(57)【要約】【課題】測定されるべき電流を運ぶ一次導体棒（４）、磁気回路ギャップ（２２）を含む磁気コア（６）、磁気回路ギャップ内に位置付けられた磁場検出器を含む磁場センサー（８）、および磁気コアおよび磁場センサーを取り囲む絶縁ハウジング（１０）を含む、電流変換器を提供する。【解決手段】一次導体棒は、外部の一次導体に接続されるように構成されたハウジングの外側に延びる接続端子端部（１２ａ、１２ｂ）を含み、所定の電流を超過した場合に一次導体を妨害するように構成されたヒューズ部分（２０）を含むコア通過セクション（１６）を含む。コア通過セクションは、ハウジングの外側に延びる端部（１２ａ、１２ｂ）と比べて狭い幅（Ｗ１）を有し、くぼみ（１７ａ、１７ｂ）が提供され、くぼみの中に磁気コアの少なくとも一部が位置付けられ、磁気コアの中央通路（１８）は一次導体の端部（１２ａ、１２ｂ）の幅（Ｗ２）より狭い幅（Ｗ３）を有する。【選択図】図１ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流変換器において、
測定されるべき電流を運ぶ一次導体棒（４）と、
磁気回路ギャップ（２２）を含む磁気コア（６）と、
前記磁気回路ギャップ内に位置付けられた磁場検出器を含む磁場センサー（８）と、
前記磁気コアおよび磁場センサーを取り囲む絶縁ハウジング（１０）と、
を含み、
前記一次導体棒は、外部一次導体に接続されるように構成された、前記ハウジングの外側に延びる接続端子端部（１２ａ、１２ｂ）を含み、
前記一次導体棒は、所定の電流を超えた場合に前記一次導体を妨害するように構成されたヒューズ部分（２０）を含むコア通過セクション（１６）を含み、
前記コア通過セクションは、前記ハウジングの外側に延びる前記接続端子端部（１２ａ、１２ｂ）と比べて狭い幅（Ｗ１）を有し、これにより、くぼみ（１７ａ、１７ｂ）が設けられ、前記くぼみ（１７ａ、１７ｂ）の中に、前記磁気コアの少なくとも一部が位置付けられ、前記磁気コアの中央通路（１８）が、前記一次導体の接続端部（１２ａ、１２ｂ）の幅（Ｗ２）より狭い幅（Ｗ３）を有することを特徴とする、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、
前記磁場検出器（９）は、前記一次導体棒（４）の前記コア通過セクション（１６）のくぼみ（１７ｂ）内部に位置付けられている、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、
前記磁場検出器（８）は、回路基板（２４）を含み、
前記磁場検出器（９）は、前記回路基板上に取り付けられている、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、
外部コネクタにプラグ着脱可能に接続されるように構成されたコネクタ（１４）をさらに含み、
前記コネクタ（１４）は、前記磁場センサーの回路基板（２４）に直接取り付けられ、接続された端子（３２）を含む、電流変換器。
【請求項５】
請求項４に記載の電流変換器において、
前記磁場検出器（９）は、ＡＳＩＣの形態であり、ホール効果セルを含む、電流変換器。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の電流変換器において、
前記電流変換器は、開ループの電流変換器である、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、
前記一次導体棒の前記接続端子端部のうちの少なくとも１つ（１２ａ）が、電気ケーブルの端部にクリンプ接続される、クリンプ接続端子として構成されている、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、
前記一次導体棒（４）の前記接続端部のうちの少なくとも１つ（１２ｂ）が、一次導体にクランプ接続またはボルト接続される接続端子の形態である、電流変換器。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の電流変換器において、
前記電流変換器は、車両用バッテリーに接続されるケーブルに接続されるように構成されている、電流変換器。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の電流変換器において、
前記磁気コアは、ギャップ付きの、テープが巻かれたコアである、電流変換器。
【請求項１１】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の電流変換器において、
前記磁気コアは、単一の一体形成されたフェライト部品である、電流変換器。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の電流変換器において、
前記ヒューズ部分（２０）と前記磁気コア（６）との間に取り付けられた絶縁安全カバー（３４）をさらに含む、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、磁気コアのエアギャップ内の磁場検出器と、を含んで、磁気コアの中央通路を通って延びる一次導体棒を流れる電流を測定する、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、かつ中心孔を取り囲む磁気コアを含み、測定されるべき電流を運ぶ一次導体が中心孔を通り抜ける。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てよく、エアギャップを備えていてよく、エアギャップの中に、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。一次導体の中を流れる電流により生じる磁束が、磁気コアにより集められ、エアギャップを通過する。エアギャップの中の磁場は、一次電流を表している。
【０００３】
電流センサーは、電気装置およびシステムをモニタリングまたは制御するために、広範な適用で使用され、多くの適用では、このような構成要素の製造コスト、また、それらの構成要素を電気回路において実行および使用するコストを低減させる上で、重要な利点がある。小型の構成要素を提供して、それらの構成要素が取り付けられる装置を小型化し、かつ／または装置の重量を低減する上でも、しばしば重要な利点がある。
【０００４】
本発明の目的は、ヒューズを取り付けられた（fused）一次導体の中を流れる電流を測定するための、小型で製造するのに経済的である電流変換器を提供することである。
【０００５】
軽量の電流変換器を提供することが有利である。
【０００６】
正確で、実行するのが容易であり、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。
【０００７】
頑丈で安定した電流変換器を提供することが有利である。
【０００８】
本発明の目的は、請求項１に記載の電流変換器を提供することにより、達成されている。
【０００９】
本明細書では、測定されるべき電流を運ぶための一次導体棒と、磁気回路ギャップを含む磁気コアと、磁気回路ギャップに位置付けられた磁場検出器を含む磁場センサーと、磁気コアおよび磁場センサーを取り囲む絶縁ハウジングと、を含む電流変換器が開示される。一次導体棒は、外部一次導体に接続されるように構成された、ハウジングの外側に延びる接続端子端部（connection terminal ends）を含む。一次導体棒は、所定の電流を超えた場合に一次導体を妨害するように構成されたヒューズ部分を含む、コア通過セクションを含む。コア通過セクションは、ハウジングの外側に延びる接続端子端部と比べて、幅が狭く、これにより、くぼみが設けられ、これらのくぼみの中に、磁気コアの少なくとも一部が位置付けられ、磁気コアの中央通路は、一次導体の接続端部の幅より狭い幅を有する。
【００１０】
有利な実施形態では、磁場検出器は、一次導体棒のコア通過セクションのくぼみ内部に位置付けられる。
【００１１】
有利な実施形態では、磁場検出器は、回路基板を含み、磁場検出器は、回路基板上に取り付けられている。
【００１２】
有利な実施形態では、電流変換器は、外部コネクタにプラグ着脱可能に接続されるように構成されたコネクタをさらに含み、コネクタは、磁場センサーの回路基板に直接取り付けられ接続された端子を含む。
【００１３】
有利な実施形態では、磁場検出器は、ＡＳＩＣの形態であり、ホール効果セル（Hall effect cell）を含む。
【００１４】
有利な実施形態では、電流変換器は、開ループ電流変換器である。
【００１５】
有利な実施形態では、一次導体棒の接続端子端部のうちの少なくとも１つは、電気ケーブルの端部にクリンプ接続されるクリンプ接続端子（crimp connection terminal）として構成されている。
【００１６】
有利な実施形態では、一次導体棒の接続端部のうちの少なくとも１つは、一次導体にクランプまたはボルト接続される接続端子の形態である。
【００１７】
ある実施形態では、電流変換器は、車両用バッテリーに接続されるケーブルに接続されるように構成されている。
【００１８】
有利な実施形態では、磁気コアは、Ｆｅ‐Ｓｉテープをマンドレルに巻き付けて、そのテープの始めと終わりを固定することによって、および、恐らくはアニールプロセスの後で、テープが巻かれたコアのギャップを切断もしくはすりへらす（grinding）ことによって、形成される。
【００１９】
変形体では、磁気コアは、単一の一体形成されたフェライト部品（single piece integrally formed ferrite part）から形成され得る。
【００２０】
有利な実施形態では、電流変換器は、絶縁安全カバーをさらに含み、絶縁安全カバーは、ヒューズ部分と磁気コアとの間に取り付けられ、ヒューズ部分が破断した際に一次導体と磁気コアとの間の短絡を防ぐように構成されている。
【００２１】
本発明のさらなる目的および有利な特徴は、特許請求の範囲から、詳細な説明から、また図面から明らかとなるであろう。
【００２２】
図面を参照すると、電流変換器２の例示的な実施形態は、磁気回路ギャップ２２を含む磁気コア６と、磁気回路ギャップ２２に少なくとも部分的に挿入された磁場センサー８と、誘電性ハウジング１０と、磁気コアの中央通路１８を通って延びる一次導体棒４と、を含む。一次導体棒４は、変換器に組み込まれており、測定されるべき電流を供給する外部一次導体（不図示）に接続される端子１２ａ、１２ｂを各端部に含む。
【００２３】
有利な実施形態では、端子のうちの１つは、外部導体にボルトまたはクランプで接続される接続端部１２ａを含む。外部導体は、本発明の特定の適用では、バッテリー接続支柱、またはバッテリー、例えば車両用バッテリーに接続された電源ラインの上にあってよい。有利な実施形態では、特に自動車の適用、またはバッテリーの取り付けでは、端子のうちの１つは、ケーブル接続端子１２ｂ、例えば図１ａに示すようなクリンプ接続端子の形態であってよい。したがって、本発明による電流変換器は、有利には、車両用バッテリーなどのバッテリーに接続される電源ケーブル端部上にクリンプされ得る。
【００２４】
ある実施形態では、磁場センサー８は、有利には、回路基板２４と、磁場検出器９と、を含んでよく、磁場検出器９は、例えば、回路基板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）２６の形態で設けられてよい。ある実施形態では、磁場検出器９は、それ自体が当技術分野で周知であるホール効果センサーを含んでよく、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、開ループ電流感知適用で広く使用されるが、それは、開ループ適用において、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。
【００２５】
回路基板２４は、回路トレース、およびさまざまな回路構成要素を含み、これらは、電力供給および測定信号の送信のために外付け回路（不図示）に接続された電気端子３２と磁場検出器との間で、測定信号および電力供給の何らかの処理を実行し得る。各端子は、例えば、回路基板２４のメッキした貫通孔を通じて挿入されたピン端子の形態、または、それ自体が当技術分野で周知である他の回路基板接続手段の形態の、回路基板接続端部３２ｂを含む。端子３２は、例えば、電力を供給し測定信号を外付け回路（不図示）に送信する相補的な外部コネクタにプラグ着脱可能に連結されるよう構成されたコネクタシュラウド３０の内部に位置付けられ、かつこれにより囲まれた、ピンもしくはタブ端子の形態の、外部接続端部３２ａをさらに含む。
【００２６】
コネクタシュラウド３０は、相補的なコネクタをコネクタシュラウド３０にロックするために、ラッチ突出部または要素３６などのさまざまな固定手段を含み得る。よって、本発明の特定の有利な適用では、変換器は、一次導体棒４の一端部で電源ケーブルの端部上にクリンプされ、また、一次導体棒の他端部でバッテリー接続端子上にボルト固定もしくはクランプされることができ、電流測定信号は、プラグ着脱可能な外部コネクタによって変換器に接続される。
【００２７】
一次導体により生成された磁束は、磁気コア６の中を循環し、磁気回路ギャップ２２内に位置付けられた磁場検出器９によりとらえられる。磁気コア６は、好ましくは、それ自体が当技術分野で周知である、テープが巻かれたカットコア（cut tape wound core）であるが、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層状シートなど、他の材料で作られてもよく、または、フェライトコアであってもよい。
【００２８】
一次導体棒４は、接続端子１２ａ、１２ｂ間に延びるコア通過セクション１６を含む。コア通過セクション１６は、コア６の中央通路１８の外側の一次導体棒４の幅Ｗ２より狭い幅Ｗ１を有する。接続端部１２ａ、１２ｂにおける一次導体棒４の材料の幅は、コア通過セクション１６よりも概して広い。よって、コア通過セクション１６は、くぼみ１７ａ、１７ｂを提供し、これらのくぼみにより、磁気コアの材料が一次導体棒４のくぼみ１７ａ、１７ｂの中に位置付けられた状態で、磁気コア６がコア通過セクション１６を取り囲むことができる。これにより、一次導体棒は、運ばれるべき電流を考慮して、一次導体に適切に接続されるための、比較的大きな断面積または接続表面積を有すると共に、変換器は、小型のサイズおよび改善された性能を有することができる。
【００２９】
一次導体棒４のコア通過セクション１６の中には、ヒューズ部分２０がさらに設けられる。ヒューズ部分２０は、電流が所定のレベルを超えた状況で、接続端部１２ａ、１２ｂ間の電流電導を妨げるように構成されている。電流ヒューズの分野でそれ自体が周知であるように、さまざまなヒューズ材料および構成が、ヒューズ部分２０の幅が磁気コア６の中央通路１８の幅より狭いという条件で、ヒューズ部分２０において実行され得る。本発明のある実施形態では、ヒューズ部分２０は、一次電流が時間の関数として最大許容電流を超えた場合に溶けるヒューズである。有利なことに、多くの構成の電流ヒューズは、ヒューズのゾーンで溶融または破裂するためにヒューズされている導体の断面より小さい導電断面を有する。よって、ヒューズ部分２０の周りでの磁気コア６の位置により、磁気コアは、一次導体棒を取り囲む、より小さい周辺部を有することができ、さらに、磁場検出器９は、磁気回路ギャップ２２に挿入されると共に、一次導体棒４の、幅の狭いコア通過セクション１６により形成されたくぼみ１７ｂ内部に位置付けられることができる。
【００３０】
誘電性ハウジング１０は、磁気コアおよび磁場センサーの周りで一緒に組み立てられる、２つまたは３つ以上のハウジング部品で作られてよく、一次導体の接続端部１２ａ、１２ｂが中を通って延びるように、側壁を貫通するオリフィスを備えている。
【００３１】
絶縁材料、例えばプラスチックで作られた、安全カバー３４は、有利には、図１ｂで最もよく分かるように、磁気コア６の内側とヒューズ部分２０との間に位置付けられ得る。安全カバーは、ヒューズ部分が破裂した場合に、ヒューズ部分の溶融材料が流れて磁気コアと接触するのを防ぐので、磁気コア６を通る一次導体が短絡するリスクが回避される。安全カバー３４は、例えば、磁気コアの中央通路１８に挿入される前にヒューズ部分２０の周りにクリップで留められるプラスチックキャップ、または、中央通路１８を取り囲む磁気コアの内側に接して取り付けられる、プラスチックの裏張り部品の形態であってよい。
【００３２】
〔実施の態様〕
（１）  電流変換器において、
測定されるべき電流を運ぶ一次導体棒（４）と、
磁気回路ギャップ（２２）を含む磁気コア（６）と、
前記磁気回路ギャップ内に位置付けられた磁場検出器を含む磁場センサー（８）と、
前記磁気コアおよび磁場センサーを取り囲む絶縁ハウジング（１０）と、
を含み、
前記一次導体棒は、外部一次導体に接続されるように構成された、前記ハウジングの外側に延びる接続端子端部（１２ａ、１２ｂ）を含み、
前記一次導体棒は、所定の電流を超えた場合に前記一次導体を妨害するように構成されたヒューズ部分（２０）を含むコア通過セクション（１６）を含み、
前記コア通過セクションは、前記ハウジングの外側に延びる前記接続端子端部（１２ａ、１２ｂ）と比べて狭い幅（Ｗ１）を有し、これにより、くぼみ（１７ａ、１７ｂ）が設けられ、前記くぼみ（１７ａ、１７ｂ）の中に、前記磁気コアの少なくとも一部が位置付けられ、前記磁気コアの中央通路（１８）が、前記一次導体の接続端部（１２ａ、１２ｂ）の幅（Ｗ２）より狭い幅（Ｗ３）を有することを特徴とする、電流変換器。
（２）  実施態様１に記載の電流変換器において、
前記磁場検出器（９）は、前記一次導体棒（４）の前記コア通過セクション（１６）のくぼみ（１７ｂ）内部に位置付けられている、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、
前記磁場検出器（８）は、回路基板（２４）を含み、
前記磁場検出器（９）は、前記回路基板上に取り付けられている、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、
外部コネクタにプラグ着脱可能に接続されるように構成されたコネクタ（１４）をさらに含み、
前記コネクタ（１４）は、前記磁場センサーの回路基板（２４）に直接取り付けられ、接続された端子（３２）を含む、電流変換器。
（５）  実施態様４に記載の電流変換器において、
前記磁場検出器（９）は、ＡＳＩＣの形態であり、ホール効果セルを含む、電流変換器。
【００３３】
（６）  実施態様１〜５のいずれかに記載の電流変換器において、
前記電流変換器は、開ループの電流変換器である、電流変換器。
（７）  実施態様６に記載の電流変換器において、
前記一次導体棒の前記接続端子端部のうちの少なくとも１つ（１２ａ）が、電気ケーブルの端部にクリンプ接続される、クリンプ接続端子として構成されている、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、
前記一次導体棒（４）の前記接続端部のうちの少なくとも１つ（１２ｂ）が、一次導体にクランプ接続またはボルト接続される接続端子の形態である、電流変換器。
（９）  実施態様１〜８のいずれかに記載の電流変換器において、
前記電流変換器は、車両用バッテリーに接続されるケーブルに接続されるように構成されている、電流変換器。
（１０）  実施態様１〜９のいずれかに記載の電流変換器において、
前記磁気コアは、ギャップ付きの、テープが巻かれたコアである、電流変換器。
【００３４】
（１１）  実施態様１〜９のいずれかに記載の電流変換器において、
前記磁気コアは、単一の一体形成されたフェライト部品である、電流変換器。
（１２）  実施態様１〜１１のいずれかに記載の電流変換器において、
前記ヒューズ部分（２０）と前記磁気コア（６）との間に取り付けられた絶縁安全カバー（３４）をさらに含む、電流変換器。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【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】図１ｂの実施形態の部分切り取り斜視図である。
【図２ａ】ハウジングが除去されている、図１ｂによる実施形態の斜視図である。
【図２ｂ】ハウジングが除去されている、図１ｂによる実施形態の斜視図である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【外国語明細書】
2016212094000001.pdf