JPH11121067A

JPH11121067A - 電流センサ内蔵端子台

Info

Publication number: JPH11121067A
Application number: JP9283645A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Nagasawa; 勝彦長澤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-10-16
Filing date: 1997-10-16
Publication date: 1999-04-30

Abstract

(57)【要約】【課題】電流センサ内蔵端子台の小型化を図りながら、
従来と同様の配線作業性と電流検出能力を確保する。【解決手段】電流センサを構成する強磁性体よりなる環
状コア１６ｕ、１６ｖ、１６ｗが接続端子１５ｕ、１５
ｖ、１５ｗを囲むように設けられ、接続端子１５ｕ、１
５ｖ、１５ｗを囲む電流センサ内蔵端子台の構成部分の
うち接続端子１５ｕ、１５ｖ、１５ｗに対向する部分が
蓋部１３ａとして、電流センサ内蔵端子台の部位のうち
接続端子を有する基部１３ｂから取り外し可能になるよ
うに、切断面１９ａ、１９ｂが設けられている。また、
蓋部には環状コア１６ｕ、１６ｖ、１６ｗに形成された
切断面１９ａ、１９ｂ間の距離を縮める向きの力を切断
面１９ａ、１９ｂに加えるバネ２１ｕ、２１ｖ、２１ｗ
が、環状コアの基部に含まれる部分１６ｕｂと１６ｖ
ｂ、１６ｖｂと１６ｗｂの間には、それぞれ非磁性で絶
縁性の物質よりなる磁気遮蔽板２２ｘと２２ｙが、それ
ぞれ設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電気電子機器等に用
いられる端子台に係り、詳しくは、端子に接続される電
流路中の電流を検出する電流センサを内蔵する電流セン
サ内蔵端子台に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電流センサは電気機器の制御のた
めに広く用いられており、電流指令との比較による交流
電動機のフィードバック制御を行うために、インバータ
から交流電動機への電流路に設けて供給される電流を検
出すること等が行われている。

【０００３】一方、端子台は、複数の電流路を一か所に
まとめて接続するためのもので、従来から様々な電気機
器で用いられており、例えば、インバータと交流電動機
との間の電流路を接続、固定するために用いられてい
る。このように電流センサと端子台とが同じ電流路に対
して設けられているものがあり、また、最近の省スペー
ス化や小型化の傾向を反映して、両者を一体化したも
の、すなわち、電流センサ内蔵端子台が特開平５─２４
０８８１号公報や特開平６─２０１７３７号公報等によ
り種々提案されている。

【０００４】これら公報で開示されている電流センサ内
蔵端子台は、例えば、図７より、端子台１３に導電金具
２５を敷設し、この導電金具２５の配線方向中央部に環
状コア１６を巻回し、導電金具２５を挟む環状コア１６
の両端に接続端子１５を設け、電気配線がそれぞれ接続
端子１５に固定される構造であった。そして、導電金具
２５を流れる電流を検出することにより電気配線を流れ
る電流の検出を行うようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の構成では、端子
台に接続端子に加え導電金具を設ける必要があり、その
分だけ端子台の小型化が制限される。

【０００６】本発明の電流センサ内蔵端子台は、このよ
うな問題点を解決することを課題としてなされたもので
あり、電流センサ内蔵端子台の小型化を行うことを目的
の一つとする。

【０００７】また、本発明の電流センサ内蔵端子台は、
電流センサ内蔵端子台の小型化を図りながら、従来と同
様の配線作業性を確保することを目的の一つとする。

【０００８】さらに、本発明の電流センサ内蔵端子台
は、電流センサ内蔵端子台の小型化を図りながら、従来
と同様の配線作業性を確保すると共に、従来と同様の電
流検出の精度を確保することを目的の一つとする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題の少なくとも一
つを解決するため、請求項１記載の電流センサ内蔵端子
台は、電流路を接続する接続端子と、該接続端子の設け
られた電気絶縁性の端子台と、前記接続端子に接続され
る電流路を囲んで前記端子台に配設される強磁性の環状
コアとを備え、該環状コア中に発生する磁界の大きさを
検出することで前記電流路を流れる電流の検出が可能な
電流センサ内蔵端子台であって、前記環状コアの内周に
前記接続端子が配置されることを特徴とするものであ
る。

【００１０】上記課題の少なくとも一つを解決するた
め、請求項２記載の電流センサ内蔵端子台は、請求項１
記載の電流センサ内蔵端子台であって、前記端子台が前
記接続端子を覆う部分と前記接続端子が取り付けられた
部分とに分割形成され、前記環状コアが少なくとも前記
接続端子を覆う蓋部と該蓋部以外の基部とに分割形成さ
れたことを特徴とするものである。

【００１１】上記課題の少なくとも一つを解決するた
め、請求項３記載の電流センサ内蔵端子台は、請求項２
記載の電流センサ内蔵端子台であって、前記環状コアの
分割面からの漏れ磁束を前記環状コア内に誘導する漏れ
磁束誘導手段を備えることを特徴とするものである。

【００１２】上記課題の少なくとも一つを解決するた
め、請求項４記載の電流センサ内蔵端子台は、請求項３
記載の電流センサ内蔵端子台であって、前記漏れ磁束誘
導手段が、前記分割面のうち蓋部側の面と前記分割面の
うち基部側の面との距離を縮める力を作用させる付勢手
段であることを特徴とするものである。

【００１３】上記課題の少なくとも一つを解決するた
め、請求項５記載の電流センサ内蔵端子台は、請求項３
記載の電流センサ内蔵端子台であって、前記漏れ磁束誘
導手段が、前記分割面の周囲を囲む非磁性かつ電気絶縁
性の磁束遮蔽手段であることを特徴とするものである。

【００１４】

【作用】上述の請求項１記載の電流センサ内蔵端子台
は、電流センサを構成する環状コアの内周に接続端子を
設け、接続端子もしくは接続端子に接続される電流路か
ら直接電流の検出を行う。

【００１５】上述の請求項２記載の電流センサ内蔵端子
台は、電流路の接続端子へ脱着作業時には、端子台が接
続端子を覆う部分と接続端子が取り付けられた部分と
に、環状コアが前記基部と前記蓋部とにそれぞれ分解で
きる。

【００１６】上述の請求項３記載の電流センサ内蔵端子
台は、電流検出時には、漏れ磁束誘導手段が環状コアの
分割面からの漏れ磁束を環状コア内に誘導する。

【００１７】上述の請求項４記載の電流センサ内蔵端子
台は、付勢手段により基部側の分割面と蓋部側の分割面
との距離が縮まり、環状コア内に発生した磁束が環状コ
アから漏れる空間が形成されにくくなる。

【００１８】上述の請求項５記載の電流センサ内蔵端子
台は、分割面の周囲が非磁性で電気絶縁性の磁束遮蔽手
段により囲まれ、分割面から磁束が漏れる空間が形成さ
れにくくなる。

【００１９】

【発明の実施の形態】

〔第１の実施の形態〕以下、本発明の第１の実施の形態
を図面に基づいて説明する。なお、図７と同じ部分には
同じ符号を用いることとする。まず、本発明の電流セン
サ内蔵端子台のうち電流センサ部分について図１および
図２を用いてその一例を説明する。

【００２０】直線状に延びた電流路１には、これを囲ん
で環状コア２が設けられており、環状コア２は環状に成
形された強磁性体よりなり、周方向の一か所で切り離さ
れて切り離し端３ａと３ｂの間に一定間隔の間隙（ギャ
ップ）４が形成されている。ホール素子５は、上記ギャ
ップ４中に設けられ、駆動回路６より制御電流が供給さ
れることにより駆動される。

【００２１】図２は駆動回路の一例を示したものであ
り、７から９は抵抗で、１０はオペアンプ（演算増幅
器）であり、非反転入力端子（＋）が抵抗７と抵抗８の
接続点Ａに接続され、反転入力端子（−）と出力端子と
の間にホール素子５が接続されている。なお、オペアン
プ１０には＋１５（Ｖ）と−１５（Ｖ）の電源が供給さ
れている。このように構成されている駆動回路によって
ホール素子５に予め制御電流Ｉ_Hが供給されている。

【００２２】図１に戻ると、電流路１に被測定電流Ｉが
流れて被測定電流Ｉに比例した磁界が環状コアを通して
発生するようになっている。従って、環状コアの切り離
し端３ａと３ｂの間に配置されたホール素子５には、発
生した磁界と制御電流Ｉ_Hの積に比例した電圧、すなわ
ち、被測定電流Ｉと制御電流Ｉ_Hの積に比例した出力電
圧Ｖ_Hが発生し、これを出力リード１１から取り出せる
ようになっている。

【００２３】出力リード１１から取り出された出力電圧
Ｖ_Hは演算装置１２に入力され、前記平板状の電流路１
に流れる電流が演算される。環状コア２の透磁率は間隙
の透磁率に比べ非常に大きいので上記ギャップ４内の磁
束密度Ｂｇは次の式１で近似できる。

【００２４】

【式１】Ｂｇ＝μ₀・Ｉ／１

【００２５】ここで、μ₀は間隙の透磁率、ｌはギャッ
プ長、Ｉは電流路を流れる被測定電流である。また、ホ
ール素子５の出力電圧Ｖ_Hは次の式２で示される。

【００２６】

【式２】Ｖ_H＝Ｒ_H／ｄ・Ｉ_H・Ｂｇ

【００２７】ここで、Ｒ_Hはホール係数、ｄはホール素
子５の厚さ、Ｉ_Hは制御電流である。しかして、演算装
置は式１、式２を用いて上記出力電圧Ｖ_Hより被測定電
流Ｉを算出する。

【００２８】さて、図３には本発明に係る三相３線式の
電流センサ内蔵端子台の縦断面図が、図４には本発明に
係る三相３線式の電流センサ内蔵端子台の全体を示す斜
視図がそれぞれ示されている。この電流センサ内蔵端子
台の端子台１３は電気絶縁材料であるプラスチックから
成るものである。端子台１３にはその内部を配線方向に
貫通する３本の孔１４ｕ、１４ｖ、１４ｗを有し、ま
た、孔１４ｕ、１４ｖ、１４ｗにはそれぞれ接続端子１
５ｕ、１５ｖ、１５ｗが設けられ、３本の孔１４ｕ、１
４ｖ、１４ｗのうち両端の２本１４ｕ、１４ｗの周りを
それぞれ巻回すように強磁性を有する方向性ケイ素鋼板
からなる環状コア１６ｕ、１６ｗが埋め込まれている。
環状コア１６ｕ、１６ｗはその一部が切り欠かれて断面
コ字状に形成され、その切り欠き部１７ｕ、１７ｗには
環状コア１６ｕ、１６ｗにおける磁界の大きさを検出す
る検出手段であるホール素子１８ｕ、１８ｗが挿入され
ている。ホール素子１８ｕ、１８ｗは図示しない駆動回
路により駆動電流が供給されて駆動状態となり、図示し
ない演算装置に電気信号を出力する。

【００２９】また、この端子台１３は３本の孔１４ｕ、
１４ｖ、１４ｗの各軸方向に平行に分割形成されてお
り、図３に示すように、配線方向に延びる３本の溝２０
ｕ、２０ｖ、２０ｗを備える基部１３ｂと、溝２０ｕ、
２０ｖ、２０ｗの開放されている上面を覆って被さる蓋
部１３ａとに分割することができる。分割面は台１３の
両端の接続端子１５ｕ、１５ｗを囲んで埋め込まれた環
状コア１６ｕ、１６ｗにも形成されるため、環状コア１
６ｕ、１６ｗはそれぞれ端子台１３の分割に伴い、基部
１３ｂに埋め込まれた部分１６ｕｂ、１６ｗｂと蓋部１
３ａに埋め込まれた部分１６ｕａ、１６ｗａとに分割さ
れる。

【００３０】以上説明した第１の実施の形態では、環状
コア１６ｕ、１６ｗの内周に接続端子１５ｕ、１５ｗが
配置されることで電流センサ内蔵端子台の小型化が図
れ、分割面１９ａ、１９ｂから端子台１３が基部１３ｂ
と蓋部１３ａとに分割されるこで接続端子１５ｕ、１５
ｖ、１５ｗへの図示しない電流路の取り外し作業の際に
は接続端子１５ｕ、１５ｖ、１５ｗを囲む機械的な閉回
路が開かれ、接続端子１５ｕ、１５ｖ、１５ｗを覆う部
分が除去されて従来の配線作業性が維持される。

【００３１】以下、同一部分には同一の符号及び名称を
用いて説明することとする。

【００３２】〔第２の実施の形態〕次に、本発明の第２
の実施の形態の説明を図面に基づいて行う。図５は本発
明に係る三相３線式の電流センサ内蔵端子台の縦断面図
である。

【００３３】端子台１３を構成する蓋部１３ａには、図
２と同様に基部１３ｂに含まれる部分１６ｕｂ、１６ｗ
ｂとそれぞれ磁気閉回路を形成する環状コアの部分１６
ｕａ、１６ｗａが埋め込まれている。蓋部１３ａは、埋
め込まれた環状コア１６ｕａ、１６ｗａが分割面１９ａ
から垂直な方向に所定の長さだけ出入りできるように、
その内部の環状コアを埋め込む空間に移動代２４ｕ、２
４ｗを備えている。また、蓋部１３ａには、蓋部１３ａ
が基部１３ｂに取り付けられたとき、分割面１９ａを分
割面１９ｂに近づける向きの力を蓋部１３ａ側の環状コ
ア１６ｕａ、１６ｗａそれぞれにかける付勢手段である
バネ２１ｕ、２１ｗが埋め込まれている。

【００３４】バネ２１ｕ、２１ｗを設けたことにより、
蓋部１３ａに埋め込まれた環状コアの部分１６ｕａ、１
６ｗａと基部１３ｂに埋め込まれたコア部材の部分１６
ｕｂ、１６ｗｂとにそれぞれの分割面１９ａ、１９ｂに
垂直な方向に力がかかり、環状コア１６ｕａと１６ｕ
ｂ、１６ｗａと１６ｗｂ、それぞれの接合が強化され
る。これにより分割面１９ａ、１９ｂからの磁束の漏れ
が防がれ、電流検出の精度の低下を防ぐことができる。

【００３５】〔第３の実施の形態〕次に、本発明の第３
の実施の形態の説明を図面に基づいて行う。この説明に
当たって図１、２と同じ部分についての説明は省略す
る。図６は本発明に係る三相３線式の電流センサ内蔵端
子台の縦断面図である。

【００３６】図６に示すように台１３には、図３、図５
と同様に、その内部を配線方向に貫通する３本の孔１４
ｕ、１４ｖ、１４ｗにはそれぞれ接続端子１５ｕ、１５
ｖ、１５ｗが設けられている。また、前記３本の孔１４
ｕ、１４ｖ、１４ｗの全てに、その周りをそれぞれ巻回
すように環状コア１６ｕ、１６ｖ、１６ｗが埋め込まれ
ている。環状コア１６ｕ、１６ｖ、１６ｗにはそれぞれ
ホール素子が挿入される切り欠き１７ｕ、１７ｖ、１７
ｗが設けられている。蓋部１３ａは、埋め込まれた環状
コア１６ｕａ、１６ｖａ、１６ｗａが分割面１９ａから
垂直な方向に所定の長さだけ出入り自在に移動できるよ
う、その内部の環状コアを埋め込む空間に移動代２４
ｕ、２４ｖ、２４ｗを備えている。さらに、蓋部１３ａ
には、蓋部１３ａが基部１３ｂに取り付けられた際に、
分割面１９ａに垂直な方向で分割面向きの力を蓋部１３
ａに埋め込まれた環状コア１６ｕａ、１６ｖａ、１６ｗ
ａにそれぞれかける、付勢手段であるバネ２１ｕ、２１
ｖ、２１ｗが埋め込まれている。さらに、基部１３ｂに
は、分割面１９ｂ上の環状コア１６ｕｂ、１６ｖｂ、１
６ｗｂ間に分割面１９ｂ上から突出した非磁性かつ絶縁
性を有するセラミックス製の磁気遮蔽板２２ｘ、２２ｙ
が埋め込まれている。この磁気遮蔽板２２ｘ、２２ｙの
配線方向の長さは、環状コア１６ｕ、１６ｖ、１６ｗの
配線方向の長さより大きいものである。また、蓋１３ａ
には、本体１３ｂに設けられた磁気遮蔽板２２ｘ、２２
ｙのうち切断面１９ｂから突出した部分を包む大きさの
図示しない凹部が設けられている。

【００３７】磁気遮蔽板２２ｘ、２２ｙを設けたことに
より、隣接する複数の接続端子１５ｕ、１５ｖ、１５ｗ
にそれぞれ環状コアを設けた電流センサ内蔵端子台にお
いて、隣接する環状コア１６ｕと１６ｖ、１６ｖと１６
ｗ間の漏れ磁束の混合が遮断される。それにより、漏れ
磁束が環状コア内に誘導されて、電流検出の精度低下を
防ぐことができる。

【００３８】〔他の実施の形態〕上記実施の形態におい
て、環状コア中に発生する磁界の大きさを検出するため
にホール素子を用いたが、ホール素子以外でも環状コア
に発生する磁界の強さを検出するもの、例えばセンサー
コイルや磁気抵抗素子等を使用することも可能である。
また、上記実施の形態において、端子台として３端子の
ものを用いたが、１端子や３以外の複数端子についても
適用可能であることは勿論である。また、上記のホール
素子等の環状コア中の磁界の大きさを検出する手段を端
子台に固定したが、端子台から取り外し可能であっても
よい。

【００３９】電気絶縁性の端子台を実現するために上記
実施の形態では端子台をプラスチックで形成していた
が、他の電気絶縁材料、例えば、セラミックスで形成す
るようにしてもよいし、これらの材料を導電性の材料で
形成された端子台の表面を覆うようにしてもよいし、そ
の他端子台が電気絶縁性を有するように形成されるもの
であればよい。

【００４０】上記実施の形態では、環状コアを方向性ケ
イ素で形成していたが、フェライト等の他の強磁性材料
から形成するようにしてもよいことは勿論である。さら
に、磁気遮蔽板をセラミックスで形成していたが、プラ
スチックやガラス等の非磁性かつ電気絶縁性を有するも
のから形成することも可能である。

【００４１】上記実施の形態において、端子台を蓋部と
基部とに上下２分割する分割面を設けたが、複数端子を
有するものである場合には相毎に複数個設けてもよい。
また、上記実施の形態においては接続端子上面と端子台
の上側全面が分割されているが、少なくとも接続端子の
大きさや配線作業に用いる治具の操作が可能なスペース
が確保されて接続端子を覆う環状コアが取り外せればよ
い。

【００４２】上記実施の形態において、付勢手段として
バネを用いているが、ゴム等の他の弾性体を用いたり、
空気や液体等の圧力をかけるようにしてもよい。また、
上記実施の形態において付勢手段の設置位置として蓋部
側の環状コアに設けたが、基部側に設けたり、端子台の
分割のされ方によって種々の位置が考えられる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように本発明の電流センサ
内蔵端子台では、接続端子の周りに電流センサを形成す
る強磁性の環状コアを設けたことで導電金具が不要にな
って従来のものに比べ導電金具の分だけ小型化が可能に
なる。また、接続端子を覆う環状コアおよび端子台の部
分が取り外し可能に構成されているため、接続端子への
電流路の取り外し作業のときに接続端子を覆う部分を取
り外すことで、従来と同様の配線作業性が得られる。さ
らに、分割面からの漏れ磁束を環状コア内に誘導する誘
導手段を設けたことで、漏れ磁束による電流検出能力の
低下が抑制される。

【図面の簡単な説明】

【図１】ホール素子を用いた電流センサの構成を示す
図。

【図２】ホール素子を駆動させる駆動回路の一例を示す
図。

【図３】本発明の第１の実施の形態に係る電流センサ内
蔵端子台の縦断面図。

【図４】本発明の第１の実施の形態に係る電流センサ内
蔵端子台の全体を示す斜視図。

【図５】本発明の第２の実施の形態に係る電流センサ内
蔵端子台の縦断面図。

【図６】本発明の第３の実施の形態に係る電流センサ内
蔵端子台の縦断面図。

【図７】従来のホール素子を用いた電流センサの構成を
示す図。Ａは平面図、Ｂは側面図、ＣはＡのＺ−Ｚ線断
面図。

【符号の説明】

１・・・・・・・・・・・・・・・・電流路２・・・・・・・・・・・・・・・・環状コア５・・・・・・・・・・・・・・・・ホール素子１３・・・・・・・・・・・・・・・端子台１３ａ・・・・・・・・・・・・・・蓋部１３ｂ・・・・・・・・・・・・・・基部１５、１５ｕ、１５ｖ、１５ｗ・・・接続端子１６、１６ｕ、１６ｖ、１６ｗ・・・環状コア１６ｕａ、１６ｖａ、１６ｗａ・・・蓋部に埋め込まれ
た環状コアの部分１６ｕｂ、１６ｖｂ、１６ｗｂ・・・基部に埋め込まれ
た環状コアの部分１８ｕ、１８ｖ、１８ｗ・・・・・・ホール素子１９ａ、１９ｂ・・・・・・・・・・分割面２１ｕ、２１ｖ、２１ｗ・・・・・・バネ２２ｘ、２２ｙ・・・・・・・・・・磁気遮蔽板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電流路を接続する接続端子と、該接続端
子の設けられた電気絶縁性の端子台と、前記接続端子に
接続される電流路を囲んで前記端子台に配設される強磁
性の環状コアとを備え、該環状コア中に発生する磁界の
大きさを検出することで前記電流路を流れる電流の検出
が可能な電流センサ内蔵端子台であって、前記環状コア
の内周に前記接続端子が配置されることを特徴とする電
流センサ内蔵端子台。
【請求項２】請求項１記載の電流センサ内蔵端子台で
あって、前記端子台が前記接続端子を覆う部分と前記接
続端子が取り付けられた部分とに分割形成され、前記環
状コアが少なくとも前記接続端子を覆う蓋部と該蓋部以
外の基部とに分割形成されることを特徴とする電流セン
サ内蔵端子台。
【請求項３】請求項２記載の電流センサ内蔵端子台で
あって、前記環状コアの分割面からの漏れ磁束を前記環
状コア内に誘導する漏れ磁束誘導手段を備えることを特
徴とする電流センサ内蔵端子台。
【請求項４】請求項３記載の電流センサ内蔵端子台で
あって、前記漏れ磁束誘導手段が、前記分割面のうち蓋
部側の面と前記分割面のうち基部側の面との距離を縮め
る力を作用させる付勢手段であることを特徴とする電流
センサ内蔵端子台。
【請求項５】請求項３記載の電流センサ内蔵端子台で
あって、前記漏れ磁束誘導手段が、前記分割面の周囲を
囲む非磁性かつ電気絶縁性の磁束遮蔽手段であることを
特徴とする電流センサ内蔵端子台。