(57)【要約】【課題】  ＡＣモータのインバータ制御に電流センサが使用されているが、効率改善を目的としＰＷＭキャリア周波数の高周波化およびスイッチング素子の高速化が進められている。一方、集磁コアを使用した電流センサにおいては集磁コアの容量性結合に起因する部分放電の問題が存在し、導電体に印加される交番電圧の高周波化およびスイッチング速度の高速化とともに部分放電開始電圧が低下する傾向があるため対策が求められている。【解決手段】  本発明は、導電体の周囲に発生する磁界を切欠き部のあるコアで集磁し磁電変換素子により検出することよりなる電流センサに於いて、集磁コアを電流センサ回路のグランドに接続することで部分放電の発生を抑制した。また、珪素鋼板を素材とする集磁コアに対してはレーザー光を熱源とする局所加熱によりコアとグランド電極を前処理なく混溶し接合させるこを可能とした。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電体の周囲に発生する磁界を切欠き部のあるコアで集磁し磁電変換素子により検出することよりなる電流センサに於いて、集磁コアとセンサ回路のグランドを電気的に接続することで部分放電の発生を抑制した電流センサ。但し、集磁コアとは導電体の周囲に配設し磁束の調整を目的とした磁性材料のことであり磁気シールドを含む。
【請求項２】
導電体の周囲に発生する磁界を切欠き部のあるコアで集磁し磁電変換素子により検出することよりなる電流センサに於いて、レーザー光を熱源とする局所加熱により珪素鋼板など絶縁被膜を有する素材製の集磁コアとグランド電極を前処理なく混溶し接合させることで集磁コアとセンサ回路のグランドを電気的に接続した電流センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流量に応じて導電体の周囲に発生する磁界を切欠き部のあるコアで集磁し磁電変換素子により検出することよりなる電流センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
導電体に通電した電流量に応じて導電体の周囲に発生する磁界を切欠き部のあるコアで集磁し磁電変換素子により検出することよりなる電流センサにおいて、集磁コアは導電体の周囲に絶縁物を介して配置されており電気的に浮いた状態では集磁コアと導電体とは容量性結合しており、導電体に交番電界が発生すると集磁コアに同等の電圧が誘導されセンサ回路に対して部分放電が発生しセンサ回路部品が破損する懸念がある。導電体に印加される交番電圧の高周波化およびスイッチング速度の高速化とともに部分放電開始電圧が低下する傾向があるため対策が求められている。また、珪素鋼板など絶縁被膜を有する素材製の集磁コアを使用した電流センサにおいては、左記部分放電対策を目的としたグランド電極の接合が困難であり、加工コストが高い問題があった。
【０００３】
例えば特許文献１にはノイズの除去を目的として導電性金属プレートを集磁コアに隣接して配置し電流センサ回路のグランドに接続する対策案が提案されているが、部分放電の防止を目的としたものではない。本発明はノイズ問題の有無に関わらず、集磁コアを電流センサ回路のグランドに接続することで部分放電の対策とすることを提案するものである。
【０００４】
また、集磁コアを電流センサ回路のグランドに接続する方法としてスポット溶接およびカシメが提案されているが、珪素鋼板などを素材とするコアに対するグランド電極の接合においてはコア表面の絶縁被膜を除去する必要があり、表面研磨など前処理が必要なため加工費用が高い問題がある。
【０００５】
特許文献２においてグランド電極の部品形状を工夫しバネ性をもたせた部位をコア断面に接触させる方法が提案されているが、電極形状が複雑で部材費が高価になる問題がある。また、接触面の腐食による電気的導通の不安定性、振動など機械的ストレスによる摺動に伴う導電性異物の発生など長期信頼性に問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許公開２０１５−０６４２７８号
【特許文献２】特許公開２００９−３００１２３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
集磁コアを使用した電流センサにおいては集磁コアの容量性結合に起因する部分放電の発生によりセンサ回路部品が破損する懸念があり、導電体に印加される交番電圧の高周波化およびスイッチング速度の高速化とともに部分放電開始電圧が低下する傾向があるため対策が求められている。また、珪素鋼板など絶縁被膜を有する素材製の集磁コアを使用した電流センサにおいては、左記グランド電極の接合が困難であり、加工コストが高い問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、集磁コアとセンサ回路のグランドを電気的に接続することでコアに高電圧が誘導されることを防止し、部分放電の発生を抑制することを可能とした。また、レーザー光を熱源とする局所加熱により珪素鋼板など絶縁被膜を有する素材製コアとグランド電極を前処理なく混溶し接合させることで集磁コアとセンサ回路のグランドを電気的に接続することを安価に実現可能とした。
【発明の効果】
【０００９】
導電体の周囲に発生する磁界を切欠き部のあるコアで集磁し磁電変換素子により検出することよりなる電流センサに於いて、集磁コアとセンサ回路のグランドを電気的に接続することで部分放電の発生を抑制することが可能となった。また、集磁コアの素材として一般的な珪素鋼板など絶縁被膜を有する素材製のコアにおいて素地では抵抗溶接や半田付けが困難であることに対し、レーザー光を熱源とする局所加熱により集磁コアとグランド電極を前処理なく混溶し接合させることで集磁コアとセンサ回路のグランドを電気的に接続することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は本発明の実施の形態に関わる電流センサの構造図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
導電体の周囲に発生する磁界を切欠き部のあるコアで集磁し磁電変換素子により検出することよりなる電流センサに於いて、集磁コアとセンサ回路のグランドを電気的に接続することで部分放電の発生を抑制する。一方、集磁コアの素材として一般的な珪素鋼板など絶縁被膜を有する素材製のコアにおいて素地では抵抗溶接や半田付けが困難である。レーザー光を熱源とする局所加熱により珪素鋼板製コアとグランド電極を前処理なく混溶し接合させることで集磁コアとセンサ回路のグランドを電気的に接続することを可能とした。
【実施例】
【００１２】
導電体に高圧の交番電圧が発生したとき集磁コアと磁電変換素子との間で部分放電が発生することを防止するため、集磁コアに金属製のグランド電極を接合し、当該グランド電極を介して集磁コアをセンサ回路のグランドに電気的に接続することで対策とする。集磁コアは電流センサ用途として一般的な珪素鋼板を素材とし、グランド電極は厚さ０．３ｍｍの黄銅製とした。グランド電極を集磁コアに密着固定し、電極端面とコアの接する辺に沿ってパルスレーザーを照射する。集磁コア表面が局所的に加熱され、絶縁被膜の除去と同時に母材が溶融する。グランド電極は集磁コアと比較すると熱容量が小さく溶融し易いのでレーザー照射範囲の大半は母材に、一部がグランド電極にかかる状態で加工するとグランド電極と母材が混溶した状態となり溶接が可能となる。一方、黄銅製グランド電極とセンサ回路のグランドとの接合は一般的な半田付けが可能である。部分放電開始電圧３．３ｋＶｒｍｓの電流センサワークに対し、コアをグランド接続することで５ｋＶｒｍｓにて部分放電の発生が無く抑制効果があることを確認した。
【符号の説明】
【００１３】
１  外装ケース
２  集磁コア
３  グランド電極
４  磁電変換素子
５  導電体（被測定電流通電部）
６  センサ回路基板
【図１】
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