JP4585130B2 - 電流検出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車のバッテリーの負荷電流を電路に非接触の状態で検出する電流検出装置に関するものであり、詳細には前記電路の磁束変化を磁電変換素子により検出してなるものに係る。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の電流検出装置９０の例を示すものが図４であり、フェライトや珪素鋼板などにより全体形状が略ロ字状で中空部９１ｂを有するように形成され、一辺にギャップ部９１ａが設けられたコア９１は、熱可塑性樹脂によるケース９２内に前記ケース９２の開口部９２ａと前記中空部９１ｂが合致するように取付けられるものとされている。なお、前記ケース９２には、入出力用のコネクタ端子９３ａ内蔵コネクタ９３が一体成形されている。
【０００３】
又、磁束を検出するホール素子などの磁電変換素子９４を、前記磁電変換素子９４の出力を増幅する回路９５などとともに、コネクタ端子接続用のランド穴９６ａを設けたプリント回路基板９６にリードを直立させて実装し、前記プリント回路基板９６を螺着などにより前記ケース９２に固定し、前記コア９１の前記ギャップ部９１ａに臨むものとされている。そして、前記プリント回路基板９６のランド穴９６ａとコネクタ端子９３ａを半田付けなどで接続する。
【０００４】
その後、磁電変換素子９４自体の持つ感度のばらつきと、不平衡電圧のばらつきや、増幅回路で使用しているオペアンプのオフセット電圧のばらつきをキャンセルするため、プリント回路基板９６に実装している回路９５の抵抗器の定数を調整する。さらに、前記コア９１のギャップ部９１ａにはある程度の公差を持たせてあり、前記磁電変換素子９４の取付け角度による感度も変化してしまうため、この感度の変化分も含めて、前記回路９５で調整する必要がある。この調整には、前記回路９５のボリュームによる調整やレーザートリミングによる調整などがある。
【０００５】
この調整後、前記ケース９２内にモールド材を充填して前記コア９１とプリント回路基板９６の固定と、蓋の代わりに耐防水を確保し、前記コア９１やプリント回路基板９６の耐振動性を確保する。
【０００６】
このように構成した電流検出装置９０は、前記コア９１の中空部９１ｂを通る前記ケース９２の開口部９２ａ内に、バスバーなどの電路９７を貫通し、コネクタ９３のコネクタ端子９３ａに外部装置を取付けることにより、前記電路９７に流れる電流を計測できるものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した従来の構成の電流検出装置９０においては、前記した調整作業を必要とするため、回路調整面は上部から調整しやすい位置に制限され、前記プリント回路基板９６を立てるなど構造的に小型化の実施が困難なものであった。
【０００８】
又、前記コア９１は磁性体により構成されているが、磁性体の持つヒステリシスにより電路９７に電流が流れた後０に戻っても前記コア９１のギャップ９１ａには残留磁束と呼ばれる磁束が残ってしまう。この磁束を磁電変換素子９４が検出し電流検出装置９０が誤差として出力してしまう問題点がある。
【０００９】
さらに、比較的大きな電流を検出する場合、電路９７の断面積も大きくなる。
前記コア９１の内径は電路９７の断面の大きさにより決まるため、大電流用では前記コア９１のサイズが大きくなり、結果電流検出装置９０の外形も大きくなるという問題点を生じていた。
【００１０】
本発明は、上記した従来の課題を解決するための具体的手段として、検出すべき電流が流れる電路の磁束変化を磁電変換素子により非接触で検出し、前記磁電変換素子の出力により電流を測定する電流検出装置において、前記電路はエッジワイズ巻線により形成しケース内に搭載され、前記エッジワイズ巻線は内孔部に磁電変換素子である回路内蔵ホールＩＣを配置し、前記エッジワイズ巻線の両端の端子部は前記ケースに設けた電路接続用端子に接続し、前記回路内蔵ホールＩＣのリードは前記ケースに設けたコネクタ端子に接続してなり、前記ケース内に前記回路内蔵ホールＩＣを前記エッジワイズ巻線の高さ方向の中心に配置されるように高さが調整された前記回路内蔵ホールＩＣを載置する台座を設けたことを特徴とする電流検出装置を提供することで課題を解決するものである。
【０００１１】
【発明の実施の形態】
次に本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。図１〜図３は本発明の実施形態を示すものであり、図中に符号１で示すものは本発明に係る電流検出装置である。前記電流検出装置１は基本的にケース２、エッジワイズ巻線３及び回路内蔵ホールＩＣ４から構成されてなるものである。
【００１２】
まず、前記ケース２は上面が開放されてなり、側壁に検出すべき電流が流れるバスバーなどによる電路５が接続される電路接続用端子２ａと、前記回路内蔵ホールＩＣ４のリード４ａが接続されるコネクタ端子２ｂが一体成形されている。
又、前記ケース２の底部には前記回路内蔵ホールＩＣ４を載置する台座２ｃが設けられており、この台座２ｃもケース２に一体形成されてなるものである。
【００１３】
次に、エッジワイズ巻線３は銅など導電性の良い材料よりなる平角線を、幅広面が中心軸に直交する方向でコイル状に形成した従来からある巻線形状であり、線積率（巻線がしめる割合）を稼ぐことができる特徴を持つ。このエッジワイズ巻線３を計測する電流の大きさにより１段〜数段重ねにすることで、エッジワイズ巻線３の中心部の内孔部３ｂには、エッジワイズ巻線３に流れる電流に応じてアンペアの右ねじの法則により、磁束を集中させることができるものである。
【００１４】
さらに、回路内蔵ホールＩＣ４はホール素子の感度やオフセットのばらつきを調整する調整回路及び、出力を増幅する増幅回路を内蔵したものであり、回路内蔵ホールＩＣ４単体で、ばらつきの補正、出力の増幅、温度特性の補正など完結するものである。この回路内蔵ホールＩＣ４は専用の通信による調整機能を持ち、パーソナルコンピュータなどによりシリアル通信を行うことにで各調整を行うことができるものである。
【００１５】
そして、上記各部品の組付けは、まず、前記ケース２の上面より前記エッジワイズ巻線３を挿入し、前記エッジワイズ巻線３の巻き始めと巻き終わりの端部の端子部３ａを前記ケース２に一体成形した電路接続用端子２ａとネジ締めやスポット溶接などにより電気的に接続する。この際、前記ケース２の底面に設けた台座２ｃがエッジワイズ巻線３の内孔部３ｂに入るように配置される。
【００１６】
次に、前記回路内蔵ホールＩＣ４のリード４ａを所定形状にフォーミングしておき、前記エッジワイズ巻線３の中央に位置する台座２ｃ上に配置するとともに、前記リード４ａを前記ケース２の側壁に設けたコネクタ端子２ｂに電気的に接続する。この際、前記台座２ｃは前記回路内蔵ホールＩＣ４が前記エッジワイズ巻線３の高さ方向の中心に配置されるように高さが調整されており、これにより、前記エッジワイズ巻線３の磁束が最も強い場所に配置される。又、前記回路内蔵ホールＩＣ４のリード４ａは前記エッジワイズ巻線３に接触しないようにフォーミングされており、必要であれば絶縁テープを挟む等して絶縁を保つものである。
【００１７】
その後、前記電流検出装置１に防水構造が必要な場合には、前記ケース２の内部に樹脂モールドを施したり、樹脂の蓋を超音波溶着することで防水構造が得られるものとなる。又、防水構造が必要でない場合は、単にケース１の上面を樹脂の蓋で塞ぎ、ねじ締めなどをすれば良い。
【００１８】
以上の構成とした電流検出装置１によれば、ケース２に設けた電路接続用端子２ａに電路５を接続し、コネクタ端子２ｂに外部装置を取付けることにより、従来と同様に電路５に流れる電流を計測できるものとなる。
【００１９】
そして、磁電変換素子として回路内蔵ホールＩＣ４を使用しているため、従来のようにプリント基板を使用する必要がないものとなるとともに、このプリント基板に実装される回路の調整も、電流検出装置１の組立時には必要がないものとなるため、電流検出装置１を小型にできるとともに、組立を容易なものとすることができる。又、使用する部品の数を少ないものとすることができるため、部品間どうしの配置関係を精度の高いものとすることができる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明により電流検出装置１を以上の構成としたことで、増幅や調整用の回路及びプリント回路基板が不要となり、組立て作業が簡単になるとともに、小型化が可能なものとなる。
【００２１】
又、従来のコアを廃止し、エッジワイズ巻線３を使用していることにより、コアによるヒステリシスによる精度の悪化、コアのギャップにホール素子を挿入するような複雑な構造、コアのギャップが温度特性により変化することによって起こる磁束の変化等の問題等をなくし、精度が良いものとなる。前記エッジワイズ巻線３は温度特性をほとんど持たないため、電流検出装置１としての温度特性も良好となる。
【００２２】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電流検出装置の第一実施形態を示す説明図である。
【図２】図１に示す電流検出装置の正面図である。
【図３】図２に示す電流検出装置のＡ―Ａ線に沿う断面図である。
【図４】従来の電流検出装置を示す説明図である。
【符号の説明】
１ ……電流検出装置
２ ……ケース
２ａ……電路接続用端子
２ｂ……コネクタ端子
２ｃ……台座
３ ……エッジワイズ巻線
３ａ……端子部
３ｂ……内孔部
４……回路内蔵ホールＩＣ
４ａ……リード
５……電路
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車のバッテリーの負荷電流を電路に非接触の状態で検出する電流検出装置に関するものであり、詳細には前記電路の磁束変化を磁電変換素子により検出してなるものに係る。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の電流検出装置９０の例を示すものが図４であり、フェライトや珪素鋼板などにより全体形状が略ロ字状で中空部９１ｂを有するように形成され、一辺にギャップ部９１ａが設けられたコア９１は、熱可塑性樹脂によるケース９２内に前記ケース９２の開口部９２ａと前記中空部９１ｂが合致するように取付けられるものとされている。なお、前記ケース９２には、入出力用のコネクタ端子９３ａ内蔵コネクタ９３が一体成形されている。
【０００３】
又、磁束を検出するホール素子などの磁電変換素子９４を、前記磁電変換素子９４の出力を増幅する回路９５などとともに、コネクタ端子接続用のランド穴９６ａを設けたプリント回路基板９６にリードを直立させて実装し、前記プリント回路基板９６を螺着などにより前記ケース９２に固定し、前記コア９１の前記ギャップ部９１ａに臨むものとされている。そして、前記プリント回路基板９６のランド穴９６ａとコネクタ端子９３ａを半田付けなどで接続する。
【０００４】
その後、磁電変換素子９４自体の持つ感度のばらつきと、不平衡電圧のばらつきや、増幅回路で使用しているオペアンプのオフセット電圧のばらつきをキャンセルするため、プリント回路基板９６に実装している回路９５の抵抗器の定数を調整する。さらに、前記コア９１のギャップ部９１ａにはある程度の公差を持たせてあり、前記磁電変換素子９４の取付け角度による感度も変化してしまうため、この感度の変化分も含めて、前記回路９５で調整する必要がある。この調整には、前記回路９５のボリュームによる調整やレーザートリミングによる調整などがある。
【０００５】
この調整後、前記ケース９２内にモールド材を充填して前記コア９１とプリント回路基板９６の固定と、蓋の代わりに耐防水を確保し、前記コア９１やプリント回路基板９６の耐振動性を確保する。
【０００６】
このように構成した電流検出装置９０は、前記コア９１の中空部９１ｂを通る前記ケース９２の開口部９２ａ内に、バスバーなどの電路９７を貫通し、コネクタ９３のコネクタ端子９３ａに外部装置を取付けることにより、前記電路９７に流れる電流を計測できるものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した従来の構成の電流検出装置９０においては、前記した調整作業を必要とするため、回路調整面は上部から調整しやすい位置に制限され、前記プリント回路基板９６を立てるなど構造的に小型化の実施が困難なものであった。
【０００８】
又、前記コア９１は磁性体により構成されているが、磁性体の持つヒステリシスにより電路９７に電流が流れた後０に戻っても前記コア９１のギャップ９１ａには残留磁束と呼ばれる磁束が残ってしまう。この磁束を磁電変換素子９４が検出し電流検出装置９０が誤差として出力してしまう問題点がある。
【０００９】
さらに、比較的大きな電流を検出する場合、電路９７の断面積も大きくなる。
前記コア９１の内径は電路９７の断面の大きさにより決まるため、大電流用では前記コア９１のサイズが大きくなり、結果電流検出装置９０の外形も大きくなるという問題点を生じていた。
【００１０】
本発明は、上記した従来の課題を解決するための具体的手段として、検出すべき電流が流れる電路の磁束変化を磁電変換素子により非接触で検出し、前記磁電変換素子の出力により電流を測定する電流検出装置において、前記電路はエッジワイズ巻線により形成しケース内に搭載され、前記エッジワイズ巻線は内孔部に磁電変換素子である回路内蔵ホールＩＣを配置し、前記エッジワイズ巻線の両端の端子部は前記ケースに設けた電路接続用端子に接続し、前記回路内蔵ホールＩＣのリードは前記ケースに設けたコネクタ端子に接続してなり、前記ケース内に前記回路内蔵ホールＩＣを前記エッジワイズ巻線の高さ方向の中心に配置されるように高さが調整された前記回路内蔵ホールＩＣを載置する台座を設けたことを特徴とする電流検出装置を提供することで課題を解決するものである。
【０００１１】
【発明の実施の形態】
次に本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。図１〜図３は本発明の実施形態を示すものであり、図中に符号１で示すものは本発明に係る電流検出装置である。前記電流検出装置１は基本的にケース２、エッジワイズ巻線３及び回路内蔵ホールＩＣ４から構成されてなるものである。
【００１２】
まず、前記ケース２は上面が開放されてなり、側壁に検出すべき電流が流れるバスバーなどによる電路５が接続される電路接続用端子２ａと、前記回路内蔵ホールＩＣ４のリード４ａが接続されるコネクタ端子２ｂが一体成形されている。
又、前記ケース２の底部には前記回路内蔵ホールＩＣ４を載置する台座２ｃが設けられており、この台座２ｃもケース２に一体形成されてなるものである。
【００１３】
次に、エッジワイズ巻線３は銅など導電性の良い材料よりなる平角線を、幅広面が中心軸に直交する方向でコイル状に形成した従来からある巻線形状であり、線積率（巻線がしめる割合）を稼ぐことができる特徴を持つ。このエッジワイズ巻線３を計測する電流の大きさにより１段〜数段重ねにすることで、エッジワイズ巻線３の中心部の内孔部３ｂには、エッジワイズ巻線３に流れる電流に応じてアンペアの右ねじの法則により、磁束を集中させることができるものである。
【００１４】
さらに、回路内蔵ホールＩＣ４はホール素子の感度やオフセットのばらつきを調整する調整回路及び、出力を増幅する増幅回路を内蔵したものであり、回路内蔵ホールＩＣ４単体で、ばらつきの補正、出力の増幅、温度特性の補正など完結するものである。この回路内蔵ホールＩＣ４は専用の通信による調整機能を持ち、パーソナルコンピュータなどによりシリアル通信を行うことにで各調整を行うことができるものである。
【００１５】
そして、上記各部品の組付けは、まず、前記ケース２の上面より前記エッジワイズ巻線３を挿入し、前記エッジワイズ巻線３の巻き始めと巻き終わりの端部の端子部３ａを前記ケース２に一体成形した電路接続用端子２ａとネジ締めやスポット溶接などにより電気的に接続する。この際、前記ケース２の底面に設けた台座２ｃがエッジワイズ巻線３の内孔部３ｂに入るように配置される。
【００１６】
次に、前記回路内蔵ホールＩＣ４のリード４ａを所定形状にフォーミングしておき、前記エッジワイズ巻線３の中央に位置する台座２ｃ上に配置するとともに、前記リード４ａを前記ケース２の側壁に設けたコネクタ端子２ｂに電気的に接続する。この際、前記台座２ｃは前記回路内蔵ホールＩＣ４が前記エッジワイズ巻線３の高さ方向の中心に配置されるように高さが調整されており、これにより、前記エッジワイズ巻線３の磁束が最も強い場所に配置される。又、前記回路内蔵ホールＩＣ４のリード４ａは前記エッジワイズ巻線３に接触しないようにフォーミングされており、必要であれば絶縁テープを挟む等して絶縁を保つものである。
【００１７】
その後、前記電流検出装置１に防水構造が必要な場合には、前記ケース２の内部に樹脂モールドを施したり、樹脂の蓋を超音波溶着することで防水構造が得られるものとなる。又、防水構造が必要でない場合は、単にケース１の上面を樹脂の蓋で塞ぎ、ねじ締めなどをすれば良い。
【００１８】
以上の構成とした電流検出装置１によれば、ケース２に設けた電路接続用端子２ａに電路５を接続し、コネクタ端子２ｂに外部装置を取付けることにより、従来と同様に電路５に流れる電流を計測できるものとなる。
【００１９】
そして、磁電変換素子として回路内蔵ホールＩＣ４を使用しているため、従来のようにプリント基板を使用する必要がないものとなるとともに、このプリント基板に実装される回路の調整も、電流検出装置１の組立時には必要がないものとなるため、電流検出装置１を小型にできるとともに、組立を容易なものとすることができる。又、使用する部品の数を少ないものとすることができるため、部品間どうしの配置関係を精度の高いものとすることができる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明により電流検出装置１を以上の構成としたことで、増幅や調整用の回路及びプリント回路基板が不要となり、組立て作業が簡単になるとともに、小型化が可能なものとなる。
【００２１】
又、従来のコアを廃止し、エッジワイズ巻線３を使用していることにより、コアによるヒステリシスによる精度の悪化、コアのギャップにホール素子を挿入するような複雑な構造、コアのギャップが温度特性により変化することによって起こる磁束の変化等の問題等をなくし、精度が良いものとなる。前記エッジワイズ巻線３は温度特性をほとんど持たないため、電流検出装置１としての温度特性も良好となる。
【００２２】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電流検出装置の第一実施形態を示す説明図である。
【図２】図１に示す電流検出装置の正面図である。
【図３】図２に示す電流検出装置のＡ―Ａ線に沿う断面図である。
【図４】従来の電流検出装置を示す説明図である。
【符号の説明】
１ ……電流検出装置
２ ……ケース
２ａ……電路接続用端子
２ｂ……コネクタ端子
２ｃ……台座
３ ……エッジワイズ巻線
３ａ……端子部
３ｂ……内孔部
４……回路内蔵ホールＩＣ
４ａ……リード
５……電路
Claims (2)
- 検出すべき電流が流れる電路の磁束変化を磁電変換素子により非接触で検出し、前記磁電変換素子の出力により電流を測定する電流検出装置において、前記電路はエッジワイズ巻線により形成しケース内に搭載され、前記エッジワイズ巻線は内孔部に磁電変換素子である回路内蔵ホールＩＣを配置し、前記エッジワイズ巻線の両端の端子部は前記ケースに設けた電路接続用端子に接続し、前記回路内蔵ホールＩＣのリードは前記ケースに設けたコネクタ端子に接続してなり、前記ケース内に前記回路内蔵ホールＩＣを前記エッジワイズ巻線の高さ方向の中心に配置されるように高さが調整された前記回路内蔵ホールＩＣを載置する台座を設けたことを特徴とする電流検出装置。
- 前記電路接続用端子、コネクタ端子及び台座は前記ケースに一体形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電流検出装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001044362A JP4585130B2 (ja) | 2001-02-21 | 2001-02-21 | 電流検出装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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|---|---|
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Citations (7)
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| JPH04366771A (ja) * | 1991-06-12 | 1992-12-18 | Murata Mfg Co Ltd | 電流検出ユニット |
| JPH0547869U (ja) * | 1991-10-21 | 1993-06-25 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | 集積ホール回路を備えた電流センサ |
| JPH07218553A (ja) * | 1994-02-03 | 1995-08-18 | Toshiba Meter Techno Kk | プリント基板 |
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| JPH07318591A (ja) * | 1994-05-25 | 1995-12-08 | Toyo Commun Equip Co Ltd | 電流検出器 |
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2001
- 2001-02-21 JP JP2001044362A patent/JP4585130B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JP2002243769A (ja) | 2002-08-28 |
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