JP4834751B2

JP4834751B2 - 電流センサ

Info

Publication number: JP4834751B2
Application number: JP2009091812A
Authority: JP
Inventors: 穣二尾和瀬; 覚金子
Original assignee: 株式会社ユー・アール・ディー
Priority date: 2009-04-06
Filing date: 2009-04-06
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2029-04-06
Also published as: JP2010243312A

Description

本発明は、コイルが巻き付けられた円環状の磁気コアに被測電線を貫通させ、コア内の磁束変化に基づき被測電線に流れる電流を前記コイルに流れる電流から検出する電流センサに関し、特に前記磁気コアが２つに分割された電流センサに関する。

例えば絶縁部材により被覆された被測電線に流れる交流電流を測定する場合、従来、図４に示すように円環状の磁気コア５１に対してコイル５２が複数回巻かれた電流センサ５０が用いられる。
この電流センサ５０において、前記円環状の磁気コア５１に被測電線６０を貫通させると、被測定電流が変化したとき、磁気コア５１内の磁束密度が変化する。このとき、前記磁束密度を相殺するようにコイル５２に電流Ｉが流れ、この出力電流を測定することにより被測電線６０の電流値Ｉを検出することができる。また、図４に示すように、得られた出力電流Ｉを負荷抵抗Ｒに流すことにより電圧Ｅへの変換が可能である。
尚、円環状コアに巻回したコイルから電流検出を行う電流センサについては、例えば特許文献１に記載されている。

特開平７−１１０３４５号公報

ところで、前記電流センサ５０における磁気コア５１にあっては、被測電線の一部周面を包囲するために、２つに分割されたコアにより被測電線を挟み込み、円環状に結合する分割クランプ型の構成が多く用いられている。この分割クランプ型の電流センサを屋外で使用する場合、雨天時あるいは水中での使用にあっては、磁気コアの結合部に水が浸入し濡れる虞がある。このため、磁気コアとしては耐水性の高いフェアライト材が多く用いられている。
しかしながら、前記フェライト材にあっては、その飽和磁気密度が小さいために磁気コアの断面積を大きく形成する必要があり、特に大口径の被測電線の周面を包囲させる場合には、さらにコア断面積が大きくなり、巻回コイルの長さも必要となり、電流センサが大型化してコストが嵩むという課題があった。

本発明は、前記した点に着目してなされたものであり、分割された磁気コアを環状に結合することによって被測電線の一部周面を包囲し、前記被測電線の電流を検出する電流センサにおいて、防水性に優れ、かつ前記磁気コアの断面積を小さく形成して、かかるコストを低減し、小型軽量化を可能とする電流センサを提供することを目的とする。

前記した課題を解決するために、本発明に係る電流センサは、半円環状に形成された一対の磁気コアと、前記磁気コアの少なくとも一方に巻回されたコイルと、前記磁気コアをそれぞれ収容する一対のケーシングとを備え、前記一対の磁気コアを円環状に結合すると共に該円環状の磁気コアにより被測電線の一部周面を包囲し、前記コイルによって前記被測電線の電流を検出する電流センサであって、前記磁気コアは、半円環状に形成されたケイ素鋼材からなる本体部と、前記半円環状の本体部の両先端部にそれぞれ当接するようにして設けられたフェライト材からなる板状の結合部とを有し、前記結合部の相互に対向して密着する結合面は、前記本体部の径方向の断面積よりも大きく形成されていることに特徴を有する。
尚、前記磁気コアを収容する前記ケーシング内には樹脂材が充填されていることが望ましい。また、前記一対の磁気コアの両方に前記コイルが巻回されていてもよい。

このように、磁気コアをケーシング及び樹脂材で密封し、高い防水性を確保することにより、磁気コアの本体部の材料として、飽和磁束密度、透磁率の大きいケイ素鋼材を用いているため、本体部の断面積を小さく形成することができる。
また、水の浸入の虞のある（水と接触する虞のある）磁気コアの結合部のみに耐水性の高いフェライト材を用いることで、結合面に浸水しても不具合発生を防止することができる。
したがって、被測電線の径が太く、大電流を検出する場合であっても、磁気コアの本体部の断面積を小さくすることができるため、かかるコストを低減し、小型軽量の電流センサを得ることができる。

本発明によれば、分割された磁気コアを環状に結合することによって被測電線の一部周面を包囲し、前記被測電線の電流を検出する電流センサにおいて、防水性に優れ、かつ前記磁気コアの断面積を小さく形成して、かかるコストを低減し、小型軽量化を可能とする電流センサを提供することができる。

図１は、この発明に係る電流センサの断面図である。図２は、図１の上面図である。図３は、図１のＡ−Ａ矢視図である。図４は、被測電線の交流電流を検出する原理を説明するための図である。

以下、本発明にかかる実施の形態につき、図に示す実施の形態に基づいて説明する。図１は、この発明に係る電流センサの断面図、図２は図１の上面図、図３は図１のＡ−Ａ矢視図である。
本発明に係る電流センサ１は、図１に示すように２つに分割された一対の半円環状部材２、３を備え、導電体６０ａと被覆部６０ｂからなる被測電線６０の電流検出においては、被測電線６０の一部周面を包囲するよう半円環状部材２と、半円環状部材３とが円環状に結合される。

各半円環状部材２、３は、例えばアルミニウム材からなる一対のケーシング４、５を有し、そのケーシング４、５内に半円環状の磁気コア６、７がそれぞれ収容されている。
前記磁気コア６は、半円環状の本体部６ａと、その両先端部にそれぞれ接続された一対の板状の結合部６ｂとにより構成される。より具体的には、前記本体部６ａの先端部は前記板状の結合部６ｂの一面に当接し、他面は他の磁気コア７との結合面となされている。
一方、前記磁気コア７も同様に、半円環状の本体部７ａと、その両先端部にそれぞれ接続された一対の板状の結合部７ｂとにより構成される。より具体的には、前記本体部７ａの先端部は前記板状の結合部７ｂの一面に当接し、他面は他の磁気コア６との結合面となされている。
即ち、半円環状部材２，３を円環状に繋ぎ合わせた際、前記磁気コア６，７がそれぞれ有する一対の結合部６ｂと一対の結合部７ｂとが相互に対向して密着し、１つの円環状コアが形成される。

また、前記本体部６ａ，７ａは特定の方向に磁化しやすい方位性のケイ素鋼材により形成されている。このケイ素鋼材は飽和磁束密度及び透磁率の大きい材料であり、被測電線の径が大きい（即ち大電流の）場合であっても、その断面積を従来のフェライト材よりも大幅に小さいものとすることができる。
また、屋外使用時等では、円環状に結合された半円環状部材２，３の結合面は、水と接触する可能性があるため、結合部６ｂ、７ｂは耐水性の高いフェライト材により形成されている。このフェライト材はケイ素鋼材よりも飽和磁束密度が小さいため、前記結合部６ｂ、７ｂの結合面は、前記本体部６ａ，７ａの径方向断面積よりも大きく形成されている。

また、前記本体部６ａ，７ａの周面には、コイル１５が複数回（例えば２０００回）巻回され、そのコイル１５の端部は端子部（図示せず）に接続されている。
前記コイル１５が巻かれた本体部６ａ、７ａはケーシング４，５内に収容され、図１に示すように、そのケーシング４，５内には、防水、防錆の目的により樹脂材８（例えばシリコンゴム、エポキシ樹脂等）が充填されている。

また、前記結合部６ｂ、７ｂの周りには、ケーシング４，５に一体形成されたフランジ９、１０が設けられており、図１に示すように半円環状部材２、３同士を円環状に合わせたときにフランジ９，１０にそれぞれ形成されているビス穴９ａ，１０ａの位置が一致し、上下に貫通するようになされている。
即ち、その貫通したビス穴９ａ，１０ａを利用して半円環状部材２，３の締結を行うことができる。

このように構成された電流センサ１を用いて被測電線６０の電流検出を行う場合、２つに分割された状態の半円環状部材２，３を円環状に合わせて被測電線６０の一部周面を包囲し、フランジ９，１０同士をビス締結する。これにより被測電線６０の一部周面を包囲する円環状の電流センサ１がセットされた状態となる。
ここで、結合されたケーシング４，５内において、フェライト材により形成された結合部６ｂ、７ｂを介して円環状の磁気コア６，７が形成される。即ち、被測電線６０が円環状の磁気コア６，７に貫通する状態となり、磁気コア６，７の磁束密度の変化に基づき被測電線６０の電流が検出される。

以上のように本実施の形態によれば、磁気コア６，７をケーシング４，５及び樹脂材８で密封し、高い防水性を確保することにより、磁気コア６，７の本体部６ａ、７ａの材料として、飽和磁束密度、透磁率の大きい方向性ケイ素鋼材を用いることができる。
その結果、本体部６ａ，７ａの断面積を小さく形成することができる。
また、水の浸入の虞のある（水と接触する虞のある）磁気コア６，７の結合部６ｂ、７ｂのみに耐水性の高いフェライト材を用いることで、結合面に浸水しても不具合発生を防止することができる。
したがって、被測電線の径が太く、大電流を検出する場合であっても、磁気コア６，７の本体部６ａ，６ｂの断面積を小さくすることができるため、かかるコストを低減し、小型軽量の電流センサを得ることができる。

尚、前記実施の形態においては、磁気コア６，７共に巻回コイル１５が巻かれた構成としたが、それに限定されず、磁気コア６，７のいずれか一方に巻回コイル１５を巻いた構成であってもよい。

１電流センサ
２半円環状部材
３半円環状部材
４ケーシング
５ケーシング
６磁気コア
６ａ本体部
６ｂ結合部
７磁気コア
７ａ本体部
７ｂ結合部
８樹脂材
９フランジ
９ａビス穴
１０フランジ
１０ａビス穴
１５コイル
６０被覆電線

Claims

半円環状に形成された一対の磁気コアと、前記磁気コアの少なくとも一方に巻回されたコイルと、前記磁気コアをそれぞれ収容する一対のケーシングとを備え、前記一対の磁気コアを円環状に結合すると共に該円環状の磁気コアにより被測電線の一部周面を包囲し、前記コイルによって前記被測電線の電流を検出する電流センサであって、
前記磁気コアは、
半円環状に形成されたケイ素鋼材からなる本体部と、
前記半円環状の本体部の両先端部にそれぞれ当接するようにして設けられたフェライト材からなる板状の結合部とを有し、
前記結合部の相互に対向して密着する結合面は、前記本体部の径方向の断面積よりも大きく形成されていることを特徴とする電流センサ。
前記磁気コアを収容する前記ケーシング内には樹脂材が充填されていることを特徴とする請求項１に記載された電流センサ。
前記一対の磁気コアの両方にコイルが巻回されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された電流センサ。