JP2021128074A - クランプ型電流センサ - Google Patents

Abstract

【課題】クランプ型の電流センサに適した新たな絶縁構造を提供すること。【解決手段】電流センサ１０は、下側コア２５と、コイル部材３０と、２つのボビン４０と、２つの絶縁隔壁４６とを備えている。コイル部材３０は、コイル３２と、端子３８とを備えている。コイル３２は、ボビン４０に巻回されている。端子３８は、コイル３２の端部に接続されている。下側コア２５は、ボビン４０の受容部に下方から部分的に挿入されている。端子３８は、少なくとも部分的にボビン４０の受容部の下方に位置している。絶縁隔壁４６は、下側コア２５と、コイル部材３０の端子３８との間に位置している。【選択図】図５

Description

本発明は、クランプ型の電流センサに関する。

例えば、特許文献１には、絶縁構造を有するチョークコイルが開示されている。

特許文献１に開示されたチョークコイルは、２つのコアと、コイルが夫々巻回された２つのボビンと、コイルに夫々接続された２つの端子金具とを備えている。コアの夫々は、Ｕ字形状を有しており、これにより、２つの脚部を有している。ボビンの夫々は、絶縁体からなり、円筒形状を有している。コアの夫々の２つの脚部は、２つのボビンの内部に夫々挿入されており、これにより、閉じた磁路が形成されている。２つの端子金具は、絶縁隔壁によって互いに絶縁されており、これにより、絶縁耐性が向上している。

実開平６−４５３２２号公報

高圧電流が流れるコイル部品には、チョークコイルに限らず、絶縁構造が必要である。例えば、クランプ型の電流センサによって一次導体を流れる電流を測定する場合、電流センサのコアは、一次導体の周囲を囲むように配置される。一方、一次導体には、１０００Ｖ程度の高電圧の電流が流れる場合がある。一次導体がコアと接触した場合、電流センサに高電圧が印加されるおそれがある。

そこで、本発明は、クランプ型の電流センサに適した新たな絶縁構造を提供することを目的とする。

本発明は、第１の電流センサとして、
一次導体を流れる電流を測定するための電流センサであって、
前記電流センサは、磁性コアと、２つのコイル部材と、前記コイル部材に夫々対応する２つのボビンと、前記コイル部材に夫々対応する２つの絶縁隔壁とを備えており、
前記磁性コアは、上側コアと、下側コアとを備えており、
前記下側コアは、２つの下側脚部と、下側連結部とを有しており、
前記下側連結部は、前記下側脚部を水平方向において互いに連結しており、
前記下側脚部の夫々は、前記下側連結部から、前記水平方向と直交する上下方向において上方に延びており、
前記上側コアは、前記上下方向において前記下側コアの上に位置しており、前記下側コアに対して閉位置と開位置との間を相対的に移動可能に支持されており、
前記上側コアは、前記閉位置にあるとき、前記下側コアと共に閉じた磁路を形成し、
前記上側コアが前記開位置にあるとき、前記一次導体は、前記上側コアと前記下側コアとの間を通過するように配置可能であり、
前記コイル部材の夫々は、コイルと、端子とを備えており、
前記コイルの夫々は、対応する前記ボビンに巻回されており、
前記端子の夫々は、前記コイルの端部に接続されており、
前記ボビンの夫々は、受容部を有しており、
前記受容部の夫々は、前記ボビンを前記上下方向に貫通しており、
前記下側コアの前記下側脚部は、前記受容部に下方から夫々挿入されており、
前記端子の夫々は、少なくとも部分的に前記受容部の下方に位置しており、
前記絶縁隔壁の夫々は、前記下側コアと、対応する前記コイル部材の前記端子との間に位置している
電流センサを提供する。

また、本発明は、第２の電流センサとして、第１の電流センサであって、
前記ボビンの夫々は、下側鍔部を有しており、
前記下側鍔部の夫々は、前記上下方向において、前記受容部の下端に位置しており、
前記端子の夫々は、被接続部と、引出部とを有しており、
前記コイル部材の夫々において、前記被接続部は、前記コイルの前記端部に接続されており、前記引出部は、前記下側鍔部の下方に位置し、前記上下方向に沿って延びており、
前記絶縁隔壁の夫々は、前記上下方向と直交する水平面において、前記下側コアと、対応する前記コイル部材の前記端子の前記引出部との間に位置している
電流センサを提供する。

また、本発明は、第３の電流センサとして、第２の電流センサであって、
前記絶縁隔壁は、前記ボビンと夫々対応しており、
前記絶縁隔壁の夫々は、対応する前記ボビンの前記下側鍔部から下方に延びている
電流センサを提供する。

また、本発明は、第４の電流センサとして、第３の電流センサであって、
前記絶縁隔壁の夫々は、対応する前記ボビンの一部である
電流センサを提供する。

また、本発明は、第５の電流センサとして、第１から第４までのいずれかの電流センサであって、
前記電流センサは、付加的絶縁部材を備えており、
前記付加的絶縁部材は、前記下側コアの前記下側連結部を上方から覆っている
電流センサを提供する。

また、本発明は、第６の電流センサとして、第１から第５までのいずれかの電流センサであって、
前記電流センサは、定電圧部を備えており、
前記定電圧部は、所定の降伏電圧を有しており、２つの前記コイル部材の前記端子の間に接続されている
電流センサを提供する。

また、本発明は、第７の電流センサとして、第６の電流センサであって、
前記電流センサは、基板を備えており、
前記ボビンは、前記基板の上面に取り付けられており、
前記下側コアの前記下側連結部は、少なくとも部分的に前記基板の下方に位置しており、
前記定電圧部は、前記基板の上面に取り付けられている
電流センサを提供する。

また、本発明は、第８の電流センサとして、第７の電流センサであって、
前記電流センサは、付加的絶縁隔壁を備えており、
前記付加的絶縁隔壁は、前記上下方向と直交する水平面において、前記定電圧部と前記下側コアとの間に位置している
電流センサを提供する。

また、本発明は、第９の電流センサとして、第６から第８までのいずれかの電流センサであって、
前記定電圧部は、ツェナーダイオードから形成されている
電流センサを提供する。

本発明によれば、上側コアを開位置に位置させることで、一次導体を上側コアと下側コアとの間を通過するように配置できる。このように一次導体を配置した後、上側コアを閉位置に位置させることで、一次導体を流れる電流を測定できる。即ち、本発明の電流センサは、クランプ型の電流センサである。

本発明によれば、コイル部材の端子は、一次導体を流れる電流を測定するための測定回路に接続できる。絶縁隔壁の夫々は、磁性コアの下側コアと、端子との間に位置している。この配置により、端子と磁性コアとの間の沿面距離が長くなり、これにより、電流センサの絶縁耐性が向上する。即ち、本発明によれば、クランプ型の電流センサに適した新たな絶縁構造を提供できる。

本発明の実施の形態による電流センサを示す斜視図である。一次導体の輪郭及び測定導線の位置を破線で描画している。 図１の電流センサをＩＩ−ＩＩ線に沿って示す断面図である。断面図の端面は、電流センサの横方向（Ｙ方向）における中間面である。電流センサの上側コアが開位置にあるときの断面を破線で描画している。一次導体の輪郭を１点鎖線で描画している。電流センサの上側コアが閉位置にあるときの磁路を２点鎖線で描画している。 図１の電流センサの分解斜視図である。破線で囲んだ付加的絶縁部材を拡大して描画している。 図１の電流センサの内側構造体を示す斜視図である。内側構造体の一部（破線で囲んだ２つの部分）を拡大して描画している。ボビンに巻回されたコイルは、各導線を描画せず、１つの部材として描画している。 図４の内側構造体を示す別の斜視図である。測定導線の位置を破線で描画している。 図４の内側構造体を示す側面図である。隠れた受容部の輪郭及び端子の隠れた部位の輪郭を破線で描画している。 図４の内側構造体を示す背面図である。隠れた受容部の輪郭を破線で描画している。 図７の内側構造体をＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿って示す断面図である。 図４の内側構造体のボビンを示す斜視図である。付加的絶縁部材は、ボビンに取り付けられていない。 図９のボビンを示す別の斜視図である。 図９のボビンを示す側面図である。隠れた受容部の輪郭を破線で描画している。 図９のボビンを示す底面図である。 図９のボビンを示す斜視図である。ボビンには、付加的絶縁部材が取り付けられている。 図１３のボビンを示す底面図である。 図１３のボビンを示す斜視図である。ボビンは、基板に取り付けられている。 図１４のボビンを示す底面図である。基板の上面の導体パターンの位置、定電圧部の位置及び測定導線の位置を破線で描画している。

図１を参照すると、本発明の実施の形態による電流センサ１０は、一次導体８２を流れる電流（一次電流）を測定するための電流センサである。電流センサ１０には、２本の測定導線８８が接続されている。測定導線８８の夫々の一端は、電流センサ１０に接続されており、測定導線８８の夫々の他端は、測定回路（図示せず）に接続されている。一次導体８２に一次電流が流れると、電流センサ１０は、一次電流に応じた二次電流を生成する。生成された二次電流は、測定導線８８を流れる。測定回路によって二次電流の電流値を測定することで、一次電流の電流値を測定できる。本実施の形態において、一次導体８２には、交流電流が流れる。即ち、本実施の形態の電流センサ１０は、交流電流センサである。但し、本発明は、これに限られず、直流電流センサにも適用可能である。

以下、本実施の形態の電流センサ１０の全体的な構造について説明する。

図３を参照すると、電流センサ１０は、絶縁体からなるケース１２と、磁性コア２０と、２つのコイル部材３０と、絶縁体からなる２つのボビン４０と、基板５０と、絶縁体からなる付加的絶縁部材６０と、絶縁体からなる底部材１８とを備えている。図２及び図３を参照すると、磁性コア２０は、軟磁性体からなる上側コア２２と、軟磁性体からなる下側コア２５とを備えている。

２つのボビン４０は、コイル部材３０に夫々対応している。コイル部材３０の夫々は、対応するボビン４０に取り付けられている。下側コア２５及び付加的絶縁部材６０は、ボビン４０に取り付けられている。ボビン４０は、上述した部材と共に、基板５０に取り付けられている。即ち、下側コア２５、コイル部材３０、ボビン４０、基板５０及び付加的絶縁部材６０は、互いに組み合わされており、これにより、内側構造体１４が形成されている。本実施の形態の内側構造体１４は、下側コア２５と、２つのコイル部材３０と、２つのボビン４０と、基板５０と、付加的絶縁部材６０とを備えている。但し、内側構造体１４の構造は、本実施の形態に限られず、様々に変形可能である。例えば、内側構造体１４は、上述した部材に加えて、更に別の部材を備えていてもよい。

本実施の形態の電流センサ１０は、ケース１２と、上述のように組み立てられた内側構造体１４と、底部材１８とを備えている。

図１から図３までを参照すると、ケース１２は、主収容部１２２と、コア収容部１２４と、接続腕１２５と、連結腕１２６とを有している。主収容部１２２は、直方体形状を有しており、内側構造体１４を収容している。コア収容部１２４は、上下方向（Ｚ方向）において、主収容部１２２の上方（＋Ｚ側）に位置している。コア収容部１２４は、上側コア２２を収容している。接続腕１２５は、矩形の平板形状を有している。図１に示した接続腕１２５は、Ｚ方向と直交する水平面（ＸＹ平面）に沿って延びており、コア収容部１２４の下端（−Ｚ側の端）から、Ｚ方向と直交する水平方向（前後方向：Ｘ方向）において後方（−Ｘ方向）に突出している。連結腕１２６は、主収容部１２２と接続腕１２５とを互いに連結している。

詳しくは、連結腕１２６は、半円筒形状を有しており、Ｘ方向及びＺ方向の双方と直交する所定方向（横方向：Ｙ方向）に沿って延びている。連結腕１２６の半円筒は、Ｘ方向において後方に張り出しており、前方（＋Ｘ方向）に開いている。連結腕１２６の下端は、主収容部１２２の後面（−Ｘ側の面）の上端（＋Ｚ側の端）に繋がっており、連結腕１２６の上端は、接続腕１２５の後端面に繋がっている。連結腕１２６は、可撓性を有している。コア収容部１２４は、連結腕１２６を撓ませつつ、主収容部１２２に対して移動可能である。

図３を参照すると、底部材１８は、ＸＹ平面と平行な矩形の平板形状を有している。底部材１８には、複数の取付突起１８８が形成されている。取付突起１８８の夫々は、底部材１８の矩形板から、Ｙ方向外側に突出している。図１及び図３を参照すると、主収容部１２２の下端には、取付突起１８８と夫々対応する複数の取付孔１２８が形成されている。取付孔１２８の夫々は、主収容部１２２をＹ方向に貫通している。図１を図２と併せて参照すると、底部材１８は、取付突起１８８をケース１２の取付孔１２８と夫々係合させるようにして、内側構造体１４を収容したケース１２に取り付けられている。

本実施の形態の電流センサ１０は、ケース１２、内側構造体１４及び底部材１８の３つの部材のみを備えており、上述したように組み立てられている。但し、電流センサ１０の構造は、本実施の形態に限られず、様々に変形可能である。例えば、電流センサ１０は、上述した３つに部材に加えて、更に別の部材を備えていてもよい。一方、底部材１８は、必要に応じて設けてもよい。

以下、本実施の形態の磁性コア２０について説明する。

図２を参照すると、本実施の形態の磁性コア２０は、２つのコア部材（上側コア２２及び下側コア２５）のみを備えている。但し、本発明は、これに限られず、磁性コア２０は、３つ以上のコア部材を備えていてもよい。例えば、下側コア２５は、互いに別体に形成された３つのコア部材を接合した組立体であってもよい。

本実施の形態の上側コア２２及び下側コア２５の夫々は、互いに同じ材料からなる。より具体的には、上側コア２２及び下側コア２５の夫々は、圧粉コアである。但し、本発明は、これに限られず、電流センサ１０として必要な磁気特性を有している限り、上側コア２２及び下側コア２５の夫々の材料は特に限定されない。

上側コア２２は、コア収容部１２４に収容されており、コア収容部１２４に対して移動しないように保持されている。下側コア２５は、主収容部１２２に収容されており、主収容部１２２に対して移動しないように保持されている。即ち、上側コア２２は、Ｚ方向において下側コア２５の上に位置している。上側コア２２は、コア収容部１２４の主収容部１２２に対する相対移動に伴って、下側コア２５に対して相対的に位相可能である。より具体的には、上側コア２２は、下側コア２５に対して閉位置（図２において実線で示した上側コア２２の位置）と開位置（図２において破線で示した上側コア２２の位置）との間を相対的に移動可能に支持されている。

本実施の形態の上側コア２２及び下側コア２５の夫々は、互いに同様な形状を有している。より具体的には、上側コア２２及び下側コア２５の夫々は、Ｙ方向と直交する所定平面（ＸＺ平面）においてＵ字形状を有している。詳しくは、上側コア２２は、２つの上側脚部２２２と、上側連結部２２４とを有している。上側コア２２が閉位置にあるとき、上側連結部２２４は、上側脚部２２２をＸ方向において互いに連結しており、上側脚部２２２の夫々は、上側連結部２２４から、Ｚ方向において下方（−Ｚ方向）に延びている。下側コア２５は、２つの下側脚部２５２と、下側連結部２５４とを有している。下側連結部２５４は、下側脚部２５２をＸ方向において互いに連結している。下側脚部２５２の夫々は、下側連結部２５４から、Ｚ方向において上方に延びている。

上側コア２２が閉位置にあるとき、上側コア２２及び下側コア２５は、１つの閉じた磁性コア２０として機能する。詳しくは、上側コア２２が閉位置にあるとき、上側コア２２の２つの上側脚部２２２の下端面（−Ｚ側の端面）は、下側コア２５の２つの下側脚部２５２の上端面（＋Ｚ側の端面）の真上に夫々位置する。この結果、磁性コア２０に、閉じた磁路２０Ｐが形成される。即ち、上側コア２２は、閉位置にあるとき、下側コア２５と共に閉じた磁路２０Ｐを形成する。一方、上側コア２２が開位置にあるとき、一次導体８２は、上側コア２２と下側コア２５との間を通過するように配置可能である。

本実施の形態のコア収容部１２４は、ＸＺ平面において、上側コア２２に対応するＵ字形状を有している。この形状により、上側コア２２を開位置に位置させることで、一次導体８２をコア収容部１２４（上側コア２２）と主収容部１２２（下側コア２５）との間を通過するように配置できる。このように一次導体８２を配置した後、コア収容部１２４を移動させて上側コア２２を閉位置に位置させると、一次導体８２は、ＸＺ平面においてコア収容部１２４の内側に位置し、ＸＺ平面において磁性コア２０（上側コア２２及び下側コア２５）によって囲まれる。上述のように上側コア２２を開位置から閉位置に移動して一次導体８２を挟み込むことで、一次導体８２を流れる一次電流を測定できる。即ち、本実施の形態の電流センサ１０は、クランプ型の電流センサ１０である。

本実施の形態のコア収容部１２４には、バネ力を有するスプリング部１２９が設けられている。スプリング部１２９は、押圧端部（図２に描画せず）を有している。上側コア２２が閉位置にあるとき、スプリング部１２９の押圧端部は、スプリング部１２９のバネ力によって、上側コア２２を下方に押圧している。この結果、上側コア２２の２つの上側脚部２２２の下端面は、下側コア２５の２つの下側脚部２５２の上端面に押し付けられ、接触している。但し、本発明は、これに限られない。例えば、上側コア２２が閉位置にあるとき、上側コア２２の２つの上側脚部２２２の下端面は、下側コア２５の２つの下側脚部２５２の上端面から僅かに離れていてもよい。換言すれば、上側脚部２２２の下端面と下側脚部２５２の上端面との間に空間からなる磁気ギャップが形成されていてもよい。

本実施の形態の上側コア２２は、下側コア２５と同様なＵ字形状を有している。一方、本発明による上側コア２２の形状は、Ｕ字形状に限定されない。但し、一次導体８２を流れる電流を正確に検知するという観点から、上側コア２２のＸＺ平面における内面の形状は、一次導体８２のＸＺ平面における外面の形状に対応していることが好ましい。

本実施の形態によれば、上側コア２２が閉位置にあるとき、上側コア２２のＸＺ平面における内面は、一次導体８２と近接又は接触している。一次導体８２には、１０００Ｖ程度の高電圧の電流が流れる場合がある。例えば、一次導体８２の被覆が破損している場合、一次導体８２が上側コア２２と接触すると、電流センサ１０に高電圧が印加されるおそれがある。この結果、電流センサ１０の操作者が感電するおそれがある。一方、本実施の形態の電流センサ１０は、操作者の安全性を向上可能な絶縁構造を有している。この絶縁構造は、内側構造体１４に設けられている。以下、本実施の形態の内側構造体１４について説明する。

図５、図６及び図８を参照すると、本実施の形態の内側構造体１４は、既に説明した下側コア２５に加えて、２つのコイル部材３０と、２つのボビン４０と、基板５０と、付加的絶縁部材６０とを備えている。

図９から図１２までを参照すると、本実施の形態の２つのボビン４０は、互いに同じ形状を有している。ボビン４０の夫々は、ＸＺ平面について鏡対称な形状を有している。より具体的には、ボビン４０の夫々は、受容部４１と、上側鍔部４２と、主部４３と、下側鍔部４４とを有している。受容部４１の夫々は、ボビン４０をＺ方向に貫通しており、上方及び下方に開口している。主部４３の夫々は、ＸＹ平面において受容部４１全体を切れ目なく囲んでいる。上側鍔部４２の夫々は、Ｚ方向において、受容部４１の上端に位置している。下側鍔部４４の夫々は、Ｚ方向において、受容部４１の下端に位置している。詳しくは、上側鍔部４２の夫々は、主部４３の上端からＸＹ平面の外側に張り出しており、ＸＹ平面に沿って延びている。下側鍔部４４の夫々は、主部４３の下端からＸＹ平面の外側に張り出しており、ＸＹ平面に沿って延びている。

ボビン４０の夫々は、上述した部位に加えて、２つの端子保持部４５を有している。ボビン４０の夫々において、２つの端子保持部４５は、下側鍔部４４のＹ方向における両端に夫々位置しており、下側鍔部４４から下方に突出している。２つのボビン４０は、端子保持部４５がＸ方向外側に位置するようにして、Ｘ方向と直交する直交平面（ＹＺ平面）について鏡対称に配置されている。この結果、２つの受容部４１は、互いに離れてＸ方向に並んでいる。

本実施の形態のボビン４０の夫々は、上述の構造を有している。但し、ボビン４０の夫々が受容部４１を有している限り、ボビン４０の夫々の構造は、特に限定されない。例えば、ボビン４０の夫々において、上側鍔部４２及び下側鍔部４４は、必要に応じて設ければよい。

図４及び図８を参照すると、下側コア２５の２つの下側脚部２５２は、２つの受容部４１に下方から夫々挿入されている。即ち、２つのボビン４０は、２つの受容部４１が２つの下側脚部２５２を夫々受容できるようにして、Ｘ方向において互いに離れて配置されている。特に、Ｘ方向における２つの下側鍔部４４の間には隙間があいている。

図８を参照すると、下側コア２５の下側連結部２５４は、受容部４１の下方に位置しており、且つ、下側鍔部４４の下方に位置している。換言すれば、下側連結部２５４は、ボビン４０の外部に露出している。図４及び図８を参照すると、下側脚部２５２の夫々の大部分は、受容部４１の内部に受容されている。但し、下側脚部２５２の夫々の上端は、受容部４１の上方に位置しており、下側脚部２５２の夫々の下端は、受容部４１の下方に位置している。換言すれば、下側脚部２５２の夫々は、部分的に、ボビン４０の外部に露出している。但し、本発明は、これに限られない。例えば、下側脚部２５２の夫々は、受容部４１の内部に完全に受容されていてもよい。

図４から図８までを参照すると、本実施の形態のコイル部材３０の夫々は、コイル３２と、２つの端子３８とを備えている。２つのコイル部材３０のコイル３２は、ボビン４０に夫々対応している。

図４及び図７を参照すると、本実施の形態のコイル３２の夫々は、金属からなる導電体を、絶縁体からなる薄い絶縁皮膜によって覆った被覆電線である。コイル３２の夫々は、対応するボビン４０に巻回されている。ボビン４０に巻回されたコイル３２（被覆電線）の各ターン（図示せず）は、Ｚ方向と平行な中心軸の周りを、ＸＹ平面と斜交しつつ延びている。コイル３２の夫々は、２つの端部３２８を有している。端部３２８の夫々は、コイル３２のうちボビン４０に巻回された部位から、ＸＹ平面の外側に引き出されている。

図４を参照すると、コイル部材３０の夫々において、２つの端子３８は、対応するボビン４０に固定されている。詳しくは、図９から図１２までを参照すると、ボビン４０の夫々において、２つの端子３８は、２つの端子保持部４５にインサート成型されている。即ち、本実施の形態の４つの端子３８は、２つのボビン４０からなる組立体のＸＹ平面における４つの角に固定されている。但し、本発明は、これに限られない。例えば、４つの端子３８の配置は、必要に応じて変形可能である。また、端子３８の夫々は、端子保持部４５に圧入されていてもよいし、その他の方法でボビン４０に取り付けられていてもよい。

図６を参照すると、本実施の形態の端子３８の夫々は、金属からなるピンであり、Ｌ字形状を有している。端子３８の夫々は、被接続部３８２と、引出部３８４とを有している。被接続部３８２の夫々は、端子保持部４５からＸ方向外側に突出しており、Ｘ方向に沿って延びている。引出部３８４の夫々は、端子保持部４５から下方に突出しており、Ｚ方向に沿って延びている。図４及び図７を参照すると、コイル部材３０の夫々において、被接続部３８２は、コイル３２の端部３２８に夫々接続されている。即ち、端子３８の夫々は、コイル３２の対応する端部３２８に接続されている。この結果、コイル部材３０の夫々の２つの端子３８は、互いに電気的に接続されている。

本実施の形態の端子３８は、コイル３２と別体の部材である。４つの端子３８は、互いに同一の形状を有している。より具体的には、端子３８の夫々は、互いに直交する被接続部３８２と引出部３８４とを有するようにして、Ｌ字形状に曲げられた棒状の金属である。また、コイル部材３０の夫々において、コイル３２の２つの端部３２８は、端子３８の被接続部３８２に夫々絡げられている。但し、本発明は、これに限られない。例えば、コイル部材３０の夫々における端子３８の形状は、特に限定されない。また、コイル３２の２つの端部３２８は、端子３８の被接続部３８２に夫々溶接されていてもよい。

図４、図１５及び図１６を参照すると、本実施の形態の基板５０は、導電体からなる複数の導電パターン５６が形成されたプリント配線基板である。基板５０は、ＸＹ平面と平行な矩形フレーム形状を有している。即ち、基板５０のＸＹ平面における中間部には、矩形の孔が形成されている。基板５０は、上面５２と、下面５４とを有している。上面５２は、基板５０の上端に位置しており、下面５４は、基板５０の下端に位置している。上面５２及び下面５４の夫々には、導電パターン５６が形成されている。

図４及び図１６を参照すると、基板５０の上面５２には、定電圧部５８が設けられている。即ち、本実施の形態の電流センサ１０は、定電圧部５８を備えている。定電圧部５８は、基板５０の上面５２のＸ方向における両端のうちの一方のみに設けられている。即ち、本実施の形態の電流センサ１０は、定電圧部５８を１つのみ備えている。定電圧部５８は、上面５２のＹ方向における中間部に配置されている。

図１６を参照すると、本実施の形態の定電圧部５８は、２つのツェナーダイオード５８２から形成されている。２つのツェナーダイオード５８２は、直列に且つ互いに反対向きに接続されている。即ち、定電圧部５８は、所定の降伏電圧（ツェナー電圧）を有している。本実施の形態のツェナー電圧は、一次導体８２（図１参照）を流れる一次電流に起因してコイル３２に生じる電圧よりも低くなるように設定されている。また、定電圧部５８は、２つのコイル部材３０の端子３８の間に接続されている。

詳しくは、図１６を図４と併せて参照すると、コイル部材３０の夫々において、２つの端子３８は、１つの測定端子（端子）３８Ａと、１つの中間端子（端子）３８Ｂとから構成されている。２つのコイル部材３０の中間端子３８Ｂは、基板５０の導電パターン５６を介して、互いに接続されている。即ち、２つのコイル部材３０のコイル３２は、互いに直列に接続されている。２つのコイル部材３０の測定端子３８Ａは、基板５０の導電パターン５６を介して、定電圧部５８の両端に夫々接続されている。２つの測定導線８８は、定電圧部５８の両端に夫々接続されている。この回路構造により、コイル部材３０の測定端子３８Ａは、測定導線８８を介して、一次導体８２（図１参照）を流れる一次電流を測定するための測定回路（図示せず）に接続される。また、測定導線８８には、一次電流に応じた二次電流が流れる。

本実施の形態の電流センサ１０は、上述の回路構造を有している。但し、本発明における回路構造は、特に限定されない。また、上述の回路構造は、必要に応じて変形可能である。例えば、中間端子３８Ｂを設けることなく、２つのコイル３２を導電パターン５６によって直列に接続してもよい。この場合、コイル部材３０の夫々は、端子３８を１つのみ備えている。

以下、内側構造体１４に設けられた絶縁構造について説明する。

図６から図８までを参照すると、下側コア２５は、少なくとも部分的に、受容部４１の下方に位置している。また、端子３８の夫々は、少なくとも部分的に受容部４１の下方に位置している。即ち、端子３８は、ＸＹ平面において、下側コア２５を囲んでいる。この配置によれば、上側コア２２（図２参照）と一次導体８２（図２参照）との間の漏電に起因して、下側コア２５を介して、端子３８に高電圧が印加されるおそれがある。

一方、本実施の形態の電流センサ１０は、コイル部材３０に夫々対応する２つの絶縁隔壁４６を備えている。絶縁隔壁４６の夫々は、絶縁体からなり、下側コア２５と、対応するコイル部材３０の端子３８との間に位置している。この配置により、端子３８と磁性コア２０（特に、下側コア２５）との間の沿面距離が長くなり、これにより、電流センサ１０の絶縁耐性が向上する。即ち、本発明によれば、クランプ型の電流センサ１０に適した新たな絶縁構造を提供できる。

本実施の形態によれば、コイル部材３０の夫々において、端子３８の引出部３８４は、下側鍔部４４の下方に位置している。このように配置された引出部３８４には、高電圧が印加され易い。一方、本実施の形態によれば、絶縁隔壁４６の夫々は、ＸＹ平面において、下側コア２５と、対応するコイル部材３０の端子３８の引出部３８４との間に位置しており、引出部３８４の下端を越えて下方に延びている。この配置により、引出部３８４と下側コア２５との間の沿面距離が、より確実に長くなり、これにより、電流センサ１０の絶縁耐性が向上する。

図１０及び図１２を参照すると、本実施の形態の絶縁隔壁４６は、ボビン４０と夫々対応している。絶縁隔壁４６の夫々は、対応するボビン４０の下側鍔部４４から下方に延びている。特に、本実施の形態の絶縁隔壁４６の夫々は、対応するボビン４０の一部である。本実施の形態によれば、電流センサ１０（図３参照）の部品数を増やすことなく、電流センサ１０の絶縁耐性を向上できる。但し、本発明は、これに限られない。例えば、絶縁隔壁４６の夫々は、ボビン４０と別体の部材であってもよい。

本実施の形態の絶縁隔壁４６の夫々は、連結壁４６２と、２つの側壁４６４とを有している。連結壁４６２は、２つの端子３８の引出部３８４の間をＹ方向に沿って延びている。側壁４６４は、Ｙ方向における連結壁４６２の両端からＸ方向内側に延びている。即ち、絶縁隔壁４６の夫々は、ＸＹ平面においてＵ字形状を有している。引出部３８４は、ＸＹ平面においてＵ字の開口から離れて位置している。この配置によれば、引出部３８４と下側コア２５（図５参照）との間の沿面距離を、より確実に長くできる。また、絶縁隔壁４６をＵ字形状に形成することで、絶縁隔壁４６の強度を高めることができる。但し、本発明は、これに限られず、絶縁隔壁４６の構造は、必要に応じて変形可能である。

図３を参照すると、本実施の形態の付加的絶縁部材６０は、平板部６２と、２つの側板部６４とを有している。平板部６２は、ＸＹ平面と平行な矩形の平板形状を有している。側板部６４は、平板部６２のＹ方向における両縁に設けられている。側板部６４の夫々は、ＸＺ平面と平行な矩形の平板形状を有している。

図１３及び図１４を参照すると、付加的絶縁部材６０は、Ｘ方向における２つの絶縁隔壁４６の間に取り付けられている。詳しくは、付加的絶縁部材６０の側板部６４の夫々は、２つの絶縁隔壁４６の側壁４６４と係合しており、これにより、２つの絶縁隔壁４６と付加的絶縁部材６０とは、ＸＹ平面において閉じた隔壁（閉鎖隔壁）を形成している。詳しくは、側板部６４の夫々のＸ方向における両端部は、段差のある形状に形成されている。側壁４６４の夫々のＸ方向内側の端部は、側板部６４の段差形状と対応する段差形状に形成されている。この構造により、付加的絶縁部材６０と２つの絶縁隔壁４６とは、ＸＹ平面において隙間なく組み合わされている。

図５を参照すると、閉鎖隔壁は、ＸＹ平面において下側コア２５よりも大きく、基板５０の孔よりも小さい。図４を図５と併せて参照すると、ボビン４０は、閉鎖隔壁が基板５０の孔を通過するようにして、基板５０の上面５２に取り付けられている。閉鎖隔壁は、ＸＹ平面において、下側コア２５を切れ目なく覆っている。この構造により、ＸＹ平面における閉鎖隔壁の外側に位置する部位は、下側コア２５から確実に絶縁されている。

図１３及び図１４を参照すると、仮に、絶縁隔壁４６に側壁４６４が設けられていない場合、閉鎖隔壁を形成するためには、付加的絶縁部材６０のＸ方向におけるサイズを大きくする必要がある。即ち、付加的絶縁部材６０を大型化する必要がある。しかしながら、付加的絶縁部材６０を大型化すると、付加的絶縁部材６０の寸法精度が低下し易い。この結果、例えば、閉鎖隔壁に隙間が生じるおそれがある。一方、本実施の形態によれば、絶縁隔壁４６に側壁４６４が設けられているため、付加的絶縁部材６０のＸ方向におけるサイズを小さくできる。即ち、本実施の形態によれば、付加的絶縁部材６０を小型化できる。但し、本発明は、これに限られず、絶縁隔壁４６及び付加的絶縁部材６０の構造は、必要に応じて変形可能である。

図８を参照すると、付加的絶縁部材６０は、下側コア２５の下側連結部２５４を上方から覆っている。より具体的には、付加的絶縁部材６０の平板部６２は、Ｚ方向においてボビン４０の下側鍔部４４と下側連結部２５４との間に位置しており、Ｘ方向における２つの下側鍔部４４の間の隙間を塞いでいる。この配置より、下側コア２５とコイル３２との間の沿面距離を長くでき、これにより、電流センサ１０の絶縁耐性を向上できる。

上述したように、本実施の形態によれば、付加的絶縁部材６０を設けることで、電流センサ１０の絶縁耐性を更に向上できる。但し、本発明は、これに限られず、付加的絶縁部材６０は、必要に応じて設ければよい。例えば、コイル３２の夫々が、２つの下側鍔部４４の間の隙間から十分に離れている場合、付加的絶縁部材６０を設けなくてもよい。また、付加的絶縁部材６０の形状は、必要に応じて変形可能である。

図７を参照すると、本実施の形態において、下側コア２５の下側連結部２５４は、少なくとも部分的に基板５０の下方に位置している。一方、定電圧部５８は、基板５０の上面５２に取り付けられている。本実施の形態によれば、定電圧部５８を下側連結部２５４から空間的に遠ざけることができ、これにより、電流センサ１０の絶縁耐性を向上できる。

図１０及び図１２を参照すると、本実施の形態のボビン４０の夫々は、付加的絶縁隔壁４８を有している。即ち、電流センサ１０（図４参照）は、付加的絶縁隔壁４８を備えている。付加的絶縁隔壁４８の夫々は、下側鍔部４４から下方に突出した壁である。ボビン４０の夫々において、付加的絶縁隔壁４８は、下側鍔部４４のＸ方向外側の端に位置しており、Ｙ方向において下側鍔部４４の中間部に位置している。

図４及び図７を参照すると、定電圧部５８は、付加的絶縁隔壁４８のうちの一方によってＸＹ平面において囲まれるようにして配置されている。即ち、付加的絶縁隔壁４８は、ＸＹ平面において、定電圧部５８と下側コア２５との間に位置している。この配置より、定電圧部５８と下側コア２５との間の沿面距離が長くなり、これにより、電流センサ１０の絶縁耐性を向上できる。

図４を図１３と併せて参照すると、本実施の形態の付加的絶縁隔壁４８の夫々は、連結壁４８２と、２つの側壁４８４とを有している。連結壁４８２は、定電圧部５８のＸ方向の内側を覆うようにして、Ｙ方向に沿って延びている。側壁４６４は、Ｙ方向における定電圧部５８の両側を夫々覆うようにして、Ｘ方向に沿って延びている。即ち、付加的絶縁隔壁４８の夫々は、ＸＹ平面においてＵ字形状を有している。定電圧部５８は、ＸＹ平面においてＵ字の内側に位置しており、連結壁４８２及び側壁４８４によって三方から囲まれている。この配置によれば、定電圧部５８と下側コア２５との間の沿面距離を、より確実に長くできる。但し、本発明は、これに限られず、付加的絶縁隔壁４８の構造及び定電圧部５８の配置は、必要に応じて変形可能である。

本実施の形態の定電圧部５８は、ツェナーダイオード５８２（図１６参照）のコモンカソード部が付加的絶縁隔壁４８の連結壁４８２の近傍に位置するように配置されている。一般的に、コモンカソード部は、高電位になり易い部位である。一方、本実施の形態によれば、コモンカソード部と下側コア２５との間の沿面距離を更に長くできる。但し、本発明は、これに限られず、付加的絶縁隔壁４８に対する定電圧部５８の配置は、必要に応じて変形可能である。

本実施の形態の下側鍔部４４は、Ｙ方向における中間部においてＸ方向外側に張り出しており、定電圧部５８を上方から覆っている。この構造によれば、定電圧部５８とコイル３２との間の沿面距離を長くできる。但し、本発明は、これに限られず、下側鍔部４４の構造は、必要に応じて変形可能である。

本実施の形態によれば、２つの付加的絶縁隔壁４８の一方は、定電圧部５８を囲んでおり、２つの付加的絶縁隔壁４８の他方は、特に機能していない。従って、ボビン４０の一方にのみ付加的絶縁隔壁４８を設けてもよい。また、付加的絶縁隔壁４８をボビン４０と別体に形成してボビン４０に取り付けてもよい。但し、本実施の形態によれば、部品数を増やすことなく、２つのボビン４０の形状を同一にできる。即ち、部品の種類を増やすことなく、絶縁耐性を向上できる。

図４を図１２及び図１６と併せて参照すると、本実施の形態の定電圧部５８の２つのツェナーダイオード５８２は、１つのパッケージに組み込まれている。即ち、本実施の形態の定電圧部５８は、アレイタイプのパッケージから形成されている。但し、本発明は、これに限られない。例えば、定電圧部５８は、１つのツェナーダイオード５８２が夫々組み込まれた２つのシングルタイプのパッケージから形成されていてもよい。定電圧部５８が２つのパッケージからなる場合、２つのパッケージを２つの付加的絶縁隔壁４８によって夫々囲まれるように配置してもよい。

図４を図１３と併せて参照すると、本実施の形態の２つのボビン４０は、互いに別体の部材である。従って、Ｘ方向における２つのボビン４０の間の距離を、下側コア２５のＸ方向におけるサイズに合わせて調整できる。加えて、基板５０の配置を変えるだけで、ケース１２（図１参照）の連結腕１２６と定電圧部５８との間の位置関係を変更できる。但し、本発明は、これに限られない。例えば、ボビン４０の夫々は、１つのハウジングの一部であってもよい。より具体的には、２つのボビン４０の下側鍔部４４は、互いに隙間なく繋がっていてもよい。図５を参照すると、この場合、付加的絶縁部材６０の側板部６４の夫々は、ハウジングの一部であってもよい。より具体的には、２つの絶縁隔壁４６と２つの側板部６４とは、互いに一体に形成されていてもよい。図８を参照すると、この場合、付加的絶縁部材６０の平板部６２は、設ける必要がない。

本実施の形態は、既に説明した変形例に加えて、更に様々に変形可能である。例えば、コイル部材３０の端子３８を、Ｘ方向における２つのボビン４０の間に配置してもよい。この場合、絶縁隔壁４６は、Ｘ方向における２つのボビン４０の間に設ければよい。また、ボビン４０を巻回するコイル部材３０のコイル３２を絶縁テープ等の絶縁部材で覆ってもよい。

１０ 電流センサ
１２ ケース
１２２ 主収容部
１２４ コア収容部
１２５ 接続腕
１２６ 連結腕
１２８ 取付孔
１２９ スプリング部
１４ 内側構造体
１８ 底部材
１８８ 取付突起
２０ 磁性コア
２０Ｐ 磁路
２２ 上側コア
２２２ 上側脚部
２２４ 上側連結部
２５ 下側コア
２５２ 下側脚部
２５４ 下側連結部
３０ コイル部材
３２ コイル
３２８ 端部
３８ 端子
３８Ａ 測定端子（端子）
３８Ｂ 中間端子（端子）
３８２ 被接続部
３８４ 引出部
４０ ボビン
４１ 受容部
４２ 上側鍔部
４３ 主部
４４ 下側鍔部
４５ 端子保持部
４６ 絶縁隔壁
４６２ 連結壁
４６４ 側壁
４８ 付加的絶縁隔壁
４８２ 連結壁
４８４ 側壁
５０ 基板
５２ 上面
５４ 下面
５６ 導電パターン
５８ 定電圧部
５８２ ツェナーダイオード
６０ 付加的絶縁部材
６２ 平板部
６４ 側板部
８２ 一次導体
８８ 測定導線

Claims (9)

1. 一次導体を流れる電流を測定するための電流センサであって、
   前記電流センサは、磁性コアと、２つのコイル部材と、前記コイル部材に夫々対応する２つのボビンと、前記コイル部材に夫々対応する２つの絶縁隔壁とを備えており、
   前記磁性コアは、上側コアと、下側コアとを備えており、
   前記下側コアは、２つの下側脚部と、下側連結部とを有しており、
   前記下側連結部は、前記下側脚部を水平方向において互いに連結しており、
   前記下側脚部の夫々は、前記下側連結部から、前記水平方向と直交する上下方向において上方に延びており、
   前記上側コアは、前記上下方向において前記下側コアの上に位置しており、前記下側コアに対して閉位置と開位置との間を相対的に移動可能に支持されており、
   前記上側コアは、前記閉位置にあるとき、前記下側コアと共に閉じた磁路を形成し、
   前記上側コアが前記開位置にあるとき、前記一次導体は、前記上側コアと前記下側コアとの間を通過するように配置可能であり、
   前記コイル部材の夫々は、コイルと、端子とを備えており、
   前記コイルの夫々は、対応する前記ボビンに巻回されており、
   前記端子の夫々は、前記コイルの端部に接続されており、
   前記ボビンの夫々は、受容部を有しており、
   前記受容部の夫々は、前記ボビンを前記上下方向に貫通しており、
   前記下側コアの前記下側脚部は、前記受容部に下方から夫々挿入されており、
   前記端子の夫々は、少なくとも部分的に前記受容部の下方に位置しており、
   前記絶縁隔壁の夫々は、前記下側コアと、対応する前記コイル部材の前記端子との間に位置している
   電流センサ。
2. 請求項１記載の電流センサであって、
   前記ボビンの夫々は、下側鍔部を有しており、
   前記下側鍔部の夫々は、前記上下方向において、前記受容部の下端に位置しており、
   前記端子の夫々は、被接続部と、引出部とを有しており、
   前記コイル部材の夫々において、前記被接続部は、前記コイルの前記端部に接続されており、前記引出部は、前記下側鍔部の下方に位置し、前記上下方向に沿って延びており、
   前記絶縁隔壁の夫々は、前記上下方向と直交する水平面において、前記下側コアと、対応する前記コイル部材の前記端子の前記引出部との間に位置している
   電流センサ。
3. 請求項２記載の電流センサであって、
   前記絶縁隔壁は、前記ボビンと夫々対応しており、
   前記絶縁隔壁の夫々は、対応する前記ボビンの前記下側鍔部から下方に延びている
   電流センサ。
4. 請求項３記載の電流センサであって、
   前記絶縁隔壁の夫々は、対応する前記ボビンの一部である
   電流センサ。
5. 請求項１から請求項４までのいずれかに記載の電流センサであって、
   前記電流センサは、付加的絶縁部材を備えており、
   前記付加的絶縁部材は、前記下側コアの前記下側連結部を上方から覆っている
   電流センサ。
6. 請求項１から請求項５までのいずれかに記載の電流センサであって、
   前記電流センサは、定電圧部を備えており、
   前記定電圧部は、所定の降伏電圧を有しており、２つの前記コイル部材の前記端子の間に接続されている
   電流センサ。
7. 請求項６記載の電流センサであって、
   前記電流センサは、基板を備えており、
   前記ボビンは、前記基板の上面に取り付けられており、
   前記下側コアの前記下側連結部は、少なくとも部分的に前記基板の下方に位置しており、
   前記定電圧部は、前記基板の上面に取り付けられている
   電流センサ。
8. 請求項７記載の電流センサであって、
   前記電流センサは、付加的絶縁隔壁を備えており、
   前記付加的絶縁隔壁は、前記上下方向と直交する水平面において、前記定電圧部と前記下側コアとの間に位置している
   電流センサ。
9. 請求項６から請求項８までのいずれかに記載の電流センサであって、
   前記定電圧部は、ツェナーダイオードから形成されている
   電流センサ。

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