JP2015072150A - 電流測定用シャント - Google Patents

Abstract

【課題】測定の際の電路を再現した状態で抵抗体の抵抗値を確認しながら電気抵抗を調整することができる電流測定用シャントを提供する。【解決手段】電流測定用シャント２は、第１の部材４と第２の部材４０から構成されており、第１の部材４と第２の部材４０とは、電流の測定が行われる測定状態では第２の部材４０が第１の部材４を覆うように同軸上に取り付けられ、抵抗体１２の抵抗値の調整が行われる調整状態では測定状態の際の取り付けとは逆向きに第２の部材４０が第１の部材４に同軸上に取り付けられるよう取り付け自在に設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、電流測定用シャントに関する。

特許文献１は、入力端子となる第１主回路端子、出力端子となる第２主回路端子、円筒状に作製され、一端を第１主回路端子に電気的に接続された抵抗体、抵抗体の外側に同軸に配設され、一端を第２主回路端子に電気的に接続され、他端を抵抗体の他端に電気的に接続された円筒状の電流帰路導体、抵抗体の一端に電気的に接続され、抵抗体の内部を通って抵抗体の他端側に延出された測定リード線、抵抗体の他端に電気的に接続された測定端子から構成される電流測定用同軸シャントについて開示している。

また、この電流測定用同軸シャントを、被測定電流が第１主回路端子、抵抗体、電流帰路導体および第２主回路端子に流れるように、回路に接続し、抵抗体の両端の電圧を測定リード線と測定端子との間の電圧として計測し、計測された電圧から電流を測定することについて開示している。

ここで、シャントを用いた電流の測定においては、抵抗体の抵抗値の精度が電流の測定精度を左右することとなる。このため、測定時の抵抗体の実際の抵抗値と、測定された電圧から電流を算出する際に用いる抵抗値との誤差がなくなるよう抵抗体の電気抵抗を調整する必要がある。

特開２００３−３１５３７１号公報

測定時の抵抗体の実際の抵抗値が予め定められた抵抗値になるよう電気抵抗を調整するには、実際の測定の際の回路構成などから生じるノイズの影響を反映した上で調整するべく、測定の際の電路を再現した状態で抵抗体の抵抗値を確認しながら行われることが好ましい。

しかしながら、特許文献１に記載されている電流測定用シャントでは、測定の際の使用状態において、シャントの内部に設けられた抵抗体は、円筒状の導体に覆われ、ロウ又は溶接により各部が接続された構成となっている。したがって、測定の際の電路を再現した状態で抵抗体の抵抗値を確認しながら電気抵抗を調整することは困難である。

本発明は、測定の際の電路を再現した状態で抵抗体の抵抗値を確認しながら電気抵抗を調整することができる電流測定用シャントを提供することを目的とする。

本発明は、測定される電流が流れる第１の端子部と、前記第１の端子部と電気的に接続された第１の導体部と、前記第１の導体部と一端が電気的に接続された測定用リード線と、前記第１の導体部と一端が電気的に接続され、前記測定用リード線に並行して設けられた抵抗体と、前記測定用リード線が貫通し、前記抵抗体の他端と電気的に接続された第２の導体部と、前記第２の導体部と電気的に接続された測定用端子部とを備える第１の部材と、測定される電流が流れる第２の端子部と、前記第２の端子部と電気的に接続される第３の導体部とを備える第２の部材とを有し、前記第２の導体部が、前記第２の端子部が接続された側とは逆側の位置で前記第３の導体部と電気的に接続されるよう前記第１の部材と前記第２の部材とを取り付ける構成であり、前記第１の部材と前記第２の部材とは、電流の測定が行われる測定状態では前記第２の部材が前記第１の部材を覆うように同軸上に取り付けられ、前記抵抗体の抵抗値の調整が行われる調整状態では測定状態の際の取り付けとは逆向きに前記第２の部材が前記第１の部材に同軸上に取り付けられるよう取り付け自在に設けられている電流測定用シャントである。

好適には、前記第３の導体部は、測定状態で前記抵抗体に沿って前記抵抗体を覆う外枠兼用導体部を有する。

好適には、前記外枠兼用導体部は、隙間が設けられている。

好適には、前記抵抗体は、前記測定用リード線を円状に囲んで複数設けられている。

本発明によれば、本構成を有しない場合に比較して測定の際の電路に近い状態で、抵抗体の抵抗値を確認しながら電気抵抗を調整することができる電流測定用シャントを提供することができる。

本発明の実施形態に係る電流測定用シャント２の正面図である。 本発明の実施形態に係る電流測定用シャント２を構成する第１の部材４を示す図であり、（ａ）は第１の部材４を正面から示す一部断面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。 本発明の実施形態に係る電流測定用シャント２を構成する第２の部材４０を示す図であり、（ａ）は第２の部材４０の正面図であり、（ｂ）は第２の部材４０の右側面図であり、（ｃ）は第２の部材４０の斜視図である。 測定状態の際の第１の部材４及び第２の部材４０の取り付け方について説明する模式図であり、（ａ）は取り付ける方向について説明する模式図であり、（ｂ）は取り付け後の電流測定用シャント２を示す模式図である。 調整状態の際の第１の部材４及び第２の部材４０の取り付け方について説明する模式図であり、（ａ）は取り付ける方向について説明する模式図であり、（ｂ）は取り付け後の電流測定用シャント２を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
まず、本発明の実施形態に係る電流測定用シャント２の構成について、図１乃至図３に基づいて説明する。本発明の実施形態に係る電流測定用シャント２は、第１の部材４と、第２の部材４０とを有し、第１の部材４と第２の部材４０とが取り付けられた構成となっている。第１の部材４及び第２の部材４０は、留め具３０により取り付けられている。

ここで、電流測定用シャントは、後述するように、電流の測定が行われる状態（以下、測定状態という。）での取り付け方と、後述する抵抗体１２の抵抗値の調整が行われる状態（以下、調整状態という。）での取り付け方は異なっており、第１の部材４と第２の部材４０は両取り付け方を実現するよう取り付け自在に設けられている。なお、図１に示した取り付け方は、測定状態における取り付け方である。

第１の部材４は、図２にも示すように、第１の端子部６と、第１の導体部８と、測定用リード線１０と、抵抗体１２と、第２の導体部１４と、測定用端子部１６とを有する。

第１の端子部６は、測定される電流の入力又は出力用の端子である。本実施形態では、第１の端子部６は、第１の導体部８に取り外し可能に螺子などの固定具７により取り付けられている。

第１の導体部８は、第１の端子部６と電気的に接続された導体であり、本実施形態では、四角柱状の導体部分であるベース導体部１８の底面から、円柱状の導体部分である端子接続用導体部２０が伸びるように成形されている。本実施形態では、第１の端子部６は、端子接続用導体部２０に巻きつけて取り付けられている。

また、第１の導体部８には、ベース導体部１８の各側面に設けられた第１の絶縁体２２と、端子接続用導体部２０の側面におけるベース導体部１８と第１の端子部６との間を覆う円筒状の第２の絶縁体２４とが設けられている。なお、本実施形態では、第１の絶縁体２２は、測定状態での取り付け方で、外枠兼用導体部４８と対向する位置に設けられている。

測定用リード線１０は、抵抗体１２での電圧降下における電圧を測定するために、抵抗体１２の一端側である第１の導体部８から引き出されたリード線であり、第１の導体部８と電気的に接続されている。本実施形態では、測定用リード線１０は、端子接続用導体部２０と同軸上に、第１の導体部８から延伸するよう設けられている。

抵抗体１２は、第１の導体部８と一端が電気的に接続され、測定用リード線１０に並行して設けられている。本実施形態では、棒状の複数の抵抗体１２が、端子接続用導体部２０と同軸上に、測定用リード線１０を円状に囲んで設けられている。なお、図２に示した例では、１０本の抵抗体１２が測定用リード線１０を中心とした円に沿って設けられている。複数の抵抗体１２をこのように構成することにより、交流電流の測定時において、電流測定用シャント２に電流が流れることによるノイズの影響を低減して測定することができる。

第２の導体部１４は、抵抗体１２の他端と電気的に接続された導体であり、測定用リード線１０が貫通するよう貫通口２６が開けられている。本実施形態では、第２の導体部１４は、第１の絶縁体２２の幅を含めれば第１の導体部８のベース導体部１８と同じ幅になるように四角柱状に成形されており、その底面に１０本の抵抗体１２が電気的に接続されるよう設けられている。また、本実施形態では、第２の導体部１４の各側面には、留め具受付部２８が設けられており、留め具受付部２８には、後述する外枠兼用導体部４８の先端部分を第２の導体部１４の側面に留め具３０で取り付けられるよう留め具を受付ける加工がなされている。留め具は、導体で構成されており、例えば、螺子である。螺子の場合、留め具受付部２８には、雌螺子の加工がなされている。

なお、本実施形態では、留め具により第１の部材４及び第２の部材４０を取り付ける構成について説明するが、第１の部材４及び第２の部材４０の取り付け方は、取り外し可能に取り付けする構成であればよく、必ずしも留め具を用いなくてもよい。

測定用端子部１６は、抵抗体１２での電圧降下における電圧を測定するために、第２の導体部１４と電気的に接続された端子である。本実施形態では、測定用端子部１６は、さらに測定用リード線１０を収容しており、電圧計に接続する図示しないケーブルが測定用端子部１６に取り付けられることにより、抵抗体１２での電圧降下における電圧が電圧計により測定される。

第２の部材４０は、図３にも示すように、第２の端子部４２と、第３の導体部４４とを有する。

第２の端子部４２は、測定される電流の入力又は出力用の端子である。本実施形態では、第２の端子部４２は、第３の導体部４４に取り外し可能に螺子などの固定具４３により取り付けられている。

第３の導体部４４は、第２の端子部４２と電気的に接続された導体であり、第１の部材４の第１の導体部８及び抵抗体１２を覆う形状に形成されている。本実施形態では、第３の導体部４４は、台座導体部４６及び外枠兼用導体部４８とから構成されており、台座導体部４６及び外枠兼用導体部４８は、固定具５０により固定されている。固定具５０は、導体で構成されており、例えば、螺子である。なお、台座導体部４６及び外枠兼用導体部４８は、固定具５０ではなく、例えばロウ又は溶接により固定されていてもよい。

台座導体部４６は、円筒状の導体の底部に四角形の板状の導体が合わさってなる形状であり、板状の導体は端子接続用導体部２０の外径に合わせて、くり貫かれている。外枠兼用導体部４８は、例えば本実施形態では４枚のＬ字型の平板の導体から構成され、互いに９０度ずつ隔てられている。外枠兼用導体部４８は、台座導体部４６の四角形の板状の部分の４辺に固定具５０により固定されている。外枠兼用導体部４８は、互いに隙間を有して配置されている。このように、本実施形態では、第３の導体部４４は、測定状態で抵抗体１２を覆う部分に隙間が設けられている。この隙間は、抵抗体１２における放熱に寄与する。

なお、第３の導体部４４は、第１の部材４の第１の導体部８及び抵抗体１２の少なくとも一部を覆うため、台座導体部４６の円筒の内径は、端子接続用導体部２０の外径よりも大きく構成され、また、４枚の外枠兼用導体部４８の内側の空間における対向する外枠兼用導体部４８間の長さは、第１の導体部８の幅よりも大きく構成されている。

また、本実施形態では、外枠兼用導体部４８の先端部分に、留め具受付部５２が設けられており、留め具受付部５２には、外枠兼用導体部４８の先端部分を第２の導体部１４の側面に留め具で取り付けられるよう留め具を保持する加工がなされている。留め具が螺子である場合、螺子を通すくり貫きが加工されている。

このように、第２の導体部１４が、第２の導体部１４における第２の端子部４２が接続された側とは逆側の位置で第３の導体部４４と電気的に接続されるよう取り付けることができるよう構成されており、本実施形態では、具体的には、外枠兼用導体部４８の先端と第２の導体部１４とを固定するよう構成されている。

次に、第１の部材４及び第２の部材４０の取り付け方について説明する。図４及び図５により示すように、電流測定用シャント２は、第１の部材４と第２の部材４０との取り付ける向きが、測定状態と調整状態とで逆向きとなる。

具体的には、第１の部材４と第２の部材４０とは、測定状態では第２の部材４０が第１の部材４を覆うように同軸上に取り付けられ、調整状態では測定状態の際の取り付けとは逆向きに第２の部材４０が第１の部材４に同軸上に取り付けられるよう取り付け自在に構成されている。

図４は、測定状態の際の第１の部材４及び第２の部材４０の取り付け方について説明する模式図であり、図４（ａ）は取り付ける方向について説明する模式図であり、図４（ｂ）は取り付け後の電流測定用シャント２を示す模式図である。

測定状態の取り付け方では、図４（ａ）に示されるように、第１の部材４の端子接続用導体部２０が第２の部材４０の台座導体部４６の円筒内部を通り、第２の部材４０の第３の導体部４４が第１の部材４の第１の導体部８及び抵抗体１２を覆う向きで第１の部材４及び第２の部材４０が取り付けられる。そして、図４（ｂ）に示されるように留め具３０により、外枠兼用導体部４８の先端部分が第２の導体部１４の各側面に固定される。なお、本実施形態では、測定状態の取り付けの際、第１の端子部６が第１の導体部８に取り付けられたままであると、第１の端子部６が邪魔をして第３の導体部４４を取り付けられないため、一旦、第１の端子部６が第１の導体部８から取り外された後、第１の部材４及び第２の部材４０が取り付けられ、その後、第１の端子部６が第１の導体部８に取り付けられる。

このように取り付けられた電流測定用シャント２は、被測定電流が、第１の端子部６、端子接続用導体部２０、ベース導体部１８、抵抗体１２、第２の導体部１４、外枠兼用導体部４８、台座導体部４６及び第２の端子部４２に流れるよう回路に接続され、抵抗体１２の両端の電圧として、測定用リード線１０と測定用端子部１６との電圧が計測されることにより被測定電流の電流値が測定される。ここで、交流電流の測定時において、抵抗体１２を流れる電流の向きと外枠兼用導体部４８を流れる電流の向きとは対向しており、両電流からの誘導によるノイズが打ち消される。

なお、図４（ｂ）において矢印により示す電流の流れは一例であり、図示した矢印と逆の方向に流れるよう用いてもよい。また、被測定電流としては、直流電流に限らず交流電流であってもよい。

図５は、調整状態の際の第１の部材４及び第２の部材４０の取り付け方について説明する模式図であり、図５（ａ）は取り付ける方向について説明する模式図であり、図５（ｂ）は取り付け後の電流測定用シャント２を示す模式図である。

調整状態の取り付け方では、図４（ａ）で示した取り付け方とは異なり、第２の部材４０が反転され、第１の部材４に対し、測定状態の取り付けとは逆側に取り付けられる。そして、図５（ｂ）に示されるように留め具３０により、外枠兼用導体部４８の先端部分が第２の導体部１４の各側面に固定される。このとき、抵抗体１２は、第２の部材４０に覆われておらず、解放された状態となっている。このため、抵抗体１２に対して研磨等の調整作業を行うことが可能である。

このように取り付けられた電流測定用シャント２は、予め定められた電流値の電流が、第１の端子部６、端子接続用導体部２０、ベース導体部１８、抵抗体１２、第２の導体部１４、外枠兼用導体部４８、台座導体部４６及び第２の端子部４２に流れるよう回路に接続される。なお、図５（ｂ）において矢印により示す電流の流れは一例であり、図示した矢印と逆の方向に流れるよう用いてもよい。

抵抗体１２の抵抗値の調整は、予め定められた電流値の電流を流した状態で、測定用リード線１０と測定用端子部１６との電圧を計測することにより抵抗体１２の両端の電圧を確認しながら、抵抗体１２の研磨等することで行われる。

このように、電流測定用シャント２によれば、本構成を有しない場合に比較して測定の際の電路に近い状態で、抵抗体の抵抗値を確認しながら電気抵抗を調整することができる。したがって、測定状態での電流測定用シャント２における抵抗体１２の実際の抵抗値の精度を向上することができる。

２ 電流測定用シャント
４ 第１の部材
６ 第１の端子部
８ 第１の導体部
１０ 測定用リード線
１２ 抵抗体
１４ 第２の導体部
１６ 測定用端子部
４０ 第２の部材
４２ 第２の端子部
４４ 第３の導体部

Claims (4)

1. 測定される電流が流れる第１の端子部と、
   前記第１の端子部と電気的に接続された第１の導体部と、
   前記第１の導体部と一端が電気的に接続された測定用リード線と、
   前記第１の導体部と一端が電気的に接続され、前記測定用リード線に並行して設けられた抵抗体と、
   前記測定用リード線が貫通し、前記抵抗体の他端と電気的に接続された第２の導体部と、
   前記第２の導体部と電気的に接続された測定用端子部と
   を備える第１の部材と、
   測定される電流が流れる第２の端子部と、
   前記第２の端子部と電気的に接続される第３の導体部と
   を備える第２の部材と
   を有し、
   前記第２の導体部が、前記第２の端子部が接続された側とは逆側の位置で前記第３の導体部と電気的に接続されるよう前記第１の部材と前記第２の部材とを取り付ける構成であり、
   前記第１の部材と前記第２の部材とは、電流の測定が行われる測定状態では前記第２の部材が前記第１の部材を覆うように同軸上に取り付けられ、前記抵抗体の抵抗値の調整が行われる調整状態では測定状態の際の取り付けとは逆向きに前記第２の部材が前記第１の部材に同軸上に取り付けられるよう取り付け自在に設けられている
   電流測定用シャント。
2. 前記第３の導体部は、測定状態で前記抵抗体に沿って前記抵抗体を覆う外枠兼用導体部を有する
   請求項１記載の電流測定用シャント。
3. 前記外枠兼用導体部は、隙間が設けられている
   請求項２記載の電流測定用シャント。
4. 前記抵抗体は、前記測定用リード線を円状に囲んで複数設けられている
   請求項１乃至３いずれか記載の電流測定用シャント。

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