特許 5886546 電流センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5886546

(24)【登録日】2016年2月19日

(45)【発行日】2016年3月16日

(54)【発明の名称】電流センサ

(51)【国際特許分類】

   G01R 15/18 20060101AFI20160303BHJP

【ＦＩ】

   G01R15/18 B

【請求項の数】2

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2011-144477(P2011-144477)

(22)【出願日】2011年6月29日

(65)【公開番号】特開2013-11520(P2013-11520A)

(43)【公開日】2013年1月17日

【審査請求日】2014年5月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】592070649

【氏名又は名称】パナソニック デバイスＳＵＮＸ竜野株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087767

【弁理士】

【氏名又は名称】西川 惠清

(74)【代理人】

【識別番号】100155745

【弁理士】

【氏名又は名称】水尻 勝久

(74)【代理人】

【識別番号】100155756

【弁理士】

【氏名又は名称】坂口 武

(74)【代理人】

【識別番号】100161883

【弁理士】

【氏名又は名称】北出 英敏

(72)【発明者】

【氏名】尾崎 翔二郎

【審査官】 續山 浩二

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第０５０１５９４４（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０４２００３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０１−１０３００４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許第０３６８４９５５（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０１７３４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−１２２６０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０４−０２０２１８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許出願公開第２００３／０１３７３８８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０２６４４１３５（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４７０９２０５（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｒ １５／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

磁性体からなる円環状のコアと、
前記コアに巻回されたコイルと、
前記コイルの両端末に接続され、前記コイルの両端末間の出力電圧を所定電圧に制限する電圧制限素子と、
前記コアの開口面に直交し前記開口面の中心を通る中心線に沿う方向における前記コアの寸法内に配置され、前記コアの前記中心線に直交する面内で前記コアに対向する端子台とを備えており、
前記端子台は、一対の突出片と、前記一対の突出片の間に設けられている中央台とを有し、
前記一対の突出片それぞれと前記中央台との間には、それぞれ間隙が形成され、
前記電圧制限素子は、前記中央台に取り付けられ、
前記コイルの両端末それぞれに接続される接続線は、前記間隙に挿通されている
ことを特徴とする電流センサ。

【請求項2】

前記コアを収納するケースを備えており、
前記ケースには、前記端子台を収納する収納部が前記コアの中心線に直交する面内で突設されている
ことを特徴とする請求項１記載の電流センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コイルが巻かれた円環状のコアを備え、コアに挿通された一次導体に流れる電流を検知する電流センサに関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、コイルが巻かれた円環状のコアを備え、コアに挿通された一次導体に流れる電流の変化を検知する電流センサが提供されている（たとえば、特許文献１参照）。

【0003】

特許文献１に記載されている電流センサは、図７に示すように、円環状のコア２０とコア２０に巻かれたコイルが収納されるケース８０を備える。コア２０としては、たとえば、トロイダルコアなどが用いられる。また、コア２０の外周面に沿って端子台６０が設けられている。端子台６０には、コイルの両端末に電気的に接続されている２本の接続線７０が取り付けられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１１−１２１２５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、上記のような電流センサのコイルの両端末間には、測定回路等の回路が接続されている。一次導体に流れる電流の変化によっては、コイルの両端末間に回路の許容電圧を超える電圧が発生し回路に印加される。この場合、回路が故障したり、誤作動する虞がある。そのため、許容電圧を超える電圧が回路に印加されることを防止するために、コイルの両端末間の出力電圧を回路の許容電圧以下に制限する電圧制限素子を、コイルの両端末間に接続することが考えられる。電圧制限素子としては、たとえば、ツェナーダイオード４０が用いられる。

【0006】

しかし、図７に示すように、ツェナーダイオード４０を、コア２０の開口面に直交し当該開口面の中心を通る中心線に沿ってコア２０に重ねて配置すると、電流センサ全体の厚みが大きくなる。また、このような電流センサをケース８０内に収納している場合、ケース８０の厚みも大きくなる。

【0007】

本発明は上記事由を鑑みて為されたものであって、電圧制限素子を備えながらも、電圧制限素子が厚みに影響しない電流センサを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の電流センサは、磁性体からなる円環状のコアと、前記コアに巻回されたコイルと、前記コイルの両端末に接続され、前記コイルの両端末間の出力電圧を所定電圧に制限する電圧制限素子と、前記コアの開口面に直交し前記開口面の中心を通る中心線に沿う方向における前記コアの寸法内に配置され、前記コアの前記中心線に直交する面内で前記コアに対向する端子台とを備えており、前記端子台は、一対の突出片と、前記一対の突出片の間に設けられている中央台とを有し、前記一対の突出片それぞれと前記中央台との間には、それぞれ間隙が形成され、前記電圧制限素子は、前記中央台に取り付けられ、前記コイルの両端末それぞれに接続される接続線は、前記間隙に挿通されていることを特徴とする。

【0010】

この電流センサにおいて、コアを収納するケースを備えており、ケースには、端子台を収納する収納部がコアの中心線に直交する面内で突設されていることがより望ましい。

【発明の効果】

【0011】

本発明の構成によれば、電圧制限素子を備えながらも、電圧制限素子が電流センサの厚みに影響しないという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施形態を示す斜視図である。

【図2】同上の正面図である。

【図3】同上の側面図である。

【図4】同上の要部を示す平面図である。

【図5】同上の回路図である。

【図6】同上のポッティング後の斜視図である。

【図7】従来例の側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下に説明する電流センサは、磁性材料からなる円環状のコアにコイルが巻かれており、コアに挿通された一次導体に流れる電流の変化を検知するように構成されている。この電流センサは、一次導体に電流が流れることにより、コイルが二次導体となり、コイルの両端末間に誘導起電力が生じる。

【0014】

図１ないし図４に示すように、本実施形態の電流センサは、円筒状のケース８１に、磁性材料からなるコア２１とコア２１に巻かれたコイル３１（図５参照）とが収納される。本実施形態において、コア２１は、たとえば、トロイダルコアを用いる。コイル３１の両端末は、それぞれ接続線７１に電気的に接続され、接続線７１の他端部はコネクタ７２に電気的に接続される。コネクタ７２は、たとえば、コア２１に挿通された一次導体９１に流れる電流を測定する測定回路９２（図５参照）に接続される。

【0015】

コア２１は、断面が矩形状に形成される。また、コア２１には、コア２１の外側と内側とを交互に通るようにコイル３１が巻かれる。

【0016】

電流センサには、円板状のコア配置板５１が設けられる。コア配置板５１は、外径がコア２１の外径と略等しく、コア配置板５１の中央部には、コア２１の内径と略等しい直径を有する円形の貫通孔５２が設けられる。コア配置板５１上には、コア２１が配置される。また、コア配置板５１の周縁の一部には、接続線７１とコイル３１とを電気的に接続する端子台６１が連続一体に形成される。コア配置板５１および端子台６１は、絶縁性材料により形成される。

【0017】

端子台６１は、コア２１の外周面に沿って、コア２１の開口面に直交し当該開口面の中心を通る中心線に沿う方向のコア２１の寸法内に配置され、コア２１の中心線に直交する面内でコア２１に対向する。端子台６１には、コイルの両端末間の出力電圧を所定電圧以下に制限する電圧制限素子である２つのツェナーダイオード４１，４２が取り付けられる。端子台６１において、コイル３１の両端末に接続された各接続線７１が、ツェナーダイオード４１，４２ともそれぞれ電気的に接続される。ツェナーダイオード４１，４２の端子台６１への取付けについては後述する。

【0018】

コア２１の中心線に沿う方向における端子台６１の先端部（図２における上端部）において、コア２１の周方向の両端には、コア２１から離れる向きに突出した引掛台６２，６３がそれぞれ形成される。引掛台６２，６３は、コア２１の中心線に沿う方向に直交する断面が、コア２１の周方向に互いに離れる向きに開いたコ字状である。つまり、引掛台６２，６３は、接続線７１が挿通される保持溝６４，６５をそれぞれ有する。接続線７１は、保持溝６４，６５から端子台６１の外部へ引き出される。

【0019】

端子台６１において、引掛台６２のコア２１の周方向の内側には、コア２１から離れる向きに突出した突出片６６が形成される。引掛台６２と突出片６６との間には、コア２１の中心線に沿う方向に間隙が形成され、当該間隙に接続線７１が挿通される。同様に、引掛台６３のコア２１の周方向の内側には、コア２１から離れる向きに突出した突出片６７が形成される。引掛台６３と突出片６７との間には、コア２１の中心線に沿う方向に間隙が形成され、当該間隙に接続線７１が挿通される。

【0020】

また、突出片６６と突出片６７との間には、コア２１から離れる向きに突出した中央台６８が形成される。突出片６６および突出片６７と中央台６８との間には、それぞれ間隙が形成され、当該間隙に接続線７１がそれぞれ挿通される。

【0021】

接続線７１は、端子台６１におけるコア配置板５１との近傍部位（図２における下端部）において、コイル３１およびツェナーダイオード４１，４２と電気的に接続される。また、引掛台６２の保持溝６４から端子台６１へ引き込まれた接続線７１は、保持溝６４から引掛台６２と突出片６６との間隙へ挿通する部分においてコア２１の周方向に屈曲される。同様に、引掛台６３の保持溝６５から端子台６１へ引き込まれた接続線７１は、保持溝６５から引掛台６３と突出片６７との間隙へ挿通する部分においてコア２１の周方向に屈曲される。これにより、端子台６１が接続線７１へ加わる張力を受ける張力止めとなり、接続線７１のコイル３１およびツェナーダイオード４１，４２との接続部分に力が及びにくくなる。

【0022】

ツェナーダイオード４１，４２は、コア２１の周方向に沿って並べて中央台６８に取り付けられる。また、ツェナーダイオード４１，４２からは、リード線がコア２１の中心線に沿う方向に引き出される。ツェナーダイオード４１，４２の一方のリード線は、中央台６８からコア２１の中心線に沿う方向の一方側（図２における上側）に引き出され、互いに電気的に接続される。ツェナーダイオード４１，４２の他方のリード線は、中央台６８からコア２１の中心線に沿う方向の他方側（図２における下側）に引き出される。当該他方のリード線は、端子台６１のコア配置板５１との連続部において、端子台６１上に収まるように接続線７１に重さね合され、接続線７１およびコイル３１と電気的に接続される。

【0023】

ツェナーダイオード４１，４２は、端子台６１の中央台６８に取り付けられることにより、コア２１の外周面に沿って、コア２１の中心線に沿う方向のコア２１の寸法内に配置される。これにより、ツェナーダイオード４１，４２は電流センサ全体の厚み（コア２１の中心線に沿う方向の寸法）に影響しない。

【0024】

また、図５に示すように、ツェナーダイオード４１，４２は極性を互いに逆向きにして直列接続される。これにより、一次導体９１に流れる電流の変化が大きい場合であっても、コイル３１の両端末間に接続される回路（図５における測定回路９２）にツェナーダイオード４１，４２の降伏電圧により規定される所定電圧を超える電圧が印加されることを防止する。

【0025】

図１に示すように、コア２１とコア配置板５１とは、一体としてケース８１に収納される。ケース８１は、外形が円筒状に形成され底面の一方が開口した本体部８２を備える。本体部８２の外周壁の一部には、本体部８２の外側へ突出し凸状に形成された収納部８３とを備える。本体部８２には、コア配置板５１が本体部８２の底壁に対向するようにコア２１とコア配置板５１とが収納される。収納部８３には、端子台６１が収納され、収納部８３の開口部分からは接続線７１が引き出される。

【0026】

図６に示すように、ケース８１内は、外力や湿気などから保護するため、ケース８１の開口した底面に達するまで充填された絶縁性の合成樹脂８４によりポッティングされている。合成樹脂８４としては、たとえば、エポキシ樹脂などを用いる。

【符号の説明】

【0027】

２１ コア
３１ コイル
６１ 端子台
８１ ケース
８３ 収納部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】