JP3681584B2 - 電流センサ及びこれを用いた電気回路 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等といった機器に搭載される電気回路に流れる電流を検出する電流センサ及びこれを用いた電気回路に関し、特に電流検出の精度を向上させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば自動車に搭載される電気回路に流れる電流を、磁電変換素子の１つであるホール素子を使用して検出する電流センサが知られている。このような電流センサの一例が、特開平６−１７４７５３号公報に「大電流検出装置」として開示されている。
【０００３】
この大電流検出装置は、図１３に示すように、バスバー７０とこのバスバー７０の周囲に巻かれた、集磁コアとしての磁束検出体７１を備えている。磁束検出体７１は、可撓性を有する袋状体の中にフェライトの粉を詰めたもので、任意の形状とすることができる。
【０００４】
この磁束検出体７１の両端によって形成されたギャップ７２内に、ホール素子７３を設けて、バスバー７０を流れる電流によって生じた磁束に比例した電圧をホール素子７３に発生させる。この電圧を基に表示装置７４に、バスバー７０を流れる電流を表示する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この従来の大電流検出装置では、磁束検出体の両端によって形成されるギャップ、ホール素子及び導体といった３つの部品の位置関係を精密に設定しなければ電流検出の精度が低下する。
【０００６】
しかしながら、このような部品を組み付けて構成される電流検出装置では、導体、磁束検出体及びホール素子といった部品の取り付け誤差が発生するので、上記各部品の位置関係を精密に定めることが困難であり、電流検出の精度が劣るという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような従来の電流検出装置における問題を解消するためになされたものであり、電流検出の精度を高めることができ、しかも組み付け性に優れた電流センサ及びこれを用いた電気回路を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、筐体と、一部が前記筐体の内部に収納されて前記筐体に固定され、両端部が端子として前記筐体の外部に導出されているセンサ導体と、前記筐体に収納されて前記筐体に固定され、前記センサ導体の近傍に配置された磁電変換素子、とを備え、前記センサ導体の両端部は、ヒューズの端子と互換性を有するように形成されていることを特徴とする。
【０００９】
この請求項１に記載の発明に係る電流センサは、センサ導体及び磁電変換素子は共に筐体に固定されて一体に構成されている。従って、被測定電流が流れるセンサ導体と磁電変換素子との位置関係は精密に設定されるので、電流検出の精度を向上させることができる。また、この電流センサは集磁コアを備えていないので小型化が可能であると共に、大電流の検出に好適である。更に、電流センサ自体を１個の部品として取り扱うことができるので、取り扱いに優れたものとなっている。また、センサ導体の両端部がヒューズの端子と互換性を有するように形成されているので、ヒューズを取り外して、この電流センサを装着することができる。従って、ヒューズに流れる電流を検出することができるので、ヒューズを介して接続されている各負荷の状態を監視することができる。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、筐体と、一部が前記筐体の内部に収納されて前記筐体に固定され、両端部が端子として前記筐体の外部に導出されているセンサ導体と、前記筐体に収納されて前記筐体に固定され、前記センサ導体の近傍に配置された磁電変換素子、とを備え、前記センサ導体の両端部は、電気回路の配線導体に形成された嵌合部に嵌合させることにより、前記配線導体に接続されるように形成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明に係る電流センサは、センサ導体及び磁電変換素子は共に筐体に固定されて一体に構成されている。従って、被測定電流が流れるセンサ導体と磁電変換素子との位置関係は精密に設定されるので、電流検出の精度を向上させることができる。また、この電流センサは集磁コアを備えていないので小型化が可能であると共に、大電流の検出に好適である。更に、電流センサ自体を１個の部品として取り扱うことができるので、取り扱いに優れたものとなっている。また、センサ導体の両端部が配線導体の嵌合部に嵌合するように形成されているので、配線導体の嵌合部にセンサ導体の両端部を嵌合させるだけで電流センサを取り付けることができ、取り付け作業を簡単に行うことができる。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明は、筐体に収納され、磁電変換素子がギャップに位置するようにして筐体に固定されたリング型集磁コアを更に備えたことを特徴とする。
【００１３】
この請求項３に記載の発明に係る電流センサによれば、センサ導体に流れる電流によって発生される磁束の殆どをリング型集磁コアにより収束して磁電変換素子に供給するので、導体に流れる小電流を高感度で検出できる。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明は、筐体に収納され、磁電変換素子の感磁面の前後に位置するようにして筐体に固定された角型集磁コアを更に備えたことを特徴とする。
【００１５】
この請求項４に記載の発明に係る電流センサによれば、センサ導体に流れる電流によって発生される磁束の多くを角型集磁コアにより収束して磁電変換素子に供給するので、導体に流れる小乃至中程度の電流を高感度で検出できる。また、角型集磁コアは磁電変換素子の感磁面の前後に位置するように配置されるため、請求項３に記載の発明に係る電流センサに比べて小型化が可能である。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明は、磁電変換素子からの電気信号に応じた情報を表示する表示器を更に備えたことを特徴とする。
【００１７】
この請求項５に記載の発明に係る電流センサによれば、電流センサのセンサ導体に流れる電流の値を目視確認できるので、例えば車両の組み付けラインでの電気回路の検査やディーラーでの車両点検を簡単に行うことができる。
【００１８】
また、請求項６に記載の発明は、筐体、一部が筐体の内部に収納されて該筐体に固定され、両端部が端子として筐体の外部に導出されているセンサ導体、及び筐体に収納されて該筐体に固定され、センサ導体の近傍に配置された磁電変換素子を備えた電流センサと、電気回路の配線に使用され、前記電流センサの前記センサ導体の各端子に嵌合する嵌合部を備えた配線導体、とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
この請求項６に記載の発明に係る電気回路によれば、配線導体に形成された嵌合部に電流センサの端子を嵌合させるだけで電流センサを取り付けることができるので、取り付け作業を簡単に行うことができる。
【００２０】
更に、請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において配線導体は嵌合部が形成された分岐路を有し、電流センサのセンサ導体の各端子は該分岐路に形成された嵌合部に嵌合されることを特徴とする。
【００２１】
この請求項６に記載の発明に係る電気回路によれば、分岐路を流れる電流は配線導体に流れる全電流より小さいので、飽和点が低い磁電変換素子を用いて大電流を検出することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る電流センサを図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２３】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係る電流センサの外観斜視図であり、図２は電流センサの構造を筐体１０を除去して示す斜視図であり、図３は電流センサの構造を筐体１０を除去して示す側断面図である。
【００２４】
この電流センサは、略直方体状に構成された筐体１０を有し、この筐体１０の一側面からこの側面に対向する他の側面に突き抜けるようにして、バスバー等の帯状の導体（以下、電気回路の配線に使用される配線導体と区別するために「センサ導体」と呼ぶ。）２０が筐体１０に固定されている。
【００２５】
センサ導体２０の中央部は、筐体１０の内部に収容されており、筐体１０から導出された両端部は、筐体１０の表面から所定の位置で折り曲げることによりコ字状に成形されている。このコ字状に形成されたセンサ導体２０の脚部は端子として使用されるようになっている。
【００２６】
また、筐体１０の内部にはホール素子３０が搭載された基板４０が固定されている。基板４０上におけるホール素子３０は、センサ導体２０の近傍であって、その導体幅の略中央に対応する位置に取り付けられている。また、ホール素子３０は、その感磁面がセンサ導体２０の表面に垂直であり、且つセンサ導体２０の長手方向に平行になる方向に取り付けられている。
【００２７】
以上のように構成される電流センサにおいて、図３に示すように、センサ導体２０に電流が流れると、アンペアの右ネジの法則に従って電流の大きさに応じた磁束が発生する。この磁束はホール素子３０の感磁面に垂直に入り、ホール素子３０は磁束密度に比例した電圧信号を出力する。この電圧信号はセンサ導体２０に流れる電流の大きさに比例しているので、この電圧信号を検出することによりセンサ導体２０に流れる電流の大きさを検出できる。
【００２８】
この第１の実施の形態に係る電流センサは、センサ導体２０及びホール素子３０が搭載された基板４０のいずれもが筐体１０に固定されて一体に構成されている。従って、従来のような部品の取り付け誤差が発生せず、被測定電流が流れるセンサ導体２０に対するホール素子３０の位置は精密に決定される。その結果、高い精度で電流を検出することができる。
【００２９】
また、この電流センサは、従来のような環状に形成されたリング型集磁コアを備えていないので小型化が可能である。また、この電流センサは、集磁コアを備えていないのでセンサ導体２０に流れる電流によって発生される磁束の一部だけがホール素子３０の感磁面に入力される。従って、大電流を検出するのに好適である。更に、電流センサ自体を１個の部品として取り扱うことができるので、取り扱いに優れたものとなっている。
【００３０】
なお、この第１の実施の形態では１個のホール素子３０だけを備えた電流センサを説明したが、２個以上のホール素子３０を備えるように構成してもよい。例えば２個のホール素子３１，３２を備える電流センサの場合、各ホール素子３１，３２は、図４に示すように、センサ導体２０の両側近傍に対応する位置の基板４０上に配置し、それらの感磁面が基板４０の面と平行になる方向に取り付けることができる。この構成によっても上記と同様の効果を奏することができる。
【００３１】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る電流センサは、リング型集磁コアを備えている点が上述した第１の実施の形態に係る電流センサと異なる。
【００３２】
図５は本発明の第２の実施の形態に係る電流センサの構造を、筐体１０を除去して示す斜視図であり、図６は電流センサの構造を筐体１０を除去して示す側断面図である。
【００３３】
この電流センサは、上述した第１の実施の形態に係る電流センサの構成に加え、ギャップ５１を有するリング型集磁コア５０を備えている。このリング型集磁コア５０は、そのギャップ５１でホール素子３０を挟み、且つセンサ導体２０を取り巻くようにして基板４０に固定されている。
【００３４】
このように構成される電流センサにおいて、図６に示すように、センサ導体２０に電流が流れると、アンペアの右ネジの法則に従って電流の大きさに応じた磁束が発生する。この磁束の殆どはリング型集磁コア５０の内部を通り、ギャップ５１の位置でホール素子３０の感磁面に垂直に入る。これにより、ホール素子３０は磁束密度に比例した電圧信号を出力するので、この電圧信号を検出することによりセンサ導体２０に流れる電流の大きさを検出できる。
【００３５】
この第２の実施の形態に係る電流センサによれば、センサ導体に流れる電流によって発生される磁束の殆どはリング型集磁コア５０により収束されてホール素子３０に供給されるので、センサ導体２０に流れる小電流を高感度で検出できる。従って、この電流センサは、特に小電流の検出に好適である。
【００３６】
また、従来の環状コアを用いた電流センサの場合、電流センサ組み付け時には環状コアの中に被測定導体を通さなければならず、この作業が非常に面倒であった。
【００３７】
しかし、この第２の実施の形態に係る電流センサのようにホール素子３０とセンサ導体２０とを一体構造にすることにより、例えばエンジンルーム内のジャンクションボックスやリレーボックスといった電源分配装置に電流センサを取り付ける際は、例えばヒューズを実装する場合のように端子を嵌合させるだけで電流センサを実装できるので、電流センサの取り付けが非常に簡単になる。
【００３８】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態に係る電流センサでは、リング型集磁コアの代わりに角型集磁コアが使用される点が上述した第２の実施の形態に係る電流センサと異なる。
【００３９】
図７は本発明の第３の実施の形態に係る電流センサの構造を、筐体１０を除去して示す側断面図である。この電流センサは、上述した第２の実施の形態に係る電流センサのリング型集磁コアの代わりに、第１角型集磁コア５２及び第２角型集磁コア５３を備えている。第１角型集磁コア５２及び第２角型集磁コア５３は、ホール素子３０を両側から挟むようにして基板４０に固定されている。すなわち、ホール素子３０は、第１角型集磁コア５２と第２角型集磁コア５３とで構成されるリニア型集磁コアのギャップに配置される。
【００４０】
このように構成される電流センサにおいて、図７に示すように、センサ導体２０に電流が流れると、アンペアの右ネジの法則に従って電流の大きさに応じた磁束が発生する。この磁束の多くは第１角型集磁コア５２及び第２角型集磁コア５３の内部を通り、リニア型集磁コアのギャップの位置でホール素子３０の感磁面に垂直に入る。これにより、ホール素子３０は磁束密度に比例した電圧信号を出力するので、この電圧信号を検出することによりセンサ導体２０に流れる電流の大きさを検出できる。
【００４１】
この第３の実施の形態に係る電流センサによれば、センサ導体２０に流れる電流によって発生される磁束の多くは第１角型集磁コア５２と第２角型集磁コア５３とで構成されるリニア型集磁コアにより収束されてホール素子３０に供給されるので、センサ導体２０に流れる小乃至中程度の電流を高感度で検出できる。従って、この電流センサは、特に小乃至中電流の検出に好適である。また、第１角型集磁コア５２及び第２角型集磁コア５３はホール素子３０の感磁面の前後に位置するように基板４０上に配置されるため、上記第２の実施の形態に係る電流センサに比べて小型化が可能である。
【００４２】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態に係る電流センサは、オプション装置としての計測器を着脱可能に構成されていることを特徴とする。
【００４３】
図８は本発明の第４の実施の形態に係る電流センサ及びこの電流センサに着脱可能な計測器１５の外観斜視図である。この電流センサの上面には、計測器１５を接続するための接続部１１が形成されている。この接続部１１は、例えば雄型コネクタで構成されている。
【００４４】
計測器１５は接続部１６及び表示器１７を備えている。本発明の嵌合部は、電流センサの接続部１１と計測器１５の接続部１６とから構成されている。この計測器１５の内部には、図示していないが、電流センサのホール素子３０から出力される電圧信号を処理することによりセンサ導体２０に流れる電流値を算出するための信号処理回路が組み込まれている。
【００４５】
この計測器１５の接続部１６は、例えば雌型コネクタで構成されており、電流センサの接続部１１に嵌合するようになっている。また、表示器１７は、上記信号処理回路から得られた電流値を表示するために使用される。この表示器１７は、例えばＬＥＤ、ＬＣＤ等で構成することができる。
【００４６】
上記の構成において、電流センサの接続部１１に計測器１５の接続部１６を嵌合させることにより電流センサに計測器１５を取り付けると、センサ導体２０に流れる電流が表示器１７に表示される。
【００４７】
この第４の実施の形態に係る電流センサによれば、ユーザは、電流センサのセンサ導体２０に流れる電流の値を目視確認できるので、必要に応じて計測器１５を電流センサに取り付けることにより、例えば車両の組み付けラインでの電気回路の検査やディーラーでの車両点検を簡単に行うことができる。
【００４８】
また、上述した第１乃至第４の実施の形態に係る電流センサの端子の形状を、現在広く使用されているブレードヒューズの端子形状と同じに構成することができる。この構成によれば、ヒューズを介して接続されている負荷の状態を監視したい時に、該当するヒューズを取り外し、その代わりに電流センサを実装れば、負荷の状態を簡単に知ることができる。
【００４９】
（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施の形態は、上述した第１乃至第４の実施の形態に係る電流センサが組み込まれた電気回路に関し、より具体的には、電気回路の配線導体と電流センサとを接続するための構成に関する。
【００５０】
図９は、第１の接続例（本流遮断タイプ）を示す。この例では、配線導体６０がその途中で切断され、その切断された部分から所定長の位置で上側に折り曲げられ、接続部６１が形成されている。この接続部６１は、電流センサのセンサ導体２０の両端部に形成された端子を挟み込むことができるような構造を有する。この接続部６１は、例えば図１０（Ａ）又は（Ｂ）に示すように、配線導体６０を製造する際に、導体材料となる金属板に切り込みを入れて折り曲げることにより構成できる。
【００５１】
なお、図９では、配線導体６０の端部が上側に折り曲げて構成されているが、図１１に示すように、折り曲げずに構成することもできるし、下側に折り曲げて構成することもできる。
【００５２】
この第５の実施の形態に係る電気回路によれば、配線導体６０に形成された接続部６１に電流センサの端子を嵌合させるだけで電流センサを取り付けることができるので、取り付け作業を簡単に行うことができる。
【００５３】
図１２は、第２の接続例（分岐タイプ）を示す。この例では、配線導体６０はその途中で分岐された分岐導体６２を有し、この分岐導体６２の先端部分に接続部６１が形成されている。接続部６１は、上記図９〜図１１に示したと同様に構成することができる。
【００５４】
この場合、分岐導体６２から電流センサを経由して流れる分岐電流は、配線導体６０全体に流れる電流より小さいので、飽和点が低いホール素子３０を用いて大電流を検出することができる。なお、電流センサは分岐電流を検出するので、配線導体６０全体に流れる電流を求める時は、電流センサで検出された電流値が補正される。
【００５５】
なお、上述した第５の実施の形態では、配線導体６０と電流センサとの接続は、配線導体６０に形成された接続部６１に電流センサの端子を嵌合させることにより行うようにしたが、電流センサの端子を配線導体６０にネジ止めにより接続するようにしてもよい。
【００５６】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１に記載の発明によれば、センサ導体及び磁電変換素子は共に筐体に固定されて一体に構成されているので、被測定電流が流れるセンサ導体と磁電変換素子との位置関係を精密に設定でき、その結果、電流検出の精度を高めることができる。また、この電流センサは集磁コアを備えていないので小型化が可能であると共に大電流の検出に好適である。更に、電流センサ自体を１個の部品として取り扱うことができるので、取り扱いに優れている。また、センサ導体の両端部がヒューズの端子と互換性を有するように形成されているので、ヒューズを取り外して、この電流センサを装着することができる。従って、ヒューズに流れる電流を検出することができるので、ヒューズを介して接続されている各負荷の状態を監視することができる。
【００５７】
請求項２に記載の発明に係る電流センサは、センサ導体及び磁電変換素子は共に筐体に固定されて一体に構成されている。従って、被測定電流が流れるセンサ導体と磁電変換素子との位置関係は精密に設定されるので、電流検出の精度を向上させることができる。また、この電流センサは集磁コアを備えていないので小型化が可能であると共に、大電流の検出に好適である。更に、電流センサ自体を１個の部品として取り扱うことができるので、取り扱いに優れたものとなっている。また、センサ導体の両端部が配線導体の嵌合部に嵌合するように形成されているので、配線導体の嵌合部にセンサ導体の両端部を嵌合させるだけで電流センサを取り付けることができ、取り付け作業を簡単に行うことができる。
【００５８】
また、請求項３に記載の発明によれば、センサ導体に流れる電流によって発生される殆どの磁束をリング型集磁コアにより収束して磁電変換素子に供給するので、導体に流れる小電流を高感度で検出できる。
【００５９】
また、請求項４に記載の発明によれば、上記請求項３に記載の発明に係る電流センサと同様に作用するので、導体に流れる小乃至中程度の電流を高感度で検出できる。また、角型集磁コアは磁電変換素子の感磁面の前後に位置するように配置されるため、請求項３に記載の発明に係る電流センサに比べて小型化が可能である。
【００６０】
また、請求項５に記載の発明によれば、磁電変換素子からの電気信号に応じた情報を表示する表示器を備えたので、電流センサのセンサ導体に流れる電流の値を目視確認でき、例えば車両の組み付けラインでの電気回路の検査やディーラーでの車両点検を簡単に行うことができる。
【００６１】
また、請求項６に記載の発明によれば、配線導体に電流センサの端子を嵌合する嵌合部を設けたので、配線導体の嵌合部に電流センサの端子を嵌合させるだけで電流センサを取り付けることができ、取り付け作業を簡単に行うことができる。
【００６２】
更に、請求項７に記載の発明によれば、配線導体に分岐路を設け、この分岐路に電流センサを取り付けるようにしたので、分岐路を流れる電流は配線導体に流れる全電流より小さいことから、飽和点が低い磁電変換素子を用いて大電流を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電流センサの外観斜視図である。
【図２】図１に示した電流センサの構造を筐体を除去して示す斜視図である。
【図３】図１に示した電流センサの構造を筐体を除去して示す側断面図である。
【図４】図１に示した電流センサの変形例の構成を示す側断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る電流センサの構造を筐体を除去して示す斜視図である。
【図６】図５に示した電流センサの構造を筐体を除去して示す側断面図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る電流センサの構造を筐体を除去して示す側断面図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態に係る電流センサ及びこの電流センサに着脱可能な計測器の外観斜視図である。
【図９】本発明の第５の実施の形態に係る電気回路における第１の接続例（本流遮断タイプ）を示す斜視図である。
【図１０】図９に示した配線導体に形成される接続部の詳細な構成を示す斜視図である。
【図１１】図９に示した配線導体に形成される接続部の他の構成例を示す図である。
【図１２】本発明の第５の実施の形態に係る電気回路における第２の接続例（分岐タイプ）を示す斜視図である。
【図１３】従来の電流センサを説明するための図である。
【符号の説明】
１０ 筐体
１１、１６、６１ 接続部
１５ 計測器
１７ 表示器
２０ センサ導体
３０、３１ ホール素子
４０ 基板
５１ ギャップ
５２ 角型集磁コア
５２ 第１角型集磁コア
６０ 配線導体
６２ 分岐導体
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等といった機器に搭載される電気回路に流れる電流を検出する電流センサ及びこれを用いた電気回路に関し、特に電流検出の精度を向上させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば自動車に搭載される電気回路に流れる電流を、磁電変換素子の１つであるホール素子を使用して検出する電流センサが知られている。このような電流センサの一例が、特開平６−１７４７５３号公報に「大電流検出装置」として開示されている。
【０００３】
この大電流検出装置は、図１３に示すように、バスバー７０とこのバスバー７０の周囲に巻かれた、集磁コアとしての磁束検出体７１を備えている。磁束検出体７１は、可撓性を有する袋状体の中にフェライトの粉を詰めたもので、任意の形状とすることができる。
【０００４】
この磁束検出体７１の両端によって形成されたギャップ７２内に、ホール素子７３を設けて、バスバー７０を流れる電流によって生じた磁束に比例した電圧をホール素子７３に発生させる。この電圧を基に表示装置７４に、バスバー７０を流れる電流を表示する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この従来の大電流検出装置では、磁束検出体の両端によって形成されるギャップ、ホール素子及び導体といった３つの部品の位置関係を精密に設定しなければ電流検出の精度が低下する。
【０００６】
しかしながら、このような部品を組み付けて構成される電流検出装置では、導体、磁束検出体及びホール素子といった部品の取り付け誤差が発生するので、上記各部品の位置関係を精密に定めることが困難であり、電流検出の精度が劣るという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような従来の電流検出装置における問題を解消するためになされたものであり、電流検出の精度を高めることができ、しかも組み付け性に優れた電流センサ及びこれを用いた電気回路を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、筐体と、一部が前記筐体の内部に収納されて前記筐体に固定され、両端部が端子として前記筐体の外部に導出されているセンサ導体と、前記筐体に収納されて前記筐体に固定され、前記センサ導体の近傍に配置された磁電変換素子、とを備え、前記センサ導体の両端部は、ヒューズの端子と互換性を有するように形成されていることを特徴とする。
【０００９】
この請求項１に記載の発明に係る電流センサは、センサ導体及び磁電変換素子は共に筐体に固定されて一体に構成されている。従って、被測定電流が流れるセンサ導体と磁電変換素子との位置関係は精密に設定されるので、電流検出の精度を向上させることができる。また、この電流センサは集磁コアを備えていないので小型化が可能であると共に、大電流の検出に好適である。更に、電流センサ自体を１個の部品として取り扱うことができるので、取り扱いに優れたものとなっている。また、センサ導体の両端部がヒューズの端子と互換性を有するように形成されているので、ヒューズを取り外して、この電流センサを装着することができる。従って、ヒューズに流れる電流を検出することができるので、ヒューズを介して接続されている各負荷の状態を監視することができる。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、筐体と、一部が前記筐体の内部に収納されて前記筐体に固定され、両端部が端子として前記筐体の外部に導出されているセンサ導体と、前記筐体に収納されて前記筐体に固定され、前記センサ導体の近傍に配置された磁電変換素子、とを備え、前記センサ導体の両端部は、電気回路の配線導体に形成された嵌合部に嵌合させることにより、前記配線導体に接続されるように形成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明に係る電流センサは、センサ導体及び磁電変換素子は共に筐体に固定されて一体に構成されている。従って、被測定電流が流れるセンサ導体と磁電変換素子との位置関係は精密に設定されるので、電流検出の精度を向上させることができる。また、この電流センサは集磁コアを備えていないので小型化が可能であると共に、大電流の検出に好適である。更に、電流センサ自体を１個の部品として取り扱うことができるので、取り扱いに優れたものとなっている。また、センサ導体の両端部が配線導体の嵌合部に嵌合するように形成されているので、配線導体の嵌合部にセンサ導体の両端部を嵌合させるだけで電流センサを取り付けることができ、取り付け作業を簡単に行うことができる。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明は、筐体に収納され、磁電変換素子がギャップに位置するようにして筐体に固定されたリング型集磁コアを更に備えたことを特徴とする。
【００１３】
この請求項３に記載の発明に係る電流センサによれば、センサ導体に流れる電流によって発生される磁束の殆どをリング型集磁コアにより収束して磁電変換素子に供給するので、導体に流れる小電流を高感度で検出できる。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明は、筐体に収納され、磁電変換素子の感磁面の前後に位置するようにして筐体に固定された角型集磁コアを更に備えたことを特徴とする。
【００１５】
この請求項４に記載の発明に係る電流センサによれば、センサ導体に流れる電流によって発生される磁束の多くを角型集磁コアにより収束して磁電変換素子に供給するので、導体に流れる小乃至中程度の電流を高感度で検出できる。また、角型集磁コアは磁電変換素子の感磁面の前後に位置するように配置されるため、請求項３に記載の発明に係る電流センサに比べて小型化が可能である。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明は、磁電変換素子からの電気信号に応じた情報を表示する表示器を更に備えたことを特徴とする。
【００１７】
この請求項５に記載の発明に係る電流センサによれば、電流センサのセンサ導体に流れる電流の値を目視確認できるので、例えば車両の組み付けラインでの電気回路の検査やディーラーでの車両点検を簡単に行うことができる。
【００１８】
また、請求項６に記載の発明は、筐体、一部が筐体の内部に収納されて該筐体に固定され、両端部が端子として筐体の外部に導出されているセンサ導体、及び筐体に収納されて該筐体に固定され、センサ導体の近傍に配置された磁電変換素子を備えた電流センサと、電気回路の配線に使用され、前記電流センサの前記センサ導体の各端子に嵌合する嵌合部を備えた配線導体、とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
この請求項６に記載の発明に係る電気回路によれば、配線導体に形成された嵌合部に電流センサの端子を嵌合させるだけで電流センサを取り付けることができるので、取り付け作業を簡単に行うことができる。
【００２０】
更に、請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において配線導体は嵌合部が形成された分岐路を有し、電流センサのセンサ導体の各端子は該分岐路に形成された嵌合部に嵌合されることを特徴とする。
【００２１】
この請求項６に記載の発明に係る電気回路によれば、分岐路を流れる電流は配線導体に流れる全電流より小さいので、飽和点が低い磁電変換素子を用いて大電流を検出することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る電流センサを図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２３】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係る電流センサの外観斜視図であり、図２は電流センサの構造を筐体１０を除去して示す斜視図であり、図３は電流センサの構造を筐体１０を除去して示す側断面図である。
【００２４】
この電流センサは、略直方体状に構成された筐体１０を有し、この筐体１０の一側面からこの側面に対向する他の側面に突き抜けるようにして、バスバー等の帯状の導体（以下、電気回路の配線に使用される配線導体と区別するために「センサ導体」と呼ぶ。）２０が筐体１０に固定されている。
【００２５】
センサ導体２０の中央部は、筐体１０の内部に収容されており、筐体１０から導出された両端部は、筐体１０の表面から所定の位置で折り曲げることによりコ字状に成形されている。このコ字状に形成されたセンサ導体２０の脚部は端子として使用されるようになっている。
【００２６】
また、筐体１０の内部にはホール素子３０が搭載された基板４０が固定されている。基板４０上におけるホール素子３０は、センサ導体２０の近傍であって、その導体幅の略中央に対応する位置に取り付けられている。また、ホール素子３０は、その感磁面がセンサ導体２０の表面に垂直であり、且つセンサ導体２０の長手方向に平行になる方向に取り付けられている。
【００２７】
以上のように構成される電流センサにおいて、図３に示すように、センサ導体２０に電流が流れると、アンペアの右ネジの法則に従って電流の大きさに応じた磁束が発生する。この磁束はホール素子３０の感磁面に垂直に入り、ホール素子３０は磁束密度に比例した電圧信号を出力する。この電圧信号はセンサ導体２０に流れる電流の大きさに比例しているので、この電圧信号を検出することによりセンサ導体２０に流れる電流の大きさを検出できる。
【００２８】
この第１の実施の形態に係る電流センサは、センサ導体２０及びホール素子３０が搭載された基板４０のいずれもが筐体１０に固定されて一体に構成されている。従って、従来のような部品の取り付け誤差が発生せず、被測定電流が流れるセンサ導体２０に対するホール素子３０の位置は精密に決定される。その結果、高い精度で電流を検出することができる。
【００２９】
また、この電流センサは、従来のような環状に形成されたリング型集磁コアを備えていないので小型化が可能である。また、この電流センサは、集磁コアを備えていないのでセンサ導体２０に流れる電流によって発生される磁束の一部だけがホール素子３０の感磁面に入力される。従って、大電流を検出するのに好適である。更に、電流センサ自体を１個の部品として取り扱うことができるので、取り扱いに優れたものとなっている。
【００３０】
なお、この第１の実施の形態では１個のホール素子３０だけを備えた電流センサを説明したが、２個以上のホール素子３０を備えるように構成してもよい。例えば２個のホール素子３１，３２を備える電流センサの場合、各ホール素子３１，３２は、図４に示すように、センサ導体２０の両側近傍に対応する位置の基板４０上に配置し、それらの感磁面が基板４０の面と平行になる方向に取り付けることができる。この構成によっても上記と同様の効果を奏することができる。
【００３１】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る電流センサは、リング型集磁コアを備えている点が上述した第１の実施の形態に係る電流センサと異なる。
【００３２】
図５は本発明の第２の実施の形態に係る電流センサの構造を、筐体１０を除去して示す斜視図であり、図６は電流センサの構造を筐体１０を除去して示す側断面図である。
【００３３】
この電流センサは、上述した第１の実施の形態に係る電流センサの構成に加え、ギャップ５１を有するリング型集磁コア５０を備えている。このリング型集磁コア５０は、そのギャップ５１でホール素子３０を挟み、且つセンサ導体２０を取り巻くようにして基板４０に固定されている。
【００３４】
このように構成される電流センサにおいて、図６に示すように、センサ導体２０に電流が流れると、アンペアの右ネジの法則に従って電流の大きさに応じた磁束が発生する。この磁束の殆どはリング型集磁コア５０の内部を通り、ギャップ５１の位置でホール素子３０の感磁面に垂直に入る。これにより、ホール素子３０は磁束密度に比例した電圧信号を出力するので、この電圧信号を検出することによりセンサ導体２０に流れる電流の大きさを検出できる。
【００３５】
この第２の実施の形態に係る電流センサによれば、センサ導体に流れる電流によって発生される磁束の殆どはリング型集磁コア５０により収束されてホール素子３０に供給されるので、センサ導体２０に流れる小電流を高感度で検出できる。従って、この電流センサは、特に小電流の検出に好適である。
【００３６】
また、従来の環状コアを用いた電流センサの場合、電流センサ組み付け時には環状コアの中に被測定導体を通さなければならず、この作業が非常に面倒であった。
【００３７】
しかし、この第２の実施の形態に係る電流センサのようにホール素子３０とセンサ導体２０とを一体構造にすることにより、例えばエンジンルーム内のジャンクションボックスやリレーボックスといった電源分配装置に電流センサを取り付ける際は、例えばヒューズを実装する場合のように端子を嵌合させるだけで電流センサを実装できるので、電流センサの取り付けが非常に簡単になる。
【００３８】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態に係る電流センサでは、リング型集磁コアの代わりに角型集磁コアが使用される点が上述した第２の実施の形態に係る電流センサと異なる。
【００３９】
図７は本発明の第３の実施の形態に係る電流センサの構造を、筐体１０を除去して示す側断面図である。この電流センサは、上述した第２の実施の形態に係る電流センサのリング型集磁コアの代わりに、第１角型集磁コア５２及び第２角型集磁コア５３を備えている。第１角型集磁コア５２及び第２角型集磁コア５３は、ホール素子３０を両側から挟むようにして基板４０に固定されている。すなわち、ホール素子３０は、第１角型集磁コア５２と第２角型集磁コア５３とで構成されるリニア型集磁コアのギャップに配置される。
【００４０】
このように構成される電流センサにおいて、図７に示すように、センサ導体２０に電流が流れると、アンペアの右ネジの法則に従って電流の大きさに応じた磁束が発生する。この磁束の多くは第１角型集磁コア５２及び第２角型集磁コア５３の内部を通り、リニア型集磁コアのギャップの位置でホール素子３０の感磁面に垂直に入る。これにより、ホール素子３０は磁束密度に比例した電圧信号を出力するので、この電圧信号を検出することによりセンサ導体２０に流れる電流の大きさを検出できる。
【００４１】
この第３の実施の形態に係る電流センサによれば、センサ導体２０に流れる電流によって発生される磁束の多くは第１角型集磁コア５２と第２角型集磁コア５３とで構成されるリニア型集磁コアにより収束されてホール素子３０に供給されるので、センサ導体２０に流れる小乃至中程度の電流を高感度で検出できる。従って、この電流センサは、特に小乃至中電流の検出に好適である。また、第１角型集磁コア５２及び第２角型集磁コア５３はホール素子３０の感磁面の前後に位置するように基板４０上に配置されるため、上記第２の実施の形態に係る電流センサに比べて小型化が可能である。
【００４２】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態に係る電流センサは、オプション装置としての計測器を着脱可能に構成されていることを特徴とする。
【００４３】
図８は本発明の第４の実施の形態に係る電流センサ及びこの電流センサに着脱可能な計測器１５の外観斜視図である。この電流センサの上面には、計測器１５を接続するための接続部１１が形成されている。この接続部１１は、例えば雄型コネクタで構成されている。
【００４４】
計測器１５は接続部１６及び表示器１７を備えている。本発明の嵌合部は、電流センサの接続部１１と計測器１５の接続部１６とから構成されている。この計測器１５の内部には、図示していないが、電流センサのホール素子３０から出力される電圧信号を処理することによりセンサ導体２０に流れる電流値を算出するための信号処理回路が組み込まれている。
【００４５】
この計測器１５の接続部１６は、例えば雌型コネクタで構成されており、電流センサの接続部１１に嵌合するようになっている。また、表示器１７は、上記信号処理回路から得られた電流値を表示するために使用される。この表示器１７は、例えばＬＥＤ、ＬＣＤ等で構成することができる。
【００４６】
上記の構成において、電流センサの接続部１１に計測器１５の接続部１６を嵌合させることにより電流センサに計測器１５を取り付けると、センサ導体２０に流れる電流が表示器１７に表示される。
【００４７】
この第４の実施の形態に係る電流センサによれば、ユーザは、電流センサのセンサ導体２０に流れる電流の値を目視確認できるので、必要に応じて計測器１５を電流センサに取り付けることにより、例えば車両の組み付けラインでの電気回路の検査やディーラーでの車両点検を簡単に行うことができる。
【００４８】
また、上述した第１乃至第４の実施の形態に係る電流センサの端子の形状を、現在広く使用されているブレードヒューズの端子形状と同じに構成することができる。この構成によれば、ヒューズを介して接続されている負荷の状態を監視したい時に、該当するヒューズを取り外し、その代わりに電流センサを実装れば、負荷の状態を簡単に知ることができる。
【００４９】
（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施の形態は、上述した第１乃至第４の実施の形態に係る電流センサが組み込まれた電気回路に関し、より具体的には、電気回路の配線導体と電流センサとを接続するための構成に関する。
【００５０】
図９は、第１の接続例（本流遮断タイプ）を示す。この例では、配線導体６０がその途中で切断され、その切断された部分から所定長の位置で上側に折り曲げられ、接続部６１が形成されている。この接続部６１は、電流センサのセンサ導体２０の両端部に形成された端子を挟み込むことができるような構造を有する。この接続部６１は、例えば図１０（Ａ）又は（Ｂ）に示すように、配線導体６０を製造する際に、導体材料となる金属板に切り込みを入れて折り曲げることにより構成できる。
【００５１】
なお、図９では、配線導体６０の端部が上側に折り曲げて構成されているが、図１１に示すように、折り曲げずに構成することもできるし、下側に折り曲げて構成することもできる。
【００５２】
この第５の実施の形態に係る電気回路によれば、配線導体６０に形成された接続部６１に電流センサの端子を嵌合させるだけで電流センサを取り付けることができるので、取り付け作業を簡単に行うことができる。
【００５３】
図１２は、第２の接続例（分岐タイプ）を示す。この例では、配線導体６０はその途中で分岐された分岐導体６２を有し、この分岐導体６２の先端部分に接続部６１が形成されている。接続部６１は、上記図９〜図１１に示したと同様に構成することができる。
【００５４】
この場合、分岐導体６２から電流センサを経由して流れる分岐電流は、配線導体６０全体に流れる電流より小さいので、飽和点が低いホール素子３０を用いて大電流を検出することができる。なお、電流センサは分岐電流を検出するので、配線導体６０全体に流れる電流を求める時は、電流センサで検出された電流値が補正される。
【００５５】
なお、上述した第５の実施の形態では、配線導体６０と電流センサとの接続は、配線導体６０に形成された接続部６１に電流センサの端子を嵌合させることにより行うようにしたが、電流センサの端子を配線導体６０にネジ止めにより接続するようにしてもよい。
【００５６】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１に記載の発明によれば、センサ導体及び磁電変換素子は共に筐体に固定されて一体に構成されているので、被測定電流が流れるセンサ導体と磁電変換素子との位置関係を精密に設定でき、その結果、電流検出の精度を高めることができる。また、この電流センサは集磁コアを備えていないので小型化が可能であると共に大電流の検出に好適である。更に、電流センサ自体を１個の部品として取り扱うことができるので、取り扱いに優れている。また、センサ導体の両端部がヒューズの端子と互換性を有するように形成されているので、ヒューズを取り外して、この電流センサを装着することができる。従って、ヒューズに流れる電流を検出することができるので、ヒューズを介して接続されている各負荷の状態を監視することができる。
【００５７】
請求項２に記載の発明に係る電流センサは、センサ導体及び磁電変換素子は共に筐体に固定されて一体に構成されている。従って、被測定電流が流れるセンサ導体と磁電変換素子との位置関係は精密に設定されるので、電流検出の精度を向上させることができる。また、この電流センサは集磁コアを備えていないので小型化が可能であると共に、大電流の検出に好適である。更に、電流センサ自体を１個の部品として取り扱うことができるので、取り扱いに優れたものとなっている。また、センサ導体の両端部が配線導体の嵌合部に嵌合するように形成されているので、配線導体の嵌合部にセンサ導体の両端部を嵌合させるだけで電流センサを取り付けることができ、取り付け作業を簡単に行うことができる。
【００５８】
また、請求項３に記載の発明によれば、センサ導体に流れる電流によって発生される殆どの磁束をリング型集磁コアにより収束して磁電変換素子に供給するので、導体に流れる小電流を高感度で検出できる。
【００５９】
また、請求項４に記載の発明によれば、上記請求項３に記載の発明に係る電流センサと同様に作用するので、導体に流れる小乃至中程度の電流を高感度で検出できる。また、角型集磁コアは磁電変換素子の感磁面の前後に位置するように配置されるため、請求項３に記載の発明に係る電流センサに比べて小型化が可能である。
【００６０】
また、請求項５に記載の発明によれば、磁電変換素子からの電気信号に応じた情報を表示する表示器を備えたので、電流センサのセンサ導体に流れる電流の値を目視確認でき、例えば車両の組み付けラインでの電気回路の検査やディーラーでの車両点検を簡単に行うことができる。
【００６１】
また、請求項６に記載の発明によれば、配線導体に電流センサの端子を嵌合する嵌合部を設けたので、配線導体の嵌合部に電流センサの端子を嵌合させるだけで電流センサを取り付けることができ、取り付け作業を簡単に行うことができる。
【００６２】
更に、請求項７に記載の発明によれば、配線導体に分岐路を設け、この分岐路に電流センサを取り付けるようにしたので、分岐路を流れる電流は配線導体に流れる全電流より小さいことから、飽和点が低い磁電変換素子を用いて大電流を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電流センサの外観斜視図である。
【図２】図１に示した電流センサの構造を筐体を除去して示す斜視図である。
【図３】図１に示した電流センサの構造を筐体を除去して示す側断面図である。
【図４】図１に示した電流センサの変形例の構成を示す側断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る電流センサの構造を筐体を除去して示す斜視図である。
【図６】図５に示した電流センサの構造を筐体を除去して示す側断面図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る電流センサの構造を筐体を除去して示す側断面図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態に係る電流センサ及びこの電流センサに着脱可能な計測器の外観斜視図である。
【図９】本発明の第５の実施の形態に係る電気回路における第１の接続例（本流遮断タイプ）を示す斜視図である。
【図１０】図９に示した配線導体に形成される接続部の詳細な構成を示す斜視図である。
【図１１】図９に示した配線導体に形成される接続部の他の構成例を示す図である。
【図１２】本発明の第５の実施の形態に係る電気回路における第２の接続例（分岐タイプ）を示す斜視図である。
【図１３】従来の電流センサを説明するための図である。
【符号の説明】
１０ 筐体
１１、１６、６１ 接続部
１５ 計測器
１７ 表示器
２０ センサ導体
３０、３１ ホール素子
４０ 基板
５１ ギャップ
５２ 角型集磁コア
５２ 第１角型集磁コア
６０ 配線導体
６２ 分岐導体
Claims (7)
- 筐体と、
一部が前記筐体の内部に収納されて前記筐体に固定され、両端部が端子として前記筐体の外部に導出されているセンサ導体と、
前記筐体に収納されて前記筐体に固定され、前記センサ導体の近傍に配置された磁電変換素子と、
を備え、
前記センサ導体の両端部は、ヒューズの端子と互換性を有するように形成されていることを特徴とする電流センサ。 - 筐体と、
一部が前記筐体の内部に収納されて前記筐体に固定され、両端部が端子として前記筐体の外部に導出されているセンサ導体と、
前記筐体に収納されて前記筐体に固定され、前記センサ導体の近傍に配置された磁電変換素子と、
を備え、
前記センサ導体の両端部は、電気回路の配線導体に形成された嵌合部に嵌合させることにより、前記配線導体に接続されるように形成されていることを特徴とする電流センサ。 - 前記筐体に収納され、前記磁電変換素子がギャップに位置するようにして前記筐体に固定されたリング型集磁コアを更に備えたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の電流センサ。
- 前記筐体に収納され、前記磁電変換素子の感磁面の前後に位置するようにして前記筐体に固定された角型集磁コアを更に備えたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の電流センサ。
- 前記磁電変換素子からの電気信号に応じた情報を表示する表示器を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の電流センサ。
- 筐体、一部が前記筐体の内部に収納されて前記筐体に固定され、両端部が端子として前記筐体の外部に導出されているセンサ導体、及び前記筐体に収納されて前記筐体に固定され、前記センサ導体の近傍に配置された磁電変換素子を備えた電流センサと、
電気回路の配線に使用され、前記電流センサの前記センサ導体の各端子に嵌合する嵌合部を備えた配線導体と、
を備えたことを特徴とする電気回路。 - 前記配線導体は、嵌合部が形成された分岐路を有し、前記電流センサの前記センサ導体の各端子は、該分岐路に形成された嵌合部に嵌合されることを特徴とする請求項６記載の電気回路。
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