JP2015012070A - Zero-phase current transformer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、漏電遮断器等に用いられる零相変流器に関する。 The present invention relates to a zero-phase current transformer used for an earth leakage breaker or the like.
主に漏電遮断器に用いられる零相変流器は、円環状の軟磁性体からなるコアに、トロイダル状に検出コイルを巻き回し、円環状のコアに検出対象の導線を挿通させたものである。 A zero-phase current transformer, which is mainly used for earth leakage circuit breakers, has a toroidal core wound around a toroidal core and a detection target wire inserted through the toroidal core. is there.
導線は通電方向が互いに逆になるよう、2本以上コアに挿通され、正常な状態では導線間で磁束が打ち消しあい、コア内の磁束はほとんど生じない。 Two or more conductors are inserted into the core so that the energization directions are opposite to each other. Under normal conditions, magnetic flux cancels out between the conductors, and almost no magnetic flux is generated in the core.
しかし、漏電が発生すると、導線の電流は非平衡となり、コア内に磁束が生じ、検出コイルによって漏電が検出される。 However, when leakage occurs, the current of the conducting wire becomes unbalanced, magnetic flux is generated in the core, and leakage is detected by the detection coil.
特許文献1は、このような零相変流器の一例であり、積層シールド板と巻回シールドによりコア及び検出コイルを包囲することで、外部磁場からの磁気シールドを構成する工夫がなされている。 Patent Document 1 is an example of such a zero-phase current transformer, and has been devised to configure a magnetic shield from an external magnetic field by surrounding a core and a detection coil with a laminated shield plate and a winding shield. .
特許文献1記載の巻回シールドは磁性帯を巻き回すことで内部応力が残留するため、歪み取りの熱処理が必要となるが、このような熱処理によって巻回シールドの変形が再び生じ、巻回シールドの形状を矯正することで再び内部応力が生じ、結局はシールドとしての磁気特性と形状が安定せず、巻回シールドの磁気特性変動が検出コイルにノイズとして検出される場合があるという課題がある。 In the winding shield described in Patent Document 1, since internal stress remains by winding a magnetic band, a heat treatment for removing distortion is necessary. However, such a heat treatment causes deformation of the winding shield again, and the winding shield. As a result of correcting the shape of the wire, internal stress is generated again. Eventually, the magnetic properties and shape of the shield are not stable, and there is a problem that the magnetic properties of the winding shield may be detected as noise in the detection coil. .
従って本発明は、特性の安定した磁気シールドを有する零相変流器を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a zero-phase current transformer having a magnetic shield with stable characteristics.
上記課題を本発明は、軟磁性を有する円環状のコアと、軟磁性を有する円環状の平板シールドと、軟磁性を有する円筒状シールドと、検出コイルを備え、前記検出コイルは前記コアへトロイダル状に巻き回され、前記コアは、前記平板シールド及び前記円筒状シールドよりも透磁率が高く、前記コア及び前記検出コイルは、少なくとも一部が前記平板シールド及び前記円筒状シールドにより覆われ、前記円筒状シールドは、周方向に連続した材質で構成される零相変流器によって解決する。 The present invention provides an annular core having soft magnetism, an annular flat plate shield having soft magnetism, a cylindrical shield having soft magnetism, and a detection coil, and the detection coil is toroidal to the core. The core is higher in permeability than the flat plate shield and the cylindrical shield, and the core and the detection coil are at least partially covered by the flat plate shield and the cylindrical shield, The cylindrical shield is solved by a zero-phase current transformer made of a material continuous in the circumferential direction.
また、前記円筒状シールドの径方向の厚さは、0.2mm以上、3.0mm以下であることが望ましい。 The radial thickness of the cylindrical shield is preferably 0.2 mm or more and 3.0 mm or less.
また、前記円筒状シールドは、円筒軸方向における両端部もしくはその近傍であって、その少なくともいずれか一方が、内周側、もしくは外周側に向かって一様に屈曲した断面形状を有することが望ましい。 Further, it is desirable that the cylindrical shield has a cross-sectional shape in which both end portions in the cylindrical axis direction or the vicinity thereof, and at least one of them is bent uniformly toward the inner peripheral side or the outer peripheral side. .
本発明によって、特性の安定した磁気シールドを有する零相変流器を提供することができる。 The present invention can provide a zero-phase current transformer having a magnetic shield with stable characteristics.
(実施形態1)
図1は、本発明における実施形態1に係る零相変流器を示す斜視図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a perspective view showing a zero-phase current transformer according to Embodiment 1 of the present invention.
零相変流器1は、外装ケース11に後述する磁気シールド、円環状のコア及びコアへトロイダル状に巻き回された検出コイルを収容し、検出コイル両端からリード線12を引き出し、樹脂13を注入して封止されている。
The zero-phase current transformer 1 accommodates a magnetic shield, an annular core, and a detection coil wound around the core in a toroidal shape, and a
零相変流器1は、円環状であり、導線21、22、23、24を挿通している。
The zero-phase current transformer 1 has an annular shape, and the conducting
導線21乃至24には電源電流等が通電され、正常時は通電電流の和が零となるよう、導線21乃至24には交流電流が通電されるため、導線21乃至24による磁束は打ち消され、検出コイルには信号が検出されない。
The
しかし、漏電が発生すると、導線21乃至24への通電電流のバランスが崩れ、コア内部に磁束が生じ、検出コイルより漏電信号が検出され、リード線12より検出される。
However, when leakage occurs, the balance of the currents supplied to the
図2は、本発明における実施形態1に係る零相変流器を示す平面図であり、図1における導線方向から見た場合を示している。 FIG. 2 is a plan view showing the zero-phase current transformer according to Embodiment 1 of the present invention, and shows a case when viewed from the conducting wire direction in FIG. 1.
外装ケース11に収容された磁気シールド、コア、及び検出コイルは樹脂13により被覆されている。
The magnetic shield, core, and detection coil housed in the
図3は、本発明における実施形態1に係る零相変流器の断面図であり、図2におけるAA面の断面を示している。 FIG. 3 is a cross-sectional view of the zero-phase current transformer according to the first embodiment of the present invention, and shows a cross section of the AA plane in FIG.
パーマロイ等の高透磁率軟磁性金属板を積層したコア100を、絶縁性の樹脂等からなるコアケース101に収容し、検出コイル102を巻き回し、軟磁性、あるいは非磁性の金属製のシールドケース103に収容する。
A
ここで、前述の通電電流のバランスが崩れた場合の発生磁場に対して、シールドケース103がショートリングとなることを、隙間1031を設けることで防いでいる。
Here, by providing the
シールドケース103は、円筒状シールド104と共に円環状の平板シールド105、106に挟み込み、外装ケース11に収容し、樹脂13を注ぎ込み、封止される。
The
ここで、円筒状シールド104、平板シールド105、106は、コア100よりも飽和磁化が高く、透磁率が低い材料を用いる。具体的には、珪素鋼、炭素鋼、電磁鋼等が例示される。
Here, the
平板シールド105、106は、積層鋼板により構成しても良い。
The
なお、外装ケース11の収容部内壁が導電性を有する場合には、前述の通電電流のバランスが崩れた場合の発生磁場に対して、円筒状シールド104、平板シールド105、106を介した導電経路によりショートリングとならないよう、適宜電気絶縁を行う。
When the inner wall of the housing portion of the
これにより、前述の導線に近接する部分では、導線による局所磁束が円筒状シールド104内に留まるため、正常状態でコア100が磁気飽和することを防ぐことができる。
Thereby, in the part close | similar to the above-mentioned conducting wire, since the local magnetic flux by conducting wire remains in the
また、導線の通電電流のバランスが崩れることによる漏電信号以外はノイズとして遮断する構成となっている。 Moreover, it has the structure which interrupts | blocks as a noise except the earth-leakage signal by the balance of the energization current of conducting wire breaking.
図4は、本発明における実施形態1に係る円筒状シールドの作成工程例を示す説明図である。 FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a production process of the cylindrical shield according to the first embodiment of the present invention.
零相変流器のコアよりも飽和磁化が高く、透磁率が低い炭層鋼等からなるパイプ1040を切断することにより、円筒状シールド104を得ることができる。
The
図5は、本発明における実施形態1に係る円筒状シールドの他の作成工程例の概略を示す説明図である。1枚の鋼板を、型抜きすることで抜き部1041を形成し、さらに絞り加工を施すことで絞り部1042へ加工し、さらに型抜きすることで抜き部1043から円筒状シールド104を切り出すことができる。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an outline of another example of the manufacturing process of the cylindrical shield according to the first embodiment of the present invention. A punched
図6は、本発明における実施形態1に係る円筒状シールドの、最初の型抜き工程を示す説明図である。図6(a)は工程実施中の斜視図、図6(b)は図6(a)におけるA’面の断面図を示している。 FIG. 6 is an explanatory view showing an initial die cutting process of the cylindrical shield according to the first embodiment of the present invention. FIG. 6A is a perspective view during the process, and FIG. 6B is a cross-sectional view of the A ′ plane in FIG.
図6(a)は、1枚の鋼板から、抜き金型10411により抜き部1041を形成する様子を示している。ここで、抜き金型10411以外の金型は記載を省略している。
FIG. 6A shows a state in which the punched
図6(b)は、図6(a)におけるA’面の断面図であり、図6(a)で省略した他の金型も記載している。 FIG. 6B is a cross-sectional view of the A ′ plane in FIG. 6A, and also shows other molds omitted in FIG. 6A.
図中矢印は、金型の移動する向きを示している。鋼板は、支持金型10412、10413と、押え金型10414、10415により挟まれ、中央の抜き加工を行う部分より抜き金型10411により抜き加工を行い、抜き部1041を形成している。
The arrow in the figure indicates the direction in which the mold moves. The steel sheet is sandwiched between the
ここで、支持金型10412、10413と抜き金型10411により抜き加工が行われる際、支持金型の抜き穴周縁部が、図示するような座ぐりや、面取り等の断面形状を有する場合には、抜き部1041の縁部は、内周側に向かって一様に屈曲した断面形状を有することになる。
Here, when the punching hole periphery of the support mold has a cross-sectional shape such as a counterbore or chamfer as shown in the drawing when the punching process is performed by the
ここで、金型による抜き加工ではなく、レーザー等で切り出すことでも抜き部1041を形成でき、この場合に抜き部1041の縁部は、ほぼ垂直に切り立った端面を有することになる。
Here, the punched
図7は、本発明における実施形態1に係る円筒状シールドの、絞り加工工程を示す説明図である。図7(a)は工程実施中の斜視図、図7(b)は図7(a)におけるA’’面の断面図を示している。 FIG. 7 is an explanatory view showing a drawing process of the cylindrical shield according to the first embodiment of the present invention. FIG. 7A is a perspective view during the process, and FIG. 7B is a cross-sectional view of the A ″ plane in FIG. 7A.
図7(a)は、さらに絞り金型10421により絞り加工を行い、絞り部1042を形成する様子を示している。ここで、絞り金型10421以外の金型は記載を省略している。
FIG. 7A shows a state where the
図7(b)は、図7(a)におけるA’’面の断面図であり、図7(a)で省略した他の金型も記載している。 FIG. 7B is a cross-sectional view of the A ″ plane in FIG. 7A, and also shows other molds omitted in FIG. 7A.
図中矢印は、金型の移動する向きを示している。鋼板は、支持金型10422、10423と、押え金型10424、10425により挟まれ、中央より絞り金型10421により絞り加工を行い、絞り部1042を形成している。
The arrow in the figure indicates the direction in which the mold moves. The steel plate is sandwiched between the support dies 10422 and 10423 and the presser dies 10424 and 10425, and is drawn from the center by the drawing die 10421 to form the drawn
絞り加工により、絞り部1042は、内周部にて円筒形状となっている。
Due to the drawing process, the drawn
円滑な絞り加工を行うため、鋼板に対面する絞り金型の先端面周囲の縁部は、丸みを帯びている。 In order to perform a smooth drawing process, the edge part around the front end surface of the drawing die facing the steel plate is rounded.
図8は、本発明における実施形態1に係る円筒状シールドの、絞り加工工程後の型抜きを示す説明図である。図8(a)は工程実施中の斜視図、図8(b)は図8(a)におけるA’’’面の断面図を示している。 FIG. 8 is an explanatory diagram showing die cutting after the drawing process of the cylindrical shield according to the first embodiment of the present invention. FIG. 8A is a perspective view during the process, and FIG. 8B is a cross-sectional view of the A ″ ″ plane in FIG.
図8(a)は、絞り加工後の絞り金型10421による抜き加工により、円筒状シールド104を抜き部1043から切り出す様子を示している。ここで、絞り金型10421以外の金型は記載を省略している。
FIG. 8A shows a state in which the
図8(b)は、図8(a)におけるA’’’面の断面図であり、図8(a)で省略した他の金型も記載している。 FIG. 8B is a cross-sectional view of the A ″ ″ plane in FIG. 8A, and other molds omitted in FIG. 8A are also described.
図中矢印は、金型の移動する向きを示している。鋼板は、図7(b)と同様に、支持金型10422、10423と、押え金型10424、10425により挟まれているが、絞り金型10421の抜き金型部10431により、円筒状シールド104を抜き部1043から切り出している。
The arrow in the figure indicates the direction in which the mold moves. The steel plate is sandwiched between the
ここで、前述の絞り加工を行うために、支持金型10422、10423の支持金型の抜き穴周縁部に座ぐり加工や面取り加工等を施しているため、円筒状シールド104の抜き部1043から切り離された縁部は、外周側に向かって一様に屈曲した断面形状を有することになる。
Here, in order to perform the above-described drawing process, a counterbore process or a chamfering process or the like is performed on the peripheral edge part of the support mold of the
すなわち本発明は、軟磁性を有する円環状のコア100と、軟磁性を有する円環状の平板シールド105、106と、軟磁性を有する円筒状シールド104と、検出コイル102を備え、検出コイル102はコア100へトロイダル状に巻き回され、コア100は、平板シールド105、106及び円筒状シールド104よりも透磁率が高く、コア100及び検出コイル102は、少なくとも一部が平板シールド105、106及び円筒状シールド104により覆われ、円筒状シールド104は、周方向に連続した材質で構成される零相変流器1の実施形態を取り得る。
That is, the present invention includes an
これにより、コア100及び検出コイル102の内周側、あるいは外周側の磁気シールドを、特許文献1のような始端部と終端部を有しない、周方向に連続した材質よりなる円筒状シールド104とすることで、形状及び磁気特性を安定化させることができる。
As a result, the magnetic shield on the inner peripheral side or outer peripheral side of the
また、円筒状シールド104の径方向の厚さは、形状が安定化する上では0.2mm以上であることが望ましく、絞り加工等を行う上では3.0mm以下であることが望ましい。
In addition, the radial thickness of the
また、円筒状シールド104は、円筒軸方向における両端部もしくはその近傍であって、その少なくともいずれか一方が、内周側、もしくは外周側に向かって一様に屈曲した断面形状を有することが望ましい。
Further, it is desirable that the
絞り加工を行うことでこのような形状となる。絞り加工により、様々な大きさ、高さの円筒状シールド104を作成することができ、様々な形状変更に対しても、迅速に対応することができる。
It becomes such a shape by performing drawing. By drawing,
(実施形態2)
図9は、本発明における実施形態2に係る零相変流器の断面図であり、図3の変形例に対応している。
(Embodiment 2)
FIG. 9 is a cross-sectional view of a zero-phase current transformer according to
円筒状シールド104がシールドケース103の外周側に配置されている点が実施形態1における図3と相違する。
The point that the
この構成は、導線の通電電流が実施形態1よりも少なく、外乱磁界が強い場合に適している。 This configuration is suitable when the conducting current of the conducting wire is smaller than that of the first embodiment and the disturbance magnetic field is strong.
(実施形態3)
図10は、本発明における実施形態3に係る零相変流器の断面図であり、図3の変形例に対応している。
(Embodiment 3)
FIG. 10 is a cross-sectional view of a zero-phase current transformer according to Embodiment 3 of the present invention, and corresponds to the modification of FIG.
円筒状シールド104が2層構造となっている点が実施形態1における図3と相違する。
The point that the
この構成は、導線の通電電流が実施形態1よりも多く、円筒状シールドの厚みを増す必要がある場合に適している。 This configuration is suitable when the conducting current of the conducting wire is larger than that of the first embodiment and the thickness of the cylindrical shield needs to be increased.
(実施形態4)
図11は、本発明における実施形態4に係る零相変流器の断面図であり、図3の変形例に対応している。
(Embodiment 4)
FIG. 11 is a cross-sectional view of a zero-phase current transformer according to Embodiment 4 of the present invention, and corresponds to the modification of FIG.
円筒状シールド104が平板シールド105、106に挟まれておらず、平板シールド105、106の内周側に配されている点が実施形態1における図3と相違する。
The
この構成は、零相変流器を小型化、もしくは薄型化した場合に、円筒状シールド104の円周軸方向における端部の曲がりが磁気シールドを構成する上で無視できない場合に適している。
This configuration is suitable when the zero-phase current transformer is downsized or thinned and the bending of the end portion of the
(実施形態5)
図12は、本発明における実施形態5に係る零相変流器の断面図であり、図3の変形例に対応している。
(Embodiment 5)
FIG. 12 is a cross-sectional view of a zero-phase current transformer according to Embodiment 5 of the present invention, and corresponds to the modification of FIG.
シールドケース103を有せず、円筒状シールド104がシールドケース103の内周側と外周側に配置されている点が実施形態1における図3と相違する。
3 is different from FIG. 3 in the first embodiment in that the
この構成は、導線の通電電流と強い外乱磁界のどちらにも磁気シールドが必要な場合に適している。 This configuration is suitable when a magnetic shield is required for both the conducting current of the conducting wire and the strong disturbance magnetic field.
1 零相変流器
11 外装ケース
12 リード線
13 樹脂
21、22、23、24 導線
100 コア
101 コアケース
102 検出コイル
103 シールドケース
104 円筒状シールド
105、106 平板シールド
1031 隙間
1040 パイプ
1041、1043 抜き部
1042 絞り部
10411 抜き金型
10412、10413、10422、10423 支持金型
10414、10415、10424、10425 押え金型
10421 絞り金型
10431 抜き金型部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Zero phase
Claims (3)
軟磁性を有する円環状の平板シールドと、
軟磁性を有する円筒状シールドと、
検出コイルを備え、
前記検出コイルは前記コアへトロイダル状に巻き回され、
前記コアは、前記平板シールド及び前記円筒状シールドよりも透磁率が高く、
前記コア及び前記検出コイルは、少なくとも一部が前記平板シールド及び前記円筒状シールドにより覆われ、
前記円筒状シールドは、周方向に連続した材質で構成されることを特徴とする零相変流器。 An annular core with soft magnetism;
An annular flat plate shield with soft magnetism;
A cylindrical shield with soft magnetism;
Equipped with a detection coil,
The detection coil is wound around the core in a toroidal shape,
The core has a higher magnetic permeability than the flat plate shield and the cylindrical shield,
The core and the detection coil are at least partially covered by the flat plate shield and the cylindrical shield,
The said cylindrical shield is comprised with the material continuous in the circumferential direction, The zero phase current transformer characterized by the above-mentioned.
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