JP2011027679A - Current detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁性合金からなるコアを備えた機器端子用の電流検出器に関するものである。 The present invention relates to a current detector for equipment terminals having a core made of a magnetic alloy.
従来、この種の電流検出器としては、例えば、特許文献1に開示された分電盤に用いられるものがある。分電盤内には、図1(a)の正面図および同図(b)の一部破断側面図に示される配線用遮断器2が設けられており、電流検出器は、配線用遮断器2の負荷側電線3に装着される変流器1aから構成される。変流器1aは、新規に設ける分電盤では、配線用遮断器2に接続される前の負荷側電線3に通され、固定ねじ4によって分電盤の底板に固定される。また、既設の分電盤では、配線用遮断器2に接続された後の負荷側電線3に、分割式の変流器が装着されて、固定ねじ4によって固定される。または、配線用遮断器2に接続された負荷側電線3が一旦外され、貫通形の変流器1aが負荷側電線3に通されて、固定ねじ4によって固定される。
Conventionally, as this type of current detector, for example, there is one used in a distribution board disclosed in
また、図2(a)の一部破断正面図および同図(b)の一部破断側面図に示す電力量計11aは、プリント配線基板12に貫通形の変流器1b,1bが電流検出器として実装されている。各変流器1b,1bには各電流線13,14がそれぞれ貫通させられている。また、図示してはいないが、プリント配線基板に磁気センサを電流センサとして実装し、U字形に成形されたコアからなる磁気回路を電流線に貫通させて固定し、磁気センサをコアのU字形端部間に挟む構成もある。また、図3(a)の一部破断正面図および同図(b)の一部破断側面図に示す電力量計11bは、電力量計11bの内部の各端子金具15,15に貫通形の変流器1c,1cの貫通孔が挿通させられて、装着されている。
2A is a partially broken front view and FIG. 2B is a partially broken side view. In the watt hour meter 11a, through-type current transformers 1b and 1b are connected to a printed
しかしながら、上記従来の図1に示す変流器1aは、分電盤の底板に固定する場合、その取り付けスペースを確保する必要がある。しかも、負荷側電線3に変流器1aを通して固定ねじ4で固定する取付配線工事に手間がかかる。特に、圧着端子5の幅d1が変流器1aの貫通孔の内径rよりも大きい場合には、貫通孔に負荷側電線3を挿通させた後に圧着端子5を負荷側電線3に圧着接続しなければならず、取付配線工事にさらに手間がかかる。この手間を省くために、幅d1よりも内径rが大きい変流器1aを用いると、内径rが大きくなる分、変流器1aが大型になり、より多くのコア材料を必要とするため、コストが高くなる。
However, when the current transformer 1a shown in FIG. 1 is fixed to the bottom plate of the distribution board, it is necessary to secure a mounting space. In addition, it takes time to install and fix the load-
また、既設の分電盤に変流器1aを固定する際、十分な取り付けスペースを底板に確保できない場合には、分電盤の内部配線を外して各電材の再配置を行い、取り付けスペースを確保する必要がある。その際、負荷側電線3の長さが不足する場合には、分電盤の内部配線を大掛かりに取り外して再配置を行うか、または、より長い負荷側電線に交換する必要も生じ、作業性が悪化する。また、開口部より負荷側電線3を入れることが可能な分割形の変流器1aを用いると、圧着端子5の幅d1が変流器1aの貫通孔の内径rよりも大きい場合に、変流器1aの貫通孔に負荷側電線3を挿通させた後に圧着端子5を負荷側電線3に圧着接続する手間が省けるが、分割形の変流器1aは貫通形の変流器1aよりも価格が高く、貫通形の変流器1aを用いる場合と比べてコストがかかってしまう。
In addition, when securing the current transformer 1a to the existing distribution board, if sufficient installation space cannot be secured on the bottom plate, the internal wiring of the distribution board is removed and each electric material is rearranged to reduce the installation space. It is necessary to secure. At that time, if the length of the load-side
また、新設の分電盤および既設の分電盤のいずれの場合でも、負荷側電線3が太くて硬ければ、変流器1aを分電盤の底板に取り付ける取付作業の作業性はさらに悪化する。また、変流器1aを分電盤の底板ではなく、負荷側電線3に固定する場合には、結束バンド等の固定用の専用の部材が必要とされる。
Further, in both the new distribution board and the existing distribution board, if the load-side
また、上記従来の図2に示す電力量計11aは、電流線14をプリント配線基板12に実装された変流器1bに貫通させるため、電流線14の全長が長くなり、電線材料費が高くなる。また、電流線13,14の端部が円状に曲げ加工された端子部13a,14aの幅d2が、端子ねじ16を締結する必要から電流線13,14の外径d3よりも広くなること、および、変流器1bの貫通孔の内径rが、電流線13,14の曲がり部を許容できる大きさが必要となることから、変流器1bは外形が大きくなり、コア材料費が高くなる。さらに、電流線14は、電流値が比較的小容量で導体長が長くなると、振動や衝撃などの影響によって変形することもある。このため、電流線14の変形を防止するための固定部材が必要となり、その取り付け作業が必要になって材料コストもかかる。また、電流線13は、中心付近の端子金具15,15の配置間隔fが狭いため、電流線13の両端部間のピッチを端子金具15,15のピッチよりも広げてから変流器1bを電流線13に貫通させ、その後、広げた電流線13の両端部間のピッチを端子金具15,15のピッチに合わせる手間を要する。
Moreover, since the watt-hour meter 11a shown in FIG. 2 passes through the
また、上記従来の図3に示す電力量計11bは、端子金具15,15の各々に変流器1c,1cを貫通させるため、各端子金具15の幅をより細く加工するか、各変流器1cの貫通孔の内径rを大きくする必要がある。しかし、各端子金具15の幅を細く加工すると加工費がかかる。また、各変流器1cの貫通孔の内径rを大きくすると、外形も大きくなるためコア材料費が高くなり、かつ、端子ピッチd4の増大による端子ブロック18の大型化を招く。従って、図3に示す各変流器1cの取付構造は、比較的大型で大容量の端子を持つ電力量計11b以外には不向きである。
Further, in the conventional watt-hour meter 11b shown in FIG. 3, the current transformers 1c and 1c are passed through the
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、
ギャップを有する磁性合金からなるコアと、
コアの貫通孔に挿入される外径およびコアの貫通孔方向高さよりも高い高さを有し、貫通孔とほぼ同心に配置される挿通孔が形成され、挿通孔に挿入される導電性を有するねじによって高さ方向が機器端子とこれに接続される接続端子との間に締結されて、貫通孔が挿通孔とほぼ同心に配置されたコアを機器端子および接続端子間に保持する、導電性を有する導体と、
ギャップ中に配置されてコアに生じる磁束をギャップにおいて検出して、機器端子および接続端子間に導体およびねじによって形成される電流路を流れる電流を検出する電流センサとを備えて、機器端子用の電流検出器を構成した。
The present invention has been made to solve such problems,
A core made of a magnetic alloy having a gap;
An insertion hole having an outer diameter inserted into the core through-hole and a height higher than the through-hole height of the core is formed, and disposed substantially concentrically with the through-hole. The conductive material is fastened between the device terminal and the connection terminal connected to the device terminal by a screw having a through-hole held between the device terminal and the connection terminal. A conductive conductor,
A current sensor for detecting a magnetic flux generated in the core arranged in the gap and detecting a current flowing in a current path formed by a conductor and a screw between the equipment terminal and the connection terminal. A current detector was constructed.
本構成によれば、機器端子上にコアを配置し、コアの貫通孔に導体を挿入して、導電性を有するねじによって機器端子とこれに接続される接続端子との間に導体を締結することで、コアが機器端子および接続端子間に保持されて、電流検出器は電気機器に取り付けられる。この状態で、コアには、導体およびねじによって形成される電流路を流れる電流によって磁束が生じ、この磁束が電流センサによってコアのギャップにおいて検出されることで、機器端子および接続端子間に流れる電流が検出される。 According to this structure, a core is arrange | positioned on an apparatus terminal, a conductor is inserted in the through-hole of a core, and a conductor is fastened between an apparatus terminal and the connection terminal connected to this with a screw which has electroconductivity. Thus, the core is held between the equipment terminal and the connection terminal, and the current detector is attached to the electrical equipment. In this state, a magnetic flux is generated in the core by a current flowing through a current path formed by a conductor and a screw, and this magnetic flux is detected in the gap of the core by a current sensor, whereby a current flowing between the device terminal and the connection terminal is generated. Is detected.
本発明によれば、電気機器の外部に露出する機器端子に接続される配線を外して機器端子上にコアを配置し、端子ねじを再締結するだけで電流検出器の取り付け作業が行え、取付作業の作業性が向上する。また、既設の電気機器に電流検出器を取り付ける場合にも、同様にして電流検出器の取り付け作業が行え、取付作業の作業性が向上する。また、導体が機器端子に垂直に端子ねじによって固定され、導体に曲応力が生じないので、導体の強度が高くなって振動や衝撃等に極めて強くなる。また、電流検出器を固定するための専用の部材は必要とされないため、部品点数を増やさずにコストを低く抑えられる。また、電気機器内部において、従来のように、電流検出器に貫通させるために電流線といった導体の全長が長くならずに済み、導体材料費を削減できると供に、電気機器内部の絶縁距離に余裕ができるため、プリント配線基板の小型化が可能になる。 According to the present invention, the current detector can be attached by simply removing the wiring connected to the equipment terminal exposed to the outside of the electrical equipment, placing the core on the equipment terminal, and re-fastening the terminal screw. Workability is improved. In addition, when a current detector is attached to an existing electrical device, the current detector can be attached in the same manner, and the workability of the attachment work is improved. Further, since the conductor is fixed to the device terminal by a terminal screw and no bending stress is generated in the conductor, the strength of the conductor is increased and the conductor is extremely resistant to vibration and impact. In addition, since a dedicated member for fixing the current detector is not required, the cost can be kept low without increasing the number of parts. In addition, in the electrical equipment, it is not necessary to increase the overall length of the conductor such as the current line in order to penetrate the current detector as in the conventional case, and the conductor material cost can be reduced, and the insulation distance inside the electrical equipment can be reduced. Since there is a margin, the printed wiring board can be miniaturized.
次に、本発明を実施するための一実施の形態について説明する。 Next, an embodiment for carrying out the present invention will be described.
図4(a)は電流検出器を備えていない配線用遮断器21の正面図、同図(b)はその一部破断側面図である。
FIG. 4A is a front view of the
配線用遮断器21は、上端部に備えられた電源側端子部に電源側電線22a,22b,22c、下端部に備えられた負荷側端子部に負荷側電線23a,23b,23cが接続され、負荷側電線23a,23b,23cに所定値以上の電流が流れた際にその電流を遮断する。これら各電線22a,22b,22c、23a,23b,23cの端部には、圧着端子金具24が圧着接続されている。各圧着端子金具24は端子ねじ25によって機器端子金具26に締結され、各電線22a,22b,22c、23a,23b,23cと各機器端子金具26とが接続されている。
In the
図5(a)は、図4に示した配線用遮断器21に本実施形態による電流検出器31を備えた状態の正面図、同図(b)はその一部破断側面図である。なお、同図において、図4と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
FIG. 5A is a front view showing a state in which the
電流検出器31,31は、配線用遮断器21の負荷側端子部において、負荷側電線23a,23cの圧着端子金具24,24と機器端子金具26,26との間に、それぞれ端子ねじ25,25によって締結されて設けられている。各電流検出器31は、図6(a)に分解斜視図、同図(b)にその縦断面図が示される。
The
電流検出器31は、導体32、電流センサ33、磁性コア37、およびケース38から構成される。 電流センサ33はプリント配線基板34にホール素子などとして実装されており、プリント配線基板34にはリード線36が接続されている。プリント配線基板34とリード線36との接続部は、弾性のある材料で成形されたリード線支持体35によって保護されながら、支持される。
The
磁性コア37は、例えば、鉄とニッケル(Fe−Ni)の合金で透磁率が大きいパーマロイなどの磁性合金からなり、ギャップ37aを有し、中央部に貫通孔37bが形成されている。この磁性コア37は、ケース38の、外壁38aと内壁38bの間に挟まれた空間に、ギャップ37aの位置がスリット38cに合わされて、収納される。磁性コア37のギャップ37aには、スリット38cにプリント配線基板34が介挿されてリード線支持体35がケース38に装着されることにより、電流センサ33が配置される。電流センサ33が実装されたプリント配線基板34、リード線支持体35、およびリード線36からなるアセンブリは、磁性コア37を収納したケース38内に弾性のある樹脂または接着剤が充填されて硬化することにより、ケース38に固定される。
The
導体32は、高導電率で非磁性の中空円筒状導体からなり、円筒部の上端部につば32aが設けられている。円筒部には、磁性コア37の貫通孔37bとほぼ同心に配置される挿通孔32bが形成され、ケース38の内壁38bの内側の空間に挿入される。導体32は、同図(b)に示すように、磁性コア37の貫通孔37bに挿入される外径、および磁性コア37の貫通孔37b方向高さよりも高い高さを有し、円筒部の外周に設けられた溝32cが、内壁38bの内周に設けられた突起38dと嵌合してケース38に固定される。ケース38と磁性コア37との間には、この嵌合により、導体32に作用する応力がケース38を介して磁性コア37に作用し、磁性コア37の特性が変化しないように、弾性のある樹脂が上記のようにケース38内に充填されている。ケース38は、電流センサ33および磁性コア37を保護すると共に導体32を固定するための機械的強度、および、導体32を流れる電流によって生じる熱に対する耐熱性を有し、電気絶縁性が高い樹脂材料から成形されている。
The
導体32は、図5に示すように、挿通孔32bに挿入される導電性を有する端子ねじ25によって、高さ方向が、機器端子金具26とこれに接続される接続端子である圧着端子金具24との間に締結されて、貫通孔37bが挿通孔32bとほぼ同心に配置された磁性コア37を機器端子金具26および圧着端子金具24間に保持する。機器端子金具26および圧着端子金具24間に保持された導体32および端子ねじ25は、配線用遮断器21から負荷側電線23a,23cに流れる電流の電流路を形成しており、この電流路に電流が流れることによって磁性コア37に磁束が生じる。磁性コア37は集磁機能を有し、ギャップ37aに配置された電流センサ33に磁束を供給する。電流センサ33は、ギャップ37aに集磁された磁束を検出することにより、電流路に流れる電流を検出する。
As shown in FIG. 5, the
プリント配線基板34には、リード線36を介して上位システムから電源が供給されている。電流センサ33が検出した磁束は、プリント配線基板34に形成された回路によって電圧信号またはデジタル信号に変換され、リード線36を介して上位システムへ伝達される。上位システムは、伝達された電圧信号またはデジタル信号を処理し、電流センサ31,31が検出した電流値を表示したり、電流センサ31,31が検出した電流値に応じて別回路を遮断するなどの制御を行う。また、上位システムまでの距離が長い場合は、プリント配線基板34などに、上位システムに伝達する電圧信号またはデジタル信号を増幅させる増幅回路が付加される。なお、リード線36は、電磁波の影響を受けるような環境下では、シールド線が用いられる。
Power is supplied to the printed
本実施形態によれば、配線用遮断器21の機器端子金具26上に磁性コア37を配置し、磁性コア37の貫通孔37bに導体32を挿入して、端子ねじ25によって機器端子金具26とこれに接続される圧着端子金具24との間に導体32を締結することで、磁性コア37が機器端子金具26および圧着端子金具24間に保持されて、電流検出器31は配線用遮断器21に取り付けられる。この状態で、磁性コア37には、導体32および端子ねじ25によって形成される電流路を流れる電流によって磁束が生じ、この磁束が電流センサ33によって磁性コア37のギャップ37aにおいて検出されることで、機器端子金具26および圧着端子金具24間に流れる電流が検出される。
According to the present embodiment, the
このため、配線用遮断器21の外部に露出する機器端子金具26,26に接続される負荷側電線23a,23cを外して機器端子金具26,26上に磁性コア37,37を配置し、端子ねじ25,25を再締結するだけで電流検出器31,31の取り付け作業が行え、作業性が向上する。また、既設の配線用遮断器21に電流検出器31を取り付ける場合にも、同様にして電流検出器31,31の取り付け作業が行える。従って、従来のように、分電盤の内部配線の再配置等を行う必要がなく、取付作業の作業性が向上する。また、電流検出器31,31を分電盤の既存配線の下に設置でき、内部配線の形取りや長さに影響が及ばずに済むので、既存配線を変更する必要は生じない。
For this reason, the load side electric wires 23a and 23c connected to the
また、従来のように、電流検出器31を取り付けるスペースを分電盤内などに確保する必要がなくなる。さらに、負荷側電線23a,23cに電流検出器31を通して、図1に示す従来の配線用遮断器2のように、ねじ4で分電盤の底板などに固定する作業が不要となるため、取付配線工事に手間がかからなくなる。特に、圧着端子金具24の幅が電流検出器31の貫通孔の内径よりも大きい場合でも、貫通孔に負荷側電線23a,23cを挿通させた後に圧着端子金具24,24を負荷側電線23a,23cに接続する必要がなくなるため、取付配線工事に手間がかかることがなくなる。また、この手間を省くために、圧着端子金具24の幅よりも貫通孔の内径が大きい電流検出器を用いる必要がなくなり、コストが高くならずに済む。また、貫通形の電流検出器31よりも価格が高い分割形の電流検出器を用いずに済むため、コストを抑えることができる。また、負荷側電線23a,23cを動かさないため、仮に負荷側電線23a,23cが太く硬くても、電流検出器31,31の取付作業の作業性が悪化することはない。また、電流検出器31,31を配線用遮断器21に取り付ける専用の取付部材を別途用いずに済み、図1に示す従来の配線用遮断器2のように、電流検出器4を負荷側電線3に固定するための固定用の専用の部材は必要とされない。このため、部品点数を増やさずにコストを低く抑えて、電流検出器31を配線用遮断器21に取り付けることができる。
Further, it is not necessary to secure a space for installing the
なお、上記の実施形態では、磁性コア37と、プリント配線基板34およびリード線36との固定を、リード線支持体35によってケース38に固定する場合について説明した。しかし、本発明は、この構成に限られることはない。例えば、図6(c)に示すように、加熱溶融した樹脂を型に充填して、磁性コア37、電流センサ33が実装されたプリント配線基板34およびリード線36を、一点鎖線で示す樹脂39でインサート成形して、一体成形する構成にしてもよい。この構成によれば、磁性コア37、電流センサ33が実装されたプリント配線基板34およびリード線36が一体成形されるため、上記の実施形態のように、リード線支持体35をケース38に固定する手間を要しない。従って、電流検出器31の生産性が向上する。
In the above embodiment, the case where the
また、上記の実施形態では、突起38dおよび溝32cによってケース38に導体32を嵌合させる構成について説明した。しかし、本発明は、この構成に限られることはない。例えば、ケース38の成形時に導体32をケース38の成形金型にセットして、ケース38と導体32とを一体成形してもよい。
In the above embodiment, the configuration in which the
図7(a)は、図6に示す電流検出器31を備えた電力量計41の一部破断正面図、同図(b)はその一部破断側面図である。
Fig.7 (a) is a partially broken front view of the watt-hour meter 41 provided with the
電力量計41は端子ブロック42を有し、この端子ブロック42には、電源側電線に接続される機器端子金具43a,43b、および負荷側電線に接続される機器端子金具44a,44bが備えられている。隣り合う機器端子金具43bと機器端子金具44aとは、導電性を有する端子ねじ48で締結された結線板45によって結線され、離れた機器端子金具43aと機器端子金具44bとは、プリント配線基板46の下方に配線されて端子ねじ48で締結された電流線47によって結線されている。各電流検出器31は、接続端子を構成する結線板45と機器端子金具44a間、および電流線47の端部が円状に曲げ加工された端子部47aと機器端子金具44b間に、各導体32が端子ねじ48によって締結されることで保持されて、電力量計41に取り付けられている。このため、機器端子金具44a,44bに接続された図示しない負荷側電線に流れる電流は、導体32および端子ねじ48によって形成される電流路を流れる電流として、各電流検出器31によって検出される。
The watt-hour meter 41 has a
本実施形態によれば、機器端子金具44a,44bの各々に、図3に示す従来の電力量計11bのように、電流検出器31を貫通させる必要がない。このため、各機器端子金具44a,44bの幅をより細く加工して加工費がかかったり、また、各電流検出器31の貫通孔の内径を大きくして、コア材料費が高くなったり、端子ピッチの増大による端子ブロック42の大型化を招くこともない。
According to the present embodiment, it is not necessary to penetrate the
また、導体32が機器端子金具44a,44bに垂直に端子ねじ48によって固定され、導体32に曲応力が生じないので、導体32の強度が高くなって振動や衝撃等に極めて強くなる。このため、図2に示す従来の電力量計11aのように、電流線14の変形を防止するための固定部材が必要とならず、その取り付け作業が不要になって材料コストもかからなくなる。また、結線板45は板材をプレス加工して製造され、図2に示す従来の電力量計11aのように、電流線13の線材の曲げ加工を行う必要がなくなって、加工費も低減される。
Further, since the
また、図2に示す従来の電力量計11aのように、電流線13の両端部間のピッチを端子金具15,15のピッチよりも広げてから電流検出器1bを電流線13に貫通させる手間を要することがなくなる。また、図2に示す従来の電力量計11aのように、電流線14をプリント配線基板12に実装された変流器1bに貫通させずに済むため、電力量計41内部における電流線47の全長が電流線14のように長くならずに済み、電線材料費を削減できると供に、電力量計41内部の絶縁距離に余裕ができるため、プリント配線基板46の小型化が可能になる。さらに、電流線47が短縮されると共に結線板45を用いることができるため、振動や衝撃等で配線部材が煽られることもなくなる。
Further, as in the conventional watt-hour meter 11a shown in FIG. 2, it is troublesome to penetrate the current detector 1b through the
上記の実施形態では本発明による電流検出器を配線用遮断器および電力量計に適用した場合について説明したが、その他の電力配電機器や、機器端子に接続端子を端子ねじで締結するその他の機器に本発明による電流検出器を適用することも可能である。この場合においても、上記の実施形態と同様な作用効果が奏される。 In the above embodiment, the case where the current detector according to the present invention is applied to a circuit breaker and a watt hour meter has been described. However, other power distribution devices and other devices in which a connection terminal is fastened to a device terminal with a terminal screw. It is also possible to apply the current detector according to the present invention. Even in this case, the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained.
21…配線用遮断器
24…圧着端子金具
25,48…端子ねじ
26,44a,44b…機器端子金具
31…電流検出器
32…導体
33…電流センサ
34…プリント配線基板
35…リード線支持体
36…リード線
37…磁性コア
37a…ギャップ
38…ケース
41…電力量計
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記コアの貫通孔に挿入される外径および前記コアの貫通孔方向高さよりも高い高さを有し、前記貫通孔とほぼ同心に配置される挿通孔が形成され、前記挿通孔に挿入される導電性を有するねじによって高さ方向が機器端子とこれに接続される接続端子との間に締結されて、前記貫通孔が前記挿通孔とほぼ同心に配置された前記コアを前記機器端子および前記接続端子間に保持する、導電性を有する導体と、
前記ギャップ中に配置されて前記コアに生じる磁束を前記ギャップにおいて検出して、前記機器端子および前記接続端子間に前記導体および前記ねじによって形成される電流路を流れる電流を検出する電流センサと
から構成される機器端子用の電流検出器。 A core made of a magnetic alloy having a gap;
An insertion hole having an outer diameter inserted into the through-hole of the core and a height higher than the height of the core in the through-hole direction and arranged substantially concentrically with the through-hole is formed and inserted into the insertion hole. The core in which the through-hole is disposed substantially concentrically with the insertion hole is fastened between the device terminal and the connection terminal connected to the device terminal by a screw having conductivity. A conductive conductor held between the connection terminals;
A current sensor arranged in the gap to detect a magnetic flux generated in the core in the gap and detect a current flowing in a current path formed by the conductor and the screw between the device terminal and the connection terminal; A current detector for the configured equipment terminal.
Priority Applications (1)
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