JP2007101481A

JP2007101481A - 多機能電流センサ

Info

Publication number: JP2007101481A
Application number: JP2005294790A
Authority: JP
Inventors: Nobuyasu Sakai; 延恭酒井
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2005-10-07
Filing date: 2005-10-07
Publication date: 2007-04-19

Abstract

【課題】アラーム等の付加機能を一体化して小型化した多機能電流センサを得る。
【解決手段】高透磁率材料のコア、コアを内挿するコアケース３、前記コアケース３に巻き付けられた出力電圧検出用の巻線２、外装ケース４で構成された電流センサにおいて、前記巻線したコアケースの内外側面部に空芯コイルを配置し、外装ケースへ一次導体および磁性体材料８が付着した振動板を設けてアラーム機能を付加した複合デバイスである多機能電流センサとする。
【選択図】図２

Description

本発明は、家庭内または工場内等のブレーカあるいは多種の検出器に付加され、警報のための音を発生する機能を有する多機能電流センサに関するものである。

従来の多機能電流センサについて説明する。図６は、従来の多機能電流センサの説明図であり、図６（ａ）は、多機能電流センサユニットの斜視図、図６（ｂ）は、電流センサの単体の断面図である。図６（ｂ）に示すように、電流センサは、コア１、コアケース３、コアケース３に巻き付けた出力電圧検出用の巻線２、外装ケース４で構成されている。コア１は高透磁率のパーマロイが用いられ、円形状に抜かれたコアを積層している。次に、図６（ａ）に示すように、一次導体やブザー・スピーカなどの音声発生器は、セットメーカー等のユーザにより個々に回路基板に取り付けられていた。

図７は、従来の多機能電流センサの機能の説明図である。図７に示すように、従来の多機能電流センサは、異常電流等のユーザ指定の信号を電流センサが検出した場合、回路基板から音声発生用の信号がブザーやスピーカへ送られ、音を発生し異常を知らせていた。

特許文献１には、負荷回路に接続され、負荷電流を算出する過電流検出装置で、発光ダイオードやブザーにて警報を行うことが記載されている。また、特許文献２には、カレントトランス型電流センサと、電子回路と、ブザーからなる過電流警報器について記載されている。

特開平１１−３２６４００号公報実用新案登録第３０１７９９７号公報

従来は、セットメーカー等のユーザにより電流センサとともに基板等へ一次導体と音声発生用のブザーやスピーカが個々に取り付けられていた。このため、ユーザ側で電流センサ、ブザー、スピーカー等を基板へ実装する場合に工数が増える問題点があり、また、電流センサとブザーもしくはスピーカのスペースが基板上に必要となり、多機能電流センサ自体の大きさが大きくなることがあった。

本発明の課題は、アラーム等の付加機能を一体化した、小型化した多機能電流センサを提供することである。

本発明は、これらの問題を解決するため、任意の電流が流せる一次導体を電流センサへ取り付け、空芯コイルを外装ケース内へ固定し、空芯コイルの中心軸の方向と直角方向に振動板を固定することにより、従来の電流センサの機能とブザーあるいはスピーカの機能を一つにした多機能電流センサとする。このとき、前記振動板は、磁性体材料を付着した基板であり、あるいは樹脂材料の中に磁性体材料が含有された基板である。

即ち、本発明は、高透磁率材料のコア、前記コアを内挿するコアケース、前記コアケースに巻き付けられた出力電圧検出用の巻線、および外装ケースで構成された電流センサに、前記巻線を施したコアケースの外側の側面部に空芯コイルを配置し、振動板を設けてアラーム機能を付加した複合デバイスである多機能電流センサである。

また、本発明は、前記振動板が、薄板状、薄膜状、粉末状、微結晶状の磁性材料のうち少なくとも一種類の磁性体材料が蒸着や接着剤等の化学的・物理的作用によりパターン化されて付着した多機能電流センサである。ここで、前記基板の材質は、プラスチックフィルムとするのが適当であるが、これに限らない。

また、本発明は、前記磁性体材料は、ニッケル、鉄、コバルトであるか、あるいはニッケル、鉄、コバルトのいずれかを含む合金である多機能電流センサである。

また、本発明は、前記振動板が、樹脂材料の中に磁性体材料を含有している多機能電流センサである。

また、本発明は、前記振動板に含有している磁性体材料はニッケル、鉄、コバルトあるいはニッケル、鉄、コバルトのいずれかを含む合金である多機能電流センサである。

また、本発明は、前記多機能電流センサにおいて、前記空芯コイルはコアケースに巻線した巻線方向と直角方向に巻かれた多機能電流センサである。

本発明の多機能電流センサは、電流センサとブザー・スピーカの部品を１つにまとめてユーザ側でセットする部品点数を削減することにより、基板実装時の工数・作業時間が削減され、さらに検出器自体のサイズを小型化することができる。

本発明の多機能電流センサは、高透磁率材料のコア、コアを内挿するコアケース、前記コアケースに巻き付けられた出力電圧検出用の巻線、および外装ケースで構成された多機能電流センサであって、前記巻線を施したコアケースの外側の側面部に空芯コイルを配置し、外装ケースへ一次導体、および磁性体材料が付着した振動板を設けて、アラーム機能を付加した多機能電流センサである。

前記振動板は、例えば、プラスチックフィルム材を基板として用いるのが適当である。薄板状、薄膜状、粉末状、微結晶状の磁性体材料のうち、少なくとも一種類の磁性体材料を、前記プラスチックフィルム材に蒸着や接着剤等の化学的・物理的作用によりパターン化して付着させて構成する。

前記磁性体材料は、ニッケル、鉄、コバルトであるか、あるいはニッケル、鉄、コバルトを含む合金を用いれば良い。

また、他の例として、前記振動板は、例えばプラスチックフィルム材の中に、磁性体材料が含有している振動板としている。前記プラスチックフィルム材の中に含有される磁性体材料は、ニッケル、鉄、コバルト、あるいはニッケル、鉄、コバルトを含む合金を用いれば良い。

本発明の多機能電流センサにおいて、空芯コイルの巻線の方向は、コアケースに巻線した巻線方向とほぼ直角方向となるように配置する。

図１は、本発明の多機能電流センサを用いた検出ユニットの説明図である。図１に示すように、検出ユニット２０は、回路基板３０の上に、多機能電流センサ１００と制御回路部４０とが配置された構造となっている。

また、図２は、本発明の多機能電流センサの説明図であり、図２（ａ）は、多機能電流センサの斜視図であり、図２（ｂ）は、多機能電流センサの断面図である。

図２において、多機能電流センサに固定した一次導体９には、所定の電流、もしくは、ある基準値以下の電流が流れ、コア１に巻かれた巻線２の出力電圧を検出して電流値を測定している。

図３は、本発明の多機能電流センサの機能の説明図である。図３（ａ）は、多機能電流センサの機能の説明図であり、図３（ｂ）は多機能電流センサの機能の原理説明図である。

多機能電流センサの一次導体に流れる電流が所定の電流値以上となり、これにより、出力電圧が設定値以上になると、貫通電流は遮断され、空芯コイルに音声発生用の電流が印加される。

このとき空芯コイルへ流す電流は、正弦波・方形波・三角波・半波など任意である。空芯コイルに電流が印加されることにより空芯コイルの巻線方向と直角方向に磁界が発生し、磁性体材料が付着した振動板が振動して音を発生して機器の異常を知らせることになる。なお、前記多機能電流センサは、寸法が２０ｍｍ×２０ｍｍ×１５ｍｍのものを作製し、異常時の警報を鳴らすことができることを確認した。

以上により、本発明の多機能電流センサは、電流センサ・一次導体・音声発生器を一体化することにより基板実装時の工数を削減することができ、さらに検出器周辺の省スペース化を可能にすることができる。

即ち、コア１、コアケース３、コアケース３に巻き付けた出力電圧検出用の巻線２、外装ケース４で構成されている。コア１は高透磁率のパーマロイが用いられ、円形状に抜かれたコア１を積層したものを用いた。コアは、フェライトや空芯コアでもかまわない。コア形状は、円形状や方形状に板を抜いて積層したものや、所定の幅の板を、円形状、方形状に巻いて成形したものでもかまわない。また、巻線されたコアケース３の側面部には空芯コイル６を設けている。

巻線したコアケース３や空芯コイル６、振動板７は、樹脂５や接着剤により外装ケース４に固定されている。一次導体９は、外装ケース４に固定されている。振動板７は平面状、皿板状、曲面状、コルゲーションもしくは各々を組み合わせた形状で、所定の板厚のものを用い、曲面状の場合には単一曲率もしくは異種曲率の組み合わせにより、所定の音響特性が得られるようにする。ここでは、振動板７には、一種類の磁性体材料８の薄膜をプラスチックフィルム材に蒸着によりパターン化して付着させている。ここで、磁性体材料８は、ニッケルを使用した。

図４は、本発明の多機能電流センサの機能のフローチャート図である。図４に示すように、一次電流の異常時は、一次導体に異常電流が発生し、出力検出用ピンから基準値以上の出力を検出して、一次導体への電流印加を停止し、ついで処理回路から、空芯コイルへ音声信号を印加し、音声を発生させて、異常を知らせる。

図５は、本発明の多機能電流センサの振動板７に磁性体材料のパターン８１，８２，８３を付着、含有させてパターン化した説明図である。図５（ａ）は、振動板７に一様に円形パターン８１を付着した状態を示す図であり、図５（ｂ）は、振動板７１にリング状のパターン８２を付着した状態を示す図であり、図５（ｃ）は、振動板７１に３つのリング状のパターン８３を付着した状態を示す説明図である。

図５において、振動板の材質はプラスチック材を用いている。なお、更に、他の例として、磁性体材料が振動板に含有されたものを使用してもかまわない。ここでは、磁性体材料にはニッケルを使用したが、他のＦｅ，ＣｏやＮｉ，Ｆｅ，Ｃｏの合金を用いてもかまわない。

本発明の多機能電流センサは、家庭内または工場内等のブレーカあるいは多種の検出器に使用できる。

本発明の多機能電流センサを用いた検出ユニットの説明図。本発明の多機能電流センサの説明図。図２（ａ）は、多機能電流センサの斜視図、図２（ｂ）は、多機能電流センサの断面図。本発明の多機能電流センサの機能の説明図。図３（ａ）は、多機能電流センサの機能の説明図、図３（ｂ）は、多機能電流センサの機能の原理説明図。本発明の多機能電流センサの機能のフローチャート。本発明の多機能電流センサの振動板に磁性体材料を付着、含有させてパターン化した説明図。図５（ａ）は、振動板に一様な円形パターンを付着した状態を示す図、図５（ｂ）は、振動板にリング状のパターンを付着した状態を示す図、図５（ｃ）は、振動板に３つのリング状のパターンを付着した状態を示す説明図。従来の多機能電流センサの説明図。図６（ａ）は、多機能電流センサユニットの斜視図、図６（ｂ）は、電流センサの単体の断面図。従来の多機能電流センサの機能の説明図。

符号の説明

１コア
２巻線
３コアケース
４外装ケース
５樹脂
６空芯コイル
７，７１振動板
８磁性体材料
９一次導体
１０音声信号入力ピン
１１出力検出用ピン
２０多機能電流センサを用いた検出ユニット
３０回路基板
６１引き出し線
８１，８２，８３パターン
４０制御回路部
１００多機能電流センサ

Claims

高透磁率材料のコア、前記コアを内挿するコアケース、前記コアケースに巻き付けられた出力電圧検出用の巻線、および外装ケースで構成された電流センサに、前記巻線を施したコアケースの外側の側面部に空芯コイルを配置し、振動板を設けてアラーム機能を付加したことを特徴とする多機能電流センサ。
前記振動板は、薄板状、薄膜状、粉末状、微結晶状の磁性体材料のうち少なくとも一種類の磁性体材料が基板上にパターン化されて付着していることを特徴とする請求項１に記載の多機能電流センサ。
前記磁性体材料は、ニッケル、鉄、コバルトであるか、あるいはニッケル、鉄、コバルトのいずれかを含む合金であることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の多機能電流センサ。
前記振動板は、樹脂材料の中に磁性体材料が含有していることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の多機能電流センサ。
前記磁性体材料は、ニッケル、鉄、コバルト、あるいはニッケル、鉄、コバルトのいずれかを含む合金であることを特徴とする請求項４に記載の多機能電流センサ。
前記空芯コイルは、コアケースに巻線した巻線方向と直角方向に巻かれたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の多機能電流センサ。