JP2024085266A - 電流検出器用コア - Google Patents

Abstract

【課題】面取り部を施すことにより、コア本体の平均磁路長を短縮し、面取り部を施していない原型よりも大きい電流に対応することを可能とする。【解決手段】被検出電流の導通時に発生する磁界が周回する磁路を形成するコア本体２と、コア本体２の周方向の一部に形成されたギャップ３と、を備え、面取り部６が、ギャップ３に隣接するコア本体２の磁路形成部７において、磁路形成部７の断面の一部を切除することにより形成され、面取り部６は、周方向に直交する軸方向における磁路形成部７の中央部に隣接した第１縁６ａから、軸方向における磁路形成部の端部４上に位置する第２縁６ｂにかけて形成される。【選択図】図１

Description

本発明は、電流検出器用コアに関する。

電流検出器は、電路周りに発生する磁場をコアで収束し、コアのギャップ部に設置されたホールＩＣのような検出器を用いて、磁束の変化から電流値を測定する。

特開２００９－３００１９６号公報

電流検出器を用いて大電流を測定するためには、コア内の磁束密度が飽和して直線性が劣化することを回避するため、サイズを大きくする必要があり、装置の大型化とコストの増加を招く。サイズを大きくせずにギャップ部を広くする方法もあるが、耐外部磁界性の影響が大きくなり、精度が悪化するおそれがある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、大型化を抑制し得るとともに、精度を落とさずに電流を検出し得る電流検出器に適用される、電流検出器用コアを提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係る電流検出器用コアは、下記を特徴としている。

被検出電流の導通時に発生する磁界が周回する磁路を形成するコア本体と、
前記コア本体の周方向の一部に形成されたギャップと、を備え、
面取り部が、前記ギャップに隣接する前記コア本体の磁路形成部において、当該磁路形成部の断面の一部を切除することにより形成され、
前記面取り部は、前記周方向に直交する軸方向における前記磁路形成部の中央部に隣接した第１縁から、前記軸方向における前記磁路形成部の端部上に位置する第２縁にかけて形成される、
電流検出器用コア。

本発明によれば、面取り部を施すことにより、コア本体の平均磁路長が短縮されるため、電路から発生する磁束を集積する体積が減少し、コア本体内の磁束密度が低減される。よって、面取り部を施していない原型よりも大きい電流に対応することが可能となる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図１は、本発明の実施形態に係る電流検出器用コアの原型及び実施形態に係る電流検出器用コアの斜視図である。 図２は、実施形態に係る電流検出器用コアの正面図である。 図３は、図１及び図２の実施形態に係る電流検出器用コアの図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）上面図、（Ｄ）は側面図である。 図４は、他の実施形態に係る電流検出器用コアの図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）上面図、（Ｄ）は側面図である。図である。 図５は、比較例の電流検出器用コアの図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）上面図、（Ｄ）は側面図である。図である。 図６は、比較例の電流検出器用コアの図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）上面図、（Ｄ）は側面図である。

本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。

図１に示す様に、本発明の実施形態に係る電流検出器用コア１は、上段に示す電流検出器用コア１の原型１Ａを加工することにより形成される。電流検出器用コア１は、例えば図示せぬ樹脂ケース等に収容されて使用される。

原型１Ａ及び電流検出器用コア１は、全体として略四角リングの形状をなすコア本体２を有する。コア本体２の周方向の一部にギャップ３が形成されており、詳細には略Ｃ字リング形状をなしている。コア本体２の面内における内側には、断面角形状の中空部８が形成されている。コア本体２は、例えばフェライトにより形成されるが、他の磁性材料や、磁性材料の金属板を複数積層することにより形成されてもよい。

図示せぬホール素子が、ギャップ３内に挿入され、所定位置にて位置決めされる。これにより、電流検出器が完成する。電流検出器は、電流検出器用コア１の中空部８を貫通する方向に被検出電流を導通させて使用することができる。中空部８内に被検出電流が導通されると、それによって発生する磁界がコア本体２の内部を通じて周回する。このときギャップ３を通る磁束がホール素子で電圧信号に変換され、これをホール素子に接続した増幅回路で増幅したものが検出信号として取り出される。

電流検出器用コア１は、例えば、切削装置等を用いて原型１Ａのコア本体２を切削加工することにより形成される。加工により、面取り部６が、ギャップ３に隣接するコア本体２の磁路形成部７において、磁路形成部７の断面の一部を切除することにより形成される。面取り部６は、磁路形成部７の上面（一面）５上であって、かつ、磁路形成部７の端部４に到達するように形成される。

面取り部６は、周方向に直交する軸方向Ｌ（一点鎖線）における磁路形成部７の端部４上に位置する第１縁６ａから、端部４よりも軸方向Ｌにおいて磁路形成部７の中央部Ｃ（二点鎖線）に近い第２縁６ｂにかけて形成される。

第１縁６ａは、原型１Ａにおける端部４上に存在するのであり、言い換えると、原型１Ａからの切削加工を経て面取り部６を形成しても、原型１Ａの端部４の少なくとも一部は残っている。第２縁６ｂは、磁路形成部７の上面５の縁部にも相当し、端部４よりも軸方向Ｌにおける中央部Ｃに近い位置に位置している。言い換えると、原型１Ａからの切削加工を経て面取り部６を形成しても、原型１Ａの上面５の少なくとも一部は残っている。

実施形態の電流検出器用コア１によれば、面取り部６を施すことにより、コア本体２の平均磁路長（コア本体２の平均長さ）が短縮されるため、電路から発生する磁束を集積する体積が減少し、コア本体２内の磁束密度が低減される。よって電流検出器用コア１は、面取り部６を施していない原型１Ａよりも大きい電流に対応することが可能となる。

言い換えると、電流検出器用コア１は、原型１Ａのサイズのままで、大電流を検出することができ、省スペース化を図ることができるとともに、コストを抑えることも可能となる。また、ギャップ３を拡げる必要もないため、外部磁界に対する耐性も確保することができ、電流検出の精度が低減することも防止することができる。

実施形態において、面取り部６は第１縁６ａから第２縁６ｂの間で直線状に延びる平面状に形成されているが、曲面状であってもよい。

また、第１縁６ａは、第２縁６ｂが位置する磁路形成部７の上面５から、磁路形成部７の断面における２／３の深さまでの間の位置に形成することが望ましい。図２の例では、磁路形成部７の厚さＴに対し、第１縁６ａが位置する位置ｔは、ｔ＜２／３Ｔに設定することが望ましい。これにより、コア本体２内の磁束密度を低減しつつ、外部磁界に対する耐性及びコア本体２内の磁束の直線性を大きく損なうことを抑制することができる。

図３は、図１及び図２の実施形態に係る電流検出器用コア１の図である。特に図３（Ｃ）（Ｄ）に示す様に、面取り部６は、軸方向Ｌにおいて、磁路形成部７の両端に形成可能である。この場合でも、原型１Ａの上面５の少なくとも一部は残っている。本実施形態は、原型１Ａに比べて、外部磁界に対する耐性、磁束の直線性、コア本体２内の磁束密度、とも良好な結果が得られた。また、加工も容易である。

図４は、他の実施形態に係る電流検出器用コア１の図である。本実施形態では、上記実施形態における面取り部６に加え、他の面取り部６Ａが、側面に形成されている。すなわち、他の面取り部６Ａは、ギャップ３に隣接せず、磁路形成部７に対して直交するように接続された他の磁路形成部９に形成されている。本実施形態は、原型１Ａに比べて、外部磁界に対する耐性、コア本体２内の磁束密度について良好な結果が得られた。加工も容易である。これにより、外部磁界に対する耐性をさらに向上させることができる。

図５に示す比較例では、他の面取り部６Ｂが、磁路形成部７に対抗する下面に形成されている。本例は、原型１Ａに比べて、外部磁界に対する耐性、磁束の直線性、コア本体２内の磁束密度、とも良好な結果が得られなかった。

図６に示す比較例では、面取り部６の第１縁６ａが端部４の下端に一致しており、原型１Ａの端部４が残っていない。本例は、原型１Ａに比べて、外部磁界に対する耐性ついて良好な結果が得られなかった。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

ここで、上述した本発明の実施形態に係る電流検出器用コアの特徴をそれぞれ以下［１］～［３］に簡潔に纏めて列記する。
［１］被検出電流の導通時に発生する磁界が周回する磁路を形成するコア本体（コア本体２）と、
前記コア本体の周方向の一部に形成されたギャップ（ギャップ３）と、を備え、
面取り部（面取り部６）が、前記ギャップに隣接する前記コア本体の磁路形成部（磁路形成部７）において、当該磁路形成部の断面の一部を切除することにより形成され、
前記面取り部は、前記周方向に直交する軸方向における前記磁路形成部の端部（端部４）上に位置する第１縁（第１縁６ａ）から、前記端部よりも前記軸方向における前記磁路形成部の中央部に近い位置に位置する第２縁（第２縁６ｂ）にかけて形成される、
電流検出器用コア（電流検出器用コア１）。

上記［１］の構成の電流検出器用コアによれば、面取り部を施すことにより、コア本体の平均磁路長が短縮されるため、電路から発生する磁束を集積する体積が減少し、コア本体内の磁束密度が低減される。よって、面取り部を施していない原型よりも大きい電流に対応することが可能となる。

［２］前記第１縁は、前記第２縁が位置する前記磁路形成部の一面（上面５）から、前記磁路形成部の断面における２／３の深さまでの間の位置に形成される、
上記［１］に記載の電流検出器用コア。

上記［２］の構成の電流検出器用コアによれば、コア本体内の磁束密度を低減しつつ、外部磁界に対する耐性及びコア本体内の磁束の直線性を大きく損なうことを抑制することができる。

［３］他の面取り部（面取り部６Ａ）が、前記ギャップに隣接する磁路形成部と直交する他の磁路形成部（磁路形成部９）に形成されている、
上記［１］又は［２］に記載の電流検出器用コア。

上記［３］の構成の電流検出器用コアによれば、外部磁界に対する耐性をさらに向上させることができる。

１ 電流検出器用コア
２ コア本体
３ ギャップ
４ 端部
５ 上面（一面）
６ 面取り部
６ａ 第１縁
６ｂ 第２縁
７ 磁路形成部

Claims (3)

1. 被検出電流の導通時に発生する磁界が周回する磁路を形成するコア本体と、
   前記コア本体の周方向の一部に形成されたギャップと、を備え、
   面取り部が、前記ギャップに隣接する前記コア本体の磁路形成部において、当該磁路形成部の断面の一部を切除することにより形成され、
   前記面取り部は、前記周方向に直交する軸方向における前記磁路形成部の端部上に位置する第１縁から、前記端部よりも前記軸方向における前記磁路形成部の中央部に近い位置に位置する第２縁にかけて形成される、
   電流検出器用コア。
2. 前記第１縁は、前記第２縁が位置する前記磁路形成部の一面から、前記磁路形成部の断面における２／３の深さまでの間の位置に形成される、
   請求項１に記載の電流検出器用コア。
3. 他の面取り部が、前記ギャップに隣接する磁路形成部と直交する他の磁路形成部に形成されている、
   請求項１に記載の電流検出器用コア。

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