(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次導体を流れる電流を測定する電流変換器において、
前記電流変換器は、半径方向内壁部分と、半径方向外壁部分と、前記半径方向内壁部分の端部と前記半径方向外壁部分の端部との間に延びる基底壁部分と、を含む、外側ケーシング、磁気回路ギャップを含む磁気コア、前記磁気回路ギャップ内に位置付けられた感知部分を含む磁場検出器、絶縁コアハウジング、前記絶縁コアハウジングのコイル支持部分に巻き付けられたワイヤから形成された二次コイル、ならびに前記二次コイルと前記外側ケーシングの前記半径方向内壁部分との間に位置付けられた静電シールドを含み、
前記半径方向内壁部分は、前記一次導体を受容するように構成された通路を画定し、
前記半径方向内壁部分、前記半径方向外壁部分、および前記基底壁部分が、前記二次コイルを受容するように構成されている窪みを画定し、
前記静電シールドは、前記静電シールドのエッジから軸方向に延びる複数の可撓性ストリップにより形成されたスカート部分を含み、
前記可撓性ストリップは、前記外側ケーシングの前記基底壁部分に対して弾性的に付勢するように構成される、電流変換器。
【請求項２】
請求項１に記載の電流変換器において、
前記可撓性ストリップは、スリットにより分離され、
並置された前記可撓性ストリップおよび前記スリットは、前記静電シールドの周囲部の周りに、実質的に均一に分布している、電流変換器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電流変換器において、
前記静電シールドは、前記一次導体のための前記通路を囲むように構成された形状へと折り畳まれる、型打ちされた金属薄板、および金属化した可撓性基板からなる群より選択された薄い可撓性シートから形成される、電流変換器。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電流変換器において、
前記静電シールドは、前記絶縁コアハウジング上への取り付け前に前記静電シールドを閉鎖屈曲構成に保持するように構成された、固定機構を含む、電流変換器。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の電流変換器において、
前記静電シールドは、製造組み立て中に前記静電シールドを前記絶縁コアハウジングに対して位置付け、かつ保持するために、前記絶縁コアハウジングのスクリーン固定突起と協働するロック開口部を含む、電流変換器。
【請求項６】
請求項５に記載の電流変換器において、
前記ロック開口部は、幅広部分および狭窄部分を含み、
前記スクリーン固定突起は、幅広ヘッド部分および狭窄ステム部分を有する外形を含み、これにより、前記幅広ヘッド部分は、前記ロック開口部の前記幅広部分を通して挿入可能であり、前記狭窄ステム部分は、前記ロック開口部の前記狭窄部分内へとスライド可能である、電流変換器。
【請求項７】
請求項６に記載の電流変換器において、
前記ロック開口部の前記狭窄部分は、前記幅広部分と比較して前記スカート部分に向けて方向づけられ、前記外側ケーシング内で組み立てられる際に前記静電シールドに作用するバネ付勢力は、前記静電シールドが前記絶縁コアハウジングにロックされたことを確認するのに役立つ、電流変換器。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の電流変換器において、
前記絶縁コアハウジングは、コイル端子接続部分、前記コイル支持部分、および少なくとも１つの回路基板支持部分を含む、電流変換器。
【請求項９】
請求項８に記載の電流変換器において、
前記コイル支持部分は、基底壁、前記基底壁から延びる半径方向内壁、および前記基底壁から延びる半径方向外壁を含む、概ねＵ字型の断面形状を有し、
前記半径方向内壁および前記半径方向外壁は、それらの開口端部エッジが、任意の製造公差を含め、前記磁気コアの軸方向厚さをわずかに超えて延びるように構成された、高さを有し、前記開口端部エッジは、前記絶縁コアハウジングに巻き付けられた前記二次コイルによって前記磁気コアの角の周りで内側に折り畳まれる、電流変換器。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の電流変換器において、
前記コイル支持部分は、前記磁気コアが前記絶縁コアハウジングに軸方向に挿入されることを可能にし、かつ組み立て中に前記磁気コアを前記絶縁コアハウジング内に保持するように構成された、ラッチショルダーの形態の、コアラッチ要素を含む、電流変換器。
【請求項１１】
請求項８〜１０のいずれか１項に記載の電流変換器において、
前記絶縁コアハウジングの前記コイル支持部分は、巻き取りプロセス中に前記絶縁コアハウジング上で前記二次コイルの第１の巻き線層が滑るのを防ぐように構成された、ワイヤ滑り止め要素を含む、電流変換器。
【請求項１２】
請求項８〜１１のいずれか１項に記載の電流変換器において、
前記絶縁コアハウジングは、前記コイル支持部分を前記コイル端子接続部分および前記回路基板支持部分に接合する角に配列された偏向リブを含み、
前記偏向リブは、前記コイル支持部分および前記コイル端子接続部分の側壁に隣接して巻き線が積み重なるのを回避するように構成される、電流変換器。
【請求項１３】
請求項８〜１２のいずれか１項に記載の電流変換器において、
前記コイル端子接続部分は、前記磁場検出器を内蔵するための磁気センサー受容キャビティを含む、電流変換器。
【請求項１４】
請求項８〜１３のいずれか１項に記載の電流変換器において、
前記コイル端子接続部分は、回路基板静止エッジと、回路基板のエッジの上を延びる回路基板ラッチ要素と、を含み、前記コイル端子接続部分の前記回路基板静止エッジと前記回路基板ラッチ要素は、前記磁気コア、前記絶縁コアハウジング、および前記二次コイルの組立体を前記回路基板に固定するように構成されており、
前記回路基板支持部分は、回路基板静止エッジと、前記回路基板のエッジの上を延びるように構成された回路基板ラッチ要素と、を含み、前記回路基板支持部分の前記回路基板静止エッジと前記回路基板ラッチ要素は、前記磁気コア、前記絶縁コアハウジングおよび前記二次コイルの前記組立体を前記回路基板に固定するように構成されている、電流変換器。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の電流変換器において、
前記絶縁コアハウジングは、単一の成型部品である、電流変換器。
【発明の詳細な説明】
【開示の内容】
【０００１】
本発明は、磁気コアと、磁気コアを通って延びる一次導体を流れる電流を測定するための磁場検出器と、を含み、かつ一次導体と二次巻き線との間に静電シールドを含んでいる、電流変換器に関する。
【０００２】
電流感知適用のための電流変換器モジュールは、典型的には、高透磁率磁性材料で作られた磁気コアを含み、磁気コアは、測定されるべき電流を搬送する一次導体が通り抜ける中心孔を取り囲んでいる。磁気コアは、典型的には、概ね矩形または円形の形状を有し、エアギャップを備えていてよく、エアギャップ内には、ＡＳＩＣの形態をしたホール効果センサーなどの磁場検出器が位置付けられる。一次導体を流れる電流により生成される磁束は、磁気コアによって集められて、エアギャップを通過する。エアギャップ中の磁場は、総電流鎖交（total current linkage）を表す。開ループ型の電流変換器では、エアギャップ内の磁場センサーが、測定信号を表す、測定されるべき電流の画像を生成する。比較的高い電圧で電流を測定するために使用される変換器では、一次導体と二次巻き線との間の静電シールドの存在が、一次導体と二次巻き線との間の容量性相互作用（capacitive interactions）から保護する。しかしながら、一次導体と二次巻き線との間の誘電材料の均等性および品質は、部分放電の発生を減らすのにも重要である。しかし、静電シールドの存在は、変換器ケーシング内の構成要素の組み立て後に変換器に充填される注封材料（potting material）の流れを妨げ得るので、部分放電の問題が潜在的に高まり、また、変換器の電気的挙動が、信頼性がないものまたは不正確なものになる。
【０００３】
閉ループ型の電流センサーでは、磁場センサーが、フィードバックループにおいて二次コイルに接続され、二次コイルは、典型的には、磁気コアの一部に巻き付けられて、一次導体が生成する磁場を相殺する傾向のある補償電流（compensation current）を生成する。よって、補償電流は、測定されるべき電流の画像を表す。補償コイルを駆動するのに必要な電流を減らすためには、多数の巻き（turns）を、磁気回路の周囲部の一部または大部分に巻き付けることが周知である。
【０００４】
典型的には、補償導体コイル（compensation conductor coil）は、二次コイルが沿って延びる磁気回路の一部または全体を取り囲む絶縁ボビン支持体に巻き付けられる。絶縁ボビンは、典型的には、磁気コアの周りで組み立てられた２つの部品で作られ、接着テープがその周りに巻かれていることもある。絶縁ボビンは、特に、振動、衝撃、または熱膨張効果による、巻き線製造プロセス中およびその後の使用中の、磁気コアの短絡から、また損傷から、コイルの第１の層を保護する。保護の必要性は、尖った角を考慮すると、正方形または矩形断面の輪郭をした磁気コアで、特に重要である。しかしながら、従来の絶縁ボビンは、製造および組み立ての費用を増大させる。別の欠点は、従来の２部品絶縁ボビンの付加的な厚さであり、これは、コイルの巻き線の直径を増大させ、それにより、使用される銅ワイヤの重量および長さを増大させる。磁気コアの保護に関連する１つの問題は、その形態が極めて粗雑になり得ることである。実際、内径、外径、および高さは、無視できないほどに変化し得る。巻き取り後に得られるコイルは、最初のコア寸法に左右される。別の問題は、巻き取りの影響（winding effect）によるものである：つまり、ワイヤの張力は非常に重大であり、保護部（protection）に加えられる力は非常に局所的である（かなりの圧力（important pressure）が、巻き線ワイヤと保護部との間の非常に小さな接触表面、主に第１の巻き線層（first winding layer）にストレスを加える）。ときには、ワイヤの初期層が磁気コア保護部上をスライドするという事実により、巻き取る間の磁気コア周囲でのワイヤの再分割は、均一でない。さらに、種々のコイルを得るのに必要な銅ワイヤを最小限に抑えるために、巻き取り中のジャンプ（jumps）の数は、できるだけ少なくしなければならない。たいてい、主要ＰＣＢＡとの３つの固定点に対応する３つのジャンプが使用される。回路基板および二次コイルを固定することは、しばしば、ねじによって行われる。この方法は、機械的には安全であるが、費用効率が高くなく（追加の部品および労働の費用）、かつ危険である（ＰＣＢＡ電子構成要素付近のねじ回し機ヘッド・・・）。これら２つの部品間のリンクは、変換器の取り付けを可能にするよう十分強くなければならない。最終的な機械的固定は、しばしば、樹脂を入れる（potting）ことにより確実となる。
【０００５】
変換器内のある構成要素の、その耐用期間中の使用の間の位置精度も、信頼性および測定精度を確実にするために重要である。具体的には、磁場検出器は、良好な測定ヘッド性能レベルを得るために、磁気コアのエアギャップ内に正確に挿入され（referenced）なければならない。従来の変換器において遭遇するさらなる問題は、静電スクリーンが、変換器における注封プロセス前に浮遊していて、うまく挿入されない（badly referenced）ことである。変換器内のシールドと一次導体との間において、注封材料が均一に無気泡で分布することは、一次導体とシールドとの間で起こり得る部分放電を回避するのに重要である。
【０００６】
電流センサーは、電気装置およびシステムを監視または制御するための広範な適用において使用され、多くの適用では、そのような構成要素の製造費用、また電気回路において構成要素を実装および使用する費用を減らす上で、重要な利点がある。また、構成要素が取り付けられる装置の重量を小型化および／または低減するために、小型の構成要素を提供する上でも、しばしば重要な利点がある。
【０００７】
本発明の目的は、信頼性があり正確であると共に、小型で、製造および組み立てを行うのに経済的である、静電シールドを備えた電流変換器を提供することである。
【０００８】
正確で、実装しやすく、使用するのに経済的である電流変換器を提供することが有利である。
【０００９】
意図した耐用期間にわたって頑丈で安定している電流変換器を提供することが有利である。
【００１０】
本発明の目的は、請求項１による電流変換器を提供することにより達成されている。
【００１１】
一次導体を流れる電流を測定する電流変換器が、本明細書に開示され、この変換器は、外側ケーシング、磁気コア、磁場検出器、絶縁コアハウジング、絶縁コアハウジングのコイル支持部分に巻き付けられたワイヤから形成された二次コイル、および二次コイルと外側ケーシングの半径方向内壁部分との間に位置付けられた静電シールドを含む。静電シールドは、シールドのエッジから軸方向に延びる複数の可撓性ストリップにより形成されるスカート部分を含み、可撓性ストリップは、外側ケーシングの基底壁部分を弾性的に付勢するように構成される。
【００１２】
ある実施形態では、ストリップは、スリットにより分離され、これにより、並置されたストリップおよびスリットは、シールドの周囲部の周りに実質的に均一に分布する。
【００１３】
ある実施形態では、静電シールドは、一次導体の通路を囲むように構成された形状へと折り畳まれた、例えば型打ちした金属薄板または金属化した可撓性基板の、薄い可撓性シートから形成される。
【００１４】
ある実施形態では、静電シールドは、シールドを、コアハウジング上に取り付ける前に閉鎖屈曲構成に保持するように構成された、固定機構を含む。
【００１５】
ある実施形態では、静電シールドは、ロック開口部をさらに含んでよく、ロック開口部は、コアハウジングのスクリーン固定突起と協働して、製造組み立て（manufacturing assembly）中に静電シールドをコアハウジングに対して位置付け、かつ保持する。ロック開口部は、特定の変形体では、幅広部分および狭窄部分を含んでよく、スクリーン固定突起は、幅広ヘッド部分および狭窄ステム部分を有する外形を含み、幅広ヘッド部分は、ロック開口部の幅広部分を通って挿入可能であり、狭窄ステム部分は、ロック開口部の狭窄部分内へとスライド可能である。
【００１６】
ロック開口部の狭窄部分は、有利には、幅広部分と比較してスカート部分に向けて方向づけられてよく、ケーシング内で組み立てられた際にシールドに作用するバネ付勢力は、コアハウジングに対する静電シールドのロックを確認するのに役立つ。
【００１７】
ある実施形態では、コイル支持部分は、有利には、基底壁、基底壁から延びる半径方向内壁、および基底壁から延びる半径方向外壁を含む、概ねＵ字型の断面形状を有する。半径方向内壁および半径方向外壁は、それらの開口端部エッジが、任意の製造公差を含め、磁気コアの軸方向厚さをわずかに超えて延びるように構成された、高さを有し、開口端部エッジは、磁気コアハウジングに巻き付けられたコイルによって、磁気コアの角の周りで内側に折り畳まれる。
【００１８】
ある実施形態では、コイル支持部分は、有利には、コアがコアハウジングに軸方向に挿入されることを可能にし、かつ組み立て中にコアをコアハウジング内部に保持するように構成された、ラッチショルダーの形態の、コアラッチ要素を含み得る。
【００１９】
ある実施形態では、基底壁は、有利には、射出成形ダイ工具においてラッチ要素を形成するように構成された開口部を含み得る。
【００２０】
ある実施形態では、コアハウジングは、コイル支持部分に取り付けられた少なくとも１つの回路基板支持部分をさらに含んでよく、この回路基板支持部分は、磁気コアおよび二次コイルを回路基板に取り付けるための支持脚部を提供するように構成されている。
【００２１】
ある実施形態では、コアハウジングのコイル支持部分は、有利には、巻き取りプロセス中にコアハウジング上で二次コイルの第１の巻き線層が滑るのを防ぐように構成された、ワイヤ滑り止め要素を含み得る。
【００２２】
ある実施形態では、ワイヤ滑り止め要素は、半径方向外壁および／または半径方向内壁の開口端部エッジに形成された窪みを含む。
【００２３】
ある実施形態では、コイル端子接続部分は、半径方向内壁部分、半径方向外壁部分、コイル側壁部分、およびコイル側壁部分を含む、ハウジング部分を含んでよく、コイル側壁部分は、これらの側壁部分を基底壁に接合する角に配列された偏向リブ（deflector ribs）を含み、偏向リブは、側壁部分に隣接して巻き線が積み重なるのを回避するように構成される。
【００２４】
ある実施形態では、コイル端子接続部分は、磁場検出器を内蔵するための磁気センサー受容キャビティを含み得る。
【００２５】
ある実施形態では、コイル端子接続部分は、回路基板静止エッジと、回路基板ラッチ要素とを含んでよく、回路基板ラッチ要素は、回路基板のエッジの上を延びて、磁気コア、コアハウジング、および二次巻き線の組立体を回路基板に固定する。
【００２６】
ある実施形態では、コイル端子接続部分は、二次コイルを形成するワイヤの第１の接続端部を受容する、ハウジング内の第１のワイヤ固定スロットと、そのワイヤの第２の接続端部を受容する、第２のワイヤ固定スロットと、を含み得る。
【００２７】
ある実施形態では、コアハウジングは、コイル支持部分に接続された少なくとも１つの回路基板支持部分をさらに含んでよく、回路基板支持部分は、回路基板静止エッジと、回路基板ラッチ要素と、を含み、回路基板ラッチ要素は、回路基板のエッジの上を延びて、磁気コア、コアハウジング、および二次巻き線を回路基板に固定するように構成される。
【００２８】
ある実施形態では、ただ１つの回路基板支持部分があってよく、この回路基板支持部分は、コイル端子接続部分の反対側に位置付けられ、コアおよび二次巻き線の取り付け支持体（mounting support）は、実質的にバランスがとれる。回路基板支持部分およびコイル端子接続部分は、このように、回路基板上の二次巻き線および磁気コアのための２つの支持体を形成し、支持体が少数であると、コアに沿った二次巻き線の中断の数が減るので、より長い巻き線が提供され、また、巻き線セクションを互いに接合するために支持体上で、かつ支持体を横切ってジャンプを行うことに関連した製造費用が減少する。
【００２９】
ある実施形態では、回路基板支持部分は、半径方向内壁部分、半径方向外壁部分、およびコイル側壁部分を含むハウジング部分を含んでよく、側壁部分は、側壁部分を基底壁に接合する角に配列された偏向リブを含み、偏向リブは、側壁部分に隣接して巻き線が積み重なるのを回避するように構成される。
【００３０】
ある実施形態では、コアハウジングは、有利には、単一の成型部品の形態であってよい。
【００３１】
本発明のさらなる目的および有利な特徴は、請求項、詳細な説明、および添付図面から明らかであろう。
【００３２】
図面を参照すると、電流変換器２の例示的な実施形態は、基部５およびカバー部７を含む外側ケーシング３を含み、その中に、コアハウジング１０と、コアハウジング１０内に取り付けられた磁気コア６と、コアハウジングおよび磁気コアの周りに取り付けられた二次コイル４と、磁気コアの磁気回路ギャップに挿入された磁場検出器８と、コアハウジング、磁気コアおよび二次コイルが取り付けられる回路基板１２と、が取り付けられている。電流変換器は、測定されるべき電流を搬送する一次導体（不図示）中の高電圧から磁気コアおよび二次コイルを保護するために、静電シールド１４をさらに含む。ケーシング内に取り付けられた構成要素は、その中において構成要素を組み立てた後で、ケーシングに充填された誘電性注封材料によって囲まれる。
【００３３】
磁場検出器８は、電力を供給し磁場検出器からの測定信号を処理する、電気回路に接続される電気端子１６を含むＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）の形態であってよい。磁場検出器は、それ自体が当技術分野で周知のようなホール効果センサーの形態であってよく、あるいは、やはり当技術分野で周知である磁気抵抗センサーまたはフラックスゲートセンサーなどの、他の磁場感知テクノロジーに基づいていてもよい。ホールセル（Hall cell）磁場検出器は、開ループ電流感知応用で広く使用されるが、それは、開ループ応用において、それらの費用が低く、また測定性能が良好であるためである。
【００３４】
それ自体が当技術分野で周知であるように、二次コイルは、測定されるべき電流を搬送する一次導体により生成された磁場を無効にしようとする、磁場検出器８に接続されたフィードバックループにおいて電流を供給される補償コイルとして作用し、一次導体は、磁気コア６の中央通路２２を通って延びる。一次導体により生成された磁場は、磁気コア６内を循環し、磁気コアの磁気回路ギャップに位置付けられた磁場検出器８により捕らえられる。
【００３５】
二次コイルの巻き数（number of turns）は、主に、一次導体内で測定されるべき電流の振幅、および所望される補償コイル内のフィードバック電流のレベルにより、決定される。補償コイルに使用される材料の量を減らすため、できるだけ小さい開始直径（starting diameter）の、きつく、一定で小型の巻き線を有することが有利である。開始直径は、とりわけ、電流測定範囲によって、また、磁気コアの周りのコアハウジングの厚さによって、決定される、磁気コアの断面積に左右される。
【００３６】
ある磁気コアは、製造するのに特に費用効率が高い、巻かれた磁気コアを形成するために、磁性材料のストリップを巻くことにより作られる。しかしながら、このような巻かれたコアは、鋭い角を有し、いくらか可変の直径および／または高さを有し得る。よって、このような磁気コアを製造する上で公差に合わせて調節し得るコアハウジング１０を有することは有利であり、このコアハウジングの主な機能は、磁気コアに巻き付けられるワイヤのための、保護絶縁層を提供することである。
【００３７】
磁気コアはまた、それ自体が当技術分野で周知であるフェライト材料、または、やはりそれ自体が当技術分野で周知である、磁性材料の積み重ねた積層シートなど、他の材料で、作られることができる。
【００３８】
二次コイル４の接続端部２８ａ、２８ｂは、これら接続端部がはんだ付けされるワイヤ端部接続パッド６０ａ、６０ｂによって回路基板１２上に取り付けられた電流変換器の電子回路に接続される。コイルと電子回路との間の他の既知の接続手段が利用されてもよく、これには、溶接、クリンプ、絶縁体除去、クランプ接続などが含まれる。回路基板１２は、磁場検出器を電流変換器の電子回路に接続するための磁気センサー接続パッド６２をさらに含み、磁気コアを接地させるためおよび静電シールド１４を接地させるための接続部をさらに含む。
【００３９】
回路基板１２は、中央開口部を備え、中央開口部は、一次導体がその中を通って延びることができるように、磁気コアの中央通路２２と整列される。中央開口部７０を画定する回路基板のエッジは、以下でさらに詳細に説明するように、コアハウジング１０を回路基板に接続するために、支持部分ラッチエッジプロファイル６８および接続部分ラッチエッジプロファイル６６を含む。回路基板は、二次コイルの接続端部をワイヤ端部接続パッド６０ａ、６０ｂ上に位置付けるため接続端部をガイドするのに使用される、ワイヤ端部ガイドノッチ７２をさらに含み得る。回路基板は、磁気センサー受容スロット６４をさらに含み、磁気センサーがその磁気センサー受容スロットを通って磁気コアの磁気回路ギャップ内に組み立てられるのを可能にし得る。回路基板は、測定信号をフィルタリングまたは処理し、電力を磁場検出器８に供給するために、コネクタの端子ならびにさまざまな電気的および電子的構成要素（不図示）に接続される接続パッド７４をさらに含み得る。
【００４０】
コアハウジング１０は、コイル支持部分２６およびコイル端子接続部分２８を含む。コイル支持部分は、基底壁７４ａ、半径方向内壁７４ｂ、および半径方向外壁７４ｃを含む、概ねＵ字型の外形を含む。コアハウジング１０は、有利には、一体的に形成された部品、例えば、射出成形された一体成形のプラスチック部品であってよい。半径方向内壁７４ｂおよび半径方向外壁７４ｃは、有利には、組み立て中にコアをハウジング内へと軸方向に挿入してクリップ留めすることによってハウジング内部にコアを保持するラッチショルダーの形態をした、コアラッチ要素８２を含み得る。基底壁７４ａは、有利には、開口部８４を備えてよく、この開口部８４は、単純な射出成形ダイ工具にラッチ要素を形成して、このダイ工具内部で移動注入器ピンまたは部品が使用されるのを避けるように構成され、これにより、コアハウジングの、特に費用効率が高い製造が可能となる。
【００４１】
内壁７４ｂおよび外壁７４ｃは、それらの開口端部エッジ８０ｂ、８０ｃが、任意の製造公差を含む磁気コア６の厚さをわずかに超えて延びるように構成された、高さを有し、コイルが磁気コアハウジングに巻き付けられた際に、開口端部エッジ８０ｂ、８０ｃが磁気コアの角の周りで内側に折り畳まれる。この構成により、有利には、磁気コアハウジングは、単純な経済的成型プロセスにおいて単一の成型部品で形成され、それにもかかわらず、磁気コアの角の周りでの損傷からワイヤを保護するという重要な機能を提供することができる。端部が開いた一体成形のコアハウジングは、ハウジング内で磁気コアを非常に単純に軸方向に組み立てることが可能になる点でも有利であり、これにより、ラッチ要素は、巻き取り動作の前に、２つの部品を共に保持する。
【００４２】
コアハウジングは、さらに有利には、コイルの第１の巻き線層を磁気コアハウジング上に正確に位置付けるため、および不規則で、ひいては最適でない巻き線をもたらし得る、コアハウジング上での巻き取りプロセス中のコイルの滑りを防ぐために、ワイヤ滑り止め要素７６を含み得る。いったんワイヤの第１の層が巻かれると、自然な滑り止め層を形成し、次に続く各層もまた同様である。よって、第１の層の、きつく規則的な巻き線により、小型の巻き取りが達成されることが確実となる。好適な実施形態では、ワイヤ滑り止め要素は、半径方向外壁７４ｃの開口端部エッジ８０ｃ上および／または半径方向内壁の開口端部エッジ８０ｂ上に設けられる。変形体では、ワイヤ滑り止め要素は、代わりに、または追加的に、基底壁７４ａを半径方向外壁７４ｃおよび／もしくは半径方向内壁７４ｂと接合する角に設けられてもよい。滑り止め要素は、窪みの形態であってもよく、これは、コアに巻き付けられるべきワイヤの直径に合わせて構成され得る。
【００４３】
コイル端子接続部分２８は、磁気センサー受容キャビティ３７を画定するハウジング部分３６を含む。ハウジング部分３６は、半径方向内壁部分３６ａ、半径方向外壁部分３６ｂ、コイル側壁部分３６ｃ、およびコイル側壁部分３６ｄを含む。
【００４４】
ハウジング部分３６は、コイル巻き取りプロセス中に巻線機のピン工具１１を受容するピンホルダーキャビティ３４をさらに含み得る。ピン工具１１は、コイル巻き取りプロセス中にワイヤの開始端部を固定するために、ワイヤ巻き付けチャネル３２を備えてよい。コイル端子接続部分は、ワイヤガイドチャネル４０をさらに含んで、二次コイルワイヤの端部をワイヤガイドチャネル４０の中に受容して、巻き取りプロセス中にワイヤ端部を位置付けて固定することができる。ハウジング部分３６は、回路基板静止エッジ４６と、回路基板ラッチ要素４２を画定し、回路基板ラッチ要素４２は、回路基板のエッジ上を延びて、磁気コア、コアハウジング、および巻き線の組立体を回路基板に固定する。回路基板ラッチ要素は、有利には、半径方向内壁部分３６ａの延長部として設けられ得る。ハウジング部分６６のワイヤ固定スロット３８ａが、その中を通して接続端部２０ａを受容し、接続端部２０ａは、コイル形成プロセスにおいてワイヤ開始端部を画定し、いったんコイルが完全に形成されると、接続端部２０ｂに対応する巻き線の最後の端部が、コイル側壁部分３６ｄのワイヤ固定スロット３８ｄを通して挿入される。
【００４５】
側壁部分３６ｃ、３６ｄは、側壁部分を基底壁７４ａに接合する角に配列された偏向リブ５３をさらに含んでよく、偏向リブ５３の機能は、側壁部分に隣接して巻き線が積み重なるのを回避し、よって、側壁部分に隣接したコイルのさらに均一な巻き取りを確保することである。
【００４６】
ある実施形態では、磁気センサー受容キャビティ３７は、回路基板１２の磁気センサー受容スロット６４と整列されて、磁場検出器８が回路基板に組み付けられ、回路基板が磁気コアおよび巻き線の組立体に組み付けられた後は（図６ｄ参照）コアのエアギャップに入ることを可能にする。変形体では、磁場検出器８は、回路基板１２を磁気コアおよび巻き線の組立体４、６、１０に組み付ける前に、回路基板に予め組み付けられ得る。磁気センサー受容キャビティ３７は、磁場検出器の挿入をガイドし、検出器をキャビティにぴったり嵌めるように構成された、ガイドレール３９を含み得る。
【００４７】
コアハウジングは、有利には、コイル支持部分２６に取り付けられた少なくとも１つの回路基板支持部分３０をさらに含んでよく、少なくとも１つの回路基板支持部分３０は、コアおよび巻き線の組立体４、６、１０を回路基板に取り付けるための支持脚部を提供するように構成される。好適な実施形態では、回路基板支持部分３０は、コイル端子接続部分２８の反対側、またはほぼ反対側に位置付けられ、コアおよび巻き線の組立体の取り付け支持体が、実質的にバランスがとれる。回路基板支持部分３０は、半径方向内壁部分５２ａ、半径方向外壁部分５２ｂ、コイル側壁部分５２ｃ、コイル側壁部分５２ｄ、および回路基板位置付け突起５６を含む、ハウジング部分を含む。
【００４８】
ハウジング部分は、回路基板静止エッジ４６および回路基板ラッチ要素５４を画定し、回路基板ラッチ要素５４は、回路基板のエッジの上を延びて、磁気コア、コアハウジング、および巻き線の組立体４、６、１０を回路基板１２に固定する。回路基板ラッチ要素５４は、有利には、半径方向内壁部分５２ａの延長部として設けられる。好適な実施形態では、ラッチ要素４２、５４のうちの少なくとも一方は、例えば、回路基板１２がコアハウジング１０にクリップ留めされるのを可能にするように構成される、自由端部にラッチショルダーを備えたカンチレバーアームの形態で、弾性的に取り付けられる。
【００４９】
側壁部分３６ｃ、３６ｄは、側壁部分５２ｃ、５２ｄを基底壁７４ａに接合する角に配列された偏向リブ５３をさらに含んでよく、偏向リブ５３の機能は、側壁部分に隣接して巻き線が積み重なるのを回避し、よって、側壁部分に隣接したコイルのさらに均一な巻き取りを確保することである。
【００５０】
コアハウジング１０は、静電シールドの位置付けを改善し、組み立て作業を単純化するために、特に電流変換器の構成部品の製造組み立て中に、静電シールド１４をコアハウジング１０に対して位置付け、保持するように構成された、スクリーン固定突起４４をさらに含み得る。スクリーン固定突起４４は、有利には、コイル端子接続部分２８および回路基板支持部分３０の半径方向内壁部分３６ａ、５２ａ上に設けられてよい。
【００５１】
静電シールドは、有利には、磁気コアの中央通路２２または回路基板の中央開口部７０の形状に一致するように構成される閉鎖形状へと折り畳まれ得る、薄い可撓性シート、例えば型打ちした金属薄板、または金属化した可撓性基板から形成されることができる。静電シールドは、例えばコアハウジング上へのロックの前にシールドを閉鎖屈曲構成に保持するように構成されたタブ２５ａおよびスリット２５ｂの形態をした、固定機構を含み得る。しかし、静電シールドは、変形体においては、他の機械的手段によって、または溶接、接着、もしくははんだ付けによって、屈曲閉鎖位置に保持され得る。
【００５２】
静電シールド１４は、測定されるべき電流を搬送する一次導体（不図示）と、コアおよびコイルの組立体との間に、電気的遮蔽をもたらす。静電シールド１４は、シールドのエッジから軸方向に延びるスリット１９で分離された複数の可撓性カンチレバーストリップ１７により形成されたスカート部分１５を含み、カンチレバーストリップは、シールドの周囲部の周りに分布している。カンチレバーセクションは、軸方向Ａから外側に屈曲して湾曲形状になり可撓性バネストリップを形成することができ、可撓性バネストリップは、変換器の外側ケーシング３の基底壁部分５ａを付勢する。シールド１４の主要部分は、外側ケーシング３の半径方向内壁部分５ｂに隣接して位置付けられる。可撓性ストリップ１７は、スリット１９と共に、ケーシング３に注入された注封材料が、静電シールド１４とケーシングとの間、特に、シールドとケーシングの半径方向内壁部分５ｂとの間を流れることを可能にする。注封材料は、ケーシングの基底壁と接触していない可撓性ストリップ１７の部分間に形成された通路を通って流れることで、シールドとケーシングとの間の空間９に流れ込むことができる。変形体では、シールドは、可撓性ストリップに加えて、流動開口部（不図示）を備えて、注封材料を、静電シールド１４とケーシングの半径方向内壁部分５ｂとの間のギャップに効果的に満たすことができる。
【００５３】
静電シールドは、有利には、例えば幅広部分２１ａおよび狭窄部分２１ｂを有する鍵穴型の開口部の形態をした、ロック開口部２１を含み得る。この例示的な実施形態では、鍵穴型の開口部は、例えば幅広ヘッド部分４４ａおよび狭窄ステム部分４４ｂを有する実質的に「Ｔ」字型の外形を備えることができるスクリーン固定突起４４が、鍵穴型の開口部の幅広部分２１ａを通って挿入されてスライドできるように構成され、ステム部分４４ｂは、鍵穴の狭窄部分２１ｂにスライドして入り、シールドをコアハウジングにロックする。狭窄部分２１ｂは、有利には、幅広部分２１ａと比べてスカート部分１５に向かって方向付けられ、ケーシング内で組み立てられた際にシールドに作用するバネの付勢力は、静電シールド１４がコアハウジング１０にロックされたことを確認するのに役立つ。
【００５４】
可撓性スカート部分１５は、有利には、シールドを、ケーシングの半径方向内壁部分周辺で中心に置くセンタリング効果ももたらす。このセンタリング効果、およびシールドとケーシングとの間の空間９に注封材料が均等に分配されることにより、シールドと一次導体との間の領域の均一で信頼できる電気的挙動が確実となり、よって、一次導体とシールドとの間で起こり得る部分放電の、信頼できる予測可能な制御につながる。磁気コアおよび巻き線の組立体に対してシールドを正確に位置付けることは、変換器の電気的挙動の精度および信頼性を確実にするのにも役立つ。
【００５５】
静電シールド１４は、接地端子２３をさらに含み、接地端子２３は、有利には、ある実施形態では、回路基板１２上の接地回路トレースに容易に接続されるよう、シールドのエッジから一体的に延びていてよい。
【００５６】
本発明の利点には、とりわけ以下が含まれる：
・例えば、コアハウジング用のただ１つの非常に薄くて軽いプラスチック部品があり、金型内にスライダがなく、接着テープが必要ないことにより、経済的に製造される
・巻き取り中にエナメル銅ワイヤを磁気コアの鋭いエッジから保護する
・磁気コア上にコアハウジングをクリップ留めすることで、組み立てが速く、かつ単純である
・巻かれるべき最適なセクション、およびコアハウジング上にある少数の（好適な実施形態では、ただ２つの）コイル支持部分により、巻き線用の銅の量が最小化される
・粗雑な形態にもかかわらず、磁気コアがコアハウジング内に申し分なく位置付けられる
・巻き線ワイヤの滑り止め要素による均一な巻き取り制御
・特定の形状により、異なるプロセス工程にわたり巻き線ワイヤをガイドし保護することができる
・磁気コアハウジングにより、磁気コア、回路基板、および磁場検出器ＡＳＩＣを正確に関連させて置く（put in reference precisely）ことができる
・シールド上の可撓性スカートにより、ケーシングの主要穴の周りに静電スクリーンをより正確に位置付けることができ、かつシールドとハウジングとの間に均一に注封材料が充填されるのを確実にすることができる
【００５７】
〔実施の態様〕
（１）  一次導体を流れる電流を測定する電流変換器において、
前記変換器は、外側ケーシング（３）、磁気回路ギャップを含む磁気コア（６）、前記磁気回路ギャップ内に位置付けられた感知部分を含む磁場検出器（８）、絶縁コアハウジング（１０）、前記絶縁コアハウジングのコイル支持部分（２６）に巻き付けられたワイヤから形成された二次コイル（１２）、ならびに二次コイルと前記外側ケーシングの半径方向内壁部分（５ｂ）との間に位置付けられた静電シールド（１４）を含み、
前記半径方向内壁部分は、前記一次導体を受容するように構成された通路（２２）を画定し、
前記静電シールドは、前記シールドのエッジから軸方向に延びる複数の可撓性ストリップ（１７）により形成されたスカート部分（１５）を含み、
前記可撓性ストリップは、前記外側ケーシングの基底壁部分（５ａ）に対して弾性的に付勢するように構成される、電流変換器。
（２）  実施態様１に記載の電流変換器において、
前記ストリップは、スリット（１９）により分離され、
並置されたストリップおよびスリットは、前記シールドの周囲部の周りに、実質的に均一に分布している、電流変換器。
（３）  実施態様１または２に記載の電流変換器において、
前記静電シールドは、前記一次導体の通路を囲むように構成された形状へと折り畳まれる、型打ちされた金属薄板、および金属化した可撓性基板からなる群より選択された薄い可撓性シートから形成される、電流変換器。
（４）  実施態様１〜３のいずれかに記載の電流変換器において、
前記静電シールドは、前記コアハウジング上への取り付け前に前記シールドを閉鎖屈曲構成に保持するように構成された、固定機構を含む、電流変換器。
（５）  実施態様１〜４のいずれかに記載の電流変換器において、
前記静電シールドは、製造組み立て中に前記静電シールドを前記コアハウジングに対して位置付け、かつ保持するために、前記コアハウジングのスクリーン固定突起（４４）と協働するロック開口部（２１）を含む、電流変換器。
【００５８】
（６）  実施態様５に記載の電流変換器において、
前記ロック開口部は、幅広部分（２１ａ）および狭窄部分（２１ｂ）を含み、
前記スクリーン固定突起（４４）は、幅広ヘッド部分（４４ａ）および狭窄ステム部分（４４ｂ）を有する外形を含み、これにより、前記幅広ヘッド部分は、前記ロック開口部の前記幅広部分を通して挿入可能であり、前記狭窄ステム部分は、前記ロック開口部の前記狭窄部分内へとスライド可能である、電流変換器。
（７）  実施態様６に記載の電流変換器において、
前記ロック開口部の前記狭窄部分は、前記幅広部分と比較して前記スカート部分に向けて方向づけられ、前記ケーシング内で組み立てられる際に前記シールドに作用するバネ付勢力は、前記静電シールドが前記コアハウジングにロックされたことを確認するのに役立つ、電流変換器。
（８）  実施態様１〜７のいずれかに記載の電流変換器において、
前記絶縁コアハウジング（１０）は、コイル端子接続部分（２８）、前記コイル支持部分（２６）、および少なくとも１つの回路基板支持部分（３０）を含む、電流変換器。
（９）  実施態様８に記載の電流変換器において、
前記コイル支持部分は、基底壁（７４ａ）、前記基底壁から延びる半径方向内壁（７４ｂ）、および前記基底壁から延びる半径方向外壁（７４ｃ）を含む、概ねＵ字型の断面形状を有し、
前記半径方向内壁（７４ｂ）および前記半径方向外壁（７４ｃ）は、それらの開口端部エッジ（８０ｂ、８０ｃ）が、任意の製造公差を含め、前記磁気コア（６）の軸方向厚さをわずかに超えて延びるように構成された、高さを有し、前記開口端部エッジ（８０ｂ、８０ｃ）は、前記磁気コアハウジングに巻き付けられた前記コイルによって前記磁気コアの角の周りで内側に折り畳まれる、電流変換器。
（１０）  実施態様８または９に記載の電流変換器において、
前記コイル支持部分は、前記コアが前記コアハウジングに軸方向に挿入されることを可能にし、かつ組み立て中に前記コアを前記コアハウジング内に保持するように構成された、ラッチショルダーの形態の、コアラッチ要素（８２）を含む、電流変換器。
【００５９】
（１１）  実施態様８〜１０のいずれかに記載の電流変換器において、
前記コアハウジングの前記コイル支持部分は、巻き取りプロセス中に前記コアハウジング上で前記二次コイルの第１の巻き線層が滑るのを防ぐように構成された、ワイヤ滑り止め要素（７６）を含む、電流変換器。
（１２）  実施態様８〜１１のいずれかに記載の電流変換器において、
前記コアハウジングは、前記コイル支持部分を前記コイル端子接続部分および回路基板支持部分に接合する角に配列された偏向リブ（５３）を含み、
前記偏向リブは、前記コイル支持部分および前記コイル端子接続部分の側壁に隣接して巻き線が積み重なるのを回避するように構成される、電流変換器。
（１３）  実施態様８〜１２のいずれかに記載の電流変換器において、
前記コイル端子接続部分は、前記磁場検出器（８）を内蔵するための磁気センサー受容キャビティ（３７）を含む、電流変換器。
（１４）  実施態様８〜１３のいずれかに記載の電流変換器において、
前記コイル端子接続部分は、回路基板静止エッジ（４６）と、前記回路基板のエッジの上を延びる回路基板ラッチ要素（４２）と、を含み、
前記回路基板支持部分は、回路基板静止エッジ（４６）と、回路基板のエッジの上を延びるように構成された回路基板ラッチ要素（５４）と、を含み、前記磁気コア、コアハウジングおよび二次巻き線の組立体を前記回路基板に固定する、電流変換器。
（１５）  実施態様１〜１４のいずれかに記載の電流変換器において、
前記コアハウジングは、単一の成型部品である、電流変換器。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１ａ】本発明のある実施形態による電流変換器のコアハウジングの斜視図である。
【図１ｂ】本発明のある実施形態による電流変換器のコアハウジングの斜視図である。
【図２ａ】組み立て工程を示す、本発明のある実施形態による電流変換器のコアハウジングおよび磁気コアの断面図である。
【図２ｂ】組み立て工程を示す、本発明のある実施形態による電流変換器のコアハウジングおよび磁気コアの断面図である。
【図２ｃ】組み立て工程を示す、本発明のある実施形態による電流変換器のコアハウジングおよび磁気コアの断面図である。
【図２ｄ】組み立て工程を示す、本発明のある実施形態による電流変換器のコアハウジングおよび磁気コアの断面図である。
【図２ｅ】コアハウジングおよび磁気コアの一部の斜視図である。
【図３ａ】コアハウジングの一部の詳細図である。
【図３ｂ】コアハウジングの一部の詳細図である。
【図４ａ】本発明のある実施形態によるコアハウジングの一部の周りでのコイルの巻き取りを示す詳細な斜視図である。
【図４ｂ】本発明のある実施形態によるコアハウジングの一部の周りでのコイルの巻き取りを示す詳細な斜視図である。
【図４ｃ】本発明のある実施形態によるコアハウジングの一部の周りでのコイルの巻き取りを示す詳細な斜視図である。
【図４ｄ】本発明のある実施形態による電流変換器の一部の詳細な平面図である。
【図５】コアハウジングの一部の詳細図であり、そのコイル端子接続部分を示している。
【図６ａ】本発明のある実施形態による、外側ハウジングが取り外された電流変換器の斜視図である。
【図６ｂ】本発明のある実施形態による、外側ハウジングが取り外された電流変換器の斜視図である。
【図６ｃ】図６ａ、図６ｂの電流変換器の回路基板の図である。
【図６ｄ】図６ａの電流変換器の一部の詳細な斜視図であり、磁場検出器の組み立てを示している。
【図７ａ】本発明のある実施形態による、静電シールドを備えた電流変換器の斜視図であり、ハウジングなしで示されている。
【図７ｂ】図７ａの電流変換器の一部の詳細な斜視図である。
【図８ａ】本発明のある実施形態による電流変換器の分解組立斜視図である。
【図８ｂ】カバーおよび回路基板が取り外された、図８ａの変換器の上面図である。
【図９ａ】本発明のある実施形態による電流変換器のケーシング基部および静電シールドの斜視図である。
【図９ｂ】図９ａのケーシング基部および静電シールドの一部の斜視断面図である。
【図１０】本発明のある実施形態による電流変換器の、曲げられる前の静電シールドの実施形態の斜視図である。
【図１ａ】
0006612111.tif 000002
【図１ｂ】
0006612111.tif 000003
【図２ａ】
0006612111.tif 000004
【図２ｂ】
0006612111.tif 000005
【図２ｃ】
0006612111.tif 000006
【図２ｄ】
0006612111.tif 000007
【図２ｅ】
0006612111.tif 000008
【図３ａ】
0006612111.tif 000009
【図３ｂ】
0006612111.tif 000010
【図４ａ】
0006612111.tif 000011
【図４ｂ】
0006612111.tif 000012
【図４ｃ】
0006612111.tif 000013
【図４ｄ】
0006612111.tif 000014
【図５】
0006612111.tif 000015
【図６ａ】
0006612111.tif 000016
【図６ｂ】
0006612111.tif 000017
【図６ｃ】
0006612111.tif 000018
【図６ｄ】
0006612111.tif 000019
【図７ａ】
0006612111.tif 000020
【図７ｂ】
0006612111.tif 000021
【図８ａ】
0006612111.tif 000022
【図８ｂ】
0006612111.tif 000023
【図９ａ】
0006612111.tif 000024
【図９ｂ】
0006612111.tif 000025
【図１０】
0006612111.tif 000026