JP4677861B2 - AC current detection coil - Google Patents
AC current detection coil Download PDFInfo
- Publication number
- JP4677861B2 JP4677861B2 JP2005246359A JP2005246359A JP4677861B2 JP 4677861 B2 JP4677861 B2 JP 4677861B2 JP 2005246359 A JP2005246359 A JP 2005246359A JP 2005246359 A JP2005246359 A JP 2005246359A JP 4677861 B2 JP4677861 B2 JP 4677861B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coil
- radial
- radial line
- line
- alternating current
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Description
本発明は、家庭用分電盤の分岐回路等に流れる電流を測定する電流センサとして機能する、絶縁性基板上に形成された交流電流検出用コイルに関する。 The present invention relates to an alternating current detection coil formed on an insulating substrate that functions as a current sensor for measuring a current flowing in a branch circuit of a domestic distribution board.
一般に、送変電機器や家庭用分電盤等に通電される交流電流量を被接触で測定するための電流センサとして、貫通型の電流センサが多く用いられている。このような貫通型の電流センサに用いられる交流電流検出用コイルの従来例を図14、図15に示す(特許文献1参照)。これらの図において、交流電流検出用コイル100は、円形の基板開口部101を有する両面積層基板102(以下、プリント基板と記す)と、この基板開口部101の周囲に配置されたコイル本体103とを備える空芯コイルである。プリント基板102の材質は、ガラス入りエポキシ樹脂である。コイル本体103は、基板開口部101を中心として放射状にプリントされた導電膜の導体部を備え、この導体部はプリント基板102の厚み方向すなわちコイル本体103の軸方向に貫通する接続部を介して直列に結合することにより、プリント基板102にコイルを形成している。接続部は、プリント基板102の貫通孔の内面に形成された導電膜のスルーホールである。プリント基板102に巻かれているコイルは、2方向に一定ピッチで巻き回され、時計回り(矢印104の向き)の巻き進みコイル105と反時計回り(矢印106の向き)の巻き戻しコイル107とからなり、巻き進みコイル105の終端と巻き戻しコイル107の始端を接続することにより、両コイル105、107は、直列接続されている。図15において、巻き進みコイル105は、プリント基板102の表面に形成された導体部が太実線で、裏面に形成された導体部を太破線で示し、巻き戻しコイル107は、プリント基板102の表面に形成されている導体部を二重実線で示し、裏面に形成された導体部を二重破線で示している。プリント基板102の表面及び裏面では、両コイル105、107の各導体部が交互に一定ピッチで配列されている。巻き進みコイル105は、表面及び裏面で、長さの異なる導体部が交互に一定ピッチで配列され、巻き戻しコイル107も、同様に表面及び裏面で長さの異なる導体部が交互に一定ピッチで配列されている。また、巻き進みコイル105では、各導体部が基板開口部101から離れた側で各導体部のピッチ間が接続部(スルーホール)により接続され、巻き戻しコイル107では、各導体部が基板開口部101の近い側で各導体部のピッチ間が接続部により接続されている。
Generally, a through-type current sensor is often used as a current sensor for measuring the amount of alternating current applied to a power transmission / transformation device, a home distribution board, or the like in a contacted manner. Conventional examples of an alternating current detecting coil used in such a through-type current sensor are shown in FIGS. 14 and 15 (see Patent Document 1). In these figures, an alternating
このような交流電流検出用コイル100を用いた電流測定では、基板開口部101に電流が流れる被測定導体が通され、この電流による磁束が両コイル105、107のプリント基板102の矢印104又は矢印106の方向から視たときの導体部によって囲まれる断面領域を通ることにより発生する誘導電流を検出する。一方、コイル本体103の軸方向に視たとき、両コイル105、107の導体部によって囲まれる領域の正面面積内には、通常、外部磁界の磁束が通っている。この外部磁界は、本来の電流測定にとって不要なものである。しかしながら、円形で形成される両コイル105、107は、それら自体が等価的に一つの大きなコイルと見なされるので、それらの正面面積内に、不要な外部磁界が通過すると、この外部磁界による電流も同時に検出される。この外部磁界による検出電流は測定誤差となるため、できるだけ影響が小さいことが望ましい。そして、この測定誤差を抑制するには、外部磁界に対して巻き方向が互いに逆方向である両コイル105、107の各正面面積を同等にして、不要検出電流を相殺する必要がある。
In current measurement using such an alternating
しかしながら、上記従来の電流センサは、両コイル105、107を軸方向に視たとき、巻き進みコイル105の正面面積は、巻き戻しコイル107の正面面積よりも大きく、それぞれの正面面積が異なっている。従って、両コイル105、107で外部磁界による誘導電流の検出量が異なり、完全に相殺されないので、測定誤差を抑制することが困難となっていた。
However, in the conventional current sensor, when the
また、上記電流測定では、測定感度を上げるには、両コイル105、107の測定に寄与する誘導電圧を多くする必要があり、両コイル105、107において、導体部によって囲まれる断面領域の各断面面積を同等にし、均一に誘導電圧を発生させることが望ましい。しかしながら、両コイル105、107の断面面積は巻き回ピッチ毎に異なっており、従って、測定感度が劣化するという問題があった。
Further, in the above current measurement, in order to increase the measurement sensitivity, it is necessary to increase the induced voltage contributing to the measurement of both the
なお、交流電流検出用コイルとして、絶縁性基板に基板開口の周囲にコイル本体を配置し、導電膜でコイル状に形成された巻き進みコイルと巻き戻しコイルを有し、これらを直列に接続した空芯コイルが知られている(特許文献2参照)。しかしながら、この空芯コイルでは、コイルの軸方向から視たとき、巻き進みコイルは、鋸歯状の模様を形成し、巻き戻しコイルは三角状の形状をしており、両コイルで形状が異なっている。このため、両コイルが囲む面積が同じでないため、両コイルで通過する外部磁界の磁束量に差が出ることになり、前記同様に外部磁界の影響を十分排除することができないという問題があった。
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、放射状ライン及び接続部を絶縁性基板の表裏で同一形状に形成することにより、巻き進みコイルと巻き戻しコイルの絶縁性基板上の正面面積を等しくし、検出不要な外部磁界を巻き進みコイルと巻き戻しコイル間で相殺してその影響を抑え、測定誤差の少ない、測定感度の良い交流電流検出用コイルを提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problem. By forming the radial lines and the connecting portions in the same shape on the front and back of the insulating substrate, the winding advance coil and the rewinding coil are formed on the insulating substrate. The purpose is to provide an AC current detection coil with low measurement error and good measurement sensitivity, with the same frontal area, canceling the effect of an external magnetic field that does not require detection between the winding and rewinding coils to suppress the effect And
上記目的を達成するために請求項1の発明は、絶縁性基板に開口を形成するとともに、前記開口の周囲の表裏両面に放射状に形成された複数の放射状ラインと、前記基板表裏の放射状ラインを電気的に接続するためのスルーホールと、前記放射状ラインの一端側であって周方向に延設され前記基板の表裏両面の放射状ラインの端部と前記スルーホールの間を電気的に接続する接続部と、を有し、前記スルーホールが表面側にある接続部又は前記放射状ラインの端部と裏面側にある放射状ラインの端部又は接続部とを接続するトロイダルコイルを備え、このトロイダルコイルを前記基板の表裏に巻き進み方向と巻き戻し方向とにそれぞれ形成し、かつ、これら巻進み方向コイル(進みコイルという)と巻戻し方向コイル(戻しコイルという)とを直列に連続接続している交流電流検出用コイルにおいて、前記接続部を、該接続部が接続された放射状ラインに隣接する放射状ラインを避けるように引き回して形成し、前記放射状ライン及び接続部を前記絶縁性基板の表裏で、同一形状に形成し、前記進みコイルと戻しコイルのパターンの1コイル当りの面積を等しくしたものである。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, an opening is formed in an insulating substrate, a plurality of radial lines radially formed on both front and back surfaces around the opening, and a radial line on the front and back of the substrate. and a through hole for electrically connecting an electrical connection between the through hole and the end portion of the front and back surfaces of the radial line of the substrate to extend in the circumferential direction are merely an end side of the radial line It has a connecting portion, wherein the through hole comprises a belt Roidarukoiru connecting an end or connecting portion of the radial line at the end and the back-side of the connection or the radial-line conductor on the surface side, the toroidal Coils are formed on the front and back of the substrate in a winding direction and a rewinding direction, respectively, and these winding direction coils (referred to as advance coils) and rewind direction coils (referred to as return coils), In alternating current detection coil which is continuously connected in series, the connection portion, the connection portion is formed routed to avoid radial line adjacent radially lines connected, the radial line and the connection portion and the The front and back surfaces of the insulating substrate are formed in the same shape, and the areas of the lead coil and return coil patterns per coil are made equal.
請求項2の発明は、請求項1に記載の交流電流検出用コイルにおいて、前記スルーホールを前記開口の略中心を中心とする円周上に等間隔に配設し、前記巻き進み及び巻き戻しの両コイルの一巻きのピッチを等しく形成したものである。
According to a second aspect of the invention, the alternating current detection coil according to
請求項3の発明は、請求項1又は請求項2に記載の交流電流検出用コイルにおいて、前記接続部を、前記放射状ラインの外周側に設けたものである。 According to a third aspect of the present invention, in the AC current detection coil according to the first or second aspect, the connection portion is provided on the outer peripheral side of the radial line.
請求項4の発明は、請求項1又は請求項2に記載の交流電流検出用コイルにおいて、前記絶縁性基板の表裏の放射状ラインを該表裏で重なる位置に配設したものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the alternating current detection coil according to the first or second aspect, radial lines on the front and back sides of the insulating substrate are arranged at positions overlapping the front and back sides.
請求項1の発明によれば、巻き進みコイルと巻き戻しコイルの絶縁性基板の厚み方向から視た面積が等しくなり、外部磁界による誘導起電流を相殺して、測定誤差を抑制することができ、従って、交流電流測定の測定精度が向上する。 According to the present invention, the surface product as viewed from the take forward coil and unwinding the thickness direction of the insulating substrate of the coil are equal, that offset the induced electromotive current generated by the external magnetic field, to suppress a measurement error Therefore, the measurement accuracy of alternating current measurement is improved.
請求項2の発明によれば、均一に誘導電流を発生させることが容易となり、測定感度の向上を図り易い。
According to the invention of
請求項3の発明によれば、放射状ラインの外周側では放射状ライン間が広くなり、接続部をより多く配置できることにより、放射状ラインを増加することができるので、コイルの配線密度を向上することができ、測定感度を高めることができる。
According to the invention of
請求項4の発明によれば、外部磁界の影響を精度良く相殺することが容易となり、交流電流測定の測定精度の向上を図り易い。
According to the invention of
以下、本発明の第1の実施形態に係る交流電流検出用コイルについて、図1乃至図3を参照して説明する。図1、図2において、本実施形態の交流電流検出用コイル1(以下、検出用コイルと記す)は、コイルの空心となる円盤状の絶縁性基板2と、絶縁性基板2の中心に形成された略円形の開口3と、絶縁性基板2の外周と開口3の間に形成されたトロイダルコイル4を備える。トロイダルコイル4は、巻き進み方向の巻き進みコイル5と巻き戻し方向の巻き戻しコイル6とを有し、それらが同じ絶縁性基板2上に二重形成され、直列に連続接続されている。これらのコイル5、コイル6は、絶縁性基板2の表裏両面に開口3から放射状に形成された複数の放射状ライン7と、この複数の放射状ライン7間を接続する外周上に等ピッチ間隔で設けられ接続部8と、表裏の放射状ライン7と接続部8とを電気的に連続接続するスルーホール9により形成される。これらの放射状ライン7及び接続部8は、図1、図2において、絶縁性基板2の表面側において実線で示され、裏面側において破線で示されている。スルーホール9は、開口3の略中心を中心とする開口3に近い側及び遠い側の円周上にそれぞれスルーホール9a及びスルーホール9bを等間隔に同数配設されている。
Hereinafter, an alternating current detection coil according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. 1 and 2, an alternating current detection coil 1 (hereinafter referred to as a detection coil) of this embodiment is formed in a disc-shaped
放射状ライン7は、開口3の中心軸10を略中心として放射状に一定ピッチで絶縁性基板2上に配列されている。放射状ライン7及び接続部8を構成する導体部は、絶縁性基板2に銅箔で形成され、この銅箔は、例えばガラス入りエポキシ樹脂から成る両面プリント基板をエッチング加工することにより形成することができる。接続部8は、放射状ライン7の外周側の端部(ここでは、スルーホール9aとなる)から円周方向に延設され、複数の放射状ライン7間を電気的に接続する。そして、スルーホール9を介して、絶縁性基板2の表裏両面に形成された複数の放射状ライン7の端部及び接続部8と、反対側の面にある放射状ライン7の端部及び接続部8とが電気的に直列に接続されることにより、絶縁性基板2を導体部で巻回するコイルが形成される。
The
巻き進みコイル5は、表側の放射状ライン7及び接続部8と、裏面側の放射状ライン7をスルーホール9で電気的に接続することにより一巻きのコイルを形成する。同様に、巻き戻しコイル6は、表側の放射状ライン7と、裏側の放射状ライン7及び接続部8とをスルーホール9で電気的に接続することにより一巻きのコイルを形成する。そして、この巻き進み及び巻き戻しの両コイル5、6の一巻きのコイルのピッチは、等しく形成されている。また、接続部8は、隣接する放射状ライン7を避けるように引き回して形成され、両コイル5、6の接続部8と放射状ライン7によるコイルパターンは、絶縁性基板2の表裏で同一形状として形成されている。以上の構成により、トロイダルコイル4のコイルを形成する導体部(導体膜)は、絶縁性基板2の開口3の中心軸10に関してほぼ対称に、かつ均一に形成される。
The
図2を参照して、巻き進みコイル5と巻き戻しコイル6との接続の詳細を説明する。巻き進みコイル5は、コイル引出端子11aから繋がる最初の放射状ライン71からスタートし、内周側のスルーホール9b、裏側の放射状ライン72、外周側のスルーホール9a、表側の接続部8を経て、次の放射状ライン73に接続され、以下同様にして、反時計方向に約一周して巻き進み、最後の放射状ライン74を経て内周側のスルーホール9bを介し裏側の放射状ライン75で終了する。その後、同ライン75に連続する繋ぎの折返し用ライン76(接続ポイント)を経て、巻き戻しコイル6が始まる。巻き戻しライン6は、折り返し用ライン76が接続された外周側のスルーホール9aを介して、最初の放射状ライン77からスターとし、スルーホール9bを経て、裏面の放射状ライン78に接続される。以下、同様にして時計方向に約一周して巻き進み、最後の放射状ライン79で終了し、終端となるスルーホール9aを経てコイル引出端子11bに接続される。
With reference to FIG. 2, the details of the connection between the winding
このように、巻き進みコイル5と巻き戻しコイル6は、各コイルの一巻きのピッチが等しく形成されるとともに、誘導起電力が電気的に同じ向きになるように巻き進み方向と巻き戻し方向に巻回されている。これにより、両コイル5、6のコイル断面を通過する磁束に対しては、同一方向の誘導電流を検出し、絶縁性基板2の垂直方向からの外部磁界に対しては、互いに逆方向の誘導電流を検出する。すなわち、検出用コイル1では、トロイダルコイル4全体において、被測定導体からの磁界に対する検出電流は、両コイル5、6に発生する各誘導電流の和となり、全コイルの巻き数に比例した誘導電流が得られ、外部磁界に対しては、両コイル5、6で検出される誘導電流の差が測定される。両コイル5、6からの検出電流は、コイル引出端子11a、11bから出力される。
As described above, the winding
次に、図3を参照して、巻き進みコイル5と巻き戻しコイル6により外部磁界の影響が削減されることについて説明する。絶縁性基板2の厚さ方向すなわち軸方向に視たときの巻き進みコイル5と巻き戻りコイル6の各1コイルパターンにより囲まれた領域を、領域S1及び領域S2で示す。領域S1は、表側の放射状ライン7aと裏側の放射状ライン7bと表側の接続部8aによって囲まれれた斜線を施した領域である。領域S2は、巻き戻しコイル6の裏面の放射状ライン7cと、表面の放射状ライン7dと、裏面の接続部8bとによって囲まれたクロス斜線を施した領域である。また、実線と破線を交互に施した部分は、各コイル共通の領域S3である。本実施形態の検出用コイル1では、放射状ライン7及び接続部8は、絶縁性基板2の表裏で同一形状に形成されているので、巻き進みコイル5と巻き戻しコイル6のパターンの1コイル当りの面積はほぼ等しくなっている。
Next, with reference to FIG. 3, it will be described that the influence of the external magnetic field is reduced by the winding
従って、巻き進みコイル5及び巻き戻しコイル6の巻き回数をそれぞれ例えば30ターンとすると、
領域S1の面積×30ターン=領域S2の面積×30ターン
となる。このため、外部電磁界による巻き進みコイル5及び巻き戻しコイル6にそれぞれ発生する誘導起電力は等しく、かつ各誘導起電力は電気的に互いに逆向きであるため、検出用コイル1の外部磁界による誘導起電力は相殺される。これにより、電流測定精度が向上するとともに、感度が向上する。
Therefore, if the winding number of the winding
The area of the region S1 × 30 turns = the area of the region S2 × 30 turns. For this reason, the induced electromotive forces generated in the winding
また、本実施形態の交流電流検出用コイル1においては、トロイダルコイル4の導体部を、開口3の中心軸10の周りにほぼ対称に、かつ均一に形成することができ、巻き進みコイル5と巻き戻しコイル6の円周方向の断面を同形状で面積を等しくできるので、連続するコイル内を磁束がスムーズに流れる。これにより、均一に誘導電流を発生させることができ、測定感度が向上する。また、開口3を有する一枚の両面プリント基板にエッチングパターンとスルーホールを形成することにより、小型で簡単に製作することができ、製造コストも低減する。そして、1mm以下のプリント基板のコイル形状で数十mA以上の電流計測ができることになり、小型化、高性能化が可能となる。
In the alternating
次に、上記第1の実施形態の検出用コイル1の変形例を図4(a)、(b)を参照して説明する。本変形例の検出用コイル1は、接続部8が絶縁性基板2の開口3に近い内周側に配置されていること、及び巻き進みコイル5から巻き戻しコイル6への接続ポイント76が同じく内周側に配置されていることが前述とは相異し、その他の構成は同等である。同等部材には、同番号を付している(以下、同様)。このような構成により、前記同様の効果に加え、接続部8を開口3に近い側に設けるので、絶縁性基板2の外形を小さくでき、コイル全体を小型化できる。
Next, a modification of the
次に、上記第1の実施形態の検出用コイルの他の変形例を図5(a)、(b)を参照して説明する。上記実施形態では、コイルの表裏を接続するスルーホールを同一円周上に順に配置したものを示したが、ここに示す変形例では、スルーホールを半径の異なる2つの同心円の円周上に規則的に配置している。 Next, another modification of the detection coil of the first embodiment will be described with reference to FIGS. In the above embodiment, the through holes that connect the front and back of the coil are arranged in order on the same circumference. However, in the modification shown here, the through holes are regularly arranged on the circumference of two concentric circles having different radii. Are arranged.
図5(a)に示すように、同一円周上にスルーホール9m及び9nを並べる配置では、円周の長さ内に配置されるスルーホールのランド数は、スルーホールのランド径の大きさで決まるので、自ずと配置できるランド数は限界がある。このため、コイルの巻き数も制限されることになる。これに対し、図5(b)に示すように、本変形例の検出用コイル1では、絶縁性基板2の円周1a上にスルーホール9mを均等に並べるとともに、円周1aと同心円状の円周1b上にスルーホール9nを均等に並べ、かつ、それらスルーホール9m及び9nは、互いに重ならないように接近させてジグザク状に配置されている。これにより、スルーホールのランド数を増やすことができ、コイルの巻き数を増加することができるので、電流感度を上げることができる。なお、円周1aと円周1bを互いに近傍に設けることが望ましい。
As shown in FIG. 5A, in the arrangement in which the through
さらに他の変形例を図6に示す。本変形例は、コイルの表裏を接続するスルーホールを、半径の異なる3つの同心円の円周上に規則的に配置している。すなわち、絶縁性基板2の開口3と同心円の外周の円周1a上にスルーホール9mが並べられ、円周1aより円周の小さい円周1b上及び円周1aより円周の大きい円周1c上にスルーホール9nが均等に並べられている。これらスルーホール9m及び9nは、互いに重ならないように接近させて、交互にジグザク状に配置されている。このように、スルーホール9m及び9nを3重の円周上に配置したことにより、スルーホールのランド数をさらに増やすことができるので、コイルの巻き数もさらに増加することができ、電流感度をより向上することができる。
Yet another modification is shown in FIG. In this modification, the through holes connecting the front and back of the coil are regularly arranged on the circumference of three concentric circles having different radii. That is, the through
次に、本発明の第2の実施形態に係る交流電流検出用コイルについて、図7(a)、(b)を参照して説明する。本実施形態の検出用コイル1は、絶縁性基板2の表裏の放射状ライン7を表裏で重なる位置に配設した点で前記実施形態と異なる。
Next, an alternating current detection coil according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The
検出用コイル1のトロイダルコイル4の各コイルは、放射状ライン7と開口3に近い内周側に配設された接続部8をスルーホール9で電気的に接続されることにより形成される。絶縁性基板2に形成された表裏の放射状ライン7は、絶縁性基板2の厚み方向から視て互いに重なる位置に対称に形成されている。接続部8は、放射状ライン7の内周側の端部(ここでは、スルーホール9b)から円周方向に延設されるとともに、内周上に等ピッチ間隔で設けられ、複数の放射状ライン7間を電気的に接続する。そして、トロイダルコイル4の導体部は、絶縁性基板2の開口3の中心軸10の回りでほぼ対称に、かつ均一に形成される。これらの放射状ライン7(71〜79)及び接続部8は、絶縁性基板2の表面側では実線で示され、裏面側では破線で示されているが、表面側の放射状ライン7と重なる裏面側の放射状ライン7は表れていない。
Each coil of the
このような構成により、巻き進みコイル5及び巻き戻しコイル6のを軸方向から視たとき、各コイル5、6の各表裏の重なる放射状ライン7で囲む面積は、殆どゼロになる。従って、両コイル5、6のパターンの軸方向から視た面積は同一、かつ最小にすることができる。これにより、外部磁界による誘導起電流を最小にして相殺することができる。従って、外部磁界の影響を極めて小さくでき、電流測定の精度をより向上することができる。
With such a configuration, when the winding
次に、上記第2の実施形態の検出用コイル1の変形例について、図8(a)、(b)を参照して説明する。本変形例は、接続部8が絶縁性基板2の開口3から離れた外周側に配置されていること、及び巻き進みコイル5から巻き戻しコイル6への接続ポイント76が同じく外周側に配置されていることが前述とは相異し、その他の構成は同等である。
Next, a modified example of the
トロイダルコイル4の各コイルは、放射状ライン7と開口3から離れた外周側に配設された接続部8をスルーホール9で電気的に接続されることにより形成される。そして、トロイダルコイル4の導体部は、絶縁性基板2の開口3の中心軸10の回りにほぼ対称に、かつ均一に形成される。
Each coil of the
このように、接続部8を配置面積の広い絶縁性基板2の外周側に設けたことにより、接続部をより多く配置でき、放射状ライン7を増加することができるので、コイルの配線密度を向上することができ、測定感度を高めることができる。
Thus, by providing the
次に、上記第2の実施形態の検出用コイル1の他の変形例について、図9(a)、(b)を参照して説明する。本変形例は、コイルパターンを施していない空きスペースにおいて、電気的に同電位となるパターンを施し、このパターンをコイル出力信号の基準電位側に接続している。
Next, another modification of the
検出用コイル1は、絶縁性基板2に放射状ライン7と接続部8によるコイルパターンの存在しない空きスペースにおいて、コイルパターンとの電気的絶縁性を保ちながら、電気的に同電位となる金属パターン12を施した以外は、前記第2の実施形態の構成と同等である。従って、本変形例の検出用コイル1の詳細な説明は省略する。金属パターン12は、絶縁性基板2の両面又は片面において、コイルパターンを施していない空きスペースにできるだけ広く電気的に同電位となるように設けられている。そして、この金属パターン12は、コイル出力信号の基準電位(例えば、接地電位)側に接続される。
The
このように、絶縁性基板2のパターンの空きスペースに基準電位の金属パターン12を設けることにより、被測定電流が通電される電線とコイル間の静電ノイズによる影響を軽減することができる。これにより、従来、静電ノイズ対策として、コイル部分を金属シールドで覆うか、コイル積層基板にシールド箔を覆う等のシールド処理が不要となり、シールド箔を別部品として構成する必要が無くなり、コスト低減が可能となる。
As described above, by providing the
次に、本発明の第3の実施形態に係る交流電流検出用コイルについて、図10を参照して説明する。本実施形態の検出用コイル1は、絶縁性基板2の放射状ライン7及び放射状ライン7間を接続する接続部8Aを直線ラインで形成した点で前記第1の実施形態と異なる。
Next, an alternating current detection coil according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The
検出用コイル1は、トロイダルコイル4は、放射状ライン7と開口3に遠い外周側に配設された接続部8Aをスルーホール9で電気的に接続されることにより、巻き進みコイル5と巻き戻しコイル6を形成する。ここで、接続部8Aは、隣接する放射状ライン7(71〜79)を避けるように矩形の直線ラインで引き回し形成され、接続部8Aと放射状ライン7によるコイルパターンは、絶縁性基板2の開口3の中心軸10の回りにほぼ対称に、かつ均一に構成されている。
As for the
このように、接続部8Aを直線ラインで形成することにより、接続部8A及び放射状ライン7によるコイルパターンは、スルーホール用のランドパターンを除いて全て直線ラインで形成される。従って、コイルパターンは、絶縁性基板2の表裏において正確に精度良く同一形状に構成される。これにより、巻き進みコイル5と巻き戻しコイル6の軸方向から視たた面積をより等しくでき、外部磁界の影響の相殺の確実度が高まり、より精度の高い電流検出を行うことができる。また、直線ライン構成でコイルパターン設計も容易に精度良く行うことができる。
In this way, by forming the connecting
次に、本発明の交流電流検出用コイルの信号出力と信号処理部の実施形態について図11乃至図13を参照して説明する。図11に示されるように、検出用コイル1のコイル引出端子11a、11bは、信号出力線パターン部20を介して、信号処理部30に接続される。信号処理部30は、検出用コイル1のコイル引出端子11a、11bから出力される微分波形を持つ誘起電圧を電流波形に直すための積分回路31と、この積分回路31の出力を増幅する増幅回路32とを備え、この積分回路31の出力電流33により電流計測が行われる。検出用コイル1から信号処理部30の入力端に至る間の接続線は、一般に外部磁界の影響を受け、コイル電流検出に測定誤差をもたらす虞がある。そこで、この接続線として、図12に示されるような信号出力線パターン部20を用いる。信号出力線パターン部20は、両面プリント基板20aの表裏両面で交互に交差するように形成された配線パターンを有し、出力配線にねじれ構造を持たせるものである。
Next, a signal output of the alternating current detection coil and an embodiment of the signal processing unit of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 11, the
この配線パターンは、信号線21とGND線22とから成る。これらの信号線21、GND線22は、プリント基板20aの表裏で互いに複数回、クロスする形で、それぞれスルーホール23を介して連続的に接続されている。こうして、信号線21、GND線22は、スルーホール23を用いて表面と裏面で交互に交差するようにパターニングされ、ねじれ構造に形成されている。なお、プリント基板20aの表面側と裏面側における信号線21は、それぞれ実線と破線で示され、GND線22は、太実線と太破線で示されている。また、信号入力端子21a及び接地用入力端子22aは、コイル引出端子11a、11bに接続され、信号出力端子21b、接地用出力端子22bは、次段の信号処理部30に接続される。
This wiring pattern includes a
このように、信号線21とGND線22の出力線2本がねじれ(交差)構造に形成されているので、外部磁気を受けても両線間で外部磁気の影響を相殺することができる。従って、コイル引出端子11a、11bから信号処理部30までの接続線における外部磁界による影響を軽減でき、電流測定誤差を低減することができる。さらに、ねじれの回数を多くすれば外部磁界の影響をより軽減できる。また、信号出力線パターン部20を備えた検出用コイル1と信号処理部30を同一プリント基板上に一体化するようにすれば、小型でコンパクトな電流センサを実現することができる。
Thus, since the two output lines of the
次に、信号出力線パターン部20の他の例を図13に示す。信号出力線パターン部20は、プリント基板20aの厚み方向から視たとき、表裏両面において信号用出力線21と接地用出力線22とが重なるように形成されている。
Next, another example of the signal output
すなわち、信号線21とGND線22は、表面側の信号線21の裏面側にGND線22が配置され、表面側のGND線22の裏面側に信号線21が配置され、それらが互いに両面で重なるようにパターン配線されている。この表裏のパターン配線は、スルーホールにより接続される。プリント基板20aの表面側と裏面側における信号線21は、実線と破線で示され、同様に、GND線22は、太実線と太破線で示されている。
That is, the
このような構成の信号出力線パターン部20を用いることにより、任意の方向からくる磁界に対して、表面側にパターニングされた信号線21とGND線22間で発生する誘導起電力と、裏面側の信号線21とGND線22間で発生する誘導起電力は、お互いに相殺されるため、磁気的な影響を抑えることが可能である。これにより、コイル引出端子11a、11bから信号処理部30までの接続線における外部磁界による影響を軽減できる。また、スルーホールの数を少なくできるので、スルーホールの数を最小限にして外部磁界の影響を除くことができる。
By using the signal output
上述した各種実施形態に係る検出用コイル1によれば、両面プリント基板を用いて、外部磁界の影響の少ない、検出感度の高い電流検出コイルが得られ、これにより、小型、高性能で、かつ量産し易く低コストの電流センサを実現することができる。なお、上述した各種実施形態では、プリント基板を用いてコイルを形成したが、プリント基板でなくてもコイルを形成するものであれば何でもよい。
According to the
1 交流電流検出用コイル
2 絶縁性基板
3 開口
4 トロイダルコイル
5 巻き進みコイル
6 巻き戻しコイル
7、7a、7b、7c、7d 放射状ライン
8、8a、8b、8A 接続部
9、9a、9b、9m、9n スルーホール
71〜79 放射状ライン
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記接続部を、該接続部が接続された放射状ラインに隣接する放射状ラインを避けるように引き回して形成し、前記放射状ライン及び接続部を前記絶縁性基板の表裏で、同一形状に形成し、前記進みコイルと戻しコイルのパターンの1コイル当りの面積を等しくしたことを特徴とする交流電流検出用コイル。 A plurality of radial lines formed radially on the front and back surfaces around the opening , through holes for electrically connecting the radial lines on the front and back sides of the substrate , and the radial lines one a-end side extends in the circumferential direction has a connecting portion for electrically connecting between the through hole and the end portion of the front and back surfaces of the radial line of the substrate, wherein the through hole surface of the with a connection portion or belt Roidarukoiru connecting an end or connecting portion of the radial line at the end and the back side of the radial line in a direction unwinding the winding proceeds direction the toroidal coils on the front and back of the substrate And a coil for detecting an alternating current in which the winding direction coil (referred to as a leading coil) and the rewinding direction coil (referred to as a return coil) are continuously connected in series. In,
The connecting part is formed so as to avoid a radial line adjacent to the radial line to which the connecting part is connected , and the radial line and the connecting part are formed in the same shape on the front and back of the insulating substrate, An alternating current detecting coil characterized in that the areas of the lead coil and return coil patterns are equal to each other.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005246359A JP4677861B2 (en) | 2005-08-26 | 2005-08-26 | AC current detection coil |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005246359A JP4677861B2 (en) | 2005-08-26 | 2005-08-26 | AC current detection coil |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007057494A JP2007057494A (en) | 2007-03-08 |
JP4677861B2 true JP4677861B2 (en) | 2011-04-27 |
Family
ID=37921111
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005246359A Expired - Fee Related JP4677861B2 (en) | 2005-08-26 | 2005-08-26 | AC current detection coil |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4677861B2 (en) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4899976B2 (en) * | 2007-03-27 | 2012-03-21 | パナソニック電工株式会社 | Current sensor |
JP4798041B2 (en) * | 2007-03-27 | 2011-10-19 | パナソニック電工株式会社 | Current sensor |
JP4965402B2 (en) * | 2007-09-27 | 2012-07-04 | パナソニック株式会社 | Current sensor |
US8040141B2 (en) | 2008-04-10 | 2011-10-18 | Mks Instruments, Inc. | Orthogonal radio frequency voltage/current sensor with high dynamic range |
JP5756910B2 (en) * | 2010-01-07 | 2015-07-29 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Printed circuit boards, current sensors and distribution boards |
US8872611B2 (en) * | 2011-08-18 | 2014-10-28 | General Electric Company | Rogowski coil assemblies and methods for providing the same |
WO2015107948A1 (en) * | 2014-01-15 | 2015-07-23 | 株式会社村田製作所 | Magnetic sensor |
JP6455811B2 (en) * | 2014-02-21 | 2019-01-23 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Current detection coil |
JP5895217B2 (en) * | 2014-05-19 | 2016-03-30 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Current detection coil |
JP6350675B2 (en) | 2014-11-12 | 2018-07-04 | 株式会社村田製作所 | Power supply module and its mounting structure |
CN110073225B (en) * | 2016-12-21 | 2021-11-26 | 日本碍子株式会社 | Heat-resistant element for current detection |
CN107527711A (en) * | 2017-10-25 | 2017-12-29 | 德清明宇电子科技有限公司 | More spacing magnet ring shells and magnetic ring component |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06176947A (en) * | 1992-06-05 | 1994-06-24 | Gec Alsthom T & D Sa | Rogowski coil |
-
2005
- 2005-08-26 JP JP2005246359A patent/JP4677861B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06176947A (en) * | 1992-06-05 | 1994-06-24 | Gec Alsthom T & D Sa | Rogowski coil |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2007057494A (en) | 2007-03-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4677861B2 (en) | AC current detection coil | |
US7307410B2 (en) | Alternating current detection coil | |
JP4965402B2 (en) | Current sensor | |
JP6231265B2 (en) | Rogowski coil assembly and method for providing the same | |
US8890509B2 (en) | Current sensor | |
JP6455811B2 (en) | Current detection coil | |
JP5126154B2 (en) | Current sensor device | |
JP2007292716A (en) | Printed board for current detection, printed board for voltage detection, printed board for current/voltage detection, current/voltage detector, current detector and voltage detector | |
JP2007225588A (en) | Current detecting printed board, voltage detecting printed board, and current/voltage detector as well as current detector and voltage detector using the printed boards | |
JP4569481B2 (en) | Toroidal coil structure | |
JP5756910B2 (en) | Printed circuit boards, current sensors and distribution boards | |
JP2011243773A (en) | Zero-phase-sequence current transformer | |
JP2013130571A (en) | Current sensor | |
JP4220727B2 (en) | Air core coil | |
JP4701966B2 (en) | AC current detection coil | |
JP6154310B2 (en) | Resolver | |
JP4674557B2 (en) | AC current detection coil | |
JP2010266209A (en) | Current sensor | |
JP7206803B2 (en) | Coil wire, current sensor material and current sensor | |
WO2015124976A1 (en) | Electric current measurement device | |
JP2018132337A (en) | Coil for current measurement and current measuring device | |
JP2004111831A (en) | Air core coil | |
JP7319771B2 (en) | Current detector and power module | |
JP2011075578A (en) | Coil for current detection | |
JP5895217B2 (en) | Current detection coil |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080423 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100708 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100713 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100901 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101005 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20101129 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110104 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110117 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4677861 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140210 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |