JPH0613496Y2 - クランプセンサ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は、ホール素子を用いたクランプセンサに関
し、特に詳しく言うと、チップ型のホール素子を誘導電
圧等の影響を受けることなく磁気コアに装着したクラン
プセンサに関する。

［考案の技術的背景］ クランプセンサは活線状態にある被測定電路に開閉可能
な１対の磁気コアと電磁変換器とで構成され、活線状態
にある被測定電路にこのクランプセンサを外包させ、磁
気コアに誘起される磁束を電磁変換器を介して電気信号
に変換し、クランプセンサと組合わされる本体側の表示
器等に測定交流および直流電流として表示するものであ
る。一方、電磁変換器としてホール素子を用いることに
より、交流および直流電流の測定はもとより、その乗算
機能により電力も測定できるため、種々のクランプセン
サに適用されている。

ホール素子を用いた従来のクランプセンサを第３図によ
り説明すると、クランプセンサは絶縁性プラスチックを
成型等により作られた左右対象の１対のホルダ１，２を
有し、その基部３，４が軸５により開閉可能に組合わさ
れている。各ホルダ１，２内には、寸法、形状が同一に
打抜かれた高透磁率の積層板が複数枚積重ねられて構成
され、リベット止め等によりそれぞれ一体的にかしめら
れた磁気コア６，７が挿入され、エポキシ系の硬化性樹
脂８，９により固定されている。このホルダ１，２の両
端の当接面には、硬化性樹脂８，９により規定される所
定の長さの磁気ギャップ11，12が形成されており、一方
の磁気ギャップ11内にはホール素子12が硬化性樹脂８に
より固定されている。従来、このようなホール素子12は
適当な基板上に素子を接着あるいは蒸着した後、リード
線を接続し誘導補償しながら１ケ所にまとめた後、基板
と素子を覆うように合成樹脂でパッケージされており、
このパッケージ部の大きさは略１cm³以下に、そして厚
みは数mm以下になっている。

［考案が解決しようとする問題点］ このような従来のホール素子は、比較的大形のクランプ
センサに組込む場合は問題がないが、クランプセンサを
小形化しようとすると、ホール素子の大きさが問題にな
ってくる。すなわち、クランプセンサを小形化する場合
には、磁気コアも小形化することになり、コアのエアギ
ャップも大きくとれなくなるが、このエアギャップ部に
はホール素子を位置させなければならず、必然的にホー
ル素子の大きさや厚みによりクランプセンサの大きさも
制約されてしまう。そこで、上述したようなパッケージ
型ホール素子より小型のものとして、近来市販されてい
るチップ型のホール素子を用いれば、クランプセンサを
更に小型化することが可能となる。このようなチップ型
ホール素子13は、第４図に示すように、ホール素子を保
護樹脂層14で覆い、この保護樹脂層14の両端にそれぞれ
入力端子15,17と出力端子16,18を設けたものである。こ
のチップ型ホール素子を磁気コア６の端面の硬化性樹脂
８内に設け、入力端子15,17と出力端子16,18のリード線
19,20,21,22を従来と同様に配線すると第５図のように
なる。

このような配線形態をとると、リード線19と22とで囲ま
れた領域とリード線20と21とで囲まれた領域が構成され
てしまい、磁界の周波数が高くなるとこれら領域に誘導
電圧が発生し、出力端子にはホール素子によって発生し
たホール電圧とリード線により発生した誘導電圧とが加
算された電圧が現われ、ホール素子本来の電圧と特性が
異なった出力電圧となってしまう。このような誤差は、
第６図に点線で示すように使用帯域周波数が100Hzを超
えると徐々に誘導電圧の影響を受け、１KHz近くでは＋
２％の測定誤差が生じ、使用帯域周波数によっては正確
な計測ができないことになる。また、入出力端子が直接
ホール素子13から露呈しているので、磁気コアに対して
確実な絶縁を行なわなければならない。更にチップ型ホ
ール素子は非常に小形のため、磁気コアの磁束に対して
直交性を保持しかつ磁気コアに強固に取付ける必要があ
り、単にパッケージ型ホール素子をチップ型ホール素子
に代えるだけでは実用に供しない。

そこでこの考案の目的は、チップ型ホール素子を簡単な
構成により誘導電圧の発生を防止し、かつ磁気コアの磁
束に対して直交性を保持しながら磁気コアに強固に取付
けたクランプセンサを提供することである。

［問題点を解決するための手段］ この考案のクランプセンサは、ホール素子は１組の相対
する側縁の一方に第１出力端子と第１入力端子が形成さ
れ、他方の側縁には第１出力端子と対角線上に第２出力
端子がそして第１入力端子と対角線上に第２入力端子が
形成された保護樹脂材で覆われたチップ型のホール素子
で構成され、このチップ型ホール素子を一方の磁気コア
の端面に位置するようにその一面に固着する支持部とチ
ップ型ホール素子の４つの入出力電路が印刷された端子
部とを備えたフレキシブルなプリント基板とを有し、支
持部はチップ型ホール素子の第１および第２入出力端子
と相対する部分に第１および第２入出力端子用導体部を
有し、第１入力端子用導体部は支持部の前面において第
２入力端子用導体部方向に対角線上に延在するように印
刷された第１端子電路の一端に接続され、第１出力端子
用導体部は支持部の裏面において第２出力端子用導体部
方向に対角線上に延在するように印刷された第２端子電
路の一端に接続され、第１端子電路と第２端子電路の他
端は第２入出力端子用導体部の近傍で入出力電路に接続
されていることを特徴とするものである。

［作用］ プリント基板の支持部に形成されたチップ型ホール素子
の第１入力端子用導体部に接続する第１電路を例えば支
持部の裏面に第２入力端子用導体部方向に向かって形成
し、第１出力端子用導体部に接続する第２電路を支持部
の前面に第２出力端子用導体部方向に向かって形成す
る。これにより第１および第２入力導線および第１およ
び第２出力導線による上述したような領域は形成され
ず、誘導電圧が発生することはない。これら第１および
第２電路はプリント基板にパターン印刷されるので不動
であり、取付け時や使用時において電路が移動して誘導
電圧を発生するような領域が生じることを完全に排除す
ることができ、さらに、チップ型ホール素子はプリント
基板の支持部に設けているので、支持部によってある程
度の面積をとれるので、チップ型ホール素子単体を直接
磁気コアに取付ける場合より磁束に対する直交性を容易
に設定でき、かつ強固に磁気コアの端面に絶縁をとりな
がら取付けることができる。

［実施例］ 以下、この考案を図面に示す一実施例について説明す
る。上述従来例と同一構成要件は同一参照番号で示し、
その詳細な説明は省略する。チップ型ホール素子13を固
定支持するフレキシブルなプリント基板21は、このホー
ル素子13を固定支持する支持部22と、このホール素子13
のための第１入出力電路23,24がその裏面にそして第２
入出力電路25,26がその表面にそれぞれプリントされた
端子部27とから構成されている。

支持部22は、その外径を磁気コア６を取囲む硬化性樹脂
８の断面外径に略等しいかそれより僅かに小さい外径を
有し、その表面中央にはホール素子13の第１入出力端子
15,16および第２入出力端子17,18とそれぞれ相対するよ
うに第１入出力端子用導体部28,29および第２入出力端
子用導体部30,31がプリントされている。第１入力端子
用導体部28には第１端子電路32の一端が接続され、この
第１端子電路32は開口部33から支持部22の裏面を通って
第２入力端子用導体部30の裏面に位置するように対角線
上に延在した後、端子部27の裏面にプリントされた第１
入力電路23に接続されている。第１出力端子用導体部29
には第２端子電路34の一端が接続され、この第１端子電
路32は支持部22の表面を通って第２出力端子用導体部31
の近傍まで対角線上に延在した後、開口部35から支持部
22の裏面を通って第２出力端子用導体部31の裏面に位置
した後、端子部27の裏面にプリントされた第１出力電路
24に接続されている。第２入力端子用導体部30は端子部
27の表面にプリントされた第２入力電路25に、そして第
２出力端子用導体部31は同じく端子部27の表面にプリン
トされた第２出力電路26にそれぞれ接続されている。こ
れら第１および第２入出力電路23,24,25,26は端子部27
の下端に取付けられたプリント基板用のソケット36によ
り外部機器（図示しない）に接続される。

プリント基板21の支持部22の裏面には、このホール素子
13が取付けられる磁気コア６の端面に略等しい大きさ
の、例えばガラスエポキシフイルム等で構成された補強
材37が取付けられている。この補強材37を設けることに
より、フレキシブルなプリント基板21に強度を持たせる
ことができ、たわみやねじれに対して強くすることがで
きる。

組立てに当たっては、まずプリント基板21の支持部22の
裏面に補強材37を粘着等により固定した後、第４図に示
すようなチップ型ホール素子13をその第１入出力端子1
5,16および第２入出力端子17,18を支持部22の第１入出
力端子用導体部28,29および第２入出力端子用導体部30,
31に相対するようにして接着材あるいは両面粘着テープ
等により装着し、次いで電気的にこれら端子および導体
部を接続するように半田付けする。半田時の熱は支持部
22により放熱されるので、熱によりホール素子13の破壊
を防止することができる。支持部22にホール素子13を固
着した後、補強材37側を磁気コア６の端面に位置する熱
硬化樹脂８の面に粘着等により固定し、そのソケット36
を基部３，４側から外部に取り出す。この実施例では基
部３，４の近傍の磁気コア６にホール素子13を取付けて
いるが、磁気コア６あるいは７の開閉端側にこのホール
素子13を取付ける場合は、端子部27を磁気コア６の内周
面に沿ってはわせるようにした後、基部３，４側から外
部に取り出すようにすればよい。

このようにホール素子13を取付けることにより、第１入
力端子15から第１入力電路23に至る導線部である端子電
路32は支持部22の裏面を通って第２入力端子17の裏面に
位置し、第１出力端子16から第１出力電路24に至る導線
部である端子電路34は支持部22の表面を通って第２入力
端子17方向に延在させた後、支持部22の裏面に位置させ
ているので、端子電路32と34は支持部22を挟んで交差し
ており、電気的に完全に絶縁される。この回路配置によ
り従来のようにホール素子13の第１入力端子と第２入力
端子から入力用のリード線に接続することにより構成さ
れる領域および第１出力端子と第２出力端子から出力用
のリード線に接続することにより構成される領域は生じ
ないので、誘導電圧の発生を防止することができ、第６
図に実線で示すように、広い帯域周波数にわたって、誤
差が生じることはない。また、ホール素子13は略磁気コ
ア６の断面積に等しい面積のプリント基板21の支持部22
に固定されるので、磁気コア６，７による磁束に対して
直角になるように取付ける操作も容易に行なえる。さら
に、ホール素子13は接着あるいは粘着テープおよび半田
付けにより支持部22に固着された後、磁気コア６の端面
の熱硬化性樹脂８の面に粘着されるので、強固に取付け
支持ができる。

［考案の効果］ 以上のようにこの考案のクランプセンサは、プリント基
板の支持部に形成され、チップ型ホール素子の第１入出
力端子用導体部に接続する第１および第２電路がプリン
ト基板の支持部の表裏に印刷により形成されているの
で、第１および第２入力導線と第１および第２出力導線
による誘導電圧が発生する領域は形成されず、誘導電圧
の発生を確実に防止することができるので、誤差を生じ
ることなく正確に測定することができる。さらに、チッ
プ型ホール素子はプリント基板の支持部に設けており、
支持部によってある程度の面積をとれるので、ホール素
子単体を直接磁気コアに取付ける場合より磁束に対する
直交性を容易に設定でき、かつ強固に磁気コアの端面に
取付けることができ、ホール素子と磁気コアとの絶縁も
プリント基板により確実に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は考案の一実施例におけるプリント基板を示す平
面図、第２図はその側面をホール素子と磁気コアの一部
とともに示す一部切断側面図、第３図は従来のクランプ
センサの一例を示す横断面図、第４図はチップ型ホール
素子の一例を示す平面図、第５図はその接続を示す配線
図、第６図は誘導電圧による誤差の発生状態を示すグラ
フである。 図面において、６，７は磁気コア、13はチップ型ホール
素子、15,16は第１入出力端子、17,18は第２入出力端
子、21はプリント基板、22は支持部、23,24は第１入出
力電路、25,26は第２入出力電路、27は端子部、28,29は
第１入出力端子用導体部、30,31は第２入出力端子用導
体部、32,33は第１および第２端子電路である。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】被測電路を包囲し得るように開閉可能に組
   合わせられた１対の磁気コアを有し、少なくともその一
   方の前記磁気コアの端面にホール素子を有するクランプ
   センサにおいて、前記ホール素子は１組の相対する側縁
   の一方に第１出力端子と第１入力端子が形成され、他方
   の側縁には前記第１出力端子と対角線上に第２出力端子
   がそして前記第１入力端子と対角線上に第２入力端子が
   形成された保護樹脂材で覆われたチップ型のホール素子
   で構成され、このチップ型ホール素子を前記一方の磁気
   コアの端面に位置するようにその一面に固着する支持部
   と前記チップ型ホール素子の４つの入出力電路が印刷さ
   れた端子部とを備えたフレキシブルなプリント基板とを
   有し、前記支持部は前記チップ型ホール素子の前記第１
   および第２入出力端子と相対する部分に第１および第２
   入出力端子用導体部を有し、前記第１入力端子用導体部
   は前記支持部の前面において前記第２入力端子用導体部
   方向に対角線上に延在するように印刷された第１端子電
   路の一端に接続され、前記第１出力端子用導体部は前記
   支持部の裏面において前記第２出力端子用導体部方向に
   対角線上に延在するように印刷された第２端子電路の一
   端に接続され、前記第１端子電路と前記第２端子電路の
   他端は前記第２入出力端子用導体部の近傍で前記入出力
   電路に接続されていることを特徴とするクランプセン
   サ。
2. 【請求項２】実用新案登録請求の範囲第１項において、
   前記基板の前記支持部にはこの支持部を介して前記ホー
   ル素子と相対する位置に補強材が固定されていることを
   特徴とするクランプセンサ。
3. 【請求項３】実用新案登録請求の範囲第１項において、
   前記第１入出力端子用の前記入出力電路は、前記第２入
   出力端子の前記入出力電路と相対する前記端子部の面に
   形成されていることを特徴とするクランプセンサ。