JP6974898B2

JP6974898B2 - 電流変換器

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Publication number: JP6974898B2
Application number: JP2017059895A
Authority: JP
Inventors: 貴弘松岡; 匠佐藤; 正博川瀬
Original assignee: Canon Electronics Inc
Current assignee: Canon Electronics Inc
Priority date: 2017-03-24
Filing date: 2017-03-24
Publication date: 2021-12-01
Anticipated expiration: 2037-03-24
Also published as: JP2018163022A

Description

本発明は、直交フラックスゲート型磁気センサなどの高感度な磁気センサを用いた電流変換器に関する。

被計測電流線が挿通される開口部を持つ電流変換器は、被計測電流線の位置に関わらず電流計測感度が一定であることが求められる。

貫通型の電流変換器には、フェライトなどで構成された集磁コアを持つホールセンサや、プローブ型の平行フラックスゲート型磁気センサと、環状の磁気コアを備える平行フラックスゲート型磁気センサが用いられることが多い。特許文献１には環状の磁気コアを備える平行フラックスゲート型磁気センサが開示されており、これらの磁気センサは、環状の磁気回路を備えるため電流センサの位置に関わらず、電流計測感度を一定にすることが可能である。

一対の電流線の差動で計測される漏洩電流などの微小な電流の計測は、ホールセンサでは磁気計測感度が不足しており計測ができないが、高感度な磁気計測が可能な平行フラックスゲート型センサは適している。

特表２０１３-５３９５３８号公報

しかし、集磁コアを備えるプローブ型の平行フラックスゲート型磁気センサは、磁気コアの磁気特性の影響を受けやすく、計測精度にばらつきが生じやすい。

また、環状の磁気コアを用いた平行フラックスゲート型センサは、磁気コアの周囲に励磁コイルを巻きまわす必要がある。この励磁コイルは、閉鎖形状もしくは略閉鎖形状の磁気コアに巻回すために、工数が多くかかってしまうという問題がある。

上記を鑑み、本発明は、
被計測電流線を通す貫通穴を持ち、高透磁率材料で形成された環状で中空構造のケース体と、
該ケース体内部に配置された磁気検出器を備える電流変換器であって、
前記磁気検出器は、磁性体と、該磁性体の周囲に巻回された検知コイルを備える直交フラックスゲート型センサであり、
前記ケース体内部において、前記貫通穴の同心円上に磁性体を含まない磁束を通過させる環状の経路が設けられ、前記経路上に直線状の前記磁性体および直線状に巻回された前記検知コイルが配置され、
前記磁気検出器は、前記経路上に配置された基板上に配置され、
前記検知コイルは、前記基板の端部から挿通されて前記基板に取り付けられていることを特徴とする。

本発明によれば、高感度な電流検知を行える電流変換器を小型に構成することができる。

本発明の一実施形態に係る電流変換器ユニットの分解斜視図。本発明の一実施形態に係る電流変換器の要部の斜視図。本発明の一実施形態に係る電流変換器の斜視断面図。本発明の一実施形態に係る電流変換器の他の斜視断面図。本発明の一実施形態に係る電流変換器のケース体と磁気検出器の位置関係を示す断面図。本発明の一実施形態に係る電流変換器の信号ピンとケース体との関係を示す斜視図および断面図。本発明の一実施形態に係る電流変換器ユニットの他の分解斜視図。本発明の一実施形態に係る電流変換器の他の分解斜視図である。本発明の一実施形態に係る電流変換器の他の分解斜視図である。本発明の一実施形態に係る電流変換器の他の分解斜視図である。本発明の他の実施形態に係る電流変換器要部の斜視図である。

（第１の実施形態）
本発明に係る電流変換器の第１の実施形態として、ケース体の中空内に磁気検出器を１つ備える構成について説明する。

図１は第１の実施形態に係る電流変換器ユニットの分解斜視図である。電流変換器３０の周囲には負帰還巻線３２が巻かれていて、制御基板５３０に対して端子ピン３３を介して実装されている。電流変換器３０の外側には外周シールド４が配置される。

図２は、電流変換器３０の負帰還巻線３２を外した状態の図である。環状で中空構造のケース体１の内部空間内に磁気検出器１０を１つ配置した電流変換器を構成している。ケース体１は、被計測電流線が通される貫通穴を持ち、被計測電流線に流れる電流が発生させる磁束密度を磁気検出器１０で磁電変換する。また、ケース体１は、貫通穴の軸と直交する平面で２分割され、図２における上方側の上ケース体１ａと図２における下方側の下ケース体１ｂとに分けられる。磁気検出器１０は、高周波電流が通電される磁性体１０ｂと、磁性体１０ｂの周りに配置された検知コイル１０ａを有している。この電流変換器は、複数の被計測電流線に流れる電流量の加算の計測に用いてもよく、また一対の被計測電流線に流れる電流量の差である漏電電流の計測に用いてもよい。なお図２からはその他の構成を除いて簡易に表示している。

本実施形態に係る電流変換器３０の電流検知の一例として、直交フラックスゲート型の磁気検出器を用いることができる。本実施形態において直交フラックスゲート型の磁気検出器１０を用いた場合の検出原理は、磁性体１０ｂに対して高周波の励磁電流を通電することによって磁性体１０ｂに磁化回転を発生させて、被測定電流が発生する磁界の大きさに対応した出力を検知コイル１０ａで誘導出力として検出するものである。被測定電流が発生する磁界がないとき、すなわち被計測電流に電流が流れていないときは、磁性体１０ｂに通電する励磁電流により生じる磁束は検知コイル１０ａと鎖交しないため誘導出力は検出されないが、被測定電流が流れることで発生する磁界により磁性体１０ｂ内部の磁化方向がバイアスされると、検知コイル１０ａを鎖交する磁束が発生するため、検知コイル１０ａで誘導出力を検出し、被測定電流の強度を検出することができる。

ケース体１の外表面には、図２には不図示の負帰還巻線３２が巻回され、磁気検出器１０の信号線はケース体１の外部にある制御基板５３０と接続されてもよい。ケース体１の外表面に、被測定電流が発生する磁界と同じ大きさで反対極性の磁界を発生させる負帰還巻線３２を巻きまわすことで、負帰還制御を施して被測定電流の検出精度を向上することができる。図１に示した制御基板５３０は、電源部、磁気検出器１０の磁性体に高周波電流を流す通電部、検知コイルの磁界検知信号を増幅する増幅部と積分器、負帰還巻線に負帰還信号を通電する負帰還ドライブ部、負帰還抵抗器の両端電圧を増幅する増幅器を備えてもよい。さらに、ケース体１の半径方向外側には、図１に示すように、パーマロイ、スーパーマロイ、ケイ素鋼板などの帯状の高透磁率材料で形成された外周シールド４を備えてもよい。

ケース体１は、パーマロイ、スーパーマロイ、ケイ素鋼板などの高透磁率材料で形成され、被計測電流線が通る計測用貫通穴の中心Ａを軸とする同心円状の空間である中空部１ｃが形成される（図５参照）。ケース体１は、被計測電流が発生させる円周方向の磁束に対して、磁気検出器１０より半径方向の内側が磁気的に滑らかであることが望ましい。一例としては、図２に示すように上ケース体１ａと下ケース体１ｂとのそれぞれにおいて、内周が閉じた環状となっている。この構成にすると、ケース体１が被計測電流により発生される円周方向の磁束を捕らえることができ、ケース体１の中空部１ｃには、計測用貫通穴の中心Ａに対する被計測電流線の位置に依らない均等な磁場を形成させることができる。この磁場調整効果により、被計測電流線の貫通穴内における片寄りによる電流検出感度のばらつきを低減することができる。また、ケース体１は、磁気シールドの役割を果たし外乱磁界に対する影響を低減する役割を果たす。

本実施形態においてケース体１は円形で構成しているが、正多角形などの閉鎖環状であってもよい。

図３は、ケース体１の形状の一例を示している。上下一対であり、半径方向に内周側と外周側のそれぞれにフランジを備えている。上ケース体１ａ側の上フランジ２ａと下ケース体１ｂ側の下フランジ２ｂとを上下密着して閉鎖空間を形成することで、ケース体１内部の磁場調整効果を高めることができる。さらに、上下一対のケース体を概ね同一形状にすることで、ケース体１の製作コストを低減することもできる。

図４は、ケース体１の別形状の一例を示している。断面コの字状の小ケース３ｂの開口部側に大ケース３ａで蓋をする構成であり、内周側と外周側においてそれぞれ大ケース３ａと小ケース３ｂとが重なりあうことで、磁場調整効果を高めることができ、さらに外乱磁界に対する影響を低減する効果がある。

図５は、ケース体１と磁気検出器１０の位置関係を示す断面図である。図５に示すように、磁気検出器１０は、ケース体１（下ケース体１ｂ）に対し、磁性体１０が環状のケース体１の同心円の接線となる向きに配置されている。磁気検出器１０は、高周波電流を通電する磁性体１０ｂと磁性体１０ｂの周囲に巻回された検知コイル１０ａとで構成され、検知コイル１０ａは外部磁界に比例した振幅の誘導出力を取り出す直交フラックスゲート型の磁気検出器１０を構成する。磁性体１０ｂは、直線状であってもよく、つづら折れ状であってもよい。磁性体１０ｂは、磁性ワイヤや非磁性基板上に形成された磁性薄膜でもよい。検知コイル１０ａは空芯コイルやボビンコイルでもよく、また、薄膜で形成された磁性体１０ｂ上に絶縁層を介すことで非磁性基板上に形成された薄膜で構成した薄膜コイルを用いると磁気検出器１０を小型にでき、好適である。

なお、図５では不図示となっているセンサ基板２０と制御基板５３０とで入出力を行うためにセンサ基板２０に設けられた端子ピン３３は、磁性体１０が接線となる仮想円の円周上に沿うように配置されている。すなわち、端子ピン３３は円弧状にセンサ基板２０に対して固定されており、その端子ピン３３が挿通される貫通穴１０１も下ケース体１ｂにおいて円弧状に設けられている。

磁気検出器１０の検知コイル１０ａは、コンデンサを接続して共振現象を利用することで、検出信号の取り出し効果を高めることができる。直交フラックスゲート型の磁気検出器１０は、一般的にホール素子などに比べると高感度であり、高い分解能で電流検出が可能である。

ホール素子などの磁気検出器は磁界検出感度が低いため、漏電電流などの微小電流を検出する場合は、フェライトやケイ素鋼板などでできた集磁コアを用いることが多い。しかし、本発明の直交フラックスゲート型の磁気検出器は、高感度であるため集磁コアを用いることなく漏電電流などの微小電流を検出することができる。

また、環状の磁気コア（集磁コア）を備える平行フラックスゲート型の磁気センサは、被計測電流線が発生させる同一円周上の計測磁界を効率的に計測することが可能であるが、閉鎖環状の磁気コアの周囲に励磁用の巻き線を施すため組み立て工数が多くかかってしまう。本発明の構成では、励磁コイルまたは検知コイルは閉鎖環状に巻回すことはなく、磁気検出器１０を簡単に構成することができる。

磁気検出器１０は、ケース体１内部の中空部１ｃにおける、磁性体を含まない円周状の経路に配置されるのが好ましい。この経路上は、非磁性の材料で埋められてもよい。例えば、図５における中心Ａを中心とする円周上の連続した空間である。

磁気検出器１０の磁界検知方向は、磁性体１０ｂの長手方向である。磁気検出器１０の磁界検知方向は、被計測電流が発生させる同心円状の磁束のうち、磁気検出器１０を通過する磁束の接線と平行になるように配置すると、最も感度よく電流計測ができる。一方、磁気検出器１０の磁界検知方向と、被計測電流により発生する同心円状の磁束の接線方向が交わるように配置すると、被計測電流量が大きくなっても飽和することなく、計測が可能であるため、磁気検出器１０の感度が良い場合などには、このように配置することで幅広い範囲の電流計測が可能となる。

図６に支持体３１とケース体１の関係を示す。支持体３１は、非磁性の樹脂材料などで形成されており、磁気検出器１０とケース体１の相対位置を決める役割を果たす。磁気検出器１０が実装されるセンサ基板２０を固定する凹部３１ａと、磁気検出器１０の信号をケース体１の外部に引き出すためのセンサ基板２０の端子ピン３３が通る貫通穴３１ｂを備えている。図６においては、センサ基板２０を省略して表示しているが、端子ピン３３のみ抜粋して記載している。ケース体１は、支持体３１の貫通穴３１ｂなどの支持体３１側から突出する部材に対応する貫通穴１０１、１０２を備えてもよい。

例えば、図６（ａ）に示すように、ケース体１の貫通穴１０２は、本実施形態においては、貫通穴１０２に対応する支持体３１の一方面側に設けられた位置決め凸部３１ｃ（図７参照）と係合することで、支持体３１とケース体１の位置を固定する。

支持体３１における位置決め凸部３１ｃの他方面側に相当する位置付近には、当接部３１ｆが設けられている。センサ基板２０を固定した支持体３１をケース体１に固定した状態では、ケース体１における端子ピン３３が挿通される側では、貫通穴１０１と後述の突起部３１ｄ、および貫通穴１０２と位置決め凸部３１ｃによって位置が決まり、支持体３１の他方側においては、当接部３１ｆがケース体１に当接するように設けられており、ケース体１に対する支持体３１およびセンサ基板２０の位置決めを行っている。

なお、支持体３１に対するセンサ基板２０の位置決めは、図７に示すセンサ基板２０の位置決め孔２０ｈに対し、支持体３１に設けた突起３１ｈが挿通されることによって行っているが、詳細は後述する。

図６（ｂ）に示すように、支持体３１の突起部３１ｄは、貫通穴３１ｂのうち両端の貫通穴３１ｂに対応する位置に設けられ、内部に端子ピン３３が通ることで、ケース体１と支持体３１との位置決めを行いつつ端子ピン３３とケース体１との電気的な接続を防ぐ役割を果たす。支持体３１の突起部３１ｄによってケース体１と支持体３１の位置を固定することで、支持体３１の突起部がない両端のもの以外の貫通穴３１ｂに対応する端子ピン３３をケース体１と接続しないように固定することも可能である。なお、貫通穴３１ｂのうちの複数に突起部３１ｄを設けることによって、ケース体１に対する支持体３１およびセンサ基板２０の位置決めを行うことができ、この場合、上述した位置決め凸部３１ｃを廃止することもできる。もしくは、１箇所のみ突起部３１ｄを設けて、位置決め凸部３１ｃとの２箇所でセンサ基板２０の位置決めを行うようにしても良い。

支持体３１の突起部３１ｄとケース体１の貫通穴１０１は、嵌め合わせで固定されてもよく、接着などで固定されてもよい。

支持体３１は、ケース体１の貫通穴１０１、１０２を通過して制御基板５３０と接触する接触部３１ｅをさらに備えてもよい。接触部３１ｅは、ケース体１と制御基板５３０との位置決めと固定の役割を果たしてもよい。本実施形態においては、突起部３１ｄの先端部が接触部３１ｅとなっている。

ここで、センサ基板２０について詳述する。図７に示すように、センサ基板２０は支持体３１に設けられた凹部３１ａに対応するように固定端２１を有している。一方、センサ基板２０に設けられた位置決め孔２０ｂに支持体３１の突起３１ｈが挿通することで支持体３１に対するセンサ基板２０の位置が固定される。このとき、センサ基板２０の固定端２１は凹部３１ａに収容される位置となっている。支持体３１は、センサ基板２０が固定された状態においては、センサ基板２０と共にほぼドーナツ形状の構造体を形成し、その構造体がケース体１に当接することによってケース体１内に収容されている。このように、ケース体１内に収容された各部品とケース体１とで、電流変換器３０を形成している。

センサ基板２０には、固定端２１近傍に磁気検出器１０が実装されており、検知コイル１０ｂは、固定端２１の先端から挿入されることによって、磁性体１０ａとオーバーラップする位置まで取り付け可能になっている。固定端２１の先端からセンサ基板２０に挿入された検知コイル１０ｂは、センサ基板２０に設けられた突き当て部２０ａに当接する位置まで挿入されるが、この位置まで挿入された検知コイル１０ｂは、センサ基板２０が支持体３１に取り付けられたときに、検知コイル収容部３１ｇに対して収容される。この構造により、固定端２１側からセンサ基板２０に挿入された検知コイル１０ｂの、ケース体１内部における位置決めがなされている。

電流変換器３０を制御基板５３０に対し端子ピン３３を導通させて実装し、外周シールド４で電流変換器３０を覆った上で、前カバー１００ａおよび後カバー１００ｂで封止することで、電流変換器ユニットを構成している。

本実施形態においては、磁気検出器１０の一例として、直交フラックスゲート方式を用いたセンサを用いることができ、磁性体１０ａをセンサ基板２０上に形成された磁性薄膜によって構成することによって小型化を可能にしている。それに伴い、検知コイル１０ｂは比較的長さの短い直線状のものを用いることができる。そのため上述したように固定端２１から検知コイル１０ｂを挿入するだけで磁気検出器１０を構成することができ、小型化に好適である。この場合、検知コイル１０ｂとしては汎用品として一般に用いられているような固定長のものを使用することができ、従来のような環状のコアに巻回するものなどに比べて、生産性を大きく向上できる。

磁性体１０ａや検知コイル１０ｂと制御基板５３０の間で信号を送受信するための端子ピン３３は、センサ基板２０に設けられており、センサ基板２０が支持体３１に固定された状態においては、端子ピン３３が支持体３１の貫通穴３１ｂおよびケース体１の貫通穴１０１を貫通することで制御基板５３０に固定され、制御基板５３０上の回路と導通される。

磁気検出器１０は、センサ基板２０が支持体３１の凹部３１ａに固定され、それらがケース体１に搭載された状態においては、複数設けられる端子ピン３３の中央部分（図７左上に示す断面図のＰの位置）と、各センサとのなす角がケース体１の計測用貫通穴の中心Ａに対して略９０度となる位置に設けられていることが好ましい。すなわち、磁気検出器１０を実装できるように、センサ基板２０の固体端２１がその位置まで延在していることが好ましい。

この構造によれば、後述するように、複数の磁気検出器１０を設ける場合に、計測用貫通穴の中心Ａに対して対照的な位置に他方の磁気検出器１０を配置しやすく、差動検出しやすくすることができる。また、端子ピン３３がケース体１を貫通する貫通穴１０１を、磁気検出器１０の近傍（特に中心Ａに対して１５度以内となる位置）に設けると、ノイズとなる外部磁界に対する磁気検出器１０の出力が変動しやすくなってしまうことが分かっている。本実施形態のように端子ピン３３の中央部分Ｐに対して略９０度をなす位置に磁気検出器１０を配置すれば、外部磁界に対して貫通穴１０１が及ぼす影響を抑えて、安定した出力を得ることができるようになる。なお、２つの磁気検出器１０を設ける場合でも、同様に配置することができ、好適である。

なお、図８に示すように、ケース体１の内部には、ケース体１の透磁率以上の透磁率を持つ材料で形成された内部シールド５をさらに備えてもよい。内部シールド５は、パーマロイやスーパーマロイなどの高い透磁率材料で形成された閉じたリング状の板材であることが好ましい。なお、図９に示すように、ケース体１と内部シールド５との間に、非磁性材料でできたシート材７などを配置することで、ケース体１と内部シールド５とは磁気的に接続していない。内部シールド５やシート材７は端子ピン３３に対応する位置に、ケース体１同様、図８に示す貫通穴５ａや不図示の貫通穴７ａを設けても良いし、端子ピン３３を避けて配置されるようにしていても良い。この構成により、内部シールド５は、ケース体１の磁場調整効果により生じる計測磁場を乱すことなく、外乱磁界に対する影響を低減することができる。

また、負帰還巻線３２は、絶縁膜を備えるコイル線をケース体１の周囲に巻回されることによって構成される。

また、ケース体１は、制御基板５３０のＧＮＤと接続されてもよい。端子ピン３３のうちのＧＮＤピンをケース体１と半田付けで接続してもよく、機械的にケース体１と接続してもよい。この構成により、被計測電流センサに大電圧が印加されたときに、磁気検出器１０と被計測電流線との容量結合を低減できる。

（第２の実施形態）
本発明に係る電流変換器における第２の実施形態では、ケース体１の内部に複数の磁気検出器１０を配置して、感度良く電流計測を行い、さらに外乱磁界に対する影響を低減する他の方法について説明する。なお、ケース体１の形状と磁気検出器１０などの構成は、第１の実施形態と同様であるので、第１の実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

ケース体１の内部に磁気検出器１０を複数配置した構成の例として、２個配置と４個配置した図を図９と図１０にそれぞれ示す。複数の磁気検出器１０は、中心点Ａを中心とする同一円周上に、被計測電流が発生させる磁束に対して同じ極性の出力となるように配置する。それぞれの磁気検出器１０の磁気検出信号を加算処理すると、電流検出の感度は磁気検出器１０の配置個数の乗算になるため、配置個数が多いほど微小電流の計測を高精度に実現できる。

図９、図１０に示すように、複数の磁気検出器１０を同一円周上に等間隔に配置すると被計測電流線の位置が中心からずれた場合の電流検出感度の変化をより低減できる。より好適には、６個以上の偶数個を配置する。

外乱磁界に対する影響を低減するためには、一対の磁気検出器１０の一方を同一円周上の中心点Ａを挟んで反対に位置するように配置をする（図９）。この配置によると、同相の外乱磁界に対しては、一対の磁気検出器の出力は逆極性になるため減算により打ち消すことができる。複数の対の磁気検出器１０を同一円周上に等間隔に配置をすることで、外乱磁界の低減効果をより大きくすることができ、より好適には、図１０のように２組以上の対を配置する。なお、図１０には２組の対すなわち合計４つの磁気検出器を備えており、その両端に設けた固定端２１にそれぞれ磁気検出器１０を設けた第１センサ基板２０１と第２センサ基板２０２とを設けている。この第１センサ基板２０１と第２センサ基板２０２に対し、それらの間を埋めるようにして支持する複数の支持枠３１を設けても良いし、環状に形成した支持枠３１に設けたセンサ基板保持用の凹形状に対して載置するように第１センサ基板２０１および第２センサ基板を取り付けても良い。

支持体３１は、複数の磁気検出器１０を配置する溝部を備えていても良く、その場合、支持体３１を環状に形成することで、磁気検出器１０を等間隔に配置することができ、さらに、支持体３１の突起部３１ｄとケース体１の貫通穴１０１とにより、ケース体１に対する支持体３１の位置決めを行うことによって、中心点Ａに対して同一円周上に磁気検出器１０を配置することが可能である。

（第３の実施形態）
この第３の実施形態は、第１の実施形態と第２の実施形態で説明をした、負帰還巻線を簡単に構成する方法について説明をする。なお、基本的な構成は第１の実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明をする。

図１１に、本発明に係る電流変換器における第３の実施形態の構成図を示す。ここで、ケース体１は、上ケース体１ａと下ケース体１ｂとをそれぞれさらに中心点Ａを通るような直線によって半径方向に分割をして、分割された第１上ケース体１ａ１と第１下ケース体１ｂ１（合わせて第１ケース体１ｃ）および第２上ケース体１ａ２と第２下ケース体１ｂ２（合わせて第２ケース体１ｄ）とに、負帰還巻線３４ａと負帰還巻線３４ｂとをそれぞれ巻回されてもよい。

負帰還巻線をそれぞれ巻き回した第１ケース体１ｃと第２ケース体１ｄの開口部同士が当接するように、それぞれ開口部を塞いで円環形状となるように固定をし、負帰還巻線３４ａ、３４ｂは、電気的に接続をして１系統の負帰還回路として動作させてもよい。第１の実施形態と第２の実施形態の負帰還巻線は、閉じた環状のケース体に巻回す貫通巻線であるため巻き線の工数が多くかかるが、ケース体を分割することで負帰還巻線の工数を削減することができる。負帰還巻線３４ａと負帰還巻線３４ｂは、ケース体１に直接巻回してもいいし、円弧状の空芯コイルやボビンコイルなどをケース体１に取り付けてもよい。

磁気検出器１０は、分割された第１ケース体１ｃと第２ケース体１ｄのどちらか一方のみに配置してもいいし、第１ケース体１ｃと第２ケース体１ｄのそれぞれに配置してもよい。ケース体１を分割することで分割された面に磁極が生じて、計測磁場を乱す原因となるが、第１ケース体１ｃと第２ケース体１ｄのそれぞれの端部から等距離の位置に２つの磁気検出器１０をそれぞれ収容して、それぞれの磁気検出器１０の検出結果の加算処理をすることで分割面に発生する磁極による発生磁束は打ち消されて、磁極の発生による電流計測の精度低下の影響は低減できる。

磁気検出器１０は、分割された第１ケース体１ｃと第２ケース体１ｄとにそれぞれ複数配置されてもよい。複数の磁気検出器１０は、第１ケース体１ｃと第２ケース体１ｄとを固定する時に中心点Ａを軸にした同一円周上に配置され、より好適には等間隔に配置すればよい。

第１ケース体１ｃと第２ケース体１ｄの端部をオーバーラップさせて接触させることで、ケース体の端部にできる磁極を小さくすることができる。例えば、第１ケース体１ｃの端部の外径を細くして、第２ケース体１ｄの端部内に挿通すればよく、第１上ケース体１ａ１と第１下ケース体１ｂ１の端部が上下でズレるように形成し、その形状に合うように第２上ケース体１ａ２と第２下ケース体１ｂ２を形成することで端部をオーバーラップさせても良い。

ケース体１は、２個以上に分割されてもよく、分割されたケース体１のそれぞれに負帰還コイルを巻き回して、１つの負帰還コイルとして動作させてもよい。

本発明は、電流路を形成する被測定対象のケーブルと磁気センサとの間に環状シールドリングを配置し、ケーブルと磁気センサとの間で発生する磁束を環状シールドリング内部に飽和させることで、ケーブルと磁気センサとの相対位置による出力ばらつきを低減できている。更に、磁気センサをシールド壁で取り囲むことにより、外乱磁界の影響をも防いでいる。

１ケース体
１０磁気検出器
１０ａ磁性体
１０ｂ検知コイル
２０センサ基板
３０電流変換器
３１支持体
５３０制御基板

Claims

被計測電流線を通す貫通穴を持ち、高透磁率材料で形成された環状で中空構造のケース体と、
該ケース体内部に配置された磁気検出器を備える電流変換器であって、
前記磁気検出器は、磁性体と、該磁性体の周囲に巻回された検知コイルを備える直交フラックスゲート型センサであり、
前記ケース体内部において、前記貫通穴の同心円上に磁性体を含まない磁束を通過させる環状の経路が設けられ、前記経路上に直線状の前記磁性体および直線状に巻回された前記検知コイルが配置され、
前記磁気検出器は、前記経路上に配置された基板上に配置され、
前記検知コイルは、前記基板の端部から挿通されて前記基板に取り付けられていることを特徴とする電流変換器。
前記貫通穴の同心円上に前記磁気検出器を複数備えることを特徴とする請求項１に記載の電流変換器。
前記磁性体は、非磁性基板上に薄膜で形成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の電流変換器。
前記ケース体は、前記貫通穴に対する内周側と外周側とにフランジを有し、
前記フランジが設けられた２つのケース体を前記フランジ同士で当接させることで形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電流変換器。
前記磁気検出器の信号線と接続する制御基板をさらに備え、
前記磁気検出器が実装されるセンサ基板に設けられた端子ピンが、前記ケース体の内部から外部へ貫通して、前記制御基板に接続されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電流変換器。
被計測電流線を通す貫通穴を持ち、高透磁率材料で形成された環状で中空構造のケース体と、
該ケース体内部に配置された磁気検出器を備える電流変換器であって、
前記磁気検出器は、磁性体と、該磁性体の周囲に巻回された検知コイルを備える直交フラックスゲート型センサであり、
前記ケース体内部において、前記貫通穴の同心円上に磁性体を含まない磁束を通過させる環状の経路が設けられ、前記経路上に前記磁気検出器が配置され、
前記磁気検出器を固定する支持体をさらに備え、
前記支持体と前記ケース体は、前記磁気検出器の信号線を通過させる複数の貫通部をそれぞれ備えており、
前記支持体の前記貫通部のうち少なくとも２つは前記ケース体の前記貫通部と係合する突起部を有し、それによって前記信号線と前記ケース体が接触しないことを特徴とする電流変換器。
前記ケース体の内部に、前記ケース体の透磁率以上の透磁率を持つ部材からなる閉じたリング状の内部シールドをさらに備え、
前記ケース体と前記内部シールドは磁気的に接続していないことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の電流変換器。
前記検知コイルは、前記薄膜上に絶縁層を介して形成された薄膜コイルからなることを特徴とする請求項３に記載の電流変換器。
前記検知コイルは、空芯コイルまたはボビンコイルからなることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の電流変換器。
前記ケース体を囲むように配置され、環状であって高透磁率材料からなる外周シールドをさらに備えることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の電流変換器。
前記磁気検出器の信号線と接続する制御基板をさらに備え、
前記ケース体の外表面に巻回され、前記制御基板に接続される負帰還巻線を有することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の電流変換器。