电流传感器的制造方法
【专利摘要】本发明以附带开关功能的电流传感器的小型化为课题。该电流传感器具备：磁路，其使从电路产生的磁通聚集于磁传感器；开关，其与形成上述磁路的一部分的可动磁性体连动地对上述电路进行开闭；以及励磁线圈，其对上述磁路进行励磁，产生能够使形成上述磁路的一部分的固定磁性体吸引上述可动磁性体的磁力。
【专利说明】电流传感器
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电流传感器。
【背景技术】
[0002]电气设备中有兼具检测电流的功能和切断电流的功能的设备。作为兼具检测电流的功能和切断电流的功能的设备的典型例，例如例举过电流继电器(例如参照专利文献I)。
[0003]另外，近年来，鉴于电力需要的增加和对地球环境的考虑，要求削减电力消耗量。作为削减电力消耗量对策之一，例如例举针对用户的电气设备的电力消耗量的可视化。与电气设备的电力消耗量有关的信息能够实现电气设备的高效运用。例如，办公室的情况下，与OA (Office Automat1n:办公室自动化)设备的电力消耗量有关的信息在制定高效的业务实施计画方面是有益的。因此，尝试有例如在配电板、接线板上设置电流传感器，根据与配电板、接线板的下级部分连接的电气设备的电力消耗量来控制各电气设备(例如参照专利文献2) ο
[0004]专利文献1:日本特开2005 - 345446号公报
[0005]专利文献2:日本特开平11 — 313441号公报
[0006]在将承担检测电流的功能的电流传感器和承担切断电流的功能的电流切断单元组装于一个电气设备的情况下，需要设置两方部件的空间。
[0007]另外，对于使用于电流传感器的磁性体，一般为了抑制磁滞而使用磁导率和保磁力较小的磁性体(例如例举铁氧体等)。在电流传感器的情况下，例如磁滞的增大成为通过被测量电流而产生测量值的偏置漂移，使测量精度降低的一个原因。另一方面，例如，使用于作为电流切断单元的一种的电磁继电器的励磁线圈的磁性体为了增加磁力而使用磁导率和保磁力较大的磁性体(例如例举金属等)。因此，在将电流传感器和电流切断单元组装于一个电气设备的情况下，需要考虑外来噪声、电流传感器与电流切断单元的相互干扰，或者电气设备所具备的部件的磁滞所引起的电流传感器的测量精度的降低。
【发明内容】
[0008]因此，本申请以附带开关功能的电流传感器的小型化为课题。
[0009]本申请公开如下那样的电流传感器。该电流传感器具备:磁路，其使从电路产生的磁通聚集于磁传感器；开关，其与形成上述磁路的一部分的可动磁性体连动地对上述电路进行开闭；以及励磁线圈，其对上述磁路进行励磁，产生能够使形成上述磁路的一部分的固定磁性体吸引上述可动磁性体的磁力。
[0010]如果是上述电流传感器，则能够使附带开关功能的电流传感器小型化。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是表示实施方式所涉及的电流传感器的图的一个例子。
[0012]图2是电流传感器的俯视图的一个例子。
[0013]图3是图1中在附图标记A — A所示的线切断了电流传感器的情况下的剖视图的一个例子。
[0014]图4是控制电路的构成图的第一例。
[0015]图5是表示可动磁性体的位置和作用于可动磁性体的力的关系的图的一个例子。
[0016]图6是对控制电路进行了变形的变形例所涉及的控制电路的构成图的一个例子。
[0017]图7是表示第一变形例所涉及的电流传感器的图的一个例子。
[0018]图8是表示第二变形例所涉及的电流传感器的图的一个例子。
[0019]图9是表示第三变形例所涉及的电流传感器的图的一个例子。
[0020]图10是表示按下复位销的状态的图的一个例子。
[0021]图11是表示第四变形例所涉及的电流传感器的图的一个例子。
[0022]图12是表示将拉伸弹簧放大的图的一个例子。
[0023]图13是表示按下复位销的状态的图的一个例子。
[0024]图14是表示在第四变形例所涉及的电流传感器中，可动磁性体的位置与作用于可动磁性体的力的关系的图的一个例子。
[0025]图15是表示第五变形例所涉及的电流传感器的图的一个例子。
[0026]图16是第五变形例所涉及的电流传感器的俯视图的一个例子。
[0027]图17是图15中在附图标记B— B所示的线切断了电流传感器的情况下的剖视图的一个例子。
[0028]图18是控制电路的构成图的第二例。
[0029]图19是表示可动磁性体的位置与作用于可动磁性体的力的关系的图表的一个例子。
[0030]图20是对控制电路进行了变形的变形例所涉及的控制电路的构成图的一个例子。
[0031]图21是表示实施方式所涉及的电流传感器以及控制电路的应用例的图的一个例子。
【具体实施方式】
[0032]以下，对本申请发明的实施方式进行说明。以下所示的实施方式例示本申请发明的一方式，在以下的方式中并没有限定本申请发明的技术范围。
[0033]<实施方式>
[0034]图1是表示本实施方式所涉及的电流传感器的图的一个例子。本实施方式所涉及的电流传感器I具备:形成磁路2的可动磁性体3以及固定磁性体4、与可动磁性体3连动的开关5、和安装在固定磁性体4上的励磁线圈6。
[0035]电流传感器I承担对电路7的电流进行计测的功能。即，在电流传感器I中，可动磁性体3以及固定磁性体4以包围电路7的方式形成有磁路2。因此，从电路7产生的磁场的磁通聚集于磁路2。另外，在处于固定磁性体4与磁路2之间的缝隙8、9中产生与电路7的电流成比例的强度的磁场。所以，电流传感器I利用配置在处于可动磁性体3与固定磁性体4之间的缝隙8中的磁场传感器10来检测电路7的电流。此外，为了抑制对电流的测量带来影响的磁滞，可动磁性体3以及固定磁性体4优选使用磁导率和保磁力较小的磁性体，例如铁氧体等。另外，磁场传感器10为了不受到可动磁性体3移动的情况下的机械冲击,而被配置在比缝隙9靠近可动磁性体3的支点14的缝隙8中。由此，减少磁场传感器10损坏的可能性。然而，磁场传感器10也可配置于缝隙9。
[0036]另外，电流传感器I承担对电路7进行开闭的功能。即，在电流传感器I中，与可动磁性体3连动的开关5被安装在电路7的中途。对于开关5，通过与能够以支点14为中心转动的可动磁性体3连动的可动接点11移动，从而可动接点11与固定接点12接触或者从固定接点12离开。可动接点11被拉伸弹簧13向与固定接点12接触的方向施力。另外，可动磁性体3被向从固定磁性体4分离的方向施力。可动接点11能够通过控制在卷绕在固定磁性体4上的励磁线圈6中流动的电流而移动。例如，若因利用励磁线圈6对磁路2进行励磁而产生的缝隙9的磁吸引力高于拉伸弹簧13的张力，则可动磁性体3被固定磁性体4吸引。另外，若可动磁性体3被固定磁性体4吸引，则可动接点11从固定接点12离开。此外，支点14也能够应用由销、套筒构成的旋转机构，或者由弯曲弹簧构成的旋转机构。另夕卜，励磁线圈6也可以不安装在固定磁性体4，而安装在可动磁性体3上。
[0037]图2是电流传感器I的俯视图的一个例子。另外，图3是表示图1中在附图标记A — A所示的线切断了电流传感器I的情况下的剖视图的一个例子。可动接点11具备固定于可动磁性体3的基部15、和从基部15伸出二股的接触部16(B)、16 (S)。另外，固定接点12具备设置在与电源连接的母线侧的汇流条17(B)上的被接触部18(B)、和设置在与负载连接且被可动磁性体3以及固定磁性体4包围的支线侧的汇流条17 (S)的被接触部18⑶。若可动接点11与固定接点12接触，则接触部16(B)与被接触部18(B)接触，接触部16 (S)与被接触部18 (S)接触。若接触部16(B)与被接触部18(B)接触，接触部16 (S)与被接触部18⑶接触，则汇流条17 (S)经由可动接点11而与汇流条17⑶电连接。
[0038]在可动接点11中，通过从基部15将接触部16(B)和接触部16 (S)分为二股而伸出，从而使与被接触部18(B)接触的部位和与被接触部18(S)接触的部位分离，防止起因于各接点间的尺寸的公差等的电接触不良。然而，开关5并不限于这种方式。即，在开关5中，也可以例如汇流条17(S)与电源连接，汇流条17(B)与负载连接。另外，在开关5中，也可以例如可动接点11通过可弹性变形的电缆直接与负载或者电源连接。在可动接点11直接与负载或者电源连接的情况下，能够分别将设置在可动接点11的2个接触部16 (B)、16 (S)、设置在固定接点12的2个被接触部18(B)、18 (S)省略成一个。
[0039]上述电流传感器I通过使如下那样的控制电路19与励磁线圈6连接，能够承担对电路7的电流进行计测的功能和对电路7进行开闭的功能。图4是控制电路19的构成图的第一例。
[0040]控制电路19是用于通过磁平衡方式检测电流的电路。即，控制电路19具备对内置在磁场传感器10中的霍尔元件供给驱动电力的恒流源22、和以霍尔电压成为零的方式对励磁线圈6的电流进行负反馈控制的放大器20 — NFB(Negative Feed Back)。此外,在磁场传感器10中也可以代替霍尔元件而内置磁电阻元件。若放大器20 - NFB以霍尔电压成为零的方式对励磁线圈6的电流进行负反馈控制，则磁路2的磁被消除，以使通过磁场传感器10的磁通的密度为零。因此，在控制电路19中，通过用电流/电压变换电路29将磁平衡状态下的励磁线圈6的电流转换为计测电压，能够高精度地输出在电路7中流动的电流的测量信号。
[0041]另外，控制电路19具备以放大霍尔电压的方式对励磁线圈6的电流进行正反馈控制的放大器20 — PFB (Positive Feed Back)、和基于从外部输入的切断信号来切换进行工作的放大器的切换开关21。若放大器20 - PFB以放大霍尔电压的方式对励磁线圈6的电流进行正反馈控制，则通过缝隙9的磁通的密度上升。若缝隙9的磁吸引力高于拉伸弹簧13的张力，则可动磁性体3被固定磁性体4吸引，可动接点11从固定接点12离开。
[0042]图5是表示可动磁性体3的位置与作用于可动磁性体3的力的关系的图表的一个例子。在将控制电路19与上述的电流传感器I的励磁线圈6连接的状态下，在想要接通电路7的情况下，使向控制电路19输入的切断信号停止。若使向控制电路19输入的切断信号停止，则由放大器20 - PFB进行的正反馈控制停止，同时开始由放大器20 - NFB进行的负反馈控制。若通过由放大器20 - NFB进行的负反馈控制而使磁路2的磁通密度降低，从而磁吸引力低于拉伸弹簧13的张力，则可动磁性体3与固定磁性体4分离。若可动磁性体3与固定磁性体4分离，至可动接点11与固定接点12接触，则开始从电源对负载的供电。另外，若通过放大器20 - NFB的负反馈控制而使磁路2达到磁平衡状态，则从控制电路19输出与在电路7中流动的电流对应的计测信号。
[0043]另外，在将控制电路19与上述的电流传感器I的励磁线圈6连接的状态下，想要断开开关5的情况下，对控制电路19输入切断信号。若对控制电路19输入切断信号，则由放大器20 - NFB进行的负反馈控制停止，同时开始由放大器20 - PFB进行的正反馈控制。若通过由放大器20 - PFB进行的正反馈控制而使磁路2的磁通密度上升，从而磁力的吸引力高于拉伸弹簧13的张力，则可动磁性体3被固定磁性体4吸引。若可动磁性体3被固定磁性体4吸引，可动接点11从固定接点12离开，则停止从电源对负载的供电。
[0044]如果是上述电流传感器1，则能够承担检测电流的功能和切断电流的功能双方，所以与将独立的电流传感器和电流切断单元组装于一个电气设备的情况相比，能够削减设置空间。
[0045]另外，如果是上述电流传感器1，则在电路7的电流测量时，可动磁性体3不依靠电路7的电流而机械式地静止。因此，抑制磁通密度相对于电路7的电流的非线形性、起因于外部振动的可动磁性体3的共振，也抑制对电流的测量精度带来的影响。其结果，能够高精度地测量电路7的电流。
[0046]另外，若断开开关5，则上述控制电路19进行正反馈控制，所以以通过在电路7中流动的电流而使在磁路2产生的磁力变得更强的方式在励磁线圈6流动励磁电流，补偿使可动磁性体3移动的磁力的不足。因此，上述电流传感器I为了提高电流测量的精度而使用磁滞小、磁导率小的磁性体，另外，不管是否存在用于设置磁场传感器10的缝隙8，都能够利用励磁线圈6使可动磁性体3移动。
[0047]此外，不管在电路7中流动的电流是交流还是直流，上述电流传感器I都能够测量电流值。但是，交流的情况下，由于在过零点附近电磁力降低，所以断开开关5的情况下的励磁线圈的电流优选不以峰值而以平均值设计。
[0048]<控制电路的变形例(其I) >
[0049]图6是对上述控制电路19进行了变形的变形例所涉及的控制电路的构成图的一个例子。本变形例所涉及的控制电路19A省略上述控制电路19所具备的放大器20 - PFB。而且，若从外部输入切断信号，则使进行负反馈控制的放大器20 - NFB停止，并且对励磁线圈6施加固定的电压。其它与上述控制电路19相同。
[0050]上述电流传感器I即使在将本变形例所涉及的控制电路19A与励磁线圈6连接的情况下，也能够与上述控制电路19同样地承担对电路7的电流进行计测的功能和对开关5进行开闭的功能。
[0051]<电流传感器的第一变形例>
[0052]图7是表示第一变形例所涉及的电流传感器的图的一个例子。在第一变形例所涉及的电流传感器IA中，开关5并不是隔着支点14在可动磁性体3的相反一侧，而安装在可动磁性体3的上侧。
[0053]第一变形例所涉及的电流传感器IA通过使上述的控制电路19与励磁线圈6连接，能够与上述电流传感器I同样地承担对电路7的电流进行计测的功能和对电路7进行开闭的功能。
[0054]<电流传感器的第二变形例>
[0055]图8是表示第二变形例所涉及的电流传感器的图的一个例子。在第二变形例所涉及的电流传感器IB中，对电流进行计测的电路7B并不是由汇流条形成而由电缆形成。即，电路7B由与电源连接的母线侧的电缆23(B)、和与负载连接的支线侧的电缆23(S)形成。另外，电缆23 (S)被卷绕在固定磁性体4上。对于卷绕在固定磁性体4的电缆23(S)的匝数而言，以聚集于由固定磁性体4和可动磁性体3形成的磁路2上的磁成为适当的磁通密度的方式根据励磁线圈6的匝数等适当地决定。其它与上述电流传感器I相同。
[0056]第二变形例所涉及的电流传感器IB通过使上述的控制电路19与励磁线圈6连接，能够与上述电流传感器I同样地承担对电路7B的电流进行计测的功能和对电路7B进行开闭的功能。此外，在电流传感器IB的情况下，因电路7B的电流而在磁路2产生的磁通密度大体上与电路7B的卷绕线数成比例。因此，在励磁线圈6中也充分确保匝数，或者使控制电路19B具有充分的电流供给能力。然而，如果是第二变形例所涉及的电流传感器1B，则传感器灵敏度上升，能够减少来自外部的磁场噪声的影响等。
[0057]<电流传感器的第三变形例>
[0058]图9是表示第三变形例所涉及的电流传感器的图的一个例子。第三变形例所涉及的电流传感器IC具备锁定机构24以及锁定解除机构25。锁定机构24利用永磁铁的磁力来保持可动磁性体3被固定磁性体4吸引的状态。
[0059]锁定机构24具备:在能够以支点14C为中心转动的状态下被安装在固定磁性体4上的永磁铁26、和在与可动磁性体3接触的方向上对永磁铁26施力的压缩弹簧27。锁定解除机构25具备复位销28，该复位销28能够向与可动磁性体3分离的方向按压永磁铁26。永磁铁26在接触到可动磁性体3的情况下，对可动磁性体3带来比拉伸弹簧13使可动磁性体3与固定磁性体4分离的力强的磁吸引力。因此，可动磁性体3若与永磁铁26接触，则不会因拉伸弹簧13而与固定磁性体4分离，保持与固定磁性体4接触的状态。
[0060]第三变形例所涉及的电流传感器IC通过使上述的控制电路19与励磁线圈6连接，能够承担对电路7的电流进行计测的功能和开启电路7的功能。即，若对控制电路19输入切断信号，则被固定磁性体4吸引的可动磁性体3与永磁铁26接触。若可动磁性体3与永磁铁26接触，则通过永磁铁26的磁吸引力，可动磁性体3保持与固定磁性体4接触的状态。因此，如果是第三变形例所涉及的电流传感器1C，则输入切断信号来使开关5断开后，即使停止控制电路19，也能够将开关5保持为断开的状态。
[0061]另外，第三变形例所涉及的电流传感器IC通过按下复位销28也能够使开关5接通。图10是表示按下复位销28的状态的图的一个例子。若按下复位销28，则永磁铁26从可动磁性体3离开。若永磁铁26从可动磁性体3离开，则可动磁性体3被拉伸弹簧13向从固定磁性体4离开的方向施力。被按下的复位销28通过压缩弹簧27恢复为原来的位置。
[0062]<电流传感器的第四变形例>
[0063]图11是表示第四变形例所涉及的电流传感器的图的一个例子。第四变形例所涉及的电流传感器ID改变了第三变形例所涉及的电流传感器IC的锁定机构24，使拉伸弹簧13D具有锁定功能。
[0064]图12是放大了拉伸弹簧13D的图的一个例子。拉伸弹簧13D被设置成支点14在拉伸弹簧13D的可动范围内。因此，使可动磁性体3移动的情况下所产生的拉伸弹簧13D的张力的上死点位于可动接点11与固定接点12接触的状态下的可动磁性体3的角度与和固定磁性体4接触的状态下的可动磁性体3的角度之间的中间。由于拉伸弹簧13D的张力的上死点位于可动磁性体3的可动范围的中间，所以施加给可动磁性体3的旋转力矩以支点14为界反转。因此，拉伸弹簧13D在可动接点11与固定接点12接触的状态下保持该接触状态，在可动磁性体3与固定磁性体4接触的状态下保持该接触状态。因此，如果是第四变形例所涉及的电流传感器1D，则能够与第三变形例所涉及的电流传感器IC同样地在输入切断信号使开关5断开后，使控制电路19停止。
[0065]另外，第四变形例所涉及的电流传感器ID通过按下复位销28也能够关闭电路7。图13是表示按下复位销28的状态的图的一个例子。若按下复位销28，则可动磁性体3从固定磁性体4强行分离。若可动磁性体3被复位销28按压而通过拉伸弹簧13D的张力的上死点，则可动磁性体3被拉伸弹簧13D进一步向从固定磁性体4离开的方向施力。被按下的复位销28通过压缩弹簧27恢复为原来的位置。
[0066]图14是表示第四变形例所涉及的电流传感器ID中，可动磁性体3的位置与作用于可动磁性体3的力的关系的图表的一个例子。在将控制电路19与上述的电流传感器ID的励磁线圈6连接的状态下，想要断开开关5的情况下，对控制电路19输入切断信号。若对控制电路19输入切断信号，则开始由放大器20 - PFB进行的正反馈控制。若通过由放大器20 - PFB进行的正反馈控制而使磁路2的磁通密度上升，从而磁吸引力高于拉伸弹簧13D的张力，则可动磁性体3被固定磁性体4吸弓丨。若可动磁性体3被固定磁性体4吸引，至可动接点11从固定接点12离开，则开关5断开。在可动磁性体3被固定磁性体4吸引的过程中，若可动磁性体3通过拉伸弹簧13D的张力的上死点，则对可动磁性体3除了励磁线圈6的磁吸引力之外还施加拉伸弹簧13D的张力。其结果，可动磁性体3被保持在从固定磁性体4离开的状态。
[0067]<电流传感器的第五变形例>
[0068]图15是表示第五变形例所涉及的电流传感器的图的一个例子。上述实施方式、各变形例(第一变形例至第四变形例)所涉及的电流传感器采用所谓的B接点方式的开关。另一方面，第五变形例所涉及的电流传感器IE采用所谓的A接点方式的开关5E。
[0069]S卩，在第五变形例所涉及的电流传感器IE中，可动接点IlE被安装在隔着支点14而与拉伸弹簧13的相反一侧。因此，可动接点IlE被拉伸弹簧13向从固定接点12E分离的方向施力。可动磁性体3与上述实施方式所涉及的电流传感器I同样地，被向从固定磁性体4离开的方向施力。可动接点IlE能够通过控制在励磁线圈6中流动的电流来移动。例如，若通过利用励磁线圈6对磁路2进行励磁而产生的缝隙9的磁吸引力强过拉伸弹簧13E的张力，则可动磁性体3被固定磁性体4吸弓丨。若可动磁性体3被固定磁性体4吸引，则安装在可动磁性体3中的可动接点IlE与固定接点12E接触。
[0070]图16是第五变形例所涉及的电流传感器IE的俯视图的一个例子。另外，图17是图15中在附图标记B — B所示的线切断了电流传感器IE的情况下的剖视图的一个例子。可动接点IlE具备被固定于可动磁性体3的基部15E、和从基部15E分二股伸出的接触部16E⑶、16E⑶。另外，固定接点12E具备设置在与电源连接的母线侧的汇流条17E(B)上的被接触部ISE(B)、和设置在与负载连接且被可动磁性体3以及固定磁性体4包围的支线侧的汇流条17E(S)的被接触部18E⑶。若可动接点IlE与固定接点12E接触，则接触部16E(B)与被接触部18E(B)接触，接触部16E(S)与被接触部18E(S)接触。若接触部16E(B)与被接触部18E(B)接触，接触部16E(S)与被接触部18E(S)接触，则汇流条17E(S)经由可动接点IlE而与汇流条17E(B)电连接。
[0071]上述电流传感器IE通过将如下那样的控制电路19E与励磁线圈6连接，能够承担对电路7的电流进行计测的功能和对电路7进行开闭的功能。图18是控制电路19E的构成图的第二例。
[0072]控制电路19E是与上述控制电路19同样地，是用于通过磁平衡方式来检测电流的电路。但是，由于第五变形例所涉及的电流传感器IE使用A接点方式的开关5E，所以在电路7的电流测量时，在励磁线圈6中流动用于使固定磁性体4吸引可动磁性体3的电流。因此，控制电路19E在从以霍尔电压成为零的方式对励磁线圈6的电流进行负反馈控制的放大器20E - NFB向励磁线圈6连接的电路的中途设置有将放大了施加信号的成分的电流重叠的放大器20E - C。因此，在励磁线圈6中，除了用于消除起因于在电路7中流动的电流而在磁路2产生的磁通的成分之外，还流动加入了被施加至控制电路19E的施加信号的成分的电流。控制电路19E输出通过了励磁线圈6的电流中除去施加信号的成分的电流，作为在电路7中流动的电流的测量信号。此外，如果将励磁电流设为直流，将测量对象的电流设为交流，则能够容易地除去与作为交流成分的测量电流重叠的励磁电流的直流成分。
[0073]图19是表示可动磁性体3的位置与作用于可动磁性体3的力的关系的图表的一个例子。在将控制电路19E与第五变形例所涉及的电流传感器IE的励磁线圈6连接的状态下，想要接通开关5E的情况下，对控制电路19E输入施加信号。若对控制电路19输入施加信号，则开始由放大器20E - NFB.20E 一 C进行的负反馈控制，用于使固定磁性体4吸引可动磁性体3的励磁电流在励磁线圈6中流动。若通过励磁线圈6而在缝隙9产生的磁力的吸引力高于拉伸弹簧13E的张力，则可动磁性体3被固定磁性体4吸弓丨。若可动磁性体3被固定磁性体4吸引，则可动接点IlE与固定接点12E接触，开关5E接通。若开关5E接通，在电路7中流动电流，则从控制电路19E输出在电路7中流动的电流的测量信号。
[0074]另外，在将控制电路19E与第五变形例所涉及的电流传感器IE的励磁线圈6连接的状态下，想要断开开关5E的情况下，切断输入到控制电路19E的施加信号。若切断施加信号，则停止由放大器20E - NFB、20E — C进行的负反馈控制，从而在励磁线圈6中流动的励磁电流被切断。若在励磁线圈6中流动的励磁电流被切断，则可动磁性体3通过拉伸弹簧13E而与固定磁性体4分离，可动接点IlE从固定接点12E离开。若可动接点IlE从固定接点12E离开，则停止从电源对负载的供电。
[0075]此外，第五变形例所涉及的电流传感器IE在接通开关5E的情况下，使励磁线圈6流动电流，从而产生比拉伸弹簧13E的弹力(相当于图19的图表的“FS1”)大的电磁力(相当于图19的图的“FM1”)。由此，可动磁性体3被固定磁性体4吸引。随着缝隙9变小，在缝隙9产生的电磁力渐渐变大。若缝隙9变为最小，则在缝隙9产生的电磁力变为最大(参照图19的图表“FM2”)。如果达到该状态，则即使降低在励磁线圈6中流动的电流的大小，只要电磁力“FM2”高于弹力“FS2”，则能够维持开关5E的接通状态。但是，在励磁线圈6中持续流动电流。
[0076]<控制电路的变形例(其2) >
[0077]图20是对上述控制电路19E进行了变形的变形例所涉及的控制电路的构成图的一个例子。本变形例所涉及的控制电路19F代替上述控制电路19E所具备的放大器20E —C而设置有变量器30。因此，在励磁线圈6中，除了用于消除起因于在电路7中流动的电流而在磁路2产生的磁通的成分之外，还流动加入了被施加给控制电路19F的施加信号的成分的电流。其它与上述控制电路19E相同。
[0078]上述电流传感器IE即使在将本变形例所涉及的控制电路19F与励磁线圈6连接的情况下，也能够与上述控制电路19E的情况同样地承担对电路7的电流进行计测的功能和对电路7进行开闭的功能。
[0079]<电流传感器以及控制电路的应用例>
[0080]图21是表示上述实施方式所涉及的电流传感器I以及控制电路19的应用例的图的一个例子。上述实施方式、各变形例所涉及的电流传感器以及控制电路例如能够应用于接线板、配电板等配电设备31。在一个配电设备31设置多个电流传感器I的情况下，可以将控制各电流传感器I的控制电路19统一成一个，也可以针对各电流传感器I各设置一个。
[0081]内置在配电设备31中的控制电路19例如经由内置在配电设备31中的通信电路32而与外部设备连接，从而能够构建实现与其它设备的联合动作的电力管理系统35。SP，在想要合计与配电设备31连接的负载的电力消耗量的情况下，例如通过使与配电设备31的通信电路32连接的通信线路经由中继器33等而与合计器34连接，从而合计器34能够合计各负载的电力消耗量。另外，如果是使用应用了上述实施方式、各变形例所涉及的电流传感器以及控制电路的配电设备31所构建的电力管理系统35，则也能够在合计器34侧适当地切断供给给各负载的电力。另外，数据的通信也可以例如使用AD(Analog to Digital)转换器通过数字信号进行，也可以直接利用模拟信号进行。在通过数字信号进行数据的通信的情况下，与电流有关的数据也可以例如经由运算装置、存储装置进行合计。
[0082]此外，上述实施方式、各变形例所涉及的电流传感器以及控制电路并不限于应用于接线板、配电板等配电设备31。例如，如果在电路的电流值达到既定的值的情况下以产生上述切断信号的方式改变控制电路，则也能够将上述实施方式、各变形例所涉及的电流传感器以及控制电路作为过电流继电器使用。另外，上述实施方式、各变形例也能够适当地组口 ο
[0083]实施例
[0084]以下，对与上述电流传感器I的具体设计有关的研究结果进行说明。例如，在电路7中不流动电流的情况下，励磁线圈6的电磁力为零。另外，例如，可动磁性体3始终被拉伸弹簧13以约5.4μ N左右的力上拉，在起点静止。另外，对于磁路2，例如相对磁导率为1000，剖面为3mm角，磁路长为36.6mm。另外，对于可动磁性体3，例如长度为20臟，剖面为3mm角。另外，例如在可动磁性体3与固定磁性体4分离的状态下，缝隙9的长度为1.4_。另外，例如，在可动磁性体3被固定磁性体4吸引的状态下，缝隙9的长度为0.5mm。
[0085]例如在这样设计上述电流传感器I的情况下，若在电路7中流动28A的电流,则计算上在磁路2产生将近ImT的磁通密度的磁场，在磁路2产生的电磁力(相当于图5的图表的“FM1”)为2.7 μ N。假设如果缝隙9的长度变为0.5mm,则在磁路2产生的磁场的磁通密度增加为24.5mT,电磁力为5.05mN。在这样的电流传感器I中，通过将励磁线圈6的匝数设为1000、将拉伸弹簧13的弹簧常数设为11.0mN/m、将拉伸弹簧13的初始伸长位移设为0.5mm,能够实现励磁线圈6对开关5的开闭动作。
[0086]另外，在测量电路7的电流时，通过负反馈控制使最大28mA的电流在励磁线圈6中流动来消除磁路2的磁场，使磁通密度和电磁力都为零。在该状态下在励磁线圈6中流动的励磁电流与应测量的电路7的电流值对应。另外，可动磁性体3始终被拉伸弹簧13以约5.4μ N左右的力上拉，而保持与固定磁性体4分离的状态。
[0087]在断开开关5时，通过正反馈控制，使励磁线圈6流动励磁电流。若假定例如电路7的电流为28Α、励磁电流为29mA，则电磁力(相当于图5的图表的“FM2”)为5.5 μ N。即，由于产生比拉伸弹簧13的弹力大的电磁力，所以可动磁性体3开始被固定磁性体4吸引。随着可动磁性体3被固定磁性体4吸引，在缝隙9产生的电磁力渐渐增加。其结果，可动磁性体3直至被固定磁性体4吸引至缝隙9的长度为最小的位置。此外，在实际使用时，通过将励磁电流设为高于上述理论值的值(例如，50mA)，也能够使固定磁性体4 一瞬间吸引可动磁性体3。
[0088]符号说明
[0089]1、1A、IB、1C, ID、IE…电流传感器，2…磁路,3…可动磁性体,4...固定磁性体，5、5C、5D、5E…开关,6…励磁线圈。
【权利要求】
1.一种电流传感器，具备: 磁路，其使从电路产生的磁通聚集于磁传感器； 开关，其与形成所述磁路的一部分的可动磁性体连动地对所述电路进行开闭；以及 励磁线圈，其对所述磁路进行励磁，产生能够使形成所述磁路的一部分的固定磁性体吸引所述可动磁性体的磁力。
2.根据权利要求1所述的电流传感器，其中，还具备: 施力单元,其在所述电路关闭的方向上对所述开关的接点进行施力；以及 控制部，在关闭所述电路的情况下，该控制部基于所述磁传感器的信号来对所述励磁线圈进行负反馈控制，并将所述负反馈控制的控制量作为与所述电路的电流成比例的信号输出。
3.根据权利要求2所述的电流传感器，其中， 在开启所述电路的情况下，所述控制部基于所述磁传感器的信号来对所述励磁线圈进行正反馈控制，使所述励磁线圈产生能够使所述固定磁性体吸引所述可动磁性体的磁力。
4.根据权利要求1所述的电流传感器，其中，还具备: 施力单元,其在所述电路开启的方向上对所述开关的接点进行施力；以及 控制部，在关闭所述电路的情况下，该控制部基于对所述磁传感器的输出重叠了规定的电流而得到的信号来对所述励磁线圈进行负反馈控制，并且将从所述负反馈控制的控制量除去所述规定的电流的成分的部分作为与所述电路的电流成比例的信号输出。
5.根据权利要求1?4中的任意一项所述的电流传感器，其中， 还具备锁定单元，该锁定单元在停止了所述励磁线圈的通电的状态下，将被所述固定磁性体吸引的所述可动磁性体锁定。
【文档编号】H01H45/04GK104380424SQ201280073867
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2012年6月12日 优先权日:2012年6月12日
【发明者】壶井修, 曾根田弘光 申请人:富士通株式会社