JP6534891B2 - Current sensor unit - Google Patents
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Description
本発明は、電流センサユニットに関する。 The present invention relates to a current sensor unit.
近年、省エネ意識の高まりから、電力使用量管理にHEMS(Home Energy Management System)を導入する家庭が増えてきた。家庭の各部屋ごとに電力の使用量を管理しようとした場合、分電盤の各系統ごとに電流センサを取り付ける必要がある。従来、このような用途に向けた電流センサとして、例えば特許文献1に開示されたものが知られている。 2. Description of the Related Art In recent years, with the rising awareness of energy saving, homes that introduce a Home Energy Management System (HEMS) to power consumption management have increased. When it is going to manage the amount of use of electric power for every room of a home, it is necessary to attach a current sensor for every system of a distribution board. Conventionally, as a current sensor directed to such an application, for example, one disclosed in Patent Document 1 is known.
しかしながら、特許文献1に開示された電流センサは単一系統の電流を測定するためのものであり、家庭の各部屋ごとに電流を測定するには、分電盤内にこの電流センサを複数配列しなければならない。したがって、最近の省スペース型分電盤に、全ての系統に対応してこのような電流センサを設置することが困難な場合がある。 However, the current sensor disclosed in Patent Document 1 is for measuring the current of a single system, and in order to measure the current for each room of the home, a plurality of the current sensors are arranged in the distribution board. Must. Therefore, it may be difficult to install such a current sensor corresponding to all the systems in a recent space-saving type power distribution board.
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的の1つは、複数系統の電流を測定することが可能な小型の電流センサユニットを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described point, and one of its objects is to provide a compact current sensor unit capable of measuring currents of a plurality of systems.
上述した課題を解決するために、本発明の一態様は、それぞれが別個の磁気回路を構成する複数の磁性体であって、各磁気回路に空隙が設けられている、複数の磁性体と、前記磁気回路のそれぞれを貫く導体を流れる電流により生じる磁界を別個に検出するための複数の磁気センサと、前記複数の磁気センサのそれぞれが、対応する前記磁性体の前記空隙に位置するよう搭載された1つの共通基板と、を備える電流センサユニットである。 In order to solve the problems described above, an aspect of the present invention is a plurality of magnetic bodies each forming a separate magnetic circuit, wherein each magnetic circuit is provided with an air gap, and A plurality of magnetic sensors for separately detecting a magnetic field generated by a current flowing through a conductor passing through each of the magnetic circuits, and the plurality of magnetic sensors are mounted so as to be located in the air gaps of the corresponding magnetic bodies. And a common substrate.
また、本発明の他の一態様は、上記一態様において、前記各磁性体は前記空隙を境とする第1磁性体及び第2磁性体からなる、電流センサユニットである。 Moreover, the other one aspect of this invention is a current sensor unit which consists of a 1st magnetic body and a 2nd magnetic body which make the said each magnetic body border on the said space | gap in the said one aspect.
また、本発明の他の一態様は、上記一態様において、前記第1磁性体のそれぞれ及び前記共通基板を収容する第1筐体と、前記第2磁性体のそれぞれを収容する第2筐体と、を更に備える、電流センサユニットである。 Further, according to another aspect of the present invention, in the above-mentioned one aspect, a first housing that accommodates each of the first magnetic members and the common substrate, and a second housing that accommodates each of the second magnetic members. And a current sensor unit.
また、本発明の他の一態様は、上記一態様において、前記共通基板は複数の貫通穴を有し、前記第1磁性体のそれぞれは前記第1筐体内において対応する前記貫通穴に挿通されている、電流センサユニットである。 Further, according to another aspect of the present invention, in the above aspect, the common substrate has a plurality of through holes, and each of the first magnetic bodies is inserted into the corresponding through hole in the first housing. It is a current sensor unit.
また、本発明の他の一態様は、上記一態様において、前記第1筐体と前記第2筐体を互いに離した状態において前記導体を各磁気回路に対して着脱することが可能であり、前記第1筐体と前記第2筐体を互いに連結した状態において前記第1磁性体と前記第2磁性体とにより前記磁気回路が構成される、電流センサユニットである。 Further, according to another aspect of the present invention, in the above aspect, the conductor can be attached to and detached from each magnetic circuit in a state in which the first housing and the second housing are separated from each other, The current sensor unit is configured such that the magnetic circuit is configured by the first magnetic body and the second magnetic body in a state in which the first housing and the second housing are connected to each other.
また、本発明の他の一態様は、上記一態様において、前記複数の磁性体及び前記共通基板を収容する筐体を更に備える、電流センサユニットである。 Moreover, the other one aspect of this invention is an electric current sensor unit which is further equipped with the housing | casing which accommodates the said several magnetic body and the said common board | substrate in the said one aspect.
また、本発明の他の一態様は、上記一態様において、前記共通基板は複数の貫通穴を有し、前記複数の磁性体のそれぞれは前記筐体内において対応する前記貫通穴に挿通されている、電流センサユニットである。 Further, according to another aspect of the present invention, in the above aspect, the common substrate has a plurality of through holes, and each of the plurality of magnetic bodies is inserted into the corresponding through holes in the housing. , Current sensor unit.
また、本発明の他の一態様は、上記一態様において、前記複数の磁性体は前記筐体に対して固定され、前記共通基板は前記固定された複数の磁性体に対してスライド移動可能である、電流センサユニットである。 Further, according to another aspect of the present invention, in the above aspect, the plurality of magnetic members are fixed to the housing, and the common substrate is slidably movable with respect to the plurality of fixed magnetic members. There is a current sensor unit.
また、本発明の他の一態様は、上記一態様において、前記共通基板を収容する第1筐体と、前記複数の磁性体を収容する第2筐体と、を更に備える、電流センサユニットである。 Further, according to another aspect of the present invention, in the above-mentioned one aspect, the current sensor unit further comprising: a first housing for housing the common substrate; and a second housing for housing the plurality of magnetic bodies. is there.
また、本発明の他の一態様は、上記一態様において、前記第1筐体と前記第2筐体を互いに離した状態において前記導体を各磁気回路に対して着脱することが可能であり、前記第1筐体と前記第2筐体を互いに連結した状態において前記磁気センサのそれぞれが対応する前記磁性体の前記空隙の位置に配置される、電流センサユニットである。 Further, according to another aspect of the present invention, in the above aspect, the conductor can be attached to and detached from each magnetic circuit in a state in which the first housing and the second housing are separated from each other, The current sensor unit may be disposed at the position of the air gap of the magnetic body corresponding to the magnetic sensor in a state where the first housing and the second housing are connected to each other.
本発明によれば、複数系統の電流を測定することが可能な小型の電流センサユニットを実現することができる。 According to the present invention, it is possible to realize a small-sized current sensor unit capable of measuring currents of a plurality of systems.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る電流センサユニット100の構成を示す斜視図である。説明の便宜上、図1中に示す向きにX、Y、及びZ軸をとる。図2は、電流センサユニット100のXZ面による断面図である。なお、図1では、電流センサユニット100の構成を見やすくするために、第1磁性体110aと第2磁性体110bを分離した様子を描いており、また第1筐体140及び第2筐体150は示していない。
First Embodiment
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a
図1及び図2に示されるように、電流センサユニット100は、複数の磁性体110−1、110−2、…と、複数の磁気センサ120−1、120−2、…と、1つの共通基板130と、第1筐体140と、第2筐体150とを備えて構成される。以下の説明において、複数の磁性体110−1、110−2、…のそれぞれを区別する必要がないときは磁性体110と記載し、同様に複数の磁気センサ120−1、120−2、…のそれぞれを区別する必要がないときは磁気センサ120と記載する。図1及び図2には2つの磁性体110−1及び110−2と2つの磁気センサ120−1及び120−2が明示的に描かれているが、電流センサユニット100に含まれる磁性体110と磁気センサ120の数は任意の数であってよく、本発明を限定するものではない。
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the
電流センサユニット100を使用する際には、図示されるように、測定対象の電流が流れている導体51及び52を電流センサユニット100内に配置する。導体51及び52を流れる電流は、各電流の大きさ及び電流が流れる向きに応じた磁界(磁束)を、それぞれ導体51及び52の周囲に発生させる。
When the
磁性体110は、磁気回路を形成する。より具体的には、磁性体110は、図2に示される点A、B、C、D、E、Fを巡る経路よりなる第1磁気回路と、点B、C、D、G、H、Iを巡る経路よりなる第2磁気回路を形成する。導体51は第1磁気回路を貫くように配置され、導体52は第2磁気回路を貫くように配置されている。第1磁気回路は、導体51を流れる電流により発生した磁束を集磁し、第2磁気回路は、導体52を流れる電流により発生した磁束を集磁する。つまり、導体51及び52を流れる電流により発生した磁束は、磁性体110が作る磁気回路の内部に集中して存在する。これにより、磁性体110に設けられた空隙112における磁束密度が増大し、磁気センサ120による磁束の検出精度、ひいては導体51及び52を流れる電流の測定精度が向上する。磁性体110はまた、磁性体110が作る磁気回路の外側に存在し得るノイズの磁束が当該磁気回路の内側へ入り込まないようにする働きをする。例えば、図2に示されるように、磁性体110−1内に配置された導体51及び52により発生した磁束は、隣の磁性体110−2が作る磁気回路の内側には入り込まないので、磁気センサ120−2に対して影響を与えない。このように各磁気センサ120はノイズの磁束による影響を受けないため、導体51及び52を流れる電流の測定誤差が低減される。
The magnetic body 110 forms a magnetic circuit. More specifically, the magnetic body 110 has a first magnetic circuit having a path around points A, B, C, D, E, F shown in FIG. 2 and points B, C, D, G, H, A second magnetic circuit is formed which comprises a path around I. The
磁性体110は、第1磁性体110aと第2磁性体110bの2つの部分から構成される。図1及び図2に示されるように、第1磁性体110aは磁性体110の下側半分をなす部分であり、第2磁性体110bは磁性体110の上側半分をなす部分である。第1磁性体110aは、X軸に沿って延在する下柱体110cと、下柱体110cの右端から上方に延びる右柱体110dと、下柱体110cの左端から上方に延びる左柱体110eとから構成される。第2磁性体110bは、X軸に沿って延在する上柱体110fと、上柱体110fの右端から下方に延びる右柱体110gと、上柱体110fの左端から下方に延びる左柱体110hと、上柱体110fの中央付近から下方に延びる中柱体110iとから構成される。図2に示されるように、電流センサユニット100の使用時には、第1磁性体110aの右柱体110d及び左柱体110eの各上端面と、第2磁性体110bの右柱体110g及び左柱体110hの各下端面とが接するように、第1磁性体110aと第2磁性体110bが連結される。この時、第2磁性体110bの中柱体110iの下端面と第1磁性体110aの下柱体110cとの間には、空隙112が形作られる。このように第1磁性体110aと第2磁性体110bが連結した形態の磁性体110により、上述した第1磁気回路及び第2磁気回路が形成される。第1磁気回路と第2磁気回路は、回路の途中に空隙112を有している。空隙112には後述するように共通基板130と磁気センサ120が配置されるが、空隙112の上下方向(Z軸方向)の大きさは、空隙112内に共通基板130と磁気センサ120を配置可能である限りにおいて、できるだけ小さい方がよい。磁気回路を通る磁束が空隙112の部分で外へ広がることなく、磁気センサ120により多くの磁束が集中するようにするためである。空隙112を上下方向に狭くするために、例えば、第2磁性体110bの中柱体110iを図2に示されるよりも下方に延伸して構成し、更に、第1磁性体110aにも第2磁性体110bの中柱体110iと同様の中柱体(不図示)を中柱体110iと相対する形で設けることとしてもよい。
The magnetic body 110 is comprised from two parts, the 1st
共通基板130は、複数の磁性体110−1、110−2、…に跨る寸法と形状を持つ基板である。即ち、複数の磁性体110−1、110−2、…に対して共通基板130は1つだけ設けられている。例えば、8個の磁性体110がX軸に沿って一列に配列されてなる電流センサユニット100においては、共通基板130の幅、つまりX軸に沿った長さは、磁性体110の8個分の幅よりも大きい。なお、共通基板130は、電流センサユニット100が備える複数の磁性体110−1、110−2、…の全てではなく、そのうちの一部分である複数の磁性体110(例えば磁性体110−1及び110−2の2つ)に跨る寸法と形状を持つ基板であってもよい。例えば、8個の磁性体110がX軸に沿って一列に配列されてなる電流センサユニット100において、4個の磁性体110に跨る寸法と形状を持った2つの共通基板130が用いられてもよい。
The
共通基板130は、複数の貫通穴132を有する。共通基板130の複数の貫通穴132には、各第1磁性体110aの右柱体110d及び左柱体110eがそれぞれ挿通されている。したがって、共通基板130は、各第1磁性体110aの右柱体110dと左柱体110eの間に存在する空隙112を横切る位置に配置されて、各第1磁性体110aと組み合わせられている。
The
共通基板130上には、複数の磁気センサ120−1、120−2、…が搭載されている。より具体的には、複数の磁気センサ120−1、120−2、…のそれぞれは、第2磁性体110bの中柱体110iの下方、即ち空隙112の位置において、共通基板130に実装されている。例えば、磁気センサ120−1は磁性体110−1の空隙112に配置され、磁気センサ120−2は磁性体110−2の空隙112に配置され、以下同様に、いずれの磁気センサ120も対応する磁性体110の空隙112に配置される。上述したように、各磁性体110の空隙112には、導体51及び52を流れる電流によって発生し、磁性体110が作る磁気回路(第1磁気回路及び第2磁気回路)によって集磁された磁束が通っている。この磁束は、各空隙112に配置された複数の磁気センサ120−1、120−2、…のそれぞれによって検出される。こうして得られる磁気センサ120からの出力値は、導体51及び52を流れる電流の値を示している。
A plurality of magnetic sensors 120-1, 120-2,... Are mounted on the
例えば、導体51と導体52のそれぞれに大きさが同じで互いに逆向きの電流が流れている場合には、導体51又は52の一方のみが存在する場合に対して、磁気センサ120の位置に2倍の密度の磁束が集磁され、その結果、磁気センサ120の出力値も2倍になる。よって、磁気センサ120の出力値に対応する電流値の半分の値が、実際に導体51及び52を流れている電流の値となる。なお、上述したように各磁性体110は外部からのノイズ磁界(磁束)を遮断するので、各磁気センサ120からの出力値は、当該磁気センサ120が配置されているのと同じ磁性体110に配置されている導体51及び52を流れる電流のみに基づく値である。例えば、磁気センサ120−1の出力値は、磁性体110−1を貫く導体51及び52の電流値を示す。
For example, in the case where currents of the same size and in opposite directions flow in the
本実施形態では、磁気センサ120として、磁界を検出する能力を有してさえいればどのような種類のデバイスであっても適用可能である。例えば、コイルやホール素子等を磁気センサ120として用いることができる。また、磁気センサ120の出力信号を電気的に処理するための電気回路(例えば増幅器等)や、信号を外部へ取り出すための出力端子を共通基板130上に設けてもよい。
In the present embodiment, any type of device is applicable as the magnetic sensor 120 as long as it has the ability to detect a magnetic field. For example, a coil, a Hall element or the like can be used as the magnetic sensor 120. In addition, an electric circuit (for example, an amplifier or the like) for electrically processing an output signal of the magnetic sensor 120 or an output terminal for extracting a signal to the outside may be provided on the
第1筐体140には、共通基板130と複数の第1磁性体110aとが、上述したように共通基板130の貫通穴132に各第1磁性体110aが挿通された形で収容されている。第2筐体150には、複数の第2磁性体110bが、そのそれぞれに対応する第1磁性体110aと相対する位置に配置されて収容されている。第1筐体140と第2筐体150は、それぞれが互いに分離した第1形態と、それぞれが互いに連結した第2形態とをとることができるように構成される。第1形態は図1の斜視図によって示され(但し図1では第1筐体140及び第2筐体150自体は不図示である)、第2形態は図2の断面図によって示されている。
In the
第1形態においては、第1筐体140と第2筐体150が分離されることによって複数の第1磁性体110aと複数の第2磁性体110bもそれぞれ互いに分離され、両者の間に生じた空間(右柱体110dと右柱体110gとの間、及び左柱体110eと左柱体110hとの間の空間)を介して、導体51及び52を磁気回路の外側から内側に挿入したり、あるいはその逆に、導体51及び52を磁気回路の内側から外側へ取り出したりすることができる。一方、第2形態においては、第1筐体140と第2筐体150が連結されることにより、上述したように第1磁性体110aと第2磁性体110bが連結されて、磁気回路(第1磁気回路及び第2磁気回路)が形成される。
In the first embodiment, by separating the
電流センサユニット100を使用して電流を測定するためには、まず第1筐体140と第2筐体150を第1形態に配置し、測定対象の電流が流れる導体51及び52を、第2磁性体110bの内側、即ち左柱体110hと中柱体110iとの間の空間及び右柱体110gと中柱体110iとの間の空間にそれぞれ通す。上述したように、第1形態では第1磁性体110aと第2磁性体110bが分離されているため、分離により生じたすき間を介して、導体51及び52を第2磁性体110bの内側へ挿入可能である。次に、第1筐体140と第2筐体150を第2形態に配置することで、第1磁性体110aと第2磁性体110bを相互に連結する。これにより、第1形態において生じていた第1磁性体110aと第2磁性体110bとの間のすき間が閉じ、磁気回路(第1磁気回路及び第2磁気回路)の内側に外部からのノイズの磁束が侵入しなくなる。そして、このように第1筐体140と第2筐体150を第2形態に配置した状態で、各磁気センサ120から磁界を検出した結果である出力値を取得し、その出力値に基づいて、それぞれに対応する導体51及び52の電流値を得ることができる。
In order to measure the current using the
以上説明したように、本実施形態による電流センサユニット100は、共通基板130を用いて複数の磁性体110−1、110−2、…と複数の磁気センサ120−1、120−2、…とをユニット化して構成されているので、そのサイズを小型化することが可能である。例えば、図3に示されるように、分電盤(不図示)内において、主幹配線71を8系統の屋内配線72に分岐する分岐ブレーカ73に隣接して、8系統分の電流を測定できるよう構成された電流センサユニット100を設置することができる。
As described above, in the
<第2実施形態>
図4は、本発明の第2実施形態に係る電流センサユニット200の構成を示す斜視図である。図4においてX、Y、及びZ軸を図中に示す向きにとる。図5は、電流センサユニット200のXZ面による断面図である。なお、図4では、説明の便宜上、共通基板230をX軸方向に少しスライドさせた様子を描いており、また電流センサユニット200の構成を見やすくするために、第1筐体240及び第2筐体250は示していない。
Second Embodiment
FIG. 4 is a perspective view showing a configuration of a
図4及び図5に示されるように、電流センサユニット200は、複数の磁性体210−1、210−2、…と、複数の磁気センサ220−1、220−2、…と、1つの共通基板230と、第1筐体240と、第2筐体250とを備えて構成される。以下の説明において、複数の磁性体210−1、210−2、…のそれぞれを区別する必要がないときは磁性体210と記載し、同様に複数の磁気センサ220−1、220−2、…のそれぞれを区別する必要がないときは磁気センサ220と記載する。図4及び図5には2つの磁性体210−1及び210−2と2つの磁気センサ220−1及び220−2が明示的に描かれているが、電流センサユニット200に含まれる磁性体210と磁気センサ220の数は任意の数であってよく、本発明を限定するものではない。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
電流センサユニット200を使用する際には、図示されるように、測定対象の電流が流れている導体51を電流センサユニット200内に配置する。導体51を流れる電流は、電流の大きさ及び電流が流れる向きに応じた磁界(磁束)を導体51の周囲に発生させる。
When using the
磁性体210は、磁気回路を形成する。導体51は磁性体210が作る磁気回路を貫くように配置されている。磁気回路は、導体51を流れる電流により発生した磁束を集磁する。つまり、導体51を流れる電流により発生した磁束は、磁性体210が作る磁気回路の内部に集中して存在する。これにより、磁性体210に設けられた空隙212における磁束密度が増大し、磁気センサ220による磁束の検出精度、ひいては導体51を流れる電流の測定精度が向上する。磁性体210はまた、磁性体210が作る磁気回路の外側に存在し得るノイズの磁束が当該磁気回路の内側へ入り込まないようにする働きをする。例えば、磁性体210−2内に配置された導体51により発生した磁束は、隣の磁性体210−1が作る磁気回路の内側には入り込まないので、磁気センサ220−1に対して影響を与えない。このように各磁気センサ220はノイズの磁束による影響を受けないため、導体51を流れる電流の測定誤差が低減される。
The magnetic body 210 forms a magnetic circuit. The
磁性体210は、X軸に沿って延在する下柱体210aと、下柱体210aの右端から上方に延びる右柱体210bと、右柱体210bの上端からX軸に沿って下柱体210aと同じ側に延びる上柱体210cとから構成される。下柱体210aの左端部と上柱体210cの左端部との間には、空隙212が設けられている。即ち、磁性体210が作る磁気回路は、回路の途中に空隙212を有している。空隙212には後述するように共通基板230と磁気センサ220が配置されるが、空隙212の上下方向(Z軸方向)の大きさは、空隙212内に共通基板230と磁気センサ220を配置可能である限りにおいて、できるだけ小さい方がよい。磁気回路を通る磁束が空隙212の部分で外へ広がることなく、磁気センサ220により多くの磁束が集中するようにするためである。空隙212を上下方向に狭くするために、例えば磁性体210を、下柱体210aの先端部分が上方に延び、上柱体210cの先端部分が下方に延びた形状に構成することとしてもよい。
The magnetic body 210 includes a
共通基板230は、複数の磁性体210−1、210−2、…に跨る寸法と形状を持つ基板である。即ち、複数の磁性体210−1、210−2、…に対して共通基板230は1つだけ設けられている。例えば、8個の磁性体210がX軸に沿って一列に配列されてなる電流センサユニット200においては、共通基板230の幅、つまりX軸に沿った長さは、磁性体210の8個分の幅よりも大きい。なお、共通基板230は、電流センサユニット200が備える複数の磁性体210−1、210−2、…の全てではなく、そのうちの一部分である複数の磁性体210(例えば磁性体210−1及び210−2の2つ)に跨る寸法と形状を持つ基板であってもよい。例えば、8個の磁性体210がX軸に沿って一列に配列されてなる電流センサユニット200において、4個の磁性体210に跨る寸法と形状を持った2つの共通基板230が用いられてもよい。
The
共通基板230は、複数の貫通穴232を有する。共通基板230の複数の貫通穴232には、各磁性体210の右柱体210bがそれぞれ挿通されている。したがって、各磁性体210の下柱体210aと上柱体210cは、共通基板230を挟んでそれぞれ互いに反対側(即ち、共通基板230のそれぞれ下側と上側)となる位置に配置されている。
The
共通基板230と複数の磁性体210−1、210−2、…は、第1筐体240に収容されている。第2筐体250は第1筐体240の上部開口を覆う蓋である。第1筐体240内において、複数の磁性体210−1、210−2、…はそれぞれ規定位置に固定されている。一方、共通基板230は、上述したように各磁性体210の右柱体210bを貫通穴232に挿通した形で、第1筐体240内をX軸に沿ってスライド移動が可能である。共通基板230は、第1筐体240内をスライド移動することによって、磁性体210の空隙212から共通基板230が脱離した第1形態と、磁性体210の空隙212を共通基板230が横切る第2形態とをとり得る。第1形態は図4の斜視図によって示され(但し図4では第1筐体240及び第2筐体250自体は不図示である)、第2形態は図5の断面図によって示されている。
The
第1形態においては、共通基板230が磁性体210の空隙212から脱離することによって共通基板230と各磁性体210との間に生じた空間を介して、導体51を磁気回路の外側から内側に挿入したり、あるいはその逆に、導体51を磁気回路の内側から外側へ取り出したりすることができる。第2形態は、導体51の電流を磁気センサ220により測定する際の配置である。
In the first embodiment, the
共通基板230上には、複数の磁気センサ220−1、220−2、…が搭載されている。より具体的には、複数の磁気センサ220−1、220−2、…のそれぞれは、共通基板230が第2形態をとった時に各磁性体210の空隙212内に入る共通基板230上の位置において、共通基板230に実装されている。つまり、共通基板230が第2形態をとった時、例えば、磁気センサ220−1は磁性体210−1の空隙212に配置され、磁気センサ220−2は磁性体210−2の空隙212に配置され、以下同様に、いずれの磁気センサ220も対応する磁性体210の空隙212に配置される。上述したように、各磁性体210の空隙212には、導体51を流れる電流によって発生し、磁性体210が作る磁気回路によって集磁された磁束が通っている。この磁束は、各空隙212に配置された複数の磁気センサ220−1、220−2、…のそれぞれによって検出される。こうして得られる磁気センサ220からの出力値は、導体51を流れる電流の値を示している。
A plurality of magnetic sensors 220-1, 220-2,... Are mounted on the
電流センサユニット200を使用して電流を測定するためには、まず共通基板230を第1形態に配置し、測定対象の電流が流れる導体51を、各磁性体210の内側、即ち下柱体210aと右柱体210bと上柱体210cとによって囲まれた空間にそれぞれ通す。次に、共通基板230をスライド移動させて第2形態に配置し、この状態で各磁気センサ220から磁界を検出した結果である出力値を取得する。このように取得された出力値に基づいて、各磁気センサ220に対応する導体51の電流値を得ることができる。
In order to measure the current using the
以上説明したように、本実施形態による電流センサユニット200は、共通基板230を用いて複数の磁性体210−1、210−2、…と複数の磁気センサ220−1、220−2、…とをユニット化して構成されているので、そのサイズを小型化することが可能である。
As described above, in the
<第3実施形態>
図6は、本発明の第3実施形態に係る電流センサユニット300の構成を示す斜視図である。図6においてX、Y、及びZ軸を図中に示す向きにとる。図7は、電流センサユニット300のXZ面による断面図である。なお、図6では、説明の便宜上、磁性体310を共通基板330から上方へ少し離した様子を描いており、また電流センサユニット300の構成を見やすくするために、第1筐体340及び第2筐体350は示していない。
Third Embodiment
FIG. 6 is a perspective view showing the configuration of a
図6及び図7に示されるように、電流センサユニット300は、複数の磁性体310−1、310−2、…と、複数の磁気センサ320−1、320−2、…と、1つの共通基板330と、第1筐体340と、第2筐体350とを備えて構成される。以下の説明において、複数の磁性体310−1、310−2、…のそれぞれを区別する必要がないときは磁性体310と記載し、同様に複数の磁気センサ320−1、320−2、…のそれぞれを区別する必要がないときは磁気センサ320と記載する。図6及び図7には2つの磁性体310−1及び310−2と2つの磁気センサ320−1及び320−2が明示的に描かれているが、電流センサユニット300に含まれる磁性体310と磁気センサ320の数は任意の数であってよく、本発明を限定するものではない。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
電流センサユニット300を使用する際には、図示されるように、測定対象の電流が流れている導体51を電流センサユニット300内に配置する。導体51を流れる電流は、電流の大きさ及び電流が流れる向きに応じた磁界(磁束)を導体51の周囲に発生させる。
When the
磁性体310は、磁気回路を形成する。導体51は磁性体310が作る磁気回路を貫くように配置されている。磁気回路は、導体51を流れる電流により発生した磁束を集磁する。つまり、導体51を流れる電流により発生した磁束は、磁性体310が作る磁気回路の内部に集中して存在する。これにより、磁性体310に設けられた空隙312における磁束密度が増大し、磁気センサ320による磁束の検出精度、ひいては導体51を流れる電流の測定精度が向上する。磁性体310はまた、磁性体310が作る磁気回路の外側に存在し得るノイズの磁束が当該磁気回路の内側へ入り込まないようにする働きをする。各磁気センサ320はノイズの磁束による影響を受けないため、導体51を流れる電流の測定誤差が低減される。
The magnetic body 310 forms a magnetic circuit. The
磁性体310は、X軸に沿って延在する上柱体310aと、上柱体310aの右端から下方に延びる右柱体310bと、上柱体310aの左端から下方に延びる左柱体310cとから構成される。右柱体310bの下端部と左柱体310cの下端部との間には、空隙312が設けられている。即ち、磁性体310が作る磁気回路は、回路の途中に空隙312を有している。空隙312には後述するように共通基板330の副基板330bと磁気センサ320が配置されるが、空隙312の左右方向(X軸方向)の大きさは、空隙312内に副基板330bと磁気センサ320を配置可能である限りにおいて、できるだけ小さい方がよい。磁気回路を通る磁束が空隙312の部分で外へ広がることなく、磁気センサ320により多くの磁束が集中するようにするためである。空隙312を左右方向に狭くするために、例えば磁性体310を、右柱体310bの先端部分が左方(左柱体310c側)に延び、左柱体310cの先端部分が右方(右柱体310b側)に延びた形状に構成することとしてもよい。
The magnetic body 310 includes an
共通基板330は、複数の磁性体310−1、310−2、…に跨る寸法と形状を持つ基板である。即ち、複数の磁性体310−1、310−2、…に対して共通基板330は1つだけ設けられている。例えば、8個の磁性体310がX軸に沿って一列に配列されてなる電流センサユニット300においては、共通基板330の幅、つまりX軸に沿った長さは、磁性体310の8個分の幅よりも大きい。なお、共通基板330は、電流センサユニット300が備える複数の磁性体310−1、310−2、…の全てではなく、そのうちの一部分である複数の磁性体310に跨る寸法と形状を持つ基板であってもよい。
The
共通基板330は、XY面に平行な平面で構成された1つの主基板330aと、YZ面に平行な平面で構成された複数の副基板330bとを組み合わせて構成されている。副基板330bは、複数の磁性体310−1、310−2、…のそれぞれに対応して設けられている。各副基板330bは、対応する各磁性体310の右柱体310bと左柱体310cとによって挟まれる位置に配置されている。
The
共通基板330は第1筐体340に収容され、複数の磁性体310−1、310−2、…は第2筐体350に収容されている。第1筐体340と第2筐体350は、それぞれが互いに分離した第1形態と、それぞれが互いに連結した第2形態とをとることができるように構成される。第1形態は図6の斜視図によって示され(但し図6では第1筐体340及び第2筐体350自体は不図示である)、第2形態は図7の断面図によって示されている。
The
第1形態においては、第1筐体340と第2筐体350が分離されることによって共通基板330と各磁性体310との間に生じた空間を介して、導体51を磁気回路の外側から内側に挿入したり、あるいはその逆に、導体51を磁気回路の内側から外側へ取り出したりすることができる。一方、第2形態においては、第1筐体340と第2筐体350が連結されることにより、共通基板330の各副基板330bがそれぞれ対応する各磁性体310の空隙312を横切るように配置される。第2形態は、導体51の電流を磁気センサ320により測定する際の配置である。
In the first embodiment, by separating the
共通基板330の各副基板330b上には、それぞれ磁気センサ320が搭載されている。より具体的には、第1筐体340と第2筐体350が第2形態をとった時に各磁性体310の空隙312を横切る副基板330b上の位置に、磁気センサ320がそれぞれ実装されている。つまり、第2形態において、例えば、磁気センサ320−1は磁性体310−1の空隙312に配置され、磁気センサ320−2は磁性体310−2の空隙312に配置され、以下同様に、いずれの磁気センサ320も対応する磁性体310の空隙312に配置される。上述したように、各磁性体310の空隙312には、導体51を流れる電流によって発生し、磁性体310が作る磁気回路によって集磁された磁束が通っている。この磁束は、各空隙312に配置された複数の磁気センサ320−1、320−2、…のそれぞれによって検出される。こうして得られる磁気センサ320からの出力値は、導体51を流れる電流の値を示している。
Magnetic sensors 320 are mounted on the
電流センサユニット300を使用して電流を測定するためには、まず第1筐体340と第2筐体350を第1形態に配置し、測定対象の電流が流れる導体51を、各磁性体310の内側、即ち上柱体310aと右柱体310bと左柱体310cとによって囲まれた空間にそれぞれ通す。次に、第1筐体340と第2筐体350を第2形態に配置し、この状態で各磁気センサ320から磁界を検出した結果である出力値を取得する。このように取得された出力値に基づいて、各磁気センサ320に対応する導体51の電流値を得ることができる。
In order to measure the current using the
以上説明したように、本実施形態による電流センサユニット300は、共通基板330を用いて複数の磁性体310−1、310−2、…と複数の磁気センサ320−1、320−2、…とをユニット化して構成されているので、そのサイズを小型化することが可能である。
As described above, in the
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されず、その要旨を逸脱しない範囲内において様々な変更が可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this, A various change is possible in the range which does not deviate from the summary.
100、200、300 電流センサユニット
110、210、310 磁性体
112、212、312 空隙
120、220、320 磁気センサ
130、230、330 共通基板
140、240、340 第1筐体
150、250、350 第2筐体
51、52 導体
100, 200, 300 Current sensor unit 110, 210, 310
Claims (2)
前記磁気回路のそれぞれを貫く導体を流れる電流により生じる磁界を別個に検出するための複数の磁気センサと、
前記複数の磁気センサのそれぞれが、対応する前記磁性体の前記空隙に位置するよう搭載された1つの共通基板と、
前記複数の磁性体及び前記共通基板を収容する筐体と、
を備え、
前記共通基板は複数の貫通穴を有し、前記複数の磁性体のそれぞれは前記筐体内において対応する前記貫通穴に挿通されており、
前記複数の磁性体は前記筐体に対して固定され、前記共通基板は前記固定された複数の磁性体に対してスライド移動可能であり、
前記共通基板をスライド移動させ前記磁性体の前記空隙から脱離させた状態で前記磁性体の前記空隙を前記導体が横切ることによって、前記導体を前記磁気回路に対して着脱することが可能である、
電流センサユニット。 A plurality of magnetic bodies, each of which comprises a separate magnetic circuit, wherein each magnetic circuit is provided with an air gap;
A plurality of magnetic sensors for separately detecting magnetic fields generated by current flowing in a conductor passing through each of the magnetic circuits;
One common substrate mounted such that each of the plurality of magnetic sensors is positioned in the air gap of the corresponding magnetic body;
A housing that accommodates the plurality of magnetic bodies and the common substrate;
Equipped with
The common substrate has a plurality of through holes, and each of the plurality of magnetic bodies is inserted into the corresponding through hole in the housing,
The plurality of magnetic bodies are fixed to the housing, and the common substrate is slidable with respect to the plurality of fixed magnetic bodies,
The conductor can be attached to and detached from the magnetic circuit by the conductor crossing the air gap of the magnetic body in a state where the common substrate is slid and separated from the air gap of the magnetic body. ,
Current sensor unit.
前記磁気回路のそれぞれを貫く導体を流れる電流により生じる磁界を別個に検出するための複数の磁気センサと、
1つの主基板及び前記主基板に対して垂直な複数の副基板からなる共通基板であって、前記複数の磁気センサのそれぞれが、対応する前記磁性体の前記空隙に位置するよう各副基板上に搭載された共通基板と、
前記共通基板を収容する第1筐体と、
前記複数の磁性体を収容する第2筐体と、
を備え、
前記第1筐体と前記第2筐体を互いに離した状態において前記導体を各磁気回路に対して着脱することが可能であり、
前記第1筐体と前記第2筐体を互いに連結した状態において前記副基板上の前記磁気センサのそれぞれが対応する前記磁性体の前記空隙の位置に配置される、
電流センサユニット。 A plurality of magnetic bodies, each of which comprises a separate magnetic circuit, wherein each magnetic circuit is provided with an air gap;
A plurality of magnetic sensors for separately detecting magnetic fields generated by current flowing in a conductor passing through each of the magnetic circuits;
A common substrate comprising one main substrate and a plurality of sub-substrates perpendicular to the main substrate, wherein each of the plurality of magnetic sensors is located on the corresponding air gap of the corresponding magnetic body. A common board mounted on the
A first case for housing the common substrate;
A second housing that accommodates the plurality of magnetic bodies;
Equipped with
The conductor can be attached to and detached from each magnetic circuit in a state in which the first housing and the second housing are separated from each other,
In a state in which the first housing and the second housing are connected to each other, the magnetic sensors on the sub-substrate are disposed at the positions of the air gaps of the corresponding magnetic bodies, respectively.
Current sensor unit.
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