(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、渦電流による不要な発熱を生じず、低コストで信頼性の高いコア接地構造を持ち、高精度の電流測定が可能な電流センサを提供する。【解決手段】  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と、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部品などを実装する回路基板を備えた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環状磁性体積層コアであって、少なくとも１つの接続用孔を有している。  金属線で形成されたコア接地部材の一方を前記接続用孔に圧入して環状磁性体積層コアと接続し、もう一方を回路基板の接地線に電気的に接続した。【選択図】図１
2014066691.tif 000002
【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と、前記磁電変換素子の出力を所定のレベルに増幅し出力する増幅回路などの構成部品を実装する回路基板を備えた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環状磁性体積層コアであって、少なくとも１つの接続用孔を有している。
金属で形成されたコア接地部材の一方にコア接触手段を設けて環状磁性体積層コアの前記接続用孔に圧入させ、もう一方を回路基板の接地線に電気的に接続したことを特徴とする電流センサ。
【請求項２】
前記コア接地部材は丸線で形成され、前記コア接触手段として前記接続用孔径より０．１〜０．３ｍｍ大きい凸部を設け、前記環状磁性体コアの接続用孔に圧入して接続したことを特徴とする請求項１に記載の電流センサ。
【請求項３】
前記コア接触手段の凸部は、該コア接地部材の一部をつぶして凸部を形成したことを特徴とする請求項２記載の電流センサ。
【請求項４】
前記コア接触手段の凸部は、該コア接地部材の一部を曲げて凸部を形成したことを特徴とする請求項２記載の電流センサ。
【請求項５】
前記コア接地部材は金属板で形成され、環状磁性体積層コアの前記接続用孔への挿入先端部は接続用孔の内径より小さく、挿入後端部は接続用孔の内径より大きくテーパー状に細長くプレス加工して前記コア接触手段とした事を特徴とする請求項１記載の電流センサ。
【請求項６】
前記コア接地部材は固定孔を有する形状に金属板をプレス加工して形成され、前記固定孔にねじを挿入し前記接続用孔に締め付けてコア接触手段としたことを特徴とする請求項１記載の電流センサ。
【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電流センサの、回路基板に形成された接地線と環状磁性体積層コアとの接続方法に関する。
【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、コアを接地することが望ましい。
コアを接地するため金属板で形成したコア接地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）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−００７５９６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  上記特許文献１に開示されている従来例では、図４に示すコア接地構造を、図５に示すコア接地部材３００で形成したもので、具体的にはギャップ１１０が形成された環状磁性体コア１００と、ギャップ内に配置される磁電変換素子２１０が実装された回路基板２００を備えた電流センサであって、更に金属板の金型加工により形成され、接地線に接続される接地線接地部３１２と、ギャップ内に配置されギャップの境界を定めるコア端面（以下、コアギャップ端面という）１１２と接触するコア接触部３２２および３２４を有したコア接地部材を備え、バネ接触によりコアを接地することで、コアの電位変動により回路に発生するノイズを低減し、高精度の電流測定ができるよう構成されている。【０００６】  上記のように構成された電流センサは、金属板を金型成形したコア接地部材３００をコアのギャップ内に挿入し、コア接地部材のコア接触部３２２および３２４をコアギャップ端面１１２にバネ接触させ、更に接地線接続部３１２を回路基板の接地線に接続されたスルーホール２２０に挿入し接続する構造のため、組立性が良いという利点がある。
しかしながら、前記コア接触部３２２および３２４をコアのギャップに挿入し、コアギャップ端面１１２と接触させる構造であるため、コア接地部材のコア接触部がコアギャップ内に位置し、一次導体に流れる電流により発生する磁束が前記コア接触部を通過することにより、コア接触部を形成する金属板表面に渦電流が発生し、金属板表面抵抗により金属表面が発熱する問題点があった。【０００７】  また、前記コア接地部材は曲げ形状が複雑で形状も大きく、コストが高いという問題点があった。【０００８】  また、積層コアに適用する場合、コア接触部と前記コアギャップ端面との接触が線接触あるいは点接触であるため、コア接触面の酸化膜や金属板の経時的な腐食等の影響を受けやすく、接触抵抗が高くなりコア接地の効果が安定しないという問題点があった。【０００９】  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、不要な発熱を生じず、低コストで積層コアに適用しても信頼性の高いコア接地構造を持ち、高精度の電流測定が可能な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】
【００１０】  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と、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の部品を実装する回路基板を備えた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環状磁性体積層コアであって、少なくとも１つの接続用孔を有している。
金属線で形成されたコア接地部材の一方を前記接続用孔に圧入して環状磁性体積層コアと接続し、もう一方を回路基板の接地線に電気的に接続したものである。【００１１】  あるいは、本発明に係わる電流センサは、金属板をピン形状にプレス加工してコア接地部材を形成し、環状磁性体積層コアに設けた前記接続用孔に一方を圧入して接続し、もう一方を回路基板の接地線に電気的に接続したものである。【００１２】  あるいは、本発明に係わる電流センサは、金属板をプレス加工して固定孔を有するコア接地部材を形成し、環状磁性体積層コアに設けた前記接続用孔にネジで締め付け固定した後、回路基板の接地線に電気的に接続したものである。
【発明の効果】
【００１３】  本発明の電流センサによれば、コアを環状磁性体積層コアとし、積層コアの一部に設けた前記接続用孔にコア接地部材の一方を圧入、あるいはネジで固定し、更にもう一方を回路基板の接地線に電気的に接続するので、コアのギャップ内にコア接地部材が存在せず、磁束通過で生じるコア接地部材の渦電流発熱がない。
また、コア積層面の酸化膜やコア接地部材表面の経時的な腐食等によるコア接地効果の低下が生じにくい、高精度で低コストな電流センサを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１における電流センサのコア接地組立構造を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるコア接地部材の斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態２における電流センサのコア接地組立構造を示す斜視図である。
【図４】従来の電流センサにおけるコア接地組立構造を示す斜視図である。
【図５】従来の電流センサにおけるコア接地部材の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】  実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１について、図を用いて説明する。
図１において、１は環状磁性体積層コアで、一部にギャップ２が設けられており、このギャップ２内に配置される磁電変換素子３の出力信号は、回路基板４に部品実装し形成された増幅回路で所定のレベルに増幅して出力される。
環状磁性体積層コア１の一部に形成された接続用孔５にコア接地部材６のコア接触部８を圧入した後、回路基板４に設けられ、接地線に接続されたスルーホール７にコア接地部材６の接地線接続部９を挿入してはんだ付けし、電気的に接続する。
尚、コア接地部材６のスルーホール７への電気的接続方法は、はんだ付けに限るものではなく、導電性接着剤による接続やスルーホール７への圧入による接続でもよい。
【００１６】  図２は本発明の実施の形態１で使用するコア接地部材６を示す斜視図で、６ａは一部を凸部状につぶしコア接触部８を設けたもので、前記凸部寸法を環状磁性体積層コア１の接続用孔５の孔径より０．１〜０．３ｍｍ大きくし、接続用孔５に圧入することでコア積層面の酸化膜を破って接触信頼性を高める効果と、環状磁性体積層コア１とコア接地部材６の接触維持と抜けを防止している。
６ｂは一部を凸部状に曲げてコア接触部８を形成しており、前記と同様に接続用孔５に圧入後の環状磁性体積層コア１とコア接地部材６の接触維持と抜けを防止している。
また、６ｃは金属板をプレス加工したもので、接続用孔５への挿入部分にテーパー１０を設け、接続用孔５への挿入先端部１０ａは接続用孔５の内径より小さく、挿入後端部１０ｂは接続用孔５の内径より大きくすることで接続用孔５への挿入がしやすく、且つ確実に圧入接続できる。
尚、コア接地部材６ａ、６ｂおよび６ｃの材料は導電性金属材料であればその種類にこだわるものではないが、銅材、黄銅材またはアルミ材などが適しており、材料形状は、６ａおよび６ｂが丸線または角線であり、６ｃは板材である。
【００１７】  以上のように、本発明の実施の形態１によれば、丸線または角線あるいは金属板プレス加工で形成したコア接地部材６を環状磁性体積層コア１に設けた接続用孔５に圧入接続によるコア接地としたので、組立が容易で低コストな高精度の電流センサを得ることができる。
【００１８】  実施の形態２．
以下、本発明の実施の形態２について、図を用いて説明する。
図３において、コア接地部材６は金属板をプレスし曲げ加工したもので、固定孔１１にねじ１２を挿入し、環状磁性体積層コア１に設けた接続用孔５にネジ締め固定される。
コア接地部材６の接続線接続部９を接地線に接続された回路基板４のスルーホール７に挿入し、電気的に接続する。
尚、電気的接続方法については実施の形態１と同じであり、説明を省略する。
【００１９】  以上のように、本発明の実施の形態２によれば、金属板プレス加工で形成したコア接地部材６に固定孔１１を設け、ねじ１２で環状磁性体積層コア１に設けた接続用孔５に締め付け、コア接地としたので、組立が容易でしかも環状磁性体積層コア１とコア接地部材６の接触信頼性の高い高精度な電流センサを得ることができる。
【符号の説明】
【００２０】１  環状磁性体積層コア、２  ギャップ、３  磁電変換素子、４  回路基板、５  接続用孔、６  コア接地部材、７  スルーホール、８  コア接触部、９  接地線接続部、１０  テーパー部、１０ａ  挿入先端部、１０ｂ  挿入後端部、１１  固定孔、１２  ねじ
【図１】
2014066691.tif 000003
【図２】
2014066691.tif 000004
【図３】
2014066691.tif 000005
【図４】
2014066691.tif 000006
【図５】
2014066691.tif 000007