JP2000284031A - 電流−磁束変換用の磁気回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電流−磁束変換用の磁気回路への電流線の巻
回作業を容易にし、部品の種類を少なくする。 【解決手段】 磁性板材を折り曲げることによって構成
された三脚型ヨークから成り、中央脚部に磁気センサが
挿入されるためのギャップを備えた電流−磁束変換用の
磁気回路において、三脚型ヨーク１を、同一形状の一対
の分割ヨーク２，２’を互い違いに組み付けることによ
って形成し、前記各分割ヨークを、窓部分５，５’が電
流線の挿入可能状態に開放している形状とし、前記一対
の分割ヨークの組み付け状態では、前記一対の分割ヨー
クの中央脚部７，８が間を空けて位置することによって
ギャップ９を形成するようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電流、電圧、電力
（量）などを計測するために使用される、ホール素子、
ＭＲ素子、薄膜フラックスゲートなどの磁気センサに磁
束を印加するための電流−磁束変換用の磁気回路の改良
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】磁気センサに印加するための、電流に比
例した磁束を発生させるには、ヨークと呼ばれる磁気回
路（鉄心）が必要である。従来、磁気回路としては、図
５の（ａ）に示されるカットコア型と、図５の（ｂ）に
示される三脚型とがある。カットコア型では、ヨーク２
１（鉄心）に電流線２２が巻かれ、電流線２２に流れる
電流によってヨーク２１に磁束が発生する。ヨーク２１
にはギャップ２３が設けられ、ギャップ２３には磁気セ
ンサ２４が挿入される。電流線２２の電流に比例した磁
界がギャップ２３に発生し、その磁界によって磁気セン
サ２４は磁界の大きさに比例した電気信号を出力する。
三脚型でも、同様に、ヨーク２５（鉄心）に電流線２６
が巻かれ、電流線２６に流れる電流によってヨーク２５
に磁束が発生する。ヨーク２５にはギャップ２７が設け
られ、ギャップ２７には磁気センサ２８が挿入される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】三脚型の磁気回路にお
いて、これを図６のように磁性板材により構成する場合
を考える。この場合、電流線２６をヨーク２５のどこか
に、例えば中央脚部に巻回して、ヨーク２５内に磁束を
発生させることが必要である。このことを考えると、ヨ
ークが分割できずに一体成形されていると、電流線２６
の巻回作業がしづらい。

【０００４】また、磁気センサをこのヨーク２５の中央
脚部に形成されたギャップ２７に挿入する場合を考え
る。ギャップ２７内の磁束密度分布に均一性がないと、
挿入される磁気センサの位置により、磁気センサに印加
される磁束の量が異なってしまい、磁気センサの出力が
一定しない。このことを考えると、ギャップ２７内の磁
束密度分布に均一性があれば、磁気センサからの出力
は、磁気センサの挿入位置精度に因らないものとなり、
製造上とても有利となる。しかし、図７の（ａ），
（ｂ）に示されるような、磁性板材により構成される磁
気回路の場合、ギャップ２７内の均一な磁束密度分布
は、ヨーク２５を構成する磁性板材の板厚ｄによって図
７（ｃ）に示されるように決定されてしまい、その広さ
を磁性板材の板厚に関係なく設定することができなかっ
た。 （発明の目的）本発明の第１の目的は、電流線の巻回作
業を容易にし、部品の種類を少なくすることができる電
流−磁束変換用の磁気回路を提供することである。

【０００５】本発明の第２の目的は、電流線の巻回作業
を容易にし、部品の種類を少なくすると同時に、ギャッ
プの磁束密度分布の均一性のある範囲を磁性板材の板厚
に関係なく設定することができる電流−磁束変換用の磁
気回路を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、請求項１記載の本発明は、磁性板材を折り曲
げることによって構成された三脚型ヨークから成り、中
央脚部に磁気センサが挿入されるためのギャップを備え
た電流−磁束変換用の磁気回路において、前記三脚型ヨ
ークを、同一形状の一対の分割ヨークを互い違いに組み
付けることによって形成し、前記各分割ヨークを、窓部
分が電流線の挿入可能状態に開放している形状とし、前
記一対の分割ヨークの組み付け状態では、前記一対の分
割ヨークの中央脚部が間を空けて位置することによって
ギャップを形成するようにしたことを特徴とするもので
ある。

【０００７】また、上記第２の目的を達成するために、
請求項２記載の本発明は、請求項１記載の電流−磁束変
換用の磁気回路において、前記各分割ヨークを、前記中
央脚部が中央から左右方向にずれた位置にある形状と
し、前記一対の分割ヨークの組み付け状態では、前記一
対の分割ヨークの中央脚部の側面相互が間を空けて重な
り合うように位置することによってギャップを形成する
ようにしたことを特徴とするものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の一形態であ
る電流−磁束変換用の磁気回路を示す斜視図であり、
（ａ）は分割ヨークの１つのみを、（ｂ）は組み付け完
了直前の状態を、（ｃ）は組み付け完了状態を、それぞ
れ示している。

【０００９】三脚型ヨーク１は同一形状の一対の分割ヨ
ーク２，２’が左右から互い違いに組み付けられること
によって形成されるが、分割ヨーク２（２’）は磁性板
材がプレス機などにより折曲加工されて図１（ａ）のよ
うな形状に成形される。この形状は、中央脚部を構成す
る中央脚構成部分３（３’），４（４’）が三脚型ヨー
ク１の中央から左右方向にそれぞれずれた位置にあり、
また、窓部分５が中央脚構成部分３，４の間のスペース
６を通って外側に開放している形である。

【００１０】分割ヨーク２，２’を組み付ける場合に
は、分割ヨーク２’を逆さまにし、中央脚構成部分３と
４’が、そして、中央脚構成部分４と３’が、それぞれ
接合するように左右方向に互い違いに組み付ける。これ
によって、図１（ｃ）に示されるように、中央脚構成部
分３と４’によって上部の中央脚部７が形成され、中央
脚構成部分４と３’によって下部の中央脚部８が形成さ
れる。また、電流線コイルの挿入される窓部分は５と
５’の位置に形成される。中央脚部７，８は、その側面
相互が間を空けて重なり合うように位置し、その間隙が
ギャップ９を形成する。このギャップ９は磁気センサが
挿入される空間である。

【００１１】電流線を巻回する場合には、図２に示され
るように、分割ヨーク２，２’を組み付ける前に、予め
単独で形成された電流線コイル１０を分割ヨーク２
（２’）のスペース６を通して窓部分５（５’）に、即
ち、中央脚部７，８の周囲に収め、その後分割ヨーク
２，２’を組み付ける。これによって、電流線コイル１
０の三脚型ヨーク１への巻回作業が格段に簡易化され
る。なお、図２では電流線コイル１０は１ターンのもの
を示しているが、複数ターンの電流線コイルであっても
同様である。そして、分割ヨーク２，２’は同一形状で
あるので、部品の種類を少なくすることができる。

【００１２】ギャップ９の磁束密度分布が均一性のある
範囲は、中央脚部７，８の重なり合う範囲を調整するこ
とによって設定され、分割ヨーク１を構成する磁性板材
の板厚の大きさには関係がない。したがって、ギャップ
９に挿入される磁気センサの感磁部分の面積に応じて中
央脚構成部分３（３’），４（４’）の長さを調整する
ことによって、ギャップ９の磁束密度分布の均一性のあ
る範囲を磁性板材の板厚に関係なく設定することがで
き、設計の自由度を増すことができる。

【００１３】図３は本発明の実施の他の形態である電流
−磁束変換用の磁気回路を示す斜視図であり、（ａ）は
分割ヨークの１つのみを、（ｂ）は組み付け完了直前の
状態を、（ｃ）は組み付け完了状態を、それぞれ示して
いる。

【００１４】三脚型ヨーク１１は同一形状の一対の分割
ヨーク１２，１２’が上下から互い違いに組み付けられ
ることによって形成されるが、分割ヨーク１２（１
２’）は磁性板材がプレス機などにより折曲加工されて
図３（ａ）のような形状に成形される。この形状は、側
脚部１３（１３’），１４（１４’）に比べて中央脚部
１５（１５’）が折り畳まれて２倍の厚さになってお
り、中央脚部１５（１５’）が三脚型ヨーク１１の中央
から左右方向にずれた位置にあり、また、窓部分１６，
１７が上下方向に向いて開口している形である。

【００１５】分割ヨーク１２，１２’を組み付ける場合
には、分割ヨーク１２’を逆さまにし、側脚部１３と１
４’が、そして、側脚部１４と１３’が、それぞれ接合
するように上下方向に互い違いに組み付ける。これによ
って、図３（ｃ）に示されるように、中央脚部１５によ
って上部の中央脚部が形成され、中央脚部１５’によっ
て下部の中央脚部が形成される。また、電流線コイルの
挿入される窓部分は分割ヨーク１２，１２’の窓部分１
６，１７が合わさって形成される。中央脚部１５，１
５’は、その側面相互が間を空けて重なり合うように位
置し、その間隙がギャップ１８を形成する。このギャッ
プ１８は磁気センサが挿入される空間である。

【００１６】電流線を巻回する場合には、図４に示され
るように、分割ヨーク１２，１２’を組み付ける前に、
予め単独で形成された電流線コイル１０を分割ヨーク１
２（１２’）の窓部分１６，１７に、即ち、中央脚部１
５，１５’の周囲に収め、その後分割ヨーク１２，１
２’を組み付ける。これによって、電流線コイル１０の
三脚型ヨーク１１への巻回作業が格段に簡易化される。
そして、分割ヨーク１２，１２’は同一形状であるの
で、部品の種類を少なくすることができる。

【００１７】また、ギャップ１８に挿入される磁気セン
サの感磁部分の面積に応じて中央脚部１５，１５’の長
さを調整することによって、ギャップ１８の磁束密度分
布の均一性のある範囲を磁性板材の板厚に関係なく設定
することができ、設計の自由度を増すことができる点
は、図１に示される実施形態と同様である。

【００１８】なお、ギャップの磁束密度分布の均一性の
ある範囲が小さくてもよい場合、即ち、中央脚部７，８
または１５，１５’の断面積内におさまる場合には、中
央脚部７と８を、または１５と１５’を、中央から左右
方向にずらした位置にせずに、中央に位置させるように
してもよい。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の本
発明によれば、三脚型ヨークを、同一形状の一対の分割
ヨークを互い違いに組み付けることによって形成し、各
分割ヨークを、窓部分が電流線の挿入可能状態に開放し
ている形状とし、一対の分割ヨークの組み付け状態で
は、一対の分割ヨークの中央脚部が間を空けて位置する
ことによってギャップを形成するようにしたから、電流
線の巻回作業を容易にし、部品の種類を少なくすること
ができる。

【００２０】また、請求項２記載の本発明によれば、各
分割ヨークを、中央脚部が中央から左右方向にずれた位
置にある形状とし、一対の分割ヨークの組み付け状態で
は、一対の分割ヨークの中央脚部の側面相互が間を空け
て重なり合うように位置することによってギャップを形
成するようにしたから、電流線の巻回作業を容易にし、
部品の種類を少なくすると同時に、ギャップの磁束密度
分布の均一性のある範囲を磁性板材の板厚に関係なく設
定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態である電流−磁束変換用
の磁気回路を示す斜視図である。

【図２】図１の電流−磁束変換用の磁気回路に電流線コ
イルを巻回する様子を示す斜視図である。

【図３】本発明の実施の他の形態である電流−磁束変換
用の磁気回路を示す斜視図である。

【図４】図３の電流−磁束変換用の磁気回路に電流線コ
イルを巻回する様子を示す斜視図である。

【図５】従来の磁気回路を用いた電流変換装置を示す図
である。

【図６】従来の磁気回路と電流線の関係を示す図であ
る。

【図７】従来の三脚型ヨークのギャップでの磁束密度分
布を示す図である。

【符号の説明】

１ 三脚型ヨーク ２，２’ 分割ヨーク ３，３’，４，４’ 中央脚構成部分 ５ 窓部分 ６ スペース ７，８ 中央脚部 ９ ギャップ １０ 電流線コイル １１ 三脚型ヨーク １２，１２’ 分割ヨーク １３，１３’，１４，１４’ 側脚部 １５，１５’ 中央脚部 １６，１７ 窓部分 １８ ギャップ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁性板材を折り曲げることによって構成
   された三脚型ヨークから成り、中央脚部に磁気センサが
   挿入されるためのギャップを備えた電流−磁束変換用の
   磁気回路において、前記三脚型ヨークを、同一形状の一
   対の分割ヨークを互い違いに組み付けることによって形
   成し、前記各分割ヨークを、窓部分が電流線の挿入可能
   状態に開放している形状とし、前記一対の分割ヨークの
   組み付け状態では、前記一対の分割ヨークの中央脚部が
   間を空けて位置することによってギャップを形成するよ
   うにしたことを特徴とする電流−磁束変換用の磁気回
   路。
2. 【請求項２】 前記各分割ヨークを、前記中央脚部が中
   央から左右方向にずれた位置にある形状とし、前記一対
   の分割ヨークの組み付け状態では、前記一対の分割ヨー
   クの中央脚部の側面相互が間を空けて重なり合うように
   位置することによってギャップを形成するようにしたこ
   とを特徴とする請求項１記載の電流−磁束変換用の磁気
   回路。