JP2021152514A - Fluxgate current sensor with saturable core fixture - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高透磁率磁性材料を用いた帯状の可飽和コアを固定する固定具、及び前記固定具に固定された可飽和コアを備えたフラックスゲート電流センサに関する。 The present invention relates to a fixture for fixing a strip-shaped saturable core using a high magnetic permeability magnetic material, and a fluxgate current sensor provided with the saturable core fixed to the fixture.
従来、フラックスゲート電流センサの電流検知ユニットとして、樹脂材料からなる略C字状の第1の支持体と、この支持体の内部に挿通し収容された帯状の可飽和コアと、可飽和コアを挿通した前記第1の支持体の外周面に配設され、前記可飽和コアを励磁するための励磁コイルと、それらを収容保持する樹脂材料からなる環状の第2の支持体を備えたものがある。前記可飽和コアは、前記略C字状の第1の支持体に挿通し収容された後に略C字状に沿った環状に形成するため、前記略C字状の第1の支持体には略C字状の輪郭に沿って形成された挿通溝を備え、その挿通溝は円筒上面と、これに対向する反対側の円筒下面が交互に開口部を形成することで、単一成形部品として可飽和コアの抜け落ちを防止する構造となっている。(例えば、特許文献1参照) Conventionally, as a current detection unit of a fluxgate current sensor, a substantially C-shaped first support made of a resin material, a band-shaped saturable core inserted and housed inside the support, and a saturable core are used. Those provided with an exciting coil for exciting the saturable core and an annular second support made of a resin material for accommodating and holding them, which are arranged on the outer peripheral surface of the inserted first support. be. Since the saturable core is formed in an annular shape along the substantially C-shape after being inserted and accommodated in the substantially C-shaped first support, the saturable core is formed on the substantially C-shaped first support. It has an insertion groove formed along a substantially C-shaped contour, and the insertion groove is formed as a single molded part by alternately forming openings on the upper surface of the cylinder and the lower surface of the cylinder on the opposite side. It has a structure that prevents the saturable core from falling off. (See, for example, Patent Document 1)
特許文献1に開示されているフラックスゲート電流センサに備える略C字状の第1の支持体には、前述したようにその挿通溝に前記可飽和コアを挿通するとともに、前記可飽和コアを略C字状に沿った環状となる姿勢で支持し、その環状となる姿勢を維持するための挿通溝はその円筒上面と、これに対向する反対側円筒下面が交互に開口した構造を有している。 As described above, the saturable core is inserted into the insertion groove of the substantially C-shaped first support provided in the fluxgate current sensor disclosed in
このため、前記第1の支持体に前記可飽和コアを挿通する際に、当該可飽和コアの先端が挿通溝の開口部に引っ掛かり易いため挿通作業性を悪化させ、製造コストが増加する。 Therefore, when the saturable core is inserted into the first support, the tip of the saturable core is likely to be caught in the opening of the insertion groove, which deteriorates the insertion workability and increases the manufacturing cost.
また、第1の支持体は略C字状の形態であるがゆえ、ここに励磁コイルとして直に巻線を行うことが困難であり、予め直線状の円筒軸にらせん状に巻き付け(巻き線)した後、その励磁コイルは略C字状の第1の支持体の一端から送り込み配設する必要がある。 Further, since the first support has a substantially C-shaped shape, it is difficult to directly wind the first support as an exciting coil, and the first support is spirally wound around a linear cylindrical shaft in advance (winding). ), The exciting coil needs to be fed and arranged from one end of the first support having a substantially C shape.
さらにまた、電流センサとして測定する一次電流の大小により、一次導体の断面積(太さ)が変化するのに対応し、この導体を挿通するための電流センサのケース中央に設けた貫通孔の大きさが種々異なるフラックスゲート電流センサを製造する場合、前記略C字状の第1の支持体及び励磁コイルが巻かれた前記略C字状の第1の支持体を収容保持する環状の第2の支持体は、環状径をそのケース中央の貫通穴の大きさに合わせ各々射出成形の金型を作製する必要がある。 Furthermore, the size of the through hole provided in the center of the case of the current sensor for inserting this conductor corresponds to the change in the cross-sectional area (thickness) of the primary conductor depending on the magnitude of the primary current measured by the current sensor. When manufacturing flux gate current sensors having different sizes, the annular second support that accommodates and holds the substantially C-shaped first support and the substantially C-shaped first support around which an exciting coil is wound. It is necessary to prepare an injection molding mold for each of the supports by matching the annular diameter to the size of the through hole in the center of the case.
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、組立が容易で、且つ低コストで製造可能となるフラックスゲート電流センサを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a fluxgate current sensor that can be easily assembled and manufactured at low cost.
本発明の帯状の可飽和コアを固定する固定具は、可撓性絶縁チューブからなる第1の支持体と、第1の支持体の両端と連結する第2の支持体と、第1の支持体を収容する第3の支持体とを備え、第1の支持体には、可飽和コアを収容し支持する中空部を有し、中空部は第1の支持体の両端面を貫通し、収容した可飽和コアの各々の端部を第1の支持体の各々の端面から延出させ、第3の支持体は、外周面に励磁コイルが配設された前記第1の支持体を収容するものである。 The fixture for fixing the strip-shaped saturable core of the present invention includes a first support made of a flexible insulating tube, a second support connected to both ends of the first support, and a first support. It comprises a third support for accommodating the body, the first support having a hollow portion for accommodating and supporting a saturable core, the hollow portion penetrating both end faces of the first support. Each end of the housed saturable core extends from each end face of the first support, and the third support houses the first support with an exciting coil disposed on the outer peripheral surface. To do.
この発明によれば、第1の支持体は可撓性絶縁チューブであるため、中空部の内壁面は滑らかで凹凸が少なく、可飽和コアを中空部に挿通する際、その内壁に引っかかることを防ぎ組立が容易になり作業時間も短縮することができる。 According to the present invention, since the first support is a flexible insulating tube, the inner wall surface of the hollow portion is smooth and has few irregularities, and when the saturable core is inserted into the hollow portion, it is prevented from being caught by the inner wall. Prevention Assembling becomes easier and working time can be shortened.
また、可飽和コアが挿通された第1の支持体を第2の支持体により環状に連結するため、第1の支持体となる可撓性を持つ絶縁チューブ長さ及び、可飽和コアの長さを変化させれば容易に環状となる径を変化させた電流センサの電流検知ユニットが作製でき、一次通電導体の断面積変化から求められる電流センサ筐体の一次導体貫通穴の径の変化にも柔軟に対応できる。さらに成形金型及び、射出成形部品を作製する必要がなく、製造コストを抑えることができる。 Further, since the first support through which the saturable core is inserted is connected in an annular shape by the second support, the length of the flexible insulating tube serving as the first support and the length of the saturable core By changing the size, it is possible to easily manufacture a current sensor unit with an annular diameter, which can be used to change the diameter of the primary conductor through hole of the current sensor housing, which is obtained from the change in the cross-sectional area of the primary conducting conductor. Can be flexibly handled. Further, it is not necessary to manufacture a molding die and an injection molded part, and the manufacturing cost can be suppressed.
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1におけるフラックスゲート電流センサ100の全構成要素を示す分解斜視図、図2は本発明の実施の形態1におけるフラックスゲート電流センサ100の電流検知ユニット50を示す分解斜視図、図3は電流検知ユニット50の構成要素である可飽和コア1、第1の支持体2及び励磁コイル4を示す斜視図(第3の支持体5を除く)である。図4は電流検知ユニット50の斜視図、図5は電流検知ユニット50の構成要素である可飽和コア1、第1の支持体2及び励磁コイル4を環状にした斜視図(第3の支持体5を除く)、図6は電流検知ユニット50の構成要素である第2の支持体3の詳細形状の説明図、図7は電流検知ユニット50の構成要素である第3の支持体5を示す斜視図である。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing all the components of the fluxgate
図1に示すように実施の形態1におけるフラックスゲート電流センサ100は、環状の電流検知ユニット50と、電流検知ユニット50の端子に接続され計測用電子回路部(図示せず)及び電気信号を入出力するコネクタ22を搭載した回路基板部20と、電流検知ユニット50の外側に配置され、電流検知ユニット50を外側面及び底面から包囲する円筒状の外側磁気シールド30と、電流検知ユニット50の内側に配置される円筒状の内側磁気シールド40と、これらの部品を収納するケース60及びカバー70と、回路基板部20をケース60に固定するねじ21によって構成される。 As shown in FIG. 1, the flux
図2に示すようにフラックスゲート電流センサ100の電流検知ユニット50は、例えば高透磁率磁性材料から成る帯状の可飽和コア1と、可飽和コア1を支持する例えば可撓性絶縁チューブから成る第1の支持体2と、第1の支持体2と連結して環状に形成する例えば樹脂材から成る第2の支持体3と、第1の支持体2の外周面に配設された例えばウレタン銅線から成る励磁コイル4と、励磁コイル4の外殻を覆うように配設される例えば第1の支持体2と同質・異径の可撓性絶縁チューブから成る第3の支持体5と、第3の支持体5の外殻にこれを覆うように一対で配設される例えばパーマロイから成る磁気コア11a、11bと、これらの部材を一対で包囲する例えば樹脂材から成るコアケース12a、12bとを備える。 As shown in FIG. 2, the
第1の支持体2は、図3に示すように、両端が自由端である直線状の可撓性の絶縁チューブであり内部に中空部6を有する。この中空部6は、可飽和コア1を挿入可能な大きさを備えており、第1の支持体2の両端面(自由端の端面)を貫通し、この貫通した一方側が、可飽和コア1を挿入するための挿入口6aとなっている。 As shown in FIG. 3, the first support 2 is a linear flexible insulating tube having free ends at both ends, and has a
第2の支持体3は、図6に示すように、円弧状で両端に略V字形状断面15を持つ略V字溝部3a及び3bと、中央に可飽和コア1を重ね合わせ保持する挿通溝部3cを有している。
略V字溝部3a及び3bのV字型の壁は、指で押さえる程度の力で位置を変化させることのできるバネ性を有している。
また、この第2の支持体3には接続端子13a〜13d(例えば黄銅から成る)と、それを各々支持する支柱部3d〜3gが形成されている。
支柱部3d〜3gは、第2の支持体3の円弧状に沿って互いに間隔をおいて順に配設されており、支柱部3d及び3gは、支柱部3e及び3fよりも若干内側(軸心側)に配設されている。As shown in FIG. 6, the
The V-shaped walls of the substantially V-shaped groove portions 3a and 3b have a spring property that can change the position with a force that can be pressed by a finger.
Further, the
The strut portions 3d to 3g are sequentially arranged at intervals along the arc shape of the
第3の支持体5は、図7に示すように励磁コイル4の外周面に被せるように挿通され、励磁コイル4の巻付け径より大きい中空内径を持つ。 As shown in FIG. 7, the third support 5 is inserted so as to cover the outer peripheral surface of the exciting coil 4, and has a hollow inner diameter larger than the winding diameter of the exciting coil 4.
ここでフラックスゲート電流センサ100の電流検知ユニット50の組み立て手順を説明する。
最初に図3に示すように可撓性絶縁チューブである第1の支持体2を直線状にした状態で、中空部6に直線状の巻線用円筒軸治具を挿入し、励磁コイル4をソレノイド巻きする。Here, the procedure for assembling the
First, as shown in FIG. 3, in a state where the first support 2 which is a flexible insulating tube is linear, a linear cylindrical shaft jig for winding is inserted into the
次に励磁コイル4の外周面に例えば5個の第3の支持体5を被せるように挿通する。(図7に挿通後の状態を示す)
次に前記巻線用円筒軸治具を取り外し、可飽和コア1を第1の支持体2を貫通するまで挿入口6aから挿入する。Next, for example, five third supports 5 are inserted so as to cover the outer peripheral surface of the exciting coil 4. (Fig. 7 shows the state after insertion)
Next, the winding cylindrical shaft jig is removed, and the
次に図5及び図6に示すように、第1の支持体2の両端面から延出した可飽和コア1を第2の支持体3の略V字溝部3a、3bで挟み込むように挿通させ、挿通溝部3cで重ね合うように環状収容する。
次に第1の支持体2の中空部6に略V字溝部3aのV字型の壁を指で押さえ狭角にして挿入し、挿入後その押さえている略V字溝部3aのV字型の壁を離すことでV字のはさみ角が広がり、第1の支持体2と第2の支持体3の略V字溝部3aとを固定する。第1の支持体2には、3b側も3a側と同様に固定する。Next, as shown in FIGS. 5 and 6, the
Next, the V-shaped wall of the substantially V-shaped groove portion 3a is pressed with a finger into the
次に図2に示すように磁気コア11a、11bに挟み込み収容し、さらにコアケース12a、12bで挟み込み勘合固定する。
以上で電流検出ユニット50の組立が完了する。Next, as shown in FIG. 2, the magnetic cores 11a and 11b are sandwiched and accommodated, and the core cases 12a and 12b are further sandwiched and fitted and fixed.
This completes the assembly of the
電流検知ユニット50の接続端子13a〜13d(図6に記載)には、励磁コイル4(図2に記載)と電流検知ユニット50の外周面に巻き付けられた図示しない二次コイルの口出し線がそれぞれ巻き付け半田接続され、計測用電子回路部及びコネクタ22をあらかじめ半田付け実装した回路基板部20とも半田付け接続される。
フラックスゲート電流センサ100は図1に示すように、ケース60に外側磁気シールド30、内側磁気シールド40を収容し、電流検知ユニット50を半田付け接続した回路基板部20はねじ21でケース60にねじ締め固定され、カバー70はケース60に、樹脂の弾性力を利用したスナップフィット構造にて固定される。The exciting coil 4 (shown in FIG. 2) and the lead wire of the secondary coil (not shown) wound around the outer peripheral surface of the
As shown in FIG. 1, the flux gate
このように構成されたフラックスゲート電流センサ100の電流検出ユニット50は、第1の支持体2の略円筒外周面には、励磁コイル4が巻付け配設されているが、第1の支持体2の中空部6に直線状の巻線用円筒軸治具を挿入しておくことで、励磁コイル4を直接巻線することができる。即ち、ソレノイド巻きされた励磁コイル4が第1の支持体2に直接巻付けられているため、従来のように予めソレノイド巻きした励磁コイル4を第1の支持体2の略C字状外周面に挿通、配設する必要がなく、組立工程を簡略化し、製造コストを削減することができる。 In the
そしてまた、第1の支持体2は可撓性絶縁チューブ等からなり、中空部内壁面は滑らかで凹凸がなく、第1の支持体2は直線状で可飽和コア1を挿通するため、壁面に干渉し引っ掛かることもなく、可飽和コア1に応力を与えるリスクを低減し、組立てが容易で作業時間を短縮することができる。 Further, the first support 2 is made of a flexible insulating tube or the like, the inner wall surface of the hollow portion is smooth and has no unevenness, and the first support 2 is linear and the
さらにまた、第1の支持体2の可撓性を持つ絶縁チューブ長さ及び、可飽和コア1の長さ及び第3の支持体5の長さ又は数を変化させることで容易に環状の一次導体貫通孔が作製できる。即ち、樹脂成型品で形成された略C字状の支持体や環状の支持体の様に一次導体貫通孔を変化させる毎に、それぞれ異なる成形金型を作製する必要がなく、製造コストを抑えることができる。 Furthermore, the length of the flexible insulating tube of the first support 2 and the length of the
1…可飽和コア
2…第1の支持体
3…第2の支持体
3a、3b…略V字溝部
3c…挿通溝部
3d〜3g…支柱部
4…励磁コイル
5…第3の支持体
6…中空部
11a、11b…磁気コア
12a、12b…コアケース
13a〜13d…接続端子
15…略V字形状断面
20…回路基板部
21…ねじ
22…コネクタ
30…外側磁気シールド
40…内側磁気シールド
50…電流検知ユニット
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