(57)【要約】【課題】  本発明の目的は電流検出精度の向上を図り得る磁性体を提供することにある。【解決手段】  絶縁性の磁性粉末をモールドして成る磁性コア２に配設された電流経路１と、通電によって電流経路の周囲に生じる磁束の相互誘導作用を利用して電流経路における電流を検出するために磁性コアに表装された検出パターン３と、を備えた磁性体において、検出パターン上に磁性部４を備えることを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性の磁性粉末をモールドして成る磁性コアに配設された電流経路と、通電によって前記電流経路の周囲に生じる磁束の相互誘導作用を利用して前記電流経路における電流を検出するために前記磁性コアに表装された検出パターンと、を備えた磁性体において、
前記検出パターン上に磁性部を備えることを特徴とする磁性体。
【請求項２】
前記電流経路は、前記磁性コアに内包されたコイルであることを特徴とする請求項１記載の磁性体。
【請求項３】
前記電流経路は、前記磁性コアに表装された検出パターンと同じ面に表装されて成る配線パターンであることを特徴とする請求項１記載の磁性体。
【請求項４】
断面において前記磁性コアおよび前記磁性部間に配設され、平面において少なくとも前記配線パターンおよび前記検出パターン間に亘って配設される磁気通過阻止材を備えることを特徴とする請求項３記載の磁性体。
【請求項５】
前記磁性部は、前記磁気通過阻止材を覆うことを特徴とする請求項４記載の磁性体。
【請求項６】
前記磁性部は、前記磁気通過阻止材の形状に応じて形成されていることを特徴とする請求項５記載の磁性体。
【請求項７】
前記磁気通過阻止材は、磁性ギャップであることを特徴とする請求項４記載の磁性体。
【請求項８】
前記磁性ギャップは、空間であることを特徴とする請求項７記載の磁性体。
【請求項９】
前記磁気通過阻止材は、磁気反射材であることを特徴とする請求項４記載の磁性体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁性の磁性粉末をモールドして成る磁性コアと該磁性コアに設けて成る電流経路を有する磁性体に関し、特に電流経路に流れる電流の検出を行う磁性体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電流の検出にカレントトランス（以降、ＣＴと略称する）と称される磁性体が用いられている。このカレントトランスは、例えば特許文献１の図８に示されているようにコイルボビンの側部にハトメ２５を設け、該ハトメ２５にＵ字形状を有して成る電流検出用の１次コイル２０を係合させて配置する。更に、当該コイルボビンに２次コイル２２を巻き回し、これらをコア２４に係合してＣＴを形成する。
【０００３】
一方、直流抵抗を利用して電流検出を検出するために磁性体が用いられている。この磁性体は、例えば特許文献２にインダクタンスコイルとして開示されている。この磁性体は、磁性粉末をモールド形成して成るコイル封止体３に、金属線材から成るコイル本体部を内包しており、コイル本体部を構成する金属線材の材料に工夫を施すことで、通常必要なマイクロオーム素子（電流検出用抵抗）が不用となることを特徴としている。
【０００４】
しかし従来の特許文献１に示されているコイルボビンを使用した磁性体では、当該磁性体を構成するための各種部品とそれらを組み合わせる必要があり、構造が複雑になることが問題となっていた。また、特開２００６−１２０６６９に開示された磁性体は、直流抵抗を利用して電流検出を行なうことから、予め直流検出用抵抗に対応した電流値を求める必要があり、利便性が悪いことが問題となっていた。
【０００５】
そこで、図８に示すように、絶縁性の磁性粉末をモールドして成る磁性コア２と、該磁性コアに設けて成る電流経路１と、磁性コア２上に表装し、通電によって前記電流経路の周囲に生じる磁束の相互誘導作用を利用して電流経路における電流を検出する検出パターン３を備えた磁性体１００が考えだされた。
【特許文献１】特開２００２−０６４０２０
【特許文献２】特開２００６−１２０６６９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、この磁性体１００は、図９に示すように電流を検出するための検出パターン３を磁性コア２上に表装しているに過ぎないことから、電流の検出精度が低く、その改善が望まれていた。
【０００７】
そこで、本発明は上記した事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は電流検出精度の向上を図り得る磁性体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
絶縁性の磁性粉末をモールドして成る磁性コアに配設された電流経路と、通電によって前記電流経路の周囲に生じる磁束の相互誘導作用を利用して前記電流経路における電流を検出するために前記磁性コアに表装された検出パターンと、を備えた磁性体において、検出パターン上に磁性部を備えることを特徴とする。
【０００９】
電流経路は、磁性コアに内包されたコイルであることを特徴とする。
電流経路は、磁性コアに表装された検出パターンと同じ面に表装されて成る配線パターンであることを特徴とする。
断面において磁性コアおよび磁性部間に配設され、平面において少なくとも配線パターンおよび検出パターン間に亘って配設される磁気通過阻止材を備えてもよい。
【００１０】
磁性部は、磁気通過阻止材を覆うことを特徴とする。
磁性部は、磁気通過阻止材の形状に応じて形成してもよい。
磁気通過阻止材は、磁性ギャップであってもよい。
磁性ギャップは、空間であってもよい。
磁気通過阻止材は、磁気反射材であってもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の磁性体によれば、磁性コアに表装された検出パターン上に磁性部を備えることから、通電によって電流経路の周囲に生じる磁束を磁性部に誘引することがでる。これにより、誘引される磁束の相互誘導作用を利用して電流経路における電流を精度良く検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を用いて、本発明の実施形態を詳細に説明するが、以下の説明では、実施の形態に用いる図面について同一の構成要素は同一の符号を付し、かつ重複する説明は可能な限り省略する。
【実施例１】
【００１３】
本発明の磁性体１０は、図１に示すように、電流経路としてのコイル１と、該コイル１を内包する磁性コア２と、検出パターン３と、磁性部４と、を有する。
コイル１は、導電性の部材によって螺旋状に形成されており、通電によりその周囲に磁束が形成される。
【００１４】
磁性コア２は、絶縁性の磁性粉末を圧縮して加熱することによって所望の形状に形成されており、本実施例では方形平板状に形成されている例が示されている。
【００１５】
磁性コア２を形成するための磁性粉末は、例えば特開２００６−２８３１９０および特開２００２−３０５１０８などに示されている絶縁性を有する必要があり、所望形状に加工した後でも絶縁性を保つ必要がある。
【００１６】
磁性コア２は、螺旋状のコイル１を内包しており、このコイル１の先端が磁性コア２の外周に引き出されている。磁性コア２から引き出されたコイル１の先端は、図示省略の電気回路に接続されており、この電気回路からの電流がコイル１へ流れる。
【００１７】
検出パターン３は、銅箔又は銅板等の導電材であり、磁性コア２を圧縮する際、当該磁性コア２の表面に埋設される。具体的には、磁性コア２を所望形状に形成するために金型に所望形状の銅箔を配置し、その上に絶縁性磁性粉末を堆積させて圧縮した後、金型から取り出して熱処理を行い硬化させる。これにより、磁性コア２の表面に帯状の検出パターン３が表装される。
【００１８】
また、別の方法としては、先ず金型に絶縁性磁性粉末を堆積させて圧縮した後、金型から取り出して磁性コア２を形成し、該磁性コア２の表面に銅箔を取り付け、該銅箔に対しエッチングを施すことで所望形状の検出パターン３を形成する。尚、銅箔は、メッキ法によって取り付けられる。
【００１９】
ところで、検出パターン３の形状は、コイル１に流れる電流によって生じる磁束の形状に応じて形成されており、当該実施例では環状を基調とする形状に形成されている。環状を基調とする検出パターン３は、当該磁性体を平面から見たとき、螺旋状のコイル１の径に応じて配置されるよう、表装位置が調整されている。これにより、コイル１に流れる電流によって生じる磁束の相互誘導作用を効果的に得ることができる。
【００２０】
検出パターン３は、環状の切れ目において円の外側に向って突出する２箇の矩形の領域を有しており、該領域は端子を接続するための領域であり、この端子領域間の電圧を計測することで相互誘導作用によって生じる電流を検出することができる。
【００２１】
磁性部４は、例えばＭｎＺｎ系やＺｎＮｉ系のフェライト、スーパーマロイおよびセンダストなどで形成されている。これらの部材は透磁率が高く、もって周囲の磁束を当該磁性部４内に誘引することができる。
【００２２】
尚、磁性コア２上に配置される磁性部４は、磁性コア４との密着性が良いものが好ましく、より好ましくは誘引する磁束が磁性体１０の外部（周辺）に対し悪影響を及ぼさないような部材を選定することが望ましい。
【００２３】
磁性部４は検出パターン３上に配置されており、該検出パターン３は、磁性コア２に内包されている螺旋状のコイル１の径に応じて表装されている。これにより、コイル１に流れる電流によって生じる磁束が検出パターン３で検出される際、磁束を磁性部４に誘引することができることから、磁路長を短縮することができ、更に誘引された磁束を検出パターン３で検出させることができる。
【００２４】
次に、本発明の磁性体１０による電流検出について説明する。
図１に示す磁性体１０のコイル１に電流が流れると、図２に示すようにコイル１の周囲に磁束５が形成される。この磁束５の一部は、図２に示すように磁性コア２に表装されている検出パターン３の環状内を通過するように形成されるが、検出パターン上に設けた磁性部４によって、図９に示す従来の磁性体より磁路長を短くすることができ、しかも多くの磁束を検出パターン３の環状内に通過させることができる。
【００２５】
検出パターン３には、コイル１の周囲に形成される磁束によって相互誘導作用が生じており、この相互誘導作用によって生じる電流が検出される。尚、この電流検出において直流検出用抵抗は不用である。
【００２６】
また、検出パターン３に流れる電流検出では、電流値を直接取得するようにしても良いが、例えば従来から知られている電流増幅回路により増幅した値を検出結果として取得するようにしてもよい。
【００２７】
ところで、検出パターン３によって検出した値は、次に示す式１の関係にある。
Ｖ＝Ｌ・ｄｉ／ｄｔ・・・・（式１）
ここで、Ｌ＝ｋ・μ・Ｓ・ｎ２／ｌ・・・・（式２）であり、
式２におけるｋは長岡係数、μは透磁率、ｎは検出パターンにおける巻き数（ターン数）、Ｓは検出パターンにおける面積（検出パターンによって規定される円の面積（ｍ２）  すなわち図３において示す網掛け格子状の斜線領域の面積）、ｌは図５に示すように、検出パターンによって規定される円（図３の斜線で示す網掛け格子状の領域）を通過する磁束５の磁路長（ｍ）を示す。
【００２８】
従って前記した式から明らかなように、磁性部４によって磁路長の短縮および検出パターンによって規定される円内を通過する磁束数の増加を図ることができる本発明の磁性体１０は、コイル１に流れる電流によって生じる磁束を感度良く検出することができ、もってコイル１に流れる電流を精度良く検出することができる。
【実施例２】
【００２９】
次に、磁性コアに表装される配線パターンを電流経路とする磁性体を説明する。
実施例２の磁性体２０は、図４に示すように、電流経路としての配線パターン２１と、該配線パターンが表装される磁性コア２と、該磁性コア２に表装される検出パターン３と、磁性部２４とを備える。
【００３０】
配線パターン２１は、銅箔および銅板等の導電材であり、当該配線パターン２１に流れる電流が検出される。配線パターン２１は、磁性コア２に表装された検出パターン３と同じ面に表装されており、複数の直角を有するように階段状にパターン形成されている。
【００３１】
尚、配線パターン２１および検出パターン３を同じ導電材でエッチングによって形成する場合、これらを同時的に形成することが、製造工程の簡便化および製造コストの低減を図る上で好ましい。
【００３２】
実施例２の検出パターン３は、実質的な機能は実施例１と同様であり、図５に示すように配線パターン２１に流れる電流によって生じる磁束の相互誘導作用を受け、この相互誘導作用によって生じる電流を検出することで、配線パターン２１に流れる電流を検出することができる。
【００３３】
実施例２の磁性部２４は長方体であり、検出パターン３上および配線パターン２１上に亘って配設されている。尚、磁性部２４の形状は長方体に限ることなく、少なくとも検出パターン３上および配線パターン２１上に亘って配設可能の形状であればよい。
【００３４】
尚、実施例２の磁性部２４も前記した実施例１と同様に、配線パターン２１に流れる電流によって生じる磁束を誘引する。
【００３５】
ここで、従来から知られているファラデーの電磁誘導の法則を用いて本実施例における磁性体２０の特徴を説明する。
ファラデーの電磁誘導の法則は、次に示す式３で明らかなように誘導起電力の大きさが磁束の変化の割合に比例することを示している。
Ｖ＝−ｎ・ｄφ／ｄｔ・・・・（式３）
尚、ｄφは微小時間ｄｔで任意のループを貫く磁束の変化を示す。ｎは検出パターンにおける巻き数（ターン数）である。ここで当該実施例における任意のループとは、図５のＡに示す検出パターン上の閉曲線を示す。
【００３６】
従って、本実施例では配線パターン２１に流れる電流によって生じる磁束５を磁性部２４によって誘引することができることにより、ループを通過する磁束数を向上させることができることから、式３におけるｄφの値を上げることができ、結果的に誘導起電力が高くなる。
【００３７】
これにより、実施例２の磁性体２０は、前記した実施例１と同様に、磁性部２４によって磁路長の短縮および検出パターンによって規定されるループ内に多くの磁束を通過させることができ、配線パターン２１に流れる電流によって生じる磁束５を感度良く検出することができる。
【実施例３】
【００３８】
次に磁気通過阻止材を備えた磁性体３０を説明する。
実施例３の磁性体３０は、図６に示すように、実施例２と同様に磁性コア２と、配線パターン２１と、検出パターンとを備えている。更に磁性体３０は、配線パターン２１および検出パターン３間に磁気通過阻止材３５を備えており、該磁気通過阻止材３５を覆うように磁性部３４を備えている。
【００３９】
尚、当該実施例においては、磁気通過阻止材３５および磁性部３４以外は、前記した実施例２と同様であることから、本発明の特徴である磁気通過阻止材３５および磁性部３４に限って説明を行ない、それ以外の構成については説明を割愛する。
【００４０】
実施例３の磁性部３４は、配線パターン２１および検出パターン３間に配置される磁気通過阻止材３５を覆っており、該磁気通過阻止材３５の形状に応じて形成されている（図７参照）。
【００４１】
磁気通過阻止材３５を覆う磁性部３４は、前記した実施例２と同様に配線パターン２１上および検出パターン３上に亘って配置されるよう、方形状に形成されている。
【００４２】
磁気通過阻止材３５は、例えば紙やプラスチックなどの磁性コア２よりも磁気の通過性が低い磁気ギャップである。磁気ギャップとしては空間なども考えられる。
【００４３】
前記した磁気ギャップの他に、例えばアルミや銅などの磁気反射性の高い金属材や、クロム（Ｃｒ）やマンガンテルル（ＭｎＴｅ）などの高い磁気反射性を示す金属材などを、磁気通過阻止材３５として用いてもよい。尚、磁気通過阻止材３５が金属材などの導電性を有する場合、その表面が絶縁されている必要がある。
【００４４】
前記した磁気通過阻止材３５は、図７に示すように配線パターン２１および検出パターン３間に配置されており、この磁気通過阻止材３５を磁性部３４が覆っている。これにより、磁気通過阻止材３５が配線パターン２１に流れる電流によって生じる磁束５が配線パターン２１および検出パターン３間に形成されることを阻止することができ、図７に示すように阻止された磁束５を磁性部３４へ誘引することができる。
【００４５】
これにより、前記した実施例２の磁性体２０よりも、より多くの磁束をループに通過させることができ、式３におけるｄφの値を上げることができる。これにより、実施例３の磁性体３０は、検出パターン３において誘導起電力が高く、配線パターン２１に流れる電流によって生じる磁束を感度良く検出することができる。
【００４６】
前記した実施例では、磁性コア２を方形平板状に形成した例で説明を行なったが、本発明は実施例の形状に限定する必要はなく、設計仕様に応じて適宜その形状を変更してもよい。
【００４７】
前記した配線パターン、検出パターン、磁性コア、磁性部などの各構成の形状は、実施例に示された形状に限定されるべきではなく、本発明と同様の効果を得ることができる形状変更であって、当業者によって容易に想到可能な形状変更については、本発明の技術的範囲に属するものと解する。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】実施例１の磁性体を透過的に模式した斜視図である。
【図２】実施例１の磁性体における磁束の様子を模式した断面図である。
【図３】検出パターンによって規定される円の面積を示す透過平面図である。
【図４】実施例２の磁性体を示す斜視図である。
【図５】実施例２の磁性体における磁束の様子を模式した図断面図である。
【図６】実施例３の磁性体を示す斜視図である。
【図７】実施例３の磁性体における磁束の様子を模式した図断面図である。
【図８】従来の磁性体を透過的に模式した斜視図である。
【図９】従来の磁性体における磁束の様子を模式した断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  コイル
２  磁性コア
３  検出パターン
４、２４、３４  磁性部
５  磁束
１０、２０、３０  磁性体
２１  配線パターン
【図１】
2009076628.tif 000003
【図２】
2009076628.tif 000004
【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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