JP5150432B2 - ブレーカの電流検出器 - Google Patents

Description

本発明は、ブレーカの線路導体に流れる電流を検出する電流検出器に関する。

ブレーカの電流検出器として、従来、変流器（ＣＴ）が広く使用されている。例えば、図１１に示す変流器５１は、ケース５２にコイルを巻いた磁気コアが収められ、貫通孔５３に線路導体５４が挿通される。また、従来、磁電変換素子を用いた電流検出器も知られている。例えば、特許文献１には、図１２に示すように、線路導体６２を取り囲む磁気コア６３の一部に空隙部６４を形成し、空隙部６４にホール素子６５を挿入した電流検出器６１が記載されている。
特開２００４−２０４６０号公報

ところが、変流器５１は、線路導体５４の周囲に大きな設置スペースを必要とするため、ブレーカのケーシングが大形化する問題点があった。これに対し、ホール素子６５等の磁電変換素子を用いた電流検出器６１は、磁気コア６３にコイルを巻く必要がないため、全体を比較的小型に構成できる。しかし、磁電変換素子は、磁気コア６３や線路導体６２に対する位置が少しでも変わると、出力が大きく変動するため、線路電流の検出精度を安定させることが困難であった。

そこで、本発明の目的は、小型の構成で線路電流を高精度に検出できる電流検出器を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、ブレーカの線路導体に流れる電流を検出する電流検出器において、次のような特徴的手段を提供する。
（１）線路導体を取り囲む磁気コアと、磁気コアの空隙部に発生した磁束の密度を検出する磁電変換素子と、磁気コアおよび磁電変換素子を一定の相関位置に保持するホルダと、ホルダを線路導体に組み付ける組付手段とを備えたことを特徴とする電流検出器。

（２）磁気コアをＵ字形またはＣ字形に形成し、ホルダに磁気コアの脚部を係止する係止部と、磁電変換素子を磁気コアの空隙部に定置する定置部とを設けたことを特徴とする電流検出器。

（３）磁気コアの基部を覆うカバーを備え、カバーに挟持部を形成し、挟持部と定置部との間に磁電変換素子を挟持したことを特徴とする電流検出器。

（４）組付手段がネジを含み、ネジでホルダとカバーを線路導体に共締めしたことを特徴とする電流検出器。

本発明の電流検出器によれば、磁気コアと磁電変換素子の相関位置をホルダで固定し、ホルダを線路導体に組み付けたので、磁気コアおよび線路導体に対し磁電変換素子を定位置に保持し、磁電変換素子の出力を安定させ、線路電流を高精度に検出できるという効果がある。特に、磁気コアをＵ字形またはＣ字形に形成することで、電流検出器の設置スペースを縮小し、ブレーカの小型化を促進できるという効果がある。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は単相３線式電路用ブレーカの外観を示し、図２は内部機構を示し、図３は電気回路を示す。図４はブレーカ内部における電流検出器の設置形態を示し、図５は電流検出器を線路導体に組み付けた形態を示し、図６は電流検出器の各部を分解して示す。図７，図８は磁気コアとホール素子の相関位置を示し、図９，図１０はホルダとカバーの組み合わせを示す。

図１に示すように、この実施例のブレーカ１は、ケーシング２が協約形ブレーカの規定寸法に合わせて形成されている。ケーシング２の上端部には３つの電源側端子３が配設され、下端部に３つの負荷側端子４が配設されている。ケーシング２の前面には、単相３線式電路を手動で開閉するハンドル５と、ブレーカ１の動作状態を表示する表示部６と、表示や動作モードを切り替える手元スイッチ７と、外部操作機器に接続されるＬＡＮ配線接続口８とが設けられている。

図２に示すように、ケーシング２の内部には、電路に流れた過電流を遮断するトリップコイル９と、短絡電流を瞬時に遮断する瞬時遮断機構１０と、ブレーカ１の主接点１１（図３参照）を開閉する開閉機構１２とが設置されている。トリップコイル９はハンドル５の側方に配置され、瞬時遮断機構１０が表示基板１３の下側に配置され、双方の動力が開閉機構１２を介して主接点１１に伝達される。ケーシング２の背面には電子回路基板１４が設けられ、背面カバー（図示略）で覆われている。

図３に示すように、電子回路基板１４には、ブレーカ１全体の動作を制御するＣＰＵ１５と、電流検出器２１の出力に基づいて電路２０に流れる電流を測定する電流測定部１６と、トリップコイル９を時限制御するトリップコイル制御部１７と、赤外線リモコンやパソコン等の外部操作機器との通信を制御する通信制御部１８とが設けられている。電流検出器２１は電路２０の二本の電圧線２０Ｘ，２０Ｙ上に設置され、Ｘ，Ｙ相の線路導体に流れる電流を検出し、検出信号を電流測定部１６に出力する。

図４に示すように、Ｘ相の電流検出器２１ＸとＹ相の電流検出器２１Ｙはそれぞれ同様に構成され、線路導体の一部である左右の負荷側端子４の端子バー２２に組み付けられている。端子バー２２は金属板を折り曲げて形成され（図６参照）、端子ネジ２３により座金２４を介して端子バー２２に取り付けられている。なお、電流検出器２１は、負荷側端子バー２２に限定されず、電源側端子バー、または電源側と負荷側の中間部位など、Ｘ，Ｙ相の線路導体上の任意の箇所に設置できる。

図５、図６に示すように、電流検出器２１は磁気コア２６、ホール素子基板２７、ホルダ２８、カバー２９およびネジ３０から構成されている。図７、図８に示すように、磁気コア２６は、パーマロイ（電磁軟鉄）やＭｎ−Ｚｎ系フェライト等の磁性材により、端子バー２２の折曲部３１を取り囲むＵ字形に形成されている。ホール素子基板２７には、磁気コア２６の空隙部３６に発生した磁束の密度を検出するホール素子３２と、ホール素子３２を電子回路基板１４に接続するリード線３３とが設けられている。

図９、図１０に示すように、ホルダ２８およびカバー２９は樹脂で成形されている。ホルダ２８は、一対の係止溝３５と定置部３７とを備え、係止溝３５に磁気コア２６の脚部３４を挿入し、定置部３７にホール素子基板２７を装着し、ホール素子３２が空隙部３６に定置されるように、磁気コア２６とホール素子基板２７とを一定の相関位置に保持している。カバー２９には、端子バー２２の折曲部３１に嵌合する位置決め溝３８と、磁気コア２６の基部３９を覆う被覆部４０と、ホール素子３２を定置部３７との間に挟持する挟持部４１とが形成されている。

図６に示すように、ホルダ２８の定置部３７にはネジ挿通孔４２が設けられ、カバー２９の挟持部４１にボス４３とネジ通し孔４４とが形成されている。そして、磁気コア２６とホール素子基板２７をホルダ２８に装着し、ホルダ２８とカバー２９を組み合わせ、ネジ３０を挿通孔４２、通し孔４４、ボス４３に通して端子バー２２のネジ穴４５に締め付け、図５に示すように、ネジ３０でホルダ２８とカバー２９を端子バー２２に共締めするようになっている。

上記構成の電流検出器２１によれば、次のような作用効果が得られる。
（ａ）ブレーカ１の線路電流をホール素子３２で検出するので、変流器（ＣＴ）と比較し、電流検出器２１を小型に構成し、ケーシング２内にコンパクトに設置できる。
（ｂ）特に、磁気コア２６をＵ字形に形成したので、電流検出器２１が端子バー２２の周辺に占めるスペースを縮小し、ケーシング２の小型化を促進できる。

（ｃ）ホール素子３２を基板２７に実装し、ホール素子基板２７と磁気コア２６をホルダ２８で一定の相関位置に保持したので、ホール素子３２の出力を安定させ、線路電流を高精度に検出できる。
（ｄ）また、ホルダ２８を端子バー２２に組み付けたので、端子バー２２に対する磁気コア２６とホール素子３２の相関位置を固定し、線路電流をより高精度に検出できる。

（ｅ）磁気コア２６の脚部３４を樹脂製のホルダ２８の係止溝３５に挿入し、磁気コア２６の露出部である基部３９を樹脂製のカバー２９で被覆したので、外部磁気による影響を少なくし、ホール素子３２の電流検出精度を高めることができる。
（ｆ）ホール素子基板２７をホルダ２８の定置部３７とカバー２９の挟持部４１とで挟み付けたので、磁気コア２６の空隙部３６にホール素子３２を確実に定置し、電流検出精度を長期間安定させることができる。
（ｇ）ホルダ２８とカバー２９をネジ３０で端子バー２２に共締めしたので、電流検出器２１の複数の部品を端子バー２２に容易に一体化でき、このアセンブリーをブレーカ１のケーシング２に簡単に装着できる。

なお、本発明の電流検出器は、単相３線式電路用のブレーカに限定されず、例えば、単相２線式電路、３相３線式電路等に配備されるブレーカにも適用でき、主幹ブレーカ、分岐ブレーカ、電流制限器等の各種回路遮断器に適用することも可能である。また、磁電変換素子としては、ホール素子に限定されず、磁気抵抗素子等も使用できる。その他、磁気コア２６をＣ字形に形成するなど、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、電流検出器各部の構成や形状を任意に変更して実施することも可能である。

本発明の一実施例を示すブレーカの正面図である。 ブレーカの内部機構を示す斜視図である。 ブレーカの電気回路を示すブロック図である。 電流検出器の設置形態を示す負荷側端子部分の正面図である。 電流検出器の全体を示す斜視図である。 電流検出器を分解して示す斜視図である。 磁気コアとホール素子の相関位置を示す正面図である。 磁気コアとホール素子基板の相関位置を示す斜視図である。 図５の９−９線断面図である。 図５の１０−１０線断面図である。 従来の電流検出器を示す斜視図である。 従来の別の電流検出器を示す正面図である。

符号の説明

１ ブレーカ
２１ 電流検出器
２２ 端子バー
２６ 磁気コア
２７ ホール素子基板
２８ ホルダ
２９ カバー
３０ ネジ
３２ ホール素子
３４ 脚部
３５ 係止溝
３６ 空隙部
３７ 定置部
３９ 基部
４０ 被覆部
４１ 挟持部

Claims (2)

1. ブレーカの線路導体に流れる電流を検出する電流検出器において、線路導体を取り囲む磁気コアと、磁気コアの空隙部に発生した磁束の密度を検出する磁電変換素子と、磁気コアおよび磁電変換素子を一定の相関位置に保持するホルダと、ホルダを線路導体に組み付ける組付手段とを備え、
   前記磁気コアをＵ字形またはＣ字形に形成し、前記ホルダに磁気コアの一対の脚部を係止する係止部と、磁電変換素子を磁気コアの空隙部に定置する定置部とを設け、
   前記磁気コアの基部を覆うカバーを備え、カバーに挟持部を形成し、挟持部と前記定置部との間に磁電変換素子を挟持したことを特徴とする電流検出器。
2. 前記組付手段がネジを含み、ネジでホルダとカバーを線路導体に共締めした請求項１記載の電流検出器。

Images