JPH0754331B2 - 電流検知ユニット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、コイルに流れた電流によって発生する磁束の
漏れを磁気センサーによって検知する電流検知ユニット
に関する。

〔従来の技術〕

従来の電流検知ユニットの一例を第５図に示す。これは
リング状磁性体のコア51に銅線のコイル52を巻いてコイ
ルユニット53を形成し、コア51の一部を切開したスリッ
ト54内に磁気センサー55を配置したものであり、コイル
52に流れた電流によりコア51内に磁界を発生させ、コア
51のスリット端面から漏れた磁束の磁界の強さを磁気セ
ンサー55で検知することによりコイル52に流れた電流量
を計測するものである。

また、第６図に示すものは他の従来例である。これは棒
状磁性体56aとその両側の湾曲した線状磁性体56bにより
略環状のコア56を形成し、この棒状磁性体56aに銅線の
コイル57を巻いてコイルユニット58を形成し、湾曲させ
た線状磁性体56bの両端を磁気センサー59の表面に対向
させたものであり、線状磁性体56bの端面における磁界
の強さを磁気センサー59により検出することによりコイ
ル57に流れた電流量を計測するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来の電流検知ユニットでは、一個のコ
イルと一個の磁気センサーとが対になっているので、複
数系統の電流を検知する系では、複数個の電流検知ユニ
ット（複数個のコイルと複数個の磁気センサー）を必要
としていた。このため複数電流系では、部品点数が多く
なり、電流検知部の基板上での占有面積が大きくなると
いう問題があった。

また、一つの電流を検知する系でも、一個の磁気センサ
ーに対して一個のコイルを用いているので、比較的大き
なコイルを基板に取り付けなければならず、コイルを他
の部品間の間隙部分などに分散配置するということがで
きず、電流検知ユニットの基板への配置設計が難しかっ
た。

さらに、従来の電流検知ユニットであっては、リング状
ないし略環状のコアに巻かれた閉磁路コイルを用いてい
るので、コイルの中央の空間（コアの孔）のために外形
が大きくなり、電流検知ユニットを小型化する支障とな
っている。また、閉磁路コイルでは、コイルの巻き線作
業を行いにくい構造となっており、製造コストが高くつ
くという問題があった。

本発明は上述の技術的背景に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは、小型で基板への実装面積
を小さくでき、またコイル等の配置設計も容易に行え、
さらに構造が簡単で安価な電流検知ユニットを提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

このため本発明の電流検知ユニットは、基板の表面及び
裏面にそれぞれ一個もしくは複数個のオープン磁路コイ
ルを近接させて取り付け、これらのコイルから出た漏れ
磁束が磁気センサーを通過するように前記コイル間に磁
気センサーを配置したことを特徴としている。

〔作用〕

本発明にあっては、一個の磁気センサーに対して複数個
のコイルを配置し、各コイルの磁束が磁気センサーを通
過するようにしてあるので、複数の電流を検知する系で
は、各コイルに異なる電流を流すようにすれば磁気セン
サーを共用することができる。すなわち、各コイルに異
なる電流が流れるようにすれば、いずれかのコイルに電
流が流れた時に、そのコイルで発生した磁束が磁気セン
サーで検知され、一個の磁気センサーで複数の電流を検
知することが可能になる。このため、部品点数を削減で
き、部品コストを削減できると共に、電流検知部の寸法
を小さくでき、基板等への実装面積を小さくできる。

また、一つの電流を検知する系の場合には、各コイルに
同じ電流を流し、かつ磁気センサーの位置で各コイルに
よる磁界が強め合う向きに電流を流すようにする。した
がって、同じ感度を得るのであれば、従来例のように一
つだけのコイルを用いる場合と比較して一つ一つのコイ
ルを小さくでき、この小さな複数個のコイルを基板等に
分散配置できるので、電流検知ユニットの基板等への配
置設計が容易になり、基板の高密度実装にも寄与でき
る。

しかも、コイルを基板の表面と裏面とに配置してあるの
で、基板の一方の面に部品が偏ってしまうことがなく、
基板の表裏両面を有効に用いて電流検知ユニットを構成
でき、一層電流検知ユニットをコンパクトに構成できる
と共にコイルの配置の自由度もさらに大きくなる。

さらに、オープン磁路コイルを用いたので、リング状の
コア等に巻いた閉磁路コイルのように無駄な空間の発生
がなく、一層電流検知ユニットを小型化できる。また、
オープン磁路コイルを用いることによりコイルの巻き線
作業を簡単にでき、電流検知ユニットの製造コストを安
価にすることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を添付図に基づいて詳述する。

第１図及び第２図に示すものは、本発明の第一実施例で
あり、二個のチップコイル4,4を縦にして基板１の上面
と下面に配置し、チップコイル4,4間に磁気センサー３
を配置したものである。

チップコイル４は、フェライト等の磁性体により形成さ
れたコア５の外周に銅線のコイル２を巻いたものであ
る。コア５は柱状をしたコイル巻き部６の両端にフラン
ジ７を設けたものであり、コイル巻き部６にコイル２が
巻かれている。このチップコイル４は、オープン磁路構
造となっているので、チップコイル４の製造時には真っ
すぐなコイル巻き部６にコイル２を巻き付けるだけでよ
く、コイル２の巻き線作業を容易に行え、製造コストを
安価にすることができる。また、リング状等の閉磁路構
造のコイルユニットに比べて小型化できる。チップコイ
ル４は、プリント配線基板等の基板１に表面実装される
ので、フランジ７には二個の電極（図示せず）が設けら
れており、これらの電極にはコイル２の両端が電気的に
接続されている。

磁気センサー３は、ホール素子や磁気抵抗素子等の磁電
変換素子を用いたものであり、感磁部８からリード端子
９が出ている。

また、電流検知ユニット10を構成するための基板１は、
他の電子回路等を搭載するための基板の一部であり、そ
の電流検知ユニット構成部分には、磁気センサー３を納
めるためのセンサー収納孔11が開口されている。また、
この基板１は両面プリント配線基板となっており、基板
１の上面にはチップコイル４の電極を接続するための配
線パターン（図示せず）が設けられており、下面にはチ
ップコイル４の電極や磁気センサー３のリード端子９を
接続するための配線パターン（図示せず）が設けられて
いる。

しかして、第１図に示すように、縦にした磁気センサー
３の感磁部８を基板１の下面からセンサー収納孔11内に
挿入し、半田12でリード端子９を下面配線パターンに半
田付けしてある。センサー収納孔11の上下には各々チッ
プコイル4,4が縦に配置されており、上面のチップコイ
ル４は半田13により電極を上面配線パターンに半田付け
されており、下面のチップコイル４は半田14により電極
を下面配線パターンに半田付けされている。こうして磁
気センサー３は、センサー収納孔11内で上下のチップコ
イル4,4の端面間に配置されている。このように磁気セ
ンサー３をセンサー収納孔11内に収納してあるので、セ
ンサー収納孔11によって磁気センサー３の位置決めを行
え、またチップコイル4,4も自動機等によって精度良く
所定位置に実装でき、あるいは配線パターンによっても
位置決めでき、このためチップコイル4,4と磁気センサ
ー３を互いに精度よく位置決めでき、安定した検知精度
を得ることができる。

上記のように組み立てられた電流検知ユニット10を用い
て二つの電流系を検知する場合には、二つのコイル2,2
に異なる回路の電流が流れるように電極が接続される。
しかして、いずれかのコイル２に電流が流れると、その
コア５内で第１図に示したような磁束が発生し、コア５
の端面から漏れた磁束が磁気センサー３によって検出さ
れ、磁気センサー３はこの磁界の強さを検出することに
よりコイル２に流れた電流量を計測する。この場合、磁
気センサー３は、いずれのコイル２に電流が流れた時
も、これを検知できるので、一つの磁気センサー３によ
って二つの電流を検知することができ、磁気センサー３
を二つのコイル２で共用することができるのである。な
お、両コイルに流れる電流の大きさが互いに異なり、し
かもほぼ一定値である場合には、いずれのコイルに電流
が流れたか、あるいは両コイルに電流が流れたかの判断
等も可能である。

次に、一つの電流を検知する場合には、二つのコイル2,
2は基板１の配線パターンによって例えば直列、並列等
に接続され、両コイル2,2に同時に電流が流れて共に磁
束を発生するようになっており、しかも第２図に示すよ
うに磁気センサー３の感磁部８を通過する磁束密度が増
加するような向きに接続されている。したがって、同じ
感度を得るためには、各コイル2,2を一個だけのコイル
の場合よりも小さくでき、この小さな二個のコイル2,2
を基板１の表裏面に分けて分散配置することができ、他
の部品間の間隙等に配置可能であり、基板１の一方の面
に部品が偏ることもなく、コイル2,2の配置設計を容易
にできる。

第３図は、本発明の第二実施例であり（第１図の実施例
と同様な部分は、同じ符号を付して説明を省略する。以
下の実施例でも同じ。）、基板１の上面と下面に互いに
平行にチップコイル4,4を配置し、上下のチップコイル
4,4の一方のフランジ７をセンサー収納孔11に対向させ
てある。磁気センサー３は、感磁部８をセンサー収納孔
11に挿入され、リード端子を配線パターンに半田付けさ
れている。したがって、磁気センサー３は、センサー収
納孔11内で上下のフランジ7,7間に配置されており、い
ずれのチップコイル４でもフランジ７から漏れた磁束が
感磁部８を通過するようになっている。なお、この配置
では、二個のオープン磁路コイル2,2を用いることによ
り、第３図に想像線で示してあるように磁束が部分的に
閉回路を構成し、ユニット外部への磁束の漏れを小さく
できて感度が向上する。

第４図（ａ）（ｂ）は本発明の第三実施例であり、セン
サー収納孔11内に磁気センサー３を横に寝かせた状態で
納入したものである。このような向きで磁気センサー３
をセンサー収納孔11内に納めると、磁気センサー３の基
板１の厚み方向の寸法が小さくなるので、基板１の厚み
に比べて高さの大きな磁気センサー３もセンサー収納孔
11からの突出長を小さくできる。

なお、本発明の実施例は上記実施例に限るものでなく、
この他にも種々可能である。例えば、上記実施例では、
いずれも二個のチップコイルを用いているが、三個以上
のチップコイルを用いてもよい。また、コア入りのチッ
プコイルに限らず、コイルだけのものを用いても差し支
えない。また、磁気センサーは基板の表面もしくは裏面
に配置しても差し支えないが、上記実施例のように磁気
センサーをセンサー収納孔内に納めれば、基板の板厚を
利用して電流検知ユニットをコンパクトにできる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、複数の電流を検知する系に用いれば、
各コイルに対して磁気センサーの共用化を図ることがで
き、部品点数の削減により部品コストを低減でき、さら
に電流検知部を小型化でき、基板等への実装面積を小さ
くすることができる。また、一つの電流を検知する系に
用いれば、比較的小さなコイルを基板等へ分散配置する
ことができ、基板等への配置の自由度が増して配置設計
を容易にすることができ、基板の高密度実装も容易にな
る。しかも、基板の表面と裏面にそれぞれコイルを配置
してあるので、基板の表裏面を活用でき、一層電流検知
ユニットをコンパクトに構成できると共にコイルの配置
の自由度も大きくなる。さらに、オープン磁路コイルを
用いているので、閉磁路コイルのように無駄な空間の発
生がなく、電流検知ユニットを一層小型化できる。ま
た、オープン磁路コイルを用いることによりコイルの巻
き線作業を簡単にすることができ、電流検知ユニットの
製造コストを安価にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一の実施例を示す一部破断した正面
図、第２図は同上の磁束の流れを示す説明図、第３図は
本発明の第二の実施例を示す一部破断した正面図、第４
図（ａ）（ｂ）は本発明の第三の実施例を示す一部破断
した正面図及び一部破断した側面図、第５図は従来例の
斜視図、第６図は他の従来例の斜視図である。 １……基板、２……コイル ３……磁気センサー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板の表面及び裏面にそれぞれ一個もしく
   は複数個のオープン磁路コイルを近接させて取り付け、
   これらのコイルから出た漏れ磁束が磁気センサーを通過
   するように前記コイル間に磁気センサーを配置したこと
   を特徴とする電流検知ユニット。