JP3327899B2 - 非接触式電流測定器 - Google Patents

非接触式電流測定器

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、活線の電流を非接
触で測定する非接触式電流測定器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＡＣ／ＤＣ両用の電流測定用センサとし
て、従来より用いられていたクランプメータは、開閉式
の磁束捕捉用コアで測定導体をクランプするクランプ式
であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のクランプメータは、コアを開閉するための機構
が必要であるために、構造が複雑となってコストを抑え
難いという問題がある。また、測定時にはコアの開閉操
作が必要となるために、電流測定の作業が繁雑となって
しまうし、測定導体をクランプするためにコアを広げる
のが困難な狭い場所では使えないという制限もある。加
えて、クランプメータのコアの開閉動作に伴ってコアの
噛み合わせ部分に摩耗が生じると、計測不良が発生して
しまう。
【０００４】一方、コアの開閉動作を伴わないオープン
式の電流測定器であれば、上記のようなクランプメータ
の欠点を解消できるものの、測定精度の問題（測定導体
位置の違いによる測定誤差、微小電流測定感度の低下、
オープン部への外部磁界の影響など）からＡＣのみの電
流測定器しか実現されていなかった。すなわち、ＡＣ／
ＤＣ両用の非接触式電流測定器は無かったのである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に係る発明は、ギャップ部を有する環状体
に磁性材料を形成した磁束捕捉用コア（３）を外装部材
（２）に内装し、外装部材に形成した一対の測定導体誘
導部（２ａ，２ｂ）の間に生ずる測定導体誘導路（５）
を通して、電流測定の対象となる測定導体を磁束捕捉用
コアの環内に位置させ、測定導体を流れる電流により生
ずる磁束を磁束捕捉用コアに収束させて、磁束捕捉用コ
アに介挿したホール素子（４ａ，４ｂ）のホール効果を
利用して電流検出を行う非接触式電流測定器（１）であ
って、上記磁束捕捉用コアは、半円状の弧を描くように
曲がった弧状部（３ａ）と、該弧状部の両端に連なって
測定導体誘導路に平行な一対の直線部（３ｂ，３ｂ）
と、各直線部のギャップ側端部に連なって測定導体誘導
路に直交し且つ互いに相対するように屈曲させた一対の
突起部（３ｃ，３ｃ）とを備え、上記磁束捕捉用コアの
各突起部の各端面にホール素子を各々挿入密着させたこ
とを特徴とする。
【０００６】また、請求項２に係る発明は、上記請求項
１において、上記外装部材における一対の測定導体誘導
部の長さは、測定導体誘導路の開口端から磁束捕捉用コ
アのオープンギャップ部までの距離が、磁束捕捉用コア
のギャップ長よりも長くなるように設定したことを特徴
とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】次に、添付図面に基づいて、本発
明に係る非接触式電流測定器の実施形態を詳細に説明す
る。
【０００８】図１は、非接触式電流測定器１の概略構成
を示すもので、ＡＢＳ樹脂等の外装部材２に電流測定用
のセンサ部を内装してある。すなわち、ギャップ部を有
する環状体に磁性材料（例えば、パーマロイ、フェライ
ト等）を形成した磁束捕捉用コア３や該磁束捕捉用コア
３のギャップ両端に挿入密着させたホール素子４ａ，４
ｂよりなるセンサ部を外装部材２に内装することで、外
装部材２に形成した一対の測定導体誘導部２ａ，２ｂの
間に生ずる測定導体誘導路５を通して、電流測定の対象
となる測定導体Ａを磁束捕捉用コア３の環内に位置さ
せ、測定導体Ａを流れる電流により生ずる磁束を磁束捕
捉用コア３に収束させ、この磁束量をホール効果により
電圧に変換するホール素子４ａ，４ｂを用いることで、
測定導体Ａを流れる電流に比例した電流値を取得するの
である。
【０００９】また、携帯用途の非接触式電流測定器１
は、外装部材２に把持部２ｃを形成し、そこに電流計出
部６を内装させてある。この電流計出部６は、図２に示
すように、センサ駆動電源部７からの電源供給を受けて
動作するセンサ部８のセンサ出力を受け、これに基づい
て測定導体Ａを流れている電流を計出し、その電流値を
表示部９へ出力するのである。
【００１０】上述した電流計出部６のより具体的な構成
例としては、センサ部８のセンサ電圧出力（ホール素子
４ａ，４ｂからの出力）を受ける差動増幅回路６ａと、
該差動増幅回路６ａから出力された交流電圧を受ける整
流回路６ｂと、該整流回路６ｂで整流された直流電圧若
しくは整流回路６ｂを経なかった直流電圧を受けるＡ／
Ｄ変換回路６ｃとからなり、測定導体Ａを流れる直流も
しくは交流の電流値をディジタル値として表示部９に表
示させるのである。なお、非接触式電流測定器として
は、ディジタル値として電流値を得るものに限らず、ア
ナログメータ等で表示しても良い。とにかく、ホール素
子４ａ，４ｂに生ずるホール効果を用いて測定導体Ａを
流れる電流を測定する際には、公知既存の技術を適宜に
用いれば良い。
【００１１】しかして、本実施形態に係る非接触式電流
測定器１は、従来のクランプメータの如く測定導体Ａを
クランプすることなくＡＣ／ＤＣ両用の電流測定を行え
るオープン式のものであり、ギャップ部を有する磁束捕
捉用コア３を用いても、測定精度を低下させない具体的
構造について、以下、詳述する。
【００１２】上記磁束捕捉用コア３は、図３に示すよう
に、半円状の弧を描くように曲がった弧状部３ａと、該
弧状部３ａの両端に連なって測定導体誘導路５に平行な
一対の直線部３ｂ，３ｂと、各直線部３ｂ，３ｂのギャ
ップ側端部に連なって測定導体誘導路５に直交し且つ互
いに相対するように屈曲させた一対の突起部３ｃ，３ｃ
とから構成した略Ｕ字状の外観を呈するものとしてあ
る。なお、磁束捕捉用コア３の厚さが厚ければそれだけ
捕捉できる磁束量が多くなる反面、携帯の妨げになるの
で、設計の自由度の範囲内で適宜に定めれば良い。
【００１３】ここで、磁束捕捉用コア３内を貫通する測
定導体Ａに電流Ｉが流れていると、この電流Ｉに応じて
発生した磁界中に磁束捕捉用コア３がおかれた状態とな
るので、磁束捕捉用コア３に磁束が集中し、突起部３
ｃ，３ｃ間のギャップを介して磁路が形成される。図３
の例においては、紙面手間から奥へ電流Ｉが流れている
ので、右ネジの法則により磁束捕捉用コア３には、時計
回りの磁束Ｂが捕捉される。
【００１４】しかし、磁束捕捉用コア３はギャップを有
するために、ギャップ間で磁束が拡散すると検出精度が
低下してしまう。そこで、磁束捕捉用コア３には突起部
３ｃ，３ｃを設けることで、一方の突起部３ｃから他方
の突起部３ｃへ磁束を集中させる構造を採ったのであ
る。しかも、この磁束の集中する各突起部３ｃ，３ｃの
端面にホール素子４ａ，４ｂを各々位置させたので、磁
束は効果的にホール素子４ａ，４ｂを貫通することとな
る。これにより、ギャップを有するコアを用いることに
起因して生ずる漏れ磁束を少なくし、精度の高い電流測
定を期せるようにしたのである。
【００１５】また、磁束捕捉用コア３のオープンギャッ
プ部となる突起部３ｃ，３ｃの両端面に各々ホール素子
４ａ，４ｂを取り付け、双方の出力のバランスをとるこ
とにより、測定部内での変動を軽減させるという効果も
期せる。例えば、測定可能な導体直径が６．０ｍｍとな
るようなサイズで磁束捕捉用コア３を形成し、そのギャ
ップ長が１０．０ｍｍとすれば、概ね、１０ｍＡから１
１０Ａまでリニアに測定することができる。
【００１６】加えて、磁束捕捉用コア３は、測定導体誘
導路５とほぼ平行な直線部３ｂ，３ｂを備えることによ
り、電流測定時における測定導体Ａの位置が多少ずれて
も測定値の変動を抑制することができる。すなわち、図
５（ａ）に示すように、磁束捕捉用コア３の適正な導体
位置に置かれた測定導体Ａよりもオープンギャップ部に
近い方向に位置する測定導体Ａ′でも、著しく大きな誤
差を生ずることはないが、図５（ｂ）に示すように、従
来の丸形コア１０にあっては、適正な導体位置に置かれ
た測定導体Ａよりもオープンギャップ部に近い方向に位
置する測定導体Ａ′では、明らかに測定値に変動が生じ
てしまうのである。例えば、測定導体径が３．５ｍｍの
時、本実施形態に係る磁束捕捉用コア３では、測定部内
での変動率が±１．２〜２．２％程度に止まるのに対
し、従来の丸形コア１０では±２．５〜４．２％にもな
る。
【００１７】上述したように、直線部３ｂ，３ｂと突起
部３ｃ，３ｃを有する磁束捕捉用コア３を用いること
で、測定精度が低下することを極力抑制し、ＡＣ／ＤＣ
両用の電流測定を行えるオープン式の非接触式電流測定
器１とすることが可能になるが、本実施形態において
は、更に、外装部材２における一対の測定導体誘導部２
ａ，２ｂの長さを適宜長く設定することで、磁束捕捉用
コア３のギャップ長よりも、測定導体誘導路５の開口端
から磁束捕捉用コアのオープンギャップ部までの距離の
方が長くなるようにした（図１参照）。このように測定
導体誘導部２ａ，２ｂを長くしておけば、測定導体誘導
路５を通して測定導体Ａを測定位置に位置させた時に
は、磁束捕捉用コア３のギャップ部分に対して磁界を乱
す要因となるもの（例えば、磁性体や鉄系金属）が近づ
くことを防げるので、外部磁界の影響で誤差が生ずるこ
とを抑止できる。
【００１８】また、本発明に係る非接触式電流測定器
は、上記の実施形態に限定されるものではなく、細部構
造については、特許請求の範囲に記載の構成の範囲内
で、如何様に変更してもかまわない。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る非
接触式電流測定器によれば、半円状の弧を描くように曲
がった弧状部と、該弧状部の両端に連なって測定導体誘
導路に平行な一対の直線部と、各直線部のギャップ側端
部に連なって測定導体誘導路に直交し且つ互いに相対す
るように屈曲させた一対の突起部とを備える磁束捕捉用
コアを用い、磁束捕捉用コアの各突起部の各端面にホー
ル素子を各々挿入密着させたので、測定導体位置の違い
による測定誤差や微小電流測定感度の低下といった測定
精度を低下させる要因を効果的に解消することができ、
測定導体をクランプする必要のないオープンタイプの電
流測定器で、ＡＣ／ＤＣ両用の電流測定を実現できる。
【００２０】従って、クランプメータの如くコアを開閉
するための機構が不必要となり、構造を簡易化させてコ
ストを抑え易くなり、また、測定時にコアの開閉操作を
行う必要が無いために、電流測定の作業も簡易となる
し、測定導体をクランプするためにコアを広げるのが困
難な狭い場所でも使えという利点もある。加えて、クラ
ンプメータのコアの開閉動作に伴ってコアの噛み合わせ
部分に摩耗が生じるようなこともないので、摩耗による
計測不良が発生する事が無く、機器としての信頼性を高
めることができる。
【００２１】また、請求項２に係る非接触式電流測定器
によれば、測定導体誘導路の開口端から磁束捕捉用コア
のオープンギャップ部までの距離が、磁束捕捉用コアの
ギャップ長よりも長くなるように、外装部材における一
対の測定導体誘導部の長さを設定したので、磁束捕捉用
コアのギャップ部分に対して磁界を乱す要因となるもの
が近づくことを防げるので、外部磁界の影響で誤差が生
ずることを抑止でき、より精度の高い電流測定を期せる
ようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る非接触式電流測定器の内装部品の
一部が分かるように欠截した一部欠截正面図である。
【図２】電流測定のための機能ブロック図である。
【図３】電流Ｉが流れる測定導体の磁束を捕捉した磁束
捕捉用コアの外観図である。
【図４】磁束捕捉用コアの概略正面図である。
【図５】（ａ）本実施形態で採用した磁束捕捉用コアで
測定導体Ａと測定導体Ａ′の磁束を捕捉する場合を示す
説明図である。 （ｂ）従来の丸形コアで測定導体Ａと測定導体Ａ′の磁
束を捕捉する場合を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 非接触式電流測定器 ２ 外装部材 ２ａ 測定導体誘導部 ２ｂ 測定導体誘導部 ３ 磁束捕捉用コア ３ａ 弧状部 ３ｂ 直線部 ３ｃ 突起部 ４ａ ホール素子 ４ｂ ホール素子 ５ 測定導体誘導路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01R 15/20 G01R 19/00 H01F 40/06

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ギャップ部を有する環状体に磁性材料を
    形成した磁束捕捉用コアを外装部材に内装し、外装部材
    に形成した一対の測定導体誘導部の間に生ずる測定導体
    誘導路を通して、電流測定の対象となる測定導体を磁束
    捕捉用コアの環内に位置させ、測定導体を流れる電流に
    より生ずる磁束を磁束捕捉用コアに収束させて、磁束捕
    捉用コアに介挿したホール素子のホール効果を利用して
    電流検出を行う非接触式電流測定器であって、 上記磁束捕捉用コアは、半円状の弧を描くように曲がっ
    た弧状部と、該弧状部の両端に連なって測定導体誘導路
    に平行な一対の直線部と、各直線部のギャップ側端部に
    連なって測定導体誘導路に直交し且つ互いに相対するよ
    うに屈曲させた一対の突起部とを備え、 上記磁束捕捉用コアの各突起部の各端面にホール素子を
    各々挿入密着させたことを特徴とする非接触式電流測定
    器。
  2. 【請求項２】 上記外装部材における一対の測定導体誘
    導部の長さは、測定導体誘導路の開口端から磁束捕捉用
    コアのオープンギャップ部までの距離が、磁束捕捉用コ
    アのギャップ長よりも長くなるように設定したことを特
    徴とする請求項１に記載の非接触式電流測定器。
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