JP2017062220A

JP2017062220A - 被測定電流線の固定具及び固定方法並びに電流センサ

Info

Publication number: JP2017062220A
Application number: JP2015203247A
Authority: JP
Inventors: 信幸新地; Nobuyuki Shinchi
Original assignee: Kohshin Electric Corp
Current assignee: Kohshin Electric Corp
Priority date: 2015-09-25
Filing date: 2015-09-25
Publication date: 2017-03-30

Abstract

【課題】被測定電流線の電位が急激に変化することで発生する静電結合のノイズが磁電変換素子に影響することを低減し、また、静電結合のノイズが被測定電流線からコアを通じて磁電変換素子に影響することも低減し、優れた精度で測定することが可能な電流センサを提供する。【解決手段】固定具５は、被測定電流線１と被測定電流線を覆うように設置される筒状部１３を有するシールド板２と、シールド板２を回路基板上のグランドパッドと同電位になるように接続できる端子３と、被測定電流線１とシールド板２の間に設置されて、且つ絶縁体で構成される支持体４とが組み合わさって構成される。【選択図】図１

Description

本発明は、被測定電流線を固定する固定具、及び被測定電流線の固定方法、並びに前記固定具に固定された被測定電流線を備えた電流センサに関する。

従来、電流センサを構成する回路基板上のグランドパッドに接続されている板ばね状部材で磁電変換素子を覆いシールド手段としている。また、これをコアのギャップ部内に設置し、板ばね状部材がコアを圧迫することでコアの電位をグランドに落とすことができるような構成となっている。（例えば、特許文献１参照）。

また、電流センサを構成する回路基板上のグランドパッドに接続されているシールド板で磁電変換素子を覆い、さらに基板上の他の電子部品も覆うようなシールド板の構成となっている。（例えば、特許文献２参照）。

そしてまた、電流センサを構成する回路基板を電流貫通路と並行に配置し、さらに回路基板とコアの間に銅材等のシールド板を配置し、回路基板上のグランドパッドとシールド板及びコアを電気的に接続する構成となっている。（例えば、特許文献３参照）。

さらにまた、回路基板とコアの間に、金属板からなるシールド板を設置し、シールド板とコアを接触させて、且つシールド板を回路基板上のグランドパッドに接続する構成となっている。（例えば、特許文献４参照）。

特開２００９−３００１２３特開２００５−２４５１９特開２００９−１２１８６４特開平８−１９４０１５

しかしながら、特許文献１に開示されている電流センサは、回路基板上のグランドパッドに接続されている板ばね状部材で磁電変換素子を覆い、且つ前述の板ばね状部材でコアのギャップを圧迫してコアの電位をグランドに落とすために、磁電変換素子のみをコアのギャップ内に設置するものに比べ、コアのギャップを広く作る必要があり、これによりコアのギャップ内に設置される磁電変換素子の感度が不足する虞がある。
また、コアのギャップが広がることで、ギャップ内に設置される磁電変換素子が外部磁界の影響を受け易くなる可能性もある。
さらに、コアのギャップ内にシールド板と磁電変換素子が設置されているためシールド板と磁電変換素子のリード端子の間隔が狭くなり、接触による電気的故障の虞もある。

また、特許文献２に開示されている電流センサは、回路基板上のグランドパッドに接続されているシールド板で磁電変換素子を覆い、さらに基板上の他の電子部品も覆うようなシールド板の構成となっている。このシールド板で覆われた磁電変換素子をコアのギャップ内に設置して電流センサを構成すれば、磁電変換素子のみをコアのギャップ内に設置するものに比べ、コアのギャップを広く作る必要があることから、コアのギャップ内に設置される磁電変換素子の感度が不足する虞がある。また、コアのギャップが広がることで、ギャップ内に設置される磁電変換素子が外部磁界の影響を受け易くなる可能性もある。
さらに、コアのギャップ内にシールド板と磁電変換素子が設置されているためシールド板と磁電変換素子のリード端子の間隔が狭くなり、接触による電気的故障の虞もある。

さらにまた、特許文献３に開示されている電流センサは、回路基板とコアの間に銅材等のシールド板を配置しているが、磁電変換素子はシールド外に配置されているためシールドの効果が不足することで電流の測定精度が劣化する可能性もある。

そしてまた、特許文献４に開示されている電流センサは、被測定電流線であるコイル電線の電位が急激に変化することで発生する静電結合のノイズを、コイル電線と回路基板の間に設置するシールド板で低減しているが、コイル電線からコアを通じて影響するノイズにはシールド効果が不足する可能性もある。
また、特許文献４に開示されている電流センサの磁電変換素子もシールドされていないため、ノイズ低減の効果が不足する可能性がある。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、被測定電流線の電位が急激に変化することで発生する静電結合のノイズを低減し、また、被測定電流線からコアを通じて影響するノイズも低減できる被測定電流線の固定具を備え、コアのギャップを広げることなく磁電変換素子を設置することができ、さらにまた、優れた精度で測定することが可能な電流センサを提供することを目的とする。

この目的を達成するため本発明は、被測定電流線を覆うように設置される銅又は銅合金を主成分とするシールド板を有し、さらに前述のシールド板が回路基板上のグランドパッドと同電位になるように接続できる端子を有し、さらにまた、被測定電流線とシールド板の間に絶縁体で構成される支持体とを備える被測定電流線の固定具を提供するものである。

この構成を備えた固定具は、樹脂で成形された絶縁体の支持体を有し、支持体の内部に被測定電流線を備えるため被測定電流線が他の構成部品と電気的に接触することを防止できる。また、支持体は被測定電流線と別部品として成形することもできるが、支持体と被測定電流線とを一体成形することもできるため組み立て工程を簡略化することができる。

また、固定具は被測定電流線を備えた支持体の外側に、支持体を覆うようにシールド板を設置するが、支持体の全てを覆わず、一部を覆う構成にして組み立て工程を簡略化することもできる。

さらにまた、シールド板は回路基板上のグランドパッドと同電位になるように接続できる端子を備えており、シールド板の電位をグランドに固定することで被測定電流の電位が急激に変化することで発生する静電結合のノイズが他の電子部品に影響することを低減することができる。

そしてまた、本発明は、上述した本発明に係る固定具を備えた電流センサをも提供するものでもある。この構成を備えた電流センサは、被測定電流線の電位が急激に変化することで発生する静電結合のノイズが磁電変換素子に影響することを低減し、また、前述の静電結合のノイズが被測定電流線からコアを通じて磁電変換素子に影響することも低減できる。また、磁電変換素子をシールドで覆う必要がないため、コアのギャップを広げることなくコアのギャップ内に設置でき、優れた精度で測定することが可能な電流センサを提供することができる。

本発明によれば、被測定電流線を覆うように設置される銅又は銅合金を主成分とするシールド板を有し、さらに前述のシールド板が回路基板上のグランドパッドと同電位になるように接続できる端子を有し、さらにまた、被測定電流線とシールド板の間に絶縁体で構成される支持体とを備える被測定電流線の固定具を有し、優れた精度で測定することが可能な電流センサを提供することができる。

本発明の実施形態１に係る固定具を示す斜視図である。図１に示す固定具を示す分解斜視図である。図１に示す固定具のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。図１に示す固定具を備える電流センサの分解斜視図である。本発明の実施形態２に係る固定具を示す斜視図である。図５に示す固定具のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。本発明の実施形態３に係る固定具を示す斜視図である。

次に、本発明の実施形態に係る固定具及び固定具を備えた電流センサについて図面を参照して説明する。なお、以下に記載される実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をこれらの実施形態にのみ限定するものではない。したがって、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、様々な形態で実施することができる。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る固定具を示す斜視図、図２は、図１に示す固定具を示す分解斜視図、図３は、図１に示す固定具のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図（ＹＺ面）、図４は、図１に示す固定具を備える電流センサを示す斜視図である。
なお、前記各図では、説明を判り易くするため、各部材の厚さやサイズ、拡大・縮小率等は、実際のものとは一致させずに記載した。

図１及び図２、図３に示すように、実施形態１に係る固定具５は、被測定電流線１と被測定電流線を覆うように設置される筒状部１３を有するシールド板２と、前述のシールド板２を回路基板上のグランドパッドと同電位になるように接続できる端子３と、被測定電流線１とシールド板２の間に設置されて、且つ絶縁体で構成される支持体４とが組み合わさって構成される。

被測定電流線１は、銅又は銅合金を主成分とする板材を打ち抜いて得られた一つのパターンを折り曲げることで得られ、外部回路の基板のスルーホールに半田付けして接続するために被測定電流線１の両端には複数の端子３を有している。

シールド板２は、銅又は銅合金を主成分とする板材を打ち抜いて得られた一つのパターンを折り曲げることで得られ、シールド板２を回路基板上のグランドパッドと同電位になるように接続できる一つないし複数から成る端子３から構成される。また、図２に示すように、シールド板２は一つのパターンを折り曲げることで被測定電流線１を覆うように設置するため筒状に曲げ加工された筒状部１３を有し、被測定電流線１をシールド板２に挿入して設置する際は、予め被測定電流線１の片側端部だけを曲げ加工せずに直線形状のままシールド板２の筒状部１３に被測定電流線１を挿入し、その後に直線形状の被測定電流線１の片側端部を曲げ加工して固定具５を構成することもできる。

支持体４は、樹脂で成形された絶縁体から成り、被測定電流線１とシールド板２とを電気的に絶縁する。また、支持体４は被測定電流線１と別部品として成形して組み合わさることもできるが、支持体４と被測定電流線１とを一体成形して構成することもできるため組み立て工程を簡略化することもできる。

図４に示すように、実施形態１に係る電流センサ１４は、図１に示す固定具５を備えており、被測定電流線１に電流が流れることで発生する磁場を集磁するコア６と、集磁された磁場を電気信号に変換する磁電変換素子７を備える。尚、固定具５、コア６、磁電変換素子７を固定する電流センサ１４のケースは省略して示している。

コア６は、例えば、フェライト、ケイ素鋼板、パーマロイ、スーパーマロイ、アモルファス、ナノ結晶合金等の高い透磁率を有する材料から構成することができる。また、コア６は、固定具５のシールド板２と接触して固定することもできる。また、固定具５の支持体４によって、コア６と被測定電流線１とは十分な電気的絶縁を保てる。

磁電変換素子７は、例えば、ホール素子、ＭＲ、ＧＭＲ、ＴＭＲ等の磁気センサと、前述の磁気センサの駆動や、磁気センサから得られる電気信号を調整する半導体回路とを備えて構成することもできる。

（実施形態２）
次に、本発明に係る実施形態２について図面を参照して説明する。図５は、本発明の実施形態２に係る固定具を示す斜視図、図６は、図５に示す固定具のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図（ＹＺ面）である。
なお、実施形態２では、実施形態１と同様の構成及び同様の処理については、その詳細な説明は省略する。

実施形態２に係る固定具８と、実施形態１に係る固定具５との異なる主な点は、固定具を構成するシールド板９とシールド板２の形状である。

シールド板９は折り曲げ加工された断面が略コの字のため被測定電流線１と支持体４をシールド板９の略コの字の開放側から設置できるため組み立て工程を簡略化することができる。

（実施形態３）
次に、本発明に係る実施形態３について図面を参照して説明する。図７は、本発明の実施形態３に係る固定具を示す斜視図である。
なお、実施形態３も、実施形態１と同様の構成及び同様の処理については、その詳細な説明は省略する。

実施形態３に係る固定具１０と、実施形態１に係る固定具５との異なる主な点は、固定具を構成する被測定電流線１１と被測定電流線１の形状である。

被測定電流線１１は、銅又は銅合金を主成分とする棒材をカットして得られた一つ以上の導体を折り曲げることで得られ、例えば、図７のように３本の被測定電流線１１に電流を一括に流すこともでき、３本の被測定電流線１１の接続パターンを変えて電流を流すことで測定する電流を調整することもできる。また、互いの被測定電流線１１が接触しないように支持体１２を備えることもできる。また、支持体１２は、樹脂で成形された絶縁体から成る。

１、１１…被測定電流線、２、９…シールド板、３…端子、４、１２…支持体、５、８、１０…固定具、６…コア、７…磁電変換素子、１３…筒状部、１４…電流センサ

Claims

銅又は銅合金を主成分とする板材を打ち抜いて得られた一つのパターンを折り曲げることで得られ、両端に複数の端子を有する被測定電流線と、シールド板と支持体とが組み合わさって成り、
曲げ加工されたシールド板の筒状部の中に被測定電流線の一部を備えた固定具。
前記曲げ加工された筒状のシールド板が、回路基板上のグランドパッドと同電位になるように接続できる一つ以上の端子を備えた請求項１の固定具。
前記曲げ加工されたシールド板の筒状部と前記銅又は銅合金を主成分とする板材を打ち抜いて得られた一つのパターンを折り曲げることで得られ、両端に複数の端子を有する被測定電流線との間に支持体を備えた請求項１ないし請求項２のいずれか一項に記載の固定具。
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の曲げ加工されたシールド板の筒状部が略コの字であることを特徴とし、且つシールド板に一つ以上の端子を備えた固定具。
請求項１ないし請求項３、請求項４のいずれか一項に記載の固定具を構成する被測定電流線が複数から成る固定具。
請求項１ないし請求項３、請求項４のいずれか一項に記載の固定具を備えた電流センサ。