(57)【要約】【課題】電流検出対象物をコイルの内側に通さずとも当該電流検出対象物を流れる電流を検出する。【解決手段】電流検出器１０は、環状に形成された電流検出用のコイル１４と、コイル１４の内側を貫通する電流ライン部１２と、を備え、電流ライン部１２は、電流検出対象物１００に接続される実装部１２ａ，１２ｂを両端に有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状に形成された電流検出用のコイル（１４，４４，５４）と、
前記コイルの内側を貫通し、電流検出対象物に接続される実装部（１２ａ，１２ｂ、２２ａ，２２ｂ、３２ａ，３２ｂ、４２ａ，４２ｂ、５２ａ，５２ｂ）を両端に有する電流ライン部（１２，２２，３２，４２，５２）と、
を備える電流検出器。
【請求項２】
前記電流ライン部は、前記コイルの内側を通り且つ前記両実装部間の距離が短くなるように設けられている請求項１に記載の電流検出器。
【請求項３】
前記コイル（４４）は、その全周にわたって内側と外側との間の寸法が短く形成され、
前記電流ライン部（４２）は、このコイルの内側に沿うようにして当該コイルを貫通することにより、前記両実装部（４２ａ，４２ｂ）間の距離が短くなるように設けられている請求項２に記載の電流検出器。
【請求項４】
前記コイル（５４）は、その一部における内側と外側との間の寸法が他の部分における内側と外側との間の寸法よりも短く形成され、
前記電流ライン部（５２）は、このコイルのうち内側と外側との間の寸法が最も短くなる部分の内側に沿うようにして当該コイルを貫通することにより、前記両実装部（５２ａ，５２ｂ）間の距離が短くなるように設けられている請求項２に記載の電流検出器。
【請求項５】
前記コイル（１４，４４，５４）は、
周方向にらせん状に巻回された巻線部（１４ｄ，４４ｄ，５４ｄ）と、
前記巻線部内を周方向に延びる戻線部（１４ｃ，４４ｃ，５４ｃ）と、
を有する請求項１から４の何れか１項に記載の電流検出器。
【請求項６】
前記コイルは、複数の基板を積層した積層基板（１１）に設けられている請求項１から５の何れか１項に記載の電流検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環状に形成された電流検出用のコイルを有する電流検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、環状に形成されたコイル、例えば積層型のロゴスキーコイルを有する電流検出器が公知である。しかしながら、この従来の構成では、電流検出対象物である線状の導体をコイルの内側に通す作業が必要であり、また、導体をコイルの内側に通すために当該導体を実装する回路基板を加工する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−８５６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電流検出対象物をコイルの内側に通さずとも当該電流検出対象物を流れる電流を検出することができる電流検出器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、環状に形成された電流検出用のコイルに、電流検出対象物に接続される実装部を両端に有する電流ライン部を貫通させた。この構成によれば、電流検出対象物を実装部に接続することにより、当該電流検出対象物を流れる電流を電流ライン部に流してコイルにより検出することができる。これにより、電流検出対象物をコイルの内側に通さずとも当該電流検出対象物を流れる電流を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の第１実施形態を示すものであり、電流検出器の外観を示す斜視図
【図２】電流検出器の内部構成を示す縦断面図
【図３】コイルの構成を示す斜視図
【図４】電流検出対象物を流れる電流の周波数と電流検出対象物から発生する磁界の通過特性との関係を示す図
【図５】第２実施形態に係る図２相当図
【図６】第３実施形態に係る図２相当図
【図７】第４実施形態に係る図２相当図
【図８】第５実施形態に係る図２相当図
【発明を実施するための形態】
【０００７】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１から図４を参照しながら説明する。図１に示すように、電流検出器１０は、全体としてほぼ矩形板状をなす基板部１１の内部に、線状の導体からなる電流ライン部１２を内蔵した構成である。電流ライン部１２は、基板部１１の側部から外方に突出する両端部に実装部１２ａ，１２ｂを有する。基板部１１のうち実装部１２ａ，１２ｂが突出する部分には、例えば銅箔からなるランド部１３が設けられている。
【０００８】
次に、この電流検出器１０の内部構成について図２および図３を参照しながら説明する。図２に示すように、電流検出器１０は、基板部１１の内部に、上記した電流ライン部１２のほか、電流検出用のコイル１４と磁気遮蔽用のシールド部１５とを備える。
基板部１１は、複数、この場合、１２枚の絶縁性基板１１Ａ〜１１Ｌが電流検出器１０の厚み方向に積層された構成である。即ち、この基板部１１は、複数の絶縁性基板１１Ａ〜１１Ｌを積層した積層基板である。
コイル１４は、この積層基板である基板部１１に設けられており、図３にも示すように、複数のコイル形成片１４ａと、複数のスルーホールピン１４ｂと、戻線部１４ｃとで構成されている。
【０００９】
コイル形成片１４ａは、それぞれ細長い板状に形成されている。これらコイル形成片１４ａは、基板部１１を構成する複数の絶縁性基板１１Ａ〜１１Ｌのうち任意の２層に形成されるものであり、この場合、中間層を構成する絶縁性基板１１Ｅの外側の面および絶縁性基板１１Ｈの外側の面にそれぞれ配置されている。この場合、絶縁性基板１１Ｅの外側の面は図２では上面となっており、絶縁性基板１１Ｈの外側の面は図２では下面となっている。複数のコイル形成片１４ａは、円環状に配列され、且つ、それぞれが放射状に指向した状態で配置される。スルーホールピン１４ｂは、基板部１１の任意の２層、この場合、中間の４層を構成する絶縁性基板１１Ｅ〜１１Ｈに形成された複数のスルーホールにそれぞれ挿通され、上記のように配置された複数のコイル形成片１４ａを電気的に接続する。このように構成されたコイル形成片１４ａおよびスルーホールピン１４ｂは、電流検出器１０の周方向にらせん状に巻回された巻線部１４ｄを形成する。
【００１０】
戻線部１４ｃは、細長い板状に形成され、その一端部が巻線部１４ｄの一端部にスルーホールピン１４ｂを介して電気的に接続され、且つ、他端部が上記のように構成された巻線部１４ｄ内を周方向に円環状に延びる。この戻線部１４ｃは、この場合、基板部１１を構成する複数の絶縁性基板１１Ａ〜１１Ｌのうち中間の２層を構成する絶縁性基板１１Ｆの内側の面と絶縁性基板１１Ｇの内側の面との間に配置されている。この場合、絶縁性基板１１Ｆの内側の面は図２では下面となっており、絶縁性基板１１Ｇの内側の面は図２では上面となっている。巻線部１４ｄの他端部および戻線部１４ｃの他端部は、それぞれ外部の図示しない信号処理回路に電気的に接続されている。この信号処理回路は、コイル１４が検出した電流の信号処理を実行して、導体からなる電流検出対象物１００に流れる電流を特定するものである。
このように、電流検出器１０の周方向にらせん状に巻回された巻線部１４ｄと、この巻線部１４ｄ内を周方向に延びる戻線部１４ｃとを有するとともに、積層基板である基板部１１に設けられたコイル１４は、いわゆる積層型のロゴスキーコイルとして構成されている。
【００１１】
このように構成されたコイル１４の内側には、電流ライン部１２のほぼ中央部が、当該コイル１４の軸方向に沿って貫通している。そして、電流ライン部１２の両端部は、コイル１４の内側を貫通した部分からコイル１４の上方および下方を当該コイル１４の径方向に延び、その両末端部を基板部１１の外部に突出させている。そして、電流ライン部１２は、基板部１１から突出した部分を実装部１２ａ，１２ｂとしている。この実装部１２ａ，１２ｂには、例えば線状の導体からなる電流検出対象物１００が例えばはんだ付けにより接続される。これにより、電流検出対象物１００を流れる電流が、電流ライン部１２に流れるようになる。なお、電流検出対象物１００としては、図示しない回路基板に実装された基板パターンなどが考えられる。
【００１２】
シールド部１５は、非磁性の材料からなり、基板部１１の内部において、上記のように構成されたコイル１４を覆っている。このシールド部１５は、電流ライン部１２とコイル１４との間に設けられており、これにより、主として外部磁界および外部電界、つまり、電流検出対象物１００が接続された電流ライン部１２以外の要素から発生する磁界および電界を遮蔽する機能を担う。そして、このシールド部１５は、コイル１４の内周部を覆う部分にスリット１５ａを有する。このスリット１５ａは、コイル１４の周方向に沿って円環状に延び、当該コイル１４と電流ライン部１２との間を開放する。即ち、シールド部１５は、コイル１４の内周部、つまり、電流ライン部１２と対向する部分の一部を除き、コイル１４のほぼ全体を覆う構成である。
【００１３】
このスリット１５ａは、電流検出器１０の厚み方向において、コイル１４が存在する範囲内、換言すれば、当該コイル１４に挟まれた絶縁性基板１１Ｅ〜１１Ｈが存在する範囲内に形成されている。また、このスリット１５ａは、電流検出器１０の厚み方向において、コイル１４の厚み以下、換言すれば、当該コイル１４に挟まれた絶縁性基板１１Ｅ〜１１Ｈの厚みの和以下の開口幅を有している。
【００１４】
以上に説明した本実施形態に係る電流検出器１０によれば、電流検出対象物１００を実装部１２ａ，１２ｂに接続することにより、当該電流検出対象物１００を流れる電流がコイル１４の内側を貫通する電流ライン部１２に流れるようになる。そして、この電流ライン部１２から発生する磁界は、シールド部１５のスリット１５ａを介して、遮蔽されることなくコイル１４に作用するようになる。即ち、電流検出対象物１００を流れる電流を電流ライン部１２に流してコイル１４により検出することができ、これにより、電流検出対象物１００をコイル１４の内側に通さずとも当該電流検出対象物１００を流れる電流を検出することができる。
【００１５】
図４は、電流検出対象物を流れる電流の周波数と、その電流検出対象物から発生する磁界の検出感度との関係を示している。電流検出対象物から発生する磁界の検出感度とは、電流検出対象物から発生する磁界がコイル１４に作用することで発生する誘導起電力の大きさ、つまり、電流検出器１０が電流検出対象物を流れる電流を検出する感度を示す。この図４に示すように、電流検出対象物を流れる電流の周波数が大きいほど、電流検出対象物から発生する磁界の検出感度は大きくなる。そして、発明者の実験によれば、本実施形態の構成、つまり、コイル１４を貫通する電流ライン部１２に電流検出対象物を接続して当該電流検出対象物を流れる電流を間接的に検出する構成においても、コイルの内側に設けた開口部に電流検出対象物を貫通させて当該電流検出対象物を流れる電流を直接的に検出する構成においても、図４に示す同様の傾向が得られることが確認された。
【００１６】
また、上記したように、スリット１５ａは、電流検出器１０の厚み方向において、コイル１４が存在する範囲内に形成することが好ましい。これにより、コイル１４による磁界の検出感度が著しく低下してしまうことを回避することができる。
また、上記したように、スリット１５ａは、電流検出器１０の厚み方向において、コイル１４の厚み以下の開口幅を有していることが好ましい。これにより、シールド部１５による外部磁界および外部電界の遮蔽効果を十分に確保することができる。なお、スリット１５ａの開口幅は、コイル１４の厚みに関わらず、少なくとも５０μｍ以上であれば、コイル１４による磁界の検出感度の低下が抑えられることが発明者の実験によって確認されている。なお、電流検出用のコイルの種類、電流検出性能、形状、構成、大きさなどが異なれば、スリット１５ａの開口幅が５０μｍ以下であっても、そのコイルによる磁界の検出感度の低下が抑えられる場合も有り得る。
【００１７】
この実施形態は、電流ライン部１２の実装部１２ａ，１２ｂが基板部１１の側部から外方に突出した構成であることから、電流検出対象物１００を実装する図示しない回路基板に対して電流検出器１０を垂直に立てて実装する場合に有効である。
【００１８】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図５を参照しながら説明する。以下、第１実施形態と異なる点のみを説明する。図５に示すように、電流検出器２０は、上記した電流ライン部１２に代わる電流ライン部２２を備える。この電流ライン部２２は、線状の導体からなり、基板部１１の下部から外方に突出する両端部に実装部２２ａ，２２ｂを有する。
この構成によれば、電流ライン部２２の実装部２２ａ，２２ｂが基板部１１の下部から外方に突出した構成であることから、電流検出対象物１００を実装する図示しない回路基板に対して電流検出器２０を水平に寝せて実装する場合に有効である。
【００１９】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図６を参照しながら説明する。以下、第２実施形態と異なる点のみを説明する。図６に示すように、電流検出器３０は、上記した電流ライン部２２に代わる電流ライン部３２を備える。この電流ライン部３２は、線状の導体からなり、基板部１１の下部から外方に突出する両端部に実装部３２ａ，３２ｂを有する。そして、これら実装部３２ａ，３２ｂ間の距離が第２実施形態に示した実装部２２ａ，２２ｂ間の距離よりも短く設けられており、この場合、実装部２２ａは、電流検出器３０の中央部にてコイル１４の内側を軸方向に貫通するように設けられた開口部３０ａの下方に位置している。
【００２０】
この構成によれば、電流ライン部３２の実装部３２ａ，３２ｂが基板部１１の下部から外方に突出した構成であることから、電流検出対象物１００を実装する図示しない回路基板に対して電流検出器３０を水平に寝せて実装する場合に有効である。
さらに、電流検出器３０の下部のほぼ中央部に位置する実装部３２ａに対向するようにして、電流検出器３０のほぼ中央部に開口部３０ａを設けたので、ユーザは、当該開口部３０ａを通して実装部３２ａをはんだ付けする作業を行うことができる。これにより、実装部３２ａが電流検出器３０の下部のほぼ中央部、つまり、はんだ付けを行い難い位置に存在する構成であっても、電流検出器３０を容易に実装することができる。
【００２１】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について図７を参照しながら説明する。以下、第１実施形態と異なる点のみを説明する。図７に示すように、電流検出器４０は、上記したコイル１４に代わるコイル４４と、シールド部１５に代わるシールド部４５と、を備える。
コイル４４は、その全周にわたって、内側と外側との間の寸法が、第１実施形態のコイル１４の内側と外側との間の寸法よりも短く形成されている。また、シールド部４５も、コイル４４が小さく形成されたことに伴い、その全周にわたって、内側と外側との間の寸法が、第１実施形態のシールド部１５の内側と外側との間の寸法よりも短く形成されている。なお、このコイル４４も、電流検出器４０の周方向にらせん状に巻回された巻線部４４ｄと、この巻線部４４ｄ内を周方向に延びる戻線部４４ｃとを有するとともに、積層基板である基板部１１に設けられており、いわゆる積層型のロゴスキーコイルとして構成されている。
【００２２】
また、電流検出器４０は、上記した電流ライン部１２に代わる電流ライン部４２を備える。この電流ライン部４２は、線状の導体からなり、基板部１１の側部から外方に突出する両端部に実装部４２ａ，４２ｂを有する。また、この電流ライン部４２は、そのほぼ中央部が、コイル４４の内側を覆うシールド部４５の内側面に沿うようにして、コイル４４およびシールド部４５の内側を当該コイル４４およびシールド部４５の軸方向に沿って貫通している。これにより、電流ライン部４２は、その全長、つまり、両実装部４２ａ，４２ｂ間の距離が、上記した電流ライン部１２の全長よりも短く形成されている。また、上記したシールド部４５は、コイル４４の内周部を覆う部分にスリット４５ａを有する。このスリット４５ａは、コイル４４の周方向に沿って円環状に延び、当該コイル４４と電流ライン部４２との間を開放する。
【００２３】
導体からなる電流ライン部はインダクタンス成分を有することから、当該電流ライン部のインダクタンス成分を極力低くすることが好ましい。この実施形態によれば、コイル４４およびシールド部４５を小さく形成することで電流ライン部４２を極力短くすることができ、これにより、電流ライン部４２のインダクタンス成分を低く抑えることができる。なお、コイル４４は、その電流検出機能が損なわれない程度の大きさまで小さくすることができ、シールド部４５は、コイル４４を覆うことができ、且つ、外部磁界の遮蔽機能が損なわれない程度の大きさまで小さくすることができる。
【００２４】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について図８を参照しながら説明する。以下、第１実施形態と異なる点のみを説明する。図８に示すように、電流検出器５０は、上記したコイル１４に代わるコイル５４と、シールド部１５に代わるシールド部５５と、を備える。
コイル５４は、その一部における内側と外側との間の寸法が、他の部分における内側と外側との間の寸法よりも短く、且つ、第１実施形態のコイル１４の内側と外側との間の寸法よりも短く形成されている。即ち、このコイル５４は、その内側と外側との間の寸法が不均一な形状となっている。また、シールド部５５も、コイル５４が小さく形成されたことに伴い、その一部、即ち、コイル５４のうち内側と外側との間の寸法が最も短い部分を覆う部分の内側と外側との間の寸法が、他の部分における内側と外側との間の寸法よりも短く、且つ、第１実施形態のシールド部１５の内側と外側との間の寸法よりも短く形成されている。即ち、このシールド部５５も、その内側と外側との間の寸法が不均一な形状となっている。なお、このコイル５４も、電流検出器５０の周方向にらせん状に巻回された巻線部５４ｄと、この巻線部５４ｄ内を周方向に延びる戻線部５４ｃとを有するとともに、積層基板である基板部１１に設けられており、いわゆる積層型のロゴスキーコイルとして構成されている。
【００２５】
また、電流検出器５０は、上記した電流ライン部１２に代わる電流ライン部５２を備える。この電流ライン部５２は、線状の導体からなり、基板部１１の側部から外方に突出する両端部に実装部５２ａ，５２ｂを有する。また、この電流ライン部５２は、そのほぼ中央部が、コイル５４のうち内側と外側との間の寸法が最も短くなる部分を覆うシールド部５５の内側面に沿うようにして、コイル５４およびシールド部５５の内側を当該コイル５４およびシールド部５５の軸方向に沿って貫通している。これにより、電流ライン部５２は、その全長、つまり、両実装部５２ａ，５２ｂ間の距離が、上記した電流ライン部１２の全長よりも短く形成されている。また、上記したシールド部５５は、コイル５４の内周部を覆う部分にスリット５５ａを有する。このスリット５５ａは、コイル５４の周方向に沿って円環状に延び、当該コイル５４と電流ライン部５２との間を開放する。
【００２６】
この実施形態によっても、コイル５４の一部および当該部分を覆うシールド部５５の一部を小さく形成することで電流ライン部５２を極力短くすることができ、これにより、電流ライン部５２のインダクタンス成分を低く抑えることができる。なお、コイル５４の一部は、その電流検出機能が損なわれない程度の大きさまで小さくすることができ、当該部分を覆うシールド部５５の一部は、コイル５４のうち内側と外側との間の寸法が最も短い部分を覆うことができ、且つ、外部磁界の遮蔽機能が損なわれない程度の大きさまで小さくすることができる。特に、この実施形態では、コイル５４の一部のみを小さく形成する構成としたから、コイル５４全体としての電流検出機能を維持しつつ、その一部を第４実施形態のコイル４４よりも小さく形成することが可能である。また、シールド部５５の一部のみを小さく形成する構成としたから、シールド部５５全体としての外部磁界遮蔽機能を維持しつつ、その一部を第４実施形態のシールド部４５よりも小さく形成することが可能である。よって、電流ライン部５２を、第４実施形態の電流ライン部４２よりも短くすることが可能であり、これにより、電流ライン部５２のインダクタンス成分を一層低く抑えることができる。
【００２７】
（その他の実施形態）
本発明は、上述した各実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能であり、例えば、以下のように変形または拡張することができる。
コイル１４，４４，５４は、いわゆるロゴスキーコイルに限られず、種々のコイルを採用することができ、例えばカレントトランスなどで構成してもよい。要は、環状に形成されたものであって、内側を貫通した電流ライン部を流れる電流を検出できるコイルであればよい。また、コイル１４，４４，５４は、円環状に限られず、例えば楕円環状、矩形環状、多角形環状に形成してもよい。
基板部１１を構成する絶縁性基板は１２枚に限られるものではない。要は、基板部１１は、複数の基板を積層した積層基板で構成することが好ましい。
また、シールド部１５，４５，５５のうちコイル１４，４４，４５の内側部を覆う部分に、それぞれ複数のスリット１５ａ，４５ａ，５５ａを設けてもよい。
【００２８】
また、スリット１５ａ，４５ａ，５５ａの開口幅は、電流検出用のコイルの種類、電流検出性能、形状、構成、大きさなどに応じて適宜変更して設定することができる。
スリット１５ａ，４５ａ，５５ａは、要は、シールド部１５，４５，５５のうちコイル１４，４４，５４の内側部を覆う部分において、当該コイル１４，４４，５４に沿って環状に延び、コイル１４，４４，５４と電流ライン部２２，４２，５２との間を開放する構成であれば種々の構成を採用することができる。
上述した複数の実施形態を組み合わせて実施してもよい。
【符号の説明】
【００２９】
図面中、１０，２０，３０，４０，５０は電流検出器、１１は基板部（積層基板）、１２，２２，３２，４２，５２は電流ライン部、１２ａ，１２ｂは実装部、２２ａ，２２ｂは実装部、３２ａ，３２ｂは実装部、４２ａ，４２ｂは実装部、５２ａ，５２ｂは実装部、１４，４４，５４はコイル、１４ｃ，４４ｃ，５４ｃは戻線部、１４ｄ，４４ｄ，５４ｄは巻線部を示す。
【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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