JP4459567B2

JP4459567B2 - クランプセンサ

Info

Publication number: JP4459567B2
Application number: JP2003275741A
Authority: JP
Inventors: 英雄渡辺; 明彦平林
Original assignee: Hioki EE Corp
Current assignee: Hioki EE Corp
Priority date: 2003-07-17
Filing date: 2003-07-17
Publication date: 2010-04-28
Anticipated expiration: 2023-07-17
Also published as: JP2005037284A

Description

本発明は、外部磁界や電界に対するシールド効果を高めて測定精度の向上を図ったクランプセンサに関する技術である。

クランプ式電流計は、活線状態にある被測定導体へのクランプを可能にして形成されたクランプセンサを備えて形成されている。図３は、従来からあるクランプセンサの一例を示す説明図であり、そのうちの図３（ａ）は、図３（ｂ）におけるＤ−Ｄ線矢視方向での断面図を、図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＣ−Ｃ線矢視方向での断面図をそれぞれ示す。

同図によれば、一側コア部１０８と他側コア部１１８とからなる磁気コア１１１により囲繞され、かつ、相互間に開閉自在なクランプ測定窓１０２を形成して被測定導体Ｌの導入を自在に組み合わされる一側センサヘッド１０３と他側センサヘッド１１３とを少なくとも備えてクランプセンサ１０１の全体が形成されている。なお、一側コア部１０８と他側コア部１１８とは、その閉止時に各突合せ端面１０８ａ，１１８ａ相互が当接して磁気コア１１１を形成している。

このうち、一側センサヘッド１０３は、一側外ケース部１０５内に空隙１０７を確保して一側内ケース部１０６を収容してなる一側シールドケース１０４と、一対の突合せ端面１０８ａ，１０８ａを表出させて一側内ケース部１０６内に位置固定して収容される一側コア部１０８と、クランプ測定窓１０２の一方の側を画成する縦断面略水平な一側隔壁部１０９とを備えて形成されている。

また、他側センサヘッド１１３は、他側外ケース部１１５内に空隙１１７を確保して他側内ケース部１１６を収容してなる他側シールドケース１１４と、一対の突合せ端面１１８ａ，１１８ａを表出させて他側内ケース部１１６内に位置固定して収容される他側コア部１１８と、クランプ測定窓１０２の他方の側を画成する縦断面略Ｕ字形の他側隔壁部１１９とを備えて形成されている。

しかも、図３に示すクランプセンサ１０１にあっては、コモンモードノイズなどの外来ノイズの影響を抑制する必要から、一側シールドケース１０４を構成している一側外ケース部１０５と一側内ケース部１０６との相互と、他側シールドケース１１４を構成している他側外ケース部１１５と他側内ケース部１１６との相互とのそれぞれを、電気的に導通させておく必要がある。さらに、外部磁界の影響を抑制するために、高透磁率材（例えばパーマロイ材）で、二重シールド構造を形成している。

このため、図４に示すように一側シールドケース１０４側に設置される一側隔壁部１０９には、一側外ケース部１０５と一側内ケース部１０６との接触面相互間に導電層１１０を、他側シールドケース１１４側に設置される他側隔壁部１１９には、他側外ケース部１１５と他側内ケース部１１６との接触面相互間に導電層１２０をそれぞれ設けておくことにより、ともに電気的な導通関係を確保できるようにしている。

一方、従来からあるクランプセンサのなかには、注入樹脂材を充填した際にコアホルダ側に磁気コアを強固に接合固着できるようにして、その特性に悪影響を及ぼさなくするように工夫されたものも既に提案されている。
特開２００３−１６１７４４号公報

図３に示すクランプセンサ１０１による場合には、一側外ケース部１０５内における一側内ケース部１０６の位置と、他側外ケース部１１５内における他側内ケース部１１６の位置とが、注入樹脂材を充填して位置固定させた際に前後左右に微動して微妙な位置ずれが生じ、例えば図３（ａ），（ｂ）に示されているように開放端面１０６ａ，１１６ａ相互に正対しない位置ずれが生じて、外部磁界に対してのシールド効果が損なわれたり、クランプセンサの測定精度に影響を与えるという不都合があった。

さらに、図３に示すクランプセンサ１０１にあっては、図４に示すように一側シールドケース１０４側が一側隔壁部１０９の導電層１１０を介して一側外ケース部１０５と一側内ケース部１０６とを、他側シールドケース１１４側が他側隔壁部１１９の導電層１２０を介して他側外ケース部１１５と他側内ケース部１１６とをそれぞれ電気的に導通させてはあるものの、一側シールドケース１０４側と一側隔壁部１０９の導電層１１０との間の接触面積と、他側シールドケース１１４側と他側隔壁部１１９の導電層１２０との接触面積とがいずれも小さいことから、その導通状態も不安定になる不具合があった。

一方、特許文献１の開示技術による場合には、その特性に悪影響を及ぼさないように、コアホルダ側に磁気コアを強固に接合固着することはできるものの、シールドケースを介して得られる外部磁界に対するシールド効果については従前のレベルに止まるものであるという問題があった。
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、外部磁界や電界に対するシールド効果を高めて測定精度の向上を図ることができるクランプセンサを提供することに目的がある。

本発明は、上記目的を達成すべくなされたものであり、一側コア部と他側コア部とからなる磁気コアにより囲繞され、かつ、相互間に開閉自在なクランプ測定窓を形成して被測定導体の導入を自在に組み合わされる一側センサヘッドと他側センサヘッドとを少なくとも備え、前記一側センサヘッドは、一側外ケース部内に空隙を確保して一側内ケース部を収容してなる一側シールドケースと、一対の突合せ端面を表出させて前記一側内ケース部内に位置固定して収容される前記一側コア部と、前記一側外ケース部内で前記一側内ケース部の収容位置を規制すべく前記空隙内に介在させた一側スペーサと、前記クランプ測定窓の一方の側を画成する一側隔壁部とで少なくとも構成し、前記他側センサヘッドは、他側外ケース部内に空隙を確保して他側内ケース部を収容してなる他側シールドケースと、一対の突合せ端面を表出させて前記他側内ケース部内に位置固定して収容される前記他側コア部と、前記他側外ケース部内で前記他側内ケース部の収容位置を規制すべく前記空隙内に介在させた他側スぺーサと、前記クランプ測定窓の他方の側を画成する他側隔壁部とで少なくとも構成されるクランプセンサにおいて、前記一側スペーサは、非磁性かつ導電性の素材からなり、前記空隙内にて前記一側外ケース部と前記一側内ケース部とに面接触して電気的な導通を自在に介在配置させ、前記他側スペーサは、非磁性かつ導電性の素材からなり、前記空隙内にて前記他側外ケース部と前記他側内ケース部とに面接触して電気的な導通を自在に介在配置させたことに最も主要な特徴がある。

本発明に係るクランプセンサは、一側スペーサと他側スペーサとを介在させたことにより、その測定時に一側シールドケースを構成している前記一側内ケース部と、他側シールドケースを構成している前記他側内ケース部とを、それぞれの開放端面が相互に正対する位置関係のもとで当接させておくことができるので、外部磁界や電界に対するシールド効果を確実なものとすることができる利点がある。また、前記一側スペーサを前記一側外ケース部と前記一側内ケース部とに面接触させて電気的に確実に導通させ、前記他側スペーサを前記他側外ケース部と前記他側内ケース部とに面接触させて、それぞれを電気的に確実に導通させておくことができるので、コモンモードノイズなどの外来ノイズの影響を効果的に抑制することができる利点がある。さらに、非磁性材料で一側スペーサと他側スペーサとが作製されているので、磁気シールド効果を損ねないという利点もある。

図１は、発明を実施するための最良の形態例を示す分解斜視図である。また、図２は、図１に示す例についての配置関係を示す説明図であり、そのうちの図２（ａ）は、図２（ｂ）におけるＢ−Ｂ線矢視方向での縦断面図を、図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視方向での縦断面図をそれぞれ示す。

これらの図によれば、クランプセンサ１１は、一側コア部２３と他側コア部４３とからなる磁気コア３１により囲繞され、かつ、相互間に開閉自在なクランプ測定窓１２を形成して被測定導体Ｌの導入を自在に組み合わされる一側センサヘッド１３と他側センサヘッド３３とを少なくとも備えて構成されている。

このうち、一側センサヘッド１３は、一側外ケース部１５内に空隙２４を確保して一側内ケース部１８を収容してなる一側シールドケース１４と、一対の突合せ端面２３ａ，２３ａを表出させて一側内ケース部１８内に位置固定して収容される一側コア部２３と、一側外ケース部１５内で一側内ケース部１８の収容位置を規制すべく空隙２４内に介在させた一側スペーサ２５と、クランプ測定窓１２の一方の側、図示例では上面部を画成する略水平板状を呈する例えば絶縁樹脂材などで形成された一側隔壁部２９とで構成されている。

これをさらに詳しく説明すれば、一側外ケース部１５は、パーマロイ材などの高透磁率合金材を用いて適宜の板厚とサイズとが付与された略方形容器状を呈しており、その左右の長寸側板部１６にあってクランプ測定窓１２との関係で定まる適位置には、それぞれ略コ字状の切欠部１７が形成されている。

また、一側内ケース部１８は、これもパーマロイ材などの高透磁率合金材を用いて適宜の板厚とサイズとが付与された方形容器状を呈しており、略相似形状を呈する一側外ケース部１５内に空隙２４を介在させて収容した際に各切欠部１７と対向する左右の長寸側板部１９には、各切欠部１７と対面合致するサイズの切欠部２２が各別に形成されている。

さらに、略コ字形を呈する一側コア部２３は、図２（ａ），（ｂ）に示されているように一対の突合せ端面２３ａ，２３ａをその面高が一側内ケース部１８の開放端面１８ａと略一致する配置関係のもとで表出させ、かつ、一側内ケース部１８内に注入樹脂材を充填して位置固定させた状態のもとで収容される。

さらにまた、一側スペーサ２５は、一側内ケース部１８を一側外ケース部１５内に収容した際に両者間に形成される空隙２４内に介在配置されるものであり、これにより一側外ケース部１５内での一側内ケース部１８の収容位置を正しく位置規制することができる。

すなわち、青銅、銅、アルミニウムなどの非磁性かつ導電性の金属材からなる一側スペーサ２５は、図１において一側内ケース部１８の左寄りの天板部２１から左側に位置する長寸側板部１９側と、前側に位置する短寸側板部２０の左寄りの部位とを覆う一方の一側スペーサ片２６と、一側内ケース部１８の右寄りの天板部２１から右側に位置する長寸側板部１９側と、前側に位置する短寸側板部２０の右寄りの部位とを覆う他方の一側スペーサ片２７とに二分割して形成されている。

この場合、これら一組の一側スペーサ片２６，２７は、一側外ケース部１５内に一側内ケース部１８を収容した際にその周囲に形成される空隙２４寸法との関係で定まる厚さ、つまり、一側外ケース部１５内で一側内ケース部１８が動かないように両者と面接触することができる厚さの板厚が付与され、かつ、注入樹脂材の食い付きをよくするための適宜形状の切欠部２８を設けて形成されている。このため、一側内ケース部１８は、一側外ケース部１５内に注入樹脂材を充填することにより、正しく位置決めした状態のもとで位置固定されることになる。

また、一側隔壁部２９は、クランプ測定窓１２の一方の側、図示例では上面側を画成するものであり、図４に示す従来例としての一側隔壁部１０９と同様の形状のもとで、一側外ケース部１５の切欠部１７と一側内ケース部１８の切欠部２２とが位置している一側コア部２３を含む全面を覆うようにして配置した上で、注入樹脂材により位置固定されている。

一方、他側センサヘッド３３は、他側外ケース部５５内に空隙４４を確保して他側内ケース部３８を収容してなる他側シールドケース３４と、一対の突合せ端面４３ａ，４３ａを表出させて他側内ケース部３８内に位置固定して収容される他側コア部４３と、他側外ケース部４５内で他側内ケース部３８の収容位置を規制すべく空隙４４内に介在させた他側スペーサ４５と、クランプ測定窓１２の他方の側、図示例では下面部を画成する略Ｕ字状を呈する例えば絶縁樹脂材などで形成された他側隔壁部４９とで構成されている。

これをさらに詳しく説明すれば、他側外ケース部３５は、パーマロイ材などの高透磁率合金材を用いて適宜の板厚とサイズとが付与された略方形容器状を呈しており、その左右の長寸側板部３６にあってクランプ測定窓１２との関係で定まる適位置には、それぞれ他側隔壁部４９の形状に対応させた略Ｕ字状を呈する切欠部３７が形成されている。

また、他側内ケース部３８は、これもパーマロイ材などの高透磁率合金材を用いて適宜の板厚とサイズとが付与された方形容器状を呈しており、略相似形状を呈する他側外ケース部３５内に空隙４４を介在させて収容した際に各切欠部３７と対向する左右の長寸側板部３９には、各切欠部３７と対面合致するサイズの切欠部４２が各別に形成されている。

さらに、略コ字形を呈する他側コア部４３は、図２（ａ），（ｂ）に示されているように一対の突合せ端面４３ａ，４３ａをその面高が他側内ケース部３８の開放端面３８ａと略一致する配置関係のもとで表出させ、かつ、他側内ケース部３８内に注入樹脂材を充填して位置固定させた状態のもとで収容される。

さらにまた、他側スペーサ４５は、他側内ケース部３８を他側外ケース部３５内に収容した際に両者間に形成される空隙４４内に介在配置されるものであり、これにより他側外ケース部３５内での他側内ケース部３８の収容位置を正しく位置規制することができる。

すなわち、青銅、銅、アルミニウムなどの非磁性かつ導電性の金属材からなる他側スペーサ４５は、図１において他側内ケース部３８の左寄りの底板部４１から左側に位置する長寸側板部３９側と、前側に位置する短寸側板部４０の左寄りの部位とを覆う一方の他側スペーサ片４６と、他側内ケース部３８の右寄りの底板部４１から右側に位置する長寸側板部３９側と、前側に位置する短寸側板部４０の右寄りの部位とを覆う他方の他側スペーサ片４７とに二分割して形成されている。

この場合、これら一組の他側スペーサ片４６，４７は、他側外ケース部３５内に他側内ケース部３８を収容した際にその周囲に形成される空隙４４寸法との関係で定まる厚さ、つまり、他側外ケース部３５内で他側内ケース部３８が動かないように両者と面接触することができる厚さの板厚が付与され、かつ、注入樹脂材の食い付きをよくするための適宜形状の切欠部２８を設けて形成されている。このため、他側内ケース部３８は、他側外ケース部３５内に注入樹脂材を充填することにより、正しく位置決めした状態のもとで位置固定されることになる。

また、他側隔壁部４９は、クランプ測定窓１２の他方の側、図示例では下面側を略Ｕ字状に画成するものであり、図４に示す他側隔壁部１１９と同様の形状のもとで、他側外ケース部３５の切欠部３７と他側内ケース部３８の切欠部４２とが位置している他側コア部４３を含む全側周面を覆うようにして配置した上で、注入樹脂材により位置固定されている。

本発明は、このようにして構成されているので、一側外ケース部１５と一側内ケース部１８との間に形成される空隙２４内に介在させた一側スペーサ２５（２６，２７）により、一側外ケース部１５内での一側内ケース部１８の収容位置を正しく位置規制することができる。

また、他側外ケース部３５と他側内ケース部３８との間に形成される空隙４４内に介在させた他側スペーサ４５（４６，４７）により、他側外ケース部３５内での他側内ケース部３８の収容位置を正しく位置規制することができる。

このため、一側センサヘッド１３と他側センサヘッド３３とを閉止状態としてクランプセンサ１１にクランプ測定窓１２を形成した際には、一側外ケース部１５の開放端面１５ａと他側外ケース部３５の開放端面３５ａとを正対させることができるだけでなく、一側内ケース部１８の開放端面１８ａと他側内ケース部３８の開放端面３８ａとを、相互間に位置ずれを生じさせることなく正対させて対面合致した状態のもとで当接させることができる。

しかも、一側スペーサ２５（２６，２７）は、一側外ケース部１５内で一側内ケース部１８が動かないように両者と面接触することができる厚さの板厚が付与されており、他側スペーサ４５（４６，４７）は、他側外ケース部３５内で他側内ケース部３８が動かないように両者と面接触することができる厚さの板厚が付与されているので、一側外ケース部１５と一側内ケース部１８とは一側スペーサ２５（２６，２７）を介して、他側外ケース部３５と他側内ケース部３８とは他側スペーサ４５（４６，４７）を介してそれぞれが電気的に確実に導通されることになる。

発明を実施するための最良の形態例を示す分解斜視図である。図１に示す例についての配置関係を示す説明図であり、そのうちの図２（ａ）は、図２（ｂ）におけるＢ−Ｂ線矢視方向での縦断面図を、図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視方向での縦断面図をそれぞれ示す。、従来例についての配置関係を示す説明図であり、そのうちの図３（ａ）は、図３（ｂ）におけるＤ−Ｄ線矢視方向での断面図を、図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＣ−Ｃ線矢視方向での断面図をそれぞれ示す。従来例におけるシールドケースの配置関係を示す分解斜視図である。

１１クランプセンサ
１２クランプ測定窓
１３一側センサヘッド
１４一側シールドケース
１５一側外ケース部
１５ａ開放端面
１６長寸側板部
１７切欠部
１８一側内ケース部
１８ａ開放端面
１９長寸側板部
２０短寸側板部
２１天板部
２２切欠部
２３一側コア部
２３ａ突合せ端面
２４空隙
２５一側スペーサ
２６，２７一側スペーサ片
２８切欠部
２９一側隔壁部
３０磁気コア
３３他側センサヘッド
３４他側シールドケース
３５他側外ケース部
３５ａ開放端面
３６長寸側板部
３７切欠部
３８他側内ケース部
３８ａ開放端面
３９長寸側板部
４０短寸側板部
４１底板部
４２切欠部
４３他側コア部
４３ａ突合せ端面
４４空隙
４５他側スペーサ
４６，４７他側スペーサ片
４８切欠部
４９一側隔壁部
Ｌ被測定導体

Claims

一側コア部と他側コア部とからなる磁気コアにより囲繞され、かつ、相互間に開閉自在なクランプ測定窓を形成して被測定導体の導入を自在に組み合わされる一側センサヘッドと他側センサヘッドとを少なくとも備え、前記一側センサヘッドは、一側外ケース部内に空隙を確保して一側内ケース部を収容してなる一側シールドケースと、一対の突合せ端面を表出させて前記一側内ケース部内に位置固定して収容される前記一側コア部と、前記一側外ケース部内で前記一側内ケース部の収容位置を規制すべく前記空隙内に介在させた一側スペーサと、前記クランプ測定窓の一方の側を画成する一側隔壁部とで少なくとも構成し、前記他側センサヘッドは、他側外ケース部内に空隙を確保して他側内ケース部を収容してなる他側シールドケースと、一対の突合せ端面を表出させて前記他側内ケース部内に位置固定して収容される前記他側コア部と、前記他側外ケース部内で前記他側内ケース部の収容位置を規制すべく前記空隙内に介在させた他側スぺーサと、前記クランプ測定窓の他方の側を画成する他側隔壁部とで少なくとも構成されるクランプセンサにおいて、
前記一側スペーサは、非磁性かつ導電性の素材からなり、前記空隙内にて前記一側外ケース部と前記一側内ケース部とに面接触して電気的な導通を自在に介在配置させ、
前記他側スペーサは、非磁性かつ導電性の素材からなり、前記空隙内にて前記他側外ケース部と前記他側内ケース部とに面接触して電気的な導通を自在に介在配置させたことを特徴とするクランプセンサ。