JP2012068187A - 電流センサ - Google Patents

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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 (9)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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。
  8. 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。
  9. 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。
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