特開 2025-144507 電流センサー

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025144507

(43)【公開日】2025-10-02

(54)【発明の名称】電流センサー

(51)【国際特許分類】

   G01R 15/18 20060101AFI20250925BHJP

【ＦＩ】

G01R15/18 A

【審査請求】有

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024191122

(22)【出願日】2024-10-30

(31)【優先権主張番号】10-2024-0038102

(32)【優先日】2024-03-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(31)【優先権主張番号】10-2024-0103535

(32)【優先日】2024-08-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(71)【出願人】

【識別番号】524111237

【氏名又は名称】イージー コリア

【氏名又は名称原語表記】ＥＧ ＫＯＲＥＡ

(74)【代理人】

【識別番号】110004222

【氏名又は名称】弁理士法人創光国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】チュー チョルボム

(72)【発明者】

【氏名】キム ボンジュン

(72)【発明者】

【氏名】キム チャンハ

(72)【発明者】

【氏名】キム テウ

【テーマコード（参考）】

2G025

【Ｆターム（参考）】

2G025AA04

2G025AA05

2G025AB14

2G025AC01

(57)【要約】

【課題】商用周波数の電流測定時に高感度を維持しながらノイズの影響を最小化し、サイズを小型化できる電力線装着型電流センサーを提供する。
【解決手段】電流センサーは、絶縁層及び前記絶縁層の両面に形成された導体層を含む基板の前記絶縁層と前記導体層を貫通するように形成され、内壁に導電膜を有する複数のビアホール及び前記導体層に前記複数のビアホールを電気的に接続するように形成した線路パターニングで成された少なくとも一つ以上のコイルを含むセンサー部と、前記センサー部に近接するように配置され、前記センサー部の検出信号を外部に出力するための回路部と、前記センサー部と前記回路部を電気的に接続するための接続部とを備え、前記回路部は、前記接続部を構成する線路のうち前記コイルの中心軸と直交する線路の長さを最小化するように前記センサー部に近接して配置される。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

絶縁層及び前記絶縁層の両面に形成された導体層を含む基板の前記絶縁層と前記導体層を貫通するように形成され、内壁に導電膜を有する複数のビアホール（Ｖｉａ Ｈｏｌｅ）及び前記導体層に前記複数のビアホールを電気的に接続するように形成した線路パターニングで成された少なくとも一つ以上のコイルを含むセンサー部と、
前記センサー部に近接配置され、前記センサー部の検出信号を外部に出力するための回路部と、
前記センサー部と前記回路部を電気的に接続するための接続部
を備え、
前記回路部は、前記接続部を構成する線路のうち前記コイルの中心軸と直交する線路の長さを最小化するように前記センサー部に近接配置される、
電流センサー。

【請求項2】

絶縁層及び前記絶縁層の両面に形成された導体層を含む基板の前記絶縁層と前記導体層を貫通するように形成され、内壁に導電膜を有する複数のビアホール（Ｖｉａ Ｈｏｌｅ）及び前記導体層に前記複数のビアホールを電気的に接続するように形成した線路パターニングで成された少なくとも一つ以上のコイルを含むセンサー部と、
前記センサー部に近接配置され、前記センサー部の検出信号を外部に出力するための回路部と、
前記センサー部の信号出力端子と前記回路部の信号入力端子を電気的に接続するための接続部
を備え、
前記センサー部の前記信号出力端子は、前記コイルの末端から前記回路部の前記信号入力端子までの線路のうち前記コイルの中心軸と直交する線路の長さを最小化する位置に形成される、
電流センサー。

【請求項3】

絶縁層及び前記絶縁層の両面に形成された導体層を含む基板の前記絶縁層と前記導体層を貫通するように形成され、内壁に導電膜を有する複数のビアホール（Ｖｉａ Ｈｏｌｅ）及び前記導体層に前記複数のビアホールを電気的に接続するように形成した線路パターニングで成された少なくとも一つ以上のコイルを含むセンサー部と、
前記センサー部の検出信号を出力するための信号出力端子
を備え、
前記信号出力端子は、前記コイルの末端から前記信号出力端子までの線路のうち前記コイルの中心軸と直交する線路の長さを最小化する位置に形成される、
電流センサー。

【請求項4】

前記センサー部に近接配置され、前記センサー部の検出信号を外部に出力するための回路部と、
前記センサー部と前記回路部を電気的に接続するための接続部
をさらに備え、
前記回路部は、前記接続部を構成する線路のうち前記コイルの中心軸と直交する線路の長さを最小化するように前記センサー部に近接配置される、
請求項３に記載の電流センサー。

【請求項5】

前記センサー部は、互いに直列または並列に接続される複数のコイルを含み、
前記複数のコイルは、前記複数のコイルを直列または並列に接続する線路のうち前記複数のコイルの中心軸の方向と直交する線路の長さを最小化するように配置される、
請求項１ないし３の何れか一項に記載の電流センサー。

【請求項6】

前記コイルは、その中心部に鉄心コアを含む、
請求項１ないし３の何れか一項に記載の電流センサー。

【請求項7】

前記センサー部と前記回路部は同一の基板上に形成される、
請求項１、２、及び４の何れか一項に記載の電流センサー。

【請求項8】

前記センサー部と前記回路部はそれぞれ第１基板及び第２基板に形成され、
前記第１基板及び前記第２基板は互いに法線方向に重畳されるように配置される、
請求項１、２、及び４の何れか一項に記載の電流センサー。

【請求項9】

前記回路部は、少なくとも低域通過フィルターと増幅器を含む、
請求項１、２、及び４の何れか一項に記載の電流センサー。

【請求項10】

前記センサー部及び前記回路部の両方を内部に収容するボックス状に構成され、外側面に前記センサー部が電流を検出する対象となる電力線に締結するための締結部を有する、絶縁材質の装着部材をさらに備える、
請求項１、２、及び４の何れか一項に記載の電流センサー。

【請求項11】

前記センサー部及び前記回路部の両方を内部に収容するために、第１側に開口部を有するボックス状に構成される導電性材質の遮蔽ケースをさらに備える、
請求項１、２、及び４の何れか一項に記載の電流センサー。

【請求項12】

前記遮蔽ケースの前記開口部が挿入されるように一面が開放されたボックス状に構成され、外側面に前記センサー部が電流を検出する対象となる電力線に締結するための締結部を有する、絶縁材質の装着部材をさらに備える、
請求項１１に記載の電流センサー。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電流センサーに関する。

【背景技術】

【0002】

電力線に流れる電流の正確な測定は、電力需要の予測及び分析を基に電力使用効率の極大化及び事故電流の検出と事故系統の迅速な分離を介しての電力システムの保護を可能にする重要な要素である。

【0003】

被測定導線に流れる電流を感知するためのセンサーは、その感知方式によって、シャント（Ｓｈｕｎｔ）抵抗を用いる抵抗検出方式と導線周辺の磁界を用いる磁界検出方式に分けられる。そのうち、磁界検出方式は、変流器（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ：ＣＴ）を用いるセンサーとホール素子（Ｈａｌｌ Ｅｌｅｍｅｎｔ）を用いるセンサーに分けられる。

【0004】

ＣＴ素子は、変圧器の原理を利用するので、電流が時間的に変化するＡＣ電流の測定に主に適用される。導線に電流が流れると、その周辺に磁界が形成され、環状のＣＴの内部を導線が通過するように配置すれば導線の周辺の磁界によってＣＴのコイルに誘導電流が流れることになる。

【0005】

ホール素子は、電流に直交する方向に磁界を加えると電流と磁界に直交する方向に起電力が発生するホール効果を利用する素子で、このようなホール効果を利用するセンサーをホールセンサーと呼び、磁性をもつ物体の磁界変化で検出信号が発生する。

【0006】

磁界検出方式のもう一つの形態であるロゴスキーコイル方式の電流センサーは、測定電流の周囲に発生する交流磁界によって空芯コイルで誘導される電圧を変換して電流を測定する。即ち、測定導体（１次側）に流れる交流電流による磁界が空芯コイルと鎖交することで空芯コイルに誘導電圧が発生し、この誘導電圧は測定電流の時間微分値になるので積分器を通過させることで測定電流に比例する信号が出力される。

【0007】

さらに他の方式では、交流電流が流れる電力導線と所定の離隔距離をおいてセンサー部を配置し、電力導線に流れる交流によって発生する誘導起電力によりセンサー部で発生する電磁波を測定して交流電流を検出する電流センサーが知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】韓国特許公報第１０－１９８１６４０号

【特許文献2】韓国特許公報第１０－０８９７２２９号

【特許文献3】日本公開特許公報第２０１５－２００６３１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

電流センサーを小型化するためには、例えば、特許文献１に記載されている電流センサーまたはホール素子を用いる電流センサーを使用することが可能であるが、特許文献１に記載されている電流センサーは電力導線と並んで配置された非コイル性の測定導線でセンサー部を構成するので、低電流（例えば、1Ａ以下）の測定感度が顕著に低下する問題がある。

【0010】

ホール素子を用いる電流センサーは磁気コアが必要であるので小型化に限界があるのみならず（例えば、特許文献２参照）、磁気信号に敏感に反応するのでノイズに弱く、ノイズを完全に遮蔽しない限り隣り合うバスバーの活性状態から発生する誘導磁気がノイズとして影響して測定誤差が増大する問題がある。

【0011】

さらに、磁界検出方式の電流センサーはほとんどの場合電力線がコアの内部を貫通する形態であるので、既存の電力線に簡単に装着する形での実装が容易ではなく、実装面積が大きいという短所がある。

【0012】

実装面積の側面から、電力線に装着するための空間的な制約を解消するためにＣＴ機能を有するプリント基板が開示されているが、これは数百ｋＨｚから数ＧＨｚの周波数を有するＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯域の高周波電力を対象とするので、電界を遮断するために電力線とコイルの間に金属遮蔽部を配置しても電流の検出が可能である（例えば、特許文献３参照）。

【0013】

しかし、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの商用周波数（Ｐｏｗｅｒ ＦｒｅｑｕｅｎｃｙまたはＣｏｍｍｅｒｃｉａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）を有する低周波電力の場合には、ＲＦ帯域の高周波電力とは異なり、電力線から発生する磁束による誘導電流のレベルが周辺の（大気中の）ノイズレベルとさほど差がないので、特許文献３に記載されているＣＴ機能を有するプリント基板のような構造では電力線に流れる電流を測定するのが容易ではない。

【0014】

本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、商用周波数の電流を測定する際に高感度を維持しながらノイズの影響を最小化し、センサー自体のサイズを小型化できる電流センサーを提供することを目的とする。

【0015】

本発明の解決課題は以上で言及されたものに限定されず、言及されていない他の解決課題は下記の記載から当該技術分野における通常の知識を有した者に明確に理解できるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0016】

本発明の少なくとも一つの実施例においては、絶縁層及び前記絶縁層の両面に形成された導体層を含む基板の前記絶縁層と前記導体層を貫通するように形成され、内壁に導電膜を有する複数のビアホール（Ｖｉａ Ｈｏｌｅ）及び前記導体層に前記複数のビアホールを電気的に接続するように形成した線路パターニングで成された少なくとも一つ以上のコイルを含むセンサー部と、前記センサー部に近接配置され、前記センサー部の検出信号を外部に出力するための回路部と、前記センサー部と前記回路部を電気的に接続するための接続部を備え、前記回路部は、前記接続部を構成する線路のうち前記コイルの中心軸と直交する線路の長さを最小化するように前記センサー部に近接配置される、電流センサーを提供する。

【0017】

本発明の少なくとも一つの実施例においては、絶縁層及び前記絶縁層の両面に形成された導体層を含む基板の前記絶縁層と前記導体層を貫通するように形成され、内壁に導電膜を有する複数のビアホール（Ｖｉａ Ｈｏｌｅ）及び前記導体層に前記複数のビアホールを電気的に接続するように形成した線路パターニングで成された少なくとも一つ以上のコイルを含むセンサー部と、前記センサー部に近接配置され、前記センサー部の検出信号を外部に出力するための回路部と、前記センサー部の信号出力端子と前記回路部の信号入力端子を電気的に接続するための接続部を備え、前記センサー部の前記信号出力端子は、前記コイルの末端から前記回路部の前記信号入力端子までの線路のうち前記コイルの中心軸と直交する線路の長さを最小化する位置に形成される、電流センサーを提供する。

【0018】

本発明の少なくとも一つの実施例においては、絶縁層及び前記絶縁層の両面に形成された導体層を含む基板の前記絶縁層と前記導体層を貫通するように形成され、内壁に導電膜を有する複数のビアホール（Ｖｉａ Ｈｏｌｅ）及び前記導体層に前記複数のビアホールを電気的に接続するように形成した線路パターニングで成された少なくとも一つ以上のコイルを含むセンサー部と、前記センサー部の検出信号を出力するための信号出力端子を備え、前記信号出力端子は、前記コイルの末端から前記信号出力端子までの線路のうち前記コイルの中心軸と直交する線路の長さを最小化する位置に形成される、電流センサーを提供する。

【0019】

本発明の少なくとも一つの実施例において、前記電流センサーは、前記センサー部に近接配置され、前記センサー部の検出信号を外部に出力するための回路部と、前記センサー部と前記回路部を電気的に接続するための接続部をさらに備え、前記回路部は、前記接続部を構成する線路のうち前記コイルの中心軸と直交する線路の長さを最小化するように前記センサー部に近接配置される。

【0020】

本発明の少なくとも一つの実施例において、前記センサー部は、互いに直列または並列に接続される複数のコイルを含み、前記複数のコイルは、前記複数のコイルを直列または並列に接続する線路のうち前記複数のコイルの中心軸の方向と直交する線路の長さを最小化するように配置される。

【0021】

本発明の少なくとも一つの実施例において、前記コイルは、その中心部に鉄心コアを含む。

【0022】

本発明の少なくとも一つの実施例において、前記センサー部と前記回路部は同一の基板上に形成される。

【0023】

本発明の少なくとも一つの実施例において、前記センサー部と前記回路部はそれぞれ第１基板及び第２基板に形成され、前記第１基板及び前記第２基板は互いに法線方向に重畳されるように配置される。

【0024】

本発明の少なくとも一つの実施例において、前記回路部は、少なくとも低域通過フィルターと増幅器を含む。

【0025】

本発明の少なくとも一つの実施例において、前記電流センサーは、前記センサー部及び前記回路部両方を内部に収容するボックス状に構成され、外側面に前記電力線に締結するための締結部を有する、絶縁材質の装着部材をさらに備える。

【0026】

本発明の少なくとも一つの実施例において、前記電流センサーは、前記センサー部及び前記回路部両方を内部に収容するために、第１側に開口部を有するボックス状に構成される導電性材質の遮蔽ケースをさらに備える。

【0027】

本発明の少なくとも一つの実施例において、前記電流センサーは、前記遮蔽ケースの前記開口部が挿入されるように一面が開放されたボックス状に構成され、外側面に前記電力線に締結するための締結部を有する、絶縁材質の装着部材をさらに備える。

【発明の効果】

【0028】

本発明の少なくとも一つの実施例によれば、商用周波数の電流を測定する際に高感度を維持しながらノイズの影響を最小化し、センサー自体のサイズを小型化できる電流センサーを提供できるという効果を奏する。

【0029】

本発明の効果は以上で言及されたものなどに限定されず、言及されていない他の効果は下記の記載から当該技術分野における通常の知識を有した者に明確に理解できるはずである。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】本発明の少なくとも一つの実施例に係る電流センサーを電力線に装着した状態を示す概略図である。

【図2】本発明の少なくとも一つの実施例に係る電流センサーを電力線に装着した状態を示す概略図である。

【図3】本発明の少なくとも一つの実施例に係る電流センサーを電力線に装着した状態を示す概略図である。

【図4】本発明の少なくとも一つの実施例に係る電流センサーのセンサー部の斜視図である。

【図5】本発明の少なくとも一つの実施例に係る電流センサーのセンサー部の第１面及び第２面を示す平面図である。

【図6】本発明の少なくとも一つの実施例に係る電流センサーのセンサー部のコイル形成形態を示す透視図である。

【図7】本発明の少なくとも一つの実施例に係る電流センサーの分解斜視図である。

【図8】本発明の少なくとも一つの実施例に係る電流センサーを電力線に装着する過程を示す斜視図である。

【図9】本発明の少なくとも一つの実施例に係る電流センサーを電力線に装着した状態を示す斜視図である。

【図10】本発明の少なくとも一つの実施例に係る電流センサーの組み立て過程を示す分解斜視図である。

【図11】本発明の少なくとも一つの実施例に係る電流センサーを電力線に装着した状態を示す側断面図である。

【図12】本発明の少なくとも一つの実施例に係る電流センサーを電力線に装着する形態を示す側面図である。

【図13】本発明の少なくとも一つの実施例に係る電流センサーと特許文献１に記載されている電流センサーの電流感知性能を比較するための測定グラフである。

【図14】本発明の少なくとも一つの実施例に係る電流センサーのノイズ特性を示す測定グラフである。

【図15】本発明の少なくとも一つの実施例に係る電流センサーの非飽和特性を示す測定グラフである。

【図16】本発明の少なくとも一つの実施例に係る電流センサーのセンサー部のコイル形成形態を示す透視図である。

【図17】本発明の少なくとも一つの実施例に係る電流センサーのセンサー部のコイル形成形態を示す透視図である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

以下、添付図面を参照し、本発明の少なくとも一つの実施例に係る電力線装着型電流センサーについて詳しく説明する。

【0032】

図１は、本発明の少なくとも一つの実施例に係る電流センサー１００を電力線（例えば、バスバー（Ｂｕｓｂａｒ））Ｐに装着した状態を示す概略図である。図２は、本発明の少なくとも一つの実施例に係る電流センサー２００を電力線Ｐに装着した状態を示す概略図である。図３は、本発明の少なくとも一つの実施例に係る電流センサー３００を電力線Ｐに装着した状態を示す概略図である。

【0033】

図１ないし図３で、（ａ）は電力線Ｐに装着した電流センサーを上から見た平面図に近い斜視図であり、（ｂ）は電力線Ｐに装着した電流センサーを側面から見た側面図である。

【0034】

図１に示す電流センサー１００は、絶縁層を挟んで絶縁層の両面に形成した導体層を含む基板１１０、基板１１０に形成したセンサー部１２０、センサー部１２０と同一の基板１１０に形成され、センサー部１２０からの出力を受信し、所定の信号処理を介して電力線に流れる電流の大きさを表わす電流信号を出力するための回路部１３０、及びセンサー部１２０と回路部１３０を電気的に接続するための接続部１４０で構成される。

【0035】

電力線Ｐに電流が流れると、電力線Ｐの周囲に磁気場が形成され、センサー部１２０は磁気場に沿って流れる磁束を検出して電力線Ｐに流れる電流の大きさを表わす信号を出力する。

【0036】

このとき、センサー部１２０では電力線Ｐに流れる低周波電流による磁束を検出するので、検出された信号のレベルは電力線Ｐの周辺の（大気中の）ノイズのレベルとさほど差がないために、センサー部１２０の信号レベルへのノイズの影響を最小化するために電流センサー１００の内部で電力線Ｐと平行な線路を可能な限り短く形成する必要がある。

【0037】

電流センサー１００の内部の線路または接続部１４０を構成する線路は、電力線Ｐに直交する線路、電力線Ｐに平行な線路、及び電力線Ｐに対して所定の角度を成す斜め線路があり得る。ここで、「電力線Ｐと平行な線路を可能な限り短く形成する」というのは、電力線Ｐに対して所定の角度を成す斜め線路を考慮すると、「電力線Ｐと平行なベクトル成分の線路の長さを短くする」という意味であり、本明細書では、電力線Ｐに平行な線路と電力線Ｐに対して所定の角度を成す斜め線路のベクトル成分を含めて「電力線Ｐと平行な線路」と称する。

【0038】

したがって、「電力線Ｐと平行な線路の長さを最小化する」または後述の「コイルの中心軸と直交する線路の長さを最小化する」ことには、（Ａ）「電力線Ｐと平行な線路またはコイルの中心軸と直交する線路の長さ」、（Ｂ）「電力線Ｐ、またはコイルの中心軸に対して斜め方向の線路における、コイルの中心軸と直交するベクトル成分の長さ」、または「（Ａ）の長さと（Ｂ）の長さの合計値」の少なくともいずれかを最小化する意味を含む。

【0039】

即ち、センサー部１２０の出力端線路及びセンサー部１２０と回路部１３０を電気的に接続する接続部１４０の長さを最小化することで（センサー部１２０から回路部１３０までの距離を最小化することで）センサー部１２０の信号検出効率を向上させることができる。

【0040】

図２に示す電流センサー２００は、絶縁層を挟んで絶縁層の両面に形成した導体層を含む基板２１０、基板２１０に形成したセンサー部２２０、センサー部２２０と同一の基板２１０に形成され、センサー部２２０からの出力を受信し、所定の信号処理を介して電力線に流れる電流の大きさを表わす電流信号を出力するための回路部２３０、及びセンサー部２２０と回路部２３０を電気的に接続するための接続部２４０で構成される。

【0041】

図１に示す電流センサー１００が電力線Ｐに沿って形成したセンサー部１２０、回路部１３０、及びセンサー部１２０と回路部１３０を電力線Ｐの長手方向に電気的に接続するための接続部１４０で構成されているのに対し、図２に示す電流センサー２００は、センサー部２２０と回路部２３０が同一の基板２１０に形成されるのは同様であるが、センサー部２２０と回路部２３０が電力線Ｐの長手方向と交差する（または直交する）方向に配置され、接続部２４０がセンサー部２２０と回路部２３０を電力線Ｐの長手方向に交差する（または直交する）方向に電気的に接続するように構成される。

【0042】

図２に示す電流センサー２００は、電流センサー自体が（より正確には回路部２３０の部分が）電力線Ｐから抜け出て電力線Ｐの側面の空間をより必要とするが、図１に示す電流センサー１００に比べて電力線Ｐと平行な線路をより少なくすることができるので、センサー部２２０の信号検出効率をより向上させることが可能である。

【0043】

図３に示す電流センサー３００は、絶縁層を挟んで絶縁層の両面に形成した導体層を含む第１基板３１０、第１基板３１０に形成したセンサー部３１１、絶縁層を挟んで絶縁層の両面に形成した導体層を含む第２基板３２０、第２基板３２０に形成され、センサー部３１１からの出力を受信し、所定の信号処理を介して電力線に流れる電流の大きさを表わす電流信号を出力するための回路部３２１、及びセンサー部３１１と回路部３２１を電気的に接続するための接続部３４０で構成される。

【0044】

図１に示す電流センサー１００及び図２に示す電流センサー２００がセンサー部と回路部が同一の基板に形成される構造を有するのに対し、図３に示す電流センサー３００は、センサー部３１１と回路部３２１がそれぞれ独立した別途の基板に形成され、電力線Ｐの長手方向に直交する一つの方向に積層されるように接続部３４０によって電気的に接続される構造を有する。接続部３４０は、センサー部３１１と回路部３２１を電気的に接続すると同時に物理的に固定する機能も果たすことができる。

【0045】

このように、センサー部３１１と回路部３２１をそれぞれ別途の基板に形成して電力線Ｐの長手方向に直交する一つの方向に積層するように接続部３４０で電気的に接続することで、電力線Ｐの長手方向に平行な線路を少なくしながらセンサー部３１１と回路部３２１の間の距離を最小化することができるので、センサー部３１１の信号検出効率をより高めることができる。

【0046】

ここで、接続部３４０は、センサー部３１１と回路部３２１電気的に接続すると同時に、第１基板３１０と第２基板３２０が物理的に接続しないように固定しながら可能な限り短く形成する（長さを最小化する）必要がある。

【0047】

図１ないし図３に示すように、電流センサー１００、２００、３００は、電力線（例えば、バスバー）Ｐに面装着するように構成され、電力線Ｐに電流が流れる際に発生する磁束変化による誘導電流を検出（測定）するように構成される。

【0048】

このために、電流センサー１００、２００、３００は、基板１１０、２１０、３１０の絶縁層と導体層を貫通するように形成され、その内壁に導電膜を形成した複数のビアホール（Ｖｉａ Ｈｏｌｅ）及び導体層に複数のビアホールを接続するように形成した線路パターニングで成される少なくとも一つ以上のコイルを含むように構成される。

【0049】

図４及び図５は、図３に示す電流センサー３００の形態で制作した第１基板３１０の実際のイメージで、厚さ２ｍｍ、ｙ方向とｘ方向の長さがそれぞれ７ｍｍと２２ｍｍのＰＣＢ上に複数のビアホール３１２と線路パターニング３１３を使用して券数７回のコイルＣ１、券数５回のコイルＣ２、券数６回のコイルＣ３、及び券数７回のコイルＣ４を形成した例を示している。

【0050】

図４及び図５に示すセンサー部３１１で、コリルＣ1～Ｃ４は、互いに直列に接続され、与えられた大きさの基板３１０で電力線Ｐに流れる電流によって発生する磁束による誘導起電力の検出を最大化できるように構成される。

【0051】

図６は、本発明の少なくとも一つの実施例に係る電流センサー３００のセンサー部３１１のコイル形成形態を示す透視図である。電流センサー１００のセンサー部１２０及び電流センサー２００のセンサー部２２０もセンサー部３１１と同一の形態でコイルを作成することができる。

【0052】

図６に示すように、第１基板３１０に第１方向（ｙ方向）にジグザグ状または一直線状に並んで二列に形成された複数のビアホール３１２の内部には導電膜３１７が施されているので、両側のビアホール３１２をらせん状に電気的に接続されるように線路パターニング３１３を形成すれば、図6の矢印の下方に示すように、始点Ｓと終点Ｅの間のらせん構造で長さＬ、長軸の長さａを有するコイルＣ１が形成される。このとき、コイルＣ１の短軸の長さｂは第１基板３１０の厚さに相当する。

【0053】

本発明の少なくとも一つの実施例において、コイルＣ１～Ｃ４は、中心部に鉄心コアを含むことができる。コアを有しないコイルの場合は飽和しない特徴があるのに対し、鉄心コアを有するコイルは鉄心の磁束密度が最大になると飽和する短所があるが感度が上がる長所がある。

【0054】

本発明の少なくとも一つの実施例において、基板１１０、２１０、３１０、３２０は、絶縁層と導体層が基板の形に積層され、導体層のパターニングを介して所望の回路を構成することができる印刷回路基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ：ＰＣＢ）を含む。

【0055】

本発明の少なくとも一つの実施例において、複数のビアホールは、図６に示すように、第１方向（図６に示す例ではｙ方向）に並んだ二列で形成される。

【0056】

一般に、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの商用周波数を有する低周波電力の場合には、ＲＦ帯域の高周波電力とは異なり、電力線から発生する磁束による誘導電流のレベルが周辺の（大気中の）ノイズのレベルとさほど差がないので、電力線に流れる電流を測定することが容易ではない。

【0057】

このような問題を解決するため、本発明は、少なくとも一つの実施例において、次のような構造を介してセンサー部の信号検出効率を商用化レベルまで持ち上げている。

【0058】

ｉ）センサー部でコイル形成のための線路パターンの形成時に、電力線と平行な線路またはコイルの中心軸に直交する線路（例えば、図６の線路３１８のような線路）の長さをできる限り短く形成する（または最小化する）。
ｉｉ）センサー部と回路部の間の距離を可能な限り短く形成する（または最小化する）。
ｉｉｉ）センサー部と回路部をそれぞれ別途の基板に形成する場合、複数のコイルの形成時にコイル以外の線路による影響を最小化するため、センサー部の出力端子が複数のコイルの中央に位置するようにするか、または出力端子がそれぞれ基板の両側の端に位置するようにする。後者の場合、回路部側でセンサー部と回路部の間の最短距離を確保すればよい。
ｉｖ）センサー部と回路部をそれぞれ別途の基板に形成する場合、センサー部と回路部を電力線に交差する（または直交する）一つの方向に近接するように配置する。
ｖ）外部からのノイズの影響を最小化するための金属材質のボックス状の遮蔽ケースを備える。
ｖｉ）センサー部と回路部を両方とも遮蔽ケース内に収納する。
ｖｉｉ）回路部は、少なくとも低域通過フィルター（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）及び増幅器（Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）を備える。

【0059】

図７は、本発明の少なくとも一つの実施例に係る電流センサー７００の分解斜視図である。図８は、本発明の少なくとも一つの実施例に係る電流センサー７００を電力線Ｐに装着する過程を示す斜視図である。図９は、本発明の少なくとも一つの実施例に係る電流センサー７００を電力線Ｐに装着した状態を示す斜視図である。

【0060】

本発明の少なくとも一つの実施例において、電流センサー７００は、図７に示すように、第１側に開口部７３２を有するボックス状で導電性（例えば、金属）材質の遮蔽ケース７３０をさらに備える。

【0061】

本発明の少なくとも一つの実施例に係る遮蔽ケース７３０は、低周波（例えば、商用周波数）の電力を伝送する電力線の磁束感知時に外部からのノイズを遮蔽するためのもので、四方から流入する外部ノイズを遮断するために導電性材質のボックス状の部材である。

【0062】

本発明の少なくとも一つの実施例において、第１基板３１０は、四角形の四か所の角にＬ字の溝３１６が形成され、対向する両側がＬ字の溝３１６だけ突出した十字状に形成される。

【0063】

遮蔽ケース７３０は、第１基板３１０の第１方向と直交する第２方向（図６のｘ方向）に突出する両側が嵌め込まれるように開口部７３２の第２方向に対向する両側に凹部７３１を有し、第１基板３１０の第２方向に突出する両側が開口部７３２の凹部７３１に嵌め込まれると、第１基板３１０の第１方向の両側が開口部７３２内に挿入されて開口部７３２を塞ぐ形で構成される。

【0064】

従って、第１基板３１０が電力線Ｐに近接するように遮蔽ケース７３０を電力線Ｐに装着すると、遮蔽ケース７３０が第１基板３１０の外側面（電力線Ｐの反対側）を遮蔽し、電力線Ｐ自体が電力線Ｐ側を遮蔽する役割をする。

【0065】

このような構造で、電力線Ｐに電流が流れる際に発生する磁束がセンサー部３１１のコイルＣ１～Ｃ４に入るようにしながらセンサー部３１１の四方を遮蔽するので、センサー部３１１の幅（第１方向の長さ）は電力線Ｐの幅以下に設定する方が望ましい。

【0066】

本発明の少なくとも一つの実施例において、遮蔽ケース７３０の内部でセンサー部３１１は電力線Ｐで発生する磁束が最もよく伝達される方向に配置され、電力線Ｐで発生する磁束が効率よく感知されるようにする。

【0067】

本発明の少なくとも一つの実施例において、電流センサー７００は、図７に示すように、遮蔽ケース７３０の開口部７３２側が挿入されるように一面が開放されたボックス状に構成され、外側面に電力線Ｐが嵌められるように締結部７２１を有する絶縁材質の装着部材７２０をさらに備える。

【0068】

図７ないし図９に示す電流センサー７００は、図３に示す電流センサー３００の構造を例にとって説明しているが、図１に示す電流センサー１００または図２に示す電流センサー２００の構造も同様に適用することができる。

【0069】

図７では遮蔽ケース７３０に第１基板３１０及び第２基板３２０を嵌め込んだ後に遮蔽ケース７３０を装着部材７２０に挿入する形態を示しているが、遮蔽ケース７３０を使用しない場合には、第１基板３１０と第２基板３２０を装着部材７２０の底まで押し込んで装着することができる。この場合には、第１基板３１０の四か所の角にＬ字の溝３１６を形成しなくてもよい。

【0070】

図８及び図９に示す例では、Ｌ字の形に屈曲した厚さ２ｍｍ、幅１０ｍｍの板状（Ｐｌａｔｅ Ｔｙｐｅ）のバスバーを電力線Ｐとして使用し、装着部材７２０の側面に締結部７２１を形成して装着部材７２０内に挿入された第１基板３１０及び第２基板３２０を電力線Ｐに装着しているが、これは説明のための一つの実施例に過ぎず、装着部材７２０の側面または底面に締結部７２１を形成することで、一字形のバスバー、環状のバスバー、または所定の厚さを有する電線などにも適用することが可能である。

【0071】

本発明の少なくとも一つの実施例において、装着部材７２０の幅は、電力線Ｐの幅より広く形成しても良いが、センサー部３１１を構成するコイルＣ１～Ｃ４それぞれの幅は電力線Ｐの幅に相応するように形成するのが望ましい。

【0072】

図６では、複数のビアホール３１２が第１方向にジグザグ状に並んだ二列で形成されている形態を示しているが、これは線路パターニング３１３を介して複数のビアホール３１２をらせん状のコイル形状に接続するための配置であり、線路パターニング３１３を介して複数のビアホール３１２をらせん状のコイル形状に電気的に接続可能な限り、ジグザグ状でも一直線でも並んだ二列に形成することも可能である。

【0073】

図６に示す例では、Ｘ方向における第１位置に複数のビアホール１１２が配置されており、Ｘ方向における第２位置に複数のビアホール１１２が配置されている。第１位置の複数のビアホール１１２のＹ方向における位置と、第２位置の複数のビアホール１１２のＹ方向における位置とは異なっているが、それぞれのＹ方向における位置が一致していてもよい。

【0074】

換言すれば、複数のビアホール３１２が第１方向に一直線で並んだ二列で形成した場合、必要に応じて一方のビアホールの数が一つ多くまたは少なく形成されることもあり、どの場合でも線路パターニング３１３は複数のビアホール３１２を少なくとも一方の面では斜線で接続するのでジグザグと言う表現を用いるのであって、並んで二列に形成する限りジグザグ状と一直線状は同一の形態と見なすことができる。

【0075】

本発明の少なくとも一つの実施例において、線路パターニング３１３は、上記のような意味で並んだ二列で形成した複数のビアホール３１２をらせん状に電気的に接続し、第１方向を中心軸としてコイルＣ１～Ｃ４を成すように絶縁層の両面の導体層に形成される。

【0076】

本発明の少なくとも一つの実施例において、複数のビアホール３１２と線路パターニング３１３で形成した少なくとも一つ以上のコイルＣ１～Ｃ４を含む第１基板３１０は、コイルＣ１～Ｃ４の中心軸が電流を測定する対象となる電力線と交差する方向において第１基板３１０の第１面が電力線Ｐに近接して装着されるように構成される。「近接して装着」される構成は、例えば、第１基板３１０が電流センサー７００（または図７に示す装着部材７２０）の内壁面に接した状態で装着される構成である。

【0077】

即ち、本発明の少なくとも一つの実施例に係る電流センサーは、電流を測定する対象である電力線をバイパスするかまたは切断せずにありのままの状態でセンサー部の第１面が電力線に並んで近接するように電力線に装着され、電力線に流れる電流を測定することができる。

【0078】

図８及び図９では、電流を測定する対象である電力線Ｐとして板状のバスバーを例として図示しているが、本発明の少なくとも一つの実施例に係る電流センサーは、板状または環状のバスバー、一般的な導線などを含むあらゆる形の電力線に適用することが可能である。

【0079】

本発明の少なくとも一つの実施例において、図４及び図５に示すように、センサー部３１１は、中心軸が互いに略平行に形成した複数のコイルＣ１～Ｃ４を含み、複数のコイルＣ１～Ｃ４は、並列または直列に接続される。

【0080】

センサー部３１１は、コイルＣ１～Ｃ４に誘導される誘導電流によって電力線Ｐに流れる電流量を感知するので、誘導電流量が多ければ多いほど感度が高くなる。従って、中心軸が互いに平行に形成された複数のコイルＣ１～Ｃ４を並列に接続することで誘導電流量を増加させるか、または直列に接続することで誘導起電力を増加させて感度を向上させることができる。

【0081】

図１０は、本発明の少なくとも一つの実施例に係る電流センサーの組み立て過程を示す分解斜視図である。

【0082】

本発明の少なくとも一つの実施例において、電流センサーは、第２基板３２０上に装着され、第１基板３１０上に形成されたセンサー部と電気的に接続され、コイルＣ１～Ｃ４からの出力を受信して所定の信号処理を介して電力線に流れる電流の大きさを表す電流信号を出力するための回路部をさらに備える。

【0083】

図１０に示す例では、別途の第２基板３２０上に実装され、センサー部と電気的に接続され、コイルＣ１～Ｃ４からの出力を受信して所定の信号処理を介して電力線に流れる電流の大きさを表す電流信号を出力するための回路部を含む場合を示す。

【0084】

ここで、第２基板３２０は、第１基板３１０の第２方向に突出した両側を除いた部分と同一の大きさで形成され、第１基板３１０と所定の締結部材で締結されて遮蔽ケース７３０の内部に挿入されるように形成される。

【0085】

従って、センサー部が形成された第１基板３１０と回路部が実装された第２基板３２０を所定の締結部材（例えば、接続部３４０）を用いて物理的及び電気的に接続し、図１０に示す矢印の方向に遮蔽ケース７３０に挿入すると、第２基板３２０は遮蔽ケース７３０の内部に挿入され、第１基板３１０は第２方向に突出した両側が凹部７３１に嵌め込まれて開口部７３２を塞ぐように遮蔽ケース７３０に装着される。

【0086】

即ち、第１基板３１０を遮蔽ケース７３０の凹部７３１に嵌め込むと、図１０に示すように、遮蔽ケース７３０の開口部７３２の面Ｌ１と第１基板３１０の外側面Ｌ２が略同一面になる。

【0087】

本発明の少なくとも一つの実施例において、電流センサーは、電力線に流れる電流を感知するためのコイルＣ１～Ｃ４を含むセンサー部とセンサー部の出力端に接続されてノイズを除去するためのフィルター部とフィルター部を通った信号を増幅させるためのアンプ部を含む回路部で構成される。

【0088】

電流センサーのコイルＣ１～Ｃ４は、電流が流れる電力線に近接するように装着されることで、電力線で発生した磁界がコイルの内部に入って正弦波誘導電流を出力する電流感知部である。

【0089】

フィルター部は、誘導電流を低域通過フィルター（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）を経て一定周波数を基準に低い周波数信号は通過させ、高い周波数信号を除去する機能をする。アンプ部を通過した信号は高域通過フィルター（Ｈｉｇｈ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）を経て、ＤＣ成分のノイズが除去され、一定周波数以下の信号を除去する機能をする。

【0090】

アンプ部は、低域通過フィルターを経た信号を差動増幅器（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）を用いて（約１０００倍程度）増幅して正弦波を出力する。増幅率は、必要に応じて設定することができる。

【0091】

本発明の少なくとも一つの実施例において、第１基板３１０または第２基板３２０には、回路部からの信号を外部に出力するための信号出力端子３２２及び回路部に電力を供給するための電源供給端子３２３が電気的に接続される。

【0092】

本発明の少なくとも一つの実施例において、遮蔽ケース７３０は、回路部に電源を供給するための電源線を通過させるための電源供給口（不図示）及び回路部からの信号出力線を通過させるための信号出力口（不図示）を含む。

【0093】

本発明の少なくとも一つの実施例において、装着部材７２０の締結部７２１は、電力線Ｐが挿入されて締結されるレール状の溝を有する。即ち、図７に示すように電流センサー７００を構成し、図８に示すようにレール状の溝に板状の電力線Ｐを挿入し、図９に示すように、センサー部が電力線Ｐに近接するように電流センサー７００が電力線Ｐに装着される。

【0094】

本発明の少なくとも一つの実施例において、装着部材７２０の締結部７２１は、電力線Ｐが挿入されて締結されるクリップ状の溝を有する。

【0095】

この構造は、例えば、図７に示す装着部材７２０の締結部７２１で電力線Ｐを外側から支持するＬ字形状の部分が装着部材７２０と合う部分で折曲部（不図示）を形成することで外側に回転可能に構成される。

【0096】

従って、例えば、図８及び図９に示すようなＬ字形のバスバーではなく、一字型のバスバーまたは環型のバスバーの場合にも用いることができる。

【0097】

本発明の少なくとも一つの実施例において、装着部材７２０の幅は電力線Ｐの幅に相当し、第１基板３１０の第１方向の幅は電力線Ｐの幅より狭く形成される。

【0098】

本発明の少なくとも一つの実施例において、装着部材７２０は、第１方向及び第２方向に直交する第３方向の内側の長さ（開口部から底までの内側の長さ）が、遮蔽ケース７３０の第３方向の外側の長さ（開口部から底までの外側の長さ）と同等に形成される（図７及び図８参照）。

【0099】

このようにすることで、センサー部及び回路部を含む遮蔽ケース７３０と装着部材７２０が一体となった電流センサー７００を構成することができる。

【0100】

本発明の少なくとも一つの実施例において、装着部材７２０は、第１方向及び第２方向に直交する第３方向の内側の長さ（開口部から底までの内側の長さ）が、遮蔽ケース７３０の第３方向の外側の長さ（開口部から底までの外側の長さ）より短く形成される。

【0101】

この構造は、装着部材７２０の締結部７２１に問題が発生するか、センサー部または回路部に問題が発生した場合に、遮蔽ケース７３０と装着部材７２０を容易に分離できるというメリットがある。

【0102】

図１１は、本発明の少なくとも一つの実施例に係る電流センサーを電力線Ｐに装着した状態を示す側断面図である。図１１に示す例では、説明の便宜上第１基板３１０のみを図示している。

【0103】

図１１に示すように、センサー部が形成された第１基板３１０を開口部７３２を覆う形で遮蔽ケース７３０に装着した後に第１基板３１０が内側に向くように遮蔽ケース７３０を装着部材７２０内に挿入し、第１基板３１０が電力線Ｐに近接するように電力線Ｐに装着すると、電力線Ｐに電流が流れる際に発生する磁束Ｍが第１基板３１０に形成されたセンサー部のコイルＣを通過するときに誘導電流が発生する。即ち、センサー部のコイルＣは、電力線Ｐに電流が流れる際に発生する磁束Ｍを誘導させる誘導コイルとして機能する。

【0104】

電力線Ｐに交流電流が流れると、電力線Ｐの周辺に発生する磁束ＭがコイルＣの内部を流れ、これによるコイルＣの内部の磁束変化は誘導電流または誘導起電力に変換されて出力される。従って、このような誘導電流または誘導起電力を演算することで電力線Ｐに流れる電流の量を測定することができる。

【0105】

本発明の少なくとも一つの実施例において、遮蔽ケース７３０は、第１基板３１０の第１方向と直交する第２方向に突出する両側が嵌め込まれるように開口部７３２の第２方向に対向する両側に凹部７３１を有し、第１基板３１０の第２方向に突出する両側が開口部７３２の凹部７３１に嵌め込まれると、第１方向の両側が開口部７３２の内に挿入されて開口部７３２を塞ぐようになるので、センサー部が電力線Ｐに近接するように遮蔽ケース７３０を電力線Ｐに装着すると、遮蔽ケース７３０がセンサー部の外側面（電力線Ｐの反対側）を遮蔽し、電力線Ｐ自体が電力線Ｐ側を遮蔽する役割をすることになる。

【0106】

即ち、本発明の少なくとも一つの実施例に係る電流センサーは、遮蔽ケース７３０に第１基板３１０を装着し、これを装着部材７２０に挿入して電力線Ｐに装着すると、装着部材７２０の底面を間においてセンサー部の全ての方向を遮蔽ケース７３０と電力線Ｐが遮蔽する構造を有する。

【0107】

このような構造で、電力線Ｐに電流が流れる際に発生する磁束ＭがコイルＣに入るようにし、同時にセンサー部の四方を遮蔽するので、センサー部の幅（第１方向の長さ）を電力線Ｐの幅以下に設定する必要がある。

【0108】

以上のような本発明の構成によると、電力線Ｐの外部から伝達される電磁波ノイズを遮蔽ケース７３０により遮断し、電力線Ｐから発生する磁気変化は主に遮蔽ケース７３０の内部でセンサー部に伝達されるので、外部ノイズの影響を最小化することができる。

【0109】

図１２は、本発明の少なくとも一つの実施例に係る電流センサーを電力線Ｐに装着する形態を示す側面図である。

【0110】

図１２の（ａ）は、図９に示すように、第１基板３１０と第２基板３２０が接続部３４０によって電気的に接続され、第１基板３１０が電力線Ｐと平行に第２基板３２０より電力線Ｐに近く位置するように装着された形態を示す。

【0111】

図１２の（ｂ）は、電力線ＰがＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ）１２１１などが実装されたコントロールボード１２１０に形成した貫通孔を通過するように構成された形態で、コントロールボード１２１０上にセンサー部を有する第１基板１２２０，回路部を有する第２基板１２３０、及び第１基板１２２０と第２基板１２３０を電気的に接続するための接続部１２４０を形成した形態を示す。

【0112】

即ち、図１２の（ｂ）では、図１に示す基板１１０の代わりに電力線Ｐに流れる電流を検出して電力管理を行うためのＭＣＵ１２１１が実装されたコントロールボード１２１０を用いて電流センサーを構成する形態を示す。

【0113】

図１３は、本発明の少なくとも一つの実施例に係る電流センサーと特許文献１に記載されている電流センサーの電流感知性能を比較するための測定グラフである。

【0114】

図１３に示すように、両方ともに３００Ａまでセンサーの出力が飽和することなく線形に増加しているが、１Ａ以下の領域を拡大して見ると、本発明の少なくとも一つの実施例に係る電流センサーはセンサーの出力が依然として線形に増加しているのに対し、特許文献１に記載されている電流センサーはセンサーの出力に変化がないことが分かる。

【0115】

即ち、本発明の少なくとも一つの実施例に係る電流センサーが、電流の増加に伴うセンサー出力の傾きのみならず、１Ａ以下の低電流領域においても依然としてリニアなセンサー出力を示しているので、感度の面でより優れた長所をもっていると言える。

【0116】

図１４は、本発明の少なくとも一つの実施例に係る電流センサーのノイズ特性を示す測定グラフである。

【0117】

図１４に示すグラフは、０Ａと１０Ａの電流が電力線に流れる際に電力線に装着した電流センサーの出力電圧波形をオシロスコープで測定したものである。一般に、バスバーに適用される電流センサーが０Ａのときに正弦波の形を確認しにくいほどのノイズが含まれるのに対し、本発明の少なくとも一つの実施例に係る電流センサーは、０Ａの場合でもはっきりとした正弦波を出力するので、ノイズによる影響をほとんど受けないことが分かる。

【0118】

図１５は、本発明の少なくとも一つの実施例に係る電流センサーの非飽和特性を示す測定グラフである。

【0119】

図１５に示すグラフは、定格仕様４０／５Ａの商用ＣＴと本発明の少なくとも一つの実施例に係る電流センサーの特性を比較したものである。電力線に流れる電流を増加させると、本発明の少なくとも一つの実施例に係る電流センサーは非飽和特性を示すのに対し、ＣＴは５０Ａ付近から飽和特性を示している。

【0120】

図４ないし図６に示す電流センサーはＰＣＢを用いて、内壁に導電膜を形成した複数のビアホールと線路パターニングを介してコイルを形成する例を示しているが、センサー部のコイルを絶縁被覆された導線で形成することもできる。

【0121】

図１６及び図１７は、本発明の少なくとも一つの実施例に係る電流センサーのセンサー部のコイル形成形態を示す透視図である。

【0122】

図１６に示すように、本発明の少なくとも一つの実施例に係る電流センサーは、絶縁材質の基板１６１０、基板１６１０に第１方向（ｙ方向）に並んで形成した二列の貫通孔１６１２、及び二列の貫通孔１６１２を介して絶縁被覆導線１６１３をらせん状に巻いて第１方向を中心軸とする少なくとも一つ以上のコイルＣ１を含むセンサー部で構成される。

【0123】

本発明の少なくとも一つの実施例に係る電流センサーは、センサー部に用いるコイルを、ビアホールと線路パターニングではなく、絶縁被覆された導線でコイルを形成した以外には図1ないし図１２に示す電流センサーと同一の構造を取ることができる。

【0124】

図１７に示すように、本発明の少なくとも一つの実施例に係る電流センサーは、図６または図１６に示すように、基板１７１０上形成された少なくとも一つ以上のコイル（図１７に示す例では、基板１７１０に第１方向に並んで形成した二列の貫通孔１７１２及び二列の貫通孔１７１２を介して絶縁被覆導線１７１３をらせん状に巻いて第１方向を中心軸として形成した少なくとも一つ以上のコイルＣ１）を含むセンサー部で構成される。

【0125】

本発明の少なくとも一つの実施例において、センサー部は、誘導コイルとして機能するコイルＣ１で構成され、必要に応じて鉄心コア１７５０を含むこともできる。コアレスコイルの場合飽和しない特徴を有する反面、鉄心コアを有するコイルは鉄心の磁束密度が最大になると飽和する短所はあるが、感度が高くなる長所がある。

【0126】

鉄心コア１７５０は、例えば、基板１７１０の絶縁層を形成する際に、二枚の絶縁層の間にコイルＣ１のパターンに合わせて鉄心部材を挿入した後に二枚の絶縁層を圧着することで形成しても良いし、図６または図１６に示すようなセンサー部を形成した後に側面からコイルＣ１の内部に穴を開けて鉄心部材を穴に挿入することで形成してもよい。

【0127】

図１６及び図１７に示すセンサー部でも、コイルを形成するための線路パターンの形成時に電力線と平行な線路１６１８、１７１８の長さを最大限短く形成する。

【0128】

以上説明したように、本発明の少なくとも一つの実施例によれば、商用周波数の電流測定時に高感度を維持しながらノイズの影響を最小化し、センサー自体のサイズを小型化できる電流センサーを提供することができる。

【0129】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

【符号の説明】

【0130】

１００、２００、３００、７００：電流センサー
１１０、２１０：基板
１２０、２２０、３１１：センサー部
１３０、２３０、３２１：回路部
１４０、２４０、３４０：接続部
３１０：第１基板
３２０：第２基板
３１２：ビアホール（Ｖｉａ Ｈｏｌｅ）
３１３：線路パターニング
３１４：センサー出力端子
３１６：Ｌ字の溝
３１７：導電膜
３２２：信号出力端子
３２３：電源供給端子
７２０：装着部材
７３０：遮蔽ケース
７３１：凹部
１２００：コントロールボード
１２１１：ＭＣＵ
１６１０、１７１０：基板
１６１２、１７１２：貫通孔
１６１３、１７１３：絶縁被覆導線
Ｃ、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４：コイル
Ｍ：磁束
Ｐ：電力線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【手続補正書】

【提出日】2025-05-29

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力線を流れる電流を測定するための電流センサーであって、
絶縁層及び前記絶縁層の両面にそれぞれ形成された第１導体層及び第２導体層を含む基板の前記絶縁層と前記第１導体層及び第２導体層を貫通するように形成され、内壁に導電膜を有する複数のビアホール（Ｖｉａ ＨｏＬｅ）及び前記第１導体層及び第２導体層に前記複数のビアホールを電気的に接続するように形成した線路パターニングで成された少なくとも一つ以上の直線状のコイルを含むセンサー部と、
前記第１導体層上において前記センサー部に近接配置され、前記センサー部の検出信号を外部に出力するための回路部と、
前記センサー部と前記回路部を電気的に接続するための接続部と、
を備え、
前記電力線の電流が流れる方向である前記電力線の長手方向と直交する前記電力線の短手方向における前記センサー部の幅と回路部の幅とは、電流を測定する対象である前記電力線の幅以下に形成されており、前記回路部は前記電力線と重なっており、
前記センサー部と前記回路部とは、前記電力線の前記長手方向に沿って並んで配置されている、
電流センサー。

【請求項2】

電力線を流れる電流を測定するための電流センサーであって、
絶縁層及び前記絶縁層の両面にそれぞれ形成された第１導体層及び第２導体層を含む基板の前記絶縁層と前記第１導体層及び第２導体層を貫通するように形成され、内壁に導電膜を有する複数のビアホール（Ｖｉａ ＨｏＬｅ）及び前記第１導体層及び第２導体層に前記複数のビアホールを電気的に接続するように形成した線路パターニングで成された少なくとも一つ以上の直線状のコイルを含むセンサー部と、
前記第１導体層上に前記センサー部に近接配置され、前記センサー部の検出信号を外部に出力するための回路部と、
前記センサー部と前記回路部を電気的に接続するための接続部と、
を備え、
前記電力線の電流が流れる方向である前記電力線の長手方向と直交する前記電力線の短手方向における前記センサー部の幅と回路部の幅とは、電流を測定する対象である前記電力線の幅以下に形成されており、
前記センサー部と前記回路部とは、前記電力線の前記短手方向に沿って並んで配置されている、
電流センサー。

【請求項3】

電力線を流れる電流を測定するための電流センサーであって、
絶縁層及び前記絶縁層の両面に形成された導体層を含む第１基板の前記絶縁層と前記導体層を貫通するように形成され、内壁に導電膜を有する複数のビアホール（Ｖｉａ ＨｏＬｅ）及び前記導体層に前記複数のビアホールを電気的に接続するように形成した線路パターニングで成された少なくとも一つ以上の直線状のコイルを含むセンサー部と、
前記センサー部の検出信号を外部に出力するための回路部を有する第２基板と、
前記センサー部と前記回路部を電気的に接続するための接続部と、
を備え、
前記電力線の電流が流れる方向である前記電力線の長手方向と直交する前記電力線の短手方向における前記センサー部の幅と回路部の幅とは、電流を測定する対象である前記電力線の幅以下で形成されており、前記回路部は前記電力線と重なっており、
前記第１基板及び前記第２基板は互いに法線方向に重畳されるように配置されている、
電流センサー。

【請求項4】

前記コイルは、前記コイルの中心軸に沿ってその中心部に鉄心コアを含む、
請求項１ないし３の何れか一項に記載の電流センサー。

【請求項5】

前記回路部は、少なくとも低域通過フィルターと増幅器を含む、
請求項１ないし３の何れか一項に記載の電流センサー。

【請求項6】

前記センサー部及び前記回路部の両方を内部に収容するボックス状に構成され、外側面に前記センサー部を前記電力線に締結するための締結部を有する、絶縁材質の装着部材をさらに備える、
請求項１ないし３の何れか一項に記載の電流センサー。

【請求項7】

前記センサー部及び前記回路部の両方を内部に収容するために、第１側に開口部を有するボックス状に構成される導電性材質の遮蔽ケースをさらに備える、
請求項１ないし３の何れか一項に記載の電流センサー。

【請求項8】

前記遮蔽ケースの前記開口部側が挿入されるように一面が開放されたボックス状に構成され、外側面に前記センサー部を前記電力線に締結するための締結部を有する、絶縁材質の装着部材をさらに備える、
請求項７に記載の電流センサー。