JP2615962B2 - 電流検知ユニット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、コイルに流れた電流によって発生する磁束
の漏れを磁気センサーによって検知する電流検知ユニッ
トに関する。

〔背景技術〕

従来の電流検知ユニットの一例を第13図に示す。これ
はリング状磁性体のコア51に銅線のコイル52を巻いてコ
イルユニット53を形成し、コア51の一部を切開したスリ
ット54内に磁気センサー55を配置したものであり、コイ
ル52に流れた電流によりコア51内に磁界を発生させ、コ
ア51のスリット端面から漏れた磁束の磁界の強さを磁気
センサー55で検知することによりコイル52に流れた電流
量を計測するものである。

また、第14図に示すものは他の従来例である。これは
棒状磁性体56aとその両側の湾曲した線状磁性体56bによ
り略環状のコア56を形成し、この棒状磁性体56aに銅線
のコイル57を巻いてコイルユニット58を形成し、湾曲さ
せた線状磁性体56bの両端を磁気センサー59の表面に対
向させたものであり、線状磁性体56bの端面における磁
界の強さを磁気センサー59により検出することによりコ
イル57に流れた電流量を計測するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、これらの従来の電流検知ユニットにあ
っては、磁気センサーがコイルユニットの閉磁路内に配
置されていて、一個の磁気センサーに対して一個のコイ
ルユニットを用いているので、比較的大きなコイルユニ
ットを基板に取り付けなければならず、コイルユニット
を他の部品間の間隙部分などに分散配置するということ
ができず、電流検知ユニットの基板への配置設計が難し
かった。

さらに、従来の電流検知ユニットにあっては、閉磁路
を形成するリング状ないし略環状のコアに巻かれたコイ
ルユニットを用いているので、コイルユニットの中央の
空間（コアの孔）のために外形が大きくなり、電流検知
ユニットを小型化する支障となっている。また、閉磁路
を形成するリング状等のコアにコイルを巻いたコイルユ
ニットでは、コイルの巻き線作業を行いにくい構造とな
っており、製造コストが高くつくという問題があった。

本発明は叙上の技術的背景に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは、コイル部品等の配置設計
を容易に行え、さらに構造が簡単で安価な電流検知ユニ
ットを提供することにあり、加えて磁気検知ユニットの
検知効率の向上を図ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

このため本発明の電流検知ユニットは、磁性体より成
りオープン磁路を形成するコアに、被検知電流を流すた
めのコイルを巻回して複数の個別なオープン磁路コイル
部品を形成し、これらのコイル部品を互いに平行となる
ように近接させて配置し、これら各コイル部品から出た
漏れ磁束が磁気センサーを通過するように前記コイル部
品間に磁気センサーを配置し、これらのコイル部品の磁
気センサーから離れた側の端部間にヨークを配設したこ
とを特徴としている。

〔作用〕

本発明にあっては、オープン磁路を形成するコア、例
えば柱状のコアにコイルを巻いてコイル部品を形成し、
複数個のコイル部品を互いに平行となるように近接させ
て配置している。そして、この複数個のコイル部品に対
して一個の磁気センサーを配置し、各コイル部品からの
漏れ磁束が磁気センサーを通過するようにしているの
で、各コイルに同じ電流を流し、かつ磁気センサーの位
置で各コイル部品による磁界が強め合う向きに電流を流
すようにする。従って、同じ感度を得るのであれば、従
来例のように一つだけのコイルユニットを用いる場合と
比較して一つ一つのコイル部品を小さくでき、この小さ
な複数個のコイル部品を基板等に分散配置できるので、
電流検知ユニットの基板等への配置設計が容易になり、
基板の高密度実装にも対応できる。

しかも、各コイル部品の磁気センサーから離れた側の
端部間にヨークを配設してあるので、磁気センサーと反
対側では各コイル部品のコアとヨークとによって閉磁路
を構成することができ、磁気センサーと反対側における
電流検知ユニット外部への磁束の漏れを小さくして磁気
センサーに磁束を集中させることができ、検知効率の向
上を図ることができる。

さらに、オープン磁路を形成するコアにコイルを巻い
たオープン磁路コイル部品を用いているので、電流検知
ユニットを小型化することができ、また、オープン磁路
コイル部品を用いることによりコイルの巻き線作業を簡
単にすることができ、電流検知ユニットの製造コストを
安価にすることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を添付図に基づいて詳述する。

第１図及び第２図に示すものは、本発明の第一実施例
であり、二個のチップコイル（オープン磁路コイル部
品）4,4を縦にして基板１の上面に配置したものであ
る。

チップコイル４は、フェライト等の磁性体により形成
されたコア５の外周に銅線のコイル２を巻いたものであ
る。コア５はオープン磁路を形成するものであって、柱
状をしたコイル巻き部６の両端にフランジ７が設けら
れ、コイル巻き部６にコイル２が巻かれている。このチ
ップコイル４は、オープン磁路構造となっているので、
チップコイル４の製造時には真っすぐなコイル巻き部６
にコイル２を巻き付けるだけでよく、コイル２の巻き線
作業を容易に行え、製造コストを安価にすることができ
る。また、リング状等の閉磁路構造のコイルユニットに
比べて小型化できる。チップコイル４は、プリント配線
基板等の基板１に表面実装されるので、フランジ７には
二個の電極（図示せず）が設けられており、これらの電
極にはコイル２の両端が電気的に接続されている。

磁気センサー３は、ホール素子や磁気抵抗素子等の磁
電変換素子を用いたものであり、感磁部８からリード端
子９が出ている。

また、電流検知ユニット10を構成するための基板１
は、他の電子回路等を搭載するための基板の一部であ
り、その電流検知ユニット構成部分には、磁気センサー
３を納めるためのセンサー収納孔11が開口されている。
また、この基板１は両面プリント配線基板となってお
り、基板１の上面にはチップコイル４の電極を接続する
ための配線パターン（図示せず）が設けられ、下面には
磁気センサー３のリード端子９を接続するための配線パ
ターン（図示せず）が設けられている。

しかして、第１図に示すように、縦にした磁気センサ
ー３の感磁部８を基板１の下面からセンサー収納孔11内
に挿入し、半田12により磁気センサー３のリード端子９
を基板１の下面配線パターンに半田付けしてある。基板
１の上面には、感磁部８を挟んでチップコイル4,4が縦
に載置されており、各チップコイル4,4は半田13により
電極を上面配線パターンに半田付けされている。さら
に、両チップコイル4,4の上方の端面間にはフェライト
等の磁性体のヨーク15を架設し、接着剤14等でヨーク15
の端部をチップコイル4,4の端面に固着してある。な
お、磁気センサー３をセンサー収納孔11内に収納してあ
るので、センサー収納孔11を磁気センサー３の位置決め
手段にすることができ、またチップコイル4,4も自動機
等によって精度良く所定位置に実装でき、あるいは配線
パターンによっても位置決めでき、このためチップコイ
ル4,4と磁気センサー３を互いに精度よく位置決めで
き、安定した検知精度を得ることができる。

二つのコイル2,2は基板１の配線パターンによって例
えば直列、並列等に接続され、両コイル2,2に同時に電
流が流れて共に磁束を発生するようになっており、しか
も磁気センサー３の感磁部８を通過する磁束密度が増加
するような向きに接続されている。したがって、同じ感
度を得るためには、各コイル2,2を一個だけのコイルの
場合よりも小さくでき、この小さな二個のコイル2,2を
基板１に分散配置することができ、他の部品間の間隙等
に配置可能でコイル2,2の配置設計が容易になる。しか
も、チップコイル4,4間にヨーク15を配設してあるの
で、第１図に示すように磁気センサー３の反対側で閉磁
路が構成され、磁気センサー３の反対側におけるユニッ
ト外部への磁束の漏れを小さくでき、磁気エネルギーを
磁気センサー３に集中させることができて検知効率を向
上させることができる。

なお、上記電流検知ユニット10を用いて系統の異なる
二つの電流を検知することも可能である。この場合に
は、二つのコイル2,2に異なる回路の電流が流れるよう
に電極が接続される。しかして、いずれかのコイル２に
電流が流れると、そのコア５内で磁束が発生し、下方の
フランジ７から漏れた磁束が磁気センサー３によって検
出され、磁気センサー３はこの磁界の強さを検出するこ
とによりコイル２に流れた電流量を計測する。この場
合、磁気センサー３は、いずれのコイル２に電流が流れ
た時も、これを検知できるので、一つの磁気センサー３
によって二つの電流を検知することができ、磁気センサ
ー３を二つのコイル２で共用することができる。なお、
コイル２がコア５を有している場合には、一方のコイル
２だけが励磁されている場合でも、励磁されたコイル２
とヨーク15と他方のコア５により閉磁路が構成される。

第２図は、本発明の第二実施例であり（第１図の実施
例と同様な部分は、同じ符号を付して説明を省略する。
以下の実施例でも同じ。）、基板１に磁気センサー３を
表面実装したものである。

第３図は、本発明の第三実施例であり、磁気センサー
３のリード端子９を基板１に挿通させて下面側でリード
端子９を基板１の下面配線パターンに半田付けしたもの
である。

第４図は本発明の第四実施例であり、基板１の上に一
対のチップコイル4,4を横にして平行に配置し、磁気セ
ンサー３と反対側でチップコイル4,4の端面間にヨーク1
5を配設したものである。

第５図、第６図及び第７図はそれぞれ本発明の第五実
施例、第六実施例及び第七実施例であり、いずれも一方
のフランジ7aの幅が長く他方のフランジ7bの幅が短い一
対のチップコイル4,4を横にして基板１の上に平行に配
置したものである。さらに、第５図の実施例では幅の広
いフランジ7a間に磁気センサー３を配置し、幅の短いフ
ランジ7b間にヨーク15を配置してある。第６図の実施例
では幅の狭いフランジ7b間に磁気センサー３を配置し、
幅の広いフランジ7a間の外側にヨーク15を配置してあ
る。第７図の実施例では幅の狭いフランジ7b間に磁気セ
ンサー３を配置し、幅の広いフランジ7a間の内側にヨー
ク15を配置してある。

第８図（ａ）（ｂ）に示すものは本発明の第八実施例
であり、基板１の上に一対のチップコイル4,4を縦にし
て配置し、上方のフランジ7,7間に感磁部８を配置し、
基板１の上面において下方のフランジ7,7の両側面間に
シート状のヨーク15を配設したものである。

第９図に示すものは本発明の第九実施例であり、基板
１の上に一対のチップコイル4,4を横にして同軸状に配
置し、両チップコイル4,4間に磁気センサー３を配置
し、チップコイル4,4の上を跨いでコ字形のヨーク15を
配設したものである。

第10図は本発明の第十実施例であり、基板１の上に一
対のチップコイル4,4を横にして同軸状に配置し、両チ
ップコイル4,4間に磁気センサー３を配置し、外側の広
幅フランジ7aの両側面（片側のみでもよい）間にヨーク
15を配設したものである。

第11図は本発明の第十一実施例であり、基板１に開口
したセンサー収納孔11内に磁気センサー３の感磁部８を
挿入し、センサー収納孔11の上下において基板１の上面
及び下面にそれぞれチップコイル4,4を縦にして配置
し、上のチップコイル４の上方のフランジ７と下のチッ
プコイル４の下方のフランジ７との間にコ字形のヨーク
15を配設したものである。

第12図は本発明の第十二実施例であり、基板１に開口
したセンサー収納孔11内に磁気センサー３の感磁部８を
挿入し、センサー収納孔11の近傍において基板１の上面
及び下面にそれぞれチップコイル4,4を横にして配置
し、両チップコイル４の一方のフランジ７間に磁気セン
サー３を位置させ、他方のフランジ７間にコ字形のヨー
ク15を配設したものである。

なお、本発明の実施例は上記実施例に限るものでな
く、この他にも種々可能である。例えば、上記実施例で
は、いずれも二個のチップコイルを用いているが、三個
以上のチップコイルを用いてもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、比較的小さなコイル部品を基板等へ
分散配置することができ、基板等への配置の自由度が増
して配置設計を容易にすることができ、基板の高密度実
装が容易になる。

しかも、磁気センサーと反対側においてコイル部品の
端部間にヨークを配設してあるので、磁気センサーと反
対側では各コイル部品のコアとヨークによって閉磁路が
構成され、磁気センサーと反対側における電流検知ユニ
ット外部への磁束の漏れを小さくして磁気センサーに磁
束を集中させることができ、検知効率を向上させること
ができる。

さらに、オープン磁路を形成するコアにコイルを巻い
たオープン磁路コイル部品を用いているので、閉磁路を
形成するリング状等のコアにコイルを巻いた閉磁路コイ
ルユニットのように無駄な空間の発生がなく、電流検知
ユニットを一層小型化できる。また、オープン磁路コイ
ル部品を用いることによりコイルの巻き線作業を簡単に
することができ、電流検知ユニットの製造コストを安価
にできる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の第一実施例を示す一部破断した正面
図、第２図は本発明の第二実施例を示す正面図、第３図
は本発明の第三実施例を示す正面図、第４図は本発明の
第四実施例を示す平面図、第５図は本発明の第五実施例
を示す平面図、第６図は本発明の第六実施例を示す平面
図、第７図は本発明の第七実施例を示す平面図、第８図
（ａ）（ｂ）は本発明の第八実施例を示す正面図及び平
面図、第９図は本発明の第九実施例を示す正面図、第10
図は本発明の第十実施例を示す平面図、第11図は本発明
の第十一実施例を示す一部破断した正面図、第12図は本
発明の第十二実施例を示す一部破断した正面図、第13図
は従来例の斜視図、第14図は他の従来例の斜視図であ
る。 ２……コイル ３……磁気センサー ４……チップコイル（オープン磁路コイル部品） ５……コア 15……ヨーク

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁性体より成りオープン磁路を形成するコ
   アに、被検知電流を流すためのコイルを巻回して複数の
   個別なオープン磁路コイル部品を形成し、これらのコイ
   ル部品を互いに平行となるように近接させて配置し、こ
   れら各コイル部品から出た漏れ磁束が磁気センサーを通
   過するように前記コイル部品間に磁気センサーを配置
   し、これらのコイル部品の磁気センサーから離れた側の
   端部間にヨークを配設したことを特徴とする電流検知ユ
   ニット。