(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、コアのＧＮＤ接続が容易で安価に実現でき、信頼性の高い組立性に優れた基板実装タイプの電流センサを提供する。【解決手段】  磁性材鋼板をギャップを有する環形状にプレス加工して積層した、少なくとも１つのＧＮＤ接続用孔が形成された環状磁性体積層コアを有し、該ＧＮＤ接続用孔に棒状に形成された金属ピンの片方が圧入され、ケースに環状磁性体積層コアを組み込んだ時、ケースに設けた貫通孔から前記金属ピンの他方が外側に突き出る構造とし、電流センサが搭載されるマザー基板のＧＮＤに電気的に接続できるようにした。  また、ケースに組込んだ回路基板の入出力端子をケースに押圧固定する固定片をケースに一体に設けた。  更にまた、コの字形状に成形した一次導体の一端を電流センサ本体の一次導体挿入孔に挿入し、前記コの字形状の中辺および他端を電流センサ本体に設けた導体位置決め凹部に圧入して一次導体が電流センサ本体に固定される構造とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一部にギャップを設けた環状磁性体コアと、前記ギャップ内に配置された磁電変換素子やその他の回路部品および入出力端子を実装した回路基板と、丸形断面形状の導電性金属材をコの字形状に成形してなる一次導体をケースに組み込み、カバーを装着してなる基板実装タイプの電流センサにおいて、前記環状磁性体コアにコアＧＮＤ接続用部材を設け、前記ケースに環状磁性体コアを組み込んだ時、ケースに設けた貫通孔から前記コアＧＮＤ接続用部材が突き出し、電流センサが搭載されるマザー基板のＧＮＤに電気的に接続できるよう構成したことを特徴とする基板実装タイプの電流センサ。
【請求項２】
前記環状磁性体コアは、磁性材鋼板をギャップを有する環形状にプレス加工して積層した、少なくとも１つのＧＮＤ接続用孔を有した環状磁性体積層コアであって、前記コアＧＮＤ接続用部材は棒状に成形された金属ピンからなり、環状磁性体積層コアの前記ＧＮＤ接続用孔に前記金属ピンの片方が圧入され、前記ケースに環状磁性体積層コアを組み込んだ時、ケースに設けた貫通孔から前記金属ピンの他方が外側に突き出る構造とした、請求項１に記載の基板実装タイプの電流センサ。
【請求項３】
前記金属ピンは、金属薄板を円筒状に巻いたスプリングピンである、請求項２に記載の基板実装タイプの電流センサ。
【請求項４】
前記ケースに回路基板を挿入した後、回路基板に実装された入出力端子を押圧してケースに固定する固定片が、ヒンジ部を介して前記ケースに一体に形成された、請求項１から請求項３にいずれかに記載の基板実装タイプの電流センサ。
【請求項５】
前記ケースの略中央開口部に設けた一次導体挿入孔は、片端が一次導体径より広い広端部と、他端が一次導体径とほぼクリアランスゼロとなる狭端部の長孔形状に形成され、ケースにカバーを装着後に前記一次導体挿入孔の前記広端部にコの字形状に成形された一次導体の一端を挿入し、カバーに設けられたＹ方向導体位置決め凹部に前記コの字形状の中辺を圧入、しかる後に一次導体を電流センサ本体の中心方向にスライドさせ、一次導体の他端をケース前面の外壁に設けたＺ方向導体位置決め凹部に圧入して、一次導体が電流センサ本体に固定されるよう、前記一次導体挿入孔および導体位置決め凹部が形成された、請求項１から請求項４のいずれかに記載の基板実装タイプの電流センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、環状磁性体積層コアに設けたギャップ内に配置した、磁電変換素子を用いて電流を検出する基板実装タイプの電流センサに関する。
【背景技術】
【０００２】  電流の大きさを検出する電流センサとして、ホール素子などの磁電変換素子を使用したものがあり、この種の電流センサは、環状磁性体コアの一部に設けたギャップ内に磁電変換素子を配置し、環状磁性体コアを貫通する一次導体に流れる被検出電流によってギャップ内に発生した磁束を磁電変換素子で検出するとともに、後段に接続された増幅回路で所定のレベルに増幅して出力するよう構成されており、磁電変換素子でギャップ内の磁束密度を検出することにより、一次導体に流れる電流の大きさを計測することができる。【０００３】  この種の電流センサは、一次導体を貫通させる環状磁性体コアに設けたギャップ内に磁電変換素子を配置した構造であり、コアと磁電変換素子が近接しているため、一次導体の電位が急激に変化した場合、一次導体とコアの静電結合によりコアの電位が振られて電気回路にノイズが発生するため、コアをＧＮＤに接続することが望ましい。
コアをＧＮＤに接続するため、金属板で形成したＧＮＤ接続部材を設けた電流センサが提案されている。（例えば、特許文献１参照）【０００４】  また、装置のマザー基板に搭載して使用される基板実装タイプの電流センサでは、独立した複数のコの字形状の一次導体が並列に配置されており、電流センサが搭載されるマザー基板側のパターンで複数導体を並列または直列に組み合わせ接続することで、電流センサの前記マザー基板への搭載支持と併せ、電流センサの環状磁性体コアを貫通する被測定電流のアンペアターンを一定にし、数種類の定格電流を同じ電流センサで計測できるように構成された電流センサが提案されている。（例えば、特許文献２参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１９４０１５
【特許文献２】特表２００２−５０８８４６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  上記特許文献１に開示されている従来例では、図４〜図６に示すように回路基板１０５を保持するケース１０３と、被測定電流を印加する一次導体１０２を巻回す環状磁性体コア１０１の一部分を絶縁樹脂によって絶縁したボビン部１０９とを有し、前記ケース１０３は環状磁性体コア１０１の回りを絶縁樹脂で覆うよう、環状磁性体コア１０１にはケース１０３とボビン部１０９とが一体に形成されている。
尚、前記ボビン部１０９に巻回した一次導体の両端１０２ａ，１０２ｂは、底蓋１０６に設けた挿入孔１０６ａ，１０６ｂに挿入し位置固定される。【０００７】  また、ボビン部１０９と回路基板１０５との間には、これらを相互に絶縁する隔壁１１１が設けられ、金属板からなるシールド板１０４を前記隔壁１１１の回路基板１０５側に配置し、シールド板１０４からのびている一対の第１及び第２の突片１０４ａ，１０４ｂがコア１０１に接触し、環状磁性体コア１０１と一体に形成され固定されている。【０００８】  更に、図６に示すようにシールド板１０４の第三の突起１０４ｃは、Ｌ字に曲げられ回路基板１０５の入出力端子１０８のＧＮＤと電気的に接続されている。
したがって、コア１０１はシールド板１０４を介してＧＮＤに接続されている。
尚、回路基板１０５は、ケース１０１に設けた第１のガイド部１１０ａと第２のガイド部１１０ｂに沿って挿入され、基板保持部１１０でケース１０１に保持されている。【０００９】  上記のように構成された電流センサは、回路基板を保持するケースと、一次導体を巻き回す環状磁性体コアの一部分を絶縁樹脂によって絶縁したボビン部を有し、環状磁性体コアにケースとボビン部とシールド板を一体に形成するように構成しているため、形状が小形化になるだけではなく、外部電磁ノイズに強くかつ安価な電流センサが得られるという利点がある。【００１０】  しかしながら、シールド板と環状磁性体コアを一体成形した場合、相互に電気的な導通状態を保持できるよう樹脂成型条件などの管理をしなければならず、更に回路基板をケースに組み込んだ後、シールド板の突起をＬ字に曲げて回路基板のＧＮＤ端子へハンダ付けなどにより電気的に接続したり、一次導体の両端を底蓋の挿入孔に挿入して位置固定するなど、組み立て作業に手間がかかるという問題点がある。【００１１】  また、回路基板のケースへの保持方法は明記されていないが、回路基板をケースに挿入後、接着剤等で回路基板をケースに固定することが必要であり、組立リードタイムが延びてコストが高くなったり、更には装置のマザー基板に電流センサ搭載後、振動などにより回路基板に実装された入出力端子に外力が加わり、回路基板と入出力端子の接続部が、応力によるハンダクラック等の不具合を生じるなどの問題点がある。【００１２】  次に、特許文献２に開示されているもう一方の従来例では、図７および図８に示すように金属板を抜き加工した複数の一次導体２１９を、電流センサのケース２１６の略中央にそれぞれ独立して一体成形し、環状磁性体コア２１４を前記一次導体２１９が貫通するように、内部構成部品を前記ケース２１６に組込み固定した後、一次導体２１９の両端を同一方向に直角に曲げてコの字形状に成形している。【００１３】  上記のように構成された電流センサは、複数の一次導体がケースとの一体成形により所定の位置に固定されるため、組立が容易で小形化できる利点がある。【００１４】  しかし、複数の一次導体をケースに一体成形するためケースのコストが高くなり、更に一次導体の両端をコの字形状に折り曲げて所定の端子ピッチを得ることが難しいという問題点がある。【００１５】  本発明の目的は上記の問題点を解決するために成されたもので、信頼性の高いコアのＧＮＤ接続構造を持ち、組立が容易で安価な基板実装タイプの電流センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】  本発明に係わる電流センサは、一部にギャップを設けた環状磁性体コアと、前記ギャップ内に配置された磁電変換素子および前記磁電変換素子の出力を所定のレベルに増幅して出力する増幅回路などの部品や入出力端子などを実装した回路基板と、被測定電流を印加する一次導体をケースに組込んで構成した基板実装タイプの電流センサにおいて、前記環状磁性体コアは磁性材鋼板をギャップを有する環形状にプレス加工して積層した、少なくとも１つのＧＮＤ接続用孔を有した環状磁性体積層コアで、該ＧＮＤ接続用孔に棒状に形成された金属ピンの片方が圧入され、前記ケースに環状磁性体積層コアを組み込んだ時、ケースに設けた貫通孔から前記金属ピンの他方が外側に突き出る構造とし、電流センサが搭載されるマザー基板のＧＮＤパターンに電気的に接続できるようにした。【００１７】  また、回路基板に実装された入出力端子を押圧して固定する固定片がヒンジ部を介してケースに一体に形成されており、ケースに設けた基板ガイド部に沿って回路基板を挿入後、前記ヒンジ部を折り曲げて固定片をケースに設けた凹部に嵌め込んで入出力端子をケースに上部から押圧固定し、更にケースにカバーを装着してカバー天面に設けた基板押さえが回路基板をケースに押圧固定する構造とした。【００１８】  更に、前記ケースの略中央に設けた長孔形状の一次導体挿入孔は、片端が一次導体径より広い広端部と、他端が一次導体径とほぼクリアランスゼロとなる狭端部で形成されており、ケースにカバーを装着した後、丸銅線をコの字形状に成形した一次導体の一端を前記一次導体挿入孔の広端部に挿入すると共に、前記コの字形状の中辺をカバー上面に設けたＹ方向導体位置決め凹部に圧入し、しかる後に一次導体を本体中心方向にスライドさせ、一次導体の他端をケース前面外壁に設けたＺ方向導体位置決め凹部に圧入固定する構造とした。
【発明の効果】
【００１９】  本発明の基板実装タイプの電流センサによれば、環状磁性体積層コアのＧＮＤ接続構造が簡単に実現でき、接続信頼性が高く、組立が容易で安価な電流センサを得ることができる。【００２０】  更に、回路基板と入出力端子をケースに短時間で確実に固定でき、回路基板と入出力端子の接続信頼性が高く、組立リードタイムの短い安価な電流センサを得ることができる。【００２１】  更にまた、複数組込された一次導体の端子ピッチのバラツキが小さく、しかも一次導体の組込が容易で安価な電流センサを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の電流センサの組立構造を示す斜視図である。
【図２】本発明の電流センサの組立状態を示す斜視図である。図２（ａ）は、固定片のケース嵌め込み前を示す斜視図である。また、図２（ｂ）はヒンジ部を折り曲げて固定片をケースに嵌め込みし、入出力端子をケースに固定した状態を示す斜視図である。更に、図２（ｃ）は、一次導体挿入孔の形状を示す正面図である。
【図３】本発明の電流センサの組立状態を示す斜視図である。図３（ａ）は、一次導体の一端を一次導体挿入孔の広端部に挿入して一次導体をＹ方向導体位置決め凹部に嵌め込み、ケース前面外壁に設けたＺ方向導体位置決め凹部に圧入固定前の状態を示す斜視図である。また、図３（ｂ）は、ケース前面外壁に設けたＺ方向導体位置決め凹部に圧入し、一次導体を電流センサ本体に固定した状態を示す斜視図である。
【図４】特許文献１の考案に係る電流センサの組立構造を示す斜視図である。
【図５】特許文献１の考案に係る電流センサを示す上面断面図である。
【図６】特許文献１の考案に係る電流センサを示す側面断面図である。
【図７】特許文献２の考案に係る電流センサを示す正面図である。
【図８】特許文献２の考案に係る電流センサを示す側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】  以下、本発明の実施の形態について、図１〜図３を用いて説明する。
図１〜図３において、１はケース、２は回路基板で、磁電変換素子３や信号増幅器４などの部品と、回路の駆動電源入力や信号を出力する入出力端子５が実装されている。
６は環状磁性体積層コアで、一部にギャップ７が設けられており、このギャップ内に配置される磁電変換素子３の出力信号は、回路基板２の信号増幅器４で所定のレベルに増幅して、入出力端子５から出力される。
また、環状磁性体積層コア６に設けたＧＮＤ接続用孔８には、棒状に形成された金属ピン９が圧入固定されている。
尚、金属ピン９の代わりにスプリングピンを用いると、より接触安定性を向上させることができ望ましい。
被測定電流を印加する一次導体１０は、丸銅線をコの字形状に加工したもので、コの字形状の一端１０ａと他端１０ｂは、中辺１０ｃを境にほぼ同一形状に形成されている。
【００２４】  まず、ケース１に設けられた入出力端子孔１１に、回路基板２の入出力端子５が貫通するよう回路基板２をケース１のガイド部１２に沿って挿入した後、ヒンジ部１３を介してケース１に一体に形成された固定片１４の両端に設けた固定用凸部１５を、前記ヒンジ部１３を折り曲げてケース１に設けた固定用凹部１６に嵌め込み、固定片１４が前記入出力端子５を上部からケース１に押圧固定する。
【００２５】  金属ピン９をＧＮＤ接続用孔８にあらかじめ圧入固定した、前記環状磁性体積層コア６のギャップ７に、ケース１に組込された前記回路基板２の前記磁電変換素子３が位置するよう、また、前記金属ピン９がケース１の前記入出力端子孔１１と同一方向に設けられた貫通孔１７を貫通し突き出るよう、該環状磁性体積層コア６をケース１に挿入する。
【００２６】  次に、ケース１にカバー１８を装着し、カバー１８の天面に設けた基板押さえ１９が、組込された回路基板２を押圧しケース１に固定される。
更に、ケース１の略中央に設けた一次導体挿入孔２０の広端部２３に、コの字形状に加工された一次導体１０の一端１０ａを挿入し、カバー１８に設けたＹ方向導体位置決め凹部２１に一次導体１０の中辺１０ｃを圧入し、しかる後に一次導体１０を電流センサ本体３０の中心方向にスライドさせ、一次導体１０の他端１０ｂをケース１の前面外壁に設けたＺ方向導体位置決め凹部２２に圧入して、一次導体１０が電流センサ本体３０に固定される。
尚、前記一次導体挿入孔２０は片端が一次導体径より広い広端部２３と、他端が一次導体径とほぼクリアランスゼロとなる狭端部２４の長孔形状に形成されており、前記Ｚ方向導体位置決め凹部２２に前記他端１０ｂを圧入した時、前記一次導体挿入孔２０の広端部２３に挿入した前記一端１０ａが狭端部２４にスライドし、電流センサ本体３０に固定される。
【００２７】  以上のように、本発明の電流センサによれば、入出力端子に加わる外力の影響を受けにくく、信頼性の高いコアＧＮＤ接続構造を持った、組立性に優れた安価な基板実装タイプの電流センサを得ることができる。
尚、一次導体を電流センサ本体に複数組込固定し、搭載されるマザー基板側配線により一次導体を並列接続または直列接続することにより、被測定電流値に応じて一次導体の巻数を増減できることは周知の通りである。
【符号の説明】
【００２８】１  ケース、２  回路基板、３  磁電変換素子、４  信号増幅器、５  入出力端子、６  環状磁性体積層コア、７  ギャップ、８  ＧＮＤ接続用孔、９  金属ピン、１０  一次導体、１０ａ  一端，１０ｂ  他端、１０ｃ  中辺、１１  入出力端子孔、１２  ガイド部、１３  ヒンジ部、１４  固定片、１５  固定用凸部、１６  固定用凹部、１７  貫通孔、１８  カバー、１９  基板押さえ、２０  一次導体挿入孔、２１  Ｙ方向導体位置決め凹部、２２  Ｚ方向導体位置決め凹部、２３  広端部、２４  狭端部、３０  電流センサ本体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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