JP6205127B2 - 電流センサ - Google Patents
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Description
本発明は、電流センサに関する。
被測定電流が流れる導体（電流バー）の一部を環状の磁性体コアで囲い、当該磁性体コアのギャップに磁界測定用のホール素子を配置した電力センサが知られている。このような電流センサでは、磁性体コア、電流バー、及びホール素子が互いに接触しないにように、部材の位置関係が固定される。例えば、特許文献１では、上下２つに分離した磁性体コアを、コアホルダーを介して筐体内に収納することで、上記の部材の固定を行っている。
従来の電流センサでは、磁性体コア等の固定に多数の部品を使用するため、磁性体コアの着脱作業が煩雑であった。また、磁性体コアを支持する筐体の汎用性が乏しく、異なる形状の磁性体コアを用途に応じて使い分けることが難しいという課題があった。
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、磁性体コアの着脱を容易に行うことができ、汎用性に優れた電流センサを提供することを目的とする。
本発明は、下部筐体と、前記下部筐体に収容され、磁界検出用の第１ホール素子を配置可能な第１ギャップを有する下部磁性体コアと、前記下部筐体と着脱自在に係合し、前記下部筐体と共に前記下部磁性体コアを収容する中部筐体と、前記中部筐体上に配置され、前記下部磁性体コアと共に導体を囲むための環状構造を形成する上部磁性体コアと、前記中部筐体と着脱自在に係合し、前記中部筐体と共に前記上部磁性体コアを収容する上部筐体と、を備え、前記中部筐体は、前記下部磁性体コア及び前記上部磁性体コアにおける、互いに対向する部分を固定するための２つの枠体を有し、１つの筐体のみで構成されていることを特徴とする。
本発明は、下部筐体と、前記下部筐体に収容され、磁界検出用の第１ホール素子を配置可能な第１ギャップを有する下部磁性体コアと、前記下部筐体と着脱自在に係合し、前記下部筐体と共に前記下部磁性体コアを収容する中部筐体と、前記中部筐体上に配置され、前記下部磁性体コアと共に導体を囲むための環状構造を形成する上部磁性体コアと、前記中部筐体と着脱自在に係合し、前記中部筐体と共に前記上部磁性体コアを収容する上部筐体と、を備え、前記中部筐体は、前記下部磁性体コアを環状構造に沿って支持する支持構造と、前記第１ギャップにおける前記下部磁性体コア同士の接触を抑制するための隔離構造とを有することを特徴とする。
本発明は、下部筐体と、前記下部筐体に収容され、磁界検出用の第１ホール素子を配置可能な第１ギャップを有する下部磁性体コアと、前記下部筐体と着脱自在に係合し、前記下部筐体と共に前記下部磁性体コアを収容する中部筐体と、前記中部筐体上に配置され、前記下部磁性体コアと共に導体を囲むための環状構造を形成する上部磁性体コアと、前記中部筐体と着脱自在に係合し、前記中部筐体と共に前記上部磁性体コアを収容する上部筐体と、を備え、前記上部筐体は、前記中部筐体の一辺に回動可能に取り付けられ、前記上部筐体及び前記中部筐体は、前記一辺と対向する辺に設けられた係合部により、互いに係合されていることを特徴とする。
上記構成において、前記係合部は、スナップフィット構造である構成とすることができる。
本発明は、下部筐体と、前記下部筐体に収容され、磁界検出用の第１ホール素子を配置可能な第１ギャップを有する下部磁性体コアと、前記下部筐体と着脱自在に係合し、前記下部筐体と共に前記下部磁性体コアを収容する中部筐体と、前記中部筐体上に配置され、前記下部磁性体コアと共に導体を囲むための環状構造を形成する上部磁性体コアと、前記中部筐体と着脱自在に係合し、前記中部筐体と共に前記上部磁性体コアを収容する上部筐体と、を備え、前記下部筐体及び前記上部筐体は、それぞれ異なる複数の形状の前記下部磁性体コア及び前記上部磁性体コアに対応する複数の支持構造を有することを特徴とする。
上記構成において、前記下部筐体は、前記第１ホール素子が実装された第１配線基板を挿入可能な第１開口部を有する構成とすることができる。
本発明は、下部筐体と、前記下部筐体に収容され、磁界検出用の第１ホール素子を配置可能な第１ギャップを有する下部磁性体コアと、前記下部筐体と着脱自在に係合し、前記下部筐体と共に前記下部磁性体コアを収容する中部筐体と、前記中部筐体上に配置され、前記下部磁性体コアと共に導体を囲むための環状構造を形成し、前記第１ホール素子とは異なる磁界検出用の第２ホール素子を配置可能な第２ギャップを有する上部磁性体コアと、前記中部筐体と着脱自在に係合し、前記中部筐体と共に前記上部磁性体コアを収容する上部筐体と、を備え、前記中部筐体は、前記下部筐体と係合し、前記下部磁性体コアを収容する第１中部筐体と、前記上部筐体と係合し、前記上部磁性体コアを収容する第２中部筐体とを含み、前記第１中部筐体は、前記第２中部筐体の一辺に回動可能に取り付けられ、前記第１中部筐体及び前記第２中部筐体は、前記一辺と対向する辺に設けられた係合部により、互いに係合されており、同一の部材であることを特徴とする。
上記構成において、前記第１中部筐体及び前記第２中部筐体は、同一の部材である構成とすることができる。
上記構成において、前記上部筐体は、前記第２ホール素子が実装された第２配線基板を挿入可能な第２開口部を有する構成とすることができる。
上記構成において、前記下部筐体及び前記上部筐体は、同一の部材である構成とすることができる。
上記構成において、前記下部筐体と前記下部磁性体コアの間の空間、及び前記上部筐体と前記上部磁性体コアの間の空間の少なくとも１つの空間に充填された弾性部材を備える構成とすることができる。
上記構成において、前記下部筐体、前記中部筐体、及び前記上部筐体の外周を環状に覆うように設けられた磁気シールド部材を備える構成とすることができる。
上記構成において、前記磁気シールド部材は、前記下部筐体、前記中部筐体、及び前記上部筐体の外周の一部を覆う第１磁気シールド部材と、前記下部筐体、前記中部筐体、及び前記上部筐体の外周のうち、前記第１磁気シールド部材で覆われていない部分と、前記第１磁気シールド部材の一部とを覆う第２磁気シールド部材と、を含み、前記第１磁気シールド部材及び前記第２磁気シールド部材は、重複部分に作用する弾性力により互いに係合している構成とすることができる。
本発明によれば、電流センサにおける磁性体コアの着脱を容易に行うことができ、且つ電流センサの汎用性を向上させることができる。
図１は、実施例１に係る電流センサ１００の原理図である。図１（ａ）は電流バーの貫通方向から見た平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の矢印Ａ方向から見た側面図である。図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、電流センサ１００は、上下に２分割された環状の磁性体コア（下部磁性体コア１０、上部磁性体コア２０）を備えている。下部磁性体コア１０は、更に２つの磁性体コア（１０ａ、１０ｂ）に分割され、その分割された空間（以下、「第１ギャップ１２」と称する）には、磁界検出用のホール素子３０が設けられている。ホール素子３０は、実際には下部磁性体コア１０a及び１０ｂと離間して設けられている。
下部磁性体コア１０及び上部磁性体コア２０により形成される環状構造の中央部分には、被測定電流の流れる導体（電流バー３２）が貫通するように設けられている。電流バー３２を流れる電流Ｉにより、磁性体コア（１０、２０）内に環状の磁界Ｈが形成される。当該磁界Ｈを、ホール素子３０により検出することにより、電流の大きさを測定することができる。
下部磁性体コア１０及び上部磁性体コア２０としては、例えばパーマロイ、フェライト、高透磁率ナノ結晶材等の材料を用いることができる。このうち、高透磁率ナノ結晶材のような比較的柔らかい材料を用いる場合、下部磁性体コア１０と上部磁性体コア２０との対向する部分（符号１５）における接触性が向上し、電流センサの特性が向上するという利点がある。なお、当該対向する部分（符号１５）にのみ、高透磁率ナノ結晶材等の柔らかい材料を用い、他の部分にはより低コストな材料を用いる構成としてもよい。
図２は、実施例１に係る電流センサ１００の分解図である。電流センサ１００は、下部磁性体コア１０及び上部磁性体コア２０を収容・固定するための、３つの筐体（下部筐体４０、中部筐体５０、上部筐体６０）を備えている。また、ホール素子３０は、配線基板３４の表面から突出するように実装されており、当該配線基板３４が、下部磁性体コア１０の下側に実装される構成となっている。下部筐体４０は、中部筐体５０と係合し、下部磁性体コア１０及び配線基板３４を収容する。上部筐体６０は、中部筐体５０と係合し、上部磁性体コア２０を収容する。
図３は、下部筐体４０の詳細な構成を示す斜視図である。下部筐体４０は、ピン孔４１、分離部４２、ガイド部４３、開口部４４を有する。ピン孔４１は、中部筐体５０との係合を図るための構成であり、ここに中部筐体５０のピン５２（図４に図示）が挿入されることで、下部筐体４０と中部筐体５０とが着脱自在に係合する。ピン孔４１及びピン５２は、下部筐体４０と中部筐体５０の係合を図るための構成の一例であり、これ以外の構成（例えば、ピンとピン孔の関係を逆にした構成）を用いてもよい。
分離部４２は、下部筐体４０の内部の対向する２辺から、内側に向かって突出するように形成され、下部磁性体コア１０a及び１０ｂを隔離するための隔離構造である。下部磁性体コア１０ａ及び１０ｂは、それぞれ分離部４２を隔てて収容され、分離部４２により直接の接触が妨げられる。これにより、ホール素子３０を配置可能な第１ギャップ１２が形成される。分離部４２の構成は、下部磁性体コア１０ａ及び１０ｂの接触を防止し、第１ギャップ１２を形成することのできるものであれば、これ以外の構成を用いてもよい。
ガイド部４３は、下部筐体４０の対向する２辺に、下部磁性体コア１０ａ及び１０ｂの形状に沿って形成された支持構造である。本実施例では、ガイド部４３は、湾曲形状の下部磁性体コア１０に合わせた湾曲形状のガイド部４３ａと、その内側に形成され、矩形形状の下部磁性体コア１０に合わせた矩形形状のガイド部４３ｂとを含む。本実施における下部磁性体コア１０は、図２に示すように断面が略円形状であるため、湾曲形状のガイド部４３ｂに沿うように配置される。矩形形状の下部磁性体コア１０を用いる場合については、図８〜図９の変形例において詳述する。このように、下部筐体４０は、形状の異なる複数種類の下部磁性体コア１０を収容可能となっている。
開口部４４は、下部筐体４０の底面から側面にかけて形成されている。開口部４４の幅は、ホール素子３０が実装される配線基板３４の幅に対応する大きさとなっており、これにより開口部４４から配線基板３４を下部筐体４０の内側に挿入することが可能となっている。
図４は、中部筐体５０の詳細な構成を示す斜視図である。中部筐体５０は、枠体５１、ピン５２、ガイド部５３、分離部５４、軸受部５５、係合凸部５６、係合枠部５７を有する。枠体５１は、下部磁性体コア１０及び上部磁性体コア２０における、互いに対向する部分を固定するための構成である。本実施例では、枠体５１ａには下部磁性体コア１０ａが、枠体５１ｂには下部磁性体コア１０ｂが、それぞれ挿入される。ピン５２は、前述のように下部筐体４０との係合を図るための構成である。
ガイド部５３は、下部磁性体コア１０を環状構造に沿って支持するための支持構造である。分離部５４は、ガイド部５３の中央部に形成され、２つの下部磁性体コア（１０ａ、１０ｂ）同士が接触することを抑制するための隔離構造である。このように、下部筐体４０だけでなく、中部筐体５０の側においても、下部磁性体コア１０を支持・分離するための構成を有することにより、下部磁性体コア１０をより効果的に固定することができる。
軸受部５５は、中部筐体５０の外周部の一辺に形成されており、上部筐体６０における軸受部６２（図５に図示）と交互に重なる構成となっている。ここに軸５８を挿入することで、上部筐体６０は中部筐体５０に対し、回動可能に取り付けられる。
係合凸部５６及び係合枠部５７は、軸受部５５が形成された辺と対向する辺に形成されている。これらは、上部筐体６０における係合枠部６４及び係合凸部６３（図５、図６に図示）に対応する位置に形成されている。中部筐体５０の係合凸部５６は、上部筐体６０の係合枠部６４と弾性的に係合し、中部筐体５０の係合枠部５７は、上部筐体６０の係合凸部６３と弾性的に係合する。このような、所謂スナップフィット構造により、中部筐体５０と上部筐体６０は互いに係合されている。なお、上記のスナップフィット構造は、中部筐体５０及び上部筐体６０を係合するための構成の一例であり、これ以外の構成を用いることも可能である。当該構造を、前記の回動可能な軸受部（５５、６２）と共に用いることで、中部筐体５０と上部筐体６０との間に収容される上部磁性体コア２０の出し入れを容易に行うことができる。
図５は、上部筐体６０の詳細な構成を示す平面模式図である。上部筐体６０は、ガイド部６１、軸受部６２、係合凸部６３、係合枠部６４を有する。このうち、ガイド部６１以外の構成については、中部筐体５０の構成にて説明した通りの構成となっている。ガイド部６１は、下部筐体４０におけるガイド部４３と同様に、略円形状の上部磁性体コア２０に合わせた湾曲形状のガイド部６１ａと、矩形形状の上部磁性体コア２０に合わせた矩形形状のガイド部６１ｂとを含む。湾曲形状のガイド部６１ａは、矩形形状のガイド部６１ｂの外側に形成されており、本実施例における略円形状の上部磁性体コア２０が嵌め込まれる形となっている。このように、上部筐体６０も、下部筐体４０と同様に、形状の異なる複数種類の上部磁性体コア２０を収容可能となっている。
図６（ａ）及び（ｂ）は、実施例１に係る電流センサ１００の外観斜視図である。下部筐体４０及び中部筐体５０は、不図示のピン５２及びピン孔４１により互いに着脱自在に固定されている。上部筐体６０及び中部筐体５０は、軸受部（５５、６２）及び軸５８並びに係合部（５６、５７、６３、６４）により、互いに開閉自在かつ着脱自在に固定されている。下部筐体４０の開口部４４には、配線基板３４が挿入されている。配線基板３４の一部は、下部筐体４０から外部に露出しており、当該露出部分に外部接続用の端子部３６が形成されている。
図７（ａ）〜（ｅ）は、実施例１に係る電流センサ１００の外観平面図であり、図７（ｆ）は図７（ｄ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。詳細には、図７（ａ）が上面図、図７（ｅ）が底面図、図７（ｃ）が正面図、図７（ｂ）及び（ｄ）が側面図となっている。図７（ａ）及び（ｅ）に示すように、下部筐体４０からは配線基板３４の一部が露出している。また、図７（ｂ）及び（ｄ）に示すように、中部筐体５０及び上部筐体６０は、互いに回動可能な取り付け構造と、その反対側の面に設けられたスナップフィット構造により、互いに係合されている。また、図７（ｃ）に示すように、本実施例では、上部磁性体コア２０の一部が上部筐体６０の外側に露出しており、当該上部筐体６０の湾曲部分と、中部筐体５０のガイド部５３により形成される略円形状の空間に、被測定電流の流れる電流バー３２を貫通することが可能となっている。このとき、電流バー３２が中部筐体５０のガイド部５３により支持されることで、上部磁性体コア２０との間に空隙ができるため、電流バー３２と上部磁性体コア２０の接触は抑制される。
実施例１に係る電流センサによれば、中央部分に位置する中部筐体５０が、下部筐体４０及び上部筐体６０と共に、それぞれの磁性体コア（下部磁性体コア１０及び上部磁性体コア２０）を収容する構成となっている。そして、３つの筐体は、互いに着脱自在に係合されている。このように、僅か３つの部材のみで磁性体コアの固定を行うことができるため、磁性体コアの着脱が容易であり、且つ汎用性に優れた電流センサを得ることができる。
また、実施例１に係る電流センサによれば、上部筐体６０が中部筐体５０の一辺に回動可能に取り付けられ、その対向する辺に設けられた係合部（５６、５７、６３、６４）により、上部筐体６０と中部筐体５０とが係合する構成となっている。これにより、下部磁性体コア１０を交換する際には、上部筐体６０と中部筐体５０をその都度分離する必要がないため、磁性体コアの着脱がより容易となる。また、係合部の構造をスナップフィット構造とすることで、着脱をより容易に行うことが可能となっている。
また、実施例１に係る電流センサによれば、下部筐体４０と上部筐体６０とが、それぞれ異なる形状の磁性体コアに対応する支持構造（ガイド部４３ａ、４３ｂ、６１ａ、６１ｂ）を備えている。これにより、同一の筐体（４０、５０、６０）で、複数種類の磁性体コアを使い分けることができるため、電流センサ１００の汎用性をより向上させることができる。
図８は、実施例１の変形例に係る電流センサ１０１ａの分解図であり、磁性体コアとして略矩形の下部磁性体コア１０ａ及び上部磁性体コア２０ａを使用した例である。図９（ａ）〜（ｆ）は、当該変形例に係る電流センサ１０１ａの平面図及び断面図であり、図７（ａ）〜（ｆ）に対応するものである。また、本変形例では、付加的構成として弾性部材７０を追加している。以下、これらの点について説明する。
図９（ｅ）に示すように、下部磁性体コア１０ａ及び１０ｂは、それぞれ角部が除去された略矩形形状の磁性体コアの一部であり、下部筐体４０のガイド部４３ｂに沿って配置されている。また、上部磁性体コア２０ａも、同様に角部が除去された略矩形形状の磁性体コアの一部であり、上部筐体６０のガイド部６１ｂに沿って配置されている。
弾性部材７０は、下部筐体４０と下部磁性体コア１０との間の空間、並びに上部筐体６０と上部磁性体コア２０との間の空間に、それぞれ配置されている。本変形例では、磁性体コアの一部を筐体と直接接触させずに、空隙に充填された弾性部材を介して両者が接触する構成となっている。弾性部材７０の弾性力により、磁性体コア（１０、２０）が弾性部材７０の反対側に押し付けられるため、磁性体コアを筐体に対しより強固に固定することが可能となる。特に、図８に示すように、上部磁性体コア２０の上面に弾性部材７０を配置することにより、上部磁性体コア２０を下部磁性体コア１０の方向に押し付けることができる。これにより、上部磁性体コア２０及び下部磁性体コア１０の対向面における接触性を改善し、電流センサの特性を向上させることができる。
弾性部材７０としては、例えばウレタンゴムを用いることができる。弾性部材７０は、下部筐体４０と下部磁性体コア１０との間の空間、または上部筐体６０と上部磁性体コア２０との間の空間の少なくとも１箇所に配置されていればよいが、図８のように上部筐体６０と下部筐体４０の両者に配置することにより、磁性体コアの安定性を更に向上させることができる。なお、弾性部材７０を用いる代わりに、接着剤等により磁性体コア（１０、２０）と筐体（４０、６０）とを固定してもよい。
実施例２は、測定用のホール素子を２つ用いた例である。
図１０は、実施例２に係る電流センサ１０１の原理図であり、実施例１の図１に対応するものである。実施例２では、上部磁性体コア２０が、下部磁性体コア１０と同様に２つに分離されており、そのギャップ２２に磁界測定用のホール素子３０ｂが配置されている。以下、下部磁性体コア１０におけるギャップ及びホール素子を、それぞれ第１ギャップ１２及び第１ホール素子３０ａと称する。また、上部磁性体コア２０におけるギャップ及びホール素子を、それぞれ第２ギャップ２２及び第２ホール素子３０ｂと称する。更に、第１ホール素子３０ａが実装される基板を第１配線基板３４ａ、第２ホール素子が実装される基板を第２配線基板３４ｂと称する。
実施例２に係る電流センサ１０１では、２つのホール素子（３４ａ、３４ｂ）を用いることにより、差動信号を取得することが可能となる。これにより、外部磁界による測定への影響等を抑制することができ、測定精度を向上させることができる。
図１１は、実施例２に係る電流センサの分解斜視図であり、実施例１の図２に対応するものである。実施例２では、上部筐体６０として、実施例１の下部筐体４０と同一の部材を用いている。このため、上部筐体６０は、図３に示すように、ピン孔４１、分離部４２、ガイド部４３、開口部４４を有する。また、中部筐体５０には、実施例１の中部筐体５０と同一の部材が２つ用いられている。このうち、下側の第１中部筐体５０ａは、ピン５２により下部筐体４０と係合し、上側の第２中部筐体５０ｂは、ピン５２により上部筐体６０と係合している。
上部磁性体コア２０ａ及び２０ｂは、それぞれ第２中部筐体５０ｂのガイド部５３により支持されるとともに、分離部５４により互いの接触が妨げられている。そして、上部磁性体コア２０ａ及び２０ｂの間の第２ギャップには、第２配線基板３４ｂに実装された第２ホール素子３０ｂ（図１３に図示）が配置される。この状態で、上部磁性体コア２０ａ及び２０ｂは、第２中部筐体５０ｂと上部筐体６０との間に収納される。同様に、下部磁性体コア１０ａ及び１０ｂも、第１中部筐体５０ａと下部筐体４０との間に配置される。この点については実施例１と同様であるため、詳細な説明を省略する。
第１中部筐体５０ａと第２中部筐体５０ｂとは、それぞれ対向する軸受部５５と、当該軸受部５５を貫通する軸５８とにより、互いに回動可能に取り付けられる。また、軸受部５５と反対側の辺には、それぞれ係合凸部５６及び係合枠部５７が形成されており、実施例１と同様のスナップフィット構造により、第１中部筐体５０ａ及び第２中部筐体５０ｂが係合可能となっている。前述のように、第１中部筐体５０ａ及び第２中部筐体５０ｂとは同一の部材であり、且つ軸受部５５及び係合部（係合凸部５６及び係合枠部５７）がそれぞれ点対称となる位置に形成されているため、上記のような係合が可能となっている。
図１２（ａ）及び（ｂ）は、実施例２に係る電流センサ１０１の外観斜視図であり、実施例１の図６に対応するものである。下部筐体４０及び第１中部筐体５０ａは、不図示のピン５２及びピン孔４１により互いに着脱自在に固定されている。上部筐体６０及び第２中部筐体５０ｂも、不図示のピン５２及びピン孔４１により互いに着脱自在に固定されている。また、第１中部筐体５０ａと第２中部筐体５０ｂは、軸受部５５及び軸５８並びに係合部（５６、５７）により、互いに開閉自在かつ着脱自在に固定されている。
下部筐体４０の開口部４４には、第１配線基板３４ａが挿入され、上部筐体６０の開口部４４には、第２配線基板３４ｂが挿入されている。第１配線基板３４ａ及び第２配線基板３４ｂの一部は、それぞれ外部に露出しており、当該露出部分に外部接続用の端子部３６が形成されている。
図１３（ａ）〜（ｅ）は、実施例２に係る電流センサ１０１の外観平面図であり、図１３（ｆ）は図１３（ｄ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図１３（ａ）及び（ｅ）に示すように、下部筐体４０からは配線基板３４の一部が露出している。また、図１３（ｂ）及び（ｄ）に示すように、第１中部筐体５０ａ及び第２中部筐体５０ｂは、互いに回動可能な取り付け構造と、その反対側の面に設けられたスナップフィット構造（５６、５７）により、互いに係合されている。また、図１３（ｃ）に示すように、本実施例では、上部磁性体コア２０が第２中部筐体５０ｂと上部筐体６０との間に収納されているため、実施例１と異なり上部磁性体コア２０が外部に露出していない。これにより、電流バー３２と上部磁性体コア２０との接触をより確実に防止することができる。
実施例２に係る電流センサ１０１によれば、第２中部筐体５０ｂと上部筐体６０との間に上部磁性体コア２０を収納することにより、２つに分割された上部磁性体コア２０の落下を防止し、固定することができる。これにより、２つのホール素子（３０ａ、３０ｂ）を用いる電流センサにおいても、実施例１と同様に、少ない部材で磁性体コアの固定を行うことができる。その結果、磁性体コアの着脱が容易であり、且つ汎用性に優れた電流センサを得ることができる。
また、実施例２に係る電流センサ１０１によれば、第１中部筐体５０ａ及び第２中部筐体５０ｂとして、実施例１における中部筐体５０と同一の部材を用い、上部筐体６０として実施例１における下部筐体４０と同一の部材を用いている。このように、実施例１で用いたのと同一の部材を用いて、４つに分割された磁性体コア（１０ａ、１０ｂ、２０ａ、２０ｂ）の固定を行うことができるため、部品の汎用性に優れた電流センサを得ることができる。
また、実施例２に係る電流センサ１０１によれば、第１中部筐体５０ａが第２中部筐体５０ｂの一辺に回動可能に取り付けられ、その対向する辺に設けられた係合部（５６、５７）により、第１中部筐体５０ａと第２中部筐体５０ｂとが係合する構成となっている。これにより、上部磁性体コア２０及び下部磁性体コア１０を交換する際に、全体を分解する必要がないため、磁性体コア（１０、２０）の着脱がより容易となっている。また、係合部（５６、５７）の構造をスナップフィット構造とすることで、着脱を更に容易に行うことができる。
また、実施例２に係る電流センサ１０１によれば、下部筐体４０と上部筐体６０は共に２種類のガイド部（４３ａ、４３ｂ）を有し、異なる形状の磁性体コアを収容可能となっている。実施例２では、図１３（ｅ）のように、磁性体コアの形状を略円形状とした例を示したが、図７（ｅ）のように、磁性体コアの形状を略矩形状とすることも可能である。このように、下部筐体４０及び上部筐体６０を、複数種類の磁性体コアに対応する形状とすることで、実施例１と同様に部品の汎用性を向上させることができる。
実施例３は、磁気シールド部材を付加した例である。
図１４は、実施例３に係る電流センサ１０２の分解斜視図である。実施例３では、磁性体コア（１０、２０）として、実施例１の変形例で示した矩形形状の磁性体コアを用いているが、これ以外の形態の磁性体コアを用いてもよい。また、実施例３では、実施例１の変形例で示した弾性部材７０を用いる構成となっているが、当該弾性部材７０は用いない構成としてもよい。
実施例３では、下部筐体４０として、実施例１の下部筐体４０と同一の部材を用いている。また、上部筐体として、実施例１の上部筐体６０と同一の部材を用いている。実施例３では、上部磁性体コア２０は２つに分割されていないが、実施例２のように、２つに分割された上部磁性体コア（２０ａ、２０ｂ）を用いることも可能である。その場合は、上部磁性体コア２０を収納するために、実施例２と同様の構成（上部筐体６０及び第２中部筐体５０ｂ）を採用することができる。
図１４に示すように、実施例３では、２つのコの字形状の第１磁気シールド部材８０ａ及び第２磁気シールド部材８０ｂを用い、これらが電流センサの筐体（下部筐体４０、中部筐体５０、上部筐体６０）の外周を覆うように取り付けられる。磁気シールド部材としては、例えば、パーマロイ、フェライト、高透磁率ナノ結晶材、洋白、冷間圧延鋼板等を用いることができる。
図１５（ａ）及び（ｂ）は、実施例３に係る電流センサの外観図であり、実施例１の図６（ａ）及び（ｂ）に対応するものである。図示するように、第１磁気シールド部材８０ａは、電流センサ１０２における筐体の外周の一部を覆っている。また、第２磁気シールド部材８０ｂは、電流センサ１０２における筐体の外周の一部と、第１磁気シールド部材８０ａの一部（端部）を覆っている。ここで、第１磁気シールド部材８０ａ及び第２磁気シールド部材８０ｂは、共に板金状に形成されている。そして、内側の第１磁気シールド部材８０ａから、外側の第２磁気シールド部材８０ｂに対して作用する弾性力により、２つの部材同士は互いに係合されている。これにより、接着剤等を用いずに、磁気シールド部材同士を固定することが可能となっている。
図１６（ａ）〜（ｅ）は、実施例３に係る電流センサ１０２の外観平面図であり、図１６（ｆ）は図１６（ｄ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図１６（ｃ）及び（ｆ）に示すように、第１磁気シールド部材８０ａ及び第２磁気シールド部材８０ｂは、互いにコの字状に組み合わされた構成となっている。
実施例３に係る電流センサ１０２によれば、センサの外周に設けられた磁気シールド部材（８０ａ、８０ｂ）により、外部磁界が測定へ与える影響を抑制することができるため、測定精度を向上させることができる。また、実施例３のように、湾曲板状（コの字形状）の磁気シールド部材（８０ａ、８０ｂ）を２つ組み合わせて固定することで、磁気シールド部材の着脱が容易となるため、磁性体コア（１０、２０）の着脱を容易に行うことができる。これにより、汎用性に優れた電流センサを得ることができる。
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
１０ 下部磁性体コア
１２ 第１ギャップ
２０ 上部磁性体コア
２２ 第２ギャップ
３０ ホール素子
３０ａ 第１ホール素子
３０ｂ 第２ホール素子
３２ 電流バー
３４ 配線基板
３４ａ 第１配線基板
３４ｂ 第２配線基板
４０ 下部筐体
４１ ピン孔
４２ 分離部
４３ ガイド部
４４ 開口部
４４ａ 第１開口部
４４ｂ 第２開口部
５０ 中部筐体
５０ａ 第１中部筐体
５０ｂ 第２中部筐体
５１ 枠体
５２ ピン
５３ ガイド部
５４ 分離部
５５ 軸受部
５６ 係合凸部
５７ 係合枠部
５８ 軸
６０ 上部筐体
６２ 軸受部
６３ 係合凸部
６４ 係合枠部
７０ 充填部材
８０ 磁気シールド部材
８０ａ 第１磁気シールド部材
８０ｂ 第２磁気シールド部材
１００ 電流センサ。
１２ 第１ギャップ
２０ 上部磁性体コア
２２ 第２ギャップ
３０ ホール素子
３０ａ 第１ホール素子
３０ｂ 第２ホール素子
３２ 電流バー
３４ 配線基板
３４ａ 第１配線基板
３４ｂ 第２配線基板
４０ 下部筐体
４１ ピン孔
４２ 分離部
４３ ガイド部
４４ 開口部
４４ａ 第１開口部
４４ｂ 第２開口部
５０ 中部筐体
５０ａ 第１中部筐体
５０ｂ 第２中部筐体
５１ 枠体
５２ ピン
５３ ガイド部
５４ 分離部
５５ 軸受部
５６ 係合凸部
５７ 係合枠部
５８ 軸
６０ 上部筐体
６２ 軸受部
６３ 係合凸部
６４ 係合枠部
７０ 充填部材
８０ 磁気シールド部材
８０ａ 第１磁気シールド部材
８０ｂ 第２磁気シールド部材
１００ 電流センサ。
Claims (12)
- 下部筐体と、
前記下部筐体に収容され、磁界検出用の第１ホール素子を配置可能な第１ギャップを有する下部磁性体コアと、
前記下部筐体と着脱自在に係合し、前記下部筐体と共に前記下部磁性体コアを収容する中部筐体と、
前記中部筐体上に配置され、前記下部磁性体コアと共に導体を囲むための環状構造を形成する上部磁性体コアと、
前記中部筐体と着脱自在に係合し、前記中部筐体と共に前記上部磁性体コアを収容する上部筐体と、
を備え、
前記中部筐体は、前記下部磁性体コア及び前記上部磁性体コアにおける、互いに対向する部分を固定するための２つの枠体を有し、１つの筐体のみで構成されていることを特徴とする電流センサ。 - 下部筐体と、
前記下部筐体に収容され、磁界検出用の第１ホール素子を配置可能な第１ギャップを有する下部磁性体コアと、
前記下部筐体と着脱自在に係合し、前記下部筐体と共に前記下部磁性体コアを収容する中部筐体と、
前記中部筐体上に配置され、前記下部磁性体コアと共に導体を囲むための環状構造を形成する上部磁性体コアと、
前記中部筐体と着脱自在に係合し、前記中部筐体と共に前記上部磁性体コアを収容する上部筐体と、
を備え、
前記中部筐体は、前記下部磁性体コアを環状構造に沿って支持する支持構造と、前記第１ギャップにおける前記下部磁性体コア同士の接触を抑制するための隔離構造とを有することを特徴とする電流センサ。 - 下部筐体と、
前記下部筐体に収容され、磁界検出用の第１ホール素子を配置可能な第１ギャップを有する下部磁性体コアと、
前記下部筐体と着脱自在に係合し、前記下部筐体と共に前記下部磁性体コアを収容する中部筐体と、
前記中部筐体上に配置され、前記下部磁性体コアと共に導体を囲むための環状構造を形成する上部磁性体コアと、
前記中部筐体と着脱自在に係合し、前記中部筐体と共に前記上部磁性体コアを収容する上部筐体と、
を備え、
前記上部筐体は、前記中部筐体の一辺に回動可能に取り付けられ、
前記上部筐体及び前記中部筐体は、前記一辺と対向する辺に設けられた係合部により、互いに係合されていることを特徴とする電流センサ。 - 前記係合部は、スナップフィット構造であることを特徴とする請求項３に記載の電流センサ。
- 下部筐体と、
前記下部筐体に収容され、磁界検出用の第１ホール素子を配置可能な第１ギャップを有する下部磁性体コアと、
前記下部筐体と着脱自在に係合し、前記下部筐体と共に前記下部磁性体コアを収容する中部筐体と、
前記中部筐体上に配置され、前記下部磁性体コアと共に導体を囲むための環状構造を形成する上部磁性体コアと、
前記中部筐体と着脱自在に係合し、前記中部筐体と共に前記上部磁性体コアを収容する上部筐体と、
を備え、
前記下部筐体及び前記上部筐体は、それぞれ異なる複数の形状の前記下部磁性体コア及び前記上部磁性体コアに対応する複数の支持構造を有することを特徴とする電流センサ。 - 前記下部筐体は、前記第１ホール素子が実装された第１配線基板を挿入可能な第１開口部を有することを特徴とする請求項５に記載の電流センサ。
- 下部筐体と、
前記下部筐体に収容され、磁界検出用の第１ホール素子を配置可能な第１ギャップを有する下部磁性体コアと、
前記下部筐体と着脱自在に係合し、前記下部筐体と共に前記下部磁性体コアを収容する中部筐体と、
前記中部筐体上に配置され、前記下部磁性体コアと共に導体を囲むための環状構造を形成し、前記第１ホール素子とは異なる磁界検出用の第２ホール素子を配置可能な第２ギャップを有する上部磁性体コアと、
前記中部筐体と着脱自在に係合し、前記中部筐体と共に前記上部磁性体コアを収容する上部筐体と、
を備え、
前記中部筐体は、前記下部筐体と係合し、前記下部磁性体コアを収容する第１中部筐体と、前記上部筐体と係合し、前記上部磁性体コアを収容する第２中部筐体とを含み、
前記第１中部筐体は、前記第２中部筐体の一辺に回動可能に取り付けられ、
前記第１中部筐体及び前記第２中部筐体は、前記一辺と対向する辺に設けられた係合部により、互いに係合されており、同一の部材であることを特徴とする電流センサ。 - 前記上部筐体は、前記第２ホール素子が実装された第２配線基板を挿入可能な第２開口部を有することを特徴とする請求項７に記載の電流センサ。
- 前記下部筐体及び前記上部筐体は、同一の部材であることを特徴とする請求項７又は８に記載の電流センサ。
- 前記下部筐体と前記下部磁性体コアの間の空間、及び前記上部筐体と前記上部磁性体コアの間の空間の少なくとも１つの空間に充填された弾性部材を備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の電流センサ。
- 前記下部筐体、前記中部筐体、及び前記上部筐体の外周を環状に覆うように設けられた磁気シールド部材を備えることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電流センサ。
- 前記磁気シールド部材は、前記下部筐体、前記中部筐体、及び前記上部筐体の外周の一部を覆う第１磁気シールド部材と、
前記下部筐体、前記中部筐体、及び前記上部筐体の外周のうち、前記第１磁気シールド部材で覆われていない部分と、前記第１磁気シールド部材の一部とを覆う第２磁気シールド部材と、を含み、
前記第１磁気シールド部材及び前記第２磁気シールド部材は、重複部分に作用する弾性力により互いに係合していることを特徴とする請求項１１に記載の電流センサ。
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