JP2021530683A

JP2021530683A - カレントトランス

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Publication number: JP2021530683A
Application number: JP2021500149A
Authority: JP
Inventors: ショウナンルオ，; ファンリー，
Original assignee: Fluke Corp
Current assignee: Fluke Corp
Priority date: 2018-07-02
Filing date: 2019-06-28
Publication date: 2021-11-11
Also published as: WO2020007239A1; CN110676038A; EP3819923A4; KR20210025591A; US20210265110A1; EP3819923A1

Abstract

本願は、第１のトランスアセンブリと第２のトランスアセンブリとを含むカレントトランスを開示する。第１のトランスアセンブリは、第１のトランスアセンブリのエンドで第１のインターフェース及び第２のインターフェースを限定する積み重ねられた第１のグループの複数のコア部材を含む。第２のトランスアセンブリは、第２のトランスアセンブリのエンドで第３のインターフェース及び第４のインターフェースを限定する積み重ねられた第２のグループの複数のコア部材を含む。第１のインターフェース及び第２のインターフェースのうちの少なくとも１つは、第３のインターフェース及び第４のインターフェースのうちの少なくとも１つに取り外し可能に接続される。第１のトランスアセンブリ及び第２のトランスアセンブリが互いに接続される時に、第１のグループの複数のコア部材と第２のグループの複数のコア部材グループとが組み合わさって複数の閉じた環状コアを形成し、且つ少なくとも２つの閉じた環状コアにそれぞれコイルが巻回されている。第１のトランスアセンブリと第２のトランスアセンブリとの間に限定される閉領域は、少なくとも１つのコイルに誘導電流を発生させる。

Description

本願は電子測定技術に関し、より具体的には、取り外し可能なカレントトランスに関する。

工業生産及び日常生活において、さまざまな電力システムが広汎に使用されるにつれて、電力システムの安全で効果的な動作を監視するよう、電流を正確且つ手軽に測定できる装置が要求されている。従来のリングカレントトランスは、交流電流の測定に使用できるに止まり、直流電流を測定できず、且つ低周波数の交流電流を測定する場合にも大きな誤差が発生してしまう。したがって、直流電流及び交流電流が同時に存在する場合、同時に電流の交流成分及び直流成分を正確に測定できる機器が必要となる。

現在、複数の環状コアを有するカレントトランスが実現化されているが、このカレントトランスは、その環状コアを通過する導線における電流の交流成分及び直流成分を同時に測定でき、且つ高い測定精度を有する。しかしながら、このようなマルチコアカレントトランスを用いた測定時には、測定される導線がトランスにおける閉領域を通過できるように、まず導線の少なくとも１つ端部を回路から切断する必要があるが、この際にはシステムの一時的な電源切断を引き起こしてしまう。多くの場合、この一時的な電源切断は大きな経済的損失、さらにセキュリティ上の懸念をもたらす。

したがって、電源を切断せずに被測定ケーブルにおける電流を正確に測定できる機器が求められる。したがって、電源を切断せずに被測定ケーブルにおける電流を正確に測定できる機器が要求される。

本願は、電源を切断せずに被測定ケーブルにおける電流を正確に測定するために、取り外し可能なマルチコアカレントトランスを提供することを目的とする。

本願は、第１のトランスアセンブリと第２のトランスアセンブリとを含むカレントトランスを開示しており、前記第１のトランスアセンブリの両端に第１のアセンブリエンド及び第２のアセンブリエンドを有し、且つ前記第１のトランスアセンブリは積み重ねられた第１のグループの複数のコア部材を含み、前記第１のグループの複数のコア部材は前記第１のアセンブリエンドで第１のインターフェースを限定し、前記第２のアセンブリエンドで第２のインターフェースを限定しており、前記第２のトランスアセンブリの両端に第３のアセンブリエンド及び第４のアセンブリエンドを有し、且つ前記第２のトランスアセンブリは積み重ねられた第２のグルーの複数のコア部材を含み、前記第２のグループの複数のコア部材は前記第３のアセンブリエンドで第３のインターフェースを限定し、前記第４のアセンブリエンドで第４のインターフェースを限定する。前記第１のインターフェース及び第２のインターフェースのうちの少なくとも１つは、前記第１のトランスアセンブリ及び前記第２のトランスアセンブリを取り外し可能に接続するように、前記第３のインターフェース及び第４のインターフェースのうちの少なくとも１つに取り外し可能に接続され、且つ前記第１のトランスアセンブリ及び前記第２のトランスアセンブリは、これらが互いに接続される時に、前記第１のグループのコア部材と前記第２のグループのコア部材とが組み合わさって複数の閉じた環状コアを形成し、且つ前記複数の閉じた環状コアのうちの少なくとも２つの閉じた環状コアにそれぞれコイルが巻回されるように構成され、前記第１のトランスアセンブリと前記第２のトランスアセンブリとの間に閉領域を限定し、被測定ケーブルを前記閉領域に通過させることで、前記コイルのうちの少なくとも１つのコイルに前記被測定ケーブルにおける電流に関する誘導電流を発生させる。

いくつかの実施例において、前記複数の閉じた環状コアの外部に少なくとも１つのコイルが巻回されており、被測定ケーブルが前記閉領域を通過する時に、前記被測定ケーブルにおける電流に関する誘導電流が発生するように構成される。

いくつかの実施例において、前記第１のグループの複数のコア部材は２つのコア部材を含み、前記第２のグループの複数のコア部材は２つのコア部材を含み、前記第１のトランスアセンブリ及び前記第２のトランスアセンブリが互いに接続される時に、前記第１のグループの複数のコア部材の２つのコア部材と前記第２のグループの複数のコア部材の２つのコア部材とが組み合わさって２つの閉じた環状コアを形成し、且つ各閉じた環状コアにそれぞれ１つのコイルが巻回されており、前記２つの閉じた環状コアの外部に２つのコイルがさらに巻回されている。

いくつかの実施例において、前記第１のグループの複数のコア部材は３つのコア部材を含み、前記第２のグループの複数のコア部材は３つのコア部材を含み、前記第１のトランスアセンブリ及び前記第２のトランスアセンブリが互いに接続される時に、前記第１のグループの複数のコア部材の３つのコア部材と前記第２のグループの複数のコア部材の３つのコア部材とが組み合わさって３つの閉じた環状コアを形成し、且つ各閉じた環状コアにそれぞれ１つのコイルが巻回されており、前記３つの閉じた環状コアの外部に１つのコイルが巻回されている。

いくつかの実施例において、前記第１のグループの複数のコア部材は４つのコア部材を含み、前記第２のグループ複数のコア部材は４つのコア部材を含み、前記第１のトランスアセンブリ及び前記第２のトランスアセンブリが互いに接続される時に、前記第１のグループの複数のコア部材の４つのコア部材と前記第２のグループの複数のコア部材の４つのコア部材とが組み合わさって４つの閉じた環状コアを形成し、且つ各閉じた環状コアにそれぞれ１つのコイルが巻回されている。

いくつかの実施例において、前記第１のトランスアセンブリは、前記第１のグループの複数のコア部材を第１のハウジングの中に限定するための第１のハウジングをさらに含み、前記第２のトランスアセンブリは、前記第２のグループの複数のコア部材を第２のハウジングの中に限定するための第２のハウジングをさらに含み、前記第１のハウジング及び前記第２のハウジングは、前記第１のトランスアセンブリ及び前記第２のトランスアセンブリが互いに接続される時に、前記第１のハウジングと前記第２のハウジングとは組み合わせて閉じた環状ケーシングを形成することにより、前記複数の閉じた環状コアをその中に収容し、前記複数の閉じた環状コアの外部に巻回された前記少なくとも１つコイルは、前記閉じた環状ケーシングに巻回されるように構成される。

いくつかの実施例において、前記第１のインターフェース及び第２のインターフェースのうちの少なくとも１つと、前記第３のインターフェース及び第４のインターフェースのうちの少なくとも１つとは、いずれも、インターフェースを互いに接続する時に交互接合で互いに接続できるように、櫛形構造を有する。

いくつかの実施例において、前記第１のインターフェース、第２のインターフェース、第３のインターフェース及び第４のインターフェースのそれぞれは、前記インターフェースの接続を案内するように、案内部材を有する。

いくつかの実施例において、各インターフェースの前記案内部材はいずれも複数の案内素子を含み、各案内素子は前記第１のグループの複数のコア部材又は第２のグループの複数のコア部材のうちの１つのコア部材の一端を取り囲み、且つ各案内素子はいずれも一対の凸部及び凹部を有し、前記インターフェースが他方のインターフェースに接続される時に、前記一対の凸部及び凹部は、前記他方のインターフェースの案内素子の一対の凸部及び凹部と互いに嵌合する。

いくつかの実施例において、前記カレントトランスは、前記インターフェースが互いに接続される時に、前記第１のトランスアセンブリと第２のトランスアセンブリを共に固定するために用いられる１つ又は複数の締付部材をさらに含む。

いくつかの実施例において、前記第１のインターフェースは前記第３のインターフェースに取り外し可能に接続され、前記第２のインターフェースは前記第４のインターフェースに取り外し可能に接続される。

いくつかの実施例において、前記第１のトランスアセンブリと第２のトランスアセンブリとは、半環状の形状を有する。

いくつかの実施例において、前記第１のグループの複数のコア部材のうちの少なくとも２つのコア部材及び前記第２のグループの複数のコア部材のうちの少なくとも２つのコア部材には、いずれもコイルが巻回されており、前記第１のトランスアセンブリと前記第２のトランスアセンブリが互いに接続される時に、前記複数の閉じた環状コアのうちの少なくとも２つの閉じた環状コアにそれぞれ巻回されたコイルは、前記第１のグループの複数のコア部材のうちの少なくとも２つのコア部材におけるコイルと、前記第２のグループの複数のコア部材のうちの対応する少なくとも２つのコア部材におけるコイルにより、互いに接続して形成される。

いくつかの実施例において、前記第１のグループの複数のコア部材の外部に少なくとも１つコイルが巻回されており、前記第２のグループの複数のコア部材の外部に少なくとも１つのコイルが巻回されており、前記第１のトランスアセンブリと前記第２のトランスアセンブリが互いに接続される時に、前記複数の閉じた環状コアの外部に巻回された少なくとも１つのコイルは、前記第１のグループの複数のコア部材の外部に巻回された前記少なくとも１つのコイルと、前記第２のグループの複数のコア部材の外部に巻回された対応する前記少なくとも１つのコイルにより、互いに接続して形成される。

いくつかの実施例において、前記第１のグループの複数のコア部材の各コア部材に巻回されたコイルは、前記第１のアセンブリエンドから前記第２のアセンブリエンドまでのほぼ全長にわたって延在している。

いくつかの実施例において、前記第２のグループの複数のコア部材の各コア部材に巻回されたコイルは、前記第３のアセンブリエンドから前記第４のアセンブリエンドまでのほぼ全長にわたって延在している。

いくつかの実施例において、前記第１のグループの複数のコア部材及び前記第２のグループの複数のコア部材のうちの少なくとも１つのコア部材は、鉄−ニッケル合金材料から作製される。

いくつかの実施例において、前記第１のトランスアセンブリ及び前記第２のトランスアセンブリのコア部材及びコイルの外部には、外部電界を遮蔽するための金属遮蔽層を有する。

いくつかの実施例において、前記第１のトランスアセンブリは、前記第１のグループの複数のコア部材を第１のハウジングの中に限定し、且つ前記金属遮蔽層中に収容された第１のハウジングをさらに含み、前記第２のトランスアセンブリは、前記第２のグループの複数のコア部材を第２のハウジングの中に限定し、且つ前記金属遮蔽層中に収容された第２のハウジングをさらに含む。

以上は本願の概要であって、簡略化、要約及び詳細が省略されていれる場合があり得るため、したがって、当業者は、この部分が単なる例示的に説明されるものに過ぎず、いずれかの方式で本願の範囲を限定することを意図するものではないことを理解するはずである。この概要部分は、保護を求める主題の主な特徴又は必要な特徴を決定することを意図しておらず、保護を求める主題の範囲を決定するための補助手段として使用されることも意図していない。

本願の内容の上記及びその他の特徴は、以下の明細書及び請求項によって、図面を参照しながら、より十分に明確に理解される。これらの図面は、本願の内容のいくつかの実施形態を示すものに過ぎず、したがって、本願の内容の範囲を限定するものと見なされるべきではない。図面を用いて、本願の内容をより明確で詳細に説明する。
本願の一実施例に係る取り外し可能なマルチコアカレントトランスの構造全体の模式図を示す。図１に示されるカレントトランスにおける１つのトランスアセンブリの構造模式図を示す。図１に示されるカレントトランスにおける１つのトランスアセンブリの部材の分解模式図を示す。図１に示されるカレントトランスにおける１つのトランスアセンブリのインターフェースの模式図を示す。図１に示されるカレントトランスにおける３つの閉じた環状コアの取り付け完了後の構造模式図を示す。本願のその他の実施例にかかる被測定ケーブルにおける１次電流を検知するための回路の模式図を示す。

以下の詳細な説明では、その一部を構成する図面を参照する。図面では、文脈上別途説明がない限り、通常、類似する記号は類似する構成要素を示す。詳細な説明、図面、及び請求項に説明される例示的な実施形態は、限定することを意図するものではない。本出願の主題の精神又は範囲から逸脱しない限り、他の実施形態を採用することができ、且つ他の変更を行うことができる。本願で一般的に説明され、図面に示された本願の内容のさまざまな態様に対しては、さまざまな異なる構成の配置、置換、組み合わせ、設計を行うことができ、そしてこれらすべては本願の内容の一部を明確に構成している。

図１〜図５は、本願の一実施例に係る取り外し可能なマルチコアカレントトランス１００を示す。そのうち、図１は該取り外し可能なマルチコアカレントトランスの構造全体の模式図を示し、図２及び図３は該取り外し可能なマルチコアカレントトランスにおける１つのトランスアセンブリ（例えば、第１のトランスアセンブリ）の構造模式図を示し、図４は該取り外し可能なマルチコアカレントトランスにおける１つのトランスアセンブリ（例えば、第１のトランスアセンブリ）のインターフェースの模式図を示し、図５は該取り外し可能なマルチコアカレントトランスにおける３つの閉じた環状コアの接続された後の構造模式図を示す。そして、本願の図面に示される３つのコアを有するカレントトランスは例示的なものに過ぎず、２つのコア又は４つのコア又はその他の数のコアを有する取り外し可能なマルチコアカレントトランスは、被測定ケーブルにおける電流の交流成分及び直流成分を同時に測定するために用いることができる、ということも理解すべきである。

図１に示すように、カレントトランス１００は第１のトランスアセンブリ１０１１と第２のトランスアセンブリ１０１２とを含み、第１のトランスアセンブリ１０１１の形状はほぼ半環状であり、その両端はそれぞれ第１のアセンブリエンド及び第２のアセンブリエンドである。第２のトランスアセンブリ１０１２の形状はほぼ半環状であり、その両端はそれぞれ第３のアセンブリエンド及び第４のアセンブリエンドである。この２つのトランスアセンブリ１０１１及び１０１２が接続された後には、ほぼ環状となる。いくつかの実施例において、第１のトランスアセンブリ１０１１は、例えば弧の中心角が約１２０度の弧形又は他の中心角の弧形等といった１８０度を超えない半環状であってもよく、それに応じて、第２のトランスアセンブリ１０１２は、例えば弧の中心角が約２４０度として延在する弧形又は他の中心角の弧形等といった１８０度を超える半環状であってもよい。２つのトランスアセンブリ１０１１及び１０１２は他の適切な形状を有してもよく、接続された後に、それらの間に被測定ケーブルを通過させる閉領域を限定可能であればよい。

第１のトランスアセンブリ１０１１は第１のハウジング１０４１を含み、第２のトランスアセンブリ１０１２は第２のハウジング１０４２を含み、第１のハウジング及び第２のハウジングにはそれぞれコイルが巻回されている。第１のアセンブリエンド、第２のアセンブリエンド、第３のアセンブリエンド及び第４のアセンブリエンドは、それぞれ第１のインターフェース１０２１、第２のインターフェース１０３１、第３のインターフェース１０２２及び第４のインターフェース１０３２を有している。第１のインターフェース１０２１は第３のインターフェース１０２２に取り外し可能に接続され、第２のインターフェース１０３１は第４のインターフェース１０３２に取り外し可能に接続されることができることで、２つのトランスアセンブリを容易に取り付け及び取り外し、カレントトランス１００を分解状態と閉状態との間で切り替えさせることができる。いくつかの実施例において、第１のハウジングのみにコイルを巻回したり、第２のハウジングのみにコイルを巻回したりしてもよい。

いくつかの実施例において、第１のインターフェース１０２１と第３のインターフェース１０２２との間の接続は切断ができるのみであり、第２のインターフェース１０３１と第４のインターフェース１０３２との間は常に接続を保持することにより、カレントトランス１００が分解状態にある時に、２つのトランスアセンブリ間は部分的に分離可能である。実際の測定時に、第１のインターフェース１０２１と第３のインターフェース１０２２とを切断した後の隙間が被測定ケーブルの直径よりも大きく、被測定ケーブルが該隙間を通過するのであればよい。いくつかの置き換えられる実施例において、第２のインターフェース１０３１と第４のインターフェース１０３２との間の接続では切断ができるのみである。

図２〜図３に示すように、第１のトランスアセンブリ１０１１は第１のグループの３つのコア部材１０５１、１０６１及び１０７１を含み、これらの３つのコア部材は第１のハウジング１０４１内に封止される。本実施例において、３つのコア部材は、いずれもほぼ半環状の形状で、且つほぼ同じサイズを有し、しかも各コア部材の両端同士が互いに揃うと同時に隣接するコア部材の間が互いに電気的に分離するように上下に積み重ねられる。コア部材は鉄、ニッケル又は鉄−ニッケル合金等の磁性材料から作製され、該磁性材料はパーマロイ等の鉄−ニッケル合金類の材料であることが好ましい。好ましくは、第１のハウジング１０４１の外部には、第１のハウジング１０４１と、第１のグループの３つのコア部材と、各コア部材及び第１のハウジングにおけるコイルとを収容し、コアを外部電界の影響から保護するために用いられる金属遮蔽層（図示せず）をさらに有する。いくつかの置き換えられる実施例において、金属遮蔽層は第１のハウジング１０４１に含まれる。

各コア部材１０５１、１０６１又は１０７１にはいずれもコイル（図示せず）が巻回されており、且つ、好ましくは、各コア部材に巻回されたコイルは第１のアセンブリエンドから第２のアセンブリエンドまでのほぼ全長にわたって延在している。各コア部材の両端は、第３のインターフェース１０２２及び第４のインターフェース１０３２の櫛形構造と交互に接続するために、それぞれ第１のインターフェース１０２１及び第２のインターフェース１０３１で櫛形構造を有する。櫛形構造の間には高い嵌合精度を有してもよく、例えば、櫛歯間の片側隙間は０．０５ｍｍまで小さくすることができる。

第１のインターフェース１０２１及び第２のインターフェース１０３１には、インターフェース間の接続を案内するための案内部材を有してもよい。例えば、図４に示すように、第１のインターフェース１０２１における案内部材は３つの案内素子を含み、各案内素子は、第１のインターフェース１０２１と第３のインターフェース１０２２との接続を案内するために、いずれも第１のグループの３つのコア部材のうちの１つのコア部材の一端を取り囲んでいる。第１のインターフェース１０２１におけるコア部材１０５１（図４に示されず）の一端を取り囲む１つの案内素子１０８１を一例とすると、案内素子１０８１は、それぞれがコア部材１０５１の一端の櫛形構造１０９１の両側に位置する凸部１１１１と凹部１１２１とを含み、、第１のインターフェース１０２１が例えば、第３のインターフェース１０２２（図４に示されず）に接続されると、凸部１１１１は第３のインターフェース１０２２の案内素子の１つの凹部に嵌合し、凹部１１２１は第３のインターフェース１０２２の案内素子の１つの凸部に嵌合する。第１のインターフェース１０２１における他方の２つの案内素子及び第２のインターフェース１０３１における３つの案内素子はいずれも案内素子１０８１と同じ構造を有していることから、ここでは説明を省略する。必要に応じて、１つのインターフェースで他の数の案内素子を含んでもよく、例えば、第１のインターフェース１０２１及び第２のインターフェース１０３１にていずれも案内素子を１つのみを含んでもよい。同時に、案内部材は他の適切な構造を有してもよく、例えば軸−溝嵌合構造を有してもよい。インターフェースにおける案内部材は第１のトランスアセンブリの第１のハウジング、遮蔽層又は他の部材に取り付けられてもよい。

第２のトランスアセンブリ１０１２は第２のハウジング１０４２内に封止された第２のグループの３つのコア部材（図２〜図３に示されず）等の部材を含み、第２のトランスアセンブリ１０１２及びその各部材の形状、構造等はいずれも第１のトランスアセンブリ１０１１と同じ、或いは第１のトランスアセンブリ１０１１にマッチング可能であることから、ここでは説明を省略する。第２のグループの３つのコア部材のうちの各コア部材は、いずれも第１のグループの３つのコア部材のうちの１つのコア部材に対応する。

第１のトランスアセンブリ１０１１の２つのインターフェースがそれぞれ第２のトランスアセンブリ１０１２の２つのインターフェースに互いに接続されると、インターフェースにおける櫛形構造は交互接合可能であることで、積み重ねられた３つの閉じた環状コア１０５、１０６及び１０７（図５を参照）を形成する。閉じた環状コアの形状はほぼ円環状であってもよく、他の適切な閉じた環状を有する形状であってもよい。第１のハウジング１０４１は第２のハウジング１０４２に接続されて、閉じた環状ケーシングを形成するとともに、３つの閉じた環状コアをその中に収容する。第１のインターフェース１０２１における３つの案内素子はそれぞれ第２のインターフェース１０２２における３つの案内素子に嵌合され、第２のインターフェース１０３１における３つの案内素子はそれぞれ第４のインターフェース１０３２における３つの案内素子に嵌合されることで、各案内素子の凸部がいずれも対応する案内素子の凹部に挿入されることにより、接続時に揃えることで位置ずれを防止するように各インターフェースを案内する。各コア部材におけるコイルの一端はそれぞれ他のトランスアセンブリの対応するコア部材におけるコイルの一端に接続されることにより、積み重ねられた各閉じた環状コアにいずれも完全なコイルが巻回されていることで、電流の検知に寄与することになる。同様に、取り付けた後に、第１のハウジング１０４１に巻回されたコイルの一端と第２のハウジング１０４２に巻回されたコイルの一端もインターフェースで互いに接続されることで、完全なハウジングに巻回された完全なコイルを形成する。

いくつかの実施例において、少なくとも１つの閉じた環状コアは、閉じた環状コアを構成する２つの対応するコア部材のうちのコア部材の１つだけにコイルが巻回されており、即ち、ある閉じた環状コアの半分のみコイルが巻回されており、残りの半分にはコイルは巻回されていない。このような設計に合致するカレントトランスは、電流の直流成分及び交流成分に対する測定を実現することもできる。

いくつかの実施例において、第１のハウジング及び第２のハウジングを省略し、第１のハウジング及び第２のハウジングに巻回されたコイルは、第１のグループ及び第２のグループの３つの積み重ねられたコア部材の外部に直接それぞれ巻回してもよい。

いくつかの実施例において、カレントトランスには、各インターフェースを互いに接続するときに、第１のトランスアセンブリと第２のトランスアセンブリを共に固定するために用いられる１つ又は複数の締付部材をさらに含んでもよい。前記締付部材はボルト及びナット又は接続を固定するための園他の任意の適切な素子であってもよいが、本願では限定されない。

被測定ケーブルにおける電流を測定する必要があるときに、使用者はまず第１のインターフェースと第３のインターフェースとの間及び／又は第２のインターフェースと第４のインターフェースとの間の接続を切断してカレントトランス１００を分解状態にし、第１のトランスアセンブリ１０１１及び第２のトランスアセンブリ１０１２が少なくとも部分的に分離されることにより、被測定ケーブルを、切断されたインターフェース間の切欠きを介して２つのトランスアセンブリ間に配置することができる。次に、作業者は、切断されたインターフェースを再接続することにより、２つのトランスアセンブリを閉じたカレントトランス１００に再度取り付け、且つ被測定ケーブルを２つのトランスアセンブリの間に限定される閉領域を通過させて且つ該閉領域内に保持させる。被測定ケーブルに電流が流れると、閉じた環状コアに巻回されたコイルに該測定される電流に関する誘導電流が発生する。特に、閉じた環状ケーシングにおけるコイルにおける誘導電流を測定することで被測定ケーブルにおける電流に対する容易で正確な測定を実現できる。

本実施例では、測定されるデバイスを切断することなく、被測定ケーブルを進入させてカレントトランスにおける閉領域を通過することにより、被測定ケーブルにおける電流の直流及び交流成分を容易に測定することができる、二分割されるトランスアセンブリを取り外し可能なマルチコアカレントトランスを提供する。このような測定デバイスは、、例えば、太陽光などの新エネルギー発電検出、医療機器検出、電気自動車の試験、電力分析、電力品質検出等といった切断、起動が不便なデバイスの測定に特に適している。

図６は図１〜図５に記載の取り外し可能なマルチコアカレントトランスを用いて電流を測定する回路２００を示す。回路２００には接続状態にある取り外し可能なマルチコアカレントトランス２２０を含み、カレントトランス２２０は順に積み重ねられた３つの閉じた環状コア２２１、２２２及び２２３を含む。カレントトランス２２０の具体的な構造は上記に図１〜図５を参照して詳細に説明したが、明確にするために、図６に接続状態のカレントトランスにおける３つの閉じた環状コア及び各コアに巻回されたコイルのみを示し、カレントトランスにおける他方の部材は図示を省略しておく。コア２２１にコイルＷ１が巻回されており、コア２２２にコイルＷ２が巻回されており、コア２２３にコイルＷ３が巻回されており、上記３つのコアを封止したケーシング（図示せず）にはコイルＷ４が巻回されており、コイルの同極性端には図中てに黒いドットを付記しておく。被測定ケーブル２１０は３つの閉じた環状コア内部の内部領域を通過し、１次電流Ｉ_Ｐは被測定ケーブル２１０を流れる。そして、２つのコア又は４つのコア又は他の数のコアを有するカレントトランスを用いて図６に示される回路を実施可能であることを理解すべきである。

回路２００には、コア２２１及びコア２２２を駆動するために、コイルＷ１の同極性端及びコイルＷ２の異極性端に接続される発振器２３０をさらに含む。コイルＷ１の異極性端及びコイルＷ２の同極性端はそれぞれピーク検出器２４０の第１の入力端及び第２の入力端に接続され、ピーク検出器２４０の第１の入力端及び第２の入力端は、さらに、それぞれ抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２を介して接地される。ピーク検出器２４０の出力端はパワーアンプ２５０の第１の入力端に接続され、パワーアンプ２５０の第１の入力端はさらにコイルＷ３の同極性端に接続され、パワーアンプ２５０の第２の入力端及びコイルＷ３の異極性端は、それぞれ接地される。パワーアンプ２５０の出力端はコイルＷ４の同極性端に接続される。

回路２００では、被測定ケーブル２１０を流れる１次電流Ｉ_Ｐはコアに磁束を発生するが、該磁束はコイルＷ４における２次電流Ｉ_Ｓにより打ち消される。残った磁束は、すべてコイルが巻回された３つの閉じた環状コア２２１、２２２及び２２３により誘導される。

コア２２１及びコア２２２は残った磁束の直流（ＤＣ）部分を誘導するために用いられ、コア２２３は残った磁束の交流（ＡＣ）部分を誘導するために用いられる。発振器２３０は、反対方向で、電流における直流部分を誘導するための２つのコア（２２１、２２２）が飽和状態になるように駆動する。残った直流磁束が０であれば、発生する電流の２つの方向におけるピークは等しく、残った直流磁束が０ではなければ、ピーク間の差値は残った直流磁束に正比例する。ピーク検出器２４０は、２つの方向における電流のピークを比較することにより１次電流Ｉ_Ｐにおける直流成分を測定するためのダブルピーク検出器である。コア２２３は、１次電流Ｉ_Ｐにおける交流成分を誘導してコイルＷ３にて誘導電流を発生するために用いられ、ピーク検出器２４０の出力にコア２２３により誘導される交流成分を加えた後、２次電流Ｉ_Ｓを発生することで磁束がゼロになるように制御回路が形成される。パワーアンプ２５０は該２次電流Ｉ_ＳをコイルＷ４に提供する。該２次電流Ｉ_Ｓは１次電流Ｉ_Ｐに比例するミラー電流であり、該２次電流Ｉ_Ｓを測定することにより被測定電流Ｉ_Ｐを測定することができる。

いくつかの実施例において、コイルＷ４の異極性端は、Ｗ４における電流信号を電圧に変換するために負荷抵抗２６０に接続されている。負荷抵抗２６０の両端はさらに精密アンプ２７０の２つの入力端に接続されている。精密アンプ２７０は正確性が高い出力電圧を発生する非常に安定した差動アンプであり、該出力電圧は２次電流Ｉ_Ｓに正比例することから、被測定ケーブルにおける１次電流Ｉ_Ｐを分析するために用いられる。

図６に示されるコイルＷ１、Ｗ２、Ｗ３及びＷ４が巻回された巻数は例示的なものに過ぎず、実用においては、実際の必要性に応じて適切な巻数を選択して本発明を実施してもよい。

図６はピーク検出に基づく電流を検知するための回路を示す。そして、本願で開示される取り外し可能なマルチコアカレントトランスは、さらに、自己振動検出に基づく回路、二次高調波検出に基づく回路などの他の適切な電流測定回路に用いられてもよいことを理解すべきである。

実用において、図１〜図５におけるカレントトランスは、他の数のコアを有するように実施されてもよい。いくつかの実施例において、取り外し可能なマルチコアカレントトランスは２つのコアを有してもよく、第１のグループの複数のコア部材及び第２のグループの複数のコア部材のそれぞれに２つのコア部材を有すること以外、その構造は、図１〜図５に記載の取り外し可能な３コアカレントトランスとはほぼ同じである。このように、第１のトランスアセンブリと第２のトランスアセンブリとが互いに接続される時に、２つの閉じた環状のコアを形成することができ、各閉じた環状のコアにはそれぞれ１つのコイルが巻回されており、図６におけるコイルＷ１及びＷ２に相当する。２つの閉じた環状のコアの外部にさらに２つのコイルが巻回されており、それぞれ図６におけるコイルＷ３及びＷ４に相当する。被測定ケーブルが２つのトランスアセンブリの間に限定される閉領域を通過すると、Ｗ４に相当するコイルにおける誘導電流を測定することにより被測定ケーブルにおける電流を測定することができる。

いくつかの実施例において、取り外し可能なマルチコアカレントトランスは４つのコアを有してもよく、第１のグループの複数のコア部材及び第２のグループの複数のコア部材のそれぞれに４つのコア部材を有すること以外、その構造は、図１〜図５に記載の取り外し可能な３コアカレントトランスとはほぼ同じである。このように、第１のトランスアセンブリと第２のトランスアセンブリとが互いに接続される時に、４つの閉じた環状のコアを形成することができ、各閉じた環状のコアにはそれぞれ１つのコイルが巻回されており、図６におけるコイルＷ１、Ｗ２、Ｗ３及びＷ４に相当する。被測定ケーブルが２つのトランスアセンブリの間に限定される閉領域を通過する時に、Ｗ４に相当するコイルにおける誘導電流を測定することにより被測定ケーブルにおける電流を測定することができる。

そして、カレントトランス及びカレントトランスを用いた電流測定回路のいくつかのモジュール又はサブモジュールを上記詳細な説明において記載したが、これらの区分は単なる例示であり、強制的ではないことを注意すべきである。実際のところ、本願の実施例によれば、上記の２つ又はそれ以上のモジュールの特徴及び機能は、１つのモジュール中にて具体化することができる。逆に、上記の１つのモジュールの特徴及び機能は、さらに複数のモジュールにより具体化するように分割することができる。

当業者は、明細書、開示された内容、図面、及び別紙の請求項を検討することにより、開示された実施形態に対するその他の変更を理解し実施することができる。請求項における、「含む」という用語は他の要素及びステップを除外せず、且つ「１」、「１つ」という用語は複数を除外しない。本願の実用において、１つの素子が請求項に引用される複数の技術的特徴の機能を実行する可能性がある。請求項における任意の記号は、範囲を制限するものとして理解すべきではない。

Claims

両端に第１のアセンブリエンド及び第２のアセンブリエンドを有し、且つ積み重ねられた第１のグループの複数のコア部材を含み、前記第１のグループの複数のコア部材は前記第１のアセンブリエンドで第１のインターフェースを限定し、前記第２のアセンブリエンドで第２のインターフェースを限定する第１のトランスアセンブリと、
両端に第３のアセンブリエンド及び第４のアセンブリエンドを有し、且つ積み重ねられた第２のグループの複数のコア部材を含み、前記第２のグループの複数のコア部材は前記第３のアセンブリエンドで第３のインターフェースを限定し、前記第４のアセンブリエンドで第４のインターフェースを限定する第２のトランスアセンブリとを含み、
前記第１のインターフェース及び第２のインターフェースのうちの少なくとも１つは、前記第１のトランスアセンブリ及び前記第２のトランスアセンブリを取り外し可能に接続するように、前記第３のインターフェース及び第４のインターフェースの少なくとも１つに取り外し可能に接続され、且つ
前記第１のトランスアセンブリ及び前記第２のトランスアセンブリは、これらが互いに接続される時に、前記第１のグループの複数のコア部材と前記第２のグループの複数のコア部材とが組み合わさって複数の閉じた環状コアを形成し、且つ前記複数の閉じた環状コアのうちの少なくとも２つの閉じた環状コアにそれぞれコイルが巻回されるように構成されており、前記第１のトランスアセンブリと前記第２のトランスアセンブリとの間で閉領域を限定し、被測定ケーブルを前記閉領域に通過させることで、前記コイルのうちの少なくとも１つのコイルに前記被測定ケーブルにおける電流に関する誘導電流を発生させる、ことを特徴とするカレントトランス。
前記複数の閉じた環状コアの外部に少なくとも１つのコイルが巻回されており、被測定ケーブルが前記閉領域を通過する時に、前記被測定ケーブルにおける電流に関する誘導電流が発生するように構成される、ことを特徴とする請求項１に記載のカレントトランス。
前記第１のグループの複数のコア部材は２つのコア部材を含み、前記第２のグループの複数のコア部材は２つのコア部材を含み、前記第１のトランスアセンブリ及び前記第２のトランスアセンブリが互いに接続される時に、前記第１のグループの複数のコア部材の２つのコア部材と前記第２のグループの複数のコア部材の２つのコア部材とが組み合わさって２つの閉じた環状コアを形成し、且つ各閉じた環状コアにそれぞれ１つのコイルが巻回されており、前記２つの閉じた環状コアの外部に２つのコイルがさらに巻回されている、ことを特徴とする請求項２に記載のカレントトランス。
前記第１のグループの複数のコア部材は３つのコア部材を含み、前記第２のグループの複数のコア部材は３つのコア部材を含み、前記第１のトランスアセンブリ及び前記第２のトランスアセンブリが互いに接続される時に、前記第１のグループの複数のコア部材の３つのコア部材と前記第２のグループの複数のコア部材の３つのコア部材とが組み合わさって３つの閉じた環状コアを形成し、且つ各閉じた環状コアにそれぞれ１つのコイルが巻回されており、前記３つの閉じた環状コアの外部に１つのコイルがさらに巻回されている、ことを特徴とする請求項２に記載のカレントトランス。
前記第１のグループの複数のコア部材は４つのコア部材を含み、前記第２のグループの複数のコア部材は４つのコア部材を含み、前記第１のトランスアセンブリ及び前記第２のトランスアセンブリが互いに接続される時に、前記第１のグループの複数のコア部材の４つのコア部材と前記第２のグループの複数のコア部材の４つのコア部材とが組み合わさって４つの閉じた環状コアを形成し、且つ各閉じた環状コアにそれぞれ１つのコイルが巻回されている、ことを特徴とする請求項１に記載のカレントトランス。
前記第１のトランスアセンブリは、前記第１のグループの複数のコア部材を第１のハウジングの中に限定するための第１のハウジングをさらに含み、
前記第２のトランスアセンブリは、前記第２のグループの複数のコア部材を第２のハウジングの中に限定するための第２のハウジングをさらに含み、
前記第１のハウジング及び前記第２のハウジングは、前記第１のトランスアセンブリ及び前記第２のトランスアセンブリが互いに接続される時に、前記第１のハウジングと前記第２のハウジングとは組み合わせて閉じた環状ケーシングを形成することにより、前記複数の閉じた環状コアをその中に収容し、前記複数の閉じた環状コアの外部に巻回された前記少なくとも１つコイルは、前記閉じた環状ケーシングに巻回されるように構成される、ことを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載のカレントトランス。
前記第１のインターフェース及び第２のインターフェースのうちの少なくとも１つと、前記第３のインターフェース及び第４のインターフェースのうちの少なくとも１つとは、いずれも、インターフェースを互いに接続する時に交互接合で互いに接続できるように、櫛形構造を有する、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のカレントトランス。
前記第１のインターフェース、第２のインターフェース、第３のインターフェース及び第４のインターフェースのそれぞれは、前記インターフェースの接続を案内するように、案内部材を有する、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のカレントトランス。
各インターフェースの前記案内部材はいずれも複数の案内素子を含み、各案内素子は前記第１のグループの複数のコア部材又は第２のグループの複数のコア部材のうちの１つのコア部材の一端を取り囲み、且つ各案内素子はいずれも一対の凸部及び凹部を有し、前記インターフェースが他方のインターフェースに接続される時に、前記一対の凸部及び凹部は、前記他方のインターフェースの案内素子の一対の凸部及び凹部と互いに嵌合する、ことを特徴とする請求項８に記載のカレントトランス。
インターフェースが互いに接続される時に、前記第１のトランスアセンブリと前記第２のトランスアセンブリを共に固定するために用いられる１つ又は複数の締付部材をさらに含む、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のカレントトランス。
前記第１のインターフェースは前記第３のインターフェースに取り外し可能に接続され、前記第２のインターフェースは前記第４のインターフェースに取り外し可能に接続される、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のカレントトランス。
前記第１のトランスアセンブリ及び前記第２のトランスアセンブリは、半環状の形状を有する、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のカレントトランス。
前記第１のグループの複数のコア部材の少なくとも２つのコア部材及び前記第２のグループの複数のコア部材のうちの少なくとも２つのコア部材には、いずれもコイルが巻回されており、前記第１のトランスアセンブリと前記第２のトランスアセンブリが互いに接続される時に、前記複数の閉じた環状コアの少なくとも２つの閉じた環状コアにそれぞれ巻回されたコイルは、前記第１のグループの複数のコア部材のうちの少なくとも２つのコア部材におけるコイルと、前記第２のグループの複数のコア部材のうちの対応する少なくとも２つのコア部材におけるコイルにより、互いに接続して形成される、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のカレントトランス。
前記第１のグループの複数のコア部材の外部に少なくとも１つのコイルが巻回されており、前記第２のグループの複数のコア部材の外部に少なくとも１つのコイルが巻回されており、前記第１のトランスアセンブリ及び前記第２のトランスアセンブリが互いに接続される時に、前記複数の閉じた環状コアの外部に巻回された少なくとも１つのコイルは、前記第１のグループの複数のコア部材の外部に巻回された前記少なくとも１つのコイルと、前記第２のグループの複数のコア部材の外部に巻回された対応する前記少なくとも１つのコイルにより、互いに接続して形成される、ことを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載のカレントトランス。
前記第１のグループの複数のコア部材の各コア部材に巻回されたコイルは、前記第１のアセンブリエンドから前記第２のアセンブリエンドまでの全長にわたって延在している、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のカレントトランス。
前記第２のグループの複数のコア部材の各コア部材に巻回されたコイルは、前記第３のアセンブリエンドから前記第４のアセンブリエンドまでの全長にわたって延在している、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のカレントトランス。
前記第１のグループの複数のコア部材及び前記第２のグループの複数のコア部材のうちの少なくとも１つのコア部材は、鉄−ニッケル合金材料から作製される、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のカレントトランス。
前記第１のトランスアセンブリ及び前記第２のトランスアセンブリのコア部材及びコイルの外部には、外部電界を遮蔽するための金属遮蔽層を有する、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のカレントトランス。
前記第１のトランスアセンブリは、前記第１のグループの複数のコア部材を第１のハウジングの中に限定し、且つ前記金属遮蔽層中に収容された第１のハウジングをさらに含み、
前記第２のトランスアセンブリは、前記第２のグループの複数のコア部材を第２のハウジングの中に限定し、且つ前記金属遮蔽層中に収容された第２のハウジングをさらに含む、ことを特徴とする請求項１８に記載のカレントトランス。