JP2012202748A - クランプ式電流センサ - Google Patents

Abstract

【課題】全体がより小型に形成でき、クランプ操作も容易になし得ると共に、敷設作業において扱いが容易なクランプ式の電流センサを提供すること。
【解決手段】第１磁性体コア１ａを収容した本体側の第１ケース１と、第２磁性体コア２ａを収容し前記本体側の第１ケースに対してクランプ機構を介して着脱可能な第２ケース２と、前記第１ケースと第２ケースとを連結する可撓性の連結部材３より構成している。前記クランプ機構は、前記第１ケース１側に形成されて互いに内向きに突出する少なくとも一対の係合部１ｋと、前記第２ケース２側に形成されて、前記第１ケース側に形成された内向きに突出する一対の係合部１ｋに係止する少なくとも一対の係止部２ｅより構成される。前記第２ケース２側には前記係止部２ｅを内側に弾性変形させる一対の把持部２ｄがさらに備えられる。
【選択図】図４

Description

この発明は、電線に流れる電流量を測定する電流センサに関し、特に外形形状を小型化させることができるクランプ式電流センサに関する。

電線に流れる電流量を測定する手段として、貫通型の電流センサが知られている。これは被測定電線を磁性体コアで囲み、この磁性体コアに巻回された二次巻線（コイル）に生成される出力電流を負荷抵抗に流し、これにより得られる電圧値に基づいて、前記電線に流れる電流量を測定するものである。

この場合、予め敷設された前記電線を磁性体コアで囲むために、二つに分割された磁性体コアの各一端部を例えばヒンジを用いて連結した構成が従来より提案されている。
そして、前記電線を中央に挟んで二つのコアを接合し、両者をクランプすることで電線を中央にして磁性体コアによる閉磁路を形成するようにしている。このクランプ式電流センサの基本構成については、例えば特許文献１に開示されている。

一方、この種のクランプ式電流センサについては、用途や利用形態に応じて他に種々の構成のものが提案されている。例えば非特許文献１には、Ｕ字状に形成されて巻線が施された本体側の第１コアと、この本体側にヒンジを介して連結され、Ｕ字状に形成された第２コアより構成したものが開示されており、前記本体側の第１コアに前記ヒンジを介した第２コアが接合されてクランプできるように構成されている。

また、非特許文献２には、Ｕ字状に形成されて巻線が施された本体側の第１コアと、この本体側にヒンジを介して連結され、Ｉ字状に形成された第２コアより構成したものが開示されており、前記本体側の第１コアに前記ヒンジを介した第２コアが接合されてクランプできるように構成されている。

この非特許文献２に開示された電流センサによると、非特許文献１に開示された電流センサに比較して、被測定電線がＵ字状に形成された第１コアの両脚部間に位置するように配置されるので、例えば貫通穴径や最大適用電流等が同一となる条件で設計した場合、外形形状を比較的小型化させることが可能である。

さらに、非特許文献３には、Ｕ字状に形成されて巻線が施された本体側の第１コアと、Ｕ字状に形成されて前記本体側の第１コアに接合される第２コアより構成し、スライド可能なヒンジ機構を備えたものが開示されている。
すなわち、前記本体側には両外側に突出する一対の軸棒が形成され、前記第２コア側には前記一対の軸棒をスライド可能に係止する一対の長溝が形成され、前記長溝に沿って軸棒をスライドさせることで、第１コアに対して第２コアを接合できるように構成されている。

この非特許文献３に開示された電流センサによると、非特許文献１および２のものに採用されている片持ち式のヒンジ構造とは異なり、一対の軸棒に対して一対の長溝がスライドしつつ第１コアに対して第２コアが覆い被さるクランプ構造のために、外形形状は若干大きくなる。

特開２００６−３４３１５７号公報

ＣＴＬ−１０−ＣＬＳ「クランプ式交流電流センサ」の製品カタログ、株式会社ユー・アール・ディー ＣＴＵ−２２−ＣＬＦ「クランプ式交流電流センサ」の製品カタログ、株式会社ユー・アール・ディー、 ＣＴＬ−３−ＣＬ「クランプ式交流電流センサ」の製品カタログ、株式会社ユー・アール・ディー

前記したクランプ式の電流センサは、その用途や利用形態に応じて多様なものが提供されているが、その多くは前記したとおり片持ち式のヒンジ構造が採用されている。このようなヒンジ構造を用いた場合には、クランプ機構を含めた全体の構成が大型化するという問題がある。
すなわち、この電流センサを例えば受配電設備等に敷設する場合においては、他の機器等も混在し、スペースの制約が多い条件下での作業を余儀なくされる。それ故、電流センサ全体がより小型化され、クランプ操作も容易になし得ることは重要な課題となる。

この発明は、前記した技術的な背景に基づいてなされたものであり、全体がより小型に形成でき、クランプ操作も容易になし得ると共に、敷設作業において扱いが容易なクランプ式の電流センサを提供することを課題とするものである。

前記した課題を解決するためになされたこの発明にかかる電流センサは、第１磁性体コアを収容した本体側の第１ケースと、第２磁性体コアを収容し前記本体側の第１ケースに対してクランプ機構を介して着脱可能な第２ケースと、前記第１ケースと第２ケースとを連結する可撓性の連結部材より構成し、前記第１ケースに対して第２ケースが前記クランプ機構を介して結合した状態で、前記第１磁性体コアに対して前記第２磁性体コアが接合して、被測定電線を囲む閉磁路を形成する電流センサであって、前記クランプ機構は、前記第１ケース側に形成されて互いに内向きに突出する少なくとも一対の係合部と、前記第２ケース側に形成されて、前記第１ケース側に形成された内向きに突出する一対の係合部に係止する少なくとも一対の係止部より構成されると共に、前記第２ケース側には前記係止部を内側に弾性変形させる一対の把持部がさらに備えられ、前記第１ケース側に形成された内向きの係合部に、前記第２ケース側に形成された係止部が係止することでクランプ状態になされ、前記第２ケース側に形成された一対の把持部を互いに内側に弾性変形させることで、前記クランプ状態が解除されるように構成した点に特徴を有する。

この場合、前記本体側の第１ケースに収容された第１磁性体コアがＵ字状に形成され、前記第２ケースに収容された第２磁性体コアもＵ字状に形成され、前記クランプ機構を利用して前記第１磁性体コアに対して前記第２磁性体コアが接合して閉磁路を形成した状態において、前記第１磁性体コアと前記第２磁性体コアとのそれぞれの接合部が、磁電変換機能を果たす二次巻線を捲装するボビン内にそれぞれ位置するように構成することが望ましい。

前記した構成の電流センサによると、第１磁性体コアを収容した本体側の第１ケースに対して第２磁性体コアを収容した第２ケースを、互いの磁性体コアが接合する方向に押し込むことで、第１ケース側に形成された内向きに突出する少なくとも一対の係合部に、第２ケース側に形成された少なくとも一対の係止部が係止して、両者はクランプ状態になされる。

また、前記電流センサの敷設作業に際し、もしくは必要に応じて前記クランプ状態を解除するには、第２ケース側に形成された一対の把持部を指先で挟みこむようにして摘んで、互いに内側に弾性変形させることで、第２ケース側に形成された一対の係止部は内側に変形する。これにより第１ケース側に内向きに突出する一対の係合部に対する第２ケース側の前記係止部の係止状態を外すことができ、クランプ状態を容易に解除させることができる。

すなわち、前記したクランプ機構は、第１ケースと第２ケースの相対向する開口部内に形成することができるので、従来の一般的なクランプ式電流センサのように、ヒンジやクランプ機構が外側に突出することがない。したがって全体をより小型に形成することができ、クランプ操作およびその解除も容易になし得るなど、敷設作業の現場において扱いが容易な電流センサを提供することが可能となる。

この発明にかかる電流センサを一部透視状態で示した正面図である。 図１に示した電流センサにおいてクランプ機構を開放した状態を一部透視状態で示した正面図である。 図１に示した電流センサを一部透視状態で示した平面図である。 図３におけるＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線より矢印方向に見たクランプ機構の部分を断面図で示した電流センサの側面図である。

以下、この発明にかかる電流センサについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。図に示す電流センサは、本体側を構成する第１磁性体コア１ａを収容した第１ケース１と、本体側の前記第１ケースに対してクランプ機構を介して着脱可能になされた第２磁性体コア２ａを取り付けた第２ケース２と、前記第１ケースと第２ケースとを連結する可撓性の連結部材３より構成している。

本体側を構成する前記第１ケース１は、その外郭が直方体状に形成され、図１および図２に示すように、その中央部に仮想線で示す被測定電線５が貫通して収容することができる正方形状の空間部１ｃが形成されている。

前記第１ケース１に収容された第１磁性体コア１ａは、Ｕ字状に形成されており、このＵ字状に形成された磁性体コア１ａの両脚部の間に、前記空間部１ｃが位置するように磁性体コア１ａが前記第１ケース１内に収容されている。

また前記第１ケース１内に収容された第１磁性体コア１ａの両脚部の端面は、後述する第２磁性体コアに対する接合面を構成しており、この一対の接合面１ｂをそれぞれ囲むようにして一対のボビン１ｄが配置されている。
前記各ボビン１ｄには、二次巻線１ｅがそれぞれ捲装されており、各二次巻線１ｅは直列接続されるとともに、その各端部が第１ケース１の下底部付近に配置されたプリント基板１ｆに植設された信号伝送ピン１ｇに接続されている。

したがって、各二次巻線１ｅによる誘起電流は各信号伝送ピン１ｇを介してプリント基板１ｆに形成された配線回路に伝送されるように構成されており、この実施の形態においては交流電流センサを構成している。
なお、プリント基板１ｆからは伝送線１ｈが導出され、この伝送線１ｈは前記第１ケース１の側壁に取り付けられたブッシング１ｉを介して外部に引き出され、前記被測定電線５に流れる一次電流値に比例した二次電流値が、出力されるように構成されている。

一方、前記第２ケース２は、その外郭が偏平状の直方体状になされており、これにはすでに説明したとおり第２磁性体コア２ａが取り付けられている。この第２磁性体コア２ａは、前記した第１磁性体コア１ａと同様にＵ字状に形成されると共に、その外形寸法もほぼ同寸法になされている。

そして、第２磁性体コア２ａのＵ字状に形成された折り曲げ中央部が、前記第２ケース２内に収容され、第２磁性体コア２ａの両脚部は、前記第２ケース２の一方の面からそれぞれ突出した状態となるように構成されている。

前記第２磁性体コア２ａの両脚部の各端面は、前記した第１磁性体コア１ａに対する接合面２ｂを構成しており、図１に示すように、前記第１磁性体コア１ａの各接合面１ｂに第２磁性体コア２ａの各接合面２ｂが接合した場合に、両者の接合部は前記した二次巻線１ｅがそれぞれ捲装されたボビンのほぼ中央部に位置するように構成されている。

図１および図２に示されているように、前記第１ケース１の一側壁の上端部と前記第２ケース２の一側壁の下端部との間には、例えば合成樹脂により成形された可撓性の連結部材３が介在されており、前記連結部材３を介して第１ケース１と第２ケース２とが連結されている。

前記連結部材３には、第１ケース１の直近において薄肉部による第１ヒンジ部３ａが形成され、前記第１ケース１と第２ケース２とのほぼ中間部において薄肉部による第２ヒンジ部３ｂが形成されており、前記第２ヒンジ部３ｂは第１ケース１に形成された突出壁１ｊを上から覆うようにして屈曲された状態で形成されている。

前記連結部材３は、可撓性の連結ヒンジで構成しており、したがって後述するクランプ状態を解除した場合においても、図２に示すように連結部材３を介して連結され、両者が分離されることにより、一方を紛失するなどの問題を回避することができる。
また２段ヒンジにより連結部材３を構成しているので、後述するクランプ機構を利用して第１ケース１に対して第２ケース２をクランプする場合においても、その取り扱いを容易にすることができる。

図３に示されているように、前記第２ケース２には、上面から見た長手方向の両側部にクランプ機構の一部を構成する一対の把持部２ｄが形成されている。また、この把持部２ｄの長手方向の各端部には、長手方向の両外側に向かって係止部２ｅがそれぞれ一体に成形されている。加えて、前記各把持部２ｄは、図３および図４に示されているように、可撓性の樹脂素材により形成された板状部材２ｆの両端部に、当該板状部材２ｆと一体に成形されている。

したがって、前記一対の把持部２ｄを指先で摘んで、両外側から挟み込むようにして若干力を加えることで、一対の把持部２ｄは互いに内側に弾性変形し、図４の左上に仮想線で示した形態に成される。またこれに伴って、前記把持部２ｄに一体に成形された前記係止部２ｅも互いに内側に弾性変形し、図４の右上に仮想線で示した形態に成される。
なお、符号２ｇは、前記板状部材２ｆの中央に形成された溝状の空間部内に配置され、第２ケース２側に取り付けられた押さえ部材を示しており、これは後述するクランプ状態において被測定電線５を押さえる機能を果たす。

一方、図３および図４に示すように前記第１ケース１側には、前記第２ケース２における各係止部２ｅに対峙する位置、すなわち第１ケース１の上面側における開口部内の四点において、前記クランプ機構の一部を構成する係合部１ｋが形成されている。
この係合部１ｋは、前記第２ケース２における前記把持部２ｄに隣接する第１ケース１側の側壁内面部分において、縁部が互いに内向きに突出して断面が逆Ｌ字状となるように成形されている。

したがって、図２に示す状態において、第２ケース２における前記第２磁性体コア２ａを、第１ケース１における前記第１磁性体コア１ａに接合させるようにして、第２ケース２を第１ケース１側に押し込むことで、第２ケース２における前記各係止部２ｅが、第１ケース１における前記係合部１ｋにそれぞれ係止し、図１、図３、図４に示すようにクランプ状態に成される。

また、前記クランプ状態を解除するには、前記したとおり、第２ケース２側の一対の把持部２ｄを両外側から圧迫することで、把持部２ｄと共に各係止部２ｅは内側に弾性変形し、これにより各係止部２ｅは、縁部が互いに内向きに突出した第１ケース１側の係合部１ｋから外れる。この状態で前記第２ケース２を前記第１ケース１側から引き抜くことで、図２に示すクランプの解除状態に成される。

したがって、この発明に係る前記したクランプ式電流センサによると、第１ケースと第２ケースの相対向する開口部内にクランプ機構を構成することができる。よって、電流センサの全体をより小型化することが可能であり、クランプ操作およびその解除も容易になし得るなど、前記した発明の効果の欄に記載したとおりの作用効果を期待することができる。

なお、前記した実施の形態によると、前記クランプ機構を利用して前記第１磁性体コア１ａに対して前記第２磁性体コア２ａが接合して閉磁路が形成される。この状態において、前記第１磁性体コアと前記第２磁性体コアとのそれぞれの接合部１ｂ，２ｂが、二次巻線１ｅを捲装するボビン１ｄのほぼ中央部分に位置するように構成されている。
この構成によると、閉磁路を構成する各磁性体コアの接合部１ｂ，２ｂが、前記二次巻線１ｅにより覆われた状態になされ、結合部の磁束漏れが減少するため、外部磁界の影響を受ける度合いをより低下させることができ、電流センサとしての計測誤差をより少なくさせることに寄与できる。

また、前記した実施の形態においては、磁電変換機能として二次巻線（コイル）を利用し、交流電流センサを実現させた例について記載しているが、この出願の発明は、閉磁路を構成する磁性体コアの一部に磁気ギャップを形成し、この磁気ギャップ内に例えばホール素子等の磁電変換素子を配置した直流電流センサにも応用することができる。

１ 第１ケース
１ａ 第１磁性体コア
１ｂ 接合面
１ｃ 空間部
１ｄ ボビン
１ｅ 二次巻線
１ｆ プリント基板
１ｇ 信号伝送ピン
１ｈ 伝送線
１ｉ ブッシング
１ｊ 突出壁
１ｋ 係合部（クランプ機構）
２ 第２ケース
２ａ 第２磁性体コア
２ｂ 接合面
２ｄ 把持部（クランプ機構）
２ｅ 係止部（クランプ機構）
２ｆ 板状部材
２ｇ 押さえ部材
３ 連結部材
３ａ 第１ヒンジ部
３ｂ 第２ヒンジ部
５ 被測定電線

Claims (2)

1. 第１磁性体コアを収容した本体側の第１ケースと、第２磁性体コアを収容し前記本体側の第１ケースに対してクランプ機構を介して着脱可能な第２ケースと、前記第１ケースと第２ケースとを連結する可撓性の連結部材より構成し、
   前記第１ケースに対して第２ケースが前記クランプ機構を介して結合した状態で、前記第１磁性体コアに対して前記第２磁性体コアが接合して、被測定電線を囲む閉磁路を形成する電流センサであって、
   前記クランプ機構は、前記第１ケース側に形成されて互いに内向きに突出する少なくとも一対の係合部と、前記第２ケース側に形成されて、前記第１ケース側に形成された内向きに突出する一対の係合部に係止する少なくとも一対の係止部より構成されると共に、前記第２ケース側には前記係止部を内側に弾性変形させる一対の把持部がさらに備えられ、
   前記第１ケース側に形成された内向きの係合部に、前記第２ケース側に形成された係止部が係止することでクランプ状態になされ、前記第２ケース側に形成された一対の把持部を互いに内側に弾性変形させることで、前記クランプ状態が解除されるように構成したことを特徴とするクランプ式電流センサ。
2. 前記本体側の第１ケースに収容された第１磁性体コアがＵ字状に形成され、前記第２ケースに収容された第２磁性体コアもＵ字状に形成され、前記クランプ機構を利用して前記第１磁性体コアに対して前記第２磁性体コアが接合して閉磁路を形成した状態において、
   前記第１磁性体コアと前記第２磁性体コアとのそれぞれの接合部が、磁電変換機能を果たす二次巻線を捲装するボビン内にそれぞれ位置するように構成したことを特徴とする請求項１に記載されたクランプ式電流センサ。

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