JP3943258B2 - クランプ式電流センサ - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、組立時における衝撃ストレスや温度耐久試験時に晒される過度な温度ストレスを受けた際にホール素子を効果的に保護して特性劣化を来さないようにした耐久性に富むクランプ式電流センサに関する。
【0002】
【従来の技術】
クランプ式電流センサは、活線状態にある電線等の被測定導線を外包して測定するクランプ式電流計の重要な構成部材であり、このうち、交直両用のクランプ式電流センサに関しては、巻線が施されて開閉自在に組み合わされる磁気コアと、該磁気コアにより形成される閉磁路中に介在配置されるホール素子とを少なくとも備えて形成されている。
【0003】
図3は、上記した交直両用のクランプ式電流センサ(巻線部を除く)の一般的な要部構成例についての正面図を、図4は、図3の右側面図をそれぞれ示す。
【0004】
これらの図によれば、クランプ式電流センサ1を構成する磁気コア12は、活線状態にある被測定導線の出入が可能に矢印方向での開閉が自在に配設される略コ字形を呈する上辺コア部13と、該上辺コア部13を右端側にて略I字形を呈し、かつ、当接面15の磁束密度を大きくするために下側部を次第に縮径させた切削面14aを有して下支えする縦辺コア部14と、上辺コア部13を左端側にて下支えするL形縦辺コア部15と、縦辺コア部14とL形縦辺コア部17とを下支えして閉磁路を形成する水平状の下辺コア部18とで形成されている。
【0005】
また、上記磁気コア12により形成される閉磁路中に介在配置される従来例としての磁電変換部2は、図3におけるA−A線矢視方向での断面を拡大して示す図5と、図5における下辺コア部18の側を平面方向からみた図6とに詳しく示されているように、下辺コア部18における縦辺コア部14の当接面15との対向面上に形成された絶縁層3と、該絶縁層3上に四方に突出させた突出部5を有して配設された略十字形を呈するホール素子4と、該ホール素子4のそれぞれの突出部5から各別に引き出された計4本の電極6と、該電極6の開放端部6aを除く部位とホール素子4とを覆う保護膜8とで形成されている。
【0006】
このため、上記構成からなるクランプ式電流センサ1によれば、磁気コア12の上辺コア部13を開方向に摺動させて活線状態にある被測定導線を導入してから閉方向に再度摺動させた後に、該被測定導線の電流を検出することができることになる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記構成からなるクランプ式電流センサ1における縦辺コア部14の当接面15は、磁電変換部2の側に図6中に斜線で示す方形範囲(当接面15における外周縁15aの囲繞領域)に当接している。
【0008】
つまり、縦辺コア部14の当接面15は、その外周縁15aがホール素子4のそれぞれの突出部5に各別に接続されている電極6の接続部7における内側境界縁7aとほぼ同じ位置もしくは内側境界縁6aよりもやや内側に位置した状態のもとで磁電変換部2における保護膜8と当接することになる。
【0009】
このため、例えば温度耐久試験を行って膨張と収縮を繰り返すうち、当接面15の四隅に位置する角部16が電極6の接続部7における内側境界縁7a上に位置する部位の保護膜8に微動しながら摺接して損傷を与える結果、ホール素子4に対する保護が不十分となってその特性を劣化させてしまうといった不都合があった。また、磁電変換部2自体の強度が縦辺コア部14の強度よりも相対的に低いため、直接に縦辺コア部14の角部16の応力が加わるとホール素子4側にダメージを受けやすいといった不具合もあった。さらに、磁気コア12を組み立てる際においても、同様に縦辺コア部14の当接面15の四隅に位置する角部16が衝接するなどして保護膜8を傷付けたりする問題があった。
【0010】
本発明は従来技術にみられた上記課題に鑑み、組立時における衝撃ストレスや温度耐久試験時にさらされる過度な温度ストレスからホール素子を効果的に保護して、特性劣化を来さない耐久性に富むクランプ式電流センサを提供することにその目的がある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成すべくなされたものであり、その構成上の特徴は、上辺コア部と、該上辺コア部をその一側端部にて下支えする縦辺コア部と、前記上辺コア部の他側端部と前記縦辺コア部とを各別に下支えして閉磁路を形成すべく配設される他側コア部とからなる磁気コアと、他側コア部における前記縦辺コア部の当接面との対向面上に設けられた少なくともホール素子と該ホール素子から各別に引き出された複数本の電極とを有してなる磁電変換部とで、前記上辺コア部を摺動操作して導入された活線状態にある被測定導線の電流の検出を自在に形成されたクランプ式電流センサにおいて、前記磁電変換部は、前記縦辺コア部の当接面との対向面上に形成された絶縁層と、該絶縁層上に少なくとも2以上の突出部を有して配設されたホール素子と、それぞれの突出部から各別に引き出された複数本の電極と、該電極の開放端部を除く部位と前記ホール素子とを覆う保護膜とで構成するとともに、前記ホール素子は、それぞれの突出部に対する各電極の接続部におけるそれぞれの内側境界縁を含む中央部位が縦辺コア部の前記当接面の面内に位置するようにして配設したことにある。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明に係るクランプ式電流センサ11は、図2と図3とに示されているように、活線状態にある被測定導線の出入が可能に矢印方向での開閉が自在に配設される例えば略コ字形を呈する上辺コア部13と、該上辺コア部13を右端側にて略I字形を呈して下支えする縦辺コア部14と、上辺コア部13を左端側にて下支えするL形縦辺コア部17と、これら縦辺コア部14とL形縦辺コア部17とを下支えして閉磁路を形成する水平状の下辺コア部18とからなる磁気コア12と、下辺コア部18における縦辺コア部14の当接面15との対向面上に設けられた磁電変換部22とで、上辺コア部13を摺動操作して導入された活線状態にある被測定導線の電流の検出を自在にして形成されている。なお、磁気コア12自体の構成は、図示例に限られるものではなく、例えば、上辺コア部(図示例の上辺コア部13に相当)と、該上辺コア部をその一側端部にて下支えする縦辺コア部(図示例の略I字形を呈する縦辺コア部14に相当)と、前記上辺コア部の他側端部と前記縦辺コア部とを各別に下支えする他側コア部(図示例のL形縦辺コア部17と下辺コア部18とを一体化したものに相当)とで構成するなど、磁気回路が閉磁路を形成するものであればよい。
【0013】
一方、磁気コア12により形成される閉磁路中に介在配置される磁電変換部22は、図3におけるA−A線矢視方向での断面を拡大して示す図1と、図1における下辺コア部18の側を平面方向からみた図2とに詳しく示されているように、下辺コア部17における縦辺コア部14の当接面15との対向面上に形成された例えばSiO2 などで製膜された絶縁層23と、該絶縁層23上に例えば四方へと突出させた突出部25を有して配設された略十字形を呈するなどして形成されたホール素子24と、該ホール素子24のそれぞれの突出部25から各別に引き出された例えば計4本のアルミニウムなどの導電材からなる電極26と、該電極26の開放端部26aを除く部位とホール素子24とを図2に斜線でその範囲を示したようにして覆う例えばSiO2 などで製膜された保護膜28とで形成されている。なお、ホール素子24と電極26との配設関係は、図示例に限られるものではなく、ホール素子24の適宜の突出部25との関係で定まる適宜本数の電極26を接続するものであればよい。
【0014】
しかも、ホール素子24は、それぞれの突出部25に対する各電極26の接続部27におけるそれぞれの内側境界縁27aを含む中央部位が縦辺コア部14の当接面15の面内に位置するようにして配設されている。
【0015】
これを図2に即してより詳しく説明すれば、縦辺コア部14の当接面15は、その外周縁15aが同図中に一点鎖線で示すように、ホール素子24のそれぞれの突出部25に各別に接続されている電極26の接続部27における内側境界縁27aの外側に位置した状態のもとで磁電変換部22における保護膜28に当接している。
【0016】
つまり、縦辺コア部14の当接面15は、ホール素子24のそれぞれの突出部25に接続されている電極26の接続部27における内側境界縁27aよりも外側にその外周縁15aが位置するようにして、ホール素子24を含む磁電変換部22の中央部位と当接する位置関係のもとで配置されている。
【0017】
本発明はこのようにして構成されているので、これを組み立てる際の縦辺コア部14の当接面15は、磁電変換部22の中央部位に位置する保護膜28に対し図2中に一点鎖線で示す範囲で直接に当接することになる。
【0018】
したがって、組立時に縦辺コア部14の当接面15がその四隅に位置する角部16にて下辺コア部18の磁電変換部22の側と衝接することがあっても、これらの角部16は、そのいずれもがホール素子24の各突出部25に対する各電極26の接続部27におけるそれぞれの内側境界縁27aの外側に位置することになるので、磁電変換部22の中央部位、つまりホール素子24が損傷されてしまうような不測の事態の発生を効果的に回避させることができる。したがって、磁電変換部22を構成しているホール素子24は、組立時において特性の劣化を来すことなく配置することができる。
【0019】
また、組立完成後に、例えば温度耐久試験を実施することによりその全体に対する膨張・収縮が繰り返されることあっても、縦辺コア部14の当接面15の四隅に位置する角部16は、そのいずれもが各電極26の接続部27におけるそれぞれの内側境界縁27aの外側に位置する結果、ホール素子24が損傷を受けることを確実に防止することができる。したがって、特性劣化を来さない耐久性に富む製品として安定的に提供することができる。
【0020】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、クランプ式電流センサの磁電変換部は、磁気コアの組立時に前記当接面の四隅に位置する角部と衝接することがあっても、これらの角部は、そのいずれもが各電極部の接続部におけるそれぞれの内側境界縁の外側に位置する結果、ホール素子の中央部位が損傷を受けることを確実に防止することができる。
【0021】
また、組立完成後に、例えば温度耐久試験によりその全体に対する膨張・収縮を繰り返し行うことがあっても、縦辺コア部の当接面におけるそれぞれの角部は、そのいずれもが各電極部の接続部におけるそれぞれの内側境界縁の外側に位置する結果、これらの角部によりホール素子の中央部位が損傷を受けることを確実に防止して特性劣化を来さない耐久性に富む製品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の要部構造例を拡大して示す縦断面図。
【図2】図1における磁電変換部を平面側からみた場合の説明図。
【図3】クランプ式電流センサの外観構成例を一部を省略して示す正面図。
【図4】図3の右側面図。
【図5】磁電変換部の従来例を拡大して示す縦断面図。
【図6】図5における磁電変換部を平面側からみた場合の説明図。
【符号の説明】
1,11 クランプ式電流センサ
12 磁気コア
13 上辺コア部
14 縦辺コア部
14a 切削面
15 当接面
15a 外周縁
16 角部
17 L形縦辺コア部
18 下辺コア部
2,22 磁電変換部
3,23 絶縁層
4,24 ホール素子
5,25 突出部
6,26 電極
7,27 接続部
7a,27a 内側境界縁
8,28 保護膜

Claims (2)

  1. 上辺コア部と、該上辺コア部をその一側端部にて下支えする縦辺コア部と、前記上辺コア部の他側端部と前記縦辺コア部とを各別に下支えして閉磁路を形成すべく配設される他側コア部とからなる磁気コアと、他側コア部における前記縦辺コア部の当接面との対向面上に設けられた少なくともホール素子と該ホール素子から各別に引き出された複数本の電極とを有してなる磁電変換部とで、前記上辺コア部を摺動操作して導入された活線状態にある被測定導線の電流の検出を自在に形成されたクランプ式電流センサにおいて、前記磁電変換部は、前記縦辺コア部の当接面との対向面上に形成された絶縁層と、該絶縁層上に少なくとも2以上の突出部を有して配設されたホール素子と、それぞれの突出部から各別に引き出された複数本の電極と、該電極の開放端部を除く部位と前記ホール素子とを覆う保護膜とで構成するとともに、前記ホール素子は、それぞれの突出部に対する各電極の接続部におけるそれぞれの内側境界縁を含む中央部位が縦辺コア部の前記当接面の面内に位置するようにして配設したことを特徴とするクランプ式電流センサ。
  2. 前記他側コア部は、上辺コア部をその他側端部にて下支えするL形縦辺コア部と、該L形縦辺コア部と前記縦辺コア部とを下支えする下辺コア部とで形成したことを特徴とする請求項1記載のクランプ式電流センサ。
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