JP2005147755A

JP2005147755A - Current detector

Info

Publication number: JP2005147755A
Application number: JP2003382665A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Urabe; 寛幸占部; Yasuhiro Ishii; 康裕石井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-11-12
Filing date: 2003-11-12
Publication date: 2005-06-09

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small sized and low cost current detector which is easy to mount a magnetic core for collecting magnetic flux by using the core formed in a chip shape. <P>SOLUTION: The detector is composed of a pair of chip shaped cores 6, and 7 arranged on the substrate 1, while spacing with a prescribed space for collecting the magnetic flux generated by the current flowing through the circuit conductor 3, and a magneto-electric conversion element 4 placed between the pair of magnetic cores and outputs a signal proportional to the current by detecting the collected magnetic flux. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は回路導体を流れる電流の大きさを検出する電流検出装置に関するもので、特に装置の小型化と低コスト化に関するものである。 The present invention relates to a current detection device that detects the magnitude of a current flowing through a circuit conductor, and more particularly to downsizing and cost reduction of the device.

従来の電流検出装置は、回路基板上に搭載された増幅回路、電流検出回路導体、磁気コア、および磁電変換素子を主体に構成されている。この構成において、磁気コアは、フェライトあるいは珪素鋼板などで閉磁路が形成され、その閉磁路の一部分に切込みを設けてほぼコ字状に構成されている。また、磁電変換素子は磁気コアの切込みの部分に挿入され、電流検出回路導体は、コ字状の磁気コアの中を貫通するように構成されている。（例えば、特許文献１参照） A conventional current detection device is mainly configured by an amplifier circuit, a current detection circuit conductor, a magnetic core, and a magnetoelectric conversion element mounted on a circuit board. In this configuration, the magnetic core has a closed magnetic path made of ferrite, a silicon steel plate, or the like, and a substantially U-shape is formed by providing a cut in a part of the closed magnetic path. The magnetoelectric conversion element is inserted into the cut portion of the magnetic core, and the current detection circuit conductor is configured to penetrate the U-shaped magnetic core. (For example, see Patent Document 1)

特開平０８−１７８９６５号公報（図１、図２、図３）Japanese Patent Laid-Open No. 08-178965 (FIGS. 1, 2, and 3)

従来の電流検出装置は、以上のように構成されており、この場合、磁気コアは、ほぼコ字状の閉磁路に形成されているので装置が大形になり、また、基板（例えばプリント配線板）に搭載する場合には取付が困難になることがある。さらに、磁電変換素子をプリント配線板に搭載する構成としたものにおいては、プリント配線板を挟むように磁気コアを取付けることになるので構成上各種の難点が生じるなどの問題点があった。 The conventional current detection device is configured as described above. In this case, since the magnetic core is formed in a substantially U-shaped closed magnetic circuit, the device becomes large and a substrate (for example, a printed wiring) In the case of mounting on a plate, it may be difficult to mount. Furthermore, in the configuration in which the magnetoelectric conversion element is mounted on the printed wiring board, the magnetic core is attached so as to sandwich the printed wiring board, so that there are problems such as various difficulties in configuration.

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、チップ状に形成した集磁コアを用いることにより、集磁コアの取付けが容易であると共に、小形で低コストの電流検出装置を得ることを目的にしている。 The present invention has been made to solve the above-described problems. By using a magnetic flux collecting core formed in a chip shape, the magnetic flux collecting core can be easily attached, and a small and low-cost current detection can be performed. The purpose is to get the device.

この発明に係る電流検出装置は、回路導体に流れる電流に基づいて発生する磁束を集磁するように基板上に所定の間隙を介して配置された一対のチップ状集磁コアと、上記一対のチップ状集磁コアの間隙に設けられ、集磁された磁束を検出して回路導体の電流に比例した信号を出力する磁電変換素子とを備えたものである。 The current detecting device according to the present invention includes a pair of chip-shaped magnetic flux collecting cores disposed on a substrate via a predetermined gap so as to collect magnetic flux generated based on a current flowing through a circuit conductor, and the pair of magnetic flux collecting cores. And a magnetoelectric conversion element that is provided in a gap between the chip-shaped magnetic collecting cores and detects a magnetic flux collected and outputs a signal proportional to the current of the circuit conductor.

この発明は、回路導体に流れる電流に基づいて発生する磁束を集磁するように基板上に所定の間隙を介して一対のチップ状集磁コアを配置し、そのチップ状集磁コアの間隙に磁電変換素子を設けるように構成したので、集磁コアの取付けが容易であると共に、小形で低コストの電流検出装置を得ることができる。 In the present invention, a pair of chip-shaped magnetic collecting cores are arranged on a substrate via a predetermined gap so as to collect magnetic flux generated based on the current flowing through the circuit conductor, and the gap between the chip-shaped magnetic collecting cores is arranged. Since the magnetoelectric conversion element is provided, it is easy to attach the magnetic collecting core, and it is possible to obtain a small and low-cost current detection device.

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における電流検出装置の斜視図である。図において、プリント配線板１の表面には導体パターン２がエッチングにより形成されている。また、プリント配線板１の表面には、回路導体３に流れる電流に基づいて発生する磁束φを検出して電流に比例した電圧信号を出力する磁電変換素子４と、この磁電変換素子４から出力された電圧信号を入力して処理する信号処理部５と、回路導体３で発生した磁束φを集磁する一対のチップ状集磁コア６及び７などが設けられている。この一対のチップ状集磁コア６及び７は、例えば、鉄などの強磁性体により形成されており、プリント配線板１の表面の導体パターン２に所定の間隙を介してはんだ付けされている。磁電変換素子４は一対のチップ状集磁コア６及び７の間隙に設けられているが、この磁電変換素子４も導体パターン２にはんだ付けされている。なお、導体３はプリント配線板１の背面側に配設されている。この配設は、プリント配線板１の背面側に導体３を固着してもよいが、回路導体３が支持された機構（図示せず）にプリント配線板１を固着してもよい。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a perspective view of a current detection device according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, a conductor pattern 2 is formed on the surface of a printed wiring board 1 by etching. Further, on the surface of the printed wiring board 1, a magnetoelectric conversion element 4 that detects a magnetic flux φ generated based on a current flowing through the circuit conductor 3 and outputs a voltage signal proportional to the current, and an output from the magnetoelectric conversion element 4 A signal processing unit 5 for inputting and processing the voltage signal, a pair of chip-like magnetic collecting cores 6 and 7 for collecting the magnetic flux φ generated in the circuit conductor 3 are provided. The pair of chip-shaped magnetic flux collecting cores 6 and 7 are formed of, for example, a ferromagnetic material such as iron, and are soldered to the conductor pattern 2 on the surface of the printed wiring board 1 via a predetermined gap. The magnetoelectric conversion element 4 is provided in the gap between the pair of chip-like magnetic collecting cores 6 and 7, and the magnetoelectric conversion element 4 is also soldered to the conductor pattern 2. The conductor 3 is disposed on the back side of the printed wiring board 1. In this arrangement, the conductor 3 may be fixed to the back side of the printed wiring board 1, but the printed wiring board 1 may be fixed to a mechanism (not shown) in which the circuit conductor 3 is supported.

以上のように構成された電流検出装置１０００は、回路導体３に矢印で示すように電流が流れると磁束φが発生する。この磁束φは一対のチップ状集磁コア６及び７により集磁され、磁電変換素子４を通り、この磁電変換素子４は磁束φを検出してこの磁束φに基づく電圧信号、即ち、回路導体３の電流に比例した信号を出力する。次に磁電変換素子４から出力された電圧信号は、例えばリニアＩＣなどの信号処理部５に入力され所定の信号に変換されて出力端子から監視装置あるいは制御装置（図示せず）など外部へ出力される。
以上のように構成された電流検出装置１０００によれば、従来のコ字状の閉磁路に形成された磁気コアに比較して、一対のチップ状集磁コア６及び７を用いることにより、集磁コアの取付けが容易であると共に、小形で低コストの電流検出装置を得ることができる。 The current detecting device 1000 configured as described above generates a magnetic flux φ when a current flows through the circuit conductor 3 as indicated by an arrow. This magnetic flux φ is collected by a pair of chip-like magnetic collecting cores 6 and 7 and passes through a magnetoelectric conversion element 4. The magnetoelectric conversion element 4 detects the magnetic flux φ and a voltage signal based on this magnetic flux φ, that is, a circuit conductor. A signal proportional to the current of 3 is output. Next, the voltage signal output from the magnetoelectric conversion element 4 is input to a signal processing unit 5 such as a linear IC, converted into a predetermined signal, and output from the output terminal to the outside such as a monitoring device or a control device (not shown). Is done.
According to the current detecting device 1000 configured as described above, by using a pair of chip-shaped magnetic collecting cores 6 and 7 as compared with a magnetic core formed in a conventional U-shaped closed magnetic path, A magnetic core can be easily attached, and a small and low-cost current detection device can be obtained.

実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２における電流検出装置の斜視図、図３は図２の矢印Ａ方向から見た正面図である。図において、プリント配線板１の表面には導体パターン２が形成されている。６及び７は所定の間隙を介して導体パターン２にはんだ付けされたチップ状集磁コア、４は磁電変換素子、５は信号処理部であり、これらは実施の形態１で示したものと同様のものである。次に、プリント配線板１の背面側にも導体パターン８が形成されている。９はプリント配線板１の背面側に配設された回路導体、１０は導体パターン８にはんだ付けされた補助集磁コアである。この場合、導体パターン８の厚さは、回路導体９の厚さよりも厚く形成して補助集磁コア１０が回路導体９を跨架できるようになされている。導体パターン８の厚さを厚くできない場合には、はんだ付けできるスペーサを介して跨架できるように構成する。 Embodiment 2. FIG.
2 is a perspective view of a current detection device according to Embodiment 2 of the present invention, and FIG. 3 is a front view as seen from the direction of arrow A in FIG. In the figure, a conductor pattern 2 is formed on the surface of a printed wiring board 1. 6 and 7 are chip-shaped magnetic flux collecting cores soldered to the conductor pattern 2 through a predetermined gap, 4 is a magnetoelectric transducer, and 5 is a signal processing unit, which are the same as those shown in the first embodiment. belongs to. Next, a conductor pattern 8 is also formed on the back side of the printed wiring board 1. Reference numeral 9 is a circuit conductor disposed on the back side of the printed wiring board 1, and 10 is an auxiliary magnetic flux collecting core soldered to the conductor pattern 8. In this case, the conductor pattern 8 is formed thicker than the circuit conductor 9 so that the auxiliary magnetic flux collecting core 10 can straddle the circuit conductor 9. When the thickness of the conductor pattern 8 cannot be increased, the conductor pattern 8 is configured to be able to be bridged via a solderable spacer.

以上のように構成された電流検出装置１００１によれば、回路導体９を挟むように、一対のチップ状集磁コア６及び７と補助集磁コア１０を設けたので、回路導体９に流れる電流から発生する磁束φを効率良く集磁することができる。なお、図４に示すように、プリント配線板１１はスペーサ１１ａを介して多層構造にし、中心部に回路導体９を配設すると、回路導体９の上下に配設された一対のチップ状集磁コア６及び７と補助集磁コア１０から回路導体９までの距離が等しくなり、より効率良く磁束φを集磁することができるため、精度の良い電流検出を行うことができる。 According to the current detecting device 1001 configured as described above, since the pair of chip-shaped magnetic flux collecting cores 6 and 7 and the auxiliary magnetic flux collecting core 10 are provided so as to sandwich the circuit conductor 9, the current flowing through the circuit conductor 9 Can efficiently collect the magnetic flux φ generated from. As shown in FIG. 4, when the printed wiring board 11 has a multilayer structure through the spacer 11a and the circuit conductor 9 is disposed at the center, a pair of chip-like magnetism collectors disposed above and below the circuit conductor 9 is provided. Since the distances from the cores 6 and 7 and the auxiliary magnetic collecting core 10 to the circuit conductor 9 are equal and the magnetic flux φ can be collected more efficiently, accurate current detection can be performed.

実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３における電流検出装置１００２の斜視図を示すものである。図において、プリント配線板１１の表面には導体パターン２が形成されている。６０及び７０は所定の間隙を介して導体パターン２にはんだ付けされたチップ状集磁コア、４は磁電変換素子、５は信号処理部であり、これらは実施の形態１及び実施の形態２で示したものと同様の構成のものである。次に、図４に示した装置と同様に、プリント配線板１１はスペーサ１１ａを介して多層構造にしたもので、２枚のプリント配線板１１の中間に回路導体９が配設されている。１００は導体パターン８にはんだ付けされた補助集磁コアである。この構成において、チップ状集磁コア６０及び７０と補助集磁コア１００は、その材料を透磁率の良いフェライトコア材で形成されたものである。このように、透磁率が良い集磁コアを用いることにより電流検出装置の検出性能が向上する。この場合、チップ状集磁コア６０及び７０と補助集磁コア１００のいずれか一方をフェライトコア材で形成したものであっても相当な効果が得られる。なお、図５において、６１，７１，１０１ははんだ付け補助部材である。はんだ付け補助部材６１，７１，１０１は、例えば、ニッケルメッキを施したテープ状の黄銅線を、チップ状集磁コア６０及び７０と補助集磁コア１００の両端部に巻きつけたものである。このはんだ付け補助部材６１，７１，１０１を設けることにより、チップ状集磁コア６０及び７０と補助集磁コア１００がフェライトコア材のような材料で形成されたものであっても容易にはんだ付けによる実装が可能になる。 Embodiment 3 FIG.
FIG. 5 is a perspective view of a current detection device 1002 according to Embodiment 3 of the present invention. In the figure, a conductor pattern 2 is formed on the surface of a printed wiring board 11. Reference numerals 60 and 70 are chip-shaped magnetic flux collecting cores soldered to the conductor pattern 2 through a predetermined gap, 4 is a magnetoelectric conversion element, and 5 is a signal processing unit. These are the first and second embodiments. The configuration is the same as that shown. Next, similarly to the apparatus shown in FIG. 4, the printed wiring board 11 has a multilayer structure via a spacer 11 a, and a circuit conductor 9 is disposed between the two printed wiring boards 11. Reference numeral 100 denotes an auxiliary magnetic flux collecting core soldered to the conductor pattern 8. In this configuration, the chip-shaped magnetic flux collecting cores 60 and 70 and the auxiliary magnetic flux collecting core 100 are made of a ferrite core material having a good magnetic permeability. Thus, the detection performance of the current detection device is improved by using a magnetic flux collecting core having a good magnetic permeability. In this case, even if one of the chip-like magnetic collecting cores 60 and 70 and the auxiliary magnetic collecting core 100 is formed of a ferrite core material, a considerable effect can be obtained. In FIG. 5, reference numerals 61, 71, 101 denote soldering auxiliary members. For example, the soldering auxiliary members 61, 71, and 101 are made by winding a nickel-plated tape-like brass wire around both ends of the chip-like magnetic collecting cores 60 and 70 and the auxiliary magnetic collecting core 100. By providing the soldering auxiliary members 61, 71, 101, the chip-shaped magnetic flux collecting cores 60 and 70 and the auxiliary magnetic flux collecting core 100 can be easily soldered even if they are formed of a material such as a ferrite core material. Can be implemented.

実施の形態４．
上記実施の形態１，２，３においては、いずれもプリント配線板を用いた電流検出装置を示したが、この発明は、プリント配線板を用いることなく、一般の絶縁基板を用いて、チップ状集磁コア、補助集磁コア、磁電変換素子などを接着剤で接着して構成することも可能である。また、実施の形態１のチップ状集磁コアにはんだ付け補助部材を設けてもよい。さらに、回路導体をプリント配線板の導体パターンで形成することも可能である。 Embodiment 4 FIG.
In each of the first, second, and third embodiments, the current detection device using the printed wiring board is shown. However, the present invention uses a general insulating substrate without using the printed wiring board, and has a chip shape. It is also possible to constitute the magnetic flux collecting core, the auxiliary magnetic flux collecting core, the magnetoelectric conversion element and the like by bonding them with an adhesive. Moreover, you may provide a soldering auxiliary member in the chip-shaped magnetic flux collecting core of Embodiment 1. FIG. Furthermore, it is possible to form the circuit conductor with a conductor pattern of a printed wiring board.

この発明の実施の形態１における電流検出装置の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the electric current detection apparatus in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態２における電流検出装置の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the electric current detection apparatus in Embodiment 2 of this invention. 図２の矢印Ａ方向から見た正面図である。It is the front view seen from the arrow A direction of FIG. この発明の実施の形態２における他の実施例を示す電流検出装置の正面図である。It is a front view of the electric current detection apparatus which shows the other Example in Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態３における電流検出装置の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the electric current detection apparatus in Embodiment 3 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１プリント配線板、２導電パターン、３回路導体、４磁電変換素子、５信号処理部、６，７チップ状集磁コア、１０補助集磁コア。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Printed wiring board, 2 Conductive pattern, 3 Circuit conductor, 4 Magnetoelectric conversion element, 5 Signal processing part, 6, 7 Chip-shaped magnetic flux collecting core, 10 Auxiliary magnetic flux collecting core.

Claims

回路導体に流れる電流に基づいて発生する磁束を集磁するように基板上に所定の間隙を介して配置された一対のチップ状集磁コアと、上記一対のチップ状集磁コアの間隙に設けられ上記集磁された磁束を検出して上記電流に比例した信号を出力する磁電変換素子とを備えた電流検出装置。 Provided in a gap between a pair of chip-shaped magnetic collecting cores arranged on the substrate via a predetermined gap so as to collect magnetic flux generated based on the current flowing through the circuit conductor, and the pair of chip-shaped magnetic collecting cores And a magnetoelectric transducer that detects the collected magnetic flux and outputs a signal proportional to the current.

上記基板をプリント配線板で構成し、一対のチップ状集磁コアは上記プリント配線板の導体パターンにはんだ付けしたものであることを特徴とする請求項１記載の電流検出装置。 2. The current detection device according to claim 1, wherein the substrate is constituted by a printed wiring board, and the pair of chip-shaped magnetic flux collecting cores are soldered to a conductor pattern of the printed wiring board.

上記一対のチップ状集磁コアにそれぞれはんだ付け補助部材を設け、このはんだ付け補助部材を介してはんだ付けしたものであることを特徴とする請求項２記載の電流検出装置。 3. The current detecting device according to claim 2, wherein a soldering auxiliary member is provided on each of the pair of chip-shaped magnetic flux collecting cores and soldered via the soldering auxiliary member.

上記回路導体は、上記基板の背面側において、一対のチップ状集磁コアの中間に対応する位置に配設したものであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項記載の電流検出装置。 4. The current according to claim 1, wherein the circuit conductor is disposed at a position corresponding to the middle of the pair of chip-shaped magnetic flux collecting cores on the back side of the substrate. 5. Detection device.

上記基板の背面側において一対のチップ状集磁コアの位置に対応し、かつ、回路導体を跨架するように補助集磁コアを配置したことを特徴とする請求項４記載の電流検出装置。 5. The current detecting device according to claim 4, wherein an auxiliary magnetic flux collecting core is disposed so as to correspond to the position of the pair of chip-shaped magnetic flux collecting cores on the back side of the substrate and straddle the circuit conductor.

上記チップ状集磁コアと上記補助集磁コアの両方またはいずれか一方がフェライトコア材で形成されたものであることを特徴とする請求項５記載の電流検出装置。 6. The current detection device according to claim 5, wherein both or one of the chip-shaped magnetic flux collecting core and the auxiliary magnetic flux collecting core is formed of a ferrite core material.