JP2012068187A

JP2012068187A - 電流センサ

Info

Publication number: JP2012068187A
Application number: JP2010214837A
Authority: JP
Inventors: Hideo Watanabe; 英雄渡辺
Original assignee: Hioki EE Corp
Current assignee: Hioki EE Corp
Priority date: 2010-09-27
Filing date: 2010-09-27
Publication date: 2012-04-05
Anticipated expiration: 2030-09-27
Also published as: JP5687460B2

Abstract

【課題】集磁能力が高く、したがって低電流測定をも可能でありながら、混み入った配線箇所においても測定対象とする被測定導体に容易に取り付けることができる電流センサを提供する。
【解決手段】被測定導体の周りに環状に配置される磁気コア１０と、磁気コア１０に巻回された検出コイル２０とを有するセンサ本体１を備える電流センサにおいて、磁気コア１０が、両端部が切り離されていて、その両端部を突き合わせもしくは重ね合わせによる接合部１０ｃとして環状に丸めることが可能な可撓性を有している構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、被測定導体の周りに配置される開閉可能な磁気コアに電流検出用のコイルが巻回されているクランプ式の電流センサに関し、さらに詳しく言えば、混み入った配線箇所にも容易に適用できる電流センサに関するものである。

クランプ式の電流センサは、開閉可能な環状のセンサ部分を有し、被測定導体が活線状体であっても、そのままセンサ部分を被測定導体の周りに配置して、被測定導体に流れている電流を測定することができるため、測定現場で重宝されている。

この種の電流センサには、磁気コアの有り無しで分けると、センサ部分を磁気コアに検出コイルを巻回してなる開閉可能なクランプアームとした磁気コア型（例えば、特許文献１参照）と、センサ部分に電気絶縁性および可撓性を有するチューブにコイルを巻回してなるロゴスキーコイルを用いた空芯型（例えば、特許文献２参照）とがある。

特開２００８−２６７９５１号公報特開２００６−３２９８２６号公報

上記磁気コア型は、被測定導体に流れる電流による磁束が磁気コアに集磁されるため、低電流でも精度よく検出することができる。その反面、磁気コアが硬質で柔軟性がないことから、混み入った配線箇所では目的とする被測定導体をうまく掴むことができない、という問題がある。

これに対して、上記ロゴスキーコイルによる空芯型の場合には、柔軟性に富んでいるため、混み入った配線箇所においても目的とする被測定導体に容易に取り付けることができるが、他方において、集磁する磁気コアがないため、低電流測定には向かない、という問題がある。

したがって、本発明の課題は、集磁能力が高く、したがって低電流測定をも可能でありながら、混み入った配線箇所においても測定対象とする被測定導体に容易に取り付けることができる電流センサを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、被測定導体の周りに環状に配置される磁気コアと、上記磁気コアに巻回された検出コイルとを有するセンサ本体を備える電流センサにおいて、上記磁気コアが、両端部が切り離されていて、上記両端部を突き合わせもしくは重ね合わせによる接合部として環状に丸めることが可能な可撓性を有していることを特徴としている。

上記磁気コアは、丸棒状であってもよいが、混み入った配線箇所の狭い隙間でも通すことができるようにするうえで、上記磁気コアは、厚さが０．２〜１．０ｍｍの帯板状に形成されているとよい。

上記磁気コアにより柔軟性を持たせるうえで、上記磁気コアは、帯状に形成された複数枚のコアシートの積層体からなることが好ましい。

また、接合部の磁気抵抗を小さくするため、上記複数枚のコアシートの両端部が、互い違いに重ね合わされ相互に接触した状体で接合されることが好ましい。

また、本発明の好ましい態様よれば、測定時に上記磁気コアを環状の形態に保持するため、上記磁気コアの接合部を保持するホルダを備える。

上記ホルダは、第１の態様として、上記磁気コアの両端部が重ね合わされた状体で嵌合される保持溝を備える。

また、上記ホルダは、第２の態様として、上記磁気コアの一方の端部が差し込まれる第１保持溝と、上記磁気コアの他方の端部が差し込まれる第２保持溝とを有し、上記第１保持溝と上記第２保持溝は、上記磁気コアの両端部を突き合わせ可能とするＶ字状に形成される。

上記検出コイルは、上記磁気コアに巻線機等により直接巻かれてもよいが、所定の巻き数とされた複数のコイル素子を上記磁気コアに嵌装することが好ましく、これによれば、個々のコイル素子の幅を狭くすることにより、磁気コアの柔軟性をよくすることができる。

本発明において、上記各コイル素子は、直列に接続されてもよいし、並列に接続されてもよい。

本発明によれば、被測定導体の周りに環状に配置される磁気コアと、上記磁気コアに巻回された検出コイルとを有するセンサ本体を備える電流センサにおいて、上記磁気コアが、両端部が切り離されていて、上記両端部を突き合わせもしくは重ね合わせによる接合部として環状に丸めることが可能な可撓性を有していることにより、集磁能力が高く、したがって低電流測定をも可能でありながら、混み入った配線箇所においても測定対象とする被測定導体に容易に取り付けることができる。

本発明の電流センサが備えるセンサ本体の実施形態を示す斜視図。上記センサ本体の磁気コアを示す斜視図。上記磁気コアに対するコイル素子の取付状態を示す斜視図。上記磁気コアの接合部の好ましい形態を示す側面図。上記磁気コアの接合部を保持する第１ホルダを示す斜視図。上記第１ホルダによる接合部の保持状態を示す斜視図。上記磁気コアの接合部を保持する第２ホルダを示す斜視図。上記第２ホルダによる接合部の保持状態を示す斜視図。

次に、図１ないし図８により、本発明のいくつかの実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

図１を参照して、本発明の電流センサは、そのセンサ本体として、可撓性を有する磁気コア１０に検出コイル２０が巻回されたセンサ本体１を備える。

磁気コア１０は、両端部１０ａ，１０ｂが切り離されていて、測定時に、その両端部１０ａ，１０ｂを例えば重ね合わせによる接合部１０ｃとして、図示しない被測定導体の周りに環状に丸められて閉磁路を形成する。両端部１０ａ，１０ｂを突き合わせて接合部１０ｃとしてもよい。

図２に示すように、磁気コア１０は、帯板状に形成されている。磁気コア１０は、１枚の帯板として形成されてもよいが、幅広で厚さ０．１〜０．２ｍｍ程度のパーマロイ材や電磁鋼板等により帯状に形成されたコアシートを複数枚積層した積層体であることが好ましい。

容易に屈曲し得る点で、積層するコアシートは２〜５枚（総厚としては、０．２〜１．０ｍｍ）が適当である。この実施形態では、２枚のコアシート１１ａ，１１ｂを積層している。コアシートの積層構造は、接着材やかしめ等により保持されてよい。

このように、磁気コア１０を例えば２枚のコアシート１１ａ，１１ｂの積層体とする場合、接合部１０ｃの磁気抵抗を小さくし感度を高めるうえで、図４に示すように、コアシート１１ａ，１１ｂの両端部を互い違いに重ね合わせ相互に接触した状態で接合することが好ましい。

検出コイル２０は磁気コア１０上に直接巻かれてもよいが、図３に示すように、所定の巻き数としてあらかじめ巻回された複数のコイル素子２１を磁気コア１０に嵌装することが生産性等の面で好ましい。コイル素子２１は、巻芯としての「ボビン有り」，「ボビン無し」のいずれであってもよい。

このように、複数のコイル素子２１を磁気コア１０に嵌装する場合、磁気コア１０の可撓性を損なわないうえで、１つあたりのコイル素子２１の幅は狭い方がよい。

また、各コイル素子２１の接続は、直列接続，並列接続のいずれであってもよい。いずれの場合にも、磁気コア１０からの図示しないコイル引き出し線間には、従来と同じく、例えばシャント抵抗が接続され、検出コイル２０に生じた電流はそのシャント抵抗を介して図示しない測定部に電圧として出力される。

なお、低電流測定用途の場合、一例として、磁気コア１０の幅を５０ｍｍ，長さを５００ｍｍ、検出コイル２０の巻き数を１００ターン程度とすることが好ましい。

次に、磁気コア１０の接合部１０ｃを保持するためのホルダについて説明する。このホルダの好ましい形態として、図５に示す第１ホルダ２０と、図７に示す第２ホルダ３０とがある。

図５および図６を参照して、第１ホルダ２０は、断面ほぼコ字状であって、好ましくは環状とされた磁気コア１０の曲率とほぼ同曲率の円弧状に形成された保持枠２１を備えている。

保持枠２１内は、同曲率の円弧状に形成された仕切り板２２により、第１保持溝２０ａと第２保持溝２０ｂとに区画されており、図６に示すように、第１保持溝２０ａ内に磁気コア１０の一方の端部１０ａが嵌合され、第２保持溝２０ｂ内に磁気コア１０の他方の端部１０ｂが嵌合される。

これにより、センサ本体１は、図示しない被測定導体の周りに環状に配置され、その両端の接合部１０ｃが第１ホルダ２０にて保持され閉磁路が形成される。

図６の実施形態では、磁気コア１０の両端部１０ａ，１０ｂは、それぞれ検出コイル２０（コイル素子２１）が巻かれた態で第１ホルダ２０内に保持されているが、磁気コア１０の両端部１０ａ，１０ｂには検出コイル２０を巻かずに磁気コア１０の両端部１０ａ，１０ｂのみを第１ホルダ２０内に保持させてもよい。

また、第１ホルダ２０の変形例として、仕切り板２２を設けずに保持枠２１内を一つの保持溝とし、その保持溝内で磁気コア１０の両端部１０ａ，１０ｂを互いに突き合わせるように接合してもよい。

次に、図７および図８を参照して、第２ホルダ３０は、ほぼＹ字状を呈するホルダ本体３１を有し、ホルダ本体３１内には、磁気コア１０の両端部１０ａ，１０ｂを突き合わせ可能とするため、磁気コア１０の一方の端部１０ａが差し込まれる第１保持溝３０ａと、磁気コア１０の他方の端部１０ｂが差し込まれる第２保持溝３０ｂとがＶ字状に形成されている。

この実施形態において、上記第１，第２の各保持溝３０ａ，３０ｂの交差部分の下方には、磁気コア１０の両端部１０ａ，１０ｂの接合部１０ｃが配置される第３保持溝３０ｃがさらに連設されている。

また、第１保持溝３０ａと第２保持溝３０ｂとの間には、被測定導体が接合部１０ｃに近づかないようにするためのスペーサ部材３２がＶ字状としてホルダ本体３１に一体に形成されている。

この第２ホルダ３０によれば、図８に示すように、磁気コア１０の一方の端部１０ａを第１保持溝３０ａ内に差し込み、磁気コア１０の他方の端部１０ｂを第２保持溝３０ｂ内に差し込むことにより、それら両端部１０ａ，１０ｂが第３保持溝３０ｃ内で接合されて閉磁路を形成し、センサ本体１がバルーン状として被測定導体の周りに配置される。

この場合においても、磁気コア１０の両端部１０ａ，１０ｂには検出コイル２０を巻かずに磁気コア１０の両端部１０ａ，１０ｂのみを第２ホルダ３０内に保持させてもよい。

第１ホルダ２０および第２ホルダ３０は、センサ本体１内での被測定導体の位置（中央位置もしくは中央からずれた位置）等による測定値に対する影響を軽減するため、合成樹脂等の非磁性材料からなることが好ましい。

このセンサ本体１によれば、磁気コア１０が帯板状であるため、混み入った配線箇所においても目的とする被測定導体に容易に取り付けることができるが、容易に屈曲し得る可撓性を有していることを条件として、磁気コア１０を丸棒体としてもよい。

１センサ本体
１０磁気コア
１０ａ，１０ｂ磁気コアの端部
１０ｃ磁気コアの接合部
１１ａ，１１ｂコアシート
２０検出コイル
２１コイル素子
２０第１ホルダ
２０ａ，２０ｂ保持溝
２１保持枠
２２仕切り壁
３０第１ホルダ
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ保持溝
３１ホルダ本体
３２スペーサ部材

Claims

被測定導体の周りに環状に配置される磁気コアと、上記磁気コアに巻回された検出コイルとを有するセンサ本体を備える電流センサにおいて、
上記磁気コアが、両端部が切り離されていて、上記両端部を突き合わせもしくは重ね合わせによる接合部として環状に丸めることが可能な可撓性を有していることを特徴とする電流センサ。
上記磁気コアが、厚さが０．２〜１．０ｍｍの帯板状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電流センサ。
上記磁気コアが、帯状に形成された複数枚のコアシートの積層体からなることを特徴とする請求項２に記載の電流センサ。
上記複数枚のコアシートの両端部が、互い違いに重ね合わされ相互に接触した状態で接合されることを特徴とする請求項３に記載の電流センサ。
上記磁気コアの接合部を保持するホルダを備えていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電流センサ。
上記ホルダは、上記磁気コアの両端部が重ね合わされた状体で嵌合される保持溝を備えていることを特徴とする請求項５に記載の電流センサ。
上記ホルダは、上記磁気コアの一方の端部が差し込まれる第１保持溝と、上記磁気コアの他方の端部が差し込まれる第２保持溝とを有し、上記第１保持溝と上記第２保持溝は、上記磁気コアの両端部を突き合わせ可能とするＶ字状に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の電流センサ。
上記検出コイルは、所定の巻き数とされた複数のコイル素子を含み、その各々が上記磁気コアに嵌装されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の電流センサ。
上記各コイル素子が直列もしくは並列に接続されていることを特徴とする請求項８に記載の電流センサ。