JP2011174769A

JP2011174769A - ロゴスキ−コイルおよび電流検出装置

Info

Publication number: JP2011174769A
Application number: JP2010038061A
Authority: JP
Inventors: Junshi Nomura; 淳士野村
Original assignee: Hioki EE Corp
Current assignee: Hioki EE Corp
Priority date: 2010-02-24
Filing date: 2010-02-24
Publication date: 2011-09-08

Abstract

【課題】簡易な構成のロゴスキーコイルを提供する。
【解決手段】可撓性を有する棒状の巻芯１１と、巻芯１１の一端から他端に亘って巻回された巻線１２と、巻線１２における巻芯１１の他端側に接続されると共に巻芯１１に沿って巻芯１１の一端側に戻される巻き戻し線とを備えたロゴスキーコイル２であって、巻き戻し線は、巻芯１１の一端から他端に亘って巻線１２を覆うようにして配設された導電性を有する静電シールド１４で構成され、静電シールド１４における巻芯１１の他端側と巻線１２における巻芯１１の他端側とが電気的に接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、可撓性を有する棒状の巻芯の一端から他端に亘って巻回された巻線と、この巻線における巻芯の他端側に接続されると共に巻芯に沿って巻芯の一端側に戻される巻き戻し線とを備えたロゴスキーコイルおよびこのロゴスキーコイルを備えた電流検出装置に関するものである。

この種のロゴスキーコイルとして、下記の特許文献１に開示された電流検出器を構成する検出部（ロゴスキーコイル）が知られている。この検出部５１は、図３に示すように、芯部（巻芯）５２、コイル（巻線）５３および導電線（巻き戻し線）５４を備えて構成されている。この場合、芯部５２は、絶縁性および可撓性を有するチューブで構成されている。コイル５３は、この芯部５２の外周面に絶縁被覆を有する電線が螺旋状に巻回されて構成されている。導電線５４は、芯部５２の中心部を貫通して配設されて、その一方の端部はコイル５３の一方の端部と接続部（不図示）で接続されている。また、コイル５３の他方の端部と導電線５４の他方の端部は共に出力線５５，５６として外部に引き出されている。

また、この検出部５１では、図示はしないが、コイル５３の外周に絶縁層およびシールド層が形成されている。具体的には、芯部５２にコイル５３を巻回したものに対して第１の絶縁層（不図示）が被装され、その上層は電界シールド５７、第２の絶縁層（不図示）、磁界シールド（不図示）、被覆層（不図示）によって被装されている。なお、第１の絶縁層と第２の絶縁層及び被覆層は、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５７は、電気伝導性を有し、かつ芯部５２の可撓性を損なわない材質の部材（例えば筒状の銅網や、箔状の銅テープの巻き付け）で構成されている。また、磁界シールドは比較的大きな比透磁率を有し、かつ芯部５２の可撓性を損なうことのない材質の部材（例えば、箔状のアモルファス合金の巻き付け）で構成されている。

特開２００６−３２９８２６号公報（第３−４頁、第１，３図）

ところが、従来のロゴスキーコイルには、以下の課題が存在する。すなわち、従来のロゴスキーコイルでは、巻き戻し線（導電線）５４を芯部５２の中心部に貫通して配設する構成のため、構造が複雑であるという課題が存在している。

本発明は、かかる課題を解決すべくなされたものであり、簡易な構成のロゴスキーコイルおよび電流検出装置を提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく請求項１記載のロゴスキーコイルは、可撓性を有する棒状の巻芯と、当該巻芯の一端から他端に亘って巻回された巻線と、当該巻線における前記巻芯の前記他端側に接続されると共に前記巻芯に沿って当該巻芯の一端側に戻される巻き戻し線とを備えたロゴスキーコイルであって、前記巻き戻し線は、前記巻芯の前記一端から前記他端に亘って前記巻線を覆うようにして配設された導電性を有する静電シールドで構成され、当該静電シールドにおける前記巻芯の前記他端側と前記巻線における当該巻芯の当該他端側とが電気的に接続されている。

また、請求項２記載のロゴスキーコイルは、請求項１記載のロゴスキーコイルにおいて、前記静電シールドは、筒状の平編み銅線を用いて構成され、前記巻線が巻回された前記巻芯が前記平編み銅線内に挿着されて構成されている。

また、請求項３記載の電流検出装置は、測定対象電流線に着脱自在に取り付けられる請求項１または２記載のロゴスキーコイルと、前記測定対象電流線に電流が流れたときに前記巻線における前記巻芯の前記一端側と前記静電シールドにおける前記巻芯の前記一端側との間に発生する誘導起電圧を増幅して増幅信号として出力する増幅部と、前記増幅信号に基づいて前記電流の電流値を検出する処理部とを備えている。

請求項１記載のロゴスキーコイルによれば、巻き戻し線が静電シールドで構成されているため、巻芯の中心部に巻き戻し線を配設する必要がある従来のロゴスキーコイルとは異なり、静電シールド以外に巻き戻し線を別途設ける必要がないため、簡易な構造とすることができる。また、巻芯の中心部に配設していた巻き戻し線を不要にすることができるため、部品点数を削減できる結果、製品コストを十分に低減することができる。また、このようにして、ロゴスキーコイルの製品コストを低減することができるため、このロゴスキーコイルを備えた請求項３記載の電流検出装置によれば、装置コストを十分に低減することができる。

また、請求項２記載のロゴスキーコイルによれば、静電シールドが筒状の平編み銅線を用いて構成され、巻線が巻回された巻芯を平編み銅線内に挿着して巻線を静電シールドで覆う構成のため、この静電シールドで巻線を覆う作業を効率よく短時間で実施することができる。このため、このロゴスキーコイルによれば、製品コストを一層低減することができる。また、このようにして、ロゴスキーコイルの製品コストを一層低減することができるため、このロゴスキーコイルを備えた請求項３記載の電流検出装置によれば、装置コストを一層低減することができる。

電流検出装置１およびロゴスキーコイル２の構成を示す構成図である。ロゴスキーコイル２の断面図である。従来の検出部（ロゴスキーコイル）５１の構成を示す構成図である。

以下、電流検出装置１およびロゴスキーコイル２の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

最初に、電流検出装置１およびロゴスキーコイル２の構成について、図面を参照して説明する。

図１に示す電流検出装置１は、ロゴスキーコイル２、増幅部３、処理部４および表示部５を備え、測定対象電流線６に流れる電流Ｉ１を検出して、その電流値を表示可能に構成されている。

ロゴスキーコイル２は、一例として、図１，２に示すように、巻芯１１、巻線１２、絶縁層１３、静電シールド１４、絶縁被覆層１５、一対の出力電線１６，１７および保持部１８を備えて構成されている。なお、図１においては、発明の理解を容易にするため、絶縁層１３および絶縁被覆層１５については図示を省略し、保持部１８については破線で図示している。

巻芯１１は、図１に示すように、絶縁性および可撓性を有する材料（例えば、シリコーンゴムなど）を用いて棒状に形成されている。本例では、巻芯１１は、図２に示すように、一例として断面円形の棒状に形成されているが、断面形状は円形に限定されるものではなく、四角形などの多角形や、楕円形などでもよい。巻線１２は、表面が絶縁被覆で覆われた電線を、図１に示すように、巻芯１１の外周面に、巻芯１１の一端（同図中の左端）から他端（同図中の右端）に亘って螺旋状に等間隔で巻回することにより、コイルとして構成されている。

絶縁層１３は、可撓性を有する絶縁材料を用いて、図２に示すように、巻線１２が巻回された巻芯１１の外周面全体を覆うようにして形成されている。静電シールド１４は、導電性を有し、かつ可撓性をする材料を用いて形成されて、図１に示すように巻芯１１の一端から他端に亘って、かつ、図１，２に示すように、巻線１２を覆うように（本例では絶縁層１３を覆うように）して配設されている。また、静電シールド１４は、本例では一例として、筒状の平編み銅線を用いて構成されて、巻線１２および絶縁層１３が外周面に形成された巻芯１１が内部に挿着されることで、絶縁層１３を覆った状態に配設されている。また、図１に示すように、静電シールド１４における巻芯１１の他端側の端部（同図中の右端部）と、巻線１２における巻芯１１の他端側の端部（同図中の右端部）とが接続点Ａにおいて電気的に接続されている。これにより、本例のロゴスキーコイル２では、静電シールド１４が巻き戻し線として機能して、巻芯１１の中心部には巻き戻し線が配設されない構成となっている。つまり、静電シールド１４が巻き戻し線を兼用する構成となっている。この構成により、本例のロゴスキーコイル２は、従来のロゴスキーコイルと比較して、簡易な構造となっている。

絶縁被覆層１５は、可撓性を有する絶縁材料を用いて、図２に示すように、静電シールド１４の外側から、静電シールド１４、絶縁層１３、巻線１２および巻芯１１の全体を覆うようにして形成されている。また、図１に示すように、一対の出力電線１６，１７のうちの一方の出力電線１６は、一端が巻線１２における巻芯１１の一端側の端部（同図中の左端部）と接続点Ｂにおいて電気的に接続されている。また、他方の出力電線１７は、一端が静電シールド１４における巻芯１１の一端側の端部（同図中の左端部）と接続点Ｃにおいて電気的に接続されている。また、出力電線１６，１７は、それぞれの他端側が巻芯１１の一端側において絶縁被覆層１５の外部に引き出された構成となっている。

保持部１８は、図１に示すように、絶縁性を有する材料で筒体に形成されて、絶縁被覆層１５で覆われた巻芯１１の一端側に、この一端側が一方の開口部側（同図中における保持部１８の左側の開口部側）から内部に挿入された状態で取り付けられている。また、保持部１８は、他方の開口部側（同図中における保持部１８の右側の開口部側）から、絶縁被覆層１５で覆われた巻芯１１の他端側を内部に挿着可能に構成されている。また、保持部１８は、絶縁被覆層１５で覆われた巻芯１１の他端側が内部に挿着された状態において、巻芯１１の各端部の端面同士が対向し、巻線１２の各端部同士が電気的に接続されず、かつ静電シールド１４の各端部同士も電気的に接続されない状態で、巻芯１１の他端側を着脱自在に保持する機能を備えている。この構成により、ロゴスキーコイル２は、測定対象電流線６に対して着脱自在に取り付け可能となっている。

増幅部３は、一例として演算増幅器を備えて構成されて、この演算増幅器の一対の入力端子に出力電線１６，１７の各他端側が接続されている。また、出力電線１７は、図１に示すように、基準電位（グランド電位）に接続されている。この構成により、増幅部３は、測定対象電流線６に電流Ｉ１が流れることに起因して、一対の出力電線１６，１７間の電圧、つまり、巻線１２における巻芯１１の一端側と静電シールド１４における巻芯１１の一端側との間に発生する誘導起電圧Ｖ１を増幅して増幅信号Ｖ２として出力する。また、出力電線１７が基準電位（グランド電位）に接続されているため、静電シールド１４は、出力電線１７を介して基準電位に規定されている（接地されている）。このため、静電シールド１４は、巻き戻し線としての機能を有すると共に、ロゴスキーコイル２の外部からの巻線１２へのノイズの重畳を防止するシールド機能も有している。

処理部４は、一例として、Ａ／Ｄ変換器、ＣＰＵおよびメモリ（いずれも図示せず）を備えて構成されている。処理部４では、Ａ／Ｄ変換器が増幅信号Ｖ２をデジタルデータに変換する。また、ＣＰＵが、メモリに記憶されている動作プログラムに従って作動して、この変換されたデジタルデータに基づいて測定対象電流線６に流れている電流Ｉ１の電流値Ｄｉを算出して表示部５に表示させる。表示部５は、一例として、液晶ディスプレイなどのモニタ装置で構成されて、入力した電流値Ｄｉを画面に表示させる。

次に、電流検出装置１による測定対象電流線６の電流Ｉ１についての検出動作について説明する。

この電流検出装置１では、図１に示すように、ロゴスキーコイル２が測定対象電流線６に取り付けられた状態において、巻線１２が測定対象電流線６に電流Ｉ１が流れることに起因して測定対象電流線６の周囲に発生する磁界（不図示）を検出する。この結果、巻線１２における巻芯１１の一端側の端部（同図中の左端部）と静電シールド１４における巻芯１１の一端側の端部（同図中の左端部）との間に、電流Ｉ１の電流値（振幅）に応じた振幅の誘導起電圧Ｖ１が発生し、この誘導起電圧Ｖ１は一対の出力電線１６，１７を介してロゴスキーコイル２から増幅部３に出力される。

増幅部３は、この誘導起電圧Ｖ１を増幅信号Ｖ２に増幅して処理部４に出力し、処理部４が、この増幅信号Ｖ２に基づいて電流Ｉ１の電流値Ｄｉを算出して、表示部５に表示させる。

このように、このロゴスキーコイル２によれば、巻き戻し線が静電シールド１４で構成されている（つまり、静電シールド１４が巻き戻し線を兼用する構成である）ため、巻芯１１の中心部に巻き戻し線を配設する必要がある従来のロゴスキーコイル２とは異なり、静電シールド１４以外に巻き戻し線を別途設ける必要がないため、簡易な構造とすることができる。また、巻芯１１の中心部に配設していた巻き戻し線を不要にすることができるため、部品点数を削減できる結果、製品コストを十分に低減することができる。また、このようにして、ロゴスキーコイル２の製品コストを低減することができるため、このロゴスキーコイル２を備えた電流検出装置１の装置コストも十分に低減することができる。

また、このロゴスキーコイル２によれば、静電シールド１４が筒状の平編み銅線を用いて構成され、巻線１２が巻回されると共にさらに絶縁層１３が表面（外周面）に形成された巻芯１１を平編み銅線内に挿着して巻線１２を静電シールド１４で覆う構成のため、この静電シールド１４で巻線１２を覆う作業を効率よく短時間で実施することができる。このため、ロゴスキーコイル２および電流検出装置１の製造コストを十分に低減することができる。

なお、上記のロゴスキーコイル２では、上記したように、巻芯１１およびこの外周面に巻回された巻線１２の上に、絶縁層１３、静電シールド１４および絶縁被覆層１５を形成する構成を採用しているが、巻線１２自体の表面が絶縁被覆で覆われているため、この絶縁被覆によって静電シールド１４との間で十分な絶縁性を確保できる限り、絶縁層１３を不要にすることができるなど、静電シールド１４を含む層構造についてさまざまな構成を採用することができる。

１電流検出装置
２ロゴスキーコイル
３増幅部
４処理部
６測定対象電流線
１１巻芯
１２巻線
１４静電シールド
Ｉ１電流
Ｖ１誘導起電圧

Claims

可撓性を有する棒状の巻芯と、当該巻芯の一端から他端に亘って巻回された巻線と、当該巻線における前記巻芯の前記他端側に接続されると共に前記巻芯に沿って当該巻芯の一端側に戻される巻き戻し線とを備えたロゴスキーコイルであって、
前記巻き戻し線は、前記巻芯の前記一端から前記他端に亘って前記巻線を覆うようにして配設された導電性を有する静電シールドで構成され、当該静電シールドにおける前記巻芯の前記他端側と前記巻線における当該巻芯の当該他端側とが電気的に接続されているロゴスキーコイル。
前記静電シールドは、筒状の平編み銅線を用いて構成され、
前記巻線が巻回された前記巻芯が前記平編み銅線内に挿着されて構成されている請求項１記載のロゴスキーコイル。
測定対象電流線に着脱自在に取り付けられる請求項１または２記載のロゴスキーコイルと、
前記測定対象電流線に電流が流れたときに前記巻線における前記巻芯の前記一端側と前記静電シールドにおける前記巻芯の前記一端側との間に発生する誘導起電圧を増幅して増幅信号として出力する増幅部と、
前記増幅信号に基づいて前記電流の電流値を検出する処理部とを備えている電流検出装置。