(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルを巻き回したボビンと，磁気ギャップを有する強磁性体からなるコアと，感磁素子を実装した回路基板とを備えた電流検出器において，前記ボビン上に前記コイルとして、１次コイルと２次コイルとを形成した磁気平衡式であり、前記ボビンは，前記１次コイルと前記２次コイルとを絶縁分割するための隔壁を有し、前記１次コイルと前記２次コイルとを前記隔壁を介して隣接させて設け、前記強磁性体からなるコアは，前記磁気ギャップを前記ボビンのつばの高さより小さくするように形成した回周形状を備える一体物から実質的になることを特徴とする電流検出器。
【請求項２】
コイルを巻き回したボビンと，磁気ギャップを有する強磁性体からなるコアと，感磁素子を実装した回路基板とを備えた電流検出器において，前記ボビン上に前記コイルとして１次コイルと２次コイルとを形成した磁気平衡式であり、前記２次コイルの上に前記１次コイルが巻回され、前記２次コイルの上に絶縁層を設け，前記絶縁層の上に前記１次コイルが巻回され、前記強磁性体からなるコアは，前記磁気ギャップを前記ボビンのつばの高さより小さくするように形成した回周形状を備える一体物から実質的になることを特徴とする電流検出器。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電流検出器において，前記１次コイル又は前記２次コイルの内のいずれか一方が３層絶縁ワイヤーからなることを特徴とする電流検出器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は各種産業機器，動力機器，電化製品，電子機器などみ使用される電流検出器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＮＣ工作機械，ロボット等の産業機器，エアコン等の電化製品には動力源としてＤＣモータや同期モータ，誘導モータ等のＡＣモータが広く使用されている。これらのモータは，サーボ及びインバータによって制御されており，高精度，高速制御にはモータに流れる直流電流を検出する直流電流検出器が必要不可欠である。これらの電流検出器は，被測定電流の１次側と被測定電流に比例した出力を発生する２次側回路部が電気的に絶縁されていなければならないため，電流検出の方式としては３つの方式がある。
【０００３】
ひとつは，被測定電流をシャント抵抗に流し，その両端電圧を絶縁して検出する絶縁アンプ方式。
【０００４】
二つ目は，磁気ギャップを有したコアに，コイルを巻き，被測定電流を磁気ギャップに生じる磁束をホールセンサで電圧信号に変換し，アンプ回路で増幅することで検出する磁気比例式ホールＣＴ方式。
【０００５】
三つ目は，二つ目の磁気比例式ホールＣＴと同様に，磁気ギャップつきのコアとホールセンサを用いるが，１次コイルの被測定電流によって生じる磁束を２次コイル（電流検出用コイル）に電流を流して打ち消すように，ホールセンサを含む制御ループが動作するものである。磁気ギャップ内の磁束が常に０になるので，１次コイルの電流に比例して流れる２次電流を測定することで被測定電流を検出する磁気平衡式ホールＣＴがある。
【０００６】
各方式には，次のような特長がある。▲１▼絶縁アンプ方式は，高精度であるが高価格であること。▲２▼磁気比例式ホールＣＴでは，ホールセンサで得られる電圧は，小さいので必要電圧までアンプ増幅するためゲインによって出力の温度ドリフト，自己発熱によるドリフト等の誤差が大きい。但し，３方式の中では最も安価である。▲３▼磁気平衡式ホールＣＴは，前記誤差が小さく高精度であるが，磁気比例式ホールＣＴより高価格である。
【０００７】
近年，サーボドライバ，インバータドライバの小型化及び高精度，高機能化がめざましくそれらに使用する電流検出器にも小型で高精度が要求されるため，前記３方式の中でも特に磁気平衡式ホールＣＴの需要が高まっている。
【０００８】
又モータ容量別による需要では２０ｋＷ以下の低い電流の方が断然多いため，被測定電流の測定端子及び入出力信号端子を基板に直接半田付けするオンボードタイプの電流検出器が望まれている。
【０００９】
図５は従来の磁気平衡式ホールＣＴの構造を示す斜視図である。図５に示すように，従来この種のホールＣＴは，打ち抜き成形した金属磁性板を積層してコア５１を形成し，ボビン５３に巻いた２次コイル５４をコア５１の一辺に配設し，被測定電流を流す１次コイル５６は，導線をコアの内径に１ターン貫通させるか又は，筐体ケースの上から巻き回すことで形成している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，上記ホールＣＴにおいて，１次コイル５６によって生じる磁束Φ１とこれを打ち消すように，２次コイル５４に流れる電流によって生じる磁束Φ２の和が磁気ギャップ５７内で０になるためには，このように１次コイル５６と２次コイル５４及び磁気ギャップ５７を離れて形成した場合，測定電流の範囲内で一次コイル５６による磁束でコアが磁気飽和しないように，コアの断面積を大きくする必要がある。そのため金属磁性板の積層枚数が増え価格的に高価になっている。また，このようなＣＴは，１次コイル５６が１ターン貫通で測定電流が高くなる。太い導線を貫通させるためコア５１内径は大きくなり小型にしにくい問題や１次巻き線はハーネス以外では，出来ない問題がある。
【００１１】
そこで，本発明の一技術的課題は，低い電流範囲の検出が可能で，小型で，安価な磁気平衡式のホールＣＴからなる電流検出器を提供することにある。
【００１２】
また，本発明の他の技術的課題は，１次コイルが内蔵され，被測定電流の測定端子と入出力端子が基板に直接半田づけ出来るオンボードタイプである電流検出器を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記技術的課題を解決するために，本発明の電流検出器では，コイルを巻き回したボビンと，磁気ギャップを有する強磁性体からなるコアと，感磁素子を実装した回路基板とを備えた電流検出器において，前記ボビン上に前記コイルとして、１次コイルと２次コイルとを形成した磁気平衡式であり、前記ボビンは，前記１次コイルと前記２次コイルとを絶縁分割するための隔壁を有し、前記１次コイルと前記２次コイルとを前記隔壁を介して隣接させて設け、前記強磁性体からなるコアは，前記磁気ギャップを前記ボビンのつばの高さより小さくするように形成した回周形状を備える一体物から実質的になることを特徴としている。
【００１５】
また，本発明では，コイルを巻き回したボビンと，磁気ギャップを有する強磁性体からなるコアと，感磁素子を実装した回路基板とを備えた電流検出器において，前記ボビン上に前記コイルとして１次コイルと２次コイルとを形成した磁気平衡式であり、前記２次コイルの上に前記１次コイルが巻回され、前記２次コイルの上に絶縁層を設け，前記絶縁層の上に前記１次コイルが巻回され、前記強磁性体からなるコアは，前記磁気ギャップを前記ボビンのつばの高さより小さくするように形成した回周形状を備える一体物から実質的になることを特徴としている。
【００１７】
また，本発明では，前記いずれか一つの電流検出器において，前記１次コイル又は前記２次コイルの内のいずれか一方が３層絶縁ワイヤーからなることを特徴としている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に，本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２０】
図１乃至図３は本発明の一実施の形態による電流検出器を示し，図１は上面断面図，図２は正面図，及び図３はボビン挿入前後のコアの状態を示す説明図である。図１に示すように，電流検出器は，絶縁性樹脂からなる筒状のボビン１には，被測定電流を流す１次コイル１１と１次コイル１１の磁界を打ち消すための２次コイル１２を隔壁１３を介して隣接させて設けている。
【００２１】
図３に示すように，金属磁性板からなる強磁性体からなるコア２は，予め磁気ギャップ４をボビン１の鍔１４が通せる程に開放されて成形しており，ボビン１を挿入後に，コア２の外側部２ａを折り曲げて，所定の磁気ギャップ寸法Ｌｇまで狭め，成形してＵ字状のコア２を形成する。
【００２２】
図２に示すように，ホールセンサ３及び他回路部品を実装し，入出力端子７を備えた回路基板５は，ホールセンサ３は，磁気ギャップ４内に位置するように，ボビン１に設けられた２か所の収納係止部１４ａ，１４ｂによって固定保持される。２次コイル１２の端末はボビン１に設けたピン８ａ，８ｂにからげられ，そのピンは，回路基板５と接続される。被測定電流は，１次コイルの端末１１ａ，１１ｂに通電する。
【００２３】
図１のように，１次コイル１１と２次コイル１２及び磁気ギャップ４を隣接して配置する事で１次コイル１１によって生じる磁束Φ１と２次コイル１２に流れる電流によって生じる磁束Φ２はボビン１内の１次コイル１１と２次コイル１２との間で相殺されるためにコア２に漏れる磁束が小さくなり，コア２の断面積を小さくすることが出来る。そのためコア２は，金属磁性板の単板を折り曲げるだけで十分であり，小型で簡易な構成にする事が出来る。
【００２４】
図４は本発明の他の実施の形態による電流検出器を示す断面図である。図４を参照すると，他の実施の形態による電流検出器は，ボビン２３に２次コイル２２を巻き回した上に絶縁テープ等からなる絶縁体２４を形成しその上から１次コイル２１を巻き回した構成である点で，前記の実施の形態による電流検出器とは異なる。前記の実施の形態における電流検出器と同様に１次及び２次コイル２１，２２間で磁束を相殺するため，同様の効果を得ることが出来る。又，本発明の上記実施の形態では，鍔１３又は絶縁体２４で１次コイル１１又は２１と２次コイル１２又は２２との絶縁を確保しているが，どちらか一方のコイルに３層絶縁ワイヤや絶縁皮膜電線等を用いて前記と同様にコイルを配設しても同様の効果を得ることができるのは当然である。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によれば，低い電流範囲の検出が可能で，小型で，安価な磁気平衡式のホールＣＴからなる電流検出器を提供することができる。
【００２６】
また，本発明によれば，１次コイルが内蔵され，被測定電流の測定端子と入出力端子が基板に直接半田づけ出来るオンボードタイプである電流検出器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による電流検出器を示す上面断面図である。
【図２】図１の電流検出器の正面図である。
【図３】図１の電流検出器のボビン挿入前後のコアの状態説明図である。
【図４】本発明の他の実施の形態による電流検出器を示す上面断面図である。
【図５】従来技術による磁気平衡式ホールＣＴの構成図である。
【符号の説明】
１，５３    ボビン
２，５１    コア
３，５２          ホールセンサ
５，５５          回路基板
１１，２１，５６    １次コイル
１２，２２，５４    ２次コイル
１３    隔壁
１４    鍔
【図１】
0003970401.tif 000002
【図２】
0003970401.tif 000003
【図３】
0003970401.tif 000004
【図４】
0003970401.tif 000005
【図５】
0003970401.tif 000006