JP4813979B2 - Through-type current sensor - Google Patents
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本発明は、フラックスゲートセンサ素子を内蔵させてなる貫通型電流センサに関する技術である。 The present invention relates to a technology relating to a through-type current sensor having a built-in fluxgate sensor element.
図11は、特許文献1に地磁気検出用の磁気センサとして開示されているフラックスゲートセンサの分解斜視図であり、該フラックスゲートセンサは、印刷回路基板製造技術を利用して製造されている。
同図によれば、フラックスゲートセンサ1は、薄板状の磁性体2と、励磁巻線層5が形成されて磁性体2の下面側に積層される第1積層体3および磁性体2の上面側に積層される第2積層体4と、検出巻線層7が形成されて第1積層体3の下面および第2積層体4の上面に積層される一対の第3積層体6,6とで形成されている。
According to the figure, the
この場合、多数の平行な直線状に配列された上下の励磁巻線層5は、第1積層体3と第2積層体4とに形成されたバイアホール9を介して導通されることで、ジグザグ状に連結された1本の励磁巻線パターンを形成して磁性体2を囲繞する状態となっている。
In this case, the upper and lower exciting
また、多数の平行な直線状に配列された上下の検出巻線層7は、第1積層体3と第2積層体4と第3積層体6とを貫通するスルーホール8を介して導通されることで、ジグザグ状に連結された1本の検出巻線パターンを形成して磁性体2および検出巻線層5を囲繞する状態となっている。
In addition, the upper and lower detection winding layers 7 arranged in a plurality of parallel straight lines are conducted through through
このため、フラックスゲートセンサ1は、印刷回路基板製造技術により励磁巻線パターンや検出巻線パターンを形成することができるので、小型で安価なものを大量に製造することができる。
For this reason, since the
一方、図12は、従来からある貫通型電流センサの一例を示すものであり、略円環状を呈してその一部にギャップ部103を介在させて非連続に形成されたメインコア102と、該メインコア102のギャップ部103を介して配置されたホール素子などからなる磁気検出素子104と、メインコア102に巻いた帰還巻線105とを少なくとも備えている。
On the other hand, FIG. 12 shows an example of a conventional through-type current sensor. The
そして、メインコア102の外側には、磁性材料からなる磁気シールド106を配置した上で、磁気検出素子駆動回路107と帰還電流を流す電気回路108とを組み合わせることにより、負帰還型AC/DC電流センサ101として構成されている。
Then, a
このため、図12に示す電流センサ101によれば、被測定導体Lからの入力電流に比例した電圧出力が得られるほか、その負帰還構造により高直線性の電流検出ができ、さらには、磁気シールド106により外部磁界の影響を遮ることができることになる。
For this reason, according to the
ところで、図11に示すフラックスゲートセンサ1は、第1積層体3と第2積層体4との間に直に磁性材2を挟み込む構造が採用されているので、例えば第1積層体3と第2積層体4とが撓んだ際などに生成される応力の影響を直接に受けてしまう。その結果、例えばパーマロイのような応力に弱い材料を用いて磁性材2が形成されている場合には、センサ感度が大幅に低下してしまうといった不都合があった。
By the way, the
一方、図12に示す電流センサ101による場合には、磁気検出素子104が非対称構造のもとで配置されているので、被測定導体Lの位置により感度が変化してしまうほか、大電流によりメインコア102が帯磁してしまうと、その残留磁束がギャップ部103から漏れ、これを磁気検出素子104が検出してオフセット信号として出力してしまうことから、検査の都度、メインコア102を消磁しておく必要があった。
On the other hand, in the case of the
また、磁気シールド106は、磁性材料を用いて形成されているので、帰還巻線105があるメインコア102で検出されるはずの磁束の一部が磁気シールド106側にながれてしまい、その検出感度が低下するなどの影響があるほか、被測定導体Lに対しインダクタンスとして働くことで、該被測定導体Lに挿入インピーダンスを与えることで電流が流れづらくなったり、高周波大電流で発熱して焼損するおそれがあるなどの不具合があった。
Further, since the
本発明は、従来技術の上記課題に鑑み、強磁性材からなるメインコアメインコアを構成している一側コア部と他側コア部との突合わせ構造を簡素化するなかで、磁気シールド特性を改善させることができ、同時に被測定導体の導入位置の影響や外部磁界の影響を少なくし、かつ、オフセット信号の出力をなくし、被測定導体に対し影響を与えたり、高周波大電流で発熱するおそれを少なくした貫通型電流センサを提供することにある。 In view of the above problems of the prior art, the present invention simplifies the butting structure of one side core part and the other side core part constituting the main core main core made of a ferromagnetic material, and provides a magnetic shield characteristic. At the same time, the influence of the introduction position of the conductor to be measured and the influence of the external magnetic field are reduced, the output of the offset signal is eliminated, the conductor to be measured is affected, and heat is generated at high frequency and high current. An object of the present invention is to provide a through-type current sensor with reduced fear.
本発明は、上記目的を達成すべくなされたものであり、それぞれが環状を呈して対面合致を自在に二分割された一側コア部と他側コア部とにおける少なくともいずれか一方の対向面に形成された溝部内にリングコアユニットを内蔵させたフラックスゲートセンサ素子を収納してメインコアを形成するとともに、前記一側コア部と前記他側コア部とを対面合致させた際の相互境界面を遮蔽すべく、前記メインコアの外表面側に磁性材層を設けたことを最も主要な特徴とする。 The present invention has been made in order to achieve the above-described object, and each has an annular shape on at least one of the opposing surfaces of the one-side core portion and the other-side core portion that are freely divided into two to meet each other. A fluxgate sensor element incorporating a ring core unit is housed in the formed groove portion to form a main core, and a mutual boundary surface when the one side core portion and the other side core portion are face-to-face matched. The main feature is that a magnetic material layer is provided on the outer surface side of the main core so as to be shielded.
この場合、前記磁性材層は、前記メインコアの内周面と外周面とに各別に設けておくのが好ましい。 In this case, the magnetic material layer is preferably provided separately on the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the main core.
また、本発明において前記リングコアユニットは、磁性体からなるリングコアと、該リングコアを収容する環状溝部を備えた絶縁基材からなる環状ケース体と、該環状ケース体の前記環状溝部側を覆う絶縁基材からなる環状蓋体とを含み、前記リングコアは、環状ケース体の前記環状溝部の溝幅と溝深さとのいずれの寸法よりも小さく形成され、前記環状蓋体は、前記環状ケース体と略同心円状となる位置関係のもとで前記環状溝部内に前記リングコアを収容して施蓋して形成するのが望ましい。 Further, in the present invention, the ring core unit includes a ring core made of a magnetic material, an annular case body made of an insulating base material having an annular groove portion that accommodates the ring core, and an insulating base that covers the annular groove portion side of the annular case body. The ring core is formed smaller than any of the groove width and the groove depth of the annular groove portion of the annular case body, and the annular lid body is substantially the same as the annular case body. It is preferable that the ring core is accommodated in the annular groove portion and covered with a concentric circular positional relationship.
この場合、前記環状蓋体は、前記リングコアに対し非接触もしくは軽接触にて施蓋させるのが好ましい。また、前記環状ケース体は、断面略凹字形を呈し、前記環状蓋体は、断面略凸字状を呈してその突出部を前記環状溝部内に位置させて前記環状ケース体側と対面合致するように施蓋させるようにすることができる。さらに、前記環状ケース体は、前記リングコアが収容される前記環状溝部と、該環状溝部との間に段差を介在させてより浅く形成された大環状溝部とを有し、前記環状蓋体は、前記環状溝部を施蓋するように前記大環状溝部内に配置するものであってもよい。 In this case, it is preferable that the annular lid is applied to the ring core in a non-contact or light contact. Further, the annular case body has a substantially concave shape in cross section, and the annular lid body has a substantially convex shape in cross section, and its protruding portion is positioned in the annular groove portion so as to face the annular case body side. It can be made to cover. Further, the annular case body includes the annular groove portion in which the ring core is accommodated, and a large annular groove portion formed shallower by interposing a step between the annular groove portion, You may arrange | position in the said large annular groove part so that the said annular groove part may be covered.
一方、本発明において前記フラックスゲートセンサ素子は、前記リングコアユニットを収容させた環状大径ケース体にあって相互に対面合致する位置関係にある一方の面と他方の面とに励磁ユニットを構成する一側基板体と他側基板体とを各別に対面配置し、その周方向と交差する方向に相互が非接触となるように各別に配列させた多数条のパターン層からなる導体パターン列を前記一側基板体の表側面側と前記他側基板体の表側面側とのそれぞれに設け、各導体パターン列をそれぞれの前記表側面側に露出させた配置関係のもとで前記環状大径ケース体を両者間に介在させてその全体をサンドイッチ状に積層固着するとともに、前記環状大径ケース体の周縁部および前記一側基板体と前記他側基板体との対応部位を貫通させて各別に形成されためっきスルーホールを介して交互に順次導通させることで一側基板体の前記表側面側の各パターン層と他側基板体の前記表側面側の各パターン層とを1本の線状に連続させて形成したものを好適に用いることができる。 On the other hand, in the present invention, the fluxgate sensor element is an annular large-diameter case body that houses the ring core unit, and constitutes an excitation unit on one surface and the other surface that are in a positional relationship that face each other. Conductor pattern rows comprising a plurality of pattern layers, wherein the one-side substrate body and the other-side substrate body are arranged to face each other and arranged separately so as to be in non-contact with each other in the direction intersecting the circumferential direction. The annular large-diameter case is provided on each of the front side surface side of the one side substrate body and the front side surface side of the other side substrate body, and the conductor pattern rows are exposed on the front side surface side. its entirety with intervening body therebetween with laminated fixed to sandwich, in the annular large-diameter casing body periphery and individually corresponding site by penetrating the the one side substrate body and the other side substrate body Formed Continuous and each pattern layer of the front plane side of each pattern layer and the other side substrate of the front plane side of the one side substrate body be sequentially alternately conducted to one linear through the plated through holes were What was formed can be used suitably.
また、メインコアの前記溝部内には、前記フラックスゲートセンサ素子を絶縁層を介在させた複数枚重ねにして収納することもできる。さらに、前記メインコアには、帰還巻線を巻回して外側を静電シールドさせておくこともできる。 Further, the flux gate sensor element can be housed in a plurality of layers with an insulating layer interposed in the groove portion of the main core. Further, a feedback winding may be wound around the main core so that the outside is electrostatically shielded.
本発明によれば、リングコアユニットを内蔵させたフラックスゲートセンサ素子を収納してなるメインコアの外表面側に磁性材層が形成されており、該磁性材層によりその構成部材である一側コア部と他側コア部とを対面合致させた際に相互間に形成される空隙を遮蔽することができるので、一側コア部と他側コア部との突合わせ構造を簡素化するなかで、磁気シールド特性を改善させることができる。 According to the present invention, the magnetic material layer is formed on the outer surface side of the main core that houses the fluxgate sensor element in which the ring core unit is housed, and the one-side core that is a constituent member of the magnetic material layer. Since the gap formed between each other when the part and the other side core part are face-to-face matched, while simplifying the butting structure of the one side core part and the other side core part, Magnetic shield characteristics can be improved.
また、環状ケース体の環状溝部内にリングコアを収容した上で施蓋してある場合には、リングコアを外部から確実に保護して特性劣化の発生を阻止することができる。この際、環状蓋体をリングコアに対し非接触のもとで施蓋に対する場合には、リングコアに応力がかかる可能性をより低くすることで特性劣化の発生をより効果的に阻止することができる。 Further, when the ring core is accommodated in the annular groove portion of the annular case body and covered with the lid, the ring core can be reliably protected from the outside to prevent the deterioration of characteristics. In this case, when the annular lid is applied to the lid without contacting the ring core, it is possible to more effectively prevent the deterioration of characteristics by lowering the possibility that the ring core is subjected to stress. .
さらに、フラックスゲートセンサ素子が特性を劣化させないように収容したリングコアを備えるリングコアユニットと、該リングコアユニット側の一方の面と他方の面とに各別に対面配置される一側基板体と他側基板体とからなる励磁ユニットとを少なくとも備えている場合には、特性劣化のない性能の優れたものを、小型、かつ、廉価に提供することができる。 Furthermore, a ring core unit including a ring core accommodated so that the characteristics of the fluxgate sensor element are not deteriorated, and one side substrate body and the other side substrate that are arranged to face each other on one side and the other side on the ring core unit side In the case where at least an excitation unit composed of a body is provided, an excellent performance with no characteristic deterioration can be provided in a small size and at a low price.
さらにまた、磁気検出手段であるフラックスゲートセンサ素子を全周対称構造のもとで配置してある場合には、被測定導体の位置の影響や外部磁界の影響を極く小さなものとすることができる。しかも、メインコアにはギャップがないので、帯磁しても漏れ磁束がないので、オフセット信号として出力させることをなくすことができる。また、メインコアは、フラックスゲートセンサ素子に対し磁気シールドとして機能させるものではあっても、帰還巻線の内側に位置しているので、被測定導体側への影響をなくすことができる。なお、帰還巻線の外側を静電シールドしてある場合には、メインコア側の感度への影響や被測定導体への影響をなくすことができるほか、高周波電流による発熱を発生させずらくすることもできる。 Furthermore, when the fluxgate sensor element, which is a magnetic detection means, is arranged under a circumferentially symmetric structure, the influence of the position of the conductor to be measured and the influence of the external magnetic field may be extremely small. it can. In addition, since there is no gap in the main core, there is no leakage magnetic flux even when magnetized, so that it is possible to eliminate the output as an offset signal. Further, even though the main core functions as a magnetic shield for the fluxgate sensor element, the main core is located inside the feedback winding, so that the influence on the measured conductor side can be eliminated. If the outer side of the feedback winding is electrostatically shielded, the influence on the sensitivity on the main core side and the influence on the conductor to be measured can be eliminated, and heat generation due to high-frequency current is less likely to occur. You can also.
図1は、本発明の一例についての分解斜視図を、図2は、図1に示す例の組立て後の断面構造についての要部拡大説明図を、図3は、均等に巻回した帰還巻線を備える図2の例におけるA−A線矢視方向部位の拡大断面図をそれぞれ示す。 1 is an exploded perspective view of an example of the present invention, FIG. 2 is an enlarged explanatory view of a main part of the cross-sectional structure after assembly of the example shown in FIG. 1, and FIG. 3 is an evenly wound feedback winding. The expanded sectional view of the AA arrow direction site | part in the example of FIG. 2 provided with a line is each shown.
これらの図によれば、貫通型電流センサ51は、フラックスゲートセンサ素子31と、該フラックスゲートセンサ素子31を絶縁シートや薄板状の塩化ビニルなどからなる絶縁層を介在させたり、絶縁フィルムを貼着した状態で二枚重ねにするとともに、二枚重ねの両表出面側にも同様に絶縁層をそれぞれ介在させたり、絶縁フィルムを貼着した上で収納する溝部53を有するメインコア52と、該メインコア52の外表面54に巻回された帰還巻線82とを少なくとも備えて形成されている。
According to these drawings, the through-type
このうち、フェライトやパーマロイなどの強磁性材を用いて形成されるメインコア52は、それぞれが円環状を呈し、かつ、それぞれの対向面64,74を介して相互の対面合致を自在に二分割された一側コア部63と他側コア部73とで構成されている。
Of these, the
また、一側コア部63の対向面64における中央部位には、一方のフラックスゲートセンサ素子31が収納される一側溝状部65がその周方向に、他側コア部73の対向面74における中央部位には、他方のフラックスゲートセンサ素子31が収納される他側溝状部75がその周方向にそれぞれ形成されており、これら一側溝状部65と他側溝状部75とを対面合致させることで溝部53が確保されることになる。なお、溝部53は、フラックスゲートセンサ素子31が備えるリード線42を外部に引き出すために設けられた導出溝67,77と連通している。
In addition, at the central portion of the facing
さらに、一側コア部63の一側溝状部65と隣接する内周寄りの対向面64には、その外周寄りよりも面高が高い一側凸部66が、他側コア部73の対向面74における外周寄りには、他側溝状部75と隣接する内周寄りよりもその面高が高い他側凸部76がそれぞれ環状に形成されている。このため、一側コア部63と他側コア部73とは、これらを対面合致させた際に溝部53方向へと向かう階段状の段差部55が周方向での対向面64,74相互に形成されることになる。
Further, on the facing
この場合、一側コア部63の対向面64と他側コア部73の対向面74とは、図2に示すような階段状の段差部55を形成することなく、図4に示すように単なる平坦面56として形成することもできる。
In this case, the facing
また、二枚重ねとなってメインコア52の溝部53内に収納される各フラックスゲートセンサ素子31については、図6に示す例によれば、図5に示すリングコアユニット11を用いて形成されたものを、その他側基板体37側を相互に向き合わせた位置関係のもとで配置されており、この例の場合には反対向きに励磁した2つのコアの差分信号として得ることができることになる。なお、図7に示す他例としてのフラックスゲートセンサ素子31を用いる場合も同様にして配置することができる。また、2枚のフラックスゲートセンサ素子31は、その例示磁束方向が相殺される関係のもとで配置してあれば、同じ方向を向かせて配置することもできる。
Moreover, about each
また、このようにして形成されたメインコア52は、一側コア部63と他側コア部64とを対面合致させた際に相互間に形成される空隙57を少なくとも遮蔽すべく、その内周面52aと外周面52bとが磁性材層62により各別に覆われている。
Further, the
この場合、磁性材層62は、テープ状のアモルファス材などのような磁気シールド特性の優れた金属材を用いて形成し、これを内周面52aと外周面52bに対面配置して覆うのが望ましい。
In this case, the
また、磁性材層62は、上記したテープ状の金属材を内周面52aと外周面52bとを含むメインコア52の外表面54の全体に巻き付けるように配置して覆うこともできる。
The
さらに、磁性材層62は、導電性樹脂剤を内周面52aと外周面52bとに各別に塗着して空隙57を遮蔽するものであってもよい。
Further, the
さらに、フラックスゲートセンサ素子31を溝部53内に収納したメインコア52の外表面54に巻回される帰還巻線82は、例えば図3に示すように巻線層83を形成している線材に被覆されている絶縁層84を介在させた4層巻きにするなど、その全周にわたり周波数特性を考慮した適宜の巻数で均等に巻回することで形成されている。
Further, the feedback winding 82 wound around the
しかも、メインコア52の外表面54に巻回された帰還巻線82は、その外側に銅箔テープなどの導体テープ92を巻き付けることで静電シールドされている。
Moreover, the feedback winding 82 wound around the
図5(a)〜(c)は、本発明を構成しているリングコアユニットの一例についての組立工程を、図5(d),(e)は、このようにして組み立てられたリングコアユニットを用いてなるフラックスゲートセンサ素子の形成工程を、それぞれ示す説明図である。 5 (a) to 5 (c) show an assembly process for an example of the ring core unit constituting the present invention, and FIGS. 5 (d) and 5 (e) use the ring core unit assembled in this way. It is explanatory drawing which shows each formation process of the fluxgate sensor element formed.
同図によれば、一例としてのリングコアユニット11は、磁性体により円環状に形成されたリングコア12と、該リングコア12を収容する環状ケース体13と、該環状ケース体13に覆設される環状蓋体16とで構成されている。
According to the figure, the
このうち、適宜の内径と外径とを有するリングコア12は、パーマロイやアルモファスを含む強磁性体が用いられ、例えば0.1mm程度の厚さが付与されて図5(a)および図6(a)に示すようにして形成されている。
Among these, the
ガラス布基材エポキシ樹脂やプリプレグなどの絶縁基材を用いて形成される環状ケース体13は、リングコア12のコア幅よりもやや広幅で、その厚さよりも深くなるように形成された環状溝部14をその一側面に有しており、該環状溝部14内に余裕をもってリングコア12を収容すべく、図5(a)および図6(a)に示すように断面略凹字形を呈して形成されている。
The
同様にガラス布基材エポキシ樹脂やプリプレグなどの絶縁基材を用いて形成される環状蓋体16は、断面略凸字状を呈してその突出部17を環状溝部14内にリングコア12とは非接触状態のもとで位置させて環状ケース体13側と対面合致する配置関係のもとで施蓋させるべく図5(b)および図6(a)に示すようにして形成されている。なお、突出部17は、その施蓋時にリングコア12に対し応力がかからない程度に接触する軽接触の状態が得られる程度の高さ寸法を付与して形成することもできる。
Similarly, the
このような構造を備えるリングコア12と環状ケース体13と環状蓋体16とは、環状ケース体13の環状溝部14内にリングコア12を収容するとともに、図5(b)に示すように時間を経過しても固まらないタイプの軟質材、例えば固まらないタイプのシリコーン材29をその全周にわたり、もしくは部分的に介在させた上で、環状蓋体16を図5(c)および図6(b)に示す配置関係のもとで一体化することでリングコアユニット11として形成される。
The
また、一例としてのフラックスゲートセンサ素子31は、図5(c)に示すリングコアユニット11が用いられ、該リングコアユニット11は、ガラス布基材エポキシ樹脂やプリプレグなどの絶縁基材を用いて形成される環状大径ケース体18の環状凹陥部19内に図5(d)に示すようにして収容される。なお、環状大径ケース体18は、図6(a)に破線で示す内外周を切断して切り出すことにより形成することができる。
Moreover, the
このようにしてリングコアユニット11を収容した環状大径ケース体18に対しては、その一方の面と他方の面とに各別に位置させて対面合致する一側基板体33と他側基板体37とからなる励磁ユニット32が配設される。
In this way, for the annular large-
すなわち、一側基板体33は、その一側面に周方向と交差する方向に相互が非接触となるように各別に配列された多数条のパターン層35からなる導体パターン列34を、他側基板体37は、その一側面に同様にその周方向と交差する方向に相互が非接触となるように各別に配列された多数条のパターン層39からなる導体パターン列38をそれぞれ備えている。
That is, the one-
そして、一方の導体パターン列34が表面側にて、他方の導体パターン列38が裏面側にてそれぞれ表出する位置関係で配置される一側基板体33と他側基板体37とは、リングコアユニット11入りの環状大径ケース体18を両者間に介在させてその全体がサンドイッチ状に積層固着されている。この場合、取り扱いの難しいリングコアユニット11は、予め環状大径ケース体18内に収容してあるので、励磁ユニット32を形成する際の作業性をより高めることができる。
The one-
しかも、表面側の各パターン層35と裏面側の各パターン層39とは、環状大径ケース体18の周縁部18aおよび一側基板体33と他側基板体37との対応部位を貫通させて各別に形成された各めっきスルーホール41を介して交互に順次導通させることで、図5(e)に示すように1本の線状に連続された励磁ユニット32を備えるフラックスゲートセンサ素子31として図6(d)に示すように形成されることになる。なお、図6(d)に示す符号42は、始端側に位置するパターン層38が備えるめっきスルーホール41と終端側に位置するパターン層38が備えるめっきスルーホール41とに各別に接続されているリード線を示す。
Moreover, each
図7は、リングコアユニットの他例についての組立工程を(a),(b)として、このようにして組み立てられたリングコアユニットを用いたフラックスゲートセンサ素子の構造を(c)としてそれぞれ示す説明図である。また、図8は、図7に示す説明図を具体的な製造工程との対応のもとで(a)〜(c)として示す説明図である。 FIG. 7 is an explanatory diagram showing (a) and (b) assembling steps for another example of the ring core unit, and (c) showing the structure of the fluxgate sensor element using the ring core unit assembled in this way. It is. Moreover, FIG. 8 is explanatory drawing which shows explanatory drawing shown in FIG. 7 as (a)-(c) on the correspondence with a specific manufacturing process.
これらの図によれば、他例としてのリングコアユニット11は、磁性体により円環状に形成されたリングコア12と、該リングコア12を収容する環状ケース体23と、該環状ケース体23に覆設される環状蓋体26とで構成されている。
According to these drawings, another example of the
このうち、リングコア12は、図5に示すものと同様にパーマロイやアルモファスを含む強磁性体が用いられ、例えば0.1mm程度の厚さが付与されて図7(a)および図8(a)に示すようにして形成されている。
Among them, the
図5に示す環状ケース体13と同様な絶縁基材または異なる適宜の絶縁基材を用いて形成される環状ケース体23は、リングコア12のコア幅よりもやや広幅で、その厚さよりも深くなるように形成された環状溝部24と、該環状溝部24との間に段差を介在させてより浅く形成された環状大径溝部25とをその一側面に有して形成されている。このため、リングコア12は、図7(b)に示すように余裕をもって環状溝部24内に収容することができることになる。
An
図5に示す環状蓋体16と同様な絶縁基材を用いて形成される環状蓋体26は、環状大径溝部25と略対面合致し、かつ、その深さと略一致する厚さが付与されて形成されている。
An
このような構造を備えるリングコア12と環状ケース体23と環状蓋体26とは、環状ケース体23の環状溝部24内にリングコア12を収容するとともに、図7(b)に示すように時間を経過しても固まらないタイプの軟質材、例えば固まらないタイプのシリコーン材29をその全周にわたり、もしくは部分的に介在させた上で、環状蓋体26を環状大径溝部25内に配置して一体化することで、リングコアユニット11として一体的に形成されることになる。なお、環状ケース体23は、図8(a)に破線で示す内外周を切断して切り出すことにより形成することができる。
The
また、他例としてのフラックスゲートセンサ素子31は、図7(c)に示すリングコアユニット11が用いられ、該リングコアユニット11に対しては、その一方の面と他方の面とに各別に位置させて対面合致する一側基板体33と他側基板体37とからなる励磁ユニット32が配設される。
Moreover, the
すなわち、一側基板体33は、その一側面に周方向と交差する方向に相互が非接触となるように各別に配列された多数条のパターン層35からなる導体パターン列34を、他側基板体37は、その一側面に同様にその周方向と交差する方向に相互が非接触となるように各別に配列された多数条のパターン層39からなる導体パターン列38をそれぞれ備えている。
That is, the one-
そして、一方の導体パターン列34が表面側にて、他方の導体パターン列38が裏面側にてそれぞれ表出する位置関係で配置される一側基板体33と他側基板体37とは、リングコアユニット11を両者間に介在させてその全体がサンドイッチ状に積層固着されている。
The one-
しかも、表面側の各パターン層35と裏面側の各パターン層38とは、環状ケース体23の周縁部23aおよび一側基板体33と他側基板体37との対応部位を貫通させて各別に形成された各めっきスルーホール41を介して交互に順次導通させることで、図7(c)に示すように1本の線状に連続された励磁ユニット32を備えるフラックスゲートセンサ素子31として図8(c)に示すように形成されることになる。なお、図8(c)に示す符号42は、始端側に位置するパターン層38が備えるめっきスルーホール41と終端側に位置するパターン層38が備えるめっきスルーホール41とに各別に接続されているリード線を示す。
Moreover, each
次に、上記構成からなる本発明の作用・効果を図1に示す例に基づいて説明すれば、貫通型電流センサ51は、円環状のメインコア52の溝部53内にフラックスゲートセンサ素子31を収納し、かつ、一側コア部63と他側コア部64とを対面合致させた際に相互間に形成される空隙57を遮蔽する磁性材層62によりその内周面52aと外周面52bとを覆った上で、メインコア52の外表面54の全周にわたり帰還巻線82が均等に巻回されている。
Next, the operation and effect of the present invention configured as described above will be described based on the example shown in FIG. 1. The through-
このため、貫通型電流センサ51は、フラックスゲートセンサ素子31を収納してなるメインコア52の空隙57が磁性材層62で遮蔽されている結果、該磁性材層62により磁気シールド特性を改善させることができる。
Therefore, the through-
したがって、メインコア52を構成している一側コア部63と他側コア部73とは、相互の突合わせ構造を図2に示すような階段状の段差部55としたり、図4に示すより簡素化された平坦面56とするなかで、磁気シールド特性を改善させることができる。
Therefore, the one-
また、貫通型電流センサ51が備える磁気検出手段としてメインコア52内に収納されているフラックスゲートセンサ素子31と、メインコア52に均等に巻回されている帰還巻線82とは、全周対称構造のもとで配置されているので、図12に示すような被測定導体Lの位置の影響や,外部磁界の影響を極く小さなものとすることができる。
Further, the
しかも、メインコア52には、ギャップ部がないので、帯磁しても漏れ磁束がないので、オフセット信号としての出力をなくすことができる。
In addition, since the
また、メインコア52は、フラックスゲートセンサ素子31に対し磁気シールドとして機能させるものではあっても、帰還巻線82の内側に位置しているので、図12に示されているような被測定導体L側への影響をなくすことができる。また、高周波電流による発熱を発生させづらくすることもできる。
Further, although the
さらに、帰還巻線82の外側を静電シールドしてある場合には、図12に示すような被測定導体Lからの容量結合による高周波ノイズの影響を低減する効果がある。 Further, when the outside of the feedback winding 82 is electrostatically shielded, there is an effect of reducing the influence of high frequency noise due to capacitive coupling from the conductor L to be measured as shown in FIG.
このような特徴を備えた貫通型電流センサ51は、図9に示す電気回路のもとでフラックスゲートセンサ素子31を励磁し、帰還回路を有する回路基板に配線するなどして適宜のケース内に収容した上で、図12に示されているような被測定導体Lを流れる電流を電圧に変換して出力することができることになる。
The through-
この場合、リングコア12は、図5(a)に示すように環状ケース体13の環状溝部14内に収容されている。このとき、リングコア12は、環状溝部14内にその幅方向と高さ方向とのいずれに対しても余裕をもった状態のもとで収容されることになる。
In this case, the
このようにしてリングコア12を環状ケース体13の環状溝部14内に収容した後は、図5(b)に示すように時間を経過しても固まらないタイプの軟質材、例えば固まらないタイプのシリコーン材29を介在させた上で、環状蓋体16をその突出部17が環状溝部14内に位置する配置関係のもとで施蓋することで一体化され、図5(c)に示すようにリングコアユニット11が形成される。
After the
この場合、環状蓋体16は、その突出部17が環状ケース体14の環状溝部14内に収容されているリングコア12に対し応力のかからない非接触となった状態のもとで施蓋されることになるので、リングコア12のセンサ特性が劣化することはない。なお、突出部17は、既に述べたようにその接触面側に時間を経過しても固まらないタイプの軟質材、例えば固まらないタイプのシリコーン材などからなる弾力層を設けて応力がかかりずらくしてある限り、その施蓋時にリングコア12と接触させておくこともできる。
In this case, the
リングコア12をこのようにして収容して形成されるリングユニット11は、環状大径ケース体18の環状凹陥部19内に収容され、しかる後、大径ケース体18の一方の面と他方の面とに各別に一側基板体33と他側基板体37とを対面配置することで、励磁ユニット32を備える一例としてのフラックスゲートセンサ素子31が形成されることになる。
The
しかも、フラックスゲートセンサ素子31が備える励磁ユニット32は、一側基板体33がその表側面側に備える多数条のパターン層35と、他側基板体37がその表側面側に同様に備える多数条のパターン層39とを、めっきスルーホール41を介して交互に順次導通させて1本の線状に連続させることにより形成されている。
Moreover, the excitation unit
すなわち、図5(e)および図6(d)として示す一例としてのフラックスゲートセンサ素子31は、特性を劣化させないように収容したリングコア12を備えるリングコアユニット11と、該リングコアユニット11側の一方の面と他方の面とに各別に対面配置される一側基板体33と他側基板体37とからなる励磁ユニット32とを備えて形成されているので、特性劣化のない性能の優れたものとして、小型、かつ、廉価に製造して提供することができることになる。
That is, the
一方、図7に示すリングコア12は、図7(a)に示すように環状ケース体23の環状溝部24内に収容される。このとき、リングコア12は、環状溝部24内にその幅方向と高さ方向とのいずれに対しても余裕をもった状態のもとで収容されることになる。
On the other hand, the
このようにしてリングコア12を環状ケース体23の環状溝部24内に収容した後は、図7(b)に示すように時間を経過しても固まらないタイプの軟質材、例えば固まらないタイプのシリコーン材29を介在させた上で、環状蓋体26を環状溝部24を覆うようにして環状大径溝部25内に位置させて施蓋することで、リングコアユニット11として一体的に形成されることになる。
After the
この場合、環状蓋体26は、環状ケース体23の環状溝部24内に収容されているリングコア12に対し応力のかからない非接触となった状態のもとで施蓋されることになるので、リングコア12のセンサ特性が劣化することはない。
In this case, the
このようにして形成されるリングユニット11に対しては、環状ケース体23の一方の面(環状蓋体26が施蓋されている側)と他方の面とに各別に一側基板体33と他側基板体37とを対面配置することで、励磁ユニット32を備える他例としてのフラックスゲートセンサ素子31が図7(c)および図8(c)として示すように形成されることになる。
For the
このため、図7(c)および図8(c)に示す他例としてのフラックスゲートセンサ素子31は、図5(e)および図6(d)に示す一例としてのフラックスゲートセンサ素子31と同様に、特性を劣化させないように収容したリングコア12を備えるリングコアユニット11と、該リングコアユニット11側の一方の面と他方の面とに各別に対面配置される一側基板体33と他側基板体37とからなる励磁ユニット32とを具備させて形成することができるので、特性劣化のない性能の優れたものとして、小型、かつ、廉価に製造して提供することができることになる。
Therefore, the flux
特に、他例としてのフラックスゲートセンサ素子31は、図5に示す環状大径ケース体18を用いずに形成されているので、部材点数を少なくすると同時に、その薄形化も実現することができる。
In particular, since the
なお、本発明において一側基板体33と他側基板体37とで形成される励磁ユニット32は、周知の印刷回路基板製造技術により形成されるものである。その一例をサブトラクティブ法による場合につき説明すれば、絶縁基板に銅箔を貼り、必要部位に耐エッチング性インクをスクリーン印刷法で塗布した後、導体パターン部分のみを露光して現像を行い、露光した部分にのみ耐エッチング性被膜を残した上でエッチングを行い、最後にエッチングレジストを剥離・除去して導体パターン(本発明ではパターン層35,39からなる導体パターン列34,38)を露出させることで行われる。
In the present invention, the
また、めっきスルーホール41は、対向位置にある個々のパターン層35,39相互を貫通させた通孔を設け、該通孔に例えば無電解銅めっき処理を施すなどして形成することができる。
Further, the plated through
なお、貫通型電流センサ51には、所望により静電シールドを施さないで形成したものも含まれる。また、メインコア52は、フラックスゲートセンサ素子31と略相似形を呈する環状を呈するものであれば、円環状以外の適宜の環状を呈するものであってもよい。さらに、一側コア部63の対向面64と他側コア部73の対向面74とは、それぞれに鏡面加工を施して密に対面合致させることができるようにしておくこともできる。さらにまた、一側コア部63の対向面64と他側コア部73の対向面74とは、図2に示す段差部55を形成するもの以外の非平坦、例えば斜面や凹凸面を介して対面合致させるようにしてもよい。また、メインコア52内には、フラックスゲートセンサ素子31を2枚以上の複数数を収納することもできる。例えばフラックスゲートセンサ素子31を4枚重ねにする場合には、図10に示すように結線することにより、その検出感度を増加させることができる。さらに、メインコア52の溝部53は、一側コア部63の対向面64の一側溝状部65と他側コア部73の対向面74の他側溝状部75とのいずれか一方の側のみで形成することができるほか、これら一側溝状部65と他側溝状部75との溝深さを均等に形成したり、非均等の深さで形成することもできる。
The through-
11 リングコアユニット
12 リングコア
13 環状ケース体
14 環状溝部
16 環状蓋体
17 突出部
18 環状大径ケース体
18a 周縁部
19 環状凹陥部
23 環状ケース体
23a 周縁部
24 環状溝部
25 環状大径溝部
26 環状蓋体
29 シリコーン材
31 フラックスゲートセンサ素子
32 励磁ユニット
33 一側基板体
34 導体パターン列
35 パターン層
37 他側基板体
38 導体パターン列
39 パターン層
41 めっきスルーホール
42 リード線
51 貫通型電流センサ
52 メインコア
52a 内周面
52b 外周面
53 溝部
54 外表面
55 段差部
56 平坦面
57 空隙
62 磁性材層
63 一側コア部
64 対向面
65 一側溝状部
66 一側凸部
67 導出溝
73 他側コア部
74 対向面
75 他側溝状部
76 他側凸部
77 導出溝
82 帰還巻線
83 巻線層
84 絶縁層
92 導体テープ
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記一側コア部と前記他側コア部とを対面合致させた際に相互間に形成される空隙を遮蔽すべく、前記メインコアの外表面側に磁性材層を設けたことを特徴とする貫通型電流センサ。 A fluxgate sensor element in which a ring core unit is incorporated in a groove formed in at least one of the opposing surfaces of the one-side core portion and the other-side core portion, each of which has an annular shape and is freely divided into two faces. And forming the main core,
A magnetic material layer is provided on the outer surface side of the main core so as to shield a gap formed between the one side core portion and the other side core portion facing each other. Through-type current sensor.
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