ロゴスキーコイルアセンブリ及びこれを提供するための方法
【課題】複数のロゴスキーコイルセクションがプリント回路基板上に装着された改良型のロゴスキーコイルアセンブリを提供すること。
【解決手段】ロゴスキーコイルアセンブリ（１１０、１１５、１２０、１２５）及びロゴスキーコイルアセンブリ（１１０、１１５、１２０、１２５）を提供または形成するための方法（２００）を提供する。ロゴスキーコイルアセンブリ（１１０、１１５、１２０、１２５）は、プリント回路基板（１０５）と、該プリント回路基板（１０５）の外部表面に対して１つまたは複数の対応する回路トレース（１４０ａ〜ｆ）によって装着された複数のロゴスキーコイルセクション（１３０ａ〜ｆ）と、を含むことがある。この回路トレース（１４０ａ〜ｆ）は複数のロゴスキーコイルセクション（１３０ａ〜ｆ）を保持かつ接続することがある。
【解決手段】ロゴスキーコイルアセンブリ（１１０、１１５、１２０、１２５）及びロゴスキーコイルアセンブリ（１１０、１１５、１２０、１２５）を提供または形成するための方法（２００）を提供する。ロゴスキーコイルアセンブリ（１１０、１１５、１２０、１２５）は、プリント回路基板（１０５）と、該プリント回路基板（１０５）の外部表面に対して１つまたは複数の対応する回路トレース（１４０ａ〜ｆ）によって装着された複数のロゴスキーコイルセクション（１３０ａ〜ｆ）と、を含むことがある。この回路トレース（１４０ａ〜ｆ）は複数のロゴスキーコイルセクション（１３０ａ〜ｆ）を保持かつ接続することがある。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は全般的にはロゴスキーコイルに関し、またより具体的には複数のロゴスキーコイルセクションがプリント回路基板上に装着されたロゴスキーコイルアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
電流信号の検出または監視のためには多種多様な様々なタイプの計測デバイスが利用されている。例えば、電力信号の１つまたは幾つかの位相に関する電流を監視するために、計測デバイスを需給メータ内に組み入れるのが典型的である。従来のデバイスでは、電流信号を監視するために電流変成器、分流器及びホール効果トランスジューサが以前から使用されている。さらに最近では、電流信号の監視のためにロゴスキーコイルが利用されるようになった。ロゴスキーコイルでは、導体中を流れる電流によってコイル内に電圧を誘導する磁場が生成されている。コイルの電圧出力信号を用いると、導体内部の電流条件を計算することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１１００２５３０５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のロゴスキーコイルは典型的には、プラスチックケーシングやプラスチック成形物の内部に収容されている。このケーシングはコイルの巻き線を一体に保持する役割をするが、ケーシングによってロゴスキーコイルアセンブリのサイズ及びコストが増大する。例えばこのロゴスキーコイルアセンブリは需給メータ内部でより大きなスペースを占有する。プリント回路基板内へのコイルの組み入れまたはエッチングによってロゴスキーコイルアセンブリのサイズを低減する試みがなされてきた。例えば、Ｒｅａらに対する「Ｈｉｇｈ−Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｒｏｇｏｗｓｋｉ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ」と題する２００６年９月２９日に提出された米国特許出願公開第２００８／００７９４１８号は、プリント回路基板内に組み入れられたロゴスキーコイルアセンブリについて記載している。しかし、エッチングしたロゴスキーコイルでは受容可能な巻き線数または周回数を実現することが不可能であるため計測感度が犠牲になることが多い。したがって改良型のロゴスキーコイルアセンブリが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した必要性及び／または問題の一部または全部は、本発明のある種の実施形態によって対処することができる。本発明の実施形態は、ロゴスキーコイルアセンブリ並びにこれを形成するための方法を含むことがある。本発明の一実施形態によるロゴスキーコイルアセンブリを開示している。本ロゴスキーコイルアセンブリは、プリント回路基板と、該プリント回路基板の外部表面に対して１つまたは複数の対応する回路トレースによって装着された複数のロゴスキーコイルセクションと、を含むことがある。この回路トレースは、複数のロゴスキーコイルセクションを保持かつ接続することがある。
【０００６】
本発明の別の実施形態では、ロゴスキーコイルアセンブリを提供するための方法を開示する。プリント回路基板を設けることがあり、またこのプリント回路基板の外部表面に対して１つまたは複数の対応する回路トレースによって複数のロゴスキーコイルセクションを装着することがある。この回路トレースは複数のロゴスキーコイルセクションを保持かつ接続することがある。
【０００７】
追加的なシステム、方法、装置、特徴及び態様については、本発明の様々な実施形態の技法を通じて理解されよう。本明細書において本発明の別の実施形態及び態様について詳細に説明しており、またこれらは特許請求した発明の一部と見なすものである。別の実施形態及び態様は、本説明及び図面を参照することで理解できよう。
【０００８】
本発明を一般的な用語でこのように記載したが、ここで添付の図面（必ずしも縮尺どおりに描出していない）を参照することにする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の例証の実施形態による例示のロゴスキーコイルアセンブリのブロック図である。
【図２】本発明の例証の実施形態によるロゴスキーコイルアセンブリを提供するための例示の方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
ここで、本発明の例証の実施形態について、本発明の実施形態の幾つか（全部ではない）を示している添付の図面を参照しながら本明細書の以下でさらに十分に説明することにする。実際に、本発明は多くの異なる形態で具現化されることがあり、また本明細書に記載した実施形態に限定されると解釈すべきでなく、むしろこれらの実施形態は本開示が該当する法的要件を満たすように提供したものである。全体を通じて同じ番号は同じ要素を意味している。
【００１１】
ロゴスキーコイルアセンブリ及びこれを提供及び／または形成するための方法を開示する。本発明の例示の一実施形態では、ロゴスキーコイルアセンブリは、プリント回路基板と、該プリント回路基板の外部表面に対して１つまたは複数の対応する回路トレースによって装着された複数のロゴスキーコイルセクションと、を含むことがある。換言すると、ロゴスキーコイルを形成するロゴスキーコイルセクションは、プリント回路基板にはんだ付けされること、あるいは任意の数の適当な回路トレースを用いてプリント回路基板に取り付けられることがある。この回路トレースは、ロゴスキーコイルセクションを適所に保持または保定すると共に、コイルセクションがほどけるのを抑止することがある。さらに回路トレースは、ロゴスキーコイルセクション間に導電経路を形成することによってロゴスキーコイルセクションを一体に接続させることがある。本発明の様々な実施形態では所望により任意の数のロゴスキーコイルセクションを利用することがある。例えば概ね３〜１２個のロゴスキーコイルセクションを利用することがある。例示の一実施形態では、６個のロゴスキーコイルセクションを利用することがある。変電所で利用される実施形態などの別の実施形態では、１２個を超えるロゴスキーコイルセクションを利用することがある。
【００１２】
ある種の実施形態では所望により、ロゴスキーコイルセクション用の帰還電流経路も設けることがある。例えば、プリント回路基板のロゴスキーコイルセクションを装着したのと反対の表面上（例えば、プリント回路基板の逆側）に形成した電流トレースなど、プリント回路基板上の１つまたは複数の電流トレースによって帰還電流経路を設けることがある。別の例として、ロゴスキーコイルセクションのうちの１つまたは幾つかを通過する導体またはワイヤによって帰還電流経路を設けることがある。例えば、帰還経路導体を複数のロゴスキーコイルセクションの中心を通過させることがある。
【００１３】
本発明のある種の実施形態では、プリント回路基板内に、複数のロゴスキーコイルセクションによる監視を受ける少なくとも１つの導体を受け入れるための開口部を設けることがある。例えば、プリント回路基板を通過するように円形または楕円形の開口部が形成されることがある。所望によりロゴスキーコイルセクションは開口部の周りまたは周縁を巡るように位置決めされることがある。例えばロゴスキーコイルセクションのそれぞれを、開口部からかつ／または開口部の中心から概ね等しい距離に位置決めすることがある。このことで、少なくとも１つの導体を開口部内に挿入するかその中を通過させた後に、少なくとも１つの導体内部の電流の監視にロゴスキーコイルセクションを利用することができる。さらにある種の実施形態では、少なくとも１つの導体とプリント回路基板の間で開口部の内部に容量性シールドが位置決めされることがある。さらにある種の実施形態では所望により、少なくとも１つの導体を開口部の内部における位置決めを容易にするため、プリント回路基板の内部にスロットまたはギャップが形成されることがある。例えば、開口部とプリント回路基板のエッジとの間にギャップまたはスロットが形成されることがある。
【００１４】
本発明のある種の実施形態では所望により、計測値処理回路及び／または回路群が、プリント回路基板に対して取り付けられること、基板上に形成されること、かつ／または基板内に組み入れられることがある。計測値処理回路は、ロゴスキーコイルセクションから計測値データを受け取りかつ処理するように構成させた適当な回路構成要素を任意の数だけ含むことがある。例えば計測値処理回路は、受け取った電圧信号を処理してロゴスキーコイルセクションによる監視を受ける少なくとも１つの導体上に現れる電流信号を決定かつ／または計算するように構成させた適当な回路構成要素を含むことがある。別の実施形態では少なくとも１つのコネクタが、プリント回路基板に対して取り付けられること、基板上に形成されること、かつ／または基板内に組み入れられることがある。この少なくとも１つのコネクタは、複数のロゴスキーコイルセクションが収集した計測値データを外部の計測値処理回路に提供するように構成されることがある。
【００１５】
本明細書に記載した本発明のある種の実施形態は、需給メータに関連付けされた位相導体などの少なくとも１つの導体内部の電流の監視に利用されるロゴスキーコイルアセンブリを提供できるという技術的効果を有することがある。プリント回路基板の外部表面に複数のロゴスキーコイルセクションを装着することによって、ロゴスキーコイルアセンブリが占有するスペースを低減及び／または最小化することできる。さらにある種の実施形態では、プラスチックハウジングなどのハウジングが不要であることによってロゴスキーコイルアセンブリのコストを削減することができる。さらにこの装着したロゴスキーコイルセクションは、ロゴスキーコイルがプリント回路基板内に製作またはエッチングされるような従来のアセンブリと比べてより高レベルの計測確度を提供することができる。
【００１６】
図１は、本発明の例証の一実施形態による複数の例示のロゴスキーコイルアセンブリのブロック図である。図１では単一のプリント回路基板１００に関連して４つの例示のロゴスキーコイルアセンブリを図示しているが、プリント回路基板には任意の数のロゴスキーコイルアセンブリを形成し得ることを理解されたい。例えば、電力メータに関連して利用されるプリント回路基板は、電力メータの各位相導体ごとにロゴスキーコイルセクションを含むことがある。
【００１７】
図１を参照すると、４つの例示のロゴスキーコイルアセンブリ１１０、１１５、１２０、１２５をプリント回路基板（「ＰＣＢ」）１０５上に形成して含む例示のプリント回路基板アセンブリ１００を図示している。ＰＣＢ１０５は、図１に示したアセンブリ１１０、１１５、１２０、１２５など任意の数のロゴスキーコイルアセンブリのロゴスキーコイルセクションを機械的に支持しかつ電気的に接続するように構成された適当な任意の基板とすることがある。ＰＣＢ１０５は、ポリテトラフルオロエチレン、ＦＲ−４、ＦＲ−１、複合エポキシ材料−１（「ＣＥＭ−１」）、ＣＥＭ−３、別のガラス繊維布素材及び／または別のエポキシ樹脂材料（ただし、これらに限らない）を含む任意の数の誘電材料から形成されたサブストレートまたは基部を含むことがある。この基部は所望により、１つまたは複数の適当なエポキシ樹脂及び／またはエポキシ樹脂プリプレグ（ｐｒｅ−ｐｒｅｇ）材料によって一体に積層させた複数の誘電体層を含むことがある。これらの層の間にはビアまたは接続を任意の数だけ設けることがある。この基部はさらに、電気接続の形成を容易にするはんだマスクでコーティングするまたは覆うこともある。
【００１８】
所望により、任意の数の回路トレース及び／または導電経路をＰＣＢ１０５内に含めることあるいはＰＣＢ１０５上に形成することがある。回路トレースは、ロゴスキーコイルアセンブリ１１０、１１５、１２０、１２５の様々なロゴスキーコイルセクションを適所に保持するように構成されることがある。換言すると回路トレースはロゴスキーコイルセクションを確保し、これによりコイルがほどけるのを防止する。さらに回路トレースは、ロゴスキーコイルセクションを一体に接続すること及び／またはロゴスキーコイルアセンブリ用の帰還電流経路を形成することを行うように構成されることがある。回路トレースは所望により、コネクタに対して及び／または様々な計測値処理回路に対してロゴスキーコイルセクションを接続するように構成されることもある。例示の回路トレースの幾つかについて例示のロゴスキーコイルアセンブリ１１０、１１５、１２０、１２５を参照しながら以下でさらに詳細に説明することにする。
【００１９】
第１の例示のロゴスキーコイルアセンブリ１１０を見ると、アセンブリ１１０は任意の数のロゴスキーコイルセクションを含むことがある。例えば図のように、ロゴスキーコイルアセンブリ１１０は６個のコイルセクション１３０ａ〜ｆを含むことがある。別の実施形態ではそのコイルアセンブリは概ね３〜８個のコイルセクションを含むことがある、ただし所望によりコイルセクションが別の数だけ利用されることもある。各ロゴスキーコイルセクション（個々に参照番号１３０で示している）は、非磁性のコア上でコイル状にしたまたはコア上に巻き付けられたワイヤなどのヘリカル導体コイルを含むことがある。所望により、ロゴスキーコイルセクション１３０を生成するように導体によって巻き線またはコイルを任意の数だけ形成させることができる。適当なロゴスキーコイルセクションに関する幾つかの例は、Ｌｉｎｔらに対する「Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｓｅｎｓｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題する２００９年９月２５日提出の米国特許出願公開第２０１１／００２５３０４号、並びにＬｉｎｔらに対する「Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｓｅｎｓｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題する２０１０年１月７日提出の米国特許出願公開第２０１１／００２５３０５号で検討されている。これらの出願の各々は参照によりその全体を本明細書に組み込むものとする。本発明のある種の実施形態では、ロゴスキーコイルセクション１３０は、ロゴスキーコイルをプリント回路基板内にエッチングすることにより形成可能なものと比べてより多くの数の巻き線またはコイルを含むことができる。このことでロゴスキーコイルセクション１３０は、従来のプリント回路基板コイルアセンブリと比べてかなり高い感度及び／または確度を提供することができる。
【００２０】
本発明の一態様では、ロゴスキーコイルセクション１３０の各々をＰＣＢ１０５の外部表面に対して装着させることがある。例えば、ロゴスキーコイルセクション１３０の各々を表面ＰＣＢ１０５の外側表面に対して装着させ、これを１つまたは複数の回路トレースによって適所に確保することがある。ある種の実施形態では、コイルセクション１３０と関連付けされたコイルの各端部は、対応する回路トレースによって適所に確保されることがある。このことで回路トレースは、コイルセクション１３０がほどけるのを防止することがある。さらに回路トレースによって、コイルセクション１３０をＰＣＢ１０５に取り付けることがある。さらに回路トレースによって、コイルセクション１３０を１つまたは複数の別のコイルセクションに接続させることがある。例えばコイルセクション１３０は隣接するコイルセクションに接続されることがある。
【００２１】
さらにＰＣＢ１０５は、ロゴスキーコイルアセンブリ１１０、１１５、１２０、１２５の各々ごとに開口部を含むことがある。これらの開口部の各々は、ロゴスキーコイルアセンブリ１１０、１１５、１２０、１２５による監視を受ける１つまたは複数の対応する導体を受け容れるように構成されることがある。例えば第１のコイルアセンブリ１１０を参照すると、ＰＣＢ１０５を通るように開口部１３５を設けることがある。開口部１３５は、需給メータに関連付けされた位相導体など第１のコイルアセンブリ１１０による監視を受ける少なくとも１つの導体を受け容れるように構成されることがある。所望により開口部１３５は、任意の数の次元を含むことがある。例えば開口部１３５は、概ね円形の開口部とすることも概ね楕円形の開口部とすることもできる。別のコイルアセンブリ１１５、１２０、１２５は少なくとも１つの導体を受け容れるように構成された同様の開口部に関連付けされることがある。
【００２２】
本発明のある種の実施形態では、第１のアセンブリ１１０などのロゴスキーコイルアセンブリに関連付されたロゴスキーコイルセクション１３０ａ〜ｆを、開口部１３５の周囲またはこの周りに形成させることがある。例えば開口部１３５の周囲または周縁の周りにコイルセクション１３０ａ〜ｆが形成されることがある。ある種の実施形態では、コイルセクション１３０ａ〜ｆの各々は開口部１３５の中心から（または、開口部１３５のエッジから）概ね等しい距離「ｄ」に位置決めされることがある。このことでコイルセクション１３０ａ〜ｆは、開口部１３５内に挿入された少なくとも１つの導体を監視するために利用することができる。
【００２３】
ここで、ロゴスキーコイルセクションの確保及び／または接続に利用し得る例示のトレースを説明するために第２のロゴスキーコイルアセンブリ１１５を参照することにする。第２のコイルアセンブリ１１５は、第１のコイルアセンブリ１１０に関して上で説明したのと同様の構成要素を含むことがある。例えば第２のコイルアセンブリ１１５は、ＰＣＢ１０５内部の開口部の周囲またはその周りに位置決めされた複数のロゴスキーコイルセクションを含むことがある。さらにロゴスキーコイルセクションは、任意の数の適当な回路トレースを介して適所に確保されかつ接続されることがある。簡略とするために、第２のコイルアセンブリ１１５のロゴスキーコイルセクションの言及についても、第１のコイルアセンブリ１１０に関して用いたのと同じ参照番号を用いることにする。
【００２４】
回路トレースの一例として、第１のコイルセクション１３０ａの一方の端部を確保するためかつ第１のコイルセクション１３０ａのある端部を隣接する第２のコイルセクション１３０ｂの対応する端部に接続するために第１の回路トレース１４０ａが利用されることがある。次いで、第２のコイルセクション１３０ｂの反対端部を確保するためかつ第２のコイルセクション１３０ｂの反対端部を第３のコイルセクション１３０ｃの対応する端部に接続するために第２の回路トレース１４０ｂが利用されることがある。同様の方式で、追加の回路トレース１４０ｃ〜ｆによってこれ以外のロゴスキーコイルセクション１３０ｃ〜ｆを確保し接続することがある。このことで、完全なロゴスキーコイル回路が形成されることがある。最後の回路トレース１４０ｆは、最終のコイルセクション１３０ｆのうち別のコイルセクションに接続しない端部の確保のために利用されることがある。回路トレースの各々は、銅、別の導電性金属または導電性合金などの適当な任意の導体材料から形成されることがある。
【００２５】
さらに本発明の一態様では、ロゴスキーコイルアセンブリ１１０、１１５、１２０、１２５の各々ごとに帰還経路が形成されることがある。例えば第２のコイルアセンブリ１１５を参照すると、帰還経路１４５が形成されることがある。ある種の実施形態では、帰還経路１４５を１つまたは複数の回路トレースによって形成することがある。例えばＰＣＢ１０５の背面上またはＰＣＢ１０５のうちコイルセクション１３０ａ〜ｆをその上に装着する表面と反対の表面上に回路トレースを形成することがある。別の実施形態では帰還経路１４５は、ロゴスキーコイルセクション１３０ａ〜ｆの各々の中心を通過する導体（例えば、ワイヤ、その他）から形成されることがある。帰還経路１４５は、ロゴスキーコイル回路内部の最後のコイルセクション１３０ｆから戻って第１のコイルセクション１３０ａに至ることがある。ロゴスキーコイルアセンブリ１１５の別の構成要素（計測値回路やコネクタなど）に対して帰還経路を接続するために、所望によりＰＣＢ１０５上で帰還経路１４５の端部の位置に適当な回路トレースを形成することがある。さらに、これ以外の構成要素を第１のコイルセクション１３０ａに接続するために適当な回路トレース１４７を形成することがある。このことで、少なくとも１つの導体の監視を容易にする完全なロゴスキー回路を形成することができる。
【００２６】
これ以外の２つのロゴスキーコイルアセンブリ１２０、１２５は、最初の２つのコイルアセンブリ１１０、１１５について上で説明したのと同様の構成要素を含むことがある。例えば第３及び第４のコイルアセンブリ１２０、１２５は、開口部の周りに形成されかつ複数の適当な回路トレースにより確保及び接続された複数のロゴスキーコイルセクションを含むことがある。
【００２７】
本発明のある種の実施形態では、適当な計測値処理回路がＰＣＢ１０５上に形成されると共に、これをロゴスキーコイルアセンブリに関連付させることがある。例えば、第１のロゴスキーコイルアセンブリ１１０に対して計測値処理回路１５０を関連付させることがある。同様に、第３のロゴスキーコイルアセンブリ１２０に対して計測値処理回路１５５を関連付させることがある。計測値処理回路１５０は、ロゴスキーコイルアセンブリ１１０により計測された電圧信号を受け取ると共に受け取った電圧信号を処理して監視導体を通る電流を決定するように構成された、積算計などの適当な任意の回路及び／または回路構成要素を含むことがある。ある種の実施形態では計測値処理回路１５０はＰＣＢ１０５の表面に取り付けられることがある。別の実施形態では、計測値処理回路１５０はＰＣＢ１０５内に組み入れられることがある。例えば、計測値処理回路１５０はＰＣＢ１０５内部にエッチングされることがある。
【００２８】
本発明のある種の実施形態では、適当なコネクタがＰＣＢ１０５上に形成されると共に、これをロゴスキーコイルアセンブリに関連付させることがある。例えば、第２のロゴスキーコイルアセンブリ１１５に対してコネクタ１６０を関連付させることがある。同様に、第４のロゴスキーコイルアセンブリ１２５に対してコネクタ１６５を関連付させることがある。コネクタ１６０は、ロゴスキーコイルアセンブリ１１５により計測された電圧信号を受け取ると共に受け取った電圧信号を外部の計測値処理回路または計測値処理構成要素に提供するように構成された適当な任意の終端器（例えば、ピン、その他）及び／または付属の回路構成要素を含むことがある。換言するとコネクタ１６０によって、ＰＣＢ１０５に取り付けられていない計測値処理回路に電圧信号を提供することがある。ある種の実施形態ではコネクタ１６０はＰＣＢ１０５の表面に取り付けられることがある。
【００２９】
ある種の実施形態では所望により、１つまたは複数の対応するロゴスキーコイルアセンブリと関連して、ＰＣＢ１０５内で１つまたは複数のギャップまたはスロットを利用することがある。例えば、第３のロゴスキーコイルアセンブリ１２０に対してギャップ１７０を関連付させることがある。同様に、第４のロゴスキーコイルアセンブリ１２５に対してギャップ１７５を関連付させることがある。ＰＣＢ１０５のエッジとＰＣＢ１０５内部の開口部の間にＰＣＢ１０５を通るようにギャップ１７０を形成することがある。ギャップ１７０によって、少なくとも１つの導体のＰＣＢ１０５中の容易な通り抜け及び開口部の内部への位置決めを可能にすることができる。換言するとギャップ１７０によって、ロゴスキーコイルアセンブリにより計測または監視される導体の周りにロゴスキーコイルアセンブリを比較的容易に位置決めすることができる。その内部にギャップ１７０を含むような実施形態では、ギャップ１７０の両側に位置決めされたロゴスキーコイルセクションを接続するために適当なジャンパーや別の接続を任意の数だけ利用することができる。
【００３０】
本発明のある種の実施形態では、開口部の内部に１つまたは複数の適当な容量性シールドが形成されることがある。例えば第２のロゴスキーコイルアセンブリ１１５を参照すると開口部の内部に、ロゴスキーコイルセクション１３０ａ〜ｆと開口部の内部に位置決めされかつコイルセクション１３０ａ〜ｆによる監視を受ける少なくとも１つの導体との間に位置決めされるように容量性シールド１８０を形成させることがある。容量性シールド１８０は、銅、アルミニウム及び／または別の非鉄導電性材料（ただし、これらに限らない）を含め適当な任意の材料を含むことがある。所望により容量性シールド材料は、複数の周回または層として用いられることがある。別法としてシールド用シートが形成されることがある。さらに容量性シールド１８０は、ノイズセンサ上のコモンモードノイズを低減する静電シールドまたはファラデーケージの役割をすることがある。さらに容量性シールド１８０は、高周波ノイズに対する低域通過フィルタの役割をすることがあり、これによりロゴスキーコイルの電磁両立性及び／または電磁干渉（「ＥＭＣ／ＥＭＩ」）の準拠を向上させることができる。
【００３１】
所望により本発明の実施形態は、図１に示した構成要素と比べてより多くの構成要素を備えるまたはより少ない構成要素を備えるロゴスキーコイルアセンブリを含むことがある。図１に示したロゴスキーコイルアセンブリ１１０、１１５、１２０、１２５は、単に一例として提供したものであり、限定の意図ではない。
【００３２】
図２は、本発明の例証の一実施形態によるロゴスキーコイルアセンブリを提供するための例示の方法２００の流れ図である。本方法は、その内部でプリント回路基板に対して複数のロゴスキーコイルセクションが装着されているロゴスキーコイルアセンブリを提供するために利用されることがある。例えば本方法は、図１に示したロゴスキーコイルアセンブリ１１０、１１５、１２０、１２５のうちの１つを提供するために利用されることがある。方法２００はブロック２０５で開始させることがある。
【００３３】
ブロック２０５では、図１に示したＰＣＢ１０５などのプリント回路基板（「ＰＣＢ」）を設けることがある。本発明の一態様では、ＰＣＢ１０５内部に開口部を設けることがあり、またこの開口部はロゴスキーコイルアセンブリにより監視される少なくとも１つの導体を受け容れるように構成されることがある。ある種の実施形態ではそのＰＣＢ１０５は、開口部に形成または製作されることがある。別の実施形態では、既存のＰＣＢから開口部が切り取られることがある。さらに本発明のある種の実施形態では所望により、開口部内部での少なくとも１つの導体の位置決めを容易にするためにＰＣＢ１０５の内部にギャップが形成されることがある。このギャップによって、監視を目的としてロゴスキーコイルアセンブリを少なくとも１つの導体の周りに位置決めすることが可能となる。
【００３４】
ブロック２１０では、図１を参照しながら上で説明したロゴスキーコイルセクション１３０ａ〜ｆなどの複数のロゴスキーコイルセクションを設けることがある。ロゴスキーコイルセクション１３０ａ〜ｆの各々は、非磁性のコア上でコイル状にしたまたは巻き付けられたワイヤなどのヘリカル導体コイルを含むことがある。対応するロゴスキーコイルセクション１３０ａ〜ｆを生成ために所望により、導体によって任意の数の巻き線またはコイルを形成させることがある。併せて、ロゴスキーコイルセクション１３０ａ〜ｆによって、需給メータに関連付された位相導体などの少なくとも１つの導体を監視するように構成されたロゴスキーコイルを提供することができる。
【００３５】
ブロック２１５では、ＰＣＢ１０５の外部表面に対してロゴスキーコイルセクション１３０ａ〜ｆが装着されることがある。例えばロゴスキーコイルセクション１３０ａ〜ｆは、ＰＣＢ１０５内で開口部の周囲で外部表面上に位置決めされることがある。ある種の実施形態では、ロゴスキーコイルセクション１３０ａ〜ｆの各々は開口部からあるいは開口部の中心から概ね等しい距離に位置決めされることがある。このことで、比較的正確なロゴスキーコイル計測アセンブリを提供することができる。
【００３６】
ブロック２２０では、ＰＣＢ１０５に対してロゴスキーコイルセクション１３０ａ〜ｆを保持及び／または確保するために複数の回路トレースを設けることがある。例えば、ロゴスキーコイルセクション１３０ａ〜ｆの確保のためにＰＣＢ１０５上に複数のはんだ接続及び／または別の導電トレースが形成されることがある。所望により、ロゴスキーコイルセクション１３０ａ〜ｆの各々の端部を１つまたは複数の適当な回路トレースによってＰＣＢ１０５に確保することがある。このことで、ロゴスキーコイルセクション１３０ａ〜ｆのほどけを防止することができる。さらに本発明のある種の実施形態では、様々なロゴスキーコイルセクション１３０ａ〜ｆを接続するために複数の回路トレースを利用することがある。例えば、少なくとも１つの導体の監視に適したロゴスキーコイルを形成するために隣接するコイルセクション１３０ａ〜ｆを互いに接続させることがある。
【００３７】
ブロック２２５では、ロゴスキーコイルアセンブリに対する帰還電流経路または帰還経路を設けることがある。ある種の実施形態ではその帰還経路は、１つまたは複数の回路トレースによって形成させることがある。例えば、ＰＣＢ１０５の背面上にあるいはＰＣＢ１０５のうちコイルセクション１３０ａ〜ｆを装着させる表面と反対の表面上に回路トレースを形成させることがある。別の実施形態ではその帰還経路は、ロゴスキーコイルセクション１３０ａ〜ｆの各々の中心を通過する導体（例えば、ワイヤ、その他）から形成させることがある。この帰還経路は、ロゴスキーコイル回路内部の最終のコイルセクション１３０ｆから戻って第１のコイルセクションに至ることがある。
【００３８】
ブロック２３０では、コネクタまたは計測値処理回路を設けることがある。例えば、適当なコネクタをＰＣＢ１０５上に形成し、これをロゴスキーコイルアセンブリと関連付させることがある。コネクタは、ロゴスキーコイルアセンブリにより計測された電圧信号を受け取ると共に、受け取った電圧信号を外部の計測値処理回路または計測値処理構成要素に提供するように構成された適当な任意の終端器（例えば、ピン、その他）及び／または付属の回路構成要素を含むことがある。換言するとコネクタは、ＰＣＢ１０５に取り付けられていない計測値処理回路に電圧信号を提供することがある。
【００３９】
別の実施形態では、計測値処理回路をＰＣＢ１０５上に形成し、これをロゴスキーコイルアセンブリと関連付させることがある。計測値処理回路は、ロゴスキーコイルアセンブリにより計測された電圧信号を受け取ると共に受け取った電圧信号を処理して監視導体を通る電流を決定するように構成された、積算計などの適当な任意の回路及び／または回路構成要素を含むことがある。ある種の実施形態ではその計測値処理回路はＰＣＢ１０５の表面に取り付けられることがある。別の実施形態では計測値処理回路１５０はＰＣＢ１０５内に組み入れられることがある。例えば計測値処理回路１５０はＰＣＢ１０５内部にエッチングされることがある。
【００４０】
方法２００は次のブロック２３０で終了させることがある。
【００４１】
図２の方法２００で説明し図示した動作は、本発明の様々な実施形態において所望による適当な任意の順序で実行または実施されることがある。さらにある種の実施形態では、これらの動作の少なくとも一部を並列に実行することがある。さらにある種の実施形態では、図２で説明した動作と比べて実行する動作をより多くすることもより少なくすることもできる。
【００４２】
最も実用的な様々な実施形態であると目下のところ考えられる形態に関連して本発明を記載してきたが、本発明は開示した実施形態に限定されるものではなく、それどころか添付の特許請求の範囲の精神及び趣旨の域内に包含される様々な修正形態や等価的構成を含むように意図していることを理解されたい。
【００４３】
この記載では、本発明（最適の形態を含む）を開示するため、並びに当業者による任意のデバイスやシステムの製作と使用及び組み込んだ任意の方法の実行を含む本発明の実施を可能にするために例を使用している。本発明の特許性のある範囲は本特許請求の範囲において規定していると共に、当業者により行われる別の例を含むことができる。こうした別の例は、本特許請求の範囲の文字表記と異ならない構造要素を有する場合や、本特許請求の範囲の文字表記と実質的に差がない等価的な構造要素を有する場合があるが、本特許請求の範囲の域内にあるように意図したものである。
【符号の説明】
【００４４】
１００ 回路基板アセンブリ
１０５ プリント回路基板
１１０ ロゴスキーコイルアセンブリ
１１５ ロゴスキーコイルアセンブリ
１２０ ロゴスキーコイルアセンブリ
１２５ ロゴスキーコイルアセンブリ
１３０ａ〜１３０ｆ ロゴスキーコイルセクション
１３５ 開口部
１４０ａ〜１４０ｆ 回路トレース
１４５ 帰還経路
１４７ 回路トレース
１５０ 計測値処理回路
１５５ 計測値処理回路
１６０ コネクタ
１６５ コネクタ
１７０ ギャップまたはスロット
１７５ ギャップまたはスロット
１８０ 容量性シールド
２００ 方法
２０５ ブロック
２１０ ブロック
２１５ ブロック
２２０ ブロック
２２５ ブロック
２３０ ブロック
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は全般的にはロゴスキーコイルに関し、またより具体的には複数のロゴスキーコイルセクションがプリント回路基板上に装着されたロゴスキーコイルアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
電流信号の検出または監視のためには多種多様な様々なタイプの計測デバイスが利用されている。例えば、電力信号の１つまたは幾つかの位相に関する電流を監視するために、計測デバイスを需給メータ内に組み入れるのが典型的である。従来のデバイスでは、電流信号を監視するために電流変成器、分流器及びホール効果トランスジューサが以前から使用されている。さらに最近では、電流信号の監視のためにロゴスキーコイルが利用されるようになった。ロゴスキーコイルでは、導体中を流れる電流によってコイル内に電圧を誘導する磁場が生成されている。コイルの電圧出力信号を用いると、導体内部の電流条件を計算することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１１００２５３０５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のロゴスキーコイルは典型的には、プラスチックケーシングやプラスチック成形物の内部に収容されている。このケーシングはコイルの巻き線を一体に保持する役割をするが、ケーシングによってロゴスキーコイルアセンブリのサイズ及びコストが増大する。例えばこのロゴスキーコイルアセンブリは需給メータ内部でより大きなスペースを占有する。プリント回路基板内へのコイルの組み入れまたはエッチングによってロゴスキーコイルアセンブリのサイズを低減する試みがなされてきた。例えば、Ｒｅａらに対する「Ｈｉｇｈ−Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｒｏｇｏｗｓｋｉ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ」と題する２００６年９月２９日に提出された米国特許出願公開第２００８／００７９４１８号は、プリント回路基板内に組み入れられたロゴスキーコイルアセンブリについて記載している。しかし、エッチングしたロゴスキーコイルでは受容可能な巻き線数または周回数を実現することが不可能であるため計測感度が犠牲になることが多い。したがって改良型のロゴスキーコイルアセンブリが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した必要性及び／または問題の一部または全部は、本発明のある種の実施形態によって対処することができる。本発明の実施形態は、ロゴスキーコイルアセンブリ並びにこれを形成するための方法を含むことがある。本発明の一実施形態によるロゴスキーコイルアセンブリを開示している。本ロゴスキーコイルアセンブリは、プリント回路基板と、該プリント回路基板の外部表面に対して１つまたは複数の対応する回路トレースによって装着された複数のロゴスキーコイルセクションと、を含むことがある。この回路トレースは、複数のロゴスキーコイルセクションを保持かつ接続することがある。
【０００６】
本発明の別の実施形態では、ロゴスキーコイルアセンブリを提供するための方法を開示する。プリント回路基板を設けることがあり、またこのプリント回路基板の外部表面に対して１つまたは複数の対応する回路トレースによって複数のロゴスキーコイルセクションを装着することがある。この回路トレースは複数のロゴスキーコイルセクションを保持かつ接続することがある。
【０００７】
追加的なシステム、方法、装置、特徴及び態様については、本発明の様々な実施形態の技法を通じて理解されよう。本明細書において本発明の別の実施形態及び態様について詳細に説明しており、またこれらは特許請求した発明の一部と見なすものである。別の実施形態及び態様は、本説明及び図面を参照することで理解できよう。
【０００８】
本発明を一般的な用語でこのように記載したが、ここで添付の図面（必ずしも縮尺どおりに描出していない）を参照することにする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の例証の実施形態による例示のロゴスキーコイルアセンブリのブロック図である。
【図２】本発明の例証の実施形態によるロゴスキーコイルアセンブリを提供するための例示の方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
ここで、本発明の例証の実施形態について、本発明の実施形態の幾つか（全部ではない）を示している添付の図面を参照しながら本明細書の以下でさらに十分に説明することにする。実際に、本発明は多くの異なる形態で具現化されることがあり、また本明細書に記載した実施形態に限定されると解釈すべきでなく、むしろこれらの実施形態は本開示が該当する法的要件を満たすように提供したものである。全体を通じて同じ番号は同じ要素を意味している。
【００１１】
ロゴスキーコイルアセンブリ及びこれを提供及び／または形成するための方法を開示する。本発明の例示の一実施形態では、ロゴスキーコイルアセンブリは、プリント回路基板と、該プリント回路基板の外部表面に対して１つまたは複数の対応する回路トレースによって装着された複数のロゴスキーコイルセクションと、を含むことがある。換言すると、ロゴスキーコイルを形成するロゴスキーコイルセクションは、プリント回路基板にはんだ付けされること、あるいは任意の数の適当な回路トレースを用いてプリント回路基板に取り付けられることがある。この回路トレースは、ロゴスキーコイルセクションを適所に保持または保定すると共に、コイルセクションがほどけるのを抑止することがある。さらに回路トレースは、ロゴスキーコイルセクション間に導電経路を形成することによってロゴスキーコイルセクションを一体に接続させることがある。本発明の様々な実施形態では所望により任意の数のロゴスキーコイルセクションを利用することがある。例えば概ね３〜１２個のロゴスキーコイルセクションを利用することがある。例示の一実施形態では、６個のロゴスキーコイルセクションを利用することがある。変電所で利用される実施形態などの別の実施形態では、１２個を超えるロゴスキーコイルセクションを利用することがある。
【００１２】
ある種の実施形態では所望により、ロゴスキーコイルセクション用の帰還電流経路も設けることがある。例えば、プリント回路基板のロゴスキーコイルセクションを装着したのと反対の表面上（例えば、プリント回路基板の逆側）に形成した電流トレースなど、プリント回路基板上の１つまたは複数の電流トレースによって帰還電流経路を設けることがある。別の例として、ロゴスキーコイルセクションのうちの１つまたは幾つかを通過する導体またはワイヤによって帰還電流経路を設けることがある。例えば、帰還経路導体を複数のロゴスキーコイルセクションの中心を通過させることがある。
【００１３】
本発明のある種の実施形態では、プリント回路基板内に、複数のロゴスキーコイルセクションによる監視を受ける少なくとも１つの導体を受け入れるための開口部を設けることがある。例えば、プリント回路基板を通過するように円形または楕円形の開口部が形成されることがある。所望によりロゴスキーコイルセクションは開口部の周りまたは周縁を巡るように位置決めされることがある。例えばロゴスキーコイルセクションのそれぞれを、開口部からかつ／または開口部の中心から概ね等しい距離に位置決めすることがある。このことで、少なくとも１つの導体を開口部内に挿入するかその中を通過させた後に、少なくとも１つの導体内部の電流の監視にロゴスキーコイルセクションを利用することができる。さらにある種の実施形態では、少なくとも１つの導体とプリント回路基板の間で開口部の内部に容量性シールドが位置決めされることがある。さらにある種の実施形態では所望により、少なくとも１つの導体を開口部の内部における位置決めを容易にするため、プリント回路基板の内部にスロットまたはギャップが形成されることがある。例えば、開口部とプリント回路基板のエッジとの間にギャップまたはスロットが形成されることがある。
【００１４】
本発明のある種の実施形態では所望により、計測値処理回路及び／または回路群が、プリント回路基板に対して取り付けられること、基板上に形成されること、かつ／または基板内に組み入れられることがある。計測値処理回路は、ロゴスキーコイルセクションから計測値データを受け取りかつ処理するように構成させた適当な回路構成要素を任意の数だけ含むことがある。例えば計測値処理回路は、受け取った電圧信号を処理してロゴスキーコイルセクションによる監視を受ける少なくとも１つの導体上に現れる電流信号を決定かつ／または計算するように構成させた適当な回路構成要素を含むことがある。別の実施形態では少なくとも１つのコネクタが、プリント回路基板に対して取り付けられること、基板上に形成されること、かつ／または基板内に組み入れられることがある。この少なくとも１つのコネクタは、複数のロゴスキーコイルセクションが収集した計測値データを外部の計測値処理回路に提供するように構成されることがある。
【００１５】
本明細書に記載した本発明のある種の実施形態は、需給メータに関連付けされた位相導体などの少なくとも１つの導体内部の電流の監視に利用されるロゴスキーコイルアセンブリを提供できるという技術的効果を有することがある。プリント回路基板の外部表面に複数のロゴスキーコイルセクションを装着することによって、ロゴスキーコイルアセンブリが占有するスペースを低減及び／または最小化することできる。さらにある種の実施形態では、プラスチックハウジングなどのハウジングが不要であることによってロゴスキーコイルアセンブリのコストを削減することができる。さらにこの装着したロゴスキーコイルセクションは、ロゴスキーコイルがプリント回路基板内に製作またはエッチングされるような従来のアセンブリと比べてより高レベルの計測確度を提供することができる。
【００１６】
図１は、本発明の例証の一実施形態による複数の例示のロゴスキーコイルアセンブリのブロック図である。図１では単一のプリント回路基板１００に関連して４つの例示のロゴスキーコイルアセンブリを図示しているが、プリント回路基板には任意の数のロゴスキーコイルアセンブリを形成し得ることを理解されたい。例えば、電力メータに関連して利用されるプリント回路基板は、電力メータの各位相導体ごとにロゴスキーコイルセクションを含むことがある。
【００１７】
図１を参照すると、４つの例示のロゴスキーコイルアセンブリ１１０、１１５、１２０、１２５をプリント回路基板（「ＰＣＢ」）１０５上に形成して含む例示のプリント回路基板アセンブリ１００を図示している。ＰＣＢ１０５は、図１に示したアセンブリ１１０、１１５、１２０、１２５など任意の数のロゴスキーコイルアセンブリのロゴスキーコイルセクションを機械的に支持しかつ電気的に接続するように構成された適当な任意の基板とすることがある。ＰＣＢ１０５は、ポリテトラフルオロエチレン、ＦＲ−４、ＦＲ−１、複合エポキシ材料−１（「ＣＥＭ−１」）、ＣＥＭ−３、別のガラス繊維布素材及び／または別のエポキシ樹脂材料（ただし、これらに限らない）を含む任意の数の誘電材料から形成されたサブストレートまたは基部を含むことがある。この基部は所望により、１つまたは複数の適当なエポキシ樹脂及び／またはエポキシ樹脂プリプレグ（ｐｒｅ−ｐｒｅｇ）材料によって一体に積層させた複数の誘電体層を含むことがある。これらの層の間にはビアまたは接続を任意の数だけ設けることがある。この基部はさらに、電気接続の形成を容易にするはんだマスクでコーティングするまたは覆うこともある。
【００１８】
所望により、任意の数の回路トレース及び／または導電経路をＰＣＢ１０５内に含めることあるいはＰＣＢ１０５上に形成することがある。回路トレースは、ロゴスキーコイルアセンブリ１１０、１１５、１２０、１２５の様々なロゴスキーコイルセクションを適所に保持するように構成されることがある。換言すると回路トレースはロゴスキーコイルセクションを確保し、これによりコイルがほどけるのを防止する。さらに回路トレースは、ロゴスキーコイルセクションを一体に接続すること及び／またはロゴスキーコイルアセンブリ用の帰還電流経路を形成することを行うように構成されることがある。回路トレースは所望により、コネクタに対して及び／または様々な計測値処理回路に対してロゴスキーコイルセクションを接続するように構成されることもある。例示の回路トレースの幾つかについて例示のロゴスキーコイルアセンブリ１１０、１１５、１２０、１２５を参照しながら以下でさらに詳細に説明することにする。
【００１９】
第１の例示のロゴスキーコイルアセンブリ１１０を見ると、アセンブリ１１０は任意の数のロゴスキーコイルセクションを含むことがある。例えば図のように、ロゴスキーコイルアセンブリ１１０は６個のコイルセクション１３０ａ〜ｆを含むことがある。別の実施形態ではそのコイルアセンブリは概ね３〜８個のコイルセクションを含むことがある、ただし所望によりコイルセクションが別の数だけ利用されることもある。各ロゴスキーコイルセクション（個々に参照番号１３０で示している）は、非磁性のコア上でコイル状にしたまたはコア上に巻き付けられたワイヤなどのヘリカル導体コイルを含むことがある。所望により、ロゴスキーコイルセクション１３０を生成するように導体によって巻き線またはコイルを任意の数だけ形成させることができる。適当なロゴスキーコイルセクションに関する幾つかの例は、Ｌｉｎｔらに対する「Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｓｅｎｓｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題する２００９年９月２５日提出の米国特許出願公開第２０１１／００２５３０４号、並びにＬｉｎｔらに対する「Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｓｅｎｓｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題する２０１０年１月７日提出の米国特許出願公開第２０１１／００２５３０５号で検討されている。これらの出願の各々は参照によりその全体を本明細書に組み込むものとする。本発明のある種の実施形態では、ロゴスキーコイルセクション１３０は、ロゴスキーコイルをプリント回路基板内にエッチングすることにより形成可能なものと比べてより多くの数の巻き線またはコイルを含むことができる。このことでロゴスキーコイルセクション１３０は、従来のプリント回路基板コイルアセンブリと比べてかなり高い感度及び／または確度を提供することができる。
【００２０】
本発明の一態様では、ロゴスキーコイルセクション１３０の各々をＰＣＢ１０５の外部表面に対して装着させることがある。例えば、ロゴスキーコイルセクション１３０の各々を表面ＰＣＢ１０５の外側表面に対して装着させ、これを１つまたは複数の回路トレースによって適所に確保することがある。ある種の実施形態では、コイルセクション１３０と関連付けされたコイルの各端部は、対応する回路トレースによって適所に確保されることがある。このことで回路トレースは、コイルセクション１３０がほどけるのを防止することがある。さらに回路トレースによって、コイルセクション１３０をＰＣＢ１０５に取り付けることがある。さらに回路トレースによって、コイルセクション１３０を１つまたは複数の別のコイルセクションに接続させることがある。例えばコイルセクション１３０は隣接するコイルセクションに接続されることがある。
【００２１】
さらにＰＣＢ１０５は、ロゴスキーコイルアセンブリ１１０、１１５、１２０、１２５の各々ごとに開口部を含むことがある。これらの開口部の各々は、ロゴスキーコイルアセンブリ１１０、１１５、１２０、１２５による監視を受ける１つまたは複数の対応する導体を受け容れるように構成されることがある。例えば第１のコイルアセンブリ１１０を参照すると、ＰＣＢ１０５を通るように開口部１３５を設けることがある。開口部１３５は、需給メータに関連付けされた位相導体など第１のコイルアセンブリ１１０による監視を受ける少なくとも１つの導体を受け容れるように構成されることがある。所望により開口部１３５は、任意の数の次元を含むことがある。例えば開口部１３５は、概ね円形の開口部とすることも概ね楕円形の開口部とすることもできる。別のコイルアセンブリ１１５、１２０、１２５は少なくとも１つの導体を受け容れるように構成された同様の開口部に関連付けされることがある。
【００２２】
本発明のある種の実施形態では、第１のアセンブリ１１０などのロゴスキーコイルアセンブリに関連付されたロゴスキーコイルセクション１３０ａ〜ｆを、開口部１３５の周囲またはこの周りに形成させることがある。例えば開口部１３５の周囲または周縁の周りにコイルセクション１３０ａ〜ｆが形成されることがある。ある種の実施形態では、コイルセクション１３０ａ〜ｆの各々は開口部１３５の中心から（または、開口部１３５のエッジから）概ね等しい距離「ｄ」に位置決めされることがある。このことでコイルセクション１３０ａ〜ｆは、開口部１３５内に挿入された少なくとも１つの導体を監視するために利用することができる。
【００２３】
ここで、ロゴスキーコイルセクションの確保及び／または接続に利用し得る例示のトレースを説明するために第２のロゴスキーコイルアセンブリ１１５を参照することにする。第２のコイルアセンブリ１１５は、第１のコイルアセンブリ１１０に関して上で説明したのと同様の構成要素を含むことがある。例えば第２のコイルアセンブリ１１５は、ＰＣＢ１０５内部の開口部の周囲またはその周りに位置決めされた複数のロゴスキーコイルセクションを含むことがある。さらにロゴスキーコイルセクションは、任意の数の適当な回路トレースを介して適所に確保されかつ接続されることがある。簡略とするために、第２のコイルアセンブリ１１５のロゴスキーコイルセクションの言及についても、第１のコイルアセンブリ１１０に関して用いたのと同じ参照番号を用いることにする。
【００２４】
回路トレースの一例として、第１のコイルセクション１３０ａの一方の端部を確保するためかつ第１のコイルセクション１３０ａのある端部を隣接する第２のコイルセクション１３０ｂの対応する端部に接続するために第１の回路トレース１４０ａが利用されることがある。次いで、第２のコイルセクション１３０ｂの反対端部を確保するためかつ第２のコイルセクション１３０ｂの反対端部を第３のコイルセクション１３０ｃの対応する端部に接続するために第２の回路トレース１４０ｂが利用されることがある。同様の方式で、追加の回路トレース１４０ｃ〜ｆによってこれ以外のロゴスキーコイルセクション１３０ｃ〜ｆを確保し接続することがある。このことで、完全なロゴスキーコイル回路が形成されることがある。最後の回路トレース１４０ｆは、最終のコイルセクション１３０ｆのうち別のコイルセクションに接続しない端部の確保のために利用されることがある。回路トレースの各々は、銅、別の導電性金属または導電性合金などの適当な任意の導体材料から形成されることがある。
【００２５】
さらに本発明の一態様では、ロゴスキーコイルアセンブリ１１０、１１５、１２０、１２５の各々ごとに帰還経路が形成されることがある。例えば第２のコイルアセンブリ１１５を参照すると、帰還経路１４５が形成されることがある。ある種の実施形態では、帰還経路１４５を１つまたは複数の回路トレースによって形成することがある。例えばＰＣＢ１０５の背面上またはＰＣＢ１０５のうちコイルセクション１３０ａ〜ｆをその上に装着する表面と反対の表面上に回路トレースを形成することがある。別の実施形態では帰還経路１４５は、ロゴスキーコイルセクション１３０ａ〜ｆの各々の中心を通過する導体（例えば、ワイヤ、その他）から形成されることがある。帰還経路１４５は、ロゴスキーコイル回路内部の最後のコイルセクション１３０ｆから戻って第１のコイルセクション１３０ａに至ることがある。ロゴスキーコイルアセンブリ１１５の別の構成要素（計測値回路やコネクタなど）に対して帰還経路を接続するために、所望によりＰＣＢ１０５上で帰還経路１４５の端部の位置に適当な回路トレースを形成することがある。さらに、これ以外の構成要素を第１のコイルセクション１３０ａに接続するために適当な回路トレース１４７を形成することがある。このことで、少なくとも１つの導体の監視を容易にする完全なロゴスキー回路を形成することができる。
【００２６】
これ以外の２つのロゴスキーコイルアセンブリ１２０、１２５は、最初の２つのコイルアセンブリ１１０、１１５について上で説明したのと同様の構成要素を含むことがある。例えば第３及び第４のコイルアセンブリ１２０、１２５は、開口部の周りに形成されかつ複数の適当な回路トレースにより確保及び接続された複数のロゴスキーコイルセクションを含むことがある。
【００２７】
本発明のある種の実施形態では、適当な計測値処理回路がＰＣＢ１０５上に形成されると共に、これをロゴスキーコイルアセンブリに関連付させることがある。例えば、第１のロゴスキーコイルアセンブリ１１０に対して計測値処理回路１５０を関連付させることがある。同様に、第３のロゴスキーコイルアセンブリ１２０に対して計測値処理回路１５５を関連付させることがある。計測値処理回路１５０は、ロゴスキーコイルアセンブリ１１０により計測された電圧信号を受け取ると共に受け取った電圧信号を処理して監視導体を通る電流を決定するように構成された、積算計などの適当な任意の回路及び／または回路構成要素を含むことがある。ある種の実施形態では計測値処理回路１５０はＰＣＢ１０５の表面に取り付けられることがある。別の実施形態では、計測値処理回路１５０はＰＣＢ１０５内に組み入れられることがある。例えば、計測値処理回路１５０はＰＣＢ１０５内部にエッチングされることがある。
【００２８】
本発明のある種の実施形態では、適当なコネクタがＰＣＢ１０５上に形成されると共に、これをロゴスキーコイルアセンブリに関連付させることがある。例えば、第２のロゴスキーコイルアセンブリ１１５に対してコネクタ１６０を関連付させることがある。同様に、第４のロゴスキーコイルアセンブリ１２５に対してコネクタ１６５を関連付させることがある。コネクタ１６０は、ロゴスキーコイルアセンブリ１１５により計測された電圧信号を受け取ると共に受け取った電圧信号を外部の計測値処理回路または計測値処理構成要素に提供するように構成された適当な任意の終端器（例えば、ピン、その他）及び／または付属の回路構成要素を含むことがある。換言するとコネクタ１６０によって、ＰＣＢ１０５に取り付けられていない計測値処理回路に電圧信号を提供することがある。ある種の実施形態ではコネクタ１６０はＰＣＢ１０５の表面に取り付けられることがある。
【００２９】
ある種の実施形態では所望により、１つまたは複数の対応するロゴスキーコイルアセンブリと関連して、ＰＣＢ１０５内で１つまたは複数のギャップまたはスロットを利用することがある。例えば、第３のロゴスキーコイルアセンブリ１２０に対してギャップ１７０を関連付させることがある。同様に、第４のロゴスキーコイルアセンブリ１２５に対してギャップ１７５を関連付させることがある。ＰＣＢ１０５のエッジとＰＣＢ１０５内部の開口部の間にＰＣＢ１０５を通るようにギャップ１７０を形成することがある。ギャップ１７０によって、少なくとも１つの導体のＰＣＢ１０５中の容易な通り抜け及び開口部の内部への位置決めを可能にすることができる。換言するとギャップ１７０によって、ロゴスキーコイルアセンブリにより計測または監視される導体の周りにロゴスキーコイルアセンブリを比較的容易に位置決めすることができる。その内部にギャップ１７０を含むような実施形態では、ギャップ１７０の両側に位置決めされたロゴスキーコイルセクションを接続するために適当なジャンパーや別の接続を任意の数だけ利用することができる。
【００３０】
本発明のある種の実施形態では、開口部の内部に１つまたは複数の適当な容量性シールドが形成されることがある。例えば第２のロゴスキーコイルアセンブリ１１５を参照すると開口部の内部に、ロゴスキーコイルセクション１３０ａ〜ｆと開口部の内部に位置決めされかつコイルセクション１３０ａ〜ｆによる監視を受ける少なくとも１つの導体との間に位置決めされるように容量性シールド１８０を形成させることがある。容量性シールド１８０は、銅、アルミニウム及び／または別の非鉄導電性材料（ただし、これらに限らない）を含め適当な任意の材料を含むことがある。所望により容量性シールド材料は、複数の周回または層として用いられることがある。別法としてシールド用シートが形成されることがある。さらに容量性シールド１８０は、ノイズセンサ上のコモンモードノイズを低減する静電シールドまたはファラデーケージの役割をすることがある。さらに容量性シールド１８０は、高周波ノイズに対する低域通過フィルタの役割をすることがあり、これによりロゴスキーコイルの電磁両立性及び／または電磁干渉（「ＥＭＣ／ＥＭＩ」）の準拠を向上させることができる。
【００３１】
所望により本発明の実施形態は、図１に示した構成要素と比べてより多くの構成要素を備えるまたはより少ない構成要素を備えるロゴスキーコイルアセンブリを含むことがある。図１に示したロゴスキーコイルアセンブリ１１０、１１５、１２０、１２５は、単に一例として提供したものであり、限定の意図ではない。
【００３２】
図２は、本発明の例証の一実施形態によるロゴスキーコイルアセンブリを提供するための例示の方法２００の流れ図である。本方法は、その内部でプリント回路基板に対して複数のロゴスキーコイルセクションが装着されているロゴスキーコイルアセンブリを提供するために利用されることがある。例えば本方法は、図１に示したロゴスキーコイルアセンブリ１１０、１１５、１２０、１２５のうちの１つを提供するために利用されることがある。方法２００はブロック２０５で開始させることがある。
【００３３】
ブロック２０５では、図１に示したＰＣＢ１０５などのプリント回路基板（「ＰＣＢ」）を設けることがある。本発明の一態様では、ＰＣＢ１０５内部に開口部を設けることがあり、またこの開口部はロゴスキーコイルアセンブリにより監視される少なくとも１つの導体を受け容れるように構成されることがある。ある種の実施形態ではそのＰＣＢ１０５は、開口部に形成または製作されることがある。別の実施形態では、既存のＰＣＢから開口部が切り取られることがある。さらに本発明のある種の実施形態では所望により、開口部内部での少なくとも１つの導体の位置決めを容易にするためにＰＣＢ１０５の内部にギャップが形成されることがある。このギャップによって、監視を目的としてロゴスキーコイルアセンブリを少なくとも１つの導体の周りに位置決めすることが可能となる。
【００３４】
ブロック２１０では、図１を参照しながら上で説明したロゴスキーコイルセクション１３０ａ〜ｆなどの複数のロゴスキーコイルセクションを設けることがある。ロゴスキーコイルセクション１３０ａ〜ｆの各々は、非磁性のコア上でコイル状にしたまたは巻き付けられたワイヤなどのヘリカル導体コイルを含むことがある。対応するロゴスキーコイルセクション１３０ａ〜ｆを生成ために所望により、導体によって任意の数の巻き線またはコイルを形成させることがある。併せて、ロゴスキーコイルセクション１３０ａ〜ｆによって、需給メータに関連付された位相導体などの少なくとも１つの導体を監視するように構成されたロゴスキーコイルを提供することができる。
【００３５】
ブロック２１５では、ＰＣＢ１０５の外部表面に対してロゴスキーコイルセクション１３０ａ〜ｆが装着されることがある。例えばロゴスキーコイルセクション１３０ａ〜ｆは、ＰＣＢ１０５内で開口部の周囲で外部表面上に位置決めされることがある。ある種の実施形態では、ロゴスキーコイルセクション１３０ａ〜ｆの各々は開口部からあるいは開口部の中心から概ね等しい距離に位置決めされることがある。このことで、比較的正確なロゴスキーコイル計測アセンブリを提供することができる。
【００３６】
ブロック２２０では、ＰＣＢ１０５に対してロゴスキーコイルセクション１３０ａ〜ｆを保持及び／または確保するために複数の回路トレースを設けることがある。例えば、ロゴスキーコイルセクション１３０ａ〜ｆの確保のためにＰＣＢ１０５上に複数のはんだ接続及び／または別の導電トレースが形成されることがある。所望により、ロゴスキーコイルセクション１３０ａ〜ｆの各々の端部を１つまたは複数の適当な回路トレースによってＰＣＢ１０５に確保することがある。このことで、ロゴスキーコイルセクション１３０ａ〜ｆのほどけを防止することができる。さらに本発明のある種の実施形態では、様々なロゴスキーコイルセクション１３０ａ〜ｆを接続するために複数の回路トレースを利用することがある。例えば、少なくとも１つの導体の監視に適したロゴスキーコイルを形成するために隣接するコイルセクション１３０ａ〜ｆを互いに接続させることがある。
【００３７】
ブロック２２５では、ロゴスキーコイルアセンブリに対する帰還電流経路または帰還経路を設けることがある。ある種の実施形態ではその帰還経路は、１つまたは複数の回路トレースによって形成させることがある。例えば、ＰＣＢ１０５の背面上にあるいはＰＣＢ１０５のうちコイルセクション１３０ａ〜ｆを装着させる表面と反対の表面上に回路トレースを形成させることがある。別の実施形態ではその帰還経路は、ロゴスキーコイルセクション１３０ａ〜ｆの各々の中心を通過する導体（例えば、ワイヤ、その他）から形成させることがある。この帰還経路は、ロゴスキーコイル回路内部の最終のコイルセクション１３０ｆから戻って第１のコイルセクションに至ることがある。
【００３８】
ブロック２３０では、コネクタまたは計測値処理回路を設けることがある。例えば、適当なコネクタをＰＣＢ１０５上に形成し、これをロゴスキーコイルアセンブリと関連付させることがある。コネクタは、ロゴスキーコイルアセンブリにより計測された電圧信号を受け取ると共に、受け取った電圧信号を外部の計測値処理回路または計測値処理構成要素に提供するように構成された適当な任意の終端器（例えば、ピン、その他）及び／または付属の回路構成要素を含むことがある。換言するとコネクタは、ＰＣＢ１０５に取り付けられていない計測値処理回路に電圧信号を提供することがある。
【００３９】
別の実施形態では、計測値処理回路をＰＣＢ１０５上に形成し、これをロゴスキーコイルアセンブリと関連付させることがある。計測値処理回路は、ロゴスキーコイルアセンブリにより計測された電圧信号を受け取ると共に受け取った電圧信号を処理して監視導体を通る電流を決定するように構成された、積算計などの適当な任意の回路及び／または回路構成要素を含むことがある。ある種の実施形態ではその計測値処理回路はＰＣＢ１０５の表面に取り付けられることがある。別の実施形態では計測値処理回路１５０はＰＣＢ１０５内に組み入れられることがある。例えば計測値処理回路１５０はＰＣＢ１０５内部にエッチングされることがある。
【００４０】
方法２００は次のブロック２３０で終了させることがある。
【００４１】
図２の方法２００で説明し図示した動作は、本発明の様々な実施形態において所望による適当な任意の順序で実行または実施されることがある。さらにある種の実施形態では、これらの動作の少なくとも一部を並列に実行することがある。さらにある種の実施形態では、図２で説明した動作と比べて実行する動作をより多くすることもより少なくすることもできる。
【００４２】
最も実用的な様々な実施形態であると目下のところ考えられる形態に関連して本発明を記載してきたが、本発明は開示した実施形態に限定されるものではなく、それどころか添付の特許請求の範囲の精神及び趣旨の域内に包含される様々な修正形態や等価的構成を含むように意図していることを理解されたい。
【００４３】
この記載では、本発明（最適の形態を含む）を開示するため、並びに当業者による任意のデバイスやシステムの製作と使用及び組み込んだ任意の方法の実行を含む本発明の実施を可能にするために例を使用している。本発明の特許性のある範囲は本特許請求の範囲において規定していると共に、当業者により行われる別の例を含むことができる。こうした別の例は、本特許請求の範囲の文字表記と異ならない構造要素を有する場合や、本特許請求の範囲の文字表記と実質的に差がない等価的な構造要素を有する場合があるが、本特許請求の範囲の域内にあるように意図したものである。
【符号の説明】
【００４４】
１００ 回路基板アセンブリ
１０５ プリント回路基板
１１０ ロゴスキーコイルアセンブリ
１１５ ロゴスキーコイルアセンブリ
１２０ ロゴスキーコイルアセンブリ
１２５ ロゴスキーコイルアセンブリ
１３０ａ〜１３０ｆ ロゴスキーコイルセクション
１３５ 開口部
１４０ａ〜１４０ｆ 回路トレース
１４５ 帰還経路
１４７ 回路トレース
１５０ 計測値処理回路
１５５ 計測値処理回路
１６０ コネクタ
１６５ コネクタ
１７０ ギャップまたはスロット
１７５ ギャップまたはスロット
１８０ 容量性シールド
２００ 方法
２０５ ブロック
２１０ ブロック
２１５ ブロック
２２０ ブロック
２２５ ブロック
２３０ ブロック
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント回路基板（１０５）と；
前記プリント回路基板（１０５）の外部表面に対して１つまたは複数の対応する回路トレース（１４０ａ〜ｆ）によって装着された複数のロゴスキーコイルセクション（１３０ａ〜ｆ）と；を備えるロゴスキーコイルアセンブリ（１１０）であって、
前記回路トレース（１４０ａ〜ｆ）により複数のロゴスキーコイルセクション（１３０ａ〜ｆ）を保持かつ接続しているロゴスキーコイルアセンブリ（１１０）。
【請求項２】
前記プリント回路基板（１０５）は、複数のロゴスキーコイルセクション（１３０ａ〜ｆ）による監視を受ける少なくとも１つの導体を受け容れるように構成された開口部（１３５）を備える、請求項１に記載のロゴスキーコイルアセンブリ（１１０）。
【請求項３】
前記複数のロゴスキーコイルセクション（１３０ａ〜ｆ）の各々は開口部（１３５）から概ね等しい距離に位置決めされている、請求項２に記載のロゴスキーコイルアセンブリ（１１０）。
【請求項４】
前記複数のロゴスキーコイルセクション（１３０ａ〜ｆ）は開口部（１３５）の周囲に位置決めされている、請求項２に記載のロゴスキーコイルアセンブリ（１１０）。
【請求項５】
前記プリント回路基板（１０５）と少なくとも１つの導体の間で開口部（１３５）の内部に位置決めされた容量性シールド（１８０）をさらに備える請求項２に記載のロゴスキーコイルアセンブリ（１１０）。
【請求項６】
前記プリント回路基板（１０５）内で開口部（１３５）とプリント回路基板（１０５）のエッジとの間にあるスロット（１７０）をさらに備える請求項２に記載のロゴスキーコイルアセンブリ（１１０）。
【請求項７】
前記プリント回路基板（１０５）に取り付けられると共に、複数のロゴスキーコイルセクション（１３０ａ〜ｆ）が収集した計測値データを外部の計測値処理回路に提供するように構成された少なくとも１つのコネクタ（１６０）をさらに備える請求項１に記載のロゴスキーコイルアセンブリ（１１０）。
【請求項８】
前記プリント回路基板（１０５）に取り付けられると共に、複数のロゴスキーコイルセクション（１３０ａ〜ｆ）が収集した計測値データを受け取りかつ該受け取った計測値データを処理するように構成された計測値処理回路（１５０）をさらに備える請求項１に記載のロゴスキーコイルアセンブリ（１１０）。
【請求項９】
前記複数のロゴスキーコイルセクション（１３０ａ〜ｆ）は概ね３個から概ね１２個のロゴスキーコイルセクション（１３０ａ〜ｆ）を含む、請求項１に記載のロゴスキーコイルアセンブリ（１１０）。
【請求項１０】
前記複数のロゴスキーコイルセクション（１３０ａ〜ｆ）用の帰還電流経路（１４５）は、（ｉ）プリント回路基板上の回路トレース、または（ｉｉ）複数のロゴスキーコイルセクション（１３０ａ〜ｆ）を通過する導体のうちの一方を含む、請求項１に記載のロゴスキーコイルアセンブリ（１１０）。
【請求項１】
プリント回路基板（１０５）と；
前記プリント回路基板（１０５）の外部表面に対して１つまたは複数の対応する回路トレース（１４０ａ〜ｆ）によって装着された複数のロゴスキーコイルセクション（１３０ａ〜ｆ）と；を備えるロゴスキーコイルアセンブリ（１１０）であって、
前記回路トレース（１４０ａ〜ｆ）により複数のロゴスキーコイルセクション（１３０ａ〜ｆ）を保持かつ接続しているロゴスキーコイルアセンブリ（１１０）。
【請求項２】
前記プリント回路基板（１０５）は、複数のロゴスキーコイルセクション（１３０ａ〜ｆ）による監視を受ける少なくとも１つの導体を受け容れるように構成された開口部（１３５）を備える、請求項１に記載のロゴスキーコイルアセンブリ（１１０）。
【請求項３】
前記複数のロゴスキーコイルセクション（１３０ａ〜ｆ）の各々は開口部（１３５）から概ね等しい距離に位置決めされている、請求項２に記載のロゴスキーコイルアセンブリ（１１０）。
【請求項４】
前記複数のロゴスキーコイルセクション（１３０ａ〜ｆ）は開口部（１３５）の周囲に位置決めされている、請求項２に記載のロゴスキーコイルアセンブリ（１１０）。
【請求項５】
前記プリント回路基板（１０５）と少なくとも１つの導体の間で開口部（１３５）の内部に位置決めされた容量性シールド（１８０）をさらに備える請求項２に記載のロゴスキーコイルアセンブリ（１１０）。
【請求項６】
前記プリント回路基板（１０５）内で開口部（１３５）とプリント回路基板（１０５）のエッジとの間にあるスロット（１７０）をさらに備える請求項２に記載のロゴスキーコイルアセンブリ（１１０）。
【請求項７】
前記プリント回路基板（１０５）に取り付けられると共に、複数のロゴスキーコイルセクション（１３０ａ〜ｆ）が収集した計測値データを外部の計測値処理回路に提供するように構成された少なくとも１つのコネクタ（１６０）をさらに備える請求項１に記載のロゴスキーコイルアセンブリ（１１０）。
【請求項８】
前記プリント回路基板（１０５）に取り付けられると共に、複数のロゴスキーコイルセクション（１３０ａ〜ｆ）が収集した計測値データを受け取りかつ該受け取った計測値データを処理するように構成された計測値処理回路（１５０）をさらに備える請求項１に記載のロゴスキーコイルアセンブリ（１１０）。
【請求項９】
前記複数のロゴスキーコイルセクション（１３０ａ〜ｆ）は概ね３個から概ね１２個のロゴスキーコイルセクション（１３０ａ〜ｆ）を含む、請求項１に記載のロゴスキーコイルアセンブリ（１１０）。
【請求項１０】
前記複数のロゴスキーコイルセクション（１３０ａ〜ｆ）用の帰還電流経路（１４５）は、（ｉ）プリント回路基板上の回路トレース、または（ｉｉ）複数のロゴスキーコイルセクション（１３０ａ〜ｆ）を通過する導体のうちの一方を含む、請求項１に記載のロゴスキーコイルアセンブリ（１１０）。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１３−４２１３３（Ｐ２０１３−４２１３３Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１７７６３４（Ｐ２０１２−１７７６３４）
【出願日】平成２４年８月１０日（２０１２．８．１０）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年８月１０日（２０１２．８．１０）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【Ｆターム（参考）】
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