(57)【要約】      （修正有）【課題】二次巻線の組込が容易な磁気コア構造を持ち、被測定電流が流れる一次導体の位置による検出誤差が小さく、高精度の電流測定が可能で低コストな磁気平衡式電流センサを提供する。【解決手段】磁気回路を構成する磁気コアは、軟磁性体シートメタルを打ち抜いた後、Ｕ字部５を形成するよう折り曲げ形成された二つの分割コア４Ａ、４Ｂと、環状に成形した軟磁性体丸棒の両端部を平行な直線状とし、分割コア４Ａ、４ＢのＵ字部５に差し込むＵ字部差込部３Ａ、３Ｂを形成した一つの環状コアからなり、二つの分割コア４Ａ、４Ｂの分岐部自由端端面を相互に突き合わせ、Ｕ字部５に環状コアのＵ字部差込部３Ａ、３Ｂを差込んだ時、磁界検出器が収容される空間が形成されると同時に実質的に閉じられた磁気回路が構成され、補償回路を構成する二次コイル１２が分割コア４Ａ、４Ｂを挿入する中空部１３が形成されたコイル支持体１１と環状コアに巻回されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気回路と、磁界検出器と、補償回路と、を備える磁気平衡式電流センサにおいて、
磁気回路は、軟磁性体シートメタルを打ち抜いた後、円弧形状のＵ字部を形成するよう折り曲げ、互いに平行に延出した第一分岐部と第二分岐部が形成された二つの分割コアと、
環状に成形した軟磁性体丸棒の両端部が互いに同一方向で、且つ平行に成形されたＵ字部差込部を設けた一つの環状コアと、を組み合わせてなり、
二つの前記分割コアの分岐部の自由端端部を相互に突き合わせ、それぞれのＵ字部に前記環状コアのＵ字部差込部を差込んだ時、磁界検出器が収容される空間が形成されると同時に、閉じられた磁気回路を形成するよう構成された磁気コアを備え、
前記磁気回路の中央開口部に貫通させた一次導体に流れる被測定電流により生じる磁束と逆方向の磁束発生電流を流す二次コイルが、前記二つの分割コアが挿入される中空部が形成されたコイル支持体に巻回され、更に前記環状コアに巻回された後回路基板に接続されて、前記補償回路を形成するよう構成された磁気平衡式電流センサ。
【請求項２】
前記環状コアのＵ字部差込部が、環状コアの環状面と略平行で互いに同一方向に平行な直線状に形成された請求項１に記載の磁気平衡式電流センサ。
【請求項３】
前記環状コアのＵ字部差込部は、環状コアの環状面と略直角方向で互いに同一方向に平行な直線状に形成された請求項１に記載の磁気平衡式電流センサ。
【請求項４】
前記環状コアにおいて、磁界検出器が収容される空間を形成するよう、二つの前記分割コアの分岐部自由端端面を突き合わせた時、突き合わせた分割コア両端のＵ字部間寸法を、環状コアのＵ字部差込部相互間寸法より広くした請求項１から請求項３のいずれかに記載の磁気平衡式電流センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、複数の分割コアが組み合わされてなる磁気コアを備えた磁気平衡式電流センサに関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、磁気回路と、磁界検出器と、補償回路とを備える磁気平衡式電流センサは、磁気回路を構成する磁気コアとして、軟磁性シートメタルを打ち抜いた複数の部材から夫々構成される、第１の分割コア１Ａと第２の分割コア１Ｂとを組み合わせたものが紹介されている。（図７〜図１０参照）【０００３】  このような従来の磁気コアにおける分割コア１Ａと１Ｂは、第１主幹１２Ａ，１２Ｂと、第１主幹の一端から連続して形成され第１主幹とは略垂直方向に延びる第３主幹１３Ａ，１３Ｂと、第３主幹の自由端に接合され前記第１主幹１２Ａ，１２Ｂに対向配置された第２主幹１４Ａ，１４Ｂとを有し、前記第１の分割コア１Ａと第２の分割コア１Ｂとを組み合わせた際に、前記第１の分割コア１Ａの第１主幹１２Ａは、前記第２の分割コア１Ｂの第１の主幹１２Ｂの少なくとも一部と重なり合って、当該第１の分割コア１Ａの第１の主幹１２Ａの自由端端部は前記第２の分割コア１Ｂの第１の主幹１２Ｂと、また前記第２の分割コア１Ｂの第１主幹１２Ｂの端部は前記第１の分割コア１Ａの第１の主幹１２Ａと、係合するよう構成されている。【０００４】  更に、前記第１の分割コア１Ａと前記第２の分割コア１Ｂのそれぞれの前記第２主幹１４Ａ，１４Ｂは、平面部１４１Ａ，１４１Ｂと、当該平面部から二股に分岐した第１分岐部１５Ａ，１５Ｂと第２分岐部１６Ａ，１６Ｂとを備え、前記第１の分割コア１Ａと前記第２の分割コア１Ｂとを組み合わせた際に、前記第１の分割コアの第１分岐部１５Ａ及び第２分岐部１６Ａと、前記第２の分割コアの第１分岐部１５Ｂ及び第２分岐部１６Ｂとが各々対向し、第１の分岐部１５と第２の分岐部１６に上下を囲まれた空間を形成し、実質的に閉じられた磁気回路が構成されるようになっている。【０００５】  補償回路を構成するコイル部６０，７０は、コイル支持体６１，７１にコイル６２，７２を巻回した後、コイル支持体６１の中空部６３の両側からそれぞれ分割コア１Ａ，１Ｂの第１主幹１２Ａ，１２Ｂを挿入、組込し、コイル支持体７１の中空部７３の両側からそれぞれ第２主幹１４Ａ，１４Ｂを挿入、組込する。
第２主幹１４Ａ，１４Ｂの分岐部１５Ａ，１５Ｂおよび１６Ａ，１６Ｂは、２つの分割コア１Ａ，１Ｂを組み合わせた際に、分岐部分の自由端端部が互いに対向し組み合って磁界検出器８０が収容される空間が形成されると共に、分岐部１５Ａ，１５Ｂおよび１６Ａ，１６Ｂの自由端端部中央に設けた凹部１５４Ａ，１５４Ｂおよび１６４Ａ，１６４Ｂとにより、磁界検出器８０に磁界を印加するためのエアギャップ１５６および１６６が形成される。
また、コイル部６１，７１および磁界検出器８０は、回路基板９０にコイル中継端子６４，７４，８４を介して接続され、一次導体が磁気回路の中央開口部を貫通するよう挿入されている。【０００６】  このように構成された磁気平衡式電流センサでは、分割コアを組み合わせた時の位置ズレが生じにくく、しかもコイル支持体へのコイルの巻回しが容易な構造となるため、組立による性能のばらつきが小さく、しかも安価に構成できる特長がある。（例えば、引用文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第５６４６５２５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  上記特許文献１に開示されている従来例では、検出電流によりコアに生じる磁束と逆方向の磁束発生電流を流すコイル部は、分割コアの第１主幹１２Ａ，１２Ｂ部分と、第２主幹１４Ａ，１４Ｂ部分だけに配置され、間隔をおいて対向する第３主幹１３Ａ，１３Ｂにはコイル部が配置されない構造となっている。
このように構成された磁気平衡式電流センサは、一次導体を挿通する磁気回路の中央開口部中央と両端では一次導体の位置による出力差を生じるため、一次導体をあらかじめ電流センサ本体に取り付けて位置を固定する必要があり、一次導体貫通型の電流センサを構成しにくいという問題点があった。【０００９】  本発明の目的は、上記の問題点を解決するためになされたもので、ほぼ磁気コア全周にコイル部を配置した構造として一次導体位置による検出誤差を小さくし、更にコイル部の組込が容易な磁気コア構造とすることにより、低コストで高精度の電流測定が可能な磁気平衡式電流センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】    この目的を達成するため、本発明の磁気平衡式電流センサの磁気コアは、軟磁性体シートメタルを打ち抜いた後、円弧形状のＵ字部を形成するよう折り曲げ、延出した分岐部が形成されるよう加工した二つの分割コアと、環状に成形した軟磁性体丸棒の両端部を環状面と同一面で互いに同一方向に平行な直線状とし、前記分割コアのＵ字部に差し込むＵ字部差込部を形成した一つの環状コアとが組み合わされて構成され、二つの前記分割コアの前記分岐部の自由端端部を相互に突き合わせ、それぞれのＵ字部に前記環状コアのＵ字部差込部を差込んだ時、磁界検出器が収容される空間が形成されると同時に、実質的に閉じられた磁気回路が構成されるようにしたものである。【００１１】  更に、補償回路を構成するコイル部は、二つの前記分割コアを挿入する中空部が形成されたコイル支持体と前記環状コアにコイルを巻回し、コイル中継端子を介して回路基板に接続して前記補償回路が形成されるよう構成したので、磁気回路を構成する磁気コアのほぼ全周に二次巻線が形成され、磁気回路の中央開口部を貫通する一次導体の位置による検出誤差の少ない磁気平衡式電流センサを得ることができる。【００１２】  本発明に係る好適な実施形態として、前記二つの分割コアの前記分岐部の自由端端部を相互に組合わせて磁界検出器が収容される空間を形成した時、分割コア両端のＵ字部間寸法を、前記環状コアのＵ字部差込部相互間寸法より広くしたので、分割コアと環状コアを組み合わせた時、環状コアのバネアクションにより分割コアの分岐部の自由端端部を相互に押しつける応力が働き、分割コア同士の突き合わせ強度を維持できるため、特性バラツキの少ない磁気平衡式電流センサを得ることができる。【００１３】  また、本発明に係る他の実施形態としては、前記環状コア両端のＵ字部差込部を環状面と略直角方向に互いに同一方向で平行な直線状に形成したので、前記分割コア同士を突き合わせて形成される磁界検出器収容空間の略中心が、環状コアの環上に位置するため、磁気コアの占有スペースを小さくでき、磁気平衡式電流センサをより小形化できる。
【発明の効果】
【００１４】  本発明によれば、コイルを巻回したコイル支持体に組み込んだ二つの分割コアと、コイルを巻回した環状コアを組み合わせて磁気回路を構成したので、磁気コアのほぼ全周にコイル部が形成され、磁気回路の中央開口部を貫通する一次導体の位置による検出誤差を小さく、しかもコイル部の組込が容易で低コストな高精度磁気平衡式電流センサを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１における磁気コアの分解斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１における磁気コアの斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１における磁気回路部を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態１における磁気平衡式電流センサの分解斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態２における磁気回路部を示す斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態２における磁気平衡式電流センサの分解斜視図である。
【図７】従来の磁気平衡式電流センサの磁気コアを示す分解斜視図である。
【図８】従来の磁気平衡式電流センサの磁気コアを組み合わせた状態を示す斜視図である。
【図９】従来の磁気平衡式電流センサの分解斜視図である。
【図１０】従来の磁気平衡式電流センサの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】  実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１について、図１から図４を用いて実施の形態１に係る磁気コア１、並びに実施の形態１に係る磁気コア１を備える磁気平衡式電流センサについて説明する。
実施の形態１に係る磁気コア１において、２は環状コアで軟磁性体丸棒を環状に成形した後、両端を環状面と同一面で互いに同一方向に平行な直線状に加工し、Ｕ字部差込部３Ａ，３Ｂが形成されている。
【００１７】  ４Ａ，４Ｂは分割コアで、軟磁性体シートメタルを必要形状に打ち抜いた後、円弧形状のＵ字部５を形成するように曲げ加工したもので、Ｕ字部５には環状コア２のＵ字部差込部３Ａ，３Ｂを挿入し嵌合されるよう、Ｕ字部５は１８０度以上の角度で円弧形状に成形されている。
また、分割コア４Ａ，４ＢそれぞれのＵ字部５から二股に分岐し、互いに平行に延出した第１分岐部６Ａ，６Ｂと第２分岐部７Ａ，７Ｂを形成し、前記第１分岐部の自由端端部６１Ａ，６１Ｂには、第１分岐部６Ａ，６Ｂの幅方向（延出方向と垂直な方向）の一方の縁から幅方向略中央部までの領域に段部６２Ａ，６２Ｂが形成されており、この段部６２Ａ，６２Ｂには、ここから連続して延出する延出部６３Ａ，６３Ｂが形成されている。また、前記第１分岐部６Ａ，６Ｂの幅方向の他方の縁から幅方向略中央部までは、前記６２Ａ，６２Ｂに隣接する端面６４Ａ，６４Ｂとなっている。さらにまた、段部６２Ａ，６２Ｂと端面６４Ａ，６４Ｂとの境界部分には、凹部６５Ａ，６５Ｂが形成されている。
【００１８】  もう一方の第２分岐部７Ａ，７Ｂは、第２分岐部の自由端端部７１Ａ，７１Ｂに、段部７２Ａ，７２Ｂが前記第１分岐部６Ａ，６Ｂの該段部６２Ａ，６２Ｂの反対方向に形成される以外は、第１分岐部６Ａ，６Ｂと同様の構成であり、延出部７３Ａ，７３Ｂ、端面７４Ａ，７４Ｂ、凹部７５Ａ，７５Ｂを有している。
【００１９】  分割コア４Ａ、４Ｂにおいて、第１分岐部６Ａの端面６４Ａが、もう一方の第２分岐部７Ｂの段部７２Ｂの段差を形成する壁部７６Ｂと当接し、第１分岐部６Ｂの端面６４Ｂが、段部７２Ａの段差を形成する壁部７６Ａと当接する。また、第２分岐部７Ａの端面７４Ａが、もう一方の第１分岐部６Ｂの段部６２Ｂの段差を形成する壁部６６Ｂと当接し、第２分岐部７Ｂの端面７４Ｂが、段部６２Ａの段差を形成する壁部６６Ａと当接するよう分割コア４Ａ，４Ｂが組み合わされ、前記凹部６５Ａ，７５Ｂ突き合わせによるエアギャップ６７、および凹部６５Ｂ，７５Ａ突き合わせによるエアギャップ７７が形成されると同時に、磁界検出器８が収容される磁界検出器収容空間９を持つ分割コア４が形成される。
【００２０】  さらに、形成された前記分割コア４のＵ字部５に環状コア２のＵ字部差込部３を差込み、分割コア４と環状コア２が組み合わされて閉じられた磁気回路を構成する磁気コア１が形成される。
尚、形成された前記分割コア４のＵ字部５のＵ字部間寸法は、前記環状コアのＵ字部差込部３の相互間寸法より広く設定してあり、分割コア４と環状コア２を組み合わせた時、環状コア２のバネアクションにより分割コア４Ａ，４Ｂが相互に押しつけられ、分割コア４Ａ，４Ｂの突き合わせ状態を維持している。
磁界検出器８が収容される磁界検出器収容空間９の開口方向は、環状コア２の環状面と略平行方向に形成される。
【００２１】  以上のように形成される磁気コア１を備えた、本発明の実施の形態１による磁気平衡式電流センサの磁気回路部を図３に、磁気平衡式電流センサの分解斜視図を図４に示す。
１０はコイル部でコイル支持体１１に二次コイル１２が巻回され、コイル支持体１１に設けられたコイル中継端子１４に中継接続されている。
磁界検出器８は、フラックスゲートコア１６を備えるフラックスゲートセンサであり、フラックスゲートコア１６をフラックスゲートコイル支持体１７の窪み内に装着した後、フラックスゲートコイル支持体１７の一部を含むフラックスゲートコア１６の周囲にフラックスゲートコイル１８が巻かれ、フラックスゲートコイル支持体１７に設けたフラックスゲートコイル接続端子１９に中継接続されている。
２０は環状コイル部で、環状コア２のＵ字部差込部３を除く部分に二次コイル１２が巻かれている。
【００２２】  前記コイル支持体１１は中空となっており、中空部１３には分割コア４Ａが中空部１３の一方から、また前記磁界検出器８と分割コア４Ｂが中空部１３の他方から各々挿入され、分割コア４Ａ，４Ｂを中空部１３の中で突き合わせて磁界検出器８が設置される磁界検出器収容空間９が形成される。
【００２３】  更に、突き合わせた分割コア４のＵ字部５に環状コア２のＵ字部差込部３を挿入して磁気コア１を形成すると同時に、コイル支持体１１に設けた通し孔１５に環状コア２のＵ字部差込部３を挿入して、環状コイル部２０、分割コア４およびコイル部１０が組込固定されて、磁気回路部２３が構成される。
尚、環状コイル部２０の二次コイル１２の両端は、コイル支持体１１に設けたコイル中継端子１４に中継接続される。
【００２４】  前記磁気回路部２３は、図示を省略するがケース本体に収納され、信号処理回路が実装された回路基板２２を組み込みした後、コイル部１０、磁界検出器８および環状コイル部２０のそれぞれのコイル中継端子を前記回路基板２２に接続し、更にカバーが装着されて磁気平衡式電流センサ３０が構成される。
【００２５】  以上、本発明の実施の形態１に示す磁気平衡式電流センサは、少ない部品点数で磁気回路部２３を構成できるほか、二次コイル１２が磁気コア１のほぼ全周に形成されるため、一次導体の位置による検出誤差が少なく、高精度の電流測定が可能で、しかも低コストな磁気平衡式電流センサを得ることができる。
尚、本実施例では、第一分岐部と第二分岐部の両方に延出部ならびに段差を形成する壁部を設けたが、いずれか一方の分岐部に延出部ならびに段差を形成する壁部を設けた二つの分割コアの突き合わせ構造としてもよい。
また、環状コアに巻回す二次コイルの巻線方法については記述を省略したが、あらかじめ直線状の巻芯にソレノイド巻きした二次コイルを、環状コアの前記２つのＵ字部差込部のいずれか片方よりスライド挿入する方法としてもよい。
【００２６】  実施の形態２．
図５および図６は、本発明の実施の形態２による磁気平衡式電流センサの磁気回路部を示す斜視図と磁気平衡式電流センサの分解斜視図であり、環状コア２の形状のみ実施の形態１と異なる。
環状コア２は、軟磁性体丸棒を環状に成形した後、両端を環状面と略直角方向に互いに同一方向で平行な直線状に加工し、Ｕ字部差込部３Ａ，３Ｂを形成したものである。
分割コア４の形状や組合わせおよび環状コア２への組込み、磁気回路部２３の構成の方法および磁気平衡式電流センサの構成は実施の形態１と同一であり、説明を省略する。
尚、磁界検出器収容空間９の開口方向は、環状コア２の環状面と略直角方向に形成される。
【００２７】  以上のように、本発明の実施の形態２によれば、同一形状の二つの分割コアと環状コアを組み合わせて磁気コアを形成した時、前記分割コア同士を突き合わせて形成される磁界検出器収容空間の略中心が、環状コアの環上に位置するため、磁気コアを小形に形成することができる。
【符号の説明】
【００２８】１  磁気コア、２  環状コア、３Ａ，３Ｂ  Ｕ字部差込部、４Ａ，４Ｂ  分割コア、５  Ｕ字部、６Ａ，６Ｂ  第一分岐部、６１Ａ，６１Ｂ  第一分岐部の自由端端部、７Ａ，７Ｂ  第二分岐部、７１Ａ，７１Ｂ  第二分岐部の自由端端部、６２Ａ，６２Ｂ，７２Ａ，７２Ｂ  段部、６３Ａ，６３Ｂ，７３Ａ，７３Ｂ  延出部、６４Ａ，６４Ｂ，７４Ａ，７４Ｂ  端面、６５Ａ，６５Ｂ，７５Ａ，７５Ｂ  凹部、６６Ａ，６６Ｂ，７６Ａ，７６Ｂ  段差を形成する壁部、６７  第一分岐部のエアギャップ、７７  第二分岐部のエアギャップ、８  磁界検出器、９  磁界検出器収容空間、１０  コイル部、１１  コイル支持体、１２  二次コイル、１３  中空部、１４  コイル中継端子、１５  通し孔、１６  フラックスゲートコア、１７  フラックスゲートコイル支持体、１８  フラックスゲートコイル、１９  フラックスゲートコイル接続端子、２０  環状コイル部、２２  回路基板、２３  磁気回路部、３０  磁気平衡式電流センサ
【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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【図１０】
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