique for stabilizing a conductor and an output.
本発明は電流検出器を提供する。本発明の電流検出器は、被検出電流が流れる導体を挿通させた状態で検出(被検出電流に応じた検出信号の出力)を行う。電流検出器は、検出を行う機器として、例えば磁性体コア、検出素子、出力回路等を備えることができる。磁性体コアは、被検出電流が流れることで発生する磁界を収束させる。磁性体コアにはエアギャップを設けることができ、このエアギャップ内に検出素子(ホール素子、フィールドプローブ等)を配置することができる。また、磁性体コアには二次巻線を設けることもできる。検出素子は磁界強度に応じた信号(ホール電圧、フィードバック電流)を生成し、これを出力回路で処理して検出信号として出力する。 The present invention provides a current detector. The current detector of the present invention performs detection (output of a detection signal according to the detected current) in a state where a conductor through which the detected current flows is inserted. The current detector may include, for example, a magnetic core, a detection element, an output circuit, or the like as a device for detecting. The magnetic core converges the magnetic field generated by the flow of the detected current. An air gap can be provided in the magnetic core, and a detection element (Hall element, field probe, etc.) can be arranged in the air gap. Further, the magnetic core may be provided with a secondary winding. The detection element generates a signal (Hall voltage, feedback current) according to the magnetic field strength, processes this in the output circuit, and outputs it as a detection signal.
本発明の電流検出器は、本体に上記の機器を収容する。また、本体は導体を挿通させる挿通部を有しており、挿通部は導体の周囲を面で区画している。ここでいう「面」は、単なる板状体の端面だけ(挿通方向には板厚分の長さのみ)のようなものを含まず、挿通方向にある程度の長さ(例えば、挿通部の長さに相当する程度)を有する。このような、挿通方向にある程度の長さを有した面で導体の周囲を区画することにより、導体から本体に収容した機器までの絶縁距離が大きく確保されることになる(逆に、挿通方向の長さが極端に短いと、それだけ絶縁距離は短くなる)。 The current detector of the present invention houses the above-mentioned equipment in the main body. Further, the main body has an insertion portion through which the conductor is inserted, and the insertion portion divides the periphery of the conductor by a surface. The "face" here does not include something like a mere end face of a plate-like body (only the length of the plate thickness in the insertion direction), but has a certain length in the insertion direction (for example, the length of the insertion portion). It has a degree equivalent to the size). By partitioning the periphery of the conductor with such a surface having a certain length in the insertion direction, a large insulation distance from the conductor to the device housed in the main body can be secured (conversely, the insertion direction). The shorter the length of, the shorter the insulation distance).
さらに本発明の電流検出器は、挿通部の面から突出して形成された突条体を備える。このような突条体は、挿通部に挿通された導体に接した状態で本体が導体と締結されることにより、本体と導体との相対的な位置関係を保持する。すなわち、本発明の電流検出器では、本体が導体と締結される構造であるため、挿通部内での導体の位置が安定する。さらに、締結状態で導体と接触するのが挿通部の面ではなく突条体である。上記のように、面は導体からの絶縁距離の確保に対して有効に機能するが、導体には直に接しないため、空気層によって導体から本体への熱の伝導(伝達)を効率的に遮断することができる。導体との接触は突条体で行われるため、面接触に比較して導体からの熱を伝わりにくくすることができる。 Further, the current detector of the present invention includes a ridge formed so as to project from the surface of the insertion portion. Such a ridge body maintains a relative positional relationship between the main body and the conductor by fastening the main body to the conductor in a state of being in contact with the conductor inserted through the insertion portion. That is, since the current detector of the present invention has a structure in which the main body is fastened to the conductor, the position of the conductor in the insertion portion is stable. Further, it is not the surface of the insertion portion but the ridge body that comes into contact with the conductor in the fastened state. As mentioned above, the surface functions effectively to secure the insulation distance from the conductor, but since it does not come into direct contact with the conductor, the air layer efficiently conducts (transfers) heat from the conductor to the main body. It can be blocked. Since the contact with the conductor is performed by the ridge body, it is possible to make it difficult to transfer the heat from the conductor as compared with the surface contact.
一方で、挿通部が面で構成されている場合、例えば本体を樹脂により成形する場合は何らかの型(例えば金型)を用いることから、成形後の面には型の抜き勾配が存在するのが一般的である。このため、挿通部に挿通させた導体を面に接触させて保持しようとすると、仮に導体側の接触面を水平と考えたとしても、挿通部側の面に抜き勾配があるため、その分の傾き(角度)が他所に現れることから、どこかで傾き分を吸収しなければならなくなる。 On the other hand, when the insertion portion is composed of a surface, for example, when the main body is molded from resin, some mold (for example, a mold) is used, so that the surface after molding has a draft of the mold. It is common. For this reason, when trying to hold the conductor inserted through the insertion portion in contact with the surface, even if the contact surface on the conductor side is considered to be horizontal, the surface on the insertion portion side has a draft, so that amount. Since the tilt (angle) appears elsewhere, the tilt must be absorbed somewhere.
この点、本発明は突条体で導体に接する構造であるため、本体を樹脂成形する場合でも、突条体に関して面のような抜き勾配を設ける必要がない。したがって、導体側の接触面を水平と考えた場合、突条体の接する箇所を導体側の接触面と同じく水平なものとして成形することができる。これにより、本体と導体との締結状態で両者の相対的な位置関係を所望に(例えば水平な面・箇所同士を平行に)保持することができるし、それによって何らかの傾きが他所に生じることもない。 In this respect, since the present invention has a structure in which the ridges are in contact with the conductor, it is not necessary to provide a draft like a surface with respect to the ridges even when the main body is resin-molded. Therefore, when the contact surface on the conductor side is considered to be horizontal, the portion where the ridges are in contact can be formed as being horizontal like the contact surface on the conductor side. As a result, the relative positional relationship between the main body and the conductor can be maintained as desired (for example, horizontal surfaces / locations are parallel to each other), and some inclination may occur elsewhere. Absent.
上記の挿通部は、導体を4方向から面で囲う角筒状とすることができる。このような形状は、挿通させる導体(バスバー)が例えば角棒状や平板状である場合に適している。本体と導体との締結には、締結部を用いることができる。締結部は、挿通部から導体の挿通方向に突出するようにして本体に形成されている。締結部の形状は締結に適したものであればどのような形状でもよいが、導体と対向する面を有しており、この面が挿通部の1つの面に連なって挿通方向に延びていることが好ましい。この場合、本体は、挿通部の1つの面の長さ(L1)に、締結部の面の長さ(L2)を加えた分の長さ(L1+L2)の面で導体と対向することになる。このとき突条体は、挿通部及び締結部の連なった面から突出して形成されるものとなる。これにより、導体と突条体との接触は、連なる面の長さ(L1+L2)と同程度となり、充分な長さで導体と接することで位置関係の保持を確実に行うことができる。 The insertion portion may have a square tubular shape that surrounds the conductor with surfaces from four directions. Such a shape is suitable when the conductor (bus bar) to be inserted is, for example, a square bar or a flat plate. A fastening portion can be used for fastening the main body and the conductor. The fastening portion is formed on the main body so as to project from the insertion portion in the insertion direction of the conductor. The shape of the fastening portion may be any shape as long as it is suitable for fastening, but it has a surface facing the conductor, and this surface is connected to one surface of the insertion portion and extends in the insertion direction. Is preferable. In this case, the main body faces the conductor on the surface of the length (L1 + L2) obtained by adding the length of the surface of the fastening portion (L2) to the length of one surface of the insertion portion (L1). .. At this time, the ridge body is formed so as to project from the continuous surface of the insertion portion and the fastening portion. As a result, the contact between the conductor and the ridge body becomes about the same as the length of the continuous surfaces (L1 + L2), and the positional relationship can be reliably maintained by contacting the conductor with a sufficient length.
上記のように突条体は、本体と導体との締結状態で導体に接触し、これらの位置関係を保持するものであるが、挿通部の面からの突出高さ(長さ)に着目すると、この突出高さが大きければ、それだけ面から導体を遠ざけた位置に保持することになる。このことは、本体に収容された機器(磁性体コア、磁気センサ、出力回路、基板等)からの絶縁距離や物理的な距離を突条体の突出高さに応じて広げることができることを意味する。 As described above, the ridge body contacts the conductor in the fastened state between the main body and the conductor and maintains the positional relationship between them. However, paying attention to the protrusion height (length) from the surface of the insertion portion. The larger the protrusion height, the farther the conductor is from the surface. This means that the insulation distance and physical distance from the equipment (magnetic core, magnetic sensor, output circuit, substrate, etc.) housed in the main body can be increased according to the protruding height of the projectile. To do.
ここで、本発明の発明者等は、電流検出器において、導体での一次電圧の変化が出力信号の変化に及ぼす影響に着目している。具体的には、被検出電流の急峻な電圧変化は、電流検出器からの出力信号に対するノイズとして大きく影響することが分かっており、これを電流検出器や出力信号のdV/dt特性と称する。このようなdV/dt特性は、導体と出力回路との間に存在する浮遊容量を介してノイズが伝わるためであると考えられ、仮に、あるタイミングで導体の電圧(一次電圧)の波形がステップ状(急峻)に変化したとすると、出力回路からの出力信号の波形にも同タイミングで乱れが生じる。 Here, the inventors of the present invention are paying attention to the influence of the change of the primary voltage in the conductor on the change of the output signal in the current detector. Specifically, it is known that a steep voltage change of the detected current has a great influence as noise on the output signal from the current detector, and this is referred to as a dV / dt characteristic of the current detector or the output signal. It is considered that such dV / dt characteristics are due to the fact that noise is transmitted through the stray capacitance existing between the conductor and the output circuit, and if the waveform of the conductor voltage (primary voltage) is stepped at a certain timing. If it changes to a state (steep), the waveform of the output signal from the output circuit will also be disturbed at the same timing.
このようなdV/dt特性は、電圧の変化幅を一定とすると、出力回路を含む機器から導体までの距離が大きいほどノイズの影響を受けにくくなり、逆に距離が小さいほどノイズの影響を大きく受けることが分かっている。 Assuming that the voltage change width is constant, such dV / dt characteristics are less susceptible to noise as the distance from the device including the output circuit to the conductor is larger, and conversely, the smaller the distance, the greater the effect of noise. I know I will receive it.
本発明の電流検出器は、導体と接する突条体の突出高さを所望に確保することにより、その突出高さに応じて出力信号のdV/dt特性を改善することができる。 The current detector of the present invention can improve the dV / dt characteristics of the output signal according to the protruding height of the ridge body in contact with the conductor.
本発明によれば、導体や出力を安定させることができる。 According to the present invention, the conductor and the output can be stabilized.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下の実施形態では、電流検出器の一例としてホールICタイプの電流センサを挙げているが、本発明はこれに限られるものではなく、磁気平衡式のクローズドループタイプの電流センサであってもよいし、フラックスゲートタイプ電流センサであってもよい。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiment, a Hall IC type current sensor is given as an example of the current detector, but the present invention is not limited to this, and a magnetically balanced closed-loop type current sensor may be used. However, it may be a fluxgate type current sensor.
図1は、一実施形態の電流センサ100の構成を概略的に示す斜視図である。また、図2は、一実施形態の電流センサ100の構成を概略的に示す分解斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing the configuration of the
図1及び図2に示されているように、電流センサ100は、ケース体102を備えており、このケース体102は、内部に電流センサ100の各種構成部品を収容している。構成部品としては、磁性体コア104、回路基板106、ホール素子110等がある。なお、図1、図2には主要な構成要素のみを図示しており、その他の構成要素は適宜省略している。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
〔本体(ケース体)〕
電流センサ100は、例えば図1に示される組み立て状態で使用される。電流センサ100は、ケース体102を本体(ボディ、あるいは筐体)とした構成であり、その外殻として周壁部102a及び底壁部102gを有している。これら周壁部102a及び底壁部102gは、図1及び図2の立姿勢でみて電流センサ100本体の上面、両側面及び底面の各外面を構成する。
[Main body (case body)]
The
ケース体102の内側には、周壁部102a及び底壁部102gに囲まれた部位に環状をなす収容部102dが形成されている。すなわち、上記の磁性体コア104や回路基板106、ホール素子110等の各種構成要素は、この収容部102d内に収容されており、図1及び図2の立姿勢において、水平方向でみた収容部102dの一端は開口(開放)している。ケース体102は、収容部102dの開口とは反対側に奥壁部102eを有しており、水平方向でみた収容部102dの他端は奥壁部102eで閉塞されている。
Inside the
〔挿通部〕
また、ケース体102には挿通部108が形成されており、挿通部108は、図1及び図2の立姿勢でみてケース体102(あるいは電流センサ100全体)の中央を水平方向に貫通して延びている。すなわち、ケース体102は周壁部102a及び底壁部102gの内側に角筒部102bを有しており、この角筒部102bは、挿通部108を4方向から面で取り囲むようにして角筒状に形成されている。角筒部102bの一端は、収容部102dの一端開口から水平方向に突出して延びているが、他端は奥壁部102eの外面と同一面に位置している(図1中(B))。
[Insert]
Further, an
〔締結部〕
また、ケース体102には締結部102fが形成されており、締結部102fは、図1及び図2の立姿勢でみて奥壁部102eの外面から水平方向に突出している。この締結部102fは、挿通部108に挿通させた一次導体(図1及び図2には示していない)に対し、ケース体102(あるいは電流センサ100全体)を締結するために用いられる。なお、締結部102fや一次導体の締結についてはさらに後述する。
[Fastening part]
Further, a
その他、ケース体102には、一対のブラケット102cが形成されている。ブラケット102cは、図1の立姿勢でみた両側の周壁部102aと底壁部102gとの隅角部に位置し、周壁部102aと底壁部102gとに跨がるようにして両側方に張り出している。一対のブラケット102cは、電流センサ100を例えば図1の立姿勢(使用状態)に設置するために用いられ、電流センサ100は、ブラケット102cの貫通孔(符号なし)を通じて図示しない他の機器(例えば発電機、発電所設備等)にねじ留めによる締結が可能となっている。
In addition, a pair of
〔磁性体コア〕
磁性体コア104は、一例として横向きのU字形状をなす一対のコア部材104a,104bから構成されている。一対のコア部材104a,104bは、それぞれの先端面(2つ)を互いに向き合わせた状態で組み合わされ、先端面間の2箇所にエアギャップ104cを形成する。磁性体コア104は、挿通部108にバスバー等の一次導体を挿通させることで、被検出電流により発生する磁界を収束させる。あるいは、一次導体への被検出電流の導通により、磁性体コア104に磁界が発生(収束)する。
[Magnetic core]
As an example, the
〔検出素子〕
2つのホール素子110は、電流センサ100の組み立て状態で磁性体コア104の2箇所のエアギャップ104c内にそれぞれ配置されている。ホール素子110は、その感磁面を各コア部材104a,104bの端面(磁気回路断面)に対向させることで、磁性体コア104に発生(収束)する磁界の強度に応じた電圧信号(磁気検出信号)を出力する。
[Detecting element]
The two
〔回路基板〕
回路基板106は、収容部102dの形状に合わせて横向きU字形状をなしている。回路基板106には、上記のホール素子110が実装されている他、図示しない各種の電子部品やICチップ等が実装されることで、出力回路(電流検出回路)が形成されている。出力回路は、例えばホール素子110から出力される電圧信号を増幅し、また、各種の電気的処理を行って電流検出信号を出力する。回路基板106には外部コネクタ106aが実装されており、外部コネクタ106aは、電流センサ100の組み立て状態においてケース体102から突出(露出)している。電流センサ100は、外部コネクタ106aを通じて出力回路への電源供給を行ったり、出力回路から電流検出信号を出力したりすることができる。
[Circuit board]
The
〔導体の挿通及び締結〕
図3は、挿通部108への一次導体BUの挿通とその締結を示した図である。図3中(A)が図1及び図2の立姿勢でみた電流センサ100の平面図に相当し、図3中(B)がその垂直断面図に相当する。
[Conductor insertion and fastening]
FIG. 3 is a diagram showing the insertion of the primary conductor BU into the
上記のように、電流センサ100は挿通部108に一次導体BUを挿通させた状態で一次電流(被検出電流)の検出を行う。本実施形態の電流センサ100は、例えば角棒状(長尺厚板状)の一次導体BUに好適した構造である。すなわち、角棒状をなす一次導体BUは、その断面が矩形状をなしており、上面、両側面及び下面がいずれも平面である。このような一次導体BUは、その使用環境において水平方向に延びて配置されているとすると、本実施形態の電流センサ100は、一次導体BUを挿通部108内に水平方向に挿通させた状態で使用することができる。
As described above, the
すなわち、角筒部102bで囲まれた挿通部108は、角棒状をなす一次導体BUの挿通に好適しており、一次導体BUの挿通状態では、角筒部102bの1つの面(内面)が一次導体BUの上面に対向する。また、一次導体BUの両側面及び底面は、それぞれ角筒部102bの両側内面及び底面に対向する。なお、挿通部108は、挿通させる一次導体BUの幅寸法よりも広い内幅寸法を有するとともに、一次導体BUの厚みよりも大きい高さを有している。
That is, the
〔締結部の詳細〕
締結部102fは、上記のように挿通部108から一次導体BUの挿通方向に突出して形成されており、例えば、ちょうど建物の壁面から張り出したバルコニーのような構造を有している。すなわち、締結部102fは、ケース体102(奥壁部102e)の外面から張り出した底板部(符号なし)を有するとともに、この底板部の周囲から立ち上がった側板部(符号なし)を有する構造である。なお、側板部はケース体102(奥壁部102e)の外面に連結されることで、締結部102fの曲げ剛性を高めている。
[Details of fastening part]
The
〔一次導体との締結〕
締結部102fには、上記の底板部に合計3つの貫通孔102h,102kが形成されており、このうち1つの貫通孔102hが丸孔で、他の2つの貫通孔102kが長孔である。この例では、例えば1つの貫通孔102hに上方からねじBTを挿通することで、一次導体BUに対してケース体102(あるいは電流センサ100全体)が締結可能となっている。なお、一次導体BUの対応する位置には、予めねじ穴が形成されている。
[Fixing with primary conductor]
In the
ここで、図3中(B)に示されているように、角筒部102bの下側内面及び締結部102fの下面には、これらの面から突出してリブ112が形成されている。そして、締結状態では角筒部102bの下側内面や締結部102fの下面が一次導体BU(上面)と直に接しているのではなく、ケース体102はリブ112によって一次導体BUと接するものとなっている。例えば、ケース体102(電流センサ100全体)が水平な設置面SF上に垂直な立姿勢で固定されているとすると、このようなリブ112は、ケース体102(締結部102f)との締結状態で一次導体BUを水平に保持することで、挿通方向の前後で設置面SFから一次導体BUの上面までの高さH1,H2を同一に保持することに寄与している。以下、リブ112についてさらに説明する。
Here, as shown in FIG. 3B,
〔突条体〕
図4は、電流センサ100を斜め下方向から示した斜視図である。このうち図4中(A)が奥壁部102e側から示した図であり、図4中(B)がその反対側から示した図である。
[Straw body]
FIG. 4 is a perspective view showing the
図4中(A),(B)に示されているように、リブ112は、挿通部108の幅方向に間隔を空けて複数本(ここでは6本)に形成されている。各リブ112は、上記のように角筒部102bの下側内面及び締結部102fの下面から突出するとともに、挿通方向に直線状(筋状)に延びている。リブ112の一端を収容部102dの開口端側(図4中(B))とし、他端を締結部102fがある側(図4中(A))とすると、リブ112の一端と他端とでは、一端の突出高さがより低く、他端の突出高さがより高い。また、リブ112のいくつか(2本)は、他よりも短い。つまり各リブ112は、側面視で細長い台形状をなしていることになる。なお、他より短い2本のリブ112は、他端が貫通孔102kの縁までしか形成されていないためであり、これは、リブ112を含むケース体102の樹脂成形(金型製作)上の都合による。
As shown in FIGS. 4A and 4B, the
〔リブによる位置の保持〕
図5は、リブ112による一次導体BUの位置の保持を示した図である。このうち図5中(A)が側面図であり、図5中(B)が締結部102f近傍の拡大図である。
[Maintaining position by rib]
FIG. 5 is a diagram showing the holding of the position of the primary conductor BU by the
図5中(A):リブ112は、上記のように水平な設置面SF上に電流センサ100が垂直な立姿勢で設置されているとした場合、その垂直な電流センサ100に対して水平となる位置(角度)に一次導体BUを保持する。このような保持は、締結部102fにおいて一次導体BUを締結した状態で、一次導体BUの上面に対してリブ112が全体的に接することで実現されている。
In FIG. 5 (A): When the
図5中(B):拡大図により、リブ112がより容易に理解される。リブ112は、ケース体102(電流センサ100)全体からみると僅かな突出高さDであるが、角筒部102bの下側内面及び締結部102fの下面から一次導体BUを離隔させた位置で確実に保持し、かつ、一次導体BUを水平位置に保持している。また、一次導体BUが角筒部102bの下側内面及び締結部102fの下面に面接触することを防止し、リブ112の下面のみでほぼ線接触させている。これにより、角筒部102bの下側内面及び締結部102fの下面と一次導体BUの上面との間に空気層(断熱空気層)が形成されるため、一次導体BUで発生した熱を電流センサ100内部に伝わりにくくすることができる。
In FIG. 5 (B): The
〔抜き勾配〕
図6は、ケース体102の縦断面図である。ここではケース体102を単独で示している。
[Draft]
FIG. 6 is a vertical cross-sectional view of the
上記のように、ケース体102の完成状態では、樹脂成形上の都合から角筒部102bに抜き勾配が存在(残存)することになる。これは、挿通部108に予め規定された中心軸線CLに対し、角筒部102bの内面が上下で角度θ分の傾斜を持って成形されることを意味する。したがって、角筒部102bの内面に連なる及び締結部102fの下面もまた、同じく中心軸線CLに対して角度θ/2分だけ傾斜することになる。
As described above, in the completed state of the
仮に、このような傾斜した角筒部102bの下側内面及び締結部102fの下面を基準として一次導体BUの位置を保持しようとすると、必然的に抜き勾配の分だけ一次導体BUも傾斜することになり、水平な設置面SFに対して整合しなくなる。あるいは、一次導体BUの剛性に負けてケース体102(電流センサ100全体)が締結によって歪むこともあり得ることから、いずれにしても好ましい位置での保持とはいえない。
If the position of the primary conductor BU is to be maintained with reference to the lower inner surface of the inclined
本実施形態では、角筒部102bの下側内面及び締結部102fの下面から突出するリブ112をケース体102に形成し、かつ、このリブ112に接した状態で一次導体BUを締結すると、一次導体BUが水平位置に保持される構成としている。これにより、水平な設置面SFに垂直な立姿勢で電流センサ100を設置した場合、電流センサ100との位置関係を所望に維持することができるし、一次導体BUの位置(姿勢、角度)を設置面SFに対して整合させることができる。
In the present embodiment, when the
〔別形態〕
図7は、角筒部102bの長さを短縮した電流センサ100の別形態例を示す斜視図である。この別形態例は、一次導体BUの挿通方向でみた角筒部102bの長さが短縮されている他は前記実施形態と同じであり、同様の効果を達成することができる。リブ112は側面視で台形状をなしていることから、角筒部102b(挿通部108)の長さが短縮されている分、リブ112の一端における突出高さ(台形の辺に相当)が前記実施形態より高いものとして図7にも示されている。
[Another form]
FIG. 7 is a perspective view showing another embodiment of the
〔リブによる特性改善〕
図8は、リブ112の突出高さDRに応じて一次導体BUが電流センサ100の内部構成から離隔されることを示した図である。ここでは電流センサ100の内部構成(磁性体コア104、回路基板106等)が封止樹脂によって封止されているものとする。
[Characteristic improvement by rib]
FIG. 8 is a diagram showing that the primary conductor BU is separated from the internal configuration of the
〔容量結合〕
ケース体102(電流センサ100)と一次導体BUとが締結された状態では、必然的に一次導体BUと電流センサ100の内部構成との物理的な距離が近くなる。このとき、一次導体BUと電流センサ100の内部構成が寄生容量(浮遊容量)CPによって容量結合され得ることになる。このような容量結合は、一次導体BUで生じた急峻な電圧変動(dV/dt)のノイズが内部構成の出力回路等に侵入し、出力信号に悪影響を及ぼすことになる。
[Capacitive coupling]
When the case body 102 (current sensor 100) and the primary conductor BU are fastened, the physical distance between the primary conductor BU and the internal configuration of the
〔熱抵抗〕
また、電流センサ100の使用時に、一次導体BUには大電流(例えば数百〜数千A)が通電されるため、一次導体BU自身の発熱量は大きい。このとき、一次導体BUと電流センサ100との間には物理的な接触や媒介物(空気)による熱抵抗HRが存在する。このため、一次導体BUから電流センサ100に熱が伝わり、磁性体コア104やホール素子110、出力回路等の温度が上昇して出力信号に変動が生じることになる。
〔Thermal resistance〕
Further, when the
本発明の発明者等は、上記のdV/dtノイズの影響や熱の伝達による出力信号への影響について検証を行い、一次導体BUと接触するリブ112の突出高さ、本数、挿通方向の長さがいずれも小さい(突出高さ低、本数少、長さ短)場合に悪影響が抑えられることを確認した。以下、検証結果を挙げて説明する。
The inventors of the present invention have verified the influence of the above-mentioned dV / dt noise and the influence of heat transfer on the output signal, and have verified the protrusion height, the number of
〔dV/dt特性の検証〕
図9及び図10は、電流センサ100のdV/dt特性を観測した結果を示す図である。ここで、「dV/dt特性」は、一次導体BUで生じた電圧変動(dV/dt)によって電流センサ100の出力信号(波形)がどの程度の影響を受けるかを計る指標であり、電圧変動から受ける出力信号への影響が低いほど、良好なdV/dt特性を示していると考えられる。
[Verification of dV / dt characteristics]
9 and 10 are diagrams showing the results of observing the dV / dt characteristics of the
〔リブ突出高さ0〕
先ず図9は、リブ112の突出高さDRが0、つまり一次導体BUをリブ112に接触させず、角筒部102bの下側内面及び締結部102fの下面に一次導体BUを接触させたとした場合のdV/dt特性を観測した結果を示す。
[Rib protrusion height 0]
First, in FIG. 9, it is assumed that the protrusion height DR of the
図9中(A):dV/dt特性の観測のため、ある時刻t1でステップ状に電圧低下する波形を一次導体BUに印加し、時刻t2でステップ状に電圧上昇する波形を一次導体BUに印加した。
図9中(B):印加波形に対する出力波形の観測結果である。印加波形がステップ状に高下した時刻t1及び時刻t2において、それぞれ極端な出力波形の変化(誤動作)が見られた。これらの出力波形の最大の誤動作量Vp−p1は、例えば350mV程度であった。
In FIG. 9 (A): In order to observe the dV / dt characteristics, a waveform in which the voltage drops stepwise at a certain time t1 is applied to the primary conductor BU, and a waveform in which the voltage rises stepwise at time t2 is applied to the primary conductor BU. Applied.
FIG. 9B: Observation result of the output waveform with respect to the applied waveform. Extreme changes (malfunctions) were observed in the output waveforms at time t1 and time t2, when the applied waveform stepped up and down. The maximum amount of malfunction Vp-p1 of these output waveforms was, for example, about 350 mV.
〔リブ突出高さ大〕
次に図10は、リブ112の突出高さDRを大(例えば4.5mm)とし、一次導体BUをリブ112に接触させることで、角筒部102bの下側内面及び締結部102fの下面から一次導体BUまでの距離を離隔させた場合のdV/dt特性を示す。
[Large rib protrusion height]
Next, in FIG. 10, the protrusion height DR of the
図10中(A):先と同様に、時刻t1でステップ状に電圧低下する波形を一次導体BUに印加し、時刻t2でステップ状に電圧上昇する波形を一次導体BUに印加した。
図10中(B):印加波形がステップ状に高下した時刻t1及び時刻t2において、それぞれ微小な出力波形の変化(誤動作)が見られた。これらの出力波形の最大の誤動作量Vp−p2は、例えば300mV程度であった。
In FIG. 10 (A): Similarly to the above, a waveform in which the voltage drops stepwise at time t1 is applied to the primary conductor BU, and a waveform in which the voltage rises stepwise at time t2 is applied to the primary conductor BU.
In FIG. 10 (B): At time t1 and time t2, when the applied waveform stepped up and down, minute changes (malfunctions) in the output waveform were observed. The maximum amount of malfunction Vp-p2 of these output waveforms was, for example, about 300 mV.
〔距離と誤動作量との関係〕
図11は、角筒部102bの下側内面及び締結部102fの下面から一次導体BU上面までの距離(リブ112の突出高さDR)と出力波形に現れる誤動作量Vp−pとの関係を示す図である。なお、波形の観測結果についての図示は省略しているが、本発明の発明者等は、この他に突出高さDRを小(例えば1.5mm)、中(例えば3.0mm)とした場合の出力波形の観測も行い、これらを図11の関係図にまとめている(Vp−pは、Vp−p1,Vp−p2等の観測結果を含む総称)。
[Relationship between distance and amount of malfunction]
FIG. 11 shows the relationship between the distance from the lower inner surface of the
以上の観測結果から以下のことが明らかである。
すなわち、一次導体BUをリブ112に接触させて角筒部102bの下側内面及び締結部102fの下面からの距離を離隔させた場合、リブ112に接触させない場合よりもdV/dt特性が大きく改善されている。そして、リブ112の突出高さDRを大きくすると、それに応じてdV/dt特性は向上することが分かる。これは、距離を離すことによって一次導体BUと電流センサ100の各種構成要素との間の容量結合が低減されたことによる顕著な効果を意味するものである。
From the above observation results, the following is clear.
That is, when the primary conductor BU is brought into contact with the
〔熱の影響〕
また、本発明の発明者等は、リブ112の突出高さDR、接触本数、リブ112の幅、長さについての検証結果を以下にまとめている。
[Effect of heat]
In addition, the inventors of the present invention have summarized the verification results regarding the protrusion height DR of the
すなわち、本実施形態では、締結状態においてリブ112を一次導体BUと接触させることで、一次導体BUと内部回路構成との距離を大きくできる他、ケース体102樹脂と一次導体BUとの接触面積を縮小し、熱抵抗HRを低くすることができる。このとき、リブ112の突出高さDRをより大きく、接触本数をより少なく、リブ112の幅をより細く、長さをより短くするほど、熱抵抗HRが低下し、熱影響を低減させることができる。
That is, in the present embodiment, by bringing the
〔参考値〕
上記のdV/dt特性の改善効果、及び熱影響の低減効果については、例えば以下の表に示す数値が参考となる。
For the above-mentioned effect of improving the dV / dt characteristics and the effect of reducing the heat effect, for example, the numerical values shown in the following table can be referred to.
〔他の検証結果〕
図12は、図9の配置から一次導体BUと電流センサ100との位置関係を変えて行ったdV/dt特性の評価モデルを示す図である。この位置関係ではリブ112が関係しないため、ここでは距離DSで評価する。なお、図12のように電流センサ100を横向きにした配置で検証を行うのは、回路基板106が図1、図2に示すようにコ字形(横向き)に配置されているため、回路基板106の中央部分と一次導体BUとの距離DSとの関係についても評価を行うためである。
[Other verification results]
FIG. 12 is a diagram showing an evaluation model of dV / dt characteristics obtained by changing the positional relationship between the primary conductor BU and the
〔dV/dt特性の検証〕
図13及び図14は、図12の評価モデルにおける電流センサ100のdV/dt特性を観測した結果を示す図である。
[Verification of dV / dt characteristics]
13 and 14 are diagrams showing the results of observing the dV / dt characteristics of the
〔距離DS=0〕
先ず図13は、距離DSが0、つまり一次導体BUを角筒部102bの内面に接触させた場合のdV/dt特性を観測した結果を示す。
[Distance DS = 0]
First, FIG. 13 shows the results of observing the dV / dt characteristics when the distance DS is 0, that is, when the primary conductor BU is brought into contact with the inner surface of the
図13中(A):dV/dt特性の観測のため、ある時刻t1でステップ状に電圧低下する波形を一次導体BUに印加し、時刻t2でステップ状に電圧上昇する波形を一次導体BUに印加した。
図13中(B):印加波形に対する出力波形の観測結果である。印加波形がステップ状に高下した時刻t1及び時刻t2において、それぞれ極端な出力波形の変化(誤動作)が見られた。これらの出力波形の最大の誤動作量Vp−p3は、例えば512mV程度であった。
In FIG. 13 (A): In order to observe the dV / dt characteristics, a waveform in which the voltage drops stepwise at a certain time t1 is applied to the primary conductor BU, and a waveform in which the voltage rises stepwise at time t2 is applied to the primary conductor BU. Applied.
FIG. 13 (B): Observation result of the output waveform with respect to the applied waveform. Extreme changes in the output waveform (malfunction) were observed at time t1 and time t2, when the applied waveform stepped up and down. The maximum amount of malfunction Vp-p3 of these output waveforms was, for example, about 512 mV.
〔距離DS=大〕
次に図14は、距離DSを大(例えば4.5mm)とし、一次導体BUを角筒部102bの内面から大きく離隔させた場合のdV/dt特性を示す。
[Distance DS = Large]
Next, FIG. 14 shows the dV / dt characteristics when the distance DS is large (for example, 4.5 mm) and the primary conductor BU is greatly separated from the inner surface of the
図14中(A):先と同様に、時刻t1でステップ状に電圧低下する波形を一次導体BUに印加し、時刻t2でステップ状に電圧上昇する波形を一次導体BUに印加した。
図10中(B):印加波形がステップ状に高下した時刻t1及び時刻t2において、それぞれ微小な出力波形の変化(誤動作)が見られた。これらの出力波形の最大の誤動作量Vp−p4は、例えば228mV程度であった。
In FIG. 14 (A): Similarly to the above, a waveform in which the voltage drops stepwise at time t1 is applied to the primary conductor BU, and a waveform in which the voltage rises stepwise at time t2 is applied to the primary conductor BU.
In FIG. 10 (B): At time t1 and time t2, when the applied waveform stepped up and down, minute changes (malfunctions) in the output waveform were observed. The maximum amount of malfunction Vp-p4 of these output waveforms was, for example, about 228 mV.
〔距離と誤動作量との関係〕
図15は、距離DSと出力波形に現れる誤動作量Vp−pとの関係を示す図である。ここでも波形の観測結果についての図示は省略しているが、本発明の発明者等は、この他に距離DSを小(例えば1.5mm)、中(例えば3.0mm)とした場合の出力波形の観測も行い、これらを図15の関係図にまとめている(Vp−pは、Vp−p3,Vp−p4等の観測結果を含む総称)。
[Relationship between distance and amount of malfunction]
FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the distance DS and the amount of malfunction Vp−p appearing in the output waveform. Although the illustration of the waveform observation result is omitted here as well, the inventors of the present invention have other than this, the output when the distance DS is set to small (for example, 1.5 mm) and medium (for example, 3.0 mm). Waveforms were also observed and these are summarized in the relationship diagram of FIG. 15 (Vp-p is a general term including observation results of Vp-p3, Vp-p4, etc.).
以上の観測結果から以下のことが明らかである。
すなわち、距離DSを大きく確保した場合、距離DSが0である場合よりもdV/dt特性が大きく改善されている。そして、距離DSを大きくすると、それに応じてdV/dt特性は向上することが分かる。これは、先と同様に距離を離すことによって一次導体BUと電流センサ100の各種構成要素との間の容量結合が低減されたことによる顕著な効果を意味するものである。したがって、例えば水平な一次導体BUに対し、電流センサ100を図12のように横向きに配置して使用する場合、締結部102f及びリブ112が一次導体BUの上面に対向する配置となるようにケース体102を成形することにより、一次導体BUの安定化やdV/dt特性の改善、熱影響の低減を図ることができる。
From the above observation results, the following is clear.
That is, when a large distance DS is secured, the dV / dt characteristics are greatly improved as compared with the case where the distance DS is 0. Then, it can be seen that when the distance DS is increased, the dV / dt characteristics are improved accordingly. This means a remarkable effect due to the reduction of the capacitive coupling between the primary conductor BU and the various components of the
以上のように本実施形態の電流センサ100によれば、大きく以下の利点が得られる。
(1)ケース体102を締結部102fで一次導体BUと締結することにより、使用状態において一次導体BUを安定させることができる。
(2)ケース体102の角筒部102b等に抜き勾配が設けられている場合でも、リブ112との接触によってケース体102(電流センサ100全体)と一次導体BUとの相対的な位置関係を一定に(水平な状態)保持することができる。
(3)リブ112で一次導体BUと接触することにより、一次導体BUと内部回路等との容量結合や熱抵抗を低減し、dV/dt特性の改善及び熱影響の低減を図ることができる。
As described above, according to the
(1) By fastening the
(2) Even when the
(3) By contacting the primary conductor BU with the
本発明は、上述した一実施形態に制約されることなく、種々に変形して実施することができる。
挿通部108の形状は角筒状に限らず、円筒状であってもよい。この場合、リブ112は円筒状をなす挿通部108の内面から突出して形成されるものとする。また、一次導体BUは丸棒状であってもよいし、角棒状であってもよい。いずれにしても、一次導体BUの外形に合わせてリブ112を形成すればよい。
The present invention can be implemented in various modifications without being limited to the above-described embodiment.
The shape of the
一実施形態で挙げたリブ112の突出高さや本数、長さ、幅(太さ)等はいずれも一例であり、適宜に変更してよい。
The protruding height, number, length, width (thickness), and the like of the
その他、実施形態等において図示とともに挙げた構造はあくまで好ましい一例であり、基本的な構造に各種の要素を付加し、あるいは一部を置換しても本発明を好適に実施可能であることはいうまでもない。 In addition, the structures shown in the drawings in the embodiments and the like are merely preferable examples, and it is said that the present invention can be preferably carried out even if various elements are added to the basic structure or a part thereof is replaced. Not to mention.
100 電流センサ
102 ケース体
104 磁性体コア
106 回路基板
108 挿通部
110 ホール素子
112 リブ
100
Claims (5)
前記検出を行う機器を収容するとともに、挿通させる導体の周囲を挿通方向に延びる面で区画する挿通部を有した本体と、
前記挿通部の面から突出して形成され、前記導体に接した状態で前記本体が前記導体と締結されることにより、前記本体と前記導体との相対的な位置関係を保持する突条体と
を備えた電流検出器。 In a current detector that performs detection with a conductor through which the current to be detected flows inserted,
A main body that accommodates the device for detection and has an insertion portion that partitions the periphery of the conductor to be inserted by a surface extending in the insertion direction.
A ridge body that is formed so as to project from the surface of the insertion portion and that maintains a relative positional relationship between the main body and the conductor by fastening the main body to the conductor in a state of being in contact with the conductor. Equipped with a current detector.
前記挿通部は、
前記導体の挿通方向に延びて前記導体を4方向から面で囲う角筒状をなしており、
前記本体は、
前記挿通部から前記導体の挿通方向に突出して形成され、前記挿通部の1つの面に連なって延びる面を有し、この面を前記導体に対向させた状態で前記本体と前記導体との締結を可能とする締結部を有しており、
前記突条体は、
前記導体と対向する前記挿通部及び前記締結部の連なった面から突出して形成されていることを特徴とする電流検出器。 In the current detector according to claim 1,
The insertion part is
It has a square tubular shape that extends in the insertion direction of the conductor and surrounds the conductor with surfaces from four directions.
The main body
It has a surface that is formed so as to project from the insertion portion in the insertion direction of the conductor and extends continuously to one surface of the insertion portion, and the main body and the conductor are fastened with this surface facing the conductor. Has a fastening part that enables
The ridge body
A current detector characterized in that it is formed so as to project from a continuous surface of the insertion portion and the fastening portion facing the conductor.
前記突条体は、
前記導体の外面が挿通方向に延びる平面を有する場合、前記導体に接した状態で、前記挿通部に予め規定された軸線に対して前記導体の平面を平行に保持することを特徴とする電流検出器。 In the current detector according to claim 1 or 2.
The ridge body
When the outer surface of the conductor has a plane extending in the insertion direction, the current detection is characterized in that the plane of the conductor is held parallel to the axis defined in advance in the insertion portion in a state of being in contact with the conductor. vessel.
前記導体の平面に対向する前記挿通部の面が前記導体の平面との間に角度をなしていることを特徴とする電流検出器。 In the current detector according to claim 3,
A current detector characterized in that the surface of the insertion portion facing the plane of the conductor forms an angle with the plane of the conductor.
前記突条体は、
前記挿通部の面からの突出高さに応じて、前記挿通部に挿通させた前記導体から前記本体に収容された前記機器までの距離を大きく確保することにより、前記被検出電流の電圧変化が前記機器からの出力信号の変化に及ぼす影響を低減することを特徴とする電流検出器。 In the current detector according to any one of claims 1 to 4,
The ridge body
By ensuring a large distance from the conductor inserted through the insertion portion to the device accommodated in the main body according to the height of protrusion from the surface of the insertion portion, the voltage change of the detected current can be changed. A current detector characterized by reducing the influence on a change in an output signal from the device.
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