JP2006329826A - 電流検出器 - Google Patents

Abstract

【課題】 ロゴスキーコイルの原理を用いた検出部を有する電流検出器に関し、接合部分の密接状態を確実に保持して、測定精度が高く、安定した電流検出ができる電流検出器を得る。
【解決手段】 検出部２０の端面にコイル２と導電線３の接続部４及び出力線６の引出し部３ａを嵌込みする嵌込み部１ｂ，１ｄを設けて、接続部４及び引出し部３ａを嵌込みし、この嵌込みによりコイル２と接続部４及び引出し部３ａが突出せず、検出部２０を被測定電流線１８に巻付けたとき端面の接合が互いに密接するようになされ、さらに、接合部分に端面を着脱自在に保持する保持部材３０を設けて、密接状態を確実に保持するように構成した。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば、GIS（gas insulated switchgear）の中心導体に流れる電流、あるいは、高周波誘導加熱装置の加熱コイルに流れる電流のような比較的大電流に対して、その電流の検出のために、ロゴスキーコイルの原理を用いた検出部を有する電流検出器に関するものである。

従来の電流検出器として、電気絶縁性及び可撓性を有するチューブと、このチューブの外周面に一定間隔で巻回される導電線でロゴスキーコイルを構成し、通電路に対して着脱自在に巻回接合させる電流検出器がある。（例えば特許文献１参照）。

特開２００２−１８１８５０号公報（図１）

上記説明の従来の電流検出器にあっては、チューブの先端部を着脱自在に嵌合接合する構造であるため、導電線の巻き始めと巻き終わりに隙間が生じ易い。即ち、通電路に対して巻回接合するとしても、導電線に同軸ケーブルを接続しこれを引出すために、接合部に若干の隙間が必要であり、この隙間寸法が不安定になり易い。従って、検出電流の測定精度が低下するという問題点があった。また、隙間寸法などによっては、チューブの先端が確実に接合係止されないため安定して電流の検出ができないという問題点もあった。さらに、近接した他の電流線等の磁界の影響を受け易いという問題点もあった。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、測定精度が高く、また、安定した電流検出ができる電流検出器を得ることを目的としている。

この発明に係る電流検出器は、被測定電流線に対して着脱自在に巻付けできるように形成されたロゴスキーコイルの原理による検出部と、この検出部の出力線に接続されて出力信号を処理する信号処理部を備えたものにおいて、検出部は、可撓性を有する絶縁材料で形成された絶縁チューブの中に導電線を貫通させると共に、絶縁チューブの外周面に螺旋状にコイルを巻回して、上記導電線の一端とコイルの一端を接続して他端を出力線として引出す。また、検出部の端面に上記コイルと導電線の接続部及び出力線の引出し部を嵌込みする嵌込み部を設けて接続部及び引出し部を嵌込みする。この嵌込み部に接続部及び引出し部を嵌込みすることによりコイルと導電線の接続部及び出力線の引出し部が突出せず、検出部を被測定電流線に巻付けたとき端面の接合が互いに密接するようになされ、さらに、上記接合部分に上記端面を着脱自在に保持する保持部材を設けて、密接状態を確実に保持するように構成したものである。

この発明によれば、チューブの端面、即ち、検出部の端面に導電線の接続部及び出力線の引出し部を嵌込みする嵌込み部を設けて、この嵌込み部に接続部及び引出し部を嵌込みすることによりコイルと導電線の接続部及び出力線の引出し部が突出しないので、被測定電流線に巻付けたとき端面を確実に密接させることができる。また、この密接した状態を、保持部材で保持するように構成したので、密接状態が変化することがない。従って、測定精度が安定し、高精度の電流検出器が得られる。さらに、密接する検出部の端面の部分に磁気遮蔽部材を配設したので、他の電流線等の磁界の影響が抑制されて被測定電流線の電流が精度良く測定できるなど、従来にない顕著な効果を奏するものである。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による電流検出器の外観斜視図、図２は図１の保持部材を被測定電流線に対する巻付け前または取外し後の状態を示す外観斜視図、図３は図１のＡ−Ａ線断面図、図４は図１のＢ−Ｂ線断面図、図５はコイルを巻回したチューブの一方端の斜視図、図６はコイルを巻回したチューブの他方端の斜視図である。
これらの図において、電流検出器１００は、被測定電流線１８の周囲に環状に巻付ける検出部２０とこの検出部２０の両端を接合して密接させた状態に保持する保持部材３０と、検出部２０の出力線５及び６に接続されて出力信号を処理する信号処理部４０から構成されている。 検出部２０の芯部には、絶縁性および可撓性を有し、例えば、可塑性エラストマーまたはシリコンゴム等において、ＪＩＳ（日本工業規格）で規定されるゴム硬度３０〜６０度の絶縁物で形成されたチューブ１が配設され、このチューブ１の外周面には絶縁被覆を有するコイル２が螺旋状に巻回されている。この巻回は、検出度を高めるためにできる限り巻数を多くする。このため、通常は密着巻きになされる。このコイル２の一方の端面は、図３及び図５に示すようにチューブ１の中心部を貫通する導電線３に接続部４で接続され、コイル２の他方の端面は出力線５として、また、導電線３の他方端も出力線６として外部に引出されている。この構成によりロゴスキーコイルが形成されている。

チューブ１の一方の端面１ａには、コイル２と導電線３の接続部４を嵌込みする嵌込み部１ｂ（図５に示す）が溝状に配設されている。チューブ１の他方の端面１ｃには導電線３の引出し部３ａを嵌込みする嵌込み部１ｄ（図６に示す）が配設されている。チューブ１の端面１ａと端面１ｂの密接部１５には、一方の端面１ａ側のコイル２、導電線３、接続部４と他方の端面１ｃ側のコイル２及び導電線３とを電気的に絶縁するための絶縁性の保護シート１４（図３に示す）が配設されている。この保護シート１４は、チューブ１の端面１ａと端面１ｂのいずれか一方でもよいが、両方に配設するのが望ましい。なお、上記説明ではチューブ１の一方の端面１ａに嵌込み部１ｂ、他方の端面１ｃに嵌込み部１ｄを配設したが、一方の端面１ａまたは他方の端面１ｃのいずれか一方にコイルと導電線３の接続部４及び出力線６の引出し部３ａを嵌込みできる程度の深い溝状の嵌込み部を形成しても良い。ただし、嵌込み部はいずれにしても、コイルと導電線の接続部及び出力線の引出し部３ａが端面から突出しない限り浅くすることが望ましい。

検出部２０において、コイル２の外周は図３に示すように絶縁層あるいはシールド層などにより、外径寸法が１５ｍｍないし２０ｍｍの大きさに形成されている。即ち、チューブ１にコイル２を巻回したものに対して、第１の絶縁層７が被装され、その上層は電界シールド８、第２の絶縁層９、磁界シールド１０、被覆層１１によって被装されている。なお、第１の絶縁層７と第２の絶縁層９及び被覆層１１は、それぞれ可撓性の絶縁材料を用いて形成されている。また、電界シールド８は電気伝導性を有し、かつチューブ１の可撓性を損なわない材質が望ましく、例えば筒状の銅網や、箔状の銅テープの巻き付けが良い。磁界シールド１０は比較的大きな比透磁率を有し、かつ、チューブ１の可撓性を損なうことのない材質が望ましく、例えば、箔状のアモルファス合金の巻き付けが良い。なお、第１の絶縁層７の配設において、特に端面近傍ではコイル２の巻き乱れや巻きムラ、非密着等を防ぐために、可撓性を損なわない程度にコイル２をチューブ１に接着させるようにしてもよい。

次に、検出部２０を被測定電流線１８に対して着脱自在に巻付け保持する保持部材３０について説明する。即ち、検出部２０の一方端には、例えば熱可塑性成型樹脂材で形成されたソケット形保持部材１３が接着により固着され、他方端には、プラグ形保持部材１２が固着されている。そして、ソケット形保持部材１３の内面には凹状溝による係合部１３ａが設けてあり、プラグ形保持部材１２の外面には凸状の係合部１２ａが設けてある。この保持部材の両係合部１２ａ，１３ａの係合により、検出部の端面の接合が互いに密接保持されるように構成されている。なお、係合部１２ａ、係合部１３ａはそれぞれ複数本形成してもよく、また、凸部及び凹部をスパイラル状に形成してもよい。

上記構成の検出部２０において、コイル２の巻き始めと巻き終わりは、巻線工程上、端面１aと端面１ｃに近い部分は密着巻きが困難であることが多い。従って、検出部２０を被測定電流線１８に巻付けて、係合部１２aと係合部１３aを係合したとき、互いに近接した巻始めと巻終り部分に巻きむらを生じることがある。この巻きむらは、被測定電流線１８による被測定磁界検出時に、巻きむらがない部分に対して外部磁界の影響に差異を生じ誘導起電圧に誤差が発生する。この差異、即ち被測定電流線１８による磁束以外の外部磁界の影響を受けて測定誤差が発生するという問題がある。この発明ではこの問題の解決手段として、検出部２０を被測定電流線１８に巻付けた状態において、接合された検出部２０の端面の部分に磁気遮蔽板１６を巻装した。この巻装については各種の手段があるが、この実施の形態においては、図３に示すように、鉄板からなる磁気遮蔽板１６がソケット形保持部材１３の中に一体的にインサートされている。この磁気遮蔽板１６により外部磁界の侵入等による測定誤差の発生を効果的に抑制することができる。なお、この磁気遮蔽板１６は磁界シールド１０と同一の材料を使用してもよい。

以上のように構成されたこの発明の実施の形態１による電流検出器１００は、被測定電流線１８の周囲に環状に巻付けられ、被測定電流線１８を流れる電流変化による磁束の変化により、コイル２が誘導起電圧を検出し、出力線５及び６を介して電流測定回路を構成する信号処理部４０に入力される。なお、電流検出器１００の検出部２０を被測定電流線１８に複数回巻き付けてもよい。また、被測定電流線１８を電流検出器１００の検出部２０に複数回巻き付けてもよい。

以上のように構成したこの発明の実施の形態１によれば、コイル２はチューブ１の終端面まで密着して巻回されるとともに、チューブ１の端面１ａ、１ｃからコイル２、導電線３、接続部４が突出することはなく、チューブ１の両端面１ａ、１ｃを当接した状態で、
ソケット形保持部材１２とプラグ形保持部材１３とにより、検出部の端面の接合が互いに密接保持されるため、位置ズレ等による誤差が抑制できる。また、保持部材３０に磁気遮蔽板１６が一体的にインサートされているので、安価な構造で外部からの磁気的なノイズが低減できる。

さらに、保持部材３０は着脱が容易であり、チューブ１を適度な弾性力を有するシリコンゴム等のゴム硬度３０〜６０度の絶縁物を用いて形成させたので、コイル２の巻乱れ、巻きムラが低減しコイル２が安定して固定されるので生産性が向上するとともに、可撓性が保持され、検出部２０の着脱が容易になる。

実施の形態２．
図７は、実施の形態２における電流検出器の外観斜視図、図８は図７の電流検出器の要部を示す拡大図、図９は図７の電流検出器における補助磁気遮蔽部材の位置を移動したときの外観斜視図である。
実施の形態２は、図７に示すように、検出部２０を被測定電流線１８に巻付けた状態において、磁気遮蔽板１６がインサートされたソケット形保持部材１３を有する保持部材３０に対して、被測定電流線１８を挟んだ対向位置に補助磁気遮蔽部材３１を摺動可能に配設するものである。補助磁気遮蔽部材３１は、図８に示すように、可塑性エラストマーまたはシリコンゴム等において、ＪＩＳ（日本工業規格）で規定されるゴム硬度３０〜６０度の成型絶縁材で形成された基台３１ａと、例えば、鉄板からなる遮蔽板３１ｂとで筒状に構成されている。この場合、遮蔽板３１ｂは基台３１ａに一体的にインサートされ、基台３１ａは検出部２０に嵌められた状態で、所望の位置に動かした状態で停止できるようになされている。

以上のように構成された実施の形態２における電流検出器は、上述した実施の形態１の電流検出器と同様に被測定電流線１８の周囲に環状に巻付けられ、被測定電流線１８を流れる電流変化による磁束の変化により、コイル２が誘導起電圧を検出し、出力線５及び６を介して電流測定回路を構成する信号処理部４０に出力される。

一般的に、被測定電流線１８の周囲に環状に検出部２０を巻付けて被測定電流線１８に流れる電流を検出する電流検出器においては、検出部２０のコイル２はチューブ１に環状に巻回されているので、検出部２０が外部磁界（図７に示す）を受けたときに磁気遮蔽板１６がインサートされたソケット形保持部材１３を有する保持部材３０の位置と、補助磁気遮蔽部材３１の位置では、コイル２の巻きの方向が逆であるため、外部磁界によるコイル２での起電力はキャンセルされるが、コイル２が巻回されたチューブ１の両端を当接する構造の電流検出器においては、密接部１５（図３に示す）近傍ではコイル２が均一に巻回されていないことから外部磁界の検出能力にアンバランスが生じ、外部磁界がキャンセルできない。以上のことから実施の形態２における電流検出器は、コイル２が均一に巻回されていない密接部１５近傍と、その対向部（図９に示す）を補助磁気遮蔽部材３１でシールドすることにより外部磁界の影響を抑制したものである。

以上のように構成された実施の形態２における電流検出器は、被測定電流線１８の周囲に環状に巻付けられたときに保持部材１２の位置に対して１８０°対向する位置または任意の位置に補助磁気遮蔽部材３１を移動させることにより、外部磁界の影響が抑制され、測定精度が高く安定した電流検出ができる。

この発明の実施の形態１による電流検出器の外観斜視図 検出部を被測定電流線に対して巻付け前または取外し後の状態を示す外観斜視図 検出部の図１におけるＡ−Ａ線断面図 検出部の図１におけるＢ−Ｂ線断面図 コイルを巻回したチューブの一方端の斜視図 コイルを巻回したチューブの他方端の斜視図 この発明の実施の形態２による電流検出器の説明用外観斜視図 図７における磁気遮蔽部材３１の要部拡大図 図７における補助磁気遮蔽部材の位置を移動したときの外観斜視図

符号の説明

１ チューブ
１ｂ，１ｄ 嵌込み部
２ コイル
３ 導電線
３ａ 引出し部
４ 接続部
５，６ 出力線
１２ プラグ形保持部材
１３ ソケット形保持部材
１２ａ，１３ａ 係合部
１８ 被測定電流線
２０ 検出部
３０ 保持部材
４０ 信号処理部
１００ 電流検出器

Claims (5)

1. 被測定電流線に対して着脱自在に巻付けできるように形成されたロゴスキーコイルの原理による検出部と、この検出部の出力線に接続されて出力信号を処理する信号処理部を備えたものにおいて、上記検出部は、可撓性を有する絶縁材料で形成された絶縁チューブの中に導電線を貫通させると共に、上記絶縁チューブの外周面に螺旋状にコイルを巻回して上記導電線の一端と上記コイルの一端を接続して他端を出力線とし、上記検出部の端面に上記コイルと導電線の接続部及び出力線の引出し部を嵌込みする嵌込み部を設けて接続部及び引出し部を嵌込みすることにより、上記検出部を被測定電流線に巻付けたとき端面の接合が互いに密接するように構成され、かつ、上記接合部分に上記端面の密接状態を着脱自在に保持する保持部材を設けたことを特徴とする電流検出器。
2. 保持部材は、検出部の一端に、内面に係合部を有するソケット形保持部材を設け、検出部の他端に、外面に係合部を有するプラグ形保持部材を設け、上記両係合部の係合により、検出部の端面の接合が保持されるように構成したものであることを特徴とする請求項１記載の電流検出器。
3. 検出部を被測定電流線に巻付けた状態において、接合する検出部の端面の部分に磁気遮蔽板を巻装したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電流検出器。
4. ソケット形保持部材を熱可塑性成型樹脂で形成すると共に、磁気遮蔽板を上記ソケット形保持部材に一体的に設けたことを特徴とする請求項３記載の電流検出器。
5. 検出部を被測定電流線に巻付けた状態において、接合する検出部の端面の部分に対して、所望の位置に設置できるようになされた補助磁気遮蔽部材を検出部に設けたことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の電流検出器。

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