JP2001066328A - 電流センサ及びこれを用いた電気回路 - Google Patents
電流センサ及びこれを用いた電気回路Info
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Abstract
組み付け性に優れた電流センサ及びこれを用いた電気回
路を提供する。 【解決手段】 電流センサは、筐体10と、一部が筐体
10の内部に収納されて筐体10に固定され、両端部が
端子として筐体10の外部に導出されているセンサ導体
20と、筐体10に収納されて筐体10に固定され、セ
ンサ導体20の近傍に配置されたホール素子30、とを
備えて構成されている。また、電気回路は、電流センサ
と、電気回路の配線に使用され、電流センサのセンサ導
体20の各端子に嵌合する嵌合部61を備えた配線導体
60とを備えて構成されている。
Description
機器に搭載される電気回路に流れる電流を検出する電流
センサ及びこれを用いた電気回路に関し、特に電流検出
の精度を向上させる技術に関する。
路に流れる電流を、磁電変換素子の1つであるホール素
子を使用して検出する電流センサが知られている。この
ような電流センサの一例が、特開平6−174753号
公報に「大電流検出装置」として開示されている。
に、バスバー70とこのバスバー70の周囲に巻かれ
た、集磁コアとしての磁束検出体71を備えている。磁
束検出体71は、可撓性を有する袋状体の中にフェライ
トの粉を詰めたもので、任意の形状とすることができ
る。
れたギャップ72内に、ホール素子73を設けて、バス
バー70を流れる電流によって生じた磁束に比例した電
圧をホール素子73に発生させる。この電圧を基に表示
装置74に、バスバー70を流れる電流を表示する。
装置では、磁束検出体の両端によって形成されるギャッ
プ、ホール素子及び導体といった3つの部品の位置関係
を精密に設定しなければ電流検出の精度が低下する。
て構成される電流検出装置では、導体、磁束検出体及び
ホール素子といった部品の取り付け誤差が発生するの
で、上記各部品の位置関係を精密に定めることが困難で
あり、電流検出の精度が劣るという問題があった。
における問題を解消するためになされたものであり、電
流検出の精度を高めることができ、しかも組み付け性に
優れた電流センサ及びこれを用いた電気回路を提供する
ことを課題とする。
に、請求項1に記載の発明は、筐体と、一部が前記筐体
の内部に収納されて前記筐体に固定され、両端部が端子
として前記筐体の外部に導出されているセンサ導体と、
前記筐体に収納されて前記筐体に固定され、前記センサ
導体の近傍に配置された磁電変換素子、とを備えたこと
を特徴とする。
サは、センサ導体及び磁電変換素子は共に筐体に固定さ
れて一体に構成されている。従って、被測定電流が流れ
るセンサ導体と磁電変換素子との位置関係は精密に設定
されるので、電流検出の精度を向上させることができ
る。また、この電流センサは集磁コアを備えていないの
で小型化が可能であると共に、大電流の検出に好適であ
る。更に、電流センサ自体を1個の部品として取り扱う
ことができるので、取り扱いに優れたものとなってい
る。
納され、磁電変換素子がギャップに位置するようにして
筐体に固定されたリング型集磁コアを更に備えたことを
特徴とする。
サによれば、センサ導体に流れる電流によって発生され
る磁束の殆どをリング型集磁コアにより収束して磁電変
換素子に供給するので、導体に流れる小電流を高感度で
検出できる。
納され、磁電変換素子の感磁面の前後に位置するように
して筐体に固定された角型集磁コアを更に備えたことを
特徴とする。
サによれば、センサ導体に流れる電流によって発生され
る磁束の多くを角型集磁コアにより収束して磁電変換素
子に供給するので、導体に流れる小乃至中程度の電流を
高感度で検出できる。また、角型集磁コアは磁電変換素
子の感磁面の前後に位置するように配置されるため、請
求項2に記載の発明に係る電流センサに比べて小型化が
可能である。
体の両端部は、ヒューズの端子と互換性を有するように
形成されていることを特徴とする。
サによれば、ヒューズを取り外してこの電流センサを装
着することができる。従って、ヒューズに流れる電流を
検出することができるので、ヒューズを介して接続され
ている各負荷の状態を監視することができる。
素子からの電気信号に応じた情報を表示する表示器を更
に備えたことを特徴とする。
サによれば、電流センサのセンサ導体に流れる電流の値
を目視確認できるので、例えば車両の組み付けラインで
の電気回路の検査やディーラーでの車両点検を簡単に行
うことができる。
部が筐体の内部に収納されて該筐体に固定され、両端部
が端子として筐体の外部に導出されているセンサ導体、
及び筐体に収納されて該筐体に固定され、センサ導体の
近傍に配置された磁電変換素子を備えた電流センサと、
電気回路の配線に使用され、前記電流センサの前記セン
サ導体の各端子に嵌合する嵌合部を備えた配線導体、と
を備えたことを特徴とする。
によれば、配線導体に形成された嵌合部に電流センサの
端子を嵌合させるだけで電流センサを取り付けることが
できるので、取り付け作業を簡単に行うことができる。
に記載の発明において配線導体は嵌合部が形成された分
岐路を有し、電流センサのセンサ導体の各端子は該分岐
路に形成された嵌合部に嵌合されることを特徴とする。
によれば、分岐路を流れる電流は配線導体に流れる全電
流より小さいので、飽和点が低い磁電変換素子を用いて
大電流を検出することができる。
電流センサを図面を参照しながら詳細に説明する。
の実施の形態に係る電流センサの外観斜視図であり、図
2は電流センサの構造を筐体10を除去して示す斜視図
であり、図3は電流センサの構造を筐体10を除去して
示す側断面図である。
た筐体10を有し、この筐体10の一側面からこの側面
に対向する他の側面に突き抜けるようにして、バスバー
等の帯状の導体(以下、電気回路の配線に使用される配
線導体と区別するために「センサ導体」と呼ぶ。)20
が筐体10に固定されている。
部に収容されており、筐体10から導出された両端部
は、筐体10の表面から所定の位置で折り曲げることに
よりコ字状に成形されている。このコ字状に形成された
センサ導体20の脚部は端子として使用されるようにな
っている。
が搭載された基板40が固定されている。基板40上に
おけるホール素子30は、センサ導体20の近傍であっ
て、その導体幅の略中央に対応する位置に取り付けられ
ている。また、ホール素子30は、その感磁面がセンサ
導体20の表面に垂直であり、且つセンサ導体20の長
手方向に平行になる方向に取り付けられている。
て、図3に示すように、センサ導体20に電流が流れる
と、アンペアの右ネジの法則に従って電流の大きさに応
じた磁束が発生する。この磁束はホール素子30の感磁
面に垂直に入り、ホール素子30は磁束密度に比例した
電圧信号を出力する。この電圧信号はセンサ導体20に
流れる電流の大きさに比例しているので、この電圧信号
を検出することによりセンサ導体20に流れる電流の大
きさを検出できる。
は、センサ導体20及びホール素子30が搭載された基
板40のいずれもが筐体10に固定されて一体に構成さ
れている。従って、従来のような部品の取り付け誤差が
発生せず、被測定電流が流れるセンサ導体20に対する
ホール素子30の位置は精密に決定される。その結果、
高い精度で電流を検出することができる。
状に形成されたリング型集磁コアを備えていないので小
型化が可能である。また、この電流センサは、集磁コア
を備えていないのでセンサ導体20に流れる電流によっ
て発生される磁束の一部だけがホール素子30の感磁面
に入力される。従って、大電流を検出するのに好適であ
る。更に、電流センサ自体を1個の部品として取り扱う
ことができるので、取り扱いに優れたものとなってい
る。
ール素子30だけを備えた電流センサを説明したが、2
個以上のホール素子30を備えるように構成してもよ
い。例えば2個のホール素子31,32を備える電流セ
ンサの場合、各ホール素子31,32は、図4に示すよ
うに、センサ導体20の両側近傍に対応する位置の基板
40上に配置し、それらの感磁面が基板40の面と平行
になる方向に取り付けることができる。この構成によっ
ても上記と同様の効果を奏することができる。
の形態に係る電流センサは、リング型集磁コアを備えて
いる点が上述した第1の実施の形態に係る電流センサと
異なる。
流センサの構造を、筐体10を除去して示す斜視図であ
り、図6は電流センサの構造を筐体10を除去して示す
側断面図である。
形態に係る電流センサの構成に加え、ギャップ51を有
するリング型集磁コア50を備えている。このリング型
集磁コア50は、そのギャップ51でホール素子30を
挟み、且つセンサ導体20を取り巻くようにして基板4
0に固定されている。
て、図6に示すように、センサ導体20に電流が流れる
と、アンペアの右ネジの法則に従って電流の大きさに応
じた磁束が発生する。この磁束の殆どはリング型集磁コ
ア50の内部を通り、ギャップ51の位置でホール素子
30の感磁面に垂直に入る。これにより、ホール素子3
0は磁束密度に比例した電圧信号を出力するので、この
電圧信号を検出することによりセンサ導体20に流れる
電流の大きさを検出できる。
よれば、センサ導体に流れる電流によって発生される磁
束の殆どはリング型集磁コア50により収束されてホー
ル素子30に供給されるので、センサ導体20に流れる
小電流を高感度で検出できる。従って、この電流センサ
は、特に小電流の検出に好適である。
の場合、電流センサ組み付け時には環状コアの中に被測
定導体を通さなければならず、この作業が非常に面倒で
あった。
センサのようにホール素子30とセンサ導体20とを一
体構造にすることにより、例えばエンジンルーム内のジ
ャンクションボックスやリレーボックスといった電源分
配装置に電流センサを取り付ける際は、例えばヒューズ
を実装する場合のように端子を嵌合させるだけで電流セ
ンサを実装できるので、電流センサの取り付けが非常に
簡単になる。
の形態に係る電流センサでは、リング型集磁コアの代わ
りに角型集磁コアが使用される点が上述した第2の実施
の形態に係る電流センサと異なる。
流センサの構造を、筐体10を除去して示す側断面図で
ある。この電流センサは、上述した第2の実施の形態に
係る電流センサのリング型集磁コアの代わりに、第1角
型集磁コア52及び第2角型集磁コア53を備えてい
る。第1角型集磁コア52及び第2角型集磁コア53
は、ホール素子30を両側から挟むようにして基板40
に固定されている。すなわち、ホール素子30は、第1
角型集磁コア52と第2角型集磁コア53とで構成され
るリニア型集磁コアのギャップに配置される。
て、図7に示すように、センサ導体20に電流が流れる
と、アンペアの右ネジの法則に従って電流の大きさに応
じた磁束が発生する。この磁束の多くは第1角型集磁コ
ア52及び第2角型集磁コア53の内部を通り、リニア
型集磁コアのギャップの位置でホール素子30の感磁面
に垂直に入る。これにより、ホール素子30は磁束密度
に比例した電圧信号を出力するので、この電圧信号を検
出することによりセンサ導体20に流れる電流の大きさ
を検出できる。
よれば、センサ導体20に流れる電流によって発生され
る磁束の多くは第1角型集磁コア52と第2角型集磁コ
ア53とで構成されるリニア型集磁コアにより収束され
てホール素子30に供給されるので、センサ導体20に
流れる小乃至中程度の電流を高感度で検出できる。従っ
て、この電流センサは、特に小乃至中電流の検出に好適
である。また、第1角型集磁コア52及び第2角型集磁
コア53はホール素子30の感磁面の前後に位置するよ
うに基板40上に配置されるため、上記第2の実施の形
態に係る電流センサに比べて小型化が可能である。
の形態に係る電流センサは、オプション装置としての計
測器を着脱可能に構成されていることを特徴とする。
流センサ及びこの電流センサに着脱可能な計測器15の
外観斜視図である。この電流センサの上面には、計測器
15を接続するための接続部11が形成されている。こ
の接続部11は、例えば雄型コネクタで構成されてい
る。
備えている。本発明の嵌合部は、電流センサの接続部1
1と計測器15の接続部16とから構成されている。こ
の計測器15の内部には、図示していないが、電流セン
サのホール素子30から出力される電圧信号を処理する
ことによりセンサ導体20に流れる電流値を算出するた
めの信号処理回路が組み込まれている。
型コネクタで構成されており、電流センサの接続部11
に嵌合するようになっている。また、表示器17は、上
記信号処理回路から得られた電流値を表示するために使
用される。この表示器17は、例えばLED、LCD等
で構成することができる。
11に計測器15の接続部16を嵌合させることにより
電流センサに計測器15を取り付けると、センサ導体2
0に流れる電流が表示器17に表示される。
よれば、ユーザは、電流センサのセンサ導体20に流れ
る電流の値を目視確認できるので、必要に応じて計測器
15を電流センサに取り付けることにより、例えば車両
の組み付けラインでの電気回路の検査やディーラーでの
車両点検を簡単に行うことができる。
に係る電流センサの端子の形状を、現在広く使用されて
いるブレードヒューズの端子形状と同じに構成すること
ができる。この構成によれば、ヒューズを介して接続さ
れている負荷の状態を監視したい時に、該当するヒュー
ズを取り外し、その代わりに電流センサを実装れば、負
荷の状態を簡単に知ることができる。
の形態は、上述した第1乃至第4の実施の形態に係る電
流センサが組み込まれた電気回路に関し、より具体的に
は、電気回路の配線導体と電流センサとを接続するため
の構成に関する。
を示す。この例では、配線導体60がその途中で切断さ
れ、その切断された部分から所定長の位置で上側に折り
曲げられ、接続部61が形成されている。この接続部6
1は、電流センサのセンサ導体20の両端部に形成され
た端子を挟み込むことができるような構造を有する。こ
の接続部61は、例えば図10(A)又は(B)に示す
ように、配線導体60を製造する際に、導体材料となる
金属板に切り込みを入れて折り曲げることにより構成で
きる。
側に折り曲げて構成されているが、図11に示すよう
に、折り曲げずに構成することもできるし、下側に折り
曲げて構成することもできる。
れば、配線導体60に形成された接続部61に電流セン
サの端子を嵌合させるだけで電流センサを取り付けるこ
とができるので、取り付け作業を簡単に行うことができ
る。
示す。この例では、配線導体60はその途中で分岐され
た分岐導体62を有し、この分岐導体62の先端部分に
接続部61が形成されている。接続部61は、上記図9
〜図11に示したと同様に構成することができる。
経由して流れる分岐電流は、配線導体60全体に流れる
電流より小さいので、飽和点が低いホール素子30を用
いて大電流を検出することができる。なお、電流センサ
は分岐電流を検出するので、配線導体60全体に流れる
電流を求める時は、電流センサで検出された電流値が補
正される。
線導体60と電流センサとの接続は、配線導体60に形
成された接続部61に電流センサの端子を嵌合させるこ
とにより行うようにしたが、電流センサの端子を配線導
体60にネジ止めにより接続するようにしてもよい。
発明によれば、センサ導体及び磁電変換素子は共に筐体
に固定されて一体に構成されているので、被測定電流が
流れるセンサ導体と磁電変換素子との位置関係を精密に
設定でき、その結果、電流検出の精度を高めることがで
きる。また、この電流センサは集磁コアを備えていない
ので小型化が可能であると共に大電流の検出に好適であ
る。更に、電流センサ自体を1個の部品として取り扱う
ことができるので、取り扱いに優れている。
ンサ導体に流れる電流によって発生される殆どの磁束を
リング型集磁コアにより収束して磁電変換素子に供給す
るので、導体に流れる小電流を高感度で検出できる。
記請求項2に記載の発明に係る電流センサと同様に作用
するので、導体に流れる小乃至中程度の電流を高感度で
検出できる。また、角型集磁コアは磁電変換素子の感磁
面の前後に位置するように配置されるため、請求項2に
記載の発明に係る電流センサに比べて小型化が可能であ
る。
ンサ導体の両端部に形成された端子の形状は、ヒューズ
の端子と互換性を有するので、ヒューズを取り外してこ
の電流センサを装着することによりヒューズに流れる電
流を検出することができる。従って、ヒューズを介して
接続されている各負荷の状態を監視することができる。
電変換素子からの電気信号に応じた情報を表示する表示
器を備えたので、電流センサのセンサ導体に流れる電流
の値を目視確認でき、例えば車両の組み付けラインでの
電気回路の検査やディーラーでの車両点検を簡単に行う
ことができる。
線導体に電流センサの端子を嵌合する嵌合部を設けたの
で、配線導体の嵌合部に電流センサの端子を嵌合させる
だけで電流センサを取り付けることができ、取り付け作
業を簡単に行うことができる。
線導体に分岐路を設け、この分岐路に電流センサを取り
付けるようにしたので、分岐路を流れる電流は配線導体
に流れる全電流より小さいことから、飽和点が低い磁電
変換素子を用いて大電流を検出することができる。
外観斜視図である。
て示す斜視図である。
て示す側断面図である。
側断面図である。
構造を筐体を除去して示す斜視図である。
て示す側断面図である。
構造を筐体を除去して示す側断面図である。
びこの電流センサに着脱可能な計測器の外観斜視図であ
る。
ける第1の接続例(本流遮断タイプ)を示す斜視図であ
る。
詳細な構成を示す斜視図である。
他の構成例を示す図である。
おける第2の接続例(分岐タイプ)を示す斜視図であ
る。
る。
Claims (7)
- 【請求項1】 筐体と、 一部が前記筐体の内部に収納されて前記筐体に固定さ
れ、両端部が端子として前記筐体の外部に導出されてい
るセンサ導体と、 前記筐体に収納されて前記筐体に固定され、前記センサ
導体の近傍に配置された磁電変換素子と、を備えたこと
を特徴とする電流センサ。 - 【請求項2】 前記筐体に収納され、前記磁電変換素子
がギャップに位置するようにして前記筐体に固定された
リング型集磁コアを更に備えたことを特徴とする請求項
1記載の電流センサ。 - 【請求項3】 前記筐体に収納され、前記磁電変換素子
の感磁面の前後に位置するようにして前記筐体に固定さ
れた角型集磁コアを更に備えたことを特徴とする請求項
1記載の電流センサ。 - 【請求項4】 前記センサ導体の両端部は、ヒューズの
端子と互換性を有するように形成されていることを特徴
とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載の電流
センサ。 - 【請求項5】 前記磁電変換素子からの電気信号に応じ
た情報を表示する表示器を更に備えたことを特徴とする
請求項1乃至請求項4のいずれか1項記載の電流セン
サ。 - 【請求項6】 筐体、一部が前記筐体の内部に収納され
て前記筐体に固定され、両端部が端子として前記筐体の
外部に導出されているセンサ導体、及び前記筐体に収納
されて前記筐体に固定され、前記センサ導体の近傍に配
置された磁電変換素子を備えた電流センサと、 電気回路の配線に使用され、前記電流センサの前記セン
サ導体の各端子に嵌合する嵌合部を備えた配線導体と、
を備えたことを特徴とする電気回路。 - 【請求項7】 前記配線導体は、嵌合部が形成された分
岐路を有し、前記電流センサの前記センサ導体の各端子
は、該分岐路に形成された嵌合部に嵌合されることを特
徴とする請求項6記載の電気回路。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
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