JP2018036238A - 貫通導体の位置決め装置とこれを備えた電流センサ - Google Patents

Abstract

【課題】 検出電流が流れる一次導体の形状や大きさが変わっても、電流センサの一次導体貫通孔の中心に一次導体を固定できる電流センサを提供する。【解決手段】 本発明に係わる電流センサは、一次導体に流れる被検出電流により発生する磁界の磁束密度を、電気信号に変換する磁電変換素子３と、一次導体貫通孔９を備えた電流センサであって、片端を電流センサ本体ケース５の係止部１０に固定した後、一次導体貫通孔９を取り巻くようにＵ字状に湾曲させ、互いに略対向するように配置した、少なくとも２つの可撓性を有する帯状の締結部材１３，１４と、この帯状の締結部材の他端をそれぞれ均等に巻き取り締結し、逆に弛緩開放させるための締結・弛緩機構５１と、締結状態を維持するためのゆるみ止め機構５２を設けた導体位置決め機構部６０を備え、前記帯状の締結部材１３，１４を巻き取る際、少なくとも２つの帯状の締結部材１３，１４のＵ字状の湾曲部頂点が、互いに一次導体貫通孔中央１６で交差するよう、導体位置決め機構部６０を配置した。【選択図】図１

Description

本発明は、本体に設けた貫通孔に導体を通し、その導体に流れる電流を検出する電流センサに関する。

導体に流れる電流を検出する電流センサとして、ホール素子などの磁電変換素子を使用したものがあり、この種の電流センサは、環状磁性体コアの一部に設けたギャップ内に磁電変換素子を配置し、環状磁性体コアを貫通する一次導体に流れる被検出電流によってギャップ内に発生した磁束を、磁電変換素子で検出することにより、一次導体に流れる電流の大きさを計測するものである。

あるいは、本体に設けた一次導体貫通孔の周囲に磁電変換素子を配置し、一次導体に流れる被検出電流により発生した磁束を磁電変換素子で検出することにより、一次導体に流れる電流の大きさを計測するものである。

このように構成された、一次導体貫通孔を有する電流センサでは、検出電流が流れる一次導体の形状や大きさによって一次導体が貫通孔の中心位置よりずれ、磁電変換素子に印加される磁束密度の大きさが変わるため、電流センサの出力が変化し電流検出精度の低下を生じる。

このような問題を解決し測定誤差を少なくするため、検出電流が流れる一次導体の形状や大きさが変わっても、電流センサの一次導体貫通孔の中心に一次導体を位置決めし、固定できる構造が各種提案されている。

この構造を備える電流センサでは、一次導体を電流センサの貫通孔中心位置に固定ばねの圧力で押圧し固定したり、一次導体を貫通孔の中心に位置固定する補助部品を備え、一次導体の大きさに応じて取替えできる構造としたものがある。
（例えば、特許文献１および特許文献２）

特開２０１３−１３４０６７ 特開２０１０−０８５３８１

しかしながら、特許文献１では、一次導体押圧部材が自重により位置が変化する可能性があり、不安定で組立にくい上、一次導体径が小さくなるほど一次導体の固定力が弱くなるなどの問題点がある。

また、特許文献２では、導体径に応じて導体固定部を変更する必要がある上、一次導体の形状や大きさにより、それぞれの寸法に合わせた導体固定部を準備しなければならないなどの問題点がある。

本発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、使用する一次導体の形状や大きさに影響されず、電流センサの一次導体貫通孔中央に位置固定し、出力が変化しにくい電流センサを提供することを目的とする。

本発明に係わる電流センサは、一次導体に流れる被検出電流により発生する磁界の磁束密度を、電気信号に変換する磁電変換素子と、一次導体貫通孔を備えた電流センサであって、片端を電流センサ本体ケースに固定した後、一次導体貫通孔を取り巻くようにＵ字状に湾曲させ、互いに略対向するように配置した、少なくとも２つの可撓性を有する帯状の締結部材と、この帯状の締結部材の他端をそれぞれ均等に巻き取り締結し、逆に弛緩開放させるための締結・弛緩機構と、締結状態を維持するためのゆるみ止め機構を設けた、導体位置決め機構部を備え、前記帯状の締結部材を巻き取る際、少なくとも２つの帯状の締結部材のＵ字状の湾曲部頂点が、互いに一次導体貫通孔中央で交差するよう、導体位置決め機構部を配置したものである。

また、前記締結・弛緩機構は、複数の回転軸がそれぞれ歯車でかみ合い連係動作し、一つの回転軸を回転させることで、少なくとも２つの帯状の締結部材が巻き取られ、締結するよう構成したものである。

また、略対向する２つの帯状の締結部材は、一方が１本の帯状で、他方の少なくとも一部分が２本の帯状に形成され、１本の帯状の締結部材が２本の帯状の締結部材の間に位置するよう配置して導体位置決め機構部を構成したものである。

また、前記導体位置決め機構部を着脱自在としたものである。

本発明の一次導体貫通孔を備えた電流センサによれば、少なくとも２つの帯状の締結部材が、互いに一次導体貫通孔中央で交差して導体位置が固定される、導体位置決め機構部を設けたので、大きさの異なる一次導体であっても、容易に一次導体貫通孔中央に位置固定できる。

また、一次導体を位置固定する帯状の締結部材を可撓性を持つ材料としたので、一次導体の形状に関係なく、帯状の締結部材が導体にしっかりと密着し、一次導体貫通孔中央に位置固定できる。

また、略対向する２つの帯状の締結部材は、一方が１本の帯状で、他方が２本の帯状に形成し、１本の帯状の締結部材が２本の帯状の締結部材の間に位置するよう配置したので、締結時に導体の保持に不安定さがなくなり、安定して一次導体を貫通孔中央に位置固定できる。

更に、前記位置決め機構部を電流センサの本体ケースから着脱自在としたので、位置決め機構部が不要な用途に対し、容易に不要部品を省いて安価に提供できる。

本発明の電流センサ組立構造を示す斜視図 本発明の電流センサのカバーを取り除いた状態の位置決め機構部を示す斜視図 本発明の電流センサの位置決め機構部で、大径導体を締結した状態を示す構造図 本発明の電流センサの位置決め機構部で、小径導体を締結した状態を示す構造図 本発明の電流センサの位置決め機構部で、角形状導体を締結した状態を示す構造図 本発明の電流センサの位置決め機構部の弛緩状態を示す構造図 本発明の電流センサの実施形態を示す斜視図

以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。
図１から図７において、１は環状磁性体コアで、一部にギャップ２が設けてあり、このギャップ内に配置される磁電変換素子３が実装された回路基板部４、および締結・弛緩機構５１とゆるみ止め機構５２で構成された導体位置決め機構部６０を本体ケース５に組み込みし、回路基板部４の側からセンサ側カバー７が、導体位置決め機構部６０の側から機構側カバー８がそれぞれ本体ケース５に嵌め込まれ、被検出電流が流れる一次導体６を挿通する一次導体貫通孔９が形成された電流センサが構成される。

前記締結・弛緩機構５１は、
互いに歯車が噛み合って回転可能に取り付けられ、円周上に同数の歯車が形成された駆動主軸１１ａと連動主軸１１ｂから成る一対の主軸１１と、円周上に同数の歯車が形成され、駆動主軸１１ａと噛み合うＡ巻軸１２ａ、連動主軸１１ｂと噛み合うＢ巻軸１２ｂの一対の巻軸１２が、それぞれ回転可能に本体ケース５のポスト１５に挿入取付されている。

更に、中間部分が二つに分かれた可撓性のある帯状の締結Ａ部材１３の巻き取り端部１３ａが、前記Ａ巻軸１２ａに巻き取り自在に固定され、帯状の締結Ａ部材１３の固定端部１３ｂが、本体ケース５に設けた係止部１０のＡ溝部１０ａに挿入固定されている。
また、前記帯状の締結Ａ部材の二つに分かれた中間部分の間に位置する一本の可撓性のある帯状の締結Ｂ部材１４の巻き取り端部１４ａが、前記Ｂ巻軸１２ｂに巻き取り自在に固定され、帯状の締結Ｂ部材１４の固定端部１４ｂが本体ケース５に設けた係止部１０のＢ溝部１０ｂに挿入固定され、前記帯状の締結Ａ部材１３と帯状の締結Ｂ部材１４は、互いにＵの字状に湾曲した状態で交差し、一次導体貫通孔９を囲む一次導体締結部１６が形成されるよう構成されている。

一方、ゆるみ止め機構５２は、前記Ａ巻軸１２ａに設けた歯車の歯に掛かり、Ａ巻軸の回転を阻止する回り止め係止爪１７と解除操作部１８、および図には示さないが係止爪押圧機構から構成され、本体ケース５に設けたポスト１５に挿入取付されている。
尚、前記係止爪押圧機構は、前記Ａ巻軸１２ａに設けた歯車の歯に回り止め係止爪１７が掛かるよう回り止め係止爪１７を押圧するバネ機構で、金属バネによる押圧力、あるいは解除操作部１８に一体に設けた成形樹脂のバネによる押圧力などを利用したもので、詳細な説明は省略する。

上記のように構成された導体位置決め機構部６０は、駆動主軸１１ａに設けた回転ノブ１１ｃにより駆動主軸１１ａを回転させることで、相互に噛み合った歯車により、Ａ巻軸１２ａおよびＢ巻軸１２ｂを回転させて帯状の締結Ａ部材１３および帯状の締結Ｂ部材１４をそれぞれ巻き取り、形成された一次導体締結部１６が縮小し、一次導体貫通孔９の一次導体６を締結すると同時に、一次導体６を一次導体貫通孔中央１９に位置固定することができる。
また、駆動主軸１１ａを逆方向に回転させれば一次導体締結部１６が拡大し、一次導体６の締結状態は弛緩される。

尚、主軸１１、巻軸１２およびゆるみ止め機構５２が本体ケース５に設けたポスト１５に挿入取付してあり、また、帯状の締結部材１３，１４の固定端部１３ｂ，１４ｂを本体ケース５に設けた係止部１０の溝部１０ａ，１０ｂにそれぞれ挿入固定した後、機構側カバー８を嵌め込みして、導体位置決め機構部６０が固定される構造としている。

本実施の形態によれば、少なくとも２つの帯状の締結部材１３，１４が、互いにＵの字状に湾曲した状態で一次導体貫通孔中央１９で交差し、導体位置が固定される導体位置決め機構部６０を設けたので、大きさの異なる一次導体であっても、一次導体貫通孔中央１９に容易に位置固定できる。

また、一次導体を位置固定する帯状の締結部材１３，１４を可撓性を持つ材料としたので、一次導体の形状に関係なく、帯状の締結部材１３，１４が一次導体６にしっかりと密着し、一次導体貫通孔中央１９に位置固定できる。

また、略対向する２つの帯状の締結部材１３，１４は、一方が１本の帯状で、他方が中間部分が二つに分かれた可撓性のある帯状に形成し、１本の帯状の締結部材が二つに分かれた中間部分の間に位置するよう配置したので、導体の保持に不安定さがなくなり、安定して一次導体６を一次導体貫通孔中央１９に位置固定できる。

更に、前記位置決め機構部６０を電流センサの本体ケース５から着脱自在としたので、位置決め機構部６０が不要な用途に対し、容易に不要部品を省いて安価に提供できる。

尚、上記実施の形態における帯状の締結Ａ部材１３は、中間部分が二つに分かれた形状とし、二つに分かれた中間部分の間に一本の帯状の締結Ｂ部材１４を位置させ、一次導体６を安定して締結するようにしたが、二つに分かれた部分は中間部分だけでなく全体でも良く、逆に帯状の締結Ａ部材１３は一本の帯状であっても一次導体６の締結が可能であることは言うまでもない。

また、帯状の締結部材１３および１４は可撓性を持つもので、且つ延び縮みしにくいものが一次導体６を一次導体貫通孔中央１９に位置固定するために有利である。

更にまた、ゆるみ止め機構５２の回り止め係止爪１７は、前記Ａ巻軸１２ａに設けた歯車の歯に掛かるように配置したが、掛かる歯車はＡ巻軸１２ａに限らず主軸１１、巻軸１２のいずれであってもよく、また歯車の歯ではなく専用の係止爪掛かり部を設けてもよく、ゆるみ止めの目的が達成できればよい。

１ 環状磁性体コア，２ ギャップ，３ 磁電変換素子，４ 回路基板部，５ 本体ケース，６ 一次導体，７ センサ側カバー，８ 機構側カバー，９ 一次導体貫通孔，１０ 係止部，１０ａ Ａ溝部，１０ｂ Ｂ溝部，１１ 主軸，１１ａ 駆動主軸，１１ｂ 連動主軸，１１ｃ ノブ，１２ 巻軸，１２ａ Ａ巻軸，１２ｂ Ｂ巻軸，１３ 帯状の締結Ａ部材，１３ａ 締結Ａ部材の巻取端部，１３ｂ 締結Ａ部材の固定端部，１４ 帯状の締結Ｂ部材，１４ａ 締結Ｂ部材の巻取端部，１４ｂ 締結Ｂ部材の固定端部，１５ ポスト，１６ 一次導体締結部，１７ 回り止め係止爪，１８ 解除操作部，１９ 一次導体貫通孔中央，５１ 締結・弛緩機構，５２ ゆるみ止め機構，６０ 導体位置決め機構部

Claims (4)

1. 一次導体貫通孔（９）に挿通した一次導体（６）に流れる被検出電流により発生する磁界の磁束密度を、磁電変換素子（３）により電気信号に変換して被検出電流を計測する、一次導体貫通孔（９）を備えた電流センサにおいて、
   片端を電流センサの本体ケース（５）の係止部（１０）に固定した後、一次導体貫通孔（９）を取り巻くようにＵ字状に湾曲させ、互いに略対向するように配置された、可撓性を有する少なくとも２つの帯状の締結部材（１３，１４）を備え、
   更に、この帯状の締結部材（１３，１４）の他端をそれぞれ均等に巻き取り、一次導体貫通孔（９）に挿通した一次導体（６）を締結し、逆に弛緩開放させるための締結・弛緩機構（５１）と、
   締結状態を維持するためのゆるみ止め機構（５２）とを設けた、導体位置決め機構部（６０）を備えており、
   前記帯状の締結部材（１３，１４）を巻き取る際、少なくとも２つの帯状の締結部材（１３，１４）のＵ字状の湾曲部頂点が、互いに一次導体貫通孔中央（１６）で交差するよう、導体位置決め機構部（６０）を配置したことを特徴とする電流センサ。
2. 前記締結・弛緩機構（５１）は、複数の回転軸がそれぞれ歯車でかみ合い連係動作し、一つの回転軸を回転させることで、少なくとも２つの帯状の締結部材（１３，１４）が巻き取られ、一次導体（６）を締結するよう構成されたことを特徴とする、請求項１に記載の電流センサ。
3. 略対向する２つの帯状の締結部材（１３，１４）は、一方が１本の帯状で、他方の少なくとも一部分が２本の帯状に形成され、１本の帯状の締結部材が２本の帯状の締結部材の間に位置するよう配置されてなる、導体位置決め機構部（６０）であることを特徴とする、請求項１、２に記載の電流センサ。
4. 前記導体位置決め機構部（６０）を電流センサの本体ケース（５）から着脱自在にしたことを特徴とする、請求項１から３に記載の電流センサ。

Images