JP4763635B2 - 電流検出器を実装した回路基板 - Google Patents

Description

この発明は、回路基板の回路に流れる電流を検出する電流検出器を実装した回路基板に関するものである。

電流を検出する必要があるパワー機器には、例えば、特許文献１に開示されているように、閉磁路型の電流検出器を用いて回路に流れる電流を計測するトロイダル型電流検出器があり、トロイダル型電流検出器において電流を計測するためには、電流が流れる１次導体をトロイダル型の電流検出器の内径に貫通させる必要がある。

従来、１次導体（電線、金属バーなど）を貫通させるための孔を絶縁板にあけ、絶縁板にあけた孔に電流検出器の内径を合わせて電流検出器を絶縁板に固定し、電流検出器及び孔に１次導体を貫通させて電流検出部に接続し、電流検出器の２次導体については、別途、信号処理回路基板までワイヤハーネス（電線など）で配線するものがある。

また、電流検出器に固定用の台座を付けて、電流検出器を絶縁板に垂直に立てて固定するとともに、電流検出器の近傍に１次導体を固定する端子を設けて１次導体を電流検出器の内径に貫通させて端子に固定する方法がある。

また、電流検出器の内径に１次導体を貫通させ、電流検出器を１次導体に、直接、固定する方法がある。

特許第３５７５６４３号公報（第２−３頁、図１）

上記従来の方法においては、１次導体を電流検出器に通して電流検出部に接続する必要があるため、その作業性を考慮し、例えば、１次導体を長くしておく、あるいは、機器内の空間を広く取るなどの施策が求められ、結局、機器の大型化につながるという問題があった。

また、電流検出器を立てて実装した場合、機器の輸送時などに発生する振動、特に、電流検出器を取り付けている板と平行方向の振動により電流検出器の固定部分にストレスがかかるため、電流検出器が脱落する、あるいは、破損するという問題があった。

この発明は、上記のような問題を解消するためになされたもので、組立が容易で信頼性が高く、かつ、機器の大型化を招くことなく電流が検出できる機能を備えたパワー機器を提供することを目的としている。

この発明に係る電流検出器を実装した回路基板は、回路基板の電流検出部に、入出力端子を兼ねた１次導体が上記回路基板の面から突出するように設けられ、
上記１次導体に流れる電流を検出する２次導体を有し、リング状に形成された電流検出器を備え、
上記電流検出器の内径部が、上記突出するように設けられた１次導体に通され、上記回路基板に上記リング状の面が合わされ固定されてなるものである。

この発明に係る電流検出器を実装した回路基板によれば、１枚の回路基板に構成部品をすべて実装することができるので組み立てが容易になるとともに構成部品の小型化が実現できる。

また、重量部品である電流検出器を回路基板に立設された入出力端子に内径を通して回路基板に固定するので、耐振動性を向上することができる。

実施の形態１．
図１は、この発明に係る閉磁路型電流検出器を回路基板に実装したパワー機器の実施の形態１を示す平面図（ａ）及びＡ−Ａ断面図（ｂ）である。

図に示したように、この実施の形態１では、電流が流れる回路基板１の電流検出部に、入出力端子を兼ねた１次導体３を立設し、１次導体３に流れる電流を計測できるようにトロイダル型等、リング状の電流検出器２の内径部を１次導体３に通して回路基板１面に電流検出器２の平面を合わせて接着剤７で固定し、電流検出器２の２次導体（信号線）６を回路基板１にはんだ付けなどで接続するとともに、入出力端子を兼ねた１次導体３から入出力電線４により外部へ引き出す。

この実施の形態１によれば、回路基板１の電流検出部に、電流検出器２と１次導体３を実装するので、機器の小型化ができるとともに、電流検出器２の平面を回路基板１の面に合わせて実装するため耐振動性の向上が期待できる。

また、回路基板１の組立工程のみで電流計測回路が構成できるため、機器全体の作業工程を短縮することができる。

実施の形態２．
図２は、この発明に係る閉磁路型電流検出器を回路基板に実装したパワー機器の実施の形態２を示す平面図（ａ）及びＡ−Ａ断面図（ｂ）であり、上記実施の形態１の構成を基本としている。

図２に示したように、この実施の形態２では、入出力端子を兼ねた１次導体３と入出力電線４の接続部分に放熱補助部材８を設けている。

この実施の形態２によれば、基本的効果は上記実施の形態１と同様であるが、加えて、入出力端子を兼ねた１次導体３に流れる電流によって発生する熱、及び１次導体３と入出力電線４を接続することにより、その接触抵抗を要因として発生する熱を放熱補助部材８により放熱させることができるため、構成部品の温度上昇が抑えられ機器の信頼性が向上する。また、１次導体を小型化することができる。

実施の形態３．
図３は、この発明に係る閉磁路型電流検出器を回路基板に実装したパワー機器の実施の形態３を示す平面図（ａ）及びＡ−Ａ断面図（ｂ）であり、上記実施の形態１の構成を基本としている。

図３に示したように、この実施の形態３では、入出力端子を兼ねた１次導体３と入出力電線４との接続部の間に固定板９を設け、電流検出器２を回路基板１と固定板９とで挟み込んでいる。

この実施の形態３によれば、基本的効果は実施の形態１と同様であるが、電流検出器２を回路基板１と固定板９とで挟み込んで取り付けるため、接着剤７が不要となり、組立の作業性が向上する。

また、固定板９に銅箔を施したプリント基板を使用することにより、実施の形態２で示した放熱補助部材８と同様、放熱性を向上することができる。

また、固定板９にプリント基板を使用し、プリント基板上に別途入出力端子を設けることにより、プリント基板の銅箔に入出力電線４の機能を持たせることができるので、組立作業性が向上する。

実施の形態４．
図４は、この発明に係る閉磁路型電流検出器を回路基板に実装したパワー機器の実施の形態４を示す平面図（ａ）及びＡ−Ａ断面図（ｂ）であり、上記実施の形態３の構成を基本としている。

図４に示したように、この実施の形態４では、回路基板１と固定板９（プリント基板）に電流検出器２の位置決めをするための実装位置決め用穴９ａを設けている。電流検出器２は実装位置決め用穴９ａに嵌りあう凸部２ａが設けられている。

この実施の形態４によれば、基本的効果は上記実施の形態３と同様であるが、加えて、回路基板１と固定板９に電流検出器２の実装位置決め用穴９ａを設け、電流検出器２は実装位置決め用穴９ａに嵌りあう凸部２ａを設けたので、電流検出器２の位置決めが容易にできるとともに、電流検出器２の位置ズレを防止することができる。

また、電流検出器２の取り付けにあたっては、強固に挟み込む必要がないので固定板９にかかるストレスが緩和できる。

実施の形態５．
図５及び図６は、この発明に係る閉磁路型電流検出器を回路基板に実装したパワー機器の実施の形態５を示す平面図（ａ）及びＡ−Ａ断面図（ｂ）である。

図５に示したように、この実施の形態５では、計測する電流経路が複数にわたる構成例であり、各電流検出器２の１次導体３に流れる電流を、入出力端子を兼ねた金属バー（結合材）１０で接続し、金属バー１０に設けた入出力端子１１に入出力電線４を接続する。

この実施の形態５によれば、より大きな電流の計測ができる。また、大型で高価な電流検出器２で構成するよりも、小型で安価な電流検出器２を複数個使用することで、省スペースで安価なパワー機器が提供できる。また、小型の電流検出器２を使用することにより耐振動性も向上する。

また、図６に示したように、上記実施の形態４の構成を基本とし、計測する電流経路が複数にわたる構成の場合に、複数の電流検出器２を通した１次導体３に共通の固定板（プリント基板）９で１次導体３同士を接続することにより、上記図５の効果に加え、組立性を向上することができる。

この発明は、車両等に搭載される電流検出器を実装したパワー機器として有効に利用することができる。

この発明に係る閉磁路型電流検出器を回路基板に実装したパワー機器の実施の形態１を示す平面図（ａ）及びＡ−Ａ断面図（ｂ）である。 この発明に係る閉磁路型電流検出器を回路基板に実装したパワー機器の実施の形態２を示す平面図（ａ）及びＡ−Ａ断面図（ｂ）である。 この発明に係る閉磁路型電流検出器を回路基板に実装したパワー機器の実施の形態３を示す平面図（ａ）及びＡ−Ａ断面図（ｂ）である。 この発明に係る閉磁路型電流検出器を回路基板に実装したパワー機器の実施の形態４を示す平面図（ａ）及びＡ−Ａ断面図（ｂ）である。 この発明に係る閉磁路型電流検出器を回路基板に実装したパワー機器の実施の形態５を示す平面図（ａ）及びＡ−Ａ断面図（ｂ）である。 この発明に係る閉磁路型電流検出器を回路基板に実装したパワー機器の実施の形態５を示す平面図（ａ）及びＡ−Ａ断面図（ｂ）である。

符号の説明

１ 回路基板、２ 電流検出器、２ａ 凸部、３ １次導体、４ 入出力電線、
５ 接続部材、６ ２次導体、７ 接着剤、８ 放熱補助部材、９ 固定板、
９ａ 実装位置決め用穴、１０ 金属バー、１１ 入出力端子、１２ 絶縁板、
１３ 接続端子、１４ 固定具。

Claims (7)

1. 回路基板の電流検出部に、入出力端子を兼ねた１次導体が上記回路基板の面から突出するように設けられ、
   上記１次導体に流れる電流を検出する２次導体を有し、リング状に形成された電流検出器を備え、上記電流検出器の内径部が、上記突出するように設けられた１次導体に通され、上記回路基板に上記リング状の面が合わされ固定されてなることを特徴とする電流検出器を実装した回路基板。
2. 上記入出力端子に、熱を放熱するための放熱補助部材を設けた請求項１記載の電流検出器を実装した回路基板。
3. 上記入出力端子に固定板を取り付け、上記固定版と上記回路基板とで上記電流検出器を挟み込んで固定する請求項１記載の電流検出器を実装した回路基板。
4. 上記固定板が、銅箔を設けたプリント基板である請求項３記載の電流検出器を実装した回路基板。
5. 上記回路基板及び固定板に電流検出器位置決め用穴を設け、上記電流検出器に上記電流検出器位置決め用穴と嵌りあう凸部を設けた請求項３記載の電流検出器を実装した回路基板。
6. 上記電流検出器と、上記電流検出器それぞれに対応する上記入出力端子が複数あり、上記入出力端子同士が電気的に結合されている請求項１記載の電流検出器を実装した回路基板。
7. 上記入出力端子同士がプリント基板で電気的に結合されている請求項６記載の電流検出器を実装した回路基板。

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