電流傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明以附帶開關(guān)功能的電流傳感器的小型化為課題。該電流傳感器具備：磁路，其使從電路產(chǎn)生的磁通聚集于磁傳感器；開關(guān)，其與形成上述磁路的一部分的可動磁性體連動地對上述電路進行開閉；以及勵磁線圈，其對上述磁路進行勵磁，產(chǎn)生能夠使形成上述磁路的一部分的固定磁性體吸引上述可動磁性體的磁力。
【專利說明】電流傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電流傳感器。

【背景技術(shù)】
[0002]電氣設(shè)備中有兼具檢測電流的功能和切斷電流的功能的設(shè)備。作為兼具檢測電流的功能和切斷電流的功能的設(shè)備的典型例，例如例舉過電流繼電器(例如參照專利文獻I)。
[0003]另外，近年來，鑒于電力需要的增加和對地球環(huán)境的考慮，要求削減電力消耗量。作為削減電力消耗量對策之一，例如例舉針對用戶的電氣設(shè)備的電力消耗量的可視化。與電氣設(shè)備的電力消耗量有關(guān)的信息能夠?qū)崿F(xiàn)電氣設(shè)備的高效運用。例如，辦公室的情況下，與OA (Office Automat1n:辦公室自動化)設(shè)備的電力消耗量有關(guān)的信息在制定高效的業(yè)務(wù)實施計畫方面是有益的。因此，嘗試有例如在配電板、接線板上設(shè)置電流傳感器，根據(jù)與配電板、接線板的下級部分連接的電氣設(shè)備的電力消耗量來控制各電氣設(shè)備(例如參照專利文獻2) ο
[0004]專利文獻1:日本特開2005 - 345446號公報
[0005]專利文獻2:日本特開平11 — 313441號公報
[0006]在將承擔檢測電流的功能的電流傳感器和承擔切斷電流的功能的電流切斷單元組裝于一個電氣設(shè)備的情況下，需要設(shè)置兩方部件的空間。
[0007]另外，對于使用于電流傳感器的磁性體，一般為了抑制磁滯而使用磁導率和保磁力較小的磁性體(例如例舉鐵氧體等)。在電流傳感器的情況下，例如磁滯的增大成為通過被測量電流而產(chǎn)生測量值的偏置漂移，使測量精度降低的一個原因。另一方面，例如，使用于作為電流切斷單元的一種的電磁繼電器的勵磁線圈的磁性體為了增加磁力而使用磁導率和保磁力較大的磁性體(例如例舉金屬等)。因此，在將電流傳感器和電流切斷單元組裝于一個電氣設(shè)備的情況下，需要考慮外來噪聲、電流傳感器與電流切斷單元的相互干擾，或者電氣設(shè)備所具備的部件的磁滯所引起的電流傳感器的測量精度的降低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]因此，本申請以附帶開關(guān)功能的電流傳感器的小型化為課題。
[0009]本申請公開如下那樣的電流傳感器。該電流傳感器具備:磁路，其使從電路產(chǎn)生的磁通聚集于磁傳感器；開關(guān)，其與形成上述磁路的一部分的可動磁性體連動地對上述電路進行開閉；以及勵磁線圈，其對上述磁路進行勵磁，產(chǎn)生能夠使形成上述磁路的一部分的固定磁性體吸引上述可動磁性體的磁力。
[0010]如果是上述電流傳感器，則能夠使附帶開關(guān)功能的電流傳感器小型化。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是表示實施方式所涉及的電流傳感器的圖的一個例子。
[0012]圖2是電流傳感器的俯視圖的一個例子。
[0013]圖3是圖1中在附圖標記A — A所示的線切斷了電流傳感器的情況下的剖視圖的一個例子。
[0014]圖4是控制電路的構(gòu)成圖的第一例。
[0015]圖5是表示可動磁性體的位置和作用于可動磁性體的力的關(guān)系的圖的一個例子。
[0016]圖6是對控制電路進行了變形的變形例所涉及的控制電路的構(gòu)成圖的一個例子。
[0017]圖7是表示第一變形例所涉及的電流傳感器的圖的一個例子。
[0018]圖8是表示第二變形例所涉及的電流傳感器的圖的一個例子。
[0019]圖9是表示第三變形例所涉及的電流傳感器的圖的一個例子。
[0020]圖10是表示按下復位銷的狀態(tài)的圖的一個例子。
[0021]圖11是表示第四變形例所涉及的電流傳感器的圖的一個例子。
[0022]圖12是表示將拉伸彈簧放大的圖的一個例子。
[0023]圖13是表示按下復位銷的狀態(tài)的圖的一個例子。
[0024]圖14是表示在第四變形例所涉及的電流傳感器中，可動磁性體的位置與作用于可動磁性體的力的關(guān)系的圖的一個例子。
[0025]圖15是表示第五變形例所涉及的電流傳感器的圖的一個例子。
[0026]圖16是第五變形例所涉及的電流傳感器的俯視圖的一個例子。
[0027]圖17是圖15中在附圖標記B— B所示的線切斷了電流傳感器的情況下的剖視圖的一個例子。
[0028]圖18是控制電路的構(gòu)成圖的第二例。
[0029]圖19是表示可動磁性體的位置與作用于可動磁性體的力的關(guān)系的圖表的一個例子。
[0030]圖20是對控制電路進行了變形的變形例所涉及的控制電路的構(gòu)成圖的一個例子。
[0031]圖21是表示實施方式所涉及的電流傳感器以及控制電路的應(yīng)用例的圖的一個例子。

【具體實施方式】
[0032]以下，對本申請發(fā)明的實施方式進行說明。以下所示的實施方式例示本申請發(fā)明的一方式，在以下的方式中并沒有限定本申請發(fā)明的技術(shù)范圍。
[0033]<實施方式>
[0034]圖1是表示本實施方式所涉及的電流傳感器的圖的一個例子。本實施方式所涉及的電流傳感器I具備:形成磁路2的可動磁性體3以及固定磁性體4、與可動磁性體3連動的開關(guān)5、和安裝在固定磁性體4上的勵磁線圈6。
[0035]電流傳感器I承擔對電路7的電流進行計測的功能。即，在電流傳感器I中，可動磁性體3以及固定磁性體4以包圍電路7的方式形成有磁路2。因此，從電路7產(chǎn)生的磁場的磁通聚集于磁路2。另外，在處于固定磁性體4與磁路2之間的縫隙8、9中產(chǎn)生與電路7的電流成比例的強度的磁場。所以，電流傳感器I利用配置在處于可動磁性體3與固定磁性體4之間的縫隙8中的磁場傳感器10來檢測電路7的電流。此外，為了抑制對電流的測量帶來影響的磁滯，可動磁性體3以及固定磁性體4優(yōu)選使用磁導率和保磁力較小的磁性體，例如鐵氧體等。另外，磁場傳感器10為了不受到可動磁性體3移動的情況下的機械沖擊,而被配置在比縫隙9靠近可動磁性體3的支點14的縫隙8中。由此，減少磁場傳感器10損壞的可能性。然而，磁場傳感器10也可配置于縫隙9。
[0036]另外，電流傳感器I承擔對電路7進行開閉的功能。即，在電流傳感器I中，與可動磁性體3連動的開關(guān)5被安裝在電路7的中途。對于開關(guān)5，通過與能夠以支點14為中心轉(zhuǎn)動的可動磁性體3連動的可動接點11移動，從而可動接點11與固定接點12接觸或者從固定接點12離開?？蓜咏狱c11被拉伸彈簧13向與固定接點12接觸的方向施力。另外，可動磁性體3被向從固定磁性體4分離的方向施力。可動接點11能夠通過控制在卷繞在固定磁性體4上的勵磁線圈6中流動的電流而移動。例如，若因利用勵磁線圈6對磁路2進行勵磁而產(chǎn)生的縫隙9的磁吸引力高于拉伸彈簧13的張力，則可動磁性體3被固定磁性體4吸引。另外，若可動磁性體3被固定磁性體4吸引，則可動接點11從固定接點12離開。此外，支點14也能夠應(yīng)用由銷、套筒構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，或者由彎曲彈簧構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)。另夕卜，勵磁線圈6也可以不安裝在固定磁性體4，而安裝在可動磁性體3上。
[0037]圖2是電流傳感器I的俯視圖的一個例子。另外，圖3是表示圖1中在附圖標記A — A所示的線切斷了電流傳感器I的情況下的剖視圖的一個例子。可動接點11具備固定于可動磁性體3的基部15、和從基部15伸出二股的接觸部16(B)、16 (S)。另外，固定接點12具備設(shè)置在與電源連接的母線側(cè)的匯流條17(B)上的被接觸部18(B)、和設(shè)置在與負載連接且被可動磁性體3以及固定磁性體4包圍的支線側(cè)的匯流條17 (S)的被接觸部18⑶。若可動接點11與固定接點12接觸，則接觸部16(B)與被接觸部18(B)接觸，接觸部16 (S)與被接觸部18 (S)接觸。若接觸部16(B)與被接觸部18(B)接觸，接觸部16 (S)與被接觸部18⑶接觸，則匯流條17 (S)經(jīng)由可動接點11而與匯流條17⑶電連接。
[0038]在可動接點11中，通過從基部15將接觸部16(B)和接觸部16 (S)分為二股而伸出，從而使與被接觸部18(B)接觸的部位和與被接觸部18(S)接觸的部位分離，防止起因于各接點間的尺寸的公差等的電接觸不良。然而，開關(guān)5并不限于這種方式。即，在開關(guān)5中，也可以例如匯流條17(S)與電源連接，匯流條17(B)與負載連接。另外，在開關(guān)5中，也可以例如可動接點11通過可彈性變形的電纜直接與負載或者電源連接。在可動接點11直接與負載或者電源連接的情況下，能夠分別將設(shè)置在可動接點11的2個接觸部16 (B)、16 (S)、設(shè)置在固定接點12的2個被接觸部18(B)、18 (S)省略成一個。
[0039]上述電流傳感器I通過使如下那樣的控制電路19與勵磁線圈6連接，能夠承擔對電路7的電流進行計測的功能和對電路7進行開閉的功能。圖4是控制電路19的構(gòu)成圖的第一例。
[0040]控制電路19是用于通過磁平衡方式檢測電流的電路。即，控制電路19具備對內(nèi)置在磁場傳感器10中的霍爾元件供給驅(qū)動電力的恒流源22、和以霍爾電壓成為零的方式對勵磁線圈6的電流進行負反饋控制的放大器20 — NFB(Negative Feed Back)。此外,在磁場傳感器10中也可以代替霍爾元件而內(nèi)置磁電阻元件。若放大器20 - NFB以霍爾電壓成為零的方式對勵磁線圈6的電流進行負反饋控制，則磁路2的磁被消除，以使通過磁場傳感器10的磁通的密度為零。因此，在控制電路19中，通過用電流/電壓變換電路29將磁平衡狀態(tài)下的勵磁線圈6的電流轉(zhuǎn)換為計測電壓，能夠高精度地輸出在電路7中流動的電流的測量信號。
[0041]另外，控制電路19具備以放大霍爾電壓的方式對勵磁線圈6的電流進行正反饋控制的放大器20 — PFB (Positive Feed Back)、和基于從外部輸入的切斷信號來切換進行工作的放大器的切換開關(guān)21。若放大器20 - PFB以放大霍爾電壓的方式對勵磁線圈6的電流進行正反饋控制，則通過縫隙9的磁通的密度上升。若縫隙9的磁吸引力高于拉伸彈簧13的張力，則可動磁性體3被固定磁性體4吸引，可動接點11從固定接點12離開。
[0042]圖5是表示可動磁性體3的位置與作用于可動磁性體3的力的關(guān)系的圖表的一個例子。在將控制電路19與上述的電流傳感器I的勵磁線圈6連接的狀態(tài)下，在想要接通電路7的情況下，使向控制電路19輸入的切斷信號停止。若使向控制電路19輸入的切斷信號停止，則由放大器20 - PFB進行的正反饋控制停止，同時開始由放大器20 - NFB進行的負反饋控制。若通過由放大器20 - NFB進行的負反饋控制而使磁路2的磁通密度降低，從而磁吸引力低于拉伸彈簧13的張力，則可動磁性體3與固定磁性體4分離。若可動磁性體3與固定磁性體4分離，至可動接點11與固定接點12接觸，則開始從電源對負載的供電。另外，若通過放大器20 - NFB的負反饋控制而使磁路2達到磁平衡狀態(tài)，則從控制電路19輸出與在電路7中流動的電流對應(yīng)的計測信號。
[0043]另外，在將控制電路19與上述的電流傳感器I的勵磁線圈6連接的狀態(tài)下，想要斷開開關(guān)5的情況下，對控制電路19輸入切斷信號。若對控制電路19輸入切斷信號，則由放大器20 - NFB進行的負反饋控制停止，同時開始由放大器20 - PFB進行的正反饋控制。若通過由放大器20 - PFB進行的正反饋控制而使磁路2的磁通密度上升，從而磁力的吸引力高于拉伸彈簧13的張力，則可動磁性體3被固定磁性體4吸引。若可動磁性體3被固定磁性體4吸引，可動接點11從固定接點12離開，則停止從電源對負載的供電。
[0044]如果是上述電流傳感器1，則能夠承擔檢測電流的功能和切斷電流的功能雙方，所以與將獨立的電流傳感器和電流切斷單元組裝于一個電氣設(shè)備的情況相比，能夠削減設(shè)置空間。
[0045]另外，如果是上述電流傳感器1，則在電路7的電流測量時，可動磁性體3不依靠電路7的電流而機械式地靜止。因此，抑制磁通密度相對于電路7的電流的非線形性、起因于外部振動的可動磁性體3的共振，也抑制對電流的測量精度帶來的影響。其結(jié)果，能夠高精度地測量電路7的電流。
[0046]另外，若斷開開關(guān)5，則上述控制電路19進行正反饋控制，所以以通過在電路7中流動的電流而使在磁路2產(chǎn)生的磁力變得更強的方式在勵磁線圈6流動勵磁電流，補償使可動磁性體3移動的磁力的不足。因此，上述電流傳感器I為了提高電流測量的精度而使用磁滯小、磁導率小的磁性體，另外，不管是否存在用于設(shè)置磁場傳感器10的縫隙8，都能夠利用勵磁線圈6使可動磁性體3移動。
[0047]此外，不管在電路7中流動的電流是交流還是直流，上述電流傳感器I都能夠測量電流值。但是，交流的情況下，由于在過零點附近電磁力降低，所以斷開開關(guān)5的情況下的勵磁線圈的電流優(yōu)選不以峰值而以平均值設(shè)計。
[0048]<控制電路的變形例(其I) >
[0049]圖6是對上述控制電路19進行了變形的變形例所涉及的控制電路的構(gòu)成圖的一個例子。本變形例所涉及的控制電路19A省略上述控制電路19所具備的放大器20 - PFB。而且，若從外部輸入切斷信號，則使進行負反饋控制的放大器20 - NFB停止，并且對勵磁線圈6施加固定的電壓。其它與上述控制電路19相同。
[0050]上述電流傳感器I即使在將本變形例所涉及的控制電路19A與勵磁線圈6連接的情況下，也能夠與上述控制電路19同樣地承擔對電路7的電流進行計測的功能和對開關(guān)5進行開閉的功能。
[0051]<電流傳感器的第一變形例>
[0052]圖7是表示第一變形例所涉及的電流傳感器的圖的一個例子。在第一變形例所涉及的電流傳感器IA中，開關(guān)5并不是隔著支點14在可動磁性體3的相反一側(cè)，而安裝在可動磁性體3的上側(cè)。
[0053]第一變形例所涉及的電流傳感器IA通過使上述的控制電路19與勵磁線圈6連接，能夠與上述電流傳感器I同樣地承擔對電路7的電流進行計測的功能和對電路7進行開閉的功能。
[0054]<電流傳感器的第二變形例>
[0055]圖8是表示第二變形例所涉及的電流傳感器的圖的一個例子。在第二變形例所涉及的電流傳感器IB中，對電流進行計測的電路7B并不是由匯流條形成而由電纜形成。即，電路7B由與電源連接的母線側(cè)的電纜23(B)、和與負載連接的支線側(cè)的電纜23(S)形成。另外，電纜23 (S)被卷繞在固定磁性體4上。對于卷繞在固定磁性體4的電纜23(S)的匝數(shù)而言，以聚集于由固定磁性體4和可動磁性體3形成的磁路2上的磁成為適當?shù)拇磐芏鹊姆绞礁鶕?jù)勵磁線圈6的匝數(shù)等適當?shù)貨Q定。其它與上述電流傳感器I相同。
[0056]第二變形例所涉及的電流傳感器IB通過使上述的控制電路19與勵磁線圈6連接，能夠與上述電流傳感器I同樣地承擔對電路7B的電流進行計測的功能和對電路7B進行開閉的功能。此外，在電流傳感器IB的情況下，因電路7B的電流而在磁路2產(chǎn)生的磁通密度大體上與電路7B的卷繞線數(shù)成比例。因此，在勵磁線圈6中也充分確保匝數(shù)，或者使控制電路19B具有充分的電流供給能力。然而，如果是第二變形例所涉及的電流傳感器1B，則傳感器靈敏度上升，能夠減少來自外部的磁場噪聲的影響等。
[0057]<電流傳感器的第三變形例>
[0058]圖9是表示第三變形例所涉及的電流傳感器的圖的一個例子。第三變形例所涉及的電流傳感器IC具備鎖定機構(gòu)24以及鎖定解除機構(gòu)25。鎖定機構(gòu)24利用永磁鐵的磁力來保持可動磁性體3被固定磁性體4吸引的狀態(tài)。
[0059]鎖定機構(gòu)24具備:在能夠以支點14C為中心轉(zhuǎn)動的狀態(tài)下被安裝在固定磁性體4上的永磁鐵26、和在與可動磁性體3接觸的方向上對永磁鐵26施力的壓縮彈簧27。鎖定解除機構(gòu)25具備復位銷28，該復位銷28能夠向與可動磁性體3分離的方向按壓永磁鐵26。永磁鐵26在接觸到可動磁性體3的情況下，對可動磁性體3帶來比拉伸彈簧13使可動磁性體3與固定磁性體4分離的力強的磁吸引力。因此，可動磁性體3若與永磁鐵26接觸，則不會因拉伸彈簧13而與固定磁性體4分離，保持與固定磁性體4接觸的狀態(tài)。
[0060]第三變形例所涉及的電流傳感器IC通過使上述的控制電路19與勵磁線圈6連接，能夠承擔對電路7的電流進行計測的功能和開啟電路7的功能。即，若對控制電路19輸入切斷信號，則被固定磁性體4吸引的可動磁性體3與永磁鐵26接觸。若可動磁性體3與永磁鐵26接觸，則通過永磁鐵26的磁吸引力，可動磁性體3保持與固定磁性體4接觸的狀態(tài)。因此，如果是第三變形例所涉及的電流傳感器1C，則輸入切斷信號來使開關(guān)5斷開后，即使停止控制電路19，也能夠?qū)㈤_關(guān)5保持為斷開的狀態(tài)。
[0061]另外，第三變形例所涉及的電流傳感器IC通過按下復位銷28也能夠使開關(guān)5接通。圖10是表示按下復位銷28的狀態(tài)的圖的一個例子。若按下復位銷28，則永磁鐵26從可動磁性體3離開。若永磁鐵26從可動磁性體3離開，則可動磁性體3被拉伸彈簧13向從固定磁性體4離開的方向施力。被按下的復位銷28通過壓縮彈簧27恢復為原來的位置。
[0062]<電流傳感器的第四變形例>
[0063]圖11是表示第四變形例所涉及的電流傳感器的圖的一個例子。第四變形例所涉及的電流傳感器ID改變了第三變形例所涉及的電流傳感器IC的鎖定機構(gòu)24，使拉伸彈簧13D具有鎖定功能。
[0064]圖12是放大了拉伸彈簧13D的圖的一個例子。拉伸彈簧13D被設(shè)置成支點14在拉伸彈簧13D的可動范圍內(nèi)。因此，使可動磁性體3移動的情況下所產(chǎn)生的拉伸彈簧13D的張力的上死點位于可動接點11與固定接點12接觸的狀態(tài)下的可動磁性體3的角度與和固定磁性體4接觸的狀態(tài)下的可動磁性體3的角度之間的中間。由于拉伸彈簧13D的張力的上死點位于可動磁性體3的可動范圍的中間，所以施加給可動磁性體3的旋轉(zhuǎn)力矩以支點14為界反轉(zhuǎn)。因此，拉伸彈簧13D在可動接點11與固定接點12接觸的狀態(tài)下保持該接觸狀態(tài)，在可動磁性體3與固定磁性體4接觸的狀態(tài)下保持該接觸狀態(tài)。因此，如果是第四變形例所涉及的電流傳感器1D，則能夠與第三變形例所涉及的電流傳感器IC同樣地在輸入切斷信號使開關(guān)5斷開后，使控制電路19停止。
[0065]另外，第四變形例所涉及的電流傳感器ID通過按下復位銷28也能夠關(guān)閉電路7。圖13是表示按下復位銷28的狀態(tài)的圖的一個例子。若按下復位銷28，則可動磁性體3從固定磁性體4強行分離。若可動磁性體3被復位銷28按壓而通過拉伸彈簧13D的張力的上死點，則可動磁性體3被拉伸彈簧13D進一步向從固定磁性體4離開的方向施力。被按下的復位銷28通過壓縮彈簧27恢復為原來的位置。
[0066]圖14是表示第四變形例所涉及的電流傳感器ID中，可動磁性體3的位置與作用于可動磁性體3的力的關(guān)系的圖表的一個例子。在將控制電路19與上述的電流傳感器ID的勵磁線圈6連接的狀態(tài)下，想要斷開開關(guān)5的情況下，對控制電路19輸入切斷信號。若對控制電路19輸入切斷信號，則開始由放大器20 - PFB進行的正反饋控制。若通過由放大器20 - PFB進行的正反饋控制而使磁路2的磁通密度上升，從而磁吸引力高于拉伸彈簧13D的張力，則可動磁性體3被固定磁性體4吸弓丨。若可動磁性體3被固定磁性體4吸引，至可動接點11從固定接點12離開，則開關(guān)5斷開。在可動磁性體3被固定磁性體4吸引的過程中，若可動磁性體3通過拉伸彈簧13D的張力的上死點，則對可動磁性體3除了勵磁線圈6的磁吸引力之外還施加拉伸彈簧13D的張力。其結(jié)果，可動磁性體3被保持在從固定磁性體4離開的狀態(tài)。
[0067]<電流傳感器的第五變形例>
[0068]圖15是表示第五變形例所涉及的電流傳感器的圖的一個例子。上述實施方式、各變形例(第一變形例至第四變形例)所涉及的電流傳感器采用所謂的B接點方式的開關(guān)。另一方面，第五變形例所涉及的電流傳感器IE采用所謂的A接點方式的開關(guān)5E。
[0069]S卩，在第五變形例所涉及的電流傳感器IE中，可動接點IlE被安裝在隔著支點14而與拉伸彈簧13的相反一側(cè)。因此，可動接點IlE被拉伸彈簧13向從固定接點12E分離的方向施力?？蓜哟判泽w3與上述實施方式所涉及的電流傳感器I同樣地，被向從固定磁性體4離開的方向施力。可動接點IlE能夠通過控制在勵磁線圈6中流動的電流來移動。例如，若通過利用勵磁線圈6對磁路2進行勵磁而產(chǎn)生的縫隙9的磁吸引力強過拉伸彈簧13E的張力，則可動磁性體3被固定磁性體4吸弓丨。若可動磁性體3被固定磁性體4吸引，則安裝在可動磁性體3中的可動接點IlE與固定接點12E接觸。
[0070]圖16是第五變形例所涉及的電流傳感器IE的俯視圖的一個例子。另外，圖17是圖15中在附圖標記B — B所示的線切斷了電流傳感器IE的情況下的剖視圖的一個例子?？蓜咏狱cIlE具備被固定于可動磁性體3的基部15E、和從基部15E分二股伸出的接觸部16E⑶、16E⑶。另外，固定接點12E具備設(shè)置在與電源連接的母線側(cè)的匯流條17E(B)上的被接觸部ISE(B)、和設(shè)置在與負載連接且被可動磁性體3以及固定磁性體4包圍的支線側(cè)的匯流條17E(S)的被接觸部18E⑶。若可動接點IlE與固定接點12E接觸，則接觸部16E(B)與被接觸部18E(B)接觸，接觸部16E(S)與被接觸部18E(S)接觸。若接觸部16E(B)與被接觸部18E(B)接觸，接觸部16E(S)與被接觸部18E(S)接觸，則匯流條17E(S)經(jīng)由可動接點IlE而與匯流條17E(B)電連接。
[0071]上述電流傳感器IE通過將如下那樣的控制電路19E與勵磁線圈6連接，能夠承擔對電路7的電流進行計測的功能和對電路7進行開閉的功能。圖18是控制電路19E的構(gòu)成圖的第二例。
[0072]控制電路19E是與上述控制電路19同樣地，是用于通過磁平衡方式來檢測電流的電路。但是，由于第五變形例所涉及的電流傳感器IE使用A接點方式的開關(guān)5E，所以在電路7的電流測量時，在勵磁線圈6中流動用于使固定磁性體4吸引可動磁性體3的電流。因此，控制電路19E在從以霍爾電壓成為零的方式對勵磁線圈6的電流進行負反饋控制的放大器20E - NFB向勵磁線圈6連接的電路的中途設(shè)置有將放大了施加信號的成分的電流重疊的放大器20E - C。因此，在勵磁線圈6中，除了用于消除起因于在電路7中流動的電流而在磁路2產(chǎn)生的磁通的成分之外，還流動加入了被施加至控制電路19E的施加信號的成分的電流。控制電路19E輸出通過了勵磁線圈6的電流中除去施加信號的成分的電流，作為在電路7中流動的電流的測量信號。此外，如果將勵磁電流設(shè)為直流，將測量對象的電流設(shè)為交流，則能夠容易地除去與作為交流成分的測量電流重疊的勵磁電流的直流成分。
[0073]圖19是表示可動磁性體3的位置與作用于可動磁性體3的力的關(guān)系的圖表的一個例子。在將控制電路19E與第五變形例所涉及的電流傳感器IE的勵磁線圈6連接的狀態(tài)下，想要接通開關(guān)5E的情況下，對控制電路19E輸入施加信號。若對控制電路19輸入施加信號，則開始由放大器20E - NFB.20E 一 C進行的負反饋控制，用于使固定磁性體4吸引可動磁性體3的勵磁電流在勵磁線圈6中流動。若通過勵磁線圈6而在縫隙9產(chǎn)生的磁力的吸引力高于拉伸彈簧13E的張力，則可動磁性體3被固定磁性體4吸弓丨。若可動磁性體3被固定磁性體4吸引，則可動接點IlE與固定接點12E接觸，開關(guān)5E接通。若開關(guān)5E接通，在電路7中流動電流，則從控制電路19E輸出在電路7中流動的電流的測量信號。
[0074]另外，在將控制電路19E與第五變形例所涉及的電流傳感器IE的勵磁線圈6連接的狀態(tài)下，想要斷開開關(guān)5E的情況下，切斷輸入到控制電路19E的施加信號。若切斷施加信號，則停止由放大器20E - NFB、20E — C進行的負反饋控制，從而在勵磁線圈6中流動的勵磁電流被切斷。若在勵磁線圈6中流動的勵磁電流被切斷，則可動磁性體3通過拉伸彈簧13E而與固定磁性體4分離，可動接點IlE從固定接點12E離開。若可動接點IlE從固定接點12E離開，則停止從電源對負載的供電。
[0075]此外，第五變形例所涉及的電流傳感器IE在接通開關(guān)5E的情況下，使勵磁線圈6流動電流，從而產(chǎn)生比拉伸彈簧13E的彈力(相當于圖19的圖表的“FS1”)大的電磁力(相當于圖19的圖的“FM1”)。由此，可動磁性體3被固定磁性體4吸引。隨著縫隙9變小，在縫隙9產(chǎn)生的電磁力漸漸變大。若縫隙9變?yōu)樽钚?，則在縫隙9產(chǎn)生的電磁力變?yōu)樽畲?參照圖19的圖表“FM2”)。如果達到該狀態(tài)，則即使降低在勵磁線圈6中流動的電流的大小，只要電磁力“FM2”高于彈力“FS2”，則能夠維持開關(guān)5E的接通狀態(tài)。但是，在勵磁線圈6中持續(xù)流動電流。
[0076]<控制電路的變形例(其2) >
[0077]圖20是對上述控制電路19E進行了變形的變形例所涉及的控制電路的構(gòu)成圖的一個例子。本變形例所涉及的控制電路19F代替上述控制電路19E所具備的放大器20E —C而設(shè)置有變量器30。因此，在勵磁線圈6中，除了用于消除起因于在電路7中流動的電流而在磁路2產(chǎn)生的磁通的成分之外，還流動加入了被施加給控制電路19F的施加信號的成分的電流。其它與上述控制電路19E相同。
[0078]上述電流傳感器IE即使在將本變形例所涉及的控制電路19F與勵磁線圈6連接的情況下，也能夠與上述控制電路19E的情況同樣地承擔對電路7的電流進行計測的功能和對電路7進行開閉的功能。
[0079]<電流傳感器以及控制電路的應(yīng)用例>
[0080]圖21是表示上述實施方式所涉及的電流傳感器I以及控制電路19的應(yīng)用例的圖的一個例子。上述實施方式、各變形例所涉及的電流傳感器以及控制電路例如能夠應(yīng)用于接線板、配電板等配電設(shè)備31。在一個配電設(shè)備31設(shè)置多個電流傳感器I的情況下，可以將控制各電流傳感器I的控制電路19統(tǒng)一成一個，也可以針對各電流傳感器I各設(shè)置一個。
[0081]內(nèi)置在配電設(shè)備31中的控制電路19例如經(jīng)由內(nèi)置在配電設(shè)備31中的通信電路32而與外部設(shè)備連接，從而能夠構(gòu)建實現(xiàn)與其它設(shè)備的聯(lián)合動作的電力管理系統(tǒng)35。SP，在想要合計與配電設(shè)備31連接的負載的電力消耗量的情況下，例如通過使與配電設(shè)備31的通信電路32連接的通信線路經(jīng)由中繼器33等而與合計器34連接，從而合計器34能夠合計各負載的電力消耗量。另外，如果是使用應(yīng)用了上述實施方式、各變形例所涉及的電流傳感器以及控制電路的配電設(shè)備31所構(gòu)建的電力管理系統(tǒng)35，則也能夠在合計器34側(cè)適當?shù)厍袛喙┙o給各負載的電力。另外，數(shù)據(jù)的通信也可以例如使用AD(Analog to Digital)轉(zhuǎn)換器通過數(shù)字信號進行，也可以直接利用模擬信號進行。在通過數(shù)字信號進行數(shù)據(jù)的通信的情況下，與電流有關(guān)的數(shù)據(jù)也可以例如經(jīng)由運算裝置、存儲裝置進行合計。
[0082]此外，上述實施方式、各變形例所涉及的電流傳感器以及控制電路并不限于應(yīng)用于接線板、配電板等配電設(shè)備31。例如，如果在電路的電流值達到既定的值的情況下以產(chǎn)生上述切斷信號的方式改變控制電路，則也能夠?qū)⑸鲜鰧嵤┓绞?、各變形例所涉及的電流傳感器以及控制電路作為過電流繼電器使用。另外，上述實施方式、各變形例也能夠適當?shù)亟M口 ο
[0083]實施例
[0084]以下，對與上述電流傳感器I的具體設(shè)計有關(guān)的研究結(jié)果進行說明。例如，在電路7中不流動電流的情況下，勵磁線圈6的電磁力為零。另外，例如，可動磁性體3始終被拉伸彈簧13以約5.4μ N左右的力上拉，在起點靜止。另外，對于磁路2，例如相對磁導率為1000，剖面為3mm角，磁路長為36.6mm。另外，對于可動磁性體3，例如長度為20臟，剖面為3mm角。另外，例如在可動磁性體3與固定磁性體4分離的狀態(tài)下，縫隙9的長度為1.4_。另外，例如，在可動磁性體3被固定磁性體4吸引的狀態(tài)下，縫隙9的長度為0.5mm。
[0085]例如在這樣設(shè)計上述電流傳感器I的情況下，若在電路7中流動28A的電流,則計算上在磁路2產(chǎn)生將近ImT的磁通密度的磁場，在磁路2產(chǎn)生的電磁力(相當于圖5的圖表的“FM1”)為2.7 μ N。假設(shè)如果縫隙9的長度變?yōu)?.5mm,則在磁路2產(chǎn)生的磁場的磁通密度增加為24.5mT,電磁力為5.05mN。在這樣的電流傳感器I中，通過將勵磁線圈6的匝數(shù)設(shè)為1000、將拉伸彈簧13的彈簧常數(shù)設(shè)為11.0mN/m、將拉伸彈簧13的初始伸長位移設(shè)為0.5mm,能夠?qū)崿F(xiàn)勵磁線圈6對開關(guān)5的開閉動作。
[0086]另外，在測量電路7的電流時，通過負反饋控制使最大28mA的電流在勵磁線圈6中流動來消除磁路2的磁場，使磁通密度和電磁力都為零。在該狀態(tài)下在勵磁線圈6中流動的勵磁電流與應(yīng)測量的電路7的電流值對應(yīng)。另外，可動磁性體3始終被拉伸彈簧13以約5.4μ N左右的力上拉，而保持與固定磁性體4分離的狀態(tài)。
[0087]在斷開開關(guān)5時，通過正反饋控制，使勵磁線圈6流動勵磁電流。若假定例如電路7的電流為28Α、勵磁電流為29mA，則電磁力(相當于圖5的圖表的“FM2”)為5.5 μ N。即，由于產(chǎn)生比拉伸彈簧13的彈力大的電磁力，所以可動磁性體3開始被固定磁性體4吸引。隨著可動磁性體3被固定磁性體4吸引，在縫隙9產(chǎn)生的電磁力漸漸增加。其結(jié)果，可動磁性體3直至被固定磁性體4吸引至縫隙9的長度為最小的位置。此外，在實際使用時，通過將勵磁電流設(shè)為高于上述理論值的值(例如，50mA)，也能夠使固定磁性體4 一瞬間吸引可動磁性體3。
[0088]符號說明
[0089]1、1A、IB、1C, ID、IE…電流傳感器，2…磁路,3…可動磁性體,4...固定磁性體，5、5C、5D、5E…開關(guān),6…勵磁線圈。
【權(quán)利要求】
1.一種電流傳感器，具備: 磁路，其使從電路產(chǎn)生的磁通聚集于磁傳感器； 開關(guān)，其與形成所述磁路的一部分的可動磁性體連動地對所述電路進行開閉；以及 勵磁線圈，其對所述磁路進行勵磁，產(chǎn)生能夠使形成所述磁路的一部分的固定磁性體吸引所述可動磁性體的磁力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流傳感器，其中，還具備: 施力單元,其在所述電路關(guān)閉的方向上對所述開關(guān)的接點進行施力；以及 控制部，在關(guān)閉所述電路的情況下，該控制部基于所述磁傳感器的信號來對所述勵磁線圈進行負反饋控制，并將所述負反饋控制的控制量作為與所述電路的電流成比例的信號輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電流傳感器，其中， 在開啟所述電路的情況下，所述控制部基于所述磁傳感器的信號來對所述勵磁線圈進行正反饋控制，使所述勵磁線圈產(chǎn)生能夠使所述固定磁性體吸引所述可動磁性體的磁力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流傳感器，其中，還具備: 施力單元,其在所述電路開啟的方向上對所述開關(guān)的接點進行施力；以及 控制部，在關(guān)閉所述電路的情況下，該控制部基于對所述磁傳感器的輸出重疊了規(guī)定的電流而得到的信號來對所述勵磁線圈進行負反饋控制，并且將從所述負反饋控制的控制量除去所述規(guī)定的電流的成分的部分作為與所述電路的電流成比例的信號輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4中的任意一項所述的電流傳感器，其中， 還具備鎖定單元，該鎖定單元在停止了所述勵磁線圈的通電的狀態(tài)下，將被所述固定磁性體吸引的所述可動磁性體鎖定。
【文檔編號】H01H45/04GK104380424SQ201280073867
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2012年6月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月12日
【發(fā)明者】壺井修, 曾根田弘光 申請人:富士通株式會社