(57)【要約】磁束を導き、磁場を集中させるよう、低い磁気抵抗を有する材料で作られた磁気回路コア（４）と、磁気回路コアの磁気回路ギャップに位置づけられた磁場検出器（８）と、補償コイル（２８）およびコイル支持ボビン（５０）を含む補償コイル支持体（３２）を含む補償コイル組立体（６）と、を含む閉ループ電流変換器であって、補償コイルは、コイル支持ボビンに巻き付けられている。磁気回路は、第１の長さ方向枝路（１６）と、第２の長さ方向枝路（１８）と、第１および第２の長さ方向枝路を相互接続する第１および第２の端部枝路（２０、２２）と、を含み、これら枝路は、中に１つ以上の一次導体（２）を通して受容するように構成された中央開口部を取り囲み、磁気回路は、補償コイル支持体の両端部から一緒に組み立てられた第１および第２の部品（４ａ、４ｂ）から形成されている。
2019534465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉ループ電流変換器において、
磁束を導き、磁場を集中させる磁気回路コア（４）と、
回路基板（１０）と、
前記回路基板に接続され、前記磁気回路コアの磁気回路ギャップ内に位置づけられた磁場検出器（８）と、
補償コイル組立体（６）であって、補償コイル（２８）と、少なくとも１つのコイル支持ボビン（５０；５０ａ、５０ｂ）、前記コイル支持ボビンの一端部における接続端部フランジ（５２；５２ａ、５２ｂ）、および前記コイル支持ボビンの第２の端部における第２のフランジを含む、補償コイル支持体（３２）と、を含む、補償コイル組立体（６）と、
を含み、
前記補償コイルは、前記接続端部と前記第２のフランジとの間で前記コイル支持ボビンに巻き付けられ、前記磁気回路は、第１の長さ方向枝路（１６）と、第２の長さ方向枝路（１８）と、前記第１および第２の長さ方向枝路を相互接続する第１および第２の端部枝路（２０、２２）と、を含み、前記枝路は、中に１つ以上の一次導体（２）を通して受容するように構成された中央開口部を取り囲み、前記磁気回路は、前記補償コイル支持体の両端部から一緒に組み立てられた第１および第２の部品（４ａ、４ｂ）で形成され、
前記回路基板は、前記接続端部据え付けフランジに接して据え付けられ、前記磁気回路コアの前記第１の部品（４ａ）は、前記第１の端部枝路（２０）を含み、前記接続端部据え付けフランジに対して前記回路基板の外面（１１）から組み立てられ、前記第１の端部枝路は、前記回路基板の前記外面に隣接し、かつ接して位置づけられ、前記回路基板は、オリフィス（３６、３８）を含み、これを通って、前記第１および第２の長さ方向枝路の一部（１６ａ、１８ａ）が、前記回路基板を通って延びることを特徴とする、閉ループ電流変換器。
【請求項２】
請求項１に記載の変換器において、
前記磁気回路コアの前記第１の端部枝路は、接地された前記回路基板の前記外面上の少なくとも１つの導電性回路パッド（６６ａ、６６ｂ）に接触する、変換器。
【請求項３】
請求項２に記載の変換器において、
前記磁気回路コアの前記第１の端部枝路は、前記１つ以上の導電性回路パッド（６６ａ、６６ｂ）を圧迫する１つ以上の接触突出部（４２）を含む、変換器。
【請求項４】
請求項２または３に記載の変換器において、
前記第１の端部枝路は、前記少なくとも１つの導電性回路パッドにはんだ付けされている、変換器。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の変換器において、
前記磁気回路の前記第１の部品（４ａ）は、前記第２の長さ方向枝路の一部（１８ａ）を含み、前記磁気回路の前記第２の部品（４ｂ）は、前記第２の長さ方向枝路の一部（１８ｂ）を含み、これによって前記一部は、互いに重なり圧迫して、前記長さ方向枝路の一部間の接触を確実にし、それらの間の磁気抵抗を減少させる、変換器。
【請求項６】
請求項５に記載の変換器において、
前記第２の長さ方向枝路の前記一部は、実質的に前記接続端部フランジと前記第２の端部フランジとの間の全長にわたって、互いに重なる、変換器。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の変換器において、
前記磁気回路コアの前記第１の部品（４ａ）の前記第１の長さ方向枝路の一部（１６ａ）は、前記磁気回路基板の厚さを通って、前記磁場検出器（８）が据え付けられた前記磁気回路基板の内面（１３）まで延び、それによって、前記第１の部品の前記第１の長さ方向枝路の前記一部の端部（６４）は、前記第２の部品（４ｂ）の前記第１の長さ方向枝路の一部（１６ｂ）の端部（６２）に面して位置づけられて、前記磁気回路ギャップ（２６）を形成し、前記磁場検出器は、前記回路基板の前記内面（１３）上に据え付けられている、変換器。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の変換器において、
前記接続端部フランジは、凹部（６６）を含み、前記凹部（６６）は、前記磁場検出器、およびオプションとして前記回路基板上に据え付けられる他の構成要素を前記凹部内部に位置づけるのを可能にするように構成されている、変換器。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の変換器において、
前記磁場検出器は、接続端子が前記回路基板上の回路トレースに接続された特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）の形態で提供される、ホール効果センサである、変換器。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の変換器において、
前記回路基板の主要平面は、前記接続端部フランジの主要平面に平行であり、前記主要平面は、前記磁気回路コアの前記第１および第２の長さ方向枝路に本質的に直交して配置されている、変換器。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の変換器において、
前記補償コイル組立体は、接続端子（３０）を含み、前記接続端子は、補償コイルワイヤ端部が接続されるワイヤ接続柱（４６）と、前記回路基板の導電性貫通孔に差し込まれるピン端子接続端部（４８）と、を含む、変換器。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の変換器において、
前記補償コイル組立体（６）は、前記補償コイル（２８）の第１の部分（２８ａ）が巻き付けられた第１のコイル支持ボビン（５０ａ）と、前記補償コイル（２８）の第２の部分（２８ｂ）が巻き付けられた第２のコイル支持ボビン（５０ｂ）と、を含み、
前記第１のコイル支持ボビンは、前記磁気回路の前記第１の長さ方向枝路（１６）に据え付けられ、前記第２のコイル支持ボビンは、前記磁気回路の前記第２の長さ方向枝路（１８）に据え付けられ、前記補償コイルの前記第１および第２の部分は、単一の途切れないワイヤで形成されている、変換器。
【請求項１３】
請求項１２に記載の変換器において、
前記第１のコイル支持ボビンに巻き付けられた前記補償コイルの巻き数は、前記第２のコイル支持ボビンに巻き付けられた前記補償コイルの巻き数より多い、変換器。
【請求項１４】
請求項１３に記載の変換器において、
前記磁気回路の前記第１および第２の部品はそれぞれ、磁性材料のストリップの２つ以上の積み重ねられた層（６７ａ、６７ｂ）を含む、変換器。
【発明の詳細な説明】
【開示の内容】
【０００１】
本発明は、閉ループ型の電流変換器に関する。
【０００２】
本発明は、磁気回路で誘発される磁束を相殺するための二次コイルを備えた補償回路を有する、閉ループ型の電流センサに関する。閉ループ電流変換器は、多数の電流および電圧測定適用で広く使用されている。このような変換器では、磁気回路の磁束は非常に弱く、それは、一般的には二次コイルとも呼ばれる補償コイルが、測定される電流（一次電流）により誘発された磁場を相殺するようにフィードバックループにおいて駆動されるためであり、結果として生じた磁場は、磁場センサによってとらえられ、よって、磁場センサは、電流センサの正確で迅速な反応に対して高い感度を有することが必要である。ホール効果検出器、ピックアップコイル、またはフラックスゲートセンサを含む、さまざまな磁場センサが、いわゆる閉ループ電流センサで利用され得る。ホール効果検出器は、多くの他の磁場検出器と比べて、コストが低く堅牢であることを鑑みて、広く使用されている。しかしながら、それらは、特定の磁場検出器ほど感度が高くないので、好ましくは、磁場が集中する、磁気回路のエアギャップに位置づけられる。エアギャップのサイズは、磁束密度に影響を及ぼし、したがって、変換器の精度を高めるためにエアギャップの正確な制御された寸法決めを確実にすることが重要である。
【０００３】
測定精度、大きな測定動作範囲、外乱磁場（disturbing external magnetic fields）への感度の低下、製造再現性、経時的なおよび使用を通じた安定性、ならびに堅牢性などの側面を含み得る、電流変換器の性能および信頼性を高めると共に、製造コストを下げることが継続して望まれている。電流変換器の製造コストの主要な要因の１つは、変換器を形成する構成要素の組み立てにある。
【０００４】
本発明の目的は、精度が高く、信頼性があり、堅牢であり、かつ製造するのに経済的な電流変換器を提供することである。
【０００５】
組み立てるのが単純で、構成要素が少ししかない閉ループ電流変換器を提供することが有利である。
【０００６】
堅牢で経時的に安定性がある閉ループ電流変換器を提供することが有利である。
【０００７】
小型の閉ループ電流変換器を提供することが有利である。
【０００８】
本発明のさまざまな目的は、請求項１に記載の電流変換器を提供することによって、達成されている。
【０００９】
本明細書には閉ループ電流変換器が開示され、これは、磁束を導き、磁場を集中させるよう、低い磁気抵抗を有する材料で作られた磁気回路コアと、磁場検出器と、補償コイルおよび少なくとも１つのコイル支持ボビンを含む補償コイル支持体を含む補償コイル組立体と、を含む。補償コイルは、磁気回路の中央開口部を通って延びる１つ以上の一次導体を流れる、測定される電流により生成される磁場とは反対の磁場を生成するように構成される。コイル支持ボビンは、その一端部に接続端部フランジを含み、その第２の端部に第２のフランジを含む。補償コイルは、接続端部と第２のフランジとの間でコイル支持ボビンに巻き付けられる。磁気回路は、第１の長さ方向枝路と、第２の長さ方向枝路と、第１および第２の長さ方向枝路を相互接続する第１および第２の端部枝路と、を含み、これら枝路は、中に１つ以上の一次導体を通して受容するように構成された中央開口部を取り囲む。
【００１０】
磁気回路は、補償コイル支持体の両端部から一緒に組み立てられた第１および第２の部品で形成されている。回路基板は、接続端部据え付けフランジに接して、これに平行に据え付けられ、磁気回路コアの第１の部品は、第１の端部枝路を含み、接続端部据え付けフランジに対して回路基板の外面から組み立てられて、第１の端部枝路は、回路基板の前記外面に隣接し、かつ接して位置づけられる。回路基板は、オリフィスを含み、これを通って、第１および第２の長さ方向枝路の一部が、回路基板を通って延びる。磁場検出器は、回路基板に接続され、磁気回路コアの磁気回路ギャップ内に位置づけられる。
【００１１】
ある実施形態では、補償コイル組立体は、補償コイルの第１の部分が巻き付けられた第１のコイル支持ボビンと、補償コイルの第２の部分が巻き付けられた第２のコイル支持ボビンと、を含み、第１のコイル支持ボビンは、磁気回路の第１の長さ方向枝路上に据え付けられ、第２のコイル支持ボビンは、磁気回路の第２の長さ方向枝路上に据え付けられる。第１および第２のコイル支持ボビンは、互いに連結され、補償コイルの第１および第２の部分は、単一の途切れないワイヤから形成されている。
【００１２】
有利な実施形態では、第１のコイル支持ボビンに巻き付けられた補償コイルの巻き数は、第２のコイル支持ボビンに巻き付けられた補償コイルの巻き数より多い。
【００１３】
有利な実施形態では、第１および第２のコイル支持ボビンは、第１のコイル支持ボビンを長さ方向整列位置から平行組立位置まで第２のコイル支持ボビンに対して回転させるように構成されたヒンジ連結器を介して、互いに連結される。
【００１４】
有利な実施形態では、第１および第２のコイル支持ボビンは、コイル支持ボビンを平行組立位置にロックするように構成された相補的ラッチ要素を含む。
【００１５】
有利な実施形態では、磁気回路コアの第１の端部枝路は、接地された回路基板の外面上の少なくとも１つの導電性回路パッドに接触する。
【００１６】
ある実施形態では、磁気回路コアの第１の端部枝路は、１つ以上の導電性回路パッドを圧迫する１つ以上の接触突出部を含む。
【００１７】
有利な実施形態では、第１の端部枝路は、前記導電性回路パッドにはんだ付けされている。
【００１８】
有利な実施形態では、導電性回路パッドは、オリフィスのエッジの上を延びて、回路基板の外側から回路基板の内側へと移動する。
【００１９】
有利な実施形態では、磁気回路の第１の部品は、第２の長さ方向枝路の一部を含み、磁気回路の第２の部品は、第２の長さ方向枝路の一部を含み、これにより、前記一部は、互いに重なり圧迫して、長さ方向枝路の一部間の良好な接触を確実にし、それらの間の磁気抵抗を減少させる。
【００２０】
有利な実施形態では、第２の長さ方向枝路の一部は、実質的に接続端部フランジと第２の端部フランジとの間の全長にわたって、互いに重なる。
【００２１】
有利な実施形態では、磁気回路コアの第１の部品の第１の長さ方向枝路の一部は、磁気回路基板の厚さを通って、磁場検出器が据え付けられた磁気回路基板の内面まで、延びる。第１の部品の第１の長さ方向枝路の前記一部の端部は、第２の部品の第１の長さ方向枝路の一部の端部に面して位置づけられて、磁気回路ギャップを形成する。磁場検出器は、回路基板の内面上に据え付けられる。
【００２２】
有利な実施形態では、接続端部フランジは、凹部を含み、凹部は、磁場検出器、およびオプションとして回路基板上に据え付けられる他の構成要素を、凹部内に位置づけるのを可能にするように構成される。
【００２３】
有利な実施形態では、接続フランジのエッジは、回路基板の内面に接して据え付けられる。
【００２４】
有利な実施形態では、磁場検出器は、接続端子が回路基板上の回路トレースに接続された特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）の形態で提供される、ホール効果センサである。
【００２５】
有利な実施形態では、回路基板の主要平面は、接続端部フランジの主要平面に平行であり、前記主要平面は、磁気回路コアの第１および第２の長さ方向枝路に本質的に直交して配置されている。
【００２６】
有利な実施形態では、補償コイル組立体の接続端子は、補償コイルワイヤ端部が接続されるワイヤ接続柱と、回路基板の導電性貫通孔に差し込まれるピン端子接続端部と、を有する、本質的にＵ字型の端子を含む。
【００２７】
有利な実施形態では、接続端子は、接続端部フランジの中に据え付けられる。
【００２８】
有利な実施形態では、コイル支持ボビン、接続端部フランジ、および第２のフランジを含む補償コイル支持体は、単一の一体的に形成された部品、好ましくは注入プラスチック部品で形成される。
【００２９】
ある実施形態では、磁気回路の第１および第２の部品はそれぞれ、磁性材料のストリップの２つ以上の積み重ねられた層を含む。
【００３０】
本発明のさらなる目的および有利な態様は、特許請求の範囲、以下の詳細な説明、および図面から明らかとなるであろう。
【００３１】
図面を参照すると、一次導体２を通って流れる電流を測定するための、本発明のある実施形態による電流変換器１は、磁気回路４と、磁場検出器８と、（二次コイルまたは巻線組立体と呼ばれることもある）補償コイル組立体６と、を含む。補償コイル組立体は、一次導体２を通って流れる（一次電流と呼ばれることもある）測定される電流によって生成された磁場とは反対の磁場を生成するために、信号処理回路に接続されるように構成されている。閉ループ型電流変換器のそれ自体が周知である動作原理に従って、補償コイルまたは二次コイルを駆動するフィードバック信号が磁場検出器によって生成される。
【００３２】
磁気回路４は、示される例示的な実施形態によると、第１の長さ方向枝路１６と、第２の枝路１８と、離間していて本質的に平行な第１の枝路１６および第２の枝路１８を相互接続する第１の端部枝路２０および第２の端部枝路２２と、を含み、これらの枝路は、一次導体２が中を通って延び得る中央通路を取り囲む。よって、枝路は、磁束を導き、一次導体を流れる一次電流によって生成された磁場を集中させるように構成された、磁気抵抗が低い回路を形成する。磁気回路４は、２つの部品４ａ、４ｂから形成される。第１の部品４ａは、第１の長さ方向枝路１６の一部１６ａと、第２の枝路１８の一部１８ａと、第１の端部枝路２０と、を含む。第２の部品４ｂは、第１の長さ方向枝路１６の一部１６ｂと、第２の枝路１８の一部１８ｂと、第２の端部枝路２２と、を含む。これらの部品はそれぞれ、好ましくは、所望の磁気特性を有する一片のストリップまたはシートメタルから形成され、最も有利には、磁性材料の平坦な一片のシートまたはストリップから打ち抜かれ形成される。ある実施形態では、磁気回路の第１および第２の部品はそれぞれ、飽和なしで磁気回路によって運ばれ得る磁束を増やし、それによって変換器の電流測定範囲を増やすために、図７ａ、図７ｂで最もよく分かるように、磁性材料のストリップの２つ以上の積み重ねられた層６７ａ、６７ｂを含み得る。
【００３３】
磁気回路４は、磁気回路ギャップ２６を含み、磁場検出器８が、磁気回路ギャップ内に位置づけられ、これを横切っている。好適な実施形態では、磁場検出器は、回路基板１０上の回路トレースに接続される接続端子を有する特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）の形態で提供され得る、ホール効果センサの形態である。磁場検出器は、本質的に平坦な構成要素を形成し得、これは、回路基板に対して本質的に平行に回路基板上に位置し、回路基板に設けられた第１のオリフィス３６上を延びて、磁気回路の第１の部品４ａの第１の長さ方向枝路の一部１６ａが、そのオリフィスを通って延びることを可能にする。このオリフィスは、（図示する実施形態に示すように）回路基板のエッジによって完全に取り囲まれるオリフィスであってよく、または、回路基板の外側エッジ（不図示）まで延びるスロットの形態であってもよいことに注目することができる。オリフィスは、回路基板の片側から回路基板のもう一方の側まで貫通通路を形成して、磁気回路の枝路がその貫通通路を通って延びるのを可能にする。
【００３４】
補償コイル組立体６は、補償コイル支持体３２と、補償コイル支持体３２上に据え付けられた少なくとも１つの補償コイル２８と、一方では補償コイル２８に接続され、他方では回路基板１０に接続される接続端子３０と、を含む。補償コイルは、１つ以上のワイヤで作られている。ワイヤの接続端部４４は、接続端子３０のワイヤ接続端部４６に接続される。
【００３５】
図２ａ〜図４ｂに示す第１の実施形態によると、補償コイル支持体３２は、補償コイル２８が巻き付けられた単一のコイル支持ボビン５０を含み、これは、磁気回路の枝路１６のうちの１つのみに据え付けられている。
【００３６】
図５ａ〜図５ｃに示す第２の実施形態によると、補償コイル組立体６は、第１のコイル支持ボビン５０ａおよび第２のコイル支持ボビン５０ｂを含み、それぞれの第１および第２のコイル支持ボビンに巻き付けられた補償コイル２８の第１の部分２８ａおよび第２部分２８ｂは、磁気回路のそれぞれの平行な枝路１６、１８上に据え付けられる。この第２の実施形態では、第１の実施形態と比べて、より多数の補償コイル巻線が磁気回路に連結され得、より大きな補償磁場（magnetic compensation field）が所与の補償電流について生成される。よって、第１の実施形態と比べて、より大きな電流測定範囲が、第２の実施形態によって測定され得る。単一のコイル部分と比べて、補償コイル２８の第１の部分２８ａおよび第２の部分２８ｂを磁気回路の平行な枝路上に設けることの別の利点は、第１のコイル部分と第２のコイル部分との相対する関係に起因する低い漂遊インダクタンスにより、より良い過渡応答を得るのに役立つことである。
【００３７】
補償コイル支持体は、コイル支持ボビン５０、５０ａ、５０ｂの１つの長さ方向端部上における第１の接続端部フランジ５２、５２ａ、５２ｂと、コイル支持ボビンの他端部に位置づけられた第２の端部フランジ５４、５４ａ、５４ｂと、を含み、補償コイルは、端部フランジ５２、５２ａ、５２ｂ、５４、５４ａ、５４ｂ間でコイル支持ボビン５０、５０ａ、５０ｂに巻き付けられている。補償コイルは、コイル支持ボビンに巻き付けられた単一のワイヤから形成され得る。
【００３８】
図５〜図６ｅに示す第２の実施形態では、補償コイルは、第１のコイル支持ボビンおよび第２のコイル支持ボビンの両方に巻き付けられた単一のワイヤを含む。巻き付けプロセス中、第１および第２のコイル支持ボビンは、図６ａで最もよく例示されるように、互いと長さ方向に整列する。これにより、補償コイル支持体は、巻き付けツールの回転ジグ上に位置づけられ、コイルの中心と整列した長さ方向に延びる軸を中心として回転される。第１のコイルボビンがワイヤを巻き付けられ、次に、ワイヤは、連結された第２のフランジ５４ａ、５４ｂの上を通って、その後、第２のコイルボビンが、ワイヤを切断することなく、ワイヤを巻き付けられる。ワイヤの第１の端部は、第１のコイル支持ボビン５０ａの第１のフランジ５２ａ上に据え付けられた第１の接続端子３０に接続され、ワイヤの第２の端部は、第２のコイル支持ボビン５０ｂの第１のフランジ５２ａ上に据え付けられた第２の接続端子３０に接続される。前述した構成により、コイルの製造プロセス、ならびに磁気回路および変換器の他の構成要素へのコイルの組み立てが、特に効率的になると共に、大きい動作範囲を備えた小型の閉ループ変換器が提供される。
【００３９】
第１のコイル支持ボビンの周りに位置づけられるコイルの巻き数（巻線の数）は、磁場相殺効果を最適にするために第２のコイル支持ボビンの周りの巻き数とは異なっていてよい。特に、磁場ギャップを含む磁気回路枝路の巻線の数は、エアギャップのない磁気回路枝路の周りの巻線の数より多くてよい。例えば、第１のコイル支持ボビンは、１０００個の巻線を備えてよく、第２のコイル支持ボビンは６００個の巻線を備えてよい。この非対称の巻き付けにより、対称的な巻き付け（例えば、各コイル支持ボビンに８００個の巻線）よりも、利用可能な周波数帯域幅が高くなり、ｄｉ／ｄｔ応答が向上する。
【００４０】
第１のコイル支持ボビン５０ａの第２のフランジ５４ａは、第１のコイル支持ボビンが（図６ａに示すような）整列位置から（図６ｂに示すような）平行組立位置まで第２のコイル支持ボビンに対して回転することを可能にするように構成されたヒンジ連結器６８を介して、第２のコイル支持ボビン５０ｂの第２のフランジ５４ｂに連結される。例示された実施形態では、ヒンジ連結器は、一方のフランジ上のピン軸の形態であり、これは、他方のフランジの穴に係合している。変形体では、フランジは、一体的に形成された変形可能ヒンジを介して、互いに接続され得る。２つのコイル支持ボビン５０ａ、５０ｂの第１のフランジ５２ａ、５２ｂは、２つのボビンを一緒に平行組立位置にロックする、ラッチ要素７８ａ、７８ｂを含む。ラッチ要素は、フランジのうちの一方から突出する弾性片持ちアーム７８ｂを含み得、これは、他方のフランジの相補的なロック突出部７８ａと係合する。
【００４１】
接続端部フランジおよびコイル支持ボビンは、磁気回路コアの枝路１８、１６が中を通って挿入される通路５６、６０を含み、第１の部品４ａおよび第２の部品４ｂは、補償コイル支持体３２の両端部から据え付けられる。
【００４２】
磁気回路コア４の第２の部品４ｂは、第２の端部枝路２２から、コイル支持ボビン５０内部の通路６０を通って、枝路の一部１６ｂの端面６２まで延びる、第１の長さ方向枝路の一部１６ｂを含む。枝路の一部１６ｂの端面６２は、接続端部フランジ５２、５２ａ、５２ｂに近接しており、磁気回路ギャップ２６の１つの端面を形成し、磁気回路コア４の第１の部品４ａの第１の長さ方向枝路の一部１６ａの端面６４に面する。磁気回路コア４の第２の部品４ｂの第２の長さ方向枝路の一部１８ｂは、磁気回路コア４の第１の部品４ａの第２の長さ方向枝路の一部１８ａに重なり、これに対して押されて、これらの間に良好な接触を形成して、これらの間の磁束に対する抵抗を減少させる。
【００４３】
回路基板１０は、補償コイル支持体３２の接続端部フランジ５２、５２ａ、５２ｂの外側面５３に接して位置づけられ、回路基板の主要平面は、接続端部フランジ５２、５２ａ、５２ｂの主要平面に本質的に平行であり、主要平面は、磁気回路コアの第１の長さ方向枝路１６および第２の長さ方向枝路１８に本質的に直交して配置される。回路基板は、補償コイルワイヤ端部に接続された接続端子３０を、変換器が接続される外部回路または外部コネクタに接続されるように構成された接続端子３４に、相互接続する、導電性回路トレースを含む。接続端子３４は、それ自体が当技術分野で周知であるように、回路基板上に据え付けられた磁場検出器８に電力を供給し、磁場検出器８から外部回路に測定信号を送信するのにも役立つ。回路基板１０は、接続端部フランジ５２、５２ａ、５２ｂの外側面５３に接して組み立てられるように構成され、補償コイル２８のワイヤに接続された接続端子３０は、回路基板をフランジに対して組み立てる間、回路基板上の導電性回路トレースに相互接続される。
【００４４】
補償コイル組立体の接続端子３０は、有利な実施形態では、補償コイルワイヤ端部を巻き付けるためのワイヤラップ接続柱４６と、回路基板１０のめっきされた貫通孔に嵌め込まれるピン端子接続端部４８と、を有する、本質的にＵ字型の端子を含み得る。例えば、回路基板の回路トレースに対する表面据え付けまたはバネで付勢された接触のために、他の接続端部が設けられてもよい。
【００４５】
磁気回路コア４の第１の部品４ａは、本発明のある態様によると、接続端部据え付けフランジ５２に対して回路基板１０の外側面１１から組み立てられ、磁気回路コアの第１の部品４ａの第１の端部枝路２０は、回路基板１０の前記外側面１１に隣接し、かつ接して位置づけられる。回路基板を通って延びるオリフィス３６、３８により、第１の長さ方向枝路の一部１６ａ、または第２の長さ方向枝路の一部１８ａが、回路基板を通って挿入されることが可能となる。第１の部品の第２の長さ方向枝路の一部１８ａは、本質的に、第２の部品４ｂの第２の長さ方向枝路の一部１８ｂの上を、第２のフランジ５４、５４ｂまで延びて、長さ方向枝路の一部１８ａ、１８ｂ間の良好な接触を確実にし、それらの間の磁気抵抗を減少させることができる。しかしながら、磁気回路コア４の第１の部品４ａの第１の長さ方向枝路の一部１６ａは、磁気回路基板１０の厚さを通って、磁場検出器８が据え付けられた磁気回路基板の内面１３まで延びるように構成される。これにより、第１の部品４ａの第１の長さ方向枝路の一部１６ａの端部６４が、第２の部品４ｂの第１の長さ方向枝路の一部１６ｂの端部６２に面して位置づけられて、回路基板内面１３上に据え付けられた磁場検出器８が位置づけられる定められた幅Ｗを有する磁気回路ギャップ２６を形成することができる。
【００４６】
磁気回路コアの第１の端部枝路２０は、有利には、回路基板の外面１１を圧迫する１つ以上の接触突出部４２を備えることができる。接触突出部は、一方では、磁気回路を接地させるため、接地された回路基板上の導電性回路パッド６６ａ、６６ｂに接触し、かつ／または第１の部品の第１の長さ方向枝路の一部１６ａの端部６４を回路基板に対して正確に位置づけ、したがって磁気回路ギャップの幅Ｗを正確に定めるのに、役立ち得る。回路基板１０の外面に向かって突出する接触突出部４２は、磁気回路コア４の第１の部品４ａを回路基板に、また回路基板を通って補償コイル組立体６に堅く固定するために、回路基板にはんだ付けされるか、溶接されるか、または接着され得る。
【００４７】
ある実施形態では、導電性回路パッドのうちの少なくとも１つ６６ａは、回路基板の内面１３の接地回路トレースに接続されるよう、オリフィス３８のエッジの上および周りを、回路基板の反対側まで延びることができる。回路基板上での磁気回路コアと導電性回路トレースとの間の導電性連結は、有利には、磁気回路コアおよび回路基板の温度をより良く等しくし、かつ磁気コア内の熱をより良く発散するのを助けることもできる。オリフィス３６のエッジの上の接触パッド６６ｂの延長部も、磁気回路コアと導電性接触パッドとの間の接触を改善するのに役立つ。
【００４８】
オリフィス３８のエッジの上および周りのパッド６６ａの延長部（または、オリフィス３６のエッジの上および周りのパッド６６ｂの延長部）は、渦電流を減少させるために小さいギャップ（不図示）で実行され得る。
【００４９】
接続端部フランジ５２、５２ａ、５２ｂに対して回路基板２０を直接据え付けること、補償コイルの組み立て、および回路基板の外面１１から磁気回路コア４の第１の部品４ａを挿入することにより、回路基板上に据え付けられた磁場検出器８、特に回路基板に平行に据え付けられ、回路基板の内面１３に接して位置し、接続端部フランジ５２、５２ａ、５２ｂに面するＨａｌｌ  ＡＳＩＣの形態の磁場検出器のために、十分に制御された磁気回路ギャップを有する、特に小型で堅牢かつ安定した構造が可能となる。接続端部フランジは、凹部６６を含んで、磁場検出器、およびオプションとして回路基板上に据え付けられた他の構成要素を、その凹部内部に位置づけることを可能にし、接続フランジのエッジは、２つの構成要素を正確に安定して位置づけるため、回路基板の内面１３に接して据え付けられることに注目し得る。
【００５０】
〔符号の説明〕
１  電流変換器
２  一次導体
１４  接続端部
４  磁気回路コア
１６  第１の長さ方向枝路
１８  第２の長さ方向枝路
２０  第１の端部枝路
４２  接触突出部
２２  第２の端部枝路
２４  （長さ方向枝路と端部枝路とを接合する）角部
４ａ  第１の部品
１６ａ  第１の長さ方向枝路の一部
６２  エアギャップの端面
１８ａ  第２の長さ方向枝路の一部
４ｂ  第２の部品
１６ｂ  第１の長さ方向枝路の一部
６４  エアギャップの端面
１８ｂ  第２の長さ方向枝路の一部
２６  磁気回路ギャップ（エアギャップ）
６７ａ、６７ｂ  磁性ストリップ材料の積み重ねられた層
６  補償コイル組立体
２８  補償コイル
２８ａ、２８ｂ  補償コイルの第１および第２の部分
４４  ワイヤ接続端部
３０  接続端子
４６  ワイヤ接続端部
４８  回路基板接続端部
３２  補償コイル支持体
５０、５０ａ、５０ｂ  コイル支持ボビン
５２、５２ａ、５２ｂ  第１の／接続端部フランジ
６０  磁気回路枝路の通路
６６  凹部
５３  外側面
５４、５４ａ、５４ｂ  第２の端部フランジ
５６  磁気回路枝路の通路
８  磁場検出器
１０  回路基板
３４  接続端子
３６  （第１の長さ方向磁気回路枝路のための）第１のオリフィス
３８  （第２の長さ方向磁気回路枝路のための）第２のオリフィス
１１  外面
１３  内面
６６ａ  金属化パッド（接地パッド）
６６ｂ  金属化パッド
１２  ハウジング
【００５１】
〔実施の態様〕
（１）  閉ループ電流変換器において、
磁束を導き、磁場を集中させる磁気回路コア（４）と、
回路基板（１０）と、
前記回路基板に接続され、前記磁気回路コアの磁気回路ギャップ内に位置づけられた磁場検出器（８）と、
補償コイル組立体（６）であって、補償コイル（２８）と、少なくとも１つのコイル支持ボビン（５０；５０ａ、５０ｂ）、前記コイル支持ボビンの一端部における接続端部フランジ（５２；５２ａ、５２ｂ）、および前記コイル支持ボビンの第２の端部における第２のフランジを含む、補償コイル支持体（３２）と、を含む、補償コイル組立体（６）と、
を含み、
前記補償コイルは、前記接続端部と前記第２のフランジとの間で前記コイル支持ボビンに巻き付けられ、前記磁気回路は、第１の長さ方向枝路（１６）と、第２の長さ方向枝路（１８）と、前記第１および第２の長さ方向枝路を相互接続する第１および第２の端部枝路（２０、２２）と、を含み、前記枝路は、中に１つ以上の一次導体（２）を通して受容するように構成された中央開口部を取り囲み、前記磁気回路は、前記補償コイル支持体の両端部から一緒に組み立てられた第１および第２の部品（４ａ、４ｂ）で形成され、
前記回路基板は、前記接続端部据え付けフランジに接して据え付けられ、前記磁気回路コアの前記第１の部品（４ａ）は、前記第１の端部枝路（２０）を含み、前記接続端部据え付けフランジに対して前記回路基板の外面（１１）から組み立てられ、前記第１の端部枝路は、前記回路基板の前記外面に隣接し、かつ接して位置づけられ、前記回路基板は、オリフィス（３６、３８）を含み、これを通って、前記第１および第２の長さ方向枝路の一部（１６ａ、１８ａ）が、前記回路基板を通って延びることを特徴とする、閉ループ電流変換器。
（２）  実施態様１に記載の変換器において、
前記磁気回路コアの前記第１の端部枝路は、接地された前記回路基板の前記外面上の少なくとも１つの導電性回路パッド（６６ａ、６６ｂ）に接触する、変換器。
（３）  実施態様２に記載の変換器において、
前記磁気回路コアの前記第１の端部枝路は、前記１つ以上の導電性回路パッド（６６ａ、６６ｂ）を圧迫する１つ以上の接触突出部（４２）を含む、変換器。
（４）  実施態様２または３に記載の変換器において、
前記第１の端部枝路は、前記少なくとも１つの導電性回路パッドにはんだ付けされている、変換器。
（５）  実施態様１〜４のいずれかに記載の変換器において、
前記磁気回路の前記第１の部品（４ａ）は、前記第２の長さ方向枝路の一部（１８ａ）を含み、前記磁気回路の前記第２の部品（４ｂ）は、前記第２の長さ方向枝路の一部（１８ｂ）を含み、これによって前記一部は、互いに重なり圧迫して、前記長さ方向枝路の一部間の接触を確実にし、それらの間の磁気抵抗を減少させる、変換器。
【００５２】
（６）  実施態様５に記載の変換器において、
前記第２の長さ方向枝路の前記一部は、実質的に前記接続端部フランジと前記第２の端部フランジとの間の全長にわたって、互いに重なる、変換器。
（７）  実施態様１〜６のいずれかに記載の変換器において、
前記磁気回路コアの前記第１の部品（４ａ）の前記第１の長さ方向枝路の一部（１６ａ）は、前記磁気回路基板の厚さを通って、前記磁場検出器（８）が据え付けられた前記磁気回路基板の内面（１３）まで延び、それによって、前記第１の部品の前記第１の長さ方向枝路の前記一部の端部（６４）は、前記第２の部品（４ｂ）の前記第１の長さ方向枝路の一部（１６ｂ）の端部（６２）に面して位置づけられて、前記磁気回路ギャップ（２６）を形成し、前記磁場検出器は、前記回路基板の前記内面（１３）上に据え付けられている、変換器。
（８）  実施態様１〜７のいずれかに記載の変換器において、
前記接続端部フランジは、凹部（６６）を含み、前記凹部（６６）は、前記磁場検出器、およびオプションとして前記回路基板上に据え付けられる他の構成要素を前記凹部内部に位置づけるのを可能にするように構成されている、変換器。
（９）  実施態様１〜８のいずれかに記載の変換器において、
前記磁場検出器は、接続端子が前記回路基板上の回路トレースに接続された特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）の形態で提供される、ホール効果センサである、変換器。
（１０）  実施態様１〜９のいずれかに記載の変換器において、
前記回路基板の主要平面は、前記接続端部フランジの主要平面に平行であり、前記主要平面は、前記磁気回路コアの前記第１および第２の長さ方向枝路に本質的に直交して配置されている、変換器。
【００５３】
（１１）  実施態様１〜１０のいずれかに記載の変換器において、
前記補償コイル組立体は、接続端子（３０）を含み、前記接続端子は、補償コイルワイヤ端部が接続されるワイヤ接続柱（４６）と、前記回路基板の導電性貫通孔に差し込まれるピン端子接続端部（４８）と、を含む、変換器。
（１２）  実施態様１〜１１のいずれかに記載の変換器において、
前記補償コイル組立体（６）は、前記補償コイル（２８）の第１の部分（２８ａ）が巻き付けられた第１のコイル支持ボビン（５０ａ）と、前記補償コイル（２８）の第２の部分（２８ｂ）が巻き付けられた第２のコイル支持ボビン（５０ｂ）と、を含み、
前記第１のコイル支持ボビンは、前記磁気回路の前記第１の長さ方向枝路（１６）に据え付けられ、前記第２のコイル支持ボビンは、前記磁気回路の前記第２の長さ方向枝路（１８）に据え付けられ、前記補償コイルの前記第１および第２の部分は、単一の途切れないワイヤで形成されている、変換器。
（１３）  実施態様１２に記載の変換器において、
前記第１のコイル支持ボビンに巻き付けられた前記補償コイルの巻き数は、前記第２のコイル支持ボビンに巻き付けられた前記補償コイルの巻き数より多い、変換器。
（１４）  実施態様１３に記載の変換器において、
前記磁気回路の前記第１および第２の部品はそれぞれ、磁性材料のストリップの２つ以上の積み重ねられた層（６７ａ、６７ｂ）を含む、変換器。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１ａ】本発明のある実施形態による電流変換器の斜視図である。
【図１ｂ】ハウジングが部分的に切り取られ、一次導体が取り外されている、図１ａの実施形態の斜視図である。
【図２ａ】ハウジングおよび一次導体が取り外されている、本発明のある実施形態による電流変換器の斜視図である。
【図２ｂ】ハウジングおよび一次導体が取り外されている、本発明のある実施形態による電流変換器の斜視図である。
【図３】図２ａの変換器の分解組立斜視図である。
【図４ａ】図２ａの実施形態の断面図である。
【図４ｂ】図４ａの一部の拡大図である。
【図５】本発明による電流変換器の別の実施形態の断面図である。
【図６ａ】図５の実施形態の回路基板および磁気回路へのコイル組立体の組み立てを示す斜視図であり、コイルを形成するワイヤの巻き付け後に組み立てられていない位置にあるコイル組立体を示している。
【図６ｂ】図５の実施形態の回路基板および磁気回路へのコイル組立体の組み立てを示す斜視図であり、変換器の他の構成要素に組み立てられる準備ができた、組立位置にあるコイル組立体を示している。
【図６ｃ】図５の実施形態の回路基板および磁気回路へのコイル組立体の組み立てを示す斜視図であり、変換器の回路基板に組み立てられている図６ｂのコイル組立体を示している。
【図６ｄ】図５の実施形態の回路基板および磁気回路へのコイル組立体の組み立てを示す斜視図であり、図６ｃのコイル組立体および回路基板に組み立てられている磁気回路を示している。
【図６ｅ】図５の実施形態の回路基板および磁気回路へのコイル組立体の組み立てを示す斜視図であり、変換器の回路基板および磁気回路に組み立てられたコイル組立体を示している。
【図７ａ】ハウジング、一次導体、および補償コイルが取り外された、本発明のある実施形態による電流変換器の斜視図である。
【図７ｂ】磁気回路がコイル支持体および回路基板に対して分解して示した関係にある、図７ａの実施形態の図である。
【図１ａ】
2019534465.tif 000003
【図１ｂ】
2019534465.tif 000004
【図２ａ】
2019534465.tif 000005
【図２ｂ】
2019534465.tif 000006
【図３】
2019534465.tif 000007
【図４ａ】
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【図４ｂ】
2019534465.tif 000009
【図５】
2019534465.tif 000010
【図６ａ】
2019534465.tif 000011
【図６ｂ】
2019534465.tif 000012
【図６ｃ】
2019534465.tif 000013
【図６ｄ】
2019534465.tif 000014
【図６ｅ】
2019534465.tif 000015
【図７ａ】
2019534465.tif 000016
【図７ｂ】
2019534465.tif 000017
【国際調査報告】
2019534465.tif 000018
2019534465.tif 000019
2019534465.tif 000020