(57)【要約】【課題】磁性体コアを用いることなく、少ない構成部品で容易に組立できる小型の電流検出装置を提供すること。【解決手段】所定の厚みを持った略短冊形の部分を少なくとも有する導体であって、その長手方向に被測定電流が流れる被測定電流導体２の２つの長辺の少なくとも一方に切欠き部４を設ける。磁気センサ３を実装したプリント配線基板１は、磁気センサ１が切欠き部４に配置されるように被測定電流導体２に固定される。【選択図】図１
2013044705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の厚みを持った略短冊形の部分を少なくとも有する導体であって、その長手方向に被測定電流が流れる被測定電流導体、及び、該被測定電流により発生する磁場を検知するための磁気センサを備えた電流検出装置であって、
前記略短冊形の２つの長辺の少なくとも一方に配設された切欠き部であって、前記磁気センサが配置される切欠き部を備えることを特徴とする電流検出装置。
【請求項２】
前記所定の厚みを貫通する貫通孔を、前記切欠き部の近傍の両側に備えることを特徴とする請求項１に記載の電流検出装置。
【請求項３】
前記切欠き部は、前記２つの長辺の両方において前記長手方向に平行な前記略短冊形の中心線を対称軸として対称な少なくとも一対の位置に配設されることを特徴とする請求項２に記載の電流検出装置。
【請求項４】
前記切欠き部は、前記２つの長辺の両方において前記長手方向に平行な前記略短冊形の中心線を対称軸として対称でない少なくとも一対の位置に配設されることを特徴とする請求項２に記載の電流検出装置。
【請求項５】
前記切欠き部が前記略短冊形を切欠く形状は矩形であり、
前記少なくとも一対の位置に配設された、対をなす前記切欠き部の深さが等しく、及び、
前記貫通孔が前記中心線上に位置することを特徴とする請求項３または４に記載の電流検出装置。
【請求項６】
前記切欠き部が前記略短冊形を切欠く形状は矩形であり、
前記少なくとも一対の位置に配設された、対をなす前記切欠き部の深さが異なり、及び、
前記貫通孔が、該対をなす切欠き部同士の中心位置を通る線であって前記長手方向に平行な線上に位置することを特徴とする請求項３または４に記載の電流検出装置。
【請求項７】
前記切欠き部は前記２つの長辺の一方に配設されることを特徴とする請求項２に記載の電流検出装置。
【請求項８】
前記切欠き部が前記略短冊形を切欠く形状及び前記貫通孔が前記略短冊形を貫通する形状はともに矩形であり、
前記切欠き部の前記略短冊形の短手方向の深さと前記貫通孔の該短手方向の幅の和が、前記略短冊形の部分の幅よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の電流検出装置。
【請求項９】
前記被測定導体に固定されたプリント基板であって、前記切欠き部に配置される前記磁気センサが実装されたプリント基板をさらに備えることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の電流検出装置。
【請求項１０】
前記プリント基板は、絶縁体を介して前記被測定導体に固定されていることを特徴とする請求項９に記載の電流検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電流検出装置に関する。詳細には、被測定電流導体と磁気センサを備える、磁性体コアを用いない、大電流の検出を目的とした電流検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から良く知られる電流検出装置は特許文献１に示すように、被測定電流導体の周囲を取り囲むように磁性体コアを、磁性体コアに設けた空隙部に磁気センサを配置することで、被測定電流より発生する磁場を磁性体コアで集磁し、磁気センサで検出するというものである。しかし、このような従来の電流検出装置は磁性体コアを磁気飽和させないようにする必要があるため、被測定電流量の増加に伴い磁性体コアを大きくしなければならないため、結果として被測定電流が大きいと電流検出装置も大きくなってしまうという問題があった。
【０００３】
このような問題を解決するため、近年磁性体コアを用いないコアレスの電流検出装置（特許文献２）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２４３７６８号公報
【特許文献２】特開２００２−２４３７６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、磁性体コアを用いないと、外乱磁場ノイズの影響を受けやすいため、被測定電流導体を取り囲むような形状の基板に磁気センサを実装し、被測定電流導体を挟んで両側に磁気センサを配置して、外乱磁場ノイズの影響をキャンセルする必要があり、結果として電流検出部が大きくなってしまうという問題があった。
【０００６】
また、磁性体コアを用いない場合、磁気センサが検出する磁場は被測定電流導体からの距離に反比例するため、被測定電流導体に対して精度良く磁気センサを配置する必要がある。
【０００７】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とすることころは、磁気センサを精度良く配置でき、且つ容易に組立可能な非常に小型の電流検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の課題を解決するために案出された本発明は、所定の厚みを持った略短冊形の部分を少なくとも有する導体であって、その長手方向に被測定電流が流れる被測定電流導体、及び、該被測定電流により発生する磁場を検知するための磁気センサを備えた電流検出装置であって、前記略短冊形の２つの長辺の少なくとも一方に配設された切欠き部であって、前記磁気センサが配置される切欠き部を備える電流検出装置を提供する。本電流検出装置は、好ましくは、前記所定の厚みを貫通する貫通孔を前記切欠き部の近傍の両側に備える。
【０００９】
ここで、前記切欠き部は、前記２つの長辺の両方において前記長手方向に平行な前記略短冊形の中心線を対称軸として対称な少なくとも一対の位置に配設されていてよいし、或いは、前記２つの長辺の両方において前記長手方向に平行な前記略短冊形の中心線を対称軸として対称でない少なくとも一対の位置に配設されていてもよい。
【００１０】
さらに、ここで、前記切欠き部が前記略短冊形を切欠く形状を矩形とし、前記少なくとも一対の位置に配設された、対をなす前記切欠き部の深さが等しくし、及び、前記貫通孔を前記中心線上に位置させることができる。或いは、前記切欠き部が前記略短冊形を切欠く形状を矩形とし、前記少なくとも一対の位置に配設された、対をなす前記切欠き部の深さを異ならせ、及び、前記貫通孔を、該対をなす切欠き部同士の中心位置を通る線であって前記長手方向に平行な線上に位置させることもできる。
【００１１】
或いは、前記切欠き部を前記２つの長辺の一方に配設してもよい。
【００１２】
また、前記切欠き部が前記略短冊形を切欠く形状及び前記貫通孔が前記略短冊形を貫通する形状をともに矩形とし、前記切欠き部の前記略短冊形の短手方向の深さと前記貫通孔の該短手方向の幅の和を、前記略短冊形の部分の幅よりも大きくすることもできる。
【００１３】
さらに、前記被測定導体に固定されたプリント基板であって、前記切欠き部に配置される前記磁気センサが実装されたプリント基板をさらに備えることができ、前記プリント基板は、絶縁体を介して前記被測定導体に固定されていてよい。
【発明の効果】
【００１４】
以上、説明したように本発明によれば、所定の厚みを持った略短冊形の部分を少なくとも有する導体であって、その長手方向に被測定電流が流れる被測定電流導体の２つの長辺の少なくとも一方に切欠き部を設け、磁気センサを実装したプリント配線基板を、該磁気センサが該切欠き部に配置されるように該被測定電流導体に固定することで、磁気センサを精度良く配置でき、且つ容易に組立可能な非常に小型の電流検出装置を提供することができる。また、被測定電流導体に切欠き部や貫通孔を設けることで磁気センサ部の磁場を強めることができ、電流検出感度を高めることができる効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る電流検出装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１中の被測定電流導体を流れる電流について説明する図である。
【図３】本発明に係る電流検出装置の別の実施形態を示す斜視図である。
【図４】図３中の被測定電流導体を流れる電流について説明する図である。
【図５】本発明に係る電流検出装置の、固定用ネジを用いた変形例を示す斜視図である。
【図６】本発明に係る電流検出装置の、絶縁体を用いた変形例を示す斜視図である。
【図７】本発明に係る電流検出装置における、切り欠き深さと貫通孔幅と導体幅の関係について説明する図である。
【図８】本発明に係る電流検出装置における、導体中で貫通孔が位置する切り欠き深さに応じた幅方向の位置について説明する図である。
【図９】本発明に係る電流検出装置の、切り欠き及び磁気センサの配置についての変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の電流検出機構について説明する。
【００１７】
図１は、本発明における電流検出装置の一実施形態を示す。同図（ａ）のように、電流検出装置は、２つの磁気センサ３を実装したプリント配線基板１と所定の厚みを持った略短冊形の被測定電流導体２を、該短冊形の長辺の両方に設けた２箇所の切欠き部４に磁気センサ３が配置されるように接着剤を用いて固定することで構成される。接着剤は絶縁性を有するものでなければならず、例えばエポキシ樹脂系のものが好ましい。同図（ｂ）は、組立後の電流検出装置を示す。なお、同図（ｂ）における被測定電流の流れる方向を、略短冊形の長辺方向すなわち被測定電流導体２の長辺方向とし、該長辺方向に直交し且つ略短冊形の面方向に平行な方向（厚み方向）を短辺方向とする。
【００１８】
図１に示すように切欠き部４を設けた被測定電流導体２と磁気センサ３を実装したプリント配線基板１を組み合わせるだけで構成できるため、非常に小型の電流検出装置を容易に組立できることが分かる。
【００１９】
なお、磁気センサ３を精度良く配置して検出精度向上を図るため、被測定電流導体２の切欠き部４の大きさは、端子を含む磁気センサ３のパッケージよりも０．５ｍｍから２．０ｍｍ大きくする程度にし、プリント配線基板１の短辺方向の幅と、被測定電流導体２の短辺方向幅は、略同一にすることが望ましい。
【００２０】
図２は、図１に示した実施形態において被測定電流導体２を流れる電流に切欠き部４が作用する効果について説明する図である。
【００２１】
切欠き部４を設けた部位では電流経路の幅が狭くなることから、被測定電流経路５が示すように、磁気センサ３が配置される切欠き部４の縁の近傍を経由するように被測定電流が流れて該部位における電流密度が高められるため磁気センサ３の位置における磁束密度が高められ、これにより磁気センサ３の検出感度を高めることができる。
【００２２】
なお、切欠き部４は短冊形の被測定電流導体２の２つの長辺の一方にのみ設けられていてもよいが（図８（ａ）参照）、図１に示した実施形態のように、２つの切欠き部４を被測定電流導体２の長辺の両方に設けられているほうが、電流がより集中して流れるため好ましい。また、２つの切欠き部４を被測定電流導体２の長辺の両方において対称位置に設け、その切欠き部４に２つの磁気センサ3を配置することで、該２つの磁気センサ3の出力信号の差分をとることにより外乱磁場の影響をキャンセルできる効果も得られるため好ましい。
【００２３】
また、本実施形態においては、２つの切欠き部４が、切欠き部４が被測定電流導体２の短手方向の端部両側に左右対称に位置するように配置され、かつ切欠き部４の深さが等しくなっているが、後述する図８（ｂ）、図８（ｃ）のように、切欠き部４の深さが非対称であってもよいし、図７（ｂ）、図７（ｃ）のように切欠き部４の配設位置が左右非対称であってもよい。磁気センサ３を被測定電流導体２の左右の長辺にそれぞれ配置する場合、切欠き部４の切り欠きの深さを同じにすることで、切欠き部４に配置される２つの磁気センサ３の電流感度が等しくなるため好ましい。
【００２４】
図３は、被測定電流導体２に貫通孔６を設けた電流検出装置の実施形態を示す。貫通孔６が被測定電流導体２を貫通する方向は、被測定電流導体２の厚み方向と同一方向すなわち短冊形の短冊面方向と垂直な方向である。
【００２５】
図４は、図３に示す実施形態において、被測定電流導体２に流れる電流を示す。被測定電流導体２の切欠き部４を挟んで、短辺方向の中心に貫通孔６を設けていることから、被測定電流経路５が示すように被測定電流は切欠き部４の縁のより近傍を経由するようにでき、貫通孔６がない被測定電流導体２の場合（図２参照）に比べてより磁気センサ３の検出感度を高める効果が得られる。
【００２６】
貫通孔６は、図３及び図４のように、切欠き部４が設けられた領域を挟むように、切欠き部４近傍に２個あることが好ましい。さらに、貫通孔６が、切欠き部４が設けられた領域に対して、対称な位置に配置されていることがより好ましい。
【００２７】
貫通孔６の配置についてより詳細に説明すると、貫通孔６は、被測定電流導２上の、図７（ａ）〜（ｃ）においてＬａ，Ｌｂ，Ｌｃ１，Ｌｃ２で示したハッチング部分のような、切欠き部４により導体幅が狭められた領域以外の領域であって、且つ、切欠き部４の近傍位置に設けることが好ましい。それにより、磁気センサ３が配置される切欠き部４の縁の近傍に電流を流すことができ、磁気センサ３の電流感度を高めることができるからである。
【００２８】
切欠き部４および貫通孔６の形状としては、例えば略矩の形状を用いることができる。また、貫通孔６の幅は、切欠き部４の被測定電流導体２の短辺方向の長さと、貫通孔６の被測定電流導体２の短辺方向の長さとの和が被測定電流導体２の短辺の長さより大きいことが好ましい。具体的には、例えば、図７（ａ）〜（ｃ）のように、貫通孔６の幅ｄと、切欠き部４の２つ分の長さ２Ａとの和が、被測定電流導体２の短辺方向の長さＤより大きいことが好ましい。これにより、より効率的に磁気センサ３が配置される切欠き部４の縁の近傍に電流を流すことができる。
【００２９】
切欠き部４の切り欠き深さが左右対称の場合、貫通孔６は、被測定電流導体２の長手方向に平行な被測定電流導体２の中心線上の位置に設けることが好ましい。これにより、被測定電流経路を流れる電流が切欠き部４の縁の近傍に流れるようにできるためである。（図４参照）。
【００３０】
また、切欠き部４の切り欠き深さ左右非対称の場合または切り切欠き部４が１つの場合、被測定電流経路の中心と、被測定電流導体２の幅方向中心とが一致しない場合が発生する。このような場合であっても、貫通孔６は、切欠き部４により導体幅が狭められた領域の被測定電流導体２の幅方向中心を通る、被測定電流導体２の長手方向に平行な被測定電流導体２の中心線上の位置に設けることが好ましい。これにより、被測定電流経路を流れる電流が切欠き部４の縁の近傍に流れるようにできるため好ましい。
【００３１】
図５は、図３に示した実施形態の変形例を示している。該変形例は、被測定電流導体２とプリント配線基板１をネジ７で固定する電流検出装置の一例である。被測定電流導体２に設けた貫通孔６は、雄ネジ７ａを雌ネジ７ｂと結合させるための貫通穴として兼用される。この場合、プリント配線基板１にも同じ位置に貫通穴（図示せず）が空けられて雄ネジ７ａが挿通される。
【００３２】
図６は、図３に示した実施形態の別の変形例を示している。該変形例は、プリント配線基板１と被測定電流導体２の間にシート状の絶縁体８を挟んでプリント配線基板１と被測定電流導体２を固定することで、プリント配線基板１と被測定電流導体２の絶縁を確保させた電流検出装置の例である。絶縁体としては、ＰＢＴ、ＡＢＳ、ジュラコン、ポリエステル、ＰＰＯ、ポリアミド、ＰＰＳ、ナイロン６６など、様々な材料が適用可能であるが、難燃性、耐トラッキング性の優れているものを使用することが望ましい。
【００３３】
切り欠き及び磁気センサの配置の変形例として、磁気センサ３は被測定電流導体２の長辺に複数対を設けることができる。図９（ａ）は対称な２対の切り欠き部を配置し、それぞれの切り欠き部に磁気センサ３を配置した構成を示し、図（ｂ）は対称な２対の切り欠き部を配置し、それぞれの切り欠き部に磁気センサ３を２個ずつ配置した構成を示す。さらに、別の対の磁気センサ３を配置してもよいし、別の対の切り欠き部を配置してもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１  プリント配線基板
２  被測定電流導体
３  磁気センサ
４  切欠き部
５  被測定電流経路
６  貫通孔
７ａ，７ｂ  固定具（ネジ）
８  絶縁体
【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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【図９】
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