TW201142308A - Apparatus for measuring current-application information - Google Patents

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201142308 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 、本發明係關於通電資訊量測裝置，尤其關於採用磁性薄 為感測器並量測電流或電壓等通電資訊之通電資訊量測裝置。、 【先前技術】 通電資訊量測裝置中有以下翻貞··電流感測II，採 膜作為感測器；或者電功率量測裝置，採用磁性薄膜作 二 並以電流及電壓作為輸人，且將相當於兩輸人所得電的y 予以直接輸出。習知電流感測器包含：磁心、，由形狀包圍電= 外周的，性體疊層而成；線圈，環狀包圍磁心、；以及遮蔽構 框體及信號線，配置成包圍磁心及線圈部之外侧全體。尤其， 必須進行高精度量測的通f資訊量測裝置之巾，必須使電& 施加(於感測器）的磁場成為固定，不受電通路形狀、電線位置 Θ所以已有挺案出一種方法，設置機構以使被偵測電源與磁 場感測器之距離為固定以偵測通電資訊。 /〜、 例如，專利文獻1中，如圖23剖面說明圖所示，電流感測考 1^)1包含：磁阻抗元件102 ;電路部1〇5 ’具有驅動電路；以及▲ 算部109，求取被偵測電線D中通電的電流値。磁阻抗元件ι〇2 配置貼近於通電的被制電、❹外周，且因應於被_電線周圍 所產生的磁場強度而產生電壓。電路部1〇5具有驅動電路，該驅 動電路將電流供給到磁阻抗元件1〇2而將磁阻抗元件1〇2予以驅 動。又，運算部109係依據此磁阻抗元件1〇2產生的電壓，求取 被偵測電線D中通電的電流値。磁阻抗元件1〇2係固持於由非磁 性體構成的框體部111(111a、111b)，並於框體部in之外周設有： ，蔽構件113，構成阻隔外部干擾磁場的磁遮蔽。因為磁場^藉由 高靈敏度的磁阻抗元件102來偵測，所以在此裝置中，穩定地伯 測被傾測電線D中通電的電流。在此，框體部、mb)具 有固持部112(112a、1112b)，用於固持被偵測電線D。 201142308 - 〜ί、，亦已有提案出如圖24立體圖、圖25剖面圖所示的通雷 里測裝置。此裝置採用：第丨箱體部211，且 Β胃 裔的電流_線圈m ;以及第2箱體部212，具 =線D的凹部」並且於此第i及第2箱體部埋設有磁二時 「外側埋設有遮蔽構件113。依據此種構成 ς黛 =^第2箱體部相嵌合時，2個磁心封閉 %成為固疋而不受電通路形狀或電線位置影響。 此使兹 [習知技術文獻] a [專利文獻1]日本特開2000 — 258464號公報 【發明内容】 [發明所欲解決的問題] 貫穿悄為使用包圍電通路的磁性體(磁心)以減少 本發明有鑒於前述實際情形，目的在於 :ΐί=裝置，能高精度地量測被測定電通心 [解決問題之技術手段] 所以，本發明之通電資訊量測裝置，1 =器;以及固持部，固持該磁場感測器特俾二相=二f ^ 立置關係，該一次導體 測= 俾使該磁場感測器之偵測方向與連結電通路， 場感測器之中心的線段之垂直方向^通中心和該磁 又，本發明係離成為^ f指磁阻效應、的感測器，且其侧方感測器 基板上。該固持部係將該基板固定成 千面形成於 感測器之中心之間的距離成為固定通路之中心和該磁場 201142308 句A又减係十述通電資訊量測裝置，其中，該磁_測器 ^且有交流電的該—次導體配置成平行；供電 ^ "、有輸入輸出立而子，連接於該一次導靜甘鲧由#阳舻而肱； 件電流供給到該磁性_ ;以及翻二導體亚丄由而將7^ A 及領測部，具有第1及第2電功率 磁性薄膜之輪出；並且，連結該第1及第2電 功率偵測，子之線段與連結該輸人輪出端子的線段直交。 第1 發述$電資ΐ量測I置，其*，該固持部包含： r磁％感測器；以及第2箱體部，相向於該第1 相體部並固定該電通路。 又，本發明係上述通電資訊量 1 箱體部的至少其中之—具有凹部。直糾i及第2 又，本發明係上述通電資訊量測裝置，苴中，於該第] 定有該磁場感測器，該第2箱體部。承受該電通路插穿 ^穿Ϊ ’搞穿孔仙對於通過該第1箱體部之該磁場感測器 ㈣r'f，循該磁場感測11之細方向的線段成對稱，且具有寬 二、的m卩’並且構成電通路彳。的—次導體該插穿 孔之凹部剖面的2點上。 又，本發明係上述通電資訊量測裝置，其中，該第1導體具 有大致圆形之剖面，該插穿孔在與該第丨箱體部相向面側產生開 二’位於最遠離該第1箱體部側的該凹部之底面，其形狀係沿著 該一次導體或包覆該一次導體的外皮形狀。 古夕又發明係上述通電資訊量測装置，其中，該底面係由具 夕種半徑的圓弧形狀組合而成，且位於較遠離該第丨箱體部側 的半徑較小。 又，本發明係上述通電資訊量測裝置，其中，該凹部在該電 ，路之長邊方向上，大於該磁場感測器之長度且夾住該磁場感測 器而能於兩側將該電通路予以固定。 »又’本發明係上述通電資訊量測裝置，其中，該第1或第2 相體部的至少其中之一具有偏壓該電通路的彈性構造體。 又，本發明係上述通電資訊量測裝置，其中，該固持部由下 201142308 述者構成：箱體部，具有收容該磁場感測哭 部’形成於該箱體部之凹部内壁，並固持^電通=:以及固持臂 又，本發明係上述通電資訊量測裝置，复 可沿著連結該電通路剖社之中心和該i =第2箱體部， 方向，相對於收蓉該磁場感測器的第i箱體=蔣二中心的線段 定住構成該電通路的一次導體。 。移動，且包失並固 又，本發明係上述通電資訊量測裳置，复 具有使其可固定於該第丨箱體部且有彈 第2箱體部 =具有該卡合部所卡合的被卡合部，卡1箱體 中之一沿著該·方向配設錄個。卞。卩或被卡合部的其 又，本發明係上述通電資訊量測裴置，並 具有螺紋部，可在沿著該線段方向的期^ =第2箱體部 體部。 J星位置上固定於該第1箱 又，本發明係上述通電資訊量測裝置，1 別部，判別該電通路與該磁場感測器之間的距:/、有：距離判 又，本發明係上述通電資訊量測裝置，复 定部，測定該第2箱體部與該第i箱體部之間的相=齙距離測 又，本發明係上述通電資訊量測裝置，1 兮 係利用配置在固定間隔上的多數磁贼㈣器^成该距離判別部 又，本發明係上述通電資訊量測裝置，盆中， 端部錯開配^ =免::包覆該電通路與該磁場= ，丄其“ [發明之效果] 依據本發明，能固定電通路與磁場感測器之位 置偏差之修正而可量測高精度的電流、電須 達到小型化益達到低成本化H =錢電資訊， 流分量而在極簡單的構成下無須另行量測電愿之直 量力J之電功率感測器而言’能實現高精度且力=^^二電 201142308 【實施方式】 以下，參照圖式詳細說明本發明之實施形態。 (實施形態_1) 就本發明之實施形態1之通電資訊量測裝置而言的電功率量 測裝置，係提高在磁場感測器10與作為被測定體的電通路40之 間的位置精度，而能容易地獲得高可靠度的測定精度。其如圖1 立體圖、圖2剖面圖所示’包含：磁場感測器1〇 ;以及固持部’ 包圍並固持構成電通路40的一次導體，該電通路4〇係以前述磁 場感測器10作為被測定體。並且，藉由此固持部將磁場感測器10 固持於電通路40 ’使得磁場感測器1〇之偵測方向Ds與連結電通 路40剖面上之中心〇c和磁場感測器之中心〇s的線段l〇之 垂直方向一致。又，此磁場感測器10固持成在電通路4〇剖面上 電通路40之中心〇c和磁場感測器1〇之中心〇s之間的距離為固 定。 此磁巧感測器10如以下詳述’為利用磁阻效應的感測器，並 包含感測H部12，該制n部I2伽雜體薄難配賴案構 成，該磁性體?專膜係以_方向Ds沿著基板^之平面上 ίίΐί板U上。並且’此基板U係利用由第1箱體部20和所 iiot巾21frG構成糊铸關定，使得基板η將電通 L定為S 娜10之細部12之巾心0s之間的 並且此固持部係由第i箱體部20和所卡合 構成。並且此第i箱體部2G内峡有磁場感測器30 部30具有承受電通路4G插穿的插穿孔35 杆第2，體 兩側伸出的彈性片33而將構成電通路猎由自^穿孔35 如此，電通路40以相對於通過第i箱體部2。之人上體加以。固持。 中心0s並依循磁場感測器1 〇之侧方向Ds的綠段 10之 而疋位於磁場感測器1〇。 成對稱的方式 並且，作為此一次導體的電線41 第2箱體㈣形成_?孔35係在與第、丨韻===，於 側產 201142308 生開口。從第2箱體部30伸出的彈性κ 電線41的外皮42形狀，並將電線41予以^生^係沿著包覆此 又，第2箱體部30具有枰部％ 固疋。 定於第1箱體部20.且有彈性9的卡合作為使其可固 卡合片24卡合於上述槽部34:且有卡合片 有多數個槽部34。 σ者上述線4又Lo而配置 二箱體部 面平行形成有錄之槽部34，*形於讀部30之侧 24之前端相卡合，因為能將兩者壬卡合片 將大小不同的電通路峡在最佳㈣。此卡合^^ 構成

之電力率f測’可達到小型化並且達到低成本化。 X 又，藉由將利用磁阻效應的薄膜石兹場感 無須線圈，可更加提高位歸度並且變得=易=^於基板上而 因為可將卡糾24卡合於錄之槽 ==上之中心和親測器1〇之中心的線段方向移I ; 電通路，所以此電功率量測裝置容易安裝於不同直徑的ΐ 又’因為遮蔽構件22、32錯開而避免相向，以部分重疊 疊狀，所以遮蔽效果好，能抑制由位於磁j#感測^ 近之被置測電通路以外的外部電線所產生的磁場之影塑。 其次制本發日狀實卿態巾採用的電功率制置 201142308 原理。 此電功率量測裝置中，係利用強磁性，， 與磁化所成角度而改變瓣^ H 3’ί二能獲得線性特性，並取得正比於電功率之信號 ϋ丨顯示此贼原理。圖3係顯示此電功率測定裝 置之獻原理的概魏0謂，圖4鱗效電路圖。 4竹磁:H、目丨1磁場侧朗舰3 ®*化，並使電流 ΪίίΪJ ^ 5 R4構在成m4電ΐ ’強磁性薄膜可視為由電阻器R1、幻、们、 Ia、lf此則：將平衡狀態(R1=R2=R3=R4)時，流經元件的電流定為 Ια 」±^Ib= η 及1 + 7?4 ~R2 + ~R2 輸出電壓Vmr為

Rl-

Iq · R\ — lb · R2. —^Λ2.-Υί_ R1.R3-R2.R4

Vb ~(Rl + R4)-(R2 + RJ)'在此，代換成Rl—R1+AR1時： y _. (-^1 + Ai?l) · R3 ~ R2 ·以 (Λ1 + ΔΛ1 + Λ4).(ΗΤΒ)·同除以m .R;3，則㈣：

Vb a+^K_^u —沿 MlE3 n 规 (1 +---+ R\

Vb V... 201142308 定為 R1=R2=R3=R4 時： vmr

Ml ~Rl (4).2

Vb ARl

4RI + 2-ARI

Vb 定為ΔΕΚκία時： ν--^η (算式1) 在此

4RI

4RI k = 4々J2 並代入： /, (t) = λ/2/j cos(at + Θ), i2 (t) = 4212 cos ωί 與磁阻效應原理式同樣展開，則： k k ~ΙγΙθ + ~ /j/2 cos(2(Dr + Θ) 又 2 Ra K,r = · K2 cos Θ + - · F2 cos(2a>i + Θ) 4*Λα 4·Κα ’ （算式2) 並且，分為直流分量項(第1項），以及交流分量項(第2項）。 在此，k係由膜固有特性所決定的係數。 亦即，電阻橋平衡在零磁場下時(111=112 = 113 = 114)，由施加 201142308 磁場St 力率信號)具有相對於11、V2的線性特性。 阻變化率△遺1設計成正比於11，並將施加於強 =ίίίΓϊ設計成正比於12，所以Vmr輪出係正比於^ 瞬時式，則二信號分量。將11與12展開成 電功t能藉由取得第1項即直流分量項(DC項），進而取得平均 測定ίΪ。’朗本剌之電神量職置所採㈣磁場感測器之 流方^於用來作為磁性薄膜的強磁性薄膜3，在元件電 而大致成為=輸出取得，並且使其㈣雜出取得方向 的圖示，係位在相對於圓形強磁性薄膜3 點if勺位置’以位於此強磁性薄膜圖案周緣上的 =為 。树峨^觸圓心的線段 此時，如圖5所示’令電流j流經 ί 2疋ί Μ，由磁場Η、元件所帶有的自發磁化Μ合成的磁、g 向量定為BMG’且電流密度向量與磁通量 成> 化的點A-B間電阻值之最大値定為j J :d:=變

能以電壓VAC與電壓VAD之差來表示。職C D間電壓I 將其算式化，則能表示為： VCD=l2(ARsin20)(算式 3) 。此算式由平面霍爾效應予以說明。 亦即在施加有父流磁場時，能判定正負。， 成簡^化因在未施加磁場時沒有偏移而成為零，所以能使電路構

S 12 201142308 .㈣另二令電翻貞測部 通量密度向量定為Β_，且電有的自气磁㈣合成的磁 度定為Θ，強磁性_ 3之二—^ 度向量所成角 變化的點A-B間之電阻值 1電2疋為R ’依據磁場而 壓Vcd能以電壓Vac與^之^=^。，則點C—D間的電 含磁圖。此電功率量測裝置包 強磁性薄膜，與通有交流1電刀之里導卩感測器10包含： 有輸入輸出端子，連接於一次導體並供=:具 給到前述強磁性薄膜；以及偵 而將讀電流供 i輸出；直流分量提取部⑼係從前述偵 接於電阻體9而連 大㈣、觀器6ί接流分量提取部60係由放 Α祐ϋ功f置測裝置’係利用經由配線圖案而安裝在電路 成的放大器6卜A/D轉換器62以及CPU63 此示’磁_測器因為係與直流分量提取部⑼ 板11上，所以磁場感測11之強磁㈣膜與放大 戶=3=躺面S未受到—次導體電流L產生的磁通量 量所造成的無謂之感應電功率之影響。 阻4於強磁性薄膜係以磁 因為電阻橋-般而言為不平衡，所以成為下式(4)。在此，電 13 201142308 阻值R1因為磁阻變化而改變成R1+AR1。另，電功率分量係(Dc) 項。其中出現的ω項係不平衡分量’與電功率無關。 (Α)) *λ/2/2 COSO)/ Λ1 + Λ2 + Λ3 + Λ4 {A2) + k‘R3 Λ kR3 ^ R\^R2 + R2 + RA _. F2 cos 卜 Λι + ^2 + Λ3 + Λ4 1.匕 ^(2ω/ + Θ) + 高頻分最

DC 2ω

V -hoosQ (算式4) 此時，在施加磁場為θ=π/4時Vmr為最大値，在輸出取得點 為對稱之構成下能最有效率地取得信號。依據上述構成，因 以磁阻相對於元件電流方向成對稱的方式形成，所以能使Vi 出最大値較大’提升以系統而言的S/N比。 & 所以依據上述構成，即能實現高精度的電功率量測。 如此、’依據本實施形態，利用強磁性體内，該磁性體之 值依據電流與磁化所成肖度而改變的現象，即平面 ，於能f無偏轉磁場下獲得線性特性，實現高精度的電:率； 測。以偵測部取得正比於電功率的信 ， 旦^ 通路械度固定於感測器部，阻以相對於；物】:: ίίί H ΐ提取的波形為電流"電壓x功率因數分量:亦即 (率實施=，2^彳卿梅峨喊爛。 二次，明本發明之實施形態2。 狀構件36來取代伸出只。為·哀設已形成有凹部37a的塊 之剖面圖，圖8顯示俯視；，形態上之電功率量測裝置 裝設有塊狀構件，該坡狀描从^圖9⑻顯不立體圖。本實施形態中 λ構件相對於通過第1箱體部20之磁場感 201142308 * ^稱，且著磁場感測器10之侧方向Ds的線段成 構成zm、又 >成逐漸變窄的剖面圓弧狀之凹部37a。並且， 次導此塊狀構件之插穿孔％之凹部 與所卡人的加以固定的固持部’也係由第1箱體部20 構成。並且此第1箱體部20内固定有 狀構^1 Ρ ί 2 #目體部3Q之内壁裝設有塊狀構件36，此塊 電通路4G插穿的插穿孔35。此插穿孔叫目對ί 10之偵泪Γ方^^磁場感測器10之中心0sii依循磁場感測器 凹7a、°s的線段成對稱，並具有形成為寬度逐漸變窄的 。° 構成電通路40的-次導體接觸於插穿孔35之凹部37a 2箱導體的電線41具有大致圓形的剖面。並且，於第 Γ 的插穿孔35係在與第1箱體部2G相向面側產生 ^於離第1箱體部2G最遠侧的凹部37a之底面，其形 狀係/σ者包覆此電線41的外皮42之形狀。 如此，設於第2箱體部3〇的塊狀構件％，其凹部的 、水形成為較深入處較小於入口的開口距離乙丨。 明 L1>L2>L3 又，由圖8所示的俯視圖可知，凹部37a在電通路牝之 磁場感測器1G之長度，並包夾磁感測器iq而能於 兩侧將電通路40予以固定。 此力、 此’即使採用在長邊方向存在有1慣性撓曲的—次導體而 時也_正—次導體的形狀，而嫁實地吻合磁場感 接^ i ^ m形狀/1度較大的電祕在靠近人口的部分抵 巧第2相體部30之塊狀構件36，寬度較小的電通路在深處 ^連接於弟2箱體部30之塊狀構件36。所以，此裝置形狀對於各 種大小的1通路而言，均能經常穩定夾住2處以上。 α 另’刖述貫施形態中因為如圖9⑻立體圖所示，係以塊狀構 15 201142308 件36之整個内壁來形成凹部奶，所以能穩定地支持。 相對於此’亦可如圖9(b)立體圖所示，僅在塊狀 形成凹部37s來支持。此時具有密合性佳的效果。牛6外摩 (實施形態3) 其次說明本發明之實施形態3。 圖10顯示本發明之實施形態3之電功率量 前述實施形態2之電功率量測裝置中係採用 \ ° 部37a的塊狀構件36，而本實施形態之電功率量2 =弧= 如下所述。即，此電功率量測裝置甲，係以且 構成 凹部Μ之塊狀構件裳設於第2箱體部3〇之_。。亦 備凹部=的塊狀構件’而該凹部37b相對於通 ^= 之磁場感測器1G之中心0s並沿著磁場感· 的線段成對稱，且寬度形成逐漸變窄。所以， 次導體接觸於插穿孔35之凹部37b剖面的2點上電、路40的一 在此’對於電通路進行固定的固持部也係以帛】 所卡合的第2紐部3G構成。並且於此第丨紐部2〇^ = 磁場感測器1G ’於第2箱體部3G之内壁裝設有塊H 塊狀構件形成有承受電通路40插穿的插穿孔= 有凹部37b ’該凹部37b相對於通過第！箱體部2〇之磁二/哭 二中= 二ST，器1〇之偵測方向DS的線段而對稱:， ;=成之剖面並的且2sff電通路40的-次導體接觸於 此作為-次導體的電線41具有大致圓形的剖面 2箱體部30形成的插穿孔35，在與第i箱體部2()相向= 開口，位於離刖述第1箱體部20最遠側的凹部3几之庇而甘/ 狀係沿著包覆此電線41的外皮42之形狀。 氏曲’其形 如此，設於第2箱體部30的塊狀構件36，其凹 形成為較深處小於入口處的開口距離Li。 、”策 L1>L2>L3 依據此種形狀，寬度較大的電通路在靠近人口的部分抵接於 16 201142308 第2箱體部3〇之塊狀構件36’寬度較小的電通路在深處的部分連 接，第2箱體部30之塊狀構件36。如此，由第！箱體部2〇與第 2箱體部3G構成的固持部’其形狀對於各的: 經常穩定纽2處社。 (實施形態4) 其次說明本發明之實施形態4。 前述實施雜2巾係採㈣成有剖面圓弧狀的凹部37&的塊 狀構件36，而本實施形態中，特徵如圖i丄所示，底面係由具有 種半控關弧形狀植合而成，並制具有凹部37e的塊狀構件 36，該凹部37c位於較遠離前述第〗箱體部側的半徑較小。 λ圖12(a)係顯示採用半徑rl之較大的電通路40時的卡止狀 態，圖12(b)係採用半徑r3之較小的電通路4〇時的卡止狀態。此 時均月b確貫地將電通路與磁場感測器之間的距離配置成固定。 依據此種構成，因為凹部37c構成出將多個具有較大 圓弧到較小半徑的圓弧從入口依序排列的形狀，並均為左^對 使對於尺寸不同的電通路，也能確實地配置為相對ς磁 感器成固定距離。依據此種構成，能確實地將電通路與磁 測器之間的距離配置成固定，但電通路的中心會偏倚，I口徑^交 小者，磁場感測器10之間的距離較大，所以此時因應於須要而^ 由運算處理來進行修正。或如後述的實施形態10參照圖22所^ 明，藉由採用2個磁場感測器進行量測，而能不仰賴於實際距離 地進行量測。又，採用直徑較小的電通路4〇時，可藉由將^ 配置於此塊狀構件36的内部而將電通路4〇彈性地加以固牲， 而確實地固定。 守，進 (實施形態5) 其次說明本發明之實施形態5。 、★本實施形態係如圖13立體圖、圖η分解立體圖所示， ^第2箱體部具有偏壓電通路40的由發泡樹脂所構成之彈性構造 2 在此係將磁場'感測器10埋入第2箱體部30。並且第丨戋第 201142308 箱體部具有半圓筒狀的第！及第2彈性 性地固定於此第1及第2彈性體 38，且將電通路彈 並二 尺寸影響 依據此種構成，因為第i或第2 Y (實施形態6) 其次說明本發明之實施形態6。 本實施形態中，如圖15⑻及⑻ . 感測器！〇而形成的立體配線基板所構成埋入磁場 設置-對固持臂部50，並利用此固持臂^ 5 =2凹部内壁 圖錢峨綠，圖15_3固持。 電通路插人前，將未固定的 已裝叹狀態。 裝設時將電通路收於箱體部内部並利用固=寬度， 通路位置加以固定。 奇i的K下力1而將電 此固持臂教係轉性體所構成，且 分吻合電通路形狀，提升固定強度。 芍"有―。卩分的曲線部 依據此種構成，能在—個箱體部 追加構件，能夠_降低零件數量。析輯路加關定，無須 又，亦可如圖16(a)及(b)剖面圖所示， 從斜上方將電通路40加以固持。 由對的固持臂部5〇 又’亦可如圖17⑻及(b)剖面圖所示 從上方將電通路4〇加以固持。 ]用1根固持臂部5〇 (實施形態7) 其次說明本發明之實施形態7。 本實施形態中，如圖18及圖19立體 可使苐2箱體部相對於第i箱體部2 魏具有槽部2〇U， 52 ’可將第2箱體部在沿著前述線段方向有螺紋部 位置上固定於前 18 201142308 述第1箱體部。在此第2箱體部可相— 1箱體部20而沿著連結電通路4〇宁於收容磁場感測器10的第 之中心的線段方向移動，包夹構成4 之中心與磁場感測器1〇 定。 通路40的—次導體並加以固 依據此種構成，因為能將螺紋 ^ 絲之前端將電通路加以固持，所卜加以貝穿固持，並利用螺 且對於任何尺寸的電通路均能上=絲的貫穿長， 固定。 加構件而饧廉並確實地加以 又，因為係可沿著電通路剖 之 不 中心所連成線段方向移動並• 中心與前述磁場感測器 同的-轉體而言也代通路加關持，即使對於直徑 又，藉由使第2箱體部3〇相對 因為在長邊方向上延伸的第丨箱㈣=1 2G而平行移動， 箱體部3〇之W〇T 槽部测係與第2 第1及第2箱體部在既定之位置 受電通路貫穿的空間。第2箱料= ^ ’兩者之間具有 52所貫穿固捭，jl〜C 〇党到作為推壓構件的螺紋部 位置。 •而將大小不同的電通路固定於固定 (實施形態8) 其次說明本發明之實施形態8。 功率電功率量測裝置之剖面圖顯示於圖20。此電 光部的ϊρίν於土，板11之第1面liA上設有作為距離感測器發 為^赉光兀件部131，以及偵測來自電通路40之反射光的 i2 ’進而構成距離測定部。藉由此距離測定部，能偵 前面^與電通路40之間的距離。其他部分係與 符號。⑪/恶1之電功率量測裝置同樣形成，相同部位標註相同 依^此種構成，因為在電通路並未直接連接第1箱體部2〇時 此測定距離，所以比起從卡合片24所卡合的槽部34之位置計 19 201142308 算距離而言，能實現更高精度的偵測。 ！ (實施形態9) 其次說明本發明之實施形態9。 ^實施形態9之電功率量·置之剖面關示於^ 功率罝測裝置包含：LED發光部131，在第丨箱體部Λ 。此電 基板11上«光學式測歧離的距離感測器^内置的 侧來自第2箱體之上㈣反縣。並且電 ^ 132’ 對於基板U與第2箱體部3G之間的距離加以 由 體部2〇與第2箱體部30之間的距離之距離判別部而=第又= 感測器起到被測定電通路為止的距離。其 ]== 態】1功率量測裝置同樣地形成，且相同部位標^ 依據此構成’藉由測定㈣磁場制器的第丨 〜 向的第2箱體㈣為止的距離，能計算第,/第2，f二2到 間所夾持的電通路4G的大小。所以，因為能藉 (實施形態]0) 其次說明本發明之實施形態10。 功率3ΪΪΞ1◦之電功率量測裝置之剖面圖顯示於圖22。此電 ίί T二=，將第1及第2感測器部12A、12B配設為相向 於第1相體°P20所内置的基板11之第1及第2面iia、11b，带 二固，感測器。藉由這2個磁場感測器，能進行量測而盔須 依存到被測定電通路為止的距離。 、 在此’在第1箱體部20所内置的基板U之第i及第2面11八、 上，相向形成磁場感測器（第1及第2感測器部12A、12B)， 並1測電通路發出的磁場，則與電通路位於相反面的磁場 所债測到的磁場弱於另外-個磁場感測H。 " ° 在^，將量測電流定為L、基板η之第1及第2面11A、11B 之距巧定為d，電線(導體)41之中心與第2面11B之間的距離定為 Γ，在第1及第2感測器部12A、12B量測的磁場強度定為Ha、 201142308 hb時，可表示成： ΗΑ=Ιι/2π(Γ+ά) ΗΒ=Ι,/2π(Γ) 由上述2式， Ι〗 = 2π(1 · Ηα · Ηβ/(Ηβ —⑹ 因此，依據兩者之輸出，能量測電流所造成的磁場而不依存 到電通路為止的距離’所以能實現高精度的電功率量測。 以下詳述此電功率量測。 前述實施形態1中(算式2)的最末行顯示於下式。

Vmr"k'[^Ra'Ix 'V：iC〇Se + ~4^'1' 'F2C〇s(2iyi + ^ 使VmrA、VmrB分別作為第1感測器部12A、第2感測器部12B 之測定値而可獲得下式所示之値。 V· ’丨.匕 C〇S Θ + A.7丨 _ & cos(2奴，）

VmrB = ke ' [ ^ ν^08θ + · 7Γ c〇s(2^i + θ)^ 又，k係關於磁場的比例常數，依據安培定律而與距離成反 比，因此， kA=kV(r+d) kB=kV(r) 並且，可改寫成如下： V.

mrA k' r+d V4-Ra .j .V2cos^ + vmrB=- 4Ra • I, -V2c〇s^ + 4-Ra 1 4Ra V2COs(2<i7t + Θ) Ii V2cos(2iyt + 0) (算式5) d如圖22所示，係感測器間距離，係依設計而決定的已知値。 算式5中，2個未知數為r及下式： k{cos θ + · Λ · V2 c〇s(2iyi + Θ) K4'Ra ) 21 201142308 待求之瞬時電功率如下式： k*

Ra I, -V2C〇S0.y2cos(2®t + 0) 伙以上付知’（算式5)中有2個鼻式及2個未知數，所以與(算 式2)同樣能求得瞬時電功率，無關於距離r而正確求出瞬時電功 率。 ，，在前述實施形態中，就磁場感測器而言，係採用於玻璃 基板等基板上直接形成磁性體薄膜圖案，亦可先形成晶片並安 於玻璃基板或印刷配線板等等。就安裝方法而言，有打線接合^ 或覆晶封裝法等等。又，能藉由在晶片内亦整合包含處理電路而 提供更高精度且高可靠度的磁場感測器。 又，並不限定於前述實施形態，只要是將磁性薄膜之輸出取 得方向定為相對於元件電流方向的直交方向，並且使磁阻相對於 元件電流方向成對稱而形成者均能應用。依據本發明之電功率量 測裝置，因為能判定方向正負，且在未施加磁場時沒有偏，' 以能使電路構成簡單化。 汀 又’前述實施形態係採用使用強磁性薄膜的磁場感測器，作 不限於此，亦可使用其他磁場感測器。 〜。_ 以下概略描述本發明之態樣。 本發明之通電資5K量測裝置’其特徵在於，包含：磁 器，以及固持部，固持該磁場感測器，俾使其相對於—次 既定之位置關係，該一次導體構成了作為被測定體之電通路. 且該固持部構成如下：將該磁場感測器固持於該電通路，佶二女 磁場感測器之偵測方向與連結電通路剖面上之中心和該磁円】该 器之中心的線段之垂直方向一致，同時使該電通跨剖‘上 路之中心與該磁場感測器之中心之間的距離成為固定。 〆 少依據此種構成，能將前述電通路與前述磁場感測器之位晋 係固定於正確的位置，無須進行位置偏差修正而能進行言 量測，可達到裝置之小型化並且達到低成本化。 '^稍'X之 22 201142308 又，本發明為上述通㈣訊量測裝置 為利用磁阻效應的感測器，其伽方向沿著 板上。該固持部將該基板固定成使該路板^面形成农基 器之中心之間的距離成為固^。 〜°翻場感測 板上依成而ίί將利用磁阻效應的磁場感測器形成於基 板上無^_，而可更加提高位置精度，並且容易小型化。 又，本發明為上述通電資訊量測裝置，其巾，該 f含:磁性薄膜’與通有交流電的該-次導體配置』平；供J 和具有輸入輸出端子，連接於該一次導體並經 而將尾 :電流供給到該磁性薄膜；以及侧部，具有第丨及第2功 ’細該磁性薄膜之輸出；並且，連結該第^及12 ί 功率制端子之線段與連職輸人_端子的線段係 定體Π:間Ϊ:=方式維持㈣ 车目體部並固定該電通路。 ^ 1 位置構成’能更树實地將磁場感測器與f通路之間的 箱體二===量置’其中’該第1及第2 邱內⑽上賴電資訊制裝置，其巾，㈣第1箱體 有if場感測器’該第2箱體部具有承受該電通路插穿 之中I、日穿孔係相對於通過該第1紐部之該磁場感測器 庳:Μ δ亥磁場感測器之偵測方向的線段成對稱，且具有寬 域就祕4G的—次雜接觸於該 依據此種構成，勤將電通路卡止在對應於構成電通路的一 23 201142308 次導體尺寸的凹部内位置，能穩定固定電通路之位置而不用仰賴 於導體尺寸。 又’本發明係上述通電資訊量測裝置，其中，該第1導體具 有大致圓形之剖面’該插穿孔在與該第1箱體部相向面側產生開 口，位於最遠離該第1箱體部側的該凹部之底面，其形狀係沿著 該一次導體或包覆該一次導體的外皮形狀。。 依據此種構成，因為能沿著外皮形狀進行位置校準，所以能 更加確實地進行位置校準。 又’ j發明係上述通電資訊量測裝置，其中，該底面係由具 有多種半徑的圓弧形狀組合而成，且位於較遠離該 體部 的半徑較小。 依，此種構成，因為構成了由半徑不同的多侧弧組合的形 狀之凹部，所以能更加確實地穩定固持電通路。 係上述通電資訊量職置，其中，該凹部在該電 ;而二將i電則器之長度且爽住該磁場感測 -次正有習慣性撓曲的 器之中心。 肜狀，而確貫地吻合於磁場感測 Μ又，本發明係'上述通電資訊量崎H中，#们式笛1 相體部的至少其巾之—且有偏射 /、中料1或第2 依據此種構成，因為性攀。 從周圍均等偏壓電通路的彈性構造目:卩的至4其中之一具有 狀，而確實地吻合於磁場制器之中心。U能修正—次導體之形 又，本發明係上述通電資訊量 述者構成：箱體部，具有收容該磁=:。其中’該固持部由下 部，形成於該箱體部之凹部内壁，If f裔的凹部；以及固持臂 依據此種構成，能·單個 $該電通路。 構件，能達到降低零件數量。暇。卩來固定電通路，無須追加 又’本發明係上述通電資訊量測展置，其中，該第2箱體部， 201142308 固定住構成該電通路的一欠㈣1相體挪動，且包失並 成，沿著連結電通路剖面上之中、、盘 =====的方式來固持電通路5 具有使其可固的&該第g體部 ====，並將卡:⑼; 無須構成，對於各種尺寸之—次導體均能容純固定而 又，本發明係上述通電資訊量測裝置，苴中，嗲 ^螺紋部’可在沿著該線段方向的期望位置上峡於該^目^ 固持:S種Ϊ成，因為將螺絲貫穿固持，並利用螺絲的前端來 固持電通路，所以忐無段式調整螺絲的貫穿 不 廉的固定各種尺寸之電通路而無須追加構件。又月b實且價 又，本發明係上述通電資訊量測裝置，其中，具 別部’判_電通路與該磁場❹指之_雜。 離判 + ϊίίϊ構成，能藉由距離期部之輸出而侧電通路之尺 寸，簡易地進行測定而無須預先在感測器設定電通路之尺寸 又，本發明係上述通電資訊量測裝置，其中，且° 定部，測定該第2箱體部與該第i箱體部之間的相對距離。U ，據此種構成，能藉__定部之輸㈣伽 寸，簡易地進行測定而無須在感測器設定電通路之尺寸。 又，本發明係上述通電資訊量測裝置，其中，距 係利用配置在固定間隔上的多數磁場感測器所構成。 σ 笛]種構成，能伽磁場制器來測定第2箱體部盘前述 弟1相體邛之間的相對距離，而無須另外設置距離判別部。、

25 S 201142308 ，+贺月加上述通電資訊量測裝置，直中，該第1及第2 ==门字形的磁性材=綱遮蔽丄;。 路以=====^刪術測電通 士口以上說明’依據本發明之通電資訊量測裝置，即使功 =為1時或者是含有高次諧波電紅負載也能 進行正確的U功 =測。所以，相較於採用變流器等電流感測器的習知電功率i 震置而言’能小型化、低成本化’進而能應用於各種節能器 本申請案係依據2010年01月2〗日申請之日本專利申σ ° 特願201〇~〇1146〇號案)主張優先權，並引用其全部揭示内容。 【圖式簡單說明】 [圖1]係本發明之實施形態1之電功率測定裝置之立體圖。 [圖2]係本發明之實施形態]之電功率測定裝置之剖面圖。 [圖3]係本發明之電功率測定裝置之概要說明圖。 [圖4]係其等效電路圖。 [圖5]係其原理說明圖。 [圖6]係其電功率量測裝置之說明圖。 [圖7]係本發明之實施形態2之電功率量測裝置之剖面圖。 [圖8]係其電功率量測裝置之俯視圖。 [圖9] (a)、（b)係其電功率量測裝置之立體圖。 [圖10]係顯示本發明之實施形態3之該電功率量測裝置。 [圖11]係顯示本發明之實施形態4之該電功率量測農置。 [圖12]⑻、（b)係顯示本發明之實施形態4之該電功率量測裝 置。 x [圖13 ]係顯示本發明之實施形態5之該電功率量測裝置之立 圖。 版 [圖14]係顯示本發明之實施形態5之該電功率量測裝置之分解 26 201142308 _ 立體圖。 [圖15](a)、（b)係顯示本發明之實施形態6之該電功率量測裝 置之剖面圖。 [圖16](a)、（b)係本發明之實施形態6之該電功率量測裝置之 剖面圖。 [圖17](a)、（b)係本發明之實施形態6之該電功率量測裝置之 剖面圖。 [圖18 ]係顯示本發明之實施形態7之該電功率量測裝置之立體 圖。 [圖19]係顯示本發明之實施形態7之該電功率量測裝置之立體 圖。 [圖20]係顯示本發明之實施形態8之該電功率量測裝置之剖面 圖。 [圖21]係顯示本發明之實施形態9之該電功率量測裝置之剖面 圖。 [圖22]係顯示本發明之實施形態10之該電功率量測裝置之剖 面圖。 [圖23]係顯示習知例之電功率量測裝置。 [圖24]係顯示習知例之電功率量測裝置。 [圖25]係顯示習知例之電功率量測裝置。 【主要元件符號說明】 3強磁性薄膜((環狀)圖案） 8父流電源 9電阻體 10磁場感測器 11電通路基板 11A第1面 11B第2面 12感測器部(磁性薄膜） 27 201142308 12A第1感測器部 12B第2感測器部 20第1箱體部 20U槽部 22遮蔽構件 24卡合片 28第1.彈性體 29、39内壁面 30第2箱體部 30T凸部 32遮蔽構件 33彈性片 34槽部 35插穿孔 36塊狀構件 37a、37b、37c、37s 凹部 38第2彈性體 40電通路 41電線 42外皮 50固持臂部 52螺紋部 60直流分量提取部 61放大器 62 A/D轉換器

63CPU 101電流感測器 102磁阻抗元件 105電路部 109運算部

28 S 201142308 110電流偵測線圈 111、 111a、111b 框體部 112、 112a、1112b 固持部 113遮蔽構件 131LED發光元件部 132受光元件部 211第1箱體部 212第2箱體部 A、B點(供電部） C、D點(偵測部） d、U、L2、L3、r 距離 D被偵測電線

Ds偵測方向

Oc、Os中心 HA、HB磁場強度

Lo線段

Rl、R2、R3、R4 電阻器 rl、r2、r3 半徑 S面 II 一次導體電流 12元件電流 la、lb電流 Vmr輸出電壓 29

Claims (1)

1. 201142308 七、申請專利範圍： 1、一種通電資訊量測裝置，包含: 磁場感測器；以及 ‘構成為被測笑 體 固持部’固持該磁場感測器，俾使其 之電通路的—次導體成既定之位置廳；； 且該固持部構成如下： 將該磁場感測器固持於該電通路 方向與電通路剖面上之中 平使。亥磁％感測器之偵測 垂直方向一致， 之中Ά亥购感測器之中心所連成線段的 〇與该磁場感測器之中 心之二 =成電=面上該電通路之中 2、 如申請專利範圍第i項之通電資 該磁場感·為彻磁阻效應的_^置，其中， 且其偵測方向沿著該基板平面 S 30 201142308 收容該磁場感測器；以及 相版^，相向於該第1箱體部並固定該電通路。 測裝置，其中，該第1及 6、 如申請專利範圍第5項之通電資訊量測裝置，其中， 於^弟1箱體部内固定有該磁場感測器， 該體部具有供該電通路插穿過之插穿孔， n每孔係相對於通過該第1箱體部之該磁場感測器之中心 且依偏磁場感測ϋ之偵測方向的線段成對稱， 有形成為寬度逐漸變窄的凹部，並且構成電通路的一次 導體接觸於職穿孔之凹部剖面的2點上。 7、 如申/青專利範圍第6項之通電資訊量測裝置，其中， 5亥第1導體具有大致圓形之剖面， s亥插在與該第1箱體部相向面侧產生開口， ^ 遠離該第1箱體部側的該凹部之底面，其形狀係沿著 该一。人導體或包覆該一次導體的外皮形狀。 i、目如^專利難第7項之通訊量職置，其巾，該底面係 '、夕種半役的圓弧形狀組合而成，且位於越遠離該第1箱體 部側的圓弧形狀之半徑越小。 =、如申請專利範圍第8項之通電資訊量測裂置，其中’該凹部在 該，通路之長邊方向上較該磁場感測器之長度更長，且包夾住該 磁場感測器而能於兩側將該電通路予以固定。 10如申，專利範圍第1至4項中任一項之通電資訊量測裝置， 其中，5亥第1或第2箱體部的至少其中之一具有偏壓該電通路的 31 201142308 彈性構造體。 11、如申請專利範圍第】5 其中，細铸由下㈣“种任—項之通㈣訊量崎置， 邱具有收容，轉感測器的凹部;以及 、。’形胁該箱體部之凹部内壁，並固持該電通路。 $中如申清專利範圍第4至9項中任一項之通電資訊 量測敦置， 且包夾並固定住構成該電通路的一次導體。 =遍如中請專利範圍第11項之通電資訊量測裝置，其中，該笛， 1目f部具有使其可111定於該第1箱體部且有的卡合部， 具有該卡合部所卡合的被卡合部，縣卡合部或被 勺^、中之一沿著該線段方向配設多數個。 σ q ^、如申請專利範圍第U項之通電資訊量測裝置，其中，該第2 箱體部具有螺紋部，可將該第2箱體部在沿著該線段方向的期望 位置處固定於該第1箱體部。 15、 如申請專利範圍第12或Μ項之通電資訊量測裝置，具有： 距離判別部’判別該電通路與該磁場感測器之間的距離。 16、 如申請專利範圍第12或]4項之通電資訊量測裝置，具有： 距離測定部’測定該第2箱體部與該第1箱體部之間的相對距離。 17、如申請專利範圍第15項之通電資訊量測裝置，其令，該距離 201142308 s所構成 匈別部係利用以固定間隔配置的多數磁場感測 i8中如憎專利細第1至17财任-項之通電資訊量測裝置， 遮^⑽崎料所構成的 通路與讀碌場感 蜊器 該各遮蔽構件配置為彼此相向，而 ， G设S亥電 且其前端部錯開配置而避免相向。 八、圖式： 33