JP4685623B2 - Current detection mechanism and assembly method for configuring the current detection mechanism - Google Patents
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Description
本発明は、電流検出機構に関し、より詳細には、機器内に配線された被測定電流導体に流れる電流を検出するために、既存の配線及びその接合部を利用することで各構成要素をできるだけ少なくして電流検出機構部の小型化を図るとともに、容易に組立を可能にした電流検出機構に関する。 The present invention relates to a current detection Organization, and more particularly, in order to detect the current flowing to the measured current conductors wired in the instrument, each of the components by utilizing existing wiring and junction with reducing the size of the current detection device as little to possible easily about the current detector configuration that enables the assembly.
近年、産機インバータ等で用いられてきたインバータのベクトル制御技術が、1999年の省エネ法改正以降、エアコン等の家電においても広く用いられるようになってきた。ベクトル制御においては磁極の位置を推定するためにUVW各相の電流検出が必須となる。電流検出には発熱ロスの少ないホールCT型電流センサが広く用いられている(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, inverter vector control technology that has been used in industrial inverters and the like has been widely used in home appliances such as air conditioners since the 1999 revision of the Energy Conservation Law. In vector control, it is essential to detect the current of each UVW phase in order to estimate the position of the magnetic pole. Hall CT type current sensors with little heat loss are widely used for current detection (see, for example, Patent Document 1).
この特許文献1に記載の電流センサは、電流からの磁束を集磁するコアを貫通する被測定電流導体であるバスバーが準備されている。このバスバーは、機器内の被測定電流導体端部に直列に接続されている。
In the current sensor described in
また、例えば、特許文献2に記載の電流センサは、コアに巻いたコイル状の被測定電流導体が装備されており、このコイル状の被測定電流導体の両端がそれぞれ機器内部の被測定電流導体端部に直列に接続されている。
Further, for example, the current sensor described in
機器内の被測定電流導体のレイアウトは、これら電流センサや、電流センサに装着されるバスバーやコイル状の被測定電流導体の寸法をもとに設計される。 The layout of the current conductor to be measured in the device is designed based on the dimensions of these current sensors, the bus bar attached to the current sensor, and the coiled current conductor to be measured.
しかしながら、従来のような電流センサによる被測定電流値の検出では、これら電流センサや電流センサに装着される被測定電流導体の寸法により機器内の被測定電流導体パターンや配置に制約を受け、更に電流センサに内蔵されるコアを貫通する被測定電流導体を準備して取り付ける必要があるため、電流センサの装着に手間がかかり、また、機器内のプリント配線基板の小型化が難しく、さらに配線の引き回しが長くなるために被測定電流導体パターンでの電圧降下が発生してしまうという問題がある。 However, in the detection of the current value to be measured by the current sensor as in the past, the current conductor pattern to be measured and the arrangement in the device are limited by the size of the current sensor and the current conductor to be measured attached to the current sensor. Since it is necessary to prepare and install a current conductor to be measured that penetrates the core built into the current sensor, it takes time to install the current sensor, and it is difficult to reduce the size of the printed wiring board in the device. There is a problem that a voltage drop occurs in the current conductor pattern to be measured because the routing becomes long.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、機器内に配線される既存の被測定電流導体の接合部を利用し、その周辺部に磁気センサと磁性体コア及びこれらの部品の取り付けを容易にする支持部材又はコネクタ部材からなる電流検出機構を構成することで、電流検出部の小型化、小占有面積化を図ると共に、従来一般的に使われていたようないわゆる「電流センサ」とよばれる部品を用いることなく、少ない構成要素により電流検出機構の組立をユーザが容易にできることを可能にした電流検出機構を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a problem, and the object of the present invention is to use a joint portion of an existing current conductor to be measured that is wired in a device, and to provide a magnetic sensor and a magnetic member around the periphery. By constructing a current detection mechanism consisting of a support member or connector member that facilitates the attachment of the body core and these parts, the current detection unit is reduced in size and occupied area, and is generally used in the past. and so-called without the use of components called "current sensor", it is to provide a current detector configuration that allows the possible assembly of the current detecting mechanism easily users by fewer components.
本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項1に記載の発明は、被測定電流導体パターンを有するプリント配線基板と、前記被測定電流導体パターンに電気的に接続している第1の接合部と、該第1の接合部と脱着かつ電気的接続可能な第2の接合部と、前記第1の接合部と前記第2の接合部とで接合部を構成し、該接合部の周囲を取り囲むように少なくとも1つの空隙部を有する磁性体コアと、前記空隙部に配置された磁気センサとを備え、前記第2の接合部は、被測定電流導体線に接続されていることを特徴とする。
The present invention has been made to achieve such an object. The invention according to
本発明によれば、機器内に配線される既存の被測定電流導体の接合部を利用し、その周辺部に磁気センサと磁性体コア及びこれらの部品の取り付けを容易にする支持部材又はコネクタ部材からなる電流検出機構を構成することで電流検出部の小型化、小占有面積化を図るとともに、少ない構成要素で電流検出機構の組立をユーザが容易にできることを可能にした。また、既存の被測定電流導体の接合部を利用して電流検出機構を構成しているため、機器内部の被測定電流導体のレイアウトに自由度が増し、配線の引き回しを最短にすることが可能になるため、配線の引き回しによる電圧降下を抑えることができる。 According to the present invention, a support member or a connector member that uses a joint portion of an existing current conductor to be measured wired in an apparatus and facilitates mounting of a magnetic sensor, a magnetic core, and these components on the periphery thereof By configuring the current detection mechanism, the current detection unit can be reduced in size and occupied area, and the user can easily assemble the current detection mechanism with fewer components. In addition, since the current detection mechanism is configured using the junction of the current conductor under measurement, the layout of the current conductor under measurement inside the equipment is more flexible and the wiring can be minimized. Therefore, voltage drop due to wiring routing can be suppressed.
特に、被測定電流をプリント配線基板内に実装された電子部品に接続する場合では、導体パターンの抵抗とそこを流れる被測定電流により発生する発熱が大きな問題となり、流すことができる電流値に限界があったが、本方式を用いることにより、被測定電流導体パターン長をゼロまたは最短にすることが可能となり、装置の小型化・省電力化に大きく寄与する。また、プリント配線基板上の他の信号線パターンの配置に自由度が出来、信号線パターンを最短化することにより、ノイズ等の影響が低減でき信頼性を向上させることが可能となる。 In particular, when the current to be measured is connected to an electronic component mounted on a printed circuit board, the resistance of the conductor pattern and the heat generated by the current to be measured flowing there become a big problem, and the current value that can be passed is limited. However, by using this method, the length of the current conductor pattern to be measured can be made zero or the shortest, which greatly contributes to downsizing and power saving of the apparatus. In addition, the degree of freedom of arrangement of other signal line patterns on the printed wiring board can be increased, and by minimizing the signal line pattern, the influence of noise and the like can be reduced and the reliability can be improved.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1(a),(b)は、本発明の電流検出機構の実施例1を説明するための構成図で、図1(a)は側面図、図1(b)は、組立斜視図である。
プリント配線基板16は、被測定電流導体パターンを有する機器内に設けられている。また、被測定電流導体ピン10aと10bは、相互に接合されるように構成されている。また、この被測定電流導体ピン10aは、プリント配線基板16上の被測定電流導体パターン上に実装され、被測定電流導体ピン10bは被測定電流導体線15に取り付けられている。また、磁気センサ14は、プリント配線基板16に実装されている。磁性体コア13は、空隙部13aと中央貫通穴13bを備えている。
1A and 1B are configuration diagrams for explaining a first embodiment of the current detection mechanism of the present invention. FIG. 1A is a side view and FIG. 1B is an assembled perspective view. is there.
The printed
また、コネクタ部材11は、被測定電流導体ピン10bを収納している。支持部材12は、磁性体コア13を支持するものである。この支持部材12の中央部には、被測定電流導体ピン10aを貫通する貫通穴12cが設けられている。また、この支持部材12の貫通穴12cに隣接して立設された突起状の嵌合部12aが設けられている。
Further, the
また、磁性体コア13は、中央貫通穴13bを介して支持部材の嵌合部12aにより支持固定される。また、係止部12bは、プリント配線基板16と支持部材12を係止するためのものである。
Further, the
上述の磁気センサ14は、ホール効果を利用したホール素子であることが望ましい。また、磁性体コア13の形状は、図示では四角形状をしているが、これに限定されることなくリング状であってもよく、多角形状であってもよい。さらに、飽和磁束密度を増加させるために、角部を円弧形で面取りした形状であることが望ましい。また、磁性体コア13の材質としては、パーマロイ、フェライト、珪素鋼板、電磁軟鉄などが用いられる。
The above-described
コネクタや支持部材の材質としては、PBT、ABS、ジュラコン、ポリエステル、PPO、ポリアミド、PPS、ナイロン66などが考えられる。 As materials for the connector and the support member, PBT, ABS, Duracon, polyester, PPO, polyamide, PPS, nylon 66, and the like are conceivable.
図3は、実施例1に基づく電流検出機構の組立方法について説明するためのフローチャートを示す図である。
まず、磁気センサ14及び被測定電流導体ピン10aをプリント配線基板16に半田実装する(ステップ1)。次に、支持部材12を係止部12bによりプリント配線基板に取り付ける。被測定電流導体ピン10aは支持部材12の貫通穴12cに貫通される(ステップ2)。
FIG. 3 is a flowchart illustrating the method for assembling the current detection mechanism according to the first embodiment.
First, the
次に、磁性体コア13を支持部材12に取り付ける。磁性体コア13は嵌合部12aにより支持固定される。磁気センサ14は、磁性体コア13の空隙部13aに位置するように配置される(ステップ3)。
Next, the
次に、コネクタ部材11を磁性体コア13の中央貫通穴13bに差込み、被測定電流導体ピン10aと10bを接合させる(ステップ4)。
Next, the
支持部材12が、磁性体コア13を支持する嵌合部12aを有し、被測定電流導体10aを既に収納しているコネクタ部材であってもよく、その場合、支持部材12をプリント配線基板16に取り付けるステップ2を省略することができる。
The
図2は、本発明の電流検出機構の実施例2を説明するための組立斜視図で、2つの被測定電流導体の接合を、圧着端子を端子台にねじ止めすることで行なう場合の電流検出機構の組立斜視図である。 FIG. 2 is an assembly perspective view for explaining a second embodiment of the current detection mechanism of the present invention, in which two current conductors to be measured are joined by screwing a crimp terminal to a terminal block. It is an assembly perspective view of a mechanism.
プリント配線基板26は、機器内に設けられており、その上には被測定電流導体パターンを有している。端子台20は4脚を備えており、プリント配線基板26上の被測定電流導体パターン上に半田実装されるものである。磁気センサ24は、端子台20と同様にプリント配線基板26上の被測定電流導体パターン上に半田実装されるものである。
The printed
支持部材22は、側部に設けられた係止部22bによりプリント配線基板26に取り付けられる。その際、端子台20は支持部材22の中央に設けられた貫通穴22cに貫通される。また、支持部材22は、貫通穴22cに隣接して立設された突起状の嵌合部22aを備えている。磁性体コア23は、図1に示した磁性体コアと同様に空隙部23aと中央貫通穴23bを備えている。圧着端子25aは、端子台20にネジ25bによりネジ止めするもので、両方の被測定電流導体を接合するように構成されている。
The
図4は、実施例2に基づく電流検出機構の組立方法について説明するためのフローチャートを示す図である。 FIG. 4 is a flowchart illustrating a method for assembling the current detection mechanism according to the second embodiment.
まず、磁気センサ24及び端子台20をプリント配線基板26上の配線パターン上に半田実装する(ステップ1)。次に、支持部材22を係止部22bによりプリント配線基板26にとりつける。端子台20は支持部材22の貫通穴22cに貫通される(ステップ2)。
First, the
次に、磁性体コア23を支持部材22に取り付ける。磁性体コア23は、突起状の嵌合部22aにより支持固定される。磁気センサ24は、磁性体コアの空隙部23aに位置するように配置される(ステップ3)。
Next, the
次に、圧着端子25aを端子台20にねじ25bによりねじ止めし、2つの被測定電流導体を接合する(ステップ4)。
Next, the
10a,10b 被測定電流導体ピン
11 コネクタ部材
12,22 支持部材
12a,22a 嵌合部
12b,22b 係止部
12c,22c 貫通穴
13,23 磁性体コア
13a,23a 空隙部
13b,23b 中央貫通穴
14,24 磁気センサ
15 被測定電流導体線
16,26 プリント配線基板
20 端子台
25a 圧着端子
25b ネジ
10a, 10b Current measured
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